胃癌と十二指腸潰瘍-ピロリ菌感染の場を起点として解く異なる二つの胃疾患発症機序

2021 年度 実施状況報告書

• 研究課題/領域番号: 21K07898
• 研究機関: 大分大学
• 研究代表者: 赤田 純子 大分大学, 医学部, 助教 (30346548)
• 研究分担者: 山岡 吉生 大分大学, 医学部, 教授 (00544248) ; 松本 昂 大分大学, 医学部, 助教 (50609667) ; 塚本 善之 大分大学, 医学部, 助教 (00433053) ; 村上 和成 大分大学, 医学部, 教授 (00239485)
• 研究期間 (年度): 2021-04-01 – 2024-03-31
• キーワード: ヘリコバクター・ピロリ / 胃癌 / 十二指腸潰瘍 / GWAS解析 / 胃オルガノイド

研究実績の概要

東アジアの胃がん死亡率は世界平均の2倍近くと、胃癌死の低減へは道半ばである。胃がんの主要な誘導因子はHelicobacter pylori(ピロリ菌）である。
我々は東アジアのピロリ菌株を用い、対照的な胃疾患である胃癌と十二指腸潰瘍にそれぞれ由来する菌株を、ゲノムワイド遺伝子関連（GWAS)解析にて比較し、胃癌株に優位に関連する1遺伝子変異（SNP)を持つ11遺伝子を抽出した。本研究では、ピロリ菌感染の場であるヒト胃粘膜組織、および胃オルガノイド感染実験系を用いて、胃がんおよび十二指腸潰瘍に関連するピロリ菌病原体因子と、関連する宿主因子を明らかにする。
今年度は、GWAS解析で抽出された11遺伝子の内、細菌の遊走能に関連することが知られているdsbG遺伝子にて、解析システムを構築した。標準株26695のdsbG遺伝子破壊株を作成し、さらにその株を基に遺伝子相補株を作成した。先のゲノム解析にて遺伝的に最も近かった胃癌株および十二指腸株セットを、ベトナム株1セットおよび日本株2セットを選び、それぞれの株由来のdsbG遺伝子を増幅し、ゲノム上の同じ位置に、各dsbG遺伝子を導入した相補株を作成した。遊走能を確認すると、胃癌株由来dsbG遺伝子相補株は、十二指腸由来dsbG遺伝子相補株よりも、酸性条件下で遊走能が高い傾向があった。親株セットではそれぞれ、
顕著な遊走能の違いが認められた。
今後の解析に用いる日本人由来胃オルガノイドの作製を進めており、さらに3次元オルガノイドから２次元オルガノイドの構築条件を検討している。並行して、ピロリ菌感染を試みつつ、胃オルガノイド感染システムを構築中である。

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

今年度は、dsbG遺伝子を最初のモデル遺伝子として、遺伝子改変株作成方法確立を試みている。標準株dsbG遺伝子に胃癌型および十二指腸潰瘍型SNPのみを導入した遺伝子相補株も作成した。細かな表現型の違いをどこまで数値化できるかが重要で、同じ遺伝子改変株であってもコロニーごとに表現型のバリエーションが認められるため、それをどのように解析しまとめるか工夫が必要で、実験条件下ではあるが変異株集団と捉えて解析を試みている。
また、ピロリ菌遺伝子の表現型をこれまでの細胞解析系よりも深く解析するために、胃オルガノイドを活用したい。3次元的に増殖する胃オルガノイドから、感染実験のやりやすい2次元胃オルガノイドの安定的構築を試みている。菌および宿主細胞の両面から、ピロリ菌感染実験の技術的幅を広げるべく改良中である。

今後の研究の推進方策

dsbG遺伝子は、標準株26695株を基に、dsbG破壊株、胃癌株由来dsbG相補株、十二指腸潰瘍株由来dsbG相補株、胃癌特異的SNP導入dsbG相補株、十二指腸潰瘍特異的SNP導入dsbG相補株の作成が済んだので、比較解析を進める。しかしながら、西洋株である26695株を背景とした時に、東アジア株を用いて解析してきた表現型の差がうまく認められないことも想定される。その場合は、東アジア株を親株として上記遺伝子改変株を作成し直す予定である。　遊走能の他、各株の病原性の違いを、培養細胞および胃オルガノイド系を使って解析してゆく予定である。

次年度使用額が生じた理由

研究室の共同研究者が学内および学外で別予算の研究費を獲得し、その予算から本研究にも関わる一部の物品費が支出されたために余剰分が発生した。そこで、次年度に繰り越し、活用することとした。

研究成果

• [国際共同研究] Cho Ray Hospital/108 Military Central Hospital(ベトナム)
  • 国名: ベトナム
  • 外国機関名: Cho Ray Hospital/108 Military Central Hospital
• [雑誌論文] Genome-wide association study of gastric cancer- and duodenal ulcer-derived Helicobacter pylori strains reveals discriminatory genetic variations and novel oncoprotein candidates (2021)
  • 著者名/発表者名: Tuan VP, Yahara K, Dung HDQ, Binh TT, Huu Tung P, Tri TD, Thuan NPM, Khien VV, Trang TTH, Phuc BH, Tshibangu-Kabamba E, Matsumoto T, Akada J, Suzuki R, Okimoto T, Kodama M, Murakami K, Yano H, Fukuyo M, Takahashi N, Kato M, Nishiumi S, Azuma T, Ogura Y, Hayashi T, Toyoda A, Kobayashi I, Yamaoka Y.
  • 雑誌名: Microbial Genomics 巻: 7 ページ: 000680-000680
  • DOI: 10.1099/mgen.0.000680
  • 査読あり / オープンアクセス / 国際共著
• [雑誌論文] Serum Helicobacter pylori antibody reactivity in seven Asian countries using an automated latex aggregation turbidity assay (2021)
  • 著者名/発表者名: Akada J, Tshibangu-Kabamba E, Tuan VP, Kurogi S, Matsuo Y, Ansari S, Doohan D, Phuc BH, Subsomwong P, Waskito LA, Binh TT, Nguyen LT, Khien VV, Dung HDQ, Miftahussurur M, Syam AF, Tshering L, Vilaichone RK, Mahachai V, Ratanachu-Ek T, Shrestha PK, Yee TT, Htet K, Aftab H, Matsuhisa T, Uchida T, Okimoto T, et. al.
  • 雑誌名: Journal of Gastroenterology and Hepatology 巻: 36 ページ: 2198-2209
  • DOI: 10.1111/jgh.15467
  • 査読あり / 国際共著
• [雑誌論文] Helicobacter pylori type 4 secretion systems as gastroduodenal disease markers (2021)
  • 著者名/発表者名: Phuc BH, Tuan VP, Dung HDQ, Binh TT, Tung PH, Tri TD, Thuan NPM, Van Khien V, Trang TTH, Akada J, Matsumoto T, Yamaoka Y.
  • 雑誌名: Scientific Reports 巻: 11 ページ: 4584-4584
  • DOI: 10.1038/s41598-021-83862-1
  • 査読あり / オープンアクセス / 国際共著
• [学会発表] 胃癌特異的一塩基多型を有するピロリ菌dsbG遺伝子の比較解析 (2021)
  • 著者名/発表者名: 赤田 純子
  • 学会等名: 第7回日本ヘリコバクター学会学術集会