Global studie visar utbredd latent antimikrobiell resistens i avloppsvatten

Global studie visar utbredd latent antimikrobiell resistens i avloppsvatten

Ett team av forskare har funnit att latent antimikrobiell resistens är mer utbredd över hela världen än känd resistens. De efterlyser en mer omfattande övervakning av resistens i avloppsvatten, eftersom framtidens problematiska gener kan gömma sig i den utbredda reservoaren av latenta resistensgener. Forskningen publicerades i Nature Communications.

En grupp forskare analyserade 1 240 avloppsvattenprover från 351 städer i 111 olika länder och fann att bakteriell latent antimikrobiell resistens är utbredd på alla kontinenter runt om i världen. Forskningen koordinerades av DTU National Food Institute i Danmark. De antimikrobiella resistensgener som undersökts utgör för närvarande ingen större risk, men vissa av dem kommer sannolikt att utgöra en stor risk i framtiden, enligt forskarna, som utifrån studien rekommenderar ökad övervakning av antimikrobiell resistens i avloppsvatten. Forskningen publicerades i den välrenommerade tidskriften Nature Communications (infoga länk:

– Forskning visar att vi har en latent reservoar av antimikrobiell resistens som är mycket mer utbredd över hela världen än vad vi förväntat oss, säger forskaren Hannah-Marie Martiny, som är första författare till studien tillsammans med docent Patrick Munk från DTU National Food Institute.

Forskarna jämförde den geografiska fördelningen av latenta och redan aktiva antibiotikaresistensgener (hädanefter kallade förvärvade) och fann en mycket större geografisk fördelning av latenta resistensgener än förvärvade.

För att begränsa framtida antimikrobiell resistens anser vi att rutinövervakning av antimikrobiell resistens i avloppsvatten bör inkludera latenta resistensgener utöver redan förvärvade resistensgener för att lösa morgondagens problem."

Patrick Munk, docent, DTU Livsmedelsinstitutet

I enlighet med tidigare forskning visar studien att förvärvade resistensgener finns i större överflöd i Afrika söder om Sahara, Sydasien och Mellanöstern och Nordafrika (MENA) än i andra delar av världen.

Hoppas på att kunna hålla tillbaka en pandemi

Det är naturligt för bakterier att ha gener som kan göra dem resistenta mot antibiotika. Sådana gener finns överallt, till exempel i mark, vatten och hos människor. Men vår användning av antibiotika och andra miljöpåverkan (se avsnittet "Miljötryck avgör antimikrobiell resistens" nedan) har drivit på spridningen av resistens i en sådan utsträckning att Världshälsoorganisationen (WHO) har utsett antimikrobiell resistens (AMR) som en pandemi (infoga länk:

När forskare runt om i världen studerar problemets omfattning och spridning fokuserar de vanligtvis på resistensgener som redan kan växla mellan bakterievärdar. Förvärvade antibiotikaresistensgener utgör en verklig utmaning eftersom de gör det svårt eller omöjligt att behandla människor och djur med antibiotika.

Utökad övervakning skulle ge hopp om att forskare kan avgöra var och hur antimikrobiell resistens uppstår och sprids och att de kan kartlägga geners ekologi.

"Genom att spåra både förvärvade och latenta gener för antimikrobiell resistens kan vi få en heltäckande överblick över hur de utvecklas, förändrar värdar och sprids i vår miljö, och därigenom vidta mer riktade åtgärder mot antimikrobiell resistens (AMR). Avloppsvatten är ett praktiskt och etiskt sätt att övervaka AMR eftersom det ackumulerar avfall från människor, djur och omedelbar miljö", säger MartineMarie och Hannah-Marine.

Studien visar också att det finns fler latenta resistensgener distribuerade över hela världen än förvärvade resistensgener. Bara i Afrika söder om Sahara finns det samma antal.

"Generellt tror jag inte att vi behöver oroa oss så mycket för de flesta latenta gener för antimikrobiell resistens, men jag tror att en del av dem kommer att orsaka problem någon gång, och vi vill gärna veta vilka. För med den kunskapen kan vi kanske förutse vilka bakterier som kan stoppas av vilka läkemedel i framtiden", säger Hannah-Marie Martiny; En syn som även Patrick Munk delar.

"När nya antibiotika utvecklas - en process som tar många år - kan bakterier redan ha uppfunnit nya "saxar" som kan förstöra dem. Om vi ​​kan studera båda typerna av gener över tid, kan vi kanske ta reda på vilka av de latenta generna som blir problematiska resistensgener, hur de uppstår och hur de sprider sig över regionen och bakterier, och på så sätt minska bördan av antimikrobi, säger Patrick Munk.

Latent antibiotikaresistens kartlagt med hjälp av funktionell metagenomik

Det finns flera sätt att testa om gener ger resistens mot antibiotika, både genom AI-baserade förutsägelser och laboratorieexperiment. Datorförutsägelser innebär dock en viss osäkerhet, vilket också kan förvränga tolkningen av resultaten.

Latenta resistensgener identifieras genom att extrahera DNA från ett prov och sedan testa slumpmässiga DNA-fragment för att avgöra om de kan ge antimikrobiell resistens. Metoden kallas funktionell metagenomik och går ut på att infoga DNA-fragment i en ofarlig bakterie. De överlevande bakterierna ska ha fått en bit DNA som ger resistens. Det betyder inte nödvändigtvis att DNA-fragmentet kan röra sig naturligt mellan bakterier i miljön.

Skillnaden mellan latenta resistensgener och förvärvade resistensgener är just att förvärvade resistensgener är kända för att kunna hoppa till nya bakterievärdar, medan latenta resistensgener kan hoppa till nya bakterievärdar i laboratoriet. Men forskarna vet ännu inte om de så småningom kommer att kunna göra detta i miljön.

"Vår oro är att vissa latenta resistensgener blir förvärvade resistensgener och därmed kan hoppa till olika bakterievärdar i miljön. Särskilt eftersom forskning också visar att de finns i stort antal på så många platser runt om i världen. Det är därför vi skulle vilja ha med dem i övervakningen", säger Patrick Munk.

Forskare vet ännu inte i vilken utsträckning latenta resistensgener utvecklas till problematiska förvärvade resistensgener. Omfattande övervakning av både latenta och förvärvade resistensgener kommer att hjälpa till att besvara denna fråga.

Kan förhindra behandling av infektionssjukdomar

Det klassiska sättet på vilket samhället blir medvetet om förvärvade resistensgener är genom infektionssjukdomar som inte kan behandlas med antibiotika på grund av resistens. På DTU National Food Institute finns en stor samling resistensgener (infoga länk:) som används av läkare och forskare världen över när de ska avgöra om en bakterie är antimikrobiell resistent. I föreliggande studie kvantifierades förekomsten av alla olika resistensgener i avloppsvattenproverna för att bestämma deras geografiska och ekologiska fördelning.

Miljöföroreningar avgör antimikrobiell resistens

Miljön agerar som domare i ett ständigt elimineringslopp när det kommer till resistenta bakterier. När antibiotika är närvarande dör de mottagliga bakterierna först. De få bakterier som initialt bär på en resistensgen överlever och förökar sig. Följande faktorer i miljön påverkar till exempel vilka bakterier som dör och vilka som överlever:

• 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.

Källor: