Новый метод отслеживания показывает распространение устойчивости к антибиотикам в окружающей среде Гонконга

Исследовательская группа с инженерного факультета Гонконгского университета (HKU) использовала общегородские генетические данные и разработала новый метод отслеживания на уровне генома, чтобы точно выяснить, как устойчивые к антибиотикам бактерии и их гены устойчивости перемещаются в окружающей среде Гонконга. Это дает важную информацию для разработки стратегий защиты общественного здоровья.

Под руководством профессора Тонга Чжана из Департамента гражданского строительства HKU исследователи сосредоточились на Escherichia coli (E. coli) — обычной бактерии, которая может развивать устойчивость к антибиотикам, — в городских водах Гонконга, таких как реки и сточные воды. Они отслеживали как бактериальные штаммы, так и небольшие фрагменты ДНК, называемые плазмидами, которые несут гены устойчивости. Это помогло понять, как устойчивость может передаваться между людьми, животными и окружающей средой.

Как проводилось исследование

Используя специальную передовую технологию секвенирования ДНК — нанопоровое секвенирование длинных прочтений (nanopore long-read sequencing), — команда проанализировала 1016 образцов E. coli, собранных в течение года. Эти образцы представляли разные типы изолятов E. coli, генов устойчивости и кольцевых плазмид, что позволило провести общегородские сравнения с высоким разрешением.

Анализы показали, что многие изоляты E. coli из разных источников генетически схожи, и было выявлено 142 случая, когда идентичные штаммы E. coli обнаруживались как у людей, так и в окружающих водах. Также было идентифицировано 195 плазмид, присутствующих во всех трех секторах: человеческом, животном и окружающей среде. Это говорит о том, что гены устойчивости могут распространяться через мобильную ДНК. Лабораторные эксперименты подтвердили, что некоторые из этих плазмид способны передаваться между бактериями, предоставив функциональное доказательство межсекторной мобильности бактерий.

Значение для общественного здоровья и эпиднадзора

Это исследование преобразует сложные генетические данные в практические инструменты, создавая новую количественную основу для изучения и измерения взаимосвязи различных сред с точки зрения бактерий и генов устойчивости. Проще говоря, городские воды выступают в роли точек встречи, где бактерии и их гены устойчивости могут смешиваться и распространяться между человеком, животными и окружающей средой.

Доктор Сяоцин Сюй, первый автор исследования, опубликованного в Nature Communications, заявил: «Устойчивость к противомикробным препаратам — это не только вопрос того, где находятся гены, но и того, как они перемещаются между связанными средами. Количественно оценивая экологическую связность между человеком, животными и окружающими водами, это исследование помогает объяснить пути распространения устойчивости и способствует разработке более комплексных стратегий эпиднадзора и вмешательства».

Почему это важно для общественного здоровья? Когда среды взаимосвязаны, устойчивость может распространяться быстрее между людьми и окружающей средой. Результаты поддерживают разработку интегрированных систем мониторинга, объединяющих данные из сточных вод, окружающей среды и клинических случаев. Это может помочь лицам, принимающим решения, обнаруживать ранние предупреждающие сигналы и определять приоритеты для вмешательства в отношении плазмид и штаммов высокого риска. Кроме того, этот подход может быть адаптирован для других городов, помогая им построить стандартизированную систему эпиднадзора на уровне генома в рамках концепции «Единое здоровье» (One Health) для лучшей оценки и управления рисками устойчивости к антибиотикам.