环境警报：抗微生物药物耐药性（AMR）对水体的影响以及创新监测的作用

Wed Jan 17 08:19:00 CET 2024

抗微生物药物耐药性（AMR）——即由于目标细菌对抗生素产生耐药性而导致抗生素不再发挥预期作用——是全球范围内日益严重的健康挑战。由于生产设施和污水以及污水处理厂肆意排放活性抗生素成分，造成环境污染，导致抗生素接触环境来源，这是抗生素耐药性传播的原因之一。因此，全球关注的焦点一直是减轻人类、农业以及水、环境卫生和个人卫生（WASH）对抗生素耐药性的影响。幸运的是，创新的解决方案不断涌现。本文将重点介绍其中一种解决方案以及支持这一创新的基础知识产权。

抗生素耐药性与环境健康

印度是世界上最大的抗生素生产国，根据一项研究，印度供应的抗生素占全球市场的40%以上。该行业多种多样，包括从事活性药物成分（API）和制剂制造的小型、中型和大型公司。由于工厂排放未经处理的废水，一些制药集群附近的水资源中存在高浓度的抗生素化合物，这个现象引起越来越多的关注。

对环境中的抗生素浓度和耐药菌进行常规监测，可以为制定和实施适当的政策干预措施提供指导。定期监测废水中抗菌剂含量的成本很高，这增加了全面监测的难度。研究发现，迫切需要创新、经济、易用的方法来检测抗生素残留和耐药菌。

发明的诞生

Soumyo Mukherji教授是孟买印度理工学院（IITB）生物医学工程系Madhuri Sinha讲座教授，他是生物传感器和生物仪器领域的领先创新者，正在开发用于健康、水质和环境监测的传感系统。Mukherji教授通过开发先进的传感器来检测抗生素和其他影响水质的元素，从而在市场上占据了一席之地。

他的目标是制造价格合理的传感器，提供快速、可信的结果，避免传统实验室检测的漫长等待时间。“我想做一件具有挑战性的事情，它不仅能解决土壤污染问题，还能对社会产生积极影响”，Mukherji博士说。“抗生素耐药性和水污染问题很严重。例如，兽医在治疗奶牛的一种临床疾病时可能需要10个单位的剂量，而他们以前使用的是1个单位的剂量”，他指出说，并谈到牛是如何饮用也被用于灌溉的河水的。

Mukherji教授利用光纤开发了一种先进的传感设备平台，只需改变其表面的特定探测器，就能检测出细菌、抗生素、微量杀虫剂或其他特定化合物等多种物质。Mukherji博士解释说：“当我将特定受体（即抗体）固定到细菌上时，它就能检测到该细菌”，他展示了该平台的多功能性，它不仅限于对AMR的响应，而且适用于更广泛的测试。该设备能够检测环丙沙星、恩诺沙星和一些β-内酰胺抗生素，这些抗生素是常见的与AMR相关的抗生素。研究小组还在继续识别和开发其他抗生素的受体。

该设备已在印度-英国研究项目AMSPARE中得到改造和使用，它的一个突出特点是设计紧凑，节省空间，便于携带，这让它成为从偏远环境站点到现代制药实验室等各个场所的理想使用工具。友好的用户界面让不同行业的专业人员都能轻松操作。此外，该设备专为提高效率而设计，可在20至30分钟的极短时间内提供结果。结果以数字格式显示在设备屏幕上，便于阅读和解释。

该设备的核心功能是能够识别极低浓度的污染物。目前，它可以检测到低至十亿分之一的抗生素含量。检测如此低浓度的能力意味着它可以成为早期检测和预防AMR扩散的重要工具，可提供关键数据，为制定本地和全球卫生战略提供支持。

设备的基础仪器成本效益高，使用专门的滤芯进行操作，滤芯是为特定检测任务量身定制的。与传统的实验室检测AMR和水污染的成本和需要时间相比，该发明是一项经济、高效的创新，标志着现场科学检测的重大进步。

知识产权为发明提供支持

这项发明因其多功能性和可靠性而备受全球关注。Mukherji博士说：“这项技术是由包括西苏格兰大学和印度孟买理工学院在内的五个实体的联合项目开发的。”印度理工学院拥有专利，Mukherji博士及其合作者被列为发明人。印度理工学院和发明人签订了一份共享协议，双方都能从技术中收取特许权使用费。

这项发明在改善公众健康方面潜力巨大。“虽然从实验室到市场的直接生产在商业上可能并不可行，但我们正在计划开展更广泛的合作。我们已经确定了不同的合作伙伴，以满足独特的地区需求——从确保印度的安全饮用水到满足西方市场的制药需求”，Mukherji 博士说。该技术还引起多个国家的浓厚兴趣，它们纷纷询问和要求制造和使用该技术，这将为潜在的授权机会打开大门。这些进展凸显了与Mukherji博士的工作相关的各项重要知识产权，及其工作在全球范围内产生更广泛影响的潜力。

最大限度降低风险并测量污染

全球范围内也在努力应对AMR的挑战。2017年，AMR对环境的影响得到了世界最高级别的环境问题决策机构联合国环境大会（UNEA-3）的认可，大会最终发布了题为《抗生素耐药性的环境因素》的报告。该报告呼吁在应对AMR的“同一健康”联合行动计划中加强环境行动，并认识到人类、动物和环境健康密不可分，这意味着环境和环境污染物在AMR的发展、传播和扩散中发挥着关键作用。

例如，负责任的抗生素制造平台（RAMP）通过在印度和世界其他地区采用可持续的监测、生产和采购实践，重点评估抗生素生产对AMR传播的影响，以减少环境中抗生素造成的AMR扩散。

2022年，AMR产业联盟（AMRIA）制定了抗生素生产标准，概述了用于评估和管理与抗生素生产相关的废物流的、基于风险考虑的策略。AMRIA召集100多家生物技术、诊断和制药公司及其当地供应商，以在整个生命科学生产和采购价值链中推广可持续的抗生素生产实践。

抗生素耐药性带来的多方面挑战包括人类健康、动物福祉以及环境的微妙平衡。创新的水监测技术，例如由Soumyo Mukherji博士发明的技术，有助于了解和应对抗生素耐药性对环境的影响。这些技术的基础知识产权是通向进步的桥梁，提供了具有全球影响的潜在解决方案。