Biometric study of drug resistant bacteria

多剤耐性菌を克服することは、世界的な重要課題である。新型コロナウイルス感染症治療では、抗生物質使用が増えたため、細菌の多剤耐性化が促進され、その病原体が「憂慮すべき数」に上っていることがWHOでも指摘されており、耐性菌が出現するメカニズムを理解し、それらを抑制する手法を開発することは急務である。病院検査室等においても迅速な耐性菌検出法の開発や、耐性菌の出現を予測し感染拡大を防止する対策法の考案が求められている。薬剤耐性菌中では同定されている耐性遺伝子以外にも数多くの遺伝子の発現変化が起きていることが明らかにされつつある。また、耐性菌の形態もそれに伴い、変化することが分かってきた。本研究では、病原細菌の薬剤耐性化プロセスにおいて、遺伝子のみならず形態学的にも変化していることに着目し、耐性進化解析で得られた様々な種の薬剤耐性菌株の形態情報を取得し、多剤耐性菌自動推定法の技術開発を目指す。実験によって得られた多剤耐性菌の位相差光学顕微鏡画像を用いて、バイオインフォマティクスを活用した多面的な解析を行い、形態との関連性という新たな切り口から薬剤耐性という現象をより深く理解することを目的として解析を進めた。具体的には、耐性菌と感受性菌の形態の違いを記述する特徴量の抽出、形態の変化を説明する遺伝的背景の探索を行った。耐性菌と感受性菌を、顕微鏡画像を用いて判別する手法の開発にも取り組んだ。様々な異なる作用機序の薬剤耐性菌の形態変化が価確認され、ヒストグラム交差法、画像判別の結果の双方から、キノロン系抗菌薬耐性菌の形態変化が最も顕著であることが分かった。

多剤耐性菌を克服することは、世界的な重要課題である。新型コロナウイルス感染症治療では、抗生物質使用が増えたため、細菌の多剤耐性化が促進され、その病原体が「憂慮すべき数」に上っていることがWHOでも指摘されており、耐性菌が出現するメカニズムを理解し、それらを抑制する手法を開発することは急務である。病院検査室等においても迅速な耐性菌検出法の開発や、耐性菌の出現を予測し感染拡大を防止する対策法の考案が求められている。薬剤耐性菌中では同定されている耐性遺伝子以外にも数多くの遺伝子の発現変化が起きていることが明らかにされつつある。また、耐性菌の形態もそれに伴い、変化することが分かってきた。本研究では、病原細菌の薬剤耐性化プロセスにおいて、遺伝子のみならず形態学的にも変化していることに着目し、耐性進化解析で得られた様々な種の薬剤耐性菌株の形態情報を取得し、多剤耐性菌自動推定法の技術開発を目指す。実験によって得られた多剤耐性菌の位相差光学顕微鏡画像を用いて、バイオインフォマティクスを活用した多面的な解析を行い、形態との関連性という新たな切り口から薬剤耐性という現象をより深く理解することを目的として解析を進めた。具体的には、耐性菌と感受性菌の形態の違いを記述する特徴量の抽出、形態の変化を説明する遺伝的背景の探索を行った。耐性菌と感受性菌を、顕微鏡画像を用いて判別する手法の開発にも取り組んだ。様々な異なる作用機序の薬剤耐性菌の形態変化が価確認され、ヒストグラム交差法、画像判別の結果の双方から、キノロン系抗菌薬耐性菌の形態変化が最も顕著であることが分かった。