国立大学法人東海国立大学機構 名古屋大学大学院医学系研究科消化器内科学の前田 啓子 病院助教は、ボストン小児病院、ハーバードメディカルスクールの Lencer 博士らとの共同研究により、腸管上皮細胞がウィルスや毒素の侵入を感知して、感染を防御する機構を発見しました。
腸管粘膜は、細菌やウィルスなどの病原体に接しており、その最前線に位置する腸管上皮細胞は、病原体に対する様々な防御機構を持っています。これらの防御機構は、組織を感染から守り、腸管の恒常性を保つために必須の機構であり、その破綻は、腸管感染症、炎症性腸疾患の進展に深く関与します。しかしながら、これまでの研究では、腸管上皮細胞が、どのように病原体を認識して、感染を防御するかは不明な点が多く残されていました。 多くのウィルスや細菌由来の毒素は、上皮細胞のエンドソームを介して細胞内へ侵入します。本研究グループは、網羅的解析により、細胞の極性維持に関与する PARD6B/aPKC/Cdc42 複合体が、エンドソームの機能を促進することを同定しました。その上、ウィルスが細胞膜の糖脂質に結合すると、PARD6B/aPKC/Cdc42 複合体の分解が誘導され、エンドソームの機能を阻害することにより、病原体の細胞内への侵入を阻止するという感染防御機構を発見しました。
本研究により、腸管上皮細胞が、ウィルスの細胞膜への結合を感知し、エンドソームの機能を阻害することで感染を防御するという新たな感染防御機構を同定しました。今後、この機構を解析することにより、腸管感染症や炎症性腸疾患の病態解明や治療法の開発につながることが期待されます。
この研究成果は、米国科学雑誌 「Cell Host & Microbe」の 2022 年 2 月 9 日の電子版に掲載されました。

【ポイント】

○ これまでの研究では、腸管上皮細胞がどのように病原体を認識して、感染を防御するかは不明な点が多かった。本研究において、腸管の上皮細胞が、病原体の細胞膜の糖脂質への結合を感知して、感染を防御することを発見した。
○ 腸管上皮細胞は、エンドソーム^*1 の機能を阻害することにより、病原体の侵入を阻害する。
○ 腸管上皮細胞の防御機構^*2 は、腸管感染症や炎症性腸疾患の病態に関与しており、本研究成果は、病態の解明や治療開発につながることが期待される。

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【用語説明】

*1 エンドソーム：細胞内へと取り込まれた様々な物質の選別・分解・再利用などを行う細胞小器官。
*2 防御機構：病原体などの異物が侵入するのを防いだり体内に侵入した異物を排除したりする働き。

【論文情報】

掲雑誌名：Cell Host & Microbe
論文タイトル：Depletion of the apical endosome in re sponse to viruses and bacterial toxins provides cell-autonomous host defense at mucosal surfaces
著者：Keiko Maeda^1,** Nicholas C. Zachos², Megan H. Orzalli^1.***, Stefanie S. Schmieder¹, Denis Chang¹, Katlynn Bugda Gwilt¹ , Michele Doucet², Nicholas W. Baetz², Sun Lee², Sue E. Crawford³ , Mary K. Estes ^3,4, Jonathan C. Kagan ^1,5, Jerrold R. Turner ^5,6* , and Wayne I. Lencer^1,5
所属：¹ Division of Gastroenterology, Boston Children's Hospital and Harvard Medical School
² Division of Gastroenterology and Hepatology, Department of Medicine, Johns Hopkins University School of Medicine
³ Department of Molecular Virology and Microbiology, Baylor College of Medicine
⁴ Department of Medicine, Baylor College of Medicine
⁵ Harvard Digestive Diseases Center, Harvard Medical School
⁶ Department of Pathology, University of Chicago
^* Current affiliation: Departments of Pathology and Medicine, Brigham and Women’s Hospital, Harvard Medical School
^** Current affiliation: Department of Endoscopy, Nagoya University Graduate School of Medicine
^*** Current affiliation: Program in Innate Immunity, Division of Infectious Diseases and Immunology, Department of Medicine, University of Massachusetts Medical School
DOI：10.1016/j.chom.2021.12.011

English ver.
https://www.med.nagoya-u.ac.jp/medical_E/research/pdf/Cel_220221en.pdf

【研究代表者】

医学部附属病院　前田 啓子　病院助教
https://www.med.nagoya-u.ac.jp/gastroenterology/