口蹄疫、豚コレラウイルス由来IRES共通因子の探索と制御に向けた基礎的研究

2020 年度 実績報告書

• 研究課題/領域番号: 20H03164
• 研究機関: 鹿児島大学
• 研究代表者: 小原 恭子 鹿児島大学, 農水産獣医学域獣医学系, 教授 (20225478)
• 研究分担者: 岡林 環樹 宮崎大学, 農学部, 教授 (10359995) ; 迫田 義博 北海道大学, 獣医学研究院, 教授 (40333637)
• 研究期間 (年度): 2020-04-01 – 2023-03-31
• キーワード: IRES / FMDV / CSFV

研究実績の概要

口蹄疫や豚コレラは一度発生すると畜産業に甚大な被害を与える家畜伝染病で、制圧に多国間の協力を要する越境性動物疾病である。これらの原因ウイルスである口蹄疫ウイルスや豚コレラウイルスのゲノム5’端には、長い非翻訳領域(IRES)が存在し、リボゾームが認識してウイルス蛋白質合成を開始する。IRESを標的にして複製を抑制できる事が同属ウイルスで報告されており、IRES遺伝子配列が比較的保存している事からより広いスペクトラムの抗ウイルス作用の標的となる事が期待できる。そこで本研究では、IRES発現細胞を樹立して抗ウイルス活性物質を探索し、汎血清型さらには両ウイルスに有効な物質を得る。また、これらの作用機序やIRESに作用する宿主因子の解析から新規抗ウイルス薬の開発や口蹄疫・豚コレラ抵抗性家畜の樹立に繋がる基礎的知見を得る。
初年度は、FMDV-IRESとCSFV-IRES発現細胞を作製して、アッセイ系を確立した。また、これらの細胞を用いて、shRNAを発現するレンチウイルスベクターを作製した。同時に、FMDV-IRESやCSFV-IRESの活性を阻害する低分子化合物や天然物の検討も進めた。これらの解析の中から、FMDV-IRESとCSFV-IRESに共通に作用する宿主因子を探索する予定である。さらに、shRNA発現ベクターなどを用いてウイルス抵抗性動物を作製するために、トランスジェニックマウス作製の準備も進めた。FMDVやCSFVへの抗ウイルス効果を学内機関で検証する事は極めて困難であるため、産業動物防疫コンソーシアムを通じて海外の機関での検証の準備に着手した。

現在までの達成度 (区分)

1: 当初の計画以上に進展している

理由

1) FMDV株間（７血清型）で保存したIRES領域を標的としたshRNAを搭載したレンチウイルスベクターを作製した。2) CSFV-IRESを発現するジシストロニックベクターを構築し、IRES発現細胞を樹立した。3)CSFV-IRES抑制効果のあるsiRNA領域を検討して、抑制効果のある部位を探索した。4)CSFV-IRESを標的としたshRNA発現ベクターの構築に着手した。5)FMDV-IRES, CSFV-IRESに共通に作用する宿主因子の探索を開始した。具体的には、IRES発現細胞を用いて、東京農工大学の化合物ライブラリーや、天然物などの効果評価を開始した。6)FMDVやCSFVに対する効果も評価できる様に、SATREPS事業（世界の台所を目指すタイに置ける家畜生産と食品安全に関する新技術導入による畜産革命の推進：研究代表者三澤教授：宮崎大学）に参画し、準備を進めた。このSATREPS事業は2018年に設立された産業動物防疫コンソーシアム（現８大学：宮崎大学、東京農工大学、鳥取大学、鹿児島大学、麻布大学、岐阜大学、北海道大学、酪農学園大学）の活動の一環である。

今後の研究の推進方策

1) FMDV-IRES, CSFV-IRESを標的としたshRNA発現ベクターを作成する。IRES発現細胞を用いて効果を検証する。
2)FMDV-IRES, CSFV-IRESに共通に作用する既知の宿主因子の探索を開始する。既知の宿主因子については、siRNAやオリゴ等を使った解析を行う。3)FMDV-IRES, CSFV-IRESに共通に作用する未知の宿主因子についても探索を開始する。これには、網羅的探索等を開始する。4) 化合物ライブラリー（東大創薬機構など）を導入して、FMDV-IRES, CSFV-IRESの双方に作用できる阻害物質もしくは低分子化合物を探索する。5)阻害物質を見出したのち、網羅的発現解析を行い、宿主因子の発現修飾について解析を進める。6)FMDV, CSFV抵抗性家畜の樹立に向けた、IRES阻害shRNAなどを発現するトランスジェニックマウスの作製準備を進める。7)SATREPS事業を通じてFMDV, CSFVへの抗ウイルス活性評価に向けた準備を進める。

研究成果

• [雑誌論文] Metagenomic identification, sequencing, and genome analysis of porcine hepe-astroviruses (bastroviruses) in porcine feces in Japan. (2021)
  • 著者名/発表者名: Nagai M, Okabayashi T, Akagami M, Matsuu A, Fujimoto Y, Hashem MA, Mekata H, Nakao R, Matsuno K, Katayama Y, Oba M, Omatsu T, Asai T, Nakagawa K, Ito H, Madarame H, Kawai K, Ito T, Nonaka N, Tsukiyama-Kohara K, Inoshima Y, Mizutani T, Misawa N
  • 雑誌名: Infect Genet Evol. 巻: 88 ページ: 104664
  • DOI: 10.1016/j.meegid.2020.104664.
  • 査読あり
• [雑誌論文] CD4, CD8b, and Cytokines Expression Profiles in Peripheral Blood Mononuclear Cells Infected with Different Subtypes of KoRV from Koalas (Phascolarctos cinereus) in a Japanese Zoo. (2020)
  • 著者名/発表者名: Kayesh MEH, Hashem MA, Maetani F, Eiei T, Mochizuki K, Ochiai S, Ito A, Ito N, Sakurai H, Asai T, Tsukiyama-Kohara K.
  • 雑誌名: Viruses 巻: 12 ページ: 1415
  • DOI: 10.3390/v12121415.
  • 査読あり / オープンアクセス
• [雑誌論文] Structure-guided discovery approach identifies potential lead compounds targeting Mpro of SARS-CoV-2. (2020)
  • 著者名/発表者名: Elmessaoudi-Idrissi M, Tsukiyama-Kohara K, Nourlil J, Kettani A, Windisch MP, Kohara M, Malik YS, Dhama K, Benjelloun S, Ezzikouri S.
  • 雑誌名: Virusdisease 巻: 21 ページ: 1-5
  • DOI: 10.1007/s13337-020-00627-6.
  • 査読あり / オープンアクセス / 国際共著
• [雑誌論文] Nanobodies: an unexplored opportunity to combat COVID-19. (2020)
  • 著者名/発表者名: Ezzikouri S, Nourlil J, Tsukiyama-Kohara K, Kohara M, El Ossmani H, Windisch MP, Benjelloun S.
  • 雑誌名: J. Biomol Struct. Dyn. 巻: 10 ページ: 1-5
  • DOI: 10.1080/07391102.2020.1845801.
  • 査読あり / オープンアクセス / 国際共著
• [雑誌論文] Macrocyclic peptides exhibit antiviral effects against influenza virus HA and prevent pneumonia in animal models (2020)
  • 著者名/発表者名: Saito, M Itoh Y, Yasui F, Munakata T, Yamane D, Ozawa M, Ito R, Katoh T, Ishigaki H, Nakayama M, Shichinohe S, Yamaji K, Yamamoto N, Ikejiri A, Honda T, Sanada T, Sakoda Y, Kida H, Le TH, Kawaoka Y, Ogasawara Tsukiyama-Kohara T, Suga H, & Kohara M
  • 雑誌名: Nature Comunications 巻: - ページ: -
  • DOI: 10.1038/s41467-021-22964-w
  • 査読あり / オープンアクセス / 国際共著
• [雑誌論文] Koala retrovirus epidemiology, transmission mode, pathogenesis, and host immune response in koalas (Phascolarctos cinereus): a review. (2020)
  • 著者名/発表者名: Kayesh MEH, Hashem MA, Tsukiyama-Kohara K.
  • 雑誌名: Arch Virol. 巻: 165 ページ: 2409-2417
  • DOI: 10.1007/s00705-020-04770-9.
  • 査読あり
• [雑誌論文] Coronavirus disease 2019-Historical context, virology, pathogenesis, immunotherapy, and vaccine development. (2020)
  • 著者名/発表者名: Ezzikouri S, Nourlil J, Benjelloun S, Kohara M, Tsukiyama-Kohara K.
  • 雑誌名: Hum. Vaccine Immunother. 巻: 16 ページ: 2992-3000
  • DOI: 10.1080/21645515.2020.1787068.
  • 査読あり / オープンアクセス / 国際共著
• [雑誌論文] Pathological and genetic aspects of spontaneous mammary gland tumor in Tupaia belangeri (tree shrew). (2020)
  • 著者名/発表者名: Hai-Ying C, Tanaka Y, Hifumi T, Shoji K, Kayesh MEH, Hashem MA, Kitab B, Sanada T, Fujiyuki T, Yoneda M, Hatai H, Yabuki A, Miyoshi N, Kai C, Kohara M, Tsukiyama-Kohara K.
  • 雑誌名: PLoS One 巻: 15 ページ: e0233232
  • DOI: 10.1371/journal.pone.0233232.
  • 査読あり / オープンアクセス
• [雑誌論文] Transmission of Koala Retrovirus from Parent Koalas to a Joey in a Japanese Zoo. (2020)
  • 著者名/発表者名: Hashem MA, Maetani F, Kayesh MEH, Eiei T, Mochizuki K, Ito A, Sakurai H, Asai T, Tsukiyama-Kohara K.
  • 雑誌名: J. Virol. 巻: 94 ページ: e00019-20
  • DOI: 10.1128/JVI.00019-20.
  • 査読あり / オープンアクセス
• [学会発表] CSFVのIRES発現細胞の作成と応用 (2020)
  • 著者名/発表者名: 伊藤伸将, Graham J Belsham, 迫田義博、小原恭子
  • 学会等名: 第163回 日本獣医学会学術集会
• [学会発表] TRANSMISSION OF KOALA RETROVIRUS FROM PARENT KOALAS TO A JOEY IN A JAPANESE ZOO (2020)
  • 著者名/発表者名: Md Abul Hashem, Mohammad Enamul Hoque Kayesh, Fumie Maetani, Kyoko Tsukiyama-Kohara
  • 学会等名: 第163回 日本獣医学会学術集会
• [備考] TADセンターホームページ
  • URL: http://www.vet.kagoshima-u.ac.jp/TAD/index.html