一組國際研究人員發(fā)現(xiàn)，在第一次世界大戰(zhàn)挫敗襲擊事件發(fā)生80年后，一種炭疽病菌被認為是可行的，實際上是一種更為年輕的標準實驗室菌株。該團隊推測混淆是由于普通的實驗室污染造成的。這項研究于本周發(fā)表在美國微生物學會開放獲取期刊mBio上，突出了基因組測序的進展，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菌菌株。

“從歷史上看，在研究過程中一直存在細菌菌株混淆，”弗拉格斯塔夫北亞利桑那大學病原體和微生物組研究所執(zhí)行主任，當前研究的資深作者Paul Keim說。“但是現(xiàn)在我們已經(jīng)擁有了分子工具，我們可以對菌株集合進行質(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，德國間諜Baron Otto von Rosen在挪威被捕獲，其中藏有玻璃毛細管的糖塊，玻璃毛細管中充滿了炭疽桿菌孢子，炭疽桿菌是導致炭疽的細菌。他被懷疑計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，該馴鹿在盟軍部隊的冰凍北極苔原上運送彈藥和食物。

直到1997年，這種含有毒藥的糖仍留在挪威警察博物館，當時它被送往英國Porton Down的現(xiàn)在被稱為國防科學技術(shù)實驗室。那里的研究人員使用DNA擴增來確定微小玻璃管內(nèi)的藥劑確實是炭疽桿菌。在一些廣泛的實驗室哄騙之后，他們接下來培養(yǎng)并分離了從管內(nèi)液體生長的四個菌落。在1998年的一篇Nature論文中，他們宣稱他們已經(jīng)恢復了花了80年時間作為孢子的炭疽細菌菌株(參考文獻1)。

然而，此時整個生物體基因組的DNA測序尚處于起步階段，因此從未定義該菌株的確切遺傳特性。2001年，Keim被用來幫助調(diào)查美國各地恐怖分子郵寄的含炭疽信件。應FBI的要求，Keim的團隊對所有已知的炭疽病菌株進行了分類，其中包括Porton Down'糖'樣品和來自世界各地的其他樣品。

當時，Keim注意到Porton Down菌株與已成為實驗和疫苗開發(fā)中使用的標準實驗室參考菌株(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變的緊迫性 - 它原來是Ames應變 - 他忘記了奇怪的相似性。

“當我們越來越多地了解Ames菌株時，很明顯它必須是污染物，”在Porton Down樣品中，Keim說。然后，在2013年的一次會議上，他接觸了德國生物防御研究人員，他們對他們認為是德國原始間諜的壓力進行了測序。他們也注意到它與Ames菌株的遺傳相似性。

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

兩個實驗室都證實，Porton Down'糖'菌株僅與Ames Ancestor菌株的兩個遺傳信件不同 - 幾乎相同的匹配。研究人員推測，在1997年糖樣品的強烈培養(yǎng)過程中，來自Ames Ancestor菌株的孢子可能在Porton Down軍事防御實驗室設施中很多，它們落入了培養(yǎng)基并逐漸增長。

兩位最初的Porton Down研究人員，Martin Pearce和Caroline Redmond合作完成了這項新研究，以確認可能的污染事件確實導致了他們的結(jié)果。“這項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，留下一個開放的問題，即炭疽芽孢桿菌孢子可以存活多久并且仍會引起疾病。

“但他們首次發(fā)現(xiàn)毛細管確實包含炭疽桿菌DNA是一個可靠的結(jié)果，”Keim說。不幸的是，1917年的樣本中沒有一個仍然使用當今的技術(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?“這是由兩個不同的實驗室獨立驗證，在兩個不同的大陸上工作，”Keim說，這是一個反對污染的強有力論據(jù)。

這項工作還展示了NGS 在世界各地細菌菌株庫的質(zhì)量控制監(jiān)測中可以發(fā)揮的重要作用- 確保實驗中使用的菌株確實是研究人員認為的菌株，并在發(fā)生時捕獲菌株污染。