近日，我院应光国教授团队抗生素耐药性研究小组白红、何良英、高方舟等人在环境与生态领域期刊Environment International上发表了题为“Airborne antibiotic resistome and human health risk in railway stations during COVID-19 pandemic”的研究性文章
图文摘要
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本研究通过宏基因组测序及分析手段，评估了新型冠状病毒肺炎（COVID-19）爆发前后火车站空气中抗性基因组（resistome）和微生物组（microbiome）的分布及健康风险。结果显示，COVID-19大流行之后空气中抗生素抗性基因（ARGs）的多样性下降，核心ARGs的相对丰度增加。在空气和灰尘样本中共发现了159个水平获得性ARGs，主要是对大环内酯类和氨基糖苷类抗生素的抗性。同时，在大流行期间，病原菌携带的获得性ARGs的数量增加。大流行爆发后，发现了大量抗临床重要抗生素（替加环素和美罗培南）的耐药细菌。我们还获得了251个高质量的组装基因组（MAGs），分类结果显示这些MAGs分属于86个属和125个种。携带ARGs的MAGs主要是芽孢杆菌属（Bacillus）、假单胞菌属（Pseudomonas）、不动杆菌属（Acinetobacter）和葡萄球菌属（Staphylococcus）。贝叶斯来源分析表明，人类皮肤是公共交通空气中抗性基因组的主要来源。此外，基于抗性基因组和微生物组的风险评估显示，COVID-19大流行期间火车站内大气对人体健康构成潜在威胁增加。
引言
持续的COVID-19全球大流行对公众健康构成严重威胁。早在其流行之前，抗生素耐药性就是一个全球性的公共卫生问题。而在大流行期间，医疗机构和公共场所为了治疗或抑制病毒而使用了大量的抗菌剂（如抗生素和消毒剂），我们担心抗生素耐药性问题会越来越严重。本研究旨在提高“后疫情时代”人们对抗生素耐药性的警惕性，增强对公共场所空气生物污染的意识。
图文导读
Figure 1. Profiles of airborne resistome at railway stations.
疫情爆发后火车站室内空气中的ARGs总体相对丰度变化不明显，但核心ARGs相对丰度显著增加，且香农多样性指数显示ARGs多样性显著下降。核心ARGs由16种亚型组成，多药类和大环内酯类/林可酰胺类/链阳霉素类（MLS）是主要的ARGs类型。
Figure 2. Profiles of antibiotic resistant bacteria (ARB) and horizontally acquired ARGs (Resfinder).
Figure 3. Metagenome-assembled genomes (MAGs) from air sample metagenomes at railway stations.
总体而言，火车站空气中耐多种抗生素的多重耐药细菌（MARB）在疫情爆发后增加，不动杆菌属（Acinetobacter）、类芽孢杆菌属（Paenibacillus）、葡萄球菌属（Staphylococcus）、假单胞菌属（Pseudomonas）、溶杆菌属（Lysobacter）和微杆菌属（Microbacterium）是相对丰度较多的MARB。此外，ResFinder在空气中的细菌和灰尘样本中总共鉴定出260个获得性ARG，葡萄球菌和不动杆菌是获得性ARGs的主要宿主。
Figure 4. Classification, function, and abundance of ARG-carrying MAGs.
Figure 5. Bayesian source tracking and resistome risk analysis.
宏基因组组装产生251个高质量的组装基因组（MAG），我们分别使用了CARD、ResFinder和VFDB在MAG中检测ARGs、获得性ARGs和毒力因子。不动杆菌属、葡萄球菌属、类芽孢杆菌属、假单胞菌属、肠杆菌属（Enterobacter）和勒克氏菌属（Leclercia）是携带ARGs的主要宿主，且携带许多毒力因子。微生物组（MIP）和抗性基因组（Metacompare）的风险评估显示出，大流行期间ARGs和病原菌的潜在危害要高于疫情爆发前。此外，通过基因结构的发现一些基因存在跨物种转移的潜力。
Figure 6. Query microbiomes in the global data space based on the taxonomic similarity across the microbiome via Microbiomes Search Engine 2.
使用公共数据集作为假定来源（包括人体皮肤、动物粪便、人体肠道、人体口腔、污泥、医院污水和河口）采用Bayesian SourceTracker进行抗性基因组来源分析，使用全球微生物组搜索引擎（MSE2）进行微生物组相似性分析。人类皮肤是火车站室内空气抗性基因组及微生物组的主要贡献者。
小结
这项研究的结果表明，COVID-19大流行期间空气中ARGs的多样性降低，特定类型的ARGs被富集，空气中具有多重抗生素耐药性的细菌增加，这可能对人类健康风险具有潜在影响，抗生素耐药性可能成为“后疫情时代”人类面临的重大挑战。
全文链接：https://doi.org/10.1016/j.envint.2023.107784