JP5164034B2 - Screening method for mucosal vaccine adjuvant - Google Patents
Screening method for mucosal vaccine adjuvant Download PDFInfo
- Publication number
- JP5164034B2 JP5164034B2 JP2006146012A JP2006146012A JP5164034B2 JP 5164034 B2 JP5164034 B2 JP 5164034B2 JP 2006146012 A JP2006146012 A JP 2006146012A JP 2006146012 A JP2006146012 A JP 2006146012A JP 5164034 B2 JP5164034 B2 JP 5164034B2
- Authority
- JP
- Japan
- Prior art keywords
- tlr5
- cd11c
- lpc
- flagellin
- mice
- Prior art date
- Legal status (The legal status is an assumption and is not a legal conclusion. Google has not performed a legal analysis and makes no representation as to the accuracy of the status listed.)
- Expired - Fee Related
Links
- 238000000034 method Methods 0.000 title claims description 48
- 238000012216 screening Methods 0.000 title description 21
- 239000012646 vaccine adjuvant Substances 0.000 title description 13
- 229940124931 vaccine adjuvant Drugs 0.000 title description 13
- 102100022297 Integrin alpha-X Human genes 0.000 claims description 116
- 108010040721 Flagellin Proteins 0.000 claims description 82
- 108090000623 proteins and genes Proteins 0.000 claims description 45
- 241000293869 Salmonella enterica subsp. enterica serovar Typhimurium Species 0.000 claims description 40
- 241000607142 Salmonella Species 0.000 claims description 15
- 238000000338 in vitro Methods 0.000 claims description 12
- 210000004400 mucous membrane Anatomy 0.000 claims description 12
- 230000000968 intestinal effect Effects 0.000 claims description 10
- 101000669460 Homo sapiens Toll-like receptor 5 Proteins 0.000 claims description 7
- 241001465754 Metazoa Species 0.000 claims description 6
- 230000035772 mutation Effects 0.000 claims description 6
- 210000004347 intestinal mucosa Anatomy 0.000 claims description 5
- 206010039438 Salmonella Infections Diseases 0.000 claims description 2
- 230000000415 inactivating effect Effects 0.000 claims description 2
- 206010039447 salmonellosis Diseases 0.000 claims description 2
- 102100039357 Toll-like receptor 5 Human genes 0.000 claims 6
- 230000001747 exhibiting effect Effects 0.000 claims 1
- 241000699670 Mus sp. Species 0.000 description 76
- 210000004027 cell Anatomy 0.000 description 62
- 241000894006 Bacteria Species 0.000 description 52
- 239000000126 substance Substances 0.000 description 29
- 239000002158 endotoxin Substances 0.000 description 27
- 229920006008 lipopolysaccharide Polymers 0.000 description 27
- 238000012360 testing method Methods 0.000 description 27
- 241000699666 Mus <mouse, genus> Species 0.000 description 25
- 230000004044 response Effects 0.000 description 23
- 210000004989 spleen cell Anatomy 0.000 description 23
- 101000669447 Homo sapiens Toll-like receptor 4 Proteins 0.000 description 22
- 102000004889 Interleukin-6 Human genes 0.000 description 22
- 108090001005 Interleukin-6 Proteins 0.000 description 22
- 102100039360 Toll-like receptor 4 Human genes 0.000 description 22
- 239000002609 medium Substances 0.000 description 20
- 210000000813 small intestine Anatomy 0.000 description 18
- 102000004127 Cytokines Human genes 0.000 description 17
- 108090000695 Cytokines Proteins 0.000 description 17
- 210000001986 peyer's patch Anatomy 0.000 description 16
- 210000003495 flagella Anatomy 0.000 description 14
- 230000002757 inflammatory effect Effects 0.000 description 13
- 210000004443 dendritic cell Anatomy 0.000 description 12
- 238000011529 RT qPCR Methods 0.000 description 11
- 230000001580 bacterial effect Effects 0.000 description 11
- 238000011813 knockout mouse model Methods 0.000 description 11
- 102000014158 Interleukin-12 Subunit p40 Human genes 0.000 description 10
- 108010011429 Interleukin-12 Subunit p40 Proteins 0.000 description 10
- 108091032973 (ribonucleotides)n+m Proteins 0.000 description 9
- 102000003814 Interleukin-10 Human genes 0.000 description 9
- 108090000174 Interleukin-10 Proteins 0.000 description 9
- 102000002689 Toll-like receptor Human genes 0.000 description 9
- 108020000411 Toll-like receptor Proteins 0.000 description 9
- 208000015181 infectious disease Diseases 0.000 description 9
- 108020004999 messenger RNA Proteins 0.000 description 9
- 210000001035 gastrointestinal tract Anatomy 0.000 description 8
- 238000011534 incubation Methods 0.000 description 8
- 210000000936 intestine Anatomy 0.000 description 8
- 230000004083 survival effect Effects 0.000 description 8
- 101000831567 Homo sapiens Toll-like receptor 2 Proteins 0.000 description 7
- 102100024333 Toll-like receptor 2 Human genes 0.000 description 7
- 239000002299 complementary DNA Substances 0.000 description 7
- 238000002474 experimental method Methods 0.000 description 7
- 239000003446 ligand Substances 0.000 description 7
- 210000004185 liver Anatomy 0.000 description 7
- 230000002829 reductive effect Effects 0.000 description 7
- 210000000952 spleen Anatomy 0.000 description 7
- 239000013598 vector Substances 0.000 description 7
- 238000011746 C57BL/6J (JAX™ mouse strain) Methods 0.000 description 6
- KCXVZYZYPLLWCC-UHFFFAOYSA-N EDTA Chemical compound OC(=O)CN(CC(O)=O)CCN(CC(O)=O)CC(O)=O KCXVZYZYPLLWCC-UHFFFAOYSA-N 0.000 description 6
- 241000588914 Enterobacter Species 0.000 description 6
- 244000052616 bacterial pathogen Species 0.000 description 6
- 210000003555 cloaca Anatomy 0.000 description 6
- 230000028993 immune response Effects 0.000 description 6
- 230000036039 immunity Effects 0.000 description 6
- 230000015788 innate immune response Effects 0.000 description 6
- 239000012528 membrane Substances 0.000 description 6
- 230000000638 stimulation Effects 0.000 description 6
- UCSJYZPVAKXKNQ-HZYVHMACSA-N streptomycin Chemical compound CN[C@H]1[C@H](O)[C@@H](O)[C@H](CO)O[C@H]1O[C@@H]1[C@](C=O)(O)[C@H](C)O[C@H]1O[C@@H]1[C@@H](NC(N)=N)[C@H](O)[C@@H](NC(N)=N)[C@H](O)[C@H]1O UCSJYZPVAKXKNQ-HZYVHMACSA-N 0.000 description 6
- 230000009885 systemic effect Effects 0.000 description 6
- 208000035143 Bacterial infection Diseases 0.000 description 5
- 108010017213 Granulocyte-Macrophage Colony-Stimulating Factor Proteins 0.000 description 5
- 102100039620 Granulocyte-macrophage colony-stimulating factor Human genes 0.000 description 5
- 206010048685 Oral infection Diseases 0.000 description 5
- 239000012980 RPMI-1640 medium Substances 0.000 description 5
- 238000002105 Southern blotting Methods 0.000 description 5
- 238000004458 analytical method Methods 0.000 description 5
- 208000022362 bacterial infectious disease Diseases 0.000 description 5
- 230000006698 induction Effects 0.000 description 5
- 230000028709 inflammatory response Effects 0.000 description 5
- 238000004519 manufacturing process Methods 0.000 description 5
- 210000004379 membrane Anatomy 0.000 description 5
- 238000002493 microarray Methods 0.000 description 5
- 210000000056 organ Anatomy 0.000 description 5
- 239000000523 sample Substances 0.000 description 5
- 239000006228 supernatant Substances 0.000 description 5
- 230000008685 targeting Effects 0.000 description 5
- DGVVWUTYPXICAM-UHFFFAOYSA-N β‐Mercaptoethanol Chemical compound OCCS DGVVWUTYPXICAM-UHFFFAOYSA-N 0.000 description 5
- YBJHBAHKTGYVGT-ZKWXMUAHSA-N (+)-Biotin Chemical compound N1C(=O)N[C@@H]2[C@H](CCCCC(=O)O)SC[C@@H]21 YBJHBAHKTGYVGT-ZKWXMUAHSA-N 0.000 description 4
- 108010012236 Chemokines Proteins 0.000 description 4
- 102000019034 Chemokines Human genes 0.000 description 4
- 206010064571 Gene mutation Diseases 0.000 description 4
- 101100153381 Homo sapiens TLR5 gene Proteins 0.000 description 4
- 102000019223 Interleukin-1 receptor Human genes 0.000 description 4
- 108050006617 Interleukin-1 receptor Proteins 0.000 description 4
- 101150035068 TLR5 gene Proteins 0.000 description 4
- 210000002459 blastocyst Anatomy 0.000 description 4
- 239000007853 buffer solution Substances 0.000 description 4
- 239000012228 culture supernatant Substances 0.000 description 4
- 230000007123 defense Effects 0.000 description 4
- 230000002950 deficient Effects 0.000 description 4
- 210000002919 epithelial cell Anatomy 0.000 description 4
- 230000006058 immune tolerance Effects 0.000 description 4
- 210000001165 lymph node Anatomy 0.000 description 4
- 210000002540 macrophage Anatomy 0.000 description 4
- 238000005259 measurement Methods 0.000 description 4
- 230000001717 pathogenic effect Effects 0.000 description 4
- 210000003024 peritoneal macrophage Anatomy 0.000 description 4
- 239000002504 physiological saline solution Substances 0.000 description 4
- 102000004169 proteins and genes Human genes 0.000 description 4
- DAEPDZWVDSPTHF-UHFFFAOYSA-M sodium pyruvate Chemical compound [Na+].CC(=O)C([O-])=O DAEPDZWVDSPTHF-UHFFFAOYSA-M 0.000 description 4
- 102000029816 Collagenase Human genes 0.000 description 3
- 108060005980 Collagenase Proteins 0.000 description 3
- 101001046686 Homo sapiens Integrin alpha-M Proteins 0.000 description 3
- 102100022338 Integrin alpha-M Human genes 0.000 description 3
- 102000015696 Interleukins Human genes 0.000 description 3
- 108010063738 Interleukins Proteins 0.000 description 3
- 238000000636 Northern blotting Methods 0.000 description 3
- 229930182555 Penicillin Natural products 0.000 description 3
- JGSARLDLIJGVTE-MBNYWOFBSA-N Penicillin G Chemical compound N([C@H]1[C@H]2SC([C@@H](N2C1=O)C(O)=O)(C)C)C(=O)CC1=CC=CC=C1 JGSARLDLIJGVTE-MBNYWOFBSA-N 0.000 description 3
- 108091000080 Phosphotransferase Proteins 0.000 description 3
- 108060008682 Tumor Necrosis Factor Proteins 0.000 description 3
- 102000000852 Tumor Necrosis Factor-alpha Human genes 0.000 description 3
- 239000002671 adjuvant Substances 0.000 description 3
- 230000000692 anti-sense effect Effects 0.000 description 3
- 239000000427 antigen Substances 0.000 description 3
- 108091007433 antigens Proteins 0.000 description 3
- 102000036639 antigens Human genes 0.000 description 3
- 210000001185 bone marrow Anatomy 0.000 description 3
- 239000006285 cell suspension Substances 0.000 description 3
- 229960002424 collagenase Drugs 0.000 description 3
- 238000004520 electroporation Methods 0.000 description 3
- 239000012634 fragment Substances 0.000 description 3
- 230000006801 homologous recombination Effects 0.000 description 3
- 238000002744 homologous recombination Methods 0.000 description 3
- 238000001727 in vivo Methods 0.000 description 3
- 239000007924 injection Substances 0.000 description 3
- 238000002347 injection Methods 0.000 description 3
- 210000002490 intestinal epithelial cell Anatomy 0.000 description 3
- 210000004698 lymphocyte Anatomy 0.000 description 3
- 230000007246 mechanism Effects 0.000 description 3
- 230000001404 mediated effect Effects 0.000 description 3
- 239000011325 microbead Substances 0.000 description 3
- 230000005012 migration Effects 0.000 description 3
- 238000013508 migration Methods 0.000 description 3
- 244000052769 pathogen Species 0.000 description 3
- 230000007918 pathogenicity Effects 0.000 description 3
- 102000007863 pattern recognition receptors Human genes 0.000 description 3
- 108010089193 pattern recognition receptors Proteins 0.000 description 3
- 229940049954 penicillin Drugs 0.000 description 3
- 102000020233 phosphotransferase Human genes 0.000 description 3
- 238000002360 preparation method Methods 0.000 description 3
- 210000003289 regulatory T cell Anatomy 0.000 description 3
- 230000011664 signaling Effects 0.000 description 3
- 230000004936 stimulating effect Effects 0.000 description 3
- 229960005322 streptomycin Drugs 0.000 description 3
- 210000001519 tissue Anatomy 0.000 description 3
- 230000020192 tolerance induction in gut-associated lymphoid tissue Effects 0.000 description 3
- MZOFCQQQCNRIBI-VMXHOPILSA-N (3s)-4-[[(2s)-1-[[(2s)-1-[[(1s)-1-carboxy-2-hydroxyethyl]amino]-4-methyl-1-oxopentan-2-yl]amino]-5-(diaminomethylideneamino)-1-oxopentan-2-yl]amino]-3-[[2-[[(2s)-2,6-diaminohexanoyl]amino]acetyl]amino]-4-oxobutanoic acid Chemical compound OC[C@@H](C(O)=O)NC(=O)[C@H](CC(C)C)NC(=O)[C@H](CCCN=C(N)N)NC(=O)[C@H](CC(O)=O)NC(=O)CNC(=O)[C@@H](N)CCCCN MZOFCQQQCNRIBI-VMXHOPILSA-N 0.000 description 2
- JKMHFZQWWAIEOD-UHFFFAOYSA-N 2-[4-(2-hydroxyethyl)piperazin-1-yl]ethanesulfonic acid Chemical compound OCC[NH+]1CCN(CCS([O-])(=O)=O)CC1 JKMHFZQWWAIEOD-UHFFFAOYSA-N 0.000 description 2
- 244000063299 Bacillus subtilis Species 0.000 description 2
- 235000014469 Bacillus subtilis Nutrition 0.000 description 2
- BQENDLAVTKRQMS-SBBGFIFASA-L Carbenoxolone sodium Chemical compound [Na+].[Na+].C([C@H]1C2=CC(=O)[C@H]34)[C@@](C)(C([O-])=O)CC[C@]1(C)CC[C@@]2(C)[C@]4(C)CC[C@@H]1[C@]3(C)CC[C@H](OC(=O)CCC([O-])=O)C1(C)C BQENDLAVTKRQMS-SBBGFIFASA-L 0.000 description 2
- 108020004414 DNA Proteins 0.000 description 2
- RTZKZFJDLAIYFH-UHFFFAOYSA-N Diethyl ether Chemical compound CCOCC RTZKZFJDLAIYFH-UHFFFAOYSA-N 0.000 description 2
- 239000007995 HEPES buffer Substances 0.000 description 2
- 102000014150 Interferons Human genes 0.000 description 2
- 108010050904 Interferons Proteins 0.000 description 2
- 108010006444 Leucine-Rich Repeat Proteins Proteins 0.000 description 2
- 102000052508 Lipopolysaccharide-binding protein Human genes 0.000 description 2
- 108010053632 Lipopolysaccharide-binding protein Proteins 0.000 description 2
- 239000006142 Luria-Bertani Agar Substances 0.000 description 2
- 229930193140 Neomycin Natural products 0.000 description 2
- 108010093965 Polymyxin B Proteins 0.000 description 2
- 241001138501 Salmonella enterica Species 0.000 description 2
- 241000392514 Salmonella enterica subsp. enterica serovar Dublin Species 0.000 description 2
- 241001354013 Salmonella enterica subsp. enterica serovar Enteritidis Species 0.000 description 2
- 241000607726 Salmonella enterica subsp. enterica serovar Heidelberg Species 0.000 description 2
- 241001222774 Salmonella enterica subsp. enterica serovar Minnesota Species 0.000 description 2
- 241000531795 Salmonella enterica subsp. enterica serovar Paratyphi A Species 0.000 description 2
- 229920004890 Triton X-100 Polymers 0.000 description 2
- 238000001793 Wilcoxon signed-rank test Methods 0.000 description 2
- 238000010171 animal model Methods 0.000 description 2
- 210000000612 antigen-presenting cell Anatomy 0.000 description 2
- 229960002685 biotin Drugs 0.000 description 2
- 235000020958 biotin Nutrition 0.000 description 2
- 239000011616 biotin Substances 0.000 description 2
- 210000002421 cell wall Anatomy 0.000 description 2
- 210000000349 chromosome Anatomy 0.000 description 2
- 238000012217 deletion Methods 0.000 description 2
- 230000037430 deletion Effects 0.000 description 2
- 201000010099 disease Diseases 0.000 description 2
- 208000037265 diseases, disorders, signs and symptoms Diseases 0.000 description 2
- 230000000694 effects Effects 0.000 description 2
- 229960002963 ganciclovir Drugs 0.000 description 2
- IRSCQMHQWWYFCW-UHFFFAOYSA-N ganciclovir Chemical compound O=C1NC(N)=NC2=C1N=CN2COC(CO)CO IRSCQMHQWWYFCW-UHFFFAOYSA-N 0.000 description 2
- 229940079322 interferon Drugs 0.000 description 2
- 230000003834 intracellular effect Effects 0.000 description 2
- 238000007912 intraperitoneal administration Methods 0.000 description 2
- 210000004901 leucine-rich repeat Anatomy 0.000 description 2
- 230000004807 localization Effects 0.000 description 2
- 210000004072 lung Anatomy 0.000 description 2
- 239000006166 lysate Substances 0.000 description 2
- 238000010208 microarray analysis Methods 0.000 description 2
- 230000000813 microbial effect Effects 0.000 description 2
- 239000000203 mixture Substances 0.000 description 2
- 239000003068 molecular probe Substances 0.000 description 2
- 229960004927 neomycin Drugs 0.000 description 2
- 150000002894 organic compounds Chemical class 0.000 description 2
- 229920000024 polymyxin B Polymers 0.000 description 2
- 229960005266 polymyxin b Drugs 0.000 description 2
- 102000004196 processed proteins & peptides Human genes 0.000 description 2
- 108090000765 processed proteins & peptides Proteins 0.000 description 2
- 239000000047 product Substances 0.000 description 2
- 229940127293 prostanoid Drugs 0.000 description 2
- 150000003814 prostanoids Chemical class 0.000 description 2
- 102000005962 receptors Human genes 0.000 description 2
- 108020003175 receptors Proteins 0.000 description 2
- 230000006798 recombination Effects 0.000 description 2
- 238000005215 recombination Methods 0.000 description 2
- 230000001105 regulatory effect Effects 0.000 description 2
- 238000011160 research Methods 0.000 description 2
- 108091008146 restriction endonucleases Proteins 0.000 description 2
- 238000003757 reverse transcription PCR Methods 0.000 description 2
- 238000013207 serial dilution Methods 0.000 description 2
- 210000002966 serum Anatomy 0.000 description 2
- 229940054269 sodium pyruvate Drugs 0.000 description 2
- 239000000243 solution Substances 0.000 description 2
- 241000894007 species Species 0.000 description 2
- 230000003393 splenic effect Effects 0.000 description 2
- 238000006467 substitution reaction Methods 0.000 description 2
- 229940071127 thioglycolate Drugs 0.000 description 2
- CWERGRDVMFNCDR-UHFFFAOYSA-M thioglycolate(1-) Chemical compound [O-]C(=O)CS CWERGRDVMFNCDR-UHFFFAOYSA-M 0.000 description 2
- 230000032258 transport Effects 0.000 description 2
- 229960005486 vaccine Drugs 0.000 description 2
- 108020004463 18S ribosomal RNA Proteins 0.000 description 1
- FWMNVWWHGCHHJJ-SKKKGAJSSA-N 4-amino-1-[(2r)-6-amino-2-[[(2r)-2-[[(2r)-2-[[(2r)-2-amino-3-phenylpropanoyl]amino]-3-phenylpropanoyl]amino]-4-methylpentanoyl]amino]hexanoyl]piperidine-4-carboxylic acid Chemical compound C([C@H](C(=O)N[C@H](CC(C)C)C(=O)N[C@H](CCCCN)C(=O)N1CCC(N)(CC1)C(O)=O)NC(=O)[C@H](N)CC=1C=CC=CC=1)C1=CC=CC=C1 FWMNVWWHGCHHJJ-SKKKGAJSSA-N 0.000 description 1
- RZVAJINKPMORJF-UHFFFAOYSA-N Acetaminophen Chemical compound CC(=O)NC1=CC=C(O)C=C1 RZVAJINKPMORJF-UHFFFAOYSA-N 0.000 description 1
- 102000007469 Actins Human genes 0.000 description 1
- 108010085238 Actins Proteins 0.000 description 1
- 108700028369 Alleles Proteins 0.000 description 1
- 241001135756 Alphaproteobacteria Species 0.000 description 1
- 108700042778 Antimicrobial Peptides Proteins 0.000 description 1
- 102000044503 Antimicrobial Peptides Human genes 0.000 description 1
- 241000193830 Bacillus <bacterium> Species 0.000 description 1
- 108091003079 Bovine Serum Albumin Proteins 0.000 description 1
- 238000011740 C57BL/6 mouse Methods 0.000 description 1
- 241000589876 Campylobacter Species 0.000 description 1
- 206010008631 Cholera Diseases 0.000 description 1
- 101150090151 DEFB3 gene Proteins 0.000 description 1
- 238000001712 DNA sequencing Methods 0.000 description 1
- 101100338765 Danio rerio hamp2 gene Proteins 0.000 description 1
- 108010002069 Defensins Proteins 0.000 description 1
- 102000000541 Defensins Human genes 0.000 description 1
- 102000007260 Deoxyribonuclease I Human genes 0.000 description 1
- 108010008532 Deoxyribonuclease I Proteins 0.000 description 1
- 102000016607 Diphtheria Toxin Human genes 0.000 description 1
- 108010053187 Diphtheria Toxin Proteins 0.000 description 1
- 241000255581 Drosophila <fruit fly, genus> Species 0.000 description 1
- 238000002965 ELISA Methods 0.000 description 1
- 208000004232 Enteritis Diseases 0.000 description 1
- 102000004190 Enzymes Human genes 0.000 description 1
- 108090000790 Enzymes Proteins 0.000 description 1
- 241001148568 Epsilonproteobacteria Species 0.000 description 1
- 241000588724 Escherichia coli Species 0.000 description 1
- 241000192125 Firmicutes Species 0.000 description 1
- 241000287828 Gallus gallus Species 0.000 description 1
- CEAZRRDELHUEMR-URQXQFDESA-N Gentamicin Chemical compound O1[C@H](C(C)NC)CC[C@@H](N)[C@H]1O[C@H]1[C@H](O)[C@@H](O[C@@H]2[C@@H]([C@@H](NC)[C@@](C)(O)CO2)O)[C@H](N)C[C@@H]1N CEAZRRDELHUEMR-URQXQFDESA-N 0.000 description 1
- 229930182566 Gentamicin Natural products 0.000 description 1
- 101150063370 Gzmb gene Proteins 0.000 description 1
- 101150043052 Hamp gene Proteins 0.000 description 1
- 241000590002 Helicobacter pylori Species 0.000 description 1
- 208000009889 Herpes Simplex Diseases 0.000 description 1
- 101000888518 Homo sapiens Chemokine-like factor Proteins 0.000 description 1
- 101001139130 Homo sapiens Krueppel-like factor 5 Proteins 0.000 description 1
- 101000946889 Homo sapiens Monocyte differentiation antigen CD14 Proteins 0.000 description 1
- 101150029684 IL2RA gene Proteins 0.000 description 1
- 101150101999 IL6 gene Proteins 0.000 description 1
- 101150047285 Il1r1 gene Proteins 0.000 description 1
- 102000000589 Interleukin-1 Human genes 0.000 description 1
- 108010002352 Interleukin-1 Proteins 0.000 description 1
- 102000013462 Interleukin-12 Human genes 0.000 description 1
- 108010065805 Interleukin-12 Proteins 0.000 description 1
- 241000581650 Ivesia Species 0.000 description 1
- 102100020680 Krueppel-like factor 5 Human genes 0.000 description 1
- ZDXPYRJPNDTMRX-VKHMYHEASA-N L-glutamine Chemical compound OC(=O)[C@@H](N)CCC(N)=O ZDXPYRJPNDTMRX-VKHMYHEASA-N 0.000 description 1
- 229930182816 L-glutamine Natural products 0.000 description 1
- 241000589248 Legionella Species 0.000 description 1
- 208000004023 Legionellosis Diseases 0.000 description 1
- 208000007764 Legionnaires' Disease Diseases 0.000 description 1
- 241000186781 Listeria Species 0.000 description 1
- 101150007959 Lum gene Proteins 0.000 description 1
- 101710175243 Major antigen Proteins 0.000 description 1
- 241000124008 Mammalia Species 0.000 description 1
- 102100035877 Monocyte differentiation antigen CD14 Human genes 0.000 description 1
- MSFSPUZXLOGKHJ-UHFFFAOYSA-N Muraminsaeure Natural products OC(=O)C(C)OC1C(N)C(O)OC(CO)C1O MSFSPUZXLOGKHJ-UHFFFAOYSA-N 0.000 description 1
- 101100072416 Mus musculus Il22b gene Proteins 0.000 description 1
- 101100028420 Mus musculus Pla2g2d gene Proteins 0.000 description 1
- 101100153382 Mus musculus Tlr5 gene Proteins 0.000 description 1
- 102000010168 Myeloid Differentiation Factor 88 Human genes 0.000 description 1
- 108010077432 Myeloid Differentiation Factor 88 Proteins 0.000 description 1
- 108010057466 NF-kappa B Proteins 0.000 description 1
- 102000003945 NF-kappa B Human genes 0.000 description 1
- 108010001621 NK Cell Lectin-Like Receptor Subfamily A Proteins 0.000 description 1
- 241001045988 Neogene Species 0.000 description 1
- 239000004677 Nylon Substances 0.000 description 1
- 241000283973 Oryctolagus cuniculus Species 0.000 description 1
- 101150000187 PTGS2 gene Proteins 0.000 description 1
- 108020002230 Pancreatic Ribonuclease Proteins 0.000 description 1
- 102000005891 Pancreatic ribonuclease Human genes 0.000 description 1
- 108010013639 Peptidoglycan Proteins 0.000 description 1
- 206010057249 Phagocytosis Diseases 0.000 description 1
- 101150047344 Plaa gene Proteins 0.000 description 1
- 241000589516 Pseudomonas Species 0.000 description 1
- 239000013614 RNA sample Substances 0.000 description 1
- 241000700159 Rattus Species 0.000 description 1
- 101100386928 Rattus norvegicus Defb4 gene Proteins 0.000 description 1
- 241000283984 Rodentia Species 0.000 description 1
- 241000607356 Salmonella enterica subsp. arizonae Species 0.000 description 1
- 241000592155 Salmonella enterica subsp. enterica serovar Agona Species 0.000 description 1
- 241001135268 Salmonella enterica subsp. enterica serovar Derby Species 0.000 description 1
- 241001355131 Salmonella enterica subsp. enterica serovar Hadar Species 0.000 description 1
- 241000293871 Salmonella enterica subsp. enterica serovar Typhi Species 0.000 description 1
- 101900195698 Salmonella typhimurium Flagellin Proteins 0.000 description 1
- 238000012300 Sequence Analysis Methods 0.000 description 1
- XUIMIQQOPSSXEZ-UHFFFAOYSA-N Silicon Chemical compound [Si] XUIMIQQOPSSXEZ-UHFFFAOYSA-N 0.000 description 1
- 241000700584 Simplexvirus Species 0.000 description 1
- 101710172711 Structural protein Proteins 0.000 description 1
- 230000005867 T cell response Effects 0.000 description 1
- 210000001744 T-lymphocyte Anatomy 0.000 description 1
- 102000003714 TNF receptor-associated factor 6 Human genes 0.000 description 1
- 108090000009 TNF receptor-associated factor 6 Proteins 0.000 description 1
- 108010006785 Taq Polymerase Proteins 0.000 description 1
- 102000006601 Thymidine Kinase Human genes 0.000 description 1
- 108020004440 Thymidine kinase Proteins 0.000 description 1
- 101150014014 Traf6 gene Proteins 0.000 description 1
- 241000700605 Viruses Species 0.000 description 1
- 210000001015 abdomen Anatomy 0.000 description 1
- 238000002835 absorbance Methods 0.000 description 1
- 230000003213 activating effect Effects 0.000 description 1
- 230000033289 adaptive immune response Effects 0.000 description 1
- 108091005764 adaptor proteins Proteins 0.000 description 1
- 102000035181 adaptor proteins Human genes 0.000 description 1
- 239000011543 agarose gel Substances 0.000 description 1
- 238000013019 agitation Methods 0.000 description 1
- 239000000556 agonist Substances 0.000 description 1
- 230000003321 amplification Effects 0.000 description 1
- 239000012491 analyte Substances 0.000 description 1
- 238000004873 anchoring Methods 0.000 description 1
- 239000003242 anti bacterial agent Substances 0.000 description 1
- 230000000844 anti-bacterial effect Effects 0.000 description 1
- 230000000843 anti-fungal effect Effects 0.000 description 1
- 229940088710 antibiotic agent Drugs 0.000 description 1
- 229940121375 antifungal agent Drugs 0.000 description 1
- 238000003556 assay Methods 0.000 description 1
- 230000004888 barrier function Effects 0.000 description 1
- 210000002469 basement membrane Anatomy 0.000 description 1
- 230000009286 beneficial effect Effects 0.000 description 1
- 230000033228 biological regulation Effects 0.000 description 1
- 230000005540 biological transmission Effects 0.000 description 1
- 210000004369 blood Anatomy 0.000 description 1
- 239000008280 blood Substances 0.000 description 1
- 210000002798 bone marrow cell Anatomy 0.000 description 1
- 210000004899 c-terminal region Anatomy 0.000 description 1
- 230000021164 cell adhesion Effects 0.000 description 1
- 230000008859 change Effects 0.000 description 1
- 239000003153 chemical reaction reagent Substances 0.000 description 1
- 230000014564 chemokine production Effects 0.000 description 1
- 230000035605 chemotaxis Effects 0.000 description 1
- 230000000295 complement effect Effects 0.000 description 1
- 239000012141 concentrate Substances 0.000 description 1
- 238000007796 conventional method Methods 0.000 description 1
- 230000016396 cytokine production Effects 0.000 description 1
- 102000003675 cytokine receptors Human genes 0.000 description 1
- 108010057085 cytokine receptors Proteins 0.000 description 1
- 230000009089 cytolysis Effects 0.000 description 1
- 230000003436 cytoskeletal effect Effects 0.000 description 1
- 230000006378 damage Effects 0.000 description 1
- 238000007405 data analysis Methods 0.000 description 1
- 230000003247 decreasing effect Effects 0.000 description 1
- 230000007812 deficiency Effects 0.000 description 1
- 210000001787 dendrite Anatomy 0.000 description 1
- 238000001514 detection method Methods 0.000 description 1
- 238000011161 development Methods 0.000 description 1
- 230000009547 development abnormality Effects 0.000 description 1
- 230000018109 developmental process Effects 0.000 description 1
- 238000010586 diagram Methods 0.000 description 1
- 238000001962 electrophoresis Methods 0.000 description 1
- 230000013020 embryo development Effects 0.000 description 1
- 229940088598 enzyme Drugs 0.000 description 1
- 210000003979 eosinophil Anatomy 0.000 description 1
- 210000000981 epithelium Anatomy 0.000 description 1
- 239000013604 expression vector Substances 0.000 description 1
- 238000000605 extraction Methods 0.000 description 1
- 210000000416 exudates and transudate Anatomy 0.000 description 1
- 239000012894 fetal calf serum Substances 0.000 description 1
- 239000012847 fine chemical Substances 0.000 description 1
- 230000005163 flagellar motility Effects 0.000 description 1
- 101150017109 fliA gene Proteins 0.000 description 1
- 235000013305 food Nutrition 0.000 description 1
- 230000004927 fusion Effects 0.000 description 1
- 238000003500 gene array Methods 0.000 description 1
- 229960002518 gentamicin Drugs 0.000 description 1
- 239000011491 glass wool Substances 0.000 description 1
- 229960002743 glutamine Drugs 0.000 description 1
- 239000008187 granular material Substances 0.000 description 1
- 210000002216 heart Anatomy 0.000 description 1
- 229940037467 helicobacter pylori Drugs 0.000 description 1
- 102000045719 human TLR5 Human genes 0.000 description 1
- 230000001900 immune effect Effects 0.000 description 1
- 230000036737 immune function Effects 0.000 description 1
- 230000008073 immune recognition Effects 0.000 description 1
- 238000003125 immunofluorescent labeling Methods 0.000 description 1
- 238000011532 immunohistochemical staining Methods 0.000 description 1
- 238000003364 immunohistochemistry Methods 0.000 description 1
- 238000009169 immunotherapy Methods 0.000 description 1
- 230000001771 impaired effect Effects 0.000 description 1
- 238000010348 incorporation Methods 0.000 description 1
- 230000008595 infiltration Effects 0.000 description 1
- 238000001764 infiltration Methods 0.000 description 1
- 230000002401 inhibitory effect Effects 0.000 description 1
- 230000017306 interleukin-6 production Effects 0.000 description 1
- 239000007928 intraperitoneal injection Substances 0.000 description 1
- 230000009545 invasion Effects 0.000 description 1
- 238000004255 ion exchange chromatography Methods 0.000 description 1
- 210000003734 kidney Anatomy 0.000 description 1
- 238000001325 log-rank test Methods 0.000 description 1
- 210000003712 lysosome Anatomy 0.000 description 1
- 230000001868 lysosomic effect Effects 0.000 description 1
- 238000013507 mapping Methods 0.000 description 1
- 239000003550 marker Substances 0.000 description 1
- 239000000178 monomer Substances 0.000 description 1
- 210000004877 mucosa Anatomy 0.000 description 1
- 239000013642 negative control Substances 0.000 description 1
- 101150091879 neo gene Proteins 0.000 description 1
- 238000003199 nucleic acid amplification method Methods 0.000 description 1
- 239000002773 nucleotide Substances 0.000 description 1
- 125000003729 nucleotide group Chemical group 0.000 description 1
- 229920001778 nylon Polymers 0.000 description 1
- 230000037361 pathway Effects 0.000 description 1
- 210000003200 peritoneal cavity Anatomy 0.000 description 1
- 239000003208 petroleum Substances 0.000 description 1
- 230000008782 phagocytosis Effects 0.000 description 1
- 239000013600 plasmid vector Substances 0.000 description 1
- 238000007747 plating Methods 0.000 description 1
- 239000013641 positive control Substances 0.000 description 1
- 230000003389 potentiating effect Effects 0.000 description 1
- 239000002243 precursor Substances 0.000 description 1
- 230000008569 process Effects 0.000 description 1
- 230000000770 proinflammatory effect Effects 0.000 description 1
- 230000009257 reactivity Effects 0.000 description 1
- 230000010076 replication Effects 0.000 description 1
- 230000002441 reversible effect Effects 0.000 description 1
- 230000028327 secretion Effects 0.000 description 1
- 229910052710 silicon Inorganic materials 0.000 description 1
- 239000010703 silicon Substances 0.000 description 1
- 238000007619 statistical method Methods 0.000 description 1
- 238000003756 stirring Methods 0.000 description 1
- 229940104230 thymidine Drugs 0.000 description 1
- 210000002303 tibia Anatomy 0.000 description 1
- 230000017423 tissue regeneration Effects 0.000 description 1
- 238000013518 transcription Methods 0.000 description 1
- 230000035897 transcription Effects 0.000 description 1
- 238000012546 transfer Methods 0.000 description 1
- 230000007704 transition Effects 0.000 description 1
- 230000005945 translocation Effects 0.000 description 1
- 102000027257 transmembrane receptors Human genes 0.000 description 1
- 108091008578 transmembrane receptors Proteins 0.000 description 1
- 210000000689 upper leg Anatomy 0.000 description 1
- 230000028973 vesicle-mediated transport Effects 0.000 description 1
- 238000005406 washing Methods 0.000 description 1
- 238000001262 western blot Methods 0.000 description 1
Classifications
-
- Y—GENERAL TAGGING OF NEW TECHNOLOGICAL DEVELOPMENTS; GENERAL TAGGING OF CROSS-SECTIONAL TECHNOLOGIES SPANNING OVER SEVERAL SECTIONS OF THE IPC; TECHNICAL SUBJECTS COVERED BY FORMER USPC CROSS-REFERENCE ART COLLECTIONS [XRACs] AND DIGESTS
- Y02—TECHNOLOGIES OR APPLICATIONS FOR MITIGATION OR ADAPTATION AGAINST CLIMATE CHANGE
- Y02A—TECHNOLOGIES FOR ADAPTATION TO CLIMATE CHANGE
- Y02A50/00—TECHNOLOGIES FOR ADAPTATION TO CLIMATE CHANGE in human health protection, e.g. against extreme weather
- Y02A50/30—Against vector-borne diseases, e.g. mosquito-borne, fly-borne, tick-borne or waterborne diseases whose impact is exacerbated by climate change
Landscapes
- Investigating Or Analysing Biological Materials (AREA)
- Apparatus Associated With Microorganisms And Enzymes (AREA)
- Measuring Or Testing Involving Enzymes Or Micro-Organisms (AREA)
- Micro-Organisms Or Cultivation Processes Thereof (AREA)
Description
本発明は、細菌由来フラジェリンを特異的に認識するTLR5タンパク質をコードする遺伝子機能が染色体上で欠損した非ヒト動物を用いた粘膜ワクチンアジュバントのスクリーニング方法等に関する。 The present invention relates to a method for screening a mucosal vaccine adjuvant using a non-human animal in which a gene function encoding a TLR5 protein that specifically recognizes bacterial flagellin is deficient on the chromosome.
トール(Toll)遺伝子は、ショウジョウバエの胚発生中の背腹軸の決定(例えば、非特許文献1、非特許文献2参照。)、また成体における抗真菌性免疫応答に必要であることが知られている(例えば、非特許文献3参照。)。かかるTollは、細胞外領域にロイシンリッチリピート(LRR)を有するI型膜貫通受容体であり、この細胞質内領域は、哺乳類インターロイキン−1受容体(IL−1R)の細胞質内領域と相同性が高いことが明らかとなっている(例えば、非特許文献4、非特許文献5、非特許文献6参照。)。 It is known that the Toll gene is necessary for the determination of the dorsoventral axis during Drosophila embryogenesis (see, for example, Non-Patent Document 1 and Non-Patent Document 2) and the antifungal immune response in adults. (For example, see Non-Patent Document 3). Such Toll is a type I transmembrane receptor having a leucine rich repeat (LRR) in the extracellular region, and this intracytoplasmic region is homologous to the intracytoplasmic region of mammalian interleukin-1 receptor (IL-1R). (See, for example, Non-Patent Document 4, Non-Patent Document 5, and Non-Patent Document 6).
近年、Toll様受容体(TLR)と呼ばれるTollの哺乳類のホモログが同定され、TLR2やTLR4など現在までに13つのファミリーが報告されている(例えば、非特許文献7、非特許文献8、非特許文献9、非特許文献10参照。)。このTLRファミリーは、上記IL−1Rと同様にアダプタータンパク質であるMyD88を介し、IL−1R結合キナーゼ(IRAK)をリクルートし、TRAF6を活性化し、下流のNF−κBを活性化することが知られている(例えば、非特許文献11、非特許文献12、非特許文献13参照。)。また、哺乳類におけるTLRファミリーの役割は、細菌の共通構造を認識するパターン認識受容体(PRR:pattern recognition receptor)として、先天的な免疫認識に関わっているとも考えられている(例えば、非特許文献14参照。)。 In recent years, a mammalian homologue of Toll called Toll-like receptor (TLR) has been identified, and 13 families such as TLR2 and TLR4 have been reported so far (for example, Non-patent document 7, Non-patent document 8, Non-patent document). Reference 9 and Non-Patent Document 10). This TLR family is known to recruit IL-1R binding kinase (IRAK), activate TRAF6, and activate downstream NF-κB via MyD88, which is an adapter protein, like IL-1R. (For example, see Non-Patent Document 11, Non-Patent Document 12, and Non-Patent Document 13.) In addition, the role of the TLR family in mammals is thought to be related to innate immune recognition as a pattern recognition receptor (PRR) that recognizes common bacterial structures (eg, non-patent literature). 14).
上記PRRにより認識される病原体会合分子パターン(PAMP:pathogen-associated molecular pattern)の一つは、グラム陰性菌の外膜の主成分であるリポ多糖(LPS)であって(例えば、非特許文献15参照。)、かかるLPSが宿主細胞を刺激して宿主細胞にTNFα、IL−1及びIL−6等の各種炎症性サイトカインを産生させること(例えば、非特許文献16、非特許文献17参照。)や、LPS結合タンパク質(LBP:LPS-binding protein)により捕獲されたLPSが細胞表面上のCD14に引き渡されることが知られている(例えば、非特許文献18、非特許文献19参照。)。本発明者らは、TLR4のノックアウトマウスを作製し、TLR4ノックアウトウスが上記グラム陰性菌の外膜の主成分であるLPSに不応答性であること(例えば、非特許文献20参照。)や、TLR2ノックアウトマウスを作製し、TLR2ノックアウトマウスのマクロファージがグラム陽性菌細胞壁やその構成成分であるペプチドグリカンに対する反応性が低下すること(例えば、非特許文献21参照。)を報告している。 One of the pathogen-associated molecular patterns (PAMPs) recognized by the PRR is lipopolysaccharide (LPS), which is the main component of the outer membrane of Gram-negative bacteria (for example, Non-Patent Document 15). And LPS stimulates the host cell to cause the host cell to produce various inflammatory cytokines such as TNFα, IL-1 and IL-6 (see, for example, Non-Patent Document 16 and Non-Patent Document 17). It is also known that LPS captured by LPS-binding protein (LBP) is delivered to CD14 on the cell surface (see, for example, Non-Patent Document 18 and Non-Patent Document 19). The present inventors have produced a TLR4 knockout mouse, and the TLR4 knockout mouse is unresponsive to LPS, which is the main component of the outer membrane of the Gram-negative bacterium (see, for example, Non-Patent Document 20). A TLR2 knockout mouse was prepared, and it has been reported that the macrophage of the TLR2 knockout mouse has a decreased reactivity with respect to Gram-positive bacterial cell walls and peptidoglycan that is a component thereof (see, for example, Non-Patent Document 21).
一方、細菌フラジェリンは構造タンパク質であり、鞭毛の大部分を形成し、宿主表面での走化作用、接着及び浸潤を通して病原性に寄与する(例えば、非特許文献22参照。)が、リステリア培養上清から単離されたTLR5刺激成分が、フラジェリンであることが明らかにされている(例えば、非特許文献23参照。)。サルモネラのフラジェリンもまた、TLR5の刺激リガンドであることが明らかになっている(例えば、非特許文献24参照。)。以上のように、TLRファミリー構成員のうち、タンパク質リガンドを認識すると明らかにされたTLRは、TLR5が初めてである(例えば、非特許文献25参照。)。このようにTLR5は、グラム陽性菌由来及びグラム陰性菌由来のどちらのフラジェリンも認識し、インビトロでの研究では、TLR5がフラジェリンモノマーの保存領域を認識して、獲得免疫応答のみならず炎症性免疫応答を惹起することが明らかにされている(例えば、非特許文献26参照。)。 On the other hand, bacterial flagellin is a structural protein that forms most of flagella and contributes to pathogenicity through chemotaxis, adhesion and invasion on the host surface (see, for example, Non-Patent Document 22). It has been clarified that the TLR5 stimulating component isolated from Kiyoshi is flagellin (see, for example, Non-Patent Document 23). Salmonella flagellin has also been shown to be a stimulating ligand for TLR5 (see, for example, Non-Patent Document 24). As described above, among the TLR family members, TLR5 is the first TLR that has been clarified to recognize a protein ligand (see, for example, Non-Patent Document 25). Thus, TLR5 recognizes both flagellin derived from Gram-positive bacteria and Gram-negative bacteria, and in in vitro studies, TLR5 recognizes the conserved region of flagellin monomer, and not only acquired immune response but also inflammatory immunity It has been revealed that a response is induced (see, for example, Non-Patent Document 26).
さらにTLR5は、腸管上皮細胞の基底膜側に発現し、粘膜面における有鞭毛細菌の浸潤の認識に、重要な役割を果たすと考えられており(例えば、非特許文献27参照。)、ヒト腸管上皮細胞株では、フラジェリンに応答してケモカインの産生を誘導し、それが後に未成熟樹状細胞(DC)の遊走を導くこと(例えば、非特許文献28参照。)や、TLR5がヒトの肺に高度に発現し(例えば、非特許文献29参照。)、ヒトTLR5の多形性とレジオネラ症に対する感受性との間には、相関関係があることが明らかになっている(例えば、非特許文献30参照。)。このような証拠から、TLR5が有鞭毛病原体の重要な感知器であることが示唆されるが、TLR5のインビボでの役割は未だ解明されていなかった。 Furthermore, TLR5 is expressed on the basement membrane side of intestinal epithelial cells, and is considered to play an important role in recognizing flagellar bacterial infiltration on the mucosal surface (see, for example, Non-Patent Document 27). In epithelial cell lines, chemokine production is induced in response to flagellin, which later leads to migration of immature dendritic cells (DC) (see, for example, Non-Patent Document 28), and TLR5 is the human lung. (See, for example, non-patent document 29), and it has been revealed that there is a correlation between polymorphism of human TLR5 and susceptibility to legionellosis (for example, non-patent document) 30). Such evidence suggests that TLR5 is an important sensor for flagellar pathogens, but the in vivo role of TLR5 has not yet been elucidated.
TLR5はインビトロで、フラジェリンに対する受容体として同定されたが、そのインビボでの機能は明確になっていない。他のTLRファミリー構成員とは異なり、TLR5はマウスの脾臓細胞、腹膜マクロファージ及びCM−DCには発現せず、それが自然免疫におけるTLR5の機能に対する取り組みを困難にしている。本発明の課題は、経口や経鼻などの粘膜から投与し粘膜免疫を活性化することで粘膜面と生体内の二重のバリア機能が獲得できる粘膜ワクチンのアジュバントのスクリーニング方法等を提供することにある。 TLR5 has been identified as a receptor for flagellin in vitro, but its in vivo function is unclear. Unlike other TLR family members, TLR5 is not expressed on mouse spleen cells, peritoneal macrophages and CM-DC, which makes it difficult to address the function of TLR5 in innate immunity. An object of the present invention is to provide a screening method for an adjuvant of a mucosal vaccine, which can acquire a double barrier function between the mucosal surface and the living body by activating mucosal immunity by being administered from the mucosa such as orally or nasally. It is in.
本発明者らは、既に同定されているTLR5のcDNAを、マウス遺伝子ライブラリーから単離し、このTLR5遺伝子部位を、ネオマイシン耐性遺伝子に置き換え、またそれぞれのC末端側にHSV−tk遺伝子を導入させて、G418とガンシクロビアに対して2重に抵抗力のあるES細胞クローンをスクリーニングし、このES細胞クローンをC57BL/6のマウスの胚盤胞(blastocysts)の中に注入し、その生殖系列をとおして、メンデルの法則に従い出生してくるTLR5遺伝子機能が染色体上で欠損したTLR5ノックアウトマウスを作製し、このTLR5ノックアウトマウスと野生型マウスとを比較・解析することにより、フラジェリンはTLR5の天然リガンドであることを確認した。さらに、近年確立された、生存率の高いLPCの単離方法を用い、TLR5がマウスの腸管のCD11c+LPCに特異的に発現することや、CD11c+LPCがTLR5を特異的に発現させ、フラジェリンに応答して炎症性サイトカインを誘導すること、CD11c+LPCは主にTLR5を通して病原性の有鞭毛細菌を感知し、炎症性応答を誘導すること、TLR5は当初は有鞭毛細菌に対する宿主の防御を誘導したが、TLR5−/−マウスは、サルモネラ・ティフィムリウム(Salmonella typhimurium)の経口感染に対して耐性を生じ、腸管から腸間膜リンパ節(MLN)への移行が低下すること等を見い出し、本発明を完成するに至った。 The present inventors isolated the already identified TLR5 cDNA from a mouse gene library, replaced the TLR5 gene site with a neomycin resistance gene, and introduced an HSV-tk gene at each C-terminal side. Screening of ES cell clones that are doubly resistant to G418 and ganciclovir, and injecting these ES cell clones into C57BL / 6 mouse blastocysts, Then, a TLR5 knockout mouse in which the TLR5 gene function born on the chromosome according to Mendel's law is produced is prepared, and flagellin is a natural ligand of TLR5 by comparing and analyzing the TLR5 knockout mouse and a wild type mouse. I confirmed that there was. Furthermore, established recently, using the method for isolating high survival rate LPC, TLR5 or that is specifically expressed in the intestinal tract of CD11c + LPC mice specifically expressing the CD11c + LPC is TLR5, flagellin CD11c + LPC senses pathogenic flagellate bacteria mainly through TLR5 and induces an inflammatory response, TLR5 initially protects the host against flagellar bacteria Although induced, TLR5 − / − mice were found to be resistant to oral infection with Salmonella typhimurium, and the transition from the intestinal tract to the mesenteric lymph node (MLN) was found to be reduced. The present invention has been completed.
すなわち本発明は、(1)TLR5をコードする内在性遺伝子の全部又は一部を遺伝子変異により不活性化し、TLR5を発現する機能を喪失させた非ヒト動物から単離されるCD11c + 腸管粘膜固有層細胞(LPC)に関する。 That is, the present invention provides (1) CD11c + intestinal mucosa lamina propria isolated from a non-human animal in which all or part of the endogenous gene encoding TLR5 has been inactivated by gene mutation and has lost the function of expressing TLR5 It relates to cells (LPC) .
また本発明は、(2)TLR5をコードする内在性遺伝子の全部又は一部を遺伝子変異により不活性化し、TLR5を発現する機能を喪失させた非ヒト動物から単離されるCD11c + 腸管粘膜固有層細胞(LPC)を、フラジェリンに対して免疫不応答性を示すモデル細胞としてインビトロで使用する方法に関する。 The present invention also provides: (2) CD11c + intestinal mucosa lamina propria isolated from a non-human animal in which all or part of the endogenous gene encoding TLR5 is inactivated by gene mutation and the function of expressing TLR5 is lost. The present invention relates to a method of using cells (LPC) in vitro as a model cell showing immunological unresponsiveness to flagellin .
さらに本発明は、(3)TLR5をコードする内在性遺伝子の全部又は一部を遺伝子変異により不活性化し、TLR5を発現する機能を喪失させることによって作製される、腸管粘膜へのサルモネラ菌感染に対して耐性を示す非ヒトモデル動物に関する。 The present invention further relates to (3) Salmonella infection of the intestinal mucosa produced by inactivating all or part of the endogenous gene encoding TLR5 by genetic mutation and losing the function of expressing TLR5. It is related with the non-human model animal which shows tolerance .
また本発明は、(4)サルモネラ菌が、サルモネラ・ティフィムリウム(Salmonella typhimurium)であることを特徴とする上記(3)記載の非ヒトモデル動物に関する。 The present invention also relates to (4) the non-human animal model described in (3) above, wherein the Salmonella is Salmonella typhimurium .
本発明のスクリーニング方法によると、サルモネラ菌等の有鞭毛細菌による全身性感染症などの細菌感染症に対する治療に優れた粘膜ワクチンアジュバントを得ることができる。 According to the screening method of the present invention, a mucosal vaccine adjuvant excellent in treatment for bacterial infections such as systemic infections caused by flagellated bacteria such as Salmonella can be obtained.
本発明のスクリーニング方法としては、野生型非ヒト動物由来のCD11c+腸粘膜固有層細胞(LPC)と、有鞭毛細菌由来のフラジェリン又は有鞭毛細菌由来の鞭毛とを、被検物質の存在下又は非存在下に、インビトロでインキュベーションして接触させ、上清中のIL−6及び/又はIL−12p40の濃度を測定し、被検物質の非存在下に比べて被検物質の存在下におけるIL−6及び/又はIL−12p40の測定濃度の上昇を指標として選択する方法(スクリーニング方法I)や、野生型非ヒト動物に、有鞭毛細菌と被検物質とを経口的に投与し、腸間膜リンパ節(MLN)における有鞭毛細菌数を測定し、有鞭毛細菌のみを経口的に投与した場合に比べて、有鞭毛細菌数の減少を指標として粘膜ワクチンアジュバントを選択する方法(スクリーニング方法II)であれば特に制限されず、また、本発明の使用方法としては、非ヒト動物由来のCD11c+LPCを、インビトロで有鞭毛細菌由来のフラジェリン又は有鞭毛細菌由来の鞭毛で刺激することを含む、前記CD11c+LPCを粘膜ワクチンアジュバントのスクリーニングに使用する方法(使用方法I)や、TLR5をコードする非ヒト動物の内在性遺伝子の全部又は一部を破壊・欠損・置換等の遺伝子変異により不活性化し、TLR5を発現する機能を喪失させた非ヒト動物に有鞭毛細菌を経口投与することを含む、前記非ヒト動物を粘膜ワクチンアジュバントのスクリーニングに使用する方法(使用方法II)であれば特に制限されず、上記粘膜ワクチンアジュバントとしては、腸粘膜ワクチンを活性化するTLR5のアゴニスト等を例示することができ、アジュバント候補物質(被検物質)としては、タンパク質、ペプチド、ヌクレオチド、天然有機化合物、合成有機化合物等を挙げることができる。 As a screening method of the present invention, wild-type non-human animal-derived CD11c + intestinal mucosal lamina propria cells (LPC) and flagellin-derived flagellin or flagella-derived flagellum in the presence of a test substance or In the absence of incubation in contact in vitro, the concentration of IL-6 and / or IL-12p40 in the supernatant is measured, and the IL in the presence of the test substance compared to the absence of the test substance -6 and / or IL-12p40, a method of selecting an increase in measured concentration as an index (screening method I), or orally administering flagellated bacteria and a test substance to a wild-type non-human animal The number of flagellar bacteria in the membrane lymph node (MLN) is measured, and the mucosal vaccine adjuvant is selected using the decrease in the number of flagellar bacteria as an index, compared with the case where only flagellar bacteria are orally administered And non-human animal-derived CD11c + LPC, flagellin-derived flagellin or flagella-derived flagellum in vitro. A method of using the CD11c + LPC for screening for a mucosal vaccine adjuvant (Method I), which comprises stimulating with, or destroying, deleting or replacing all or part of an endogenous gene of a non-human animal encoding TLR5 A method of using the non-human animal for screening for a mucosal vaccine adjuvant, comprising orally administering flagellated bacteria to a non-human animal that has been inactivated by a genetic mutation such as the above and has lost the function of expressing TLR5 If it is II), it is not particularly limited. As the mucosal vaccine adjuvant, intestinal mucosal vaccine is activated. That TLR5 agonists like can be exemplified, and as an adjuvant a candidate substance (analyte) can include proteins, peptides, nucleotides, natural organic compounds, synthetic organic compounds.
上記有鞭毛細菌(グラム陽性細菌やグラム陰性細菌の鞭毛)としては、鞭毛を有する細菌であれば特に制限されず、例えばサルモネラ菌、ボツリヌス菌、リステリア菌、ヘリコバクター・ピロリ菌、レジオネラ菌、大腸菌、腸炎ビブリオ、枯草菌等のバチルス菌、カンピロバクター菌、コレラ菌、シュードモナス菌、類鼻疽菌、気管支敗血症菌等を挙げることができ、中でもサルモネラ菌を好適に例示することができる。サルモネラ菌としては、サルモネラ・ティフィムリウム(S. typhimurium)、サルモネラ・エンティリティディス(S. enteritidis)、サルモネラ・エンテリカ(S.enterica)、サルモネラ・コレレスイス(S. choleraesuis)、サルモネラ・ダブリン(S. dublin)、サルモネラ・チフィー(S. typhi)、サルモネラ・パラチフィー(S. paratyphi)、サルモネラ・デルビィ(S. derby)、サルモネラ・ハダー(S. hadar)、サルモネラ・ハイデルベルク(S. heidelberg)、サルモネラ・アゴナ(S. agona)、サルモネラ・アリゾナ(S. arizonae)等を挙げることができる。 The flagellar bacterium (flagella of Gram-positive or Gram-negative bacteria) is not particularly limited as long as it has flagella. For example, Salmonella, Botulinum, Listeria, Helicobacter pylori, Legionella, Escherichia coli, enteritis Examples include Bacillus bacteria such as Vibrio and Bacillus subtilis, Campylobacter bacteria, Cholera bacteria, Pseudomonas bacteria, Rhinococcus bacteria, and bronchial septic bacteria, and Salmonella bacteria can be preferably exemplified. Salmonella bacteria include Salmonella typhimurium, S. enteritidis, Salmonella enterica, S. choleraesuis, Salmonella dublin (S. dublin), Salmonella Tiffy (S. typhi), Salmonella Paratyphi (S. paratyphi), Salmonella Delby (S. derby), Salmonella Hader (S. hadar), Salmonella Heidelberg (S. heidelberg), Salmonella Examples include Agona (S. agona) and Salmonella Arizona (S. arizonae).
上記有鞭毛細菌由来のフラジェリンとしては、上記有鞭毛細菌から分離精製したフラジェリンタンパク質や、フラジェリン遺伝子を用いて常法により遺伝子組換え技術により発現させたフラジェリンタンパク質を例示することができ、TLR5の生体における機能からして、有鞭毛細菌の種類は特に制限されない。 Examples of flagellin derived from flagellated bacteria include flagellin protein isolated and purified from the flagellar bacterium, and flagellin protein expressed by a gene recombination technique using a flagellin gene by a conventional method. The type of flagellar bacterium is not particularly limited due to its function in.
また、上記細菌由来鞭毛としては、上記有鞭毛細菌から分離した鞭毛自体の他、上記有鞭毛細菌(生菌又は死菌)、サルモネラ・ティフィムリウム、サルモネラ・エンティリティディス等のサルモネラ菌由来のフラジェリン遺伝子を膜表面アンカーリングプラスミドベクターにインテグレートしたフラジェリン発現ベクターで形質転換し、菌体表層にフラジェリンを発現する宿主細菌を挙げることができる。 In addition to the flagellum itself isolated from the flagellar bacterium, the flagellin derived from Salmonella such as Salmonella typhimurium, Salmonella enteritidis, etc., as well as the flagella itself isolated from the flagellar bacterium Examples include a host bacterium that transforms a gene with a flagellin expression vector integrated with a membrane surface anchoring plasmid vector and expresses flagellin on the surface of the cell.
上記のTLR5をコードする非ヒト動物の内在性遺伝子の全部又は一部を破壊・欠損・置換等の遺伝子変異により不活性化し、TLR5を発現する機能を喪失させた非ヒト動物としては、マウス、ラット等の齧歯目動物や、ウサギ目動物等のTLR5ホモ欠損型(TLR5−/−)非ヒト動物を好適に例示することができるが、中でもTLR5−/−マウスを好適に例示することができる。以下、TLR5を発現する機能を喪失させた非ヒト動物の作製方法を、TLR5ノックアウトマウス(TLR5−/−マウス)を例にとって説明する。 Non-human animals in which all or part of the endogenous genes of the above-mentioned non-human animals encoding TLR5 are inactivated by gene mutations such as disruption, deletion, substitution, etc., and the function of expressing TLR5 is lost include mice, Preferred examples include rodents such as rats, and TLR5 homo-deficient (TLR5 − / − ) non-human animals such as rabbits. Among them, TLR5 − / − mice are preferably exemplified. it can. Hereinafter, a method for producing a non-human animal in which the function of expressing TLR5 has been lost will be described using a TLR5 knockout mouse (TLR5 − / − mouse) as an example.
マウス遺伝子ライブラリーから、TLR5遺伝子の配列情報からPCR等の方法により得られた遺伝子断片を用いて、TLR5をコードする遺伝子をスクリーニングし、スクリーニングされたTLR5遺伝子を、ウイルスベクター等を用いてサブクローンし、DNAシーケンシングにより特定する。このTLR5をコードする遺伝子の全部又は一部をpMC1ネオ遺伝子カセット等に置換し、3′末端側にジフテリアトキシンAフラグメント(DT−A)遺伝子や単純ヘルペスウイルスのチミジンキナーゼ(HSV−tk)遺伝子等の遺伝子を導入することによって、ターゲットベクターを作製する。 Using a gene fragment obtained from a mouse gene library by a method such as PCR from sequence information of the TLR5 gene, a gene encoding TLR5 is screened, and the screened TLR5 gene is subcloned using a virus vector or the like. And identified by DNA sequencing. All or part of the gene encoding TLR5 is replaced with a pMC1 neo gene cassette or the like, and the diphtheria toxin A fragment (DT-A) gene, the herpes simplex virus thymidine kinase (HSV-tk) gene, etc. on the 3 'end side A target vector is prepared by introducing the gene.
この作製されたターゲティングベクターを線状化し、エレクトロポレーション(電気穿孔)法等によってES細胞に導入し、相同的組換えを行い、その相同的組換え体の中から、G418やガンシクロビア(GANC)等の抗生物質により相同的組換えを起こしたES細胞を選択する。また、この選択されたES細胞が目的とする組換え体かどうかをサザンブロット法等により確認することが好ましい。その確認されたES細胞のクローンをマウスの胚盤胞中にマイクロインジェクションし、かかる胚盤胞を仮親のマウスに戻し、キメラマウスを作製する。このキメラマウスを野生型マウスとインタークロスさせると、ヘテロ接合体マウス(F1マウス:+/−)を得ることができ、また、このヘテロ接合体マウスをインタークロスさせることによって、TLR5ノックアウトマウス(TLR5−/−マウス)を作製することができる。また、TLR5ノックアウトマウスにおいてTLR5が生起しているかどうかを確認する方法としては、例えば、上記の方法により得られたマウスからRNAを単離してノーザンブロット法等により調べたり、またこのマウスにおけるTLR5の発現をウエスタンブロット法等により調べる方法がある。 The prepared targeting vector is linearized, introduced into ES cells by electroporation (electroporation), etc., and homologous recombination is performed. Among the homologous recombinants, G418 and ganciclovia (GANC) ES cells that have undergone homologous recombination with antibiotics such as are selected. In addition, it is preferable to confirm whether the selected ES cell is the target recombinant by Southern blotting or the like. The confirmed ES cell clone is microinjected into a blastocyst of a mouse, and the blastocyst is returned to a temporary parent mouse to produce a chimeric mouse. When this chimeric mouse is intercrossed with a wild-type mouse, a heterozygous mouse (F1 mouse: +/−) can be obtained, and a TLR5 knockout mouse (TLR5) can be obtained by intercrossing this heterozygous mouse. − / − Mouse) can be prepared. In addition, as a method for confirming whether TLR5 occurs in a TLR5 knockout mouse, for example, RNA is isolated from the mouse obtained by the above method and examined by Northern blotting or the like. There is a method for examining expression by Western blotting or the like.
ところで、メンデルの法則に従い出生してくるホモ接合体非ヒト動物には、TLR5ホモ欠損型非ヒト動物とその同腹の野生型(TLR5+/+)非ヒト動物とが含まれ、これらホモ接合体非ヒト動物における欠損型とその同腹の野生型を同時に用いることによって個体レベルで正確な比較実験をすることができることから、非ヒト動物と同種の野生型非ヒト動物、中でも同腹の非ヒト動物を、例えば本発明のスクリーニング方法IIに際して併用することが好ましい。 By the way, homozygous non-human animals born in accordance with Mendel's law include TLR5 homo-deficient non-human animals and their wild-type (TLR5 + / + ) non-human animals. By using the non-human animal deficiency and its wild-type wild type at the same time, an accurate comparison experiment can be performed at the individual level. For example, it is preferably used together in the screening method II of the present invention.
また、本発明のスクリーニング方法Iにおける野生型及び(TLR5を発現する機能を喪失させた)TLR5欠損型の非ヒト動物由来のCD11c+腸管粘膜固有層細胞(LPC)は、粘膜固有層に存在する全ての細胞を意味し、文献(J Immunol 176, 803-810, 2006)記載の方法により有利に単離することができる。すなわち、小腸切片を、10%のFCS、20mMのHEPES、100U/mlのペニシリン、100μg/mlのストレプトマイシン、1mMのピルビン酸ナトリウム、10mMのEDTA及び10μg/mlのポリミキシンBを含むPBSを用い、37℃で30分間処理して上皮細胞を除去し、PBSで徹底的に洗浄した後、400M(1U/ml)のコラゲナーゼD及び10μg/mlのDNA分解酵素Iを含むRPMI1640/10%FCS中で、37℃で45〜90分間連続的に攪拌して消化し、EDTAを加え(最終は10mM)、細胞懸濁液をさらに5分間37℃でインキュベートして、15.5%のAccudenz溶液中で細胞を遠心分離し、樹状細胞(DC)と好酸球を含むCD11c+LPCを濃縮し、その後に抗CD11cマイクロビーズを用いてポジティブ選択を行うことにより、CD11c+LPCを得ることができる。 Further, the CD11c + intestinal mucosal lamina propria cells (LPC) derived from wild-type and TLR5-deficient non-human animals (in which the function of expressing TLR5 is lost) in the screening method I of the present invention are present in the lamina propria. It means all cells and can be advantageously isolated by the method described in the literature (J Immunol 176, 803-810, 2006). That is, small intestine sections were prepared using PBS containing 10% FCS, 20 mM HEPES, 100 U / ml penicillin, 100 μg / ml streptomycin, 1 mM sodium pyruvate, 10 mM EDTA and 10 μg / ml polymyxin B. Treatment at 30 ° C. for 30 minutes to remove epithelial cells and thorough washing with PBS, followed by RPMI 1640/10% FCS with 400 M (1 U / ml) collagenase D and 10 μg / ml DNase I Digest with continuous agitation at 37 ° C. for 45-90 minutes, add EDTA (final 10 mM), and incubate the cell suspension for an additional 5 minutes at 37 ° C. in 15.5% Accudenz solution. And concentrating CD11c + LPC containing dendritic cells (DC) and eosinophils, followed by anti-CD11c CD11c + LPC can be obtained by performing positive selection using microbeads.
本発明のスクリーニング方法IにおけるIL−6及び/又はIL−12p40の濃度の測定は、市販の測定キットや測定システムにより行うことができ、具体的にはバイオプレックスシステム(Bio-Rad社)による測定を好適に例示することができる。また、本発明のスクリーニング方法IIにおける腸間膜リンパ節(MLN)における有鞭毛細菌数の測定は、例えば、分離したMLNを0.01%のトリトン−X100で溶解した溶解液の段階希釈液をLB寒天培地にプレートし、37℃で一晩インキュベートした後、コロニー数をカウントすることにより行うことができる。 The concentration of IL-6 and / or IL-12p40 in the screening method I of the present invention can be measured with a commercially available measurement kit or measurement system, specifically, measurement with a Bioplex system (Bio-Rad). Can be preferably exemplified. In addition, the number of flagellar bacteria in the mesenteric lymph node (MLN) in the screening method II of the present invention is measured by, for example, using a serial dilution of a lysate obtained by dissolving separated MLN in 0.01% Triton-X100. After plating on LB agar medium and incubating overnight at 37 ° C., the number of colonies can be counted.
本発明のスクリーニング方法Iにおいて、CD11c+LPCと、有鞭毛細菌由来のフラジェリン又は有鞭毛細菌由来の鞭毛(フラジェリン等)とを、被検物質の存在下に、インビトロでインキュベーションして接触させる方法としては、CD11c+LPCとフラジェリン等と被検物質とを培地に前後して添加してインキュベーションする方法や、CD11c+LPCと被検物質とを培地に添加してインキュベーションした後にフラジェリン等を培地に添加してインキュベーションする方法や、フラジェリン等と被検物質とを培地に添加してインキュベーションした後にCD11c+LPCを培地に添加してインキュベーションする方法や、CD11c+LPCとフラジェリン等と被検物質とをあらかじめ生理食塩水等の緩衝液中で接触させ、その後培地中でインキュベーションする方法や、フラジェリン等と被検物質をあらかじめ生理食塩水等の緩衝液中で接触させ、その後CD11c+LPCを接種した培地中で共にインキュベーションする方法や、CD11c+LPCと被検物質をあらかじめ生理食塩水等の緩衝液中で接触させ、その後フラジェリン等を添加した培地中で共にインキュベーションする方法を例示することができる他、非ヒト動物にあらかじめ被検物質を投与した後、該非ヒト動物から得られるCD11c+LPCとフラジェリン等を培地に添加してインキュベーションする方法を例示することができる。 In the screening method I of the present invention, as a method of contacting CD11c + LPC with flagellin-derived flagellin or flagella-derived flagellum (flagellin or the like) by in vitro incubation in the presence of a test substance. Add CD11c + LPC, flagellin, etc. and the test substance to the medium before and after incubation, or add CD11c + LPC and test substance to the medium and incubate, then add flagellin etc. to the medium Incubation method of adding CD11c + LPC to the medium after incubation with flagellin and the test substance and the test substance, incubation with CD11c + LPC, flagellin and the test substance in advance In a buffer solution such as physiological saline A method in which the cells are brought into contact and then incubated in a medium, a method in which flagellin and the like are brought into contact with a test substance in a buffer solution such as physiological saline, and then incubated together in a medium inoculated with CD11c + LPC, or CD11c + Examples include a method in which LPC and a test substance are previously contacted in a buffer solution such as physiological saline, and then incubated together in a medium supplemented with flagellin or the like. In addition, a test substance is administered to a non-human animal in advance. Then, a method of adding CD11c + LPC obtained from the non-human animal, flagellin and the like to the medium and incubating can be exemplified.
また、本発明のスクリーニング方法Iにおいて、CD11c+LPCとフラジェリン等とを、被検物質の非存在下に、インビトロでインキュベーションして接触させる方法としては、CD11c+LPCとフラジェリン等を培地に前後して添加してインキュベーションする方法や、CD11c+LPCとフラジェリン等をあらかじめ生理食塩水等の緩衝液中で接触させ、その後培地中でインキュベーションする方法を例示することができる。 Further, in the screening method I of the present invention, the CD11c + LPC and flagellin like, in the absence of the test substance, as a method of contacting with incubation in vitro, before or after the medium CD11c + LPC and flagellin like And a method in which CD11c + LPC and flagellin are contacted in advance in a buffer solution such as physiological saline and then incubated in a medium.
野生型非ヒト動物由来のCD11c+LPCを用いる本発明のスクリーニング方法Iにおいては、被検物質の非存在下に比べて被検物質の存在下におけるIL−6及び/又はIL−12p40の測定濃度が有意に上昇した場合、当該被検物質は、粘膜ワクチンアジュバントとして期待できる。そして、上記粘膜ワクチンアジュバントとして期待できる被検物質の存在下、TLR5をコードする非ヒト動物の内在性遺伝子の全部又は一部を破壊・欠損・置換等の遺伝子変異により不活性化し、TLR5を発現する機能を喪失させた、前記野生型非ヒト動物と同種の非ヒト動物由来のCD11c+LPCとフラジェリン等とを、インビトロでインキュベーションして接触させ、上清中のIL−6及び/又はIL−12p40の濃度を測定し、野生型動物の場合における有意な濃度上昇が認められないとき、当該被検物質は、TLR5を介した粘膜ワクチンアジュバントとして十分に期待できることになる。 In the screening method I of the present invention using CD11c + LPC derived from a wild-type non-human animal, the measured concentration of IL-6 and / or IL-12p40 in the presence of the test substance compared to the absence of the test substance Is significantly increased, the test substance can be expected as a mucosal vaccine adjuvant. Then, in the presence of a test substance that can be expected as a mucosal vaccine adjuvant, all or part of the endogenous gene of non-human animal encoding TLR5 is inactivated by gene mutation such as destruction, deletion, or substitution, and TLR5 is expressed. CD11c + LPC derived from the same type of non-human animal as that of the wild-type non-human animal that lost the function to be in contact with flagellin or the like by in vitro incubation and contact, and IL-6 and / or IL- When the concentration of 12p40 is measured and no significant increase in concentration is observed in the case of wild type animals, the test substance can be sufficiently expected as a mucosal vaccine adjuvant via TLR5.
本発明の使用方法IにおけるCD11c+LPCの使用の態様としては、CD11c+LPCとフラジェリン等を上記のように接触させて、CD11c+LPCをフラジェリン等で刺激する、上記本発明のスクリーニング方法IにおけるCD11c+LPCの使用の態様を好適に例示することができる。 As an aspect of the use of CD11c + LPC in the method of use I of the present invention, CD11c + LPC is brought into contact with flagellin or the like as described above, and CD11c + LPC is stimulated with flagellin or the like in the above screening method I of the present invention. The use mode of CD11c + LPC can be preferably exemplified.
本発明のスクリーニング方法IIにおいて、有鞭毛細菌と被検物質とを経口的に投与する方法としては、有鞭毛細菌と被検物質とを同時に経口的に投与する方法や、有鞭毛細菌を先に経口的に投与し、その後被検物質を経口的に投与する方法や、被検物質を先に経口的に投与し、その後有鞭毛細菌を経口的に投与する方法を例示することができる。また、本発明のスクリーニング方法IIにおいては、TLR5を発現する機能を喪失させた非ヒト動物(例えば、TLR5ノックアウトマウス)と同種の野生型非ヒト動物(例えば、野生型マウス)、より好ましくは同腹の野生型非ヒト動物(例えば、同腹の野生型マウス)のMLNにおける有鞭毛細菌数の測定値と比較・評価を行うことが個体差によるバラツキをなくすることができるので好ましい。 In the screening method II of the present invention, the flagellar bacterium and the test substance are orally administered as a method of orally administering the flagellar bacterium and the test substance simultaneously, Examples include a method of orally administering and then orally administering a test substance, and a method of orally administering a test substance and then orally administering flagellar bacteria. In addition, in the screening method II of the present invention, a wild-type non-human animal (eg, a wild-type mouse) of the same species as a non-human animal (eg, a TLR5 knockout mouse) that has lost the function of expressing TLR5, more preferably the same abdomen. It is preferable to compare and evaluate the number of flagellar bacteria in MLN of wild-type non-human animals (for example, wild-type mice of the same litter) because variations due to individual differences can be eliminated.
野生型非ヒト動物を用いる本発明のスクリーニング方法IIにおいては、有鞭毛細菌のみを経口的に投与した場合に比べて、有鞭毛細菌と被検物質とを経口的に投与した場合のMLNにおける有鞭毛細菌数の測定値が有意に減少した場合、当該被検物質は、粘膜ワクチンアジュバントとして期待できる。そして、有意に減少した有鞭毛細菌数の測定値が、上記粘膜ワクチンアジュバントとして期待できる被検物質を、TLR5をコードする非ヒト動物の内在性遺伝子の全部又は一部を破壊・欠損・置換等の遺伝子変異により不活性化し、TLR5を発現する機能を喪失させた、前記野生型非ヒト動物と同種の非ヒト動物に経口投与した場合と同程度のとき、当該被検物質は、TLR5を介した粘膜ワクチンアジュバントとして十分に期待できることになる。 In the screening method II of the present invention using a wild-type non-human animal, the presence in MLN when oral administration of flagellar bacteria and a test substance is higher than when oral administration of flagellar bacteria alone. When the measured value of the number of flagellar bacteria is significantly reduced, the test substance can be expected as a mucosal vaccine adjuvant. Then, the measured value of the number of flagellar bacteria that has been significantly reduced is the test substance that can be expected as the mucosal vaccine adjuvant, and all or part of the endogenous gene of the non-human animal encoding TLR5 is destroyed, deleted, replaced, etc. The test substance is mediated by TLR5 at the same level as when orally administered to a non-human animal of the same species as the wild-type non-human animal that has been inactivated by the mutation of It can be expected sufficiently as a mucosal vaccine adjuvant.
本発明の使用方法IIにおけるTLR5を発現する機能を喪失させた非ヒト動物の使用の態様としては、TLR5を発現する機能を喪失させた非ヒト動物にフラジェリン等を上記のように経口投与する、上記本発明のスクリーニング方法IIにおける陽性対照としてのTLR5を発現する機能を喪失させた非ヒト動物の使用の態様を好適に例示することができる。 As an embodiment of the use of a non-human animal that has lost the function of expressing TLR5 in the method of use II of the present invention, flagellin or the like is orally administered to the non-human animal that has lost the function of expressing TLR5 as described above. An example of the use of a non-human animal that has lost the function of expressing TLR5 as a positive control in the screening method II of the present invention can be preferably exemplified.
以下、実施例により本発明をより具体的に説明するが、本発明の技術的範囲はこれらの例示に限定されるものではない。なお、全ての動物実験は、大阪大学微生物病研究所付属実験動物倫理検討委員会に承認された実験プロトコルに基づいて実施した。 EXAMPLES Hereinafter, although an Example demonstrates this invention more concretely, the technical scope of this invention is not limited to these illustrations. All animal experiments were performed based on an experimental protocol approved by the Experimental Animal Ethics Committee attached to the Research Institute for Microbial Diseases, Osaka University.
[マウス、試薬、抗体及び細菌]
日本クレア(大阪)からC57BL/6マウスを購入した。TLR4−/−マウスは、Hoshino, K., Takeuchi, O., Kawai, T., Sanjo, H., Ogawa, T., Takeda, Y., Takeda, K. & Akira, S., J Immunol.162, 3749-52. (1999)に記載のものを使用した。リポ多糖(lipopolysaccharide:LPS)は、サルモネラ・ミネソタ Re595(Salmonella minnesota Re595)由来のLPSを、フェノール−クロロホルム−石油エーテル抽出法により調製した。精製フラジェリンはA. Aderem氏(Institute for System Biology)から寄贈された。サルモネラ・エンテリカ血清型ティフィムリウム SR−11 3181及び3181 FliA::Tn10は、北里生命科学研究所から提供された(Kutsukake, K., Ohya, Y., Yamaguchi, S. & Iino, T. Operon structure of flagellar genes in Salmonella typhimurium. Mol Gen Genet 214, 11-5 (1988),Gulig, P.A. & Curtiss, R., Infect Immun 55, 2891-901 (1987))。健康な人間のボランティアからエンテロバクター・クロアカを単離し、国立大学法人大阪大学微生物病研究所で同定した。
[Mouse, reagents, antibodies and bacteria]
C57BL / 6 mice were purchased from Nippon Clare (Osaka). TLR4 − / − mice were obtained from Hoshino, K., Takeuchi, O., Kawai, T., Sanjo, H., Ogawa, T., Takeda, Y., Takeda, K. & Akira, S., J Immunol. 162, 3749-52. (1999) was used. As lipopolysaccharide (LPS), LPS derived from Salmonella minnesota Re595 (Salmonella minnesota Re595) was prepared by a phenol-chloroform-petroleum ether extraction method. Purified flagellin was donated by A. Aderem (Institute for System Biology). Salmonella enterica serotype Typhimurium SR-11 3181 and 3181 FliA :: Tn10 were provided by Kitasato Institute of Life Science (Kutsukake, K., Ohya, Y., Yamaguchi, S. & Iino, T. Operon Structure of flagellar genes in Salmonella typhimurium. Mol Gen Genet 214, 11-5 (1988), Gulig, PA & Curtiss, R., Infect Immun 55, 2891-901 (1987)). Enterobacter cloaca was isolated from healthy human volunteers and identified by the National Institute for Microbial Diseases, Osaka University.
[細胞]
インビトロで骨髄由来の樹状細胞(bone marrow dendric cell:BMDC)を調製するため、大腿骨及び脛骨より骨髄細胞を調製した。次に前記細胞を、10%のウシ胎仔血清(fetal calf serum:FCS:Gibco社製)、100μMの2−メルカプトエタノール(2-mercaptoethanol:2−ME:ナカライ社製)及び10ng/mlのマウス顆粒球マクロファージコロニー刺激因子(granulocyte-macrophage colony-stimulating factor:GM−CSF:Pepro Tech社製)を加えたRPMI1640培地(ナカライ社製)で培養した。培地は2日ごとに交換した。6〜8日後、細胞を回収し、GM−CSF誘導性BMDC(GM−CSF−DC)として使用した。
[cell]
In order to prepare bone marrow dendric cells (BMDC) derived from bone marrow in vitro, bone marrow cells were prepared from the femur and tibia. Next, the cells were treated with 10% fetal calf serum (FCS: manufactured by Gibco), 100 μM 2-mercaptoethanol (2-mercaptoethanol: 2-ME: manufactured by Nacalai), and 10 ng / ml mouse granules. The cells were cultured in RPMI 1640 medium (Nacalai) supplemented with granulocyte-macrophage colony-stimulating factor (GM-CSF: manufactured by Pepro Tech). The medium was changed every 2 days. After 6-8 days, cells were harvested and used as GM-CSF-induced BMDC (GM-CSF-DC).
マクロファージ及びDCを有する脾臓細胞を調製するため、脾臓を小さな断片に切り、400U/mlのコラゲナーゼ(和光社製)及び15μg/mlのDNA分解酵素(シグマ社製)を含むRPMI1640培地を用い、37℃で20分間インキュベートした。最後の5分間は5mMのEDTAを加えた。RBC溶解後、単細胞懸濁液を調製し、抗CD11b及び抗CD11cマイクロビーズ(Miltenyi社製)をそれぞれ用いてマクロファージ及びDCのポジティブ選択を実施した。 In order to prepare spleen cells having macrophages and DC, the spleen was cut into small fragments, and RPMI1640 medium containing 400 U / ml collagenase (Wako) and 15 μg / ml DNA-degrading enzyme (Sigma) was used. Incubate for 20 minutes at ° C. 5 mM EDTA was added for the last 5 minutes. After RBC lysis, a single cell suspension was prepared, and positive selection of macrophages and DCs was performed using anti-CD11b and anti-CD11c microbeads (Miltenyi).
チオグリコレート誘発性腹膜マクロファージを回収するため、2mLの4%チオグリコレート(シグマ社製)をマウスの腹腔内に注射した。3日後、腹腔浸出細胞(Peritoneal exudate cells:PEC)を回収した。 To collect thioglycolate-induced peritoneal macrophages, 2 mL of 4% thioglycolate (Sigma) was injected intraperitoneally into mice. Three days later, peritoneal exudate cells (PEC) were collected.
腸管リンパ球及び上皮細胞を単離するため、細かい切片に切断したマウスの小腸を、1mMのEDTA、L−グルタミン、ペニシリン、ストレプトマイシン及びゲンタマイシンと10%のFCSとを含む予熱したRPMI1640中で、37℃で10分間攪拌し、その後15秒間勢いよく振盪した。この過程を2度行い、生成された上清を小型綿−グラスウールカラムに通して細胞片を除去し、パーコール密度勾配法(Pharmacia Fine Chemicals, Pharmacia社製)にかけて分離した。非連続的な密度勾配(25、40及び75%)を使用した。40%と75%との間の分画層の細胞を小腸上皮リンパ球(intestinal epithelial cell:IEL)として回収し、40%と25%との間の界面層の細胞を小腸上皮細胞(intestinal epithelial cell:IEC)としてそれぞれ回収した。小腸の腸管粘膜固有層(lamina propria; LP)及びパイエル板(Peyer’s patches; PP)由来のCD11c+細胞製剤を調製するため、小腸切片及びPPを、10%のFCS、20mMのHEPES(ナカライ社製)、100U/mlのペニシリン(SIGMA社製)、100μg/mlのストレプトマイシン(SIGMA社製)、1mMのピルビン酸ナトリウム(ナカライ社製)、10mMのEDTA(ナカライ社製)及び10μg/mlのポリミキシンB(Calbiochem社製)を含むPBSを用い、37℃で30分間処理して上皮細胞を除去し、PBSで徹底的に洗浄した。小腸の切片及びPPを、400M(1U/ml)のコラゲナーゼD(Roche社製)、及び10μg/mlのDNA分解酵素I(Roche社製)を含むRPMI1640/10%FCS中で、37℃で45〜90分間連続的に攪拌して消化した。EDTAを加え(最終は10mM)、細胞懸濁液をさらに5分間37℃でインキュベートした。15.5%のAccudenz溶液(Accurate Chemical & Scientific社製)中で細胞を遠心分離し、DCを濃縮した。抗CD11cマイクロビーズ(Miltenyi社製)を用い、得られた細胞のポジティブ選択を行った。 In order to isolate intestinal lymphocytes and epithelial cells, the small intestine of mice cut into fine sections was prepared in preheated RPMI 1640 containing 1 mM EDTA, L-glutamine, penicillin, streptomycin and gentamicin and 10% FCS. The mixture was stirred at 0 ° C. for 10 minutes and then shaken vigorously for 15 seconds. This process was performed twice, and the resulting supernatant was passed through a small cotton-glass wool column to remove cell debris and separated by the Percoll density gradient method (Pharmacia Fine Chemicals, Pharmacia). A discontinuous density gradient (25, 40 and 75%) was used. Cells between 40% and 75% of the fractional layer were collected as small intestinal epithelial lymphocytes (IEL), and between 40% and 25% of the interface layer cells were collected as small intestinal epithelial cells (intestinal epithelial cells). cell: IEC). In order to prepare a CD11c + cell preparation derived from the lamina propria (LP) and Peyer's patches (PP) of the small intestine, small intestine sections and PP were prepared from 10% FCS, 20 mM HEPES (manufactured by Nacalai). ), 100 U / ml penicillin (SIGMA), 100 μg / ml streptomycin (SIGMA), 1 mM sodium pyruvate (Nacalai), 10 mM EDTA (Nacalai) and 10 μg / ml polymyxin B Using PBS containing (Calbiochem), the cells were treated at 37 ° C. for 30 minutes to remove epithelial cells, and washed thoroughly with PBS. Small intestine sections and PP were incubated at 37 ° C. in RPMI 1640/10% FCS containing 400 M (1 U / ml) collagenase D (Roche) and 10 μg / ml RNase I (Roche). Digested for ˜90 minutes with continuous stirring. EDTA was added (final 10 mM) and the cell suspension was incubated for an additional 5 minutes at 37 ° C. Cells were centrifuged in 15.5% Accudenz solution (Accurate Chemical & Scientific) to concentrate DC. The resulting cells were positively selected using anti-CD11c microbeads (Miltenyi).
[炎症性サイトカイン濃度の測定]
GM−DC、PEC、CD11b+脾臓細胞、CD11c+脾臓細胞及びCD11c+腸管粘膜固有層細胞(lamina propria cell :LPC)を96ウェルのプレート(5×104細胞/ウェル)において、LPS(100ng/ml)又はフラジェリン(1μg/ml)で培養した。培養上清中のTNF−α、IL−6、IL−12p40及びIL−10の濃度を、バイオプレックスシステム(Bio-Rad社)により、製造者の使用説明書に従って測定した。
[Measurement of inflammatory cytokine concentration]
GM-DC, PEC, CD11b + spleen cells, CD11c + spleen cells and CD11c + lamina propria cells (LPC) were transferred to LPS (100 ng / well) in a 96-well plate (5 × 10 4 cells / well). ml) or flagellin (1 μg / ml). The concentrations of TNF-α, IL-6, IL-12p40 and IL-10 in the culture supernatant were measured with a Bioplex system (Bio-Rad) according to the manufacturer's instructions.
[RT−PCR及びq−PCR]
組織、臓器及び初代細胞由来のRNAを定量し、スーパースクリプト2(Invitrogen社製)を用い、製造元の取扱説明書に従い、ランダムな六量体をプライマーにより1μgのRNAを逆転写した。PCRは、TLR4用[センス:GCCTCCCTGGCTCCTGGCTAGGAC(配列番号1)、アンチセンス:GGCCAATTTTGTCTCCACAGCCACC(配列番号2)]、TLR5用[センス: GGTGTGATCTTCATGGCCAGCCC(配列番号3)、アンチセンス:CGTCGCTTAAGGAATTCAGTTCCCGG(配列番号4)]、及びβ−アクチン用[センス:GACATGGAGAAGATCTGGCACCACA(配列番号5)、アンチセンス:ATCTCCTGCTCGAAGTCTAGAGCAA(配列番号6)]並びにTaqポリメラーゼ用(宝酒造株式会社製)プライマー対を用いて実施した。
[RT-PCR and q-PCR]
RNA derived from tissues, organs, and primary cells was quantified, and 1 μg of RNA was reverse transcribed with primers of random hexamers according to the manufacturer's instructions using Superscript 2 (Invitrogen). PCR is for TLR4 [sense: GCCTCCCTGGCTCCTGGCTAGGAC (SEQ ID NO: 1), antisense: GGCCAATTTTGTCTCCACAGCCACC (SEQ ID NO: 2)], for TLR5 [sense: GGTGTGATCTTCATGGCCAGCCC (SEQ ID NO: 3), antisense: CGTCGCTTAAGGAATTCAGTTCCCGG (SEQ ID NO: 4) It was carried out using a primer pair for [beta] -actin [Sense: GACATGGAGAAGATCTGGCACCACA (SEQ ID NO: 5), Antisense: ATCTCCTGCTCGAAGTCTAGAGCAA (SEQ ID NO: 6)] and Taq polymerase (Takara Shuzo Co., Ltd.).
PCRの条件は、97℃、57℃及び72℃で25サイクル30秒間とし、生成物をアガロースゲル上で解析した。定量的リアルタイムPCR(quantitative real-time PCR:q−PCR)解析は、7700配列検出器(Applied Biosystem社製)を用いて実施した。q−PCRは、先に記載のように増幅されたcDNA、2×PCRマスターミックス(Applied Biosystem社製)及び以下のプライマーを含む最終体積25μl中で実施された:内部対照として18srRNA(Applied Biosystem社製)、TLR4及びTLR5(Assay on Demand社製)。増幅条件は、95℃(10分)、95℃で35サイクル(15秒)、60℃(60秒)、50℃(120秒)とした。 PCR conditions were 97 ° C., 57 ° C. and 72 ° C. for 25 cycles for 30 seconds, and the products were analyzed on an agarose gel. Quantitative real-time PCR (q-PCR) analysis was performed using a 7700 sequence detector (Applied Biosystem). q-PCR was performed in a final volume of 25 μl containing cDNA amplified as described above, 2 × PCR master mix (Applied Biosystem) and the following primers: 18s rRNA (Applied Biosystem) as an internal control Manufactured), TLR4 and TLR5 (manufactured by Assay on Demand). The amplification conditions were 95 ° C. (10 minutes), 35 cycles at 95 ° C. (15 seconds), 60 ° C. (60 seconds), and 50 ° C. (120 seconds).
[マイクロアレイ解析]
TLR5+/+及びTLR5−/−マウスから採取したIEC及びLPCを、フラジェリン(1μg/ml)存在下、あるいは非存在下で4時間処理した。TotalRNAをRNイージーキット(Qiagen社製)で抽出し、その後、オリゴテックスmRNAキット(Pharmacia社製)でmRNAを精製した。オベーションビオチンシステム(Nugen社)を用い、製造元の取扱説明書に従って、100ngの精製mRNAからビオチン標識・断片化cDNAを合成した。かかるcDNA産物を、アフィメトリックスマウスゲノム4302.0マイクロアレイチップ(Affymetrix社)に、製造元の取扱説明書に従ってハイブリダイズした。ハイブリダイズしたチップを染色、洗浄し、ジーンアレイスキャナー(Affymetrix社製)でスキャンした。マイクロアレイスイートソフトウェア(バージョン5.0、Affymetrix社製)及びジーンスプリングソフトウェア(Silicon Genetics社製)を用いてデータ解析を実施した。
[Microarray analysis]
IEC and LPC collected from TLR5 + / + and TLR5 − / − mice were treated for 4 hours in the presence or absence of flagellin (1 μg / ml). Total RNA was extracted with RN Easy Kit (Qiagen), and then mRNA was purified with Oligotex mRNA Kit (Pharmacia). Biotin-labeled and fragmented cDNA was synthesized from 100 ng of purified mRNA using an ovation biotin system (Nugen) according to the manufacturer's instructions. The cDNA product was hybridized to Affymetrix mouse genome 4302.0 microarray chip (Affymetrix) according to the manufacturer's instructions. The hybridized chip was stained, washed, and scanned with a gene array scanner (Affymetrix). Data analysis was performed using microarray suite software (version 5.0, Affymetrix) and Genespring software (Silicon Genetics).
[小腸の二重免疫蛍光染色]
小腸におけるTLR5の局在性を確認する際には、ビオチン化抗CD11c及び抗TLR5(Abgent社製)モノクローナル抗体を、凍結組織から切断された切片に4℃で一晩反応させた。試料を洗浄し、次にストレプトアビジン−アレキサ594(Molecular Probes社製)及びアレキサ−448ニワトリ抗ウサギIgG(Molecular Probes社製)を用い、室温で2時間インキュベートした。ラジアンス2100/バイオラド共焦点レーザー顕微鏡(Bio-Rad laboratories社製)を用い、免疫組織化学的染色法で解析した。
[Double immunofluorescence staining of the small intestine]
When confirming the localization of TLR5 in the small intestine, biotinylated anti-CD11c and anti-TLR5 (Abgent) monoclonal antibody were reacted overnight at 4 ° C. on sections cut from frozen tissue. The sample was washed and then incubated with streptavidin-alexa 594 (Molecular Probes) and Alexa-448 chicken anti-rabbit IgG (Molecular Probes) for 2 hours at room temperature. Using a radiance 2100 / Bio-Rad confocal laser microscope (manufactured by Bio-Rad laboratories), analysis was performed by immunohistochemical staining.
[マウスの細菌感染]
サルモネラ・ティフィムリウムを、ルリア−ベルターニ(LB)培地で、37℃で振盪せずに増殖させた。細菌濃度は、600nmの吸光度(OD600)を用いて測定した。細菌を8週齢のマウスに経口注入又は腹腔内に注射した。臓器における細菌負荷を確認するために、マウスを様々な時間で屠殺した。肝臓、脾臓、LPC、パイエル板細胞(Peyer’s patches cell; PPC)及び腸間膜リンパ節(mesenteric lymph node:MLN)を0.01%のトリトン−X100で溶解した。溶解液の段階希釈液をLB寒天培地にプレートし、37℃で一晩インキュベートした後、コロニー数を数えた。
[Bacterial infection of mice]
Salmonella typhimurium was grown in Luria-Bertani (LB) medium at 37 ° C. without shaking. The bacterial concentration was measured using absorbance at 600 nm (OD600). Bacteria were injected orally or intraperitoneally into 8 week old mice. Mice were sacrificed at various times to confirm bacterial load in the organ. Liver, spleen, LPC, Peyer's patches cell (PPC) and mesenteric lymph node (MLN) were dissolved in 0.01% Triton-X100. A serial dilution of the lysate was plated on LB agar and incubated overnight at 37 ° C., after which the number of colonies was counted.
[統計解析]
細菌感染後の対照マウスと変異型マウスとの間の生存率の差を調べるため、カプラン・マイヤー プロット及びログ・ランク テストを実施した。
[Statistical analysis]
To examine the difference in survival between control and mutant mice after bacterial infection, Kaplan-Meier plot and log rank tests were performed.
[TLR5ノックアウトマウスの作製]
TLR5の生理学的役割を解明するため、標的遺伝子組み換えによりTLR5−/−マウスを作製した。TLR5ゲノムDNAを129/Svマウスゲノムライブラリーから単離し、制限酵素マッピング及び配列解析により特徴付けを行った。マウスtlr5遺伝子は、一個のエクソンからなる。我々は、5’末端に単純ヘルペスウイルス−チミジンキナーゼ(HSV−tk)を有するpMC−neo(Stratagene社製)をベクターとして用い、ネオマイシン耐性遺伝子カセットをTlr5遺伝子のエクソンに挿入できるターゲティングベクターを構築した(図1a)。前記ターゲティングベクターをSalIで線状化し、エレクトロポレーション法によってE14.1ES細胞に導入した。G418及びガンシクロビアに耐性をもつクローンの相同組換えをPCRによりスクリーニングし、図1aに示されるプローブ(配列番号7)を用いてサザンブロット解析により確認した。
[Preparation of TLR5 knockout mouse]
To elucidate the physiological role of TLR5, TLR5 − / − mice were produced by targeted gene recombination. TLR5 genomic DNA was isolated from a 129 / Sv mouse genomic library and characterized by restriction enzyme mapping and sequence analysis. The mouse tlr5 gene consists of one exon. We used pMC-neo (Stratagene) having herpes simplex virus-thymidine kinase (HSV-tk) at the 5 ′ end as a vector, and constructed a targeting vector that can insert a neomycin resistance gene cassette into an exon of the Tlr5 gene. (FIG. 1a). The targeting vector was linearized with SalI and introduced into E14.1 ES cells by electroporation. Homologous recombination of clones resistant to G418 and gancyclovir was screened by PCR and confirmed by Southern blot analysis using the probe (SEQ ID NO: 7) shown in FIG. 1a.
2つの正確に標的化されたESクローンをC57BL/6の胚盤胞にマイクロインジェクションし、キメラマウスを作製した。キメラマウスを雌のC57BL/6マウスと交配し、サザンブロット解析により変異型対立遺伝子の伝達を観察した(図1b)。 Two correctly targeted ES clones were microinjected into C57BL / 6 blastocysts to generate chimeric mice. Chimeric mice were mated with female C57BL / 6 mice and transmission of mutant alleles was observed by Southern blot analysis (FIG. 1b).
次に、雄のキメラマウスを雌のC57BL/6と交配し、ヘテロ接合体マウスを作製した。かかるヘテロ接合体マウスをC57BL/6マウスと8回戻し交配した。かかるヘテロ接合体マウスをC57BL/6マウスと8回戻し交配した。ヘテロ接合体F8前駆体をインタークロス(intercross)し、TLR5−/−マウスを得た。TLR5−/−マウスはメンデル比の想定通りに生まれ、発達異常は何ら観察されなかった。tlr5遺伝子の崩壊を確認するため、TLR5+/+及びTLR5−/−の腸管由来のtotalRNAのノーザンブロット解析を行った。TLR5−/−マウスにおいて、TLR5の転写物は全く見られなかった(図1c)。 Next, male chimeric mice were mated with female C57BL / 6 to produce heterozygous mice. Such heterozygous mice were backcrossed 8 times with C57BL / 6 mice. Such heterozygous mice were backcrossed 8 times with C57BL / 6 mice. The heterozygote F8 precursor was intercrossed to obtain TLR5 − / − mice. TLR5 − / − mice were born as expected in the Mendelian ratio, and no developmental abnormalities were observed. In order to confirm the disruption of the tlr5 gene, Northern blot analysis of total RNA derived from TLR5 + / + and TLR5 − / − intestinal tract was performed. In TLR5 − / − mice, no TLR5 transcript was seen (FIG. 1c).
さらに、該マウスのフラジェリンに対する応答について検討するため、炎症性サイトカインの全身的な産生を調べた。TLR5+/+及びTLR5−/−マウスの腹腔内に精製フラジェリンを注射した後、注射後4時間まで、1時間ごとにインターロイキン(IL)−6及びIL−12p40の血清中濃度を測定した。TLR5+/+マウスでは、IL−6及びIL−12p40の産生が注射後2時間後以内に増加したが、TLR5−/−マウスでは4時間後でも依然として低いままであった(図1d)。これらの結果によりフラジェリンはTLR5の天然リガンドであることを確認した。 Furthermore, systemic production of inflammatory cytokines was examined in order to examine the response of the mice to flagellin. Following injection of purified flagellin into the peritoneal cavity of TLR5 + / + and TLR5 − / − mice, serum concentrations of interleukin (IL) -6 and IL-12p40 were measured every hour for up to 4 hours after injection. In TLR5 + / + mice, IL-6 and IL-12p40 production increased within 2 hours after injection, while in TLR5 − / − mice it remained still low after 4 hours (FIG. 1d). These results confirmed that flagellin is a natural ligand of TLR5.
次に、マクロファージ及び通常の樹状細胞(conventional dendric cell:cDC)における、フラジェリン介在免疫応答について解析した。CD11b+又はCD11c+脾臓細胞、腹膜マクロファージ(PEC)及び顆粒球マクロファージコロニー刺激因子(GM−CSF)誘導性骨髄由来樹状細胞(GM−DC)をマウスから単離し、次にこれらの細胞をフラジェリン又はTLR4リガンド、リポ多糖(lipopolysaccharide:LPS)で刺激し、上清のIL−6を測定した(図2a)。 Next, the flagellin-mediated immune response in macrophages and conventional dendric cells (cDC) was analyzed. CD11b + or CD11c + spleen cells, peritoneal macrophages (PEC) and granulocyte macrophage colony stimulating factor (GM-CSF) induced bone marrow derived dendritic cells (GM-DC) were isolated from mice and then these cells were flagellin. Or it stimulated with TLR4 ligand and lipopolysaccharide (lipopolysaccharide: LPS), and IL-6 of the supernatant was measured (FIG. 2a).
当該細胞はすべてLPSに応答してIL−6を産生したが、フラジェリンの刺激によるIL−6誘導は検出されなかった。同様に、q−PCRの結果が示しているように、脾臓細胞、PEC及びGM−DCはtlr5mRNAではなくtlr4を高発現していた(図2b)。また、TLR5のフラジェリン対する応答において炎症性サイトカイン産生に関与している臓器を明らかにするために、マウス由来の脾臓、肝臓、腎臓、心臓、肺、及び腸管でのTLR5の発現レベルをq−PCRで解析した(図2c)。他の臓器に比べ、腸管ではtlr5mRNAの高発現が見られた。 All of the cells produced IL-6 in response to LPS, but no IL-6 induction by flagellin stimulation was detected. Similarly, as the results of q-PCR showed, spleen cells, PEC and GM-DC expressed not tlr5 mRNA but tlr4 (FIG. 2b). In addition, in order to clarify the organs involved in inflammatory cytokine production in response to flagellin of TLR5, the expression level of TLR5 in the spleen, liver, kidney, heart, lung and intestinal tract from mice was q-PCR. (FIG. 2c). Compared with other organs, high expression of tlr5 mRNA was observed in the intestine.
まず、IECにおけるTLR5を介した炎症性応答について調べた。TLR5+/+及びTLR5−/−マウスからIECを単離し、それらを培地のみ、あるいはフラジェリン(1μg/ml)で刺激し、cDNAマイクロアレイを用いてTLR5誘導性遺伝子の特性を調べた(図3)。その結果、デフェンシンβ3(Defb3)、CD86(CD86)、キラー細胞レクチン様受容体サブファミリーA構成員6(klra6)、補体成分8α(C8a)、ケモカイン(C−Cモチーフ)リガンド27(Ccl27)等の、免疫応答に関与するいくつかの遺伝子は、TLR5+/+IECではフラジェリンの刺激作用により誘導されたが、TLR5−/−IECでは、これらの遺伝子の発現は低下した。しかし、TLR5+/+IECにおいてでさえ、フラジェリンへの応答としての、大部分のケモカインの誘導がみられなかった。さらに、IECはいずれの炎症性サイトカインも誘導しなかった。今回データは示していないが、タンパク質レベルの実験でも、IECはフラジェリンの刺激によりいずれの炎症性サイトカインも誘導しなかったことを確認した。 First, the inflammatory response via TLR5 in IEC was examined. IECs were isolated from TLR5 + / + and TLR5 − / − mice, they were stimulated with medium alone or with flagellin (1 μg / ml), and the characteristics of TLR5-inducible genes were examined using cDNA microarray (FIG. 3). . As a result, defensin β3 (Defb3), CD86 (CD86), killer cell lectin-like receptor subfamily A member 6 (klra6), complement component 8α (C8a), chemokine (CC motif) ligand 27 (Ccl27) Some genes involved in the immune response, such as, were induced by the stimulation of flagellin in TLR5 + / + IEC, but the expression of these genes was reduced in TLR5 − / − IEC. However, even in TLR5 + / + IEC, most chemokines were not induced as a response to flagellin. Furthermore, IEC did not induce any inflammatory cytokines. Although data are not shown this time, protein-level experiments confirmed that IEC did not induce any inflammatory cytokines upon flagellin stimulation.
IECにおけるTLR5の発現を調べた(図4a)。IECにおけるtlr5mRNAのレベルは、小腸全体に見られたレベルと比較すると、極めて低かった。そこで、TLR5は小腸の別のサブコンパートメントに特異的に発現するはずであるとの仮説を立て、更にマウスの小腸からパイエル板細胞(PPC)、腸管上皮リンパ球(IEL)及び固有層細胞(LPC)を単離し、TLR5の発現を調べた(図4a)。TLR5は、LPCでは高度に発現したが、一方IEL及びPPCでの発現は、小腸全体で測定されたレベルに比較すると、相対的に低かった。 The expression of TLR5 in IEC was examined (Fig. 4a). The level of tlr5 mRNA in IEC was very low compared to the level found throughout the small intestine. Thus, we hypothesized that TLR5 should be specifically expressed in another subcompartment of the small intestine, and further from the mouse small intestine to Peyer's patch cells (PPC), intestinal epithelial lymphocytes (IEL) and lamina propria cells (LPC). ) Were isolated and examined for TLR5 expression (FIG. 4a). TLR5 was highly expressed in LPC, while expression in IEL and PPC was relatively low compared to levels measured throughout the small intestine.
最近の報告では、マウスの小腸のLPにおいて、DCは主要な抗原提示細胞(antigen presenting cells:APC)であることが明らかになっている(Pavli, P., Woodhams, C.E.,et. al., Immunology 70, 40-7 (1990) )ことから、LPC及びPPCからDC11c+を分離し、tlr5mRNAの発現を調べたところ、CD11c−LPCではなく、CD11c+LPCにおいてTLR5の非常に高度な発現が検出された。CD11c+LPCとは対照的に、CD11c+PPCでは、小腸全体で見られるよりも、TLR5の発現が低かった。さらに、免疫組織化学法により、小腸におけるTLR5の局在について調べた。TLR5は、腸管のCD11c+LPCでは、高発現していた(図4b及びc)。q−PCRの結果と一致して、PPではTLR5の発現は検出されなかった(図4d)。腸管においてCD11c+LPCはTLR5を特異的に発現していた。 Recent reports reveal that DCs are the major antigen presenting cells (APCs) in LPs in the small intestine of mice (Pavli, P., Woodhams, CE, et. Al., Immunology 70, from 40-7 (1990)) that separates the DC11c + from LPC and PPC, were examined the expression of tlr5mRNA, CD11c - the LPC without very high expression of TLR5 in CD11c + LPC detection It was done. In contrast to CD11c + LPC, CD11c + PPC had lower expression of TLR5 than was seen in the entire small intestine. Furthermore, the localization of TLR5 in the small intestine was examined by immunohistochemistry. TLR5 was highly expressed in intestinal CD11c + LPC (FIGS. 4b and c). Consistent with the q-PCR results, no TLR5 expression was detected in PP (FIG. 4d). CD11c + LPC specifically expressed TLR5 in the intestine.
フラジェリンのCD11c+LPCに対する影響を評価するために、TLR5+/+及びTLR5−/−マウスの小腸からCD11c+LPCを単離し、LPS(100ng/ml)あるいはフラジェリン(1μg/ml)を加えて刺激し、上清における炎症性サイトカインの濃度を測定した。ネガティブコントロールとして培地のみを使用した(図5上)。TLR5+/+のCD11c+LPCは、フラジェリンに応答してIL−6及びIL−12p40を産生したが、TLR5−/−のCD11c+LPCでは、これらのサイトカインの誘導は起こらなかった。また、どちらのCD11c+LPCも、フラジェリンへの応答におけるTNF−αの過剰誘導を示さなかった。興味深いことに、CD11c+LPCは、LPSへの応答としていずれのサイトカインも誘導しなかった。 To evaluate the effect of flagellin on CD11c + LPC, CD11c + LPC was isolated from the small intestine of TLR5 + / + and TLR5 − / − mice and stimulated with LPS (100 ng / ml) or flagellin (1 μg / ml) The concentration of inflammatory cytokines in the supernatant was measured. Only the medium was used as a negative control (upper figure 5). TLR5 + / + CD11c + LPC produced IL-6 and IL-12p40 in response to flagellin, whereas TLR5 − / − CD11c + LPC did not induce these cytokines. Neither CD11c + LPC showed any over-induction of TNF-α in response to flagellin. Interestingly, CD11c + LPC did not induce any cytokines in response to LPS.
粘膜組織においてPPのAPCは詳しく調べられてきており、PPが有する独特のDCサブセットは、IL−10を産生して調節性T細胞や経口免疫寛容の発生に重要な役割を果たすことや、該DCはLPS等の炎症性刺激に応答してIL−10を誘導することが明らかにされている(Niedergang, F. et.al., Trends Microbiol 12, 79-88 (2004),Ruedl, C., et.al., Eur J Immunol 26, 1801-6 (1996), Wakkach, A., et.al., Immunity 18, 605-17 (2003))。そこで、TLR5+/+及びTLR5−/−マウスからCD11c+PPCを単離し、フラジェリン又はLPSで刺激し、上清における炎症性サイトカインの濃度を測定した(図5下)。TLR5+/+及びTLR5−/−マウス由来のCD11c+PPCはともに、フラジェリンへの応答としていずれのサイトカインも誘導せず、実施例4で示されたTLR5の発現が低い(図4a)という結果と一致していた。また、CD11c+PPCのどちらもが、LPSに応答してIL−6及びIL−10を産生した。一方、前記のように、TLR5+/+及びTLR5−/−マウス由来のどちらのCD11c+LPCも、フラジェリンへの応答としてIL−10を産生しないという結果は、これらの細胞におけるTLR5のシグナリングが、免疫寛容ではなく炎症性応答を誘導する傾向があることを示唆している(図5)。 The APC of PP has been examined in detail in mucosal tissues, and a unique DC subset possessed by PP plays an important role in the production of regulatory T cells and oral tolerance by producing IL-10, DCs have been shown to induce IL-10 in response to inflammatory stimuli such as LPS (Niedergang, F. et.al., Trends Microbiol 12, 79-88 (2004), Ruedl, C. et al. , et.al., Eur J Immunol 26, 1801-6 (1996), Wakkach, A., et.al., Immunity 18, 605-17 (2003)). Therefore, CD11c + PPC was isolated from TLR5 + / + and TLR5 − / − mice, stimulated with flagellin or LPS, and the concentration of inflammatory cytokines in the supernatant was measured (bottom of FIG. 5). Both CD11c + PPC derived from TLR5 + / + and TLR5 − / − mice did not induce any cytokines in response to flagellin, indicating that the expression of TLR5 shown in Example 4 was low (FIG. 4a). It was consistent. Also, both CD11c + PPC produced IL-6 and IL-10 in response to LPS. On the other hand, as described above, neither CD11c + LPC from TLR5 + / + and TLR5 − / − mice produces IL-10 in response to flagellin, indicating that TLR5 signaling in these cells is This suggests a tendency to induce an inflammatory response rather than immune tolerance (FIG. 5).
小腸におけるTLR5を介した自然免疫応答を総合的に調べるために、TLR5+/+及びTLR5−/−のLPCをフラジェリン(1μg/ml)で4時間刺激後、RNA試料を調製し、cDNAマイクロアレイ解析を実施した(図6)。フラジェリンで刺激した4時間後にTLR5+/+のLPCにおいて、際立ってアップレギュレートされた転写物がいくつか同定されたが、TLR5−/−の細胞では、これらの遺伝子の発現は誘導されていなかった。該遺伝子としては、サイトカイン(Il−6、Il−If5、Il−If9、Il−1b、Ebi3及びIltifb)、サイトカイン受容体(Tnfrsf5、Il1r1及びIl2ra)、いくつかのケモカイン(CKLF及びCCL4)、シグナリング分子(Traf6及びgp130)、プロスタノイド(Plala及びPla2g2d)、プロスタノイド合成酵素(Cox2)及び分泌抗菌性ペプチド(Hamp,Lcn及びGzmb)等の前炎症性遺伝子が挙げられる(図6上段)。さらに、細胞接着、細胞骨格組織、細胞内移行、小胞融合、及び転写に関係する遺伝子は、フラジェリンの刺激によりアップレギュレートされていた(図6中段)。他方、TLR5+/+及びTLR5−/−のどちらのLPCにおいても、フラジェリンに対する応答としてインターフェロン(IFN)及びIFN誘導性遺伝子は誘導されなかった(図6下段)。 In order to comprehensively examine the innate immune response mediated by TLR5 in the small intestine, TLR5 + / + and TLR5 − / − LPCs were stimulated with flagellin (1 μg / ml) for 4 hours, RNA samples were prepared, and cDNA microarray analysis (Fig. 6). Several markedly up-regulated transcripts were identified in TLR5 + / + LPCs 4 hours after flagellin stimulation, but expression of these genes was not induced in TLR5 − / − cells It was. The genes include cytokines (Il-6, Il-If5, Il-If9, Il-1b, Ebi3 and Iltifb), cytokine receptors (Tnfrsf5, Il1r1 and Il2ra), several chemokines (CKLF and CCL4), signaling Examples include proinflammatory genes such as molecules (Traf6 and gp130), prostanoids (Plaa and Pla2g2d), prostanoid synthase (Cox2) and secreted antibacterial peptides (Hamp, Lcn and Gzmb) (upper part of FIG. 6). Furthermore, genes related to cell adhesion, cytoskeletal tissue, intracellular translocation, vesicle fusion, and transcription were up-regulated by stimulation with flagellin (middle panel in FIG. 6). On the other hand, in both TLR5 + / + and TLR5 − / − LPCs, interferon (IFN) and IFN-inducible genes were not induced in response to flagellin (FIG. 6, lower panel).
実施例6に示すように、CD11c+LPCはフラジェリンに対する応答としてIL−6及びIL−12p40を産生したが、LPSに対しては産生しなかった。また、データは示していないが、TLR5+/+及びTLR5−/−のどちらのCD11c+LPCも、TLR2リガンドで刺激すると、同程度のIL−6を産生した。これはLPSのシグナリングが、CD11c+LPCでは特異的に抑制されることを示唆している。そこで、CD11c+脾臓細胞(spleen cells:SPC)及びCD11c+LPCについて、TLR4及びTLR5の発現レベルを調べた(図7a)。CD11c+SPCではTLR4の発現は高かったが、一方でTLR5の発現は低かった。CD11c+SPCとは対照的に、CD11c+LPCでは、TLR4の発現は、TLR5の発現と比較すると非常に低かった。 As shown in Example 6, CD11c + LPC produced IL-6 and IL-12p40 in response to flagellin but not LPS. Also, although not shown in the data, both TLR5 + / + and TLR5 − / − CD11c + LPCs produced similar levels of IL-6 when stimulated with a TLR2 ligand. This suggests that LPS signaling is specifically suppressed in CD11c + LPC. Therefore, the expression levels of TLR4 and TLR5 were examined for CD11c + spleen cells (SPC) and CD11c + LPC (FIG. 7a). CD11c + SPC had high TLR4 expression, while TLR5 expression was low. In contrast to CD11c + SPC, TLR4 expression was very low in CD11c + LPC compared to TLR5 expression.
CD11c+LPC及びCD11c+SPCとではTLR4及びTLR5の発現特性が異なることから、これらの細胞における共生細菌及び病原性細菌に対する応答を調べた。野生型、TLR4−/−及びTLR5−/−マウスからCD11c+LPC及びCD11c+SPCを単離し、熱殺菌された共生細菌エンテロバクター・クロアカ(10m.o.i.)、熱殺菌された病原性グラム陰性細菌サルモネラ・ティフィムリウム(10m.o.i.)、熱殺菌サルモネラ・ティフィムリウムΔfliA(10m.o.i.)、LPS(0.1μg/ml)又はフラジェリン(1μg/ml)のいずれかを加えた培地で培養し、IL−6の産生を測定した(図7b)。野生型CD11c+SPCは、エンテロバクター・クロアカ及びサルモネラ・ティフィムリウムの両方に応答して大量のIL−6を産生した。また、TLR5−/−のCD11c+SPCも、野生型CD11c+SPCと同様の応答を示した。しかしながら、TLR4−/−のCD11c+SPCにおけるIL−6の産生は、野生型及びTLR5−/−におけるCD11c+SPCよりもはるかに低く、CD11c+SPCが主にTLR4を通してグラム陰性細菌に対する自然免疫応答を誘導していることが示唆された。 Since the expression characteristics of TLR4 and TLR5 are different between CD11c + LPC and CD11c + SPC, responses to symbiotic bacteria and pathogenic bacteria in these cells were examined. CD11c + LPC and CD11c + SPC were isolated from wild type, TLR4 − / − and TLR5 − / − mice, heat-killed symbiotic bacteria Enterobacter cloaca (10 m.o.i.), heat-killed pathogenicity Gram-negative bacteria Salmonella typhimurium (10 m.o.i.), heat-killed Salmonella typhimurium ΔfliA (10 m.o.i.), LPS (0.1 μg / ml) or flagellin (1 μg / ml) The cells were cultured in a medium supplemented with either of them, and IL-6 production was measured (FIG. 7b). Wild type CD11c + SPC produced large amounts of IL-6 in response to both Enterobacter cloaca and Salmonella typhimurium. TLR5 − / − CD11c + SPC also showed the same response as wild-type CD11c + SPC. However, the production of IL-6 in CD11c + SPC of TLR4 − / − is much lower than CD11c + SPC in wild type and TLR5 − / − , and CD11c + SPC is primarily through TLR4 through the innate immune response against gram-negative bacteria. It was suggested that
また、野生型CD11c+LPCは、サルモネラ・ティフィムリウムに応答して大量のIL−6を誘導した。CD11c+SPCとは対照的に、TLR5−/−のCD11c+LPCにおける、サルモネラ・ティフィムリウムによるIL−6の誘導は大幅に低下していたが、TLR4−/−のCD11c+LPCは、野生型CD11c+LPCと同程度のIL−6を産生していた。さらに、fliA遺伝子を欠失させ無鞭毛となった変異サルモネラ・ティフィムリウムを用いて、CD11c+LPCの応答を調べた(Kutsukake, K., et.al., Mol Gen Genet 214, 11-5 (1988))。その結果、TLR5−/−のCD11c+LPCのみならず、野生型CD11c+LPCも、野生型サルモネラ・ティフィムリウムに比べてΔfliA変異体に対して低応答性であった。これは、CD11c+LPCが、サルモネラ・ティフィムリウムのフラジェリンを認識することで免疫応答を誘導することを示唆している。また、CD11c+SPCとは異なり、野生型CD11c+LPCは、エンテロバクター・クロアカにより、相対的に少量のIL−6しか産生しなかった。これらの結果を総合すると、CD11c+LPCはTLR5を通して病原性有鞭毛細菌を認識し、自然免疫応答を誘導すると言える。 Wild type CD11c + LPC also induced large amounts of IL-6 in response to Salmonella typhimurium. In contrast to CD11c + SPC, the induction of IL-6 by Salmonella typhimurium in TLR5 − / − CD11c + LPC was significantly reduced, whereas TLR4 − / − CD11c + LPC was wild. IL-6 was produced to the same extent as type CD11c + LPC. Furthermore, the response of CD11c + LPC was examined using the mutant Salmonella typhimurium which was made to have no flagella by deleting the fliA gene (Kutsukake, K., et.al., Mol Gen Genet 214, 11-5). (1988)). As a result, not only TLR5 − / − CD11c + LPC but also wild-type CD11c + LPC were less responsive to the ΔfliA mutant compared to wild-type Salmonella typhimurium. This suggests that CD11c + LPC induces an immune response by recognizing Salmonella typhimurium flagellin. Also, unlike CD11c + SPC, wild type CD11c + LPC produced only a relatively small amount of IL-6 by Enterobacter cloaca. Taking these results together, it can be said that CD11c + LPC recognizes pathogenic flagella bacteria through TLR5 and induces an innate immune response.
TLR−5が腸内の細菌感染に対して特別な役割を果たしているかどうかを検討するため、サルモネラ・ティフィムリウムをTLR5+/+及びTLR5−/−マウスに経口感染させた。予想と異なり、TLR5−/−マウスはTLR5+/+マウスと比較して、サルモネラ・ティフィムリウムに対して耐性を生じていた(図8a)。C57/BL6(図8a左)及びC57/BL6X129Sv混合背景(図8a右)のどちらのマウスにおいても、同様の結果であった。また、腹腔内注射によりマウスをサルモネラ・ティフィムリウムに感染させても、TLR5+/+及びTLR5−/−マウスの間の生存率には顕著な違いは見られなかった(図8b)。さらに経口感染から4日後、TLR5−/−マウスでは、肝臓及び脾臓から回収された細菌の数が、TLR5+/+マウスよりも顕著に少なかった(図8c)。 To investigate whether TLR-5 plays a special role against bacterial infections in the gut, Salmonella typhimurium was orally infected to TLR5 + / + and TLR5 − / − mice. Unlike expected, TLR5 − / − mice were more resistant to Salmonella typhimurium compared to TLR5 + / + mice (FIG. 8a). Similar results were obtained in both the C57 / BL6 (FIG. 8a left) and C57 / BL6X129Sv mixed background (FIG. 8a right) mice. In addition, when mice were infected with Salmonella typhimurium by intraperitoneal injection, there was no significant difference in the survival rate between TLR5 + / + and TLR5 − / − mice (FIG. 8b). Further 4 days after oral infection, TLR5 - / - in mouse, the number of bacteria recovered from the liver and spleen was significantly less than TLR5 + / + mice (Figure 8c).
経口感染から24時間後のTLR5+/+及びTLR5−/−マウスのMLN、PP及びLPCから回収した細菌数を調べたところ、PP及びLPC中のサルモネラ・ティフィムリウムの数は、TLR5+/+及びTLR5−/−マウスの間でほとんど差がなかった。しかしながら、MLNから回収された細菌数は、TLR5+/+よりもTLR5−/−マウスの方が顕著に少なかったことから(図8d)、TLR5−/−マウスでは、腸管からMLNへのサルモネラ・ティフィムリウムの移行が障害された結果、感染が全身に至るのを遅延させる可能性がある。 When the number of bacteria recovered from MLN, PP and LPC of TLR5 + / + and TLR5 − / − mice 24 hours after oral infection was examined, the number of Salmonella typhimurium in PP and LPC was found to be TLR5 + / There was little difference between + and TLR5 − / − mice. However, since the number of bacteria recovered from MLN was significantly less in TLR5 − / − mice than in TLR5 + / + (FIG. 8d), in TLR5 − / − mice, Salmonella Impaired Typhimurium migration may delay infection from reaching the entire body.
<考察>
TLR5はインビトロで、フラジェリンに対する受容体として同定されたが、そのインビボでの機能は明確になっていない。他のTLRファミリー構成員とは異なり、TLR5はマウスの脾臓細胞、腹膜マクロファージ及びCM−DCには発現せず、それが自然免疫におけるTLR5の機能に対する取り組みを困難にしている。そこで、近年確立された、生存率の高いLPCの単離方法を用い、TLR5がマウスの腸管のCD11c+LPCに特異的に発現することを見出した(図4)。
<Discussion>
TLR5 has been identified as a receptor for flagellin in vitro, but its in vivo function is unclear. Unlike other TLR family members, TLR5 is not expressed on mouse spleen cells, peritoneal macrophages and CM-DC, which makes it difficult to address the function of TLR5 in innate immunity. Therefore, it was found that TLR5 was specifically expressed in CD11c + LPC in the intestinal tract of mice using a recently established method for isolating LPC with high survival rate (FIG. 4).
DCはLPでは絨毛上皮の下部にあり、腸から抗原を吸収することが知られてから長い年月がたつ(Mayrhofer, G., et. Al., Eur J Immunol 13, 112-22 (1983))が、腸内におけるそれらの役割及び特性は知られていない。CD11c+LPCは、フラジェリンに対する応答として、炎症性サイトカイン、ケモカイン、抗菌ペプチド及び組織修復キナーゼを含む種々の介在物質の分泌を誘発した。そこで初めて、TLR5を通してCD11c+LPCで免疫応答が誘導されたことを示すものである。 DCs are located in the lower part of the chorionic epithelium in LPs, and have long been known to absorb antigens from the intestine (Mayrhofer, G., et. Al., Eur J Immunol 13, 112-22 (1983) However, their role and properties in the intestine are not known. CD11c + LPC induced the secretion of various mediators including inflammatory cytokines, chemokines, antimicrobial peptides and tissue repair kinases in response to flagellin. Thus, for the first time, it is shown that an immune response was induced with CD11c + LPC through TLR5.
本発明における分析の結果、TLR5を通じたCD11c+LPCの機能について、2つの興味深い点が明らかになった。1つは、フラジェリンで刺激した際のCD11c+LPCのサイトカイン特性である。腸は食物抗原及び多数の片利共生細菌に絶え間なくさらされている。有益な抗原に対する寛容は、粘膜DCにより制御されているようである(Mowat, A.M. Nat Rev Immunol 3, 331-41 (2003))。これらのDCは調節性T細胞の活性を刺激し、T細胞応答の強力な抑制因子となっている。近年、CD11clowCD45RBhighを発現しIL−10を産生するDCサブセットが、調節性T細胞における抑制機能を促進することが明らかになった(Wakkach, A., et al., Immunity 18, 605-17 (2003))。PPはこれらのDCサブセットを有し、炎症性刺激によりIL−10を産生し、経口寛容を発生させる(Niedergang, F. et al., Trends Microbiol 12, 79-88 (2004), Ruedl, C., et al. , Eur J Immunol 26, 1801-6 (1996))。CD11c+PPCはLPSに応答してIL−10を誘導したが、フラジェリンに刺激されたCD11c+LPCはIL−10ではなくIL−6及びIL−12を産生した(図5)。CD11c+LPCは、フラジェリンで刺激されると、免疫寛容ではなく炎症性応答を誘導する傾向がある。しかし、最近の報告において、LPのDCは経口寛容誘導に関与することが明らかになっている(Chirdo, F.G., et al., Eur J Immunol 35, 1831-40 (2005)), Worbs, T., et al., J Exp Med 203, 519-27 (2006))。CD11c+LPCは、細菌感染症において炎症性介在物質としての役割を果たしている可能性がある。より詳細な研究を行えば、CD11c+LPCによる免疫寛容と宿主防御との間の免疫機能の制御を理解するのに役立つであろう。 Analysis of the present invention revealed two interesting points regarding the function of CD11c + LPC through TLR5. One is the cytokine profile of CD11c + LPC when stimulated with flagellin. The intestines are constantly exposed to food antigens and numerous commensal bacteria. Tolerance to beneficial antigens appears to be controlled by mucosal DCs (Mowat, AM Nat Rev Immunol 3, 331-41 (2003)). These DCs stimulate the activity of regulatory T cells and are potent suppressors of T cell responses. Recently, it has been shown that DC subsets that express CD11c low CD45RB high and produce IL-10 promote inhibitory function in regulatory T cells (Wakkach, A., et al., Immunity 18, 605- 17 (2003)). PP has these DC subsets and produces IL-10 by inflammatory stimuli and develops oral tolerance (Niedergang, F. et al., Trends Microbiol 12, 79-88 (2004), Ruedl, C. , et al., Eur J Immunol 26, 1801-6 (1996)). CD11c + PPC induced IL-10 in response to LPS, whereas flagellin-stimulated CD11c + LPC produced IL-6 and IL-12 but not IL-10 (FIG. 5). CD11c + LPC tends to induce an inflammatory response rather than immune tolerance when stimulated with flagellin. However, recent reports reveal that LP DCs are involved in oral tolerance induction (Chirdo, FG, et al., Eur J Immunol 35, 1831-40 (2005)), Worbs, T. et al. , et al., J Exp Med 203, 519-27 (2006)). CD11c + LPC may play a role as an inflammatory mediator in bacterial infections. A more detailed study will help understand the regulation of immune function between immune tolerance and host defense by CD11c + LPC.
もう1つの興味深い点は、CD11c+LPCにおいてTLR4の発現が顕著に低いことである。腸内の大部分の共生細菌はグラム陰性嫌気性桿菌であり、その細胞壁中にLPSを有している。最近の報告では、CD11c+LPCは樹状突起を伸長させ、管腔から細菌を貪食することが明らかになっている(Niess, J.H., et al., Science 307, 254-8 (2005))。CD11c+LPCによる細菌貪食機構は完全に解析されているが、宿主の腸管粘膜がどのように共生細菌に対する免疫寛容を獲得し、共生細菌と病原性細菌とを区別しているのかは、まだ明らかになっていない。TLR4の低発現は、CD11c+LPCが共生細菌に対して過剰な免疫応答の誘導を避ける一因になっている可能性がある。CD11c+LPCは、TLR4ではなく、主にTLR5を通して病原性有鞭毛細菌に対する炎症性応答を誘導する。共生細菌の中には鞭毛を有するものもあるが、CD11c+LPCはエンテロバクター・クロアカに対して強い応答を示さなかった。最近の研究では、α及びεプロテオバクテリア等の共生細菌の中には、鞭毛の運動性を損なうことなくTLR5のフラジェリン認識部位を変えるものがあると報告されている(Andersen-Nissen, E., et al., Proc Natl Acad Sci U S A 102, 9247-52 (2005))。さらに、共生細菌の中には、宿主環境が安定状態であると、フラジェリン発現を抑制するものがある(Niedergang, F., et al., Trends Microbiol 12, 79-88 (2004))。病原性細菌とは異なり、共生細菌はTLR5の感知を免れる機構を有している可能性がある。 Another interesting point is that TLR4 expression is significantly lower in CD11c + LPC. Most symbiotic bacteria in the intestine are gram-negative anaerobic bacilli and have LPS in their cell walls. Recent reports have shown that CD11c + LPC extends dendrites and phagocytoses bacteria from the lumen (Niess, JH, et al., Science 307, 254-8 (2005)). Although the mechanism of bacterial phagocytosis by CD11c + LPC has been fully analyzed, it is still clear how the host intestinal mucosa gains immune tolerance against symbiotic bacteria and distinguishes symbiotic and pathogenic bacteria is not. Low expression of TLR4 may contribute to CD11c + LPC avoiding induction of excessive immune responses against commensal bacteria. CD11c + LPC induces an inflammatory response against pathogenic flagellate bacteria primarily through TLR5 but not TLR4. Although some commensal bacteria have flagella, CD11c + LPC did not show a strong response to Enterobacter cloaca. Recent studies have reported that some commensal bacteria such as α and ε proteobacteria change the flagellin recognition site of TLR5 without compromising flagellar motility (Andersen-Nissen, E., et al., Proc Natl Acad Sci USA 102, 9247-52 (2005)). In addition, some symbiotic bacteria suppress flagellin expression when the host environment is stable (Niedergang, F., et al., Trends Microbiol 12, 79-88 (2004)). Unlike pathogenic bacteria, commensal bacteria may have a mechanism that escapes the sensing of TLR5.
TLR2及びTLR4のような他のTLRファミリー構成員は、細菌成分を認識する。種々の細菌に対する宿主の防御においてTLR2及びTLR4が重要であることは、TLR2−/−マウス及びTLR4−/−マウスを用いて実証されている。特に、TLR4変異型C3H/HeJマウスは、サルモネラ・ティフィムリウムによる腹腔内感染に対して非常に感受性が高い(Akira, S., et al., Cell 124, 783-801 (2006))。しかしながら、TLR5は腸管以外では高発現しないことから、腹腔内感染症の場合には、TLR5+/+及びTLR5−/−マウスの間に生存率の顕著な差が見られないと予想された。また、サルモネラ・ティフィムリウムの経口感染に対しては、むしろ、TLR5−/−マウスの方がより感受性が高くなると思われた。というのも、CD11c+LPC上のTLR5は、有鞭毛細菌を感知して宿主の防御を誘導するからである。したがって、TLR5−/−マウスがサルモネラ・ティフィムリウムの経口感染に耐性を有することは、予測していなかった(図8a)。また、TLR5−/−マウスでは、腸管から肝臓又は脾臓へのサルモネラ・ティフィムリウムの移行が低下したため、TLR5+/+よりも長く生存した(図8b)。この予測し得なかった結果は、サルモネラ特有の病原性に密接に関係すると考えられる。 Other TLR family members such as TLR2 and TLR4 recognize bacterial components. The importance of TLR2 and TLR4 in host defense against various bacteria has been demonstrated using TLR2 − / − and TLR4 − / − mice. In particular, TLR4 mutant C3H / HeJ mice are very sensitive to intraperitoneal infection with Salmonella typhimurium (Akira, S., et al., Cell 124, 783-801 (2006)). However, since TLR5 is not highly expressed except in the intestinal tract, in the case of intraperitoneal infection, it was expected that no significant difference in survival rate was observed between TLR5 + / + and TLR5 − / − mice. In addition, TLR5 − / − mice appeared to be more susceptible to oral infection with Salmonella typhimurium. This is because TLR5 on CD11c + LPC senses flagellar bacteria and induces host defense. Thus, it was not expected that TLR5 − / − mice would be resistant to oral infection with Salmonella typhimurium (FIG. 8a). In addition, TLR5 − / − mice survived longer than TLR5 + / + because the transfer of Salmonella typhimurium from the intestinal tract to the liver or spleen was reduced (FIG. 8b). This unpredictable result is thought to be closely related to the specific pathogenicity of Salmonella.
大部分の報告では、サルモネラ・ティフィムリウムはPPのM細胞を通じて移行した後(Hopkins, S.A., et al., Cell Microbiol 2, 59-68 (2000))、上皮下DC又は小腸の管腔に突起を出している上皮内DCに取り込まれることが示されている(Rescigno, M., et al., Nat Immunol 2, 361-7 (2001)。取り込まれた後、サルモネラ・ティフィムリウムは活発に宿主の小胞輸送経路を調整し、リソソームへの輸送を回避して複製に適した体制を確立する(Patel, J.C., et al., Trends Pharmacol Sci 26, 564-70 (2005))。細菌を抱えたDCは成熟しPPのT細胞領域又は排出MLNに遊走する(Niedergang, F., et al., Trends Microbiol 12, 79-88 (2004))。また、これらの成熟DCは、血流を通じたサルモネラ・ティフィムリウムの肝臓及び脾臓への播種に関与すると考えられている(Niedergang, F., et al., Trends Microbiol 12, 79-88 (2004), Vazquez-Torres, et al., Nature 401, 804-8 (1999))。サルモネラ・ティフィムリウムのPP及びLPCへの取り込みは、TLR5+/+及びTLR5−/−マウスでは差がなかった(図8d)。さらに、インビトロでは、TLR5+/+及びTLR5−/−のCD11c+LPCの間には、取り込みの差がなかった(データ表示なし)。TLR5−/−のMLNにおける細菌数はTLR5+/+マウスよりも顕著に低く、LPからMLNへサルモネラ・ティフィムリウムの移送が低下したことを示唆している。サルモネラ・ティフィムリウムは、完全に活性化してTLR5−/−のCD11c+LPCを成熟させることができなかったので、サルモネラ・ティフィムリウムを抱えたCD11c+LPCの末梢から循環系への遊走が、TLR5−/−マウスにおいては不十分である可能性がある。CD11c+LPC上のTLR5は、当初は有鞭毛病原性細菌を感知して宿主の防御を誘導するが、通性細胞内病原体であるサルモネラ・ティフィムリウムが全身性感染症に至る際、逆にCD11c+LPCをキャリアとして利用している可能性がある。将来的に全身性サルモネラ・ティフィムリウム感染症の感染機構を明らかにするには、CD11c+LPC特異的マーカを作製するか、またはこれらの細胞を枯渇させる技術を生み出す研究を行うことが必要である。また、本発明によるCD11c+LPC上のTLR5を標的とした新規方法の開発は、全身性サルモネラ・ティフィムリウム感染症の新しい治療法の可能性を開くものであり、粘膜アジュバント免疫療法に役立つものである。 In most reports, Salmonella typhimurium migrates through PP M cells (Hopkins, SA, et al., Cell Microbiol 2, 59-68 (2000)) and then into the subepithelial DC or small intestinal lumen. It has been shown to be taken up by protruding intraepithelial DCs (Rescigno, M., et al., Nat Immunol 2, 361-7 (2001). After being taken up, Salmonella typhimurium is active. The vesicle transport pathway of the host is adjusted to avoid the transport to the lysosome and establish a system suitable for replication (Patel, JC, et al., Trends Pharmacol Sci 26, 564-70 (2005)). DC matured and migrated to the T cell region or efflux MLN of PP (Niedergang, F., et al., Trends Microbiol 12, 79-88 (2004)). It is thought to be involved in the dissemination of Salmonella typhimurium to the liver and spleen (Niedergang, F., et al., Trends Microb iol 12, 79-88 (2004), Vazquez-Torres, et al., Nature 401, 804-8 (1999)). Incorporation of Salmonella typhimurium into PP and LPC is TLR5 + / + and TLR5 −. / - mice did not differ (Fig. 8d) Moreover, in vitro, TLR5 + / + and TLR5 -. / - between the CD11c + LPC of, there was no difference in the uptake (data not shown) .TLR5 - Bacterial counts in MLN of − / − are significantly lower than in TLR5 + / + mice, suggesting reduced transport of Salmonella typhimurium from LP to MLN. Since CD11c + LPC of TLR5 − / − could not be matured, migration of CD11c + LPC carrying Salmonella typhimurium from the periphery to the circulatory system But, TLR5 - / - TLR5 on .CD11c + LPC which may be insufficient in mice initially induces defense host senses the flagellated pathogenic bacteria, facultative intracellular pathogens When Salmonella typhimurium is a systemic infection, CD11c + LPC may be used as a carrier. To elucidate the infection mechanism of systemic Salmonella typhimurium infection in the future, it is necessary to create a CD11c + LPC-specific marker or to conduct research to create a technique that depletes these cells is there. In addition, the development of a novel method targeting TLR5 on CD11c + LPC according to the present invention opens up the possibility of a new treatment for systemic Salmonella typhimurium infection and is useful for mucosal adjuvant immunotherapy It is.
Claims (4)
Priority Applications (1)
Application Number | Priority Date | Filing Date | Title |
---|---|---|---|
JP2006146012A JP5164034B2 (en) | 2006-05-25 | 2006-05-25 | Screening method for mucosal vaccine adjuvant |
Applications Claiming Priority (1)
Application Number | Priority Date | Filing Date | Title |
---|---|---|---|
JP2006146012A JP5164034B2 (en) | 2006-05-25 | 2006-05-25 | Screening method for mucosal vaccine adjuvant |
Publications (2)
Publication Number | Publication Date |
---|---|
JP2007312682A JP2007312682A (en) | 2007-12-06 |
JP5164034B2 true JP5164034B2 (en) | 2013-03-13 |
Family
ID=38847125
Family Applications (1)
Application Number | Title | Priority Date | Filing Date |
---|---|---|---|
JP2006146012A Expired - Fee Related JP5164034B2 (en) | 2006-05-25 | 2006-05-25 | Screening method for mucosal vaccine adjuvant |
Country Status (1)
Country | Link |
---|---|
JP (1) | JP5164034B2 (en) |
Families Citing this family (1)
Publication number | Priority date | Publication date | Assignee | Title |
---|---|---|---|---|
CN113827740A (en) * | 2021-09-17 | 2021-12-24 | 青岛农业大学 | Screening method of water-soluble compound vaccine adjuvant |
-
2006
- 2006-05-25 JP JP2006146012A patent/JP5164034B2/en not_active Expired - Fee Related
Also Published As
Publication number | Publication date |
---|---|
JP2007312682A (en) | 2007-12-06 |
Similar Documents
Publication | Publication Date | Title |
---|---|---|
Uematsu et al. | Detection of pathogenic intestinal bacteria by Toll-like receptor 5 on intestinal CD11c+ lamina propria cells | |
Bjorkbacka et al. | The induction of macrophage gene expression by LPS predominantly utilizes Myd88-independent signaling cascades | |
Hahn et al. | Smad4 deficiency in T cells leads to the Th17-associated development of premalignant gastroduodenal lesions in mice | |
US8894996B2 (en) | Immunoadjuvant composition and use thereof | |
Menheniott et al. | Loss of gastrokine-2 drives premalignant gastric inflammation and tumor progression | |
Voehringer et al. | Nippostrongylus brasiliensis: identification of intelectin-1 and-2 as Stat6-dependent genes expressed in lung and intestine during infection | |
JP5164034B2 (en) | Screening method for mucosal vaccine adjuvant | |
US7507872B2 (en) | Transgenic toll-like receptor 9 (TLR9) mice | |
US7608750B2 (en) | Nonhuman model animal unresponsive to immunopotentiating synthetic compound | |
JPWO2003034818A1 (en) | SGRF gene modified non-human animals | |
JP2004073073A (en) | Non-human animal nonresponsive to endotoxin and lipoprotein/lipopeptide | |
WO2000041561A1 (en) | Bacterial cell component-unresponsive model mouse | |
JP4100595B2 (en) | Mycoplasma-derived lipoprotein / lipopeptide non-responsive model non-human animal | |
JP4493336B6 (en) | Synthetic compound non-responsive model non-human animal with immunostimulatory action | |
JP4236549B2 (en) | Endotoxin non-responsive model animal | |
Xia et al. | Developmental expression of LTβR and differential expression in Escherichia coli F18 resistant/sensitive piglets | |
JP4484708B2 (en) | Methods for treating autoimmune diseases and methods for screening for therapeutic compounds for autoimmune diseases | |
JP4302167B2 (en) | Receptor protein that specifically recognizes bacterial DNA | |
JP2012019768A (en) | Jmjd3 gene-modified non-human mammal, jmjd3 gene-modified bone marrow chimera non-human mammal, and utilization thereof | |
JP4236692B2 (en) | Mycoplasma-derived lipoprotein / lipopeptide non-responsive model non-human animal | |
CN105879054B (en) | Novel application of FAM96A gene and encoding protein thereof | |
Lala | NOD2 gene expression in Paneth cells and monocytes | |
Ehmke | An NLR member with impact on adaptive and innate immune mechanisms and its protective role in the progression of colitis | |
WO2010076851A1 (en) | Therapeutic/prophylactic agent for infections which relies on regulation of il-17a/il-17f | |
Koren et al. | Unique co-expression of immune cell-related genes in IBDV resistant chickens indicates the activation of specific cellular host-response mechanisms |
Legal Events
Date | Code | Title | Description |
---|---|---|---|
A711 | Notification of change in applicant |
Free format text: JAPANESE INTERMEDIATE CODE: A711 Effective date: 20090511 |
|
A621 | Written request for application examination |
Free format text: JAPANESE INTERMEDIATE CODE: A621 Effective date: 20090512 |
|
A521 | Request for written amendment filed |
Free format text: JAPANESE INTERMEDIATE CODE: A821 Effective date: 20090511 |
|
A131 | Notification of reasons for refusal |
Free format text: JAPANESE INTERMEDIATE CODE: A131 Effective date: 20111020 |
|
A521 | Request for written amendment filed |
Free format text: JAPANESE INTERMEDIATE CODE: A523 Effective date: 20111219 |
|
A131 | Notification of reasons for refusal |
Free format text: JAPANESE INTERMEDIATE CODE: A131 Effective date: 20120329 |
|
A521 | Request for written amendment filed |
Free format text: JAPANESE INTERMEDIATE CODE: A523 Effective date: 20120524 |
|
TRDD | Decision of grant or rejection written | ||
A01 | Written decision to grant a patent or to grant a registration (utility model) |
Free format text: JAPANESE INTERMEDIATE CODE: A01 Effective date: 20121206 |
|
A61 | First payment of annual fees (during grant procedure) |
Free format text: JAPANESE INTERMEDIATE CODE: A61 Effective date: 20121210 |
|
FPAY | Renewal fee payment (event date is renewal date of database) |
Free format text: PAYMENT UNTIL: 20151228 Year of fee payment: 3 |
|
R150 | Certificate of patent or registration of utility model |
Free format text: JAPANESE INTERMEDIATE CODE: R150 |
|
S533 | Written request for registration of change of name |
Free format text: JAPANESE INTERMEDIATE CODE: R313533 |
|
R350 | Written notification of registration of transfer |
Free format text: JAPANESE INTERMEDIATE CODE: R350 |
|
R250 | Receipt of annual fees |
Free format text: JAPANESE INTERMEDIATE CODE: R250 |
|
R250 | Receipt of annual fees |
Free format text: JAPANESE INTERMEDIATE CODE: R250 |
|
LAPS | Cancellation because of no payment of annual fees |