南非的研究人员利用了长达14年的基因组数据和人类旅行模式，以深入了解导致全球肺炎和脑膜炎的主要细菌的传播、演化和抗药性行为。
一种新颖的方法已被开发用于追踪病原体的传播和演化，以及它们对疫苗和抗生素的反应。通过将病原体的基因组信息与从匿名手机数据中提取的人类旅行模式相结合，研究人员旨在更好地预测和预防未来的疫情。
包括威康·桑格研究所、维特瓦特斯兰大学、南非传染病国家研究所、剑桥大学以及全球肺炎球菌基因测序项目的合作伙伴在内的机构，已将近7000个来自南非的肺炎球菌（Streptococcus pneumoniae）基因组数据与详细的人类流动数据相结合。这一整合使他们能够观察这些以肺炎和脑膜炎闻名的细菌的移动和演化趋势。
研究结果于7月3日在《自然》期刊上发表，表明与2009年肺炎球菌疫苗相关的抗生素抗性初期下降可能只是短暂的。对青霉素等抗生素产生抗性的非目标菌株获得了68%的竞争优势。
研究人员首次准确量化了各种肺炎球菌株的适应性——生存和繁殖的能力。这一见解可能有助于开发针对最有害菌株的疫苗，并可能与其他病原体相关。
许多传染病，包括结核病、艾滋病毒和COVID-19，都存在多种同时传播的菌株，这为研究带来了挑战。肺炎球菌是全球肺炎、脑膜炎和败血症的主要原因，拥有超过100种类型和900个基因株，典型地体现了这个问题。光是肺炎每年就夺去约740,000名儿童的生命，使其成为儿童主要的传染性死亡原因。
肺炎球菌的多样性阻碍了控制措施，因为针对主要菌株的疫苗为其他菌株留出了空白。这些细菌的传播模式、疫苗对它们生存的影响及其抗生素抗性仍然未得到充分理解。
在这项最新研究中，研究人员分析了2000年至2014年间在南非收集的6910个肺炎球菌样本的基因组序列，以监测各种菌株随时间的分布。这些数据与Meta收集的人类流动模式的匿名记录相结合。
研究团队制定了计算模型，揭示了肺炎球菌株在南非人口中完全混合大约需要50年，主要是由于局部的人类移动模式。
他们发现，尽管2009年推出了针对特定细菌类型的肺炎球菌疫苗，减少了由这些类型引起的病例，但同时对其他非目标菌株赋予了68%的竞争优势，导致它们对青霉素等抗生素的抗性比例增加。这暗示了疫苗对抗抗生素抗性的保护是暂时的。
研究的首席作者Sophie Belman博士提到，疫苗和抗微生物药物对肺炎球菌的传播动态的潜在影响。开发的模型可以应用于不同的地区和病原体，以增强对病原体传播与药物抗性和疫苗效率的理解和预测。
来自南非约翰内斯堡传染病国家研究所的共同作者Anne von Gottberg博士强调，持续的基因组监测和可调整的疫苗接种策略在应对这些病原体的适应性，以减轻疾病负担方面的重要性。
威康·桑格研究所的高级作者Stephen Bentley教授强调，肺炎球菌的多样性在理解单个菌株从一个地区传播到另一个地区时所造成的复杂性。通过将细菌基因组和人类旅行数据相结合，这一创新技术首次以高分辨率揭示了隐藏的迁徙路径。这一见解可以帮助预测高风险菌株的出现，从而预防潜在的疫情爆发。
背景信息：
- 访问参与全球肺炎球菌基因测序项目的合作伙伴：https://www.pneumogen.net/gps/
- 本研究中使用的人类流动数据是Meta为好基线数据在2020年SARS-CoV-2大流行期间发布的。这些数据依赖于个人对位置共享的同意，Data for Good采取措施在聚合数据集中保护个人隐私。
- 要了解更多关于肺炎球菌疾病的信息，请访问：https://www.cdc.gov/pneumococcal/about/
- 阅读更多：https://www.ncbi.nlm.nih.gov/pmc/articles/PMC5666185/
- 获取更多见解，请参阅：https://www.who.int/news-room/fact-sheets/detail/pneumonia
- 在引入这些疫苗之前，85%的肺炎球菌株被针对。截至2014年，这一比例降至33.2%。这种减少在南非九个省份中都很一致。
