Abteilung Oberflächengewässer
Antibiotikaresistenzen als Umweltkontamination
Antibiotikaresistenzen nehmen zu. Dies ist eine der grössten biologischen Bedrohungen unserer Zeit. Umweltbakterien sind natürliche Quelle von Resistenzgenen. Die Umwelt wird aber auch zunehmend mit resistenten Bakterien belastet, die aus der Landwirtschaft oder mit dem Abwasser in die Umwelt gelangen.
Wir untersuchen den Eintrag und die Ausbreitung von antibiotikaresistenten Bakterien und ihrer Resistenzgene in Gewässern. Wir erforschen das Verhalten von Resistenzen in Abwasserreinigungsanalagen und untersuchen Strategien für eine verbesserte Eliminierung resistenter Bakterien.
Aktuelles Projekt
Untersuchung des Verhaltens von Antibiotikaresistenzen bei der oxidativen Behandlung von Abwasser
Abwasserreinigungsanlagen (ARA) leiten mit dem gereinigten Abwasser auch antibiotikaresistente Bakterien in die Vorfluter ein. In diesem Projekt untersuchen wir wie effizient verschiedene Schweizer ARA resistente Bakterien zurückhalten, und wie sich die Einleitungen in der Umwelt verhalten. Die oxidative Behandlung von Abwasser ist eine wichtige Technologie für die Entfernung von Mikroschadstoffen aus dem Abwasser. Wir untersuchen, wie sich diese Technologie auf resistente Keime auswirkt. In Laborexperimenten wird die Kinetik und die Dosis-Abhängigkeit der Wirkung der Ozonung auf resistente Bakterien im Detail untersucht. Desweitern wird die Wirksamkeit der ersten Ozonungsanlage der Schweiz auf der ARA Neugut analysiert.
Zusammenarbeit
Urs von Gunten, Wasserressourcen und Trinkwasser, Eawag
Finanzierung
BAfU Projekt L361-1927
ResistFlow - Dynamik des Resistoms während der Abwasserreinigung
Abwasserreinigungsanlagen (ARA) gelten als potentielle Hotspots für die Evolution von Antibiotikaresistenz und für deren Ausbreitung in die Umwelt. Die Mechanismen, die für den hohen Anteil resistenter Bakterien und ihrer Resistenzgene in gereinigtem Abwasser verantwortlich sind, sind nicht ausreichend erforscht. Durch unsere Analyse der in-Situ Genexpression und der Veränderung des Resistoms (Resistenzmerkmale der gesamten Bakteriengemeinschaft) während der Behandlung des Abwassers in der ARA vertiefen wir das Verständnis der Selektions-Mechanismen und identifizieren den Einfluss verschiedener Umweltparameter. Das Projekt beantwortet die folgenden Forschungsfragen:
- Wie gelingt es, Antibiotikaresistenzen die ARA zu überstehen oder sich sogar anzureichern?
- Werden Resistenzgene in der ARA exprimiert, und ist dies ein Hinweis auf Selektionsdruck?
- Wirken Antibiotikarückstände und andere Kontaminationen wie z.B. Schwermetalle in der ARA selektiv auf antibiotikaresistente Bakterien?
Im Projekt werden metagenomische und metatranskriptomische Ansätze kombiniert um ein umfassendes Bild der Dynamik des Resistoms in der ARA zu bekommen. Die Resultate klären das Umweltverhalten der Resistenzen in der ARA, ihre Expression und ihre (Co-) Selektion auf und tragen damit zu einem besseren Verständnis der Rolle und des Risikopotentials von Resistenzen im Abwasser bei. Damit legen wir wichtige Grundlage,n um Massnahmen für eine bessere Kontrolle dieser neuartigen Umweltkontamination in unseren Gewässern entwickeln zu können.
Kontakt
Dr. Helmut Bürgmann, Dr. Feng Ju, Dr. Dave Johnson, Dr. Christa McArdell
Zusammenarbeit
Dr. Dave Johnson, Dr. Christa McArdell
Finanzierung
Eawag Discretionary Funds
Abgeschlossene Projekte
Antibiotikaresistenz, ökotoxikologische Auswirkungen, und Risikobeurteilung von Mikroschadstoffen in einem mittelgrossen See
Antibiotikaresistenz wird zunehmend auch als Umweltkontamination betrachtet. In diesem Projekt wurde das Vorkommen von Antibiotikaresistenzen im Abwassersystem von Lausanne und der Einfluss der Einleitung des gereinigten Abwassers auf das Wasser und die Sedimente im Genfer See untersucht.
Zusammenarbeit
Finanzierung
Publikationen
- Bürgmann H. (2014) Eintrag von Antibiotika und Antibiotikaresistenzen in Wassersysteme der Schweiz. Prävention und Gesundheitsförderung 2014, 9:185–190, doi:10.1007/s11553-014-0444-3
- Czekalski N., Gascón Díez E., Bürgmann H. (2014) Wastewater as a point source of antibiotic-resistance genes in the sediment of a freshwater lake. The The ISME Journal (2014) 8, 1381–1390, doi:10.1038/ismej.2014.8
- Cantas L., Shah Syed Q.A., Cavaco L.M., Manaia C.M., Walsh F., Popowska M., Garelick H., Bürgmann H., Sørum H. (2013) A brief multi-disciplinary review on antimicrobial resistance in medicine and its linkage to the global environmental microbiota. Frontiers in Microbiology, May 2013, Vol. 4, Art. 96, 1-14, doi:10.3389/fmicb.2013.00096
- Czekalski N. (2013) Dissertation: Sources, Spreading and Fate of Antibiotic Resistance Genes and Resistant Bacteria in Vidy Bay, Lake Geneva, Switzerland, doi:10.5075/epfl-thesis-5637
- Czekalski N., Berthold T., Caucci S., Egli A., Bürgmann B. (2012) Increased levels of multiresistant bacteria and resistance genes after waste water treatment and their dissemination into Lake Geneva, Switzerland. Frontiers in Microbiology, March 2012, Vol. 3, Art. 106, doi:10.3389/fmicb.2012.00106
Antibiotikaresistente Mikroorganismen im Trinkwassersystem von Lausanne
In diesem Projekt wurde das Vorkommen von resistenten Bakterien im Trinkwasser von Lausanne untersucht. Über ein Jahr lang wurden Proben von Rohwasser und aufbereitetem Trinkwasser aus den verschiedenen Trinkwasserproduktionsstätten und dem Trinkwasser-Leitungs Netzwerk von Lausanne analysiert.
Finanzierung
Elimination von antibiotikaresistenten Bakterien aus Abwasser durch Membranfiltration
In diesem Projekt wurde das Vorkommen von resistenten Bakterien in der Abwasserreinigungsanalage von Lausanne und seine zeitliche Variabilität untersucht. Die effektivität der Membranfiltration bei der Elimination von resistenten Bakterien wurde quantifiziert.
Zusammenarbeit
Frederik Hammes, Umweltmikrobiologie, Eawag