Host-parasite interaction controlling brain-tropic migration of Toxoplasma gondii

• Project/Area Number: 17K17570
• Research Category: Grant-in-Aid for Young Scientists (B)
• Allocation Type: Multi-year Fund
• Research Field: Veterinary medical science; Parasitology (including sanitary zoology)
• Research Institution: Obihiro University of Agriculture and Veterinary Medicine
• Principal Investigator: Umeda Kousuke 帯広畜産大学, 原虫病研究センター, 特任研究員 (20792443)
• Research Collaborator: Nishikawa Yoshifumi 帯広畜産大学, 原虫病研究センター, 教授 (90431395) ; Nihei Koichi 公益財団法人微生物化学研究会, 微生物化学研究所 (40373344) ; Ihara Fumiaki 帯広畜産大学, 原虫病研究センター (00800773)
• Project Period (FY): 2017-04-01 – 2019-03-31
• Project Status: Completed (Fiscal Year 2018)
• Budget Amount: ¥4,290,000 (Direct Cost: ¥3,300,000、Indirect Cost: ¥990,000); Fiscal Year 2018: ¥1,690,000 (Direct Cost: ¥1,300,000、Indirect Cost: ¥390,000); Fiscal Year 2017: ¥2,600,000 (Direct Cost: ¥2,000,000、Indirect Cost: ¥600,000)
• Keywords: Toxoplasma gondii / 生体防御 / 体内伝播 / 中枢神経系 / 体内動態 / 脳 / 宿主・寄生虫相互作用 / ケモカイン / トキソプラズマ / 寄生虫

Outline of Final Research Achievements

We aimed to elucidate the mechanisms of brain-tropic migration of Toxoplasma gondii and investigated the interaction between host defense mechanisms and parasite-derived proteins. We focused on T. gondii cyclophilin 18 (TgCyp18) because of previous reports on its effect on host immune responses. During infection of T. gondii in mice, it was suggested that TgCyp18 affected the production of inflammatory cytokines and contributed to the migration of parasites from a local infection syte to the whole body. In addition, transcriptomic analysis was performed on immune-related receptors (i.e. TLR2, CCR5, CXCR3) in primary brain cells during T. gondii infection. The result showed that these receptors regulated the expression of inflammatory genes during T. gondii infection in brain cells to some extent.

Academic Significance and Societal Importance of the Research Achievements

感染局所から全身を経て中枢神経系へ至るトキソプラズマの体内伝播過程は、その生活史として興味深いだけでなく、トキソプラズマ症への対策にもつながる重要な標的である。一方で本原虫の体内伝播に関する知見は限られており、本研究によりTgCyp18が感染局所から全身への感染拡大に関与する可能性が示されたことは、原虫と宿主の間の分子ネットワークの一端を明らかにする成果である。また炎症に関わる受容体について、脳細胞においても遺伝子発現に対する一定の役割が見られたことは、原虫が中枢神経系へ移動した後の感染維持メカニズムに関する知見につながり、関連する薬剤の開発など、応用研究的な発展も期待される。

Research Products

• [Journal Article] Transcriptional profiling of Toll-like receptor 2-deficient primary murine brain cells during Toxoplasma gondii infection (2017)
  • Author(s): Umeda K, Tanaka S, Ihara F, Yamagishi J, Suzuki Y, Nishikawa Y
  • Journal Title: PLoS One Volume: 12 Issue: 11 Pages: e0187703-e0187703
  • DOI: 10.1371/journal.pone.0187703
  • NAID: 120006395538
  • Peer Reviewed / Open Access
• [Presentation] Toxoplasma gondii cyclophilin 18による宿主の生体防御反応への影響 (2019)
  • Author(s): 梅田剛佑・寺江千裕・猪原史成・西川義文
  • Organizer: 第88回日本寄生虫学会大会
• [Presentation] トキソプラズマ感染時のToll-like receptor 2およびCC chemokine receptor 5の機能解析 -マウス初代脳細胞のトランスクリプトームから- (2018)
  • Author(s): 梅田剛佑・小林薫・猪原史成・田中沙智・山岸潤也・鈴木穣・西川義文
  • Organizer: 第161回日本獣医学会学術集会
• [Presentation] Transcriptomics reveals roles of Toll-like receptor 2 and CC chemokine receptor 5 against Toxoplasma gondii infection in primary mouse brain cells. (2018)
  • Author(s): Umeda K, Kobayashi K, Ihara F, Tanaka S, Yamagishi J, Suzuki Y, Nishikawa Y
  • Organizer: 14th International Congress of Parasitology (ICOPA2018)
• [Presentation] マウス初代脳細胞におけるトキソプラズマ感染へのCCR5依存的応答に関するトランスクリプトーム解析 (2018)
  • Author(s): 梅田剛佑・小林薫・猪原史成・田中沙智・山岸潤也・鈴木穣・西川義文
  • Organizer: 第87回日本寄生虫学会大会
• [Presentation] トキソプラズマのサイクロフィリン18が宿主・寄生虫相互作用において果たす機能 (2017)
  • Author(s): 梅田剛佑・猪原史成・西川義文
  • Organizer: 第63回日本寄生虫学会・日本衛生動物学会北日本支部合同大会
• [Presentation] Toxoplasma gondii感染下におけるToll-like receptor 2欠損マウス脳細胞のトランスクリプトーム解析 (2017)
  • Author(s): 梅田剛佑・猪原史成・田中沙智・山岸潤也・鈴木穣・西川義文
  • Organizer: 第86回日本寄生虫学会大会