VŠCHT povede evropský projekt zaměřený na šíření antibiotické rezistence v odpadních vodách

Aby mohli vědci eliminovat toto dramaticky rostoucí nebezpečí, musí nejprve zmapovat jeho přesný rozsah v celosvětovém měřítku a vypracovat mezinárodně akceptované metodické standardy. To je hlavním úkolem nového projektu REPARES (program Horizon2020 EU), jehož hlavním koordinátorem je Vysoká škola chemicko-technologická v Praze.

Výzkumné skupiny docenta Jana Bartáčka (Ústav technologie vody a prostředí VŠCHT Praha) a profesorky Kateřiny Demnerové (Ústav biochemie a mikrobiologie VŠCHT Praha) vedou konsorcium tvořené zástupci špičkových pracovišť v dané výzkumné oblasti. Jsou jimi Technická univerzita Delft, dánská Univerzita Aalborg, Portugalská katolická univerzita a Evropské centrum excelence pro udržitelné technologie vody (WETSUS). „Složení konsorcia je pro nás jako sen, jedná se skutečně o elitní uskupení, což na druhou stranu znamená velký závazek pro nás jako koordinátora,“ říká docent Bartáček.

Tříletý projekt startuje 1. října 2019, rozpočet činí 20 milionů korun. REPARES je zároveň jedním ze čtyř projektů, které byly letos uděleny českým univerzitám v rámci výzvy H2020-WIDESPREAD-03-2018: Twinning.

„Mohlo by se zdát, že rezistentní patogeny v odpadních vodách nepředstavují velký problém, pokud jsou tyto vody před vypuštěním odvedeny do čistíren odpadních vod, jak je tomu se zhruba 97 % odpadních vod v Česku. Opak je ale pravdou,“ vysvětluje docent Bartáček.

„Většina patogenů sice nepřežije podmínky procesu čištění, jejich genetická informace, tzv. geny rezistence, se však může šířit dál přenosem na jiné, nepatogenní bakterie, které se v čistírnách běžně množí a mohou se dostat do řek nebo podzemních vod. Mluvíme zde o tzv. horizontálním přenosu genů, který se v bakteriálních kulturách běžně děje a může být zprostředkován fyzickým kontaktem bakterií, přenosem volné DNA nebo pomocí virů (bakteriofágů),“ dodává docent Bartáček.

Aby mohli vědci této hrozbě čelit, potřebují standardizovat metody kvantifikace genů rezistence v prostředí čistíren odpadních vod. „To je naším primárním úkolem v projektu REPARES. Kromě toho uspořádáme také velkou mezilaboratorní srovnávací studii a výsledky monitoringu zpřístupníme prostřednictvím mezinárodně dostupné databáze mikroorganismů spojených s čištěním odpadních vod MiDAS, kterou spravuje partnerská univerzita Aalborg,“ říká profesorka Kateřina Demnerová.

Koncept projektu vznikl na základě dlouholeté spolupráce dr. Dany Vejmelkové (VŠCHT Praha) a skupiny prof. Marka van Loosdrechta (Technická univerzita Delft).

V čem spočívá antibiotická rezistence?

Svá varování k danému tématu pravidelně publikuje např. Světová zdravotnická organizace (WHO) nebo Lékaři bez hranic (MSF). Podstatou této hrozby je schopnost patogenních bakterií odolávat dosud známým a běžně používaným antibiotikům, jako je penicilin, karbapenemy nebo vankomycin. Zmiňované patogenní organizmy jsou přitom původci celosvětově běžných chorob, např. tuberkulózy, zápalu plic, kapavky nebo salmonelózy.

Antibiotické rezistence bakterií vzniká pod vlivem zvýšených, avšak nikoli letálních, koncentrací antibiotik či jiných stresových faktorů a může být založena na různých mechanismech, např. enzymatické transformaci molekuly antibiotika, změně metabolismu nebo zvýšené schopnosti aktivně se dané látky zbavovat. Tyto mechanismy mohou být specifické pro jednu látku, nebo naopak univerzální, fungující pro velké skupiny antibiotik.

„Pokud trvá působení antibiotik dostatečně dlouho (tzv. selekční stres), kultury bakterií si vytvoří některé tyto obranné mechanismy a uloží („zakódují“) si je do své DNA. Další generace bakterií jsou pak rezistentní vůči určitým antibiotikům, aniž by jim byly v minulosti vystaveny a tuto rezistenci mohou šířit dál,“ vysvětluje profesorka Demnerová.

Ačkoli je známa přirozená rezistence vůči přírodním antibiotikům, jako je penicilin, masivní šíření rezistentních kmenů je spojeno až s vývojem a masivní aplikací antibiotik v současné medicíně. Tyto kmeny vznikají a uvolňují se nejen v tělech pacientů trpících danou chorobou, ale následně se mohou šířit a vznikat i v odpadních vodách z objektů, kde se tito pacienti léčí. „Bohužel nejde pouze o nemocnice, ale i o domácnosti a v neposlední řadě o zemědělské objekty – zdaleka největší objemy antibiotik se aplikují v chovu zemědělských zvířat,“ uzavírá profesorka Demnerová.