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

2021 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, 大学院医学研究科, 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, 大学院医学研究科, 学振特別研究員(RPD) (40734314) ; バリカガラ ベテイ 順天堂大学, 大学院医学研究科, 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2018年に新規in-vitro検査法であるRing-stage survival assayによってアルテミシニン耐性原虫がウガンダ共和国で出現していることを見出した。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。本研究はアルテミシニン耐性の出現と拡散の解明を目的とするものである。
本研究年度までに明らかになったことは以下である。
ウガンダでは、in vivoでもアルテミシニン耐性を示す原虫が出現しているエビデンスを確定し、その原因変異がK13のA675VかC469Yであることを示した。これらはおそらくウガンダ北部あるいはその近辺を出現起源とすることを明らかにした。その一方で、東南アジアで広がっている耐性系統のウガンダへの流入は見られなかった。これはクロロキンやピリメサミンで見られた耐性のアフリカへの移入は現時点ではないことを示している。本年度2月に得られた検体の解析によってK13変異型の頻度は増加傾向を示しており、もともとマイナーアリルだったC469Yの増加が顕著である。
パプアニューギニアでは東南アジアで広がっている耐性と同じ変異をもつ（C580Y）原虫が港町ウェワクで出現していることは2020年に報告しているが、その変異頻度が2020年には6％まで上昇していることを見出した。

現在までの達成度 (区分)

1: 当初の計画以上に進展している

理由

今年度はコロナによって海外調査が制限されてしまったが、それまでに実施した調査で得られた検体を詳細に解析するとともに、海外の共同研究者とのデータのシェアリング、共同解析によって大きな成果をあげることができた。申請者が責任著者としてニューイングランド・ジャーナル・オブ・メディシンから論文を発表できたことは大きな成果である。

今後の研究の推進方策

現地調査をウガンダとコンゴで予定している。コンゴはウガンダと国境を接するためアルテミシニン耐性の研究にとって重要な国である。首都キンシャシャではまだ耐性原虫は出現していないことを明らかにしているが（Nundu, 2022）、今年度は耐性の蔓延する北部ウガンダとの国境沿いで調査を実施し耐性の有無を明らかにする。さらに耐性の拡散を予知できる分子マーカーの開発も引き続き進める。これまでウガンダでは105検体、PNGは144検体のデータの全ゲノムデータを決定した。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によって、これらを含むグローバルなゲノムの詳細な集団遺伝学解析によって耐性拡散メカニズムを明らかにし、耐性の拡散を予測できるマーカーの開発に繋げる。状況が落ち着けばパプアニューギニアでの調査も考えている。

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制限された。次年度以降にウガンダ共和国およびコンゴ民主共和国等で調査を実施する方針である。

研究成果

• [国際共同研究] オックスフォード大学/サンガー研究所/ロンドン大学(英国)
  • 国名: 英国
  • 外国機関名: オックスフォード大学/サンガー研究所/ロンドン大学
• [国際共同研究] パリ大学(フランス)
  • 国名: フランス
  • 外国機関名: パリ大学
• [国際共同研究] マヒドン熱帯医学校(タイ)
  • 国名: タイ
  • 外国機関名: マヒドン熱帯医学校
• [国際共同研究] ラドボッド大学(オランダ)
  • 国名: オランダ
  • 外国機関名: ラドボッド大学
• [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]
  • 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] 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] 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] 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] 徐々に明らかになってきたマラリアの第一選択薬アルテミシニンへの耐性メカニズム (2021)
  • 著者名/発表者名: 美田 敏宏
  • 雑誌名: ファルマシア 巻: 57 ページ: 371～376
  • DOI: 10.14894/faruawpsj.57.5_371
  • 査読あり
• [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