2018 Fiscal Year Research-status Report
Understanding the impact of gut inflammation-induced stress on hematopoiesis
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18K16091
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| Research Institution | Kumamoto University |
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Principal Investigator |
林 慶和 熊本大学, 国際先端医学研究機構, 特定事業研究員 (00801078)
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| Project Period (FY) |
2018-04-01 – 2020-03-31
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| Keywords | 腸管炎症 / 腸内細菌 / 造血幹細胞 / 多能性前駆細胞 / 細胞分化 / 細胞遊走 |
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| Outline of Annual Research Achievements |
先行研究において、グラム陰性細菌の構成成分であるリポ多糖が造血幹細胞（HSC）の機能を損傷することが分かった。細菌は腸内細菌のように体内にも存在するので、腸炎により腸内細菌が体内浸潤し、造血応答に影響を及ぼすことが考えられる。本研究ではこの仮説に基づき、腸炎が造血に与える影響について検討し、分子基盤について解明することを目的とする。本年度はDSS投与による腸炎モデルマウスを作成し、造血応答を解析した。急性腸炎下では骨髄においてHSCおよび多能性前駆細胞（MPP）が増加していた。さらに、腸間膜リンパ節（MLN）においてもMPPが増加していたことから、腸炎によるMPPの炎症局所への遊走が示唆された。Toll様受容体（TLR）シグナルを遮断させたTRIF/Myd88欠損マウスを用いて解析したところ、腸炎を惹起しても骨髄におけるHSC/MPPの増加を認めずMLNにおけるMPPの増加も認めなかった。このことから、骨髄におけるHSC/MPPの増加および抹消組織へのMPPの遊走がTLRシグナルによって制御されていることが示唆された。抗菌薬投与により腸内細菌叢を変動させたマウスを用いて解析したところ、これらの腸炎による造血応答が増強あるいは抑制された。すなわち、これらの反応が腸内細菌依存的であることが示唆された。成熟細胞について解析したところ、MLNにおいて顆粒球・単球が顕著に増加していた。Gr-1抗体投与により、顆粒球・単球を除去したところ、MLNにおけるMPPの増加が促進し、Gr-1抗体投与マウスの腸炎が増悪した。この結果から、腸管組織においてMPPが顆粒球・単球へと分化し、これらの細胞が組織治癒に関与していることが示唆された。RNA-SeqにてMPPの遺伝子発現について解析したところ、急性腸炎下では多くの遺伝子発現が変化しており、分化・遊走を制御している遺伝子群の発現が上昇していた。
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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
腸管炎症に対する造血応答について詳細を明らかにしつつある。分子メカニズムについてはRNA-Seqを行い複数の候補遺伝子を同定しつつある。さらに、腸管炎症における一連の造血応答が腸内細菌依存的な反応であることを明らかにした。
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| Strategy for Future Research Activity |
今後q-PCRやフローサイトメトリーを用いてRNA-Seqの結果から得られた候補遺伝子の絞り込みを行い、詳細な分子メカニズムを明らかにするとともに、生体内2光子イメージングを用いてMLNへのMPPの遊走および成熟細胞への分化について確認する。また、抗菌薬投与マウスおよび非投与マウスの腸内細菌叢を比較検討し、骨髄におけるHSC/MPPの増加ならびにMLNへのMPP遊走を制御している原因菌を同定する。さらに、原因菌を無処置マウスに投与することで、野生型マウスの腸炎下で確認された造血応答が再現できるか確認する。
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| Causes of Carryover |
当初予定していた国際学会への参加を次年度に変更したため、学会参加費、旅費が不要となった。また、人件費・謝金の費用が不要で合った。当初購入を予定していた抗体購入費が少なく済んだため。
本年度は国際学会ならびに国際シンポジウムにて多く発表することが考えられ、一部をその費用にあてる。
初年度の実験結果から分子メカニズムを同定しつつあり、より詳細な分子メカニズムを解明するために、ELISAやシングルセルRNA-Seqを行う予定であり、それらの費用にあてる。
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