小腸疾患シングルセル解析を利用した免疫再構築時における内視鏡形態学の理解

• 研究課題/領域番号: 22K07994
• 研究種目: 基盤研究(C)
• 配分区分: 基金
• 応募区分: 一般
• 審査区分: 小区分53010:消化器内科学関連
• 研究機関: 慶應義塾大学
• 研究代表者: 細江 直樹 慶應義塾大学, 医学部(信濃町), 准教授 (90317131)
• 研究分担者: 筋野 智久 慶應義塾大学, 医学部(信濃町), 講師 (40464862)
• 研究期間 (年度): 2022-04-01 – 2025-03-31
• 研究課題ステータス: 交付 (2023年度)
• 配分額: 3,640千円 (直接経費: 2,800千円、間接経費: 840千円); 2024年度: 260千円 (直接経費: 200千円、間接経費: 60千円); 2023年度: 1,690千円 (直接経費: 1,300千円、間接経費: 390千円); 2022年度: 1,690千円 (直接経費: 1,300千円、間接経費: 390千円)
• キーワード: 小腸疾患 / シングルセル解析 / 小腸移植

研究開始時の研究の概要

小腸において未だに形態学では判別が困難である栄養吸収不全や、原因が明らかでない小腸疾患が数多く存在する。近年シングルセル解析技術が進み、さらに多くの細胞集団の同定が可能となってきた。小腸の内視鏡像を理解するために細胞集団の情報に加え「なぜある一つの細胞が、特定の場所に誘導され、その場所に存在をしなくてはならないのか？」という局在が重要になることをマウス研究より見出した。そこで申請者は1細胞遺伝子発現解析と各細胞集団の局在を着目した3次元解析を利用し内視鏡像の統合的理解に着手し、小腸移植を中心とした免疫再構築における内視鏡像との形態学との統合を目指す。

研究実績の概要

アプローチが困難なため暗黒大陸と言われてきた小腸は、バルーン小腸内視鏡とカプセル内視鏡の開発により少しずつではあるがアプローチが可能となってきた。
多彩なアプローチにより形態学的に所見を認める疾患（例えば小腸腫瘍等）に関しては分類と治療が確立しつつある。しかし、未だに形態学では判別が困難である栄養吸収不全や、原因が明らかでない小腸疾患が数多く存在する。この治療法の確立していない小腸疾患に対し１細胞レベルでの遺伝子発現解析により特徴的な細胞集団の抽出に加え、時空間的な解析手法を取り入れることで４次元構造を解析することを内視鏡的な形態学的特徴と統合する研究を計画した。現状では
① 脳死小腸移植患者における移植後腸管の１細胞レベル時空間解析、発現遺伝子解析
② 骨髄移植患者における移植後腸管の１細胞レベル時空間解析、発現遺伝子解析
を計画し、①、②ともに3例をエントリーし検体を収集した。①については経時的に検体を採取し、１細胞レベル時空間解析、発現遺伝子解析を行った。その他、小腸潰瘍性疾患に対してもこの検討を行った。現在この結果につき論文執筆中である。

現在までの達成度 (区分)

2: おおむね順調に進展している

理由

アプローチが困難なため暗黒大陸と言われてきた小腸は、バルーン小腸内視鏡とカプセル内視鏡の開発により少しずつではあるがアプローチが可能となってきた。
多彩なアプローチにより形態学的に所見を認める疾患（例えば小腸腫瘍等）に関しては分類と治療が確立しつつある。しかし、未だに形態学では判別が困難である栄養吸収不全や、原因が明らかでない小腸疾患が数多く存在する。この治療法の確立していない小腸疾患に対し１細胞レベルでの遺伝子発現解析により特徴的な細胞集団の抽出に加え、時空間的な解析手法を取り入れることで４次元構造を解析することを内視鏡的な形態学的特徴と統合する研究を計画した。現状では
① 脳死小腸移植患者における移植後腸管の１細胞レベル時空間解析、発現遺伝子解析
② 骨髄移植患者における移植後腸管の１細胞レベル時空間解析、発現遺伝子解析
を計画し、①、②ともに3例をエントリーし検体を収集した。①については経時的に検体を採取し、１細胞レベル時空間解析、発現遺伝子解析を行った。その他、小腸潰瘍性疾患に対してもこの検討を行った。現在この結果につき論文執筆中である。

今後の研究の推進方策

今年度中に解析を終了し論文化を行う予定。

研究成果

• [雑誌論文] Video capsule endoscopy in overt and occult obscure gastrointestinal bleeding: Insights from a single‐center, observational study in Japan (2024)
  • 著者名/発表者名: Tojo Anna、Sujino Tomohisa、Hayashi Yukie、Kamiya Kenji J L Limpias、Sato Moe、Hinako Sakurai、Yoshimatsu Yusuke、Kinoshita Satoshi、Kiyohara Hiroki、Mikami Yohei、Takabayashi Kaoru、Kato Motohiko、Ogata Haruhiko、Kanai Takanori、Hosoe Naoki
  • 雑誌名: DEN Open 巻: 4 号: 1
  • DOI: 10.1002/deo2.354
  • 査読あり / オープンアクセス
• [雑誌論文] 今月の主題 小腸画像診断のトピックス ノート -新しい小腸画像診断のトピックス-パワースパイラル内視鏡 (2023)
  • 著者名/発表者名: 細江 直樹、筋野 智久、髙林 馨、加藤 元彦、金井 隆典、東條 杏奈、櫻井 陽奈子、林 由紀恵、吉松 裕介、杉本 真也、木下 聡、清原 裕貴、三上 洋平
  • 雑誌名: 胃と腸 巻: 58 号: 11 ページ: 1518-1521
  • DOI: 10.11477/mf.1403203405
  • ISSN: 0536-2180, 1882-1219
  • 年月日: 2023-11-25
• [雑誌論文] Single-cell transcriptomics of human gut T cells identifies cytotoxic CD4+CD8A+ T cells related to mouse CD4 cytotoxic T cells (2022)
  • 著者名/発表者名: Tanemoto Shun,Sujino Tomohisa,Miyamoto Kentaro,Moody Jonathan,Yoshimatsu Yusuke,Ando Yoshinari,Koya Ikuko,Harada Yosuke,Tojo Anna Okuzawa,Ono Keiko,Hayashi Yukie,Takabayashi Kaoru,Okabayashi Koji,Teratani Toshiaki,Mikami Yohei,Nakamoto Nobuhiro,Hosoe Naoki,Ogata Haruhiko,Hon Chung-Chau,Shin Jay W,Kanai Takanori
  • 雑誌名: Frontiers in Immunology 巻: 13 ページ: 977117-977117
  • DOI: 10.3389/fimmu.2022.977117
  • 査読あり / オープンアクセス / 国際共著
• [雑誌論文] Aryl hydrocarbon receptor signals in epithelial cells govern the recruitment and location of Helios+ Tregs in the gut (2022)
  • 著者名/発表者名: Yoshimatsu Yusuke、Sujino Tomohisa、Hosoe Naoki、et al.
  • 雑誌名: Cell Reports 巻: 39 号: 6 ページ: 110773-110773
  • DOI: 10.1016/j.celrep.2022.110773
  • 査読あり / オープンアクセス / 国際共著
• [雑誌論文] Enrichment of type I interferon signaling in colonic group 2 innate lymphoid cells in experimental colitis (2022)
  • 著者名/発表者名: Irie Emi、Ishihara Rino、Mizushima Ichiro、Hatai Shunya、Hagihara Yuya、Takada Yoshiaki、Tsunoda Junya、Iwata Kentaro、Matsubara Yuta、Yoshimatsu Yusuke、Kiyohara Hiroki、Taniki Nobuhito、Sujino Tomohisa、Takabayashi Kaoru、Hosoe Naoki、Ogata Haruhiko、Teratani Toshiaki、Nakamoto Nobuhiro、Mikami Yohei、Kanai Takanori
  • 雑誌名: Frontiers in Immunology 巻: 13 ページ: 01-10
  • DOI: 10.3389/fimmu.2022.982827
  • 査読あり / オープンアクセス
• [雑誌論文] Intracellular metabolic adaptation of intraepithelial CD4+CD8αα+ T lymphocytes (2022)
  • 著者名/発表者名: Harada Y, Sujino T, Miyamoto K, Nomura E, Yoshimatsu Y, Tanemoto S, Umeda S, Ono K, Mikami Y, Nakamoto N, Takabayashi K, Hosoe N, Ogata H, Ikenoue T, Hirao A, Kubota Y, Kanai T.
  • 雑誌名: iScience 巻: 25 号: 4 ページ: 104021-104021
  • DOI: 10.1016/j.isci.2022.104021
  • 査読あり / オープンアクセス / 国際共著
• [雑誌論文] Development of a Deep-Learning Algorithm for Small Bowel-Lesion Detection and a Study of the Improvement in the False-Positive Rate (2022)
  • 著者名/発表者名: Hosoe Naoki、Horie Tomofumi、Tojo Anna、Sakurai Hinako、Hayashi Yukie、Limpias Kamiya Kenji Jose-Luis、Sujino Tomohisa、Takabayashi Kaoru、Ogata Haruhiko、Kanai Takanori
  • 雑誌名: Journal of Clinical Medicine 巻: 11 号: 13 ページ: 3682-3682
  • DOI: 10.3390/jcm11133682
  • 査読あり / オープンアクセス
• [学会発表] 当施設での腸管機能不全患者に対する多面的アプローチ (2023)
  • 著者名/発表者名: 腸管不全治療の現状と課題 当施設での腸管機能不全患者に対する多面的アプローチ城崎 浩司, 山田 洋平, 伊藤 よう子, 工藤 裕実, 金森 洋樹, 加藤 源俊, 筋野 智久, 長谷川 康, 松原 健太郎, 岡林 剛史, 細江 直樹, 尾原 秀明, 藤野 明浩
  • 学会等名: 第59回 日本移植学会総会
• [学会発表] Update on capsule technology (hardware, software, artificial intelligence) (2022)
  • 著者名/発表者名: Naoki Hosoe
  • 学会等名: World Congress of GI Endoscopy (Endo 2022)
  • 国際学会 / 招待講演
• [学会発表] Small bowel and Pan-enteric capsule endoscopy (2022)
  • 著者名/発表者名: Naoki Hosoe
  • 学会等名: The 15th Annual Meeting of Society of Gastrointestinal Intervention (SGI2022)
  • 国際学会 / 招待講演