健康なスーパーワームは、ペットフードとして人気のこの虫が謎の大量死を起こしたため、ここ数年希少な供給となっている。ラトガース大学の科学者らは病気の原因を突き止め、ワクチンを開発している。写真提供：ジュディット・ペンゼス
ラトガース大学の科学者らは極低温電子顕微鏡を用いてスーパーワームを殺す新しいウイルスを発見し、病原体の特定と潜在的な流行の管理への知見を提供した。
ウイルス学における革新的な研究技術
科学者たちは、細かく刻んだ甲虫の死骸をスラリー状にし、液体窒素で冷却した電子顕微鏡を使って、ゾフォバス・モリオ黒色消耗ウイルスと名付けたものを発見した。この名前は、このウイルスがコガネムシの一種に致命的な影響を及ぼすことに由来している。 ゾフォバス・モリオ、 亜熱帯原産で、特に卵から孵った幼虫の段階では、大きな茶色のスーパーワームとして成長します。この種は、幼虫が約 2 インチと、飼料として育てられる他のどの幼虫よりも大きいため、「スーパーワーム」と名付けられました。
ウイルスによって殺されたスーパーワームは、現在ラトガース大学の科学者によって発見され、特定されています。写真提供: ジュディット・ペンゼス
スーパーワームの謎を解明
この研究の著者であり、ラトガース大学ニューブランズウィック校定量生物医学研究所（IQB）の准研究教授であるジェイソン・ケルバー氏は、この研究の第一著者であり、IQBの博士研究員であるジュディット・ペンゼス氏と協力した。
「ジュディットは、甲虫農家が致命的な病気でスーパーワームのコロニーをすべて失っている理由を突き止めようとしていました。私は、DNAやRNAの配列に依存しない新しいウイルスを発見する方法の開発を模索していました」とケルバー氏は言う。「私たちは最終的に、国中を席巻しスーパーワームを死滅させているウイルスを発見したのです。」
この科学的調査は、分子ウイルス学者のペンゼス氏が、カブトムシ養殖場の所有者から連絡を受けた1年以上前に始まった。養殖場のスーパーワームが不思議なことに驚くべき速さで死滅しているというのだ。ペンゼス氏は、ペットに人気のもう一つの餌であるコオロギを死滅させるウイルスを分離した以前の研究で、業界ではすでによく知られていた。
人気のペットフードの大量死の原因となったウイルスに感染したスーパーワーム。写真提供：J. ペンゼス/ラトガース大学
研究室での調査技術
彼女はニュージャージー州のペットショップでスーパーワームを集めることから始めた。「ペットショップに行くと、すぐに餌用昆虫のコーナーに行き、容器を開けてワームを見ました」と彼女は言う。「ワームはみんな感染していました。私は店のオーナーに、自分がこのウイルスを研究していると伝え、容器を譲ってもらえるか尋ねました。彼らはすぐに同意してくれました。必要なだけ持って行っていいと言われました。」
彼女は研究室に戻り、マジックブレットブレンダーを取り出し、そこにミミズの死骸を入れて高速で混ぜた。このプロセスで甲虫の汁のスラリーが作られ、彼女はそれをウイルスの密度によって分離するウイルス精製法で処理した。最終段階で、彼女が蛍光灯を遠心分離管に当てると、ウイルスが青く光った。
「それを見た時、『やられた』と言いました」とペンゼス氏は言う。「その時、確かにウイルスだと分かりました。」
クライオ電子顕微鏡と病原体の同定
次に、ペンゼス氏は同僚の電子顕微鏡学者ケルバー氏と協力し、ウイルスの内部を含む3次元観察を可能にするクライオ電子顕微鏡を使用してウイルスを調べた。
「ウイルス、タンパク質、細胞などを採取し、非常に急速に凍結させるので、水は氷の結晶にならずに凝固します」とケルバー氏は言う。「非常に鮮明な解像度があるため、DNAを分析することなく、3D構造を見るだけでタンパク質のアミノ酸配列を実際に把握できます。」
研究者らは、ラトガース大学がホストするタンパク質データバンクのデータベースを使用して、このタンパク質の構造を既知のすべてのタンパク質と比較し、ゴキブリに感染するウイルスに似ているが同一ではなく、パルボウイルスとして知られる動物ウイルスのファミリーの一部であることを発見した。
「これは新しいもので、これまで配列解析されたり画像化されたりしたものとはまったく異なります」とペンゼス氏は語った。
将来の応用と影響
科学者たちは、研究の噂が広まるとすぐに、自発的にサンプルを送ってくれた全国のスーパーワーム農家にも感謝している。「ウイルスの研究に協力したいという農家の熱意が、この研究論文の出版に大きく貢献した」とペンゼス氏は語った。
ケルバー氏は、この取り組みは、クライオ電子顕微鏡法が新しい病原体を直接発見し、その特徴を明らかにするために使用できるという「概念実証」を提供したと述べた。
「将来、本当に重大な感染症が発生した場合、私たちはあらゆるツールを投入して、何が見つかるかを調べたいと考えています」とケルバー氏は語った。「私たちは、診断用のクライオ電子顕微鏡検査を日常的に実施したいと考えています。そうすれば、未知の感染症が発生した場合、その日のうちに原因物質を特定できる選択肢が数多くあります。」
診断技術の進歩
クライオ電子顕微鏡法は近年人気が高まり、既知の標本の 3D 分析に広く用いられるようになりました。しかし、ラトガース大学の研究は、この方法が未知の病原体に使用された初めての事例です。
ウイルス研究の影響に関する結論
「この発見は2つの理由で重要です」とケルバー氏は言う。「第一に、甲虫農家はこの情報を利用してコロニーを保護し、どの行動が伝染病の管理に効果的か、あるいは効果的でないかを知ることができます。第二に、甲虫の伝染病は、人間、植物、動物の将来の流行を迅速に調査するために役立つと期待される技術の現実世界でのテストでした。」
ラトガース大学定量生物医学研究所の科学者マーティン・ホルム氏とメリーランド州ロックビルのREGENXBIO社のサマンサ・ヨスト氏もこの研究を執筆した。
参考文献: 「養殖甲虫の黒色消耗病による流行性死亡を引き起こす病原性パルボウイルスのクライオ電子顕微鏡による発見」Judit J. Penzes、Martin Holm、Samantha A. Yost、Jason T. Kaelber、2024年8月28日、 細胞。
論文番号: 10.1016/j.cell.2024.07.053
#科学者が致命的なスーパーワームウイルスを発見