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Antibiotikaresistenzen von Bakterien aus Lebensmitteln

Projekt

Ernährung und Verbraucherschutz

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Ernährung und Verbraucherschutz


Förderkennzeichen: MRI-MBT-08-2084 Bakterien
Laufzeit: 01.01.2015 - 31.12.2022
Forschungszweck: Experimentelle Forschung

Im MRI werden Eintrittswege und Prävalenz von Antibiotika-resistenten Bakterien mit besonderem Augenmerk auf ESBL-produzierende Enterobakterien, Tetrazyklin-resistente Enterobakterien (TRE) und Methicillin-resistente, Koagulase-negative Staphylokokken (MRCoNS) untersucht. Hierfür arbeiten die Institute für Mikrobiologie und Biotechnologie (Kiel), Sicherheit und Qualität bei Milch und Fisch (Kiel), Sicherheit und Qualität bei Getreide (Detmold), Sicherheit und Qualität bei Obst und Gemüse (Karlsruhe) sowie Sicherheit und Qualität bei Fleisch (Kulmbach) an verschiedenen Produkten aus tierischen oder pflanzlichen Lebensmitteln eng zusammen. Auf molekularer Ebene werden die Gene der Antibiotikaresistenz-Mechanismen („Resistom“) sowie Elemente für den horizontalen und vertikalen Gentransfer („Mobilom“) untersucht. Diese Untersuchungen schließen Genom- und Plasmid-Sequenzierungen ein. Neue Strategien zur Vermeidung Antibiotika-resistenter Bakterien werden evaluiert. Dabei konzentrieren sich die Forschungsaktivitäten auf die Einsatzmöglichkeiten von biologischen Kontrollwerkzeugen (Bakteriophagen).

Die Verbreitung von Antibiotikaresistenzen bei Bakterien stellt ein zunehmendes Problem bei der Behandlung von Krankheiten dar. Ziel dieses Projektes ist es, den Transfer von Plasmiden, auf denen sich Antibiotikaresistenzgene befinden, zwischen Bakterien in Lebensmittel- bzw. in humanen Fäzesproben zu untersuchen. Hierbei soll geklärt werden, wie Antibiotikaresistenzgene unter Lebensmittelbakterien verbreitet werden und ob diese auf Darmbakterien übertragen werden können. Um dieses Ziel zu erreichen, wurden zunächst Enterobakterien, die von Salat und Gemüse auf Tetrazyklin-haltigem Agar isoliert wurden, phänotypisch und genotypisch identifiziert und charakterisiert. Für die genotypische Charakterisierung wurden die Sequenziermethoden MiSeq von Illumina und MinION von Oxford Nanopore Technologies genutzt, um das Chromosom und die Plasmide der Bakterien vollständig zu sequenzieren. Durch bioinformatische Kombination der Ergebnisse beider Methoden konnten größtenteils vollständige Genom- und Plasmidsequenzen erzeugt werden. Die Genomsequenzen wurden unter anderem für die Artenbestimmung verwendet, wodurch die in dieser Studie verwendeten Bakterien eindeutig den Gattungen Enterobacter, Escherichia, Klebsiella, Serratia und Citrobacter zugeordnet werden konnten. Diese sind opportunistische Krankheitserreger, die in den Kliniken schwerwiegende Infektionen bei Menschen verursachen können. Durch die Sequenzierung konnten außerdem die Genome und Plasmide als Karten dargestellt werden, die die genetische Ausstattung der in den Bakterien vorhandenen DNA zeigt. Hierdurch konnten Plasmid-spezifische Gene detektiert und Antibiotikaresistenzgene sowohl auf dem Genom als auch auf dem Plasmid identifiziert werden. Die Zwischenergebnisse dieser Studie zeigen, dass die Enterobakterien aus Gemüse neben kleinen Plasmiden (kleiner als 5.500 bp) auch große Plasmide (33.000 bp und 330.000 bp) besitzen. Diese tragen Resistenzgene wie z.B. tetA, strA, sul1, blaCTX-M-15, blaTEM-1B, QnrB1 und catA1, die Resistenz gegen verschiedene Antibiotika verursachen. Die genetische Ausstattung der Plasmide ließ weiterhin darauf schließen, dass die Plasmide übertragbar sind. Dies wird in weiteren Untersuchungen mithilfe von Konjugationsversuchen (Versuche zum Plasmid-Austausch zwischen Bakterien) noch bestätigt werden. Der Plasmid-Austausch soll zunächst in der Petrischale, später aber auch auf pflanzlichen Lebensmitteloberflächen und in Fäzes-Proben getestet werden.

1. Cho, G.-S., Li, B., Rostalsky, A., Fiedler, G., Rösch, N., Igbinosa, E., Kabisch, KJ. Bockelmann, W., Hammer, P., Huys, G. and Franz, C.M.A.P. 2018. Diversity and antibiotic susceptibility of Acinetobacter strains from milk powder produced in Germany. Front. Microbiol. doi:10.3389/fmicb.2018.00536.
2. Stoll, D.A., Stark, N.C., Becker, B., Kulling, S.E. und Huch, M. 2018. Antibiotic susceptibility of Enterobacteriaceae, isolated from sprouts, mixed salads and ready-to-eat salads in Germany. Journal of Food Safety and Food Quality 69, 49-56.
3. Fiedler, G., Brinks, E., Böhnlein, C., Cho, G.-S., Koberg, S., Kabisch, J.,Franz, C.M.A.P. 2018. Draft genome sequence of the intimin-positive enteropathogenic Escherichia albertii strain MBT-EA1, isolated from lettuce. Genome Announcements 6: e00255-18.
4. Igbinosa, E., Rathje, J., Habermann, D., Brinks,, E., Cho, G.-S., Franz, C.M.A.P. 2018. Draft genome sequence of multidrug-resistant strain Citrobacter portucalensis MBTC-1222, isolated from Uziza (Piper guineense) Leaves in Nigeria. Genome Announcements 6(9), e00123-18
5. Chowdhury F, Langenkämper G, Grote M. 2016. Studies on uptake and distribution of antibiotics in red cabbage. Journal für Verbraucherschutz und Lebensmittelsicherheit. 11, 61-69.
6. Schwake-Anduschus C, Langenkämper G. 2018 Chlortetracycline and related tetracyclines: detection in wheat and rye grain. Journal of the Science of Food and Agriculture, doi.org/10.1002/jsfa.8982.

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