突破性研究表明，一种常见大肠杆菌菌株在人类之间的传播速度可与某些病毒相提并论。这一新见解可能重塑卫生系统追踪和遏制细菌感染的方式。
新研究揭示，通常生活在人类肠道中的大肠杆菌（Escherichia coli），可在人群中以与猪流感相当的速率传播。惠康桑格研究所、奥斯陆大学、赫尔辛基大学、芬兰阿尔托大学及其合作者的研究人员首次成功估算出一个人将肠道细菌传播给他人的效率。此类衡量传播率的计算此前主要适用于病毒。
追踪人群中的危险菌株
今天（11月4日）发表在《自然·通讯》杂志上的研究，考察了在英国和挪威传播的三种关键大肠杆菌菌株。其中两种菌株对多种常见抗生素类别具有耐药性，也是两国尿路感染和血流感染的最常见病因。研究人员建议，加强监测这些菌株可指导公共卫生应对措施，预防难以治疗的感染暴发。
从长远看，了解帮助大肠杆菌传播的遗传因素，将推动更有针对性的疗法研发，减少对广谱抗生素的依赖。本研究开发的方法同样适用于其他细菌病原体，可优化侵入性感染管理策略。
大肠杆菌是全球感染的主要病因之一。尽管多数菌株无害且常驻肠道，但细菌可通过直接接触（如接吻）或间接途径（如共用表面、食物或生活空间）进入人体。当大肠杆菌侵入尿路等区域时，可能引发包括败血症在内的严重疾病，尤其威胁免疫系统较弱人群。抗生素耐药性使问题进一步恶化——英国超过40%的大肠杆菌血流感染已对关键抗生素产生耐药性，反映了全球耐药性上升趋势。
将病毒式传播指标应用于细菌
科学家通常用基本再生数（R0）描述病原体传染性，该数值估算单个感染者引发的新病例数量，常用于预测病毒疫情走向。此前，研究人员无法为肠道定植细菌分配R0值，因其常在体内无症状生存。
为突破此限制，团队整合了英国婴儿微生物组研究数据与惠康桑格研究所此前编制的英、挪两国大肠杆菌血流感染监测基因组信息。借助ELFI3（无似然推断引擎）软件平台，研究人员构建出首个能估算大肠杆菌菌株R0的模型。
结果显示，ST131-A型菌株在人际传播速度可与引发全球疫情的病毒媲美，包括猪流感（H1N1）。这尤为引人注目，因大肠杆菌并非通过空气飞沫传播。另两种菌株ST131-C1和ST131-C2虽对多类抗生素耐药，但在健康人群中传播较慢；然而在医院等医疗环境，由于患者脆弱且接触频繁，这些耐药菌株可能加速扩散。
理解细菌的R0价值
为细菌分配R0值，开启了清晰解析感染传播机制的新视角，有助于识别高威胁菌株并优化保护免疫缺陷人群的公共卫生策略。
芬兰阿尔托大学共同第一作者范尼·奥亚拉（Fanni Ojala）硕士解释："基于大量系统收集的数据，我们建立了预测大肠杆菌R0的模拟模型。这不仅是大肠杆菌研究的首次突破，更是任何肠道微生物组细菌的首例。未来该模型可推广至其他菌株，助力理解、追踪并预防抗生素耐药感染传播。"
惠康桑格研究所特雷弗·劳利（Trevor Lawley）博士指出："大肠杆菌是婴儿肠道最早出现的细菌之一，了解其健康影响需明确起点——英国婴儿微生物组研究至关重要。欣喜看到其数据被用于揭示新方法，有望惠及大众。"
细菌遗传学的新突破
惠康桑格研究所与奥斯陆大学高级作者尤卡·科兰德（Jukka Corander）教授强调："获得大肠杆菌R0后，我们能更清晰观察其人群传播模式，并与其他感染对比。现已明确某些菌株的快速传播特性，亟需解析其遗传驱动机制。这将催生医疗环境中的精准诊疗方案，对多药耐药菌防治尤为重要。"
本研究依托惠康桑格研究所在英、挪两国测序的海量基因组数据，为识别传播模式提供基础。相关数据源自早先发表于《柳叶刀·微生物》的研究，为本次建模突破奠定基石。
注释
- 抗微生物药物耐药性合作者组. (2022) '2019年细菌抗微生物药物耐药性的全球负担：系统分析.' 《柳叶刀》. DOI: 10.1016/S0140-6736(21)02724-0
- 英国卫生安全局数据显示2021年日均148例严重抗生素耐药感染
- ELFI软件平台
- R. A. Gladstone等. (2021) '挪威2002-2017年引起血流感染的大肠杆菌中抗菌素耐药性的出现和传播：全国性纵向微生物种群基因组研究' 《柳叶刀·微生物》. DOI: 10.1016/S2666-5247(21)00031-8
- A. K. Pontinen等. (2024) '大肠杆菌种群中多药耐药克隆成功的调节：纵向多国基因组与抗生素使用队列研究' 《柳叶刀·微生物》. DOI: 10.1016/S2666-5247(23)00292-6
期刊参考文献
Fanni Ojala, Henri Pesonen, Rebecca A. Gladstone, Tommi Mäklin, Gerry Tonkin-Hill, Pekka Marttinen, Jukka Corander. 基本再生数在密切相关的流行性大肠杆菌克隆间差异显著. 《自然·通讯》, 2025; 16 (1) DOI: 10.1038/s41467-025-65301-1
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