尖端计算技术揭示了霍乱致命性背后的遗传因素。
该研究揭示了增强细菌引起严重症状和传播能力的特定基因，标志着一项重大进展专家们利用尖端的计算方法，发现了导致霍乱背后的细菌如此危险的遗传因素。这些见解可能是预防这种致命疾病的关键。
这项突破性研究今天（9 月 23 日）发表在《自然通讯》上，由诺丁汉大学 Tania Dottorini 教授领导，与孟加拉国研究所合作流行病学、疾病控制与研究 (IEDCR)、孟加拉国国际腹泻病研究中心和南北大学。
这项创新研究结合了机器学习、基因组学、基因组规模代谢模型 (GSMM) 和 3D 结构分析，揭示霍乱弧菌（霍乱背后的细菌）的遗传秘密。
霍乱是一种致命的腹泻病，继续威胁着全世界数百万人，每年有多达 400 万例病例和多达 143,000 人死亡。仅在孟加拉国，霍乱是一种持续存在的危险，就有 6600 万人面临风险，每年有超过 100,000 例病例和 4,500 人死亡。
霍乱弧菌是其演变方式使这种疾病更加严重且更难以控制，但到目前为止，科学家们一直在努力查明驱动这些变化的确切遗传因素。对于这些谱系引起的霍乱严重程度的基因组特征的了解甚至更少。大约五分之一的霍乱患者会因多种症状（主要是腹泻、呕吐和脱水）而病情严重。
在这项新研究中，英国-孟加拉国研究小组分析了来自以下国家的细菌样本：研究人员在 2015 年至 2021 年间收集了孟加拉国六个地区的霍乱患者。他们在导致 2022 年毁灭性霍乱爆发的最新且占主导地位的霍乱弧菌菌株中发现了一组独特的基因和突变。这些遗传特征与细菌引起严重症状的能力有关，例如长期腹泻、剧烈腹痛、呕吐和脱水症状，严重情况下可能导致死亡。
多托里尼教授表示：通过确定导致霍乱传播和严重程度的关键遗传因素，我们在开发更有效的治疗方法和有针对性的干预措施方面迈出了重要一步。这不仅可以挽救孟加拉国，而且可以挽救全球数千人的生命。
研究结果还显示，其中一些致病特征与那些有助于细菌更容易传播的特征重叠。研究结果表明，这些遗传因素如何使霍乱弧菌能够在人类肠道中生存，使其对环境压力更有抵抗力，并更有效地引起疾病。这项研究强调了细菌基因组成与其引起严重疾病的能力之间复杂的相互作用。
这种新的计算框架是抗击霍乱的重要一步。通过确定导致霍乱弧菌更加危险的关键遗传因素，科学家们可以开发出更好的治疗方法和更有针对性的策略来控制和预防未来的疫情爆发。这一突破为改善孟加拉国的公共卫生带来了新的希望，并有可能拯救全世界无数的生命。
Dr.多托里尼补充道：我们的发现为霍乱研究的新时代打开了大门，我们可以开发工具来预测并可能在严重爆发发生之前预防霍乱爆发。最终目标是将这些见解转化为保护弱势群体的现实解决方案。
这一突破只有通过我们的英国和孟加拉国合作伙伴之间的密切合作才能实现。我们共同将尖端计算工具与当地专业知识相结合，解决最紧迫的公共卫生挑战之一。
参考：2024 年 9 月 23 日，Nature Communications。
DOI：10.1038/s41467-024-52238-0
该研究由英国研究中心、全球挑战研究基金和医学研究委员会 (MRC) 资助。