2018 Fiscal Year Research-status Report

Identification and characterization of susceptibility gene for severe pneumococcal pneumonia

Research Project

Project/Area Number	17K10033
Research Institution	Toho University
Principal Investigator	木村聡一郎東邦大学, 医学部, 講師 (60408870)
Project Period (FY)	2017-04-01 – 2021-03-31
Keywords	肺炎球菌 / 肺炎 / 疾患感受性
Outline of Annual Research Achievements	肺炎球菌は、市中肺炎の原因菌として国・地域を問わず最も高頻度に分離される。本菌は口腔・鼻腔に存在する常在菌であり、誤嚥などにより肺胞腔に侵入した肺炎球菌は肺胞マクロファージ・好中球により貪食殺菌されるが、莢膜が存在すると貪食殺菌に対して抵抗性に働く。肺炎球菌自体の病原性については多くの報告があるが、肺炎の重症化に関わる宿主側の要因はほとんど解明されていないのが現状である。これまでに莢膜型19Fの肺炎球菌によるマウス肺炎モデルを構築しており、この臨床から高頻度に分離される莢膜型の肺炎球菌によって肺炎が重症化することを見出している。そこで本研究では、肺炎球菌性肺炎の重症化に関わる疾患感受性遺伝子を特定し、重症化と莢膜型との関連性を見出すことを目的としている。これまでに、臨床から高頻度に分離される莢膜型19Fの肺炎球菌をCBA/JNマウスに感染させることによって、肺炎が重症化することを見出している。また連鎖解析法により推定している責任遺伝領域に存在する遺伝子Ｘとその関連遺伝子に関して、肺炎球菌に対する疾患感受性マウス（CBA/JNマウス）と非感受性マウス（CBA/Nマウス）とで遺伝子発現量に差が見られることが分かっている。そこで本年度は、それらの遺伝子発現量の経時的変化を中心に検討を行い、肺炎球菌の感染初期に発現する各種遺伝子が肺炎球菌の排除に関わることを推定した。また、それらの遺伝子が関わると考えられるマクロファージに関して、疾患感受性マウスでは殺菌能が低下していることがわかった。
Current Status of Research Progress	Current Status of Research Progress 2: Research has progressed on the whole more than it was originally planned. Reason １）各種遺伝子の経時的な発現量の解析これまでの連鎖解析法を用いた検討により、肺炎球菌性肺炎の疾患感受性に関して、推定遺伝領域内に存在する遺伝子Ｘが関わることを予想している。また疾患感受性マウスでは、マクロファージ数が有意に増加していることも明らかにしている。そこで遺伝子Ｘおよびマクロファージの活性化等に関わるCXCL1、CXCL2、CXCR2の遺伝子発現に関して、疾患感受性マウスと非感受性マウスとでの遺伝子発現量の変化を詳細に検討した。その結果、疾患非感受性マウスでは感染初期に各種遺伝子発現量が増加するのに対して、感受性マウスでは初期の発現量の増加は観察されなかった。一方、肺炎球菌性肺炎によりマウスが死亡する感染後期では、疾患感受性マウスでの遺伝子発現量が増加していることが分かった。２）肺炎球菌に対するマクロファージの貪食殺菌能の観察マクロファージの活性化を評価するために、２系統のマウスからマクロファージを回収し、肺炎球菌を接触させる事による貪食殺菌の比較を行った。両者共に貪食能の違いは見られなかったが、疾患感受性マウス由来のマクロファージの方が殺菌能が高いことが分かった。
Strategy for Future Research Activity	連鎖解析法により推定している疾患感受性遺伝子については、肺炎球菌感染により疾患感受性マウスと非感受性マウスとで遺伝子発現量に差が見られることが分かった。また、マクロファージの貪食殺菌能にも違いが見られることが分かった。一方、これらの現象は莢膜型19Fのみで見られる現象であるため、なぜ莢膜型19Fのみが肺炎の増悪に関わるのかは分かっていない。今後は上記の機能解析を進めると共に、莢膜型19Fの莢膜構造との関連性を検討する予定である。莢膜型19Fの遺伝子欠損株については、別施設の研究者が別目的で保有していることから、その菌株を分与いただき本実験に供する予定である。また、近年、無莢膜型の肺炎球菌感染症も散見されるため、本モデルマウスを用いて無莢膜型株による肺炎の重症化についても検討を行う予定である。
Causes of Carryover	当初予定していたエピゲノム解析を実施できなかったため解析費用が未使用である。一方、疾患感受性に関わる莢膜型19F以外の菌株を利用した解析は、計画当初には予定していなかったが、本研究を推進するために重要な研究課題であることが分かった。よって、次年度では、これまでの検討および計画を実施すると共に、莢膜型19Fの遺伝子欠損株、その他の莢膜型株、無莢膜型株を用いた検討に利用する予定である。