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PNAS: 肺结核杆菌“北京簇”在东亚的扩散

本帖最后由 Ryan 于 2015-6-28 15:47 编辑

PNAS: doi: 10.1073/pnas.1424063112

Southern East Asian origin and coexpansion of Mycobacterium tuberculosis Beijing family with Han Chinese

Tao Luoa,b, Iñaki Comasc,d,1, Dan Luoe,1, Bing Luf,g,1, Jie Wuh,1, Lanhai Weii,1, Chongguang Yanga, Qingyun Liua, Mingyu Gana, Gang Suna, Xin Shenh, Feiying Liue, Sebastien Gagneuxj,2, Jian Meih,2, Rushu Lane,2, Kanglin Wanf,k,2, and Qian Gaoa,2


Abstract
The Beijing family is the most successful genotype of Mycobacterium tuberculosis and responsible for more than a quarter of the global tuberculosis epidemic. As the predominant genotype in East Asia, the Beijing family has been emerging in various areas of the world and is often associated with disease outbreaks and antibiotic resistance. Revealing the origin and historical dissemination of this strain family is important for understanding its current global success. Here we characterized the global diversity of this family based on whole-genome sequences of 358 Beijing strains. We show that the Beijing strains endemic in East Asia are genetically diverse, whereas the globally emerging strains mostly belong to a more homogenous subtype known as “modern” Beijing. Phylogeographic and coalescent analyses indicate that the Beijing family most likely emerged around 30,000 y ago in southern East Asia, and accompanied the early colonization by modern humans in this area. By combining the genomic data and genotyping result of 1,793 strains from across China, we found the “modern” Beijing sublineage experienced massive expansions in northern China during the Neolithic era and subsequently spread to other regions following the migration of Han Chinese. Our results support a parallel evolution of the Beijing family and modern humans in East Asia. The dominance of the “modern” Beijing sublineage in East Asia and its recent global emergence are most likely driven by its hypervirulence, which might reflect adaption to increased human population densities linked to the agricultural transition in northern China.

全文:
http://intl.pnas.org/content/early/2015/06/09/1424063112.full.pdf
PNAS, Luo2015, Fig. 1, Origin of TB-Beijing Family.png
人类之子全都是为死而生。
              --------《阙特勤碑》
http://chinese.eurekalert.org/zh ... /aaft-ets061215.php

东亚的地方流行的结核菌株

科研人员报告说,一个结核菌家族可能起源于东南亚,并且随着汉族人口的扩张而同时扩张。结核分枝杆菌(Mycobacterium tuberculosis)菌株北京家族被认为造成了全球结核病流行的1/4以上,但是人们对这个家族的起源和多样性的了解不多。Qian Gao及其同事对来自该细菌家族地方流行的中国的95个代表性北京家族菌株的全基因组进行了测序。这组作者把这些基因组与此前公布的来自15个国家的263个北京菌株的基因组结合起来,重建了这个家族的进化历史。通过比较菌株的地理分布与它们的进化亲缘关系,这组作者识别出了东亚南部是这个北京家族菌株的最可能的起源地点。这组作者估计,这个家族在大约3万年前出现,那时候现代人被认为已经到达了东亚,然后与人类人口的扩张同时扩张。在北京家族内部,被称为“现代”北京菌株的亚型占主流地位。这组作者发现,这个亚型在大约6000到7000年前在中国北方迅速扩展,这恰逢汉族人口在这个区域的扩张。这组作者说,现代北京菌株的主流地位可能是由于高毒力,这可能是对古代汉族人口密度的增加做出反应而进化出来
人类之子全都是为死而生。
              --------《阙特勤碑》
http://news.sciencenet.cn/htmlnews/2015/6/321028.shtm

本报上海6月16日讯(记者黄辛)复旦大学基础医学院教育部、国家卫生计生委医学分子病毒学重点实验室高谦课题组与国内外研究人员合作,利用全基因组测序的方法,首次揭示了结核病“北京家族”菌株的起源和与汉族人群共同扩散的历程。该成果对于认识我国结核病流行株的致病特征、提示疾控部门监控流行菌株、防止其大规模传播具有重要意义。相关成果今天发表于美国《国家科学院院刊》。

我国是全球22个结核病高发国家之一,每年约有100万人发病,约10万人因结核病死亡。我国的结核病疫情主要由名为“北京家族”的一类结核分枝杆菌所致。该类菌株因致病性强、容易传播且在全球范围广泛分布而备受关注。

研究人员对从我国6个省市收集的79个“北京家族”菌株进行全基因组测序,并对全国11个省市收集的1300多个菌株进行基因分型分析。结果证明,约3万年前该家族菌株就已在东亚南部早期人类中形成,此后伴随人类从南至北迁移传播。

研究发现,“北京家族”菌株在进化过程中进一步分化为多个亚型,其中“现代”亚型有绝对的群体优势,在流行菌株中占70%以上;近2000年来,它伴随着汉族的南迁传播到我国南方地区,最终成为全国范围内最流行的菌株。

据高谦介绍,该菌株的高致病性特征很可能是其适应我国北方早期农业社会高密度人群的结果。在农业文明之前,人口密度很低,高致病性菌株感染人后会快速将宿主致死而无法保持其在人群中的延续性;而农业文明时期,人口数量和密度的大幅增加为“现代”亚型高致病性菌株的扩散提供了有利条件,使其逐渐成为群体中的优势菌株。

该研究进一步支持了该小组前期关于结核病在7万年前伴随人类“走出非洲”的结论,并且证明了结核病这种古老疾病与人类迁移和社会发展间的密切关系。

《中国科学报》 (2015-06-17 第1版 要闻)
人类之子全都是为死而生。
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本帖最后由 Ryan 于 2015-6-28 16:00 编辑

高谦老师课题组的这项研究(包括NG的那一篇),阐明了结核杆菌(TB)在全球和东亚的扩散模式,有利于对抗这种疾病。但是,各更重要的意义在于,得到了结核杆菌的DNA序列突变的速率。之前由于结核杆菌有极长的潜伏期,没有世代的说法,所以没有公认的核苷酸突变速率。这两篇文章提出了TB的进化速率,为未来在微观层面上研究TB的演化提供了最重要的基础。

NG同期刊布了其他两篇关于 TB序列的文章,阐述了耐药性的起源,也是非常重要的文章。


不过,总的说来,对于结核杆菌,目前医学上仍然是一个难题。在我们知道这种细菌的整个DNA序列之后,仍没有太大改观。除了耐药性,多种菌株的交叉感染是另一个大问题。 只有公共部门花大量资金,在治疗阶段早期介入,中后期避免交叉感染,情况才可能有所改善。(开发新的更广谱的药物也是关键,不再像抗生素一样滥用) 但就我所知,目前是把所有病人集中到一个防疫中心隔离的,病人之间彼此没有严格地隔离,这事实上增加了交叉感染的几率。


NG: 结核杆菌伴随现代人的走出非洲和新石器人口扩张过程
人类之子全都是为死而生。
              --------《阙特勤碑》
很有意思的数据,“现代”北京菌株的亚型的扩张年代7.8Kya(7.1-8.6),确实与三大簇的扩张年代(6.9-8.3Kya)较相似。
你说的是 Yfull 他们算的时间,是吧?
人类之子全都是为死而生。
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你说的是 Yfull 他们算的时间,是吧?
Ryan 发表于 2015-7-1 17:17
是的。按0.82x10-9速率算的。
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