Allt mer virulenta stammar av Escherichia coli cirkulerar i avloppsvatten runt om i världen, och loppet pågår för att hitta nya behandlingsprocesser som kan bidra till att minska spridningen av dessa patogener. KAUST-forskare undersökte hur tre stammar av E. coli som hittats i Jeddahs avloppsvatten klarade sig när de placerades under starkt solljus:de visade, medan två stammar reducerades, en påfrestning kvarstod.

"Solbestrålning används oavsiktligt på många ställen när renat avloppsvatten lagras i en indunstningsdamm innan det återanvänds eller när det används för att bevattna grödor i dagsljus, " säger Pei-Ying Hong, som ledde projektet tillsammans med doktoranden Nada Al-Jassim och medarbetare på KAUSTs Water Desalination and Reuse Center. "Dock, eftersom detta tillvägagångssätt är oavsiktligt, det är svårt att veta hur framgångsrikt det har varit. Vi bestämde oss därför för att analysera vad som händer med E. coli i avloppsvatten under solbestrålning."

Solljus är känt för att döda patogener i sötvatten. Faktiskt, som Hong noterar, icke-statliga organisationer rekommenderar att landsbygdssamhällen utan behandling av grundläggande dricksvatten bör lagra sitt vatten i genomskinliga plastflaskor, och att de placerar dessa flaskor i direkt solljus i några timmar före konsumtion.

Hongs team använde en liknande idé; de förberedde två reaktorer som var och en bar en stam av E. coli – en nyligen upptäckt, mycket antibiotikaresistent stam som kallas PI-7, och en gemensam, icke-virulent stam som kallas DSM1103. Dessa reaktorer utsattes för solbestrålning i 24 timmar, medan två identiska reaktorer förvarades i mörker som kontroller. Teamet tog prover med jämna mellanrum från de fyra reaktorerna och analyserade förändringar i den genetiska sammansättningen och överlevnaden för varje stam av E. coli.

"Antalet livskraftiga celler för båda stammarna minskade avsevärt, men E. coli PI-7 sönderföll i en långsammare takt jämfört med DSM1103, " säger Hong. "Ganska oroande, och till skillnad från DSM1103, PI-7 bildade "persister"-celler i de senare stadierna av långvarig solexponering. Det betyder att en liten del av PI-7-cellerna kan motstå solbehandling och växa igen när miljöförhållandena blir gynnsamma."

PI-7 försvarade sig mot solstrålning genom att uppreglera gener relaterade till cellulär reparation och oxidativ stress, tillsammans med olika virulensfaktorer. Dock, under den genetiska analysen, Al-Jassim noterade med intresse att gener som bärs av PI-7 för att skydda den från virus nedreglerades under solbestrålning.

"Jag arbetar nu med att isolera dessa virus, känd som bakteriofager, i hopp om att de skulle kunna användas för att öka PI-7s mottaglighet för solbestrålning, " säger Al-Jassim. "Genom att använda både bakteriofager och solbestrålning samtidigt, sådana antibiotikaresistenta stammar kan lättare dödas."