2018 Fiscal Year Annual Research Report
Development of personalized medcicine for inflammatory bowel disease based on control of epigenome
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18H02799
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| Research Institution | Sapporo Medical University |
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Principal Investigator |
仲瀬 裕志 札幌医科大学, 医学部, 教授 (60362498)
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| Co-Investigator(Kenkyū-buntansha) |
青井 貴之 神戸大学, 科学技術イノベーション研究科, 教授 (00546997)
鈴木 拓 札幌医科大学, 医学部, 教授 (20381254)
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| Project Period (FY) |
2018-04-01 – 2021-03-31
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| Keywords | 炎症性腸疾患 / エピゲノム / iPS細胞 / 自然免疫 / 腸管上皮細胞 / オルガノイド |
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| Outline of Annual Research Achievements |
炎症性腸疾患(IBD)は再燃・寛解を繰りかえす原因不明の難治性疾患であるが、その発症原因は現在のところ明らかとなっていない。日本における患者数は増加の一途をたどっていることから、根治的治療の開発が望まれている。従って、その原因解明は重要な臨床課題である。欧米では IBD患者の疾患感受性遺伝子として自然免疫に関する遺伝子異常が報告された。しかしながら、欧米で見出された IBD関連遺伝子の多くは日本では認められていない。従って、 遺伝的要因のみならず、後天的な免疫担当細胞における機能異常が IBD発症に関与している可能性が示唆される。現在までの多くの研究は、IBD病態解明において、免疫担当細胞の機能異常に焦点があてられてきた。 一方で、その研究の多くは根本的なIBD病態の解明につながるものではなく、 IBD発症後の結果を解析しているものにすぎない。癌、心疾患、ア レルギー疾患などの多因子疾患は、エピゲノム変化が重要な役割を果たしていると考えられている。このような観点から、IBD発症においてもエピゲノム変化が大きく関して いる可能性が高いと推測される。このことを明らかにするためには、同一患者における自然免疫担当細のエピゲノム変化を正確に捉える必要がある。しかしながら、IBD発症前に これらの細胞の遺伝子解析を行うことは現実的には不可能である。そこで本研究においては、以下の検討を進めていく。
(1) 日本人IBD患者から iPS 細胞を樹立する。(2)iPS 細胞から自然免疫担当細胞を分化誘導させる。(3)IBD発症後の患者から採取された自然免疫担当細胞とiPS細胞から分化誘導された細胞との間のエピゲノム変化を網羅的に比較検討することである。その結果に基づき、個々のIBD患者のエピゲノム変化を捉えた IBD 先制医療を目指す。
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| Current Status of Research Progress |
Current Status of Research Progress
3: Progress in research has been slightly delayed.
Reason
(1) 事前準備、患者リクルート、皮膚生検組織からのiPS細胞誘導、IBD患者の腸管組織 生検からの細胞単離、単離細胞およびiPS細胞からのDNA抽出を行い、 平成31年3月までに、 DNAメチル化の網羅的な解析、実験結果の解析、研究成果の取りまとめを行う 予定であった。(2)炎症性腸疾患患者の腸管組織か らマクロファージ、樹状細胞、腸管上皮細胞の 単離を行った結果、当初の予想に反し、炎症が 背景に存在するため、単離される上皮細胞数は 極めて少ないことが判明した。
(3)本研究遂行上、 遺伝子解析ならびにiPS化に必要な腸管上皮細胞数を確保することが不可欠であるため、腸管上皮細胞単離・培養法を検討した上で、腸管上皮細胞からオルガノイドを作製する必要が生じ た。(4)IBD患者において、発症機序が腸管上皮機能障害によるところが大きいと考えられる潰瘍性大腸炎(UC)患者の生検組織を用いてオルガノイド作製を行った。
(5)本研究期間内にUC患者腸管上皮細胞からのオルガノイド樹立は確立した。(6)腸管オルガノイドからiPS化し、その細胞を腸管上皮に分化させることが、皮膚組織から樹立したiPS細胞より腸管上皮を分化させるよりも、直接的なエピゲノム変化が確認できると考えた。そのため、オルガノイド細胞からのiPS細胞作製に取り組んだ。(7)その結果オルガノイド細胞からのiPS化に成功し、さらにオルガノイド由来のiPS細胞から腸管上皮細胞への分化にも成功した。(8)一時的に研究計画より遅れは取ったが、オルガノイド細胞を応用することで、本来の研究を発展させた状況となっている。
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| Strategy for Future Research Activity |
(1) 本研究期間内にUC患者腸管上皮細胞からのオルガノイド樹立は確立した。今後、さらに多くの患者さんからの協力を得て、オルガノイド樹立を行う。(2) さらに、クローン病患者腸管上皮細胞からのオルガノイド樹立を確立させる。
(3)腸管オルガノイドからiPS化に取り組まれている研究は少ない。しかし、患者生検細胞からの腸管オルガノイド→iPS化→腸管細胞への分化という細胞操作を行うことは、より直接的な腸管上皮のエピゲノム変化が確認できると考えられる。従って、引き続きこの研究を推進していく。(4)現在、UC患者のオルガノイドおよびiPS化後に分化した腸管上皮細胞からDNAを抽出して、エピゲノム変化を網羅的に解析している。
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[Journal Article] Clinical and Pharmacokinetic Factors Associated With Adalimumab-Induced Mucosal Healing in Patients With Crohn's Disease.2018
Author(s)
Watanabe K, Matsumoto T, Hisamatsu T, Nakase H, Motoya S, Yoshimura N, Ishida T, Kato S, Nakagawa T, Esaki M, Nagahori M, Matsui T, Naito Y, Kanai T, Suzuki Y, Nojima M, Watanabe M, Hibi T; DIAMOND study group.
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Journal Title
Clin Gastroenterol Hepatol.
Volume: 16
Pages: 542-549
DOI
Peer Reviewed / Open Access
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[Journal Article] Efficacy of Endoscopic Balloon Dilation for Small Bowel Strictures in Patients With Crohn's Disease: A Nationwide, Multi-centre, Open-label, Prospective Cohort Study.2018
Author(s)
Hirai F, Andoh A, Ueno F, Watanabe K, Ohmiya N, Nakase H, Kato S, Esaki M, Endo Y, Yamamoto H, Matsui T, Iida M, Hibi T, Watanabe M, Suzuki Y, Matsumoto T.
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Journal Title
J Crohns Colitis.
Volume: 12
Pages: 394-401
DOI
Peer Reviewed
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[Journal Article] Evidence-based clinical practice guidelines for inflammatory bowel disease.2018
Author(s)
Matsuoka K, Kobayashi T, Ueno F, Matsui T, Hirai F, Inoue N, Kato J, Kobayashi K, Kobayashi K, Koganei K, Kunisaki R, Motoya S, Nagahori M, Nakase H, Omata F, Saruta M, Watanabe T, Tanaka T, Kanai T, Noguchi Y, Takahashi KI, Watanabe K, Hibi T, Suzuki Y, Watanabe M, Sugano K, Shimosegawa T.
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Journal Title
J Gastroenterol.
Volume: 53
Pages: 305-353
DOI
Peer Reviewed / Open Access
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[Journal Article] IgA regulates the composition and metabolic function of gut microbiota by promoting symbiosis between bacteria.2018
Author(s)
Nakajima A, Vogelzang A, Maruya M, Miyajima M, Murata M, Son A, Kuwahara T, Tsuruyama T, Yamada S, Matsuura M, Nakase H, Peterson DA, Fagarasan S, Suzuki K.
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Journal Title
J Exp Med.
Volume: 215
Pages: 2019-2034
DOI
Peer Reviewed / Open Access / Int'l Joint Research
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[Journal Article] Effect of elemental diet combined with infliximab dose escalation in patients with Crohn's disease with loss of response to infliximab: CERISIER trial.2018
Author(s)
Hisamatsu T, Kunisaki R, Nakamura S, Tsujikawa T, Hirai F, Nakase H, Watanabe K, Yokoyama K, Nagahori M, Kanai T, Naganuma M, Michimae H, Andoh A, Yamada A, Yokoyama T, Kamata N, Tanaka S, Suzuki Y, Hibi T, Watanabe M; CERISIER Trial group.
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Journal Title
Intest Res.
Volume: 16
Pages: 494-498.
DOI
Peer Reviewed / Open Access
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