不均衡変異導入ミューテーターマラリア原虫による超加速進化モデル実験系の構築

2011 年度 実績報告書

• 研究課題/領域番号: 23659211
• 研究機関: 大阪大学
• 研究代表者: 田辺 和裄 大阪大学, 微生物病研究所, 招へい教授 (40047410)
• 研究分担者: 平井 誠 群馬大学, 大学院・医学系, 講師 (50326849) ; 本間 一 大阪大学, 微生物病研究所, 特任研究員 (10617468)
• 研究期間 (年度): 2011-04-28 – 2012-03-31
• キーワード: マラリア / ミューテーター / Plasmodium / ゲノム / 進化 / 突然変異

研究概要

マラリアは毎年約2億人の患者と80万人の死者を出している原虫感染症で、その制圧に向は新規抗マラリア薬が希求されている。しかし、それらが開発されたとしても早晩、耐性を示す原虫株が出現することが予想される。しかし、現在の研究手法では耐性の原因遺伝子変異と耐性原虫の出現頻度を実験的に予測することは不可能で、今後導入される新規薬剤をより有効に使用するためにはそれらを予見する新たな手法の開発が必要となる。私たちは最近、DNAポリメラーゼδの校正機能を欠損させ、高頻度に突然変異を発生するネズミマラリア原虫Plasmodium berghei(ミューテーターマラリア原虫:PbMut)を作製した。本研究ではこのミューテーター原虫を用い、原虫の進化を定量的に予測できる超加速進化モデル実験系の構築を目指した。変異型および野生型DNAポリメラーゼδをそれぞれ導入したPbMutおよび対照原虫(PbCtl)を一週間毎にマウス継代をくり返し、第42-45代、第82-83代、第122代においてクローンを得た。各世代について1-2クローンずつHiSeqシステムを用いてゲノムシーケンシングを行った結果、PbMutの塩基置換率は1.2-1.6×10^<-8>/bp/dayで、PbCtlよりも75-100倍高かった。サルファドキシンで(Sd)耐性原虫を創出するため、PbCtlで原虫が消失する条件で第91代のPbMutにSd投与を行ったところ、一部のマウスで再燃が生じた。その原虫株では熱帯熱マラリア原虫でSd耐性に必須とされているジヒドロプテロイン酸合成酵素のアミノ酸437番目のAla→Gly変異と同一の変異が認められた。本研究から、マラリアミューテーターが人為的変異原を用いない自然に近い状態での薬剤耐性出現の予測をラボにおいて可能にする新たな研究手法となり得ることが明らかになった。

研究成果

• [雑誌論文] Larga-scale survey for novel genotypes of Plasmodium falciparum chloroquine-resistance gene pfcrt (2012)
  • 著者名/発表者名: Nobuyuki Takahashi, Kazuyuki Tanabe, Takahiro Tsukahara, Mawuli Dzodzomenyo, Lek Dysoley, Boualam Khamlome, Jesturmon Sattabongkot, Masatoshi Nakamura, Miki Sakurai, Jun Kobayashi, Akira Kaneko, Hiroyoshi Endo, Francis Hombhanje, Takafumi Tsuboi, Toshihiro Mita
  • 雑誌名: Malaria Journal 巻: (印刷中)
  • DOI: 10.1093/molbev/mss082
  • 査読あり
• [雑誌論文] The Plasmodium apicoplast genome : conserved structure and close relationship of P.ovale to rodent malaria parasites (2012)
  • 著者名/発表者名: Nobuko Arisue, Tetsuo Hashimoto, Hideya Mitsui, Niniame M.Q.Palacpac, Akira Kaneko, Satoru Kawai, Masami Hasegawa, Kazuyuki Tanabe, Toshihro Horii
  • 雑誌名: Molecular Biology and Evolution 巻: (印刷中)
  • 査読あり
• [雑誌論文] Geographic differentiation of polymorphism in the Plasmdium falciparum malaria vaccine candidate gene SERA5 (2012)
  • 著者名/発表者名: Kazuyuki Tanabe, Nobuko Arisue, Niniame M.Q.Palacpac, Masamori Yagi, Takahiro Tougan, Hajime Honma, Marcelo U.Ferena, Anna Famert, Anders Bjorkman, Akia Kaneko, Masatoshi Nakamura, Kenji Hirayama, Toshihro Mita, Toshiro Horii
  • 雑誌名: Vaccine 巻: 30 ページ: 1583-1593
  • DOI: 10.1016/j.vaccine.2011.12.124
  • 査読あり
• [雑誌論文] Identification of pyrimethamine- and chloroquine-resistant Plasmodium falciparum on in Africa between 1984 and 1998 : gaiotyping of archive blood samples (2011)
  • 著者名/発表者名: Yumiko Saito-Nakano, Kazuyuki Tanabe, Toshihiro Mita
  • 雑誌名: Malaria Journal 巻: 10 ページ: 388
  • DOI: 10.1186/1475-2875-10-388
  • 査読あり
• [雑誌論文] The origins of African Plasmodium vivax, insights from mitochondrial genome sequencing (2011)
  • 著者名/発表者名: Richard Culletonm, Cevayir Coban, Fadile Yildiz Zeyrek, Pedro Cravo, Akira Kaneko, Milijaona Randrianarivalojosia, Voahangy Andrianaranjaka, Shigeyuki Kano, Anna Faruert, Ana Paula Arez, Paul M.Sharp, Richard Canter, Kazuyuki Tanabe
  • 雑誌名: PLoS One 巻: 6 ページ: e29137
  • DOI: 10.1371/journal.pone.0029137
  • 査読あり
• [雑誌論文] Recent increase of genetic diversity in Plasmodium vivax population in the Repubic of Korea (2011)
  • 著者名/発表者名: Hajime Honma, Jung-Yeon Kim, Niniame MQ Palacpac, Toshihiro Mita, Worja Lee, Toshihiro Horii, Kazuyuki Tanabe
  • 雑誌名: Malaria Journal 巻: 10 ページ: 257
  • DOI: 10.1186/1475-2875-10-257
  • 査読あり
• [雑誌論文] Limited geographical origin and global spread of sulfadoxine-resistant dhps alleles in Plasmodium falciparum populations. (2011)
  • 著者名/発表者名: Toshihiro Mita, Mcera Venkatesan, Jun Ohashi, Richard Culleton, Nobuyki Takahashi, Takahiro Tsukahara, Mathieu Ndounga, Lek Dysoley, Hiroyoshi Endo, Francis Hornbhanje, Marcelo U.Fereira, Cristopher V.Plove, Kazuyuki Tanabe
  • 雑誌名: Journal of Infectious Diseases 巻: 204 ページ: 1980-1988
  • DOI: 10.1093/infdis/jir664
  • 査読あり
• [学会発表] 高頻度突然変異発生マラリア原虫(マラリアミューテーター)のゲノムワイド変異解析と薬剤耐性研究への応用 (2012)
  • 著者名/発表者名: 本間一、平井誠、中村昇太、後藤直久、彦坂健児、美田敏宏、安永照雄、堀井俊宏、古澤滿、田邊和桁
  • 学会等名: 第81回日本寄生虫学会大会
  • 発表場所: 兵庫医科大学(兵庫県)
  • 年月日: 2012-03-23
• [学会発表] 超加速変異型ネズミマラリテ原虫の創出とその順遺伝学くの応用 (2012)
  • 著者名/発表者名: 平井誠、本間一、中村昇太、後藤直久、美田敏宏、鈴江和友、今井孝、松岡裕之、安永照雄、古澤滿、堀井俊宏、久枝一、田邊和桁
  • 学会等名: 第81回日本寄生虫学会大会
  • 発表場所: 兵庫医科大学(兵庫県)
  • 年月日: 2012-03-23
• [学会発表] Sulfadoxine/Pyrimethamine耐性をもたらす熱帯熱マラリア原虫dhfr/dhps遺伝子型はどのように進化していくのか (2012)
  • 著者名/発表者名: 美田敏宏、大橋順、塚原高広、遠藤弘良、田邉和桁
  • 学会等名: 第81回日本寄生虫学会大会
  • 発表場所: 兵庫医科大学(兵庫県)
  • 年月日: 2012-03-23
• [学会発表] The origins of African Plasmodiunn vivax ; Insights from mitochondrial genome sequencing (2012)
  • 著者名/発表者名: Richard Cellleton, Richard Carter, 田邉和桁
  • 学会等名: 第81回日本寄生虫学会大会
  • 発表場所: 兵庫医科大学(兵庫県)
  • 年月日: 2012-03-23
• [学会発表] パプアニューギニアにおける抗マラリア薬併用療法による熱帯熱マラリア原虫薬剤耐性遺伝子の頻度の上昇 (2011)
  • 著者名/発表者名: 美田敏宏、田邉和桁
  • 学会等名: 第日本熱帯医学会総会
  • 発表場所: 東京大学(東京都)
  • 年月日: 2011-11-04
• [学会発表] Phylogenetic analysis of apicoplast genome-encoded genes reveals close affinity of the humar malaria parasite, Plasmodium ovale, with rodent parasites (2011)
  • 著者名/発表者名: Nobuko Arisue, Tetsuo Hashimoto, Hideya Mitsui, Akira Kaneko, Nirianne M Q Palacpac, Masami Hasegawa, Kazuyuki Tanabe, Toshihiro Horii
  • 学会等名: International Union of Microbiological Societies 2011 Congress
  • 発表場所: 札幌コンベンションセンター(北海道)
  • 年月日: 2011-09-09
• [学会発表] 日本におけるマラリア原虫学の展開 (2011)
  • 著者名/発表者名: 田邉和桁
  • 学会等名: 第80回日本寄生虫学会大会
  • 発表場所: 慈恵医科大学(東京都)(招待講演)
  • 年月日: 2011-07-17
• [学会発表] サルマラリア原虫のゲノム解読及び比較ゲノム解析による三日熱マラリア原虫特異的なゲノム変化の綱羅的同定 (2011)
  • 著者名/発表者名: 橘真一郎、川合覚、後藤直久、中村昇太、有末伸子、片貝祐子、本間一、パラクパックニリアン、八木正典、澤井裕美、東岸任弘、北潔、保富康宏、堀井俊宏、安永照雄、田邉和桁
  • 学会等名: 第80回日本寄生虫学会大会
  • 発表場所: 慈恵医科大学(東京都)
  • 年月日: 2011-07-17
• [学会発表] 霊長類マラリア原虫sera遺伝子の多型解析 (2011)
  • 著者名/発表者名: 有末伸子、田邉和桁、Nirianne M.Q.Palacpac、堀井俊宏
  • 学会等名: 第80回日本寄生虫学会大会
  • 発表場所: 慈恵医科大学(東京都)
  • 年月日: 2011-07-17
• [学会発表] Sulfadoxine耐性熱帯熱マラリア原虫の進化 (2011)
  • 著者名/発表者名: 美田敏宏、大橋順、高橋延之、塚原高広、遠藤弘良、田邉和桁
  • 学会等名: 第80回日本寄生虫学会大会
  • 発表場所: 慈恵医科大学(東京都)
  • 年月日: 2011-07-17
• [図書] Gane Duplicaiton (Ed.Felix Friedberg) InTech printed in Croatia (2011)
  • 著者名/発表者名: Nobuko Arisue, Nirianne M.Q.Palacpec, Kazuyuki Tanabe, Toshihiro Horii
  • 総ページ数: 315-332(397)
  • 出版者: Clues to evolution of the SERA multigene family in the genus Plasmodium