Study on control of viral infection by manipulation of OAS1-RNaseL axis

Research Project

Project/Area Number	21K19440
Research Category	Grant-in-Aid for Challenging Research (Exploratory)
Allocation Type	Multi-year Fund
Review Section	Medium-sized Section 52:General internal medicine and related fields
Research Institution	Tokyo Medical and Dental University
Principal Investigator	Morio Tomohiro 東京医科歯科大学, 大学院医歯学総合研究科, 教授 (30239628)
Project Period (FY)	2021-07-09 – 2023-03-31
Project Status	Completed (Fiscal Year 2022)
Budget Amount *help	¥6,500,000 (Direct Cost: ¥5,000,000、Indirect Cost: ¥1,500,000) Fiscal Year 2022: ¥3,120,000 (Direct Cost: ¥2,400,000、Indirect Cost: ¥720,000) Fiscal Year 2021: ¥3,380,000 (Direct Cost: ¥2,600,000、Indirect Cost: ¥780,000)
Keywords	ウイルス感染症 / 自然免疫 / RNA分解 / タイプIインターフェロン / 種差 / 細胞死 / OAS1 / RNase / SARS-CoV-2 / type I Interferon / LgBiT
Outline of Research at the Start	OAS1により生成した2'-5'OAはRNaseLと会合、活性化して、RNAウイルスを切断する一方RNaseLの作用で細胞のrRNAが分解され、広範な翻訳抑制が惹起される。本研究では、OAS1-RNaseL系の理解やその操作の可能性に向けた基礎検討を行う。OAS1の発現誘導や抑制について、またOAS1によるRNaseL活性の誘導、rRNA切断について、モデル細胞及び異なる種の細胞で解析を行い、またこれらの細胞種による差異、目（order）などによる差異を検討する。この研究により、rRNAの緊急分解機構など基礎的研究から、抗ウイルス戦略の開発など応用研究まで、幅広い展開が期待できる。
Outline of Final Research Achievements	he OAS1-RNaseL system plays an important role in viral defense mechanisms, but its activation also induces cellular injury. The OAS-RNaseL system is the primary antiviral function in rodents and bats, and it is not yet clear how the system works without minimal cellular damage in the species . Expression analysis of OAS isoforms in human alveolar basal cell epithelium-derived, monocyte-derived, fibroblast-derived, and bat-derived cell lines (TB1Lu) revealed that only OAS3 is expressed in TB1Lu. In addition, RNase L activity of OAS1, 2, and 3 in human-derived cell lines was examined by knocking-out each one of them. This revealed that the activity was almost abolished by OAS3 deletion. To analyze bat-derived monocytes and DCs, we attempted to establish iPS cells from TB1Lu. To directly elucidate the involvement of RNaseL in OAS1 gain-of-function mutations, we generated RNaseL KO iPS cells harboring the patient’s mutation.
Academic Significance and Societal Importance of the Research Achievements	OASの発現調節、OAS1GOF変異の病態におけるRNaseLの関与、コウモリ免疫細胞系でのOASの働きを検討する基礎的なtoolを揃えたことは1つの成果である。本研究ではまた、ヒトの肺胞上皮細胞や単球系細胞で、OAS3がRNaseL活性制御で重要な役割を果たしている可能性を提示した。さらにコウモリの肺上皮細胞由来細胞でもOAS3が主として発現していたことから、今後抗ウイルス活性/RNaseL活性制御においてOAS3へのアプローチが必要になることを示唆する所見を得た。OASは各種RNAウイルスへの生体防御や、炎症反応に関与しており、今後さらに研究が広がる可能性がある。