Elucidation of Age-Related Changes in Enteroendocrine Cell Subtype Composition and Their Regulatory Mechanisms

Research Project

Project/Area Number	20K16143
Research Category	Grant-in-Aid for Early-Career Scientists
Allocation Type	Multi-year Fund
Review Section	Basic Section 48040:Medical biochemistry-related
Research Institution	Kyoto University
Principal Investigator	Nakajima-Koyama May 京都大学, iPS細胞研究所, 特別研究員(RPD) (80868026)
Project Period (FY)	2020-04-01 – 2023-03-31
Project Status	Completed (Fiscal Year 2022)
Budget Amount *help	¥4,290,000 (Direct Cost: ¥3,300,000、Indirect Cost: ¥990,000) Fiscal Year 2022: ¥1,560,000 (Direct Cost: ¥1,200,000、Indirect Cost: ¥360,000) Fiscal Year 2021: ¥1,300,000 (Direct Cost: ¥1,000,000、Indirect Cost: ¥300,000) Fiscal Year 2020: ¥1,430,000 (Direct Cost: ¥1,100,000、Indirect Cost: ¥330,000)
Keywords	幹細胞 / 小腸 / 加齢 / 老化 / オルガノイド / 腸内分泌 / トランスクリプトーム解析 / シグナル伝達 / 腸上皮 / 腸内分泌細胞 / シングルセルRNA-seq解析 / 腸オルガノイド / エイジング / iPS細胞 / 腸管ホルモン / 代謝 / single cell RNA-seq / 内分泌細胞 / RNA-seq
Outline of Research at the Start	腸内分泌細胞は、栄養状態や腸内細菌の代謝物に応答し様々な腸管ホルモンを分泌し、消化液分泌、腸管運動、腸管免疫を制御する。さらに、腸管ホルモンが血流により全身をめぐることにより、食欲や代謝に影響を与える。腸内分泌細胞が、加齢に伴う腸の機能変化、発がんリスクの上昇、全身の恒常性破綻に与える影響はいまだ明らかではない。本研究では、RNA-seqによる遺伝子発現の網羅的解析やiPS細胞、腸オルガノイド培養技術を用いて、腸内分泌細胞分化の加齢変化とその制御機構を明らかにすることを目的とする。
Outline of Final Research Achievements	In this study, we conducted histological analysis and comprehensive gene expression analysis using naturally aged mice to investigate the effects of aging on various intestinal epithelial cell types, including enteroendocrine cells. As a result, we revealed changes in cellular composition and cell type-specific gene expression alterations associated with aging. Furthermore, we identified multiple signaling pathways that regulate the aging-related changes in intestinal epithelium. Based on these findings, we successfully established an in vitro intestinal organoid culture system that mimics the aging changes in the small intestine.
Academic Significance and Societal Importance of the Research Achievements	本研究により、小腸上皮の加齢変化を制御するメカニズムの一端を解明することができた。さらに、小腸上皮の加齢変化が代謝異常の要因となる可能性が示唆された。この研究成果が、加齢性代謝疾患の予防法・治療法の開発につながることが期待される。さらに、in vitroにおいて小腸上皮の加齢変化を模倣する小腸オルガノイド培養系の構築に成功したことから、臓器老化研究におけるオルガノイド培養系の有用性が示され、本研究成果が、健康長寿社会の実現に貢献できると期待される。