全球研究表明废水中存在广泛的潜在抗菌药物耐药性

全球研究表明废水中存在广泛的潜在抗菌药物耐药性

一组研究人员发现，潜在的抗菌药物耐药性在全球范围内比已知的耐药性更为普遍。他们呼吁对废水中的耐药性进行更全面的监测，因为未来的问题基因可能隐藏在广泛的潜在耐药基因库中。该研究发表在《自然通讯》上。

一组研究人员分析了来自 111 个不同国家 351 个城市的 1,240 个废水样本，发现细菌潜在的抗菌药物耐药性在世界各大洲普遍存在。该研究由丹麦 DTU 国家食品研究所协调。研究人员表示，所检查的抗菌素耐药性基因目前不会构成重大风险，但其中一些可能在未来构成重大风险，他们根据这项研究建议加强对废水中抗菌素耐药性的监测。该研究发表在著名期刊《自然通讯》上（插入链接：

研究人员汉娜·玛丽·马丁尼 (Hannah-Marie Martiny) 表示：“研究表明，我们存在潜在的抗菌药物耐药性，其在全球范围内的分布比我们预期的要广泛得多。”他与 DTU 国家食品研究所的副教授帕特里克·蒙克 (Patrick Munk) 是该研究的第一作者。

研究人员比较了潜在和已经活跃的抗生素抗性基因（以下称为获得性）的地理分布，发现潜在抗性基因的地理分布比获得性抗性基因大得多。

为了遏制未来的抗菌药物耐药性，我们认为，除了已经获得的耐药基因之外，废水中抗菌药物耐药性的常规监测还应包括潜在的耐药基因，以解决未来的问题。”

Patrick Munk，DTU 国家食品研究所副教授

与之前的研究一致，该研究表明，撒哈拉以南非洲、南亚以及中东和北非 (MENA) 地区的获得性抗性基因比世界其他地区更丰富。

希望能够遏制疫情

细菌自然具有对抗生素产生抗药性的基因。这些基因随处可见，例如在土壤、水和人类中。然而，我们对抗生素的使用和其他环境压力（请参阅下面的“环境压力决定抗菌素耐药性”部分）已导致耐药性的蔓延，以至于世界卫生组织 (WHO) 已将抗菌素耐药性 (AMR) 指定为大流行病（插入链接：

当世界各地的研究人员研究该问题的规模和蔓延时，他们通常关注已经能够在细菌宿主之间切换的抗性基因。获得性抗生素抗性基因带来了真正的挑战，因为它们使得用抗生素治疗人类和动物变得困难或不可能。

扩大监测将为研究人员带来希望，使他们能够确定抗菌素耐药性在何处以及如何产生和传播，并绘制基因生态图。

“通过追踪获得性和潜在的抗菌素耐药性基因，我们可以全面了解它们如何进化、改变宿主以及在我们的环境中传播，从而采取更有针对性的行动来对抗抗菌素耐药性 (AMR)。废水是监测 AMR 的一种实用且合乎道德的方法，因为它会积累来自人类、动物和周围环境的废物，”Hannah-Marie Martiny 说

研究还表明，全球范围内分布的潜在抗性基因比获得性抗性基因更多。只有撒哈拉以南非洲地区才有同样的数字。

“总的来说，我认为我们不需要太担心大多数潜在的抗菌素耐药性基因，但我认为其中一些基因会在某个时候引起问题，我们想知道是哪些基因。因为有了这些知识，我们也许可以预测未来哪些细菌可以被哪些药物阻止，”Hannah-Marie Martiny 说。帕特里克·芒克也持有同样的观点。

“随着新抗生素的开发——这个过程需要很多年——细菌可能已经发明了可以摧毁它们的新‘剪刀’。如果我们能够随着时间的推移研究这两种类型的基因，我们也许能够弄清楚哪些潜在基因会成为有问题的耐药基因，它们是如何产生的以及它们如何在整个区域和细菌中传播，并以这种方式减轻抗菌素耐药性的负担，”帕特里克·蒙克说。

使用功能宏基因组学绘制潜在的抗生素耐药性

有多种方法可以通过基于人工智能的预测和实验室实验来测试基因是否赋予抗生素耐药性。然而，计算机预测涉及一定程度的不确定性，这也会扭曲结果的解释。

通过从样本中提取 DNA，然后测试随机 DNA 片段以确定它们是否可以赋予抗菌素耐药性，可以识别潜在耐药基因。该方法被称为功能宏基因组学，涉及将 DNA 片段插入无害的细菌中。幸存的细菌必定接受了一段能够提供抵抗力的 DNA。这并不一定意味着 DNA 片段可以在环境中的细菌之间自然移动。

潜在抗性基因和获得性抗性基因的区别恰恰在于，获得性抗性基因已知能够跳跃到新的细菌宿主，而潜在抗性基因可以在实验室中跳跃到新的细菌宿主。然而，研究人员尚不知道他们最终是否能够在环境中做到这一点。

“我们担心的是，一些潜在的抗性基因会变成获得性抗性基因，从而能够跳转到环境中的不同细菌宿主。特别是因为研究还表明，它们在世界各地大量存在。这就是为什么我们希望将它们纳入监测范围，”帕特里克·芒克说。

研究人员尚不清楚潜在抗性基因在多大程度上会发展成有问题的获得性抗性基因。对潜在和获得性抗性基因的全面监测将有助于回答这个问题。

可能会阻碍传染病的治疗

社会认识获得性耐药基因的经典方式是通过由于耐药性而无法用抗生素治疗的传染病。 DTU 国家食品研究所拥有大量耐药基因（插入链接：），全世界的医生和研究人员在需要确定细菌是否具有抗菌药物耐药性时都会使用这些基因。在本研究中，对废水样品中所有不同抗性基因的存在进行了量化，以确定它们的地理和生态分布。

环境污染决定抗菌药物耐药性

当涉及到耐药细菌时，环境在一场不断的淘汰赛中扮演着裁判的角色。当抗生素存在时，敏感细菌首先死亡。最初携带抗性基因的少数细菌能够存活并繁殖。例如，环境中的以下因素会影响细菌的死亡和存活：

• 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.

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