Cuando el huracán María tocó tierra, devastando Dominica, Santa Cruz, y Puerto Rico en septiembre de 2017, las inundaciones y los cortes de energía causaron estragos en la tierra debilitada, resultando en la contaminación de las vías fluviales con desechos humanos no tratados y microorganismos patógenos.

Seis meses después del mortal huracán de categoría 5, La profesora de ingeniería civil y ambiental de Virginia Tech, Amy Pruden, dirigió un equipo de investigadores de Virginia Tech, incluyendo a Maria Virginia Riquelme y William Rhoads, luego investigadores postdoctorales, quienes empacaron sus maletas y útiles de laboratorio y se dirigieron a Puerto Rico.

El territorio insular de los Estados Unidos ubicado en el noreste del Mar Caribe había sido devastado, hundiendo a sus 3,4 millones de habitantes en crisis. La destrucción masiva presentó una oportunidad crítica para que los investigadores estudiaran cómo el daño a la infraestructura de aguas residuales podría contribuir a la propagación de la resistencia a los antibióticos, una creciente amenaza para la salud pública mundial.

En un estudio publicado en American Chemical Society's Revista de ciencia y tecnología ambientales, Los investigadores de Virginia Tech y los colaboradores internacionales han desarrollado aún más un enfoque innovador de vigilancia de la resistencia a los antibióticos mediante la aplicación de técnicas de secuenciación de ADN para detectar la propagación de enfermedades en las cuencas hidrográficas afectadas por tormentas a gran escala.

"Este estudio es un paso crítico hacia el establecimiento de un enfoque de vigilancia unificado e integral para la resistencia a los antibióticos en las cuencas hidrográficas, "dijo Pruden, el Profesor W. Thomas Rice de Ingeniería Civil y Ambiental. "Idealmente, se puede aplicar como línea de base para rastrear perturbaciones y preocupaciones de salud pública asociadas con tormentas futuras ".

En la última década, Mojigato un microbiólogo e ingeniero ambiental, ha trabajado con sus estudiantes usando secuenciación de ADN de próxima generación, una especialidad de Pruden's, para examinar las cepas de Legionella como operaban antes, durante, después, y fuera de los brotes de la enfermedad del legionario en varios pueblos y ciudades de todo el país, incluido Flint, Michigan.

Con fondos de RAPID de la National Science Foundation y en colaboración con la investigadora principal Christina Bandoragoda, científico investigador de la Universidad de Washington con experiencia en modelización de cuencas hidrográficas y análisis geoespacial, Los investigadores de Virginia Tech se asociaron con Graciela Ramirez Toro, profesor y director del Centro de Educación, Conservación e Interpretación Ambiental, y su grupo de investigación en la Universidad Interamericana local en San Germán, Puerto Rico. Juntos, identificaron tres sitios de muestreo en cuencas hidrográficas con distintos patrones de uso de la tierra y niveles de entrada de aguas residuales que eran ideales para rastrear patrones geoespaciales en la aparición de genes bacterianos que causan resistencia a los antibióticos.

El estudiante de doctorado de Pruden y primer autor del artículo, Benjamin Davis, utilizó un método llamado secuenciación de ADN metagenómico de escopeta para detectar genes de resistencia a antibióticos en muestras de agua de río de tres cuencas hidrográficas. incluidas las muestras recolectadas en caminatas hasta los tramos prístinos aguas arriba de las cuencas hidrográficas y aguas abajo de tres plantas de tratamiento de aguas residuales. La metagenómica es el estudio de material genético recuperado directamente de muestras ambientales.

El análisis de los datos reveló que dos marcadores antropogénicos de resistencia a los antibióticos (secuencias de ADN asociadas con los impactos humanos en la cuenca) se correlacionaban con un conjunto distinto de genes de resistencia a los antibióticos. en relación con los que se correlacionaron específicamente con los marcadores fecales humanos.

Se hizo evidente una clara demarcación de la influencia de las plantas de tratamiento de aguas residuales en los perfiles de genes de resistencia a los antibióticos y los niveles se elevaron aguas abajo de las plantas de tratamiento de aguas residuales. resultando en una alta diversidad de genes que impactan la resistencia a antibióticos clínicamente importantes, como betalactámicos y aminoglucósidos, en las muestras de la cuenca. Algunos de los genes de resistencia a los betalactámicos detectados se asociaron con infecciones mortales resistentes a los antibióticos en la región y mostraron evidencia de poder atravesar cepas bacterianas. También se observó que los marcadores antropogénicos de resistencia a los antibióticos predecían con mayor precisión los genes de resistencia a los betalactámicos que los marcadores fecales humanos.

Aunque se desconocen los niveles de referencia de genes de resistencia a los antibióticos en las cuencas hidrográficas de Puerto Rico antes del huracán María, Metodologías de vigilancia como estas podrían usarse para evaluar los impactos futuros de las grandes tormentas en la propagación de la resistencia a los antibióticos. dijeron los investigadores.

Es probable que muchas comunidades internacionales no tengan acceso a herramientas sofisticadas de monitoreo basadas en metagenómica en un futuro cercano, pero la identificación de objetivos de un solo gen, como los marcadores antropogénicos de resistencia a antibióticos, hacer mucho más accesible la vigilancia de cuencas hidrográficas de la resistencia a los antibióticos. Y tales genes se pueden cuantificar directamente mediante la reacción en cadena de la polimerasa cuantitativa, produciendo rentable, resultados rápidos en menos de un día.