胃腸炎ウイルスの進化と気象条件の多様性に基づいた水処理介入効果の評価手法の確立

建立基于胃肠炎病毒进化和天气条件多样性的水处理干预措施有效性评估方法

• 批准号: 22KJ0515
• 负责人: 門屋 俊祐
• 金额: $ 2.33万
• 依托单位: The University of Tokyo
• 依托单位国家: 日本
• 项目类别: Grant-in-Aid for JSPS Fellows
• 财政年份: 2023
• 资助国家: 日本
• 起止时间: 2023-03-08 至 2024-03-31
• 项目状态: 已结题
• 来源: https://kaken.nii.ac.jp/en/grant/KAKENHI-PROJECT-22KJ0515/
• 关键词: 水系感染症ウイルス; ノロウイルス; バイオインフォマティクス; 集団遺伝学; 胃腸炎ウイルス; ロタウイルス; 地理条件

水系感染症ウイルスの多くは非常に高い進化速度を持つことが知られており、自然環境中の様々な選択圧に対して適応的に振る舞い、ヒト社会においてさえも種の繁栄を維持している。世界中で水系感染症ウイルスによる感染被害が未だに制御できていない原因をウイルス集団遺伝学的観点及び地理気候的な多様性から追求するため、本年度はノロウイルスに着目し、バイオインフォマティクス解析を行った。ノロウイルスGIIに関する遺伝子配列を国際塩基配列データベースから取得し、集団遺伝学的プロファイリングを試みた。十分なサンプル数を示した３カ国を対象に集団遺伝学的特性の比較を行った。3つのORFについて塩基多様度を推定したところ、ORF2及びORF3の多様度は比較的高い傾向があった。ORF2において高い多様度を示したオーストラリアの配列は全て下水由来であるため、下水集水域内の全ての感染者のノロウイルス配列の一部が下水中に集積されたためと考えられる。一方、アメリカやカナダの配列は患者糞便由来であり、塩基多様度のばらつきが大きかった。つまり、地域間のウイルスの集団遺伝学的プロファイルを調査するためには、潜在的な感染者由来のウイルスも含む下水から取得された配列が適している。次に、ノロウイルスの進化メカニズムを検証するために、非同義/同義多様度を比較したところ、ORF1及び2は強い選択圧を受けた痕跡があった。しかしながら、昨年度のロタウイルスについての解析結果と同様、各非同義変異の経年変化を見ると低頻度でほぼ一定で推移していることから、単純な自然選択のみでは進化メカニズムを決定することは困難である。Tajima’s Dの推定結果から、ノロウイルス集団に出現する変異の多くはわずかに有害であるが中立よりであり、集団としての適応度に貢献する一部の変異が一部残存することで集団内多様度を高めようとする傾向が見出された。

已知许多水传播传染病病毒具有极高的进化速度，能够适应自然环境中的各种选择压力，甚至在人类社会中也能维持物种的繁荣。今年，我们以诺如病毒为研究对象，进行生物信息学分析，从病毒种群遗传学和地理气候多样性的角度探讨全球范围内水传播病毒感染造成的危害仍未得到控制的原因。我们从国际核苷酸序列数据库中获得了诺如病毒GII的基因序列，并尝试进行群体遗传分析。我们以足够的样本量比较了三个国家的人口遗传特征。当估计三个ORF的核苷酸多样性时，ORF2和ORF3的多样性往往相对较高。所有在ORF2中表现出高度多样性的澳大利亚序列都来自污水，因此人们认为污水集水区所有感染个体的一些诺如病毒序列都积累在污水中。另一方面，来自美国和加拿大的序列来自患者粪便，并且核苷酸多样性存在很大差异。换句话说，从污水中获得的序列也含有来自潜在感染者的病毒，适合研究跨地区病毒的群体遗传谱。接下来，为了验证诺如病毒的进化机制，我们比较了非同义/同义多样性，发现ORF 1和2具有强选择压力的证据。然而，与去年轮状病毒的分析结果类似，当观察每个非同义突变的长期变化时，频率几乎保持在较低的水平，因此很难仅通过简单的自然选择来确定进化机制。是。从Tajima's D的估计结果来看，诺如病毒种群中出现的许多突变是轻微有害的，但大于中性，并且一些有助于种群适应度的突变仍然存在，这增加了种群内的多样性。发现增加了

项目成果

Virus Disinfection and Population Genetics: Toward the Control of Waterborne Virus Diseases by Water Engineering

• DOI: 10.1007/s40726-021-00189-1
• 发表时间: 2021-05-07
• 期刊: CURRENT POLLUTION REPORTS
• 影响因子: 7.3
• 作者: Kadoya, Syun-suke;Katayama, Hiroyuki;Sano, Daisuke
• 通讯作者: Sano, Daisuke