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A fundamental study for developing broad-spectrum antivirals against different filoviruses by combining experimental and computational approaches

Research Project

Project/Area Number 20H03140
Research Category

Grant-in-Aid for Scientific Research (B)

Allocation TypeSingle-year Grants
Section一般
Review Section Basic Section 42020:Veterinary medical science-related
Research InstitutionHokkaido University

Principal Investigator

IGARASHI Manabu  北海道大学, 人獣共通感染症国際共同研究所, 准教授 (10374240)

Co-Investigator(Kenkyū-buntansha) 広川 貴次  筑波大学, 医学医療系, 教授 (20357867)
阿部 貴志  新潟大学, 自然科学系, 教授 (30390628)
松野 啓太  北海道大学, 人獣共通感染症国際共同研究所, 准教授 (40753306)
Project Period (FY) 2020-04-01 – 2023-03-31
Project Status Completed (Fiscal Year 2023)
Budget Amount *help
¥17,680,000 (Direct Cost: ¥13,600,000、Indirect Cost: ¥4,080,000)
Fiscal Year 2022: ¥5,980,000 (Direct Cost: ¥4,600,000、Indirect Cost: ¥1,380,000)
Fiscal Year 2021: ¥5,720,000 (Direct Cost: ¥4,400,000、Indirect Cost: ¥1,320,000)
Fiscal Year 2020: ¥5,980,000 (Direct Cost: ¥4,600,000、Indirect Cost: ¥1,380,000)
Keywordsフィロウイルス / エボラウイルス / マールブルグウイルス / 医薬分子設計 / 抗ウイルス薬 / 分子間相互作用 / 分子動力学 / 立体構造 / ペプチド / 分子動力学シミュレーション / インシリコ創薬 / 蛋白質間相互作用 / 分子設計 / 相互作用解析 / 生体生命情報学
Outline of Research at the Start

エボラウイルス病等のフィロウイルス感染症に対する治療薬の開発が望まれている。しかし、フィロウイルスは最も危険度の高いウイルスとして位置づけられ、感染性ウイルスは高度安全実験(BSL4)施設でしか扱えない。このため、一部の機関でしか研究ができず、フィロウイルス全体に効果のある抗ウイルス薬の探索は十分に行われていない。本研究では、計算機解析と感染性ウイルスを用いない実験系を有機的に連携させ、汎フィロウイルス治療薬開発に資する研究基盤の構築を試みる。

Outline of Final Research Achievements

This study aimed to develop widely effective antivirals against multiple filovirus species by combining computational and experimental methods. Herein, potential common target sites for antiviral drug design among filovirus species were identified. As an example, we computationally constructed the complex structures between the surface glycoprotein (GP) of several filovirus species and their endosomal receptor (NPC1), analyzing their molecular interaction. Our results suggest that the binding site of NPC1 present in GPs might be a potential target site for broad-spectrum antivirals against multiple filovirus species.

Academic Significance and Societal Importance of the Research Achievements

フィロウイルスに含まれるエボラおよびマールブルグウイルスは、ヒトに致死率の高い感染症を引き起こす。しかし、これまで治療薬研究はザイールエボラウイルス種が主対象であり、フィロウイルス全般に効果のある抗ウイルス薬の探索は十分に行われていない。本研究で開発したインシリコおよび実験的手法や、本研究で予測・同定したフィロウイルスに共通の創薬標的部位に関する知見は、今後の汎フィロウイルス治療薬開発研究を支える重要な基盤となることが期待される。

Report

(4 results)
  • 2023 Final Research Report ( PDF )
  • 2022 Annual Research Report
  • 2021 Annual Research Report
  • 2020 Annual Research Report
  • Research Products

    (8 results)

All 2023 2022 2021

All Journal Article (6 results) (of which Int'l Joint Research: 2 results,  Peer Reviewed: 5 results,  Open Access: 4 results) Presentation (2 results)

  • [Journal Article] Structural and Energetic Basis for Differential Binding of Ebola and Marburg Virus Glycoproteins to a Bat-Derived Niemann-Pick C1 Protein2023

    • Author(s)
      Igarashi Manabu、Hirokawa Takatsugu、Takada Ayato
    • Journal Title

      The Journal of Infectious Diseases

      Volume: 228 Issue: Supplement_7 Pages: S479-S487

    • DOI

      10.1093/infdis/jiad120

    • Related Report
      2022 Annual Research Report
    • Peer Reviewed / Int'l Joint Research
  • [Journal Article] Structural insight into Marburg virus nucleoprotein?RNA complex formation2022

    • Author(s)
      Fujita-Fujiharu Yoko、Sugita Yukihiko、Takamatsu Yuki、Houri Kazuya、Igarashi Manabu、Muramoto Yukiko、Nakano Masahiro、Tsunoda Yugo、Taniguchi Ichiro、Becker Stephan、Noda Takeshi
    • Journal Title

      Nature Communications

      Volume: 13 Issue: 1 Pages: 1-9

    • DOI

      10.1038/s41467-022-28802-x

    • Related Report
      2021 Annual Research Report
    • Peer Reviewed / Open Access / Int'l Joint Research
  • [Journal Article] 特集 グローバル時代の新興再興感染症への科学的アプローチ Ⅲ.デング・ジカ・SFTS・出血熱へのアプローチ タンパク質の立体構造情報を活用した抗フィロウイルス薬の探索2021

    • Author(s)
      五十嵐 学
    • Journal Title

      生体の科学

      Volume: 72 Issue: 4 Pages: 321-325

    • DOI

      10.11477/mf.2425201376

    • ISSN
      0370-9531, 1883-5503
    • Year and Date
      2021-08-15
    • Related Report
      2021 Annual Research Report
  • [Journal Article] Structural Insights into the Interaction of Filovirus Glycoproteins with the Endosomal Receptor Niemann-Pick C1: A Computational Study2021

    • Author(s)
      Igarashi Manabu、Hirokawa Takatsugu、Takadate Yoshihiro、Takada Ayato
    • Journal Title

      Viruses

      Volume: 13 Issue: 5 Pages: 913-913

    • DOI

      10.3390/v13050913

    • Related Report
      2021 Annual Research Report
    • Peer Reviewed / Open Access
  • [Journal Article] Functional Importance of Hydrophobic Patches on the Ebola Virus VP35 IFN-Inhibitory Domain2021

    • Author(s)
      Kasajima N、Matsuno K、Miyamoto H、Kajihara M、Igarashi M、Takada A
    • Journal Title

      Viruses

      Volume: 13 Issue: 11 Pages: 2316-2316

    • DOI

      10.3390/v13112316

    • Related Report
      2021 Annual Research Report
    • Peer Reviewed / Open Access
  • [Journal Article] Time-Series Trend of Pandemic SARS-CoV-2 Variants Visualized Using Batch-Learning Self-Organizing Map for Oligonucleotide Compositions2021

    • Author(s)
      Abe Takashi、Furukawa Ryuki、Iwasaki Yuki、Ikemura Toshimichi
    • Journal Title

      Data Science Journal

      Volume: 20 Issue: 1 Pages: 29-29

    • DOI

      10.5334/dsj-2021-029

    • Related Report
      2021 Annual Research Report
    • Peer Reviewed / Open Access
  • [Presentation] マールブルグウイルス 核タンパク質-RNA複合体の構造解析2021

    • Author(s)
      藤田陽子、杉田征彦、髙松由基、祝部和也、五十嵐学、角田優伍、村本裕紀子、中野雅博、野田岳志
    • Organizer
      第68回日本ウイルス学会学術集会
    • Related Report
      2021 Annual Research Report
  • [Presentation] Niemann-Pick C1のループ構造由来環状ペプチドによるフィロウイルス侵入阻害効果2021

    • Author(s)
      高橋侑嗣、高舘佳弘、宮本洋子、梶原将大、五十嵐学、高田礼人
    • Organizer
      第68回日本ウイルス学会学術集会
    • Related Report
      2021 Annual Research Report

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Published: 2020-04-28   Modified: 2025-01-30  

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