腸損傷後の再生起点細胞の同定と関連炎症細胞社会ネットワークの解明

• Project Area: Preventive medicine through inflammation cellular sociology
• Project/Area Number: 18H05028
• Research Category: Grant-in-Aid for Scientific Research on Innovative Areas (Research in a proposed research area)
• Allocation Type: Single-year Grants
• Research Institution: Tokyo Medical and Dental University
• Principal Investigator: 樗木 俊聡 東京医科歯科大学, 難治疾患研究所, 教授 (50233200)
• Project Period (FY): 2018-04-01 – 2020-03-31
• Project Status: Completed (Fiscal Year 2019)
• Budget Amount: ¥8,060,000 (Direct Cost: ¥6,200,000、Indirect Cost: ¥1,860,000); Fiscal Year 2019: ¥4,030,000 (Direct Cost: ¥3,100,000、Indirect Cost: ¥930,000); Fiscal Year 2018: ¥4,030,000 (Direct Cost: ¥3,100,000、Indirect Cost: ¥930,000)
• Keywords: 腸上皮幹細胞 / シングルセルqPCR / 再生起点細胞 / Sca1 / シングルセルRNAseq / CD81 / 放射線照射 / シングルセル解析 / 腸再生起点細胞 / 分泌前駆細胞 / 腸損傷 / 消化器内科 / 腸幹細胞

Outline of Annual Research Achievements

腸は優れた再生能力を持ち、損傷後、さまざまな細胞腫が上皮再生に関与することが報告されている。例えば、予めLgr5+腸幹細胞（intestinal stem cell, ISC）を除去しておくと損傷腸の再生が起こらないこと、Dll1+分泌系前駆細胞が損傷腸ではISC に脱分化すること、細胞周期上休止期にある一部のISC はMex3a を発現しており腸再生に寄与すること、YAP シグナル依存性の Clu+revival SC（revSC）が損傷後の上皮再生に重要なこと等である。しかしながら、それら細胞種の貢献度の軽重や主たる起源細胞は未同定である。我々は、細胞運命追跡技術を用いて、分泌細胞系列由来ではなく、腸上皮幹細胞由来の細胞が損傷腸における主たる再生起点細胞であることを見出した。さらに、シングルセルqPCR 解析により、当該再生起点細胞は極めてヘテロな集団であり、YAP 標的分子の１つであるSca1 の発現レベルが起点細胞の幹細胞性と逆相関することも判明した。この結果は、YAP/Wnt シグナルのバランスが損傷腸における起点細胞の再生能力を決定することを示唆していた。さらに、損傷腸から腸上皮幹細胞由来のSca1-細胞を精製してシングルセルRNAseq を行ったところ、tetraspanin family member の１つであるCD81 の発現が同細胞の幹細胞関連遺伝子発現と相関することが判明した。実際に、損傷腸におけるオルガノイド形成能は、主にCD81hiSca1-細胞に限局していた。損傷腸における主たる再生起点細胞の同定は、関連長疾患の治療戦略に貢献することが期待される。

Research Progress Status

令和元年度が最終年度であるため、記入しない。

Strategy for Future Research Activity

令和元年度が最終年度であるため、記入しない。

Research Products

• [Journal Article] Characterization of radioresistant epithelial stem cell heterogeneity in the damaged mouse intestine. (2020)
  • Author(s): Sato T, Sase M, Ishikawa S, Kajita M, Asano J, Sato T, Mori Y, and Ohteki T.
  • Journal Title: Sci Rep Volume: 10 Issue: 1 Pages: 8308-8308
  • DOI: 10.1038/s41598-020-64987-1
  • Peer Reviewed / Open Access
• [Journal Article] Propolis induces Ca²⁺ signaling in immune cells (2019)
  • Author(s): Adachi T, Yoshikawa S, Tezuka H, Tsuji NM, Ohteki T, Karasuyama H, Kumazawa T.
  • Journal Title: Bioscience of Microbiota, Food and Health Volume: 38 Issue: 4 Pages: 141-149
  • DOI: 10.12938/bmfh.19-011
  • NAID: 130007738832
  • ISSN: 2186-3342
  • Peer Reviewed / Open Access / Int'l Joint Research
• [Journal Article] Regulation of IgA production by intestinal dendritic cells and related cells. (2019)
  • Author(s): Tezuka H, and Ohteki T.
  • Journal Title: Frontiers in Immunology Volume: 10 Pages: 1891-1891
  • DOI: 10.3389/fimmu.2019.01891
  • Peer Reviewed / Open Access
• [Presentation] Regulated IFN-signal preserves stemness of intestinal stem-cells. (2020)
  • Author(s): Taku Sato, Toshiaki Ohteki.
  • Organizer: The 14th International Symposium of the Institute Network for Biomedical Sciences
  • Int'l Joint Research / Invited