糖類の中腸環境改変効果を利用した吸血昆虫における病原体媒介因子の特定

2020 年度 実施状況報告書

• 研究課題/領域番号: 20K16237
• 研究機関: 自治医科大学
• 研究代表者: 水島 大貴 自治医科大学, 医学部, 助教 (50843455)
• 研究期間 (年度): 2020-04-01 – 2023-03-31
• キーワード: 吸血昆虫 / ハマダラカ / マラリア / サシチョウバエ / リーシュマニア / 中腸 / 糖類

研究実績の概要

マラリアやリーシュマニア症は、ヒトに深刻な症状を呈する吸血昆虫媒介感染症である。両病原体が感染可能な吸血昆虫は決まっているが、どのような因子によって規定されているのかは不明である。本研究では、病原体の発育・ヒト感染能力を獲得する上で重要な吸血昆虫の中腸に着目し、生体調節機能を有する糖類を用いて中腸環境を変化させることで感染の成否を決定づける因子を明らかにする。本年度の研究実績の概要は以下の通りである。
1)ルシフェラーゼアッセイを用いたハマダラカ中腸におけるマラリア原虫数の簡易定量法を確立した。2)ハマダラカ中腸におけるマラリア原虫の発育を阻害する糖類のスクリーニングを１）の簡易定量法を用いて実施し、16種の糖類の内、希少糖であるアロースのみをスクリーニングした。3)アロースのマラリア原虫発育阻害試験をin vitro培養条件下で実施し、アロースがマラリア原虫の発育に直接作用していないことを明らかにした。4)アロース摂取群及び未摂取群のハマダラカ中腸トランスクリプトーム解析を実施した結果、主に生理代謝、糖鎖修飾、細胞周期に関わる遺伝子群で優位に発現変動が認められた。5)生理代謝に関わる酵素遺伝子の内、顕著に変動していた酵素遺伝子をクローニングした。6)人工吸血法によるサシチョウバエへのリーシュマニア原虫の感染実験を実施したところ、吸血サシチョウバエ数、リーシュマニア感染率が非常に低いため、吸血方法の改善が必要であることがわかった。

現在までの達成度 (区分)

3: やや遅れている

理由

ハマダラカ・マラリア原虫感染モデルにおいて、ルシフェラーゼアッセイによる感染性評価法を確立し、当アッセイにより中腸環境を変化させる糖類をスクリーニングすることに成功した。さらに、スクリーニングされた糖を摂取させたときの中腸内における発現変動遺伝子も明らかにしてきた。そのため、ハマダラカとマラリア原虫感染モデルにおいては順調に進捗している。一方で、サシチョウバエ・リーシュマニア感染モデルにおいては、人工吸血法によるリーシュマニア感染が想定外に難航しているため、糖類のスクリーニング等、以降の計画が遅延している。

今後の研究の推進方策

ハマダラカ・マラリア原虫感染モデルにおいては研究計画通りに進行している。今後は、RNAi法を用いた遺伝子操作により、ハマダラカ中腸におけるマラリア原虫の感染性を解析する予定である。
サシチョウバエ・リーシュマニア感染モデルについては、誘引剤などを用いた人工吸血法の改善を試みる他、リーシュマニア感染マウスの病変部からの吸血による感染を代替方法として実施する予定である。当動物実験については、倫理委員会からすでに承認を得ている。

次年度使用額が生じた理由

サシチョウバエ・リーシュマニア感染実験が難航しており、実施予定であったサシチョウバエ中腸における次世代シークエンス解析（中腸内細菌叢解析およびトランスクリプトーム解析）が遅延したため、次年度使用額が生じた。感染実験ができ次第、次世代シークエンス解析を実施し、翌年度分と合わせて使用する予定である。