ビフィズス菌を利用した固形がん選択的なDDSの効率と安全性の向上

2021 年度 実施状況報告書

• 研究課題/領域番号: 21K06613
• 研究機関: 信州大学
• 研究代表者: 谷口 俊一郎 信州大学, 医学部, 特任教授 (60117166)
• 研究分担者: 肥田 重明 名古屋市立大学, 医薬学総合研究院(薬学), 教授 (10345762)
• 研究期間 (年度): 2021-04-01 – 2024-03-31
• キーワード: 固形がん治療 / DDS / ビフィズス菌 / サイトカイン / 免疫学的安全性 / 培養樹状細胞 / 血清成分

研究実績の概要

本研究では、ビフィズス菌を固形がん治療のための特異的DDSとして利用することから、大腸ではなく静脈内や腫瘍内に投与する。そのため、生体異所への投与は、菌体成分による敗血症や繰り返し投与によるアレルギー性炎症が危惧される。これまでにTLR2遺伝子欠損マウス由来　培養マクロファージや樹状細胞を用いた場合、IL-6, TNF-αなどの炎症性サイトカインの産生量が顕著に低下したことから、ビフィズス菌に含まれる菌体成分には、TLR2 リガンドが含まれており、主にTLR2 を介して、宿主自然免系細胞が応答することを明らかにした。
しかしながら、in vivo（マウス）でビフィズス菌の生菌を投与した場合、敗血症やサイトカインストームは観察されなかった。そこで、通常培養実験で用いるFBS（ウシ胎児血清）の代わりにマウスの末梢血由来の血清を用いて同様の実験を行い比較した。その結果、マウス血清1～10％で濃度依存的に、樹状細胞やマクロファージのビフィズス菌刺激に対するサイトカイン産生が低下した。この結果から、末梢の血清成分中に含まれる分子が、ビフィズス菌由来TLR2刺激分子と結合することで、免疫応答を抑制している可能性とTLR2シグナルを直接もしくは間接的に制御している可能性が考えられる。また、大腸菌などのグラム陰性菌とは異なり、UVやPFAで処理したビフィズス菌の死菌では、その免疫応答が顕著に減弱することから、生体内の常酸素分圧では、生体異所への投与でも宿主免疫細胞による急性炎症を惹起しないと考えている。この分子機構を解析することで、ビフィズス菌を固形がん特異的DDSに用いた場合の免疫学的安全性の解明につながる可能性がある。

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

ビフィズス菌を利用した固形がん治療のためのDDS技術における最大課題の一つは免疫学的安全性である。このことを裏付ける事実としてマウスにビフィズス菌を投与しても炎症性サイトカイン誘導が生じないことがあった。しかし、培養樹状細胞にビフィズス菌を直接作用させるとTLR2を介してサイトカインが誘導されるという矛盾的事実が判明した。しかし、培養系にマウス血清を加えることでその反応が阻害されるという事実が今回見出され、血清中にTLR2とビフィズス菌の反応を阻害する何物かが存在することが示唆された。この結果はマウスへのビフィズス菌投与の際の結果と矛盾しない結果であり、意義ある進捗があったと自己評価したい。

今後の研究の推進方策

血清中のTLR2とビフィズス菌との作用を阻害する物質またビフィズス菌が産生するTLR2刺激物質の同定、が今後の課題となる。同定した物質産生の元となる遺伝子をビフィズス菌において欠失させたり、発現させたりして菌の安全性の直接的裏付けを行い、さらにこのような遺伝子操作を行った菌の中から、今後、より安全なDDSのために利用することを考えている。
このことによって、ビフィズス菌のヒトへの安全な投与プロトコールを設定する項目を明確にする可能性が期待される。

次年度使用額が生じた理由

当該年度途中に信州大学から鹿児島大学への異動が決まり、引っ越し準備・諸用のために研究活動が一時中断したため。次年度使用額は異動後の研究立ち上げ時に必要な消耗品購入のために使用予定である。

研究成果

• [雑誌論文] 2-Deoxy-d-glucose induces deglycosylation of proinflammatory cytokine receptors and strongly reduces immunological responses in mouse models of inflammation. (2022)
  • 著者名/発表者名: Uehara Ikuno, Kajita Mitsuko, Tanimura Atsukoa, Hida Shigeaki, Onda Munehiko, Naito Zenya, Taki Shinsuke, Tanaka Nobuyuki
  • 雑誌名: Pharmacology Research and Perspectives 巻: 10 ページ: 1-16
  • DOI: 10.1002/prp2.940
  • 査読あり / オープンアクセス
• [雑誌論文] Potentiated antitumor effects of APS001F/5-FC combined with anti-PD-1 antibody in a CT26 syngeneic mouse model. (2021)
  • 著者名/発表者名: Shioya K, Matsumura T, Seki Y, Shimizu H, Nakamura T, Taniguchi S.
  • 雑誌名: Biosci Biotechnol Biochem. 巻: 85 ページ: 324-331
  • DOI: 10.1093/bbb/zbaa057
  • 査読あり / オープンアクセス
• [雑誌論文] Accelerates Impairment of Mitochondrial Function in Ageing Kidneys via Inflammasome Activation. (2021)
  • 著者名/発表者名: Wada Y, Umeno R, Nagasu H, Kondo M, Tokuyama A, Kadoya H, Kidokoro K, Taniguchi S, Takahashi M, Sasaki T, Kashihara N.
  • 雑誌名: Int J Mol Sci. 巻: 22 ページ: 9269
  • DOI: 10.3390/ijms22179269
  • 査読あり / オープンアクセス
• [雑誌論文] In Situ Delivery and Production System (iDPS) of Anti- Cancer Molecules with Gene-Engineered Bifidobacterium. (2021)
  • 著者名/発表者名: Taniguchi S.
  • 雑誌名: J Pers Med. 巻: 11 ページ: 566
  • DOI: 10.3390/jpm11060566
  • 査読あり / オープンアクセス
• [雑誌論文] Comparative Study of the Susceptibility to Oxidative Stress between Two Types of Mycobacterium bovis BCG Tokyo 172 (2021)
  • 著者名/発表者名: Taniguchi Keiichi, Hayashi Daisukeb, Yasuda Naomi, Nakayama Mao, Yazawa Kaori, Ogawa Shouta, Miyatake Yuji, Suda Saki, Tomita Haruka, Tokud Mikia, Itoh Saotomo, Maeyama Jun-ichi, Ohara Naoya, Yamamoto Saburo, Hida Shigeaki, Onozaki Kikuo, Takii Takemasa
  • 雑誌名: mSphere 巻: 6 ページ: 1-11
  • DOI: 10.1128/mSphere.00111-21
  • 査読あり / オープンアクセス