الفهرس 
AbstractOnly 14 pages are availabe for public view
 |  | from | 200 |  |  |
| | | from | 200 | | |
Abstract
المستخلص العربي
صحةاشارت منظمة الصحة العالمية (WHO) ان انتشار مقاومة المضادات الحيوية هى مشكلة عامة عالمية كبرى. تعتبرمحطات معالجة مياه الصرف الصحي (WWTPs) نقاط ساخنة لتطوير ونشر الجينات المقاومة للمضادات الحيوية (ARGs) والبكتيريا المقاومة للمضادات الحيوية (ARB) في البيئة.
تهدف الدراسة الحالية إلى سد الفجوة المعرفية الموجودة في شمال إفريقيا والدول العربية فيما يتعلق بحالة مشكلة مقاومة المضادات الحيوية في البيئات المرتبطة بالأنشطة البشرية مثل محطات معالجة مياه الصرف الصحي من خلال تطبيق نُهج تحليل تسلسل الحمض النووي للجيل القادم والمعلوماتية الحيوية.
تم عزل الحمض النووي الجينومي الكلي من العينات البيئية التي تم جمعها شهريًا على مدى ستة أشهر من المدخل (INF) والمياه المعالجة (EFF) والحمأة المنشطة (SL) فى كامل محطة تزمنت لمعالجة مياه الصرف الصحي في محافظة بني سويف بمصر. لتجنب التقلبات في استخراج الحمض النووي والتنوع في الظروف البيئية في كل حدث أخذ عينات ، قمنا بتجميع الحمض النووي المعزول من حجرات مياه الصرف الصحي خلال فترة أخذ العينات في ما مجموعه ست عينات من الحمض النووي المجمعة (اثنان من كل مواقع INF و EFF و SL). بعد ذلك ، تم تسلسل عينات الحمض النووي باستخدام تسلسل ثنائي الطرف (2 × 150 زوج قاعدى) بندقية ميتاجينومي DNA. تم دراسة تسلسلات الحمض النووي عالية الجودة التي تم إنشاؤها لجميع العينات في نهجين متوازيين لتحليل المعلومات الحيوية.
تضمن النهج الأول تحليل المعلومات الحيوية للقراءات الميتاجينومية المجمعة لتقييم ملفات تعريف وفرة الجينات المقاومة للمضادات الحيوية ، وتقدير كفاءة إزالة ARG في محطة معالجة مياه الصرف الصحي التي تم فحصها ، وتحديد مدى بقاء ARG من INF إلى EFF ، وتحديد التركيب الميكروبي لجميع العينات في مختلف الرتب التصنيفية.
فى نهج المعلوماتية الحيوية الثاني ، تم تجميع التسلسلات الميتاجينومية لعينات INF و EFF لمياه الصرف الصحي في تسلسلات DNA اطول (contigs) بحد أدنى يبلغ 1000 زوج قاعدى. بعد ذلك ، أجرينا تقييمًا كميًا لتحديد مستوى المخاطرلاجمالى الجينات المقومة للمضادات الحيوية البيئية فى عينات INF و EFF اعتمادا على قيمة النسب لجينات المقاومة للمضادات الحيوية وتواجد العناصر الوراثية المساعدة على الانتقال (MGE) والتسلسلات الشبيهة بالعوائل البكتيرية المسببة للامراض المكتشفة في مجموعات البيانات المجمعة باستخدام بحث التشابه في قواعد البيانات المرجعية لمتواليات البروتين المعروفة مسبقا لجينات مقاومة المضادات الحيوية و العناصر الوراثية المساعدة على الانتقال (MGEs) ومسببات الأمراض البكتيرية. بالإضافة إلى ذلك تم حساب النسب المئوية المحتملة للتنقل لـ ARGs المكتشفة بناءً على مدى التواجد المشترك لـ ARGs و MGEs على نفس المتسلسلة contig. علاوة على ذلك ، اقترحنا إطارًا تكامليًا لتحديد ARGs ذات المخاطر الصحية العالية المحتملة اعتمادا على النسبة المئوية المحتملة للتنقل ، ومرضية البكتريا المضيفة ، وفئة التعريف لـ ARGs المكتشفة (مثالية ، صارمة ، أو فضفاضة) على contigs المجمعة. بالإضافة إلى ذلك ، استخرجنا مسودة الجينومات المجمعة الميتاجينومية عالية الجودة (MAGs) من لـ INF و EFF باستخدام برنامج تجميع الجينوم. أخيرًا ، تم اكتشاف الجينومات التي تحتوي على ARGs المكتسبة كدليل على احتمال حدوث نقل الجينات الأفقي (HGT) في ميكروبيوم مياه الصرف الصحي.
أظهرت نتائج النهج الأول أن ARGs الناسخة لمقاومة الأدوية المتعددة ، والأمينوغليكوزيد ، والباسيتراسين ، والبيتا لاكتام ، والسلفوناميد ، والتتراسيكلين كانت أكثر الأنواع وفرة في محطة معالجة مياه الصرف الصحي التي تم فحصها. بلغت كفاءة إزالة ARGs من INF إلى EFF 98 ٪ في محطة معالجة مياه الصرف الصحي التي تم فحصها. ومع ذلك ، فيما يتعلق بتنوع ARG ، تم اكتشاف تواجد حوالي 68 ٪ من الأنواع ARG (أسماء الجينات) في INF في النفايات السائلة والحمأة المنشطة. تشير هذه النتائج إلى انخفاض كفاءة عملية معالجة مياه الصرف للقضاء على ARGs من مياه الصرف الصحي المعالجة والمخلفات الصلبة الحيوية. وهذا بدوره يشكل خطرًا محتملاً لانتشار ARG في التيارات النهائية أو في مدافن النفايات. أظهر التركيب التصنيفي لـميتاجينومات ال INF و EFF و SL أن Phyla شعب لـ Proteobacteria و Bacteroidetes و Firmicutes و Actinobacteria كانت سائدة في جميع مجموعات البيانات. أظهر التخصيص التصنيفي على مستوى الأنواع أن بعض الأنواع المسببة للأمراض مثل Escherichia coli و Klebsiella pneumonia و Aeromonas caviae استمرت في عينات الصرف الصحي المتدفقة والحمأة المنشطة في محطة معالجة مياه الصرف الصحي.
نظرًا لأنه ليس لجميع ARGs نفس مستوى المخاطر من الانتشار في البيئة ، فقد أوضحت الدراسة الثانية المستوى المحتمل للمخاطر لـ ARGs المكتشفة في العينات الميتاجينومية . أظهرت النتائج أن حجم درجات المخاطر المقاومة المحسوبة لمجموعات بيانات INF و EFF المجمعة التي تنتمي إلى الدراسة الحالية (47.87 و 26.80 على التوالي) كانت قريبة من المتوسط العالمي للنظراء المختارين من الميتاجينومات الأخرى لمياه الصرف الصحي في جميع أنحاء العالم (41.06 و 26.06 على التوالي) . علاوة على ذلك ، أشار تحليل إمكانية تنقل ARG إلى أن 25٪ من ARGs المكتشفة (161 من أصل 648 جينًا) كانت تتشارك التواجد مع المحددات الجينية المتنقلة في نفس contigs الحامل ARG مما يشير إلى قدرتها على التبادل داخل مياه الصرف الصحي ميكروبيوتا. صنف مخطط التصنيف الهرمي ARG مجموعات ARG المتنقلة إلى 5 مستويات للمخاطر. إجمالي 39 ARG عالي القدرة على الانتقال حملت الترميز لمقاومة سبع فئات من الأدوية بما في ذلك أمينوغليكوزيد (12 جينًا) ، بيتا لاكتام (11 جينًا) ، ديامينوبيريميدين (3 جينات) ، فلوروكينولون (3 جينات) ، ماكروليد-لينكوساميد-ستربتوجرامين ، MLS (4 جين) ، المضادات الحيوية الببتيدية (جين واحد) ) ، الفينيكول (3 جينات) والتتراسيكلين (جينان) تم تصنيفهما على أنهما المستويان 1 و 2 من أعلى المخاطر الصحية للانتشار في بيئات المصب. كانت جميع ARGs التي تنتمي إلى هذين المستويين عبارة عن ARGs عالية القدرة للتنقل (النسبة المئوية للتنقل اكبر من او تساوى 95 ٪) ، محمولة من قبل مضيفين ممرضين محتملين وتم تحديد فئاتها التعريفية بمثالية وصارمة بواسطة برنامج معرف الجينات المقاومة. على الجانب الآخر ، تم اعتبار أولئك الذين ينتمون إلى المستويين 3 و 4 (إجمالي 11 جينًا) مصدرًا للتهديد الصحي الناشئ نظرًا لأنهم جميعًا مصنفون بدرجة عالية من القدرة على الانتقال ولكن ليس بالضرورة أن يكونوا موجودين في مسببات الأمراض وتم شرحها على أنها فئة فضفاضة بواسطة RGI. تم تجميع الـ 111 من ARGs المتنقلة المتبقية في المستوى 5 الأقل خطورة حيث كانت نسبة التنقل في جميع الجينات أقل من 95٪.
نتج عن تجميع الجينوم لميتاجينومات INF و EFF المجمعة استعادة 35 و 118 جينوم بكتيرى على التوالي بحد أدنى من الاكتمال بنسبة 70 ٪ والحد الأقصى للتلوث بنسبة 10 ٪. ومن المثير للاهتمام ، أن أيا من جينومات INF لم يحتوى على مشفرة لـ ARGs المكتسبة كما هو موضح بواسطة برنامج Resfinder. ومع ذلك ، تم استرداد 10 ARGs مكتسبة من 6 EFF جينوم. هذة ARGs المكتسبة المشفرة لمقاومة المضادات الحيوية مهمة طبيا بما في ذلك التتراسيكلين (tet39 ، tet (Q)) ، بيتا لاكتام (GES-14 ، cfxA6) وماكرولايد (mdf (A) ، mph (E) ، msr (E)).
بشكل عام ، من المأمول أن تلقي نتائج هذا النهج البحثي الجديد في مصر ومعظم الدول العربية الأضواء على حجم المشكلة والمخاطر الصحية المحتملة لأحجام ARG في البيئات التي تمثلها محطات معالجة مياه الصرف الصحي.