研究人员阐明了金黄色葡萄球菌（Staphylococcus aureus）如何在基因上进化，以适应人类，包括使某些菌株能够躲避免疫系统并获得抗生素耐药性的突变。
迄今为止有关常见细菌Staphylococcus aureus 如何适应人类身体的最全面研究，可能会增强预防、诊断和治疗特定感染的方法。
这项研究由威康桑格研究所、剑桥大学和西班牙国家研究委员会（CSIC）下的瓦伦西亚生物医学研究所（IBV）共同进行，涉及分析从人类鼻子和皮肤收集的数千个金黄色葡萄球菌样本的基因组，以确定对细菌生存和适应至关重要的基因。
这项研究今天（1月13日）发表在Nature Communications上，采用了一种新方法来检查来自人类携带者的细菌基因组，揭示了这些细菌在其自然环境中的特定适应性。这一洞见揭示了帮助某些菌株逃避人类免疫防御并发展抗生素耐药性的关键突变。
这项广泛的基因分析揭示了若干先前未识别的基因和与金黄色葡萄球菌定殖相关的生物途径。
需要更多的研究来完全理解这些途径在人类定殖中的重要性，并探讨将来针对它们以预防、诊断或治疗金黄色葡萄球菌感染的潜在方法。
细菌通常存在于体内或体表而不造成伤害，这种现象称为定殖。一个例子是S. aureus，可在全球高达30%的人群的鼻腔、皮肤和肠道中发现1。
然而，在免疫系统减弱的个体中，S. aureus 可以进入血液，引发从轻微的皮肤和软组织问题到更严重的情况，如脓毒症和肺炎的感染1。
这项开创性研究标志着首次从人类携带者采集的样本中对S. aureus进行广泛的基因分析，超越了实验室观察。
国际团队评估了来自1500多个人类携带者的7000多份S. aureus样本的基因组，以揭示在其自然环境中细菌生存时出现的基因变异。通过计算方法，他们识别出细菌中可能有助于其在人类定殖期间生存的反复遗传改变。
研究人员发现与氮代谢相关的基因发生了变化，表明这一代谢过程对S. aureus在人类中的定殖至关重要。他们还发现可能影响细菌与人类细胞和免疫系统相互作用的基因突变。
某些S. aureus菌株具有调节细菌利用的机制以逃避人类免疫系统的基因突变，这可能指向一种免疫逃避策略。研究人员假设这些细菌菌株可能依赖其他菌株分泌的因子成功地在人体内定殖——他们称之为“作弊”细胞。
此外，研究证实S. aureus会对如氟氟酸、穆皮罗新和三甲苯等抗生素发展耐药突变。
总而言之，这项研究揭示了S. aureus在人类体内繁衍生息所采用的重要生物过程。理解细菌在其自然背景下的进化和基因适应——包括无症状的定殖或在感染期间——对改善疾病的预防、诊断和治疗至关重要。
来自CSIC瓦伦西亚生物医学研究所的首位作者弗朗西斯克·科尔（Francesc Coll）博士表示：“理解细菌如何对抗生素治疗产生反应，使我们能够识别出允许其在抗生素攻击下生存的遗传变化。这些突变可以作为诊断指标，并帮助开发新的治疗策略，从而促进抗生素更有效和合理的使用。像这样的细菌适应研究可以揭示免疫逃逸机制——阐明细菌如何适应以逃避我们免疫系统的检测和攻击。这些知识可能有助于识别新的抗原，即被免疫系统视为外来或有害的细菌成分，从而导致新疫苗的设计。”
来自威康桑格研究所的资深作者尤安·哈里森（Ewan Harrison）博士指出：“虽然Staphylococcus aureus细菌对很多人是无害的，但对于其他人则存在严重的感染风险。我们的研究提供了关于这些细菌的基因适应的新见解，让它们能够在或在人类携带者体内生存。通过在其自然栖息地分析这些菌株，我们突出了某些Staphylococcus aureus菌株可能具有竞争优势的先前未知的突变。我们希望对这些途径的进一步探索将增强预防、诊断和治疗由这些细菌引发的感染的方法。”
