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

2022 年度 実施状況報告書

• 研究課題/領域番号: 21K19498
• 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
• 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

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。

次年度使用額が生じた理由

本年度、中枢神経系組織を構成する細胞腫単位での解析を実施する予定であった。実験系の確立には至ったが、時間的制約のため、十分な再現性実験を実施できなかった。したがって、補助事業の目的をより精緻に達成するため、次年度に追加の動物実験および付随する細胞生物学的な解析を実施する必要がある。そこで、次年度はこの追加実験を遂行するため、実験動物(0.2万円/匹 x 200匹=40万円)、所属機関動物センターのケージサービスによるマウスの維持費(10万円/月 x 4月=40万円)、培地試薬(0.1万円/個 x 160個=16万円)、牛胎児血清牛(3万円/個 x 16個=48万円)、一般試薬(0.5万円/個 x 30個=15万円)、酵素類(1万円/個 x 5個=5万円)、プラスチック器具(0.1万円/個 x 300個=30万円)、キット(3万円/個 x 2個=6万円)、合計約200万円が必要である。

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: Y. Kuchitsu, K. Mukai, R. Uematsu, Y. Takaada, A. Shinojima, R. Shindo, T. Shoji, S. Hamano, E. Ogawa, R. Sato, K. Miyake, A. Kato, Y. Kawaguchi, M. Nishitani-Isa, K. Izawa, R. Nishikomori, T. Yasumi, T. Suzuki, N. Dohmae, T. Uemura, GN. Barber, H. Arai, S. Waguri and T. Taguchi.
  • 雑誌名: Nat Cell Biol. 巻: 25 ページ: 453-466.
  • DOI: 10.1038/s41556-023-01098-9.
  • 査読あり / 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: K. Takeshima, Y. Maruzuru, N. Koyanagi, A. Kato, Y. Kawaguchi.
  • 雑誌名: J. Virol. 巻: 96 ページ: e0142922.
  • 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: F. Maeda, A. Kato, K. Takeshima, M. Shibazaki, R. Sato, T. Shibata, K. Miyake, H. Kozuka-Hata, M. Oyama, E. Shimizu, S. Imoto, S. Miyano, S. Adachi, T. Natsume, K. Takeuchi, Y. Maruzuru, N. Koyanagi, J. Arii, Y. Kawaguchi.
  • 雑誌名: J. Virol. 巻: 96 ページ: e00306-22.
  • 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: J. Arii, K. Takeshima, Y. Maruzuru, N. Koyanagi, Y. Nakayama, A. Kato, Y. Mori and Y. Kawaguchi.
  • 雑誌名: J. Virol. 巻: 96 ページ: e01704-21.
  • DOI: 10.1128/JVI.01704-21.
  • 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
• [備考]
  • URL: https://www.ims.u-tokyo.ac.jp/Kawaguchi-lab/KawaguchiLabTop.html