文摘
最近,出现了比以往更多的食源性暴发“超级细菌”,它创建了一个问题,因为超级细菌耐药性细菌,很难治疗。为了减少此类疫情,更好的方法找到需要的感染源。超级细菌,如沙门氏菌通常是通过食物传播。世界粮食供应系统已经变得如此复杂,往往很难找到爆发的来源与旧的测试方法。一个名为全基因组测序的新方法(WGS)已经开发跟踪超级细菌感染。使用WGS,现在可以确定在一个国家爆发的来源可能通过食物传播的进口来自世界的对面。良好的跟踪方法帮助科学家们更好地预测疫情爆发。早期发现疫情的来源可能导致更好的控制和降低成本。
超级细菌是什么?
你听说过“超级细菌”,如果是这样,你知道这意味着什么吗?嗯,超级细菌就是导致疾病的细菌,不轻易使用抗生素治疗。细菌成为超级细菌的基因,让它们对抗生素免疫。细菌通常获得超级细菌状态时不再能被两个或两个以上的抗生素。通常,超级细菌的发展是一个缓慢的过程,但这些天来,人们使用抗生素时,没有一个真正需要使用它们。过度或不正确使用抗生素加速超级细菌的进化。没有好办法治疗超级细菌,他们已经变成了一个大问题,感染成千上万的人。如果超级细菌以当前的速度继续发展,世界人口可能会极大影响:到2050年,超过4亿人可能死于超级细菌感染1]。
食源性疫情发生和我们如何做呢?
世界卫生组织已经确定了12个超级细菌的细菌。其中,一个叫沙门氏菌的细菌的问题尤其严重,因为它不仅能感染动物,但可以生存在土壤、水和食物。有超过2000个不同类型的沙门氏菌(2]。在这些中,只有大约50类型导致人类疾病和超级细菌的地位。导致人类感染沙门氏菌的类型传递给人们通过直接接触Salmonella-colonized动物或当人们吃被污染的食物(图1)。
- 图1——人们如何与超级细菌感染?
- 超级细菌,如某些类型的沙门氏菌,可以生活在动物、鸟类、昆虫、和蔬菜。当人们在直接接触Salmonella-colonized动物或当他们吃被污染的食物,他们可以被感染。
受污染的食物是一种常见的沙门氏菌爆发的源头。食物可以在多个污染在供应链的不同阶段。例如一只鸡在农场可以捕获沙门氏菌或其肉我受到沙门氏菌肉包装设备。在食源性沙门氏菌爆发,很多人往往在短时间内感染。这是由于世界粮食供应系统是非常复杂的。例如,在美国,食品来自许多国家或国际供应商然后打包和分发食物通过一个复杂的供应系统(图2)。污染的任何地方供应系统可以使数以百万计的人感染,引发疫情。每年,超过7亿美元花独自处理沙门氏菌疫情。,现在你已知道如何爆发开始,您可能想知道科学家是如何阻止他们。
- 图2 -美国食品供应系统是复杂的。
- 作为一个例子,肉可以提供从多个来源,有些接近,如在同一城市或小镇,甚至有些远,在其他国家。肉先去处理和包装中心和分发到杂货店,学校,餐厅,和医院。如果发生细菌污染的源或包装中心,这可能会使大量的人感染。
因为许多抗生素不是有效地治疗超级细菌,如沙门氏菌、限制感染的一个策略是找到污染源和移除受污染的食物供应系统。这就是所谓的爆发跟踪。爆发跟踪非常重要,因为发现源后,变得容易控制疫情和阻止它的蔓延。爆发的一个常见方法跟踪样品正在从一个受感染的病人的细菌,然后在实验室里种植。在此之后,科学家们把所有可疑样本来源,他们成长,然后比较它们的化学性质的病人样本。这种爆发的方法跟踪既昂贵又费时。这种方法的另一个问题是,它还不够具体区分类型的沙门氏菌爆发导致其他类型的可能只是存在于环境。
这老的爆发跟踪方法也不是那么有用如果爆发的来源非常遥远。例如,这种方法可能会无法找到多态沙门氏菌爆发的源头在美国引起的鱼从印度,因为很难得到一个鱼样本来自印度在美国。由于技术的进步,一个名为全基因组测序的新方法(WGS)已经被开发出来,它可以确定疫情的来源,即使他们来自遥远的地方3]。
什么是WGS,如何用于跟踪疫情?
全基因组测序最初是在1990年代中期开发(4]。基本的发现导致了发展的WGS是剑桥大学的一组科学家。WGS并不直接发现疫情的来源或细菌导致爆发。相反,WGS提供数据,可用于发现所有这些信息等等。WGS通过阅读整个工作DNA序列的细菌,是由四个小块基地,由字母T、G和c .整个有机体的DNA序列被称为它的基因组,每一种生物都有一个独特的基因组。尽管年长的爆发跟踪方法提供了一个最大的1000数据点比较两个细菌,WGS提供超过300000数据点进行比较。
WGS使用生成的数据序列差异比较细菌样本,使用计算机程序。这些比较,科学家比较引起暴发的细菌的DNA序列的DNA序列的细菌是可能的嫌疑犯。沙门氏菌,科学家将提取的沙门氏菌污染的食品引起的爆发,然后选择序列,存储在计算机中,不同类型的沙门氏菌,他们认为可能导致爆发。计算机程序检查每个“怀疑”DNA序列是多么相似的样本受污染的食物来源,然后生成一个输出,显示实际的细菌密切相关的是如何可能的嫌疑犯。DNA序列的匹配越多,越有可能怀疑爆发的原因(图3)。你可能会发现它有趣,WGS不仅用于微量细菌爆发,但这种方法也被用于跟踪人的祖先通过他们的DNA。
- 图3 - WGS-based爆发跟踪。
- 确定食源性疫情的来源,样本取自病人和疑似感染的来源。在这种情况下,病人去了杂货店,去上学,去餐馆,也有一个宠物。沙门氏菌是孤立的从每一个可能的来源的样本和所有样本的DNA序列使用WGS决心。一个计算机程序使用比较DNA序列。在这个例子中,DNA序列从杂货店样本和生病的人是相同的,表明杂货店是最可能的感染源。
结论
通常,当人们被细菌感染,用抗生素治疗。然而,与超级细菌抗生素无效,治疗这些感染是极其困难的。更糟的是,如果没有得到及时治疗,细菌,它有一个更好的机会传播给其他人。食源性感染细菌每年患病4700万和杀死成千上万的人。
全基因组测序是极其重要的,因为它可以准确跟踪超级细菌。由于世界粮食供应系统的复杂性,它变得很难找到超级细菌的爆发的来源,如沙门氏菌。更好的跟踪方法,比如WGS是必要的,以帮助科学家遏制疫情的爆发。更好的跟踪还可以降低跟踪疫情的成本和所使用的大量供应。良好的跟踪也帮助科学家更好地预测何时何地会发生爆发,最终将帮助我们减少超级细菌的数量疫情发生和挽救成千上万人的生命。
术语表
超级细菌:↑细菌下放两种或两种以上的抗生素耐药性。
爆发跟踪:↑的过程跟踪疫情源头阻止更多的人被感染。
DNA序列:↑的遗传指令编码在细菌和其他生物。
基地:↑DNA的四个积木,用字母A、T、G和C。
基因组:↑是整个有机体的DNA序列。
的利益冲突
作者声明,这项研究是在没有进行任何商业或财务关系可能被视为一个潜在的利益冲突。
确认
作者感谢亚历克斯Kidangathazhe帮助准备的数据,写稿子,修改。他是一个七年级学生在米克尔森中学,布鲁金斯学会,SD。他的爱好包括弹钢琴、烹饪、烘焙,和阅读!他希望成为一名医生一天和研究新的治疗方法和疫苗。写作是另一个他的爱好之一。他认为写作给了他一个更好的低估的话题,帮助别人。他还喜欢旅行,结识新朋友。
引用
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