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Detection of Drug-Resistant Pathogens and Pathology of Infection in Bone and Soft Tissue Infections Using Nanopore Sequencing

Research Project

Project/Area Number 22K09311
Research Category

Grant-in-Aid for Scientific Research (C)

Allocation TypeMulti-year Fund
Section一般
Review Section Basic Section 56020:Orthopedics-related
Research InstitutionYokohama City University

Principal Investigator

CHOE Hyonmin  横浜市立大学, 医学部, 准教授 (20760888)

Co-Investigator(Kenkyū-buntansha) 稲葉 裕  横浜市立大学, 医学研究科, 教授 (40336574)
手塚 太郎  横浜市立大学, 医学研究科, 客員研究員 (70748516)
Project Period (FY) 2022-04-01 – 2025-03-31
Project Status Completed (Fiscal Year 2024)
Budget Amount *help
¥4,160,000 (Direct Cost: ¥3,200,000、Indirect Cost: ¥960,000)
Fiscal Year 2024: ¥1,300,000 (Direct Cost: ¥1,000,000、Indirect Cost: ¥300,000)
Fiscal Year 2023: ¥1,040,000 (Direct Cost: ¥800,000、Indirect Cost: ¥240,000)
Fiscal Year 2022: ¥1,820,000 (Direct Cost: ¥1,400,000、Indirect Cost: ¥420,000)
Keywords整形外科感染 / インプラント / バイオフィルム / 遺伝子診断 / PCR / 混合感染 / 人工関節周囲感染 / 細菌培養 / 脊椎感染 / 小児化膿性関節炎 / シーケンサー / ポリメラーゼチェインリアクション / 薬剤耐性 / 感染 / 整形外科 / 化膿性関節炎 / 脊椎関節炎 / 骨軟部組織感染 / 次世代シークエンサー / ナノポア
Outline of Research at the Start

骨軟部感染症患者に対するナノポアシーケンサーMinION MK1C による細菌同定および薬剤耐性の診断精度を明らかにする。また骨軟部感染患者において、ナノポアシーケンサーによる感染経路の解明が可能であるかについて明らかにする。薬剤耐性遺伝子を用い精度で同定することが可能であれば、難治性となることが多い細菌培養陰性症例における抗菌薬の選択への応用と治療成績の改善が見込まれる。また、感染経路について解析することで、感染巣における感染治療後の再感染の防止に貢献することが期待される。

Outline of Final Research Achievements

We evaluated the diagnostic performance of the nanopore sequencer MinION MK1c for periprosthetic joint infection (PJI). A total of 61 culture-positive PJI cases from July 2020 to May 2022 were analyzed. Bacterial identification using MinION was compared with conventional culture and 16S rRNA PCR. MinION detected 74.5% of culture-identified genera and additionally identified bacteria not detected by culture in 47.5% of cases. While culture revealed polymicrobial infection in only 3 cases, MinION suggested it in 24 cases. Among 16S PCR-positive cases, MinION showed a detection rate of 81.6%. These findings suggest that MinION is useful not only for culture-positive cases but also for culture-negative and polymicrobial infections.

Academic Significance and Societal Importance of the Research Achievements

本研究は、ナノポアシーケンサーMinION MK1Cが、従来の細菌培養やPCRでは検出困難な病原菌や混合感染の同定に有用であることを示した。特に培養陰性例や多菌種感染の診断精度向上が期待され、早期診断・適切な抗菌薬選択に貢献する。さらに、感染経路の同定により再発防止や感染対策の強化が可能となり、整形外科領域における感染症管理の新たな診断基盤を提供する点で学術的・社会的意義は大きい。

Report

(4 results)
  • 2024 Annual Research Report   Final Research Report ( PDF )
  • 2023 Research-status Report
  • 2022 Research-status Report
  • Research Products

    (3 results)

All 2024

All Journal Article (1 results) (of which Peer Reviewed: 1 results) Presentation (2 results) (of which Invited: 2 results)

  • [Journal Article] Bead-beating assay during synovial fluid DNA extraction improves real-time PCR accuracy for periprosthetic joint infection2024

    • Author(s)
      Yuta Hieda 1 , Hyonmin Choe 1 , Hiroyuki Ike 1 , Koki Abe 1 , Ken Kumagai 1 , Masanobu Takeyama 1 , Yusuke Kawabata 1 , Naomi Kobayashi 2 , Yutaka Inaba
    • Journal Title

      J Orthop Res . 2024 May 13.

      Volume: 未 Issue: 10 Pages: 2123-2130

    • DOI

      10.1002/jor.25871

    • Related Report
      2023 Research-status Report
    • Peer Reviewed
  • [Presentation] 骨関節感染症診断の新たなソリューション-迅速多項目遺伝子検査が切り開く未来- 骨関節感染症に対する遺伝子診断の普及に向けて. どの施設でも迅速遺伝子診断が使える時代へ2024

    • Author(s)
      崔 賢民. 小林直実, 稗田 裕太, 霜田 将之, 稲葉 裕
    • Organizer
      第47回日本骨・関節感染症学会
    • Related Report
      2024 Annual Research Report
    • Invited
  • [Presentation] 乳幼児・小児化膿性股関節炎化膿性股関節炎に関する最新の知見2024

    • Author(s)
      崔 賢民
    • Organizer
      第63回日本小児股関節研究会
    • Related Report
      2024 Annual Research Report
    • Invited

URL: 

Published: 2022-04-19   Modified: 2026-01-16  

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