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Development of novel technology for regulating biological functions via colonization-improved E. coli: in vivo trial using disease model animal

Research Project

Project/Area Number 21K18229
Research Category

Grant-in-Aid for Challenging Research (Pioneering)

Allocation TypeMulti-year Fund
Review Section Medium-sized Section 42:Veterinary medical science, animal science, and related fields
Research InstitutionThe University of Tokyo

Principal Investigator

角田 茂  東京大学, 大学院農学生命科学研究科(農学部), 准教授 (80345032)

Co-Investigator(Kenkyū-buntansha) 小川 哲弘  東京大学, 大学院農学生命科学研究科(農学部), 助教 (40323480)
後藤 康之  東京大学, 大学院農学生命科学研究科(農学部), 教授 (50553434)
足立 はるよ (中嶋はるよ)  東京大学, 大学院農学生命科学研究科(農学部), 特任助教 (20595962)
田川 陽一  東京工業大学, 生命理工学院, 准教授 (70262079)
Project Period (FY) 2021-07-09 – 2024-03-31
Project Status Granted (Fiscal Year 2022)
Budget Amount *help
¥25,870,000 (Direct Cost: ¥19,900,000、Indirect Cost: ¥5,970,000)
Fiscal Year 2023: ¥7,670,000 (Direct Cost: ¥5,900,000、Indirect Cost: ¥1,770,000)
Fiscal Year 2022: ¥7,540,000 (Direct Cost: ¥5,800,000、Indirect Cost: ¥1,740,000)
Fiscal Year 2021: ¥10,660,000 (Direct Cost: ¥8,200,000、Indirect Cost: ¥2,460,000)
Keywords腸内細菌 / 消化管定着 / バイオフィルム / プロバイオティクス / 定着能向上大腸菌 / 疾患モデル / 免疫機能
Outline of Research at the Start

申請者はこれまでの研究において、代表的な腸内細菌である大腸菌の非病原性株において、たった1つの遺伝子を改変することで、宿主腸管への定着能が大きく向上することを見出した。ここから、この定着能向上型非病原性大腸菌が生体機能を調節するための新たな“ベクター”として利用可能との着想に至った。そこで、種々の疾患モデルマウスや腸管組織デバイスを用いたin vivoおよびon chip解析を行い、これを通して、将来的な応用技術の開発に挑戦する。

Outline of Annual Research Achievements

近年、腸内細菌が宿主のあらゆる生命現象に強く影響を及ぼすことが明らかになりつつあり、大いに注目されている。実際、有用細菌(プロバイオティクス)を利用した、疾患予防・健康増強が試みられている。しかし、常在菌と競合することなどの理由から、これらプロバイオティクスを生体内に安定的に定着させるこ
とは困難である。我々の研究グループでは、代表的な腸内細菌である大腸菌の非病原性株をモデルとし、たった1つの遺伝子改変により、宿主への定着能を大きく向上させることが可能であることを見出した。本研究では、この定着能向上型大腸菌株を、生体機能を調節するための新たな“ベクター”ととらえ、新規生体機能調節の基盤技術の創出を目指すこととした。
今年度はその中で、定着性向上大腸菌株のマウス腸管内における抗生物質存在下での動態の評価を行った。マウス腸管内に定着させるにあたり、抗生物質により常在菌を事前にある程度排除することが必要であるが、βラクタム系のカルベニシリンとアミノグリコシド系のカナマイシン使用時の定着能を評価するとともに、カナマイシンにおける条件の最適化を行った。また、このときのマウス腸内細菌叢の変化についても検討した。
また、卵白アルブミン(OVA)を発現させた定着性向上大腸菌株の作出を行った。さらに、この大腸菌をOVA特異的なT細胞受容体を持つトランスジェニック(OVA23-3 Tg)マウスに接種させたときの、マウスの免疫応答性に関する研究を進めた。

Current Status of Research Progress
Current Status of Research Progress

3: Progress in research has been slightly delayed.

Reason

技術補佐員の雇用を予定していたが、マウスを用いた微生物接種実験が出来るような適当な人材が見つからず、今年度も雇用出来なかった。そのため、当初予定よりも研究の進捗がやや遅れている。

Strategy for Future Research Activity

平成5年度は、やや遅れている産生物質の分泌能および免疫調節能評価を中心に進める。

Report

(2 results)
  • 2022 Research-status Report
  • 2021 Comments on the Screening Results
  • Research Products

    (6 results)

All 2023 2022 Other

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

  • [Journal Article] Improved Genome Editing via Oviductal Nucleic Acids Delivery (i-GONAD): Protocol Steps and Additional Notes2023

    • Author(s)
      Sato Masahiro、Nakamura Ayaka、Sekiguchi Marie、Matsuwaki Takashi、Miura Hiromi、Gurumurthy Channabasavaiah B.、Kakuta Shigeru、Ohtsuka Masato
    • Journal Title

      Methods Mol Biol

      Volume: 2631 Pages: 325-340

    • DOI

      10.1007/978-1-0716-2990-1_14

    • ISBN
      9781071629895, 9781071629901
    • Related Report
      2022 Research-status Report
    • Peer Reviewed / Int'l Joint Research
  • [Presentation] 定着性向上型大腸菌のマウスへの投与による腸内細菌叢変化の解析2022

    • Author(s)
      南 篤、中島満幸、浅井健宏、水流功春、葛山智久、久和 茂、角田 茂、小川哲弘
    • Organizer
      第35回日本微生物生態学会大会
    • Related Report
      2022 Research-status Report
  • [Presentation] 抗生物質による固相面に高い付着性を示す大腸菌変異株のマウス腸管内定着性コントロール2022

    • Author(s)
      中島満幸、浅井健宏、南 篤、水流功春、田川陽一、葛山智久、久和 茂、小川哲弘、角田 茂
    • Organizer
      第69回日本実験動物学会総会
    • Related Report
      2022 Research-status Report
  • [Presentation] Disease models and species differences between mice and humans2022

    • Author(s)
      Shigeru Kakuta
    • Organizer
      Tri-Lab Joint Symposium 2022
    • Related Report
      2022 Research-status Report
  • [Remarks] 東京大学大学院農学生命科学研究科実験動物学研究室HP

    • URL

      http://www.vm.a.u-tokyo.ac.jp/jitsudo/index.html

    • Related Report
      2022 Research-status Report
  • [Remarks] 東京大学大学院農学生命科学研究科実験動物学研究室 FaceBook

    • URL

      https://www.facebook.com/jitsudo

    • Related Report
      2022 Research-status Report

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Published: 2021-07-13   Modified: 2025-05-07  

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