La Dra. Amy Pruden y su equipo, que realizan investigaciones integradoras sobre la resistencia a los antimicrobianos en las aguas residuales, enfatizan el enfoque One Health y el uso del monitoreo de las aguas residuales para vincular la prescripción de antibióticos con los genes de resistencia.
Durante el año pasado, la Dra. Amy Pruden, profesora distinguida de Ingeniería Civil y Ambiental en Virginia Tech, y sus colegas avanzaron importantes fronteras de investigación para aclarar aún más los aspectos ambientales de la resistencia a los antimicrobianos (RAM). Como se destaca en el Programa de Acción Mundial de la Organización Mundial de la Salud (OMS) y en el informe del Programa de las Naciones Unidas para el Medio Ambiente sobre la lucha contra las superbacterias, un enfoque de Una Salud que considere la salud interconectada de los seres humanos, los animales y el medio ambiente es esencial para combatir la propagación de la resistencia a los antimicrobianos, pero la dimensión ambiental está relativamente mal definida. El 14 de octubre, Pruden fue invitado a hablar sobre este tema como orador principal en el Simposio Internacional One Health en Berlín, Alemania.
La Dra. Pruden destacó la investigación de su equipo publicada el mes pasado en NPJ Antibiotics and Resistance¹. Al asociarse con los investigadores médicos Dr. Lauren McDaniel, Dr. Jayasingha Rao, Dr. Elizabeth Nowak y Dr. Anthony Baffour-Bonny de la Clínica Carillion, que presta servicios en el estado de Virginia, en el suroeste de EE. UU., pudieron obtener datos de prescripción de antibióticos para la región y mapear las tasas de prescripción de pacientes hospitalizados y ambulatorios por visita de paciente en dos áreas adyacentes. Cobertizo de alcantarillado.
Descubrieron que, si bien las tasas de prescripción ambulatoria cayeron drásticamente durante las primeras etapas de la pandemia de COVID-19, algunas regiones tuvieron tasas de prescripción ambulatoria significativamente más altas durante el período de 2017 a 2022 examinado en el estudio. Compararon estos datos con datos de secuenciación metagenómica longitudinal de aguas residuales que ingresan a dos plantas de tratamiento de aguas residuales (PTAR) correspondientes y descubrieron que las PTAR que prestan servicios a comunidades con tasas de prescripción de antibióticos históricamente más altas tenían un mayor número y diversidad de genes únicos de resistencia a los antibióticos (ARG).
Este estudio tiene implicaciones importantes para los beneficios de mejores prácticas de gestión de antimicrobianos y proporciona un ejemplo del valor de la vigilancia basada en aguas residuales en el seguimiento de la resistencia a los antimicrobianos a escala regional.
Campaña de muestreo de bacterias resistentes a los antibióticos en el agua
Durante los últimos seis meses, el equipo de Pruden ha iniciado una campaña de muestreo a largo plazo para bacterias resistentes a los antibióticos (BRA) y ARG en ríos de todo el este de Estados Unidos. El equipo de la Dra. Valerie J. Harwood dirigió el muestreo en Florida, el Dr. Walid Alari dirigió el muestreo en Tennessee, la Dra. LaTanya Logan dirigió el muestreo en Atlanta y Chicago, la Dra. Emily Garner dirigió el muestreo en Virginia Occidental y el Dr. Peter Vikesland se asoció con Pruden para realizar muestreos en todo Virginia. Los BRA de interés son E. coli resistente a cefotaxima, Enterococcus resistente a vancomicina y eritromicina, y Pseudomonas aeruginosa resistente a ceftazidima e imipenem.
El análisis de los resultados está en curso y ayudará a identificar las fuentes de estos patógenos representativos de ESKAPEE en el medio ambiente, incluida la contribución relativa de una variedad de plantas de tratamiento de aguas residuales, desde pequeñas hasta grandes. Este estudio también brinda la oportunidad de comparar con cepas clínicas de BRA y ayudará a abordar las lagunas en el conocimiento epidemiológico con respecto a la contribución de la exposición ambiental a las infecciones por RAM en humanos.
Se realizarán más secuenciaciones metagenómicas y de todo el genoma para descubrir el origen y la evolución de la resistencia en estos ambientes acuáticos. Este esfuerzo también es esencial para dar pasos hacia la estandarización de métodos basados en cultivos para el monitoreo ambiental de patógenos ESKAPEE, lo que a menudo es difícil debido a la contaminación con microorganismos no específicos.
Futuras investigaciones sobre secuenciación metagenómica
En los próximos meses, el Dr. Matthew Blair y su equipo en Pruden, Weikesland y la Universidad de Alabama analizarán más a fondo los datos de secuencia metagenómica recopilados de aguas afluentes y efluentes de plantas de tratamiento de aguas residuales en India, Filipinas, Botswana, Suiza, Portugal, Suecia y Estados Unidos. Este estudio se basa en estudios recientes que revelaron patrones sorprendentes en la abundancia relativa y la relevancia clínica de los ARG en las aguas residuales en función de la geografía2,3. Este estudio más detallado brinda la oportunidad de investigar los impulsores de estos patrones, incluidos los factores socioeconómicos y el nivel de políticas y esfuerzos de gestión locales y nacionales.
Accesibilidad mejorada
Finalmente, el equipo de Pruden trabajó con el Dr. Liqing Zhang para desarrollar una herramienta basada en la web para hacer más accesibles las herramientas metagenómicas para monitorear los ARG en el medio ambiente. En agosto, su equipo lanzó CIWARS (Ciberinfraestructura para la vigilancia de la resistencia a los antimicrobianos transmitida por el agua) como un servidor web configurado para datos metagenómicos a largo plazo. Además, avanzamos hacia el uso de modelos de lenguaje a gran escala en la identificación de ARG a través de ProtAlignARG y la implementación de gráficos de ensamblaje para mapear el contexto local de ARG en elementos genéticos móviles y patógenos a través de ARGContextProfiler.
superar desafíos
Uno de los principales obstáculos para el progreso de la investigación realizada por Pruden y sus colaboradores es la pérdida de financiación de la Agencia de Protección Ambiental de Estados Unidos (US EPA), como informó anteriormente INN. Esto se debe a la reciente y desafortunada decisión de la Agencia de Protección Ambiental de Estados Unidos de cerrar su Oficina de Investigación y Desarrollo y poner fin a todos los proyectos de investigación financiados. Esta financiación fue esencial para respaldar el seguimiento nacional de los BRA y los ARG en los ríos como medio para conocer mejor la ecología y la evolución de la resistencia a los antimicrobianos y la contribución de la exposición ambiental a las infecciones resistentes que se encuentran en la clínica.
Su equipo pudo avanzar en una escala más modesta con el apoyo de la Beca de Formación Doctoral de Investigación y Capacitación (NRT) de la Fundación Nacional de Ciencias para combatir la resistencia a los antimicrobianos, el Instituto Fralin de Ciencias de la Vida de Virginia Tech, la Facultad de Ingeniería de Virginia Tech y otras fuentes internas. Pruden enfatiza que la inversión en investigación ambiental sobre la RAM es más importante que nunca, especialmente a escala internacional, para comprender mejor las causas fundamentales del problema e identificar estrategias efectivas para garantizar que los antibióticos sigan sirviendo como medicamentos que salvan vidas para las generaciones futuras.
Referencias
Maile Moskowitz, A; Marrón, CL, Afrin Rumi, M; Moumi, N; Majeed, H; Finkielstein, C; Ceci, A; González, R; Shea, K, McDaniel, L; Baffour-Bonnie, A; Rao, J; Zhang, L; Pruden, A; Weikesland, Pensilvania Adyacente 2 Antes y después de la pandemia de COVID-19 Asociación entre el uso de antimicrobianos y los patrones genéticos de resistencia a las aguas residuales a través del análisis metagenómico de dos plantas de tratamiento. NPJ Antimicrobianos y Resistencia. 30 de septiembre de 2025. https://doi.org/10.1038/s44259-025-00153-9 https://pmc.ncbi.nlm.nih.gov/articles/PMC6408512/ https://pubs.acs.org/doi/10.1021/acs.est.1c08673
Este artículo también se publicará en el número 24 de la revista trimestral.
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