| 研究課題/領域番号 |
22K08862
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| 研究機関 | 東北大学 |
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研究代表者 |
神山 篤史 東北大学, 大学病院, 助教 (50647005)
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| 研究分担者 |
渡辺 和宏 東北大学, 大学病院, 助教 (30569588)
豊原 敬文 東北大学, 医工学研究科, 特任講師 (60594182)
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| 研究期間 (年度) |
2022-04-01 – 2025-03-31
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| キーワード | 潰瘍性大腸炎 / 人工腸 / 腸内細菌叢 / 抗菌ペプチド / 回腸嚢炎 |
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| 研究実績の概要 |
潰瘍性大腸炎(UC)の発生メカニズムを解明するために、UCの発症の早期病態モデルと想定される回腸嚢炎に着目して研究を行なっている。UCの発症には、外的因子（腸内胆汁酸組成や腸内細菌叢の変化など）と宿主因子（遺伝的背景、内因性抗菌ペプチドなど）のインバランスに加えて、未だ特定されていない宿主由来の因子が発症に関与することが推察されてきた。しかし、UCの早期発症モデルは現時点では存在しない。これまで大腸全摘術を施行後の慢性期にはUCに回腸嚢炎が特異的に発生することが分かって来ており、回腸嚢炎はまさにUCの発症早期モデルになりうると考えて申請者らは研究を行っている。
本年度は人工腸をより生体に近い条件とするべく予備実験を中心に行った。まずは既報で抗菌ペプチドであるβディフェンシンを腸管上皮細胞から誘導することが知られているLactobacillus helveticus SBT217を用いて人工腸における誘導条件を検討することとした。また、iPS細胞で行う前にヒト結腸癌由来細胞株Caco-2を用いた人工腸モデルにて抗菌ペプチドの誘導を行い条件設定を行っている。
一方で、人工腸の条件設定と並行してiPS細胞の作成を行っている。コントロールとしての健常人由来のiPS細胞を小腸上皮細胞への分化誘導を行ない、小腸としての機能発現を確認している。また、大腸での炎症発現の検討も考慮して大腸オルガノイドの作成も行っている。
次年度は、iPS細胞を用いた人工腸による実験系を確立した上でUCの起炎菌とされる腸内細菌および患者由来の便との共培養を行って炎症発現を検証していく予定である。既に健常人およびUC患者両者からのiPS細胞を用意している。
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| 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
今年度は健常人由来のiPS細胞から小腸上皮細胞への分化誘導を行ない、小腸としての機能発現を確認している段階であった。また、大腸での炎症発現の検討も考慮して大腸オルガノイドの作成も行っているが、こちらはほぼ順調に進んでいる。
一方で、より生体に近い「人工腸」の作成のための条件設定が当初の予定より時間を要している。本実験ではiPS細胞から分化誘導した「人工腸」を用いる予定であるが、研究経費の観点からまずはヒト結腸癌細胞株であるCaco-2細胞を用いて予備実験を行うこととした。こちらの検討を確実に行う必要があることから、当初の予定よりも予備実験の期間が長くなったために当初の計画からやや遅れている。
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| 今後の研究の推進方策 |
次年度以降の計画としては、まずは「人工腸」の条件設定の安定とヒトiPS細胞の小腸上皮、大腸上皮への分化誘導を引き続き行う。
その上で手技が安定したら当初の研究計画にあるヒト由来iPS細胞を用いて実際に誘導される抗菌ペプチドと炎症性サイトカインの定量を行う。具体的にはヒト結腸癌細胞株であるCaco-2を用いた予備実験をおこなって実験系を確立させた後に、実際に健常人由来のiPS細胞を用いて腸内細菌との共培養と、潰瘍性大腸炎(UC)患者由来のiPS細胞を用いた「人工腸」での共培養での比較を行っていく予定である。
UCの起炎菌の候補であるFusobacterium属やPrevotella属などを「人工腸」での共培養を開始し、抗菌ペプチドや炎症性サイトカインの測定を行なっていく。
また、UC患者のみならず、UCと同じ術式でありながら炎症を来たすことが稀な家族性大腸腺腫症患者(FAP)からも経時的に回腸嚢から採取した便に対して人工腸での共培養を行い、抗菌ペプチドや炎症性サイトカインの測定を行っていく予定である。これによってUCにおける炎症発現はFAPとは一体何が違うのか、ということに直接的な回答を出すことができる。この結果を元に、UCの原因探索と予防法の構築につなげていく。
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| 次年度使用額が生じた理由 |
潰瘍性大腸炎患者由来のiPS細胞の購入費用と腸管上皮細胞への分化誘導のための試薬購入費用を本年度内に行うこととして当初は計上していた。しかし、購入先の理化学研究所バイオリソースセンターと当施設との購入に際しての契約締結が年度末にかかってしまい、年度内の購入が間に合わなかった為に繰越金が発生した。
また、先述の通り本年度は予備実験を中心に研究を行ってきたために当初予定より使用額を抑えることが出来たが、次年度は本実験を行う為に研究費用が当初の予定よりもかかる見込みである。特にiPS細胞の作成および分化誘導には高額の費用がかかる見込みであるため、本年度から繰り越した費用が次年度も必要となる。
以上の理由から次年度への繰り越しを申請する。
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