Ⓒ2017 The Japanese Society for AIDS Research

The Journal of AIDS Research

第 17 回日本エイズ学会 ECC 山口メモリアルエイズ研究奨励賞受賞研究

サルエイズモデルを用いた長期ウイルス複製制御機序の解析
Analysis of Mechanism of Long-Term Viral Control in
SIV Infected Rhesus Macaque AIDS Model
野村拓志Takushi NOMURA

熊本大学エイズ学研究センター・国立感染症研究所エイズ研究センター

Center for AIDS Research, Kumamoto University・AIDS Research Center, National Institute of Infectious Diseases
日本エイズ学会誌 19 : 144⊖149，2017

らセットポイント期の水準までに抑制される2, 3）。

はじめに

HIV 感染症に対する有効な予防ワクチンは現在までに実筆者の所属研究室ではヒトにおける HIV 感染症と高い用化されていない。現在までに予防ワクチンが開発されて近似性を示す，サル免疫不全ウイルス（SIV）感染アカゲいる感染症の多くは自然治癒が見込めるものであり，自然ザルエイズモデルを用い，DNA プラスミドを prime, Gag

感染時に惹起される免疫応答をあらかじめワクチン接種に発現センダイウイルス（SeV）ベクターを boost として用より誘導しておくことでワクチン効果がもたらされている

いた CTL 誘導型予防エイズワクチンを開発中である。筆と言える。例外は狂犬病ワクチンであり，自然感染におい者はこれまでに特に長期 SIV 複製制御サルを用いて複製ては自然治癒の可能性はないものの，不活化ワクチンの曝制御下におけるウイルス複製状態と免疫動態を解析するこ露前接種により有効な中和抗体誘導がなされる。HIV 感染とで，複製制御維持の機構を研究してきた。本稿では筆者症においては前述のように自然感染時に免疫応答による自のこれまでの本領域における研究を紹介し，今後の展望に然治癒はなく，一般的な急性感染症においては効果が期待ついて紹介したい。

される不活化ワクチン，サブユニットワクチンおよび弱毒1． 背景

生ワクチンといった古典的な手技のワクチンは試みられたものの，いずれも実用化に至らなかった。ART の登場によHIV 感染症においては感染急性期に有効な免疫応答はり AIDS の発症の遅延と死亡率の低下がみられるように認められず，慢性持続感染が成立し最終的に宿主は AIDSなったが，病態の進行を抑えるためには抗 HIV 薬の服用発症に至る。特に一般的な急性感染症ではみられる有効なを続ける必要があり，感染者自身への負担とともに，累積ウイルス特異的中和抗体の誘導は，HIV 感染症の感染急性の社会保障費用の負担も大きい。また HIV 感染症のセッ期にみられない1）。HIV 感染症が自然治癒することは基本

トポイント期は無症状であることから，初期感染時に鑑別的になく，ウイルスが宿主の免疫応答によって体内から完されなかった場合に感染者は ART を施されることなく経全に排除されることもない。慢性持続感染に至る事由とし過し，無治療の期間中に HIV の伝播の機会を増やしてしては，ウイルスの感染標的細胞が CCR5 陽性 CD4 陽性メまう結果となる。現段階における予防エイズワクチンの効

モリー T 細胞であり宿主の免疫応答を阻害すること，Env

果の目標は，HIV の完全な感染防御ではなく，HIV 感染時の抗原性の低さ，ウイルス抗原による免疫担当細胞への傷の血中ウイルス量を減少させるとともに AIDS 発症までの害，レトロウイルスの特徴であるウイルスゲノムの宿主染期間を延長し，集団中の HIV の伝播を抑制することであ色体 DNA へのプロウイルスとしてのインテグレーションる。また，作製が困難な予防エイズワクチンの開発に際しなどの複合要因であると考えられる。一方でウイルス特異得られるであろう免疫学的知見は，他の感染症や疾病の理的細胞傷害性 T 細胞（CTL）応答は，一定のウイルス複製解のためにも有益である。

制御への寄与を示し，血中ウイルス量は急性期のピークか
著者連絡先：野村拓志（〒162⊖8655 東京都新宿区戸山 1⊖21⊖1
国立感染症研究所エイズ研究センター内）
2017 年 6 月 9 日受付

144 （ 28 ）2． ビルマ産アカゲザルにおける MHC クラス I ハ
プロタイプの SIV 感染への影響の解析
HIV および SIV 感染症の制御に主な役割を果たす CTL

The Journal of AIDS Research

図 1

ヒトおよびアカゲザルにおける MHC-I sub regionの遺伝子図

図 2Vol. 19

No. 3

2017

HLA-C アレルで構成されるが，アカゲザルにおいてはSIV 感染時の各 MHC-I ハプロタイプ共有群における血中ウイルス量の推移

複数の Mamu-A および Mamu-B アレルで構成される。

セットポイント期の血中ウイルス量は，A 共有群でヒトでは古典的 MHC-I 遺伝子は HLA-A, HLA-B およびは他群に比べて低く，J 共有群は高く，E 共有群おは，主要組織適合遺伝子複合体クラス I（MHC-I）分子によび B 共有群はこれらの中間の傾向であった。

結合して感染細胞表面に提示された抗原エピトープを，TCR を介して認識するため，CTL の反応性は MHC-I の遺の進行を示す指標である CD4 陽性 T 細胞数についても A伝子型に大きく影響される。MHC-I の遺伝子型と HIV-1 の共有群で減少が小さく，J 共有群で減少が大きい傾向に病態進行の関連が報告されており，HLA-B*5801 といったあった。感染早期である感染後 3 カ月および感染慢性期でprotective allele を保有する感染者ではセットポイント期のある感染後 1 年の SIV 特異的 CTL 応答を評価したところ，血中ウイルス量が低く，AIDS 発症までの期間が長くなる

A 共 有 群 は Gag 特 異 的 CTL 応 答 を，A・E・B 共 有 群 は傾向があり，逆に HLA-B*3502 を保有する場合は AIDS 発

Nef 特異的 CTL 応答を示した。A 共有群は他群に対し優位症までの期間が短くなる傾向がある。アカゲザルにおに高い Gag 特異的 CTL 応答を示し，Gag 特異的 CTL 応答

いては MHC-I 遺伝子は複数のアレルの集合体で構成されと血中ウイルス量には逆相関がみられた。感染後 1 年の血ており，このアレルの集合体を MHC-I のハプロタイプと

漿中ウイルス RNA より，アミノ酸置換変異体数を解析比よぶ（図 1）。SIV 感染アカゲザルエイズモデルにおいても，較したところ，A 共有群は他群に対し優位に Gag におけMHC-I 遺伝子型と病態進行が相関することが報告されているアミノ酸変異数が多かった。これらの結果から A 共有るが，多くの解析は単一の MHC-I アレルレベルのもので群は，SIV 感染に対して Gag 特異的 CTL 応答が強い複製あり，MHC-I をハプロタイプレベルでの共有する群を用い抑制圧を示していることが示唆された。このようにビルマた解析はほとんど行われていなかった。所属研究室ではビ産アカゲザルにおいて，SIVmac239 感染後の病態進行とルマ産アカゲザルにおける MHC-I ハプロタイプ共有群のCTL 応答の変化が MHC-I ハプロタイプの遺伝子型に関連樹立が進められていた。筆者は，1000 TCID50 の SIVmac239することが示唆され，特に A 共有群は SIV 感染に対しての静脈内接種により SIVmac239 に感染した MHC-I ハプロ

比較的 protective な群であると判明した。

4～6）

タイプ 90-120-Ia（A 共有群，n＝6），90-010-Ie（E 共有群，n＝6），90-120-Ib（B 共有群，n＝4）または 90-088-Ij（J 共有群，n＝4）をそれぞれ共有する 4 つのビルマ産アカゲザ

3． MHC-I ハプロタイプ A の拘束する CTL エピトー
プの解析

ル群の SIV 病態進行の比較解析を行った7）。多くの個体は

MHC-I ハプロタイプ A 共有群は SIVmac239 の自然感染

急性期につづくセットポイント期に高い持続的なウイルスに対し，Gag 特異的 CTL 応答をドミナントに誘導する。当血症を呈し，4 年以内にエイズ発症に至った。A 共有群の研究室で開発中の Gag を発現する SeV ベクターを用いた

6 個体中 2 個体は一時血漿中ウイルス RNA 量を検出限界

CTL 誘導型予防エイズワクチンは，A 共有群において Gag以下まで抑制する複製制御個体となった。他群では，すべ特異的 CTL 反応を強く誘導し，ほとんどの個体が SIV 複ての個体が高いセットポイント期の血中ウイルス量を示製を制御することを当研究室では過去に報告している8, 9）。

し，特に J 共有群では 4 個体のうち 3 個体が 1 年以内の早特 に ワ ク チ ン 接 種 に よ り 誘 導 さ れ た，Gag206-216 お よ び期に AIDS 発症に至った。セットポイント期の血中ウイル

Gag241-249 エピトープ特異的な CTL 応答が SIV の複製制御

ス量は，A 共有群では低く，J 共有群では高く，E・B 共に有効であることが示されている10）。MHC-I ハプロタイプ

有群では中間の値をとる傾向がみられ，多群間検定解析で

A の拘束する Gag の CTL エピトープは，ほかに Gag373-380

A 共有群と J 共有群の間に有意差がみられた。図 2 に各共が過去に報告されていた。いっぽうで，他のウイルスタン有群における血中ウイルス量の推移の概要を示した。病態

パクに存在する CTL エピトープは未同定であり，A 共有145 （ 29 ）

T Nomura : Analysis of Mechanism of Long-Term Viral Control in SIV Infected Rhesus Macaque AIDS Model

図 3MHC-I haplotype 90-120-Ia が拘束する SIVmac239 特異的 CTL エピトープ群の誘導するサブドミナントな CTL 応答の解析のために
特に Vif および Nef に存在する MHC-I ハプロタイプ A の拘束する CTL エピトープの同定を行った11）。まず SIV 感染
慢性期の血中ウイルス RNA よりゲノム配列を解析し，A共有群に特異的に選択される非同義置換を解析した。次に非同義置換の選択される領域周辺に作製したオーバーラッ
ピングペプチドをパルスしたヘルペスパピオ不死化自己 B細胞と，A 共有群の SIV 感染慢性期の PBMC を共培養し，
CD8 陽性 T 細胞の IFN-γ 産生刺激能を解析することで，反応の惹起に必要なペプチド領域を決定した。さらに慢性期にみられる選択変異をもつペプチドを作製し，A 共有群のCD8 陽性 T 細胞の IFN-γ 産生刺激能を wild type のペプチドと比較することで，当該の変異が CTL 逃避変異であるか確認し，CTL エピトープの同定とした。Vif114-124, Nef9-19,
Nef89-97 および Nef193-203 の 4 カ所が新たに MHC-I ハプロタ
イプ A の拘束する CTL エピトープと同定された（図 3）。
MHC-I ハプロタイプは前述したように複数の Mamu アレルによって構成されており，さらなる解析により Nef89-97

図 4

長期複製制御個体における感染後 2 年のプロウイル
ス gag のアミノ酸非同義置換変異
末梢血 CD4 陽性 T 細胞より得られたプロウイルス配列よりアミノ酸非同義置換変異を解析したところ，wild typeの配列に近いグループ N と，グレーで示す CTL エピトー
プの逃避変異を含む複数の非同義置換変異が選択されているグループ M に分かれた（Nomura et al : PLoS Pathog
11 (11) : e1005247, 2015 より改編）。

は Gag206-216 と同じ Mamu-A1*043:01 に，Nef193-203 は Gag241-249と同じ Mamu-A1*065:01 に拘束されることが明らかとなっされ増殖することで，最終的に AIDS 発症に至る場合が存た。本研究により MHC-I ハプロタイプ A の拘束する CTL在する。このように複製制御個体においても CTL 逃避変エピトープが新たに 4 カ所同定され，これまでに判明して異の蓄積による病態進行の可能性があるものの，より長くいた Gag の 3 カ所とあわせて計 7 カ所の CTL エピトープ

複製制御を維持する個体もおり，複製制御下での病態進行が同定された。この知見により A 共有群におけるドミナに関与する免疫動態と体内のプロウイルス性状は不明でントおよびサブドミナント SIV 特異的 CD8 陽性 T 細胞応あった。そこでまず 2 年以上の長期間にわたって SIV 複答の解析が可能となり，つづく A 共有複製制御アカゲザ製を制御している A 共有群 10 個体における感染後 2 年のル群における免疫誘導機序の解析に寄与した。

gag プロウイルスゲノムの検出を試みたところ，末梢血4． SIV 複製制御サルにおける複製制御維持機構の解析

CD4 陽性 T 細胞由来プロウイルスの gag 塩基配列に変異がほとんど認められず，wild type の配列に近い群（グループ N）と，CTL 逃避変異を含む複数の非同義置換変異が選A 共有群は他群よりウイルス複製制御能に優れ，当研究択されている群（グループ M）に分かれた（図 4）12）。さ室で開発中の Gag を抗原とした CTL 誘導型予防エイズワらにウイルスタンパク特異的 CTL 応答を経時的に解析し，クチンを接種した個体の多くは有効な Gag 特異的 CTL 応

その遷移とウイルスゲノム変異解析結果との関連を検討し答を誘導し，SIV 感染後に血中ウイルス量を検出限界未満た。グループ N では感染後 2 年にわたり CTL 応答パターに抑制する。一方で感染後 2 年以上の長期にわたって SIVンに大きな変化はなく Gag および Nef 特異的なドミナンの複製制御を果たした個体でも，CTL 逃避変異体が選択

ト CTL 応答が優位でありつづけた。一方グループ M では

146 （ 30 ）The Journal of AIDS Research

図 6
図 5

長期複製制御個体における SIV タンパク特異的
CTL 応答（Nomura et al : PLoS Pathog 11 (11) : e1005247, 2015 よVol. 19

No. 32017

長期複製制御個体における SIV エピトープ特異的CTL 応答の推移
Gag エピトープ特異的 CTL 応答（Nomura et al : PLoS Pathog
11 (11) : e1005247, 2015 より改編）。

り改編）

たり複製制御に寄与し続けるが，いっぽうでグループ M
感染 4 カ月より Gag/Nef 特異的 CTL 応答に加えて，他のにおいては Gag 特異的 CTL によるウイルス複製制御能はタンパク特異的 CTL 応答も誘導されて CTL 標的が広範化

感染後 2 年までに低下するものの，特に Vif114-124 およびしており，サブドミナントな CTL 応答が認められ，Gag/

Nef193-203 エピトープ特異的なサブドミナント CTL 応答が新Nef 特異的 CTL 応答の SIV 全タンパク特異的 CTL 応答にたに誘導され，感染後 2 年時点での複製制御維持に寄与す対する比率は低下していた（図 5）。つづいて，感染後 2 年ることが示唆された。実際に感染後 2 年以降の経過観察にの時点でグループ M の個体において Gag の CTL エピトーおいて，グループ M の 4 個体中 2 個体で血中ウイルス量プに逃避変異の選択されたプロウイルスがドミナントにの再出現が認められた。グループ N において完全なウイルなっているにもかかわらず，複製制御が維持されているこス排除が達成されているか否かを確認するために，グルーとの要因を解明するため，7 カ所のエピトープ特異的 CTL

プ N の個体に抗 CD8 抗体を投与し，CTL を枯渇すること応答をそれぞれ解析した。グループ N では Gag のエピトーで体内に存在しているウイルスの増殖を促したところ，血プ特異的 CTL 応答は感染後 2 年にわたり持続して誘導さ中ウイルス量が再出現し，ウイルスゲノムの解析の結果，れており，SIV タンパク特異的 CTL 応答解析で得られたすべてのエピトープに対してではないものの複数の CTL傾向と同じく，ドミナント CTL 応答が維持されているこ逃避変異が認められた。このことからグループ N においとを示していた（図 6）。グループ M では Gag のエピトーてウイルスの完全な排除はなされていないものの，体内にプ特異的 CTL 応答は減退する傾向がみられたが，Vif およおけるウイルス複製がきわめて小さくドミナント CTL でび Nef のエピトープ特異的 CTL 応答がグループ N と比較複製制御の維持が可能であると考えられる。

して有意に高く誘導されており，特にグループ N ではほ

本研究により，A 共有 SIV 長期複製制御個体において，とんどみられない Vif114-124 および Nef193-203 エピトープ特異プロウイルスゲノムにおける変異蓄積と，CTL 応答パター的 CTL 応答がグループ M では強く誘導されていた。またンの変化が関連し，病態を反映することが示された。このグループ M の感染後 2 年における vif および nef のプロウ模式図を図 7 に示す。Gag のドミナントエピトープに CTL

イルスゲノム配列解析では，Vif114-124 および Nef193-203 におけ逃避変異が選択されたグループ M においては，サブドミる非同義置換がみられず，これらのエピトープにおけるナント CTL 応答が誘導され，これを置換することで複製CTL 逃避変異は選択されていなかった。これらの結果よ制御を維持するものの，のちに複製制御の破綻に至る可能り，グループ N は Gag のドミナント CTL 応答が長期にわ性が示唆された。グループ N は比較的安定した複製制御

147 （ 31 ）

T Nomura : Analysis of Mechanism of Long-Term Viral Control in SIV Infected Rhesus Macaque AIDS Model

図 7

長期複製制御群に見出した 2 つのグループの模式図状態にあることが示唆された。

5． 今後の展望ター）に多大なご協力とご指導をいただきました。深く御礼申し上げます。またアカゲザルの動物実験においては国立研究開発法人医薬基盤・健康・栄養研究所霊長類医科学一連の研究により血中ウイルス量が検出限界未満の研究センターおよび一般社団法人予防衛生協会の先生方のMHC-I ハプロタイプ A 共有複製制御個体でも複製制御のご協力をいただき完遂されました。この場をおかりして深状態に差異があり，それを区別することが新規に可能とく御礼申し上げます。最後に実際の実験にご助力をいただなった。しかしながら，グループ M とグループ N に分岐

き，またディスカッションを通してご指導いただきまし

する機序の解明は不十分であり，A 共有複製制御個体におた，国立感染症研究所エイズ研究センターの皆様と，熊本ける急性期の免疫応答の差異やウイルス逃避変異の選択・

大学エイズ学研究センター滝口プロジェクト研究室の滝口増殖メカニズムのより詳細な解析を行っている。また，一雅文先生，そして動物実験にて使用した動物たちに深い感

般的に HIV 感染症の Reservoir の解析は ART 下でのもの謝と御礼を申し上げます。

を指し，A 共有複製制御個体を用いた解析はこれとは異なることに留意が必要ではあるが，特に複製制御の状態のよいグループ N を用いることで，CTL 依存的な複製制御個体において Reservoir となる組織および細胞分画の解析が利益相反：本研究において利益相反に相当する事項はない。

文

献可能である。これらの解析は，CTL の賦活の ART との併1 ）Burton DR, Desrosiers RC, Doms RW, Koff WC, Kwong

用による HIV 感染症の治癒を目指した治療法や，AIDS 発

PD, Moore JP, Nabel GJ, Sodroski J, Wilson IA, Wyatt RT :症の完全な防御を目標とした CTL 誘導型予防エイズワク

HIV vaccine design and the neutralizing antibody problem.

チンの開発の前進に寄与すると考えられる。

Nat Immunol 5 : 233⊖236, 2004.
2 ）Borrow P, Lewicki H, Hahn BH, Shaw GM, Oldstone MB :謝辞

Virus-specific CD8+ cytotoxic T-lymphocyte activity

本研究の 2016 年度日本エイズ学会 ECC 山口メモリアル

associated with control of viremia in primary human immu-

エイズ研究奨励賞の受賞にあたり，長年ご指導いただき，nodeﬁciency virus type 1 infection. J Virol 68 : 6103⊖6110,

本研究を推薦していただいた国立感染症研究所エイズ研究

1994.

センター俣野哲朗先生に深く御礼申し上げます。また本研3 ）Matano T, Shibata R, Siemon C, Connors M, Lane HC,究の遂行にあたり，ビルマ産アカゲザルの MHC クラス I

Martin MA : Administration of an anti-CD8 monoclonal

遺伝子の解析においては成瀬妙子先生および木村彰方先生

antibody interferes with the clearance of chimeric simian/（東京医科歯科大学難治疾患研究所難治病態研究部門）に，

human immunodeﬁciency virus during primary infections

CTL の多機能性解析においては寺原和孝先生および横田of rhesus macaques. J Virol 72 : 164⊖169, 1998.

恭子先生（国立感染症研究所免疫部）に，MHC クラス I ハ4 ）Goulder PJ, Watkins DI : Impact of MHC class I diversity

プロタイプの SIV 感染への影響の解析では椎野禎一郎先生

on immune control of immunodeﬁciency virus replication.

（国立感染症研究所エイズ研究センター），岩田奈織子先生

Nat Rev Immunol 8 : 619⊖630, 2008.

および長谷川秀樹先生（国立感染症研究所病理部）に，SIV5 ）Migueles SA, Sabbaghian MS, Shupert WL, Bettinotti MP,

複製制御サルにおける複製制御維持機構の解析では明里宏

Marincola FM, Martino L, Hallahan CW, Selig SM,

文先生（京都大学霊長類研究所人類進化モデル研究セン

Schwartz D, Sullivan J, Connors M : HLA B*5701 is highly

148 （ 32 ）The Journal of AIDS ResearchVol. 19No. 3

2017associated with restriction of virus replication in a subgroup9 ）Tsukamoto T, Takeda A, Yamamoto T, Yamamoto H,of HIV-infected long term nonprogressors. Proc Natl AcadKawada M, Matano T : Impact of cytotoxic-T-lymphocyte

Sci USA 97 : 2709⊖2714, 2000.

memory induction without virus-speciﬁc CD4+ T-Cell help

6 ）Carrington M, Nelson GW, Martin MP, Kissner T, Vlahov
D, Goedert JJ, Kaslow R, Buchbinder S, Hoots K, O＇Brien
SJ : HLA and HIV-1 : heterozygote advantage and B*35-on control of a simian immunodeﬁciency virus challenge inrhesus macaques. J Virol 83 : 9339⊖9346, 2009.
10）Kawada M, Tsukamoto T, Yamamoto H, Iwamoto N,

Cw*04 disadvantage. Science 283 : 1748⊖1752, 1999.

Kurihara K, Takeda A, Moriya C, Takeuchi H, Akari H,

7 ）Nomura T, Yamamoto H, Shiino T, Takahashi N, Nakane T,

Matano T : Gag-specific cytotoxic T-lymphocyte-based

Iwamoto N, Ishii H, Tsukamoto T, Kawada M, Matsuoka S,

control of primary simian immunodeficiency virus

Takeda A, Terahara K, Tsunetsugu-Yokota Y, Iwata-replication in a vaccine trial. J Virol 82 : 10199⊖10206,

Yoshikawa N, Hasegawa H, Sata T, Naruse TK, Kimura A,

2008.

Matano T : Association of major histocompatibility complex

11）Nomura T, Yamamoto H, Takahashi N, Naruse TK, Kimuraclass I haplotypes with disease progression after simianA, Matano T : Identification of SIV Nef CD8(+) T cell

immunodeficiency virus challenge in burmese rhesus

epitopes restricted by a MHC class I haplotype associatedmacaques. J Virol 86 : 6481⊖6490, 2012.

with lower viral loads in a macaque AIDS model. Biochem8 ）Matano T, Kobayashi M, Igarashi H, Takeda A, Nakamura

Biophys Res Commun 450 : 942⊖947, 2014.

H, Kano M, Sugimoto C, Mori K, Iida A, Hirata T,12）Nomura T, Yamamoto H, Ishii H, Akari H, Naruse TK,Hasegawa M, Yuasa T, Miyazawa M, Takahashi Y,

Kimura A, Matano T : Broadening of virus-speciﬁc CD8+

Yasunami M, Kimura A, O'Connor DH, Watkins DI, Nagai

T-cell responses is indicative of residual viral replication inY : Cytotoxic T lymphocyte-based control of simian

aviremic SIV controllers. PLoS Pathog 11 : e1005247,

immunodeficiency virus replication in a preclinical AIDS

2015.

vaccine trial. J Exp Med 199 : 1709⊖1718, 2004.

149 （ 33 ）