2014 Fiscal Year Annual Research Report
独自の培養系を用いた腸管上皮幹細胞における生体恒常性維持機構の解明
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26221307
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| Research Institution | Tokyo Medical and Dental University |
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Principal Investigator |
渡辺 守 東京医科歯科大学, 医歯(薬)学総合研究科, 教授 (10175127)
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| Co-Investigator(Kenkyū-buntansha) |
土屋 輝一郎 東京医科歯科大学, 医歯(薬)学総合研究科, 寄附講座准教授 (40376786)
中村 哲也 東京医科歯科大学, 医歯(薬)学総合研究科, 寄附講座教授 (70265809)
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| Project Period (FY) |
2014-05-30 – 2019-03-31
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| Keywords | 腸内環境 / 共培養 / 幹細胞機能評価 / 疑似モデル構築 / 全身制御 |
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| Outline of Annual Research Achievements |
炎症性腸疾患では腸管上皮細胞の機能不全による腸内環境破綻が難治性の原因と示唆される。申請者は腸管上皮幹細胞運命を人為的に制御し、腸内環境を改善させることが生体恒常性までもリセットすることにより炎症性腸疾患を根本的に解決できると着想した。申請者らが独自に確立した「腸管上皮幹細胞初代培養」と「幹細胞移植モデル」をさらに発展させ、擬似腸管環境モデル構築による腸管上皮幹細胞の運命制御及び腸管免疫・内分泌制御を含めた腸内環境・生体恒常性への関与を解明する。最終的には腸管上皮幹細胞による腸内環境、生体恒常性リセットという新たな機序を創成し臨床応用への基盤を構築するだけでなく、腸疾患に留まらず生活習慣病などの全身疾患を制御できるという新しい概念を提唱するものである。
本年度は高効率移植モデルの構築を行った。これまで、マウスに硫酸デキストラン（DSS）を自由飲水し大腸に自然発生する潰瘍に移植を行っていたが、潰瘍が小さく移植細胞による置換率は低いため、経肛門的にEDTAを注入し人工的により効率の良い移植モデルを構築した。
さらに小腸初代培養細胞を大腸に移植することにも成功しており、大腸粘膜であっても小腸の構造、分化が幹細胞運命に則り制御された結果、小腸絨毛を維持することを明らかとした。
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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
順調に以下の研究成果が得られた。
１）初代培養オルガノイドによる擬似腸内環境モデルの構築 腸管上皮細胞と腸管上皮内リンパ球との共培養系を構築している。共焦点顕微鏡にて３次元で腺菅とリンパ球の接合が継時的に観察可能であった。上皮との接合により、リンパ球の生存日数が延長することが判明し、現在さらに長期に培養できる腸内環境の条件を検討している。また炎症環境を擬似化するために、腸管オルガノイドに種々の菌体成分、サイトカインを添加したところ、上皮細胞の炎症応答を確認した。さらに１年間以上の長期刺激により、サイトカインを除去しても炎症シグナルが残存しており、非可逆的な細胞形質転換を確認している。
２）腸管上皮幹細胞機能評価法の確立 本年度は独自に腸管オルガノイドへの遺伝子導入法を確立し、１幹細胞をmCherry蛍光蛋白発現にて可視化することに成功した。１幹細胞からの細胞系譜解析も可能としており、予定通りの成果が得られている。
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| Strategy for Future Research Activity |
平成27年度は、以下のプロジェクトを進める予定である。
腸管上皮細胞とリンパ球、腸内細菌など共培養系の構築をさらに進め、腸内環境疑似モデルの構築に努める。幹細胞制御機能に関しては、１幹細胞の細胞系譜から非対称分裂した細胞をそれぞれ抽出することで、幹細胞ニッチ機構を明らかとし１腺管内の複数の幹細胞相互作用を明らかとする。またヒト検体収集を行い、炎症性腸疾患患者だけでなく、生活習慣病患者の腸管オルガノイド培養を行う基盤を整備する。
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[Journal Article] Small intestinal stem cell identity is maintained with functional Paneth cells in heterotopically grafted epithelium onto the colon.2014
Author(s)
Fukuda M, Mizutani T, Mochizuki W, Matsumoto T, Nozaki K, Sakamaki Y, Ichinose S, Okada Y, Tanaka T, Watanabe M, Nakamura T
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Journal Title
Genes Dev.
Volume: 28
Pages: 1752-1757
DOI
Peer Reviewed / Acknowledgement Compliant
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[Journal Article] Fluorescent labelling of intestinal epithelial cells reveals independent long-lived intestinal stem cells in a crypt.2014
Author(s)
Horita N, Tsuchiya K, Hayashi R, Fukushima K, Hibiya S, Fukuda M, Kano Y, Mizutani T, Nemoto Y, Yui S, Okamoto R, Nakamura T, Watanabe M
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Journal Title
Biochem Biophys Res Commun.
Volume: 454
Pages: 493-499
DOI
Peer Reviewed / Acknowledgement Compliant
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[Journal Article] Hes1 promotes the IL-22-mediated antimicrobial response by enhancing STAT3-dependent transcription in human intestinal epithelial cells.2014
Author(s)
Murano T, Okamoto R, Ito G, Nakata T, Hibiya S, Shimizu H, Fujii S, Kano Y, Mizutani T, Yui S, Akiyama-Morio J, Nemoto Y, Tsuchiya K, Nakamura T, Watanabe M
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Journal Title
Biochem Biophys Res Commun.
Volume: 443
Pages: 840-846
DOI
Peer Reviewed / Acknowledgement Compliant
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[Journal Article] Myosin light chain kinase expression induced via tumor necrosis factor recepro2 signaling in the development of colitis-associated carcinogenesis.2014
Author(s)
Suzuki M, Nagaishi T, Yamazaki M, Onizawa M, Watabe T, Sakamaki Y, Ichinose S, Totsuka M, Oshima S, Okamoto R, Shimonaka M, Yagita H, Nakamura T, Watanabe M
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Journal Title
PloS One.
Volume: 9
Pages: e88369
DOI
Peer Reviewed / Acknowledgement Compliant
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