2022 Fiscal Year Annual Research Report
Elucidation of the entropy of tissue damage in digestive organs and development of new therapeutic approaches
| Project Area | Integrated elucidation of inflammatory tissue-resilience and tissue damage-entropy;Creation of innovative science for resolution of inflammation |
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| Project/Area Number |
21H05123
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| Research Institution | Keio University |
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Principal Investigator |
三上 洋平 慶應義塾大学, 医学部(信濃町), 准教授 (80528662)
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| Project Period (FY) |
2021-08-23 – 2024-03-31
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| Keywords | 炎症性腸疾患 / １細胞遺伝子発現解析 / 線維芽細胞 / 神経 / 線維化 |
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| Outline of Annual Research Achievements |
近年、IBDやNASHを含む腸管および肝臓の慢性炎症性疾患において、炎症統御療法の成功により一見臨床的に寛解状態にある様に見える患者において進行性に蓄積する組織障害、すなわち組織障害エントロピーの増大が顕在化してきている。すなわち、これらの臨床的データの蓄積より、組織の不可逆的なダメージの蓄積である組織障害エントロピーは、腸管および肝臓の慢性炎症性疾患の病態生理を解明するにあたり非常に重要な概念であることが予測される。
我々は、前年度までの検討で、ヒト検体を用いて腸管ストローマ細胞のなかでも線維芽細胞に着目して1細胞遺伝子発現解析を行なったところ、2つの明確な細胞集団の存在が存在し、これらの線維芽細胞集団は遺伝子発現プロファイルが大きく異なる集団であることを見出した。さらに、慢性DSSモデルを用いて腸管内の組織常在細胞を測定したところ、DSSを2サイクル投与後の腸管は、組織学的には正常マウスと明らかな変化は認めないレベルに炎症収束を認めているものの、細胞レベルにおいては、線維芽細胞分画の存在比率が定常状態とは異なり、不十分な組織修復レジリエンスの結果として蓄積する腸管エントロピーが細胞レベルで存在する可能性が示唆された。腸管エントロピーのさらなる理解のために、慢性炎症収束時におけるストローマ細胞の遺伝子発現パターンを経時的にscRNA-seq解析を行い、慢性炎症収束時に増加する組織常在細胞集団のマーカーをscRNA-seq解析により洗い出しに成功した。
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| Current Status of Research Progress |
Current Status of Research Progress
1: Research has progressed more than it was originally planned.
Reason
我々は、前年度までの検討で、ヒト検体を用いて腸管ストローマ細胞のなかでも線維芽細胞に着目して1細胞遺伝子発現解析を行なったところ、腸管上皮幹細胞維持に必須の因子であるR-spondinやWNT2Bなどを高発現する分画(FB1)と、WNT5AやBMP5などの上皮分化に重要な因子を高発現する分画(FB2)が存在すること、さらに、両者は遺伝子発現プロファイルが大きく異なる集団であることを見出した。さらに、慢性DSSモデルおよびヒトクローン病患者の腸管切除検体を用いて腸管内の組織常在細胞を測定したところ、FB1/FB2の割合が定常状態とは異なり、不十分な組織修復レジリエンスの結果として蓄積する腸管エントロピーが細胞レベルで存在する可能性が示唆された。この慢性炎症収束時におけるストローマ細胞の遺伝子発現パターンを経時的にscRNA-seq解析を行い、慢性炎症収束時に増加する組織常在細胞集団のマーカーをscRNA-seq解析により洗い出しに成功し、慢性炎症収束時に増加する組織常在細胞集団のマーカーに高発現するいくつかの候補遺伝子の中から、Creマウスを導入・作成し、tdTomato、DTAマウスとの交配をすでに開始しており、今年度中に組織常在細胞集団の線維化への関与のデータを得ることが可能と考える。
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| Strategy for Future Research Activity |
前年度までの検討で得られた知見を元に、今年度は、それぞれの線維芽細胞分画に重要な制御機構および転写因子などの細胞を決定する因子を絞り込み、生物学的な意義を解析し、臨床応用の可能性を検討することを目的とする。慢性炎症収束時に増加する組織常在細胞集団のマーカーに高発現するいくつかの候補遺伝子の中から、腸管組織エントロピー増大とともに蓄積する細胞の性質解析に加えて、遺伝子改変マウスおよびDepletion抗体を用いた細胞分画の除去による炎症収束への生物学的意義を解明する。得られた結果より、ヒト検体を用いて解析、検証することで、ヒト炎症収束における病態解明を目指す。
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