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Novo método para encontrar genes de resistência a antibióticos em amostras de águas residuais indica limites de amostras isoladas
Testar o conteúdo de uma simples amostra de água residual pode revelar muito sobre o que ela carrega, mas não conta toda a história, de acordo com os engenheiros da Universidade Rice, nos Estados Unidos.
Um novo estudo mostrou que amostras compostas coletadas durante 24 horas em uma estação de tratamento de esgoto urbano fornecem uma representação muito mais precisa do nível de genes de resistência a antibióticos (ARGs) na água residual. De acordo com os Centros de Controle e Prevenção de Doenças (CDC), a resistência a antibióticos é uma ameaça global à saúde responsável por milhões de mortes em todo o mundo.
No processo, os pesquisadores descobriram que, embora o tratamento secundário de águas residuais reduza significativamente a quantidade de ARGs alvo, os desinfetantes de cloro frequentemente usados em estágios posteriores do tratamento podem, em algumas situações, ter um impacto negativo na água liberada de volta ao meio ambiente.
O laboratório da Dra. Lauren Stadler na Escola de Engenharia da Universidade Rice relatou ter visto níveis de concentrações de RNA resistentes a antibióticos 10 vezes maiores em amostras compostas do que o que eles veem nos chamados grabs, instantâneos coletados quando o fluxo através de uma estação de tratamento de águas residuais é mínimo.
A Dra. Lauren Stadler e as principais autoras Dra. Esther Lou e Priyanka Ali, ambas pesquisadoras em seu laboratório, relataram seus resultados na revista científica Environmental Science & Technology: Water.
Os resultados podem levar a melhores protocolos de tratamento de águas residuais para diminuir a prevalência de genes de resistência a antibióticos em bactérias que se propagam nas plantas e podem transferir esses genes para outros organismos no ambiente.
“A questão é crítica porque a resistência a antibióticos é mortal, causando cerca de 2,8 milhões de infecções nos EUA a cada ano e levando a mais de 35.000 mortes”, disse a Dra. Lauren Stadler, professora de Engenharia Civil e Ambiental e pioneira na análise contínua de águas residuais para sinais do vírus SARS-CoV-2, responsável pela COVID-19.
“Eu acho que é intuitivo que pegar uma única amostra de águas residuais não é representativo do que flui ao longo do dia inteiro. Os fluxos e cargas de águas residuais variam ao longo do dia, devido aos padrões de uso da água. Embora saibamos que isso é verdade, ninguém mostrou o grau em que os genes de resistência a antibióticos variam ao longo do dia”, destacou a professora Stadler.
Para o estudo, a equipe de pesquisa coletou amostras em duas campanhas de 24 horas, uma durante o verão e outra durante o inverno, em uma estação na área de Houston que desinfeta rotineiramente as águas residuais. Eles coletaram amostras a cada duas horas de vários estágios do processo de tratamento de águas residuais e realizaram testes de PCR em laboratório para quantificar vários genes clinicamente relevantes que conferem resistência a fluoroquinolona, carbapenem, ESBL e colistina, bem como um gene integron-integrase classe 1 conhecido como um elemento genético móvel (MGE) por sua capacidade de se mover dentro de um genoma ou se transferir de uma espécie para outra.
As amostras recolhidas permitiram determinar a concentração de ARGs e cargas ao longo de um dia de semana típico, a variabilidade nas taxas de remoção com base nas amostras aleatórias e o impacto do tratamento secundário e desinfecção com cloro na remoção de ARGs.
A equipe descobriu que a grande maioria da remoção de ARGs ocorreu devido a processos biológicos em oposição à desinfecção química. Na verdade, eles observaram que a cloração, usada como desinfetante final antes que as águas residuais tratadas fossem lançadas no meio ambiente, pode ter selecionado organismos resistentes a antibióticos.
Como os resultados dos instantâneos podem variar significativamente durante um determinado dia, eles tiveram que ser coletados continuamente durante 24 horas. Isso exigiu que os pesquisadores passassem um longo período na estação de tratamento de águas residuais.Tal compromisso não será necessário se o monitoramento de águas residuais em tempo real se tornar uma realidade. Atualmente, os pesquisadores estão desenvolvendo sensores bacterianos que detectam a presença de ARGs e patógenos, incluindo o SARS-CoV-2, continuamente em diferentes locais dentro de um sistema de águas residuais. Esse projeto em andamento na Universidade Rice para construir sensores bacterianos que emitem um sinal elétrico imediato ao detectar um alvo foi objeto de um estudo publicado na revista científica Nature recentemente.
Acesse o artigo científico completo publicado na revista Environmental Science & Technology: Water (em inglês).
Acesse o resumo do artigo publicado na revista Nature (em inglês).
Acesse a notícia completa publicada na página da Universidade Rice (em inglês).
Fonte: Jeff Falk, Universidade Rice.
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