会社のニュース mBio ヒトゲノム技術を使って 12年以上に渡り東中国の豚に

抗生物質の過剰使用は,抗生物質耐性の出現を招き,公衆衛生に深刻な脅威をもたらしています.現在の研究は主に臨床環境に焦点を当てています病気の動物からエシュエリキア・コライの耐性特性,特に動物からヒトへの感染のリスクを調べる研究が不足している.

最近 a research team from the Institute of Animal Husbandry and Veterinary Medicine of the Zhejiang Academy of Agricultural Sciences and the School of Life Sciences of the University of Science and Technology of China published a new study in the journal mBioゲノム技術を用いて,この研究では,東中国で12年間にわたって採集された 病気の豚から採取された 114種類のエシュエリキア・コライの抗生物質耐性を分析しました.初めて腸毒性大腸菌 (ETEC) の菌株は,mcr-1とmcr-3の両方の遺伝子を携行しています.

紹介

畜産や医療における抗生物質の不適切な使用は, "超耐性遺伝子" (blaNDM,mcr-1,そして tet ((X4))このことが"最後の手段の抗生物質"の有効性を弱め,新しい薬の不足をもたらし,深刻な問題を引き起こしました.

大腸菌は主要な動物性病原体として,病気を引き起こし,生態系全体に耐药性遺伝子を拡散することができます (例えば,高リスク遺伝子である blaNDM-5,mcr-1,および tet ((X4/X5) を携わるもの).高毒性と多剤耐性の組み合わせにより全ゲノムシーケンシング (WGS) は 薬剤耐性および病原性遺伝子を特定するための重要な技術であり,動物および人間の病気の予防と制御のための基盤を提供します.

研究 結果

1この研究におけるエシュエリキア・コライの流行

図1Aに示すように,この研究では,2010年から2021年の間に,チェ江省の11都市にある82の農場から,病気や死んでいる豚から114のE. coliを分離して分析しました.これらの豚は下痢に苦しんでいました.スプレノメガリ肝腫症は

図1Bに示すように,ゲノム解析により39の配列タイプ (ST) が明らかになり,ST88 (15.8%) が最も一般的であった.ST多様性が最も高いのはシャオキシンと杭州であった.多数のSTは,何年か,どの都市でも共存していた.ST88のようなST型は9年間の期間中に一貫して流行し,ST117やST48のようなST型は特定の期間でのみ出現した.標本識別は信頼性があった.,株間でのSNPの小さい差異は,農場間および時間変動による伝播の可能性を示唆しました.

図1. 114 のエシュエリキア・コライ分離菌の流行病学的特徴

図A: 江戸省におけるサンプル採取分布と時間 (青色マーカー)

図B: 株の都市,年,および高リスク耐薬性遺伝子との関連.線厚さは株の数に対応する.

図C:MLSTに基づいて構築された最小のスパンディングツリー.ノードの大きさは株の数を表し,枝の長さは遺伝的変異を反映する.

結論: 感染した豚から分離されたE. coliは,チェ江で高い遺伝的多様性 (39のSTタイプ) を示した.菌株間の微妙な遺伝的違いも 農場間感染の危険性を示唆していますST88株は9年間 持続的な流行活動を示しました

図2. 114 の ANI E. coli 孤立物

2010年から2017年まで分離されたE. coli株の名前は青で,2018年から2021年まで分離されたE. coli株の名前はピンクで示されています.

2抗菌剤耐性分析 114 エ・コライ・アイソレート

病気の豚から採取された114個の大腸菌は,一般的に重度の多剤耐性を示した (99.12%が3種類以上の薬剤に耐性であった (図3B).アンピシリンと併用剤に対する耐性は100%に達しました2018年以降,コレスティン耐性率は (15.5%),コロスティン耐性率は (6.5%) 増加した.前期より著しく減少した (29%).55%) (図3C, 2018-2021に示されているように).しかし,フロールフェニコル耐性率は94.29%に増加し,他の薬剤に対する耐性率は比較的安定したままでした.薬剤政策の調整と関係している可能性があります.

図3. 114 の E. coli 単離体 の 抗菌剤 耐性

図 A:13の抗生物質に対する 114の孤立剤の耐性率 図 B:多剤耐性株の分布

図C: 2010年から2017年までと2018年から2021年にかけての抵抗率の変化を比較し,差異の重要性を分析するために使用されたキ・スクエアテストを用います

結論: ゼジアン州で病気の豚から隔離された大腸菌では重度の多剤耐性が顕著で,コレスティン耐性は特に顕著でした.2017年の禁止後耐性率が著しく低下し,フロルフェニコル耐性が増加した.この動的変化は薬物使用政策の調整と密接に関連しています.

3. E. coli 孤立物における AMR に関連したゲノム特性の特徴

研究によると,病気の豚から分離された114のE. coliは平均4.9のプラズミッドを持ち,IncFIBプラズミッドが最も一般的 (78.07%の株) であった.すべての株に少なくとも2つの耐薬性遺伝子 (ARG) が含まれていたMDF (A),TET (A),FLO (R) とSUL2が最も多い.主要な発見は,特定のプラズミドと耐薬性遺伝子 (例えばg実験では,Inci2プラズミッドが菌株間でのmcr-1遺伝子の転送を効果的に媒介することが確認された.

図4. 114 の エシュエリキア・コライ 単離菌 の 獲得 耐性 遺伝子 の 予測 結果

図5. 114 の E. coli 単離体における ARG とプラズミド レプリカン間の相関系数

結論: 病気の豚の大腸菌は,通常複数のプラズミドを持ち,耐性遺伝子を増強します.インチ2プラズミッドは,鍵となるレジスタンス遺伝子mcr-1の水平転送に非常に効率的なベクターであることが示されています..

4E. coli 単離体におけるウイルス性に関連したゲノム特性の特定

この研究では,分析された114の大腸菌分離体は少なくとも1つの毒性遺伝子を持ち,そのうち約80%が少なくとも10種を所持しており,そのうちのterC遺伝子が最も一般的 (99.12%) であったことが判明しました.トラT遺伝子 (81他の重要なウイルス性遺伝子は,stb,sta1,stx2A,stx2B,およびastAは,分離物のうち24.56%から36.84%で発生しました.分析により,特定の株型 (ST型) と特定のウイルス性遺伝子の間には有意な相関関係が見られました.ST501 は astA と stb と ST100 は stb,sta1,stx2A と stx2B と ST88 と ST4214 と関連していました.astA と stb の間には重要な共発性関係が観察されました.また,試験では,シガ毒素を産生するエッシェリヒャ・コライ (STEC) 28種,腸毒性エッシェリヒャ・コライ (ETEC) 43種,そしてEPECを生成する大腸菌 (EPEC).

図 6. 114 の E. coli 単離体 の ウイルス性 遺伝子 予測 結果

赤いグリッドは高いリスクの E. coli ウイルス性遺伝子を示し,ピンクのグリッドは一般的なウイルス性遺伝子を示します.

結論: 病気の豚から分離された大腸菌は,一般的に複数の毒性遺伝子を携えている.特定の株タイプ (ST501/ST100など) は,主要な毒素遺伝子と有意に関連している.STEC のような病原性サブタイプETEC と EPEC が成功しました.

5mcr-1とmcr-3を携わるプラズミドのゲノム特性

この研究では,2つの大腸菌株が mcr-1 と mcr-3 の両方の遺伝子を携えていることが明らかになりました.これらの遺伝子は異なるプラズミッドに位置しています.シンプルな構造と高い伝達能力を有するmcr-3はInchi2プラズミッドに位置し,複雑で多様で複数の耐薬性遺伝子を携えている.

図7 mcr と tet (((X4) を携わるプラズミッドとBLAST ツールを用いて以前に報告されたプラズミッドの比較分析.

結論: E. coli の mcr-1 と mcr-3 遺伝子は,構造的に単純な (IncI2) と複雑な (IncHI2) プラズミッドにそれぞれ位置することが判明しました.耐性遺伝子伝播の異なるメカニズムを示唆する.

6ゲノム特異性 tet (((X4) 携带プラズミド

試験では,tigecycline に耐性のあるE. coliの2つの株が構造的に異なる2つのtet(X4) プラズミッドを携えていることが示されました.tet ((X4) と floR を含む) 大型プラズミッド p802A1-191K-tetX4 (複合型)tet(X4) と他の5つのレジスタンス遺伝子を含んでいる) どちらも既知の流行性プラズミッドの骨組みに似ている.そして,複数の抵抗遺伝子と挿入配列を含む tet(X4) の周りの移動領域があります.感染リスクが高いことを示唆しています

図8 遺伝子環境の分析

A: プラズミッドp204A1-223K-mcr3とp602A1-220K-mcr3における *mcr-3*遺伝子の遺伝環境

B:プラズミッドp204A1-63K-mcr1とp602A1-65K-mcr1における *mcr-1*遺伝子の遺伝環境

結論: この研究では,構造的に異なる2つの tet (((X4) プラズミッドが,tigecycline耐性Eによって運ばれていることが示されました.コリア菌は2つとも一般的なプラズミドと似た骨格特性を有し,遺伝子を囲む移動領域を含んでいます.感染リスクが高いことを示しています.

結論

この研究では,東中国の病気の豚から分離されたエシュエリキア・コライに多剤耐性 (最後の線薬を含む) が広く発見されました.複合プラズミド (IncI2/IncHI2型) で伝播された. This confirms that plasmids are the core vectors of drug resistance transmission and urges immediate intervention to prevent the spread of drug-resistant bacteria from animals to humans and the environment.