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ロイコトキシン―受容体相互作用に関する分子基盤の解明と新規歯周炎ワクチンの開発

Research Project

Project/Area Number 18H02974
Research Category

Grant-in-Aid for Scientific Research (B)

Allocation TypeSingle-year Grants
Section一般
Review Section Basic Section 57020:Oral pathobiological science-related
Research InstitutionMatsumoto Dental University

Principal Investigator

吉田 明弘  松本歯科大学, 歯学部, 教授 (20364151)

Co-Investigator(Kenkyū-buntansha) 阪本 泰光  岩手医科大学, 薬学部, 准教授 (00349036)
吉成 伸夫  松本歯科大学, 歯学部, 教授 (20231699)
三好 智博  松本歯科大学, 歯学部, 講師 (60534550)
宇田川 信之  松本歯科大学, 歯学部, 教授 (70245801)
高橋 晋平  松本歯科大学, 歯学部, 助手 (20805014)
Project Period (FY) 2018-04-01 – 2021-03-31
Project Status Granted (Fiscal Year 2020)
Budget Amount *help
¥17,290,000 (Direct Cost: ¥13,300,000、Indirect Cost: ¥3,990,000)
Fiscal Year 2020: ¥4,550,000 (Direct Cost: ¥3,500,000、Indirect Cost: ¥1,050,000)
Fiscal Year 2019: ¥5,330,000 (Direct Cost: ¥4,100,000、Indirect Cost: ¥1,230,000)
Fiscal Year 2018: ¥7,410,000 (Direct Cost: ¥5,700,000、Indirect Cost: ¥1,710,000)
Keywordsロイコトキシン / LFA-1 / 侵襲性歯周炎 / ワクチン / A. actinomycetemcomitans
Outline of Annual Research Achievements

侵襲性歯周炎の原因菌であるAggregatibacter actinomycetemcomitansが産生する外毒素ロイコトキシン(LtxA)は侵襲性歯周炎の発症に関与する。本研究では、LtxAのCD14陽性細胞上の受容体LFA-1との結合部位を正確に決定し、LtxAの結合部位に対する中和抗体を誘導するワクチンの作成を目的とする。本ワクチンは外毒素を標的としているので、従来の歯周病ワクチンの問題点であるバイオフィルムによる抗体の送達阻害の影響も受けない。本ワクチンにより誘導された抗体がLtxAとCD14陽性細胞の結合を阻害することにより、侵襲性歯周炎における組織傷害を防ぐことが期待できる。
本研究においては、LtxAがCD14陽性細胞上に発現するLFA-1と結合することが明らかになっているので、LtxAのコンポーネントワクチンによる中和抗体の誘導を目標にワクチンのデザインを行う。
LtxA結合領域を含むタンパク質断片とレンチウイルス発現ベクターを用いて培養細胞に発現させたリコンビナントCD11a, CD18分子の結合を解析した。LtxAの結合領域と推定されるリピート領域と培養細胞に発現させたリコンビナントCD11a, CD18分子の結合の解析を試みたが、CD18分子が細胞表面への発現がみられず、解析不能であった。そこで、精製CD11a, CD18分子とLtxAとの結合について表面プラズモン共鳴分析装置Biacoreを用いて解析したところ、CD11a, CD18各分子とはそれぞれ結合が見られなかった。そこで、CD11a, CD18を混在させた状態で結合を解析したところ、LtxAとの結合が確認された。このことから、LtxAが結合する受容体形成において、CD11a, CD18の両者によって形成される受容体配列が重要であることが明らかになった。

Current Status of Research Progress
Current Status of Research Progress

3: Progress in research has been slightly delayed.

Reason

LtxAを標的としたワクチン開発にあたり、①免疫源の選択、②モデル動物の作成、③アジュバントの選択、④投与方法および誘導抗体の選択、の4つのポイントに分けて研究を進めた。
当初予定していたLtxAタンパク質の結晶化をJAXAの協力の下に行ったが、成功しなかった。LtxAは1056アミノ残基からなる分子量116 kDaの巨大分子であり、タンパク質全体を結晶化するのが難しいため、更に結合領域と推定されるリピート領域のみの組換えタンパク質の作製を試みたが、成功しなかった。そこで、LtxAは分割せず、LtxAとレンチウイルス発現ベクターを用いて培養細胞に発現させたリコンビナントCD11a, CD18分子の結合を解析した。LtxAの結合領域と推定されるリピート領域と培養細胞に発現させたリコンビナントCD11a, CD18分子の結合の解析を試みたが、CD18分子が細胞表面への発現がみられず、解析不能であった。そこで、精製CD11a, CD18分子とLtxAとの結合について表面プラズモン共鳴分析装置Biacoreを用いて解析したところ、CD11a, CD18各分子とはそれぞれ結合が見られなかった。そこで、CD11a, CD18を混在させた状態で結合を解析したところ、LtxAとの結合が確認された。このことから、LtxAが結合する受容体形成において、CD11a, CD18の両者によって形成される受容体配列が重要であることが明らかになった。本結果は申請者らが初めて発見したもので、本結果の発見によりワクチン作製の戦略も大きく変わってくることから、ワクチン開発の上で非常に重要な知見である。

Strategy for Future Research Activity

これまでの研究から、LtxAのLFA-1(CD11a, CD18のヘテロダイマー)への結合にはCD11a, CD18の両者が必要であり、これらのネイティブな立体構造により形成される受容体配列が必須であることが明らかになった。今後、LtxAの阻害タンパク質を作製し、LtxAのLFA-1への阻害効果をBiacoreを用いた解析を行うことにより、LtxAのLFA-1への正確な結合領域を推定する。さらに、推定される結合領域について、LtxAの阻害ペプチド質を作製し、LtxAのLFA-1(CD11a, CD18のヘテロダイマー)への阻害効果についてBiacoreを用いて同様に解析することによりLtxAのLFA-1への結合領域を解明する。阻害を誘導できるペプチドがLtxAのコンポーネントワクチンになる。
次に、得られたワクチンをウサギに接種し、得られた血清抗体を用いてLtxAのLFA-1への結合阻害効果を検証し、本ペプチドのワクチンとしての有用性を検証する。

Report

(1 results)
  • 2018 Annual Research Report

Research Products

(17 results)

All 2019

All Journal Article (3 results) (of which Int'l Joint Research: 1 results,  Peer Reviewed: 3 results,  Open Access: 2 results) Presentation (13 results) (of which Invited: 1 results) Book (1 results)

  • [Journal Article] Aggregatibacter actinomycetemcomitans induces detachment and death of human gingival epithelial cells and fibroblasts via elastase release following leukotoxin‐dependent neutrophil lysis2019

    • Author(s)
      Hiyoshi Takumi、Domon Hisanori、Maekawa Tomoki、Nagai Kosuke、Tamura Hikaru、Takahashi Naoki、Yonezawa Daisuke、Miyoshi Tomohiro、Yoshida Akihiro、Tabeta Koichi、Terao Yutaka
    • Journal Title

      Microbiol Immunol.

      Volume: 63 Pages: 100-110

    • DOI

      10.1111/1348-0421.12672

    • NAID

      40021899825

    • Related Report
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    • Peer Reviewed / Open Access / Int'l Joint Research
  • [Journal Article] Effect of tablets containing lactoferrin and lactoperoxidase on gingival health in adults: A randomized, double-blind, placebo-controlled clinical trial.2019

    • Author(s)
      Nakano M, Yoshida A, Wakabayashi H, Tanaka M, Yamauchi K, Abe F, Masuda Y.
    • Journal Title

      J Periodontal Res.

      Volume: 54 Pages: 702-708

    • DOI

      10.1111/jre.12679

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    • Peer Reviewed / Open Access
  • [Journal Article] 口腔細菌叢とう蝕の関係 基礎編2019

    • Author(s)
      吉田明弘
    • Journal Title

      小児歯科臨床

      Volume: 24 Pages: 18-24

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    • Peer Reviewed
  • [Presentation] Hemolytic Gemella is Associated with Suppression of Periodontal Disease2019

    • Author(s)
      Tomohiro Miyoshi, Satoshi Nakata, Shogo Oge, Yuji Ueno, Hidehiko Ukita, Reiko Kousaka, Nobuo Yoshinari, Akihiro Yoshida
    • Organizer
      第92回日本細菌学会総会
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  • [Presentation] Gemellaの口腔内における役割2019

    • Author(s)
      三好智博、中田智是、大毛将吾、植野裕司、浮田英彦、高坂怜子、吉成伸夫、吉田明弘
    • Organizer
      第51回レンサ球菌研究会
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    • Author(s)
      三浦佑樹、中田智是、大毛翔吾、植野裕司、浮田英彦、高坂怜子、町野惇、三好智博、吉成伸夫、吉田明弘
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      第88回松本歯科大学学会
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      出分菜々衣,石岡康明,田口 明,内田啓一,吉田明弘,吉成伸夫
    • Organizer
      第35回歯科医学を中心とした総合的な研究を推進する集い
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    • Invited
  • [Presentation] 溶血性Gemellaが歯周病細菌Porphyromonas gingivalisに与える影響2019

    • Author(s)
      三浦佑樹、中田智是、大毛翔吾、植野裕司、浮田英彦、高坂怜子、町野惇、三好智博、吉成伸夫、吉田明弘
    • Organizer
      第102回日本細菌学会関東支部総会
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  • [Presentation] 経管栄養患者における剥離上皮膜と口腔細菌叢―次世代シークエンスによる解析―2019

    • Author(s)
      朝比奈滉直、秋枝俊江、宮原康太、谷口 誠、松村浩平、吉田明弘、小笠原正
    • Organizer
      第102回日本細菌学会関東支部総会
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  • [Presentation] 経管栄養患者と経口摂取者の口腔・咽頭細菌叢の検索―次世代シークエンスによる解析―2019

    • Author(s)
      秋枝俊江、朝比奈滉直、吉田明弘、小笠原正
    • Organizer
      第102回日本細菌学会関東支部総会
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  • [Presentation] パキスタンにおける低体重児出産と妊婦口内細菌叢2019

    • Author(s)
      池上昭彦、ファトミ・ザファー、吉田明弘、香山不二雄
    • Organizer
      第102回日本細菌学会関東支部総会
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  • [Presentation] Porphyromonas gingivalisのメチオニン-γ-リアーゼはL-システインを基質とした硫化水素産生酵素の1つであり、同細菌が産生する硫化水素はマウスの膿瘍形成を促進する2019

    • Author(s)
      中村 卓、塩屋幸樹、平岡行博、谷口奈央、吉成伸夫、安細敏弘、吉田明弘
    • Organizer
      第102回日本細菌学会関東支部総会
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  • [Presentation] 口腔内における溶血性Gemellaと歯周病細菌P. gingivalisの関連性2019

    • Author(s)
      三好智博、吉成伸夫、吉田明弘
    • Organizer
      第61回歯科基礎医学会学術大会
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  • [Presentation] 歯槽骨吸収と総頚動脈分岐部石灰化との関連について2019

    • Author(s)
      出分菜々衣,石岡康明,田口 明,吉田明弘,吉成伸夫
    • Organizer
      第62回秋季日本歯周病学会学術大会
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  • [Presentation] 経管栄養患者における剥離上皮膜と口腔細菌叢―次世代シークエンスによる解析―2019

    • Author(s)
      朝比奈滉直、秋枝俊江、宮原康太、谷口 誠、松村浩平、吉田明弘、小笠原正
    • Organizer
      第3回オーラルサイエンス研究会
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      2018 Annual Research Report
  • [Presentation] CT画像診断による頚動脈石灰化と歯周病の関連性についての臨床的研究2019

    • Author(s)
      出分菜々衣,石岡康明,田口 明,内田啓一,吉田明弘,吉成伸夫
    • Organizer
      第14回日本歯周病学会中部地区大学・日本臨床歯周病学会中部支部合同研究会
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      2018 Annual Research Report
  • [Book] ラクトフェリン20192019

    • Author(s)
      吉田明弘、中野 学、若林裕之、山内恒治、阿部文明、増田裕次
    • Total Pages
      132
    • Publisher
      アイ・ケイ・コーポレーション
    • Related Report
      2018 Annual Research Report

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Published: 2018-04-23   Modified: 2021-01-27  

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