image: Professor Chen and his team carried out experiments to compare the survival rates of the mice infected with different bacterial strains and different dosages. Testing strains included the Klebsiella variicola strain 15WZ-82 isolated from a patient, classic ST11 Klebsiella pneumonia strain 14WZ-24, ST11 carbapenem-resistant and hypervirulent Klebsiella pneumoniae strain 14WZ-24-TC1 (i.e. the one carrying plasmid from 15WZ-82), HvKP4 and HvKP1088 (both hypervirulence control), as well as classic carbapenem-resistant Klebsiella pneumoniae strain FJ8 (low-virulence control).
Fig a (infection by a higher bacterial dose) shows that although 15WZ-82 exhibited a lower virulence level than the control HvKP strain (mortality rate of the mice infected with 15WZ-82 strain after 120 hours is 80%, while the mice infected with HvKP4 all died after 96 hours), such virulence level was nevertheless much higher than the classic ST11 carbapenem-resistant Klebsiella pneumoniae strain.
Fig b (infection by a lower bacterial dose) shows that the mice infected with 14WZ-24-TC1, i.e., classic ST11 carbapenem-resistant Klebsiella pneumoniae strain carrying plasmid, all died after 120 hours, a level slightly lower than that of hyper-virulent control strain HvKP1088 but far higher than HvKP4; on the contrary, the mice infected with the same dose of 14WZ-24 (classic ST11 Klebsiella pneumonia strain 14WZ-24 which does not carry the plasmid) all survived.
Credit: <i>Nature Microbiology</i> (DOI: 10.1038/s41564-019-0566-7)
香港城市大學（香港城大）最近一項研究發現，一種易於傳播的脫氧核糖核酸（DNA）分子能令一種高耐藥性的致命性新型超級細菌，於短時間內變得高毒力，對人類健康構成前所未有的威脅。
肺炎克雷伯菌（Klebsiella pneumoniae）是一種能引起嚴重感染的主要細菌病原體，尤其威脅缺乏免疫力的病人，而且容易於新生嬰兒深切治療部等醫療設施中傳播。肺炎克雷伯菌是克雷伯氏菌屬的其中一種，而克雷伯氏菌屬因為對多種抗生素有耐藥性，所以被世界衛生組織歸類為三種極為有迫切需要研發新型抗生素對付的「重點病原體」之一。*
2017年，當時於香港理工大學任職的陳聲教授帶領研究團隊和浙江大學研究人員合作，發現了肺炎克雷伯菌的一種新菌株。這種新菌株不單對常用以治療嚴重及高危細菌感染的高效抗生素碳青霉烯（carbapenem）呈耐藥性，還具高毒力，而且高度容易傳播。他們的研究結果當時發表在科學期刊《刺針傳染病》上。 （DOI: 10.1016/s1473-3099(17)30489-9）
未解的謎團：惡菌變得致命的成因
「不過，我們不知道這種超級細菌是怎樣形成的。」現時於香港城市大學擔任傳染病及公共衞生學系署理系主任的陳聲教授說。
為解開這個謎團，陳教授和他的團隊繼續研究此高毒力的肺炎克雷伯菌新菌株。
最近，研究團隊由一個來自內地醫院的病人身上，分離出一組對碳青霉烯類抗生素呈耐藥性的肺炎克雷伯菌的菌株。他們進行系統進化分析後發現，該菌株其實屬於變棲克雷伯菌（Klebsiella variicola）的一種。陳教授說：「變棲克雷伯菌由臨床樣本中分離出來是罕見的，它們通常存活於病人的呼吸和消化道，而不會引發典型的細菌感染徵狀。」
關鍵就在質粒
研究團隊發現此變棲克雷伯菌菌株原來帶有一種新的質粒，即是呈環狀的DNA分子。這種質粒藏有在高毒力肺炎克雷伯菌菌株內常見的毒力質粒的主要基因，令這種變棲克雷伯菌變得高毒力，成為更危險的惡菌。
在實驗中，感染帶有此質粒的耐碳青霉烯類肺炎克雷伯菌的小鼠全部死亡，死亡率與高毒力對照菌株相若。相反，感染沒有此質粒但同樣是耐碳青霉烯類肺炎克雷伯菌的小鼠，則全數生存。
揭開超級惡菌的秘密
研究團隊進行更多的實驗後又發現，此新質粒可以由一種細菌轉移到另一種細菌。獲得這種毒力質粒的耐碳青霉烯類肺炎克雷伯菌菌株，細菌毒力水平會顯著提升，令它既對碳青霉烯類抗生素呈耐藥性，亦變得高毒力。
新的研究結果已經於9月底發表在科學期刊《自然 – 微生物學》（DOI: 10.1038/s41564-019-0566-7）上。
陳教授說：「這個研究的意義在於我們發現了新的接合質粒，或許可以解釋我們2017年發現的新型超級細菌是怎樣形成的。這個接合質粒可以急速地將正常的肺炎克雷伯菌株變成高毒力的肺炎克雷伯菌，意味著這種足以造成人類致命感染的高毒力肺炎克雷伯菌，可能會因為這接合質粒於臨床上的肺炎克雷伯菌菌株之間傳播而變得流行，為病人的健康帶來更大的威脅。」
陳教授表示，根據這項研究以及他們實驗室的更多資料，可以預測存在多種不同的可接合的毒力質粒。他們研究團隊將繼續研究臨床上不同的肺炎克雷伯菌菌株，以發現不同類型的可接合的毒力質粒。
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Journal
Nature Microbiology