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Phylogenetic analysis of K1 Escherichia coli with antibiotic resistance and investigation of vaccine targes

Research Project

Project/Area Number 19K08325
Research Category

Grant-in-Aid for Scientific Research (C)

Allocation TypeMulti-year Fund
Section一般
Review Section Basic Section 52050:Embryonic medicine and pediatrics-related
Research InstitutionKagoshima University

Principal Investigator

IMUTA NAOKO  鹿児島大学, 医歯学域医学系, 助教 (00643470)

Co-Investigator(Kenkyū-buntansha) 児玉 祐一  鹿児島大学, 医歯学域鹿児島大学病院, 講師 (20535695)
西 順一郎  鹿児島大学, 医歯学域医学系, 教授 (40295241)
大岡 唯祐  鹿児島大学, 医歯学域医学系, 准教授 (50363594)
Project Period (FY) 2019-04-01 – 2022-03-31
Project Status Completed (Fiscal Year 2021)
Budget Amount *help
¥4,290,000 (Direct Cost: ¥3,300,000、Indirect Cost: ¥990,000)
Fiscal Year 2021: ¥1,170,000 (Direct Cost: ¥900,000、Indirect Cost: ¥270,000)
Fiscal Year 2020: ¥1,430,000 (Direct Cost: ¥1,100,000、Indirect Cost: ¥330,000)
Fiscal Year 2019: ¥1,690,000 (Direct Cost: ¥1,300,000、Indirect Cost: ¥390,000)
KeywordsESBL産生菌 / CTX-M / K1莢膜遺伝子 / 下痢限性大腸菌 / 腸管凝集性大腸菌 / 髄膜炎 / 基質特異性拡張型βラクタマーゼ / ESBL / 小児下痢症患児由来大腸菌 / 下痢原性大腸菌 / 血液由来大腸菌 / K1大腸菌 / 薬剤耐性 / 系統解析 / ワクチン標的分子
Outline of Research at the Start

大腸菌のK1莢膜多糖体は乳児髄膜炎・敗血症の主要な病原因子だが、K1莢膜保有大腸菌(K1大腸菌)の分子疫学的解析は十分でない。われわれは小児腸管由来大腸菌で、K1大腸菌の基質拡張型βラクタマーゼやAmpC型βラクタマーゼ遺伝子獲得を見出し、薬剤耐性大腸菌による髄膜炎・敗血症のリスクが高まっている。近年抗菌薬療法が困難となる中、妊婦の移行抗体による乳児K1大腸菌感染症を予防するワクチン開発が期待されるが、K1莢膜多糖体は免疫原性がなくワクチン標的分子にならない。本研究では、便・血液・髄液由来のK1大腸菌株の分子疫学解析、系統解析、病原性を検討しK1莢膜以外のワクチン標的分子を明らかにする。

Outline of Final Research Achievements

A total of 355 extended-spectrum β-lactamase (ESBL) CTX-M gene-positive Escherichia coli strains (CTX-M strains) including 43 K1 capsule gene-positive-strains (CTX-M/K1 strains) were detected from 9,525 E. coli strains from diarrheal children since 2001 through 2019. The majority of CTX-M/K1 strains were isolated since 2011 through 2019 and 14 (33%) strains were O1/O18, which are the major serotypes causing meningitis. Although 38 (88%) CTX-M/K1 strains belonged to the phylogroup B2, a strain harboring virulence gene of enteroaggregative E. coli (EAEC) belonged to phylogroup D. Further, we demonstrated the emergence of CTX-M hybrid type and the change of ST131 clade types. CTX-M/K1 strains showed diversity and increased in this decade. These results are valuable for searching for K1 E. coli vaccine targets and suggest active horizontal transfer of antimicrobial resistant genes and virulence genes in the intestine of children.

Academic Significance and Societal Importance of the Research Achievements

ESBL CTX-M遺伝子保有K1莢膜遺伝子保有大腸菌は、増加傾向にあることが示唆された。またCTX-M保有株の中に、髄膜炎の原因菌に多い血清型O1/O18の株や下痢原性大腸菌の一つであり凝集付着と強固なバイオフィルム形成を特徴とする腸管凝集性大腸菌の病原遺伝子保有株が検出され、薬剤耐性遺伝子と病原遺伝子を併せ持つ株は治療が困難になることが予想されるため注意が必要である。また、CTX-M hybrid type株がみられたことから、小児の腸管内で病原遺伝子と薬剤耐性遺伝子の活発な伝播がおこっていることが示唆された。このため適正な抗菌薬治療と継続的な耐性菌サーベイランスが必要であると考えられた。

Report

(4 results)
  • 2021 Annual Research Report   Final Research Report ( PDF )
  • 2020 Research-status Report
  • 2019 Research-status Report
  • Research Products

    (11 results)

All 2021 2020 2019

All Journal Article (5 results) (of which Peer Reviewed: 5 results,  Open Access: 1 results) Presentation (6 results)

  • [Journal Article] Contact with a snake leading to testicular necrosis due to Salmonella Saintpaul infection2021

    • Author(s)
      Shogo Otake, Jun Ajiki, Makiko Yoshida, Toyoyasu Koriyama, Masashi Kasai
    • Journal Title

      Pediatrics International

      Volume: 63(1) Issue: 1 Pages: 119-121

    • DOI

      10.1111/ped.14375

    • Related Report
      2020 Research-status Report
    • Peer Reviewed
  • [Journal Article] 無莢膜型インフルエンザ菌による子宮内感染が疑われた新生児例2021

    • Author(s)
      秋吉瑞希、堀江昭好、藺牟田直子、西順一郎、成相昭吉
    • Journal Title

      小児感染免疫

      Volume: 33 Pages: 35-39

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      2020 Research-status Report
    • Peer Reviewed
  • [Journal Article] BACILLUS CALMETTE-GUÉRIN-ASSOCIATED CERVICAL SPONDYLITIS IN A 3-YEAR-OLD IMMUNOCOMPETENT GIRL2020

    • Author(s)
      Ryo Imakiire, Takuro Nishikawa, Hiroyuki Tominaga, Hiroki Tawaratsumida, Naoko Imuta, Toyoyasu Koriyama, Junichiro Nishi, Noboru Taniguchi, Yoshifumi Kawano
    • Journal Title

      Pediatr Infect Dis J

      Volume: 39(12) Issue: 12 Pages: e466-e469

    • DOI

      10.1097/inf.0000000000002893

    • Related Report
      2020 Research-status Report
    • Peer Reviewed / Open Access
  • [Journal Article] A case of polymicrobial bacteremia due to lung abscess after respiratory syncytial virus infection2020

    • Author(s)
      Shogo Otake, Takahiro Yamaguchi, Naoko Imuta, Junichiro Nishi, Masashi Kasai
    • Journal Title

      Pediatrics International

      Volume: 62(8) Issue: 8 Pages: 994-996

    • DOI

      10.1111/ped.14220

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  • [Journal Article] 熱傷で外来管理中に市中型MRSAによるトキシックショック症候群を発症した男児例2020

    • Author(s)
      石井茂樹、鈴東昌也、横山亮平、高村一成、日高倫子、山村桂子、大平智子、下之段秀美、盛武浩、藺牟田直子、西順一郎、中谷圭吾
    • Journal Title

      日本小児科学雑誌

      Volume: 124 Pages: 340-341

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    • Peer Reviewed
  • [Presentation] 小児腸管由来大腸菌におけるESBL CTX-M遺伝子保有大腸菌の頻度と病原遺伝子の検討(2001~2019)2021

    • Author(s)
      32.藺牟田直子、中村隼人、大岡唯祐、西順一郎
    • Organizer
      第95回日本感染症学会学術講演会 第69回日本化学療法学会総会
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  • [Presentation] 血液由来大腸菌における病原遺伝子とESBL CTX-M遺伝子の分布2021

    • Author(s)
      中村隼人、藺牟田直子、大岡唯祐、西 順一郎
    • Organizer
      第95回日本感染症学会学術講演会・第69回日本化学療法学会総会
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      2021 Annual Research Report
  • [Presentation] 腸管凝集性大腸菌EAECの遺伝的多様性とその変化-2011~2018-2020

    • Author(s)
      藺牟田直子、郡山豊泰、福山竜子、児玉祐一、大岡唯祐、吉家清貴、西順一郎
    • Organizer
      第31回日本臨床微生物学会総会・学術集会
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      2019 Research-status Report
  • [Presentation] 腸管凝集性大腸菌(EAEC)の遺伝的多様性とバイオフィルム形成能2019

    • Author(s)
      藺牟田直子、大岡唯祐、西 順一郎
    • Organizer
      第33回日本バイオフィルム学会
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      2019 Research-status Report
  • [Presentation] 腸管凝集性大腸菌(EAEC)の遺伝的多様性-ESBL CTX-M遺伝子保有クローンの変化-2019

    • Author(s)
      藺牟田直子、児玉祐一、西 順一郎
    • Organizer
      第51回日本小児感染症学会総会・学術集会
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      2019 Research-status Report
  • [Presentation] 下痢症患児由来大腸菌におけるESBL CTX-M遺伝子およびAmpC型β-ラクタマーゼCMY-2遺伝子保有大腸菌の頻度‐2018年‐2019

    • Author(s)
      藺牟田直子、大岡唯祐、児玉祐一、吉家清貴、西 順一郎
    • Organizer
      第89回日本感染症学会西日本地方会学術集会 第62回日本感染症学会中日本地方会学術集会 第67回日本化学療法学会西日本支部総会
    • Related Report
      2019 Research-status Report

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Published: 2019-04-18   Modified: 2023-01-30  

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