2019 Fiscal Year Annual Research Report
ゲノム解析と数理解析を用いた動物の社会生活による薬剤耐性菌の環境汚染の解析
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18H04073
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| Research Institution | Gifu University |
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Principal Investigator |
浅井 鉄夫 岐阜大学, 大学院連合獣医学研究科, 教授 (10509764)
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| Co-Investigator(Kenkyū-buntansha) |
安藤 匡子 鹿児島大学, 農水産獣医学域獣医学系, 准教授 (10466914)
源 利文 神戸大学, 人間発達環境学研究科, 准教授 (50450656)
森部 絢嗣 岐阜大学, 応用生物科学部, 准教授 (50456620)
大松 勉 東京農工大学, 農学部, 准教授 (60455392)
臼井 優 酪農学園大学, 獣医学群, 准教授 (60639540)
鈴木 正嗣 岐阜大学, 応用生物科学部, 教授 (90216440)
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| Project Period (FY) |
2018-04-01 – 2022-03-31
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| Keywords | 野生動物 / 薬剤耐性 / 環境DNA / 数理解析 / 大腸菌 |
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| Outline of Annual Research Achievements |
国内の野生動物における薬剤耐性菌の継続的な実態を明らかにするため、2018～2019年度に国内の野生動物の糞便478検体（カワウ186検体、シカ175検体、イノシシ18検体、ハクビシン5検体、ニホンザル2検体、イタチ1検体、ウサギ2検体、イタチ1検体、ニホンザル19検体、ヤクシカ30検体、ウマ39検体）を収集し細菌検査を実施した。分離大腸菌の一部643株の薬剤感受性試験を実施した。
薬剤耐性菌の分布要因を明らかにするため、2019年4～11月に伊自良川（岐阜市）の河川水からESBL産生菌を調べ、環境DNAメタバーコーディング手法と組み合わせることで、その産生菌を保菌していた可能性のある動物種の推定を試みた。CTX-M型ESBL産生菌の検出と各動物種のDNA検出との関連を一般化線形混合モデルにより解析した結果、ニワトリのDNAが検出される割合が高いときに、CTX－M型ESBL産生大腸菌が分離されることが明らかになった。
限定地域における薬剤耐性菌の伝播を明らかにするため、奈良公園のニホンジカから分離したキノロン耐性大腸菌をパルスフィールドゲル電気泳動法（PFGE）を用いて解析した結果、複数の個体で同一PFGE型株が認められ、3系統のキノロン耐性大腸菌が拡散していることが示唆された。このように、限定地域における薬剤耐性菌の分布には、薬剤耐性菌または耐性因子の伝播が関与することが示された。一方、岐阜大学内で捕獲したシベリアイタチから分離したESBL産生大腸菌と学内の飼育動物（イヌ、肉牛、鶏）由来株と比較した結果、イタチ、イヌ、肉牛間でESBLプラスミドの伝播が示唆された。さらに、2019年の春と秋に北海道宮島沼に飛来するマガンの糞便（106検体、春と秋のそれぞれ53検体）から、大腸菌を分離し、分離大腸菌株164株の薬剤感受性試験を実施した。
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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
2018年度に実施した野生動物由来保存菌株（963株）の薬剤感受性調査の結果を論文「Antimicrobial susceptibility of Escherichia coli isolates obtained from wild mammals between 2013 and 2017 in Japan」としてJournal of Veterinary Medical Science誌に2020年1月24日に発表した。この論文は、国内の広い地域で収集した野生哺乳類（主に、シカ、いのしし、ネズミ等の小型哺乳類）の糞便由来大腸菌の薬剤感受性を調べ、全体的には薬剤耐性の分布が低率であることを示した。しかし、野生動物における薬剤耐性菌の分布は生息環境と関係する成績が得られ、意図的餌付けと非意図的餌付けなど人間社会の影響が強く示唆された。今後、数理解析と連携を深めてリスク因子の特定を進めていく予定である。
環境DNA解析では、河川水中の薬剤耐性菌の検出と特定の動物種との関連が示唆され、薬剤耐性菌の環境汚染の原因や経路を特定する手法として有用性を示すことができた。
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| Strategy for Future Research Activity |
野生動物における薬剤耐性菌の分布状況の年次変動を明らかにしていくため、実態調査を継続する。一方で、限定した地域で野生動物から細菌を分離して耐性菌の実態を明らかにするとともに、分離された薬剤耐性菌を分子疫学的に解析することで分布する耐性菌株間の関連性を解析する。
今年度の研究で、河川水中の薬剤耐性菌の解析では、環境DNA解析により特定の動物と薬剤耐性菌の関連がの特定に利用できる知見が得られ、今後の本研究の計画の妥当性を強く示唆することができた。薬剤耐性菌を保有する野生動物の胃腸中の内容物や捕獲地点の環境材料をDNAメタバーコーディング手法を用いて、野生動物の食性や耐性菌の由来動物解析を実施する。
また、薬剤耐性菌の分布要因を総合的に解明するため、地理情報に加えて、環境DNA情報を用いて薬剤耐性菌の分布要因を数理学的に解析する。
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