PfEMP1ドメイン網羅的アプローチによるシークエストレーション分子機構の解明

2018 Fiscal Year Annual Research Report

• Project/Area Number: 18H02651
• Research Institution: Ehime University
• Principal Investigator: 高島 英造 愛媛大学, プロテオサイエンスセンター, 准教授 (50366762)
• Project Period (FY): 2018-04-01 – 2021-03-31
• Keywords: マラリア / コムギ無細胞系

Outline of Annual Research Achievements

熱帯熱マラリア原虫感染赤血球が血管壁に接着する「シークエストレーション」は重症マラリア発症に深く関与する。これは、感染赤血球表面のPfEMP1が血管内皮細胞表面タンパク質と結合することで起きる。熱帯熱マラリア原虫3D7株ゲノムには61個のPfEMP1遺伝子があり、総計271個のタンパク質結合ドメインがコードされている。ゲノム上にある全てのPfEMP1タンパク質を対象とした研究は技術的に困難であったが、最近申請者らはコムギ無細胞系を用いることによって前人未到の3D7株PfEMP1ドメイン271個全てを発現することに成功し、免疫スクリーニングによりマラリア発症阻止に重要なPfEMP1ドメイン17個を同定した。本研究はシークエストレーションの分子機構の解明を目的に、17個の重要PfEMP1ドメインと176個の血管内皮細胞表面タンパク質の結合を網羅的に解析する。重症マラリアに対する有効な治療法の開発につながり、マラリア制圧を加速できる。
本年度は血管内皮細胞表面に発現するタンパク質１７６個をコムギ無細胞系を用いて調整し、予定通り血管内皮細胞表面タンパク質アレイを構築した。さらにアルファスクリーニングによる網羅的タンパク質結合アッセイを行い、PfEMP1ドメインに結合する新規なヒトタンパク質を同定することに成功し、Biacoreによる結合得意性の検証を行った。今後は予定通り、特定のPfEMP1ドメインを発現させた遺伝子組換え原虫を作成し、表面に新規PfEMP1結合タンパク質を発現させたヒト細胞との結合を観察、さらに流行地民抗体による細胞結合阻害試験を行っていきたい。

Current Status of Research Progress

2: Research has progressed on the whole more than it was originally planned.

Reason

予定していた、血管内皮細胞表面タンパク質アレイの調整、アルファスクリーンによる網羅的タンパク質結合アッセイ、Biacoreによる結合特異性の検証、のすべてを実施することができた。またその結果、２種類の新規なPfEMP1ドメイン結合ヒトタンパク質を同定することができた。

Strategy for Future Research Activity

予定通り、マラリア感染赤血球とヒト培養細胞との結合試験、流行地ヒト抗PfEMP1抗体による細胞結合阻害試験を行う。

Research Products

• [Journal Article] PfMSA180 is a novel Plasmodium falciparum vaccine antigen that interacts with human erythrocyte integrin associated protein (CD47) (2019)
  • Author(s): Nagaoka Hikaru、Sasaoka Chisa、Yuguchi Takaaki、Kanoi Bernard N.、Ito Daisuke、Morita Masayuki、Udomsangpetch Rachanee、Sattabongkot Jetsumon、Ishino Tomoko、Tsuboi Takafumi、Takashima Eizo
  • Journal Title: Scientific Reports Volume: 9 Pages: 1-11
  • DOI: https://doi.org/10.1038/s41598-019-42366-9
  • Peer Reviewed / Open Access / Int'l Joint Research
• [Journal Article] Anti-MSP11 IgG inhibits Plasmodium falciparum merozoite invasion into erythrocytes in vitro (2019)
  • Author(s): Tohmoto Tatsuhiro、Takashima Eizo、Takeo Satoru、Morita Masayuki、Nagaoka Hikaru、Udomsangpetch Rachanee、Sattabongkot Jetsumon、Ishino Tomoko、Torii Motomi、Tsuboi Takafumi
  • Journal Title: Parasitology International Volume: 69 Pages: 25～29
  • DOI: https://doi.org/10.1016/j.parint.2018.10.012
  • Peer Reviewed / Int'l Joint Research
• [Journal Article] Comprehensive analysis of antibody responses to Plasmodium falciparum erythrocyte membrane protein 1 domains (2018)
  • Author(s): Kanoi Bernard N.、Nagaoka Hikaru、Morita Masayuki、White Michael T.、Palacpac Nirianne M.Q.、Ntege Edward H.、Balikagala Betty、Yeka Adoke、Egwang Thomas G.、Horii Toshihiro、Tsuboi Takafumi、Takashima Eizo
  • Journal Title: Vaccine Volume: 36 Pages: 6826～6833
  • DOI: https://doi.org/10.1016/j.vaccine.2018.08.058
  • Peer Reviewed / Int'l Joint Research
• [Presentation] Naturally acquired antibody responses to PfEMP1 domains reveal potential protective targets of immunity in malaria (2018)
  • Author(s): Kanoi BN, Nagaoka H, Morita M, White MT, Palacpac NMQ, Ntege EH, Balikagala B, Yeka A, Egwang TG, Horii T, Tsuboi T, Takashima E
  • Organizer: 14th International Congress of Parasitology, Daegu City, Korea, August 19-24, 2018
  • Int'l Joint Research
• [Presentation] Post-genomic strategies for the identification of novel blood-stage vaccine candidates with wheat germ cell-free system. (2018)
  • Author(s): Takashima E
  • Organizer: 14th International Congress of Parasitology, Daegu City, Korea, August 19-24, 2018
  • Int'l Joint Research / Invited
• [Presentation] Comprehensive analysis of antibody responses to full-length PfEMP1 domains (2018)
  • Author(s): Takashima E, Kanoi BN, Nagaoka H, Morita M, White MT, Palacpac NMQ, Ntege EH, Balikagala B, Yeka A, Egwang TG, Horii T, Tsuboi T.
  • Organizer: ASTMH 67th annual meeting, New Orleans, USA, October 28-November 1, 2018.
  • Int'l Joint Research
• [Presentation] 無細胞タンパク質ライブラリーによる次世代マラリア研究 (2018)
  • Author(s): 高島英造
  • Organizer: シンポジウム：寄生の生化学、第91回日本生化学会大会、京都市、9/24-26、2018。
  • Int'l Joint Research / Invited
• [Remarks] 愛媛大学プロテオサイエンスセンター マラリア研究部門
  • URL: http://www.pros.ehime-u.ac.jp/malaria/