| Project/Area Number |
22K05999
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| Research Category |
Grant-in-Aid for Scientific Research (C)
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| Allocation Type | Multi-year Fund |
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| Section | 一般 |
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| Review Section |
Basic Section 42020:Veterinary medical science-related
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| Research Institution | Hokkaido University |
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Principal Investigator |
中島 千絵 北海道大学, 人獣共通感染症国際共同研究所, 教授 (60435964)
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| Project Period (FY) |
2022-04-01 – 2025-03-31
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| Project Status |
Granted (Fiscal Year 2023)
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| Budget Amount *help |
¥4,030,000 (Direct Cost: ¥3,100,000、Indirect Cost: ¥930,000)
Fiscal Year 2024: ¥1,300,000 (Direct Cost: ¥1,000,000、Indirect Cost: ¥300,000)
Fiscal Year 2023: ¥1,170,000 (Direct Cost: ¥900,000、Indirect Cost: ¥270,000)
Fiscal Year 2022: ¥1,560,000 (Direct Cost: ¥1,200,000、Indirect Cost: ¥360,000)
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| Keywords | キノロン / 薬剤耐性 / Qnr / サルモネラ / タイ |
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| Outline of Research at the Start |
キノロンは強い殺菌作用を持つため、医療における最重要抗菌薬の１つである。ところが、家畜への多用により畜産物に関連する病原体におけるキノロン耐性率が上昇し、問題となっている。耐性獲得は、標的酵素であるジャイレース上の点変異や、プラスミド伝達性の耐性因子Qnrの結合による構造変化が原因で引き起こされる。そこで我々は、製薬会社が合成、保管している開発途中のキノロンバンクを活用し、キノロン耐性となった耐性菌に有効なキノロンの発掘を行うこととした。特定の変異と有効なキノロン構造との相関を求め、データベースを構築することにより、他に治療薬が無い耐性菌に有効なキノロンを提案することが可能となると考える。
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| Outline of Annual Research Achievements |
昨年度に続き、点変異を持った組換えジャイレースを用いたインビトロの活性評価系によりWQシリーズ化合物の評価を行った。食中毒の起因菌として重要視されているカンピロバクターでは、分離株におけるキノロン耐性菌の割合が高く、その大半がGyrA T86I変異を持つ。この変異を持つ菌はシプロキサシンやモキシフロキサシンに対しても高度耐性を示すが、WQシリーズの一部の化合物では低濃度（2ug/mL）で有効であることが示された。また、Mycobacterium aviumのジャイレースを用いたインビトロ試験においても、キノロン耐性変異を持ったジャイレースも含め、WQシリーズの化合物が既存のキノロン薬よりも有効であることが示された。
プラスミド伝達性のキノロン耐性因子であるQnrにつき、サルモネラからの分離報告が多いと報告されていたQnrB19を組換え体として発現し、組換えジャイレースの活性評価系へ添加してその作用を調べた。野生型、キノロン耐性菌変異（GyrA S83F及びD87N）を持ったジャイレースとも、QnrB19添加モル数がその等量から約10倍量においてジャイレースの活性を50％から80％復帰させる（耐性度を増加する）傾向が見られた。また、Mycobacterium属菌においては、ゲノム中に保持されている内在性のペンタペプタイドであるMfpAのキノロン耐性への関与が示唆されているが、日本で分離されたM. aviumの約3割でこの遺伝子にフレームシフト変異が入り、活性を失っていることが予想された。それらの株では野生型に比してキノロンに対するMICが有意に低かったことから、MfpAがキノロン耐性に何らかの関与をしている可能性が示唆された。
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| Current Status of Research Progress |
Current Status of Research Progress
2: Research has progressed on the whole more than it was originally planned.
Reason
対象とする菌種をサルモネラのみならずカンピロバクター、Mycobacterium属菌と広げたため、有意義な発見も増えたが、仕事量も増えた。昨年、タイのカナルから分離されるサルモネラが保持するQnrの殆どがQnrSであることを示したが、この組換え体の可溶化に苦戦している。また、WQシリーズの解析は進んでいるが、他社の異なる骨格を基礎としたキノロンの解析も進める必要がある。立体構造の足掛かりとすべくクライオ電子顕微鏡像の撮影を開始したが、現在、条件検討中であり、その補完も兼ねて電子間力顕微鏡による撮影を開始した。
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| Strategy for Future Research Activity |
今年度は他社の新規キノロンを追加し、インビトロ評価系を用いた試験を行う。また、サルモネラから高度に検出されることが判明したQnrSの発現、可溶化に取り組み、ジャイレース上の変異との組み合わせ試験を行う。クライオ電子顕微鏡の条件検討を重ね、各種キノロンの結合様式を調べ、構造解析の一助とする。また、原子間力顕微鏡を用いた解析を行い、ジャイレースの動態を観察する。更にはMycobacterium属菌では組換え体を用いた試験で好成績だったキノロンが生菌を用いた薬剤感受性試験では想定された効果が出ない現象が観察され、菌体への透過性の問題が示唆されたため、細胞壁の透過性を高める抗菌剤との併用によるチェッカーボード試験を行う。年度内に得られたデータより、菌種、ジャイレース上の変異の種類、Qnr, MfpAの有無とキノロン骨格との相関性を可能な範囲でまとめ、対象となる細菌の条件に応じて有効と思われるキノロンの一覧を作成する。
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