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SEWAGENE: ACUMULACIÓN, DISPERSIÓN Y ELIMINACIÓN DE RESISTENCIAS A ANTIBIÓTICOS EN COLECTORES DE AGUA RESIDUAL

Resumen

La Organización Mundial de la Salud ha reconocido recientemente que la aparición de multiresistencias a antibióticos entre los principales patógenos bacterianos es una de las mayores amenazas con las que se enfrenta la humanidad en el siglo XXI. Aunque la aparición de resistencias es inevitable teniendo en cuenta la plasticidad genética de los microorganismos, menos evidente es el alcance de este problema fuera del ámbito clínico. El consumo abusivo de antibióticos por parte de la población y su mal uso en la práctica veterinaria, la acuicultura y la agricultura son factores clave en la diseminación de estas resistencias en el medio ambiente. En zonas urbanas, la principal fuente de residuos derivados de este consumo exagerado es la propia población, ya que tanto los antibióticos como las bacterias resistentes y los genes asociados a ellas son excretados a través de las heces y recolectados por el sistema de alcantarillado. Éste último consiste en una red subterránea de colectores, estaciones de bombeo, pozos y canales que conducen el agua residual hasta las depuradoras. Si bien esta red subterránea se ha considerado tradicionalmente un mero sistema de transporte, los colectores son verdaderos puntos calientes de diversidad y actividad microbiana. Los colectores son, además, la primera sección en el sistema urbano de aguas residuales y por tanto el primer compartimento donde los residuos de antibióticos estimulan la generación de resistencias y un hábitat donde se favorece tanto su acumulación como su dispersión.

Las compañías gestoras de los colectores de agua residual suelen aplicar tratamientos químicos para mitigar las emisiones nocivas de sulfhídrico y metano derivadas de la actividad microbiana. Aunque los efectos de estos tratamientos sobre las comunidades microbianas de los colectores empiezan a ser bien conocidas, menos claros son los efectos colaterales sobre la abundancia y dispersión de genes de resistencia entre la microbiota del sistema. SEWAGENE plantea investigar estos efectos, no solo para determinar hasta qué punto el estrés causado por estos tratamientos químicos estimula la transferencia de genes de resistencia entre los microorganismos sino también, y muy especialmente, si estos tratamientos son también efectivos para su eliminación. Para alcanzar estos objetivos, SEWAGENE propone aplicar un plan de trabajo que combina tratamientos controlados con Nitrato y Ácido Nitroso a diferentes escalas (laboratorio, planta piloto y colectores reales) con los que evaluar la diversidad, potencial de movilización y eliminación del resistoma durante las diferentes fases de cada tratamiento. La combinación de ingeniería de procesos con técnicas químicas y moleculares de última generación generará una completa base de datos química y génica que permitirá conocer con detalle la respuesta del resistoma ante los estresores químicos aplicados y permitirá determinar el tratamiento más eficaz para su eliminación. Los resultados que se generen serán valiosos no solo para químicos ambientales y microbiólogos interesados en los efectos colaterales de los tratamientos químicos sobre las comunidades microbianas de los colectores, sino también para los ingenieros y las compañías gestoras de aguas residuales que se enfrentan al reto de operar al máximo nivel de exigencia mientras adaptan sus protocolos de actuación a una amplia variedad de contaminantes emergentes y a las amenazas que éstos suponen para la salud pública. 

Hipótesis de trabajo y objetivos

Los biofilms que se desarrollan en los colectores de aguas residuales son puntos calientes donde se acumulan genes de resistencia a antibióticos. Las condiciones de estrés causadas por los tratamientos químicos que se aplican para mitigar las emisiones de sulfhídrico y metano causan la movilización de estos genes entre la microbiota del agua residual.

Sin embargo, no se conoce mucho sobre la diversidad, abundancia y capacidad de dispersión de los genes de resistencia a antibióticos en colectores de aguas residuales. El principal objetivo del proyecto SEWAGENE es el de caracterizar el resistoma de los colectores y su potencial de movilización bajo condiciones de estrés químico.

Personal implicado:

Dr. Carles Borrego Moré (Research Professor, cborrego@icra.cat)

Dr. José Luís Balcázar (Researcher, jlbalcazar@icra.cat)

Dr. Oriol Gutiérrez (Researcher, ogutierrez@icra.cat)

Dr. Alexandre Sànchez-Melsió (Research Technician, asanchez@icra.cat)

Dr. Mireia Fillol (Research Technician, mfillol@icra.cat)