Development of a system to analyze the intracellular dynamics of TLR4 for the discovery of novel vaccine adjuvants

2023 Fiscal Year Final Research Report

• Project/Area Number: 21H02080
• Research Category: Grant-in-Aid for Scientific Research (B)
• Allocation Type: Single-year Grants
• Section: 一般
• Review Section: Basic Section 37030:Chemical biology-related
• Research Institution: Osaka University
• Principal Investigator: Kabayama Kazuya 大阪大学, 放射線科学基盤機構, 教授 (00399974)
• Co-Investigator(Kenkyū-buntansha): 狩野 裕考 東北医科薬科大学, 薬学部, 助教 (40774279)
• Project Period (FY): 2021-04-01 – 2024-03-31
• Keywords: 自然免疫 / TLR4 / スフィンゴミエリン / スフィンゴ脂質 / リポ多糖 / エンドトキシン / パイロトーシス / ライブセルイメージング

Outline of Final Research Achievements

In this study, we investigated the cytokine production pathways of TLR4 ligands using live-cell imaging technology, flow cytometry, and promoter activity assays. Our results demonstrated a clear difference between Escherichia coli-derived LPS (EcLPS) and Rhodobacter sphaeroides-derived LPS (RsLPS) in terms of transcription factor activation. Specifically, EcLPS induced a concentration-dependent increase in transcription factor activity, whereas RsLPS did not show such an effect. Additionally, in our search for novel TLR4 ligands, we identified sphingomyelin with a fatty acid chain length of 12 (SM-C12) as a new TLR4 ligand. SM-C12 was found to bind to immune cells and subsequently generate inflammasome-related molecules, ultimately triggering pyroptosis.

Free Research Field

脂質生物学

Academic Significance and Societal Importance of the Research Achievements

本研究の成果は現在論文投稿中であるが、新規のTLRリガンドの発見というところで、学術的意義が高い。また、今回見出された分子であるSM-C12は、通常の哺乳動物細胞には見出されておらず、細菌などに存在する可能性が高い外来性の分子である。どの外来種に多く存在するのか詳細な報告は成されておらず、今後の調査が重要となる。また上記分子が、ヒトにおいて正常時には未発現、疾患に応じて発現するなどの現象が見出されれば、感染症や糖尿病における炎症状態などの治療ターゲットとして、大きな社会的意義を持つと思われる。