小児腸管内バイオフィルム形成大腸菌が薬剤耐性遺伝子の水平伝播を促進する機構の解明

• 研究課題/領域番号: 20K08161
• 研究種目: 基盤研究(C)
• 配分区分: 基金
• 応募区分: 一般
• 審査区分: 小区分52050:胎児医学および小児成育学関連
• 研究機関: 鹿児島大学
• 研究代表者: 西 順一郎 鹿児島大学, 医歯学域医学系, 教授 (40295241)
• 研究分担者: 藺牟田 直子 鹿児島大学, 医歯学域医学系, 助教 (00643470) ; 児玉 祐一 鹿児島大学, 医歯学域鹿児島大学病院, 講師 (20535695) ; 大岡 唯祐 鹿児島大学, 医歯学域医学系, 准教授 (50363594)
• 研究期間 (年度): 2020-04-01 – 2023-03-31
• 研究課題ステータス: 完了 (2022年度)
• 配分額: 4,420千円 (直接経費: 3,400千円、間接経費: 1,020千円); 2022年度: 1,430千円 (直接経費: 1,100千円、間接経費: 330千円); 2021年度: 1,430千円 (直接経費: 1,100千円、間接経費: 330千円); 2020年度: 1,560千円 (直接経費: 1,200千円、間接経費: 360千円)
• キーワード: 大腸菌 / 基質特異性拡張型β-ラクタマーゼ / 腸管凝集性大腸菌（EAEC） / CTX-M / K1莢膜遺伝子 / バイオフィルム / 菌血症 / 腸管凝集性大腸菌 / AmpC型β-ラクタマーゼ / ESBL / 薬剤耐性 / 集団保育

研究開始時の研究の概要

我々は2001年からの小児腸管由来大腸菌株の解析で、EAECの一部が、ESBL産生大腸菌の出現当初から継続してESBL CTX-M遺伝子を保有していたことを報告した。また我々は、より強いバイオフィルム形成能をもつEAECが新たにCTX-M遺伝子を獲得しつつあることを最近明らかにしている。EAECは乳幼児が感染・保菌しやすく、またバイオフィルム形成能が高く付着性が強いため集団保育で広がり、ESBL遺伝子伝播のリザーバーとなっていると考えられる。本研究では、CTX-M産生EAEC株をモデルとして、バイオフィルムが薬剤耐性遺伝子の水平伝播を促進するメカニズムを解明し、薬剤耐性菌出現の新規予防薬開発につなげる。

研究成果の概要

小児下痢症患児由来大腸菌 (2001-2019年)から検出したESBL CTX-M遺伝子保有株354株のうち、バイオフィルム形成に重要なAggR遺伝子を保有する腸管凝集性大腸菌（typical EAEC）が41株（11.6%）、侵襲性に関わるK1莢膜遺伝子保有株が43株（12.1％）みられた。また、バイオフィルム形成能をもつAggR遺伝子非保有のatypical EAEC 143株（2011-2019年）のうち、CTX-M遺伝子保有株は9株（6.3％）、プラスミド性AmpC型β-ラクタマーゼ遺伝子保有株が1株（0.7％）みられ、このうち2株（22.2%）がK1莢膜遺伝子を保有していた。

研究成果の学術的意義や社会的意義

小児下痢症患児由来大腸菌から検出されるESBL（基質特異性拡張型β-ラクタマーゼ）産生菌のうちバイオフィルム形成能の強い腸管凝集性大腸菌（typical EAEC）が11.6%を占め、またこれまで注目されていないatypical EAECにも薬剤耐性遺伝子保有大腸菌がみられることが明らかになった。また、これらの株の中には侵襲性に関わるK1莢膜遺伝子を一定の割合で保有していた。小児の腸管内で薬剤耐性遺伝子と病原遺伝子の水平伝播が活発に進んでおり、今後薬剤耐性遺伝子と病原遺伝子を併せ持った病原性の強い大腸菌の出現が懸念されるため、これらの株を選択しないよう小児への経口抗菌薬の適正使用が望まれる。

研究成果

• [雑誌論文] Invasive Haemophilus influenzae disease among adults in Japan during 2014-2018. (2023)
  • 著者名/発表者名: Hachisu Y, Tamura K, Murakami K, Fujita J, Watanabe H, Tanabe Y, Kuronuma K, Kubota T, Oshima K, Maruyama T, Kasahara K, Nishi J, Abe S, Nakamura M, Kubota M, Hirai S, Ishioka T, Ikenoue C, Fukusumi M, Sunagawa T, Suzuki M, Akeda Y, Oishi K; Adult IHD Study Group.
  • 雑誌名: Infection. 巻: 51 号: 2 ページ: 355-364
  • DOI: 10.1007/s15010-022-01885-w
  • 査読あり / オープンアクセス
• [雑誌論文] Genomic and phylogenetic characterization of Elizabethkingia anophelis strains: The first two cases of life-threatening infection in Japan (2023)
  • 著者名/発表者名: Ichiki K, Ooka T, Shinkawa T, Inoue S, Hayashida M, Nakamura D, Akimoto M, Yoshimitsu M, Kawamura H, Nakamura M, Obama Y, Gotoh Y, Hayashi T, Nishi J, Ishitsuka K
  • 雑誌名: J Infect Chemother 巻: 29(4) 号: 4 ページ: 376-383
  • DOI: 10.1016/j.jiac.2023.01.005
  • 査読あり / オープンアクセス
• [雑誌論文] Pneumococcal meningitis in adults in 2014-2018 after introduction of pediatric 13-valent pneumococcal conjugate vaccine in Japan. (2022)
  • 著者名/発表者名: Chang B, Tamura K, Fujikura H, Watanabe H, Tanabe Y, Kuronuma K, Fujita J, Oshima K, Maruyama T, Abe S, Kasahara K, Nishi J, Kubota T, Kinjo Y, Serizawa Y, Shimbashi R, Fukusumi M, Shimada T, Sunagawa T, Suzuki M, Oishi K; Adult IPD Study Group.
  • 雑誌名: Sci Rep. 巻: 12 号: 1 ページ: 3066-3066
  • DOI: 10.1038/s41598-022-06950-w
  • 査読あり / オープンアクセス
• [雑誌論文] Dynamic changes in clinical characteristics and serotype distribution of invasive pneumococcal disease among adults in Japan after introduction of the pediatric 13-valent pneumococcal conjugate vaccine in 2013-2019． (2022)
  • 著者名/発表者名: Tamura K, Chang B, Shimbashi R, Watanabe H, Tanabe Y, Kuronuma K, Oshima K, Maruyama T, Fujita J, Abe S, Kasahara K, Nishi J, Kubota T, Kinjo Y, Fujikura H, Fukusumi M, Shimada T, Sunagawa T, Suzuki M, Yamamoto Y, Oishi K.
  • 雑誌名: Vaccine 巻: 40 号: 24 ページ: 3338-3344
  • DOI: 10.1016/j.vaccine.2022.04.062
  • 査読あり / オープンアクセス
• [雑誌論文] A <i>Salmonella enterica</i> Serovar Oranienburg Clone Caused a Cluster of Bacteremia Cases in Persons With No Recognizable Underlying Diseases in Japan (2022)
  • 著者名/発表者名: Ooka Tadasuke、Gotoh Yasuhiro、Hatanaka Shigeki、... Ogura Yoshitoshi、et al.
  • 雑誌名: Open Forum Infectious Diseases 巻: 10 号: 1
  • DOI: 10.1093/ofid/ofac695
  • 査読あり / オープンアクセス
• [雑誌論文] Diversification of Escherichia albertii H-Antigens and Development of H-Genotyping PCR (2021)
  • 著者名/発表者名: Nakae Koji、Ooka Tadasuke、Murakami Koichi、Hara-Kudo Yukiko、Imuta Naoko、Gotoh Yasuhiro、Ogura Yoshitoshi、Hayashi Tetsuya、Okamoto Yasuhiro、Nishi Junichiro
  • 雑誌名: Frontiers in Microbiology 巻: 12 ページ: 737979-737979
  • DOI: 10.3389/fmicb.2021.737979
  • 査読あり / オープンアクセス
• [雑誌論文] Effectiveness of antibacterial agents against cell-invading bacteria such as Streptococcus pyogenes and Haemophilus influenzae (2021)
  • 著者名/発表者名: IuchiH, Ohori J, Kiyama S, Imura N, Nishi J, Kurono Y, Yamashita M
  • 雑誌名: BMC Microbiology 巻: 21 号: 1 ページ: 148-155
  • DOI: 10.1186/s12866-021-02217-y
  • 査読あり / オープンアクセス
• [雑誌論文] Distribution and Variation of Serotypes and Pneumococcal Surface Protein A Clades of Streptococcus pneumoniae Strains Isolated From Adult Patients With Invasive Pneumococcal Disease in Japan (2021)
  • 著者名/発表者名: Chang Bin、Kinjo Yuki、Morita Masatomo、Tamura Kosuke、Watanabe Hiroshi、Tanabe Yoshinari、Kuronuma Koji、Fujita Jiro、Oshima Kengo、Maruyama Takaya、Abe Shuichi、Kasahara Kei、Nishi Junichiro、Kubota Tetsuya、Ohnishi Makoto、Suga Shigeru、Oishi Kazunori
  • 雑誌名: Frontiers in Cellular and Infection Microbiology 巻: 11 ページ: 617573-617573
  • DOI: 10.3389/fcimb.2021.617573
  • 査読あり / オープンアクセス
• [雑誌論文] Hypoosmotic stress induces flagellar biosynthesis and swimming motility in Escherichia albertii (2020)
  • 著者名/発表者名: Ikeda T, Shinagawa T, Ito T, Ohno Y, Kubo A, Nishi J, Gotoh Y, Ogura Y, Ooka T, Hayashi T
  • 雑誌名: Commun Biol 巻: 3(1) 号: 1 ページ: 87-87
  • DOI: 10.1038/s42003-020-0816-5
  • 査読あり / オープンアクセス
• [雑誌論文] A case of polymicrobial bacteremia due to lung abscess after respiratory syncytial virus infection (2020)
  • 著者名/発表者名: Shogo Otake, Takahiro Yamaguchi, Naoko Imuta, Junichiro Nishi, Masashi Kasai
  • 雑誌名: Pediatrics International 巻: 62(8) 号: 8 ページ: 994-996
  • DOI: 10.1111/ped.14220
  • 査読あり
• [雑誌論文] Effectiveness of 23-valent pneumococcal polysaccharide vaccine against invasive pneumococcal disease in adults, Japan, 2013-2017 (2020)
  • 著者名/発表者名: Shimbashi R, Suzuki M, Chang B, Watanabe H, Tanabe Y, Kuronuma K, Oshima K, Maruyama T, Takeda H, Kasahara K, Fujita J, Nishi J, Kubota T, Tanaka-Taya K, Matsui T, Sunagawa T, Oishi K
  • 雑誌名: Emerg Infect Dis 巻: 26(10) 号: 10 ページ: 2378-2386
  • DOI: 10.3201/eid2610.191531
  • 査読あり / オープンアクセス
• [学会発表] 大腸菌における astA 遺伝子バリアントの同定およびその分布 (2023)
  • 著者名/発表者名: 大岡唯祐、後藤恭宏、林 哲也、西 順一郎
  • 学会等名: 第96回日本細菌学会総会
• [学会発表] 小児下痢症患児由来大腸菌における下痢原性大腸菌の頻度と推移（2011～2019年） (2022)
  • 著者名/発表者名: 藺牟田直子、児玉祐一、中村隼人、大岡唯祐、西 順一郎
  • 学会等名: 第96回日本感染症学会総会・学術集会
• [学会発表] 小児下痢症患児由来大腸菌における下痢原性大腸菌の頻度とESBL 産生菌の検討（2011～2019年） (2022)
  • 著者名/発表者名: 藺牟田直子、児玉祐一、西 順一郎
  • 学会等名: 第54回日本小児感染症学会総会・学術集会
• [学会発表] 血液由来大腸菌による病原遺伝子とESBL CTX-M遺伝子の分布 (2021)
  • 著者名/発表者名: 中村 隼人、藺牟田直子、大岡唯祐、西 順一郎．
  • 学会等名: 第95回日本感染症学会学術講演会・第69回日本化学療法学会総会
• [学会発表] 小児腸管由来大腸菌におけるESBL CTX-M遺伝子保有大腸菌の頻度と病原遺伝子の検討(2001～2019) (2021)
  • 著者名/発表者名: 藺牟田直子、中村隼人、大岡唯祐、西 順一郎
  • 学会等名: 第95回日本感染症学会学術講演会・第69回日本化学療法学会総会