Analysis of type 3 immune responses against M. tuberculosis infection and application to boost vaccine

结核分枝杆菌感染3型免疫应答分析及其在加强疫苗中的应用

• 批准号: 21K07028
• 负责人: 梅村 正幸
• 金额: $ 2.66万
• 依托单位: University of the Ryukyus
• 依托单位国家: 日本
• 项目类别: Grant-in-Aid for Scientific Research (C)
• 财政年份: 2021
• 资助国家: 日本
• 起止时间: 2021-04-01 至 2024-03-31
• 项目状态: 已结题
• 来源: https://kaken.nii.ac.jp/en/grant/KAKENHI-PROJECT-21K07028/
• 关键词: interleukine-17A; interleukine-1β; Zinc metalloprotease; TCR γδ T細胞; BCG; 結核; 肺; interleukin-1β; interleukin-17A; TCR γδT細胞; 結核菌; IL-17A; IFN-γ; ワクチン

結核菌の排除にはIFN-γを産生するTh1細胞が重要だが、結核菌はその誘導を遅延させる。この現象は結核ワクチン株であるBCGを接種しても回避できない。そこから、結核制圧にはIFN-γ以外のエフェクター分子が必要と考えられ、炎症性サイトカインIL-17Aが候補の一つに挙げられる。一方、IL-17A産生誘導因子のIL-1βの産生は結核菌の分泌蛋白であるZmp-1により抑制される。そこで、Zmp-1遺伝子欠損BCG (ΔZmp1-BCG)のIL-17A産生増強作用を推定し、野生型(WT) BCGで全身免疫を誘導した状況でのΔZmp1-BCG追加接種のIL-17A誘導と宿主への影響を検証した。C57BL/6Jマウスの背部皮内に5x106 cfuのWT-BCGを接種し、8週後に5x10e6 cfuのWT-BCGあるいはΔZmp1-BCGを経気道接種した。対照群として、追加BCG非接種群をおいた。その後、宿主への影響を経過観察するとともに、追加接種3日目の肺を採取し、炎症性サイトカインの発現とその産生細胞をELISA、real-time PCR、フローサイトメトリ (FCM)を用いて比較した。その結果、WT-BCG接種後にΔZmp1-BCGを追加接種した群のみ生存率が低下した。肺の炎症性サイトカインの解析では、ΔZmp1-BCGを追加接種した群でIL-1βとIFN-γの産生が高い傾向が認められ、細胞内サイトカインFCM解析の結果、IL-17A産生細胞 (特にTCRγδ+ T細胞)が高頻度に検出された。以上の結果から、WT-BCGの初回接種したことにより全身性のTh1免疫応答が誘導され、そこにΔZmp1-BCGを追加接種したことによってIL-1βが強く産生誘導された結果、IL-17Aが過剰に産生され、好中球を含む炎症性細胞の浸潤を伴った肺炎の急性増悪を誘導したと推定された。

Th1 cells play an important role in the elimination of IFN-γ and in the induction of tuberculosis. This phenomenon is caused by BCG vaccination. For tuberculosis control, IL-17A is a candidate for IFN-γ. One side, IL-17A production induction factor IL-1 β production and tuberculosis secretion protein Zmp-1 inhibition. IL-17A production potentiation was estimated for Zmp-1 gene deficient BCG (Δ Zmp-1-BCG), induction of systemic immunity for wild-type (WT) BCG, and induction of IL-17A by Δ Zmp-1-BCG booster vaccination and effects on host immunity were demonstrated. 5 x 106 cfu of WT-BCG were inoculated intradermally on the back of C57BL/6J mice, and 5 x 10e6 cfu of WT-BCG were inoculated intradermally on the back of C57BL/6J mice 8 weeks later. Add BCG non-vaccinal group to the treatment group. After the infection, the host cells were detected, and after 3 days of additional inoculation, the lung cells were collected, and the inflammatory cells were detected. ELISA, real-time PCR, and FCM were used for comparison. Results: After WT-BCG vaccination, the survival rate of the group was lower than that of the group after additional vaccination. Analysis of inflammatory cytokines in the lung showed that IL-1 β and IFN-γ production tended to be high in the group inoculated with Δ Zmp1-BCG, and IL-17A-producing cells (especially TCR γ δ + T cells) were detected with high frequency as a result of FCM analysis of intracellular cytokines. These results include induction of systemic Th1 immune response by primary vaccination with WT-BCG, induction of IL-1 β production by supplemental vaccination with Δ Zmp1-BCG, induction of IL-17A production, induction of inflammatory cell infiltration with acute pneumonia, and presumptive induction of IL-17A production.

项目成果

結核菌エフェクタータンパク質によるIL-1β産生阻害の分子機序

结核分枝杆菌效应蛋白抑制IL-1β产生的分子机制

• 发表时间: 2019
• 作者: 高江洲義一;藏根友美;澤田和子;梅村正幸;松崎吾朗
• 通讯作者: 松崎吾朗

マイコバクテリアの産生する病原因子Zinc Metalloprotease 1（Zmp1）による炎症性サイトカインIL-1β産生抑制の分子機構

分枝杆菌产生的致病因子锌金属蛋白酶1（Zmp1）抑制炎症细胞因子IL-1β产生的分子机制

• 发表时间: 2022
• 作者: 松﨑吾朗; 藏根友美;梅村正幸;大原直也;高江洲義一
• 通讯作者: 高江洲義一

GRIM‐19 is a target of mycobacterial Zn2+ metalloprotease 1 and indispensable for NLRP3 inflammasome activation

• DOI: 10.1096/fj.202101074rr
• 发表时间: 2021-12
• 期刊: The FASEB Journal
• 作者: Tomomi Kurane;Tetsuro Matsunaga;T. Ida;K. Sawada;A. Nishimura;Masayuki Fukui;M. Umemura;M. Nakayama;N. Ohara;S. Matsumoto;T. Akaike;G. Matsuzaki;G. Takaesu

Effect of Zmp1-deficient BCG vaccination in protective immunity to pulmonary tuberculosis

Zmp1缺陷型卡介苗接种对肺结核保护性免疫的影响

• 发表时间: 2022
• 作者: Masasyuki Umemura;Masayori Yoshisato;Ryusei Shimotada;Julia Toguchi;Giichi Takaesu;Goro Matsuzaki
• 通讯作者: Goro Matsuzaki

Effect of deletion of a mycobacterial virulence factor Zmp1 on protective immunity

分枝杆菌毒力因子Zmp1缺失对保护性免疫的影响

• 发表时间: 2023
• 作者: Masasyuki Umemura;Sokichi Matsumoto
• 通讯作者: Sokichi Matsumoto