著者の所属・活動拠点の国は、ブラジルです。

掲載誌：Genes

ライセンス: CC BY　対象: 公開論文　確認元: OpenAlex

研究の目的：耐性遺伝子を運ぶ巨大プラスミドはどこまで広がっているか

サルモネラ・エンテリカは、胃腸炎などを引き起こす代表的な食中毒菌です。血清型と呼ばれる細かな型が2,600以上知られています。そのうち「ミネソタ」と呼ばれる型（以下、ミネソタ型）は、ここ数年、ブラジルの養鶏生産の現場で特によく見つかるようになりました。

研究チームは以前の研究で、ブラジルのミネソタ型に見られる耐性遺伝子の多くが、約210kbの巨大な「プラスミド」によって広がっていることを報告しています。チームは、このプラスミドがブラジルの養鶏産業でミネソタ型の多剤耐性が広がった原因と考えていました。プラスミドは、細菌が染色体とは別に持つ環状のDNAです。チームはこれをpESMと名付けました。pESMは、スルホンアミド系抗菌薬への耐性をもたらすと予測されるsul2、テトラサイクリン系への耐性をもたらすと予測されるtet(A)、セファロスポリン系への耐性をもたらすと予測されるblaCMY-2を持っています。さらに、水銀への耐性に関わるmerオペロンと、鉄を取り込む物質イェルシニアバクチンの遺伝子も備えています。blaCMY-2が作るAmpC型βラクタマーゼという酵素は、第1〜第3世代のセファロスポリン系抗菌薬に対する耐性をもたらしうるとされます。

前回の研究でも、ブラジル以外の国でpESMが見つかっていました。ただし、世界的な広がりは詳しく調べられていませんでした。そこで著者らは今回、pESMの世界での保有率と分布を調べました。あわせて、pESMの目印となる遺伝子が、過去約20年間、分離源、地域ごとにどれくらいの頻度で見られるかも評価しました。

何を調べたか：935件の公開ゲノムを照合

研究チームは、米国国立生物工学情報センター（NCBI）の病原体データベースから、2024年10月時点で公開されていたミネソタ型のゲノムデータを集めました。ダウンロードして組み立てた1,009件のうち、ミネソタ型と確認された935件を解析しています。これらは2000〜2024年に18か国で採取されたものです。分離源の内訳は、動物由来が約55%、食品由来が約23%、ヒト由来が約12%でした。国別ではサウジアラビア（333件）、英国（276件）、ブラジル（184件）が多くなっています。

使われたデータは短い断片を読み取る方式で解読されています。そのため、巨大なプラスミドを丸ごと直接確認することは技術的に困難です。そこで著者らは、以前に全体を解読したpESMを基準にしました。各ゲノムに、pESMを特徴づける10個の標的遺伝子のうち9個以上があり、さらにpESMの遺伝子構成の90%以上がそろっていれば、「pESMを持つと推定される」と判定しました。このほか、耐性遺伝子・病原性遺伝子・プラスミドの型を調べ、pESMの有無との関連を統計的に検討しました。また、ゲノム全体の共通部分の違いから系統樹を作り、株どうしの類縁関係も調べています。

主な結果：約7割がpESMを保有、耐性遺伝子もほぼ常に一緒

解析した935件のうち648件（69.3%）が、pESMを持つと推定されました。内訳はサウジアラビア303件、英国176件、ブラジル155件のほか、南アフリカ、チリ、オーストラリアなどです。このうち423件（65.27%）は家禽由来で、いずれもブラジルとサウジアラビアのものでした。一方、データベースに多くのゲノムを登録している米国の株からは、pESMは見つかりませんでした。

論文によれば、英国とサウジアラビアはブラジル産鶏肉の主要な輸入国です。著者らはこの点から、鶏肉の輸出を通じてプラスミドが国際的に広がり、特定の菌の系統が増えて拡大している可能性を示唆しています。ただし、公開データベースには登録の偏りがあることも著者ら自身が指摘しています。

pESMを持つと推定された648件のすべてにblaCMY-2がありました。sul2とtet(A)はそれぞれ99.7%、merオペロンは100%で見られ、これらの遺伝子がそろって運ばれていると考えられます。基準のpESMには含まれない遺伝子の中にも、pESM保有と統計的に有意な関連を示すものがありました。アミノグリコシド系抗菌薬への耐性遺伝子や、キノロン系抗菌薬への耐性に関わるqnrB19などです。

年代別に見ると、pESMを持つゲノムは2015年以降に現れ、2016〜2020年に最も多くなっていました。merやybt（イェルシニアバクチン関連）の遺伝子は、2006〜2010年の株にすでに存在していました。研究チームはこれらが、pESMの前身となるプラスミドか染色体に載っていた可能性を述べています。

遺伝子の配列パターンで菌を分類する「配列型（ST）」で見ると、935件中912件が「ST548」に属していました。pESMが見つかったのはST548と、1件だけのST9594のみでした。系統樹でも、pESMを持つ株は主にサウジアラビアとブラジルの動物由来株としてまとまっていました。著者らはST548が大半を占めることから、pESMは菌どうしでプラスミドが受け渡される「水平伝達」によるとは限らず、特定の系統が増える形で広がっている可能性があると推測しています。一方で、pESMが他の系統へ移っていると推論するには研究が足りないものの、その仮説は否定できないとも述べています。

研究から見えること

この研究は、公開ゲノムを横断的に調べた結果を示しています。それによると、セファロスポリン系などへの耐性遺伝子を束ねて運ぶ巨大プラスミドpESMは、ミネソタ型の多くの株で推定され、特にブラジルとサウジアラビアの家禽由来株に集中していました。

著者らは、pESMが多剤耐性を運ぶだけでなく、菌の病原性や環境での生き残りに関わる遺伝子の「貯蔵庫」でもあると結論づけています。そして、養鶏生産の現場、特にブラジルにおけるミネソタ型の最近の流行の様相に、pESMが重要な役割を果たしていると述べています。なお、今回の各ゲノムでのpESMの判定はあくまで遺伝子構成からの推定です。プラスミドの全体像を直接確認するには、長い断片を読み取る解読方式が有効だとも著者らは記しています。

原著論文の著者・所属：Anamaria M. P. Dos Santos（Center for Food Analysis (NAL), Technological Development Support Laboratory (LADETEC), Federal University of Rio de Janeiro (UFRJ), Cidade Universitária, Rio de Janeiro 21941-598, RJ, Brazil; Graduate Program in Veterinary Hygiene (PGHIGVET), Faculty of Veterinary Medicine, Fluminense Federal University (UFF), Vital Brazil Filho, Niterói 24230-340, RJ, Brazil; Laboratory of Advanced Analysis in Biochemistry and Molecular Biology (LAABBM), Department of Biochemistry, Federal University of Rio de Janeiro (UFRJ), Cidade Universitária, Rio de Janeiro 21941-909, RJ, Brazil）、Ana Beatriz Portes（Center for Food Analysis (NAL), Technological Development Support Laboratory (LADETEC), Federal University of Rio de Janeiro (UFRJ), Cidade Universitária, Rio de Janeiro 21941-598, RJ, Brazil; Laboratory of Advanced Analysis in Biochemistry and Molecular Biology (LAABBM), Department of Biochemistry, Federal University of Rio de Janeiro (UFRJ), Cidade Universitária, Rio de Janeiro 21941-909, RJ, Brazil; Laboratory of Microorganism Structure, Department of General Microbiology, Institute of Microbiology Paulo De Góes (IMPG), Federal University of Rio de Janeiro, Rio de Janeiro 21941-902, RJ, Brazil）、Hannay Crystynah Almeida De Souza（Center for Food Analysis (NAL), Technological Development Support Laboratory (LADETEC), Federal University of Rio de Janeiro (UFRJ), Cidade Universitária, Rio de Janeiro 21941-598, RJ, Brazil; Graduate Program in Biochemistry (PPGBq), Institute of Chemistry (IQ), Federal University of Rio de Janeiro (UFRJ), Cidade Universitária, Rio de Janeiro 21941-909, RJ, Brazil; Laboratory of Advanced Analysis in Biochemistry and Molecular Biology (LAABBM), Department of Biochemistry, Federal University of Rio de Janeiro (UFRJ), Cidade Universitária, Rio de Janeiro 21941-909, RJ, Brazil）、Pedro Panzenhagen（Graduate Program in Veterinary Hygiene (PGHIGVET), Faculty of Veterinary Medicine, Fluminense Federal University (UFF), Vital Brazil Filho, Niterói 24230-340, RJ, Brazil）、Arlen Carvalho de Oliveira Almeida（Center for Food Analysis (NAL), Technological Development Support Laboratory (LADETEC), Federal University of Rio de Janeiro (UFRJ), Cidade Universitária, Rio de Janeiro 21941-598, RJ, Brazil; Graduate Program in Food Science (PPGCAL), Institute of Chemistry (IQ), Federal University of Rio de Janeiro (UFRJ), Cidade Universitária, Rio de Janeiro 21941-909, RJ, Brazil; Laboratory of Advanced Analysis in Biochemistry and Molecular Biology (LAABBM), Department of Biochemistry, Federal University of Rio de Janeiro (UFRJ), Cidade Universitária, Rio de Janeiro 21941-909, RJ, Brazil）、Rafaela G. Ferrari（Center for Food Analysis (NAL), Technological Development Support Laboratory (LADETEC), Federal University of Rio de Janeiro (UFRJ), Cidade Universitária, Rio de Janeiro 21941-598, RJ, Brazil; Laboratory of Advanced Analysis in Biochemistry and Molecular Biology (LAABBM), Department of Biochemistry, Federal University of Rio de Janeiro (UFRJ), Cidade Universitária, Rio de Janeiro 21941-909, RJ, Brazil）、Carlos A. Conte-Junior（Analytical and Molecular Laboratory Center (CLAn), Institute of Chemistry (IQ), Federal University of Rio de Janeiro (UFRJ), Cidade Universitária, Rio de Janeiro 21941-909, RJ, Brazil; Center for Food Analysis (NAL), Technological Development Support Laboratory (LADETEC), Federal University of Rio de Janeiro (UFRJ), Cidade Universitária, Rio de Janeiro 21941-598, RJ, Brazil; Graduate Program in Biochemistry (PPGBq), Institute of Chemistry (IQ), Federal University of Rio de Janeiro (UFRJ), Cidade Universitária, Rio de Janeiro 21941-909, RJ, Brazil; Graduate Program in Food Science (PPGCAL), Institute of Chemistry (IQ), Federal University of Rio de Janeiro (UFRJ), Cidade Universitária, Rio de Janeiro 21941-909, RJ, Brazil; Graduate Program in Veterinary Hygiene (PGHIGVET), Faculty of Veterinary Medicine, Fluminense Federal University (UFF), Vital Brazil Filho, Niterói 24230-340, RJ, Brazil; Laboratory of Advanced Analysis in Biochemistry and Molecular Biology (LAABBM), Department of Biochemistry, Federal University of Rio de Janeiro (UFRJ), Cidade Universitária, Rio de Janeiro 21941-909, RJ, Brazil; Laboratory of Microorganism Structure, Department of General Microbiology, Institute of Microbiology Paulo De Góes (IMPG), Federal University of Rio de Janeiro, Rio de Janeiro 21941-902, RJ, Brazil）

※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）：Anamaria M. P. Dos Santos, Ana Beatriz Portes, Hannay Crystynah Almeida De Souza, et al. Tracking the Global Prevalence and Distribution of the AmpC-β-Lactamase-Carrying pESM Megaplasmid in Salmonella Minnesota. Genes 2026-10-03. DOI: 10.3390/genes17101230. 原著ライセンス：CC BY.