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2022 Fiscal Year Research-status Report

吸血昆虫の囲食膜の機能解明とバリア機能強化による病原体伝播阻止法の開発

Research Project

Project/Area Number 21K19193
Research InstitutionJichi Medical University

Principal Investigator

加藤 大智  自治医科大学, 医学部, 教授 (00346579)

Co-Investigator(Kenkyū-buntansha) 山本 大介  自治医科大学, 医学部, 准教授 (90597189)
水島 大貴  自治医科大学, 医学部, 助教 (50843455)
Project Period (FY) 2021-07-09 – 2024-03-31
Keywords吸血昆虫 / 腸内細菌叢 / サシチョウバエ / ハマダラカ / リーシュマニア / マラリア
Outline of Annual Research Achievements

吸血昆虫の中腸は、吸血によって哺乳類から取り込まれた病原体がはじめて遭遇する昆虫の体内環境で、ダイナミックな環境変化に適応して生存するためには様々なバリアが存在する。本研究では、吸血に伴って吸血昆虫の中腸に形成される囲食膜などのバリア機能に着目し、それが形成されるメカニズム、病原体侵入阻止に果たす役割の解明を目指す。本年度の研究実績の概要は次の通りである。1)抗生物質投与によってマラリア原虫の感染が亢進したハマダラカで発現変動する遺伝子を網羅的に解析した。これらの蚊では、マラリア原虫の感染防御に働くと報告されている免疫関連遺伝子群の有意な発現変動は見られなかった。一方、囲食膜関連遺伝子群や、近年他の節足動物から発見された新規抗菌ペプチドの相同分子の発現低下を認めた。2)抗生物質を処置した蚊やサシチョウバエにおいて、囲食膜の形成や機能(透過性)、囲食膜関連遺伝子の発現を検討した。抗生物質の投与によって囲食膜形成が阻害されていることが示唆された。3)コロニー飼育している3種のサシチョウバエの腸内細菌の解析を行った。このうち2種は近縁で同種の原虫を媒介し、残りの種は異なる原虫種を媒介する。同じ餌を用いて同じ環境で飼育しているにも関わらず、サシチョウバエ種によって腸内細菌叢が異なること、近縁種では類似した腸内細菌叢を持つことが明らかになった。このことは、サシチョウバエの腸内細菌は種による遺伝的背景によって規定されることを示している。4)血液や培地などの吸血成分が囲食膜等のバリア形成に及ぼす影響を検討するため、蚊やサシチョウバエの人工吸血系の改良を行っている。吸血装置、膜の選択、原虫のステージなどを組み合わせて最適な方法を検討中である。5)解剖することなく原虫の発育を観察するため、蛍光タンパク質発現リーシュマニア原虫を感染させたサシチョウバエを透明化して観察する系の確立を試みている。

Current Status of Research Progress
Current Status of Research Progress

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

Reason

抗生物質投与によってマラリア原虫の感染が亢進したハマダラカにおいて、遺伝子発現変動を網羅的に解析した。これらの蚊では、囲食膜関連遺伝子群の発現低下がみられた。また、抗生物質を投与した蚊では囲食膜の形成が阻害されていることが組織学的に示唆され、さらには、種々のサイズの蛍光ビーズを使った実験から、囲食膜の透過性亢進が認められた。これらのことは、抗生物質の投与によって囲食膜のバリア形成が弱まり、マラリア原虫の感染増強つながることが示唆された。一方、予備的実験ではあるが、血液ではなく培地を用いてリーシュマニア原虫を感染させたサシチョウバエでは、腸内細菌の増殖が悪い一方、原虫感染効率が上がった。これらのサシチョウバエでは囲食膜の形成が悪いことから、上記の蚊で得られた結果は、サシチョウバエでも同様と考えられた。これらの結果から、吸血昆虫の腸内細菌は囲食膜形成に重要な役割を担っていると考えられた。コロニー飼育している3種のサシチョウバエの腸内細菌叢を明らかにした。同じ餌を用いて同じ環境で飼育しているにも関わらず、サシチョウバエ種によって腸内細菌叢が異なること、近縁種では類似した腸内細菌叢を持つことが明らかになった。このことは、サシチョウバエの腸内細菌は種による遺伝的背景によって規定されることを示しており、異なる病原体媒介能にも関与することが示唆される。血液や培地などの吸血成分が囲食膜等のバリア形成に及ぼす影響を検討するため、蚊やサシチョウバエの人工吸血系の改良を行っている。吸血装置、膜の選択、原虫のステージなどを組み合わせて最適な方法を検討中である。また、解剖することなく原虫の発育を観察することを目的に、蛍光タンパク質発現リーシュマニア原虫を感染させたサシチョウバエの透明化を試みている。感染14日後のサシチョウバエで、感染型原虫がサシチョウバエの中腸上部に集簇していることが観察された。

Strategy for Future Research Activity

1.囲食膜形成における腸内細菌の役割:血液または液体培地を摂取させた吸血昆虫、抗生物質投与後に吸血させた吸血昆虫の囲食膜の形成過程を組織学的に検討する。また、囲食膜構成成分の遺伝子発現を経時的に定量するとともに、タンパク質レベルでも検討を行う。
2.病原体感染における囲食膜のバリア機能の解析:血液存在下で原虫を感染させる際に、キチン分解酵素やキチン合成阻害剤を投与して囲食膜を破壊したり、Per1などの囲食膜の構成成分をノックダウンしたりすることで原虫感染が増強するのかを検討する。また、血液非存在下(液体培地)および抗生物質投与後に血液存在下で原虫を感染させた吸血昆虫における囲食膜の発達と原虫の発育・増殖について経時的に解析し、病原体侵入に対する囲食膜の役割を検証する。
3.サシチョウバエ、ハマダラカの遺伝子ノックダウン、遺伝子改変の確立:吸血昆虫、特にサシチョウバエでは遺伝子ノックダウンや遺伝子改変技術は確立されていない。現在検討中であるが、効率よく発現抑制や遺伝子改変ができる条件を検討する。

Causes of Carryover

年度内に予定していた受託解析が年度を超えたこと。試薬を節約して使用したことなど。

  • Research Products

    (22 results)

All 2023 2022

All Journal Article (5 results) (of which Int'l Joint Research: 3 results,  Peer Reviewed: 5 results,  Open Access: 2 results) Presentation (17 results) (of which Invited: 1 results)

  • [Journal Article] Necrotizing Soft-Tissue Infection of the Trunk Resulting From Wound Caused by a Centipede: A Case Report2022

    • Author(s)
      Tanaka Yasutaka、Mato Takashi、Fujiya Shoma、Furuhashi Yuri、Takanosu Tomotaka、Watanabe Nobutaka、Shinjo Takafumi、Matsumura Tomohiro、Izawa Yoshimitsu、Yonekawa Chikara、Kato Hirotomo
    • Journal Title

      American Journal of Case Reports

      Volume: 23 Pages: e937869

    • DOI

      10.12659/AJCR.937869

    • Peer Reviewed
  • [Journal Article] Ayaconin, a novel inhibitor of the plasma contact system from the sand fly Lutzomyia ayacuchensis, a vector of Andean-type cutaneous leishmaniasis2022

    • Author(s)
      Kawahori Satoru、Seki Chisato、Mizushima Daiki、Tabbabi Ahmed、Yamamoto Daisuke S.、Kato Hirotomo
    • Journal Title

      Acta Tropica

      Volume: 234 Pages: 106602~106602

    • DOI

      10.1016/j.actatropica.2022.106602

    • Peer Reviewed
  • [Journal Article] Development of a Highly Sensitive Nested PCR and Its Application for the Diagnosis of Cutaneous Leishmaniasis in Sri Lanka2022

    • Author(s)
      De Silva Nirmitha Lalindi、De Silva Viraji Nefertiti Hiromel、Deerasinghe Arachchige Theja Hemapala、Rathnapala Upeksha Lakmini、Itoh Makoto、Takagi Hidekazu、Weerasooriya Mirani Vasanthamala、Kato Hirotomo、Yahathugoda Thishan Channa
    • Journal Title

      Microorganisms

      Volume: 10 Pages: 990~990

    • DOI

      10.3390/microorganisms10050990

    • Peer Reviewed / Open Access / Int'l Joint Research
  • [Journal Article] Validation of an In-House ELISA Method in the Diagnosis of Cutaneous Leishmaniasis Caused by Leishmania donovani in Hambantota District, Sri Lanka2022

    • Author(s)
      De Silva Nirmitha Lalindi、De Silva Viraji Nefertiti Hiromel、Deerasinghe Arachchige Theja Hemapala、Rathnapala Upeksha Lakmini、Kato Hirotomo、Itoh Makoto、Takagi Hidekazu、Weerasooriya Mirani Vasanthamala、Yahathugoda Thishan Channa
    • Journal Title

      Microorganisms

      Volume: 10 Pages: 921~921

    • DOI

      10.3390/microorganisms10050921

    • Peer Reviewed / Open Access / Int'l Joint Research
  • [Journal Article] Cutaneous leishmaniosis due to Leishmania mexicana in a cat treated with cryotherapy2022

    • Author(s)
      Mendoza Yeimar、Colmenares Alegria、Hernandez‐Pereira Carlos E.、Shaban Maryia V.、Mogollon Alexander、Morales‐Panza R.J.、Suarez‐Alvarado Maria Jose、Sordillo Emilia M.、Kato Hirotomo、Paniz‐Mondolfi Alberto E.
    • Journal Title

      Veterinary Dermatology

      Volume: 33 Pages: 450~453

    • DOI

      10.1111/vde.13083

    • Peer Reviewed / Int'l Joint Research
  • [Presentation] サシチョウバエにおけるdoublesex遺伝子オルソログの同定と発現解析2023

    • Author(s)
      山本大介、Ahmed Tabbabi、水島大貴、加藤大智
    • Organizer
      第67回応用動物昆虫学会
  • [Presentation] マダニ唾液物質 HlSG-g22 様遺伝子ノックダウンマダニの刺咬部位における炎症反応の病理学的評価2023

    • Author(s)
      佐々木 紗己、川田 逸人、小池 優貴、佐々木 萌可、中島 政斗、上松 史尚、松田 洋志郎、三角 修斗、 Kofi Dadzie Kwofie, Danielle Ladzekpo, Meryem Behri、 井上 貴裕、神保 恵、三上 房子、久保 誠、朽津 有紀、長塩亮、山本 大介、加藤 大智、辻 尚利、八田 岳士
    • Organizer
      第92回日本寄生虫学会
  • [Presentation] マダニ刺咬部位に集積した免疫細胞に関する病理学的解析2023

    • Author(s)
      小池 優貴、川田 逸人、佐々木 紗己、佐々木 萌可、中島 政斗、Kofi Dadzie Kwofie, Danielle Ladzekpo、Meriem Behr、井上 貴裕、神保 恵、三上 房子、久保 誠、朽津 有紀、長塩 亮、山本 大介、加藤 大智、辻尚利、八田 岳士
    • Organizer
      第92回日本寄生虫学会
  • [Presentation] ペルー共和国北部アンデス地域におけるリーシュマニア症のベクター調査2022

    • Author(s)
      加藤大智、久保 誠、Abraham G. Caceres
    • Organizer
      第74回日本衛生動物学会
  • [Presentation] マダニ吸血必須因子 HlSG-g22は VE-cadhelinを介して血管透過性を亢進する2022

    • Author(s)
      川田逸人、小池優貴、佐々木紗己、朽津有紀、関口智也、佐々木萌可、中島政斗、山本大介、加藤大智、久保 誠、長塩 亮、辻 尚利、八田岳士
    • Organizer
      第74回日本衛生動物学会
  • [Presentation] キサンチンデヒドロゲナーゼ(XDH)は希少糖アロースのハマダラカ中腸におけるマラリア原虫の発達抑制機構に関与する2022

    • Author(s)
      水島大貴,山本大介,Tababbi Ahmed,新井明治,加藤大智
    • Organizer
      第91回日本寄生虫学会
  • [Presentation] エクアドルに分布するリーシュマニア原虫の核遺伝子とキネトプラスト遺伝子の比較解析2022

    • Author(s)
      加藤大智、Eduardo A. Gomez、関千里、Ahmed Tabbabi、山本大介、橋口義久
    • Organizer
      第91回日本寄生虫学会
  • [Presentation] ハマダラカにおけるアミノペプチダーゼN様遺伝子のノックアウト解析2022

    • Author(s)
      山本大介、水島大貴、加藤大智
    • Organizer
      第91回日本寄生虫学会
  • [Presentation] マダニ唾液中に含まれる免疫抑制物質の探索2022

    • Author(s)
      佐々木 萌可、川田 逸人、小池 優貴、関口 智也、佐々木 紗己、中島 政斗、Emmanuel Pacia Hernandez, Kofi Dadzie Kwofie、Danielle Ladzekpo、井上 貴裕、神保 恵、三上 房子、山本 大介、加藤 大智、辻 尚利、八田 岳士
    • Organizer
      第91回日本寄生虫学会
  • [Presentation] マダニ唾液物質 HlSG-g22 の血管内皮細胞に及ぼす影響2022

    • Author(s)
      佐々木 紗己、川田 逸人、小池 優貴、関口 智也、佐々木 萌可、中島 政斗、Emmanuel Pacia Hernandez、Kofi Dadzie Kwofie、Danielle Ladzekpo、井上 貴裕、神保 恵、三上 房子、山本 大介、加藤 大智、辻 尚利、八田 岳士
    • Organizer
      第91回日本寄生虫学会
  • [Presentation] マダニ刺咬部位の病理学的解析2022

    • Author(s)
      小池 優貴、川田 逸人、朽津 有紀、佐々木 紗己、佐々木 萌可、中島 政斗、関口 智也、Emmanuel Pacia Hernandez、Kofi Dadzie Kwofie、Danielle Ladzekpo、井上 貴裕、神保 恵、三上 房子、久保 誠、長塩 亮、山本 大介、加藤 大智、辻 尚利、八田 岳士
    • Organizer
      第91回日本寄生虫学会
  • [Presentation] マラリア自動診断システムの開発- 自動トリミングによる判定効率の向上 -2022

    • Author(s)
      上野香緒理、花房 昭彦、Shahrol Mohamaddan、高木基樹、早川 枝李、加藤 大智
    • Organizer
      第61回日本生体医工学会大会
  • [Presentation] ハマダラカにおける性分化遺伝子doublesexの雄型産物の機能解析2022

    • Author(s)
      山本大介、水島大貴、加藤大智
    • Organizer
      第93回日本動物学会大会
  • [Presentation] ムシを運ぶムシ リーシュマニア症のベクター調査2022

    • Author(s)
      加藤大智
    • Organizer
      第81回日本寄生虫学会東日本支部大会・日本共生生物学会第6回大会 合同大会
    • Invited
  • [Presentation] マダニ唾液腺由来 HlSG-g22 様分子の刺咬部位における役割2022

    • Author(s)
      佐々木 紗己、川田 逸人、小池 優貴、佐々木 萌可、中島 政斗、上松 史尚、井上 貴裕、神保 恵、三上 房子、Kofi Dadzie Kwofie、Danielle Ladzekpo、Meryem Behri、朽津 有紀、長塩 亮、久保 誠、山本 大介、加藤 大智、辻 尚利、八田 岳士
    • Organizer
      第81回日本寄生虫学会東日本支部大会・日本共生生物学会第6回大会 合同大会
  • [Presentation] ペルー共和国北部アンデス地域におけるリーシュマニア症のベクター調査2022

    • Author(s)
      加藤大智、久保誠、Abraham Caceres
    • Organizer
      第63回日本熱帯医学会大会
  • [Presentation] Comparative Analysis of Bacterial Communities in Lutzomyia ayacuchensis Populations with Different Vector Competence to Leishmania Parasites in Ecuador and Peru2022

    • Author(s)
      Ahmed Tabbabi, Shinya Watanabe, Daiki Mizushima, Abraham G. Caceres, Eduardo A Gomez, Daisuke S. Yamamoto, Longzhu Cui, Yoshihisa Hashiguchi and Hirotomo Kato
    • Organizer
      第63回日本熱帯医学会大会

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Published: 2023-12-25  

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