バクテリオファージを用いた追撃型抗菌治療法の開発

• 研究課題/領域番号: 18K15149
• 研究種目: 若手研究
• 配分区分: 基金
• 審査区分: 小区分49050:細菌学関連
• 研究機関: 自治医科大学
• 研究代表者: 氣駕 恒太朗 自治医科大学, 医学部, 講師 (90738246)
• 研究期間 (年度): 2018-04-01 – 2020-03-31
• 研究課題ステータス: 完了 (2019年度)
• 配分額: 4,160千円 (直接経費: 3,200千円、間接経費: 960千円); 2019年度: 2,080千円 (直接経費: 1,600千円、間接経費: 480千円); 2018年度: 2,080千円 (直接経費: 1,600千円、間接経費: 480千円)
• キーワード: バクテリオファージ / 抗菌治療 / ファージ療法 / CRISPR-Cas / 薬剤耐性菌 / 細菌 / 免疫 / 遺伝子工学

研究成果の概要

薬剤耐性菌は世界規模で蔓延し、人類の健康を脅かしている。しかし、抗菌薬の開発は行き詰まっているため、これまでとは異なるアプローチで抗菌剤を開発する必要が出てきた。そこで我々はバクテリオファージ（ファージ）という細菌に感染するウイルスに着目した。ファージが宿主細菌へDNAを注入できることを利用し、CRISPR-Cas13という抗菌作用を持つ物質を菌体内に入れることに成功した。CRISPR-Cas13を搭載したファージは、大腸菌を感染させたハチノスツヅリガの幼虫の致死率を有意に改善した。今後、Cas13搭載ファージを新規抗菌薬の候補として開発を進めていく。

研究成果の学術的意義や社会的意義

抗菌薬が効かない薬剤耐性菌は世界規模で広がり、既存の抗菌薬で対処することが難しくなってきた。すでに欧米では、バクテリオファージ（ファージ）という細菌に感染するウイルスを利用した抗菌治療が進められている。本研究では、ファージを遺伝子改変することで、より効果的な抗菌治療を目指した。実際に我々は、抗菌性の遺伝子をファージに搭載することで、狙った細菌を殺菌することに成功した。この抗菌ファージは既存の抗菌薬とは殺菌機構が異なるため、薬剤耐性菌にも効果があることがわかった。

研究成果

• [雑誌論文] Development of CRISPR-Cas13a-based antimicrobials capable of sequence-specific killing of target bacteria (2020)
  • 著者名/発表者名: Kotaro Kiga、Xin-Ee Tan、Rodrigo Ibarra-Chavez、Shinya Watanabe、Yoshifumi Aiba、Yusuke Sato’o、Feng-Yu Li、Teppei Sasahara、Bintao Cui、Moriyuki Kawauchi、Tanit Boonsiri、Kanate Thitiananpakorn、Yusuke Taki、Aa Haeruman Azam、Masato Suzuki、Jose R Penades、Longzhu Cui
  • 雑誌名: Nature Communications 巻: -
  • 査読あり / オープンアクセス / 国際共著
• [雑誌論文] Mutational diversity in mutY deficient Helicobacter pylori and its effect on adaptation to the gastric environment. (2020)
  • 著者名/発表者名: Kinoshita-Daitoku R, Kiga K, Sanada T, Ogura Y, Bo Z, Iida T, Yokomori R, Kuroda E, Tanaka M, Sood A, Suzuki T, Nakai K, Hayashi T, Mimuro H.
  • 雑誌名: Biochemical and Biophysical Research Communications 巻: 525 号: 3 ページ: 806-811
  • DOI: 10.1016/j.bbrc.2020.02.087
  • 査読あり / 国際共著
• [雑誌論文] Complete Genome Sequence of Helicobacter pylori Strain ATCC 43504, a Type Strain That Can Infect Gerbils (2020)
  • 著者名/発表者名: Kinoshita-Daitoku Ryo、Ogura Yoshitoshi、Kiga Kotaro、Maruyama Fumito、Kondo Tomoyo、Nakagawa Ichiro、Hayashi Tetsuya、Mimuro Hitomi
  • 雑誌名: Microbiology Resource Announcements 巻: 9 号: 18
  • DOI: 10.1128/mra.00105-20
  • 査読あり / オープンアクセス
• [雑誌論文] Group A Streptococcus establishes pharynx infection by degrading the deoxyribonucleic acid of neutrophil extracellular traps. (2020)
  • 著者名/発表者名: Tanaka M, Kinoshita-Daitoku R, Kiga K, Sanada T, Zhu B, Okano T, Aikawa C, Iida T, Ogura Y, Hayashi T, Okubo K, Kurosawa M, Hirahashi J, Suzuki T, Nakagawa I, Nangaku M, Mimuro H.
  • 雑誌名: Scientific Reports 巻: 10 号: 1 ページ: 3251-3251
  • DOI: 10.1038/s41598-020-60306-w
  • 査読あり / オープンアクセス / 国際共著
• [雑誌論文] Helicobacter small RNA regulates host adaptation and carcinogenesis. (2020)
  • 著者名/発表者名: Kinoshita-Daitoku R、Kiga K、Otsubo R、Ogura Y、Sanada T、Bo Z、Phuoc TV、Okano T、Iida T、Yokomori R、Kuroda E、Hirukawa S、Tanaka M、Sood A、Subsomwong P、Ashida H、Binh TT、Nguyen LT、Van KV、Dung Ho DQ ... [Show all 25] ... Mimuro H
  • 雑誌名: BioRxiv 巻: -
  • 国際共著
• [雑誌論文] Composition and Diversity of CRISPR-Cas13a Systems in the Genus Leptotrichia (2019)
  • 著者名/発表者名: Watanabe Shinya、Cui Bintao、Kiga Kotaro、Aiba Yoshifumi、Tan Xin-Ee、Sato’o Yusuke、Kawauchi Moriyuki、Boonsiri Tanit、Thitiananpakorn Kanate、Taki Yusuke、Li Fen-Yu、Azam Aa Haeruman、Nakada Yumi、Sasahara Teppei、Cui Longzhu
  • 雑誌名: Frontiers in Microbiology 巻: 10 ページ: 2838-2838
  • DOI: 10.3389/fmicb.2019.02838
  • 査読あり / オープンアクセス
• [雑誌論文] Complete Genome Sequence of the Methicillin-Resistant Staphylococcus aureus Strain JMUB3031, Isolated from a Patient with Fatal Community-Acquired Pneumonia (2019)
  • 著者名/発表者名: Bintao Cui, Shinya Watanabe, Yusuke Sato’o, Fumiya Nihashi, Yoshifumi Aiba, Kotaro Kiga, Teppei Sasahara, Xin-Ee Tan, Moriyuki Kawauchi, Tanit Boonsiri, Kanate Thitiananpakorn, Yusuke Taki, Feng-Yu Li, Shiro Imokawa, Longzhu Cui
  • 雑誌名: Microbiology Resource Announcements 巻: 8 号: 4 ページ: 1-2
  • DOI: 10.1128/mra.01652-18
  • 査読あり / オープンアクセス
• [学会発表] 遺伝子標的型ファージ製剤の開発 (2020)
  • 著者名/発表者名: 氣駕 恒太朗, 崔 龍洙
  • 学会等名: 第93回 日本細菌学会総会
• [学会発表] 薬剤耐性菌を選択的に殺菌するファージ製剤の開発 (2019)
  • 著者名/発表者名: 氣駕 恒太朗
  • 学会等名: 第102回 日本細菌学会関東支部総会
  • 招待講演
• [学会発表] ファージを利用した遺伝子標的型殺菌剤の開発 (2019)
  • 著者名/発表者名: 氣駕 恒太朗
  • 学会等名: 日本細菌学会関東支部インターラボセミナー
  • 招待講演
• [学会発表] Developing bacteriophage-based antimicrobials for killing antimicrobial-resistant bacteria. (2019)
  • 著者名/発表者名: Kotaro Kiga, XinEe Tan, Rodrigo Ibarra-Chavez, Jose R Penades, Longzhu Cui
  • 学会等名: Oxford phage 2019
  • 国際学会
• [学会発表] 狙った細菌を選択的に殺菌する殺菌技術の開発 (2019)
  • 著者名/発表者名: 氣駕 恒太朗, 李 峰宇, XinEe Tan, 佐藤 祐介, 渡邊 真弥, 相羽 由詞, Rodrigo Ibarra-Chavez, Jose R Penades, 鈴木 仁人, 崔 龍洙
  • 学会等名: 第92回 日本細菌学会総会
• [図書] Precision Medicine (2019)
  • 著者名/発表者名: 氣駕恒太朗、崔龍洙
  • 総ページ数: 5
  • 出版者: 北隆館
• [備考] 自治医科大学医学部 感染・免疫学講座 細菌学部門 ホームページ
  • URL: http://www.jichi.ac.jp/bacteriology/