マラリア・エコゲノミクス:アルテミシニン耐性のグローバルな出現と拡散の解明

2020 年度 実施状況報告書

• 研究課題/領域番号: 18KK0231
• 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: 森 稔幸 順天堂大学, 医学部, 助教 (00462739) [辞退] ; 池田 美恵 順天堂大学, 医学(系)研究科(研究院), 学振特別研究員(RPD) (40734314) ; バリカガラ ベテイ 順天堂大学, 医学(系)研究科(研究院), 博士研究員 (70805895) ; 堀井 俊宏 大阪大学, 微生物病研究所, 寄附研究部門教授 (80142305)
• 研究期間 (年度): 2018-10-09 – 2023-03-31
• キーワード: マラリア / 薬剤耐性 / アルテミシニン / K13

研究実績の概要

マラリアは年間感染者数2億人、死亡者数44万人にも上る三大感染症のひとつである。第１選択薬アルテミシニンによって、死亡数は大幅に減少したが、耐性原虫がすでにメコン流域から出現・拡散しており、その拡大が懸念されている。我々は新規in-vitro検査法によってアルテミシニン耐性原虫がアフリカ（ウガンダ共和国）で出現していることを世界で初めて発見した。有効な代用薬が開発されていない現在、マラリア患者の90%を占めるアフリカにおける耐性の拡散は大惨事となる。本研究は、アフリカでのアルテミシニン耐性メカニズムの解明と、耐性がどこから出現し、どこまで拡散しているかについて明らかにすることを目的とする。さらに、アフリカでの耐性出現を簡便に検出できる遺伝マーカーの開発にも挑戦する。本課題の達成によって、アフリカでの耐性の迅速検出と広域サーベイランスが可能となり、アフリカでのアルテミシニン耐性対策へ貢献できる。
本研究年度では新型コロナウイルスの流行により海外での調査が不可能となったが、これまで得られた検体の詳細なゲノム解析、フェノタイプ解析によって以下の結果を得ることができた。① ウガンダにおいてアルテミシニン単独治療への耐性を14例確定した。これは、全体の5.8％にあたる。② これら耐性原虫のうち13例にK13のA675VかC469Yが認められた。③ A675Yはタイ・ミャンマー国境の流行地にも出現しているが、比較ゲノミクスによってウガンダの耐性変異は独立した起源を持つことを明らかにした。④ さらに、ウガンダの耐性変異はいずれもsingle originであり、選択一掃によって調査地に拡散していることを明らかにした。以上の結果を論文にまとめ、現在ニューイングランド・ジャーナル・オブ・メディシンの著者校正後レビューとなっている。

現在までの達成度 (区分)

2: おおむね順調に進展している

理由

目標であるアフリカでのアルテミシニン耐性原虫の同定とその変異遺伝子を決めることができた。

今後の研究の推進方策

新型コロナの流行が落ち着き次第、早急にアルテミシニン治療効果の評価と解析に用いる検体の収集海外調査を目的とした現地調査をウガンダ、パプアニューギニアで実施していく。さらに、海外調査で得られた凍結患者血液検体から培養マラリア原虫株の樹立を引き続き実施する。アフリカにおけるアルテミシニン耐性の出現を同定し、その責任遺伝子をあきらかにできたため、次の段階は耐性の出現と拡散をトレースできる分子マーカーの開発である。これまでウガンダでは87検体の全ゲノムデータを決定できた。PNGで決定した140検体のデータ、また共同研究を実施しているオックスフォード大学、サンガー研究所、デバインワード大学、グル大学との共同解析をすすめ、本マーカーの頑健性を明らかにしていく。

次年度使用額が生じた理由

当該年度は新型コロナウイルスのパンデミックにより海外調査が実施できなかった。次年度以降にウガンダ共和国およびパプアニューギニアでの調査を実施する方針である。

研究成果

• [国際共同研究] Gulu University(ウガンダ)
  • 国名: ウガンダ
  • 外国機関名: Gulu University
• [国際共同研究] Big Data Institute, University of Oxford/Wellcome Sanger Institute(英国)
  • 国名: 英国
  • 外国機関名: Big Data Institute, University of Oxford/Wellcome Sanger Institute
• [国際共同研究] Institute of Medical Research/Charles Darwin University/University of Melbourne,(オーストラリア)
  • 国名: オーストラリア
  • 外国機関名: Institute of Medical Research/Charles Darwin University/University of Melbourne,
  • 他の機関数: 1
• [国際共同研究] Institute of Medical Research/Divine Word University,(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: Institute of Medical Research/Divine Word University,
• [国際共同研究] Mahidol University(タイ)
  • 国名: タイ
  • 外国機関名: Mahidol University
• [国際共同研究]
  • 他の国数: 1
• [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 S.,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 NM.Q.,Odongo-Aginya EI.,Kimura E.,Ogwang M.,Horii T.,Mita T.
  • 雑誌名: Parasitology International 巻: 81 ページ: 102277～102277
  • 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] Highly Sensitive and Rapid Quantitative Detection of Plasmodium falciparum Using an Image Cytometer (2020)
  • 著者名/発表者名: Hashimoto Muneaki、Yokota Kazumichi、Kajimoto Kazuaki、Matsumoto Musashi、Tatsumi Atsuro、Nakajima Yoshihiro、Mita Toshihiro、Minakawa Noboru、Oka Hiroaki、Kataoka Masatoshi
  • 雑誌名: Microorganisms 巻: 8 ページ: 1769～1769
  • 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 Olivo,Sekihara Makoto,Tachibana Shin-Ichiro,Yamauchi Masato,Pearson Richard D.,Amato Roberto,Goncalves 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 Pathogens 巻: 16 ページ: e1009133
  • 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] Development of a quantitative, portable, and automated fluorescent blue-ray device-based malaria diagnostic equipment with an on-disc SiO2 nanofiber filter (2020)
  • 著者名/発表者名: Yamamoto Takeki、Hashimoto Muneaki、Nagatomi Kenji、Nogami Takahiro、Sofue Yasuyuki、Hayashi Takuya、Ido Yusuke、Yatsushiro Shouki、Abe Kaori、Kajimoto Kazuaki、Tamari Noriko、Awuor Beatrice、Sonye George、Kongere James、Munga Stephen、Ohashi Jun、Oka Hiroaki、Minakawa Noboru、Kataoka Masatoshi、Mita Toshihiro
  • 雑誌名: Scientific Reports 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] Quantitative Detection of Plasmodium falciparum Using, LUNA-FL, A Fluorescent Cell Counter (2020)
  • 著者名/発表者名: Hashimoto Muneaki、Yokota Kazumichi、Kajimoto Kazuaki、Matsumoto Musashi、Tatsumi Atsuro、Yamamoto Kenichi、Hyodo Tomonori、Matsushita Kiichiro、Minakawa Noboru、Mita Toshihiro、Oka Hiroaki、Kataoka Masatoshi
  • 雑誌名: Microorganisms 巻: 8 ページ: 1356～1356
  • DOI: 10.3390/microorganisms8091356
  • 査読あり / オープンアクセス
• [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 誌上大会
• [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 オンライン開催
  • 招待講演