倉田奨励金研究報告書 第 52 集
2021 年度（第 53 回）助成

自然科学・工学－健康・医療：1 年助成

奨励金№1510

抗ウイルス RNA サイレンシングの活性向上メソッド構築
高橋朋子

埼玉大学 大学院理工学研究科生命科学部門分子生物学領域

助教

Improvement of antiviral RNA silencing activity
directed by small RNA
Tomoko Takahashi,
Department of biochemistry and molecular biology, Graduate school of science and engineering,
Saitama University, Assistant professor

我々にとっての喫緊の課題は、次なる新興感染症がパンデミックを誘発した際に、得られた知識を迅速に応用できる多様な抗ウイルス技術の開発である。本研究では、small interfering RNA（siRNA）や microRNA（miRNA）などの小分子ノンコーディング RNA による抗ウイルス小分子 RNA サイレンシングの活性向上メソッドを構築するために、その分子メカニズムの包括的理解を目指した。
An urgent task for us is to develop diverse antiviral technologies that will allow us to rapidly apply the knowledge
gained when the next emerging infectious disease triggers a pandemic. In this study, we aimed to understandmolecular mechanisms comprehensively to develop methods to enhance the activity of antiviral RNA silencing
directed by small noncoding RNAs such as small interfering RNA（siRNA）and microRNA（miRNA）.

1．研究内容て応用することができる。しかしながら、実際に【背景と目的】

予防・治療する RNA 技術としての応用のために我々にとっての喫緊の課題は、次なる新興感染は、いくつかの乗り越えるべき課題がある。本研症がパンデミックを誘発した際に、得られた知識を究では、多様なウイルス vs 多様なヒトにおいて効迅速に応用できる多様な抗ウイルス技術の開発であ果を発揮する抗ウイルス小分子 RNA サイレンシる。本研究では、small interfering RNA（siRNA）

ング活性向上メソッド構築のため、その分子メカや microRNA（miRNA）などの、20 数塩基の小分ニズムの包括的理解と課題解決を目指した。

子ノンコーディング RNA を生体外から導入することで、ウイルスを生体から排除する抗ウイルス【結果】

小分子 RNA サイレンシングの活性向上メソッド

ウイルス感染は多様な免疫応答を誘導する。例構築を目指した。小分子 RNA は細胞外から導入えば、RNA ウイルスであるパラインフルエンザウ

すると、相補的な塩基配列をもつ RNA に結合し、イルスが細胞に感染すると、抗ウイルス性サイト

RNA-induced silencing complex（RISC）と呼ばれカインである I 型インターフェロン（IFN）産出る複合体の中で、その RNA の分解または翻訳抑や細胞死が誘導される。しかし、ボルナ病ウイル制を行う。この分子機構は RNA サイレンシングスが感染しても、in vitro では一般的に I 型 IFN 産と呼ばれ、大きく分けて 2 つの作用機序（siRNA出や細胞死は誘導されない。また、ヒト個人にお型、miRNA 型）により、抗ウイルス免疫技術としいて遺伝的背景の違いにより同じウイルスの感染倉田奨励金研究報告書 第 52 集
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自然科学・工学－健康・医療：1 年助成に対して異なる免疫応答が誘導されることが明ら

ト個人における想定外の副作用に対処しやすいかとなっている。したがって、我々はまず異なる

しかしながら、ウイルス感染により分泌された免疫応答を誘導する複数のウイルス感染細胞モデ

I 型 IFN が、細胞に導入した小分子 RNA の RNAルを構築し、これらを用いてその分子メカニズムサイレンシング活性を阻害することが示されてを理解することを目指した。

いた。（Takahashi et al. 2018 NAR, van der Veen

miRNA はヒトゲノムに約 2,000 種類コードされet al. 2018 EMBO J, Takahashi et al. 2018 Genes,ており、内在 miRNA による RNA サイレンシング

Takahashi et al. 2020 NAR, Takahashi et al. 2020

はウイルス感染の有無に関わらず、転写後遺伝子IJMS）。すなわち、人工的にデザインした小分子発現制御機構として重要な機能をもつ。我々はこRNA をウイルス感染細胞に導入した場合、I 型 IFNれまでに、パラインフルエンザウイルスに対し、によりその活性が阻害される可能性があった。本

生物種を超えて保存された抗ウイルス miRNA 及研究課題では、miRNA の成熟化を促進する二本鎖びヒトで進化した抗ウイルス miRNA がどのようRNA 結合タンパク質である TRBP が、ウイルス感な抗ウイルス機能をもつのかを解析した。その結染細胞において小胞体ストレス応答を誘導し、且果、内在 miRNA がウイルス RNA にトラップされつ I 型 IFN 産出を抑制することを明らかにした。

ることで特定の転写関連遺伝子が発現上昇する可本研究は、RNA サイレンシングと IFN 応答の相能性が示唆された（Shibamoto et al. in revision）。

互制御を示した研究成果であり、核酸医薬の開発

特定の転写関連遺伝子の発現上昇を介して、そのに大きく貢献できると考えられる（Shibata and

下流でどのような遺伝子が発現変動するのかは現Moriizumi et al. submitted）。

在解析中である（Kitsu et al. in preparation）。また、miRNA が生体内でいつ・どこで・どのように【考察】抗ウイルス活性をもつのかを解明するために、自本研究は、新興感染症に打ち勝つための基盤技

然免疫及び獲得免疫で機能する抗ウイルス性サイ術構築としての一面だけでなく、学術的にも哺乳トカインが制御する miRNA の機能解明を行って類において保存された、内在／外来 RNA が制御いる。

する抗ウイルス免疫応答の分子メカニズムの解明

小分子 RNA は標的の塩基配列情報さえあれば、に繋がると考えられる。ヒト細胞において、ウイ外来／内在に関わらず、多様な核酸を標的とするルスなどの外来 RNA と、内在 RNA の経路はこれことができる（塩基配列をすることまで想定されてきたよりも、相互に制御されるクができる）。そのため、不測の事態において得られロストークの分子機構が保存されていると考えらた知識を、 実際に予防・治療する RNA 技術とれる。ウイルスが感染していない細胞において内して迅速に応用することが可能である。また、小在 RNA 経路として機能する RNA サイレンシング

分子 RNA には医薬品開発におけるシーズとして、と、ウイルス感染により発動する I 型 IFN システ

低分子医薬や抗体医薬、遺伝子治療が持たない、ムのクロストーク機構を解明することで、哺乳類

以下のような優れた特徴がある：

における内在／外来 RNA が制御する分子機構の、・動物への免疫や複雑な製造工程を必要とせず、生命基本原理の解明にも繋がると考えられる。

デザイン

化学合成が可能である・配列改変や標的 RNA との塩基対合力の人工的な制御が可能であり、副作用を回避できる
・導入後、生体内に残留せず分解されるため、ヒ2．発表（研究成果の発表）
1. Takahashi

T, Heaton SM, Parrish NF.

Mammalian antiviral systems directed by small倉田奨励金研究報告書 第 52 集
2021 年度（第 53 回）助成

RNA. PLoS Pathogens 17, e1010091（2021）責任著者
2. Kaneko Y, Naito Y, Koide R, Parrish NF,Takahashi T. The regulation of persistent
Borna disease virus infection by RNA silencing
factors in human cells. Brioche. Biophys. Res.
Commun. 658, 122-127（2023）責任著者
3. 高橋朋子 ヒトでも RNA による RNA を標的とした免疫は機能するのか？第 45 回日本分子生物学会年会（221130-1202）幕張メッセ ワーク
ショップ 3AW-18「ノンコーディング核酸配列
情報が教える分子相互作用と細胞状態・その変容」第 18 会場
4. 柴田惠子、高橋朋子 ウイルス感染による RNA
サイレンシング促進因子 TRBP の機能変換 ウ
イルス学若手研究集会 2022（230109）オンライン
5. 森泉陽音、高橋朋子 ウイルス感染による TRBPの相互作用タンパク質の変換 ウイルス学若手研究集会 2022（230109）オンライン

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