潜在性抗酸菌感染症の病態機構の解明及び診断・治療・予防に関する研究

文献情報

• 文献番号: 201318008A
• 報告書区分: 総括
• 研究課題名: 潜在性抗酸菌感染症の病態機構の解明及び診断・治療・予防に関する研究
• 課題番号: H23-新興-一般-008
• 研究年度: 平成25(2013)年度
• 研究代表者(所属機関): 阿戸 学(国立感染症研究所 免疫部)

研究分担者(所属機関)

• 御手洗　聡(結核予防会結核研究所　抗酸菌部)
• 松本　壮吉(新潟大学大学院　医歯学総合研究科)
• 杉田　昌彦(京都大学　ウイルス研究所)
• 小出　幸夫(浜松医科大学)
• 前倉　亮治(国立病院機構　刀根山病院)

• 研究区分: 厚生労働科学研究費補助金 疾病・障害対策研究分野 新型インフルエンザ等新興・再興感染症研究
• 研究開始年度: 平成23(2011)年度
• 研究終了予定年度: 平成25(2013)年度
• 研究費: 18,350,000円
• 研究者交替、所属機関変更: 研究分担者松本壮吉の所属機関が、大阪市立大学大学院から新潟大学大学院に変更になった。

研究報告書（概要版）

研究目的

世界で約20億人（総人口の約1/3、日本：0.25億人）が結核菌に無症候・潜在性既感染、年間860万人（日本：2.1万人）が結核を発病、130万人（日本：0.21万人）が死亡し、結核は甚大な健康被害を与え続けている（2012年）。既感染からの発病（内因性再燃）は約10%である。多くの抗酸菌感染症の発病は内因性再燃（約70%）に起因しているが、潜在性感染―＞発病に至る機構はほとんど不明である。結核制圧において活動性結核の発生母体である潜在性結核菌感染対策は重要課題であり、無症候性・感染機構の解明は潜在性抗酸菌感染症の新規診断法、抗微生物薬やワクチン開発、さらに、発病予知因子の探索を推進し、従来の活動性結核・抗酸菌症を中心とした対策を目的とした。

研究方法

1．休眠抗酸菌の性状解析：休眠結核菌の各種性状に関し、相互の関連性や発病予知菌因子の探索
2．潜在性結核菌感染小動物モデルモデルの樹立：発病予知（潜在性―＞活動性）に関与する宿主因子の探索
3．休眠抗酸菌由来物質と宿主応答：効果的なワクチン候補の選択
4．潜在性抗酸菌感染の臨床体外診断法の臨床的有用性：臨床的有用性の優れた抗酸菌抗原を選択
5．休眠抗酸菌と薬剤標的探索：創薬シーズの探索とニトロイミダゾール系薬の効果を総括

結果と考察

結核を制圧するため、活動性結核の発生母体である無症候潜在性結核菌感染対策は必須となるが、病態の把握、診断、治療や予防は不十分である。基礎研究成果として、潜在性（休眠）結核菌の生物学的特性、遺伝子発現、イソニアチドに対する低感受性の分子機構、宿主免疫応答を解明し、潜在性結核菌感染動物モデルを開発した。橋渡し研究成果として、ヒト潜在性結核菌感染の免疫血清診断でマーカー分子候補を同定し、本研究班の研究者らが開発した結核と近縁Mycobacterium avium complex感染症の血清診断キットキャピリア® MAC抗体ELISA　タウンズ）の体外診断用医薬品製造販売が承認・上市（保険点数：120点）され、保険医療として、臨床使用を開始し、民間臨床検査機関の受諾項目となった。この診断キットの感度：84%、特異度：100%、所要時間の大幅短縮：3時間（従来法：約1か月）、かつ、非侵襲性であり、今後、MAC感染症の診療に威力を発揮することが期待される。この診断キットの臨床的有用性は、国内外で多数例示された。

結論

1．長期培養株に特異的な発現を示す遺伝子と特徴ある形態が同定された。
2．ヒト潜在性結核感染症血清ではAg85AおよびMDP1抗原に対する高い抗体応答が認められ、これらの因子をもちこれらの因子を用いた潜在性感染血清診断開発の可能性が示唆された。
3．休眠菌が産生するGroMMはヒト自然免疫受容体Mincleに認識され、Th2応答を誘導し、潜在性抗酸菌感染の維持に重要である。
4．結核菌感染樹状細胞では、オートファジーが殺菌と抗原提示に影響を及ぼす因子とである可能性が示唆された。
5．キャピリアMAC抗体ELISA検査を非結核性抗酸菌症の診断•治療ガイドラインに反映することが期待される。
6．結核菌の休眠菌と増殖菌感染に由来する抗原を使って、潜在感染から発病の危険が高い前発病状態を正確に診断できるキットを開発し、結核のより明確な予防内服基準の作成に寄与することが期待される。

公開日・更新日

• 公開日: 2015-03-31
• 更新日: -

文献情報

• 文献番号: 201318008B
• 報告書区分: 総合
• 研究課題名: 潜在性抗酸菌感染症の病態機構の解明及び診断・治療・予防に関する研究
• 課題番号: H23-新興-一般-008
• 研究年度: 平成25(2013)年度
• 研究代表者(所属機関): 阿戸 学(国立感染症研究所 免疫部)

研究分担者(所属機関)

• 御手洗　聡(結核予防会　結核研究所　抗酸菌部)
• 松本　壮吉(新潟大学　大学院医歯学総合研究科)
• 杉田　昌彦(京都大学　ウイルス研究所)
• 小出　幸夫(浜松医科大学)
• 前倉　亮治(国立病院機構　刀根山病院)

• 研究区分: 厚生労働科学研究費補助金 疾病・障害対策研究分野 新型インフルエンザ等新興・再興感染症研究
• 研究開始年度: 平成23(2011)年度
• 研究終了予定年度: 平成25(2013)年度
• 研究者交替、所属機関変更: 研究分担者松本壮吉の所属機関が大阪市立大学大学院から新潟大学大学院に変更になった。

研究報告書（概要版）

研究目的

世界で約20億人（総人口の約1/3、日本：0.25億人）が結核菌に無症候・潜在性既感染、年間860万人（日本：2.1万人）が結核を発病、130万人（日本：0.21万人）が死亡し、結核は甚大な健康被害を与え続けている（2012年）。既感染からの発病（内因性再燃）は約10%である。多くの抗酸菌感染症の発病は内因性再燃（約70%）に起因しているが、潜在性感染―＞発病に至る機構はほとんど不明である。結核制圧において活動性結核の発生母体である潜在性結核菌感染対策は重要課題であり、無症候性・感染機構の解明は潜在性抗酸菌感染症の新規診断法、抗微生物薬やワクチン開発、さらに、発病予知因子の探索を推進し、従来の活動性結核・抗酸菌症を中心とした対策を目的とした。

研究方法

1．休眠抗酸菌の性状解析：休眠菌の誘導と解析、休眠結核菌を小動物に経気道感染、休眠結核菌の各種性状に関し、相互の関連性や発病予知菌因子の探索
2．潜在性結核菌感染小動物モデルモデルの樹立：潜在性感染―再燃小動物実験モデルの確立、小動物モデルの比較解析および潜在性MAC感染症のモデル作成、発病予知（潜在性―＞活動性）に関与する宿主因子の探索
3．休眠抗酸菌由来物質と宿主応答：休眠菌由来物質の免疫原性を確認、小動物モデルによるワクチン効果、潜在性抗酸菌感染の臨床体外診断法の開発（既知および新規抗原）：抗酸菌特異抗原とQuantiferonによる成績の比較検討、効果的なワクチン候補の選択、
潜在性抗酸菌感染の臨床体外診断法の臨床的有用性：臨床的有用性の優れた抗酸菌抗原を選択
4．潜在性抗酸菌感染の臨床体外診断法の開発（既知抗原）：免疫血清抗体および細胞免疫診断法による潜在性ヒト抗酸菌感染の検出、
5．休眠抗酸菌と薬剤標的探索：休眠抗酸菌に有効な新規抗結核薬の標的候補を探索、ニトロイミダゾール系薬による潜在性結核菌感染モデルの有効性、創薬シーズの探索とニトロイミダゾール系薬の効果を総括

結果と考察

結核を制圧するため、活動性結核の発生母体である無症候潜在性結核菌感染対策は必須となるが、病態の把握、診断、治療や予防は不十分である。基礎研究成果として、潜在性（休眠）結核菌の生物学的特性、遺伝子発現、や宿主免疫応答を解明した。橋渡し研究成果として、ヒト潜在性結核菌感染の免疫血清診断、本研究班の研究者らが開発した結核と近縁Mycobacterium avium complex感染症の血清診断キットキャピリア® MAC抗体ELISA　タウンズ）の体外診断用医薬品製造販売が承認・上市（保険点数：120点）され、保険医療として、臨床使用を開始し、民間臨床検査機関の受諾項目となった。この診断キットの感度：84%、特異度：100%、所要時間の大幅短縮：3時間（従来法：約1か月）、かつ、非侵襲性であり、今後、MAC感染症の診療に威力を発揮することが期待される。この診断キットの臨床的有用性は、国内外で多数例示された。

結論

1．長期培養株に特異的な発現を示す遺伝子と特徴ある形態が同定された。
2．ヒト潜在性結核感染症血清ではAg85AおよびMDP1抗原に対する高い抗体応答が認められ、これらの因子をもちこれらの因子を用いた潜在性感染血清診断開発の可能性が示唆された。
3．多細胞性寄生虫（特に、鉤虫）感染と潜在性結核菌感染は相関することが判明した。
4．休眠菌が産生するGroMMはヒト自然免疫受容体Mincleに認識され、Th2応答を誘導し、潜在性抗酸菌感染の維持に重要である。
5．潜在感染者でT細胞応答が亢進しているDosR regulon蛋白質を12種類同定し、その１つであるRv2031cに由来するペプチドが、HLA-A2およびHLA-DR4に提示されることを明らかにした。結核患者および潜伏感染者のプール血清でスクリーニングし、各々30および23抗原を選定した。
6．結核菌感染樹状細胞では、オートファジーが殺菌と抗原提示に影響を及ぼす因子とである可能性が示唆された。
7．MAC特異的血清診断キットは良好な感度や特異度を示し、肺MAC症診断における臨床的有用性が確認された。MAC感染症迅速免疫診断キット（キャピリアMAC抗体-ELISA、株式会社タウンズ）はBMLの臨床検査受託項目となり、普及が期待される（保険点数：120点）。非結核性抗酸菌症の診断•治療ガイドラインに反映することが期待される。
8．結核菌の休眠菌と増殖菌感染に由来する抗原を使って、潜在感染から発病の危険が高い前発病状態を正確に診断できるキットを開発し、結核のより明確な予防内服基準の作成に寄与することが期待される。

公開日・更新日

• 公開日: 2015-03-31
• 更新日: -

行政効果報告

• 文献番号: 201318008C

成果

• 専門的・学術的観点からの成果: 抗酸菌代謝の分子機構や宿主応答を解明し、潜在性結核菌感染症やMycobacterium avium complex（MAC）感染症に関する迅速免疫診断法の開発を行った。休眠期抗酸菌に発現する遺伝子群を同定し、発現蛋白質抗原を精製して臨床検体を用いて検討した結果、潜在期菌抗原に対する抗体価は早期潜在結核感染におけるマーカーとして有用であった。 潜伏結核感染特異的にT細胞免疫応答を誘導する抗原を12種類同定し、ワクチン候補を探索できた。休眠期抗酸菌の抗結核薬（イソニアジド）耐性機構を解明した。
• 臨床的観点からの成果: 正確で迅速な診断は診療における最優先事項であり、潜在性結核菌感染症やMAC感染症に関する迅速免疫診断法の開発は臨床的に極めて有用である。活動性MAC感染症の迅速血清診断（所要：約3時間<-現行診断基準：1か月、感度：84%、特異度：100%）を開発し、診断に要する時間を大幅に短縮できた。MAC症診断キットは既に製造販売承認および保険収載された。、今後、通常診療に普及が見込まれる。また、休眠期結核菌特異的蛋白質を用いて潜在性結核菌感染の血清診断を開発した。
• ガイドライン等の開発: 米国および台湾でMAC感染症の血清診断を実施（米国；感度：77%、特異度：94%、台湾；感度：61%、特異度：91%）し、国際的に本診断法が有用であることを証明した。非結核性抗酸菌： MAC感染症の診断指針（アメリカ合衆国胸部疾患学会・感染症学会）に血清診断の項目を加えることを提言した。
• その他行政的観点からの成果: 血清GPL core IgA抗体価は活動性MAC感染症の迅速血清診断（所要：約3時間<-現行診断基準：1か月、感度：84%、特異度：100%）に有用であり、MAC感染症の血清診断は体外診断用医薬品（キャピリアMAC抗体-ELISA、株式会社タウンズ）として製造販売承認、保険医療（保険点数：120点）として認められ、民間臨床検査機関であるBMLの検査受託項目となり、普及が期待される。
• その他のインパクト: 基礎研究で研究分担者 松本 壮吉が「研究課題：結核菌の病原性および増殖制御機構の分子遺伝学的解析と応用研究」により、平成23年 小林 六造 記念賞（日本細菌学会）を受賞した。結核や非結核性抗酸菌感染症の動向や最近の話題が取り上げられた（JBSA Newsletter 2 (3)：6-10.）。

発表件数

• 原著論文（和文）: 6件
• 原著論文（英文等）: 29件
• その他論文(和文): 5件
• その他論文(英文等): 0件
• 学会発表(国内学会): 56件
• 学会発表(国際学会等): 24件
• その他成果(特許の出願): 0件
• その他成果(特許の取得): 1件
• その他成果(施策への反映): 0件
• その他成果(普及・啓発活動): 0件

特許

• 特許の名称: 結核菌に特異的なT細胞(CD8+)を検出するための方法
• 詳細情報: 分類: ; 特許番号: 4883816 ; 発明者名: 小出幸夫、鈴木美奈、青枝大貴、永田 年 ; 権利者名: 独立行政法人科学技術振興機構 ; 出願年月日: 20051031 ; 取得年月日: 20131216 ; 国内外の別: 国内

主な原著論文20編（論文に厚生労働科学研究費の補助を受けたことが明記された論文に限る）

• 原著論文1: Kobayashi, K., M. Ato, S. Matsumoto. ; Global threats and the control of multidrug-resistant tuberculosis; J. Disaster Res. , 6 , 443-450 (2011)
• 原著論文2: Naka, T.,K. Kobayashi, N. Fujiwara,et al. ; Lipid phenotype of two distinct subpopulations of Mycobacterium bovis bacillus Calmette-Gu&#233;rin Tokyo 172 substrain; J. Biol. Chem. , 286 (51) , 44153-44161 (2011); 10.1074/jbc.M111.310037
• 原著論文3: Y. Ozeki, K. Kobayashi S. Matsumoto, et al. ; Loss of anti-mycobacterial efficacy in mice over time following vaccination with Mycobacterium bovis bacillus Calmette-Guerin; Vaccine , 29 (40) , 6881-6887 (2011); 10.1016/j.vaccine.2011.07.051
• 原著論文4: T,K. Kobayashi, A. Rambukkana, et al. S. Matsumoto ; A histone-like protein of mycobacteria possesses ferritin superfamily protein-like activity and protects against DNA damage by Fenton reaction; PLoS One , 6 (6) , e20985- (2011); 10.1371/journal.pone.0020985
• 原著論文5: Hattori, Y., I. Matsunaga, M. Sugita. et al. ; Glycerol monomycolate, a latent tuberculosis-associated mycobacterial lipid, induces eosinophilic hypersensitivity responses in guinea pigs; Biochem. Biophys. Res. Commun. , 409 (2) , 304-307 (2011); 10.1016/j.bbrc.2011.04.146
• 原著論文6: Kato M., Koide Y., Chida K. et al.; Enhanced anti-tumor immunity by superantigen-pulsed dendritic cells; Cancer Immunol. Immunother. , 60 (7) , 1029-1038 (2011); 10.1007/s00262-011-1015-5.
• 原著論文7: Seto S, Tsujimura K, Koide Y; Rab GTPases regulating phagosome maturation are differentially recruited to mycobacterial phagosomes; Traffic , 12 (4) , 407-420 (2011); 10.1111/j.1600-0854.2011.01165
• 原著論文8: M. Niki,K. Kobayashi, S. Matusmoto. et al. ; A novel mechanism of growth phase-dependent tolerance to isoniazid in mycobacteria; J.Biol.Chem. , 287 (33) , 27743-27752 (2012); 10.1074/jbc.M111.333385
• 原著論文9: A. Tamaru, R. Maekura,K. Kobayashi, S. Matsumoto. et al.; Dominant Incidence of Multidrug and Extensively Drug-Resistant Specific Mycobacterium tuberculosis Clones in Osaka Prefecture, Japan; PLoS One , 7 (8) , e42505- (2012); 10.1371/journal.pone.0042505
• 原著論文10: J. Fujii, M. Naito, T. Yutsudo, S. Matsumoto, . et al. ; Protection by a Recombinant Mycobacterium bovis Bacillus Calmette-Guerin Vaccine Expressing Shiga Toxin 2 B Subunit against Shiga Toxin-Producing Escherichia coli in Mice; Clin.Vaccine. Immunol. , 19 (12) , 1932-1937 (2012); 10.1128/CVI.00473-12
• 原著論文11: Seto S, Tsujimura K, Koide Y.; Coronin-1a inhibits autophagosome formation around Mycobacterium tuberculosis-containing phagosomes and assists mycobacterial survival in macrophages.; Cell. Microbiol. , 14 (5) , 710- (2012); 10.1111/j.1462-5822.2012.01754
• 原著論文12: Kitada S, Uenami T, Maekura R. et al.; Long-term radiographic outcome of nodular bronchiectatic Mycobacterium avium complex pulmonary disease; Int. J. Tuberc. Lung Dis. , 16 (5) , 660- (2012); 10.5588/ijtld.11.0534
• 原著論文13: Tateishi Y, Maekura R,Kobayashi K, Matsumoto S. et al.; Whole-Genome Sequence of the Hypervirulent Clinical Strain Mycobacterium intracellulare M.i.198; J Bacteriol , 194 (22) , 6336- (2012); 10.1128/JB.01439-12
• 原著論文14: C.C. Shu, M Ato,K. Kobayashi,. et al.; Sero-diagnosis of Mycobacterium avium complex lung disease using serum immunoglobulin A antibody against glycopeptidolipid antigen in Taiwan; PLoS One , 1 (4) , e00608- (2013); 10.1128/genomeA.00608-13
• 原著論文15: K. Taniguchi, S. Matsumoto,K. Onozaki. et al.; Reactivation of immune responses against Mycobacterium tuberculosis by boosting with the CpG oligomer in aged mice primarily vaccinated with Mycobacterium bovis BCG; Immun Ageing , 10 (1) , 25- (2013); 10.1186/1742-4933-10-25.
• 原著論文16: M. Osada-Oka, R. Maekura, Y. Koide,K. Kobayashi, S. Matsumoto. et al. ; Antigen 85A and mycobacterial DNA-binding protein 1 are targets of immunoglobulin G in individuals with past tuberculosis; Microbiol Immunol , 57 (1) , 30-37 (2013); 10.1111/j.1348-0421.2012.12005.x.
• 原著論文17: T. Fukuda, M. Ato,S.Matsumoto, K. Kobayashi T. Kinoshita. et al. Y. S. Morita ; Critical roles for lipomannan and lipoarabinomannan in cell wall integrity of mycobacteria and pathogenesis of tuberculosis; MBio , 4 (1) , e00472- (2013); 10.1128/mBio.00472-12.
• 原著論文18: Morita, D., Y. Hattori,M. Sugita. et al.; Major T cell response to a mycolyl glycolipid is mediated by CD1c molecules in rhesus macaques; Infect Immun , 81 (1) , 311-316 (2013); 10.1128/IAI.00871-12.
• 原著論文19: Morita D, Miyamoto A, Sugita M. et al.; Th1-skewed tissue responses to a mycolyl glycolipid in mycobacteria-infected rhesus macaques ; Biochem. Biopyus. Res. Commun. , 441 (1) , 108-113 (2013); 10.1016/j.bbrc.2013.10.021.
• 原著論文20: Yano Y, Kitada S,Maekura R. et al.; Pulmonary Disease Caused by Rapidly Growing Mycobacteria: A Retrospective Study of 44 Cases in Japan; Respiration , 85 (4) , 305-311 (2013); 10.1159/000339631

公開日・更新日

• 公開日: 2014-05-28
• 更新日: 2018-06-07

収支報告書

• 文献番号: 201318008Z