ヒトノロウイルス感受性細胞の樹立とレセプター探索

• 研究課題/領域番号: 15H04738
• 研究種目: 基盤研究(B)
• 配分区分: 補助金
• 応募区分: 一般
• 研究分野: ウイルス学
• 研究機関: 北里大学 (2016-2018); 国立感染症研究所 (2015)
• 研究代表者: 片山 和彦 北里大学, 感染制御科学府, 教授 (60342903)
• 研究分担者: 中西 章 国立研究開発法人国立長寿医療研究センター, 老化制御研究部, 室長 (60397049)
• 研究期間 (年度): 2015-04-01 – 2019-03-31
• 研究課題ステータス: 完了 (2018年度)
• 配分額: 17,160千円 (直接経費: 13,200千円、間接経費: 3,960千円); 2018年度: 4,160千円 (直接経費: 3,200千円、間接経費: 960千円); 2017年度: 4,160千円 (直接経費: 3,200千円、間接経費: 960千円); 2016年度: 4,160千円 (直接経費: 3,200千円、間接経費: 960千円); 2015年度: 4,680千円 (直接経費: 3,600千円、間接経費: 1,080千円)
• キーワード: ノロウイルス / レセプター / CRISPR/Cas9 / ホモログ / MNV / HuNoV / CD300lf, ld / ヒト腸管オルガノイド / HuNoV感受生細胞mRNAライブラリー / トランスクリプトームサブトラクション / ヒトノロウイルス / 感受性細胞 / 増殖培養系 / ネズミノロウイルス / CD300lf, CD300ld / ヒトノロウイルス感受性細胞 / mRNAトランスクリプトーム解析 / 感受生細胞 / ノロウイルスレセプター / ノロウイルス感受生細胞 / ノロウイルス感染モデル動物 / ヒト・マウスキメラノロウイルス / オルガノイド

研究成果の概要

ヒトに感染するノロウイルス（HNV）のレセプターを同定するため、株化培養細胞（RAW264.7)で培養増殖させることが可能なネズミノロウイルス（MNV）を用いてMNVのレセプターを同定した。RAW264.7細胞のCRISPR/Cas9システムを用いてランダムノックアウトし、ゲノムノックアウトによってMNV非感受性となった細胞のノックアウトされた遺伝子を調べることで、MNVレセプターCD300lf, CD300ldを同定した。ヒト腸管オルガノイドを2D培養し、十分に分化誘導を行うことで、HNVを高効率に培養増殖可能な系を構築した。MNVレセプターのヒトホモログは、HNVレセプターでは無かった。

研究成果の学術的意義や社会的意義

MNVのレセプター分子CD300lfとCD300ldを発見した。CD300lfとCD300ldのヒトホモログはHNVのレセプターとして機能しなかった。HNVは 組織血液型抗原、MNVはシアル酸など、糖鎖がレセプターだと考えられていた。しかし、本研究でMNVレセプターが膜タンパク質であることが明らかになったことで、HNVレセプターが膜タンパク質である可能性が急浮上することになった。さらに、ヒト腸管上皮の構造を試験管内で再現可能なオルガノイドの平板培養技術の開発に成功したことにより、HNVの感染感受生細胞を再現性良く作出することが可能となり、HNVレセプター探求に新たな道を開いた。

研究成果

• [雑誌論文] ノロウイルス総説 (2019)
  • 著者名/発表者名: 片山和彦
  • 雑誌名: 感染制御と予防衛生 巻: 3 ページ: 4-11
  • 査読あり
• [雑誌論文] A Genetic Determinant of Norovirus for Susceptibility to Free Chlorine (2018)
  • 著者名/発表者名: Andri Rachmadi, Masaaki Kitajima, Kozo Watanabe, Sakiko Yaegashi, Joeselle Serrana, Arata Nakamura, Toyoko Nakagomi, Osamu Nakagomi, Kazuhiko Kazuhiko Katayama, Satoshi Okabe, and Daisuke Sano
  • 雑誌名: Applied and Environmental Microbiology 巻: 印刷中 号: 13
  • DOI: 10.1128/aem.00244-18
  • 査読あり / オープンアクセス
• [雑誌論文] 院内・施設内感染症に関わる胃腸炎ウイルス (2018)
  • 著者名/発表者名: 片山和彦
  • 雑誌名: 感染制御と予防衛生 巻: 2 ページ: 66-72
  • 査読あり
• [雑誌論文] Viral population changes during murine norovirus propagation in RAW 264.7 cells. (2017)
  • 著者名/発表者名: 7.Kitamoto T, Takai-Todaka R, Kato A, Kanamori K, Takagi H, Yoshida K, Katayama K, Nakanishi A.
  • 雑誌名: Front Microbiol. 巻: 8 ページ: 1091-1091
  • 査読あり
• [雑誌論文] Effects of disinfectants against norovirus virus-like particles predict norovirus inactivation. (2016)
  • 著者名/発表者名: Sato J, Miki M, Kubota H, Hitomi J, Tokuda H, Takai-Todaka R and Katayama K.
  • 雑誌名: Microbiol Immunol 巻: 60 ページ: 609-616
  • NAID: 40020945581
  • 査読あり / 謝辞記載あり
• [雑誌論文] Complete Genome Sequence of a Recombinant GII.P16-GII.4 Norovirus Detected in Kawasaki City, Japan, 2016. (2016)
  • 著者名/発表者名: Matsushima Y, Shimizu T, Ishikawa M, Komane A, Okabe N, Ryo A, Kimura H, Katayama K, and Shimizu H.
  • 雑誌名: Genome Announcements 巻: 4
  • 査読あり / 謝辞記載あり
• [雑誌論文] Functional receptor molecules CD300lf and CD300ld enable murine norovirus to internalize into host cells. (2016)
  • 著者名/発表者名: Haga K, Fujimoto A, Takai-Todaka R, Miki M, Doan Y. H, Murakami K, Yokoyama M, Murata M, Nakanishi A, and Katayama K.
  • 雑誌名: Proc Natl Acad Sci U S A 巻: 113(41)
  • 査読あり / オープンアクセス / 謝辞記載あり
• [雑誌論文] Molecular evolution of the capsid gene in human norovirus genogroup II. (2016)
  • 著者名/発表者名: Kobayashi M, Matsushima Y, Motoya T, Sakon N, Shigemoto N, Okamoto-Nakagawa R, Nishimura K, Yamashita Y, Kuroda M, Saruki N, Ryo A, Saraya T, Morita Y, Shirabe K, Ishikawa M, Takahashi T, Shinomiya H, Okabe N, Nawasawa K, Suzuki Y, Katayama K, Kimura H.
  • 雑誌名: Sci Rep. 巻: 7,6 号: 1 ページ: 29400-29400
  • DOI: 10.1038/srep29400
  • 査読あり / オープンアクセス / 謝辞記載あり
• [雑誌論文] Examination of a plasmid-based reverse genetics system for human astrovirus. (2015)
  • 著者名/発表者名: Chapellier B, Tange S, Tasaki H, Yoshida K, Zhou Y, Sakon N, Katayama K, Nakanishi A.
  • 雑誌名: Microbiol Immunol. 巻: 59 号: 10 ページ: 586-596
  • DOI: 10.1111/1348-0421.12317
  • 査読あり / オープンアクセス / 国際共著 / 謝辞記載あり
• [雑誌論文] Molecular Evolution of the Capsid Gene in Norovirus Genogroup I. (2015)
  • 著者名/発表者名: Kobayashi M, Yoshizumi S, Kogawa S, Takahashi T, Ueki Y, Shinohara M, Mizukoshi F, Tsukagoshi H, Sasaki Y, Suzuki R, Shimizu H, Iwakiri A, Okabe N, Shirabe K, Shinomiya H, Kozawa K, Kusunoki H, Ryo A, Kuroda M, Katayama K, Kimura H.
  • 雑誌名: Sci Rep. 巻: 5 号: 1 ページ: 13806-13806
  • DOI: 10.1038/srep13806
  • 査読あり / オープンアクセス / 国際共著 / 謝辞記載あり
• [学会発表] Study of norovirus infection mechanism (2018)
  • 著者名/発表者名: Kazuhiko Katayama, Reiko Takai-Todaka, Chihong Song, Motohiro Miki, Akira Fujimoto, Masaru Yokoyama, Naoyuki Miyazaki, Kenji Iwasaki, and Kazuyoshi Murata.
  • 学会等名: 第66回日本ウイルス学会学術集会
• [学会発表] Selective pressure of free chlorine disinfection on murine norovirus (2018)
  • 著者名/発表者名: Andri Taruna Rachmadi，Masaaki Kitajima，Kozo Watanabe，Sakiko Yaegashi， Joeselle Serrana，Arata Nakamura，Toyoko Nakagomi，Osamu Nakagomi， Kazuhiko Katayama，Satoshi Okabe，Daisuke Sano.
  • 学会等名: 第66回日本ウイルス学会学術集会
• [学会発表] Possible alternative: Mechanism of bile-requiring GII.3 human norovirus replication in human intestinal enteroids (2018)
  • 著者名/発表者名: Kosuke Murakami, Victoria R. Tenge, Umesh Karandikar, Sasirekha Ramani, Khalil Ettayebi, Xi-Lei Zeng, Sue E. Crawford, Kazuhiko Katayama, Robert L. Atmar, Mary K. Estes.
  • 学会等名: 第66回日本ウイルス学会学術集会
• [学会発表] Capsid structure of murine norovirus revealed by cry-electron microscopy (2018)
  • 著者名/発表者名: Song C, Todaka R, Haga K, Fujimoto A, Yokoyama M, Miyazaki N, Iwasaki K, Katayama K, Murata K.
  • 学会等名: 生物物理学会
• [学会発表] Study of norovirus virion structure and new antigen delivery system (2018)
  • 著者名/発表者名: Katayama K., Takai-Todaka R., Song C., Miki M., Fujimoto A., Yokoyama M., Miyazaki N., Iwasaki K., Murata K.
  • 学会等名: U.S.-Japan Cooperative Medical Sciences Program (USJCMSP) 20th International Conference on Emerging Infectious Diseases in the Pacific Rim
  • 国際学会
• [学会発表] Study of norovirus infection mechanism (2018)
  • 著者名/発表者名: Katayama K., Takai-Todaka R., Song C., Miki M., Fujimoto A., Yokoyama M., Miyazaki N., Iwasaki K., Murata K.
  • 学会等名: U.S.-Japan Cooperative Medical Sciences Program (USJCMSP) 20th International Conference on Emerging Infectious Diseases in the Pacific Rim
  • 国際学会
• [学会発表] Towards development of a human norovirus culture system (2018)
  • 著者名/発表者名: Fujimoto A., Takai-Todaka R., Sugimoto S., Matano M., Sato T., Katayama K.
  • 学会等名: U.S.-Japan Cooperative Medical Sciences Program (USJCMSP) 20th International Conference on Emerging Infectious Diseases in the Pacific Rim
  • 国際学会
• [学会発表] ノロウイルス研究の最前線 (2017)
  • 著者名/発表者名: 片山和彦
  • 学会等名: 日本獣医師学会
  • 発表場所: 金沢
  • 年月日: 2017-02-24
  • 招待講演
• [学会発表] Identification of the functional receptor for murine noro virus (2017)
  • 著者名/発表者名: Kazuhiko Katayama
  • 学会等名: The 2017 Japan-NIH Joint symposium
  • 発表場所: 仙台
  • 年月日: 2017-02-15
  • 国際学会 / 招待講演
• [学会発表] Cultivation of human norovirus using human duodenal enteroids. (2016)
  • 著者名/発表者名: Akira Fujimoto, Kei Haga, Shinya Sugimoto, Toshiro Sato, Yen Hai Doan, Motohiro Miki, Reiko Takai-Todaka, and Kazuhiko Katayama.
  • 学会等名: 日本ウイルス学会
  • 発表場所: 札幌
  • 年月日: 2016-10-23
• [学会発表] Identification of the functional receptor for murine norovirus (2016)
  • 著者名/発表者名: Kei Haga, Akira Fujimoto, Yen Hai Doan, Reiko Takai-Todaka, Motohiro Miki, Kosuke Murakami, Masaru Youkoma, Kazuyoshi Murata, Akira Nakanishi and Kazuhiko Katayama.
  • 学会等名: 日本ウイルス学会
  • 発表場所: 札幌
  • 年月日: 2016-10-23
• [学会発表] Cultivation of human norovirus using human duodenal organoids. (2016)
  • 著者名/発表者名: Akira Fujimoto, Kei Haga, Shinya Sugimoto, Toshiro Sato, Yen Hai Doan, Motohiro Miki, Reiko Takai-Todaka, and Kazuhiko Katayama.
  • 学会等名: 6th international Calicivirus Conference
  • 発表場所: Savannah, GA, USA
  • 年月日: 2016-10-09
  • 国際学会
• [学会発表] Identification of the functional receptor for murine norovirus (2016)
  • 著者名/発表者名: Kei Haga, Akira Fujimoto, Yen Hai Doan, Reiko Takai-Todaka, Motohiro Miki, Kosuke Murakami, Masaru Youkoma, Kazuyoshi Murata, Akira Nakanishi and Kazuhiko Katayama.
  • 学会等名: 6th international Calicivirus Conference
  • 発表場所: Savannah, GA, USA
  • 年月日: 2016-10-09
  • 国際学会
• [学会発表] Norovirus Special Workshop (2016)
  • 著者名/発表者名: Kazuhiko Katayama
  • 学会等名: 5th International Society for Food and Environmental Virology
  • 発表場所: 草津
  • 年月日: 2016-09-13
  • 国際学会 / 招待講演
• [学会発表] Development of norovirus in cell replication efficiency monitoring system based on reverse genetics system (2015)
  • 著者名/発表者名: 戸高玲子、村上耕介、朴英斌、吉田和央、中西章、片山和彦
  • 学会等名: 日本分子生物学会
  • 発表場所: 神戸ポートアイランド
  • 年月日: 2015-12-01
• [学会発表] Functional Analysis of Human Norovirus RNA-dependent RNA Polymerase (2015)
  • 著者名/発表者名: 朴英斌、戸高玲子、芳賀慧、下池貴志、福士秀悦、染谷雄一、横山勝、佐藤裕徳、河合文啓、朴三用、片山和彦
  • 学会等名: 日本ウイルス学会
  • 発表場所: 福岡
  • 年月日: 2015-11-22
• [図書] 決定版 オルガノイド実験スタンダード (2019)
  • 著者名/発表者名: 佐藤 俊朗、武部 貴則、永樂 元次
  • 総ページ数: 368
  • 出版者: 羊土社
  • ISBN: 9784758122399
• [図書] ワクチン (2018)
  • 著者名/発表者名: 日本ワクチン学会
  • 総ページ数: 376
  • 出版者: 朝倉書店
  • ISBN: 9784254301151
• [図書] ウイルス検査法 (2018)
  • 著者名/発表者名: 日本臨床ウイルス学会
  • 総ページ数: 382
  • 出版者: 春恒社
  • ISBN: 9784915698132
• [産業財産権] ヒト下痢症ウイルスの感染・増殖培養用２Ｄオルガノイド及びその使用 (2017)
  • 発明者名: 佐藤俊朗、片山和彦 他
  • 権利者名: 佐藤俊朗、片山和彦 他
  • 産業財産権種類: 特許
  • 産業財産権番号: 2016-163711
  • 出願年月日: 2017
  • 外国
• [産業財産権] ノロウイルスが増殖可能な遺伝子組換え培養細胞、及び、その用途 (2016)
  • 発明者名: 平成28年2月2日
  • 権利者名: 平成28年2月2日
  • 産業財産権種類: 特許
  • 出願年月日: 2016-02-02