抗生素抗性基因（ARGs）在环境中的迁移扩散对人类的健康安全造成威胁。环境中存在大量胞外DNA，在这些DNA中携带的ARGs会通过转化的方式水平转移至人类病原菌中。然而，学界尚不清楚ARGs从环境到临床病原菌的传播轨迹以及ARGs传播风险。
基于此，中国科学院城市环境研究所研究员崔丽利用单细胞拉曼光谱，结合重水逆向标记技术，实现了对胞外ARGs从土壤到临床病原菌转化过程的研究。
在抗生素作用下，氘标抗性菌具有高代谢活性，可在一小时内将体内的氘完全代谢，即在拉曼光谱下，抗性菌的拉曼C-D峰由高到消失。通过这一表型特征，研究人员快速鉴别出敏感型的受体菌与耐药型的抗性基因结合子，通过计算结合子在总菌中的比例，可评估抗性基因的传播能力并定量其风险。
研究人员进一步将上述方法运用至土壤胞外DNA中，对五类ARGs的转化能力进行检测，发现氨苄青霉素类ARGs的传播风险大于头孢拉定类及环丙沙星类，美罗培南类和万古霉素类ARGs的传播风险最小。该方法针对可转移的胞外ARGs进行了鉴定和风险评估，为预防高风险ARGs的传播提供了新指导。
相关研究成果以Phenotypic Tracking of Antibiotic Resistance Spread via Transformation from Environment to Clinic by Reverse D2O Single- Cell Raman Probing为题，发表在Analytical Chemistry上，城市环境所博士研究生李弘哲为论文第一作者，崔丽为论文通讯作者。
研究工作得到国家自然基金、中科院原创性创新项目、国际科学组织联盟等的支持。