遺伝子操作系を用いたロタウイルス感染性および病原性の獲得機構の解明

2016 Fiscal Year Research-status Report

• Project/Area Number: 15K08505
• Research Institution: Fujita Health University
• Principal Investigator: 河本 聡志 藤田保健衛生大学, 医学部, 講師 (60367711)
• Project Period (FY): 2015-04-01 – 2018-03-31
• Keywords: ロタウイルス / リバースジェネティクス

Outline of Annual Research Achievements

ロタウイルスは、11本もの多分節２本鎖(ds)RNAをゲノムとして保有する。ウイルスを自己複製する存在として真に理解するためには、感染性ウイルスを用いた検証が必要不可欠である。遺伝子操作系は、ウイルスゲノムへ任意の変異を導入することで、ウイルスを自由に設計し作成することができ、ウイルス感染性や病原性の獲得機構を理解する上で最も強力な手法である。しかしながら、11本ものdsRNA分節をゲノムとするロタウイルスでは、そのゲノム構造の複雑さゆえか、この技術の応用が極めて困難であり、如何なる遺伝子操作系も存在していなかった。2006年にようやく私たちは、ヘルパーウイルスを用いて11本のゲノム分節のうち１本がcDNAに由来する組換えロタウイルスを作製することを可能にする遺伝子操作系の開発に世界に先駆けて成功した（PNAS 103, 2006）。このことは、多分節dsRNAウイルスであるロタウイルスにおいても遺伝子操作系の適用が可能であることを示した。平成28年度の研究成果として、この系を発展させることで、全11本のゲノム分節がcDNA由来の感染性ロタウイルスを作製する技術についても、大阪大学微生物病研究所との共同研究により、開発に成功した（PNAS 114, 2017）。この技術は、いまだその詳細が明らかではないロタウイルス感染や病原性発現の機構の理解のみならず、次世代ワクチンや腸管指向性ロタウイルスベクターの開発に大きく貢献するものと期待される。

Current Status of Research Progress

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

Reason

ロタウイルスゲノムをコードする11本のプラスミドとともに、コウモリレオウイルス由来の細胞融合性蛋白質FASTとワクシニアウイルス由来のRNAキャッピング酵素をコードしたプラスミドの計14本のプラスミドをT7 RNAポリメラーゼを恒常的に発現する培養細胞（BHK-T7）に導入することで、全11本のゲノム分節がcDNA由来の感染性ロタウイルスの作成が可能となった。

Strategy for Future Research Activity

以前のヘルパーウイルスを用いた遺伝子操作系では解析の対象とすることのできなかったゲノム分節についても解析対象とする。ロタウイルスゲノムへ導入する部位特異的変異が致死的でない限りは組換えロタウイルスを回収することができるこの新規の遺伝子操作系を展開することで、ロタウイルス複製や病原性発現の機構についての研究の著しい展開を目指す。

Causes of Carryover

本年度は研究が大きく展開したことから、実支出額が当該年度受領額を大きく上回ったものの、前年度からの繰越金があったために次年度使用額が生じた。

Expenditure Plan for Carryover Budget

次年度も、トランスフェクション試薬や細胞培養プラスチック器具が大量に必要であり、これらを購入するために、次年度使用額をあわせて使用する。

Research Products

• [Journal Article] Identification and characterization of a human G9P[23] rotavirus strain from a child with diarrhoea in Thailand: evidence for porcine-to-human interspecies transmission (2017)
  • Author(s): Komoto S, Tacharoenmuang R, Guntapong R, Ide T, Sinchai P, Upachai S, Fukuda S, Yoshikawa T, Tharmaphornpilas P, Sangkitporn S, Taniguchi K.
  • Journal Title: J Gen Virol Volume: Epub ahead of print Pages: 印刷中
  • DOI: 10.1099/jgv.0.000722
  • Peer Reviewed / Int'l Joint Research
• [Journal Article] Oral administration of Bifidobacterium bifidum G9-1 alleviates rotavirus gastroenteritis through regulation of intestinal homeostasis by inducing mucosal protective factors (2017)
  • Author(s): Kawahara T, Makizaki Y, Oikawa Y, Tanaka Y, Maeda A, Shimakawa M, Komoto S, Moriguchi K, Ohno H, Taniguchi K
  • Journal Title: PLoS One Volume: 12(3) Pages: e0173979
  • DOI: 10.1371/journal.pone.0173979
  • Peer Reviewed / Open Access
• [Journal Article] Burden of rotavirus and enteric bacterial pathogens among children under five years old hospitalized with diarrhea in suburban and rural areas in Kenya (2017)
  • Author(s): Shah M, Odoyo E, Wandera E, Kathiiko C, Bundi M, Miringu G, Guyo S, Komoto S, Nyangao J, Karama M, Tsuji T, Taniguchi K, Morita K, Ichinose Y
  • Journal Title: Jpn J Infect Dis Volume: Epub ahead of print Pages: 印刷中
  • DOI: 10.7883/yoken.JJID.2016.398
  • Peer Reviewed / Open Access / Int'l Joint Research
• [Journal Article] Entirely plasmid-based reverse genetics system for rotaviruses (2017)
  • Author(s): Kanai Y, Komoto S, Kawagishi T, Nouda R, Nagasawa N, Onishi M, Matsuura Y, Taniguchi K, Kobayashi T
  • Journal Title: Proc Natl Acad Sci U S A Volume: 114(9) Pages: 2349-2354
  • DOI: 10.1073/pnas.1618424114
  • Peer Reviewed / Open Access
• [Journal Article] Rotavirus vaccine strain transmission by vaccinated infants in the foster home (2017)
  • Author(s): Miura H, Kawamura Y, Sugata K, Koshiyama N, Yoshikawa A, Komoto S, Taniguchi K, Ihira M, Yoshikawa T
  • Journal Title: J Med Virol Volume: 89(1) Pages: 79-84
  • DOI: 10.1002/jmv.24613
  • Peer Reviewed
• [Journal Article] Molecular epidemiology of rotavirus gastroenteritis in Central Kenya before vaccine introduction, 2009-2014 (2017)
  • Author(s): Wandera EA, Mohammad S, Komoto S, Maeno Y, Nyangao J, Ide T, Kathiiko C, Odoyo E, Tsuji T, Taniguchi K, Ichinose Y
  • Journal Title: J Med Virol Volume: 89(5) Pages: 809-817
  • DOI: 10.1002/jmv.24691
  • Peer Reviewed / Int'l Joint Research
• [Journal Article] Predominant prevalence of human rotaviruses with the G1P[8] and G8P[8] genotypes with a short RNA profile in 2013 and 2014 in Sukhothai and Phetchaboon provinces, Thailand (2017)
  • Author(s): Guntapong R, Tacharoenmuang R, Singchai P, Upachai S, Sutthiwarakom K, Komoto S, Tsuji T, Tharmaphornpilas P, Yoshikawa T, Sangkitporn S, Taniguchi K
  • Journal Title: J Med Virol Volume: 89(4) Pages: 615-620
  • DOI: 10.1002/jmv.24669
  • Peer Reviewed / Int'l Joint Research
• [Journal Article] Full Genome Characterization of Novel DS-1-Like G8P[8] Rotavirus Strains that Have Emerged in Thailand: Reassortment of Bovine and Human Rotavirus Gene Segments in Emerging DS-1-Like Intergenogroup Reassortant Strains (2016)
  • Author(s): Tacharoenmuang R, Komoto S, Guntapong R, Ide T, Sinchai P, Upachai S, Yoshikawa T, Tharmaphornpilas P, Sangkitporn S, Taniguchi K
  • Journal Title: PLoS One Volume: 11(11) Pages: e0165826
  • DOI: 10.1371/journal.pone.0165826
  • Peer Reviewed / Open Access / Int'l Joint Research
• [Journal Article] Whole genomic analysis of bovine group A rotavirus strains A5-10 and A5-13 provides evidence for close evolutionary relationship with human rotaviruses (2016)
  • Author(s): Komoto S, Pongsuwanna Y, Tacharoenmuang R, Guntapong R, Ide T, Higo-Moriguchi K, Tsuji T, Yoshikawa T, Taniguchi K
  • Journal Title: Vet Microbiol Volume: 195 Pages: 37-57
  • DOI: 10.1016/j.vetmic.2016.09.003
  • Peer Reviewed / Int'l Joint Research
• [Journal Article] Whole genome sequences of Japanese porcine species C rotaviruses reveal a high diversity of genotypes of individual genes and will contribute to a comprehensive, generally accepted classification system (2016)
  • Author(s): Niira K, Ito M, Masuda T, Saitou T, Abe T, Komoto S, Sato M, Yamasato H, Kishimoto M, Naoi Y, Sano K, Tuchiaka S, Okada T, Omatsu T, Furuya T, Aoki H, Katayama Y, Oba M, Shirai J, Taniguchi K, Mizutani T, Nagai M
  • Journal Title: Infect Genet Evol Volume: 44 Pages: 106-13
  • DOI: 10.1016/j.meegid.2016.06.041
  • Peer Reviewed
• [Journal Article] Whole genomic analysis of human and bovine G8P[1] rotavirus strains isolated in Nigeria provides evidence for direct bovine-to-human interspecies transmission (2016)
  • Author(s): Komoto S, Adah MI, Ide T, Yoshikawa T, Taniguchi K
  • Journal Title: Infect Genet Evol Volume: 43 Pages: 424-33
  • DOI: 10.1016/j.meegid.2016.06.023
  • Peer Reviewed / Int'l Joint Research
• [Presentation] Emergence of unusual DS-1-like G8P[8] rotavirus strains in Thailand (2016)
  • Author(s): Satoshi Komoto, Tomihiko Ide, Ratana Tacharoenmuang, Ratigorn Guntapong, Saori Fukuda, Takao Tsuji, Tetsushi Yoshikawa, Piyanit Tharmaphornpilas, Somchai Sangkitporn, Koki Taniguchi
  • Organizer: 第64回日本ウイルス学会学術集会
  • Place of Presentation: 札幌コンベンションセンター
  • Year and Date: 2016-10-23 – 2016-10-25
• [Presentation] Full genomic analysis of Nigerian human and bovine G8P[1] rotairuses provides evidence for direct bovine-to-human interspecies transmission (2016)
  • Author(s): Tomihiko Ide, Satoshi Komoto, Adah Mohammed Ignatius, Saori Fukuda, Koki Taniguchi
  • Organizer: 第64回日本ウイルス学会学術集会
  • Place of Presentation: 札幌コンベンションセンター
  • Year and Date: 2016-10-23 – 2016-10-25
• [Presentation] Oral administration of Bifidobacterium bifidum G9-1 alleviates rotavirus gastroenteritis in sucking mice (2016)
  • Author(s): Tomohiro Kawahara, Yutaka Makizaki, Yosuke Oikawa, Yoshiki Tanaka, Masaki Shimakawa, Satoshi Komoto, Kyoko Moriguchi, Hiroshi Ohno, Koki Taniguchi
  • Organizer: 第64回日本ウイルス学会学術集会
  • Place of Presentation: 札幌コンベンションセンター
  • Year and Date: 2016-10-23 – 2016-10-25