黄色ブドウ球菌の広がりを追跡する

黄色ブドウ球菌（Staphylococcus aureus）は、病院の患者や健康な人に感染を引き起こすことができる細菌の一種だよ。アメリカでは、2017年に12万以上の血流感染と約2万人の死亡の原因になったんだ。こいつの大きな問題点は、時間とともに抗生物質に対する耐性を発展させる能力だね。抗生物質耐性の黄色ブドウ球菌、つまりメチシリン耐性黄色ブドウ球菌（MRSA）の最初の症例は1961年に報告された。それ以来、主に病院でMRSAのアウトブレイクが何度も発生してる。でも、1990年代には医療環境にいない人々の間でもMRSAが出始めて、これをコミュニティ関連MRSA（CA-MRSA）って呼んでる。最近の研究では、CA-MRSAが医療施設で広がっていて、もうすぐ病院関連MRSA（HA-MRSA）の主要な感染原因に取って代わるかもしれないってことが示されてるよ。

#MRSAの広がりを追跡

科学者たちは、MRSAの世界的な広がりを多重遺伝子配列型解析（MLST）っていう方法を使って研究してるんだ。この技術で細菌の異なる系統を追跡できるんだよ。例えば、ST239っていう系統は1970年から1990年の間に世界中に広がって、いくつかのアウトブレイクを引き起こしたんだ。さらにCA-MRSAを分析した研究もあって、これがHA-MRSAに比べて遺伝的タイプの多様性が高く、地理的に制限されていることが分かってる。

S. aureusの広がりをよりよく理解するために、研究者たちはしばしば全ゲノム配列解析（WGS）のデータを分析するんだ。このアプローチを使うことで、さまざまな場所から取られた細菌サンプルを深く見ることができる。例えば、ある研究ではST8の系統を調べて、それがヨーロッパに起源があって、2000年代に北アメリカに広がったことが分かったんだ。北アメリカに定着した後、別の二つの系統に分かれて、アメリカと南アメリカで異なるアウトブレイクを引き起こしたんだよ。

#S. aureusの新しい分類方法

S. aureusを研究する上で大きな課題は、さまざまな系統を正確に分類することなんだ。研究者たちはこの分類を改善するために新しい技術を開発してる。2014年にコアゲノムMLST（CgMLST）っていう方法が開発されて、正確なタイプ付けと標準化された命名システムを提供してるけど、より大規模にcgMLSTを使うのは、分離株をグループ化するための一貫性のない閾値のために複雑だったんだ。新しい方法の多層ゲノムタイプ解析（MGT）が提案されて、柔軟な解像度でのタイプ付けを可能にしつつ、標準化された命名システムを維持できるんだ。

#データ収集

この研究では、66,000以上のS. aureusゲノムから遺伝子データを集めたんだ。これらのゲノムは汚染のスクリーニングを受けて、高品質のサンプルだけが分析のために保持されたよ。研究者たちはデータを処理するために特定のツールを使って、遺伝子情報をトリミングして組み立てたんだ。最終的なデータセットには50,000を超えるゲノムが含まれている。

#MGT構造

MGT方法はS. aureusのために8つの分類レベルを作り、それぞれ異なる数の遺伝子マーカーが含まれてる。最も低いレベルのMGT1は、従来の7遺伝子MLST方式に対応してる。レベルが上がるにつれて、遺伝子マーカーの数も増えて、より詳細な分類が可能になるんだ。

分析された50,481のゲノムのうち、約98.73%がすべてのMGTレベルで配列型が割り当てられた。残りのサンプルは一つ以上のレベルで分類できなかったよ。

#S. aureusのグローバルパターンの研究

MGT方法を使って、研究者たちはデータセット内のS. aureusの集団構造を調べたんだ。多くのサンプルには孤立年や発生国に関連するメタデータがあった。分析をすると、明確な傾向が見えてきた：高解像度レベルの分類は短命の系統を示す一方で、低解像度レベルはより広範囲に分布していて長命の系統を特定しがちなんだ。

#地理的トレンドの調査

地理的トレンドを特定するために、研究者たちは一つの大陸からの孤立数が多い主要な配列型に焦点を当てたんだ。MGT4がこの分析に良い解像度レベルを提供して、90%以上の孤立がそのレベルで大陸特有の系統に属してることが分かった。上位100系統は明確な地理的分布があり、それらは異なるMRSA系統を示すSCCmecタイプで分類されてたよ。

#S. aureus ST8の調査

研究はMGT1 ST8という特定の系統に焦点を当てた。50,481の孤立の中で4,388がこの系統に属していて、収集年に関するメタデータがあった。解像度レベルが上がるにつれて、異なる配列型の数も増えていった。MGT2で最大の型は、ST8の孤立の37%以上を占めてた。異なる型は年ごとに変化していて、特定の年に特定の型が支配してることがあったんだ。

#他のタイピング方法との比較

研究者たちは、MGT1 ST8の孤立に対して別のタイピング方法であるspaタイピングとMGTの結果を比較したんだ。ほとんどの孤立は単一のspa型に分類できた一方で、かなりの数の孤立には独自の型が割り当てられてた。この分析は、MGTが系統内の遺伝的関係をより明確に理解できることを示してるよ。

#定着パターンの調査

研究者たちは患者からサンプリングされた孤立を調べて、S. aureusが異なる体の部位にどのように定着するかを見たんだ。同じ患者からの孤立でも遺伝子タイプが異なってて、これが細菌が感染を引き起こす仕組みを理解するために重要なんだ。MGTの複数のレベルを使うことで、研究者たちは患者データに基づいて孤立を効果的にグループ化できたよ。

#病院内での広がりの研究

研究者たちは病院環境におけるST239-SCCmec IIIの広がりも調べたんだ。以前の研究では、この広がりを特徴づけるために二元タイピングが使われてたけど、新しいMGTアプローチのおかげで、細菌が患者と病院環境の間でどのように移動するかをより詳細に理解できるようになったんだ。高解像度レベルは、密接に関連した孤立を区別するのに役立ち、患者由来のものと病院環境由来のものを特定できたよ。

#結論

S. aureusは感染の一般的な原因で、これの集団構造や伝播パターンを理解することは公衆衛生にとって重要なんだ。MGT方法の開発は、この細菌を分類するための柔軟で標準的な方法を提供して、さまざまな系統についてのコミュニケーションを促進するんだ。この改善された分類は、疫学者がアウトブレイクを追跡し、感染を制御するための戦略を開発するのに役立つよ。これらの先進的な方法論を使ったS. aureusの研究は、この好戦的な病原体によって引き起こされる疾病の負担を減らすために重要になるだろうね。