薬剤耐性遺伝子のコピー数増加がサルモネラの耐性を増強する

要約

最小発育阻止濃度より高い濃度の抗菌剤で選択した耐性増強株では薬剤耐性遺伝子のコピー数の増加が観察される。薬剤耐性遺伝子のコピー数増加がサルモネラの耐性を増強する。

• キーワード:サルモネラ、GI-VII-6、コピー数増加、bla_CMY-2遺伝子、挿入配列
• 担当:家畜疾病防除・飼料等安全性確保技術
• 代表連絡先:電話 029-838-7708
• 研究所名:動物衛生研究所・細菌・寄生虫研究領域
• 分類:研究成果情報

背景・ねらい

2000年代半ばから国内牛群で優勢となっているSalmonella Typhimurium(ST)VII型菌の一部が染色体上に保有するGI-VII-6(GI)は、薬剤耐性関連遺伝子の集積した領域である(2011年度研究成果情報)。全長125 kbのGIは11の薬剤耐性関連遺伝子を含み(図1)、人の重症感染症治療に用いられる広域スペクトラムセファロスポリン(ESC)耐性を規定する。本研究ではESC存在下でのSTの環境適応に果たすGIの役割を明らかにすることを目的とする。

成果の内容・特徴

• GIを保有するL-3553株の完全長ゲノム塩基配列を決定すると、ESC耐性を規定するbla_CMY-2遺伝子がGIの中にだけ存在することが明らかとなる。
• ESCの1つであるセフォタキシム(CTX)に対するL-3553株の最小発育阻止濃度(MIC)は8mg/Lである。12.5及び25 mg/Lの濃度のCTXを含む寒天平板培地上でL-3553株を培養すると、それぞれ10^-6及び10^-8の頻度で耐性の増強した株を取得できる(図2)。50 mg/L以上の濃度では耐性増強株を選択できない。
• 定量的リアルタイムPCRで耐性増強株のbla_CMY-2コピー数を測定すると、1細胞あたり最大85.3までのコピー数の増加が確認できる(図2)。
• 耐性増強株をCTX不含液体培地で継代培養すると、速やかなbla_CMY-2コピー数の減少が確認できる(図3)。
• 耐性増強株の全ゲノム塩基配列解析により、コピー数の増加がGI全長で起こる場合と、一部で起こる場合のあることが分かる(データ未掲載)。
• いずれの場合もコピー数が増加した領域の両端には挿入配列(IS)が存在しており、GIの一部のコピー数が増加する株では、ISに伴われた薬剤耐性遺伝子領域の他の部位への転移が先立つ(データ未掲載)。

成果の活用面・留意点

• 本研究で明らかにしたL-3553株の完全長ゲノム塩基配列は、ST VII型菌のゲノム情報として初めての報告であり、新しいST VII型菌検出法の開発などに利用できる。
• コピー数の増加した株はMICより少し高い濃度のESC存在下で選択される。動物用医薬品としても広く使用されるESCは血中濃度が高くなる用法・容量で使用されないため、生体内でコピー数の増加した株を選択しやすい抗菌剤であることに留意し、慎重使用を徹底する必要がある。

具体的データ

その他

• 中課題名:飼料等の家畜飼養環境の安全性確保技術の開発
• 中課題整理番号:170d1
• 予算区分:競争的資金(科研費)
• 研究期間:2013～2015年度
• 研究担当者:秋庭正人、李謙一、楠本正博、関塚剛史(感染研)、黒田誠(感染研)、内田郁夫、岩田剛敏、田中聖、玉村雪乃、岡本晋、稲岡隆史、矢部希見子
• 発表論文等:
  1)Lee K. et al. (2015) Front. Microbiol. 6:78. doi:10.3389/fmicb.2015.00078
  2)Sekizuka T. et al. (2014) Genome Announc. 2(4):e00711-14. doi:10.1128/genomeA.00711-14