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技術亮點/分析大腸桿菌 揪出抗藥性基因

隨著抗生素的大量使用,細菌有了一套自己的演化與選拔機制,天生對抗生素有抵抗性(antibiotic resistance)的細菌存活下來,將帶有抗藥性的基因代代傳遞與繁殖,這些基因往往位於游離的基因載體上,例如質體(plasmid)或跳躍子 (transposon),細菌也透過各種機制,互相分享不同種類抗生素的抗藥性基因,讓抗藥性基因在細菌界中快速傳遞,這些菌株引起嚴重且難以控制的感 染。

多重抗藥性金黃色葡萄球菌(Multiple-resistant Staphylococcus aureus,MRSA)是最惡名昭彰的菌株,在醫療場所引起嚴重的院內感染,幾乎沒有抗生素可治療。

過去大多數抗藥性研究主要針對「醫源性」造成的抗藥性,但近來有學者發現,抗生素在農業生產上的用量已遠高於人類醫療使用,很有可能是人們產生抗藥性的源頭。

統 計指出,中國大陸養豬業每年產生6億公噸豬隻排泄廢物,生產過程中使用的抗生素被排出,人們再將排泄物作為堆肥使用,使得抗生素進入土壤與水源,進而影響 整個食物鏈,讓抗藥性基因穿梭於生態界中,人們對抗生素的高度依賴及常規用於農牧生產過程中,沒想到卻提供抗藥性細菌絕佳的環境大量繁衍,使得醫用抗生素 選擇愈來愈少。

濫用農業抗生素是造成抗藥性主因,若要對付抗藥性細菌,得先知道抗藥性基因在食物鏈如何傳遞。豬隻在農牧業中是重要產食動物,澳洲雪梨科技大學教授Steven Djordjevic分析豬隻腸內正常菌叢及抗生素與腸道菌叢作用關係,破解了抗藥性基因問題。

一 般而言,大腸桿菌是環境中的常在菌(Normal flora),但特定菌株卻造成嚴重疾病,其中腸內毒性大腸桿菌(Enterotoxigenic Escherichia coli,ETEC)感染豬隻會造成下痢,在全球養豬業造成嚴重經濟損失,ETEC多種血清型(serotypes)都將引起豬隻下痢。

血 清型O157為具多重抗藥性的大腸桿菌,而不同品系的細菌也有不同致病機制,ETEC O157 SvETEC主要感染離乳期前後的仔豬,曾在澳洲新南威爾斯(New South Wales)引起感染,屬相同血清型的ETEC O157:K88 734/3則引起新生仔豬下痢。部分大腸桿菌一旦污染食物,可能引起人類消化系統或泌尿系統嚴重感染,腸出血性大腸桿菌 (Enterohaemorrhagic E. coli,簡稱 EHEC)O157:H7即是引起食物中毒常見菌株。

研究團隊進行基因組 分析,比較兩株腸內毒性大腸桿菌與腸出血性大腸桿菌之間的關聯,發現ETEC O157 SvETEC以及O157:K88 734/3的基因組成相當接近,而且發現兩者都帶有多重抗藥性基因,對於許多現行使用的抗生素都有抗性,像是常用合成青黴素(Ampicillin)、四 環黴素(Tetracycline)以及新黴素(Neomycin),研究也發現兩株大腸桿菌與感染人類的EHEC O157:H7親緣關係並不接近,但是仍有部分基因序列相似。

目前最新研究已可分析出特定大腸桿菌抗藥性基因,並初步繪製出大腸桿菌譜系 圖。建立在研究基礎上,研究團隊未來將進一步分析抗藥性基因的精確位置,以及這些基因與游離的基因載體之間的關聯,試圖找出對付抗藥性細菌的關鍵,抗藥性 問題可能將獲得解答。(本文由基因線上GENE ONLINE提供)


報導來源:http://udn.com/news/story/7485/1727754