Le acque reflue potrebbero diventare un sistema di allerta precoce per la resistenza agli antibiotici

Il monitoraggio delle acque reflue potrebbe essere utilizzato per la rilevazione precoce e il monitoraggio della diffusione della resistenza antimicrobica, una delle principali minacce globali per la salute, secondo un'analisi scientifica presentata dalla Direzione Generale Ambiente della Commissione Europea. Il metodo consente di identificare i geni che conferiscono resistenza agli antibiotici ai batteri in campioni di acque reflue e potrebbe mostrare dove si verificano focolai locali, come circola la resistenza tra le comunità e quali fattori sanitari, sociali e ambientali favoriscono la sua diffusione.

In breve, il monitoraggio delle acque reflue, utilizzato su larga scala per il monitoraggio del COVID-19, potrebbe essere esteso per la rilevazione dei geni associati alla resistenza antimicrobica e per l'identificazione rapida delle aree a rischio elevato. L'analisi mostra legami tra l'abbondanza e la diversità di questi geni e fattori come l'infrastruttura fognaria, l'accesso all'acqua pulita, l'inquinamento da antibiotici e le condizioni socioeconomiche e sanitarie. Il sistema può essere applicato dal livello di un singolo edificio fino a intere città e può monitorare fonti come ospedali, fattorie, industrie farmaceutiche e reti fognarie municipali. L'implementazione su larga scala richiede sequenziamento genetico avanzato, campionamento standardizzato, analisi comparabile tra regioni e regole chiare riguardo alla riservatezza e allo scambio di dati. La ricerca raccomanda l'integrazione del monitoraggio delle acque reflue nell'approccio One Health, che affronta la salute umana, animale e degli ecosistemi in un'unica cornice ed è già una delle direzioni dell'UE per combattere la resistenza antimicrobica.

La resistenza antimicrobica si verifica quando i microrganismi non rispondono più in modo efficace ai farmaci utilizzati contro di loro. Nel caso dei batteri, questo può rendere gli antibiotici meno efficaci o inutilizzabili, trasformando infezioni trattabili in problemi medici molto più difficili da controllare. L'analisi presentata dalla Commissione indica una stima secondo cui la resistenza antimicrobica potrebbe essere associata a circa 1,91 milioni di decessi all'anno a livello globale entro il 2050.

Una delle principali difficoltà nella lotta contro questo fenomeno è che l'emergere e la diffusione della resistenza non si verificano esclusivamente negli ospedali. I batteri e i geni di resistenza circolano tra esseri umani, animali e l'ambiente circostante attraverso acqua, cibo, fattorie, rifiuti, fognature e diverse attività economiche, rendendo difficile l'osservazione del fenomeno attraverso sistemi di sorveglianza medica concentrati solo sui pazienti.

Il monitoraggio basato sulle acque reflue offre la possibilità di osservare una parte più ampia di questo circuito. I campioni raccolti dalle fognature contengono materiale biologico proveniente da un numero elevato di persone e da diverse fonti, e l'analisi genetica può rilevare i geni che consentono ai microrganismi di resistere a determinati antibiotici.

Il metodo è diventato noto al pubblico durante la pandemia di COVID-19, quando l'analisi delle acque reflue è stata utilizzata per rilevare la circolazione del virus nelle comunità prima che tutti i casi fossero diagnosticati individualmente. La ricerca analizzata ora sostiene che la stessa infrastruttura e esperienza possono essere adattate per la resistenza antimicrobica, sebbene il problema genetico sia più complesso rispetto al monitoraggio di un singolo virus.

Invece di rilevare un agente patogeno preciso, la sorveglianza della resistenza antimicrobica implica l'identificazione di un numero molto elevato di geni e delle combinazioni in cui questi si presentano. I geni di resistenza agli antibiotici possono circolare tra diversi microrganismi e possono passare a nuovi ospiti genetici, complicando la valutazione del rischio e l'interpretazione dei risultati.

L'analisi citata dalla DG Ambiente identifica 49 geni di resistenza che sono stati rilevati ripetutamente in ambienti diversi e in regioni geografiche distinte. La loro ampia presenza suggerisce sia la possibilità di una circolazione locale persistente, sia la capacità di diffusione a livello internazionale.

La distribuzione di questi geni non è uniforme. Gli studi analizzati mostrano forti associazioni tra la quantità e la diversità dei geni di resistenza e le condizioni socioeconomiche, sanitarie e ambientali delle comunità. L'infrastruttura fognaria, l'accesso all'acqua pulita, la qualità dei servizi sanitari e il livello di inquinamento da antibiotici possono influenzare il profilo di resistenza identificato nelle acque reflue.

Il monitoraggio potrebbe quindi diventare più di un semplice strumento per misurare un problema esistente. L'uso ripetuto e standardizzato dei campioni potrebbe consentire l'identificazione dei cambiamenti nel tempo e la rilevazione dell'emergere di nuovi geni o della rapida crescita di forme di resistenza già note.

Un tale segnale potrebbe essere utilizzato per interventi locali. In una regione in cui viene identificata una concentrazione insolitamente elevata di una particolare forma di resistenza, le autorità sanitarie potrebbero indagare sulla fonte, e le informazioni potrebbero contribuire alle decisioni riguardanti la prescrizione di antibiotici o a misure per limitare la diffusione.

Il monitoraggio può essere realizzato a scale molto diverse. Un campione può rappresentare un singolo immobile, un ospedale, una fattoria, un impianto industriale, un quartiere o un'intera città, a seconda del punto nella rete fognaria in cui viene raccolto.

Questa flessibilità consente anche di differenziare le fonti. Le acque reflue provenienti da un ospedale possono riflettere l'uso intensivo di antibiotici e la circolazione di microrganismi resistenti associati all'ambiente medico, mentre i campioni provenienti da fattorie possono mostrare altri profili genetici, influenzati dall'uso di antimicrobici in medicina veterinaria.

Le industrie farmaceutiche rappresentano un'altra possibile fonte. Il rilascio di antibiotici o dei loro residui nell'acqua può creare pressione selettiva sui microrganismi nell'ambiente e può favorire lo sviluppo e il mantenimento della resistenza, rendendo il monitoraggio dell'inquinamento rilevante per la stessa problematica di salute.

Questa connessione spiega perché la resistenza antimicrobica sia trattata nell'approccio One Health. Il concetto si basa sul fatto che la salute umana, animale e degli ecosistemi non può essere gestita separatamente quando gli stessi agenti biologici e le stesse pressioni ambientali circolano tra questi ambiti.

Per l'UE, One Health rappresenta il quadro in cui le politiche di salute pubblica, medicina veterinaria, agricoltura e protezione dell'ambiente possono essere coordinate. Il monitoraggio delle acque reflue consentirebbe di collegare questi ambiti attraverso un insieme comune di dati riguardanti il modo in cui la resistenza si sposta tra fonti e comunità.

L'analisi considera il metodo particolarmente rilevante nelle regioni con infrastrutture sanitarie insufficienti, alti livelli di inquinamento da antibiotici e accesso limitato ai servizi sanitari. Proprio in queste regioni, tuttavia, l'implementazione è la più difficile, poiché la mancanza di reti fognarie centralizzate rende la raccolta di campioni rappresentativi molto più complicata.

Questa contraddizione può accentuare le disparità globali nella sorveglianza della resistenza antimicrobica. Le comunità con i maggiori rischi di esposizione possono essere allo stesso tempo quelle per cui ci sono meno dati e la minore capacità tecnica di monitoraggio.

Il problema ha anche una dimensione di giustizia ambientale. Le popolazioni senza accesso adeguato a fognature e acqua pulita sono più esposte al contatto con acqua contaminata che può contenere batteri e geni di resistenza, e molte di queste comunità sono più vulnerabili a inondazioni, temperature estreme e altri effetti dei cambiamenti climatici.

Eventi di questo tipo possono modificare la circolazione dei microrganismi. Le inondazioni possono mescolare le acque reflue con le fonti d'acqua e l'ambiente abitato, mentre le temperature elevate possono influenzare la sopravvivenza dei microrganismi e gli scambi genetici, complicando ulteriormente il controllo della resistenza.

Trasformare il monitoraggio delle acque reflue in un sistema operativo richiede però più della semplice raccolta periodica di campioni. L'analisi genetica deve identificare i geni di resistenza, gli agenti patogeni prioritari e la diversità genetica presente in ogni campione, e i risultati devono essere confrontati con dati provenienti da altre regioni e con informazioni mediche, agricole e ambientali.

Un ostacolo tecnico importante è stabilire quale microrganismo ospiti un certo gene di resistenza. La rilevazione di un gene nelle acque reflue non mostra automaticamente quale specie batterica lo porti o quale sia la probabilità che questa produca un'infezione umana, il che limita la precisione della valutazione del rischio.

La standardizzazione è un altro problema. I risultati ottenuti da due città non possono essere confrontati in modo affidabile se i campioni sono raccolti in modo diverso, utilizzano tecnologie di sequenziamento diverse o sono analizzati con metodi incompatibili.

Per questo motivo, l'autore dello studio raccomanda standard internazionali comuni per il campionamento, l'elaborazione del materiale biologico, il sequenziamento genetico e l'interpretazione dei dati. Un sistema globale richiederebbe anche investimenti a lungo termine, poiché il monitoraggio deve essere mantenuto sufficientemente a lungo affinché le evoluzioni e le modifiche genetiche possano essere osservate.

Si pongono anche problemi riguardanti la protezione dei dati. Un campione da un grande sistema municipale rappresenta una popolazione sufficientemente ampia da rendere difficile l'identificazione individuale, ma i campioni provenienti da edifici o comunità molto piccole possono contenere informazioni che, in determinate condizioni, consentono di dedurre dati sensibili.

La ricerca raccomanda l'elaborazione di regole riguardanti la riservatezza, il consenso, la gestione dei dati e il modo in cui i risultati vengono comunicati al pubblico. Questi standard sono necessari per evitare situazioni in cui il monitoraggio di un ospedale, di una comunità o di una regione produca stigmatizzazione o consenta l'identificazione indiretta di persone.

I dati genetici devono anche essere trasformati in informazioni utilizzabili dalle autorità. La rilevazione di migliaia di sequenze non produce automaticamente una decisione di salute pubblica, e l'analisi sottolinea la necessità di sistemi che combinino i dati ambientali con informazioni cliniche, agricole e farmaceutiche.

Un tale sistema potrebbe consentire di identificare il legame tra un aumento di un certo gene di resistenza nelle acque reflue e le modifiche nella prescrizione di antibiotici, l'attività di un ospedale, le pratiche agricole o l'inquinamento proveniente da un impianto industriale.

Le priorità proposte includono finanziamenti dedicati al monitoraggio, programmi pilota in regioni con risorse limitate, standard internazionali per la metodologia e investimenti in tecnologie che rendano l'analisi genetica più accessibile e più facile da applicare in diverse infrastrutture fognarie.

L'obiettivo finale è che il monitoraggio possa funzionare come un sistema di allerta precoce. L'identificazione di un nuovo gene in una regione o l'osservazione del suo trasferimento ad altri microrganismi potrebbe consentire interventi prima che quella particolare forma di resistenza diventi comune nelle infezioni umane.

L'analisi non afferma che il monitoraggio delle acque reflue possa sostituire il test clinico, la sorveglianza degli ospedali o il controllo dell'uso degli antibiotici. Propone l'integrazione del metodo in un sistema più ampio, in cui le informazioni ambientali completano i dati provenienti da esseri umani e animali.

I risultati presentati dalla DG Ambiente provengono da un articolo di prospettiva e un'analisi della letteratura scientifica realizzata dal ricercatore José Luis Balcázar. Il materiale non rappresenta una nuova politica adottata dalla Commissione Europea e non annuncia la creazione di un sistema europeo obbligatorio di monitoraggio delle acque reflue per la resistenza antimicrobica.

La Commissione precisa inoltre che il materiale riassume un singolo studio e che le opinioni e le conclusioni della ricerca indipendente non rappresentano necessariamente la posizione istituzionale della Commissione Europea. Altri studi possono giungere a conclusioni diverse.

La resistenza antimicrobica riduce l'efficacia degli antibiotici e di altri farmaci utilizzati contro i microrganismi ed è una delle priorità europee nel campo di One Health. L'approccio mira a coordinare la salute umana e veterinaria con l'agricoltura e la protezione degli ecosistemi, poiché l'uso e la diffusione degli antimicrobici non possono essere limitati a un solo settore.

Il monitoraggio delle acque reflue è stato fortemente ampliato durante la pandemia di COVID-19, quando l'analisi delle fognature ha consentito di identificare le tendenze di circolazione del virus a livello delle comunità. La ricerca presentata ora propone di utilizzare la stessa logica per i geni di resistenza agli antibiotici, ma con strumenti genetici e analitici più complessi.

L'integrazione di un tale sistema nelle strategie a lungo termine richiederebbe coordinamento internazionale, standard comuni e investimenti sostenuti. Il vantaggio perseguito sarebbe la rilevazione della resistenza emergente prima che i nuovi geni si diffondano in altri microrganismi, regioni e popolazioni e diventino un problema clinico difficile da controllare.