Reports」誌に掲載されます。源利文・准教授らは、保菌動物の尿から川や土壌を経由してヒトに感染する病原体レプトスピラ(注1)について、河川の水から直接DNAを検出することに成功しました。レプトスピラと同時に出現する動物のDNAを分析することによって、レプトスピラの保菌動物の候補(イノシシやオオコウモリなど)を推定できることを示しました。レプトスピラは、哺乳類を中心に多くの動物に感染する人獣共通感染症(注2)の病原細菌です。保菌動物の尿から河川や土壌を経由してヒトに感染し、発熱や、時には重篤な腎障害などを引き起こします。レプトスピラは環境中での濃度が低くて検出が難く、また、環境サンプルから単離・培養をすることも比較的困難です。そのため、レプトスピラが野外でどのように分布し生息しているかについては、多くが未解明であり、レプトスピラ症の感染リスクを評価することも容易ではありませんでした。そこでこの研究は、水中に存在する「環境DNA」(注3)に着目し、河川水から直接レプトスピラのDNAを検出することに成功しました。夏季(7月~10月)にレプトスピラ症の発生が報告されている沖縄島の河川で採水を行い、ろ過により懸濁物を高度に濃縮してから(図1a)、DNAを抽出しました(図1b)。(注6)により増幅して、そのDNA配列を次世代シークエンサー(注7)という機器で大量解析しました(図1c)。wolffiiなど6種のレプトスピラが検出され、そのDNA配列数が採水時の雨の量と有意に相関することも確かめられました(図2)。同じ環境DNAサンプルを用いて、レプトスピラと同時に出現する動物のDNAを分析したところ、レプトスピラの保菌動物であることが知られるイノシシやオオコウモリなど10種の動物を特定することが出来ました(図3)。これらの動物の中には、レプトスピラとの関係が不明瞭な底生魚類やイモリなども含まれています。これらは保菌動物ではなく、雨による濁流と相関して検出されたに過ぎない可能性があります。一方で、アフリカの一部地域ではウナギやナマズ類からレプトスピラの抗体が検出されたという報告もあるため、沖縄県でもこれらの魚類等を調査する必要はあるかもしれません。このDNA配列数は、河川水が含むレプトスピラの菌数に比例する数値だが、菌数そのものではない。(2019)に基づき作成.また本研究では、同じ手法で細菌類全般を対象としたDNA分析も行っており、河川水中でレプトスピラと同時に出現する12種の環境細菌を検出しています。その中には、実験下でレプトスピラと共にバイオフィルム(注8)を形成することが指摘されているSphingomonas類が含まれました。保菌動物から環境中へ排出されたレプトスピラは、他の共生細菌と共に凝集して環境中に存続し、雨や濁流などによって再び河川水中に拡がるということが推察されます。このように共生細菌の候補もDNA分析することで、野外でのレプトスピラの生息状況や生態について重要な情報や理解が得られていくと期待されます。(2019)に基づき作成.以上の研究結果から、レプトスピラ症の予防においては、雨による濁流が見られる川や、イノシシなどの野生哺乳類が生息する付近の水場や泥土を避けるのが望ましいということが示唆されます。この研究によって開発された、環境DNA分析に基づくレプトスピラの直接検出と保菌動物候補の推定方法は、沖縄県だけでなく様々な国や地域にも適用できます。レプトスピラ症が度々発生する地域において、その原因となるレプトスピラの種を検出・特定することに加えて、まだ報告されていない未知の保菌動物を探索すること、レプトスピラの生存に関与していると考えられる共生細菌を探索することにも応用できます。そのため本研究の成果は、レプトスピラ症の環境リスク評価、保菌動物の管理、衛生環境の改善などに役立てられることが期待されます。専門家など様々な分野の研究者が共同研究することによって実現しました。らせん形の細長い細菌。病原性と中間型の種は、人獣共通感染症のレプトスピラ症を起こす。ヒトと動物(哺乳類・鳥類など)に、共通して感染する病原体によって発症する疾患(病気)のこと。河川水や土壌などの環境媒質中に微量に含まれる生物由来のDNA断片。あると考えられている。病原性レプトスピラが共通して有する遺伝子で、細胞膜上タンパク質をコードする。タンパク質の生成に関わるリボソームRNAの一部をコードする遺伝子。バクテリアなどの原核生物に広く共通する遺伝子であるため、その種判別に多用される。ポリメラーゼ連鎖反応の略で、DNAの集合から既知の配列を持つ任意の領域を生化学的に増幅する方法。少量の環境DNAサンプルから、多数のコピー配列を得て分析に使用することができる。数千万から数億個(分子)のDNAについて、同時並列的に塩基配列を決定することができる機器。2004年ごろから普及し、現在は生物学で使われる重要テクノロジーの1つとなっている。様々な細菌類が岩や泥などの表面で互いに付着・凝集して形成するシート状の構造物で、自然界の多くの場所に見られる。(17K1929)、および琉球大学・時空間ゲノミクスプロジェクト。