È stato scoperto che i prodotti del trattamento delle acque reflue contengono tracce di DNA resistente agli antibiotici. Questi prodotti sono spesso reintrodotti nell'ambiente e nell'approvvigionamento idrico, potenzialmente con conseguente diffusione della resistenza agli antibiotici. Come tale, i ricercatori della University of Southern California Viterbi School of Engineering hanno studiato lo sviluppo di questi geni potenzialmente dannosi e pericolosi nei processi di trattamento delle acque reflue. Le loro scoperte, pubblicato in Scienze e tecnologie ambientali , indicano che anche basse concentrazioni di un solo tipo di antibiotico portano alla resistenza a più classi di antibiotici.

"Stiamo arrivando rapidamente in un posto spaventoso che si chiama "mondo post-antibiotico, "dove non possiamo più combattere le infezioni con gli antibiotici perché i microbi si sono adattati per essere resistenti contro quegli antibiotici, " ha detto Adam Smith, assistente professore di ingegneria civile e ambientale presso la USC e investigatore capo dello studio. "Sfortunatamente, i sistemi di trattamento delle acque ingegnerizzati finiscono per essere una sorta di focolaio per la resistenza agli antibiotici".

La maggior parte degli antibiotici che consumiamo viene metabolizzata nei nostri corpi. Però, piccole quantità passano attraverso di noi nei nostri rifiuti, che vengono poi trasportati agli impianti di trattamento delle acque reflue. Presso questi impianti, uno dei modi comuni in cui le acque reflue vengono trattate è con un bioreattore a membrana, che utilizza sia un sistema di filtrazione che un processo biologico in cui i batteri microscopici consumano i prodotti di scarto.

Mentre si consumano i rifiuti organici, il batterio incontra gli antibiotici ed esprime geni di resistenza che riducono l'efficacia di questi farmaci. Questi geni di resistenza possono quindi essere trasmessi dal genitore alla cellula figlia e tra i vicini attraverso un processo noto come trasferimento genico orizzontale.

Mentre i batteri mangiano, si riproduce e cresce, si accumula un eccesso chiamato biomassa. Un tipico impianto di trattamento delle acque reflue produce ogni giorno tonnellate di biomassa. Una volta trattato, viene smaltito in discarica o utilizzato come fertilizzante per l'agricoltura e le colture zootecniche.

In uno scenario ancora più terribile, piccole quantità di batteri resistenti agli antibiotici e DNA fluttuante passano attraverso la membrana di filtrazione ed escono dall'altra parte dell'impianto di trattamento in quello che viene chiamato l'effluente, o il flusso d'acqua che esce dalla struttura. A Los Angeles, parte di questo sarà scaricato nel fiume L.A. e nell'Oceano Pacifico, mentre il resto viene riciclato per l'irrigazione, autolavaggi, antincendio, o per ricostituire le acque sotterranee fornite, una comune fonte di acqua potabile.

Il gruppo, includendo anche Ali Zarei-Baygi, il primo autore dello studio e il dottorato di ricerca. studente all'USC, Moustapha Harb, borsista post-dottorato alla USC, Filippo Wang, dottorato di ricerca studente all'USC, e Lauren Stadler, professore assistente alla Rice University, ritengono che la quantità di organismi resistenti agli antibiotici formati negli impianti di trattamento potrebbe essere ridotta attraverso alterazioni nei processi di trattamento. Per esempio, impiegando ossigeno libero, o anaerobico, processi piuttosto che processi aerobici, e utilizzando la filtrazione a membrana.

Di conseguenza, per il loro studio, hanno utilizzato un bioreattore a membrana anaerobico su piccola scala e hanno confrontato i profili di resistenza agli antibiotici risultanti nella biomassa e nell'effluente tra loro e con le diverse concentrazioni e tipi di antibiotici che hanno introdotto nel sistema.

Hanno scoperto due scoperte chiave:la resistenza nella biomassa e nell'effluente sono diverse e quindi non si può usare l'una per prevedere l'altra; e le correlazioni che hanno trovato tra l'antibiotico aggiunto ei geni di resistenza non erano sempre chiare. Infatti, i loro risultati hanno indicato la resistenza a più farmaci in cui i batteri avevano geni che consentivano la resistenza a più classi di antibiotici.

"La resistenza a più farmaci sembra essere l'impatto più allarmante di questo, "Smith ha detto. "Indipendentemente dagli antibiotici influenti, che sia solo una o concentrazioni molto basse, probabilmente c'è molta resistenza a più farmaci che si sta diffondendo".

Credono che ciò sia dovuto alla presenza di elementi genetici chiamati plasmidi. Un plasmide può trasportare geni di resistenza per diversi tipi di antibiotici, determinando correlazioni positive tra un tipo di antibiotico e il gene di resistenza di un altro. Questo non solo complica ulteriormente le cose, ma può essere estremamente pericoloso. A causa delle loro dimensioni estremamente ridotte—1, 000 volte più piccoli dei batteri:i plasmidi fluttuanti possono facilmente attraversare il sistema di filtrazione nel processo di trattamento ed uscire dall'impianto nell'effluente.

Il team sta ora esaminando più da vicino la composizione dell'effluente e prevede di applicare ciò che hanno appreso ad altri flussi di rifiuti, come rifiuti animali, attraverso una partnership con l'USDA.