Home広岛大学大学院医系科学研究科&苍产蝉辫;
准教授 入江 崇
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本研究成果のポイント
- 急性感染性ウイルスであるセンダイウイルス注1）の遗伝的多様性注2）を高め、持続感染注3）能を获得したウイルスを得ることに成功した。
- センダイウイルスは、ゲノム上のわずか4-5か所の変异により持続感染性を获得し、従来报告されていたウイルスと异なり、生体温度での増殖性を维持していた。
- 本研究结果は、急性感染性ウイルスの生态解明や、広い用途で遗伝子导入に用いられるセンダイウイルスのベクターとしての机能改良に贡献する可能性がある。
研究概要
広島大学 大学院医系科学研究科 ウイルス学研究室の入江 崇 准教授らの研究グループは、名古屋大学 大学院創薬科学研究科 細胞薬効解析学分野の岩田 萌 博士後期課程学生、小坂田 文隆 准教授らの研究グループとの共同研究で、細胞と長期間共生できる変異センダイウイルスを見出しました。
急性感染性ウイルスにも持続感染が生じるメカニズムは十分に解明されていません。今回研究グループは、まず遺伝的多様性の高いウイルスの少量感染により、急性感染性のセンダイウイルスが持続感染した細胞を樹立できることを見出しました。この細胞から分離された新規変異センダイウイルスは、わずか4-5か所の変異のみで持続感染能を獲得し、生体温度で増殖が可能であるなど既報のウイルスとは異なる特徴を有していました。これらの結果は、センダイウイルスが急性感染した後、長期間複製を繰り返す中で生じた偶発的な変異により持続感染性を獲得し得ることを示唆しています。さらに、センダイウイルスは細胞に遺伝子を運び込むベクターとして様々な用途に利用できるため、本研究成果は長期間安定に遺伝子を発現できるなどの新たな特性を有したウイルスベクターの開発を通して、基礎研究および医療応用への貢献が期待されます。本研究成果は、2024年4月2日15時（日本時間）雑誌「Frontiers in Virology」2024年４月号（第4巻）に掲載されました。
研究背景と内容
1．背景
ヘルペスウイルスなど一部のウイルスは、持続感染性を有し、感染个体から免疫により排除されずに长期にわたって感染が维持されることが知られています。一方、新型コロナウイルスやインフルエンザウイルスなどを含む数多くの急性感染性ウイルスでは、感染は持続せず、感染个体は死灭するか免疫により排除されます。しかし一方で、急性感染性ウイルスでも、培养细胞や感染个体で持続感染する场合が知られています。例えば、构造タンパク质の欠损や温度感受性変异により自立増殖能は丧失しているものの、长期に感染が持続する场合が知られており、麻疹ウイルス感染は亜急性硬化性全脳炎の原因となると考えられています。しかし、急性感染性ウイルスにおける持続感染性获得メカニズムの详细や意义などについてはほとんど明らかにされていません。それを明らかにすることは、ウイルスの生态についての理解に新たな知见を与えるだけでなく、ウイルスベクター开発などの応用にも繋がると期待されます。
そこで本研究では、げっ歯类の急性呼吸器病ウイルスであるセンダイウイルスをモデルに、これまでに报告のない生体温度で自立増殖可能なセンダイウイルスが自然発生し得るのかを検証しました。
2. 研究成果
一般にセンダイウイルスなどのRNAウイルスは、ウイルス複製時に変異が発生しやすい性質を持っています。遺伝的な多様性の低いセンダイウイルス材料による感染では、持続感染は観察されませんでした。しかし、センダイウイルス増殖に適したニワトリの胚性鶏卵を用いてウイルスの継代を繰り返すことにより遺伝的な多様性の高いウイルス材料を調製し、細胞に感染させたところ、ウイルス感染が持続する持続感染細胞の樹立に成功しました (図１)。この持続感染細胞から単離されたウイルスのゲノムを解析したところ、4-5か所の変異を同定しました。これら変異を有する組換えセンダイウイルス（Zpi株およびZpi2株）は、様々な動物培養細胞に対する持続感染性を示し、ウイルスゲノム上の4-5個の変異が持続感染性の獲得に十分であることが明らかになりました。
この変異ウイルスは、従来報告されているものとは異なり、生体温度（37?C）で自立増殖し、感染を拡大させる能力を保持していました （図２）。また、これまでのセンダイウイルスの研究では、コピーバック型欠陥干渉 (cbDI) ゲノム注4）や、温度感受性変异注5）の获得により、持続感染が成立することが报告されていました。しかし、本研究において获得した持続感染性センダイウイルスは、肠产顿滨ゲノムや、温度感受性メカニズムとは异なる感染状态で持続感染を成立することを示しました。
これらの结果は、急性感染性のセンダイウイルス感染において、ウイルス复製中に生じる偶発的な変异により持続感染性センダイウイルスが自然発生し、もとの急性感染性ウイルスを駆逐しながら感染を拡大させ、持続的に维持される可能性を示しています。
図 1. ウイルス材料の遺伝的多様化と持続感染細胞の樹立
図2. Zpi株とZpi2株を感染させた経時的な持続感染細胞
成果の意义
本研究では、37?颁で増殖する新规持続感染メカニズムを持つセンダイウイルスの获得に成功しました。本研究成果は、様々なモノネガウイルスの持続感染メカニズムに対する理解に新しい展开をもたらすものです。また、遗伝的多様性を高めたセンダイウイルス材料を用いた実験から、比较的少数の変异により偶発的に生じた持続感染性センダイウイルスがもとの野生型ウイルスを駆逐して置き换わり、优位に増殖したことから、自然界における急性感染性ウイルスの长期维持机构の解明につながることが期待されます。さらに、得られた新规持続感染性センダイウイルスは、低毒性かつ生体温度（37?颁）で増殖能が高いことから、遗伝子を持続的に発现可能な新规ウイルスベクター开発への応用が期待されます。
本研究は、JST-さきがけ、 JST-CREST、AMED、科研費の支援のもとで行われたものです。
用语説明
注1）センダイウイルス：
モノネガウイルス目レスピロウイルス属パラミクソウイルス科に属するげっ歯类の急性呼吸器病ウイルス。
注2）遗伝的多様性：
ウイルス集団内に存在する、个々のウイルスが保持する変异の差异の多様性を示す。遗伝的多様性が高いウイルス集団ほど、异なる変异を持つウイルスが多数混在している。
注3）持続感染：
広义では、ウイルスが细胞や个体を死灭させたり、ウイルスが排除されたりすることなく、ウイルス感染が持続し続ける状态を指す。本研究では感染性ウイルスを产生しつつ细胞への感染状态が维持された状态を、持続感染と呼んでいる。&苍产蝉辫;
注4）コピーバック型欠陥干渉 （cbDI） ゲノム：
本来の构造の大部分を欠损したウイルスゲノムの一种。肠产顿滨ゲノムの复製には自立复製能力を有した正常なウイルスの复製能力の存在が必要である。肠产顿滨ゲノムは本来の正常なウイルスゲノムよりも复製効率が高いため、両者が混在すると、肠产顿滨ゲノムが正常ゲノムに対して増加していく。しかし、ある程度肠产顿滨ゲノムが増加すると正常ウイルスが相対的に减少し、肠产顿滨ゲノムの复製も减弱してしまうため、肠产顿滨ゲノムが相対的に减少していく。このようにして、肠产顿滨ゲノムの増减の波が繰り返されることにより、本来のウイルスの増殖も逆相関的に増减し、感染が持続すると考えられている。
注5）温度感受性変异：
ウイルス感染细胞を低温で継代することで発生した持続感染性ウイルスが获得した変异のこと。温度感受性変异ウイルスの构造タンパク质の一部は、野生型ウイルスとは异なり生体温度（37?颁）付近で不安定化するため増殖できないが、より低い温度（32?颁など）では安定となり増殖が可能である。
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