ヒト疾患糞便移植マウスモデルを用いた炎症性腸疾患ディスバイオーシスの解明

2016 年度 実績報告書

• 研究課題/領域番号: 15H02534
• 研究機関: 慶應義塾大学
• 研究代表者: 金井 隆典 慶應義塾大学, 医学部(信濃町), 教授 (40245478)
• 研究分担者: 長沼 誠 慶應義塾大学, 医学部(信濃町), 講師 (00265810)
• 研究期間 (年度): 2015-04-01 – 2018-03-31
• キーワード: 腸内細菌 / 潰瘍性大腸炎 / 原発性硬化性胆管炎 / 腸管外合併症 / Th17細胞

研究実績の概要

炎症性腸疾患の発症予防、治療における食餌を中心とした栄養に関しては、エビデンスに乏しく経験に基づいたものであるのが現状である。
この点を明らかとする目的で、健常人(HC)、潰瘍性大腸炎(UC)患者、原発性硬化性胆管炎合併潰瘍性大腸炎(PSC/UC)患者糞便を無菌マウスへ移植したヒト糞便化マウス(HCマウス、UCマウス、PSC/UCマウス)を作成した。驚くべきことに、PSC/UCマウスでは肝臓内Th17細胞の集積を認めた。
また、PSC/UCマウスでTh17細胞の移入に関与しうるserum amyloid Aの発現亢進も確認した。この現象はHCマウス、UCマウスでは認めなかった。このことは、腸管外合併症としてのPSC免疫現象に腸内細菌が関与する証拠であり、次に、責任腸内細菌を同定する目的で、我々は腸管ではなく腸間膜リンパ節が腸管外免疫反応の責任部位と仮説を立て、同部位の嫌気性培養を実施したところ、PSC/UCマウスのみでKlebsiella pneumoniaの同定培養に成功した。
これまでのmetagenomicsは包括的に腸内細菌の理解には重要なツールとして広く用いいられてきたが、マイナーな腸内細菌の定量には困難であり、我々の解析でも Klebsiella pneumoniaを定量することはできなかった。
しかし、Q-PCR法にて解析したところ、PSC/UC患者に高頻度にKlebsiella pneumoniaが検出されることを確認した。次年度は、Klebsiella pneumoniaにフォーカスを当てさらなる解析、結論を見いだす予定である。

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

ノトバイオートシステムの構築はすでに完成し、コンタミネーションもなく研究体制が出来上がった。本年は、食餌の影響についての追求が乏しかった反面、予想外に腸管外免疫現象（PSC肝臓Th17反応）に関与しうる腸内細菌を同定することができた。PSCは高脂血症薬の一定の効果が期待でき、PSC/UCノトバイオートマウスでの高脂肪食によるPSC症状の悪化を今後は見てみたい。また、食餌に関しては“多様性”ある腸内細菌構築には多様性ある食物繊維（マルチプル　ファイバー）の開発に着手したので、ノトバイオートシステムと関連した研究の準備が整ったといえる。

今後の研究の推進方策

これまでの検討から、炎症性腸疾患患者のうち、UCとPSCの合併症例は、腸内細菌と腸管外合併症である肝臓病変の関連、すなわち、腸肝相関を解明するヒトベストモデルと考えられ、平成28年の実績をさらに推進していきたい。
移植後、経時的にマウス糞便metagenomics解析、metabolome解析を行う。
移植成立を確認後、移植２週間後、健常人糞便化マウス、UC・PSC合併患者糞便化マウスにDSS腸炎誘導、DCC胆管炎誘導を行ない、マウス腸炎の重症度を解析する（。UC・PSC合併患者糞便化マウスの腸管、肝臓より嫌気性培養にてpathobiont菌を分離し、個々同定細菌によるノトバイオートマウスを作成し、腸炎、胆管炎に寄与する機序を明らかとする。同様に、UC・PSC合併患者糞便化マウスを作成し、以後、正常食、高脂肪食、高繊維食（プレバイオティクスカクテル）を投与し、経時的なmetagenomic変化と疾患バイオマーカー（腸管、肝臓Th1細胞、Th17細胞、Treg細胞、SAA1/2/3、IL-22、IL-1、IL-6、IL-23）の変化との相関を明らかとする。

研究成果

• [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: 544 ページ: 13-14
  • DOI: doi: 10.1038/nature22081. [Epub ahead of print]
  • 査読あり
• [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) ページ: 68-74
  • DOI: 10.5217/ir.2017.15.1.68.
  • 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) ページ: 639-646
  • DOI: 10.1016/j.gie.2016.11.013.
  • 査読あり
• [雑誌論文] Adalimumab Monotherapy and a Combination with Azathioprine for Crohn's Disease: A Prospective, Randomized Trial. (2016)
  • 著者名/発表者名: Matsumoto T, Motoya S, Watanabe K, Hisamatsu T, Nakase H, Yoshimura N, Ishida T, Kato S, Nakagawa T, Esaki M, Nagahori M, Matsui T, Naito Y, Kanai T, Suzuki Y, Nojima M, Watanabe M, Hibi T
  • 雑誌名: J Crohns Colitis. 巻: 10(11) ページ: 1259-1266
  • DOI: 10.193/ecco-jcc-jjw152
• [雑誌論文] Findings of ulceration and severe stricture on MRE can predict prognosis of Crohn's disease in patients treated with anti-TNF treatment. (2016)
  • 著者名/発表者名: Naganuma M, Okuda S, Hisamatsu T, Matsuoka K, Mori K, Hosoe N, Nakazato Y, Ogata H, Kanai T.
  • 雑誌名: Abdom Radiol (NY). 巻: 42(1) ページ: 141-151
  • DOI: 10.1007/s00261-016-0878-5.
  • 査読あり
• [雑誌論文] Endoscopic Severity Predicts Long-Term Prognosis in Crohn's Disease Patients with Clinical Remission (2016)
  • 著者名/発表者名: Naganuma M, Hisamatsu T, Matsuoka K, Kiyohara H, Arai M, Sugimoto S, Mori K, Nanki K, Ohno K, Mutaguchi M, Mizuno S, Bessho R, Nakazato Y, Hosoe N, Inoue N, Iwao Y, Ogata H, Kanai T
  • 雑誌名: Digestion 巻: 93(1) ページ: 66-71.
  • DOI: 10.1007/s00261-016-0878-5.
  • 査読あり
• [雑誌論文] Clinical Efficacy and Safety of Oral Qing-Dai in Patients with Ulcerative Colitis: A Single-Center Open-Label Prospective Study. (2016)
  • 著者名/発表者名: Sugimoto S, Naganuma M, Kiyohara H, Arai M, Ono K, Mori K, Saigusa K, Nanki K, Takeshita K, Takeshita T, Mutaguchi M, Mizuno S, Bessho R, Nakazato Y, Hisamatsu T, Inoue N, Ogata H, Iwao Y, Kanai T.
  • 雑誌名: Digestion 巻: 93(3) ページ: 193-201
  • DOI: 10.1159/000444217
  • 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) ページ: 853-61
  • DOI: 10.1007/s00535-016-1220-2
  • 査読あり
• [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) ページ: 1303-1309
  • DOI: 10.1093/ecco-jcc/jjw104
  • 査読あり
• [雑誌論文] A Colorectal Tumor Organoid Library Demonstrates Progressive Loss of Niche Factor Requirements during Tumorigenesis. (2016)
  • 著者名/発表者名: Fujii M, Shimokawa M, Date S, Takano A, Matano M, Nanki K, Ohta Y, Toshimitsu K, Nakazato Y, Kawasaki K, Uraoka T, Watanabe T, Kanai T, Sato T.
  • 雑誌名: Cell Stem Cell 巻: 18(6) ページ: 827-38
  • DOI: 10.1016/j.stem.2016.04.003.
• [学会発表] 腸疾患における糞便微生物移植法の現状と将来 (2016)
  • 著者名/発表者名: 金井隆典
  • 学会等名: 日本大腸肛門病学会
  • 発表場所: 三重県営サンアリーナ 三重県津市
  • 年月日: 2016-11-18 – 2016-11-18
  • 招待講演
• [学会発表] 治療抵抗性・難治性潰瘍性大腸炎に対する青黛の有用性 (2016)
  • 著者名/発表者名: 福田知広，長沼 誠，金井隆典
  • 学会等名: 第58回日本消化器病学会
  • 発表場所: 神戸コンベンションセンター 兵庫県神戸市
  • 年月日: 2016-11-04 – 2016-11-04
• [学会発表] 内視鏡的活動期の潰瘍性大腸炎に対する治療介入が臨床経過と粘膜治癒に与える影響 (2016)
  • 著者名/発表者名: 大野恵子，長沼 誠，金井隆典
  • 学会等名: 第58回日本消化器病学会
  • 発表場所: 神戸コンベンションセンター 兵庫県神戸市
  • 年月日: 2016-11-03 – 2016-11-03
• [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
  • 発表場所: 神戸コンベンションセンター 兵庫県神戸市
  • 年月日: 2016-11-03 – 2016-11-03
• [学会発表] 腸内細菌を標的にした疾患治療 (2016)
  • 著者名/発表者名: 金井 隆典
  • 学会等名: 第44回日本臨床免疫学会総会
  • 発表場所: 京王プラザホテル 東京都新宿区
  • 年月日: 2016-09-09 – 2016-09-09
  • 招待講演
• [学会発表] gut-liver-brain axis によるマウス大腸炎抑制制御メカニズム (2016)
  • 著者名/発表者名: 寺谷 俊昭, 中本 伸宏, 千葉 明子, 鈴木 貴博, 水野 慎大, 長沼 誠, 金井 隆典
  • 学会等名: 第 53 回日本消化器免疫学会総会
  • 発表場所: ホテルニューオータニ大阪 大阪府大阪市
  • 年月日: 2016-07-13 – 2016-07-13
• [学会発表] 難治性消化管疾患に対する糞便微生物移植法の経過報告 (2016)
  • 著者名/発表者名: 水野 慎大，正岡 建洋，金井 隆典
  • 学会等名: 第102回日本消化器病学会総会
  • 発表場所: 京王プラザホテル 東京都新宿区
  • 年月日: 2016-04-23 – 2016-04-23
• [学会発表] エンドサイトを用いた潰瘍性大腸炎内視鏡的寛解例における組織学的活動度評価の意義 (2016)
  • 著者名/発表者名: 中里 圭宏，長沼 誠，金井 隆典
  • 学会等名: 第102回日本消化器病学会総会
  • 発表場所: 京王プラザホテル 東京都新宿区
  • 年月日: 2016-04-22 – 2016-04-22
• [学会発表] 炎症性腸疾患に対する外来ステロイド療法の有用性 (2016)
  • 著者名/発表者名: 牟田口 真，長沼 誠，金井 隆
  • 学会等名: 第102回日本消化器病学会総会
  • 発表場所: 京王プラザホテル 東京都新宿区
  • 年月日: 2016-04-22 – 2016-04-22
• [学会発表] カプセル化した青黛の潰瘍性大腸炎の寛解導入における有用性 (2016)
  • 著者名/発表者名: 杉本 真也，長沼 誠，金井 隆典
  • 学会等名: 第102回日本消化器病学会総会
  • 発表場所: 京王プラザホテル 東京都新宿区
  • 年月日: 2016-04-21 – 2016-04-21