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臨床分離された大腸菌におけるbla-エンコードプラスミドの宿主依存性維持
Host dependent maintenance of a bla-encoding plasmid in clinical Escherichia coli isolates.
PMID: 32518312 PMCID: PMC7283256. DOI: 10.1038/s41598-020-66239-8.
抄録
プラスミドを媒介とする耐性遺伝子を持つ細菌クローンの普及は、抗生物質耐性の増加に寄与する主な要因である。そのため、成功したクローンの進化や移動性耐性遺伝子との関連性を理解することは非常に重要である。本研究では、145kbのIncC多剤耐性プラスミド（pK71-77-1-NDM）の配列を決定し、カルバペネムを含む最後の砦となる抗生物質に対する耐性遺伝子を保有していることを明らかにした。このプラスミドは、遺伝的に多様な臨床用大腸菌株への導入が可能であり、宿主に課せられるフィットネスコストが低いことを示した。さらに、このプラスミドは、異なる遺伝的背景の中で非選択的条件下で安定に維持されていることを示した。しかし、我々はまた、大腸菌配列型（ＳＴ）７３の背景では、より低いコンジュゲーション頻度とより高いフィットネスコストを観察し、これは、このクローンが他の大腸菌クローンよりも低いレベルの抗生物質耐性と関連している理由を部分的に説明することができるかもしれません。このことは、ST73バックグラウンドが他の大腸菌STよりも少ない頻度でプラスミドを保有していることを示すバイオインフォマティクス解析によっても裏付けられている。臨床環境や多様な遺伝的背景における抗生物質耐性の進化を研究することで、プラスミドと宿主の関連性の多様性についての理解を深めることができる。
Dissemination of bacterial clones carrying plasmid-mediated resistance genes is a major factor contributing to the increasing prevalence of antibiotic resistance. Understanding the evolution of successful clones and the association to mobile resistance elements are therefore crucial. In this study, we determined the sequence of a 145 kb IncC multi-drug resistance plasmid (pK71-77-1-NDM), harbouring resistance genes to last-resort antibiotics including carbapenems. We show that the plasmid is able to transfer into a range of genetically diverse clinical Escherichia coli strains and that the fitness cost imposed on the host is often low. Moreover, the plasmid is stably maintained under non-selective conditions across different genetic backgrounds. However, we also observed a lower conjugation frequency and higher fitness cost in the E. coli sequence type (ST) 73 background, which could partially explain why this clone is associated with a lower level of antibiotic resistance than other E. coli clones. This is supported by a bioinformatical analysis showing that the ST73 background harbours plasmids less frequently than the other studied E. coli STs. Studying the evolution of antibiotic resistance in a clinical context and in diverse genetic backgrounds improves our understanding of the variability in plasmid-host associations.