in vitro表現系解析を基にしたマラリア原虫アルテミシニン耐性機構の解明

• Project/Area Number: 22KJ2743
• Project/Area Number (Other): 19J40271 (2019-2022)
• Research Category: Grant-in-Aid for JSPS Fellows
• Allocation Type: Multi-year Fund (2023); Single-year Grants (2019-2022)
• Section: 国内
• Review Section: Basic Section 49040:Parasitology-related
• Research Institution: Juntendo University
• Principal Investigator: 池田 美恵 順天堂大学, 医学研究科, 特別研究員(RPD)
• Project Period (FY): 2023-03-08 – 2024-03-31
• Project Status: Completed (Fiscal Year 2023)
• Budget Amount: ¥4,030,000 (Direct Cost: ¥3,100,000、Indirect Cost: ¥930,000); Fiscal Year 2023: ¥130,000 (Direct Cost: ¥100,000、Indirect Cost: ¥30,000); Fiscal Year 2021: ¥1,300,000 (Direct Cost: ¥1,000,000、Indirect Cost: ¥300,000); Fiscal Year 2020: ¥1,300,000 (Direct Cost: ¥1,000,000、Indirect Cost: ¥300,000); Fiscal Year 2019: ¥1,430,000 (Direct Cost: ¥1,100,000、Indirect Cost: ¥330,000)
• Keywords: アルテミシニン耐性 / 熱帯熱マラリア / 耐性度 / Klech13 / C469Y / A675V / ウガンダ / Kelch13 / 定量RSA / マラリア / 薬剤耐性疫学 / in vitro / ex vivo / kelch 13 / 原虫生存率 / RSA / 熱帯熱マラリア原虫 / 耐性レベル / MIC1% / LD50 / 定量的RSA / アフリカ

Outline of Research at the Start

本研究では、ウガンダにおいて発見したマラリア第一選択薬アルテミシニン耐性原虫について、その耐性原因遺伝子を同定し、耐性機構を明らかにすることを目的とした。
アルテミシニン耐性のゴールデンスタンダードは患者体内からの原虫消失時間を基に解析するin vivo検査法であるが、アフリカは高度流行地であるため患者の獲得免疫によって耐性の有無がマスクされてしまう。この影響を除外するために、in vitroでの耐性原虫検出法を採用し、改良することで耐性原虫検出だけではなく耐性以下の原虫についても評価可能な系にした。
この改良法を用いて、ウガンダのアルテミシニン耐性原虫の表現型と耐性変異との関連を明らかにした。

Outline of Annual Research Achievements

本研究では、ウガンダに出現したアルテミシニン(ART)耐性原虫の耐性責任遺伝子、その耐性機構について明らかにすることを目指した。
本研究申請当時、ウガンダではART耐性原虫が出現し、その耐性責任遺伝子はKlech13のA675Vであった。研究期間中に新型コロナのパンデミックが起こり、現地調査が中断された。中断期間前後で現地におけるART耐性原虫の主流が変化し、主流がA675VからC469Yへと変化した。
この変化はin vitroレベルでは非常に特異である。2022年度および最終年度の2023年度に実施したフィールド調査の結果からはA675VのART耐性度は高いが、C469Yの耐性度はKlech13野生型原虫と変わらないレベルの非常に弱い耐性であった。なぜこのような現象が起こるのかを明らかにするため、現地から持ち帰ったART耐性原虫を培養し、クローン培養株を作成した。得られたクローン耐性原虫の表現型をin vitroで解析したところ、A675Vはフィールド同様に高いsurvival rateを示し、C469Yも同様に高いsurvival rateを示した。
C469Yについては親株のフィールドでの耐性度は生存原虫無しの0%であったので、フィールドでの患者血液からの培養とクローン化後では異なる結果となった。フィールドでのsurvival が0%になった原因は不明であるが、少なくともクローンレベルでのin vitro表現型はC469Yであっても耐性度が高いことが明らかになった。
また、新たにKelch13野生型原虫についても、耐性出現前の2014年と耐性出現後の2022年を比較すると耐性レベルがわずかに上昇していることが明らかになった。これは、Kelch13変異以外の耐性関連遺伝子の変化がウガンダにおいて起こりつつあることを示唆している。

Research Products

• [Int'l Joint Research] Gulu University/St Mary's Hospital Lacor(ウガンダ)
• [Int'l Joint Research] Gulu University/St Mary's Hospital Lacor(ウガンダ)
• [Int'l Joint Research] St Mary's Hospital Lacor/Gulu University(ウガンダ)
• [Journal Article] Isolation of Mutants With Reduced Susceptibility to Piperaquine From a Mutator of the Rodent Malaria Parasite Plasmodium berghei. (2021)
  • Author(s): Ikeda M, Hirai M, Tachibana SI, Mori T, Mita T.
  • Journal Title: Front Cell Infect Microbiol. Volume: - Pages: 672691-672691
  • DOI: 10.3389/fcimb.2021.672691
  • Peer Reviewed / Open Access
• [Journal Article] Evidence of Artemisinin-Resistant Malaria in Africa. (2021)
  • Author(s): Balikagala B, Fukuda N, Ikeda M, Katuro OT, Tachibana SI, Yamauchi M, Opio W, Emoto S, Anywar DA, Kimura E, Palacpac NMQ, Odongo-Aginya EI, Ogwang M, Horii T, Mita T.
  • Journal Title: N Engl J Med. Volume: 385 Issue: 13 Pages: 1163-71
  • DOI: 10.1056/nejmoa2101746
  • Peer Reviewed / Open Access / Int'l Joint Research
• [Presentation] マルチプレックスqPCRを用いた熱帯熱マラリア原虫の薬剤耐性変異迅速検出法の精度評価 (2024)
  • Author(s): 都留衣吹、福田直到、池田美恵、バリカガラ ベティ、吉田菜穂子、平井誠、オドンゴ＝アギーニャ エマニュエル、美田敏宏
  • Organizer: 第93回日本寄生虫学会大会
• [Presentation] ウガンダ北部における熱帯熱マラリア原虫アルテミシニン感受性調査 (2023)
  • Author(s): 池田美恵、吉田菜穂子、Betty Balikagala、平井誠、福田直到、Osbert Katuro、Dennis Anywar、Nirianne M.Q. Palacpac, Emmanuel Aginya、木村栄作、堀井俊宏、美田敏宏
  • Organizer: 第92回日本寄生虫学会大会
• [Presentation] Efficacy of piperaquine drug in Gulu Northern Uganda (2023)
  • Author(s): Betty Balikagala,Naoko Yoshida, Mie Ikeda, Naoyuki Fukuda, Makoto Hirai, Denis AAnywar, Osbert T Katuro, Gerald Odong, Eisaku Kimura, Nirianne M Q Paracpac, Martin Ogwang, Emmanuel I Odongo-Aginya, Toshihiro Horii, Toshihiro Mita.
  • Organizer: 第92回日本寄生虫学会大会