ブタ由来イムノバイオティクスによるエピジェネティック修飾の家畜健全育成応用戦略

• 研究課題/領域番号: 18F18081
• 研究種目: 特別研究員奨励費
• 配分区分: 補助金
• 応募区分: 外国
• 研究分野: 動物生産科学
• 研究機関: 東北大学
• 研究代表者: 北澤 春樹 東北大学, 農学研究科, 教授 (10204885)
• 研究分担者: ISLAM MD. Aminul 東北大学, (連合)農学研究科(研究院), 外国人特別研究員
• 研究期間 (年度): 2018-10-12 – 2021-03-31
• 研究課題ステータス: 完了 (2020年度)
• 配分額: 2,300千円 (直接経費: 2,300千円); 2020年度: 800千円 (直接経費: 800千円); 2019年度: 1,000千円 (直接経費: 1,000千円); 2018年度: 500千円 (直接経費: 500千円)
• キーワード: イムノバイオティクス / イムノジェニクス / ブタ / 家畜 / エピジェネティック / 抗菌剤代替

研究実績の概要

近年、乳酸菌やビフィズス菌に代表されるプロバイオティクスの中でも、特に粘膜免疫調節機能性を発揮するイムノバイオティクスが注目され、家畜健全育成の飛躍的向上を目指した抗菌剤代替としての発展的利用性が期待されている。申請者らはこれまでに、抗菌剤代替としてのイムノバイオティクスの家畜対応型選抜・評価系の確立を手掛けてきた。また、外国人特別研究員は、家畜の生体防御免疫機能性におけるジェネティックおよびエピジェネティックな解析を進めてきた。そこで本研究では、それらの研究領域を発展的に融合させ、世界共通課題である薬剤のみに頼らない家畜健全育成技術の飛躍的向上から安全な畜産食品生産に貢献することを目標に、とりわけイムノバイオティクスによる粘膜免疫機構のエピジェネティック修飾に着目した新たな研究基盤を構築し、家畜対応型イムノバイオティクスの発展的利用性について追究する。本年度は、以下の通り、イムノバオティクスの有力候補菌株について、全ゲノム配列解析を行い、イムノバイオティクスによるエピジェネチィック修飾に係わるイムノジェニクス（イムノバイオティクスが有する活性因子）を解析し、その一端が明らかとなった。
１． イムノバイオティクスのゲノム配列解析とイムノジェニクス候補の選抜：イムノバオティクスの有力候補菌株について、全ゲノム配列解析を行い、比較・機能的ゲノミクス解析により、イムノジェニクス候補が選抜できた。２． イムノジェニクス候補因子のノックアウト株の作成と機能評価：１の候補因子についてイムノバイオティクス候補菌のノックアウト株を作成し、これまでに構築した評価方法を用いて野生株との比較による効果検証を推進した。３． インビボ試験による評価：イムノバイオティクス候補菌の一部の野外株について、ブタにおけるインビボ試験を行い、免疫賦活化効果をはじめとする有益性が認められた。

現在までの達成度 (段落)

令和2年度が最終年度であるため、記入しない。

今後の研究の推進方策

令和2年度が最終年度であるため、記入しない。

研究成果

• [国際共同研究] Bangladesh Agricultural University(バングラデシュ)
• [国際共同研究] CERELA-CONICET(アルゼンチン)
• [国際共同研究] University of Concepcion(チリ)
• [国際共同研究] CERELA-CONICET(アルゼンチン)
• [国際共同研究] University of Concepcion(チリ)
• [国際共同研究] CERELA-CONICET(アルゼンチン)
• [雑誌論文] Selection of Immunobiotic Ligilactobacillus salivarius Strains from the Intestinal Tract of Wakame-Fed Pigs: Functional and Genomic Studies (2020)
  • 著者名/発表者名: Binghui Zhou, Leonardo Albarracin, Yuhki Indo, Lorena Arce, Yuki Masumizu, Mikado Tomokiyo, Md. Aminul Islam, Valeria Garcia-Castillo, Wakako Ikeda-Ohtsubo, Tomonori Nochi, Hidetoshi Morita, Hideki Takahashi, Shoichiro Kurata, Julio Villena, Haruki Kitazawa
  • 雑誌名: Microorganisms 巻: 8 号: 11 ページ: 1659-1659
  • DOI: 10.3390/microorganisms8111659
  • 査読あり / オープンアクセス / 国際共著
• [雑誌論文] Functional and Genomic Characterization of Ligilactobacillus salivarius TUCO-L2 Isolated From Lama glama Milk: A Promising Immunobiotic Strain to Combat Infections (2020)
  • 著者名/発表者名: Quilodran-Vega Sandra、Albarracin Leonardo、Mansilla Flavia、Arce Lorena、Zhou Binghui、Islam Md Aminul、Tomokiyo Mikado、Al Kassaa Imad、Suda Yoshihito、Kitazawa Haruki、Villena Julio
  • 雑誌名: Frontiers in Microbiology 巻: 11
  • DOI: 10.3389/fmicb.2020.608752
  • 査読あり / オープンアクセス / 国際共著
• [雑誌論文] Draft Genome Sequence of Ligilactobacillus salivarius FFIG58, Isolated from the Intestinal Tract of Wakame-Fed Pig (2020)
  • 著者名/発表者名: Zhou Binghui、Albarracin Leonardo、Masumizu Yuki、Indo Yuhki、Islam M. Aminul、Garcia-Castillo Valeria、Ikeda-Ohtsubo Wakako、Suda Yoshihito、Aso Hisashi、Villena Julio、Kitazawa Haruki
  • 雑誌名: Microbiology Resource Announcements 巻: 9 号: 34
  • DOI: 10.1128/mra.00839-20
  • 査読あり / オープンアクセス / 国際共著
• [雑誌論文] Evaluation of the Immunomodulatory Ability of Lactic Acid Bacteria Isolated from Feedlot Cattle Against Mastitis Using a Bovine Mammary Epithelial Cells In Vitro Assay (2020)
  • 著者名/発表者名: Fukuyama Kohtaro、Islam Md. Aminul、Takagi Michihiro、Ikeda-Ohtsubo Wakako、Kurata Shoichiro、Aso Hisashi、Vignolo Graciela、Villena Julio、Kitazawa Haruki
  • 雑誌名: Pathogens 巻: 9 号: 5 ページ: 410-410
  • DOI: 10.3390/pathogens9050410
  • 査読あり / オープンアクセス / 国際共著
• [雑誌論文] Lipoteichoic acid is involved in the ability of the immunobiotic strain Lactobacillus plantarum CRL1506 to modulate the intestinal antiviral innate immunity triggered by TLR3 activation. (2020)
  • 著者名/発表者名: Hiroya Mizuno, Lorena Arce, Kae Tomotsune, Leonardo Albarracin, Ryutaro Funabashi, Daniela Vera, Md. Aminul Islam, Maria Guadalupe Vizoso-Pinto, Hideki Takahashi, Yasuko Sasaki, Haruki Kitazawa and Julio Villena
  • 雑誌名: Frontiers in Immunology 巻: 11 ページ: 571-571
  • DOI: 10.3389/fimmu.2020.00571
  • 査読あり / オープンアクセス / 国際共著
• [雑誌論文] The Exopolysaccharide of Lactobacillus fermentum UCO-979C Is Partially Involved in Its Immunomodulatory Effect and Its Ability to Improve the Resistance against Helicobacter pylori Infection (2020)
  • 著者名/発表者名: Garcia-Castillo, V., H. Kitazawa et al.
  • 雑誌名: Microorganisms 巻: 8:479 号: 4 ページ: 1-20
  • DOI: 10.3390/microorganisms8040479
  • 査読あり / オープンアクセス / 国際共著
• [雑誌論文] Efficient Selection of New Immunobiotic Strains With Antiviral Effects in Local and Distal Mucosal Sites by Using Porcine Intestinal Epitheliocytes (2020)
  • 著者名/発表者名: Leonardo, A., V. Garcia-Castillo, H. Kitazawa et al.
  • 雑誌名: Frontiers in Immunology 巻: 11:543 ページ: 1-16
  • DOI: 10.3389/fimmu.2020.00543
  • 査読あり / オープンアクセス / 国際共著
• [雑誌論文] In-Vitro Cell Culture for Efficient Assessment of Mycotoxin Exposure, Toxicity and Risk Mitigation (2020)
  • 著者名/発表者名: Xu, R., N. A. Karrow H. Kitazawa et al.
  • 雑誌名: Toxins 巻: 12:146 号: 3 ページ: 1-31
  • DOI: 10.3390/toxins12030146
  • 査読あり / オープンアクセス / 国際共著
• [雑誌論文] Immunomodulatory properties of bacterium-like particles obtained from immunobiotic lactobacilli: prospects for their use as mucosal adjuvants. (2020)
  • 著者名/発表者名: Raya F, Arce L, Salva S, Alvarez S, Takahashi H, Kitazawa H, Villena J, Vizoso-Pinto, MG
  • 雑誌名: Frontiers in Immunology 巻: 11 ページ: 1-13
  • DOI: 10.3389/fimmu.2020.00015
  • 査読あり / オープンアクセス / 国際共著
• [雑誌論文] Nasal priming with immunobiotic lactobacilli improves the adaptive immune response against influenza virus. (2020)
  • 著者名/発表者名: Raya F, Islam MA, Vizoso-Pinto MG, Takahashi H, Kitazawa H, Villena J
  • 雑誌名: International Immunopharmacology 巻: 78 ページ: 1-12
  • DOI: 10.1016/j.intimp.2019.106115
  • 査読あり / オープンアクセス / 国際共著
• [雑誌論文] Draft Genome Sequence of Lactobacillus plantarum CRL681, Isolated from Argentinean Artisanal Fermented Sausages (2019)
  • 著者名/発表者名: Fadda, S., J. Villena, L. Albarracin, L. Saavedra, Md. A. Islam, G. M. Vignolo, H. Kitazawa, E. M. Hebert
  • 雑誌名: Microbiol. Res. Announc. 巻: 8:15(e01629-18) 号: 15 ページ: 1-2
  • DOI: 10.1128/mra.01629-18
  • 査読あり / オープンアクセス / 国際共著
• [雑誌論文] Draft Genome Sequence of probiotic Lactobacillus brevis TUCO-5E isolated from porcine milk (2018)
  • 著者名/発表者名: Quilodran-Vega, S., L., Albarracin, E., Hebert, L. Saavedra, A. Fonseca, A. S. Burgos, H, Kitazawa, J. Villena
  • 雑誌名: Microbiol. Res. Announc, 巻: 7:19(e01239-18) 号: 19 ページ: 1-2
  • DOI: 10.1128/mra.01239-18
  • 査読あり / オープンアクセス / 国際共著
• [学会発表] Immunododulatory properties and the genomic studies of immunobiotics and immunosynbiotic characterization (2021)
  • 著者名/発表者名: 周 冰卉, 犬童 優樹, Leonardo Albarracin, 舛水 由季, Aminul Islam, 大坪 和香子, 麻生 久, Julio Villena, 北澤 春樹
  • 学会等名: 日本畜産学会第128回大会（九大、オンライン）
• [学会発表] Lactobacillus plantarum CRL1506における抗ウイルス性イムノジェニクスの解明 (2021)
  • 著者名/発表者名: 舟橋 龍太郎, 水野 滉也, 友常 加恵, 友清 帝, Md. Aminul Islam, Leonardo Albarracin, 大坪 和香子, 麻生 久, Julio Villena, 北澤 春樹
  • 学会等名: 日本畜産学会第128回大会（九大、オンライン）
• [学会発表] Selection of porcine immunobiotics with the ability to improve innate antiviral immunity in porcine intestinal epithelial cells (2019)
  • 著者名/発表者名: Indo, Y., Md. A. Islam, H. Kitazawa et al.
  • 学会等名: LXVII REUNION CIENTIFICA ANUAL de la Sociedad Argentina de Inmunologia
  • 国際学会
• [学会発表] Modulation of peptidoglycan recognition proteins-mediated porcine intestinal innate immunity by paraimmunobiotic bifidobacteria (2019)
  • 著者名/発表者名: Islam, Md. A., H. Iida, M. Tohno, H. Kitazawa et al.
  • 学会等名: LXVII REUNION CIENTIFICA ANUAL de la Sociedad Argentina de Inmunologia
  • 国際学会
• [学会発表] Anti-viral immunobiotics from porcine small intestine (2019)
  • 著者名/発表者名: Indo, Y., Md. A. Islam, H. Kitazawa et al.
  • 学会等名: 日本畜産学会第126回大会
• [学会発表] Immunobiotic Lactobacillus jensenii TL2937 Alleviates Dextran Sodium Sulfate-Induced Colitis in Mice (2019)
  • 著者名/発表者名: Islam, Md. A., V. Garcia-Castillo, N. Sato, H. Kitazawa et al.
  • 学会等名: FEMS2019
  • 国際学会
• [学会発表] Selection of wakame assimilative Lactobacilli and in vitro evaluation of their immunomodulatory potentials (2019)
  • 著者名/発表者名: Zhou, B, Y. Masumizu, H. Kitazawa et al.
  • 学会等名: FEMS2019
  • 国際学会
• [学会発表] Selection of wakame utilizing lactobacilli adhering to porcine intestinal mucin and epitheliocytes (2019)
  • 著者名/発表者名: Binghui Zhou, Yuki Masumizu, Yuhka Nakano, Yuhki Indo, Ryoya Komatsu, Md Aminul Islam, Wakako Ohtsubo, Yoshihito Suda, Keiichi Suzuki, Hisashi Aso, Haruki Kitazawa
  • 学会等名: 日本畜産学会第125回大会
• [学会発表] Construction of porcine immunobiotics library (2019)
  • 著者名/発表者名: Yuhka Nakano, Yuki Masumizu, Ryusuke Ohgi, Leonardo Albarracin, Wakako Ohtsubo, Md Aminul Islam, Yoshihito Suda, Julio Villena, Tomonori Nochi, Haruki Kitazawa
  • 学会等名: 日本畜産学会第125回大会
• [図書] Screening and characterization of immunobiotic lactic acid bacteria with porcine immunoassay systems. Lactic Acid Bacteria: Methods and Protocols (Ed. M. Kanauchi), pp 131-144, Meth. Mol. Biol (2018)
  • 著者名/発表者名: Castillo, VG., L. Albarracin, H. Kitazawa, J. Villena
  • 総ページ数: 194
  • 出版者: Humana Press, New York, NY
  • ISBN: 9781493989072
• [備考] 食と農免疫国際教育研究センター
  • URL: http://www.agri.tohoku.ac.jp/cfai/
• [備考] JSPS研究拠点形成事業先端拠点形成「食の安全性の飛躍的向上を目指した農免疫国際共同研究拠点形成」
  • URL: http://www.agri.tohoku.ac.jp/fain/index.html
• [備考] 研究室HP
  • URL: https://tohokuagri.wixsite.com/lapc
• [産業財産権] 抗ウイルス剤 (2020)
  • 発明者名: 北澤春樹ら
  • 権利者名: 北澤春樹ら
  • 産業財産権種類: 特許
  • 出願年月日: 2020