網羅的ロタウイルス分子疫学基盤構築とワクチン評価

文献情報

• 文献番号: 201318005A
• 報告書区分: 総括
• 研究課題名: 網羅的ロタウイルス分子疫学基盤構築とワクチン評価
• 課題番号: H23-新興-一般-005
• 研究年度: 平成25(2013)年度
• 研究代表者(所属機関): 片山 和彦(国立感染症研究所 ウイルス第二部)

研究分担者(所属機関)

• 藤井　克樹(国立感染症研究所　ウイルス第二部)
• 村上　耕介(国立感染症研究所　ウイルス第二部)
• 下池　貴志(国立感染症研究所　ウイルス第二部)
• 高木　弘隆(国立感染症研究所　バイオセーフティ管理室)
• 中込　治(長崎大学医学部感染免疫学講座)
• 中込　とよ子(長崎大学医学部感染免疫学講座)
• 小林　宣道(札幌医科大学医学部)
• 谷口　孝喜(藤田保健大学医学部ウイルス寄生虫講座)
• 水谷　哲也(東京農工大学農学部付属国際家畜感染症防疫研究教育センター)
• 辰巳　正純(札幌医科大学医学部)

• 研究区分: 厚生労働科学研究費補助金 疾病・障害対策研究分野 新型インフルエンザ等新興・再興感染症研究
• 研究開始年度: 平成23(2011)年度
• 研究終了予定年度: 平成25(2013)年度
• 研究費: 23,943,000円
• 研究者交替、所属機関変更: -

研究報告書（概要版）

研究目的

第一の目的は、国家レベルでロタウイルス（RV） の分子疫学調査基盤を構築し、RVワクチン導入効果を多角的に評価することである。全国を5つのブロックに分割して拠点病院に協力を依頼し、RV感染症事例(重症の入院事例を含む)を対象に網羅的な情報検出と、RV全ゲノム塩基配列を対象とした分子疫学情報の蓄積を行う。情報は、臨床的側面、ワクチンの投与の有無、ゲノム塩基配列などから多角的に解析し、RV感染症重篤化に関与する因子の同定、ワクチン評価システムの構築等に役立てる。第二の目的は、全国規模蓄積したデータに基づきバイオインフォマティックスによる解析を実施し、RVの病原性発現機構研究、ワクチン作用機序研究の推進に寄与することである。

研究方法

全国13箇所の小児科病院拠点にて、RV感染症が疑われる入院症例の調査を実施した。便検体に含まれるRVのスクリーニング、全ゲノムセグメント塩基配列解析を実施した。周辺諸国のRVについても全ゲノムセグメント解析調査を行い、我が国の流行動向との比較検討を実施した。ウシRVをベースとしたロタテックにより生じるウシRVリアソータントのデータ蓄積も実施した。

結果と考察

病院ベースのネットワークを用いて、ロタウイルス感染症の入院事例を対象とした網羅的な情報検出と、検体のサンプリング、蓄積が継続され流行期の検体解析が行われた。全ゲノムセグメントを対象とした網羅的塩基配列解析は、これまでの疫学では検出し得なかった新規リアソータントロタウイルスの感染事例が重症ロタウイルス感染症での入院症例に含まれていたことを明らかにした。これらの結果は、ロタウイルスが予想をはるかに超えた形で遺伝子分節再集合を起こして進化していることを示していた。また、ブタ様セグメントがヒトロタウイルスに侵入したことも検出した。動物のロタウイルスセグメント侵入は、ウシロタウイルスベース生ワクチン（ロタテック）の接種により加速される可能性も有り、今後も厳重な注意が必要である。
　ワクチンの接種率は、地域によって差があるが、全国平均で約45％に達した。昨年の調査対象地域における接種率5%未満に比し劇的な摂取率上昇を示した。ワクチン導入前後にあたる3シーズンのRVA流行状況を解析したところ、ウイルス検出率の低下傾向や、リアソータント株の2シーズン連続の流行など、これまでにない状況が観察された。今後従来とは異なる流行パターンに移行するおそれもあり、広範囲での継続的かつ詳細な監視体制の強化が必要である。また、今回2シーズン連続の流行が明らかとなったリアソータント株は、今後新たな流行株として定着する可能性も十分に考えられる。

結論

病院ベースのネットワーク（8都道府県、12病院）の下、ロタウイルス感染症入院事例の網羅的情報検出、検体サンプリング、ウイルス学的データ、臨床データの蓄積および解析を開始行った。ロタウイルスの全11ゲノムセグメント増幅法の開発に成功したことにより、平成24年度までに131入院事例のロタウイルスゲノム全セグメント全長塩基配列決定に成功した。ワクチンの第一の標的である入院患者におけるロタウイルスの遺伝子型分布を調査し、全国で優勢株が同様であることが分かった。しかし、驚くべきことにその優勢株は、G1P[8]の過半数が一般的なWa-likeな遺伝子型構成ではなく、DS-1-like遺伝子分節再集合体であることが全セグメント全長塩基配列決定によって明らかになった。これらの結果は、ロタウイルスが予想をはるかに超えた形で遺伝子分節再集合を起こして進化していることを示していた。また、ブタ様セグメントのヒトロタウイルスへの侵入も検出した。平成25年度は、北海道、秋田県、宮城県、東京都、愛知県、京都府、山口県の7都道府県9病院からRV下痢症入院患者のロタウイルス陽性患者便検体165検体の内、Wa-like G1タイプが32検体（19%）、DS-1-like G1タイプが100検体（61%）、G2タイプが10検体（6%）、G3タイプが3検体（2%）、G9タイプが20検体（12%）であった。2011/12シーズンに発見されたDS-1-like G1タイプの流行が、2012/13シーズンに入っても引き続き優勢になっていることが明らかとなった。このウイルス株は特に東日本・北日本で多く検出されており、今後の動向に注意が必要である。現在ワクチン接種率は、全国平均で45%に達しており、ワクチンによる淘汰圧上昇がロタウイルスのゲノム遺伝子型構成に影響を与え、新規リアソータントの出現を加速させている可能性がある。我々は、ロタルイスの未知の変化に対応すべく、ロタウイルスの11ゲノムセグメントを対象とした分子疫学的研究を継続していく必要がある。

公開日・更新日

• 公開日: 2015-03-31
• 更新日: -

文献情報

• 文献番号: 201318005B
• 報告書区分: 総合
• 研究課題名: 網羅的ロタウイルス分子疫学基盤構築とワクチン評価
• 課題番号: H23-新興-一般-005
• 研究年度: 平成25(2013)年度
• 研究代表者(所属機関): 片山 和彦(国立感染症研究所 ウイルス第二部)

研究分担者(所属機関)

• 藤井　克樹(国立感染症研究所　ウイルス第二部)
• 村上　耕介(国立感染症研究所　ウイルス第二部)
• 下池　貴志(国立感染症研究所　ウイルス第二部)
• 高木　弘隆(国立感染症研究所　バイオセーフティ管理室)
• 中込　治(長崎大学医学部感染免疫学講座)
• 中込　とよ子(長崎大学医学部感染免疫学講座)
• 小林　宣道(札幌医科大学医学部)
• 谷口　孝喜(藤田保健大学医学部ウイルス寄生虫学講座)
• 水谷　哲也(農協農工大学農学部付属国際家畜感染症貿易研究教育センター)
• 辰巳　正純(札幌医科大学医学部)

• 研究区分: 厚生労働科学研究費補助金 疾病・障害対策研究分野 新型インフルエンザ等新興・再興感染症研究
• 研究開始年度: 平成23(2011)年度
• 研究終了予定年度: 平成25(2013)年度
• 研究者交替、所属機関変更: -

研究報告書（概要版）

研究目的

第一の目的は、国家レベルでロタウイルス（RV） の分子疫学調査基盤を構築し、RVワクチン導入効果を多角的に評価することである。全国を5つのブロックに分割して拠点病院に協力を依頼し、RV感染症事例(重症の入院事例を含む)を対象に網羅的な情報検出と、RV全ゲノム塩基配列を対象とした分子疫学情報の蓄積を行う。情報は、臨床的側面、ワクチンの投与の有無、ゲノム塩基配列などから多角的に解析し、RV感染症重篤化に関与する因子の同定、ワクチン評価システムの構築等に役立てる。第二の目的は、全国規模蓄積したデータに基づきバイオインフォマティックスによる解析を実施し、RVの病原性発現機構研究、ワクチン作用機序研究の推進に寄与することである。

研究方法

全国13箇所の小児科病院拠点にて、RV感染症が疑われる入院症例の調査を実施した。便検体に含まれるRVのスクリーニング、全ゲノムセグメント塩基配列解析を実施した。周辺諸国のRVについても全ゲノムセグメント解析調査を行い、我が国の流行動向との比較検討を実施した。ウシRVをベースとしたロタテックにより生じるウシRVリアソータントのデータ蓄積も実施した。

結果と考察

2011/12シーズンに131入院事例、2012/2013シーズンに165入院事例のロタウイルスゲノム全セグメント全長塩基配列決定に成功した。VP7遺伝子型はG1が63%、G3が6%、G9が31%であった。VP4遺伝子型 は全てP[8]であった。ワクチンの第一の標的である入院患者におけるロタウイルスの遺伝子型分布を調査し、全国で優勢株が同様であった。全ゲノム塩基配列解析の結果、G1P[8]の過半数が一般的なWa-likeな遺伝子型構成ではなく、DS-1-like遺伝子分節再集合体であることが明らかになった。これらの結果は、ロタウイルスが予想をはるかに超えた形で遺伝子分節再集合を起こして進化していることを示していた。また、ブタ様セグメントのヒトロタウイルスへの侵入も検出した。本研究において、2011/12シーズンに発見されたDS-1-like G1タイプは、2012/13シーズンに入っても引き続き優勢であった。このウイルス株は特に東日本・北日本で多く検出されており、今後の動向に注意が必要である。現在ワクチン接種率は、全国平均で45%に達しており、ワクチンによる淘汰圧上昇がロタウイルスのゲノム遺伝子型構成に影響を与え、新規リアソータントの出現を加速させている可能性も否定できない。我々は、わが国においてロタウイルスの入院症例では、GP遺伝子型解析だけでは把握できない多様なロタウイルス株が流行していることを明らかにした。本研究で構築した分子疫学基盤を活用し、ロタルイスの未知の変化に対応すべく、ロタウイルスの11ゲノムセグメントを対象とした分子疫学的研究を継続していく必要がある。本研究班で調査対象としたロタウイルス感染重症入院症例におけるワクチン接種率は極めて低く、現時点において284例（2012/13シーズン115例、2013/14シーズン169例解析終了）の症例中、5例、つまり、1.76%であった。さらに5例の内、ワクチン接種終了後1年以上経過後の入院症例は1例のみであった。重症化阻止に対するワクチンの効果については、2013/14シーズンの3月から6月にかけての検体を解析する必要がある。

結論

病院ベースのネットワークを用いて、ロタウイルス感染症の入院事例を対象とした網羅的な情報検出と、検体のサンプリング、蓄積が継続され流行期の検体解析を行った。全ゲノムセグメントを対象とした網羅的塩基配列解析は、これまでの疫学では検出し得なかった新規リアソータントロタウイルスの感染事例が重症ロタウイルス感染症での入院症例に含まれていたことを明らかにした。これらの結果は、ロタウイルスが予想をはるかに超えた形で遺伝子分節再集合を起こして進化していることを示していた。また、ブタ様セグメントがヒトロタウイルスに侵入したことも検出した。動物のロタウイルスセグメント侵入は、ウシロタウイルスベース生ワクチン（ロタテック）の接種により加速される可能性も有り、今後も厳重な注意が必要である。
　ワクチンの接種率は、地域によって差があるが、平成25年度には、全国平均で約45％に達した。ワクチン導入前後にあたる3シーズンのRVA流行状況を解析したところ、ウイルス検出率の低下傾向や、リアソータント株の2シーズン連続の流行など、これまでにない状況が観察された。今後従来とは異なる流行パターンに移行するおそれもあり、広範囲での継続的かつ詳細な監視体制の強化が必要である。

公開日・更新日

• 公開日: 2015-03-31
• 更新日: -

行政効果報告

• 文献番号: 201318005C

成果

• 専門的・学術的観点からの成果: ロタウイルス（RV）の全11ゲノムセグメント増幅法の開発。次世代シーケンスシステムを導入。これらを用い、RV感染症入院事例の網羅的情報検出、検体サンプリング、ウイルス学的データ、臨床データの蓄積と解析を行った、その結果、RVが極めて高速に遺伝子分節再集合を起こして進化することが明らかになった。ブタやウシ、ヒツジのロタウイルスセグメントのヒトロタウイルスへの侵入が確認された。動物のロタウイルスセグメントの侵入は、発展途上国で頻繁に起きており、今後も我が国へのリアソータント侵入に厳重な注意が必要である。
• 臨床的観点からの成果: ロタウイルス（RV）の入院症例では、GP遺伝子型解析だけでは把握できない多様なRV株が流行していた。RV感染重症入院症例におけるワクチン接種率は極めて低く、現時点において284例の症例中、5例、つまり、1.76%であった。さらに5例の内、ワクチン接種終了後1年以上経過後の入院症例は1例のみであった。2013/14シーズン、3月から6月のRV感染重症入院症例は、数例しかなく、調査開始時に比較して激減したことが明らかになった。しかし、調査地域によってワクチン接種率にばらつきがあること、母集団をRV感染重症入院症例に絞っていることから、統計学的有意差は求められなかった。
• ガイドライン等の開発: ロタワクチン作業チーム会議にてロタウイルスワクチンファクトシートの作成。ロタウイルスワクチン作業班による会議。平成24年5月第22回感染症分科会”予防接種制度の見直しについて（第二次提言）”でロタウイルスワクチンの評価の必要性について提言した。平成24年9月ロタウイルスワクチンに関するファクトシート完成。
• その他行政的観点からの成果: ロタウイルス胃腸炎の基幹定点サーベイランスの届出基準設定、事業化。ロタウイルスQ&Aの作成協力、Webへの公開。
• その他のインパクト: ロタウイルスQ&AのWebへの公開。

発表件数

• 原著論文（和文）: 2件
• 原著論文（英文等）: 33件
• その他論文(和文): 1件 ; 食中毒予防必携
• その他論文(英文等): 0件
• 学会発表(国内学会): 35件
• 学会発表(国際学会等): 18件
• その他成果(特許の出願): 0件
• その他成果(特許の取得): 0件
• その他成果(施策への反映): 1件 ; ロタウイルスワクチンファクトシート
• その他成果(普及・啓発活動): 1件 ; ロタウイルスQ&A

主な原著論文20編（論文に厚生労働科学研究費の補助を受けたことが明記された論文に限る）

• 原著論文1: Sato T, Nakagomi T, Nakagomi O; Cost-effectiveness analysis of a universal rotavirus immunization program in Japan.; Jpn J Infect Dis , 64 , 277-283 (2011)
• 原著論文2: Nakagomi O, Nakagomi T; Rotarix in Japan: Expectations and Concerns.; Biol Ther , 1 (2011); eCollection
• 原著論文3: Doan YH, Nakagomi T, Cunliffe NA, Pandey BD, Sherchand JB, Nakagomi O; The occurrence of amino acid substitutions D96N and S242N in VP7 of emergent G2P[4] rotaviruses in Nepal in 2004-2005: a global and evolutionary perspective.; Arch Virol , 156 , 1969-1978 (2011)
• 原著論文4: Komoto S, Wakuda M, Ide T, Niimi G, Maeno Y, Higo-Moiguchi K, Taniguchi K; Modification of the trypsin cleavage site of rotavirus VP4 to afurin-sensitive form does not enhance replication efficiency. ; J Gen Virol , 92 , 2914-2921 (2011)
• 原著論文5: Dutta D, Chattopadhyay S, Bagchi P, et. al.; Active participation of cellular chaperone Hsp90 in regulating the function of Rotavirus non structural protein 3 (NSP3).; J Biol Chem , 286 , 20065-20077 (2011)
• 原著論文6: Wakuda M, Ide T, Sasaki J, Komoto S, Ishii J, Sanekata T, Taniguchi K; Identification of a porcine rotavirus closely related to a novel group of human rotaviruses, J19 and B219.; Emerg Infect Dis , 17 , 1491-1493 (2011)
• 原著論文7: Yokoyama T, Sugimoto N, Taniguchi K, Komoto S, et. al.; Molecular and immunochemical detection of rotavirus in urinary sediment cells of children with rotavirus gastroenteritis.; Clin Microbiol Infect , 17 , 1190-1193 (2011)
• 原著論文8: Matthijnssens J, Ciarlet M, McDonald SM, et. al.; Uniformity of Rotavirus Strain Nomenclature Proposed by the Rotavirus Classification Working Group (RCWG).; Arch Virol , 156 , 1397-1413 (2011)
• 原著論文9: Kamiya H, Nakano T, Kamiya H, Yui A, Taniguchi K, Parashar U, the Rotavirus Epidemiology Study Group; Rotavirus-associated gastro- enteritis hospitalizations among Japanese children aged <5 years: active rotavirus surveillance in Mie Prefecture, Japan.; Jap J Infect Dis , 64 , 482-487 (2011)
• 原著論文10: Nakano I, Taniguchi K, et. al.; Sudden death from systemic rotavirus infection: a case report. ; J Clin Microbiol , 49 , 4382-4385 (2011)
• 原著論文11: Sugata K, Taniguchi K, Yui A, Nakai H, et. al.; Analysis of rotavirus antigenemia in hematopoietic stem cell transplant recipients.; Transplant Infect Dis , 14 , 49-56 (2011)
• 原著論文12: Nakagomi T, Nakagomi O, Dove W, Doan YH, et. al.; Molecular characterization of rotavirus strains detected during a clinical trial of a human rotavirus vaccine in Blantyre, Malawi.; Vaccine , 30 , 140-151 (2012)
• 原著論文13: Doan YH, Nakagomi T, Nakagomi O; Repeated circulation over 6 years of intergenogroup mono-reassortant G2P[4] rotavirus strains with genotype N1 of the NSP2 gene.; Infect Genet Evol , 12 , 1202-1212 (2012)
• 原著論文14: Matthijnssens J, Nakagomi O, Kirkwood CD, Ciarlet M, Desselberger U, Van Ranst M; Group A rotavirus universal mass vaccination: how and to what extent will selective pressure influence prevalence of rotavirus genotypes?; Expert Rev Vaccines , 11 , 1347-1354 (2012)
• 原著論文15: Ghosh S, Urushibara N, Taniguchi K, Kobayashi N; Whole genomic analysis reveals the porcine origin of human G9P[19] rotavirus strains Mc323 and Mc345.; Infect Genet Evol. , 12 , 471-477 (2012)
• 原著論文16: Ghosh S, Shintani T, Urushibara N, Taniguchi K, Kobayashi N; Whole genomic analysis of a human G1P[9] rotavirus strain reveals intergenogroup reassortment events.; J Gen Virol , 93 , 1700-1705 (2012)
• 原著論文17: Shintani T, Ghosh S, Wang Y-H, Zhou X, Zhou D-J, Kobayashi N; Whole genomic analysis of human G1P[8] rotavirus strains from different age groups in China.; Viruses , 4 , 1289-1304 (2012)
• 原著論文18: Fujii Y, Shimoike T, Takagi H, Murakami K, Todaka-Takai R, Park Y, Katayama K; Amplification of all 11 RNA segments of group A rotavirus based on reverse transcription polymerase chain reaction.; Microbiol Immunol , 56 , 630-638 (2012)
• 原著論文19: Doan YH, Nakagomi T, Aboudy Y, Silberstein I, Behar-Novat E, Nakagomi O, Shulman LM; Identification by full genome analysis of a bovine rotavirus transmitted directly to, and causing diarrhea in a human child.; J Clin Microbiol , 51 , 182-189 (2013)
• 原著論文20: Tatumi M, Nagaoka Y, Tsugawa T, Yoto Y, Tsutsumi H.; Characterization of the NSP4 gene of group A human rotavirus G1P[8] strains circulating in Sapporo, Japan from 1987 to 2000.; Journal of medical virology (2013); DOI: 10.1002/jmv.23723.

公開日・更新日

• 公開日: 2014-06-10
• 更新日: 2016-06-27

収支報告書

• 文献番号: 201318005Z