Одноклітинні інструменти дають уявлення про активний антибіотикорезистом у ґрунтах
Стійкість ґрунту до протимікробних препаратів (УПП) створює зростаючі ризики для здоров'я через можливу передачу інфекції людині при прямому контакті та через харчовий ланцюжок. Однак дослідження УПП у ґрунті в основному ґрунтувалися на ДНК навколишнього середовища, яке могло відбуватися з мертвих/домінуючих клітин та позаклітинної ДНК, що призводило до потенційної переоцінки УПП та пов'язаних з цим ризиків, оскільки переважна більшість ґрунтових мікробів ще не культивована. Активні стійкі до антибіотиків бактерії (ARB) у ґрунті відіграють вирішальну роль у поширенні УПП, але їх вивчення недостатньо вивчене.
У дослідженні, опублікованому в PNAS, дослідницька група під керівництвом професора Чжу Юнгуаня та професора Цуй Лі з Інституту міського середовища Китайської академії наук повідомила про новий функціональний інструмент для одноклітинних клітин, що включає раманівське ізотопне зондування. Cортування окремих клітин та цільова метагеноміка для скринінгу та секвенування активних ARB у природних ґрунтах.
«Якщо ви знаєте себе та свого ворога, ви можете битися без поразок. Тому конче необхідно зрозуміти справжній ризик УПП у ґрунті», — сказав професор Чжу.
Грунтуючись на різних діях ґрунтових мікроорганізмів по відношенню до важкої води при обробці антибіотиками, активні ARB у ґрунтах були виявлені безпосередньо незалежним від культури способом. Дослідники оптимізували та підтвердили узагальнюваність та точність методу для різних ґрунтів та антибіотиків.
За допомогою цього методу було кількісно визначено відсотковий вміст та активність ARB у ґрунтах, і було виявлено явне підвищення активності людини. Зважаючи на важливу роль метаболічно активного БРА у передачі УПП, дослідники запропонували використовувати рівень фенотипічної резистентності як новий параметр для оцінки ризику УПП, долаючи давню проблему, коли оцінка ризику УПП спирається лише на генетичну інформацію, але не має фенотипної інформації.
"Хоча ні геномні дані, ні фізіологічні дослідження бактеріальних ізолятів не можуть надійно передбачити активний ARB, що знаходиться в ґрунті, функціональні інструменти одиночних клітин можуть стати чудовим рішенням цієї проблеми", - сказав професор Куї.
Потім найбільш активні ARB у ґрунтах були відібрані один за одним для цільового метагеномного секвенування нижче за течією. Мікробна ідентичність, гени стійкості до антибіотиків (ARG), гени фактора вірулентності (VFG) та мобільні генетичні елементи (MGE), що переносяться активним ARB, були розшифровані, що дозволило точно визначити «хто, що і як робить».
Було ідентифіковано кілька некультивованих бактерій, що містять кілька ARG, що свідчить про те, що вони роблять важливий внесок у фенотипову стійкість ґрунту. Слід зазначити, що один тип ARB, виявлений у ґрунті, був віднесений до групи високого ризику, оскільки це високоактивний патоген, який несе ARG на МГЕ.
"Виявлення високоактивного стійкого до антибіотиків патогену в ґрунті викликає тривогу у зв'язку з гострою необхідністю в технологіях контролю", - сказав професор Чжу.
Ця робота просуває розуміння активного ARB у навколишньому середовищі, предмет, який досі значною мірою ігнорувався. Розроблений одноклітинний підхід, що зв'язує феномени стійкості з геномами, може бути легко застосований до інших екосистем.
Також читайте: