一組國(guó)際研究人員發(fā)現(xiàn)，在第一次世界大戰(zhàn)挫敗襲擊事件發(fā)生80年后，一種炭疽病菌被認(rèn)為是可行的，實(shí)際上是一種更為年輕的標(biāo)準(zhǔn)實(shí)驗(yàn)室菌株。該團(tuán)隊(duì)推測(cè)混淆是由于普通的實(shí)驗(yàn)室污染造成的。

這項(xiàng)研究于本周發(fā)表在美國(guó)微生物學(xué)會(huì)開放獲取期刊mBio上，重點(diǎn)介紹了基因組測(cè)序的進(jìn)展，現(xiàn)在可以精確跟蹤世界各地生物戰(zhàn)和恐怖襲擊中使用的細(xì)菌菌株。

“從歷史上看，在研究過程中一直存在細(xì)菌菌株混淆現(xiàn)象，”弗拉格斯塔夫北亞利桑那大學(xué)病原體和微生物組研究所執(zhí)行主任，當(dāng)前研究的資深作者Paul Keim說。“但是現(xiàn)在我們擁有了分子工具，我們可以對(duì)菌株集合進(jìn)行質(zhì)量控制，以確切了解它們的含量。”

目前的研究有助于揭穿80年后含有炭疽孢子的第一次世界大戰(zhàn)生物武器仍然可行的說法。1917年，德國(guó)間諜Baron Otto von Rosen在挪威被捕，其中藏有玻璃毛細(xì)管的糖塊，玻璃毛細(xì)管中充滿了炭疽桿菌孢子，炭疽桿菌是導(dǎo)致炭疽的細(xì)菌。他被懷疑計(jì)劃將含有已知最古老的炭疽芽孢桿菌分離物的糖塊喂給馴鹿，該馴鹿在盟軍部隊(duì)的冰凍北極苔原上運(yùn)送彈藥和食物。

直到1997年，這種含有毒物的糖仍留在挪威警察博物館，當(dāng)時(shí)它被送往英國(guó)Porton Down的現(xiàn)在被稱為國(guó)防科學(xué)技術(shù)實(shí)驗(yàn)室。那里的研究人員使用DNA擴(kuò)增來確定微小玻璃管內(nèi)的藥劑確實(shí)是炭疽桿菌。在一些廣泛的實(shí)驗(yàn)室哄騙之后，他們接下來培養(yǎng)并分離了從管內(nèi)液體生長(zhǎng)的四個(gè)菌落。在1998年的一篇Nature論文中，他們宣稱他們已經(jīng)復(fù)活了作為孢子花費(fèi)了80年的炭疽菌菌株(參考文獻(xiàn)1)。

然而，此時(shí)整個(gè)生物體基因組的DNA測(cè)序尚處于起步階段，因此從未確定該菌株的確切遺傳特性。2001年，Keim被用來幫助調(diào)查美國(guó)各地恐怖分子郵寄的含炭疽信件。應(yīng)FBI的要求，Keim團(tuán)隊(duì)對(duì)所有已知的炭疽病菌株進(jìn)行了分類，其中包括Porton Down'糖'樣品和來自世界各地的其他樣品。

當(dāng)時(shí)，Keim注意到Porton Down菌株與已成為實(shí)驗(yàn)和疫苗開發(fā)中使用的標(biāo)準(zhǔn)實(shí)驗(yàn)室參考菌株(稱為Ames Ancestor菌株)之間非常接近的遺傳相似性。在確定字母中使用了哪種應(yīng)變的緊迫性 - 它原來是Ames應(yīng)變 - 他忘記了奇怪的相似性。

“當(dāng)我們?cè)絹碓蕉嗟亓私釧mes菌株時(shí)，很明顯它必須是污染物，”在Porton Down樣品中，Keim說。然后，在2013年的一次會(huì)議上，他接觸了德國(guó)生物防御研究人員，他們對(duì)他們認(rèn)為是德國(guó)原始間諜的毒株進(jìn)行了測(cè)序。他們也注意到它與Ames菌株的遺傳相似性。

Keim的亞利桑那州團(tuán)隊(duì)以及慕尼黑聯(lián)邦國(guó)防軍微生物研究所的Herman Meyer和Markus Antwerpen一起工作，使用新一代測(cè)序(NGS)對(duì)菌株進(jìn)行測(cè)序，這種技術(shù)使他們能夠分析單個(gè)字母水平上的每個(gè)遺傳差異。改變遺傳密碼。它還允許他們對(duì)菌株的整個(gè)基因組進(jìn)行測(cè)序，而不僅僅是幾次，如2001年使用的先前技術(shù)，但是已經(jīng)過了100次。每種基因組測(cè)序新技術(shù)的成本也低約10,000倍。

兩個(gè)實(shí)驗(yàn)室都證實(shí)，Porton Down'糖'菌株僅與Ames Ancestor菌株的兩個(gè)遺傳信件不同 - 幾乎相同的匹配。研究人員推測(cè)，在1997年糖樣品的強(qiáng)烈培養(yǎng)過程中，來自Ames Ancestor菌株的孢子(可能在Porton Down軍事防御實(shí)驗(yàn)室設(shè)施中很多)落入培養(yǎng)基并且生長(zhǎng)。

兩位最初的Porton Down研究人員Martin Pearce和Caroline Redmond合作完成了這項(xiàng)新研究，以確認(rèn)可能的污染事件確實(shí)導(dǎo)致了他們的結(jié)果。“這項(xiàng)工作多次被引用作為孢子可以在液體中存活80年的證據(jù) - 現(xiàn)在顯然不是真的，”Keim說，留下一個(gè)開放性的問題，即炭疽芽孢桿菌孢子可以存活多久并仍會(huì)導(dǎo)致疾病。

“但他們首次發(fā)現(xiàn)毛細(xì)管確實(shí)包括炭疽桿菌DNA是一個(gè)可靠的結(jié)果，”凱姆說。不幸的是，1917年的樣本中沒有一個(gè)仍然使用當(dāng)今的技術(shù)完全排序。

但新研究的作者如何知道他們的工作也沒有受到污染?“這是由兩個(gè)不同的實(shí)驗(yàn)室獨(dú)立驗(yàn)證，在兩個(gè)不同的大陸上工作，”Keim說，這是一個(gè)反對(duì)污染的強(qiáng)有力論據(jù)。

這項(xiàng)工作還展示了NGS在世界各地細(xì)菌菌株庫的質(zhì)量控制監(jiān)測(cè)中可以發(fā)揮的重要作用- 確保實(shí)驗(yàn)中使用的菌株確實(shí)是研究人員認(rèn)為的菌株，并在發(fā)生時(shí)捕獲菌株污染。