腸管上皮－間質ニッチの包括的理解と自己補完的組織培養技術の確立

• 研究課題/領域番号: 15J00981
• 研究種目: 特別研究員奨励費
• 配分区分: 補助金
• 応募区分: 国内
• 研究分野: 消化器内科学
• 研究機関: 慶應義塾大学
• 研究代表者: 杉本 真也 慶應義塾大学, 医学研究科, 特別研究員(DC1)
• 研究期間 (年度): 2015-04-24 – 2018-03-31
• 研究課題ステータス: 完了 (2017年度)
• 配分額: 3,400千円 (直接経費: 3,400千円); 2017年度: 1,100千円 (直接経費: 1,100千円); 2016年度: 1,100千円 (直接経費: 1,100千円); 2015年度: 1,200千円 (直接経費: 1,200千円)
• キーワード: オルガノイド / 腸管上皮幹細胞 / 炎症性腸疾患 / 粘膜再生治療 / 間質細胞

研究実績の概要

本年度は，前年度までに確立した無血清Wnt3a-Afaminを含む移植細胞培養系と，正常ヒト大腸オルガノイドを免疫不全マウスの大腸へ同所異種移植するマウスモデルを用いて，これまで実験モデルの欠如から困難であったin vivoでのヒト大腸幹細胞の時空間ダイナミクスの検討を行った．また，大動物における内視鏡的なオルガノイド自家移植系の移植手技最適化を行い，安全性を確認した．なお，間質細胞と上皮細胞の共培養系は，がん細胞への間質細胞からのニッチ因子供給を検討する実験にも応用できた（Seino et al. Cell Stem Cell 2018）．
大腸がんの遺伝学的細胞系譜解析において確立したCRISPR-Cas9システムによるLGR5遺伝子へのCreERT2のノックインとCre依存的に発現するRainbowレポーターを組み込んだオルガノイドを作成する手法を（Shimokawa et al. Nature 2017），正常大腸オルガノイドへ応用することでヒト腸管上皮のLGR5陽性細胞から産生される子孫細胞のクローンを異なる色で標識することが可能となった．このオルガノイドをマウス腸管へ同所異種移植することにより，ヒト大腸上皮細胞の遺伝学的細胞系譜解析が可能となり，ヒトLGR5陽性幹細胞の自己複製能および多分化能をin vivoにおいてはじめて実証することに成功した（Sugimoto et al. Cell Stem Cell 2018）．これにより，ヒト腸管上皮オルガノイドの移植細胞としての可能性が示され，in vivoでのヒト大腸幹細胞の機能的挙動の観察が可能となったのみならず，この移植モデルと遺伝子改変オルガノイドを組み合わせることで，腸内におけるヒトの腫瘍形成に関する病態理解を進展させる可能性をもつ有用なリソースになるものと考えられる．

現在までの達成度 (段落)

29年度が最終年度であるため、記入しない。

今後の研究の推進方策

29年度が最終年度であるため、記入しない。

研究成果

• [雑誌論文] Reconstruction of the Human Colon Epithelium In Vivo. (2018)
  • 著者名/発表者名: Sugimoto S, Ohta Y, Fujii M, Matano M, Shimokawa M, Nanki K, Date S, Nishikori S, Nakazato Y, Nakamura T, Kanai T, Sato T.
  • 雑誌名: Cell Stem Cell. 巻: 22 号: 2 ページ: 171-176
  • DOI: 10.1016/j.stem.2017.11.012
  • 査読あり / オープンアクセス / 国際共著
• [雑誌論文] Human Pancreatic Tumor Organoids Reveal Loss of Stem Cell Niche Factor Dependence during Disease Progression. (2018)
  • 著者名/発表者名: Seino T, Kawasaki S, Shimokawa M, Tamagawa H, Toshimitsu K, Fujii M, Ohta Y, Matano M, Nanki K, Kawasaki K, Takahashi S, Sugimoto S, Iwasaki E, Takagi J, Itoi T, Kitago M, Kitagawa Y, Kanai T, Sato T.
  • 雑誌名: Cell Stem Cell. 巻: 22 号: 3 ページ: 454-467
  • DOI: 10.1016/j.stem.2017.12.009
  • 査読あり / オープンアクセス / 国際共著
• [雑誌論文] Fecal microbiota transplantation for recurrent Clostridium difficile infection in a patient with ulcerative colitis (2018)
  • 著者名/発表者名: Kosaku Nanki, Shinta Mizuno, Katsuyoshi Matsuoka, Keiko Ono, Shinya Sugimoto, Hiroki Kiyohara, Mari Arai, Moeko Nakashima, Kozue Takeshita, Keiichiro Saigusa, Mitsutoshi Senoh, Tadashi Fukuda, Makoto Naganuma, Haru Kato, Wataru Suda, Masahira Hattori, Takanori Kanai
  • 雑誌名: Intestinal Research 巻: 16 号: 1 ページ: 142-146
  • DOI: 10.5217/ir.2018.16.1.142
  • 査読あり / オープンアクセス
• [雑誌論文] Visualization and Targeting of LGR5+ Human Colon Cancer Stem Cells (2017)
  • 著者名/発表者名: Shimokawa M, Ohta Y, Nishikori S, Matano M, Takano A, Fujii M, Date S, Sugimoto S, Kanai T, Sato T
  • 雑誌名: Nature 巻: 印刷中 号: 7653 ページ: 13-14
  • DOI: 10.1038/nature22081
  • 査読あり / オープンアクセス / 国際共著 / 謝辞記載あり
• [雑誌論文] Efficacy of Indigo naturalis in a Multicenter Randomized Controlled Trial of Patients with Ulcerative Colitis (2017)
  • 著者名/発表者名: .Naganuma M, Sugimoto S, Mitsuyama K, Kobayashi T, Yoshimura N, Ohi H, Tanaka S, Andoh A, Ohmiya N, Saigusa K, Yamamoto T, Morohoshi Y, Ichikawa H, Matsuoka K, Hisamatsu T, Watanabe K, Mizuno S, Suda W, Hattori M, Fukuda S, Hirayama A, Abe T, Watanabe M, Hibi T, Suzuki Y, Kanai T
  • 雑誌名: Gastroenterology 巻: 4 号: 4 ページ: 935-947
  • DOI: 10.1053/j.gastro.2017.11.024
  • 査読あり / オープンアクセス
• [雑誌論文] Endocytoscopy can be used to assess histological healing in ulcerative colitis patients with clinical and endoscopic remission (2017)
  • 著者名/発表者名: Yoshihiro Nakazato, Makoto Naganuma, Shinya Sugimoto, Rieko Bessho, Mari Arai, Hiroki Kiyohara, Keiko Ono, Kosaku Nanki, Makoto Mutaguchi, Shinta Mizuno, Taku Kobayashi, Naoki Hosoe, Masayuki Shimoda, Takayuki Abe, Nagamu Inoue, Haruhiko Ogata, Yasushi Iwao, Takanori Kanai
  • 雑誌名: Endoscopy 巻: 49 号: 06 ページ: 560-563
  • DOI: 10.1055/s-0043-106556
  • 査読あり / オープンアクセス / 国際共著
• [雑誌論文] The risk factor of clinical relapse in ulcerative colitis patients with low dose 5-aminosalicylic acid as maintenance therapy: A report from the IBD registry (2017)
  • 著者名/発表者名: Tomohiro Fukuda, Makoto Naganuma, Shinya Sugimoto, Kosaku Nanki, Shinta Mizuno, Makoto Mutaguchi, Yoshihiro Nakazato, Nagamu Inoue, Haruhiko Ogata, Yasushi Iwao, Takanori Kanai
  • 雑誌名: PLoS One 巻: 12 号: 11 ページ: 935-47
  • DOI: 10.1371/journal.pone.0187737
  • 査読あり / オープンアクセス / 国際共著
• [雑誌論文] Single fecal microbiota transplantation failed to change intestinal microbiota and had limited effectiveness against ulcerative colitis in Japanese patients (2017)
  • 著者名/発表者名: Mizuno S, Nanki K, Matsuoka K, Saigusa K, Ono K, Arai M, Sugimoto S, Kiyohara H, Nakashima M, Takeshita K, Naganuma M, Suda W, Hattori M, Kanai T.
  • 雑誌名: Intest Res 巻: 15(1) 号: 1 ページ: 68-74
  • DOI: 10.5217/ir.2017.15.1.68
  • 査読あり / オープンアクセス
• [雑誌論文] Ulcerative Colitis Endoscopic Index of Severity Is Associated with Long-term Prognosis in Ulcerative Colitis Patients Treated with Infliximab (2016)
  • 著者名/発表者名: Keiichiro Saigusa, Katsuyoshi Matsuoka, Shinya Sugimoto, Mari Arai, Hiroki Kiyohara, Kozue Takeshita, Shinta Mizuno, Kiyoto Mori, Kosaku Nanki, Tatsuya Takeshita, Yoshihiro Nakazato, Tomoharu Yajima, Makoto Naganuma, Tadakazu Hisamatsu, Haruhiko Ogata, Yasushi Iwao, Takanori Kanai
  • 雑誌名: Digestive Endsoscopy 巻: 印刷中 号: 6 ページ: 665-670
  • DOI: 10.1111/den.12655
  • 査読あり / 謝辞記載あり
• [雑誌論文] The Ulcerative Colitis Endoscopic Index of Severity (UCEIS) is useful to predict medium to long-term prognosis in ulcerative colitis patients with clinical remission. (2016)
  • 著者名/発表者名: Arai M, Naganuma M, Sugimoto S, Kiyohara H, Ono K, Mori K, Saigusa K, Nanki K, Mutaguchi M, Mizuno S, Bessho R, Nakazato Y, Hosoe N, Matsuoka K, Inoue N, Ogata H, Iwao Y, Kanai T.
  • 雑誌名: J Crohns Colitis 巻: 10(11) 号: 11 ページ: 1303-1309
  • DOI: 10.1093/ecco-jcc/jjw104
  • 査読あり
• [雑誌論文] Endoscopic morphologic features of ulcerative colitis-associated dysplasia classified according to the SCENIC consensus statement (2016)
  • 著者名/発表者名: Sugimoto S, Naganuma M, Iwao Y, Matsuoka K, Shimoda M, Mikami S, Mizuno S, Nakazato Y, Nanki K, Inoue N, Ogata H, Kanai T.
  • 雑誌名: Gastrointest Endosc. 巻: 85(3) 号: 3 ページ: 639-646
  • DOI: 10.1016/j.gie.2016.11.013
  • 査読あり
• [雑誌論文] Indole compounds may be promising medicines for ulcerative colitis. (2016)
  • 著者名/発表者名: Sugimoto S, Naganuma M, Kanai T.
  • 雑誌名: J Gastroenterol. 巻: 51(9) 号: 9 ページ: 853-61
  • DOI: 10.1007/s00535-016-1220-2
  • 査読あり
• [雑誌論文] Recent trends and future directions for the medical treatment of ulcerative colitis. (2016)
  • 著者名/発表者名: Makoto Naganuma, Shinta Mizuno, Kosaku Nanki, Shinya Sugimoto, Takanori Kanai
  • 雑誌名: Clinical Journal of Gastroenterology 巻: 9 号: 6 ページ: 329-336
  • DOI: 10.1007/s12328-016-0686-z
  • 査読あり / オープンアクセス
• [雑誌論文] Establishment of 3D intestinal organoid cultures from intestinal stem cells. (2016)
  • 著者名/発表者名: Shinya Sugimoto, Toshiro Sato
  • 雑誌名: Methods in Molecular Biology 巻: 未定
  • 査読あり / 謝辞記載あり
• [雑誌論文] 腸管幹細胞 (2015)
  • 著者名/発表者名: 中里 圭宏, 杉本 真也, 南木 康作, 佐藤 俊朗
  • 雑誌名: 日本臨牀 巻: 73 ページ: 232-237
• [学会発表] オルガノイドを用いた細胞系譜解析によるヒト正常大腸幹細胞挙動の可視化 (2018)
  • 著者名/発表者名: 佐藤 俊朗, 杉本 真也, 太田 悠木, 下川 真理子
  • 学会等名: 第17回日本再生医療学会総会
  • 招待講演
• [学会発表] Efficacy of therapeutic intervention for ulcerative colitis patients with the Mayo endoscopic score of 1 (2018)
  • 著者名/発表者名: Tomohiro Fukuda, Makoto Naganuma, Shinya Sugimoto, Keiko Ono, Kosaku Nanki, Shinta Mizuno, Kayoko Kimura, Makoto Mutaguchi, Kaoru Takabayashi, Nagamu Inoue, Haruhiko Ogata, Yasushi Iwao, Takanori Kanai
  • 学会等名: 13th Congress of European Crohn’s and Colitis Organization (ECCO)
  • 国際学会
• [学会発表] Indigo naturalis induces mucosal healing in patients with ulcerative colitis: A multicentre randomised controlled trial (2018)
  • 著者名/発表者名: Makoto Naganuma, Shinya Sugimoto, Keiichi Mitsuyama, Taku Kobayashi, Naoki Yoshimura, Hidehisa Ohi, Katsuyoshi Matsuoka, Tadakazu Hisamatsu, Kenji Watanabe, Takayuki Abe, Mamoru Watanabe, Toshifumi Hibi, Yasuo Suzuki, Takanori Kanai, INDIGO study group
  • 学会等名: 13th Congress of European Crohn’s and Colitis Organization (ECCO)
  • 国際学会
• [学会発表] The impact of establishment of organoid-based orthotopic xenograft model on intestinal stem cell research (2017)
  • 著者名/発表者名: Shinya Sugimoto, Yuki Ohta, Takanori Kanai, Toshiro Sato
  • 学会等名: The 54th Annual Meeting of the Japan Society for Mucosal Immunology
  • 招待講演
• [学会発表] 寛解期潰瘍性大腸炎における腸内・口腔内細菌叢の構成と予後との関連の検討 (2017)
  • 著者名/発表者名: 大野 恵子, 水野 慎大, 清原 裕貴, 杉本 真也, 南木 康作, 牟田口 真, 中里 圭宏, 筋野 智久, 長沼 誠, 金井 隆典
  • 学会等名: 第54回日本消化器免疫学会総会
• [学会発表] 潰瘍性大腸炎症例の散発性大腸腫瘍の臨床像 (2017)
  • 著者名/発表者名: 牟田口 真, 長沼 誠, 杉本 真也, 南木 康作, 水野 慎大, 緒方 晴彦, 岩男 泰, 金井 隆典
  • 学会等名: 第94回消化器内視鏡学会総会（JDDW2017）
• [学会発表] Indigo naturalis is effective for inducing clinical remission and mucosal healing in patients with ulcerative colitis (INDIGO study) (2017)
  • 著者名/発表者名: Makoto Naganuma, Shinya Sugimoto, Keiichi Mitsuyama, Taku Kobayashi, Naoki Yoshimura, Katsuyoshi Matsuoka, Tadakazu Hisamatsu, Kenji Watanabe, Takayuki Abe, Yasuo Suzuki, Toshifumi Hibi, Takanori Kanai
  • 学会等名: UEG Week 2017
  • 国際学会
• [学会発表] Clinical characteristics in ulcerative colitis patients with colitis associated dysplasia/cancer and sporadic tumor (2017)
  • 著者名/発表者名: Makoto Mutaguchi, Makoto Naganuma, Yasushi Iwao, Tomohiro Fukuda, Shinya Sugimoto Kosaku Nanki, Shinta Mizuno, Haruhiko Ogata, Takanori Kanai
  • 学会等名: UEG Week 2017
  • 国際学会
• [学会発表] Stem Cell Research and Treatment: From Bench to Clinical Practice. (2017)
  • 著者名/発表者名: Shinya Sugimoto
  • 学会等名: The 1st Basic Science Research Workshop: Evolving Basic Science in Intestinal Diseases
  • 発表場所: Seoul, Korea
  • 国際学会 / 招待講演
• [学会発表] 腸管上皮オルガノイドを用いた幹細胞移植技術の確立 (2016)
  • 著者名/発表者名: 杉本 真也, 金井 隆典, 佐藤 俊朗
  • 学会等名: 第58回日本消化器病学会大会（JDDW2016）
  • 発表場所: 神戸コンベンションセンター（兵庫県神戸市）
• [学会発表] Efficacy and safety of fecal microbiota transplantation on ulcerative colitis. (2016)
  • 著者名/発表者名: Shinta Mizuno, Kosaku Nanki, Katsuyoshi Matsuoka, Keiko Ono, Makoto Mutaguchi, Mari Arai, Shinya Sugimoto, Hiroki Kiyohara, Kozue Takeshita, Makoto Naganuma, Takanori Kanai
  • 学会等名: The 4th Annual Meeting of Asian Organization for Crohn's and Colitis (AOCC)
  • 発表場所: Kyoto International Conference Center（京都府左京区）
  • 国際学会
• [学会発表] Gut environments and human colorectal carcinogenesis. (2016)
  • 著者名/発表者名: Toshiro Sato, Shinya Sugimoto, Mami Matano
  • 学会等名: The 75th Annual Meeting of the Japanese Cancer Association.
  • 発表場所: パシフィコ横浜（神奈川県横浜市）
• [学会発表] Cultivation of human norovirus using human duodenal organoids. (2016)
  • 著者名/発表者名: Akira Fujimoto, Kei Haga, Shinya Sugimoto, Toshiro Sato, Yen Hai Doan, Motohiro Miki, Reiko Takai-Todaka, Kazuhiko Katayama
  • 学会等名: The 64th Annual Meeting of the Japanese Society for Virology.
  • 発表場所: Sapporo Convention Center（北海道札幌市）
• [学会発表] The Investigation of Medium- to Long-Term Prognosis of Ulcerative Colitis Patients Using Ulcerative Colitis Endoscopic Index of Severity (UCEIS). (2016)
  • 著者名/発表者名: Mari Arai, Makoto Naganuma, Shinya Sugimoto, Hiroki Kiyohara, Keiko Ohno, Kiyoto Mori, Kosaku Nanki, Makoto Mutaguchi, Shinta Mizuno, Rieko Bessho, Yoshihiro Nakazato, Nagamu Inoue, Haruhiko Ogata, Yasushi Iwao, Takanori Kanai
  • 学会等名: Digestive Disease Week (DDW) 2016
  • 発表場所: San Diego, USA
  • 国際学会