解密霍乱基因组学历史!国际顶尖机构联手发表两篇Science
2017/11/13
英国著名基因组测序中心Wellcome Trust Sanger研究所、法国巴斯德研究所的研究人员和来自世界各地的合作者,研究了过去的60年里爆发在非洲和拉丁美洲的霍乱病菌,解密了霍乱基因组学历史,这对于改进霍乱控制策略有积极意义。


霍乱作为一种古老的疾病,对人类带来过巨大灾害。仅19世纪以来,全球发生了七次霍乱大流行,造成数百万人死亡。即使从今天看,它仍然影响着世界上47个国家,每年有将近10万人死于这一疾病。

11月10日发表在Science上的两项研究成果,融合了全基因组测序和流行病学,来估计引起霍乱流行的不同霍乱菌株的风险。

不同大陆有不同霍乱菌的变种

上述研究中,科学家们分析了1200多个霍乱样本的遗传数据,这些数据了来自世界各地的历史性霍乱样本,可追溯到上世纪50年代。

研究人员把重点放在非洲和拉丁美洲,因为这些地区发生了大量流行病:第七次霍乱大流行于1970首次来到非洲,从此非洲成为受该疾病影响最严重的大陆;霍乱在1991年后出现在拉丁美洲,100年后出现在美国。    研究人员分别发表了非洲和拉丁美洲霍乱研究的两篇文章以表明:大陆之间存在着惊人的多样性;拉丁美洲和非洲有不同的霍乱毒素变种,它们的传播动力和生态位是不同的。

在非洲

在关于非洲的研究中,研究小组发现:目前正在进行的从上世纪60年代开始的大流行,是由一个单一种系的霍乱弧菌引起的,称为7PET。此后不断被引入非洲的两个主要区域——西非和中东/南部非洲。

非洲研究文章(Genomic history of the seventh pandemic of cholera in Africa)的第一作者François-Xavier Weill说:“我们的研究结果表明,各种7PET菌的新版本自上世纪70年代以来进入非洲。一旦被引入,霍乱暴发遵循类似的路径时在非洲大陆蔓延。这一结果让我们有了一个想法,即我们可以针对非洲的那些特定地区加强监测和控制。”

科学家们还研究了霍乱中抗生素耐药性的演变。研究小组发现,最近进入非洲的霍乱细菌已经对抗生素产生了耐药性。利用基因组数据,他们能够追溯到抗生素耐药性的来源是南亚。

在拉美

在拉丁美洲的研究文章中,研究团队不仅着眼于7PET菌株引起的传染病,也包括霍乱弧菌的其他株引起的散发性低水平疾病。他们发现,霍乱弧菌的不同菌株可以被赋予不同的风险,导致大暴发。这对全世界的霍乱控制工作有重大影响。

拉丁美洲研究文章(Integrated view of Vibriocholerae in the Americas)的第一作者Daryl Domman说:“我们的数据表明,当一个7PET流行病株从其他地方进入拉丁美洲,它可以造成大规模的流行,就像1990年在秘鲁和2010年在海地那样。然而,我们现在知道,已经存在这个地区的其他菌株仍然可以使人生病,但似乎没有这种流行病的潜力。了解是哪种病菌造成的,能使区域或国家政府做出适当的公共卫生反应。”

意义和应用价值

文章通讯作者,来自Wellcome Trust Sanger研究所和伦敦大学的Nick Thomson教授说:“这些研究结果会为霍乱大流行的控制产生影响。我们现在真正了解了霍乱是如何在全球各地传播的。通过掌握这些信息,我们可以了解基础科学上的知识以及改进的控制策略,以便更好地了解一种对人类健康构成如此威胁的简单的细菌。”

参考资料

1) Genomic history of the seventh pandemic of cholera in Africa

2) Integrated view of Vibrio cholerae in the Americas

3) Risk of cholera epidemics estimated with new rule-book

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  • Genomic history of the seventh pandemic of cholera in Africa

    The seventh cholera pandemic has heavily affected Africa, although the origin and continental spread of the disease remain undefined. We used genomic data from 1070 Vibrio cholerae O1 isolates, across 45 African countries and over a 49-year period, to show that past epidemics were attributable to a single expanded lineage. This lineage was introduced at least 11 times since 1970, into two main regions, West Africa and East/Southern Africa, causing epidemics that lasted up to 28 years. The last five introductions into Africa, all from Asia, involved multidrug-resistant sublineages that replaced antibiotic-susceptible sublineages after 2000. This phylogenetic framework describes the periodicity of lineage introduction and the stable routes of cholera spread, which should inform the rational design of control measures for cholera in Africa.

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  • Integrated view of Vibrio cholerae in the Americas

    Latin America has experienced two of the largest cholera epidemics in modern history; one in 1991 and the other in 2010. However, confusion still surrounds the relationships between globally circulating pandemic Vibrio cholerae clones and local bacterial populations. We used whole-genome sequencing to characterize cholera across the Americas over a 40-year time span. We found that both epidemics were the result of intercontinental introductions of seventh pandemic El Tor V. cholerae and that at least seven lineages local to the Americas are associated with disease that differs epidemiologically from epidemic cholera. Our results consolidate historical accounts of pandemic cholera with data to show the importance of local lineages, presenting an integrated view of cholera that is important to the design of future disease control strategies.

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