AMED研究開発課題データベース 日本医療研究開発機構(AMED)の助成により行われた研究開発の課題や研究者を収録したデータベースです。

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研究課題情報

研究課題名
COVID-19ウィルスゲノムシーケンシングによるワクチン・薬剤耐性関連変異株・海外変異株の予防的国内監視システムの構築
課題管理番号
20fk0108536h0001
統合プロジェクト
医薬品プロジェクト
事業名
新興・再興感染症に対する革新的医薬品等開発推進研究事業
タグ(2020)
/研究の性格/新規診断法・検査法・検査体制の開発、確立、検証<診断薬・診断機器開発は除く>
/開発フェーズ/観察研究等
/承認上の分類/医療機器
/対象疾患/特殊目的用コード
代表研究機関
学校法人慶應義塾
研究代表者
(2020) 小崎健次郎 , 学校法人慶應義塾 , 慶應義塾大学医学部・教授
研究期間
2021年度-2021年度
課題への総配分額

(単位:千円)

  • 0
  • 2020年度
    最終金額確定後に配分額を表示します。
研究概要(2020)
流行中のウイルス株の来歴と現況を確実に把握し、今後、発生する可能性のある、臨床的・機能的観点から警戒を要するウイルス変異をできるだけ早く検出・監視・追跡するシステムは存在しない。研究開始時点においてわが国で流行している株は、海外とは別個に独立して遺伝子変異を蓄積しており、わが国独自のウイルス流行株の監視により得られた基盤データを創薬展開に生かすことが不可欠である。同時に海外株の流入状況についてリアルタイムの監視が求められる。われわれはAMED先行研究により、SARS-CoV-2ゲノムデータを用いて、院内感染の発生・波及・消退を監視するためのプロトタイプを開発した。当該システムを全国で実装し、COVID19の分子遺伝学的な感染状況を即時的に監視しつつ、SARS-CoV-2の伝播性・病原学的な変化に関する動向を把握し、多分野の研究者に提示する。自然発生する遺伝子変異と同時に、ワクチン・薬剤の使用に伴う変異株の出現を監視する。変異タンパク質の構造機能相関情報と臨床データの突合によって、変異によるタンパク質構造の変化が及ぼす、感染モード・病原性への影響を解析する。

研究成果情報

【成果報告書】

成果の概要
先行AMED研究で構築済みの分子疫学的なモニタリングシステムを全国16高次医療機関に展開した。先行研究ではWHO感染性物質カテゴリーBに該当する検体の収集からゲノム解析までの全行程を1社に委託していたが、検体収集からRNA抽出に至る作業の委託先(1社)、及びウイルスゲノム解析の委託先(3社)を新規開拓し、作業の分散により効率化に努めた。本年度、全国の協力機関から2021年度に収集した検体は約5,000にのぼる。得られた配列は国際COVID-19ウイルスゲノム配列データベースGISAIDに登録するともに、国立情報学研究所DDBJにも登録・公開した。配列データの解析より、Go toキャンペーンで本州の株が北海道に伝播し道内で拡大したことや、東京オリンピック後に日本由来のデルタ株が世界各地で確認されたことを報告した。また、2020年から2021年末の期間で、国内のウイルスゲノムの遺伝的変遷の特徴を分析した。並行して、デルタ株の国内伝播を配列データから検証可能なブラウザ SARS-CoV-2 HaploGraph を作成した。第5波までの各感染ピークでは、初期には多くの遺伝的多様性が認められ、ピーク時には集約し、その後、国内特有(地域特有)な遺伝子系統へと推移する傾向があった。こうした地域特有な遺伝子型は感染が燻り、疫学的(かつ免疫学的)に優位な遺伝子型が次の感染ピークの引き金になると考えられた。以上についても論文化した。
さらに、本研究班で独自に作成した日本のウイルス株の流行状況を、世界で汎用的に使用されているwebサイト(Nextstrain)より公開し、定期的に更新を行った。国立情報学研究所「COVID-19データポータルJAPAN」からもアクセス可能とした。サンプリング数が他国データと比較して非常に多いため、高精度の貴重なデータとなった。
加えて、ウイルスゲノム配列と患者の臨床情報を突合し、伝播力・毒力の変化につながる変異タンパクの機能的影響を構造生物学的に解析した。2020年夏に日本で流行した株がウイルスメインプロテアーゼ活性が低下し弱毒化していたことを発表した。また、ワクチン回避株同定のため、ブレイクスルー感染検体を収集・解析し、患者プロファイルと照合した。しかしながら、ワクチン接種開始時にはワクチンの標的であるスパイクタンパク質に多数の変異を持つVOC株が流行していた為、特異的変異の発見や患者プロファイルとの相関性確認には至らなかった。
学会誌・雑誌等における論文一覧

1.Yokoyama T, Nishimura T, Uwamino Y, Kosaki K, Furusaki K, Onishi R, Onodera T, Haritani M, Sugiura K, Kirisawa R, Hasegawa N. Virucidal Effect of the Mesoscopic Structure of CAC-717 on Severe Acute Respiratory Syndrome Coronavirus-2. Microorganisms. . 2021 Oct 4;9(10):2096. doi: 10.3390/microorganisms9102096.

2.Shimura T, Kosaki K. Global spread of a Japan-originated Delta lineage of SARS-CoV-2 after the Tokyo Olympics is most likely unrelated to the Olympics. J Travel Med. 2022 Feb 8;taac017. doi: 10.1093/jtm/taac017. Online ahead of print

3.Abe K, Shimura T, Takenouchi T, Iwasaki YW, Ishizu H, Uwamino Y, Uno S, Gotoh J, Tachikawa N, Takeuchi Y, Katayama J, Nozaki H, Fujii S, Seki S, Nakamura M, Uda K, Misumi T, Ishihara J, Yamada K, Kanai T, Murai S, Araki K, Ebihara T, Siomi H, Hasegawa N, Kitagawa Y, Amagai M, Suematsu M, Kosaki K. Identification of B.1.346 Lineage of SARS-CoV-2 in Japan: Genomic Evidence of Re-entry of Clade 20C. Keio J Med. 2021 Jun 25;70(2):44-50. doi: 10.2302/kjm.2021-0005-OA.

4.Shimura T, Abe K, Takenouchi T, Yamada M, Suzuki H, Suematsu M, Nakakubo S, Kamada K, Konno S, Teshima T, Kosaki K. Multiple introductions of SARS-CoV-2 B.1.1.214 lineages from mainland Japan preceded the third wave of the COVID-19 epidemic in Hokkaido. Travel Med Infect Dis. 2021 Nov-Dec;44:102210. doi: 10.1016/j.tmaid.2021.102210.

5.Abe K, Kabe Y, Uchiyama S, Iwasaki YW, Ishizu H, Uwamino Y, Takenouchi T, Uno S, Ishii M, Maruno T, Noda M, Murata M, Hasegawa N, Saya H, Kitagawa Y, Fukunaga K, Amagai M, Siomi H, Suematsu M, Kosaki K& Keio Donner Projectet al. Pro108Ser mutation of SARS-CoV-2 3CL(pro) reduces the enzyme activity and ameliorates the clinical severity of COVID-19. Sci Rep. 2022;12(1):1299. Epub 2022/01/27. doi: 10.1038/s41598-022-05424-3. PMID: 35079088; PMCID: PMCPMC8789791.

6.Lu X, Hosono Y, Nagae M, Ishizuka S, Ishikawa E, Motooka D, Ozaki Y, Sax N, Maeda Y, Kato Y, Morita T, Shinnakasu R, Inoue T, Onodera T, Matsumura T, Shinkai M, Sato T, Nakamura S, Mori S, Kanda T, Nakayama EE, Shioda T, Kurosaki T, Takeda K, Kumanogoh A, Arase H, Nakagami H, Yamashita K, Takahashi Y, Yamasaki S. Identification of conserved SARS-CoV-2 spike epitopes that expand public cTfh clonotypes in mild COVID-19 patients. J Exp Med. 2021 Dec 6;218(12):e20211327. doi: 10.1084/jem.20211327. Epub 2021 Oct 14. PMID: 34647971; PMCID: PMC8641254.

7.Higuchi Y, Suzuki T, Arimori T, Ikemura N, Mihara E, Kirita Y, Ohgitani E, Mazda O, Motooka D, Nakamura S, Sakai Y, Itoh Y, Sugihara F, Matsuura Y, Matoba S, Okamoto T, Takagi J, Hoshino A. Engineered ACE2 receptor therapy overcomes mutational escape of SARS-CoV-2. Nat Commun. 2021 Jun 21;12(1):3802. doi: 10.1038/s41467-021-24013-y. PMID: 34155214; PMCID: PMC8217473.

8.Kami W, Kinjo T, Arakaki W, Oki H, Motooka D, Nakamura S, Fujita J. Rapid and simultaneous identification of three mutations by the Novaplex邃「 SARS-CoV-2 variants I assay kit. J Clin Virol. 2021 Aug;141:104877. doi: 10.1016/j.jcv.2021.104877. Epub 2021 May 29. PMID: 34134034; PMCID: PMC8164504.

9.Kameoka S, Motooka D, Watanabe S, Kubo R, Jung N, Midorikawa Y, Shinozaki NO, Sawai Y, Takeda AK, Nakamura S. Benchmark of 16S rRNA gene amplicon sequencing using Japanese gut microbiome data from the V1-V2 and V3-V4 primer sets. BMC Genomics. 2021 Jul 10;22(1):527. doi: 10.1186/s12864-021-07746-4. PMID: 34246242; PMCID: PMC8272389.

10.Oguri S, Fujisawa S, Kamada K, Nakakubo S, Yamashita Y, Nakamura J, Horii H, Sato K, Nishida M, Teshima T, Ohiro Y, Takada A, Konno S: Effect of varying storage conditions on diagnostic test outcomes of SARS-CoV-2. J Infect. 2021 Jul;83(1):119-145. doi: 10.1016/j.jinf.2021.03.026. Epub 2021 Apr 3. PMID: 33823203

11.Yokota I, Shane PY, Okada K, Unoki Y, Yang Y, Iwasaki S, Fujisawa S, Nishida M, Teshima T: A novel strategy for SARS-CoV-2 mass screening with quantitative antigen testing of saliva: a diagnostic accuracy study. Lancet Microbe. 2021 Aug;2(8):e397-e404. doi: 10.1016/S2666-5247(21)00092-6. Epub 2021 May 19. PMID: 34031649

12.Yokota I, Shane PY, Okada K, Unoki Y, Yang Y, Inao T, Sakamaki K, Iwasaki S, Hayasaka K, Sugita J, Nishida M, Fujisawa S, Teshima T: Mass screening of asymptomatic persons for SARS-CoV-2 using saliva. Clin Infect Dis. 2021 Aug 2;73(3):e559-e565. doi: 10.1093/cid/ciaa1388. PMID: 32976596

13.Yokota I, Sakurazawa T, Sugita J, Iwasaki S, Yasuda K, Yamashita N, Fujisawa S, Nishida M, Konno S, Teshima T: Performance of Qualitative and Quantitative Antigen Tests for SARS-CoV-2 Using Saliva. Infect Dis Rep. 2021 Aug 24;13(3):742-747. doi: 10.3390/idr13030069. PMID: 34449650

14.Yokota I, Shane PY, Teshima T: Logistic advantage of two-step screening strategy for SARS-CoV-2 at airport quarantine. Travel Med Infect Dis. 2021 Sep-Oct;43:102127. doi: 10.1016/j.tmaid.2021.102127. Epub 2021 Jun 23. PMID: 34174408

15.Mori A, Onozawa M, Tsukamoto S, Ishio T, Yokoyama E, Izumiyama K, Saito M, Muraki H, Morioka M, Teshima T, Kondo T: Humoral response to mRNA-based COVID-19 vaccine in patients with myeloid malignancies. Br J Haematol. 2022 Feb 28. doi: 10.1111/bjh.18138. Online ahead of print. PMID: 35226358

16.Ode H, Nakata Y, Nagashima M, Hayashi M, Yamazaki T, Asakura H, Suzuki J, Kubota M, Matsuoka K, Mori M, Sugimoto A, Imahashi M, Yokomaku Y, Sadamasu K, Iwatani Y. Molecular-epidemiological features of SARS-CoV-2 in Japan, 2020-1. Virus Evolution. 2022, 8(1), 1-8 , doi:10.1093/ve/veac034.

17.Takamure K, Sakamoto K, Yagi T, Iwatani Y, Amano H, Uchiyama T. Blocking Effect of Desktop Air Curtain on Aerosols in Exhaled Breath. AIP Advances. 2022, in press.

18.Matsuoka K, Imahashi N, Ohno M, Ode H, Nakata Y, Kubota M, Sugimoto A, Imahashi M, Yokomaku Y, Iwatani Y. SARS-CoV-2 accessory protein ORF8 is secreted extracellularly as a glycoprotein homodimer. Journal of Biological Chemistry. 2022, 298, 101724, doi:10.1016/j.jbc.2022.101724.

19.Kondo T, Matsuoka K, Umemoto S, Fujino T, Hayashi G, Iwatani Y, Murakami H. Monobodies with potent neutralizing activity against SARS-CoV-2 Delta and other variants of concern. Life Science Alliance. 2022, 5, e202101322, doi:10.26508/lsa.202101322.

20.Hachiya A, Kubota M, Shigemi U, Ode H, Yokomaku Y, Kirby K A, Sarafianos S G, Iwatani Y. Specific mutations in the HIV-1 G-tract of the 3'-polypurine tract cause resistance to integrase strand transfer inhibitors. Journal of Antimicrobial Chemotherapy. 2022, 77, 574-577, 10.1093/jac/dkab448.

学会・シンポジウム等における口頭・ポスター
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1.PCR:どの検体が良いのか?唾液、鼻咽頭、鼻腔ぬぐい、喀痰?,豊嶋崇徳,第33回日本臨床微生物学会総会学術集会,2022/1/28,国内,口頭

国内 / 口頭

2.COVID-19と対峙して,豊嶋崇徳,第45回日本血液事業学会総会,2021/11/9,国内,口頭

国内 / 口頭

3.新型コロナ唾液検査法,豊嶋崇徳,第63回歯科基礎医学会学術大会,2021/10/9,国内,口頭

国内 / 口頭

4.COVID-19診断における唾液検査の有用性と展望,豊嶋崇徳,第24回日本歯科医学会学術大会,2021/9/25,国内,口頭

国内 / 口頭

5.唾液を用いたCOVID-19診断技術の開発,豊嶋崇徳,第21回日本抗加齢医学会総会,2021/6/25,国内,口頭

国内 / 口頭

6.名古屋地域における SARS-CoV-2 ゲノム配列に基づく分子疫学的特徴に関する考察, 大出裕高,中田佳宏, 久保田舞, 松岡和弘, 松田昌和, 中筋美穂, 森美喜子, 今橋真弓, 横幕能行, 岩谷靖雅, 第68回 日本ウイルス学会学術集会, 2021/11/16, 国内,口頭(On line).

国内 / 口頭

7.生命科学データベースの統合と俯瞰によるデータサイエンスの創出, 片山俊明, 生命科学夏の学校 招待講演, 2021/8/28, 国内, 口頭.

国内 / 講演

8.Application of genome graph for standard representation of structural vairations in RDF, Toshiaki Katayama, Shuichi Kawashima, Takatomo Fujisawa, Yuki Moriya, Mayumi Kamada, ELIXIR BioHackathon 2022, 2021/11/8, 海外, 口頭.

国外 / 口頭

「国民との科学・技術対話社会」に対する取り組み
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1.新型コロナウイルスのゲノム解析、小崎健次郎、ラジオNIKKEI「感染症TODAY」、2021/5/17

不明

2.水際対策粗い網目 変異株 複数ルートで流入か警戒国以外を経由慶大チーム調査、小崎健次郎、朝日新聞、2021/5/31

不明

3.バブル30万人出入り選手ら入国後の停留なし、変異株流入懸念高まる、小崎健次郎、東京新聞、2021/6/4

不明

4.最新研究で迫る変異ウイルス感染防止策、小崎健次郎、NHKクローズアップ現代、2021/6/23

不明

5.海外新変異株が拡大、小崎健次郎、毎日新聞、2021/10/30

不明

6.新型コロナと闘った2年間から読み解く今後、豊嶋崇徳、北海道政経懇話会、2022/2/15

不明

7.血液がんとCOVID-19、豊嶋崇徳、血液がんフォーラム2021、2021/11/21

不明

8.SARS-CoV-2に対する人工中和抗体Monobodyの開発と応用, 岩谷靖雅, 第2回AMED新型コロナウイルス感染症対策関連研究開発事業の成果報告会Translational and Regulatory Science Symposium, 2022/1/13, 国内, 口頭.

国内



更新日:2023-04-18

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