腸内細菌と腸管上皮細胞の相互作用メカニズム解明のための新規培養法の確立

• 研究課題/領域番号: 16H07176
• 研究種目: 研究活動スタート支援
• 配分区分: 補助金
• 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: 佐々木 伸雄 慶應義塾大学, 医学部(信濃町), 特任助教 (30777769)
• 研究期間 (年度): 2016-08-26 – 2018-03-31
• 研究課題ステータス: 完了 (2016年度)
• 配分額: 2,730千円 (直接経費: 2,100千円、間接経費: 630千円); 2016年度: 1,430千円 (直接経費: 1,100千円、間接経費: 330千円)
• キーワード: オルガノイド / 腸管幹細胞 / 腸内細菌 / 細菌 / 組織性幹細胞

研究実績の概要

我々の腸管内には約1000種類以上の100兆個にも及ぶ細菌群が高密度に生息しており，これまでの研究成果により，これらの腸内細菌のバランスが宿主の恒常性維持に重要であることが明らかとされている．最近，成体腸管上皮幹細胞（オルガノイド）培養法により正常上皮細胞が培養可能になったことから，腸内細菌が宿主に及ぼす生理活性の理解が進んでいるが，現行のオルガノイドは上皮細胞の頂端側が内側に存在する管腔構造を保有する3次元構造体であるため，腸内細菌との相互作用の研究を遂行する上でボトルネックとなっている．本研究では，既存のオルガノイド培養技術を発展させ，生体内の腸管構造と同様の3次元構造を保ちつつ，かつ管腔構造を持たない新規3次元オルガノイド培養法”mini-gut on dish”の確立を目指す．
【平成28年度：計画1】
申請者は，トランズウェルを用いたヒトの正常大腸上皮由来オルガノイドの2次元培養のプロトコルの作製を試みた．2次元培養に最適な細胞外基質を探索するために，ゼラチンや各種コラーゲンをコートしたトランズウェルで2次元培養を行った結果，I型コラーゲンが最も適していることを見出した．さらにヒト正常大腸上皮だけではなく，ヒト正常小腸，大腸腺腫，大腸がん，マウス小腸・大腸由来の上皮細胞をI型コラーゲンでコートしたトランズウェル上で2次元で培養できることを確認した．
【平成28年度：計画2】
生体内の腸管は平面的に存在しているのではなく，3次元に折りたたまれた構造（陰窩）が存在する．そこで，シャーレ上でin vivoにおける陰窩構造の作製を試みた．そのためにマウス線維芽細胞と腸管上皮細胞の共培養を行い，その後幹細胞培地の組成を改良することで，シャーレ上で陰窩様構造が観察された．しかし現時点での培養方法では，上皮細胞の細胞増殖が停止してしまい，全体的に萎縮した不完全な状態の培養である．

現在までの達成度 (段落)

翌年度、交付申請を辞退するため、記入しない。

今後の研究の推進方策

翌年度、交付申請を辞退するため、記入しない。

研究成果

• [雑誌論文] Tissue-specific mutation accumulation in human adult stem cells during life (2016)
  • 著者名/発表者名: Blokzijl F,de Ligt J,Jager M,Sasselli V,Roerink S,Sasaki N,Huch M,Boymans S,Kuijk E,Prins P, Nijman I,Martincorena I,Mokry M,Wiegerinck CL,Middendorp S,Sato T,Schwank G, Nieuwenhuis EES,Verstegen MMA,van der Laan LJW,de Jonge J,IJzermans JNM, Vries RG,van de Wetering M,Stratton MR,Clevers H,Cuppen E,van Boxtel R
  • 雑誌名: Nature 巻: 238 号: 7624 ページ: 260-264
  • DOI: 10.1038/nature19768
  • 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] Reg4+ deep crypt secretory cells function as epithelial niche for Lgr5+ stem cells in colon. (2016)
  • 著者名/発表者名: Sasaki N, Sachs N, Wiebrands K, Ellenbroek SI, Fumagalli A, Lyubimova A, Begthel H, van den Born M, van Es JH, Karthaus WR, Li VS, Lpez-Iglesias C, Peters PJ, van Rheenen J, van Oudenaarden A, Clevers H
  • 雑誌名: Proc Natl Acad Sci USA 巻: 113 号: 37
  • DOI: 10.1073/pnas.1607327113
  • 査読あり / オープンアクセス / 国際共著
• [学会発表] The function of Notch signaling in intestinal stem cells (2016)
  • 著者名/発表者名: Nobuo Sasaki
  • 学会等名: The 9th Notch Meeting
  • 発表場所: 静岡県 国立遺伝学研究所
  • 年月日: 2016-10-05
  • 招待講演
• [学会発表] Reg4+ Deep Crypt Secretory Cells Function as epithelial niche for Lgr5+ stem cells in colon (2016)
  • 著者名/発表者名: Nobuo Sasaki
  • 学会等名: 第89回 日本生化学学会大会
  • 発表場所: 宮城県 仙台国際センター
  • 年月日: 2016-09-25
  • 招待講演
• [図書] 臨床免疫・アレルギー科 (2016)
  • 著者名/発表者名: 佐々木 伸雄
  • 総ページ数: 6
  • 出版者: 科学評論社
• [図書] 組織性肝細胞 (2016)
  • 著者名/発表者名: 佐々木 伸雄，佐藤 俊朗
  • 総ページ数: 7
  • 出版者: 羊土社