Мобильный резистом твёрдых биологических отходов: секвенирование плазмид выявляет клинически значимые гены антибиотикорезистентности
Распространение устойчивости к противомикробным препаратам (AMR) стало глобальной проблемой, угрожающей эффективному лечению бактериальных инфекций. Резистомы, представляющие собой совокупность генов устойчивости к антимикробным препаратам, в различных средах демонстрируют сложные взаимосвязи, которые могут быть реализованы через различные механизмы, включая пищевую цепочку. Очистные сооружения служат важным резервуаром для антимикробных прекурсоров, генов устойчивости к антибиотикам и мобильных генетических элементов (мобилома), включающих плазмиды и интроны. Твёрдые биологические отходы, широко применяемые в качестве органических удобрений ввиду высокой концентрации питательных веществ, служат значимым резервуаром для бактерий с множественной лекарственной устойчивостью и плазмид, кодирующих детерминанты антимикробной резистентности.
В настоящей работе была исследована способность к горизонтальному переносу плазмид, несущих гены устойчивости, у бактериальных популяций твердых биологических отходов, отобранных на 12 очистных сооружениях Германии различной мощности. Методом экзогенного захвата плазмид с использованием реципиентного штамма Escherichia coli CV601 gfp+ была сконструирована коллекция из 103 плазмид, выделенных с 11 объектов.
Молекулярный анализ (ПЦР в реальном времени, Саузерн-блоттинг) показал преобладание плазмид групп несовместимости IncP (57%) и IncN (20%) среди полученных трансконъюгантов. Полногеномное секвенирование репрезентативных плазмид идентифицировало представителей подгрупп IncPβ, IncPε, IncQ2, IncN и IncU. Данные плазмиды содержали гены антибиотикорезистентности, ассоциированные с мобильными генетическими элементами, включая интегроны 1-го класса, транспозоны (Tn402) и IS-элементы (IS26, IS6100).
Полученные результаты подтверждают роль очистных сооружений как очагов интенсивного горизонтального переноса генов, а твердых бытовых отходов — как резервуаров для контаминации почв агроценозов мультирезистентными бактериями и плазмидами. Регулярное внесение данных отходов в агроценозы в качестве удобрений представляет собой значительный эпидемиологический риск. Причина заключается в сочетании высокого содержания в твердых отходах клинически значимых генов антибиотикорезистентности, их способности к мобилизации и потенциальному распространению через фитоассоциированные бактерии или пути гидрологического переноса (поверхностный сток).
Таким образом, обеспечение экологически безопасной утилизации твердых бытовых отходов является критически важным звеном для разрыва цепи эпидемиологической связи между резистентностью у бактерий окружающей среды и клинически значимыми патогенами человека и животных в глобальном масштабе.
