Exploring pool of horizontally transferred antibiotic resistance genes in reclaimed water

探索再生水中水平转移的抗生素抗性基因库

• 批准号: 17F17373
• 负责人: 春日 郁朗
• 金额: $ 1.41万
• 依托单位: The University of Tokyo
• 依托单位国家: 日本
• 项目类别: Grant-in-Aid for JSPS Fellows
• 财政年份: 2017
• 资助国家: 日本
• 起止时间: 2017-11-10 至 2020-03-31
• 项目状态: 已结题
• 来源: https://kaken.nii.ac.jp/grant/KAKENHI-PROJECT-17F17373/
• 关键词: 抗生物質耐性遺伝子; 細胞外DNA; 下水再生水; 塩素消毒

下水再生水処理では、細胞内だけではなく、細胞外に存在するDNA画分中の抗生物質耐性遺伝子（ARGs: Antibiotic resistance genes）に注目する必要がある。本研究で確立した限外ろ過膜を活用した細胞外DNAの回収率にについて詳細な評価を行った。まず限外ろ過膜を用いてすべての画分のDNAを試料中から濃縮した。その後、細胞内DNA及び懸濁物に付着した細胞外DNA（Ads_exDNA）を、遠心分離によって溶存態の細胞外DNA（Dis_exDNA）から分離した。Ads_exDNAについては、プロテアーゼKによる処理を施すことで回収率が向上することが明らかになった。Dis_exDNA及びAds_exDNAはシリカを用いて精製し、細胞内DNAについては既成のキットを用いて抽出した。Dis_exDNAの回収率を評価するために、異なる長さのDis_exDNA（10, 4, 1.0, 0.5 kbp）をスパイクして実験を行ったところ、プロセス全体での回収率は10 kbp及び4 kbpのDis_exDNAについては60%程度であったのに対して、より短いDis_exDNAの回収率は40％程度であり、Dis_exDNAの回収率はDNA長に依存することが示された。下水処理水が流入する都市河川において、Dis_exDNA及びAds_exDNAに含まれるARGsの実態を評価した。Dis_exDNA及びAds_exDNAに含まれるARGsは、全体の0.03%-20.9%、1.8%-26.7%をそれぞれ占めており、ARGsの全存在量の中で無視できない画分であることが確認された。これらの知見について、国際学会での発表に加え、国際学術雑誌への論文掲載を達成した。

在污水回收的水处理中，有必要将重点放在细胞内，而且在细胞外存在的DNA馏分上。使用本研究中建立的超滤膜对细胞外DNA的恢复率进行了详细评估。首先，使用超滤膜从样品中浓缩所有馏分的DNA。随后，通过离心通过离心分离将附着在细胞内DNA的细胞外DNA（ADS_EXDNA）与溶解的细胞外DNA（DIS_EXDNA）分离。已经发现，使用蛋白酶K的治疗提高了恢复率。使用二氧化硅纯化DIS_EXDNA和ADS_EXDNA，并使用预制试剂盒提取细胞内DNA。为了评估dis_exDNA的恢复率，通过具有不同长度dis_exDNA（10、4、1.0、0.5 kbp）的尖峰进行实验，并表明整个过程的恢复速率约为10和4 kbp dis_exDNA，而较短的dis_exdna的恢复率约为40％，指示disnna的恢复率约为40％。 dis_exdna和ads_exdna在城市河流中包含的ARG的实际状态，评估了污水处理水流的情况。 DIS_EXDNA和ADS_EXDNA中包含的ARG分别为0.03％-20.9％和1.8％-26.7％，分别占总的，并且被确认为在ARG的总丰度中无法忽略的一部分。除了在国际学术会议上介绍这些发现外，它们还发表在国际学术期刊上。

项目成果

Prevalence of intracellular and extracellular antibiotic resistance genes in an urban river receiving wastewater effluent

接收废水的城市河流中细胞内和细胞外抗生素抗性基因的流行率

• 发表时间: 2019
• 作者: Miaomiao Liu;Ikuro Kasuga;and Akihiko Hata
• 通讯作者: and Akihiko Hata