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全球科学家通缉神秘病菌 中国侦探为欧洲杀手画像--中国国情
2011-06-22

  农民正在遭受成百上千万欧元的损失,未被食用的蔬菜和水果堆积成山,798人的生命岌岌可危……如果再不揪出元凶的话,这场现代史上规模最大的大肠杆菌相关类疫情[YiQing],难以想象还会引发什么样的后果。

  从5月中旬开始,一种罕见的大肠杆菌变种从德国[DeGuo]蔓延至整个欧洲。这个最初被认定为“肠出血性大肠杆菌”(EHEC)的杀手[ShaShou],导致患者出现腹痛、腹泻、发烧和呕吐等症状,严重者会发展成为溶血尿毒综合征,危及生命。

  由于起初误认为疫情[YiQing]源头是黄瓜、西红柿等蔬菜水果,酷爱沙拉的欧洲人面对生菜时不得不犹豫了,这导致无辜的菜农损失惨重;另一方面,疫情[YiQing]引起了国际关系的极度紧张,本月初,俄罗斯宣布禁止从所有欧盟国家进口新鲜蔬菜,引起了欧盟强烈抗议。

  正当人们对无名杀手[ShaShou]一筹莫展时,中国科学家却在短短三天的时间内,勾勒出它的面目及作案特征,并提供快速判定罪犯的方法。

  6月2日,深圳华大基因[JiYin]研究院和德国[DeGuo]汉堡-埃普多夫大学医学中心联合宣布,对病菌全基因组[JiYinZu]序列的分析显示,导致近期德国[DeGuo]肠道病感染疫情[YiQing]的病菌是一种兼具侵袭、产毒和肠出血等特征的新致病性大肠杆菌。

  “这次和中国的合作很偶然,却是我们的转机——我们的运气到了。”德国[DeGuo]汉堡-埃彭多夫大学医学院医学博士、参与此次德国[DeGuo]大肠杆菌疫情[YiQing]研究小组的研究成员莫里茨·亨奇克在接受中国青年报采访时说。

  德国[DeGuo]方面用“全情投入、异常高效、能力超群、速度惊人”来形容中国合作伙伴

  从5月15日袭击一位来自德国[DeGuo]北部城市迪普霍尔茨的83岁老太太开始,杀手[ShaShou]以令人难以想象的速度肆虐。根据世界卫生组织(WHO)最近提供的信息,疫情[YiQing]蔓延至包括法国、英国、西班牙等欧洲11个国家,甚至还漂洋过海到了美国。

  德国[DeGuo]负责监控全国疫情[YiQing]的罗伯特·科赫研究所6月17日公布的疫情[YiQing]通报显示,这个面目模糊的杀手[ShaShou]在一个多月的时间里夺取了38人的生命,致使3408人感染,其中798人发展为溶血性尿毒综合征,生命岌岌可危。

  大肠杆菌是人类肠道菌群的正常组成部分,在通常情况下对人类没有危害。但某些变种如肠出血性大肠杆菌,就会导致严重的疾病。在世界各地,每年都会有肠出血性大肠杆菌病例的出现,有时候也会出现溶血性尿毒综合征甚至死亡案例,但是影响都远远低于这次德国[DeGuo]疫情[YiQing]。

  或许因此,杀手[ShaShou]的出现让德国[DeGuo]措手不及,尤其是参与此次研究的德国[DeGuo]汉堡-埃彭多夫大学医学院教授罗德。作为细菌专家,他发现不同于传统意义上的“肠出血性大肠杆菌”病例,这种病菌还会攻击患者的神经,导致患者出现语言表达障碍、健忘、严重癫痫甚至昏迷的症状。除此之外,患者主要是20岁以上的成年人,特别是女性,而不是以往病例中常见的儿童。

  正当罗德为突如其来的疫情[YiQing]忙得焦头烂额时,他在餐厅里遇到了刚刚出差归来的中国博士后研究生杨亮。

  这个正在联系基因组[JiYinZu]测序事宜的中国学生,给导师出了个主意:联系中国华大基因[JiYin]研究院做基因组[JiYinZu]测序,这家研究机构不仅是全球最大的基因[JiYin]排序和研究中心,而且刚刚上马了最新的测序平台。

  “之前我们听说过华大基因[JiYin],知道它是一个在基因组[JiYinZu]测序方面有很强的研究能力和丰富研究经验的机构,但是直到杨亮提议前,我们都还没有真正考虑过合作。”亨奇克说。

  一场跨国合作就此开展。5月30日,德国[DeGuo]方面选取的最具典型性的样本快递到了深圳。“接到样本后我们马上开始着手测序以及数据分析。”中国深圳华大基因[JiYin]研究院发言人杨碧澄向中国青年报介绍说。大约十几位、平均年龄25岁的华大基因[JiYin]研究人员参与了此次研究。

  “每个人都把这件事情作为第一优先级,常常会熬夜研究到第二天早上,连端午节都没有放假。”参与其中的研究人员李俊桦说,“这件事情很重要,一刻也不能耽搁。”

  这种快速的反应机制,让西班牙一家负责对该杀手[ShaShou]基因组[JiYinZu]序列进行自动分析的生物信息公司工作的研究员玛丽娜·曼瑞奎赞叹不已。她在接受中国青年报采访时评价说:“华大的优点之一在于,即便是周末联系他们,也能迅速得到回复。这种随时待命的高效回复对于疫情[YiQing]相关工作至关重要。”

  德国[DeGuo]方面对这次的合作也是赞许有加。亨奇克用了四个词来形容这个中国合作伙伴——“全情投入、异常高效、能力超群、速度惊人”。

  “一切出乎我的意料,对我来说,这是一个惊喜。”罗德说。

  “粽子版基因组[JiYinZu]图谱”彻底揭开杀手[ShaShou]的老底

  在完成基因组[JiYinZu]测序和数据分析后,华大基因[JiYin]研究院更新了一份基因组[JiYinZu]序列图谱,这意味着调出了杀手[ShaShou]的档案,彻底揭开了对方的老底。这份出台于端午节的图谱,又被戏称为“粽子版基因组[JiYinZu]图谱”。

  华大基因[JiYin]研究院还研制出了诊断试剂盒。使用这种方法,可以将需要两三天的检测过程缩短为两三个小时,这可以“给全球范围内的病情诊断、疫情[YiQing]监测和污染源调查提供支持”。

  “粽子版基因组[JiYinZu]图谱”展示了杀手[ShaShou]的全部案底:这种病菌是两类致病基因[JiYin]结合在一起的综合体,即来自肠出血性大肠杆菌和肠黏附性大肠杆菌(EAEC)的致病基因[JiYin]。

  作为杀手[ShaShou]的第一个凶器,肠出血性大肠杆菌攻击血液中的红细胞,造成红细胞溶解、微血管阻塞等,会导致急性肾衰竭。另一大凶器肠黏附性大肠杆菌则有利于病菌在肠细胞上附着,从而使其能在肠道内宿居更长时间,延长了攻击红细胞的时间,造成更大的破坏。

  “这二者的结合可能导致了这个病菌有如此强大的攻击性。”亨奇克说。鉴于此,德国[DeGuo]哥廷根大学的研究人员建议将杀手[ShaShou]更名为“肠聚集黏附性大肠杆菌”。

  更可怕的是,它还具有强悍的防御能力。它含有对包括头孢菌素、青霉素和链霉素类抗生素的耐药基因[JiYin],会导致部分抗生素治疗无效。“它既有矛又有盾,一方面可以使用毒力基因[JiYin]去释放毒力,另外一方面它对药物还有抗生素会有防御性,能对自己进行一些保护。”杨碧澄解释说。

  不过,对于致病基因[JiYin]的致病机理,比如它是怎么样把毒素释放出来,以及怎么样去控制它,还需要更多的实验和研究。

  这或许要从杀手[ShaShou]的祖先株上寻找突破。根据“粽子版基因组[JiYinZu]图谱”的分析,2001年的欧洲分离株很有可能是这个杀手[ShaShou]病菌的直系祖先。如今这位杀手[ShaShou]之所以拥有如此强大的能力,也许是因为经过10年的进化,获得了一些新的基因[JiYin],从而具有了耐更多种抗生素的能力。

  “基因组[JiYinZu]测序和数据分析帮助我们进一步界定,哪些基因[JiYin]是造成肠出血性大肠杆菌的必要基因[JiYin],也有助于了解病菌的演变情况,还为我们研制疫苗提供了帮助。这些研究将会有助于我们最终得出有针对性的治疗方案。”亨奇克说。

  全世界科研工作者第一次一起研究同一个病菌

  这并不是中国科学家第一次在世界范围内的疫情[YiQing]研究中发挥作用。在2003年爆发的严重急性呼吸道综合征(SARS)疫情[YiQing]中,华大基因[JiYin]研究院也参与了基因组[JiYinZu]测序,并很快研制出诊断试剂盒。但SARS在三四个月以后才研究出有效抗体,这一次年轻的中国科研人员们“争分夺秒”,希望抢在杀手[ShaShou]之前占领领地。

  “疫情[YiQing]爆发的时候,时间是最重要的。”杨碧澄说。当中国科研工作者找到杀手[ShaShou]病菌的基因组[JiYinZu]图谱后,“想到的第一件事情就是马上公布到网上”。

  这正是对付杀手[ShaShou]的另一个法宝——合作。当中国科学家得出基因组[JiYinZu]序列后,立即使用Facebook、Twitter、博客等沟通手段和全世界的科研工作者一同探求杀手[ShaShou]的起源与应对。

  亨奇克认为这次的基因组[JiYinZu]测序研究是一次名副其实的国际合作,“德国[DeGuo]提供样本,中国以惊人的速度完成了测序,得到基因组[JiYinZu]序列后,中国、德国[DeGuo]、法国等国的研究人员对数据进行解读和分析。”《科学》杂志也在最新一期发表文章,介绍全球科学家共同研究致病大肠杆菌病菌基因组[JiYinZu]序列的过程,其中特别提到了中国科学家的高效工作。

  “这应该是全世界科研工作者第一次一起研究同一个病菌。”杨碧澄说。

  “我们最欣赏华大的一点在于,他们第一时间公布了基因组[JiYinZu]序列原始数据,此前没有任何一个机构这么做过。和所有人共享这份价值重大的信息,中国是第一个。到目前为止,也只有华大基因[JiYin]对外公布了所有原始数据。”曼瑞奎说。

  近期德国[DeGuo]疫情[YiQing]已有明显减缓迹象,患病人数大幅减少。根据中国卫生部最新发布的公告,虽然中国对外交流人员往来频繁,存在输入性疫情[YiQing]发生的风险,但是截止目前,中国境内尚未有病例报告。

  但是,情况依然不容乐观。根据6月20日的信息公布,肠出血性大肠杆菌可能已通过感染者的排泄物进入河流等周边环境,调查人员在德国[DeGuo]黑森州一条小溪中检验出了致病菌株,而且已被证实存在人际传播的情况,这可能会带来更大的危机。

  对于缉拿杀手[ShaShou]病菌的健康警察们来说,或许非典的先例可以提供启示。“现在的情况和SARS疫情[YiQing]有不少相似之处,比如无法完全确定传染源、暂时没有疫苗和治疗方法。”亨奇克说,“直至今日依然没有有效治疗SARS的方法,但是疫情[YiQing]却早已依靠消毒、隔离等手段得以遏制。也许德国[DeGuo]大肠杆菌疫情[YiQing]也可以通过国家和卫生官员及时的协调和干预,在没有治疗方案的情况下阻止疫情[YiQing]的扩散。”(实习生 李斐然)