重症型のレンサ球菌・肺炎球菌感染症に対するサーベイランスの構築と病因解析，その診断・治療に関する研究

文献情報

• 文献番号: 201225013A
• 報告書区分: 総括
• 研究課題名: 重症型のレンサ球菌・肺炎球菌感染症に対するサーベイランスの構築と病因解析，その診断・治療に関する研究
• 課題番号: H22-新興-一般-013
• 研究年度: 平成24(2012)年度
• 研究代表者(所属機関): 生方 公子(北里大学北里生命科学研究所 病原微生物分子疫学研究室)

研究分担者(所属機関)

• 坂田　宏(JA北海道厚生連旭川厚生病院　小児科)
• 岩田　敏(慶應義塾大学　医学部感染制御センター)
• 高橋　孝(北里大学大学院感染制御科学府＆北里生命科学研究所　感染症学研究室)
• 大石　和徳(国立感染症研究所　(感染症情報センター))
• 藤島　清太郎(慶應義塾大学　医学部救急医学)
• 阿戸　学(国立感染症研究所　免疫部第二室)
• 池辺　忠義(国立感染症研究所　細菌第一部)
• 秋山　徹(独立行政法人国立国際医療研究センター　感染症制御研究部感染症免疫遺伝研究室)

• 研究区分: 厚生労働科学研究費補助金 疾病・障害対策研究分野 新型インフルエンザ等新興・再興感染症研究
• 研究開始年度: 平成22(2010)年度
• 研究終了予定年度: 平成24(2012)年度
• 研究費: 30,241,000円
• 研究者交替、所属機関変更: -

研究報告書（概要版）

研究目的

肺炎球菌とβ溶血性レンサ球菌は，化膿性髄膜炎や敗血症，あるいは重症肺炎を含む市中型呼吸器系感染症の原因菌として最も重要である。急速な少子・高齢化社会を迎えたわが国では，これらの重症感染症が増加している。また，2010年末には，肺炎球菌も対象となる「子宮頸がん等ワクチン接種緊急促進事業」が施行された。
これらの細菌による侵襲性・重症感染症の実態を明らかにするため，(1) 侵襲性β溶血性レンサ球菌・肺炎球菌感染症例からの分離菌を全国規模で収集する。(2) 肺炎球菌例についてはワクチン効果を明らかにする。(3)肺炎球菌とレンサ球菌の疫学変化と抗菌薬に対する耐性化状況を調べる。(4) 致命率の高い成人発症例の予後不良関連因子を明らかにする。(5) 重症化，劇症化に関わる菌側因子をゲノム・動物モデルを用いた解析から明らかにする。(6)啓発活動を行う。以上の6項目を主たる目的とした。

研究方法

目的達成のため，(1)H24年度は1月末日までの10ヶ月間に全国341医療機関から肺炎球菌と溶血性レンサ球菌が733株収集された。(2)これら菌株の莢膜型別，emm型別，MLST解析，ならびに薬剤耐性遺伝子解析の実施，(3)発症例の予後関連因子についての多変量解析，(4)本研究で確立した迅速診断法の臨床応用，(6)感染動物モデルを用いた菌のビルレンス解析の実施，(5)Webサイトの新規データへの更新，等を行った。

結果と考察

(1) 侵襲性感染症由来株の疫学解析：サーベイランス参加医療機関(n=341)を通じ，H24年度は肺炎球菌とβ溶血性レンサ球菌733株を収集した。それぞれの菌について分子疫学解析，耐性遺伝子レベルでの耐性化状況，MLST解析を行ない，次の結果を得た。
(2) 「ワクチン接種緊急促進事業」後の肺炎球菌の変化：小児用7価結合型ワクチン(PCV7)の公的助成に伴い，小児の化膿性髄膜炎，敗血症，重症肺炎等は半減したが，2012年度の症例数は前年とほぼ同じで，PCV7の効果は急速に低下していた。PCV7のカバー率は2010年の71.8%から2011年は50%，2012年には20%を下まわり，菌が急速に変化していた。成人においても小児の影響を受け，PCV7に含まれる莢膜型菌による発症例は有意に減少していた。成人用23価ワクチン(PPV23)のカバー率は2011年度の82.7%から2012年度には72%へと低下した。PCV7は耐性肺炎球菌の割合が高い莢膜型をカバーするため，小児，成人とも耐性菌の割合は半減した。PCV7接種後に発症した児から分離された菌は，そのほとんどがワクチンで防げない非ワクチンタイプであった。
(3) β溶血性レンサ球菌：GASとSDSEは病原性に関わるMタンパク遺伝子を解析し，さらに世界の菌株と比較するMLST解析を行なったが，GASではemm1型が依然として優位であった。SDSEでは諸外国では分離頻度の少ないstG6792型がわが国では優位であることを明らかにした。GBSの莢膜型は新生児と高齢者では明らかに異なっていた。新生児では莢膜III型の割合が高かったが，高齢者ではマクロライドやニューキノロン薬耐性の多い型が優位に分離されていた。
(4)リスクファクター解析：それぞれの菌による成人の感染症について予後不良と関連する宿主因子と血液検査値について多変量解析を行い，有意差のみられた項目を明らかにした。
(5) ビルレンス解析と動物モデルの構築：劇症型GAS感染症の発症と遺伝子変異によるビルレンス因子からの産生物との関係について，csrR/csrS，rocA，rgg遺伝子に加え，spy0218遺伝子解析を行なった。変異は好中球の遊走能阻害とその殺傷能を増大した。劇症型感染マウスモデルを用い，IL-6とインターフェロン-γ(IFN-γ)の重症化への関わりを明らかにした。糖尿病マウスを用いたSDSE感染では，炎症性サイトカイン，特にIL-6の産生が劇的に増加することを明らかにした。
(6)啓発活動：Webサイト(http://strep.umin.jp/)を新たな研究成果に更新した。 速報を発行し医療機関に配布した。

結論

PCV7の公的助成は，小児の耐性肺炎球菌による侵襲性重症感染症を短期間で半減させることができた。しかし，莢膜型が93種と多い肺炎球菌では，既にPCV7でカバーできない型の菌へと急速に変化し，成人例もその影響を受けつつある。その中には再び耐性菌が増加しており，継続的なサーベイランスが必要と結論される。また，溶血性レンサ球菌においては基礎疾患を有するヒトで予後不良であることが統計学的，基礎的に明らかにされた。今後，診療科を横断した研究と啓発活動が重要と結論される。

公開日・更新日

• 公開日: 2013-05-31
• 更新日: -

文献情報

• 文献番号: 201225013B
• 報告書区分: 総合
• 研究課題名: 重症型のレンサ球菌・肺炎球菌感染症に対するサーベイランスの構築と病因解析，その診断・治療に関する研究
• 課題番号: H22-新興-一般-013
• 研究年度: 平成24(2012)年度
• 研究代表者(所属機関): 生方 公子(北里大学北里生命科学研究所 病原微生物分子疫学研究室)

研究分担者(所属機関)

• 坂田　宏(JA北海道厚生連旭川厚生病院　小児科)
• 岩田　敏(慶應義塾大学　医学部感染制御センター)
• 高橋　孝(北里大学大学院感染制御科学府＆北里生命科学研究所　感染症学研究室)
• 大石　和徳(国立感染症研究所　(感染症情報センター))
• 藤島　清太郎(慶應義塾大学　医学部救急医学)
• 阿戸　学(国立感染症研究所　免疫部第二室)
• 池辺　忠義(国立感染症研究所　細菌第一部)
• 秋山　徹(独立行政法人国立国際医療研究センター　感染症制御研究部感染症免疫遺伝研究室)

• 研究区分: 厚生労働科学研究費補助金 疾病・障害対策研究分野 新型インフルエンザ等新興・再興感染症研究
• 研究開始年度: 平成22(2010)年度
• 研究終了予定年度: 平成24(2012)年度
• 研究者交替、所属機関変更: -

研究報告書（概要版）

研究目的

市中型呼吸器感染症の中でも肺炎球菌および溶血性レンサ球菌感染症は，最も致命率の高い細菌感染症である。当該感染症は，わが国における急速な少子・高齢化社会，医療制度の変化，そして経済活動の活発化を受け，急速に変貌している。本研究班は当該感染症に着目し，基礎と臨床系研究者とが横断的に連携し，6項目を3ヵ年計画で研究し，医療行政に寄与することを目的とした。【解析項目】(1) 全国規模で菌株収集：分子疫学解析と宿主側要因解析，(2) 診断と発症予防：迅速検索法の確立，(3) 適切な治療法：予後と治療薬との関係，(4) 病態解析と重症化機構の解明: 動物モデルの作成，(5) 病原性：ゲノム解析による比較， (6) 啓発活動：Websiteの構築，冊子作成，共催シンポジウム開催

研究方法

目的遂行のため，(1)H22～24年度の間に，全国341医療機関から侵襲性感染症由来の肺炎球菌(n=1,316)と溶血性レンサ球菌(n=1,704)が収集された。(2)これら菌株の莢膜型別，emm型別，MLST解析，および薬剤耐性遺伝子解析，(3)症例の予後関連因子解析，(4)髄膜炎を起こす細菌の網羅的迅速診断法の確立，(5)感染動物モデル等を用いた菌のビルレンス解析，(6)Webサイトの構築，速報冊子の作成と配布，関連学会でのシンポジウム開催を企画した。

結果と考察

(1) 肺炎球菌：平素無菌的な髄液,血液等から分離された菌は，小児由来が602株，成人が714株であった。H22年末から施行された小児用7価結合型ワクチン(PCV7)の公的助成に伴い，翌年には小児の化膿性髄膜炎や敗血症等は半減，同時に耐性肺炎球菌(PRSP)も半減した。しかし，H24年度は前年とほぼ同数が集積され，PCV7効果は急速に低下していた。PCV7のカバー率は，H22年度：71.8%，H23：56%，H24：16%と，菌が変化していることを示した。成人においても小児の影響を受け，PCV7に含まれる莢膜型菌による発症例は有意に減少した。成人用23価ワクチン(PPV23)のカバー率は2011年度の82.7%から2012年度には72%へと低下した。PCV7を接種したにも関わらず発症した小児からの分離菌は，非ワクチンタイプがほとんどであった。PCV7の定期接種化に伴い急速に菌が変化することが予測され今後も正確なサーベイランスが必要である。
(2) β溶血性レンサ球菌：最も多かったのはSDSE例，次いでGBS，GAS例と続いた。SDSEとGBS発症例の平均年齢は70歳以上，GAS例を15歳上まわった。発症例の80%以上が基礎疾患を有していた。GASとSDSEでは病原性に関わるMタンパク遺伝子を世界と比較するためのMLST解析を行なったが，GASでは世界と同様にemm1型が34%，SDSEではわが国特有のstG6792型が29%と優位であった。GBSの莢膜型は，新生児では莢膜III型の割合が高く，高齢者ではマクロライドやニューキノロン薬耐性の多い型が優位に分離されていた。新生児重症感染症を防ぐには本研究によって構築したGBSの遺伝子検索が有用である。
(3)リスク因子解析：それぞれの菌による成人の感染症について，予後不良と関連する宿主因子と血液検査値について統計解析を行った。高齢で基礎疾患を有しており，受診のタイミングを失すると有意に予後不良であることを明らかにした。この事実は，診療科を超えた横断的な連携が必要であることを示している。
(5) ビルレンス解析と動物モデルの構築：劇症型GASおよびSDSE感染症の発症について，ビルレンスに関わる産生物の増加とその制御，糖尿病マウスを用いた炎症性サイトカインの動向を明らかにした。ヒトにおける劇症型感染症においても同様の現象が生じていることが考えられ，治療のあり方に示唆を与える結果であった。
(6)啓発活動：Webサイト(http://strep.umin.jp/)の構築と更新，毎年の速報の発行，日本臨床微生物学会におけるシンポジウムを開催した。対象菌の感染症は，時間外診療での重要性が認識された。

結論

PCV7への公的助成事業は，短期間で小児の耐性肺炎球菌感染症を著しく減少させた。リスクの高い保育園児にとって，極めて有用な施策であると結論される。しかし，莢膜型が93種と多い肺炎球菌は常に進化しており，既にPCV7でカバーできない型が急速に増加しているのも事実である。成人例も小児の影響を受けている。今後すべての肺炎球菌に有効なワクチン開発が急務である。同時に，再び耐性菌が増加しつつあるので，継続的かつ大規模サーベイランスがぜひとも必要である。溶血性レンサ球菌感染症については，基礎疾患を有するヒトで問題であり，診療科を横断した知識の共有と啓発活動を行うことが重要である。

公開日・更新日

• 公開日: 2013-05-31
• 更新日: -

行政効果報告

• 文献番号: 201225013C

成果

• 専門的・学術的観点からの成果: 3年間に，341医療機関から侵襲性感染症由来の肺炎球菌，A群(GAS)，B群(GBS)，C,G群溶血性レンサ球菌(SDSE)3,000株の送付をうけた。これらの菌については病原性と関連する莢膜型，emm型，薬剤耐性型，MLST解析を実施し，その特徴を明らかにした。迅速診断用網羅的PCR検索キットを構築した。Webサイト (http://strep.umin.jp/)を構築し公開した。ヒトとブタ由来SDSEのゲノム解析を行い，菌の進化の過程を明らかにした。
• 臨床的観点からの成果: 小児の侵襲性感染症(化膿性髄膜炎を含む)由来の肺炎球菌について，病原性に関わる莢膜をワクチン接種緊急促進事業の前後で解析できた。PCV7に含まれる莢膜型の菌がワクチン導入後の2年間で急速に減少し，ワクチンで防ぐことのできない型へと入れ替わった。その背景には繁用されているマクロライド系薬の影響が大きく90%が高度耐性菌であった。ただし，PCV7に含まれる莢膜型菌による感染症は激減し,それと同時にペニシリン系薬耐性菌も半減した。これらの成果はワクチン接種事業遂行上参考となる。
• ガイドライン等の開発: 細菌性髄膜炎の診療ガイドライン(日本神経治療学会・日本神経学会・日本神経感染症学会) 生方公子，岩田 敏分担執筆
• その他行政的観点からの成果: 当該研究班によって実施された全国規模での侵襲性肺炎球菌感染症由来の菌株についての莢膜型解析データは，小児に対する肺炎球菌7価結合型ワクチンの定期接種化に寄与したと推定される。; また，成人に対するPPV23の定期接種化にも寄与した。
• その他のインパクト: i)Webサイト (http://strep.umin.jp/)を構築，2回更新を行った。ii)日本臨床微生物学会とシンポジウムを共催した(参加800名)。iii)啓発活動のために速報を毎年作成し，関連医療機関に配布した(各2000部ずつ)。iv)また報告書を作成し，医療関係者に配布した(2500部)。v)分子疫学解析ならびにゲノム解析の成果は米国微生物学会が主催するICAACならびにGeneral Meetingにおいて発表した。vi)メディカルトリビューンに取り上げられた。

発表件数

• 原著論文（和文）: 12件
• 原著論文（英文等）: 58件 ; 各分担者によって多くの原著論文が公表された。
• その他論文(和文): 32件 ; 啓発活動の一環として商業誌にも得られた成果を公表した。
• その他論文(英文等): 8件
• 学会発表(国内学会): 92件 ; 基礎系の学会から感染症，救急医学会や内科系まで幅広い分野で発表がなされた。
• 学会発表(国際学会等): 36件 ; 主に米国微生物関係の大規模学会，ならびに国際学会において発表された。
• その他成果(特許の出願): 0件
• その他成果(特許の取得): 0件
• その他成果(施策への反映): 2件 ; 小児に対する7価結合型ワクチン(PCV7)の定期接種化，成人のPPV23導入にも寄与した。
• その他成果(普及・啓発活動): 6件 ; Webサイトの構築，毎年の成果をまとめた速報の作成と配布をおこなった。

主な原著論文20編（論文に厚生労働科学研究費の補助を受けたことが明記された論文に限る）

• 原著論文1: Chiba N, Morozumi M, Ubukata K, et al.; Rapid Decrease of 7-Valent Conjugate Vaccine Coverage for Invasive Pneumococcal Diseases in Pediatric Patients in Japan.; Microbial Drug Resistance , 19 , 308-315 (2013)
• 原著論文2: Morozumi M, Chiba N, Ubukata K; Antibiotic susceptibility in relation to genotype of Streptococcus pneumoniae, Haemophilus influenzae, and Mycoplasma pneumoniae responsible for community-acquired pneumonia in children.; Journal of Infection and Chemotherapy , 19 , 432-440 (2013)
• 原著論文3: Chiba N, Morozumi M, Ubukata K; Application of the Real-Time PCR Method for Genotypic Identification of β-Lactam Resistance in Isolates from Invasive Pneumococcal Diseases. ; Microbial Drug Resistance , 18 , 149-156 (2012)
• 原著論文4: Sakai F, Chiba N, Ubukata K; Molecular epidemiologic characteristics of Streptococcus pneumoniae isolates from children with meningitis in Japan from 2007 through 2009.; Journal of Infection and Chemotherapy , 17 , 334-340 (2011)
• 原著論文5: Matsui H, Sekiya Y, Ubukata K; Dermal mast cells reduce progressive tissue necrosis caused by subcutaneous infection with Streptococcus pyogenes in mice.; Journal of Medical Microbiology , 60 , 128-134 (2011)
• 原著論文6: Chiba N, Morozumi M, Shouji M, et al.; Changes in Capsule and Drug Resistance of Pneumococci after Introduction of PCV7, Japan, 2010–2013; Emerging Infectious Diseases , 20 , 1132-1139 (2014)
• 原著論文7: Yoshida H, Matsui H, Murayama S Y, et al.; A CD46 transgenic mouse model for studying the histopathology of arthritis caused by subcutaneous infection with Streptococcus dysgalactiae subspecies equisimilis.; Journal of Medical Microbiology , 60 , 1860-1868 (2011)
• 原著論文8: Wajima T, Chiba N, Morozumi M, et al.; Prevalence of Macrolide Resistance Among Group A Streptococci Isolated from Pharyngotonsillitis. ; Microbial Drug Resistance , 20 (2014); DOI: 10.1089/mdr.2013.0213
• 原著論文9: Morozumi M, Wajima T, Kuwata Y, et al; Associations between capsular serotype, multilocus sequence type, and macrolide resistance in Streptococcus agalactiae isolates from Japanese infants with invasive infections.; Epidemiology Infection , 142 , 812-819 (2014)
• 原著論文10: Chiba N, Morozumi M, Ubukata K, et al.; Serotype and antibiotic resistance of isolates from patients with invasive pneumococcal disease in Japan. ; Epidemiology and Infection , 138 , 61-68 (2010)
• 原著論文11: Ikebe T, Ato M, Matsumura T, et al.; Highly frequent mutations in negative regulators of multiple virulence genes in group A streptococcal toxic shock syndrome isolates.; PLOS Pathogens , 6 (2012)
• 原著論文12: Wajima T, Morozumi M, Chiba N, et al. Sakata H; Associations of macrolide and fluoroquinolone resistance with molecular typing in Streptococcus pyogenes from invasive infections, 2010-2012.; International Journal Antimicrobial Agents. , 42 , 447-449 (2013)
• 原著論文13: Watanabe S, Shimomura Y, Ubukata K. et al.; Concomitant regulation of host tissue-destroying virulence factors and carbohydrate metabolism during invasive diseases induced by group G streptococci.; Journal of Infectious Diseases , 208 , 1482-1493 (2013)
• 原著論文14: Okumura K, Shimomura Y, Miyoshi-Akiyama T, et al. ; Evolutionary paths of streptococcal and staphylococcal superantigens.; BMC Genomics , 13 , 404- (2012)
• 原著論文15: Shimomura Y, Okumura K, Miyoshi-Akiyama T, et al.; Complete genome sequencing and analysis of a Lancefield group G Streptococcus dysgalactiae subsp. equisimilis strain causing streptococcal toxic shock syndrome (STSS).; BMC Genomics , 12 , 17- (2011); 10.1186/1471-2164-12-17
• 原著論文16: Chiba N, Morozumi M, Wajima T, et al; Changes in capsule and drug resistance of pneumococci after introduction pf PCV7, Japan, 2010-2013; Emerging Infectious Diseases , 20 , 1132-1139 (2014); 10.3201/epid2007.131485
• 原著論文17: Ubukata K, Chiba N, Hanada S, et al; Serotype changes and drug resistance in invasive pneumococcal diseases in adults after vaccinations in children, Japan, 2010-2013.; Emerging Infectious Diseases , 21 , 1956-1965 (2015); 10.3201/epid2111.142029
• 原著論文18: Wajima T, Morozumi M, Hanada S, et al; Molecular characterization of invasive Streptococcus dysgalactiae subsp. equisimilis, Japan; Emerging Infectious Diseases , 22 , 247-254 (2016); 10.3201/epid2202.141732
• 原著論文19: Hanada S, Iwata S, Kishi K, et al; Host factors and biomarkers associated with poor outcomes in adults with invasive pneumococcal dideases; PLOS ONE (2016); 10.1371/journal.pone.0147877
• 原著論文20: Morozumi M, Wajima T,Takata M, et al; Molecular characteristics of group B streptococci isolated from adults with invasive infections in Japan; Journal of Clinical Microbiology , 54 , 2695-2700 (2016); 10.1128/JCM.01183-16

公開日・更新日

• 公開日: 2014-06-04
• 更新日: 2017-05-25

収支報告書

• 文献番号: 201225013Z