Publicly Offered Research
Grant-in-Aid for Scientific Research on Innovative Areas (Research in a proposed research area)
腸神経系は「第２の脳」とも呼ばれ、複雑なネットワークを形成して多岐に渡る腸機能を制御する。中でも蠕動（ぜんどう）運動との関わりは深いと考えられている。蠕動運動とは、局所的に起こる腸の収縮が、その後「収縮の振動波」となって前後に伝播する現象であり、まさに「時計機能」を有した高次生体システムである。本研究では、蠕動運動の時計機能とその成立機構を明らかにすべく、特に蠕動運動の発信源（起点）の成立と収縮波の伝播に注目する。蠕動運動時にみられるCaシグナルの可視化や、蠕動・収縮運動を呈するオーガノイドを新たな解析系として用いることによって、起点形成や収縮伝播を制御する細胞相互作用の分子実体にせまる。
腸の蠕動運動は、胃から送られてきた内容物の消化吸収に欠かせない生命機能であり、そこでは「第２の脳」とも呼ばれる腸神経系の関わりも知られている。蠕動運動とは局所的な収縮が一定のリズムで起こり、かつその収縮が腸軸に沿って進行波として伝播するなど、まさに「時計機能」を有した高次生体システムである。しかしその時計を支える細胞機能の実体については、腸神経機能も含め未解明の部分が多い。本研究では、蠕動運動の時計機能とその成立機構を明らかにすべく、特に蠕動運動の発信源（起点）の成立と収縮波の伝播パターンに注目して、そのしくみを理解することを目的とした。成果としては、ニワトリ胚の腸をモデルとして、蠕動運動にみられる振動進行波の起点マップを作成した。結果、振動の起点は個体間でほぼ一致しており、このことから発生中の腸における蠕動運動は遺伝プログラムによって制御されている可能性が示唆された。胚性の腸は摂餌による内容物の影響を除外できるため、細胞が本来有する蠕動運動機能を詳細に解析できる良いモデルであり、これらの起点マップの意義は高いと期待される。事実、我々が作製した起点マップをもとにして、「本来起点ではない」領域にオプトジェネティクス法により異所的な蠕動運動を惹起させるという新たな方法論の開発を進めることができた。さらにＧＣａＰＭ遺伝子を用いて腸の中胚葉性細胞内のCa2+濃度変化を可視化する技術にも着手した。本研究をとおして、蠕動運動の確立機構研究に新たな道筋を示すことができた。
令和2年度が最終年度であるため、記入しない。
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Frontiers in Cell and Developmental Biology
Volume: 10 Pages: 827079-827079
10.3389/fcell.2022.827079
Journal of Korean Neurosurgical Society
Volume: 64 Issue: 3 Pages: 367-373
10.3340/jkns.2021.0054
Science Translational Medicine
Volume: 13 Issue: 587 Pages: 7896-7896
10.1126/scitranslmed.aay7896
Developmental Biology
Volume: 461 Issue: 2 Pages: 160-171
10.1016/j.ydbio.2020.02.007
Nature Reviews Molecular Cell Biology
Volume: 21 Issue: 6 Pages: 341-352
10.1038/s41580-020-0237-9
Volume: 456 Issue: 1 Pages: 8-16
10.1016/j.ydbio.2019.08.001
http://www2.zool.kyoto-u.ac.jp/develop/takahashi.html
