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用基因组学保护食物供应和人类健康

2018-12-25 10:24:22 • 来源：

本月基因组进展的前几期专注于科学文献中令人兴奋的出版物，但本月的重点从关于基因组学革命如何保护公众健康的头条新闻 - 特别是在食品方面。

用基因组学保护食物供应和人类健康

在大西洋彼岸，一种新的大肠杆菌菌株在德国引起了食物中毒的流行。截至2011年6月7日，已有超过2500人患病，23人死亡，公共卫生官员仍然不知道食物污染的来源，尽管他们怀疑生蔬菜。

死亡和严重疾病的比率使医生感到困惑。当然，许多大肠杆菌菌株都可以杀死，但这种特殊菌株释放出一种攻击肾脏和血管的毒素。根据柏林罗伯特科赫研究所的数据，近650名患者现在遭受肾功能衰竭(参见： 调查更新：与德国旅行相关的产生志贺毒素的大肠杆菌O104感染爆发 [cdc.gov])。

这场公共卫生危机的规模迫切需要了解哪种大肠杆菌引起了这种流行病。许多大肠杆菌菌株对人类无害，常见于肠道; 其他人则不那么温和。最严重的大肠杆菌感染会导致胃肠道出血; 这些致病菌株被称为肠出血性大肠杆菌或EHEC。最常见的EHEC菌株是大肠杆菌 O157(参见：大肠杆菌O157：H7和其他产生志贺毒素的大肠杆菌[cdc.gov])。德国流行病导致肠道出血，但它也影响了患者的肾脏，因为细菌毒素离开肠道并进入血液(称为溶血性尿毒症综合症))，这表明它可能是大肠杆菌 0157 以外的菌株的结果。

北京基因组研究所(BGI)与汉堡 - 埃彭多夫大学医学中心合作，利用一些最新的测序平台快速测序导致德国爆发的虫子的整个基因组，他们的发现表明原因很多不太常见的大肠杆菌菌株称为0104：H4。人体中偶尔会发现大肠杆菌 0104，但过去并没有引起疾病。

BGI 使用加利福尼亚州卡尔斯巴德的Life Technologies的离子个人基因组机器在短短三小时内产生了大肠杆菌的初步序列。早期的序列发生器可能需要数天才能产生相同的数据。以前称为Ion Torrent的测序仪非常适合这种类型的细菌基因组测序工作，非常快速且成本低廉。

BGI的序列结果显示，0104：H4已获得使其对许多抗生素具有抗性的基因以及与可引起溶血性尿毒症综合征的其他大肠杆菌菌株相似的基因。了解细菌的序列应该有助于德国公共卫生官员追踪食源性污染物的来源，找出如何最好地治疗它并跟踪未来的菌株发展过程。

DNA测序也正在进入其他公共卫生方法，以保护食品供应。欧盟委员会发布了“在渔业部门开展非法活动” [publications.jrc.ec.europa.eu]，该倡议主张采用基因组技术来解决假鱼问题。像罗非鱼或鲶鱼这样便宜的鱼通常并且越来越多地作为一种更昂贵的鱼类而消失。在纽约市，一个高中科学项目(见：Fish Tale有DNA钩子：学生找到不好的标签[nytimes.com])发现测试的四分之一的鱼被错误标记。学生通过在鱼中寻找特定的DNA序列(称为DNA条形码)来确定这一点。通过正确识别出售的鱼，应该可以减少欺诈行为，并了解非法捕鱼。

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