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2013 年 4 月 23 日 : 中国における鳥インフルエンザ A(H7N9) に係る医療関係者研修会トリ - ヒト感染の分子メカニズム京都府立医科大学医学研究科感染病態学教室中屋隆明

(H2) (N2) (H3) H1N1 H2N2 H3N2 インフルエンザのすべて松本慶蔵編集 / 日本ロッシュを一部改変

インフルエンザウイルスの宿主動物 ( を改変 H4,5,7,9,10 N1,2,4,7 H1N1 H3N2 産業動物 ( 家畜 ) ブタニワトリ H1N1pdm H3N2v? H5N1 H7N9 ヒト野鳥 ( 水禽類 ) H1N1 H1N1pdm H3N2 H5N1? (H2N2) H7N9? H3N8 イヌアザラシ家禽 H1-H12 X N1-N9 アヒル H1-H16 X N1-N9 H7N7 H3N8 ウマ

インフルエンザウイルスパンデミックの歴史年香港風邪年アジア風邪年スペイン風邪年ブタインフルエンザ年ロシア風邪トリトリ 1889 1900 1920 1950 1960 1970 西暦 ( 年 ) 1980 1990 2000 2010 Nakaya T. Neuroinfection 2013 を改変

どれくらいの種類があるのか? A 型インフルエンザウイルス HA の血清型 :1~16 番 and NA の血清型 :1~9 番

HA: ヘマグルチニン NA: ノイラミニダーゼ Nayak DP. et al. Virus Res. Vol.143 2009

H5N1 ウイルス A 型インフルエンザウイルス HA の血清型 :5 番 and NA の血清型 :1 番

H7N9 ウイルス A 型インフルエンザウイルス HA の血清型 :7 番 and NA の血清型 :9 番

理化学研究所 HP より引用

ウイルスゲノムは 8 本 ( 分節 )

ハイブリッドウイルスの出現 Reassortant influenza viruses Virus A Virus B Host Cell 7 + 1 1 + 7 Genome Hybridization インフルエンザのすべて松本慶蔵編集 / 日本ロッシュを一部改変

Gao R. et al. N Engl J Med. 2013 Apr 11

Eurosurveillance, Volume 18, Issue 15, 11 April 2013 Rapid communications Genetic analysis of novel avian A(H7N9) influenza viruses isolated from patients in China, February to April 2013 T Kageyama 1,2, S Fujisaki 1,2, E Takashita 1, H Xu 1, S Yamada 3, Y Uchida 4, G Neumann 5, T Saito 4,6, Y Kawaoka 3,5,7,8, M Tashiro

A(H7N9) インフルエンザウイルスのゲノム相同性ウイルス遺伝子もっとも近縁なウイルス株相同性 (%) PB2 A/brambling/Beijing/16/2012 (H9N2) 99 PB1 A/chicken/Jiangsu/Q3/2010 (H9N2) 98 PA A/brambling/Beijing/16/2012 (H9N2) 99 HA A/duck/Zhejiang/12/2011 (H7N3) 95 NP A/chicken/Zhejiang/611/2011 (H9N2) 98 NA A/chicken/Czech Republic/13438-29K/2010 (H11N9) M A/chicken/Zhejiang/607/2011 (H9N2) 98 NS A/chicken/Dawang/1/2011 (H9N2) 99 96 Kageyama T. et al. Eurosurveillance, Vol. 18, 11 April 2013 を改変

A(H7N9) ウイルスの重要な遺伝子型のまとめアミノ酸番号 A/H7N9 ヒト分離株 A/H7N9 トリ分離株ヒト由来トリ由来 1 2 3 4 5 6 7 PB2 627 K K K Nd E E E K E E627K: 哺乳動物へのアダプテーション HA NA 128/138 S A A A A A A A A S138A: ヒト型レセプターへの結合性増大 151/160 A A A A A A A K A T160A:: 糖鎖付加配列の喪失ヒト型レセプターへの結合性増大 177/186 G V V V V V V G G G186V: ヒト型レセプターへの結合性増大 217/226 Q L L I L L L I Q Q226L: ヒト型レセプターへの結合性増大 69-73 Deletion No deletion 289/294/ 292 69-73 領域の欠損 : マウスのおける病原性増大 K R R R R R R R R R294K: オセルタミビルザナミビルの感受性低下 Kageyama T. et al. Eurosurveillance, Vol. 18, 11 April 2013 を改変

ヘマグルチニン (HA) プロテアーゼによる切断 ( 開裂 ) Stevens J. et al., (2006)

インフルエンザウイルス HA 蛋白質の開裂部位配列は病原性を決定する重要な因子であるインフルエンザのすべて松本慶蔵編集 / 日本ロッシュを改変細胞への侵入 (-) 細胞への侵入 (+)

インフルエンザウイルス HA 蛋白質の開裂部位配列はトリに対する病原性を決定する重要な因子であるインフルエンザのすべて松本慶蔵編集 / 日本ロッシュを改変細胞への侵入 (-) 細胞への侵入 (+)

トリインフルエンザウイルス HA タンパク質の開裂部位のアミノ酸配列開裂部位弱毒型 H5ウイルス A/duck/Hong Kong/342/1978(H5N2) A/duck/Hong Kong/820/1980(H5N3) 強毒型 H5ウイルス A/goose/Guangdong/3/1997(H5N1) A/Hong Kong/486/1997(H5N1) A/crow/Kyoto/53 /04(H5N1) HA1 HA2 LVLATGLRNVPQRE--------TR GLFGAIAGFIEG LVLATGLRNVPQRE--------TR GLFGAIAGFIEG LVLATGLRNTPQRERRRKKR GLFGAIAGFIEG LVLATGLRNTPQRERRRKKR GLFGAIAGFIEG LVLATGLRNSPQRERR- KKR GLFGAIAGFIEG 強毒型 H7ウイルス A/Netherlands/306/2003(H7N7) LLLATGMKNVPEIPKRRRR GLFGAIAGFIEN A(H7N9) ウイルス A/Shanghai/1/2013(H7N9) LLLATGMKNVPEIPKG----R GLFGAIAGFIEG A/Shanghai/2/2013(H7N9) LLLATGMKNVPEIPKG----R GLFGAIAGFIEG A/Anhui/1/2013(H7N9) LLLATGMKNVPEIPKG----R GLFGAIAGFIEG トリに対して弱毒型

レセプター結合領域ヘマグルチニン (HA) Stevens J. et al., (2006)

a2-3 SA a2-6 SA Bewley CA et al. 2008

Stevens J. et al. (2004) インフルエンザウイルス 2 種類のレセプターレセプター結合領域ヒト由来ウイルス a2,6 型ブタ由来ウイルス a2,6 型 a2,3 型トリ由来ウイルス a2,3 型

Stevens J. et al. (2004) A/H7N9 (2013) レセプター結合領域ヒト由来ウイルス a2,6 型ブタ由来ウイルス a2,6 型 a2,3 型トリ由来ウイルス H7 a2,3 型

G177V (G186V) H7 numbering (H3 numbering) Q217L/I (Q226L/I) A128S (A138S) Kageyama T. et al. Eurosurveillance, Vol. 18, 11 April 2013 を改変

これまでの H1N1 H5 亜型 (Seasonal (Avian Flu) Flu) 現在のH7N9 現在のH5N1 (Avian Flu) Easily 伝播力 spread 無 Rarely fatal 致死率無 Spreads slowly Often fatal 伝播力小 / 無致死率大

H5N1 (Avian Flu) 変異 H5N1 (Pandemic Flu!) Spreads Spreads Easily spread slowly slowly Rarely Often Often fatal fatal 伝播力小 / 無致死率大 Spreads Spreads slowly 伝播力 Easily spread Often slowly 大 Often Rarely fatal fatal fatal 致死率大?

フェレットによる H5N1 感染試験 H5N1 が哺乳類間で空気飛沫感染するようになるには HA Q222L, G224S および新たに発見された H103Y T156A それに PB2 E627K の 5 種類の変異があればいいということが明らかになった ( 空気感染ウイルス ) 空気飛沫感染では実験中死んだフェレットは一頭もいなかった 10 6 TCID 50 という高濃度の空気感染ウイルスを気管から接種すると全頭死んだがこの現象は野生型 H5N1 と同程度であり空気感染性を獲得したことによる病原性の変化は見られなかった東大医科研河岡義裕教授ら ( オランダ ) エラスムス大学 Fouchier RA 教授ら

< 得られた変異セットのまとめ :H5N1> 共通なもの (HA): シアル酸レセプター特異性 ( トリ型ヒト型 ) Science: Q222L + G224S Nature: Q222L + N220K N-グリコシル化部位非グリコシル化 Science: T156A Nature: N154D 異なるもの (HA): Science: H103Y 三量体インターフェース Nature: T318Y 構造安定化 HA 以外 : Science: PB2 E627K Nature: 2009pdm H1N1 7つのRNA 分節 Yoshiko Okamoto <J-GRID>

< 得られた変異セットのまとめ :H5N1 > 共通なもの (HA): シアル酸レセプター特異性 ( トリ型ヒト型 ) Science: Q222L + G224S Nature: Q222L + N220K N-グリコシル化部位非グリコシル化 Science: T156A Nature: N154D 異なるもの (HA): Science: H103Y 三量体インターフェース Nature: T318Y 構造安定化 HA 以外 : Science: PB2 E627K Nature: 2009pdm H1N1 7つのRNA 分節 Yoshiko Okamoto <J-GRID>

まとめ (1): ヒト分離ウイルス 1. 今回の A(H7N9) ウイルスは 3 種類の異なるトリインフルエンザウイルスの遺伝子交雑体であると考えられる 2. ヒト分離ウイルス 4 株は互いに非常に類似していたがそのうちの 1 株 (A/Shanghai/1/2013) は塩基配列上では他の 3 株とは区別され共通の祖先から分岐した別系統の近縁ウイルスが同時期に伝播していたことが示唆された 3. ヒト分離ウイルス 4 株全ての HA 遺伝子はヒト型のレセプターへの結合能を上昇させる変異を有していたまたヒト分離株全ての PB2 遺伝子には RNA ポリメラーゼの至適温度を鳥の体温 (41 ) から哺乳類の上気道温度 (34 ) に低下させる変異が観察されたこれらの株についてはヒト上気道に感染しやすくまた増殖しやすいように変化している可能性が強く示唆された ( 国立感染研による所見を一部改変 )

まとめ (2): 抗インフルエンザ薬の感受性 4.NA 遺伝子の塩基配列からはヒト分離株のうちの 1 株 A/Shanghai/1/2013 が抗インフルエンザ薬のオセルタミビルおよびザナミビルに対する感受性が低下している可能性が指摘されたしかし現時点での酵素活性測定結果ではオセルタミビルザナミビルには感受性があるとされている 5.M 遺伝子については解析した全てのウイルスがアマンタジンリマンタジンに対して耐性であると判断された

まとめ (3): トリ分離ウイルス 6. 上海市鳥市場のハトニワトリおよび環境からの分離ウイルス 3 株は上記ヒト分離ウイルスのうちの 3 株と同系統のウイルスと考えられるしかし両者の間には明らかに異なる塩基配列もあり今回報告されたトリ分離ウイルスが今回報告された患者に直接に感染したものであるとは考えにくい 7. 鳥環境からの分離ウイルス 3 株の HA 遺伝子の解析ではヒト型のレセプターへの結合能が上昇していたが RNA ポリメラーゼの至適温度を低下させる変異 (PB2:E627K) は観察されなかった 8. これらの鳥由来ウイルスは鳥に対して低病原性であり家禽野鳥に感染しても症状を出さないと考えられるまた一般的に H7 亜型のインフルエンザウイルスはブタにおいても不顕性感染であることが知られている従ってこの系統のウイルスがこれらの哺乳動物の間で症状を示さずに伝播されヒトへの感染源になっている可能性がある