Elk jaar worden minstens 2 miljoen Amerikanen besmet met bacteriën die niet met antibiotica kunnen worden behandeld, en minstens 23, 000 van deze mensen sterven, volgens de Centers for Disease Control.

Deze bacteriën kunnen in ons water terechtkomen, daarom gebruiken we ontsmettingsmiddelen om ze te doden of te stoppen met groeien om zowel afval als drinkwater te behandelen.

Maar tot nu toe hebben maar weinig onderzoekers gekeken of deze behandelingen effectief zijn in het verwijderen van de genen die coderen voor de eigenschappen die deze bacteriën resistent maken tegen antibiotica. Sommige onderzoekers zijn bezorgd dat ook na behandeling, niet-resistente bacteriën kunnen nog steeds resistent worden door intacte genen op te pikken die zijn overgebleven van beschadigde antibioticaresistente bacteriën.

Hoewel het niet duidelijk is of dit momenteel gebeurt, onderzoekers willen op dit scenario voorbereid zijn. Dus een team van de Universiteit van Washington testte hoe goed de huidige desinfectiemethoden voor water en afvalwater de antibioticaresistentiegenen in bacterieel DNA beïnvloeden. Hoewel deze methoden goed werken om bacteriegroei tegen te gaan, ze hadden wisselend succes bij het afbreken of deactiveren van een representatief antibioticumresistentiegen.

De onderzoekers publiceerden onlangs hun resultaten in het tijdschrift Milieuwetenschap en -technologie en ontwikkelen een model voor de juiste behandeling van elk antibioticumresistentiegen.

"DNA is op zichzelf niet bijzonder giftig of schadelijk. Maar het is belangrijk om na te denken over het lot ervan als het eenmaal in het milieu is, omdat het mogelijk ongewenste eigenschappen in bacteriële gemeenschappen kan verspreiden, " zei corresponderende auteur Michael Dodd, een universitair hoofddocent bij de afdeling civiele techniek en milieutechniek van de UW. "We vinden steeds meer medisch relevante antibioticaresistentiegenen in de omgeving.

"De erkenning dat deze genen in de omgeving aanwezig zijn, is niet nieuw - andere groepen hebben al veel informatie verstrekt over hun gedrag als milieuverontreinigende stoffen. Het unieke aan ons werk is dat we ons richten op het echt ontrafelen en karakteriseren van hoe verschillende desinfectieprocessen beïnvloeden het lot van dergelijke genen, zodat we beter kunnen begrijpen hoe deze verschillende behandelingen antibioticaresistente bacteriën en hun DNA in ons water beïnvloeden."

De huidige waterzuiveringsinstallaties gebruiken verschillende desinfectiemethoden. De meeste omvatten het blootstellen van water aan UV-licht of aan chloor- of zuurstofhoudende verbindingen, zoals chloor zelf of ozon.

Om te bepalen hoe deze methoden zowel bacteriën als antibioticaresistentiegenen beïnvloeden, Dodd en zijn team gebruikten een modelsysteem:een onschadelijke bodembacterie genaamd Bacillus subtilis . Het team werkte met een spanning van B. subtilis dat een gen overmatig produceerde, blt genoemd, die een eiwit maakt dat laat B. subtilis pompen antibiotica eruit - waardoor de bacterie resistent wordt tegen een verscheidenheid aan veel voorkomende antibiotica.

De onderzoekers stelden de bacteriën bloot aan verschillende desinfectiemethoden en controleerden vervolgens twee dingen:hoe goed behandelde bacteriën groeiden bij blootstelling aan antibiotica en of het gen in de bacterie beschadigd was.

"Zoals we hadden verwacht, alle behandelingen die we bekeken waren succesvol in het verstoren van de levensvatbaarheid van bacteriën, " zei eerste auteur Huan He, een UW-promovendus civiele techniek en milieutechniek. "Maar we zagen gemengde resultaten voor DNA-schade."

Bij typische blootstellingen die worden gebruikt voor waterbehandeling, drie methoden toonden meer dan 90% degradatie of deactivering van het gen:UV-licht, ozon en chloor. Het team stelde vast dat deze drie methoden grotendeels succesvol zijn in het voorkomen van de verspreiding van antibioticaresistentie door zowel de bacteriën te deactiveren als het resistentiegen te beschadigen.

Maar twee andere ontsmettingsmiddelen, chloordioxide en monochloramine genaamd, vertoonden nauwelijks schade aan het gen.

"We ontdekten dat deze twee methoden DNA zo langzaam afbreken dat er bijna niets is gebeurd gedurende de tijd dat water wordt blootgesteld aan typische behandelingsomstandigheden, "zei Hij. "In feite, we ontdekten dat DNA van bacteriën die zijn behandeld met chloordioxide en monochlooramine het vermogen behoudt om antibioticaresistentie-eigenschappen over te dragen aan niet-resistente bacteriën lang nadat de oorspronkelijke bacteriën zijn gedood."

Momenteel weet het team hoe snel deze desinfecterende methoden het gen beïnvloeden dat in het onderzoek wordt gebruikt. Nu ontwikkelen de onderzoekers een model waarmee ze kunnen inschatten hoe snel een gen zou worden beschadigd.

"Als we kunnen voorspellen hoe effectief elke desinfecterende methode een specifiek gen zou deactiveren of afbreken, dan kunnen we effectieve behandelingsstrategieën beter evalueren voor het afbreken van elk antibioticumresistentiegen dat een punt van zorg vormt, " zei Dodd. "Desinfectieprocessen zijn zeer belangrijke instrumenten om de verspreiding van antibioticaresistentie te voorkomen. We proberen ze beter te begrijpen, zodat we ze in de toekomst effectiever kunnen ontwerpen en gebruiken."