尿路感染マウスモデルにおける大腸菌の抗生物質耐性は、解剖学的部位間の細胞分裂のばらつきによって形成される

2024年5月23日 13:44

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尿路感染マウスモデルにおける大腸菌の抗生物質耐性は、解剖学的部位間の細胞分裂のばらつきによって形成される

https://www.cell.com/cell-host-microbe/fulltext/S1931-3128(24)00136-7

アリアンヌ・アモウラ
クレア・ピスティアン
カミーユ・シャリニエ
ブルーノ・ファンタン
アニエス・ルフォール
イマネ・エル・ムーシュ 8
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脚注を表示オープンアクセス掲載:2024年5月16日DOI:https://doi.org/10.1016/j.chom.2024.04.015

ハイライト

in vivo尿路結石症における大腸菌の分裂と非分裂の比較

大腸菌細胞の複製状態は腎臓と膀胱で異なる

腎臓と膀胱では抗生物質処理後に非分裂細胞が濃縮される。

試験管内での菌株特異的抗生物質持続性は腎臓での生存率と相関する。
概要
主に大腸菌によって引き起こされる尿路感染症（UTI）は頻度が高く、抗生物質による治療後も再発を繰り返す。細菌の逃避メカニズムとして、増殖障害などが考えられるが、in vivoでの細菌の分裂を調べ、抗生物質反応との関連を明らかにすることは依然として困難である。我々は、細胞分裂の合成レポーターを用いて、尿路結石モデルマウスにおける抗生物質投与時と非投与時の異なる大腸菌の細胞分裂の時間的動態を追跡した。その結果、腎臓と尿では、膀胱に比べてより多くの細菌が活発に分裂していることがわかった。抗生物質による治療を生き延びた細菌は、3つの感染部位で一貫して非分裂性であった。さらに、in vitroにおける菌株の持続性プロファイルと微小環境の両方が、感染と治療の動態にどのような影響を及ぼすかを示した。宿主環境、増殖の不均一性、非分裂性細菌、および抗生物質の持続性の相対的な寄与を理解することは、再発性感染症の治療法を改善する上で極めて重要である。
図解抄録
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キーワード
尿路感染症
大腸菌
細胞分裂
不均一性
抗生物質の持続性
はじめに
同系集団内の細菌細胞は表現型が異なる。この不均一性は確率的なものであれ、誘導されたものであれ、抗生物質のようなストレス因子が突然出現しても、集団の一部が一過性に生き残ることを可能にする1,2。一過性の生存メカニズムの一例として、抗生物質の持続性が挙げられる。抗生物質感受性を持つ細菌細胞のサブセットが、抗生物質耐性遺伝子を発現しない休眠薬剤耐性状態に入ることで、排除速度が遅くなるのである3。抗生物質耐性は、致死量の殺菌性抗生物質が存在しても、細菌集団が増殖することなく一時的に長く生存することを可能にする。この耐性は、耐性メカニズムを持たず、殺滅速度が遅くなることを特徴とする。抗生物質の持続性と耐性は、細菌細胞の生理学的状態と細菌が存在する環境と密接に関連している2,5。その結果、再治療困難な感染症には、よりよく理解されている遺伝的にコードされた抗生物質耐性メカニズムに加えて、細菌の持続性と耐性が重要な役割を果たしている可能性が高い11,12,13。
重要なことは、環境が細菌の生理学、ひいては感染や治療の結果に関与していることである。環境は、in vivoにおいて、不均一な細菌細胞の増殖と抗生物質に対する明確な応答を引き起こす可能性がある。例えば、マクロファージがサルモネラを取り込むと、液胞内で細菌の表現型の不均一性が誘導され、リザーバーを形成するパーシスターが形成される。14,15尿路病原性大腸菌（UPEC）に感染した膀胱上皮細胞やマウスマクロファージでは、異なる抗生物質処理により、細胞内細菌よりも細胞外UPECの方が、膜透過性は高いものの、より高い程度まで死滅した16,17。フローサイトメトリー分析により、個々の細菌の細胞内増殖に著しい不均一性があることが明らかになり、細菌の亜集団が代謝休眠状態に達していることが示唆された。細菌が生体内でどのように増殖し、抗生物質などのストレスに反応するのかをよりよく理解することは、持続性あるいは耐性のある集団をより的確に狙い撃ちし、再発や再感染を抑えるために有益であろう。
尿路感染症（UTI）は、抗菌薬耐性の蔓延と再発を特徴とする健康上の大きな課題である18,19。UTIは世界中で1億5,000万人以上が罹患しており、最も一般的な感染源である大腸菌を含む様々な病原体によって引き起こされる。感染すると、細菌は尿道を上昇し、尿路上皮に侵入して膀胱炎、すなわち膀胱の感染を引き起こす。まれに、腎盂腎炎が菌血症や尿毒症を引き起こし、致命的な結果を招くことがある20。同じ起炎菌による尿路結石症の再発は、宿主の反応因子や尿路内の細菌の持続性など、さまざまな理由で起こる16,21。効果的な治療法の開発を支援するためには、解剖学的部位の異なるin vivoにおける空間的・時間的な細菌の細胞分裂と不均一性の定量的評価が必要である。
マウスモデルや哺乳類細胞培養において、臓器における細菌の増殖を評価する技術には、蛍光ベースのレポーターが用いられることが多い。細菌の増殖速度は、プラスミドの分離や、染色体の複製と細胞分裂の協調関係に基づいて測定することもできる。このような課題を克服するために、私たちは、トリガーとメモリー要素を持つ、ラムダファージcI/cro系に基づく遺伝子トグルスイッチを用いた合成生物学的アプローチを採用した28。以前、マウスに大腸菌に感染したピンを大腿骨に埋め込み、慢性感染を引き起こすモデル2において、この遺伝子回路を使用したところ、予想に反して、抗生物質を投与しても活発に分裂している細菌が優先的に排除されることはなく、分裂していない細菌が濃縮されることもなかった29。このように、抗生物質に対する細菌のin vivoでの反応は、in vitroのアッセイでは必ずしも予測できない。尿路結石は非常に頻繁に再発し、細菌は尿路のさまざまな区画で多様なストレスにさらされていることから、我々は遺伝子トグルスイッチ法を用いて、抗生物質を投与したマウスの尿路結石モデルにおいて、複数の解剖学的部位における感染の動態を追跡した。
このモデルを用いて、感染後22日までの腎臓、膀胱、尿の3つの異なる環境における感染動態、複製状態、3種類の抗生物質（βラクタム系、フルオロキノロン系、ホスホマイシン）の影響を定量化した。いくつかの関連するUPEC株を用いて、腎臓と尿中の分裂菌の割合は、膀胱で観察された割合よりも大きいことがわかった。注目すべきは、抗生物質による治療を生き延びた細菌は、3つの感染部位すべてにおいて一貫して分裂していなかったことである。腎臓における抗生物質への反応性は試験管内での菌株の生存率と相関していたが、膀胱における細菌の持続性はすべての異なる菌株で観察された。
結果
細菌は腎臓と尿では複製するが、膀胱では急速に非複製性となる
尿路結石時の分裂状態を追跡するため、まず遺伝子回路を発現するマウスPAS133株（B2系統、配列型[ST]998、血清型O2:H6）を用いた（図1A）。この回路は、ラムダファージのcI/Croエレメントに基づく双安定な遺伝子トグルスイッチである。アンヒドロテトラサイクリン（ATC）曝露により細菌が分裂すると、3～4回の細胞分裂を経て希釈によりcI濃度が低下し、LacZ（LacZ+）の発現が可能になる。LacZ+の表現型はATCを除去した後も保持され、ATC曝露時の細菌分裂の「記憶」につながる。ATC暴露時に分裂していない細菌はLacZ-のままである。注目すべきは、ATC非存在下ではLacZの発現がないことである。我々のデータに臨床的な関連性を持たせるために、2つの典型的なUPEC株、CFT073（B2系統、ST73、O6:H1）とUTI89（B2系統、ST95、O18:H7）、それぞれ腎盂腎炎株と膀胱炎株において、トリガーエレメントとメモリーエレメント（TM）からなる遺伝子回路を構築した30,31。活発に増殖している間、ATCに暴露されるとLacZ-表現型（非分裂型）からLacZ+表現型（分裂型）に切り替わる（図1A）。PAS133株および遺伝子改変UPEC株の感染性を確認するため、マウスのコホートに3株それぞれ108コロニー形成単位（CFU）の菌懸濁液を接種した。野生型CFT073に感染したマウスとCFT073+TMに感染したマウスの間で細菌数に差はなく、この回路がin vivoの体力に影響を与えないことが示された（図1B）。次に、ATCがin vivoでの細菌数に影響を及ぼすかどうかを検討した。ATCに曝露したところ、感染後7日目（p.i.）において、ATCを投与したマウスと投与していないマウスとで細菌数に有意差は見られなかったことから、in vivoで使用した低用量では、ATCは抗生物質効果を示さないと結論することができた（図1C）。
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図1細菌は尿路結石の過程で腎臓と尿の中で活発に複製するが、膀胱では急速に非分裂性となる。
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上行性腎盂腎炎尿路結石モデルマウスにおける大腸菌の分裂状態を評価するため、8週齢の雌性CBA/Jマウスを上記のように各菌株108 CFUで静脈内感染させ、犠牲にする前日にATC 0.08mgを2回腹腔内投与した。腎臓、膀胱、尿の総菌数を測定し、X-galプレートの臓器をプレーティングし、青色コロニーと白色コロニーの数を数値化することにより、各部位における分裂／非分裂菌の割合を測定した（図1D）。腎臓と尿中の菌のほとんどは、22日までの感染期間中に分裂しており、3株とも分裂が活発であることが示された。対照的に、PAS133に感染したマウスでは、膀胱内の分裂分画はp.i.24時間後に有意に減少し、ほとんどの細菌細胞は非分裂状態にあった（p.i.24時間後のLacZ+ 66% vs. p.i.48時間後のLacZ+ 23%、p = 0.003）（図1D；表S1）。PAS133、UTI89+TM、CFT073+TMの3株すべてで、同様の細胞分裂の動態が観察された。
抗生物質は尿路内で分裂する細菌を死滅させ、分裂しない細菌を濃縮する。
次に、in vivoにおける抗生物質に対する各菌株の反応を明らかにし、この反応を細胞の分裂状態と関連付けることを目的とした。まず、シプロフロキサシン（キノロン系抗生物質）、ホスホマイシン（リン酸系抗生物質）、セフォタキシム（β-ラクタム系抗生物質）の最小発育阻止濃度（MIC）をin vitroで測定した。これらの抗生物質は現在尿路結石症の治療に使用されており、異なる細胞標的に作用する。セフォタキシムは入院が必要な急性腎盂腎炎の第一選択薬として推奨されており20、ホスホマイシンは合併症のない膀胱炎に推奨される第一選択薬であり32,33、シプロフロキサシンは尿路結石の治療に広く使用されている抗生物質である34。
表1PAS133株，CFT073+TM株，UTI89+TM株，NILS 69+TM株，NILS 77+TM株に対する抗生物質の最小発育阻止濃度
セフォタキシム (mg/L) ホスホマイシン (mg/L) シプロフロキサシン (mg/L)
PAS133 0.0625 2 0.008
CFT073+TM 0.0625 2 0.008
UTI89+TM 0.0625 2 0.008
ニルス69+TM 0.25 4 0.031
ニルス77+TM 0.0625 2 0.016
結果は中央値で表した。各実験で3反復を行った。
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3株ともこれらの抗生物質に感受性があることが確認されたので、これらの株がin vivoで抗生物質による殺傷に感受性があるかどうかを検討した。各菌株をマウスに感染させた。投与48時間後に、対照群を投与直前に犠牲にした（早期対照）。残りのマウスのコホートは、抗生物質35,36,37,38によって24～48時間処理し、抗生物質処理24時間後に犠牲にした。感染し、抗生物質で処理されなかった第3のマウス群は、自然排菌と宿主免疫による細菌数の減少をコントロールするため、処理群と同時に処理終了時に犠牲にした（後期コントロール）（図2A）。腎臓、膀胱、尿中の総細菌数と分裂／非分裂細菌の割合を測定した。
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図2抗生物質は腎臓と尿中の活発に分裂している細菌を死滅させるが、膀胱の細菌を除去することはできない。
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セフォタキシムで治療したマウスでは、後期コントロールと比較して、腎臓と尿中の細菌数は有意に減少したが、膀胱中の細菌数は減少しなかった（図2B-2D；表S2）。生き残った細菌のうち、大部分は非分裂性であった（図2E；表S2）。ホスホマイシンで処置したマウスでは、腎臓および尿中の細菌数の有意な減少も観察されたが、膀胱では観察されなかった。セフォタキシム投与マウスと同様に、生存細菌の大部分は非分裂性であった（図2B-2E；表S2）。
ほとんどの抗生物質は活発に分裂している細菌に作用する39。このことは、非分裂細胞の反応と濃縮の不均一性を説明することができる。しかし、シプロフロキサシンのようなフルオロキノロン系抗菌薬は、定常期にある細菌にもある程度の活性を保持している39,40（図S1）。しかし、シプロフロキサシンは真核細胞に浸透することができる。セフォタキシムやホスホマイシンで観察された抗生物質に対する反応のばらつきが、菌の細胞分裂や細胞内の状態によるものかどうかを調べるために、同じ感染プロトコルを用いてマウスをシプロフロキサシンで処理した。シプロフロキサシンは真核細胞に浸透する能力があるにもかかわらず、治療終了時にコントロールマウスと比較した場合、膀胱内の細菌数は減少せず、以前に報告された結果と同様であった（図2B～2E；表S2）16,17,36。
シプロフロキサシン投与後に細菌がクリアランスされなかったことの説明として、in vivoで阻害濃度に達しなかったことが考えられる。感染マウスを用い、シプロフロキサシンの生体内薬物動態解析を行った。PAS133株を48時間p.i.投与し、2.5ミリグラム/kg（mg/kg）のシプロフロキサシンを単回投与し、経時的に血液、膀胱、腎臓中の抗生物質の濃度を測定した。シプロフロキサシン濃度の曲線下面積（AUC）は、治療に対する細菌反応は異なるものの、腎臓と膀胱で差はなかった（図S3A）。しかし、血漿中ではAUC/MIC比がフルオロキノロンの有効性を予測する薬物動態学的/薬力学的（PK/PD）目標である125より低かった36。そこで、Guillardら44のPK/PD目標であるAUC/MIC比125より優れた値に到達するために、シプロフロキサシンの濃度をAUCが10.48となる10 mg/kgに増加させた。この投与レジメンは、ヒトにおけるシプロフロキサシン250mg×2/日の治療と同じAUCを提供する45。この高濃度のシプロフロキサシンで、後期対照群と比較して膀胱内の細菌数を0.53 log減少させた（p = 0.0642）。しかし、膀胱を滅菌することはなく、2.5 mg/kgシプロフロキサシンまたは10 mg/kgシプロフロキサシンで処理した膀胱の間で細菌数に有意差は認められなかった（p > 0.9999）ため、この差は臨床的には重要でないようであった。対照的に、2/7および6/7無菌腎臓および尿では、それぞれ腎臓および尿の生存率が有意に低下した（図2B～2E；表S2）。
シプロフロキサシン10 mg/kg投与後、腎臓および尿中の細菌数が有意に減少したのに対し、膀胱では無反応であったことは、マウスを2種類の尿路病原株CFT073+TMおよびUTI89+TMに感染させたときにも確認された（図S2；表S2）。生存菌の中で非分裂画分が濃縮されていることは、PAS133株で観察されたことと一致していた（図S2）。
膀胱内の細菌はこの時点ではまだ活発に分裂しているため、より早い時期、例えば感染発症後24時間の治療で、感染をより良好に除去できるのではないかと考えた。膀胱内の細菌数は早期の対照と比較して10倍減少したが、シプロフロキサシンを午後24時間投与しても、後期の対照と比較して膀胱内の細菌数は有意に減少せず、細菌数は午後48時間の投与と同程度であった（図2F）。
膀胱リザーバーは、膀胱透過化およびシプロフロキサシンの複数サイクルにもかかわらず、完全には根絶されない
細菌はエンドソームに存在することができるため43 、膀胱におけるシプロフロキサシンの失敗が、酸性pHにおけるこの抗生物質の活性低下によって説明できるのではないかと考えた。様々なpH条件下でMIC解析を行ったところ、大腸菌PAS133株に対して、シプロフロキサシンのMICはpH7で0.008mg/LからpH5で2mg/Lまで上昇することがわかった。そこで、酸性pH46でより優れた活性を示し、他のキノロン系抗菌薬と同程度の細胞透過性47を有するデラフロキサシン10 mg/kgをマウスに投与したところ、推奨用量である300 mg 1日2回投与でヒトで観察される薬物動態パラメータ（AUCおよびピーク濃度）に近い結果が得られた48,49。膀胱内濃度はMICの1,000倍以上であったにもかかわらず（図S3B）、デラフロキサシンを投与しても膀胱内の細菌数を減少させることはできなかった（図2B～2D）。
膀胱粘膜には非常に強い透過性バリアがあることが知られている。したがって、キノロン系抗菌薬のように細胞培養アッセイでは細胞内細菌に有効な抗生物質も、生体内では有効でない可能性がある。この仮説を検証するため、ATCを投与したマウスからUTI89+TM感染膀胱を採取し、回路活性化のための生体外実験を行った。一方では、感染膀胱に100×MICのシプロフロキサシンまたは100×MICのデラフロキサシンを4時間投与した後、ホモジナイズしてプレーティングした。一方、感染膀胱をTriton X-100でホモジナイズして膀胱粘膜を透過化し、100×MIC ciprofloxacinまたは100×MIC delafloxacinで4時間処理してからプレーティングした。透過化により、シプロフロキサシンとデラフロキサシンの有効性が向上し、膀胱の抗生物質不応答における膀胱粘膜の役割が確認された16。しかし、非分裂菌のサブセットは透過化にもかかわらず、両方のキノロン系抗菌薬で処理しても生存し、膀胱内に耐性菌が存在することが確認された（図2G）。興味深いことに、デラフロキサシンによる治療は、いずれの実験においてもシプロフロキサシンよりも効率的であった（統計学的に有意ではなかったが）。
尿路結石を再発した女性は数サイクルの抗生物質治療を受けることが多いため、抗生物質治療を繰り返すことで膀胱内の大腸菌を根絶できるかどうかを検討した。これを検証するため、マウス群にシプロフロキサシンの48時間投与を5日おきに1、2、3サイクル行った。複数回の治療を行っても、各治療終了時の膀胱内の細菌数は対照群と比べて有意に減少しなかった（図3）。
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図3シプロフロキサシンを複数回投与しても膀胱内の細菌を除去できない
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異なる感染部位における細菌の生存に影響する表現型および環境因子
細胞分裂回路のレポーターは、複製状態と抗生物質の生存を関連付ける。以前の報告とは対照的に29、我々は抗生物質投与後、すべての投与マウスで非分裂細菌が濃縮されることを観察した。この観察結果は、腎臓、膀胱、尿において、たとえ抗生物質のクラスが異なっていても、また3つの細菌株すべてにおいて一貫していた（図2およびS2）。次に、細菌の生存が耐性の出現に起因するかどうかを検討した。本研究で使用したさまざまな抗生物質の存在下で、また3株すべての分裂コロニーと非分裂コロニーについて、生き残った細菌の抗生物質感受性試験を行った。いずれの条件においても、治療に使用した抗生物質に対する遺伝的耐性は観察されなかった。抗生物質耐性と持続性により、細菌細胞はMICを上昇させることなく、致死的な抗生物質処理から生き延びることができる。また、元の菌株と比較して、同様の死滅動態を示した（データは示していない）。
私たちは当然、より高い耐性や持続性プロフィールをもたらす変異を細胞が獲得した可能性はないかと考えた。そこで、複数回のシプロフロキサシン治療（3〜4サイクル）または1コースのセフォタキシム治療を受けた感染マウスと未治療マウスの膀胱と腎臓から採取した生存コロニーについて、全ゲノム配列決定を行った。臓器あたり8〜15コロニーのゲノムを配列決定し、マッピング、バリアントコーリング、徹底的なフィルタリングを行った結果、26の変異しか見つからなかった。変異のほとんどは低頻度の多型であり、耐性遺伝子や寛容／持続性遺伝子への収束や、特定のマウスの臓器内での収束、あるいは異なるマウス間での収束を示す証拠はなかった表S4）。
シプロフロキサシンに対するin vitroでの複製状態および持続性レベルは、腎臓における抗生物質不応答と相関する
耐性と持続性は、静止状態や低速あるいは非成長と関連している可能性がある。生き残ったクローンには耐性や持続性／寛容性を付与する変異が認められなかったため、臨床分離株で観察された既存の耐性や持続性が、尿路結石モデルにおけるin vivoでの生存と相関するかどうかを検証した。このような持続性株と治療失敗との相関は、肺感染モデルマウスにおけるシュードモナス分離株で観察されている50。シプロフロキサシンに感受性で（表1）、PAS133株、CFT073+TM株、UTI89+TM株（図4A）と比較して観察されたOD600nmと増殖曲線の違いに示されるように増殖プロファイルが異なり、図4Aのタイムキル曲線に示されるようにin vitroでの生存率が高いUPEC株、患者尿から分離されたNILS 69株51（B2系統、ST7340、Oneg:H4）を選択した。この臨床株に回路を挿入した後、マウスにシプロフロキサシンを感染・投与した。対照感染マウスの臓器における分裂菌の割合は、PAS133株、CFT073+TM株、UTI89+TM株と比較して低かった（図4B）。また、同用量のシプロフロキサシンで処理しても、PAS133株、CFT073+TM株、UTI89+TM株で観察されたのとは異なり、膀胱だけでなく腎臓の菌数も減少しなかった（図4C）。他の株と同様に、生存菌は基本的に非分裂菌であった（図4D）。
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図4in vitroでの遅い分裂とシプロフロキサシンに対する持続性は、腎臓における抗生物質不応答と相関する。
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次に、複製状態がin vivoでのシプロフロキサシンの生存に単独で関与しているかどうかを検討した。このため、UTI89+TM株を100mg/Lのリファンピシンを含む寒天平板上にプレーティングして選択したRpoB S531L変異体に注目することにした。細菌RNAポリメラーゼのβサブユニットをコードするrpoB遺伝子のこの非致死的変異は、菌株の増殖プロファイルに影響を与えた（最大増殖速度1.161 h-1 vs UTI 89+TMの1.532 h-1, p = 0.0286）（図5A）。この株はin vitroでシプロフロキサシンにより速やかに死滅した（図5B）。興味深いことに、マウス感染後、分裂している細菌の割合が低く、in vivoでの複製速度が遅いことが確認された（図5C）。さらに、シプロフロキサシン処理は腎臓においてUTI89+TM RpoB S531L株を効果的に死滅させ（図5D）、in vitroでも観察された持続性に対する影響がないことを確認した。
図5 抗生物質に対する生存率
図5in vivoにおける抗生物質に対する生存率は、細菌の持続性にも関連する可能性がある。
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次に、in vivoでの生存における他の遺伝的メカニズムの関与を調べたいと考えた。尿路結石患者から分離されたシプロフロキサシン持続性株（NILS 77：B2系統、ST7344、O158:H34）を選択した51。このNILS 77+TM株は、in vitroでシプロフロキサシンに対する持続性が増加し、ミューラー・ヒントン（MH）培地ではUTI89と同程度に増殖した（図5Eおよび5F）。しかし、in vivoでは、TM回路によって腎臓の分裂細胞の割合がより低く観察され（図5G）、複雑な環境を研究できるin vivo尿路結石モデルの必要性が確認された。興味深いことに、シプロフロキサシンに対する生存率は、in vitroで観察されたように、腎臓でより高いことが観察された（図5H）。
この結果は、腎臓での生存には菌株の複製状態と持続性レベルの両方が重要であることを示している。最後に、膀胱では、RpoB S531L変異株とNILS 77+TMの生存率が統計的に有意に低下したにもかかわらず、細菌量の減少は緩やかで、すべての菌株間で同等であった（UTI89+TMとNILS 69+TMでは0.4 log、PAS133では0.5 log、CFT073+TMとNILS 77+TMでは0.7 log、UTI89+TM RpoB S531Lでは1.2 log）（図2、4、5、S2）。
これまでの知見と一致して、生存菌はすべての感染部位でほとんどが非分裂性であった。全体として、今回の結果は、尿路結石症における感染部位の違いによる生体内での細胞分裂と抗生物質の持続性の関連性を強調するものであった。
考察
ここでわれわれは、分裂状態レポーターを持つ菌株を用いて合成生物学的手法を用い、細菌の分裂の不均一性を経時的に追跡した。蛍光レポーターとは異なり、私たちが組み込んだ回路はATCに曝露された瞬間の分裂状態を記録するため、マウスを犠牲にする前にイベントを記録し、特に尿中の縦断的モニタリングを行うことができる28,29。われわれは、腎臓、尿、膀胱における細菌数と分裂の動態を、抗生物質投与の有無にかかわらず、感染後22日まで追跡した。除菌と抗生物質反応における不均一性は解剖学的部位間で有意に異なり、細菌の生存に影響を与えた。尿路結石感染症は頻度が高く、再発も多いことから、生体内における非反応の根底にある因子を理解することは極めて重要である18。
この研究から、膀胱では、細菌は主に最初の24時間以内に活発な分裂を行うが、その後は休眠状態に入ることが明らかになった。蛍光顕微鏡および電子顕微鏡を用いた研究により、これらの休眠細胞内リザーバーは後期エンドソーム内に存在することが確認されている。最近のin vitroでの研究17では、シプロフロキサシンはMIC前後の濃度で99.9％の細胞外細菌を死滅させたが、細胞内細菌に対しては、殺菌活性を得るためにMICの100倍以上の濃度が必要であった。細胞内では、殺菌曲線は二相性の動態を示し、薬剤耐性の亜集団の存在を示唆した。代謝休眠状態にある亜集団の存在は、TIMERbac蛍光によって確認された。このように、膀胱細胞内の細菌は抗生物質から機械的に保護されているだけでなく、細胞内環境が細菌の代謝を変化させ、in vitroでの持続菌の形成につながっている。このような細胞内細菌は、酸性pH（pH5）を特徴とする後期エンドソームに存在する。シプロフロキサシンは、このような酸性環境では活性が低下する可能性がある。このことは、抗生物質に対する無反応は多因子によるものであり、pHの影響だけに起因するものではないことを示唆している。休眠状態に入る前に活発に分裂している細菌を標的にするため、シプロフロキサシンによる早期治療を試みた。しかし、この早期治療では膀胱内の細菌数を効果的に減少させることはできなかった。この知見は、膀胱オルガノイドモデルで実証されたように、細胞内リザーバー形成は感染後24時間以内の早い時期に起こり、IBCと同時に起こるという概念と一致する53。膀胱粘膜バリアは非常に強固であるため、透過処理した膀胱に対するデラフロキサシンの活性を調べた。細菌細胞を完全に根絶することはできなかったが、デラフロキサシンはシプロフロキサシンよりも、静止して増殖していない細菌を殺すのに適しているようであった。
尿検体中のIBCおよび糸状菌の存在は、膀胱炎の女性および再発性尿路結石症の小児で観察されている54,55。細胞内UPECおよびその他の菌種も、再発性膀胱炎患者の膀胱組織生検で検出されている56,57。
縦断的な系統学的研究により、再発性尿路結石症の約半数は異なるUPEC株への再感染によるものであり、半数は腸管由来または尿路内の持続感染による類似のUPEC株への再発によるものであることが明らかになった58,59,60,61。興味深いことに、Stracyら62は、再発症例の30%で抗生物質治療後に耐性が獲得され、その後株の入れ替わりによるものであることを示した。同じ株で再感染した症例は、使用した抗生物質に対して感受性のままであった。我々の研究は、多様な作用機序と特性を持つ抗生物質の投与にもかかわらず、感染が膀胱内に持続することを裏付けている。すべての尿路結石症例が再発するわけではなく、既知および未知の要因が再発の引き金となる。例えば、膣内微生物群集の一般的なメンバーであるGardenerella vaginalisへの暴露は、尿路上皮剥離を介したリザーバーからの大腸菌の出現を誘導する。
さらに、我々の観察から、ほとんどの細菌が腎臓と尿中で分裂していることが示された。抗生物質による治療後、非分裂細胞の濃縮が観察され、難治性感染症における非分裂細胞の役割の可能性が強調された。分裂している細菌が存在する膀胱もあることから、ATCが組織に到達しなかったという事実は除外される。非分裂菌の割合が増加したことから、in vivoでの抗生物質耐性または持続性の出現が疑われた。表現型検査と塩基配列決定では、耐性、寛容性、持続性につながる遺伝的変化への収束は見られなかった。シークエンシングに選んだ生存細胞の数は限られていたかもしれないが、表現型と遺伝子型の両結果から、腎臓と膀胱における細菌の生存は、感染中の遺伝子変異や後天的耐性によるものではなく、特定の微小環境における細胞の生理的状態に大きく依存していることが示唆された。抗生物質と細菌との相互作用を単一細胞レベルで調べたわけではないが、膀胱で検出されたシプロフロキサシンとデラフロキサシンの有意な濃度は、それが細菌の一部に到達した可能性が高いことを示唆している。抗生物質と細菌との相互作用をより深く理解するために、その後の単細胞解析や顕微鏡実験を行うことができる64,65。
細菌が休眠状態を示し、抗生物質治療に対する感受性が低下するin vivo耐性の臨床的妥当性については、いまだに議論が続いている。しかし、再発性感染症の治療において、耐性菌や持続性菌を考慮することの重要性を示すエビデンスが増えつつある。同様に、サルモネラ感染症14,68,69,70,71や結核23においても、耐性菌や難分解性菌が感染症の再発に関与している。尿路結石に関しては、患者から分離された常在性大腸菌および尿路結石性大腸菌のライブラリーをスクリーニングした結果、これらの細菌に高度な持続性を付与するhipA遺伝子の23の変異体が同定された6。このことは、再発性尿路結石では持続性または耐性菌がより多くみられる可能性を示唆しており、効果的な治療のためにはこれらの細菌集団を考慮する必要性を強調している。
興味深いことに、in vitroで高い生存率を示した2つの臨床株（NILS 69 + TMおよびNILS 77+TM）にも回路を組み込み、in vivoでも高い生存率を示した（図4および5）。また、in vitroで観察された増殖の遅さを、in vivoの尿路結石モデルでも再現することができた。使用した全菌株において、膀胱内でのクリアランスは見られなかった。しかし、処理したマウスの腎臓では、高い非分裂率と高い生存率が観察された。このことは、in vivoでの細菌の反応を評価する際に異なる環境を考慮する必要性を強調し、細菌が異なるニッチで生き残るために使用する異なるメカニズムを示唆している。in vivo尿路結石モデルにおけるin vivo生存メカニズムのさまざまな役割を評価するために、より多くの臨床分離株を含むさらなる研究を行うべきである。
全体として、この研究は、in vivo環境における抗生物質の分裂と生存をよりよく評価するための実験的ツールを使用する研究努力に貢献するものである。多くの表現型がin vitroで観察されるが、複雑なin vivo環境における細菌の応答を特徴づけることは、薬剤治療の有効性を向上させるために必要である。生体内での細菌応答は、宿主の免疫系、微生物間の相互作用、異なる組織や細胞型の存在など、さまざまな要因に影響される可能性がある。従って、より効果的な抗生物質治療を開発するためには、実験室での観察と関連する複雑なシナリオとのギャップを埋めることが不可欠である。
STAR★メソッド
主要リソース表
試薬またはリソースソースの識別子
細菌株およびプラスミド
細菌株表 S3 参照 N/A
pKD46 表S3参照 N/A
オリゴヌクレオチド
プライマー表 S3 参照
化学物質、ペプチド、組換えタンパク質
ミューラーヒントン（MH）ブロス Becton, Dickinson Company 212322
寒天 Invitrogen 30391023
シプロフロキサシン Sigma-Aldrich 17850-5G-F
セフォタキシムフィッシャーサイエンティフィック BP2951-1
ホスホマイシンシグマアルドリッチ P5396-5G
グルコース6リン酸シグマアルドリッチ G7879-1G
エニドロテトラサイクリン（ATC）シグマアルドリッチ 94664
デラフロキサシンメナリニ 19DEL1
クロラムフェニコールシグマ・アルドリッチ C0378-25G
カナマイシン Sigma-Aldrich K1876-5G
X-gal フィッシャーサイエンティフィック R0941
血清オーテック 600502
Triton X100 Sigma-Aldrich 9002-93-1
実験モデル生物/系統
CBA/J（雌；8-10 週齢） Janvier labs

シャルルリバーラボ IMSR_JAX:000656
ビーズ付き1.5 mLチューブ MPBio 6914801C
セフォタキシムビアトリス ART-8258-02
ホスホマイシンデルベール 1752120911E01
デラフロキサシンメナリーニ 19DEL1
シプロフロキサシンシグマ・アルドリッチ 17850-5G-F
ソフトウェアとアルゴリズム
GraphPad Prism V10 GraphPad Software, Inc. SCR_002798
BioRender BioRenderソフトウェア SCR_018361
BreSeq76 V0.35.0 N/A SCR_010810
Unicycler V0.4.8 Unicyclerソフトウェア SCR_024380
新しいタブでテーブルを開く
リソースの可用性
リードの連絡先
リソースおよび試薬に関する詳細情報およびリクエストは、リードコンタクトであるImane El Meouche (imane.el-meouche@inserm.fr)までご連絡ください。
材料の入手可能性
本研究で作製された株は、要請があれば主任連絡先から入手可能である。
データおよびコードの入手可能性
データの再分析に必要な追加情報は、要請があれば主担当者から入手可能である。シーケンスデータのフィルターおよび解析に使用したRスクリプトは、このURLにアップロードされている： https://github.com/A-BN/coliMUTI。
実験モデルと被験者の詳細
細菌株とプラスミド
すべてのin vitro実験は、Mueller-Hinton（MH）ブロスまたは寒天添加MHブロス（Becton, Dickinson Compagny社製BBL Mueller-Hinton II Broth cation adjusted）を用いて行った。シプロフロキサシン（Sigma-Aldrich, Saint-Quentin Fallavier, France）、セフォタキシム（Sigma-Aldrich, Saint-Quentin Fallavier, France）、ホスホマイシン（Sigma-Aldrich, Saint-Quentin Fallavier, France）、エニドロテトラサイクリン-ATC（Sigma-Aldrich, Saint-Quentin Fallavier, France）、デラフロキサシン（Menarini, Rungis, France）。
PAS133株は、Kotulaら28およびCertainら29に発表されている。この株は、単離された常在性マウス大腸菌株で、λファージのcI/Croエレメントに基づく双安定遺伝子トグルスイッチを持つように操作されている。アンヒドロテトラサイクリン(ATC)曝露により細菌が分裂する場合、cI濃度は3～4回の細胞分裂を経て希釈により減少し、LacZ(LacZ+)の発現が可能になる。
LacZ+の表現型はATCを除去した後も保持され、ATC曝露時の細菌分裂の「記憶」につながる。ATCにさらされたときに分裂していない細菌は、LacZ-のままである。構成要素はPCR、市販の合成、オーバーラップ伸長PCRを組み合わせて構築され、組換えによって大腸菌TB10に挿入された。その後、このエレメントはP1vir導入によってこのマウス糞便大腸菌に導入された。この回路はレポーターエレメントとトリガーエレメントの両方からなる。レポーターエレメントはlacZの上流に挿入されたcI/croオペロンであり、トリガーエレメントはcroの2番目のコピーの上流にあるtetAプロモーターである。オフ」状態では、cIタンパク質が発現し、CroとLacZの発現を阻害する。引き金となるアンヒドロテトラサイクリン（ATC）にさらされると、Croの発現が増加し、cIが抑制され、最終的にCroの抑制が解除され、LacZの発現が可能になり、それによって細胞はLacZ-からLacZ+の表現型に変化する。cIタンパク質が希釈されるには約3-4回の細胞分裂が必要であり（8-16倍）、その結果、cI機能活性は99％以上から約20％-40％に低下する77。
大腸菌CFT073株＋TM78を得るために、トリガー配列とメモリー配列をPCR増幅し（表S3のプライマー配列を参照）、λ-Redリコンビナーゼを発現するpKD46組換えヘルパープラスミドを含むCFT073にエレクトロポレーションにより順次導入した79。2つのエレメント（トリガーはaraBとaraCプロモーターの間、メモリーは上流のlacZ）の挿入と配列は、PCRとサンガー配列決定により確認した。同じ実験をUTI89、NILS 69、NILS 77でも行った。菌株の出所を表S3に示す。
UTI89+TM RpoB S531L変異体は、UTI89+TM株の一晩培養を100mg/LリファンピシンMH寒天平板にプレーティングすることにより得られ、変異体の全ゲノム配列決定が行われた。
腎盂腎炎モデルマウス
すべての動物を調節ケージに収容し、水と餌に自由にアクセスできるようにした。腎盂腎炎プロトコール（APAFIS #4950および39318 ）は、フランス研究省および動物実験倫理委員会の承認を得た。体重20～22gの8週齢の雌性CBA/Jマウス（Janvier lab, Charles River, RRID:IMSR_JAX:000656）を既述の腎盂腎炎の実験モデルに用いた80,81,82。
ルリアベルタニ（LB）ブロスで一晩培養した後、8000×gで16分間遠心分離して、細菌接種片を得た。ペレットを1～4mLの滅菌生理食塩液に懸濁し、最終接種量を5.109 CFU/mLとした。腎盂腎炎および膀胱炎は、以前に記載されたとおりに誘導した80,81。全身麻酔（ケタミン 100 mg/kg 体重およびキシラジン 10 mg/kg 体重を腹腔内投与）後、異なる菌株（PAS133、 CFT073+TM、UTI89+TM、NILS 69+TM、UTI89+TM RpoB S531L 変異体、NILS 77+TM）の 50 μL（108CFU）を尿道カテーテルから膀胱に注入した。
方法の詳細
in vitroでの増殖と抗生物質の生存
増殖曲線はMH培地で行った。細菌は一晩増殖させ、新鮮な培地で1:10,000に希釈した。自動分光光度計（Tecan Infinite 107 F200PRO, Männedorf, Switzerland）を用いて、37℃で24時間、5分ごとに600nmの光学濃度を測定した。最大増殖率は、Rソフトウェアを用いてlogOD600の微分値の最大値として求めた83。
シプロフロキサシン、デラフロキサシン、およびセフォタキシムの最小発育阻止濃度は、EUCASTガイドライン84に準拠したブロスマイクロダイリューション法で測定した。ホスホマイシンの最小発育阻止濃度は、EUCASTガイドライン84に準拠した寒天希釈法で、培地に25μg/mLのグルコース-6-リン酸（G6P）を添加して測定した（Sigma-Aldrich, Saint-Quentin Fallavier, France）。
PAS133、CFT073+TM、UTI89+TM、UTI89+TM RpoB S531L変異体、NILS 69+TMおよびNILS 77+TMのシプロフロキサシンに対する時間キル曲線は、MHブロス中で行った。菌は一晩増殖させ、新鮮なMHで1:10,000に希釈した。4時間後にシプロフロキサシン1μg/mLを添加した。非分裂細胞に対する時間死滅曲線を得るために、PAS133を一晩培養し、生理的血清で1:100に希釈した。洗浄後、37℃で0、0.5、1、3、24時間後に、適切な培養希釈液100μLをMH寒天プレートにプレーティングすることにより、生存細胞をカウントした。検出下限は1 log10 CFU/mLであった。
シプロフロキサシン、セフォタキシム、ホスホマイシンをMH寒天培地で培養し、生存菌の殺滅曲線を作成した。細菌を一晩培養した後、シプロフロキサシン2.5μg/mL、ホスホマイシン256μg/mL＋G6P 25μg/mL、セフォタキシム32μg/mLを含む新鮮なMHで1:100に希釈した。以下の時点で、適切な培養希釈液100μLをMH寒天プレートにプレーティングすることにより、生存細胞をカウントした：検出下限は1 log10 CFU/mLであった。
In vivo抗菌処理
セフォタキシム、ホスホマイシン、デラフロキサシン、およびシプロフロキサシンの殺菌活性を測定するため、各抗生物質につき少なくとも8匹のマウスにPAS133株、CFT073+TM株、UTI89+TM株、UTI89+TM RpoB S531L変異株、NILS 77+TM株、またはNILS 69+TM株を接種した。in vivo実験では、以下の抗生物質を使用した：シプロフロキサシン（Sigma-Aldrich）、セフォタキシム（Viatris）、ホスホマイシン（Delbert）、anydrotetracyclin-ATC（Sigma-Aldrich）、デラフロキサシン（Menarini）。
接種1日後または2日後に、2.5mg/kgまたは10mg/kgのシプロフロキサシンを1日2回、2日間マウスに皮下注射した（4回注射）。シプロフロキサシンの最終投与24時間後にマウスを犠牲にした。
感染マウスにシプロフロキサシン10 mg/kg44を皮下注射した後の単回投与薬物動態試験は、以前の研究で実施された。1 10 mg/kgの投与レジメンは、シプロフロキサシン250 mgを1日2回投与したヒトの治療に近いピークとAUCをもたらす45。
接種2日後、マウスにセフォタキシム100mg/kgを24時間中6時間投与35、またはホスホマイシン100mg/kgを24時間中4時間ごと投与37,85、またはデラフロキサシン10mg/kgを1日2回2日間皮下投与48,49,35抗生物質の最終投与24時間後にマウスを犠牲にした。
マウスは、犠牲となる前日にATC 0.08mgを腹腔内（IP）で2回注射された。2回目の投与は安楽死より16時間以上前に行った。2回目の投与から16時間待つことで、細菌がプレート上でLacZ+に切り替わるのに十分な量のATCが組織内に残存していないことを確認した。遠心分離および滅菌生理食塩水による洗浄の前後で、分裂している菌の割合に差はなかった。
尿は犠牲になる直前の自然排尿時に採取した。膀胱と腎臓を無菌的に取り出し、1mLの生理食塩水でホモジナイズした。この溶液またはその希釈液100マイクロリットルを、カナマイシン25μg/mL（Sigma-Aldrich, Saint-Quentin Fallavier, France）およびX-gal 60μg/mL（Thermofisher, Asnières-sur-Seine, France）を添加したMH寒天プレートにまき、24～48時間培養した。CFU数を数え、CFU数/組織gで表した。48 時間後に寒天平板上で増殖が認められなかった場合、臓器は無菌とみなし、平板 1 枚あたり 1 CFU の増殖に相当する臓器 1g あたりの log10 CFU と定義し、個々のマウスの臓器重量に相当する値を定量限界とした。
シプロフロキサシンの薬物動態
感染マウスにシプロフロキサシン2.5 mg/kgまたはデラフロキサシン10 mg/kgを皮下注射し、単回投与薬物動態試験を行った。8週齢のCBA/J雌性マウスにPAS133株108 CFUを経尿道的に接種した。注射48時間後にシプロフロキサシン2.5 mg/kgまたはデラフロキサシン10 mg/kgを単回皮下投与した。シプロフロキサシンまたはデラフロキサシン注射後15分、30分、45分、60分、90分、120分、240分、360分に、3～4匹の麻酔マウスからヘパリンを含むバキュテイナーに心臓内穿刺により500μlの血液サンプルを得た。血漿は遠心分離で分離し、-20℃で保存した。膀胱と腎臓も犠牲後無菌的に取り出し、1mLの滅菌水でホモジナイズした。ホモジネートのアリコートは-20℃で保存した。シプロフロキサシンの高感度定量法を開発し、標準添加法で検証した。標準添加は、マトリックスの影響が最小化されると仮定されるため、測定からマトリックスの影響を排除するために使用された。
シプロフロキサシンまたはデラフロキサシンの水溶液を3種類の濃度で調製した。各サンプルについて、20μlのシプロフロキサシンまたはデラフロキサシン溶液（30、60、120ng/ml濃度のいずれか）を3分注した。タンパク質沈殿のために400μlのアセトニトリルを加えた。遠心分離（14500rpmで15分）後、上清1マイクロリットルをLC-MS/MSシステムに注入した。分離は、10℃で、ガードカラム（C18ウォーターズBEH 1.7μm、内径10×2.1mm）で保護された分析カラム（C18ウォーターズBEH 1.7μm、内径50×2.1mm）を用いて、200μL/分の流速で、バイナリー高圧グラジエントモードで行った。移動相は水中0.1%ギ酸とアセトニトリル中0.1%ギ酸で、ランタイムは合計5分（0%Bで0.5分、0 à 95%Bで0.5分、95%Bで2分、95 à 0%Bで0.5分、0%Bで1.5分）。カラム溶離液をMS装置のエレクトロスプレーイオン化（ESI）源に導き、MS分析を行った。
装置はVanquish液体クロマトグラフとThermo Altis質量分析計（Thermo社、San Jose、USA）で構成された。使用したスプレー電圧は3.5kVで、キャピラリーおよび気化器の温度はそれぞれ325℃および350℃に設定した。シプロフロキサシンまたはデラフロキサシンは、単位質量分解能で陽性多重反応モニタリング（MRM）を用いて検出した。MRMトランジションは332.1 à 288.2で、18.5Vのコリジョンエネルギー、0.25msのドエルタイムで行った。データ取得、MRMクロマトグラムの統合、および標準物質の添加計算は、Trace finderソフトウェア・バージョン4.1プラットフォーム（Thermo,San Jose, USA）で実行した。標準物質の添加については、勾配と切片関数を用いて単純な線形最小二乗解析を行った。
膀胱透過実験
8週齢のCBA/J雌性マウスにUTI89+TM株108 CFUを感染させ、犠牲となる前日にATC 0.08 mgを腹腔内に2回投与した。感染後2日目にマウスを犠牲にした。その後、16個の膀胱を、1μg/mLのシプロフロキサシン（8個）または10μg/mLのデラフロキサシン（8個）（100×MIC）を加えた1mLの生理食塩液に入れ、37℃で4時間撹拌培養した。その後、膀胱をホモジナイズし、キャリーオーバー効果を避けるために 8000 rpm で 10 分間遠心した。CFU と LacZ+ 画分を LB X-gal 寒天培地プレートへの連続希釈プレーティングで測定した。
8個の膀胱は、犠牲後、直ちに生理食塩水と0.025%のTriton X-100でホモジナイズした。初期 CFU と LacZ+ 画分を連続希釈プレーティングで測定した。ホモジネートを2つに分け、前半は1μg/mLのシプロフロキサシン、後半は10μg/mLのデラフロキサシンとともに37℃で4時間、撹拌しながらインキュベートした。キャリーオーバーの影響を避けるため、ホモジネートを 8000 rpm で 10 分間遠心した。CFUとLacZ+画分は、LB X-gal寒天培地プレートへの連続希釈プレーティングにより測定した。
全ゲノム配列決定とバイオインフォマティクス解析
PAS133株の全ゲノムシークエンシングは、正確なショートリードを生成するために、MiniSeq Platform上でイルミナ（Illumina, Cambridge, UK）のペアエンドシークエンシング2x150bpを用いて行った。並行して、Oxford Nanopore Technologies MinIONプラットフォームでR9.4フローセルを用いてゲノムをシーケンスし、ロングリードを作成した。正確なショートリードIlluminaとNanoporeロングリードを用いたUnicycler software V0.4.8によるハイブリッドアセンブリにより、高品質なアセンブリが得られ、その後のゲノム解析に5053320 bpの長さの参照配列が作成された86。
感染/治療後にマウスから単離したコロニーを、NextSeq 500/550 Platform上でイルミナのペアエンドシーケンス2x150bpを用いてシーケンスした。簡単に説明すると、Macherey-NagelのゲノムDNA NucleoMag組織キットを用いて8～15個のコロニーからDNAを抽出し、ILMN DNA (M) Tagmentation kitとIDT for Illumina DNA/RNA UD Indexes kit A/B/C/Dを用いてライブラリーを調製し、インデックスを付けた。コロニーは、セフォタキシムを1コース投与したマウス2匹、シプロフロキサシンをそれぞれ3サイクルおよび4サイクル投与したマウス2匹および3匹、ならびにコントロール2匹の腎臓および膀胱から得られた。
BreSeq76 V0.35.0パイプラインを使用して、マウスの臓器から得られた異なる系統のイルミナリードをPAS133参照配列に対してアライメントすることにより、変異を同定した。最終データのフィルターおよび解析には、インハウスのRスクリプトを使用した。すべての関連スクリプトはこのURLにアップロードされている: https://github.com/A-BN/coliMUTI.
定量化と統計解析
結果は連続変数の平均 +/- SEM で表した。連続変数はノンパラメトリック検定（多重比較を調整したKruskal-Wallis検定、2群についてはMann Whitney検定）で比較した。p値が0.05未満を有意とした。解析はGraphpad Prismを用いて行った。統計的な詳細については、図の説明を参照のこと。
謝辞
PAS133株についてはPamela Silverの研究室に、in vivo実験についてはBenoit GachetとMaïté Blancに、PAS133とrpoBのゲノム配列決定についてはBénédicte CondamineとOlivier Clermontに、抗生物質の投与についてはLaurent MassiasとAbderrahmane Rabaïに感謝する。Olivier TenaillonとArnaud Gutierrezには議論に、Ivan Maticには議論と原稿の批評的読解に感謝する。ビシャット・キャンパスのCRI（Centre de Recherche sur l'Inflammation）動物施設に感謝する。本研究は、Agence Nationale de la RechercheのProgramme d'Investissements d'Avenir priority research program on antibiotic resistance（参照番号ANR20-PAMR-0001）およびÉmergence en Recherche 2020 de l'IdEx Université Paris Cité（参照番号RM99J20IDXA8）の支援を受けた。A.A.はAssistance Publique Hôpitaux de Paris (2020-10-3-Amoura)から修士インターンシップの奨学金を受けた。グラフの抄録はbiorenderを用いて作成した。
著者の貢献
I.E.M.、A.A.、A.L.、B.F.が研究の概要を説明し、実験を計画した。A.A.、C.P.、S.D.、C.C.、A.B.、F.C.が実験を行った。E.B.とM.L.は抗生物質の投与量とpk解析を行った。M.M.は全ゲノム配列を決定した。A.B.-N.とM.M.は全ゲノム配列決定を行った。I.E.M.、A.A.、A.L.、B.F.、M.A.I.、E.D.がデータを解釈した。I.E.M.とA.A.は全著者の協力を得て原稿を執筆した。
利害関係
著者らは、競合する利益はないと宣言している。
補足情報
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ドキュメントS1。図S1-S3、表S1-S4、補足文献
参考文献
ロック J.C.W.
ヤング J.W.
フォンテス M.
エルナンデス・ヒメネス M.J.
エロウィッツ M.B.
細菌のストレス応答における確率的パルス制御。
Science. 2011; 334: 366-369
https://doi.org/10.1126/science.1208144
論文で見る
スコープス (156)
パブコメ
クロス
グーグル奨学生
シャー D．
チャン Z.
Khodursky A.B.
カルダル N.
クルグ K.
ルイス K.
パーシスター：大腸菌の明確な生理的状態。
BMC Microbiol. 2006; 6: 53
https://doi.org/10.1186/1471-2180-6-53
論文で見る
麹菌
PubMed
クロス
グーグル奨学生
ケレンI.
カルダルN.
スポアリングA.
ワン Y.
ルイス K.
パーシスター細胞と抗菌薬耐性。
FEMS Microbiol. Lett： 13-18
https://doi.org/10.1016/S0378-1097(03)00856-5
論文で見る
日本
パブコメ
クロス
グーグル奨学生
ブラウナーA.
フリドマンO.
ゲフェンO.
バラバンN.Q.
抗生物質治療に対する抵抗性、耐性、持続性の区別。
Nat. Rev. Microbiol. 2016; 14: 320-330
https://doi.org/10.1038/nrmicro.2016.34
論文で見る
スコープス (925)
PubMed
クロス
グーグル奨学生
バラバン N.Q.
ヘレイン S.
ルイス K.
アッカーマン M.
オルドリッジ B.
アンデルソン D.I.
ブライニルセン M.P.
ブマン D.
カミッリ A.
コリンズJ.J.
他。
抗生物質の残留性に関する研究の定義とガイドライン。
Nat. Rev. Microbiol. 2019; 17: 441-448
https://doi.org/10.1038/s41579-019-0196-3
論文で見る
スコープス (642)
PubMed
クロス
グーグル奨学生
シューマッハM.A.
バラニ P.
ミンJ.
チナム N.B.
ハンセン S.
ヴュリッチ M.
ルイス K．
ブレナン R.G.
HipBAプロモーターの構造から遺伝性多剤耐性の基盤が明らかになった。
Nature. 2015; 524: 59-64
https://doi.org/10.1038/nature14662
論文で見る
スコープス (166)
PubMed
クロス
グーグル奨学生
ファンデンベルグB.
ミヒエルスJ.E.
Wenseleers T.
ウィンデルス E.M.
ボーア P.V.
ケステモント D.
デ・ミースター L．
フェルストレペン K.J.
フェルストレーテン N.
フォーバート M.
Michiels J.
抗生物質の使用頻度が大腸菌の持続性を急速に進化的に適応させる。
Nat. Microbiol. 2016; 1: 16020
https://doi.org/10.1038/nmicrobiol.2016.20
論文で見る
スコープス (187)
PubMed
クロス
グーグル奨学生
エリクソンK.E.
ウィンクラーJ.D.
グエン D.T.
ギル R.T.
チャタジー A.
トレローム：大腸菌の耐性・耐性の多様な表現型に対するトランスクリプトームレベルの寄与のデータベース。
ACS Synth. Biol. 2017; 6: 2302-2315
https://doi.org/10.1021/acssynbio.7b00235
論文で見る
スコープス (9)
Crossref
グーグル奨学生
ウー・N.
He L.
Cui P.
Wang W.
Yuan Y.
Liu S.
Xu T.
Zhang S.
Wu J.
Zhang W.
et al.
同じ大腸菌の遺伝的背景における難分解性遺伝子のランキングは、異なる抗生物質に対する耐性において個々の難分解性遺伝子の重要性が異なることを示している。
Front. Microbiol. 2015; 6: 1003
https://doi.org/10.3389/fmicb.2015.01003
論文で見る
スコープス (69)
PubMed
クロス
グーグル奨学生
メゾンヌーブ E.
ゲルデス K.
細菌性パーシスターを支える分子メカニズム。
Cell. 2014; 157: 539-548
https://doi.org/10.1016/j.cell.2014.02.050
論文で見る
スコープス (478)
パブコメ
概要
全文
全文PDF
グーグル奨学生
モルドヴァーヌ A.L.
ライクロフト J.A.
ヘレイン S.
宿主に対する持続性細菌の影響。
Curr. Opin. Microbiol. 2021; 59: 65-71
https://doi.org/10.1016/j.mib.2020.07.006
論文で見る
スコープス (28)
PubMed
クロス
グーグル奨学生
ロノー S．
ミショーC.
Helaine S.
ニトロソ化ストレスの減少が感染時の抗生物質持続体の再成長を促進する。
Cell Host Microbe. 2023; 31: 993-1006.e6
https://doi.org/10.1016/j.chom.2023.05.002
論文で見る
スコパス (9)
PubMed
概要
全文
全文PDF
グーグル奨学生
バーテル J.A.
キャメロン D.R.
モイソスカB.
ハーゲンセン J.A.J.
プレスラーT.
ソマー L.M.
ルイス K．
モーリン S.
ヨハンセン H.K.
長期感染における細菌の持続性：複雑な宿主環境における出現とフィットネス。
PLOS Pathog. 2020; 16e1009112
https://doi.org/10.1371/journal.ppat.1009112
論文で見る
スコープス (45)
PubMed
クロス
グーグル奨学生
クラウディB.
シュプレーテP.
チルコヴァA.
ペルソニックN.
ザンクル J.
シューマン N.
シュミット A.
Bumann D.
宿主組織におけるサルモネラの表現型変異は、抗菌化学療法による根絶を遅らせる。
Cell. 2014; 158: 722-733
https://doi.org/10.1016/j.cell.2014.06.045
論文で見る
スコープス (226)
パブコメ
概要
全文
全文PDF
グーグル奨学生
ヘレイン S.
チェバートン A.M.
ワトソン K.G.
フォール L.M.
マシューズ S.A.
ホールデン D.W.
マクロファージによるサルモネラの内在化は、非複製性パーシスターの形成を誘導する。
Science. 2014; 343: 204-208
https://doi.org/10.1126/science.1244705
論文で見る
スコープス (550)
PubMed
クロス
グーグル奨学生
ブランゴ M.G.
マルベイ M.A.
複数の抗生物質に直面した尿路病原性大腸菌の持続性。
Antimicrob. Agents Chemother. 2010; 54: 1855-1863
https://doi.org/10.1128/AAC.00014-10
論文で見る
スコープス(260)
PubMed
クロス
グーグル奨学生
ケルケスI.
トゥルケンスP.M.
テンソンT.
ヴァン・バンベーク F.
プトリンシュ M.
Uropathogenic Escherichia coliは、細胞内感染のin vitroモデルにおいて抗生物質耐性と増殖の不均一性を示す。
Antimicrob. Agents Chemother. 2021; 65e0146821
https://doi.org/10.1128/AAC.01468-21
論文で見る
スコープス (6)
クロスリファレンス
グーグル奨学生
フローレス-ミレレスA.L.
ウォーカー J.N.
カパロン M.
ハルトグレン S.J.
尿路感染症：疫学、感染機序、治療オプション。
Nat. Rev. Microbiol. 2015; 13: 269-284
https://doi.org/10.1038/nrmicro3432
論文で見る
スコープス (2164)
PubMed
クロス
グーグル奨学生
Foxman B.
尿路感染症症候群：発生、再発、細菌学、危険因子、および疾患負担。
Infect. Dis. Clin. North Am. 2014; 28: 1-13
https://doi.org/10.1016/j.idc.2013.09.003
論文で見る
スコープス (854)
パブコメ
概要
全文
全文PDF
グーグル奨学生
グプタ K.
フートン T.M.
ネイバー K.G.
ウルトB.
コルガン R.
ミラー L.G.
モラン G.J.
ニコル L.E.
ラズ R．
シェーファーA.J.
他
女性における合併症のない急性膀胱炎および腎盂腎炎の治療に関する国際的な臨床診療ガイドライン：米国感染症学会および欧州微生物・感染症学会による2010年最新版。
Clin. Infect. Dis. 2011; 52: e103-e120
https://doi.org/10.1093/cid/ciq257
論文で見る
日本
PubMed
クロス
グーグル奨学生
ケルン M.B.
ストルーヴC.
ブロムJ.
フリモット・メラー N.
Krogfelt K.A.
メシリナム処理マウスの膀胱における大腸菌の細胞内持続性。
J. Antimicrob. Chemother. 2005; 55: 383-386
https://doi.org/10.1093/jac/dki002
論文で見る
スコープス (52)
PubMed
クロス
グーグル奨学生
フォーサイスV.S.
アーンブルスターC.E.
スミス S.N.
ピラーニ A.
スプリングマン A.C.
ウォルターズ M.S.
ニエルボヴィッチ G.R.
ヒンプスル S.D.
スニトキン E.S.
モブリーH.L.T.
ヒト尿路感染における尿路病原性大腸菌の急速増殖。
mBio. 2018; 9e00186-18
https://doi.org/10.1128/mBio.00186-18
記事で見る
スコープス (71)
クロスリファレンス
グーグル奨学生
ジェイン P.
ワインリックB.C.
カリヴォダ E.J.
ヤン・エイチ
ムンサミー V.
ヴィルチェーズ C.
ワイズブロッド T.R.
ラーセン M.H.
オドネル M.R.
ピム A．
ジェイコブス・ジュニア W.R.
デュアルレポーター・マイコバクテリオファージ（Φ2DRM）は、ヒト喀痰中の既存の結核菌持続性細胞を明らかにする。
mBio. 2016; 7e01023-16
https://doi.org/10.1128/mBio.01023-16
記事で見る
スコープス (59)
クロスリファレンス
グーグル奨学生
モラ＝バウ G.
プラット A.M.
ファン・ロイエンN.
ランドルフ G.J.
アルバート M.L.
インガソールM.A.
マクロファージは尿路感染に対する適応免疫を破壊する。
PLoS Pathog. 2015; 11e1005044
https://doi.org/10.1371/journal.ppat.1005044
論文で見る
スコープス (79)
PubMed
クロス
グーグル奨学生
Li J.
クラウディ B.
ファヌスJ.
チチェロヴァ N.
シアンファネリ F.R.
キャンベル R.A.A.
ブマンD.
組織コンパートメント化が化学療法中のサルモネラ菌の持続性を可能にする。
Proc. Natl. Acad. Sci. USA. 2021; 118e2113951118
https://doi.org/10.1073/pnas.2113951118
論文で見る
スコープス (13)
クロスリファレンス
グーグル奨学生
ハウガン M.S.
ヘルツ F.B.
シャルボンG.
サヒンB.
ローブナー・オレセン A.
フリモット-メラーN.
ヒト尿路感染における大腸菌の増殖速度：抗生物質効果への示唆。
抗生物質（バーゼル）。2019; 8: 92
https://doi.org/10.3390/antibiotics8030092
論文で見る
スコープス (7)
Crossref
グーグル奨学生
Lin L.
ウー Q.
Song J.
Du Y.
Gao J.
Song Y.
Wang W.
Yang C.
マウス腸内細菌の生体内での増殖・分裂パターンを明らかにする。
Sci. アドバンス 2020; 6eabb2531
https://doi.org/10.1126/sciadv.abb2531
論文で見る
スコープス (17)
クロスリファレンス
グーグル奨学生
コチュラ J.W.
カーンズ S.J.
シャケットL.A.
シラジ L.
コリンズ J.J.
ウェイ J.C.
シルバー P.A.
プログラム可能なバクテリアは、哺乳類の腸内で環境シグナルを検出し記録する。
Proc. Natl. Sci. USA. 2014; 111: 4838-4843
https://doi.org/10.1073/pnas.1321321111
論文で見る
スコープス (263)
PubMed
クロス
グーグル奨学生
あるL.K.
ウェイJ.C.
ペゾン M.J.
コリンズ J.J.
In Vivoにおける感染ダイナミクスと抗生物質の効果を解析するための人工細菌の使用。
Cell Host Microbe. 2017; 22: 263-268.e4
https://doi.org/10.1016/j.chom.2017.08.001
記事で見る
スコープス (31)
PubMed
概要
全文
全文PDF
グーグル・スカラー
マルベイ M.A.
シリングJ.D.
ハルトグレン S.J.
膀胱感染症の急性期における持続性大腸菌貯留の確立。
Infect. Immun. 2001; 69: 4572-4579
https://doi.org/10.1128/IAI.69.7.4572-4579.2001
論文で見る
スコパス (659)
PubMed
クロス
グーグル奨学生
フェンロン S.N.
チー Y.C.
Chee J.L.Y.
チョイ Y.H.
クン A.J.
リョウ L.T.
メヘルシャヒ K.S.
ルアン X.
ターナー S.W.
ヤオ F.
チェン S.L.
大腸菌UTI89株のマルチシークエンシングプラットフォームによるシークエンシング。
BMC Res. Notes. 2020; 13: 487
https://doi.org/10.1186/s13104-020-05335-4
論文で見る
スコープス(1)
クロスリファレンス
グーグル奨学生
ザーネルG.G.
ウォークティ A.J.
カルロフスキーJ.A.
ホスホマイシン：急性非合併性膀胱炎に対する第一選択経口療法。
Can. J. Infect. Dis. Med. Microbiol. 2016; 20162082693
https://doi.org/10.1155/2016/2082693
論文で見る
スコープス (63)
クロスリファレンス
グーグル奨学生
ザーネルG.G.
ザーネルM.A.
Karlowsky J.A.
合併症性尿路感染症の治療におけるホスホマイシンの経口および静脈内投与。
Can. J. Infect. Dis. Med. Microbiol. 2020; 20208513405
https://doi.org/10.1155/2020/8513405
論文で見る
スコープス (12)
クロスリファレンス
グーグル奨学生
Blondeau J.M.
尿路感染症管理の最新問題：新規治療オプションとしての徐放性シプロフロキサシン。
Drugs. 2004; 64: 611-628
https://doi.org/10.2165/00003495-200464060-00004
記事で見る
スコープス (44)
クロス
グーグル奨学生
ロッシ B.
スビロウJ.F.
Chau F.
マシアス L.
ディオン S.
ルペール R.
ファンタン B.
ルフォール A.
尿路感染マウスモデルにおける広域β-ラクタマーゼ産生大腸菌に対するセフォタキシムとアモキシシリン・クラブラン酸塩の相乗効果。
Antimicrob. Agents Chemother. 2016; 60: 424-430
https://doi.org/10.1128/AAC.02018-15
論文で見る
スコープス (13)
PubMed
クロス
グーグル奨学生
ヤコブセン L．
ルンドバーグC.V.
フリモット-メラーN.
マウスの実験的上行性尿路感染モデルにおける感受性および低レベル耐性大腸菌分離株に対するシプロフロキサシンの薬物動態／薬力学。
Antimicrob. Agents Chemother. 2020; 65e01804-20
https://doi.org/10.1128/AAC.01804-20
論文で見る
スコープス (5)
クロス
グーグル奨学生
プールベー A.
ゲラン F.
Burdet C.
マシアス L.
Chau F.
キャトワール V.
ファンタンB.
マウス腎盂腎炎における大腸菌耐性株に対するホスホマイシン経口投与の予期せぬ活性。
Antimicrob. Agents Chemother. 2019; 63e00903-19
https://doi.org/10.1128/AAC.00903-19
論文で見る
スコープス (9)
Crossref
グーグル奨学生
Zykov I.N.
サムエルセン Ø.
ヤコブセン L.
スモーブレッケL.
アンデルソン D.I.
スンズフィヨルド A.
フリモットモラーN.
ホスホマイシンの薬物動態および薬力学と、マウス尿路感染モデルにおける広域スペクトルβ-ラクタマーゼ、プラスミド媒介AmpC、およびカルバペネマーゼ産生大腸菌に対する活性。
Antimicrob. Agents Chemother. 2018; 62e02560-17
https://doi.org/10.1128/AAC.02560-17
論文で見る
スコープス (26)
クロス
グーグル奨学生
ザイラーH.J.
対数増殖期および定常増殖期の大腸菌細胞に対するシプロフロキサシンのin vitro殺菌作用の評価。
Antimicrob. Agents Chemother. 1985; 28: 524-527
https://doi.org/10.1128/AAC.28.4.524
論文で見る
スコープス (67)
PubMed
クロス
グーグル奨学生
Niu H.
Cui P.
Shi W.
Zhang S.
Feng J.
Wang Y.
サリバン D.
張 W.
Zhu B.
Zhang Y.
臨床薬ライブラリーからの尿路病原性大腸菌に対する抗菌活性の同定。
Antibiotics (Basel). 2015; 4: 179-187
https://doi.org/10.3390/antibiotics4020179
論文で見る
スコープス (24)
PubMed
クロス
グーグル奨学生
アンダーソン G.G.
パレルモJ.J.
シリングJ.D.
ロート R.
ホイザー J.
ハルトグレン S.J.
尿路感染症における細胞内細菌バイオフィルム様ポッド。
Science. 2003; 301: 105-107
https://doi.org/10.1126/science.1084550
論文で見る
スコープス (883)
PubMed
クロス
グーグル奨学生
スコット V.C.S.
ハーケD.A.
チャーチル B.M.
ジャスティス S.S.
キム J.-H.
細胞内細菌群集：慢性下部尿路症状の潜在的病因。
Urology. 2015; 86: 425-431
https://doi.org/10.1016/j.urology.2015.04.002
論文で見る
スコープス (61)
PubMed
要旨
全文
全文PDF
グーグル奨学生
マイソレカーI.U.
ハルトグレン S.J.
尿路病原性大腸菌の尿路からの持続性と除菌のメカニズム。
Proc. Natl. Sci. USA. 2006; 103: 14170-14175
https://doi.org/10.1073/pnas.0602136103
論文で見る
スコープス (403)
PubMed
クロス
グーグル奨学生
ギラールT.
カンボー E.
チャウ F.
マシアス L.
ド・シャン C.
ファンタンB.
in vitroでシプロフロキサシンに感受性を示すAAC(6')-Ib-cr産生大腸菌株による腎盂腎炎のマウスモデルにおけるシプロフロキサシン治療の失敗。
Antimicrob. Agents Chemother. 2013; 57: 5830-5835
https://doi.org/10.1128/AAC.01489-13
論文で見る
スコープス (32)
PubMed
クロス
グーグル奨学生
ファンティンB.
デュバル X.
マシアスL.
Alavoine L.
Chau F.
レトウト S.
アンドレモン A.
メントレF.
シプロフロキサシンの投与量とヒト常在菌における耐性菌の出現。
J. Infect. Dis. 2009; 200: 390-398
https://doi.org/10.1086/600122
論文で見る
スコープス (100)
PubMed
クロス
グーグル奨学生
ヴァン・バンベークF.
臨床開発第III相段階にある非双性イオン性フルオロキノロン系抗菌薬デラフロキサシン：その薬理学、薬物動態学、薬力学および臨床効果の評価。
Future Microbiol. 2015; 10: 1111-1123
https://doi.org/10.2217/fmb.15.39
論文で見る
スコープス (63)
PubMed
クロス
グーグル奨学生
ルメール S.
トゥルケンス P.M.
ヴァン・バンベークF.
黄色ブドウ球菌に対する抗グラム陽性フルオロキノロン系抗菌薬モキシフロキサシンとデラフロキサシンの細胞外および細胞内活性に対する酸性pHの対照的効果。
Antimicrob. Agents Chemother. 2011; 55: 649-658
https://doi.org/10.1128/AAC.01201-10
論文で見る
スコープス (150)
PubMed
クロス
グーグル奨学生
フーバー R．
マーラ A.
ダフィーE.
カマラータ S.K.
大腸菌および緑膿菌に対するデラフロキサシンのヒト標的到達確率。
Open Forum Infect Dis. 2017; 4: S479
https://doi.org/10.1093/ofid/ofx163.1228
論文で見る
Crossref
グーグル・スカラー
モーグル B.T.
スティール J.M.
トーマス S.J.
ボーハン K.H.
クーフェル W.D.
デラフロキサシンの臨床的レビュー：新規陰イオン性フルオロキノロン。
J. Antimicrob. Chemother. 2018; 73: 1439-1451
https://doi.org/10.1093/jac/dkx543
https://academic.oup.com/jac/article/73/6/1439/4841775
論文で見る
スコープス (44)
PubMed
クロス
グーグル奨学生
Verstraete L.
相澤淳
ゴバエルツ M.
ヴォークトL.D.
Michiels J.
デン・ベルグ B.V.
コス P.
マウス肺感染モデルにおける緑膿菌天然分離株のin vitro持続性レベルはin vivo抗生物質生存率を反映する。
Microbiol. Spectr.
https://doi.org/10.1128/spectrum.04970-22
論文で見る
スコパス (0)
クロス
グーグル奨学生
ブライブルーA.
クレルモンO.
ダルル P.
グロッドJ.
ブランジェ C.
ピカール B.
デナムール E.
大腸菌のrpoS遺伝子は実験室保存中に不活性化し、ソース-シンク進化を遂げる。
J. Bacteriol. 2014; 196: 4276-4284
https://doi.org/10.1128/JB.01972-14
論文で見る
スコープス (31)
クロスリファレンス
グーグル奨学生
キンチェス A.
ラーツB.
Baaity Z.
Vásárhelyi O.
Kristóf E.
ソモギヴァーリ F.
シュペングラー G.
尿路病原性細菌の抗生物質感受性とpHの関係。
抗生物質（バーゼル）。2021; 10: 1431
https://doi.org/10.3390/antibiotics10121431
論文で見る
スコープス (5)
クロスリファレンス
グーグル奨学生
シャルマ K.
タッカーV.V.
ダールN.
クラペス・カブレールM.
デュボア A.
シニョリーノ・ゲロ F.
ミュレンダーズ J.
ノット G.W.
クレバース H．
マッキニーJ.D.
孤発性細菌による膀胱壁への早期侵入は、オルガノイドモデルにおいてUPECを抗生物質および好中球群から保護する。
Cell Rep.
https://doi.org/10.1016/j.celrep.2021.109351
論文で見る
スコパス (9)
PubMed
要旨
全文
全文PDF
グーグル奨学生
ローゼン D.A.
フートン T.M.
スタム W.E.
ハンフリー P.A.
ハルトグレン S.J.
ヒト尿路感染における細胞内細菌群集の検出。
PLOS Med. 2007; 4e329
https://doi.org/10.1371/journal.pmed.0040329
論文で見る
スコープス (471)
クロスリファレンス
グーグル奨学生
ロビーノ L.
スカヴォーネP.
アラウージョL.
アルゴルタG.
ズニーノ P.
ピレス M.C.
ヴィニョーリ・R.
小児における大腸菌尿路感染症の病態における細胞内細菌。
Clin. Infect. Dis. 2014; 59: e158-e164
https://doi.org/10.1093/cid/ciu634
論文で見る
スコープス (88)
パブコメ
クロス
グーグル奨学生
デ・ニスコ N.J.
ノイジェント M.
マルJ.
チェン・L.
クプラサートクルA.
デ・ソウザ・サントスM.
パーマー K.L.
ジマーン P．
オルトK.
尿路感染症を再発した閉経後女性の膀胱壁における組織常在細菌と慢性炎症の直接検出。
J. Mol. Biol. 2019; 431: 4368-4379
https://doi.org/10.1016/j.jmb.2019.04.008
論文で見る
スコープス (69)
PubMed
クロス
グーグル奨学生
エリオット T.S.
リードL.
スラックR.C.
ビショップ M.C.
尿路感染症患者における膀胱の細菌学的および超微細構造。
J. Infect. 1985; 11: 191-199
https://doi.org/10.1016/s0163-4453(85)92997-4
論文で見る
スコープス (0)
パブコメ
概要
全文PDF
グーグル奨学生
Ejrnæs K.
大腸菌による再発性尿路感染症に重要な細菌の特徴。
Dan. Med. Bull. 2011; 58B4187
論文で見る
グーグル奨学生
ルッソ T.A.
ステイプルトンA.
ウェンダロス S.
フートン T.M.
スタム W.E.
若年女性における再発性尿路感染症の原因となる大腸菌株の染色体制限断片長多型解析。
J. Infect. Dis. 1995; 172: 440-445
https://doi.org/10.1093/infdis/172.2.440
論文で見る
スコープス (180)
PubMed
クロス
グーグル奨学生
フートンT.M.
女性における再発性尿路感染症。
Int. J. Antimicrob. Agents. 2001; 17: 259-268
https://doi.org/10.1016/s0924-8579(00)00350-2
論文で見る
スコープス (0)
パブコメ
クロス
グーグル奨学生
フォードB.M.
ロバーツ L.W.
ファン M.-D.
ピーターズ K.M.
フレミング B.A.
ラッセル C.W.
レンヘル S.M.
マイヤーズ J.B.
バーカー A.P.
フィッシャーM.A.
他。
再発性尿路感染症における大腸菌ST131系統の集団動態。
Nat. Commun. 2019; 10: 3643
https://doi.org/10.1038/s41467-019-11571-5
論文で見る
スコープス (67)
PubMed
クロス
グーグル奨学生
Stracy M.
スナイサーO.
イェリン I.
アメール Y.
パリザードM.
カッツ R.
リムラー G.
ウルフ T.
ヘルツェル E.
コレンG.
他。
細菌感染症における治療による抗生物質耐性の出現を最小限に抑える。
Science. 2022; 375: 889-894
https://doi.org/10.1126/science.abg9868
論文で見る
スコープス (105)
パブコメ
クロス
グーグル奨学生
ギルバート N.M.
オブライエンV.P.
ルイス A.L.
一過性の微生物叢曝露は膀胱における休眠大腸菌感染を活性化し、再発性疾患の重篤な転帰をもたらす。
PLoS Pathog. 2017; 13e1006238
https://doi.org/10.1371/journal.ppat.1006238
論文で見る
スコープス（72）
クロスリファレンス
グーグル奨学生
Dörr T.
ルイスK.
ヴリッチ M.
大腸菌のフルオロキノロン系抗菌薬に対する持続性を誘導するSOS応答。
PLoS Genet. 2009; 5e1000760
https://doi.org/10.1371/journal.pgen.1000760
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スコパス (373)
クロスリファレンス
グーグル・スカラー
オルティス＝パディーリャ M.
ディアス-ディアスS.
マチューカ J.
テハダ-ゴンザレスA.
レカチャ E.
ドコボ＝ペレス F．
パスクアル A.
ロドリゲス-マルティネス J.M.
治療用濃度のシプロフロキサシン投与下における大腸菌の耐性形成における低レベルキノロン耐性の役割。
J. Antimicrob. Chemother. 2020; 75: 2124-2132
https://doi.org/10.1093/jac/dkaa151
論文で見る
スコープス (11)
クロスリファレンス
グーグル奨学生
フィッシャー R.A.
ゴランB.
ヘレインS.
持続性細菌感染とパーシスター細胞。
Nat. Rev. Microbiol. 2017; 15: 453-464
https://doi.org/10.1038/nrmicro.2017.42
論文で見る
スコープス (727)
PubMed
クロス
グーグル奨学生
マルケイ L.R.
バーンズJ.L.
Lory S.
ルイスK.
嚢胞性線維症患者における高レベルのパーシスター細胞を産生する緑膿菌株の出現。
J. Bacteriol. 2010; 192: 6191-6199
https://doi.org/10.1128/JB.01651-09
論文で見る
スコープス (457)
PubMed
クロス
グーグル奨学生
ミショー C.
ロノー S.
ジョルジオ R.T.
ヘレイン S.
抗生物質耐性と持続性には、それぞれ異なるトレードオフがある。
PLOS Pathog. 2022; 18e1010963
https://doi.org/10.1371/journal.ppat.1010963
論文で見る
スコパス(13)
PubMed
クロス
グーグル奨学生
ロッシ O．
ディボウスキー R.
マスケル D.J.
グラント A.J.
レスティフO.
マストロエニ P.
抗菌薬治療中および治療後における全身性サルモネラ感染症の宿主内時空間動態。
J. Antimicrob. Chemother. 2017; 72: 3390-3397
https://doi.org/10.1093/jac/dkx294
論文で見る
スコープス (17)
PubMed
クロス
グーグル奨学生
ヒル P.W.S.
モルドベアヌA.L.
サルゲンM.
ロノー S.
グレゴラ・マデイスカ I.
ビーサムC.
フィッシャー R.A.
ヘレイン S．
サルモネラ菌の抗生物質持続感染における脆弱な万能性。
Cell Host Microbe. 2021; 29: 1757-1773.e10
https://doi.org/10.1016/j.chom.2021.10.002
論文で見る
スコパス (39)
PubMed
概要
全文
全文PDF
グーグル奨学生
グリフィン A.J.
リー L.-X.
ヴォーディッシュ S.
パブストO.
マクソーリーS.J.
腸間膜リンパ節を介した持続性腸内細菌の播種が腸チフスの再発を引き起こす。
Infect. Immun. 2011; 79: 1479-1488
https://doi.org/10.1128/IAI.01033-10
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スコープス (54)
PubMed
クロス
グーグル奨学生
ラザロビッツG.
ゲフェンO.
カハニアンN.
アドラーK.
フルスR.
レヴィン＝ライスマン I.
ローニン I.
モトロ Y.
モラン＝ギラッド J．
バラバン N.Q.
他
大腸菌血流分離株における抗生物質耐性の有病率と再感染リスク：前向きコホート研究。
Clin. Infect. Dis. 2022; 75: 1706-1713
https://doi.org/10.1093/cid/ciac281
論文で見る
スコープス (8)
クロス
グーグル奨学生
ゴノー L.W.
イェオ N.S.
マクドナルドK.W.
カデュー P.A.
バートン J.P.
ラズヴィ H.
リードG.
尿路病原体における抗生物質耐性の原因は、グローバルな代謝休眠ではなく、選択的な標的不活性化である。
Antimicrob. Agents Chemother. 2014; 58: 2089-2097
https://doi.org/10.1128/AAC.02552-13
論文で見る
スコープス (68)
PubMed
クロス
グーグル奨学生
エルマンA.
エルグースV.K.
ブランゴ M.G.
コス M.K.
マルベイ M.A.
ベラニックP.
キトサンと抗生物質との反復投与により、感染マウス膀胱から尿路病原性大腸菌を完全に除去した。
J. Infect. Dis. 2017; 216: 375-381
https://doi.org/10.1093/infdis/jix023
論文で見る
スコープス (24)
クロス
グーグル奨学生
アリソン・K.R.
ブライニルドセン M.P.
コリンズ J.J.
アミノグリコシド系抗菌薬による難分解性細菌の根絶を可能にするメタボライト。
Nature. 2011; 473: 216-220
https://doi.org/10.1038/nature10069
論文で見る
日本学術振興会特別研究員
PubMed
クロス
グーグル奨学生
ディートヘレージD.E.
バリック J.E.
Breseqを用いた次世代シーケンスデータからの実験室内で進化させた微生物における変異の同定。
Methods Mol. Biol.
https://doi.org/10.1007/978-1-4939-0554-6_12
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論文リスト(803)
PubMed
クロス
グーグル奨学生
シア M.A.
アッカーズG.K.
バクテリオファージλのOR制御系：遺伝子制御の物理化学モデル。
J. Mol. 1985; 181: 211-230
https://doi.org/10.1016/0022-2836(85)90086-5
論文で見る
スコープス (418)
PubMed
クロス
グーグル奨学生
ウェルチ R.A.
バーランドV.
プランケットG.
レッドフォードP.
ロッシュ P.
ラスコ D．
バックルズ E.L.
リュー S.R.
ブータン A.
ハケットJ.
他。
尿路病原性大腸菌の全ゲノム配列から明らかになった広範なモザイク構造。
Proc. Natl. Acad. Sci. USA. 2002; 99: 17020-17024
https://doi.org/10.1073/pnas.252529799
論文で見る
日本学術振興会特別研究員
PubMed
クロス
グーグル奨学生
ダツェンコ K.A.
ワナー B.L.
PCR産物を用いた大腸菌K-12の染色体遺伝子の一段階不活化
Proc. Natl. Acad. Sci. USA. 2000; 97: 6640-6645
https://doi.org/10.1073/pnas.120163297
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日本学術振興会特別研究員
PubMed
クロス
グーグル奨学生
ラバF.
プラディヨンO.
ギャリー L.
Peuchmaur M.
ファンタンB.
デナムール E.
大腸菌慢性尿路感染症の病原体形成に有利なミューテーター表現型。
FEMS Immunol. Med. Microbiol. 2005; 44: 317-321
https://doi.org/10.1016/j.femsim.2005.01.003
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スコープス (60)
PubMed
クロス
グーグル奨学生
ルペールR.
ルペE.
ルP.
マシアス L.
チャウ F.
ヌッチ A.
ルフォール A.
ファンティンB.
CTX-M-15型β-ラクタマーゼを保有する大腸菌による尿路感染症のマウスモデルにおけるカルバペネム系抗菌薬の代替薬としてのセフォキシチン。
Antimicrob. Agents Chemother. 2012; 56: 1376-1381
https://doi.org/10.1128/AAC.06233-11
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スコープス (37)
PubMed
クロス
グーグル奨学生
アロウ N.
カンボー E.
マシアス L.
Chau F.
ファンティンB.
大腸菌尿路感染マウスモデルにおいて、qnrA1およびqnrS1遺伝子またはgyrA変異によるフルオロキノロン系抗菌薬に対する低レベル耐性がシプロフロキサシン殺菌活性に及ぼす影響。
Antimicrob. Agents Chemother. 2009; 53: 4292-4297
https://doi.org/10.1128/AAC.01664-08
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スコープス (65)
PubMed
クロス
グーグル奨学生
ジャッキー・H.
ビルギー A.
ル・ナガールH.
メクラム Y.
シュミット E.
グロッド J.
ベルコ B.
プティ E.
プーラン J.
バルノーG.
他
β-ラクタマーゼTEM-1の変異景観を捉える。
Proc. Natl. Acad. Sci. USA. 2013; 110: 13067-13072
https://doi.org/10.1073/pnas.1215206110
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スコープス (163)
PubMed
クロス
グーグル奨学生
EUCAST ブレークポイント表 12 EUCAST 2022 https://www.eucast.org/clinical_breakpoints

記事で見る
Google Scholar
Pourbaix A.
ゲラン F.
ド・ラストゥール V.
Chau F.
Auzou M.
ブーリー E.
カトワール V.
ファンタン B.
尿路感染マウスモデルにおける大腸菌ホスホマイシン耐性の生物学的コスト。
Int. J. Med. Microbiol. IJMM. 2017; 307: 452-459
https://doi.org/10.1016/j.ijmm.2017.09.019
論文で見る
スコープス (15)
PubMed
クロス
グーグル奨学生
ウィック R.R.
ジャッドL.M.
ゴリーC.L.
ホルト K.E.
Unicycler：短鎖および長鎖シーケンスリードからの細菌ゲノムアセンブリの解析。
PLOS Comput. Biol. 2017; 13e1005595
https://doi.org/10.1371/journal.pcbi.1005595
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スコープス (4142)
PubMed
クロス
グーグル奨学生
論文情報
出版履歴
出版 2024年5月16日
受理 2024年4月23日
改訂版受理 2024年4月6日
受理：2024年4月6日受理：2023年8月14日
出版段階
インプレス、修正校正
識別
DOI: https://doi.org/10.1016/j.chom.2024.04.015

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© 2024 The Authors. 発行：エルゼビア社
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図
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図サムネイルgr1
図1細菌は尿路結石の経過中に腎臓と尿の中で活発に複製するが、膀胱では急速に非分裂性となる。
図サムネイルgr2
図2抗生物質は腎臓と尿中で活発に分裂している細菌を殺すが、膀胱では細菌を除去できない。
図サムネイルgr3
図3シプロフロキサシンを何度も投与しても、膀胱内の細菌を除去できない。
図参照gr4
図4in vitroにおけるシプロフロキサシンに対する分裂の遅さと持続性は、腎臓における抗生物質の不応答と相関する。
図サムネイルgr5
図5in vivoでの抗生物質に対する生存率もまた、細菌の持続性と関連している可能性がある。
表
表1PAS133株、CFT073+TM株、UTI89+TM株、NILS69+TM株、NILS77+TM株に対する抗生物質の最小発育阻止濃度
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