鳥インフルエンザウイルスが患者体内で獲得するヒト適応化分子機構の解明

2016 Fiscal Year Research-status Report

• Project/Area Number: 15K08497
• Research Institution: Kyoto Prefectural University of Medicine
• Principal Investigator: 渡邊 洋平 京都府立医科大学, 医学(系)研究科(研究院), 講師 (50452462)
• Co-Investigator(Kenkyū-buntansha): 鈴木 康夫 中部大学, 生命健康科学部, 客員教授 (00046278) ; 大道寺 智 京都府立医科大学, 医学(系)研究科(研究院), 講師 (80432433)
• Project Period (FY): 2015-04-01 – 2018-03-31
• Keywords: ウイルス学 / 人獣共通感染症学 / 感染病態学 / インフルエンザウイルス

Outline of Annual Research Achievements

H5N1高病原性鳥インフルエンザウイルス（H5N1ウイルス）が予想より遥かに少ない遺伝子変異の蓄積によって飛沫伝播能を獲得すると報告され、H5N1ウイルスのパンデミック化機序の解明は急務となっている。しかしながら、先行研究の多くが人工的な変異選択実験であるため、より詳細なH5N1パンデミック化機構の解明には、感染患者体内における実際のウイルス感染動態に基づく新しいアプローチが求められている。本申請課題では、エジプト研究機関との連携により集積化させた同国のH5N1感染患者由来ウイルス遺伝子情報に基づき、ヒト生体内で選択されたアミノ酸変異を網羅的に検索し、当該変異がウイルスのヒト感染性に与える影響を包括的に評価することで、H5N1ウイルスの新規パンデミック化機構の分子基盤を明らかにすることを目的としている。
本年度は、マスデータ解析によって探索した感染患者体内で選択されたと推定されるHA領域における適応変異を導入した組換えウイルスを作出し、レセプター結合特異性、膜融合活性および熱安定性試験を実施した。その結果、変異ウイルスがレセプター特異性、膜融合活性および熱安定性のバランスを変化させることで、ヒト細胞への高い感染性を獲得することが明らかとなった。また、ポリメラーゼ領域における変異については、初代ヒト呼吸器細胞におけるウイルス複製に与える影響を評価した。その結果、選択された変異の幾つかについて、ヒト細胞で特異的にウイルス増殖性を高める効果を示すことが明らかとなった。

Current Status of Research Progress

2: Research has progressed on the whole more than it was originally planned.

Reason

マスデータ解析によって探索した感染患者体内で選択されたと推定されるHA領域における適応変異を導入した組換えウイルスを作出し、レセプター結合特異性、膜融合活性および熱安定性試験を実施した。また、ポリメラーゼ領域における変異については、in vitroでの効果試験が終了した。

Strategy for Future Research Activity

今後は、今年度に決定したHA変異によるHA機能変化がヒト細胞におけるウイルス複製に与える影響を評価すると共に、ポリメラーゼ領域の変異については、in vivoでのウイルス増殖性をマウス感染実験により評価する。

Research Products

• [Int'l Joint Research] Alexandria University/Damanhour University(エジプト)
  • Country Name: EGYPT
  • Counterpart Institution: Alexandria University/Damanhour University
• [Journal Article] Identification of polymerase gene mutations that affect viral replication in H5N1 influenza viruses isolated from pigeons (2017)
  • Author(s): Elgendy EM, Arai Y, Kawashita N, Daidoji T, Ibrahim MS, Nakaya T, Watanabe Y
  • Journal Title: J. Gen. Virol. Volume: 98 Pages: 6-17
  • DOI: 10.1099/jgv.0.000674
  • Peer Reviewed / Int'l Joint Research / Acknowledgement Compliant
• [Journal Article] Glycan-functionalized-FETs toward selective detection of human-infectious avian influenza virus (2017)
  • Author(s): Ono T, Oe T, Kanai Y, Ikuta T, Ohno Y, Maehashi K, Inoue K, Watanabe Y, Nakakita S, Suzuki Y, Kawahara T, Matsumoto K
  • Journal Title: Jpn. J. Appl. Phys. Volume: 56 Pages: 030302
  • DOI: https://doi.org/10.7567/JJAP.56.030302
  • Peer Reviewed
• [Journal Article] Novel Polymerase Gene Mutations for Human Adaptation in Clinical Isolates of Avian H5N1 Influenza Viruses (2016)
  • Author(s): Arai Y, Kawashita N, Daidoji T, Ibrahim MS, El-Gendy EM, Takagi T, Takahashi K, Suzuki Y, Ikuta K, Nakaya T, Shioda T, Watanabe Y
  • Journal Title: PLoS Pathog. Volume: 12 Pages: e1005583
  • DOI: 10.1371/journal.ppat.1005583
  • Peer Reviewed / Open Access / Int'l Joint Research / Acknowledgement Compliant
• [Journal Article] Genetic characterization of highly pathogenic avian influenza H5N1 viruses isolated from naturally infected pigeons in Egypt (2016)
  • Author(s): Elgendy EM, Watanabe Y, Daidoji T, Arai Y, Ikuta K, Ibrahim MS, Nakaya T
  • Journal Title: Virus Genes Volume: 52 Pages: 867-871
  • DOI: 10.1007/s11262-016-1369-z
  • Peer Reviewed / Int'l Joint Research / Acknowledgement Compliant
• [Journal Article] Long term detection of seasonal influenza RNA in faces and intestinal tissue (2016)
  • Author(s): Hirose R, Daidoji T, Naito Y, Watanabe Y, Arai Y, Oda T, Konishi H, Yamawaki M, Ito Y, Nakaya T
  • Journal Title: Clin. Microbiol. Infect. Volume: 22 Pages: 813
  • DOI: 10.1016/j.cmi.2016.06.015
  • Peer Reviewed
• [Presentation] Characterization of H5N1 influenza virus variants with adaptive mutations isolated from patients (2017)
  • Author(s): Watanabe Y
  • Organizer: The Sixth China-Japan Bilateral Symposium on All Influenza Viruses
  • Place of Presentation: Beijing, China
  • Year and Date: 2017-03-14 – 2017-03-15
  • Int'l Joint Research / Invited
• [Presentation] 季節性インフルエンザウイルスの腸管感染とそのメカニズムについて (2017)
  • Author(s): 中屋隆明
  • Organizer: 6th Negative Strand Virus-Japan Symposium
  • Place of Presentation: 沖縄
  • Year and Date: 2017-01-16 – 2017-01-18
• [Presentation] Characterization of H5N1 influenza virus variants with HA mutations selected during the viral replication in human airway epithelial cells (2016)
  • Author(s): Watanabe Y
  • Organizer: Egypt-Japan First Forum. The Year of Education and Research Collaboration
  • Place of Presentation: Damanhour, Egypt
  • Year and Date: 2016-12-25
  • Int'l Joint Research / Invited
• [Presentation] The Kaizen way to self-improvement (2016)
  • Author(s): Watanabe Y
  • Organizer: Egypt-Japan First Forum. The Year of Education and Research Collaboration
  • Place of Presentation: Damanhour, Egypt
  • Year and Date: 2016-12-25
  • Int'l Joint Research / Invited
• [Presentation] Characterization of H5N1 influenza virus variants with HA mutations selected during the viral replication in human airway epithelial cells (2016)
  • Author(s): Watanabe Y, Arai Y, Daidoji T, Elgendy EM, Ibrahim MS, Takahashi K, Shioda T, Ikuta K, Suzuki Y, Nakaya T
  • Organizer: 第64回日本ウイルス学会学術集会
  • Place of Presentation: 札幌
  • Year and Date: 2016-10-23 – 2016-10-25
• [Presentation] Hemagglutinin acid stability and viral infection in H7 influenza virus (2016)
  • Author(s): Daidoji T, Elgendy EM, Watanabe Y, Arai Y, Ibrahim MS, Ikuta K, Nakaya T
  • Organizer: 第64回日本ウイルス学会学術集会
  • Place of Presentation: 札幌
  • Year and Date: 2016-10-23 – 2016-10-25
• [Presentation] Novel polymerase gene mutations for human adaptation in clinical isolates of avian H5N1 influenza viruses (2016)
  • Author(s): Arai Y, Kawashita N, Daidoji T, Ibrahim MS, Takayashi K, Suzuki Y, Nakaya T, Shioda T, Ikuta K, Watanabe Y
  • Organizer: 第64回日本ウイルス学会学術集会
  • Place of Presentation: 札幌
  • Year and Date: 2016-10-23 – 2016-10-25
• [Presentation] Identification of unique mutations that influence the polymerase activity of H5N1 avian influenza virus isolated from pigeons (2016)
  • Author(s): Elgendy EM, Arai Y, Ibrahim MS, Daidoji T, Ikuta K, Nakaya T, Watanabe Y
  • Organizer: 第64回日本ウイルス学会学術集会
  • Place of Presentation: 札幌
  • Year and Date: 2016-10-23 – 2016-10-25
• [Presentation] Novel Polymerase Mutations for Human Adaptation in Clinical Isolates of Avian H5N1 Influenza Viruses (2016)
  • Author(s): Watanabe Y
  • Organizer: The 11th Japan-China International Conference of Virology
  • Place of Presentation: 香川
  • Year and Date: 2016-07-01 – 2016-07-02
• [Remarks] 京都府立医科大学・医学研究科・感染病態学
  • URL: http://www.f.kpu-m.ac.jp/k/did/