全基因組測(cè)序可以幫助官員處理疾病爆發(fā)

據(jù)一組研究人員稱(chēng)，全基因組測(cè)序技術(shù)可能為流行病學(xué)家和醫(yī)護(hù)人員提供一種有力的武器，可以跟蹤并可能控制嚴(yán)重疾病的爆發(fā)。

在一項(xiàng)研究中，研究人員發(fā)現(xiàn)，國(guó)內(nèi)和國(guó)內(nèi)來(lái)源的志賀氏菌(Songeli)是細(xì)菌性食源性疾病的第四大常見(jiàn)原因，它來(lái)自相關(guān)的一組細(xì)菌，稱(chēng)為血統(tǒng)II。專(zhuān)家們最初提出，志賀氏菌的國(guó)際和國(guó)內(nèi)菌株可能來(lái)自不同的來(lái)源，研究人員在最近的微生物基因組學(xué)雜志上發(fā)表了他們的研究結(jié)果。

“我們問(wèn)的其中一個(gè)問(wèn)題，遺傳上，是國(guó)內(nèi)的志賀氏菌與國(guó)際上的那些不同，最后，答案是，不，它們并不明顯 - 似乎沒(méi)有基于的任何分層遺傳相關(guān)性，“賓夕法尼亞州立大學(xué)食品科學(xué)教授兼網(wǎng)絡(luò)科學(xué)研究所助理愛(ài)德華達(dá)德利說(shuō)，該研究所為賓夕法尼亞州立大學(xué)的研究人員提供了超級(jí)計(jì)算資源。

根據(jù)達(dá)德利的說(shuō)法，因?yàn)橹举R氏菌的不同菌株可能需要某些治療，及時(shí)識(shí)別正確類(lèi)型的志賀氏菌可以使公共衛(wèi)生官員在向公眾宣傳和提醒醫(yī)務(wù)人員提供最佳治療方案方面起到關(guān)鍵作用。他還是大腸桿菌參考中心的主任，并與賓夕法尼亞州立大學(xué)哈克生命科學(xué)研究所有關(guān)。在爆發(fā)期間比較志賀氏樣本還可以使衛(wèi)生官員能夠識(shí)別疾病的可能來(lái)源，并幫助他們監(jiān)測(cè)其進(jìn)展并警告可能處于爆發(fā)路徑的官員。

“在這項(xiàng)研究中，有了這種特殊種類(lèi)的志賀氏菌，已知有五種不同的譜系，我們?cè)谶@些生物的基因組中發(fā)現(xiàn)了特征，這些特征使我們可以非常迅速地說(shuō)出這五種分離中的哪一種，”達(dá)德利說(shuō)。“這有助于衛(wèi)生部門(mén)不僅展示他們?nèi)绾问褂萌蚪M技術(shù)進(jìn)行研究，甚至可以使他們甚至用它來(lái)開(kāi)發(fā)新的診斷工具。”

導(dǎo)致嚴(yán)重腹瀉和胃部不適的志賀氏菌通常通過(guò)糞便。由于公共游泳池和游泳區(qū)域的受感染游泳者往往是志賀氏菌爆發(fā)的常見(jiàn)原因，因此運(yùn)行這些設(shè)施的較快官員會(huì)被警告可能爆發(fā)，他們可以更快地采取預(yù)防措施并發(fā)出警告。

全基因組測(cè)序可以確定生物體的完整基因組，包括生物體的染色體DNA和線粒體DNA。根據(jù)Dudley的說(shuō)法，全基因組測(cè)序比脈沖場(chǎng)凝膠電泳或PFGE更快，更準(zhǔn)確，PFGE是之前僅提供細(xì)菌基本遺傳指紋的標(biāo)準(zhǔn)測(cè)試。

“DNA序列數(shù)據(jù)要清晰得多 - PFGE更基于模式，而且更具體，”Dudley說(shuō)。“如果你對(duì)細(xì)菌的基因組進(jìn)行測(cè)序，那么你現(xiàn)在有550萬(wàn)個(gè)數(shù)據(jù)點(diǎn)。如果食物和病人之間存在完美的匹配，那么兩者之間就存在著一種關(guān)系是不可能的。”

全基因組分析在一天多一點(diǎn)的時(shí)間內(nèi)提供結(jié)果，這比PFGE快得多。隨著計(jì)算機(jī)技術(shù)的進(jìn)步，Dudley預(yù)計(jì)測(cè)序速度會(huì)提高，也許會(huì)在幾個(gè)小時(shí)內(nèi)產(chǎn)生結(jié)果。

在早期的一項(xiàng)研究中，達(dá)德利在賓夕法尼亞州的實(shí)驗(yàn)室也使用全基因組分析來(lái)研究沙門(mén)氏菌，沙門(mén)氏菌是食源性疾病的主要原因，每年導(dǎo)致約450人死亡，并且通常與受污染的零售肉類(lèi)有關(guān)。在微生物學(xué)雜志上發(fā)表的一篇論文中，研究人員表示，從人體采集的沙門(mén)氏菌在遺傳上與從肉類(lèi)中采集的類(lèi)型不同，如火雞肉，豬排和雞胸肉。

“通過(guò)使用PFGE方法，賓夕法尼亞州衛(wèi)生部得出結(jié)論，人類(lèi)分離物和肉類(lèi)分離物是相同的，”達(dá)德利說(shuō)。“但是，我們可以通過(guò)使用全基因組測(cè)序來(lái)顯示它們- 不是那么快 - 你實(shí)際上可以用這種新方法來(lái)區(qū)分它們。因此，我們可以加強(qiáng)這一論點(diǎn)，即這些人不會(huì)因受污染的肉類(lèi)生病與那些特殊的菌株。“

研究人員在賓州州立大學(xué)使用測(cè)序設(shè)備。對(duì)于志賀氏菌，研究人員對(duì)22種分離的細(xì)菌樣本進(jìn)行了測(cè)序，這些樣本也被稱(chēng)為來(lái)自國(guó)內(nèi)來(lái)源的分離物-11和來(lái)自國(guó)際來(lái)源的11種。兩個(gè)樣品組均對(duì)至少三類(lèi)抗生素具有抗性。

在沙門(mén)氏菌研究中，該團(tuán)隊(duì)對(duì)50種細(xì)菌分離物進(jìn)行了測(cè)序。

賓夕法尼亞州立大學(xué)以及其他實(shí)驗(yàn)室在研究中收集的數(shù)據(jù)存儲(chǔ)在FDA的GenomeTrakr中，這是一個(gè)分布式網(wǎng)絡(luò)，允許研究人員和公共衛(wèi)生官員進(jìn)行實(shí)時(shí)比較和分析，以加速食源性疾病暴發(fā)調(diào)查并減少食源性疾病和死亡。