來自大腸桿菌 MG1655 供體菌株的質粒轉移到從醫院廢水處理廠提取的細菌群落。 （a） ** 在沒有NACLO的情況下形成的軛。 綠色螢光表示成功獲得表達GFP的質粒。 （b） 在 40 mg L Naclo 存在下形成的反式偶聯物。 （c） 在 100 mg L Naclo 存在下形成的反式偶聯物。 （d） 供體菌株，由於染色體上標有mcherry，因此僅發出紅色螢光。 （e） 從醫院廢水處理廠分離出的受體細菌群落。 在成功獲得表達GFP的質粒之前，這些細菌是非螢光的。 Naclo = 次氯酸鈉。 **柳葉刀微生物學（2023 年）。 doi： 10.1016/s2666-5247（23）00227-6
發表在《柳葉刀微生物組》上的一項新研究發現，不同細菌之間抗生素耐藥基因的轉移比以前認為的要廣泛得多。 該研究的標題為“Glad-to-Door Transmission of NDM-5 Positive Plasmids in Wastewater from Fuzhou Hospital， China： A Single-Center， Culture-Independent Plasmid Delivery Study”。
牛津大學英力士牛津抗菌研究所（IOI）和中國福建農林大學的研究人員開發了一種稱為培養非依賴性偶聯的新方法，用於研究從醫院廢水中取樣的細菌之間的質粒傳遞。
質粒是DNA的小環狀片段，在相鄰細菌（提供質粒的“供體”細菌和接收質粒的“受體”細菌）之間移動，這一過程稱為偶聯。 含有抗生素耐藥性基因的質粒是抗菌素耐藥性（AMR）的主要驅動因素，包括對碳青黴烯類抗生素（一種“最後手段”抗生素）的耐藥性。 碳青黴烯類耐藥細菌被認為每年在全世界造成50,000至100,000人死亡。
這項研究開發了一種新方法來進一步了解抗微生物藥物耐藥性的傳播——質粒在細菌之間共享的位置和方式，特別是那些攜帶臨床重要抗生素抗性基因的細菌。 未來的工作將進一步研究環境壓力源，包括與氣候變化和環境汙染相關的壓力源，“英力士牛津抗菌研究所生物學主任Timothy Walsh教授說。
到目前為止，偶聯主要使用僅含有一種細菌的純培養物進行測量。 這使得對AMR如何在人類、動物和環境的細菌群落中傳播的了解有限。
這項新技術花了五年多的時間開發，能夠評估模擬環境條件的混合細菌群落中的偶聯。 它也是同類產品中第乙個使用非培養方法模擬多重耐藥質粒擴散的方法。 該技術也可以很容易地應用於任何水生或半水生樣品。 質粒上標有編碼螢光蛋白的基因;受體細菌表達該基因，然後可以使用基於螢光的分選方法分離該基因。
研究人員研究了一種名為Incx3（PX3 NDM-5）的質粒，該質粒攜帶一種稱為NDM-5的碳青黴烯類抗性基因。 這已成為全球主導地位;然而，到目前為止，人們對它在細菌中的傳播知之甚少。 研究人員使用不依賴培養的偶聯來研究PX3 NDM-5質粒在中國福州一家醫院廢水中取樣的細菌之間的傳播。
研究發現，該質粒和其他質粒具有更廣泛的宿主範圍，並分布在多種型別的細菌中，包括完全無關的受體細菌。 這包括難以培養的細菌，這表明這些微生物可能是負責AMR傳播的潛在質粒儲存庫。
這些發現表明，質粒比以前認為的要廣泛得多，這凸顯了監測環境、人類和動物中抗菌素耐藥性的重要性。
這些結果也打破了對抗生素極度耐藥的細菌（革蘭氏陰性菌）不能輕易與革蘭氏陽性菌交換抗生素耐藥基因的普遍假設，革蘭氏陽性菌更有可能被給予抗生素**。
該研究還檢查了環境應激源對質粒轉移的影響，發現氯可以修飾質粒偶聯。 氯通常用作醫院消毒劑並進入醫院廢水系統，這表明面對日益增加的抗菌素耐藥性，需要考慮使用此類消毒劑。
“我們知道，人類過度使用和濫用抗生素會導致抗菌素耐藥性，”沃爾什說。 這項研究證明，抗菌素耐藥性正在我們周圍的環境中傳播，而不僅僅是醫院和診所。 世界各地的人類、動物和生態系統是相互關聯的，因此迫切需要更具創造性的方法來了解細菌對抗生素耐藥性的動態，作為最後的手段。
福建農林大學教授邱陽說：“這項研究可以應用於其他攜帶抗性基因的質粒——被認為宿主範圍較窄的質粒實際上可以在許多不同的細菌之間傳播。 迫切需要探索多重耐藥質粒的宿主範圍，以防止全球耐藥負擔的增加。
更多資訊：Qiu E Yang 等人，中國福州醫院廢水中 NDM-5 陽性質粒的門控傳輸：單中心、不依賴培養的質粒遞送研究，《柳葉刀微生物學》（2023 年）。 doi： 10.1016/s2666-5247（23）00227-6