根据一项比较不同菌株如何在国际大都市的混合人群中传播的新研究，对于某些形式的结核病，接触者感染的机会取决于个人和细菌是否共享家乡。
这项由哈佛医学院科学家领导的研究结果发表在8月1日的《自然微生物学》杂志上，为长期观察提供了第一个确凿的证据，这些证据使科学家们怀疑病原体、地点和人类宿主以一种独特的相互作用发生碰撞，这种相互作用影响了感染风险，并加剧了对感染的易感性差异。
研究人员说，这项研究加强了该领域一个长期存在的假设，即特定细菌和它们的人类宿主可能在数百年或数千年的时间里共同进化。
这些发现也可能有助于为结核病提供新的预防和治疗方法。根据世界卫生组织(World Health Organization)的数据，结核病是一种狡猾的病原体，每年在全球范围内导致1000多万人患病，100多万人死亡。
在当前的分析中，研究人员通过结合来自纽约、阿姆斯特丹和汉堡的结核病患者的病例档案，定制了一个研究队列，这被认为是首次对混合地理来源人群中结核病菌株的传染性进行对照比较。这样做给了他们足够的数据来支持他们的模型。
分析表明，与那些暴露于属于广泛谱系的菌株的人相比，被诊断患有来自地理限制谱系的结核病菌株的人的密切家庭接触者的感染率降低了14%，发展为活动性结核病的比率降低了45%。
该研究还表明，地理范围狭窄的菌株更有可能感染在该细菌原生地理区域的人，而不是来自该区域以外的人。
研究人员发现，当接触者暴露于与个人背景不匹配的地理区域的受限病原体时，感染的几率下降了38%，而当接触者暴露于与自己国家匹配的地理区域的受限微生物时，感染的几率下降了38%。对于那些在这个地区生活过的人，以及那些父母都可以追溯到这个地区的人来说，情况确实如此。
研究人员说，这种病原体与宿主的亲和力表明，人类和微生物之间有一种共同的进化，它们具有某些生物学特征，使它们更相容，也增加了感染的风险。
由于基因测序的使用越来越广泛，研究人员已经观察到并非所有的循环菌株都是相同的。一些谱系分布广泛，造成了世界各地的大部分结核病，而另一些谱系仅在少数受限地区流行。鉴于结核病在高发病率环境中传播的复杂性，人们经常多次接触不同的谱系，研究人员无法比较相似条件下的菌株，只能推测菌株之间差异的可能解释。
许多因素增加了密切接触者感染结核病的风险。一个人是否会感染其密切接触者的最佳预测指标之一是细菌载量，通过一项名为痰涂片显微镜的测试来衡量，该测试显示了一个人呼吸系统中携带的细菌数量。
但这项新研究表明，对于地理上受限制的菌株，一个人的祖先是否生活在该菌株常见的地方，比痰中的细菌载量更能预测感染风险。在研究中分析的病例中，这种共同祖先的风险甚至超过了糖尿病和其他慢性疾病所带来的风险，这些疾病以前被证明会使人们更容易感染。
越来越多的证据表明，关注不同结核谱系之间的广泛差异以及关注不同结核谱系如何与不同宿主人群相互作用的细节非常重要，这些发现进一步证明了这一点。
以前的研究表明，一些结核病基因群更容易产生耐药性，而且结核病疫苗似乎在某些地方比在其他地方更有效。也有证据表明，一些治疗方案可能比其他方案更适合某些结核病菌株。
“这些发现强调了了解是什么使不同的结核病菌株彼此表现如此不同，以及为什么一些菌株对特定的相关人群具有如此密切的亲和力是多么重要，”HMS Farhat实验室的生物医学信息学研究员Matthias Groeschel说;柏林大学附属医院charit
的住院医师;也是这项研究的第一作者。
除了分析临床、基因组和公共卫生数据外，研究人员还测试了不同结核菌株感染人类巨噬细胞的能力，巨噬细胞是结核劫持的一种免疫细胞，可引起感染和疾病。研究人员培养了来自不同地区供体的细胞。与他们的流行病学研究结果相符的是，来自与一种限制性结核菌的原生栖息地相匹配的祖先的细胞系比来自该地区以外的人的细胞更容易感染这种细菌。
这组科学家说，到目前为止，大多数关于人类免疫细胞和结核病相互作用的实验还没有比较结核病如何与来自不同人群或地方的宿主细胞相互作用。
虽然该实验的目的不是为了了解人类与具有相同地理背景的结核病人群之间的亲和力背后的机制，但它强调了使用来自不同人群的多种结核病菌株和细胞为治疗和预防提供信息的重要性。研究人员说，这也表明需要进行更多的基础研究，以了解细菌和宿主细胞如何界面的基因组和结构差异。
法哈特说:“认识到人类和结核病基因的巨大多样性可以显著影响人类和微生物对彼此以及对药物和疫苗等事物的反应，这一点非常重要。”“我们必须把这一点纳入我们对这种疾病的看法中。”
“我们才刚刚开始认识到这种多样性的重要性，”格罗舍尔说。“关于它如何影响药物、疫苗的功效，以及疾病在不同菌株中传播的过程，还有很多东西需要了解。”
虽然密切相关但不同的结核病基因群是用更传统的基因分型方法发现的，但世界各地公共卫生部门广泛使用的全基因组测序使医生和研究人员能够更好地描绘结核病细菌，并从基因上跟踪疫情和耐药性。
认识到高度局部化的菌株不能很好地传播到其他地区，研究人员推测，区域受限的菌株比广泛传播的菌株传染性更低。由于受限制的菌株在其有限的范围内持续存在，一些研究人员推测，细菌的局部种群可能与它们的人类宿主共同进化，使不同的人群更容易感染不同类型的结核病。研究人员假设，这也可能意味着不同的结核病菌株对不同的治疗方法和疫苗有不同的易感性。例如，细菌形状的结构差异可能会阻止某些药物与来自不同菌株的细菌有效结合。
直到最近，鉴于文化和环境条件之间的差异可能会影响不同社区和世界其他地区的感染率，这些假设几乎不可能得到验证。此外，受限制的菌株很少离家，这使得收集足够的数据来测量菌株之间的差异变得具有挑战性。
为了克服这些障碍，研究小组与来自美国、荷兰和德国的公共卫生部门和研究小组合作，建立了一个庞大的数据库，整合了结核病病例报告、病原体遗传谱和密切接触者之间感染率的公共卫生记录。该分析还纳入了感染者社会网络的人口统计细节，以评估结核病的不同遗传谱系如何在其他人群中传播。该研究总共包括5256例结核病病例和28889名密切接触者。
Groeschel说:“这项研究是一个很好的例子，说明为什么研究人员与许多不同类型的伙伴合作是如此重要。”“我们能够合并来自三个大城市的公共卫生数据，并使用我们在学术医学中可以获得的强大的计算生物学工具来回答一个复杂的问题，这个问题对公共卫生和进化生物学、疫苗开发和药物研究具有重要意义。”
