内因性免疫を軸としたウイルス性脳炎の解析と低侵襲性治療基盤の構築

• 研究課題/領域番号: 21K19498
• 研究種目: 挑戦的研究(萌芽)
• 配分区分: 基金
• 審査区分: 中区分54:生体情報内科学およびその関連分野
• 研究機関: 東京大学
• 研究代表者: 加藤 哲久 東京大学, 医科学研究所, 准教授 (40581187)
• 研究期間 (年度): 2021-07-09 – 2024-03-31
• 研究課題ステータス: 交付 (2022年度)
• 配分額: 6,500千円 (直接経費: 5,000千円、間接経費: 1,500千円); 2022年度: 3,250千円 (直接経費: 2,500千円、間接経費: 750千円); 2021年度: 3,250千円 (直接経費: 2,500千円、間接経費: 750千円)
• キーワード: 単純ヘルペスウイルス / 抵抗性因子 / 回避機構 / 脳炎 / AAVベクター / ヘルペス脳炎 / 1型インターフェロン応答 / アデノ随伴ウイルスベクター

研究開始時の研究の概要

本申請課題では、長年、謎であった健常人におけるHSV脳炎の抑制機構と、1型IFN経路の機能低下時に、なぜ脳炎が引き起こされるのかを、遺伝子組換えHSVと宿主遺伝子KOマウスを併用した実験系を駆使し紐解いた後、血液脳関門透過型アデノ随伴ウイルスベクターを導入することで、低侵襲性に内因性免疫の抑制解除するという新たなアプローチによる新規HSV脳炎治療法の提案・確立を試みる。

研究実績の概要

単純ヘルペスウイルス(HSV)が引き起こす脳炎は、予後不良な疾患である(N Engl J Med. 379:557-66. [2018])。HSV脳炎(HSE)は、中枢神経系組織(CNS)という特殊な環境における炎症反応であり、その抑制には1型インターフェロン(1型IFN)応答が極めて重要であることが解明されている。HSVの感染者は膨大であるにも関わらず、HSEを発症する患者数はごく僅かであることからも、健常人においてHSEの発症を抑制している宿主因子(=HSV脳炎抑制を司る内因性免疫の実態)が存在し、この未同定の抵抗性因子と1型IFN経路の相関関係が、HSEの発症を制御していることが容易に想像される。しかしながら、この抵抗性因子や、抵抗性因子と1型IFN経路の相関関係は全く不明である。昨年、本研究では、HSE抵抗性因子を同定したことから、本年度は、(i) 解明した抵抗性因子と1型IFN経路の関係の解明、(ii) さらに、アデノ随伴ウイルスベクターAAVベクターを用いたCNSにおける内因性免疫(=HSV増殖に対する生体防御機構である抵抗性因子)の活性化による、マウスモデルにおけるHSEの治療方法の確立を試みるという2点を目標とした。(i)に関して、IFNAR1 KOマウスを用い、昨年度、同定したHSE抵抗性因子と1型IFN経路の相関関係の検証を実施したところ、両者は独立事象であることが明らかとなった。(ii)に関して、昨年度、作出したAAVベクターを用いて、致死量のHSV脳内接種マウスの致死を抑制可能か検証したところ、AAVベクターにより、昨年度、同定したHSE抵抗性因子依存的に、HSV脳内接種マウスの死亡率が有意に低下することが明らかとなった。

現在までの達成度 (区分)

2: おおむね順調に進展している

理由

本研究は、当初、(i) HSE抵抗性因子の同定、(ii) 同定した抵抗性因子と1型IFN経路の関係の解明、(iii) さらに、アデノ随伴ウイルスベクターAAVベクターを用いたCNSにおける内因性免疫(=HSV増殖に対する生体防御機構である抵抗性因子)の活性化による、マウスモデルにおけるHSE治療を試みるという3点を目標としていた。(i)および(iii)に関しては、現在までに当初の目標を達成する知見が得られたことから、本研究はおおむね順調に進展していると判断できると考えられる。しかしながら、(ii)に関しては、同定した抵抗性因子は、1型IFN経路とは独自して機能することが明らかとなった。したがって、1型IFN経路の下流で、HSE抵抗性因子として機能する宿主因子は、本研究で同定されたHSE抵抗性因子とは全く別に存在することが明らかとなり、さらなる研究の必要性が生じたことから、本研究は、当初の計画以上に進展しているとは言い難いと考えられる。

今後の研究の推進方策

同定したHSE抵抗性因子に関しては、(i) 如何なる分子メカニズムでHSEを阻害するのか、(ii) また、中枢神経系組織のどういった細胞腫において機能しているのかを順次解明していく。具体的には、(i)に関しては、in vivoにおける解析のみならず、再構築系を用いた解析を駆使することで、詳細な分子メカニズムの解明を目指す。(ii)に関しては、中枢神経系組織を構成する神経系細胞とグリア細胞を、分離するシステムを導入することで、ex vivoサンプルを用いた解析を試みることで、従来のHSE研究では未解明であった脳内の細胞腫ごとの子孫ウイルス産生量に着目する予定である。
未同定の1型IFN経路の下流で、HSE抵抗性因子として機能する分子の探索に関しては、アストロサイトが作用部位であるという報告に従い、ex vivoサンプルを用いた解析系を利用することで、HSV感染マウスの脳よりアストロサイトを分離・オミックス解析を実施することで、さらなるHSE抵抗性因子の探索を試みる予定である。

研究成果

• [雑誌論文] STING signalling is terminated through ESCRT-dependent microautophagy of vesicles originating from recycling endosomes. (2023)
  • 著者名/発表者名: Kuchitsu Y, Mukai K, Uematsu R, Takaada Y, Shinojima A, Shindo R, Shoji T, Hamano S, Ogawa E, Sato R, Miyake K, Kato A, Kawaguchi Y, Nishitani-Isa M, Izawa K, Nishikomori R, Yasumi T, Suzuki T, Dohmae N, Uemura T, Barber GN, Arai H, Waguri S, Taguchi T.
  • 雑誌名: Nature Cell Biology 巻: 25 号: 3 ページ: 453-466
  • DOI: 10.1038/s41556-023-01098-9
  • 査読あり / オープンアクセス / 国際共著
• [雑誌論文] Redundant and Specific Roles of A-Type Lamins and Lamin B Receptor in Herpes Simplex Virus 1 Infection (2022)
  • 著者名/発表者名: Takeshima Kosuke、Maruzuru Yuhei、Koyanagi Naoto、Kato Akihisa、Kawaguchi Yasushi
  • 雑誌名: Journal of Virology 巻: 96 号: 24
  • DOI: 10.1128/jvi.01429-22
  • 査読あり / オープンアクセス
• [雑誌論文] Role of the orphan transporter SLC35E1 in the nuclear egress of herpes simplex virus 1 (2022)
  • 著者名/発表者名: Fumio Maeda, Akihisa Kato, Kosuke Takeshima, Misato Shibazaki, Ryota Sato, Takuma Shibata, Kensuke Miyake, Hiroko Kozuka-Hata, Masaaki Oyama, Eigo Shimizu, Seiya Imoto, Satoru Miyano, Shungo Adachi, Tohru Natsume, Koh Takeuchi, Yuhei Maruzuru, Naoto Koyanagi, Jun Arii, Yasushi Kawaguchi
  • 雑誌名: Journal of Virology 巻: - 号: 10 ページ: 10-10
  • DOI: 10.1128/jvi.00306-22
  • 査読あり / オープンアクセス
• [雑誌論文] Role of the Arginine Cluster in the Disordered Domain of Herpes Simplex Virus 1 UL34 for the Recruitment of ESCRT-III for Viral Primary Envelopment (2022)
  • 著者名/発表者名: Arii Jun、Takeshima Kosuke、Maruzuru Yuhei、Koyanagi Naoto、Nakayama Yoshitaka、Kato Akihisa、Mori Yasuko、Kawaguchi Yasushi
  • 雑誌名: Journal of Virology 巻: 96 号: 2
  • DOI: 10.1128/jvi.01704-21
  • 査読あり / オープンアクセス
• [雑誌論文] Role of the DNA Binding Activity of Herpes Simplex Virus 1 VP22 in Evading AIM2-Dependent Inflammasome Activation Induced by the Virus (2020)
  • 著者名/発表者名: Maruzuru Yuhei、Koyanagi Naoto、Kato Akihisa、Kawaguchi Yasushi
  • 雑誌名: Journal of Virology 巻: 95 号: 5
  • DOI: 10.1128/jvi.02172-20
  • 査読あり / オープンアクセス
• [雑誌論文] Prohibitin-1 Contributes to Cell-to-Cell Transmission of Herpes Simplex Virus 1 via the MAPK/ERK Signaling Pathway (2020)
  • 著者名/発表者名: Watanabe Mizuki、Arii Jun、Takeshima Kosuke、Fukui Ayano、Shimojima Masayuki、Kozuka-Hata Hiroko、Oyama Masaaki、Minamitani Takeharu、Yasui Teruhito、Kubota Yuji、Takekawa Mutsuhiro、Kosugi Isao、Maruzuru Yuhei、Koyanagi Naoto、Kato Akihisa、Mori Yasuko、Kawaguchi Yasushi
  • 雑誌名: Journal of Virology 巻: 95 号: 3
  • DOI: 10.1128/jvi.01413-20
  • 査読あり / オープンアクセス
• [学会発表] HSV-1遺伝子発現量を指標とした子孫ウイルス産生量の定量的解析 (2022)
  • 著者名/発表者名: 野邊萌香, 丸鶴雄平, 竹島功高, 小栁直人, 加藤哲久, 川口寧
  • 学会等名: 第35回ヘルペスウイルス研究会
• [学会発表] HSV-1感染細胞におけるウイルス遺伝子発現不均一性の解析 (2022)
  • 著者名/発表者名: 丸鶴雄平, 竹島功高, 小栁直人, 加藤哲久, 鈴木穣, 川口寧
  • 学会等名: 第35回ヘルペスウイルス研究会
• [学会発表] 単純ヘルペスウイルス1型エンベロープタンパク質における糖鎖修飾の機能解析 (2022)
  • 著者名/発表者名: 福井文望, 丸鶴雄平, 野邊萌香, 岩田修治, 小栁直人, 竹島功高, 加藤哲久, 川口寧
  • 学会等名: 第35回ヘルペスウイルス研究会
• [学会発表] Lamin A/Cは単純ヘルペスウイルス1型のウイルス増殖を制御する (2022)
  • 著者名/発表者名: 竹島功高, 岩田修治, 江藤由佳, 有井潤, 丸鶴雄平, 小栁直人, 加藤哲久, 川口寧
  • 学会等名: 第35回ヘルペスウイルス研究会
• [学会発表] HSV-1 De-envelopmentにおけるトランスポーターSLC35E1の役割 (2022)
  • 著者名/発表者名: 前田史雄, 加藤哲久, 竹島功高, 柴崎美里, 丸鶴雄平, 小栁直人, 有井潤, 川口寧
  • 学会等名: 第35回ヘルペスウイルス研究会
• [学会発表] HSV-1非標準的遺伝子のさらなる解読と新規virion構成因子UL31.6の性状解析 (2022)
  • 著者名/発表者名: 加藤哲久, 岩崎亮二, 竹島功高, 中山佳尚, 淡中崇徳, 丸鶴雄平, 小栁直人, 川野秀一, 川口寧
  • 学会等名: 第35回ヘルペスウイルス研究会
• [学会発表] 進化上保存されるHSV-1 UL7残基におけるリン酸化制御機構の生物学的意義 (2022)
  • 著者名/発表者名: 淡中崇徳, 竹島功高, 丸鶴雄平, 小栁直人, 加藤哲久, 川口寧
  • 学会等名: 第35回ヘルペスウイルス研究会
• [学会発表] ケミカル・プロテオミクスによる単純ヘルペスウイルス1型がコードする新規神経病原性因子のさらなる同定 (2022)
  • 著者名/発表者名: 加藤哲久, 岩崎亮二, 竹島功高, 中山佳尚, 淡中崇徳, 丸鶴雄平, 小栁直人, 川野 秀一, 川口寧
  • 学会等名: 第69回日本ウイルス学会学術集会
• [学会発表] 単純ヘルペスウイルス1型 glycoprotein Bの N型糖鎖修飾はウイルスの神経病原性とヒト中和抗体からの回避に寄与する (2022)
  • 著者名/発表者名: 福井文望, 丸鶴雄平, 野邊萌香, 岩田修治, 小栁直人, 竹島功高, 加藤哲久, 川口寧
  • 学会等名: 第69回日本ウイルス学会学術集会
• [学会発表] HSV-1 UL7の根幹的機能発現を司るリン酸化制御機構の解明 (2022)
  • 著者名/発表者名: 淡中崇徳, 竹島功高, 岩崎亮二, 丸鶴雄平, 小栁直人, 加藤哲久, 川口寧
  • 学会等名: 第69回日本ウイルス学会学術集会
• [学会発表] HSV-1の感染不均一性を司る要因の解明 (2022)
  • 著者名/発表者名: 丸鶴雄平, 竹島功高, 小栁直人, 加藤哲久, 鈴木穣, 川口寧
  • 学会等名: 第69回日本ウイルス学会学術集会
• [学会発表] 感染の不均一性を利用した HSV-1増殖機構の解析 (2022)
  • 著者名/発表者名: 野邊萌香, 丸鶴雄平, 竹島功高, 小栁直人, 加藤哲久, 川口寧
  • 学会等名: 第69回日本ウイルス学会学術集会
• [学会発表] Hela細胞における単純ヘルペスウイルス1型のウイルス増殖に関与するLamin A/Cの役割 (2022)
  • 著者名/発表者名: 竹島功高, 岩田修治, 江藤由佳, 有井潤, 丸鶴雄平, 小栁直人, 加藤哲久, 川口寧
  • 学会等名: 第69回日本ウイルス学会学術集会
• [学会発表] ケミカル・プロテオミクス解析を駆使した単純ヘルペスウイルス1型がコードする新規神経病原性因子の同定 (2021)
  • 著者名/発表者名: 加藤哲久, 足達俊吾, 川野秀一, 夏目徹, 川口寧
  • 学会等名: 第68回日本ウイルス学会学術集会
• [学会発表] 単純ヘルペスウイルス1型エンベロープ糖タンパク質における特定の糖鎖修飾はウイルスの病態発現に寄与する (2021)
  • 著者名/発表者名: 福井文望, 丸鶴雄平, 野邊萌香, 小栁直人, 竹島功高, 加藤哲久, 川口寧
  • 学会等名: 第68回日本ウイルス学会学術集会
• [学会発表] 単純ヘルペスウイルスVP22のDNA結合能はウイルス感染によって誘導されるAIM2 inflammasome活性化からの回避に必須である (2021)
  • 著者名/発表者名: 丸鶴雄平, 小栁直人, 加藤哲久, 川口寧
  • 学会等名: 第68回日本ウイルス学会学術集会
• [学会発表] Elucidation of the role of specific glycosylation of a herpes simplex virus 1 glycoprotein in viral pathogenesis using a novel viral genetic modification syste (2021)
  • 著者名/発表者名: Ayano Fukui, Yuhei Maruzuru, Moeka Nobe, Naoto Koyanagi, Kosuke Takeshima, Akihisa Kato, Yasushi Kawaguchi
  • 学会等名: 第19回あわじ感染と免疫国際フォーラム / The Neo-Virology Symposium
  • 国際学会
• [学会発表] 単純ヘルペスウイルスの 神経病原性制御機 (2021)
  • 著者名/発表者名: 加藤哲久, 川口寧
  • 学会等名: 第25回日本神経感染症学会総会
  • 招待講演
• [備考]
  • URL: https://www.ims.u-tokyo.ac.jp/Kawaguchi-lab/KawaguchiLabTop.html
• [備考] 東京大学医科学研究所 感染・免疫部門 ウイルス病態制御分野
  • URL: http://www.ims.u-tokyo.ac.jp/Kawaguchi-lab/KawaguchiLabTop.html