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Environ Sci Technol|中科院城市环境研究所朱永官院士团队:室内灰尘中广泛存在携带抗生素抗性基因的胞外囊泡

抗生素耐药性是一个全球性问题。一个地区产生的多重耐药菌和泛耐药菌可通过各种途径传播扩散,引发抗生素抗性的全球流行和人类健康危机。《柳叶刀》杂志发文报道,2019年,全球有127万例死亡和抗生素耐药直接相关;约495万人因耐药菌感染病逝。抗生素抗性基因(antibiotic resistancegenes)传播是细菌耐药加剧的重要原因。细胞外囊泡 (EVs) 被认为是携带和传播抗生素抗性基因 (ARGs) 的重要载体。然而,EVs在生活环境中是否大量存在以及其携带抗生素抗性基因的情况仍不清楚。尽管已有研究关注EVs在环境介质中的分布以及其生态学作用,但目前关于EVs中ARG的存在及EVs对ARG的介导作用的研究主要依赖实验室细菌纯培养实验。细胞外囊泡在空气以及其他原位环境中是否广泛存在,以及携带的抗性基因丰度和多样性仍然存在很大程度上未知,阻碍了人们对于EV传递环境中ARG功能的认知。

近日,中国科学院城市环境研究所研究人员发现细胞外囊泡广泛存在于常见生活场景的室内灰尘中(每克灰尘中囊泡数量高达1011个粒子)。通过宏基因组测序技术检测到EVs中含有丰富的抗生素抗性基因。该研究以“Widespread of Potential Pathogen-Derived Extracellular VesiclesCarrying Antibiotic Resistance Genes in Indoor Dust”为题发表于Environmental Science & Technology杂志上 (2022 Apr 19. doi: 10.1021/acs.est.1c08654)。中国科学院城市环境研究所朱永官院士团队黄乾生和崔丽研究员为论文通讯作者,博士生秦艺菲为论文第一作者。

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研究人员分离了包括餐厅、幼儿园、宿舍和车辆四个典型生活场景中的室内灰尘来源的EVs,随后利用宏基因组测序分析了囊泡相关DNA的丰富性和多样性,追溯囊泡宿主的微生物群落结构。研究结果确认了EVs广泛存在于常见生活场景的室内灰尘中;EVs部分来源于环境中潜在致病菌,并携带多种毒力因子;EVs富含大量编码多重耐药、喹诺酮类和大环内酯类抗生素抗性基因,部分基因定位在可移动遗传元件上,增加了ARGs的传播风险。

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摘要图:室内灰尘中潜在病原菌分泌大量EVs, EVs携带ARGs和毒力因子可由呼吸系统进入人体,造成潜在的健康风险

综上,该项工作说明EVs是室内灰尘ARGs的存储载体,扩展了我们对灰尘中胞外DNA存在形式的认识,有助于了解ARGs在环境中的分布、传播途径和机制。从“One-health”的角度来看,通过EVs传递抗生素耐药性的风险值得更多关注。

参考文献:

Widespread of Potential Pathogen-Derived ExtracellularVesicles Carrying Antibiotic Resistance Genes in Indoor Dust. Environ SciTechnol. 2022 Apr 19. doi: 10.1021/acs.est.1c08654.​

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