細胞表面タンパク質が風疹ウイルス感染の2つの経路をつなぐ
日本の研究チームは、通常は細胞同士の接着を助けるタンパク質Nectin-4が、風疹ウイルスがヒトの気道細胞や胎盤細胞に侵入する際に使う主要な入り口であることを特定した。この発見は、風疹をめぐる2つの重要な課題、すなわちウイルスがどのように呼吸器に到達して排出されるのか、そして妊婦と発育中の胎児との境界にどう感染するのかを結びつけるものだ。
目次
研究チームには、国立健康危機管理研究機構（JIHS）、東北大学、大阪大学など日本の研究機関の研究者が参加している。研究成果をまとめたNature掲載論文は、Nectin-4を加えると、それまで感染しにくかった細胞が風疹ウイルスに感染しやすくなり、タンパク質を取り除いたり阻害したりすると感染が減ることを示す実験について説明している。
Natureの論文掲載情報では公開日は2026年11月4日とされている一方、大学の発表では11月5日となっている。今回の研究は、2025年11月に公開された予備論文を発展させたものだ。
Nectin-4は、風疹ウイルスと麻疹ウイルスが異なるウイルス科に属するにもかかわらず、麻疹ウイルスの受容体でもある。受容体とは、ウイルスが結合し、細胞内へ侵入する際に利用できる細胞上の分子のことだ。受容体を特定することで、感染を阻止する方法を開発する際に調べるべき具体的な相互作用が明らかになる。
胎盤での発見が重要な理由
風疹は飛沫や接触を通じて広がる。主な症状には発熱、発疹、リンパ節の腫れがある。妊娠初期の感染は、ウイルスが母親から胎児へ移行する可能性があるため、はるかに深刻な結果を招くことがある。
先天性風疹症候群（CRS）は、難聴、白内障、心疾患を引き起こすことがある。今回の研究は、胎児の発育を支え、母親の血液との間で物質を交換する器官である胎盤の特定の層に、風疹ウイルスがどう感染するのかを説明する手がかりとなる。
風疹ワクチンはすでに広く使われている。今回の研究は別の研究の方向性を開くものだ。ウイルスとNectin-4の相互作用が、将来の抗ウイルス薬や予防治療の標的になり得るかどうかである。研究はまだ実験室段階にある。
研究者はいかに候補を絞り込んだか
研究者らは、ウイルス粒子の近くにあるタンパク質を探す方法と、感染に実際に必要なタンパク質を遺伝学的に調べる方法を組み合わせた。東北大学の研究発表によると、ウイルス様粒子、タンパク質解析、遺伝子ノックアウトスクリーニングを用いてNectin-4を特定した。
ウイルス様粒子は、実験に役立つウイルスの特徴を再現する。この研究では、近接ビオチン標識法と組み合わせて使用した。この手法では、近くにあるタンパク質に標識を付け、回収して特定できる。プロテオミクスとは、タンパク質を1つずつ調べるのではなく、多数をまとめて研究することだ。
チームの2025年11月のプレプリント（学術誌掲載前に公開された予備論文）では、処理した細胞で未処理の対照群には見られなかった89種類のタンパク質が見つかったと説明している。研究者らはその後、細胞内での位置や、感染しやすい細胞種に存在するかどうかをもとに候補を絞り込んだ。
次にCRISPR–Cas9を使って検証した。この遺伝子編集システムにより、研究者らは選んだ遺伝子を無効化し、感染にどのような変化が起きるかを調べることができた。風疹ウイルスに2回感染させた後、NECTIN4を標的とする2種類のガイドRNAが、生き残った細胞で増えていた。ガイドRNAは編集装置を指定した遺伝子に導く。この結果は、実験でNectin-4が失われると感染を防げる可能性を示した。
受容体を加え、取り除き、再び戻す
Nectin-4は初期スクリーニング以外の複数の検証にも合格した。ヒト由来タンパク質をRajiSC細胞に導入すると、野生型の風疹ウイルス株とワクチン株の両方が増殖した。一方、別の候補であるヒトMOGを導入しても、同じ実験条件では増殖しなかったとプレプリントは報告している。
チームは、もともとNectin-4を産生するヒト肺がん細胞株NCI-H358からもNectin-4遺伝子を取り除いた。感染は減少した。ヒトNectin-4を戻すと感染しやすさも回復し、感染の変化が受容体に結びついていることが示された。
Nectin-4を標的とする抗体も、感染過程を阻害する別の手段となった。受容体を阻害すると、呼吸器や胎盤のモデルを含む実験系で感染が減少した。遺伝子実験と抗体実験を組み合わせることで、研究者らは提案された同じ侵入経路を複数の方法で検証した。
ワクチン株を含めたことで、培養細胞内でどの範囲のウイルスがこの受容体を利用できるかを確認できた。この研究が調べたのはウイルスの侵入機構であり、人々のワクチン接種後の結果を比較したものではない。
ウイルスはまず付着し、その後細胞内へ移動する
Nature掲載論文は、侵入を一連の過程として説明している。風疹ウイルスはまず、カルシウムに依存する相互作用を通じて、細胞膜を構成する脂肪分子である脂質に付着する。次にNectin-4に結合し、細胞内に取り込まれる。
Nectin-4は、ウイルスのエンベロープ糖タンパク質ヘテロ二量体と直接相互作用する。簡単に言えば、これはウイルス表面にあるE2とE1という2つのタンパク質の組み合わせだ。受容体との相互作用によって、細胞はウイルスを内側へ取り込む。
この過程は受容体介在性エンドサイトーシスと呼ばれる。細胞膜が表面の物質を包み込むように折れ曲がり、細胞内の区画へ運び込む。プレプリントが提示するモデルでは、その区画内の酸性環境がウイルスのE1タンパク質の変化を引き起こし、ウイルスのエンベロープが区画の膜と融合して、ウイルスの内容物が放出される。
この一連の過程には、初期付着、受容体への結合、取り込み、膜融合など、研究対象となる段階が複数ある。今回の研究の最も重要な新知見は、Nectin-4が機能的受容体であると特定し、関連性の高いヒト細胞モデルでの感染と結びつけたことだ。
気道細胞には入り口側と出口側がある
ヒトの気道を覆う細胞には、異なる役割を持つ複数の表面がある。頂端面は気道の空間に面し、空気や粘液が通る。基底側面はその下にある組織や隣接細胞に面する。両面を区別することで、チームは風疹ウイルスがどちら側から侵入するかを検証できた。
分化させた気道培養細胞では、風疹ウイルスは基底側から優先的に侵入した。新たに作られたウイルスは主に頂端側、つまり気道の空間に向かって放出された。Nectin-4は組織に面する側からの侵入を仲介する働きを示した。
プレプリントは、同じ実験手法を用いた有用な比較について説明している。呼吸器合胞体ウイルスとヒトコロナウイルス229Eは頂端面から感染させた場合に培養細胞へ優先的に感染したのに対し、風疹ウイルスは基底側面からの感染が優先された。
風疹ウイルスの実験でNectin-4を阻害すると、感染と、その後の新たなウイルスの放出の両方が減少した。これらの結果は、気道の内側を覆う細胞の一方の面にある受容体と、反対側からのウイルス放出を結びつけるものであり、風疹ウイルスが排出のために呼吸器へ到達する細胞経路の説明に役立つ。
母体と胎児の境界にある標的
胎盤の実験では、胎盤絨毛の最外層を形成する細胞である合胞体栄養膜細胞に焦点を当てた。絨毛は母体と胎児の間の物質交換に関わる、小さな枝分かれ状の構造だ。その外側を覆う層は母体の血液と接する位置にある。
この外層にはNectin-4が豊富に存在していた。研究者らは、分化させた胎盤細胞と栄養膜オルガノイドを用いて、その役割を調べた。栄養膜オルガノイドとは、胎盤組織の特徴の一部を再現するよう実験室で培養した小さな構造体だ。
抗体でNectin-4を阻害すると、これらのモデルで風疹ウイルスの感染が減少した。これは、ウイルスが母体と胎児の境界にある細胞層に感染する仕組みについて、分子レベルの説明を与えるもので、先天性感染に関わる初期段階の理解につながる。
最終版のNature論文では、Nectin-4に依存しない経路を通じて、ほかの栄養膜細胞群にも感染することが説明されている。したがって胎盤には、侵入経路が複数ある。合胞体栄養膜細胞ではNectin-4が機構の主要な一部を担う一方、ほかの胎盤細胞では異なる仕組みで感染が成立する可能性がある。
創薬で解決すべき課題
群馬大学の研究発表は、風疹ウイルスとNectin-4の相互作用を、予防や治療に向けた潜在的な標的として挙げている。また、共同研究機関として国立医薬品食品衛生研究所、東京科学大学、横浜市立大学も記載している。
この発見に基づく将来の治療法は、ウイルスの侵入を阻止することを目指す。研究者らは、細胞同士の接着を助けるNectin-4の正常な役割を考慮しながら、ウイルスを効果的に阻害する方法を明らかにする必要がある。妊娠中の使用を考える場合は、母親と胎児双方の安全に特別な配慮が必要となる。
プレプリントは、臨床症状を伴う風疹に適した動物モデルがないことを、実験上の大きな制約として挙げている。そのためチームは、受容体の生物学的な役割を調べるために、分化させた細胞培養に頼った。生体内での安全性と有効性を確立することは、今後の別段階の課題となる。
著者らは、より広い生物学的な未解明点も指摘している。Nectin-4が存在する組織は限られている一方、風疹ウイルスはより幅広い組織に感染できる。ウイルスがほかの組織や臓器に感染するのを助ける受容体も、別に存在する可能性が高いと著者らは提案している。どの分子がその役割を担うかは、まだ解明されていない。
予備論文から研究データの共有へ
この研究はいくつかの公開上の節目を経て進展した。2025年に予備論文で受容体に関する実験が示され、その後2026年11月にNature論文と大学からの発表が公開された。
- 2025年11月13日：予備研究がResearch Squareで公開された。
- 2026年11月4日：Natureの掲載情報では、この日付が論文の公開日とされている。大学の発表では11月5日となっている。
- 2026年11月9日：東北大学が日付入りの発表で、気道と胎盤に関する知見を説明した。
- 2026年11月11日まで：この発見は日本国内で公に報道されていた。
Nature論文では、実験データの保管先も示されている。プロテオミクスデータはProteomeXchangeの識別子PXD067722およびjPOSTのアクセッション番号JPST004036で登録されている。CRISPRスクリーニングのシーケンスファイルは、DDBJのアクセッション番号DRA022489で公開されている。これらの識別子を使えば、ほかの研究者も基礎となるデータセットを見つけられる。
今回の発見は、受容体の特定、直接結合実験、気道および胎盤モデルでの検証を結びつけたものだ。風疹感染をより詳しく説明するとともに、予防や治療に向けた今後の実験研究の明確な標的を提示したことが、当面の貢献となる。
要点
- 日本の研究者らは、風疹ウイルスがヒトの気道細胞や胎盤細胞に侵入する際に使う主要な受容体としてNectin-4を特定した。
- それまで感染しにくかった細胞に受容体を加えると感染しやすくなり、受容体を取り除いたり阻害したりすると感染が減少した。
- 気道モデルでは、組織に面する側から優先的に侵入し、気道の空間に向けて放出されることが示された。
- Nectin-4は、母体の血液と接する胎盤の最外層にある合胞体栄養膜細胞に豊富に存在していた。
- ほかの胎盤細胞では、Nectin-4に依存しない経路を通じて侵入が成立した。
- 今回の知見は治療研究の標的を示すものであり、安全性、ほかの受容体、生体内での感染についてさらなる研究が必要だ。
