2019 Fiscal Year Research-status Report
NAD+およびエピゲノムの制御による老化メカニズムの解明と新たな抗加齢介入の開発
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19K22818
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| Research Institution | Keio University |
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Principal Investigator |
齋藤 義正 慶應義塾大学, 薬学部(芝共立), 准教授 (90360114)
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| Co-Investigator(Kenkyū-buntansha) |
金井 弥栄 慶應義塾大学, 医学部(信濃町), 教授 (00260315)
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| Project Period (FY) |
2019-06-28 – 2021-03-31
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| Keywords | 老化 / NAD+ / エピゲノム / オルガノイド培養 / 抗加齢 |
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| Outline of Annual Research Achievements |
老化した幹細胞はその自己複製能や多分化能が低下しており、それに伴い組織、臓器の構築・維持ができなくなり、生命そのものの老化に繋がると考えられている。これまでの研究で、加齢に伴い細胞内のNAD+（Nicotinamide adenine dinucleotide）が減少していることや、NAD+前駆体をマウスに経口投与すると、骨格筋や肝臓でのミトコンドリア機能の改善や長寿遺伝子であるSirt1の活性化を介して、寿命が延伸することが報告されている。我々は120週齢の老齢マウスから腸管上皮幹細胞を分離することで三次元組織構造体であるオルガノイドを樹立し、NAD+前駆体であるNMN (Nicotinamide mononucleotide)、NR (Nicotinamide riboside)、NAM (Nicotinamide) を投与することで、腸管上皮オルガノイドに対する抗加齢効果やSirt1に対する影響を検討した。
老齢由来腸管上皮オルガノイドにNMNを投与すると、腸管上皮幹細胞の組織構築能力が増加し、幹細胞マーカーであるLgr5の発現上昇、老化関連遺伝子の発現低下が確認された。また、NAD+前駆体であるNRを投与したところ、同様に組織構築能力が増加した。一方、NAM、Sirt1阻害剤であるEX527を投与すると、オルガノイドの形態が扁平嚢胞状に変化し、細胞増殖力も増加していることが確認された。
NRおよびNMNは老齢由来腸管上皮オルガノイドの組織構築能力を向上させ、腸管上皮幹細胞および腸管組織を若返らせる可能性が示唆された。また、NAMはSirt1阻害作用を介して老齢由来腸管上皮オルガノイドの組織形態や細胞増殖能を変化させる可能性が示唆された。今後は、老化の過程でのエピゲノム変化やNAD+前駆体を投与した際のエピゲノム変化の解析を行い、老化の分子メカニズムの解明を目指す。
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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
当初の予定通り、120週齢の老齢マウスから腸管上皮幹細胞を分離することで三次元組織構造体であるオルガノイドを樹立し、NAD+前駆体であるNMN (Nicotinamide mononucleotide) 、NR (Nicotinamide riboside)、NAM (Nicotinamide) を投与することで、腸管上皮オルガノイドに対する抗加齢効果やSirt1に対する影響を検討した。
NRおよびNMNは老齢由来腸管上皮オルガノイドの組織構築能力を向上させ、腸管上皮幹細胞および腸管組織を若返らせる可能性が示唆された。また、NAMはSirt1阻害作用を介して老齢由来腸管上皮オルガノイドの組織形態や細胞増殖能を変化させる可能性が示唆された。以上より、本研究はおおむね計画通りに進んでいると考えられる。
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| Strategy for Future Research Activity |
上述の通り、老齢由来腸管上皮オルガノイドに対して、NAD+前駆体を投与することで、若返り効果を確認することができたが、その機序は明らかになっていない。今後は、幹細胞における加齢に伴うエピゲノム変化や、NAD+前駆体を投与した際のエピゲノム変化の解析を行い、老化の分子メカニズムの解明を目指す。さらに、特定された加齢に伴うエピゲノム変化を人為的に制御することによる新たな抗加齢介入の開発にも挑戦したい。
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| Causes of Carryover |
本年度は、腸管上皮オルガノイドの樹立とNAD+前駆体の投与による変化の解析が主体であったが、予定よりも消耗品を抑えて実験を遂行することができた。
当初予定されていたオルガノイドの樹立に必要な消耗品の費用を次年度に予定されているエピゲノム解析関連の費用として使用することとした。
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Research Products
(4 results)
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[Journal Article] Establishment of Patient-Derived Organoids and Drug Screening for Biliary Tract Carcinoma.2019
Author(s)
Saito Y, Muramatsu T, Kanai Y, Ojima H, Sukeda A, Hiraoka N, Arai E, Sugiyama Y, Matsuzaki J, Uchida R, Yoshikawa N, Furukawa R, Saito H.
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Journal Title
Cell Reports
Volume: 27
Pages: 1265-1276
DOI
Peer Reviewed / Open Access
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[Journal Article] Genomic Profiling of Biliary Tract Cancer Cell Lines Reveals Molecular Subtypes and Actionable Drug Targets.2019
Author(s)
Lau DK, Mouradov D, Wasenang W, Luk IY, Scott CM, Williams DS, Yeung YH, Limpaiboon T, Iatropoulos GF, Jenkins LJ, Reehorst CM, Chionh F, Nikfarjam M, Croagh D, Dhillon AS, Weickhardt AJ, Muramatsu T, Saito Y, Tebbutt NC, Sieber OM, Mariadason JM.
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Journal Title
iScience
Volume: 21
Pages: 624-637
DOI
Peer Reviewed / Open Access / Int'l Joint Research
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