噬菌体耐药性如何塑造沙门氏菌种群

Quadram研究所和东英吉利大学的研究人员发现了耐药性如何帮助推动沙门氏菌优势菌株的出现。除了抗菌素耐药性外，对噬菌体的耐药性至少在短期内可能会增加这些细菌的数量。

随着抗菌素耐药性的增加，人们正在寻找对抗致病细菌的新方法。

一种调查方法是研究细菌的天敌——病毒。地球上的病毒颗粒比宇宙中的恒星还要多，其中一些专门利用细菌进行自我复制。这些被称为噬菌体的病毒也会杀死它们的细菌宿主，使它们成为对抗细菌感染的潜在新盟友。

全球细菌性疾病的主要原因之一是沙门氏菌。他们每年导致7800万例疾病，其中许多归因于感染人类和动物的密切相关的沙门氏菌群;伤寒沙门氏菌，简称鼠伤寒沙门氏菌。

鼠伤寒沙门氏菌的成功归功于其遗传灵活性，使其能够适应并克服耐药性。这导致了相关菌株的浪潮，这些菌株在10到15年内占主导地位，但随后被新菌株取代。这些新菌株可能对控制它们的努力表现出更好的抵抗力，这使得设计新的干预措施就像试图击中一个移动的目标一样。

来自QuadramInstitute和东英吉利大学的RobKingsley教授及其团队一直在支持抗击沙门氏菌的努力，方法是研究沙门氏菌的基因组以寻找其适应性的线索，以及遗传密码的变化如何赋予菌株竞争优势。例如，一项2021年的研究揭示了沙门氏菌如何在猪肉生产中占据一席之地。

在最近发表在微生物基因组学杂志上的一项新研究中，他们现在研究了噬菌体抗性对沙门氏菌循环种群的影响，以及这种捕食者与猎物的关系是如何共同进化的。

这是一种复杂的关系——虽然噬菌体捕食细菌，但它们也可以促进遗传物质在菌株之间的传播。这是因为遗传变异的传播和耐药基因在细菌种群中的转移可以由噬菌体介导——这一过程被称为噬菌体介导的转导。

“人们对使用噬菌体作为细菌感染的抗生素治疗的替代品或伴随物的兴趣重新燃起，就像抗生素一样，理解噬菌体治疗耐药性潜在出现的线索在于耐药性在自然界中是如何出现的，”RobKingsley教授说。

与英国卫生安全局(UKHSA)和动植物卫生局(APHA)合作，科学家们检查了过去几十年从人类和动物感染中收集的菌株的全基因组序列。

他们发现，最适合生活在牲畜身上的沙门氏菌菌株，以及最有可能在人类中引起疾病​​的沙门氏菌菌株，往往对噬菌体更具抵抗力。噬菌体抗性似乎有助于细菌侵入新的环境生态位

目前的优势菌株ST34，除了对多种药物具有耐药性外，还表现出比其祖先更高的对噬菌体攻击的抵抗力。这似乎是由于它在其基因组中获得了噬菌体遗传物质——这一步骤增强了它对噬菌体攻击的抵抗力。

但这导致了一个有趣的情况，因为对噬菌体的抗性意味着这些细菌不太可能通过噬菌体介导的转导获得新的遗传物质，包括抗性基因。那么，短期内获得的噬菌体耐药性是否会导致长期后果，使细菌无法适应环境变化，例如社会干预，甚至是新的抗菌治疗?监控数据表明，这为另一个克隆人的出现打开了大门，以取代它。

无论情况如何，很明显，需要对这些细菌及其噬菌体进行基因组监测，以确保我们能够识别并应对任何新出现的威胁。我们对这些微生物共同进化的方式了解得越多，我们就越有可能应对它们对人类健康的威胁。