当前，“同一健康”（One Health）正成为国际上最新的公共卫生理念，它指的是人类健康、动物健康和环境健康本质上是相互交织、相互依存的。随着抗生素的广泛使用，抗生素抗性基因（ARG，以下简称耐药基因）在不同生态位之间的传播已成为全球公共卫生的重大威胁。耐药基因传播是"同一健康"（One Health）理念下的重要研究课题。然而，现有研究多集中于大范围地域或长时间尺度，对特定区域内耐药基因传播的精细解析仍显不足。

为此，中国疾病预防控制中心传染病所联合中国农业大学、登封市疾控中心、北京工商大学、河南省疾控中心等单位，采用华大智造MGISEQ-2000测序平台对河南省登封市的592份样本进行宏基因组测序，揭示了区域内动物、人体和环境间耐药基因的传播规律。该研究为区域范围内监测耐药基因分布、确定关键传播载体、追踪耐药基因传播以及辅助临床耐药性防控提供了新思路。

近日，该研究以"Regional antimicrobial resistance gene flow among the One Health sectors in China"为题在国际知名学术期刊Microbiome（IF=13.8）在线发表¹。

"同一健康"框架下

系统解析耐药基因的区域传播规律

研究团队选择了河南省登封市作为研究区域，共收集了592份样本，涵盖人类粪便、食品（如猪肉、鸡肉、蔬菜/水果）和环境样本（如土壤、地表水、污水、苍蝇、家禽粪便和猪粪便）。采用华大智造MGISEQ-2000测序平台进行宏基因组测序，该平台以其高通量和高精度的性能共产生了3492.7Gb的数据，平均每个样本为6.0Gb。随后，在分离培养耐药菌株的基础上，研究者对49株耐碳青霉烯类分离株进行全基因组测序。最后，结合大规模组学数据分析和机器学习模型等手段，在区域尺度上揭示了动物、人体和环境间耐药基因的传播规律。

592份样本的耐药组特征

01 生境特异性抗性组特征

该研究首次系统性地揭示了人类、食品和环境样本中耐药基因的分布差异，发现食品和环境样本（尤其是猪肉、蔬菜和苍蝇）的耐药基因负荷显著高于人类粪便，其中揭示了多重耐药基因占主导，强调了非临床环境在抗生素耐药性传播中的关键作用。

02 肠杆菌科与移动遗传元件的主导作用

通过宏基因组组装和菌株追踪，明确了假单胞菌门（尤其是肠杆菌科）是耐药基因的主要携带者，其通过质粒、噬菌体介导的水平基因转移（HGT）及菌株克隆传播（如大肠杆菌单菌株跨多生境分布），共同驱动区域耐药基因流动。

03 新型传播途径的发现

研究揭示了苍蝇和食品（如蔬菜）作为耐药基因向人类传播的重要媒介，并证明职业暴露（如食品加工者）和饮食习惯（如素食者与蔬菜共享耐药基因）显著影响个体耐药基因携带，为针对性干预提供了依据。

04 OXA-347基因的潜在风险

首次在区域尺度上报道了碳青霉烯酶基因OXA-347的广泛存在，其通过移动遗传元件（如IS插入序列）在人类肠道菌群和环境（如废水）中扩散，提示需警惕其临床转化风险。

05 机器学习模型的创新应用

基于微生物组特征的随机森林模型可高效预测碳青霉烯耐药菌株（AUC >0.9），为抗生素耐药性监测提供了低成本、高通量的新工具。

基于宏基因组测序数据构建随机森林模型预测碳青霉烯耐药菌的存在

技术创新驱动耐药基因传播新洞察

上述研究将测序、多组学、生信分析与机器学习技术结合，在“同一健康”框架下，为遏制微生物耐药性提供了强大的工具和方法论支持。随着生物技术（BI）与人工智能技术（AI）的进一步发展和普及，通过实时监测、机制解析、传播网络构建和智能化预警，我们能够更精准地识别耐药基因传播的关键节点，设计靶向干预策略，最终实现人类、动物和环境健康的协同保护。这一跨学科、多技术的综合应用，将成为应对抗生素耐药性全球挑战的核心驱动力。

华大智造秉承"生命科技核心工具缔造者"的使命，已成为全球唯一一家同时拥有"激发光"、"自发光"和"不发光"三种基因测序技术及产品的机构。其中，华大智造联合华大序风提供的CycloneSEQ纳米孔测序平台，具有长读长、速度快、实时测序、小巧便携等特点，在抗生素耐药基因研究中有巨大优势。

华大智造目前已有基于DNBSEQ平台的DNA/RNA病原微生物宏基因组测序产品，同时即将推出基于CycloneSEQ-WT02纳米孔测序仪的微生物全基因组测序组合产品(适配CycloneSEQ)，可快速得到单菌基因组组装图谱，搭配基于DNBSEQ平台的短读长测序方案可实现优势互补，获得更为完整准确的基因组信息，进一步助力抗生素耐药基因传播研究。

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华大智造微生物全基因组测序组合产品 (适配CycloneSEQ)

参考文献：Feng, Y., Lu, X., Zhao, J. et al. Regional antimicrobial resistance gene flow among the One Health sectors in China. Microbiome 13, 3 (2025). https://doi.org/10.1186/s40168-024-01983-x