Innate immune responses induced by two coronavirus cell entry pathways

2017 Fiscal Year Research-status Report

• Project/Area Number: 17K08868
• Research Institution: National Institute of Infectious Diseases
• Principal Investigator: 松山 州徳 国立感染症研究所, その他部局等, 室長 (90373399)
• Project Period (FY): 2017-04-01 – 2020-03-31
• Keywords: Furin / Coronavirus / infection

Outline of Annual Research Achievements

コロナウイルスはあらゆる動物に蔓延しており、多くの場合、病原性は低い。しかし SARS や MERS コロナウイルスのように、動物種を越えてヒトに感染した場合、稀に重症の急性疾患を引き起こすことがある。重症化のメカニズムは不明である。コロナウイルスは２通りの経路（細胞表面とエンドソーム）から細胞侵入することが知られているが、「ウイルスの細胞侵入経路の違いが病原性に影響する」と仮定して研究をおこなっている。侵入経路が変わると、細胞の自然免疫応答やウイルス増殖に影響する可能性が考えられるからである。ウイルスはまず細胞表面のレセプター蛋白に結合し、続いて細胞のプロテアーゼに解裂を受けて活性化し、ウイルス膜と細胞膜を融合させ、感染が成立すると考えられている。利用するプロテアーゼの違いによってウイルスが通る侵入経路は異なる。細胞外のエラスターゼや細胞表面の膜貫通プロテアーゼ TMPRSS2 を利用する場合とエンドソームのカテプシンを利用する場合が報告されている。どちらの経路を通るかは、細胞の種類やウイルスの変異によって異なる。一方、2015年にWhittakerらのグループはMERSコロナウイルスの細胞侵入に細胞のFurinが利用されることを報告したが、これにより、より複雑な細胞侵入経路が想定されることとなった。しかし我々の研究成果から考えるとコロナウイルスがFurinを使って細胞侵入することは無い。まずはこの点を証明するために、プロテアーゼの阻害剤を用いて、感染経路を解析した。我々のデータは、コロナウイルスは細胞侵入にFurinを使わないことを明確に示している。また同時にこれまでにFurin阻害剤を使ったウイルス学分野の研究には、多くの間違いが含まれていることを示している。現在、これらの結果をまとめて論文投稿中である。

Current Status of Research Progress

3: Progress in research has been slightly delayed.

Reason

コロナウイルスの細胞侵入経路について、我々の想定していなかった経路「細胞のFurinを使う経路」が2015年に報告されていたが、これがだんだん研究分野内で常識的な見解になってきている。これによって論文を投稿する際の実験のデザインに「Furin経路」が組み込まれていないと、不備を指摘されることになる。我々の研究結果から考えるとこの「Furin経路」はあり得ない現象であるため、まず「Furin経路」を否定しておかないと、研究を先に進めることができない状況が生じてきた。まずはこの点を明らかにするために、遺伝子組み換えMERSコロナウイルスとFurin欠損細胞、及びプロテアーゼの阻害剤を用いて、ウイルス感染経路を解析した。我々の結果は、コロナウイルスは細胞侵入にFurinを使わないことを明確に示している。また同時にこれまでにFurin阻害剤を使ったウイルス学分野の研究には、多くの間違いが含まれていることを示している。現在、これらの結果をまとめて論文投稿中である。

Strategy for Future Research Activity

現在投稿中の論文が７月中に受諾されることを想定して、８月からは「ウイルスの細胞侵入経路の違いによる病原性への影響」について研究をおこなう。プロテアーゼ阻害剤により、それぞれの経路を制限したり、リバースジェネティックス技術により一方の経路のみを通るウイルスを作成することにより、ウイルスの細胞侵入経路の違いが自然免疫応答に及ぼす影響を解析する。

Causes of Carryover

当初の予定どおりに研究を遂行するためには、前もって抑えておかなければならない課題が生じたため、それに対応するために研究が少し遅れることになった。次年度からは予定通りに研究をすすめる予定である。