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都市下水のメタゲノミクス解析に基づく抗菌薬耐性のグローバルモニタリング
Global monitoring of antimicrobial resistance based on metagenomics analyses of urban sewage.
PMID: 30850636 PMCID: PMC6408512. DOI: 10.1038/s41467-019-08853-3.
抄録
抗菌薬耐性（AMR）は世界の公衆衛生にとって深刻な脅威であるが、健康なヒト集団のAMRに関する代表的なデータを得ることは困難である。ここでは、未処理下水のメタゲノム解析を用いて、60カ国79施設の細菌抵抗性の特徴を明らかにした。その結果、ヨーロッパ/北アメリカ/オセアニアとアフリカ/アジア/南アメリカの間で、AMR遺伝子の豊富さと多様性に系統的な違いがあることがわかった。抗菌薬使用データと細菌分類学は、我々が観察したAMRの変動のごく一部を説明するにすぎない。抗菌クラス間の交差選択や、サイト間の航空旅行の影響を示す証拠は見当たらない。しかし、AMR遺伝子の豊富さは社会経済的、健康的、環境的要因と強く相関しており、これを用いて世界各国のAMR遺伝子の豊富さを予測した。この結果は、世界のAMR遺伝子の多様性と豊富さが地域によって異なることを示唆しており、衛生と健康の改善がAMRの世界的な負担を制限する可能性があることを示唆している。我々は、倫理的にも経済的にも受け入れ可能な方法として、下水のメタゲノム解析を提案する。
Antimicrobial resistance (AMR) is a serious threat to global public health, but obtaining representative data on AMR for healthy human populations is difficult. Here, we use metagenomic analysis of untreated sewage to characterize the bacterial resistome from 79 sites in 60 countries. We find systematic differences in abundance and diversity of AMR genes between Europe/North-America/Oceania and Africa/Asia/South-America. Antimicrobial use data and bacterial taxonomy only explains a minor part of the AMR variation that we observe. We find no evidence for cross-selection between antimicrobial classes, or for effect of air travel between sites. However, AMR gene abundance strongly correlates with socio-economic, health and environmental factors, which we use to predict AMR gene abundances in all countries in the world. Our findings suggest that global AMR gene diversity and abundance vary by region, and that improving sanitation and health could potentially limit the global burden of AMR. We propose metagenomic analysis of sewage as an ethically acceptable and economically feasible approach for continuous global surveillance and prediction of AMR.