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2019 年度 実績報告書

フグはなぜ疾病に強いのか?フグの耐病性のメカニズムを探る

研究課題

研究課題/領域番号 17H01486
研究機関宮崎大学

研究代表者

酒井 正博  宮崎大学, 農学部, 教授 (20178536)

研究分担者 竹山 春子  早稲田大学, 理工学術院, 教授 (60262234)
河野 智哉  宮崎大学, 農学部, 准教授 (60527547)
引間 順一  宮崎大学, 農学部, 准教授 (70708130)
研究期間 (年度) 2017-04-01 – 2021-03-31
キーワード魚病細菌 / ヒラメ / トラフグ / 免疫応答 / メダカ
研究実績の概要

水産増養殖の発展を妨げている大きな要因は魚病の問題である。一方、トラフグは他の多くの海産養殖魚種と異なり、多くの疾病に強いことが知られている。申請者は、これまでに、トラフグを中心とした魚類の免疫系の解明を行い、その研究成果を利用して多くの免疫賦活剤の開発を行い魚病の制御に貢献してきた。本研究は、トラフグの細菌感染におけるサイトカインを中心とした自然免疫機構の役割をヒラメなどの他魚種と比較することによって、トラフグの耐病性のメカニズムを明らかにし、その知見を利用してサイトカインを用いた新しい免疫賦活剤を開発し、魚病を制御することを目的としている。H31/R1年度は、新規サイトカイン遺伝子の機能解明の一環として、作製したIL-17A/F1の役割を明らかにするために、IL-17A/F1-KO(knockout)メダカと野生メダカの腸管についてメタゲノム解析を行ったところ、IL-17A/F1-KOメダカの腸内細菌叢は、野生メダカと比べて明らかに異なる細菌叢の組成をしており、日和見感染する病原菌が増加していた。この現象は、Edwardsiella piscicida(旧名: tarda)が感染したKOおよび野生メダカの腸管においても観察できた。さらに、IL-17A/Fのより詳細な役割を理解するために、IL-17受容体A(IL-17RA)遺伝子についてもクローン化を行い、ゲノム編集による変異メダカの作製を試みた。一方、ヒラメとトラフグのE. piscicida感染症に対する抵抗性を調べるために、E. piscicida感染時のヒラメおよびトラフグの血清におけるリゾチーム活性(溶菌活性)を調べたところ、トラフグ血清のリゾチーム活性の方がヒラメに比べて有意に高かった。

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

前年度の報告書に示した実験計画に従って、次の実験を実施した。H31/R1年度は、新規サイトカイン遺伝子の機能解明の一環として、作製したIL-17A/F1の役割を明らかにするために、IL-17A/F1-KO(knockout)メダカと野生メダカの腸管についてメタゲノム解析を行ったところ、IL-17A/F1-KOメダカの腸内細菌叢は、野生メダカと比べて明らかに異なる細菌叢の組成をしており、日和見感染する病原細菌であるPlesiomonas属やAeromonasなどが増加していた。この現象は、Edwardsiella piscicida(旧名: tarda)が感染したKOおよび野生メダカの腸管においても観察できた。以上のことより、IL-17A/F1の腸管における役割は、日和見感染症原因菌の増殖を抑制し、健康に保っていることが明らかとなった。そこで、IL-17A/F経路について、より詳細な機能を理解するために、IL-17受容体A(IL-17RA)遺伝子についてもクローン化を行い、ゲノム編集による変異メダカの作製し、ホモ変異メダカを得た。今後、これを用いて腸管におけるトランスクリプトーム解析を実施する。一方、ヒラメとトラフグのE. piscicida感染症に対する抵抗性を調べるために、E. piscicida感染時のヒラメおよびトラフグの血清におけるリゾチーム活性(溶菌活性)を調べたところ、トラフグ血清のリゾチーム活性の方がヒラメに比べて有意に高かった。

今後の研究の推進方策

今年度の研究計画は上述したように、E. tardaで処理したヒラメおよびトラフグの血清を用いた溶菌活性や病原菌に対する毒性試験などのバイオアッセイを継続して実施する(河野分担)。これと同様に、Streptcoccus iniaeを用いてヒラメおよびトラフグを処理し、遺伝子発現解析を行い、同様の血清を用いた自然免疫応答に関するバイオアッセイを行う(酒井・引間の分担)。一方、新規サイトカイン遺伝子の機能解明の一環として、魚類のIL-17A/Fのメカニズムを解明するために、作製したIL-17RA-KOメダカの腸管における網羅的なトランスクリプトームおよび腸内細菌叢の解析を行う。さらにトラフグとヒラメの腸管におけるIL-17A/Fおよび受容体遺伝子の発現パターンを比較する。最後に、魚類特有のIL-17Nの機能解明のために、組換えタンパク質の構築を行い、メダカ細胞を用いて他のサイトカイン遺伝子の発現誘導について検討する(酒井・引間の分担)。

  • 研究成果

    (11件)

すべて 2020 2019

すべて 雑誌論文 (5件) (うち国際共著 1件、 査読あり 5件、 オープンアクセス 1件) 学会発表 (6件) (うち国際学会 2件、 招待講演 1件)

  • [雑誌論文] Interleukin-17A/F1 from Japanese pufferfish (Takifugu rubripes) stimulates the immune response in head kidney and intestinal cells2020

    • 著者名/発表者名
      Takahashi Yoshie、Okamura Yo、Morimoto Natsuki、Mihara Koshin、Maekawa Shun、Wang Han-Ching、Aoki Takashi、Kono Tomoya、Sakai Masahiro、Hikima Jun-ichi
    • 雑誌名

      Fish & Shellfish Immunology

      巻: 103 ページ: 143~149

    • DOI

      doi:10.1016/j.fsi.2020.05.016

    • 査読あり / 国際共著
  • [雑誌論文] Interleukin-17A/F1 Deficiency Reduces Antimicrobial Gene Expression and Contributes to Microbiome Alterations in Intestines of Japanese medaka (Oryzias latipes)2020

    • 著者名/発表者名
      Okamura Yo、Morimoto Natsuki、Ikeda Daisuke、Mizusawa Nanami、Watabe Shugo、Miyanishi Hiroshi、Saeki Yuichi、Takeyama Haruko、Aoki Takashi、Kinoshita Masato、Kono Tomoya、Sakai Masahiro、Hikima Jun-ichi
    • 雑誌名

      Frontiers in Immunology

      巻: 11 ページ: 425

    • DOI

      10.3389/fimmu.2020.00425

    • 査読あり / オープンアクセス
  • [雑誌論文] Comparative Analysis of Plasmid DNAs from Two Strains of <i>Photobacterium damselae</i> subsp. <i>piscicida</i> Isolated from Japan and the United States2020

    • 著者名/発表者名
      Tsuchiya Akito、Nishihara Aki、Saeki Ayumi、Teru Yuki、Aoki Takashi、Kono Tomoya、Sakai Masahiro、Hikima Jun-ichi
    • 雑誌名

      Fish Pathology

      巻: 55 ページ: 18~21

    • DOI

      https://doi.org/10.3147/jsfp.55.18

    • 査読あり
  • [雑誌論文] Molecular characterization and expression of two interleukin-17 receptor A genes on different chromosomes in Japanese medaka, Oryzias latipes2020

    • 著者名/発表者名
      Okamura Yo、Morimoto Natsuki、Sawada Shuzo、Kono Tomoya、Hikima Jun-ichi、Sakai Masahiro
    • 雑誌名

      Comparative Biochemistry and Physiology Part B: Biochemistry and Molecular Biology

      巻: 240 ページ: 110386~110386

    • DOI

      10.1016/j.cbpb.2019.110386

    • 査読あり
  • [雑誌論文] Molecular characterization and expression of the teleost cytosolic DNA sensor genes cGAS, LSm14A, DHX9, and DHX36 in Japanese medaka, Oryzias latipes2019

    • 著者名/発表者名
      Murakami Shiori、Morimoto Natsuki、Kono Tomoya、Sakai Masahiro、Hikima Jun-ichi
    • 雑誌名

      Developmental & Comparative Immunology

      巻: 99 ページ: 103402~103402

    • DOI

      10.1016/j.dci.2019.103402

    • 査読あり
  • [学会発表] インターロイキン17受容体A遺伝子変異メダカの腸管におけるトランスクリプトーム解析2020

    • 著者名/発表者名
      岡村 洋、森本和月、河野智哉、酒井正博、引間順一
    • 学会等名
      令和2年度日本水産学会春季大会
  • [学会発表] IL17-A/F1 deficiency down-regulates immune-related gene expression and changes intestinal flora in Japanese medaka (Oryzias latipes)2019

    • 著者名/発表者名
      M. Sakai, Y. Okamura, N. Morimoto, T. Kono, J. Hikima
    • 学会等名
      7th Annual Meeting of the International Cytokine & Interferon Society
    • 国際学会
  • [学会発表] Establishment of interleukin 17 receptor A (RA) deficient medaka (Oryzias latipes) using CRISPR-Cas9 system2019

    • 著者名/発表者名
      Y. Okamura, N. Morimoto, T. Kono, M. Sakai, J. Hikima, M. Kinoshita
    • 学会等名
      Marine Biotechnology Conference 2019
    • 国際学会
  • [学会発表] IL-17A/F1変異メダカ を用いた腸内微生物叢の解析2019

    • 著者名/発表者名
      岡村 洋、河野智哉、酒井正博、引間順一
    • 学会等名
      令和元年日本水産学会秋季大会
  • [学会発表] メダカ (Oryzias latipes) のインターロイキン 22 関連遺伝子の同定および粘膜組織における発現解析2019

    • 著者名/発表者名
      高橋良枝、岡村 洋、河野智哉、引間順一、酒井正博
    • 学会等名
      令和元年日本水産学会秋季大会
  • [学会発表] メダカIL-17A/F1による腸内微生物叢の調整2019

    • 著者名/発表者名
      引間順一・岡村 洋・河野智哉・酒井正博
    • 学会等名
      第31回学術集会/第30回日本生体防御学会学術集会(合同開催)
    • 招待講演

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公開日: 2021-01-27  

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