2013 Fiscal Year Annual Research Report
宿主におけるエンテロウイルス71カプシド適応変異と受容体特異性・病原性の変化
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25293111
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Grant-in-Aid for Scientific Research (B)
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| Research Institution | National Institute of Infectious Diseases |
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Principal Investigator |
清水 博之 国立感染症研究所, その他部局等, 室長 (90270644)
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| Project Period (FY) |
2013-04-01 – 2017-03-31
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| Keywords | エンテロウイルス / 受容体 / レセプター / PSGL-1 / 分子進化 / 感染モデル / カニクイザル / 手足口病 |
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| Research Abstract |
手足口病および重症中枢神経合併症の原因ウイルスであるエンテロウイルス71(EV71)の分子進化・多様性を反映した一連のEV71変異株を作製し、受容体特異性・抗原性等のウイルス表現型、また、動物モデルにおける病原性発現について比較解析を行い、以下の結果を得た。
1. リンパ球におけるEV71の主要な受容体であるPSGL-1結合性を規定するウイルスカプシドアミノ酸としてVP1-145を同定した。VP1-145はウイルス粒子表面でVP1-244リシンと隣接し、リシン側鎖の向きに影響を与えることが推測された。VP1-145のアミノ酸の種類がスイッチとなり、VP1-244リシン側鎖の向きを変え、PSGL-1結合性を制御することが示唆された。クライオ電顕を用いたEV71粒子の構造解析により、EV71中和活性を有するモノクローナル抗体の結合部位が、PSGL-1結合領域と一部重複することを明らかにした。
2. PSGL-1受容体依存性および非依存性EV71感染・病原性発現機構を解析するため、PSGL-1結合に関与するアミノ酸(VP1-98, VP1-145)のみが異なる感染性クローン由来PSGL-1結合株(02363-EG株)とPSGL-1非結合株(02363-KE株)を調整し、ウイルス学的性状を解析した。
3. PSGL-1結合株および非結合株を、それぞれ、カニクイザルに感染させ、病原性発現、異なる組織におけるウイルス増殖、ウイルス抗原・病変の局在、免疫炎症反応、個体内でのウイルス遺伝子変異等について比較検討した。PSGL-1非結合株はPSGL-1結合株と比較して、感染個体内で効率よく増殖し、無菌性髄膜炎等の臨床症状が強い傾向が認められた。PSGL-1結合株はカニクイザル感染後速やかにPSGL-1結合領域アミノ酸(VP1-145)に変異を生じることが明らかとなった。
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| Current Status of Research Progress |
Current Status of Research Progress
2: Research has progressed on the whole more than it was originally planned.
Reason
1. リンパ球における主要な宿主受容体であるPSGL-1とEV71結合の構造学的基盤の解析を継続し、PSGL-1結合性を規定する主要なウイルスカプシドアミノ酸としてVP1-145、VP1-244等を同定した。VP1-145は、ヒトEV71分離株において多様性を示すアミノ酸可変部位として、PSGL-1受容体特異性・中和抗原性とその変化に関与することが示唆された。研究成果の一部については、今年度、論文として報告した。
2. 上記構造学的解析結果に基づき、PSGL-1受容体結合・中和抗原性に関与するアミノ酸(VP1-98, VP1-145)のみが異なる感染性クローン由来PSGL-1結合株(02363-EG株)とPSGL-1非結合株(02363-KE株)を調整し、培養細胞レベルにおけるウイルス学的性状の違いを確認した。
3. in vivoにおけるEV71の病原性発現、異なる組織におけるウイルス増殖、ウイルス抗原・病変の局在、免疫炎症反応、個体内でのウイルス遺伝子変異等について比較検討するため、昨年度、PSGL-1結合株(02363-EG株)とPSGL-1非結合株(02363-KE株)を用いたカニクイザル感染実験を実施した。今年度は、各種臨床検体や中枢・非中枢神経組織におけるウイルス局在や病変についての詳細な解析を継続した。各種臨床検体や臓器中のウイルス遺伝子解析により、PSGL-1結合株は、カニクイザル感染後、PSGL-1結合領域アミノ酸(VP1-145等)における速やかなウイルス遺伝子変異により、受容体特異性や抗原性等のウイルス表現型が変化することが示唆された。
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| Strategy for Future Research Activity |
1. カニクイザル感染実験のウイルス学的・病理学的解析を継続し、感染後のEV71カプシドアミノ酸変異とPSGL-1受容体特異性・抗原性等のウイルス表現型変化の関連性について明らかにする。カニクイザル感染モデルの解析により、in vivoにおけるEV71病原性発現とPSGL-1依存性・非依存性EV71増殖の役割の解明が期待できる。
2. カニクイザル感染実験により、VP1-145等における特異的かつ速やかな変異株の出現が明らかとなった。カニクイザル感染モデルで認められた特異的アミノ酸変異部位は、ヒト集団におけるEV71の分子進化に重要なアミノ酸部位であることが示されており、ヒトにおけるEV71の分子進化を反映したモデルとして期待できる。また、VP1-145等におけるアミノ酸多様性は、ヒトにおける病原性の違いに関与するとの報告があることから、EV71の分子進化、受容体特異性・病原性変化の関連性を解明するための、ヒトに近いin vivo感染モデルとして解析を進める意義がある。
3. PSGL-1結合株(02363-EG株)は、カニクイザル感染後速やかにPSGL-1結合領域アミノ酸(VP1-145)が変異し、ほとんどの臨床検体や臓器から、変異したPSGL-1非結合株が検出され、多くの組織では、PSGL-1非結合株が、より効率よく増殖することが明らかとなった。一方、感染後期の血中PBMCの一部からPSGL-1結合株が検出されたことから、PSGL-1依存性EV71増殖における免疫細胞の関与が示唆された。今後、in vivoにおけるPSGL-1依存性EV71増殖の標的細胞の特定と生理的意義の解析を進める。
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Research Products
(12 results)
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[Journal Article] Clinical manifestations of coxsackievirus a6 infection associated with a major outbreak of hand, foot, and mouth disease in Japan2013
Author(s)
Kobayashi M, Makino T, Hanaoka N, Shimizu H, Enomoto M, Okabe N, Kanou K, Konagaya M, Oishi K, Fujimoto T
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Journal Title
Jpn J Infect Dis
Volume: 66
Pages: 260-261
Peer Reviewed
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[Journal Article] Multiple Independent Emergences of Type 2 Vaccine-Derived Polioviruses during a Large Outbreak in northern Nigeria2013
Author(s)
Burns CC, Shaw J, Jorba J, Bukbuk D, Adu F, Gumede N, Pate MA, Abanida EA, Gasasira A, Iber J, Chen Q, Vincent A, Chenoweth P, Henderson E, Wannemuehler K, Naeem A, Umami RN, Nishimura Y, Shimizu H, Baba M, Adeniji A, Williams AJ, Kilpatrick DR, Oberste MS, Wassilak SG, Tomori O, Pallansch MA, Kew O
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Journal Title
J Virol
Volume: 87
Pages: 4907-4922
DOI
Peer Reviewed
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