CRISPR-Cas9技术在细菌耐药性防控研究进展

近年来,多种新型耐药基因的出现和全球性流行,严重威胁了全球公众健康。CRISPR-Cas9系统(clustered regularly interspaced short palindromic repeats-CRISPR associated protein 9 system)是细菌的一种适应性免疫系统,可切割耐药基因、抵御外来核酸入侵,现已作为一种新型基因编辑工具应用于防控细菌耐药性研究。本团队已建立了一种单质粒介导靶向mcr-1基因的CRISPR-Cas9系统,能有效并特异性消除黏菌素耐药大肠杆菌中的mcr-1,恢复其对黏菌素的敏感性。同时也发现在临床中应用还需要优化其递送方式。本文对近几年该技术在细菌耐药性防控方面的研究进展进行了综述,包括CRISPR-Cas9系统的发现过程、作用机制、递送方式、在体外检测实验结果的进展以及当前存在的问题等方面,以期为防控细菌耐药性提供新思路。     

耐药细菌分析——“只有民族的才是世界的”

正细菌的耐药问题已经成为一种全球性的严重威胁[1],耐甲氧西林金黄色葡萄球菌(MRSA)、多重耐药鲍曼不动杆菌和耐药性艰难梭菌等多种耐药细菌感染疾病负担巨大,中国的情况尤其严重。近期中国研究团队在动物和人源细菌中均发现了一种新型的位于细菌质粒上的粘菌素耐药基因mcr-1[2],使细菌耐药问题受到进一步关注。本刊2015年第1期刊登了杨永刚、陈瑜等的研究文章"耐甲氧西林金黄色葡萄球菌分型及流行现状"[3],     

质粒介导黏菌素耐药机制研究进展

黏菌素是一种多肽类抗生素,对革兰阴性菌具有较强的抗菌活性。由于其副作用大,一直以来黏菌素在临床中很少被使用。近年来,随着多重耐药菌,特别是耐碳青霉烯类肠杆菌的产生,黏菌素耐药基因mcr的研究逐渐受到重视。过去通常认为,黏菌素耐药性由染色体介导,无法在细菌间水平传播。mcr-1基因的发现证明黏菌素耐药性还可能通过质粒介导水平传播。本文将介绍多种黏菌素耐药基因mcr及其流行特征、MCR作用机制和分类特点,为黏菌素的合理使用提供理论支持,以及采取针对性的预防措施。     

食品动物养殖环境中细菌耐药性研究进展

抗生素耐药性被世界卫生组织认为是21世纪人类面临的最大的公共卫生安全问题之一。近年来,抗生素耐药基因作为一种新型污染物而受到广泛关注。养殖场现已成为耐药基因的一个重要储库,耐药菌及耐药基因随着动物排泄物进入环境,从而加速了耐药基因在环境中的传播。畜禽养殖环境中耐药基因和耐药菌可能经食物链、空气等途径传至人类,给人类健康带来巨大威胁。文中结合最新文献,主要介绍了动物养殖场抗菌药物耐药菌和耐药基因的分布特点、耐药基因的持留和传播扩散、研究方法等方面的研究进展,为食品动物养殖环境的抗菌药物耐药性风险评估提供一定支持。     

水平基因转移介导抗菌素耐药性传播机制的研究进展

近几十年来,病原菌耐药性的出现和蔓延已上升为严峻的公共卫生问题。越来越多研究表明,抗菌素抗性基因(antibiotic resistance genes,ARGs)不仅仅见于临床所分离的病原体,而是包括所有的致病菌、共生菌以及环境中的细菌,它们都能在可移动遗传元件和噬菌体的作用下,通过水平基因转移(horizontal gene transfer,HGT)途径获得耐药性,进而形成抗菌素耐药基因簇(耐药基因组)。HGT可导致抗菌素的耐药性在环境共生菌和病原菌之间传播扩散,这可通过临床上一些重要的抗菌素耐药基因的传播证实。传统观念认为HGT的三种机制中,接合对ARGs的传播影响最大,最近研究表明转化和转导对ARGs播散起到不可忽视的作用。通过深入了解耐药基因组的传播及其在动员病原菌耐药中发挥的作用,对于控制这些基因的播散是至关重要的。将讨论耐药基因组的概念,提供临床相关的抗菌素抗性基因水平基因转移的例子,对当前已研究的促使抗菌素耐药性传播的各种HGT机制进行回顾。     

抗生素耐药基因在畜禽粪便-土壤系统中的分布、扩散及检测方法

抗生素耐药基因作为一种新型的环境污染物已引起研究者的高度关注。畜禽养殖业长期将抗生素添加到饲料中,在促进动物生长、预防和治疗动物疾病等方面起了重要作用。这些抗生素大多数不能被动物完全吸收,在动物肠道中诱导出耐抗生素细菌和抗生素耐药基因,并随着粪便排出体外。畜禽粪便作为重要的抗生素、耐抗生素细菌和抗生素耐药基因储存库,通过堆粪、施肥等农业活动进入土壤环境中,可刺激土壤中耐抗生素细菌和抗生素耐药基因的富集。耐药基因借助于基因水平转移等方式在土壤介质中进一步传播扩散,甚至进入植物中随食物链传播,对生态环境和人类健康造成极大的威胁。为了正确评估抗生素耐药基因的生态风险,本文结合国内外相关研究,系统阐述了畜禽粪便-土壤系统中抗生素耐药基因的来源、分布及扩散机制,同时探讨了细菌耐药性的主要研究方法,指出堆肥化处理仍是目前去除抗生素耐药基因的主要手段,并对今后的研究方向进行展望。     

耐药微生物和抗生素耐药基因与全健康

因人类的各种活动,耐药微生物和抗生素耐药基因在“人-动物-环境”界面发生跨物种和跨生境的传播。将人类、动物和环境视作有机整体的“全健康”（One Health）理念有望成为解决这种传播的有效策略。抗生素及其代谢活性产物在环境中富集,再经动物及动物制品传播到人,产生耐药微生物并造成耐药基因的传播。本文综述了人-动物-环境界面耐药菌和抗生素耐药基因传播的流动与循环,总结了我国和其他国家应对抗生素耐药性问题的政策,倡导更多的国家和地区将“全健康”理念和方法用于控制抗生素耐药性传播;通过医疗卫生部门、食品药品监督管理部门、农林渔牧部门与教育、财政等多部门合作来应对抗生素耐药性的全球挑战。     

两株分离自鸡粪便费格森埃希菌的耐药性

【背景】费格森埃希菌(Escherichia fergusonii)是与大肠杆菌同属、近源的病原菌,目前耐药性鲜有报道。【目的】对在浙江省鸡粪便中分离到的2株费格森埃希菌EFCF053和EFCF056进行耐药性检测和分析。【方法】通过微量肉汤稀释法进行MIC测定,二代高通量测序获得全基因组序列,并通过ResFinder数据库预测获得性耐药基因。利用S1-PFGE和Southernblotting杂交进行质粒和耐药基因的确认。【结果】两种菌均对氨苄西林、庆大霉素、氟苯尼考、磺胺异噁唑、复方新诺明、四环素耐药,其中菌株EFCF056还对粘菌素、头孢噻呋、大观霉素、恩诺沙星、氧氟沙星耐药。预测到耐药基因β-内酰胺类blaTEM-1A、blaCTX-M-65、blaOXA-1、blaTEM-1B、blaCTX-M-55;氨基糖苷类aac(3)-IId、aph(3')-Ia、aph(3')-Ib、aph(6)-Id、rmtB、aac(6')-Ib-cr、aadA2;粘菌素mcr-1;喹诺酮类qnrS2、aac(6')-Ib-cr、oqxA、oqxB;磷霉素fosA3;大环内酯类mph(A);苯丙醇类catA1、floR、catB3;利福霉素ARR-3;磺胺类sul1、sul2、sul3、dfrA12、dfrA14;四环素类tet(A)。另外,含有mcr-1基因的质粒通过实验证实可发生接合转移。【结论】结果显示费格森埃希菌可能是重要耐药基因存储库,费格森埃希菌与大肠埃希菌要在抗药性流行病学中加以区分,深入研究其MIC频率分布、重要耐药基因mcr-1及ESBL等,保障临床检测的准确性。     

质粒介导的黏菌素耐药基因mcr-1研究进展

mcr-1基因是迄今为止国际上首次发现的质粒介导的黏菌素耐药基因,可介导肠杆菌科细菌对多粘菌素类药物产生耐药并可通过质粒进行水平转移。最新研究表明该基因已通过IncI2、IncX4和IncHI2等流行性质粒以及可移动元件,在全球35个不同国家和地区的人、动物和环境源多种肠杆菌中广泛传播。这些研究对于深入了解mcr-1基因介导的黏菌素耐药和传播机制、全球流行分布特征奠定了基础,丰富了耐药性形成理论。文章主要介绍了不同来源肠杆菌科细菌中mcr-1的分布流行情况、耐药和传播机制、基因环境等方面的研究进展,探讨了其临床风险性以及后续应对措施,以期为相关科研人员和临床工作者提供参考,共同应对抗生素耐药日益严峻的局面。     

耐药菌在人-动物-环境中的传播和遗传机制

我国细菌耐药现象十分普遍,多重耐药甚至泛耐药的菌株不断出现,给公共卫生和食品安全造成了重大威胁。随着人类活动以及农业畜牧业的发展,在物理和生物作用力之下,医疗行业和养殖业对环境产生了很大的负面影响,导致养殖动物及其相关环境中存在大量的耐药基因/耐药细菌。医疗行业、动物养殖、自然环境三者在耐药菌的传播和发展中是相互影响、互相作用的有机整体,耐药基因可以借助基因水平转移等方式在人、动物和环境中循环传播,增加了人类摄入耐药基因的风险。面对此类公共卫生问题,传统单一化的卫生工作系统已很难有效地解决这类挑战,急需多学科、多领域的合作来共同应对。文中对我国临床、动物和环境中的细菌耐药现状以及耐药菌在其中的传播和遗传机制进行了综述,以期为细菌耐药研究提供参考。     

奇异变形杆菌中基因岛介导的多重耐药传播研究进展

奇异变形杆菌是导致医院内感染的重要条件致病菌,广泛分布于自然环境及人和动物的肠道中。基因岛是细菌染色体上约10-200 kb独立的DNA片段,能促进宿主细菌适应复杂多变的环境,与细菌适应性进化密切相关。近年来在奇异变形杆菌基因组中发现了多个与多重耐药密切相关的基因岛,包括沙门菌基因岛1及其相关基因岛、SXT/R391整合性接合元件、PmGRI1等,表明基因岛在奇异变形杆菌多重耐药形成和传播中具有重要作用。本文对奇异变形杆菌中与耐药相关基因岛的结构特征、传播机制、流行情况等进行综述,以期为奇异变形杆菌中多重耐药相关基因岛的深入研究提供参考。     

广州南沙湿地公园候鸟源肠杆菌科耐药性及产超广谱β-内酰胺酶基因监测调查

[背景]耐药基因可通过水平转移在环境、动物和人体间发生转移,而远距离传播则主要通过候鸟的迁徙.耐药基因可通过水平转移和候鸟迁徙跨地区传播至禽畜和人类,引起公共卫生问题.[目的]分离广州南沙湿地公园候鸟粪便中肠杆菌科细菌,并鉴定菌种类别,研究其对常见抗生素的耐药性及携带的主要超广谱β-内酰胺酶(extended-spec...     

具水平抑制及母婴垂直传播的分数阶HIV/AIDS传染病模型的稳定性研究

研究了一类具水平抑制参数及母婴垂直传播的分数阶HIV/AIDS传染病模型.在该模型中,考虑易感人群的常数输入和母婴垂直传播的影响,并引入抑制参数,以反映水平方向上预防措施的功效.本文利用分数阶微分方程理论及数值模拟方法,研究了模型平衡点的稳定性,分析了水平控制参数对HIV/AIDS传染的抑制作用及母婴垂直传播对HIV/AIDS传染的影响.     

抗生素耐药性的研究进展与控制策略

抗生素是治疗细菌感染的有效药物,然而抗生素在人类医学及农业生产中的大规模使用催生了细菌耐药性在环境中的快速扩散和传播,特别是多种抗生素的联合使用更是促进了多重耐药性的产生,严重威胁着人类和动物健康及食品与环境安全,相关问题已经引起人们的警觉。因此新研究主要集中在以下几方面:利用组学及合成生物学等方法挖掘并合成新型抗生素;利用高通量技术等系统分析环境中耐药菌及耐药基因新的传播途径及产生的新耐药机制;减抗、替抗及控制耐药基因的策略及其相关工艺。因此,在全面认识耐药基因在环境中传播规律的基础上,如何绿色高效地切断传播途径仍是目前研究的热点。基于此,本文在细菌水平上阐述了抗生素的研发历程、耐药性的发展及控制策略,从而为有效遏制细菌耐药性的发展提供思路。     

耐药基因数据库概述

抗生素是人类历史上的革命性发现,其临床应用挽救了无数患者的生命。但是随着抗生素的广泛使用和滥用,越来越多的病原菌产生了耐药性,甚至出现了具有多重耐药性的“超级细菌”。在人类与病原菌斗争的军备竞赛中,人类即将面临无药可用的境地。针对微生物的耐药性、耐药机制及耐药性传播的研究吸引了众多科研工作者的目光,各种耐药基因数据库以及耐药基因分析工具应运而生。文中对目前耐药领域的基因数据库进行收集整理,从数据库类型、数据特征、耐药基因预测模型以及可分析序列的类型等方面对这些数据库进行论述和介绍。此外,文中对抗金属离子和抗杀菌剂的基因数据库也有所涉及,将为如何选择及使用耐药基因数据库提供参考和帮助。     

动物源细菌耐药性研究现状与对策

目前我国动物源细菌耐药现象十分普遍,多重耐药甚至泛耐药的菌株不断出现,给公共卫生和食品安全造成了重大威胁。文中从我国动物源耐药性研究的主要问题、细菌耐药性形成和传播机制以及耐药性防控策略等几个方面进行综述,以期为耐药性的研究和防控提供参考。     

人巨细胞病毒基因突变与耐药性的相关性研究进展

人巨细胞病毒是人群中感染非常广泛的一类病毒,近年来其感染引发的严重疾病日益增加.为了预防和控制该痰病,须反复长期使用抗病毒药物,从而导致该药耐药性的出现.本文介绍了巨细胞病毒基因突变与耐药性的相关性研究进展,结合药物的作用机制和病毒的结构特点对人巨细胞病毒的主要耐药突变区域UL97基因和UL54基因的突变位点进行了统计分析,提出了耐药突变的高发区域,对进一步研究耐药蛋白空间结构的变化及新药的研制有重要的指导意义.最后对交又耐药的研究进行了分析综述,对耐药人巨细胞病毒的研究方向及关注的问题提出了自己的看法.     

污水厂产超广谱β内酰胺酶大肠杆菌通过接合水平传递耐药性

【目的】研究废水中产超广谱β-内酰胺酶大肠杆菌中可移动质粒在耐药基因水平传播机制中的作用。【方法】对污水厂分离所得的50株产ESBLs大肠杆菌进行接合试验,并对所得的接合子采用纸片扩散法测定其对15种常见药物的耐药表型,针对质粒介导的产ESBLs菌株的耐药基因设计7对特异性引物对接合子进行PCR扩增。【结果】研究结果显示,80份水样分离得50株产ESBLs大肠杆菌,共接合成功35株细菌,接合成功率高达70%。接合子与供体菌相比,均发生耐药谱型的改变,且存在丢失一种或几种药物耐药性且产生另一种或几种药物耐药性的现象。PCR扩增结果显示,接合子与供体菌相比,耐药基因型有所减少或不变,bla_(TEM)、bla_(CTX-M)基因全部接合成功,bla_(SHV)基因仅1株未接合成功,耐氟喹诺酮类基因未发生转移。【结论】本研究表明,不同的耐药基因可能位于不同的可移动质粒上,可移动质粒在大肠杆菌耐药性水平传播的过程中起到了十分重要的作用。     

大肠埃希菌耐药性水平传播实验研究

目的研究重症监护病房（ICU）患者标本中分离的大肠埃希菌的耐药情况以及耐药性水平传播的实验研究。方法采取双纸片法（K-B）检测细菌的耐药性;产超广谱β-内酰胺酶（ESBLs）大肠埃希菌为供体菌,耐利福平大肠埃希菌（对其他抗生素敏感）作为受体菌进行接合实验;采用聚合酶链反应（PCR）技术扩增整合子和耐药基因。结果30株大肠埃希菌中产ESBLs菌株检出率为46．7％;接合培养后,接合菌携带23kb和25kb大质粒,而无供体菌中一系列小质粒;供体菌和接合菌均携带I型整合子。结论大肠埃希菌耐药性严重,且呈多重耐药性;产ESBLs菌株可通过质粒和整合子将耐药基因转移给敏感菌,导致耐药性传播。     

养殖动物及其相关环境耐药组的研究进展

畜牧养殖业中大量抗生素的使用,导致养殖动物及其相关环境中存在大量的耐药基因/耐药细菌。这些耐药基因可以借助基因水平转移等方式在环境中进一步扩散,甚至进入食品动物随食物链传播,对生态环境、食品安全和人类健康造成极大的威胁。随着基因组学研究手段的不断进步,养殖动物及其相关环境中耐药基因的多样性和生态学分布规律被广泛揭示。文中综述了相关领域耐药基因的研究进展,探讨了其对人体健康的潜在影响,并对未来的研究方向进行了展望。