Global undersøgelse viser udbredt latent antimikrobiel resistens i spildevand

Global undersøgelse viser udbredt latent antimikrobiel resistens i spildevand

Et team af forskere har fundet ud af, at latent antimikrobiel resistens er mere udbredt på verdensplan end kendt resistens. De efterlyser en mere omfattende overvågning af resistens i spildevand, da fremtidens problematiske gener kan gemme sig i det udbredte reservoir af latente resistensgener. Forskningen blev offentliggjort i Nature Communications.

En gruppe forskere analyserede 1.240 spildevandsprøver fra 351 byer i 111 forskellige lande og fandt ud af, at bakteriel latent antimikrobiel resistens er udbredt på alle kontinenter rundt om i verden. Forskningen er koordineret af DTU Fødevareinstituttet i Danmark. De undersøgte antimikrobielle resistensgener udgør i øjeblikket ikke nogen større risiko, men nogle af dem vil sandsynligvis udgøre en stor risiko i fremtiden, mener forskerne, der på baggrund af undersøgelsen anbefaler øget overvågning af antimikrobiel resistens i spildevand. Forskningen blev publiceret i det anerkendte tidsskrift Nature Communications (indsæt link:

"Forskning viser, at vi har et latent reservoir af antimikrobiel resistens, som er meget mere udbredt på verdensplan, end vi havde forventet," siger forsker Hannah-Marie Martiny, der er førsteforfatter til undersøgelsen sammen med lektor Patrick Munk fra DTU Fødevareinstituttet.

Forskerne sammenlignede den geografiske fordeling af latente og allerede aktive antibiotikaresistensgener (herefter benævnt erhvervede) og fandt en meget større geografisk fordeling af latente resistensgener end erhvervede.

For at begrænse fremtidig antimikrobiel resistens mener vi, at rutinemæssig overvågning af antimikrobiel resistens i spildevand bør omfatte latente resistensgener ud over allerede erhvervede resistensgener for at løse morgendagens problemer."

Patrick Munk, lektor, DTU Fødevareinstituttet

I overensstemmelse med tidligere forskning viser undersøgelsen, at erhvervede resistensgener er til stede i større overflod i Afrika syd for Sahara, Sydasien og Mellemøsten og Nordafrika (MENA) regioner end i andre dele af verden.

Håb om at kunne begrænse en pandemi

Det er naturligt for bakterier at have gener, der kan gøre dem resistente over for antibiotika. Sådanne gener findes overalt, for eksempel i jord, vand og hos mennesker. Vores brug af antibiotika og andre miljømæssige belastninger (se afsnittet "Miljøtryk bestemmer antimikrobiel resistens" nedenfor) har dog drevet spredningen af ​​resistens i en sådan grad, at Verdenssundhedsorganisationen (WHO) har udpeget antimikrobiel resistens (AMR) som en pandemi (indsæt link:

Når forskere verden over studerer omfanget og udbredelsen af ​​problemet, fokuserer de typisk på resistensgener, der allerede er i stand til at skifte mellem bakterieværter. Erhvervede antibiotikaresistensgener udgør en reel udfordring, fordi de gør det vanskeligt eller umuligt at behandle mennesker og dyr med antibiotika.

Udvidet overvågning ville give håb om, at forskere kan fastslå, hvor og hvordan antimikrobiel resistens opstår og spredes, og at de kan kortlægge genernes økologi.

"Ved at spore både erhvervede og latente gener for antimikrobiel resistens kan vi få et omfattende overblik over, hvordan de udvikler sig, ændrer værter og spredes i vores miljø, og derved tage mere målrettede skridt mod antimikrobiel resistens (AMR). Spildevand er en praktisk og etisk måde at overvåge AMR, da det ophober affald fra mennesker, dyr," siger Martine og Hannah-Marie.

Undersøgelsen viser også, at der er flere latente resistensgener fordelt på verdensplan end erhvervede resistensgener. Kun i Afrika syd for Sahara er der det samme antal.

"Generelt tror jeg ikke, at vi skal bekymre os for meget om de fleste latente antimikrobielle resistensgener, men jeg tror, ​​at nogle af dem vil give problemer på et tidspunkt, og vi vil gerne vide hvilke. For med denne viden kan vi måske forudsige, hvilke bakterier der kan stoppes af hvilke lægemidler i fremtiden," siger Hannah-Marie Martiny; Et synspunkt, som Patrick Munk også deler.

"I takt med at der udvikles nye antibiotika - en proces, der tager mange år - kan bakterier allerede have opfundet en ny 'saks', der kan ødelægge dem. Hvis vi kan studere begge typer gener over tid, kan vi måske finde ud af, hvilke af de latente gener, der bliver problematiske resistensgener, hvordan de opstår, og hvordan de spredes over regionen og bakterier, og på den måde reducere byrden af ​​antimikrobielle resistens," siger Patrick Munk.

Latent antibiotikaresistens kortlagt ved hjælp af funktionel metagenomik

Der er flere måder at teste, om gener giver resistens over for antibiotika, både gennem AI-baserede forudsigelser og laboratorieforsøg. Computerforudsigelser indebærer dog en vis mængde usikkerhed, som også kan forvride fortolkningen af ​​resultaterne.

Latente resistensgener identificeres ved at udtrække DNA fra en prøve og derefter teste tilfældige DNA-fragmenter for at bestemme, om de kan give antimikrobiel resistens. Metoden kaldes funktionel metagenomics og går ud på at indsætte DNA-fragmenter i en harmløs bakterie. De overlevende bakterier skal have fået et stykke DNA, der giver resistens. Det betyder ikke nødvendigvis, at DNA-fragmentet kan bevæge sig naturligt mellem bakterier i miljøet.

Forskellen på latente resistensgener og erhvervede resistensgener er netop, at erhvervede resistensgener vides at kunne springe til nye bakterieværter, mens latente resistensgener kan springe til nye bakterieværter i laboratoriet. Forskerne ved dog endnu ikke, om de på sigt vil være i stand til at gøre dette i miljøet.

"Vores bekymring er, at nogle latente resistensgener bliver til erhvervede resistensgener og dermed er i stand til at springe til forskellige bakterieværter i miljøet. Især fordi forskning også viser, at de findes i stort antal så mange steder rundt omkring i verden. Derfor vil vi gerne have dem med i overvågningen," siger Patrick Munk.

Forskere ved endnu ikke, i hvilket omfang latente resistensgener udvikler sig til problematiske erhvervede resistensgener. Omfattende overvågning af både latente og erhvervede resistensgener vil hjælpe med at besvare dette spørgsmål.

Kan forhindre behandling af infektionssygdomme

Den klassiske måde, hvorpå samfundet bliver opmærksom på erhvervede resistensgener, er gennem infektionssygdomme, der på grund af resistens ikke kan behandles med antibiotika. På DTU Fødevareinstituttet findes en stor samling af resistensgener (indsæt link:), der bruges af læger og forskere verden over, når de skal afgøre, om en bakterie er antimikrobiel resistent. I denne undersøgelse blev tilstedeværelsen af ​​alle forskellige resistensgener i spildevandsprøverne kvantificeret for at bestemme deres geografiske og økologiske fordeling.

Miljøforurening bestemmer antimikrobiel resistens

Miljøet fungerer som en dommer i et konstant udryddelsesløb, når det kommer til resistente bakterier. Når antibiotika er til stede, dør de modtagelige bakterier først. De få bakterier, der oprindeligt bærer et resistensgen, overlever og formerer sig. Følgende faktorer i miljøet har for eksempel indflydelse på, hvilke bakterier der dør, og hvilke der overlever:

• 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.

Kilder: