2007 年，耶魯大學兒科神經外科醫生史蒂文-希夫博士到烏干達CURE 兒童醫院探望他的同事本傑明-沃夫博士。醫院裡的景象讓他目瞪口呆：每天都有來自全國各地的母親抱著頭顱肥大的嬰兒前來就醫，她們迫切希望找到治療方法。

這些母親都講述了一個相似的故事：她們的孩子出生時並無並發症，但在出生後的幾週內，卻感染了嚴重的傳染病。康復後，在隨後的幾周到幾個月裡，他們的頭開始以驚人的速度增長。這些母親並不知道，她們的孩子患上了感染後腦積水。腦積水是一種嚴重的神經系統疾病，是由於腦室深處的腦脊液異常積聚造成的。過量的腦脊液會導致腦室擴張，對大腦組織造成有害的壓力。這種疾病可能是先天性的，也可能是在腦部感染或出血後出現。目前還沒有已知的治療方法，需要緩解腦部壓力是全世界嬰兒神經外科手術最常見的適應症。東非已成為小兒腦積水的溫床，其原因神秘莫測，僅烏干達估計每年就有4000 例新病例。由於無法方便地獲得先進的醫療服務，嬰兒常常夭折，即使是那些在疾病早期被送往CURE兒童醫院的嬰兒，也會因為感染造成的損害而難以康復。希夫被他所看到的巨大痛苦所震撼。”作為一名醫生、科學家和一位父親，我對發展中國家新生兒感染的不了解感到震驚。我擔心的一個原因是，在那裡死去的新生兒沒有政治發言權，”他後來在國會非洲、全球健康和人權小組委員會面前作證時說。2023 年6 月14 日，經過16 年對答案的不懈追求，研究小組在《柳葉刀-微生物》（The Lancet Microbe）雜誌上發表了一篇具有里程碑意義的論文，詳細介紹了三項相關研究的結果，最終確定噻氨基溶血性巴氏桿菌是造成烏干達感染後腦積水的罪魁禍首。

哈佛醫學院兒科助理教授、該論文的共同第一作者莎拉-莫頓（Sarah Morton）博士說：”這些結果是數十年合作的結晶，為測試針對性診斷和治療Paenibacillus感染的影響提供了一條清晰的前進道路。”新領域在發達國家，新生兒感染和感染後腦積水的病因往往眾所周知，而且與其他腦積水病因相比並不常見，但數以千計的烏干達腦積水嬰兒的感染病原體多年來一直困擾著研究人員。傳統的培養方法無法培養出這種細菌，因此無法對其進行鑑定和定性。由於烏干達的電網問題，要將樣本深凍並儲存在治療地點以備日後分析往往具有挑戰性。此外，抽取足夠的嬰兒血液來進行可靠的細菌分析並不容易。雖然可以使用先進的基因測序方法來識別在培養過程中無法生長的細菌，但這些技術在烏干達既昂貴又不易獲得。這一系列挑戰使得烏干達嬰兒感染後腦積水的病因變得十分棘手。但希夫決心解決這個難題，他相信這是一個可以解決的問題。經過九年小規模的失敗努力後，他們獲得了幾項美國國立衛生研究院院長獎，以擴大他們的努力。席夫說：”美國國立衛生研究院院長的高風險高回報項目讓我們承擔了風險，如果不是他們給了我們這個機會，我們永遠不可能把團隊聚集在一起，並正確地破解這個謎團。 “到2020 年，希夫的團隊集合了哥倫比亞大學和賓夕法尼亞州立大學的研究人員，通過基因組測序發現，一種以前被認為在腦脊液中無害的生物–硫氨基溶解巴氏桿菌–正在烏干達腦積水嬰兒的大腦中游動。研究人員偶然發現了一種成功培育其中一些菌株的方法–用血液培養瓶來培養腦脊液。這讓他們發現，這種生物對用於治療患病嬰兒的一線抗生素具有抗藥性。他們還發現，這些非洲菌株感染了一種致命性很強的毒素。2020 年，他們在《科學轉化醫學》（Science Translational Medicine）雜誌上發表了這些測序和培養結果。在接下來的三年裡，研究小組開始探索這種細菌的來源，以及它是否真的是感染後腦積水的根本原因，或者它是否是幾週或幾個月後出現在腦積水嬰兒身上的一種感染，而不是腦積水本身的原因。由於許多新生兒感染是由母親傳染的，他們對來自不同地區的100 名烏干達產婦進行了母體試驗，但沒有發現任何證據表明母親攜帶或將巴氏桿菌傳染給了嬰兒。隨後，他們又對來自烏干達不同地區的800 名患有嚴重感染–敗血症–的新生兒進行了檢查。在這些病例中，他們確實發現了巴氏桿菌–約佔病例總數的6%。在敗血症感染後存活下來的新生兒中，許多人在感染後出現了腦積水。在400 例嬰兒腦積水病例中，44% 的感染後病例通過PCR 確認感染了巴氏擬桿菌。當研究小組對感染後出現腦積水的敗血症新生兒樣本進行PCR 檢測時，發現了導致新生兒感染的相同細菌，並且在治療後，當他們在數週或數月後因腦積水導致頭部增大而再次接受治療時，仍然存在相同的細菌。因此，發表在《柳葉刀微生物》和《臨床傳染病》雜誌上的論文最終確定，Paenibacillus 感染不僅是導致嬰兒廣泛性腦積水的疾病，也是導致新生兒死亡的疾病。賓夕法尼亞州立大學兒科和傳染病學助理教授、醫學博士傑西卡-埃里克森（Jessica Ericson）是發表在《臨床傳染病》雜誌上論文的第一作者，他說：”我們的研究結果表明，Paenibacillus 是一種未被充分認識的新生兒感染病因，這一點非常重要，因為常用於治療新生兒敗血症的抗生素往往對Paenibacillus 感染無效。”《柳葉刀微生物》論文的共同第一作者、博士後研究員Christine Hehnly 博士說：”我們首次描述了從新生儿期感染到嬰兒感染後腦積水的發展過程，使我們能夠指導關鍵的診斷和乾預措施，防止感染後腦積水帶來的破壞性腦損傷。”從發現到治療研究小組現在確信，在烏干達，每年數以千計的感染後腦積水病例都是由Paenibacillus細菌引起的。他們還發現，這種病原體對潮濕的地方情有獨鍾–病例集中在尼羅河源頭維多利亞湖北岸的沼澤地區，以及尼羅河流經的基奧加湖南北兩岸。病例也與雨季直接相關，這與巴氏桿菌的環境來源一致。在資源有限的環境中，醫生無法使用基因測序和PCR 進行診斷，為了克服這些限制，希夫和合作者正在利用地理定位和每日衛星降雨量測量結果，根據新生兒感染的時間和地點，更好地預測他們是否可能感染了巴氏桿菌。他的團隊正與烏干達當地醫院合作，為這些病人制定強有力的治療方案。目前，希夫正集中精力通過實地考察揭示農村環境中這種細菌的潛伏地點，並了解可能導致這種細菌高感染率的新生兒護理文化習俗。”在我們學到了這麼多知識之後，我們最不想做的事情就是在嬰兒感染了這些毒性極強的細菌之後再試圖對他們進行治療。如果我們能弄清這種細菌是如何進入嬰兒體內的，那麼我們就可以製定公共衛生政策來預防這些感染”，希夫說。在破解了一個看似棘手的問題之後，希夫和他的同事們已經將技術和目光投向了其他問題。他們正在研究越南、肯尼亞和美國的類似感染病例，並探討在醫療點開發廉價測序系統的可能性，以確認感染病原體，並為病人量身定制治療方案。”這就是醫生做研究的原因，”希夫說。”如果我們真的很幸運，我們可以從一次治療一個人發展到治療大量的人。我很高興，經過這麼多年的努力，我們發現了一種新的疾病過程，我也很感謝醫生、科學家和患者家屬，是他們的共同努力讓我們走到了今天。面臨死亡風險的新生兒是一種通用貨幣，它將眾多為解決這一問題而共同努力的人們緊密聯繫在一起”。