《LWT》：An integrated risk profiling and analysis of antimicrobial resistance genes by shotgun metagenomics and qPCR in retail food items
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抗生素抗性基因(ARGs)是日益严峻的公共卫生挑战。本研究为解决食品中ARGs的分布与风险不明的问题，针对美国不同社会经济地位地区商店的卷心菜、生菜、鸡腿和熟食肉类，综合运用浅层全宏基因组鸟枪法测序(sWMS)和qPCR技术，开展了ARGs丰度、多样性、风险分级及微生物关联分析。研究发现鸡腿和熟食肉ARGs丰度最高，多重耐药是优势抗性类型，熟食肉被鉴定为高风险食品，并揭示了ARGs与包括假单胞菌属在内的多种细菌属存在强关联。该研究强调了整合多分子方法在表征食品ARGs、指导针对性干预以降低抗生素耐药风险方面的价值。
在当代公共卫生领域，抗生素耐药性的蔓延如同一个无声的威胁，其影响深远，据预测到2050年，全球每年可能因耐药菌感染导致高达千万人死亡。食品供应链，作为连接农田、工厂与餐桌的复杂网络，是耐药性传播的关键途径之一。抗生素抗性基因(ARGs)不仅存在于动物性食品中，甚至在生食的蔬菜沙拉里也屡有发现，它们可能通过我们每日的饮食，悄无声息地进入人体肠道，与我们的共生菌群“交换”抗性，甚至武装潜在的致病菌。然而，当前的研究多聚焦于农场或屠宰环节的动物，对于直接摆上零售货架、最终被我们消费的食品中ARGs的“全家福”——它们的种类、数量、以及与不同社会经济背景商店的关联——我们仍知之甚少。为了填补这一知识空白，并为制定精准的食品安全干预措施提供科学依据，一项发表在《LWT》上的研究应运而生。
研究人员采用了多管齐下的技术手段来剖析这一难题。首先，他们从美国田纳西州孟菲斯市不同社会经济地位(高SES/HSES和低SES/LSES)社区的商店采集了卷心菜、生菜、鸡腿和熟食火腿四类共200份零售食品样本。核心技术方法包括：1) 利用浅层全宏基因组鸟枪法测序(sWMS)结合SARG数据库，对样本中抗生素抗性基因进行大规模筛查和注释；2) 应用定量聚合酶链反应(qPCR)对sWMS预测的35个ARGs进行实验验证，确保结果的可靠性；3) 通过微生物群落分析(使用MetaPhlAn)和共现网络分析，探究ARGs与特定细菌类群之间的关联；4) 基于移动性、人类环境关联性和病原体携带情况，对检测到的ARGs进行风险分级评估。
3.1. 食品样本中ARGs的丰度
研究发现，所有样本中多重耐药类ARGs的丰度最高。其中，来自HSES商店的鸡腿样本ARGs总负荷最高，其次是HSES商店的熟食肉。就新兴ARGs而言，无论来自何种社会经济背景的商店，熟食肉均被鉴定为高风险。不同社会经济地位商店采集的同类食品之间，ARGs亚型丰度无显著差异。
3.2. 食品样本中ARGs的多样性
ARGs的alpha多样性（如香农指数和观测丰富度）在各样本组间无显著差异，但beta多样性分析表明，不同样本组间的ARGs群落组成存在显著差异。
3.3. 核心抗性组、ARGs相关性及ARGs权重
研究鉴定出一个在所有样本中普遍存在的核心抗性组，包括bacA、mdtK、msbA和arnA等基因。抗生素类别间存在强正相关，如防御素与衣霉素之间。此外，分析发现除卷心菜外，从LSES商店获得的食品样本中ARGs总数更高。
3.4. 细菌类群-ARGs相关性及共现
微生物组分析显示，不同食品样本中的优势菌属各异，例如卷心菜中肠杆菌属和假单胞菌属丰度高，鸡腿中哈夫尼亚属丰度高。Procrustes分析显示微生物组与抗性组之间存在显著正相关。共现网络分析进一步揭示了ARGs与包括假单胞菌属、肠杆菌属、肠球菌属、沙雷氏菌属在内的多种细菌属之间存在强关联。
3.5. 食品样本ARGs风险分级的预测分析
基于风险分级框架的分析表明，来自HSES商店的卷心菜和鸡腿样本中，属于风险等级I（与人类环境相关、具有移动性且由病原体携带的ARGs）的ARGs比例最高，表明其潜在健康风险较高。
3.6. 全球SARG与本地ARG数据库的比较
研究人员构建了一个基于PCR验证引物的本地ARG数据库。与广泛使用的SARG数据库相比，两者在多数常见ARGs的预测上表现一致，但本地数据库在部分基因的检测上显示出细微差异和可能的改进。
3.7. ARGs预测的验证
通过qPCR对sWMS的预测结果进行验证，发现两者在大多数情况下具有很强的一致性。但也存在一些差异，例如部分低丰度基因可能低于qPCR检测限而未检出，而qPCR也检测到了一些sWMS未预测到的基因，这突显了整合两种方法进行相互验证的重要性。
该研究的结论清晰而有力：零售食品普遍存在多样且丰度可观的抗生素抗性基因，构成了潜在的公共卫生风险。多重耐药是其中最突出的抗性类型。尽管从高风险等级（风险等级I和II）的ARGs比例来看，来自高社会经济地位商店的卷心菜和鸡腿风险更高，但所有测试的食品样本，无论其来源商店的社会经济背景如何，都携带了广泛的ARGs。研究还揭示了一系列潜在的病原菌，如假单胞菌属、克雷伯菌属和肠杆菌属，它们与ARGs存在强关联，可能进一步放大风险。这些食品，特别是即食或生食的品类，可能成为ARGs和耐药菌传播的载体。
这项研究的意义在于，它首次将社会经济因素纳入零售食品ARGs的风险评估框架，并综合运用了sWMS、qPCR、风险分级和网络分析等多种前沿技术，实现了对食品抗性组的深度剖析。它明确指出，不能仅凭商店类型简单判断食品的微生物安全风险，因为ARGs的污染是普遍存在的。该研究为理解ARGs如何通过食物链传播提供了关键数据，强调了从“一体化健康”视角，采取整合监测与干预策略的必要性。其建立的本地验证数据库和整合分析方法，也为未来更精准的食品抗生素耐药性监测和风险评估提供了可借鉴的技术路径。最终，这些发现将有助于指导针对性措施的制定，以管理并控制ARGs在食品供应链中的传播，从而更好地保障公众健康。
