Analysis of the reversion to the neurovirulent genotype in attenuated polio vaccine viruses passaged in cultivation cells derived from the human alimentary tract

Abstract

Background It is known that the attenuated polio vaccine viruses derived from oral poliovirus vaccine undergo neurovirulent reversion during repeated replication in the human alimentary tract, and some paralytic cases caused by the revertants have been reported. Furthermore, the revertants are excreted with the feces into the environment, and the viruses have caused new epidemics of poliomyelitis in the world. It is an obstacle for the achievement of polio eradication program. Objective In this study, to elucidate the reversion mechanism of polio vaccine virus to the neurovirulent genotype in the human alimentary tract, an accumulation of the reversion of the vaccine viruses passaged in cultivation cells which were derived from the human alimentary tract was analyzed. Methods Polio vaccine viruses were passaged three times in Caco-2 cells derived from human colon carcinoma. The reversion of the passaged viruses was analyzed by the MAPREC method designated to estimate the ratio of revertants in a virus population. Results The accumulation of reversion in the vaccine viruses increased rapidly with viruses passaged at a temperature of 37℃ compared with those at 34℃. However, it was hardly observed in viruses passaged in HEp-2 cells which were derived from human laryngeal carcinoma at a temperature of 37℃. Conclusion A large difference was observed in the frequency of reversion between Caco-2 and HEp-2 cells though both cells were derived from human carcinoma. It is important to elucidate the cellular factors which take part in the reversion frequency of the virus genome. Such research is expected to lead to the elucidation of the reversion mechanism and to the development of a controlling expedient for the neurovirulent reversion of the polio vaccine virus.

背景 経口生ポリオワクチンとして使用されている弱毒ポリオワクチンウイルスは、ヒトの消化管において毒力復帰変異を起こし易いことが知られており、そのウイルスが原因と考えられるポリオ(急性灰白髄炎)の発症例も報告されている。更に、その変異ウイルスは、糞便とともに環境中に排泄されることで、世界中でポリオの新たな流行を引き起こしており、ポリオ根絶計画達成の妨げとなっている。目的 本稿では、ヒト消化管におけるポリオワクチンウイルスの毒力復帰変異機構を明らかにすることを目的として、ワクチンウイルスをヒトの消化管由来培養細胞を用いて継代培養し、継代によってどの程度変異ウイルスが出現(蓄積)するか解析を行った。方法 ヒトの大腸ガン由来細胞を用いて37℃あるいは34℃でポリオワクチンウイルスを3代継代培養し、その培養ウイルス池中の毒力復帰変異ウイルスの混入割合(変異ウイルスの蓄積)について、遺伝子レベルでウイルスの神経毒力の強さを測定することができるMAPRECと呼ばれる方法で解析した。結果 継代による毒力復帰変異ウイルスの蓄積は、37℃で培養した方が34℃で培養したときと比べて明らかに高かった。しかしこの変異ウイルスの蓄積は、ヒトの喉頭ガン由来細胞であるHEp-2細胞においてはほとんど観察されなかった。結論 本研究より、細胞の種類や培養温度により毒力復帰変異ウイルスの出現頻度(蓄積の程度)に大きな違いが見られた。今後は、どのような細胞側因子がこの違いに関与しているかを解明することが重要である。そしてそのような研究は、ワクチンウイルスの毒力復帰変異機構の解明と、その抑制手段の開発に結びつくことが期待される。