由加利福尼亞大學(xué)圣地亞哥醫(yī)學(xué)院和J. Craig Venter研究所(JCVI)的研究人員領(lǐng)導(dǎo)的一個(gè)國(guó)際科學(xué)家小組，對(duì)所有20種已知的鉤端螺旋體進(jìn)行了第一次全面的跨物種基因組比較，細(xì)菌屬，可導(dǎo)致家畜和其他家養(yǎng)哺乳動(dòng)物，野生動(dòng)物和人類(lèi)的疾病和死亡。

該研究結(jié)果發(fā)表在2月18日的PLOS被忽視熱帶病在線(xiàn)期刊上。由此產(chǎn)生的分析揭示了鉤端螺旋體傳染性物種的新的適應(yīng)性和特征，不僅有助于闡明其進(jìn)化歷史，還可能提供新的預(yù)防和治療方法。該數(shù)據(jù)來(lái)自四個(gè)國(guó)際實(shí)驗(yàn)室獲得的代表性鉤端螺旋體菌株，分離自12個(gè)國(guó)家。這項(xiàng)工作涉及耶魯大學(xué)，加州大學(xué)洛杉磯分校，康奈爾大學(xué)以及澳大利亞，法國(guó)，英國(guó)，荷蘭，加拿大，烏拉圭，巴西，秘魯和泰國(guó)的研究機(jī)構(gòu)。

“ 鉤端螺旋體是感染人類(lèi)最復(fù)雜的細(xì)菌屬，”醫(yī)學(xué)博士，加州大學(xué)圣地亞哥熱帶醫(yī)學(xué)和旅行者健康中心主任Joseph M. Vinetz博士說(shuō)。“這項(xiàng)工作比較了所有已知的鉤端螺旋體物種的完整基因組序列，以發(fā)現(xiàn)哪些基因使這種細(xì)菌成為病原體。它為未來(lái)的研究提供了路線(xiàn)圖，包括尋找診斷感染和疫苗開(kāi)發(fā)的新方法。”

該項(xiàng)目由第一作者，JCVI副教授Derrick Fouts博士發(fā)起并領(lǐng)導(dǎo)。“生物信息學(xué)工具已經(jīng)成熟到我們現(xiàn)在可以在大海撈針中找到眾所周知的'針頭'，這意味著我們現(xiàn)在可以識(shí)別出病原微生物獨(dú)有的基因和途徑，這將把未來(lái)的研究重點(diǎn)放在這些關(guān)鍵的病原體上。功能，“Fouts說(shuō)。

JCVI總裁Karen E. Nelson博士幫助協(xié)調(diào)了項(xiàng)目的初始階段，他指出這項(xiàng)研究的成功部分基于鉤端螺旋體研究界的奉獻(xiàn)精神和興奮。“這項(xiàng)研究的綜合性質(zhì)可以作為新發(fā)傳染病的典范。”

一些鉤端螺旋體是非傳染性的，從死亡或腐爛的有機(jī)物質(zhì)中獲取營(yíng)養(yǎng)。其他物種具有傳染性，具有不同的，有時(shí)可怕的后果。例如，在受感染的大鼠和小鼠中，細(xì)菌在腎臟中定殖，但不會(huì)產(chǎn)生疾病癥狀。在牲畜中，例如牛，羊，馬和豬，以及伴侶動(dòng)物，例如狗，鉤端螺旋體病可能引起急性腎，肝和肺損傷并引起胎兒丟失。

通過(guò)直接接觸或攝入或吸入受污染的水或土壤，人類(lèi)可以通過(guò)與動(dòng)物相似的方式感染鉤端螺旋體病。通過(guò)直接接觸受感染動(dòng)物的尿液，人類(lèi)也很脆弱。

在受感染的人類(lèi)中，該疾病會(huì)引發(fā)一系列影響。它可能導(dǎo)致無(wú)癥狀感染，輕微，流感樣癥狀或黃疸，或?qū)е赂?，腎或中樞神經(jīng)系統(tǒng)的嚴(yán)重?fù)p害 - 和死亡。在全球范圍內(nèi)，鉤端螺旋體病是從動(dòng)物傳染給人類(lèi)的最重要的細(xì)菌性疾病，每年有超過(guò)100萬(wàn)例病例和60,000例死亡。

PLOS研究中確定的鉤端螺旋體病原體特異性特征的例子包括：

發(fā)現(xiàn)致病性鉤端螺旋體特有的蛋白質(zhì)，可加速人類(lèi)，狗和家畜的疫苗開(kāi)發(fā)

傳染性鉤端螺旋體對(duì)哺乳動(dòng)物的關(guān)鍵適應(yīng)性，例如唾液酸的生物合成，一種允許這些生物體隱藏在體內(nèi)以避免破壞并使疾病進(jìn)展的糖

傳染性鉤端螺旋體進(jìn)化上獲得了從簡(jiǎn)單的氨基酸前體合成維生素B12的能力，非傳染性鉤端螺旋體不能

“一個(gè)引人入勝的發(fā)現(xiàn)是僅在致病性鉤端螺旋體中發(fā)現(xiàn)CRISPR-Cas遺傳機(jī)制，而不是在該屬的中間或非感染性群體中發(fā)現(xiàn)。新型CRISPR元件的進(jìn)化獲得，僅在致病性鉤端螺旋體中，可能加速適應(yīng)人類(lèi)感染。這種觀(guān)察的意義仍有待探索，“Vinetz說(shuō)。

CRISPR-Cas是一種分子免疫系統(tǒng)，可賦予對(duì)外來(lái)遺傳元件的抗性，并提供一種獲得性免疫的形式。最近的生物技術(shù)進(jìn)步使得通過(guò)CRISPR改變?cè)S多物種(包括哺乳動(dòng)物和攜帶疾病的蚊子)的種系成為可能。

Vinetz表示，下一步將是開(kāi)始利用基因組信息“用于疫苗和診斷開(kāi)發(fā)，實(shí)驗(yàn)方法來(lái)了解疾病發(fā)病機(jī)制以及鉤端螺旋體如何在環(huán)境中持續(xù)存在，這對(duì)于開(kāi)發(fā)旨在減少全球影響的新公共衛(wèi)生干預(yù)措施至關(guān)重要這種重要但被忽視的人畜共患疾病。“