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什么使细菌物种能够导致人类疾病

2019-01-29 11:19:39 • 来源：

由加利福尼亚大学圣地亚哥医学院和J. Craig Venter研究所(JCVI)的研究人员领导的一个国际科学家小组，对所有20种已知的钩端螺旋体进行了第一次全面的跨物种基因组比较，细菌属，可导致家畜和其他家养哺乳动物，野生动物和人类的疾病和死亡。

什么使细菌物种能够导致人类疾病

该研究结果发表在2月18日的PLOS被忽视热带病在线期刊上。由此产生的分析揭示了钩端螺旋体传染性物种的新的适应性和特征，不仅有助于阐明其进化历史，还可能提供新的预防和治疗方法。该数据来自四个国际实验室获得的代表性钩端螺旋体菌株，分离自12个国家。这项工作涉及耶鲁大学，加州大学洛杉矶分校，康奈尔大学以及澳大利亚，法国，英国，荷兰，加拿大，乌拉圭，巴西，秘鲁和泰国的研究机构。

“ 钩端螺旋体是感染人类最复杂的细菌属，”医学博士，加州大学圣地亚哥热带医学和旅行者健康中心主任Joseph M. Vinetz博士说。“这项工作比较了所有已知的钩端螺旋体物种的完整基因组序列，以发现哪些基因使这种细菌成为病原体。它为未来的研究提供了路线图，包括寻找诊断感染和疫苗开发的新方法。”

该项目由第一作者，JCVI副教授Derrick Fouts博士发起并领导。“生物信息学工具已经成熟到我们现在可以在大海捞针中找到众所周知的'针头'，这意味着我们现在可以识别出病原微生物独有的基因和途径，这将把未来的研究重点放在这些关键的病原体上。功能，“Fouts说。

JCVI总裁Karen E. Nelson博士帮助协调了项目的初始阶段，他指出这项研究的成功部分基于钩端螺旋体研究界的奉献精神和兴奋。“这项研究的综合性质可以作为新发传染病的典范。”

一些钩端螺旋体是非传染性的，从死亡或腐烂的有机物质中获取营养。其他物种具有传染性，具有不同的，有时可怕的后果。例如，在受感染的大鼠和小鼠中，细菌在肾脏中定殖，但不会产生疾病症状。在牲畜中，例如牛，羊，马和猪，以及伴侣动物，例如狗，钩端螺旋体病可能引起急性肾，肝和肺损伤并引起胎儿丢失。

通过直接接触或摄入或吸入受污染的水或土壤，人类可以通过与动物相似的方式感染钩端螺旋体病。通过直接接触受感染动物的尿液，人类也很脆弱。

在受感染的人类中，该疾病会引发一系列影响。它可能导致无症状感染，轻微，流感样症状或黄疸，或导致肝，肾或中枢神经系统的严重损害 - 和死亡。在全球范围内，钩端螺旋体病是从动物传染给人类的最重要的细菌性疾病，每年有超过100万例病例和60,000例死亡。

PLOS研究中确定的钩端螺旋体病原体特异性特征的例子包括：

发现致病性钩端螺旋体特有的蛋白质，可加速人类，狗和家畜的疫苗开发

传染性钩端螺旋体对哺乳动物的关键适应性，例如唾液酸的生物合成，一种允许这些生物体隐藏在体内以避免破坏并使疾病进展的糖

传染性钩端螺旋体进化上获得了从简单的氨基酸前体合成维生素B12的能力，非传染性钩端螺旋体不能

“一个引人入胜的发现是仅在致病性钩端螺旋体中发现CRISPR-Cas遗传机制，而不是在该属的中间或非感染性群体中发现。新型CRISPR元件的进化获得，仅在致病性钩端螺旋体中，可能加速适应人类感染。这种观察的意义仍有待探索，“Vinetz说。

CRISPR-Cas是一种分子免疫系统，可赋予对外来遗传元件的抗性，并提供一种获得性免疫的形式。最近的生物技术进步使得通过CRISPR改变许多物种(包括哺乳动物和携带疾病的蚊子)的种系成为可能。

Vinetz表示，下一步将是开始利用基因组信息“用于疫苗和诊断开发，实验方法来了解疾病发病机制以及钩端螺旋体如何在环境中持续存在，这对于开发旨在减少全球影响的新公共卫生干预措施至关重要这种重要但被忽视的人畜共患疾病。“

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