氏名：307102 塚田幸絵 所属：熱帯医学研究所 国際保健学分野 担当教員：江口克之、山本太郎 PTLV-1の起源と進化 氏名：307102 塚田幸絵 所属：熱帯医学研究所 国際保健学分野 担当教員：江口克之、山本太郎
目的 STLV-1とヒトのHTLV-1の感染自然史を比較するための第一歩として、ニホンザルに感染しているSTLV-1株のPTLV-1内の系統学的位置づけの解明
背景 PTLV-1について 霊長類T細胞白血病ウイルス1型(PTLV-1）はアフリカ、アジアに分布する真猿類のサル、類人猿、ヒトのT細胞に感染するレトロウイルス。 サル、類人猿を自然宿主とするウイルスはサルT細胞白血病ウイルス1型(STLV-1） ヒトを宿主とするウイルスは成人T細胞白血病ウイルス(HTLV-1） と便宜的に分類されている。
PTLV-1の遺伝子構造 5’-LTR-ψ-gag-pol-env-LTR-3' ψ （RNA ゲノムが粒子内に取り込まれるのに 必要なパッケージングシグナル） STLV-1とHTLV-1はenv、pX、LTRの各遺伝子領域でほぼ90％の相同性を示すほど非常に近縁である。
HTLV-1陽性者→ATL（白血病） →HAM/TSP（神経疾患） 西南日本は中央・西アフリカ、ニューギニア・メラネシア、カリブと並び世界的に見てもHTLV-1陽性率の高い地域である。
最近の分子系統学的研究では・・・ ①STLV-1にはいくつかの明瞭な系統群が存在し、それぞれの系統群は、その流行地において、種の壁を越えて感染していること、 ②HTLV-1はアフリカにおいて、サルや類人猿を自然宿主とするSTLV-1がヒトに偶発的に感染する過程で多系統的に進化してきたこと を示している。 ⇒PTLV-1の系統分化において、水平感染が重要な役割を果たしている！
他にも・・・ ニホンザル(Macaca fuscata）ではSTLV-1陽性率が群によっては50％を超える 青年期以降の水平感染が頻繁に起こっている ことが示唆されている。 このことは、HTLV-1の主要な感染経路が授乳を介した母子感染で、陽性率も数％程度であることと異なっている。 サルの中で高い陽性率を示す種・地域個体群の大部分はマカク属に属している ⇒STLV-1はもともとマカクのウイルスであった？
つ・ま・り ⇒ ウイルスがヒトへ宿主転換し、ヒト社会へ適応していくプロセスを解明 ⇒ ウイルスがヒトへ宿主転換し、ヒト社会へ適応していくプロセスを解明 ニホンザルのSTLV-1とヒトのHTLV-1の感染自然史を比較する
対象と方法 福井県内で捕獲されたSTLV-1陽性ニホンザル６個体の末梢血からDNAを抽出。 本研究では、進化速度が比較的遅いと考えられているpol領域の一部を解析対象とした。 福井県内で捕獲されたSTLV-1陽性ニホンザル６個体の末梢血からDNAを抽出。 それらのDNAについて、pol領域の一部1703塩基をPCR法によって増幅。 Exosap処理したPCR 産物はサイクルシークエンス反応に供し、塩基配列を読み取る。 得られた配列をDNA Baserを用いて照合することにより、1200～1500塩基長の配列を決定。 5．決定された配列をGenBankに登録されているPTLV-1株の配列とともに、最尤法により系統解析した。
結果
ニホンザルのSTLV-1はHTLV-1のグループに属している。 AF139170 J02029 HTLV1China AY563954 HTLV1 D13784 STLV01 AF074966 toyama1 toyama4 toyama226 L02534 Z46900 HTLV4 HTLV04 HTLV002 HTLV2 STLV02 STLV2 STLV03 STLV3 HTLV3Pyl HTLV3Lobak STLV1 AY590142 95 99 84 100 89 22 87 98 69 79 0.1
AF139170(HTLV-1 from HTLV-1 /2 seroindeterminate patient) J02029(HTLV-1 proviral DNA) HTLV1China AY563954 (HTLV-1 two Blazilian isolate) HTLV1 D13784(HTLV-1 proviral Caribbian orizin) STLV01 AF074966)STLV-1 isolate natural infected Tantalus Monkey Tan90 from Central Africa toyama1 toyama4 toyama226 L02534(HTLV-1 melanesian varient (mel5) proviral DNA) Z46900(STLV-1 from exons(TE4) naturally infected celebes macaques (Macaca tankeana)) 95 99 84 100 89 22 87 0.02
HTLV-1よりSTLV-1との違いのほうが大きい Toyama1と異なる塩基個数の割合 HTLV-1よりSTLV-1との違いのほうが大きい
この系統樹はアミノ酸配列の突然変異が一定速度で発生するという背景のもと 成り立っており、距離は時間に比例することとなる。 AF139170(HTLV-1 from HTLV-1 /2 seroindeterminate patient) J02029(HTLV-1 proviral DNA) HTLV1China AY563954 (HTLV-1 two Blazilian isolate) HTLV1 D13784(HTLV-1 proviral Caribbian orizin) STLV01 AF074966)STLV-1 isolate natural infected Tantalus Monkey Tan90 from Central Africa toyama1 toyama4 toyama226 L02534(HTLV-1 melanesian varient (mel5) proviral DNA) Z46900(STLV-1 from exons(TE4) naturally infected celebes macaques (Macaca tankeana)) 95 99 84 100 89 22 87 0.02 約45万年前 約5万年前 この系統樹はアミノ酸配列の突然変異が一定速度で発生するという背景のもと 成り立っており、距離は時間に比例することとなる。 14
サルとヒトの宿主の違いにより、 ウィルスの進化速度が違うのではないか ディスカッション サルとヒトの宿主の違いにより、 ウィルスの進化速度が違うのではないか
Gene bank に保存されているデータ数が少ないため結論を出すことはできないが、 原猿類と真猿類の進化においても進化速度の違いが挙げられているので、この説は有力ではないかと思われる。 今後はサルの集団中における水平感染の進化速度への影響を検討していく必要性があると思う。
謝辞 この研究をするにあたり、研究する機会を頂いた山本太郎先生、何から何まで御助言を頂いた江口克之先生に深く御礼申し上げます。 打ち上げ楽しみです！！
AF259264(HTLV-1 isolate WHP from China) U19949(HTLV-1 ATL-YS a prematurelly terminaited px open reading from Ⅱ) J02029(HTLV-1 proviral DNA) AB513134(HTLV-1 proviral DNA) L03562(from rabbit cell lines with diverse in VIVO effect) AF259264(HTLV-1 isolate WHP from China) AB273635(HTLV-1 Eukarystic synthetic constract) L03561(from rabbit cell lines with diverse in VIVO effect) AF139170(HTLV-1 from HTLV-1 /2 seroindeterminate patient) L36905(HTLV-1 proviral in post-transfusional spastic paraparesis from uncultured blood cell) AF042071(HTLV-1 stain RKI3-Ger from Germony) M86840(HTLV-1 tropical spatic paraparesisをもつ人から) AY563953(HTLV-1 strain BRRP438 two Blazilian isolate) AY563954(HTLV-1 two Blazilian isolate) D13784(HTLV-1 proviral Caribbian orizin) AF033817(HTLV-1 ) AF074966(STLV-1 isolate natural infected Tantalus Monkey Tan90 from Central Africa) toyama226 toyama227 toyama4 toyama7 toyama92 toyama3 toyama1 96 73 88 77 93 99 72 87 85 100 0.02