Regulation of intestinal function by extracellular matrix via glycosaminoglycan

2020 Fiscal Year Annual Research Report

• Project/Area Number: 18K05553
• Research Institution: Gifu University
• Principal Investigator: 矢部 富雄 岐阜大学, 応用生物科学部, 教授 (70356260)
• Project Period (FY): 2018-04-01 – 2021-03-31
• 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

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細胞外マトリクス（ECM）は，基底膜の構成成分として消化管の形成に重要であるばかりでなく，消化管の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ている。しかし，ECMを構成するコラーゲン分子やプロテオグリカン分子などが多岐に亘ることや複雑に影響しあっていることなどから，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，本研究課題において昨年度までにマウス腸管オルガノイド（三次元）の構築に成功し，さらに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構築にも成功したことから，本年度はこの二次元腸管オルガノイドを用いた硫酸化糖鎖の関与について調査した。二次元腸管オルガノイドは，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，同時に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状態を確認して使用した。小腸上皮細胞に構造特異的に作用することが確認されているペクチンを用いて，一定の濃度で培地に溶解して二次元腸管オルガノイドに添加したところ，小腸分化マーカーであるスクラーゼ・イソマルターゼの発現促進が確認されたものの，ECMを構成するプロテオグリカンとして重要なヘパラン硫酸の生合成に関与する，ヘパラン硫酸6位硫酸基脱硫酸化酵素（Sulf2），ヘパラン硫酸6位硫酸基転移酵素（6-OST-1），ヘパラン硫酸3位硫酸基転移酵素（3-OST-1）の発現上昇は確認されなかった。今後は，ECMの硫酸化糖鎖の構造変化が機能調節に関与しているかについて，直接糖鎖構造を調査することが課題であると考える。