肺MAC症の病態進行に関わる病原性因子の解明

• 研究課題/領域番号: 22K16382
• 研究種目: 若手研究
• 配分区分: 基金
• 審査区分: 小区分54030:感染症内科学関連
• 研究機関: 国立感染症研究所
• 研究代表者: 深野 華子 国立感染症研究所, ハンセン病研究センター 感染制御部, 主任研究官 (40807541)
• 研究期間 (年度): 2022-04-01 – 2026-03-31
• 研究課題ステータス: 交付 (2023年度)
• 配分額: 2,860千円 (直接経費: 2,200千円、間接経費: 660千円); 2025年度: 520千円 (直接経費: 400千円、間接経費: 120千円); 2024年度: 780千円 (直接経費: 600千円、間接経費: 180千円); 2023年度: 780千円 (直接経費: 600千円、間接経費: 180千円); 2022年度: 780千円 (直接経費: 600千円、間接経費: 180千円)
• キーワード: 非結核性抗酸菌症 / 肺MAC症 / 病原性 / 病原性因子

研究開始時の研究の概要

世界的に非結核性抗酸菌（NTM）症の患者数が増加傾向にあり、本邦においても国内の肺NTM症罹患率は結核の罹患率を上回っており今後も患者数の増加が見込まれる新興感染症である。本邦の肺NTM症のうち９割を占める肺MAC症だが、菌が分離された患者のうち臨床的意義との関連が認められる症例の割合は5-６割程度である。つまり、肺MAC症患者のうち４割以上では患者から菌が分離されているにも関わらず、臨床的意義が伴わない。本研究では、肺MAC症の株ごとの病原性の違いを菌ゲノム・表現型と患者臨床情報との関連解析により探索する。

研究実績の概要

世界的に非結核性抗酸菌（NTM）症の患者数が増加傾向にあり、本邦においても国内の肺NTM症罹患率は結核の罹患率を上回っており今後も患者数の増加が見込まれる新興感染症である。本邦の肺NTM症のうち９割を占める肺MAC症だが、菌が分離された患者のうち臨床的意義との関連が認められる症例の割合は5-６割程度である。つまり、肺MAC症患者のうち４割以上では患者から菌が分離されているにも関わらず、臨床的意義が伴わない。
本研究においては、国内において患者数が著しい増加傾向にある肺MAC症について、菌側因子に焦点を当て、病態の進行に関わる病原性因子の探索を目的としている。今年度においては、肺MAC症発症患者および症状のない患者から分離された臨床分離株約300 株についてのショートリードシーケンスデータの取得を終了している。更にそれらを使用した予備的なゲノム解析の結果、肺MAC症原因菌として分類される菌種の中でも希少な菌種また亜種が分離されていることを見出した。また、それらの菌株の病原性評価の表現型解析試験としてマクロファージ内への侵入効率・細胞内での増殖能を定量的に解析するため、リポアラビノマンナン（LAM）抗体を使用して臨床分離株を標識し、ハイコンテントイメージングシステムとマシンラーニングを使用した細胞内菌量の定量評価システムの構築に成功した。この手法の確立により、臨床分離株を使ったハイスループットな解析が可能となった。更には、細胞内菌数の変化だけでなく細胞障害性の強い菌株を同様にスクリーニングするため、イメージングシステムにより細胞数・細胞の生死判定を実施し定量評価できる評価系を構築中である。これらのフェノタイプ解析により、株間による細胞障害性の違い・病原性の強弱を見出すことが可能となる。また、MAC標準株を使用した抗菌薬スクリーニングの評価系を構築中である。

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

LAM抗体による菌体ラベリングとマシンラーニング手法の構築によって、多検体の臨床分離株を使用した評価系が確立されたため。このことによりゲノム解析により得られたジェノタイプと病原性に関わると考えられるフェノタイプとの比較が可能となり、病原性因子の探索が効率的に進められるようになったため。

今後の研究の推進方策

構築したLAM抗体による菌体ラベリングとマシーンラーニングによる定量手法により、多検体の臨床分離株を使用したフェノタイプ解析を進めていく。細胞へ侵入能力、細胞内における増殖能力、細胞に対する細胞障害性を経過時間的に追っていくことにより表現系の整理を行う。これによって既に得ているゲノム情報との比較を行い、病原性因子となる標的の探索と特定を実施していく。

研究成果

• [雑誌論文] Histopathological analysis revealed that <i>Mycobacterium abscessus</i> proliferates in the fat bodies of silkworms. (2023)
  • 著者名/発表者名: Matsumoto Yasuhiko、Fukano Hanako、Katano Harutaka、Hoshino Yoshihiko、Sugita Takashi
  • 雑誌名: Drug Discoveries & Therapeutics 巻: 17 号: 2 ページ: 139-143
  • DOI: 10.5582/ddt.2023.01014
  • ISSN: 1881-7831, 1881-784X
  • 年月日: 2023-04-30
  • 査読あり
• [雑誌論文] Mycobacterium kiyosense sp. nov., a scotochromogenic slow-glowing species isolated from respiratory specimens (2023)
  • 著者名/発表者名: Fukano Hanako、Kazumi Yuko、Sakagami Nobuya、Fujiwara Nagatoshi、Ato Manabu、Mitarai Satoshi、Hoshino Yoshihiko
  • 雑誌名: International Journal of Systematic and Evolutionary Microbiology 巻: 73 号: 6
  • DOI: 10.1099/ijsem.0.005917
  • 査読あり
• [雑誌論文] Non-tuberculous mycobacterial disease associated with Mycobacterium montefiorense in salamanders (2023)
  • 著者名/発表者名: Komine Takeshi、Ihara Hyogo、Inohana Mari、Kwok Jennifer Caroline、Shimizu Akane、Terasawa Tsumugi、Miyazaki Ayaka、Srivorakul Saralee、Iwao Hajime、Harada Sachiko、Yoshida Mitsunori、Hoshino Yoshihiko、Kurata Osamu、Fukano Hanako、Wada Shinpei
  • 雑誌名: Frontiers in Veterinary Science 巻: 10 ページ: 1248288-1248288
  • DOI: 10.3389/fvets.2023.1248288
  • 査読あり / 国際共著
• [雑誌論文] Core single nucleotide polymorphism analysis reveals transmission of <i>Mycobacterium marinum</i> between animal and environmental sources in two aquaria (2023)
  • 著者名/発表者名: Komine Takeshi、Srivorakul Saralee、Yoshida Mitsumi、Tanaka Yoshiaki、Sugimoto Yuma、Inohana Mari、Fukano Hanako、Hoshino Yoshihiko、Kurata Osamu、Wada Shinpei
  • 雑誌名: Journal of Fish Diseases 巻: 46 号: 5 ページ: 507-516
  • DOI: 10.1111/jfd.13762
  • 査読あり
• [雑誌論文] Mycobacterial mycolic acids trigger inhibitory receptor Clec12A to suppress host immune responses. (2023)
  • 著者名/発表者名: Nishimura N#, Tomiyasu N#, Torigoe S, Mizuno S, Fukano H, Ishikawa E, Katano H, Hoshino Y, Matsuo K, Takahashi M, Izumi Y*, Bamba T, Akashi K, Yamasaki S*.
  • 雑誌名: Tuberculosis 巻: 138 ページ: 102294-102294
  • DOI: 10.1016/j.tube.2022.102294
  • 査読あり
• [雑誌論文] Genomic Epidemiological Analysis of Antimicrobial-Resistant Bacteria with Nanopore Sequencing (2023)
  • 著者名/発表者名: Suzuki Masato、Hashimoto Yusuke、Hirabayashi Aki、Yahara Koji、Yoshida Mitsunori、Fukano Hanako、Hoshino Yoshihiko、Shibayama Keigo、Tomita Haruyoshi
  • 雑誌名: Methods in molecular biology 巻: 2632 ページ: 227-246
  • DOI: 10.1007/978-1-0716-2996-3_16
  • ISBN: 9781071629956, 9781071629963
  • 査読あり
• [雑誌論文] Complete Chromosomal Genome Sequence of Mycobacterium sp. Strain IWGMT90018-18076. (2022)
  • 著者名/発表者名: Fukano H, Yoshida M, Kazumi Y, Sakagami N, Ato M, Mitarai S, Hoshino Y
  • 雑誌名: Microbiol Resour Announc. 巻: 11 号: 6
  • DOI: 10.1128/mra.00078-22
  • 査読あり / オープンアクセス
• [雑誌論文] Complete Genome Sequence of Mycobacterium fortuitum subsp. fortuitum JCM 6387, a Type Strain of Human-Pathogenic Mycobacteria Showing Inducible Macrolide Resistance (2022)
  • 著者名/発表者名: Yoshida M, Fukano H, Suzuki M, Hoshino Y
  • 雑誌名: Microbiology Resource Announcements 巻: 11 号: 4
  • DOI: 10.1128/mra.00060-22
  • 査読あり / オープンアクセス / 国際共著
• [雑誌論文] Therapeutic efficacy of rifalazil (KRM-1648) in a M. ulcerans-induced Buruli ulcer mouse model (2022)
  • 著者名/発表者名: Fukano H, Nakanaga K, Goto M, Yoshida M, Ishii N, Hoshino Y.
  • 雑誌名: PLoS One 巻: 17 号: 10 ページ: e0274742-e0274742
  • DOI: 10.1371/journal.pone.0274742
  • 査読あり
• [雑誌論文] Quantitative evaluation of Mycobacterium abscessus clinical isolate virulence using a silkworm infection model (2022)
  • 著者名/発表者名: Matsumoto Yasuhiko、Fukano Hanako、Hasegawa Naoki、Hoshino Yoshihiko、Sugita Takashi
  • 雑誌名: PLOS ONE 巻: 17 号: 12 ページ: e0278773-e0278773
  • DOI: 10.1371/journal.pone.0278773
  • 査読あり
• [学会発表] 肺Mycobacterium intracellulare subsp.paraintracellulare/indices pranii症3例の検討 (2023)
  • 著者名/発表者名: 森田智枝, 森野英里子, 勝野貴史, 辻本佳恵, 塩沢綾子, 橋本理生, 寺田純子, 石井聡, 鈴木学, 仲剛, 高崎仁, 飯倉元保, 泉信有, 放生雅章, 杉山温人, 深野華子, 星野仁彦
  • 学会等名: 第98回結核・非結核性抗酸菌症学会
• [学会発表] 細胞内寄生抗酸菌を標的とする新たな抗菌薬スクリーニング手法開発研究 (2023)
  • 著者名/発表者名: 深野華子, 山本健太郎, 松本靖彦, 星野仁彦
  • 学会等名: 日本細菌学会
• [学会発表] 細胞内寄生抗酸菌を標的とする新たな抗菌薬スクリーニング手法開発研究 (2023)
  • 著者名/発表者名: 深野華子、山本健太郎、松本靖彦、星野仁彦
  • 学会等名: 日本細菌学会
• [学会発表] 非結核性抗酸菌に対する新規抗菌薬開発研究 (2022)
  • 著者名/発表者名: 深野華子
  • 学会等名: 第70回日本化学療法学会西日本支部総会
  • 招待講演
• [学会発表] evelopment of a new screening method attacks intracellular NTM (2022)
  • 著者名/発表者名: 深野華子
  • 学会等名: スクリーニング学研究会