科学家揭示金黄色葡萄球菌耐药基因进化，为抗生素使用带来指导

自从抗生素被发现以来，许多被微生物感染的病人得以被挽救生命。但是，由于抗生素的使用不规范，导致大量微生物产生了抗生素耐药性，严重威胁着人类健康。

世界卫生组织指出：由于新型耐药机制的出现，进而出现了抗微生物药物耐药性的耐药病原体，让常见感染疾病的治愈面临着更大的威胁。

尤其令人担忧的是，多重耐药菌和泛耐药菌正在全球快速传播，以至于无法使用抗生素等抗微生物药物，针对一些感染疾病进行治疗。

金黄色葡萄球菌，是一种常见的食源性致病菌。目前，由金黄色葡萄球菌引起的感染患者数量，呈现出逐年上升的趋势。

在美国、加拿大和中国等国家的食物中毒案例中，由金黄色葡萄球菌毒素导致中毒的案例比例始终居高不下。而且，人们还发现金黄色葡萄球菌具有多重的耐药性。

可以说，金黄色葡萄球菌的广泛抗药性，给国际公共卫生构成了严峻挑战，不仅增加了全球患者和各国卫生系统的财政负担，也拉高了该类细菌感染病患的死亡率。

因此，针对全球金黄色葡萄球菌的耐药趋势进行监测，对于抗生素耐药性的防控具有重要意义。

在近期一项研究中，浙江农林大学团队发现该类细菌的耐药基因数量，在近 100 年来出现了显著上升。

日前，相关论文以《监测金黄色葡萄球菌过去 100 年间在全世界范围内的纵向耐药性趋势，破解它的演变和传播》（Monitoring longitudinal antimicrobial resistance trends of Staphylococcus aureus strains worldwide over the past 100 years to decipher its evolution and transmission）为题发在 Journal of Hazardous Materials[1]。

图 | 相关论文（来源：Journal of Hazardous Materials）

浙江农林大学方冠宇老师为第一作者和共同通讯，该校的刘兴泉教授担任共同通讯作者。

图 | 方冠宇（来源：方冠宇）

研究中，他们还解析了驱动金黄色葡萄球菌抗生素耐药性上升的驱动因素。结果发现随着人类发展指数的提升，也会促进抗生素的消耗，进而间接地驱动金黄色葡萄球菌抗微生物药物耐药性的提升。

同时，他们还使用机器学习评估了全球范围内金黄色葡萄球菌抗生素耐药风险，这对于公共卫生、医疗政策、抗生素的开发、以及抗生素使用的管理等具有重要意义。

其一，本次研究的公共健康意义在于：能够帮助我们了解金黄色葡萄球菌耐药性的趋势，从而助力于感染防控。

其二，本次研究可以指导抗生素的使用：通过识别促使金黄色葡萄球菌耐药性上升的因素，可以帮助相关机构制定更加严格的抗生素使用准则和管理措施，从而减缓耐药性发展速度。

其三，本次研究能助力于疾病预测和预防：评估全球范围内金黄色葡萄球菌的抗生素耐药风险，能帮助卫生部门和医疗机构实现更好的资源分配，从而进行相应的提前准备，进而更好地应对潜在的耐药菌爆发，最终降低对于人类健康的威胁。

其四，本次研究能助力于卫生政策的制定：即能够为政府和全球卫生组织提供科学证据，制定或调整关于抗生素使用和感染控制的政策。

（来源：Journal of Hazardous Materials）

而从整个研究成果来看，它将在以下五个细分方向发挥作用：

（1）为更新抗生素治疗带来指南：基于耐药性的最新数据和趋势，可以更新临床抗生素使用指南，确保医疗机构根据最新的耐药性情况，让患者使用真正有效的抗生素。

（2）为新型抗生素和治疗策略的开发带来助力：通过分析耐药基因和抗生素耐药机制，可以为药物研发人员和生物技术公司提供研发目标，发展更好的新型药物或复合治疗策略。

（3）为抗生素使用的监管带来参考：其可以帮助政府和医疗机构制定或改进抗生素使用政策，例如限制某些强效抗生素的使用，或在动物饲养业中减少不必要的抗生素使用。

（4）为公共卫生预警和监测系统带来助力：当把机器学习模型作为监测系统的一部分，能为更早地识别抗生素耐药性的风险和爆发，提供实时的数据分析。

（5）为健康教育和公众健康广告带来助力：基于本次研究成果，可以更好地规划健康教育和公共健康宣传，从而向公众传达正确使用抗生素等信息。

如前所述，本次论文由方冠宇担任第一作者和共同通讯。作为本次课题主要负责人的他，自读博开始一直从事食品发酵的研究。

在一次偶然的分析中，他发现在很多传统发酵食品之中，微生物中的抗生素耐药基因，要显著低于人类粪便、废水等生物环境中的微生物。

因此，他猜测当处于不同环境之时，可能会让致病微生物中的耐药性出现显著性增强。于是，他开始针对食源性致病菌的耐药趋势和耐药基因进化进行研究。

研究结果与他的猜测果然相符：即由于抗生素的频繁使用，很多食源性致病菌产生了耐药性。而由于可移动遗传元件的驱动，很多耐药基因会在微生物之间转移。

基于本次成果，方冠宇和所在团队会进一步研究预防抗微生物药物耐药性的方法。同时，也会回归到自己的主攻领域即专注于研究食品与健康方面的课题。

整体来看，一方面他们将针对厨余垃圾微生物处理、食源性致病菌防治、耐药基因防控等开展研究。

另一方面，他们也会聚焦于食品发酵领域，解析微生物在食品发酵微生态系统的生境适应机制，通过基因工程手段来改良菌株、微生物的驯化，以及利用人工合成菌群等技术来提高发酵食品品质，希望借此革新发酵食品的产业新方向。

此外，方冠宇也非常欢迎业内人士和其交流，感兴趣者可邮件联系 fangguanyu@zafu.edu.cn

参考资料：

1.Fang, G. Y., Wu, F. H., Mu, X. J., Jiang, Y. J., & Liu, X. Q. (2024). Monitoring longitudinal antimicrobial resistance trends of Staphylococcus aureus strains worldwide over the past 100 years to decipher its evolution and transmission.Journal of Hazardous Materials, 465, 133136.

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