生体イメージングを駆使した生殖サイクル特有の免疫微生物ダイナミクスの完全解明

2021 年度 実績報告書

• 研究課題/領域番号: 18H03969
• 研究機関: 東北大学
• 研究代表者: 野地 智法 東北大学, 農学研究科, 教授 (10708001)
• 研究分担者: 北澤 春樹 東北大学, 農学研究科, 教授 (10204885) ; 米山 裕 東北大学, 農学研究科, 教授 (10220774) ; 戸村 道夫 大阪大谷大学, 薬学部, 教授 (30314321) ; 楠本 豊 大阪大谷大学, 薬学部, 准教授 (40252689) ; 麻生 久 東北大学, 農学研究科, 教授 (50241625)
• 研究期間 (年度): 2018-04-01 – 2022-03-31
• キーワード: 乳腺 / 乳汁 / 抗体（IgA） / パイエル板 / 腸管 / 腸内微生物

研究実績の概要

哺育を介した母子免疫移行は、免疫機能が未熟な子が母の免疫を受動する上で非常に重要である。我々は、哺育の質向上による幼若動物の健全育成を目指した研究を行っており、特に母乳中に含まれる免疫グロブリン（抗体）の産生機序解明とその強化を目指している。

組織学の教科書には、乳腺は表皮が皮下組織の中に落ち込み発達した皮膚腺として定義されており、その中に免疫学的な記載を見出すことは容易ではない。これは、哺育を介した母子免疫移行が乳腺単独で行われていないことを意味するものであり、事実、母乳抗体を分泌する形質細胞（B細胞から分化した細胞）は、乳腺に由来するものではない。また、授乳期以外の乳腺には、そのような形質細胞は存在していない。つまり、母乳抗体を産生する形質細胞は、乳腺以外の臓器より移動してくると考えられているが、そのメカニズムは長らく解明されていなかった。

哺育を介した母子移行抗体の質的量的向上を目的とした免疫強化技術を開発することは、哺乳動物を健全に繁殖・維持する上で、非常に重要である。我々は、この乳腺免疫（特に母乳中の抗体産生）が、乳腺から遠く離れたパイエル板（腸管の免疫臓器）で促されていることを明らかにしてきた。また、その際に母体の腸管内に常在する特定の微生物（Bacteroides acidifaciens, Prevotella buccalis）の存在が重要であることを突き止め、授乳期の乳腺の免疫機能に関わる「腸内微生物ーパイエル板―乳腺経路」の発見に至った。本基盤研究（A）で得られた研究成果は、Cell Reports, 36: 109655, 2021として公表に至った。

現在までの達成度 (段落)

令和3年度が最終年度であるため、記入しない。

今後の研究の推進方策

令和3年度が最終年度であるため、記入しない。

研究成果

• [国際共同研究] UC Davis(米国)
  • 国名: 米国
  • 外国機関名: UC Davis
• [雑誌論文] Development of a rational framework for the therapeutic efficacy of fecal microbiota transplantation for calf diarrhea treatment (2022)
  • 著者名/発表者名: Jahidul Islam, Masae Tanimizu, Yu Shimizu, Yoshiaki Goto, Natsuki Ohtani, Kentaro Sugiyama, Eriko Tatezaki, Masumi Sato, Eiji Makino, Toru Shimada, Chise Ueda, Ayumi Matsuo, Yoshihisa Suyama, Yoshifumi Sakai, Mutsumi Furukawa, Katsuki Usami, Hiroshi Yoneyama, Hisashi Aso, Hidekazu Tanaka, Tomonori Nochi
  • 雑誌名: Microbiome 巻: 10 ページ: 31
  • DOI: 10.1186/s40168-021-01217-4
  • 査読あり / オープンアクセス
• [雑誌論文] Roles of mannosylerythritol lipid-B components in antimicrobial activity against bovine mastitis-causing Staphylococcus aur (2022)
  • 著者名/発表者名: Shinya Yamauchi, Mutsumi Furukawa, Akio Kawahara, Tomohiro Sugahara, Shuhei Yamamoto, Masao Kitabayashi, Atsushi Sogabe, So Shimoda, Eiji Hata, Kouichi Watanabe, Hiroshi Yoneyama, Hisashi Aso, Tomonori Nochi
  • 雑誌名: World J Microbiol Biotechnol 巻: 38 ページ: 54
  • DOI: 10.1007/s11274-022-03243-2
  • 査読あり / オープンアクセス
• [雑誌論文] Differential expression of CD11c defines two types of tissue-resident macrophages with different origins in steady-state salivary glands (2022)
  • 著者名/発表者名: Lu Lu, Toshinobu Kuroishi, Yukinori Tanaka, Mutsumi Furukawa, Tomonori Nochi, Shunji Sugawara
  • 雑誌名: Sci Rep 巻: 12 ページ: 931
  • DOI: 10.1038/s41598-022-04941-5
  • 査読あり / オープンアクセス
• [雑誌論文] The gut microbiota induces Peyer's-patch-dependent secretion of maternal IgA into milk (2021)
  • 著者名/発表者名: Katsuki Usami,Kanae Niimi,Ayumi Matsuo,Yosihisa Suyama,Yosifumi Sakai,sintaro Sato,Kohtaro Fujihasi,Hirosi Kiyono,Saeka Uchino,Mutsumi Furukawa,Jahidul Islam,Kaori Ito,Taiki Moriya,Yutaka Kusumoto,Michio Tomura,Russell C Hovey,Junichi Sugawara,Hirosi Yoneyama,Haruki Kitazawa,Kouichi Watanabe,Hisasi Aso,Tomonori Nochi
  • 雑誌名: Cell Rep 巻: 36 ページ: 109655
  • DOI: 10.1016/j.celrep.2021.109655
  • 査読あり / オープンアクセス / 国際共著
• [雑誌論文] Chemerin Regulates Epithelial Barrier Function of Mammary Glands in Dairy Cows (2021)
  • 著者名/発表者名: Yutaka Suzuki, Sachi Chiba, Koki Nishihara, Keiichi Nakajima, Akihiko Hagino, Won-Seob Kim, Hong-Gu Lee, Tomonori Nochi, Toru Suzuki, Sang-Gun Roh
  • 雑誌名: Animals (Basel) 巻: 11 ページ: 3194
  • DOI: 10.3390/ani11113194
  • 査読あり / オープンアクセス
• [雑誌論文] Fermented rice bran supplementation attenuates chronic colitis-associated extraintestinal manifestations in female C57BL/6N mice (2021)
  • 著者名/発表者名: Jahidul Islam, Afifah Zahra Agista, Kouichi Watanabe, Tomonori Nochi, Hisashi Aso, Yusuke Ohsaki, Takuya Koseki, Michio Komai, Hitoshi Shirakawa
  • 雑誌名: J Nutr Biochem 巻: 99 ページ: 108855
  • DOI: 10.1016/j.jnutbio.2021.108855
  • 査読あり / オープンアクセス
• [雑誌論文] Fermented Rice Bran Supplementation Prevents the Development of Intestinal Fibrosis Due to DSS-Induced Inflammation in Mice (2021)
  • 著者名/発表者名: Afifah Zahra Agista, Tubagus Bahtiar Rusbana, Jahidul Islam, Yusuke Ohsaki, Halima Sultana, Ryouta Hirakawa, Kouichi Watanabe, Tomonori Nochi, Ardiansyah, Slamet Budijanto, Suh-Ching Yang, Takuya Koseki, Hisashi Aso, Michio Komai, Hitoshi Shirakawa
  • 雑誌名: Nutrients 巻: 13 ページ: 1869
  • DOI: 10.3390/nu13061869
  • 査読あり / オープンアクセス
• [雑誌論文] Ligilactobacillus salivarius Strains Isolated From the Porcine Gut Modulate Innate Immune Responses in Epithelial Cells and Improve Protection Against Intestinal Viral-Bacterial Superinfection (2021)
  • 著者名/発表者名: Yuhki Indo, Shugo Kitahara, Mikado Tomokiyo, Shota Araki, Md Aminul Islam, Binghui Zhou, Leonardo Albarracin, Ayako Miyazaki, Wakako Ikeda-Ohtsubo, Tomonori Nochi, Takato Takenouchi, Hirohide Uenishi, Hisashi Aso, Hideki Takahashi, Shoichiro Kurata, Julio Villena, Haruki Kitazawa
  • 雑誌名: Front Immunol 巻: 12 ページ: 652923
  • DOI: 10.3389/fimmu.2021.652923
  • 査読あり / オープンアクセス / 国際共著
• [学会発表] 腸内細菌が宿主免疫系に与える影響 ～腸内微生物ーパイエル板ー乳腺経路の発見～ (2022)
  • 著者名/発表者名: 野地智法
  • 学会等名: 第55回日本無菌生物ノートバイオロジー学会
  • 招待講演
• [学会発表] 子牛難治性下痢症に対する糞便微生物移植（FMT）治療効果に寄与する因子の探索 (2021)
  • 著者名/発表者名: 大谷夏輝、杉山顕太郎、五島可祥、清水優、田中秀和、Jahidul Islam、野地智法
  • 学会等名: 家畜感染症学会
• [学会発表] MEL-Bの構成因子に着目した黄色ブドウ球菌の抗菌活性に関する作用機序解明 (2021)
  • 著者名/発表者名: 山内清哉、川原顕生、菅原知宏、山本周平、北林雅夫、曽我部敦、秦英司、麻生久、米山裕、古川睦実、野地智法
  • 学会等名: 家畜感染症学会
• [学会発表] ホルスタイン種において乳汁中のIgAおよびIgM濃度の遺伝率は高い (2021)
  • 著者名/発表者名: 桂哲平、遠藤佑真、庄涛、浦川めぐみ、吉村梢、高梨暁、林智人、菊佳男、長澤裕哉、浅野貴史、佐沢公子、横井允雄、吉田岳、中村武彦、上本吉伸、野地智法、麻生久
  • 学会等名: 日本乳房炎研究会
• [学会発表] ニワトリ腸管に発達する免疫臓器の機能解明に資する組織学的研究 (2021)
  • 著者名/発表者名: 平川良太、久松基史、古川睦実、佐藤幹、野地智法
  • 学会等名: 日本家禽学会2021年度秋季大会
• [学会発表] 乳汁IgAの産生制御因子としてのPolymeric immunoglobulin Receptor（PigR）の機構解明 (2021)
  • 著者名/発表者名: 伊東加織、内野紗江佳、宇佐美克紀、古川睦実、松本敬、南野昌信、麻生久、野地智法
  • 学会等名: 第129回日本畜産学会
• [学会発表] 3D可視化技術を用いた幼若期のパイエル板の形態学的解析 (2021)
  • 著者名/発表者名: 勅使河原杏莉、古川睦実、野地智法
  • 学会等名: 第70回東北畜産学会
• [学会発表] 乳汁IgAが有する腸内微生物に対する特異性評価 (2021)
  • 著者名/発表者名: 内野紗江佳、宇佐美克紀、新實香奈枝、古川睦実、野地智法
  • 学会等名: 第70回東北畜産学会
• [学会発表] X連鎖重症複合免疫不全症に対する胎生期治療の有用性 ～医療用免疫不全ブタを用いた動物モデル研究から見えてきたこと～ (2021)
  • 著者名/発表者名: 野地智法
  • 学会等名: 第12回関東甲越免疫不全症研究会
  • 招待講演
• [学会発表] 家畜の生産性向上を目指した粘膜免疫学研究の最前線 (2021)
  • 著者名/発表者名: 野地智法
  • 学会等名: 第156回鹿児島県家畜臨床研究会
  • 招待講演
• [産業財産権] 乳汁中のIgA抗体含有量の増加剤 (2021)
  • 発明者名: 野地智法、宇佐美克紀、麻生久、清野宏、藤橋浩太郎、佐藤慎太郎
  • 権利者名: 野地智法、宇佐美克紀、麻生久、清野宏、藤橋浩太郎、佐藤慎太郎
  • 産業財産権種類: 特許
  • 産業財産権番号: PCT/JP2021/30571
  • 外国