Maailmanlaajuinen tutkimus osoittaa, että jätevedessä on laajaa piilevää mikrobilääkeresistenssiä

Maailmanlaajuinen tutkimus osoittaa, että jätevedessä on laajaa piilevää mikrobilääkeresistenssiä

Tutkijaryhmä on havainnut, että piilevä antimikrobinen resistenssi on maailmanlaajuisesti yleisempää kuin tunnettu resistenssi. Ne vaativat kokonaisvaltaisempaa resistenssin seurantaa jätevesissä, sillä tulevaisuuden ongelmalliset geenit voivat piiloutua laajalle levinneeseen latenttien resistenssigeenien varastoon. Tutkimus julkaistiin Nature Communicationsissa.

Tutkijaryhmä analysoi 1 240 jätevesinäytettä 351 kaupungista 111 eri maassa ja havaitsi, että bakteerien piilevä antimikrobinen resistenssi on laajalle levinnyt kaikilla mantereilla ympäri maailmaa. Tutkimusta koordinoi Tanskan DTU National Food Institute. Tutkitut mikrobilääkeresistenssigeenit eivät tällä hetkellä aiheuta suurta riskiä, ​​mutta osa niistä todennäköisesti muodostaa suuren riskin tulevaisuudessa, arvioivat tutkijat, jotka tutkimuksen perusteella suosittelevat jäteveden mikrobilääkeresistenssin tehostettua seurantaa. Tutkimus julkaistiin tunnetussa Nature Communications -lehdessä (lisää linkki:

"Tutkimukset osoittavat, että meillä on piilevä antimikrobinen resistenssivarasto, joka on maailmanlaajuisesti paljon yleisempää kuin odotimme", sanoo tutkija Hannah-Marie Martiny, joka on tutkimuksen ensimmäinen kirjoittaja yhdessä apulaisprofessori Patrick Munkin kanssa DTU National Food Institutesta.

Tutkijat vertailivat piilevien ja jo aktiivisten antibioottiresistenssigeenien (jäljempänä hankittu) maantieteellistä jakautumista ja löysivät paljon laajemman piilevän resistenssigeenin maantieteellisen jakauman kuin hankituilla.

Tulevaisuuden mikrobilääkeresistenssin hillitsemiseksi uskomme, että jäteveden mikrobilääkeresistenssin rutiiniseurannassa tulisi huomioida piilevät resistenssigeenit jo hankittujen resistenssigeenien lisäksi huomisen ongelmien ratkaisemiseksi."

Patrick Munk, apulaisprofessori, DTU National Food Institute

Aiempien tutkimusten mukaisesti tutkimus osoittaa, että hankittuja resistenssigeenejä on enemmän Saharan eteläpuolisessa Afrikassa, Etelä-Aasiassa sekä Lähi-idän ja Pohjois-Afrikan (MENA) alueilla kuin muualla maailmassa.

Toivotaan, että pandemia saadaan kuriin

On luonnollista, että bakteereissa on geenejä, jotka voivat tehdä niistä vastustuskykyisiä antibiooteille. Tällaisia ​​geenejä löytyy kaikkialta, esimerkiksi maaperästä, vedestä ja ihmisistä. Antibioottien käyttö ja muut ympäristöpaineet (katso jäljempänä kohta "Ympäristöpaineet määrittävät mikrobilääkeresistenssin") ovat kuitenkin johtaneet resistenssin leviämiseen siinä määrin, että Maailman terveysjärjestö (WHO) on määritellyt mikrobilääkeresistenssin (AMR) pandemiaksi (lisää linkki:

Kun tutkijat ympäri maailmaa tutkivat ongelman laajuutta ja leviämistä, he tyypillisesti keskittyvät resistenssigeeneihin, jotka jo pystyvät vaihtamaan bakteeri-isäntien välillä. Hankitut antibioottiresistenssigeenit ovat todellinen haaste, koska ne tekevät ihmisten ja eläinten hoitamisen antibiooteilla vaikeaksi tai mahdottomaksi.

Laajennettu valvonta antaisi toivoa siitä, että tutkijat voivat selvittää, missä ja miten mikrobilääkeresistenssi syntyy ja leviää, ja että he voivat kartoittaa geenien ekologian.

"Seuraamalla sekä hankittuja että piileviä mikrobilääkeresistenssin geenejä saamme kattavan yleiskuvan siitä, miten ne kehittyvät, vaihtavat isäntiä ja leviävät ympäristössämme, ja ryhdymme siten kohdistetummin toimiin mikrobilääkeresistenssiä (AMR) vastaan. Jätevesi on käytännöllinen ja eettinen tapa seurata AMR:ää, koska se kerää jätettä ihmisistä, eläimistä ja lähiympäristöstä", sanoo Hannah-Marie Martine.

Tutkimus osoittaa myös, että piileviä resistenssigeenejä on maailmanlaajuisesti levinnyt enemmän kuin hankittuja resistenssigeenejä. Vain Saharan eteläpuolisessa Afrikassa niitä on sama määrä.

"Yleisesti ottaen en usko, että meidän tarvitse liikaa murehtia useimpia piileviä mikrobiresistenssigeenejä, mutta uskon, että jotkut niistä aiheuttavat ongelmia jossain vaiheessa, ja haluaisimme tietää, mitkä niistä. Koska tällä tiedolla voimme ehkä ennustaa, mitkä bakteerit voidaan pysäyttää millä lääkkeillä tulevaisuudessa", Hannah-Marie Martiny sanoo; Näkemys, jonka myös Patrick Munk jakaa.

"Kun uusia antibiootteja kehitetään - prosessi, joka kestää useita vuosia - bakteerit ovat saattaneet jo keksiä uusia "saksia", jotka voivat tuhota ne. Jos voimme tutkia molempia geenejä ajan myötä, voimme selvittää, mistä piilevistä geeneistä tulee ongelmallisia resistenssigeenejä, miten ne syntyvät ja kuinka ne leviävät alueella ja bakteereissa, ja näin vähentää mikrobiresistenssin taakkaa", Patrick Munk sanoo.

Piilevä antibioottiresistenssi kartoitetaan funktionaalisella metagenomiikalla

On olemassa useita tapoja testata, antavatko geenit vastustuskykyä antibiooteille, sekä tekoälyyn perustuvien ennusteiden että laboratoriokokeiden avulla. Tietokoneen ennusteisiin liittyy kuitenkin tietty määrä epävarmuutta, mikä voi myös vääristää tulosten tulkintaa.

Piilevät resistenssigeenit tunnistetaan uuttamalla DNA näytteestä ja testaamalla sitten satunnaisia ​​DNA-fragmentteja sen määrittämiseksi, voivatko ne antaa mikrobilääkeresistenssin. Menetelmää kutsutaan funktionaaliseksi metagenomiikaksi, ja se sisältää DNA-fragmenttien lisäämisen vaarattomaan bakteeriin. Eloonjääneiden bakteerien on täytynyt saada DNA-pala, joka tarjoaa resistenssin. Tämä ei välttämättä tarkoita, että DNA-fragmentti voisi liikkua luonnollisesti bakteerien välillä ympäristössä.

Ero piilevien resistenssigeenien ja hankittujen resistenssigeenien välillä on juuri siinä, että hankittujen resistenssigeenien tiedetään pystyvän hyppäämään uusiin bakteeri-isäntiin, kun taas piilevät resistenssigeenit voivat hypätä uusiin bakteeri-isäntiin laboratoriossa. Tutkijat eivät kuitenkaan vielä tiedä, pystyvätkö he lopulta tekemään tämän ympäristössä.

"Huolemme on, että jotkut piilevät resistenssigeenit muuttuvat hankituiksi resistenssigeeneiksi ja pystyvät siten hyppäämään ympäristön eri bakteeri-isäntiin. Varsinkin siksi, että tutkimukset osoittavat myös, että niitä on runsaasti läsnä niin monissa paikoissa ympäri maailmaa. Siksi haluamme sisällyttää ne valvontaan", Patrick Munk sanoo.

Tutkijat eivät vielä tiedä, missä määrin piilevät resistenssigeenit kehittyvät ongelmallisiksi hankituiksi resistenssigeeneiksi. Sekä piilevien että hankittujen resistenssigeenien kattava seuranta auttaa vastaamaan tähän kysymykseen.

Voi estää tartuntatautien hoidon

Klassinen tapa, jolla yhteiskunta tulee tietoiseksi hankituista resistenssigeeneistä, on tartuntataudit, joita ei voida hoitaa antibiooteilla resistenssin vuoksi. DTU:n kansallisessa elintarvikeinstituutissa on laaja kokoelma resistenssigeenejä (lisää linkki:), jota lääkärit ja tutkijat käyttävät maailmanlaajuisesti, kun heidän on määritettävä, onko bakteeri mikrobilääkeresistentiä. Tässä tutkimuksessa kaikkien erilaisten resistenssigeenien läsnäolo jätevesinäytteissä määritettiin niiden maantieteellisen ja ekologisen jakautumisen määrittämiseksi.

Ympäristön saastuminen määrittää mikrobilääkeresistenssin

Ympäristö toimii erotuomarina jatkuvassa eliminaatiokilpailussa, kun kyse on vastustuskykyisistä bakteereista. Kun antibiootteja on läsnä, herkät bakteerit kuolevat ensin. Ne harvat bakteerit, jotka alun perin kantavat resistenssigeenin, säilyvät hengissä ja lisääntyvät. Esimerkiksi seuraavat ympäristön tekijät vaikuttavat siihen, mitkä bakteerit kuolevat ja mitkä säilyvät:

• 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.

Lähteet: