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全球科學家通緝神秘大腸杆菌病菌

中國偵探為歐洲殺手畫像

2011年06月22日11:22         手機看新聞

華大基因三天就為歐洲神秘大腸杆菌病菌這一新型致命元凶畫像,病提供出快速判定罪犯的方法,可謂“技”驚四座!
6月14日,德國素食主義協會在柏林勃蘭登堡門前舉辦了一場別開生面的“吃黃瓜”大賽,參賽選手們狼吞虎咽,爭當“黃瓜王”。德國宣布致命的大腸杆菌並不是來自於黃瓜,而是來自於受污染的豆芽菜。CFP供圖
6月14日,德國素食主義協會在柏林勃蘭登堡門前舉辦了一場別開生面的“吃黃瓜”大賽,參賽選手們狼吞虎咽,爭當“黃瓜王”。德國宣布致命的大腸杆菌並不是來自於黃瓜,而是來自於受污染的豆芽菜。CFP供圖
  農民正在遭受成百上千萬歐元的損失,未被食用的蔬菜和水果堆積成山,798人的生命岌岌可危……如果再不揪出元凶的話,這場現代史上規模最大的大腸杆菌相關類疫情,難以想象還會引發什麼樣的后果。

  從5月中旬開始,一種罕見的大腸杆菌變種從德國蔓延至整個歐洲。這個最初被認定為“腸出血性大腸杆菌”(EHEC)的殺手,導致患者出現腹痛、腹瀉、發燒和嘔吐等症狀,嚴重者會發展成為溶血尿毒綜合征,危及生命。

  由於起初誤認為疫情源頭是黃瓜、西紅柿等蔬菜水果,酷愛沙拉的歐洲人面對生菜時不得不猶豫了,這導致無辜的菜農損失慘重﹔另一方面,疫情引起了國際關系的極度緊張,本月初,俄羅斯宣布禁止從所有歐盟國家進口新鮮蔬菜,引起了歐盟強烈抗議。

  正當人們對無名殺手一籌莫展時,中國科學家卻在短短三天的時間內,勾勒出它的面目及作案特征,並提供快速判定罪犯的方法。

  6月2日,深圳華大基因研究院和德國漢堡-埃普多夫大學醫學中心聯合宣布,對病菌全基因組序列的分析顯示,導致近期德國腸道病感染疫情的病菌是一種兼具侵襲、產毒和腸出血等特征的新致病性大腸杆菌。

  “這次和中國的合作很偶然,卻是我們的轉機——我們的運氣到了。”德國漢堡-埃彭多夫大學醫學院醫學博士、參與此次德國大腸杆菌疫情研究小組的研究成員莫裡茨·亨奇克在接受中國青年報採訪時說。

  德國方面用“全情投入、異常高效、能力超群、速度驚人”來形容中國合作伙伴

  從5月15日襲擊一位來自德國北部城市迪普霍爾茨的83歲老太太開始,殺手以令人難以想象的速度肆虐。根據世界衛生組織(WHO)最近提供的信息,疫情蔓延至包括法國、英國、西班牙等歐洲11個國家,甚至還漂洋過海到了美國。

  德國負責監控全國疫情的羅伯特·科赫研究所6月17日公布的疫情通報顯示,這個面目模糊的殺手在一個多月的時間裡奪取了38人的生命,致使3408人感染,其中798人發展為溶血性尿毒綜合征,生命岌岌可危。

  大腸杆菌是人類腸道菌群的正常組成部分,在通常情況下對人類沒有危害。但某些變種如腸出血性大腸杆菌,就會導致嚴重的疾病。在世界各地,每年都會有腸出血性大腸杆菌病例的出現,有時候也會出現溶血性尿毒綜合征甚至死亡案例,但是影響都遠遠低於這次德國疫情。

  或許因此,殺手的出現讓德國措手不及,尤其是參與此次研究的德國漢堡-埃彭多夫大學醫學院教授羅德。作為細菌專家,他發現不同於傳統意義上的“腸出血性大腸杆菌”病例,這種病菌還會攻擊患者的神經,導致患者出現語言表達障礙、健忘、嚴重癲癇甚至昏迷的症狀。除此之外,患者主要是20歲以上的成年人,特別是女性,而不是以往病例中常見的兒童。

  正當羅德為突如其來的疫情忙得焦頭爛額時,他在餐廳裡遇到了剛剛出差歸來的中國博士后研究生楊亮。

  這個正在聯系基因組測序事宜的中國學生,給導師出了個主意:聯系中國華大基因研究院做基因組測序,這家研究機構不僅是全球最大的基因排序和研究中心,而且剛剛上馬了最新的測序平台。

  “之前我們聽說過華大基因,知道它是一個在基因組測序方面有很強的研究能力和豐富研究經驗的機構,但是直到楊亮提議前,我們都還沒有真正考慮過合作。”亨奇克說。

  一場跨國合作就此開展。5月30日,德國方面選取的最具典型性的樣本快遞到了深圳。“接到樣本后我們馬上開始著手測序以及數據分析。”中國深圳華大基因研究院發言人楊碧澄向中國青年報介紹說。大約十幾位、平均年齡25歲的華大基因研究人員參與了此次研究。

  “每個人都把這件事情作為第一優先級,常常會熬夜研究到第二天早上,連端午節都沒有放假。”參與其中的研究人員李俊樺說,“這件事情很重要,一刻也不能耽擱。”

  這種快速的反應機制,讓西班牙一家負責對該殺手基因組序列進行自動分析的生物信息公司工作的研究員瑪麗娜·曼瑞奎贊嘆不已。她在接受中國青年報採訪時評價說:“華大的優點之一在於,即便是周末聯系他們,也能迅速得到回復。這種隨時待命的高效回復對於疫情相關工作至關重要。”

  德國方面對這次的合作也是贊許有加。亨奇克用了四個詞來形容這個中國合作伙伴——“全情投入、異常高效、能力超群、速度驚人”。

  “一切出乎我的意料,對我來說,這是一個驚喜。”羅德說。

  “粽子版基因組圖譜”徹底揭開殺手的老底

  在完成基因組測序和數據分析后,華大基因研究院更新了一份基因組序列圖譜,這意味著調出了殺手的檔案,徹底揭開了對方的老底。這份出台於端午節的圖譜,又被戲稱為“粽子版基因組圖譜”。

  華大基因研究院還研制出了診斷試劑盒。使用這種方法,可以將需要兩三天的檢測過程縮短為兩三個小時,這可以“給全球范圍內的病情診斷、疫情監測和污染源調查提供支持”。

  “粽子版基因組圖譜”展示了殺手的全部案底:這種病菌是兩類致病基因結合在一起的綜合體,即來自腸出血性大腸杆菌和腸黏附性大腸杆菌(EAEC)的致病基因。

  作為殺手的第一個凶器,腸出血性大腸杆菌攻擊血液中的紅細胞,造成紅細胞溶解、微血管阻塞等,會導致急性腎衰竭。另一大凶器腸黏附性大腸杆菌則有利於病菌在腸細胞上附著,從而使其能在腸道內宿居更長時間,延長了攻擊紅細胞的時間,造成更大的破壞。

  “這二者的結合可能導致了這個病菌有如此強大的攻擊性。”亨奇克說。鑒於此,德國哥廷根大學的研究人員建議將殺手更名為“腸聚集黏附性大腸杆菌”。

  更可怕的是,它還具有強悍的防御能力。它含有對包括頭孢菌素、青霉素和鏈霉素類抗生素的耐藥基因,會導致部分抗生素治療無效。“它既有矛又有盾,一方面可以使用毒力基因去釋放毒力,另外一方面它對藥物還有抗生素會有防御性,能對自己進行一些保護。”楊碧澄解釋說。

  不過,對於致病基因的致病機理,比如它是怎麼樣把毒素釋放出來,以及怎麼樣去控制它,還需要更多的實驗和研究。

  這或許要從殺手的祖先株上尋找突破。根據“粽子版基因組圖譜”的分析,2001年的歐洲分離株很有可能是這個殺手病菌的直系祖先。如今這位殺手之所以擁有如此強大的能力,也許是因為經過10年的進化,獲得了一些新的基因,從而具有了耐更多種抗生素的能力。

  “基因組測序和數據分析幫助我們進一步界定,哪些基因是造成腸出血性大腸杆菌的必要基因,也有助於了解病菌的演變情況,還為我們研制疫苗提供了幫助。這些研究將會有助於我們最終得出有針對性的治療方案。”亨奇克說。

  全世界科研工作者第一次一起研究同一個病菌

  這並不是中國科學家第一次在世界范圍內的疫情研究中發揮作用。在2003年爆發的嚴重急性呼吸道綜合征(SARS)疫情中,華大基因研究院也參與了基因組測序,並很快研制出診斷試劑盒。但SARS在三四個月以后才研究出有效抗體,這一次年輕的中國科研人員們“爭分奪秒”,希望搶在殺手之前佔領領地。

  “疫情爆發的時候,時間是最重要的。”楊碧澄說。當中國科研工作者找到殺手病菌的基因組圖譜后,“想到的第一件事情就是馬上公布到網上”。

  這正是對付殺手的另一個法寶——合作。當中國科學家得出基因組序列后,立即使用Facebook、Twitter、博客等溝通手段和全世界的科研工作者一同探求殺手的起源與應對。

  亨奇克認為這次的基因組測序研究是一次名副其實的國際合作,“德國提供樣本,中國以驚人的速度完成了測序,得到基因組序列后,中國、德國、法國等國的研究人員對數據進行解讀和分析。”《科學》雜志也在最新一期發表文章,介紹全球科學家共同研究致病大腸杆菌病菌基因組序列的過程,其中特別提到了中國科學家的高效工作。

  “這應該是全世界科研工作者第一次一起研究同一個病菌。”楊碧澄說。

  “我們最欣賞華大的一點在於,他們第一時間公布了基因組序列原始數據,此前沒有任何一個機構這麼做過。和所有人共享這份價值重大的信息,中國是第一個。到目前為止,也隻有華大基因對外公布了所有原始數據。”曼瑞奎說。

  近期德國疫情已有明顯減緩跡象,患病人數大幅減少。根據中國衛生部最新發布的公告,雖然中國對外交流人員往來頻繁,存在輸入性疫情發生的風險,但是截止目前,中國境內尚未有病例報告。

  但是,情況依然不容樂觀。根據6月20日的信息公布,腸出血性大腸杆菌可能已通過感染者的排泄物進入河流等周邊環境,調查人員在德國黑森州一條小溪中檢驗出了致病菌株,而且已被証實存在人際傳播的情況,這可能會帶來更大的危機。

  對於緝拿殺手病菌的健康警察們來說,或許非典的先例可以提供啟示。“現在的情況和SARS疫情有不少相似之處,比如無法完全確定傳染源、暫時沒有疫苗和治療方法。”亨奇克說,“直至今日依然沒有有效治療SARS的方法,但是疫情卻早已依靠消毒、隔離等手段得以遏制。也許德國大腸杆菌疫情也可以通過國家和衛生官員及時的協調和干預,在沒有治療方案的情況下阻止疫情的擴散。”(實習生 李斐然)

  來源: 《 中國青年報 》( 2011年06月22日   11 版)
(責任編輯:王麗華)

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