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抗菌薬併用下における細菌類の特殊な薬剤耐性化

Research Project

Project/Area Number 15H04733
Research Category

Grant-in-Aid for Scientific Research (B)

Allocation TypeSingle-year Grants
Section一般
Research Field Bacteriology (including mycology)
Research InstitutionInstitute of Physical and Chemical Research

Principal Investigator

鈴木 真吾  国立研究開発法人理化学研究所, 生命システム研究センター, 研究員 (60379154)

Co-Investigator(Kenkyū-buntansha) 古澤 力  国立研究開発法人理化学研究所, 生命システム研究センター, チームリーダー (00372631)
Project Period (FY) 2015-04-01 – 2016-03-31
Project Status Discontinued (Fiscal Year 2015)
Budget Amount *help
¥7,280,000 (Direct Cost: ¥5,600,000、Indirect Cost: ¥1,680,000)
Fiscal Year 2015: ¥7,280,000 (Direct Cost: ¥5,600,000、Indirect Cost: ¥1,680,000)
Keywords多剤耐性菌 / 抗菌薬併用療法 / 実験進化 / ゲノム変異解析 / タンパク質合成阻害剤 / DNA複製阻害剤 / 大腸菌 / トレードオフ
Outline of Annual Research Achievements

本課題は、臨床現場にて問題となっている多剤耐性菌の出現を抑制するための効果的な抗菌薬併用療法の確立を目指し、実験進化的手法(ストレス強度を段階的に上げながら植え継ぎ培養を行い、ストレス耐性生物に進化させる手法)を用いて、どのような抗菌薬の組み合わせにおいて耐性化が抑制されるのか、その逆に耐性化が促進されてしまうのか解析した。さらには、得られた薬剤耐性菌のゲノム変異解析を行うことでその分子機構の解明にも取り組んだ。
大腸菌を対象にタンパク質合成阻害剤であるアミカシン(AMK)およびクロラムフェニコール(CP)、DNA複製阻害剤のエノキサシン(ENX)の併用条件に加え、それぞれを単独で添加した進化実験も実施した。ちなみに代表者らの先行研究により、AMK&CPは耐性獲得間のトレードオフ、つまりAMK耐性株はCPに対して非常に弱くなってしまい、逆にCP耐性株はAMKに対して非常に弱くなってしまう現象を示し、AMKとENXも同様のトレードオフを、CPとENXはそのような耐性間のトレードオフを示さない組み合わせである。
この進化実験を約1ヶ月間実施したところ、耐性間のトレードオフの関係にあるAMK&CP、AMK&ENX併用下においては大腸菌の薬剤耐性化が抑制されていた。この結果は、耐性間のトレードオフの関係にある抗菌薬を併用することで細菌類の耐性化を抑制することが可能であることを示している。また、耐性間のトレードオフの関係にないCP&ENXの併用下では、それぞれの抗菌薬を単独にて添加した実験進化に比してその耐性能を上昇させる耐性化の促進が観察された。そこで耐性化が促進されてしまう機構の解明を行うためにゲノム変異解析を行ったところ、ENX添加によるSOS応答の誘導により耐性化が促進されていることが示唆された。これらの成果は、多様な病原菌に対する抗菌薬併用療法の効果を予測するにあたり、非常に有用な知見となりうる。

Research Progress Status

27年度が最終年度であるため、記入しない。

Strategy for Future Research Activity

27年度が最終年度であるため、記入しない。

Report

(1 results)
  • 2015 Annual Research Report
  • Research Products

    (6 results)

All 2016 2015

All Journal Article (2 results) (of which Peer Reviewed: 2 results,  Open Access: 2 results,  Acknowledgement Compliant: 2 results) Presentation (4 results) (of which Int'l Joint Research: 1 results,  Invited: 1 results)

  • [Journal Article] Phenotypic changes associated with the fitness cost in antibiotic resistant Escherichia coli strains2016

    • Author(s)
      Shingo Suzuki, Takaaki Horinouchi, Chikara Furusawa
    • Journal Title

      Molecular Biosystems

      Volume: Vol.12  No.2 Issue: 2 Pages: 414-420

    • DOI

      10.1039/c5mb00590f

    • Related Report
      2015 Annual Research Report
    • Peer Reviewed / Open Access / Acknowledgement Compliant
  • [Journal Article] Suppression of antibiotic resistance acquisition by combined use of antibiotics2015

    • Author(s)
      S. Suzuki, T. Horinouchi, C. Furusawa
    • Journal Title

      Jour. Biosci. Bioeng

      Volume: - Issue: 4 Pages: 467-469

    • DOI

      10.1016/j.jbiosc.2015.02.003

    • NAID

      110010010232

    • Related Report
      2015 Annual Research Report
    • Peer Reviewed / Open Access / Acknowledgement Compliant
  • [Presentation] 実験進化による薬剤耐性菌の創出とオミクス解析を用いた耐性能推定2015

    • Author(s)
      鈴木真吾
    • Organizer
      第75回日本寄生虫学会東日本大会
    • Place of Presentation
      東京都千代田区 LEN貸会議室 御茶ノ水 ニコライ堂前
    • Year and Date
      2015-09-26
    • Related Report
      2015 Annual Research Report
    • Invited
  • [Presentation] 全自動実験進化システムによる多剤耐性菌の創出と進化プロセスの解析2015

    • Author(s)
      鈴木真吾
    • Organizer
      新学術ゲノム支援2015年度拡大班会議
    • Place of Presentation
      京都府京都市 国立京都国際会館
    • Year and Date
      2015-08-27
    • Related Report
      2015 Annual Research Report
  • [Presentation] Experimental evolution of antibiotic resistant Escherichia coli2015

    • Author(s)
      Shingo Suzuki
    • Organizer
      QBiC Symposium 2015 High-Dimensional Data for the Design Principles of Life
    • Place of Presentation
      大阪府吹田市 理化学研究所生命システム研究センター
    • Year and Date
      2015-08-24
    • Related Report
      2015 Annual Research Report
    • Int'l Joint Research
  • [Presentation] 大腸菌の実験進化による適応進化ダイナミクスの解析2015

    • Author(s)
      鈴木真吾、古澤力
    • Organizer
      日本進化学会第17回大会
    • Place of Presentation
      東京都文京区 中央大学後楽園キャンパス
    • Year and Date
      2015-08-20
    • Related Report
      2015 Annual Research Report

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Published: 2015-04-16   Modified: 2017-01-06  

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