2011年6月,一位女性肺部感染伴呼吸困难的患者被美国国家健康研究所的医院收治,很快被确诊感染了对多种抗生素具有耐药性的肺炎克雷博氏菌,在其住院期间医院使用了最严格的防止院内感染的措施,包括隔离病人、清洁病人所接触的医疗器械等等。在其住院期间,未发现院内感染事件,病人于2011年7月治愈出院。然而,时隔一个月,再次出现了同一种具有耐药性的肺炎克雷博氏菌感染病例。短短5月的时间,共出现17位病人相继感染,其中10人死亡,6人死于肺炎克雷博氏菌。此事引起医院的密切关注,这些新出现的病例是否来自第一个病例?为什么在最严密的疫情控制措施之下仍然发生了超级细菌的传播?是这些现有的疾控措施失效,还是尚有其他传播渠道尚未得到控制?
在这个真实的传染病事件中,研究人员利用罗氏454测序仪对超级细菌的传播途径以及其耐药性突变的进化进行了追踪1。最初使用传统的脉冲电泳或者PCR分析方法,只能将病人所感染的确认为ST 258型肺炎克雷博氏菌而无法进一步细分。而后,研究人员利用454对第一位病人咽喉、支气管肺泡灌洗液、腹股沟、尿液中的分离的细菌进行深度测序,发现尿液中有原始的NTUH-K2044型菌株,其他部位的菌株共含有7个不同突变,其中支气管肺泡灌洗的菌株和咽喉部位的菌株共有3个突变,咽喉部位含有额外1个突变,腹股沟的菌株含有完全不同三个突变。进一步,对于所有感染病例分离出的菌株进行测序,与参考的NTUH-K2044型菌株对比后发现,共含有41个不同的突变。利用这些突变通过聚类分析,将这些病人分成三个组,再结合病例住院的记录(入院时间、所在病房等)画出了最可能的传播路线。