A molecular epidemiological study of antimicrobial resistance in bacteria isolated in a prefectural area by using a One Health approach

2021 Fiscal Year Research-status Report

• Project/Area Number: 20K07815
• Research Institution: Kumamoto Health Science University
• Principal Investigator: 川口 辰哉 熊本保健科学大学, 保健科学部, 教授 (50244116)
• Co-Investigator(Kenkyū-buntansha): 野坂 生郷 熊本大学, 病院, 教授 (90398199)
• Project Period (FY): 2020-04-01 – 2023-03-31
• Keywords: 薬剤耐性菌 / 感染制御 / MRSA / カルバペネム耐性腸内細菌科細菌

Outline of Annual Research Achievements

昨年度に引き続き、熊本地域の感染制御ネットワークが独自に開発した微生物サーベイランスシステムを利用して、薬剤耐性菌の分子疫学解析を進めている。2021年度は、① 微生物サーベイランスシステムの改修を全て完了する、② MRSAに関しては、ネットワーク参加施設から約1000検体を目標に菌株収集しPOT解析に着手する、 ③ CREに関しては、ネットワーク参加施設から菌株収集を継続しつつ、耐性遺伝子や耐性酵素産生能などを解析する、の3点を目標とした。それぞれの実績概要は下記の通りである。

①システムのソフトウエア改修が終了した後に、これまで蓄積したデータを新しいサーバーへ移行した。さらに新サーバーが正しく機能しているか、Web入力機能や自動解析機能などを検証中であり、2022年度初頭には本格的再稼働を予定している。
②1年間で4施設から約1,000検体のMRSA菌株を収集・保存することができた。既にPOT法による解析を始めており、その結果に基づきSCCmec型の推定も行なっている。まだ約１年分の検体を対象とした分析であり、地域全体のMRSAの分子疫学的特徴が明らかになるには、さらに数年間の検体蓄積が必要である。
③まず微生物サーベーランスシステムのサーバーに蓄積している腸内細菌科細菌91,698株(2014年-2019年)のデータを抽出し、薬剤感受性や耐性化率を調べ、特にCREついては分離数の年次推移や、入院外来別あるいは材料別のCRE分離状況を分析した。さらに、さらにネットワーク参加施設から供与されたCRE 82株を対象に、β-ラクタマーゼの遺伝子型と酵素産生能をそれぞれPCRおよび機能検査により解析した。

Current Status of Research Progress

3: Progress in research has been slightly delayed.

Reason

本研究2年目となる2021年度は、地域ネットワークの参加施設からMRSAやCREなど菌株を収集し、遺伝子解析や機能解析を行うことを主な目標としていたが、新型コロナウイルスの予想外の大流行（夏にはデルタ株による第５波、冬にはオミクロン株による第６波）により、その対応に追われ、予定よりも進捗が遅れている。特に、本研究に関与している研究協力者や、各施設の担当者は、いずれも感染症診療や感染対策などに関わる医療従事者であるため、今回の第5波や第6波に関わる業務の負荷増大が極めて大きかったことが、進捗に影響を与えた。
まずMRSAに関しては、約1000株を収集できたが、POT法による分析が未だ十分ではなく、結論は2022年度に持ち越した。また単施設でのデータがまとまっており、これを論文化する予定であったが、これも次年度に持ち越している。CREに関しては、データベースの分析や、収集した82株の耐性遺伝子の解析はほぼ予定通り進んだが、やはり各施設からの菌株収集が滞ったことにより、十分な検体数(少なくとも100株以上)を確保できなかった。

Strategy for Future Research Activity

2022年度は、引き続き地域の医療機関からの菌株収集を継続し、耐性遺伝子解析を継続する。また微生物サーベイランスシステムのサーバーやソフトを更新したことにより、これまで蓄積されたデータの抽出や分析が容易になっており、MRSAやCREの追加分析を実施する。また家畜から耐性菌分離を試み、同様に耐性遺伝子解析を開始する。
(1)MRSAに関しては、これまでの単一施設由来のMRSAの解析で、院内感染型MRSAから市中感染型MRSAへと急速なクローンシフトが起こりつつあることが明らかとなっており、これをまず論文化する。さらに、このような現象が地域内の他の施設でも起こっていないか検証するため、2021年度までに4施設から収集した約1,000菌株に加えて、できるだけ多くの施設から菌株を追加収集し、POT法を利用したSCCmec型決定やPCRによるPVL毒素遺伝子の有無などを検討する。
(2)CREに関しては、データベースの分析は2019年度までの6年間に留まっていたことから、さらに2020~2021年度の2年分を追加して、アップデートしたデータを用いて腸内細菌科細菌の耐性化の動向を分析し、熊本地域での特徴を明らかにする。さらに、引き続き検体収集を続け、一定数の菌株が集まった時点で、カルバペネマーゼ、AmpC-β-ラクタマーゼ、ESBLなど主要な耐性遺伝子に対してmultiplex-PCRを実施し、地域内での分子疫学的特徴を明らかにする。
(3)地域での耐性菌拡大の理由の１つとして家畜由来が想定されるため、家畜などの耐性菌保有状況を明らかにする。県食肉衛生検査所の協力のもとに、まず食用家畜から耐性菌分離を試み、上述の耐性遺伝子解析を分析し、臨床分離株との比較検討を行う。

Causes of Carryover

当初は旅費に200,000円を計上していたが、予定していた感染症関連の学会がWeb開催となったため、実質的な旅費が発生しなかった。旅費の一部は、物品費に使用したが、それでも残金が発生したため、これらを次年度の物品費に利用することとした。