2021 Fiscal Year Research-status Report

Viral nucleic acid components-based mechanisms of RSV-induced asthma exacerbation and the strategy for controlling the pathogensis

Research Project

Project/Area Number	21K08168
Research Institution	Kyoto University
Principal Investigator	芦野滋京都大学, オープンイノベーション機構, 特定講師 (10507221)
Project Period (FY)	2021-04-01 – 2024-03-31
Keywords	気管支喘息 / ウイルス感染 / 気管支喘息増悪
Outline of Annual Research Achievements	本研究課題では、RSウイルス感染によって誘導される重症喘息モデルマウスの構築を試み、その病態を呼吸生理学的、病理学的、免疫学的なアプローチで解析している。今年度は、種々のウイルス試薬の調製または購入、遺伝子改変マウスの導入などを中心に進めてきたが、一部、特徴的な病態を明らかした。 RSウイルスを気管支喘息マウスの肺内に投与することで、喘息の症状の一つである気道過敏性を亢進させることを見出し、その肺組織では、免疫細胞である2型ヘルパーT (Th2) 細胞および2型自然リンパ球 (ILC2) の活性化が誘導されていることが明らかになった。また、並行して進めている別研究課題において、ウイルス核酸成分である、single stranded RNA (ssRNA) および double stranded RNA (dsRNA) の人工試薬を投与した際、dsRNA刺激に依存した喘息症状の増悪が確認されている。このことは、dsRNAの受容体である toll-like receptor (TLR3) を介した経路が病態悪化に関係することを示唆している。そのため、本研究課題では、TLR3 KOマウスの導入を行い、RSウイルスによる喘息症状の悪化が宿主細胞内のdsRNA刺激シグナルに依存しているという仮説を立て検証を進めている。さらに、ウイルス感染状態のマウスでは、ヒトの重症喘息でも増大することが知られているTSLP, IL-25, IL-33も検出された。これらは気道上皮細胞から産生されるサイトカインとして知られており、RSウイルス感染によって、免疫細胞以外にも、活性化された気道上皮細胞がこの喘息重症化に関与している可能性が示唆された。これらの新規知見をもとに、RSウイルスによって誘導される喘息の重症化メカニズムをウイルス核酸成分の認識機構の観点で解析を進めていく予定である。
Current Status of Research Progress	Current Status of Research Progress 2: Research has progressed on the whole more than it was originally planned. Reason RSウイルス感染が、気管支喘息の特徴である気道過敏性を上昇させた際、肺組織内では Th2細胞およびILC2の活性化が誘導されていることを見出した。また、pro-allergic protein (TSLP, IL-25, IL-33)の産生レベルも向上していることも確認された。別の研究課題で、ウイルス核酸成分の一つであるdsRNAを喘息マウスに投与した際にも気道過敏性が亢進し、それらのサイトカイン発現が上昇することを明らかにしているため、 dsRNA の受容体であるTLR3経路がウイルス感染誘導性の重症喘息に関与している可能性が高いと考えている。従って、本研究課題では、TLR3 KOマウスを用いてどのように喘息増悪が変化するか検証を進めていく。予備的検討では、TLR3 KOマウスではWTマウスに比べて喘息増悪が軽減したため、引き続き、TLR3経路が喘息重症化の治療標的になり得るかを検討していく予定であり、おおむね進捗状況は良好であると考えている。
Strategy for Future Research Activity	RSウイルスを感染させた重症喘息モデルにおいて、呼吸機能の低下を示す気道過敏性が悪化したことに伴い、Th2細胞およびILC2の活性化が認められた。種々のサイトカイン産生パターンも変化しており、ヒトの重症喘息でも検出されているサイトカインの産生増大も確認された。予備的検討において、抗ウイルス免疫応答の一つであるTLR3シグナル経路がRSウイルス感染誘導性の気管支喘息重症化に重要である結果が得られており、現在その再現性実験を行っている。また、免疫細胞だけでなく気道上皮細胞が関係する現象であるため、どのようなTLR3発現細胞が病態の増悪を促進しているかを解析することを予定している。
Causes of Carryover	令和3年度は、研究課題のセットアップや実験設備の調整を中心に行ったため、実験規模が過剰に拡大することがなかった。また、研究環境の変化により、実験を継続する消耗品費等の節約、共同研究機器の体制が十分に確立されたため、外部委託費用がほぼ生じなかった。さらに、周囲との研究ディスカッション等により、実験を効率良くデザインすることが可能になり、データ取得にかかる労力や費用が抑えられたことが関係した。令和4年度は、新たなin vivo モデルの評価系を構築していくため、さらなる遺伝子改変マウスの導入、ウイルス関連実験の継続のための各種設備整備が必要であるため、それらの経費に充当していく予定である。