A pro-apoptotic selection strategy enables CRISPR screening in mosquitoes and identifies Lachesin as a chikungunya virus entry factor

ウイルスの微小な世界を、高度なセキュリティを備えた銀行に侵入しようとする熟練の泥棒として想像してみてください。銀行は生きている細胞であり、泥棒はチクングニアウイルスのようなウイルスです。中に入るためには、銀行の正面ドアにぴったり合う特定の「鍵」が必要です。ヒトにおいては、科学者たちはすでにこれらの鍵の多くを見つけ出していますが、ウイルスを媒介する蚊となると、そのドアは謎に包まれています。ウイルスが蚊からヒトへと移動することは分かっていますが、そもそもどのようにして蚊の細胞内に滑り込むのかについては、完全には理解されていません。ここで、「CRISPRスクリーニング」という科学が登場します。CRISPRを、細胞内の特定の遺伝子（細胞内の説明書）を一つずつ切り取ることができる、巨大で精密な分子のハサミだと考えてください。異なる指示書を切り出し、どの指示書を消すとウイルスが機能しなくなるかを調べることで、科学者はウイルスが入るために必要な「鍵」がどれであるかを突き止めることができます。しかし、大きな課題は、蚊の細胞のテストが困難であることでした。ある遺伝子を切り取ったとしても、ウイルスがそれを無視して侵入してしまった場合、どの細胞が依然として感染しており、どの細胞が安全なのかを判断する簡単な方法がなかったのです。

この論文は、研究者たちが蚊におけるチクングニアウイルスの「失われた鍵」を見つけるためのコードをどのように解読したかという物語を伝えています。チームは厄介な問題に直面しました。どうすれば、ウイルスを阻止することに成功した細胞を見つけられるのか、という問題です。彼らの巧妙な解決策は、ウイルスを細胞に対する「自殺爆弾」に変えることでした。彼らは、Reaperと呼ばれる小さく危険なタンパク質を運ぶようにチクニアグンウイルスを設計しました。これらの蚊の細胞の世界において、Reaperは「赤いアラームボタン」のようなものであり、それが押されると細胞に自死（自己破壊）を命じます。もしウイルスが侵入すれば、ボタンが押され、細胞は死に至ります。しかし、もし細胞に特定の「進入キー」（ウイルスが必要とする遺伝子）が欠けていれば、ウイルスは中に入ることができず、アラームも鳴らず、細胞は生存します。この「プロアポトーシス（細胞死誘導）」戦略を用いることで、研究者は生存者と犠牲者を容易に区別することができました。

この巧妙な罠を用いて、科学者たちは大規模な探索を行いました。蚊の細胞において数千もの異なる遺伝子を切り出し、どの遺伝子がウイルスの侵入に不可欠であるかを調べました。その結果、ウイルスが細胞表面にあるGPIアンカーと呼ばれる特殊な種類のアンカーに大きく依存していること、そして特にLachesinというタンパク質に依存していることを発見しました。Lachesinを取り除くと、ウイルスは侵入できなくなりました。これが事実であることを証明するために、彼らは逆の実験を行いました。通常はチクングニアウイルスに対して免疫を持つヒト細胞に、Lachesinタンパク質を与えたのです。すると突然、それらのヒト細胞はウイルスに対して脆弱になりました。この研究はまた、この鍵がSemliki ForestウイルスやRoss Riverウイルスのような関連ウイルスにも機能することを示しましたが、興味深いことに、ベネズエラ馬脳炎ウイルスと呼ばれる別のウイルスには機能しませんでした。これは、同じ科に属していても、ウイルスによって使用する鍵が異なることを示唆しています。

研究者たちは、遺伝子をサイレンシング（抑制）して感染が止まる様子を観察することで、Lachesinが主要な2種の蚊、Aedes aegypti（ネッタイシマカ）およびAedes albopictus（ヒトスジシマカ）の両方において、重要な侵入因子であることを確認しました。この論文は、Lachesinをチクングニアウイルスが侵入するための重要な候補として確立していますが、これは完成された治療法ではなく、ウイルスのメカニズムを理解するための大きな一歩として提示されています。この研究は、このような「自殺型」ウイルスを用いることが、他の蚊媒介性疾患をスクリーニングするための強力な新しい手法であり、伝播の問題を完全に解決したと主張することなく、将来の発見のための多用途なツールを提供することを示唆しています。