近年来，微生物技术国家重点实验室耐药性研究课题组与环境研究院孙孝敏课题组、齐鲁医院杨中军课题组合作，开展了关于环境中抗生素耐药性的分布、传播特征及机制的研究工作，取得了一系列重要进展。2021年9月至2022年9月期间，合作团队分别在环境微生物和环境科学的高水平期刊journal of hazardous materials、science of the total environment、msystems、environmental microbiology发表系列论文，系统地论述了大气颗粒物与医院废水中的抗生素耐药性问题。
抗生素在医疗和农业领域的广泛应用导致了严重的细菌抗生素耐药问题，并对人类健康造成巨大威胁。当前每年全球因抗生素耐药直接死亡人口为70万人以上。抗生素耐药基因在环境中的传播是导致抗生素耐药问题扩散的罪魁祸首之一，也是近年来学术界研究的焦点。
耐药性研究课题组同环境研究院孙孝敏教授课题组联合，通过对济南冬季高污染大气颗粒物中化学成分、微生物组结构、耐药基因分布的分析，发现抗生素耐药基因在大气颗粒物中广泛存在，大气颗粒物可以作为耐药病原菌的载体进行快速、大范围的传播，提出了大气颗粒物能够作为细菌致病性传播途径的理论(environ microbiol，doi: 10.1111/1462-2920.15679)
图1采集的pm2.5和pm10中耐药基因args的流行性分析
在此基础上，合作团队通过对全国4个区域13个城市的大气颗粒物采样和分析，发现了大气颗粒物中微生物组和耐药组的高度相关性和区域化特征，支持了大气颗粒物可以作为细菌感染传播途径的假说（msystems，doi：10.1128/msystems.00698-22）。为了取得这一理论的直接证据，合作团队采集了洁净度较高空气中的大气颗粒物，从中分离得到了五十余株可培养的、具有高致病性风险的耐药病原菌，证实了大气颗粒物作为一种新型耐药细菌感染传播途径的理论，并揭示即使是干净的空气仍然可以传播耐药病原菌（science of the total environment，doi：10.1016/j.scitotenv.2022.158976）。
图2大气颗粒物中菌群和核心抗性菌群的区域亚聚类关系
同时，耐药性研究课题组同齐鲁医院杨中军课题组合作，对医院污水中的病原微生物及抗生素耐药性分布特征进行了深入研究。合作团队发现了医院污水中病原菌的多重耐药水平和对“最后一道防线”类抗生素的耐药比例和耐药水平都非常高。该研究同时首次发现了含有“最后一道防线”类抗生素替加环素耐药基因tet（x4）已从革兰氏阴性菌传播至革兰氏阳性菌中。这一研究工作证明了医院污水具有富集抗生素耐药元件、“孕育”超级细菌的能力，同时发现，医院污水处理系统可以非常有效的阻止有活性的病原微生物向公共水体传播（journal of hazardous materials，doi：10.1016/j.jhazmat.2022.129477）
微生物技术国家重点实验室徐海教授、王明钰教授、环境研究院孙孝敏教授为上述论文的通讯作者，齐鲁医院杨中军主任，重点实验室博士研究生李维卫、李紫云，硕士研究生胡佳敏，环境研究院硕士研究生张祥和为第一作者。上述研究工作得到了山东大学基本科研业务费交叉学科培育项目的支持。
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