新的更详细的抗菌素耐药性地图

在大流行期间，全世界都意识到使用污水分析来监测一个地区疾病发展的价值。然而，在DTU国家食品研究所，一组研究人员自2016年以来一直在使用来自世界各地的污水监测作为监测传染病和抗菌素耐药性的有效且廉价的工具。

通过分析DTU在2016年至2019年间从101个国家的243个城市接收的污水样本，研究人员现已绘制出世界上耐药基因发生率最高的地区、这些基因的定位方式以及它们在哪些类型的细菌中被发现.

刚刚发表在NatureCommunications上的新宏基因组研究的结果令研究人员感到惊讶。事实上，该研究表明，这些基因出现在许多不同的遗传环境和细菌类型中，表明传播比研究人员预期的要大。

“我们在高度不同的细菌类型中发现了相似的抗性基因。当基因可以从一个非常广泛的细菌群传递到一个完全不同的、没有相似之处的群时，我们发现它令人担忧。这些基因传播很少发生这么远的距离。这有点像非常不同的动物物种产生后代，”助理教授PatrickMunk解释道。

如果这些基因存在于通常不会让人生病的细菌中——比如乳酸菌——那就没那么重要了。然而，如果耐药基因进入对人类健康很重要的细菌——例如沙门氏菌——那就完全不同了。

“这使得细菌更有可能真正杀死人——例如在医院里——因为没有可用的治疗方法，”PatrickMunk说。

就像一个错综复杂的拼图

DTU国家食品研究所的基因组流行病学研究小组开发并维护着世界上最全面的耐药性数据库之一。它目前包括3,134个已知的抗性基因。

在新研究中，研究人员使用该数据库绘制了污水样本中的抗性基因图谱。

样品中含有大量来自不同来源的微生物，包括人类粪便。冷冻的污水样本已被送到DTU，实验室技术人员从解冻的样本中提取所有细菌。

然后细菌被分解，它们的集体DNA被分解成更小的片段，最先进的DNA测序设备可以一次读取所有这些片段。

然后超级计算机可以将数十亿记录的DNA序列与已知基因进行比较，并构建样本中包含的更大的原始基因组片段。

这个过程提供了对几个领域的洞察力，例如抗性基因所在的细菌和遗传邻域。

基因传输的热点

在撒哈拉以南非洲的不同地方，研究人员在许多不同的细菌中发现了相同的抗性基因。

“我们将这解释为意味着我们可能非常接近传播热点，那里有基因从一种细菌传播到另一种细菌再到第三种细菌。这就是为什么我们在这么多不同的背景下恰好在那里看到基因，”帕特里克蒙克解释道。

他补充说，许多令人惊讶的传播似乎发生在撒哈拉以南非洲地区。这些也是抗药性监测项目最不发达的国家，这意味着抗药性情况的数据非常少。

“我们有可能忽视重要趋势，因为我们没有数据，”他建议道，并强调可靠的数据正是制定有效的抗击阻力战略所需要的：

“现在，我们对抵抗力在西方的表现有丰富的了解，并且基于这些知识，我们计划如何对抗抵抗力。现在事实证明，如果我们观察一些新的地点，抵抗力基因的行为可能会非常不同——想必是因为他们有更有利的传播条件。因此，抗击阻力的方式也必须因地制宜地进行调整和量身定制。”

接班人

由诺和诺德基金会和VEO研究项目支持的全球污水项目将于2023年结束。研究人员发现，它已被证明是对现有监测计划的良好补充，现有监测计划主要在国家或地区层面运作并衡量病人细菌的耐药性。

因此，他们希望该项目的继任者能够出现，以便世界能够继续受益于监测项目产生的重要知识。这也适用于拥有可靠监测计划和控制策略的国家。

“气候变化有很多类比，地球另一端发生的事情对你来说并非不重要。总有一天，这个问题会回来咬我们，正如我们一次又一次看到的那样，”PatrickMunk强调。

可重复使用的数据

与来自传统分析方法的数据不同，来自宏基因组研究的原始数据可以重复使用以阐明其他问题。例如，污水项目的研究人员使用他们的数据集分析了污水中其他病原微生物的发生情况。

污水监测的整个数据集已免费提供给全世界的研究人员。例如，它已被用于在全球范围内检测许多新病毒并绘制不同人群的种族构成图。

随着新的抗性基因的发现——甚至在遥远的未来——研究人员将能够重复使用原始数据来快速确定它们首先出现的位置以及它们的传播方式。

在这项研究中，研究人员分析了来自101个国家243个城市的757个污水样本。这些样本是在2016年至2019年间收集并发送到DTU位于Lyngby的校园的。

相对于您可以覆盖的人数而言，废水的基因组分析是快速且相当便宜的。废水分析不需要伦理批准，因为样品材料不能与个人联系起来。