Julie Segre博士。

微生物基因组科（MGS）探索了人类相关微生物群（细菌、真菌、病毒）的全部遗传多样性，这些微生物群对健康和疾病都有贡献。我们研究和理解健康的观点是，人类肠道、皮肤和所有上皮表面都存在数十亿微生物群。病原菌在一个更大的共生微生物群落中繁衍和竞争，其DNA统称为微生物群。微生物基因组学部门开发了通过基因组测序和分析表征微生物群落特征的方法，与传统的基于培养的研究相比，该方法在捕获微生物多样性方面具有显著优势。

MGS探索了临床微生物基因组学的两个主要领域：人类皮肤微生物组的基础研究和追踪医院相关细菌病原体。它进行了第一次皮肤细菌调查，表征了生活在正常志愿者身上的微生物的多样性，并确定人类是具有生态位依赖性细菌种群的生态系统（干燥、潮湿或油性区域）。相比之下，真菌多样性受地形影响更大，在脚上观察到的多样性最大（脚趾甲、脚趾网、脚后跟）。

MGS与临床合作者一起将这些研究扩展到患有常见特应性皮炎（AD、湿疹；OMIM 603165）和罕见原发性免疫缺陷的患者群体。MGS将其研究重点放在AD上，因为这些患者通常会对各种抗菌治疗产生反应，但没有生物标记物来指导单个患者的治疗。我们对儿童AD患者的纵向研究表明，皮肤微生物多样性下降金黄色葡萄球菌伴随着疾病爆发。MGS目前的工作旨在定义和评估金黄色葡萄球菌在疾病爆发的过程中。他们正在机械地评估皮肤相关细菌在启动免疫系统和用动物模型驱动AD方面的功能。

未来的微生物组学研究从基于调查的微生物研究过渡到全基因组测序。为了建立皮肤微生物组分析所需的资源，他们对参考皮肤微生物进行了测序，如共生菌表皮葡萄球菌.MGS已确定表皮葡萄球菌泛基因组相当大，有80%的核心基因（总共约2000个），其余20%的基因是从约5000个基因中选择的。这些测序的参考基因组使我们能够充分利用跨个体和皮肤-身体部位之间的菌株追踪能力。

作为第二个重点领域，MGS开发了通过全基因组测序追踪医院相关细菌病原体的管道。他们回顾性地重建了一次多重耐药的多微生物爆发鲍曼不动杆菌2007年席卷NIH临床中心，阐明重组在多样化中的作用。抗生素的最后一道防线鲍曼氏杆菌是粘蛋白，一种多混蛋白肽。MGS通过基因组序列研究跟踪疫情，以确定导致大肠杆菌素耐药性的分子变化。基因组研究辅之以微生物生长研究，以评估变异对生物体整体适应性的影响。MGS的长期目标是创建一种药物策略，利用细菌的健康损失，这种损失通常与获得抗生素耐药性有关。

而基因组研究鲍曼氏杆菌进行了回顾性检查，MGS的碳青霉烯耐药肺炎克雷伯菌研究是前瞻性的。2011年，17名患者感染了肺炎克雷伯菌该菌株毒性很强，现已对所有已知抗生素产生耐药性。MGS的实时基因组测序首次追踪了NIH临床中心内准确的患者间传播途径，并告知流行病学家监测和控制疫情的行动。MGS现在扩展了这些研究，以探索编码碳青霉烯酶的质粒细菌物种之间的转移。该部门的任务是利用基因组信息模拟疫情，监测抗生素耐药性的演变，并制定风险评估策略。

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