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Transmission mechanisms of vector-borne pathogens by blood-sucking insects

Research Project

Project/Area Number 20H03155
Research Category

Grant-in-Aid for Scientific Research (B)

Allocation TypeSingle-year Grants
Section一般
Review Section Basic Section 42020:Veterinary medical science-related
Research InstitutionJichi Medical University

Principal Investigator

加藤 大智  自治医科大学, 医学部, 教授 (00346579)

Co-Investigator(Kenkyū-buntansha) 新井 明治  香川大学, 医学部, 准教授 (30294432)
水島 大貴  自治医科大学, 医学部, 助教 (50843455)
山本 大介  自治医科大学, 医学部, 講師 (90597189)
Project Period (FY) 2020-04-01 – 2024-03-31
Project Status Granted (Fiscal Year 2021)
Budget Amount *help
¥17,420,000 (Direct Cost: ¥13,400,000、Indirect Cost: ¥4,020,000)
Fiscal Year 2022: ¥5,460,000 (Direct Cost: ¥4,200,000、Indirect Cost: ¥1,260,000)
Fiscal Year 2021: ¥2,990,000 (Direct Cost: ¥2,300,000、Indirect Cost: ¥690,000)
Fiscal Year 2020: ¥3,640,000 (Direct Cost: ¥2,800,000、Indirect Cost: ¥840,000)
Keywords吸血昆虫 / 蚊 / サシチョウバエ / マラリア原虫 / リーシュマニア原虫 / 病原体媒介能 / 中腸 / 腸内細菌 / ハマダラカ / マラリア / リーシュマニア
Outline of Research at the Start

病原体媒介性吸血昆虫(ベクター)の体内では、どのような状況で病原体の発育や増殖が促進され、どのような状況では阻害されるのか、病原体媒介の成否に直結するこのイベントの分子機構は明らかではない。本研究では、抗生物質や希少糖の投与といった簡便な方法で病原体の発育・増殖能力を阻害(または促進)したベクターを用いて、ベクター内での病原体の発育や増殖の場となる「中腸」に発現する分子を比較解析し、病原体媒介能を規定するベクター中腸分子の解明を目指す。

Outline of Annual Research Achievements

病原体媒介性吸血昆虫(ベクター)の体内では、どのような状況で病原体の発育や増殖が促進され、どのような状況では阻害されるのか、病原体媒介の成否に直結するこのイベントの分子機構は明らかではない。本研究では、抗生物質や希少糖の投与といった簡便な方法で病原体の発育・増殖能力を攪乱したベクターを用いて、ベクター内での病原体の発育や増殖の場となる中腸に発現する分子を比較解析し、病原体媒介能を規定するベクター中腸分子の解明を目指す。本年度の研究実績の概要が次の通りである。1)ルシフェラーゼ導入原虫を用いてハマダラカに感染するマラリア原虫およびサシチョウバエに感染するリーシュマニア原虫の簡易定量法を確立した。2)吸血によって感染したハマダラカの体内でのマラリア原虫の発育・増殖に影響を及ぼす糖類をスクリーニングした。3)希少糖によるハマダラカ体内でのマラリア原虫の発育阻害がどのステージで起きているかについて培養条件下で検討した。4)希少糖を投与してマラリア原虫媒介能が低下したハマダラカと通常のフルクトースを投与したハマダラカの腸内細菌叢を比較解析した。5)エクアドルとペルーに分布するリーシュマニア原虫媒介能の異なる同種のサシチョウバエの腸内細菌叢の比較解析を行い、その成果を国際誌に発表した。6)同じエサを与えた異なるサシチョウバエ種の腸内細菌叢の解析を行った。7)異なるエサを与えた同種のサシチョウバエで、病原体媒介能が変化するのか検討した。

Current Status of Research Progress
Current Status of Research Progress

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

Reason

吸血によって感染したハマダラカの体内でのマラリア原虫の発育・増殖に影響を及ぼす糖類を探すことを目的とし、特徴の異なる糖類(単糖類、二糖類、多糖類、希少糖など)を16種類選定してスクリーニングしたところ、ある希少糖のみでマラリア原虫の発育阻害効果が見られた。この阻害機構を培養条件下で検討したところ、希少糖のマラリア原虫への直接作用ではないことが分かった。今後は蚊の中腸の環境を構成する分子に焦点を当て、マラリア原虫の発育阻害作用を検討したいと考えている。希少糖を投与してマラリア原虫媒介能が低下したハマダラカと通常のフルクトースを投与したハマダラカの腸内細菌叢を、比較解析したところ、希少糖投与群でいくつかの腸内細菌の増殖が確認された。サシチョウバエに関しては、エクアドルとペルーに分布するリーシュマニア原虫媒介能の異なる同種のサシチョウバエの腸内細菌叢を比較解析した。サシチョウバエの生息地域と腸内細菌叢の相関について明らかにすることができ、この成果を国際誌に発表した。またこれらのサシチョウバエの真菌の網羅的解析も行い、生息地による常在真菌の違いも明らかにできた。現在、同じエサを与えた異なるサシチョウバエ種の腸内細菌叢の解析を進めており、病原体媒介能の違いが、主にサシチョウバエの種によって規定されるのか、エサによる腸内細菌の違いに起因するものか、その一端を明らかにできると期待される。一方、異なるエサを与えた同種のサシチョウバエで、腸内細菌叢の攪乱により病原体媒介能が変化するのか検討したが、エサを変えると、サシチョウバエの成虫や発育が著しく阻害されることが分かった。世代を超えて同じエサで飼育されているサシチョウバエのコロニーでは腸内細菌叢に多様性がなくなり、他のエサへの短期間での適応が困難になっているのかもしれない。

Strategy for Future Research Activity

1. ハマダラカ中腸分子の探索:ハマダラカに抗生物質や希少糖を投与した時に中腸でどのような遺伝子が発現変動するのか、特に中腸の表面分子、原虫感染に影響を及ぼす免疫関連分子に注目して解析を行う。これにより、マラリア原虫の発育・増殖の阻害や促進に関連する中腸分子を探索する。
2. サシチョウバエ中腸分子の探索:サシチョウバエに抗生物質を投与した時に中腸でどのような遺伝子が発現変動するのか、特に中腸の表面分子、原虫感染に影響を及ぼす免疫関連分子に注目して解析を行う。
3. サシチョウバエに対する希少糖の効果:リーシュマニア原虫のサシチョウバエ内での発育・増殖も希少糖で阻害できるのか、その時にはどのような遺伝子が発現変動するのか解析を行う。

Report

(1 results)
  • 2020 Annual Research Report

Research Products

(17 results)

All 2021 2020

All Journal Article (11 results) (of which Int'l Joint Research: 9 results,  Peer Reviewed: 10 results,  Open Access: 4 results) Presentation (6 results) (of which Int'l Joint Research: 1 results)

  • [Journal Article] A prospective mechanism and source of cholesterol uptake by Plasmodium falciparum-infected erythrocytes co-cultured with HepG2 cells2021

    • Author(s)
      Eri H Hayakawa, Hirotomo Kato, Glenn A Nardone, Jiro Usukura
    • Journal Title

      Parasitology International

      Volume: 80 Pages: 102179-102179

    • DOI

      10.1016/j.parint.2020.102179

    • Related Report
      2020 Annual Research Report
    • Peer Reviewed / Int'l Joint Research
  • [Journal Article] First molecular identification of Leishmania major in Phlebotomus papatasi in an outbreak cutaneous leishmaniasis area in Iraq2021

    • Author(s)
      Al-Bajalan Mariwan M.M.、Niranji Sherko S.、Al-Jaf Sirwan M.、Kato Hirotomo
    • Journal Title

      Acta Tropica

      Volume: 215 Pages: 105807-105807

    • DOI

      10.1016/j.actatropica.2020.105807

    • Related Report
      2020 Annual Research Report
    • Peer Reviewed / Int'l Joint Research
  • [Journal Article] Prevalence of Genetically Complex Leishmania Strains With Hybrid and Mito-Nuclear Discordance2021

    • Author(s)
      Kato Hirotomo、Caceres Abraham G.、Gomez Eduardo A.、Tabbabi Ahmed、Mizushima Daiki、Yamamoto Daisuke S.、Hashiguchi Yoshihisa
    • Journal Title

      Frontiers in Cellular and Infection Microbiology

      Volume: 11 Pages: 625001-625001

    • DOI

      10.3389/fcimb.2021.625001

    • Related Report
      2020 Annual Research Report
    • Peer Reviewed / Open Access / Int'l Joint Research
  • [Journal Article] Salivary gland transcriptome of the Asiatic Triatoma rubrofasciata2020

    • Author(s)
      Mizushima Daiki、Tabbabi Ahmed、Yamamoto Daisuke S.、Kien Le Trung、Kato Hirotomo
    • Journal Title

      Acta Tropica

      Volume: 210 Pages: 105473-105473

    • DOI

      10.1016/j.actatropica.2020.105473

    • Related Report
      2020 Annual Research Report
    • Peer Reviewed / Int'l Joint Research
  • [Journal Article] Transcriptome data on salivary lipocalin family of the Asiatic Triatoma rubrofasciata2020

    • Author(s)
      Mizushima Daiki、Tabbabi Ahmed、Yamamoto Daisuke S.、Kien Le Trung、Kato Hirotomo
    • Journal Title

      Data in Brief

      Volume: 30 Pages: 105647-105647

    • DOI

      10.1016/j.dib.2020.105647

    • Related Report
      2020 Annual Research Report
    • Peer Reviewed / Open Access / Int'l Joint Research
  • [Journal Article] Case Report: Successful Treatment with Miltefosine of Severe New World Mucosal Leishmaniasis Caused by Leishmania guyanensis2020

    • Author(s)
      Calvopina Manuel、Jijon Sara、Serrano Esteban、Kato Hirotomo
    • Journal Title

      The American Journal of Tropical Medicine and Hygiene

      Volume: 103 Pages: 752-755

    • DOI

      10.4269/ajtmh.19-0867

    • Related Report
      2020 Annual Research Report
    • Peer Reviewed / Int'l Joint Research
  • [Journal Article] Nuclear and kinetoplast DNA analyses reveal genetically complex Leishmania strains with hybrid and mito-nuclear discordance in Peru2020

    • Author(s)
      Tabbabi Ahmed、Caceres Abraham G.、Bustamante Chauca T. Pershing、Seki Chisato、Choochartpong Yanisa、Mizushima Daiki、Yamamoto Daisuke S.、Hashiguchi Yoshihisa、Kato Hirotomo
    • Journal Title

      PLOS Neglected Tropical Diseases

      Volume: 14

    • DOI

      10.1371/journal.pntd.0008797

    • Related Report
      2020 Annual Research Report
    • Peer Reviewed / Open Access / Int'l Joint Research
  • [Journal Article] Leishmaniasis mucocutanea resistente al antimoniato de meglumina en pacientes pediatricas en Ecuador2020

    • Author(s)
      Aldaz Naranjo Maria Isabel、Rosero Carla、Romero Luz、Guevara Angel、Torres Margarita、Kato Hirotomo
    • Journal Title

      Piel

      Volume: 35 Pages: 626-626

    • DOI

      10.1016/j.piel.2020.01.008

    • Related Report
      2020 Annual Research Report
    • Peer Reviewed / Int'l Joint Research
  • [Journal Article] Diagnosis by molecular pathology of an early and atypical histoplasmosis lesion in the duodenum of an immunocompromised patient: A case report2020

    • Author(s)
      Sumiyoshi Sayoko、Tanaka Shinichi、Kato Hirotomo、Takagi Kohji、Minamisaka Takashi、Noguchi Akira、Nakajima Takahiko、Imura Johji
    • Journal Title

      Biomedical Reports

      Volume: 14 Pages: 1-1

    • DOI

      10.3892/br.2020.1382

    • Related Report
      2020 Annual Research Report
    • Peer Reviewed
  • [Journal Article] Comparative Analysis of Bacterial Communities in Lutzomyia ayacuchensis Populations with Different Vector Competence to Leishmania Parasites in Ecuador and Peru2020

    • Author(s)
      Tabbabi Ahmed、Watanabe Shinya、Mizushima Daiki、Caceres Abraham G.、Gomez Eduardo A、Yamamoto Daisuke S.、Cui Longzhu、Hashiguchi Yoshihisa、Kato Hirotomo
    • Journal Title

      Microorganisms

      Volume: 9 Pages: 68-68

    • DOI

      10.3390/microorganisms9010068

    • Related Report
      2020 Annual Research Report
    • Peer Reviewed / Open Access / Int'l Joint Research
  • [Journal Article] 新大陸のサシチョウバエについて2020

    • Author(s)
      加藤大智
    • Journal Title

      有害生物

      Volume: 17 Pages: 61-70

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      2020 Annual Research Report
  • [Presentation] アジアに分布する吸血性サシガメTriatoma rubrofasciataの唾液腺トランスクリプトーム解析2020

    • Author(s)
      加藤大智、水島大貴、Ahmed Tabbabi、山本大介、角田隆、Le Trung Kien
    • Organizer
      第72回 日本衛生動物学会
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      2020 Annual Research Report
  • [Presentation] ハマダラカにおける性分化遺伝子の制御を受ける中腸遺伝子の解析2020

    • Author(s)
      山本大介、炭谷めぐみ、加藤大智
    • Organizer
      第72回 日本衛生動物学会
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      2020 Annual Research Report
  • [Presentation] 赤内期熱帯熱マラリア原虫のコレステロールの取り込み機構と膜のリサイクリングについての解明2020

    • Author(s)
      早川枝李、加藤大智、Nardone Glenn、 臼倉治郎
    • Organizer
      第89回日本寄生虫学会大会
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      2020 Annual Research Report
  • [Presentation] リーシュマニア症診断のための高感度な赤血球凝集反応の開発2020

    • Author(s)
      伊藤 誠、Lalindi De Silva、Upeksha Rathnapala、Thishan C. Yahathugoda、高木秀和、長岡史晃、加藤大智
    • Organizer
      第89回日本寄生虫学会大会
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      2020 Annual Research Report
  • [Presentation] PCR-RFLP法を用いたエクアドルに分布するリーシュマニア原虫種の同定と、それによって明らかになった種間交雑株の分布2020

    • Author(s)
      加藤大智、Eduardo A. Gomez、関千里、Ahmed Tabbabi、山本大介、橋口義久
    • Organizer
      第89回日本寄生虫学会大会
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      2020 Annual Research Report
  • [Presentation] The diagnostic capabilities of an in-house ELISA method in the diagnosis of cutaneous leishmaniasis caused by Leishmania donovani in Hambantota district, Sri Lanka2020

    • Author(s)
      De Silva NL, De Silva VNH, Deerasinghe ATH, Kato H, Itoh M, Takagi H, Weerasooriya MV and Yahathugoda TC
    • Organizer
      ASTMH Annual Meeting
    • Related Report
      2020 Annual Research Report
    • Int'l Joint Research

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Published: 2020-04-28   Modified: 2022-04-19  

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