腸管吸収モデル細胞における時計遺伝子を介した機能性成分の吸収メカニズムの解明

• Project/Area Number: 22K14859
• Research Category: Grant-in-Aid for Early-Career Scientists
• Allocation Type: Multi-year Fund
• Review Section: Basic Section 38050:Food sciences-related
• Research Institution: Tokyo Metropolitan Industrial Technology Research Institute
• Principal Investigator: 篠崎 綾子 地方独立行政法人東京都立産業技術研究センター, 技術支援本部地域技術支援部食品技術センター, 研究員 (80754811)
• Project Period (FY): 2022-02-01 – 2025-03-31
• Project Status: Granted (Fiscal Year 2023)
• Budget Amount: ¥4,550,000 (Direct Cost: ¥3,500,000、Indirect Cost: ¥1,050,000); Fiscal Year 2024: ¥1,040,000 (Direct Cost: ¥800,000、Indirect Cost: ¥240,000); Fiscal Year 2023: ¥1,560,000 (Direct Cost: ¥1,200,000、Indirect Cost: ¥360,000); Fiscal Year 2022: ¥1,950,000 (Direct Cost: ¥1,500,000、Indirect Cost: ¥450,000)
• Keywords: 時計遺伝子 / Caco-2細胞 / 機能性成分 / 腸管吸収 / 時間栄養学

Outline of Research at the Start

本研究では、小腸における機能性成分の吸収メカニズムに着目し、機能性成分の摂取タイミングと体内への吸収率との関係性を明らかにする。それぞれの機能性成分の吸収率に日内変動はあるか、吸収率がより上昇するタイミングはいつか、これらのメカニズムをヒト結腸癌由来株化細胞(Caco-2)の概日リズムと合わせて分子レベルで解明する。朝・昼・夕、いつの食事に各機能性成分を取り入れればより効率的に吸収されるかを明らかにし、食品中の機能性成分の効用を最大限に活用できるよう目指す。

Outline of Annual Research Achievements

同じ機能性成分であっても、摂取タイミングにより生体への効用が異なる可能性が高いことが時間栄養学的観点から明らかになってきた。本研究では、吸収率が低いとされる機能性成分、また、多量に摂取出来ないカフェインなど、様々な食品成分の腸管上皮細胞を介した吸収率に着目し、成分吸収の概日リズム性およびそのメカニズムの解明を目的とする。
まずは、実験に使用する細胞の概日リズムの有無を検証する。概日リズムの確認後、Caco-2細胞およびその他の腸管上皮細胞を用いて機能性成分などの膜透過性試験を行う。細胞の種類によって概日リズムが生じる細胞とリズムの確認ができない細胞とがあると考えられるため、膜透過性試験に用いる細胞種の検証を概日リズム誘発刺激の検証と共に行い確立する。
さらに、腸管上皮細胞の概日リズムをリアルタイムに測定する系の確立を行う。時計遺伝子プロモーターとルシフェラーゼ遺伝子を含むプラスミドベクターを細胞に導入し、細胞の概日リズムを安定して観測するプロトコルを確立することを目指す。
腸管上皮細胞の概日リズムをリアルタイムにモニタリングしながら、各タイミングにおいて膜透過性試験が随時行える実験環境の構築を目指し、朝や夕といったタイミング毎に細胞に化合物を添加してHPLCおよび質量分析法により透過率を調べていく。さらには、輸送体の阻害剤などを用いて、その分子メカニズムを検証する。
吸収率の概日リズム性を提示し、食品中の栄養成分の効用を最大限に活用できるようにしたいと考える。

Current Status of Research Progress

4: Progress in research has been delayed.

Reason

2023年度に予定していたルミノメーターの所内搬入が急遽取り消しになったため、実験計画に大きな影響があった。また、2024年3月末に満期退職と転職を行い、現在新職場での実験環境の確立を行っており、研究進捗状況は遅れている。

Strategy for Future Research Activity

概日リズムの確認できる腸管上皮細胞の探索および概日リズムを誘発する刺激、概日リズムが生じる細胞種の検証を急いで行う。概日リズムの検証には、時計遺伝子のプロモーターとルシフェラーゼ遺伝子が含まれるプラスミドを用いる。
Caco-2細胞は、概日リズムが「ある・なし（微弱）」両方の報告があるため、継代数などに最大限注意を払う必要があることが分かってきた。我々の研究に使用していたCaco-2細胞はすでに継代数が多く、デキサメタゾンやフォルスコリン、50%FBS刺激においても概日リズムは確認できなかった。そのため、細胞を再購入してプラスミド導入までの継代数を最小限減らすようにすることとする。また、継続的にプラスミドが導入されたCaco-2細胞を作製することで、概日リズム検証の最速化を目指す。
さらに、iPS細胞などから分化させた腸管上皮細胞など、様々な種類の細胞を購入してプラスミドを導入させ、概日リズムの有無を判断する。概日リズムを有する細胞を用いて透過試験膜形成をする系の確立を目指す。