Dynamics of antibiotic resistant bacteria in sewer systems: Extending the One-Health Approach to environmental studies

2022 Fiscal Year Final Research Report

• Project/Area Number: 20H04348
• Research Category: Grant-in-Aid for Scientific Research (B)
• Allocation Type: Single-year Grants
• Section: 一般
• Review Section: Basic Section 63040:Environmental impact assessment-related
• Research Institution: Kindai University
• Principal Investigator: Matsui Kazuaki 近畿大学, 理工学部, 教授 (40435532)
• Co-Investigator(Kenkyū-buntansha): 鏡味 麻衣子 横浜国立大学, 大学院環境情報研究院, 教授 (20449250) ; 川津 一隆 東北大学, 生命科学研究科, 助教 (20747547)
• Project Period (FY): 2020-04-01 – 2023-03-31
• Keywords: 下水生態系 / 微生物群集 / 薬剤耐性遺伝子 / time series

Outline of Final Research Achievements

Data implementation is necessary to extend the One health approach concept to environmental studies. We investigated on the seasonal dynamics of microbial communities and the antibiotic resistance genes (ARGs) in sewer environment using metabarcoding analysis and quantitative PCR analysis. Time series analysis revealed that the bacterial community assemble into two distinct community states according to the wastewater temperature. Over eighty percent of the bacterial community compositions matched between the US and Japanese sewers. However, the time series analysis indicated that the amount of ARGs was not influenced by the wastewater temperature. Those results suggest that the dynamics of ARGs were independent of bacterial community shifts in the sewer environment.

Free Research Field

微生物生態学

Academic Significance and Societal Importance of the Research Achievements

河川や湖沼と同様に、下水中においても微生物群集が季節変化していることを実証した。日本と米国の微生物叢の比較では、相対的な微生物量の80％以上が共通した微生物種で占められていることがわかった。また下水における薬剤耐性遺伝子量の通年変化を、初めてデーターとして示した。さらに薬剤耐性遺伝子の拡散パターンが、可動遺伝因子を介した拡散経路以外にも、もう一つ別に存在する可能性を示した。遺伝子の水平伝播環境中での薬剤耐性細菌の動態がほとんど明らかにされていない中、ヒトの生活圏での薬剤耐性遺伝子動態を示す事で、One Healthアプローチをより中味の伴った行動指針にできると期待できる。