一组研究人员分析了来自111个国家351个城市的1,240份污水样本，发现细菌的潜在抗菌素耐药性在全球各大洲广泛存在。该研究由丹麦技术大学国家食品研究所协调。
研究人员表示，所研究的抗菌素耐药基因目前并不构成重大风险，但其中一些在未来可能会构成风险。基于这项研究，他们建议加强对污水中抗菌素耐药性的监测。该研究已发表在《自然通讯》杂志上。
"研究表明，我们拥有的潜在抗菌素耐药性储备比我们预期的要广泛得多，"丹麦技术大学国家食品研究所的研究员Hannah-Marie Martiny表示，她与副教授Patrick Munk共同作为该研究的第一作者。
研究人员比较了抗菌素耐药基因的地理分布，包括潜在的和已经活跃的（在下文中称为获得性的），发现潜在耐药基因的地理分布比获得性耐药基因要广泛得多。
Patrick Munk表示："为了遏制未来的抗菌素耐药性，我们认为，对污水中抗菌素耐药性的常规监测，除了包括已经获得的耐药基因外，还应涵盖潜在耐药基因，以便同时解决未来可能出现的问题。"
与先前的研究一致，该研究表明，在撒哈拉以南非洲、南亚和中东及北非地区(MENA)，获得性耐药基因的存在量比世界其他地区要高。
有望遏制大流行
细菌拥有使其对抗生素产生耐药性的基因是很自然的现象，这类基因在世界各地都存在，例如在土壤、水和人体内。然而，我们对抗生素的使用和其他环境压力（见下文"环境压力决定抗菌素耐药性"部分）已导致耐药性扩散到世界卫生组织(WHO)将其称为抗菌素耐药性(AMR)大流行的程度。
当全球研究人员检查这一问题的规模和扩散情况时，他们通常关注已经能够在细菌宿主之间跳跃的耐药基因。获得性抗生素耐药基因构成了真正的挑战，因为它们使人类和动物的抗生素治疗变得困难甚至不可能。
扩大监测将为研究人员确定抗菌素耐药性在何处以及如何产生和扩散并绘制基因生态图提供希望。
Martiny表示："通过追踪获得性和潜在的抗菌素耐药基因，我们可以广泛了解它们如何发展、改变宿主并在环境中扩散，从而更好地针对抗菌素耐药性(AMR)采取行动。污水是监测AMR的实用且符合伦理的方式，因为它汇集了来自人类、动物和周围环境的废物。"
研究还表明，从全球范围来看，潜在耐药基因在世界各地的分布比获得性耐药基因更多。只有在撒哈拉以南非洲，两者的数量相等。
Martiny表示："总的来说，我认为我们不必过于担心大多数潜在抗菌素耐药基因，但我确实相信其中一些最终会引起问题，我们想知道是哪些；因为有了这些知识，我们可能能够预测未来哪些细菌可以被哪些药物阻止。"Munk也持相同观点。
Munk表示："当新抗生素被开发出来——这个过程需要许多年——细菌可能已经发明了能够破坏它们的新'剪刀'。如果我们能够随时间研究这两种类型的基因，我们可能能够找出哪些潜在基因会变成有问题的耐药基因，它们是如何产生的，以及它们如何在地理和细菌之间传播，从而减轻抗菌素耐药性的负担。"
使用功能宏基因组学绘制潜在抗生素耐药性图谱
有几种方法可以测试基因是否赋予抗生素耐药性，包括基于AI的预测和实验室实验。然而，计算机预测存在一定程度的不确定性，这也可能模糊结果的解释。
潜在耐药基因是通过从样本中提取DNA，然后测试随机DNA片段以查看它们是否能赋予抗菌素耐药性来识别的。这种方法称为功能宏基因组学，涉及将DNA片段插入无害细菌中。存活下来的细菌必须已经获得了提供耐药性的DNA片段。这并不一定意味着DNA片段可以在自然环境中在细菌之间移动。
潜在耐药基因和获得性耐药基因之间的区别恰恰在于，获得性耐药基因已知能够跳转到新的细菌宿主，而潜在耐药基因可以在实验室中跳转到新的细菌宿主，但研究人员尚不清楚它们是否会在某个时候能够在环境中这样做。
Munk表示："我们担心的是，一些潜在耐药基因会变成获得性耐药基因，从而能够在环境中跳转到不同的细菌宿主。特别是因为研究还表明，它们在世界各地的许多地方都大量存在。这就是为什么我们希望在监测中包含它们。"
潜在耐药基因在多大程度上发展成有问题的获得性耐药基因，这是研究人员尚不清楚的。对潜在和获得性耐药基因的广泛监测将有助于回答这个问题。
可能阻碍传染病治疗
社会了解获得性耐药基因的经典方式是通过因耐药性而无法用抗生素治疗的传染病。在丹麦技术大学国家食品研究所，有一个大型耐药基因集合，供全球医生和研究人员在需要确定细菌是否具有抗菌素耐药性时使用。在本研究中，量化了污水样本中所有不同耐药基因的出现情况，以确定其地理和环境分布。
环境压力决定抗菌素耐药性
在涉及耐药细菌时，环境在持续的淘汰赛中充当裁判。当抗生素存在时，易感细菌首先死亡。最初携带耐药基因的少数细菌存活并繁殖。环境中的以下因素会影响哪些细菌死亡以及哪些存活：
- 环境中抗生素残留物（来自医院、农业、污水）抑制或杀死易感细菌，使耐药细菌获得优势，使其更容易扩散。
- 消毒剂和生物杀灭剂在反复或长期暴露下，可以选择出能够耐受这些药剂的细菌。这些细菌通常也携带赋予抗菌素耐药性的基因。
更多信息：Hannah-Marie Martiny等，地理和细菌网络对获得性和潜在全球污水耐药组的不同影响，《自然通讯》(2025)。DOI: 10.1038/s41467-025-66070-7
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