阿德里安·埃格利致力于研究微生物——所有维持我们生命但也能致我们于死地的细菌、真菌和病毒。这位勤奋的科学家正在利用人工智能和高科技手段探索这些病原体。
六十亿个细菌：阿德里安·埃格利站在一张展示他妻子亲吻时微生物组的照片前。（图片：Marc Latzel）
阿德里安·埃格利开门见山。当访问他的办公室时，他首先大步走向角落里一张显眼的大照片。照片中展示了数百个球形和杆状细菌，色彩斑斓，放大了一千倍。“这是我妻子亲吻时的微生物组——这是我最喜欢的照片”，埃格利热情地说。这张由扫描电子显微镜拍摄的照片揭示了嘴唇上令人惊叹的微生物多样性。“一次亲吻的微生物组就包含了六十亿个细菌”，这位医学微生物学教授解释道。“我们的皮肤上潜伏着几十亿个病菌，肠道里更是有上千亿个，这难道不令人惊叹吗？”埃格利说，每一句话都流露出他对这些微小伙伴的痴迷。
数万亿个细菌、真菌和病毒对我们的生存至关重要；它们帮助我们消化食物，支持新陈代谢和免疫系统，刺激神经细胞，确保我们的健康。然而，微生物也有其黑暗和危险的一面，可能会引发致命疾病，在几天内夺去人的生命。作为医学微生物学研究所所长，埃格利探索了这种病原体特性，并与团队合作，确保微生物感染能够尽快和精准地被诊断和治疗。这位多产的研究者从事微生物学研究似乎有些令人费解。过去，这一学科被认为是一个相对平静的科学领域。这是因为患者样本通常需要培养几天才能放在显微镜下进行进一步测试。由于诊断技术的进步——主要是超快速基因组测序——这种平静已成为过去。如今，可以在几小时内对细菌的DNA进行逐个组件的测序。
同时，像质谱分析法和最近的人工智能方法等高科技手段也用于表征使人患病的微生物。阿德里安·埃格利和他的团队是利用和发展这些新技术的专家。“我有兴趣找到快速而实用的解决方案”，这位拥有医学博士学位和自然科学博士学位的科学家说。
对微生物的热爱
阿德里安·埃格利最初梦想成为一名从事分子生物学基础研究的科学家。他在巴塞尔学习期间的一位导师启发他专注于医学和传染病。他攻读医学并提交了一篇关于BK多瘤病毒的科学研究论文，获得了博士学位。“我对感染性微生物和实验室医学产生了真正的热爱”，他说。这个领域“非常广泛且有趣”，使他能够运用自己在数学和计算机技术方面的才能。一个例子就是抗生素耐药性细菌的问题。
“我们的皮肤上潜伏着几十亿个病菌，肠道里更是有上千亿个，这难道不令人惊叹吗？”——阿德里安·埃格利，微生物学家
这些危险的病原体在全球范围内，包括瑞士，正在增加。每年有几百人因多重耐药细菌感染死亡；全球范围内约有一百万人因此丧生。这就是为什么在实验室中进行快速检测以确定哪种抗生素仍然有效对抗病原体非常重要，因为及时给予有效的治疗可能是生死攸关的。
埃格利最近与苏黎世联邦理工学院的同事合作开发了一种结合质谱分析法和人工智能的新方法。质谱分析法产生病原体蛋白质分子的指纹图谱。经过专门训练的人工智能可以自动检测新病原体中是否存在以及存在哪些抗生素耐药性。这种方法比以前的方法快得多。
当埃格利参与跨学科项目时，他的热情帮助他说服其他人接受他的想法。“我喜欢超越自己的学科，我真的很享受与不同领域的同事合作”，他说。他还在另一个重要的研究项目中采用这种方法，该项目关注的是毒力。这一概念描述了微生物引起疾病的能力——细菌越毒力强，就越危险。令人惊讶的是，毒力在诊断中一直被忽视，但它对于预测疾病的进展至关重要，埃格利说。他与团队和合作伙伴一起，着手定义毒力因素，如病原体侵入组织的能力。然后应使用人工智能通过国外各种临床中心的病原体蛋白数据库来确定毒力因素与疾病进程之间的相关性。
天生的网络者
通过研究毒力，埃格利正在探索医学微生物学的新领域。“该领域目前正在经历巨大的革新”，他高兴地说。苏黎世提供的“巨大机遇”也是他从巴塞尔搬到苏黎世并接管研究所的原因之一。
作为一个天生的网络者，他在新的工作岗位上如鱼得水。今年春天，他邀请了三十位学术同事参加在恩格尔贝格举行的首届“全欧细菌基因组测序会议”。正如所解释的那样，细菌的DNA序列可以在几小时内确定，这大大增加了可用的诊断选项。例如，只要尽可能广泛地共享基因组数据，就可以以前所未有的精确度绘制感染发生情况和任何抗性的形成。会议的主要议题是如何加速欧洲层面的合作。
埃格利发起这次聚会是基于他在新冠疫情期间的经验。“疫情向我们展示了拥有病原体基因组数据的重要性”，这位微生物学家说。当时，埃格利也在瑞士系统提供SARS-CoV-2序列数据的最前沿。因此，建立了SPSP（瑞士病原体监测平台）数据库，现在所有实验室和联邦公共卫生局都可以访问。
阿德里安·埃格利对此赞不绝口。“这个数据库是一个成功的模型，并不断扩展以涵盖新的病原体”，他高兴地说，解释了个性化医疗的新机会。然后你会注意到他的另一项品质：他的沟通能力。他令人信服和迷人的举止使埃格利成为一位天生的演说家——一项他在向更广泛的受众解释微生物世界时同样善于利用的技能。例如，他参与了一个与Wattwil的学生合作的公民科学项目，收集口腔微生物样本，他还为苏黎世大学儿童大学做讲座。他也非常乐意花时间为特别的项目留出时间：例如，他与高中生一起组织了一次关于文学中的传染病的研讨会，并解释了Jürg Federspiel的《伤寒玛丽之歌》的医学背景。当医学生问他是否愿意参加派对时，他总是欣然同意。
粪便样本保存库
一年前，阿德里安·埃格利因其肠道细菌保存库项目而登上全球头条。该项目旨在保存人类细菌的多样性，类似于保存重要粮食作物种子的生物银行。目前，约有2000个粪便样本储存在医学微生物学研究所地下室的冷柜中，温度为零下80度。这些肠道微生物组来自世界各地的国家，包括埃塞俄比亚、巴西、泰国和瑞士。埃格利与洛桑大学的帕斯卡尔·冯奈施和苏黎世联邦理工学院的尼古拉斯·博库利奇共同发起了“微生物库”项目，背景是肠道菌群多样性下降。委内瑞拉微生物学家玛丽亚·格洛丽亚·多明格斯-贝洛是最早发现肠道菌群多样性因人们居住的地方和环境而异的人之一，例如，亚马逊地区土著居民的肠道菌群多样性高于西方工业化城市居民。“我们需要保存这种多样性，因为未来可能对我们有用的物种可能会消失”，微生物学家埃格利说。
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