バーミンガムの病院での抗生物質耐性の追跡

バーミンガム大学病院NHS財団トラスト（UHB）は、イギリスで最大の病院トラストの一つだよ。バーミンガムの大部分に医療を提供する4つのサイトを運営していて、クイーン・エリザベス（QE）サイトは、1200床の大病院で、世界で一番大きい集中治療室（ICU）があって、100床もあるんだ。QEサイトは外傷患者の受け入れもしていて、ヨーロッパで一番の固形臓器移植プログラムを持ってるよ。毎年、QEでは海外で治療を受けた400人以上の患者のケアをしてる。

専門センターとして、特定の抗生物質、特にカルバペネム系抗生物質の使用がQEでは他のイングランドの病院に比べてすごく高いんだ。今まで、QEの臨床ラボでは、カルバペネマーゼ産生腸内細菌科（CPE）という種類の細菌の450件以上の症例を特定してきたよ。これらの症例の約3分の2は、細菌を治療しにくくする特定の抵抗性遺伝子を含んでる。約7%のこの細菌は血流感染で見つかっていて、影響を受けた患者のうち70%が1年以内に死亡する高い致死率がある。

#プラスミドとカルバペネム耐性

プラスミドは抗生物質耐性に関する遺伝子を運ぶことができる細菌に見られる小さなDNA分子だよ。これらは異なる細菌間で抵抗性遺伝子を移動させることができる。移動遺伝子要素（MGE）と呼ばれる小さなDNAの断片が、プラスミド上やプラスミドと細菌DNAの間でこれらの抵抗性遺伝子を広げる手助けをしてるんだ。これらのプラスミドの構造は、MGEの作用によって変わることがあって、プラスミドに挿入されたり様々な方法で変化したりすることがある。これらの構造を研究するのは、時間とともにどう変化して広がるのかを追跡するのに重要なんだ。

QEでのCPE症例に関与する細菌やプラスミドについてもっと知るために、研究者たちは全ゲノムシーケンシングを行ってるよ。この方法は細菌やその抵抗性の特徴を効率的に観察できるんだ。ここで共有される結果は、このアプローチが現在のアウトブレイクにおけるカルバペネム耐性の生物学を理解するのにどう役立つかを示すことを目的としてる。

#プラスミドpQEB1の発見

特定のプラスミドpQEB1が、2023年1月に患者の血液サンプルから分離されたE. cloacaeという細菌で見つかったよ。pQEB1プラスミドは約62,847塩基対の長さで、別のプラスミドIncNプラスミドR46とバックボーンを共有してる。抗生物質耐性遺伝子をいくつか運ぶ重要な領域を含む、構造と抵抗能力に寄与するさまざまな移動遺伝子要素を持ってるんだ。

pQEB1プラスミドは、2016年にイギリスの異なる細菌で確認された「IncN TypeB」と密接に関連してるよ。pQEB1の抵抗性遺伝子は、プラスミド構造内でTypeBと同じ位置にあるけど、pQEB1は遺伝物質に影響を与えるいくつかの変化を受けている。

ドイツでKPC-2のアウトブレイクに関連して類似のプラスミドが見つかったけど、2つのプラスミドの間には明確な違いがあったんだ。さらに検索を進めると、2016年に見つかった細菌と2023年に見つかった細菌に遡るpQEB1に類似したプラスミドの2例が発見されたよ。

過去1年間で、pQEB1の代表がQEの複数の患者からの他のCPEに特定された。これには、Citrobacter freundiiやKlebsiella pneumoniaeなどのさまざまな種が含まれてる。pQEB1プラスミドは長さや構造が異なり、さまざまな移動遺伝子要素の影響を受けた進化が続いてることを示してる。

#伝播と病院環境

pQEB1プラスミドの存在は、それが患者間や病院の異なる細菌ホスト間で広がっていることを示唆してる。pQEB1のバリエーションが7つの病棟で見つかった事実は、アクティブな伝播のシナリオを示してるよ。特に、一つのバリエーションは、広域抗生物質の使用が多い特定の肝臓専門病棟でよく見られた、これは抗生物質耐性を助長する環境を作る可能性が高いんだ。

pQEB1の広がりは、病院内のこれらの耐性プラスミドの環境の貯蔵庫の可能性について懸念を引き起こすよ。周囲を監視することで感染源を特定して、耐性の拡散を防ぐためのより良い戦略ができるかもしれない。

#pQEB1の進化

pQEB1の継続的な観察は、小さな移動遺伝子要素との相互作用を通じてのその複雑な進化を示してる。これらの要素はプラスミドと細菌の染色体の間で常に交換されているみたい。pQEB1のバリエーションに新たに取得された要素は、分離時に宿主細菌の他の遺伝物質にしばしば現れているという証拠があるんだ。

pQEB1プラスミド内に存在するIS26は、細菌における抵抗性遺伝子の蓄積に重要な役割を果たす存在で、将来の抵抗性特性の獲得の可能性について警鐘を鳴らしてる。これは、pQEB1がさらに抵抗性遺伝子を取得する可能性が高く、抗生物質耐性の問題を悪化させるかもしれないことを示してる。

#全ゲノムシーケンシングの利点

特定の技術を用いた全ゲノムシーケンシングは、QEのCPEをモニタリングするのに有益であることが証明されてる。これにより、研究者はプラスミドの完全な配列を生成でき、変異を観察し、抵抗性特性の発展と拡散を理解することができるんだ。この情報は、感染を制御し、患者の安全を高めるために病院にも役立つかもしれない。

#結論

QE病院からの発見は、細菌の抵抗性および抵抗性遺伝子の拡散におけるプラスミドの役割についての重要な側面を強調してる。pQEB1プラスミドは、臨床環境内で抵抗性がどのように進化し広がるかのケーススタディとして機能してる。現在の研究と監視の取り組みは、病院内での感染制御戦略を形作るのに重要で、将来的に抗生物質耐性の脅威をより良く管理する手助けになるかもしれない。

これらのダイナミクスを理解することは、医療システムにとって利益をもたらすだけでなく、抗生物質耐性と公衆衛生を守るための世界的な努力に貢献することにも繋がるよ。