日本主導：この研究は、筆頭著者・責任著者、または著者の主要所属が日本の研究機関である研究です。

掲載誌：One Health

ライセンス: CC BY　対象: 公開論文　確認元: OpenAlex

研究の目的

抗菌薬が効かなくなる「薬剤耐性」は、細菌感染症の治療を難しくする世界的な公衆衛生上の課題です。論文によると、2021年には細菌の薬剤耐性が推計471万人の死亡に関連し、そのうち114万人は薬剤耐性が直接の原因とされています。

大腸菌はヒトや動物の腸に普段からすみついている「常在菌」で、薬剤耐性遺伝子を蓄える場にもなります。これらの遺伝子は菌どうしで受け渡されることがあり、腸から出た常在菌が腸以外の感染症を起こすこともあります。そのため、普段の腸内の大腸菌がどんな耐性遺伝子を持っているかを知ることが重要だと研究チームは述べています。

インドなどの低・中所得国でのこれまでのゲノム研究は、患者から得た菌や、抗菌薬入りの培地で耐性菌だけを選んで集めた動物由来の菌が中心でした。この方法は危険な耐性菌を見つけるには有効ですが、集め方に偏りが生じます。研究チームは、抗菌薬の使用量が多く大腸菌の耐性率も高いと報告され、人口密度も高い東インドのコルカタで、耐性菌に絞らずに集めた大腸菌を調べました。ヒト、家畜、野鳥の大腸菌を一体として捉える「ワンヘルス」の考え方に基づき、耐性遺伝子の分布や、宿主の間で菌がどの程度行き来しているかを明らかにすることが目的です。

何を、どのように調べたか

2023年から2025年にかけてコルカタで試料を集めました。ヒトの大腸菌は、2つの病院を受診した下痢の患者の便から分離しました。下痢の原因となる病原性の遺伝子を持たない株だけを選び、常在菌として扱いました。動物の大腸菌は、見た目に健康なウシとニワトリなどの家禽、そしてハトの新しい糞から分離しました。

分離した菌はすべて、全ゲノム配列を解読しました。品質の確認と、同じ宿主から得られたほぼ同一の株（遺伝子の違いが5か所未満）の除外を経て、255株が解析に残りました。内訳はヒト72株、ウシ102株、家禽47株、ハト34株です。

研究チームは、菌の系統関係、株ごとの薬剤耐性遺伝子の数と種類、キノロン系抗菌薬への耐性に関わる遺伝子変異を調べ、宿主の間で比べました。異なる宿主から得た株どうしの遺伝的な近さを調べ、宿主を越えた菌の伝播が最近あったかどうかも推定しました。

さらに、公開されている他研究のゲノムデータとも比べました。インドのヒト由来の大腸菌として、別の研究の常在菌45株、下痢を起こす病原性大腸菌47株、尿路感染症など腸以外の感染症を起こす「腸管外病原性大腸菌」35株を使いました。高所得国との比較には、日本の宮崎県で耐性菌に絞らずに集めたヒト、ウシ、家禽の常在大腸菌のデータを用いました。

主な報告結果

最も大きな違いは、耐性遺伝子の量に表れました。1株あたりの薬剤耐性遺伝子の平均数は、ヒト由来が6.8個、家禽由来が6.0個でした。ウシ由来の0.8個、ハト由来の1.3個よりも大幅に多い結果です。3種類以上の系統の抗菌薬に対する耐性遺伝子を持つ株を「遺伝子上の多剤耐性」とすると、その割合はヒト由来で81.9%、家禽由来で91.5%でした。ウシ由来は9.8%、ハト由来は14.7%にとどまりました。キノロン耐性に関わる遺伝子変異も、ヒト由来の98.6%、家禽由来の53.2%に見られ、ウシ由来の15.7%、ハト由来の14.7%より多く見つかりました。

ヒトと家禽は耐性遺伝子の量こそ同程度でしたが、持っている遺伝子の種類ははっきり異なりました。ヒト由来の株には、β-ラクタム系やマクロライド系の抗菌薬に対する耐性遺伝子が多く見られました。代表的なのは、広い範囲のβ-ラクタム系薬を分解する酵素ESBLの遺伝子blaCTX-M-15、blaOXA-1、マクロライド耐性遺伝子mph(A)です。家禽由来の株では、テトラサイクリン耐性遺伝子tet(A)やアンピシリン耐性遺伝子blaTEM-1などが多く見られました。耐性遺伝子の組み合わせに基づく解析でも、ヒト由来と家禽由来の株は別のまとまりに分かれました。ウシやハトに特有といえる耐性遺伝子は見つかりませんでした。キノロン耐性変異の典型的な組み合わせも、宿主によって違いました。

菌の系統を見ると、ヒト由来の株は多様な系統にまたがっていました。一方、ウシ、家禽、ハト由来の株は8割以上が2つの系統群（AとB1）に集中していました。異なる宿主の間でほぼ同一といえる株（違いが5か所以下）の組み合わせは、ヒトと家禽の間の1組だけでした。やや近縁な組み合わせも、ほかに2組しか見つかりませんでした。

日本の宮崎県のデータでは、1株あたりの耐性遺伝子の平均数はヒト由来0.5個、ウシ由来2.1個、家禽由来4.8個でした。家禽がウシより多い点はコルカタと共通していましたが、ヒト由来の株が最も少ない点はコルカタと大きく異なりました。

インドのヒト由来の菌どうしを比べると、本研究の常在菌の耐性遺伝子は、別の研究の常在菌や下痢を起こす病原性大腸菌とよく似ていました。有病率に差があった遺伝子はそれぞれ3個と4個だけです。これに対し、腸管外病原性大腸菌とは23個の遺伝子で差があり、そのうち19個は腸管外病原性大腸菌の方が多く持っていました。1株あたりの耐性遺伝子数も腸管外病原性大腸菌の方が多く、耐性遺伝子の構成も別のまとまりを作りました。ただし、本研究のヒト常在菌のうち4株は腸管外病原性大腸菌のまとまりに入りました。これら4株は7〜8系統の抗菌薬に対する耐性遺伝子を9〜13個持ち、いずれもキノロン耐性変異も持っていました。

この報告が示すこと

研究チームは、コルカタの常在大腸菌の薬剤耐性は、ヒトと動物の間で菌が頻繁に行き来することよりも、宿主ごとに異なる抗菌薬の使われ方による「選択」で主に形づくられていると結論づけています。抗菌薬を使うと、それに耐性を持つ菌が生き残りやすくなります。この選択の圧力が、ヒトの医療と家禽の生産とで異なるという考え方です。研究チームは、インドのヒトの医療ではアジスロマイシンやセフェム系などの広域抗菌薬が多く使われ、家禽ではテトラサイクリンやシプロフロキサシンなどが使われていると説明し、遺伝子の種類の違いはこうした使用状況の違いを反映している可能性があると述べています。ウシでは抗菌薬の使用が一般に少ないことが、耐性遺伝子の少なさにつながっているとみています。

宿主間での菌の共有は時に起こるものの、ヒトの臨床現場での耐性の多さに対する寄与は限られているようだ、とも研究チームは述べています。一方で、一部のヒト常在菌がすでに高度に耐性の病原性大腸菌に匹敵する耐性を持っていたことから、ヒトの腸内の菌が治療の難しい感染症を起こしうる菌の供給源になりうると指摘しています。そのうえで、インドのヒト医療における抗菌薬の適正使用の強化が急務だとしています。

限界として、研究チームは次の点を挙げています。まず、試料数が十分でなく、まれな宿主間の伝播の頻度を正確に見積もることはできませんでした。ヒトと家禽の耐性遺伝子の違いを確かめるにも、より大規模な調査が必要です。また、今回の解読方法では、耐性遺伝子を運ぶプラスミドなどの「動く遺伝要素」を詳しく再構成できませんでした。そのため、特定の耐性遺伝子が宿主の間をどう移動するかまでは追跡できていません。

原著論文の著者・所属：Shunsuke Iriguchi（Division of Microbiology, Department of Infectious Medicine, Kurume University School of Medicine, Kurume, Fukuoka, Japan）、Goutam Chowdhury（Collaborative Research Centre of Okayama University for Infectious Diseases, ICMR - National Institute for Research in Bacterial Infections, Kolkata, India; Division of Bacteriology, ICMR - National Institute for Research in Bacterial Infections, Kolkata, India）、Alok Kumar Deb（Division of Epidemiology, ICMR - National Institute for Research in Bacterial Infections, Kolkata, India）、Yuki Hoshiko（Division of Microbiology, Department of Infectious Medicine, Kurume University School of Medicine, Kurume, Fukuoka, Japan; Laboratory of Environmental Hygiene, Department of Health Science, School of Allied Health Sciences, Kitasato University, Kanagawa, Japan）、Kei Kitahara（Collaborative Research Centre of Okayama University for Infectious Diseases, ICMR - National Institute for Research in Bacterial Infections, Kolkata, India; Graduate School of Medicine, Dentistry and Pharmaceutical Sciences, Okayama University, Okayama, Japan; Research Centre for Intestinal Health Science, Okayama University, Okayama, Japan）、Debjani Ghosh（Division of Bacteriology, ICMR - National Institute for Research in Bacterial Infections, Kolkata, India）、Miki Okuno（Division of Microbiology, Department of Infectious Medicine, Kurume University School of Medicine, Kurume, Fukuoka, Japan）、Ayumu Ohno（Collaborative Research Centre of Okayama University for Infectious Diseases, ICMR - National Institute for Research in Bacterial Infections, Kolkata, India; Graduate School of Medicine, Dentistry and Pharmaceutical Sciences, Okayama University, Okayama, Japan; Research Centre for Intestinal Health Science, Okayama University, Okayama, Japan）、Takeshi Yamamoto（Division of Microbiology, Department of Infectious Medicine, Kurume University School of Medicine, Kurume, Fukuoka, Japan）、Shin-Ichi Miyoshi（Graduate School of Medicine, Dentistry and Pharmaceutical Sciences, Okayama University, Okayama, Japan; Research Centre for Intestinal Health Science, Okayama University, Okayama, Japan）、Santasabuj Das（Division of Clinical Medicine, ICMR - National Institute for Research in Bacterial Infections, Kolkata, India）、Asish K. Mukhopadhyay（Division of Bacteriology, ICMR - National Institute for Research in Bacterial Infections, Kolkata, India）、Yoshitoshi Ogura（Division of Microbiology, Department of Infectious Medicine, Kurume University School of Medicine, Kurume, Fukuoka, Japan）

※本記事は原著論文をもとに、日本語で要約・説明を加えた研究紹介です。 出典（原著論文）：Shunsuke Iriguchi, Goutam Chowdhury, Alok Kumar Deb, et al. Host-specific antimicrobial selection shapes antimicrobial resistance in commensal Escherichia coli: A genome-based one health study in Kolkata, India. One Health（出版社：Elsevier BV） 2026-11-01. DOI: 10.1016/j.onehlt.2026.101646. 原著ライセンス：CC BY.