Работа, опубликованная 11 марта в журнале Applied и Environmental Microbiology, описывает микробные сообщества, найденные в шлангах душа в крупнейшей американской больнице. Исследование зарегистрировало бактерии – и связало гены – использование ультрасовременных метагеномных методов, которые позволяют характеристику организмов, которые не могут быть обнаружены, используя основанное на традиционной культуре испытание микробиологии.Исследователи от американского Агентства по охране окружающей среды и Технологического института штата Джорджия сотрудничали, чтобы изучить эти сообщества биофильма, но еще не могут сказать, ставят ли эти бактерии под угрозу пациентов больницы.
Но потому что некоторые гены могли указать на патогенные особенности – такие как устойчивость к антибиотикам – исследователи хотят узнать больше о потенциальных медицинских последствиях, и ли другой строительный дом подобные биофильмы. Устойчивость к антибиотикам – здравоохранение, появляющееся приоритет, определенный Всемирной организацией здравоохранения, которая в 2015 опубликовала глобальный план действий решить проблему.«Мы можем сказать уверенно, что, если болезнетворные микроорганизмы там, они не находятся там в очень высоком изобилии», сказал Костас Константинидис, адъюнкт-профессор в Школе Гражданского строительства и Инженерной защиты окружающей среды в Технологическом институте Джорджии. «Но у организмов, которые мы обнаружили как изобилующие этими биофильмами, кажется, есть особенности, которые могли представлять интерес, потому что они связаны с некоторыми бактериями, которые являются оппортунистическими болезнетворными микроорганизмами, которые могли представить угрозу, особенно пациентам больницы с ослабленным иммунитетом»Исследование началось бактериями культивирования с 40 шлангов душа, удаленных из отдельных палат исследователями EPA.
Нуклеиновая кислота была извлечена из пяти из шлангов душа и обработала использующую упорядочивающую технологию следующего поколения. Упорядочивающие данные послали в Технологический институт Джорджии, где докторант Мария Джулиана Сото-Джирон соответствовала последовательностям против известных бактерий – и гены, которые имеют известные эффекты, такие как ядовитость и устойчивость к антибиотикам.Исследование микробиома нашло богатую популяцию бактерий, которым верят исследователи, новые «Mycobacterium-like» разновидности, не описанные ранее, тесно связанные с микобактерией rhodesiae и микобактерией tusciae.
Основанные на традиционной культуре методы вместо этого определили организмы, связанные с Proteobacteria – такие как члены родов Sphingomonas, Blastomonas и Porphyrobacter – как самое богатое.Сообщества биофильма питали гены, связанные с дезинфицирующей терпимостью, которая составила 2,3 процента полных аннотируемых белков – и более низкое изобилие детерминантов ядовитости, связанных с колонизацией и уклонением иммунной системы хозяина. Кроме того, гены, потенциально присуждая сопротивление бета лактаму, аминогликозиду, amphenicol и антибиотикам хинолона были определены. Частота этих генов была выше, чем частота, найденная в Озере Ланье, естественная пресноводная экосистема, которая была изучена исследовательской группой Технологического института Джорджии, предложив, чтобы окружающая среда трубы питьевой воды заслужила более близкое внимание.
Исследование выросло из научно-исследовательской работы EPA понять проблемы систем питьевой воды и строительных микробиомов – коллекция микробов, найденных в таких структурах. В то время как биофильмы распространены в строительстве водопроводных труб, это исследование произвело самые метагеномные данные до сих пор для организмов, живущих в этих водных системах. Кроме того, исследователи проанализировали 94 частичных генома изолированных бактерий биофильма, включая некоторых, о которых не сообщили прежде, хотя они связаны с ранее характеризуемыми микроорганизмами.Хотя известные болезнетворные микроорганизмы не были замечены в изобилии, присутствие генов для устойчивости к антибиотикам, сопротивления водным дезинфицирующим средствам и ядовитости ставит вопросы, потому что бактерии могут разделить такие гены, чтобы потенциально стать более значительными угрозами здоровью.
«Если у них есть ядро генов, они могут быть восприимчивыми к приобретению других генов, которые отдадут эти более проблематичные микроорганизмы», сказал Хорхе Санто-Доминго, микробный эколог с Офисом EPA Научных исследований в Цинциннати. «Эти организмы очень хороши в проживании в трудных условиях окружающей среды с ограниченными углеродными источниками, так борьба с ними могла стать сложным суждением. Мы не знаем, составляют ли они проблему, но мы, конечно, хотим узнать».Анализ материала, взятого от шлангов душа, является только предварительным исследованием, и намного больше исследования будет необходимо. Санто-Доминго сравнил результаты с «клетчатым светом» двигателя в автомобиле.
Предупреждение не обязательно указывает на непосредственную проблему, хотя оно действительно показывает, что внимание – и возможное действие – могут требоваться.«Некоторые определенные гены – вид, за которым мы хотели бы следить», объяснил он. «Мы хотели бы провести больше исследований, чтобы собрать материал о динамике этих бактериальных групп, но то, что эти гены присутствуют, указывает, что больше исследований должно быть сделано».Потенциальному клиническому значению бактерий нужно к изученному, и любые понятые воздействия здравоохранения, добавил он. Другие вопросы включают, были ли подобные биофильмы бы найдены в других больницах, отличаются ли биофильмы среди средств, как контроль должен быть сделан – и должны ли насадки для душа и шланги быть заменены на регулярной основе.
Работа могла также обеспечить основу нового исследования типов водной дезинфекции, используемой в больницах. Соединения хлора, используемые в общественной питьевой воде, могут не обеспечить достаточную защиту для водоснабжения в этих средствах.
Упорядочивающие данные и исследования биоинформатики помогут определить генетические маркеры, которые могли использоваться, чтобы контролировать эти гены и определить их уместность здравоохранения.В то время как Konstantinidis и его исследовательская группа изучали микробы в природных экосистемах, таких как Озеро Ланье в Джорджии, это представляет их первый анализ метагенома микробных сообществ в искусственной среде.
Они надеются, что техника, которая находится все еще в научно-исследовательской стадии, может помочь понять проблемы, вовлекающие микробное население и их потенциал ядовитости в зданиях, где люди проводят большую часть своего времени.«Метагеномика дает Вам более полную и количественную картину того, что микроорганизмы там и насколько богатый они», сказал он. «Это показывает, что методы традиционной культуры ограничены в том, что они могут обнаружить, и что они могут часто обеспечивать предубежденный взгляд на то, что там».
В дополнение к уже упомянутым, среди авторов газеты были Луис Родригес и Чэнвэй Ло из Технологического института Джорджии, Майкл Элк и Ходон Рю от Pegasus, Inc. и Джилл Хоелл от EPA.