免疫応答を促進するミネラルの同定とその応用

• Project/Area Number: 20K11642
• Research Category: Grant-in-Aid for Scientific Research (C)
• Allocation Type: Multi-year Fund
• Section: 一般
• Review Section: Basic Section 59040:Nutrition science and health science-related
• Research Institution: Beppu University
• Principal Investigator: 仙波 和代 (後藤和代) 別府大学, 食物栄養科学部, 教授 (30381031)
• Co-Investigator(Kenkyū-buntansha): 陶山 明子 別府大学, 食物栄養科学部, 教授 (50721437)
• Project Period (FY): 2020-04-01 – 2025-03-31
• Project Status: Granted (Fiscal Year 2023)
• Budget Amount: ¥4,420,000 (Direct Cost: ¥3,400,000、Indirect Cost: ¥1,020,000); Fiscal Year 2023: ¥260,000 (Direct Cost: ¥200,000、Indirect Cost: ¥60,000); Fiscal Year 2022: ¥1,170,000 (Direct Cost: ¥900,000、Indirect Cost: ¥270,000); Fiscal Year 2021: ¥1,560,000 (Direct Cost: ¥1,200,000、Indirect Cost: ¥360,000); Fiscal Year 2020: ¥1,430,000 (Direct Cost: ¥1,100,000、Indirect Cost: ¥330,000)
• Keywords: 免疫 / 抗体 / リンパ球 / ミネラル / 樹状細胞

Outline of Research at the Start

アルミニウムや鉄等のミネラル複合物を細胞に添加すると、免疫系タンパク分子IRAK-4 の遺伝子発現が増加することを見出した。本研究では、免疫細胞に影響を与えるミネラルと、IRAK-4を発現誘導する投与方法を同定し、ミネラル刺激によるIRAK-4の発現増加が免疫力を向上させることを以下の方法で証明する。
①各種ミネラルで免疫細胞を刺激し、サイトカインや関連遺伝子を解析することで、免疫細胞に影響を与えるミネラルを同定する。
②マウスに①で同定したミネラルを種々の経路で投与し、IRAK-4を誘導することができる投与方法を決定する。
③IRAK-4誘導マウスが加齢による免疫低下を補完できるのか検討する。

Outline of Annual Research Achievements

前年度、種々の単一ミネラルを細胞に添加してもあまりサイトカインの上昇等が認められなかった。そこで以前反応の高かった硫黄に着目し、今年度は硫黄が入っている物質を中心にFACSにて解析を行った。使用した物質はカリウムミョウバン、アンモニウムミョウバン、有機硫黄（MSM）、メチオニン、システイン、カリウム、アルミニウムである。鉱物は水では溶解できないが、マクロファージはビーズ等を貪食するため、微細に粉砕し固形のまま実験には使用した。カリウムとアルミニウムはミョウバンに含有している物質であるため、コントロールとして使用した。
マウス肺胞マクロファージを培養し、上述した物質を細胞培養液に添加し、48時間後に細胞を取り出した。取り出した細胞を洗浄し、IntraPrepを用いて細胞内の免疫タンパク質の解析をFACSにて行った。TNF,IFN,IL-1のにおいてコントロールと比較し、顕著な差は認められなかった。

Current Status of Research Progress

4: Progress in research has been delayed.

Reason

本研究をスタートさせたのがコロナ感染症の最初の時期で、その後すぐに海外試薬の高騰、物流低下、他の業務の膨大化が生じ、それらが研究遅延の一番大きな原因となっている。また同時期に学内の役職に就いたため、研究時間が減少してしまったのも研究遅延の理由である。
現在は少しずつ元の研究体制に戻りつつあるが、使用予定であった樹状細胞（ATCC）の値段が４倍以上に上がったため継続購入が困難となった。樹状細胞は温度や環境によって非常に分化しやすいため、これまでも数継代までしか保存せず、定期的に購入をしていた。しかしながら価格が高騰したため新たな購入が3年前から難しい状況となっている。当初予定し、申請書に記載した樹状細胞を用いた実験は継続できなくなっている。
現在は代替として株化マクロファージを用いて実験を行っているが、樹状細胞とは少し異なる結果となっている。研究期間を延長させて頂いたが、少し方向性を見直しつつ研究を推進する。

Strategy for Future Research Activity

①進捗状況でも記載した通り、予備実験では樹状細胞を使用していたが、細胞価格の高騰のため樹状細胞（分化するので定期的に買い替えが必要）が購入ができなくなったので、IRAK4の解析は別の解析で代替する。
②マクロファージでは、樹状細胞とは異なる反応性を示すことから、解析方法を変更する。具体的には、これまでは予備実験を参考にいくつかのサイトカインに限定して解析を行っていたが、表面抗原やアレイの網羅的解析を行う。
③①②で結果を得られた場合に動物実験に移行する。

Research Products

• [Journal Article] Tectonic and geological setting influence hot spring microbiology (2023)
  • Author(s): Colman Daniel R.、Veach Allison、Stefnsson Andri、Wurch Louie、Belisle B. Shafer、Podar Peter T.、Yang Zamin、Klingeman Dawn、Senba Kazuyo、Murakami Katsuhiko S.、Kristj?nsson Jakob K.、Bj?rnsd?ttir Sn?d?s H.、Boyd Eric S.、Podar Mircea
  • Journal Title: Environmental Microbiology Volume: 25 Issue: 11 Pages: 2481-2497
  • DOI: 10.1111/1462-2920.16472
  • Peer Reviewed / Int'l Joint Research