安斯菌株(Ames strain)是已知的89个炭疽杆菌(Bacillus anthracis)菌株之一,首次于1981年在美国德克萨斯州的Sarita从一头患病的14个月大的Beefmaster小母牛身上分离出来。随后菌株被送往美国陆军传染病医学研究所(USAMRIID),由于包裹上的回邮地址为美国农业部的Ames公开兽医服务实验室,研究人员错误地认为该菌株来自Iowa,于是将标本标记为“安斯”。这一菌株在2001年炭疽邮件事件中广为人知,当时有七封包含这种菌株的信件被寄送到媒体和美国参议员。由于其强烈的毒性,安斯菌株成为美国发展疫苗和测试其有效性的基础。
「安斯菌株的毒性使其成为研发疫苗的理想选择。」
对于B. anthracis的研究者们已经确定了两个特定的毒性质量体,分别为pXO1和pXO2。根据比较研究,安斯菌株表现出比其他菌株更强的毒性。这种毒性主要源自这两个质量体。 pXO2质量体编码一种抗吞噬的多-D-谷氨酸胶囊,使B. anthracis能够躲避宿主的免疫系统;而pXO1质量体则编码三种毒素蛋白:水肿因子(EF)、致死因子(LF)和保护抗原(PA)。
有关毒性的变异可以通过质量体的有无来解释;例如,缺少pXO1或pXO2的分离株被认为是减毒株,不会导致重大感染。学者们发现,pXO2对于观察到的毒性变异有显著贡献,因为生成更多胶囊的突变株的毒性显著增加。虽然出现了已经去除pXO1质量体的致病性菌株,但这些细菌依然能对小鼠保持高度的致病性。
据调查,安斯菌株对抗炭疽的标准抗生素具有敏感性,这一点与其他大多数Bacillus anthracis菌株一致。该菌株对在美国疾病控制与预防中心(CDC)推荐的后暴露预防药物的敏感度也不例外。环丙沙星是呼吸道炭疽的推荐治疗药物,但研究显示新型氟喹诺酮药物Gatifloxacin能提高对安斯菌株敏感的小鼠的生存率。
「安斯菌株对抗生素的敏感性能够有效治疗感染。」
毒性的降低通常可以通过去除毒性质量体来实现,因此这些减毒株可用于研发针对B. anthracis的疫苗。如果缺少pXO1或pXO2质量体,该菌株就无法产生所有毒性因子,进而被认为是减毒株。旧的以Sterne株发展的疫苗如今被广泛应用于动物免疫,但许多社区对活芽孢疫苗的副作用表示担忧,因此研发基于分泌的毒素蛋白保护抗原(PA)的疫苗已成为关注焦点。
目前,美国唯一授权的人用炭疽疫苗是基于保护抗原的炭疽免疫剂,但根据不同的动物模型,对安斯菌株的防护效果并不一致。此外,研究者们也在考虑如何使炭疽芽孢失活,以提供与活芽孢和保护抗原疫苗的替代方案。
利用安斯菌株特定的单核苷酸多态性(SNP),能够开发出诊断检测,帮助追踪疫情。这些SNP可以定义特定的基因群,对检测和分型细菌病原体的重要性显而易见。已知有六个SNP仅在安斯菌株中出现,可有效区分其他88种Bacillus anthracis菌株。这些特定的SNP和实时PCR的结合,能够确认或排除成千上万的样本作为安斯菌株使用。
「具有稳定性的SNP让研究者能够更精确地识别出安斯菌株。」
安斯菌株的稳定性在于其DNA的低突变率,使得这些标记成为可靠的诊断工具。正因如此,学者们可借此识别细微的基因差异并将其与源样品相连结。这种基于特定菌株SNPs的探究不仅能应用于炭疽,还可以扩展至其他生物恐怖剂的检测。
随着对安斯菌株的持续研究,我们不禁要思考:在未来的公共卫生策略中,我们是否能有效掌控这一致命病原体的传播与防治?