バイオインフォマティクス解析により、ヒトアデノウイルス3型（HAdV-3）の4つの主要なヘキソンバリアントが、HAdV-3呼吸器感染症に対するワクチンやsiRNAベースの治療法開発のための潜在的な株であることが明らかになりました

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Infect. Genet. Evol..2020 Jun;85:104439. S1567-1348(20)30270-7. doi: 10.1016/j.meegid.2020.104439.Epub 2020-06-23.

バイオインフォマティクス解析により、ヒトアデノウイルス3型（HAdV-3）の4つの主要なヘキソンバリアントが、HAdV-3呼吸器感染症に対するワクチンやsiRNAベースの治療法開発のための潜在的な株であることが明らかになりました

Bioinformatics analysis reveals four major hexon variants of human adenovirus type-3 (HAdV-3) as the potential strains for development of vaccine and siRNA-based therapeutics against HAdV-3 respiratory infections.

Somnath Panda
Urmila Banik
Arun K Adhikary

PMID: 32585339 PMCID: PMC7308778. DOI: 10.1016/j.meegid.2020.104439.

抄録

ヒトアデノウイルス3型（HAdV-3）は、すべてのアデノウイルス呼吸器感染症の15～87％を占めています。特に新生児や免疫抑制下にある患者の間で罹患率や死亡率が高いことから、このタイプに対するワクチンや標的型抗ウイルスの必要性が求められています。しかし，複数のヘキソンバリアント（3Hv-1～3Hv-25）が存在するため，HAdV-3のワクチン株の選択は困難である．本研究では、潜在的なワクチン候補の選択のためにHAdV-3のヘキソンバリアントを評価し、治療薬として使用可能なsiRNAを設計するためのターゲットとしてヘキソン遺伝子を使用することを目的とした。世界的な分布、循環期間、共循環、全変異体の中でのそれらの割合のデータに基づき、3Hv-1から3Hv-4を主要なヘキソン変異体として分類した。系統解析とハイパーバリアブル領域の相同性の割合については、多配列アラインメント、zPicture解析、制限酵素解析を行った。系統図では、変異体は異なるクラスターに配置されていた。3Hv-1から3Hv-4のヘキソンをコードする領域のHVRには16の点突然変異が認められ、12のアミノ酸置換が行われていた。HVRにおける相同性は81.81〜100%であった。したがって、主要なヘキソン変異体は互いに実質的に異なっており、これらの変異体は潜在的なワクチン候補として含めることが正当化される。興味深いことに、DNA 配列に大きな違いがあるにもかかわらず、HVR には多くの保存領域が存在しており、それらの保存領域を形成する機能性 siRNA を設計しました。また、バイオインフォマティクス予測ツールを用いて、ヘキソン蛋白質から免疫原性のあるワクチンペプチドのエピトープを設計しました。開発したsiRNAや免疫原性ワクチンペプチドエピトープは、将来的にはsiRNAを用いた治療法の開発やHAdV-3に対するワクチンの設計に活用されることを期待しています。

Human adenovirus type 3 (HAdV-3) encompasses 15-87% of all adenoviral respiratory infections. The significant morbidity and mortality, especially among the neonates and immunosuppressed patients, demand the need for a vaccine or a targeted antiviral against this type. However, due to the existence of multiple hexon variants (3Hv-1 to 3Hv-25), the selection of vaccine strains of HAdV-3 is challenging. This study was designed to evaluate HAdV-3 hexon variants for the selection of potential vaccine candidates and the use of hexon gene as a target for designing siRNA that can be used as a therapy. Based on the data of worldwide distribution, duration of circulation, co-circulation and their percentage among all the variants, 3Hv-1 to 3Hv-4 were categorized as the major hexon variants. Phylogenetic analysis and the percentage of homology in the hypervariable regions followed by multi-sequence alignment, zPicture analysis and restriction enzyme analysis were carried out. In the phylogram, the variants were arranged in different clusters. The HVR encoding regions of hexon of 3Hv-1 to 3Hv-4 showed 16 point mutations resulting in 12 amino acids substitutions. The homology in HVRs was 81.81-100%. Therefore, the major hexon variants are substantially different from each other which justifies their inclusion as the potential vaccine candidates. Interestingly, despite the significant differences in the DNA sequence, there were many conserved areas in the HVRs, and we have designed functional siRNAs form those locations. We have also designed immunogenic vaccine peptide epitopes from the hexon protein using bioinformatics prediction tool. We hope that our developed siRNAs and immunogenic vaccine peptide epitopes could be used in the future development of siRNA-based therapy and designing a vaccine against HAdV-3.