幹細胞技術を応用したマラリア原虫の赤血球侵入機構の解明

2013 年度 実績報告書

• 研究課題/領域番号: 23659208
• 研究機関: 帯広畜産大学
• 研究代表者: 加藤 健太郎 帯広畜産大学, 原虫病研究センター, 特任准教授 (30401178)
• 研究分担者: 辻 浩一郎 東京大学, 医科学研究所, 准教授 (50179991)
• キーワード: マラリア原虫 / 幹細胞 / 赤血球

研究概要

マラリア研究はワクチン・抗マラリア薬開発を目的として、赤血球侵入についての研究が国内外で盛んに行われてきた。ワクチン等のターゲットになる原虫膜抗原とそのレセプターの同定には、主に患者由来の特定の赤血球膜蛋白質が欠損したミュータント赤血球が用いられてきたが、赤血球には増殖能力がなく、ミュータント赤血球は希少であり、新鮮な状態で入手することは困難である。また、特定の表面蛋白質がうまく欠損した赤血球の存在は稀であり、入手できても溶血のため正確な解析ができないため、凍結保存も難しい。このような状況で我々はマラリア原虫の赤血球侵入レセプターの解析を行ってきたが、レセプター遺伝子が欠損した患者赤血球が手に入らない場合はトリプシンなどの消化酵素を用いて間接的に赤血球の膜表面蛋白質や糖鎖を修飾することでレセプターを消失させる以外に方法がない。このため、実際の感染状態における最終的なレセプター同定の証明を行うことは難しい。
本研究課題の目的は、幹細胞から誘導分化させた赤血球様細胞を用いたマラリア原虫の培養系の確立を行うことで、現在まで不可能であった宿主細胞である赤血球に対する遺伝子操作を可能とし、感染レセプター等の感染に重要な因子の直接的な解析を行うことにある。
最終年度は、特定分子が欠損した分化赤血球の作製を行うため、分化赤血球への遺伝子組換えの導入法としてES細胞で実績のあるレンチウイルスベクターを用いてシステムの構築を試みた。
研究機関全体を通じて実施した研究成果としては、ヒト臍帯血造血幹細胞及びMEDEPから誘導分化させた赤血球様細胞をついて熱帯熱マラリア原虫の感染を確認した。さらに、in vitroにおいて幹細胞から成熟赤血球を効率よく作製するため、CD34陽性造血幹細胞を臍帯血から分離、培養する技術を習得し、分化誘導法の検討を行った。

研究成果

• [雑誌論文] Gellan sulfate inhibits Plasmodium falciparum growth and invasion of red blood cells in vitro. (2014)
  • 著者名/発表者名: Recuenco FC, Kobayashi K, Ishiwa A, Enomoto-Rogers Y, Fundador NGV, Sugi T, Takemae H, Iwanaga T, Murakoshi F, Gong H, Inomata A, Horimoto T, Iwata T, Kato K (corresponding author).
  • 雑誌名: Sci Rep. (Nature Publishing Group) 巻: 4 ページ: 4723
  • DOI: doi: 10.1038/srep04723.
  • 査読あり
• [雑誌論文] Analyses of interactions between heparin and the apical surface proteins of Plasmodium falciparum. (2013)
  • 著者名/発表者名: Kobayashi K, Takano R, Takemae H, Sugi T, Gong H, Recuenco FC, Iwanaga T, Horimoto T, Akashi H, Kato K (corresponding author).
  • 雑誌名: Sci Rep. (Nature Publishing Group) 巻: 3 ページ: 3178
  • DOI: doi: 10.1038/srep03178.
  • 査読あり
• [雑誌論文] Characterization of Plasmodium falciparum cdc2-related kinase and the effects of a CDK inhibitor on the parasites in erythrocytic schizogony. (2013)
  • 著者名/発表者名: Iwanaga T, Sugi T, Kobayashi K, Takemae H, Gong H, Recuenco FC, Ishiwa A, Horimoto T, Akashi H, Kato K (corresponding author).
  • 雑誌名: Parasitol Int. 巻: 62 ページ: 423-430
  • DOI: doi: 10.1016/j.parint.2013.05.003.
  • 査読あり
• [学会発表] マラリア原虫感染赤血球における分泌タンパク質のインタラクトーム解析
  • 著者名/発表者名: 高野量、竹前等、杉達紀、田坂修也、加藤健太郎
  • 学会等名: 第83回日本寄生虫学会
  • 発表場所: 愛媛大学（愛媛県松山市）
• [学会発表] Lambda carrageenan treatment induces cerebral malaria in BALB/c mice infected with Plasmodium berghei ANKA
  • 著者名/発表者名: Recuenco Frances Cagayat、Herbas Maria Shirley、杉達紀、竹前等、高野量、村越ふみ、石和玲子、加藤健太郎
  • 学会等名: 第83回日本寄生虫学会
  • 発表場所: 愛媛大学（愛媛県松山市）
• [学会発表] Assessing the microbial polysaccharide gellan gum and its sulfated derivative on their inhibition of growth of Plasmodium yoelii 17XL in BALB/c mice
  • 著者名/発表者名: Frances Recuenco、小林郷介、石和玲子、ロジャース有希子、Noreen Fundador、杉 達紀、竹前 等、岩永達也、村越ふみ、猪又敦子、堀本泰介、岩田忠久、加藤健太郎
  • 学会等名: 第156回日本獣医学会
  • 発表場所: 岐阜大学（岐阜県岐阜市）
• [学会発表] マラリア原虫分泌蛋白質のインタラクトーム解析
  • 著者名/発表者名: 高野 量、田坂修也、加藤健太郎
  • 学会等名: 第21回分子寄生虫学ワークショップ
  • 発表場所: 神戸セミナーハウス（兵庫県神戸市）
• [図書] 「寄生虫研究 材料と方法」 熱帯熱マラリア原虫の赤血球侵入試験 p.91-92 (2013)
  • 著者名/発表者名: 加藤健太郎
  • 総ページ数: 166
  • 出版者: 三恵社
• [図書] 「寄生虫研究 材料と方法」 熱帯熱マラリア原虫の増殖阻害試験 p.89-90 (2013)
  • 著者名/発表者名: レクエンコ フランセス、加藤健太郎
  • 総ページ数: 166
  • 出版者: 三恵社
• [図書] 「寄生虫研究 材料と方法」 赤内期における熱帯熱マラリア原虫の培養法 p.47-50 (2013)
  • 著者名/発表者名: 田坂修也、加藤健太郎
  • 総ページ数: 166
  • 出版者: 三恵社
• [備考] 帯広畜産大学 原虫病研究センター 加藤健太郎研究室
  • URL: http://www.obihiro.ac.jp/~globalinfection/index.html