Water adaptation of bacterial pathogens: mechanisms of survival and acquired antibiotic resistance in the environment Mekanismer för bakteriella patogeners spridning, överlevnad och upptag av antibiotikaresistens i sötvatten Waterborne diarrheal diseases remain a major threat to the youngest population in low- and middle-income countries. Recently we have seen how crowded refugee camps, flooding and earth quakes may result in rapid spreading of diarrhoea and other water borne infectious diseases. Hence we need to understand how water borne diarrhoeal pathogens can emerge and spread so rapidly. The aim of this project is to understand how pathogenic bacteria survive in water and how water transmission affects virulence and acquired antibiotic resistance. The hypothesis is that bacteria in water transiently actively regulate genes that aid in infection of new hosts but that long term water incubation select for antibiotic resistant dormant bacteria that still may be infectious. Determination of the transcriptome in enterotoxigenic Escherichia coli (ETEC) in water by Illumina RNA-seq analyses revealed active gene regulation and indicated adaptation towards antibiotic resistant so called persister cells We aim to verify essential genes required for survival by advanced sequencing methods as well as determine if water is a inducer for uptake of naturally occurring antibiotic resistance genes as well as increased infecitvity. The project is a collaboration with Bangladesh and Bolivia and includes local capacity building by PhD training of Bolivian students. The aim is to identify means to predict and prevent epidemic outbreaks of gastrointestinal infections transmitted via water. Hur överlever och sprids vattenburna sjukdomsframkallande bakterier i flodvatten i Bolivia? Kontaminerat dricksvatten är en vanlig källa till infektion i utvecklingsländer och framförallt många diarrépatogener anses vara vattenburna Vi har tidigare visar att den diarreframkallande bakterien enterotoxigen Escherichia coli (ETEC) finns i dricksvatten och överlever i vatten i flera månader med intakt cellmembran och med en aktiv transkription av vissa gener. Våra resultat indikerar att diarreframkallande bakterier kan ligga tysta i vattenkällor under mycket lång tid och att de sedan kan orsaka sjukdom hos människor som dricker vattnet. Men hur bakterierna kan överleva i näringsfattigt dricksvatten under så lång tid är ännu inte utrett. För att undersöka detta har vi i ett tidigare projekt studerat alla gener som uttrycks hos ETEC när den befinner sig i vatten. Vi fann att ETEC snabbt anpassar sig till vattenmiljön genom att direkt upp och nedreglera olika gener. Därefter fann vi att ETEC efter ca 2 timmar i vatten kraftigt uppreglerar en grupp av gener som vi tror kan göra bakterien ännu mer motståndskraftig mot vattenmiljön samt även virulent. Ytterligare en grupp gener uppreglerades successivt efter dagar och månader i vatten. Dessa gener gör att bakterierna låser sig i ett inaktivt läge och överlever i vatten med minimal metabolism. Vi avser nu vidareutveckla hypotesen att spridning av vattenburna bakterier kräver en aktiv genreglering och vi avser att verifiera detta med ett transposon-mutantbibliotek för att bestämma de gener som är essentiella för överlevnad i vatten. I ett samarbete med forskare i Bolivia och Bangladesh kommer vi att bestämma om dessa essentiella gener även uttrycks i patogena E. coli som förekommer i kontaminerat flodvatten. Slutligen kommer vi att studera om spridning i vatten påverkar patogena bakteriers resistens mot antibiotika samt även om upptag av naturligt förekommande resistensgener ökar i vatten, vi kommer specifikt att studera vattendrag i närheten av gruvor och jämföra med flodvatten nära La Paz i Bolivia. Vår hypotes är att förekomsten av metalljoner i vatten driver resistensupptag av både metallresistens och antibiotikaresisten eftersom de ofta sitter på samma plasmider. Syftet med studien är att förstå vilka gener som diarréframkallande patogener reglerar för att kunna överleva i vatten under lång tid och hur de kan behålla sin infektionsförmåga. Vi kommer även att studera de mekanismer för upptag av antibiotika och metall-resistens som kan förekomma i naturliga vatten. Projektet är ett aktivt samarbete mellan forskare i främst Bolivia men även Bangladesh, båda länder som drabbas hårt av vattenburen infektionssmitta. Projektet kommer att stärka forskningen vid Universidad Mayor San Andres i La Paz genom metodöverföring samt doktorandutbildning som sker inom ramen för ett större Sida-finansierat anslag. Resultaten kommer att ge generell kunskap om vattenburen bakteriell smitta som kan användas för att hindra spridning och förvärvad antibiotikaresistens hos vattenburna patogener.