インフルエンザウイルスの増殖過程におけるノイラミニダーゼの役割

• Project/Area Number: 17J04123
• Research Category: Grant-in-Aid for JSPS Fellows
• Allocation Type: Single-year Grants
• Section: 国内
• Research Field: Virology
• Research Institution: The University of Tokyo
• Principal Investigator: 髙田 光輔 東京大学, 大学院医学系研究科, 特別研究員(DC1)
• Project Period (FY): 2017-04-26 – 2020-03-31
• Project Status: Completed (Fiscal Year 2019)
• Budget Amount: ¥2,800,000 (Direct Cost: ¥2,800,000); Fiscal Year 2019: ¥900,000 (Direct Cost: ¥900,000); Fiscal Year 2018: ¥900,000 (Direct Cost: ¥900,000); Fiscal Year 2017: ¥1,000,000 (Direct Cost: ¥1,000,000)
• Keywords: インフルエンザウイルス / H3N2 / ノイラミニダーゼ / ヘマグルチニン / シアル酸

Outline of Annual Research Achievements

インフルエンザウイルスは、HAのシアル酸結合によって細胞に感染すると考えられている。しかし、近年分離されたH3N2季節性ウイルスのHAは赤血球凝集活性が低下し、NAはシアル酸を介して赤血球凝集することが示唆されている。そこで、HAの赤血球凝集活性が著しく低下したH3N2季節性ウイルス[A/Tokyo/UT-IMS2-1/2014(H3N2) (Tokyo2と略す)]と、HAの赤血球凝集活性が低下していないH3N2季節性ウイルス[A/Hong Kong/1/68(H3N2) (HK68と略す)]のNAの性質を比較し、NAによるウイルス感染への影響を明らかにする。
HAがTokyo2由来でNAがHK68由来のウイルス(Tokyo2HA/HK68NA)の感染効率は、AX4細胞では、HAおよびNAがTokyo2由来のウイルス（Tokyo2HA/Tokyo2NA）と同程度であった。しかし、Tokyo2HA/HK68NAの感染効率は、分化した正常ヒト気管上皮細胞では、Tokyo2HA/Tokyo2NAよりも顕著に低かった。このことから、赤血球凝集活性の低下したHAを持つH3N2ウイルスが、ヒト気管細胞に効率よく感染するためには、シアリダーゼ活性の低いNAが必要である可能性が示唆された。
また、HAの膜融合活性を残したままシアル酸結合活性を不活化した変異HA(Tokyo2由来)と、Tokyo2由来のNAを持つウイルスの感染性を評価したところ、ウイルスの細胞内侵入が見られなかった。このことから、ウイルス感染成立には、Tokyo2のNAのシアル酸結合活性だけでは不十分であり、HAのシアル酸結合活性も必要であることが示唆された。
本研究によって、H3N2季節性ウイルスが効率よく感染するためには、HAとNAの機能的なバランスが重要であることが示唆された。

Research Progress Status

令和元年度が最終年度であるため、記入しない。

Strategy for Future Research Activity

令和元年度が最終年度であるため、記入しない。

Research Products

• [Journal Article] A humanized MDCK cell line for the efficient isolation and propagation of human influenza viruses. (2019)
  • Author(s): Kosuke Takada, Chiharu Kawakami, Shufang Fan, Shiho Chiba, Gongxun Zhong, Chunyang Gu, Kohei Shimizu, Sara Takasaki, Yuko Sakai-Tagawa, Tiago J. S. Lopes, Jayeeta Dutta, Harm van Bakel, Zenab Khan, Divya Kriti, Shinya Yamada, Tokiko Watanabe, Masaki Imai, Yoshihiro Kawaoka
  • Journal Title: Nature Microbiology Volume: 印刷中 Issue: 8 Pages: 1268-1273
  • DOI: 10.1038/s41564-019-0433-6
  • Peer Reviewed / Open Access / Int'l Joint Research
• [Journal Article] Long-term culture of human lung adenocarcinoma A549 cells enhances the replication of human influenza A viruses. (2019)
  • Author(s): Ujie M, Takada K, Kiso M, Sakai-Tagawa Y, Ito M, Nakamura K, Watanabe S, Imai M, Kawaoka Y.
  • Journal Title: J Gen Virol Volume: 100 Issue: 10 Pages: 1345-1349
  • DOI: 10.1099/jgv.0.001314
  • Peer Reviewed / Int'l Joint Research
• [Journal Article] Influenza A variants with reduced susceptibility to baloxavir isolated from Japanese patients are fit and transmit through respiratory droplets (2019)
  • Author(s): Imai M、Yamashita M、Sakai-Tagawa Y、Iwatsuki-Horimoto Ki、Kiso M、Murakami J、Yasuhara A、Takada K、Ito M、Nakajima N、Takahashi K、Hasegawa H、Kawaoka Y, et al
  • Journal Title: Nature Microbiology Volume: 5 Issue: 1 Pages: 27-33
  • DOI: 10.1038/s41564-019-0609-0
  • Peer Reviewed / Open Access / Int'l Joint Research
• [Presentation] ヒト型レセプターを認識するのに必要なアミノ酸変異が鳥インフルエンザウイルス・ヘマグルチニンの安定性に及ぼす影響 (2020)
  • Author(s): 髙田光輔、牛島倫太郎、今井正樹、河岡義裕
  • Organizer: 9th Negative Strand Virus-Japan
• [Presentation] A humanized MDCK cell line for the efficient isolation and propagation of human influenza viruses. (2019)
  • Author(s): K. Takada, C. Kawakami, S. Fan, S. Chiba, G. Zhong, C. Gu, K. Shimizu, S. Takasaki, Y. Sakai-Tagawa, T. J. S. Lopes, J. Dutta, H. van Bakel, Z. Khan, D. Kriti, S. Yamada, T. Watanabe, M. Imai, Y. Kawaoka.
  • Organizer: Options X
  • Int'l Joint Research
• [Presentation] A humanized MDCK cell line for the efficient isolation and propagation of human influenza viruses. (2019)
  • Author(s): Kosuke Takada, Chiharu Kawakami, Shufang Fan, Shiho Chiba, Gongxun Zhong, Chunyang Gu, Kohei Shimizu, Sara Takasaki, Yuko Sakai-Tagawa, Tiago J. S. Lopes, Jayeeta Dutta, Harm van Bakel, Zenab Khan, Divya Kriti, Shinya Yamada, Tokiko Watanabe, Masaki Imai, Yoshihiro Kawaoka
  • Organizer: Influenza and Other Infections Symposium
  • Int'l Joint Research
• [Presentation] 季節性 A/H3N2インフルエンザウイルスが効率よく増殖するヒト化MDCK (hCK)細胞株の樹立 (2019)
  • Author(s): 髙田光輔、川上千春、清水耕平、髙崎紗蘭、坂井(田川)優子、Tiago J. S. Lopes、山田晋弥、渡邉登喜子、今井正樹、河岡義裕
  • Organizer: 8th Negative Strand Virus-Japan
• [Presentation] 季節性インフルエンザウイルスがヒト気管上皮細胞に効率よく感染するためにはヘマグルチニンとノイラミニダーゼの機能的バランスが重要である (2018)
  • Author(s): 高田光輔、今井正樹、河岡義裕
  • Organizer: 7th Negative Strand Virus -Japan Symposium Symposium Symposium
• [Presentation] 異なる株由来のHAとNAを持つH3N2インフルエンザウイルスはヒト気管上皮細胞に効率よく感染できない (2017)
  • Author(s): 高田光輔、今井正樹、河岡義裕
  • Organizer: 第160回日本獣医学会学術集会
• [Presentation] H3N2 influenza virus possessing HA and NA derived from two different strains cannot efficiently infect human airway epithelial cells. (2017)
  • Author(s): Kosuke Takada, Masaki Imai, Yoshihiro Kawaoka.
  • Organizer: 2017 International Academic Conference for Graduate Students at Nanjing Agricultural University, China.
  • Int'l Joint Research
• [Patent(Industrial Property Rights)] HUMANIZED CELL LINE (2019)
  • Inventor(s): Y. Kawaoka., K. Takada, M. Imai.
  • Industrial Property Rights Holder: Y. Kawaoka., K. Takada, M. Imai.
  • Industrial Property Rights Type: 特許
  • Filing Date: 2019
  • Overseas