次世代の耐性菌対策を考慮した、国際的ハイリスク病原性細菌の市中内定着様式の解明

2022 Fiscal Year Annual Research Report

• Project/Area Number: 21H03622
• Research Institution: Hokkaido University
• Principal Investigator: 佐藤 豊孝 北海道大学, 獣医学研究院, 准教授 (30756474)
• Co-Investigator(Kenkyū-buntansha): 浦野 恵美子 国立研究開発法人医薬基盤・健康・栄養研究所, 医薬基盤研究所 霊長類医科学研究センター, 主任研究員 (40794988) ; 青木 弘太郎 東邦大学, 医学部, 助教 (50821914) ; 中島 千絵 北海道大学, 人獣共通感染症国際共同研究所, 教授 (60435964) ; 臼井 優 酪農学園大学, 獣医学群, 准教授 (60639540) ; 鈴木 仁人 国立感染症研究所, 薬剤耐性研究センター, 主任研究官 (70444073) ; 大久保 寅彦 北海道大学, 保健科学研究院, 講師 (90762196) ; 福田 昭 酪農学園大学, 獣医学群, 講師 (90827320)
• Project Period (FY): 2021-04-01 – 2024-03-31
• Keywords: 細菌 / 大腸菌 / 薬剤耐性菌 / フルオロキノロン耐性 / ST131

Outline of Annual Research Achievements

本研究では、フルオロキノロン耐性大腸菌ST131をモデルに、『院内』で問題となるAMR感染症を『院外(市中)』からのプローチでその伝播・定着様式を明らかにすることで、現行のAMR対策が報われない国際的なAMR問題の根本的解決に繋がる次世代型(院内-市中一体型)AMR対策に資する科学的知見を提供することが本研究の目的である。本目的達成の為、本年度は昨年度に引き続き、ST131の伝播状況と伝播様式および定着メカニズム(定着因子の同定)を行なった。各サンプル群(人、犬・猫、家畜、河川・下水)からのST131の収集を拡大した。これらの菌株からDNAを抽出し、抽出したDNAを用いてDNAライブラリーを作製した。作製したDNAライブラリーを次世代シークエンサーで解析し、各菌株のゲノム情報を得た。得られたゲノム配列を用いてアクセサリーゲノム解析を行なった。その結果、人-犬・猫-下水との間で互いに遺伝的相同性が高いST131を認めた。また、得られたST131の糞便環境中での生存に重要となる細菌因子をTransposon-directed sequencing(TraDIS)法にて網羅的に抽出した。本年度は糞便抽出液を作製し、本抽出液存在下での生存に重要なST131遺伝子の抽出をTraDIS法を用いて行なった。TraDIS結果、７遺伝子の抽出に成功した。本候補遺伝子の遺伝子特異的欠損株を作製し評価したところ、3遺伝子において当該遺伝子欠損株の糞便抽出液存在下での増殖は弱く(または増殖しなく)なった。以上からこれら3遺伝子は糞便内でのST131の生存に重要な細菌因子であることが確認できた。

Current Status of Research Progress

2: Research has progressed on the whole more than it was originally planned.

Reason

当初の計画どおり、大腸菌株の分離・収集を拡大し行った。また、アクセサリーゲノム解析およびTraDIS解析も順調に行い解析ができている。以上から、現在までの進捗状況はおおむね順調に進展していると判断した。

Strategy for Future Research Activity

腸管上皮細胞を用いてTraDIS解析を行い、 ST131の腸管付着に重要な細菌因子の同定に努める。また、腸管模擬環境下でのST131の増殖・定着に必須な細菌因子を同定し、ST131の市中内での拡散・定着様式の解明に努める。

Research Products

• [Journal Article] Corrigendum to 'Clonal/subclonal changes and accumulation of CTX-M-type β-lactamase genes in fluoroquinolone-resistant Escherichia coli ST131 and ST1193 strains isolated during the past 12 years, Japan' [Journal of Global Antimicrobial Resistance 27 (2021) 150-155] (2023)
  • Author(s): Fukushima Y, Sato T, Tsukamoto N, Nakajima C, Suzuki Y, Takahashi S, Yokota SI
  • Journal Title: J Glob Antimicrob Resist Volume: 32 Pages: 195
  • DOI: 10.1016/j.jgar.2022.12.008
  • Peer Reviewed
• [Journal Article] Discovery of Biologically Optimized Polymyxin Derivatives Facilitated by Peptide Scanning and In Situ Screening Chemistry (2023)
  • Author(s): Kaguchi R, Katsuyama A, Sato T, Takahashi S, Horiuchi M, Yokota SI, Ichikawa S
  • Journal Title: J Am Chem Soc Volume: 145 Pages: 3665-3681
  • DOI: 10.1021/jacs.2c12971
  • Peer Reviewed
• [Journal Article] Solid-Phase Total Synthesis of Plusbacin A3 (2022)
  • Author(s): Takashina K, Katsuyama A, Kaguchi R, Yamamoto K, Sato T, Takahashi S, Horiuchi M, Yokota SI, Ichikawa S.
  • Journal Title: Org Lett. Volume: 24 Pages: 2253-2257
  • DOI: 10.1021/acs.orglett.2c00667.
  • Peer Reviewed
• [Journal Article] Synthesis of macrocyclic nucleoside antibacterials and their interactions with MraY (2022)
  • Author(s): Nakaya T, Yabe M, Mashalidis EH, Sato T, Yamamoto K, Hikiji Y, Katsuyama A, Shinohara M, Minato Y, Takahashi S, Horiuchi M, Yokota SI, Lee SY, Ichikawa S.
  • Journal Title: Nat Commun Volume: 13 Pages: 7575
  • DOI: 10.1038/s41467-022-35227-z.
  • Peer Reviewed
• [Journal Article] Chromosomal coharboring of blaIMP-60 and mcr-9 in Enterobacter asburiae isolated from a Japanese woman with empyema: a case report (2022)
  • Author(s): Miyazato Y, Iwamoto N, Usui M, Sato T, Miyoshi-Akiyama T, Nagashima M, Mezaki K, Hayakawa K, Ohmagari N.
  • Journal Title: BMC Infect Dis Volume: 22 Pages: 762
  • DOI: 10.1186/s12879-022-07730-7.
  • Peer Reviewed
• [Journal Article] Colistin Susceptibility in Companion Animal-Derived Escherichia coli, Klebsiella spp., and Enterobacter spp. in Japan: Frequent Isolation of Colistin-Resistant Enterobacter cloacae Complex (2022)
  • Author(s): Sato T, Harada K, Usui M, Yokota SI, Horiuchi M.
  • Journal Title: Front Cell Infect Microbiol. Volume: 12 Pages: 946841
  • DOI: 10.3389/fcimb.2022.946841
  • Peer Reviewed
• [Journal Article] A hydroxypropyl methylcellulose plaque assay for human respiratory syncytial virus (2022)
  • Author(s): Takumi-Tanimukai Y, Yamamoto S, Ogasawara N, Nakabayashi S, Mizuta K, Yamamoto K, Miyata R, Kakuki T, Jitsukawa S, Sato T, Tsutsumi H, Kojima T, Takano K, Yokota SI
  • Journal Title: J Virol Methods . Volume: 304 Pages: 114528
  • DOI: 10.1016/j.jviromet.2022.114528
  • Peer Reviewed
• [Journal Article] Corrigendum to "Design, synthesis and biological evaluation of simplified analogues of MraY inhibitory natural product with rigid scaffold" Bioorganic & Medicinal Chemistry 55 (2021) 116556 (2022)
  • Author(s): Okamoto K, Ishikawa A, Okawa R, Yamamoto K, Sato T, Yokota SI, Chiba K, Ichikawa S
  • Journal Title: Bioorg Med Chem Volume: 61 Pages: 116689
  • DOI: 10.1016/j.bmc.2022.116689
  • Peer Reviewed
• [Journal Article] Establishment of a reference panel of Helicobacter pylori strains for antimicrobial susceptibility testing (2022)
  • Author(s): Yokota K, Osaki T, Hayashi S, Yokota SI, Takeuchi H, Rimbara E, Ojima H, Sato T, Yonezawa H, Shibayama K, Tokunaga K, Kamiya S, Murakami K, Kato M, Sugiyama T.
  • Journal Title: Helicobacter Volume: 27 Pages: e12874
  • DOI: 10.1111/hel.12874
  • Peer Reviewed
• [Presentation] Virulent attenuation mechanism by acquisition of mcr-1-harboring plasmid into Escherichia coli ST131 (2023)
  • Author(s): 佐藤豊孝、 山本聡、小笠原徳子、臼井優、長野則之、土井洋平、堀内基広 、 髙橋聡、横田伸一、田村豊、
  • Organizer: 第96回日本細菌学会総会
• [Presentation] 薬剤耐性菌の克服に向けた感染部位特異的治療薬の開発 (2022)
  • Author(s): 佐藤 豊孝
  • Organizer: 第18回 霊長類医科学フォーラム
  • Invited
• [Presentation] mcr-1保有プラスミドの付与が及ぼす大腸菌の病原性減弱メカニズムの解明 (2022)
  • Author(s): 佐藤豊孝, 山本聡, 小笠原徳子, 臼井優, 鈴木仁人, 林 航, 長野則之, 土井洋平, 田村豊, 髙橋聡, 横田伸一, 堀内基広
  • Organizer: 第51回薬剤耐性菌研究会
• [Presentation] 多剤耐性菌の克服に向けた新たなアプローチ 感染部位特異的細菌感染症治療法の開発 (2022)
  • Author(s): 佐藤 豊孝
  • Organizer: 北海道大学 第8回部局横断シンポジウム 「新たな学際領域を生み出す異分野融合研究」
  • Invited
• [Presentation] One Health Approachに基づいた フルオロキノロン耐性大腸菌の市中内拡散・定着様式の解明 (2022)
  • Author(s): 佐藤 豊孝, 立花 徹, 玉井 聡, 星野 祐治, 鳥越 慎吾, 榊原 啓一郎, 前谷 茂樹, 福田 昭, 大久保 寅彦, 臼井 優, 髙橋 聡, 横田 伸一, 田村 豊, 堀内 基広
  • Organizer: 第165回日本獣医学会学術集会
• [Presentation] 臨床検体由来フルオロキノロン耐性大腸菌の分子疫学解析 および伴侶動物由来株との比較 (2022)
  • Author(s): 佐藤 豊孝、上村幸二郎、髙橋 聡、横田 伸一
  • Organizer: 第71回日本感染症学会東日本地方会学術集会
• [Presentation] Klebsiella pneumoniaeにおける遺伝子変異頻度と病原性の関連性評価 (2022)
  • Author(s): 上村 幸二朗、佐藤 豊孝、髙橋 聡、横田 伸一
  • Organizer: 第71回日本感染症学会東日本地方会学術集会
• [Presentation] 遺伝子修復機構欠損株を用いた Klebsiella pneumoniaeのheterogeneityが与える 病原性と宿主内適応進化への影響評価 (2022)
  • Author(s): 上村 幸二朗, 佐藤 豊孝, 小笠原 徳子, 山本 聡, 白石 宗,齋藤 充史, 黒沼 幸治, 堀内 基広,髙橋 聡, 千葉 弘文, 横田 伸一
  • Organizer: 第87回細菌北海道支部学術総会