カテゴリー: Technology

Department of Molecular Genetics, University of Groningen, Groningen, Netherlandsらのグループは、バチルス菌（Bacillus cabrialesii BH5）が、トマト灰色カビ病を抑えることを報告しています。
https://www.ncbi.nlm.nih.gov/pmc/articles/PMC8441496/

今日、植物の成長を助ける根圏細菌（PGPR）を農業に応用するという研究例が益々増加傾向にあり、こういった手法が植物の疾患制御に対する正攻法として認知されつつあります。PGPRは、植物に必要な栄養素を土壌から利用できる形にしたり、植物のホルモン分泌を手助けするという作用のみならず、植物の各種の病原菌に対する免疫力強化を手助けしたり、抗菌物質を分泌することによって植物の成長にもプラスの影響を与えます。

本研究では、健康なトマトの根圏から単離されたバチルス菌（Bacillus cabrialesii BH5）が産生するfengycin Hと名付けされた抗菌物質が、トマト灰色カビ病など真菌病原菌に対する優れた抗菌作用を示すことが報告されています（下図参照）。

（BH5が産生した(fengycin H) による抗菌作用、灰色カビ病（Botrytis cinerea）に対して優れた阻害効果を示すことが分かる）

更には、Bacillus cabrialesii BH5が、トマトのジャスモン酸シグナル経路を活性化し、Botrytis cinerea に対する耐性を強化することも示されました。ジャスモン酸シグナル経路は、植物の病原菌に対する免疫反応のひとつであります。実際、ジャスモン酸シグナル経路に関係するSlLoxD遺伝子が、fengycin HやBH5の処理によって、48～96時間後に顕著に発現上昇していることが確認されました。

バチルス菌（Bacillus cabrialesii BH5）の処理がトマトの成長に与える影響については、根のシュート長や重さを計ることによって確認され、コントロールに対して顕著に成長が増進していることも確認されました。

Institute of Molecular Biotechnology of the Austrian Academy of Sciences, Vienna Austriaらのグループは、CLEC4GとCD209c（C-型レクチン）がSARS-CoV-2の感染を阻害できることを示しています。
https://www.ncbi.nlm.nih.gov/pmc/articles/PMC8420505/

168種類の既知のマウスのC-型レクチン、ガレクチンやシグレックの糖鎖結合ドメインから、HEK293Fを宿主細胞として143種類のそれら糖鎖結合ドメインとIgG2a-Fcとの融合タンパク質を作ることに成功しています。この融合タンパク質のライブラリーは恐らく世界でも最大のものであり、本研究では、これらの融合タンパク質をレクチンという名で使用しています。

SARS-CoV-2 Spike に発現している糖鎖は、オリゴマンノースから修飾の進んだ多分岐の複合型N-型糖鎖まで、修飾位置に依存した形で広く分布しています。RBDには、N331とN343 にN-型糖鎖が修飾されており、シアル酸やフコース修飾を含んだ糖鎖が付加されている場合があります。この糖鎖修飾の状態は、SARS-CoV-2 Spikeを全長で発現させた場合と、ACE2に結合する最小ドメインとしてのRBDのみを発現させた場合では異なっていることに注意する必要があります。従って、Spikeタンパク質の機能を研究する場合には、全長のSpikeタンパク質を用いることが大切であることが強調されています。更にこのことは、糖鎖修飾の違いが、免疫活性や重症化に影響を及ぼしている可能性があることを示唆します。

ともあれ、本研究においては、ふたつのレクチン、CLEC4G と CD209c、が強くSARS-CoV-2 Spikeに結合することが確認され、その結合状態をリアルタイムにてAFMで可視化することにも成功しています。ここで得られた3Dモデルは、これらレクチンがRBD-ACE2結合界面内の糖鎖に結合しており、Spikeの宿主細胞表面への結合に干渉することを示しています。実際、CLEC4GとCD209cがSRS-CoV-2の感染を阻害することを、VeroE6及びCalu3細胞を用いて示されました。

ウイルスの感染量は、SARS-CoV-2感染15時間後にqRT-PCRにてウイルスのRNA量を測定することで行われ、mock（SARS-CoV-2のみを与えた場合）に比較した形での倍率変化によって示されています。

Agricultural University of Athens, Athens, Greeceらのグループは、小麦の根圏において、バシラス属 (1.SG.7, 5.SG.3) と シュードモナス属 (2.SG.20, 2.C.19) を混合して使用すると、それぞれを単独で用いた場合よりも、根の横方向への成長本数が増え、その総量も増加し、更に塩害にも強くなるということを報告しています。
https://www.ncbi.nlm.nih.gov/pmc/articles/PMC8400701/

68種の アリールスルファターゼ（ARS）を生産するバクテリアを石灰質土壌で栽培される小麦の根圏から分離しました。バクテリアの系統学的な解析から、これらの分離された大部分のバクテリアは、シュードモナス と バシラス 属に分類されることが分かりました。これら根圏バクテリアに対して、IAA分泌、抗菌活性、バイオフィルム精製、塩害耐性、らの観点から、8種のバクテリアが選別されました。具体的には、バシラス属（1.SG.7、5.SG.3）、シュードモナス属（2.SG.20、2.C.19、3.SG.19、2.C.23、4.SG.6、2.SG.8）であります。

これら8種のバクテリアは、どれも、根の横方向への本数とその総量を増加させました。この植物成長促進能力は、バクテリアを混合することで更に増強され、特にバシラス属（1.SG.7、5.SG.3) とシュードモナス属（2.SG.20、2.C.19）の混合が効果的であり、塩害に対しても強くなりました。

非常に多くのバクテリアや菌類を含む根圏は全くの複雑系であり、植物成長促進根圏バクテリア（PGPR）として、どのようにすればより効果的な根圏内バクテリアの構成が得られるのかを理解する為には、ここで示されたように、代表的な根圏バクテリアにフォーカスして研究する方法が有効であろうと思われます。

University of Colorado, Aurora, USAらのグループは、SARS-CoV-2のラムダ変異株の方が、デルタ変異株よりも高い感染力を持つことを示しています。
https://pubmed.ncbi.nlm.nih.gov/34462744/

Pfizer-BioNTechのワクチンを接種した人達から得られる抗体の全体的な結合力は、6カ月もすると大幅に低下してきます（デルタ株の場合で約3.5倍、ラムダ株では約4倍低下します）。この事は、ラムダ株の方がデルタ株よりもワクチン接種で得られた免疫からより容易に逃れやすいという事を示しています。

ラムダ変異株のRBDにあるL452QとF490Sの変異は、RBDと感染受容体であるACE2の結合力に対して、デルタ変異株に比較して結合力を増すものではありません。しかしながら、これらの変異は、RBD内の疎水性パッチに影響を及ぼし、中和抗体の結合力を弱めてしまいます。これが、何故、ラムダ変異株の方がデルタ変異株よりも高い感染力を持つのか、という理由であると考えられます。

Benemérita Universidad Autónoma de Puebla (BUAP), Puebla, Pue., Méxicoらのグループは、根圏バクテリア、シュードモナス属のグラム陰性桿菌 EMM-1（Pseudomonas protegens EMM-1）から抽出された病原菌阻害物質について報告しています。
https://journals.plos.org/plosone/article?id=10.1371/journal.pone.0240545

Pseudomonas protegens EMM-1 は、赤トウモロコシの根圏から単離されました。そして、そのPseudomonas protegens EMM-1 が効果的に肺炎桿菌や化膿性レンサ球菌らを阻害することが分かりました。

Pseudomonas protegens EMM-1から分泌される阻害物質の実態を調べる為、まず初めに、遠心分離で培養上清液を使用する方法を試しましたが、この中からは阻害物質は見つかりませんでした。代わりに、エタノールを用いた冷却リーチング法で寒天培地から阻害物質が抽出できました。この阻害物質は、下図のように強い阻害活性を示しており、将来、他の阻害物質が更に見つかってくる可能性を示唆します。

阻害物質の分子サイズは、3 から 10 kDaであると推察されました。阻害活性は 100°C で失われますが、-4°C から 60°Cの間では安定でした。また、pHの影響については、6から8の間で安定でした。残念ながら、本論文では、この阻害物質の分子構造の同定までは行われていません。

しかし、この研究は根圏バクテリアを評価することの重要性を示唆しており、医療や農業において、新しい病原菌阻害剤の開発につながるものと期待されます。

Monoclonal Antibody Discovery Lab, Fondazione Toscana Life Sciences, Siena, Italyらのグループは、強い免疫圧力下で、SARS-CoV-2は、変異を導入することで、80日間にて回復期患者の中和抗体から逃れてしまった、という報告をしています。
https://www.pnas.org/content/118/36/e2103154118.long

ワクチン開発における重要な問題は、回復期患者やワクチン接種済み者の抗体免疫下で、ウイルスが完全に免疫を逃れるように進化できるか否か、ということです。この問題を検証するために、回復期患者の血漿とSARS-CoV-2 wild-type (WT) との混合物を Vero E6 細胞と共培養を行い、14継代、90日間に渡って評価しました。

この共培養実験に使われた血漿は、2020年3月から5月にかけて得られた20名のCOVID-19回復期患者の血漿から選別したものであり、この時期は、オリジナルのSARS-CoV-2 WT と SARS-CoV-2 D614G 変異株のみが存在していました。PT188 血漿が、SARS-CoV-2 S1–S2 サブユニットに対して最も強い結合力を示し、RBDに対して最も強い力価（1/1,280）を示しました。.

この血漿は、7継代に渡ってウイルスを完全に中和化しました。しかし、7継代45日後には、NTDのN3ループ内にF140欠損が発生したことでブレークスルーが始まりました。11継代73日目には、RBDにE484K変異が発生し、12継代80日にはNTDにN5ループが挿入され新しい糖鎖が付加されました。この事によって、SARS-CoV-2はPT188血漿の中和能力から完全に逃れてしまいました。

NTD内やNTDループ近傍に見られた変異や欠損は、実際に最近のSARS-CoV-2の変異株（アルファ、ベータ、ガンマ変異株）でも見られており、糖鎖の付加はウイルス（インフルエンザやHIV などの多く）が免疫圧力から逃れるために良く使用する戦略です。E484Kという本実験で見られた変異は、現実にもベータやガンマ変異株で見られる変異であり、非常に興味深いものです。