マイクロプラスチックと抗菌薬耐性：増え続ける懸念

抗菌剤耐性（AMR）は、世界の健康にとって最大の脅威の一つになっちゃった。健康機関によると、AMRによる死亡者数は毎年1,000万人に達するって予測されてる。最近、AMRに関連する死亡者数が急増していて、HIV/AIDS、乳がん、マラリアなどの病気による死亡者数を上回ってる。世界中の国や組織が、人間、動物、環境の健康を結びつける包括的な研究計画を通じて、この問題に取り組んでるんだ。

AMRは、バクテリアや他の微生物が進化して、かつては効果的に殺せた薬に耐性を持つようになることから起こる。この意味は、感染症の標準的な治療法が効果を失い、病気が長引いたり、最悪の場合は死に至る可能性があるってこと。人間や動物の廃棄物、農業から出る廃棄物は、AMRに寄与する病原体や耐性遺伝子の重要な供給源として特定されてる。

wastewater treatment plants (WWTPs) は、環境に戻す前に水から有害物質を取り除く重要な役割を果たしてる。でも、全ての処理プロセスが病原体や耐性遺伝子を取り除くのに効果的ってわけじゃない。水処理には、ろ過、化学処理、酸化技術などのさまざまな方法があって、これらの方法の効果は、地域の環境や処理している廃棄物の種類によって変わるんだ。

最近の研究では、WWTPが環境リスクを持つマイクロプラスチック-小さなプラスチック粒子-のかなりの部分を効果的に取り除けることが分かった。ただ、高い除去率があっても、大量のマイクロプラスチックが処理施設から漏れ出して川や海に入ってしまう。これらのマイクロプラスチックは、抗生物質耐性バクテリアやその遺伝子などの他の有害物質のキャリアとして働くことがある。

いろんな種類のマイクロプラスチックが、処理された水と未処理の水の中でバクテリアの成長やAMR遺伝子の存在にどう影響するかを理解するのは重要だよ。そこで、いくつかのマイクロプラスチックの種類が、二つの国からの廃水におけるバクテリアコミュニティやAMR遺伝子レベルに与える影響を調査する研究が行われた。

#研究デザイン

#実験の設定

この研究は、ノルウェーと南アフリカの水処理施設で実施された。未処理の水が施設に入る場所と、処理された水が排出される場所から水サンプルが収集された。

研究で使用されたプラスチック材料は滅菌され、廃水サンプルを入れた滅菌フラスコに置かれた。フラスコは、バクテリアがプラスチックにコロニーを形成できるように、室温で1週間インキュベートされた。高密度ポリエチレン、ポリ塩化ビニルなどのさまざまなプラスチックの種類が、小さな石と一緒に比較されてバクテリアの成長への影響がテストされた。

#DNA抽出

インキュベーション期間が終わった後、微生物コミュニティを特定するために、材料からDNAが抽出された。抽出プロセスでは、特定の溶液を使用し、サンプルを遠心分離してバクテリア細胞を廃水から分離した。

DNA定量は、各材料から抽出されたDNAの濃度を測定するために行われた。この情報が、各プラスチックがバクテリアの成長をどれだけサポートしているかを評価するのに役立った。

#バクテリアコミュニティ分析

バクテリアコミュニティを分析するために、抽出されたDNAをシーケンシングにかけた。これにより、各プラスチックや石の材料に存在するさまざまなバクテリアの種類を特定できた。その後、統計分析が行われて、異なる材料や処理の間でバクテリアコミュニティを比較した。

#結果

#DNA抽出への影響

研究では、特定のプラスチックの種類が他よりも多くのDNAを生成することが分かった。高密度ポリエチレンとポリ塩化ビニルが最も多くのDNAを生成した一方で、白い石は最も少ないDNAを示した。この結果は、いくつかの材料がバクテリアの成長やバイオフィルム形成にとってより良い環境を提供していることを示唆してる。

プラスチック材料の老化処理もDNA抽出に影響を与えた。例えば、過酸化水素やUV光でポリエチレンやポリエチレンテレフタレートを老化させると、DNA濃度が大幅に増加した。でも、ポリ塩化ビニルなどの他の材料は、処理後にDNA濃度が減少することがあった。

#バクテリアのコロニー形成

ノルウェーと南アフリカの両方で、バクテリアコミュニティの構成は異なるプラスチックと石の間で異なってた。アシネトバクターやシュードモナスなどの特定の細菌属が、さまざまな材料に広がって見つかった。これらのバクテリアの存在は、特定の材料が微生物の生存をどれだけサポートするかを示すことができる。

研究は、インレットとアウトレットの廃水に基づいた微生物コミュニティの違いも強調してる。一般的に、プラスチック上で見つかったバクテリアの種類と、廃水そのものに見られるバクテリアの種類の間には明確な違いがあった。

#老化処理の影響

過酸化水素やUV光を使った老化処理がバクテリアコミュニティに与える影響を評価するために実施された。ノルウェーのインレット廃水では、老化処理後に微生物コミュニティに大きな変化は見られなかった。でも、アウトレット廃水では重要な違いが見られたので、処理された材料がどのようにバクテリアの種類を変えるかを示唆してる。

南アフリカのサンプルでは、インレット廃水からのバクテリアコミュニティには老化処理後に顕著な違いはなかったけど、アウトレット廃水では顕著な変化が見られた。これは、処理方法と環境が老化が微生物の生命に与える影響に関与していることを示してる。

#AMR遺伝子の検出

この研究では、廃水サンプル中の特定のAMR遺伝子を探した。特定のマイクロプラスチックは、石や未処理の廃水と比べて、これらの耐性遺伝子のレベルが高いことが分かった。これらの遺伝子は、バクテリアの抗生物質耐性に関連していて、人間や動物の感染症治療の効果に懸念を抱かせる。

ノルウェーの廃水では、アウトレットサンプルの特定のAMR遺伝子のレベルがインレットサンプルよりも低くなってて、耐性の減少を示してる。一方、南アフリカのサンプルでは、インレットに比べてアウトレットでこれらのAMR遺伝子の増加が見られたので、処理プロセスが耐性を効果的に減少させていない可能性がある。

#結論

この研究は、異なるプラスチックの種類がバクテリアコミュニティを形成し、廃水中のAMR遺伝子レベルに影響を与える重要な役割を果たすことを示してる。マイクロプラスチックがバクテリアとどう相互作用し、抗生物質耐性の拡散に寄与するかを理解することはすごく大事。これにより、人間の健康、動物、環境に対する抗菌剤耐性の広い問題を緩和するために効果的な廃水処理プロセスの必要性も強調される。

世界がAMRとプラスチック汚染の課題に取り組む中で、より良い管理戦略を開発するためにさらなる研究が必要だよ。これらの問題に対処するには、科学者、公衆衛生当局、政策立案者が協力して、人間の健康と環境を守る解決策を作ることが不可欠なんだ。