浙江
抗微生物耐药一直是全球公共卫生领域的重大威胁，城市污水系统汇集了医院、社区、交通枢纽和污水处理设施，成为微生物和耐药基因传播的关键环境。近日，厦门大学公共卫生学院陈田木团队在《Nature Communications》在线发表题为“Citywide metagenomics reveals microbial community and resistome dynamics in urban wastewater”的研究论文。他们在厦门市做了三个月的全城宏基因组调查，一共采集252份污水样本，覆盖医院、居民区、污水处理厂和国际航班，分析了微生物群落结构、耐药基因组组成、菌株共享模式以及耐药基因与可移动元件的关联。厦门大学博士研究生许志颖、复旦大学公共卫生学院博士研究生邢家宝和厦门市疾病预防控制中心曾小红为论文共同第一作者。我厦门大学陈田木副教授、赵泽宇博士后，厦门市疾病预防控制中心郭志南主任医师和河南农业大学吴华教授为共同通讯作者。
医院污水的耐药基因组多样性在四个来源里最高，β-内酰胺类耐药基因明显富集，居民区污水则更多四环素类耐药基因，两类来源的ARG共现网络结构差别很大。医院污水网络里存在大量负相关，尤其是β-内酰胺类和磺胺类之间，反映出临床环境中不同抗生素选择压力的竞争关系。污水处理厂的ARG多样性指数最高，网络以正相关为主，多种耐药决定因子在这里发生共选择和累积。国际航班污水的微生物丰富度高于本地系统，组成与本地样本显著分离，并且有435种ARG丰度上升，四环素、红霉素和大环内酯类耐药基因最为突出。
研究团队从宏基因组组装中恢复了68个高质量MAG，鉴定出2454个可移动遗传元件结构，并且发现458例近乎相同的DNA片段在亲缘关系较远的MAG之间共享，这些水平转移区域比基因组其余部分含有更多ARG。团队发现24.08%的MGE片段能够介导ARG的水平转移，磺胺类、氨基糖苷类和MLS类耐药基因是最常见的可转移表型，污水处理厂是主要传播枢纽。sul1基因在居民区和污水处理厂污水中通过多个插入序列发生水平转移，ISArsp9、IS6100和ISTha3是代表性可移动元件。此外在国际航班样本里，mphE常与IS26共存，tetX3由ISCph4介导，这个超强耐药基因一旦进入本地菌群，会对临床替加环素使用构成潜在威胁。
进一步作者发现，医院、居民区和污水处理厂之间，出现了广泛的谱系共享，国际航班与本地网络的共享则相对有限。医院污水与居民区污水的谱系共享频率高于污水处理厂与居民区之间的共享，地理距离缩小后，这种差异变得不显著。居民区污水的核苷酸多样性最高，国际航班污水最低，跨环境传播菌株的核苷酸多样性显著低于同一环境内传播的菌株，传播过程中经历了遗传瓶颈或纯化选择。在同安区，Aliarcobacter cryaerophilus在2023年2月于居民区源头首次检出后，近乎相同的克隆体在短时间内扩散至下游多个污水处理厂位点，传播过程中WTP1的核苷酸多样性降至区域网络最低点。环境因子分析显示，pH对微生物多样性的影响呈非线性，最适范围在7.0至7.5，总悬浮固体超过400 mg/L后抑制效应显现。
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