D型インフルエンザウイルスの高温感受性株を作出:弱毒生ワクチン開発に期待

発表者: 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　博士課程院生:当時)
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)
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)
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)
片山美沙(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)
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)
大平浩輔(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)
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

D型インフルエンザウイルスは、牛呼吸器病症候群(注1)の原因ウイルスの一つです。
A型インフルエンザの生ワクチン株がもつ高温感受性(低温馴化)変異に相当する変異を、D型ウイルスのポリメラーゼ遺伝子に導入した組換えウイルスの作出に成功しました。
組換えウイルスは、高温感受性を獲得しマウスで弱毒化するとともに、野生型ウイルスの感染を阻止する免疫を誘導し、D型インフルエンザの生ワクチン候補株として有望です。

発表概要

　最近、米国で発見された新しい型(D型)のインフルエンザウイルスは、わが国を含む世界中に広がっており、牛の死亡原因の多くを占める牛呼吸器病症候群(BRDC)の原因ウイルスであることがわかってきました。しかし、その感染や発症を予防するワクチンは実用化されていません。今回私たちは、人で実用化されているA型インフルエンザの生ワクチン株がもつ高温感受性(低温馴化)変異に相当する変異を、D型インフルエンザウイルスのポリメラーゼ遺伝子に導入した組換えウイルスを、リバースジェネティクス法(注2)により作出しました。組換えウイルスは、33℃では増殖しますが37℃では増殖しない高温感受性株であること、またマウスモデルを用いて、組換えウイルスは弱毒化し、鼻腔接種により野生型ウイルスの感染を完全に阻止する免疫を誘導することを明らかにしました。今回作出した組換えウイルスは、BRDCの制御を目指したD型インフルエンザの弱毒生ワクチンの開発に貢献することが期待されます。

発表内容

(拡大画像↗)

　インフルエンザウイルスは、粒子内部のタンパク質性状によりA型からD型に分類されます。A型ウイルスは人の季節性インフルエンザや鳥インフルエンザを、また、世界的大流行(パンデミック)をひき起こすのもA型ウイルスです。B型ウイルスも季節性インフルエンザを、C型ウイルスは幼児に軽い呼吸器症状を起こします。一方、D型ウイルスは2011年に米国の呼吸器症状の豚から初めて分離されましたが、その後の調査で、わが国を含め世界の畜産業に多大な経済的損失を及ぼしているBRDCの原因ウイルスの一つであることがわかってきました。さらに、人へ感染するという報告も出てきました。したがって、D型ウイルスに対する予防ワクチンの開発は、BRDCの制御という家畜衛生分野における重要課題になるとともに、公衆衛生学的課題に発展する可能性も含んでいます。
　呼吸器感染症のワクチンとして、ウイルスの感染自体をブロックする分泌型IgA抗体を誘導する点鼻(噴霧)型の生ワクチンが最も効果的であり、A型インフルエンザにおいても生ワクチンが開発され一部の国で用いられています(日本でも承認見込み)。ワクチンウイルスとしては、上部気道(33℃)では増殖しますが肺などの下部気道(37℃)では増殖しない高温感受性(低温馴化)変異株が用いられます(弱毒化ウイルス)。一方、D型インフルエンザについても同様なワクチン剤型が期待されますが、D型ウイルスが高温感受性を獲得するメカニズムはわかっていません。そこで私たちは、A型インフルエンザの生ワクチン株がもつ高温感受性(低温馴化)変異が位置するアミノ酸部位をアラインメント解析で探索し、それらに相当する変異(PB2 V494LおよびPB1 R267N)をD型インフルエンザウイルスのRNAポリメラーゼ(注3)に人為的に導入した組換えウイルスを、リバースジェネティクス法によりレスキューしました。この組換えウイルス(rD/OK-AL)は、33℃では増殖しますが37℃では増殖しない高温感受性株であること、またマウスにおいても、体温の低い鼻甲介では増えますが体温の高い肺では増えない弱毒ウイルスであることがわかりました。さらに、rD/OK-ALは鼻腔接種によりマウスに効率よく特異抗体を誘導し、野生型ウイルスの攻撃を完全に阻止するワクチン能を示すことがわかりました。今回作出した組換えウイルスは、BRDCの制御を目指したD型インフルエンザの弱毒生ワクチンの開発に貢献することが期待されます。
　現在、BRDCの原因とされる複数のウイルス(ウシヘルペスウイルス1、ウシRSウイルス、ウシパラインフルエンザウイルス3など)の弱毒株で構成される牛呼吸器病混合生ワクチンが、BRDCの抑制のため実用化されわが国でも広く使われていますが、満足する効果は得られていません。米国におけるメタゲノム解析(注4)では、最近のBRDCは、これら既知のウイルスではなくD型インフルエンザウイルスの感染が主要な引き金になっている成績を示していることから、現行の牛呼吸器病混合生ワクチンにさらにD型インフルエンザワクチンを追加することで、BRDCを効果的に制御できる可能性があります。

　本研究は、JRA畜産振興事業および農林水産省レギュラトリーサイエンス研究推進委託事業の助成により実施されました。

発表雑誌

雑誌名: Scientific Reports
論文タイトル: Generation of a recombinant temperature-sensitive influenza D virus
著者: Hiroho Ishida, Shin Murakami, Haruhiko Kamiki, Hiromichi Matsugo, Misa Katayama, Wataru Sekine, Kosuke Ohira, Akiko Takenaka-Uema, Taisuke Horimoto
DOI番号: 10.1038/s41598-023-30942-z
論文URL: https://www.nature.com/articles/s41598-023-30942-z

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
Email: shin-murakami <アット> g.ecc.u-tokyo.ac.jp
教授　堀本泰介(ほりもと　たいすけ)
Tel: 03-5841-5396
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　牛呼吸器病症候群
　BRDC(bovine respiratory disease complex)と呼ばれる。ストレス環境下において様々なウイルスや細菌などの感染を原因とする牛の呼吸器複合病。肥育牛の死亡率が高く、ワクチン開発が世界的に期待されている。
注2　リバースジェネティクス法
　D型インフルエンザウイルスのゲノムRNA分節(PB2, PB1, P3, HEF, NP, M, NS)およびタンパク質(PB2, PB1, P3, NP)をコードするプラスミドを同時に培養細胞に導入することで感染性ウイルスをレスキューする方法。ゲノムRNA転写プラスミドに変異を導入することで、任意の変異ウイルスを作出できる。
注3　D型インフルエンザウイルスのRNAポリメラーゼ
　PB2, PB1およびP3サブユニットからなるヘテロ複合体。PB1がRNA合成の触媒分子、PB2とP3はウイルス遺伝子の転写反応に必要な宿主mRNAのキャップ構造の認識と切断を担う。
注4　メタゲノム解析
　検体中に含まれる遺伝物質(塩基配列)を網羅的に検出する解析手法。BRDC牛から採取した検体中に含まれる全ウイルス遺伝子配列を正常牛と比較・解析することで、BRDCの原因となる病原体の特定が可能になる。