原発性硬化性胆管炎に対するバクテリオファージを用いた新規治療の可能性
市川将隆、中本伸宏、金井隆典（消化器内科）

研究の背景

原発性硬化性胆管炎（Primary Sclerosing Cholangitis：PSC、以下PSC）は、肝臓内外に存在する胆汁の流れ道である胆管に炎症が起き、数年から数十年の経過により胆管狭窄に伴って胆汁が滞り、肝硬変へ進展することが多い原因不明の自己免疫性疾患です。国内における推計患者数は約2,300名であり、今後患者数の増加が予想され、国の難病特定疾患に認定されています。その病因として多くの遺伝的要因、環境的要因の関与が報告されていますが、病態の解明には至っておらず肝移植以外に有効な治療法が存在しないのが現状です。PSCは高率に潰瘍性大腸炎やクローン病などの炎症性腸疾患（Inflammatory Bowel Disease：IBD、以下IBD）を合併することを特徴とし、腸管炎症に伴う腸管バリアの低下により腸内細菌やその代謝産物が胆管や血管を通じて肝臓に到達し、病態の発症や進展に関わっていると考えられてきました。私達のグループは、PSC患者の便中に肝臓内のインターロイキン17（IL-17）を産生するCD4 陽性のヘルパーT細胞TH17細胞の活性化を引き起こす3種類の腸内細菌が存在することを発見し、2019年に国際学術誌に報告しました。今回、これらの腸内細菌を特異的に標的とするバクテリオファージカクテルの作製に成功しその有効性をモデル動物で証明しました（図1）。今後の更なる検討により、実臨床への応用が期待されます。

図１．クレブシエラ菌を標的としたファージ治療によるPSC病態改善の可能性

研究の概要

本研究ではIBDを合併していない患者11名、IBDを合併している患者34名、合計45名のPSC患者便の腸内細菌を解析し、臨床像との関係性を調べました。その結果、IBDの有無や大腸の炎症の部位に関わらず、PSC患者便にクレブシエラ菌（Kp）とエンテロコッカス菌（Eg）の2菌が高率に検出され、菌の保有の有無がPSCの病勢と関連することを見出しました。さらに、患者さんから分離したクレブシエラ菌を肝臓に炎症を起こした肝臓線維化モデルマウスに投与し、フローサイトメトリーを用いた解析を行いました。その結果、肝臓内のTH17細胞が増加し、肝硬変の程度が悪化することからクレブシエラ菌がPSCの治療標的となると考えました。

細菌の増殖を抑制し殺菌する手段として抗菌薬が日常診療で広く用いられていますが、長期間の使用による多剤耐性菌の出現や院内感染が大きな問題となっています。私達はこの問題を打破するために、特定の病原細菌のみを選択的に殺菌可能であり、耐性菌の出現頻度が低いバクテリオファージの作製に着手しました。イスラエルのBiomX社との共同研究のもと、自然環境に存在するクレブシエラ菌を標的とするファージを複数組み合わせることにより、培養液中のクレブシエラ菌の増殖を長期間抑制し続けるファージカクテルの作製に成功しました。次にクレブシエラ菌を腸内に定着させたマウスにこのファージカクテルを週2回合計4回投与し、その体内での菌の増植の抑制効果の有無を14日目に検討しました。その結果、便中のクレブシエラ菌はファージの投与後その数が劇的に減少することが示され（図2）、この効果が28日目まで持続することを確認しました。

図２．ファージ投与による菌の定着抑制効果

最後に今後の臨床応用を考え、クレブシエラ菌を投与した肝線維化モデルマウスにファージカクテルを投与し、肝硬変の改善効果の有無を検討しました。同様に週2回の投与により、クレブシエラ菌によって誘導された肝臓内TH17細胞の数は減少し、その結果胆管の炎症マーカーである血清ALP値が低下し、肝硬変（線維化）の程度も50%程度に改善しました。以上の結果から、クレブシエラ菌を選択的に排除するファージ療法が、PSCに対して有効である可能性が示されました。

本研究の成果と意義・今後の展開

現在世界中でPSCに対して様々な新薬の臨床試験が行われていますが、未だ長期的な改善効果を示す治療法は報告されていません。本研究では、クレブシエラ菌がこの病気の病態に関係する診断のバイオマーカー、さらには治療標的となることが初めて示され、クレブシエラ菌を選択的に排除するファージカクテルの投与によりマウスの肝硬変の程度が改善することも初めて示されました。今後、国内外の多くの患者さんの解析を行うとともに、複数のクレブシエラ菌を網羅的に排除する新たなファージカクテルを用いた治療効果や安全性の検証により、本成果が臨床応用につながることが期待されます。

参考文献

Bacteriophage therapy against pathological Klebsiella pneumoniae ameliorates the course of primary sclerosing cholangitis.
Ichikawa M, Nakamoto N, Kredo-Russo S, Weinstock E, Weiner IN, Khabra E, Ben-Ishai N, Inbar D, Kowalsman N, Mordoch R, Nicenboim J, Golembo M, Zak N, Jablonska J, Sberro-Livnat H, Navok S, Buchshtab N, Suzuki T, Miyamoto K, Teratani T, Fujimori S, Aoto Y, Konda M, Hayashi N, Chu PS, Taniki N, Morikawa R, Kasuga R, Tabuchi T, Sugimoto S, Mikami Y, Shiota A, Bassan M, Kanai T.
Nat Commun. 2023 Jun 5;14(1):3261. doi: 10.1038/s41467-023-39029-9.

左より：責任著者の中本伸宏（内科学教室（消化器）准教授）、筆頭著者の市川将隆（同教室助教）、金井隆典（同教室教授）

最終更新日：2024年2月1日
記事作成日：2024年2月1日

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  • 10億個のヒトiPS細胞由来の心室筋細胞を一度に作製する方法の開発
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  • iPS細胞を用いた胎児の形態異常の解明
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    鳥居秀成、根岸一乃（眼科）
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    宮越敬（産婦人科）
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    宮本健史（整形外科）
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• 2017年
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    平田 匠（百寿総合研究センター）
  • 細胞周期の異常はがんの進展にとって敵にも味方にもなる
    石澤丈（先端医科学研究所）
  • 脳梗塞後の炎症が収まる仕組みの解明と治療への応用
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  • 眼球内の不要となった血管を退縮させる仕組み
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  • 日本における認知症の社会的コスト
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  • iPS細胞から神経細胞を作り分ける新技術
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    藤岡 正人（耳鼻咽喉科）
  • 脳・脊髄のガン（グリオブラストーマ）に対する新たな分子標的治療戦略
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  • ヒトES・iPS細胞からつくった心筋細胞で心臓病を治すには？
    遠山周吾（循環器内科）
  • 造血幹細胞を老化から守る代謝制御メカニズム
    田久保 圭誉（発生・分子生物学）
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    久松理一（消化器内科）
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  • 骨は"ストレス"によって成熟する？
    堀内 圭輔（整形外科・総合医科学研究センター）
  • 毛の新たなる存在意義　－毛嚢は免疫スイッチ－
    永尾 圭介（皮膚科）
  • 心筋梗塞の傷跡をよくする白血球・悪くする白血球・調節する白血球
    安西 淳（循環器内科）
  • ビタミンEは骨を減らす？
    竹田 秀（腎臓・内分泌・代謝内科）