豚病会報

No.49

2006

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豚繁殖・呼吸障害症候群ウイルスにおける遺伝学的多様性とその意義
吉井雅晃1)、山岸健2)、宮崎綾子1)、恒光裕1)（1)動物衛生研究所
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2)日本全薬工業株式会社）

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１．はじめに我が国における養豚の現状として、豚肉自給率が減少を続け、６０％を切る中、養豚農家は、生産コスト削

額は年間約５億６，
０３２万ドルと推計され、撲滅前の豚コレラ（３億６，
４０
９万ドル）、オーエスキー病（３，６２７万ドル）による被害額を上回る(2)。

減を図るため、急激に飼養規模を拡大している。しかPRRS 対策を難しくしている要因として、繁殖障害しながら、母豚一頭あたりのと畜頭数は、横ばい、もおよび呼吸器障害という疾病の二面性、PRDC と称さしくは減少傾向にあり、これは離乳後の高い損耗率がれる呼吸器病態の複雑さ、個体レベルでの持続感染お大きな要因と考えられる。平成１
４年度の家畜共済実績

よび群レベルでの存続による農場での常在化、ウイルによると、加入頭数１５９万９千頭のうち、約１２％が死亡

スの生態、性質に未解明な点が多く残されている点、事故により損耗している。また、日本豚病研究会が平そして、ウイルス株の多様性、などが挙げられる。

成１４年度に実施した全国規模のアンケート調査から、離乳豚および肥育豚において、豚繁殖・呼吸障害症候

３．PRRS ウイルスの多様性群（PRRS）が関与すると思われる肺炎が多いことがPRRS ウイルスは、遺伝子、抗原性、そして病原性示された(1)。本稿では、我が国の養豚現場において、

において、多様であることが知られている。このうち、大きな損耗要因の一つと考えられる PRRS に関して、遺伝学的多様性、および防御免疫に関わる抗原学的多病原体である PRRS ウイルスの遺伝学的多様性に焦点様性に関して、以下に既報の知見をまとめる。PRRSを当て、日本のウイルス株の遺伝学的多様性とその意

ウイルスは、北米型と欧州型の二つの遺伝子型に分類

義について、既報の知見とあわせて考察したい。

され、両者のゲノムレベルの相同性は、約６０％程度である。主として、北米型は、北米・アジアに、欧州型

２．PRRS とは
PRRS は、１９８０年代後半〜１９９０年代初頭にかけて、は、欧州に分布するが、近年、アメリカ、タイ、デン
マーク、オーストリアにおいて両者の混在が報告され北米、日本、欧州で相次いで発生した。当初、病原体ている。両遺伝子型のウイルスは、１９８
０年代後半からが不明であったため、ヘコヘコ病やミステリー病など

９０年代前半にかけて、ほぼ時期を同じくして出現した様々な名称で呼ばれたが、１９９
１年オランダにおいてウにも関わらず、遺伝学的に大きく異なることは、本ウイルスが分離・同定され、豚繁殖・呼吸障害症候群に

イルスの進化における大きな謎となっている。また、名称が統一された。PRRS ウイルスは、通常、妊娠後それぞれの遺伝子型においても、遺伝学的に多様であ期の母豚に感染すると、胎盤を通過し、流死産を引きることが知られている。欧州型の分子系統樹解析から、起こす。しかしながら、アメリカにおいて、１
９９６年以リトアニアの株は比較的離れており、また、デンマー

降、あらゆる妊娠日齢における異常産と母豚の死亡とクやイタリア、チェコなど国による遺伝学的系統の違

い う 重 篤 な 症 状 が 報 告 さ れ、急 性 PRRS や 非 典 型

いが報告されている(3)。なお、本ウイルスがどの程度、

PRRS と呼ばれた。一方、子豚においては、発熱、食

豚の体内で変異するかを調べるため、PRRS ウイルス

欲不振、肺炎を引き起こすが、他の様々な呼吸器病原を３６７日間かけて、豚で７代、連続して継代したとこ

体と混合感染し、病態を悪化させる場合が多いことかろ、ORF5 遺伝子において、１．
３％の相違が生じたこ

ら、豚呼吸器複合感染症（PRDC）と称され、本ウイとが報告された(4)。

ルスがその主要因の一つとなっている。このように、次に、防御免疫に関わる抗原学的多様性について述PRRS ウイルスは、母豚と肉豚の両方に深刻な経済被べる。PRRS ウイルスに感染・耐過した個体では、免害を及ぼす。アメリカにおける本疾病による経済被害疫が成立し、同一ウイルスの再感染に対して完全な防10御を示すが、異なる株に対しては不完全な場合があProc Jpn Pig Vet Soc No.49 2006
盧異なる農場由来のウイルス株間における遺伝学的る(5,6,7)。また、感染豚において、PRRS ウイルスに対す

多様性

る中和抗体は、出現が遅く、その抗体価が低いこと、このように、PRRS ウイルスは、多様であることが報また中和抗体存在下でもウイルスは長期間、組織（扁告されているが、我が国に存在するウイルスの多様性

桃）に持続感染することから、感染防御における中和に関しては、ほとんど分かっていない。そこで遺伝学

抗体の役割は懐疑的であった。しかしながら、中和抗的な多様性と系統学的関係を明らかにするため、分離体を含む血清を移入した妊娠豚では、PRRS ウイルス

年代の異なる日本株に関して、分子系統樹解析を行っの攻撃に対して、胎児の経胎盤感染および母豚の感染た。１９９
２−９３年分離株として９株、２
００
０−０
１年分離株

を完全に防いだことから、中和抗体の感染防御能がとして、平成１
２から１
３年度に実施された農林水産省診示された(8)。一方、中和抗体の交差反応性を野外株間断予防技術向上対策事業（PRRS）において、全国ので比較したところ、株によって大きな差違がみられ

家畜保健衛生所の協力を得て分離・収集した株を含む

た(9)。

２
１株の合計３０株を用いた。これらの株は、２３道府県の遺伝学的な多様性が防御免疫に及ぼす影響に関して、異なる農場における PRRS ワクチン未接種豚に由来す

これまでの知見をまとめる。欧州型のウイルス株におる。分子疫学解析に有用な ORF5 遺伝子の塩基配列をいて、遺伝学的に異なる株がワクチン効果に及ぼす影決定し、既報の日本株２株（１９９２−９３年分離株）、およ響について報告された(10)。すなわち、ワクチン接種豚

び、
北米型に属する海外の野外株とワクチン株の１
８９株

は、ワクチンと遺伝学的に同系統に属する株（ORF5とともに、分子系統樹解析を行った(13)。その結果を図

遺伝子の相同性は９８％）に対しては、完全にウイルス１に示す。解析に用いた日本の株は全て北米型に属しの複製を抑制し、抗体価の上昇はみられなかったのにた。北米型全体では、少なくとも５つの遺伝学的系統

対し、異なる系統に属する株（同８４％）に対しては、（Ⅰ、Ⅱ、Ⅲ、Ⅳ、Ⅴとした）が存在し、日本には少な

ウイルス複製の抑制は不十分であり、抗体価の上昇がくとも４つの系統（Ⅰ、Ⅱ、Ⅲ、Ⅴ）が見られたことみられた。ワクチン非接種個体において、臨床症状はから、遺伝学的に多様な株が存在していることが分観察されなかったことから、病態に対するワクチン効

かった。中でも、系統Ⅲが３
２株中２０株（６３％）と優勢果は判断できないが、少なくとも、ウイルス複製に対にみられた。この系統には台湾と中国の２株が属したするワクチン効果は、遺伝学的に異なる株に対しては、ことから、アジア地域で進化した系統である可能性が低いことが示された。また、北米型のウイルス株にお示唆された。国別に遺伝学的系統をまとめたものを表いても、遺伝学的に離れた株がワクチン効果に及ぼすに示す。興味深いことに、過半数を占めるアメリカの࿑㧝

影響について報告がなされた(11)。北米型の ATP ワク

株は、系統ⅠとⅡが優勢に見られたが、系統Ⅲは見らチンを接種した個体に、野外強毒株３株（ORF5 遺伝

れず、日本とは異なる分布を示した。また、日本株の子の相同性は７
６％、８５％、８９％）で攻撃したところ、♽⛔ 㪠㪠

ワクチン非接種個体と比較して、増体率の改善や臨床

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症状、肺病変の軽減がみられた。一方、ウイルス血症

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は軽減したものの観察され、また抗体上昇も見られた。

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以上の結果から、低い相同性の株に対しては、病態に対するワクチン効果があるものの、ウイルス複製に対するワクチン効果は不完全であると考えられた。また、弱毒化した３種類のウイルス株で３群の豚をそれぞれ♽⛔ 㪠

免疫し、それらの親株を３種類同時に接種した実験に

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おいて、それぞれの群で、同一もしくは近縁なウイル
ス株の複製を有意に抑制したことから、免疫応答にお

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ける株の特異性が示された(12)。

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0.01

４．日本における PRRS ウイルスの遺伝学的多様
性について

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図１ 北米型 PRRS ウイルスの ORE5 遺伝子に基づく分子系統図

豚病会報

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2006
表

11
株と同じ系統Ⅱに属する日本株は、核酸各国における遺伝的系統                             ᩣᢙ㧔㧑㧕                ㆮવቇ⊛♽⛔            
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れも９８％以上の相同性を示すことから、
系統Ⅱの日本株がワクチン由来である可能性は低いと考えられた。このように、ワクチン株と異なる遺伝学的系統では、その相同性は概して低いことが分かった。
しかしながら、日本の株でみられた遺伝学的な多様性がワクチン効果に及ぼす影響は、現時点では不明である。

盪 同一農場におけるウイルス株の遺伝学的多様性

た１９
９２〜９３年の分離株は、系統ⅠとⅢのいずれかに属

次に、同一農場において、どの程度遺伝学的に多様した。一方、実線で示した２０００〜０
１年の分離株は、主な株が存在しているのかを明らかにするため、３農場にこの２系統に属したが、加えて多様な株がみられたにおける複数の豚舎・室に由来する PRRS ウイルスのことから、年代の経過により、遺伝学的多様性が増し

ORF5 遺伝子の塩基配列を決定し、系統関係を調べた。

たと考えられた。次に、日本で使用されているワクチ

Ａ農 場 は、母 豚１，
２００頭 規 模 の 一 貫 経 営 で あ り、࿑㧞ン株（系統Ⅱに属する）との核酸およびアミノ酸の相

PRRS のワクチンは使用しておらず、候補豚を対象に同性を比較した（図２）。日本で優勢にみられた系統Ⅲ馴致を実施している。その分娩舎において、妊娠後期の流産が発生したが、母豚から PRRS ウイルス遺伝子

P<0.05 (ᩭ㉄)

ᩭ㉄
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P<0.01 (䉝䊚䊉㉄)は検出されなかった。母豚によっては、ELISA 抗体のS/P 比が８と、高い値を示したことから、抗原学的に
࿑㧟

96

異なる株に再感染した可能性が示唆された。一方、分⋧หᕈ 义䋦乊

94

C-9
C-12 C-16
C-13 C-19
C-6
C-10
C-20 C-17
C-11
C-5 C-18
C-8

92
90

Aㄘ႐

A-3

88

Cㄘ႐

86
84

I

II

III

V

A-2
A-1

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図２

各系統の日本株とワクチン株との相同性
バーは、系統Ⅰ、Ⅲにおける核酸またはアミノ酸の相同性の平均値を示す。

B-24 B-22
B-21 B-25

䊪䉪䉼䊮ᩣ

B-23
B-17
B-12 B-18
B-15

B-35
B-34
B-30 B-14 B-13
B-29 B-33 B-31
B-32 B-28
B-11
B-26

では、核酸で８７〜９１％（平均８９％）、アミノ酸で８５〜
９２％（平均８８％）の相同性を示し、ばらつきはあるものの、核酸およびアミノ酸のいずれにおいても、相同性は概して低かった。また、系統Ⅰ、Ⅴおよび、その

0.1

Bㄘ႐

他では、核酸およびアミノ酸のいずれにおいても、
９２％以下の相同性であった。これに対して、ワクチン

図３ ３農場（Ａ〜Ｃ）
における ORF5 遺伝子に基づく分子系統樹

12Proc Jpn Pig Vet Soc No.49 2006

娩舎と同じ棟にある離乳室において、呼吸器症状を示結果から、２つの可能性が考えられた。すなわち、１．

した離乳豚３頭（それぞれ異なる房）から PRRS ウイ

環境（豚舎）にウイルスが残存、２．
豚の移動に伴うウルス遺伝子が検出され、その遺伝子解析を行った。そイルスの伝播、である。この農場では、棟単位の AI・の結果、図３に示すように、A-1 と A-2 は１００％一致しAO と消毒・乾燥を実施していることから、１の可能たもの、A-3 とは８９．
７％の相同性であり、分子系統樹性は低いと考えられた。このように、豚舎によって異において大きく異なる分岐を示した。このように、同なる系統がみられたことから、同一豚舎を継続的に監一の離乳舎においても、遺伝的に異なる株が共存して視調査することによって、農場におけるウイルスの伝いることが明らかとなった。今回、母豚からウイルス

播様式の解明につながる可能性が考えられた。一方、が検出されなかったため、株間における遺伝子の相違

離乳舎Ｂ（異なる２房由来の５検体）では、異なる系

が、異常産に関連するのか不明であった。今後、母豚統の株が混在しており、うち１検体は、離乳舎Ａのウからの検出を試みるとともに、遺伝学的多様性が防御

イルス株により近縁であった。また、流産母豚から検免疫に及ぼす影響を検討する必要がある。

出された２検体は、いずれも離乳舎Ａのウイルス株に大規模一貫経営農場であるＢ農場では、母豚の自家近縁であった。この農場では、母豚を自家更新してい更新を行っており、PRRS のワクチンを育成期に接種るが、その候補豚は、離乳舎ＣまたはＤのいずれかにしている。馴致は実施していない。この農場の２つの由来する。そのため、当該母豚が過去に離乳舎Ｃまた分娩舎において、妊娠後期の流産がみられ、母豚からはＤのウイルス株に感染していた可能性がある。その

PRRS ウイルス遺伝子が検出された。さらに４つの離可能性を前提とすると、妊娠中に系統が大きく異なる

乳舎（Ａ〜Ｄ）において、呼吸器症状を示した１
７頭から離乳舎Ａまたは離乳舎Ｂの一部の株に感染し、流産を起࿑㧠

PRRS ウイルス遺伝子が検出され、これらウイルス株

こした可能性が考えられたが、今後も継続的な調査が間の遺伝学的関係を調べた。その結果を図３、４に示必要である。

B-33 /A*
B-26 **
B-30 /A
B-31 /A
B-28 **
B-11 /B
B-29 /A
B-32 /A

Ｃ農場は、母豚３００頭規模の一貫経営であり、候補豚に PRRS ワクチンを接種しているが、馴致は実施していない。発育不良と呼吸器症状を示した哺乳豚から検出された４検体、および、これら哺乳豚と同じ棟にあB-13 /B
B-14 /B
B-12 /B
B-15 /B
B-17 /C
B-18 /C
B-21 /D
B-25 /D
B-23 /D
B-22 /D
B-24 /D

図４ Ｂ農場におけるウイルス株間の遺伝学的関係* /A、/B、/C、/D は、それぞれ離乳舎Ａ、Ｂ、Ｃ、Ｄを表す。
** 流産母豚より検出された株を示す。

す。解析した１９検体は、ワクチン株とは大きく異なり、
また、８検体と１
１検体の大きく二つの系統に分かれ、これらの系統間の相同性は、９０．
４〜９１．
９％であった。
系統樹解析に用いた日本の野外株の中では、これら２つの系統は互いに最も近縁であったが、その相同性の低さから、近過去に変異したものではないと推測された。離乳舎 A（異なる５房由来の５検体）、離乳舎Ｃ（異なる２房由来の２検体）および離乳舎Ｄ（異なる２る離乳室Ａ、Ｂ、Ｃ室の、特に臨床症状を示していない
離乳豚から検出された８検体について、遺伝学的関係
を 調 べ た（図３、５）。ウ イ ル ス 株 間 の 相 同 性 は、

࿑㧡
９７．
２％以上と互いに近縁であり、比較的最近多様化したものと推測された。離乳舎Ａ、Ｂ、Ｃ室において、各C-18 /A*
C-5**
C-8**
C-17 /A
C-16 /A
C-13 /B
C-19**
C-6**
C-11 /C
C-12 /C
C-9 /C
C-10 /C

房由来の５検体）では、それぞれの離乳舎においては
互いに９８．
５％以上の相同性を示し、近縁であったが、３つの豚舎間では、互いに異なる系統であった。この

図５ Ｃ農場におけるウイルス株間の遺伝学的関係* /A、/B、/C は、それぞれ離乳室Ａ、Ｂ、Ｃを表す。
** 哺乳豚より検出された株を示す。

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13

室内では互いに非常に近縁であったが、室間では、そ引用文献

れぞれ系統が異なった。また、哺乳豚から検出された

１．日本豚病研究会調査実行委員会 (2002) 養豚衛生の２株は、離乳室Ａ、Ｂのウイルス株にそれぞれ極めて近縁であったことから、棟内でのウイルス伝搬が示唆された。

実態調査。 豚病研報、№ 41:1-34
２．Neumann E. J. et al. (2005) Assessment of the economic impact of porcine reproductive and respiratory syndrome on swine production in the United

４．まとめStates. J Am Vet Med Assoc. 227:385-392

このように、日本の PRRS ウイルス株は、遺伝学的３．Stadejek T. et al. (2002) Identification of radicallyに多様であること、海外では稀な系統が多く存在する

different variants of porcine reproductive and res-

こと、また、ワクチン株との相同性は概して低いこと

piratory syndrome virus in Eastern Europe: to-が示された。また、同一農場内であっても、豚舎に

wards a common ancestor for European and

よって異なる系統の株が存在している実態が明らかとAmerican viruses. J Gen Virol. 83:1861-1873

なった。今回みられた遺伝学的多様性が防御免疫にど４．Chang C. C. (2002) Evolution of porcine reproduc-のような影響を及ぼすのか、現時点では明らかではな

tive and respiratory syndrome virus during se-

い。その上で、株を識別する意義として、１）農場内

quential passages in pigs. J Virol. 76:4750-63に多様な株が存在するのかどうか、２）新規の株の侵５．Lager K. M. et al. (1997) Homologous challenge of入をモニタリング、３）PRRS による被害が再燃した

porcine reproductive and respiratory syndrome vi-

際に、既往の株との区別、４）農場内におけるウイル

rus immunity in pregnant swine. Vet Microbiol.

ス株の追跡、すなわち、豚舎に居残っているウイルス

58:113-25.

か、他の豚舎から入ってきたウイルスかを区別できる

６．Lager K. M. et al. (1997) Duration of homologous

可能性、そして５）農場間におけるウイルスの伝播経

porcine reproductive and respiratory syndrome vi-

路解明、に有用であると考えられた。そのためには、

rus immunity in pregnant swine. Vet Microbiol.

継続的な調査が必要であると考えられた。
本疾病の対策としては、ウイルスの伝搬を制限し、58:127-33.
７．Lager K. M. et al. (1999) Evaluation of protective

病態を低減させ、損耗リスクを最小限に抑える 制御

immunity in gilts inoculated with the NADC-8 iso-が主眼となるが、農場から PRRS ウイルスを無くしてlate of porcine reproductive and respiratory syn-しまうが最も望ましいと考える。そのためdrome virus (PRRSV) and challenge-exposed withに、今回示した遺伝学的な多様性を活かして農場内に

an antigenically distinct PRRSV isolate. Am J Vet

おける伝播・存続様式を明らかにするとともに、遺伝Res. 60:1022-1027

清浄化

学的な多様性が防御免疫に及ぼす影響を解明することが今後の課題である。

８．Osorio F. A. et al. (2002) Passive transfer of virusspecific antibodies confers protection against reproductive failure induced by a virulent strain of por-

謝辞
本研究の一部は、農林水産省診断予防技術向上対策
事業（PRRS）の中で実施され、御協力頂いた全国のcine reproductive and respiratory syndrome virus
and establishes sterilizing immunity. Virology.
302:9-20.

家畜保健衛生所の先生方に深謝いたします。また、ウ

９．Yoon K. J. et al. (1997) Field isolates of porcine re-

イルスまたは野外材料を分与して頂いた元日本生物科

productive and respiratory syndrome virus

学研究所の桑原博義先生、動物衛生研究所東北支所の(PRRSV) vary in their susceptibility to antibody de-

川嶌健司先生、バリューファームコンサルティングの

pendent enhancement (ADE) of infection. Vet

呉克昌先生、サミット動物病院の石川弘道先生、なの

Microbiol. 55:277-87.

はなベテリナリーサービスの榎戸利恵先生、養豚農家

１０．Labarque G. et al. (2004) Impact of genetic diver-の方々、および貴重な情報を頂いた北里研究所の瀧川

sity of European-type porcine reproductive and res-

義康先生に深謝いたします。

piratory syndrome virus strains on vaccine
efficacy. Vaccine 22:4183-4190

14

Proc Jpn Pig Vet Soc No.49 2006

１１．Opriessnig et al. (2005) Genomic homology ofmune response of pigs following vaccination with

ORF5 gene sequence between modified live vac-various strains of porcine reproductive and respira-cine virus and porcine reproductive and respira-tory syndrome virus. Vet Micro 93:13-24

tory syndrome virus challenge isolates is not

１３．Yoshii et al. (2005) Genetic variation and geo-predictive of vaccine efficacy. J Swine Health Pro-graphic distribution of porcine reproductive andduction 246-253

respiratory syndrome virus in Japan. Arch Virol.

１２．Mengeling et al. (2003) Strain specificity of the im-

150:2313-24.