Tracking of antibiotic resistant bacteria in water environment by using genetic and chemical tracers

2021 Fiscal Year Final Research Report

• Project/Area Number: 19H02272
• Research Category: Grant-in-Aid for Scientific Research (B)
• Allocation Type: Single-year Grants
• Section: 一般
• Review Section: Basic Section 22060:Environmental systems for civil engineering-related
• Research Institution: Kanazawa University
• Principal Investigator: Honda Ryo 金沢大学, 地球社会基盤学系, 教授 (40422456)
• Co-Investigator(Kenkyū-buntansha): 渡部 徹 山形大学, 農学部, 教授 (10302192) ; 西山 正晃 山形大学, 農学部, 准教授 (10802928) ; 原 宏江 金沢大学, 地球社会基盤学系, 助教 (70823524) ; 松浦 哲久 金沢大学, 地球社会基盤学系, 准教授 (90771585) ; 田中 宏明 京都大学, 工学研究科, 教授 (70344017)
• Project Period (FY): 2019-04-01 – 2022-03-31
• Keywords: 薬剤耐性 / 雨天時下水越流水 / 都市河川 / 微生物群集

Outline of Final Research Achievements

A survey of the target urban river revealed that the proportion of antimicrobial resistance genes increased uniformly from upstream to downstream during outflow of combined sewage overflow during wet weather. The proportion of mobile genetic elements, which are associated with spread of antimicrobial resistance among different species by horizontal gene transfer, also increased during wet weather. The in vitro experiment revealed that β-lactamase-producing genes can be horizontally transmitted to other bacteria in the sediment environment. These results indicate that the release of combined sewage overflow during wet weather not only releases a large quantity of antimicrobial resistance genes, but also possibly increase the chance in spread of antimicrobial resistance by horizontal gene transfer.

Free Research Field

環境微生物学

Academic Significance and Societal Importance of the Research Achievements

本研究の成果により，合流式下水道雨天時越流水が河川環境中における薬剤耐性の拡散動態に与えている影響が明らかになった。都市下水は，環境中に拡散する薬剤耐性の主要な排出源であり，その拡散の低減において，雨天時下水越流水の制御が重要であることが明らかになった。また，環境中における遺伝子水平伝搬による細菌間での薬剤耐性の拡散について，底泥環境下で一定の割合で起こりうることが示唆され，雨天時下水越流水によって，水平伝搬の要因となる遺伝子の放流量も増えることが明らかになった。以上のことは，ワンヘルスの考えのもとで環境中の薬剤耐性の拡散を抑制するために重要な知見である。