HIV-1可視化技術によるHIV-1放出関連宿主細胞タンパク質の解明と薬剤開発
研究課題情報
- 課題管理番号
- 25fk0410065h0002
- 統合プロジェクト(三期)
感染症プロジェクト
- 統合プロジェクト(二期)
疾患基礎研究プロジェクト<第二期>
- 事業名
エイズ対策実用化研究事業
- タグ(2025)
研究開発目的: 基礎医学研究
研究の性格: 疾患を特定した基礎医学研究<生命・病態解明研究>
研究モダリティ: in vitro
ICD-10大分類: 感染症および寄生虫症
対象疾患領域: 感染症
特記的事項: 国際共同研究 , 病原体の研究
補足確認: 治療
- タグ(2024)
研究開発目的: 基礎医学研究
研究の性格: 疾患を特定した基礎医学研究<生命・病態解明研究>
研究モダリティ: in vitro
ICD-10大分類: 感染症および寄生虫症
対象疾患領域: 感染症
特記的事項: 国際共同研究 , 病原体の研究
補足確認: 治療
- 代表研究機関
- 国立大学法人熊本大学
- 研究代表者
(2025) 門出和精, 国立大学法人熊本大学, 大学院生命科学研究部・助教
(2024) 門出和精, 国立大学法人熊本大学, 大学院生命科学研究部・助教
- 研究期間
- 2024年度 - 2026年度
- 課題への総配分額
- 36,400 千円
- 研究概要(2025)
- これまでの申請者の研究では、HIV-1 Gagを標的としたウイルス粒子放出阻害剤の探索を行ってきた。本研究班では、ウイルス放出を阻害する2つの候補化合物(HT-7, Oenothein B/Quercetin)を同定することに成功した。しかし、どちらの化合物もウイルス放出量を半分に減少する程度であり、多くの課題が残ったままである。これまでのLENを含めた研究から、放出阻害剤開発にはGagとは異なる視点からアプローチする必要があると推測している。代表者の先行研究から、Tetherinが放出阻害剤開発の鍵になると考えている。Tetherinはウイルス放出を阻害する制御因子として知られている。HIV-1は、Tetherinの対抗因子としてアクセサリータンパク質(Vpu)を搭載している。しかし、驚くべきことに、このTetherinをKnockoutしたT細胞株では、HIV-1の複製が36日を過ぎても検出されないという逆の結果が得られた。また、TetherinをKnockoutしたT細胞株では、ウイルスの放出が1/100以下になることが明らかとなっている。仮説として、Tetherinはウイルスのassemblyに必須であり、Tetherinを標的とした放出阻害剤開発は独創的な治療になると考えている。
- 研究概要(2024)
- これまでの申請者の研究では、HIV-1 Gagを標的としたウイルス粒子放出阻害剤の探索を行ってきた。本研究班では、ウイルス放出を阻害する2つの候補化合物(HT-7, Oenothein B/Quercetin)を同定することに成功した。しかし、どちらの化合物もウイルス放出量を半分に減少する程度であり、多くの課題が残ったままである。これまでのLENを含めた研究から、放出阻害剤開発にはGagとは異なる視点からアプローチする必要があると推測している。代表者の先行研究から、Tetherinが放出阻害剤開発の鍵になると考えている。Tetherinはウイルス放出を阻害する制御因子として知られている。HIV-1は、Tetherinの対抗因子としてアクセサリータンパク質(Vpu)を搭載している。しかし、驚くべきことに、このTetherinをKnockoutしたT細胞株では、HIV-1の複製が36日を過ぎても検出されないという逆の結果が得られた。また、TetherinをKnockoutしたT細胞株では、ウイルスの放出が1/100以下になることが明らかとなっている。仮説として、Tetherinはウイルスのassemblyに必須であり、Tetherinを標的とした放出阻害剤開発は独創的な治療になると考えている。
研究成果情報
2024
成果の概要
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本研究班では、ウイルス粒子形成に必須な宿主タンパク質BST2の機能解析、またBST2を標的とした化合物の探索と治療薬開発を第1目標とした。第2目標として、天然化合物ライブラリーから同定したOenothein Bをリード化合物としたHIV-1複製阻害剤の開発とマウスモデルを用いた薬剤開発システムの立ち上げを行なっている。第3目標として、顕微鏡技術、Mass photometry技術、機械学習技術を融合することで、ウイルス粒子を可視化し、定量解析基盤の構築を行なっている。
第1目標では、BST2をノックアウトしたT細胞株の樹立に成功した(芳田)。さらに、その細胞にVpr-HiBiTを発現させることで、HIV-1複製を簡易的にモニタリング可能となった。その結果、BST2がHIV-1複製に必須であることを明らかにした。その原因として、BST2の発現が、感染性HIV-1の放出に重要であることがわかってきた。また、標的細胞に発現しているBST2もHIV-1の感染性に影響する可能性があるため、現在、詳細を追求している。BST2を標的とした化合物についてはHT-7の誘導体を検討している(立石)。また、BST2ペプチド(B29)によるHIV-1複製阻害試験も行う予定である。
第2目標としては、Oenothein Bをリード化合物とした誘導体を検証することで、単剤でHIV-1複製を阻止することに成功した(立石)。この誘導体によって、HIV-1感染細胞のアポトーシスを加速させることが明らかとなった。現在、感染細胞のアポトーシスが加速した機序について検討している。この誘導体の毒性評価の結果、50%阻害濃度の50倍量の誘導体をマウスに静脈注射しても、体重や肝臓に変化がみられず低毒性であることがわかった(刈谷)。今後、ヒト化マウスを使ったHIV-1阻害実験を行う予定である。
第3目標としては、透過型電子顕微鏡、走査型電子顕微鏡技術を使って、ウイルス粒子形態を観察することが可能となった。また、共焦点レーザー顕微鏡と走査型電子顕微鏡の画像を重ねあわせるCLEM技術によって、HIV-1粒子に局在するBST2とGagタンパク質を観察することに成功した。今後、抗HIV-1 Gag抗体を用いた免疫透過型電子顕微鏡を行う予定である。さらに、Mass Photometry技術によって、粒子のサイズと密度の迅速定量が可能となった。これらの技術によって、BST2が存在しないと異常形態ウイルス粒子が放出されるため、感染性が低下することがわかった。現在、電子顕微鏡画像を客観的に定量するための機械学習技術の確立を行っている。
第1目標では、BST2をノックアウトしたT細胞株の樹立に成功した(芳田)。さらに、その細胞にVpr-HiBiTを発現させることで、HIV-1複製を簡易的にモニタリング可能となった。その結果、BST2がHIV-1複製に必須であることを明らかにした。その原因として、BST2の発現が、感染性HIV-1の放出に重要であることがわかってきた。また、標的細胞に発現しているBST2もHIV-1の感染性に影響する可能性があるため、現在、詳細を追求している。BST2を標的とした化合物についてはHT-7の誘導体を検討している(立石)。また、BST2ペプチド(B29)によるHIV-1複製阻害試験も行う予定である。
第2目標としては、Oenothein Bをリード化合物とした誘導体を検証することで、単剤でHIV-1複製を阻止することに成功した(立石)。この誘導体によって、HIV-1感染細胞のアポトーシスを加速させることが明らかとなった。現在、感染細胞のアポトーシスが加速した機序について検討している。この誘導体の毒性評価の結果、50%阻害濃度の50倍量の誘導体をマウスに静脈注射しても、体重や肝臓に変化がみられず低毒性であることがわかった(刈谷)。今後、ヒト化マウスを使ったHIV-1阻害実験を行う予定である。
第3目標としては、透過型電子顕微鏡、走査型電子顕微鏡技術を使って、ウイルス粒子形態を観察することが可能となった。また、共焦点レーザー顕微鏡と走査型電子顕微鏡の画像を重ねあわせるCLEM技術によって、HIV-1粒子に局在するBST2とGagタンパク質を観察することに成功した。今後、抗HIV-1 Gag抗体を用いた免疫透過型電子顕微鏡を行う予定である。さらに、Mass Photometry技術によって、粒子のサイズと密度の迅速定量が可能となった。これらの技術によって、BST2が存在しないと異常形態ウイルス粒子が放出されるため、感染性が低下することがわかった。現在、電子顕微鏡画像を客観的に定量するための機械学習技術の確立を行っている。
学会誌・雑誌等における論文一覧
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1. Naofumi Takahashi, Youssef M. Eltalkhawy, Kanako Nasu, Randa AbdelNasser, Kazuaki Monde, Sara A. Habash, Hesham Nasser, Masateru Hiyoshi, Takatsugu Ishimoto, Shinya Suzu IL-10 induces activated phenotypes of monocytes observed in virally-suppressed HIV-1-infected individuals Biochemical and Biophysical Research Communications 2024年7月, doi: 10.1016/j.bbrc.2024.150342.
2. Perpetual Nyame, Akihiro Togami, Tomofumi Yoshida, Takuya Masunaga, MST Monira, Begum, Hiromi Terasawa, Nami Monde, Yurika Tahara, Reiko Tanaka, Yuetsu Tanaka, Joyce Appiah-Kubi, Wright Ofotsu Amesimeku, Md Jakir Hossain, Masami Otsuka, Kazuhisa Yoshimura, Terumasa Ikeda, Tomohiro Sawa, Yorifumi Satou, Mikako Fujita, Yosuke Maeda,h, Hiroshi Tateishi, Kazuaki Monde A heterocyclic compound inhibits viral release by inducing cell surface BST2/Tetherin/CD317/HM1.24 Journal of Biological Chemistry 2024年8月, doi: 10.1016/j.jbc.2024.107701. Epub 2024 Aug 22.
3. Masateru Hiyoshi, Youssef M. Eltalkhawy, Randa A. Abdelnaser, Akira Ono, Kazuaki Monde, Yosuke Maeda, Reem M. Mahmoud, Naofumi Takahashi, Yasuyoshi Hatayama, Akihide Ryo, Satoshi Nozuma, Hiroshi Takashima, Ryuji Kubota, Shinya Suzu M-Sec promotes the accumulation of intracellular HTLV-1 Gag puncta and the incorporation of Env into viral particles PLOS Pathogens 21(1) e1012919-e1012919 2025年1月27日, doi: 10.1371/journal.ppat.1012919.
学会・シンポジウム等における口頭・ポスター
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1. Lenacapavir changes the morphology of viral-like particle Kazuaki Monde, Wright Ofotsu Amesimeku, Shinichiro Nishimura, Nami Monde, Hiromi Terrasawa, Perpetual Nyame, Md. Jakir Hossain, Joyce Appiah-Kubi, Motohide Takahashi, Terumasa Ikeda, Tomohiro Sawa, Yosuke Maeda, Yasumasa Iwatani, 25th熊本エイズセミナー, 2024/7/17, 国内, 口頭
国内 / 口頭
2. Aspect of SRY-related HMG-box (SOXs) protein in the activation of human endogenous retroviruses (HERVs) Md. Jakir Hossain、Nami Monde、Hiromi Terasawa、Nyame Perpetual、Joyce Appiah-Kubi、Wright Andrews Amesimeku、Tomohiro Sawa、Yosuke Maeda、Kazuaki Monde 25th熊本エイズセミナー, 2024/7/18, 国内, ポスター
国内 / ポスター
3. A heterocyclic compound inhibits viral release by inducing cell surface BST2/Tetherin/CD317/HM1.24 Perpetual Nyame、Akihiro Togami、Tomofumi Yoshida、Takuya Masunaga、MST Monira Begum、Hiromi Terasawa、Nami Monde、Yurika Tahara、Joyce Appiah-Kubi、Wright Amesimeku、Md Jakir Hossain、Masami Otsuka、Kazuhisa Yoshimura、Terumasa Ikeda、Tomohiro Sawa、Yorifumi Satou、Mikako Fujita、Yosuke Maeda、Hiroshi Tateishi、Kazuaki Monde 25th熊本エイズセミナー, 2024/7/18, 国内, ポスター
国内 / ポスター
4. Effect of CCR5 on HIV-1 at the Late Stage of Replication Joyce Appiah-Kubi, Yuan Yuzhe, Takeo Kuwata, Hiromi Terasawa, Perpetual Nyame, Wright Ofotsu Amesimeku, Md Jakir Hossain, Shuzo Matsushita, Tomohiro Sawa, Yosuke Maeda, Shinji Harada, Keisuke Yusa, Kazuaki Monde 25th熊本エイズセミナー, 2024/7/18, 国内, 口頭
国内 / 口頭
5. Lenacapavir (GS-6207), a novel potent capsid inhibitor, inhibits viral infectivity by changing the morphology of virus-like-particle Wright Ofotsu Amesimeku, Shinichiro Nishimura, Nami Monde, Hiromi Terrasawa, Perpetual Nyame, Md. Jakir Hossain, Joyce Appiah-Kubi, Motohide Takahashi, Terumasa Ikeda, Tomohiro Sawa, Yosuke Maeda, Yasumasa Iwatani, Kazuaki Monde 25th熊本エイズセミナー, 2024/7/18, 国内, ポスター(Best Presentation Award)
国内 / ポスター
6. Aspect of SRY-related HMG-box (SOXs) protein in the activation of human endogenous retroviruses (HERVs) Md. Jakir Hossain、Nami Monde、Hiromi Terasawa、Nyame Perpetual、Joyce Appiah-Kubi、Wright Andrews Amesimeku、Tomohiro Sawa、Yosuke Maeda、Kazuaki Monde The 26th Summer Retrovirus Conference, 2024/7/19, 国内, 口頭
国内 / 口頭
7. A heterocyclic compound inhibits viral release by inducing cell surface BST2/Tetherin/CD317/HM1.24 Perpetual Nyame、Akihiro Togami、Tomofumi Yoshida、Takuya Masunaga、MST Monira Begum、Hiromi Terasawa、Nami Monde、Yurika Tahara、Joyce Appiah-Kubi、Wright Amesimeku、Md Jakir Hossain、Masami Otsuka、Kazuhisa Yoshimura、Terumasa Ikeda、Tomohiro Sawa、Yorifumi Satou、Mikako Fujita、Yosuke Maeda、Hiroshi Tateishi、Kazuaki Monde The 26th Summer Retrovirus Conference, 2024/7/19, 国内, 口頭
国内 / 口頭
8. Effect of CCR5 on HIV-1 at the Late Stage of Replication Joyce Appiah-Kubi, Yuan Yuzhe, Takeo Kuwata, Hiromi Terasawa, Perpetual Nyame, Wright Ofotsu Amesimeku, Md Jakir Hossain, Shuzo Matsushita, Tomohiro Sawa, Yosuke Maeda, Shinji Harada, Keisuke Yusa, Kazuaki Monde The 26th Summer Retrovirus Conference, 2024/7/19, 国内, 口頭
国内 / 口頭
9. Lenacapavir (GS-6207), a novel potent capsid inhibitor, inhibits viral infectivity by changing the morphology of virus-like-particle Wright Ofotsu Amesimeku, Shinichiro Nishimura, Nami Monde, Hiromi Terrasawa, Perpetual Nyame, Md. Jakir Hossain, Joyce Appiah-Kubi, Motohide Takahashi, Terumasa Ikeda, Tomohiro Sawa, Yosuke Maeda, Yasumasa Iwatani, Kazuaki Monde The 26th Summer Retrovirus Conference, 2024/7/20, 国内, 口頭(Best Presentation Award)
国内 / 口頭
10. Lenacapavir changes the morphology of viral-like particle Kazuaki Monde, Wright Ofotsu Amesimeku, Shinichiro Nishimura, Nami Monde, Hiromi Terrasawa, Perpetual Nyame, Md. Jakir Hossain, Joyce Appiah-Kubi, Motohide Takahashi, Terumasa Ikeda, Tomohiro Sawa, Yosuke Maeda, Yasumasa Iwatani The 26th Summer Retrovirus Conference, 2024/7/19, 国内, 口頭
国内 / 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. ヒトとサルが持つ『ウイルスを抑える力』、芳田剛、サイエンスセミナー(国立感染症研究所村山庁舎一般公開)、2024/07/27、国内
国内
2. アフリカに生息する霊長類の捕⾷活動とその結果としておきる異種間ウイルス伝播における抗ウイルス遺伝子の働き、芳田剛、大学院特別講義(日本大学生物資源利用科学専攻)、2024/12/6、国内
国内