プラスミド・ネットワーク解析による臨床由来薬剤耐性プラスミドの動態解明

2017 年度 実績報告書

• 研究課題/領域番号: 15K08488
• 研究機関: 国立感染症研究所
• 研究代表者: 山下 明史 国立感染症研究所, 病原体ゲノム解析研究センター, 主任研究官 (00573180)
• 研究期間 (年度): 2015-04-01 – 2018-03-31
• キーワード: プラスミド / ネットワーク解析 / 不和合性タイピング / 薬剤耐性遺伝子 / webアプリ

研究実績の概要

医療現場では抗菌剤が聞かない細菌によって治療が困難になる事例が増大している。その中でも薬剤耐性遺伝子がプラスミド上に存在している場合には他菌株へ容易に伝達しうるために対策がより困難となる。プラスミドはホストの生存に必ずしも必要な要素ではないため、組み換えなどが起こりやすく、薬剤耐性プラスミドが拡散した場合にその全容をつかむことが難しくなってしまう。本研究では類縁関係にあるプラスミドは同一起源の遺伝子を共有することを利用し、ネットワーク解析の技法を用いてプラスミドの類縁関係を俯瞰的に把握するためのwebアプリケーションの作成を試みた。平成28年度までに既存のプラスミド解析ツールGPAT・iPAT からサーバーに対する負荷の比較的低いネットワーク解析部分のみをスピンアウトさせたopen iPAT を作成した。Open iPAT はクエリプラスミドと類縁関係にあるプラスミドを公共データベースに登録された完全長プラスミドから見つけだし、その関係を web 上でグラフィカルに表示する機能を持っている。
平成29年度は実データの解析を通して open iPAT のさらなる改良を行い、薬剤耐性遺伝子リスト、不和合性タイピング、採取された国、ホスト、採取年などの情報を示すことを可能にした。さらに、パンゲノム解析やコアゲノム解析を行い結果をグラフィカルに表示する機能を実装し、プラスミドの類縁関係をより詳細に解析することを可能にした。
成果を論文として発表する準備を行っていたが、論文完成前に転職することになり、論文発表には至らなかった。

研究成果

• [雑誌論文] Decrease in the prevalence of extended-spectrum cephalosporin-resistant Salmonella following cessation of ceftiofur use by the Japanese poultry industry (2018)
  • 著者名/発表者名: Shigemura Hiroaki、Matsui Mari、Sekizuka Tsuyoshi、Onozuka Daisuke、Noda Tamie、Yamashita Akifumi、Kuroda Makoto、Suzuki Satowa、Kimura Hirokazu、Fujimoto Shuji、Oishi Kazunori、Sera Nobuyuki、Inoshima Yasuo、Murakami Koichi
  • 雑誌名: International Journal of Food Microbiology 巻: 274 ページ: 45～51
  • DOI: 10.1016/j.ijfoodmicro.2018.03.011
  • 査読あり
• [雑誌論文] Isolation and Complete Genome Sequencing of Zika Virus Imported from the Dominican Republic to Japan. (2018)
  • 著者名/発表者名: Ozawa H, Tajima S, Nakayama E, Kato K, Yamashita A, Sekizuka T, Kuroda M, Usuku S.
  • 雑誌名: Jpn J Infect Dis. 巻: 1 ページ: 72-74
  • DOI: 10.7883/yoken.JJID.2017.256
  • 査読あり / オープンアクセス
• [雑誌論文] A summary of the imported cases of Chikungunya fever in Japan from 2006 to June 2016 (2017)
  • 著者名/発表者名: Nakayama Eri、Tajima Shigeru、Kotaki Akira、Shibasaki Ken-ichi、Itokawa Kentaro、Kato Kengo、Yamashita Akifumi、Sekizuka Tsuyoshi、Kuroda Makoto、Tomita Takashi、Saijo Masayuki、Takasaki Tomohiko
  • 雑誌名: Journal of Travel Medicine 巻: 25 ページ: -
  • DOI: 10.1093/jtm/tax072
  • 査読あり
• [雑誌論文] Molecular Evolution of the VP1 Gene in Human Norovirus GII.4 Variants in 1974?2015 (2017)
  • 著者名/発表者名: Motoya Takumi、Nagasawa Koo、Matsushima Yuki、Nagata Noriko、Ryo Akihide、Sekizuka Tsuyoshi、Yamashita Akifumi、Kuroda Makoto、Morita Yukio、Suzuki Yoshiyuki、Sasaki Nobuya、Katayama Kazuhiko、Kimura Hirokazu
  • 雑誌名: Frontiers in Microbiology 巻: 8 ページ: -
  • DOI: 10.3389/fmicb.2017.02399
  • 査読あり / オープンアクセス
• [雑誌論文] Elucidation of quantitative structural diversity of remarkable rearrangement regions, shufflons, in IncI2 plasmids (2017)
  • 著者名/発表者名: Sekizuka Tsuyoshi、Kawanishi Michiko、Ohnishi Mamoru、Shima Ayaka、Kato Kengo、Yamashita Akifumi、Matsui Mari、Suzuki Satowa、Kuroda Makoto
  • 雑誌名: Scientific Reports 巻: 7 ページ: -
  • DOI: 10.1038/s41598-017-01082-y
  • 査読あり / オープンアクセス
• [学会発表] Genetic prediction tool for antimicrobial susceptibility of Mycobacterium tuberculosis using TGS-TBamr. (2017)
  • 著者名/発表者名: Akifumi Yamashita, Tomotada Iwamoto, Tsuyoshi Sekizuka, Yoshiro Murase, Takemasa Takii, Satoshi Mitarai, Kengo Kato, Seiya Kato, and Makoto Kuroda
  • 学会等名: ICC2017
  • 国際学会
• [学会発表] DGV: Dengue Genographic Viewer (2017)
  • 著者名/発表者名: Akifumi Yamashita, Tsuyoshi Sekizuka, Kengo Kato, Tomohiko Takasaki, Makoto Kuroda
  • 学会等名: 第52回日本脳炎ウイルス生態学研究会
• [学会発表] Total Genotyping Solution for Mycobacterium tuberculosis (TGS-TB) による結核菌薬剤耐性マーカー検出と感受性予測法の構築 (2017)
  • 著者名/発表者名: 山下明史、瀧井猛将、御手洗聡、黒田誠
  • 学会等名: 第65回化学療法学会学術集会
• [備考] inter Plasmid Analyzing Tool (open iPAT)
  • URL: https://gph.niid.go.jp/cgi-bin/ipat/index.cgi
• [備考] TGS-TB
  • URL: https://gph.niid.go.jp/tgs-tb/
• [備考] VirusTAP
  • URL: https://gph.niid.go.jp/cgi-bin/virustap/index.cgi
• [備考] GV: Dengue Genographic Viewer
  • URL: https://gph.niid.go.jp/genepid-j/dgv