2021 Fiscal Year Annual Research Report

Construction of the model for setting and verification of the clinical breakpoints of antibiotics

Research Project

Project/Area Number	18K08452
Research Institution	Toho University
Principal Investigator	石井良和東邦大学, 医学部, 教授 (90246695)
Co-Investigator(Kenkyū-buntansha)	舘田一博東邦大学, 医学部, 教授 (20236558)
Project Period (FY)	2018-04-01 – 2022-03-31
Keywords	抗菌薬適正使用 / ブレイクポイント / HFIM / シミュレーション / AMR対策 / カルバペネマーゼ産生腸内細菌目細菌 / プラスミド / 全ゲノムシーケンス
Outline of Annual Research Achievements	本研究の目的は、感染症治療時の抗菌薬選択基準となる臨床的ブレイクポイント（BP）をこれまでにない手法を用いて設定及び検証することである。具体的に本研究では、Hollow-Fiber Infection Model（HFIM）を用いて、カルバペネム系抗菌薬メロペネム（MEPM）に感性を示すカルバペネマーゼ産生腸内細菌目細菌（CPE）およびカルバペネマーゼ非産生腸内細菌目細菌（Non-CPE）に対するMEPM治療（1回1g、1日3回）の有効性を検討した。 CPEとして、IMP-6型カルバペネマーゼをコードするIMP-6遺伝子とCTX-M-2型基質特異性拡張型ß-ラクタマーゼをコードするCTX-M-2遺伝子を搭載したプラスミドをもつEscherichia coliを、Non-CPEとして、染色体上にCTX-M-2遺伝子をもつCitrobacter koseriを使用した。両菌株に対するMEPMの最小発育阻止濃度（MIC）値は1mg/Lであり、これまでのBPに基づいてMEPM感性と判定された。両菌株をHFIMに接種し、MEPM治療を5日間実施したところ、いずれの菌株も治療中にMEPM 耐性株が出現した。CPEから出現した耐性株に対するMEPMのMIC値は4mg/L、Non-CPEから出現した耐性株では16mg/Lであった。耐性機構を解析するために耐性株の全ゲノムシーケンスを実施した結果、CPEはIMP-6遺伝子搭載プラスミドコピー数の増加に伴うIMP-6産生量増加、Non-CPEは染色体上の外膜遺伝子ompCの欠失とCTX-M-2遺伝子の重複によるCTX-M-2産生量増加が、MEPM耐性化に寄与したことが示唆された。 BPの境界でMEPMに感性を示すCPEとNon-CPEへのMEPM治療中に耐性株が出現したことから、今後MEPMのBPを再設定する必要があると考えられた。