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(yǎng)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(huán)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(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(zhàn)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(zhàn)期間，炭疽分枝桿菌被認為可能被用于生物武器開發(fā)。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(zhàn)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(fā)表一篇名為“Bacteriologic and Genomic Investigation of Bacillus anthracis Isolated from World War II Site, China”的文章，該文章從中國一座二戰(zhàn)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(fā)現，突顯了微生物法醫(yī)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(yǎng)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(huán)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(zhàn)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(zhàn)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(zhàn)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(fā)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(zhàn)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(huán)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(tǒng)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(fā)布的炭疽分枝桿菌基因組的系統(tǒng)發(fā)育樹，基于11,967個核心基因組單核苷酸多態(tài)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(huán)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(qū)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(yī)學實驗并可能用于生物武器開發(fā)的證據鏈。

總之，作者的研究為調查二戰(zhàn)期間與生物戰(zhàn)相關的歷史生物制劑研究提供了一種模型方法。作者的發(fā)現突顯了微生物法醫(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(huán)境遺留物可能在類似的二戰(zhàn)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(huán)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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