研究揭示全球金黄色葡萄球菌耐药基因进化及传播机制

近日，浙江农林大学食品与健康学院刘兴泉教授团队在《危险材料杂志》在线发表了题为《过去100多年来全球金黄色葡萄球菌的耐药性纵向趋势监测及其进化和传播机制解析》的学术论文。该论文探究了100多年来全球食源性致病菌—金黄色葡萄球菌（Staphylococcus aureus）耐药基因的进化的驱动因素及传播机制。

论文通讯作者刘兴泉告诉《中国科学报》，在对过去100多年来全球金黄色葡萄球菌的耐药性纵向趋势监测及其进化和传播机制解析的基础上，研究团队利用了一种机器学习算法成功预测了全球陆地范围内金黄色葡萄球菌的抗生素耐药风险，准确率超过70%。相关研究结果，对其他科研和医疗卫生相关人员制定与金黄色葡萄球菌相关的感染治疗策略也具有重要意义。

金黄色葡萄球菌是一种常见的食源性致病菌，经常在人类皮肤、食品、污水等检测到。近年来，全球金黄色葡萄球菌感染的发病率显著上升，已成为仅次于大肠杆菌的第二大常见细菌性致病菌。在美国，金黄色葡萄球菌毒素中毒约占细菌性食物中毒案例的33%，在加拿大超过45%，在中国，金黄色葡萄球菌引起的感染也一直高发。抗生素治疗金黄色葡萄球菌感染，是常用的医疗手段，但由于抗生素广泛使用，导致大量致病微生物出现抗生素耐药性。金黄色葡萄球菌中检测到的广泛耐药性，对国际公共卫生构成了严峻挑战，也使得全球患者和卫生系统财政负担加重，同时致使金黄色葡萄球菌感染病患的死亡率上升。

刘兴泉团队的研究，纵向监测了1884年至2022年间分离的586株金黄色葡萄球菌的抗生素耐药性基因（ARGs）的全球趋势：金黄色葡萄球菌中的耐药基因随时间增加显示出显著的上升趋势，平均每个基因组中耐药基因数量从1970年前的19.14增加到2010年后的24.88。此外，2000年后分离出的金黄色葡萄球菌菌株耐药基因数量（24.65）显著高于2000年前的菌株（20.61）。金黄色葡萄球菌菌株中的耐药基因数量，与人类发展指数（HDI）之间存在显著正相关性。相关研究发现表明，社会经济状况在抗生素抗性方面的影响很大，值得进一步研究，全球抗生素消费的增加，显著增加了金黄色葡萄球菌中的耐药基因。可移动遗传元件在金黄色葡萄球菌菌株的抗生素耐药基因转移中起着至关重要的作用。转座子tnpA是耐药基因的重要驱动者，接合转座子Tn916与四环素和红霉素类抗生素相关基因的转移有关。

此外，课题组成员检测了所有金黄色葡萄球菌完整基因组中耐药基因附近（上下游5000 bp）是否存在可移动遗传元件。在所有耐药基因中检测到2924个相邻的可移动遗传元件（在15.33%的耐药基因附近检出），并且有243个质粒和579个染色体中携带了耐药基因，表明质粒是耐药基因的重要贡献者。结构方程模型结果显示，人类发展指数（HDI）与抗生素消费量的增加之间存在显著相关性，这也驱动了金黄色葡萄球菌菌株的抗生素耐药性上升。