H. pylori感染者の中から胃がん発症者が選択される理由の分子機序

• 研究課題/領域番号: 22K06585
• 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47030:薬系衛生および生物化学関連
• 研究機関: 東海大学
• 研究代表者: 津川 仁 東海大学, 医学部, 講師 (30468483)
• 研究期間 (年度): 2022-04-01 – 2025-03-31
• 研究課題ステータス: 交付 (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); 2024年度: 1,430千円 (直接経費: 1,100千円、間接経費: 330千円); 2023年度: 1,430千円 (直接経費: 1,100千円、間接経費: 330千円); 2022年度: 1,300千円 (直接経費: 1,000千円、間接経費: 300千円)
• キーワード: がん幹細胞 / 短鎖脂肪酸 / CD44v9 / CagA / ピロリ菌 / 胃がん / 胃がん幹細胞 / 共生細菌

研究開始時の研究の概要

ピロリ菌の感染者はすべて胃がんを発症するわけではなく、胃がん発症者はH. pylori感染者の中から何らかの理由で選択されている。しかし、どの様なメカニズムで胃がん発症者が選択されていのるかは明らかにされていない。本研究では、ヒト胃がん患者由来検体を用いて胃がん患者胃内に特異的に共生するCAPZA1発現の脱制御に関わる細菌を探索・同定し、同定した胃内共生菌とピロリ菌の共感染がCD44v9陽性がん幹細胞を誕生させるかを明らかにする。これらの成果は胃内共生細菌への介入による胃がんの発症・再発リスク評価系やがん予防・治療法開発に繋がりがん治療分野に大きな技術革新の提唱が期待できる。

研究実績の概要

H. pylori感染胃がん患者、H. pylori感染胃炎患者より十分なインフォームドコンセントと文書同意を得たのち採取した胃液検体を用いて、胃内の短鎖脂肪酸（SCFAs）濃度を液体クロマトグラフィー・マススペクトロメトリー（LC-ESI-MS/MS）により測定し、胃がん患者の胃内SCFAs濃度と胃炎患者で比較した。その結果、胃がん患者胃内でのpropionate濃度は有意に高くまた、butyrate濃度も上昇傾向を示すことを明らかにしたとともに、H. pylori感染者の中での早期胃がん発症者全員が胃内短鎖脂肪酸濃度が高いグループに分類されることが明らかになった。また、これら胃内の菌叢解析を実施すると、胃発がんに関わる特定の胃内共生細菌を同定することはできなかったが、胃がん発症者の胃内細菌叢は短鎖脂肪酸産生性細菌叢組成にエンリッチされていることが明らかになった。一方で、ヒト胃がん患者胃液検体から抽出した細菌性DNA から16SrRNAをPCR増幅しTA cloningにより16SrRNAをクローン化し、胃内細菌の16SrRNA ライブラリーを構築し、それよりピックアップされた細菌の16SrRNAのサンガーシークエンスから、胃がん患者特異的にその相対的存在量が亢進しているSCFAs産生細菌として、Streptococcus属細菌を同定してきた。本年度、本菌の培養上清中をHPLC解析すると、一般大腸菌にくらべ培養上清中へのpropionate及びbutyrateの産生能が高いことが示され、また、本菌の培養上清存在下でのH. pylori感染では、CAPZA1の過剰発現誘導を介した、CD44v9発現の亢進が確認でき、Streptococcus属細菌とH. pyloriの共生関係では、CD44v9陽性細胞の発生を介して胃発がんリスクが亢進すると考えられた。

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

胃発がんリスクに関わるH. pylori以外の胃内共生細菌の探索・同定が進み、ひとつの共生細菌候補が明らかになった。さらに、同定細菌の細菌学的キャラクターの解析も進み、H. pyloriとの共感染により進展する胃発がんカスケードに関する情報も明らかになり始めている。加えて、臨床検体を用いた解析も実施できており、基礎細菌学的解析により明らかになり始めた結果が、臨床検体を用いた解析結果からも裏付けられ始めている。

今後の研究の推進方策

同定されたStreptococcus属細菌とH. pyloriの共感染モデルを胃オルガノイド及びマウスモデルを用いて構築し、共生細菌の関与するCD44v9陽性細胞の発生過程の解明とそれに伴う胃発がん過程の解明に向けた解析を実施する。加えて、胃液内で検出されたSCFAsが胃がん部組織内へどの様にアクセスしているかについて、胃がん組織検体に対するイメージングマススペクトロメトリー解析を実施し、胃がん部組織内と非がん部組織内のSCFAs濃度レベルを定量的視覚化比較解析し、がん部組織内へのSCFAs集積性を明確にする。

研究成果

• [雑誌論文] Cyclic-di-AMP confers an invasive phenotype on Escherichia coli through elongation of flagellin filaments (2024)
  • 著者名/発表者名: Tanaka Rika、Imai Jin、Sugiyama Eiji、Tsubaki Shogo、Hozumi Katsuto、Tsugawa Hitoshi
  • 雑誌名: Gut Pathogens 巻: 16 号: 1 ページ: 6-6
  • DOI: 10.1186/s13099-024-00600-4
  • 査読あり / オープンアクセス
• [雑誌論文] Gas6 ameliorates intestinal mucosal immunosenescence to prevent the translocation of a gut pathobiont, Klebsiella pneumoniae, to the liver (2023)
  • 著者名/発表者名: Tsugawa Hitoshi、Ohki Takuto、Tsubaki Shogo、Tanaka Rika、Matsuzaki Juntaro、Suzuki Hidekazu、Hozumi Katsuto
  • 雑誌名: PLOS Pathogens 巻: 19 号: 6 ページ: e1011139-e1011139
  • DOI: 10.1371/journal.ppat.1011139
  • 査読あり / オープンアクセス
• [雑誌論文] Development of serological assays to identify Helicobacter suis and H. pylori infections (2023)
  • 著者名/発表者名: Matsui Hidenori、Rimbara Emiko、Suzuki Masato、Tokunaga Kengo、Suzuki Hidekazu、Sano Masaya、Ueda Takashi、Tsugawa Hitoshi、Nanjo Sohachi、Takeda Akira、Sasaki Makoto、Terao Shuichi、Suda Tsuyoshi、Aoki Sae、Shibayama Keigo、Ota Hiroyoshi、Mabe Katsuhiro
  • 雑誌名: iScience 巻: 26 号: 4 ページ: 106522-106522
  • DOI: 10.1016/j.isci.2023.106522
  • 査読あり / オープンアクセス
• [雑誌論文] Adherent-invasive E. coli - induced specific IgA limits pathobiont localization to the epithelial niche in the gut. (2023)
  • 著者名/発表者名: Rika Tanaka, Jin Imai, Hitoshi Tsugawa, Karl Bil Eap, Masaki Yazawa, Motoki Kaneko, Masashi Ohno, Kohei Sugihara, Sho Kitamoto, Hiroko Nagao-Kitamoto, Nicolas Barnich, Masashi Matsushima, Takayoshi Suzuki, Tatehiro Kagawa, Yasuhiro Nishizaki, Hidekazu Suzuki, Nobuhiko Kamada, Katsuto Hozumi
  • 雑誌名: Frontiers in Microbiology 巻: 14 ページ: 1031997-1031997
  • DOI: 10.3389/fmicb.2023.1031997
  • 査読あり / オープンアクセス / 国際共著
• [学会発表] Klebsiella pneumoniaeの生存戦略における菌体外膜小胞の役割 (2023)
  • 著者名/発表者名: 津川 仁、椿翔吾、梨本尚、荒木琢磨、 吉岡祐亮、松崎潤太郎
  • 学会等名: 第34回 日本生体防御学会学術総会
• [学会発表] Klebsiella pneumoniaeのsmall RNAは菌体外膜小胞で宿主細胞内へ運ばれる (2023)
  • 著者名/発表者名: 椿翔吾、 荒木琢磨、 吉岡祐亮、松崎潤太郎、津川 仁
  • 学会等名: 第69回 トキシンシンポジウム
• [学会発表] Gas6 ameliorates intestinal mucosal immunosenescence and prevents the bacterial translocation of orally infected Klebsiella pneumoniae from the gastrointestinal tract (2023)
  • 著者名/発表者名: Tsugawa H, Tsubaki S, Tanaka R, Matsuzaki J, Hozumi K.
  • 学会等名: Cell Symposia: Infection biology in the age of the microbiome
  • 国際学会
• [学会発表] Klebsiella pneumoniae-derived small RNAs are delivered into host cells by bacterial extracellular vesicles (2023)
  • 著者名/発表者名: Tsubaki S, Matsuzaki J, Yoshioka Y, Araki T, Tsugawa H
  • 学会等名: International Society for extracellular vesicles 2023
  • 国際学会
• [学会発表] 発がん過程を制御する腸内共生細菌と宿主の生物界間シグナル (2023)
  • 著者名/発表者名: 津川仁
  • 学会等名: 第56回日本無菌生物ノートバイオロジー学会総会
  • 招待講演
• [学会発表] Co-infection with Streptococcus sp. and H. pylori enhances the risk of gastric carcinogenesis (2023)
  • 著者名/発表者名: 津川仁
  • 学会等名: 第96回日本細菌学会総会
• [学会発表] The molecular reason why the gut commensal pathobiont Klebsiella pneumoniae disrupts the epithelial barrier and translocates to the liver (2022)
  • 著者名/発表者名: Hitoshi Tsugawa, Rika Tanaka, Hidekazu Suzuki
  • 学会等名: 米国消化器病学会（DDW2022)
  • 国際学会
• [学会発表] 胃内細菌叢の中から疾患発症に関与するpathobiontを狙い打て (2022)
  • 著者名/発表者名: 津川仁
  • 学会等名: 腸内微生物叢研究の最前線~第5弾~
  • 招待講演
• [学会発表] 胃発がん過程を制御するH. pylori以外の胃内共生細菌の探索とその役割 (2022)
  • 著者名/発表者名: 津川仁
  • 学会等名: 第28回日本ヘリコバクター学会
• [学会発表] 細菌が病原性を発動させる消化管内環境を考える (2022)
  • 著者名/発表者名: 津川仁
  • 学会等名: 大阪大学 微研カフェ on Microbiology and Immunology
  • 招待講演
• [学会発表] 腸管粘膜バリアによる消化管内共生Pathobiont Klebsiella pneumoniaeの認識と病原性制御機構 (2022)
  • 著者名/発表者名: 津川仁
  • 学会等名: 第68回トキシンシンポジウム
• [学会発表] 腸管粘膜マクロファージ依存的な粘膜上皮のGas6/AxlシグナルはKlebsiella pneumoniaeの組織内侵入を阻害する (2022)
  • 著者名/発表者名: 津川仁
  • 学会等名: 第33回日本生体防御学会学術総会
• [備考] 東海大学医学部 基礎医学系 生体防御学領域 Tsugawa Lab
  • URL: https://sites.google.com/view/host-defense-mech-transkingdom/home