Role of TREM-1 signaling by PGLYRP1/PGN in inflammatory diseases

2022 Fiscal Year Research-status Report

• Project/Area Number: 19K16654
• Research Institution: Tokyo University of Agriculture
• Principal Investigator: 細田 浩司 東京農業大学, 生命科学部, 准教授 (40408662)
• Project Period (FY): 2019-04-01 – 2024-03-31
• Keywords: 炎症性疾患 / TREM-1 / ペプチドグリカン

Outline of Annual Research Achievements

TREM-1はマクロファージの膜受容体として、炎症性サイトカイン産生を増強し敗血症の病態を悪化させる。また、様々な非感染性の慢性炎症性疾患の増強因子として働く。近年、好中球顆粒成分のペプチドグリカン(PGN)認識タンパクPGLYRP1が菌体のPGNとともにTREM-1リガンドとして働くことが報告されたが、PGLYRP1/PGN複合体がリガンドとして機能する際に、どのようにして炎症増強をもたらすのか不明である。
単球・マクロファージ系細胞において、PGLYRP1/PGNをリガンドとするTREM-1シグナルの役割を解析するため、マウス単球・マクロファージ系J774.1細胞に、TREM-1シグナルの下流に位置するNFATの応答配列を有するルシフェラーゼレポーター遺伝子をtransfectionさせた細胞株を作製、市販のPGLYRP1やPGNを用いてTREM-1シグナルを活性化させることに成功している。また、東京農業大学菌株保存室から取り寄せたLimosilactobacillus fermentum, Lactiplantibacillus pentosus, Lactiplantibacillus sp., Latilactobacillus sakeiなどの乳酸菌株から、抗炎症性乳酸菌のスクリーニングを行っており、少なくとも10株の低刺激性乳酸菌株を取得している。
一方、細菌感染や炎症性腸疾患など疾患モデル動物の作成について、Listeria monocytogenes感染マウスにおいて乳酸菌投与による免疫賦活能の亢進(IFNγレベルの亢進)が、DSS誘導性炎症性腸疾患マウスにおいて乳酸菌投与による症状の緩和効果(体重減少の緩和や大腸長の延長)が、スギ花粉アレルギー発症マウスにおいては、乳酸菌投与による末梢症状の緩和効果（アレルギー惹起による鼻腔粘液産生の低下）が観察されている。

Current Status of Research Progress

4: Progress in research has been delayed.

Reason

単球・マクロファージ系細胞において、PGLYRP1/PGNをリガンドとするTREM-1シグナルの役割を解析するために、マウス単球・マクロファージ系J774.1細胞に、TREM-1シグナルの下流に位置するNFATの応答配列を有するルシフェラーゼレポーター遺伝子(NFAT-nanoLuc)をstable transfectionさせた細胞株を作製した。市販のPGLYRP1やPGNを用いてTREM-1シグナルを活性化させることには成功している。また、東京農業大学菌株保存室から取り寄せた乳酸菌株を用いて、抗炎症性の特性を有する乳酸菌株についてスクリーニングを行っており、少なくとも10株の低刺激性乳酸菌を取得している。
また、 計画研究の最終年度には疾患動物モデルを用いた実験が計画されている。現在、指導学生と共に疾患モデル動物を用いた解析を行っており、細菌感染モデルとしてListeria monocytogenes EGD株感染マウスを、炎症性疾患モデルとしてデキストラン硫酸ナトリウム(DSS)誘発性炎症性腸疾患モデルおよびスギ花粉症アレルギー発症マウスを作成し、これらに対する乳酸菌投与効果を調べている。この課題では、炎症の惹起が起因となって血管透過性の亢進をもたらし、腸内細菌が血中に移行、病態の悪化に寄与するのではないかと推察しており、現在これら病態マウスでの血液において、腸内細菌が検出できるか確認している。
個々の研究内容については進んでいるものもあるが、自身のコロナ感染による体調不良、オンライン講義や感染症対策に時間が取られてしまっていること、職階が上がった事による研究以外の業務の増加などがあり、当初の予測よりも遅れている。

Strategy for Future Research Activity

単球・マクロファージ系細胞において、PGLYRP1/PGNをリガンドとするTREM-1シグナルの役割を解析するために、マウス単球・マクロファージ系J774.1細胞に、TREM-1シグナルの下流に位置するNFATの応答配列を有するルシフェラーゼレポーター遺伝子(NFAT-nanoLuc)をstable transfectionさせた細胞株を作製した。市販のPGLYRP1やPGNを用いてTREM-1シグナルを活性化させることには成功している。
最終年度ということもあり、現在取得している低刺激性乳酸菌株の抗炎症効果について検討し、その作用がTREM-1を介してもたらされているのか検討していく。具体的には、人為的に炎症を誘導したマクロファージ細胞株にこれら乳酸菌株を共存させて抗炎症効果を確かめ、さらに、様々な乳酸菌成分の分解酵素を用いて乳酸菌を処理し、抗炎症効果が失われる対象分子をスクリーニングしていく。ペプチドグリカン構造が対象となった場合には、抗炎症効果にTREM-1が関与しているのか確かめる。
さらに、細菌感染モデルやデキストラン硫酸ナトリウム(DSS)誘発性炎症性腸疾患モデル、スギ花粉アレルギー発症マウスの作成による動物実験については結果が出てきている。この課題では、炎症の惹起が起因となって血管透過性の亢進をもたらし、腸内細菌が血中に移行、病態の悪化に寄与するのではないかと推察しており、これら病態マウスでの血液において、腸内細菌が検出できるか確認している。病態の悪化と血中の腸内細菌レベルの相関についても調べていく。

Causes of Carryover

自身のコロナ感染による体調不良、コロナ禍における研究室への立ち入り制限、オンライン講義の準備、感染症対策などに時間をとられ、研究時間が取れず研究が進んでいない。 次年度繰り越しする金額で現在購入申請している様々な菌種由来のペプチドグリカンや阻害剤、前年度購入できなかったが研究遂行のために必要不可欠な消耗品の購入に充てる。