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パキスタンのEchinococcus granulosus (sensu stricto) (G1, G3) と E. ortleppi (G5)：ミトコンドリアDNAに基づく系統、遺伝的多様性、個体群構造解析
Echinococcus granulosus (sensu stricto) (G1, G3) and E. ortleppi (G5) in Pakistan: phylogeny, genetic diversity and population structural analysis based on mitochondrial DNA.
PMID: 32660553 DOI: 10.1186/s13071-020-04199-8.
抄録
背景:
嚢胞性エキノコッカス症（CE）は、エキノコッカス・グラニュロサス（Sensu lato）によって引き起こされる重篤なサナダムシ感染症であり、世界中の広範囲の動物やヒトに感染している。パキスタンでは何百万頭もの家畜が飼育されているにもかかわらず、CEの有病率に関する報告は少なく、遺伝的多様性に関する報告はさらに少ない。一方、遺伝的多様性に関する報告は、主にcox1遺伝子の短い配列に基づいています。
BACKGROUND: Cystic echinococcosis (CE) is a serious tapeworm infection caused by Echinococcus granulosus (sensu lato) which infects a wide range of animals and humans worldwide. Despite the millions of livestock heads reared in Pakistan, only a few reports on CE prevalence and even fewer on the genetic diversity are available for the country. Meanwhile, the available reports on the genetic diversity are predominantly based on short sequences of the cox1 gene.
方法:
この知識ギャップを埋めるために、本研究では、パキスタンにおけるエキノコッカス属の遺伝的多様性と集団構造を、完全ミトコンドリア型チトクロムc酸化酵素サブユニット1（cox1）とNADH脱水素酵素サブユニット1（nad1）の遺伝子を用いて調査した。
METHODS: To close this knowledge gap, this study was designed to investigate the genetic diversity and population structure of Echinococcus spp. in Pakistan using the complete mitochondrial cytochrome c oxidase subunit 1 (cox1) and NADH dehydrogenase subunit 1 (nad1) genes.
結果:
牛（n=40）と水牛（n=20）から採取した合計60例のヒダチッド嚢胞から生成したcox1とnad1の遺伝子配列をBLAST検索したところ、52株がE. granulosus（s.s.）（G1, G3）、8株がE. ortleppi（G5）であることが判明した。G5遺伝子型の検出はパキスタンで初めてのことである。cox1-nad1のヌクレオチド配列を用いたベイズ法で推定した系統図から、両者の同一性がさらに確認された。多様性指標は、ハプロタイプの多様性が高く、ヌクレオチドの多様性が低いことを示した。また、Tajima's DとFu's Fs検定の負の値は中性からの乖離を示し、最近の集団拡大を示唆するものであった。
RESULTS: Based on BLAST searches of the generated cox1 and nad1 gene sequences from a total of 60 hydatid cysts collected from cattle (n = 40) and buffalo (n = 20), 52 isolates were identified as E. granulosus (s.s.) (G1, G3) and 8 as E. ortleppi (G5). The detection of the G5 genotype represents the first in Pakistan. The phylogeny inferred by the Bayesian method using nucleotide sequences of cox1-nad1 further confirmed their identity. The diversity indices indicated a high haplotype diversity and a low nucleotide diversity. The negative values of Tajima's D and Fu's Fs test demonstrated deviation from neutrality suggesting a recent population expansion.
結論:
本報告書では、パキスタンで初めてE. granulosusの遺伝子変異をcox1とnad1の完全なミトコンドリア遺伝子を用いて解析し、E. ortleppiがパキスタンにおける家畜のCEの原因菌の一つであることを確認した。本報告書は、CE防除のためのベースライン情報に貢献するものであるが、パキスタンの未調査地域における種の多様性と異なる宿主への分布を考慮したさらなる研究が必要である。
CONCLUSIONS: To the best of our knowledge, this report described the genetic variation of E. granulosus population for the first time in Pakistan using the complete cox1 and nad1 mitochondrial genes and confirms E. ortleppi as one of the causative agents of CE among livestock in Pakistan. While this report will contribute to baseline information for CE control, more studies considering species diversity and distribution in different hosts across unstudied regions of Pakistan are highly needed.