安斯菌株(Ames strain)是已知的89個炭疽桿菌(Bacillus anthracis)菌株之一,首次於1981年在美國德克薩斯州的Sarita從一頭患病的14個月大的Beefmaster小母牛身上分離出來。隨後菌株被送往美國陸軍傳染病醫學研究所(USAMRIID),由於包裹上的回郵地址為美國農業部的Ames公開獸醫服務實驗室,研究人員錯誤地認為該菌株來自Iowa,於是將標本標記為“安斯”。這一菌株在2001年炭疽郵件事件中廣為人知,當時有七封包含這種菌株的信件被寄送到媒體和美國參議員。由於其強烈的毒性,安斯菌株成為美國發展疫苗和測試其有效性的基礎。
「安斯菌株的毒性使其成為研發疫苗的理想選擇。」
對於B. anthracis的研究者們已經確定了兩個特定的毒性質量體,分別為pXO1和pXO2。根據比較研究,安斯菌株表現出比其他菌株更強的毒性。這種毒性主要源自這兩個質量體。pXO2質量體編碼一種抗吞噬的多-D-谷氨酸膠囊,使B. anthracis能夠躲避宿主的免疫系統;而pXO1質量體則編碼三種毒素蛋白:水腫因子(EF)、致死因子(LF)和保護抗原(PA)。
有關毒性的變異可以通過質量體的有無來解釋;例如,缺少pXO1或pXO2的分離株被認為是減毒株,不會導致重大感染。學者們發現,pXO2對於觀察到的毒性變異有顯著貢獻,因為生成更多膠囊的突變株的毒性顯著增加。雖然出現了已經去除pXO1質量體的致病性菌株,但這些細菌依然能對小鼠保持高度的致病性。
據調查,安斯菌株對抗炭疽的標準抗生素具有敏感性,這一點與其他大多數Bacillus anthracis菌株一致。該菌株對在美國疾病控制與預防中心(CDC)推薦的後暴露預防藥物的敏感度也不例外。環丙沙星是呼吸道炭疽的推薦治療藥物,但研究顯示新型氟喹諾酮藥物Gatifloxacin能提高對安斯菌株敏感的小鼠的生存率。
「安斯菌株對抗生素的敏感性能夠有效治療感染。」
毒性的降低通常可以通過去除毒性質量體來實現,因此這些減毒株可用於研發針對B. anthracis的疫苗。如果缺少pXO1或pXO2質量體,該菌株就無法產生所有毒性因子,進而被認為是減毒株。舊的以Sterne株發展的疫苗如今被廣泛應用於動物免疫,但許多社區對活芽孢疫苗的副作用表示擔憂,因此研發基於分泌的毒素蛋白保護抗原(PA)的疫苗已成為關注焦點。
目前,美國唯一授權的人用炭疽疫苗是基於保護抗原的炭疽免疫劑,但根據不同的動物模型,對安斯菌株的防護效果並不一致。此外,研究者們也在考慮如何使炭疽芽孢失活,以提供與活芽孢和保護抗原疫苗的替代方案。
利用安斯菌株特定的單核苷酸多態性(SNP),能夠開發出診斷檢測,幫助追蹤疫情。這些SNP可以定義特定的基因群,對檢測和分型細菌病原體的重要性顯而易見。已知有六個SNP僅在安斯菌株中出現,可有效區分其他88種Bacillus anthracis菌株。這些特定的SNP和實時PCR的結合,能夠確認或排除成千上萬的樣本作為安斯菌株使用。
「具有穩定性的SNP讓研究者能夠更精確地識別出安斯菌株。」
安斯菌株的穩定性在於其DNA的低突變率,使得這些標記成為可靠的診斷工具。正因如此,學者們可藉此識別細微的基因差異並將其與源樣品相連結。這種基於特定菌株SNPs的探究不僅能應用於炭疽,還可以擴展至其他生物恐怖劑的檢測。
隨著對安斯菌株的持續研究,我們不禁要思考:在未來的公共衛生策略中,我們是否能有效掌控這一致命病原體的傳播與防治?