Research press release


Nature Genetics

Evolution of drug resistance

抗生物質の投与期間中に薬剤耐性を獲得する大腸菌株の全ゲノム塩基配列解読が行われた。今回の実験は、新たに開発された実験室用の微生物培養装置を用いて行われたが、この装置は、細菌集団における薬剤耐性のゲノム進化をリアルタイムで観察できるようになっている。 今回、R Kishonyたちは、長期にわたる進化実験を自動化した“morbidostat”という装置の開発を報告している。この装置は、細菌増殖の観察に加えて、薬剤の濃度を調節することで細菌に一定の選択圧を加え続けることによって、これまで以上に現実的な実験モデルが得られる。Kishonyたちは、morbidostatを用いて、数種類の薬剤をそれぞれ単独投与することで選択を受ける大腸菌集団における薬剤耐性の進化を調べた。そして、当初から薬剤感受性のある大腸菌の全ゲノム塩基配列解読を行い、次いで、最長25日間の薬剤選択にわたって分離された大腸菌のゲノム塩基配列を解読した。その結果、薬剤耐性を賦与する変異が新たに同定され、薬剤耐性の進化における変異の順序と経路に関する新知見が得られた。

Whole-genome sequencing of E. coli strains as they acquire drug resistance over a time course of antibiotic treatment is reported this week in Nature Genetics. These experiments were conducted using a newly developed laboratory microbial culture device, which allows for the monitoring in real-time of the genomic evolution of drug resistance in bacterial populations. Roy Kishony and colleagues report the development of the ‘morbidostat’, a device that allows for automated evolution experiments over extended timescales. Moreover, the morbidostat allows for a more realistic laboratory model for the evolution of resistance, by monitoring bacterial growth and adjusting drug concentrations to provide a constant selective pressure. Using the morbidostat, the authors examine the evolution of drug resistance in E. coli populations under selection with one of several single drugs. They sequenced the whole genomes of initial drug sensitive E. coli and bacteria isolated from over a time course of up to 25 days under drug selection. They identify new drug resistance conferring mutations, as well as insights into the order and path of mutations in the evolution of resistance.

doi: 10.1038/ng.1034

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