都市の子供たちの細菌感染と抗生物質耐性

子供の細菌感染、特に5歳未満の子供にとっては、世界中で深刻な問題だよ。毎年約9.2%の死亡がこの感染症によるもの。これらの感染は深刻な胃の問題を引き起こすことがあって、症状がない感染でも子供の成長に影響を与えることがある。こういう感染のリスクは、低・中所得国の急成長している都市部で特に高いんだ。ここでは、多くの人が清潔な水や適切な衛生設備がない混雑した環境で生活している。

これらの都市では、家族が小さな動物を飼っていて、その動物から人間に病原菌が広がることもある。感染症の存在と抗生物質の無制限な使用が新しい抗生物質耐性の細菌を作り出す原因に。研究によると、アフリカと東南アジアの都市環境では、農村地域に比べて抗生物質耐性遺伝子が多く見つかるんだ。

#細菌の広がり

細菌は感染した動物や人間から直接接触したり、汚染された環境を通じて人間に移動することがあるよ。最近、動物との密接な接触が都市部での感染につながることに注目が集まってる。過去の研究の多くは、人間と動物の間で細菌がどう移動するかだけ見ていて、私たちが住んでいる環境を通しての広がりにはあまり焦点を当てていなかった。

人間は飲料水を通したり、汚染された土に触れたりすることで細菌に接触する。人間、動物、環境の間で細菌がどう移動するかを理解することは、感染の広がりを止めるために大事なんだ。

#研究方法

従来、科学者は感染した人から集めたサンプルで細菌感染を研究してた。この方法には利点もあって、細菌のゲノムを詳しく見ることができるんだけど、高コストで時間もかかるし、通常は一つのサンプルしか調べられない。

最近、メタゲノミクスが代替手段として登場して、サンプル内の全細菌を培養することなく研究できるようになった。でも、抗生物質耐性遺伝子の正確な配列を再構築するのは技術的な制限があって難しい。

この研究では、抗生物質耐性が人間、飼いならされた動物、環境の間でどのように広がるかを理解することを目指した。特に大腸菌に焦点を当てて、異なるソースからサンプルを集めて一緒にシーケンシングした。

#家庭の特徴

ケニアのナイロビにある2つの都市地域で、鶏を飼っている50の家庭と関わった。すべての家庭を何度も訪れて、人の便や動物の糞、飲料水、土壌などのさまざまなソースからサンプルを集めた。

一つの地域では消毒された水道水を使ってたけど、もう一つの地域では多くの人が未処理のボーリング水やタンク水に頼ってた。両方の地域の家庭は同じような生活水準と基本的な施設へのアクセスを持ってた。鶏を飼う目的は食料や収入など、さまざまだった。

#サンプル収集と分析

合計で300以上のサンプルを集めた。これらのサンプルを分析して、大腸菌の株がどのように分布しているかを確認した。

土壌サンプルが最も多様な大腸菌株を持っていて、保存された飲料水には最も少なかった。異なるタイプのサンプルで見つかった株を比較することで、それらの分布パターンがわかった。

#大腸菌とシゲラの流行

病気に関連する特定のタイプの大腸菌や、別の有害な細菌シゲラの存在についても見た。人間は大腸菌のタイプが最も広範で、特定の株は人間の便と動物の糞の両方に見られた。

保存された飲料水サンプルには、土壌や動物のサンプルに比べて有害な株が少ないことが多く、シゲラは主に動物サンプルや土壌に見つかってた。

#株の共有パターン

人間、動物、環境の間で大腸菌株がどのように共有されているかを調査した。同じ家庭内での共有が、異なる家庭間での共有よりも頻繁に起こっていることがわかった。

人間と動物の間での直接の株の共有は非常にまれ。だけど、家庭内では人間とその飲料水や土壌との間での共有が、家庭間よりも多かった。

#汚染された飲料水の影響

一つの地域では、家庭が塩素処理された飲料水にアクセスしていたが、もう一つの地域では保存した水の大腸菌汚染が高かった。汚染は人間の間での株共有の増加と関連していて、汚い水が細菌の広がりに重要な役割を果たしていることを示唆している。

家庭に汚染された飲料水があった場合、同じ株の大腸菌が家族間で共有される可能性が非常に高かった。

#研究方法の比較

私たちのアプローチの効果をテストするために、大腸菌コロニーをプールする方法（PIC-seq）と、以前のメタゲノミクスによる全細菌の分析結果を比較した。私たちの方法は、株の共有の例がより多く捉えられたことがわかった。

#抗生物質耐性遺伝子の分布

抗生物質に対して細菌が生き残る手助けをする抗生物質耐性遺伝子の広がりについても見た。これらの遺伝子が異なるサンプルにどのように分布しているかを調査した。一般的に、土壌は最も多様な耐性遺伝子を持っていて、保存された飲料水には最も少なかった。

人間は抗生物質に対して感受性を持つ可能性がある相当数の耐性遺伝子を持っていて、特定の動物の株は異なる耐性遺伝子が高い存在を示した。

#耐性における株共有の役割

大腸菌株の共有が抗生物質耐性遺伝子の存在に影響を与えるかどうかを探った。結果は、家庭内で株を共有することでより似た耐性プロファイルになり、家庭間での共有には有意な相関が見られなかった。

これは、人々が同じ生活空間を共有すると、細菌や関連する耐性特性を共有する可能性が高いことを示している。

#結論

結論として、私たちの研究は人間、動物、環境の間の複雑な相互作用についての洞察を提供している。私たちの発見は、清潔な飲料水へのアクセスを向上させることで、有害な細菌の広がりを減らす助けになることを示している。

さらに、プールした孤立したコロニーの私たちの方法は、株共有と耐性パターンについての貴重な洞察を提供する。こうしたアプローチを使うことで、都市環境における細菌の広がりをよりよく理解し、脆弱な集団に対する細菌感染を防ぐためのより効果的な戦略を開発できる。

#今後の方向性

今後の研究では、これらの発見を他の都市環境に広げ、改善された水質が細菌の伝播と耐性に与える長期的な影響を調べるべき。地元の保健当局と協力することで、非公式な居住地における細菌感染のリスク要因に対処するためのターゲットを絞った介入を開発する手助けになる。

衛生状態の改善、衛生管理の実施、そして人間と動物の両方で抗生物質の依存を減らすことが、抗生物質耐性細菌の広がりをさらに制御する助けになる。株共有のダイナミクスを理解することで、リスクのあるコミュニティの健康状態をより良くすることができる。

#謝辞

この研究に参加してくれた家庭の貢献と、データ収集や分析を手伝ってくれた研究者に感謝します。彼らの努力は、これらの重要な公衆衛生問題に光を当てる上で非常に貴重でした。

#参考文献