血清型による侵襲性肺炎球菌感染症の発症機序に関する研究

• 研究課題/領域番号: 21K08503
• 研究種目: 基盤研究(C)
• 配分区分: 基金
• 応募区分: 一般
• 審査区分: 小区分54030:感染症内科学関連
• 研究機関: 富山県衛生研究所
• 研究代表者: 大石 和徳 富山県衛生研究所, その他部局等, 所長 (80160414)
• 研究分担者: 金谷 潤一 富山県衛生研究所, 細菌部, 主任研究員 (80463131) ; 磯部 順子 富山県衛生研究所, 細菌部, 上席専門員 (10421893) ; 安居 輝人 国立研究開発法人医薬基盤・健康・栄養研究所, 医薬基盤研究所 感染症制御プロジェクト, プロジェクトリーダー (60283074)
• 研究期間 (年度): 2021-04-01 – 2024-03-31
• 研究課題ステータス: 完了 (2023年度)
• 配分額: 4,160千円 (直接経費: 3,200千円、間接経費: 960千円); 2023年度: 1,040千円 (直接経費: 800千円、間接経費: 240千円); 2022年度: 1,560千円 (直接経費: 1,200千円、間接経費: 360千円); 2021年度: 1,560千円 (直接経費: 1,200千円、間接経費: 360千円)
• キーワード: 肺炎球菌 / 血清型 / 侵襲性ポテンシャル / ヒト微小脳血管内皮細胞 / 細胞間移動能 / 血液脳関門バリア / 髄膜炎 / 細胞内侵入能 / 髄膜炎発症 / RNA seq解析 / 莢膜 / 脳微小血管内皮細胞 / 経細胞間移動 / 経細胞侵入 / 菌細胞間移動 / トランスクリプトーム / 侵襲性肺炎球菌感染症 / 経細胞間移動能 / トランスクリプトーム解析 / プロテオーム解析

研究開始時の研究の概要

本研究では菌の血清型によって侵襲性及び病型の違いが生じる機序を、異なる血清型の菌と生体内関門細胞（①ヒト鼻腔上皮、②ヒト血管内皮、③ヒト脳微小血管内皮）のin vitroにおける経細胞間移動能を解析することにより明らかにする。さらに、菌が①～③の生体内関門を通過する際に発現する細胞のトランスクリプトーム及びプロテオーム解析を行うことで、肺炎球菌の侵襲性に関与する膜蛋白質分子を同定する。

研究成果の概要

我々は血液脳関門バリアのモデルとして、ヒト微小脳血管内皮細胞(TY09)を培養したトランスウエルチャンバーを用いて、肺炎球菌血清型による侵襲性の違いについて検討した。血清型23Ａ(0.38)のBacterial transcytosis（BT:％）は、血清型3(0.03)や血清型12F(0.14)と比べ有意に高かった。また、血清型10A（0.31）のBT(%)も血清型3より有意に高かった。これらの結果から、血清型により血液脳関門バリアの通過能が異なり、特に血清型23A, 10Aは細胞間移動能が高く、血液脳関門バリアを通過して髄膜炎を発症しやすいことが示唆された。

研究成果の学術的意義や社会的意義

肺炎球菌血清型による侵襲性ポテンシャルに違いあることは知られているが、この所見に関する菌側の科学的知見はほとんど無い。本研究で示した血清型10A, 23Aがヒト微小脳血管内皮細胞の細胞間移動能が高い所見は、これらの血清型が成人で髄膜炎を発症しやすい疫学所見を支持しており学術的意義、また社会的意義がある。

研究成果

• [雑誌論文] Pneumococcal meningitis in adults in 2014-2018 after introduction of pediatric 13-valent pneumococcal conjugate vaccine in Japan. (2022)
  • 著者名/発表者名: Chang B, Tamura K, Fujikura H, Watanabe H, Tanabe Y, Kuronuma K, Fujita J, Oshima K, Maruyama T, Abe S, Kasahara K, Nishi J, Kubota T, Kinjo Y, Serizawa Y, Shimbashi R, Fukusumi M, Shimada T, Sunagawa T, Suzuki M, Oishi K; Adult IPD Study Group.
  • 雑誌名: Sci Rep. 巻: 12 号: 1 ページ: 3066-3066
  • DOI: 10.1038/s41598-022-06950-w
  • 査読あり / オープンアクセス
• [雑誌論文] Dynamic changes in clinical characteristics and serotype distribution of invasive pneumococcal disease among adults in Japan after introduction of the pediatric 13-valent pneumococcal conjugate vaccine in 2013-2019． (2022)
  • 著者名/発表者名: Tamura K, Chang B, Shimbashi R, Watanabe H, Tanabe Y, Kuronuma K, Oshima K, Maruyama T, Fujita J, Abe S, Kasahara K, Nishi J, Kubota T, Kinjo Y, Fujikura H, Fukusumi M, Shimada T, Sunagawa T, Suzuki M, Yamamoto Y, Oishi K.
  • 雑誌名: Vaccine 巻: 40 号: 24 ページ: 3338-3344
  • DOI: 10.1016/j.vaccine.2022.04.062
  • 査読あり / オープンアクセス
• [学会発表] ワークショップ１．進化する肺炎球菌：診断、病原性、次世代ワクチン.肺炎球菌の経細胞間移動能および細胞間侵入能の評価． (2023)
  • 著者名/発表者名: 金谷潤一、前西絵美、田村恒介、磯部順子、大石和徳.
  • 学会等名: 第96回日本細菌学会（姫路市）
• [学会発表] Increased transcytosis of Streptococcus pneumoniae serotypes 10A and 23A across human brain microvascular endothelial cells: a possible implication of developing bacterial meningitis. (2023)
  • 著者名/発表者名: Jun-ichi Kanatani, Emi Maenishi, Kaho Ikeda, Keiko Kimata, Kazuki Saito, Junko Isobe, Kazunori Oishi.
  • 学会等名: The fourth Asian Pneumococcal Symposium (Seoul, South Korea).
  • 国際学会
• [学会発表] 進化する肺炎球菌：診断、病原性、次世代ワクチン.肺炎球菌の経細胞間移動能および細胞間侵入能の評価． (2023)
  • 著者名/発表者名: 金谷潤一、前西絵美、田村恒介、磯部純子、大石和徳.
  • 学会等名: 第96回日本細菌学会
• [学会発表] Bacterial transcytosis of Streptococcus pneumoniae across the host cells: an in vitro model for analysis of invasive potential (2021)
  • 著者名/発表者名: Jun-ichi Kanatani, Emi Maenishi, Junko Isobe, Kazunori Oishi.
  • 学会等名: The 3rd Asian Pneumococcal Symposium
  • 国際学会