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疫情过后 超级细菌和污水厂更值得关注了

北极星水处理网  来源:JIEI创新实验室  作者:瓦村农夫  2021/3/4 9:45:07  我要投稿  
所属频道: 水处理  关键词:污水厂 污水原样 噬菌体

北极星水处理网讯:2020年至今,全球新冠病毒感染人数已经超过1亿,也有许许多多的人因此失去了生命。值得庆幸的是,随着疫苗的面世,这场全球大流行应该开始进入尾声了。

但一波未平一波又起,医学界其实还为另外一件事情担忧着——人们发现越来越多的细菌拥有了抗生素耐药性。

这些杀不死的细菌被称作“超级细菌”,它是全球公共卫生的定时炸弹。“What doesn't kill you makes you stronger”,这不仅是很多人的座右铭,也是这些超级细菌的属性标签。庆幸的是,少数医生和微生物学家已经知道去哪找解药了,只是说出来会有些让人意外——因为地点是在污水厂

究竟污水厂里有什么灵丹妙药让医生们喜出望外呢?

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噬菌体-细菌的天敌 | 图源:David Plunkert

污水厂有超级细菌的天敌

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Ruby Lin博士是澳洲Westmead医学研究所的项目经理,也是澳大利亚基因组技术协会的副主席。她有时要亲自去收集污水原样。这可能并不是好差事,但她希望她的工作能扭转这场随时可能爆发的医学危机。

他们要收集污水中一种叫噬菌体的东西。

什么是噬菌体?顾名思义,它干的活就是吃细菌。噬菌体一般有个大大的头,头里面有遗传物质DNA。它靠"触角"先吸附在细菌上,再用"尾巴"在细菌的壁膜开个洞,将DNA注入细菌。这些DNA利用细菌里的资源组装成下一代的噬菌体,等把细菌的资源都快耗尽之后就把细菌弄破,将新生的噬菌体释放出去去找细菌来吃。

其实早在100年前,噬菌体疗法就有过成功的治人案例,不过各种广谱抗生素的诞生让它逐渐被遗忘。因为噬菌体有个缺点,就是挑食——不对口的细菌还不吃。由于某种细菌感染往往会引发其他细菌的并发感染,因此当年找到匹配的噬菌体群不是易事。

不过这格局已经改变了,曾经的缺点反而成了优点——由于具有专一性,噬菌体不会杀敌一百自损三千,病人不用担心治疗后体内菌群的紊乱。

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林博士说:“澳洲有大量的老年人,其中很多人都在使用抗生素。我们最新的研究显示,那些对特定抗生素无反应的病人可以通过静脉注射噬菌体获得安全的替代治疗方案。” 而他们去养老院下水道收集样品的原因,是因为人粪里就富含噬菌体。

除了人粪,我们还可以在土壤和污水等环境中找到噬菌体。经济合作与发展组织(OECD)的数据显示,澳大利亚每年平均有290人死于八种耐药菌的感染。噬菌体被认为是这些别无选择的患者的最后希望。

然而,在全球范围,具有噬菌体治疗资质的机构并不多,Westmead医学研究所(WIMR)实验室就是其中一家。它是澳洲第一家允许对具有超级细菌感染者进行噬菌体治疗的临床试验机构。

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澳洲女孩的奇迹

我们先来看看噬菌体疗法的一个澳洲案例:

2020年1月,一个叫Dhanvi的澳洲女孩在海外度假的时候不幸遭遇车祸,身受重伤。她的腿上有多处骨折和伤口,无法愈合。她的左脚踝非常疼痛,根本无法走路。

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医生发现她的腿部有严重的细菌感染,而且已经开始出现抗生素耐药性了,这意味着要截肢的风险。对于一个热爱空手道和游泳的女孩来说,截肢显然不是她和她父母可以接受的方案,因此Westmead儿童医院的医生推荐她找悉尼大学的Jon Iredell教授问诊,后者有从事噬菌体治疗的研究。

Iredell教授的团队在确认Dhavni感染的细菌后,开始在全球范围的搜索,并最终为她找到了合适配对的噬菌体。小女孩在Westmead儿童医院进行了为期两周的住院治疗,接受了噬菌体的静脉注射。整个疗程疗程非常顺利,Dhavni没有出现任何副作用。几个月之后,她又可以重新走路了。“这真的就是个奇迹,”她的母亲Deyasini说。

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藏在污水厂的解药

2015年感恩节期间,来自美国著名大学的UC San Diego一对教授夫妇Tom Patterson和Steffanie Strathdee来到埃及度假。这时候Tom病了…

起初他以为是食物中毒,后来情况越发严重,直到他要被救伤直升机送到德国的医院才被发现了他内脏有个拟孢囊(pseudocyst),是由鲍氏不动杆菌(Acinetobacter baumannii)引发的。这菌来头不小,位列世界卫生组织WHO2017年的首批耐药性病原体清单榜首!

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可怜的老教授被“黑名单”中的超级细菌盯上,也是够不走运的了…

德国医院的医生一开始先给他用抗生素,但没有明显好转。圣诞节前,他被送回美国自家那边的Thornton医院继续治疗,但即使是药效超强的抗生素Colistin也不奏效。他甚至进入了昏迷期,医生都跟他妻子说好做好心理准备了。

妻子Steffanie不想轻易放弃。当有朋友来电告诉她有人在格鲁吉亚,通过噬菌体疗法战胜了超级细菌后,Steffanie开始向加州大学圣地亚哥分校的传染病科主任Robert Schooley博士求助,同时也利用自己的人脉在世界各地寻找噬菌体。最终,在美国和澳洲科学家帮助下,他们从污水厂得到合适的噬菌体并进行提纯。虽然过程有些曲折,但在几个疗程后,老教授终于在2016年8月批准出院回家了,并重回大学的研究生活。

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污水是把双刃剑

Patterson教授的故事在2017年的朋友圈可是火得一把,国内外许多标上“污水救了教授”之类的文章纷纷获得10W+。

如果这是你第一次听说污水中的噬菌体救活病危患者,那我想来个友好提醒:别轻易把污水神化或美化了。因为污水其实是把双刃剑,它既可以为医生和病人提供噬菌体,也可以转身变成超级病毒的滋生温床,并全球医生带来新麻烦。

瑞典哥德堡大学的团队近日在《Environment International》发表的研究显示,医院的下水道可能是超级细菌的繁殖温床,因为医院废水因自身含抗生素浓度较高,会快速杀死对抗生素敏感的细菌,而对多重药物都具耐药性的细菌会继续繁殖增长。这些研究似乎暗示医院需要自建污水处理系统来防止超级细菌的扩散和传播。

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污水厂的新角色

《Nature Communications》2019年的一篇研究论文显示,抗生素抗性基因的丰度和多样性存在地域差异。学者们从60个国家地区收集污水原水样品,提取其中的DNA进行宏基因组分析,结果显示发现发展中国家似乎使用更多的抗生素。

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《Nature Communications》文章的截图 | 图源:nature

以上信息一方面难免引起我们焦虑,但另一方面,结合这场新冠疫情,其实也让小编看到污水厂在新常态下可能会扮演的新角色——疾控中心的人可以通过污水厂水样得知当地是否出现某种细菌或病毒,也可以了解当地都有什么药物进入下水道,也可以预测当地的抗生素抗药性的风险水平。当然,除了提供大数据信息,医护人员也可以来污水厂取样,找到合适的噬菌体来为抗药性病人提供特殊疗法。

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无论如何,疫情过后,污水厂应该都会受到更大的关注了。小编是很期待污水厂和医学界、生命科学界有更多的跨界,因为这可能为污水厂带来更多的资(jin)源(qian)。希望这篇思绪有些凌乱的文章能让你对曾以为枯燥的污水厂工作或实验室研究重燃些许热情。


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