ヒトiPS細胞由来3次元培養組織を用いたウイルス大脳感染機序の解析

2016 年度 実績報告書

• 研究課題/領域番号: 26460487
• 研究機関: 浜松医科大学
• 研究代表者: 河崎 秀陽 浜松医科大学, 医学部, 助教 (90397381)
• 研究分担者: 岩下 寿秀 浜松医科大学, 医学部, 教授 (00283432) ; 小杉 伊三夫 浜松医科大学, 医学部, 准教授 (10252173)
• 研究期間 (年度): 2014-04-01 – 2017-03-31
• キーワード: サイトメガロウイルス / iPS細胞 / 三次元培養 / neurovascular unit

研究実績の概要

日本では毎年約1000人の神経障害をもった症候性サイトメガロウイルス（CMV)患者が発生している。ダウン症につぐ大きな先天異常であり毎年膨大な医療費を必要とする。今回の研究ではヒトiPS細胞から3次元大脳組織を作成するという新しい技術を用いて、申請者らが提唱してきたマウス大脳CMV感染モデルをヒトモデルで検証する予定であった。そしてヒトCMV中枢神経感染特有の新たな病理機序の解明や治療法につなげることを目的としていた。実験を進めるにあたって、iPS細胞から３次元大脳培養を成功させることが難しく、当初の計画通りに実験は進まなかった。しかしその過程でCMV血行感染における初期感染モデルの解明が進んだ。
マウスモデルを用いたCMV血行感染初期ではCMV陽性細胞は大脳全体にびまん性に拡がる。CMV感染細胞の約7割は血管内皮細胞、約1-2割は血管周皮細胞（pericyte）であり、初期感染部位は主にneurovascular unitであることが確認できた。蛍光CMV粒子で初期感染の分布を確認すると、ほとんどのCMV粒子はBBBによって留められていた。これは感染初期にはBBBがCMV粒子に対して機能的に働いていることを示す結果であった。感染後しばらくするとBBBの破綻を引き起こし血管周囲にウイルス感染が広がることもわかった。血行感染でも神経幹/前駆細胞に感染が及び、胎生中期～後期における神経幹/前駆細胞へのCMV感染が細胞増殖・神経新生を抑制し、小頭症を引き起こすことがわかった。大脳透明化にも成功し、血管の分布とウイルス感染の3次元的な分布をコンピュータ画像上にこれらの結果はAmerican Journal of Pathology誌、Journal of Visualized Experiments誌、Pathology International誌に論文を発表した。

研究成果

• [雑誌論文] A modified 'NanoSuit' preserves wet samples in high vacuum: direct observations on cells and tissues in field-emission scanning electron microscopy. (2017)
  • 著者名/発表者名: Takaku Y, Suzuki H, Kawasaki H, Ohta I, Ishii D, Hirakawa S, Tsutsui T, Matsumoto H, Takehara S, Nakane C, Sakaida K, Suzuki C, Muranaka Y, Kikuchi H, Konno H, Shimomura M, Hariyama T.
  • 雑誌名: R Soc Open Sci. 巻: 1;4(3) ページ: 160887
  • DOI: 10.1098/rsos.160887
  • 査読あり / 謝辞記載あり
• [雑誌論文] Intracerebroventricular and Intravascular Injection of Viral Particles and Fluorescent Microbeads into the Neonatal Brain. (2016)
  • 著者名/発表者名: Kawasaki H, Kosugi I, Sakao-Suzuki M, Meguro S, Tsutsui Y, Iwashita T.
  • 雑誌名: J Vis Exp. 巻: 24;(113) ページ: -
  • DOI: 10.3791/54164
  • 査読あり / 謝辞記載あり
• [雑誌論文] Pathogenesis of developmental anomalies of the central nervous system induced by congenital cytomegalovirus infection. (2016)
  • 著者名/発表者名: Kawasaki H, Kosugi I, Meguro S, Iwashita T.
  • 雑誌名: Pathol Int. 巻: 67(2) ページ: 72-82
  • DOI: 10.1111/pin.12502
  • 査読あり / 謝辞記載あり
• [雑誌論文] Human papillomavirus-associated small cell carcinoma/neuroendocrine carcinoma of the oropharynx: a report of two cases. (2016)
  • 著者名/発表者名: Misawa K, Kawasaki H, Matsuo R, Sugiyama K, Mochizuki D, Endo S, Imai A, Misawa Y, Yamatodani T, Mizuta K, Mineta H.
  • 雑誌名: Springerplus 巻: 22;5(1) ページ: 1847
  • 査読あり / 謝辞記載あり
• [学会発表] Cytomegalovirus Initiates Infection Selectively from High-Level β1 Integrin-Expressing Cells in the Brain, (2016)
  • 著者名/発表者名: Hideya Kawasaki
  • 学会等名: 16th Kyungpook-Hamamatsu Joint Medical Symposium
  • 発表場所: 浜松医科大学
  • 年月日: 2016-12-14 – 2016-12-14
  • 国際学会 / 招待講演
• [学会発表] NanoSuit法を利用した高精度な迅速ウイルス定量・同定法の開発 (2016)
  • 著者名/発表者名: 河崎秀陽、髙久康春、太田勲、小杉伊三夫、目黒史織、岩下寿秀、針山孝彦
  • 学会等名: 第64回日本ウイルス学会学術集会
  • 発表場所: 札幌
  • 年月日: 2016-10-23 – 2016-10-25
• [学会発表] NanoSuit法を利用した高精度な迅速ウイルス粒子定量・同定法の開発 (2016)
  • 著者名/発表者名: 河崎秀陽、髙久康春、太田勲、小杉伊三夫、目黒史織、筒井祥博、針山孝彦、岩下寿秀
  • 学会等名: 第105回日本病理学会
  • 発表場所: 仙台
  • 年月日: 2016-05-12 – 2016-05-14
• [産業財産権] 電子顕微鏡によるナノ粒子の直接的な同定・定量のための検出キットおよび方法 (2016)
  • 発明者名: 河崎秀陽、針山孝彦
  • 権利者名: 河崎秀陽、針山孝彦
  • 産業財産権種類: 特許
  • 産業財産権番号: 特願2016-91820
  • 出願年月日: 2016-04-28