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Detection of bacteria in biofilms and drug-resistant bacteria using next-generation sequencer and nucleic acid amplification machine

Research Project

Project/Area Number 20K18045
Research Category

Grant-in-Aid for Early-Career Scientists

Allocation TypeMulti-year Fund
Review Section Basic Section 56020:Orthopedics-related
Research InstitutionKansai Medical University

Principal Investigator

UEDA Narumi  関西医科大学, 医学部, 助教 (30632757)

Project Period (FY) 2020-04-01 – 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: ¥1,560,000 (Direct Cost: ¥1,200,000、Indirect Cost: ¥360,000)
Fiscal Year 2020: ¥2,730,000 (Direct Cost: ¥2,100,000、Indirect Cost: ¥630,000)
Keywords次世代シーケンサー / インプラント周囲感染 / 人工関節周囲感染 / バイオフィルム / LAMP法 / PCR / インプラント周囲感染・人工関節周囲感染 / 骨軟部組織感染症診断 / NGS
Outline of Research at the Start

1) PCR・OSNA法によるバイオフィルム内細菌定量PCR・耐性菌遺伝子検出
2) NGSによるバイオフィルム感染症診断・関節内細菌の薬剤耐性遺伝子検出
3) 非感染疾患関節内および非感染インプラント細菌叢の定量PCR・NGS検証

Outline of Final Research Achievements

Currentry, bacterial testing using surgical specimens has many challenges. General diagnostic techniques are limited in their capacities to detect low-grade infection because the bacteria are not present in planktonic form but biofilms on implant surfaces. Because of our experiment of any study, we can create Loop-mediated isothermal amplification (LAMP) primers to deal with various infectious diseases. So, we developed PCR method for quantivity of bacteria and LAMP method such as rapid detection of mec A gene which is problematic in clinical settings. Using a next-generation sequencer, we conducted a study using original LAMP primer in cases of peri-articular joint infection caused by multiple coagulase-negative staphylococcal (CNS).

Academic Significance and Societal Importance of the Research Achievements

インプラント周囲感染や慢性骨髄炎などは、通常の培養検査による検出がバイオフィルムなどの理由により困難である。 遺伝子検査は現在、人工関節周囲感染ガイドライン (MSIS 2018年)で記載されており、確定診断には不可欠であるものの不明な点が多い。しかし、今後、治療のために必要な情報は、診断を目的とした遺伝子検査以外にも、狭域かつ効果的な抗菌薬の選択が即時に判定できるような抗菌薬耐性遺伝子の情報である。本研究は、特に臨床で問題とされることの多い、mecAをもつブドウ球菌を標的としたサンプル間の抗菌薬感受性や耐性遺伝子の検証であり、病態の解明と同時に診断から治療への応用が期待できる。

Report

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

    (11 results)

All 2022 2021 2020

All Journal Article (4 results) (of which Peer Reviewed: 2 results,  Open Access: 1 results) Presentation (5 results) Book (1 results) Patent(Industrial Property Rights) (1 results)

  • [Journal Article] noculation of sonicate fluid into blood culture bottles improves microbial detection in patients with orthopedic bone and soft tissue infections of the upper and lower extremities2022

    • Author(s)
      Toyama T, Ueda N, Hamada Y, Okuda K, Saito T
    • Journal Title

      J Orthop Sci.

      Volume: 未定 Issue: 2 Pages: 476-483

    • DOI

      10.1016/j.jos.2021.11.012

    • Related Report
      2021 Annual Research Report
    • Peer Reviewed / Open Access
  • [Journal Article] 細菌培養陰性例への対応 Next-generation Sequencingの現状と可能性2022

    • Author(s)
      植田成実, 飯田寛和, 齋藤貴徳
    • Journal Title

      臨床整形外科

      Volume: 57 Pages: 233-240

    • Related Report
      2021 Annual Research Report
    • Peer Reviewed
  • [Journal Article] 整形外科・骨軟部組織感染症および人工関節周囲感染症の原因菌検索における血液培養ボトルを併用した超音波処理法2022

    • Author(s)
      外山雄康, 植田成実, 齋藤貴徳
    • Journal Title

      別冊整形外科

      Volume: 81 Pages: 54-59

    • Related Report
      2021 Annual Research Report
  • [Journal Article] Next-generation Sequencing (NGS)を用いた基礎的検討および慢性骨髄炎患者検体の解析結果より考えるNGSの有用性と課題2022

    • Author(s)
      植田成実, 飯田寛和, 齋藤貴徳
    • Journal Title

      別冊整形外科

      Volume: 81 Pages: 79-84

    • Related Report
      2021 Annual Research Report
  • [Presentation] 人工股関節周囲感染患者より提出されたインプラント・骨軟部組織検体超音波処理液の次世代シーケンサーを用いた検証2021

    • Author(s)
      植田成実
    • Organizer
      32回日本臨床微生物学会総会・学術集会
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  • [Presentation] 次世代シーケンサー (NGS: Next-Generation Sequencing)を用いた整形外科術後感染症診断2020

    • Author(s)
      植田 成実
    • Organizer
      第43回日本骨・関節感染症学会
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  • [Presentation] 次世代シーケンサー (NGS)による術中検体を用いた インプランフト周囲感染の診断を目的とした検証2020

    • Author(s)
      植田成実
    • Organizer
      第135回中部災害整形外科学会
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  • [Presentation] 次世代シーケンサー (NGS: Next-Generation Sequencing)と定量PCR (qPCR)を用いた 超音波処理法による新規整形外科インプラント周囲感染症診断法2020

    • Author(s)
      植田成実
    • Organizer
      日本整形外科基礎学会
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  • [Presentation] 「骨軟部組織とインプラント超音波処理検体を用いた次世代シーケンサーによる新規遺伝子感染症検査の基礎的検討」2020

    • Author(s)
      植田成実
    • Organizer
      関節病学会
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  • [Book] 骨・関節感染症の治療戦略2022

    • Author(s)
      安達伸生
    • Total Pages
      230
    • Publisher
      南江堂
    • ISBN
      9784524277810
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  • [Patent(Industrial Property Rights)] サンプルの品質の予測方法、核酸配列解析の精度の予測方法、            サンプルの品質の予測装置、および核酸配列解析の精度の予測装置2020

    • Inventor(s)
      植田成実
    • Industrial Property Rights Holder
      関西医科大学
    • Industrial Property Rights Type
      特許
    • Industrial Property Number
      2020-105623
    • Filing Date
      2020
    • Related Report
      2020 Research-status Report

URL: 

Published: 2020-04-28   Modified: 2023-12-25  

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