発表者
村上  晋 (東京大学大学院農学生命科学研究科 獣医学専攻 准教授)
北村 知也 (東京大学大学院農学生命科学研究科 獣医学専攻 博士課程学生:研究当時)
鈴木  尋(山口大学農学部 博士課程学生:研究当時)
佐藤 遼太(岩手大学共同獣医学部 博士課程学生:研究当時)
青井 俊樹(岩手大学農学部 教授:研究当時)
藤井 真理奈(東京大学農学部獣医学専修5年)
松郷 宙倫(東京大学大学院農学生命科学研究科 獣医学専攻 博士課程4年)
神木 春彦(東京大学大学院農学生命科学研究科 獣医学専攻 博士課程4年)
石田 大歩(東京大学大学院農学生命科学研究科 獣医学専攻 博士課程4年)
上間 亜希子(東京大学大学院農学生命科学研究科 獣医学専攻 特任助教)
下島 昌幸(国立感染症研究所 ウイルス第1部第1室 室長)
堀本 泰介(東京大学大学院農学生命科学研究科 獣医学専攻 教授)

発表のポイント

  • 日本のコキクガシラコウモリから新型コロナウイルス感染症(COVID-19)の原因ウイルスであるSARS-CoV-2と遺伝的に近縁なウイルスを検出しました。
  • このウイルスはヒトに感染しないと推定されます。
  • 日本にもSARS-CoV-2と遺伝的に近縁なウイルスが存在することから、中間宿主となりうる動物への感染性など、ヒトに感染するウイルスに変化する可能性について解析する必要があります。

発表概要

 新型コロナウイルス感染症(COVID-19)の原因ウイルスであるSARSコロナウイルス2型(SARS-CoV-2)の自然宿主は、キクガシラコウモリ属のコウモリであると考えられています。実際に、中国のキクガシラコウモリからはSARS-CoV-2に近縁なウイルスが見つかっています。しかし、SARS-CoV-2に近縁なウイルスの中国以外での分布やウイルスの性状などはよくわかっていません。
 東京大学大学院農学生命科学研究科獣医学専攻の村上晋准教授および堀本泰介教授らのグループは、日本に生息するキクガシラコウモリ属の一種であるコキクガシラコウモリからSARS-CoV-2に遺伝的に近縁なウイルスを検出しました。このウイルスの細胞への吸着・侵入過程を解析したところ、このウイルスはヒトには感染しないと考えられました。今後、このウイルスがヒトに感染するように変異する可能性を考察するために、このウイルスの日本での詳しい分布状況や中間宿主となりうるコウモリ以外の動物への感染性などについてより詳細に解析する必要があります。

発表内容

図1 日本で検出されたSARS-CoV-2関連コウモリコロナウイルスの進化系統樹
ウイルスゲノムの全長配列を用いて系統樹を作成しました。今回、検出したウイルス(Rc-o319)は赤字で示してあります。Rc-o319はSARS-CoV-2と遺伝的に近いことがわかります。近縁ウイルスは中国のセンザンコウ(緑)からも検出されています。


図2 Rc-o319の受容体結合モチーフ
SARS-CoV-2やSARS-CoVおよびその関連コロナウイルスのACE2結合領域(RBM)にあるアミノ酸配列を比較しました。ヒトのACE2との結合に重要な領域を四角で囲っています。また、SARS-CoV-2やSARS-CoVでヒトのACE2と結合する部位のアミノ酸を赤い丸で示しています。今回検出したRc-o319はヒトのACE2との結合に重要な領域の1つに欠損があることがわかります。また、ヒトのACE2との結合に重要なアミノ酸残基はその多くがSARS-CoV-2やSARS-CoVと異なっていることがわかります。


図3 シュードタイプウイルスを用いたRc-o319の感染性
Rc-o319、SARS-CoV、あるいはSARS-CoV-2のSタンパク質を持った水疱性口内炎ウイルスのシュードタイプウイルス(各Rc-o319 S、SARS-CoV S、SARS-CoV-2 S)を作製し、ヒトやコウモリのACE2受容体を発現している細胞に感染させました。Rc-o319のSタンパク質を持ったシュードタイプウイルスは宿主であるコキクガシラコウモリ(R. cornutus)のACE2を発現する細胞にはよく感染しましたが、ヒト(human)のACE2発現細胞や他のキクガシラコウモリ種由来のACE2発現細胞(R. ferrumequinumR. sinicus)にはほとんど感染しませんでした。

 ベータコロナウイルス属のコロナウイルスは、過去20年間に3回(SARS,MERS,COVID-19)もヒトでの流行を引き起こし、多数の感染者・死者を出しています。特に、COVID-19の流行はいまだ終息が見通せず、社会的な大問題となっています。SARSおよびCOVID-19は、それぞれサルベコウイルス亜属のSARS コロナウイルス(SARS-CoV)およびSARS-CoV-2によって引き起こされます。これらのサルベコウイルスは中国のキクガシラコウモリ属のコウモリからその近縁なウイルスが複数見つかっており、キクガシラコウモリがサルベコウイルスの自然宿主と考えられています。キクガシラコウモリは中国以外でも日本を含むアジア、ヨーロッパ、アフリカで見つかっていますが、これらサルべコウイルスの分布はほとんどわかっていません。
 今回研究グループは、日本に生息するコキクガシラコウモリからコロナウイルスの遺伝子を検出しました(Rc-o319)。さらに、ウイルスゲノム全長の配列を決定し、進化系統樹解析をしたところ、Rc-o319はSARS-CoVやSARS-CoV-2と同じベータコロナウイルス属サルベコウイルス亜属に属し、特にSARS-CoV-2と遺伝的に近縁であることがわかりました(図1)。次に、Rc-o319のヒトへの感染の可能性を推測するために、そのスパイク(S)タンパク質(注1)が、SARS-CoVやSARS-CoV-2の細胞への吸着・侵入過程を担うヒトのACE2受容体(注2)に結合できるかどうかを調べました。まず、Sタンパク質に2か所ある結合モチーフ(RBM; 注3)を他のサルべコウイルスと比較したところ、その1か所にあるアミノ酸欠損部位を含めその結合に関わる部位のアミノ酸がSARS-CoVやSARS-CoV-2とは多く異なっていること、さらに、ヒトのACE2と結合できることがわかっている他のコウモリ由来のサルべコウイルスともそれらがかなり異なっていることがわかりました(図2)。しかし、RBMの2か所ともに大きなアミノ酸欠損があり、かつ、結合に関わる部位のアミノ酸が全く異なるヒトのACE2と結合できない他のコウモリ由来サルべコウイルスの配列とも異なっていることから、Rc-o319 Sタンパク質のヒトのACE2への結合を否定することはできませんでした。そこで、実際にRc-o319が細胞に感染するためにヒトのACE2受容体を使えるかどうかを水疱性口内炎ウイルスのシュードタイプウイルスシステム(注4)を用いて解析しました(図3)。その結果、Rc-o319のSタンパク質をもつシュードタイプウイルスは、その宿主であるコキクガシラコウモリ(R. cornutus)のACE2を発現する細胞には感染しましたが、ヒトのACE2を発現する細胞にはほとんど感染できませんでした。したがって、Rc-o319がヒトに感染する可能性は極めて低いと考えられました。
 今後、このコウモリ由来のウイルスあるいは近縁ウイルスが、ヒトに感染するように変異する可能性を考察するために、それらの日本での分布状況や、中間宿主となりうるコウモリ以外の動物への感染性などについてより詳細に解析する必要があります。

発表雑誌

雑誌名
Emerging Infectious Diseases
論文タイトル
Detection and characterization of bat sarbecovirus phylogenetically related to SARS-CoV-2, Japan
著者
Shin Murakami*, Tomoya Kitamura, Jin Suzuki, Ryouta Sato, Toshiki Aoi, Marina Fujii, Hiromichi Matsugo, Haruhiko Kamiki, Hiroho Ishida, Akiko Takenaka-Uema, Masayuki Shimojima, Taisuke Horimoto* (*責任著者)
DOI番号
DOI: 10.3201/eid2612.203386
論文URL
https://wwwnc.cdc.gov/eid/article/26/12/20-3386_article

問い合わせ先

東京大学大学院農学生命科学研究科 獣医学専攻 獣医微生物学研究室
准教授 村上 晋(むらかみ しん)
Tel:03-5841-5398
Fax:03-5841-8184
E-mail:shin-murakami<アット>g.ecc.u-tokyo.ac.jp  <アット>を@に変えてください。

教授 堀本 泰介(ほりもと たいすけ)
Tel:03-5841-5396
E-mail:taihorimoto<アット>g.ecc.u-tokyo.ac.jp  <アット>を@に変えてください。

用語解説

  • 注1 スパイク(S)タンパク質
     コロナウイルスの粒子表面にあるとげ状のタンパク質。ウイルスが細胞に吸着し、侵入する際に使用する。
  • 注2 ACE2受容体
     アンジオテンシン変換酵素II (ACE2: angiotensin-converting enzyme 2)のこと。ウイルスのSタンパク質と結合して、ウイルスの細胞内侵入の足場となるタンパク質。通常は細胞表面などに発現し、血圧調整などの役割を担っている。
  • 注3 受容体結合モチーフ(RBM: receptor-binding motif)
     Sタンパク質がACE2受容体と結合するために重要なアミノ酸配列。ヒトのACE2と結合できないコウモリ由来のSARS-CoV関連コロナウイルスはこのモチーフに2か所の欠損があることがわかっている。
  • 注4 シュードタイプウイルス
     他のウイルス由来のタンパク質を表面にもつウイルスのこと。“シュード”は“偽の”という意味である。今回は牛や豚に感染する水疱性口内炎ウイルス(VSV: vesicular stomatitis virus)の表面のタンパク質をコロナウイルスのスパイクタンパク質に置き換えたウイルスを使用した。今回用いたシュードタイプウイルスは細胞に感染しても、感染性のあるウイルス粒子を産生しないように改変している。したがって、このシステムを用いることで、病原性の高いウイルスの表面タンパク質を安全に解析できる。