2014 Fiscal Year Research-status Report
腸上皮組織に存在するアセチルコリンの新規生理学的役割の解明
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26440184
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| Research Institution | Suntory Foundation for Life Sciences |
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Principal Investigator |
高橋 俊雄 公益財団法人サントリー生命科学財団, その他部局等, 研究員 (20390792)
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| Project Period (FY) |
2014-04-01 – 2017-03-31
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| Keywords | 非神経性アセチルコリン / コリン作動系 / 腸上皮 / 腸上皮幹細胞 / 腸オルガノイド |
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| Outline of Annual Research Achievements |
マウス腸組織及び腸オルガノイドを用いて、腸上皮細胞内にアセチルコリン産生系が存在することを遺伝子発現解析及び生化学的解析により明らかにした。さらに、これまで困難であると考えられていたアセチルコリンの局在を、イメージング質量分析により明らかにすることができた。次に、ムスカリン性アセチルコリン受容体（mAChRs）の選択的アンタゴニスト（アトロピン等）を用いて、mAChRsを介した腸上皮幹細胞の分化・増殖、維持機構を調べた。その結果、選択的アンタゴニストは腸オルガノイドの成長及び個々の細胞（腸上皮幹細胞、パネート細胞、吸収上皮細胞、腸内分泌細胞及び杯細胞）のマーカー遺伝子の発現を促進させた。トランスジェニックマウス（Lgr5-EGFP-ires-CreERT2マウス）のクリプトから作製した腸オルガノイドの解析から、アトロピン処理によりLgr5陽性腸上皮幹細胞の数が増大することをフローサイトメトリー（FACS）にて確認することができた。これらの結果から、腸上皮に存在するアセチルコリンは、mAChRsを介して腸上皮幹細胞の維持と分化抑制に関与することを突き止めた。上記の成果をまとめてFEBS Jに投稿し、受理された（2014,281(20),4672-4690）。本論文のイメージング質量分析の図が表紙（281(20)）を飾った。また、本論文の内容を、ドイツのギーセンで行われた第4回非神経性アセチルコリン国際会議において口頭発表を行った結果、Best Short Oral Presentation賞を受賞することができた。
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| Current Status of Research Progress |
Current Status of Research Progress
1: Research has progressed more than it was originally planned.
Reason
（１）腸オルガノイドにおけるアセチルコリンとコリン作動系構成要素の存在を検証し、腸上皮細胞内のアセチルコリン産生系を明らかにすることができた。
（２）イメージング質量分析により、腸上皮に存在するアセチルコリンの分布を、世界で初めて可視化することができた。
（３）ムスカリン性アセチルコリン受容体のアンタゴニストを用いて、どの受容体を介してシグナルが伝達されるかを腸オルガノイドの組織形成・維持を指標に評価することができた。
（４）上記の成果を論文（FEBS J 2014,281(20),4672-4690）にまとめ、さらにドイツのギーセンで行われた第4回非神経性アセチルコリン国際会議においてBest Short Oral Presentation賞を受賞することに至った。
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| Strategy for Future Research Activity |
今後は、mAChRsの下流域に働く遺伝子群を網羅的に解析、分子機構を明らかにする。方法は、次世代シークエンサーを利用したRNS-Seq法によるトランスクリプトーム比較解析やマイクロアレイ解析を行い、薬物処理と無処理の腸オルガノイドの遺伝子発現変動を調べる。薬理効果の検証として、ノックアウトマウスを用いたmAChRsの機能解析を行う。また、チャネル型のニコチン性アセチルコリン受容体を介した腸上皮内アセチルコリンによる腸上皮組織の形成・維持の分子機構についても明確にする。
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[Journal Article] Non-neuronal acetylcholine as an endogenous regulator of proliferation and differentiation of Lgr5-positive stem cells in mice2014
Author(s)
Toshio Takahashi, Hiroe Ohnishi, Yuki Sugiura, Kurara Honda, Makoto Suematsu, Takashi Kawasaki, Tomonori Deguchi, Takeshi Fujii, Kaoru Orihashi, Yoshitaka Hippo, Takehiro Watanabe, Tohro Yamagaki and Shunsuke Yuba
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Journal Title
the FEBS J
Volume: 281
Pages: 4672-4690
DOI
Peer Reviewed / Open Access / Acknowledgement Compliant
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[Presentation] Non-neuronal acetylcholine is an endogenous regulator of proliferation and differentiation of Lfr5-positive stem cells in mouse gut2014
Author(s)
Takahashi T, Ohnishi H, Sugiura Y, Honda K, Suematsu M, Kawasaki T, Deguchi T, Fujii T, Orihashi K, Hippo Y, Watanabe T, Yamagaki T and Yuba S
Organizer
4th International Symposium on Non-neuronal Acetylcholine
Place of Presentation
Giessen, Germany
Year and Date
2014-08-28 – 2014-08-30
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