2020 Fiscal Year Research-status Report
オキサシリン感性MRSAの感性化メカニズム解明によるβラクタム薬耐性の統合的理解
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19K08960
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| Research Institution | Jichi Medical University |
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Principal Investigator |
渡邊 真弥 自治医科大学, 医学部, 准教授 (60614956)
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| Co-Investigator(Kenkyū-buntansha) |
相羽 由詞 自治医科大学, 医学部, 助教 (60783694)
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| Project Period (FY) |
2019-04-01 – 2022-03-31
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| Keywords | メチシリン耐性黄色ブドウ球菌 / MRSA / 薬剤耐性菌 / βラクタム薬 / オキサシリン感性黄色ブドウ球菌 |
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| Outline of Annual Research Achievements |
メチシリン耐性黄色ブドウ球菌（MRSA）は院内感染の指標耐性菌のひとつであり、医療現場において監視が必要な耐性菌である。MRSAは、βラクタム薬耐性に寄与するPBP2a（PBP2’）をコードするmecAを保有する。しかし、mecA陽性にも関わらず、MRSAスクリーニングに用いるβラクタム薬であるオキサシリンに感性を示す「オキサシリン感性mecA陽性黄色ブドウ球菌（OS-MRSA）」が、臨床分離メチシリン感性黄色ブドウ球菌（MSSA）の中からしばしば検出される。OS-MRSAは、MSSAと誤判定されることでβラクタム薬治療が開始され、そのβラクタム薬暴露により耐性化する可能性があることが臨床上の問題である。本研究課題では、なぜOS-MRSAがmecA遺伝子を持っているにも関わらずβラクタム薬に感性を示すのか、またOS-MRSAがβラクタム薬暴露により耐性化するメカニズムを明らかにすることを目的としている。申請者らは、世界各地よりOS-MRSA株43株を収集し、そのゲノム解析を行った。ゲノム解析の結果、OS-MRSAの遺伝学的背景は多様であった。さらに、26株の代表的なOS-MRSA株から、オキサシリン暴露により、100株の耐性化株を作出し、その変異部位を同定した。その中で、最も多い変異遺伝子はRNA合成酵素遺伝子rpoBCであり、次に多いのはヌクレオチド合成酵素遺伝子（guaA、prs、hptT）であった。代表的な耐性変異株の全遺伝子発現解析より、耐性化株ではこれらの遺伝子を含むヌクレオチド合成系や飢餓応答に関わる遺伝子が発現減少していた。一方で、mecAやPBP2aの発現量は耐性化と関連性があるものの株によって差異がみられた。mecAやPBP2aの発現上昇に加え飢餓応答遺伝子等の発現変化により、OS-MRSAがOXAに対して耐性化すると結論づけられた。
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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
申請者らは、現在までに世界各地よりOS-MRSA株43株を収集している。さらに、対象となる臨床分離MRSA株3,000株以上を保有し、その一部を本研究課題に用いている。収集したOS-MRSA株のβラクタム薬を初めとする薬剤感受性を測定し、本研究課題で用いるOS-MRSA株全てが、オキサシリンに対して感性を示すことを確認している。OS-MRSA株のゲノム解析を行ったところ、全ての株でmecA陽性であり、11のMLST型と4のSCCmec型を持つことが明らかになった。つまり、OS-MRSAはひとつのクローンから派生したのではなく、多様な遺伝学的背景を持つことがわかった。さらに、26株の代表的なOS-MRSA株に対して、オキサシリンを暴露することにより、オキサシリン耐性化株を合計100株選択した。これらの耐性化株のゲノム解析を行ったところ、70株がゲノム上に1か所変異を有し、4株が1つの遺伝子に2か所変異をもち、残りの26株が遺伝子間領域を含む2か所以上の部位に変異をもつことが明らかとなった。さらに、100株の耐性化株の中で96株が1つ以上のnonsynonymous変異かframeshift変異をもつことから、これらの変異によりβラクタム薬耐性化していることが推測された。しかし、それらの変異はmecA自体やその制御遺伝子に存在せず、RNAポリメラーゼ遺伝子（rpoBC）やプリン合成系（guaA、prs、hprT）、タンパク品質保持系（clpXP、ftsH）などに変異を持っていた。一方で、mecAやPBP2aの発現量は耐性化と関連性があるものの株によって差異がみられた。mecAやPBP2aの発現上昇に加え飢餓応答遺伝子等の発現変化により、OS-MRSAがOXAに対して耐性化すると結論づけられた。
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| Strategy for Future Research Activity |
一昨年度、臨床分離OS-MRSA株からβラクタム薬により選択した耐性化株をゲノム解析し、OS-MRSAの耐性化に関わる変異を同定した。昨年度は、これらの変異による耐性化メカニズムを明らかにするために、RNA-seqを用いた網羅的発現解析を行った。変異解析では、ヌクレオチド合成に関わる遺伝子に変異が蓄積しており、発現解析からはヌクレオチド合成系に関わる遺伝子発現の減少がみられたことから、ヌクレオチド合成に関わる遺伝子が耐性に寄与していると考えられる。そのため、本年度は、OS-MRSAやその耐性株のヌクレオチド合成に関わる代謝産物（ATP、GTP、ppGpp等）を定量する。
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| Causes of Carryover |
本年度参加予定であった学会がオンデマンドで行われ、学会参加費、旅費が不要であった。来年度は、本研究課題をさらに推進するために、次年度使用額を試薬購入費として使用する予定である。
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Research Products
(7 results)
