薬剤耐性菌に関する研究
１．臨床分離された薬剤耐性菌の研究
CPEを含むカルバペネマーゼ産生菌（CPO）は，世界的に出現しており，多くのアウトブレイクを引き起こしている。カルバペネマーゼにはメタロβラクタマーゼ(MBL：IMP,
VIM, NDM)、肺炎桿菌カルバペネマーゼ(KPC)、 オキサシリナーゼ(OXA)誘導体などが知られている。その一例として、2009年に帝京大学医学部附属病院でカルバペネム耐性アシネトバクター・バウマニが大規模なアウトブレイクを引き起こしました。帝京大学医学部附属病院では，これらのアウトブレイクで得られた経験に基づき，また，CREによる医療関連感染の制御と予防のための感染症サーベイランスの最新の推奨事項に沿って，感染制御対策として積極的なサーベイランスと迅速なフィードバックを実施しました。厳格なCPOスクリーニングを実施した結果，特に海外での病歴を持つ患者のCPOが特定され，他のアウトブレイクを防ぐために厳格な感染制御を実施することができました。例えば、2013年に日本でバングラデシュの患者からNDM-5産生性の大腸菌が分離されました。2014年にはインドネシアで病歴のある患者からNDM-1産生Klebsiella
pneumoniaeが分離されました。2016年には、インドネシアでICU入室歴のある1人の患者から複数のカルバペネマーゼ産生グラム陰性桿菌が分離されました。これらのCPOは、コリスチン耐性KPC-2産生K.
pneumoniae、IMP-7産生Pseudomonas aeruginosa、OXA-23産生A. baumanniiでした。最近では，インドで経皮経肝胆道ドレナージ治療を受けた患者からOXA-48産生性大腸菌が分離されました。
ここ最近では、2018年に帝京大学医学部附属病院で採取されたCPEのうち、カルバペネマーゼについて調査した結果、複数のメタロ-β-ラクタマーゼ（MBL）産生腸内細菌科細菌を確認しました。日本の患者からIMP-1産生Enterobacter
cloacae complexとKlebsiella oxytoca，IMP-1型MBLとCTX-M型ESBLを共産生するEnterobacter
cloacae complex，を分離したこと，また，ギリシャで病歴のある別の患者からVIM-1 MBLを産生するK. pneumoniaeを分離しました。現在および過去の研究から、流行しているCREは、日本のようなCREの有病率が低い国にも継続的に広がっていることが示唆されています。また、病院における積極的な抗菌薬耐性監視の重要性を強調しています。
【参考文献】
• Nishida S, Matsunaga N, Kamimura Y, Ishigaki S, Furukawa T, Ono Y. Emergence
of Enterobacter cloacae Complex Co-Producing IMP-10 and CTX-M, and Klebsiella
pneumoniae Producing VIM-1 in Clinical Isolates in Japan. Microorganisms.
2020 PMID: 33217991
• Nishida S, Asahara M, Nemoto K, Ishigaki S, Furukawa T, Sano K, Ono Y.
Emergence of Escherichia coli producing OXA-48-like carbapenemase in a
patient with percutaneous transhepatic biliary drainage. Infect Prevent
Practice. 2019 Volume 1, 100008.
• Nishida S, Ishigaki S, Asahara M, Furukawa T, Ono Y. Emergence of multiple
carbapenemase-producing Gram-negative species, colistin-resistant KPC-2-producing
Klebsiella pneumoniae ST11, IMP-7-producing Pseudomonas aeruginosa ST357,
and OXA-23-producing Acinetobacter baumannii ST1050, in a single patient.
Int J Antimicrob Agents. 2018 PMID: 30318057.
• Nakano R, Nakano A, Hikosaka K, Kawakami S, Matsunaga N, Asahara M, Ishigaki
S, Furukawa T, Suzuki M, Shibayama K, Ono Y. First report of metallo-β-lactamase
NDM-5-producing Escherichia coli in Japan. Antimicrob Agents Chemother.
2014 PMID: 25246390
２．環境中の薬剤耐性菌の研究
薬剤耐性菌は病院だけでなく環境中でも問題になっています。私たちは農場からコリスチン耐性大腸菌を分離して解析を行いました。
【参考文献】
• Nakano A, Nakano R, Nishisouzu R, Suzuki Y, Horiuchi S, Kikuchi-Ueda
T, Ubagai T, Ono Y, Yano H. Prevalence and Relatedness of mcr-1-Mediated
Colistin-Resistant Escherichia coli Isolated From Livestock and Farmers
in Japan. Front Microbiol. 2021 PMID: 33981293.
３．薬剤耐性菌のゲノム解析
次世代シーケンサーにより薬剤耐性菌を含めた病原体のゲノムを解析することにより迅速診断遺伝子の同定を行なっています。
【参考文献】
• Nishida S, Ono Y. Genomic analysis of a pan-resistant Klebsiella pneumoniae
sequence type 11 identified in Japan in 2016. Int J Antimicrob Agents.
2020 PMID: 31770626.
• Ueda T, Tarui H, Kido N, Imaizumi K, Hikosaka K, Abe T, Minegishi D,
Tada Y, Nakagawa M, Tanaka S, Omiya T, Morikaku K, Kawahara M, Kikuchi-Ueda
T, Akuta T, Ono Y. The complete mitochondrial genome of Sarcoptes scabiei
var. nyctereutis from the Japanese raccoon dog: Prediction and detection
of two transfer RNAs (tRNA-A and tRNA-Y). Genomics. 2019 PMID: 30223010.
４．新しい薬剤耐性菌検査法の研究開発
薬剤耐性菌を含めた感染症では適切な抗微生物薬による治療が患者さんの予後を左右します。したがって、薬剤耐性菌や病原体の検出や診断には迅速性が求められています。そこで、私たちはイムノクロマト法やLAMP法による薬剤耐性菌や病原体の検出法の研究を行なっています。
【参考文献】
• Nishida S, Nakagawa M, Ouchi Y, Sakuma C, Nakajima Y, Shimizu H, Shibata
T, Kurosawa Y, Maruyama T, Okumura C.J., Hatayama N, Sato Y, Asahara M,
Ishigaki S, Furukawa T, Akuta T, Ono Y. A Rabbit Monoclonal Antibody-Mediated
Lateral Flow Immunoassay for Rapid Detection of CTX-M Extended-Spectrum
β-Lactamase-Producing Enterobacterales. Int J Biol Macromol. 2021 In press.
• Akuta T, Minegishi D, Kido N, Imaizumi K, Nakaoka S, Tachibana SI, Hikosaka
K, Hori F, Masataka, Nakagawa, Sakuma C, Oouchi Y, Nakajima Y, Tanaka S,
Omiya T, Morikaku K, Kawahara M, Tada Y, Tarui H, Ueda T, Kikuchi-Ueda
T, Ono Y. Development of a rapid scabies immunodiagnostic assay based on
transcriptomic analysis of Sarcoptes scabiei var. nyctereutis. Sci Rep.
2021 PMID: 33742008.
• Mu X, Nakano R, Nakano A, Ubagai T, Kikuchi-Ueda T, Tansho-Nagakawa S,
Kikuchi H, Kamoshida G, Endo S, Yano H, Ono Y. Loop-mediated isothermal
amplification: Rapid and sensitive detection of the antibiotic resistance
gene ISAba1-blaOXA-51-like in Acinetobacter baumannii. J Microbiol Methods.
2016 PMID: 26707336.
• Nakano R, Nakano A, Ishii Y, Ubagai T, Kikuchi-Ueda T, Kikuchi H, Tansho-Nagakawa
S, Kamoshida G, Mu X, Ono Y. Rapid detection of the Klebsiella pneumoniae
carbapenemase (KPC) gene by loop-mediated isothermal amplification (LAMP).
J Infect Chemother. 2015 PMID: 25529001.
• Nakano R, Okamoto R, Nakano A, Nagano N, Abe M, Tansho-Nagakawa S, Ubagai
T, Kikuchi-Ueda T, Koshio O, Kikuchi H, Ono Y. Rapid assay for detecting
gyrA and parC mutations associated with fluoroquinolone resistance in Enterobacteriaceae.
J Microbiol Methods. 2013 PMID: 23816531.
アシネトバクター感染症の重症化機序の解明
アシネトバクター感染症は、主にAcinetobacter baumanniiの感染により、肺炎や尿路感染症、腹腔内感染症、敗血症などを引き起こす院内感染症として、高齢者をはじめ、慢性、または重篤な基礎疾患や免疫不全、血管内カテーテル挿入、人工呼吸器装備、長期入院といった危険因子のある患者において問題となる感染症です。特に高齢者への感染は、急速に重症化し致死率も高いことが知られています。さらに世界的にも多剤耐性化、および病原性が増大が問題視されている重症院内感染症の起炎菌である6種類の菌種「ESKAPE」にA. baumanniiは含まれており、さらなる発症機序の解明と的確な治療法の確立が急務とされています。近年、世界的な高齢化と医療技術の進歩に伴う易感染性宿主の増加によって、日和見感染症の増加が懸念されています。
微生物学講座では、「アシネトバクター感染症はなぜ重症化するのか」を主なテーマに、アシネトバクター感染症の重症化の予防や効果的な治療法の確立に貢献する事を目指した研究を行っています。
１．A. baumanniiの宿主細胞に対する病原性の解析
元来A. baumanniiは弱毒菌として知られていましたが、生体防御の最前線を担っている好中球の殺菌・貪食作用からの回避や様々な宿主細胞の炎症反応をモジュレートするなどの病原性を有することが明らかとなってきました。さらに、帝京大学医学部附属病院で分離された多剤耐性A. baumannii（MDRAB）臨床分離株の詳細な解析から、肺上皮細胞への接着性の増強やマクロファージによる貪食後の殺菌に対する抵抗性が増加していることが明らかとなり、院内感染を起こしたA. baumanniiの病原性が標準株に比べて亢進していることを明らかにしました。現在も引き続きA. baumanniiの宿主細胞に対する病原性の詳細な解析を一丸となって進めています。
【参考文献】
• Kikuchi-Ueda T, Ubagai T, Kamoshida G, Nakano R, Nakano A, Ono Y. Acinetobacter
baumannii LOS Regulate the Expression of Inflammatory Cytokine Genes and
Proteins in Human Mast Cells. Pathogens, 2021. PMID: 33802578
• Kamoshida G, Akaji T, Takemoto N, Suzuki Y, Sato Y, Kai D, Hibino T,
Yamaguchi D, Kikuchi-Ueda T, Nishida S, Unno Y, Tansho-Nagakawa S, Ubagai
T, Miyoshi-Akiyama T, Oda M, Ono Y., Lipopolysaccharide-Deficient Acinetobacter
baumannii Due to Colistin Resistance Is Killed by Neutrophil-Produced Lysozyme.
Frontiers in Microbiology, 2020. PMID: 32373082
• Sato Y, Unno Y, Miyazaki C, Ubagai T, Ono Y., Multidrug-resistant Acinetobacter
baumannii resists reactive oxygen species and survives in macrophages.
Scientific Reports, 2019. PMID: 31767923
• Kamoshida G, Kikuchi-Ueda T, Nishida S, Tansho-Nagakawa S, Ubagai T,
Ono Y., Pathogenic Bacterium Acinetobacter baumannii Inhibits the Formation
of Neutrophil Extracellular Traps by Suppressing Neutrophil Adhesion. Frontier in Immunology, 2018. PMID: 29467765
• Unno Y, Sato Y, Nishida S, Nakano A, Nakano R, Ubagai T, Ono Y., Acinetobacter
baumannii Lipopolysaccharide Influences Adipokine Expression in 3T3-L1
Adipocytes. Mediators of Inflammation, 2017. PMID: 28757686
• Kikuchi-Ueda T, Kamoshida G, Ubagai T, Nakano R, Nakano A, Akuta T, Hikosaka
K, Tansho-Nagakawa S, Kikuchi H, Ono Y., The TNF-α of mast cells induces
pro-inflammatory responses during infection with Acinetobacter baumannii.
Immunobiology, 2017. PMID: 28595750
• Sato Y, Unno Y, Kawakami S, Ubagai T, Ono Y., Virulence characteristics
of Acinetobacter baumannii clinical isolates vary with the expression levels
of omps. Journal of Medical Microbiology, 2017. PMID: 27902395
２．抗菌薬が及ぼすA. baumanniiバイオフィルム形成への影響
A. baumanniiは、人工呼吸器関連肺炎（VAP）やカテーテル関連感染を引き起こすことが知られています。カテーテルのような医療材料の表層にバイオフィルムが形成されると、抗菌薬や生体防御因子による殺菌が妨げられ、慢性感染症の原因になると言われています。本研究では、MDRAの特効薬であるコリスチンやチゲサイクリンは、それらの濃度やコンビネーションによってA. baumanniiのバイオフィルム形成能の亢進や抑制に影響を及ぼすことが明らかとなり、バイオフィルム形成を考慮した抗菌薬の使用が重要であることを示唆しました。現在は、バイオフィルムの効果的な抑制法の確立を目指して研究を進めています。さらにコリスチンやチゲサイクリンは、LPSで活性化した健常成人の全血より分離した白血球（PMN）の様々な免疫調節遺伝子発現を抑制することが明らかとなり、感染症発症時における抗炎症効果にも寄与する可能性を示唆しました。
【参考文献】
• Sato Y, Ubagai T, Tansho-Nagakawa S, Yoshino Y, Ono Y., Effects of colistin and tigecycline on multidrug-resistant Acinetobacter baumannii biofilms: advantages and disadvantages of their combination. Scientific Reports, 2021. PMID: 34083569
• Sato Y, Unno Y, Ubagai T, Ono Y., Sub-minimum inhibitory concentrations of colistin and polymyxin B promote Acinetobacter baumannii biofilm formation. PLoS One, 2018. PMID: 29554105
• Ubagai T, Sato Y, Kamoshida G, Unno Y, Ono Y., Immunomodulatory gene expression analysis in LPS-stimulated human polymorphonuclear leukocytes treated with antibiotics commonly used for multidrug-resistant strains. Molecular Immunology, 2021. PMID: 33271353
３．マウスおよび昆虫モデルを用いたA. baumanniiに対する免疫応答の解析と病原性の評価
A. baumanniiの高齢者への感染は、肺炎や敗血症を引き起こし、致死率が40-60%と高いことが知られています。しかし、本来弱毒菌であるにも関わらず、感染高齢者における高い致死率がの原因は不明なままです。そこで高齢宿主を想定したA. baumannii感染マウスモデルを構築し、A. baumannii 感染に対する免疫応答を解析しました。感染マウスでは、菌が肺胞内に長期間生存すること、肺に遊走集積した好中球やマクロファージの活性化が不十分であること、さらに肺の炎症反応が強く誘導されることが明らかとなり、高齢宿主の感染時における高致死率である一因を示唆しました。現在は、A. baumanniiに対する免疫応答が不十分であるメカニズムについて解析を進めています。
またマウスにかわるin vivo評価系の1つとして、昆虫感染モデルを用いた菌の病原性や抗菌薬の薬効評価系を確立し、A. baumannii臨床分離株間の病原性の違いを明らかにしました。このようなin vivoモデルを用いた菌の病原性や抗菌薬の薬効評価も同時に行っています。
【参考文献】
• Sato Y, Tansho-Nagakawa S, Ubagai T, Ono Y., Analysis of Immune Responses
in Acinetobacter baumannii-Infected Klotho Knockout Mice: A Mouse Model
of Acinetobacter baumannii Infection in Aged Hosts. Frontiers in Immunology, 2020. PMID: 33329595
• Nishida S, Ono Y., Comparative analysis of the pathogenicity between
multidrug-resistant Acinetobacter baumannii clinical isolates: isolation
of highly pathogenic multidrug-resistant A. baumannii and experimental
therapeutics with fourth-generation cephalosporin cefozopran. Infection and Drug Resistance, 2018. PMID: 30349328
免疫学的研究
自己免疫性疾患における自然免疫・自然炎症の作用の研究
従来自己免疫性疾患はT細胞やB細胞を中心とした獲得免疫の異常と考えられてきましたが、近年好中球や樹状細胞などの自然免疫系が自己免疫性疾患の病態において重要な役割を果たしていることが明らかとなっています。
乾癬や血管炎などの動物モデルを用いて、自己免疫性疾患における自然免疫・炎症の役割について研究を行っています。特に、好中球機能やNLRP3 インフラマソーム、Toll様受容体(Toll-like
receptor)やNOD様受容体 (Nod-like receptor)などのパターン認識受容体の働きについて、検討を行っています。
その他
臨床（帝京大学医学部附属病院内科など）とコラボレーションなどによって、臨床・基礎の橋渡しとなる研究を行っています。
・臨床分離株や病原微生物由来コンポーネント、PAMPs/DAMPsの好中球機能（遊走能、NETｓ形成、ROSなど）へ及ぼす影響
・病原性大腸菌（O-157）のO抗原発現に関する研究
・HIV感染者の長期合併症に関する基礎的評価
など