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Journal: Microbiological Research (Elsevier)

Title: Longitudinal surveillance and comparative characterization of Escherichia albertii in wild raccoons in the United States.

Authors: Atsushi Hinenoya, Huiwen Wang, Erin M. Patrick, Ximin Zeng, Liu Cao, Xing-Ping Li, Rebecca L. Lindsey, Barbara Gillespie, Qiang He, Shinji Yamasaki, Jun Lin*

Abstract: Escherichia albertii is an emerging enteric bacterial pathogen causing watery diarrhea, abdominal distension, vomiting and fever in humans. E. albertii has caused many foodborne outbreaks in Japan and was also reported in other countries worldwide. However, the important animal reservoirs of this pathogen are still largely unknown, impeding us to combat this emerging pathogen. Recently, we reported that wild raccoons (Procyon lotor) and broiler chickens are significant reservoirs of E. albertii in Japan and the U.S., respectively. Here, we performed a longitudinal surveillance to monitor prevalence of E. albertii in wild raccoons in the U.S. and conducted comprehensive comparative analyses of the E. albertii of different origins. A total of 289 fecal swab samples were collected from wild raccoons in Tennessee and Kentucky in the U.S. (2018–2020). Approximately 26% (74/289) of the raccoons examined were PCR-positive for E. albertii and eventually 22 E. albertii isolates were obtained. PFGE analysis showed the U.S. raccoon E. albertii were phylogenetically distant even though the corresponding raccoons were captured from a small area. Unlike the high prevalence of multidrug resistance (83%) observed in previous chicken E. albertii survey, antibiotic resistance was rarely observed in all the U.S. raccoon and 22 Japan raccoon strains with only one Japan strain displaying multidrug resistance (2%). Whole genome sequencing of 54 diverse E. albertii strains and subsequent comparative genomics analysis revealed unique clusters that displayed close evolutionary relationships and similar virulence gene profiles among the strains of different origins in terms of geographical locations (e.g., U.S. and Japan) and hosts (raccoon, chicken, swine, and human). Challenge experiment demonstrated raccoon E. albertii strains could successfully colonize in the chicken intestine at 3 and 8 days postinfection. A pilot environmental survey further showed all the four tested water samples from Tennessee river were E. albertii-positive; two different E. albertii strains, isolated from a single water sample, showed close relationships to those of human origin. Together, the findings from this study provide new insights into the ecology, evolution, and pathobiology of E. albertii, and underscore the need to control the emerging E. albertii in a complex ecosystem using One Health approach.

日根野谷 准教授が米国テネシー大学留学中に開始した研究の成果をまとめた論文がアクセプトされました。
E. albertiiは新興人獣共通感染症細菌であり、我が国でも本菌による集団食中毒事例が度々発生しています。
2020年の研究成果 (link) では、外来種として我が国に生息するアライグマが、本菌の重要な保菌動物であることを世界で初めて報告しました。
本研究では、アライグマ原産国 (本拠地) である米国に生息する野生アライグマ個体を対象に本菌の長期保菌調査を行いました。
また分離株については、日本アライグマ分離株、臨床分離株、環境分離株などとの詳細な比較解析を全ゲノムレベルで行いました。
その結果、以下のことを新たに見出しました。

①北米に生息するアライグマもまた本菌を高率に保菌していること。

②一部のアライグマ分離株が、臨床分離株と類似した特徴をもつこと。

③一部の株が、日本のアライグマ分離株と類似した特徴をもつこと。

これは、日本だけでなく原産国の野生アライグマもまた本菌の重要な保菌動物であり、本菌の環境内動態に大きく関わっている可能性が高いことを示した初の報告です。
アライグマはもともと展示動物やペットの他、ゲームアニマルとして北米から日本やヨーロッパに輸入されました。逸走した、あるいは放逐された個体が野生化したのを始まりとして、現在、彼らは野生外来種として各地で生息数を増やし、生息域を拡大しています。「アライグマがいるところに本菌あり」、アライグマの生命活動やヒトの嗜好による行為が、本菌の拡散、延いてはヒトへの感染に繋がっている可能性があります。
本研究成果はOne Health、特に病原体と野生動物との関係をグローバルに考える上で有益な情報を提供できるものと言えます。