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本研究は，腸内細菌が宿主に及ぼす生理的意義を分子レベルで詳細に解析するための新規ex vivoシステムを構築することを目的としている．
申請者は，従来の3次元組織幹細胞培養法によって樹立されたヒト正常腸管上皮由来の小腸・大腸オルガノイドから，1ヶ月以上の長期間渡り安定的に2次元の状態で腸管上皮細胞を培養する系の確立に成功した．この方法で培養された上皮細胞は，細胞間接着構造であるアドへレンスジャンクションやタイトジャンクションや，頂部-基部軸に沿った極性を正常に形成していていることが確認された．さらに生体内の腸管上皮を構成している幹細胞や機能性分化細胞の発現を確認したところ，全ての種類の細胞が混在した状態で長期間維持された状態で培養されていることが確認された．
次に腸内細菌研究における2次元腸管上皮培養法の有用性を検証するために，申請者らの研究室で原発性硬化性胆管炎(PSC)の患者糞便から単離した責任細菌の機能解析を行った．その結果，PSC責任細菌は腸管上皮細胞の特定の細胞においてアポトーシスを誘発することが明らかとなった．同様の実験を古典的な大腸癌由来の細胞株(Caco-2やHCT116)を用いて行ってみたところ，正常腸管上皮細胞で観察されたようなアポトーシスによる上皮障害は全く観察されなかった．申請者らは単離された病原性細菌を無菌マウスに投与し，このマウスにおいて粘膜バリアが崩壊し，腸管外に細菌が遊走することを確認している．
以上の結果より，本課題研究で開発された新規2次元ヒト腸管上皮細胞培養法は，腸内細菌の生理的機能を簡便に検証するため新しいツールとなることが示され，今後は腸管上皮細胞を標的としたプロバイオティクスの開発研究などの一助になりうることが示唆された．
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