廃水を通じた抗生物質耐性のモニタリング

抗菌薬耐性（AMR）は、世界中の多くの人々に影響を与える深刻な健康問題だよ。これは、細菌がそれを殺すために使われる薬に対して耐性を持つようになることで、感染症の治療が難しくなることを指すんだ。世界保健機関は、AMRを現在の人類が直面している最も大きな脅威の一つとして強調しているよ。2019年には、約495万人の死亡が薬剤耐性感染に関連付けられ、特にサブサハラアフリカの貧しい国々に影響を及ぼしてる。これに対抗するためには、細菌がどのように変化しているか、治療法がどれほど効果的かを継続的に監視することが重要なんだ。

AMRを追跡するためのさまざまなプログラムがあって、グローバル抗菌薬耐性サーベイランスシステムやヨーロッパ・中央アジアの他のプログラムがあるよ。でも、これらのプログラムは病院からのデータに重点を置いていて、一般の人々のAMRを正確に反映していない場合が多いんだ。低・中所得国の多くのラボでは、この情報を集めるための適切なツールが不足していて、そのためデータが欠けていることが多いんだけど、彼らもAMRの影響を大きく受けているんだ。

#廃水監視

AMRを監視するための有望な方法の一つが廃水監視だよ。このアプローチは、コミュニティ全体の廃水を見て、耐性細菌やその遺伝子の存在に関する貴重な情報を提供できるんだ。COVID-19パンデミックの間、廃水監視はウイルスの広がりを追跡するのに成功したよ。今、研究者たちはこの方法をAMRを研究するために適用していて、コミュニティ内の抗生物質使用のパターンを明らかにしたり、薬剤耐性細菌の問題を広がる前に知らせることができるんだ。

廃水処理プラント（WWTP）は、病院、農場、産業など、さまざまなソースから廃水を集める重要なエリアで、AMRを研究するのに最適なんだ。もしこれらのプラントが耐性細菌や遺伝子を取り除けなかった場合、それらは環境に放出される可能性があるよ。病院の廃水は特に心配で、病院はたくさんの抗生物質を使用するから、耐性株の濃度が高くなるんだ。

WWTP以外にも、住宅や施設の環境も注目に値するよ。多くの低・中所得国では、抗生物質の処方が厳密に監視されていないことが多く、その結果、自己投薬や不適切な使用が生じることがあるんだ。こうした地域の廃水を研究することで、研究者たちは耐性遺伝子がどのように広がるかをよりよく理解できるんだ。

#研究の概要

この研究では、研究者たちが4つの異なる地点から集めた廃水の中で耐性遺伝子を特定しようとしたよ：病院、大学の寮、そしてWWTPの influent と effluent。サンプルを集めるために、研究者たちは廃水に24時間置いた特別なスワブを使ったんだ。集めたサンプルは、その後、分析のためにラボに運ばれたよ。

サンプルを分析するために、研究者たちはRNAを抽出したんだ。RNAは、廃水中のどの細菌や遺伝子が活発かを示すのに役立つんだ。それからRNAを配列決定して、各地点に存在するさまざまな抗生物質耐性遺伝子を特定したよ。

#抗生物質耐性遺伝子の発見

研究では、病院の廃水からは大学やWWTPに比べて、かなり多くの抗生物質耐性遺伝子が見つかったんだ。病院の廃水はこれらの遺伝子の幅広い範囲を示したけど、大学は少なかった。WWTPの influent と effluent からはさらに少ない耐性遺伝子が確認されたよ。

具体的には、特定の耐性遺伝子が病院の廃水に特に多く見つかったんだ。例えば、スルフォニルアミドやアミノグリコシドに耐性のある遺伝子がよく見つかった。研究者たちはまた、大学の廃水には、広く使われる抗生物質であるテトラサイクリンに対するいくつかの耐性遺伝子が含まれているのにも気づいたんだ。

集めた廃水サンプルの中で、抗生物質耐性遺伝子の総数は異なっていたよ。たとえば、病院の廃水では84種類の異なる耐性遺伝子が見つかったけど、大学は27、WWTPの influent と effluent ではそれぞれ14と9だった。一部の遺伝子は複数の地点で見つかっていて、抗生物質が頻繁に使用される地域では共通していることを示唆しているんだ。

#移動遺伝子要素と病原性因子

耐性遺伝子に加えて、研究者たちは廃水中で移動遺伝子要素や病原性因子を探したよ。移動遺伝子要素は、細菌内や細菌間で移動できるDNAの断片で、しばしば抗生物質耐性遺伝子を運ぶんだ。これらの要素の存在は、耐性が異なる細菌間でどのように広がるかを示しているよ。

研究では、病院と大学の廃水の両方にいくつかの移動遺伝子要素が見つかったよ。例えば、耐性遺伝子を運ぶことができるプラスミドや、これらの遺伝子を細菌ゲノム内で移動させることを促進する挿入配列があったんだ。

また、病原性因子も確認されたよ。病院の廃水では、付着や移動に関連する因子が検出されていて、そこにいる細菌が単に耐性があるだけでなく、感染を引き起こす能力も持っている可能性があることを示しているんだ。同様に、大学の廃水には運動性や付着に関連する因子が見つかったよ。

#細菌の分類

廃水中にいる細菌の種類を理解するために、研究者たちはそれらをグループごとに分類したんだ。その結果、Gammaproteobacteriaというグループがすべてのサイトで最も一般的であることがわかった。病院の廃水には、BacteroidotaやBacillotaなど他のグループも含まれていたよ。各サイトには特定の細菌の構成があって、これが廃水中の耐性遺伝子の源を示す可能性があるんだ。

研究者たちはまた、WHOの優先病原体として知られる、深刻な健康リスクに関連する細菌を特定したよ。これには、E. coliやPseudomonas aeruginosaなどの細菌が含まれていて、廃水中にこれらの細菌が存在することは、抗生物質耐性が広がる懸念をさらに高めるんだ。これらの細菌は人間の健康に深刻な脅威をもたらす可能性があるからね。

#廃水監視の重要性

廃水監視は、抗生物質耐性細菌や遺伝子の存在を監視するための効果的なツールとなるんだ。この研究は、さまざまな廃水サンプル中のこれらの遺伝子を特定することに焦点を当てていて、病院や大学などの高リスクエリアでどのように広がっているかに関する洞察を提供しているよ。

結果、病院の廃水は抗生物質耐性遺伝子が特に豊富であることが示されたんだ。これは、その環境で抗生物質が多く使用されているためだと思われる。このことは、病院が環境に広がる抗菌薬耐性の重要な源になりうることを示しているよ。大学の環境でも個人による抗生物質の誤使用に関する懸念が明らかになったんだ。

WWTPの influent と effluent からは耐性遺伝子が少なかったけど、存在すること自体が、これらの脅威を完全には取り除けていないことを示唆しているんだ。これは、抗生物質耐性細菌が環境や食料供給に入る前に取り除くために、廃水処理方法の改善が必要だということを強調しているよ。

さまざまな廃水サイトで共通する耐性遺伝子の特定は、抗生物質耐性のパターンを追跡する可能性を示しているんだ。これらのコア遺伝子に焦点を当てることで、監視活動がAMRの管理においてより効果的になるだろう。また、移動遺伝子要素が耐性の広がりにどのように関与しているかを理解することで、将来の感染拡大を防ぐ手がかりになるかもしれないね。

#結論

要するに、この研究は、廃水監視を通じて抗生物質耐性を継続的に監視する重要性を強調しているよ。耐性細菌やそれが持つ遺伝子の存在を追跡することで、コミュニティはAMRの広がりをよりよく理解し、その影響を軽減するための対策を講じることができるんだ。廃水処理プロセスの改善や抗生物質使用の監視が、公共の健康を守り、抗菌薬耐性の脅威を抑えるのに役立つよ。

抗生物質耐性が世界中で課題を引き起こし続ける中、研究者や医療従事者はこの問題に取り組み、利用可能な治療法の有効性を守るために協力しなければならないんだ。