免疫系－腸内細菌叢結合数理モデルとメタゲノム解析による免疫応答の定量的研究

利用免疫系统-肠道微生物群耦合数学模型和宏基因组分析对免疫反应进行定量研究

基本信息

批准号：
18J20316
负责人：
原朱音
金额：
$ 1.79万
依托单位：
Kyushu University
依托单位国家：
日本
项目类别：
Grant-in-Aid for JSPS Fellows
财政年份：
2018
资助国家：
日本
起止时间：
2018-04-25 至 2021-03-31
项目状态：
已结题

项目摘要

昨年度に引き続き、免疫系の複雑な動態を理解するための理論構築に注力した。人体が様々な環境中の物質に曝される中で、免疫系は精密に反応を調整する仕組みを持っている。外来の刺激に対する動的な免疫応答を理解することは、アレルギーなどの免疫系疾患に対する新規の根本的な治療法の開発に役立つと考えられる。昨年度から続けていた、外来の病原体感染によって自己免疫疾患が引き起こされる「分子擬態説」に基づいた発症機構の理論構築について、年度前半に論文が国際誌で受理された。この発症機構において、交差免疫反応が疾患発症に対して影響することを計算上で示した。その後も引き続き本数理モデル解析について精査し、日本数理生物学会年会でオンライン発表を行い、研究成果の公開と他研究者との議論を行った。腸内細菌叢や免疫細胞動態の日周変動も、治療において無視できない。そこで、最適な介入時間帯の予測への応用を見据えて、概日時計の数理モデリングにも取り組んでいた。グルコース代謝の概日時計制御の理論研究について論文に取りまとめ、国際誌に投稿し査読中である。哺乳類の休息時間での摂食は、過剰な脂肪蓄積を惹起すると知られている。食物から摂取されたグルコースは、グリコーゲンまたは脂質の貯蔵物質へ配分される。この過程の反応が概日時計制御を受けるという報告に基づき、本来の休息時間での食事が肥満を引き起こす仕組みについて、理論研究の手法から解明に取り組んだ。この現象には人体の恒常性維持のための機構が関与していると考え、代謝上の「リスク」、ここでは高血糖やエネルギーの枯渇に着目してリスクを定式化し、脂質やグリコーゲン産生のピーク時刻を変化させ、リスクが小さくなる条件を探索した。結果としては、休息時間には脂質合成が盛んになることを予測し、さらにそのような条件下では昼夜を通して恒常的にエネルギーを供給することができると明らかにした。

从去年开始，我们专注于建立理论来理解免疫系统的复杂动态。当人体暴露于各种环境物质时，免疫系统具有精确调整反应的机制。了解对外来刺激的动态免疫反应可能有助于开发针对过敏等免疫系统疾病的新的基本治疗方法。上半年，一篇关于基于“分子拟态理论”的外来病原体感染引起自身免疫性疾病发病机制的理论构建论文被某国际期刊接收，目前正在进行中从去年开始。在这种致病机制中，我们计算出交叉免疫反应影响疾病的发作。之后，我们继续仔细研究这个数学模型分析，并在日本数学生物学会年会上进行了在线演示，发表了我们的研究成果，并与其他研究人员进行了讨论。治疗中不能忽视肠道菌群和免疫细胞动态的昼夜波动。因此，他们还致力于生物钟的数学建模，着眼于将其应用于预测最佳干预时间。一篇论文总结了生物钟控制葡萄糖代谢的理论研究，该论文已提交给国际期刊，目前正在接受同行评审。众所周知，哺乳动物在休息期间进食会导致脂肪过度堆积。从食物中摄入的葡萄糖被分配为糖原或脂质储存物质。基于这一过程受生物钟控制的报道，我们利用理论研究方法阐明了正常休息时间进食导致肥胖的机制。我们相信，维持人体稳态的机制与这种现象有关，并且我们通过关注代谢“风险”来制定风险，在本例中是高血糖和能量消耗，通过改变峰值时间，我们寻找会出现这种情况的条件。降低风险。结果预测，在休息期间，脂质合成会活跃，并进一步揭示，在这种条件下，能量可以在白天和晚上不断供应。