臨床菌株の遺伝学的多様性を包括した生存必須遺伝子同定による肺MAC症治療基盤構築

2023 年度 実績報告書

• 研究課題/領域番号: 22H03115
• 配分区分: 補助金
• 研究機関: 新潟大学
• 研究代表者: 立石 善隆 新潟大学, 医歯学系, 准教授 (30433296)
• 研究期間 (年度): 2022-04-01 – 2025-03-31
• キーワード: 肺MAC症

研究実績の概要

昨年度、Mycobacterium intracellulare臨床菌株とATCC標準株との間で遺伝子必須性を比較したところ、臨床菌株において、糖新生系遺伝子および7型分泌装置遺伝子群の遺伝子必須性が増加し、輸送系遺伝子や二成分制御系遺伝子、解糖系の遺伝子必須性が減少していることを見出した。すなわち、M. intracellulare臨床菌株において、ATCC13950における低酸素バイオフィルム形成必須遺伝子の遺伝子必須性が高まり、低酸素下での増殖に有利となることを見出した。今年度は、生体内感染において、バイオフィルム形成必須遺伝子の必須性が高まっているかを検討した。高病原性菌株Mycobacterium intracellulare M.i.198と中等度病原性菌株M. intracellulare M.i.27のTn変異ライブラリーを作製し、6週齢メスC57BL/6マウスに経気管投与で感染させた。Tn変異株作製、ゲノムDNA抽出、TnSeqのためのDNAライブラリー調整は既報の通り実施した（Tateishi Y. Sci Rep. 2020）双方の菌株に共通の生体内生存必須遺伝子を206遺伝子検出した。共通の生存必須遺伝子のうち、イソクエン酸リアーゼ、二成分制御系蛋白PknG、プロテアソームサブユニットを含めた41遺伝子が、M. intracellulare標準株ATCC13950の試験管内低酸素バイオフィルム形成必須遺伝子（計175遺伝子）と共通していた。生体内生存必須遺伝子には、低酸素バイオフィルム形成必須遺伝子と共通しているものがあった。バイオフィルム形成マーカーとなる生存必須遺伝子を見出し、生体内でのバイオフィルム形成を検出できる実験系の確立を目指す。

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

臨床菌株とATCC標準株との間での遺伝子必須性の相違を見出し、機能解析による証明も行った。これらの遺伝子必須性の相違をin vivoで検討すべく、マウス感染実験に進めていることから、計画通りの進捗であると判断する。

今後の研究の推進方策

これまでの成果を論文としてまとめる作業に入る。肺MAC症の薬剤標的となりうる遺伝子に対して、創薬への発展が可能かどうか、情報収集等を行う。また、バイオフィルム形成マーカーとなる生存必須遺伝子を見出し、生体内でのバイオフィルム形成を検出できる実験系の確立を目指す。

研究成果

• [雑誌論文] Genetic engineering employing MPB70 and its promoter enables efficient secretion and expression of foreign antigen in bacillus Calmette Guerin (BCG) Tokyo (2024)
  • 著者名/発表者名: Takeishi A, Shaban AK, Kakihana T, Takihara H, Okuda S, Osada H, Suameitria Dewi DNS, Ozeki Y, Yoshida Y, Nishiyama A, Tateishi Y, Aizu Y, Chuma Y, Onishi K, Hayashi D, Yamamoto S, Mukai T, Ato M, Thai DH, Nhi HTT, Shirai T, Shibata S, Obata F, Fujii J, Yamayoshi S, Kiso M, Matsumoto S.
  • 雑誌名: Microbiol Immunol 巻: XX ページ: XX
  • DOI: 10.1111/1348-0421.13116.
  • 査読あり / オープンアクセス / 国際共著
• [雑誌論文] Dynamic action of an intrinsically disordered protein in DNA compaction that induces mycobacterial dormancy (2024)
  • 著者名/発表者名: Nishiyama A, Shimizu M, Narita T, Kodera N, Ozeki Y, Yokoyama A, Mayanagi K, Yamaguchi T, Hakamata M, Shaban AK, Tateishi Y, Ito K, Matsumoto S.
  • 雑誌名: Nucleic Acids Res 巻: 52 ページ: 816-830
  • DOI: 10.1093/nar/gkad1149.
  • 査読あり / オープンアクセス
• [雑誌論文] Mycobacterial DNA-binding protein 1 is critical for BCG survival in stressful environments and simultaneously regulates gene expression (2023)
  • 著者名/発表者名: Shaban AK, Gebretsadik G, Hakamata M, Takihara H, Inouchi E, Nishiyama A, Ozeki Y, Tateishi Y, Nishiuchi Y, Yamaguchi T, Ohara N, Okuda S, Matsumoto S.
  • 雑誌名: Sci Rep 巻: 13 ページ: 14157
  • DOI: 10.1038/s41598-023-40941-9.
  • 査読あり / オープンアクセス
• [雑誌論文] Antibodies against native proteins of Mycobacterium tuberculosis can detect pulmonary tuberculosis patients (2023)
  • 著者名/発表者名: Dewi DNSS, Mertaniasih NM, Soedarsono, Hagino K, Yamazaki T, Ozeki Y, Artama WT, Kobayashi H, Inouchi E, Yoshida Y, Ishikawa S, Shaban AK, Tateishi Y, Nishiyama A, Ato M, Matsumoto S.
  • 雑誌名: Sci Rep 巻: 13 ページ: 12685
  • DOI: 10.1038/s41598-023-39436-4.
  • 査読あり / オープンアクセス
• [雑誌論文] Virulence of Mycobacterium intracellulare clinical strains in a mouse model of lung infection - role of neutrophilic inflammation in disease severity (2023)
  • 著者名/発表者名: Tateishi Y, Ozeki Y, Nishiyama A, Miki M, Maekura R, Kida H, Matsumoto S.
  • 雑誌名: 10.1186/s12866-023-02831-y. 巻: 23 ページ: 94
  • DOI: 10.1186/s12866-023-02831-y.
  • 査読あり / オープンアクセス
• [学会発表] Virulence of Mycobacterium intracellulare clinical strains in a mouse model of lung infection ─Role of neutrophilic inflammation in disease severity (2023)
  • 著者名/発表者名: Yoshitaka Tatesihi, Mari Miki, Ryoji Maekura, Hiroshi Kida, Sohkichi Matsumoto
  • 学会等名: 第63回日本呼吸器学会学術総会
• [学会発表] バイオフィルム (2023)
  • 著者名/発表者名: 立石 善隆、松本 壮吉
  • 学会等名: 第98回日本結核・非結核性抗酸菌症学会学術講演会
  • 招待講演
• [学会発表] 機能ゲノム解析によるMycobacterium intracellulareの低酸素適応機構の解明 (2023)
  • 著者名/発表者名: 立石 善隆、尾関 百合子、西山 晃史、松本 壮吉
  • 学会等名: 第60回 日本細菌学会中部支部総会
• [学会発表] 生存必須遺伝子プロファイルからみた非結核性抗酸菌の生体内感染と低酸素バイオフィルム形成との共通性 (2023)
  • 著者名/発表者名: 立石 善隆、 松本 壮吉
  • 学会等名: 第37回 日本バイオフィルム学会学術集会