食品由来の強力な自然免疫活性化能を示す新規物質の作用機序解析

2022 年度 実績報告書

• 研究課題/領域番号: 21H02733
• 研究機関: 帝京大学
• 研究代表者: 関水 和久 帝京大学, 薬学部, 教授 (90126095)
• 研究分担者: 宮下 惇嗣 帝京大学, 付置研究所, 講師 (40818308) ; 浜本 洋 帝京大学, 付置研究所, 准教授 (90361609)
• 研究期間 (年度): 2021-04-01 – 2024-03-31
• キーワード: 乳酸菌Weissella hellenica / 自然免疫 / 緑膿菌 / カイコ感染モデル / マウス感染モデル

研究実績の概要

本研究では、乳酸菌Weissella hellenicaが産生する自然免疫活性化因子の精製、構造決定、並びに、作用機序の解析を行なった。本菌は発酵食品が製造されており、食経験のある乳酸菌である。研究代表者等は本免疫活性化因子を、ワイセリカイコシンと命名し、以下の研究成果を得た。
ワイセリカイコシンはカイコの緑膿菌感染モデルにおいて、著名な予防効果を示した。このワイセリカイコシンの効果には、前投与が必要であった。注射後６時間以上経過してから緑膿菌を注射すると治療効果が発揮された。ワイセリカイコシンそれ自体には抗菌活性は認められない。したがってワイセリカイコシンはカイコの自然免疫を活性化し、それにより治療効果を示すと考えられる。さらにワイセリカイコシンはマウスにおいても、前投与により緑膿菌感染に対して治療効果を示した。この結果は、ワイセリカイコシンがヒトの臨床において医薬品として利用できることを示唆している。
さらに研究代表者等は、本菌の培養上清からアルコール処理、疏水性カラムクロマトグラフィーにより、カイコの緑膿菌感染モデルにおける治療効果を指標に精製を行なった。精製の最終段階におけるHPLCにおいて、活性に対応したODのピーク画分を得た。LC-MS並びにNMR解析により、ペプチドグリカンの部分構造を有する物質であることが判明した。さらに決定した構造を基に化学合成し、合成された物質にカイコの緑膿菌感染モデルにおいて治療効果を示すことが明らかとなった。この結果は同定した構造が正しいことを検証するものである。

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

ワイセリカイコシンをカイコの緑膿菌感染モデルにおける治療効果を指標に乳酸菌の培養液から精製し、構造決定できたことは大きな成果である。さらに化学合成による検証に成功したことは特筆に値する。
当初の予想に反して、培養液に含まれるワイセリカイコシンの量は少なかった。今後医薬品への利用を目指す上には、大量のワイセリカイコシンを入手する方法の確立が必要である。
これまで、自然免疫の活性化を作用機序とする医薬品の開発は、リポポリサッカライドLPSなど一部に限られている。ワイセリカイコシンの発見の当初においては毒性が問題になるとは考えなかったが、ワイセリカイコシンの本体がペプチドグリカンであることが明らかとなった現状においては、ワイセリカイコシンの毒性の問題を解決することが重要である。

今後の研究の推進方策

ワイセリカイコシンはカイコの感染モデルにおいて緑膿菌による感染に対して著名な治療効果を示す。今後どの様な病原菌に対して治療効果があるかを見出すことが重要である。
また、自然免疫活性化を機序とする抗菌治療薬の先駆けとなるためには、毒性の評価が重要である。ワイセリカイコシンはカイコにおける治療効果を指標に発見、精製、構造決定されてきた。今後はマウスなどの哺乳動物における毒性並びに治療効果を評価していく必要がある。

研究成果

• [雑誌論文] High molecular weight glucose homopolymer of broccoli（Brassica oleracea var.italica）stimulates both invertebrate and mammalian immune systems (2023)
  • 著者名/発表者名: Atsushi Miyashita,Keiko Kataoka,Toshio Tsuchida,Akihiko A.Ogasawara,Hiroto Nakajima,Megumu Takahashi,Kazuhisa Sekimizu
  • 雑誌名: Frontiers in Food Science and Technology 巻: 3 ページ: -
  • DOI: 10.3389/frfst.2023.1012121
  • 査読あり
• [雑誌論文] Sikworm arylsulfatase in the midgut content is expressed in the silk gland and fed via smearing the from the spinneret (2022)
  • 著者名/発表者名: Hiroshi Hamamoto,Atsushi Miyashita,Koushirou Kamura,Ryo Horie,Kazuhisa Sekimizu
  • 雑誌名: Drug Discoveries&Therapeutics 巻: 16 ページ: 280-285
  • DOI: 10.5582/ddt.2022.01088
  • オープンアクセス
• [雑誌論文] Lysocin E Targeting Menaquinone in the Membrane of Mycobacterium tuberculosis Is a Promising Lead Compound for Antituberculosis Drugs. (2022)
  • 著者名/発表者名: Geberemichal Geberetsadik, Akane Inaizumi, Akihito Nishiyama, Takehiro Yamaguchi, Hiroshi Hamamoto, Suresh Panthee, Aki Tamaru, Manabu Hayatsu, Yusuke Mizutani, Shaban Amina Kaboso, Mariko Hakamata, Aleksandr Ilinov, Yuriko Ozeki, Yoshitaka Tateishi, Kazuhisa Sekimizu, Sohkichi Matsumoto
  • 雑誌名: Antimicrobial agents and chemotherapy 巻: 66 ページ: e0017122
  • DOI: 10.1128/aac.00171-22
  • オープンアクセス
• [雑誌論文] Repurposing the PDMA-approved drugs in Japan using an insect model of staphylococcal infection (2022)
  • 著者名/発表者名: Atsushi Miyashita, Shuhei Mitsutomi, Tohru Mizushima, Kazuhisa Sekimizu
  • 雑誌名: FEMS Microbes 巻: 3 ページ: 1-5
  • DOI: 10.5582/ddt.2022.01058
  • オープンアクセス
• [雑誌論文] Peanut triacylglycerols activate innate immunity both in insects and mammals (2022)
  • 著者名/発表者名: Wenyuan Li, Atsushi Miyashita, Kazuhisa Sekimizu
  • 雑誌名: Scientific Reports 巻: 12 ページ: 7464
  • DOI: 10.1038/s41598-022-11494-0
  • オープンアクセス
• [学会発表] カイコを用いた敗血症性DIC (播種性血管内凝固症候群)モデルの構築 (2023)
  • 著者名/発表者名: 関水 和久、宮下 惇嗣、李 文渊、三上 雄大、Yu Yidong、浜本 洋
  • 学会等名: 日本薬学会