Globalne badanie pokazuje powszechną utajoną oporność na środki przeciwdrobnoustrojowe w ściekach

Globalne badanie pokazuje powszechną utajoną oporność na środki przeciwdrobnoustrojowe w ściekach

Zespół naukowców odkrył, że ukryta oporność na środki przeciwdrobnoustrojowe jest bardziej rozpowszechniona na całym świecie niż znana oporność. Wzywają do bardziej kompleksowego monitorowania oporności w ściekach, ponieważ problematyczne geny przyszłości mogą kryć się w rozległym zbiorniku utajonych genów oporności. Wyniki badań opublikowano w czasopiśmie Nature Communications.

Grupa badaczy przeanalizowała 1240 próbek ścieków z 351 miast w 111 różnych krajach i odkryła, że ​​ukryta oporność bakterii na środki przeciwdrobnoustrojowe jest szeroko rozpowszechniona na wszystkich kontynentach świata. Badania koordynował Narodowy Instytut Żywności DTU w Danii. Badane geny oporności na środki przeciwdrobnoustrojowe nie stwarzają obecnie dużego ryzyka, ale zdaniem naukowców niektóre z nich mogą stanowić poważne ryzyko w przyszłości, którzy na podstawie badania zalecają wzmożone monitorowanie oporności na środki przeciwdrobnoustrojowe w ściekach. Wyniki badań opublikowano w renomowanym czasopiśmie Nature Communications (wstaw link:

„Badania pokazują, że mamy ukryty rezerwuar oporności na środki przeciwdrobnoustrojowe, który jest znacznie bardziej rozpowszechniony na całym świecie, niż się spodziewaliśmy” – mówi badaczka Hannah-Marie Martiny, która jest pierwszą autorką badania wraz z profesorem nadzwyczajnym Patrickiem Munkiem z Narodowego Instytutu Żywności DTU.

Naukowcy porównali rozmieszczenie geograficzne utajonych i już aktywnych genów oporności na antybiotyki (zwanych dalej „nabytymi”) i odkryli znacznie większe rozmieszczenie geograficzne utajonych genów oporności na antybiotyki niż nabytych.

Uważamy, że aby powstrzymać przyszłą oporność na środki przeciwdrobnoustrojowe, rutynowe monitorowanie oporności na środki przeciwdrobnoustrojowe w ściekach powinno uwzględniać utajone geny oporności, oprócz już nabytych genów oporności, aby rozwiązać przyszłe problemy”.

Patrick Munk, profesor nadzwyczajny, Narodowy Instytut Żywności DTU

Zgodnie z wcześniejszymi badaniami badanie pokazuje, że nabyte geny oporności występują w większej liczbie w Afryce Subsaharyjskiej, Azji Południowej oraz na Bliskim Wschodzie i w Afryce Północnej (MENA) niż w innych częściach świata.

Mam nadzieję, że uda nam się powstrzymać pandemię

To naturalne, że bakterie mają geny, które czynią je odpornymi na antybiotyki. Takie geny można znaleźć wszędzie, na przykład w glebie, wodzie i u ludzi. Jednakże stosowanie przez nas antybiotyków i inne presje środowiskowe (patrz sekcja „Presje środowiskowe determinujące oporność na środki przeciwdrobnoustrojowe” poniżej) spowodowały rozprzestrzenianie się oporności do takiego stopnia, że ​​Światowa Organizacja Zdrowia (WHO) uznała oporność na środki przeciwdrobnoustrojowe (AMR) za pandemię (wstaw link:

Kiedy badacze na całym świecie badają skalę i rozprzestrzenianie się problemu, zazwyczaj skupiają się na genach oporności, które są już zdolne do przełączania się między bakteryjnymi żywicielami. Nabyte geny oporności na antybiotyki stanowią prawdziwe wyzwanie, ponieważ utrudniają lub uniemożliwiają leczenie antybiotykami ludzi i zwierząt.

Rozszerzony nadzór dałby nadzieję, że naukowcom uda się określić, gdzie i w jaki sposób pojawia się i rozprzestrzenia oporność na środki przeciwdrobnoustrojowe, a także że będą w stanie sporządzić mapę ekologii genów.

„Śledząc zarówno nabyte, jak i utajone geny oporności na środki przeciwdrobnoustrojowe, możemy uzyskać kompleksowy obraz ich ewolucji, zmiany żywicieli i rozprzestrzeniania się w naszym środowisku, podejmując w ten sposób bardziej ukierunkowane działania przeciwko oporności na środki przeciwdrobnoustrojowe (AMR). Ścieki to praktyczny i etyczny sposób monitorowania oporności na środki przeciwdrobnoustrojowe, ponieważ gromadzą się w nich odpady pochodzące od ludzi, zwierząt i bezpośredniego otoczenia” – mówi Hannah-Marie Martiny

Badanie pokazuje również, że na całym świecie występuje więcej utajonych genów oporności niż nabytych genów oporności. Tyle samo jest w Afryce Subsaharyjskiej.

„Ogólnie rzecz biorąc, nie sądzę, że powinniśmy się zbytnio przejmować większością ukrytych genów oporności na środki przeciwdrobnoustrojowe, ale uważam, że niektóre z nich w pewnym momencie spowodują problemy, a my chcielibyśmy wiedzieć, które. Ponieważ dzięki tej wiedzy być może będziemy w stanie przewidzieć, które bakterie można w przyszłości zatrzymać za pomocą jakich leków” – mówi Hannah-Marie Martiny; Pogląd ten podziela także Patrick Munk.

„W miarę opracowywania nowych antybiotyków – jest to proces trwający wiele lat – bakterie mogły już wynaleźć nowe „nożyczki”, które mogą je zniszczyć. Jeśli będziemy w stanie z czasem zbadać oba typy genów, być może będziemy w stanie dowiedzieć się, które z ukrytych genów stają się problematycznymi genami oporności, w jaki sposób powstają i w jaki sposób rozprzestrzeniają się w regionie oraz w bakteriach, zmniejszając w ten sposób obciążenie związane z opornością na środki przeciwdrobnoustrojowe” – mówi Patrick Munk.

Mapowanie utajonej oporności na antybiotyki za pomocą metagenomiki funkcjonalnej

Istnieje kilka sposobów sprawdzenia, czy geny nadają oporność na antybiotyki, zarówno poprzez przewidywania oparte na sztucznej inteligencji, jak i eksperymenty laboratoryjne. Jednak prognozy komputerowe obarczone są pewną dozą niepewności, która może również zniekształcić interpretację wyników.

Geny utajonej oporności identyfikuje się poprzez ekstrakcję DNA z próbki, a następnie badanie losowych fragmentów DNA w celu ustalenia, czy mogą one nadawać oporność na środki przeciwdrobnoustrojowe. Metoda ta nazywa się metagenomiką funkcjonalną i polega na wstawieniu fragmentów DNA do nieszkodliwej bakterii. Bakterie, które przeżyły, musiały otrzymać fragment DNA zapewniający odporność. Nie musi to koniecznie oznaczać, że fragment DNA może naturalnie przemieszczać się pomiędzy bakteriami w środowisku.

Różnica między genami oporności utajonej a genami oporności nabytej polega właśnie na tym, że wiadomo, że geny oporności nabytej są w stanie przeskoczyć do nowych gospodarzy bakteryjnych, podczas gdy geny oporności utajonej mogą przeskoczyć do nowych gospodarzy bakteryjnych w laboratorium. Naukowcy nie wiedzą jednak jeszcze, czy w końcu uda im się tego dokonać w środowisku.

„Naszą obawą jest to, że niektóre utajone geny oporności stają się genami oporności nabytej i w ten sposób mogą przedostawać się do różnych gospodarzy bakteryjnych w środowisku. Zwłaszcza, że ​​badania pokazują również, że są one obecne w dużych ilościach w tak wielu miejscach na świecie. Dlatego chcielibyśmy objąć je obserwacją” – mówi Patrick Munk.

Naukowcy nie wiedzą jeszcze, w jakim stopniu utajone geny oporności przekształcają się w problematyczne geny oporności nabytej. W odpowiedzi na to pytanie pomoże kompleksowe monitorowanie genów oporności utajonej i nabytej.

Może zapobiegać leczeniu chorób zakaźnych

Klasycznym sposobem, w jaki społeczeństwo dowiaduje się o nabytych genach oporności, są choroby zakaźne, których nie można leczyć antybiotykami ze względu na oporność. W Narodowym Instytucie Żywności DTU znajduje się duży zbiór genów oporności (wstaw link :), z których korzystają lekarze i badacze na całym świecie, gdy muszą określić, czy bakteria jest oporna na środki przeciwdrobnoustrojowe. W niniejszym badaniu określono ilościowo obecność wszystkich różnych genów oporności w próbkach ścieków w celu określenia ich geograficznego i ekologicznego rozmieszczenia.

Zanieczyszczenie środowiska determinuje oporność na środki przeciwdrobnoustrojowe

Środowisko pełni rolę sędziego w ciągłym wyścigu eliminacji opornych bakterii. Gdy obecne są antybiotyki, podatne bakterie giną jako pierwsze. Nieliczne bakterie, które początkowo noszą gen oporności, przeżywają i rozmnażają się. Na przykład następujące czynniki środowiskowe wpływają na to, które bakterie giną, a które przeżywają:

• 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.

Źródła: