Test af hvor godt vanddesinfektionsmidler beskadiger antibiotikaresistensgener

Hvert år inficeres mindst 2 millioner amerikanere med bakterier, der ikke kan behandles med antibiotika, og mindst 23, 000 af disse mennesker dør, ifølge Centers for Disease Control.

Disse bakterier kan ende i vores vand, derfor bruger vi desinfektionsmidler til at dræbe eller forhindre dem i at vokse til behandling af både affald og drikkevand.

Men indtil videre har få forskere set på, om disse behandlinger er effektive til at fjerne de gener, der koder for de træk, der gør disse bakterier resistente over for antibiotika. Nogle forskere er bekymrede over, at selv efter behandling, ikke-resistente bakterier kan stadig blive resistente ved at opfange intakte gener, der er tilbage fra beskadigede antibiotikaresistente bakterier.

Selvom det ikke er klart, om dette sker i øjeblikket, forskere ønsker at være forberedt på dette scenario. Så et team ved University of Washington testede, hvor godt nuværende vand- og spildevandsdesinfektionsmetoder påvirker antibiotikaresistensgener i bakterielt DNA. Selvom disse metoder fungerer godt til at afskrække bakterievækst, de havde varieret succes med enten at nedbryde eller deaktivere et repræsentativt antibiotikaresistensgen.

Forskerne offentliggjorde for nylig deres resultater i tidsskriftet Miljøvidenskab og teknologi og udvikler en model til korrekt behandling af ethvert antibiotikaresistensgen.

"DNA er ikke i sig selv særlig giftigt eller skadeligt. Men det er vigtigt at overveje dets skæbne, når det først er i miljøet, fordi det potentielt kan sprede uønskede træk ind i bakteriesamfund, "sagde den tilsvarende forfatter Michael Dodd, en lektor i UW's afdeling for civil- og miljøteknik. "Vi har fundet flere og mere medicinsk relevante antibiotikaresistensgener i miljøet.

"Anerkendelsen af, at disse gener er til stede i miljøet, er ikke ny - andre grupper har allerede givet en masse information om deres adfærd som miljøforurenende stoffer. Det unikke ved vores arbejde er, at vi fokuserer på virkelig at opklare og karakterisere, hvordan en række desinfektionsprocesser påvirker sådanne generes skæbne, så vi bedre kan forstå, hvordan disse forskellige behandlinger påvirker antibiotikaresistente bakterier og deres DNA i vores vand. "

Nuværende vandrensningsanlæg anvender en række forskellige desinfektionsmetoder. De fleste involverer udsættelse af vand for UV-lys eller for chlor- eller iltholdige forbindelser, såsom klor alene eller ozon.

For at bestemme, hvordan disse metoder påvirker både bakterier og antibiotikaresistensgener, Dodd og hans team brugte et modelsystem:en harmløs jordbakterie kaldet Bacillus subtilis . Teamet arbejdede med en belastning på B. subtilis der overproducerede et gen, kaldet blt, som laver et protein, der lader B. subtilis pump antibiotika ud - hvilket gør bakterien resistent over for en række almindelige antibiotika.

Forskerne udsatte bakterierne for forskellige desinfektionsmetoder og overvågede derefter to ting:hvor godt behandlede bakterier voksede, når de blev udsat for antibiotika, og om genet inde i bakterierne var beskadiget.

"Som vi havde forventet, alle de behandlinger, vi kiggede på, havde succes med at forstyrre bakteriel levedygtighed, "sagde første forfatter Huan He, en UW civil- og miljøteknisk doktorand. "Men vi så blandede resultater for DNA -skader."

Ved typiske eksponeringer, der bruges til vandbehandling, tre metoder viste mere end 90% nedbrydning eller deaktivering af genet:UV -lys, ozon og klor. Teamet fastslog, at disse tre metoder stort set har succes med at forhindre spredning af antibiotikaresistens ved både at deaktivere bakterierne og skade resistensgenet.

Men to andre desinfektionsmidler kaldet chlordioxid og monochloramin viste knap nogen skade på genet.

"Vi fandt ud af, at disse to metoder nedbryder DNA så langsomt, at der næsten ikke er sket noget i løbet af den tid, vand udsættes for under typiske behandlingsbetingelser, "sagde han." Faktisk vi fandt ud af, at DNA fra bakterier behandlet med chlordioxid og monochloramin bevarer evnen til at overføre antibiotikaresistensegenskaber til ikke-resistente bakterier længe efter, at de originale bakterier er dræbt. "

I øjeblikket ved teamet, hvor hurtigt disse desinfektionsmetoder påvirker genet, der blev brugt i undersøgelsen. Nu udvikler forskerne en model, der giver dem mulighed for at estimere, hvor hurtigt et gen vil blive beskadiget.

"Hvis vi kan forudsige, hvor effektivt hver desinfektionsmetode ville deaktivere eller nedbryde et specifikt gen, så kan vi bedre evaluere effektive behandlingsstrategier til nedbrydning af ethvert antibiotikaresistensgen, der giver anledning til bekymring, "Dodd sagde." Desinfektionsprocesser er meget vigtige værktøjer til at forhindre spredning af antibiotikaresistens. Vi forsøger at forstå dem bedre, så vi mere effektivt kan designe og betjene dem i fremtiden. "