2019 Fiscal Year Research-status Report
Regulation of intestinal function by extracellular matrix via glycosaminoglycan
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18K05553
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| Research Institution | Gifu University |
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Principal Investigator |
矢部 富雄 岐阜大学, 応用生物科学部, 教授 (70356260)
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| Project Period (FY) |
2018-04-01 – 2021-03-31
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| Keywords | 細胞外マトリクス / 腸管オルガノイド / グリコサミノグリカン / 食物繊維 |
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| Outline of Annual Research Achievements |
消化管を構成する上皮細胞によって生成される基底膜の構成成分である細胞外マトリクス（ECM）は，消化管の形成のみならず機能維持においても重要な役割を担っていることが予想されるものの，その分子機構は未だ不明である。我々は，消化管の機能調節の分子機構を明らかにすることを目的として，昨年度に作成した，生理的な消化管を再現する腸再構成モデルの「マウス腸管オルガノイド」について，一般的に構築される三次元モデルを二次元モデルとする改良を加えた。
腸管オルガノイドは，パネート細胞 ，ゴブレット細胞，内分泌細胞，吸収上皮細胞という4種類の上皮細胞と幹細胞からなる複雑な構造体を形成するとともに，陰窩と絨毛からなる消化管上皮構造をin vitroで再現するものである。昨年度作成された腸管オルガノイドは，マトリゲル中に包埋して培養したものであるが，この場合絨毛に相当する上皮細胞のアピカル側は，オルガノイドの内腔に位置し，摂取した食品成分に対する効果を調査するためには，内腔にマイクロインジェクターを使用して成分を注入する必要があり，ハイスループット分析を著しく阻害する要素であった。そこで，本年は一度構築した三次元モデルを平面に培養することで，小腸を構成する上皮細胞群は維持したまま，しかしタイトジャンクションの正常な形成により小腸機能を有しているマウス腸管オルガノイド二次元モデルの構築に成功した。
また，当初の予定では人工ECM系の構築のために腸管上皮モデル細胞のCaco-2細胞への遺伝子発現プラスミドの導入を予定していたが，試行錯誤の結果技術的に難しいと判断し，今年度はマイクロRNAの導入による人工ECM系の構築を計画し，フィブロネクチンの発現量を調節した腸管上皮モデル細胞の構築に成功した。
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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
昨年度に構築したマウス腸管オルガノイド（三次元）をさらに改良し，ハイスループット分析を実現可能とする二次元腸管オルガノイドの作成に成功したことや，当初予定していた遺伝子導入による人工ECM系の構築は達成できなかったものの，マイクロRNAを用いた人工ECM系の構築には成功したことから，ほぼ順調に計画を実施していると判断した。
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| Strategy for Future Research Activity |
マウス腸管オルガノイドの二次元モデルを活用し，食物繊維等の食品成分を消化管内腔に相当するアピカル側に添加することによって，ヘパラン硫酸糖鎖構造変化に関与するリガンド分子の探索を行う。
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