基于纳米孔(Nanopore)长读长宏基因组学揭示海边受纳水环境中耐药基因的富集机制
摘要
该工作利用第三代纳米孔测序技术（Nanopore Technology），对污水厂出水受纳水体中的耐药基因及其细菌宿主携带者的进行快速检测，并且自主开发了一个快速检测耐药基因和细菌宿主的宏基因组学分析工具ARGPore2，实现了对耐药细菌及所携带耐药基因的精准检测。同时，该方法能应用于复杂的环境样品，能对环境中爆发的病原菌及其耐药基因的进行有效的监测和预防。
引言
耐药基因已被世界卫生组织列为危害人类健康安全的亟待解决的污染物。目前由于抗生素在畜牧业、农业、医药业等的滥用，使得环境中的抗生素污染程度加剧，导致耐药性的微生物能够更好地适应含有抗生素的环境生存。由于耐药性细菌在环境中的扩散和携带有耐药基因的可移动原件在菌落中水平转移，耐药基因能够在广泛地扩散和传播。尤其当人类健康相关的致病菌吸纳了这些耐药基因致使致病菌产生了耐药性，这类耐药性致病菌将会严重危害到人类健康生存。因此揭示环境中耐药基因以及携带的细菌宿主和耐药基因在环境中的传播机制，这会为控制和阻断耐药基因肆意扩散危害人类健康安全的问题提供帮助。
污水厂用于处理居民生活、医院和工厂等排放的污染水体，是耐药基因传播和耐药性细菌富集的重要场所。通过污水厂的污水处理工艺，污水厂出水中98%的耐药基因都会被处理，但是排放水体中剩余的耐药基因进入受纳水体后会在菌群间传播和转移，从而影响受纳水体的水体质量。目前，在受纳水体这类的复杂环境中，使用的高通量定量PCR，分离培养耐药性细菌和二代宏基因组测序等方法在一定程度上可以去检测耐药基因及其携带宿主，但是并不能准确地追溯耐药基因的传播宿主和揭示耐药基因的传播机理。由此，为了更全面地去揭示耐药基因在受纳水体中传播的机理，本项工作将使用第三代纳米孔测序技术对受纳水体样品进行宏基因组测序和分析。目前第三代纳米孔测序技术能够在复杂样品中检测出菌群种类和耐药基因，但是并不能准确地鉴别出耐药基因的宿主。我们开发ARGPore2分析流程，结合第三代纳米孔测序数据，能够更准确地鉴定耐药基因以及定位耐药基因的携带菌种，从而为监测环境中耐药基因的传播提供了有效的手段。
研究内容
