Establishment of efficient virus isolation by protease expression cells

2022 Fiscal Year Annual Research Report

• Project/Area Number: 21J21075
• Allocation Type: Single-year Grants
• Research Institution: Hokkaido University
• Principal Investigator: 岸本 麻衣 北海道大学, 国際感染症学院, 特別研究員(DC1)
• Project Period (FY): 2021-04-28 – 2024-03-31
• Keywords: プロテアーゼ依存性ウイルス / ウイルス分離 / 人獣共通感染症 / ロタウイルスA / コウモリ / マストミス

Outline of Annual Research Achievements

本研究では、プロテアーゼ依存性ウイルスの高効率な分離法を開発し、野生動物検体から新規ウイルスを分離し、その生物学的性状を解析することを目的とする。これまで、宿主プロテアーゼを発現する細胞を用いたウイルス分離と次世代シークエンサーによる網羅的ウイルス検出を組み合わせたスクリーニング系を構築し、ザンビアで採取された野生動物合計約400検体からウイルス分離を試みた。その結果、脳心筋炎ウイルス（EMCV）およびロタウイルスA（RVA）を分離した。
本年度は、コウモリおよび齧歯類動物から分離されたRVAの性状解析を実施した。近年、一部の分節でコウモリや齧歯類由来のRVAと類似した遺伝子型をもつRVAがヒトから検出されており、コウモリと齧歯類動物のRVAの人獣間伝播の可能性が懸念されている。しかし、これらの報告はゲノム解析にとどまるものが多く、ウイルスの分離及び性状解析はほとんど実施されていない。まず、全分節の遺伝子配列情報を決定し、遺伝子再集合の評価、および系統学的解析を実施した。その結果、コウモリ由来RVA 16-06株の遺伝子型は、ケニアの同種コウモリから検出された BATp39株と同一であったが、マストミス由来RVA MpR12株は、既知の遺伝子型と配列類似性が低く、全分節が新規の遺伝子型として登録された。さらに、MpR12株は、系統学的に他の齧歯類由来RVAよりもコウモリ由来RVAに近く、特徴的な進化系統を有することが示された。続いて、RVAが細胞侵入する際の接着因子である細胞表面糖鎖とRVAの結合性を調べた結果、16-06株は細胞表面のシアル酸と結合して細胞内に侵入する一方、MpR12株はシアル酸とは結合しないことが明らかになった。細胞表面糖鎖への結合性が宿主特異性に関連するという報告もあることから、今後分離したRVAの宿主域および病原性に関する解析を進める。

Current Status of Research Progress

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

Reason

本研究でコウモリおよび齧歯類動物から分離したRVAは、当初期待された通り、これまで分離報告のない非典型的遺伝子型構造を持つ株であった。現在、全ゲノム解析が終了し、各種のウイルス学的性状解析が順調に進展している。

Strategy for Future Research Activity

次年度は、分離したRVAの詳細な性状解析を実施する。本研究は、コウモリおよび齧歯類動物由来の非典型的遺伝子型構造を有するRVAの初の分離報告となるため、乳飲みマウスへの経口接種による病原性解析、ヒト小腸上皮3D培養モデルへの感染性解析を進め、今後非典型的RVAのリスク評価をする際の基礎的知見を収集する。

Research Products

• [Journal Article] Isolation and characterization of distinct Rotavirus A in bat and rodent hosts (2023)
  • Author(s): Mai Kishimoto, Masahiro Kajihara, Koshiro Tabata, Yukari Itakura, Shinsuke Toba, Seiya Ozono, Yuko Sato, Tadaki Suzuki, Naoto Ito et al.
  • Journal Title: Journal of Virology Volume: 97(1) Pages: e0145522
  • DOI: 10.1128/jvi.01455-22
  • Peer Reviewed / Open Access / Int'l Joint Research
• [Journal Article] S-217622, a SARS-CoV-2 main protease inhibitor, decreases viral load and ameliorates COVID-19 severity in hamsters (2022)
  • Author(s): Michihito Sasaki, Koshiro Tabata, Mai Kishimoto, Yukari Itakura, Hiroko Kobayashi, Takuma Ariizumi, Kentaro Uemura, Shinsuke Toba, Shinji Kusakabe, Yuki Maruyama et al.
  • Journal Title: Science Translational Medicine Volume: 15(679) Pages: eabq4064
  • DOI: 10.1126/scitranslmed.abq4064
  • Peer Reviewed / Int'l Joint Research
• [Journal Article] Virological characteristics of the SARS-CoV-2 Omicron BA.2 subvariants, including BA.4 and BA.5 (2022)
  • Author(s): Izumi Kimura, Daichi Yamasoba, Tomokazu Tamura, Naganori Nao, Tateki Suzuki, Yoshitaka Oda, Shuya Mitoma, Jumpei Ito, Hesham Nasser, Jiri Zahradnik, Keiya Uriu, Shigeru Fujita, Yusuke Kosugi, Lei Wang, Masumi Tsuda, Mai Kishimoto et al.
  • Journal Title: Cell Volume: 185 Pages: 3992-4007
  • DOI: 10.1016/j.cell.2022.09.018
  • Peer Reviewed / Int'l Joint Research
• [Journal Article] Isolation and characterization of an orthoreovirus from Indonesian fruit bats (2022)
  • Author(s): Kittiya Intaruck, Yukari Itakura, Mai Kishimoto, Herman M Chambaro, Agus Setiyono, Ekowati Handharyani, Kentaro Uemura, Hayato Harima, Satoshi Taniguchi, Masayuki Saijo, Takashi Kimura, Yasuko Orba, Hirofumi Sawa, Michihito Sasaki
  • Journal Title: Virology Volume: 575 Pages: 10-19
  • DOI: 10.1016/j.virol.2022.08.003
  • Peer Reviewed / Int'l Joint Research
• [Journal Article] A comprehensive list of the Bunyavirales replication promoters reveals a unique promoter structure in Nairoviridae differing from other virus families (2022)
  • Author(s): Yutaro Neriya, Shohei Kojima, Arata Sakiyama, Mai Kishimoto, Takao Iketani, Tadashi Watanabe, Yuichi Abe, Hiroshi Shimoda, Keisuke Nakagawa, Takaaki Koma, Yusuke Matsumoto
  • Journal Title: Scientific Reports Volume: 12 Pages: 13560
  • DOI: 10.1038/s41598-022-17758-z
  • Peer Reviewed / Open Access
• [Journal Article] Serological characterization of lineage II insect-specific flaviviruses compared with pathogenic mosquito-borne flaviviruses (2022)
  • Author(s): Koshiro Tabata, Yukari Itakura, Shinsuke Toba, Kentaro Uemura, Mai Kishimoto, Michihito Sasaki, Jessica J Harrison, Akihiko Sato, William W Hall, Roy A Hall, Hirofumi Sawa, Yasuko Orba
  • Journal Title: Biochemical and Biophysical Research Communications Volume: 616 Pages: 115-121
  • DOI: 10.1016/j.bbrc.2022.05.080
  • Peer Reviewed / Int'l Joint Research
• [Journal Article] Virological characteristics of the SARS-CoV-2 Omicron BA.2 spike (2022)
  • Author(s): Daichi Yamasoba, Izumi Kimura, Hesham Nasser, Yuhei Morioka, Naganori Nao, Jumpei Ito, Keiya Uriu, Masumi Tsuda, Jiri Zahradnik, Kotaro Shirakawa, Rigel Suzuki, Mai Kishimoto et al.
  • Journal Title: Cell Volume: 185 Pages: 2103-2115
  • DOI: 10.1016/j.cell.2022.04.035
  • Peer Reviewed / Int'l Joint Research
• [Presentation] ウイルス分離先行型スクリーニングにより分離された野生動物由来ロタウイルスAの性状解析 (2022)
  • Author(s): 岸本麻衣、梶原将大、高田礼人、伊藤直人、大場靖子、澤洋文、佐々木道仁
  • Organizer: 第69回日本ウイルス学会学術集会
• [Presentation] SARS-CoV-2非構造タンパク質によって規定されるCOVID-19重症化の分子機構 (2022)
  • Author(s): 岸本麻衣、鳥羽晋輔、上村健太朗、丸山優樹、日下部伸治、佐藤彰彦、大場靖子、澤洋文、佐々木道仁
  • Organizer: 第45回日本分子生物学会年会