研究課題
哺乳類における腸呼吸を担保する要件を解明するために、まず解剖学的な検討を行った。すなわち、ブタにおいて、複数の静脈血行路に採血用のカテーテルを留置し、経時的に血液の酸素化を評価する系を確立した。また、麻酔・筋弛緩剤を投与した状態で人工呼吸管理によって呼吸機能を調節し、低酸素状態にした呼吸不全モデルを構築し、臨床応用においても使用可能な投与プロトコルにて、酸素化したPFCの経肛門投与によって動脈血の酸素化が上昇することを確認した。すなわち、腸呼吸法による酸素化の動態を局所的に検証可能な大動物実験系を確立することに成功した。一方、マウスにおいて、腸呼吸に適したリモデリング反応が生じるかどうかをscRNA-seq解析によって検討するために、マウスの腸呼吸領域の細胞単離条件を探索した。その結果、十分な細胞生存率を確保しながら、腸管上皮細胞に加えて、血管内皮細胞等の間質系細胞を単離するプロトコルを確立した。このプロトコルを用いて、低酸素状態のマウスに対して酸素化したPFCの投与の有無を組み合わせた実験群を作製し、構築した細胞単離プロトコルを用いてscRNA-seqライブラリの作製、およびシーケンスデータの取得を完了した。腸呼吸に最適化された腸オルガノイドをエンジニアリングするために、薬理学的操作条件を検討した。具体的には、オルガノイドの内腔へ特定の物質を投与するための微小操作系を確立するとともに、培養系での酸素移行評価系の構築を開始した。
2: おおむね順調に進展している
本研究において重要となる、大動物を用いた局所酸素化を評価可能なモデルが速やかに構築され、哺乳類における腸呼吸が生じる作用機序やその定量的な理解に大きく貢献する成果を得ることができた。マウスでのscRNA-seqにおける細胞単離プロトコルや腸オルガノイドでの酸素移行評価系などには時間を要したが、全体計画としてはおおむね順調に進展していると考えている。
今後、大動物低酸素血症モデルを用いて、腸呼吸時の酸素化動態を明らかにするとともに、二酸化炭素の変化も明らかにすることで、換気効果についても定量的に解析を進める予定である。また、マウスについてはscRNA-seq解析を中心として、肺との相同性・相違性に関する理解を深めるとともに、ヒト腸オルガノイドの移植手法の最適化を通じて、腸呼吸機能を高めたグラフトの人為的創出が可能かどうかについて検証を進めていく。
すべて 2022 2021
すべて 雑誌論文 (10件) (うち国際共著 9件、 査読あり 10件、 オープンアクセス 4件) 学会発表 (35件) (うち国際学会 4件、 招待講演 33件)
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