Projekt

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Swiss River Resistome - identity, fate, and exposure

Titel Englisch Swiss River Resistome - identity, fate, and exposure
Gesuchsteller/in Bürgmann Helmut
Nummer 167116
Förderungsinstrument NFP 72 Antimikrobielle Resistenz
Forschungseinrichtung Abteilung Oberflächengewässer EAWAG
Hochschule Eidg. Anstalt für Wasserversorgung, Abwasserreinigung und Gewässerschutz - EAWAG
Hauptdisziplin Umweltforschung
Beginn/Ende 01.01.2017 - 31.12.2020
Bewilligter Betrag 478'981.00
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Alle Disziplinen (4)

Disziplin
Umweltforschung
Oekologie
Medizinische Mikrobiologie
Hydrologie, Limnologie, Glaziologie

Keywords (8)

Fate; Rivers; Freshwater; Resistome; Metagenomics; Exposure; Sediment; Risk assessment

Lay Summary (Deutsch)

Lead
Mit dem Abwasser gelangen antibiotikaresistente Bakterien in die Schweizer Fliessgewässer. Das Projekt untersucht, wie sich diese Resistenzen in den Gewässern verhalten und wo die Bevölkerung mit ihnen in Kontakt kommen könnte.
Lay summary

Konventionelle Abwasserreinigungsanlagen entfernen nicht alle resistenten Bakterien aus dem Abwasser. Wir untersuchen, welche Bakterien mit welchen Resistenzen auf diesem Wege in unsere Fliessgewässer gelangen und wo sie sich in dieser vielfältigen Umgebung aus Wasser, Sediment und Wasserlebewesen wiederfinden. Wir klären, wie beständig die Resistenzen in den Fliessgewässern sind, denn dies beeinflusst wo und wie die Bevölkerung mit diesen Resistenzen in Kontakt kommen kann. Damit schaffen wir eine wichtige Voraussetzung, um das Risiko für eine Ausbreitung von Antibiotikaresistenzen über die Gewässer abzuschätzen.

Antibiotikaresistenzen nehmen weltweit zu und gehören zu den drängendsten Problemen im Gesundheitswesen. Bei der Entwicklung und Ausbreitung von Resistenzen spielt auch die Umwelt und insbesondere das Wasser eine Rolle. Wir wissen, dass selbst mit gereinigtem Abwasser noch viele resistente Bakterien in unsere Gewässer gelangen. Um mögliche Risiken abschätzen zu können, müssen wir verstehen, in welchen Organismen sich die Antibiotikaresistenzen in der Umwelt verbreiten und wie stabil sie dort sind.

Ziel des Projektes ist es, das Potenzial einer Ausbreitung von Antibiotikaresistenzen aus Abwasser über die Fliessgewässer der Schweiz abzuschätzen. Mit modernen molekularbiologischen Methoden klären wir, welche Resistenzgene in welchen Organismen vorkommen. Wir untersuchen, ob die mit dem Abwasser eingebrachten Resistenzen auch ins Sediment oder in Wassertiere gelangen und wie weit sie transportiert werden. Aufgrund dieser Ergebnisse entwickeln wir Modelle, um die Belastung von Fliessgewässern mit Resistenzen entlang der Fliessstrecke vorherzusagen.

Die Resultate erlauben erstmals eine fundierte Abschätzung des Risikos einer Ausbreitung von Resistenzen über die Gewässer in der Schweiz. Damit schaffen wir wichtige Entscheidungs- und Handlungsgrundlagen für Gesetzgeber und Exekutive bei der Bekämpfung der Antibiotikaresistenz im Sinne des One Health Ansatzes.

Direktlink auf Lay Summary Letzte Aktualisierung: 08.12.2017

Lay Summary (Französisch)

Lead
Des bactéries résistantes aux antibiotiques parviennent dans les cours d’eau par l’intermédiaire des effluents. Nous étudions comment les résistances se comportent et dans quelles circonstances les êtres humains entrent en contact avec elles.
Lay summary

Les stations d’épuration n’éliminent pas toutes les bactéries résistantes des effluents. Nous étudions quelles bactéries et quelles résistances antibiotiques parviennent ainsi dans les cours d’eau suisses et où elles peuvent être retrouvées. Nous nous focalisons ce faisant sur les animaux aquatiques, les sédiments et les biofilms: les tapis bactériens qui se forment à la surface de l’eau ou du sol. Nous analysons aussi sur quelle distance les résistances sont transportées et quelle est leur durabilité. Grâce aux connaissances acquises, nous développerons ensuite des modèles afin de prévoir le degré de contamination des cours d’eau le long de leur parcours. Ces modèles visent à indiquer à quels endroits les êtres humains peuvent entrer en contact avec des résistances issues des stations d’épuration.

Contexte
Les bactéries résistantes qui parviennent dans les rivières et les fleuves par l’intermédiaire des effluents épurés représentent un risque sanitaire. Afin de pouvoir l’évaluer, nous devons comprendre comment les résistances aux antibiotiques se propagent dans les cours d’eau et quelle stabilité leur offre ce milieu.

Objectif
Nous voulons comprendre comment les résistances se propagent dans les cours d’eau et mettre à disposition des modèles qui indiquent à quels endroits précis la population pourrait entrer en contact avec elles.

Importance
Nos données et nos modèles créent une base de décision et d’action permettant de prendre des mesures afin de prévenir la propagation des résistances aux antibiotiques dans les cours d’eau.


Direktlink auf Lay Summary Letzte Aktualisierung: 08.12.2017

Lay Summary (Englisch)

Lead
Antibiotic-resistant bacteria pass into watercourses when waste water is discharged. We are investigating how this resistance behaves and where humans come into contact with it.
Lay summary

Normal waste water treatment facilities do not remove all resistant bacteria from waste water. We are looking at which bacteria, bearing which types of resistance, pass into Swiss streams and rivers in this way and where they can subsequently be found. We are paying special attention to bacteria in aquatic animals, sediments and so-called biofilms: layers of bacteria on the surface of water and soil. We are also recording the distances over which resistance is transported and how robust it is. This information will enable us to develop models to predict the resistance burden of flowing waterways along their courses. The intention is to identify places in which humans could come into contact with resistance from waste water treatment facilities.

Background
Resistant bacteria that pass into streams and rivers in treated waste water represent a risk for humans. In order to assess this risk we need to understand how antibiotic resistance spreads in bodies of flowing water and how stable it is in this environment.

Aim
We want to understand how antibiotic resistance spreads in watercourses and develop models to show where exactly humans might come into contact with this resistance.

Relevance
Our data and models provide a basis for policy decisions and practical actions that will improve our ability to control the spread of antibiotic resistance through flowing waterways.


Direktlink auf Lay Summary Letzte Aktualisierung: 08.12.2017

Verantw. Gesuchsteller/in und weitere Gesuchstellende

Mitarbeitende

Publikationen

Publikation
A historical legacy of antibiotic utilization on bacterial seed banks in sediments
Madueño Laura, Paul Christophe, Junier Thomas, Bayrychenko Zhanna, Filippidou Sevasti, Beck Karin, Greub Gilbert, Bürgmann Helmut, Junier Pilar (2018), A historical legacy of antibiotic utilization on bacterial seed banks in sediments, in PeerJ, 6, e4197-e4197.
Toward a Comprehensive Strategy to Mitigate Dissemination of Environmental Sources of Antibiotic Resistance
Vikesland Peter J., Pruden Amy, Alvarez Pedro J. J., Aga Diana, Bürgmann Helmut, Li Xiang-dong, Manaia Celia M., Nambi Indumathi, Wigginton Krista, Zhang Tong, Zhu Yong-Guan (2017), Toward a Comprehensive Strategy to Mitigate Dissemination of Environmental Sources of Antibiotic Resistance, in Environmental Science & Technology, 51(22), 13061-13069.

Zusammenarbeit

Gruppe / Person Land
Formen der Zusammenarbeit
David Drissner / Agroscope Schweiz (Europa)
- vertiefter/weiterführender Austausch von Ansätzen, Methoden oder Resultaten
- Publikation
- Forschungsinfrastrukturen
- Austausch von Mitarbeitern
HEARD network / U.S. project with international collaborators Vereinigte Staaten von Amerika (Nordamerika)
- vertiefter/weiterführender Austausch von Ansätzen, Methoden oder Resultaten
- Publikation
- Austausch von Mitarbeitern
T. Julian, S. Marks, Eawag Schweiz (Europa)
- vertiefter/weiterführender Austausch von Ansätzen, Methoden oder Resultaten
- Publikation
C. McArdell / C. Ort (Eawag) Schweiz (Europa)
- vertiefter/weiterführender Austausch von Ansätzen, Methoden oder Resultaten
- Publikation

Wissenschaftliche Veranstaltungen

Aktiver Beitrag

Titel Art des Beitrags Titel des Artikels oder Beitrages Datum Ort Beteiligte Personen
Ecoimpact meets Ecoimprov: RCEES / Eawag joint symposium Vortrag im Rahmen einer Tagung Antibiotic Resistance - Ecoimpact(ed)? 13.12.2017 Dübendorf, Schweiz Bürgmann Helmut; Ju Feng; Lee Jangwoo;
International Symposium on Antimicrobial Resistance in Environment (ISARE) Vortrag im Rahmen einer Tagung Dynamics and transcription of the resistome in Swiss WWTPs 30.11.2017 Shenzhen, China Lee Jangwoo; Bürgmann Helmut;
4th International Symposium on the Environmental Dimension of Antibiotic Resistance Vortrag im Rahmen einer Tagung Wastewater treatment plant resistomes are structured by microbial composition and actively transcribed at all process stages 13.08.2017 Lansing, MI, Vereinigte Staaten von Amerika Bürgmann Helmut; Lee Jangwoo;
EDAR mini symposium Einzelvortrag Transcriptomic Investigations of the Swiss Wastewater Treatment Plant Resistome 15.06.2017 Copenhagen, Dänemark Bürgmann Helmut; Ju Feng;


Veranstaltungen zum Wissenstransfer

Aktiver Beitrag

Titel Art des Beitrags Titel des Artikels oder Beitrages Datum Ort Beteiligte Personen
VSA Infoveranstaltung "Eliminierung von Antibiotikarückständen und Resistenten Bakterien aus Abwasser" Vortrag 16.11.2017 Dübendorf, Schweiz
Schadstoffe in Seesedimenten V34/17 Vortrag 04.05.2017 Dübendorf , Schweiz
Acqua / Wasser 360 Vortrag 30.03.2017 Lugano , Schweiz


Kommunikation mit der Öffentlichkeit

Kommunikation Titel Medien Ort Jahr
Referate/Veranstaltungen/Ausstellungen Acqua / Wasser 360 Italienische Schweiz Westschweiz Deutschschweiz 2017
Medienarbeit: Printmedien, Online-Medien Antibiotikaresistenzen im Trinkwasser? Aqua & Gas Deutschschweiz 2017
Neue Medien (Web, Blogs, Podcasts, NewsFeed, usw.) Swiss River Resistome Project Page on ResearchGate ResearchGate International 2017
Neue Medien (Web, Blogs, Podcasts, NewsFeed, usw.) Swiss River Resistome Webpage Eawag Website International 2017
Referate/Veranstaltungen/Ausstellungen VSA Info Veranstaltung Eliminierung von Antibiotkarückständen und Resistenten Bakterien aus Abwasser Deutschschweiz 2017

Verbundene Projekte

Nummer Titel Start Förderungsinstrument
123048 Microbial resistance, exotoxicological impact and risk assessment of micropollutants in a mid-sized lake 01.01.2009 ProDoc (Forschungsmodul, FM)

Abstract

Due to inputs from wastewater and agriculture aquatic environments receive, due to their role as natural resistance reservoirs, and also due to their role as connecting elements across urban and natural landscapes, aquatic environments are central to understanding the fate of antimicrobial resistance in the environment. This projects proposes to study the fate and impact of anthropogenic inputs of resistant bacteria from wastewater and farming into Swiss rivers systems. We propose to study the up- and downstream of wastewater inflows using metagenomics to obtain an in depth view of the resistome, and using a standardized set of microbiological (indicator organisms) and molecular (qPCR of resistance genes) tools to obtain a quantitative dataset that is comparable among different projects. To elucidate the extent of the penetration of resistance gene inputs into natural populations, we propose to employ epicPCR, a method to link functional genes to the 16S rRNA gene of the host bacterium. We propose to study the fate of a set of resistance determinants during WWTP stormwater bypass events, and in two rivers we will study the fate of the resistome along the river, to measure the spatial extent of contamination and to test if the fate of different resistome elements follows simple rules or is dependent on the individual case. This study will take several river subhabitats into account: water, biofilms, sediment, and the gut microbiome of river invertebrates. Finally, we propose to research possible exposure pathways and to use the data from this project to generate estimates for contamination of Swiss rivers with antibiotic resistant organisms and of the human exposure to them for various water-related activities.
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