Science子刊：疫情控制新利器，基因组测序

去年爆发的一次耐药菌疫情使美国国立卫生研究院NIH临床中心的传染病控制专家高度戒备了六个月。2011年夏季，一个携带肺炎克雷伯菌Klebsiella pneumoniae多药抗性菌株的纽约患者在入院治疗时将这一危险细菌带入了这家大型医院。

多药抗性K. pneumoniae是最可怕的传染病源之一，因为目前还缺乏有效的治疗方法，而死亡率很高可以达到50%。尽管加强了控制措施，进行了患者隔离，这种突变菌还是迅速扩散到了临床中心的其他患者体内，最终感染了17名患者并导致10人死亡，其中六名患者死于感染而另外四名患者死于感染并发症。

为了控制疫情，临床中心的工作人员与美国国立卫生研究院旗下的国立人类基因组研究所NHGRI合作，用基因组测序的方法分析这种微生物的传播。八月二十二日发表在Science子刊Science Translational Medicine杂志上的一篇文章详细描述了基因组测序如何帮助科学家平息了这次疫情。

“传染病爆发在世界上每一家医院都有发生，在美国每年就有数百万患者受到影响，”美国国立人类基因组研究所NHGRI主任Eric D. Green博士说。“对细菌实时进行基因组测序可以准确追踪细菌的扩散过程，我们通过这一手段成功控制了这次疫情，也从中得到了重要启示。这一研究显示，基因组技术能为流行病控制提供巨大的帮助。”

在疫情爆发初期，研究细菌耐药性演化的NHGRI研究员Julie Segre博士领导研究团队希望通过测序确定纽约患者携带的K. pneumoniae是否就是感染源。临床中心将分离自感染患者的样本送到了NHGRI进行基因组测序和数据分析。基因组测序揭示了不同菌株基因组之间的细微差异，并证实临床中心患者体内的K. pneumoniae菌株都来自纽约患者，即这次疫情爆发的唯一源头。

“基因组数据能够帮助我们识别病菌传播的模式，”Segre说。“一般来说细菌传播途径很难检测，但基因组数据提供的信息是很明确的。”研究人员结合传统方法和基因组数据，发现这次疫情中，作为传染源的患者通过身体不同部位以两种不同途径将病菌传染给其他患者，受到感染的患者也主要形成了两个类别。

在传染病学研究和基因组数据的帮助下，临床中心的传染病控制小组采取了更有效的强化措施。他们使用过氧化氢蒸汽对房间进行消毒，拆除了检测到K. pneumoniae的水槽和管道，限制医院工作人员的活动，并禁止使用感染患者曾接触过的仪器。最终，研究人员成功阻止病菌继续扩散，一直到去年年底临床中心都没有再发生新的感染病例。

“基因组测序和分析是我们赶超病原菌演化速度的最大希望，”Dr. Segre说。“在此次疫情中，我们的基因组学研究虽然没有改变患者的治疗方式，但有效改善了医院的传染病控制措施。”

“随着基因组测序成本降低速度加快，它将成为未来传染病学的关键性工具，”NIH临床中心副院长David Henderson说。他的团队正在筹备一篇关于在类似疫情中利用基因组测序进行传染病控制的方法学文章。“现在我们知道了基因组测序的强大功能，”他说，“我相信这一方法会迅速被广泛应用于传染病领域。”