2020 Fiscal Year Research-status Report
Dissemination and phylogeny of carbapenemase harboring plasmids based on their gene contents.
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20K10457
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| Research Institution | Fujita Health University |
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Principal Investigator |
鈴木 匡弘 藤田医科大学, 医学部, 准教授 (70446649)
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| Project Period (FY) |
2020-04-01 – 2023-03-31
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| Keywords | プラスミド / カルバペネム耐性腸内細菌科細菌 / 系統解析 |
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| Outline of Annual Research Achievements |
解析に用いるプラスミド塩基配列データを得るため、日本国内で臨床分離されたカルバペネマーゼ産生菌を含む164株の腸内細菌科細菌（Klebsiella pneumoniae、Klebsiella oxytoca、Enterobacter cloacae等）についてillumina MiSeqまたはNextSeq及びOxford Nanopore MinIONによるゲノム解析を行い、unicyclerによるアセンブルを行った。プラスミドの不和合型（Inc型）を調べるソフトウェアであるPlasmidFinderを用いた検索の結果、カルバペネマーゼであるIMP-1遺伝子はK. pneumoniae、K. oxytocaにおいてはIncFプラスミド、E. cloacaeにおいてはIncHI2プラスミド上に見つかる例が優位を占めていた。このことから、IMP-1の伝達・保有にはIncFとIncHI2型プラスミドが重要な役割を担っていることが明らかとなった。ゲノム解析によって得られた塩基配列情報を用いたプラスミドの系統ネットワーク解析結果と臨床分離株の分離背景から総合的に判断したところ、同一プラスミドが数年間にわたり維持されていたと判断できる系統が複数あった。これらの系統ではプラスミドのORF構成に多様性が生じていた。経年変化を追跡可能なプラスミド集団として、進化と拡散の推定に利用できると考えられた。NCBIデータベースからの完全長ゲノムのダウンロードを進めた。完全長ゲノムデータについてもPlasmidFinderによる、Inc型同定を行った。決定したInc型を元にデータベース上のプラスミドデータと、本研究で解析したプラスミドデータとの試験的な比較も部分的に行った。IncFについては本研究で見いだされた系統は、データベース上にはない独自のものである一方、IncHI2については多くのE. cloacaeから検出される系統であることが示唆されている。
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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
研究計画では約150株のゲノム解析を予定していたが、164株の解析が終了し、計画どおり進んでいる。NCBIデータベースからの完全長ゲノムのダウンロードはK. pneumoniaeでは396株、E. cloacaeでは96株が得られており、プラスミドのInc型についても決定済みである。その一方、ゲノム解析済みのデータとNCBIデータベース上のプラスミドの比較は限定的なサンプル数にとどまっている。総合的にはほぼ予定どおり進捗している。
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| Strategy for Future Research Activity |
NCBIデータベースから取得したプラスミドと解析したプラスミドの比較を進める。特にIncF型のプラスミドは多様性が高いため、IMP-1保有プラスミドに近い系統のものを系統ネットワーク上で特定し、近縁関係にあるプラスミド間での位置づけを解析する。
近縁関係にあるプラスミド間では、共有する遺伝子が多いと期待されることから、一塩基多型を用いた系統樹解析を行い、IMP-1保有プラスミドの進化系統の解明に取り組む。
また、プラスミド間の距離行列を作成し、その中の距離のばらつきを多様性指標とし、プラスミド拡散状態の推定を試みる。用いるプラスミドデータとしては本研究で解析した数年間にわたり維持された複数系統および、NCBIデータベース上の特定の薬剤耐性遺伝子保有プラスミドが想定される。
以上の解析を通して、薬剤耐性プラスミドの発生と拡散に関する知見を得る予定である。
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| Causes of Carryover |
研究実施のための備品および試薬の使用は順調に進んだが、入札によって予定より安価に入荷したため、若干の余剰が生じたため。
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