Globální studie ukazuje rozšířenou latentní antimikrobiální rezistenci v odpadních vodách

Globální studie ukazuje rozšířenou latentní antimikrobiální rezistenci v odpadních vodách

Tým výzkumníků zjistil, že latentní antimikrobiální rezistence je celosvětově rozšířenější než známá rezistence. Volají po komplexnějším sledování rezistence v odpadních vodách, protože problematické geny budoucnosti se mohou skrývat v rozšířeném rezervoáru latentních genů rezistence. Výzkum byl publikován v Nature Communications.

Skupina výzkumníků analyzovala 1240 vzorků odpadních vod z 351 měst ve 111 různých zemích a zjistila, že bakteriální latentní antimikrobiální rezistence je rozšířená na všech kontinentech po celém světě. Výzkum byl koordinován DTU National Food Institute v Dánsku. Zkoumané geny antimikrobiální rezistence v současné době nepředstavují velké riziko, některé z nich však pravděpodobně budou představovat velké riziko v budoucnu, tvrdí vědci, kteří na základě studie doporučují zvýšené sledování antimikrobiální rezistence v odpadních vodách. Výzkum byl publikován v renomovaném časopise Nature Communications (vložit odkaz:

„Výzkum ukazuje, že máme latentní rezervoár antimikrobiální rezistence, která je mnohem rozšířenější po celém světě, než jsme očekávali,“ říká výzkumnice Hannah-Marie Martiny, která je spolu s docentem Patrickem Munkem z Národního potravinářského institutu DTU prvním autorem studie.

Vědci porovnali geografickou distribuci latentních a již aktivních genů rezistence na antibiotika (dále označovaných jako získané) a zjistili mnohem větší geografickou distribuci latentních genů rezistence než získané.

Abychom udrželi budoucí antimikrobiální rezistenci, věříme, že rutinní monitorování antimikrobiální rezistence v odpadních vodách by mělo kromě již získaných genů rezistence zahrnovat i geny latentní rezistence, aby bylo možné řešit problémy zítřka.“

Patrick Munk, docent, DTU National Food Institute

V souladu s předchozím výzkumem studie ukazuje, že geny získané rezistence jsou přítomny ve větším množství v subsaharské Africe, jižní Asii a na Středním východě a v severní Africe (MENA) než v jiných částech světa.

Naděje, že se nám podaří pandemii zvládnout

Pro bakterie je přirozené, že mají geny, díky kterým jsou odolné vůči antibiotikům. Takové geny se nacházejí všude, například v půdě, vodě a u lidí. Naše používání antibiotik a další tlaky na životní prostředí (viz část „Tlaky životního prostředí určují antimikrobiální rezistenci“ níže) však způsobily šíření rezistence do takové míry, že Světová zdravotnická organizace (WHO) označila antimikrobiální rezistenci (AMR) za pandemii (vložit odkaz:

Když výzkumníci z celého světa studují rozsah a šíření problému, obvykle se zaměřují na geny rezistence, které jsou již schopné přepínat mezi bakteriálními hostiteli. Získané geny rezistence na antibiotika představují skutečnou výzvu, protože znesnadňují nebo znemožňují léčbu lidí a zvířat antibiotiky.

Rozšířený dohled by poskytl naději, že výzkumníci mohou určit, kde a jak antimikrobiální rezistence vzniká a jak se šíří, a že mohou zmapovat ekologii genů.

"Sledováním získaných i latentních genů antimikrobiální rezistence můžeme získat komplexní přehled o tom, jak se vyvíjejí, mění hostitele a šíří v našem prostředí, a tím podnikáme cílenější opatření proti antimikrobiální rezistenci (AMR). Odpadní voda je praktický a etický způsob monitorování AMR, protože hromadí odpad z lidí, zvířat a bezprostředního prostředí," říká Martiny Hannah-Marie.

Studie také ukazuje, že celosvětově je distribuováno více latentních genů rezistence než genů získané rezistence. Pouze v subsaharské Africe je jich stejný počet.

"Obecně si myslím, že se nemusíme příliš obávat většiny latentních genů antimikrobiální rezistence, ale myslím si, že některé z nich v určitém okamžiku způsobí problémy, a rádi bychom věděli jaké. Protože s těmito znalostmi můžeme možná předvídat, které bakterie lze v budoucnu zastavit pomocí kterých léků," říká Hannah-Marie Martiny; Názor, který sdílí i Patrick Munk.

"Jak se vyvíjejí nová antibiotika - proces, který trvá mnoho let - bakterie již možná vynalezly nové 'nůžky', které je mohou zničit. Pokud dokážeme studovat oba typy genů v průběhu času, můžeme být schopni zjistit, které z latentních genů se stávají problematickými geny rezistence, jak vznikají a jak se šíří po regionu a bakteriích, a tímto způsobem snížit zátěž antimikrobiální rezistence," říká Patrick.

Latentní antibiotická rezistence mapovaná pomocí funkční metagenomiky

Existuje několik způsobů, jak otestovat, zda geny propůjčují rezistenci vůči antibiotikům, a to jak pomocí předpovědí založených na AI, tak pomocí laboratorních experimentů. Počítačové předpovědi však zahrnují určitou míru nejistoty, která může také zkreslit interpretaci výsledků.

Geny latentní rezistence se identifikují extrakcí DNA ze vzorku a poté testováním náhodných fragmentů DNA, aby se zjistilo, zda mohou způsobit antimikrobiální rezistenci. Metoda se nazývá funkční metagenomika a zahrnuje vkládání fragmentů DNA do neškodné bakterie. Přežívající bakterie musely obdržet kus DNA, který poskytuje odolnost. To nutně neznamená, že fragment DNA se může přirozeně pohybovat mezi bakteriemi v prostředí.

Rozdíl mezi geny latentní rezistence a geny získané rezistence spočívá právě v tom, že geny získané rezistence jsou známé tím, že jsou schopny přeskakovat na nové bakteriální hostitele, zatímco geny latentní rezistence mohou přeskočit na nové bakteriální hostitele v laboratoři. Vědci však zatím nevědí, zda se jim to nakonec podaří v prostředí.

"Naší obavou je, že některé latentní geny rezistence se stanou získanými geny rezistence a jsou tak schopny přeskakovat na různé bakteriální hostitele v prostředí. Zejména proto, že výzkum také ukazuje, že jsou přítomny ve velkém množství na tolika místech po celém světě. Proto bychom je rádi zahrnuli do sledování," říká Patrick Munk.

Vědci zatím nevědí, do jaké míry se geny latentní rezistence vyvinou v problematické geny získané rezistence. Na tuto otázku pomůže komplexní sledování latentních i získaných genů rezistence.

Může zabránit léčbě infekčních onemocnění

Klasickým způsobem, jak se společnost dozví o získaných genech rezistence, jsou infekční onemocnění, která nelze kvůli rezistenci léčit antibiotiky. V DTU National Food Institute existuje velká sbírka genů rezistence (vložte odkaz:), kterou používají lékaři a výzkumníci po celém světě, když potřebují určit, zda je bakterie antimikrobiální rezistentní. V této studii byla kvantifikována přítomnost všech různých genů rezistence ve vzorcích odpadních vod, aby se určila jejich geografická a ekologická distribuce.

Antimikrobiální odolnost určuje znečištění životního prostředí

Prostředí působí jako rozhodčí v neustálém závodě o eliminaci, pokud jde o odolné bakterie. Když jsou přítomna antibiotika, citlivé bakterie umírají jako první. Těch několik bakterií, které zpočátku nesou gen rezistence, přežije a množí se. Například následující faktory životního prostředí ovlivňují, které bakterie umírají a které přežívají:

• Rückstände von Antibiotika in der Umwelt (aus Krankenhäusern, der Landwirtschaft, Abwasser) hemmen oder töten anfällige Bakterien und verschaffen resistenten Bakterien einen Vorteil, da sie sich leichter verbreiten können.
• Desinfektionsmittel und Biozide können bei wiederholter oder längerer Einwirkung Bakterien selektieren, die diese Mittel vertragen. Diese Bakterien tragen oft auch Gene, die eine antimikrobielle Resistenz verleihen.

Zdroje: