吸血昆虫の腸内フローラは病原体媒介能を決定する因子になるのか？

2018 年度 実施状況報告書

• 研究課題/領域番号: 18K19460
• 研究機関: 自治医科大学
• 研究代表者: 加藤 大智 自治医科大学, 医学部, 教授 (00346579)
• 研究分担者: 崔 龍洙 自治医科大学, 医学部, 教授 (50306932) ; 渡邊 真弥 自治医科大学, 医学部, 講師 (60614956) ; 山本 大介 自治医科大学, 医学部, 講師 (90597189)
• 研究期間 (年度): 2018-06-29 – 2021-03-31
• キーワード: 吸血昆虫 / 腸内フローラ / サシチョウバエ / ハマダラカ / リーシュマニア / マラリア

研究実績の概要

吸血昆虫の中腸は、吸血によって哺乳類から取り込まれた病原体が、はじめて遭遇する昆虫の体内環境であり、哺乳類から昆虫へのダイナミックな環境変化に適応して生存できるか否かが決定する場である。本研究では、中腸の環境形成に大きな役割を担う腸内フローラが、病原体の生存・発育に影響を及ぼし、吸血昆虫の病原体媒介能を決定する因子となるのかについて解析する。本年度の研究実績の概要は以下の通りである。　1）次世代シーケンスを用いた吸血昆虫の腸内フローラ解析方法の条件検討を行い、この方法を確立した。　2）エクアドル、ペルー南部・北部でリーシュマニア原虫媒介能が異なる同種のサシチョウバエの腸内フローラの比較解析を行った。次世代シーケンスにより膨大な量のデータを得ることができ、原虫媒介能の違いと腸内フローラとの関連性について解析中である。　3）通常とは異なるエサを投与したハマダラカを用いてマラリア原虫感染実験を行い、このハマダラカのマラリア原虫媒介能が変化することを明らかにした。このハマダラカにおいて腸内フローラがどのように変化したのか現在解析を行っている。　4）サシチョウバエの人工吸血系を確立し、これを用いた実験感染系の樹立に着手している。

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

個々の吸血昆虫の腸内フローラ解析方法の条件検討を行い、この方法を確立することができた。この手法は今後の研究の土台となるものである。この方法を用いて、エクアドル、ペルー南部・北部でリーシュマニア原虫媒介能が異なる同種のサシチョウバエの腸内フローラの比較解析を行い、現在はデータ解析中である。膨大な量のデータを取り扱うため解析に時間がかかるが、原虫媒介能と腸内フローラとの関連性について明らかになることが期待でき、非常に興味深い。また、通常とは異なるエサを投与したハマダラカを用いてマラリア原虫感染実験を行い、人為的にハマダラカのマラリア原虫媒介能を変化させることができる形を確立した。このハマダラカで腸内フローラにどのような変化が起きているのか、またそれがどのように原虫媒介能の変化と関連しているのか、今後解析を進めていきたい。また、コロニー飼育しているサシチョウバエの人工吸血系を確立することができ、現在感染実験系を立ち上げつつある。この実験系を用いて、サシチョウバエの腸内フローラを人為的に変化させ、原虫媒介能に及ぼす影響を追究していく予定である。

今後の研究の推進方策

次世代シークエンスによって得られた腸内フローラに関するデータの解析を進める。フィールドの自然条件下でリーシュマニア原虫媒介能の異なるサシチョウバエからは、地域による特異的な腸内フローラの構成が明らかになることが期待される。また、これまでに確立してきた実験系を用いて、サシチョウバエやハマダラカの腸内フローラを人為的に攪乱し、原虫の生存・発育や媒介に及ぼす影響を検討するとともに、原虫媒介能の決定に重要な細菌群の同定を行っていきたいと考えている。本研究を通して吸血昆虫の腸内フローラが病原体媒介能を決定する因子であることを明らかにできれば、昆虫に耐性をもたらし環境をも汚染する殺虫剤に頼ることのない、抗生物質等による腸内フローラを標的とした新たな感染症制御戦略の構築が期待される。また、腸内フローラの変化に伴って病原体媒介能が変わる前後の吸血昆虫の中腸の遺伝子発現やタンパク修飾の比較解析から、病原体媒介に関与する分子の発見にもつながることが期待される。

次年度使用額が生じた理由

学会参加等の国内旅費を支出する必要がなくなったため、次年度使用額が生じた。この経費は次年度の消耗品費として使用する予定である。

研究成果

• [国際共同研究] カトリカ大学(エクアドル)
  • 国名: エクアドル
  • 外国機関名: カトリカ大学
• [国際共同研究] サンマルコス大学(ペルー)
  • 国名: ペルー
  • 外国機関名: サンマルコス大学
• [雑誌論文] Autochthonous cutaneous leishmaniasis in urban domestic animals (Felis catus / Canis lupus familiaris) from central-western Venezuela. (2019)
  • 著者名/発表者名: Paniz Mondolfi AE, Colmenares Garmendia A, Mendoza Perez Y, Hernandez-Pereira CE, Medina C, Vargas F, Sandoval D, Aguero J, Roman D, Forlano-Riera M, Salas Y, Peraza M, Romero P, Aldana F, Castillo T, Santeliz S, Perez G, Suarez-Alvarado MJ, Morales-Panza RJ, Kato H
  • 雑誌名: Acta Trop. 巻: 191 ページ: 252-260
  • DOI: 10.1016/j.actatropica.2019.01.006
  • 査読あり / 国際共著
• [雑誌論文] Venezuela’s humanitarian crisis, resurgence of vector-borne diseases, and implications for spillover in the region (2019)
  • 著者名/発表者名: Grillet ME, Hernandez-Villena JV, Llewellyn MS, Paniz-Mondolfi AE, TamiA et al.
  • 雑誌名: Lancet Infect Dis. 巻: 印刷中 ページ: 印刷中
  • DOI: 10.1016/S1473-3099(18)30757-6
  • 査読あり / 国際共著
• [雑誌論文] Leishmaniasis caused by Leishmania (Viannia) guyanensis in north-central Pacific region of Ecuador: A clinico-epidemiological feature. (2018)
  • 著者名/発表者名: Gomez EA, Kato H, Edison X. Torres-Romero EX, Velez LN, Villegas NV, Martillo VP, Zambrano FC, Kubo M, Hashiguchi K, Hashiguchi Y.
  • 雑誌名: Acta Trop. 巻: 185 ページ: 204-211
  • DOI: 10.1016/j.actatropica.2018.05.016
  • 査読あり / 国際共著
• [雑誌論文] Molecular mass-screening for vector research on leishmaniasis (2018)
  • 著者名/発表者名: Kato H, Caceres AG, Gomez EA, Hashiguchi Y
  • 雑誌名: J Integrated Omics. 巻: 8 ページ: 15-16
  • DOI: 10.5584/jiomics.v8i3.270
  • 国際共著
• [学会発表] 雌型DSXノックアウトハマダラカの中腸における遺伝子転写産物の解析 (2019)
  • 著者名/発表者名: 山本大介、炭谷めぐみ、加藤大智
  • 学会等名: 第63回日本応用動物昆虫学会
• [学会発表] マラリア自動診断システムの開発 ― ディープラーニングによる適用評価 ― (2019)
  • 著者名/発表者名: 原口 和音、花房 昭彦、早川枝李、加藤 大智
  • 学会等名: 第28回ライフサポート学会 フロンティア講演会
• [学会発表] Trypanosoma cruzi媒介サシガメPanstrongylus chinaiの唾液腺遺伝子転写産物の解析 (2018)
  • 著者名/発表者名: 加藤大智、Ryan C. Jochim、Eduardo A. Gomez、Jesus G. Valenzuela、橋口義久
  • 学会等名: 第87回日本寄生虫学会
• [学会発表] 熱帯熱マラリア原虫と肝細胞の共培養系におけるコレステロール輸送の薬剤感受性に関する解析 (2018)
  • 著者名/発表者名: 早川枝李、加藤大智、松岡裕之、森雅博
  • 学会等名: 第87回日本寄生虫学会
• [学会発表] ハマダラカにおけるdoublesex遺伝子ノックアウト (2018)
  • 著者名/発表者名: 山本大介、炭谷めぐみ、畠山正統、加藤大智
  • 学会等名: 第62回応用動物昆虫学会
• [学会発表] 吸血性サシガメPanstrongylus chinaiの唾液腺遺伝子転写産物の解析 (2018)
  • 著者名/発表者名: 加藤大智、Ryan C. Jochim、Eduardo A. Gomez、Jesus G. Valenzuela、橋口義久
  • 学会等名: 第70回日本衛生動物学会大会
• [学会発表] ハマダラカにおける性分化遺伝子をノックアウトした系統の解析 (2018)
  • 著者名/発表者名: 山本大介、炭谷めぐみ、加藤大智
  • 学会等名: 第70回日本衛生動物学会大会
• [学会発表] ステフェンスハマダラカ doublesexホモログの雌特異的アイソフォーム欠損系統の解析 (2018)
  • 著者名/発表者名: 山本大介、炭谷めぐみ、加藤大智
  • 学会等名: 日本節足動物発生学会大会
• [学会発表] Molecular mass-screening for vector research on leishmaniasis (2018)
  • 著者名/発表者名: Hirotomo Kato, Abraham G. Caceres, Eduardo A. Gomez, Yoshihisa Hashiguchi
  • 学会等名: Leishmaniasis2018
  • 国際学会
• [学会発表] Biosensing of Leishmaniasis using FTA card as Direct Sampling Tool for Recombinase Polymerase Amplification (2018)
  • 著者名/発表者名: Himankshi Rathore, Hirotomo Kato, Yuzuru Takamura, Manish Biyani
  • 学会等名: 9th ISAJ Symposium
• [図書] Mucosal Vaccine for Parasitic Infections、Mucosal Vaccines: Innovation for Preventing Infectious Diseases (2019)
  • 著者名/発表者名: Kato H
  • 総ページ数: 480
  • 出版者: Elsevier
  • ISBN: 9780128119242
• [備考] 自治医科大学 感染・免疫学講座 医動物学部門
  • URL: http://www.jichi.ac.jp/idoubutsu/indexTJ2.html