オミクス解析に基づくアレルギー発症機構の理解と制御基盤の構築
研究課題情報
- 課題管理番号
- 19gm0710009h0006
- 9つの連携分野プロジェクト
その他<第一期>
- 事業名
革新的先端研究開発支援事業
- タグ(2019)
研究の性格: 生命・病態解明等を目指す研究
開発フェーズ: 基礎的
承認上の分類: 薬機法分類非該当
対象疾患: 皮膚および皮下組織の疾患
- タグ(2018)
研究の性格: 生命・病態解明等を目指す研究
開発フェーズ: 基礎的
承認上の分類: 薬機法分類非該当
対象疾患: 皮膚および皮下組織の疾患
- タグ(2017)
研究の性格: 生命・病態解明等を目指す研究
開発フェーズ: 基礎的
承認上の分類: 薬機法分類非該当
対象疾患: 皮膚および皮下組織の疾患
- タグ(2016)
研究の性格: 生命・病態解明等を目指す研究
開発フェーズ: 該当なし
承認上の分類: 薬機法分類非該当
対象疾患: 皮膚および皮下組織の疾患
- タグ(2015)
研究の性格: 生命・病態解明等を目指す研究
開発フェーズ: 該当なし
承認上の分類: 薬機法分類非該当
対象疾患: 皮膚および皮下組織の疾患
- 代表研究機関
- 国立研究開発法人理化学研究所
- 研究代表者
(2019) 大野博司, 国立研究開発法人理化学研究所, 生命医科学研究センター チームリーダー
(2018) 大野博司, 国立研究開発法人理化学研究所, 生命医科学研究センター チームリーダー
(2017) 大野博司, 国立研究開発法人理化学研究所, 統合生命医科学研究センター グループディレクター
(2016) 大野博司, 国立研究開発法人理化学研究所, 統合生命医科学研究センター グループディレクター
(2015) 大野博司, 国立研究開発法人理化学研究所, 統合生命医科学研究センター グループディレクター
- 研究期間
- 2014年度 - 2019年度
- 課題への総配分額
- 268,999 千円
- 研究概要(2019)
- 生後1ヶ月時点での糞便中の水酸化脂肪酸濃度の違いが、その後のアトピー性皮膚炎の発症に関連する可能性が示唆された。そこで、メタゲノムデータ比較解析から、水酸化脂肪酸産生に関わる菌群の同定を試みる。また、喘息および食物アレルギーについても、発症関連バイオマーカーの探索を行う。
- 研究概要(2018)
- 近年アレルギー疾患は増加の一途をたどり、国民病とも言われています。アレルギーは遺伝的要因と環境要因の複合により発症すると考えられ、環境要因の中でも特に腸内細菌とその代謝物の重要性に注目が集まっています。また、母乳中の代謝物の役割も着目されています。本研究では、これらの代謝物の網羅的かつ高精度の解析から、アレルギー発症・増悪因子となるバイオマーカー候補の同定を目指します。
- 研究概要(2017)
- 近年アレルギー疾患は増加の一途をたどり、国民病とも言われています。アレルギーは遺伝的要因と環境要因の複合により発症すると考えられ、環境要因の中でも特に腸内細菌とその代謝物の重要性に注目が集まっています。また、母乳中の代謝物の役割も着目されています。本研究では、これらの代謝物の網羅的かつ高精度の解析から、アレルギー発症・増悪因子となるバイオマーカー候補の同定を目指します。
- 研究概要(2016)
- 近年アレルギー疾患は増加の一途をたどり、国民病とも言われています。アレルギーは遺伝的要因と環境要因の複合により発症すると考えられ、環境要因の中でも特に腸内細菌とその代謝物の重要性に注目が集まっています。また、母乳中の代謝物の役割も着目されています。本研究では、これらの代謝物の網羅的かつ高精度の解析から、アレルギー発症・増悪因子となるバイオマーカー候補の同定を目指します。
- 研究概要(2015)
- 近年アレルギー疾患は増加の一途をたどり、国民病とも言われています。アレルギーは遺伝的要因と環境要因の複合により発症すると考えられ、環境要因の中でも特に腸内細菌とその代謝物の重要性に注目が集まっています。また、母乳中の代謝物の役割も着目されています。本研究では、これらの代謝物の網羅的かつ高精度の解析から、アレルギー発症・増悪因子となるバイオマーカー候補の同定を目指します。
研究成果情報
2019
2018
2017
2016
成果の概要
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課題1.コホート研究からの小児アレルギー疾患の発症関連マーカーの同定(下条グループ)①包括的アレルギー発症観察出生コホートについては、7歳までのアレルギー疾患の臨床経過観察とサンプル採取を完了し、1歳、2歳、5歳、7歳までの臨床経過・疾患相互の関連などを解析した。その結果、感作については、卵白、牛乳、ダニ、スギの順で進行することが明らかとなった。感作に伴って、集団としては鶏卵アレルギー、牛乳アレルギー、ダニ鼻炎、スギ花粉症の順にアレルギー疾患が発症していた。特にスギは5歳以降に急速に感作が進んでおり、7歳の時点では、ダニとともに半数以上の児で感作が陽性となっていた。コホート2では4歳までの臨床経過の収集が終わり、4か月までの母乳栄養児で生後9カ月でのアトピー性皮膚炎発症に生後1か月時の母乳中可溶性CD14分子が抑制的に働くことを明らかにした。コホート1では1歳時の、またコホート2では9か月時の血中ビタミンD濃度と卵白感作が逆相関することが明らかとなり、また特に母乳栄養児ではビタミンDが低値であることが判明した。5歳、7歳でのビタミンD値とアレルギー疾患発症・感作については関連が認められなかった。このことは乳児期早期のビタミンD低値が早期の感作に関連することを示唆しており、乳児期のビタミンD値がアレルギー発症に重要な可能性がある。母乳栄養児では乳児期の卵白感作率が高い事の理由として血中のビタミンD低値が関連することが考えられ、出生後に半年間ダブルブラインドでビタミンDあるいはプラセボを摂取する介入研究を、目標数300名(各群150名)として開始している。2019年末で約160名のエントリーがあり、ほぼ順調に進んでいる。アウトカムは生後6か月における卵白感作とした。②新生児からシンバイオティクスを投与する介入コホート研究については、4歳までの質問票による調査とサンプル採取を完了した。コホート①、②で明らかになったビタミンDと乳児アレルギーとの関連を明らかにするため新生児期からの介入研究の着手し、生後半年間のビタミンD補充の効果についての二重盲検ランダム化介入試験を開始した。課題2.アレルギー関連バイオマーカーの探索とその機能解析(大野グループ、浜田グループ)コホート①は7歳時までのすべての糞便検体の菌叢データと水溶性メタボロームデータ取得が完了した。また、コホート①のアトピー性皮膚炎、及び、喘息の被験者とその対照群である健常者のメタゲノムデータの取得と脂質メタボロームデータの取得を完了した。コホート②はすべての4歳時までのすべての被験者の糞便菌叢データ・水溶性メタボロームデータの取得を完了した。取得したオミクスデータと臨床データを比較し、食物アレルギー発症と喘息発症に関わると予測された腸内細菌や代謝物をいくつか同定した。これらのアレルギー発症関連のバイオマーカーについて、アレルギーモデルマウスを使用した検証試験を開始した。課題3.DAMPsが免疫系・アレルギーに及ぼす影響(菅野グループ)(i) 免疫学的解析・腸管での飽和脂肪酸投与(母乳)から、消化管でILC3がIL-17/22 double producerに分化するメカニズム解析:現在掴んでいる事実は;乳幼児期に、母乳から摂取したLCSFA(またはその代謝産物?)が消化管粘膜(上皮細胞、またはIEL)に作用し、最終的にILC3が活性化し(炎症)、この細胞が皮膚へ移行する現象を証明できたという点である。(ii) 時間的に遅れて、ILC2が活性化し、IL-5/IL-13(2型サイトカイン)を産生することで、皮膚湿疹病変ができる。 ただし、ILC3の活性化が、どの様にしてILC2を活性化するのか? など、まだ解明されていない点がある。(iii) 飽和脂肪酸投与群の消化管ILC3細胞の遺伝子発現解析:消化管(IEL、LP)のILC3を単離し、RNA-Seqを行い、網羅的な遺伝子発現解析を行った。その結果、LASFA(PA) 投与マウスの系では、造血幹細胞からILC3への分化に必須な遺伝子群の発現が増加していた。さらに、特定のケモカイン受容体Xの発現が上昇していた。これらは、それぞれ、ADなどで、皮膚で過剰発言していることがすでに報告されているケモカインYに対する受容体であった。 全体的に考えると、LCSFS(PA)マウス実験系では、ILC3への発生・分化が偏った方向になることが考えられ、また、皮膚への移動が説明できた。(iv) 消化管免疫系(ILCs)と皮膚免疫系(ILCs)の関係・細胞移動の検討:KiKGRマウスを用いることで、ILCsの移動が証明できた。今までILCsの移動に関しては、懐疑的な意見が多かったため、Adoptive Transfer実験の結果に対しても懐疑的なご意見を多数いただいた。しかしKiKGRマウスを用い実験で、ILCsの移動(消化管から皮膚へ)が明確に証明できた。さらに移動している細胞の大部分が活性化したILC3であった。上記の結果を、現在、論文投稿中。(v) 動物モデル(AD発症マウスモデル)の検証など・マウスAD発症モデルを用いた介入試験のモデル系の確立 特に不飽和脂肪酸を用いた、in vivo介入実験(DAMPs―活性抑制実験)を行った。実際、予備実験で行った、in vitroの実験系と同様に不飽和脂肪酸によるAD発症抑制が観察できた。PA と同時投与(不飽和脂肪酸:OA, Oleic acid)による発症抑制効果だけでなく、発症後の投与による治療効果も観察できた。(vi) マウス、母乳・糞便中のNon-targeted Lipidomics解析(大野G有田、池田) マウス、母乳・糞便サンプルを提供。水酸化脂肪酸に関する動物実験データを、大野Gへ提供。・コホート・データとの比較(大野G、下条G) 母乳中のDAMPs活性と母親の栄養・食事、などとの関連に関する解析は、下条Gで行った。こちらからはDAMPs活性データを提供。・マウスの糞便中の腸内細菌叢の解析(大野G) マウスの糞便を、大野Gへ提供・コホート・データとの比較(大野G、下条G) 母乳中のDAMPs活性と母親の栄養・食事、などとの関連に関する解析は、下条Gで行った。こちらからはDAMPs活性データを提供。・マウスの糞便中の腸内細菌叢の解析(大野G) マウスの糞便を、大野Gへ提供
学会誌・雑誌等における論文一覧
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1. Dissanayake E, Tani Y, Nagai K, Sahara M, Mitsuishi C, Togawa Y, Suzuki Y, Nakano T, Yamaide F, Ohno H, Shimojo N. Skin Care and Synbiotics for Prevention of Atopic Dermatitis or Food Allergy in Newborn Infants: A 2 × 2 Factorial, Randomized, Non-Treatment Controlled Trial. Int Arch Allergy Immunol. 2019 Aug 8:1-10. doi: 10.1159/000501636. [Epub ahead of print] PubMed PMID: 31394530.
2. Fikri B, Tani Y, Nagai K, Sahara M, Mitsuishi C, Togawa Y, Nakano T, Yamaide F, Ohno H, Shimojo N. Soluble CD14 in Breast Milk and Its Relation to Atopic Manifestations in Early Infancy. Nutrients. 2019 Sep 5;11(9). pii: E2118. doi: 10.3390/nu11092118. PubMed PMID: 31492016.
3. Satoh-Takayama N*, Kato T, Motomura Y, Kageyama T, Taguchi-Atarashi N, Kinoshita-Daitoku R, Kuroda E, Di Santo JP, Mimuro H, Moro K, Ohno H*. Bacteria-Induced Group 2 Innate Lymphoid Cells in the Stomach Provide Immune Protection through Induction of IgA. Immunity 52(4):635-649.e4, 2020. doi: 10.1016/j.immuni.2020.03.002.
4. Shimokawa C, Kato T, Takeuchi T, Ohshima N, Furuki T, Ohtsu Y, Suzue K, Imai T, Obi S, Olia A, Izumi T, Sakurai M, Arakawa H, Ohno H*, Hisaeda H*. CD8+ regulatory T cells are critical in prevention of autoimmune-mediated diabetes. Nat Commun. 11(1):1922, 2020. doi: 10.1038/s41467-020-15857-x.
5. Sakurai K*, Kato T, Tanabe H, Taguchi-Atarashi N, Sato Y, Eguchi A, Watanabe M, Ohno H, Mori C. Association between gut microbiota composition and glycoalbumin level during pregnancy in Japanese women: Pilot study from Chiba Study of Mother and Child Health. J Diabetes Investig. 11(3): 699-706, 2020. doi: 10.1111/jdi.13177
6. 菅野雅元 Kong Weng-Sheng アトピー性皮膚炎と母乳中DAMPs 臨床免疫・アレルギー科 (Clinical Immunology & Allergology) 総説 2020, vol.73, 186-194
学会・シンポジウム等における口頭・ポスター
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1. 食物アレルギー患児における血中ビタミンD濃度調査、口頭、國井 柚香, 山出 史也, 佐藤 守, 中野 泰至, 野村 文夫, 下条 直樹、第56回日本小児アレルギー学会学術大会、幕張メッセ国際会議場、2019年11月2-3日、国内、口頭.
国内 / 口頭
2. 小児気管支喘息発症に寄与する腸内環境因子の解析、口頭、伊藤 崇, 佐藤 法子, 柴田 涼平, 中西 裕美子, 加藤 完, 山出 史也, 下条 直樹, 大野 博司、第56回日本小児アレルギー学会学術大会、幕張メッセ国際会議場、2019年11月2-3日、国内.
国内 / 口頭
3. 異なる年代に収集した母乳中サイトカイン濃度における泌乳期変化の比較、口頭、高橋 朋樹, 上野 宏, 山出 史也, 中野 泰至, 下条 直樹、第56回日本小児アレルギー学会学術大会、幕張メッセ国際会議場、2019年11月2-3日、国内、口頭.
国内 / 口頭
4. 病態・バイオマーカー 千葉市でのハイリスク出生コホート研究(CHIBA study)における7歳までの感作率及びアレルギー疾患の推移、口頭、中野 泰至, 加藤 大吾, 釣永 雄希, 山出 史也, 下条 直樹、第56回日本小児アレルギー学会学術大会、幕張メッセ国際会議場、2019年11月2-3日、国内、口頭..
国内 / 口頭
5. 栄養から考えるアレルギー予防 母乳中脂質によるAD発症機構 コホートからマウスモデルまで、口頭、菅野 雅元, Kong Weng-Sheng, 郭 芸, 津山 尚宏, 下条 直樹, 山出 史也, 有田 誠, 池田 和貴, 井上 洋子、第56回日本小児アレルギー学会学術大会、幕張メッセ国際会議場、2019年11月2-3日、国内、口頭.
国内 / 口頭
6. マイクロバイオームとアレルギー 腸内細菌叢と小児アトピー性皮膚炎 出生コホートによる解析、口頭、大野 博司, 柴田 涼平, 中西 裕美子, 加藤 完, 池田 和貴, 須田 亙, Sheng Kong Weng, 山出 史也, 中野 泰至, 服部 正平, 菅野 雅元, 有田 誠, 下条 直樹、幕張メッセ国際会議場、第56回日本小児アレルギー学会学術大会、2019年11月2-3日、国内、口頭.
国内 / 口頭
7. 根っこから考える子どものアレルギー、口頭、下条 直樹、第56回日本小児アレルギー学会学術大会、2019年11月2-3日、国内、口頭.
国内 / 口頭
8. アレルギー疾患の疫学・発症因子・発症予防 食物アレルギー患児では健常児と比較した血中ビタミンD濃度が低い、口頭、國井 柚香, 山出 史也, 佐藤 守, 中野 泰至, 野村 文夫, 下条 直樹、第68回日本アレルギー学会学術大会、東京国際フォーラム、2019年6月14-16日、国内、口頭.
国内 / 口頭
9. マイクロバイオームが与えるアレルギー病態への影響 小児の腸管マイクロバイオームとアレルギー、口頭、下条 直樹、第68回日本アレルギー学会学術大会、東京国際フォーラム、2019年6月14-16日、国内、口頭.
国内 / 口頭
10. Long-chain saturated fatty acids in breast milk are associated with the pathogenesis of atopic dermatitis via inducing inflammatory ILC3s. KONG WengSheng, INOUE Hiroko, GUO Yun, SHIMOJO Naoki, TSUYAMA Naohiro and KANNO Masamoto. 2nd International Conference on Lipoquality 2019/6/17, Tokyo. 国内、ポスター
国内 / ポスター