mCIMおよびsCIM表現型法による熱傷創傷におけるIMP、VIM、NDMメタロ-β-ラクタマーゼ産生緑膿菌のスクリーニングの有効性の検討

背景紹介

緑膿菌（Pseudomonas aeruginosa）は、環境中に広く存在するグラム陰性細菌であり、特に病院環境でよく見られます。これは熱傷創傷感染の第二の主要な病原体であり、しばしば重篤な感染を引き起こし、特にカルバペネム系抗生物質に対する高い耐性を示します。この耐性は、主に細菌が産生するメタロ-β-ラクタマーゼ（MBLs）、例えばIMP、VIM、NDM酵素に起因しています。これらの酵素はカルバペネム系抗生物質を分解し、治療を極めて困難にします。したがって、これらの酵素の産生を迅速かつ正確に検出することは、臨床治療を指導する上で極めて重要です。

現在、PCR（ポリメラーゼ連鎖反応）はカルバペネマーゼ遺伝子を検出するゴールドスタンダードですが、その高コストと専門機器への依存が臨床診断での広範な使用を制限しています。そのため、効率的で経済的な表現型検出法の開発が研究の焦点となっています。本研究は、改良カルバペネム不活化法（MCIM）および簡易カルバペネム不活化法（SCIM）が、緑膿菌におけるIMP、VIM、NDMメタロ-β-ラクタマーゼ産生をスクリーニングする上での有効性を評価することを目的としています。

論文の出典

本研究は、Hossein Hatami、Shiva Motamedi、Ghazaleh Talebi、およびMojdeh Hakemi-Valaによって共同で行われ、それぞれイランのShahid Beheshti University of Medical Sciencesの公衆衛生学部および微生物学部、ならびにIslamic Azad Universityの生物学部に所属しています。論文は2025年に『The Journal of Antibiotics』誌に掲載され、DOIは10.1038/s41429-025-00806-xです。

研究の流れ

1. 細菌の同定

研究では、イランのテヘランにあるShahid Motahari熱傷病院から40例の熱傷患者の緑膿菌臨床分離株を収集しました。すべての菌株は、グラム染色、オキシダーゼ試験、IMViC試験などの従来の生化学的方法によって同定されました。菌株は、分子分析のために-70°Cのグリセロール-TSB培地中で保存されました。

2. 抗生物質感受性試験（AST）

CLSI 2021ガイドラインに基づくディスク拡散法を用いて抗生物質感受性試験を実施しました。試験した抗生物質には、イミペネム（Imipenem）、セフタジジム（Ceftazidime）、ピペラシリン/タゾバクタム（Piperacillin/Tazobactam）、シプロフロキサシン（Ciprofloxacin）、およびアミカシン（Amikacin）が含まれます。結果は、90％の菌株がイミペネムに耐性を示し、95％の菌株が多剤耐性（MDR）に分類されました。

3. 改良カルバペネム不活化法（MCIM）

MCIM試験はCLSI 2023ガイドラインに従って実施されました。細菌懸濁液をメロペネムディスクと共に4時間インキュベートし、その後ディスクを大腸菌ATCC 25922を接種したMHAプレートに移し、18-24時間インキュベート後に阻止円を観察しました。結果は、50％の菌株がカルバペネマーゼ陽性であり、2.5％の菌株が不確定でした。

4. 簡易カルバペネム不活化法（SCIM）

SCIM試験はMCIMの簡易版であり、細菌を直接イミペネムディスクに塗布し、その後ディスクを大腸菌ATCC 25922を接種したMHAプレートに置きました。しかし、SCIM試験は本研究ではいかなるカルバペネマーゼ陽性菌株も検出できず、その標準化が不十分であることが示されました。

5. PCR検出

煮沸法を用いて細菌DNAを抽出し、PCRを用いてblaIMP、blaVIM、およびblaNDM遺伝子を検出しました。結果は、25％の菌株がblaNDM遺伝子を保有し、12.5％がblaVIM遺伝子を、2.5％がblaIMP遺伝子を保有していることが示されました。

6. 統計分析

SPSS 27.0およびMedCalcを使用して統計分析を行い、MCIM試験の感度、特異度、陽性予測値、および陰性予測値を計算しました。MCIM試験は、blaVIMおよびblaIMP遺伝子に対して100％の感度を示し、blaNDM遺伝子に対して80％の感度を示し、全体の感度は87.50％でした。

主な結果

1. 抗生物質耐性：90％の緑膿菌分離株がイミペネムに耐性を示し、95％が多剤耐性菌株でした。
2. MCIM試験：MCIM試験は、メタロ-β-ラクタマーゼに対する全体の感度が87.50％、特異度が70.83％、陰性予測値が89.47％でした。
3. SCIM試験：SCIM試験は本研究ではいかなるカルバペネマーゼ陽性菌株も検出できず、その標準化が不十分であることが示されました。
4. PCR検出：25％の菌株がblaNDM遺伝子を保有し、12.5％がblaVIM遺伝子を、2.5％がblaIMP遺伝子を保有していました。

結論と意義

本研究は、熱傷患者における緑膿菌の常用抗生物質に対する高い耐性、特にカルバペネム系抗生物質に対する耐性を明らかにしました。MCIM試験は、メタロ-β-ラクタマーゼの検出において高い感度と陰性予測値を示し、SCIM試験は標準化の問題により信頼性のある結果を提供できませんでした。PCRはカルバペネマーゼ遺伝子を検出するゴールドスタンダードですが、MCIMは経済的で操作が容易な表現型検出法として重要な臨床的価値を持っています。今後の研究では、SCIM試験をさらに最適化し、臨床診断における信頼性を向上させるべきです。

研究のハイライト

1. 高い耐性：90％の緑膿菌分離株がイミペネムに耐性を示し、95％が多剤耐性菌株であり、熱傷患者における抗生物質耐性の深刻さが浮き彫りになりました。
2. MCIMの有効性：MCIM試験は、メタロ-β-ラクタマーゼの検出において高い感度と陰性予測値を示し、臨床において迅速なスクリーニングツールを提供しました。
3. SCIMの限界：SCIM試験は本研究ではいかなるカルバペネマーゼ陽性菌株も検出できず、その標準化が不十分であることが示され、さらなる最適化が必要です。
4. 遺伝子検出：PCR検出により、25％の菌株がblaNDM遺伝子を保有し、12.5％がblaVIM遺伝子を、2.5％がblaIMP遺伝子を保有していることが示され、臨床治療に重要な分子情報を提供しました。

その他の価値ある情報

本研究はまた、熱傷センターにおいて多剤耐性菌株の伝播と感染を減少させるための標的型抗菌戦略の実施の重要性を強調しています。今後の研究では、EDTA改良カルバペネム不活化法（ECIM）の緑膿菌への応用をさらに探求し、メタロ-β-ラクタマーゼ検出の特異性を向上させることができます。