収縮性オーガノイドを用いた腸蠕動運動の制御機構の解明
Project/Area Number |
20K21425
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Research Category |
Grant-in-Aid for Challenging Research (Exploratory)
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Allocation Type | Multi-year Fund |
Review Section |
Medium-sized Section 44:Biology at cellular to organismal levels, and related fields
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Research Institution | Kyoto University |
Principal Investigator |
高橋 淑子 京都大学, 理学研究科, 教授 (10183857)
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Project Period (FY) |
2020-07-30 – 2024-03-31
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Project Status |
Granted (Fiscal Year 2022)
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Budget Amount *help |
¥6,240,000 (Direct Cost: ¥4,800,000、Indirect Cost: ¥1,440,000)
Fiscal Year 2022: ¥1,950,000 (Direct Cost: ¥1,500,000、Indirect Cost: ¥450,000)
Fiscal Year 2021: ¥2,210,000 (Direct Cost: ¥1,700,000、Indirect Cost: ¥510,000)
Fiscal Year 2020: ¥2,080,000 (Direct Cost: ¥1,600,000、Indirect Cost: ¥480,000)
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Keywords | 腸蠕動運動 / 振動波 / 腸平滑筋 / カハール介在細胞 / トリ胚 / Neural crest cells |
Outline of Research at the Start |
これまでに発生中の胚を用いることで、腸がもつ内在的な蠕動運動ポテンシャルとその遺伝プログラム制御の可能性を見出しつつある。また腸由来細胞を用いた長期培養法を可能にすることで、「腸収縮オーガノイド」の作製に世界で初めて成功した。これらの独自解析系を用いることで、特に蠕動運動のペースメーカーと考えられていたがその実体が謎であった「カハール介在細胞」の理解が一気に進み始めた。カハール介在細胞が腸平滑筋や腸神経系とネットワークを作る機構を明らかにし、蠕動運動を可能にする細胞-組織ー器官の協調的制御の全容に迫りたい。
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Outline of Annual Research Achievements |
世界で初の試みである「腸収縮性オーガノイド」を開発して、腸の蠕動運動機構の解明にむけた解析を進めている。用いるモデル動物は、この課題解決に様々な利点をもつニワトリ胚である。これまでに、蠕動運動のペースメーカー細胞といわれているカハール介在細胞(Interstitial Cells of Cajal:ICC)と平滑筋に注目した解析を行い、その過程において、トリ胚ICC細胞を特異的に認識する抗cKit抗体を独自に作製するなど、さまざまな技術開発を継続した。腸収縮性オーガノイド作製において必須であるマトリゲルに関しては、世界的に受容が一気に増加したことから入手が困難になっており、その代替として期待されるさまざまな基質を用いてオーガノイド作製への適合性の確認作業を進めた。腸収縮性オーガノイドへの遺伝子導入に関しては、Neonを用いたエレクトロポレーション法の条件最適化がさらに必要であることがわかった。つまりtransfection時における電圧が高すぎると遺伝子導入効率は上昇するが、一方で腸由来の細胞にダメージがあるなど、解決すべき問題点がみえてきた。これらのオーガノイド作製条件の検討過程において、オーガノイドを構成する細胞(腸平滑筋とICC細胞)の特定も少しずつみえてきた。たとえばdissociateした細胞が集合する際には、平滑筋細胞がICC間をブリッジをするなどの新規情報が得られている。これらはエビデント社が開発中の、CO2インキュベーター内での細胞培養状況をリアルタイムで可視化する新規装置(デモ機)によって明らかになってきた。本研究で開発する腸収縮性オーガノイドが、これまで未知であった腸蠕動運動におけるペースメーカーの実体解明とペースメーカーによるネットワークの理解に優れた解析系となることが期待される。
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Current Status of Research Progress |
Current Status of Research Progress
3: Progress in research has been slightly delayed.
Reason
腸収縮性オーガノイドの作製に必須であるマトリゲルが、世界中の需要急騰により入手困難な状況が生まれている。そこでマトリゲルの代替基質を探索する必要が生じた。また独自に作製したcKit抗体を用いた免疫組織化学染色法の最適化に関しても、依然多くの試行を余儀なくされている。
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Strategy for Future Research Activity |
腸筋肉層由来の解離細胞が徐々に集まっていく過程に関して新規知見が得られたことから、今後はより効率的なオーガノイド作製法の確立を試みる。cKit抗体による免疫組織化学染色法の最適化や、マトリゲルの代替基質の探索を継続して、周期的な収縮を起こす腸収縮性オーガノイドを再現性良く作製する。本研究で確立される腸収縮性オーガノイドの有利性をフルに活かして、オーガノイドを構成する腸平滑筋とICC細胞との相互作用を高解像度で解析し、蠕動運動をひきおこす細胞間ネットワークの実体を理解したい。
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Report
(3 results)
Research Products
(26 results)
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[Journal Article] Newly raised anti-c-Kit antibody visualizes morphology of interstitial cells of Cajal in the developing gut of chicken embryos.2022
Author(s)
Yagasaki, R., Shikaya, Y., Kawachi, T., Inaba, M., Takase, Y., Takahashi, Y
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Journal Title
Develop. Growth Differ.
Volume: 64(8)
Issue: 8
Pages: 446-454
DOI
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Peer Reviewed / Open Access
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[Book] 想像する身体 上巻2023
Author(s)
安井眞奈美、ローレンス・マルソー
Total Pages
336
Publisher
臨川書店
ISBN
9784653046318
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[Book] 私の科学者ライフ2021
Author(s)
女性科学者に明るい未来をの会
Total Pages
288
Publisher
日本評論社
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4535789304
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