2023 Fiscal Year Research-status Report
大腸がんリスク因子コリバクチン産生大腸菌の腸管粘膜への定着と宿主炎症反応の関係
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22K07078
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| Research Institution | Nippon Veterinary and Life Science University |
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Principal Investigator |
吉川 悠子 日本獣医生命科学大学, 獣医学部, 准教授 (00580523)
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| Co-Investigator(Kenkyū-buntansha) |
三好 規之 静岡県立大学, 食品栄養科学部, 准教授 (70438191)
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| Project Period (FY) |
2022-04-01 – 2025-03-31
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| Keywords | コリバクチン / 大腸菌 / 腸内細菌 |
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| Outline of Annual Research Achievements |
主に腸管内に常在している大腸菌が産生する遺伝毒性物質コリバクチンは、約55kbpからなるポリケタイド合成酵素(PKS)-非リボソームペプチド合成酵素(NRPS)経路により生合成される。菌体から分泌されたコリバクチンは宿主細胞のDNAへと到達し、それを架橋する。これにより宿主細胞では、DNAの二本鎖切断が誘導され、細胞周期の停止と細胞の大きさの拡大に代表される細胞老化の形態的な変化が観察される。この遺伝毒性の発現には、コリバクチン産生菌と宿主細胞との接触が必要であることが判っている。これまでに、１．大腸がん患者の腫瘍組織において、溶血素へモリジンを産生するコリバクチン産生遺伝子群陽性大腸菌の優占化が起きていること、２．糞便からコリバクチン産生遺伝子の一部が検出された健常な成人において、その後コリバクチン産生遺伝子が全く検出されなくなるケースがあること、３．腸炎が起きている状態では、腸内細菌叢における大腸菌の割合が著しく増加することから、本研究では、コリバクチン産生大腸菌の腸管粘膜上皮への定着と炎症惹起に関する機構の解明を目指している。
コリバクチン産生遺伝子群陽性大腸菌は尿路病原性大腸菌と似た性質を示すため、本年度はまず、これまでに判明している尿路病原性大腸菌の主要な接着因子について保有状況を調査した。その結果、最も多くのヒト由来株が保有している接着因子が判明した。次に、この接着因子に対する阻害剤を用いてHeLa細胞への感染実験を行ったところ、へモリジン産生株では、この阻害剤投与によるコリバクチンの遺伝毒性作用に対する抑制効果は見られなかったが、へモリジン非産生株では、弱くではあるが細胞老化現象を抑制する傾向が観察された。
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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
本研究では、コリバクチン産生遺伝子群陽性大腸菌が腫瘍組織において、高頻度で分離される原因の解明を目指している。前年度までに、大腸の腫瘍組織から分離されたヒト由来株は系統発生群B2に属しており、I型線毛の先端に存在する付着因子FimHやPap線毛の構成タンパク質群および溶血素へモリジンを保有する株が多いなど、尿路病原性大腸菌と類似した性質を示すことが判っている。そこで本年度は、尿路病原性大腸菌の各種接着因子遺伝子の保有状況について、大腸がん患者由来株のスクリーニング調査を行った。その結果、腫瘍組織から分離された株の多くが、I型線毛の先端に存在する付着因子FimHを保有していることが判明した。次に、FimHに対する阻害剤を用いたHeLa細胞への感染実験を試みたところ、少なくともへモリジン産生株と非産生株では、宿主細胞への接着メカニズムが異なっている可能性が示唆された。
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| Strategy for Future Research Activity |
本年度は、尿路病原性大腸菌が保有している宿主細胞への接着因子について、コリバクチン産生遺伝子群陽性大腸菌のスクリーニングを行い、腫瘍組織から分離された株の多くがfimH遺伝子を保有していることが判った。しかしながら、FimH阻害剤を用いたHeLa細胞への感染実験において、特にヘモリジン産生株ではコリバクチンによる細胞老化が全く抑制されなかった。今回用いた大腸菌株はすべて大腸がん患者由来であるため、今後は健常者から分離された株を用いて同様の試験を行うことを予定している。また、これまでのプロトコールでは菌を３時間感染させ、３日後の細胞の多核化および膨化を基にコリバクチンの影響を検証していたが、コリバクチンの遺伝毒性作用をより直接的に評価するために、DNA二本鎖切断の程度をリン酸化ヒストンH2AX(γ-H2AX)の検出により評価する系の導入を準備している。
一方、ヘモリジン非産生株ではFimH阻害剤処理により、ある程度細胞老化が抑制されたことから、I型線毛による接着が関与している可能性が考えられる。前年度着手できなかったI型線毛による細胞内への菌の侵入を含め、コリバクチン産生大腸菌の細胞への接着や炎症誘導能力を詳細に評価する予定である。
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| Causes of Carryover |
本年度は尿路病原性大腸菌が発現する各種接着因子の遺伝子の保有状況について、PCRによるスクリーニング調査を中心に行った。そのため、試験にかかる費用を抑えられたことによる。次年度は、コリバクチン産生遺伝子群陽性大腸菌の宿主細胞への接着や侵入、炎症誘導能力の解析を中心に行うことを計画している。また、物品費として、一般試薬・一般器具類、感染実験に必要な細胞培養用の培地、ピペット、培養フラスコのほか、遺伝子発現解析に用いるプライマーの購入にもあてる。旅費は研究分担者との打ち合わせや情報収集、学会発表などのために使用し、その他は印刷製本、論文投稿料などの費用にあてる。
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