腸管上皮オートファジーによる新規免疫調節機構の解析とクローン病新規治療標的の抽出

2020 Fiscal Year Research-status Report

• Project/Area Number: 19K08438
• Research Institution: Tokyo Medical and Dental University
• Principal Investigator: 長堀 正和 東京医科歯科大学, 医学部附属病院, 准教授 (60420254)
• Co-Investigator(Kenkyū-buntansha): 永石 宇司 東京医科歯科大学, 大学院医歯学総合研究科, 寄附講座准教授 (60447464) ; 渡辺 守 東京医科歯科大学, 高等研究院, 特別栄誉教授 (10175127)
• Project Period (FY): 2019-04-01 – 2022-03-31
• Keywords: 腸管免疫 / 腸管上皮 / 炎症性腸疾患

Outline of Annual Research Achievements

本研究は申請者らがこれまで見出してきた「腸管粘膜の免疫恒常性は腸管上皮細胞のオートファジー機能と粘膜内リンパ球とのクロストークによって制御され、その破綻がIBDの本態となる」という独自の概念や知見を基盤として、オートファジーによる腸管粘膜の免疫調節機構を解明しつつ、その機能不全によって誘導される免疫異常からクローン病に対する新規治療標的を抽出することを目指し、研究を遂行している。その結果、本研究では当該研究期間に以下のような成果が得られた。１）Atg5欠損オルガノイドの作製には成功したもの、①阻害剤の添加によって細胞のviabilityが低下する、あるいは②Atg5欠損オルガノイドではオートファジー機能が阻害できない可能性が示唆された。このため代替え策としてウイルスベクターによるCre遺伝子の導入によってinducibleにオートファジー形成阻害が誘導できる実験系の樹立に成功した。２）またこうした上皮細胞とリンパ球とを共培養する条件を見出すことに成功した。３）上皮細胞と混合培養したリンパ球のフローサイトメトリーで活性化を確認した。４）上皮細胞と混合培養したリンパ球の増殖を3Hサイミジンを用いて測定し、これらの増殖が亢進していることが明らかとなった。これらの研究成果は混合培養系における生理的な免疫応答を生化学的、細胞生物学的に解析することが可能であることを示唆する。さらに現在、免疫染色法などによるオルガノイドのパネート顆粒などの確認、生化学的解析によるディフェンシンなどの発現の確認を予定している。

Current Status of Research Progress

2: Research has progressed on the whole more than it was originally planned.

Reason

クローン病の病態はオートファジーの機能不全によって誘導される免疫異常が根幹にあり、腸管粘膜の免疫恒常性が腸管上皮細胞のオートファジー機能と粘膜内リンパ球とのクロストークによって制御されていることに着目しているが、今回我々はマウスから樹立した腸上皮オルガノイドにおいて、代替え策によって生理的なオートファジー機能を廃絶することに成功し、また最終的にこうした上皮細胞とリンパ球の混合培養系を樹立できたことは大きな成果であるといえる。

Strategy for Future Research Activity

次年度は腸管上皮による免疫応答の調節メカニズムに着目し、これを詳細に解析するためにin vitroおよびex vivo実験系ではオートファジー機能不全のオルガノイドを用いて、共焦点・二光子顕微鏡下での細胞内小器官の観察、分子生物学的解析、そしてリンパ球との混合培養系でのサイトカイン産生、および上皮細胞オートファジー機能によるリンパ球活性調節機構の解析、またin vivo実験系では遺伝子改変動物における疾患モデルの誘導とその臨床および病理学的解析、フローサイトメトリー、サイトカイン測定、また免疫組織染色などを行う予定である。

Causes of Carryover

理由：試薬等が計画当初より廉価で購入可能であったため。
使用計画：　検討する数・種類を拡大して解析を行うため、試薬を増量して購入する予定である。

Research Products

• [Int'l Joint Research] Brigham and Women's Hospital/Harvard Medical School(米国)
  • Country Name: U.S.A.
  • Counterpart Institution: Brigham and Women's Hospital/Harvard Medical School
• [Int'l Joint Research] Imperial College London(英国)
  • Country Name: UNITED KINGDOM
  • Counterpart Institution: Imperial College London
• [Journal Article] 5-aminosalicylate-intolerant patients are at increased risk of colectomy for ulcerative colitis (2021)
  • Author(s): Shuji Hibiya, Yusuke Matsuyama, Toshimitsu Fujii, Chiaki Maeyashiki, Eiko Saito, Kimiko Ito, Hiromichi Shimizu, Ami Kawamoto, Maiko Motobayashi, Kento Takenaka, Masakazu Nagahori, Masayuki Kurosaki, Tsunehito Yauchi, Kazuo Ohtsuka, Takeo Fujiwara, Ryuichi Okamoto, Mamoru Watanabe
  • Journal Title: Aliment Pharmacol Ther Volume: 53 Pages: 103-113
  • DOI: 10.1111/apt.16120.
  • Peer Reviewed
• [Journal Article] Rapid prediction of 1-year efficacy of tofacitinib for treating refractory ulcerative colitis (2021)
  • Author(s): Hiromichi Shimizu, Toshimitsu Fujii, Shuji Hibiya, Maiko Motobayashi, Kohei Suzuki, Kento Takenaka, Eiko Saito, Masakazu Nagahori, Kazuo Ohtsuka, Mamoru Watanabe
  • Journal Title: Intest Res Volume: 19 Pages: 115-118
  • DOI: 10.5217/ir.2020.00030.
  • Peer Reviewed / Open Access
• [Journal Article] Week 2 Symptomatic Response with Vedolizumab as a Predictive Factor in Japanese Anti-TNFα-Naive Patients with Ulcerative Colitis: A post hoc Analysis of a Randomized, Placebo-Controlled Phase 3 Trial (2021)
  • Author(s): Masakazu Nagahori, Kenji Watanabe, Satoshi Motoya, Haruhiko Ogata, Takanori Kanai, Toshiyuki Matsui, Yasuo Suzuki, Philippe Pinton, Lyann Ursos, Shigeru Sakamoto, Mitsuhiro Shikamura, Tetsuharu Hori, Jovelle Fernandez, Toshifumi Hibi, Mamoru Watanabe
  • Journal Title: Digestion Volume: 15 Pages: 1-11
  • DOI: 10.1159/000512235.
  • Peer Reviewed / Open Access
• [Journal Article] Intraepithelial Lymphocytes Suppress Intestinal Tumor Growth by Cell-to-Cell Contact via CD103/E-Cadherin Signal. (2021)
  • Author(s): Ryo Morikawa, Yasuhiro Nemoto, Yuki Yonemoto, Shohei Tanaka, Yuria Takei, Shigeru Oshima, Takashi Nagaishi, Kiichiro Tsuchiya, Kengo Nozaki , Tomohiro Mizutani, Tetsuya Nakamura, Mamoru Watanabe, Ryuichi Okamoto.
  • Journal Title: Cell Mol Gastroenterol Hepatol. Volume: 11 Pages: 1483-1503
  • DOI: 10.1016/j.jcmgh.2021.01.014.
  • Peer Reviewed / Open Access
• [Journal Article] Nickel ions attenuate autophagy flux and induce transglutaminase 2 (TG2) mediated post-translational modification of SQSTM1/p62. (2021)
  • Author(s): Emi Aonuma, Akiko Tamura, Hiroki Matsuda, Takehito Asakawa, Yuriko Sakamaki, Kana Otsubo, Yoichi Nibe, Michio Onizawa, Yasuhiro Nemoto, Takashi Nagaishi, Kiichiro Tsuchiya, Tetsuya Nakamura, Motohiro Uo, Mamoru Watanabe, Ryuichi Okamoto, Shigeru Oshima.
  • Journal Title: Biochem Biophys Res Commun. Volume: 542 Pages: 17-23
  • DOI: 10.1016/j.bbrc.2021.01.023.
  • Peer Reviewed
• [Journal Article] CEACAM1 specifically suppresses B cell receptor signaling-mediated activation.. (2021)
  • Author(s): Naoya Tsugawa, Daiki Yamada, Taro Watabe, Michio Onizawa, Shuang Wang, Yasuhiro Nemoto, Shigeru Oshima, Takeshi Tsubata, Takahiro Adachi, Yohei Kawano, Mamoru Watanabe, Richard S. Blumberg, Ryuichi Okamoto, Takashi Nagaishi.
  • Journal Title: Biochem Biophys Res Commun. Volume: 535 Pages: 99-105
  • DOI: 10.1016/j.bbrc.2020.11.126.
  • Peer Reviewed / Open Access / Int'l Joint Research
• [Journal Article] Pre-conception status, obstetric outcome and use of medications during pregnancy of systemic lupus erythematosus (SLE), rheumatoid arthritis (RA) and inflammatory bowel disease (IBD) in Japan: Multi-center retrospective descriptive study (2020)
  • Author(s): Sayaka Tsuda, Azusa Sameshima, Michikazu Sekine, Haruna Kawaguchi, Daisuke Fujita, Shintaro Makino, Akio Morinobu, Yohko Murakawa, Kiyoshi Matsui, Takao Sugiyama, Mamoru Watanabe, Yasuo Suzuki, Masakazu Nagahori, Atsuko Murashima, Tatsuya Atsumi, Kenji Oku, Nobuaki Mitsuda, Syuji Takei, Takako Miyamae, et al.
  • Journal Title: Mod Rheumatol Volume: 30 Pages: 852-861
  • DOI: 10.1080/14397595.2019.1661592.
  • Peer Reviewed
• [Journal Article] Efficacy and safety of a new vedolizumab subcutaneous formulation in Japanese patients with moderately to severely active ulcerative colitis (2020)
  • Author(s): Taku Kobayashi, Hiroaki Ito, Toshifumi Ashida, Tadashi Yokoyama, Masakazu Nagahori, Tomoki Inaba, Mitsuhiro Shikamura, Takayoshi Yamaguchi, Tetsuharu Hori, Philippe Pinton, Mamoru Watanabe, Toshifumi Hibi
  • Journal Title: Intest Res Volume: 18 Pages: -
  • DOI: 10.5217/ir.2020.00026.
  • Peer Reviewed / Open Access
• [Journal Article] Receptor-interacting protein kinase 3 (RIPK3) inhibits autophagic flux during necroptosis in intestinal epithelial cells. (2020)
  • Author(s): Kana Otsubo, Chiaki Maeyashiki, Yoichi Nibe, Akiko Tamura, Emi Aonuma, Hiroki Matsuda, Masanori Kobayashi, Michio Onizawa, Yasuhiro Nemoto, Takashi Nagaishi, Ryuichi Okamoto, Kiichiro Tsuchiya, Tetsuya Nakamura, Satoru Torii, Eisuke Itakura, Mamoru Watanabe, Shigeru Oshima.
  • Journal Title: FEBS Lett. Volume: 594 Pages: 1586-1595
  • DOI: 10.1002/1873-3468.13748.
  • Peer Reviewed / Open Access
• [Presentation] 回腸に多発潰瘍を伴い診断に苦慮した腸管子宮内膜症の一例 (2021)
  • Author(s): 五月女 浩子, 河本 亜美, 小金井 一隆, 冨井 翔平, 竹中 健人, 日比谷 秀爾, 清水 寛路, 伊藤 剛, 水谷 知裕, 油井 史郎, 根本 泰宏, 藤井 俊光, 齊藤 詠子, 永石 宇司, 長堀 正和, 大塚 和朗, 岡本 隆一
  • Organizer: 第363回日本消化器病学会関東支部例会
• [Presentation] BCR-mediated activation in lymphoid tissues is regulated by Ceacam1. (2021)
  • Author(s): Takashi Nagaishi
  • Organizer: SMI Virtual Poster Hall
  • Int'l Joint Research / Invited
• [Presentation] 小腸難治性疾患の診断と治療の新知見 クローン病のバルーン内視鏡による小腸粘膜治癒評価 (2020)
  • Author(s): 竹中 健人, 大塚 和朗, 鈴木 康平, 日比谷 秀爾, 河本 亜美, 清水 寛路, 本林 麻衣子, 福田 将義, 藤井 俊光, 齊藤 詠子, 長堀 正和, 土屋 輝一郎, 渡辺 守, 岡本 隆一
  • Organizer: 第58回日本小腸学会学術集会
• [Presentation] 下部消化管内視鏡検査にてクローン病様所見を認めたスキルス胃癌の1例 (2020)
  • Author(s): 高橋 慶子, 竹中 健人, 三好 正人, 清水 寛路, 本林 麻衣子, 齊藤 詠子, 藤井 俊光, 長堀 正和, 大塚 和朗, 岡本 隆一
  • Organizer: 第663回日本内科学会関東地方会
• [Presentation] 5ASA不耐は潰瘍性大腸炎において予後不良である (2020)
  • Author(s): 藤井 俊光, 日比谷 秀爾, 前屋舗 千明, 齊藤 詠子, 竹中 健人, 清水 寛路, 長堀 正和, 大塚 和朗, 黒崎 雅之, 矢内 常人, 泉 並木, 渡辺 守
  • Organizer: 第106回日本消化器病学会
• [Presentation] 抗TNFα製剤治療が有効であった潰瘍性大腸炎術後に発症した壊疽性膿皮症の一例 (2020)
  • Author(s): 河崎 翔, 清水 寛路, 日比谷 秀爾, 本林 麻衣子, 竹中 健人, 油井 史郎, 根本 泰宏, 齊藤 詠子, 藤井 俊光, 岡田 英理子, 大島 茂, 岡本 隆一, 土屋 輝一郎, 永石 宇司, 長堀 正和, 大塚 和朗, 朝比奈 靖浩, 松山 貴俊, 加藤 恒平, 渡辺 守
  • Organizer: 第359回日本消化器病学会関東支部例会
• [Presentation] BCR signaling in lymphoid tissues regulated by the long isoform of Ceacam1. (2020)
  • Author(s): Takashi Nagaishi, Naoya Tsugawa, Daiki Yamada, Yudai Kojima, Michio Onizawa, Taro Watabe, Richard S. Blumberg, Mamoru Watanabe.
  • Organizer: FOCIS 2020
  • Int'l Joint Research
• [Presentation] 慢性大腸炎モデルにおけるAPLの発現解析. (2020)
  • Author(s): 山田大貴, 永石宇司, 津川直也, 小島裕大, 渡部太郎, 渡辺 守.
  • Organizer: 第48回日本臨床免疫学会総会
• [Presentation] A case of villous atrophy with CCR4+ T cell infiltration in the small intestine. (2020)
  • Author(s): Takashi Nagaishi, Daiki Yamada, Naoya Tsugawa, Taro Watabe, Eiko Saito, Masayoshi Fukuda, Ayako Arai, Kazuo Ohtsuka, Mamoru Watanabe.
  • Organizer: UEGW 2020
  • Int'l Joint Research
• [Presentation] BCR signaling in lymphoid tissues is regulated by the long isoform of Ceacam1. (2020)
  • Author(s): Takashi Nagaishi, Naoya Tsugawa, Daiki Yamada, Taro Watabe, Michio Onizawa, Yudai Kojima, Richard S. Blumberg, Mamoru Watanabe.
  • Organizer: MICS 2020
  • Int'l Joint Research
• [Patent(Industrial Property Rights)] 炎症性腸疾患の治療方法およびそれに用いるための医薬組成物 (2020)
  • Inventor(s): 永石 宇司
  • Industrial Property Rights Holder: 永石 宇司
  • Industrial Property Rights Type: 特許
  • Industrial Property Number: 特願 2018-554239