• 研究課題をさがす
  • 研究者をさがす
  • KAKENの使い方
  1. 前のページに戻る

大腸がんリスク因子コリバクチン産生大腸菌の腸管粘膜への定着と宿主炎症反応の関係

研究課題

研究課題/領域番号 22K07078
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49050:細菌学関連
研究機関日本獣医生命科学大学

研究代表者

吉川 悠子  日本獣医生命科学大学, 獣医学部, 准教授 (00580523)

研究分担者 三好 規之  静岡県立大学, 食品栄養科学部, 准教授 (70438191)
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 *注記
4,290千円 (直接経費: 3,300千円、間接経費: 990千円)
2024年度: 1,040千円 (直接経費: 800千円、間接経費: 240千円)
2023年度: 1,170千円 (直接経費: 900千円、間接経費: 270千円)
2022年度: 2,080千円 (直接経費: 1,600千円、間接経費: 480千円)
キーワードコリバクチン / 大腸菌 / 腸内細菌 / 腸内環境 / 大腸発がん / 遺伝毒性 / 腸管 / 定着 / 炎症
研究開始時の研究の概要

日本人の大腸がん罹患率の増加は著しいが、大腸がんの効果的な予防戦略は未だ確立されていない。日本においても、大腸がん患者の糞便におけるコリバクチン産生遺伝子の検出率が海外と同レベルであることや腫瘍組織へのコリバクチン産生大腸菌の集積から、大腸発がんへのコリバクチンの関与が想定される。それゆえ、本研究にてコリバクチン産生大腸菌が大腸粘膜に定着しやすい条件を描写できれば、胃がん予防におけるヘリコバクター・ピロリのように、コリバクチン産生大腸菌は精度の高い大腸がんリスクマーカーとなり、優れた大腸がんの一次予防策確立への展開が期待される。

研究実績の概要

主に腸管内に常在している大腸菌が産生する遺伝毒性物質コリバクチンは、約55kbpからなるポリケタイド合成酵素(PKS)-非リボソームペプチド合成酵素(NRPS)経路により生合成される。菌体から分泌されたコリバクチンは宿主細胞のDNAへと到達し、それを架橋する。これにより宿主細胞では、DNAの二本鎖切断が誘導され、細胞周期の停止と細胞の大きさの拡大に代表される細胞老化の形態的な変化が観察される。この遺伝毒性の発現には、コリバクチン産生菌と宿主細胞との接触が必要であることが判っている。これまでに、1.大腸がん患者の腫瘍組織において、溶血素へモリジンを産生するコリバクチン産生遺伝子群陽性大腸菌の優占化が起きていること、2.糞便からコリバクチン産生遺伝子の一部が検出された健常な成人において、その後コリバクチン産生遺伝子が全く検出されなくなるケースがあること、3.腸炎が起きている状態では、腸内細菌叢における大腸菌の割合が著しく増加することから、本研究では、コリバクチン産生大腸菌の腸管粘膜上皮への定着と炎症惹起に関する機構の解明を目指している。
コリバクチン産生遺伝子群陽性大腸菌は尿路病原性大腸菌と似た性質を示すため、本年度はまず、これまでに判明している尿路病原性大腸菌の主要な接着因子について保有状況を調査した。その結果、最も多くのヒト由来株が保有している接着因子が判明した。次に、この接着因子に対する阻害剤を用いてHeLa細胞への感染実験を行ったところ、へモリジン産生株では、この阻害剤投与によるコリバクチンの遺伝毒性作用に対する抑制効果は見られなかったが、へモリジン非産生株では、弱くではあるが細胞老化現象を抑制する傾向が観察された。

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

本研究では、コリバクチン産生遺伝子群陽性大腸菌が腫瘍組織において、高頻度で分離される原因の解明を目指している。前年度までに、大腸の腫瘍組織から分離されたヒト由来株は系統発生群B2に属しており、I型線毛の先端に存在する付着因子FimHやPap線毛の構成タンパク質群および溶血素へモリジンを保有する株が多いなど、尿路病原性大腸菌と類似した性質を示すことが判っている。そこで本年度は、尿路病原性大腸菌の各種接着因子遺伝子の保有状況について、大腸がん患者由来株のスクリーニング調査を行った。その結果、腫瘍組織から分離された株の多くが、I型線毛の先端に存在する付着因子FimHを保有していることが判明した。次に、FimHに対する阻害剤を用いたHeLa細胞への感染実験を試みたところ、少なくともへモリジン産生株と非産生株では、宿主細胞への接着メカニズムが異なっている可能性が示唆された。

今後の研究の推進方策

本年度は、尿路病原性大腸菌が保有している宿主細胞への接着因子について、コリバクチン産生遺伝子群陽性大腸菌のスクリーニングを行い、腫瘍組織から分離された株の多くがfimH遺伝子を保有していることが判った。しかしながら、FimH阻害剤を用いたHeLa細胞への感染実験において、特にヘモリジン産生株ではコリバクチンによる細胞老化が全く抑制されなかった。今回用いた大腸菌株はすべて大腸がん患者由来であるため、今後は健常者から分離された株を用いて同様の試験を行うことを予定している。また、これまでのプロトコールでは菌を3時間感染させ、3日後の細胞の多核化および膨化を基にコリバクチンの影響を検証していたが、コリバクチンの遺伝毒性作用をより直接的に評価するために、DNA二本鎖切断の程度をリン酸化ヒストンH2AX(γ-H2AX)の検出により評価する系の導入を準備している。
一方、ヘモリジン非産生株ではFimH阻害剤処理により、ある程度細胞老化が抑制されたことから、I型線毛による接着が関与している可能性が考えられる。前年度着手できなかったI型線毛による細胞内への菌の侵入を含め、コリバクチン産生大腸菌の細胞への接着や炎症誘導能力を詳細に評価する予定である。

報告書

(2件)
  • 2023 実施状況報告書
  • 2022 実施状況報告書
  • 研究成果

    (5件)

すべて 2023 2022

すべて 雑誌論文 (2件) (うち査読あり 2件、 オープンアクセス 2件) 学会発表 (3件)

  • [雑誌論文] Non-target GC-MS analyses of fecal VOCs in NASH-hepatocellular carcinoma model STAM mice2023

    • 著者名/発表者名
      Kato Mai、Yamaguchi Momoka、Ooka Akira、Takahashi Ryota、Suzuki Takuji、Onoda Keita、Yoshikawa Yuko、Tsunematsu Yuta、Sato Michio、Yoshioka Yasukiyo、Igarashi Miki、Hayakawa Sumio、Shoji Kumiko、Shoji Yutaka、Ishikawa Tomohisa、Watanabe Kenji、Miyoshi Noriyuki
    • 雑誌名

      Scientific Reports

      巻: 13 号: 1 ページ: 8924-8924

    • DOI

      10.1038/s41598-023-36091-7

    • 関連する報告書
      2023 実施状況報告書
    • 査読あり / オープンアクセス
  • [雑誌論文] Induction of DNA Damage in Mouse Colorectum by Administration of Colibactin-producing Escherichia coli, Isolated from a Patient With Colorectal Cancer2022

    • 著者名/発表者名
      NARITA TAKUMI、TSUNEMATSU YUTA、MIYOSHI NORIYUKI、KOMIYA MASAMI、HAMOYA TAKAHIRO、FUJII GEN、YOSHIKAWA YUKO、SATO MICHIO、KAWANISHI MASANOBU、SUGIMURA HARUHIKO、IWASHITA YUJI、TOTSUKA YUKARI、TERASAKI MASARU、WATANABE KENJI、WAKABAYASHI KEIJI、MUTOH MICHIHIRO
    • 雑誌名

      In Vivo

      巻: 36 号: 2 ページ: 628-634

    • DOI

      10.21873/invivo.12746

    • 関連する報告書
      2022 実施状況報告書
    • 査読あり / オープンアクセス
  • [学会発表] 大腸がんリスク因子物質コリバクチンの化学構造解析2022

    • 著者名/発表者名
      周韜、 平山裕一郎、 恒松雄太、 佐藤道大、 吉川悠子、 三好規之、 岩下雄二、 椙村春彦、 若林敬二、 武藤倫弘、 石川秀樹、 渡辺賢二
    • 学会等名
      がん予防学術大会2022京都
    • 関連する報告書
      2022 実施状況報告書
  • [学会発表] 大腸がんリスク因子コリバクチン産生菌の感染経路について2022

    • 著者名/発表者名
      恒松雄太、 細見晃司、 國澤純、 佐藤道大、 渋谷紀子、 斎藤恵美子、 村上晴香、 吉川悠子、 岩下雄二、 三好規之、 武藤倫弘、 石川秀樹、 椙村春彦、 宮地元彦、 若林敬二、 渡辺賢二
    • 学会等名
      がん予防学術大会2022京都
    • 関連する報告書
      2022 実施状況報告書
  • [学会発表] コリバクチン産生菌検出を目的としたモノクローナル抗体の作製2022

    • 著者名/発表者名
      永翁一代、 細見晃司、 國澤純、 佐藤道大、 恒松雄太、 吉岡泰淳、 三好規之、 吉川悠子、 若林敬二、 渡辺賢二
    • 学会等名
      がん予防学術大会2022京都
    • 関連する報告書
      2022 実施状況報告書

URL: 

公開日: 2022-04-19   更新日: 2024-12-25  

サービス概要 検索マニュアル よくある質問 お知らせ 利用規程 科研費による研究の帰属

Powered by NII kakenhi