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2023 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 – 2025-03-31
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、囲食膜関連遺伝子群や新規抗菌ペプチドの相同遺伝子群(AsX:仮名)の発現低下を認めた。AsX遺伝子ノックダウン蚊を作出し、マラリア原虫感染への影響を検討したが、対照群と比較して有意な差は認められなかった。2)囲食膜形成に重要な役割を果たす腸内細菌叢について、コロニー飼育下の3種のサシチョウバエで網羅的解析を行った。同じ環境下で飼育しているにも関わらず、種によって異なる腸内細菌叢をもつが、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。3)チュニジアで自然分布する数種のサシチョウバエの腸内細菌叢を比較解析した。生息場所と腸内細菌叢に関連があることが明らかとなり、生態系が腸内細菌叢の形成に深く関与することを明らかにした。4)ハマダラカの性分化遺伝子を改変した系統を作出したところ、雌の唾液腺の発達に異常をきたし、野生型と比較して唾液量が減少した。この蚊にネズミマラリア原虫を感染させたところ、中腸のオオシスト数が有意に低下した。ハマダラカの唾液は、中腸環境でのマラリア原虫の初期の発育に影響を及ぼすことが示唆された。

Current Status of Research Progress
Current Status of Research Progress

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

Reason

吸血昆虫の病原体媒介に重要な腸内環境について明らかにすることを目指す。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、囲食膜関連遺伝子群の発現低下がみられた。また、抗生物質を投与し腸内細菌叢を減少させ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・機能解析により示唆された。これらのことは、腸内細菌叢が囲食膜のバリア形成に関与することを示唆する。これまでの研究で、抗生物質投与群で著しく発現低下を認める分子として同定した新規抗菌ペプチドの相同遺伝子AsXの遺伝子ノックダウン蚊を作出し、マラリア原虫感染に及ぼす影響を検討したが、対照群との有意な差は認められなかった。
また、囲食膜形成に影響を及ぼす腸内細菌叢について、コロニー飼育しているサシチョウバエ、およびチュニジアに自然分布するサシチョウバエにおいて解析を行った。腸内細菌叢の形成にはサシチョウバエの種による遺伝的背景に加え、生態環境が大きく影響することを明らかにした。またハマダラカの性分化遺伝子を改変した系統を作出したところ、野生型と比較して唾液量が減少し、マラリア原虫の感染・発育に抑制的に働いた。ハマダラカの唾液中の分子が、中腸環境でのマラリア原虫の発育に影響を及ぼすと考えられた。従って、病原体の初期の感染・発育に重要な場となる腸内環境の形成には、腸内細菌のみならず、唾液分子も重要な役割を果たしていることが示唆された。

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詳細に検討する。
2.サシチョウバエ、ハマダラカの遺伝子ノックダウン、遺伝子改変技術の確立: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

予定していたデータ解析および論文投稿が年度をまたいでしまった。今後はさらに詳細なデータ解析を追加で行う予定で、データ解析費、論文投稿費として使用する予定である

  • Research Products

    (19 results)

All 2024 2023

All Journal Article (4 results) (of which Int'l Joint Research: 1 results,  Peer Reviewed: 4 results,  Open Access: 3 results) Presentation (15 results) (of which Int'l Joint Research: 1 results,  Invited: 2 results)

  • [Journal Article] A real-time PCR for quantification of parasite burden and its correlations with clinical characteristics and anti-rKRP42 IgG level in cutaneous leishmaniasis in Sri Lanka2024

    • Author(s)
      De Silva Nirmitha Lalindi、De Silva Viraji Nefertiti Hiromel、Weerasooriya Mirani Vasanthamala、Takagi Hidekazu、Itoh Makoto、Kato Hirotomo、Yahathugoda Thishan Channa
    • Journal Title

      Parasitology International

      Volume: 100 Pages: 102865~102865

    • DOI

      10.1016/j.parint.2024.102865

    • Peer Reviewed / Int'l Joint Research
  • [Journal Article] Mosquitoes Possess Specialized Cuticular Proteins That Are Evolutionarily Related to the Elastic Protein Resilin2023

    • Author(s)
      Ohkubo Sakura、Shintaku Tohki、Mine Shotaro、Yamamoto Daisuke S.、Togawa Toru
    • Journal Title

      Insects

      Volume: 14 Pages: 941~941

    • DOI

      10.3390/insects14120941

    • Peer Reviewed / Open Access
  • [Journal Article] Effects of host species on microbiota composition in Phlebotomus and Lutzomyia sand flies2023

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

      Parasites & Vectors

      Volume: 16 Pages: 310~310

    • DOI

      10.1186/s13071-023-05939-2

    • Peer Reviewed / Open Access
  • [Journal Article] A rare sugar, allose, inhibits the development of Plasmodium parasites in the Anopheles mosquito independently of midgut microbiota2023

    • Author(s)
      Mizushima Daiki、Yamamoto Daisuke S.、Tabbabi Ahmed、Arai Meiji、Kato Hirotomo
    • Journal Title

      Frontiers in Cellular and Infection Microbiology

      Volume: 13 Pages: 116291~116291

    • DOI

      10.3389/fcimb.2023.1162918

    • Peer Reviewed / Open Access
  • [Presentation] Leishmaniac: Field to Lab & Lab to Field2024

    • Author(s)
      加藤大智
    • Organizer
      第93回日本寄生虫学会合同大会
    • Invited
  • [Presentation] 医学部卒業5-16年後の医動物疾患の記憶と経験2024

    • Author(s)
      松岡裕之、加藤大智
    • Organizer
      第93回日本寄生虫学会合同大会
  • [Presentation] ハマダラカにおいてdoublesex遺伝子の雄型産物は唾液腺の発達を抑制する2024

    • Author(s)
      山本大介、水島大貴、加藤大智
    • Organizer
      応用動物昆虫学会・昆虫学会 合同大会
  • [Presentation] サシチョウバエLutzomyia ayacuchensisの唾液由来PpSP15/SL1ファミリータンパク質の機能解析2023

    • Author(s)
      川堀悟、関千里、水島大貴、Ahmed Tabbabi、山本大介、加藤大智
    • Organizer
      第75回日本衛生動物学会
  • [Presentation] Doublesex雄型タンパク質を欠損したハマダラカ雄における発現変動遺伝子の解析2023

    • Author(s)
      山本大介、水島大貴、加藤大智
    • 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2023

    • 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] マラリア自動診断システムの開発 ― 感染ステージに応じた認識システムの開発 -2023

    • 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62回日本生体医工学会
  • [Presentation] ナミニクバエによる爪甲下蠅蛆病2023

    • Author(s)
      宮田聡子、加藤大智
    • Organizer
      第39回日本臨床皮膚科医会総会・学術大会
  • [Presentation] サシチョウバエdoublesex遺伝子の構造および発現の解析2023

    • Author(s)
      山本大介、Ahmed Tabbabi、水島大貴、加藤大智
    • Organizer
      第59回日本節足動物発生学会
  • [Presentation] ハマダラカから見出されたレジリンホモログはオスのジョンストン器官特異的に発現する2023

    • Author(s)
      大久保 さくら、山本 大介、Judith H Willis、外川 徹
    • Organizer
      第94回日本動物学会大会
  • [Presentation] ラクトースはハマダラカに下痢様症状を引き起こす2023

    • Author(s)
      水島 大貴、山本 大介、加藤 大智
    • Organizer
      第82回日本寄生虫学会東日本支部会
  • [Presentation] Effects of host species on microbiota composition in sand flies2023

    • Author(s)
      加藤大智、Ahmed Tabbabi、水島大貴、山本大介
    • Organizer
      グローバルヘルス合同大会2023
  • [Presentation] 希少糖D-アロースはハマダラカ中腸におけるマラリア原虫の発達を中腸細菌叢非依存的に阻害する2023

    • Author(s)
      水島大貴、山本大介、Ahmed Tabbabi、新井明治、加藤大智
    • Organizer
      グローバルヘルス合同大会2023
  • [Presentation] Resilin homologs found in Anopheles mosquitos are cuticular proteins specific to Johnston’s organ2023

    • Author(s)
      Sakura Ohkubo, Daisuke Yamamoto, Judith H Willis, Toru Togawa
    • Organizer
      The 6th International Insect Hormone Workshop
    • Int'l Joint Research
  • [Presentation] リーシュマニア症:フィールドからラボへ、ラボからフィールドへ2023

    • Author(s)
      加藤大智
    • Organizer
      埼大先端ラボ第26回MiUワークショップ
    • Invited

URL: 

Published: 2024-12-25  

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