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大肠杆菌（E. coli）是一种常见于人体肠道的细菌，新研究表明其传播速度可能与猪流感相当。
这是首次，来自惠康桑格研究所、奥斯陆大学、赫尔辛基大学、芬兰阿尔托大学及其合作伙伴的研究人员能够预测一个人将肠道细菌传播给周围人的速率，而这一计算此前主要用于病毒。
发表在《自然通讯》上的这项研究调查了英国和挪威发现的三种主要大肠杆菌菌株，其中两种对多种常用抗生素类别具有耐药性。这些菌株中有两种是英国尿路感染和其他血流感染的最常见原因，也是挪威最常见的感染源之一。
科学家建议，更有效地追踪这些细菌可以帮助指导公共卫生措施，并预防耐药感染的爆发。
未来，了解某些大肠杆菌菌株如何在人群中有效传播的遗传工具，可能有助于开发针对性治疗，并减少广谱抗生素的使用。此外，本研究中使用的技术可以适应于其他细菌病原体，以进一步了解和控制不同的侵入性感染。
大肠杆菌是全球感染的主要原因。大多数大肠杆菌菌株是无害的，常见于肠道中。定植细菌，如大肠杆菌，通过直接接触（如亲吻）或间接接触（如共用家庭、物品或食物）进入我们体内。
然而，如果细菌例如进入尿路，并进一步进入血液，可能会导致危及生命的脓毒症，特别是对免疫系统较弱的人群。
对于医疗保健提供者而言，抗生素耐药性已成为此类感染的额外挑战。大肠杆菌中抗生素耐药率在全球范围内各不相同，在英国，超过40%的大肠杆菌血流感染对关键抗生素具有耐药性。
基本繁殖数（R0）是一个描述在一个人群中，一个人平均直接导致多少新感染病例的指标。它通常用于描述病毒，并可用于预测感染是否会继续传播或消失。
到目前为止，还无法给定植肠道细菌（如大肠杆菌）一个R0值，因为它们并不总是引起感染，而主要是存在于人体内而不导致症状。
在这项新研究中，研究团队分析了英国婴儿微生物组研究（UK Baby Biome Study）中的大肠杆菌定植率数据，并将这些数据与惠康桑格研究所此前在英国和挪威发布的基因组大肠杆菌血流感染监测数据相结合。
研究人员使用了一个名为ELFI（无似然推断引擎）的推断软件平台，建立了一个新模型，可以预测英国和挪威三种主要大肠杆菌菌株的R0值。
他们发现，其中一种类型，ST131-A，其传播速度可以与曾导致全球重大爆发的病毒（如猪流感（H1N1））一样快，尽管大肠杆菌不是通过空气飞沫传播的。
他们还发现，其他两种大肠杆菌菌株，ST131-C1和ST131-C2，对多种抗生素类别具有耐药性，在健康个体之间不会迅速传播。然而，当这些菌株存在于医院和其他医疗机构中时，它们很可能具有更高的传播性，这意味着这些菌株可能在这些环境中迅速传播，但在外部环境中则不会。
拥有R0值使专家能够建立对影响传播因素的理解，识别具有最大疾病风险的菌株，并指导公共卫生措施以保护免疫系统较弱的人群。
芬兰阿尔托大学的共同第一作者Fanni Ojala表示："通过拥有大量系统收集的数据，我们能够建立一个模拟模型来预测大肠杆菌的R0值。据我们所知，这不仅对大肠杆菌是首次，而且对任何存在于我们肠道微生物组中的细菌都是首次。
现在我们有了这个模型，将来可能将其应用于其他细菌菌株，使我们能够理解、追踪并希望预防耐药感染的传播。"
惠康桑格研究所的小组负责人Trevor Lawley博士没有参与这项研究，但共同领导了惠康桑格研究所的英国婴儿微生物组研究，他表示："大肠杆菌是婴儿肠道中最早发现的细菌之一，为了了解我们的细菌如何塑造我们的健康，我们需要知道我们从哪里开始——这就是为什么英国婴儿微生物组研究如此重要。很高兴看到我们的英国婴儿微生物组研究数据被其他人用来揭示新的见解和方法，这些方法有望使我们所有人都受益。"
惠康桑格研究所和奥斯陆大学的资深作者Jukka Corander教授表示："拥有大肠杆菌的R0值使我们能够更清晰地看到细菌在人群中的传播情况，并将其与其他感染进行比较。现在我们可以看到某些细菌菌株传播的速度有多快，有必要了解它们的遗传驱动因素。
了解特定菌株的遗传学可能会导致在医疗环境中诊断和治疗这些菌株的新方法，这对于已经对多种抗生素具有耐药性的细菌尤为重要。"
这项研究之所以成为可能，是因为英国和挪威提供了深入的基因组数据，所有这些数据都在惠康桑格研究所进行了测序，这凸显了大规模数据集在应对感染方面的重要性。
这些监测数据发表在两篇早期的《柳叶刀·微生物》论文中，这些研究与英国婴儿微生物组数据一起，为新研究的开展奠定了基础。
更多信息：Fanni Ojala等，《基本繁殖数在密切相关的流行性大肠杆菌克隆之间差异显著》，《自然通讯》(2025)。DOI: 10.1038/s41467-025-65301-1
期刊信息：《自然通讯》，《柳叶刀·微生物》
由惠康信托桑格研究所提供
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