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II型トキソプラズマ・ゴンディイの増殖、病原性、免疫原性に及ぼすgra17遺伝子およびgra23遺伝子の欠失の影響
Effect of deletion of gra17 and gra23 genes on the growth, virulence, and immunogenicity of type II Toxoplasma gondii.
PMID: 32686022 DOI: 10.1007/s00436-020-06815-z.
抄録
寄生原虫トキソプラズマ・ゴンディイは、宿主細胞を操作するために密顆粒オルガネラから多数の密顆粒タンパク質（GRA）を分泌する。これらのエフェクター蛋白質のうち2つ（GRA17とGRA23）は、寄生胞液胞（PV）と宿主細胞の細胞質間の分子の輸送に関与している。しかし、これらのタンパク質が慢性感染の確立にどのような役割を果たしているのかは不明である。本研究では、CRISPR-Cas9を用いてT. gondii Pru株(type II)のgra17またはgra23遺伝子を削除した。昆明マウスを用いて、構築した変異株の増殖、病原性、慢性感染確立能力、免疫原性を調べた。その結果，Pru:Δgra17およびPru:Δgra23変異株は，野生型Pru株と比較して，異常な形態のPVを発現し，成長率が低下した．また、gra17を欠失させることにより、急性感染が消失し、嚢胞形成が阻害された。gra23の欠失はマウスにおける寄生虫の病原性をわずかに減衰させたが，嚢胞形成を有意に減少させた．Pru:Δgra17による免疫化は、高レベルのIgG（IgG1およびIgG2a）抗体およびサイトカイン（インターロイキン-2[IL-2]、IL-10、IL-12およびインターフェロンγ[IFN-γ]）を誘導し、これは、病原性のあるI型（RH）株、ToxoDB#9（PYS）株、または病原性の低いII型（Pru）株のT. gondiiに挑戦したマウスにおいて有意な保護をもたらした。これらの知見は、GRA17とGRA23がT. gondiiの慢性感染において重要な役割を果たしていることを示しており、T. gondii Type II Pru株におけるGRA17の不可逆的な欠失は、T. gondii感染に対する防御免疫を刺激するための実行可能なオプションとなり得ることを示している。
The protozoan parasite Toxoplasma gondii secretes a number of dense granule proteins (GRAs) from the dense granule organelle to manipulate the host cell. Two of these effector proteins (GRA17 and GRA23) are involved in the trafficking of molecules between the parasitophorous vacuole (PV) and the host cell cytoplasm. However, their roles in establishing chronic infection remain obscured. In this study, CRISPR-Cas9 was used to delete gra17 or gra23 gene in T. gondii Pru strain (type II). The growth, the virulence, the ability to establish chronic infection, and the immunogenicity of the constructed mutant strains were investigated in Kunming mice. Pru:Δgra17 and Pru:Δgra23 mutants developed PVs with abnormal morphology and exhibited reduced growth rate, compared with the wild-type Pru strain. Deletion of gra17 abrogated acute infection and blocked cyst formation. Although the deletion of gra23 caused slight attenuation of the parasite virulence in mice, it caused a significant reduction in cyst formation. Immunization with Pru:Δgra17 induced high levels of IgG (IgG1 and IgG2a) antibodies and cytokines (interleukin-2 [IL-2], IL-10, IL-12, and interferon gamma [IFN-γ]), which conferred significant protection in mice challenged with virulent type I (RH), ToxoDB#9 (PYS) strains, or less virulent type II (Pru) strain of T. gondii. These findings show that GRA17 and GRA23 play important roles in T. gondii chronic infection and that irreversible deletion of gra17 in T. gondii type II Pru strain can be a viable option for stimulating protective immunity to T. gondii infection.