マラリア原虫抗原多型の進化に関する分子集団遺伝学的研究

2003 Fiscal Year Annual Research Report

• Project/Area Number: 14021125
• Research Institution: Osaka Institute of Technology
• Principal Investigator: 田辺 和裄 大阪工業大学, 工学部, 教授 (40047410)
• Co-Investigator(Kenkyū-buntansha): 金子 明 東京女子医科大学, 医学部, 助教授 (60169563) ; 服部 哲也 大阪工業大学, 工学部, 講師 (00288755)
• Keywords: マラリア / 抗原 / 多型 / 集団遺伝 / SNP / Plasmodium flaciparum / 進化 / バヌアツ

Research Abstract

熱帯熱マラリア原虫は遺伝的可変性が高く、クロロキンなどの抗マラリア薬に対する薬剤耐性株が短期間で出現している。遺伝的多型が激しいワクチン候補表面抗原においても、宿主免疫圧により新しい変異体が簡単に出現するのかどうかは重要な問題であるがまだ調べられていない。そこでワクチン候補表面抗原における単塩基多型(SNPs)の可変性を南太平洋バヌアツの原虫集団を解析することによって検討した。バヌアツでは熱帯熱マラリア原虫集団が島嶼間で隔絶されており、また、マラリア媒介蚊による伝播度も低い。この特異なマラリア疫学的状況は新規の抗原多型の発見、に適する。
バヌアツ4島の原虫集団についてワクチン候補表面抗原であるmsp1,msp2,csp遺伝子(計575,382塩基)、及び、クロロキン耐性遺伝子pfcrtにおける多型を解析した。その結果、(i)抗原遺伝子座位において複数の対立遺伝子が認められたが、それらはバヌアツ内で発生したものではなく、外来性起源である、(ii)バヌアツでは少なくとも過去30年間は新たなSNPsは発生していない、(iii)反復配列の多型は数年間で変動する、ことが示唆された。バヌアツに近いソロモン諸島の多型を調べた結果、バヌアツと同一のmsp1対立遺伝子が認められたことから外来性起源が裏づけてられている。また、抗原遺伝子と中立的座位の多型マーカーを用いた多座位遺伝子型、及び、染色体間組換えの頻度推定の解析から、バヌアツの原虫集団は島嶼によっては組換えを行っていることが明らかになった。これは、表面抗原対立遺伝子のあるものの起源は30年よりも古いものである可能性を示唆する。
以上から、熱帯熱マラリア原虫の表面抗原遺伝子におけるSNPsは短時間に発生するものではなく、安定なことが示唆された。この知見はマラリアワクチン開発にとり大きな意味を持つ。

Research Products

• [Publications] Mita, T., Tanabe, K., et al.: "Expansion of wild type allele rather than back mutation in Pfcrt explains the recent recovery of chloroquine sensitivity of Plasmodium falciparum in Malawi"Molecular and Biochemical Parasitology. in press. (2004)
• [Publications] Tanabe, K., Sakihama, N., A.Kaneko: "Stable SNPs in malaria antigen genes in isolated populations"Science. 303. 493 (2004)
• [Publications] Lum, J.K., Tanabe, K., et al.: "Malaria dispersal among islands : human mediated Plasmodium falciparum gene flow in Vanuatu, Melanesia"Acta Trop. in press. (2004)
• [Publications] Sakihama, N., Tanabe, K., et al.: "Relative frequencies of polymorphisms of variation in Block 2 repeats and 5' recombinant types of Plasmodium falciparum msp 1 alleles"Parasitology International. in press. (2004)
• [Publications] Kho, W.G., Tanabe, K., et al.: "A multiplex polymerase chain reaction for a differential diagnosis of Plasmodium falciparum and Plasmodium vivax"Parasitology International. 52. 229-236 (2003)
• [Publications] Mita, T., Tanabe.K., et al.: "Recovery of chloroquine sensitivity and low prevalence of the Plasmodium falciparum chloroquine resistance transporter gene mutation K76T following the discontinuance of chloroquine use in Malawi"American Journal of Tropical Medicine and Hygiene. 68・4. 413-415 (2003)