腸管IgA抗体による腸内細菌選別機構の解明

2016 年度 実績報告書

• 研究課題/領域番号: 15H04732
• 研究機関: 奈良先端科学技術大学院大学
• 研究代表者: 新藏 礼子 奈良先端科学技術大学院大学, バイオサイエンス研究科, 教授 (50362471)
• 研究期間 (年度): 2015-04-01 – 2018-03-31
• キーワード: 腸内細菌叢 / 抗体

研究実績の概要

私たちがマウス腸管から取得したW27 IgA抗体は、Lactobacillus caseiやBifidobacterium bifidumのようないわゆる善玉菌には結合せず病原菌を含む他の多くの細菌には結合して腸内細菌叢を良い状態へ変化させると予想される抗原特異性を持った抗体である。W27抗体が結合する、あるいは結合しない細菌群とそれらの細菌の代謝機能を明らかにすることができれば、宿主がIgA抗体を駆使して目指している良い腸内環境がいかなる状態か、を定義することができると思う。
１、W27抗体投与実験前後の糞便由来のDNAを使って16S rRNA解析を行い、腸内細菌叢がW27投与により有意に変化するデータをすでに得ている。本支援では同じサンプルを用いて、腸内細菌叢のメタゲノム解析を行い、抗体の経口投与前後の腸内環境の違いを細菌の種類だけではなく微生物の機能という観点から詳細に検討する。W27投与マウス　４匹の抗体投与前後、計8サンプルのメタゲノム解析を行った。
２、腸管内容物をIgA抗体に対する抗体で染色してIgA結合細菌群とIgA非結合細菌群にセルソーターで分離する事が可能である。この方法を応用して、W27 IgA抗体による腸内細菌叢制御の選択基準を明らかにすることができると考える。具体的には、IgAが全く腸管内に存在しないAIDノックアウトマウスの盲腸内容物をW27抗体で染色した。セルソーターでW27抗体結合細菌とW27抗体非結合細菌に分離し、DNAを抽出後に16S rRNA解析とメタゲノム解析を行った。AIDノックアウトマウス４匹からサンプルを抽出し、計８サンプルそれぞれのメタゲノム解析と16S rRNA解析を行った。
いずれもデータの取得を終了しており、現在解析中である。

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

当初の実験計画のウエット実験部分はゲノム支援を受け、データを予定どおり取得できた。16S rRNA解析の結果から、W27抗体が結合する細菌と結合しない細菌間には有意な差があることは明らかであり、これはすでに発表した論文の結果と一致している。メタゲノム解析から得られたW27結合菌と非結合菌の差に関する考察を行っている。

今後の研究の推進方策

当初の実験計画のウエット実験部分はほぼ完了している。得られたメタゲノム解析の膨大なデータをどうまとめるか、に注力する。これにより、腸管IgA抗体が腸内細菌叢を制御する大きな目的を明らかにし、生体が追求する良い腸内環境を定義したい。

研究成果

• [雑誌論文] Intestinal IgA as a modulator of the gut microbiota. (2017)
  • 著者名/発表者名: Okai S, Usui F, Ohta M, Mori H, Kurokawa K, Matsumoto S, Kato T, Miyauchi E, Ohno H, Shinkura R.
  • 雑誌名: Gut Microbes 巻: - ページ: -
  • DOI: 10.1080/19490976.2017.1310357
  • 査読あり / 謝辞記載あり
• [雑誌論文] High-affinity monoclonal IgA regulates gut microbiota and prevents colitis in mice. (2016)
  • 著者名/発表者名: Okai S, Usui F, Yokota S, Hori-I Y, Hasegawa M, Nakamura T, Kurosawa M, Okada S, Yamamoto K, Nishiyama E, Mori H, Yamada T, Kurokawa K, Matsumoto S, Nanno M, Naito T, Watanabe Y, Kato T, Miyauchi E, Ohno H, Shinkura R.
  • 雑誌名: Nature microbiology 巻: - ページ: -
  • DOI: 10.1038/nmicrobiol.2016.103
  • 査読あり / 謝辞記載あり
• [雑誌論文] 高親和性モノクローナルIgAはマウスの腸内細菌叢を改善し大腸炎を予防する (2016)
  • 著者名/発表者名: 岡井晋作、新藏礼子
  • 雑誌名: 実験医学 巻: 34(19) ページ: 3185-3188
• [雑誌論文] ’’微生物と人類の共存’’をゲノムの視点から (2016)
  • 著者名/発表者名: 新藏礼子、他共著
  • 雑誌名: 生物の科学 巻: 71(1) ページ: 77-85
• [学会発表] Intestinal IgA as a modulator of the gut microbiota (2017)
  • 著者名/発表者名: Reiko Shinkura
  • 学会等名: ゲノム先進シンポジウム
  • 発表場所: 東京大学（東京都文京区）
  • 年月日: 2017-01-10
  • 国際学会 / 招待講演
• [学会発表] Monoclonal intestinal IgAs are poly-reactive but recognize a specific amino acid sequence of protein expressed by multiple bacteria (2016)
  • 著者名/発表者名: Fumihito Usui
  • 学会等名: International Congress of Immunology
  • 発表場所: Melbourne, Australia
  • 年月日: 2016-08-25
  • 国際学会
• [学会発表] High-affinity, poly-reactive IgA is required for gut homeostatic maintenance to prevent colitis in mice (2016)
  • 著者名/発表者名: Shinsaku Okai
  • 学会等名: International Congress of Immunology
  • 発表場所: Melbourne, Australia
  • 年月日: 2016-08-23
  • 国際学会
• [備考] 応用免疫学（新藏研究室）
  • URL: http://bsw3.naist.jp/shinkura/