新興ヘニパウイルスの免疫回避能とそれに基づく新規ワクチンの研究

• 研究課題/領域番号: 23K07921
• 研究種目: 基盤研究(C)
• 配分区分: 基金
• 応募区分: 一般
• 審査区分: 小区分54030:感染症内科学関連
• 研究機関: 滋賀医科大学
• 研究代表者: 北川 善紀 滋賀医科大学, 医学部, 助教 (00444448)
• 研究期間 (年度): 2023-04-01 – 2026-03-31
• 研究課題ステータス: 交付 (2023年度)
• 配分額: 4,680千円 (直接経費: 3,600千円、間接経費: 1,080千円); 2025年度: 1,300千円 (直接経費: 1,000千円、間接経費: 300千円); 2024年度: 1,690千円 (直接経費: 1,300千円、間接経費: 390千円); 2023年度: 1,690千円 (直接経費: 1,300千円、間接経費: 390千円)
• キーワード: ヘニパウイルス / インターフェロン / IFN / 免疫回避 / 抗IFN能 / アクセサリー蛋白質 / ワクチン / パラミクソウイルス / アクセサリータンパク質

研究開始時の研究の概要

新しいヘニパウイルス（新興ヘニパウイルス）が野生動物から相次いで発見されている。発見から日も浅く、性状や病原性については未詳な点も多いが、高病原性のニパウイルスなどと近縁であることから、その病原性発現機構の解明が求められている。いずれのウイルスに対しても有効なワクチンはなく、治療法も開発されていない。
本研究は、新興ヘニパウイルスの蛋白質が備える宿主免疫システムを妨害する能力とその分子機構を明らかにして、その能力を喪失し弱毒化させた新規ワクチンをデザインすることを目的とする。本研究課題によって得られる成果は、ヘニパウイルスの病原性発現の理解につながり、ワクチン開発の基盤を構築すると期待される。

研究実績の概要

本研究は、近年発見された3種類の新興ヘニパウイルス（Mojiang virus、Ghana virus、Cedar virus）を対象に、それぞれのアクセサリー蛋白質が備える宿主インターフェロン（IFN）システムを妨害する能力（抗IFN能）とその分子機構を明らかにし、その能力を喪失させた弱毒ワクチンをデザインすることを目的とした。
ヘニパウイルスのゲノムには、VやW、I、Cタンパク質と呼ばれる複数のアクセサリー蛋白質がコードされ、独特な転写翻訳システムにより発現される。初年となる今年度はまず、これらの遺伝子を人工合成し、それぞれの哺乳動物細胞用発現ベクターを作成した。
これらのアクセサリー蛋白質が備える抗IFN能の全体像を把握するために、RNAウイルスに対してIFNを産生誘導するシグナル伝達経路（IFN産生経路：TLR3経路とRIG-I/MDA5経路、TLR7経路）とIFN応答経路（I型とII型、III型）に対する阻害活性を、再構築系を用いて網羅的に解析した。その結果、Mojiang virusとGhana virusのV蛋白質には共に、RIG-I/MDA5経路とTLR7経路を特異的に阻害する活性が、またMojiang virusのC蛋白質（MojV-C）にはII型IFN応答経路に対する阻害活性が備わることが分かった。
上記活性のうち、MojV-Cの阻害活性は近縁ウイルスでは報告されていない新規の抗IFN能であったことから、その分子学的な阻害機構の解析を行った。II型IFN応答経路には、受容体やチロシンキナーゼ、転写因子などの複数のシグナル分子が関わる。そこで、これらのシグナル分子との相互作用を検討したところ、MojV-Cは転写因子STAT1と特異的に結合することが分かった。これらの結果から、MojV-CはSTAT1を標的としている可能性が示唆された。

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

本年度の研究計画の通り、新興ヘニパウイルスのアクセサリー蛋白質が有する抗IFN能の全容を把握するために、RNAウイルスに対する宿主IFNシステムに対抗する活性を網羅的に解析した。その結果は、「研究実績の概要」に記述したように、ヘニパウイルスのVやC蛋白質の一部に、それぞれIFN産生経路やIFN応答経路を妨害する活性が備わることを確認した。特に、Mojiang virusのC蛋白質（MojV-C）が有する、II型IFN応答経路阻害活性は、これまでに近縁ウイルスでも報告されていない新規活性であったことから、優先的に阻害機構を解析した。その結果、MojV-Cは同経路に関わる転写因子STAT1と特異的に結合することを見いだした。以上の点から、本年度の研究がおおむね順調に進展していると判断される。

今後の研究の推進方策

これまで進めてきたMojV-CによるII型IFN応答経路を阻害する分子機構について、引き続き、より詳細な阻害機構を検討していく。具体的には、他シグナル分子との相互作用や、翻訳後修飾、核移行、プロモータ領域への結合に対する影響などを解析することで、MojV-CがSTAT1に対してどのように作用しているのかを検証する。一方、Mojiang virusとGhana virusのV蛋白質については、RIG-I/MDA5経路とTLR7経路に対する阻害機構がまだ明らかではないため、今後、標的分子の探索などを試みる。
また、当初の研究計画に従って、各アクセサリー蛋白質の抗IFN活性に関わる機能ドメインの探索を行う。抗IFN活性を有するアクセサリー蛋白質の欠損変異体および点変異体を複数作製して、各変異体の抗IFN活性や標的分子との結合能、各シグナル伝達ステップへの影響を調べ、それらの相関性を検討する。この解析によって、各シグナル経路阻害に関わる機能ドメイン（アミノ酸）を同定する予定である。

研究成果

• [雑誌論文] Increased expression of CD38 on endothelial cells in SARS-CoV-2 infection in cynomolgus macaques (2024)
  • 著者名/発表者名: Nguyen Cong Thanh、Nakayama Misako、Ishigaki Hirohito、Kitagawa Yoshinori、Kakino Akemi、Ohno Marumi、Shingai Masashi、Suzuki Yasuhiko、Sawamura Tatsuya、Kida Hiroshi、Itoh Yasushi
  • 雑誌名: Virology 巻: 594 ページ: 110052-110052
  • DOI: 10.1016/j.virol.2024.110052
  • 査読あり / 国際共著
• [雑誌論文] SARS-CoV-2 induces inflammation and intracranial infection through the olfactory epithelium-olfactory bulb pathway in non-human primates (2024)
  • 著者名/発表者名: Shino Shimizu, Misako Nakayama, Cong Thanh Nguyen, Hirohito Ishigaki, Yoshinori Kitagawa, Fumihiko Yasui, Yoshiki Yagi, Tomoe Kusayanagi, Michinori Kohara, Yasushi Itoh, Ichiro Tojima, Hideaki Kouzaki, and Takeshi Shimizu
  • 雑誌名: Journal of Neuroimmunology 巻: 387 ページ: 578288-578288
  • DOI: 10.1016/j.jneuroim.2024.578288
  • 査読あり / オープンアクセス
• [雑誌論文] Complement factor D targeting protects endotheliopathy in organoid and monkey models of COVID-19 (2023)
  • 著者名/発表者名: Kawakami E,Saiki N,Yoneyama Y,Moriya C,Maezawa M,Kawamura S,Kinebuchi A,Kono T,Funata M,Sakoda A,Kondo S,Ebihara T,Matsumoto H,Togami Y,Ogura H,Sugihara F,Okuzaki D,Kojima T,Deguchi S,Vallee S,McQuade S,Islam R,Natarajan M,Ishigaki H,Nakayama M,Nguyen CT,Kitagawa Y,Wu Y,Mori K,Hishiki T, ... Takebe T.
  • 雑誌名: Cell Stem Cell 巻: 30 号: 10 ページ: 1315-1330.e10
  • DOI: 10.1016/j.stem.2023.09.001
  • 査読あり / 国際共著
• [雑誌論文] Suppression of viral RNA polymerase activity is necessary for persistent infection during the transformation of measles virus into SSPE virus (2023)
  • 著者名/発表者名: Sakamoto Kento、Konami Miho、Kameda Shinra、Satoh Yuto、Wakimoto Hiroshi、Kitagawa Yoshinori、Gotoh Bin、Jiang Da-Peng、Hotta Hak、Itoh Masae
  • 雑誌名: PLOS Pathogens 巻: 19 号: 7 ページ: 1011528-1011528
  • DOI: 10.1371/journal.ppat.1011528
  • 査読あり / オープンアクセス
• [学会発表] 非ヒト霊長類の嗅上皮から嗅球における SARS-CoV-2 感染の病態 (2023)
  • 著者名/発表者名: 清水 志乃，仲山 美沙子，石垣 宏仁，Thanh Cong Nguyen， 北川 善紀，伊藤 靖，清水 猛史
  • 学会等名: 日本耳鼻咽喉科免疫アレルギー感染症学会
• [備考] 滋賀医科大学医学部病理学講座微生物感染症学部門
  • URL: http://www.shiga-med.ac.jp/~hqmicro/
• [備考] 滋賀医科大学研究情報データベース
  • URL: https://gyoseki.shiga-med.ac.jp/search/detail?systemId=a4bc9f3ef9f5cc6f&lang=ja