霊長類モデルを用いたHIV 感染症の予防・治療法開発
三浦智行
京都大学ウイルス研究所

要約急務とされるエイズ予防・治療法開発のためには，感染個体レベルで実験的に解析できる実験動物モデルが必須であるが，HIV-1 はヒトとチンパンジーにしか感染しないため，HIV-1 そのものを用いて感染動物実験を行うことは困難である。一方，HIV-2 に近縁な SIV がマカク属のサルに感染し，エイズ様症状を引き起こす。SIV のサル感染実験により，エイズ研究において極めて重要な知見が明らかにされたが，これらの研究では，ヒトでは不可能な適時的剖検による深部組織の詳細な解析が威力を発揮した。また，SIV は遺伝的に HIV-1 とは異なるウイルスであることから，我々のグループは SIV をベースにして HIV-1 遺伝子を組み換えた SHIV を世界に先駆けて作製した。
SHIV 研究により，HIV-1 の env 遺伝子により決定されるセカンドレセプター（CCR5 や CXCR4）
指向性によって感染個体における標的細胞・組織や病態が大きく異なることが明らかとなり，ヒトのエイズ病態に重要なのは CCR5 指向性ウイルスであることがわかってきた。また，全ゲノムの 9割以上が HIV-1 由来の組換え体ウイルス HIV-1mt が近年報告されている。本稿では，これら SIV／ SHIV ／ HIV-1mt の霊長類モデルによるエイズの病態解析や予防・治療法開発研究について，我々のエイズ霊長類モデル研究の現状と共に紹介する。

1．HIV と SIV の系統関係

はじめに
1981 年に最初の後天性免疫不全症候群（エイズ）が報告されてから既に 30 年以上が過ぎ，この間エイズの病原ウイルスであるヒト免疫不全ウイルス（human immunnodeficiency virus，HIV）の感染は世界中に飛躍的に広まった。WHO と UNAIDS による統計では，2014 年の世界中の HIV 感染者の概算数は3690 万人で，新規感染者は 200 万人，年間死亡者数は 120 万人と推定されており，エイズは依然として世界的な公衆衛生上の重要課題である。作用機序の異なる抗 HIV 薬をいくつか組み合わせて投与する多剤 併 用 療 法（combined antiretroviral therapy，cART）の確立は，HIV 感染者の劇的な死亡率低下をもたらしたが，薬剤耐性，副作用，費用の面で解決すべき問題が多く残されている。さらに cART では，体内に潜伏しているウイルス（リザーバー）を完全に除去することはできず，未だエイズの根本的治療法は確立されていない。また，有効な HIV 感染予防ワクチンについても実用化の目処が立っていないのが現
状である。

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1980 年以前には認識されていなかったエイズウイ
ルスがなぜ急速に広がったのか？これらのウイルス
はいったいどこからやってきたのであろうか？ HIVの発見後間もなく米国の霊長類センターにおいて，エイズ様症状を呈して死亡したアカゲザルから HIVに類似したウイルス（SIV）が分離された。自然界においてアカゲザルを含むアジア産マカク属のサルにおける SIV 感染は全く検出されなかったが，アフリ
カミドリザルをはじめとする種々のアフリカ産のサルが SIV に反応する抗体を保有していることが明らかとなり，エイズウイルスのアフリカ産サル由来説が唱えられるようになった。しかし，その後アフリ
カミドリザルなどのアフリカ産のサルが保有している SIV の遺伝子解析が進むにつれて，アフリカミド
リザルからヒトへの感染といった単純なシナリオは否定された。サル由来のウイルスは SIV とひとまとめにされる傾向があるが，実際には多くの種類があり，その系統関係は複雑である。
我々は，アフリカミドリザルのウイルス（SIVagm）

実験動物感染症と感染症動物モデルの現状

図 1．霊長類レンチウイルスの分子進化系統樹。Pol 遺伝子領域の塩基配列に基づいて最尤法により作成した。HIV-1 は，中央アフリカに棲息するチンパンジーが保有する
SIVcpz 由来，HIV-2 は，西アフリカに棲息するスーティーマンガベーが保有する
SIVsmm 由来であると考えられる。マカクエイズモデルとして最もよく用いられている SIV は，米国の霊長類センターで飼育中にエイズ様症状を呈したアカゲザルから分離された SIVmac であり，HIV-2 に近縁で SIVsmm 由来と考えられる。

の全塩基配列を明らかにし，HIV は，アフリカミド
リザルから直接ヒトへきたものではないことを示した [1]。 ま た， 翌 年 に は， マ ン ド リ ル の ウ イ ル ス（SIVmnd）の全塩基配列を報告し，多様な霊長類レンチウイルスの全体像を示すことに貢献した [2]。ほぼ，時を同じくして西アフリカに生息するスーティ
マンガべーのウイルス SIVsmm が，やはり西アフリ
カに限局して感染流行している新型の HIV（HIV-2）に近縁であること [3]，チンパンジーの保有するウイル ス SIVcpz が 世 界 的 に 流 行 し て い る 従 来 型 HIV（HIV-1）に近縁であることが明らかとなり [4]，SIVを含めた霊長類レンチウイルス群全体におけるHIV-1 と HIV-2 の系統関係が確定したのである（図 1）。

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2．SIV モデル
HIV-1 の発見に続く，分子・細胞レベルでの研究の進展は著しいものであったが，その多くは部分的な分析的研究に留まり「エイズの感染宿主における病態発現機構」すなわち「HIV-1 がなぜエイズを起すのか」の根本命題は依然として不明な点が多い。
その解明およびエイズ予防・治療法開発の為にはウ
イルス側の要因と宿主側の要因とを併せて多角度から統合的に解析する必要があり，感染個体レベルで実験的に解析できる実験動物モデルが必須である。
しかし，HIV-1 は，ヒトとチンパンジーにしか感染しないため，HIV-1 そのものを用いて感染動物実験

を行うことは困難である。ヒトの臨床検体からも個体レベルの重要な知見が得られるが，感染時期の特定ができず，末梢血を用いた解析に留まり，また治療薬の影響等，制約が大きい。一方，HIV-2 に近縁な SIV はアカゲサルやカニクイザル等のアジア産マカク属のサルに感染し，エイズ様症状を引き起こす。
SIV の発見に著者らも少なからず貢献したが，これらの発見以来，サルを用いた研究の重要性が欧米で認識され，特に米国では 8 つの霊長類センターの強化，サルの供給体制や施設の改修，研究費の増大，研究者の投入等により SIV を用いた研究が盛んに行われた。本稿で論じる SIV は，前述のように 1980 年
代に米国の霊長類センターでエイズ様症状を呈した
アカゲザルから分離された（系統解析の結果から，飼育中にスーティーマンガベイから伝播したと考えられている）SIVmac で，現在最も広く使われている
エイズ動物モデルである。SIV はマカク属サルに接種 す る と，1–2 年 で エ イ ズ を 発 症 し， そ の病 態 はHIV 感染者で見られるものとほぼ同一であり，HIV
感染の病態・病原性を研究するために大変優れたモデルである。
SIV のサル感染実験により，エイズの感染病態研究において極めて重要な知見が明らかにされたが，これらの研究では，ヒトでは難しい経時的生検やヒトでは不可能な適時的剖検による深部組織の詳細な解析が威力を発揮した。エイズ研究における SIV 研
究の主要な貢献を以下に挙げる。1）SIV がサルエイ
ズの病原因子であることを明らかにし，SIV 感染病
態がヒト HIV 感染病態と酷似することを証明した。2）
HIV 感染症が人獣共通感染症であることを示した。3）
感染制御における細胞性免疫の重要性を示した。4）
弱毒 SIV による感染防御が可能なことを示した。5）主要な標的臓器が腸管である事を示した [5, 6]。
我々の研究室では，最近，抗 HIV 薬を混ぜ込んだ
餌をアカガザルに給餌することでヒトの cART を
SIV モデルに適用する実験系を確立し [7]，1 年以上にわたる cART の期間中のウイルス遺伝子解析により，感染している SIV に新たな変異の蓄積はおこらないこと，すなわち，cART の期間中に感染ザルで新規感染は起きていない事を示した [8]。今後，この強力な cART ／ SIV モデルと組み合わせた新規治療法の開発研究が促進されるものと期待される。
3．SHIV モデル
SIV モデルは，HIV 感染の病態・病原性の研究には大変優れたモデルであるが，ウイルスの外皮タン
パク（Env）の構造や抗原性が SIV と HIV では異なっ101ており，感染防御における中和抗体の役割の研究等には不向きである。そこで我々の研究グループでは，
遺伝子工学的手法により SIV のゲノムをベースにして HIV-1 の Env をコードする env 遺伝子を中心としたゲノム領域を組み換えたサル／ヒト免疫不全ウイルス（SHIV）を作製することに世界に先駆けて成功した [9]（図 2）。その後，この SHIV において種々の病原性・非病原性株が得られ [10]，霊長類モデルでHIV の Env に関して感染病態における機能的意義や感染防御における中和抗体の意義等を研究する事が出来るようになった。例えば，SHIV モデル研究における重要な発見の一つとして，HIV-1 の env 遺伝子により決定されるセカンドレセプター指向性（CCR5型や CXCR4 型）によって感染個体における標的組
織や病態が大きく異なることが明らかにされたことが挙げられる [11]。
我々は，高病原性 SHIV-KS661 と，これと同じ由来であるが慢性経過を辿る SHIV-#64 の比較解析により，感染・増殖力が弱く宿主免疫系によって容易に制御される SHIV-#64 感染でも感染初期に小腸の CD4が減少することを明らかにし [12]，また，末梢血レベルで感染制御された宿主でも小腸の病態は進行しうることを示した [13]。従来，血中ウイルス量の減少と末梢血 CD4 の回復がエイズの予防・治療目標とされてきたが，近年，腸管 CD4 の減少がエイズの主要な病態として注目されている [14]。SHIV 霊長類モデル研究においても，小腸が SHIV 感染に対して非常に脆弱であることが浮き彫りにされたことから，
今後，感染サルにおける小腸病態の解析が，エイズの病原性解明と予防・治療法開発に重要と考えられる。
SHIV モデルによるエイズワクチン開発のための基礎研究も我々は行ってきた。最近では，マウスを用いた実験で免疫増強効果が認められた生分解性ナ
ノ粒子について評価した。生分解性ナノ粒子は，アカゲザルにおいてもマウスと同様に env 抗原特異的な免疫応答を増強させたが，残念ながら感染防御効
果はなく，むしろ感染増強傾向が認められた [15]。
すなわち，免疫系の細胞で増殖するウイルスでは免
疫応答の増強は，必ずしも感染防御効果の増強に繋がらないのである。エイズワクチン開発には，感染防御効果に真に有効な免疫機構を適切な動物モデルを用いて明らかにする必要がある。
2007 年メルクによる HIV ワクチンの臨床試験が突然中止された。SHIV モデルで感染防御効果が示された候補ワクチンが，ヒトの臨床試験で全く感染防御
効果がなく，むしろワクチン群の方が血中ウイルス量が高い傾向を示してしまった。つまり，SHIV は候実験動物感染症と感染症動物モデルの現状

図 2．アカゲザル等のマカク属サルに感染する HIV-1 と SIV の組換えウイルス (SHIV) の粒子構造と遺伝子構造の模式図。黒い部分は HIV-1 遺伝子由来で，白い部分は SIV 由来。SHIV は，
ウイルス粒子の外皮蛋白をコードする env 遺伝子を中心とする領域が HIV-1 由来である。

補ワクチンの効果を過大評価してしまったのである。
こ の 事 実 か ら，SHIV は 感 染 防 御 し や す く HIV や
SIV は感染防御しにくいことが明らかとなった。なぜこのような事がおきたのだろうか？従来使用されてきた高病原性 SHIV と HIV ／ SIV では，セカンド
レセプター指向性の違いにより標的細胞が異なるため，病態も大きく異なる点が指摘されている [16]。
従来使用されてきた高病原性 SHIV は，CXCR4 に親和性が高いためナイーブ T 細胞によく感染し，末梢血 中 の CD4 陽 性 T 細 胞 を 急 速 に 枯 渇 さ せ る が，
CCR5 親和性の SIV や HIV は，腸管粘膜などのエフェ
クターサイトに多く存在するメモリー T 細胞によく感染する [17]。従来，CXCR4 指向性 SHIV を用いた研究が数多くなされてきたが，ヒトのエイズ病態に重要なのは CCR5 指向性ウイルスであると考えられ，
CCR5 指向性 SHIV による研究が現在求められている。
我々は，高病原性 CXCR4 指向性 SHIV-KS661 は，静脈内接種では全身の CD4 陽性 T リンパ球を枯渇させ，感染サルに抗体産生が起こらず，高い血中ウイ
ルス量が持続し，劇症エイズ病態を引き起こすが，直腸内に接種すると抗体応答が起きて血中ウイルス量は一過性の増殖の後検出限界以下に抑制されてしまうことを示した [13]。これに対して SIV は，直腸内接種で抗体応答が起きても安定して高い血中ウイ102

ル ス 量 の 持 続 感 染 を 引 き 起 こ す（ 図 3）。 ま た，
SHIV-KS661 は Env の V3 領域にエピトープがある中
和モノクローナル抗体 KD-247 に対して，HIV-1 臨床
分離株に比べて 10 倍以上中和されやすいこともわ
かった。
我々は，よりヒトのエイズに近い SHIV モデルを構 築 す る 目 的 で， 高 病 原 性 CXCR4 指 向 性 SHIVKS661 の env 遺伝子の V3 領域の 5 アミノ酸を置換することにより CCR5 指向性に変化させ，動物継代によってアカゲザルに順化させることに成功した [18]。
このアカゲザルに順化した CCR5 指向性 SHIV-MK38
は， 感 染 サ ル の 血 漿 中 の 抗 体 に 対 し て 元 の SHIVKS661 に比べて抵抗性になっていた。更に，中和モ
ノクローナル抗体 KD-247 に対しても HIV-1 臨床分離株と同等レベルの中和抵抗性を獲得していた。env
遺伝子領域の遺伝子解析で 11 カ所の新たな変異が確認されたが，その殆どが N 結合型糖鎖付加部位やチャージの変化を伴うものであったことから，立体
構造的な遮蔽により中和抗体がアクセスしにくくなっているものと推察される。今後，この中和抵抗
性 CCR5 指向性 SHIV-MK38 が，直腸内接種で宿主に抗体応答が起きても高い血中ウイルス量で持続感染することができるか，すなわちワクチン評価のための適切な攻撃接種ウイルスとして期待できるか確
認実験を行う予定である。

図 3．高病原性 X4 型 SHIV と SIV の病態比較。高病原性 X4 型 SHIV は，静脈内接
種により短期間に末梢血中の CD4 陽性 T 細胞を枯渇させ，宿主に抗体応答を起こさせずに高い血中ウイルス量で持続感染する。しかし，直腸内接種すると末梢血中の CD4 陽性 T 細胞は一過性の減少後回復するため宿主に抗体応答が起こり，血中ウイルス量は検出限外以下に抑制される。一方，SIV は，直腸内接種で宿主に抗体応答が起こっても高い血中ウイルス量で持続感染する。

4．HIV-1mt モデルの宿主抑制因子と相互作用するウイルス側の遺伝子は vif 遺 伝 子（APOBEC3G に 対 応 ） や gag 遺 伝 子
ウイルスは複製する時に，感染した宿主細胞の様々 （TRIM5α に対応）であり，アカゲザルの HIV-1 抵抗性に関与する。これらの事実から gag 遺伝子の一部な分子と相互作用をするので，感染過程を促進あると vif 遺伝子のみを SIV 由来にした，全ゲノムの 9 割
いは抑制する宿主因子との相互作用によって宿主域以上が HIV-1 由来の組換え体ウイルス（HIV-1mt）がが決定される。ウイルス側は変異によって，感染抑作製され [21, 22]，実際にマカク属のサルに感染可能制に働く相互作用を減少させ，感染促進に働くようであることが示された [23]。
に変化させることによって新しい感染宿主を獲得す
我 々 も，HIV-1mt モ デ ル 研 究 を 行 っ て お り [24,
ると考えられる。一般的には感染過程の最初のステッ
25]，病原性モデルを確立するにはまだ少々時間がかプとなる宿主細胞側のレセプター分子との相互作用
かりそうであるが，このような研究は有効なエイズが重要と考えられ，HIV の場合は宿主細胞側の細胞の動物モデル開発という意義に加えて，どのように表面に発現している CD4 や CCR5 ／ CXCR4 等の分子とウイルス側の Env との相互作用がこれにあたり， して種間感染が起こりうるのかを理解する上でも重要である。
感染個体内での標的細胞や組織への親和性に関与していることは既に述べた。
HIV-1 がアカゲザルに感染しないことから作製さおわりにれた SHIV の env 遺伝子が HIV-1 由来であったこと
これまでに蓄積されてきた培養細胞レベルの研究から，HIV-1 がアカゲザルに感染しない理由として，最初のステップである Env と細胞表面レセプターとで得られている知見が，感染個体レベルでどのようの相互作用は関係なく，次のステップ以降の細胞内に病原性となって現れるかを結び付けることによっ因子との相互作用が重要であることが示唆されていて，SIV／ SHIV／ HIV-1mt の強毒性・弱毒性の解明につながり，そこで得られる情報は実際のヒトのエた。近年，APOBEC3G [19] や TRIM5α [20] などの抑制因子が宿主細胞内に存在することが明らかとなり， イズの病原性解明と治療・予防法開発に大きく貢献するものと期待される。また，SIV／ SHIV／ HIV-1mt
ウイルス側は，これら宿主側の抑制因子に対抗する研究を通して得られる研究材料や経験・技術・情報は，機構を発達させてきたことがわかってきた。これら

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実験動物感染症と感染症動物モデルの現状

有効なエイズの感染・発症動物モデル系を提供し，エイズの予防・治療法開発を行う多くの研究者に役立つであろう。
京都大学ウイルス研究所では，全国共同利用・共同研究拠点（ウイルス感染症・生命科学先端融合的共同研究拠点）として霊長類感染実験施設を利用した共同研究を受け入れており，エイズワクチン開発や新規治療法開発のための基礎研究を共同研究として行っている。
（http://www.virus.kyoto-u.ac.jp/kyoten/kyodo_top.html）

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