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

在歷史上，炭疽分枝桿菌被多次用于生物戰(zhàn)的研發(fā)和測(cè)試。例如，在20世紀(jì)40至50年代，蘇聯(lián)和美國(guó)等國(guó)家進(jìn)行了大量的炭疽研究，甚至在一些軍事沖突中進(jìn)行了實(shí)際的生物武器使用。蘇聯(lián)在冷戰(zhàn)期間的生物武器項(xiàng)目就包括了炭疽分枝桿菌的武器化。美國(guó)在20世紀(jì)40年代也進(jìn)行了相關(guān)實(shí)驗(yàn)，并于1970年代簽署了《生物武器公約》，承諾不再研制、生產(chǎn)或儲(chǔ)存生物武器。

在二戰(zhàn)期間，炭疽分枝桿菌被認(rèn)為可能被用于生物武器開發(fā)。特別是日本的731部隊(duì)，曾涉嫌使用炭疽分枝桿菌等生物制劑進(jìn)行戰(zhàn)爭(zhēng)罪行。731部隊(duì)不僅研究了炭疽的傳播途徑，還曾使用炭疽作為實(shí)驗(yàn)中的致病微生物，通過暴露實(shí)驗(yàn)來評(píng)估其作為生物武器的效力。

近日，軍事醫(yī)學(xué)科學(xué)院崔玉軍和王景林共同通訊在Emerging Infectious Diseases在線發(fā)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(guó)一座二戰(zhàn)時(shí)期實(shí)驗(yàn)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(shí)了這一發(fā)現(xiàn)，突顯了微生物法醫(yī)在生物威脅調(diào)查中的重要價(jià)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(xì)菌，可以在野生和家養(yǎng)哺乳動(dòng)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(huán)境條件下長(zhǎng)期存活。此前曾報(bào)道過從保存長(zhǎng)達(dá)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(rèn)為是進(jìn)行生物戰(zhàn)或生物恐怖活動(dòng)的最嚴(yán)重威脅之一。

炭疽分枝桿菌從中國(guó)二戰(zhàn)遺址土壤中的分離與基因組學(xué)分析

在作者之前的研究中，作者從中國(guó)東北部的一個(gè)二戰(zhàn)遺址收集的24個(gè)土壤樣本中，通過RPA/CRISPR-Cas12a、實(shí)時(shí)PCR和宏基因組分析，檢測(cè)到了3個(gè)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(duì)遺址（45°36′55.940″N，126°38′33.738″E），這是日本軍方曾運(yùn)營(yíng)的細(xì)菌實(shí)驗(yàn)室。作者從該實(shí)驗(yàn)室遺址周圍0.5 km、3 km和5 km范圍內(nèi)的12個(gè)采樣點(diǎn)收集了另外24個(gè)樣本，但未檢測(cè)到炭疽分枝桿菌的痕跡，這表明作者之前發(fā)現(xiàn)的陽性樣本可能并非來自當(dāng)?shù)氐淖匀粊碓础?/p>

圖1. 中國(guó)第二次世界大戰(zhàn)遺址炭疽芽孢桿菌的細(xì)菌學(xué)和基因組學(xué)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(duì)BA20200413YY的全基因組進(jìn)行了測(cè)序，并組裝得到一個(gè)完整的基因組，總長(zhǎng)度為5.5 Mbp，包括一個(gè)染色體（5,228,177 bp）和兩個(gè)質(zhì)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(gè)天然耐藥基因，這些基因賦予其對(duì)磷霉素、β-內(nèi)酰胺酶、鏈霉素和大環(huán)內(nèi)酯類抗生素的耐藥性，同時(shí)攜帶33個(gè)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(tǒng)和粘附性相關(guān)的毒力基因。

為了推測(cè)BA20200413YY與其他已知炭疽分枝桿菌株的進(jìn)化關(guān)系，作者重建了BA20200413YY與來自GenBank和SRA數(shù)據(jù)庫中的1,552個(gè)已發(fā)布的炭疽分枝桿菌基因組的系統(tǒng)發(fā)育樹，基于11,967個(gè)核心基因組單核苷酸多態(tài)性（SNPs）。作者的結(jié)果表明，BA20200413YY屬于5.2亞簇，進(jìn)一步分析顯示，BA20200413YY與9個(gè)其他菌株高度相似，形成了一個(gè)由5個(gè)特征性SNPs標(biāo)記的子譜系。

作者還通過對(duì)土壤樣本中提取的DNA進(jìn)行宏基因組測(cè)序，確認(rèn)了這些特征的存在，且未觀察到BA20200413YY的染色體或質(zhì)粒與其近親菌株相比有顯著的基因組增減。

歷史背景與結(jié)論

731部隊(duì)的報(bào)告（Fell report）描述了在該實(shí)驗(yàn)室進(jìn)行的人體實(shí)驗(yàn)，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(shí)驗(yàn)，使用了口服感染、注射感染或暴露于環(huán)境病原的方式。此外，美國(guó)解密的炭疽和馬立克菌的人體實(shí)驗(yàn)解剖報(bào)告也包含了有關(guān)在731部隊(duì)進(jìn)行的炭疽分枝桿菌和馬立克分枝桿菌實(shí)驗(yàn)的信息。

在本研究中，作者從中國(guó)黑龍江省731部隊(duì)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(qū)其他采樣點(diǎn)的樣本均未檢測(cè)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(xiàn)，作者建立了支持炭疽分枝桿菌在731部隊(duì)進(jìn)行非人道醫(yī)學(xué)實(shí)驗(yàn)并可能用于生物武器開發(fā)的證據(jù)鏈。

總之，作者的研究為調(diào)查二戰(zhàn)期間與生物戰(zhàn)相關(guān)的歷史生物制劑研究提供了一種模型方法。作者的發(fā)現(xiàn)突顯了微生物法醫(yī)在追蹤生物戰(zhàn)及提供生物威脅相關(guān)見解方面的重要作用。此外，作者的結(jié)果表明，堅(jiān)韌的生物制劑的環(huán)境遺留物可能在類似的二戰(zhàn)遺址中長(zhǎng)期構(gòu)成生物安全風(fēng)險(xiǎn)，若遺址得不到妥善保護(hù)，可能對(duì)周圍自然環(huán)境、以及附近的動(dòng)物和人類構(gòu)成潛在威脅。

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

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