機能性評価系として腸管オルガノイドを用いた分岐鎖アミノ酸の新たな機能の解明
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21K05459
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| Research Category |
Grant-in-Aid for Scientific Research (C)
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| Allocation Type | Multi-year Fund |
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| Section | 一般 |
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| Review Section |
Basic Section 38050:Food sciences-related
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| Research Institution | Tokyo University of Agriculture |
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Principal Investigator |
服部 一夫 東京農業大学, 応用生物科学部, 教授 (10385495)
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| Project Period (FY) |
2021-04-01 – 2024-03-31
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| Project Status |
Completed (Fiscal Year 2023)
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| Budget Amount *help |
¥4,160,000 (Direct Cost: ¥3,200,000、Indirect Cost: ¥960,000)
Fiscal Year 2023: ¥1,300,000 (Direct Cost: ¥1,000,000、Indirect Cost: ¥300,000)
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)
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| Keywords | 腸管オルガノイド / 腸管幹細胞 / 分岐鎖アミノ酸 / バリン / アポトーシス / 小胞体ストレス / Wnt/β-カテニンシグナル / ロイシン / イソロイシン / 腸管 / オルガノイド / 幹細胞 / アミノ酸欠乏 |
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| Outline of Research at the Start |
本研究では、これまで困難であったin vitroでの腸管幹細胞実験を可能とした腸管オルガノイド培養系を用いて、分岐鎖アミノ酸 (BCAA) であるバリン (Val)、ロイシン (Leu)、イソロイシン (Ile) に着目し、各BCAAが幹細胞に及ぼす影響とそのメカニズムを明らかにすることが目的である。本研究を通じて、腸管幹細胞に対する機能という今までにない新たなBCAAの機能性を明らかにし、食品成分による腸管幹細胞の機能制御という新たな展開や、動物に替わるin vitro機能性評価系としての発展につなげたい。
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| Outline of Annual Research Achievements |
一昨年度は腸管オルガノイドを用いて、分岐鎖アミノ酸(BCAA: バリン(Val)、ロイシン(Leu)、イソロイシン(Ile))の欠乏が腸管上皮細胞に及ぼす影響を調べ、Val欠乏だけが幹細胞数を減少し、Ile欠乏だけが内分泌細胞数を増加することを示した。昨年度は特にValに着目し、Val欠乏による幹細胞数の減少に関するメカニズムをRNA-seqで解析した。その結果、小胞体ストレスに起因するWnt/β-カテニンシグナルの不活性化とアポトーシスの誘導が関与していることが示唆された。本年度は、腸管オルガノイドを用いた機能性評価系の有用性を実証するために、各BCAA欠乏餌をC57BL/6マウスあるいはLgr5-EGFPマウスに与えた後、腸管を回収し、これまでの腸管オルガノイドで認められた現象が生体内においても反映されているかを検討した。その結果、Val欠乏だけが幹細胞マーカーであるLgr5のmRNAレベルの低下、オルガノイド増殖能の低下、アポトーシスの増加を誘導した。さらに、Val欠乏は絨毛の高さやクリプトの深さも低下しており、幹細胞数の低下との関与が示唆された。また、クリプトにおける増殖細胞数の減少、アポトーシス細胞数の増加も確認され、腸管オルガノイドと同様の挙動を示した。分化細胞に関しては、Ile欠乏が内分泌細胞マーカーであるChgA mRNAレベルを低下したが、内分泌細胞数に影響は認められなかった。また、すべてのBCAA欠乏群において杯細胞数が減少しており、腸管オルガノイド (内分泌細胞数の増加、杯細胞数は変化なし) と異なる挙動を示した。したがって、腸管オルガノイドを用いた機能性評価は、分化細胞においては生体内での結果を十分に反映していなかったが、幹細胞においては生体内と腸管オルガノイドの結果が同様であり、動物に替わる幹細胞の機能性評価系として応用できる可能性が示唆された。
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Report
(3 results)
Research Products
(8 results)
