研究揭示全球金黃色葡萄球菌耐藥基因進化及傳播機制

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近日，浙江農林大學食品與健康學院劉興泉教授團隊在《危險材料雜志》在線發表了題為《過去100多年來全球金黃色葡萄球菌的耐藥性縱向趨勢監測及其進化和傳播機制解析》的學術論文。該論文探究了100多年來全球食源性致病菌—金黃色葡萄球菌（Staphylococcus aureus）耐藥基因的進化的驅動因素及傳播機制。

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 金黃色葡萄球菌中的耐藥基因數量隨時間、抗生素消耗和人類發展指數增加顯示出顯著的上升趨勢。（課題組供圖）

論文通訊作者劉興泉告訴《中國科學報》，在對過去100多年來全球金黃色葡萄球菌的耐藥性縱向趨勢監測及其進化和傳播機制解析的基礎上，研究團隊利用了一種機器學習算法成功預測了全球陸地范圍內金黃色葡萄球菌的抗生素耐藥風險，準確率超過70%。相關研究結果，對其他科研和醫療衛生相關人員制定與金黃色葡萄球菌相關的感染治療策略也具有重要意義。

金黃色葡萄球菌是一種常見的食源性致病菌，經常在人類皮膚、食品、污水等檢測到。近年來，全球金黃色葡萄球菌感染的發病率顯著上升，已成為僅次于大腸桿菌的第二大常見細菌性致病菌。在美國，金黃色葡萄球菌毒素中毒約占細菌性食物中毒案例的33%，在加拿大超過45%，在中國，金黃色葡萄球菌引起的感染也一直高發。抗生素治療金黃色葡萄球菌感染，是常用的醫療手段，但由于抗生素廣泛使用，導致大量致病微生物出現抗生素耐藥性。金黃色葡萄球菌中檢測到的廣泛耐藥性，對國際公共衛生構成了嚴峻挑戰，也使得全球患者和衛生系統財政負擔加重，同時致使金黃色葡萄球菌感染病患的死亡率上升。

劉興泉團隊的研究，縱向監測了1884年至2022年間分離的586株金黃色葡萄球菌的抗生素耐藥性基因（ARGs）的全球趨勢：金黃色葡萄球菌中的耐藥基因隨時間增加顯示出顯著的上升趨勢，平均每個基因組中耐藥基因數量從1970年前的19.14增加到2010年后的24.88。此外，2000年后分離出的金黃色葡萄球菌菌株耐藥基因數量（24.65）顯著高于2000年前的菌株（20.61）。金黃色葡萄球菌菌株中的耐藥基因數量，與人類發展指數（HDI）之間存在顯著正相關性。相關研究發現表明，社會經濟狀況在抗生素抗性方面的影響很大，值得進一步研究，全球抗生素消費的增加，顯著增加了金黃色葡萄球菌中的耐藥基因。可移動遺傳元件在金黃色葡萄球菌菌株的抗生素耐藥基因轉移中起著至關重要的作用。轉座子tnpA是耐藥基因的重要驅動者，接合轉座子Tn916與四環素和紅霉素類抗生素相關基因的轉移有關。

此外，課題組成員檢測了所有金黃色葡萄球菌完整基因組中耐藥基因附近（上下游5000 bp）是否存在可移動遺傳元件。在所有耐藥基因中檢測到2924個相鄰的可移動遺傳元件（在15.33%的耐藥基因附近檢出），并且有243個質粒和579個染色體中攜帶了耐藥基因，表明質粒是耐藥基因的重要貢獻者。結構方程模型結果顯示，人類發展指數（HDI）與抗生素消費量的增加之間存在顯著相關性，這也驅動了金黃色葡萄球菌菌株的抗生素耐藥性上升。

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