RNAウイルスと人間の健康への影響
RNAウイルスがホストとどう関わって、病気にどんな影響を与えるかを発見しよう。
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目次
RNAウイルスは、遺伝物質としてRNAを持つウイルスの大きなグループだよ。これらのウイルスを理解することは重要で、特に人間に病気を引き起こすことがあるからね。科学者たちは、地球上には何百万ものウイルス種が存在すると考えていて、まだ特定されていないものも多いんだ。動物に感染すると考えられているたくさんのウイルスの中で、人間に影響を与える可能性があるのは約30万種だって。今のところ、感染することが確認されているRNAウイルスは約160種なんだ。
人間に影響を与える多くの病気は、動物から人間へとジャンプしてくるウイルスが原因となっているよ。歴史的な例としては、スペイン風邪、エイズ、SARS、エボラ、COVID-19なんかがあるね。動物から人間に移るウイルスの脅威はかなり大きくて、今も続いているってことを認識することが大事だよ。
ウイルスと病気の関連付けの挑戦
いくつかのウイルスが直接病気を引き起こすことはわかってるけど、その関係はいつも単純じゃないんだ。ウイルスの遺伝的な違いや、長期間の感染、無症状の人、他の微生物との相互作用なんかが、ウイルスと特定の病気を結びつけるのを難しくさせるんだよ。
たとえば、研究者たちはエプスタイン・バールウイルスと多発性硬化症(MS)の関係を長い間疑っていたけど、因果関係の具体的な証拠は最近になってようやく明らかになったんだ。この発見は、脳の病気における炎症の役割を浮き彫りにしたよ。だから、統計はウイルスと病気のつながりを示唆できても、因果関係の決定的な証拠にはならないってことを強調してるんだ。ウイルスの影響を理解することが、ウイルス学の重要な焦点であるべきだという気づきを促すことになったんだ。
古いデータで新しい質問をする
最近数年で、オンラインで利用できる遺伝子シーケンシングデータの量は急増してるよ。今では、何百万もの生物サンプルからの膨大なシーケンシングデータがあるんだ。ペタバイト規模の計算生物学の目的は、この膨大なデータを分析することなんだ。たとえば、SRA-STATのようなプロジェクトは、ウイルスの配列を整理してカタログ化するのを助けるために何百万ものデータセットを処理してるよ。
この豊富なデータを利用して、研究者たちはウイルスに関する基本的な質問を再検討したいと考えてるんだ。偏見を取り除いて、思いもよらないことを引き出すことが狙いだよ。注目すべきは、脳の炎症に関連するRNAウイルスを理解することで、これらのウイルスが説明できない人間の脳の病気に寄与するかもしれないという考えなんだ。
ナーナウイルス科のウイルス
あまり知られていないウイルスのグループに、ナーナウイルス科があるんだ。これは非常にシンプルなウイルスの一つで、裸のRNAゲノムを持ち、RNA依存性RNAポリメラーゼという特定の酵素だけをコードしてるよ。ナーナウイルス科は主に真菌に関連していて、このファミリーの最初のメンバーは酵母で発見されたんだ。
これらのウイルスは、真菌の宿主において目立った症状を引き起こすことはあまりないけど、特定の株はウイルスによって真菌の成長や行動が変わることがあるんだ。真菌だけじゃなく、ナーナウイルス科はさまざまな生物、例えば原生生物や蚊の中にも見つかっているよ。
寄生原生生物ウイルス
ウイルスは人間だけじゃなく、さまざまな他の生物とも相互作用することがあるんだ。その中には、自分自身のウイルスを持つ寄生原生生物もいるよ。これらのウイルスは宿主の生物学に影響を与えて、最終的には人間にも影響を及ぼすんだ。
寄生原生生物ウイルス(PPV)と呼ばれる特定のウイルス群は、ユグレノゾアやアピコンプレクサに感染するよ。これらのウイルスはまだよく理解されていないけど、宿主の免疫システムと相互作用すると知られているんだ。ウイルスが寄生虫に感染して、宿主がそのウイルスにさらされると、宿主の免疫システムの反応が変わる可能性があるんだ。
たとえば、ウイルスが宿主の免疫反応を引き起こして、宿主が寄生虫をどう扱うかに影響を与えることがあるよ。場合によっては、ウイルスがこれらの寄生虫によって引き起こされる感染を悪化させることもあれば、別の場合では病気の重症度を減少させることもあるんだ。
トキソプラズマ・ゴンディのケース
注目すべき寄生虫に、トキソプラズマ・ゴンディがあるよ。これは世界中の約3分の1の人間に感染しているんだ。ほとんどの健康な人にとって、この感染は軽度で気づかれないことが多いけど、免疫が弱った人や妊婦にとっては重症化することがあって、深刻な合併症を引き起こすことがあるんだ。
興味深いことに、T.ゴンディに関連するウイルスは知られていないけど、その影響は広範囲に及ぶよ。様々な温血動物を含む広い宿主範囲を持つT.ゴンディは、その行動や病原性に影響を与える未知のウイルスを抱えている可能性があるんだ。
新しいウイルスの発見
最近の研究で、科学者たちはシーケンシングプロジェクトからの膨大なデータをスクリーニングして、潜在的な神経炎症ウイルスを見つけ出したんだ。その中で、T.ゴンディから新しいウイルス「アポクリプトウイルス・オデュッセウス」を特定したり、いくつかの関連ウイルスも見つけたよ。
これらの発見は、ウイルスの遺伝的文脈を確立するのに役立ち、彼らの潜在的な影響についての洞察を提供するんだ。ウイルスのタンパク質の構造を分析することで、科学者たちはこれらのウイルスがどのように機能し、宿主とどのように相互作用するかを推測できるんだ。
アポクリプトウイルス・オデュッセウスのゲノム
集めたデータから、研究者たちはアポクリプトウイルス・オデュッセウスのゲノムの一部を回収することができたよ。このウイルスには二つの主要な遺伝子セグメントがあって、一つ目のセグメントはRNA依存性RNAポリメラーゼをコードしていて、二つ目のセグメントにはまだ十分に特徴づけられていない追加の遺伝子が含まれているんだ。
これらのウイルスセグメントがT.ゴンディの病気を引き起こす能力にどのように影響を与えるかという疑問が生じるよ。これらのウイルスを研究することで、宿主の行動や病原性を変えるウイルスの役割をよりよく理解できることを願ってるんだ。
T.ゴンディとの共現象を調査
研究者たちは、アポクリプトウイルスが異なる株のT.ゴンディにどのくらい頻繁に存在するかも調べたよ。ウイルスは主に、人間と動物の両方で重症な病気の結果に関連した特定の株に存在していることがわかったんだ。これは、ウイルスの存在と感染の重症度との潜在的な関連を示唆してるよ。
他のデータセットを探ることで、アポクリプトウイルスが特定の動物種でより広く存在する可能性があることが明らかになったんだ。つまり、さまざまなアピコンプレクサ寄生虫の中で一般的かもしれないってことだよ。
アポクリプトウイルスの役割を理解する
研究者たちは、アポクリプトウイルスと他のウイルスとの進化的関係を定義しようとしている中で、アポクリプトウイルスがまだ十分に研究されていない新しいウイルスのグループである可能性があることを見つけたよ。彼らの研究から得られた洞察は、宿主生物に対するウイルスの影響をよりよく理解するための手助けになるかもしれないし、これらのウイルスが人間の健康に与える影響の可能性についても考察できるんだ。
アポクリプトウイルスがT.ゴンディとどのように相互作用し、関連する免疫反応にどのように関与するかを分析することで、これらのウイルスがT.ゴンディの特定の株を人間にとってより危険にする役割を果たす可能性があるって提案してるんだ。この関連は、この寄生虫によって引き起こされる感染を管理・治療する方法についての手掛かりを提供するかもしれないんだ。
アポクリプトウイルスのタンパク質の構造分析
アポクリプトウイルスが生産するタンパク質の構造はまだよく理解されてないけど、研究者たちは計算ツールを使ってこれらの構造を予測し始めているんだ。初期の予測では、タンパク質が機能にとって重要な特定の形状に折りたたまれることが示唆されているよ。これらの予測された構造を既知のウイルスタンパク質と比較することで、科学者たちは類似点や潜在的な役割を特定できるんだ。
これらのウイルスタンパク質の構造を理解することは、宿主とどのように相互作用し、病気にどのように寄与するかを特定する上で重要になるだろうね。今後の研究は、アポクリプトウイルスと人間の健康への影響に関する知識を広げることになるだろう。
人間の健康への潜在的な影響
T.ゴンディと神経炎症状態との関連は、重要な関心の領域となっていて、いくつかの研究では慢性的なT.ゴンディ感染とアルツハイマー病などの神経変性疾患との関連が示唆されているんだ。このアポクリプトウイルス・オデュッセウスの発見は、この関係に新たな複雑さを加えることになったよ。
もしアポクリプトウイルスがT.ゴンディの行動に影響を与えているなら、それは病気の重症度に影響を与える可能性があるんだ。この関係を理解することで、T.ゴンディの感染を監視、治療、さらには予防するための改善された戦略につながるかもしれないね。
まとめ
RNAウイルスと人間の病気における役割の研究が進んでいく中で、この分野での継続的な研究の必要性が強調されているんだ。まだまだ多くのウイルスが未知のままだけど、アポクリプトウイルス・オデュッセウスのような発見は、ウイルス、寄生虫、そして人間の健康の交差点が複雑で驚くべきものであることを教えてくれるよ。
膨大なデータセットと高度な計算ツールを活用することで、研究者たちはこれらの謎を解き明かし、ウイルス感染とそれが健康に与える影響を支配する隠れたダイナミクスを明らかにできるんだ。特にT.ゴンディのような重要な寄生虫に関連するウイルス群の探求は、感染症を包括的に理解するために不可欠なんだよ。
タイトル: A Parasite Odyssey: An RNA virus concealed in Toxoplasma gondii
概要: We are entering a "Platinum Age of Virus Discovery", an era marked by exponential growth in the discovery of virus biodiversity, and driven by advances in metagenomics and computational analysis. In the ecosystem of a human (or any animal) there are more species of viruses than simply those directly infecting the animal cells. Viruses can infect all organisms constituting the microbiome, including bacteria, fungi, and unicellular parasites. Thus the complexity of possible interactions between host, microbe, and viruses is unfathomable. To understand this interaction network we must employ computationally-assisted virology as a means of analyzing and interpreting the millions of available samples to make inferences about the ways in which viruses may intersect human health. From a computational viral screen of human neuronal datasets, we identified a novel narnavirus Apocryptovirus odysseus (Ao) which likely infects the neurotropic parasite Toxoplasma gondii. Previously, several parasitic protozoan viruses (PPVs) have been mechanistically established as triggers of host innate responses, and here we present in silico evidence that Ao is a plausible pro-inflammatory factor in human and mouse cells infected by T. gondii. T. gondii infects billions of people worldwide, yet the prognosis of toxoplasmosis disease is highly variable, and PPVs like Ao could function as a hitherto undescribed hypervirulence factor. In a broader screen of over 7.6 million samples, we explored phylogenetically-proximal viruses to Ao and discovered 19 Apocryptovirus species, all found in libraries annotated as vertebrate transcriptome or metatranscriptomes. While the Narnavirus samples making up this genus-like clade are derived from sheep, goat, bat, rabbit, chicken, and pigeon samples, the presence of virus is strongly predictive of parasitic (Apicomplexa) nucleic acid co-occurrence, supporting that these are a clade of parasite-infecting viruses. This is a computational proof-of-concept study in which we rapidly analyze millions of datasets from which we distilled a mechanistically, ecologically, and phylogenetically refined hypothesis. We predict this highly diverged Ao RNA virus is biologically a T. gondii infection, and that Ao, and other viruses like it, will modulate this disease which afflicts billions worldwide.
著者: Artem Babaian, P. Gupta, A. Hiller, J. Chowdhury, D. Lim, D. Y. Lim, J. P. Saeij, F. Rodriguez, L. Pereira, A. Morales
最終更新: 2024-03-04 00:00:00
言語: English
ソースURL: https://www.biorxiv.org/content/10.1101/2023.09.17.558162
ソースPDF: https://www.biorxiv.org/content/10.1101/2023.09.17.558162.full.pdf
ライセンス: https://creativecommons.org/licenses/by/4.0/
変更点: この要約はAIの助けを借りて作成されており、不正確な場合があります。正確な情報については、ここにリンクされている元のソース文書を参照してください。
オープンアクセスの相互運用性を利用させていただいた biorxiv に感謝します。