炎症性腸疾患における可塑性上皮細胞脱分化機構の解析と粘膜再生治療への応用

2017 年度 実績報告書

• 研究課題/領域番号: 16H05284
• 研究機関: 東京医科歯科大学
• 研究代表者: 岡本 隆一 東京医科歯科大学, 統合研究機構, 教授 (50451935)
• 研究期間 (年度): 2016-04-01 – 2019-03-31
• キーワード: 炎症性腸疾患 / 腸管上皮幹細胞 / 分泌型上皮細胞 / 可塑性 / オルガノイド

研究実績の概要

本年度は当初研究計画に従い「Atoh1系譜追跡レポーターマウス」を用いた「高可塑性細胞のオルガノイド培養による体外脱分化誘導法の開発」、及び「ヒト内視鏡生検組織を用いた高可塑性細胞集団の単離・培養法開発」を行った。その結果、以下の様な成果を得ている。
1. 体外炎症環境におけるAtoh1＋細胞由来脱分化細胞の誘導法開発：Atoh1+細胞レポーターマウスの大腸上皮を用いてオルガノイド培養を行い、Atoh1＋細胞由来脱分化細胞の誘導を試みた。前年度のマイクロアレイで得られた結果を基に、複数の炎症性サイトカイン(TNF-a等)及び細菌菌体成分(Flagellin等)を適切な濃度で組み合わせ、これをオルガノイドの添加することによりAtoh1+細胞に由来するクローナル・リボンの形成を誘導可能であることが明らかとなった。
2.ヒト小腸内視鏡検体を用い、健常粘膜・クローン病寛解期粘膜・クローン病活動期粘膜の各々についてオルガノイド培養を実施した。いずれの粘膜を用いてもオルガノイドの樹立は可能であった。
3.上記2にて樹立したヒト小腸上皮オルガノイドについて、マイクロ流路を用いたシングルセル解析法により、幹細胞集団に関する解析を実施した。その結果、クローン病活動期粘膜に由来するオルガノイドでは特殊なSmoc2/LGR5発現パターンを有する幹細胞集団が内在している可能性が示された。
4. 上記2にて樹立した各ヒト小腸上皮オルガノイドについて、”高可塑性細胞集団”が含まれる可能性を検証するため、単一細胞によるオルガノイド再構成能を検討した。その結果、クローン病活動期粘膜に由来するオルガノイドではオルガノイド再構成能を有する細胞が高い頻度で含まれることが明らかとなった。

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

当初計画における体外脱分化誘導法とヒト内視鏡生検組織を用いた解析は終了しており、これを通じたAtoh1＋細胞の脱分化・幹細胞性獲得を制御する機構の解明につながる知見もすでにえられていることから、当初計画に沿って概ね順調に進捗していると考えている。

今後の研究の推進方策

本年度計画は概ね順調に推移していることから、当初計画に沿い、次年度以降はオルガノイド培養技術を用いた大腸炎の組織再生モデル解析等を進める方針である。

研究成果

• [雑誌論文] Single cell analysis of Crohn’s disease patient-derived small intestinal organoids reveals disease activity-dependent modification of stem cell properties (2018)
  • 著者名/発表者名: Kohei Suzuki, Mamoru Watanabe, Ryuichi Okamoto. et al. (22人, 1, 21, 22番目)
  • 雑誌名: Journal of Gastroenterology
  • DOI: 10.1007/s00535-018-1437-3
  • 査読あり / オープンアクセス
• [雑誌論文] Novel polyubiquitin imaging system, PolyUb-FC, reveals that K33-linked polyubiquitin is recruited by SQSTM1/p62 (2018)
  • 著者名/発表者名: Nibe Yoichi, Oshima Shigeru, Kobayashi Masanori, Maeyashiki Chiaki, Matsuzawa Yu, Otsubo Kana, Matsuda Hiroki, Aonuma Emi, Nemoto Yasuhiro, Nagaishi Takashi, Okamoto Ryuichi, Tsuchiya Kiichiro, Nakamura Tetsuya, Nakada Shinichiro, Watanabe Mamoru
  • 雑誌名: Autophagy 巻: 14 ページ: 347～358
  • DOI: 10.1080/15548627.2017.1407889
  • 査読あり / オープンアクセス
• [雑誌論文] Contribution of ATOH1 + Cells to the Homeostasis, Repair, and Tumorigenesis of the Colonic Epithelium (2018)
  • 著者名/発表者名: Ishibashi Fumiaki, Shimizu Hiromichi, Nakata Toru, Fujii Satoru, Suzuki Kohei, Kawamoto Ami, Anzai Sho, Kuno Reiko, Nagata Sayaka, Ito Go, Murano Tatsuro, Mizutani Tomohiro, Oshima Shigeru, Tsuchiya Kiichiro, Nakamura Tetsuya, Watanabe Mamoru, Okamoto Ryuichi
  • 雑誌名: Stem Cell Reports 巻: 10 ページ: 27～42
  • DOI: 10.1016/j.stemcr.2017.11.006
  • 査読あり / オープンアクセス
• [雑誌論文] Notch Inhibitors from Calotropis gigantea That Induce Neuronal Differentiation of Neural Stem Cells (2017)
  • 著者名/発表者名: Yoneyama Tatsuro, Arai Midori A., Akamine Ryuta, Koryudzu Kazune, Tsuchiya Anna, Sadhu Samir K, Ahmed Firoj, Itoh Motoyuki, Okamoto Ryuichi, Ishibashi Masami
  • 雑誌名: Journal of Natural Products 巻: 80 ページ: 2453～2461
  • DOI: 10.1021/acs.jnatprod.7b00282
  • 査読あり / オープンアクセス / 国際共著
• [学会発表] クローン病由来の小腸上皮オルガノイド構築による幹細胞形質の解析 (2018)
  • 著者名/発表者名: 鈴木康平, 村野竜朗, 平栗優衣, 高橋純一, 河本亜美, 石橋史明 , 安斎 翔, 久野玲子, 桒原小の実, 川井麻央, 永田紗矢香, 油井史郎, 土屋輝一郎, 中村哲也, 大塚和朗, 渡辺 守, 岡本隆一
  • 学会等名: 第17回再生医療学会総会