2021 Fiscal Year Research-status Report
化膿レンサ球菌感染症の劇症化機構解明と新規ワクチン抗原の探索
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20K18474
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| Research Institution | Osaka University |
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Principal Investigator |
広瀬 雄二郎 大阪大学, 歯学研究科, 特任研究員 (90788407)
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| Project Period (FY) |
2020-04-01 – 2023-03-31
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| Keywords | 化膿レンサ球菌 / 病原性 / アルギニン代謝 / M タンパク質 |
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| Outline of Annual Research Achievements |
化膿レンサ球菌は致死性の高い劇症型レンサ球菌感染症を引き起こす。本疾患において、化膿レンサ球菌の侵入は、半数以上が皮膚や咽頭などの軟部組織感染症より生じると言われている。
皮膚表面は糖質が少ないため、化膿レンサ球菌の生存に適した環境ではない。その一方で、化膿レンサ球菌は糖質が少ない培養環境で、増殖を止め、病原性を上昇させ、アミノ酸代謝の中でも特にアルギニン代謝を更新させることが報告されてきた。しかし、アルギニン代謝と病原性の関連性は不明な点が多く残されていた。そこで、合成培地を作製し、化膿レンサ球菌のアルギニン代謝が遺伝子発現および病原性に与える影響を検討した。その結果、糖質が無い低栄養環境では、化膿レンサ球菌がアルギニンを代謝して細胞溶解毒素などの発現を上昇させ、病原性を発揮することが明らかとなった。次に、マウスの皮膚表面感染モデルを用いてアルギニン代謝が病原性に与える影響を検討した。その結果、角層細胞を構成する主要なタンパク質であるフィラグリンの分解産物であるアルギニンを利用して、化膿レンサ球菌が皮膚病変を形成していることが示唆された。
化膿レンサ球菌は菌体表層に豊富に存在するM タンパク質の配列の多様性に応じて、200種類以上の型に分類される。M1型株のMタンパク質は宿主細胞への接着や免疫回避に寄与することが報告されている。しかし、近年、分離頻度が上昇しているM87型株Mタンパク質 (以下M87タンパク質 )の性質は不明である。そこで、M87タンパク質欠失株を作成し、病原性への関与を検討した。その結果、M87タンパク質が好中球および全血による殺菌活性に対する抵抗性に寄与すること、及びマクロファージからの成熟型IL-1βの放出を促進することを明らかにした。また、M87タンパク質の欠失は、マウス全身感染モデルにおいては、化膿レンサ球菌による死亡率を有意に減少させた。
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| Current Status of Research Progress |
Current Status of Research Progress
2: Research has progressed on the whole more than it was originally planned.
Reason
これまでの研究で、糖質が乏しい環境において、化膿レンサ球菌のアルギニン代謝能力は、菌の生存および病原性に大きく貢献していることを解明した。本研究成果は、科学誌「Cell Reports」に掲載された。
また、化膿レンサ球菌のM87型株において、Mタンパク質が化膿レンサ球菌と自然免疫細胞の間の相互作用を調節することによって病因に関与していることを明らかにした。本研究における成果をまとめ、論文の原稿を執筆中である。
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| Strategy for Future Research Activity |
アルギニン代謝に寄与するアルギニンデイミナーゼは菌体表層に発現することが報告されている。また、M87タンパク質も豊富に菌体表層に存在することが示唆される。従って、これらがワクチン抗原としての有用であるかを検討する。
まず、これらの分子が生体内で豊富に菌体表層に存在することを証明する。
その後、組み換えタンパク質を作製し、動物感染モデルに皮下注射にて免疫することで、マウス感染実験における致死率に変化があるかを検討する。
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| Causes of Carryover |
コロナウイルス感染拡大により研究時間が制限され、円滑に研究遂行できなかったため、論文執筆に当てる時間が多くなり、次年度使用額が生じた。次年度においては、研究を迅速に進めるための試薬キットなど消耗品の購入およびサブクローニングやリアルタイムPCR解析等に用いる合成オリゴの購入に使用する。
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