先天性サイトメガロウイルス感染症発症機序の解明と治療・予防法の研究開発基盤の確立

Research Project

Project/Area Number	19K08354
Research Category	Grant-in-Aid for Scientific Research (C)
Allocation Type	Multi-year Fund
Section	一般
Review Section	Basic Section 52050:Embryonic medicine and pediatrics-related
Research Institution	Jikei University School of Medicine
Principal Investigator	嶋田和也東京慈恵会医科大学, 医学部, 助教 (30439781)
Project Period (FY)	2019-04-01 – 2022-03-31
Project Status	Granted (Fiscal Year 2020)
Budget Amount *help	¥4,290,000 (Direct Cost: ¥3,300,000、Indirect Cost: ¥990,000) Fiscal Year 2021: ¥1,560,000 (Direct Cost: ¥1,200,000、Indirect Cost: ¥360,000) Fiscal Year 2020: ¥1,430,000 (Direct Cost: ¥1,100,000、Indirect Cost: ¥330,000) Fiscal Year 2019: ¥1,300,000 (Direct Cost: ¥1,000,000、Indirect Cost: ¥300,000)
Keywords	先天性サイトメガロウイルス感染症 / 先天感染 / 胎内感染 / ヒトサイトメガロウイルス / 分子生物学 / CMV
Outline of Research at the Start	先天性サイトメガロウイルス感染症は、サイトメガロウイルスの胎内感染が原因であるが、その発症機序はほとんど不明のままである。我々は、サイトメガロウイルスの潜伏感染タンパク質ORF152が神経系細胞内Ca2+濃度を上昇させることを見出した。Ca2+は神経機能に多大な影響を及ぼすため、ORF152の機能を解明することは、先天性サイトメガロウイルス感染症の発症機序を解明する突破口となることが期待される。そこで、本研究は、このORF152が神経機能と脳の発達に与える影響を明らかにすることを目的とする。これにより、先天性サイトメガロウイルス感染症の治療法および予防法の研究基盤を確立する。
Outline of Annual Research Achievements	妊婦がサイトメガロウイルスに初感染すると、胎盤を経由して胎児にウイルスが移行し、胎児は神経発育遅延、小頭症、脳内石灰化、難聴など神経学的異常を呈する重篤な先天性サイトメガロウイルス感染症を発症する。しかしながら、サイトメガロウイルスが神経機能と脳の発達に与える影響は、ほとんど解明されていない。サイトメガロウイルスは、ミエロイド系前駆細胞(マクロファージ、樹状細胞、顆粒球の前駆細胞)で潜伏感染を維持するが、我々は、これらの細胞で発現する潜伏感染タンパク質ORF152を見出した。また、サイトメガロウイルスを神経系細胞に感染させるとORF152を発現し、ORF152がCa2+の細胞内への流入を促進するタンパク質calcium modulating cyclophilin ligand (CAML)と結合することで、神経系細胞内Ca2+濃度を上昇させることを見出している。また、細胞内Ca2+濃度上昇の生物学的意義を検討するために、レポーターアッセイを行ったところ、ORF152によってカルシウムシグナルに関連するAP-1とNFATのプロモーターが活性化された。また、CAMLとORF152を導入することで、相乗効果も観察された。従って、ORF152はCAMLと相互作用することで、Ca2+シグナル伝達を修飾し、神経機能と脳の発達に影響を与えることが示唆された。さらに、実験室株であるAD169、研究によく用いられているTowne株、Towne株より臨床株に近いToledo株を神経系細胞に感染させたところ、ORF152の発現を確認することができた。このことは、ウイルスの生存にとってORF152は必要な遺伝子産物であることを示している。今後は、マウスを用いてin vivoにおけるORF152の病態への影響を検討する予定である。
Current Status of Research Progress	Current Status of Research Progress 2: Research has progressed on the whole more than it was originally planned. Reason サイトメガロウイルスの潜伏感染タンパク質ORF152は、CAMLと相互作用することを明らかにした。CAMLはカルシウムシグナルにも関連していると報告されているので、この経路を明らかにするために、SEAPとluciferaseの系を用いて検討した。その結果、ORF152単独及びCAMLとの協調作用で、カルシウムシグナルに関連するAP-1とNFATのプロモーターを相乗的に活性化することを明らかにした。しかしながら、ウイルス感染によってこれらの事象が引き起こされるかどうかについては明らかになっていない。そこで、まず、実験室株であるAD169、研究によく用いられているTowne株、Towne株より臨床株に近いToledo株を神経系細胞に感染させたところ、ORF152の発現を確認することができた。このことは、ウイルスの生存にとってORF152は必要な遺伝子産物であることを示している。しかしながら、シグナルカスケードについては未だ不明な点が多いため、さらなる解析が必要であると考えている。また、in vivoにおけるORF152の脳機能への影響について検討するための準備を進めているところである。
Strategy for Future Research Activity	ORF152とCAMLの協調作用によりAP-1とNFATのプロモーターを活性化することを明らかにしている。ORF152は、AD169株、Towne株、Toledo株などで保存されている遺伝子である。しかしながら、神経系細胞におけるORF152のプロモーター活性や発現制御などについては、不明のままである。したがって、これらのウイルス株間における差異について詳細に解析する予定である。また、CAMLはTACIと結合することが報告されている。TACIはB細胞や制御性T細胞においては、細胞膜上に存在し、APRILやBAFFなどの受容体としての機能をもち、細胞内に生存シグナルなどの刺激を与える。これまでは、CAMLと結合するTACIはB細胞における機能についての報告がほとんどであった。しかしながら、近年、T細胞、特に制御性T細胞やTh17細胞における機能が明らかになりつつある。今後は、他の免疫系細胞における機能についても明らかになることが期待される。また、CAMLは、免疫細胞のみならず、神経系の細胞で発現していることが知られているので、脳における機能解析が重要であり、かつ新しい発見につながるものと考えられる。サイトメガロウイルスは様々な細胞に感染するが、潜伏感染するミエロイド系の細胞や、本研究で着目している神経系細胞におけるCAMLの機能、さらにはTACIを介したシグナル伝達については未だ明らかにされていない。したがって、ORF152とCAMLが結合することで、神経系細胞にどのような影響があるのか、さらに検討する予定である。