抗生素抗性基因在细菌之间的传播比以前想象的更广泛

发表在《柳叶刀微生物》上的一项新研究发现，不同细菌之间抗生素抗性基因的转移比之前想象的要广泛得多。该研究的标题是“中国福州医院废水中NDM-5阳性质粒的间叶传播：一项单中心、独立于培养物的质粒传播研究”。

牛津大学英力士牛津抗菌研究所(IOI)和中国福建农林大学的研究人员开发了一种新方法，称为非培养物缀合，用于研究医院废水样本细菌之间质粒的传播。

质粒是小的圆形DNA片段，在相邻细菌(提供质粒的“供体”细菌和接收质粒的“受体”细菌)之间移动，过程称为接合。含有抗生素抗性基因的质粒是抗菌素耐药性(AMR)的主要驱动因素，包括对碳青霉烯类抗生素(一种“最后手段”)的耐药性。碳青霉烯类耐药细菌被认为每年在全球造成50,000至100,000人死亡。

“这项研究开发了一种新方法，以进一步了解AMR的传播，即质粒在细菌之间共享的位置和方式，特别是携带临床上重要的抗生素抗性基因的质粒。未来的工作将进一步研究环境压力源，包括与气候变化和环境相关的压力源。污染，”英力士牛津抗菌研究所生物学主任蒂莫西·沃尔什教授说。

到目前为止，接合主要是用仅含有一种细菌的纯培养物来测量的。这限制了人们对抗菌素耐药性如何在人类、动物和环境中细菌群落中传播的了解。

这项新技术花了五年多的时间才开发出来，可以模拟环境条件，在混合细菌物种的群落中评估接合情况。这也是第一个使用非培养方法模拟多重耐药质粒传播的模型。该技术还可以轻松应用于任何水生或半水生样品。质粒带有编码荧光蛋白的基因标记;受体细菌表达该基因，然后可以使用基于荧光的分选方法进行分离。

研究人员研究了一种名为IncX3(pX3_NDM-5)的质粒，该质粒携带碳青霉烯类抗性基因(称为NDM-5)。这已成为全球主导;然而，到目前为止，人们对它在细菌之间的传播知之甚少。研究人员使用不依赖于培养物的接合来研究pX3_NDM-5质粒在从中国福州一家医院废水中取样的细菌之间的传播。

研究发现，这种质粒和其他质粒具有更广泛的宿主范围，并且传播到许多类型的细菌中，包括完全不相关的受体细菌。其中包括难以培养的细菌，表明此类微生物可能是潜在的质粒储存库，有助于抗菌素耐药性的传播。

这些发现表明，通过质粒传播耐药基因的范围比之前想象的要广泛得多，凸显了对环境、人类和动物进行抗菌素耐药性监测的重要性。

这些结果也打破了人们的普遍假设，即对抗生素极度耐药的细菌，即革兰氏阴性菌，不能轻易地与革兰氏阳性菌交换抗生素抗性基因——后者更容易用抗生素治疗。

该研究还探讨了环境压力因素对质粒转移的影响，发现氯可以改变质粒接合。氯通常用作医院消毒剂并进入医院废水系统，这表明面对不断增加的抗菌素耐药性，需要考虑使用此类消毒剂。

沃尔什说：“我们知道，人类过度使用和滥用抗生素会导致抗菌素耐药性。这项研究证明，抗菌素耐药性正在我们周围的环境中传播，而不仅仅是在医院和诊所。世界各地的人、动物和生态系统都是相互关联的因此，迫切需要使用更具创造性的方法来了解细菌对我们最后手段抗生素耐药性不断上升的动态。”

中国福州福建农林大学的邱阳教授说：“这项研究可以应用于携带抗性基因的其他质粒——被认为具有狭窄宿主范围的质粒实际上很可能可以在许多不同的细菌之间传播.迫切需要研究探索多重耐药质粒的宿主范围，以防止全球耐药性负担日益加重。”

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