経口用乳酸菌オリゴDNA微粒子の最適化と腸管上皮を起点とする免疫制御機構の解明

• Project/Area Number: 20H03125
• Research Category: Grant-in-Aid for Scientific Research (B)
• Allocation Type: Single-year Grants
• Section: 一般
• Review Section: Basic Section 42010:Animal production science-related
• Research Institution: Shinshu University
• Principal Investigator: 下里 剛士 信州大学, 学術研究院農学系, 教授 (00467200)
• Co-Investigator(Kenkyū-buntansha): 佐藤 隆 信州大学, 先鋭領域融合研究群バイオメディカル研究所, 特任教授 (70510436) ; 重盛 駿 信州大学, 先鋭領域融合研究群バイオメディカル研究所, 助教(特定雇用) (90803487) ; 荻田 佑 信州大学, 学術研究院農学系, 助教 (50738010)
• Project Period (FY): 2020-04-01 – 2024-03-31
• Project Status: Granted (Fiscal Year 2021)
• Budget Amount: ¥17,680,000 (Direct Cost: ¥13,600,000、Indirect Cost: ¥4,080,000); Fiscal Year 2022: ¥4,160,000 (Direct Cost: ¥3,200,000、Indirect Cost: ¥960,000); Fiscal Year 2021: ¥3,250,000 (Direct Cost: ¥2,500,000、Indirect Cost: ¥750,000); Fiscal Year 2020: ¥6,630,000 (Direct Cost: ¥5,100,000、Indirect Cost: ¥1,530,000)
• Keywords: 乳酸菌 / オリゴDNA / 微粒子 / 腸管上皮 / 免疫 / 腸管 / 経口

Outline of Research at the Start

申請者は、優れた免疫機能を有する乳酸菌オリゴDNA（DNA短鎖）を有効成分とする、胃液に溶けず、腸まで届く経口用DNAナノカプセル（DNanocap）の開発に成功した。しかし、DNanocapを用いた経口投与と乳酸菌オリゴDNAを直接注射により投与した場合では、異なる免疫作用が発揮されることが明らかとなった。そこで本研究では、腸管上皮に送達されたオリゴDNAがもたらす免疫作用機序の解明を目指し、経口投与vs注射投与で免疫作用に違いが生じる現象についての調査を行う。

Outline of Annual Research Achievements

オリゴDNA（ODN）は、動物細胞に発現するToll様受容体9（TLR9）を介して多彩な免疫調節機能を発揮する。研究代表者らは、乳業用乳酸菌（Streptococcus thermophilus）から強力な免疫増強効果を発揮するCpG-ODN(MsST)を見出し、これまで多角的な調査を行ってきた。とくにODNを有効成分とする経口用DNA微粒子（ODNcap）の開発に成功したことから、この新素材を用いて腸管局所へ送達されたODNがもたらす全身免疫調節作用について解析を行った。MsSTを微粒子化したMsSTcapを用いた研究では、アトピー性皮膚炎モデルマウスに長期経口投与すると、皮膚炎症状が悪化したが、気管支喘息モデルマウスへの投与試験では、肺炎症の軽減効果が示された。そこで、MsSTの全身免疫系に及ぼす影響を詳しく調べるために、MsSTcapを健常なマウスに28日間連続的に経口投与し、脾臓における遺伝子発現を網羅的に解析を行った。その結果、好中球遊走因子の一つであるCXCL5の発現が顕著に増加し、IL22RA2の発現が強力に抑制されることを見出した。加えて、MsSTによるCXCL5誘導能について、細胞試験で詳細に解析した結果、0.03μMという極めて低濃度のMsSTが、CXCL5を強力に誘導することが明らかとなった。先行研究では、粒子化したMsSTcapを経口投与すると、腸管パイエル板におけるマクロファージに取り込まれ、腸管を介した全身免疫を活性化することが報告されている。今後は、ODNcapがもたらす腸管パイエル板を起点として誘導される免疫応答が、全身免疫系にどのように影響するのか、さらなる調査を進める。

Current Status of Research Progress

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

Reason

乳酸菌オリゴDNAがもたらす腸管を起点とした免疫パラメーターを網羅的に解析し、とくに顕著な変動を示す分子を絞り込んだ。今後は、これらの分子と先行研究で明らかとなった腸内細菌叢の変動を絡めた研究について、当初の計画通りに展開する。

Strategy for Future Research Activity

今後は計画に基づき、ODNcapが気管支喘息モデルマウスの肺組織に与える影響について調査を行う。腸管を起点とする腸肺相関について解析を進める。