Study for the host recognition mechanism of bacteriophage tail adsorption molecules in Clostridioides difficile

• Project/Area Number: 22K07074
• Research Category: Grant-in-Aid for Scientific Research (C)
• Allocation Type: Multi-year Fund
• Section: 一般
• Review Section: Basic Section 49050:Bacteriology-related
• Research Institution: Tokushima Bunri University (2023-2024); Kitasato University (2022)
• Principal Investigator: Sakaguchi Yoshihiko 徳島文理大学, 薬学部, 准教授 (70403491)
• Co-Investigator(Kenkyū-buntansha): 後藤 和義 岡山大学, 医歯薬学域, 助教 (20626593) ; 武 晃 北里大学, 医学部, 助教 (30818399) ; 大宮 直木 藤田医科大学, 医学部, 教授 (00335035)
• Project Period (FY): 2022-04-01 – 2025-03-31
• Project Status: Completed (Fiscal Year 2024)
• Budget Amount: ¥4,160,000 (Direct Cost: ¥3,200,000、Indirect Cost: ¥960,000); Fiscal Year 2024: ¥780,000 (Direct Cost: ¥600,000、Indirect Cost: ¥180,000); Fiscal Year 2023: ¥1,690,000 (Direct Cost: ¥1,300,000、Indirect Cost: ¥390,000); Fiscal Year 2022: ¥1,690,000 (Direct Cost: ¥1,300,000、Indirect Cost: ¥390,000)
• Keywords: Clostridioides difficile / C. difficile感染症 / 腸内フローラ / バクテリオファージ / 宿主特異性 / 吸着分子 / 治療 / 予防 / 尾部吸着分子 / 腸内細菌叢 / 宿主認識機構

Outline of Research at the Start

本研究課題では、ファージ尾部吸着分子をコードする遺伝子群の情報を基に、個々の遺伝子産物を発現・精製し、Clostridioides difficileに対する結合性を調べる。また、本分子の三次元構造解析により、C. difficileへの結合に重要な活性部位を明らかにする。次に、尾部吸着分子のC. difficileレセプター分子を同定し、ファージの宿主認識機構を解明する。得られた情報を基に、C. difficileに得意的なファージをスクリーニングし、CDI発症マウスモデルを用いたin vivo評価を行う。一連の結果を踏まえ、腸内微生物叢を撹乱しない新規CDI治療法の開発に発展させる。

Outline of Final Research Achievements

Clostridioides difficile infection (CDI) is a refractory diarrhea caused by C. difficile. Antimicrobial agents are used for its treatment, but CDI often recurs repeatedly. Therefore, there is an urgent need to establish a new treatment method as an alternative to antimicrobial agents. In this study, we focused on bacteriophages (phage) as a novel treatment for CDI. Phages have the property of targeting and killing only specific bacteria. We generated a gene product involved in the tail adsorption molecule of phage and analyzed its binding to C. difficile. We found that two proteins demonstrated strong binding. We expect to establish a new therapeutic method by clarifying their specificity.

Academic Significance and Societal Importance of the Research Achievements

CDIは、米国において多数の罹患者が報告されており、年間を通じて莫大な医療コストが費やされている。我が国においてもCDIの発生率は、米国と同等あるいはそれ以上であると推定されている。また、米国疾病管理予防センター（CDC）は、C. difficileを「緊急脅威（urgent threat）」に分類している。このような深刻な状況を受け、世界保健機関（WHO）および厚生労働省は、抗菌薬以外のアプローチによる治療法の開発を促進する研究を推進している。本研究の発展により、バクテリオファージの特性を活用したCDIに対する新規治療法の創出につながることが期待される。

Research Products

• [Journal Article] An S100A8/A9 neutralizing antibody potently aameliorates contact hypersensitivity and apoptotic dermatitis symptoms (2025)
  • Author(s): Gohara Y, Kinoshita R, Tomonobu N, ..., Sakaguchi Y, Futami J, Inoue Y, Kondo E, Toyooka S, Morizane S, Ishiko A, Morita S, Sagayama K, Nakao K, Sakaguchi M
  • Journal Title: J Invest Dermatol. Volume: S0022-202X(25)00029-6 Issue: 8 Pages: 00029-6
  • DOI: 10.1016/j.jid.2025.01.007
  • Peer Reviewed / Open Access / Int'l Joint Research
• [Journal Article] Quantification of <i>Streptococcus salivarius</i> using the digital polymerase chain reaction as a liver fibrosis marker (2025)
  • Author(s): Iwasaki, S., Take, A., Uojima, H.*, Horio, K., Sakaguchi, Y.*, Gotoh, K., Satoh, T., Hidaka, H., Tanaka, Y., Hayashi, S., Kusano, C.
  • Journal Title: World Journal of Hepatology Volume: 17 Issue: 4
  • DOI: 10.4254/wjh.v17.i4.102027
  • Peer Reviewed / Open Access
• [Journal Article] CCL19/MIP-3β as a key mediator in the production of anti-GPIIb/IIIa antibody-producing B cells in patients with chronic hepatitis C (2025)
  • Author(s): Iida, J., Uojima, H., Satoh, T., Sugiyama, M., Take, A., Sakaguchi, Y., Gotoh, K., Hidaka, H., Hayashi, S., Tanaka, Y., Otsu, M., Kusano, C.
  • Journal Title: Cytokine Volume: 190 Pages: 156915-156915
  • DOI: 10.1016/j.cyto.2025.156915
  • Peer Reviewed / Open Access
• [Journal Article] Hepatic Mac2‐BP expression depends on liver fibrosis and inflammation due to fat accumulation in patients with metabolic dysfunction‐associated steatotic liver disease (2024)
  • Author(s): Uojima, H., Tsujikawa, H., Yamazaki, K., Sugiyama, M., Take, A., Sakaguchi, Y., Gotoh, K., Satoh, T., Hidaka, H., Hayashi, S., Kusano, C., Sakamoto, M., Mizokami, M.
  • Journal Title: Hepatology Research Volume: 55 Issue: 2 Pages: 181-190
  • DOI: 10.1111/hepr.14109
  • Peer Reviewed
• [Journal Article] Enhanced design of pCMViR-TSC plasmid vector for sustainably high cargo gene expression in mammalian cells (2024)
  • Author(s): Sakaguchi M, Kinoshita R, Tomonobu N, Sakaguchi Y, Futami J, Yamauchi A, Murata H, Yamamoto KI, ..., Sagayama K, Toyooka S, Kondo E, Inoue Y
  • Journal Title: In Vitro Cell Dev Biol Anim. Volume: 60 Issue: 10 Pages: 1215-1227
  • DOI: 10.1007/s11626-024-00992-2
  • Peer Reviewed / Open Access / Int'l Joint Research
• [Journal Article] Lysyl oxidase-like 4 promotes the invasiveness of triple-negative breast cancer cells by orchestrating the invasive machinery formed by annexin A2 and S100A11 on the cell surface (2024)
  • Author(s): Takahashi Tetta、Tomonobu Nahoko、Kinoshita Rie、Yamamoto Ken-ichi、Murata Hitoshi、Komalasari Ni Luh Gede Yoni、...、Honjo Tomoko、Sakaguchi Yoshihiko、Yamauchi Akira、Kuribayashi Futoshi、Kondo Eisaku、Inoue Yusuke、Futami Junichiro、Toyooka Shinichi、Zamami Yoshito、Sakaguchi Masakiyo
  • Journal Title: Frontiers in Oncology Volume: 14 Pages: 1371342-1371342
  • DOI: 10.3389/fonc.2024.1371342
  • Peer Reviewed / Open Access / Int'l Joint Research
• [Journal Article] Dissection of the signal transduction machinery responsible for the lysyl oxidase-like 4-mediated increase in invasive motility in triple-negative breast cancer cells: mechanistic insight into the integrin-β1-NF-κB4 MMP9 axis (2024)
  • Author(s): Jiang F.、Chen Y.、Tomonobu N.、Kinoshita R.、Komalasari N. L. G. Y.、Kasano-Camones C. I.、Ninomiya K.、Murata H.、Yamamoto K.、Gohara Y.、Ochi T.、Ruma I. M. W.、Sumardika I. W.、Zhou J.、Honjo T.、Sakaguchi Y.、Yamauchi A.、Kuribayashi F.、Futami J.、Kondo E.、Inoue Y.、Toyooka S.、Sakaguchi M.
  • Journal Title: Frontiers in Oncology Volume: in press
  • Peer Reviewed / Open Access / Int'l Joint Research
• [Journal Article] Complete match of Streptococcus salivarius from oral saliva and stool in a patient with hepatic encephalopathy (2024)
  • Author(s): Nomura Nao、Take Akira、Uojima Haruki、Sakaguchi Yoshihiko、Gotoh Kazuyoshi、Satoh Takashi、Hidaka Hisashi、Horio Kazue、Mizokami Masashi、Hayashi Shunji、Kusano Chika
  • Journal Title: Internal Medicine Volume: in press
  • Peer Reviewed
• [Journal Article] Impact of liver fibrosis on the relative abundance of a urease‐positive <i>Streptococcus salivarius</i> group from saliva in patients with chronic liver disease (2023)
  • Author(s): Tak Akira、Uojima Haruki、Sakaguchi Yoshihiko、Gotoh Kazuyoshi、Satoh Takashi、Hidaka Hisashi、Horio Kazue、Mizokami Masashi、Hayashi Shunji、Kusano Chika
  • Journal Title: Hepatology Research Volume: 53 Issue: 10 Pages: 998-1007
  • DOI: 10.1111/hepr.13930
  • Peer Reviewed
• [Journal Article] Clostridium perfringens epsilon-toxin requires acid sphingomyelinase for cellular entry (2023)
  • Author(s): Sakaguchi Yoshihiko、Kobayashi Keiko、Takehara Masaya、Nagahama Masahiro
  • Journal Title: Anaerobe Volume: 82 Pages: 102753-102753
  • DOI: 10.1016/j.anaerobe.2023.102753
  • Peer Reviewed
• [Journal Article] Cellular Uptake and Cytotoxicity of Clostridium perfringens Iota-Toxin (2023)
  • Author(s): Nagahama Masahiro、Takehara Masaya、Seike Soshi、Sakaguchi Yoshihiko
  • Journal Title: Toxins Volume: 15 Issue: 12 Pages: 695-695
  • DOI: 10.3390/toxins15120695
  • Peer Reviewed / Open Access
• [Journal Article] Metabolic Dysfunction-Associated Fatty Liver Disease on Distinct Microbial Communities at the Bacterial Phylum Level (2023)
  • Author(s): Uojima Haruki、Sakaguchi Yoshihiko、Gotoh Kazuyoshi、Satoh Takashi、Hidaka Hisashi、Take Akira、Horio Kazue、Hayashi Shunji、Kusano Chika
  • Journal Title: Digestive Diseases Volume: 42 Issue: 1 Pages: 61-69
  • DOI: 10.1159/000534284
  • Peer Reviewed / Open Access
• [Journal Article] Lysyl oxidase-like 4 exerts an atypical role in breast cancer progression that is dependent on the enzymatic activity that targets the cell-surface annexin A2 (2023)
  • Author(s): Sakaguchi, M., Komalasari, N. L. G. Y., Tomonobu, N., Kinoshita, R., Chen, Y., Sakaguchi, Y., Gohara, Y., Jiang, F., Yamamoto, K., Murata, H., Ruma, I. M. W., Sumardika, I. W., Zhou, J., Yamauchi, A., Kuribayashi, F., Inoue, Y., Toyooka, S.
  • Journal Title: Front. Oncol. Volume: 13 Pages: 1142907-1142907
  • DOI: 10.3389/fonc.2023.1142907
  • Peer Reviewed / Open Access / Int'l Joint Research
• [Journal Article] Impact of body composition for patients with hepatocellular carcinoma who received atezolizumab plus bevacizumab therapy (2023)
  • Author(s): Uojima, H., Chuma, M., Hidaka, H., Tsuda, T., Kobayashi, S., Hattori, N., Ogushi, K., Arase, Y., Take, A, Sakaguchi, Y., Ando, T., Nishigori, S., Watanbe, T., Numata, K., Morimoto, M., Kagawa, T., Kako, M., Kusano, C.
  • Journal Title: Eur. J. Gastroenterol. Hepatol. Volume: in press
  • Peer Reviewed
• [Journal Article] Fecal microbiota transplantation as therapy for recurrent Clostridioides difficile infection is associated with amelioration of delirium and accompanied by changes in fecal microbiota and the metabolome (2022)
  • Author(s): Gotoh Kazuyoshi、Sakaguchi Yoshihiko、Kato Haru、Osaki Hayato、Jodai Yasutaka、Wakuda Mitsutaka、Take Akira、Hayashi Shunji、Morita Eri、Sugie Takehiko、Ito Yoichiro、Ohmiya Naoki
  • Journal Title: Anaerobe Volume: 73 Pages: 102502-102502
  • DOI: 10.1016/j.anaerobe.2021.102502
  • Peer Reviewed / Open Access
• [Journal Article] Evaluation of skeletal muscle mass in patients with chronic liver disease shows different results based on bioelectric impedance analysis and computed tomography (2022)
  • Author(s): Kikuchi, N., Uojima, H., Hidaka, H., Iwasaki, S., Wada, N., Kubota, K., Nakazawa, T., Shibuya, A., Kako, M., Take, A., Sakaguchi, Y., Sato, T., Kusano, C.
  • Journal Title: Ann. Nutr. Metab. Volume: 78(6) Issue: 6 Pages: 336-344
  • DOI: 10.1159/000526563
  • Peer Reviewed / Open Access
• [Journal Article] Phylogenic analysis of new viral cluster of large phages with unusual DNA genomes containing uracil in place of thymine in gene-sharing network, using phages S6 and PBS1 and relevant uncultured phages derived from sewage metagenomics (2022)
  • Author(s): Uchiyama, J., Takemura-Uchiyama, I., Gotoh, K., Kato, S., Sakaguchi, Y., Murakami, H., Fukuyama, T., Kaneki, M., Matsushita, O., Matsuzaki, S.
  • Journal Title: Virus Res. Volume: 319 Pages: 198881-198881
  • DOI: 10.1016/j.virusres.2022.198881
  • Peer Reviewed / Open Access
• [Journal Article] The change rate in serum nitric oxide may affect lenvatinib therapy in hepatocellular carcinoma. (2022)
  • Author(s): Kawamura A, Uojima H, Chuma M, Shao X, Hidaka H, Nakazawa T, Take A, Sakaguchi Y, Numata K, Kako M, Nozaki A, Azuma S, Horio K, Kusano C, Atsuda K
  • Journal Title: BMC Cancer Volume: 22 Issue: 1 Pages: 912-921
  • DOI: 10.1186/s12885-022-10002-x
  • Peer Reviewed / Open Access / Int'l Joint Research
• [Journal Article] Antibiotic-resistant status and pathogenic clonal complex of canine Streptococcus canis-associated deep pyoderma (2022)
  • Author(s): Imanishi, I., Iyori, K., Take, A., Asahina, R., Tsunoi, M., Hirano, R., Uchiyama, J., Toyoda, Y., Sakaguchi, Y., Hayashi, S.
  • Journal Title: BMC Vet. Res. Volume: 18(1) Issue: 1 Pages: 395-395
  • DOI: 10.1186/s12917-022-03482-3
  • Peer Reviewed / Open Access
• [Presentation] 既存薬再開発によるガス壊疽の新規治療戦略 (2025)
  • Author(s): 竹原正也、本間悠太、阪口義彦、山地俊之、永浜政博
  • Organizer: 日本薬学会第145年会
• [Presentation] 糞便微生物移植療法から見出した腸内放線菌の生理活性物質の解析 (2025)
  • Author(s): 阪口義彦、武 晃、後藤和義、松本可南子、南 杏莉、河口裕哉、友信奈保子、山本健一、竹原正也、塩見慎也、吉田昌裕、久保美和、野路征昭、和久田光毅、阪口政清、加藤はる、大宮直木、永浜政博
  • Organizer: 日本薬学会第145年会
• [Presentation] 神奈川県の土壌から分離された放線菌の抗菌活性とその代謝産物解析 (2025)
  • Author(s): 河口裕哉、阪口義彦、武 晃、後藤和義、松本可南子、南 杏莉、友信奈保子、山本健一、竹原正也、塩見慎也、吉田昌裕、久保美和、野路征昭、和久田光毅、阪口政清、加藤はる、大宮直木、永浜政博
  • Organizer: 日本薬学会第145年会
• [Presentation] 神奈川県の河川敷の土壌から分離した放線菌による代謝産物の抗菌活性評価 (2025)
  • Author(s): 南 杏莉、阪口義彦、武 晃、後藤和義、松本可南子、河口裕哉、友信奈保子、山本健一、竹原正也、塩見慎也、吉田昌裕、久保美和、野路征昭、和久田光毅、阪口政清、加藤はる、大宮直木、永浜政博
  • Organizer: 日本薬学会第145年会
• [Presentation] C型とD型ボツリヌス毒素をコードするバクテリオファージの宿主感染関連遺伝子群の解析 (2024)
  • Author(s): 阪口義彦、武 晃、後藤和義、山本由弥子、幸田知子、向本雅郁、竹原正也、林 哲也、小熊惠二、永浜政博
  • Organizer: 第97回日本細菌学会総会
• [Presentation] A型ウエルシュ菌感染に対する宿主応答の解析 (2024)
  • Author(s): 石原知明、阪口義彦、永浜政博、竹原正也、A型ウエルシュ菌感染に対する宿主応答の解析
  • Organizer: 第97回日本細菌学会総会
• [Presentation] 既存薬再開発によるA型ウエルシュ菌感染症の新規治療戦略 (2024)
  • Author(s): 竹原正也、阪口義彦、永浜政博
  • Organizer: 第70回毒素（トキシン）シンポジウム
• [Presentation] <i>Clostridium perfringens</i> α-toxin up-regulates plasma membrane CD11b expression on murine neutrophils (2024)
  • Author(s): Takehara, M., Sakaguchi, Y., Nagahama, M.
  • Organizer: The 16th Korea-Japan International Symposium on Microbiology 2024
  • Int'l Joint Research
• [Presentation] 二次代謝産物を生産する放線菌群の検出法の構築 (2024)
  • Author(s): 武 晃、阪口義彦、稲橋佑起、後藤和義、林 俊治
  • Organizer: 2024年度（第38回）日本放線菌学会大会
• [Presentation] C型とD型ボツリヌス毒素をコードするバクテリオファージのゲノム解析 (2024)
  • Author(s): 阪口義彦、武 晃、後藤和義、山本由弥子、幸田知子、久恒順三、竹原正也、向本雅郁、林 哲也、小熊惠二、永浜政博
  • Organizer: 第77回日本細菌学中国・四国支部総会
• [Presentation] 糞便微生物移植治療から見出した腸内放線菌による乳製品代謝産物の生理活性評価-難治性疾患の治療および予防に向けて- (2024)
  • Author(s): 阪口義彦、武 晃、後藤和義、阪口政清、大宮直木
  • Organizer: ジャパンミルクコングレス2024
• [Presentation] 再発性Clostridioides difficile感染症に対する糞便微生物移植療法から見出した腸内放線菌の生理活性評価 (2024)
  • Author(s): 阪口義彦、武 晃、後藤和義、友信奈保子、山本健一、竹原正也、塩見慎也、吉田昌裕、久保美和、野路征昭、和久田光毅、阪口政清、加藤はる、大宮直木、永浜政博
  • Organizer: 日本薬学会第144年会
• [Presentation] クロストリジウム属菌の病原性から学んだ感染症の新規治療・予防法における基盤構築への挑戦 (2023)
  • Author(s): 阪口義彦
  • Organizer: 第17回薬学部学術講演会
  • Invited
• [Presentation] 糞便微生物移植治療から見出した腸内の放線菌の生理活性評価 (2023)
  • Author(s): 阪口義彦、武 晃、後藤和義、竹原正也、友信奈保子、山本健一、菊池雄太、坂本光央、加藤はる、大宮直木、阪口政清、永浜政博
  • Organizer: 日本組織培養学会第95回大会
• [Presentation] 農作物および肥料からの放線菌の分離と分類 (2023)
  • Author(s): 武 晃、阪口義彦、稲橋佑起、後藤和義、林 俊治
  • Organizer: 第37回 日本放線菌学会大会
• [Presentation] C型とD型ボツリヌス毒素をコードするバクテリオファージの解析 (2023)
  • Author(s): 阪口義彦、武 晃、後藤和義、山本 由弥子、幸田知子、竹原正也、向本雅郁、小崎俊司、林 哲也、小熊惠二、永浜政博
  • Organizer: 第76回日本細菌学会中国・四国支部総会
• [Presentation] A型ウエルシュ菌感染マウスの大腿筋におけるトランスクリプトーム解析 (2023)
  • Author(s): 石原知明、阪口義彦、小林敬子、永浜政博、竹原正也
  • Organizer: 第76回日本細菌学会中国・四国支部総会
• [Presentation] C型とD型ボツリヌス毒素をコードするバクテリオファージのゲノム比較解析 (2023)
  • Author(s): 阪口義彦、武 晃、後藤和義、山本由弥子、幸田知子、向本雅郁、小崎俊司、林 俊治、林 哲也、小熊惠二
  • Organizer: 第96回日本細菌学会総会
  • Invited
• [Presentation] ヒト糞便検体からの放線菌の分離とその生物活性評価 (2023)
  • Author(s): 武 晃、阪口義彦、菊池雄太、稲橋佑起、後藤和義、林 俊治、坂本光央、大宮直木
  • Organizer: 第96回日本細菌学会総会
• [Presentation] チミンの代わりにウラシルを含む珍しいゲノムDNAを有するジャイアントファージ群の系統的位置付け (2022)
  • Author(s): 内山淳平、竹村伊代、後藤和義、加藤伸一郎、阪口義彦、村上裕信、福山朋季、金木真央、松下治、松崎茂展
  • Organizer: 第10回ファージ研究会
• [Presentation] ヒト糞便検体からの放線菌の分離とその代謝産物解析 (2022)
  • Author(s): 武 晃、阪口義彦、菊池雄太、稲橋佑起、後藤和義、坂本光央、林 俊治
  • Organizer: 2022年度（第36回）日本放線菌学会大会
• [Presentation] チミンの代替えにウラシルを使用したDNAゲノムを有する巨大ブドウ球菌ファージS6を利用した関連ファージ群の系統分類 (2022)
  • Author(s): 内山淳平、内山伊代、後藤和義、加藤伸一郎、阪口義彦、村上裕信、福山朋季、金木真央、松下治、松崎茂展
  • Organizer: 第66回日本ブドウ球菌研究会
• [Book] 家庭の安全・安心科学－家庭における微生物汚染とその対策－家族が食あたり！食品の摂食による感染性胃腸炎：病院へ行くまでの対処法と受診の準備 (2024)
  • Author(s): 阪口義彦、佐々木正大、谷口 暢
  • Total Pages: 7
  • Publisher: J. Antibact. Antifung. Agents