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腸内pathobiontを標的としたファージ療法開発のための基盤研究

研究課題

研究課題/領域番号 22H00477
研究種目

基盤研究(A)

配分区分補助金
応募区分一般
審査区分 中区分54:生体情報内科学およびその関連分野
研究機関大阪公立大学

研究代表者

植松 智  大阪公立大学, 大学院医学研究科, 教授 (50379088)

研究分担者 井元 清哉  東京大学, 医科学研究所, 教授 (10345027)
研究期間 (年度) 2022-04-01 – 2026-03-31
研究課題ステータス 交付 (2025年度)
配分額 *注記
42,250千円 (直接経費: 32,500千円、間接経費: 9,750千円)
2025年度: 10,270千円 (直接経費: 7,900千円、間接経費: 2,370千円)
2024年度: 10,270千円 (直接経費: 7,900千円、間接経費: 2,370千円)
2023年度: 10,270千円 (直接経費: 7,900千円、間接経費: 2,370千円)
2022年度: 11,440千円 (直接経費: 8,800千円、間接経費: 2,640千円)
キーワードファージ療法 / メタゲノム解析 / 次世代ファージ療法 / 改変ファージ / メタゲノム / バクテリオファージ
研究開始時の研究の概要

疾患の発症や病態に直接的に関わる腸内pathobiontは新規の治療標的として注目されており、標的細菌の特異性からファージ療法が期待されている。申請者らファージを用いた医療を社会実装するために、腸内ファージのゲノム解析法を世界に先駆けて確立した。本研究では、独自の解析技術を基盤として肥満や糖尿病のpathobiontであるClostridium ramosumやクローン病のpathobiontである腸管接着性侵入性大腸菌を標的とし、ファージゲノム由来の新規溶菌酵素や改変ファージ技術を用いて新規ファージ療法の開発を行う。将来的に日本独自の腸内細菌叢の新しい制御法の創出を目指す。

研究実績の概要

昨年度に引き続き、ヒト糞便サンプルから単離したClostridium ramosumのショットガンシークエンスデータの解析を行った。得られたメタゲノムデータからコンティグを作成し、プロファージ配列を検索したところ、計70個のプロファージ配列を同定した。プロファージ配列の大部分は、Caudoviralesに分類されるMyoviridaeやSiphoviridaeであった。次に得られたプロファージ配列からファージ由来の溶菌酵素の配列を検索した。計34個(3種類)の溶菌酵素配列を同定することができた。それぞれの配列についてクローニングし、pCold-SUMOベクターに挿入後、大腸菌BL21を用いて溶菌酵素を発現させた。クロマトグラフィーによりタンパクを精製した後、C. ramosumに対する溶菌効果をin vitroで検討した。3種類の溶菌酵素のうち、1種類については酵素の発現がうまくいかず精製できなかったが、2種類についてはC. ramosumに対する溶菌活性を認めた。腸管接着性侵入性大腸菌については、得られたメタゲノムデータから溶菌酵素配列を探索した。計4種類の新規溶菌酵素候補配列を同定し、現在その酵素の精製を進めている。また、標準菌株であるLF82のゲノム配列から4つのプロファージ配列を同定した。そのプロファージ配列のうち、1つがT7ファージと同じPodoviridaeであったため、テールファイバーの配列を入れ替えた改変ファージの作成を行った。改変ファージを作成後、電子顕微鏡で観察したところファージ粒子を確認することができた。

現在までの達成度 (区分)
現在までの達成度 (区分)

2: おおむね順調に進展している

理由

肥満者や非アルコール性脂肪肝炎患者の糞便ストックからC. ramosumを単離培養し、新規の溶菌酵素(エンドライシン)配列を複数同定することができた。さらに、C. ramosumに対する溶菌活性を見出すことに成功した。腸管接着性侵入性大腸菌については、グラム陰性菌であるため、グラム陽性菌のエンドライシンとは異なり強力な溶菌活性を有するファージ由来の酵素はこれまで開発されていない。独自のメタゲノムデータから新規の溶菌酵素候補配列を同定しており、溶菌候補の新規開発につながる可能性がある。改変ファージについてはファージ粒子の作成まで成功した。しかし、溶菌活性を示していないため、今後の工夫が必要である。

今後の研究の推進方策

C. ramosumに対する宿主特異的な溶菌酵素については、C. ramosumの特異性を評価するために、さまざまな腸内細菌を用いて活性を評価する。またin vivoでの溶菌活性を評価するために、C. ramosumを定着させたシングルノトバイオートマウスを用いて検証する。腸管接着性侵入性大腸菌の新規溶菌酵素を作成し、溶菌活性の評価を行う。腸管接着性侵入性大腸菌の改変ファージについては、さらに詳細なメタゲノム解析を行い、LF82以外の菌株から改変に用いるパーツの選定を行うとともに、それを用いた改変ファージの作成を行う。

報告書

(3件)
  • 2023 実績報告書
  • 2022 審査結果の所見   実績報告書
  • 研究成果

    (28件)

すべて 2023 2022

すべて 雑誌論文 (17件) (うち国際共著 3件、 査読あり 10件、 オープンアクセス 9件) 学会発表 (9件) (うち国際学会 1件、 招待講演 9件) 図書 (1件) 産業財産権 (1件)

  • [雑誌論文] Impact of neoadjuvant therapy on gut microbiome in patients with resectable/borderline resectable pancreatic ductal adenocarcinoma2023

    • 著者名/発表者名
      Takaori Ayaka、Hashimoto Daisuke、Ikeura Tsukasa、Ito Takashi、Nakamaru Koh、Masuda Masataka、Nakayama Shinji、Yamaki So、Yamamoto Tomohisa、Fujimoto Kosuke、Matsuo Yoshiyuki、Akagawa Shohei、Ishida Mitsuaki、Yamaguchi Kiyoshi、Imoto Seiya、Hirota Kiichi、Uematsu Satoshi、Satoi Sohei、Sekimoto Mitsugu、Naganuma Makoto
    • 雑誌名

      Pancreatology

      巻: - 号: 4 ページ: 367-376

    • DOI

      10.1016/j.pan.2023.04.001

    • 関連する報告書
      2023 実績報告書
    • 査読あり / オープンアクセス / 国際共著
  • [雑誌論文] Zero-shot-capable identification of phage?host relationships with whole-genome sequence representation by contrastive learning2023

    • 著者名/発表者名
      Zhang Yao-zhong、Liu Yunjie、Bai Zeheng、Fujimoto Kosuke、Uematsu Satoshi、Imoto Seiya
    • 雑誌名

      Briefings in Bioinformatics

      巻: 24 号: 5 ページ: 1-10

    • DOI

      10.1093/bib/bbad239

    • 関連する報告書
      2023 実績報告書
    • 査読あり / オープンアクセス
  • [雑誌論文] ggkegg: analysis and visualization of KEGG data utilizing the grammar of graphics.2023

    • 著者名/発表者名
      Sato N, Uematsu M, Fujimoto K, Uematsu S, Imoto S.
    • 雑誌名

      Bioinformatics

      巻: 39 号: 10

    • DOI

      10.1093/bioinformatics/btad622

    • 関連する報告書
      2023 実績報告書
    • 査読あり / オープンアクセス
  • [雑誌論文] Prime-boost-type PspA3 +2 mucosal vaccine protects cynomolgus macaques from intratracheal challenge with pneumococci.2023

    • 著者名/発表者名
      Yokota C, Fujimoto K, Yamakawa N, Kono M, Miyaoka D, Shimohigoshi M, Uematsu M, Watanabe M, Kamei Y, Sugimoto A, Kawasaki N, Yabuno T, Okamura T, Kuroda E, Hamaguchi S, Sato S, Hotomi M, Akeda Y, Ishii KJ, Yasutomi Y, Sunami K, Uematsu S.
    • 雑誌名

      Inflammation and Regeneration

      巻: 43 号: 1 ページ: 55-55

    • DOI

      10.1186/s41232-023-00305-2

    • 関連する報告書
      2023 実績報告書
    • 査読あり / オープンアクセス
  • [雑誌論文] The microsomal prostaglandin E synthase-1/PGE2 axis induces recovery from ischemia via recruitment of regulatory T cells.2023

    • 著者名/発表者名
      Amano H, Eshima K, Ito Y, Nakamura M, Kitasato H, Ogawa F, Hosono K, Iwabuchi K, Uematsu S, Akira S, Narumiya S, Majima M.
    • 雑誌名

      Cardiovascular Research

      巻: - 号: 5 ページ: 1-16

    • DOI

      10.1093/cvr/cvac137

    • 関連する報告書
      2022 実績報告書
    • 査読あり / 国際共著
  • [雑誌論文] Bronchoalveolar lavage fluid reveals factors contributing to the efficacy of PD-1 blockade in lung cancer2022

    • 著者名/発表者名
      Masuhiro Kentaro、Tamiya Motohiro、Fujimoto Kosuke
    • 雑誌名

      JCI Insight

      巻: 1 号: 9 ページ: 1-1

    • DOI

      10.1172/jci.insight.157915

    • 関連する報告書
      2022 実績報告書
    • 査読あり / オープンアクセス
  • [雑誌論文] Identification of bacteriophage genome sequences with representation learning2022

    • 著者名/発表者名
      Bai Zeheng、Zhang Yao-zhong、Miyano Satoru、Yamaguchi Rui、Fujimoto Kosuke、Uematsu Satoshi、Imoto Seiya
    • 雑誌名

      Bioinformatics

      巻: 38 号: 18 ページ: 4264-4270

    • DOI

      10.1093/bioinformatics/btac509

    • 関連する報告書
      2022 実績報告書
    • 査読あり / オープンアクセス
  • [雑誌論文] The Role of mPGES-1 in Promoting Granulation Tissue Angiogenesis Through Regulatory T-cell Accumulation2022

    • 著者名/発表者名
      HYODO TETSUYA、ITO YOSHIYA、HOSONO KANAKO、UEMATSU SATOSHI、AKIRA SHIZUO、MAJIMA MASATAKA、TAKEDA AKIRA、AMANO HIDEKI
    • 雑誌名

      In Vivo

      巻: 36 号: 5 ページ: 2061-2073

    • DOI

      10.21873/invivo.12932

    • 関連する報告書
      2022 実績報告書
    • 査読あり / オープンアクセス / 国際共著
  • [雑誌論文] Characterization of the human gut virome in metabolic and autoimmune diseases2022

    • 著者名/発表者名
      Fujimoto Kosuke、Miyaoka Daichi、Uematsu Satoshi
    • 雑誌名

      Inflammation and Regeneration

      巻: 42 号: 1 ページ: 32-32

    • DOI

      10.1186/s41232-022-00218-6

    • 関連する報告書
      2022 実績報告書
    • 査読あり / オープンアクセス
  • [雑誌論文] Phage therapy for Clostridioides difficile infection2022

    • 著者名/発表者名
      Fujimoto Kosuke、Uematsu Satoshi
    • 雑誌名

      Frontiers in Immunology

      巻: 13 ページ: 1057892-1057892

    • DOI

      10.3389/fimmu.2022.1057892

    • 関連する報告書
      2022 実績報告書
    • 査読あり / オープンアクセス
  • [雑誌論文] 腸内細菌の異常と制御法2022

    • 著者名/発表者名
      植松 智
    • 雑誌名

      日本ペインクリニック学会誌

      巻: 29(4) ページ: 64-64

    • 関連する報告書
      2022 実績報告書
  • [雑誌論文] Dysbiosis関連疾患の新規治療法の開発2022

    • 著者名/発表者名
      植松 智
    • 雑誌名

      腸内細菌学雑誌

      巻: 36(2) ページ: 66-67

    • 関連する報告書
      2022 実績報告書
  • [雑誌論文] 腸内細菌・ウイルス叢のビッグデータを用いた新しい治療法の開発.2022

    • 著者名/発表者名
      藤本 康介, 植松 智
    • 雑誌名

      感染 炎症 免疫.

      巻: Vol.52 No.2. ページ: 115-116

    • 関連する報告書
      2022 実績報告書
  • [雑誌論文] 生活習慣病と病原常在腸内細菌2022

    • 著者名/発表者名
      藤本 康介, 植松 智
    • 雑誌名

      臨床免疫・アレルギー科

      巻: 77(6) ページ: 684-689

    • 関連する報告書
      2022 実績報告書
  • [雑誌論文] 腸内細菌叢を標的とした新規治療法の開発2022

    • 著者名/発表者名
      植松 智
    • 雑誌名

      日本マス・スクリーニング学会誌

      巻: 32(2) ページ: 166-168

    • 関連する報告書
      2022 実績報告書
  • [雑誌論文] 【自己免疫疾患 層別化する新時代へ 臨床検体のマルチオミクス解析、腸内細菌によって見えてきた免疫経路の全容】(第1章)精密医療を目指したマルチオミクス解析によるアプローチ メタゲノム解析からの層別化医療への展望2022

    • 著者名/発表者名
      藤本 康介, 植松 智, 井元 清哉
    • 雑誌名

      実験医学

      巻: 40(18) ページ: 2374-2379

    • 関連する報告書
      2022 実績報告書
  • [雑誌論文] いま知りたい!!ファージ療法は多剤耐性菌への切り札となるか 1 概論-ファージ療法の利点と課題.2022

    • 著者名/発表者名
      植松 智,井元 清哉
    • 雑誌名

      実験医学

      巻: 40(18) ページ: 2983-2985

    • 関連する報告書
      2022 実績報告書
  • [学会発表] ゲノム解析を基盤とした次世代ファージ療法の開発2023

    • 著者名/発表者名
      植松智
    • 学会等名
      インターフェックスWeek東京 バイオ医薬EXPO
    • 関連する報告書
      2023 実績報告書
    • 招待講演
  • [学会発表] 腸内細菌のメタゲノム解析を基盤とした疾患診断法と新規治療法の開発2023

    • 著者名/発表者名
      植松智
    • 学会等名
      第63回日本臨床化学会年次学術集会 第18回企業シンポジウム
    • 関連する報告書
      2023 実績報告書
    • 招待講演
  • [学会発表] 腸内マイクロバイーオームデジタルツイン技術の構築と新規治療法の開発2023

    • 著者名/発表者名
      植松智
    • 学会等名
      JDDW2023
    • 関連する報告書
      2023 実績報告書
    • 招待講演
  • [学会発表] 腸内ウイルス叢のメタゲノム解析と治療応用2022

    • 著者名/発表者名
      植松 智
    • 学会等名
      第38回JBICバイオ関連基盤技術研究会
    • 関連する報告書
      2022 実績報告書
    • 招待講演
  • [学会発表] Dysbiosis関連疾患の新規治療法の開発.2022

    • 著者名/発表者名
      植松 智
    • 学会等名
      第13回OEB機能性食品分科会
    • 関連する報告書
      2022 実績報告書
    • 招待講演
  • [学会発表] Dysbiosis関連疾患の新規治療法の開発2022

    • 著者名/発表者名
      植松 智
    • 学会等名
      第26回腸内細菌学会学術集会
    • 関連する報告書
      2022 実績報告書
    • 招待講演
  • [学会発表] 腸内細菌叢を標的とした新規治療法の開発.2022

    • 著者名/発表者名
      植松 智
    • 学会等名
      第49回日本マススクリーニング学会学術集会
    • 関連する報告書
      2022 実績報告書
    • 招待講演
  • [学会発表] Host-pathogen interaction between bacteria and phage in intestine.2022

    • 著者名/発表者名
      Satoshi Uematsu.
    • 学会等名
      The 20th Awaji International Forum on Infection and Immunity
    • 関連する報告書
      2022 実績報告書
    • 国際学会 / 招待講演
  • [学会発表] 腸内microbiome(MB)のデジタルツイン技術の構築と新規治療法の開発.2022

    • 著者名/発表者名
      植松 智
    • 学会等名
      エレクトロニクス実装学会 ヘルスエレクトロニクス研究会.
    • 関連する報告書
      2022 実績報告書
    • 招待講演
  • [図書] 実験医学別冊 もっとよくわかる!腸内細菌叢2022

    • 著者名/発表者名
      藤本 康介, 植松 智
    • 総ページ数
      5
    • 出版者
      羊土社
    • ISBN
      9784758122115
    • 関連する報告書
      2022 実績報告書
  • [産業財産権] 皮膚微生物叢を制御するための溶菌剤2023

    • 発明者名
      植松智、藤本康介、植松未帆
    • 権利者名
      国立大学法人東京大学、公立大学法人大
    • 産業財産権種類
      特許
    • 産業財産権番号
      2023-215680
    • 出願年月日
      2023
    • 関連する報告書
      2023 実績報告書

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公開日: 2022-04-19   更新日: 2025-06-20  

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