CRISPR/Cas系による新型コロナウイルス感染と気道上皮バリア破壊機構の解明

2023 年度 実績報告書

• 研究課題/領域番号: 21K19567
• 研究機関: 京都大学
• 研究代表者: 大森 孝一 京都大学, 医学研究科, 教授 (10233272)
• 研究分担者: 朝長 啓造 京都大学, ウイルス・再生医科学研究所, 教授 (10301920) ; 水田 匡信 京都大学, 医学研究科, 客員研究員 (20777875) ; 宮本 達雄 山口大学, 大学院医学系研究科, 教授 (40452627) ; 大西 弘恵 京都大学, 医学研究科, 特定助教 (50397634) ; 池川 雅哉 同志社大学, 生命医科学部, 教授 (60381943) ; 山本 典生 京都大学, 医学研究科, 准教授 (70378644) ; 岸本 曜 京都大学, 医学研究科, 准教授 (80700517) ; 竹澤 俊明 国立研究開発法人農業・食品産業技術総合研究機構, 生物機能利用研究部門, グループ長 (50301297)
• 研究期間 (年度): 2021-07-09 – 2024-03-31
• キーワード: COVID-19 / 免疫不全ラット / ヒトiPS細胞由来気道上皮移植ラット / SARS-CoV-2 Spikeタンパク質 / シュードウイルス

研究実績の概要

COVID-19に対しワクチンは個々のウイルスにのみ有効で、突然変異による無効化に対応できない。そこで適応範囲の広い治療薬が求められるが、現在試用されているRNA阻害薬等で確立されたものはない。申請者が研究対象とする気道上皮細胞は感染の入り口である。気道上皮細胞へのウイルス侵入と細胞間バリア破綻をブロックすることは重要であり、これにより感染や重症化を防御できるのではないかと考えた。そこで本研究では、CRISPR/Cas9システムによるゲノムワイドなハイスループットノックアウト法等によりSARS-CoV-2感染と細胞間バリア破綻に関与するタンパク質の網羅的探索に挑戦しようとしたが、条件検討を行っているうち、スクリーニング研究はすでに先行研究が報告されてしまった。そこで、スクリーニング後の検証に用いるための動物モデルの作製に注力した。我々の研究室ではヒトiPS細胞由来気道上皮移植ラットを確立しており、このラットにSARS-CoV-2 Spikeタンパク質発現シュードウイルス感染させた感染モデルを作製することでin vivoでヒト細胞特異的な反応の検討を可能な生体に近い解析を行える感染モデルが確立できると考えた。これによりCOVID-19治療薬の検証が行えれば同属ウイルスによる新興感染症にも対応しうる可能性があり、波及効果は大きい。今年度はヒトiPS細胞由来気道上皮移植ラットへの噴霧によるSARS-CoV-2 Spikeタンパク質発現シュードウイルス感染実験の結果につき、より詳細に感染組織などの解析を進めるとともに、ヒト由来細胞生着効率向上のための条件検討についても解析を進め、これらを論文にまとめ何度かのリバイスののち、受理された。

研究成果

• [雑誌論文] Comparative Study of Immunodeficient Rat Strains in Engraftment of Human-Induced Pluripotent Stem Cell-Derived Airway Epithelia (2024)
  • 著者名/発表者名: Hayashi Yasuyuki、Ohnishi Hiroe、Kitano Masayuki、Kishimoto Yo、Takezawa Toshiaki、Okuyama Hideaki、Yoshimatsu Masayoshi、Kuwata Fumihiko、Tada Takeshi、Mizuno Keisuke、Omori Koichi
  • 雑誌名: Tissue Engineering Part A 巻: 30 ページ: 144～153
  • DOI: 10.1089/ten.TEA.2023.0214
  • 査読あり / 国際共著
• [雑誌論文] Changes in the Proportion of Each Cell Type After hiPSC-Derived Airway Epithelia Transplantation (2024)
  • 著者名/発表者名: Kitano Masayuki、Hayashi Yasuyuki、Ohnishi Hiroe、Okuyama Hideaki、Yoshimatsu Masayoshi、Mizuno Keisuke、Kuwata Fumihiko、Tada Takeshi、Kishimoto Yo、Morita Satoshi、Omori Koichi
  • 雑誌名: Cell Transplantation 巻: 33 ページ: -
  • DOI: 10.1177/09636897241228026
  • 査読あり / オープンアクセス / 国際共著
• [学会発表] ヒトiPS細胞由来気道上皮移植における免疫不全ラット系統の比較検討 (2024)
  • 著者名/発表者名: 林泰之、大西弘恵、岸本曜、大森孝一
  • 学会等名: 第36回 日本喉頭科学会総会学術講演会
• [学会発表] 免疫不全ラットへhiPSC由来気道上皮移植における移植前後の各種構成細胞の割合の変化の検討 (2024)
  • 著者名/発表者名: 北野正之、大西 弘恵、林 泰之、奧山 英晃, 吉松 誠芳, 水野 敬介, 多田 剛志, 岸本 曜, 森田 智視, 大森 孝一
  • 学会等名: 第36回 日本喉頭科学会総会学術講演会
• [学会発表] hiPSC由来気道上皮移植後の移植前後における各種構成細胞の割合の変化 (2024)
  • 著者名/発表者名: 大西 弘恵、林 泰之、北野 正之、奧山 英晃, 吉松 誠芳, 水野 敬介, 桑田 文彦, 多田 剛志, 岸本 曜, 森田 智視, 大森 孝一
  • 学会等名: 第23回日本再生医療学会総会