超級細菌進化基因武器，橫掃全球醫院

一種致命的醫院超級細菌，透過進化出一種基因工具，成功消滅了其他微生物競爭者，成為全球性的威脅。研究人員發現，抗萬古黴素腸球菌（VREfm）發展出產生細菌素的能力，這種天然細菌毒素可以消滅其他菌株。這種常見於醫療環境中的耐藥細菌，在過去幾年中進化出一種強大的優勢：它現在能夠產生一種抗菌化合物，使其能夠殺死相關菌株並佔據主導地位。

匹茲堡大學醫學院的研究人員首先在當地醫院資料中發現了這一變化，隨後確認這一現象正在全球範圍內發生。這項發現發表在《自然微生物學》期刊上，可能為治療一些最致命的細菌感染提供新的策略。同時，這也突顯了匹茲堡大學醫學中心開發的一種系統的新用途，該系統結合了基因組定序和先進的電腦演演算法，能夠快速檢測傳染病爆發。

「我們的實驗室對醫院環境中的病原體變化有著第一手的觀察，」資深作者、匹茲堡大學傳染病學系副教授Daria Van Tyne博士表示，「當我們退一步並放大視野時，很快就發現這種難以治療的細菌正在發生重大變化。」

這套名為「醫療相關傳播增強檢測系統」（EDS-HAT）的系統，能夠分析住院患者感染的基因特徵，並標記出模式，讓臨床醫生能夠即時介入並阻止潛在的爆發。但主要作者、Van Tyne實驗室的微生物學和免疫學研究生Emma Mills意識到，EDS-HAT也是一個詳細歷史資訊的寶庫，她可以挖掘這些資訊來瞭解細菌隨時間的進化。

Mills專注於抗萬古黴素腸球菌（VREfm），這種細菌因無法被常用的抗生素萬古黴素消滅而得名。VREfm感染的患者死亡率約為40%，尤其對免疫系統受損和住院患者構成嚴重威脅，這些患者通常服用抗生素，這會減少其微生物群中的細菌多樣性，使得耐藥細菌如VREfm得以繁榮。

在分析了EDS-HAT系統中六年間710個VREfm感染樣本的基因組序列後，Mills發現VREfm菌株的多樣性從2017年的八種相對均勻分佈的型別，縮減到2018年開始出現的兩種主導菌株，到2022年底，這兩種菌株已經佔據了80%的VREfm樣本。

進一步的研究顯示，這些主導菌株獲得了產生細菌素的能力，這是一種細菌用來殺死或抑制其他細菌的抗菌物質。它們將這種新能力武器化，消滅了其他VREfm菌株，從而獲得了更多的營養，更容易繁殖。

這進一步激發了Mills的好奇心：如果這種現象在當地醫院發生，是否也在其他地方發生？此前沒有任何研究出版物探討過這是否是一個全球現象，因此她查閱了一個公開的基因庫，該庫收集了2002年至2022年間全球超過15,000個VREfm基因組。果然，她在當地觀察到的現象也在全球範圍內發生。

「這是一個完全出乎意料的發現——我驚訝地看到如此顯著的訊號，」Mills表示，「一旦這些菌株進入醫院等機構環境，並與患者腸道中的其他VRE菌株競爭，它們就會佔據主導地位。這是一個『殺死你的同伴並吃掉他們的食物』的場景。」

Van Tyne表示，這項發現並不會立即產生臨床影響——目前看來，這些攜帶細菌素的VREfm並不會讓患者比之前的菌株更嚴重。但這可能為開發新療法提供潛在的途徑。

「VRE菌群的多樣性正在從多種不同型別縮減到僅有幾種。這意味著我們可能很快就會只有一個單一的目標來設計抗生素或噬菌體療法，」Van Tyne表示，「這也表明細菌素非常有效，或許我們可以將其武器化為我們所用。」

參考文獻：Bacteriocin production facilitates nosocomial emergence of vancomycin-resistant Enterococcus faecium, 21 March 2025, Nature Microbiology. DOI: 10.1038/s41564-025-01958-0

這項研究由美國國家衛生研究院資助，資助編號為R01AI165519、R01AI127472和R35GM138369。