炭疽分枝桿菌（Bacillus anthracis）是一種革蘭氏陽性、芽孢形成的細菌，是引起炭疽病的致病原。炭疽主要影響野生和家養的哺乳動物，包括人類。由于其高度的致病性、芽孢形成能力、在環境中長期存活的特性以及傳播方式，炭疽分枝桿菌被認為是最適合用于生物戰的病原之一。

在歷史上，炭疽分枝桿菌被多次用于生物戰的研發和測試。例如，在20世紀40至50年代，蘇聯和美國等國家進行了大量的炭疽研究，甚至在一些軍事沖突中進行了實際的生物武器使用。蘇聯在冷戰期間的生物武器項目就包括了炭疽分枝桿菌的武器化。美國在20世紀40年代也進行了相關實驗，并于1970年代簽署了《生物武器公約》，承諾不再研制、生產或儲存生物武器。

在二戰期間，炭疽分枝桿菌被認為可能被用于生物武器開發。特別是日本的731部隊，曾涉嫌使用炭疽分枝桿菌等生物制劑進行戰爭罪行。731部隊不僅研究了炭疽的傳播途徑，還曾使用炭疽作為實驗中的致病微生物，通過暴露實驗來評估其作為生物武器的效力。

近日，CDC在線發表一篇名為“Bacteriologic and Genomic Investigation of Bacillus anthracis Isolated from World War II Site, China”的文章，該文章從中國一座二戰時期實驗室遺址的土壤中分離出了炭疽分枝桿菌。表型和基因組分析證實了這一發現，突顯了微生物法醫在生物威脅調查中的重要價值。

炭疽分枝桿菌是引起炭疽的致病菌，是一種革蘭氏陽性細菌，可以在野生和家養哺乳動物（包括人類）中引起危及生命的疾病。炭疽分枝桿菌能夠形成孢子，從而在不利環境條件下長期存活。此前曾報道過從保存長達60年的土壤中分離出炭疽分枝桿菌。由于其致病性，炭疽分枝桿菌被認為是進行生物戰或生物恐怖活動的最嚴重威脅之一。

炭疽分枝桿菌從中國二戰遺址土壤中的分離與基因組學分析

在作者之前的研究中，作者從中國東北部的一個二戰遺址收集的24個土壤樣本中，通過RPA/CRISPR-Cas12a、實時PCR和宏基因組分析，檢測到了3個炭疽分枝桿菌陽性樣本。值得注意的是，這些陽性樣本來自731部隊遺址（45°36′55.940″N，126°38′33.738″E），這是日本軍方曾運營的細菌實驗室。作者從該實驗室遺址周圍0.5 km、3 km和5 km范圍內的12個采樣點收集了另外24個樣本，但未檢測到炭疽分枝桿菌的痕跡，這表明作者之前發現的陽性樣本可能并非來自當地的自然來源。

圖1. 中國第二次世界大戰遺址炭疽芽孢桿菌的細菌學和基因組學研究

炭疽分枝桿菌的分離和基因組分析

作者成功分離并鑒定出了一株炭疽分枝桿菌（命名為BA20200413YY），作者對BA20200413YY的全基因組進行了測序，并組裝得到一個完整的基因組，總長度為5.5 Mbp，包括一個染色體（5,228,177 bp）和兩個質粒，pXO1（181,765 bp）和pXO2（94,821 bp）。功能基因組分析表明，BA20200413YY攜帶炭疽分枝桿菌的5個天然耐藥基因，這些基因賦予其對磷霉素、β-內酰胺酶、鏈霉素和大環內酯類抗生素的耐藥性，同時攜帶33個與炭疽毒素和其他外毒素、外分泌酶、莢膜合成、VII型分泌系統和粘附性相關的毒力基因。

為了推測BA20200413YY與其他已知炭疽分枝桿菌株的進化關系，作者重建了BA20200413YY與來自GenBank和SRA數據庫中的1,552個已發布的炭疽分枝桿菌基因組的系統發育樹，基于11,967個核心基因組單核苷酸多態性（SNPs）。作者的結果表明，BA20200413YY屬于5.2亞簇，進一步分析顯示，BA20200413YY與9個其他菌株高度相似，形成了一個由5個特征性SNPs標記的子譜系。

作者還通過對土壤樣本中提取的DNA進行宏基因組測序，確認了這些特征的存在，且未觀察到BA20200413YY的染色體或質粒與其近親菌株相比有顯著的基因組增減。

歷史背景與結論

731部隊的報告（Fell report）描述了在該實驗室進行的人體實驗，涉及炭疽、鼠疫、傷寒、副傷寒A和B、志賀菌、霍亂和美勒得病等的實驗，使用了口服感染、注射感染或暴露于環境病原的方式。此外，美國解密的炭疽和馬立克菌的人體實驗解剖報告也包含了有關在731部隊進行的炭疽分枝桿菌和馬立克分枝桿菌實驗的信息。

在本研究中，作者從中國黑龍江省731部隊舊址的土壤樣本中分離出了炭疽分枝桿菌株。需要注意的是，所有來自該地區其他采樣點的樣本均未檢測到炭疽分枝桿菌。通過分析陽性樣本的分布、分離菌株的特征和歷史文獻，作者建立了支持炭疽分枝桿菌在731部隊進行非人道醫學實驗并可能用于生物武器開發的證據鏈。

總之，作者的研究為調查二戰期間與生物戰相關的歷史生物制劑研究提供了一種模型方法。作者的發現突顯了微生物法醫在追蹤生物戰及提供生物威脅相關見解方面的重要作用。此外，作者的結果表明，堅韌的生物制劑的環境遺留物可能在類似的二戰遺址中長期構成生物安全風險，若遺址得不到妥善保護，可能對周圍自然環境、以及附近的動物和人類構成潛在威脅。

原文鏈接：https://wwwnc.cdc.gov/eid/article/30/12/23-1520_article#

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