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2019 年度 実施状況報告書

細胞壁ターンオーバーを介した黄色ブドウ球菌の薬剤耐性と抵抗性の包括的制御

研究課題

研究課題/領域番号 19K07546
研究機関東京慈恵会医科大学

研究代表者

奥田 賢一  東京慈恵会医科大学, 医学部, 講師 (70624245)

研究期間 (年度) 2019-04-01 – 2022-03-31
キーワードメチシリン耐性黄色ブドウ球菌 / 薬剤耐性 / 細胞壁 / バイオフィルム / 抗菌薬 / β-ラクタム / mecA / トランスグリコシラーゼ
研究実績の概要

黄色ブドウ球菌は院内感染の主要な原因菌であり、敗血症や創部感染などの感染症を引き起こす。本菌による感染症の難治化要因として、耐性遺伝子の獲得・発現による薬剤耐性化とバイオフィルムと呼ばれる薬剤抵抗性の菌-マトリックス集合体の形成による薬剤抵抗性の獲得が挙げられる。これまでの研究において、黄色ブドウ球菌の薬剤耐性と薬剤抵抗性に細胞壁ターンオーバー因子が関与することが示唆されている。本研究では、細胞壁ターンオーバーと薬剤耐性・抵抗性がどのような分子機構によって結びついているかを理解し、黄色ブドウ球菌による難治性感染を効果的に制御するための基盤構築を目指す。
本年度は、メチシリン耐性黄色ブドウ球菌(MRSA)の細胞壁ターンオーバー因子がバイオフィルム形成と薬剤感受性に及ぼす影響について検討を行った。MRSAが保有する細胞壁ターンオーバー因子IsaAとSceDに着目し、遺伝子欠損が表現型に与える影響を解析した。3つのMRSA臨床分離株についてisaAとsceDの遺伝子欠損株を作製し、各株のバイオフィルム形成量を調べたところ、全ての株においてisaAの遺伝子欠損はバイオフィルム形成量を有意に低下させた。一方で、sceD欠損株と野生株のバイオフィルム形成量には差が見られなかった。次に各株の抗菌薬感受性を調べたところ、isaA欠損株ではβ-ラクタムに対する耐性が野生株と比較して著しく低下しており、isaA欠損株に対するオキサシリンの最小発育阻止濃度は野生株の1/256~1/64であった。isaA欠損株において低下したβ-ラクタム耐性は、isaAのプラスミド発現によって相補されたが、MRSAにおける主要な耐性因子であるmecAのプラスミド発現によって相補されなかったことから、isaA欠損株においてはmecAの発現レベルに依存せずβ-ラクタム感性化が誘導されることが明らかになった。

現在までの達成度 (区分)
現在までの達成度 (区分)

2: おおむね順調に進展している

理由

本研究における主要なテーマである「細胞壁ターンオーバー因子と薬剤耐性・バイオフィルム形成の結びつきにおける分子機構」について、その一端を明らかにすることができた(Antimicrob. Agents. Chemother., 63, e01277-19, 2019)。これは、MRSAの薬剤耐性における細胞壁ターンオーバー因子IsaAの重要性を明らかにした初めての報告である。当初の予想に反し、細胞壁ターンオーバー因子の遺伝子欠損株におけるβ-ラクタム耐性の低下とMRSAのβ-ラクタム耐性における主要な因子であるmecAの発現レベルに相関は見られなかったことから、MRSAの薬剤感性化を誘導する新規メカニズムの存在が示唆された。よって、細胞壁ターンオーバー因子はMRSA感染症の難治化要因である薬剤耐性を制御する上での新たな標的分子となる可能性がある。

今後の研究の推進方策

細胞壁ターンオーバー因子の欠損によってMRSAがβ-ラクタム感性化となる分子機構を、より詳細に明らかにする予定である。これまでは、特にペプチドグリカン糖鎖を分解するトランスグリコシラーゼに着目して解析を行ってきたが、他のタイプの細胞壁分解酵素についても遺伝子欠損株を作製して表現型に与える影響を評価する。また、電子顕微鏡観察により細胞壁構造に与える影響を解析する。加えて、MRSAのβ-ラクタム薬に対する感受性を向上させる化合物のスクリーニングにも着手する予定である。得られた化合物については、細胞壁ターンオーバーに作用する可能性も含めてその作用機序を解析する。

次年度使用額が生じた理由

研究計画が順調に進捗し、消耗品費や委託費の使用額が当初の計画より低額となったために次年度使用額が生じた。
使用計画については、翌年度分として請求した助成金と合わせ、主として物品費および解析の外部委託費として使用する予定である。関連分野における最新の研究動向の調査や研究成果を広く発信する目的で、国際・国内学会旅費や論文投稿料としても使用する計画である。

  • 研究成果

    (6件)

すべて 2020 2019 その他

すべて 国際共同研究 (1件) 雑誌論文 (1件) (うち国際共著 1件、 査読あり 1件) 学会発表 (4件)

  • [国際共同研究] Robert Debre Hospital(フランス)

    • 国名
      フランス
    • 外国機関名
      Robert Debre Hospital
  • [雑誌論文] Roles of lytic transglycosylases in biofilm formation and β-lactam resistance in methicillin-resistant Staphylococcus aureus2019

    • 著者名/発表者名
      Anne-Aurelie Lopes, Yutaka Yoshii, Satomi Yamada, Mari Nagakura, Yuki Kinjo, Yoshimitsu Mizunoe, Ken-ichi Okuda
    • 雑誌名

      Antimicrobial Agents and Chemotherapy

      巻: 63 ページ: e01277-19

    • DOI

      10.1128/AAC.01277-19.

    • 査読あり / 国際共著
  • [学会発表] MRSAにおけるトランスグリコシラーゼ遺伝子の欠損はmecA発現レベルに関わらずβ-ラクタム感受性化を誘導する2020

    • 著者名/発表者名
      奥田賢一、Anne-Aurelie Lopes、吉井悠、山田聡美、永倉茉莉、水之江義充、金城雄樹
    • 学会等名
      第93回日本細菌学会総会
  • [学会発表] メチシリン耐性黄色ブドウ球菌のバイオフィルム形成と薬剤耐性おけるトランスグリコシラーゼの関与2019

    • 著者名/発表者名
      奥田賢一、Anne-Aurelie Lopes、吉井悠、山田聡美、永倉茉莉、水之江義充、金城雄樹
    • 学会等名
      第33回日本バイオフィルム学会学術集会
  • [学会発表] メチシリン耐性黄色ブドウ球菌のトランスグリコシラーゼはバイオフィルム形成と薬剤耐性に関与する2019

    • 著者名/発表者名
      奥田賢一、金城雄樹
    • 学会等名
      第67回日本化学療法学会総会
  • [学会発表] メチシリン耐性黄色ブドウ球菌のバイオフィルム形成と薬剤耐性におけるトランスグリコシラーゼの関与2019

    • 著者名/発表者名
      奥田賢一、Anne-Aurelie Lopes、吉井悠、山田聡美、永倉茉莉、水之江義充、金城雄樹
    • 学会等名
      第92回日本細菌学会総会

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公開日: 2021-01-27  

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