結核対策困難化要因に対する総合的基礎研究
研究課題情報
- 課題管理番号
- 23fk0108607h0003
- 統合プロジェクト(二期)
医薬品プロジェクト<第二期>
- 事業名
新興・再興感染症に対する革新的医薬品等開発推進研究事業
- タグ(2023)
研究開発目的: 基礎医学研究
研究の性格: 疾患を特定した基礎医学研究<生命・病態解明研究>
研究モダリティ: その他
ICD-10大分類: 呼吸器系の疾患
対象疾患領域: 感染症
特記的事項: 研究倫理<ELSI/RRI等> , 国際共同研究 , 病原体の研究 , AMR
補足確認: 予防・保健 , 診断
- タグ(2022)
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: 体外診断薬
対象疾患: その他
疾患領域: 感染症
開発目的: 予防・健康 , 診断
- タグ(2021)
研究の性格: 新規診断法・検査法・検査体制の開発、確立、検証<診断薬・診断機器開発は除く>
開発フェーズ: 基礎的
承認上の分類: 体外診断薬
対象疾患: その他
疾患領域: 感染症
開発目的: 予防・健康 , 診断 , 治療
- 代表研究機関
- 公益財団法人結核予防会結核研究所
- 研究代表者
(2023) 御手洗聡, 公益財団法人結核予防会結核研究所, 抗酸菌部・部長
(2022) 御手洗聡, 公益財団法人結核予防会結核研究所, 抗酸菌部・部長
(2021) 御手洗聡, 公益財団法人結核予防会結核研究所, 抗酸菌部 部長
- 研究期間
- 2021年度 - 2023年度
- 課題への総配分額
- 150,400 千円
- 研究概要(2023)
- 御手洗:耐性結核菌の収集と解析を継続する。臨床検体から全ゲノム解析を行う方法についても開発を行う。さらにモンゴル国国立感染症研究センターと共同で簡易型IGRA試験の精度評価を実施する。慶長:RNA転写開始点の違いに着目し、定常時とは異なる、結核で誘導されるRNAの5 ́末端配列を探索する。今年度は、次世代シークエンサーによる網羅的mRNA 5 ́末端配列発現差解析を用いて見出された候補RNAの検出系を作成し、さらに多くの検体で臨床疫学的情報と合わせた解析を実施する。瀬戸:結核肉芽腫での生存に関与する注目するべき転写因子遺伝子の標的遺伝子産物に対する免疫反応を明らかにする。転写因子Rv2989によって発現制御される遺伝子を抽出してCRISPRi株を作成することで結核菌遺伝子発現制御を行い、肉芽腫形成への影響を明らかにする。村瀬:研究協力自治体より結核菌株を収集し、結核研究所にてゲノム抽出及びゲノム解析を実施することで、首都圏における結核菌株の感染様式を解明する。また結核菌株の細菌学的特性に関する研究を進める。2,000株のゲノム解析を行う。山田:Mycolicibacterium属(迅速菌)、Mycobacterium属(遅育菌)に含まれる未観察種のcryo-TEM観察し、属内での類似性、多様性と感染宿主の解剖学的特徴との関連を検討する。
- 研究概要(2022)
- 御手洗:耐性結核菌の収集と解析を継続する。マルチプレックスPCR-アンプリコンディープシークエンスをMinION + Flongleで実施し、解析法を確立する。モンゴル国国立感染症研究センターと共同でIGRA skin testの精度評価を実施する。慶長:本研究ではRNA転写開始点の違いに着目し、定常時とは異なる、結核で誘導されるRNAの5 ́末端配列を探索する。今年度は、次世代シークエンサーを用いて網羅的mRNA 5 ́末端配列発現差解析を実施する。瀬戸:今年度は注目するべき転写因子遺伝子の標的遺伝子産物に対する免疫反応を明らかにする。標的遺伝子産物の組み換え蛋白を作成して、結核菌感染マウスで産生されるIgG量を測定して、肺内菌数、病変形成との関連性について明らかにする。山田:Family Mycobacteriaceaeに含まれる種の菌体基礎形態情報の取得、蓄積および、heterotypic synonym 5属間、属内種間の比較検討を行う。村瀬:当年度は、前年度目に引き続いて結核菌株の収集とゲノム解析を引き続き実施する。得られた結核菌全ゲノム配列情報を広域的に分析し、首都圏における結核感染伝播の実態を明らかにする。また、推定された感染伝播経路に関する情報を適宜自治体へ還元し、ゲノム分子疫学調査の有用性評価を自治体において実施する。
- 研究概要(2021)
- 本研究では、我々の研究チームがこれまでに築き上げてきた結核菌ゲノムデータベースを基礎として、その拡充と利用を推進し、迅速な遺伝子耐性診断システムを構築する。結核菌ゲノム分子疫学については、前研究班から技術面での開発と社会実装に取りかかっており、地域を越えた情報共有が重要であることを指摘している。そこで、結核罹患率の高い都市圏を中心として結核菌サーベイランスシステムの構築を行う。また、潜在性結核感染症の診断や発病リスク評価も前研究班から継続し、これまでに蓄積したRNA解析技術や結核菌の生存にかかわる転写因子欠損株を活用する。結核菌群の宿主特異性と病原性の関係についても解析を行う。さらにマスギャザリングや災害時に結核が一定集団内で感染伝播することも考慮し、現行のInterferon gamma releasing assay (IGRA)に代わる簡易診断法についても国際連携の上で評価を行う。
研究成果情報
2023
2022
2021
成果の概要
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tNGSによる迅速な結核菌耐性予測について、多検体で精度を確認した。また、臨床検体から直接ゲノム解析を行うための基礎技術を確立した。迅速な結核感染診断法としてQIAReachの評価を行い、QFT-Plusと同等であることを示した。(御手洗)
結核患者全血液mRNA転写開始点網羅探索で得られた、結核時に発現誘導される候補5'エクソンのRT-qPCRによる発現定量系を構築し、多数の結核患者全血液検体で測定した。候補5'エクソンの発現量は、結核宿主マーカーとして有用である可能性が示された。(慶長)
転写因子欠損株のマウス内での増殖からRv2989によって制御される遺伝子の同定を行った。変異株ライブラリーを用いたマウス内での生存に関与する遺伝子から、転写因子標的遺伝子の同定を行い、6遺伝子についてCRISPR遺伝子発現干渉法を用いて発現制御できる結核菌株を構築した。(瀬戸)
M. heraklinonensis, M. hiberniae, M. kumamotonensis, M. longobardus, M. paraterraeの5種、計389細胞をcryo-TEMで観察し、画像解析した。平均菌体直径は科内の他の属より有意に小さかった。(山田)
首都圏の自治体で収集された結核菌1,584株のゲノム情報をデータベース化し、ゲノムサーベイランスシステムの基盤を構築した。また、結核菌ゲノム解読のための標準作業手順書を作成し公開した(2023年7月)。(村瀬)
神戸市内分離株550株のゲノム情報を収集し、ゲノムクラスター形成群、高齢者由来菌株群に着目した、全ゲノム系統樹末端枝長分布解析を行い、北京型L2.2.AA2系統とL2.2.Modern系統が感染拡大のリスクであることを解明した。遺伝系統を規定する塩基配列を疫学マーカーとすることで、感染拡大リスクの評価が可能となることを示しえた。(岩本)
結核菌株ゲノムデータから、同一患者内に混在する複数の菌株を詳細分析し、国内流行地域の中で未把握の集団感染事例を多数確認した。若年患者の疫学調査から、患者居住地間の距離と菌株ゲノムに相関が見出され、結核菌の空間的拡散が確認された一方、行政区を超えた情報集約が重要であることも示された。(和田)
疫学情報とゲノム情報の統合ツール PomeGraph を完成させた。ゲノム情報解析の技術研修会を複数回実施することできた。Pomegraph による実地疫学とゲノム情報の融合にチャレンジし、効果的な情報提示ができたと評価頂いた。(黒田)
種々の増殖条件及び異なる系統の結核において増殖に必須な遺伝子群を同定した。解析を進め、結核菌のpan-essential遺伝子群を同定した。これらの遺伝子について結核菌遺伝子ノックダウン株を解析した。(港)
結核患者全血液mRNA転写開始点網羅探索で得られた、結核時に発現誘導される候補5'エクソンのRT-qPCRによる発現定量系を構築し、多数の結核患者全血液検体で測定した。候補5'エクソンの発現量は、結核宿主マーカーとして有用である可能性が示された。(慶長)
転写因子欠損株のマウス内での増殖からRv2989によって制御される遺伝子の同定を行った。変異株ライブラリーを用いたマウス内での生存に関与する遺伝子から、転写因子標的遺伝子の同定を行い、6遺伝子についてCRISPR遺伝子発現干渉法を用いて発現制御できる結核菌株を構築した。(瀬戸)
M. heraklinonensis, M. hiberniae, M. kumamotonensis, M. longobardus, M. paraterraeの5種、計389細胞をcryo-TEMで観察し、画像解析した。平均菌体直径は科内の他の属より有意に小さかった。(山田)
首都圏の自治体で収集された結核菌1,584株のゲノム情報をデータベース化し、ゲノムサーベイランスシステムの基盤を構築した。また、結核菌ゲノム解読のための標準作業手順書を作成し公開した(2023年7月)。(村瀬)
神戸市内分離株550株のゲノム情報を収集し、ゲノムクラスター形成群、高齢者由来菌株群に着目した、全ゲノム系統樹末端枝長分布解析を行い、北京型L2.2.AA2系統とL2.2.Modern系統が感染拡大のリスクであることを解明した。遺伝系統を規定する塩基配列を疫学マーカーとすることで、感染拡大リスクの評価が可能となることを示しえた。(岩本)
結核菌株ゲノムデータから、同一患者内に混在する複数の菌株を詳細分析し、国内流行地域の中で未把握の集団感染事例を多数確認した。若年患者の疫学調査から、患者居住地間の距離と菌株ゲノムに相関が見出され、結核菌の空間的拡散が確認された一方、行政区を超えた情報集約が重要であることも示された。(和田)
疫学情報とゲノム情報の統合ツール PomeGraph を完成させた。ゲノム情報解析の技術研修会を複数回実施することできた。Pomegraph による実地疫学とゲノム情報の融合にチャレンジし、効果的な情報提示ができたと評価頂いた。(黒田)
種々の増殖条件及び異なる系統の結核において増殖に必須な遺伝子群を同定した。解析を進め、結核菌のpan-essential遺伝子群を同定した。これらの遺伝子について結核菌遺伝子ノックダウン株を解析した。(港)
学会誌・雑誌等における論文一覧
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1. Ho MM, Dagg B, Govind S, Hockley J; Collaborative Study Group (Mitarai S). The development and establishment of a heat inactivated preparation of Mycobacterium tuberculosis (H37Rv) as the first international standard for nucleic acid amplification techniques. Biologicals. 2023 Mar 31;82:101667. doi: 10.1016/j.biologicals.2023.101667.
2. Noda J, Morimoto K, Mitarai S, Maki T. Dust and Microorganisms: Their Interactions and Health Effects. Ali Al-Dousari and Muhammad Zaffar Hashmi Ed. Springer Nature Switzerland AG, pp. 137-156 2023.
3. 髙木明子, 御手洗聡. 最近の結核菌診断技術. 公衆衛生 2023; 87(5): 4001-409. 2023 May.
4. Uwamino Y, Aono A, Tomita Y, Morimoto K, Kawashima M, Kamata H, Sasaki Y, Nagai H, Hasegawa N, Mitarai S. Diagnostic Utility of a Mycobacterium Multiplex PCR Detection Panel for Tuberculosis and Nontuberculous Mycobacterial Infections. Microbiol Spectr. 2023 Jun 15;11(3):e0516222. doi: 10.1128/spectrum.05162-22.
5. Hijikata M, Morimoto K, Takekoshi D, Shimoda M, Wakabayashi K, Miyabayashi A, Guo TC, Yamada H, Keicho N. Analysis of Aberrant Splicing Events and Gene Expression Outliers in Primary Ciliary Dyskinesia. Am J Respir Cell Mol Biol. 2023 Jun;68(6):702-705. doi: 10.1165/rcmb.2022-0394LE.
6. Hang NTL, Hijikata M, Maeda S, Thuong PH, Huan HV, Hoang NP, Tam DB, Anh PT, Huyen NT, Cuong VC, Kobayashi N, Wakabayashi K, Miyabayashi A, Seto S, Keicho N. Host-pathogen relationship in retreated tuberculosis with major rifampicin resistance-conferring mutations. Front Microbiol. 2023 Jul 4;14:1187390. doi: 10.3389/fmicb.2023.1187390.
7. Iwamoto T, Arikawa K, Murase Y, Sekizuka T, Kuroda M, Nishiuchi Y, Kusunoki N, Fujiyama R, Mitarai S. Transmission dynamics variability of lineage 2 Mycobacterium tuberculosis strains in Kobe, Japan, determined using population-based whole-genome sequencing analysis. Infect Genet Evol. 2023 Aug 29;114:105495. doi: 10.1016/j.meegid.2023.105495.
8. Keicho N, Morimoto K, Hijikata M. The challenge of diagnosing primary ciliary dyskinesia: a commentary on various causative genes and their pathogenic variants. J Hum Genet. 2023 Aug;68(8):571-575. doi: 10.1038/s10038-023-01166-w. Epub 2023 Jun 5.
9. 御手洗聡. 結核の遺伝子薬剤感受性検査について. モダンメディア 2023; 69(8): 201-205. 2023 Aug.
10. 御手洗聡. これ知っとこう㉜ 多剤耐性結核と薬剤感受性検査について. 保健師・看護師の結核展望 2023; 61(1): 100-106. 2023 Aug.
学会・シンポジウム等における口頭・ポスター
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1. 下村佳子,村瀬良朗, 細谷真紀子, 永井水織, 大薄麻未, 森重雄太, 近松絹代, 青野昭男, 五十嵐ゆり子, 髙木明子, 山田博之, 御手洗聡. 環境と安全性を考慮した有機溶媒不要の抗酸菌ゲノム抽出法(Organic Solvent Freeビーズ破砕法/OSFビーズ破砕法)の基礎検討. 日本臨床微生物学会雑誌 2024; 34(S1): 286. 第35回日本臨床微生物学会総会・学術集会 横浜 2024年2月9–11日. 国内 ポスター
国内 / ポスター
2. 細谷真紀子, 村瀬良朗, 下村佳子, 永井水織, 大薄麻未, 森重雄太, 近松絹代, 青野昭男, 五十嵐ゆり子, 髙木明子, 山田博之, 御手洗聡. 環境と安全性を考慮した有機溶媒不要の抗酸菌ゲノム抽出法の開発: エタノール滅菌効果の検証. 日本臨床微生物学会雑誌 2024; 34(S1): 286. 第35回日本臨床微生物学会総会・学術集会 横浜 2024年2月9–11日. 国内 ポスター
国内 / ポスター
3. 髙木明子, 近松絹代, 五十嵐ゆり子, 青野昭男, 下村佳子, 細谷真紀子, 永井水織, 水野和重, 吉田志緒美, 森重雄太, 村瀬良朗, 御手洗聡. 次世代シーケンサーを用いた活動性肺結核患者喀痰からの迅速薬剤耐性予測法. 日本臨床微生物学会雑誌 2024; 34(S1): 286. 第35回日本臨床微生物学会総会・学術集会 横浜 2024年2月9–11日. 国内 口頭
国内 / 口頭
4. 近松絹代, 髙木明子, 青野昭男, 森重雄太, 五十嵐ゆり子, 吉多仁子, 御手洗聡. Sub-MICのベタキリン暴露による結核菌のefflux pumpの遺伝子発現解析. 日本臨床微生物学会雑誌 2024; 34(S1): 286. 第35回日本臨床微生物学会総会・学術集会 横浜 2024年2月9–11日. 国内 口頭
国内 / 口頭
5. 青野昭男, 近松絹代, 五十嵐ゆり子, 髙木明子, 御手洗聡. 結核菌におけるピラジナミド偽耐性の解明. 日本臨床微生物学会雑誌 2024; 34(S1): 285. 第35回日本臨床微生物学会総会・学術集会 横浜 2024年2月9–11日. 国内 口頭
国内 / 口頭
6. 𠮷田志緖美, 五十嵐ゆり子, 御手洗聡. AerosolSenseサンプラーの結核菌エアロゾル採集能および生菌分離感度における検討. 日本臨床微生物学会雑誌 2024; 34(S1): 262. 第35回日本臨床微生物学会総会・学術集会 横浜 2024年2月9–11日. 国内 口頭
国内 / 口頭
7. Takaki A, Chikamatsu K, Aono A, Igarashi Y, Shimomura Y, Hosoya M, Nagai, Yoshida, Tsuyuguchi, Okumura, Yoshiyama, Mitarai S. Evaluation of Deeplex-MycTB using clinical specimens in Japan. International Union against Tuberculosis and Lung Diseases. 15–18, November 2023, Paris. 海外 ポスター
国外 / ポスター
8. Cyrille Mbuli, Comfort Vuchas, Joceline Konso, Zourriyah Adamou Mana, Yannick Russel Ngangue, Neba Esther, Norah Nyah Ndi, Irene Adeline Goupeyou Wandji, Mercy Fundoh, Maurice Ganava, Toussaint Malama, Nsame Denis, Pride Teyim, Annie Bisso, Rian Snijders, Ellen M.H. Mitchell, Epco Hasker, Ippei Soma, Melissa Sander, Satoshi Mitarai, and the Lung Flute ECO Trial Consortium. International Union against Tuberculosis and Lung Diseases. 15–18, November 2023, Paris. 海外 口頭
国外 / 口頭
9. Igarashi Y, Aono A, Chikamatsu K, Morishige Y, Takaki A, Mitarai S. Automatous quantitative MICs determination of Mycobacteria using a reducing chromogenic reagent WST-1. International Union against Tuberculosis and Lung Diseases. 15–18, November 2023, Paris. 海外 口頭
国外 / 口頭
10. Aono A, Murase Y, Chikamatsu K, Igarashi Y, Takaki A, Mitarai S. In vitro activity of tedizolid and linezolid against multidrug-resistant Mycobacterium tuberculosis. International Union against Tuberculosis and Lung Diseases. 15–18, November 2023, Paris. 海外 ポスター
国外 / ポスター
「国民との科学・技術対話社会」に対する取り組み
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1. 結核患者管理, 御手洗聡, 静岡県東部保健所コホート検討会, 2024/2/6, 国内.
国内
2. 結核診療の基本, 御手洗聡, 令和5年度結核予防技術者北海道地区講習会, 2023/8/25, 国内
国内
3. 結核診療の基本, 御手洗聡, 令和5年度結核予防技術者中国四国地区講習会, 2023/7/28, 国内
国内