炎症性腸疾患における可塑性上皮細胞脱分化機構の解析と粘膜再生治療への応用

2016 Fiscal Year Annual Research Report

• Project/Area Number: 16H05284
• Research Institution: Tokyo Medical and Dental University
• Principal Investigator: 岡本 隆一 東京医科歯科大学, 学内共同利用施設等, 教授 (50451935)
• Project Period (FY): 2016-04-01 – 2019-03-31
• Keywords: 炎症性腸疾患 / 腸上皮幹細胞 / 分泌型上皮細胞 / 可塑性

Outline of Annual Research Achievements

本年度は「Atoh1系譜追跡レポーターマウス」の樹立を行い、これを用いた可塑性分泌型腸上皮の脱分化可視化モデルを用いた動態解析を行った結果、以下の様な成果を得ている。
1. 恒常状態においてAtoh1+細胞が幹細胞性を再獲得し得るか否かについて、作成したレポーターマウスを用いた解析を行った。この結果、恒常状態においても一定の頻度でAtoh1+細胞の幹細胞性獲得の指標となるクローナル・リボンの形成がみられた。同リボンの形成頻度は小腸よりも大腸粘膜でより高い頻度で見られ、大腸Atoh1+細胞がより高い頻度で恒常的に可塑性を発揮している可能性が考えられた。
2. 炎症粘膜の再生過程におけるAtoh1+細胞由来脱分化細胞の動態を解析するため、レポーターマウスを用いたDSS腸炎モデルを作成し、解析した。その結果、腸炎による損傷から再生する過程においてAtoh1+細胞はより多くのクローナル・リボンを形成することにより潰瘍の修復に積極的に参加していることが明らかとなった。この際に増加するAtoh1+細胞の遺伝子発現プロファイルについてマイクロアレイを実施することにより明らかとしており、これにより幹細胞性の再獲得を促す複数の候補シグナル経路が同定されている。
3. 消化管腫瘍におけるAtoh1+細胞由来脱分化細胞の動態を解析するため、レポーターマウスを用いたAOM-DSS腫瘍モデルを作成し、解析した。その結果、同腫瘍内のAtoh1+腫瘍細胞がクローナル・リボンを形成し得ること、同リボン内にLGR5・CD44等の腫瘍幹細胞マーカーを共発現する腫瘍細胞が含まれること、が明らかとなった。同結果から、AOM-DSS腫瘍内においてAtoh1+腫瘍細胞が腫瘍幹細胞の性質を獲得している可能性が示された。

Current Status of Research Progress

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

Reason

当初計画におけるモデルマウス作成と動態解析は終了しており、これを通じたAtoh1＋細胞の脱分化・幹細胞性獲得を制御する機構の解明につながる知見も既に得られていることから、当初計画に沿って概ね順調に進捗していると考えている。

Strategy for Future Research Activity

本年度計画は概ね順調に推移していることから、当初計画に沿い、次年度以降はオルガノイド培養技術を用いたAtoh1+細胞の脱分化再現系の構築・解析を進める方針である。

Research Products

• [Journal Article] Data showing proliferation and differentiation of intestinal epithelial cells under targeted depletion of Notch ligands in mouse intestine. (2017)
  • Author(s): Nakata T, Shimizu H, Nagata S, Ito G, Fujii S, Suzuki K, Kawamoto A, Ishibashi F, Kuno R, Anzai S, Murano T, Mizutani T, Oshima S, Tsuchiya K, Nakamura T, Hozumi K, Watanabe M, Okamoto R.
  • Journal Title: Data in Brief Volume: 10 Pages: 551-556
  • DOI: 10.1016/j.dib.2016.12.045
  • Peer Reviewed / Open Access / Acknowledgement Compliant
• [Journal Article] Indispensable role of Notch ligand-dependent signaling in the proliferation and stem cell niche maintenance of APC-deficient intestinal tumors. (2017)
  • Author(s): Nakata T, Shimizu H, Nagata S, Ito G, Fujii S, Suzuki K, Kawamoto A, Ishibashi F, Kuno R, Anzai S, Murano T, Mizutani T, Oshima S, Tsuchiya K, Nakamura T, Hozumi K, Watanabe M, Okamoto R.
  • Journal Title: Biochem. Biophys. Res. Commun. Volume: 482 Pages: 1296-1303
  • DOI: 10.1016/j.bbrc.2016.12.031
  • Peer Reviewed / Open Access / Acknowledgement Compliant
• [Presentation] Jagged1 is indispensable for the maintenance of tumor stem cell niche in APC-Deficient intestinal adenomas (2016)
  • Author(s): Toru Nakata, Go Ito, Hiromichi Shimizu, Satoru Fujii, Kohei Suzuki, Fumiaki Ishibashi, Ami Kawamoto, Kiichiro Tsuchiya, Tetsuya Nakamura, Katsuto Hozumi, Ryuichi Okamoto, Mamoru Watanabe
  • Organizer: DDW2016
  • Place of Presentation: サンディエゴ（米国）
  • Year and Date: 2016-05-22 – 2016-05-22
  • Int'l Joint Research
• [Presentation] Single-cell level analysis reveals heterogeneous expression of stem-cell specific genes in human small intestinal organoids (2016)
  • Author(s): Kohei Suzuki, Satoru Fujii, Ami Kawamoto, Fumiaki Ishibashi, Toru Nakata, Go Ito, Hiromichi Shimizu, Kiichiro Tsuchiya, Tetsuya Nakamura, Kazuo Otsuka, Ryuichi Okamoto, Mamoru Watanabe
  • Organizer: ion of stem-cell specific genes in human small intestinal organoidsDDW2016
  • Place of Presentation: サンディエゴ（米国）
  • Year and Date: 2016-05-21 – 2016-05-21
  • Int'l Joint Research