雑誌に掲載された最近の研究では 自然、 研究者らは、アメリカ大陸と旧世界における祖先トレポネーマのゲノムの進化と出現を調査するために、2,000年前のブラジル人遺骨に対して最先端のゲノム研究を実施しました。 彼らはそのような4つの古代ゲノムを再構築し、先史時代のトレポネーマ病原体に最も近縁な現存する近縁種が、 梅毒トレポネーマの風土病、 ベジェルの原因となる病原体。 これらの発見は、トレポネームの亜種を特徴付ける以前の仮説に疑問を投げかけ、トレポネームがこれまで考えられていたよりもはるかに適応性が高いことを強調しています。
勉強： ブラジルの先コロンブス期ゲノムを通じてトレポネーマの歴史を再定義する。 画像クレジット: bekirevren / Shutterstock
トレポネームとは何ですか?
トレポネーマはらせん状の細菌の属であり、その一部は梅毒などのトレポネーマ感染症の原因となります。 トレポネーマ 青白く [TPA])、ベジェル (パリダム風土病 [TEN])、ヨーイング (T. 薄く青白い [TPE]）。 従来の抗生物質はこれらの病原体の負担を大幅に軽減してきましたが、最近の研究では、トレポネームが複数の抗生物質に対する耐性を発現する証拠がますます発見されており、これらの細菌に関する医学的および科学的研究が復活しています。
ゲノム配列のわずか 0.03% の違いにもかかわらず、TPA、TEN、および TPE は著しく異なる生態と病態を示します。 ベジェルは西アジアと地中海東部の高温で乾燥した地域で発生し、イチジクはアフリカと南アメリカの湿潤な熱帯地域に限定されており、梅毒は世界中に発生しています。 医療記録によると、梅毒は宿主の地域の発展状況に関係なく発生するが、ベジェルとフランボワーズは発展途上国でのみ発生し、先進国では根絶されている。
彼らの歴史について私たちは何を知っていますか?
梅毒と T.ペールペール 3 つの病気はすべて同様の症状と臨床介入を持っているにもかかわらず、ベジェルとフランシス病よりもはるかに多くの学術的関心を集めています。 これはおそらく前者の悪名によるものである。梅毒は 1495 年のヨーロッパでの壊滅的な大流行の原因となった。トレポネーマの祖先株の潜在的な起源としてヨーロッパが提案されているが、この仮説を検証する文献はまだ豊富にあり、この仮説を検証するのは依然として膨大である。過去の感染症の診断では、進行した症例の 5 ～ 30% にのみ目に見える痕跡が残ります。
現在、ヨーロッパにおける梅毒の存在については、プレコロンビアン仮説とコロンビアン仮説という 2 つの競合する仮説が提案されています。 前者は古病理学的証拠によって裏付けられており、この細菌が存在し、おそらくコロンブスの最初のアメリカ遠征より数百年または数千年前にヨーロッパで発生したと仮定されています。 対照的に、2 番目の仮説では、トレポネームを大陸に運んだのはコロンブスとその後の入植者であると仮定しています。
トレポネーマの遺伝学を解明しようとした少数の研究は、古代のトレポネーマ DNA が深刻に欠如していることを考えると、困難であることが判明しています。 これらの病原体の進化の歴史と体系を理解することで、潜在的な病気の発生に備えるための最適な政策に関する将来の研究に情報が得られるでしょう。
研究について
本研究では、研究者らはジャボチカベイラ II 埋葬地から出土したほぼ 2,000 年前の人骨を使用して、4 人の祖先を復元しました。 T.ペール 最大 33.6 倍のゲノムをカバーします。 サンプルグループは埋葬地から採取した96個の標本で構成されており、トレポネーマ病の疑いのあるもの（n = 32）と疑わしいものはありませんでした。 予備スクリーニングにより、使用可能なトレポネーマ DNA を含む 37 個の標本が明らかになりました。
すべてのサンプルは放射性炭素年代測定され、4 つの骨サンプルから必要なゲノム DNA が得られました。 病原体の予備スクリーニングにはショットガンシーケンスを使用しました。 配列決定された DNA のターゲット濃縮により、5,000 以上のリードを含む 9 つのサンプルがマッピングされていることが明らかになりました。 T.ペール 参照ゲノム (BosniaA、CDC2、および Nichols から取得)。 前述の 4 つの骨サンプル (ZH1390、ZH1540、ZH1541、および ZH1557) には、BosniaA 参照ゲノムの 9.2 ～ 99.4% をカバーするリードがあることが判明しました。
塩基の脱アミノ化は、回収された古代 DNA の信頼性を証明すると推定されました。 ZH1390、ZH1540、ZH1541、および ZH1557 のハイスループット イルミナ シーケンシングを使用して、祖先ゲノム再構成用のリードを生成しました。 これらのリードは、続いて参照 TPE (CDC2)、TEN (BosniaA)、および TPA (Nichols) ゲノムにマッピングされました。
「ZH1540 サンプルについて得られた最終配列は、TEN 参照ゲノム (ボスニアA) に関して 99.38% のカバー率、最小カバー深さ 5 倍、中央値深さ 33.6 倍という結果になりました。」
新しく生成された ZH1540 古代ゲノムは、すべて国立バイオテクノロジー情報センター (NCBI) から取得した、TEN (8 株)、TPE (30 株)、および TPA (60 株) を含む 98 個のトレポネーム ゲノムとともにアセンブル (アラインメント) され、分析されました。 ) および欧州ヌクレオチド アーカイブ (ENA) データベース。 得られたアライメントは 1,141,812 ヌクレオチドに及び、6,149 個の一塩基多型 (SNP) が含まれていました。
遺伝パターンと系統解析は、系統発生不一致法 (PIM) による組換え解析を使用して実行されました。 関連性は、最尤法ツリー構築アプローチを使用して視覚化されました。 再構成されたゲノムの年齢を決定するために、分子時計年代測定が行われました。
a、ブラジル、サンタカタリーナ州の南海岸にあるジャブチカベイラ II 遺跡の位置と、ゲノムが再構築されたサンプル ZH1390、ZH1540、ZH1541、および ZH1557 を示す地図。 b. 進化モデルとして GTR + G + I を使用し、ブートストラップを 1,000 回繰り返した、現代および古代の T. pallidum 株の最尤系統樹。 この研究で使用されたすべての古代ゲノム（新しく再構成された古代ゲノムおよび以前に公開された古代ゲノム。補足表を参照） 3) は太字でマークされています。 ピンクの点は、ブートストラップ値が 70% を超えるノードを表します。 スケール バーは、サイトごとの置換ごとの単位です。
研究結果
今回の研究により、4つの古代トレポネームのゲノムが生成されたが、そのすべてが予想外にベジェルの原因となるトレポネームと最も密接に関連していた。 T.パリダムの風土病。 梅毒とイチジク病は新世界と新世界の古代ゲノムから同定されているが、これらは考古学的遺跡から初めて分離された TEN 様病原体である。
「この研究での我々の発見は、この見解を強化するだけである：古代のTENに似た病原体は、この病気の現代の地理的ニッチから遠く離れた湿潤なブラジル沿岸地域で特定され、トレポネームがさまざまな気候や地理的場所に適応する能力を証明している先史時代の情報源から回収された高品質のトレポネーマ DNA は、梅毒トレポネーマの世界中への蔓延につながった出来事について、全く新しい、より情報に基づいた仮説を確立する際の古代の DNA 技術の使用を検証します。」
分子時計の分析により、 T.ペール この集団はこれまで考えられていたよりもはるかに古く、1,000年以上古い。 このコホートは適応性が高いとも考えられており、その祖先の範囲が今日の範囲をはるかに超えていることを示唆しています。
「最後に、ここでの先コロンブス期のトレポネーマ症の画期的な発見は、古代の病原体ゲノミクスと考古学的サンプルの慎重な選択の組み合わせの結果であるため、性病梅毒の増加と蔓延につながった出来事を明らかにする将来の発見が期待できます」そして、トレポネーマ科の世界的な成功の原因となる進化的要因の解明に貢献します。」
参考雑誌:
- Majander、K.、Du Plessis、L.、Arora、N.、Filippini、J.、Eggers、S.、および Schuenemann、VJ (2024)。 ブラジルの先コロンブス期ゲノムを通じてトレポネーマの歴史を再定義する。 自然1-7、DOI – 10.1038/s41586-023-06965-x、 https://www.nature.com/articles/s41586-023-06965-x
1706243065
#古代ブラジル人のゲノムにトレポネーマの進化史の秘密が隠されている可能性
2024-01-26 04:07:00