E. faecium特異的ファージ由来溶菌酵素を用いた新規急性GVHD制御法の開発

• Project/Area Number: 22K20931
• Research Category: Grant-in-Aid for Research Activity Start-up
• Allocation Type: Multi-year Fund
• Review Section: 0904:Internal medicine of the bio-information integration and related fields
• Research Institution: Osaka Metropolitan University
• Principal Investigator: 林 哲哉 大阪公立大学, 大学院医学研究科, 助教 (10779408)
• Project Period (FY): 2022-08-31 – 2024-03-31
• Project Status: Discontinued (Fiscal Year 2023)
• Budget Amount: ¥2,860,000 (Direct Cost: ¥2,200,000、Indirect Cost: ¥660,000); Fiscal Year 2023: ¥1,430,000 (Direct Cost: ¥1,100,000、Indirect Cost: ¥330,000); Fiscal Year 2022: ¥1,430,000 (Direct Cost: ¥1,100,000、Indirect Cost: ¥330,000)
• Keywords: 急性移植片対宿主病 / バクテリオファージ / 腸内細菌叢

Outline of Research at the Start

腸内細菌叢の構成異常は、同種造血細胞移植（同種移植）後の急性移植片対宿主病（GVHD）の病態に関連する重要な因子であり、特に腸管内のEnterococcus属細菌の増殖が急性GVHDの予後に影響することが明らかとなっている。本研究では、同種移植患者糞便より単離したE. faeciumのゲノム情報から新規のファージ由来溶菌酵素を同定し、それを用いることで急性GVHDの発症が抑制されるかどうか、ノトバイオートマウスモデルを用いて検討する。本研究課題は、急性GVHDに対する新たな次世代ファージ療法の開発を目指すための基盤研究である。

Outline of Annual Research Achievements

同種造血細胞移植(同種移植)後の主要な合併症である急性移植片対宿主病(GVHD)の病態における腸内共生病原菌の候補である、E. faecium菌を特異的に溶菌可能なバクテリオファージ(ファージ)由来酵素を探索すべく、本研究を実施した。
前年度に実施した研究により得られたE. faecium特異的ファージ由来溶菌酵素をコードしたゲノム配列をクローニングし、大腸菌に発現させることで、タンパクを人工的かつ大量に合成した。続いて、合成したファージ由来溶菌酵素の、in vitroの溶菌効果を検討した。具体的には、ファージ由来溶菌酵素を菌培養液に添加して、経時的な吸光度を計測した。検討の結果、大阪公立大学医学部附属病院血液内科・造血細胞移植科において同種移植を施行された患者腸内より単離したE. faecium菌株に対し、合成したファージ由来溶菌酵素が溶菌効果を発揮することを確認した。さらには、外部機関より購入した、標準菌株を含む複数のE. faecium菌株に対しても、溶菌効果を発揮することを確認した。また、患者腸内より単離したE. faecium菌株や、外部機関より購入したE. faecium菌株のゲノム解析を次世代シークエンサー(illumina Hiseq)で行うことにより、E. faecium特異的溶菌酵素の候補となるタンパクのゲノム配列・アミノ酸配列を、新たに複数同定した。
以上の研究成果により、患者腸内由来E. faecium菌株のゲノムを次世代シークエンサーによるショットガンシークエンスで解析することにより、ファージ由来溶菌酵素のゲノム配列を得られること、及び大腸菌を用いて人工的に合成したファージ由来溶菌酵素を、E. faeciumに対する溶菌製剤として応用可能なことを明らかにした。