Role of membrane vesicles produced by the intestinal microbiota in intestinal homeostasis.

• Project/Area Number: 22K15455
• Research Category: Grant-in-Aid for Early-Career Scientists
• Allocation Type: Multi-year Fund
• Review Section: Basic Section 49050:Bacteriology-related
• Research Institution: Kanazawa University
• Principal Investigator: 小林 伸英 金沢大学, 医学系, 助教 (30712799)
• Project Period (FY): 2022-04-01 – 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: ¥1,690,000 (Direct Cost: ¥1,300,000、Indirect Cost: ¥390,000); Fiscal Year 2023: ¥1,430,000 (Direct Cost: ¥1,100,000、Indirect Cost: ¥330,000); Fiscal Year 2022: ¥1,430,000 (Direct Cost: ¥1,100,000、Indirect Cost: ¥330,000)
• Keywords: 腸内細菌 / 膜小胞 / メンブレンベシクル / 腸管上皮細胞

Outline of Research at the Start

細菌は脂質二重膜に包まれた膜小胞(membrane vesicle: MV)を分泌する。ある種の病原細菌が作るMVは宿主に対して免疫原性を持つことや細胞毒性を持つことなどが報告されているが、宿主と共生する腸内細菌が産生するMVの生理作用については不明な点が多い。本研究では、腸内容物から腸内細菌叢全体が産生するMVを単離し、腸管オルガノイドおよび無菌マウスを用いて腸管恒常性維持への影響を解析する。

Outline of Annual Research Achievements

腸管内には約1000種類、100兆個に及ぶと言われる腸内細菌が存在し、宿主と相互作用することで互いの恒常性を維持している。細菌は脂質二重膜に包まれた膜小胞(membrane vesicle: MV)を分泌する。ある種の病原細菌が作るMVは宿主に対して免疫原性を持つことや細胞毒性を持つことなどが報告されているが、宿主と共生する腸内細菌が産生するMVの生理作用については不明な点が多い。申請者はこれまでに、クロストリジウム属菌のうち、病原細菌であるボツリヌス菌Clostridium botulinumから4株、ボツリヌス菌と近縁だが健常者の腸内細菌叢にも見られるC. sprorogenesから1株、C. scindensから2株の計7株からMVを単離し、宿主細胞に対する影響を解析した。その結果、これらの菌株由来MVは腸上皮細胞株に対して傷害性を示さなかったが、いずれもパターン認識受容体を介してサイトカインの発現を誘導することを見出している（Front Microbiol 13, 2022.）。このことから、常在クロストリジウム属菌に関しても宿主恒常性に影響を及ぼしていることが示唆された。本研究では、腸内常在細菌が産生するMVが上皮細胞の分化制御を中心とした腸管恒常性維持に果たす役割を明らかにすることを目的とする。
当該年度はSPFマウスに異なる種類の抗菌薬を飲水投与し、その盲腸内容物からMVを精製した。その結果、特定の抗菌薬で処理したマウスではMVの収量が増大していた。抗菌薬によって腸内細菌叢の構成が変化した結果、MV産性能の高い腸内細菌が優勢になったと推測される。

Current Status of Research Progress

3: Progress in research has been slightly delayed.

Reason

単層培養したオルガノイドの分化誘導系が不安定であり、コーティング試薬や培地等を検討している。

Strategy for Future Research Activity

異なる処置を施したマウス腸内容物由来MVの細胞への作用を解析する。