ノロウイルスに対する異なる組織血液型抗原を持つ異なる組織血液を持つボランティアの感受性

ノロウイルスは、一本鎖のプラスセンス RNA ウイルスで、ヒトに急性胃腸炎を引き起こします。 原型となるノーウォーク ウイルス (NV) は、1968 年にオハイオ州ノーウォークの小学校で急性胃腸炎が大流行した際に発見されました。 それ以来、多くの菌株が記載され、最初に分離された場所によって名前が付けられました。 遺伝的に、ノロウイルスはカリシウイルス科 (CV) 内の 4 つの属の 1 つに属します。 系統解析により、ノロウイルス属は 5 つの遺伝子群に分けられ、各遺伝子群はさらに遺伝子クラスターに分割できることが示されました。ノロウイルスの少なくとも 30 の遺伝子クラスターが特定されています。

ノロウイルスは、急性胃腸炎の非細菌性流行の最も重要な原因として認識されており、発展途上国と先進国の両方で、あらゆる年齢の人に影響を与えています。 このようなアウトブレイクは通常、攻撃率が高く、保育所、学校、レストラン、サマーキャンプ、病院、養護施設、船舶（民間および軍の両方）、および配備された軍隊で発生しています。 ウイルスは伝染性が高く、環境内で長期間生存することができます。 それらは、環境表面との接触および人から人への感染によって広がります。 ノロウイルスは通常、中等度から重度の下痢を引き起こし、病気はしばしば無力になり、若者や高齢者では致命的となる可能性があります. 最も重要な公衆衛生上の懸念は、ノロウイルスが水や食物を介して大規模なアウトブレイクを引き起こす可能性があることであり、その結果、ウイルスはカテゴリー B の病原体に分類されます。

ノロウイルスはまた、いくつかの軍事的アウトブレイクにも関与しています。 1991年の湾岸戦争で米軍から分離された「砂漠の盾ウイルス」（DSV）は、後にノロウイルスと特定されました。 同様に、最近報告された、アフガニスタンのイギリス軍に影響を与えた急性胃腸炎の「謎の」攻撃も、ノロウイルスによって引き起こされました. ノロウイルスに関連した胃腸炎の大規模な発生は、クルーズ船の船上で発生したものと同様に、米国海軍の船で一般的です. 1998 年から 1999 年にかけての 5 隻の米海軍戦闘艦艇での急性胃腸炎の調査では、すべての艦船が太平洋およびインド洋での展開中に寄港後にノロウイルス急性胃腸炎の大流行を経験したことが示されました。 病気が急速に広まったため、船内の多くの部門やユニットは、アウトブレイクのピーク時に機能することができませんでした。

ノロウイルスは、次の理由で研究が困難です。1) ノロウイルスは遺伝的および抗原的に非常に多様であり、異なる遺伝的同一性を持つ複数の株が同じコミュニティ内で共循環しているため、診断と疾病管理が非常に困難になります。 2) ウイルスは細胞培養で培養できず、3) ノロウイルスを研究するための小動物モデルは存在しません。 1990 年にこの出願の共同研究者の 1 人が原型ノーウォーク ウイルス (NV) の分子クローニングを行ったことで、ノロウイルスや他の属の研究が急速に進歩しました。しかし、ノロウイルス感染、病因、免疫学、宿主範囲に関する多くの問題は不明のままです。

ノロウイルス受容体の発見は、ノロウイルスの病因と疫学を評価する新たな機会を提供します。 ノロウイルス感染に関与する宿主の遺伝的要因は、1990 年代にノロウイルスがクローン化される前に多くの研究者によって最初に示唆された.健康を保っていた人は、病気の家族と同じようにノロウイルスにさらされた家族に集まっていました. さらに、NVに対する既存の抗体はNV感染に対して保護的ではなかったが、NVに対する抗体を高レベルで持っていた個人は、抗体を持っていなかった個人よりもNVにかかりやすかった. これらの観察結果は、免疫応答に加えて、ノロウイルス感染の宿主特異性を制御する別の要因があるに違いないことを示しています。

私たちは最近、ノロウイルスがヒト組織血液型抗原を受容体として認識することを発見しました。 さまざまな遺伝子クラスターを表すさまざまなノロウイルス由来の組換えキャプシドタンパク質を使用して、ノロウイルスのヒト組織血液型抗原への 4 つの結合パターンを特定しました。 この発見は、病気を制御するための戦略を開発するための新しいアプローチを提供します。 具体的には、ノロウイルスが腸上皮細胞の表面にある組織血液型抗原を受容体として依存している場合、ウイルスと受容体の相互作用を阻害する化合物がノロウイルスの抗ウイルス薬として開発される可能性があります。 この発見は、特定のノロウイルス感受性と特定の組織血液型抗原の存在との関係を確認し、将来の介入（薬とワクチン）を評価するためのモデルを確立しようとするこのプロトコルの基礎を提供します。

組織血液型抗原の糖部分との NV 相互作用の特異性は、分泌型ヒト血液型抗原 (HBGA) に特異的なモノクローナル抗体、合成オリゴ糖コンジュゲートによる、分泌型からのヒト乳による結合の特異的遮断によって示されました。分泌抗原を含み、α1,2フコシダーゼで組織を処理する。 NV は分化した CaCo2 細胞にも結合し、分化した CaCo2 細胞はヒト組織血液型抗原を発現します。 α1,2結合フコシルトランスフェラーゼcDNAをチャイニーズハムスター卵巣(CHO)細胞にトランスフェクションすると、NVウイルス様粒子(VLP)の付着が可能になった。 結合した rNV VLP は、37oC での細胞のインキュベーション後に内在化されました。

分泌状態とノーウォーク ウイルス (NV) に対する感受性との関連をさらに調査するために、エモリー大学医学部のクリスティン モー博士と協力してボランティア チャレンジ研究を行いました。 この研究では、人間のチャレンジ研究に使用される最初のノロウイルス株であるプロトタイプ NV を利用しました。 77 NV チャレンジ ボランティアからの唾液サンプルは分泌の状態と NV バインディングのテストされました。 77 人のボランティアのうち 55 人 (71%) が秘書でした。 55 の分泌者のうち、34 (62%) はチャレンジ後に NV に感染し、41 (75%) の唾液は NV 組換え VLP に結合しました。 22 人の非分泌性ボランティアの唾液サンプルはいずれも NV ウイルス様粒子 (VLP) に結合せず、NV チャレンジ後に感染したものもありませんでした。 NVに対する感受性は、宿主がノロウイルス株に結合する能力によって少なくとも部分的に決定されることを強く示唆しています。

最近では、ノロウイルスの他の株が同様の宿主特異性パターンを持っているかどうかを判断する研究を実施し、14 のノロウイルスの検査に基づいて結合パターンを 7 に拡張しました。 7 つのパターンは、HBGA の 3 つの主要なエピトープ (A/B、H、ルイス) との相互作用によって、A/B 結合グループとルイス結合グループの 2 つのグループに分類されています。 A/B 結合グループの菌株は A および/または B および H 抗原を認識しますが、ルイス抗原は認識しませんが、ルイス結合グループの菌株はルイスおよび/または H 抗原のみに反応します。 この分類により、ノロウイルス/HBGA 相互作用のモデルも得られました。このモデルでは、受容体結合界面内の最大 2 つの結合部位が NV/HBGA 相互作用に関与しています。 A、B、および H 側鎖は A/B 結合株による結合に関与し、ルイス エピトープはルイス結合株に関与します。 系統解析は、同一または密接に関連する結合パターンを持つ菌株がクラスター化される傾向があることを示しましたが、両方の結合グループの菌株は遺伝子グループ I と II の両方で見つけることができます。 私たちの結果は、ノロウイルスには幅広い宿主範囲があり、ヒトHBGAがノロウイルスの進化に重要な役割を果たすことを示唆しています。

ヒト ノロウイルスは、in vitro で培養したり、動物に感染させることができないため、感染の病理生物学を研究するためにヒト ボランティア チャレンジ試験を実施する必要があります。 この研究は、ノロウイルスの病因と免疫学の基本である狭い宿主範囲をノロウイルスが持っているという概念をさらに深めるでしょう。 さらに、私たちは最近、ノロウイルスの受容体への付着を特異的にブロックする 10 を超える化合物を特定しました。 ヒトへの攻撃試験では、ウイルス複製をブロックする能力（抗ウイルス薬）に関して、これらの新しい化合物の評価に使用できるモデルも確立する必要があります。 さらに、私たちの研究は、獲得免疫がノロウイルス感染の独立した要因であるかどうかを再評価し、ワクチン開発に潜在的に役立つ宿主免疫に関する追加情報を提供する可能性があります。 最後に、この研究では、被験者から排出された下痢便を収集することにより、ノロウイルス攻撃株の保存が可能になります。 ウイルスは in vitro で培養できず、ウイルスに感染したヒトから分離する必要があるため、前述のように、追加の検体を保管することは将来の臨床試験にとって重要です。

特定のチャレンジ研究では、1 つのチャレンジ株のみを使用し、ヒト臨床試験で使用されるチャレンジ株は、被験者への投与前に個別の IND および FDA の承認を得ます。