摘要：近日，河南农业大学动物医学院（国家动物免疫学国际联合研究中心）王亚楠与复旦大学公共卫生学院(公共卫生安全教育部重点实验室)胡屹、上海市疾病预防控制中心许学斌等合作，在Journal of Hazardous Materials（中科院一区Top，IF=12.2
近日，河南农业大学动物医学院（国家动物免疫学国际联合研究中心）王亚楠与复旦大学公共卫生学院(公共卫生安全教育部重点实验室)胡屹、上海市疾病预防控制中心许学斌等合作，在Journal of Hazardous Materials（中科院一区Top，IF=12.2）发表了题为“Deciphering antibiotic resistance genes and plasmids in pathogenic bacteria from 166 hospital effluents in Shanghai, China”的研究论文。该研究解密了中国166家医院废水病原菌携带抗生素耐药基因和质粒组景观图谱及遗传多样性，评估了耐药病原菌的传播风险。
抗微生物药物耐药性是全球公共卫生十大威胁之一。多重耐药和泛耐药细菌的出现和传播，特别是被列入2024年世界卫生组织细菌重点病原体清单的肠杆菌科细菌和不动杆菌，对人类和动物健康构成严重威胁。医院废水是反映地区医疗机构健康状况的“镜子”，也是耐药细菌和耐药基因的重要储存库。虽然使用消毒剂等方法可以杀死大多数微生物，但也可能存在对消毒剂具有耐药性的细菌，从而增加耐药细菌在环境中传播的风险。因此，医院消毒废水中耐药菌、耐药基因组和质粒组的检测为预测社区人群和临床耐药性提供了有价值的信息。
目前，现有研究多聚焦于局部区域性的、单点/单一方法的污水微生物组/耐药组，而对中国超大城市上海市医院废水中人类致病菌的抗生素耐药基因组和质粒组了解仍有不足。全面表征和评估中国上海166个医院废水中抗微生物药物耐药性水平和耐药菌/基因的传播风险，为公共卫生干预提供了城市水平的重要数据和和方法学技术支撑。
图1医院污水中病原菌的多样性
该研究通过构建上海166个医院废水的微生物组数据集，揭示了超大型城市医院废水中的抗生素耐药组和质粒组。评估了医院废水中耐药基因、质粒和病原菌的多样性、丰度及风险。共检测到1237个耐药基因，包括多种“最后防线”抗生素耐药基因，如blaNDM、blaKPC、blaimiH和mcr。其中，有61个耐药基因分类为风险等级Ⅰ，如blaCTX-M, blaKPC-2、blaNDM-5/6、blaVIM-1/2和fosB；7个耐压基因分类为风险等级Ⅱ，如blaCMY-2 and tet(O)。
图2 医疗废水病原菌耐药基因多样性和丰度差异
图3 不同地点医疗污水样本耐药基因组比较及聚类分析
图4不同区域和医院分组的耐药基因差异
该研究采用大规模培养富集宏/元基因组学方法，分析了不同级别医院和行政区之间耐药水平的差异，并利用携带最后防线抗生素耐药基因（如blaNDM、blaKPC、blaimiH和mcr）的宏基因组组装基因组（MAGs）评估耐药性传播风险，其中96.25%的MAGs可以在物种水平上进行分类，而3.75%的MAGs是新的种。为监测和控制医疗废水消毒效果提供了科学依据。填补了中国超大城市医院废水中人类病原菌的耐药组和质粒组这一知识空白。
图5 MAGs分析评估医院废水中耐药菌的传播风险
总之，该研究首次构建了中国166个医院废水样本的培养富集表型宏基因组数据集，解密了来自世界上超大型城市之一（上海市）医院废水中的耐药基因组和质粒组及遗传多样性。并对该特大城市医院污水中耐药基因、质粒和病原菌的多样性和丰度及其相关传播风险进行了评估。本研究的时间和背景使研究结果更具代表性和价值。研究结果为监测医院废水中的耐药性水平和指导临床提供了有价值的见解和数据支持。
河南农业大学动物医学院（国家动物免疫学国际联合研究中心）王亚楠、复旦大学公共卫生学院公共卫生安全教育部重点实验室胡屹与上海市疾病预防控制中心许学斌为论文共同通讯作者。复旦大学附属闵行医院陈明亮、上海市疾病预防控制中心刘玥及上海市闵行区疾病预防控制中心周毅彬为论文共同第一作者。
该研究得到了国家重点研发计划项目（2023YFC2307101）、国自然基金（82272381）、河南农业大学高层次人才启动基金（30501278）等项目的支持。
论文链接：https://doi.org/10.1016/j.jhazmat.2024.136641。
作者信息
王亚楠 通信作者
河南农业大学动物医学院（国家动物免疫学国际联合研究中心）拔尖人才、特聘教授。主要从事微生物组与耐药基因组、人兽共患病与食品安全、病原微生物耐药与公共卫生/生物安全等方面的科研工作。主持河南省科技研发计划联合基金青年科学家、十四五国家重点研发计划子课题等项目。第一或通讯作者（含并列）在National Science Review （ESI高被引）、Journal of Infection、Environment International、Journal of Hazardous Materials等期刊发表学术论文16篇。副主编教材1部。受邀为Food Safety and Health副主编、One Health Bulletin编委、Frontiers in Microbiology编委，The Innovation、iMeta、Zoonoses的青年编委及30多个国内外期刊的审稿人。王亚楠教授与合作者已构建了迄今为止中国大陆地区最大的综合性沙门菌株库；构建了中国最大的、开源的沙门菌基因组数据库（https://nmdc.cn/clsgdbv2/）；已构建了国际上首个鸡肠道多界微生物基因组目录；首次利用微生物组结合微生物组表达谱测序手段阐明了鸡、猪和人体肠道菌群耐药基因表达谱差异特征等。
来源：微生物组