生体センサー腸上皮によるバイオスクリーニング法の開発

2015 Fiscal Year Annual Research Report

• Project Area: Chemical Biology using bioactive natural products as specific ligands: identification of molecular targets and regulation of bioactivity
• Project/Area Number: 23102003
• Research Institution: Tokyo Medical and Dental University
• Principal Investigator: 岡本 隆一 東京医科歯科大学, 再生医療研究センター, 教授 (50451935)
• Co-Investigator(Kenkyū-buntansha): 中村 哲也 東京医科歯科大学, 医歯(薬)学総合研究科, 教授 (70265809)
• Project Period (FY): 2011-04-01 – 2016-03-31
• Keywords: 腸管上皮 / 初代培養 / 天然物リガンド / 活性評価

Outline of Annual Research Achievements

本計画研究では研究代表者らが独自に有する正常腸管上皮培養法を生物学的活性評価系へと展開し、これを通じて正常腸管上皮の分化･増殖･特異的機能について制御活性を有する新規天然物リガンドを探索する系の構築を目指した。本研究により、以下の成果を得た。1)腸上皮幹細胞やその娘細胞を可視化する技術：レンチウィルスを用いた幹細胞標識法や遺伝子改変マウスを利用した特定の娘細胞系譜の可視化に関する技術を確立した。2)腸管特異的機能に関する生物学的活性を簡便かつ定量的に測定可能な評価系の構築：P-glycoproteinの基質輸送を可視化・定量する系の構築のみならず、ヒト腸上皮オルガノイドにおける 「Swelling (膨張)」現象を利用し、腸上皮が有するもう一つの機能である体液調節機能(水・電解質調節機能)についても定量的な測定系を確立した。同測定系を用いることにより、複数の候補リガンドから強力な水・Cl排泄促進活性を有するリガンドを同定することにも成功している。3) 腸管上皮幹細胞の増殖・分化を制御する天然物リガンドのスクリーニング系の確立：腸管上皮幹細胞の分化・増殖を制御する主要な分子シグナル系であるNotch受容体経路に着目し、同経路の活性測定系を構築するため、A02班の石橋教授との共同研究を実施した。同研究において、テトラサイクリン依存的に活性型Notch受容体を強制発現するヒト大腸上皮由来培養細胞に、RBP-Jk依存的転写活性を高感度に検出可能なレポーターコンストラクトを恒常的に導入した細胞系の構築に成功した。また、本研究期間中に23症例(累計36系統)のヒト腸上皮由来オルガノイド株の樹立･保存に成功していおり、これら保存細胞株は既に樹立済みの評価系に容易に用いる事ができることから、個体間の特性を考慮した探索を可能とする活性評価プラットフォームを構築できたものと考えている。

Research Progress Status

27年度が最終年度であるため、記入しない。

Strategy for Future Research Activity

27年度が最終年度であるため、記入しない。

Research Products

• [Journal Article] Role of epithelial cells in the pathogenesis and treatment of inflammatory bowel disease. (2016)
  • Author(s): Ryuichi Okamoto, Mamoru Watanabe
  • Journal Title: J. Gastroenterol Volume: 51 Pages: 11-21
  • DOI: 10.1007/s00535-015-1098-4
  • Peer Reviewed / Open Access
• [Journal Article] Reduced human α-defensin 6 in non-inflamed jejunal tissue of Crohn’s disease patients (2016)
  • Author(s): Hayashi R , Tsuchiya K, Okamoto R, Watanabe M.et al.
  • Journal Title: Inflammatory Bowel Diseases Volume: 22 Pages: 1119-1128
  • Peer Reviewed
• [Journal Article] Matrix Metalloproteinase-14 Mediates Formation of Bile Ducts and Hepatic Maturation of Fetal Hepatic Progenitor Cells. (2015)
  • Author(s): Satoshi Otani, Sei Kakinuma, Ryuichi Okamoto, Mamoru Watanabe.et al
  • Journal Title: Biochem. Biophys. Res. Commun Volume: 469 Pages: 1062-1068
  • DOI: 10.1016/j.bbrc.2015.12.105
  • Peer Reviewed / Open Access
• [Journal Article] Perspectives for Regenerative Medicine in the Treatment of Inflammatory Bowel Diseases. (2015)
  • Author(s): Ryuichi Okamoto, Mamoru Watanabe
  • Journal Title: Digestion Volume: 92 Pages: 73-77
  • DOI: 10.1159/000438663
  • Peer Reviewed
• [Journal Article] TNFAIP3 promotes survival of CD4 T cells by restricting MTOR and promoting autophagy. (2015)
  • Author(s): Yu Matsuzawa, Shigeru Oshima, Ryuichi Okamoto, Mamoru Watanabe.et al
  • Journal Title: Autophagy Volume: 11 Pages: 1052-1062
  • DOI: 10.1080/15548627.2015.1055439
  • Peer Reviewed / Open Access
• [Journal Article] Atonal homolog 1 protein stabilized by tumor necrosis factor α induces high malignant potential in colon cancer cell line. (2015)
  • Author(s): Keita Fukushima, Kiichiro Tsuchiya, Okamoto Ryuichi, Mamoru Watanabe. et al
  • Journal Title: Cancer Sci Volume: 106 Pages: 1000-1007
  • DOI: 10.1111/cas.12703
  • Peer Reviewed / Open Access
• [Presentation] Establishment of a 3D cell culture-based screening platform to identify natural products that can regulate transepithelial water transport of the human gastrointestinal tract. (2015)
  • Author(s): Satoru Fujii, Ryuichi Okamoto, Toru Nakata, Kohei Suzuki, Fumiaki Ishibashi, Ami Kawamoto,Sayaka Ohashi Segawa, Tomohiro Mizutani, Kiichiro Tsuchiya, Tetsuya Nakamura, Mamoru Watanabe.
  • Organizer: Pacifichem2015
  • Place of Presentation: ハワイ（米国）
  • Year and Date: 2015-12-17 – 2015-12-17
  • Int'l Joint Research
• [Presentation] TNF-α stabilizes atoh1 protein in colitis-associated colorectal cancer resulting in enhanced malignant potential. (2015)
  • Author(s): Tomoaki Shirasaki, Keita Fukushima, Kiichiro Tsuchiya, Shuuji Hibiya, Ryohei Hayashi, Nobukatsu Horita, Ryuichi Okamoto, Tetsuya Nakamura, Mamoru Watanabe.
  • Organizer: UEGW2015
  • Place of Presentation: バルセロナ（スペイン）
  • Year and Date: 2015-10-28 – 2015-10-28
  • Int'l Joint Research
• [Presentation] Atoh1 protein stabilized by TNF-α acquires enhanced malignant potential in colitis-associated colorectal cancer. (2015)
  • Author(s): Tomoaki Shirasaki, Keita Fukushima, Kiichiro Tsuchiya, Shuuji Hibiya, Ryohei Hayashi, Nobukatsu Horita, Ryuichi Okamoto, Tetsuya Nakamura, Mamoru Watanabe.
  • Organizer: AOCC2015
  • Place of Presentation: 北京（中国）
  • Year and Date: 2015-06-19 – 2015-06-19
  • Int'l Joint Research
• [Presentation] A novel fluorescent labelling system into small intestinal organoid reveals independent long-lived intestinal stem cells in a crypt. (2015)
  • Author(s): Horita N,Tsuchiya K,Hayashi R,Fukushima K,Hibiya S,Fukuda M,Mizutani T,Okamoto R,Nakamura T and Watanabe M.
  • Organizer: AOCC2015
  • Place of Presentation: 北京（中国）
  • Year and Date: 2015-06-19 – 2015-06-19
  • Int'l Joint Research
• [Presentation] Enrichment of Intestinal Stem Cells by the 3D-Culture of IBD Patient Derived Intestinal epithelium. (2015)
  • Author(s): Kohei Suzuki,Satoru Fujii,Toru Nakata,Ami Kawamoto,Fumiaki Ishibashi,Sayaka Ohashi Segawa, Tomohiro Mizutani, Kiichiro Tsuchiya,Kazuo Otsuka,Tetsuya Nakamura,Ryuichi Okamoto,Mamoru Watanabe.
  • Organizer: AOCC2015
  • Place of Presentation: ワシントン（米国）
  • Year and Date: 2015-05-19 – 2015-05-19
  • Int'l Joint Research
• [Presentation] Distinct Role of Notch Ligands, DLL1 and Dll4, in Normal and in Tumor Intestinal Epithelium. (2015)
  • Author(s): Toru Nakata, Hiromichi Shimizu, Kohei Suzuki, Satoru Fujii, Go Ito, Kiichiro Tsuchiya, Tetsuya Nakamura, Ryuichi Okamoto, Katsuto Hozumi, Mamoru Watanabe.
  • Organizer: DDW 2015
  • Place of Presentation: ワシントン（米国）
  • Year and Date: 2015-05-19 – 2015-05-19
  • Int'l Joint Research
• [Presentation] Notch Ligands DLL1 and Dll4 Are Expressed by Distinct Population of Epithelial Cells in the Mice Intestine. (2015)
  • Author(s): Hiromichi Shimizu, Kohei Suzuki, Satoru Fujii, Toru Nakata, Go Ito, Tatsuro Murano, Kiichiro Tsuchiya, Tetsuya Nakamura, Ryuichi Okamoto, Katsuto Hozumi, Mamoru Watanabe.
  • Organizer: DDW 2015
  • Place of Presentation: ワシントン（米国）
  • Year and Date: 2015-05-16 – 2015-05-16
  • Int'l Joint Research