微生物基因體研究室

Microbial Genomics Core Laboratory, Graduate Institute of Genomics and Bioinformatics, NCHU, Taiwan

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基因體告訴我們的事:關於人類適應型 MRSA CC398

Genomic and phylogenetic characterization of human-adapted methicillin-resistant Staphylococcus aureus clonal complex 398 lineages in Taiwan

Microbiology Spectrum

https://doi.org/10.1128/spectrum.02090-25

其實在臨床上談到 MRSA,多半還是把它當成一個「抗藥性很麻煩的細菌」來理解。但如果把時間拉長來看,MRSA 從來就不只是醫院裡的問題,它一直在不同環境之間流動,也在不同宿主之間嘗試適應。

在開始談這項研究之前,或許還是需要先簡單說明一下,什麼是 MRSA,以及像 CC398 這樣的分類在講什麼。

MRSA 是 methicillin-resistant Staphylococcus aureus 的縮寫,中文常翻作「抗甲氧西林金黃色葡萄球菌」。金黃色葡萄球菌本來就是一種很常見的細菌,不少人皮膚或鼻腔上都帶著它,多半不會出問題,但在特定情況下,它也可能引起皮膚感染、肺炎,甚至血液感染。所謂 MRSA,指的是其中一群對多種常用抗生素具有抗藥性的菌株,因此在臨床治療上特別棘手。

隨著基因體技術的進展,研究者逐漸發現,MRSA 並不是單一來源的細菌,而是由許多彼此有親緣關係、但生態背景不同的族群所組成。為了描述這些親緣關係,常會使用「clonal complex(簡稱 CC)」這樣的分類方式。簡單來說,CC 指的是一群在基因體的基本結構上彼此相近、來自同一演化支系的菌株集合。像 CC398,就是 MRSA 家族中的其中一支。

也正因為這樣,當我們在談 CC398 時,其實不是在談「一株細菌」,而是在談一整個具有共同演化背景、但可能已經分化出不同生態型態的族群。

在這些不同的 MRSA 家族中,CC398 是一個很有代表性的例子。它最早被注意到時,主要和畜牧環境有關,因此長期被歸類為「動物相關型 MRSA」。在這樣的框架下,人類感染常被視為偶發事件,而不是它的主要生態位。

這個研究的起點其實很單純。我們整理了台灣中部兩家醫院收集的 MRSA 菌株,在其中辨識出 14 株屬於 CC398 的案例。數量不多,感染型態也不特別戲劇化,但有一件事讓人停下來想了一下:這些病人都沒有明確的畜牧接觸史。如果 CC398 仍然主要來自動物,那這些感染是怎麼發生的?

答案並不在病歷裡,而是在細菌的基因體中。

透過全基因體定序,我們把這 14 株 CC398 的「整本說明書」攤開來讀,而不是只用少數標記去分類它們。很快就可以看出,這些菌株其實分成兩群。一群是 ST398,整體樣貌還算接近過去對 CC398 的理解,但已經帶有一些與人類免疫逃避相關的基因,顯示它們正在往人類適應型方向移動,只是仍保有相當程度的多樣性。

另一群則是 ST1232。這一群在分析時顯得非常一致:幾乎都帶有與嚴重皮膚感染相關的 PVL 毒素,具備完整的人類免疫逃避基因組合,對多種抗生素具有抗藥性,而且在整個基因體結構上高度相似。這樣的特徵,比較不像是零星出現的變異,而更像是一個已經在特定環境中穩定存在、並且持續擴散的族群。

為了進一步確認這個判斷,我們把台灣的菌株放進國際資料庫中進行比較。結果顯示,台灣的 ST1232 與日本、韓國、澳洲,甚至部分歐洲的人類感染株非常接近。這意味著,它不是台灣特有,也不是最近才出現的型別,而是一個已經在多個地區成功適應人類宿主的 MRSA 支系,只是我們現在才比較清楚地把它辨識出來。

從基因體的角度來看,這樣的結果並不讓人意外。細菌當然並不可能在意我們如何替它們分類,它們只是在不同宿主與環境之間反覆移動、調整自己。當某一種基因組合真的成功,它就不再只是跨物種的偶發事件,而會成為一個能在人群中穩定流動的族群。這正是人畜共同健康(One Health)概念中最核心、但也最容易被忽略的一點。

在分析方法上,這項研究並沒有依賴什麼特別花俏的技術,而是全靠我們團隊成員的耐心一步一步把事情看清楚。一方面,我們比較不同菌株在「基本結構」上的相似程度,確認它們在整體親緣關係中的位置;另一方面,也仔細檢視那些較為「流動」的基因片段,例如與抗藥性、毒力或免疫逃避相關的基因,看看它們是否以固定的方式被保留下來。當一群菌株不只骨架相近,連這些功能性模組的組合與位置都高度一致時,通常代表這不是偶然,而是一個已經被自然選擇穩定保留下來的型態。

從這個角度來看,這篇研究的重點其實不是「發現了一種新的 MRSA」,而是更務實地補上一塊拼圖:在台灣,確實可以看到已經完成「人類適應」的 CC398 支系存在於臨床感染之中。如果仍然只用「畜牧相關 MRSA」的框架來理解 CC398,很容易低估像 ST1232 這樣的族群。

這個主題主要由博班生吳宗樺醫師,以及已經畢業的碩士生吳詠婕一起完成,更早我們團隊的幾位畢業的碩班生李柔荑、萬美秀、葉文盛也參與並先後提供了協助。對我們團隊而言,這並不是一個追求戲劇效果的題目,而是大量定序、比對與反覆確認的過程。某種程度上,我們團隊的研究生們在這裡做的事情,就是把原本有點模糊的輪廓,一點一點描清楚,讓我們在討論 MRSA 與人畜共同感染時,多了一份來自基因體層級的實證依據。