人類微生物組，生活在我們內(nèi)部和皮膚上的各種微生物，因其在廣泛的人類健康問題中的作用而備受關(guān)注。現(xiàn)在，研究人員發(fā)現(xiàn)建筑環(huán)境還有一個微生物組，其中包括一個生活在供水管道內(nèi)的潛在致病菌群落。

3月11日發(fā)表在“ 應(yīng)用與環(huán)境微生物學(xué) ”雜志上的一篇論文描述了在美國一家大醫(yī)院的淋浴軟管中發(fā)現(xiàn)的微生物群落。該研究使用尖端的宏基因組學(xué)技術(shù)記錄了細菌和相關(guān)基因，這些技術(shù)可以表征使用傳統(tǒng)的基于培養(yǎng)的微生物學(xué)檢測無法檢測到的生物。

來自美國環(huán)境保護局和佐治亞理工學(xué)院的研究人員合作研究了這些生物膜群落，但還不能說這些細菌是否對醫(yī)院病人構(gòu)成威脅。但由于一些基因可能表明致病特征 - 例如對抗生素的抗性 - 研究人員希望更多地了解潛在的健康影響，以及其他建筑物是否容納類似的生物膜?？股啬退幮允鞘澜缧l(wèi)生組織確定的公共衛(wèi)生新興優(yōu)先事項，該組織于2015年發(fā)布了解決該問題的全球行動計劃。

喬治亞理工學(xué)院土木與環(huán)境工程學(xué)院的副教授Kostas Konstantinidis說：“我們可以自信地說，如果病原體存在于其中，那么它們的存在就不會很豐富。” “但我們在這些生物膜中檢測到豐富的生物體似乎具有可能引起關(guān)注的特征，因為它們與一些可能構(gòu)成威脅的機會性病原體相關(guān)，特別是對免疫功能低下的醫(yī)院患者而言”

該研究首先是由EPA研究人員培養(yǎng)從各個病房取出的40個淋浴軟管中的細菌。從五個淋浴軟管中提取核酸，并使用新一代測序技術(shù)進行處理。測序數(shù)據(jù)被發(fā)送到佐治亞理工學(xué)院，博士生瑪利亞朱莉安娜索托 - 吉龍在那里將序列與已知細菌進行匹配 - 以及具有已知效應(yīng)的基因，如毒力和抗生素抗性。

微生物組研究發(fā)現(xiàn)了大量細菌，研究人員認為這些細菌是先前未描述的新型“類分枝桿菌”物種，與羅氏分枝桿菌和分枝桿菌密切相關(guān)。相反，傳統(tǒng)的基于文化的方法確定了與變形菌屬有關(guān)的生物 - 如鞘氨醇單胞菌屬，Blastomonas屬和Porphyrobacter屬 - 是最豐富的。

生物膜群落包含與消毒劑耐受性相關(guān)的基因，其占注釋蛋白總量的2.3% - 以及與宿主免疫系統(tǒng)的定植和逃避相關(guān)的較低豐富的毒力決定因素。另外，鑒定了可能賦予對β-內(nèi)酰胺，氨基糖苷，安非他酮和喹諾酮抗生素抗性的基因。這些基因的頻率高于佐里湖(Lake Lanier)中發(fā)現(xiàn)的頻率，這是佐治亞理工學(xué)院研究小組研究的天然淡水生態(tài)系統(tǒng)，表明飲用水管道環(huán)境值得密切關(guān)注。

該研究源于EPA研究項目，旨在了解飲用水系統(tǒng)和建立微生物組的問題 - 這些結(jié)構(gòu)中發(fā)現(xiàn)的微生物的收集。雖然生物膜在建造水管中很常見，但這項研究產(chǎn)生了迄今為止生活在這些水系統(tǒng)中的生物的大多數(shù)宏基因組數(shù)據(jù)。此外，研究人員分析了94個分離的生物膜細菌的部分基因組，包括之前未報道過的一些，盡管它們與先前表征的微生物有關(guān)。

盡管眾所周知的病原體并未大量出現(xiàn)，但抗生素抗性，抗水消毒劑和毒力的基因的存在引起了人們的關(guān)注，因為細菌可以共享這些基因，從而可能成為更重要的健康威脅。

“如果他們擁有核心基因，他們可能會接受其他能夠使這些微生物更成問題的基因，”美國環(huán)保局辛辛那提研究與發(fā)展辦公室的微生物生態(tài)學(xué)家Jorge Santo Domingo說。“這些生物非常善于生活在碳源有限的惡劣環(huán)境條件下，因此打擊它們可能會成為一個具有挑戰(zhàn)性的主張。我們不知道它們是否構(gòu)成問題，但我們當(dāng)然希望找到答案。”

從淋浴軟管中取出的材料分析只是一項初步研究，還需要進行更多的研究。Santo Domingo將這些發(fā)現(xiàn)與汽車中的“檢查引擎”燈進行了比較。警告并不一定表明存在直接問題，但它確實表明可能需要注意力和潛在行動。

“一些已確定的基因是我們想要關(guān)注的那種，”他解釋說。“我們希望進行更多的研究來收集這些細菌群的動態(tài)數(shù)據(jù)，但這些基因存在的事實表明應(yīng)該進行更多的研究。”

他補充說，需要研究細菌的潛在臨床意義，并了解任何公共健康影響。其他問題包括是否在其他醫(yī)院中發(fā)現(xiàn)類似的生物膜，設(shè)施之間的生物膜是否不同，應(yīng)該如何進行監(jiān)測 - 以及是否應(yīng)定期更換淋浴頭和軟管。

這項工作還可以為醫(yī)院使用的水消毒類型的新研究奠定基礎(chǔ)。公共飲用水中使用的氯化合物可能無法為這些設(shè)施中的供水提供足夠的保護。測序數(shù)據(jù)和生物信息學(xué)分析將有助于確定可用于監(jiān)測這些基因并確定其公共健康相關(guān)性的遺傳標(biāo)記。

雖然Konstantinidis和他的研究小組一直在研究佐治亞州拉尼爾湖等自然生態(tài)系統(tǒng)中的微生物，但這代表了他們對建筑環(huán)境中微生物群落的第一次宏基因組分析。他們希望這項仍處于研究和開發(fā)階段的技術(shù)可以幫助理解涉及微生物種群及其在人類大部分時間花費的建筑物中的毒力潛力的問題。

“宏基因組學(xué)為您提供了更加完整和定量的圖片，了解微生物的含量和含量，”他說。“這表明傳統(tǒng)文化方法在他們能夠發(fā)現(xiàn)的方面受到限制，并且他們通常可以對這些方法有所偏見。”