休眠期抗酸菌における薬剤抵抗性の分子メカニズム解明と薬剤標的の同定

2011 Fiscal Year Annual Research Report

• Project/Area Number: 21590486
• Research Institution: Osaka City University
• Principal Investigator: 松本 壮吉 大阪市立大学, 大学院・医学研究科, 准教授 (30244073)
• Co-Investigator(Kenkyū-buntansha): 仁木 満美子 大阪市立大学, 大学院・医学研究科, 助教 (20438229)
• Keywords: 結核 / 薬剤 / 化学療法 / イソニアジド / 潜在性結核 / 休暇 / 感染症 / KatG

Research Abstract

結核(症)は年間200万人の死を招来する、最大級の細菌性感染症である。結核の多くは、人類の32%に休眠(dormant)して潜伏感染している菌の再増殖、すなわち内因性再燃により発症する。休眠結核菌は、低酸素下で増殖を停止した長期生存形態であり、多くの化学療法薬に対する感受性変化が生じる。また、増殖結核菌も一定の割合で休眠し特に、最主力結核薬であるイソニアジド抵抗性となるため、長期間(少なくとも6ヶ月)の薬剤投与が必要である。効果的な結核対策を構築するために、休眠抗酸菌の薬剤抵抗性のメカニズムと標的分子の同定が必要である。本研究では、試験管内での休眠誘導系と休眠の維持に関わるMycobacterial DNA-binding protein 1(MDP1)を分子論的な足がかりとして休眠期の薬剤耐性機構の解明や薬剤標的の同定を目的として実施している。
昨年度、Mycobacterium smegmatisを用いて、野性株とMDP1欠失株、およびそのMDP1補填株について薬剤感受性を比較した。その結果、最主力の抗結核薬であるイソニアジドに対し、MDP1欠失株において感受性が増大することが判明した。イソニアジドは、菌の産生する酵素KatGによって活性化され、標的であるInhAの酵素活性を阻害する。MDP1によるイソニアジドメカニズム解析を行った結果、MDP1はKatGの転写を抑制することを明らかにした。MDP1の発現は、静止期以降に増大し、それによって、KatGの発現が制限され、イソニアジド耐性が誘導された。牛型結核菌弱毒株を用いた実験においては、人工的にMDP1の発現を抑制することで、結核菌のイソニアジド感受性が亢進することを示した。以上の結果から、MDP1はKatGの発現調節により、結核菌を含む抗酸菌のイソニアジド耐性に関わることが判明した。

Research Products

• [Journal Article] Mitochondrial density contributes to the immune response of macrophages to lipopolysaccharide via the MAPK pathway (2011)
  • Author(s): Kasahara, E., A. Sekiyama, M. Hori, K. Hara, N. Takahashi, M. Konishi, E. F. Sato, S. Matsumoto, H. Okamura, and M. Inoue
  • Journal Title: FEBS Lett Volume: 585 Pages: 2263-2268
  • Peer Reviewed
• [Journal Article] Loss of anti-mycobacterial efficacy in mice over time following vaccination with Mycobacterium bovis bacillus Calmette-Guerin (2011)
  • Author(s): Ozeki, Y., Y. Hirayama, T. Takii, S. Yamamoto, K. Kobayashi, and S. Matsumoto
  • Journal Title: Vaccine Volume: 29 Pages: 6881-6887
  • Peer Reviewed
• [Journal Article] A Histone-Like Protein of Mycobacteria Possesses Ferritin Superfamily Protein-Like Activity and Protects against DNA Damage by Fenton Reaction (2011)
  • Author(s): Takatsuka, M., M.Osada-Oka, E.F.Satoh, K.Kitadokoro, Y.Nishiuchi, M.Niki, M.Inoue, K.Iwai, T.Arakawa, Y.Shimoji, H.Ogura, K.Kobayashi, A.Rambukkana, S.Matsumoto
  • Journal Title: PLoS One Volume: 6 Pages: e20985
  • Peer Reviewed
• [Journal Article] 結核菌の病原性および増殖制御機構の分子遺伝学的解析と応用研究 (2011)
  • Author(s): 松本壮吉
  • Journal Title: 日本細菌学会誌 Volume: Vol66 4号 Pages: 531-537
• [Presentation] 結核菌がゆっくりと長く生きるメカニズムと結核の制圧を目指した研究 (2011)
  • Author(s): 松本壮吉
  • Organizer: 第52回日本熱帯医学会大会第26回日本国際保健医療学会学術大会
  • Place of Presentation: 東京(招待講演)
  • Year and Date: 20111104-20111106
• [Presentation] 結核菌の休眠現象と潜在性結核 (2011)
  • Author(s): 松本壮吉
  • Organizer: 第84回日本生化学会
  • Place of Presentation: 京都(招待講演)
  • Year and Date: 20110921-20110924
• [Presentation] HOST FACTORS HAVING AN IMPACT ON THE GROWTH OF MYCOBACTERIUM (2011)
  • Author(s): Sohkichi Matsumoto
  • Organizer: Union Microbiological Societies 2011 Congress
  • Place of Presentation: 札幌(招待講演)
  • Year and Date: 20110906-20110916
• [Presentation] 潜在性結核の分子機構と結核制圧研究 (2011)
  • Author(s): 松本壮吉
  • Organizer: 第28回日本医学会総会
  • Place of Presentation: 東京(招待講演)
  • Year and Date: 20110408-20110410
• [Presentation] 結核菌の増殖制御機構と結核制圧戦略 (2011)
  • Author(s): 松本壮吉
  • Organizer: 第7回霊長類医科学フォーラム
  • Place of Presentation: 茨城(招待講演)
  • Year and Date: 2011-11-18
• [Book] 非結核性抗酸菌症改訂版 (2011)
  • Author(s): 西内由紀子、立石善隆、山田毅、松本壮吉、人獣共通感染症、木村哲、喜田宏, 編集
  • Total Pages: 5
  • Publisher: 医薬ジャーナル社
• [Book] BCG vaccine and adjuvant (2011)
  • Author(s): Mamiko Niki, Shokichi Matsumoto. Host and bacterial factors that regulate Mycobacterium tuberculosis infection and persistence Yamamoto S, Maeyama J, and Takii T editors
  • Total Pages: 23
  • Publisher: Anti-Tuberculosis Association