2016 Fiscal Year Annual Research Report
Analysis of respiratory virus activation mechanism by bacterial proteases
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15H04596
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| Research Institution | National Institute of Infectious Diseases |
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Principal Investigator |
酒井 宏治 国立感染症研究所, ウイルス第三部, 主任研究官 (70515535)
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| Co-Investigator(Kenkyū-buntansha) |
小川 道永 国立感染症研究所, 細菌第一部, 室長 (80361624)
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| Project Period (FY) |
2015-04-01 – 2018-03-31
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| Keywords | 細菌性プロテアーゼ / インフルエンザウイルス / 膜タンパク質 / 開裂 / 重症化肺炎 |
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| Outline of Annual Research Achievements |
A型インフルエンザウイルス（IAV）感染後の肺炎には、ウイルスそのものによる原発性ウイルス性肺炎と細菌感染が関与する二次性感染型肺炎に分けられる。死亡例の大部分を占める二次性感染型肺炎の詳細な発症機序は不明である。本申請では、二次性感染型肺炎の発病機序を、プロテアーゼによる膜タンパク質の開裂に焦点をおき、生体内・細胞内での詳細な分子基盤の解明を試みる。
（1）細菌の二次感染による重症化肺炎モデルの作成
IAVは、野生型マウスで致死的であるが、Tmprss2遺伝子欠損マウスでは非病原性のマウス馴化株を、肺炎球菌はモルモット繊維素性肺病変由来株を用い、野生型マウスで細菌の二次感染により重症化が認められたEzoeらの方法に準じて実施した。いずれの感染条件においても、Tmprss2遺伝子欠損マウスにおいて、混合感染群での重症化を再現できなかった。IAV単独感染群と混合感染群の各感染肺における感染性全ウイルス量や活性型ウイルス量の比較でも、両群に有意な差は認められなかった。これまで実験から、肺炎球菌が感染マウスから早期に排除されるため、重症化を再現できないことが考えられたため、長期（2-3週間）にわたり肺炎球菌が定着する新たなマウスモデルの開発を試みた。
（2）生体内でのウイルス活性化の時空間的制御機序な解明
これまでの研究から、脂質ラフトが細胞内で合成されたHAの集積装置及び出芽部位への効率的な輸送装置として機能していることが分かっている。また、細胞内のHAの開裂はゴルジ装置以降で行われていることが、示唆されている。そこで、脂質ラフトへの親和性を失った変異ウイルス（nonraftHAウイルス）と脂質ラフトへの親和性のある親株を用いて、マウス生体内でのHA開裂について解析を行った。
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| Current Status of Research Progress |
Current Status of Research Progress
4: Progress in research has been delayed.
Reason
（1）細菌の二次感染による重症化肺炎モデルの作成
肺炎球菌をヒト分離株から、げっ歯類分離株（モルモット繊維素性肺病変由来）に変更して実施したが、Tmprss2 遺伝子欠損マウスを用いた細菌の二次感染による重症化肺炎モデルの作成が難航している。一方、感染条件の検索中、H7ウイルスの高力価感染時に、Tmprss2遺伝子欠損マウスで感染性のウイルス（Tmprss2遺伝子欠損マウスに馴化する候補ウイルス）がとれた。これは、H3実験室株で観察された、HA開裂部位の近傍の糖鎖欠失を伴い、Tmprss2 遺伝子欠損マウスでの病原性、感染肺でのHA開裂が認められたことと同様の変異かもしれない。これより、亜型に関わらず、HA開裂部位の近傍の糖鎖欠失は、プロテアーゼ指向性に大きく関与することが示唆された。
マイコプラズマ易感染性マウス（MPSマウス、ICRマウスの突然変異体）への肺炎球菌の感染実験において、これまでのC57BL/6ベースのTmprss2遺伝子欠損マウスや野生型ICRマウスと異なり、肺炎球菌の長期定着が観察された。また、RSV感染単独でも野生型ICRマウスと異なり肉眼病変を示した。
（2）生体内でのウイルス活性化の時空間的制御機序な解明
H1とH3のnonraftHAウイルス及びそれぞれの親株のウイルスを用いて、マウスへの感染実験を行ったが、親株ウイルスの高力価ウイルス攻撃であっても、マウス馴化ウイルスでないため、十分なウイルス複製が行われず、nonraftHAウイルスとのHA開裂の有無の比較解析を実施できなかった。
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| Strategy for Future Research Activity |
（1）細菌の二次感染による重症化肺炎モデルの作成
MPSマウスを用いたウイルス（IAVやRSV等）と細菌（肺炎球菌）との混合感染重症化モデルを作出する。また、マウス馴化していないIAVや他の呼吸器病ウイルスでの易感染性についても検討を試みる。ICRマウスにはない、MPSマウスの肺炎球菌定着能やRSVの易感染性について、肺のトランスクリプトーム解析からの宿主因子の同定、マウスゲノム解析からMPSマウスの変異箇所の同定を試みる。。また、MPSマウスとTmprss2遺伝子欠損マウスより、Tmprss2遺伝子欠損MPSマウスの作出を試みる。
（2）生体内でのウイルス活性化の時空間的制御機序な解明
マウス馴化をしていないIAVに関しても易感染と考えられるMPSマウスを用いて、再度、H1とH3のnonraftHAウイルス及びそれぞれの親株の感染実験を試みる。
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[Journal Article] TMPRSS2 independency for haemagglutinin cleavage in vivo differentiates influenza B virus from influenza A virus.2016
Author(s)
1.Sakai K, Ami Y, Nakajima N, Nakamura K, Kitazawa M, Anraku M, Sato Y, Asanuma H, Takashita E, Komura M, Sangsriratanakul N, Komase K, Takehara K, Tashiro M, Hasegawa H, Odagiri T, Takeda M.
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Journal Title
Scientific Reports
Volume: 6
Pages: 29430.
DOI
Peer Reviewed / Open Access
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