酵素活性を指標とする鳥インフルエンザのヒト伝播危険性の迅速簡易測定法の開発

2021 年度 実施状況報告書

• 研究課題/領域番号: 20K21721
• 研究機関: 静岡県立大学
• 研究代表者: 高橋 忠伸 静岡県立大学, 薬学部, 准教授 (20405145)
• 研究分担者: 池田 潔 広島国際大学, 薬学部, 教授 (40168125)
• 研究期間 (年度): 2020-07-30 – 2023-03-31
• キーワード: ノイラミニダーゼ / シアリダーゼ / 酵素 / インフルエンザウイルス / 蛍光検出

研究実績の概要

2013年以降、中国でH7N9型鳥インフルエンザウイルスの人への感染例が多く報告された。人へ伝播した鳥インフルエンザウイルスが人から人へ感染拡大し、新型インフルエンザとして世界規模の大流行（パンデミック）を起こす恐れがある。人に感染したH7N9型鳥インフルエンザウイルスの表面に存在する二つの主要糖タンパク質はヘマグルチニンとノイラミニダーゼ（NA）である。その中でNAの性状についてはよく分かっていない。NAは、ウイルス受容体のシアル酸を基質として糖鎖末端から切断するシアリダーゼ活性を示す。本研究は、N9型NAのシアリダーゼ活性の性状が人ウイルスあるいは鳥ウイルスのどちらに近いのかを調査する。人ウイルスに近い酵素性状を見つけることで、人への伝播機構の一端の解明をめざす。また、その性状は人への伝播リスクの指標にも利用できることが期待される。
NAの酵素性状の一つに、糖鎖末端シアル酸の主要分子種N-acetylneuraminic acid（Neu5Ac）およびN-glycolylneuraminic acid（Neu5Gc）に対する基質特異性において、2013年のH7N9型NAは通常の人ウイルスよりも通常の鳥ウイルスに類似していた。そこで、人ウイルスと鳥ウイルスの間で異なるNAの酵素性状として酸性安定性を候補に挙げ、その性状を調査した。2013年の2株のN9型NAのうち、一つのNAの酸性安定性は高く、通常の鳥ウイルスと類似していた。もう一方のNAの活性は酸性条件で見られたが、中性条件では著しく低下していた。これは人ウイルスおよび鳥ウイルスの両者のNAには見られない性状である。この酵素性状の差を生じさせるアミノ酸の1置換を同定した。また、通常の人ウイルスの低い酸性安定性と同様な酵素性状を生じさせる、N9型NAのアミノ酸の3置換を同定した。

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

分担者が合成した蛍光基質を使用してNeu5Gcに対するNAの基質特異性を比較し、2013年のH7N9型NAの基質特異性は、人ウイルスというよりも通常の鳥ウイルスに類似していることがわかった。市販の蛍光基質を使用してpH 4～5の酸性条件におけるNAの活性の維持能を比較すると、2013年の2株のN9型NAの一方が酸性安定性は高く、通常の鳥ウイルスN9型NAと類似していることがわかった。もう一方のNAの活性は酸性条件で見られ、中性条件では著しく低下する性状が見られた。アミノ酸配列の比較、遺伝子変異実験、および過去に報告された酸性安定性を規定するアミノ酸置換から、NAの中性あるいは酸性の安定性を変化させるアミノ酸置換を同定できた。

今後の研究の推進方策

2013年のH7N9型NAの酵素性状として中性あるいは酸性の安定性を変化させるアミノ酸置換を同定した。これらのアミノ酸置換を導入した、通常の鳥ウイルスのN9型NAで同様な酵素性状の変化が再現できるか確認する。通常の鳥ウイルスのN9型NAの酵素性状を最小単位のアミノ酸置換により変化させたウイルスを作製し、人細胞への感染性および増殖性を比較することで、N9型NAの酵素性状がウイルスの人細胞感染に与える影響を明らかにする。
2013年のN9型NAのシアル酸分子種Neu5AcとNeu5Gcに対する基質特異性について、通常の鳥ウイルスと大きな違いが見られなかった。他の酵素性状の候補として、糖鎖末端のシアル酸とその直下のガラクトースとの結合様式（α2,3あるいはα2,6）に対する基質特異性を調査する。この基質特異性を測定するため、分担者に蛍光基質を合成していただく。この基質特異性について、通常の人ウイルスおよび通常の鳥ウイルスと比較していく。その基質特異性に差が見られる場合、その性状を規定するアミノ酸置換を同定していく。

備考

研究協力者の受賞
紅林佑希：日本薬学会東海支部2021年度学術奨励賞、林 泉樹：日本病院薬剤師会東海ブロック・日本薬学会東海支部合同学術大会2021　ベストプレゼン賞、天野滉基：日本病院薬剤師会東海ブロック・日本薬学会東海支部合同学術大会2021　ベストプレゼン賞、天野滉基：2021年度糖鎖科学中部拠点奨励賞

研究成果

• [雑誌論文] The antiviral effect of catechins on mumps virus infection (2021)
  • 著者名/発表者名: Tadanobu Takahashi 1 (1 They contributed equally as first authors), Yuuki Kurebayashi 1, Kazumasa Tani, Mika Yamazaki, Akira Minami, Hideyuki Takeuchi
  • 雑誌名: J. Funct. Foods 巻: 87 ページ: 104817
  • DOI: 10.1016/j.jff.2021.104817
  • 査読あり / オープンアクセス
• [雑誌論文] Enhancement of elastin expression by transdermal administration of sialidase isozyme Neu2 (2021)
  • 著者名/発表者名: Akira Minami, Yuka Fujita, Jun Goto, Ayano Iuchi, Kosei Fujita, Yasuyo Mikami, Mako Shiratori, Ami Ishii, Samir Mitragotri, Yasunori Iwao, Hiroaki Kanazawa, Yuuki Kurebayashi, Tadanobu Takahashi, Tadamune Otsubo, Kiyoshi Ikeda, Takashi Suzuki
  • 雑誌名: Sci. Rep. 巻: 11 ページ: 3302
  • DOI: 10.1038/s41598-021-82820-1
  • 査読あり / オープンアクセス
• [雑誌論文] Live imaging of virus-infected cells by using a sialidase fluorogenic probe (2021)
  • 著者名/発表者名: Tadanobu Takahashi, Yuuki Kurebayashi, Tadamune Otsubo, Kiyoshi Ikeda, Akira Minami, Takashi Suzuki
  • 雑誌名: Methods Mol. Biol. 巻: 2274 ページ: 141-154
  • DOI: 10.1007/978-1-0716-1258-3_13
• [雑誌論文] The Function of Sialidase Revealed by Sialidase Activity Imaging Probe (2021)
  • 著者名/発表者名: Akira Minami, Yuuki Kurebayashi, Tadanobu Takahashi, Tadamune Otsubo, Kiyoshi Ikeda, Takashi Suzuki
  • 雑誌名: Int. J. Mol. Sci. 巻: 22 ページ: 3187
  • DOI: 10.3390/ijms22063187
  • オープンアクセス
• [学会発表] ウイルス感染細胞内のシアリダーゼ蛍光イメージングによるイナビル作用機構の可視化 (2022)
  • 著者名/発表者名: 天野滉基、高橋忠伸、大坪忠宗、池田 潔、紅林佑希、南 彰、竹内英之
  • 学会等名: 2021年度糖鎖科学中部拠点 第17回若手の力フォーラム
• [学会発表] ノロウイルスに結合性を示す糖脂質の探索 (2022)
  • 著者名/発表者名: 塚本文汰、紅林佑希、安部友凉、南 彰、高橋忠伸、竹内英之
  • 学会等名: 2021年度糖鎖科学中部拠点 第17回若手の力フォーラム
• [学会発表] 新型インフルエンザウイルスNAの酸性安定性の解析 (2022)
  • 著者名/発表者名: 大原歩美、紅林佑希、大谷渚紗、南 彰、高橋忠伸、竹内英之
  • 学会等名: 2021年度糖鎖科学中部拠点 第17回若手の力フォーラム
• [学会発表] ヒトパラインフルエンザウイルスにおける糖鎖生物学に基づいた受容体結合機構の解明 (2022)
  • 著者名/発表者名: 林 泉樹、紅林佑希、大嶽 瞳、福島圭穣、南 彰、高橋忠伸、竹内英之
  • 学会等名: 2021年度糖鎖科学中部拠点 第17回若手の力フォーラム
• [学会発表] 新規蛍光NAプローブを用いた薬剤耐性インフルエンザウイルス検出に関する研究 (2022)
  • 著者名/発表者名: 大坪忠宗、紅林佑希、高橋忠伸、南 彰、鈴木 隆、竹内英之、池田 潔
  • 学会等名: 日本薬学会第142年会シンポジウム「抗ウイルス感染症研究のフロンティア ―ウイルス感染症克服に向けた薬学専門分野での挑戦―」
  • 招待講演
• [学会発表] 光耐性を向上した新規シアリダーゼプローブの合成と評価 (2022)
  • 著者名/発表者名: 大坪忠宗、天野滉基、高橋忠伸、紅林佑希、南 彰、寺岡文照、竹内英之、池田 潔
  • 学会等名: 日本薬学会第142年会
• [学会発表] 視覚臨界期におけるラット大脳皮質視覚野のシアリダーゼの機能解析 (2022)
  • 著者名/発表者名: 木村翔太、南 彰、後藤 純、大坪忠宗、池田 潔、紅林佑希、高橋忠伸、竹内英之
  • 学会等名: 日本薬学会第142年会
• [学会発表] マウスノロウイルスおよびヒトノロウイルスリコンビナントタンパク質を用いたノロウイルス結合因子の探索 (2022)
  • 著者名/発表者名: 塚本文汰、紅林佑希、安部友涼、南 彰、高橋忠伸、竹内英之
  • 学会等名: 日本薬学会第142年会
• [学会発表] アルツハイマー病リスク疾患は神経障害性のあるシアル酸分子種の脳内蓄積を促進する (2022)
  • 著者名/発表者名: 中尾初音、南 彰、荻野加奈子、紅林佑希、高橋忠伸、竹内英之
  • 学会等名: 日本薬学会第142年会
• [学会発表] 糖尿病治療薬の開発を目指したシアリダーゼ阻害剤の合成 (2022)
  • 著者名/発表者名: 池田 潔、山崎朱莉、小山 和、南 彰、紅林佑希、高橋忠伸、竹内英之、鈴木 隆、寺岡文照、大坪 忠宗
  • 学会等名: 日本薬学会第142年会
• [学会発表] ヒトパラインフルエンザウイルスの糖鎖生物学に基づく受容体結合機構の解明 (2022)
  • 著者名/発表者名: 林 泉樹、紅林佑希、大嶽 瞳、福島圭穣、南 彰、高橋忠伸、竹内英之
  • 学会等名: 日本薬学会第142年会
• [学会発表] 神経障害性のあるシアル酸分子種の加齢や卵巣摘出に伴う脳内蓄積 (2022)
  • 著者名/発表者名: まっどあぬあ あずりざ、南 彰、安部由記、紅林佑希、高橋忠伸、鈴木 隆、竹内英之
  • 学会等名: 日本薬学会第142年会
• [学会発表] ウイルスのお話 ～インフルエンザウイルスと新型コロナウイルス～ (2021)
  • 著者名/発表者名: 高橋忠伸
  • 学会等名: 高齢者学級みのり大学
  • 招待講演
• [学会発表] インフルエンザウイルス酵素の蛍光イメージング剤の開発と応用 (2021)
  • 著者名/発表者名: 高橋忠伸
  • 学会等名: GlycoTokyo2021
  • 招待講演
• [学会発表] インフルエンザウイルス酵素の蛍光イメージング剤の開発と応用、感染症分野の創薬支援等 (2021)
  • 著者名/発表者名: 高橋忠伸
  • 学会等名: 日本医療研究開発機構（AMED）の創薬シーズ実用化支援基盤整備事業 感染症の創薬に関する勉強会
  • 招待講演
• [学会発表] 緑茶成分の抗ウイルス効果 (2021)
  • 著者名/発表者名: 高橋忠伸
  • 学会等名: 日本食品科学工学会中部支部 シンポジウム
  • 招待講演
• [学会発表] 流行性耳下腺炎のウイルス酵素阻害剤の探索による抗ウイルス剤および診断薬の開発, (2021)
  • 著者名/発表者名: 高橋忠伸
  • 学会等名: 公益財団法人 日本応用酵素協会
  • 招待講演
• [学会発表] 新しい抗ウイルス薬開発を志向したムンプスウイルスのシアリダーゼ阻害剤の探索 (2021)
  • 著者名/発表者名: 石塚美帆、山﨑美佳、高橋忠伸、紅林佑希、大坪忠宗、池田 潔、南 彰、鈴木 隆、竹内英之
  • 学会等名: 第85回日本生化学会中部支部例会・シンポジウム
• [学会発表] 新型インフルエンザウイルスにおけるシアリダーゼ活性の酸性安定性の解析 (2021)
  • 著者名/発表者名: 大原歩美、紅林佑希、大谷渚紗、高橋忠伸、鈴木隆、竹内英之
  • 学会等名: 第85回日本生化学会中部支部例会・シンポジウム
• [学会発表] インフルエンザウイルスシアリダーゼ（NA）の可視化 (2021)
  • 著者名/発表者名: 鈴木隆、高橋忠伸、南 彰、紅林佑希、池田潔、大坪忠宗
  • 学会等名: USフォーラム2021
• [学会発表] インフルエンザB型ウイルス感染における硫酸化スフィンゴ糖脂質の機能解明 (2021)
  • 著者名/発表者名: 鈴木隆、高橋忠伸、南 彰、紅林佑希、森卓也、大西慎太郎、小郷尚久、浅井章良
  • 学会等名: USフォーラム2021（
• [学会発表] おたふく風邪ウイルスに対して抗ウイルス効果を示すカテキン構造の解明 (2021)
  • 著者名/発表者名: 高橋忠伸、池田潔、紅林佑希、鈴木隆
  • 学会等名: USフォーラム2021
• [学会発表] 流行性耳下腺炎のウイルス酵素阻害剤の探索 (2021)
  • 著者名/発表者名: 高橋忠伸、池田潔、紅林佑希、鈴木隆
  • 学会等名: USフォーラム2021
• [学会発表] ノロウイスルス様粒子を用いた感染機構の機能解析 (2021)
  • 著者名/発表者名: 紅林佑希、池田潔、大坪忠宗、高橋忠伸、南 彰、鈴木 隆
  • 学会等名: USフォーラム2021
• [学会発表] ムンプス（おたふくかぜ）ウイルスの抗ウイルス剤 (2021)
  • 著者名/発表者名: 高橋忠伸
  • 学会等名: 三大学合同ミーティング
• [学会発表] ウイルス感染細胞内のシアリダーゼ蛍光イメージングによるイナビル作用機構の解析 (2021)
  • 著者名/発表者名: 天野滉基、高橋忠伸、大坪忠宗、池田 潔、紅林佑希、南 彰、竹内英之
  • 学会等名: 日本病院薬剤師会東海ブロック・日本薬学会東海支部合同学術大会2021
• [学会発表] ノロウイルスVP1タンパク質の人口発現系構築と機能解析 (2021)
  • 著者名/発表者名: 塚本文汰、紅林佑希、安部友涼、高橋忠伸、南 彰、竹内英之
  • 学会等名: 日本病院薬剤師会東海ブロック・日本薬学会東海支部合同学術大会2021
• [学会発表] バキュロウイルスを用いたインフルエンザウイルスノイラミニダーゼの作製と性状解析 (2021)
  • 著者名/発表者名: 平地遼、高橋忠伸、紅林佑希、南 彰、竹内英之
  • 学会等名: 日本病院薬剤師会東海ブロック・日本薬学会東海支部合同学術大会2021
• [学会発表] 認知症発症リスク因子となるシアル酸分子種の脳内移行性の解析 (2021)
  • 著者名/発表者名: 勝又千裕、南 彰、紅林佑希、高橋忠伸、鈴木隆、竹内英之
  • 学会等名: 日本病院薬剤師会東海ブロック・日本薬学会東海支部合同学術大会2021
• [学会発表] ラット脳におけるシアリダーゼアイソザイムNeu2の発現分布と機能解析 (2021)
  • 著者名/発表者名: 井内彩乃、南 彰、金澤寛明、紅林佑希、高橋忠伸、鈴木隆、竹内英之
  • 学会等名: 日本病院薬剤師会東海ブロック・日本薬学会東海支部合同学術大会2021
• [学会発表] ヒトパラインフルエンザウイルスの糖鎖生物学に基づく感染機構の解明 (2021)
  • 著者名/発表者名: 林泉樹、紅林佑希、大嶽瞳、福島圭穣、高橋忠伸、南 彰、竹内英之
  • 学会等名: 本病院薬剤師会東海ブロック・日本薬学会東海支部合同学術大会2021
• [学会発表] Accumulation of neuropathic sialic acid species in the brain with aging (2021)
  • 著者名/発表者名: Azliza Mad Anuar, Akira Minami, Yuki Abe, Yuuki Kurebayashi, Tadanobu Takahashi, Takashi Suzuki, Hideyuki Takeuchi
  • 学会等名: 日本病院薬剤師会東海ブロック・日本薬学会東海支部合同学術大会2021
• [学会発表] 糖鎖科学を基盤とした食品成分による更年期の認知機能低下に対する改善作用 (2021)
  • 著者名/発表者名: 安部由記、南 彰、紅林佑希、高橋忠伸、鈴木隆、竹内英之
  • 学会等名: 日本病院薬剤師会東海ブロック・日本薬学会東海支部合同学術大会2021
• [学会発表] Low-pH stability of neuraminidase in H1N1 pdm09 influenza virus (2021)
  • 著者名/発表者名: Ayumi Ohara, Yuki Kurebayashi, Nagisa Otani, Akira Minami, Tadanobu Takahashi, Hideyuki Takeuchi
  • 学会等名: 第26回静岡健康・長寿学術フォーラム
• [学会発表] Elucidation of human parainfluenza virus infection mechanism based on glycobiology (2021)
  • 著者名/発表者名: Mizuki Hayashi, Yuki Kurebayashi, Hitomi Otake, Keijo Fukushima, Tadanobu Takahashi, Akira Minami, Hideyuki Takeuchi
  • 学会等名: 第26回静岡健康・長寿学術フォーラム
• [学会発表] Improvement of cognitive function by food materials based on glyco-science (2021)
  • 著者名/発表者名: Kosei Fujita, Akira Minami, Yuki Abe, Hatsune Nakao, Yuuki Kurebayashi, Tadanobu Takahashi, Takashi Suzuki, Hideyuki Takeuchi
  • 学会等名: 第26回静岡健康・長寿学術フォーラム
• [図書] ウイルス学総論、ウイルス学各論、ウイロイド、プリオン、微生物学 病原微生物と治療薬 改定第8版 (2021)
  • 著者名/発表者名: 高橋忠伸、鈴木隆
  • 総ページ数: 41
  • 出版者: 南江堂
  • ISBN: 978-4524403783
• [備考] 本学学部生が2021年度 糖鎖科学中部拠点奨励賞を受賞
  • URL: https://w3pharm.u-shizuoka-ken.ac.jp/index.php/topic-res-res/1378-2022-01-13
• [備考] こんな研究をして世界を変えよう
  • URL: https://www.sekaiwokaeyo.com/theme/3172/
• [備考] 緑茶成分の抗ウイルス効果
  • URL: https://jsfst.smoosy.atlas.jp/ja/tyubu
• [備考] 産学官の連携による商品化・ブランド化の事例紹介
  • URL: https://www.u-shizuoka-ken.ac.jp/media/seeds2020-2021_Part1.pdf
• [備考] 本学学生が日本薬学会東海支部合同学術大会2021にてベストプレゼン賞を受賞
  • URL: https://w3pharm.u-shizuoka-ken.ac.jp/index.php/topic-res-res/1365-2021-12-03