| 研究課題/領域番号 |
16K01018
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| 研究機関 | 奈良教育大学 |
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研究代表者 |
森本 弘一 奈良教育大学, 教育学部, 教授 (70243350)
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| 研究期間 (年度) |
2016-04-01 – 2019-03-31
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| キーワード | カイコ / 免疫 |
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| 研究実績の概要 |
カイコ幼虫の生体防御システムは、細胞性自然免疫系と液性自然免疫系の2系統の機構により、体内に侵入する病原微生物を排除する。
○細胞性自然免疫系とは、体液中に分布する血球細胞群の食作用による防御系である。カイコ血球細胞を用いて食作用実験系を構築することとする。この研究は、継続中である。
○液性自然免疫系については、カイコは侵入したグラム陰性菌の外膜成分を認識し、グラム陽性菌と真菌ではそれらの細胞膜成分のタイコ酸やマンナンを認識し、そのシグナル伝達により作動する免疫系が備わっている。グラム陰性菌の感染により、抗菌タンパク質であるセクロピン、アタシンが誘導生成され、グラム陽性菌では、モリシンが産生される。その結果、これら病原体を殺傷し、病原体の体内侵入を阻止している。グラム陰性菌である大腸菌を人為的に接種して、誘導生成される抗菌タンパク質を検出する教材実験系を確立する。実験結果は、以下の通りであった。
カイコ幼虫の免疫反応（１）カイコ５齢幼虫に熱失活した大腸菌液と大腸菌外膜成分であるLipopolysaccharide (LPS)を接種した。各接種は６頭の幼虫を用いた。接種後24時間後に、各個体から、体液を採取し、0.8%NaClを含む0.2％Tween 20で2倍希釈後、カップ法で抗菌性を検出した。その結果、大腸菌接種固体、LPS接種個体のいずれからも抗菌反応を確認することができた。
カイコ幼虫の免疫反応（２）熱失活した大腸菌液を塗布したクワ葉で、カイコ５齢幼虫2頭を２日間飼育する実験区を３区設けた。各個体から体液を採取し、0.8%NaClを含む0.2％Tween 20で2倍希釈して、カップ法で抗菌性を検出した。その結果、直接大腸菌を接種した場合と比べると抗菌反応は弱いが、確認することができた。
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| 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
以下の内容を計画しており、液性自然免疫系については、計画通りの結果を得ているので、順調に研究が進んでいると判断した。
○細胞性自然免疫系とは、体液中に分布する血球細胞群の食作用による防御系である。高校の学習指導要領の改定に伴い、生物基礎に「免疫」の項目が加わり、各社の教科書には、コオロギ・バッタ血球（数研出版；東京書籍）やブタ血球（啓林館）を用いた食作用の観察実験が採用されている。また、種々の昆虫の血球を用いた食作用を短時間で観察することが報告されている。カイコ材料の優位性を考慮したとき、カイコ血球細胞を用いて食作用実験系を構築することは、極めて有用である。加えて、この食作用と下記に述べるカイコ液性自然免疫系と組み合わせたPackage教材の開発は、多層的な免疫の理解に役立つと期待される。
○液性自然免疫系については、カイコは侵入したグラム陰性菌の外膜成分を認識し、グラム陽性菌と真菌ではそれらの細胞膜成分のタイコ酸やマンナンを認識し、そのシグナル伝達により作動する免疫系が備わっている。グラム陰性菌の感染により、抗菌タンパク質であるセクロピン、アタシンが誘導生成され、グラム陽性菌では、モリシンが産生される。その結果、これら病原体を殺傷し、病原体の体内侵入を阻止している。本研究では、グラム陰性菌である大腸菌を人為的に接種して、誘導生成される抗菌タンパク質を検出する教材実験系の確立を目指す。
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| 今後の研究の推進方策 |
以下の細胞性自然免疫系に関する実験を継続し、教材となりうる結果を得るよう研究を進める。
○細胞性自然免疫系とは、体液中に分布する血球細胞群の食作用による防御系である。高校の学習指導要領の改定に伴い、生物基礎に「免疫」の項目が加わり、各社の教科書には、コオロギ・バッタ血球（数研出版；東京書籍）やブタ血球（啓林館）を用いた食作用の観察実験が採用されている。また、種々の昆虫の血球を用いた食作用を短時間で観察することが報告されている。カイコ材料の優位性を考慮したとき、カイコ血球細胞を用いて食作用実験系を構築することは、極めて有用である。加えて、この食作用と下記に述べるカイコ液性自然免疫系と組み合わせたPackage教材の開発は、多層的な免疫の理解に役立つと期待される。
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| 次年度使用額が生じた理由 |
以下のような細胞性免疫の実験を行っているが、まだ十分な結果を得られていないため、その分析にかかる予算を消化できていないため。課題１「顆粒細胞分離法の検討」カイコの血球は5種類に分類され、食作用が活発な血球は顆粒細胞である。腹肢から採血すると同時に、ポリフェノールオキシダーゼが活性化され、褐変化が起こる。この反応を防ぎ、且つ、顆粒細胞を分離採取する方法を検討する。課題２「食作用の活性化条件の検討」分離した顆粒細胞液に、人工合成ポリマー粒子を添加し、細胞内への取り込みを経時的に観察する。限られた授業時間内に、取り込み反応を観察するためには、食作用の活性化が必要と考えられる。Activatorとして、ポリカチオン性アミノ酸、エネルギー供給のATP、Caなどの金属イオン、グルタチオンなどの抗酸化剤を検討する。
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| 次年度使用額の使用計画 |
人工合成ポリマー粒子を添加し、細胞内への取り込みを経時的に観察する。限られた授業時間内に、取り込み反応を観察するためには、食作用の活性化が必要と考えられる。Activatorとして、ポリカチオン性アミノ酸、エネルギー供給のATP、Caなどの金属イオン、グルタチオンなどの抗酸化剤を検討することを計画している。
これらに必要な試薬、電気泳動装置を購入予定である。
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