Development of mouse hepatocyte permissive to HBV infection

• Project/Area Number: 22K19447
• Research Category: Grant-in-Aid for Challenging Research (Exploratory)
• Allocation Type: Multi-year Fund
• Review Section: Medium-sized Section 49:Pathology, infection/immunology, and related fields
• Research Institution: National Institute of Infectious Diseases
• Principal Investigator: 村松 正道 国立感染症研究所, ウイルス第二部, 部長 (20359813)
• Co-Investigator(Kenkyū-buntansha): 若江 亨祥 国立感染症研究所, ウイルス第二部, 主任研究官 (70638303) ; 塩田 智之 公益財団法人神戸医療産業都市推進機構, その他部局等, 研究員(上席・主任研究員クラス) (80616144)
• Project Period (FY): 2022-06-30 – 2025-03-31
• Project Status: Granted (Fiscal Year 2022)
• Budget Amount: ¥6,500,000 (Direct Cost: ¥5,000,000、Indirect Cost: ¥1,500,000); Fiscal Year 2024: ¥2,210,000 (Direct Cost: ¥1,700,000、Indirect Cost: ¥510,000); Fiscal Year 2023: ¥2,210,000 (Direct Cost: ¥1,700,000、Indirect Cost: ¥510,000); Fiscal Year 2022: ¥2,080,000 (Direct Cost: ¥1,600,000、Indirect Cost: ¥480,000)
• Keywords: ウイルス / B型肝炎 / マウスモデル / ウイルス複製 / 感染受容体 / hepatitis B virus / mouse / tropism / host factors

Outline of Research at the Start

B型肝炎ウイルス(HBV) は、ヒトを宿主とするウイルスでありマウスには感染しない。HBV感染症で最も問題となるのは、肝硬変や肝細胞癌などの重症肝疾患である。この病態を実験的に解明するためには動物モデルが欠かせないが、現在実用的な動物モデルがない。本研究では、HBV複製を支える上でヒト肝細胞には存在するが、マウス肝細胞に欠けている宿主因子を見つけ、それをマウス肝細胞に補填することで、HBVマウス感染モデルを作ることを目指す。

Outline of Annual Research Achievements

ヒト特異的ウイルスであるB型肝炎ウイルス(HBV)のマウス感染動物モデルの作成を目指している。B型肝炎では、現在臨床応用されている抗ウイルス剤は逆転写酵素阻害剤の１種類しかなく、逆転写酵素阻害剤はウイルス複製を有効に阻害するが、これだけではウイルスを肝細胞からウイルスを駆逐できない。ウイルス排除に至る治療方法や治療薬の開発が切に求められている。しかし、未だ２剤目が登場しておらず、抗ウイルス剤開発が遅延している要因の１つに適切なマウスモデルがないことがある。HBVがマウスに感染しないことがマウスモデル構築の最初のハードルであるが、2012年にヒト特異的HBV感染受容体が、胆汁酸受容体NTCPであることが報告され、俄に感染特異性要因の探索がホットとなった。本研究計画では、まずヒトNTCPを強制発現したマウスを作成することでHBV感染マウスモデルが構築できないか検討した。残念ながら、ヒトNTCPを強制発現したマウスやマウス肝細胞株は、明らかなHBV感染複製は観察されなかったが、HBVと同じ表面ウイルス蛋白(HBsAg)を持つデルタウイルスは感染の確認ができた。次にヒト由来の候補共益膜蛋白とNTCPの共発現でHBV感染がマウス肝細胞株で確認できるか検討したが、いずれの候補因子もHBV感染は確認できなかった。ヒトNTCPに加えて、１因子を追加するだけでは、マウスの肝細胞株は、HBV感染許容しないことがわかった（少なくとも選んだ候補では）。一方、デルタウイルスは、ヒトNTCPの発現のみでマウスにin vitro 及びin vivo両方で、少なくとも感染（侵入）できることがわかったが、HBsAgの供給がないためこの実験条件ではウイルスの効率良い放出は起こらないことがわかった。

Current Status of Research Progress

2: Research has progressed on the whole more than it was originally planned.

Reason

概ね想定の範囲内での研究の進捗を得た。
特にヒトNTCPの単独発現のみでデルタウイルスの感染（肝細胞の侵入）をマウスで観察できることを確認できたことは大きい。一方、ヒトNTCPの単独発現だけで、マウス肝細胞でもHBVの感染が観察できるとする論文報告は２本あるが、それは追試ができなかった。HBVについては想定の範囲でのネガティブデータであるが、次の一歩を進める上で確認できたことは進捗と言える。

Strategy for Future Research Activity

今後ヒトNTCPに続くウイルス感染を支持する候補因子の探索を継続する。
また、網羅的手法としてcDNAライブラリーで候補因子の遺伝子導入をすることも検討する。これらのアプローチの弱点は、ウイルス感染複製を支持する因子が３つ以上存在する場合、同定が難しいという点が挙げられる。そこでその対策として、デルタウイルスのマウス感染系をHBV感染マウスモデルのサロゲートモデルとして使用可能か検討していく。この系であれば、少なくともHBV感染のうち、そのエントリー相をマウスで評価できる可能性がある。技術的ハードルとしては、マウスに感染させるには大量のウイルスが必要で、デルタウイルスの感染源をどのように効率よく作るかという課題があるが、これは恒常的産生細胞を構築することを計画している。

Research Products

• [Presentation] 肝発癌へ寄与するB型肝炎ウイルスゲノム挿入の新規検出法の確立 (2023)
  • Author(s): 深野顕人, 若江亨祥, 直亨則, 斎藤益満, 豊嶋孝恵, 坪田昭人, 相崎英樹, 松平崇弘, 木村基, 渡士幸一, 杉浦亙, 村松正道
  • Organizer: 日本薬学会第143年会
• [Presentation] B型肝炎ウイルスゲノム挿入の新規検出法の確立 (2022)
  • Author(s): 深野 顕人, 若江 亨祥, 直 亨則, 斎藤 益満, 豊嶋 孝恵, 坪田 昭人, 相崎 英樹, 松平 崇弘, 木村 基, 渡士 幸一, 杉浦 亙, 村松 正道
  • Organizer: 第69回日本ウイルス学会