2023 Fiscal Year Research-status Report

インフルエンザウイルスの運動制御を応用した標的探査型ナノマシンの開発

Research Project

Project/Area Number	22K04903
Research Institution	Kawasaki Medical School
Principal Investigator	堺立也川崎医科大学, 医学部, 講師 (00309543)
Project Period (FY)	2022-04-01 – 2025-03-31
Keywords	ウイルス / インフルエンザ / 行動解析
Outline of Annual Research Achievements	インフルエンザウイルスの感染行動の解析とリバースジェネティクス法によるウイルス作製をおこない次の1，2の成果を得た． 1. 人工細胞表面におけるウイルス行動の解析と分類．インフルエンザウイルスの受容体であるα2,6型あるいはα2,3型シアロ糖鎖をガラス表面に固定することで細胞表面を模した人工表面を作製した．この人工表面でのヒトあるいはミズドリを宿主とするインフルエンザウイルスの感染行動(運動)の解析をおこなった．その結果，ヒトウイルスはα2,3型シアロ糖鎖固定表面でよく運動し，α2,6型シアロ糖鎖固定表面では動かなかった．一方，トリウイルスの運動パターンはウイルス株により様々であり，ヒトウイルスに近い運動パターンの株も存在した．さらにヒトウイルスに近い運動パターンのトリウイルスとヒトウイルスの運動の特徴の定量解析を行ったところ，ヒトウイルスはランダムな運動なのに対し，トリウイルスは方向性を持った運動をするものが多かった．また運動のステップサイズは，トリウイルスはヒトウイルスより短いことがわかった．ヒトウイルスに近い運動パターンのトリウイルスの存在は，自然界のミズドリ内にすでにヒトへの感染の可能性を持つウイルスが存在することを意味する．またこのような自然界のウイルスの運動特性がわずかに変化するだけでヒトへの感染性を獲得すると考えられる． 2. リバースジェネティクス法によるウイルス作製．方向性を持った運動をおこなうトリウイルスのヘマグルチニンとノイラミニダーゼ遺伝子をもつインフルエンザウイルスをリバースジェネティクス法により作製した．これによりヘマグルチニンやノイラミニダーゼに変異を導入することで人為的に運動を操作することが可能になり，標的の細胞に遺伝子や薬剤を運ぶ探査型のウイルスナノマシンの作製への応用が期待できる．
Current Status of Research Progress	Current Status of Research Progress 2: Research has progressed on the whole more than it was originally planned. Reason 当初の研究の計画からみて，若干の遅れはあるもののおおむね順調に研究目的は遂行されていると考えている． ①ウイルス行動の解析と分類については，インフルエンザウイルス受容体であるα2,6型あるいはα2,3型シアロ糖鎖をガラス表面に結合させることで細胞表面を模した人工表面を作製した．この人工表面を使いヒトおよびミズドリを宿主とするインフルエンザウイルスの感染行動(運動)の解析をおこなった．その結果，ヒトウイルスとトリウイルスの運動特性の特徴や差異があきらかになった．同時に，比較的ヒトウイルスに近い運動特性を持つトリウイルスの選抜をおこなった．． ②運動制御機構を持つウイルスの作製については，①で選抜したトリウイルスのヘマグルチニンとノイラミニダーゼを持つウイルスをリバースジェネティクス法により作製した．これによりウイルス運動の人為操作が可能になった． ①②は，今後の運動様式を変更・調整したウイルスナノマシンの作製にとって基盤となる知見・技術であり，現時点での研究の成果としては十分であると考える．一方，ヘマグルチニンとノイラミニダーゼの機能解析については，ヘマグルチニンとシアロ糖鎖の結合解析に若干の遅れが生じた．これは，コロナ禍の影響で一部の消耗品の納入の遅れや研究協力者からの技術的なサポートが受けられなかったことが原因である．ただこの点に関しては，今後の挽回が十分可能であると考えている．
Strategy for Future Research Activity	リバースジェネティクス法で作製した方向性を持った運動をおこなうウイルスをフレームワークにして，ヘマグルチニンとノイラミニダーゼの活性部位に変異を導入したウイルスを作製する．変異の導入により運動を人為的に操作したウイルスの行動パターンを人工細胞表面を用いて測定する．また現在，若干の遅れが出ているウイルスヘマグルチニンとノイラミニダーゼの構造・機能解析を同時におこない，ウイルス行動パターンとヘマグルチニンとノイラミニダーゼの構造・機能情報の統合をおこなう．この工程を繰り返し，変異ウイルスの実際の行動パターンと予想した行動パターンとの差異を比較検討することで，ウイルス行動パターンの人為操作の精度を上げることを目指す．
Causes of Carryover	成果発表用に予定していた経費について，発表に若干の遅れが生じたため，次年度に発表するのに必要な経費(英文構成料，掲載料，オープンアクセス料)として繰り越した．