東京大学大学院農学生命科学研究科・農学部

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　博士課程院生:当時)
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　特任助教:当時)
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　博士課程院生:当時)
関根　渉　　(東京大学大学院農学生命科学研究科　獣医学専攻　博士課程院生:当時)
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)
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(SARS-CoV-2)に近縁なウイルスを分離しました。
• 今回分離したウイルスは新型コロナウイルスの感染受容体であるヒトACE2は用いないため、ヒトに感染する可能性はないと考えられます。
• 海外でも限られる新型コロナウイルスに近縁な増殖性コウモリ由来ウイルスの獲得は、パンデミック発生メカニズムの解明に役立つことが期待されます。

発表概要

　ベータコロナウイルスは、過去20年間にSARS、MERS、COVID-19と3回の大流行を引き起こしました。特に新型コロナウイルス(SARS-CoV-2)は、深刻なパンデミックを引き起こしています。これら高病原性のベータコロナウイルスはコウモリのウイルスに由来すると考えられており、コウモリがどのようなベータコロナウイルスをもっているかを調査することは、種を超えた感染のメカニズムや将来の流行の可能性を理解する上で非常に重要です。私たちはこれまでに、岩手県のコキクガシラコウモリからSARS-CoV-2と遺伝的に近縁なウイルスを検出し、報告しました。今回、日本国内の複数の場所に生息するコキクガシラコウモリからSARS-CoV-2と近縁なウイルスを新たに検出し、さらにコキクガシラコウモリのACE2を安定発現させた細胞を用いて増殖性ウイルスを分離することに成功しました。コウモリ由来のSARS-CoV-2に近縁なウイルスは外国を含めほとんど分離されていません。今回分離した増殖性ウイルスは、病原性などの様々なウイルス学的性状の解析を通してパンデミック発生メカニズムの解明に寄与することが期待されます。

発表内容

　重症急性呼吸器症候群コロナウイルス(SARS-CoV)や新型コロナウイルス(SARS-CoV-2)などのSARS関連コロナウイルス(サルベコウイルス)と中東呼吸器症候群コロナウイルス(MERS-CoV)などのMERS関連コロナウイルス(メルベコウイルス)を含むベータコロナウイルスは、過去20年間にSARS、MERS、COVID-19と3回もヒトに致死的な感染症を引き起こしました。特に COVID-19は、2019年のパンデミック以来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関連コロナウイルスはそのほとんどがアジア、ヨーロッパおよびアフリカ諸国のキクガシラコウモリ属のコウモリから検出されていることから、キクガシラコウモリ属のコウモリがSARS関連コロナウイルスの自然宿主とみなされています。私たちは以前、岩手県のコキクガシラコウモリ(注1)からSARS関連コロナウイルスRc-o319の遺伝子を検出し、系統遺伝学的にSARS-CoV-2と近縁であること、さらにRc-o319のスパイクタンパク質(注2)はコキクガシラコウモリのACE2(注3)を感染受容体として特異的に用いることを報告しました(https://www.a.u-tokyo.ac.jp/topics/topics_20201104-2.html)。これまでに中国をはじめとするアジア諸国でコウモリから様々なSARS関連コロナウイルスが検出されていますが、日本におけるSARS関連コロナウイルスの分布についてはわかっていませんでした。そこで、本研究では、岩手県以外のコウモリにおけるSARS関連コロナウイルスの検出・分離とその性状解析を目的としました。
　新潟県、千葉県、静岡県で、コキクガシラコウモリおよびキクガシラコウモリ(注4)から糞便を採取しました。これら各県のコキクガシラコウモリ検体から、RT-PCR法を用いてウイルス遺伝子を検出しました。一方、キクガシラコウモリの検体からはウイルス遺伝子は検出されませんでした。これらの結果から、日本各地のコキクガシラコウモリがSARS関連コロナウイルスを保有していることがわかりました。
　次に、コキクガシラコウモリのACE2を安定発現する細胞を樹立し、これらのRT-PCR陽性検体を接種したところ、巨細胞形成を伴う広範囲な細胞変性効果を示すコウモリSARS関連コロナウイルスを分離することに成功しました。新潟県の分離株をRc-os20、千葉県の分離株をRc-mk2、静岡県の分離株をRc-kw8と命名しました。同様の方法で岩手県のRc-o319株も分離しました。次世代シーケンサーを用いて分離株の全ゲノム配列を決定したところ、日本分離株はすべての株間で配列の相同性が高い(94.8%〜96.8%)ことがわかりましたが、中和抗体が結合する領域であるSタンパク質のN末端ドメイン(NTD)と受容体結合ドメイン(RBD)の相同性は低いことがわかりました。これはコウモリの免疫から逃れるための変異が蓄積した結果だと考えられます。進化系統樹解析をしたところ、日本株はすべて同じクラスターに属し、SARS-CoV-2と同じ系統に属することがわかりました(図1)。
　さらに、分離株にヒトへの感染潜在性があるかどうかを調べるために、SARS-CoV やSARS-CoV-2の感染受容体であるヒトのACE2を発現する細胞およびACE2遺伝子をノックアウトした細胞を作製し、分離株の感染・増殖性を調べました。その結果、陽性対照として用いたSARS-CoV-2はノックアウト細胞を除く細胞で良く増殖しましたが、分離株はコキクガシラコウモリのACE2を発現する細胞でのみ増殖しました(図2)。これらの結果は、日本分離株はコキクガシラコウモリのACE2を感染受容体として特異的に用いること、つまりヒトへ感染する可能性は非常に低いことを示唆しています。
　これまでに増殖可能なコウモリ由来のSARS関連コロナウイルスは海外でもほとんど分離されていません。またSARS関連コロナウイルスは野生動物や家畜を中間宿主として変異し、ヒトに感染する可能性があるため、コウモリを含む野生動物におけるSARS関連コロナウイルスの疫学調査とその性状解析を継続することが重要です。今回分離した増殖可能なウイルスを用いることで、様々なウイルス学的解析が可能になり、パンデミック発生リスク評価を行う上で重要なツールとなることが期待されます。

本研究は、AMED委託研究JP21fk0108615の助成により実施されました。

発表雑誌

雑誌名

Emerging Infectious Diseases

論文タイトル

Isolation of bat sarbecovirus, Japan

著者

村上晋1、北村知也2、神木春彦1、松郷宙倫1、大藪健3、上間亜希子1、坂井優子4、河岡義裕4、堀本泰介1
所属1.東京大学大学院農学生命科学研究科獣医学専攻、2.農研機構動物衛生研究部門、3. 夷隅郡市自然を守る会、 4.東京大学医科学研究所

DOI番号

10.3201/eid2812.220801

論文URL

https://wwwnc.cdc.gov/eid/article/28/12/22-0801_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)
Email: 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　コキクガシラコウモリ
  　北海道、本州、九州、四国に分布する食虫性コウモリ。キクガシラコウモリ科キクガシラコウモリ属に属する。
• 注2　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。また感染を防御する中和抗体のターゲットとなる。
• 注3　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4　キクガシラコウモリ
  　コキクガシラコウモリ同様、北海道、本州、九州、四国に分布する食虫性コウモリ。キクガシラコウモリ科キクガシラコウモリ属に属する。コキクガシラコウモリよりは大型である。