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Understanding the cross-organ communication on hematopoiesis regulated via gut microbiota signaling

Research Project

Project/Area Number 20K17381
Research Category

Grant-in-Aid for Early-Career Scientists

Allocation TypeMulti-year Fund
Review Section Basic Section 54010:Hematology and medical oncology-related
Research InstitutionFukuoka Dental College

Principal Investigator

Hayashi Yoshikazu  福岡歯科大学, 口腔歯学部, 助教 (00801078)

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: ¥1,170,000 (Direct Cost: ¥900,000、Indirect Cost: ¥270,000)
Fiscal Year 2021: ¥1,430,000 (Direct Cost: ¥1,100,000、Indirect Cost: ¥330,000)
Fiscal Year 2020: ¥1,690,000 (Direct Cost: ¥1,300,000、Indirect Cost: ¥390,000)
Keywords造血幹前駆細胞 / 腸内細菌 / 自然免疫 / 組織修復 / 造血幹細胞 / 多能性前駆細胞 / 骨髄球 / 腸管炎症 / 顆粒球 / 慢性炎症 / 炎症性疾患 / 常在菌 / 造血応答
Outline of Research at the Start

血液細胞は骨髄の造血幹細胞によって生涯にわたり作られている。これまでに細菌感染により、細菌の構成成分であるリポ多糖(LPS)が造血幹細胞の機能を損傷することが明らかになった。体内には口腔や腸など非常に多くの細菌が共生しており、これらの常在菌が様々な免疫や疾患に関与していることが近年明らかになりつつある。これまでに報告されている細菌感染誘導性の造血幹細胞機能低下と体内に共生する細菌の多様性を考え合わせると、体内に存在する常在菌が骨髄あるいは骨髄外の各組織において造血応答を制御している可能性が考えられる。そこで本研究では、体内の常在菌が造血応答をどのように制御するのかその分子メカニズムを解明する。

Outline of Final Research Achievements

The previous report has shown that gram negative bacterial infection directly activates innate immune signaling in the dormant hematopoietic stem cells (HSCs) to induce proliferation and proliferative stress, eventually leading to functional impairment. Given as many commensal bacteria as human cells in our body, we hypothesized that microbial infiltration upon colitis might affect early hematopoiesis in bone marrow (BM).
Then we tested this by employing dextran sulfate sodium (DSS)-induced colitis mouse model. Acute colitis expanded the hematopoietic stem and progenitor cells (HSPCs) in BM and directs them to inflamed mesenteric lymph nodes for differentiation into myeloid cells specialized in gut tissue repair.
These findings establish cross-organ communication between the BM and distant inflamed sites.

Academic Significance and Societal Importance of the Research Achievements

“炎症と造血”は造血分野において注目されている領域であり、老化に伴い増加する炎症疾患との関連だけでなく生体防御や組織修復における機能の観点からも注目を集めている分野である。本研究では炎症の起こる場である血液の幹細胞(造血幹細胞)をモデルとして、これまで明らかにされてこなかった腸炎下における腸内細菌依存的な造血応答制御を分子レベルで明らかにするとともに、腸管関連組織で増加した前駆細胞ならびに骨髄球が最終的には組織修復に関与することを明らかにした。
本研究課題から得られた研究成果は造血における新たな概念を提示したという点において、基礎医学への貢献は大きく学術的意義ならびに社会的意義の高い研究である。

Report

(4 results)
  • 2022 Annual Research Report   Final Research Report ( PDF )
  • 2021 Research-status Report
  • 2020 Research-status Report
  • Research Products

    (6 results)

All 2023 2022 2021 2020

All Journal Article (4 results) (of which Int'l Joint Research: 2 results,  Peer Reviewed: 4 results,  Open Access: 3 results) Presentation (2 results) (of which Int'l Joint Research: 1 results)

  • [Journal Article] Id4 modulates salivary gland homeostasis and its expression is downregulated in IgG4-related disease via miR-486-5p2023

    • Author(s)
      1.Hayashi Y, Kimura S, Yano E, Yoshimoto S, Saeki A, Yasukochi A, Hatakeyama Y, Moriyama M, Nakamura S, Jimi E, Kawakubo-Yasukochi T.
    • Journal Title

      Biochim Biophys Acta Mol Cell Res

      Volume: 1870(2) Issue: 2 Pages: 119404-119404

    • DOI

      10.1016/j.bbamcr.2022.119404

    • Related Report
      2022 Annual Research Report
    • Peer Reviewed / Open Access
  • [Journal Article] Hematopoietic stem and progenitor cells integrate microbial signals to promote post‐inflammation gut tissue repair2022

    • Author(s)
      Sezaki Maiko、Hayashi Yoshikazu、Nakato Gaku、Wang Yuxin、Nakata Sayuri、Biswas Subinoy、Morishima Tatsuya、Fakruddin Md、Moon Jieun、Ahn Soyeon、Kim Pilhan、Miyamoto Yuji、Baba Hideo、Fukuda Shinji、Takizawa Hitoshi
    • Journal Title

      The EMBO Journal

      Volume: 41 Issue: 22

    • DOI

      10.15252/embj.2022110712

    • Related Report
      2022 Annual Research Report
    • Peer Reviewed / Open Access / Int'l Joint Research
  • [Journal Article] Immuno-Modulation of Hematopoietic Stem and Progenitor Cells in Inflammation2020

    • Author(s)
      Sezaki Maiko、Hayashi Yoshikazu、Wang Yuxin、Johansson Alban、Umemoto Terumasa、Takizawa Hitoshi
    • Journal Title

      Frontiers in Immunology

      Volume: 11 Pages: 585367-585367

    • DOI

      10.3389/fimmu.2020.585367

    • Related Report
      2020 Research-status Report
    • Peer Reviewed / Open Access / Int'l Joint Research
  • [Journal Article] Innate immune signal-mediated regulation and alterations in hematopoiesis2020

    • Author(s)
      林 慶和、滝澤 仁
    • Journal Title

      Rinsho Ketsueki

      Volume: 61 Issue: 6 Pages: 651-656

    • DOI

      10.11406/rinketsu.61.651

    • NAID

      130007869131

    • ISSN
      0485-1439, 1882-0824
    • Related Report
      2020 Research-status Report
    • Peer Reviewed
  • [Presentation] Hematopoietic stem and progenitor cells integrate microbial signals to enhance gut tissue repair2021

    • Author(s)
      Maiko Sezaki, Yoshikazu Hayashi, Gaku Nakato, Subinoy Biswas, Tatsuya Morishima, Jieun Moon, Soyeon Ahn, Pilhan Kim, Yuji Miyamoto, Hideo Baba, Shinji Fukuda and Hitoshi Takizawa
    • Organizer
      18th Stem Cell Research Symposium
    • Related Report
      2021 Research-status Report
    • Int'l Joint Research
  • [Presentation] 慢性炎症は造血幹細胞の骨髄再構築能を低下させる2020

    • Author(s)
      林 慶和
    • Organizer
      第62回歯科基礎医学会学術大会
    • Related Report
      2020 Research-status Report

URL: 

Published: 2020-04-28   Modified: 2024-01-30  

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