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Die Rolle freier extrazellulärer DNA in der Verbreitung antimikrobieller Resistenzen über die Grenzen des Ökosystems entlang der Lebens- und Futtermittelkette (EJP FED-AMR)

01/2020-06/2022

Förderprogramm / Mittelgeber: Europäische Union

Förderkennzeichen: 773830

Internetseite des Drittmittelprojektes: https://fed-amr.ages.at/

Beschreibung des Projektes:

Das Projekt beschäftigt sich mit der Relevanz des horizontalen Transfers von Antibiotikaresistenzgenen (ARG) durch extrazelluläre DNA (exDNA) im Vergleich zu bakterieller Konjugation über die Grenzen von Ökosystemen hinweg.

ExDNA ist ubiquitär in der natürlichen Umwelt vorhanden und stabil genug, um ein wichtiges Reservoir für ARGs darzustellen. Die Verteilung antimikrobieller Resistenz (AMR) auf exDNA über Ökosystemgrenzen hinweg wird unter kontrollierten, aber natürlich vorkommenden Umweltbedingungen in landwirtschaflichen Freiluftforschungsflächen des Hydrologischen Freiluftlabors HOAL (hydrology open air laboratory) in Petzenkirchen (Österreich) untersucht. Die Untersuchungen von Konzentrationen, Vielfalt, dynamischer Variabilität und Mobilität von ARGs sowie die bakteriologische Biodiversität werden in einer einjährigen Verlaufsstudie durchgeführt. Berücksichtigt werden hierbei eine komplette Nutzpflanzenwachstumsphase, verschiedene Düngemittel und Bewirtschaftungsmodelle sowie diverse unterschiedliche - jedoch zusammenhängende - Umweltkompartimente entlang der Route: Schweinefarm --> Dünger --> Erde --> Nutzpflanzen/Lebensmittel/Futtermittel --> Boden/Oberflächengewässer --> Schweinefarm (und andere angeschlossene, den Menschen betreffende Bereiche). Die Ergebnisse des HOAL werden mit Daten aus 8/23 gleichwertigen Kompartimenten in Nord-, Ost-, und Südeuropa verglichen. Über Sequenzvergleiche und phylogenetische Verwandtschaftsanalysen von ARGs und resistenten Bakterien soll die Bewegung von ARGs über die Grenzen der Ökosysteme geschlussfolgert werden. Der Zusammenhang zwischen menschlichen und nicht-menschlichen Reservoirs von AMR wird exemplarisch an C. difficile als Objekt für ARG-Transfer über die Ökosystemgrenzen hinweg und Konjugation als Mittel des horizontalen Gentransfers erörtert. Die vorherrschenden Selektionsdrücke in den verschiedenen Habitaten werden eruiert, indem antimikrobielle Wirkstoffe, Herbizide und Spurenelemente in Proben der entsprechenden Kompartimente quantifiziert werden. In Mikrokosmen des Bodens und mithilfe eines Modells des Schweinegastrointestinaltraktes werden Umweltbedingungen identifiziert, welche einen möglichen induzierenden oder hemmenden Einfluss auf die bakterielle Expression relevanter Gene für die Aufnahme freier exDNA haben. Um den Einfluss von Transformation im Vergleich zur Konjugation zu bestimmen, werden als Modelorganismen Acinetobacter sp. (Transformation) und C. difficile (Konjugation) verwendet. Alle aus dem Projekt gewonnenen Daten werden genutzt, um ein Wahrscheinlichkeitsmodell aufzubauen, welches das Auftreten von AMR in Zielkeimen beschreibt sowie um ein präziseres Bild über die verhältnismäßige Beteiligung von Transformation und Konjugation bezüglich der ARG-Aufnahme in Erde und Böden zu erschaffen. Weitere Modelle werden Schlüsselfragen zu beobachteten räumlich-zeitlichen Veränderungen in mikrobiellen Gemeinschaften adressieren und so der Identifizierung von kritischen Kontrollpunkten für Maßnahmen zur Reduktion der Verbreitung von AMR aus der Umwelt dienen.

Projektpartner

• University of Surrey
• National Institute of Health
• Universität Tartu
• Österreichische Agentur für Gesundheit und Ernährungssicherheit GmbH, AT
• Pa?stwowy Instytut Weterynaryjny - Pa?stwowy Instytut Badawczy
• Státní zdravotní ústav
• Veterinærinstituttet, NO
• Statens Serum Institut
• Institut Pasteur
• Friedrich-Loeffler-Institut Jena
• National University of Ireland, Galway

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