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発表内容
東京大学国際高等研究所 新世代感染症センター 河岡義裕 機構長らの研究グループは、2024年3月に米国の乳牛農場従業員で結膜炎を発症したヒトから分離されたH5N1高病原性鳥インフルエンザウイルスの病原性と感染伝播性について動物モデルを用いて解析しました。H5N1亜型の高病原性鳥インフルエンザウイルス(注1)はヒトに感染することは稀であり、ヒトからヒトへと効率よく飛沫伝播は起こしませんが、ヒトに感染した場合には重篤な症状を引き起こし、50%程度の致死率を有します。2020年から現在に至るまで、H5N1亜型(clade 2.3.4.4b)の高病原性鳥インフルエンザウイルスが世界的に流行しており、ヒトを含む様々な哺乳類への感染例も報告されております。2024年3月以降、米国の14の州の乳牛においてH5N1高病原性鳥インフルエンザウイルスの感染例が報告されています。また、ウイルスに感染した牛の乳汁、体液を介したヒトへの感染例も報告されており、ヒトでのウイルスの感染拡大が懸念されています。
本研究では、ヒトから分離された牛由来高病原性鳥インフルエンザウイルス(huTX37-H5N1)の性状解析を行いました。
まず、huTX37-H5N1がヒトの細胞で増殖するのか、2種類の初代培養細胞を用いて調べました。実験には、牛から分離されたH5N1高病原性鳥インフルエンザウイルス(NM93-H5N1)およびヒトで強い病原性をもつヒトから分離されたH5N1高病原性鳥インフルエンザウイルス(VN1203-H5N1)を比較対象として使用しました。異なる感染量(multiplicity of infection: MOI)(注2)でウイルスを感染後、37℃と33℃の培養条件で継時的にウイルス増殖を評価しました。33℃ではhuTX37-H5N1の増殖性は角膜上皮細胞では限定的であった一方で、肺胞上皮細胞ではその他の2種類のウイルスと比較しても高いウイルス力価が認められました(図1)。37℃での肺胞上皮細胞では、全てのウイルスが効率よく増殖しました(図1)。この結果から、ヒトから分離された牛由来高病原性鳥インフルエンザウイルス(huTX37-H5N1)は、ヒトの肺で効率よく増殖する可能性が示唆されました。

次に、マウスを用いてヒトから分離された牛由来高病原性鳥インフルエンザウイルス(huTX37-H5N1)の病原性を調べました。マウスに106感染価、105 感染価、104 感染価、103 感染価、102 感染価、101 感染価、100 感染価のウイルスを経鼻的に感染後、体重変化と50%マウス致死量(50%のマウスが死亡する感染価: MLD50)を評価しました。その結果、感染させたマウスは全て死亡し、MLD50は1 感染価以下であることから、本ウイルスはマウスに対して非常に強い病原性を有していることがわかりました(図2)。以前に行った研究では、牛から分離されたH5N1高病原性鳥インフルエンザウイルス(NM93-H5N1)のMLD50が31.6感染価、以前にヒトから分離されたH5N1高病原性鳥インフルエンザウイルス(VN1203-H5N1)のMLD50が2.2感染価であった(Eisfels et al., Nature, 2024)ことから、ヒトから分離された牛由来高病原性鳥インフルエンザウイルス(huTX37-H5N1)はそれらのウイルスよりもマウスに対して強い病原性を有していることが明らかになりました。続いて103 感染価のhuTX37-H5N1を感染させたマウスの臓器中のウイルス量を測定しました。その結果、huTX37-H5N1は感染後3日で脳や筋肉を含む全身の臓器で増殖していることがわかりました(図2)。




本研究は10月29日(日本時間)英国科学誌「Nature」(オンライン版)に公表されました。
発表者
東京大学国際高等研究所 新世代感染症センター河岡 義裕 特任教授/機構長
兼:国立国際医療研究センター研究所 国際ウイルス感染症研究センター長
東京大学医科学研究所 ウイルス感染部門 特任教授
論文情報
雑誌名:Nature題 名:A human isolate of bovine H5N1 is transmissible and lethal in animal models
著者名:Chunyang Gu*, Tadashi Maemura*, Lizheng Guan*, Amie J. Eisfeld*, Asim Biswas*, Maki Kiso*, Ryuta Uraki, Mutsumi Ito, Sanja Trifkovic, Tong Wang, Lavanya Babujee, Robert Presler Jr., Randall Dahn, Yasuo Suzuki, Peter J. Halfmann, Seiya Yamayoshi, Gabriele Neumann, and Yoshihiro Kawaoka¶
*:筆頭著者 ¶:責任著者
〈DOI〉10.1038/s41586-024-08254-7
〈URL〉https://www.nature.com/articles/s41586-024-08254-7
研究助成
本研究は、東京大学国際高等研究所 新世代感染症センター、国立国際医療研究センター、東京大学医科学研究所、静岡県立大学、米国ウィスコンシン大学が共同で実施し、日本医療研究開発機構(AMED)、新興・再興感染症研究基盤創生事業(中国拠点を基軸とした新興・再興および輸入感染症制御に向けた基盤研究)ならびに、AMED SCARDAワクチン開発のための世界トップレベル研究開発拠点の形成事業(ワクチン開発のための世界トップレベル研究開発拠点群 東京フラッグシップキャンパス(東京大学国際高等研究所新世代感染症センター))の一環として行われました。用語解説
(注1)鳥インフルエンザウイルスA、B、C、D型の4種類に分類されるインフルエンザウイルスの中で、A型インフルエンザウイルスは、過去に世界的な大流行(パンデミック)を起こしてきた。ウイルス表面にある2つの糖たんぱく質、ヘマグルチニン(HA)とノイラミニダーゼ(NA)の抗原性の違いにより、さらに細かく亜型が分類されている。現在までに、HAでは19種類(H1からH19)、NAでは11種類(N1からN11)の亜型が報告されており、本研究で対象としたH5N1ウイルスはH5亜型、N1亜型に分類されるA型インフルエンザウイルスのことをいう。
鳥インフルエンザはA型インフルエンザウイルスが原因となり生じる鳥の病気である。鳥インフルエンザウイルスは家禽に対する病原性を指標に、低病原性と高病原性に分類される。低病原性鳥インフルエンザウイルスに感染した家禽は無症状か軽い呼吸器症状、下痢、産卵率の低下を示す程度であるが、高病原性鳥インフルエンザウイルスでは重篤な急性の全身症状を呈して、ほぼ100%の家禽が死亡する。
(注2)multiplicity of infection: MOI
感染多重度。ここでは細胞とウイルスの比率を意味し、MOI=0.1の場合、10個の細胞に対して1個のウイルスの比率で感染することを意味する。
(注3)リバースジェネティクス法
ウイルスゲノムから感染性ウイルスを人工的に作製する技術。
問合せ先
〈研究に関する問合せ〉東京大学国際高等研究所 新世代感染症センター
河岡 義裕(かわおか よしひろ) 特任教授/機構長
兼:
国立国際医療研究センター研究所 国際ウイルス感染症研究センター長
東京大学医科学研究所 ウイルス感染部門 特任教授
https://www.ims.u-tokyo.ac.jp/imsut/jp/lab/dstngprof/page_00174.html
〈報道に関する問合せ〉
東京大学国際高等研究所 新世代感染症センター(広報)
https://www.utopia.u-tokyo.ac.jp/
東京大学医科学研究所 プロジェクトコーディネーター室(広報)
https://www.ims.u-tokyo.ac.jp/
国立国際医療研究センター 企画戦略局 広報企画室
https://www.ncgm.go.jp/