Phylogenetic analysis of K1 Escherichia coli with antibiotic resistance and investigation of vaccine targes

2021 Fiscal Year Final Research Report

• Project/Area Number: 19K08325
• Research Category: Grant-in-Aid for Scientific Research (C)
• Allocation Type: Multi-year Fund
• Section: 一般
• Review Section: Basic Section 52050:Embryonic medicine and pediatrics-related
• Research Institution: Kagoshima University
• Principal Investigator: IMUTA NAOKO 鹿児島大学, 医歯学域医学系, 助教 (00643470)
• Co-Investigator(Kenkyū-buntansha): 児玉 祐一 鹿児島大学, 医歯学域鹿児島大学病院, 講師 (20535695) ; 西 順一郎 鹿児島大学, 医歯学域医学系, 教授 (40295241) ; 大岡 唯祐 鹿児島大学, 医歯学域医学系, 准教授 (50363594)
• Project Period (FY): 2019-04-01 – 2022-03-31
• Keywords: ESBL産生菌 / CTX-M / K1莢膜遺伝子 / 下痢限性大腸菌 / 腸管凝集性大腸菌 / 髄膜炎

Outline of Final Research Achievements

A total of 355 extended-spectrum β-lactamase (ESBL) CTX-M gene-positive Escherichia coli strains (CTX-M strains) including 43 K1 capsule gene-positive-strains (CTX-M/K1 strains) were detected from 9,525 E. coli strains from diarrheal children since 2001 through 2019. The majority of CTX-M/K1 strains were isolated since 2011 through 2019 and 14 (33%) strains were O1/O18, which are the major serotypes causing meningitis. Although 38 (88%) CTX-M/K1 strains belonged to the phylogroup B2, a strain harboring virulence gene of enteroaggregative E. coli (EAEC) belonged to phylogroup D. Further, we demonstrated the emergence of CTX-M hybrid type and the change of ST131 clade types. CTX-M/K1 strains showed diversity and increased in this decade. These results are valuable for searching for K1 E. coli vaccine targets and suggest active horizontal transfer of antimicrobial resistant genes and virulence genes in the intestine of children.

Free Research Field

感染症、病原遺伝子

Academic Significance and Societal Importance of the Research Achievements

ESBL CTX-M遺伝子保有K1莢膜遺伝子保有大腸菌は、増加傾向にあることが示唆された。またCTX-M保有株の中に、髄膜炎の原因菌に多い血清型O1/O18の株や下痢原性大腸菌の一つであり凝集付着と強固なバイオフィルム形成を特徴とする腸管凝集性大腸菌の病原遺伝子保有株が検出され、薬剤耐性遺伝子と病原遺伝子を併せ持つ株は治療が困難になることが予想されるため注意が必要である。また、CTX-M hybrid type株がみられたことから、小児の腸管内で病原遺伝子と薬剤耐性遺伝子の活発な伝播がおこっていることが示唆された。このため適正な抗菌薬治療と継続的な耐性菌サーベイランスが必要であると考えられた。