ابزارهای نظارت بر مقاومت آنتی بیوتیکی در حوضه های آبخیز پورتوریکا پس از طوفان ماریا

ابزارهای نظارت بر مقاومت آنتی بیوتیکی در حوضه های آبخیز پورتوریکا پس از طوفان ماریا
ابزارهای نظارت بر مقاومت آنتی بیوتیکی در حوضه های آبخیز پورتوریکا پس از طوفان ماریا
Anonim

هنگامی که طوفان ماریا در سپتامبر ۲۰۱۷ به خشکی رسید و دومینیکا، سنت کروکس و پورتوریکو را ویران کرد، سیل و قطع برق زمین‌های ضعیف را ویران کرد و منجر به آلودگی آبراه‌ها به زباله‌های انسانی و میکروارگانیسم‌های بیماری‌زا شد.

شش ماه پس از طوفان مرگبار رده 5، پروفسور امی پرودن، مهندسی عمران و محیط زیست ویرجینیا تک، تیمی از محققان فناوری ویرجینیا، از جمله ماریا ویرجینیا ریکلمه و ویلیام رودز، سپس محققان پسا دکترا را رهبری کرد که چمدان‌های خود را بسته‌اند. تجهیزات آزمایشگاهی را تامین کرد و به پورتوریکو رفت.

قلمرو جزیره ای ایالات متحده واقع در شمال شرقی دریای کارائیب ویران شده بود و 3.4 میلیون ساکن آن را در بحران فرو برد. این کشتار جمعی فرصتی حیاتی برای محققان فراهم کرد تا بررسی کنند که چگونه آسیب زیرساخت های فاضلاب ممکن است به گسترش مقاومت آنتی بیوتیکی کمک کند - یک تهدید رو به رشد جهانی برای سلامت عمومی.

در مطالعه‌ای منتشر شده در مجله علوم و فناوری محیطی انجمن شیمی آمریکا، محققان فناوری ویرجینیا و همکاران بین‌المللی با بکارگیری تکنیک‌های توالی‌یابی DNA برای تشخیص شیوع بیماری در حوزه‌های آبخیز تحت تأثیر قرار گرفته، رویکردی نوآورانه برای نظارت بر مقاومت آنتی‌بیوتیکی ایجاد کرده‌اند. طوفان های بزرگ.

پرودن، استاد مهندسی عمران و محیط زیست دبلیو توماس رایس، گفت: "این مطالعه گامی حیاتی در جهت ایجاد یک رویکرد نظارتی یکپارچه و جامع برای مقاومت آنتی‌بیوتیکی در حوزه‌های آبخیز است."در حالت ایده‌آل، می‌توان آن را به‌عنوان پایه‌ای برای ردیابی اختلالات و نگرانی‌های بهداشت عمومی مرتبط با طوفان‌های آینده به کار برد.»

در طول دهه گذشته، پرودن، یک میکروبیولوژیست و مهندس محیط زیست، با دانش آموزانش با استفاده از توالی یابی DNA نسل بعدی، که تخصص پرودن است، کار کرده است تا سویه های لژیونلا را همانطور که قبل، حین، بعد و خارج از آن عمل می کنند، بررسی کند. شیوع بیماری لژیونرها در شهرها و شهرهای مختلف در سراسر کشور، از جمله فلینت، میشیگان.

با کمک مالی سریع از بنیاد ملی علوم و همکاری با محقق اصلی کریستینا باندوراگودا، دانشمند محقق در دانشگاه واشنگتن با تخصص در مدل‌سازی حوضه‌های آبخیز و تجزیه و تحلیل جغرافیایی، محققان ویرجینیا تک با Graciela Ramirez Toro، استاد و مدیر همکاری کردند. از Centro de Educación، Conservación e Interpretación Ambiental، و گروه تحقیقاتی او در دانشگاه محلی Interamerican در سان آلمان، پورتوریکو.آنها با هم سه مکان نمونه برداری در حوزه های آبخیز با الگوهای کاربری زمین و سطوح ورودی فاضلاب مشخص را شناسایی کردند که برای ردیابی الگوهای مکانی در بروز ژن های باکتریایی که باعث مقاومت آنتی بیوتیکی می شوند ایده آل بودند.

دانشجوی دکتری پرودن و اولین نویسنده مقاله بنجامین دیویس از روشی به نام توالی یابی DNA متاژنومیک تفنگ ساچمه ای برای شناسایی ژن های مقاومت آنتی بیوتیکی در نمونه های آب رودخانه از سه حوزه آبخیز استفاده کرد، از جمله نمونه های جمع آوری شده با پیاده روی به مناطق بکر دوردست بالادست حوضه های آبخیز. و پایین دست سه تصفیه خانه فاضلاب. متاژنومیکس مطالعه مواد ژنتیکی است که مستقیماً از نمونه‌های محیطی بازیافت می‌شود.

تجزیه و تحلیل داده‌ها نشان داد که دو نشانگر مقاومت آنتی‌بیوتیکی انسان‌زا - توالی‌های DNA مرتبط با تأثیرات انسانی بر حوزه آبخیز - با مجموعه‌ای متمایز از ژن‌های مقاومت آنتی‌بیوتیکی، نسبت به آنهایی که به طور خاص با نشانگرهای مدفوع انسانی مرتبط هستند، همبستگی دارند.

یک مرزبندی واضح از تأثیر تصفیه خانه فاضلاب بر روی پروفایل های ژنی مقاومت آنتی بیوتیکی آشکار بود و سطوح پایین دست تصفیه خانه های فاضلاب افزایش یافت که منجر به تنوع بالایی از ژن ها شد که بر مقاومت به آنتی بیوتیک های مهم بالینی مانند بتالاکتام ها و آمینوگلیکوزیدها در نمونه های حوضه آبخیز برخی از ژن‌های مقاومت به بتالاکتام شناسایی‌شده با عفونت‌های کشنده مقاوم به آنتی‌بیوتیک در منطقه مرتبط بودند و شواهدی مبنی بر توانایی جهش در میان سویه‌های باکتریایی نشان دادند. همچنین مشخص شد که ژن‌های مقاومت به بتالاکتام توسط نشانگرهای مقاومت آنتی‌بیوتیکی انسانی نسبت به نشانگرهای مدفوع انسانی با دقت بیشتری پیش‌بینی می‌شوند.

به گفته محققان، اگرچه سطح پایه ژن‌های مقاومت آنتی‌بیوتیکی در حوضه‌های آبخیز پورتوریکا قبل از طوفان ماریا ناشناخته است، روش‌های نظارتی مانند این می‌تواند برای ارزیابی اثرات آتی طوفان‌های بزرگ بر گسترش مقاومت آنتی‌بیوتیکی مورد استفاده قرار گیرد..

بسیاری از جوامع بین المللی احتمالاً در آینده نزدیک به ابزارهای نظارتی پیچیده مبتنی بر متاژنومیک دسترسی نخواهند داشت، اما شناسایی اهداف تک ژنی، مانند نشانگرهای مقاومت آنتی بیوتیکی انسانی، نظارت حوضه آبخیز مقاومت آنتی بیوتیکی را بسیار در دسترس تر می کند.. و چنین ژن‌هایی را می‌توان مستقیماً با واکنش زنجیره‌ای پلیمراز کمی تعیین کرد و نتایج سریع و مقرون به صرفه را در کمتر از یک روز به دست آورد.

موضوع محبوب