潰瘍性大腸炎関連大腸癌発生における腸内細菌と代謝産物の関連

2021 Fiscal Year Research-status Report

• Project/Area Number: 19K18102
• Research Institution: Keio University
• Principal Investigator: 石田 隆 慶應義塾大学, 医学部(信濃町), 講師(非常勤) (90573395)
• Project Period (FY): 2019-04-01 – 2023-03-31
• Keywords: 潰瘍性大腸炎 / 腸内細菌 / 発癌

Outline of Annual Research Achievements

炎症性腸疾患の１つである潰瘍性大腸炎の罹患率は右肩上がりであり、最近では特に抗TNF-α抗体薬に代表される内科的治療の向上に伴い、寛解導入率が向上するも、長期罹患後の癌化が問題となっている。炎症性発癌の標準治療は大腸全摘であり、その後の患者のQOLは極めて低下する。この発癌のメカニズムについてはまだまだ不明な点が多いが、腸内細菌のdisbiosisが一因である可能性が考えられている。
本研究では、潰瘍性大腸炎関連大腸癌発生における腸内細菌と代謝産物の関連について、マウスモデルを用いて検討し、さらに腸内細菌をターゲットとしたバイオマーカーや治療方法の開発を目指すことを目的としている。
①教室で経験のある炎症性発がんモデルマウスの作成に取り組んだ。具体的には、C57Bl/6J（野生型）と、肥満・インスリン抵抗性の2型糖尿病モデルとして知られるKKAｙマウスを使用し、アゾキシメタン(AOM) 2.5mg/kgを6－８週齢の両者に腹腔内投与、その後1週間2.5％デキストラン硫酸ナトリウム水を自由飲水させ、その後通常飲水で2週間飼育する3週間を1サイクルとし、これを３サイクル行った後に発がんの状態を確認した。
②野生型とKKAｙを、以下の2つのモデルを用いて比較し、腸内細菌叢および腫瘍発現の違いを検討した。１）抗生物質カクテルモデルにより、両者の腸内細菌叢をリセットする。２）両者の環境要因の違いを排除するため、同一のゲージで飼育する。腸内細菌叢の分布は、T-RFLP分析によりスクリーニングし、さらにクラスター樹状図と主成分分析（PCA）を実行する。

Current Status of Research Progress

3: Progress in research has been slightly delayed.

Reason

研究代表者の人事異動とCOVID-19感染症対応のために、研究体制の見直しが必要となり、研究実施計画はやや遅れているが、下記の途中結果を得ている。
①　KKAy + AOMは、WT + AOMと比較してマウスあたりの腫瘍数が有意に多かった（C57Bl / 6J：KKAy； 5/11：6/6（p <0.05））。
②　１）抗生物質モデル、２）共同飼育モデルのいずれも、KKAyはC57Bl / 6Jに対して、有意に多くの腫瘍発現を認めた（１）C57Bl / 6J：KKAy； 0 / 9：8/8（p <0.001）、２）（C57Bl / 6J KKAy； 8/8：4/9（p <0.05）））。T-RFLP、クラスター樹状図、およびPCA分析は、腸内微生物叢の分布が、抗生物質モデル・共同飼育モデルの両方で変化したことを示したが、腫瘍の発生についての違いは観察されなかった。

Strategy for Future Research Activity

当教室ではこれまでに、炎症性発癌モデルマウスや肥満背景のポリープ発癌モデルマウスを作製し、これを用いた他の癌の研究も行ってきた。これらの経験を活かし、腸内微生物叢と腫瘍形成の関連についての検討をさらに進め、潰瘍性大腸炎関連大腸癌発生における腸内細菌と代謝産物の関連を明らかとしたい。
具体的には、これまでに作成した炎症性発がんモデルマウス（WT＋AOM、KKAｙ＋AOM）に加えて、小腸および大腸の多発腫瘍モデルマウスであるAPCmin/+マウスを用い、便中の腸内細菌及び代謝産物の解析を進める。これら3つのタイプのモデルマウスから得られた結果をもとに、具体的に大腸がん発生の異なる経路それぞれに特徴的な腸内細菌や代謝産物の検索を行う。

Causes of Carryover

研究代表者の人事異動に伴い、研究体制の見直しが必要となり、研究が予定通り進まなかったために、繰越金が発生した。引き続き、モデルマウスの作成やメタゲノム解析などの研究に使用していく予定である。