A szennyvizek korai figyelmeztető rendszerévé válhatnak az antibiotikum-rezisztenciával szemben.

A szennyvizek monitorozása korai észlelésre és az antimikrobiális rezisztencia terjedésének nyomon követésére használható, amely a globális egészség egyik legfőbb fenyegetése, a Európai Bizottság Környezetvédelmi Főigazgatósága által bemutatott tudományos elemzés szerint. A módszer lehetővé teszi az antibiotikum-rezisztenciát biztosító gének azonosítását a szennyvíz mintákban, és megmutathatja, hol alakulnak ki helyi gócok, hogyan terjed a rezisztencia a közösségek között, és milyen egészségügyi, társadalmi és környezeti tényezők segítik elő annak terjedését.

Röviden, a szennyvizek monitorozása, amelyet széles körben használnak a COVID-19 nyomon követésére, kiterjeszthető az antimikrobiális rezisztenciával kapcsolatos gének észlelésére és a magas kockázatú területek gyors azonosítására. Az elemzés összefüggéseket mutat a gének bősége és sokfélesége, valamint olyan tényezők között, mint a szennyvíz infrastruktúra, a tiszta vízhez való hozzáférés, az antibiotikumokkal való szennyeződés és a társadalmi-gazdasági, valamint egészségügyi körülmények. A rendszer alkalmazható egyetlen épülettől kezdve egész városokig, és képes monitorozni olyan forrásokat, mint kórházak, farmok, gyógyszergyárak és a városi szennyvízhálózatok. A széleskörű bevezetéshez fejlett genetikai szekvenálás, standardizált mintavétel, összehasonlítható elemzés a régiók között, valamint világos adatvédelmi és adatcsere szabályok szükségesek. A kutatás javasolja a szennyvizek monitorozásának integrálását az Egészségügyi Együttműködés (One Health) megközelítésébe, amely az emberek, állatok és ökoszisztémák egészségét egyetlen keretben kezeli, és már az EU egyik irányelve az antimikrobiális rezisztencia leküzdésére.

Az antimikrobiális rezisztencia akkor lép fel, amikor a mikroorganizmusok már nem reagálnak hatékonyan a velük szemben használt gyógyszerekre. Baktériumok esetében ez az antibiotikumok hatékonyságának csökkenését vagy használhatatlanságát eredményezheti, ami a kezelhető fertőzéseket sokkal nehezen kezelhető orvosi problémákká alakítja. A Bizottság által bemutatott elemzés szerint a becslések szerint az antimikrobiális rezisztencia évente körülbelül 1,91 millió halálesettel hozható összefüggésbe világszerte 2050-ig.

A jelenség leküzdésének egyik fő nehézsége, hogy a rezisztencia megjelenése és terjedése nem kizárólag a kórházakban történik. A baktériumok és a rezisztenciát biztosító gének az emberek, állatok és a környező környezet között keringenek vízen, élelmiszeren, farmokon, hulladékon, szennyvízen és különböző gazdasági tevékenységeken keresztül, ami megnehezíti a jelenség megfigyelését olyan orvosi felügyeleti rendszereken keresztül, amelyek kizárólag a betegekre összpontosítanak.

A szennyvizeken alapuló monitorozás lehetőséget kínál arra, hogy a folyamat egy nagyobb részét megfigyeljük. A szennyvízből gyűjtött minták biológiai anyagot tartalmaznak egy nagy számú személytől és különböző forrásokból, és a genetikai elemzés képes észlelni azokat a géneket, amelyek lehetővé teszik a mikroorganizmusok számára, hogy ellenálljanak bizonyos antibiotikumoknak.

A módszer a COVID-19 pandémia idején vált ismertté a nyilvánosság számára, amikor a szennyvizek elemzését a vírus közösségek közötti terjedésének észlelésére használták, még mielőtt minden esetet egyénileg diagnosztizáltak volna. A kutatás most azt állítja, hogy ugyanaz az infrastruktúra és tapasztalatok alkalmazhatók az antimikrobiális rezisztenciára, bár a genetikai probléma bonyolultabb, mint egyetlen vírus nyomon követése.

A pontos kórokozó észlelése helyett az antimikrobiális rezisztencia felügyelete egy rendkívül nagy számú gén és azok megjelenési kombinációinak azonosítását jelenti. Az antibiotikum-rezisztens gének különböző mikroorganizmusok között keringenek, és új genetikai gazdákba is átjuthatnak, ami bonyolítja a kockázatértékelést és az eredmények értelmezését.

A DG Környezet által idézett elemzés 49 rezisztenciagént azonosít, amelyeket különböző környezetekben és földrajzi régiókban ismételten észleltek. Széles körű jelenlétük mind a helyi tartós keringés lehetőségét, mind a nemzetközi terjedés képességét sugallja.

Ezeknek a géneknek a megoszlása nem egyenletes. Az elemzett tanulmányok erős összefüggéseket mutatnak a rezisztenciagének mennyisége és sokfélesége, valamint a közösségek társadalmi-gazdasági, egészségügyi és környezeti körülményei között. A szennyvízben azonosított rezisztencia profilját befolyásolhatja a szennyvíz infrastruktúra, a tiszta vízhez való hozzáférés, az egészségügyi szolgáltatások minősége és az antibiotikumokkal való szennyeződés szintje.

A monitorozás így többé válhat, mint egy meglévő probléma mérésére szolgáló eszköz. A minták ismételt és standardizált használata lehetővé teheti a változások időbeli azonosítását és új gének megjelenésének vagy már ismert rezisztenciaformák gyors növekedésének észlelését.

Egy ilyen jelzés helyi beavatkozásokra használható. Egy olyan régióban, ahol egy adott rezisztenciaforma szokatlanul magas koncentrációját azonosítják, az egészségügyi hatóságok nyomozhatják a forrást, és az információ hozzájárulhat az antibiotikumok felírására vonatkozó döntésekhez vagy a terjedés korlátozására irányuló intézkedésekhez.

A monitorozás nagyon eltérő léptékeken valósítható meg. Egy minta képviselhet egyetlen ingatlant, egy kórházat, egy farmot, egy ipari létesítményt, egy városrészt vagy egy egész várost, attól függően, hogy a szennyvízhálózat melyik pontján gyűjtik be.

Ez a rugalmasság lehetővé teszi a források megkülönböztetését is. A kórházból származó szennyvizek az antibiotikumok intenzív használatát és a környezeti orvosi mikroorganizmusok keringését tükrözhetik, míg a farmokból származó minták más genetikai profilokat mutathatnak, amelyeket a veteriner orvoslásban használt antimikrobiális szerek befolyásolnak.

A gyógyszergyárak egy másik lehetséges forrást jelentenek. Az antibiotikumok vagy azok maradványainak vízbe juttatása nyomásgyakorlást gyakorolhat a környezeti mikroorganizmusokra, és elősegítheti a rezisztencia kialakulását és fenntartását, ami relevánssá teszi a szennyezés monitorozását ugyanazon egészségügyi probléma szempontjából.

Ez a kapcsolat magyarázza, miért kezelik az antimikrobiális rezisztenciát az Egészségügyi Együttműködés megközelítésében. A koncepció kiindulópontja, hogy az emberek, állatok és ökoszisztémák egészsége nem kezelhető külön, amikor ugyanazok a biológiai ágensek és ugyanazok a környezeti nyomások keringenek e területek között.

Az EU számára az Egészségügyi Együttműködés keretet jelent, amelyben a közegészségügyi, állatorvosi, mezőgazdasági és környezetvédelmi politikák koordinálhatók. A szennyvizek monitorozása lehetővé tenné e területek összekapcsolását egy közös adathalmazon keresztül, amely a rezisztencia források és közösségek közötti mozgását mutatja.

Az elemzés a módszert különösen relevánsnak tartja az egészségügyi infrastruktúrával nem rendelkező, magas antibiotikum-szennyezéssel és korlátozott egészségügyi szolgáltatásokkal rendelkező régiókban. Pontosan ezekben a régiókban azonban a megvalósítás a legnehezebb, mivel a központosított szennyvízhálózatok hiánya sokkal bonyolultabbá teszi a reprezentatív minták gyűjtését.

Ez a ellentmondás fokozhatja a globális különbségeket az antimikrobiális rezisztencia monitorozásában. A legnagyobb kockázatnak kitett közösségek egyidejűleg azok, amelyekről a legkevesebb adat áll rendelkezésre, és a legkisebb technikai kapacitással rendelkeznek a monitorozásra.

A probléma környezeti igazságossági dimenzióval is bír. Azok a populációk, akiknek nincs megfelelő hozzáférésük a szennyvízhez és a tiszta vízhez, nagyobb kockázatnak vannak kitéve a szennyezett vízzel való érintkezésre, amely baktériumokat és rezisztenciagéneket tartalmazhat, és sok ilyen közösség sebezhetőbb az árvizekkel, szélsőséges hőmérsékletekkel és a klímaváltozás egyéb hatásaival szemben.

Az ilyen események megváltoztathatják a mikroorganizmusok keringését. Az árvizek összekeverhetik a szennyvizeket a vízforrásokkal és a lakóhely környezetével, míg a magas hőmérsékletek befolyásolhatják a mikroorganizmusok túlélését és a genetikai cseréket, tovább bonyolítva a rezisztencia ellenőrzését.

A szennyvizek monitorozásának operatív rendszerre való átalakítása azonban többet igényel, mint a minták időszakos gyűjtése. A genetikai elemzésnek azonosítania kell a rezisztenciagéneket, a prioritásként kezelt kórokozókat és a mintákban jelen lévő genetikai sokféleséget, és az eredményeket más régiókból származó adatokkal és egészségügyi, mezőgazdasági és környezeti információkkal kell összehasonlítani.

Egy fontos technikai akadály a mikroorganizmus azonosítása, amely egy adott rezisztenciagént hordoz. Egy gén észlelése a szennyvízben nem mutatja automatikusan, hogy melyik baktériumfaj hordozza azt, vagy hogy mekkora a valószínűsége annak, hogy emberi fertőzést okoz, ami korlátozza a kockázatértékelés pontosságát.

A standardizálás egy másik probléma. Két városból származó eredmények nem hasonlíthatók megbízhatóan, ha a mintákat eltérő módon gyűjtik, különböző szekvenálási technológiákat használnak, vagy inkompatibilis módszerekkel elemzik.

A tanulmány szerzője ezért közös nemzetközi szabványokat javasol a mintavételre, a biológiai anyag feldolgozására, a genetikai szekvenálásra és az adatok értelmezésére. Egy globális rendszer hosszú távú befektetéseket is igényelne, mivel a monitorozásnak elég hosszú ideig fenn kell maradnia ahhoz, hogy a fejlődések és genetikai változások észlelhetők legyenek.

Adatvédelmi problémák is felmerülnek. Egy nagy városi rendszerből származó minta elegendő nagy populációt képvisel ahhoz, hogy az egyéni azonosítás nehéz legyen, de a nagyon kis épületekből vagy közösségekből származó minták olyan információkat tartalmazhatnak, amelyek bizonyos körülmények között lehetővé teszik érzékeny adatok következtetését.

A kutatás javasolja a titoktartás, a beleegyezés, az adatkezelés és az eredmények nyilvános kommunikációjára vonatkozó szabályok kidolgozását. Ezek a szabványok szükségesek ahhoz, hogy elkerüljük azokat a helyzeteket, amikor egy kórház, közösség vagy régió monitorozása megbélyegzést okoz, vagy lehetővé teszi egyének közvetett azonosítását.

A genetikai adatokat is fel kell dolgozni, hogy a hatóságok számára felhasználható információkká váljanak. Ezer szekvencia észlelése nem eredményez automatikusan közegészségügyi döntést, és az elemzés hangsúlyozza a szükségességét olyan rendszereknek, amelyek ötvözik a környezeti adatokat klinikai, mezőgazdasági és gyógyszerészeti információkkal.

Egy ilyen rendszer lehetővé tenné a kapcsolat azonosítását egy adott rezisztenciagén szennyvízben való növekedése és az antibiotikumok felírásának, egy kórház működésének, mezőgazdasági gyakorlatoknak vagy egy ipari létesítményből származó szennyezésnek a változása között.

A javasolt prioritások közé tartozik a szennyvizek monitorozásának finanszírozása, kísérleti programok indítása korlátozott erőforrású régiókban, nemzetközi szabványok kidolgozása a módszertanra, és olyan technológiákba való befektetés, amelyek a genetikai elemzést hozzáférhetőbbé és könnyebben alkalmazhatóvá teszik különböző szennyvíz infrastruktúrákban.

A végső cél az, hogy a monitorozás korai figyelmeztető rendszerként működjön. Egy új gén azonosítása egy régióban vagy annak átadása más mikroorganizmusoknak lehetővé teheti a beavatkozásokat, mielőtt az adott rezisztenciaforma gyakoriá válna az emberi fertőzésekben.

Az elemzés nem állítja, hogy a szennyvizek monitorozása helyettesítheti a klinikai tesztelést, a kórházak felügyeletét vagy az antibiotikumok használatának ellenőrzését. Javasolja a módszer integrálását egy szélesebb rendszerbe, amelyben a környezeti információk kiegészítik az emberektől és állatoktól származó adatokat.

A DG Környezet által bemutatott eredmények egy perspektív cikkből és a tudományos irodalom elemzéséből származnak, amelyet José Luis Balcázar kutató készített. Az anyag nem képvisel új politikát, amelyet az Európai Bizottság fogadott el, és nem jelenti be egy kötelező európai szennyvízmonitorozási rendszer létrehozását az antimikrobiális rezisztencia szempontjából.

A Bizottság azt is hangsúlyozza, hogy az anyag egyetlen tanulmány összefoglalása, és hogy a független kutatás véleményei és következtetései nem feltétlenül tükrözik az Európai Bizottság intézményi álláspontját. Más tanulmányok eltérő következtetésekre juthatnak.

Az antimikrobiális rezisztencia csökkenti az antibiotikumok és más mikroorganizmusok ellen használt gyógyszerek hatékonyságát, és az Egészségügyi Együttműködés területén az egyik európai prioritás. A megközelítés célja az emberi és állatorvosi egészség, a mezőgazdaság és az ökoszisztémák védelme közötti koordináció, mivel az antimikrobiális szerek használata és terjedése nem korlátozható egyetlen szektorra.

A szennyvizek monitorozása jelentősen kiterjedt a COVID-19 pandémia idején, amikor a szennyvíz elemzése lehetővé tette a vírus közösségek közötti terjedésének tendenciáinak azonosítását. A bemutatott kutatás most azt javasolja, hogy ugyanazt a logikát alkalmazzák az antibiotikum-rezisztenciához kapcsolódó gének esetében, de összetettebb genetikai és analitikai eszközökkel.

Egy ilyen rendszer integrálása a hosszú távú stratégiákba nemzetközi koordinációt, közös szabványokat és fenntartott befektetéseket igényelne. A cél az lenne, hogy a feltörekvő rezisztenciát észleljük, mielőtt az új gének más mikroorganizmusokban, régiókban és populációkban elterjednének, és klinikai problémává váljanak, amelyet nehéz kezelni.