公益財団法人 結核予防会結核研究所・国際協力部

結核菌情報科:概要

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 結核菌情報科では結核のレファレンスとして全国の地方衛生研究所で実施されている分子疫学調査の支援を中心に結核研究所内の他の部門との共同で結核対策の活動を行っています。この他にも医療現場への支援として非結核性抗酸菌の同定,BCGと結核菌の鑑別を行っています。基礎研究としては,日本と周辺アジア諸国の結核菌のデータベースの構築をはじめ結核菌・抗酸菌の病原性に関する研究,新たな抗菌薬のシーズの探索,ワクチンの研究を展開しています。

メンバー
抗酸菌部副部長兼科長 瀧井 猛将
森重 雄太
安田 直美
若林 靖貴

レファレンス

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結核菌の分子型別

結核菌 臨床検体の結核菌の遺伝子を調べると個々に配列(遺伝型)が異なります。この違いを利用して分離された菌の型別を行うことが出来ます。結核菌の遺伝子型別法は公衆衛生の現場で感染源の限定や集団感染や院内感染の範囲の特定に利用されています。
現在、よく用いられている方法として結核菌のゲノム中に散在している反復配列の反復数が菌株毎に違うことを利用した方法が用いられています(反復配列多型(variable numbers of tandem repeats, VNTR)分析法)。
結核菌情報科では地方衛生研究所の担当者を対象としたVNTR検査の研修やVNTR検査未実施の自治体への支援を行っています。

抗酸菌の鑑別・同定

 抗酸菌のゲノムの相同性を利用した鑑別・同定法としてDDHマイコバクテリア法がある。同法は18種類の抗酸菌のゲノムDNAとの比較が可能です。臨床からは18種以外の抗酸菌種による感染を疑う事例があります。結核菌情報科では臨床の支援として、原因菌として疑われた非結核性抗酸菌のうちDDHマイコバクテリア法での鑑別・同定が不明な菌に関して、16S rRNA,hsp65, rpoB等の遺伝子配列をもとにした鑑別・同定を行っています。

結核菌・BCG鑑別

 ウシ型結核菌の弱毒株であるBCGはヒトの結核のワクチンとして小児に接種されています。また、膀胱がんの治療薬としても利用されています。ワクチンやがん治療薬の副作用として体内でBCG増殖することがあり、皮下膿瘍や尿等の検体から菌が検出されることがあります。現在、結核菌群とBCGを鑑別する方法としてキャピリアTBが多く使われていますが、BCGの株の中にはTBと同じ測定結果を示すものがあります。臨床の支援として結核菌情報科では、ゲノムの違いを測定するマルチプレックスPCR法により結核菌群とBCGを鑑別を行っています。

上記a)~c)の検査の申し込みは
結核研究所のホームページ(http://www.jata.or.jp/)内の検査のお申し込みのタブから抗酸菌部のページに進むと抗酸菌関連受託検査(http://www.jata.or.jp/outline_mrc.php)に詳しく記載されていますので、ご希望の方はご覧ください。

基礎研究

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結核菌ゲノムデータベース(Genome Research for Asian Tuberculosis, GReAT)の構築への貢献

 次世代シーケンス(Next Generation Sequencing; NGS)技術の進歩により結核菌の全ゲノムシーケンス(Whole Genome Sequencing; WGS)が短時間で実施できるようになりました。結核菌情報科ではAMEDの研究班のアジアの結核菌のデータベスの(GReAT)の構築事業の分担研究としてWGSによるゲノム情報解析を行っています。GReATは今後アジアの結核の流行対策等の公衆衛生に貢献するだけでなく、迅速診断や予後の予測など医療面での活用、貢献が大いに期待されています。さらに、結核の進化や宿主への適応機構の解明など基礎研究への貢献も大きく期待されています。

結核の病原性の研究

 結核菌が宿主細胞に対して細胞傷害活性を持つことを見いだしました(JICR, 2001)。本活性は生菌特異的で有り、抗結核薬の活性測定に応用できることを示しました(AAC, 2002, 2005)。現在、本活性の機構の解明を目指して研究をすすめています。

ワクチンの研究

 ウシ型結核菌の弱毒株であるBCGは結核ワクチンとして唯一世界で使用されています。
BCG株は細胞壁成分のミコール酸のサブタイプに違いがあり、メトキシミコール酸の有無により応答に違いがあります(FEMS Immunol. Med. MicroBiol., 2009)。
BCGワクチンは接種したあと加齢とともに感染防御能が減少するしますが、免疫低下時にCpGオリゴDNAを接種することで免疫能が回復することを実験動物モデルで示しました(Immunity & Ageing, 2013)。さらにより良い結核ワクチンを目指した研究を展開しています。

抗菌薬の探索

 糖骨格を持った化合物ライブラリーから探索を進め、多剤耐性結核菌に抗菌活性を示す化合物を複数見い出しました(BMCL, 2009, 2011)。その中の1つOCT313の構造活性相関の研究から抗嫌酒薬であるジスルフィラム(製品名:ノックビン)が多剤耐性結核菌に有効であることを見いだしました(AAC,2012)。ジスルフィラムは感染実験動物でも治療効果が認められました(AAC,2012)。現在、さらに有効な抗結核薬のシーズを探索しています。

非結核性抗酸菌の病原性の研究と治療薬の探索

 非結核性抗酸菌(NTM)を原因とした感染症が近年増えています。日本ではMycobacterium aviumとMycobacterium intracellulareを原因菌とした感染症MAC症患者が多いことが知られています。MAC症をはじめNTM症の原因菌の病原性はよくわかっていません。また、有効な治療薬の開発が強く望まれています。現在NTMの病原性の機構の解明やNTMに対して有効な抗菌薬の探索を進めています。

研究業績

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主な著書
1(執筆分担) 鹿住祐子:
検査室からー結核菌検査のはなし
ISBN-10: 4874511988,結核予防会事業部,2005
2(執筆分担) 瀧井猛将:
化学療法学~病原微生物・がんと戦う、(分担項目)抗結核薬
(監修)上野芳夫,大村 智,(編集)田中春雄,土屋友房,南江堂,pp167-176, 2009
3(編者・執筆分担) Takemasa Takii, Jun-ichi Maeyama, Saburo Yamamoto:
BCG -Vaccine and Adjuvant-
ISBN: 978-4-87451-270-8 Japan Anti-Tuberculosis Association , 2011
4(執筆分担) Takemasa Takii, Yasuhiro Horita, Ryuji Kuroishi, Taku Chiba, Mashami Mori, Tomohiro Hasegawa, Tastuya Ito, Tatsuaki Tagami, Tetsuya Ozeki, Saotomo Itoh and Kikuo Onozaki:
The potential therapeutic usage of dithiocarbamate sugar derivatives for multi-drug resistant tuberculosis. Understanding Tuberculosis
- New Approaches to Fighting Against Drug Resistance, Pere-Joan Cardona (Ed.),
ISBN: 978-953-307-948-6, InTech, pp263-272, 2012
5(執筆分担) 瀧井猛将:
薬学用語辞典
日本薬学会編, 東京化学同人, 2012
6(執筆分担) 瀧井猛将:
生物系薬学Ⅲ. 生体防御と微生物
日本薬学会編,(分担項目)抗酸菌, 東京化学同人, pp284-287, 2016
主な論文
(総説)
1 小野嵜菊夫,竹井 豊,千葉 拓,林 秀敏,瀧井猛将:
インターロイキン1の作用発現調節
BCG・BRM療法研究会会誌 20:21-26, 1996
2 瀧井猛将,伊藤 淳,小野嵜菊夫:
IL-1レセプターの発現誘導機構
臨床免疫 29:1313-1322, 1997
3 Takemasa Takii:
In vitro and in vivo study of regulation mechanisms of type I interleukin-1 receptor
Yakugaku Zasshi 121(1):9-21, 2001
4 瀧井猛将:
古くて新しい結核の研究
臨床薬理の進歩2001,別冊 :165-167, 2001
5 瀧井猛将,近藤真紀,金井啓太,藤原綾希子,山本三郎,小野嵜菊夫:
Mycobacterium bovis BCG亜株間の一酸化窒素(NO)感受性とNO産生誘導能の差異に関する研究
BCG・BRM療法研究会会誌 29: 3-8, 2005
6 鹿住祐子:
小特集 病原体の適正管理と輸送の現状と課題
3.結核菌の保管と運搬-医療機関への教育訓練と結核菌運搬の経験より-
7 瀧井猛将,林 大介,山本三郎:
最前線:結核ワクチンの新しい展開
ファルマシア 49(3): 206-210, 2013
8 瀧井猛将:
抗酸菌とレドックス
結核,90(7):579-91, 2015
(原著)
1 Matsumoto, K., Takii, T., and N. Okada:
Characterization of new termination signal for RNA polymerase III responsible for generation of a discrete-sized RNA transcribed from salmon total genomic DNA in a HeLa cell extract.
Journal of Biological Chemistry 264(2):1124-1131, 1989
2 Takii, T., Akahoshi, T., Kato, K., Hayashi, H., Marunouchi, T., and K. Onozaki:
Interleukin-1 up-regulates transcription of its own receptor in a human fibroblast cell line TIG-1: role of endogenous PGE2 and cAMP.
European Journal of Immunology 22(5):1221-1227, 1992
3 Kawashima, S., Hayashi, M., Takii, T., Kimura, H., Zhang, H. L., Nagatsu, A., Sakakibara, J., Murata, K., Oomoto, Y., and K. Onozaki:
Serotonin Derivative, N-(p-coumaroyl)serotonin, inhibits the production of TNF-a, IL-1a, IL-1b and IL-6 by endotoxin-stimulated human blood monocytes.
Journal of Interferon and Cytokine Research 18(6):423-428, 1998
4 Ito, A., Takii, T., Matsumura, T., and K. Onozaki:
Augmentation of type I receptor expression and IL-1 signaling by IL-6 and glucocorticoid in murine hepatocytes.
Journal of Immunology 162(7):4260-4265, 1999
5 Takii, T., Hayashi, M., Hiroma, H., Chiba, T., Kawashima, S., Zhang, H. L., Nagatsu, A., Sakakibara, J., and K. Onozaki:
A serotonin derivative, N-(p-coumaroyl)serotonin isolated from safflower (Carthamus tinctoris L.) oil cake is a specific growth-promoting compound for natural human and mouse fibroblasts.
Journal of Biochemistry 125(5):910-915, 1999
6 Takii, T., Ito, A., Kawashima, S., Ninomiya, A., Matsumura, T., Hayashi, H., and K. Onozaki:
Tyrosine kinase is essential for the constitutive expression of type I interleukin 1 receptor in human fibroblast cells.
European Cytokine Network 10(2):237-246, 1999
7 Matsumura, T., Ito, A., Takii, T., Hayashi, H., and K. Onozaki:
Endotoxin and cytokine regulation of toll-like receptor (TLR) 2 and TLR4 gene expression in murine liver and hepatocytes.
Journal of Interferon and Cytokine Research 20(10):915-921, 2000
8 Takii, T., Abe, C., Tamura, A., Ramayah, S., Belisle, J. T., Brennan, P. J., and K. Onozaki:
Interleukin 1 or tumor necrosis factor a augmented cytotoxic effect of mycobacteria on human fibroblasts: application to evaluation of pathogenesis of clinical isolates of M. tuberculosis and M. avium complex.
Journal of Interferon and Cytokine Research 21(3):187-196, 2001
9 Takii, T., Yamamoto, Y., Chiba, T., Abe, C., Belisle, J. T., Brennan, P. J., and K. Onozaki:
Simple fibroblast-based assay for screening of new antimicrobial drugs against Mycobacterium tuberculosis.
Antimicrobial Agents and Chemotherapy 46(8):2533-2539, 2002
10 Takii, T., Kawashima, S., Chiba, T., Hayashi, H., Hayashi, M., Hiroma, H., Kimura, H., Inukai, Y., Shibata, Y., Nagatsu, A., Sakakibara, J., Oomoto, Y., Hirose, K., and K. Onozaki:
Multiple mechanisms involved in the inhibition of proinflammatory cytokine production from human monocytes by N-(p-coumaroyl)serotonin and its derivatives.
International Immunopharmacology 3(2):273-277, 2003
11 Matsumura, T., Degawa, T.,Takii, T.,Hayashi, H., Okamoto, T., Inoue, J., and K. Onozaki:
TRAF-6-NF-kB pathway is essential for IL-1-induced TLR2 expression and its functional response to TLR2 ligand in murine hepatocytes.
Immunology 109(1):127-136, 2003
12 Matsumura, T., Hayashi, H., Takii, T., Thorn, C. F., Whitehead, A.S., Inoue, J., and K. Onozaki:
TGF-b down-regulates IL-1a-induced TLR2 expression in murine hepatocytes.
Journal of Leukocyte Biology 75(6):1056-1061, 2004
13 Takii, T., Hamasaki, S., Hirano, K.,Abe, C., and K. Onozaki:
Simple fibroblast-based assay to test the pyrazinamide susceptibility of Mycobacterium tuberculosis.
Antimicrobial Agents and Chemotherapy 49(2):804-807, 2005
14 鹿住 祐子, 前田 伸司, 菅原 勇:
rpoB遺伝子と16SrRNA解析による抗酸菌同定の試み
結核 81(9):551-558, 2006
15 Chiba, T., Takii, T., Nishimura, K., Yamamoto, Y., Morikawa, H., Abe, C., and K. Onozaki:
Synthesis of new sugar derivatives from Stachys sieboldi Miq and antibacterial evaluation against Mycobacterium tuberculosis, Mycobacterium avium, and Staphylococcus aureus.
Bioorganic Medical Chemistry Letter 17(9):2487-2491, 2007
16 鹿住 祐子, 板垣 信則, 大森 正子, 和田 雅子, 星野 斉之, 御手洗 聡, 菅原 勇, 石川 信克, 森 亨:
日本の慢性排菌結核患者におけるMDR‐TB・XDR‐TBの薬剤感受性試験結果
結核  82 (12): 891-896, 2007
17 Hayashi, D., Takii, T., Fujiwara, N., Fujita, Y., Yano, I., Yamamoto, S., Kondo, M., Yasuda, E., Inagaki, E., Kanai, K., Fujiwara, A., Kawarazaki, A., Chiba, T., and K. Onozaki:
Comparable studies of immunostimulating activities in vitro among Mycobacterium bovis bacillus Calmette-Guérin (BCG) substrains.
FEMS Immunology and Medical Microbiology 56(2):116-128, 2009
18 Horita, Y., Takii, T., Chiba, T., Kuroishi, R., Maeda, Y., Kurono, Y., Inagaki, E., Nishimura, K., Yamamoto, Y., Abe, C., Mori, M., and K. Onozaki:
Synthesis of new sugar derivatives and evaluation of their antibacterial activities against Mycobacterium tuberculosis.
Bioorganic Medical Chemistry Letter 19(22):6313-6316, 2009
19 Hayashi, D., Takii, T., Mukai, T., Makino, M., Yasuda, E., Horita, Y., Yamamoto, R., Fujiwara, A., Kanai, K., Kondo, M., Kawarazaki, A., Yano, I., Yamamoto, S., and K. Onozaki:
Biochemical characteristics among Mycobacterium bovis BCG substrains.
FEMS Microbiology Letters 306(2):103-109, 2010
20 Ito, T., Takii, T., Maruyama, M., Hayashi, D., Wako, T., Asai, A., Horita, Y., Taniguchi, K., Yano, I., Yamamoto, S., and K. Onozaki:
Effectiveness of BCG vaccination to aged mice.
Immunity and Ageing 7:12, 2010
21 Horita, Y., Takii, T., Kuroishi, R., Chiba, T., Ogawa, K., Kremer, L., Sato, Y., Lee, Y., Hasegawa, T., and K. Onozaki:
Synthesis and evaluation of anti-tubercular activity of new dithiocarbamate sugar derivatives.
Bioorganic Medical Chemistry Letter 21(3):899-903, 2011
22 Horita, Y., Takii, T., Yagi, T., Ogawa, K., Fujiwara, N., Inagaki, E., Kremer, L., Sato, Y., Kuroishi, R., Lee, Y., Makino, T., Mizukami, H., Hasegawa, T., Yamamoto, R., and K. Onozaki:
Antitubercular activity of disulfiram, an antialcoholism drug, against multidrug- and extensively drug-resistant Mycobacterium tuberculosis isolates.
Antimicrobial Agents and Chemotherapy 56(8):4140-4145, 2012
23 Adachi, M., Okamoto, S., Chujyo, S., Arakawa, T., Yokoyama, M., Yamada, K., Hayashi, A., Akita, K., Takeno, M., Itoh, S., Takii, T., Waguri-Nagaya, Y., Otsuka, T., Hayakawa, K., Miyazawa, K., and K. Onozaki:
Cigarette smoke condensate extracts induce IL-1-b production from rheumatoid arthritis patient-derived synoviocytes, but not osteoarthritis patient-derived synoviocytes, through aryl hydrocarbon receptor-dependent NF-kB activation and novel NF-kB sites.
Journal of Interferon and Cytokine Research 33(6):297-307, 2013
24 Taniguchi K, Takii T, Yamamoto S, Maeyama J, Iho S, Maruyama M, Iizuka N, Ozeki Y, Matsumoto S, Hasegawa T, Miyatake Y, Itoh S, and K. Onozaki:
Reactivation of immune responses against Mycobacterium tuberculosis by boosting with the CpG oligomer in aged mice primarily vaccinated with Mycobacterium bovis BCG.
Immunity and Ageing 10(1):25, 2013
主な招待講演等
1(招待講演) Takemasa Takii:
"Drug susceptibility test of Mycobacterium tuberculosis clinical isolates by simple fibroblast assay"
World Conference on Magic Bullets Celebrating Paul Ehrlich’s 150th birthday (Nurnberg, Germany)
2(教育講演) 瀧井猛将:
「抗酸菌とレドックス」
第89回日本結核病学会総会 教育講演
受賞
1 瀧井猛将:
平成11年度 日本薬学会東海支部学術奨励賞
「I型インターロイキン1レセプターの発現調節機構に関する研究」
2 瀧井猛将:
日本化学療法学会第15回上田泰記念 感染症・化学療法研究奨励賞
「新規スクリーニング系を用いた多剤耐性結核菌に有効な抗結核薬の探索」
所属学会等

結核病学会,細菌学会,薬学会,免疫学会,化学療法学会,臨床微生物学会,バイオセーフティ学会,アメリカ微生物学会,実験結核研究会,マクロファージ分子生物研究会,バイオメディカルサイエンス研究会