應用基因組學的診斷方法識別嚴重傳染病爆發中的微生物

　　芝加哥 – 據4月10日發表在《美國醫學會雜志》上的一則研究披露；在一項用宏基因組學（對從復雜的微生物樣品中提取的DNA進行直接測序）對2011年德國產志賀毒素型大腸桿菌爆發所做的分析中，研究人員成功地對一個疾病爆發菌株的基因組序列進行了重建；這些結果表明用這種方法具有比基于細菌培養的方法更快識別并描述細菌性病原體特征的潛力；4月10日出版的《美國醫學會雜志》是一期有關基因組學的專刊。

　　根據文章的背景資料：“在2011年5月至6月間在德國發生的產志賀毒素型大腸桿菌的爆發說明了細菌性流行病對富裕、現代化及工業化社會的影響；在這次爆發中出現了3000多個病例及50多例的死亡事件。在疾病爆發中，快速準確地識別病原體并描述其特征對處理個體病例及整個疾病的爆發都是至關重要的。傳統上，臨床細菌學主要依賴于在實驗室的純培養中分離出細菌，并將其作為確認某爆發菌株及對其進行特征描述的先決條件。然而，體外培養常常被證明是緩慢、困難甚或是不可能的，而識別某一引起爆發的菌株可能因為它不屬于某一已知的品種或物種而變得困難，這是因為對該菌株不存在特定的實驗室檢測及診斷標準。”宏基因組學在臨床診斷的環境中被用來確定病毒感染爆發的原因。

　　英國伯明翰大學的Nicholas J. Loman, M.B.B.S., Ph.D.及其同事開展了一項研究，旨在探索用宏基因組學在某一疾病爆發中識別并描述（通過確定基因組序列的數據）細菌株特征的可能性而無需進行實驗室培養。在這一回顧性的調查中，研究人員從2011年德國的產志賀毒素型大腸桿菌（STEC）O104：H4爆發的糞便樣本中里挑選了45個腹瀉病人的樣本。這些樣本接受了測序檢查（2012年8-9月），并接著進行一個3階段的分析（2012年11月-2013年2月）。

　　研究人員在第一階段的分析中獲得了STEC爆發菌株的一個基因組草圖。文章的作者寫道：“在第二階段的研究中，研究人員以大于10倍的覆蓋范圍從10個樣本中找到了該爆發菌株的基因組，并在26個樣本中以大于1倍的覆蓋范圍找到了該爆發菌株的基因組。研究人員在40例STEC-陽性的樣品中發現有27例（67%）有來自志賀毒素基因的序列。在第三階段的分析中，研究人員找到了難辨梭狀芽孢桿菌、空腸彎曲菌，簡明彎曲菌及腸道沙門氏菌的基因序列。”

　　“利用宏基因組學，我們能夠在無需實驗室培養的情況下恢復德國STEC菌株的一個基因組序列草圖。我們發現，在大多數的有STEC陽性樣本的病人中，疾病爆發的大腸桿菌株在微生物序列中占了相當大的比例。”

　　“總之，這些結果表明，在某一腹瀉性疾病爆發時，宏基因組學具有作為無限制的、獨立于培養的用來識別和描述細菌性病原體特征的方法的潛力。所面臨的挑戰包括加速及簡化工作流程、降低成本及提高診斷的敏感性，而所有這些可能轉而依賴于基因測序技術的改善。”