科技前沿抗生素抗性基因(ARGs)在環(huán)境中的遷移擴(kuò)散對(duì)人類(lèi)的健康安全造成威脅。環(huán)境中存在大量胞外DNA，在這些DNA中攜帶的ARGs會(huì)通過(guò)轉(zhuǎn)化的方式水平轉(zhuǎn)移至人類(lèi)病原菌中。然而，學(xué)界尚不清楚ARGs從環(huán)境到臨床病原菌的傳播軌跡以及ARGs傳播風(fēng)險(xiǎn)。
 　　基于此，中國(guó)科學(xué)院城市環(huán)境研究所研究員崔麗利用單細(xì)胞拉曼光譜，結(jié)合重水逆向標(biāo)記技術(shù)，實(shí)現(xiàn)了對(duì)胞外ARGs從土壤到臨床病原菌轉(zhuǎn)化過(guò)程的研究。在抗生素作用下，氘標(biāo)抗性菌具有高代謝活性，可在一小時(shí)內(nèi)將體內(nèi)的氘完全代謝，即在拉曼光譜下，抗性菌的拉曼C-D峰由高到消失。通過(guò)這一表型特征，研究人員快速鑒別出敏感型的受體菌與耐藥型的抗性基因結(jié)合子，通過(guò)計(jì)算結(jié)合子在總菌中的比例，可評(píng)估抗性基因的傳播能力并定量其風(fēng)險(xiǎn)。研究人員進(jìn)一步將上述方法運(yùn)用至土壤胞外DNA中，對(duì)五類(lèi)ARGs的轉(zhuǎn)化能力進(jìn)行檢測(cè)，發(fā)現(xiàn)氨芐青霉素類(lèi)ARGs的傳播風(fēng)險(xiǎn)大于頭孢拉定類(lèi)及環(huán)丙沙星類(lèi)，美羅培南類(lèi)和萬(wàn)古霉素類(lèi)ARGs的傳播風(fēng)險(xiǎn)最小。該方法針對(duì)可轉(zhuǎn)移的胞外ARGs進(jìn)行了鑒定和風(fēng)險(xiǎn)評(píng)估，為預(yù)防高風(fēng)險(xiǎn)ARGs的傳播提供了新指導(dǎo)。
 　　相關(guān)研究成果以Phenotypic Tracking of Antibiotic Resistance Spread via Transformation from Environment to Clinic by Reverse D2O Single- Cell Raman Probing為題，發(fā)表在Analytical Chemistry上，城市環(huán)境所博士研究生李弘哲為論文第一作者，崔麗為論文通訊作者。
 　　研究工作得到國(guó)家自然基金、中科院原創(chuàng)性創(chuàng)新項(xiàng)目、國(guó)際科學(xué)組織聯(lián)盟等的支持。
 單細(xì)胞拉曼光譜結(jié)合重水逆向標(biāo)記研究抗生素抗性基因水平轉(zhuǎn)移示意圖