The establishment of basic technology for next-generation phage therapy using metagenomics and synthetic biology

利用宏基因组学和合成生物学建立下一代噬菌体治疗的基础技术

• 批准号: 22KJ1099
• 负责人: 田村 あずみ
• 金额: $ 1.6万
• 依托单位: The University of Tokyo
• 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 2025-03-31
• 项目状态: 未结题
• 来源: https://kaken.nii.ac.jp/grant/KAKENHI-PROJECT-22KJ1099/
• 关键词: バクテリオファージ; 合成; O157:H7; 食中毒; 検出

バクテリオファージ（ファージ）を利用した細菌感染症の治療法はファージ療法と呼ばれ、薬剤耐性菌に対する抗生物質の代替として期待されている。また、ファージ療法の課題であるファージの限定的な溶菌効果や宿主域の狭さ等を解決するために、近年では合成ファージの研究が行われている。しかし、ファージの合成技術は確立しておらず、比較的汎用性の高い方法であっても扱えるファージのゲノムサイズは約50 kbまでである。そのため、簡便かつゲノムサイズの大きいファージにも適用可能なファージ合成方法が必要である。そこで、2022年度はファージ合成系の確立に取り組んだ。安価かつ時間・手間のかからない方法として、in vitro合成系の確立を目指した。まず一般的によく用いられている大腸菌T7ファージ（約 40 kb）で合成方法の条件検討を行い、より効率の良い方法を模索した。その結果を元に、腸管出血性大腸菌O157:H7に感染するファージ（約70 kb）の合成を行ったところ、O157ファージを迅速かつ容易に合成することができた。合成O157ファージは天然ファージと同等の溶菌活性を有していた。次に、遺伝子改変としてO157ファージにタンパク質タグを載せ、O157:H7の検出を行った。この時、タグを付加する標的タンパク質を複数箇所選び、検出感度を比較した。Tail fiber proteinにタグを付加したファージで検出感度が最も良く、1 CFU/mLのO157:H7も最短7時間で検出することができた。また、臨床分離株に対しても、O157:H7を特異的に検出することができた。

使用噬菌体治疗细菌感染的方法称为噬菌体疗法，有望成为治疗耐药细菌的抗生素的替代品。此外，为了解决噬菌体疗法的溶菌作用有限、噬菌体宿主范围窄等问题，近年来开展了合成噬菌体的研究。然而，噬菌体合成技术尚未建立，即使相对通用的方法也只能处理最大约50 kb的噬菌体基因组大小。因此，需要一种简单的噬菌体合成方法，该方法也适用于具有大基因组大小的噬菌体。因此，2022年，我们致力于建立噬菌体合成系统。我们的目标是建立一种体外合成系统作为一种廉价、省时省力的方法。首先，我们研究了使用常用的大肠杆菌T7噬菌体（约40 kb）的合成方法的条件，并寻找更有效的方法。根据结果​​，他们合成了感染肠出血性大肠杆菌O157:H7的噬菌体（约70 kb），并能够快速、轻松地合成O157噬菌体。合成的 O157 噬菌体具有与天然噬菌体相当的裂解活性。接下来，在O157噬菌体上放置蛋白质标签作为基因修饰，并检测到O157:H7。此时，选择多个待标记的目标蛋白并比较检测灵敏度。尾部纤维蛋白带有标签的噬菌体检测灵敏度最高，仅需7小时即可检测到1 CFU/mL的O157:H7。此外，我们能够在临床分离株中特异性检测到 O157:H7。

项目成果

腸管出血性大腸菌O157:H7の検出を可能とするバクテリオファージの合成

噬菌体的合成能够检测肠出血性大肠杆菌 O157:H7

• 发表时间: 2023
• 作者: 田村 あずみ; アザム アア ハエルマン; 小島 新二郎; 近藤 恒平; 中村 暢宏; 山下 和可奈; 渡士 幸一; 高橋 宜聖; 四柳 宏; 氣駕 恒太朗
• 通讯作者: 氣駕 恒太朗

ファージ由来溶菌酵素の殺菌力と作用域の調査

噬菌体来源的裂解酶的杀菌力和作用范围的研究

• 发表时间: 2023
• 作者: 山下 和可奈; 小島 新二郎; アア ハエルマン アザム; 近藤 恒平; 中村 暢宏; 田村 あずみ; 渡士 幸一; 崔 龍洙; 常田 聡; 氣駕 恒太朗
• 通讯作者: 氣駕 恒太朗

Viruses encode tRNA and anti-retron to evade bacterial immunity

病毒编码 tRNA 和抗逆转录酶以逃避细菌免疫

• DOI: 10.1101/2023.03.15.532788
• 发表时间: 2023
• 作者: Azam Aa Haeruman;Chihara Kotaro;Kondo Kohei;Nakamura Tomohiro;Ojima Shinjiro;Tamura Azumi;Yamashita Wakana;Cui Longzhu;Takahashi Yoshimasa;Watashi Koichi;Kiga Kotaro
• 通讯作者: Kiga Kotaro

Selective bacteriophages reduce the emergence of resistant bacteria in the bacteriophage-antibiotic combination therapy

选择性噬菌体减少噬菌体-抗生素联合疗法中耐药细菌的出现

• DOI: 10.1101/2023.01.22.525106
• 发表时间: 2023
• 作者: Azam Aa Haeruman;Sato Koji;Miyanaga Kazuhiko;Nakamura Tomohiro;Ojima Shinjiro;Kondo Kohei;Tamura Azumi;Yamashita Wakana;Tanji Yasunori;Kiga Kotaro
• 通讯作者: Kiga Kotaro

大腸菌に感染する広域宿主域バクテリオファージの単離と性状解析

感染大肠杆菌的广泛宿主范围噬菌体的分离和表征

• 发表时间: 2023
• 作者: 小島 新二郎; 田村 あずみ; 山下 和可奈; Azam Aa Haeruman; 近藤 恒平; 中村 暢宏; 岩野 英知; 高橋 宜聖; 渡士 幸一; 氣駕 恒太朗
• 通讯作者: 氣駕 恒太朗