造成海地霍亂爆發的菌株可能早在殖民時代就存在,卻因基因轉移而致病

作者 | 發布日期 2016 年 12 月 05 日 13:30 | 分類 生物科技 , 醫療科技 follow us in feedly

(編按:目前聯合國祕書長潘基文已經為海地霍亂疫情道歉,承認當初維和部隊帶進致命的菌種,先前聯合國一直否認與 2010 霍亂疫情有關。)

在 2010 年 1 月海地發生大地震,來自世界各地的搜救隊前往海地協助,但在這個過程中,卻帶來了更可怕的疾病。2010 年,地震後的 10 個月,海地爆發了嚴重的霍亂疫情,超過 70 萬人染病,將近 1 萬人死亡。有多項研究指出,霍亂的源頭是來自聯合國維和部隊,聯合國也在今年承認導致疫情爆發的責任,並且承諾支援海地政府,目標在 2022 年前讓海地不再出現霍亂疫情。



霍亂弧菌(Vibrio cholerae)是一種在水域中很常見的菌種,雖然霍亂弧菌在世界各地都常見,但最初是在亞洲及非洲地區發現有致病性的 O1 與 O139 血清型。能夠產生毒素致病的 O1 菌株是近代各地反覆發生地區性流行或大流行的主要病源。然而,霍亂弧菌在水域環境中如何長期的生存與演化一直是不解的謎題。

2010 年海地地區爆發霍亂流行之後,來自佛羅里達大學新興病原體研究中心(University of Florida’s Emerging Pathogens Institute)研究者透過監測附近海域分離出兩株新的不具致病性的霍亂弧菌 O1 菌株。研究團隊將兩株菌株分別進行基因組定序,再放入基因資料庫中進行比對分析。發現新分離的這兩株菌株在演化樹中和造成疾病流行的菌株相近,基因組中有些成分來自造成更早的疾病流行的菌株,並且與 1548 年左右造成疫情的菌株有著共通的祖先。

研究結果顯示,已經在海地附近海域存在幾百年之久的霍亂弧菌中,有可引起霍亂的 O1 血清型,有一支不具有致病性的分支,可能與聯合國維和部隊帶至當地的致病菌株產生橫向基因轉移,進而產生致病能力。這項研究於今年 10 月 27 日發表於科學期刊網站上。

身為佛羅里達大學醫學院教授以及新興病原體研究中心主任的 J. Glenn Morris 博士是這項研究的資深作者,他表示,自從 2010 年海地發生大地震並且爆發霍亂流行,研究者們開始討論海地附近海域環境中是否已經出現了具有致病力的霍亂弧菌。

由於科學家已經幾乎確定造成 2010 年海地霍亂流行的病原是由聯合國維和部隊由外地帶入,而且在過去歷史中,大約在哥倫布到達美洲大陸時,海地地區也曾經有過霍亂爆發的紀錄。但當初該菌株的霍亂弧菌在今日已經不具有致病性,也無法造成霍亂疫情。目前大多科學家相信這些不具致病性的菌株是由先前包含典型(Classical)及 El Tor 兩種基因型的致病性霍亂弧菌演變而來。然而,研究結果卻顯示這支菌株可能和聯合國維和部隊帶來的具有致病性的霍亂弧菌 O1 產生交互作用,開始產生致病性。

病情爆發證明人類對監測病源體的努力不夠

研究者從海地首都太子港海岸採樣分離出兩種不具致病性的 O1 菌株霍亂弧菌,在一開始,研究團隊懷疑他們分離出的菌株是失去致病基因的外來致病菌株。然而,研究團隊透過系統發育(phylogenetic)分析來找出在太子港分離出的致病 O1 霍亂弧菌及不致病的 O1 霍亂弧菌之間距離最近的祖先,進而發現分離出的菌株其實和最早造成霍亂的菌株比較相近,而非造成近代霍亂流行的菌株。

現在於哈佛大學公衛學院擔任博士後研究員的 Taj Azarian,先前是佛羅里達大學公衛學院博士生,也是此研究主要作者之一,他表示:「當我們以基因組資訊分析來追溯分離菌株的歷史,便發現這些分離菌株和「近代」1548 年時的霍亂弧菌菌種有共同祖先,遠比伊斯帕尼奧拉島(Hispaniola,包含海地共和國和多明尼加共和國)所有的霍亂紀錄都還要早。」

雖然研究者認為這支菌株可能早在 1500 年代就已經出現在海地附近水域,但也有可能是在之後才被帶至該處,並且在 2010 年霍亂爆發前就在該地區以不致病的型態散播。

在先前,研究者還不確定近代致病的霍亂弧菌和先前較老的菌株之間的關聯,也了解原本不具致病性的菌株是如何變得具有威脅性。而這些新分離出的菌株研究成果使得科學家對於霍亂弧菌的發展歷史有了新進展。

同樣來自佛羅里達大學新興病原體研究中心的醫學院病理免疫及檢驗醫學副教授 Marco Salemi 也是這項研究的資深作者,負責監督研究中系統發育分析部分。他表示,研究團隊利用一種被稱為「分子時鐘」的技術,能夠確定從環境中分離的菌株原始的年代。研究結果顯示原本不具有致病性的霍亂弧菌已經在海地周遭地區存在一定的時間,他們有可能會因為基因傳遞而得到具致病性的基因進而導致新的致病菌株產生,造成疾病流行。

Azarian 也再次強調了監督預防的重要性。雖然預防勝於治療的觀念已經非常普及,但其實還遠遠做得不夠。在 2010 年霍亂爆發之前,沒有人在海地周遭的水域尋找過霍亂的蹤跡,直到研究團隊開始監看分離出的流行病源菌株的來源,這才使得霍亂這種流行病的歷史及演化過程變得有跡可循。同樣的道理也可以印證在其他病原上,譬如近期的伊波拉病毒及茲卡病毒。相對來說,每一次的病情爆發都再一次證明人類對於監測病源體的努力不夠,仍然需要投入更多的資源,才能夠鑑定不斷出現的新興病原體,並且衡量他們可能造成的病情流行危害以降低傷害。

(首圖來源:佛羅里達大學

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