Wereldwijd onderzoek toont wijdverbreide latente antimicrobiële resistentie in afvalwater aan

Wereldwijd onderzoek toont wijdverbreide latente antimicrobiële resistentie in afvalwater aan

Een team van onderzoekers heeft ontdekt dat latente antimicrobiële resistentie wereldwijd wijdverspreider is dan bekende resistentie. Ze roepen op tot een uitgebreidere monitoring van resistentie in afvalwater, omdat de problematische genen van de toekomst zich mogelijk verstoppen in het wijdverspreide reservoir van latente resistentiegenen. Het onderzoek is gepubliceerd in Nature Communications.

Een groep onderzoekers analyseerde 1.240 afvalwatermonsters uit 351 steden in 111 verschillende landen en ontdekte dat bacteriële latente antimicrobiële resistentie wijdverbreid is op alle continenten van de wereld. Het onderzoek werd gecoördineerd door het DTU National Food Institute in Denemarken. De onderzochte antimicrobiële resistentiegenen vormen momenteel geen groot risico, maar sommige ervan zullen in de toekomst waarschijnlijk een groot risico vormen, aldus de onderzoekers, die op basis van het onderzoek een verhoogde monitoring van antimicrobiële resistentie in afvalwater aanbevelen. Het onderzoek is gepubliceerd in het gerenommeerde tijdschrift Nature Communications (link invoegen:

“Uit onderzoek blijkt dat we een latent reservoir van antimicrobiële resistentie hebben dat wereldwijd veel wijdverspreider is dan we hadden verwacht”, zegt onderzoeker Hannah-Marie Martiny, die samen met universitair hoofddocent Patrick Munk van het DTU National Food Institute de eerste auteur van de studie is.

De onderzoekers vergeleken de geografische spreiding van latente en reeds actieve antibioticaresistentiegenen (hierna verworven genoemd) en vonden een veel grotere geografische spreiding van latente resistentiegenen dan verworven genen.

Om toekomstige antimicrobiële resistentie in te dammen, zijn wij van mening dat routinematige monitoring van antimicrobiële resistentie in afvalwater ook latente resistentiegenen moet omvatten naast de reeds verworven resistentiegenen om de problemen van morgen aan te pakken."

Patrick Munk, universitair hoofddocent, DTU National Food Institute

In overeenstemming met eerder onderzoek toont het onderzoek aan dat verworven resistentiegenen in grotere hoeveelheden aanwezig zijn in de regio's ten zuiden van de Sahara, Zuid-Azië en het Midden-Oosten en Noord-Afrika (MENA) dan in andere delen van de wereld.

Hoop dat we een pandemie kunnen beteugelen

Het is normaal dat bacteriën genen hebben die ze resistent kunnen maken tegen antibiotica. Dergelijke genen worden overal aangetroffen, bijvoorbeeld in de bodem, het water en bij de mens. Ons gebruik van antibiotica en andere vormen van druk uit het milieu (zie het gedeelte ‘Milieudruk bepaalt antimicrobiële resistentie’ hieronder) hebben de verspreiding van resistentie echter in die mate gestimuleerd dat de Wereldgezondheidsorganisatie (WHO) antimicrobiële resistentie (AMR) als een pandemie heeft bestempeld (link invoegen:

Wanneer onderzoekers over de hele wereld de omvang en verspreiding van het probleem bestuderen, richten ze zich doorgaans op resistentiegenen die al in staat zijn om tussen bacteriële gastheren te schakelen. Verworven antibioticaresistentiegenen vormen een echte uitdaging omdat ze het moeilijk of onmogelijk maken om mensen en dieren met antibiotica te behandelen.

Uitgebreider toezicht zou de hoop kunnen bieden dat onderzoekers kunnen bepalen waar en hoe antimicrobiële resistentie ontstaat en zich verspreidt, en dat ze de ecologie van genen in kaart kunnen brengen.

"Door zowel verworven als latente antimicrobiële resistentiegenen te volgen, kunnen we een uitgebreid overzicht krijgen van hoe ze evolueren, van gastheer veranderen en zich in onze omgeving verspreiden, waardoor we meer gerichte actie kunnen ondernemen tegen antimicrobiële resistentie (AMR). Afvalwater is een praktische en ethische manier om AMR te monitoren, aangezien het afval van mensen, dieren en de directe omgeving accumuleert", zegt Hannah-Marie Martiny

Uit het onderzoek blijkt ook dat er wereldwijd meer latente resistentiegenen verspreid zijn dan verworven resistentiegenen. Alleen in het ten zuiden van de Sahara gelegen deel van Afrika zijn er evenveel.

“Over het algemeen denk ik niet dat we ons al te veel zorgen hoeven te maken over de meeste latente antimicrobiële resistentiegenen, maar ik denk dat sommige ervan op een gegeven moment problemen zullen veroorzaken, en we zouden graag willen weten welke. Omdat we met deze kennis misschien kunnen voorspellen welke bacteriën in de toekomst door welke medicijnen kunnen worden gestopt”, zegt Hannah-Marie Martiny; Een visie die ook Patrick Munk deelt.

“Terwijl er nieuwe antibiotica worden ontwikkeld – een proces dat vele jaren in beslag neemt – hebben bacteriën mogelijk al een nieuwe ‘schaar’ uitgevonden die ze kan vernietigen. Als we beide soorten genen in de loop van de tijd kunnen bestuderen, kunnen we er misschien achter komen welke van de latente genen problematische resistentiegenen worden, hoe ze ontstaan ​​en hoe ze zich over de regio en bacteriën verspreiden, en op deze manier de last van antimicrobiële resistentie verminderen”, zegt Patrick Munk.

Latente antibioticaresistentie in kaart gebracht met behulp van functionele metagenomics

Er zijn verschillende manieren om te testen of genen resistentie tegen antibiotica veroorzaken, zowel door middel van op AI gebaseerde voorspellingen als laboratoriumexperimenten. Computervoorspellingen brengen echter een zekere mate van onzekerheid met zich mee, wat ook de interpretatie van de resultaten kan vertekenen.

Latente resistentiegenen worden geïdentificeerd door DNA uit een monster te extraheren en vervolgens willekeurige DNA-fragmenten te testen om te bepalen of ze antimicrobiële resistentie kunnen veroorzaken. De methode heet functionele metagenomics en omvat het inbrengen van DNA-fragmenten in een onschadelijke bacterie. De overlevende bacteriën moeten een stukje DNA hebben gekregen dat voor resistentie zorgt. Dit betekent niet noodzakelijkerwijs dat het DNA-fragment zich op natuurlijke wijze tussen bacteriën in de omgeving kan verplaatsen.

Het verschil tussen latente resistentiegenen en verworven resistentiegenen is juist dat het bekend is dat verworven resistentiegenen naar nieuwe bacteriële gastheren kunnen springen, terwijl latente resistentiegenen in het laboratorium naar nieuwe bacteriële gastheren kunnen springen. Onderzoekers weten echter nog niet of ze dit uiteindelijk ook in het milieu kunnen doen.

“Onze zorg is dat sommige latente resistentiegenen verworven resistentiegenen worden en zo naar verschillende bacteriële gastheren in de omgeving kunnen overspringen. Vooral omdat uit onderzoek ook blijkt dat ze op zoveel plekken in de wereld in grote aantallen aanwezig zijn. Daarom willen we ze graag meenemen in de surveillance”, zegt Patrick Munk.

Onderzoekers weten nog niet in hoeverre latente resistentiegenen zich ontwikkelen tot problematisch verworven resistentiegenen. Uitgebreide monitoring van zowel latente als verworven resistentiegenen zal deze vraag helpen beantwoorden.

Kan de behandeling van infectieziekten voorkomen

De klassieke manier waarop de samenleving zich bewust wordt van verworven resistentiegenen is via infectieziekten die vanwege resistentie niet met antibiotica kunnen worden behandeld. Bij het DTU National Food Institute bevindt zich een grote verzameling resistentiegenen (link invoegen:) die door artsen en onderzoekers wereldwijd worden gebruikt als ze moeten bepalen of een bacterie antimicrobieel resistent is. In de huidige studie werd de aanwezigheid van alle verschillende resistentiegenen in de afvalwatermonsters gekwantificeerd om hun geografische en ecologische verspreiding te bepalen.

Milieuvervuiling bepaalt antimicrobiële resistentie

Het milieu fungeert als scheidsrechter in een voortdurende race van eliminatie als het gaat om resistente bacteriën. Als er antibiotica aanwezig zijn, sterven de gevoelige bacteriën als eerste. De weinige bacteriën die aanvankelijk een resistentiegen bij zich dragen, overleven en vermenigvuldigen zich. De volgende factoren in de omgeving beïnvloeden bijvoorbeeld welke bacteriën sterven en welke overleven:

• 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.

Bronnen: