大規模比較ゲノム解析による腸管出血性大腸菌出現プロセスの解明

• 研究課題/領域番号: 17H04077
• 研究種目: 基盤研究(B)
• 配分区分: 補助金
• 応募区分: 一般
• 研究分野: 細菌学(含真菌学)
• 研究機関: 九州大学
• 研究代表者: 小椋 義俊 九州大学, 医学研究院, 准教授 (40363585)
• 研究分担者: 梶谷 嶺 東京工業大学, 生命理工学院, 助教 (40756706)
• 研究期間 (年度): 2017-04-01 – 2020-03-31
• 研究課題ステータス: 完了 (2019年度)
• 配分額: 17,680千円 (直接経費: 13,600千円、間接経費: 4,080千円); 2019年度: 5,070千円 (直接経費: 3,900千円、間接経費: 1,170千円); 2018年度: 7,540千円 (直接経費: 5,800千円、間接経費: 1,740千円); 2017年度: 5,070千円 (直接経費: 3,900千円、間接経費: 1,170千円)
• キーワード: 志賀毒素産生性大腸菌 / 腸管病原性大腸菌 / 志賀毒素 / ３型分泌装置 / 進化 / ゲノム / 腸管出血性大腸菌 / 病原性 / ファージ

研究成果の概要

志賀毒素産生大腸菌(STEC)と腸管病原性大腸菌(EPEC)は、それぞれ溶血性尿毒素症候群と乳児下痢症の原因となる。STECやEPECはウシの腸管内に常在しているが、どのような大腸菌からどのようなプロセスを経て進化してきたかはまだよくわかっていない。我々は、ヒトとウシの常在大腸菌、ヒト臨床由来大腸菌の大規模ゲノム比較により、STECやEPECがウシ常在大腸菌に様々な病原遺伝子が蓄積することで出現していることを明らかにした。これらの病原遺伝子間には、機能的な関連があり、それらが協調的に働くことがウシ腸管内における大腸菌の生息に役立っていることが示唆された。

研究成果の学術的意義や社会的意義

本研究により、ウシ腸内には、ウシ常在大腸菌へ多数の病原因子を蓄積させる選択圧が存在する可能性が示された。その選択圧の候補の１つとして、ウシ腸内で大腸菌を捕食している原生生物が挙げられる。今後は、その選択圧を明らかにし、病原性大腸菌出現の仕組みを完全に解明することで、病原性大腸菌を制御する手法の開発が可能となり、病原性大腸菌感染症の予防や安全な食肉生産に繋がると期待される。

研究成果

• [国際共同研究] University of Wisconsin(米国)
• [国際共同研究] University of Liege(ベルギー)
• [国際共同研究] INRA(フランス)
• [国際共同研究] University of Liege(ベルギー)
• [国際共同研究] University of Wisconsin(米国)
• [国際共同研究] University of Toulouse(フランス)
• [国際共同研究] University of Liege(Belgium)
• [雑誌論文] Escherichia coli O8:H8 Carrying a Novel Variant of the Heat-Labile Enterotoxin LT2 Gene Caused Outbreaks of Diarrhea (2020)
  • 著者名/発表者名: Ishimaru Kai、Sasaki Mari、Narimatsu Hiroshi、Arimizu Yoko、Gotoh Yasuhiro、Nakamura Keiji、Hayashi Tetsuya、Ogura Yoshitoshi
  • 雑誌名: Open Forum Infectious Diseases 巻: 7 号: 1
  • DOI: 10.1093/ofid/ofaa021
  • 査読あり / オープンアクセス
• [雑誌論文] Large-scale genome analysis of bovine commensal Escherichia coli reveals that bovine-adapted E. coli lineages are serving as evolutionary sources of the emergence of human intestinal pathogenic strains. (2019)
  • 著者名/発表者名: Arimizu Y, Kirino Y, Sato MP, Uno K, Sato T, Gotoh Y, Auvray F, Brugere H, Oswald E, Mainil JG, Anklam KS, Dopfer D, Yoshino S, Ooka T, Tanizawa Y, Nakamura Y, Iguchi A, Morita-Ishihara T, Ohnishi M, Akashi K, Hayashi T, Ogura Y
  • 雑誌名: Genome Research 巻: 29 号: 9 ページ: 1495-1505
  • DOI: 10.1101/gr.249268.119
  • 査読あり / オープンアクセス / 国際共著
• [雑誌論文] Genomic Characterization of β-Glucuronidase?Positive Escherichia coli O157:H7 Producing Stx2a (2018)
  • 著者名/発表者名: Ogura Yoshitoshi、Seto Kazuko、Morimoto Yo、Nakamura Keiji、Sato Mitsuhiko P.、Gotoh Yasuhiro、Itoh Takehiko、Toyoda Atsushi、Ohnishi Makoto、Hayashi Tetsuya
  • 雑誌名: Emerging Infectious Diseases 巻: 24 号: 12 ページ: 2219-2227
  • DOI: 10.3201/eid2412.180404
  • 査読あり / オープンアクセス
• [雑誌論文] Effects of bacterial pollution caused by a strong typhoon event and the restoration of a recreational beach: Transitions of fecal bacterial counts and bacterial flora in beach sand (2018)
  • 著者名/発表者名: Suzuki, Y., Teranishi, K., Matsuwaki, T., Nukazawa, K., Ogura, Y.
  • 雑誌名: Science of the Total Environment 巻: 640-641 ページ: 52-61
  • DOI: 10.1016/j.scitotenv.2018.05.265
  • 査読あり
• [学会発表] 集団下痢症事例から分離された病原因子不明大腸菌のゲノム解析 (2020)
  • 著者名/発表者名: 小椋 義俊，佐々木 麻里，成松 浩志，石丸 海，有水 遥子， 後藤 恭宏，中村 佳司，林 哲也
  • 学会等名: 第９３回日本細菌学会総会
• [学会発表] ゲノムから見た大腸菌病原因子の真の役割 (2019)
  • 著者名/発表者名: 小椋義俊、有水遥子、林哲也
  • 学会等名: 第６６回トキシンシンポジウム
• [学会発表] The population structure of enterohemorrhagic Escherichia coli O26:H11 with recent and repeated stx2 acquisition in multiple lineages (2018)
  • 著者名/発表者名: Yoshitoshi Ogura, Kazuko Seto, Shuji Yoshino, Junko Isobe, Yoshiki Etoh, Keiko Kimata, Eriko Maeda, Denis Pierard, Masahiro Kusumoto, Masato Akiba, Tadasuke Ooka, Nozomi Ishijima, Ken-ichi Lee, Sunao Iyoda, Jacques G. Mainil, and Tetsuya Hayashi
  • 学会等名: 10th international symposium on Shiga toxin producing Escherichia coli infections
  • 国際学会
• [学会発表] Emergence and evolution of Shiga toxin-producing Escherichia coli (STEC) and enteropathogenic E. coli (EPEC) from bovine commensal E. coli (2018)
  • 著者名/発表者名: Yoshitoshi Ogura
  • 学会等名: "The Second SMBE Satellite Workshop on Genome Evolution in Pathogen Transmission and Disease"
  • 国際学会
• [学会発表] 水平伝播による細菌の環境適応と病原性進化 (2018)
  • 著者名/発表者名: 有水遥子、林哲也、小椋義俊
  • 学会等名: 日本遺伝学会第90回大会
• [学会発表] Genome analysis of bovine commensal E. coli; novel insights into the evolutional pathway of EHEC (2018)
  • 著者名/発表者名: Yoshitoshi Ogura
  • 学会等名: 第91回日本細菌学会総会
• [学会発表] ウシとヒトの常在性大腸菌の大規模比較ゲノム解析による腸管出血性大腸菌出現プロセスの解明 (2018)
  • 著者名/発表者名: 有水遥子、林哲也、小椋義俊
  • 学会等名: 第91回日本細菌学会総会
• [学会発表] 腸管出血性大腸菌の出現プロセス解明を目指したウシ・ヒト常在大腸菌の大規模比較ゲノム解析 (2018)
  • 著者名/発表者名: 中島遥子、桐野有美、宇野浩一、佐藤寿夫、佐藤光彦、吉野修司、大岡唯祐、後藤恭宏、谷沢靖洋、中村 保一、井口純、石原朋子、大西真、林哲也、小椋義俊
  • 学会等名: 第13回日本ゲノム微生物学会年会