2021 Fiscal Year Research-status Report

Development of novel technology for regulating biological functions via colonization-improved E. coli: in vivo trial using disease model animal

Research Project

Project/Area Number	21K18229
Research Institution	The University of Tokyo
Principal Investigator	角田茂東京大学, 大学院農学生命科学研究科(農学部), 准教授 (80345032)
Co-Investigator(Kenkyū-buntansha)	小川哲弘東京大学, 大学院農学生命科学研究科(農学部), 助教 (40323480) 後藤康之東京大学, 大学院農学生命科学研究科(農学部), 准教授 (50553434) 足立はるよ (中嶋はるよ) 東京大学, 大学院農学生命科学研究科(農学部), 特任助教 (20595962) 田川陽一東京工業大学, 生命理工学院, 准教授 (70262079)
Project Period (FY)	2021-07-09 – 2025-03-31
Keywords	腸内細菌 / 消化管定着 / バイオフィルム / プロバオイティクス
Outline of Annual Research Achievements	近年、腸内細菌が宿主のあらゆる生命現象に強く影響を及ぼすことが明らかになりつつあり、大いに注目されている。実際、有用細菌（プロバイオティクス）を利用した、疾患予防・健康増強が試みられている。しかし、常在菌と競合することなどの理由から、これらプロバイオティクスを生体内に安定的に定着させることは困難である。我々の研究グループでは、代表的な腸内細菌である大腸菌の非病原性株をモデルとし、たった1つの遺伝子改変により、宿主への定着能を大きく向上させることが可能であることを見出した。本研究では、この定着能向上型大腸菌株を、生体機能を調節するための新たな“ベクター”ととらえ、新規生体機能調節の基盤技術の創出を目指すこととした。今年度はその中で、定着性向上大腸菌株のマウス腸管内における動態および病原性の評価を行った。まず、定着性向上株が形成するバイオフィルム構造の観察することを目的として、マウス腸管内での定着性向上大腸菌の形態解析および腸管組織デバイスを用いたon chip解析を進めた。マウス腸管内に定着させるにあたり、抗生物質により常在菌を事前にある程度排除することが必要であるが、その条件の最適化を行った。その状態での消化管の病理組織解析を行ったが、現在のところ定着性向上による病原性は認められていない。また、腸管内における動態・病原性の評価のため、蛍光タンパクあるいはルシフェラーゼ遺伝子など様々なレポーターを搭載した定着性向上株の作製を行った。そして、IVIS（in vivoイメージングシステム）での大腸菌存在部位の測定と宿主への影響の検討を行ったが、その中で、本来盲腸から結腸・直腸部位にしか存在しない大腸菌が、定着性向上株では回腸部位にも少量ではあるが定着する可能性を見出した。
Current Status of Research Progress	Current Status of Research Progress 2: Research has progressed on the whole more than it was originally planned. Reason おおむね順調に進展しているが、当初予定した技術補佐員の雇用は、適当な人材が見つからなかったことから延期した。
Strategy for Future Research Activity	平成４年度は、当初の予定通り産生物質の分泌能および免疫調節能評価を中心に進める。ただし、平成３年度の研究により、本来盲腸から結腸・直腸部位にしか存在しない大腸菌が、定着性向上株では回腸部位にも少量ではあるが定着する可能性を見出したことから、免疫調節機能などについては、小腸と大腸それぞれの部位における免疫細胞の動態にも注意を払いながら解析を進める。
Causes of Carryover	技術補佐員の雇用を試みたが、適切な人材が見つからなかったことから、次年度に繰越とした。また、学会等も全てオンラインとなったことから、旅費の使用についても次年度に繰越とした。