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Reserch for within-host bacterial evolution leading to increased antimicrobial resistance

Research Project

Project/Area Number 20H03579
Research Category

Grant-in-Aid for Scientific Research (B)

Allocation TypeSingle-year Grants
Section一般
Review Section Basic Section 52010:General internal medicine-related
Research InstitutionKyushu University

Principal Investigator

Aihara Masamune  九州大学, 医学研究院, 講師 (30748843)

Co-Investigator(Kenkyū-buntansha) 後藤 恭宏  九州大学, 医学研究院, 助教 (20558358)
松島 雄一  大阪大学, 大学院理学研究科, 招へい教員 (20571342)
Project Period (FY) 2020-04-01 – 2024-03-31
Project Status Completed (Fiscal Year 2023)
Budget Amount *help
¥17,810,000 (Direct Cost: ¥13,700,000、Indirect Cost: ¥4,110,000)
Fiscal Year 2023: ¥2,730,000 (Direct Cost: ¥2,100,000、Indirect Cost: ¥630,000)
Fiscal Year 2022: ¥3,120,000 (Direct Cost: ¥2,400,000、Indirect Cost: ¥720,000)
Fiscal Year 2021: ¥4,550,000 (Direct Cost: ¥3,500,000、Indirect Cost: ¥1,050,000)
Fiscal Year 2020: ¥7,410,000 (Direct Cost: ¥5,700,000、Indirect Cost: ¥1,710,000)
Keywords薬剤耐性 / 細菌 / 宿主内ゲノム進化 / ゲノミクス / 抗菌薬 / ゲノム / ゲノム進化 / 全ゲノム
Outline of Research at the Start

近年、医療現場で用いられている抗菌薬に対し抵抗性を示す薬剤耐性菌がヒトの健康を脅かす存在として認知されつつあります。抗菌薬を適切に使用することで薬剤耐性菌の発生を抑制する試みが行われていますが、ヒトの体内でどのような過程を経て薬剤耐性菌が発生するのか未だ不明な点は多く、薬剤耐性菌発生の抑制に細菌の情報が十分活用されていない現状にあります。私たちは本研究を通じヒトの体内で抗菌薬に感受性を示す細菌が時間経過とともに薬剤耐性菌へと進化する過程を詳細に解析することで、薬剤耐性菌発生の抑制に寄与する因子の探索を行います。

Outline of Final Research Achievements

Although the emergence of antimicrobial resistant bacteria has occurred under stress conditions, such as within-patients administered antibiotics, the in vivo processes of their evolution remain largely unexplored. In this study, to trace the bacterial genome evolution leading to increased antimicrobial resistance, we analyzed whole-genome sequences of clinical isolates that were consecutively isolated from each patient and gradually increased drug-resistance. By comparing between the cases, we identified that the activation of global transcription factors and the gene (genome) amplification were commonly occurred in these processes, indicating that the prevention of these alterations may inhibit the emergence of novel antimicrobial resistant bacteria.

Academic Significance and Societal Importance of the Research Achievements

薬剤耐性細菌の蔓延は治療選択や感染管理など医療現場のさまざまな面において既に困難を引き起こしており、国境を越えた薬剤耐性対策は公衆衛生における喫緊の課題に位置付けられている。抗菌薬は現在の医療において不可欠であるが、その使用は患者体内での薬剤耐性菌発生リスクを高めるというジレンマが常に付きまとう。本研究は、細菌がどのようなプロセスを経て患者体内で薬剤耐性を獲得・強化するかを明らかにすることを目的として行われた研究であり、その研究成果は今後、医療行為と細菌の両視点からより適切な薬剤耐性対策を模索するための基盤となることが期待される。

Report

(5 results)
  • 2023 Annual Research Report   Final Research Report ( PDF )
  • 2022 Annual Research Report
  • 2021 Annual Research Report
  • 2020 Annual Research Report
  • Research Products

    (16 results)

All 2023 2022 2021 2020

All Journal Article (4 results) (of which Peer Reviewed: 4 results,  Open Access: 2 results) Presentation (12 results)

  • [Journal Article] Polymyxin B nonapeptide を用いたカルバペネム低感受性腸内細菌目細菌における抗菌薬膜透過性低下の検出2023

    • Author(s)
      相原正宗 柳澤由佳子 西凛佳子 山下有加 木部泰志 清祐麻紀子 堀田多恵子
    • Journal Title

      日本臨床微生物学会雑誌

      Volume: 33 Pages: 296-301

    • Related Report
      2023 Annual Research Report
    • Peer Reviewed
  • [Journal Article] Stepwise Evolution of a Klebsiella pneumoniae Clone within a Host Leading to Increased Multidrug Resistance2021

    • Author(s)
      Yoshino Mai、Aihara Masamune、Gotoh Yasuhiro、Akimoto Masaru、Tatsuhara Wakana、Kiyosuke Makiko、Matsushima Yuichi、Uchiumi Takeshi、Hayashi Tetsuya、Kang Dongchon
    • Journal Title

      mSphere

      Volume: 6 Issue: 6 Pages: 00734-21

    • DOI

      10.1128/msphere.00734-21

    • Related Report
      2021 Annual Research Report
    • Peer Reviewed / Open Access
  • [Journal Article] Within-host evolution of a Klebsiella pneumoniae clone: selected mutations associated with the alteration of outer membrane protein expression conferred multidrug resistance.2021

    • Author(s)
      Aihara M, Nishida R, Akimoto M, Gotoh Y, Kiyosuke M, Uchiumi T, Nishioka M, Matsushima Y, Hayashi T, Kang D
    • Journal Title

      J Antimicrob Chemother

      Volume: 76(2) Issue: 2 Pages: 362-369

    • DOI

      10.1093/jac/dkaa439

    • Related Report
      2020 Annual Research Report
    • Peer Reviewed / Open Access
  • [Journal Article] What is the best wavelength for the measurement of hemolysis index?2020

    • Author(s)
      Ishiguro Akiyo、Nishioka Mitsuaki、Morishige Akihiro、Kawano Reo、Kobayashi Toshihiko、Fujinaga Aki、Takagi Fumiya、Kogo Tomihisa、Morikawa Yuki、Okayama Naoko、Mizuno Hidekazu、Aihara Masamune、Suehiro Yutaka、Yamasaki Takahiro
    • Journal Title

      Clinica Chimica Acta

      Volume: 510 Pages: 15-20

    • DOI

      10.1016/j.cca.2020.06.046

    • Related Report
      2020 Annual Research Report
    • Peer Reviewed
  • [Presentation] 若手は集まろう!臨床から感染症リサーチに取り組む!臨床検査技師の立場から2023

    • Author(s)
      相原正宗
    • Organizer
      第93回日本感染症学会西日本地方会学術集会・第71回日本化学療法学会西日本支部総会合同学会
    • Related Report
      2023 Annual Research Report
  • [Presentation] 日当直に活かせるプラスワン技術2023

    • Author(s)
      相原正宗
    • Organizer
      日本医療検査科学会第55回大会
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      2023 Annual Research Report
  • [Presentation] 薬剤耐性(AMR)対策~ 2023年の提言を踏まえて~ 薬剤耐性菌検出を含めた検査体制2023

    • Author(s)
      相原正宗
    • Organizer
      第70回日本臨床検査医学会学術集会
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      2023 Annual Research Report
  • [Presentation] 臨床分離Klebisella pneumoniaeにおける薬剤耐性遺伝子の増幅と耐性強化2023

    • Author(s)
      相原正宗, 白濱早紀, 清祐麻紀子, 堀田多恵子
    • Organizer
      第34回日本臨床微生物学会総会・学術集会
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      2022 Annual Research Report
  • [Presentation] 血液培養検査ガイド第2版改定のポイント~臨床の現場で生かすには~同定・感受性検査の現状2023

    • Author(s)
      相原正宗
    • Organizer
      第34回日本臨床微生物学会総会・学術集会
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      2022 Annual Research Report
  • [Presentation] 肺炎桿菌の膜透過性低下に起因する耐性獲得と代謝関連遺伝子の代償的変化2022

    • Author(s)
      相原正宗, 清祐麻紀子
    • Organizer
      第92回日本感染症学会西日本地方会学術集会
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      2022 Annual Research Report
  • [Presentation] Polymyxin B nonapeptideを用いた腸内細菌目細菌における抗菌薬膜透過性低下の検出2022

    • Author(s)
      柳澤由佳子, 相原正宗, 木部泰志, 清祐麻紀子, 堀田多恵子, 赤司 浩一
    • Organizer
      日本医療検査科学会第54回大会
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      2022 Annual Research Report
  • [Presentation] 抗菌薬投与患者体内において段階的に薬剤耐性が強化 されたKlebsiella pneumoniae ST628の解析2021

    • Author(s)
      相原正宗, 後藤恭宏, 林哲也, 康東天
    • Organizer
      九州微生物研究フォーラム2021
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      2021 Annual Research Report
  • [Presentation] 同一患者内におけるKlebsiella pneumoniaeの 薬剤高度耐性獲得過程の解析2021

    • Author(s)
      相原正宗, 清祐麻紀子, 堀田多恵子, 康東天
    • Organizer
      第68回日本臨床検査医学会学術集会
    • Related Report
      2021 Annual Research Report
  • [Presentation] 抗菌薬膜透過性低下によるカルバペネム耐性腸内細菌目細菌 検出におけるpolymyxin B nonapeptideの有用性評価2021

    • Author(s)
      相原正宗, 柳澤由佳子, 山下 有加, 木部 泰志, 清祐 麻紀子, 堀田 多恵子, 康 東天
    • Organizer
      日本医療検査科学会 第53回大会
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      2021 Annual Research Report
  • [Presentation] 当院の人材育成の現状と工夫2021

    • Author(s)
      相原正宗
    • Organizer
      日本医療検査科学会 第53回大会
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      2021 Annual Research Report
  • [Presentation] 同一患者血液培養から経時的に検出されたKlebsiella pneumoniae 2株の全ゲノム比較解析2020

    • Author(s)
      相原正宗 清祐麻紀子 康東天
    • Organizer
      第30回福岡県医学検査学会
    • Related Report
      2020 Annual Research Report

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Published: 2020-04-28   Modified: 2025-01-30  

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