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リスクの高いSARS-CoV-2変異株のウイルス学的性質の解明

Research Project

Project/Area Number 23KJ0710
Research Category

Grant-in-Aid for JSPS Fellows

Allocation TypeMulti-year Fund
Section国内
Review Section Basic Section 49060:Virology-related
Research InstitutionThe University of Tokyo

Principal Investigator

小杉 優介  東京大学, 医学系研究科, 特別研究員(DC1)

Project Period (FY) 2023-04-25 – 2026-03-31
Project Status Granted (Fiscal Year 2023)
Budget Amount *help
¥3,000,000 (Direct Cost: ¥3,000,000)
Fiscal Year 2025: ¥1,000,000 (Direct Cost: ¥1,000,000)
Fiscal Year 2024: ¥1,000,000 (Direct Cost: ¥1,000,000)
Fiscal Year 2023: ¥1,000,000 (Direct Cost: ¥1,000,000)
KeywordsSARS-CoV-2 / 変異株 / スパイクタンパク質
Outline of Research at the Start

本申請研究では、新型コロナウイルスSARS-CoV-2の新規変異株が獲得した変異を同定し、その変異がウイルス学的性質に与える影響を明らかにすることを目的とする。目的の達成のために、組み替えウイルスを用いた感染実験、ワクチン接種者等の抗血清を用いたウイルス中和実験、およびハムスターを用いたウイルスの病原性評価を行う。本研究の完成時には、新規のSARS-CoV-2変異株の流行という脅威に対抗するための知見、および、将来の未知のウイルスによるパンデミックへの備えとなる知見を得ることができる。

Outline of Annual Research Achievements

今年度は、新たに出現したSARS-CoV-2変異株のウイルス学的性質の解明、および獲得した変異との関連についての解析を実施した。
2020年12月に出現したオミクロンBA.1株は急速に世界中に流行した。しかし2021年1月にオミクロン株の派生株であるオミクロンBA.2株が検出され、日本を含めた世界の多数の国々に拡がり主流行株となった。その後オミクロンBA.2株は急速に多様化し、オミクロンBA.5株、BQ.1.1株、XBB株、BA.2.86株など、複数のオミクロン亜株が相次ぎ出現してきた。また、オミクロンXBB株の子孫株であるオミクロンXBB.1.5株、XBB.1.16株、EG.5.1株なども出現し、流行した。2023年11月には、オミクロンEG.5.1株の子孫株であるオミクロンHK.3株が、従来流行していた変異株と置き換わる形で流行した。この変異株はスパイク (S)タンパク質にL455F変異とF456L変異を有している。しかし、そのウイルス学的性質、およびSタンパク質の変異との関連については明らかではなかった。オミクロンHK.3株の感染性および免疫逃避能を明らかにするために、Sタンパク質の発現プラスミドを作製し、Sタンパク質を搭載するシュードタイプウイルスを作製した。このウイルスを使用して、受容体であるヒトACE2タンパク質を発現した細胞への感染実験を実施した。その結果、オミクロンHK.3株は祖先株であるオミクロンEG.5.1株と比較して感染性に差はないことが明らかとなった。また、オミクロンXBB子孫株の感染回復者の血清を使用して中和試験を実施したところ、オミクロンHK.3株はこれらの血清に対し、オミクロンEG.5.1株よりも高い中和抵抗性を示すことが明らかとなった。この研究成果は「The Lancet Microbe」誌に投稿され、2024年1月11日に公開された。

Current Status of Research Progress
Current Status of Research Progress

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

Reason

新たに出現したSARS-CoV-2変異株の性状解析については、今年度出現し、世界各地で流行したオミクロンXBB.1.16株、EG.5.1株、HK.3株、JN.1株について、感染力および免疫逃避能を解析した。その結果、これらの変異株の性状とスパイクタンパク質の変異との関係を明らかにし、その結果を論文にまとめて報告することができた。その一方で、スパイクタンパク質以外の変異がSARS-CoV-2変異株の性状に与える影響については未だ解明できていないことが多く、組換えウイルスを用いた培養細胞への感染実験や、実験用ハムスターを使用した病原性の解析について今後進めていく必要があると考えられる。したがって、リスクの高いSARS-CoV-2変異株の性状解析について、スパイクタンパク質の変異が感染力や免疫逃避能に与える影響については進展しているが、組換えウイルスの増殖能に与える影響など、あまり進展していないものもあるため、この区分を選択した。

Strategy for Future Research Activity

来年度は、引き続き新たに出現するSARS-CoV-2変異株について、ウイルス学的性質の解明、および獲得した変異との関連について解析を行っていく予定である。具体的には、SARS-CoV-2変異株が有する変異を導入したスパイクタンパク質の発現ベクターを作製し、そのスパイクタンパク質を搭載したシュードタイプウイルスを用いて、哺乳類細胞に対する感染実験を行い、獲得された変異が感染力に与える影響を評価する。また、SARS-CoV-2感染回復者の血清やモノクローナル中和抗体を用いた中和試験を行い、変異が免疫逃避能に与える影響を評価する。それに加えて、変異株が有する変異を導入した組換えウイルスをCPERというリバースジェネティクス法で作製し、それを用いて哺乳類細胞への感染実験を行い、変異がウイルスの増殖能に与える影響を評価する。さらに、作製した組換えウイルスをハムスターに感染させ、体重測定、呼吸量の測定および肺組織の病理解析を行い、同定した変異がウイルスの病原性に与える影響を評価する。

Report

(1 results)
  • 2023 Research-status Report
  • Research Products

    (12 results)

All 2024 2023

All Journal Article (9 results) (of which Int'l Joint Research: 4 results,  Peer Reviewed: 9 results,  Open Access: 9 results) Presentation (3 results) (of which Int'l Joint Research: 1 results)

  • [Journal Article] Virological characteristics of the SARS-CoV-2 JN.1 variant2024

    • Author(s)
      Kaku Yu、Okumura Kaho、Padilla-Blanco Miguel、Kosugi Yusuke、Uriu Keiya、Hinay Alfredo A、Chen Luo、Plianchaisuk Arnon、Kobiyama Kouji、Ishii Ken J、Zahradnik Jiri、Ito Jumpei、Sato Kei
    • Journal Title

      The Lancet Infectious Diseases

      Volume: 24 Issue: 2 Pages: e82-e82

    • DOI

      10.1016/s1473-3099(23)00813-7

    • Related Report
      2023 Research-status Report
    • Peer Reviewed / Open Access / Int'l Joint Research
  • [Journal Article] Antiviral humoral immunity against SARS-CoV-2 omicron subvariants induced by XBB.1.5 monovalent vaccine in infection-naive and XBB-infected individuals2024

    • Author(s)
      Kosugi Yusuke、Kaku Yu、Hinay Alfredo A、Guo Ziyi、Uriu Keiya、Kihara Minoru、Saito Fumitake、Uwamino Yoshifumi、Kuramochi Jin、Shirakawa Kotaro、Takaori-Kondo Akifumi、Sato Kei
    • Journal Title

      The Lancet Infectious Diseases

      Volume: 24 Issue: 3 Pages: e147-e148

    • DOI

      10.1016/s1473-3099(23)00784-3

    • Related Report
      2023 Research-status Report
    • Peer Reviewed / Open Access
  • [Journal Article] Characteristics of the SARS-CoV-2 omicron HK.3 variant harbouring the FLip substitution2024

    • Author(s)
      Kosugi Yusuke、Plianchaisuk Arnon、Putri Olivia、Uriu Keiya、Kaku Yu、Hinay Alfredo A、Chen Luo、Kuramochi Jin、Sadamasu Kenji、Yoshimura Kazuhisa、Asakura Hiroyuki、Nagashima Mami、Ito Jumpei、Sato Kei、et al.
    • Journal Title

      The Lancet Microbe

      Volume: 5 Issue: 4 Pages: e313-e313

    • DOI

      10.1016/s2666-5247(23)00373-7

    • Related Report
      2023 Research-status Report
    • Peer Reviewed / Open Access
  • [Journal Article] Virological characteristics of the SARS-CoV-2 BA.2.86 variant2024

    • Author(s)
      Tamura Tomokazu、Mizuma Keita、Nasser Hesham、Deguchi Sayaka、Padilla-Blanco Miguel、Oda Yoshitaka、Uriu Keiya、Tolentino Jarel E.M.、Tsujino Shuhei、Suzuki Rigel、Kojima Isshu、Nao Naganori、Shimizu Ryo、Wang Lei、Tsuda Masumi、Jonathan Michael、Kosugi Yusuke、et al.
    • Journal Title

      Cell Host &Microbe

      Volume: 32 Issue: 2 Pages: 170-180.e12

    • DOI

      10.1016/j.chom.2024.01.001

    • Related Report
      2023 Research-status Report
    • Peer Reviewed / Open Access / Int'l Joint Research
  • [Journal Article] Virological characteristics of the SARS-CoV-2 omicron XBB.1.16 variant2023

    • Author(s)
      Yamasoba Daichi、Uriu Keiya、Plianchaisuk Arnon、Kosugi Yusuke、Pan Lin、Zahradnik Jiri、Ito Jumpei、Sato Kei
    • Journal Title

      The Lancet Infectious Diseases

      Volume: 23 Issue: 6 Pages: 655-656

    • DOI

      10.1016/s1473-3099(23)00278-5

    • Related Report
      2023 Research-status Report
    • Peer Reviewed / Open Access / Int'l Joint Research
  • [Journal Article] Virological characteristics of the SARS-CoV-2 XBB variant derived from recombination of two Omicron subvariants2023

    • Author(s)
      Tamura Tomokazu、Ito Jumpei、Uriu Keiya、Zahradnik Jiri、Kida Izumi、Anraku Yuki、Nasser Hesham、Shofa Maya、Oda Yoshitaka、Lytras Spyros、Nao Naganori、Itakura Yukari、Deguchi Sayaka、Suzuki Rigel...Suzuki Saori et al.
    • Journal Title

      Nature Communications

      Volume: 14 Issue: 1 Pages: 2800-2800

    • DOI

      10.1038/s41467-023-38435-3

    • Related Report
      2023 Research-status Report
    • Peer Reviewed / Open Access / Int'l Joint Research
  • [Journal Article] Antiviral efficacy of the SARS-CoV-2 XBB breakthrough infection sera against omicron subvariants including EG.52023

    • Author(s)
      Kaku Yu、Kosugi Yusuke、Uriu Keiya、Ito Jumpei、Hinay Alfredo A、Kuramochi Jin、Sadamasu Kenji、Yoshimura Kazuhisa、Asakura Hiroyuki、Nagashima Mami、Sato Kei
    • Journal Title

      The Lancet Infectious Diseases

      Volume: 23 Issue: 10 Pages: e395-e396

    • DOI

      10.1016/s1473-3099(23)00553-4

    • Related Report
      2023 Research-status Report
    • Peer Reviewed / Open Access
  • [Journal Article] Determination of the factors responsible for the tropism of SARS-CoV-2-related bat coronaviruses to <i>Rhinolophus</i> bat ACE22023

    • Author(s)
      Fujita Shigeru、Kosugi Yusuke、Kimura Izumi、Tokunaga Kenzo、Ito Jumpei、Sato Kei、 et al.
    • Journal Title

      Journal of Virology

      Volume: 97 Issue: 10

    • DOI

      10.1128/jvi.00990-23

    • Related Report
      2023 Research-status Report
    • Peer Reviewed / Open Access
  • [Journal Article] Transmissibility, infectivity, and immune evasion of the SARS-CoV-2 BA.2.86 variant2023

    • Author(s)
      Uriu Keiya、Ito Jumpei、Kosugi Yusuke、Tanaka Yuri L、Mugita Yuka、Guo Ziyi、Hinay Alfredo A、Putri Olivia、Kim Yoonjin、Shimizu Ryo、Begum MST Monira、Jonathan Michael、Saito Akatsuki、Ikeda Terumasa、Sato Kei
    • Journal Title

      The Lancet Infectious Diseases

      Volume: 23 Issue: 11 Pages: e460-e461

    • DOI

      10.1016/s1473-3099(23)00575-3

    • Related Report
      2023 Research-status Report
    • Peer Reviewed / Open Access
  • [Presentation] SARS-CoV-2オミクロン株XBB系統の変異とウイルスの性状との関係2023

    • Author(s)
      小杉優介, 瓜生慧也, 藤田滋, The Genotype to Phenotype Japan (G2P-Japan) Consortium, 伊東潤平, 佐藤佳
    • Organizer
      第1回新型コロナウイルス研究集会
    • Related Report
      2023 Research-status Report
  • [Presentation] SARS-CoV-2関連コウモリコロナウイルスの宿主指向性を規定する因子の同定2023

    • Author(s)
      小杉優介, 藤田滋, 木村出海, 徳永研三, 伊東潤平, 佐藤佳
    • Organizer
      第70回日本ウイルス学会学術集会
    • Related Report
      2023 Research-status Report
  • [Presentation] Determination of the factor responsible for the host tropism of SARS-CoV-2 related bat coronaviruses2023

    • Author(s)
      Yusuke Kosugi, Shigeru Fujita, Izumi Kimura, Kenzo Tokunaga, Jumpei Ito, Kei Sato
    • Organizer
      The 29th East Asia Joint Symposium
    • Related Report
      2023 Research-status Report
    • Int'l Joint Research

URL: 

Published: 2023-04-26   Modified: 2024-12-25  

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