ドイツ南西部のTBE高リスク風土病地域における、野外採集されたマダニ（Ixodes ricinus）におけるマダニ媒介性脳炎ウイルス（TBEV）の有病率と系統、構造、病原性の解析

Tick-borne encephalitis virus (TBEV) prevalence in field-collected ticks (Ixodes ricinus) and phylogenetic, structural and virulence analysis in a TBE high-risk endemic area in southwestern Germany.

• Daniela Ott
• Kristina Ulrich
• Philip Ginsbach
• Rainer Öhme
• Oswinde Bock-Hensley
• Ulrich Falk
• Martina Teinert
• Thorsten Lenhard

抄録

背景:

マダニ媒介性脳炎（TBE）は最も一般的なウイルス性中枢神経系感染症であり、中欧・東欧の多くの危険地域では他のウイルス感染症と比較して発生率が非常に高い。ドイツ南西部のオーデンヴァルトの丘地域（OWH）はTBEの危険地域に分類されており、過去10年の間に症例数が多いだけでなく、より重篤な感染症が報告されている。本研究の目的は、Ixodes ricinusのマダニ媒介性脳炎ウイルス（TBEV）の有病率を調査し、TBEVの遺伝的所見をOWHにおけるTBE感染と関連付けることであった。

BACKGROUND: Tick-borne encephalitis (TBE) is the most common viral CNS infection with incidences much higher than all other virus infections together in many risk areas of central and eastern Europe. The Odenwald Hill region (OWH) in southwestern Germany is classified as a TBE risk region and frequent case numbers but also more severe infections have been reported within the past decade. The objective of the present study was to survey the prevalence of tick-borne encephalitis virus (TBEV) in Ixodes ricinus and to associate TBEV genetic findings with TBE infections in the OWH.

方法:

マダニの収集は、クラウドソーシングプロジェクトの支援を受けて、興味のある一般市民を収集家として実施し、OWH TBEリスク地域の3532kmのエリアを完全にカバーし、無作為に収集するフラグリング法によって行われた。I. ricinusにおけるTBEVの有病率を逆転写定量リアルタイムPCR法で解析した。系統地理学的解析を行い、ヨーロッパの既知の TBEV 株のネットワーク内で OWH TBEV 分離株を分類した。エンベロープタンパク質pEの3Dモデリングを含む変異配列解析を行い、臨床データベースに基づいてTBEの症例頻度と重症度の空間的関連付けを行った。

METHODS: Ticks were collected by the flagging methods supported by a crowdsourcing project implementing the interested public as collectors to cover completely and collect randomly a 3532 km area of the OWH TBE risk region. Prevalence of TBEV in I. ricinus was analysed by reversed transcription quantitative real-time PCR. Phylogeographic analysis was performed to classify OWH TBEV isolates within a European network of known TBEV strains. Mutational sequence analysis including 3D modelling of envelope protein pE was performed and based on a clinical database, a spatial association of TBE case frequency and severity was undertaken.

結果:

クラウドソーシングの手法を用いて、合計 17,893 個のダニを分析することができました。OWHにおけるI. ricinusのTBEVの有病率は、分析した地区によって0.12％から0％（平均0.04％）まで変化した。計算上の最小感染率（MIR）は小数点以下1桁高い値であった。分離されたTBEVはすべてヨーロッパ亜型であった．配列解析の結果、2つの系統が異なると考えられるOWH分離株の不連続な分離パターンと、2つの分離株が空間的に関連していることが明らかになり、TBEの症例数の増加と、例外的に重症から致死的な感染経路が明らかになった。

RESULTS: Using the crowd sourcing approach we could analyse a total of 17,893 ticks. The prevalence of TBEV in I. ricinus in the OWH varied, depending on analysed districts from 0.12% to 0% (mean 0.04%). Calculated minimum infection rate (MIR) was one decimal power higher. All TBEV isolates belonged to the European subtype. Sequence analysis revealed a discontinuous segregation pattern of OWH isolates with two putative different lineages and a spatial association of two isolates with increased TBE case numbers as well as exceptional severe to fatal infection courses.

結論:

OWHリスク地域におけるTBEVの有病率は比較的低いが、これは我々の手法によるものであり、自然のTBEV病巣の有病率を反映している可能性が高い。他のヨーロッパの地域では，TBEVの遺伝学的には不連続な系統を示しており，特に鳥類の移動との関連性を示唆している．また、pE遺伝子の変異は、OWHリスク地域でのTBE感染の頻度が高く、重症で致死的な感染と関連していることがわかった。

CONCLUSIONS: TBEV prevalence within the OWH risk regions is comparatively low which is probably due to our methodological approach and may more likely reflect prevalence of natural TBEV foci. As for other European regions, TBEV genetics show a discontinuous phylogeny indicating among others an association with bird migration. Mutations within the pE gene are associated with more frequent, severe and fatal TBE infections in the OWH risk region.