100年前に麻疹にかかった人が、科学者がウイルスの起源を追跡するのを助ける

100年以上も保存料ホルマリンで固定された病気の人間の肺は、科学者が麻疹ウイルスの歴史を追跡し、その起源を紀元前6世紀にまでさかのぼるのに役立ちました。 ロバート・コッホ研究所のウイルス学者セバスチャン・カルヴィニャック・スペンサーと彼の研究チームは、保存状態のよい呼吸器系病原体を探すため、地下に降りて一つ一つの瓶を覗き込みました。 「4277>

研究チームは、108年前の肺組織からウイルスのサンプルを抽出することに成功し、その遺伝物質（これまでに解読された最古の麻疹ゲノム）を使って、病原体の起源についてより多くを学びました。 本日（6月18日）、学術誌『サイエンス』に発表された新しい研究において、彼らは、はしかが、その最も近い既知の親戚である、現在は根絶された牛のウイルスから、早ければ紀元前528年に分岐していた可能性があると推定しました。

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珍しい発見

学術誌『Molecular Biology and Evolution（MBE）』の2011年の報告によると、これまでの研究では、麻疹と、リンダーペストと呼ばれる絶滅した牛のウイルスが、11世紀から12世紀にかけて最も新しい共通の祖先から分かれると予測されていたそうです。 しかし、ペルシャの医師Muhammad ibn Zakariya al-Raziは10世紀に麻疹の臨床記述を書いており、何か腑に落ちないところがあった。

「麻疹とリンデルペストの間の分裂は明らかに過小評価されています」と、MBE報告の著者でカリフォルニア大学サンディエゴ校の医学部助教授であり、今回のサイエンスの研究には参加していないジョエル・ワートハイム氏は述べました。 これらの過小評価は、古い麻疹のサンプルの不足と、ウイルスが時間とともにどのように変異するかについての誤った仮定という、2つの重大な問題から生じており、これらは進化モデルを「とんでもなく新しい年代」へと歪めていると、Wertheim は Live Science に語りました。

Wertheim と彼の共同研究者はこれらの要素を説明する新しいモデルを作り、起源時期を9世紀の終わりまで後退させたが「我々は正しいとは思わなかった」と彼は述べました。 現在、カルヴィニャック・スペンサー氏とそのチームは、新たに発見された1912年の標本を分析に含めたこともあり、より現実的な推定値に到達したとヴェルトハイム氏は述べた。

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研究チームが1912年の標本を発見するまで、これまでに配列決定した最古の麻疹ゲノムは1954年に作られたと著者らは指摘していました。 科学者たちは、異なる時期に集められたサンプルを比較し、その遺伝コードの違いを追跡することによって、進化の速度、すなわちウイルスがどのくらい速く変異するかを推定します。 しかし、麻疹ウイルスの骨格はRNAであり、その頑丈な従兄弟であるDNAと比較して、すぐに分解されてしまう遺伝物質の一種である。 1912年のサンプルは、肺がホルマリンで固定されていたため、この運命を免れた。ホルマリンとは、RNAを分解する化学反応を止める防腐剤である。 また、ホルマリンは、保存されているRNAを近くの分子に「接着」させ、抽出を困難にすると、Calvignac-Spencerは述べています。

RNAの接着を解くために、研究チームは肺から200ミリグラムの組織を切り出し、その小さなサンプルを煮ました。 そして、救出したRNAから「ほぼ完全な」ゲノムを構築したと、研究チームは書いている。 4277>

Building better models

研究チームは、1912年のサンプル、1960年のサンプル、および1990年代以降に採取された127の追加サンプルから、進化モデルを構築した。 もう1つのモデルは、約50の麻疹の配列を、2011年に根絶が宣言されたリンダーペストウイルスおよびその近縁種でヤギと羊に感染するペスト・デ・プティ・ルミナン（PPRV）と比較し、これらの病原体が共通の祖先からいつ分かれたかを突き止めるものである。

これらのモデルのいずれにおいても、研究チームは、多くの先行研究が見落としている「純化選択」と呼ばれる現象を考慮したと、カルヴィニャック=スペンサー氏は述べています。 ある種の進化的圧力が、有用な突然変異をゲノムに追加し、時間の経過とともにゲノムを安定させる一方で、いわゆる浄化選択は、有害な突然変異が蓄積される前にゲノムから浄化するのです。 これらの相補的な力が進化のペースを決めるのです。ですから、麻疹が最初に出現した時期を推定するには、浄化選択を考慮に入れなければなりません、とヴァートハイムは言う。

「浄化選択を考慮に入れることで、一桁変わる可能性があります」と彼は述べています。 純粋化選択とは、ゲノムのある部分が容易に、かつ頻繁に変異する一方で、他の部分はほとんど変化しないというものである、と彼は付け加えています。 「しかし、サンプルの数が限られているため、それらの変異のいくつかを見逃してしまう可能性があります」と、カルヴィニャック・スペンサーは述べている。 4277>

Rinderpest と麻疹が分岐した時期から、「ヒト集団に麻疹が定着した最も早い時期」は紀元前6世紀ごろであると考えられています。 しかし、ウイルスが初めて人に感染した正確な日付はまだ不明です。

著者らは、約2,000～2,500年前に人類は麻疹の発生を維持できる規模の集落を作り始め、ウイルスが定着する機会を提供したと指摘しています。 麻疹は、25万人以下のコミュニティでは、住民がすぐに免疫を持ってしまうか、病気で死んでしまうので、「小さな人間集団は、行き止まりの宿主としてしか機能しない」傾向があると、彼らは書いています。

カルヴィニャック・スペンサーは、病原体の歴史に関する我々の理解をさらに深めるために、古代の麻疹のサンプルが存在すれば、それを発見することに興味があると述べています。 ヴェルトハイムは、博物館の地下や病院のアーカイブに潜む古代のサンプルを探すために、より多くのウイルス学者が参加することになるだろうと述べた。

「肺の組織から100年以上前のウイルスを取り出すことができたのを見たときは驚きました」とWertheimは言いました。 私は、より多くのウイルス学者が、「人々がより野心的になり、これらの結果に励まされるように、より古い古いウイルスを使い始めると思います」と彼は付け加えました。

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原文Live Scienceに掲載されました。