I ricercatori dell'Università di Washington hanno testato in che modo gli attuali metodi di disinfezione dell'acqua e delle acque reflue danneggiano un gene di resistenza agli antibiotici batterico. Qui è mostrato lo studente di dottorato in ingegneria civile e ambientale UW Huan He che sta testando quanto bene la luce UV danneggi un gene di resistenza agli antibiotici batterico. Credito:Mark Stone/Università di Washington
Ogni anno almeno 2 milioni di americani vengono infettati da batteri che non possono essere trattati con antibiotici, e almeno 23, 000 di queste persone muoiono, secondo i Centers for Disease Control.
Questi batteri possono finire nella nostra acqua, ecco perché usiamo disinfettanti per ucciderli o impedirne la crescita per trattare sia i rifiuti che l'acqua potabile.
Ma finora pochi ricercatori hanno verificato se questi trattamenti sono efficaci nel rimuovere i geni che codificano per i tratti che rendono questi batteri resistenti agli antibiotici. Alcuni ricercatori sono preoccupati che, anche dopo il trattamento, i batteri non resistenti potrebbero ancora diventare resistenti raccogliendo geni intatti lasciati da batteri resistenti agli antibiotici danneggiati.
Sebbene non sia chiaro se ciò stia accadendo attualmente, i ricercatori vogliono essere preparati per questo scenario. Quindi un team dell'Università di Washington ha testato in che modo gli attuali metodi di disinfezione dell'acqua e delle acque reflue influenzano i geni di resistenza agli antibiotici nel DNA batterico. Sebbene questi metodi funzionino bene per scoraggiare la crescita batterica, hanno avuto vari successi nel degradare o disattivare un gene rappresentativo della resistenza agli antibiotici.
I ricercatori hanno recentemente pubblicato i loro risultati sulla rivista Scienze e tecnologie ambientali e stanno sviluppando un modello per il trattamento adeguato di qualsiasi gene di resistenza agli antibiotici.
"Il DNA di per sé non è particolarmente tossico o dannoso. Ma è importante considerare il suo destino una volta che è nell'ambiente perché può potenzialmente diffondere tratti indesiderati nelle comunità batteriche, " ha detto l'autore corrispondente Michael Dodd, un professore associato nel dipartimento di ingegneria civile e ambientale dell'UW. "Abbiamo trovato nell'ambiente sempre più geni di resistenza agli antibiotici rilevanti dal punto di vista medico.
"Il riconoscimento che questi geni sono presenti nell'ambiente non è nuovo:altri gruppi hanno già fornito una grande quantità di informazioni sul loro comportamento come contaminanti ambientali. L'unicità del nostro lavoro è che ci stiamo concentrando sul svelare e caratterizzare davvero come una varietà di processi di disinfezione influenzano il destino di tali geni, così possiamo capire meglio come questi diversi trattamenti influenzano i batteri resistenti agli antibiotici e il loro DNA nella nostra acqua".
Gli attuali impianti di trattamento delle acque utilizzano una varietà di metodi di disinfezione. La maggior parte prevede l'esposizione dell'acqua alla luce UV o a composti contenenti cloro o ossigeno, come il cloro da solo o l'ozono.
Huan He, studente di dottorato in ingegneria civile e ambientale della UW, esamina la crescita dei batteri su piastre di agar contenenti un antibiotico. Credito:Mark Stone/Università di Washington
Per determinare come questi metodi influenzano sia i batteri che i geni di resistenza agli antibiotici, Dodd e il suo team hanno utilizzato un sistema modello:un batterio del suolo innocuo chiamato Bacillus subtilis . Il team ha lavorato con un ceppo di B. subtilis che ha sovrapprodotto un gene, chiamato blt, che fa una proteina che lascia B. subtilis pompare gli antibiotici, rendendo il batterio resistente a una varietà di antibiotici comuni.
I ricercatori hanno esposto i batteri a diversi metodi disinfettanti e poi hanno monitorato due cose:quanto bene i batteri trattati sono cresciuti quando esposti agli antibiotici e se il gene all'interno dei batteri è stato danneggiato.
"Come ci aspettavamo, tutti i trattamenti che abbiamo esaminato hanno avuto successo nell'interrompere la vitalità batterica, " ha detto il primo autore Huan He, uno studente di dottorato in ingegneria civile e ambientale UW. "Ma abbiamo visto risultati contrastanti per il danno al DNA".
Alle esposizioni tipiche utilizzate per il trattamento dell'acqua, tre metodi hanno mostrato una degradazione o disattivazione del gene superiore al 90%:luce UV, ozono e cloro. Il team ha determinato che questi tre metodi sono in gran parte efficaci nel prevenire la diffusione della resistenza agli antibiotici disattivando i batteri e danneggiando il gene della resistenza.
Ma altri due disinfettanti chiamati biossido di cloro e monoclorammina hanno mostrato a malapena alcun danno al gene.
"Abbiamo scoperto che questi due metodi degradano il DNA così lentamente che non è successo quasi nulla durante il periodo di esposizione all'acqua in condizioni di trattamento tipiche, " disse Lui. "In effetti, abbiamo scoperto che il DNA di batteri trattati con biossido di cloro e monoclorammina conserva la capacità di trasferire i tratti di resistenza agli antibiotici ai batteri non resistenti molto tempo dopo che i batteri originali sono stati uccisi".
Attualmente il team sa quanto velocemente questi metodi disinfettanti influenzino il gene utilizzato nello studio. Ora i ricercatori stanno sviluppando un modello che consentirebbe loro di stimare la rapidità con cui qualsiasi gene verrebbe danneggiato.
"Se potessimo prevedere l'efficacia con cui ogni metodo disinfettante disattiverebbe o degraderebbe un gene specifico, quindi possiamo valutare meglio strategie di trattamento efficaci per degradare qualsiasi gene di resistenza agli antibiotici che presenta un problema, " Ha detto Dodd. "I processi di disinfezione sono strumenti molto importanti per prevenire la diffusione della resistenza agli antibiotici. Stiamo cercando di comprenderli meglio in modo da poterli progettare e utilizzare in modo più efficace in futuro".
