カテゴリー: Technology

International Centre for Genetic Engineering and Biotechnology, Trieste, Italyらのグループは、コメの根圏におけるシュードモナス・クロロラフィス（Pseudomonas chlororaphis）の接種の影響について報告しています。
https://www.ncbi.nlm.nih.gov/pmc/articles/PMC8309335/

植物成長促進根圏バクテリア（PGPR）の中で、シュードモナス・クロロラフィス（P. chlororaphis）に属する株が、単子葉植物、双子葉植物、野生植物、栽培植物を含んで多様な植物と共生関係を作っています。P. chlororaphis は、現在、次の四種に分類されています、即ち、chlororaphis、aureofaciens、aurantiaca、pisciumであります。 P. chlororaphis は、植物プロバイオティクスとしての応用が注目されており、根圏バクテリアとして、走化性、運動性、バイオフィルム形成、リン可溶化、aminocyclopropane-1-carboxylic acid (ACC)デアミダーゼ、Indole-3-acetic acid (IAA)生産と制御など、植物に有利なフェノタイプが存在します。

P. chlororaphis は、異なった抗カビ材である Prn (pyrrolnitrin)、PCN (phenazine-1-carboxamide)、PCA (phenazine-1-carboxylic acid)、2-OH-PHZ (2-hydroxyphenazine)、HPR (2-hexyl-5-propyl-alkylresorcinol) 、HCN (hydrogen cyanide)らを生産します。これらの分子は、フサリウム菌 やその他菌類、植物炭疽病菌、疫病菌、フハイカビ、菌核病菌、イモチ病菌、リゾクトニア菌などのような植物病原菌の成長を阻害し、植物の健康を守ります。

P. chlororaphis の植物成長に対する影響を調査するために、幾つかの表現型パラメータが評価されました、例えば、クロロフィル、フラボノイド、窒素バランス指標などです。加えて、P. chlororaphis接種後90日目の植物の背丈、根の総量なども評価されました。 結果は、コントロールとP. chlororaphisを接種した植物の間で、殆ど何も統計的な有意差は観測されませんでした。ただ、窒素バランス指標の上昇傾向やフラボノイドの低下傾向は、P. chlororaphis接種した植物で見られました。結果として、本試験の環境下では、P. chlororaphisの接種は、植物に対して実質的な利益は何もないようだとの結論になりました。

しかしながら、P. chlororaphisの接種によって、植物の免疫力が強化されるという可能性があることは示されました。
P. chlororaphisを接種された植物では、接種後28日目において、多様なストレス応答性ジンクフィンガータンパク質をコードするOsISAP1遺伝子の発現が上昇しており、これは植物の免疫防御システムが活性化されたことを示すものだからです。

University of Medicine “Aldo Moro”, Bari, Italyらのグループは、COVID-19の重症化に対して、Galectin-3が優れた予後マーカーになり得ると報告しています。
https://www.ncbi.nlm.nih.gov/pmc/articles/PMC8332745/

恐らく、本論文がCOVID-19の急性呼吸器不全（ARDS）における予後マーカーとしてのGalectin-3を報告する初めてのそれでしょう。

血中のGalectin-3濃度が高い患者は、重度のARDSを発症する危険性が高く、予後も良くありません。SARS-CoV-2感染の影響を受けやすい患者では、いわゆるサイトカイン・ストームを引き起こします。例えば、死に至った患者では、各種の血中炎症性マーカーの値が高くなっており、それらはCOVID-19の重症化と良く相関しています。それにも関わらず、著者らの多変量回帰分析モデルでは、IL-5、CRP、そしてGalectin-3のみが統計的に意味のある結果を示しています。IL-6とCRPについては、これは驚くべきことではなく、既に数多くの研究で、IL-6とCRPがCOVID-19重症化の予後マーカーとして報告されています。Galectin-3に対して注意を向けたのは本研究が初めてです。本研究では、COVID-19重症化を予測するROC解析のAUCで、Galectin-3が最も優れた値を示しました。Galectin-3 cut-off値=35.3ng/mLにて、AUC=0.75 (p = 0.001) を得ています。

実際、血中のGalectin-3濃度が35.3 ng/ml を超える患者においては、重度のARDSを発症するだけでなく、ICU入院率や死亡率も上がっていました。なお、本研究のコホートサイズは156名の患者でした。

University of Hertfordshire, Hatfield, UK のグループは、菌根菌ヘルパーバクテリアとしてのBacillus amyloliquefaciensが、arbuscular菌根菌の共生を助け、冬小麦の収量が増加することを報告しています。
https://www.ncbi.nlm.nih.gov/pmc/articles/PMC8309287/

土壌細菌と植物との関係は非常に複雑であり、土壌の富栄養化をもたらし、植物の免疫と防御を強化し、植物の収量を改善し、二酸化炭素を固定するといったメリットをもたらします。Arbuscular菌根菌は、地球上の植物の80%もの根圏に存在する真菌のひとつであり、植物と菌根菌は相利共生を超えたお互いに無くてはならない関係を構築しています。菌根菌ヘルパーバクテリアは、そんなArbuscular菌根菌を刺激し、植物と土壌細菌の共生をより強固なものにします。その三者（植物、Arbuscular菌根菌、そして菌根菌ヘルパーバクテリア）の関係において、しかしながら、菌根菌ヘルパーバクテリアとArbuscular菌根菌との関係については良く分かっていないことが多いのです。そこで、本研究においては、菌根菌 R. intraradices （Ri）に加えて、三種のグラム陽性菌を菌根菌ヘルパーバクテリアとして評価しています：B. subtilis（Bs）、B. pumilis（Bp）、B. amyloliquefaciens（Ba）であります。

一般的な耕耘(CT) は、土壌細菌の多様性とその存在量に直接的に影響します。耕耘によって菌根菌の菌糸ネットワークが破壊され、植物の根の皮質に侵入した樹枝状体が減少してしまいます。しかし、根圏細菌に対する耕耘の影響というのも十分理解されているわけではありません。そこで、上記の一連の実験は耕耘あり（CT）、無し（ZT）で評価されました。

結論としては、グラム陽性菌であるB. amyloliquefaciens が、Arbuscular菌根菌の共生を助け、冬小麦の収量を増やすという事が分かりました。

School of Life Sciences, Nanjing University, Nanjing, Chinaらのグループは、高齢者や肥満で特異的に減少している４つのmiRNA（miR-7-5p、miR-24-3p、miR-145-5p、miR-223-3p）がSARS-CoV-2の増殖を有意に阻害することを示しました。
https://www.nature.com/articles/s41392-021-00716-y

高齢者と若者の間で、血液中のmiRNAに如何なる差異があるのかを包括的に調査する為に、NCBI Gene Expression Omnibus databaseから、年齢に関連したnon-coding RNAの発現プロファイル（13サンプル）をダウンロードしました。内訳は、3名の30歳以下の若者、10名の60歳以上の高齢者となります。これを用いてmiRNAの比較発現解析を行いました。

非常に興味深いことに、４つのmiRNAs（miR-7-5p、miR-24-3p、miR-145-5p、miR-223-3p）が高齢者や肥満で有意に減少していることが分かりました。

次に、これらのmiRNAが、エクソソームの形であっても、フリーの単体であっても、SARS-CoV-2の増殖を有意に阻害することが示されました。下図は、エクソソームの場合です。

University of Oxford, UKらのグループは、樹状細胞のHLA-class IIに抗原提示されるSARS-CoV-2の糖ペプチドのマッピングについて報告しています。
https://www.ncbi.nlm.nih.gov/pmc/articles/PMC8116342/

ブログ管理人にとっては、樹状細胞のHLA-IIに抗原提示されるペプチドが、SARS-CoV-2が樹状細胞に貪食される前に持っていた糖鎖修飾情報をそのまま維持しているのか否かについて非常に興味があります。

SARS-CoV-2のトータル22個箇所の糖鎖修飾の中で、HLA-IIに抗原提示された糖ペプチドは、14か所の糖鎖修飾サイトを含んでいるものが見つかりました。HLA-IIに抗原提示された糖ペプチドは、主に短鎖のパウチマンノース型のN-型糖鎖構造を持っており、オリジナルのSARS-CoV-2が持つオリゴマンノース、GlcNAc終端の複合型N-型糖鎖構造とは異なっていました。このパウチマンノース型のN-型糖鎖は、Fucose修飾の情報は持っていました。この事は、樹状細胞内の抗原提示のプロセスにおいて、糖鎖が刈り込まれていることを示すものです。

上図におけるヒートマップカラーは各々の糖鎖構造の相対的な頻度を示し、質量分析スペクトルにマッチしたペプチド数（青色バー）も示されています。

Chinese Academy of Agricultural Sciences, Shenzhen, Chinaらのグループは、亜鉛を沢山含む小麦品種というのは、その根圏に亜鉛を可溶化するより多くのバクテリアを呼び込んでいるのだと主張しています。
https://www.ncbi.nlm.nih.gov/pmc/articles/PMC8261137/

世界人口の約20%が、亜鉛(Zn)の接種不足に悩まされています。そして、この状況は大気中の二酸化炭素の増加とともに更に悪化するだろうと予測されています。この亜鉛不足の問題を解決する効果的な方法の一つが、小麦のような主要作物の穀類中の亜鉛濃度を上げてやることなのです、即ち亜鉛の生物学的栄養強化です。小麦の亜鉛栄養強化のターゲットというのは、現在の穀物亜鉛濃度である20 ~ 30 mg/kg を 40 mg/kg に増加させることであり、それが実現できれば人類には十分なのです。

土壌の中の亜鉛の可動性は高くなく、植物の根からの亜鉛の吸収はその根圏において起こりますが、根とバクテリアの活性度を高めることによって利用できる亜鉛の量を少しは高めることができます。世界中に分布している石灰質の土壌では、アルカリ性の環境や炭酸塩の高い濃度の為に亜鉛の利用性が下がっています。各種の植物の根は、カルボン酸、アミノ酸、低分子のペプチドなどを分泌しており、根圏を酸性化することによってミネラルの中に固定化されている亜鉛を可溶化できます。更には、根からの分泌物の上で共生しているバクテリアも有機酸、鉄キレート、細胞外多糖類を分泌しており、それによって土壌根圏中の各種の栄養物を可溶化することができます。

高亜鉛と低亜鉛の小麦品種の間でその根圏内に集まっているバクテリアの量を比較解析すると、高亜鉛の小麦では、低亜鉛の小麦より1.5倍以上、30種のバクテリアが増加しており、2種のバクテリアが低亜鉛の小麦で高亜鉛の小麦に比べて二倍以上増加していました。この32種のバクテリアの内、既報の土壌の亜鉛可溶化バクテリア(38種）の中の一つであるシュードモナスに属する3種が特に増加していました。既報の亜鉛可溶化バクテリアのほとんど半分が小麦の根圏で増加しているものの、そのほとんどは高亜鉛と低亜鉛小麦の間では顕著な違いは示していませんでした。
異なるのは、32種の高亜鉛、2種の低亜鉛のバクテリアは、小麦の根圏でエンリッチされており、高亜鉛と低亜鉛の小麦の間でそれが大きく違うという事です、特にシュードモナスやマッシリアが高亜鉛の小麦で顕著に増えています。更に、32種の遺伝子解析からは、28種の高亜鉛バクテリアや2種の低亜鉛バクテリアには、土壌の亜鉛可溶化に関する遺伝子が含まれていることが分かりました。それ故、既報の亜鉛可溶化バクテリアはすべての小麦品種に対して亜鉛の吸収を助けるものであり、ここで同定された20種の高亜鉛及び2種の低亜鉛バクテリアは、小麦品種間での亜鉛吸収の差異に関係しているものなのかも知れません。

このような事から、高亜鉛の小麦品種というのは、土壌亜鉛可溶化に関係したバクテリアを呼び寄せており、高亜鉛と低亜鉛小麦品種の違いはその根圏の亜鉛可溶化バクテリアの存在量に依存しているのだ、と言っても良いのかも知れません。しかしながら、高亜鉛小麦品種がどのようにしてバクテリアを呼び寄せているのかは謎のままです。

National Cancer Institute, Frederick, USAらのグループは、COVID-19に対するmRNAワクチン（Pfizer）を接種後に産生される中和抗体の発現と、それと高い相関性を示す血液中のサイトカイン／ケモカイン・マーカーについて報告しています。
https://www.ncbi.nlm.nih.gov/pmc/articles/PMC8299183/

PfizerのCOVID-19に対するRNAワクチンを接種した63名に対する中和抗体の産生に関するコホート研究からです。このコホートには、二種類の受検者が存在し、58名のグループは、ワクチン接種前にはCOVID-192感染していない人達であり、6名のグループは、ワクチン接種前に既にCOVID-19に感染した人達です。58名の受検者については、ワクチン接種後3週間で免疫応答が立ち上がり（22日）、その後2回目のワクチン接種後に急激に免疫が強化されています（36日）。比較して、COVID-19の発症経験を持つ5名の受検者の場合は、ワクチン接種のその日に既に免疫応答を示し、急速に免疫が強化されました(8日）。その後は特に免疫の上昇は見られず、2回目のワクチン接種でも変わらず、しかし、非常に高い免疫応答を示しています。COVID-19を過去に発症した人は、１回のワクチン接種で十分なブーストが掛かるということです。

この研究のハイライトは、mRNAワクチンによって誘起された幾つかの免疫制御分子がワクチンによる免疫応答と良く相関しているということを示していることであり、特に、初期のサイトカインとケモカイン（IL-15、IFN-γ、そしてIP-10/CXCL10）の発現と動きが、mRNAワクチン戦略の有効性を最適化する上に置いて、非常に有効なマーカーになるということです。