クローン病の腸管内病原性共生菌に特異的なIgAを用いた新しい診断と治療技術の開発

2022 年度 実施状況報告書

• 研究課題/領域番号: 22K08042
• 研究機関: 東海大学
• 研究代表者: 今井 仁 東海大学, 医学部, 助教 (40725363)
• 研究分担者: 津川 仁 東海大学, 医学部, 講師 (30468483)
• 研究期間 (年度): 2022-04-01 – 2025-03-31
• キーワード: 炎症性腸疾患 / 腸内細菌 / IgA / 腸管免疫 / クローン病

研究実績の概要

本研究の目的は、クローン病（CD）に関連する病原性共生菌である接着性侵入性大腸菌（Adherent Invasive E. coli ; AIEC)に対するIgA応答の解明とその臨床応用である。申請者はまず、獲得免疫誘導のために抗生剤前処理（ストレプトマイシン、アンピシリン）を行ったSPFマウスにAIECの代表株であるLF82を長期感染させるモデルマウスの作製に成功した。すると、AIEC感染マウスでは3週目以降にAIECに反応するIgAが誘導されることを見出した。この抗AIEC-IgA抗体は非病原性大腸菌（HS株を使用）には反応は示さず、AIECに特異的であることが分かった。これは、複数のnon-AIEC株、AIEC株の細菌を用いて検討したが、明確に両者を識別できることが示された。さらに、AIECに代表的な表面抗原であるFimH, OmpA, OmpCをそれぞれの欠損株を用いて評価することで、抗AIEC-IgA抗体が認識している病原抗原である可能性が示唆された。さらに、この抗AIEC-IgA抗体が産生される生理的な意義を示すため、AIECに対するin vitroでの抗体下でのinvasion assayを行った。その結果、興味深いことに、抗AIEC-IgA抗体は、非病原性大腸菌感染マウス由来のIgA分画、および大腸菌感染のないコントロールマウス由来のIgA分画と比較して、明確にAIECの上皮細胞セルライン(Caco-2)への侵入を阻害することが示された。これは、免疫組織化学染色でも同様の結果を得ることに成功した。

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

AIECに対する宿主の免疫応答の一旦の解明が順調に成果を上げている。すなわち、病原性共生菌には特異的なIgAを産生することで、上皮細胞への接着侵入を阻害・抑制している機能があることが明確に示すことに成功した。

今後の研究の推進方策

今後はこの抗AIEC-IgA抗体のモノクローナル化を目指していく。すなわち、AIEC感染マウスの腸管粘膜内B細胞を分離しミエローマ細胞とフュージョンさせ、ハイブリドーマの作製を行っていく。そして、AIECにより選択的に反応するIgAの取得を目指し、診断・治療への応用を目指していく。

次年度使用額が生じた理由

AIEC感染モデルマウスの確立が予想よりも早く達成できたことにより、動物購入費、飼育費が少なく済んだため。次年度以降使用予定の無菌マウスの飼育費に充てる予定である。

研究成果

• [国際共同研究] ミシガン大学医学部(米国)
  • 国名: 米国
  • 外国機関名: ミシガン大学医学部
• [雑誌論文] A case of breast cancer with extensive colon metastasis. (2023)
  • 著者名/発表者名: Jin Imai, Toru Hanamura, Aya Kawanishi, Takashi Ueda, Yusuke Mishima, et al.
  • 雑誌名: DEN open 巻: 3(1) ページ: e189
  • DOI: 10.1002/deo2.189. eCollection 2023 Apr.
  • 査読あり / オープンアクセス
• [雑誌論文] Adherent-invasive E. coli - induced specific IgA limits pathobiont localization to the epithelial niche in the gut. (2023)
  • 著者名/発表者名: Rika Tanaka, Jin Imai, Hitoshi Tsugawa, Karl Bil Eap, Masaki Yazawa, Motoki Kaneko, Masashi Ohno, Kohei Sugihara, Sho Kitamoto, Hiroko Nagao-Kitamoto, Nicolas Barnich, Masashi Matsushima, Takayoshi Suzuki, Tatehiro Kagawa, Yasuhiro Nishizaki, Hidekazu Suzuki, Nobuhiko Kamada, Katsuto Hozumi
  • 雑誌名: Frontiers in Microbiology 巻: 14 ページ: 1031997-1031997
  • DOI: 10.3389/fmicb.2023.1031997. eCollection 2023.
  • 査読あり / オープンアクセス / 国際共著
• [雑誌論文] Mucolytic bacteria license pathobionts to acquire host-derived nutrients during dietary nutrient restriction. (2022)
  • 著者名/発表者名: Kohei Sugihara, Sho Kitamoto, Prakaimuk Saraithong, Hiroko Nagao-Kitamoto, Matthew Hoostal, Caroline McCarthy, Alexandra Rosevelt, Chithra K Muraleedharan, Merritt G Gillilland 3rd, Jin Imai,et al.
  • 雑誌名: Cell reports 巻: 40(3) ページ: 111093-111093
  • DOI: 10.1016/j.celrep.2022.111093.
  • 査読あり / オープンアクセス / 国際共著
• [雑誌論文] Primary Sclerosing Cholangitis Complicated with Aphthoid Colitis Difficult to Diagnose from IgG4-Related Sclerosing Cholangitis (2022)
  • 著者名/発表者名: Jin Imai, Hitoshi Ichikawa, Motoki Kaneko, Hiroyuki Ito, Shinji Takashimizu, Takayuki Shirai, Takuma Tajiri, Norihito Watanabe, Hidekazu Suzuki
  • 雑誌名: Case Reports in Gastroenterology 巻: 16(1) ページ: 23-28
  • DOI: 10.1159/000521538. eCollection 2022 Jan-Apr.
  • 査読あり / オープンアクセス
• [雑誌論文] Dll1 Can Function as a Ligand of Notch1 and Notch2 in the Thymic Epithelium. (2022)
  • 著者名/発表者名: Ken-Ichi Hirano, Hiroyuki Hosokawa, Takashi Yahata, Kiyoshi Ando, Masayuki Tanaka, Jin Imai, Masaki Yazawa, Masato Ohtsuka, Naoko Negishi, Sonoko Habu, Takehito Sato, Katsuto Hozumi
  • 雑誌名: Frontiers in Immunology 巻: 13 ページ: 852427-852427
  • DOI: 10.3389/fimmu.2022.852427. eCollection 2022.
  • 査読あり / オープンアクセス
• [学会発表] クローン病の腸管線維化に影響を与える病原性共生菌の同定とそのメカニズム (2023)
  • 著者名/発表者名: 今井 仁, 鈴木 秀和， 西崎 泰弘, 鎌田 信彦
  • 学会等名: 第96回日本細菌学会総会
• [学会発表] 接着性侵入性大腸菌(AIEC)に対するIgA応答の解明 (2023)
  • 著者名/発表者名: 今井 仁,田中 里佳, 津川 仁, 西崎 泰弘, 鈴木 秀和, 穂積 勝人
  • 学会等名: 第50回日本潰瘍学会
• [学会発表] 炎症性腸疾患における病原性共生菌へのIgA応答と臨床応用 (2023)
  • 著者名/発表者名: 今井 仁, 穂積 勝人
  • 学会等名: 第56回日本無菌生物ノートバイオロジー学会
• [産業財産権] 接着性侵入性大腸菌に対するモノクローナルIgA抗体とその使用 (2023)
  • 発明者名: 今井 仁, 穂積 勝人
  • 権利者名: 学校法人東海大学
  • 産業財産権種類: 特許
  • 産業財産権番号: 2023-014653