Alfredo Torres 的大肠杆菌和伯克霍尔德菌疫苗

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Julie’s 最大的收获

大肠杆菌在科学实验室内外发挥着许多作用：

• 科学家用于研究分子生物学的实验室大肠杆菌菌株。
• 共生大肠杆菌菌株作为肠道微生物组的一部分，有助于消化和健康。
• 致病性大肠杆菌菌株已获得使它们能够引起人类疾病的因素

与腹泻病相关的致病性大肠杆菌是以其 O 抗原和鞭毛 H 抗原命名的大肠杆菌，例如 O157：H7。大约有 30 种大肠杆菌菌株，已知有各种 O-H 因子组合会导致人类腹泻病。

大肠杆菌志贺毒素（虽然不是细菌本身）可以通过上皮细胞层成为内吸性毒素，最终毒素会在肾脏中积累。这可能导致患者出现溶血性尿毒症综合征 （HUS） 和肾功能衰竭，从而导致终身透析或需要移植。阻止大肠杆菌附着的免疫反应将阻止细菌在靠近上皮细胞的地方分泌毒素，并降低 HUS 发展的可能性。

伯克霍尔德氏菌是一个细菌属，其成员物种在过去已被武器化，并且在世界各地仍然是有效的致病因子。

• B. mallei 麦疽芽孢杆菌会导致腺痘，这种疾病主要发生在马及其驯兽师身上。这是一种呼吸道感染，如果不治疗，可能会变成全身性感染。
• B. pseudomallei 类鼻疽会导致类鼻疽，这种疾病可以以多种方式表现出来。它在世界各地的许多热带地区流行，迄今已在超过 79 个国家/地区发现。

用免疫反应具有保护作用的抗原包覆金纳米颗粒是 Alfredo 用于许多候选疫苗的一种方法，包括一种针对大肠杆菌的疫苗和一种针对类鼻疽芽孢杆菌的疫苗。纳米颗粒可以切割掉金，以提供同一疫苗的不同功能变体。

精选语录

“大肠杆菌O157：H7 是致病性最强的大肠杆菌之一，因为你需要 50-500 个细菌才能生病。

“在肠杆菌科这个大家族中，还有其他几个成员更容易获得抗菌素耐药性标志物 [比大肠杆菌] ：克雷伯氏菌和其他几种生物。我们正处于这样一个地步，即我们所知道的所有抗生素都对其中一些分离株不起作用。另一种选择是尝试开发一种针对细菌的不是一种成分而是多种成分的疫苗，这样细菌变异对疫苗产生耐药性的可能性就会降低。

“我的想法是找到让细菌成为致病性的因素。”

“我们机构的工作之一是担任首席多元化官。我尝试实施的一件事是小的改变：我总是说，一次只有一个教职员工可以做出改变。如果我们能做到这一点，让一位微生物学家可以赞助一个代表性不足的少数族裔学生并指导他们成为科学家，那么我们就可以开展一场草根运动。

“你需要对你所做的事情充满热情，因为科学中很复杂的一件事是你会被拒绝多少次。[科学家] 学习如何接受这些消极的反应，并努力使其成为积极的反应。

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微生物学花絮的历史

在讨论微生物学的历史时，有很多与大肠杆菌相关的潜在途径可以参考！人们可以谈论以这种细菌命名的科学家，德国细菌学家西奥多·冯·埃舍里希 （Theodore von Escherich），或者众多疫情中的一些，比如阿尔弗雷多提到的 2011 年德国疫情，或者 1993 年的 Jack-in-the-Box 疫情——你还记得吗？但对于今天的微生物学家历史花絮，我们将介绍以这种毒素命名的科学家：日本细菌学家 Kiyoshi Shiga。

志贺于 1871 年出生于日本北部的仙台。1892 年进入医学院后，他参加了另一位日本科学家北里柴三郎 （Shibasburo Kitasato） 的讲座，他曾师从著名的细菌学家罗伯特·科赫 （Robert Koch）。完成医学研究后，志贺成为北里创立的传染病研究所的研究助理。1897 年，志贺被告知开始研究痢疾爆发，在爆发过程中，痢疾将感染超过 91,000 人，并导致近 20,000 人死亡。此时的痢疾通常是指任何剧烈的腹泻病例，而日语中表示爆发的单词 sekiri 可能是一个更好的名称。sekiri 这个词的意思是“红色腹泻”，更准确地描述了志贺菌病感染中伴有血液和粘液的排便。

如果您认识 Koch 这个名字，您可能熟悉 Koch 的假设。这些假设是确定微生物是传染病原因的假设：

• 首先，微生物必须存在于每种疾病病例中。
• 其次，必须从病源中分离出微生物，并在纯培养物中生长。
• 第三，当新的宿主感染这种纯培养物时，必须概括这种疾病。
• 第四，必须从受感染的宿主中重新分离微生物，并显示其与原始微生物相同。

当然，这些假设存在许多并发症，例如不可培养的微生物、导致涌现特性的混合感染等，但在 20 世纪之交的这个时候，由于最近对这些假设的概述，新的致病微生物才刚刚开始被发现。

因此，志贺研究了 sekiri 患者，以便进行其中的第一个。他分离出一种革兰氏阴性杆菌，这种杆菌在喂给狗时会引起腹泻。但是，志贺如何证明重新分离的芽孢杆菌与他感染狗的芽孢杆菌相同，而不是污染微生物呢？没有测序技术或分子标签来识别特定细菌。

志贺再次转向痢疾患者，看着他们的血清。来自患者的血清抗体会将纯化的细菌结合在一起，使细菌团块从溶液中沉淀出来。当然，这是在抗体被充分表征之前，但已知免疫血清含有各种成分，这些成分会与以前引起疾病的微生物发生反应。当将患者血清应用于患病狗的细菌分离物时，甚至发生了相同的沉淀，表明血清识别出他们之前在患者身上看到的相同细菌。这是志贺为了完成 Koch 的假设而需要的确认。

鉴定出的细菌以其发现者的名字命名为志贺氏菌属。顺便说一句，这个名字是在很久以后才被细菌分类学家在 1930 年代赋予的，因为志贺本人因其细菌形状而称其为痢疾芽孢杆菌。志贺继续描述了使细菌引起疾病的毒性因素，包括志贺毒素。

志贺氏菌中的志贺毒素是如何进入我们今天讨论的志贺产毒大肠杆菌的？一些证据表明该基因是由噬菌体携带的，噬菌体一定是一种较宽的噬菌体，因为它是由志贺氏菌产生的并感染了埃希氏菌。这两种细菌非常相似——许多科学家将它们称为表亲——但在运动和代谢能力等其他特征上也

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