| 研究課題/領域番号 |
23K21258
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| 補助金の研究課題番号 |
21H02337 (2021-2023)
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| 研究種目 |
基盤研究(B)
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| 配分区分 | 基金 (2024)
補助金 (2021-2023) |
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| 応募区分 | 一般 |
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| 審査区分 |
小区分42010:動物生産科学関連
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| 研究機関 | 北海道大学 |
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研究代表者 |
小林 謙 北海道大学, 農学研究院, 准教授 (30449003)
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| 研究分担者 |
川原 学 北海道大学, 農学研究院, 准教授 (70468700)
磯部 直樹 広島大学, 統合生命科学研究科(生), 教授 (80284230)
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| 研究期間 (年度) |
2021-04-01 – 2025-03-31
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| 研究課題ステータス |
採択後辞退 (2024年度)
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| 配分額 *注記 |
17,290千円 (直接経費: 13,300千円、間接経費: 3,990千円)
2024年度: 1,950千円 (直接経費: 1,500千円、間接経費: 450千円)
2023年度: 3,770千円 (直接経費: 2,900千円、間接経費: 870千円)
2022年度: 5,460千円 (直接経費: 4,200千円、間接経費: 1,260千円)
2021年度: 6,110千円 (直接経費: 4,700千円、間接経費: 1,410千円)
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| キーワード | 乳腺上皮細胞 / 乳分泌 / TRPチャネル / 物理化学的刺激 / 乳腺発達 / 乳産生 / 形態形成 / タイトジャンクション |
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| 研究開始時の研究の概要 |
乳腺上皮細胞は妊娠期に増殖・分化し、泌乳期に乳分泌を行う細胞である。また、乳腺上皮細胞は温度・伸縮などの物理的刺激やpH変化・生理活性物質などの化学的刺激に曝される細胞でもある。しかし、乳腺上皮細胞がこれら物理化学的刺激をどのように感知し、妊娠期の乳腺発達と泌乳期の乳分泌を行っているのか、わかっていない。本研究では、乳腺上皮細胞に発現するTRPチャネルが物理化学的刺激を感知する多機能センサーとして妊娠期の乳腺発達と泌乳期の乳分泌を制御していると仮説を立て、その実証を行う。
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| 研究実績の概要 |
乳腺上皮細胞は妊娠期に乳管と乳腺胞のネットワーク構造を発達させ、泌乳期に乳分泌を行う細胞である。また、乳腺上皮細胞は温度・伸縮などの物理的刺激やpH変化・生理活性物質などの化学的刺激に曝される細胞でもある。近年、温度感受性TRPチャネルが温度に加えて、機械刺激、浸透圧刺激、生理活性物質などの物理化学的刺激を感知し、細胞の性状を調節する機構が明らかになりつつある。本研究では、乳腺上皮細胞に発現するTRPチャネルが乳腺内で発生する多種多様な物理化学的刺激を感知し、妊娠期における乳腺上皮組織の形態形成と泌乳期における乳産生とタイトジャンクションバリアを調節する機構の解明を進めている。
乳腺上皮細胞の乳産生能力と強固なタイトジャンクションを培養下で再現した培養モデルの実験から、乳腺上皮細胞は頭頂部側（乳腺胞内腔側）と側底部側（血液に接する側）の培地浸透圧を感知すること、それらの浸透圧格差に応じてタイトジャンクションバリアや乳産生能力を変化させること、最終的に頭頂部側と側底部側の培地浸透圧を等張にすることを示す結果が得られた。また、エアーコンプレッサーを用いて、Cell culture insert上で培養した乳腺上皮細胞の頭頂部側から圧力をかけると、圧力の強さや時間に応じて、乳腺上皮細胞の乳産生能力が変化することもわかった。
続いて、培養下で得られた知見が乳用家畜にも応用可能かを確認するため、泌乳ヤギを用いた検証を行った。その結果、乳房の加温処理や特定のTRPチャネルのアゴニストを乳頭口から注入することによって、ヤギ乳汁中の乳質、乳量、および抗菌成分濃度が変化することがわかった。
以上の結果より、乳腺上皮細胞の乳産生能力とタイトジャンクションバリアは多様な物理化学的刺激によって調節されていること、その調節にはTRPチャネルが関与していることが示唆された。
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| 現在までの達成度 (区分) |
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
研究申請書で立案した通りに研究が進んでいるが、当初の計画以上の成果までは得られていないことから、「おおむね順調に進展している」と判断した。
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| 今後の研究の推進方策 |
今後の研究では、まず乳腺上皮細胞のin vitro実験において、これまでに明らかにした物理化学的刺激とTRPチャネルが乳腺上皮細胞の乳産生能力とタイトジャンクションバリアを調節する作用機序を明らかにする。また、乳腺上皮細胞の三次元培養による乳管伸長モデルおよび乳腺胞形成モデルにおいて、乳産生能力に影響を及ぼした物理化学的刺激を付与し、乳腺上皮組織の形態形成における物理化学的刺激とTRPチャネルの関与を明らかにする。乳用ヤギを用いたin vivo実験では、これまでのin vitro実験で見出された浸透圧による影響を明らかにするため、高張液および低張液を乳頭口から注入し、乳腺上皮細胞の乳産生能力とタイトジャンクションバリア、および分泌された乳汁中の乳成分濃度、体細胞数、抗菌成分濃度を測定する。
以上の実験を遂行することにより、これまでの研究成果を統合し、最終年度に行う研究の具体的な方向性を決定する。
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