抗生素的滥用与耐药基因（Antibiotic Resistance Genes, ARGs）的传播与扩散严重威胁着人类生命财产安全。 一项世界卫生组织报告指出，如果不采取措施扭转这一趋势，到2050年，全球每年由于细菌耐药性而死亡的人数将升至1000万人，累计损失总额将高达100万亿美元（http://www.who.int/bulletin/volumes/94/9/16-020916/zh/）。为此，全球领导人于2016年9月21日在纽约联合国大会期间讨论了微生物耐药严峻性并商讨了对策。目前，针对耐药基因在废水处理、制药厂、畜牧养殖业、医院等的排放以及水体、土壤等的传播展开了监测工作。例如，中国建立了2400多个监测网点跟踪抗微生物药物的临床应用情况。然而，作为成千上万种污染物汇聚的媒介，空气对耐药基因的传播扩散却没有得到足够的重视。
图 1 全球19座城市大气中耐药基因丰度、种类与地面抗生素使用的关系
近日，12BET注册要茂盛教授与其合作者通过一种创新方法采集了全球13个国家19座城市大气中足够量的颗粒物 （PM），并利用高通量分子生物技术，发现全球大气正在不同程度被耐药基因污染， 且部分地区显现逐年增长的趋势。 这些检测到的基因用来表达对包括喹诺酮类、β-内酰胺类、大环内酯类、四环素类、磺胺类、氨基糖苷类和万古霉素类等药物耐药性，其相对丰度如图1所示。研究还发现，不同城市大气中耐药基因（ARGs）的丰度和种类分布有明显的差异，而ARGs的总相对丰度跨越2个数量级。其中，最优势的ARG为β-内酰胺类耐药基因blaTEM，其相对丰度从2004年到2014年增加了178%（以西安大气为例）。 统计分析显示城市大气中ARGs的种类丰度分布与地面抗生素的使用情况显著正相关。更为严峻的是，万古霉素作为抗生素的最后一道防线，其耐药基因也在6个城市大气中被检测到。通过大气输送，来自一个地区或排放源的耐药基因可以跨越不同环境媒介快速传输、沉降到遥远的地方，甚至包括一些从未使用抗生素的原生态环境，被普通细菌获取或被人体吸入。这种大气传播面广，极大程度地增加了新型耐药菌滋生的几率， 对人类健康与生态安全构成巨大威胁。该项研究揭示了耐药基因通过空气传播的危险，为全面有效控制耐药菌传播感染提供重要的参考.
研究成果以“Global Survey of Antibiotic Resistance Genes in Air” （https://pubs.acs.org/doi/abs/10.1021/acs.est.8b02204）为题发表在Environmental Science and Technology刊物上，并入选美国化学学会 (American Chemical Society，ACS) Editors’ Choice。 同时，研究也被ACS通过“Embargoed Press Release”（https://www.acs.org/content/acs/en/pressroom/newsreleases/2018/july/hidden-hazards-of-antibiotic-resistance-genes-in-air.html）形式发布报道。 论文的第一作者为北大环境学院李菁博士（将赴加州理工学院开展博士后研究），北大环境学院要茂盛教授为通讯作者。参与该项工作的还包括来自中国科学院、耶鲁大学、苏黎世联邦理工等12个科研机构的科研人员。该项目主要得到国家自然科学基金委国家杰出青年科学基金（基金号：21725701）与重大研究计划培育项目（基金号：91543126）的资助。
通讯作者简介
要茂盛，12BET长聘教授（FULL Professor with Tenure）、博士生导师，北京老员工物气溶胶实验室负责人，国家杰出青年科学基金获得者。2006年获美国Rutgers大学环境科学博士，2006-2007于耶鲁大学从事博士后研究，2007年入选12BET“百人计划”。创建了空气生物安全防御系统BioSTAND®，包括生物气溶胶实时监测系统GREATpa、基于酵母菌的大气颗粒物毒性实时监测系统SLEPTor以及颗粒物毒性活体标志物实时监测系统dLABer等。曾获美国气溶胶协会Kenneth T. Whitby、欧洲Marian Smoluchowski、亚洲AYASA青年气溶胶科学家杰出贡献奖。于2016年获国家技术发明二等奖（“生物气溶胶实时监测危害预测与控制技术”）与第44届日内瓦国际发明展特别金奖（“GREATpa”技术）。作为执行主席之一，组织召开首届生物气溶胶香山科学会议，目前担任中国环境科学学会室内与环境健康分会常任副理事长。
