Antibiotikaresistenta gener (ARG) som först upptäcktes i urbana Indien har hittats 8, 000 mil bort på en av de sista "orörda" platserna på jorden, har en ny studie visat.

Jordprover tagna i Kongsfjorden på Svalbard har nu bekräftat spridningen av blaNDM-1 till högarktis – en ARG som ursprungligen hittades i indiska kliniska miljöer, som villkorligt ger multidrug resistens (MDR) i mikroorganismer.

Global spridning av blaNDM-1 och andra MDR-gener är ett växande problem eftersom de ofta riktar sig till "sista utväg"-klasser av antibiotika, inklusive karbapenemer.

Bärs i tarmen på djur och människor, forskargruppen, ledd av Newcastle Universitys professor David Graham, säga att blaNDM-1 och andra medicinskt viktiga ARGs hittades i arktiska jordar som sannolikt spreds i avföring från fåglar, andra vilda djur och mänskliga besökare till området.

"Polära regioner är bland de sista förmodade orörda ekosystemen på jorden, tillhandahålla en plattform för att karakterisera bakgrundsresistens före antibiotikaeran mot vilken vi skulle kunna förstå hastigheten för utvecklingen av AR "föroreningar", säger professor Graham, en miljöingenjör vid Newcastle University som har ägnat 15 år åt att studera miljööverföringen av antibiotikaresistens runt om i världen.

"Men mindre än tre år efter den första upptäckten av blaNDM-1-genen i ytvattnet i urbana Indien hittar vi dem tusentals mil bort i ett område där det har varit minimal mänsklig påverkan.

"Intrång i områden som Arktis förstärker hur snabb och långtgående spridningen av antibiotikaresistens har blivit, bekräftande lösningar för AR måste ses i globala snarare än bara lokala termer."

Oro över spridningen av antibiotikaresistenta (AR) gener

Ökad antibiotikaresistens är en global hälsokris. Ett exempel är NDM-1, vilket är ett protein som kan ge resistens i en rad bakterier. NDM-1 identifierades först i New Delhi och kodades av den resistenta genen blaNDM-1.

Stammar som bär blaNDM-1 hittades först i kliniska miljöer 2008, men 2010 hittades blaNDM-1 i ytvatten i Delhi. Sedan dess, den resistenta genen har hittats i över 100 länder, inklusive nya varianter.

Det finns för närvarande få antibiotika för att bekämpa bakterier som är resistenta mot karbapenemer - fortfarande en sista utväg antibiotikaklass - och spridningen av blaNDM-1 och relaterade ARG är ett problem över hela världen.

"Vad människor har gjort genom överdriven användning av antibiotika på global skala är att accelerera evolutionen, skapa en ny värld av resistenta stammar som aldrig funnits tidigare, " förklarar Graham.

"Genom överanvändning av antibiotika, avföringsutsläpp och förorening av dricksvatten, vi har följaktligen påskyndat hastigheten med vilken superbugs kan utvecklas.

"Till exempel, när ett nytt läkemedel utvecklas, naturliga bakterier kan snabbt anpassa sig och kan bli resistenta; därför finns väldigt få nya läkemedel på gång eftersom det helt enkelt inte är kostnadseffektivt att tillverka dem."

Benchmark för spårning av motstånd

Publicerad idag i den akademiska tidskriften Environmental International , denna senaste forskning utfördes av ett internationellt team av experter från universiteten i Newcastle, York och Kansas och den kinesiska vetenskapsakademin i Xiamen, och finansierades av UK Natural Environmental Research Council och andra organ.

Analyserar det extraherade DNA:t från fyrtio jordkärnor på åtta platser längs Kongsfjorden, totalt 131 ARG upptäcktes.

"Resistensgenerna som upptäcktes var associerade med nio stora antibiotikaklasser, inklusive aminoglykosider, makrolider och β-laktamer, som används för att behandla många infektioner. Som ett exempel, en gen som ger MDR i tuberkulos hittades i alla kärnor, medan blaNDM-1 upptäcktes i mer än 60 % av jordkärnorna i studien.

"Detta fynd har enorma konsekvenser för global AR-spridning, " varnar Graham. "En kliniskt viktig ARG som kommer från Sydasien är uppenbarligen inte "lokal" i Arktis."

"Identifiera en ARG-gradient över studielandskapet, som varierar beroende på påverkan på människor och vilda djur, visar att det fortfarande finns isolerade polära platser där ARG-nivåerna är så låga att de kan ge naturens baslinje för antimikrobiell resistens, " säger Graham.

"Gradienten av resistensgener återspeglar nära motsvarande indikatorer på avfall inom geokemin, vilket föreslår en ny grund för att identifiera platser för ytterligare AMR-forskning", tillägger huvudförfattaren, Dr Clare McCann, från Newcastle University.

"Det enda sättet vi kommer att vinna den här kampen är att förstå alla vägar som leder till antibiotikaresistens.

Klart, förbättrad antibiotikaförvaltning inom medicin och jordbruk är avgörande, men att förstå hur motståndsöverföring sker genom vatten och jord är också avgörande. Vi hävdar att förbättrad avfallshantering och vattenkvalitet på global skala är ett nyckelsteg."