研究小组发现新型抗生素耐药性载体

抗生素耐药性是世界范围内一个重要且日益严重的医学问题。海洋生物实验室（MBL）的研究人员及其合作者发现了一种新的基因排列，可能有助于人类肠道中的一种常见细菌脆弱拟杆菌保护自己免受广泛使用的抗生素四环素的侵害

虽然这些发现不会直接导致对抗四环素耐药性细菌的新方法，但研究人员已经发现了以前从未见过的赋予抗生素耐药性的基因安排。这样的理解可能有助于开发新的方法，通过基因操作或其他手段来限制抗生素耐药性基因的传播

MBL科学家Joseph Vineis、Mitchell Sogin和Blair Paul以及MBL、阿贡国家实验室和芝加哥大学的同事在《mBio》杂志上报道了这一发现

他们研究的细菌，脆弱拟杆菌，是从一名溃疡性结肠炎患者身上回收的，在炎症期间发现其含量丰富。该团队有一大组来自炎症性肠病患者的样本进行分析，这些患者经过手术治疗以减轻炎症

这些样本是在MBL使用鸟枪宏基因组学进行研究的，该基因组学产生整个微生物细胞群落中所有遗传物质的序列。它还促进了群落细菌菌株的培养，提供了在四环素存在的情况下生长时观察四环素抗性基因活性所需的数据。（Vineis说，当他们开始这项工作时，“能够从宏基因组数据重建基因组在该领域才刚刚起步。这是一种新颖的方法，但现在很常见。”）

“当我们查看数据时，”Vineis说道，“有一个非常强的信号”显示细菌基因组特定区域的大量拷贝。其中一个区域包含许多基因，在样本中“非常丰富”，后来他们能够确定“这个特定的高拷贝区域含有四环素抗性……所以我们一直在挖掘。”

基因组的这些高拷贝部分包含DNA片段，这些片段可以在基因组中移动，甚至可以跳到不同的基因组中。Vineis说，这些被称为转座子的可移动遗传元件是“细菌适应环境的重要途径，而不必完全自我改造”。他说，在人类肠道中，大量肠道细菌不断靠近，“交换的可能性非常高”，当出现炎症时，交换率会增加

不同物种之间遗传物质的这种交换被称为水平转移。MBL的助理科学家Blair Paul说，“我们认为这些转座子实际上是水平基因转移的关键载体。”Vineis说，在这种情况下，细菌显然能感知环境中何时存在四环素，并开始“一系列”产生含有抗性基因的转座子

他们发现，转座子中含有抗性基因的部分在同一基因组中以两种不同的形式出现：有时是正常的线性形式，有时卷成一个圆圈。这两种形式同时出现在脆弱拟杆菌基因组中，但线性形式在DNA区域包含一个独特的基因组插入物，该插入物编码动员到其他细胞中的机制

“据我们所知，这是以前从未见过的，”Paul说，“这种特殊类型的转座子有一个亚区被扩增。它发生在与炎症同时发生的细菌中。”

这组基因表达的增加可能与脆弱拟杆菌在炎症期间的成功有关，尽管这种联系尚未得到证实，需要进一步研究。但Paul表示，这些发现“提出了关于基因转移在人类健康中的作用的新问题，也提出了关于如何控制这些转座子以及它们如何随着时间的推移而进化变化的新问题。”

“这一发现不会改变我们对抗生素耐药性世界的理解，但这是一种新的机制，至少我们可以开始寻找，”Vineis说。“微生物世界中发生了很多我们甚至没有完全意识到的进攻和防守。”