ナノテクノロジーを用いた次世代型乳房炎予防技術の開発

2015 Fiscal Year Research-status Report

• Project/Area Number: 26660245
• Research Institution: Tohoku University
• Principal Investigator: 野地 智法 東北大学, (連合)農学研究科(研究院), 准教授 (10708001)
• Co-Investigator(Kenkyū-buntansha): 秋吉 一成 京都大学, 工学(系)研究科(研究院), 教授 (90201285) ; 澤田 晋一 京都大学, 工学(系)研究科(研究院), 助教 (50444104)
• Project Period (FY): 2014-04-01 – 2017-03-31
• Keywords: 黄色ブドウ球菌 / ウシポリクローナル抗体 / ナノテクノロジー / 乳房炎

Outline of Annual Research Achievements

乳用牛が罹患する疾病の中でも最も発病頻度の高い乳房炎は、乳腺房内に黄色ブドウ球菌などの病原微生物が感染することで引き起こされる。一般的な乳房炎の治療法として、抗生物質の局所または全身投与が多用されているが、一度炎症が慢性化すると、治療を継続しても完治に至ることは殆ど無い。酪農現場における乳房炎の経済損失は年間800億円であり、新規感染を事前に防ぐための技術開発は、獣医畜産領域における最重要課題である。本研究では、近年注目されている“ナノテクノロジー”と“抗体療法”を融合することで、乳房炎起因菌の乳腺上皮細胞への付着を阻止するための抗体を、乳腺房内に徐放投与するための技術開発に挑戦する。研究初年度では、ホルスタイン種に黄色ブドウ球菌（死菌）を接種することで、ウシ抗黄色ブドウ球菌特異的ポリクローナル抗体の作製に成功した。研究２年目は、作製したウシ抗黄色ブドウ球菌特異的ポリクローナル抗体をin vitroでの培養条件中に添加することで、黄色ブドウ球菌の増殖阻止が可能であることを実証することに成功した。この成果は、in vitroでの培養条件下で、抗体を用いて黄色ブドウ球菌の増殖阻害を可能にした世界で初めての成果であった。現在、黄色ブドウ球菌の表層に発現するどの分子にウシ抗黄色ブドウ球菌特異的抗体が反応することで、この増殖阻害が引き起こされるのかを追求すべく、プロテオーム解析を駆使した研究を継続している。最終年度は、このウシ抗黄色ブドウ球菌特異的ポリクローナル抗体をナノゲルに被覆することで、乳房内での徐法投与を可能にする技術開発に挑戦する。本研究は、安定した畜産経営に科学的に貢献するための現場ニーズ対応型実用研究であり、成功した暁の経済効果は計り知れない。

Current Status of Research Progress

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

Reason

ウシ抗黄色ブドウ球菌特異的ポリクローナル抗体を用いて、黄色ブドウ球菌の増殖阻害を実証することに成功している。最終年度の試験を通して、この黄色ブドウ球菌特異的ポリクローナル抗体の乳房内での徐法投与を可能にする技術開発に挑む環境が整っている。

Strategy for Future Research Activity

抗体の長期徐放能を有するナノゲル架橋微粒子およびヒドロゲルを開発し、その機能を評価検討する。具体的には、反応性（アクリロイル基等）多糖ナノゲルに、チオール基を末端に有する４本鎖ポリエチレングリコール誘導体（反応性PEG）を混合させることで、ナノゲルが架橋され数百個集まったナノゲル架橋微粒子を調製する。本微粒子は、PEG鎖によりナノゲルが安定して架橋されたものであり、架橋点の加水分解反応により個々のナノゲルを放出することも可能である。ナノゲル架橋微粒子の合成手法は既に確立されているものであるが、本研究では、この架橋構造や架橋点の数によるナノゲル放出制御挙動をより詳細に解析することで、抗体の安定した長期徐放を可能にするためのナノゲル架橋微粒子の調整を行う。また、反応性ナノゲルと反応性PEGの濃度を増加させることで、マクロゲルも作製する。これらのナノゲル架橋マテリアル作製においては、予めナノゲルとウシポリクローナル抗体を複合化させた状態でのマテリアル作製条件の検討を行うことで、抗体内包ナノゲル架橋マテリアルの作製手法を確立する。

Causes of Carryover

分担研究者への分配金の一部が一部繰越となったため。ただし、研究を遂行する上での問題は生じていない。

Expenditure Plan for Carryover Budget

最終年度に、研究２年目に得られた成果の再現性検証試験経費として利用する。

Research Products

• [Journal Article] 1.Development of human-like advanced coronary plaques in low-density lipoprotein receptor knockout pigs and justification for statin treatment before formation of atherosclerotic plaques. (2016)
  • Author(s): Li Y, Fuchimoto D, Sudo M, Haruta H, Lin QF, Takeyama T, Morita S, Nochi T, Suzuki S, Sembon S, Nakai M, Kojima M, Iwamoto M, Hashimoto M, Yoda S, Kunimoto S, Hiro T, Matsumoto T, Mitsumata M, Sugitani M, Saito S, Hirayama A, Onishi A.
  • Journal Title: J. Am. Heart Assoc. Volume: 印刷中 Pages: 印刷中
  • Peer Reviewed
• [Journal Article] 2.Immunobiotic Bifidobacteria Strains Modulate Rotavirus Immune Response in Porcine Intestinal Epitheliocytes via Pattern Recognition Receptor Signaling. (2016)
  • Author(s): Ishizuka T, Kanmani P, Kobayashi H, Miyazaki A, Soma J, Suda Y, Aso H, Nochi T, Iwabuchi N, Xiao JZ, Saito T, Villena J, Kitazawa H.
  • Journal Title: PLoS One. Volume: 11 Pages: -
  • DOI: 10.1371/journal.pone.0152416
  • Peer Reviewed / Open Access
• [Journal Article] 3.Cyclophilin A is a new M cell marker of bovine intestinal epithelium. (2016)
  • Author(s): Hondo T, Someya S, Nagasawa Y, Terada S, Watanabe H, Chen X, Watanabe K, Ohwada S, Kitazawa H, Rose MT, Nochi T, Aso H.
  • Journal Title: Cell Tissue Res. Volume: 印刷中 Pages: 印刷中
  • Peer Reviewed
• [Journal Article] 4.ART influences HIV persistence in the female reproductive tract and cervicovaginal secretions. (2016)
  • Author(s): Olesen R, Swanson MD, Kovarova M, Nochi T, Chateau M, Honeycutt JB, Long JM, Denton PW, Hudgens MG, Richardson A, Tolstrup M, Østergaard L, Wahl A, Garcia JV.
  • Journal Title: J. Clin. Invest. Volume: 126 Pages: 892-904
  • DOI: 10.1172/JCI64212
  • Peer Reviewed / Int'l Joint Research
• [Journal Article] Nanoformulations of Rilpivirine for Topical Pericoital and Systemic Coitus-Independent Administration Efficiently Prevent HIV Transmission (2015)
  • Author(s): Kovarova M, Council OD, Date AA, Long JM, Nochi T, Belshan M, Shibata A, Vincent H, Baker CE, Thayer WO, Kraus G, Lachaud-Durand S, Williams P, Destache CJ, Garcia JV
  • Journal Title: PLoS Pathog Volume: 11 Pages: -
  • DOI: 10.1371/journal.ppat.1005170
  • Peer Reviewed / Open Access / Int'l Joint Research
• [Journal Article] Extracellular cyclophilin A possesses chemotaxic activity in cattle (2015)
  • Author(s): Takanashi S, Nochi T, Abe M, Itaya N, Urakawa M, Sato K, Zhuang T, Umemura S, Hayashi T, Kiku Y, Kitazawa H, Rose MT, Watanabe K, Aso H
  • Journal Title: Vet Res Volume: 46 Pages: -
  • DOI: 10.1186/s13567-015-0212-1
  • Peer Reviewed / Open Access / Int'l Joint Research / Acknowledgement Compliant
• [Journal Article] Advanced application of porcine intramuscular adipocytes for evaluating anti-adipogenic and anti-inflammatory activities of immunobiotics (2015)
  • Author(s): Suzuki M, Tada A, Kanmani P, Watanabe H, Aso H, Suda Y, Nochi T, Miyazawa K, Yoda K, He F, Hosoda M, Saito T, Villena J, Kitazawa H
  • Journal Title: PLoS One Volume: 10 Pages: -
  • DOI: 10.1371/journal.pone.0119644
  • Peer Reviewed / Open Access
• [Journal Article] Prion protein binds to aldolase A produced by bovine intestinal M cells (2015)
  • Author(s): Nagasawa Y, Takahashi Y, Itani W, Watanabe H, Hidaka Y, Morita S, Suzuki K, Watanabe K, Ohwada S, Kitazawa H, Imamura M, Yokoyama T, Horiuchi M, Sakaguchi S, Mohri S, Rise MT, Nochi T, Aso H
  • Journal Title: Scientific Res. Volume: 5 Pages: 43-60
  • Peer Reviewed
• [Presentation] 乳腺を標的としたIgA誘導型粘膜ワクチン開発を目指した学術基盤の形成 (2016)
  • Author(s): 新實香奈枝、阿部未来、藤田勇気、盛田彰太郎、古川睦実、宇佐美克紀、朴恩正、佐藤慎太郎、清野宏、渡邊康一、麻生久、野地智法
  • Organizer: 第121回日本畜産学会
  • Place of Presentation: 日本獣医生命科学大学 （東京都武蔵野市）
  • Year and Date: 2016-03-27 – 2016-03-30
• [Presentation] ウシID型筋線維の脂肪代謝能に関する免疫組織化学的解析 (2016)
  • Author(s): 對木陽淳、佐藤貴俊、野地智法、麻生久、渡邊康一
  • Organizer: 第121回日本畜産学会
  • Place of Presentation: 日本獣医生命科学大学 （東京都武蔵野市）
  • Year and Date: 2016-03-27 – 2016-03-30
• [Presentation] 乳汁に分泌される白血球遊走因子シクロフィリンAを標的とした乳房炎診断法への応用 (2016)
  • Author(s): 高梨暁、浦川めぐみ、鈴木京、田口輝明、菊佳男、林智人、佐藤秀俊、渡邊康一、野地智法、麻生久
  • Organizer: 第121回日本畜産学会
  • Place of Presentation: 日本獣医生命科学大学 （東京都武蔵野市）
  • Year and Date: 2016-03-27 – 2016-03-30
• [Presentation] 乳房炎多発牛への枯草菌給与と血中免疫担当細胞の動態 (2016)
  • Author(s): 浦川めぐみ、高梨暁、佐藤秀俊、芦田延久、今林寛和、渡邊康一、野地智法、麻生久
  • Organizer: 第121回日本畜産学会
  • Place of Presentation: 日本獣医生命科学大学 （東京都武蔵野市）
  • Year and Date: 2016-03-27 – 2016-03-30
• [Presentation] 経口投与したセロトニンの抗肥満作用と骨格筋エネルギー代謝に与える影響 (2016)
  • Author(s): 日高湧介、寺田俊介、佐藤勝祥、海野剛、田口輝明、陳香凝、浦川めぐみ、渡邊康一、野地智法、麻生久
  • Organizer: 第121回日本畜産学会
  • Place of Presentation: 日本獣医生命科学大学 （東京都武蔵野市）
  • Year and Date: 2016-03-27 – 2016-03-30
• [Presentation] 免疫不全ブタを用いたパイエル板の機能及び形態形成に関する免疫学的研究 (2016)
  • Author(s): 盛田彰太郎、鈴木俊一、渡邊康一、麻生久、大西彰、野地智法
  • Organizer: 第121回日本畜産学会
  • Place of Presentation: 日本獣医生命科学大学 （東京都武蔵野市）
  • Year and Date: 2016-03-27 – 2016-03-30
• [Presentation] ウシ乳腺免疫系の発達を促す分子メカニズムとは (2016)
  • Author(s): 野地智法
  • Organizer: 東北乳房炎研究協議会 第3回研究集会
  • Place of Presentation: 東北大学 （宮城県仙台市）
  • Year and Date: 2016-03-05 – 2016-03-05
  • Invited
• [Presentation] 乳腺でのIgA産生を促す分子メカニズムとは (2015)
  • Author(s): 野地智法
  • Organizer: 中四国乳房炎協議会 第14回勉強会
  • Place of Presentation: 広島大学 （広島県広島市）
  • Year and Date: 2015-12-19 – 2015-12-19
  • Invited
• [Presentation] 農免疫研究を基盤とした経口ワクチン開発 (2015)
  • Author(s): 野地智法
  • Organizer: 第5回共同開催フォーラム 食科学の近未来-守りと攻めの備えは万全か-
  • Place of Presentation: 東京大学 （東京都文京区）
  • Year and Date: 2015-12-04 – 2015-12-04
  • Invited
• [Presentation] 粘膜免疫学に立脚した粘膜感染症に対する予防・治療技術開発の重要性 (2015)
  • Author(s): 野地智法
  • Organizer: 農研機構動物衛生研究所北海道支所 平成27年度集談会
  • Place of Presentation: 札幌市教育文化会館 （北海道札幌市）
  • Year and Date: 2015-11-17 – 2015-11-17
  • Invited
• [Presentation] 乳腺と腸管をつなぐ粘膜免疫ネットワークの実態解明 (2015)
  • Author(s): 阿部未来、藤田勇気、盛田彰太郎、高梨暁、古川睦実、新實香奈枝、宇佐美克紀、渡邊康一、麻生久、野地智法
  • Organizer: 第20回日本乳房炎研究会
  • Place of Presentation: 国立科学博物館 （東京都台東区）
  • Year and Date: 2015-10-09 – 2015-10-09
• [Presentation] 乳汁中に黄色ブドウ球菌特異的IgA抗体を誘導させる鼻腔を介した抗原取り込み機序の解析 (2015)
  • Author(s): 長澤裕哉、菊佳男、野地智法、麻生久、田邉扶由子、菅原和恵、石川義春、門田耕一、林智人
  • Organizer: 第158回日本獣医学会
  • Place of Presentation: 北里大学 （青森県十和田市）
  • Year and Date: 2015-09-07 – 2015-09-09
• [Presentation] X連鎖重症複合免疫不全症（X-SCID）疾患モデルブタを用いた骨髄移植治療による腸管でのリンパ組織新生に関する研究 (2015)
  • Author(s): 盛田彰太郎、鈴木俊一、大西彰、渡邊康一、麻生久、野地智法
  • Organizer: 第158回日本獣医学会
  • Place of Presentation: 北里大学 （青森県十和田市）
  • Year and Date: 2015-09-07 – 2015-09-09
• [Presentation] X連鎖重症複合免疫不全症（X-SCID)疾患モデルブタを用いた骨髄移植治療後の腸管関連リンパ組織新生に関する形態学的研究 (2015)
  • Author(s): 盛田彰太郎、鈴木俊一、渡邊康一、麻生久、大西彰、野地智法
  • Organizer: 第65回東北畜産学会
  • Place of Presentation: 東北大学 （宮城県仙台市）
  • Year and Date: 2015-08-28 – 2015-08-28
• [Presentation] 枯草菌給与によるウシ乳房炎発症予防と血中免疫担当細胞の動態解析 (2015)
  • Author(s): 浦川めぐみ、佐藤秀俊、芦田延久、今林寛和、高梨暁、渡邊康一、野地智法、麻生久
  • Organizer: 第65回東北畜産学会
  • Place of Presentation: 東北大学 （宮城県仙台市）
  • Year and Date: 2015-08-28 – 2015-08-28
• [Presentation] 授乳期の乳腺免疫の発達を促す腸管を中心とした粘膜免疫システムの実態とは (2015)
  • Author(s): 新實香奈枝、阿部未来、藤田勇気、盛田彰太郎、古川睦実、宇佐美克紀 渡邊康一、麻生久、野地智法
  • Organizer: 第2回乳房炎サマーキャンプ
  • Place of Presentation: 川渡公民館 （宮城県大崎市）
  • Year and Date: 2015-08-22 – 2015-08-22