結核のどの菌株が最も感染力が高く、その違いがなぜ重要なのか

新たな研究によると、結核（TB）株とヒト宿主の地理的起源が共通していることで、感染リスクが増大する可能性があるという。 いくつかの形態の 結核国際都市の混合人口内で異なる菌株がどのように移動するかを比較した新たな研究によると、細菌にさらされた人が感染する可能性は、その人と細菌が同じ地理的地域から来たかどうかによって決まるという。ハーバード大学医学大学院（HMS）の科学者らが主導し、8月1日に発表された研究の結果は、 ネイチャー微生物学これは、病原体、感染部位、ヒト宿主が明確な相互作用で衝突し、それが感染リスクに影響を及ぼし、感染感受性の違いを生むのではないかと科学者が疑うに至った長年の観察の最初の具体的な証拠を提供します。研究者らは、この研究は、特定の細菌とその宿主である人間が数百年から数千年かけて並行して進化した可能性があるという、この分野における長年の仮説を補強するものだと述べた。 この研究結果は、結核の新たな予防法や治療法の開発にも役立つ可能性がある。世界保健機関（WHO）によれば、結核は毎年世界中で1000万人以上を病気にし、100万人以上を死に至らしめている潜行性の病原体である。最近の分析は、さまざまな地理的起源を持つ集団における結核菌株の感染力の初めての管理された比較と考えられており、研究者らはニューヨーク市、アムステルダム、ハンブルクの結核患者の記録を組み合わせてカスタマイズされた研究コホートを作成しました。こうして、モデルに入力するのに十分なデータが得られました。 分析によると、地理的に限定された系統の結核菌株に感染していると診断された人の近親者では、広範囲に分布する系統に属する菌株に感染した人に比べて、感染率が14％低く、活動性結核疾患の発生率が45％低かった。この研究では、地理的範囲が狭い菌株は、細菌の起源地域外の人々よりも、その地域にルーツを持つ人々に感染する可能性が高いことも示されました。研究者らは、接触者がその人の出身地と一致しない地理的地域からの制限病原体にさらされた場合、人がその人の出身国と一致する地域からの地理的に制限された微生物にさらされた場合と比較して、感染の可能性が 38% 減少することを発見しました。これは、その地域に住んでいた人々、および両親の血統（遺伝的継承）をその地域に遡ることができる人々について当てはまりました。この病原体と宿主の親和性は、人間と病原体が共通の進化を遂げたことを示しており、特定の生物学的特徴が両者の適合性を高め、感染リスクを高めていると研究者らは述べている。「効果の大きさは驚くほど大きい」と、HMSブラバトニック研究所の生物医学情報学教授マハ・ファルハット博士は声明で述べた。「これは公衆衛生への影響が大きいという事実を示す良い指標だ」と彼は語った。なぜ違いが重要なのか遺伝子配列解析の利用が増えたおかげで、研究者たちは流通している菌株がすべて同じように作られているわけではないことに気づきました。いくつかの系統は広く普及しており、世界中の結核の大部分の原因となっていますが、他の系統は限られた地域にのみ広がっています。結核感染率の高い環境では、人々が複数の菌株に感染することが多く、結核感染の複雑な性質を考慮すると、研究者は同様の状況下で菌株を比較することができず、菌株間の違いについて考えられる説明を推測するしかありませんでした。密接な接触により結核に感染するリスクを高める要因は数多くあります。人が濃厚接触者に感染させるかどうかを最もよく予測できる指標の1つは、痰塗抹顕微鏡検査と呼ばれる検査で測定される細菌量であり、これは人が呼吸器系にどれだけの細菌を保有しているかを示す。しかし、新たな研究では、地理的に限定された菌株の場合、その菌株が一般的だった場所に祖先が住んでいたかどうかが、痰中の細菌量よりも感染リスクのさらに大きな予測因子であることが示された。研究で分析された症例では、この共通祖先によるリスクは、これまで感染しやすくなることが示されてきた糖尿病やその他の慢性疾患によるリスクを上回っていた。この研究結果は、さまざまな結核菌の系統間の変異と、それらがさまざまな宿主集団とどのように相互作用するかの詳細に細心の注意を払うことが重要であることを示す証拠の蓄積に加わるものである。これまでの研究では、結核の遺伝子グループの中には薬剤耐性を発現しやすいものがあり、結核ワクチンは場所によっては他の場所よりも効果が高いことが分かっている。また、特定の治療法が他の治療法よりも特定の結核菌株に適している可能性があるという証拠もあります。「これらの発見は、異なる結核菌株が互いにこれほど異なる行動をとる理由と、一部の菌株が特定の集団の人々に対してこれほど強い親和性を持つ理由を理解することがいかに重要であるかを強調している」と研究の筆頭著者で、HMS研究所の生物医学情報学研究者であり、ベルリンの大学病院シャリテの研修医でもあるマティアス・グローシェル氏は述べた。研究者らは、臨床、ゲノム、公衆衛生に関するデータの分析に加え、結核菌株がヒトのマクロファージに感染する能力もテストした。マクロファージは結核菌が乗っ取って感染や疾患を引き起こす免疫細胞の一種である。研究者らはさまざまな地域のドナーから採取した細胞を培養した。今回も、限られた種類の結核菌の生息地域に祖先が一致する人々の細胞株は、その地域外の人々の細胞株よりも細菌に対する感受性が高かった。これは疫学調査の結果を反映している。研究者らによると、これまでヒトの免疫細胞と結核の相互作用に関する実験の大半は、結核が異なる集団や部位の宿主細胞とどのように相互作用するかを比較していないという。この実験は、地理的環境を共有する人間と結核集団間の親和性の根底にあるメカニズムについての情報を得るために設計されたものではないが、治療と予防に情報を提供するために多様な集団からの複数の結核株と細胞を使用することの重要性を浮き彫りにしている。この研究結果はまた、細菌と宿主細胞がどのように相互作用するかについてのゲノムと構造の違いを理解するために、さらなる基礎研究が必要であることを強調している。「人間と結核の遺伝子の多様性が、人間と微生物が互いに、また薬やワクチンなどに対してどのように反応するかに大きな影響を与える可能性があることを認識するのは非常に重要だ」とファーハット氏は述べた。「私たちはこのことを、この病気に対する考え方に組み入れる必要がある」「我々はこの多様性の重要性を認識し始めたばかりだ」とグロシェル氏は語った。「これが薬やワクチンの効果、そして異なる株における病気の進行にどう影響するかについては、まだ学ぶべきことがたくさんある」遺伝子配列の進歩により、他の未知のものが明らかになる結核の密接に関連しながらも異なる遺伝子クラスターは、より伝統的な遺伝子型判定法によって発見されてきましたが、世界中の公衆衛生部門で全ゲノム配列解析が広く使用されるようになったことで、医師や研究者は結核菌のプロファイルをより正確に確立し、発生や薬剤耐性を遺伝的に追跡できるようになりました。非常に局所的な感染は他の地域に広がらないという認識から、研究者たちは、地域限定の菌株は広範囲に広がる菌株よりも感染力が低いのではないかと推測するようになりました。限定された菌株は狭い範囲内にとどまるため、細菌の局所的な集団が人間の宿主と共進化し、異なる人間集団が異なるタイプの結核に感染しやすくなっているのではないかと推測する研究者もいます。研究者らは、これは結核の異なる株が、異なる治療法やワクチンに対して異なる感受性を持つことを意味する可能性もあると仮説を立てた。たとえば、細菌の形状の構造的違いにより、特定の薬剤が異なる菌株の細菌に効果的に結合できない可能性があります。最近まで、異なるコミュニティや世界の他の地域での感染率に影響を与える可能性のある文化的および環境的条件の違いを考えると、これらの仮説を検証することはほぼ不可能でした。さらに、制限されたスポットが自宅からほとんど移動しないという事実により、系統間の違いを測定するのに十分なデータを収集することが困難になりました。学際的な科学が事件を解決したこれらの障害を克服するために、研究チームは米国、オランダ、ドイツの公衆衛生局や研究チームと協力し、結核症例報告、病原体の遺伝子プロファイル、濃厚接触者の感染率に関する公衆衛生記録を統合した大規模なデータベースを構築した。この分析には、結核のさまざまな遺伝子系統が他の集団にどのように広がったかを評価するために、感染者の社会的ネットワークに関する人口統計学的詳細も含まれていました。合計で、この研究には5,256件の結核症例と28,889人の濃厚接触者が含まれていた。「この研究は、研究者がさまざまなタイプのパートナーと協力することがなぜそれほど重要なのかを示す優れた例です」とグローシェル氏は語った。「私たちは3つの大都市の公衆衛生データを統合し、学術医学で利用できる強力な計算生物学ツールを使って、公衆衛生や進化生物学、ワクチン開発、医薬品研究に重要な意味を持つ複雑な疑問に答えることができた」と研究者は述べた。 #結核のどの菌株が最も感染力が高くその違いがなぜ重要なのか