2018 Fiscal Year Annual Research Report
小腸幹細胞移植による大腸上皮置換と小腸不全動物モデルに対する再生医療の試み
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18H02867
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| Research Institution | Tokyo Medical and Dental University |
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Principal Investigator |
中村 哲也 東京医科歯科大学, 大学院医歯学総合研究科, 寄附講座教授 (70265809)
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| Co-Investigator(Kenkyū-buntansha) |
松本 有加 東京医科歯科大学, 医学部附属病院, 特任助教 (50813672)
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| Project Period (FY) |
2018-04-01 – 2021-03-31
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| Keywords | 腸オルガノイド / 腸管不全 / 再生医療 |
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| Outline of Annual Research Achievements |
申請者はこれまでに腸上皮研究を継続する過程で、マウス腸オルガノイド細胞を注腸法で遠位大腸に移植することに成功した。その後この技術を応用し、新しい大腸粘膜傷害モデルマウスを作成し、これをレシピエントとする移植実験にも成功した。本法を用いて成体由来小腸オルガノイドを大腸に異所移植すると、個体内で上皮組織を構築可能であるだけでなく、成体小腸細胞が長期にわたり小腸形質を維持することも見いだした。本研究ではこれを基礎とし、培養小腸上皮幹細胞移植で任意の大腸部位を小腸上皮化する技術を確立することを目的とした。その結果、全麻酔下にマウスを開腹し、任意の部位の大腸内腔にカニュレーションし、局所粘膜にキレート剤を作用させ、上皮を解離可能であることを確認した。また、術中・術後管理の最適化を図り、マウス個体の保温や抗生物質投与の工夫によって、大腸上皮置換後にマウスを長期生存させる条件が確立できた。さらに、小腸細胞の初期接着を高めるため、移植時にいかなる因子（細胞外基質など）の共投与が有効かの検証をおこなった。上記進捗を踏まえて、今後も計画に沿った研究を進めていく予定である。本研究で、大腸組織の一部をスキャフォールドとして利用し、その間質組織上に小腸上皮組織を配置することで、連続する腸管構造に直接的に小腸機能を賦与することが実現可能であると示せるならば、将来的には他の方法を凌駕する小腸機能補完技術につながる可能性がある。
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| Current Status of Research Progress |
Current Status of Research Progress
2: Research has progressed on the whole more than it was originally planned.
Reason
2018年度の研究では、マウス大腸の近位、遠位など任意の部位で大腸管腔側の粘膜表層にキレート剤を作用させて上皮を解離し、ここへ培養細胞を生着させうる大腸上皮置換技術をさらに再現性の高い安定した技術として確立した。全身麻酔下にマウスを開腹し、大腸内腔操作を可能とするチューブを2カ所で挿入し、致死的とならずに大腸上皮解離をおこなう技術を開発した。その後、チューブより別に用意した腸オルガノイドを注入し、上皮解離部への移植を行う手技も確立した。チューブ挿入部を閉鎖し閉腹した後、抗生物質投与などの管理を工夫し、本手術後のマウスが長期にわたり生存し、観察・評価可能となるプロトコールができた。また、本法により上皮解離をおこなった大腸組織が、以前よりも広大な面積で移植細胞生着を許容するものとなったことも確認した。さらに本法を用いて、近位・中位・遠位など、異なる小腸に由来するオルガノイドを移植させることが可能となり、新規の知見が得られた。本技術と小腸切除による腸管不全モデルを組み合わせることで、短腸症候群における残存小腸のアダプテーションが大腸に移植された小腸上皮でも生じうるのかなど、新しい知見も得られつつある。
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| Strategy for Future Research Activity |
2019年度には、近位・遠位小腸など部位別に採取して培養した小腸上皮細胞を大腸へ移植し、移植片の形態や分子発現を解析する。さらにこの移植片をレーザーマイクロダイセクション法で回収し、ここに発現する遺伝子を解析する。由来する各々の小腸上皮、あるいは大腸上皮を対照として比較解析する予定である。小腸上皮が移植によっても発現を維持する遺伝子群、あるいは異所環境に応じて発現を変動させる遺伝子群とを明らかにし、オントロジー解析などから、小腸上皮細胞が固有性を維持する分子機構を明らかにする。また、小腸化大腸による小腸機能補完作用の検討については、現在すすめている短腸症候群マウスモデルに対する移植治療の効果解析を継続する。すなわち、小腸オルガノイド移植後のマウスに追加手術をおこない、広範囲小腸切除を施行後、その生存率、栄養素吸収などを評価する予定である。現在すでに手術処置を終えたマウスが複数存在し、その解析をまつ状況にある。
研究代表者と分担者は研究機関を異動することとなったが、さまざまな研究申請手続をスムーズにおこなうなどにより、途切れない研究継続を図る予定である。また新施設においては、当初に予定していたラットを用いたオルガノイド移植をおこなう予定である。
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