MARGINS-I
Allgemeine Projektinformationen
Titel (deutsch)
Identifizierung und Quantifizierung der Antibiotikaresistenzgen- Hintergrundbelastung von Böden in Österreich
Titel (englisch)
Monitoring of Antibiotic Resistance Genes in Soils
Abstract (englisch)
Im vorgestellten Projekt wird die Hintergrundbelastung von Böden mit Antibiotikaresistenzgenen (ARGs) ermittelt. Für Österreich liegen diesbezüglich keine systematisch erhobenen Daten vor. Die aus dem Projekt gewonnen Erkenntnisse sollen die Gefahr einer Übertragung von Antibiotikaresistenzen (AR) aus Umweltquellen auf human- und veterinärmedizinisch relevante Bakterien verringern helfen. Die erzielten Ergebnisse dienen als Grundlage für eine evidenzbasierte Beratung von Risikomanagern und ein eventuell in Zukunft routinemäßig durchführbares ARG-Monitoring in den getesteten Ökosystemen. Das vorgeschlagene Vorhaben steht im Einklang mit den Vorgaben der EU zum „One Health“ Konzept zur Eindämmung von Antibiotikaresistenzen (1-3), zur Schwerpunktsetzung im Nationalen Aktionsplan zur Antibiotikaresistenz (NAP-AMR) in Österreich (4) und zur Beantwortung der parlamentarischen Anfrage 901/J (XXVI.GP/890/AB).
Die ermittelten ARG-Konzentrationen in den Feldern werden mit der ARG Kopienanzahl in Böden unter geringem anthropogenen Einfluss (Wiesen- und Waldböden) sowie mit den ARG Auftretensdaten in der Wassersäule (Quell-, Fluss- und Drainagewasser) im Einzugsbereich der getesteten landwirtschaftlichen Nutzflächen verglichen. Die Untersuchungen erfolgen unter natürlichen aber kontrollierten Bedingungen auf einem großflächigen Versuchsgelände (Hydrology Open Air Laboratory – HOAL, Petzenkirchen), das sich durch den Anbau unterschiedlicher Feldfrüchte, unterschiedliche Bewirtschaftungsmethoden und mehrere verschiedene Bodentypen auszeichnet. Durch die Miteinbeziehung von quantitativen ARG Daten aus Schweinekot und zur Bodendüngung eingesetzter Gülle aus dem vor Ort ansässigen Schweinezuchtbetrieb kann der Ausbreitungsweg von ARGs vom Tier über die Gülle in den Boden und von dort in die Wassersäule erfasst und modelliert werden. Die erhobenen Daten werden auch Auskunft über die mögliche Kapazität der exponierten Bodentypen zur Elimination anthropogen eingebrachter Antibiotikaresistenzen geben. Zur Anwendung gelangen qPCR, Next Generation Sequencing und konventionelle Bakterienkultivierungstechniken inklusive der Bestimmung minimaler Antibiotika Inhibitionskonzentrationen sowie Metagenomanalysen.
Die aus dem Projekt gewonnen Erkenntnisse dienen als Grundlage für ein eventuell in Zukunft routinemäßig durchführbares ARG-Monitoring in den getesteten Ökosystemen.
Die ermittelten ARG-Konzentrationen in den Feldern werden mit der ARG Kopienanzahl in Böden unter geringem anthropogenen Einfluss (Wiesen- und Waldböden) sowie mit den ARG Auftretensdaten in der Wassersäule (Quell-, Fluss- und Drainagewasser) im Einzugsbereich der getesteten landwirtschaftlichen Nutzflächen verglichen. Die Untersuchungen erfolgen unter natürlichen aber kontrollierten Bedingungen auf einem großflächigen Versuchsgelände (Hydrology Open Air Laboratory – HOAL, Petzenkirchen), das sich durch den Anbau unterschiedlicher Feldfrüchte, unterschiedliche Bewirtschaftungsmethoden und mehrere verschiedene Bodentypen auszeichnet. Durch die Miteinbeziehung von quantitativen ARG Daten aus Schweinekot und zur Bodendüngung eingesetzter Gülle aus dem vor Ort ansässigen Schweinezuchtbetrieb kann der Ausbreitungsweg von ARGs vom Tier über die Gülle in den Boden und von dort in die Wassersäule erfasst und modelliert werden. Die erhobenen Daten werden auch Auskunft über die mögliche Kapazität der exponierten Bodentypen zur Elimination anthropogen eingebrachter Antibiotikaresistenzen geben. Zur Anwendung gelangen qPCR, Next Generation Sequencing und konventionelle Bakterienkultivierungstechniken inklusive der Bestimmung minimaler Antibiotika Inhibitionskonzentrationen sowie Metagenomanalysen.
Die aus dem Projekt gewonnen Erkenntnisse dienen als Grundlage für ein eventuell in Zukunft routinemäßig durchführbares ARG-Monitoring in den getesteten Ökosystemen.
Schlagwörter (deutsch)
antibiotic resistance, antibiotic resistance genes, ARG, HGT, quantitative real time PCR, metagenomics, qPCR arrays, contaminants of emerging concerns, horizontal gene transfer, One Health concept, environmental resistome, agricultual soils,
Projektleitung
Markus Wögerbauer
Forschungseinrichtung
Österreichische Agentur für Gesundheit und Ernährungssicherheit GmbH
Finanzierungspartner
Österreichische Agentur für Gesundheit und Ernährungssicherheit GmbH
Bundesministerium für Nachhaltigkeit und Tourismus
Bundesmininsterium für Arbeit, Soziales, Gesundheit und Konsumentenschutz
Bundesministerium für Landwirtschaft, Regionen und Tourismus
Projektnummer
101446
Projektlaufzeit
-
Projektziele
Im vorgestellten Projekt wird die Hintergrundbelastung von landwirtschaftlich genutzten Böden mit Antibiotikaresistenzgenen ermittelt. Für Österreich liegen diesbezüglich keine systematisch erhobenen Daten vor.
Die aus dem Projekt gewonnen Erkenntnisse sollen die Gefahr einer Übertragung von Antibiotikaresistenzen (AR) aus Umweltquellen auf human- und veterinärmedizinisch relevante Bakterien verringern helfen. Die erzielten Ergebnisse dienen als Grundlage für eine evidenzbasierte Beratung von Risikomanagern und ein eventuell in Zukunft routinemäßig durchführbares ARG-Monitoring in den getesteten Ökosystemen. Das vorgeschlagene Vorhaben steht im Einklang mit den Vorgaben der EU zum „One Health“ Konzept zur Eindämmung von Antibiotikaresistenzen (1-3), zur Schwerpunktsetzung im Nationalen Aktionsplan zur Antibiotikaresistenz (NAP-AMR) in Österreich (4) und zur Beantwortung der parlamentarischen Anfrage 901/J (XXVI.GP/890/AB).
Die ermittelten ARG-Belastungen der Felder werden mit ARG Konzentrationen in Böden unter geringem anthropogenen Einfluss (Wiesen- und Waldböden) sowie mit den ARG Auftretensdaten in der Wassersäule (Quell-, Fluss- und Drainagewasser) im Einzugsbereich der getesteten landwirtschaftlichen Nutzflächen verglichen. Die Untersuchungen erfolgen unter natürlichen aber kontrollierten Bedingungen auf einem großflächigen Versuchsgelände (Hydrology Open Air Laboratory – HOAL, Petzenkirchen), das sich durch den Anbau unterschiedlicher Feldfrüchte, unterschiedliche Bewirtschaftungsmethoden und mehrere verschiedene Bodentypen auszeichnet. Durch die Miteinbeziehung von quantitativen ARG Daten aus Schweinekot und zur Bodendüngung eingesetzter Gülle aus dem vor Ort ansässigen Schweinezuchtbetrieb kann der Ausbreitungsweg von ARGs vom Tier über die Gülle in den Boden und von dort in die Wassersäule erfasst und modelliert werden. Die erhobenen Daten werden auch Auskunft über die mögliche Kapazität der exponierten Bodentypen zur Elimination anthropogen eingebrachter Antibiotikaresistenzen geben.
Die aus dem Projekt gewonnen Erkenntnisse dienen als Grundlage für ein eventuell in Zukunft routinemäßig durchführbares ARG-Monitoring in den getesteten Ökosystemen.
Folgende Fragen werden abgeklärt:
1. Welche Antibiotikaresistenzgene befinden sich in wichtigen Umweltkompartimenten (Feld, Drainage-, Quell-, Flusswasser, Wiesen-, Waldböden, Schweinekot, Schweinegülle)?
2. In welcher Menge kommen klinisch relevante ARGs in diesen Kompartimenten vor?
3. Welche Umweltkompartimente weisen eine besonders hohe Belastung mit Antibiotikaresistenzgenen und damit ein hohes Potential für die Verbreitung von Antibiotikaresistenzen auf?
4. Welche Strategien können angewandt werden, um die Ausbreitung von ARGs in den unter Punkt 3 identifizierten Ökosystemen zu minimieren?
Im Detail werden folgende Projektziele verfolgt:
1. Charakterisierung der Antibiotikaresistenzgenbelastung von Böden (Bestimmung des Status-quo; qualitatives Screening)
2. Quantifizierung von klinisch/veterinärmedizinisch relevanten ARG in den getesteten Umweltkompartimenten (Status-quo; ARG-spezifische Quantifizierung)
3. Evidenzbasierte Identifikation von Ökosystemen, die ein hohes Risiko für die Verbreitung von klinisch relevanten ARGs darstellen (Risikobewertungselement)
4. Identifizierung von Critical Control Points und Ausarbeitung von Strategien zur Minimierung der Ausbreitung von klinisch relevanten ARGs in den unter Punkt 3 identifizierten Umwelthabitaten zur Unterstützung des Risikomanagements in Österreich.
Weitere Details sind der Anlage \"MARGINS-I\" zu entnehmen.
Die aus dem Projekt gewonnen Erkenntnisse sollen die Gefahr einer Übertragung von Antibiotikaresistenzen (AR) aus Umweltquellen auf human- und veterinärmedizinisch relevante Bakterien verringern helfen. Die erzielten Ergebnisse dienen als Grundlage für eine evidenzbasierte Beratung von Risikomanagern und ein eventuell in Zukunft routinemäßig durchführbares ARG-Monitoring in den getesteten Ökosystemen. Das vorgeschlagene Vorhaben steht im Einklang mit den Vorgaben der EU zum „One Health“ Konzept zur Eindämmung von Antibiotikaresistenzen (1-3), zur Schwerpunktsetzung im Nationalen Aktionsplan zur Antibiotikaresistenz (NAP-AMR) in Österreich (4) und zur Beantwortung der parlamentarischen Anfrage 901/J (XXVI.GP/890/AB).
Die ermittelten ARG-Belastungen der Felder werden mit ARG Konzentrationen in Böden unter geringem anthropogenen Einfluss (Wiesen- und Waldböden) sowie mit den ARG Auftretensdaten in der Wassersäule (Quell-, Fluss- und Drainagewasser) im Einzugsbereich der getesteten landwirtschaftlichen Nutzflächen verglichen. Die Untersuchungen erfolgen unter natürlichen aber kontrollierten Bedingungen auf einem großflächigen Versuchsgelände (Hydrology Open Air Laboratory – HOAL, Petzenkirchen), das sich durch den Anbau unterschiedlicher Feldfrüchte, unterschiedliche Bewirtschaftungsmethoden und mehrere verschiedene Bodentypen auszeichnet. Durch die Miteinbeziehung von quantitativen ARG Daten aus Schweinekot und zur Bodendüngung eingesetzter Gülle aus dem vor Ort ansässigen Schweinezuchtbetrieb kann der Ausbreitungsweg von ARGs vom Tier über die Gülle in den Boden und von dort in die Wassersäule erfasst und modelliert werden. Die erhobenen Daten werden auch Auskunft über die mögliche Kapazität der exponierten Bodentypen zur Elimination anthropogen eingebrachter Antibiotikaresistenzen geben.
Die aus dem Projekt gewonnen Erkenntnisse dienen als Grundlage für ein eventuell in Zukunft routinemäßig durchführbares ARG-Monitoring in den getesteten Ökosystemen.
Folgende Fragen werden abgeklärt:
1. Welche Antibiotikaresistenzgene befinden sich in wichtigen Umweltkompartimenten (Feld, Drainage-, Quell-, Flusswasser, Wiesen-, Waldböden, Schweinekot, Schweinegülle)?
2. In welcher Menge kommen klinisch relevante ARGs in diesen Kompartimenten vor?
3. Welche Umweltkompartimente weisen eine besonders hohe Belastung mit Antibiotikaresistenzgenen und damit ein hohes Potential für die Verbreitung von Antibiotikaresistenzen auf?
4. Welche Strategien können angewandt werden, um die Ausbreitung von ARGs in den unter Punkt 3 identifizierten Ökosystemen zu minimieren?
Im Detail werden folgende Projektziele verfolgt:
1. Charakterisierung der Antibiotikaresistenzgenbelastung von Böden (Bestimmung des Status-quo; qualitatives Screening)
2. Quantifizierung von klinisch/veterinärmedizinisch relevanten ARG in den getesteten Umweltkompartimenten (Status-quo; ARG-spezifische Quantifizierung)
3. Evidenzbasierte Identifikation von Ökosystemen, die ein hohes Risiko für die Verbreitung von klinisch relevanten ARGs darstellen (Risikobewertungselement)
4. Identifizierung von Critical Control Points und Ausarbeitung von Strategien zur Minimierung der Ausbreitung von klinisch relevanten ARGs in den unter Punkt 3 identifizierten Umwelthabitaten zur Unterstützung des Risikomanagements in Österreich.
Weitere Details sind der Anlage \"MARGINS-I\" zu entnehmen.
Praxisrelevanz
Antibiotika-resistente Infektionserreger verursachen in der Lebensmittelproduktion und in der Landwirtschaft schwere finanzielle Schäden.
Volkswirtschaftlich betrachtet sind die durch Übertragung von Umweltresistenzen verursachten Schäden in der Humanmedizin und im Bereich Öffentliche Gesundheit immens.
Ohne Eindämmung der Ausbereitung von Resistenzen werden im Jahr 2050 10 Millionen Todesfälle prognostiziert, die direkt oder indirekt auf AR zurückzuführen sind. Abgesehen vom persönlichen Leid und den massiven national zu tragenden Kosten für das Öffentliche Gesundheitssystem wird für diesen Zeitraum ein weltwirtschaftlicher Gesamtschaden von bis zu 100 Trillionen Dollar erwartet. Koordinierte Gegenmaßnahmen zur Bekämpfung der gegenwärtig kursierenden Antibiotikaresistenzgen-Seuche auf nationaler sowie internationaler Ebene sind daher unabdingbar.
Erkennung von Antibiotikresistenz Hot Spots und die Ausarbeitung von Strategien zur Bekämpfung der Ausbreitung von Antibiotikaresistenzgenen - wie im Projekt vorgeschlagen - sind daher auch gerade für die Landwirtschaft von zentrale Bedeutung.
Volkswirtschaftlich betrachtet sind die durch Übertragung von Umweltresistenzen verursachten Schäden in der Humanmedizin und im Bereich Öffentliche Gesundheit immens.
Ohne Eindämmung der Ausbereitung von Resistenzen werden im Jahr 2050 10 Millionen Todesfälle prognostiziert, die direkt oder indirekt auf AR zurückzuführen sind. Abgesehen vom persönlichen Leid und den massiven national zu tragenden Kosten für das Öffentliche Gesundheitssystem wird für diesen Zeitraum ein weltwirtschaftlicher Gesamtschaden von bis zu 100 Trillionen Dollar erwartet. Koordinierte Gegenmaßnahmen zur Bekämpfung der gegenwärtig kursierenden Antibiotikaresistenzgen-Seuche auf nationaler sowie internationaler Ebene sind daher unabdingbar.
Erkennung von Antibiotikresistenz Hot Spots und die Ausarbeitung von Strategien zur Bekämpfung der Ausbreitung von Antibiotikaresistenzgenen - wie im Projekt vorgeschlagen - sind daher auch gerade für die Landwirtschaft von zentrale Bedeutung.