橋口隆生 医生物学研究所教授、木村香菜子 同助教、高山和雄 iPS細胞研究所講師、出口清香 同大学院生、佐藤佳 東京大学教授らの研究コンソーシアム「The Genotype to Phenotype Japan（G2P-Japan）」は、オミクロン株の進化過程において適応度（流行拡大能力）の上昇に寄与した変異を同定しました。進化系統解析により、様々なオミクロン亜株が、スパイクタンパク質の重要な5箇所のアミノ酸残基において変異を収斂的に獲得していることを明らかにしました。次に、流行モデリング解析により、前述の5箇所の変異（収斂変異）の獲得が、ウイルスの適応度を上昇させることを示しました。さらに、i) 収斂変異を多く獲得した変異株ほど高い適応度を示すこと、ii) 5箇所の収斂変異の獲得により、オミクロン株の進化過程における適応度上昇の大部分が説明できることを示しました。これらの結果は、一見複雑に見えるオミクロン株の進化パターンが、多くの収斂変異を獲得するほど適応度が上昇するという、単純な法則で説明可能であることを示しています。
さらに本研究では、5箇所全ての収斂変異を獲得し、高い適応度を示すオミクロン「BQ.1.1株」について、詳細なウイルス学的実験を行いました。その結果、オミクロンBQ.1.1株は収斂変異を獲得したことで、祖先株であるオミクロンBA.5株よりも高いACE2結合能、感染性、そして液性免疫に対する逃避能を獲得したことが明らかとなりました。一方で、オミクロンBQ.1.1株の実験動物モデルにおける病原性はオミクロンBA.5株と同程度であることが明らかとなりました。
本研究成果は、2023年5月11日に、国際学術誌「Nature Communications」にオンライン掲載されました。
【DOI】
https://doi.org/10.1038/s41467-023-38188-z
【KURENAIアクセスURL】
http://hdl.handle.net/2433/282097
【書誌情報】
Jumpei Ito, Rigel Suzuki, Keiya Uriu, Yukari Itakura, Jiri Zahradnik, Kanako Terakado Kimura, Sayaka Deguchi, Lei Wang, Spyros Lytras, Tomokazu Tamura, Izumi Kida, Hesham Nasser, Maya Shofa, Mst Monira Begum, Masumi Tsuda, Yoshitaka Oda, Tateki Suzuki, Jiei Sasaki, Kaori Sasaki-Tabata, Shigeru Fujita, Kumiko Yoshimatsu, Hayato Ito, Naganori Nao, Hiroyuki Asakura, Mami Nagashima, Kenji Sadamasu, Kazuhisa Yoshimura, Yuki Yamamoto, Tetsuharu Nagamoto, Jin Kuramochi, Gideon Schreiber, The Genotype to Phenotype Japan (G2P-Japan) Consortium, Akatsuki Saito, Keita Matsuno, Kazuo Takayama, Takao Hashiguchi, Shinya Tanaka, Takasuke Fukuhara, Terumasa Ikeda, Kei Sato (2023). Convergent evolution of SARS-CoV-2 Omicron subvariants leading to the emergence of BQ.1.1 variant. Nature Communications, 14:2671.
