Genomic insights into methicillin-resistant Staphylococcus aureus from Swiss wastewater and clinical samples

تتحرك البكتيريا باستمرار بين الناس والبيئة، تاركةً آثاراً لوجودها في الأماكن التي نعيش ونعمل فيها. وعندما تطور بكتيريا مثل "المكورات العنقودية الذهبية" (Staphylococcus aureus) القدرة على البقاء على قيد الحياة أمام المضادات الحيوية التي تقتلها عادةً، فإن ذلك يصبح مصدر قلق كبير للصحة العامة. هذه النسخة المقاومة، المعروفة باسم "المكورات العنقودية الذهبية المقاومة للميثيسيلين"، أو (MRSA)، يمكن أن تسبب عدوى يصعب علاجها. لقد حاول العلماء طويلاً فهم من أين تأتي هذه السلالات الخطيرة وكيف تنتشر. ترتبط بعض السلالات بالمستشفيات ومرافق الرعاية الصحية، بينما تنتشر سلالات أخرى بحرية في المجتمع العام. ولتتبعها، غالباً ما يبحث الباحثون في العينات السريرية المأخوذة من المرضى المصابين، لكن هذا لا يظهر إلا قمة جبل الجليد. ويتضمن النهج الأحدث النظر في مياه الصرف الصحي، وهي المياه التي تتدفق من المنازل والشركات إلى محطات المعالجة. ولأن هذه المياه تحمل فضلات أحياء بأكملها، فهي تعمل كلقطة جماعية لما يدور في المجتمع، مما قد يكشف عن سلالات لم تصل بعد إلى المستشفى.

في سويسرا، وضع فريق من الباحثين خطة لمقارنة هذين العالمين: البكتيريا الموجودة لدى مرضى المستشفيات وتلك التي تُصرف عبر المصارف. لقد جمعوا المخططات الجينية من 115 عينة من (MRSA) تم جمعها بين عامي 2021 و2024. شملت المجموعة 89 عينة أُخذت من مرضى في ثلاثة مستشفيات مختلفة، و26 عينة أُخذت من ست محطات لمعالجة مياه الصرف الصحي تخدم نفس المناطق التي تخدمها تلك المستشات. ومن خلال قراءة الشفرة الجينية الكاملة لكل عينة، استطاع العلماء رؤية مدى تقارب البكتيريا مع بعضها البعض. وقد بحثوا عن علامات جينية محددة تعمل كبصمات، حيث تحققوا من الاختلافات في الحمض النووي الأساسي، وأنواع آليات المقاومة التي تحملها البكتيريا، ووجود الجينات التي تساعد البكتيريا على التسبب في الأمراض.

أظهرت النتائج أن البكتيريا الموجودة في كلا الإعدادين كانت متميزة بشكل مثير للدهشة. فعندما قارن الباحثون كل زوج ممكن من الـ 115 عينة، وجدوا أن جزءاً ضئيلاً جداً منها كان وثيق الصلة، مما يعني أن معظم البكتيريا في الدراسة كانت أفراداً فريدين وليست جزءاً من عائلة متماسكة. كانت البكتيريا من المستشفيات متنوعة للغاية، حيث مثلت 23 سلالة جينية مختلفة و46 نوعاً مختلفاً من البروتين السطحي المستخدم للتعريف. وفي المقابل، كانت عينات مياه الصرف الصحي أكثر تجانساً، حيث احتوت على 6 سلالات جينية فقط و9 تنوعات بروتينية. ويشير هذا إلى أنه بينما تستضيف المستشفيات مزيجاً واسعاً من السلالات المقاومة المختلفة، فإن مياه الصرف الصحي المجتمعية تحمل مجموعة أصغر وأكثر تحديداً من الأنواع.

على الرغم من هذه الاختلافات، كان هناك تداخل قوي في الأدوات التي تستخدمها البكتيريا للبقاء على قيد الحياة. فقد حملت جميع عينات مياه الصرف الصحي تقريباً ومعظم عينات المستشفيات بنية جينية محددة مرتبطة بالسلالات المكتسبة من المجتمع، والتي تكون عادةً أقل مقاومة للأدوية المتعددة مقارنة بسلالات المستشفيات. علاوة على ذلك، وُجدت الجينات التي تنتج سماً قوياً يُعرف بتسببه في عدوى شديدة في جزء كبير من كلتا المجموعتين. وحددت الدراسة سلالة واحدة محددة في مياه الصرف الصحي لم تظهر في المستشفيات على الإطلاق؛ وهذه السلالة معروفة بارتباطها بالماشية، مما يشير إلى أن الحيوانات قد تساهم في تجمع البكتيريا في مياه المجتمع.

خلص الباحثون إلى أنه بينما يعد فحص مياه الصرف الصحي وسيلة قوية لرؤية ما يدور في عامة السكان، فإنه لا يكشف عن أسرار جديدة حول ما يحدث داخل المستشفيات. فالأنواع الرئيسية من البكتيريا، وسمات المقاومة الخاصة بها، وجينات مسببات الأمراض التي وجدتها في مياه الصرف الصحي كانت موجودة بالفعل في العينات السريرية التي جُمعت من المرضى. ويشير هذا إلى أن المراقبة التقليدية في المستشفيات تظل فعالة للغاية في تتبع السلالات الأكثر خطورة. ومع ذلك، أكدت بيانات مياه الصرف الصحي أيضاً أن المجتمع يحمل سلالات محددة، بما في ذلك تلك المرتبطة بالحيوانات المزرعية، والتي قد تمر دون ملاحظة إذا تمت مراقبة المرضى في المستشفيات فقط. وتشير الدراسة إلى أن مياه الصرف الصحي تعمل كمكمل مفيد للأساليب الحالية، حيث تقدم رؤية أوسع لدوران المجتمع دون استبدال الحاجة إلى الملاحظة السريرية المباشرة.