Vaccine development utilizing gnotobiotic pig model for controlling viral gastroenteritis(Fostering Joint International Research)

• Project/Area Number: 16KK0178
• Research Category: Fund for the Promotion of Joint International Research (Fostering Joint International Research)
• Allocation Type: Multi-year Fund
• Research Field: Hygiene and public health
• Research Institution: The University of Tokyo
• Principal Investigator: Takanashi Sayaka 東京大学, 大学院医学系研究科(医学部), 助教 (20645709)
• Project Period (FY): 2017 – 2019
• Project Status: Completed (Fiscal Year 2019)
• Budget Amount: ¥14,560,000 (Direct Cost: ¥11,200,000、Indirect Cost: ¥3,360,000)
• Keywords: 胃腸炎 / Gnotobiotic pig model / ロタウイルス / ワクチン / 栄養 / 腸内細菌叢 / ウイルス性胃腸炎 / Gnotobiotic pigs

Outline of Final Research Achievements

By using malnourished-human infant fecal microbiota transplanted neonatal pig models, we demonstrated that protein malnutrition hampered the efficacy of an oral　attenuated human rotavirus vaccine by altering adaptive and innate immune responses.
Our findings on lower level of IL-22 and higher amount of LPS in protein-deficient diet pigs would provide novel insights on intestinal membrane regeneration and possible interactions among nutrition, microbiota and host immunity.

Academic Significance and Societal Importance of the Research Achievements

研究代表者が博士研究員として留学したネットワークを活かし、オハイオ州立大学で長年実績のあるgnotobiotic pigを用いて、日本で近々定期接種化が計画されているHRVワクチンの国際共同研究を行った。ヒト乳児由来糞便細菌叢移植gnotobiotic pigsの系は、腸内細菌叢、栄養と免疫との相互作用解明に有用な動物モデルであり、HRV感染症対策には、ワクチンの活用に加えて、衛生や栄養も考慮した包括的な取り組みが必要なことが示唆された。

Research Products

• [Int'l Joint Research] The Ohio State University(米国) (2018)
  • Year and Date: 2018-03-10
• [Journal Article] Distribution of rotavirus genotypes in Japan from 2015 to 2018: Diversity in genotypes before and after introduction of rotavirus vaccines. (2020)
  • Author(s): Hoque SA, Khandoker N, Thongprachum A, Khamrin P, Takanashi S, Okitsu S,
  • Journal Title: Vaccine Volume: 印刷中
  • DOI: 10.1016/j.vaccine.2020.03.061
  • Peer Reviewed / Int'l Joint Research
• [Journal Article] Molecular detection of enteric viruses in the stool samples of children without diarrhea in Bangladesh. (2020)
  • Author(s): Okitsu S, Khamrin P, Takanashi S, Thongprachum A, Hoque SA, Takeuchi H, Khan MA, Hasan SMT, Iwata T, Shimizu H, Jimba M, Hayakawa S, Maneekarn N, Ushijima H.
  • Journal Title: Infect Genet Evol. Volume: 77 Pages: 104055-104055
  • DOI: 10.1016/j.meegid.2019.104055
  • Peer Reviewed / Int'l Joint Research
• [Journal Article] ロタウイルス胃腸炎とMicrobiome (2020)
  • Author(s): 高梨 さやか
  • Journal Title: 臨床とウイルス Volume: 48 Pages: 45-51
• [Journal Article] Comparative Sequence Analysis of Historic and Current Porcine Rotavirus C Strains and Their Pathogenesis in 3-Day-Old and 3-Week-Old Piglets (2020)
  • Author(s): Juliet Chepngeno, Sayaka Takanashi, Annika Diaz, Husheem Michael, Francine C Paim, Michael C Rahe, Jeffrey R Hayes, Courtney Baker, Douglas Marthaler, Linda J Saif, Anastasia N Vlasova
  • Journal Title: Front Microbiol Volume: 印刷中
  • DOI: 10.3389/fmicb.2020.00780
  • Peer Reviewed / Open Access / Int'l Joint Research
• [Journal Article] Determining effectiveness of rotavirus vaccine by immunochromatography and reverse transcriptase polymerase chain reaction: A comparison. (2019)
  • Author(s): Hoque SA, Iizuka I, Kobayashi M, Takanashi S, Anwar KS, Islam MT, Hoque SA, Khamrin P, Okitsu S, Hayakawa S, Ushijima H.
  • Journal Title: Vaccine Volume: 39 Pages: 5886-5890
  • DOI: 10.1016/j.vaccine.2019.07.091
  • Peer Reviewed / Int'l Joint Research
• [Journal Article] Detection of mutations in the VP7 gene of vaccine-derived strains shed by monovalent rotavirus vaccine recipients. (2019)
  • Author(s): Kaneko M, Takanashi S, Inoue M, Sakiyama H, Okitsu S, Mizuguchi M, Ushijima H
  • Journal Title: Access Microbiology Volume: acmi.0.000033
  • DOI: 10.1099/acmi.0.000033
  • Peer Reviewed / Open Access
• [Journal Article] How the gut microbiome regulates host immune responses to viral vaccines. (2019)
  • Author(s): Vlasova AN, Takanashi S, Miyazaki A, Rajashekara G, Saif LJ
  • Journal Title: Current opinion in virology Volume: 37 Pages: 16-25
  • DOI: 10.1016/j.coviro.2019.05.001
  • Peer Reviewed / Int'l Joint Research
• [Journal Article] Diagnosis of Acute Gastroenteritis with Immunochromatography and Effectiveness of Rotavirus Vaccine in a Japanese Clinic. (2019)
  • Author(s): Kawata K, Hikita T, Takanashi S, Hikita H, Ogita K, Okitsu S, Hoque SA, Phan T G, Ushijima H.
  • Journal Title: Access Microbiology Volume: acmi.0.000085.
  • DOI: 10.1099/acmi.0.000085
  • Peer Reviewed / Open Access / Int'l Joint Research
• [Presentation] Molecular detection of sapovirus in the children with acute gastroenteritis collected from one outpatient clinic in Japan, 2014 to 2017 (2019)
  • Author(s): Okitsu S, Khamrin P, Hikita T, Takanashi S, Hayakawa S, Maneekarn N, Ushijima H
  • Organizer: 7th International Calicivirus Conference
  • Int'l Joint Research
• [Presentation] Detection of gastroenteritis viruses in environmental rain waters and dusts (2019)
  • Author(s): Ushijima H, Kawata K, Okuda T, Hoque A, Nomura A, Shimizu-Onda Y, Okitsu S, Khamrin P, Takanashi S, Hayakawa S, Maneekarn N
  • Organizer: 7th International Calicivirus Conference
  • Int'l Joint Research
• [Presentation] イムノクロマト法によるロタウイルス抗原血症の検討 (2019)
  • Author(s): 牛島 廣治、疋田 敏之、Kim Pham、飯塚 愛恵、恩田 優子、川岸 崇裕、金井 裕太、河本聡志、高梨さやか、沖津 祥子、田島 剛、菊田英明、小林 正明、山本 あつ子、西村 修一、杉田 久美子、馬場 常嘉、小林 剛、谷口 孝喜、早川 智
  • Organizer: 第51回日本小児感染症学会総会・学術集会
• [Presentation] イムノクロマト法による胃腸炎の 診断とロタウイルスワクチンの効果についての検討 (2019)
  • Author(s): 疋田敏之、疋田博之、疋田房子、高梨 さやか、沖津祥子、Hoque Ariful、牛島廣治
  • Organizer: 第51回日本小児感染症学会総会・学術集会
• [Presentation] イムノクロマト法と酵素抗体法によるロタウイルス抗原血症と抗原尿症の検索 (2019)
  • Author(s): 牛島 廣治、塩田 愛恵、清水 優子、宮下 英将、小林 正明、カムリン パタラ、ホク アリフル、高梨さやか、沖津 祥子、川岸 崇裕、金井 裕太、河本聡、谷口 孝喜、小林 剛、田島 剛、マネカンニワット、早川 智
  • Organizer: 第67回日本ウイルス学会学術集会
• [Presentation] 低栄養児由来便細菌叢移植無菌ブタモデルを用いた蛋白質欠乏餌によるヒトロタウイルスワクチン効果減弱の解析 (2019)
  • Author(s): 高梨 さやか、宮崎 綾子、マイケル フシーム、ペイム フランシン、テャンペンチノ ジュリエット、スリバスタナ ヴィシャール、ラジャセカラ ギリシュ、サイフ リンダ、ブラソバ アナスタシア
  • Organizer: 第67回日本ウイルス学会学術集会
• [Presentation] 単価ロタウイルスワクチン培養精製抗原を用いた妊婦血清中抗ロタウイルス抗体価の検討 ワクチン免疫原性に影響を与える母体由来因子の解明を目指して (2019)
  • Author(s): 高梨 さやか, 沖津 祥子, 柴村 美帆, 牛島 廣治
  • Organizer: 第60回日本臨床ウイルス学会
• [Presentation] Molecular Epidemiology of Gastroenteritis Viruses in Pediatric Patients in Japan (2019)
  • Author(s): Khamrin Pattara, 飯塚 愛恵, 沖津 祥子, 高梨 さやか, 早川 智, 牛島 廣治
  • Organizer: 第60回日本臨床ウイルス学会
• [Presentation] Determination of Effectiveness of Rotavirus Vaccine by Immunochromatography and Reverse Transcriptase Polymerase Chain Reaction (2019)
  • Author(s): Hoque Ariful, 飯塚(塩田) 愛恵, 小林 正明, 高梨 さやか, Khamrin Pattara, 沖津 祥子, 早川 智, 牛島 廣治
  • Organizer: 第60回日本臨床ウイルス学会
• [Presentation] 単価ロタウイルスワクチン培養精製抗原を用いた妊婦血清中抗ロタウイルス抗体価の検討 (2019)
  • Author(s): 高梨 さやか, 中村 佳恵, 水野 葉子, 名西 恵子, 星野 愛, 安戸 裕貴, 岡 明, 沖津 祥子, 牛島 廣治, 水口 雅
  • Organizer: 第122回日本小児科学会学術集会
• [Remarks] 東京大学大学院医学系研究科発達医科学 ホームページ
  • URL: http://www.development.m.u-tokyo.ac.jp/