病原真菌ー免疫細胞共培養法による新規天然物の探索と「浸潤進化」の解明研究

利用病原真菌-免疫细胞共培养方法寻找新的天然产物并阐明“侵入进化”

基本信息

批准号：
22KJ2692
负责人：
氏江優希子
金额：
$ 1.09万
依托单位：
Keio University
依托单位国家：
日本
项目类别：
Grant-in-Aid for JSPS Fellows
财政年份：
2023
资助国家：
日本
起止时间：
2023-03-08 至 2024-03-31
项目状态：
已结题

来源：
https://kaken.nii.ac.jp/grant/KAKENHI-PROJECT-22KJ2692/
关键词：
浸潤進化天然物共培養休眠遺伝子

项目摘要

放線菌や真菌の二次代謝産物は医薬品として有用であるが，近年の新規化合物の取得は減少傾向にある．一方で，放線菌や真菌の二次代謝物生合成遺伝子の大半は休眠状態であり，それを活性化することで新規化合物が得られると考えられている．そのような背景において，我々は「病原微生物は免疫細胞から攻撃されると，生き残るために休眠遺伝子を活性化し，免疫抑制化合物を産生するのでは」と仮定し，病原放線菌と免疫細胞の共培養法を世界で初めて開発し，新規化合物の取得に成功した．また，宿主への感染を容易にする化合物の産生能力の獲得はある種の進化の結果とも捉えられ，我々はこれを「浸潤進化」と呼ぶことにした．本研究では，我々が近年開発した「病原微生物と動物細胞の共培養法」による休眠遺伝子活性化を用いて，病原真菌から新規化合物を得るとともに，免疫抑制に関わる生物活性を評価し，微生物が有する「浸潤進化」の解明に挑む．微生物がどのような機構で休眠遺伝子を活性化するのか，産生された化合物は病原性と関わりがあるのか，「浸潤進化」と名付けた現象を化合物の観点から明らかにすることを目的とする．これまでに，臨床検体から分離された病原真菌17種21株と動物免疫細胞を対象に様々な条件下で共培養を行い，Aspergillus terreusとヒト単球系白血病細胞 THP-1の組み合わせにおいて，共培養特異的に生産される化合物としてbutyrolactone I類縁体を同定し，butyrolactone Iaと命名した．また，本化合物は，炎症応答の指標である一酸化窒素（NO）の産生を抑制した．加えて，THP-1の細胞培養上清をA. terreusに添加してもbutyrolactone Iaは産生されなかったが，細胞のみを添加することで生産されたことから，本化合物の産生にはTHP-1細胞との物理的相互作用が必要であることが示唆された．

放线菌和真菌的次级代谢产物可用作药物，但近年来新化合物的数量一直在减少。另一方面，放线菌和真菌的次级代谢物生物合成基因大多数处于休眠状态，人们认为通过激活它们可以获得新的化合物。在这种情况下，我们假设“当病原微生物受到免疫细胞攻击时，它们会激活休眠基因并产生免疫抑制化合物以求生存”，并且我们假设病原微生物会激活休眠基因并产生免疫抑制化合物以求生存我们在世界上首次开发了培养方法并成功获得了新化合物。此外，获得产生促进宿主感染的化合物的能力可以被视为一种进化的结果，我们决定将其称为“侵入进化”。在这项研究中，我们利用最近开发的“病原微生物和动物细胞共培养方法”激活休眠基因，从病原真菌中获取新化合物，并评估其与免疫抑制相关的生物活性。这种现象的“渗透进化”。这项研究的目的是从化合物的角度阐明被称为“入侵进化”的现象，例如微生物激活休眠基因的机制以及产生的化合物是否与致病性有关。迄今为止，我们已将临床标本中分离的17种21株病原真菌与动物免疫细胞在多种条件下共培养，发现在土曲霉与人单核细胞白血病细胞THP-1的组合中，共培养丁内酯 I 类似物被鉴定为培养物特异性化合物，并命名为丁内酯 Ia。此外，这种化合物还能抑制一氧化氮（NO）的产生，一氧化氮是炎症反应的指标。另外，将THP-1细胞培养物上清液添加至A. terreus时不产生丁内酯Ia，但仅添加细胞时产生丁内酯Ia，表明THP-1参与了该化合物的产生 1 。表明需要与细胞进行物理相互作用。