薬剤耐性マラリアの出現を予測する：加速進化系による包括的実験室進化システムの開発

2019 年度 実績報告書

• 研究課題/領域番号: 17H04074
• 研究機関: 順天堂大学
• 研究代表者: 美田 敏宏 順天堂大学, 医学(系)研究科(研究院), 教授 (80318013)
• 研究分担者: 平井 誠 順天堂大学, 医学部, 准教授 (50326849)
• 研究期間 (年度): 2017-04-01 – 2020-03-31
• キーワード: マラリア / 薬剤耐性 / 高度変異原虫

研究実績の概要

薬剤耐性マラリア原虫の出現と拡散は大きな問題である。しかし、現在の熱帯熱マラリア原虫における薬剤耐性研究は、すでに出現・拡散した薬剤耐性原虫の解析によるretrospectiveな知見が中心である。このため薬剤耐性遺伝子が同定されても、すでに流行地に出現さらには蔓延化しており、実際面でのインパクトは弱い。本研究では通常の50～100倍多く遺伝子変異を起こすミューテータ熱帯熱マラリア原虫を作成、それを用いた包括的加速系進化システムを開発する。ミューテータはDNA複製酵素の校正活性のみを低下させ、本来修復されるエラーをそのままゲノム内に取り込ませることで変異率の上昇を狙ったシステムである。本システムによって、短期間で薬剤耐性原虫が単離され、迅速な耐性責任遺伝子の同定と耐性遺伝子マーカーの開発が可能になる。さらにラボ研究と併用してフィールでの実地研究を行い、加速系進化システムによって得られた候補耐性マーカーの有用性を集団ゲノム学的に検証する。
これまでの研究成果としてマラリアミューテータを用いた進化実験によってピペラキン耐性原虫を作成し単離することができた。耐性候補遺伝子として8つの変異を同定した。うちクロロキン耐性遺伝子であるcrtにおいてこれまでPfでは報告のない変異がピペラキンの弱耐性に関連していることを遺伝子導入の系によって証明することができた。その他の変異の意義については耐性レベルの上昇やfitnessの代償などの点から解析を進めている。
実検体における検証スタディは海外出張が可能となった2022年2月にウガンダで調査を実施し、得られた検体の解析を行った。前述した変異は同定されなかった。Ex vivoでのピペラキン感受性試験では耐性の出現は明らかでなく、実検体での本変異の意義については今後も検証を続ける予定である。

現在までの達成度 (段落)

令和元年度が最終年度であるため、記入しない。

今後の研究の推進方策

令和元年度が最終年度であるため、記入しない。

研究成果

• [国際共同研究] グル大学(ウガンダ)
  • 国名: ウガンダ
  • 外国機関名: グル大学
• [国際共同研究] オックスフォード大学(英国)
  • 国名: 英国
  • 外国機関名: オックスフォード大学
• [国際共同研究] WHO(スイス)
  • 国名: スイス
  • 外国機関名: WHO
• [国際共同研究] デバイン大学(パプアニューギニア)
  • 国名: パプアニューギニア
  • 外国機関名: デバイン大学
• [国際共同研究] ウォルター・アンド・イライザ・ホール医学研究所(オーストラリア)
  • 国名: オーストラリア
  • 外国機関名: ウォルター・アンド・イライザ・ホール医学研究所
• [国際共同研究]
  • 他の国数: 3
• [雑誌論文] Evidence of Artemisinin-Resistant Malaria in Africa. (2021)
  • 著者名/発表者名: 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.
  • 雑誌名: N Engl J Med. 巻: 385 ページ: 1163-71
  • DOI: 10.1056/NEJMoa2101746
  • 査読あり / オープンアクセス / 国際共著
• [雑誌論文] Derivatives of Dictyostelium differentiation-inducing factors suppress the growth of Plasmodium parasites in vitro and in vivo. (2021)
  • 著者名/発表者名: Mita T, Hirai M, Maki Y, Nahar S, Yoshida N, Oshima Y, Kikuchi H, Kubohara Y.
  • 雑誌名: Biochem Pharmacol 巻: - ページ: 114834
  • DOI: 10.1016/j.bcp.2021.114834
  • 査読あり / オープンアクセス
• [雑誌論文] Pb103 Regulates Zygote/Ookinete Development in Plasmodium berghei via Double Zinc Finger Domains. (2021)
  • 著者名/発表者名: Hirai M, Maeta A, Mori T and Mita T.
  • 雑誌名: Pathogens 巻: 10(12) ページ: 1536
  • DOI: 10.3390/pathogens10121536
  • 査読あり / オープンアクセス
• [雑誌論文] Increase in the proportion of Plasmodium falciparum with kelch13 C580Y mutation and decline in pfcrt and pfmdr1 mutant alleles in Papua New Guinea. (2021)
  • 著者名/発表者名: Yoshida N, Yamauchi M, Morikawa R, Hombhanje F, Mita T.
  • 雑誌名: Malar J. 巻: 20 ページ: 410
  • DOI: 10.1186/s12936-021-03933-6
  • 査読あり / オープンアクセス / 国際共著
• [雑誌論文] Isolation of Mutants With Reduced Susceptibility to Piperaquine From a Mutator of the Rodent Malaria Parasite Plasmodium berghei. (2021)
  • 著者名/発表者名: Ikeda M, Hirai M, Tachibana SI, Mori T, Mita T.
  • 雑誌名: Front Cell Infect Microbiol. 巻: - ページ: -
  • DOI: 10.3389/fcimb.2021.672691
  • 査読あり / オープンアクセス
• [雑誌論文] Fitness of sulfadoxine-resistant Plasmodium berghei harboring a single mutation in dihydropteroate synthase (dhps). (2021)
  • 著者名/発表者名: Yamauchi M, Hirai M, Tachibana SI, Mori T, Mita T.
  • 雑誌名: Acta Trop. 巻: - ページ: 106049
  • DOI: 10.1016/j.actatropica.2021.106049
  • 査読あり / オープンアクセス
• [雑誌論文] Ex vivo susceptibility of Plasmodium falciparum to antimalarial drugs in Northern Uganda. (2021)
  • 著者名/発表者名: Fukuda N, Tachibana SI, Ikeda M, Sakurai-Yatsushiro M, Balikagala B, Katuro OT, Yamauchi M, Emoto S, Hashimoto M, Yatsushiro S, Sekihara M, Mori T, Hirai M, Opio W, Obwoya PS, Auma MA, Anywar DA, Kataoka M, Palacpac NMQ, Odongo-Aginya EI, Kimura E, Ogwang M, Horii T, Mita T.
  • 雑誌名: Parasitol Int. 巻: 81 ページ: 102277
  • DOI: 10.1016/j.parint.2020.102277
  • 査読あり / オープンアクセス / 国際共著
• [雑誌論文] Postulated Process of Axoneme Organization in the Male Gametogenesis of Malaria Parasite Plasmodium berghei. (2021)
  • 著者名/発表者名: Kubo-Irie M, Hirai M, Irie M, Mohri H.
  • 雑誌名: Zoolog Sci. 巻: 38 ページ: 187-92
  • DOI: 10.2108/zs200064
  • 査読あり / オープンアクセス
• [雑誌論文] Malaria parasite species composition of Plasmodium infections among asymptomatic and symptomatic school-age children in rural and urban areas of Kinshasa, Democratic Republic of Congo. (2021)
  • 著者名/発表者名: Nundu SS, Culleton R, Simpson SV, Arima H, Muyembe JJ, Mita T,Ahuka S, Yamamoto T.
  • 雑誌名: Malar J. 巻: 20 ページ: 389
  • DOI: 10.1186/s12936-021-03919-4
  • 査読あり / オープンアクセス / 国際共著
• [雑誌論文] Quantitative Detection of Plasmodium falciparum Using, LUNA-FL, A Fluorescent Cell Counter. (2020)
  • 著者名/発表者名: Hashimoto M, Yokota K, Kajimoto K, Matsumoto M, Tatsumi A, Yamamoto K, Hyodo T, Matsushita K, Minakawa N, Mita T, Oka M, Kataoka M.
  • 雑誌名: Microorganisms 巻: 8 ページ: 1356
  • DOI: 10.3390/microorganisms8091356
  • 査読あり / オープンアクセス
• [雑誌論文] Development of a quantitative, portable, and automated fluorescent blue-ray device-based malaria diagnostic equipment with an on-disc SiO2. (2020)
  • 著者名/発表者名: Yamamoto T, Hashimoto M, Nagatomi K, Nogami T, Sofue Y, Hayashi T, Ido Y, Yatsushiro S, Abe K, Kajimoto K, Tamari N, Awuor B, Sonye G, Kongere J, Munga S, Ohashi J, Oka H, Minakawa N, Kataoka M, Mita T.
  • 雑誌名: Sci Rep 巻: 10 ページ: 6585
  • DOI: 10.1038/s41598-020-63615-2
  • 査読あり / オープンアクセス / 国際共著
• [雑誌論文] Recovery and stable persistence of chloroquine sensitivity in Plasmodium falciparum parasites after its discontinued use in Northern Uganda. (2020)
  • 著者名/発表者名: Balikagala B,Sakurai-Yatsushiro M,Tachibana SI,Ikeda M,Yamauchi M,Katuro OT,Ntege EH,Sekihara M,Fukuda N,Takahashi N,Yatsushiro S,Mori T,Hirai M,Opio W,Obwoya PS,Anywar DA,Auma MA,Palacpac NMQ,Tsuboi T,Odongo-Aginya EI,Kimura E,Ogwang M,Horii T,Mita T.
  • 雑誌名: Malaria J 巻: 19 ページ: 76
  • DOI: 10.1186/s12936-020-03157-0
  • 査読あり / オープンアクセス / 国際共著
• [雑誌論文] Highly Sensitive and Rapid Quantitative Detection of Plasmodium falciparum Using an Image Cytometer. (2020)
  • 著者名/発表者名: Hashimoto M, Yokota K, Kajimoto K, Matsumoto M, Tatsumi A, Nakajima Y, Mita T, Minakawa N, Oka H, Kataoka M.
  • 雑誌名: Microorganisms 巻: 8(11) ページ: 1769
  • DOI: 10.3390/microorganisms8111769
  • 査読あり / オープンアクセス
• [雑誌論文] Emergence of artemisinin-resistant Plasmodium falciparum with kelch13 C580Y mutations on the island of New Guinea. (2020)
  • 著者名/発表者名: Miotto O, Sekihara M, Tachibana SI, Yamauchi M, Pearson RD, Amato R, Gonalves S, Mehra S, Noviyanti R, Marfurt J, Auburn S, Price RN, Mueller I, Ikeda M, Mori T, Hirai M, Tavul L, Hetzel MW, Laman M, Barry AE, Ringwald P, Ohashi J, Hombhanje F, Kwiatkowski DP, Mita T.
  • 雑誌名: PLoS Pathog. 巻: 15-Dec ページ: 16(12)
  • DOI: 10.1371/journal.ppat.1009133
  • 査読あり / オープンアクセス / 国際共著
• [雑誌論文] Nucleic acid purification from dried blood spot on FTA Elute Card provides template for polymerase chain reaction for highly sensitive Plasmodium detection. (2019)
  • 著者名/発表者名: Hashimoto M, Bando M, Kido JI, Yokota K, Mita T, Kajimoto K, Kataoka M.
  • 雑誌名: Parasitol Int 巻: 73 ページ: 101941
  • DOI: 10.1016/j.parint.2019.101941.
  • 査読あり / オープンアクセス
• [雑誌論文] Development of a highly sensitive, quantitative, and rapid detection system for Plasmodium falciparum-infected red blood cells using a fluorescent blue-ray optical system. (2019)
  • 著者名/発表者名: Yamamoto T, Yatsushiro S, Hashimoto M, Kajimoto K, Ido Y, Abe K, Sofue Y, Nogami T, Hayashi T, Nagatomi K, Minakawa N, Oka H, Mita T, Kataoka M.
  • 雑誌名: Biosens Bioelectron 巻: 132 ページ: 375-381
  • DOI: 10.1016/j.bios.2019.02.064
  • 査読あり / オープンアクセス
• [雑誌論文] See-through observation of malaria parasite behaviors in the mosquito vector. (2019)
  • 著者名/発表者名: Mori T, Hirai M, Mita T.
  • 雑誌名: Sci Rep 巻: 9 ページ: 1768
  • DOI: 10.1038/s41598-019-38529-3
  • 査読あり / オープンアクセス
• [雑誌論文] Plasmodium malariae and Plasmodium ovale infections and their association with common red blood cell polymorphisms in a highly endemic area of Uganda. (2019)
  • 著者名/発表者名: Subissi L, Kanoi BN, Balikagala B, Egwang TG, Oguike M, Verra F, Proietti C, Bousema T, Drakeley CJ, Sepulveda N.
  • 雑誌名: Trans R Soc Trop Med Hyg. 巻: 113 ページ: 370-8
  • DOI: 10.1093/trstmh/trz015
  • 査読あり / オープンアクセス / 国際共著
• [学会発表] ネズミマラリア原虫Kelch13のインターラクトーム解析 (2021)
  • 著者名/発表者名: 平井 誠、森 稔幸、美田 敏宏
  • 学会等名: 第90回日本寄生虫学会大会
• [学会発表] 熱帯熱マラリア原虫－血管内皮間の接着と脂質代謝異常の関連 (2021)
  • 著者名/発表者名: 福田 直到，Balikagala B，江本 桜子，上野 剛，Katuro O，Palacpac N，木村 英作，三井田 孝，堀井 俊宏，美田 敏宏
  • 学会等名: 第90回日本寄生虫学会大会
• [学会発表] パプアニューギニアにおけるKelch 13 C580Y変異熱帯熱マラリア原虫の出現と現状 (2021)
  • 著者名/発表者名: 吉田 菜穂子、山内 祐人、森川 瞭介、宋 書馨、平井 誠、美田 敏宏
  • 学会等名: 第90回日本寄生虫学会大会
• [学会発表] Emergence of artemisinin resistance in Africa (2021)
  • 著者名/発表者名: Betty Balikagala
  • 学会等名: 第90回日本寄生虫学会大会
• [学会発表] Papua New Guinea におけるマラリア迅速検査の感度と特異度の解析 (2021)
  • 著者名/発表者名: シジルエルデネ ムンフソブド、吉田 菜穂子、千葉 結奈、Francis Hombhanje、美田 敏宏
  • 学会等名: 第 80 回日本寄生虫学会東日本支部大会
• [学会発表] 20年にわたるパプアニューギニアでのサルファドキシン・ピリメサミンの使用は薬剤耐性をもたらしたか？ (2021)
  • 著者名/発表者名: 原田 治亮、吉田 菜穂子、山内 祐人、Francis Hombhanje、美田 敏宏
  • 学会等名: 第 80 回日本寄生虫学会東日本支部大会
• [学会発表] 血清リポタンパクは熱帯熱マラリア原虫の増殖を促進するのか？ (2021)
  • 著者名/発表者名: 宋 書馨、吉田 菜穂子、稲葉 悠、堀 敦詞、福田 直到、三井田 孝、美田 敏宏
  • 学会等名: 第 80 回日本寄生虫学会東日本支部大会
• [学会発表] ビオチン化によって同定された、マラリア原虫メス側受精因子 (2020)
  • 著者名/発表者名: 森 稔幸、平井 誠、美田 敏宏
  • 学会等名: 第89回日本寄生虫学会誌上大会
• [学会発表] アルテミシニン耐性マーカーKelch13 ネズミマラリア原虫オルソログの機能解析 (2020)
  • 著者名/発表者名: 平井 誠、森 稔幸、美田 敏宏
  • 学会等名: 第89回日本寄生虫学会誌上大会
• [学会発表] 血管内皮との接着は熱帯熱マラリア原虫のアルテミシニン抵抗性を増強する (2020)
  • 著者名/発表者名: 福田 直到，Balikagala B，山内祐人，牧 喜子，江本 桜子，落合 紗雪，Katuro O，橘 真一郎，Anywar D，Palacpac N，木村 英作，Odingo-Aginya E，三井田 孝，堀井 俊宏，美田 敏宏
  • 学会等名: 第89回 日本寄生虫学会大会
• [学会発表] アフリカに出現したアルテミシニン耐性 (2020)
  • 著者名/発表者名: 美田敏宏
  • 学会等名: 日本熱帯医学会受賞記念講演
  • 招待講演
• [学会発表] In vivo artemisinin resistance has emerged in Uganda (Africa). (2020)
  • 著者名/発表者名: Balikagala Betty,
  • 学会等名: The United States-Japan Cooperative Medical Science Program. The 50th Joint Conference on Parasitic Diseases
  • 国際学会
• [学会発表] ビオチン化を利用した、マラリア原虫新規受精因子の探索 (2019)
  • 著者名/発表者名: 森稔幸、平井誠、美田敏宏
  • 学会等名: 第88回日本寄生虫学会大会
• [学会発表] ビオチン化を用いた、新規マラリア原虫赤血球侵入関連因子の探索 (2019)
  • 著者名/発表者名: 落合紗雪、前田樹里、平井誠、美田敏宏、森稔幸
  • 学会等名: 第88回日本寄生虫学会大会
• [学会発表] ウガンダにおけるマラリア予防政策とその実態 (2019)
  • 著者名/発表者名: 片山瑞希、山内祐人、美田敏宏
  • 学会等名: 第79回日本寄生虫学会東日本支部大会
• [学会発表] ウガンダ北部マラリア原虫集団におけるアルテミシニン耐性レベルの推移 (2019)
  • 著者名/発表者名: 池田 美恵 , 金子 恵 , 橘 真一郎 , 山内 祐人 , バリカガラ ベティ, 江本 桜子 , 福田 直到 , 牧 喜子, 森 稔幸 , 平井 誠 , 橋本 宗明 , カツロ オスベルト , アウマ マリー, アニワー デニス , バラクパック ニリアン, 片岡 正俊, アギニア エマニュエル, 木村 英作, 堀井 俊宏 , 美田 敏宏
  • 学会等名: 第88回日本寄生虫学会大会
• [学会発表] In-vivo artemisinin resistance may have emerged in Uganda, (2019)
  • 著者名/発表者名: バリカガラ ベテイ , 池田 美恵 , 橘 真一郎 , 山内 祐人 , 福田 直到 , 関原 誠 , 江本 桜子 , Katuro Osbert T., Opio Walter, Auma Mary , Anywar Denis A. , 森 稔幸 ,平井 誠 , 片岡 正俊 , Palacpac Nirianne M.Q. , Odongo-Aginya Emmanuel I., 木村 英作 , 堀井 俊宏 , 美田 敏宏
  • 学会等名: 第88回日本寄生虫学会大会
• [学会発表] 蚊-マウスモデルにおけるサルファドキシン耐性マラリア原虫の適応度に関する研究 (2019)
  • 著者名/発表者名: 山内 祐人, 平井 誠, 橘 慎一郎, 森 稔幸, 美田 敏宏
  • 学会等名: 第88回日本寄生虫学会大会
• [学会発表] マラリアの現状と薬剤耐性の最前線 (2019)
  • 著者名/発表者名: 美田敏宏
  • 学会等名: 日本細胞性粘菌学会第9回例会
  • 招待講演
• [学会発表] Synthetic biotin ligase enables to label surface invasion factors of cultured human malaria parasite, Plasmodium falciparum. (2019)
  • 著者名/発表者名: Ochiai S, Maeda J, Hirai M, Mita T, Mori T.
  • 学会等名: 68th Annual Meeting, Maryland USA
  • 国際学会
• [学会発表] Emergence of artemisinin-resistant P. falciparum with kelch13 C580Y mutations on the island of New Guinea. (2019)
  • 著者名/発表者名: Miotto O, Sekihara M, Tachibana S, Yamauchi M, Pearson R, Amato R, Goncalves S, Somya M, Noviyanti R, Marfurt J, Auburn S, Price R, Mueller I, Ikeda M, Mori T, Hirai M, Tavul L, Hetzel M, Laman M, Barry A, Ringwald P, Ohashi J, Hombhanje F, Kwiatkowski D, Mita T
  • 学会等名: American Society of Tropical Medicine and Hygiene Annual Meeting
  • 国際学会
• [学会発表] Epidemiology and evolution of artemisinin-resistant Plasmodium faliparum parasites. (2019)
  • 著者名/発表者名: Mita T
  • 学会等名: Asia - Pacific Scientific Workshop.
  • 国際学会
• [産業財産権] マラリア原虫の増殖抑制剤 (2019)
  • 発明者名: 美田敏宏
  • 権利者名: 美田敏宏
  • 産業財産権種類: 特許
  • 産業財産権番号: 2019-040682