網羅的遺伝子発現解析を用いた過敏性腸症候群(IBS)の病態解明

• Project/Area Number: 22K15986
• Research Category: Grant-in-Aid for Early-Career Scientists
• Allocation Type: Multi-year Fund
• Review Section: Basic Section 53010:Gastroenterology-related
• Research Institution: The University of Tokyo
• Principal Investigator: 屋嘉比 聖一 東京大学, 医学部附属病院, 特任助教 (60909373)
• Project Period (FY): 2022-04-01 – 2024-03-31
• Project Status: Granted (Fiscal Year 2022)
• Budget Amount: ¥4,680,000 (Direct Cost: ¥3,600,000、Indirect Cost: ¥1,080,000); Fiscal Year 2023: ¥1,300,000 (Direct Cost: ¥1,000,000、Indirect Cost: ¥300,000); Fiscal Year 2022: ¥3,380,000 (Direct Cost: ¥2,600,000、Indirect Cost: ¥780,000)
• Keywords: 過敏性腸症候群（IBS） / 下痢 / 副腎皮質刺激放出因子(CRF) / 網羅的遺伝子発現解析 / 嚢胞性線維症膜コンダクタンス制御因子(CFTR) / 過敏性腸症候群

Outline of Research at the Start

過敏性腸症候群(IBS)は人口の約15%の人が罹患しており、ストレス負荷により急激な下痢の発症をきたすが、この下痢の発症の機序については不明な点が多い。我々はIBSモデルラットにて、免疫組織学的に大腸の筋層だけでなく回腸の粘膜下層が活性化されていることを発見し、IBSの下痢の発症において腸管運動の亢進だけでなく、腸管分泌が関与している可能性を発見した。また我々の研究では回腸粘膜下層に存在するVIPが関与している可能性も発見した。本研究では、IBSモデルラットを用いて腸管の網羅的遺伝子発現解析を行い、ストレス下における下痢発症の分子機序に迫ると共に新たな治療法の開発へとつながることを目的とした。

Outline of Annual Research Achievements

過敏性腸症候群（IBS）における下痢発症の機序についてラットを用いて検証した。既に報告のあるように、ラットにストレスをかける代わりに副腎皮質刺激放出因子(CRF)を腹腔内投与（IP）し、下痢を誘発することとした。初めに、ラットに下痢を起こす至適容量を確認する目的で複数の容量でCRFを投与し、排便数および下痢発症について確認し、既報と同様にCRF(10μg/kg)を良好な下痢の出現を認めた。また、既報と同様にCRF投与後の排便時間についても検証し、既報同様６０分で良好な結果が得られた。
次に、CRF投与群とコントロール群各々から４匹づつ回腸末端を摘出し、網羅的遺伝子発現解析を行った。これらの結果として、水分泌に関与する項目について有意な差を認めており、詳細については現在解析中である。
また、これら水分泌に関与するチャンネルの一つとして嚢胞性線維症膜コンダクタンス制御因子(CFTR)に着目しており、CFTR-inhなどを用いて排便や下痢の発症を抑制できるか検証している。しかしながら、これらinhibitorをラットに用いた既報はあまりなく、投与のタイミングや容量などについて検証する必要があり、既報を参考に投与時間や投与容量を検証しているが、試薬の溶解のしづらさなどもあり溶解方法などについても濃度なども含め検証している。また、今回使用している試薬はDMSOで溶解したため、DMSO自体のラットへの影響を検証する必要があり、実際に種々の濃度や容量での検証を行い、ラットへの影響がないことを確認し、実際のCFTR-inh投与を行なった。これらの結果より一定の結果は現在得ているが、詳細については今後追加実験を行い症例数を増やして検討していく予定である。

Current Status of Research Progress

2: Research has progressed on the whole more than it was originally planned.

Reason

実験で使用している試薬の在庫が国内になく、海外からの取り寄せとなっており、コロナ感染の流行や、ウクライナ侵攻などの影響により、試薬の入荷に時間を要する時があったため、実験の開始などが遅れ、進みが少し遅れてはいるが、概ね順調であると考えております。また、実際に入荷した試薬が溶解しづらく、添付文章通りの方法で溶解してもなかなか溶解された状態を維持するのが難しく、当初予定していた進行からは若干遅れていますが、ある程度の結果は出てきており、予想される範囲内の進行の遅れ具合と考えており、若干の遅れはあるが概ね予定通りに進んでいると考えております。現在でている結果の解析と並行して、まだ行っていない実験を行えれば予定どおり進行することが可能であると考えております。

Strategy for Future Research Activity

今回の研究では、CFTR-inhの溶解や投与量や投与時間などで当初予想していた通りの結果がなかなか出ずに苦労しているが、異なる条件で何回か実験を行なったことにより、この問題点については解決されつつある。この条件の確認および修正などにより現在若干の遅れが生じており、今後は症例数を増加していく必要があり、更なる実験を追加して行う予定である。
また、網羅的遺伝子発現解析については現在詳細な部分を解析中であるが、現在我々が注目しているCFTRがどれぐらい関与しているのかの検討を更に検討していく予定である。また、以前に我々が報告したVIPの関与と比較すると、CFTRがIBSの下痢の発症において果たしている役割は少ない可能性があり、CFTR以外の因子の関与も示唆される。そのため、網羅的遺伝子発現解析の結果をさらに詳細に検討し、その他関与している因子がないかを検討し、それら因子についても遺伝子発現以外の方法で検証していく必要があると考えている。