Identification of host pathogenic factors responsible for development of cerebral malaria

2020 Fiscal Year Research-status Report

• Project/Area Number: 19K07530
• Research Institution: National Institute of Infectious Diseases
• Principal Investigator: 久枝 一 国立感染症研究所, 寄生動物部, 部長 (50243689)
• Project Period (FY): 2019-04-01 – 2022-03-31
• Keywords: マラリア / 重症化因子 / マウスモデル / バイオマーカー

Outline of Annual Research Achievements

マラリアは今もなお２億人が感染し、５０万にもの死者を出す世界最大規模の感染症である。マラリアのコントロールのためにはマラリアの病態を詳細に理解する必要があり、これまでにもマラリア患者の解析やマウスモデルを使った実験的アプローチで多くの知見が集積されてきた。しかし、ヒトとマウスで共通してマラリアの病態や防御に重要な分子はあまり知られていない。本研究では、マラリア患者の血液サンプルを網羅的に解析し、重症化因子と防御因子を抽出し、これらの候補分子の関与をマウスモデルで検討することを目的とする。
昨年度までに、ヒトにおける重症マラリアである脳マラリアに関する宿主因子の網羅的解析を行い、脳マラリア患者でのみ増加し、非脳マラリア患者や脳マラリアの治療後には低値を示す２８種のタンパク質を重症化因子の候補としてリストアップした。本年度は、候補者リストの中でもっとも変動が大きかった、ミエロペルオキダーゼ（MPO）について、動物モデルでの検討を行った。C57BL/6マウスにPlasmodium bergei ANKA（PbA）を感染させると、感染後１０日までに中枢神経症状を呈して全てのマウスが死に至る。感染後５日から血清中にMPOが増加し始めることから、マウスモデルにおいても脳マラリアでMPOが増加することが示された。さらに、MPOが脳マラリアの発症に関与するかを検討するためにMPO欠損マウスにPbAを感染させた。MPO欠損マウスでは対照のC57BL/6マウスに比べて、若干の生存期間の延長は認められたが、同様に脳マラリアを起こすことが明らかとなった。以上の結果から、MPOは脳マラリアの発症にはほとんど関与しないが、良いバイオマーカーになりうることが示された。

Current Status of Research Progress

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

Reason

新型コロナウイルス感染症により、研究活動の休止を余儀なくされたが、概ね順調に進展している。昨年度に抽出した重症化因子のうちMPOの解析を終えることができた。他の３種の候補分子については、遺伝子欠損マウスを得ることが出ており、２種のマウスでは予備実験が終了したところである。

Strategy for Future Research Activity

当初の予定通り、作成した遺伝子欠損マウスを用いてマウスモデルでの検討を行う。現時点で作成できたのは、TSLP欠損マウス、IL-28A欠損マウスであり、これらのマウスにPbAを感染させる。一方で、脳マラリア発症の通常マウスにおいてこれらの因子が血中で見られるかどうかも合わせて解析する。

Causes of Carryover

既存のサンプルで十分信頼性のある結果を得られたことからにくわえ、予定していた新規サンプル採取がコロナ禍でできなくなったこともあり、新たなサンプル採取を取りやめた。
また、遺伝子変異マウスなど実験動物や試薬等も他の研究費で準備したものの残余分を用いることができた。
以上の理由から、本助成金からの支出が必要なく行えた。

Research Products

• [Journal Article] CD8+ regulatory T cells are critical in prevention of autoimmune-mediated diabetes (2020)
  • Author(s): 3.Shimokawa C, Kato T, Takeuchi T, Ohshima N, Furuki T, Ohtsu Y, Suzue K, Imai T, Obi S, Olia A, Izumi T, Sakurai M, Arakawa H, Ohno H, Hisaeda H
  • Journal Title: Nature Communications Volume: 11 Pages: 記載なし
  • DOI: 10.1038/s41467-020-15857-x
  • Peer Reviewed / Open Access
• [Journal Article] Blood-cerebrospinal fluid barrier: another site disrupted during experimental cerebral malaria caused by Plasmodium berghei ANKA (2020)
  • Author(s): Ngo-Thanh H, Sasaki T, Suzue K, Yokoo H, Isoda K, Kamitani W, Shimokawa C, Hisaeda H, Imai T
  • Journal Title: International Journal of Parasitology Volume: 50 Pages: 1167-1175
  • DOI: 10.1016/j-ijpara.2020.07007
  • Peer Reviewed / Int'l Joint Research
• [Journal Article] Potential and limitations of cross-protective vaccine against malaria by blood-stage naturally attenuated parasites (2020)
  • Author(s): Imai T, Suzue K, Ngo-Thanh H, Shimokawa C, Hisaeda H
  • Journal Title: Vaccines Volume: 8 Pages: 記載なし
  • DOI: 10.3390/vaccines8030375
  • Peer Reviewed
• [Journal Article] IL-33 is essential to prevent high fat diet-induced obesity in mice infected with an intestinal helminth (2020)
  • Author(s): Obi S, Shimokawa C, Katsuura M, Olia A, Imai T. Suzue K, Hisaeda H
  • Journal Title: Parasite Immunology Volume: 42 Pages: 記載なし
  • DOI: 10.1111/pim12700
  • Peer Reviewed
• [Journal Article] Suppression of systemic lupus erythematosus in NZBWF1 mice infected with Hymenolepis microstoma (2020)
  • Author(s): Olia A, Shimokawa C, Imai T, Suzue K, Hisaeda H.
  • Journal Title: Parasito Volume: 76 Pages: 記載なし
  • DOI: 10.1016/j.parint2020.102057
  • Peer Reviewed / Int'l Joint Research
• [Journal Article] Three-dimensional electron microscopy analysis reveals endopolygeny-like nuclear architecture segregation Plasmodium oocyst development (2020)
  • Author(s): Araki T, Kawai S, Kakuta S, Kobayashi H, Umeki Y. Saito-Nakano Y, Sasaki T, Nagamune K, Yasutomi Y, Nozaki T, Franke-Fayard B, Khan SM, Hisaeda H, Annoura T
  • Journal Title: Parasitology International Volume: 76 Pages: 記載なし
  • DOI: 10.1016/j.parint.2019.102034
  • Peer Reviewed / Int'l Joint Research