科技前沿抗生素抗性基因(ARGs)在環(huán)境中的遷移擴散對人類的健康安全造成威脅。環(huán)境中存在大量胞外DNA，在這些DNA中攜帶的ARGs會通過轉化的方式水平轉移至人類病原菌中。然而，學界尚不清楚ARGs從環(huán)境到臨床病原菌的傳播軌跡以及ARGs傳播風險。
 　　基于此，中國科學院城市環(huán)境研究所研究員崔麗利用單細胞拉曼光譜，結合重水逆向標記技術，實現(xiàn)了對胞外ARGs從土壤到臨床病原菌轉化過程的研究。在抗生素作用下，氘標抗性菌具有高代謝活性，可在一小時內(nèi)將體內(nèi)的氘完全代謝，即在拉曼光譜下，抗性菌的拉曼C-D峰由高到消失。通過這一表型特征，研究人員快速鑒別出敏感型的受體菌與耐藥型的抗性基因結合子，通過計算結合子在總菌中的比例，可評估抗性基因的傳播能力并定量其風險。研究人員進一步將上述方法運用至土壤胞外DNA中，對五類ARGs的轉化能力進行檢測，發(fā)現(xiàn)氨芐青霉素類ARGs的傳播風險大于頭孢拉定類及環(huán)丙沙星類，美羅培南類和萬古霉素類ARGs的傳播風險最小。該方法針對可轉移的胞外ARGs進行了鑒定和風險評估，為預防高風險ARGs的傳播提供了新指導。
 　　相關研究成果以Phenotypic Tracking of Antibiotic Resistance Spread via Transformation from Environment to Clinic by Reverse D2O Single- Cell Raman Probing為題，發(fā)表在Analytical Chemistry上，城市環(huán)境所博士研究生李弘哲為論文第一作者，崔麗為論文通訊作者。
 　　研究工作得到國家自然基金、中科院原創(chuàng)性創(chuàng)新項目、國際科學組織聯(lián)盟等的支持。
 單細胞拉曼光譜結合重水逆向標記研究抗生素抗性基因水平轉移示意圖