著者の所属・活動拠点の国は、アメリカです。

掲載誌：Applied and Environmental Microbiology

ライセンス: CC BY　対象: 公開論文　確認元: OpenAlex

研究の目的

細菌の中には、抗生物質が効きにくくなる遺伝子を持つものがあります。これを薬剤耐性遺伝子と呼びます。薬剤耐性遺伝子は、抗生物質を細胞の外へくみ出したり、薬が結合する標的を変えたりして、細菌を薬から守ります。人が医療や農業で抗生物質を使うことで、土壌、河川、家畜などに耐性遺伝子が蓄積してきたとされています。とくに複数の薬に同時に効きにくくなる多剤耐性は、世界保健機関（WHO）も重大な公衆衛生上の脅威の一つに挙げています。

研究チームが注目したのは、農作物の受粉に欠かせないセイヨウミツバチです。米国では、ミツバチの幼虫がかかる細菌病（アメリカ腐蛆病、ヨーロッパ腐蛆病）の治療に抗生物質が使われてきました。2017年までは規制がなく、それ以降は獣医師の処方が必要になりました。ミツバチの腸には健康を支える細菌がすみついており、過去の使用によってこれらの細菌に耐性遺伝子がたまっている可能性があります。

研究チームは、米国各地のミツバチの腸内細菌が持つ耐性遺伝子について、三つの問いを立てました。耐性遺伝子の有無は地域によって違うのか。腸内細菌の種類によって違うのか。養蜂で最もよく使われるテトラサイクリン系抗生物質への耐性遺伝子の量は、養蜂場の場所によって違うのか、という問いです。

何を、どのように調べたか

2022年6月、米国を東西におよそ3,736キロメートル横断する範囲から13か所の養蜂場を選び、合計89の巣箱からミツバチの成虫を集めました。各養蜂場では原則7つ、1か所だけは5つの巣箱を調べています。協力した養蜂家はいずれも、2022年に入ってからこれらの巣箱に抗生物質を使っていないと回答しました。

巣箱ごとに働きバチ5匹の腸を取り出し、まとめてDNAを抽出しました。このDNAに対して、試料に含まれる多数の生物の遺伝子をまとめて読み取る「メタゲノム解析」を行いました。読み取った配列からミツバチ自身のものを除き、残った細菌の配列から耐性遺伝子を探しています。

地域による違いは、巣箱ごとに見つかった耐性遺伝子の数と組み合わせを養蜂場の間で比べ、経度や養蜂場同士の距離との関係を統計的に調べました。細菌の種類による違いは、ミツバチの腸によくいる8つの細菌の属を対象にしました。各属に由来すると判定された遺伝情報のまとまりのうち、耐性遺伝子を含むものがどれだけの割合あるかを比べています。さらに、すべての養蜂場で見つかった2つのテトラサイクリン耐性遺伝子（tetBとtetM）について、遺伝子の量を測る定量PCRという方法で養蜂場ごとの量を比べました。

主な報告結果

全養蜂場を合わせると、14の系統の抗生物質に対応する55種類の耐性遺伝子が見つかりました。このうち11種類は、多剤耐性に関わる遺伝子でした。どの地域でも最も多かったのはテトラサイクリン系への耐性遺伝子です。遺伝子の種類が最も多かったのはセファロスポリン系で、10種類が見つかりました。

養蜂場ごとの検出数には差がありました。最も多かったのはバージニア州キングジョージの養蜂場で、7つの巣箱から延べ71件の耐性遺伝子が見つかりました。最も少なかったのは同州ブラックスバーグの2か所目の養蜂場で、5つの巣箱から延べ19件でした。ただし、検出数の合計と経度との間に統計的に意味のある関係は見られませんでした。一方、遺伝子の組み合わせは、養蜂場の間でかなり重なりながらも違いがありました。近い養蜂場ほど組み合わせが似ている傾向があり（効果は比較的小さい）、東西の位置に沿って組み合わせが全体的に移り変わっていました。

細菌の属による違いも大きく、耐性遺伝子を含む割合はフリシェラ属で34.8％、ギリアメラ属で34.4％、ビフィドバクテリウム属で32.9％でした。最も低かったのはアピラクトバチルス属の3.6％とフルクトバチルス属の3.0％です。ラクトバチルス属、ボンビラクトバチルス属、スノッドグラセラ属はその中間で、それぞれ6.97％、11.4％、13.5％でした。この割合は、データ全体の中でその属がどれだけ多いかとは対応していませんでした。

テトラサイクリン耐性遺伝子は8種類見つかりました。8種類すべてがそろっていたのは、ワシントン州カーネーションの養蜂場だけでした。全養蜂場で見つかったtetBとtetMは、どちらも量が養蜂場によって違い、全体としてはtetBのほうが多い結果でした。tetBは西側の養蜂場ほど多い傾向がありましたが、tetMの量と経度との間には統計的に意味のある関係は見られませんでした。なお、定量PCRの反応効率は低めだったため、研究チームはこの結果を養蜂場同士の相対的な比較にのみ使っています。

この報告が示すこと

調べた巣箱は、採取前の少なくとも半年間、抗生物質を使っていないと報告されていました。それでも、米国の養蜂で最もよく使われる薬に対応する耐性遺伝子が最も多く見つかりました。研究チームは、過去の養蜂での使用、近くの巣箱からの盗蜜による持ち込み、女王バチを通じた伝わり方などが関わっている可能性を挙げています。また、ストレプトマイシンはリンゴやナシの病気対策として開花期に散布されることがあり、その耐性遺伝子は1か所を除くすべての養蜂場で見つかりました。研究チームは、採餌や水飲みなど周囲の環境からの取り込みも考えられるとしています。ただし、これらは考えられる経路として挙げられたもので、この研究で経路が確かめられたわけではありません。

細菌の属による差について、研究チームは腸の中ですむ場所の違いだけでは説明しきれないと述べています。そのうえで、細菌の系統的な背景（進化の歴史）が耐性遺伝子のたまりやすさに影響している可能性が高いと考えています。同じテトラサイクリン系の耐性遺伝子でも分布や量が異なることについては、遺伝子が細菌の間を移る仕組みの違いが関わっている可能性を指摘しています。どの要因が細菌の種類ごとの蓄積を左右しているのかは、まだ分かっていません。

研究チームは、多剤耐性に関わる遺伝子がミツバチの腸内細菌に見つかったことは、人とミツバチの距離が近いことを考えると懸念される点だと述べています。そして、管理された巣箱は全国に置かれ、ミツバチは巣の周囲およそ3キロメートルから資源を集めることから、ミツバチを環境中の耐性遺伝子の広がりを監視する手がかりとして利用できる可能性を示しています。

原著論文の著者・所属：Casey L. Gregory（Department of Biological Sciences, Virginia Tech）、Kevin Radja（School of Plant and Environmental Sciences, Virginia Tech）、David C. Haak（School of Plant and Environmental Sciences, Virginia Tech）、Emma L. Bradford（Department of Biological Sciences, Virginia Tech）、Richard D. Fell（Department of Entomology, Virginia Tech）、Jenifer B. Walke（Department of Biology, Eastern Washington University）、Lisa K. Belden（Department of Biological Sciences, Virginia Tech）

※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）：Casey L. Gregory, Kevin Radja, David C. Haak, et al. A metagenomic survey reveals widespread antibiotic resistance genes in honey bee ( Apis mellifera ) gut bacteria across the United States. Applied and Environmental Microbiology（出版社：American Society for Microbiology） 2026-09-21. DOI: 10.1128/aem.00755-26. 原著ライセンス：CC BY.