研究者は、インフルエンザウイルスタンパク質内の領域を迅速に特定し、遺伝的変異を受け、その後宿主に感染し、インフルエンザの成功に貢献する可能性があるシステムを開発しました。結果は本日、ジャーナル_cell host＆microbe_に掲載されました。
「インフルエンザウイルスは非常に迅速に進化し、変化します」と、ペンの微生物学の教授であり、ハワード・ヒューズ医療研究所の調査員である上級作家のサラ・フォーチュア博士は述べました。 「ウイルスゲノム配列が変化することを知っていますが、シーケンスの変化とウイルスの成長と伝達の能力との関係はあまり知りませんでした。
「この研究では、ウイルスゲノムのどの部分が変化しているかを迅速に特定してマッピングすることができ、それらの変化を鼻組織で複製および成長させる能力と関連付けました。これにより、ウイルスの領域を監視するために視聴する必要があるウイルスの領域を特定することができ、特定の株が季節性株になるか、腫瘍性ウイルスに成功するかをよりよく理解することができました。
インフルエンザは、世界で最も差し迫った感染性疾患の脅威の1つであり、世界的に重大な罹患率と死亡率をもたらす季節的な流行を引き起こします。季節性インフルエンザウイルスのみが毎年推定290,000〜650,000人の死亡の原因ですが、パンデミックインフルエンザウイルスは現代史で最も致命的なパンデミックの一部を引き起こしています。
インフルエンザウイルスがヒトの病気を引き起こす能力は、ヒト宿主タンパク質と直接相互作用するウイルスタンパク質に大きく依存しています。特に、インフルエンザの特定の株またはバリアントの成功と伝達は、呼吸細胞の表面上の細胞受容体に結合し、それらの細胞内で複製する能力に依存します。インフルエンザウイルスが常に遺伝的に進化していることはよく知られていますが、研究者は、インフルエンザの変異体が人間の宿主範囲と免疫系を活用する特定の分子メカニズムを依然として理解しています。
この知識のギャップに対処するために、フォーチュンのチームは多用途の分子系を開発し、数千の遺伝的に多様なインフルエンザウイルスバリアントを迅速に作成し、各バリアントがヒト呼吸細胞でどれだけうまく複製できるかを定量化しました。それらは、ウイルスが細胞に入り、出口に入るのを助けるヘマグルチニン（HA）とニューラミニダーゼ（NA）、つまり2つの重要なウイルスタンパク質に遺伝的変異を系統的に導入しました。次に、彼らは、宿主タンパク質の変異をよりよく利用したバリアントについて、これらの大きなウイルス変異体ライブラリをスクリーニングしました。
「インフルエンザウイルスは非常に速く複製し、高い力価に成長するため、長い世代や複雑な成長要件を持つ可能性のある他のウイルスと比較して、個々の変異の進化的および機能的結果を非常に迅速に理解するための実験を行うことができます」 「私たちはこれを私たちの研究では利点として使用し、ウイルスの進化を理解するために深く体系的な研究を行うことができます。」
この研究は、インフルエンザウイルスがヒトタンパク質の自然に発生する変動を効果的に活用して、鼻細胞に感染する能力を高める新しい機能を獲得できることを明らかにしました。ウイルスの表面上のHAおよびNAタンパク質内の変異は、ウイルスがヒトの鼻細胞に入り、その中でどの程度効率的に再現できるかに特にリンクされていました。
「これらの結果は、インフルエンザの成功と伝達、より広く呼吸器病原体の伝達を支える分子メカニズムを迅速に分析するフレームワークを提供します」とフォーチュンは言いました。 「さらに、私たちのシステムは、インフルエンザ感受性の宿主決定因子を明らかにすることができます。これは、インフルエンザウイルス感染を広く防ぐための新しい治療手段を提供する可能性があります。」
この研究に関する他の共著者には、ペンのキャサリン・ブラウン、エリザベス・B・クリーチ、ハンナ・M・バーツ、スコット・ヘンズリーが含まれます。チョップのジェームズV.シーリー、アンドリューL.ヴォーン、エミリーS.クロフォード。
この研究は、国立アレルギーおよび感染症研究所（NIAID-U19AI118610、NIAID-R01AI120994、NIAID-R21AI141445）、Pew Charitable Trusts、およびBurroughs Wellcome Fund Career Awardによって、医学科学者のためのBurroughs Wellcome Fund Careerによってサポートされました。
