飲料水およびバイオフィルムにおける抗生物質耐性遺伝子の有病率。微生物群集や日和見病原体との相関関係を明らかにした。

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Chemosphere.2020 Jul;259:127483. S0045-6535(20)31677-5. doi: 10.1016/j.chemosphere.2020.127483.Epub 2020-07-01.

飲料水およびバイオフィルムにおける抗生物質耐性遺伝子の有病率。微生物群集や日和見病原体との相関関係を明らかにした。

Prevalence of antibiotic resistance genes in drinking water and biofilms: The correlation with the microbial community and opportunistic pathogens.

Jiping Chen
Weiying Li
Junpeng Zhang
Wanqi Qi
Yue Li
Sheng Chen
Wei Zhou

PMID: 32634723 DOI: 10.1016/j.chemosphere.2020.127483.

抄録

上水系における抗生物質耐性遺伝子（ARG）や日和見病原体（OP）の出現は、人の健康に潜在的なリスクをもたらしている。しかし、飲料水バイオフィルムにおける抗生物質耐性遺伝子（ARG）や日和見病原体（OPs）の発生はまだ黎明期にある。本研究では、飲料水システムから採取した水とバイオフィルムの両方のサンプルにおけるARGとOPsの発生を調査し、ARGと微生物群集の相関関係を解析した。定量PCRの結果、飲料水処理プロセスはARGsの絶対量を効果的に減少させた。しかし、ARGの相対濃度は原水と処理水の間で有意な差を示さなかった。また、原水や水道水と比較して、バイオフィルムの方がARGの相対濃度が高いことがわかった。16"Zs_A0"S Illumina Miseqシークエンスの結果、バイオフィルムの微生物群集は水試料と区別された。一方、OPsのqPCR結果からも、バイオフィルムは水試料と比較してOPsの相対的な存在量が高いことが示された。さらに、デクロロモナス,デスルホビブリオ,メチロバクテリウム,プロピオンビブリオは、ARGの相対濃度とよく相関していることが示された。また、OPsとARGsの絶対濃度も有意な相関を示した。本研究の結果は、バイオフィルムがARGsの拡散のための貯水池として機能する可能性を示唆しており、バイオフィルムとバルク水との相互作用については、さらなる研究が必要であることを示唆している。

The emergence of antibiotic resistance genes (ARGs) and opportunistic pathogens (OPs) in drinking water system posed potential risks to human health. However, the occurrence of ARGs and OPs in drinking water biofilms is still at its infancy. In this study, we investigated the occurrence of ARGs and OPs in both water and biofilm samples from a drinking water system, and the correlation between ARGs and microbial communities was analyzed. The quantitative PCR results showed that the drinking water treatment process effectively decreased the absolute abundances of ARGs. However, the relative concentration of ARGs did not show a significant difference between raw water and treated water samples. Compared with bulk water and tap water samples, biofilms had higher relative abundances of ARGs. 16 S Illumina Miseq sequencing results showed that microbial communities of biofilms were distinguished with water samples. Meanwhile, qPCR results of OPs also showed that biofilms had higher relative abundances of OPs compared with water samples. Furthermore, the Spearman correlation analysis indicated that Dechloromonas, Desulfovibrio, Methylobacterium and Propionivibrio correlated well with the relative abundance of ARGs. The absolute concentrations of OPs and ARGs also showed a significant correlation. Results of this study suggest that biofilms could serve as the reservoirs for the spread of ARGs and the interaction between biofilms and bulk water requires further research.