HUN-REN Szegedi Biológiai Kutatóközpont 
2025. okt. 2. | Hírek
Wirth Roland és munkatársai, a HUN-REN Szegedi Biológiai Kutatóközpont Növénybiológiai Intézet Mikrobiális és Növényi Genomika Kutatócsoport Maróti Gergely vezette laboratóriumában a Szeged városi szennyvíztisztító telep jellemző antibiotikum-rezisztencia mintázatait és lehetséges egészségügyi hatásait vizsgálták. A kutatás célja a szennyvízkezelés különböző szakaszaiban jelen lévő mikrobák részletes feltérképezése volt. A tanulmány rámutatott, hogy az antibiotikum-rezisztencia gének (ARG-k) gyakorisága és kifejeződése között csak korlátozott összefüggés figyelhető meg a kezelés során. Kiemelték, hogy a humán patogén mikrobák – amelyek a klinikailag releváns ARG-k fő hordozói – abundanciája jelentősen csökken a szennyvízkezelés folyamata során, különösen az anaerob kezelés az a fázis, amely hatékonyan mérsékli e baktériumok által hordozott rezisztencia gének relatív mennyiségét és aktivitását. Ugyanakkor a kezelés alatt más, nem humán eredetű mikrobapopulációk fontos szerepet játszanak a rezisztenciagének fenntartásában és potenciális terjesztésében. A tanulmány eredményeit a rangos Water Research folyóiratban közölték a szerzők.
A mikrobák antibiotikumokkal szembeni rezisztenciáját biztosító gének alapvetően ősi eredetűek, azonban az emberi tevékenység, például az antibiotikumok széles körű alkalmazása, szelekciós nyomást jelent, és hozzájárul a rezisztens mikrobák terjedéséhez. Ennek következtében a klinikailag releváns, antibiotikumokkal szemben ellenálló patogének által jelentett kockázat folyamatosan növekszik. A városi szennyvíztisztító telepek, amelyek az aktivált iszap és az anaerob lebontás kombinációját alkalmazzák, nemcsak a szennyvíz tisztítását szolgálják, hanem olyan bioremediációs eljárást is biztosítanak, amely csökkenti a patogén baktériumok mennyiségét, miközben fenntartható energiahordozót, biometánt termelnek. A szerves anyagok lebontása időigényes folyamat, és közben a mikrobaközösségekben a patogén és nem patogén populációk között antibiotikum-rezisztencia gének átadása is megtörténhet. Az összetett mikrobiomokban élő mikrobák vizsgálatát nehezíti, hogy a legtöbb mikroba nem képes izoláltan életben maradni, hanem komplex közösségi interakciókra támaszkodik. Ennek következtében az ARG-hordozók azonosítása speciális módszereket igényel. Az egyre fejlettebb metagenomikai és metatranszkriptomikai eljárások, valamint bioinformatikai eszközök lehetővé teszik ezen kihívások leküzdését.
A tanulmányban a szerzők a Szeged városi szennyvíztisztító telep mintáiból rekonstruálták a mikrobák genomjait, azonosították az általuk hordozott ARG-ket, és vizsgálták azok kifejeződését a különböző kezelési szakaszok során. Tehát nem csak az ARG-ek jelenlétét, hanem azok tényleges aktivitását és a klinikum számára potenciális kockázatát is felmérték. Az eredmények szerint a szennyvíztisztításra jellemző mikrobiomok komplex, többféle forrásból származó mikrobákból állnak, beleértve az emberi és környezeti populációkat. A kutatók az ARG-hordozó mikrobákat humán, környezeti és ismeretlen eredetű kategóriákba sorolták. A patogén humán eredetű mikrobák aránya a szennyvízkezelés során jelentősen csökkent, míg a környezeti populációk száma nőtt, ami arra utal, hogy a szennyvízkezelés során kialakul egy sajátos mikrobiom, amely génbankként is funkcionálhat.
1. Ábra: A legelterjedtebb baktériumok és az általuk hordozott antibiotikum rezisztencia gének (ARG-ek) relatív mennyiségének változása a szennyvízkezelés során.
Különösen elterjedtnek bizonyult a kezeléshez adaptálódott mikrobák között a glikopeptid-rezisztencia. A legtöbb patogén és ARG-hordozó mikroba a Pseudomonadota törzshöz tartozott, ezen belül a humán eredetű Enterobacteriaceae család képviselői voltak kiemelkedők, amelyek a klinikum számára legmagasabb kockázatú ARG-ket hordozzák (1. Ábra). Különösen fontos, hogy a fluoroquinolon-rezisztenciához köthető gének a szennyvízkezelés után is aktívan fennmaradtak, így potenciális veszélyforrást jelentenek. Összességében a tanulmány rámutat, hogy a szennyvíztisztítás (különösen az anaerob kezelés) hatékonyan csökkenti a humán eredetű, potenciálisan patogén mikroba populációkat és a legmagasabb kockázatú ARG-ket, ugyanakkor egyes kulcsfontosságú rezisztencia gének, köztük a fluoroquinolon-rezisztencia gének, továbbra is aktívak maradhatnak. A tanulmány hangsúlyozza, hogy a közegészségügyi kockázatok felméréséhez nem elegendő csupán a gének jelenlétét vizsgálni, hanem figyelembe kell venni azok kifejeződését, a mobilis genetikai elemek szerepét, valamint a patogén mikrobák jelenlétét és eredetét a szennyvíztisztító rendszerben.