科研人员从日本731部队实验室遗土中分离出炭疽分枝杆菌！|分枝|杆菌|炭疽|细菌|芽孢|菌株

炭疽分枝杆菌（Bacillus anthracis）是一种革兰氏阳性、芽孢形成的细菌，是引起炭疽病的致病原。炭疽主要影响野生和家养的哺乳动物，包括人类。由于其高度的致病性、芽孢形成能力、在环境中长期存活的特性以及传播方式，炭疽分枝杆菌被认为是最适合用于生物战的病原之一。

在历史上，炭疽分枝杆菌被多次用于生物战的研发和测试。例如，在20世纪40至50年代，苏联和美国等国家进行了大量的炭疽研究，甚至在一些军事冲突中进行了实际的生物武器使用。苏联在冷战期间的生物武器项目就包括了炭疽分枝杆菌的武器化。美国在20世纪40年代也进行了相关实验，并于1970年代签署了《生物武器公约》，承诺不再研制、生产或储存生物武器。

在二战期间，炭疽分枝杆菌被认为可能被用于生物武器开发。特别是日本的731部队，曾涉嫌使用炭疽分枝杆菌等生物制剂进行战争罪行。731部队不仅研究了炭疽的传播途径，还曾使用炭疽作为实验中的致病微生物，通过暴露实验来评估其作为生物武器的效力。

近日，军事医学科学院崔玉军和王景林共同通讯在Emerging Infectious Diseases在线发表一篇名为“Bacteriologic and Genomic Investigation of Bacillus anthracis Isolated from World War II Site, China”的文章，该文章从中国一座二战时期实验室遗址的土壤中分离出了炭疽分枝杆菌。表型和基因组分析证实了这一发现，突显了微生物法医在生物威胁调查中的重要价值。

炭疽分枝杆菌是引起炭疽的致病菌，是一种革兰氏阳性细菌，可以在野生和家养哺乳动物（包括人类）中引起危及生命的疾病。炭疽分枝杆菌能够形成孢子，从而在不利环境条件下长期存活。此前曾报道过从保存长达60年的土壤中分离出炭疽分枝杆菌。由于其致病性，炭疽分枝杆菌被认为是进行生物战或生物恐怖活动的最严重威胁之一。

炭疽分枝杆菌从中国二战遗址土壤中的分离与基因组学分析

在作者之前的研究中，作者从中国东北部的一个二战遗址收集的24个土壤样本中，通过RPA/CRISPR-Cas12a、实时PCR和宏基因组分析，检测到了3个炭疽分枝杆菌阳性样本。值得注意的是，这些阳性样本来自731部队遗址（45°36′55.940″N，126°38′33.738″E），这是日本军方曾运营的细菌实验室。作者从该实验室遗址周围0.5 km、3 km和5 km范围内的12个采样点收集了另外24个样本，但未检测到炭疽分枝杆菌的痕迹，这表明作者之前发现的阳性样本可能并非来自当地的自然来源。

图1. 中国第二次世界大战遗址炭疽芽孢杆菌的细菌学和基因组学研究

炭疽分枝杆菌的分离和基因组分析

作者成功分离并鉴定出了一株炭疽分枝杆菌（命名为BA20200413YY），作者对BA20200413YY的全基因组进行了测序，并组装得到一个完整的基因组，总长度为5.5 Mbp，包括一个染色体（5,228,177 bp）和两个质粒，pXO1（181,765 bp）和pXO2（94,821 bp）。功能基因组分析表明，BA20200413YY携带炭疽分枝杆菌的5个天然耐药基因，这些基因赋予其对磷霉素、β-内酰胺酶、链霉素和大环内酯类抗生素的耐药性，同时携带33个与炭疽毒素和其他外毒素、外分泌酶、荚膜合成、VII型分泌系统和粘附性相关的毒力基因。

为了推测BA20200413YY与其他已知炭疽分枝杆菌株的进化关系，作者重建了BA20200413YY与来自GenBank和SRA数据库中的1,552个已发布的炭疽分枝杆菌基因组的系统发育树，基于11,967个核心基因组单核苷酸多态性（SNPs）。作者的结果表明，BA20200413YY属于5.2亚簇，进一步分析显示，BA20200413YY与9个其他菌株高度相似，形成了一个由5个特征性SNPs标记的子谱系。

作者还通过对土壤样本中提取的DNA进行宏基因组测序，确认了这些特征的存在，且未观察到BA20200413YY的染色体或质粒与其近亲菌株相比有显著的基因组增减。

历史背景与结论

731部队的报告（Fell report）描述了在该实验室进行的人体实验，涉及炭疽、鼠疫、伤寒、副伤寒A和B、志贺菌、霍乱和美勒得病等的实验，使用了口服感染、注射感染或暴露于环境病原的方式。此外，美国解密的炭疽和马立克菌的人体实验解剖报告也包含了有关在731部队进行的炭疽分枝杆菌和马立克分枝杆菌实验的信息。

在本研究中，作者从中国黑龙江省731部队旧址的土壤样本中分离出了炭疽分枝杆菌株。需要注意的是，所有来自该地区其他采样点的样本均未检测到炭疽分枝杆菌。通过分析阳性样本的分布、分离菌株的特征和历史文献，作者建立了支持炭疽分枝杆菌在731部队进行非人道医学实验并可能用于生物武器开发的证据链。

总之，作者的研究为调查二战期间与生物战相关的历史生物制剂研究提供了一种模型方法。作者的发现突显了微生物法医在追踪生物战及提供生物威胁相关见解方面的重要作用。此外，作者的结果表明，坚韧的生物制剂的环境遗留物可能在类似的二战遗址中长期构成生物安全风险，若遗址得不到妥善保护，可能对周围自然环境、以及附近的动物和人类构成潜在威胁。

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