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2017 Fiscal Year Annual Research Report

治療効果を指向した新規抗菌薬の創出

Research Project

Project/Area Number 15H05783
Research InstitutionTeikyo University

Principal Investigator

関水 和久  帝京大学, 医真菌研究センター, 教授 (90126095)

Co-Investigator(Kenkyū-buntansha) 垣内 力  東京大学, 大学院薬学系研究科(薬学部), 准教授 (60420238)
浜本 洋  帝京大学, 医真菌研究センター, 准教授 (90361609)
松本 靖彦  帝京大学, 医真菌研究センター, 講師 (60508141)
Project Period (FY) 2015-05-29 – 2020-03-31
Keywords感染症 / 微生物 / 薬学 / カイコ / 発現解析
Outline of Annual Research Achievements

1.宿主臓器内における病原性細菌の遺伝子発現の網羅的解析による新規病原性因子の同定:より感染初期で菌数も少ない感染後6時間、24時間での黄色ブドウ球菌の遺伝子発現に成功した。これまでの感染後48時間における結果とは異なり、鉄獲得系の遺伝子、病原性毒素に関する遺伝子の発現が上昇していないなどの違いが認められた。また、感染初期にだけ発現量が高くなる遺伝子群が見いだされ、それらの遺伝子破壊株の中には下記のカイコおよびマウスモデルで病原性が低下するものもあった。一方で、溶血毒素やロイコトキシンは感染後恒常的に発現量が増加していた。さらに昨年度において、網羅的遺伝子発現解析手法を確立した真菌とは別の細胞壁の堅さが低い菌種について、臓器からの濃縮法について確立した。
2.カイコを用いた新規病原性遺伝子の探索:前年度導入できた遺伝子破壊ライブラリーを用いて、病原性への寄与が知られていない機能未知遺伝子を中心に約300遺伝子破壊株を選択し、カイコにおける病原性への寄与を検討した結果、14の新規な病原性因子を見いだすことができた。また、そのうち少なくとも4遺伝子がマウスモデルにおいても病原性の発揮に必要であった。 また、真菌の遺伝子破壊株を用いた検討により、1つの遺伝子がカイコ及びマウスにおける病原性に寄与することを明らかにした。
3.病原性遺伝子の機能解析と阻害剤の探索:前年度までにカイコ・マウスにおいて病原性に寄与することが明らかになっていた因子について、阻害薬探索のためのアッセイ系を確立し、小規模のスケールの化合物を用いたパイロット試験に着手できた。また、カイコモデルにおける医薬品の体内動態パラメータが哺乳動物と一致することを明らかにした。

Current Status of Research Progress
Current Status of Research Progress

2: Research has progressed on the whole more than it was originally planned.

Reason

(1) 宿主環境下における病原性細菌の振る舞いの解析:黄色ブドウ球菌の宿主臓器内における網羅的な遺伝子発現解析については、手法の改良により当初の想定以上の精度で、また感染の初期から死に至る直前までの経時的な経過を伴う解析ができた。また、臓器間の発現比較もできたことから、当初予定以上の解析に成功したと考えられる。さらに、真菌の遺伝子発現解析に成功し、別の臓器からの分離方法の確立に成功できたことから、当初計画以上に発展できていると判断した。
(2) 病原性因子の網羅的な同定:黄色ブドウ球菌の病原性への寄与が明らかになっていないマウス宿主環境下で発現上昇する遺伝子、及び、ほぼすべての機能未知遺伝子について、カイコ及びマウスを用いた病原性の検討がほぼ完了できたことから、当初の目的は達成できたと判断する。
(3) 病原性遺伝子の機能解析と阻害薬アッセイ法の確立:複数の新規病原性因子について、その機能を明らかにし酵素活性を見いだすことに成功した。さらに、活性阻害化合物の探索のためのアッセイ法を確立することができ、阻害活性物質のスクリーニングにも着手できていることから、当初の目的は達成できたと判断した。

Strategy for Future Research Activity

(1)病原性体の宿主環境下における振る舞いの解析:真菌についても感染の経時的な遺伝子発現解析を実施し、宿主に対する感染経過における経時的な遺伝子発現の振る舞いを明らかにする。
(2)病原性発揮機構の解析:感染初期でのみ発現上昇する遺伝子、及びカイコで同定されたマウスで未検討の病原性に関わる候補遺伝子について、早急にマウスモデルでの検討を行う。前年度までに同定された新規な病原性因子について、マウスモデルにおける病原性への寄与が高い遺伝子を優先し、その機能を明らかにする。
(3)病原性因子に対する阻害薬の探索:上記で明らかにされた機能をアッセイする酵素活性測定系を確立する。少数の化合物をもちいてパイロット試験を実施し見いだされた問題点を解決した後に、化合物ライブラリーを用いた探索を実施する。
(4)病原性遺伝子ネットワークの解析:これまでに得られている黄色ブドウ球菌の感染の経時的な遺伝子発現の解析結果と、3つの臓器での遺伝子発現解析結果を元に、その発現パターンを分類し、転写因子と比較する。さらに、それらのプロモーター領域を解析し、共通する配列が見いだされるか否か検討する。またChip-Seqによる結合部位の解析の実施も検討する。

  • Research Products

    (26 results)

All 2018 2017 Other

All Journal Article (16 results) (of which Int'l Joint Research: 2 results,  Peer Reviewed: 16 results,  Open Access: 13 results) Presentation (9 results) (of which Int'l Joint Research: 1 results,  Invited: 6 results) Remarks (1 results)

  • [Journal Article] Pharmacokinetic parameters explain the therapeutic activity of antimicrobial agents in a silkworm infection model2018

    • Author(s)
      Paudel Atmika、Panthee Suresh、Urai Makoto、Hamamoto Hiroshi、Ohwada Tomohiko、Sekimizu Kazuhisa
    • Journal Title

      Scientific Reports

      Volume: 8 Pages: 1578

    • DOI

      10.1038/s41598-018-19867-0

    • Peer Reviewed / Open Access
  • [Journal Article] Biological activities and antibacterial biomarker of Sesbania grandiflora bark extract2017

    • Author(s)
      Anantaworasakul P、Hamamoto H、Sekimizu K、Okonogi S
    • Journal Title

      Drug Discov Ther

      Volume: 11 Pages: 70~77

    • DOI

      10.5582/ddt.2017.01013

    • Peer Reviewed / Open Access / Int'l Joint Research
  • [Journal Article] Unified Total Synthesis of Polyoxins J, L, and Fluorinated Analogues on the Basis of Decarbonylative Radical Coupling Reactions2017

    • Author(s)
      Fujino Haruka、Nagatomo Masanori、Paudel Atmika、Panthee Suresh、Hamamoto Hiroshi、Sekimizu Kazuhisa、Inoue Masayuki
    • Journal Title

      Angew Chem Int Ed Engl

      Volume: 56 Pages: 11865~11869

    • DOI

      10.1002/anie.201706671

    • Peer Reviewed
  • [Journal Article] Decreased sugar concentration in vegetable and fruit juices by growth of functional lactic acid bacteria2017

    • Author(s)
      Ishii M、Matsumoto Y、Nishida S、Sekimizu K
    • Journal Title

      Drug Discov Ther

      Volume: 11 Pages: 30~34

    • DOI

      10.5582/ddt.2016.01079

    • Peer Reviewed / Open Access
  • [Journal Article] An invertebrate infection model for evaluating anti-fungal agents against dermatophytosis2017

    • Author(s)
      Ishii Masaki、Matsumoto Yasuhiko、Yamada Tsuyoshi、Abe Shigeru、Sekimizu Kazuhisa
    • Journal Title

      Sci Rep

      Volume: 7 Pages: 12289

    • DOI

      10.1038/s41598-017-12523-z

    • Peer Reviewed / Open Access
  • [Journal Article] Total Synthesis and Biological Mode of Action of WAP-8294A2: A Menaquinone-Targeting Antibiotic2017

    • Author(s)
      Itoh Hiroaki、Tokumoto Kotaro、Kaji Takuya、Paudel Atmika、Panthee Suresh、Hamamoto Hiroshi、Sekimizu Kazuhisa、Inoue Masayuki
    • Journal Title

      J Org Chem

      Volume: 印刷中 Pages: 印刷中

    • DOI

      10.1021/acs.joc.7b02318

    • Peer Reviewed
  • [Journal Article] Influence of clove oil and eugenol on muscle contraction of silkworm (Bombyx mori)2017

    • Author(s)
      Kheawfu K, Pikulkaew S, Hamamoto H, Sekimizu K, Okonogi S
    • Journal Title

      Drug Discov Ther

      Volume: 11 Pages: 64~69

    • DOI

      10.5582/ddt.2017.01012

    • Peer Reviewed / Open Access / Int'l Joint Research
  • [Journal Article] Two-spotted cricket as an animal infection model of human pathogenic fungi2017

    • Author(s)
      Kochi Y, Matusmoto Y, Sekimizu K, Kaito C
    • Journal Title

      Drug Discov Ther

      Volume: 11 Pages: 259~266

    • DOI

      10.5582/ddt.2017.01052

    • Peer Reviewed / Open Access
  • [Journal Article] Isolation of antibiotic-producing Pseudomonas species with low-temperature cultivation of temperate soil2017

    • Author(s)
      Mitsutomi S, Sekimizu K, Kaito C
    • Journal Title

      Drug Discov Ther

      Volume: 11 Pages: 267~275

    • DOI

      10.5582/ddt.2017.01053

    • Peer Reviewed / Open Access
  • [Journal Article] Lactobacillus paraplantarum 11-1 Isolated from Rice Bran Pickles Activated Innate Immunity and Improved Survival in a Silkworm Bacterial Infection Model2017

    • Author(s)
      Nishida Satoshi、Ishii Masaki、Nishiyama Yayoi、Abe Shigeru、Ono Yasuo、Sekimizu Kazuhisa
    • Journal Title

      Front Microbiol

      Volume: 8 Pages: 436

    • DOI

      10.3389/fmicb.2017.00436

    • Peer Reviewed / Open Access
  • [Journal Article] Genomic analysis of vancomycin-resistant Staphylococcus aureus VRS3b and its comparison with other VRSA isolates2017

    • Author(s)
      Panthee S, Hamamoto H, Paudel A, Sekimizu K
    • Journal Title

      Drug Discov Ther

      Volume: 11 Pages: 78~83

    • DOI

      10.5582/ddt.2017.01024

    • Peer Reviewed / Open Access
  • [Journal Article] Draft Genome Sequence of the Vancomycin-Resistant Clinical Isolate Staphylococcus aureus VRS3b2017

    • Author(s)
      Panthee S, Paudel A, Hamamoto H, Sekimizu K
    • Journal Title

      Genome Announc

      Volume: 5 Pages: e00452-17

    • DOI

      10.1128/genomeA.00452-17

    • Peer Reviewed / Open Access
  • [Journal Article] A Novel Spiro-Heterocyclic Compound Identified by the Silkworm Infection Model Inhibits Transcription in Staphylococcus aureus2017

    • Author(s)
      Paudel Atmika、Hamamoto Hiroshi、Panthee Suresh、Kaneko Keiichi、Matsunaga Shigeki、Kanai Motomu、Suzuki Yutaka、Sekimizu Kazuhisa
    • Journal Title

      Front Microbiol

      Volume: 8 Pages: 712

    • DOI

      10.3389/fmicb.2017.00712

    • Peer Reviewed / Open Access
  • [Journal Article] D-cycloserine increases the effectiveness of vancomycin against vancomycin-highly resistant Staphylococcus aureus2017

    • Author(s)
      Tabuchi Fumiaki、Matsumoto Yasuhiko、Ishii Masaki、Tatsuno Keita、Okazaki Mitsuhiro、Sato Tomoaki、Moriya Kyoji、Sekimizu Kazuhisa
    • Journal Title

      J Antibiot (Tokyo)

      Volume: 70 Pages: 907~910

    • DOI

      10.1038/ja.2017.56

    • Peer Reviewed / Open Access
  • [Journal Article] Anti-Mycobacterium activity of microbial peptides in a silkworm infection model with Mycobacterium smegmatis2017

    • Author(s)
      Yagi Akiho、Uchida Ryuji、Hamamoto Hiroshi、Sekimizu Kazuhisa、Kimura Ken-ichi、Tomoda Hiroshi
    • Journal Title

      The Journal of Antibiotics

      Volume: 70 Pages: 685~690

    • DOI

      10.1038/ja.2017.23

    • Peer Reviewed
  • [Journal Article] Characterization of the chemical structure and innate immune-stimulating activity of an extracellular polysaccharide from Rhizobium sp. strain M2 screened using a silkworm muscle contraction assay2017

    • Author(s)
      Urai Makoto、Aizawa Tomoko、Imamura Katsutoshi、Hamamoto Hiroshi、Sekimizu Kazuhisa
    • Journal Title

      Drug Discov Ther

      Volume: 11 Pages: 230-237

    • DOI

      10.5582/ddt.2017.01045

    • Peer Reviewed / Open Access
  • [Presentation] 細菌感染症研究における様々な網羅的RNA解析手法2018

    • Author(s)
      浜本洋、Panthee Suresh、Paudel Atmika、鈴木穣、関水和久
    • Organizer
      第91回日本細菌学会総会
    • Invited
  • [Presentation] 医薬品開発におけるカイコモデルの利点と実際の応用2018

    • Author(s)
      浜本洋
    • Organizer
      第2回公開シンポジウム「カイコ・シルク産業の未来~”蚕業革命”から”産業革命”へ~」
    • Invited
  • [Presentation] Silkworm infection model to investigate the staphylococcal virulence system2018

    • Author(s)
      垣内力
    • Organizer
      Workshop to Understand Staphylococcus aureus Pathogenesis
    • Int'l Joint Research / Invited
  • [Presentation] 黄色ブドウ球菌の嫌気呼吸系発現上昇の病原性に対する寄与2017

    • Author(s)
      浜本洋、扇喜秀、Panthee Suresh、Paudel Atmika、鈴木穣、関水和久
    • Organizer
      2017年度生命科学学会合同年次大会 ConBio2017
  • [Presentation] 人為的進化系を利用した細菌の病原性システムの理解2017

    • Author(s)
      垣内力
    • Organizer
      2017年度生命科学学会合同年次大会 ConBio2017
    • Invited
  • [Presentation] カイコモデルを利用した新規抗生物質ライソシンEの同定と開発2017

    • Author(s)
      浜本洋、関水和久
    • Organizer
      第66回日本感染症学会東日本地方会学術集会・第64回日本化学療法学会東日本支部総会合同学会
    • Invited
  • [Presentation] カイコ細菌感染モデルにおける治療効果を指標とした抗菌薬の合成展開法の確立2017

    • Author(s)
      浜本洋、Atmika Paudel、Suresh Panthee、浦井誠、大和田智彦、関水和久
    • Organizer
      第35回メディシナルケミストリーシンポジウム
  • [Presentation] 新規抗生物質ライソシンの開発2017

    • Author(s)
      関水和久
    • Organizer
      薬剤耐性(AMR)シンポジウム
    • Invited
  • [Presentation] クリプトコックス感染症に対する抗真菌薬のカイコを用いた評価2017

    • Author(s)
      松本靖彦、石井雅樹、清水公徳、川本進、関水和久
    • Organizer
      真菌症フォーラム第23回学術集会
  • [Remarks] 帝京大学医真菌研究センターホームページ

    • URL

      https://www.teikyo-u.ac.jp/affiliate/laboratory/fungal_center/

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Published: 2018-12-17  

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