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PNAS:邱志刚等发现纳米材料可促进耐药基因在细菌之间转移

  1. 纳米材料
  2. 细菌
  3. 耐药基因
  4. 超级细菌

来源:中国科技网 2012-11-19 10:34

中国科技网讯 记者今天从军事医学科学院获悉,一种名叫氧化铝的纳米材料因能吸附水中的有机物、重金属等有害物质,而被不断应用于水源的净化处理。这种纳米材料可显著促进耐药基因在细菌之间的转移。国际著名学术刊物《美国科学院院报》(PNAS)以《纳米氧化铝促进质粒介导的多重耐药基因跨种属水平转移》为题刊发了他们的科学论文,并重点介绍了这项科学研究,这项科学发现在国际上尚属首次。

中国科技网讯 记者今天从军事医学科学院获悉,一种名叫氧化铝的纳米材料因能吸附水中的有机物、重金属等有害物质,而被不断应用于水源的净化处理。这种纳米材料可显著促进耐药基因在细菌之间的转移。国际著名学术刊物《美国科学院院报》(PNAS)以《纳米氧化铝促进质粒介导的多重耐药基因跨种属水平转移》为题刊发了他们的科学论文,并重点介绍了这项科学研究,这项科学发现在国际上尚属首次。

纳米技术正逐步应用到人们日常生活,然而,纳米材料的安全性问题也随即引起人们的高度关注。此外,“超级细菌”耐药性导致许多常用的抗生素类药物失去疗效,给人类健康造成巨大威胁,成为当前国内外医学界科技攻关的重大课题。纳米材料与细菌耐药性两个似乎不相关的事情,引起了军事医学科学院专家的关注。该院卫生学环境医学研究所李君文研究员带领课题组长年从事医学微生物安全评价与检测研究,并一直关注着纳米材料对环境中微生物的影响。课题组邱志刚博士和喻云梅博士经过5年潜心研究,通过大量实验发现,水中的纳米氧化铝可以促使耐药基因从大肠杆菌转入沙门氏菌的效率提高200倍。他们还发现即使以往很难发生耐药基因转移的不同种类细菌,在氧化铝纳米粒子的作用下耐药基因也发生了转移。由此可见,氧化铝纳米粒子大大加快了细菌获取耐药基因的速度。

中国科学院院士、该院贺福初院长告诉记者,这项原创性科学发现,不仅是细菌耐药性研究领域的原创性新认识,也是纳米材料生物安全研究领域的最新突破。它提醒人们不仅要重视纳米材料对经济社会发展和人类健康的巨大积极影响,而且要重视纳米材料在被广泛应用的同时,可能给环境和生态带来的危害,以及细菌耐药性转移和扩散的潜在危险。(生物谷:Bioon.com)

Nanoalumina promotes the horizontal transfer of multiresistance genes mediated by plasmids across genera

Zhigang Qiu,Yunmei Yu, Zhaoli Chen,Min Jin,Dong Yang,Zuguo Zhao,Jingfeng Wang, Zhiqiang Shen, Xinwei Wang, Di Qian, Aihua Huang, Buchang Zhang, and Jun-Wen Li

Antibiotic resistance is a worldwide public health concern. Conjugative transfer between closely related strains or species of bacteria is an important method for the horizontal transfer of multidrug-resistance genes. The extent to which nanomaterials are able to cause an increase in antibiotic resistance by the regulation of the conjugative transfer of antibiotic-resistance genes in bacteria, especially across genera, is still unknown. Here we show that nanomaterials in water can significantly promote the horizontal conjugative transfer of multidrug-resistance genes mediated by the RP4, RK2, and pCF10 plasmids. Nanoalumina can promote the conjugative transfer of the RP4 plasmid from Escherichia coli to Salmonella spp. by up to 200-fold compared with untreated cells. We also explored the mechanisms behind this phenomenon and demonstrate that nanoalumina is able to induce oxidative stress, damage bacterial cell membranes, enhance the expression of mating pair formation genes and DNA transfer and replication genes, and depress the expression of global regulatory genes that regulate the conjugative transfer of RP4. These findings are important in assessing the risk of nanomaterials to the environment, particularly from water and wastewater treatment systems, and in the estimation of the effect of manufacture and use of nanomaterials on the environment.

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