バクテリオファージを用いた追撃型抗菌治療法の開発

2019 年度 実績報告書

• 研究課題/領域番号: 18K15149
• 研究機関: 自治医科大学
• 研究代表者: 氣駕 恒太朗 自治医科大学, 医学部, 講師 (90738246)
• 研究期間 (年度): 2018-04-01 – 2020-03-31
• キーワード: バクテリオファージ / 抗菌治療 / 薬剤耐性菌 / ファージ療法 / CRISPR-Cas

研究実績の概要

薬剤耐性菌は世界規模で蔓延しつつあるため、新規抗菌治療法の開発が待たれている。本研究課題では、遺伝子改変したバクテリオファージ（ファージ）を合成し、これまでにない抗菌治療を行うことを目的とした。当初はファージとサイトカイン等による自然免疫細胞の遊走により殺菌を行うことを考えていたが、サイトカインは炎症も惹起してしまうことがわかったため、ファージとCRISPR-Casを用いることにした。そこでRNA標的型のCRISPR-Cas13をファージに搭載した抗菌剤の合成を行った。ファージへの搭載には、大腸菌に感染するM13ファージ、80ファージ、T7ファージ、黄色ブドウ球菌に感染する80αファージを用いた。M13ファージはパッケージング法により、80ファージにはphagemidを用いた手法、T7ファージにはin vitro合成法、80αファージにはSaPI(Staphylococcus aureus pathogenicity island)を用いた手法を用いた。その結果、M13ファージと80ファージ、80αファージの殻にCas13aを搭載することに成功した。その一方で、T7ファージのゲノムにもCas13aを搭載することはできたが、継代している途中でCas13aの配列が抜けていくことがわかった。合成したファージは標的の細菌を殺菌することが大腸菌、黄色ブドウ球菌それぞれで確認された。また、この合成ファージを持ちいれば、３種類の細菌を混合した細菌叢から標的とした細菌のみを選択的に除けることも確認できた。さらに、ハチノスツヅリガの幼虫を用いた大腸菌の感染実験でファージ80由来の合成ファージを投与すると、菌投与による生存率を有意に改善させたことから、合成ファージはin vivoでも標的細菌を殺菌できることがわかった。今後は治療薬開発に向けて、薬理動態などの解析を行っていく予定である。

研究成果

• [雑誌論文] Development of CRISPR-Cas13a-based antimicrobials capable of sequence-specific killing of target bacteria (2020)
  • 著者名/発表者名: Kotaro Kiga、Xin-Ee Tan、Rodrigo Ibarra-Chavez、Shinya Watanabe、Yoshifumi Aiba、Yusuke Sato’o、Feng-Yu Li、Teppei Sasahara、Bintao Cui、Moriyuki Kawauchi、Tanit Boonsiri、Kanate Thitiananpakorn、Yusuke Taki、Aa Haeruman Azam、Masato Suzuki、Jose R Penades、Longzhu Cui
  • 雑誌名: Nature Communications 巻: - ページ: -
  • 査読あり / オープンアクセス / 国際共著
• [雑誌論文] Mutational diversity in mutY deficient Helicobacter pylori and its effect on adaptation to the gastric environment (2020)
  • 著者名/発表者名: Kinoshita-Daitoku Ryo、Kiga Kotaro、Sanada Takahito、Ogura Yoshitoshi、Bo Zhu、Iida Tamako、Yokomori Rui、Kuroda Eisuke、Tanaka Mototsugu、Sood Arpana、Suzuki Toshihiko、Nakai Kenta、Hayashi Tetsuya、Mimuro Hitomi
  • 雑誌名: Biochemical and Biophysical Research Communications 巻: 525 ページ: 806-811
  • DOI: https://doi.org/10.1016/j.bbrc.2020.02.087
  • 査読あり
• [雑誌論文] Complete Genome Sequence of Helicobacter pylori Strain ATCC 43504, a Type Strain That Can Infect Gerbils (2020)
  • 著者名/発表者名: Kinoshita-Daitoku Ryo、Ogura Yoshitoshi、Kiga Kotaro、Maruyama Fumito、Kondo Tomoyo、Nakagawa Ichiro、Hayashi Tetsuya、Mimuro Hitomi
  • 雑誌名: Microbiology Resource Announcements 巻: 9 ページ: e00105-20
  • DOI: https://doi.org/10.1128/MRA.00105-20
  • 査読あり
• [雑誌論文] Group A Streptococcus establishes pharynx infection by degrading the deoxyribonucleic acid of neutrophil extracellular traps (2020)
  • 著者名/発表者名: Tanaka Mototsugu、Kinoshita-Daitoku Ryo、Kiga Kotaro、Sanada Takahito、Zhu Bo、Okano Tokuju、Aikawa Chihiro、Iida Tamako、Ogura Yoshitoshi、Hayashi Tetsuya、Okubo Koshu、Kurosawa Miho、Hirahashi Junichi、Suzuki Toshihiko、Nakagawa Ichiro、Nangaku Masaomi、Mimuro Hitomi
  • 雑誌名: Scientific Reports 巻: 10 ページ: 3251
  • DOI: https://doi.org/10.1038/s41598-020-60306-w
  • 査読あり
• [雑誌論文] Helicobacter small RNA regulates host adaptation and carcinogenesis. (2020)
  • 著者名/発表者名: Kinoshita-Daitoku R、Kiga K、Otsubo R、Ogura Y、Sanada T、Bo Z、Phuoc TV、Okano T、Iida T、Yokomori R、Kuroda E、Hirukawa S、Tanaka M、Sood A、Subsomwong P、Ashida H、Binh TT、Nguyen LT、Van KV、Dung Ho DQ ... [Show all 25] ... Mimuro H
  • 雑誌名: BioRxiv 巻: - ページ: -
  • 国際共著
• [雑誌論文] Composition and Diversity of CRISPR-Cas13a Systems in the Genus Leptotrichia (2019)
  • 著者名/発表者名: Watanabe Shinya、Cui Bintao、Kiga Kotaro、Aiba Yoshifumi、Tan Xin-Ee、Sato’o Yusuke、Kawauchi Moriyuki、Boonsiri Tanit、Thitiananpakorn Kanate、Taki Yusuke、Li Fen-Yu、Azam Aa Haeruman、Nakada Yumi、Sasahara Teppei、Cui Longzhu
  • 雑誌名: Frontiers in Microbiology 巻: 10 ページ: 2838
  • DOI: https://doi.org/10.3389/fmicb.2019.02838
  • 査読あり
• [雑誌論文] Complete Genome Sequence of the Methicillin-Resistant Staphylococcus aureus Strain JMUB3031, Isolated from a Patient with Fatal Community-Acquired Pneumonia (2019)
  • 著者名/発表者名: Cui Bintao、Watanabe Shinya、Sato’o Yusuke、Nihashi Fumiya、Aiba Yoshifumi、Kiga Kotaro、Sasahara Teppei、Tan Xin-Ee、Kawauchi Moriyuki、Boonsiri Tanit、Thitiananpakorn Kanate、Taki Yusuke、Li Feng-Yu、Imokawa Shiro、Cui Longzhu
  • 雑誌名: Microbiology Resource Announcements 巻: 8 ページ: e01652-18
  • DOI: https://doi.org/10.1128/MRA.01652-18
  • 査読あり
• [学会発表] 遺伝子標的型ファージ製剤の開発 (2020)
  • 著者名/発表者名: 氣駕 恒太朗, 崔 龍洙
  • 学会等名: 第93回 日本細菌学会総会
• [学会発表] 薬剤耐性菌を選択的に殺菌するファージ製剤の開発 (2019)
  • 著者名/発表者名: 氣駕 恒太朗
  • 学会等名: 第102回 日本細菌学会関東支部総会
  • 招待講演
• [学会発表] ファージを利用した遺伝子標的型殺菌剤の開発 (2019)
  • 著者名/発表者名: 氣駕 恒太朗
  • 学会等名: 日本細菌学会関東支部インターラボセミナー
  • 招待講演
• [学会発表] Developing bacteriophage-based antimicrobials for killing antimicrobial-resistant bacteria. (2019)
  • 著者名/発表者名: Kotaro Kiga, XinEe Tan, Rodrigo Ibarra-Chavez, Jose R Penades, Longzhu Cui
  • 学会等名: Oxford phage 2019
  • 国際学会
• [学会発表] 狙った細菌を選択的に殺菌する殺菌技術の開発 (2019)
  • 著者名/発表者名: 氣駕 恒太朗, 李 峰宇, XinEe Tan, 佐藤 祐介, 渡邊 真弥, 相羽 由詞, Rodrigo Ibarra-Chavez, Jose R Penades, 鈴木 仁人, 崔 龍洙
  • 学会等名: 第92回 日本細菌学会総会
• [備考] 自治医科大学医学部 感染・免疫学講座 細菌学部門 ホームページ
  • URL: http://www.jichi.ac.jp/bacteriology/