多剤耐性淋菌のゲノム解読に基づくサーベイランスと進化・伝播の解析

2020 Fiscal Year Research-status Report

• Project/Area Number: 18K17406
• Research Institution: National Institute of Infectious Diseases
• Principal Investigator: 矢原 耕史 国立感染症研究所, 薬剤耐性研究センター, 室長 (70542356)
• Project Period (FY): 2018-04-01 – 2022-03-31
• Keywords: 薬剤耐性 / 進化 / 組換え / 細菌 / 淋菌 / ゲノム / 疫学 / 系統

Outline of Annual Research Achievements

日本から世界に拡散していったと考えられている二大系統（ST1901、ST7363）を対象に、ハーバード大学、オックスフォード大学との共同研究を進めた。まず、セファロスポリン耐性を主に司るモザイク型penA XXXIV遺伝子に焦点を当て、それを有するST1901の株で2005年に日本で最初に分離され保存されていた3株のゲノムをMinIONで解読し、Illuminaリードで補正した完全長のゲノムの塩基配列を得た。それを、世界各地（37カ国）で分離されたST1901の約1000株分のゲノムの塩基配列データと統合し、横軸を実年代とした系統樹を、最新の手法とスーパーコンピューターを用いて初めて構築した。一方、別のモザイク型penA X遺伝子を主に有するST7363についても、1996年から2005年に日本で分離された103株のゲノムを解読し、過去に解読した88株のゲノムの塩基配列データと統合し、横軸を実年代とした系統樹を構築した。penA XXXIVを有するST1901のサブ系統の起源が1990年から1999年であることを推定した上で、penA XXXIVが、2段階の組換えによって生じた（最初の種間組換えで野生型penAからpenA Xが生じ、次の種内組換えでpenA XからpenA XXXIVが生じた）と考えられることを明らかにした。さらに、キノロン耐性について、ST7363がpenA Xを獲得した後、1996年から1998年という短期間でGyrA 95とParC 87-88のアミノ酸置換を起こしたことを明らかにした。さらに、文献および過去のアンケート調査に基づき、これらの耐性因子と当時の抗菌薬使用状況の関係に関する考察を進めた。以上の成果を、国際一流誌Genome Medicineに投稿し、３人の査読者全員からいずれも高評価を得た上で、出版することが出来た。

Current Status of Research Progress

1: Research has progressed more than it was originally planned.

Reason

欧米の２つのトップラボとの共同研究の成果をまとめ、国際一流誌に出版することが出来た。

Strategy for Future Research Activity

今年度の達成度を継続していけるよう、研究計画に基づいて、今後も日々出来る限りの努力する。

Causes of Carryover

当該支出分については次年度の実支出額に計上予定であるが、令和２年度分についてはほぼ使用済みである。

Research Products

• [Journal Article] Emergence and evolution of antimicrobial resistance genes and mutations in Neisseria gonorrhoeae (2021)
  • Author(s): Yahara Koji, Ma Kevin C., Mortimer Tatum D., Shimuta Ken, Nakayama Shu-ichi, Hirabayashi Aki, Suzuki Masato, Jinnai Michio, Ohya Hitomi, Kuroki Toshiro, Watanabe Yuko, Yasuda Mitsuru, Deguchi Takashi, Eldholm Vegard, Harrison Odile B., Maiden Martin C. J., Grad Yonatan H., Ohnishi Makoto
  • Journal Title: Genome Medicine Volume: 13 Pages: 1-12
  • DOI: 10.1186/s13073-021-00860-8
  • Peer Reviewed / Open Access / Int'l Joint Research
• [Presentation] Emergence and evolution of cephalosporin-resistance genes and fluoroquinolone-resistance mutations spreading worldwide in Neisseria gonorrhoeae (2020)
  • Author(s): Koji Yahara, Kevin C. Ma, Tatum D. Mortimer, Ken Shimuta, Shu-ichi Nakayama, Aki Hirabayashi, Masato Suzuki, Michio Jinnai, Hitomi Ohya, Toshiro Kuroki, Yuko Watanabe, Mitsuru Yasuda, Takashi Deguchi, Vegard Eldholm, Odile B. Harrison, Martin C. J. Maiden, Yonatan H. Grad, Makoto Ohnishi
  • Organizer: Wellcome Trust Conference "Antimicrobial Resistance - Genomes, Big Data and Emerging Technologies 2020
  • Int'l Joint Research