Die Eindämmung der "schleichenden Pandemie" der Antibiotikaresistenzen (AMR) ist eine der größten Herausforderungen für die menschliche Gesundheitsversorgung. Zwischen einer und fünf Millionen Todesfälle pro Jahr werden direkt durch antibiotikaresistente bakterielle Infektionen verursacht oder stehen damit in Zusammenhang. Hierbei spielt die Umwelt eine entscheidende Rolle als Reservoir und Übertragungsweg für die Verbreitung von AMR.

Die Technische Universität Dresden (Deutschland) und ein chinesisches Konsortium unter Leitung der Tsinghua-Universität, allesamt Vorreiter in der Erforschung der Umweltdimensionen von AMR, kombinieren in Explore-AMR ihr methodisches Fachwissen, um die Überwachung und Risikobewertung von AMR in Umweltkompartimenten zu verbessern und somit die Verbreitung von AMR einzudämmen.

Projekt Explore-AMR © TU Dresden

Fachlicher Hintergrund

Infektionen mit antibiotikaresistenten Erregern werden Prognosen zufolge bis 2050 die häufigste menschlische Todesursache darstellen. Aktuellen Schätzungen zufolge sterben bereits jetzt jedes Jahr über 1 Million Menschen an antibiotikaresistenten bakteriellen Infektionen. Antibiotikaresistenzgene (ARG) sind eine der Hauptursachen für den Erwerb von Resistenzen durch Bakterien. Sie können sich rasch in den bakteriellen Gemeinschaften von Menschen, Tieren und der Umwelt ausbreiten, wodurch die Wirksamkeit von Antibiotika verringert wird. Somit können Infektionen schwer oder gar nicht behandelt werden.

Die klinischen Aspekte der Ausbreitung von AMR wurden bereits umfassend untersucht. Die Umweltdimension ist jedoch noch wenig erforscht. Dabei ist die Berücksichtigung der Umwelt von entscheidender Bedeutung, da sie als Reservoir und Weg für die Ausbreitung von ARGs dient. Verunreinigtes Wasser, Böden und Luft können die Übertragung von antibiotikaresistenten Bakterien und ihren ARGs zwischen Umwelt, Mensch und Tier erleichtern und so einen Kreislauf zunehmender Resistenz erzeugen. Die Berücksichtigung des Umweltaspekts ist für einen umfassenden Ansatz zur Eindämmung der Bedrohung des globalen Gesundheitssystems durch Antibiotikaresistenzen und zur Erhaltung der Wirksamkeit wichtiger antimikrobieller Medikamente für künftige Generationen von entscheidender Bedeutung. Folglich müssen robuste, standardisierte AMR-Überwachungsprotokolle und neue Methoden entwickelt werden, um die Häufigkeit von AMR in der Umwelt und eine Abschätzung ihrer Risiken für die menschliche Gesundheit zu ermöglichen.

Projekte, Ziele und Ergebnisse

Die grundlegende Zielsetzung dieses Projekts ist die Erstellung von robusten, standardisierten Protokollen für die Überwachung und Risikobewertung von AMR in der Umwelt. Dies wird durch die Entwicklung und Optimierung von diversen kulturbasierten, molekularen und bioinformatischen Methoden zur Analyse der Verteilung, der Mobilität und der Wirte von ARGs in verschiedenen Umweltkompartimenten realisiert.

So wurde im Rahmen des Projekts bereits eine neue molekulare Methode zur Bestimmung des Mobilitätspotenzials von ARGs und damit des Risikos ihres Eintretens in Humanpathogene entwickelt. Durch die Nutzung von Multiplex-ddPCR-Technologie, die im Rahmen von COVID19-Überwachungskampagnen in großem Umfang eingesetzt wurde, bietet die schnelle und kosteneffiziente Natur dieser Methode klare Vorteile für zukünftige AMR-Überwachungs- und Risikobewertungsmaßnahmen. Darüber hinaus wurden im Rahmen des Projekts, mithilfe fortschrittlicher sequenzbasierter Methoden, die Verbreitung von AMR und die damit verbundenen Gesundheitsrisiken in der Umwelt der chinesischen Megacity Shenzhen kartiert. Auf diese Weise konnten die Hauptquellen der AMR-Belastung identifiziert werden, die als Ansatzpunkte für künftige Eindämmungsmaßnahmen dienen können.

Bakterien unter dem Mikroskop © TU Dresden

Durch die Kombination von Ergebnissen verschiedener Methoden und der aufgezeichneten Probenmetadaten konzentriert sich das Projekt nun auf die Identifizierung geeigneter Indikatoren, mit denen einem hohen Risiko in künftigen Überwachungskampagnen identifiziert werden kann. Darüber hinaus werden standardisierte Protokolle erstellt, um die vorgeschlagenen Indikatoren in diversen Umweltmatrices kosten- und arbeitseffizient bestimmen zu können.

Koordinator

Prof. Dr. Thomas U. Berendonk
Direktor des Instituts
Institut für Hydrobiologie
Technische Universität Dresden
Tel.: +49 351 463 34956
thomas.berendonk@tu-dresden.de
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