著者の所属・活動拠点の国は、ブラジルです。

掲載誌：Veterinary Research Communications

ライセンス: CC BY　対象: 公開論文　確認元: OpenAlex

研究の目的

乳牛の乳房に炎症が起こる乳房炎は、世界の酪農に大きな経済的損失をもたらす病気です。著者らによると、薬が効きにくい薬剤耐性菌は、動物・人・食品・環境のあいだで菌や耐性遺伝子が行き来する可能性があるため、これらを一体として捉える「ワンヘルス」の考え方からも重要な懸念とされています。肺炎桿菌（Klebsiella pneumoniae）は、医療上重要な耐性遺伝子や病原性に関わる遺伝子を獲得し、広げる能力で知られる細菌です。

肺炎桿菌は遺伝子の型によって「配列型（ST）」に分類されます。このうちST17は、人の多剤耐性感染症と結びつけて報告されることが多い型です。ただし著者らは、配列型が同じでも病原性や疫学的なリスクが同じとは限らないと述べています。ブラジルでは、ペニシリン系やセファロスポリン系の抗菌薬を分解する酵素「基質特異性拡張型βラクタマーゼ（ESBL）」の遺伝子を持つST17株が人の医療現場で記録されてきました。一方、家畜でのデータは限られていました。研究チームは、乳房炎の牛から得られたESBL産生・多剤耐性のST17株1株を、性質とゲノムの両面から詳しく調べることを目的としました。

何を、どのように調べたか

対象は「LC808」と名付けられた1株です。この株は2022年8月、ブラジル・リオデジャネイロの小規模な家族経営の酪農場で分離されました。臨床型乳房炎を起こしていた泌乳中の牛1頭について、定期の獣医検査の際、炎症のあった右後ろの乳房の区画から生乳を採取し、そこから分離したものです。この牛は採取前に抗菌薬の治療を受けていませんでした。菌の種類は、質量分析による同定法で確認されました。

薬の効きやすさは、抗菌薬をしみこませた円盤を寒天培地に置き、菌の生育が抑えられる範囲を見る「ディスク拡散法」で、国際的な基準に沿って調べました。3つ以上の系統の抗菌薬が効かない場合を「多剤耐性」と定義しました。ESBLを産生するかどうかは、抗菌薬に酵素の働きを阻む成分を加えた場合と加えない場合を比べる試験で確かめました。

さらに、菌の全遺伝情報（全ゲノム）を解読しました。その結果をもとに、配列型、菌の表面構造に関わる遺伝子領域、耐性遺伝子、病原性に関わる可能性のある遺伝子、耐性遺伝子をまとめて取り込む仕組みである「インテグロン」を、複数の解析ソフトとデータベースで調べました。

主な報告結果

LC808のゲノムは約533万塩基対でした。配列型はST17で、菌の外側を覆う莢膜の型を決める遺伝子領域はKL127、表面抗原の型はO13と判定されました。

ゲノムには獲得した耐性遺伝子が幅広く見つかり、多剤耐性という性質と一致していました。βラクタマーゼの遺伝子は4種類（CTX-M-15、TEM-1、SHV-187、OXA-1）が検出されました。試験でもESBLの産生が確かめられ、これはCTX-M-15遺伝子の存在と整合すると報告されています。また、トリメトプリムという抗菌薬への耐性をもたらすdfrA14遺伝子を含む、完全な「クラス1インテグロン」の領域も見つかりました。

遺伝子と実際の性質が食い違う例もありました。クロラムフェニコール耐性に関わるcatB3遺伝子を持っていたものの、試験ではこの薬が効く結果でした。著者らは、この遺伝子が働いていない「沈黙した」状態にあると考えています。ホスホマイシンについてはfosA6遺伝子を持ち、試験では生育を抑えた範囲の直径が20ミリでした。ただし、判定基準が尿から分離された大腸菌にしか定められていないため、効くか効かないかの判定は付けられていません。

病原性に関わる可能性のある遺伝子としては、鉄の取り込み、付着やバイオフィルム（菌の集まりが作る膜状の構造）形成に関わる線毛、ほかの細菌との競争に関わる分泌装置などが見つかりました。鉄の取り込みに関わる遺伝子群の一つ（fecABCDEIR）は、ゲノム上を移動しうる要素の近くにありました。一方、乳糖の利用に関わる遺伝子は、もともと染色体に備わっているものだけで、外部から獲得したものはありませんでした。中国や韓国で乳房炎の牛から報告されたST17株と記述的に比べると、LC808の耐性の傾向は異なっていました。

この報告が示すこと

研究チームは、この研究がブラジルの酪農の現場にESBL産生・多剤耐性のST17株が存在することを記録したものだと結論づけています。人の医療現場で知られてきたこの系統が、ブラジルでは牛の乳房炎からも見つかったことになります。著者らは、家畜の分野で基準となる情報を得るために、ゲノムによる監視が重要であると強調しています。

一方で、限界も明記されています。調べたのは1株だけで、動物・食品・人の間で菌がうつったことを示すのに必要な比較サンプルはありません。系統どうしの進化的なつながりを推定する解析も行っていないため、ほかの株との比較は記述にとどまります。また、短い断片の解読データでは、耐性遺伝子がどのような移動性の遺伝要素の上にまとまっているかまでは確定できません。病原性に関わる遺伝子も、コンピューター上の予測にもとづく「潜在的な能力」を示すもので、乳房内で実際に働くことが確かめられたわけではありません。

原著論文の著者・所属：Guilherme Castro Luz da Silva（Faculty of Pharmacy, Department of Food Science, Hygiene and Food Microbiology Laboratory, Fluminense Federal University, Niterói, 24241-000, Dr. Mário Vianna Street, 523, Brazil; State Centre for Research in Animal Health, Biotechnology Laboratory, Agricultural Research Company of the State of Rio de Janeiro, Rio de Janeiro, 24120-191, Brazil）、Rossiane de Moura Souza（State Centre for Research in Animal Health, Biotechnology Laboratory, Agricultural Research Company of the State of Rio de Janeiro, Rio de Janeiro, 24120-191, Brazil）、Ana Carolina Paulo Vicente（Oswaldo Cruz Institute - FIOCRUZ, Rio de Janeiro, 21040-360, Brazil）、Sergio Mascarenhas Morgado（Oswaldo Cruz Institute - FIOCRUZ, Rio de Janeiro, 21040-360, Brazil）、Juliana Souza Alves（Department of Natural Products and Foods, Federal University of Rio de Janeiro, Rio de Janeiro, 21941-902, Brazil）、Sílvia Conceição Reis Pereira Mello（Faculty of Pharmacy, Department of Food Science, Hygiene and Food Microbiology Laboratory, Fluminense Federal University, Niterói, 24241-000, Dr. Mário Vianna Street, 523, Brazil）、Gustavo Luis de Paiva Anciens Ramos（Faculty of Pharmacy, Department of Food Science, Hygiene and Food Microbiology Laboratory, Fluminense Federal University, Niterói, 24241-000, Dr. Mário Vianna Street, 523, Brazil）、Alice Gonçalves Martins Gonzalez（Faculty of Pharmacy, Department of Food Science, Hygiene and Food Microbiology Laboratory, Fluminense Federal University, Niterói, 24241-000, Dr. Mário Vianna Street, 523, Brazil. [email protected]）

※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）：Guilherme Castro Luz da Silva, Rossiane de Moura Souza, Ana Carolina Paulo Vicente, et al. Genomic characterization of a Brazilian multidrug-resistant Klebsiella pneumoniae ST17 isolate associated with bovine mastitis. Veterinary Research Communications（出版社：Springer Science+Business Media） 2026-11-11. DOI: 10.1007/s11259-026-11622-5. 原著ライセンス：CC BY.