ウイルスを中和しないワクチンを作ってみたら案外うまくいった件
ウイルスに対するワクチンというのは、主に中和抗体を誘導する目的で作られています*1。中和抗体というのは、B細胞が作る抗体のうち、ウイルスの外側にべたべたっとくっついてウイルスを檻の中に閉じ込めてしまうような抗体のことです。たいていは抗体を作る体の方が勝って、ウイルスは全部檻の中に閉じ込められてしまいます。めでたしめでたし。
というわけで、ワクチンは主にウイルス粒子の外側に出ているタンパク質でできています。あるいは、ウイルス粒子そのものとか。ウイルス粒子の外側のタンパク質じゃないと抗体の檻ができませんからね。これはこれで、人類が長年かけてたどり着いた一つの答えですので、たいていはうまくいくわけです。そう、たいていは。
ここにサイトメガロウイルスというかっこいい名前のヘルペスウイルスがいます。得意技はヘルペスらしく、ザ・日和見感染。ざっくり言って、およそ半分くらいの人はこのウイルスと共に生きています。普段は隠れているので分かりませんが、免疫系が弱ってよわよわ状態になると悪さをします。免疫系よわよわ状態の原因はいろいろありますが、HIV感染や臓器移植のときに特に問題になるみたいですね。臓器移植のときは免疫系がんばれ状態にはできないので、感染者から非感染者に移植する場合は抗ウイルス薬をばんばん投与してウイルスを抑えなきゃいけません。もう一つ問題となるケースは、妊婦さんが感染したり、妊婦さんが免疫系よわよわになってウイルスが悪さしたときです。風疹のように、胎児の奇形の原因になったりします。
さーて、こういう問題を根っこから解決するために、サイトメガロウイルスのワクチン作りましょうか、で、作りました。ところが、結果がびみょーであります*2。中和抗体はできるんですけど、ウイルスが殖えちゃうのは止められないことがあります。できればもっと効いてほしいんだけど。というのが今までの流れです。中和抗体ができるのでワクチンとしてはうまくいっているのですが、サイトメガロウイルスの性質を考えると、もうちょっと何とかして重篤な病気になるのを確実に防げるようにしたい。そこで、研究者たちは考えました。ウイルスを檻に閉じ込める戦略だけに頼っているのが良くないんじゃね？
今日は前置きが長かったですね。というわけで論文はこちら。安定安心のJV。
Vaccination Against a Virally-Encoded Cytokine Significantly Restricts Viral Challenge.
Published ahead of print 14 August 2013, doi:10.1128/JVI.01925-13
研究者たちが注目したのが、IL-10（インターロイキン10）というサイトカイン*3にそっくりな、cmvIL-10というタンパク質です。何という安易なネーミング！（つい本音が）IL-10は免疫系ががんばり過ぎるのを抑えるのが役目で、サイトメガロウイルスはこいつそっくりなcmvIL-10を作って*4わざと免疫系よわよわ状態を作り出し、自分に都合のいい環境を得ているというわけです*5。んで、そっくりとは言いましてもちょびっと違う部分があるので、cmvIL-10にだけ反応するような抗体を誘導するワクチンを作りまして、試してみましたよっという論文です。
結論から言いますと、このcmvIL-10に対する抗体作らせる作戦は（サルモデルでは）けっこううまくいきました。完全とは言いがたいものの、ウイルスがバリバリ殖えるのは局所でも全身でも抑えられている感じ。いい感じです。このワクチン単体でもなかなかですから、今までのワクチンと組み合わせたり、抗ウイルス薬と組み合わせたらすんばらすぃワクチンができる予感です。おみごと！
土用の丑の日（ほぼ）に報告されたウナギに感染するウイルス
海外*1に住んでいますと、土用の丑の日とか嫌がらせにしか見えない訳ですよ。何なんすかみんなしてちょーおいしそうな蒲焼きとかひつまぶしの画像貼りおってからに。ふっくらほっこり湯気の立つ、さくっと焦げたタレが黒光りする蒲焼き！とろりと垂れたタレが絡んで、キラリとダークに輝く白米！山椒！わさび！肝吸い！Holy eel！
そんなこんなで激おこぺこぺこ丸な土用の丑の日が7月22日、がんばってウナギのこと忘れました。したっけ24日、わずか2日後にヨーロッパウナギに感染する新規ピコルナウイルスを報告する論文が出ました。雑誌はウイルス学界隈での絶対正義、Journal of Virologyです。逆らえません。せっかくウナギのこと忘れてたのに思い出しちゃって悔しいので、ブログ書いちゃおっと、という結論に至りました。
Characterization of a novel picornavirus isolate from a 5 diseased European eel (Anguilla anguilla)
Published ahead of print 24 July 2013, doi:10.1128/JVI.01094-13
新しいピコルナウイルスの名前はEel Picornavirus 1 (EPV-1) です。ピコルナさんのお仲間で魚からとれたのは初めてじゃないかな。電子顕微鏡で見て、ピコルナっぽい奴がいるねーみたいな話はあったようですが、塩基配列まで決められたのは初めてのようです*2。しかも、進化系統的にかなり古い時代に人や動物のピコルナウイルスと分岐している感じでして、これから海のものや川のものから山*3のようにピコルナファミリーが見つかる予感がします。わくわくしますね。
EPV-1が見つかったのはドイツ・スイス・オーストリアの国境にあるボーデン湖 - Wikipedia。琵琶湖よりちょっと小さいくらい。2005年頃に養殖場や野生のウナギがちょくちょく死んでるのが見つかって、何でかなーと調べたらピコルナウイルスでした。ウナギの腎臓から樹立した培養細胞を使ってウイルス分離もできました。ウナギヘルペスウイルスも見つかったようですが、こいつらが悪さしてたかどうかは良く分かりません。ウナギのウイルスと言えばビルナウイルスが日本では特に問題のようですが、検査したとは書いてなかったですね*4。ヨーロッパにもいるはずなんだけどな。
さて、ウイルスが分離できたのでシラスウナギに感染させてみたところ、4割くらい死んでしまってこいつは悪い奴だ！と分かりました。分かったところでウイルス感染症にすぐ何かできるわけではないので、これから気をつけましょうねーくらいしか言えないのが残念なところですが、こうやって一歩一歩、人類はウナギの完全養殖に向けて障害を排除していくのです。新玉亭行きたいなぁ。
超簡単！おうちで作る超巨大ウイルス！
超巨大ウイルスについての記事をのんびり書いている間に、もっと大きいパンドラウイルスなるものが見つかってしまいまして、あうあうな感じですけど旬が過ぎる前に公開できるといいですね（書いている自分への励まし）。
今回ご紹介する論文はこちら、安定のPLOS Pathogens。
Membrane Assembly during the Infection Cycle of the Giant Mimivirus
Mutsafi Y, Shimoni E, Shimon A, Minsky A (2013) PLoS Pathog 9(5): e1003367. doi:10.1371/journal.ppat.1003367
超巨大ウイルスの中では一番最初に見つかった、ミミウイルスさんのお話です。今となっては小さくさえ感じる直径~750nm*1ですが、当時はそりゃもうびっくりですからね。んで、このミミウイルスさんの宿主であるところの単細胞なアメーバさんのサイズは20μmくらいで、体積で0.003％の大きさのウイルスが出てくるわけです。1回につき1000個くらい。つまり、体積の3%がウイルスが出て行くときに奪われるわけです。身長180cmくらいの人がピンポン球を1000個おえっと吐き出すような感じですね（喩えが汚い）。
中身はその辺の細胞質を調達したとしても、どうやってピンポン球の材料調達すんねんってツッコみたくなるのが人のサガというもの、研究者も考えることは同じです。こんなでっかいウイルスが効率良く作られるためには、相当うまいことアメーバさんを利用しているに違いない！んじゃサイセンタンギジュツを使って丸裸にしてみました、というのが論文の主旨でございます。論文の模式図があまりにきれいで良くできているので*2、今回はそのまま掲載しました。
引用元：
Figure 8. Mutsafi Y, Shimoni E, Shimon A, Minsky A (2013) PLoS Pathog 9(5): e1003367. doi:10.1371/journal.ppat.1003367
ちょーざっくり説明しますと、アメーバさんの細胞質をお借りしまして、ウイルスのDNAがごりごり複製されていきます。この時に、てんでばらばらに増やそうとすると効率が悪いのでぎゅっとまとめてコピーするのですね。これをウイルスファクトリーと言います（図中の灰色の部分）。次に小胞体あたりからごっそり脂質二重膜を借りてきて、これをバラバラにしたりくっつけたりして、びろーんとながい膜を作ります（青色の部分が膜）。んで、先っちょの方から何となくウイルスタンパク質（黄色）をくっつけて、正二十面体構造に膜を閉じ込めちゃいます。あとは、中身（灰色＝ウイルスDNAとその他の部品）をぶちこんで、切り離しておしまい。その後、毛が生えてきて見慣れたミミウイルスさんになります。簡単ですね。おうちにある材料*3でできちゃう！
大きさ記録更新のパンドラウイルスさんは、電子顕微鏡写真で見るとミミウイルスさんとはまったく違う形をしています。また、ウイルスの殻を作るのと、中身を完成させるのを同時にやってるらしいです。小さいウイルスに比べ、大きいウイルスは、ウイルスを作る部分の制約が大きそうですが、そんな中でも複数のやり方があるというのは夢が膨らみますね。お腹は膨らみませんが（ブラックジョーク）。
パンドラウイルス見つけた人たちはまだまだ何か隠し球があるそうなので、トトカルチョでもしてみると楽しいと思います。僕は別の（22日追記 id:ka-ka_xyzさんありがとんです）真核生物を宿主とする巨大ウイルスに賭けてみましょうか。
HIVに感染したヘルパーT細胞が激おこぺこぺこ丸になる仕組みが明らかに
ごぶさたさたでー！（まだ金曜日だけど）
今日の論文は、有名すぎて知らない人がいない、ウイルス界の花形ことヒト免疫不全ウイルス（HIV）がテーマでございます。
このHIV、免疫不全ウイルスというからには免疫が不全になるよーな悪さをするウイルスなんでございますが、その一番かんじんな部分であるところのCD4+T細胞（ヘルパーT細胞と呼ばれるやつです）をぶっころ死な仕組みがいまいち良く分かってませんでした。CD4+T細胞は免疫系の司令塔というか、影のドンというか、裏番というか、遠藤みたいな役割の細胞です*1。こいつが死ぬと、みんな何したらいいのか分からなくなって獲得免疫全体が働かなくなります。これが免疫不全です。
良く分かってないと言っても、まぁそりゃウイルスが感染して細胞が死ぬ訳ですから、アポトーシス（細胞の自殺）がどうとかp53（アポトーシスにもすごく関わってるタンパク質、あとでまた出てくる）がどうとか、そういうことは割と調べられていたみたいです。けど、HIVがほっほーいと細胞に感染して、ぐいっと細胞のDNAに入り込んで、ウイルスタンパク質やRNAが量産されて、じゃーのーっと細胞から出て行く一連の流れの中で、何がどう怒って起こってCD4+T細胞が死ぬのかというのはいまいちでした。
今回の論文の研究者たちは、ウイルスが増殖する一連の流れのうち、かなり早い段階で細胞がお亡くなりになる条件を満たしていることをまず見つけました。ウイルスがばかすか増殖しなくても、CD4+T細胞は死んでいくのです。さらに、ウイルスが自らのDNAを細胞のDNAにぐいっと入り込むステップそのものがアポトーシスを招いていることを、ぐいっと入り込めないウイルスを作って証明しました。んで、ぐいっと入り込むステップに反応して細胞のDNA修復システムが激おこぷんぷん丸になること、DNA-PKという修復システムを担うタンパク質がカム着火ファイヤーインフェルノゥでちょっとやばい感じになっちゃってることを見つけました。どれくらいやばいかと言うと、p53という『遺伝子の守護者』に「この細胞の遺伝子もうだめだわー」と伝えて細胞の自殺を行わせてしまうくらいやばいのです。
例によって例のごとく絵にするとこんな感じ。ちょっとごちゃっとしちゃいましたが。
この発見がすごいところは、仕組みを明らかにしたことだけではありません。DNA-PKがカム着火ファイヤーインフェルノゥになることをお薬で抑えてあげると、細胞が死ななくなることを示していることです。つまり、HIV感染によってヘルパーT細胞が死に、免疫不全症というとても危ない状態に陥るのを薬で防げるようになる可能性が出てきました。HIVの治療薬と組み合わせることで、我々人類はついに、この厄介な病気を克服することができるかもしれません。
それにしてもGary Nabelは企業に移ったのに派手な論文を量産するなぁ。つい先日のこれに引き続きまたNatureですか・・・
*1:サッカーとか良くわかりません
白い旗ふりふり集団にご注意ください
あっと言う間に春が来て、世間は大型連休だの黄金週間だのやかましいですね。ゴールデンウィークってあれでしょ、研究室が静かだから普段より実験がはかどる的な意味でしょ。ゴールデンデータ、出ましたか？（出てません！）
さてさて、論文紹介はお休みして（３回目にしてもうお休みとか、やる気のなさが表れててすばらしいですねって褒めるところですよコレは）、今日は先週ちょっくら参加してきた野外調査のことを紹介したいと思います。
山中に突如現れた、恐怖の白い旗ふりふり集団です。
これ、何をしているかと言いますと、白い旗を地面に這うように移動させると・・・
こんにちはこんにちは！（はてな挨拶）
旗の上に付いてる黒い点を拡大すると・・・（虫系注意）。
はい、マダニですね。20匹ほど採れました（虫系注意）。初心者にしては上出来かな？
そうです、春と言えばマダニが元気になって血を吸いに出てくる季節なのです。今回は、マダニのウイルスを調べてるグループに同行して、野外調査を体験してきたのでした。
マダニ、ウイルス、と言えばつい先日まで話題だったSFTSウイルスですよね*1。この春から全国的にこのウイルスの調査をするという報道がありましたが、地方の衛生研究所の方々が写真のような感じで白い旗をふりふりしているはずです。ご苦労様であります。
世間のウイルス的話題はすっかりH7N9インフルエンザウイルスでもちきりですが、このような地味な調査の結果で、どの場所にいるダニがどういう病原体を保有しているのかということが分かって、注意喚起ができて、誰かが感染することが未然に防げるかもしれないのです。
どこかで白い旗をふりふりしている謎の集団を見かけたら・・・そっと拝むも良し、その場を離れるも良し。ただ、その近くにはマダニがいる可能性が高いので、家に帰ったらすぐにしっかり身体中をチェックしましょう。もちろん、白い旗ふりふり集団に出会わなくても、マダニのいそうな場所に行った場合は、入念にチェックするようにしてくださいね。
（ちなみに、今回の調査から帰ってきて、研究室でシャワーを浴びつつ確認したら2匹ほどTシャツの下から出てきました。いつの間に入ったんだ）
マダニの媒介する感染症については、岡山県のホームページが分かりやすいです*2。
ダニが媒介する感染症に注意しましょう。 - 岡山県ホームページ
また、犬を飼っている方はこちらも要チェック。
マダニが犬に引き起こす症状と病気｜Life with Pet バイエル薬品株式会社 動物用薬品事業部
打倒クマムシさん！次のブームはマダニだ！という方はこちらをどうぞ。
GIANTmicrobes | Tick (Ixodes scapularis)
ウイルスRNAはバックがお好き
せっかくブログを始めたので、継続は力なりをしてみようと思います。まぁまだ2回目なので何を偉そうになんですけど、研究のようにゆるゆると続けていけたら良いなぁと思います。研究はお仕事なので、そろそろゆるゆるとは言えなくなってきた気もしますが、それは置いておきましょうか。
今回の論文はこちら。PLOSだからみんな読めるよ！
Viral Uncoating Is Directional: Exit of the Genomic RNA in a Common Cold Virus Starts with the Poly-(A) Tail at the 3′-End
ブログタイトルは釣りですごめんなさい（他人の論文で何てことを！）。
前回はウイルスが細胞から外へ出て行く時のお話を取り上げたので、今回は入っていくときのお話です。主役を務めるウイルスは、風邪の主な原因となるライノウイルスです。またピコルナファミリーかよ！という声が聞こえてきそうですが、偶然だぞ。風邪かも？と思って寒気がしたらだいたいこいつの仕業です（暴言）。特効薬はまだ市販されてないから家で寝ていたまえ。
ピコルナファミリーは Picorna つまりPico（小さい）rna（RNA）という名前だけあって、遺伝子としてRNAを持っています。このRNAは1本鎖（対になる相補鎖がウイルス粒子内に存在しない）で、たった一つの巨大なたんぱく質をコードしています。すっげーでかいメッセンジャーRNA（mRNA）だと考えてもらえればほぼ合ってます。mRNA様のウイルス遺伝子のことを『極性がプラス』とか『プラス鎖』とか『ポジティブ鎖』とか言います *1。絵にしてみました。
巨大なたんぱく質は、翻訳された直後から自身に内在する酵素活性や細胞の酵素でぶつ切りになって、ウイルスの殻を作る部品や、ウイルスのRNAを増やす部品や、細胞の邪魔をする部品に分裂します。プラモデルみたいなもんです。まとめて部品を作って、ちょきちょき切り離して、完成！
このプラス鎖RNAを遺伝子に持つ利点は、何と言ってもウイルス粒子内に余計なものを詰め込む必要がない、という点です。細胞質にRNAを送り込みさえすれば、それがmRNAとして働き *2、ウイルスの部品ができて増殖できるという寸法です。この、細胞質にRNAを送り込む部分が論文のキモです。
RNAとは言え、実に7,100塩基もの長さ*3があるので、ライノウイルスのRNAは分子量が相当大きいです。こいつが、膜に開いた穴をすんなり通っていくとは思えない。端っこからするするっと穴を通っているならありそうだ。ってことで、じゃあどっち向きに穴を通っているのかなーっと調べたら、何とみんなみんな3’末端から穴を通ってました。お尻からバックですね（これが言いたかった）（満足）。わお、これは思ったより精密に制御された仕組みに違いないぞっていうか、ウイルス粒子を組み立てるときから制御してないとこんなことにはならなくね？と筆者たちは考えているようです。何のためにかは良くわからんけど、絡まったり、穴に詰まったり、頭とお尻が別の穴から出ようとして引っかかったりするのを防ぐ仕組みなんじゃないかしら？とも書いています。
要点だけ絵にするとこんな感じ。実験的には、細胞を使わずにウイルス単体で再現できる系のようですが、教科書的に描いてみました。
ということで、今まで曖昧に書かれていた部分が、案外精密な仕組みで動いていたということが分かり、かつ、こういう仕組みはウイルスだけに存在するはずなので、特効薬を考える上で良いターゲットになるんじゃないかなーという論文でした。教科書の挿絵になるような仕事って憧れですね。それにしても、1stオーサーの人の名前、どうやって発音するんでしょうか。はるちゅにゃん？
ちなみにちなみにー。植物ウイルスやDNAウイルスでは同じような研究がありますが、人間の身近なRNAウイルスでこういう仕事は今までありませんでした。たぶん。ご参考までに。
Polar uncoating of tobacco mosaic virus (TMV) with dimethylsulfoxide (DMSO) and subsequent reassembly of partially stripped TMV.
Bidirectional uncoating of the genomic RNA of a helical virus.
Depletion of virion-associated divalent cations induces parvovirus minute virus of mice to eject its genome in a 3'-to-5' direction from an otherwise intact viral particle.
エンベロープを持つノンエンベロープウイルスが見つかる（補足）
描けと言われた気がしたので、昨日の記事
エンベロープを持つノンエンベロープウイルスが見つかる - あなたのまわりの小さなともだちについて
の補足的なイラストをちゃちゃっと描いてみた。
我ながらテンション上がりすぎたけど、こういう仕事を常に目指したいと思うのであります。
