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小麦の根圏:グラム陰性土壌細菌 J12、シュードモナス属 J156が小麦の出芽と成長を最も促す

Mohammed VI Polytechnic University (UM6P), Benguerir, Moroccoらのグループは、小麦の出芽と成長を促すリン固定根圏バクテリアについて報告しています。
https://peerj.com/articles/11583/

近年、植物の根と土壌細菌の共生が非常に着目されており、根圏(rhizosphere)と名付けられています。根圏は、動物の腸と腸内細菌の関係と非常に良く似ており、腸の内皮が根の上皮に相当し、腸内細菌が土壌細菌に相当します。根圏細菌や根のグライコームに関する研究は、しかしながら非常に少なく、今後新たな知見が得られる分野としてブログ管理人は多大な興味を持ってその動向をウォッチしています。

リン (P) は、窒素に引き続いて植物に必要な栄養素であり、植物の生長における殆どすべての代謝プロセス、例えば、光合成、エネルギー伝達、呼吸、シグナル伝達らに係わる必要不可欠な主要栄養素であります。バクテリアを含むリン酸塩可溶化微生物は、土地の肥沃化と植物の生長に重要な役割を果たしています。それ故、リンが欠乏している土壌での穀物の生産とその効率を最大化する為に、環境に優しく、しかも経済的な管理手法の開発が非常に大切です。根圏細菌の生物多様性の調査と根圏における微生物相互作用の最適化とその操作は、高いリンの固定化能力を持つ効果的な微生物の接種を実現する上において欠くことのできないステップであります。リンは、有機体あるいはまた無機体として土壌に多く存在するのですが、そのままでは根はリンを吸収することが出来ません。多数の土壌微生物、特に植物の根圏に存在する微生物は、それらのリンを可溶化することで、植物が吸収しやすくなります。リン酸可溶化細菌は、植物成長促進根圏細菌に属し、リン酸二カルシウム、リン酸三カルシウム、リン鉱石などのさまざまな供給源からの無機体のリンを可溶化することができるのです。

根圏バクテリアのスクリーニングで、下記のように9種のリン固定種が同定されました、

インドール酸 (IAA) は、植物の生長を促進することが知られています、

アンモニアは、間接的に植物の健康に寄与します。特に病原菌に対する代謝的な阻害剤として作用します。すべての土壌細菌はいろいろな濃度でアンモニアを生成しますが、シュードモナス属J153が最も高濃度のアンモニアを生成するようです。

結果として、グラム陰性土壌細菌 J12、シュードモナス属 J156の接種が、小麦の出芽と成長を最も促すことが示されました。

肝類洞壁内皮細胞においては、L-SIGNがSARS-CoV-2の正当な感染受容体である

Oklahoma Medical Research Foundation, Oklahoma, USAらのグループは、L-SIGNがSARS-CoV-2感染の正当な感染受容体であると報告しています。
https://insight.jci.org/articles/view/148999

L-SIGNがSARS-CoV-2と相互作用をすることを確認する為に、SARS-C-V-2の疑似ウイルスとL-SIGNおよびACE2を発現するHEK293T細胞を用意しました。L-SIGN はご存知のようにC-型レクチンであり、high mannose型のN-型糖鎖にCa2+に依存した結合を示します。SARS-CoV-2 RBDにはAsn343にN-型糖鎖の修飾サイトがあります。Asn343をglutamine (Q)で置換することによって、N-型糖鎖が欠損したspike/Fc融合タンパク質(SpikeN343Q/Fc)を作り、WT(Spike/Fc)と比較しています。SpikeN343Q/Fcにおいてmannose構造が欠損していることは、GNLレクチンブロットで確認されています。このようにして、SpikeN343Q/Fc は、ACE2を発現している細胞には結合するが、L-SIGNを発現していない細胞には結合しないことが確認され、L-SIGNは、SARS-CoV-2 RBDのAsn343に存在する糖鎖を認識して結合していることを確認しました。

ヒトの肝類洞壁内皮細胞(LSECs)には、L-SIGNは発現しているが、ACE2は全く発現していないことが分かっています。SARS-CoV-2とL-SIGNの相互作用が持つ臨床的な意味を明確にするために、COVID-19のホルマリン固定パラフィンエンベの肝臓検死サンプルを用いて、SARS-CoV-2の感染を確認しました。SARS-CoV-2に感染していない同様な検死サンプルとの比較において、このことが明確に示されています(LSECsには、L-SIGN が発現しています(緑色で示す)、そして赤の矢印はSARS-CoV-2が感染している箇所を指し示すものです)。

加えて、このSARS-CoV-2の感染は、ヒトのL-SIGNに対する抗体、そしてまたmannanでドーズ依存的に阻害され、これらがCOVID-19感染の重症化を抑えるための治療薬となり得る可能性も示唆されました。

COVID-19重症患者の治療効果:IL-6阻害剤であるトシリズマブとステロイド剤であるデキサメタゾンの用い方が肝要

Jan Kochanowski University, Kielce, Polandらのグループは、COVID-19重症患者に対するトシリズマブとデキサメタゾンの使い方とその治療効果について報告しています。ブログ管理人はお医者様ではないのですが、仮に自分がそうなった場合に、治療法に対する知識があると良いですよね。
https://www.ncbi.nlm.nih.gov/pmc/articles/PMC8291861/

4つのグループ(トシリズマブ(TCZ)で治療、TCZ とデキサメタゾン(DEX)両方を使って治療、DEXのみで治療、TCZ も DEXも使用していない)を比較しています。TCZのみを用いたグループで死亡率が6.8%と顕著に下がっており、他のグループでは19.6% ~ 23.1%でした。特に、IL-6の濃度が100pg/mLを超えるような患者ではTCZの効果はより顕著であり、TCZのみの場合とその他の場合で、5% 対 22.9% ~ 51.7%となりました。
感染後21日、そしてまた28日後の症状の改善にも大きな違いが出ており、TCZのみの場合で、それぞれ 60% と 75%となっており、DEXのみの場合の数値と比べると倍の効果が出ています(それぞれ、27.6% と 37.9%)。

このようにして、COVID-19の重症患者においては、特にサイトカインストームをひき起こしている場合には、死亡率、症状の改善、退院率などにおいて、TCZはDEXよりも顕著な治療効果を示しています。COVID-19重症患者の場合には、TCZとDEXを合わせて使用しても、TCZ単独の場合に比較して、治療効果には改善は見られないことは特質すべきでしょう。

COVID-19の確認された外来患者の場合には、mRNAワクチンの接種は一回で十分のようだ

Northwestern University Feinberg School of Medicine, USAらのグループは、以前にSARS-CoV-2に感染していた人と、していない人の間で、mRNAワクチンの1回或いは2回接種後のIgG中和活性に如何なる違いが生じているかについて報告しています。
https://www.ncbi.nlm.nih.gov/pmc/articles/PMC8276631/

次の三つのグループについて比較しています:
(1)COVID-19群: COVID-19の確認された外来患者で回復した人達、
(2)血清陽性群: SARS-CoV-2のRBDに対して血清陽性ではあるが、COVID-19に対する急性ウイルス診断テストはない人達、
(3)血清陰性群: ワクチン接種前の以前のSARS-CoV-2感染に対して血清陰性の人達。

COVID-19群は、中和活性中央値%は、血清陽性群に比べて有意に高い(22.2 vs. 4.4, p < 0.001)。 COVID-19群は、ワクチン接種一回で、血清陽性群に比べて顕著に中和活性中央値%が高い(99.9 vs. 56.5, p < 0.001)。 ワクチン接種一回後、血清陽性群の中和活性中央値%は、明らかに血清陰性群よりも高いが、それほど大きく違うわけではない(56.5 vs. 38.2, p = 0.12)。 COVID-19群は、ワクチン二回接種で、血清陽性群よりも中和活性中央値が高い(99.9 vs. 98.5, p<0.001)。 血清陽性群と血清陰性群は、ワクチン二回接種後はほとんど変わらない中和活性中央値%を示す(98.5 vs. 97.9, p = 0.46)。 従って、結果としては、以前にCOVID-19患者と確認された人達は、ワクチン接種一回で十分な効果が得られるようです。

海藻から抽出される多糖類のSARS-CoV-2の感染阻害効果について

Marine Biotechnology Research Center, Koreaらのグループは、海藻から抽出した多糖類のSARS-CoV-2の感染阻害効果と細胞毒性について報告しています。
https://www.ncbi.nlm.nih.gov/pmc/articles/PMC8071526/

海藻類は、非常に優れた生薬ソースであり、多糖類、食物繊維、アミノ酸、脂肪酸、天然色素、フタロタンニン、ビタミン、ミネラルなどが抽出できます。これらの成分は、非常に多岐にわたる薬理効果を持ち、抗腫瘍活性、酸化防止、抗細菌・ウイルス活性、抗凝固活性、免疫活性効果などが知られています。

次の多糖類について、SARS-CoV-2の感染阻害効果と細胞毒性が評価されました:
ワカメ、
ミウマコンブ、
ヒジキ、
アカモク、
アワビ内蔵、
ミル、
アサクサノリ、そして
フコイダン。

細胞毒性は、HEK293/ACE2 細胞を用いて評価され、各々の多糖類は、1 ng/mL ~ 1 mg/mL (1/10希釈系列) の濃度にてアプライされ、96時間インキュベートされました。ほとんどの多糖類は、シビアな細胞毒性は示しませんが、アワビ内蔵、ヒジキ、アサクサノリは、1 mg/mLの濃度で少々細胞毒性を示し、アワビ内蔵 の細胞毒性が一番顕著でありました。細胞毒性の強さの度合いは、アワビ内蔵、アサクサノリ、ミル、ヒジキ、ミウマコンブ、ワカメ、アカモク、フコイダンの順に並びますが、これらすべてのCC50 は、500 μg/mL以上でありました。

多糖類による感染阻害効果は、HEK293/ACE2細胞にSARS-CoV-2 疑似ウイルスを用いて評価されました。アサクサノリを除くすべての多糖類がSARS-CoV-2 疑似ウイルスに対して感染阻害効果を示しました。評価された多糖類の中では、アカモクが最も高い抗ウイルス効果を示し、IC50 は 12 μg/mLでありました。その他は、次のような順番になります、アワビ内蔵 (33 μg/mL)、ヒジキ (47 μg/mL)、ミル (74 μg/mL)、ミウマコンンブ (105 μg/mL)、 フコイダン (142 μg/mL)、ワカメ (289 μg/mL)、であります。

結論としては、アカモクの多糖類がSARS-CoV-2の感染阻害には最も適しているようです。

レンズ豆レクチンがSARS-CoV-2変異株に対して広範な抗ウイルス活性を示す

National Institutes for Food and Drug Control (NIFDC), Beijing, China, らのグループは、レンズ豆レクチンが、SARS-CoV-2の変異株に対しても有望な抗ウイルス活性を持っていると報告しています。
https://www.tandfonline.com/doi/full/10.1080/22221751.2021.1957720

Huh7細胞とあらかじめレクチンで前処理したSARS-CoV-2の疑似ウイルスを用いてレクチンの中和活性を評価しました。WGA、lentil lectin、PHA-L、PHA-E らがSARS-CoV-2疑似ウイルスに対して非常に優れた抗ウイルス活性を示し、そのIC50は 8.5 μg/mL から 22.0 μg/mLの範囲でありました。

レクチンによる血球凝集と細胞毒性は、レクチンの応用においては常に課題となります。 PHA-L と PHA-E は、血液凝集を 3.91 μg/mLで示し、WGA は7.81 μg/mLでした。レンズ豆レクチンは、最も弱い血球凝集を示し、その値は高濃度の 1 mg/mLでありました。一方、細胞毒性はHuh7或いは293Tを使用し、37℃で24時間インキュベートして測定されました。これらすべてのレクチンは、500 μg/mLの濃度でも細胞毒性を示しませんでした。

これらのことを考慮すると、レンズ豆レクチンがSARS-CoV-2阻害には最も適していると考えられます。

レンズ豆レクチンの場合には、SARS-CoV-2 Spikeの個々のN-型或いはO-型糖鎖を除去してもその中和活性には影響はありませんでした。このことは、レンズ豆レクチンがSARS-CoV-2 Spikeの多くの糖鎖修飾サイトに結合できることを示唆しているようです。レンズ豆レクチンは、oligomannose-型糖鎖 (Man-5 ~ Man-9)に強く結合し、還元末端がGlcNAcの複合型やハイブリッド型糖鎖にも結合します。

RBDの周辺には、N165、N234、N343 に糖鎖修飾サイトがあります。これらサイトの糖鎖にはレンズ豆レクチンは結合することができます。特にN234は、完全なoligomannose-型なので、効果的に結合することができます。興味深いのは、これら3つの糖鎖修飾サイトのどれか一つを除去してもレンズ豆レクチンの中和活性には影響がなく、残った二つのサイトで十分なレンズ豆レクチンの中和活性を維持できることを示しています。

現在までに、多様なSARS-CoV-2変異株が出現しているのですが、N165、N234、N343 は 100% 保存されており、これらのことを考慮すると、レンズ豆レクチンの使用は、SARS-CoV-2変異株に対する中和活性の許容範囲の広さから、とても優れた選択肢なのかも知れません。

COVID-19で高齢者が重症化するのは、T-細胞減少症が大きな原因だが、それは短くなったテロメアに原因がある

University of Washington, Seattle, USAらのグループは、年齢とともに短くなるT-細胞のテロメア長が、COVID-19の重症化に影響している可能性を指摘しています。
https://www.ncbi.nlm.nih.gov/pmc/articles/PMC8282112/

一時的なリンパ球減少症は、急性呼吸器不全の感染症では一般的に見られます。急激で長引くCOVID-19のリンパ球減少症は、しかしながら、独特でT-細胞数の大幅な減少を見せます。このT-細胞減少症についてはまだその全体像が良く分かって居ないのですが、COVID-19でのT-細胞数の減少は、T-細胞の急速で大掛かりなクローン性増殖を必要とし、それはテロメア長(TL)に依存した事柄なのです。骨髄性細胞のテロメア長(HCTL)は、年齢とともに短くなります。その為、高齢者によっては、COVID-19のリンパ球減少症を補い、且つ復活させるに必要なT-細胞のクローン性増殖が行えない可能性が多分にあります。

急性な感染症がない場合には、T-細胞の抗体はゆっくりとしており、ナイーブT-細胞の半生は5年、メモリーT-細胞の半生は5カ月と言われています。しかしながら、SARS-CoV-2の感染に直面した場合には、高齢者における減少したTL依存のT-細胞クローン性増殖能力は、T-細胞の死亡と増殖の間で供給不足に陥ってしまいます。更には、SARS-CoV-2を排除する為にはより多くのナイーブT-細胞のクローン性増殖とSARS-CoV-2という抗原に対するエフェクター細胞やメモリー細胞への分化も必要になります。このようにして、ナイーブT-細胞の短いレロメアは、感染によって生じるT-細胞減少症が無くても、ウイルスと戦うための獲得免疫の能力を制限してしまうのです。

T-細胞の補充とT-細胞のクローンサイズ(CS)について、著者らのモデルでは下記のような仮定が置かれています:
(i) Tー細胞のTL依存の複製停止は、“telomeric brink” (TLB) として定義され、5 kbaseで複製は止まるものとする、(ii) 20歳におけるナイーブT-細胞のTL(TL20)は、TLBに達するまで、毎年0.03kbaseの割合gで短くなるものとする、(iii) 指数関数的な複製で、一個のナイーブT-細胞が20回の複製で(Nmax)で約100万個の最大クローンサイズ(CMS)に達するとする、(iv) クローン性増殖による最大のTL短鎖化量を Δmaxとする、(v) 年齢とともに減少するTL短鎖化によって、“age of onset” (XO)で、“telomeric onset” (TLO = 6.4 kb)に達するとする、(vi) ほとんどのメモリーT-細胞は、子供から青年期の間に新しい抗原に対して出来上がった。


TL20 = TL at age 20 years,
TLB = Telomeric brink, stopping cell replication,
TLO = TL at onset of clone size limitation,
XO = Age in years when TLO is reached,
MCS = Maximal clone size (~106 T cells),
Δmax = TL shortening required for achieving MCS (~1.4kb)

結果として、ナイーブT-細胞のクローン性増殖におけるテロメア長は、SARS-CoV2感染の症状に影響を与えろことが示唆されました、というのも、年齢とともにテロメア長が短くなることで、ウイルスと戦うに必要な十分量のT-細胞を供給できなくなるからなのです。

COVID-19回復期患者から選別された最も優れたSARS-CoV-2に対する中和抗体とは

Technische Universität Braunschweig, Institut für Biochemie, Biotechnologie und Bioinformatik, Abteilung Biotechnologie, Germanyらのグループは、COVID-19回復期患者の末梢血単核細胞(PBMC)から抗体ファージディスプレイ法を用いて、SARS-CoV-2に対する中和抗体を開発した結果について報告しています。
https://www.ncbi.nlm.nih.gov/pmc/articles/PMC8260561/

抗体ファージディスプレイ法は、今日ターゲット疾患に対する治療用抗体の開発におけるin vitroな技術として広く使用されています。著者らは、6人のCOVID-19回復期患者から得た免疫ファージディスプレイを使用し、SARS-CoV-2 RBDに結合する抗体を選別することによってSARS-CoV-2に対する阻害・中和抗体を開発しました。

30 種類の抗体を、IgGとしての特性評価を行うために、細胞変性効果(CPE)ベースの中和スクリーニングアッセイでスクリーニングしました。 このアッセイは、250プラーク形成単位(pfu)/ウェルSARS-CoV-2および1μg/ mL(〜10 nM)scFv-Fcを使用して実施しました。 CPEは、SARS-CoV-2感染時に4日以内に位相差顕微鏡ではっきりと見える丸みと剥離を特徴とし、感染していない細胞は普通のコンフルエンシー単層を維持していました。最高の中和活性を示す 19 scFv-Fc を再クローニングし、50mLの培養スケールでヒトIgGとして生成しました。RBD、S1、またはS1-S2への結合の最大有効濃度の半分 EC50 値が決定されました。 STE90-C11、STE90-B2-D12、STE94-F6、STE94-H2と名付けられた抗体は、全ての抗原に対して0.2 ~ 0.5 nM の範囲の EC50 を示し、結果として、STE90-C11 抗体が最も優れた中和抗体であるとして選別されました。

驚くべきことに、STE90-C11 は、下図に示すように現存するほとんどの変異に対して許容範囲に入ります。特に、現在までに出現した B.1.429/B.1.427、B.1.526、B1.258Δ、B.1.535、B.1.617、B.1.1.33らの変異株に対して許容範囲にあることは特出すべきでしょう。

STE90-C11の中和メカニズムをさらに詳しく知るために、STE90-C11FabとSARS-CoV-2RBDの複合体を調製し、結晶化スクリーニングを行いました。得られた結晶から収集されたX線回折画像は、2.0Åの全体的な分解能限界に渡るデータセットをもたらしました。分子置換によって構造を解いた後、モデルが電子密度に組み込まれました。この結合領域の約60%がVHセグメント由来であり、同時に最大10個の水素結合を形成していました。残りの40%は、VLセグメント由来であり、更に8個の水素結合が相互作用を安定化させていました。 STE90-C11:SARS-CoV-2 RBD複合体のRBDとACE2:SARS-CoV-2 RBD複合体の重畳は、STE90-C11の中和活性のメカニズムは、ACE2結合サイトへの競合反応であり、SARS-CoV-2 RBDとSTE90-C11の相互作用界面はほとんどオーバーラップしていることを示します。

表皮ブドウ球菌の角質細胞への結合は、ブドウ球菌が持つAapのL-型レクチンドメインの働きによる

University of Nebraska Medical Centergrid.266813.8, Omaha, Nebraska, USAらのグループは、表皮ブドウ球菌の角質細胞への接着メカニズムについて報告しています。
https://journals.asm.org/doi/10.1128/mBio.02908-20

黄色ブドウ球菌は、皮膚感染症における世界的に最も危険とされるブドウ球菌です。黄色ブドウ球菌は、稀に健常者の皮膚からも検出されることがあります。この事は、表皮ブドウ球菌や他の皮膚に常在している細菌が黄色ブドウ球菌の繁殖を阻害しているということを示唆しています。

表皮ブドウ球菌は、その細胞膜上に、完全長のaccumulation-associated protein (Aap) を発現させており、そのAapが角質細胞表面に発現している糖鎖に結合していることが分かりました。Aap は、AドメインとBドメインという二つの領域からなり、Aドメインは L-型レクチンのドメインと繰り返し領域からなります。Aドメインを開始や結合は、レクチンのサブドメインに依存するのですが、それだけでなく、Aドメインにある繰り返し構造やBドメインの影響も受けます。

Aapの糖鎖結合特異性を各種グリコシダーゼを用いて糖鎖構造を変化させることによって評価しています。その結果、相互の影響も受けるようですが、シアル酸、フコース、ガラクトース、それぞれの修飾構造に結合特異性を持ち、GlcNAcやマンノースには結合特異性を持たないことが分かりました。

黄色ブドウ球菌もAap相似構造を持ち、表皮ブドウ球菌と同じような角質細胞に対する結合メカニズムが働いているものと考えられます。これらのことから、通常は、表皮ブドウ球菌が黄色ブドウ球菌の角質表面糖鎖への結合を打ち負かしているという様子が推察されました。

本日は、Mx Homepageの一周年記念日です

本日は、Mx Homepageの一周年記念日です。このhomapageは、2020年7月19日にアップロードされました。日頃のご愛顧に深く感謝申し上げますとともに、今後とも御引き立てのほど宜しくお願い申し上げます。

本ブログページでは、新型コロナウイルスの感染機構やその重症化のメカニズムを中心に、特に糖鎖とレクチンをキーワードとして、これらに関する情報を発信しています。

下記は、カメノテからレクチンを抽出しようとしている時の一場面です。

ちなみに、先ごろ管理人は新型コロナウイルス・ワクチンの2回の接種を終えました。感謝申し上げます。

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