大腸上皮の癌化に伴う管腔形成異常メカニズムの解明

• 研究領域: 上皮管腔組織の形成・維持と破綻における極性シグナル制御の分子基盤の確立
• 研究課題/領域番号: 24112523
• 研究種目: 新学術領域研究(研究領域提案型)
• 配分区分: 補助金
• 審査区分: 生物系
• 研究機関: 慶應義塾大学
• 研究代表者: 佐藤 俊朗 慶應義塾大学, 医学部, 特任准教授 (70365245)
• 研究期間 (年度): 2012-04-01 – 2014-03-31
• 研究課題ステータス: 完了 (2013年度)
• 配分額: 14,690千円 (直接経費: 11,300千円、間接経費: 3,390千円); 2013年度: 7,410千円 (直接経費: 5,700千円、間接経費: 1,710千円); 2012年度: 7,280千円 (直接経費: 5,600千円、間接経費: 1,680千円)
• キーワード: 三次元培養 / 大腸がん / 幹細胞 / 大腸癌

研究概要

我々は，ヒト臨床検体を用い，腸管上皮幹細胞ならびに大腸がん上皮細胞の3次元培養法（オルガノイド培養）を開発した. 本研究計画では樹立した大腸がんオルガノイドを用いて，上皮細胞の管腔構造形成の異常メカニズムの解明を目的としている．平成24年度は大腸がん症例数を増やし，様々な臨床ステージの大腸がんのオルガノイド培養を樹立した．また，マウスへの異種移植により，in vivoでの管腔形成の評価が可能になった．こうした技術開発より，ヒト腸管上皮の管腔形成異常をin vitro，in vivoの双方で解析するシステムが確立された．さらに，オルガノイドの遺伝子変異の網羅的解析により，管腔構造形成異常を誘導する遺伝子について解明していきたい．
ウィルスベクタ－などの遺伝子操作技術が向上し，より自由度の高い，オルガノイドの遺伝子操作が可能になった．正常上皮細胞からの人工大腸がん誘導，細胞周期・幹細胞の蛍光可視化が実現しつつあり，今後，こうした技術を基に，腸管上皮細胞の時空間的な動態を数理学的モデルも含めて解明していきたい．

現在までの達成度 (区分)

理由

25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

25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] KLF5 regulates the integrity and oncogenicity of intestinal stem cells. (2014)
  • 著者名/発表者名: Nakaya T, Ogawa S, Manabe I, Tanaka M, Sanada M, Sato T, Taketo M, Nakao K, Clevers H, Fukayama M, Kuroda M, Nagai R.
  • 雑誌名: Cancer Res. 巻: in press
  • 査読あり
• [雑誌論文] Macrophages and dendritic cells emerge in the liver during intestinal inflammation and predjspose the liver to inflammation. (2014)
  • 著者名/発表者名: Mikami Y, Mizuno S, Nakamoto N, Hayashi A, Sujino T, Sato T, Kamada N, Matsuoka K, Hisamatsu T, Ebinuma H, Hibi T, Yoshimura A, Kanai T.
  • 雑誌名: PLoS One 巻: 9 号: 1 ページ: 1-1
  • DOI: 10.1371/journal.pone.0084619
  • 査読あり
• [雑誌論文] Establishment of gastro-intestinal epithelia-organoids. (2014)
  • 著者名/発表者名: Mahe MM, Aihara E, Sato T, Shroyer NF.
  • 雑誌名: Current Protocols in Molecular Biology 巻: in press
  • 査読あり
• [雑誌論文] Unlimited in vitro expansion of adult bi-potent pancreas progenitors through the Lgr5/R-spondin axis. (2013)
  • 著者名/発表者名: Huch M, Bonfanti P, Boj SF, Sato T, Loomans CJ, van de Wetering M, Sojoodi M, Li VS, Schuijers J, Gracanin A, Ringnalda F, Begthel H, Hamer K, Mulder J, van Es JH, de Koning E, Vries RG, Heimberg H, Clevers H.
  • 雑誌名: EMBO J. 巻: 32(20) 号: 20 ページ: 2708-21
  • DOI: 10.1038/emboj.2013.204
  • 査読あり
• [雑誌論文] Continuous low-dose irradiation by I-125 seeds induces apoptosis of gastric cancer cells regardless of histological origin. (2013)
  • 著者名/発表者名: Takabayashi K, Kashiwagi K, Kawata T, Sato T, Matsuoka K, Hisamatsu T, Takaishi H, Hibi T, Ogata H, Yahagi N, Kitagawa Y, Shigematsu N, Kanai T.
  • 雑誌名: Cancer Biol Ther. 巻: 15(1) 号: 1 ページ: 81-8
  • DOI: 10.4161/cbt.26610
  • 査読あり
• [雑誌論文] A Single Strain of Clostridium butyricum Induces Intestinal I L-10-Producing Macrophages to Suppress Acute Exlperimental Colitis in Mice. (2013)
  • 著者名/発表者名: Hayashi A, Sato T, Kamada N, Mikami Y, Matsuoka K, Hisamatsu T, Hlbi T, Roers A, Yagita H, Ohteki T, Yoshimura A, Kanai T.
  • 雑誌名: Cell Host Microbe 巻: 13 号: 6 ページ: 711-22
  • DOI: 10.1016/j.chom.2013.05.013
  • 査読あり
• [雑誌論文] Mucosal healing with oral tacrolimus is associated with favorable medium- and long-term prognosis in steroid-refractory/dependent ulcerative colitis patients. (2013)
  • 著者名/発表者名: Miyoshi J, Matsuoka K, Inoue N, Hisamatsu T, Ichikawa R, Yajima T, Okamoto S, Naganuma M, Sato T, Kanai T, Ogata H, Iwao Y, Hibi
  • 雑誌名: J Crohns Colitis 巻: 7 号: 12 ページ: e609-e614
  • DOI: 10.1016/j.crohns.2013.04.018
  • 査読あり
• [雑誌論文] Establishment of novel prediction system of intestinal absorption in humans using human intestinal tissues. (2013)
  • 著者名/発表者名: Miyake M, Toguchi H, Nishibayashi T, Higaki K, Sugita A, Koganei K, Kamada N, Kitazume MT, Hisamatsu T, Sato T, Okamoto S, Kanai T, Hibi T.
  • 雑誌名: J Pharm Sci. 巻: 102(8) 号: 8 ページ: 2564-71
  • DOI: 10.1002/jps.23609
  • 査読あり
• [雑誌論文] TGR5 signalling inhibits the production of pro-inflammatory cytokines by in vitro differentiated inflammatory and intestinal macrophages in Crohn's disease. (2013)
  • 著者名/発表者名: Yoneno K, Hisamatsu T, Shimamura K, Kamada N, Ichikawa R, Kitazume MT, Mori M, Uo M, Namikawa Y, Matsuoka K, Sato T, Koganei K, Sugita A, Kanai T, Hibi T.
  • 雑誌名: Immunology 巻: 139(1) 号: 1 ページ: 19-29
  • DOI: 10.1111/imm.12045
  • 査読あり
• [雑誌論文] IL-22-Producing RORyt-Dependent Innate Lymphoid Cells Play a Novel Protective Role in Murine Acute Hepatitis. (2013)
  • 著者名/発表者名: Matsumoto A, Kanai T, Mikami Y, Chu PS, Nakamoto N, Ebinuma H, Saito H, Sato T, Yagita H, Hibi T.
  • 雑誌名: PLoS One 巻: 8 号: 4 ページ: e62853-e62853
  • DOI: 10.1371/journal.pone.0062853
  • 査読あり
• [雑誌論文] Dendritic cells administered intrarectally penetrate the intestinal barrier to break intestinal tolerance via Th2-medeiated colitis in mice. (2013)
  • 著者名/発表者名: Handa T, Kanai T, Sato T, Mikami Y, Sujino T, Hayashi. A, Mizuno S, Matsumoto A, Hisamatsu T, Hibi T.
  • 雑誌名: Immunology Letters 巻: 150 号: 1-2 ページ: 123-9
  • DOI: 10.1016/j.imlet.2013.01.010
  • 査読あり
• [雑誌論文] In vitro expansion of single Lgr5+ liver stem cells induced by Wnt-driven regeneration. (2013)
  • 著者名/発表者名: Huch M, Dorrell C, Boj SF, van Es JH, Li VSW, van de Wetering M, Sato T, Hamer K, Sasaki N, Finegold MJ, Haft A, Vries R, Grompe M, Clevers H.
  • 雑誌名: Nature 巻: 494(7436) 号: 7436 ページ: 247-50
  • DOI: 10.1038/nature11826
  • 査読あり
• [雑誌論文] Growing self-organizing mini-guts from a single intestinal stem cell: mechanism and applications. (2013)
  • 著者名/発表者名: Sato T, Clevers H.
  • 雑誌名: Science 巻: 340(6137) 号: 6137 ページ: 1190-4
  • DOI: 10.1126/science.1234852
  • 査読あり
• [雑誌論文] Primary mouse small intestinal epithelial cell cultures. (2013)
  • 著者名/発表者名: Sato T, Clevers H.
  • 雑誌名: Methods in Molecular Biology. 巻: 945 ページ: 319-28
  • DOI: 10.1007/978-1-62703-125-7_19
  • ISBN: 9781627031240, 9781627031257
  • 査読あり
• [雑誌論文] Dll1(+) secretory progenitor cells revert to stem cells upon crypt damage. (2012)
  • 著者名/発表者名: van Es JH, Sato T, van de Wetering M, Lyubimova A, Yee Nee AN, Gregorieff A, Sasaki N, Zeinstra L, van den Born M, Korving J, Martens AC, Barker N, van Oudenaarden A, Clevers H.
  • 雑誌名: Nat Cell Biol. 巻: 14 号: 10 ページ: 1099-1104
  • DOI: 10.1038/ncb2581
  • 査読あり
• [雑誌論文] Functional engraftment of colon epithelium expanded in vitro from a single adult Lgr5+stem cell (2012)
  • 著者名/発表者名: Yui S, Nakamura T, Sato T, Nemoto Y, Mizutani T, Zheng X, Ichinose S, Nagaishi T, Okamoto R, Tsuchiya K, Clevers H, and Watanabe M
  • 雑誌名: Nature Medicine 巻: 18 号: 4 ページ: 618-623
  • DOI: 10.1038/nm.2695
  • 査読あり
• [雑誌論文] On the biomechanics of stem cell niche formation in the gut - modelling growing organoids. (2012)
  • 著者名/発表者名: Buske P, Przybilla J, Loeffler M, Sachs N, Sato T, Clevers H, Galle J.
  • 雑誌名: FEBS J 巻: 279 ページ: 3475-87
  • 査読あり
• [雑誌論文] Cdx2 determines the fate of postnatal intestinal endoderm (2011)
  • 著者名/発表者名: Stringer EJ, Duluc I, Saandi T, Davidson I, Bialecka M, Sato T, Barker N, Clevers H, Pritchard CA, Winton DJ, Wright NA, Freund JN, Deschamps J, Beck F
  • 雑誌名: Development 巻: 139 号: 3 ページ: 465-474
  • DOI: 10.1242/dev.070722
  • 査読あり
• [学会発表] Long-term culture system for human intestinal stem cells and cancer. Methods Workshop: Stem Cells, Enteroids and Organoids: A New Era for In Vitro Models of the Intestine. (2013)
  • 著者名/発表者名: Toshiro Sato
  • 学会等名: American Association for Cancer Research (AACR) Annual Meeting 2013.
  • 発表場所: Washington DC, USA
  • 年月日: 2013-04-06
  • 招待講演
• [学会発表] Establish of human intestinal organoid culture system: Application to inflammation and cancer. (2013)
  • 著者名/発表者名: Toshiro Sato
  • 学会等名: The 2nd JSGE International Topic Conference.
  • 発表場所: Kagoshima Japan
  • 年月日: 2013-03-22
  • 招待講演
• [学会発表] Paneth細胞による腸管上皮幹細胞制御機構． (2013)
  • 著者名/発表者名: 佐藤俊朗
  • 学会等名: 第99回日本消化器病学会総会
  • 発表場所: 鹿児島
  • 年月日: 2013-03-22
  • 招待講演
• [学会発表] Dymamic intestinal stem cell regulation by Paneth cells. (2012)
  • 著者名/発表者名: 佐藤俊朗
  • 学会等名: 第35回日本分子生物学会年会
  • 発表場所: 福岡
  • 年月日: 2012-12-11
  • 招待講演
• [学会発表] Are we ready for using stem cell therapy for IBD (2012)
  • 著者名/発表者名: Toshiro Sato
  • 学会等名: Asian IBD Symposium Seoul 2012.
  • 発表場所: Seoul
  • 年月日: 2012-11-02
  • 招待講演
• [学会発表] Development of human intestinal stem cell culture system. Symposium 4 Gastrointestinal Stem Cell. (2012)
  • 著者名/発表者名: Toshiro Sato
  • 学会等名: International Ulcer Week 2012
  • 発表場所: Tokyo
  • 年月日: 2012-07-12
  • 招待講演
• [学会発表] ヒト腸管上皮幹細胞の同定と培養法の確立 (2012)
  • 著者名/発表者名: 佐藤俊朗
  • 学会等名: 第98回日本消化器病学会総会
  • 発表場所: 東京
  • 年月日: 2012-04-19
• [学会発表] Development of Gut Stem Cell Culture. (2012)
  • 著者名/発表者名: Toshiro Sato
  • 学会等名: 第45回日本発生生物学会・第64回日本細胞生物学会.
  • 発表場所: Kobe
  • 招待講演
• [学会発表] 幹細胞ニッチシグナルによる腸管上皮幹細胞制御機構
  • 著者名/発表者名: 佐藤俊朗
  • 学会等名: 大阪大学蛋白質研究所セミナー．細胞が集団になって初めて発現する機能
  • 発表場所: 大阪大学蛋白質研究所
• [学会発表] Molecular mechanism of intestinal stem cell self-renewal: Stem cells and their niche signals.
  • 著者名/発表者名: Toshiro Sato
  • 学会等名: The graduate course in Molecular and Developmental Biology (Prof. Noah Shroyer & Prof. James Wells)
  • 発表場所: Cincinnati Children's,USA.
• [学会発表] Molecular mechanism of intestinal stem cell self-renewal: Stem cells and their niche signals.
  • 著者名/発表者名: Toshiro Sato
  • 学会等名: University of Michigan Center for Organogenesis Seminar. (Prof. Linda Samuelson & Prof. Jason Spence)
  • 発表場所: University of Michigan Center,USA.
• [学会発表] Molecular mechanism of intestinal stem cell self-renewal: Stem cells and their niche signals.
  • 著者名/発表者名: Toshiro Sato, Ai Takano, Shoichi Date, Mami, Matano, Mariko Shimokawa
  • 学会等名: 第72回 日本癌学会学術総会
  • 発表場所: 横浜
• [学会発表] Molecular mechanism of intestinal stem cell self-renewal: Stem cells and their niche signals.
  • 著者名/発表者名: Toshiro Sato,Mami Matano, Shoichi Date, Ai Takano, Mariko Shimokawa.
  • 学会等名: 第86回日本生化学会大会
  • 発表場所: 横浜
• [学会発表] Establishment of intestinal stem cell culture: basic and application.
  • 著者名/発表者名: Toshiro Sato
  • 学会等名: European Cancer Stem Cells Research meeting.
  • 発表場所: Cardiff University,UK.
  • 招待講演
• [学会発表] Establishment of patient-derived colorectal cancer/adenoma organoid culture system: an application to tubulology.
  • 著者名/発表者名: Toshiro Sato
  • 学会等名: 1st International Meeting for Epithelial Tubulology
  • 発表場所: 札幌
• [学会発表] Long-term culture system for human intestinal stem cells and cancer.
  • 著者名/発表者名: Toshiro Sato
  • 学会等名: American Association for Cancer Research (AACR) Annual Meeting 2013.
  • 発表場所: Washington DC,USA.
  • 招待講演
• [図書] Wntシグナルによる消化器上皮幹細胞制御．Annual Review 糖尿病・代謝・内分泌 (2014)
  • 著者名/発表者名: 佐藤俊朗
  • 出版者: 中外医学社
• [図書] 腸の再生機構．幹細胞研究と再生医療．中内啓光編 (2013)
  • 著者名/発表者名: 南木康作，藤井正幸，佐藤俊朗
  • 出版者: 南江堂
• [図書] 大腸がん幹細胞の機能解析法．がん基盤生物学-革新的シーズ育成に向けて- 清木元治 編 (2013)
  • 著者名/発表者名: 股野麻未，佐藤俊朗
  • 出版者: 南江堂
• [図書] 腸管上皮幹細胞の加齢・老化とそれに伴う関連疾患．内分泌・糖尿病・代謝内科 (2013)
  • 著者名/発表者名: 半田一己，佐藤俊朗
  • 出版者: 科学評論社
• [図書] Wntシグナルを利用した消化器組織再生技術“オルガノイド培養”の開発．細胞工学 (2013)
  • 著者名/発表者名: 佐藤俊朗
  • 出版者: 学研メディカル秀潤社
• [図書] 腸管上皮幹細胞の老化．Anti-Aging Medicine (2013)
  • 著者名/発表者名: 佐藤俊朗
  • 出版者: メディカルレビュー社
• [図書] 腸管上皮幹細胞ニッチによる幹細胞制御機構．分子消化器病 (2013)
  • 著者名/発表者名: 佐藤俊朗
  • 出版者: 先端医学社
• [図書] Methods in Molecular Biology. (2013)
  • 著者名/発表者名: Sato T
  • 出版者: A product of Humana Press
• [図書] Intestinal Stem Cell Culture. (2012)
  • 著者名/発表者名: Sato T
  • 出版者: 日本炎症・再生医学会
• [図書] Annual Review 消化器 (2012)
  • 著者名/発表者名: Sato T
  • 出版者: 中外医学社
• [産業財産権] CULTURE MEDIA FOR STEM CELLS． (2012)
  • 発明者名: Sato T, Clevers H et al
  • 権利者名: KNAW
  • 産業財産権種類: 特許
  • 出願年月日: 2012-12-13
  • 外国