| 研究課題/領域番号 |
18J22466
|
|---|
| 研究機関 | 東京農業大学 |
|---|
研究代表者 |
齋藤 由季 東京農業大学, 農学研究科, 特別研究員(DC1)
|
|---|
| 研究期間 (年度) |
2018-04-25 – 2021-03-31
|
| キーワード | 腸管オルガノイド / 腸管上皮細胞 / TNF-α / 炎症 / マイクロインジェクション / IL-4 |
|---|
| 研究実績の概要 |
本研究では、マウスの小腸・大腸から作製した腸管オルガノイド（ミニ腸管のような3次元細胞組織体）を用いて腸管上皮の炎症を抑制する作用を示す食品成分の探索を行い、抗炎症効果が強く認められた食品成分について、その特性や作用メカニズムを調べることを目的としている。今年度は、以下の3項目について報告する。
①炎症性サイトカインTNF-αによる腸管オルガノイドの炎症誘導と条件検討：腸管オルガノイドの特性を活かして、炎症刺激後の細胞の構造・機能の変化を視覚的に捉えることを検討した。蛍光免疫染色などを用いることにより、TNF-αが細胞骨格成分、細胞接着タンパク質、アポトーシス関連因子に変化を誘導することを視覚的に捉えることができた。
②抗炎症性食品成分を探索するためのマイクロインジェクション法の導入：炎症性腸疾患の治療薬を空腸オルガノイド内にインジェクションし、炎症刺激が引き起こす細胞の構造・機能の変化が緩和できるのかを調べた。薬剤注入の手法は確立できたが、炎症を緩和する効果を再現性良く、定量的に評価する手法を模索中である。
③その他の炎症性サイトカインに対する腸管オルガノイドの応答と解析：TNF-α以外の炎症性サイトカインが小腸上皮細胞に及ぼす影響に関して検討した。IL-1β、IL-6、IL-17による刺激に対しては、細胞側の顕著な応答を観察することはできなかったが、アレルギー性炎症の主役として知られるIL-4の刺激により、幹細胞の活性の低下、パネート細胞の抗菌物質の減少といった変化が認められた。これらの変化は、腸上皮の幹細胞活性がIL-4により制御されることを示唆する新規な発見であり、本成果は2020年4月にCytotechnology誌に掲載された (Saito et al., Cytotechnology 72, 479-488, 2020)。
|
| 現在までの達成度 (区分) |
現在までの達成度 (区分)
3: やや遅れている
理由
①炎症性サイトカインTNF-αによる腸管オルガノイドの炎症誘導と条件検討に関して、前年度に検討したケモカイン等の発現変化に加えて、細胞の構造・機能性の変化を検討した。蛍光免疫染色などを用いて標的タンパク質を染色することにより、炎症による細胞の構造・機能の変化を視覚的に捉えることが出来た（予定通り進行）。しかし、変化の再現性や定量化の手法について課題が残されている。
②抗炎症性食品成分を探索するためのマイクロインジェクション法の導入に関して、オルガノイド内腔への注入技術を修得し、薬剤成分の抗炎症効果を確認することに成功しつつある（予定通り進行）。しかし、効果の定量化の手法等について課題が残されている。
③その他の炎症性サイトカインに対する腸管オルガノイドの応答と解析について、IL-1β、IL-6、IL-17による炎症誘導で顕著な応答を観察できなかった。一方で、IL-4でオルガノイドを刺激する実験では、IL-4によってオルガノイドの増殖性や機能細胞への分化が影響を受けることを偶然見出すことが出来、アレルギー性炎症に関わるIL-4が腸の幹細胞活性やパネート細胞の働きを制御するという新知見を得た。この成果は2020年4月にCytotechnology誌に掲載された。
|
| 今後の研究の推進方策 |
COVID-19禍による実験活動の長期にわたる中断のため、最終年度実施の実験が遅れている状況である。実験活動が再開次第、腸管オルガノイド内腔への薬剤成分注入試験を行い、抗炎症効果が認められるのか、再現性の確認を行う予定である。しかし、これまで使用していた機器は修理中で、COVID-19により大学への入構に制限があるため、修理済みの製品の納品予定が立っていない。これまでの実験環境が整うまでは、リアルタイムPCRでの遺伝子発現解析や、ウエスタンブロッティング、さらにオルガノイドの切片を作製して蛍光免疫染色を行うなど、これまでとは違う手段を用いて抗炎症効果を調べる必要があると考えている。抗炎症効果が確認できるようになれば、過去のin vitro、in vivo実験系で抗炎症効果が示されている食品成分（例えばカテキンやクロロゲン酸などのポリフェノール類あるいはアミノ酸類）を用いてその活性を検証する。強い抗炎症効果が認められた食品成分に関しては、RNAシーケンス解析を用いて炎症シグナル伝達経路に関連する遺伝子発現を中心に解析を行い、メカニズム解明を行う予定である。
|
