独自の培養系を用いた腸管上皮幹細胞における生体恒常性維持機構の解明

2018 年度 実績報告書

• 研究課題/領域番号: 26221307
• 研究機関: 東京医科歯科大学
• 研究代表者: 渡辺 守 東京医科歯科大学, 大学院医歯学総合研究科, 教授 (10175127)
• 研究分担者: 土屋 輝一郎 東京医科歯科大学, 医学部附属病院, 准教授 (40376786) ; 中村 哲也 東京医科歯科大学, 大学院医歯学総合研究科, 寄附講座教授 (70265809)
• 研究期間 (年度): 2014-05-30 – 2019-03-31
• キーワード: 腸内環境 / 共培養 / 幹細胞機能評価 / 疑似モデル構築 / 全身制御

研究実績の概要

炎症性腸疾患では腸管上皮細胞の機能不全による腸内環境破綻が難治性の原因と示唆される。申請者は腸管上皮幹細胞運命を人為的に制御し、腸内環境を改善させることが生体恒常性までもリセットすることにより炎症性腸疾患を根本的に解決できると着想した。申請者らが独自に確立した「腸管上皮幹細胞初代培養」と「幹細胞移植モデル」をさらに発展させ、擬似腸管環境モデル構築による腸管上皮幹細胞の運命制御及び腸管免疫・内分泌制御を含めた腸内環境・生体恒常性への関与を解明する。最終的には腸管上皮幹細胞による腸内環境、生体恒常性リセットという新たな機序を創成し臨床応用への基盤を構築するだけでなく、腸疾患に留まらず生活習慣病などの全身疾患を制御できるという新しい概念を提唱するものである。
本年度は昨年度のマウスでの系を発展させ、ヒトでの系を樹立した。ヒト内視鏡生検検体、もしくは手術検体より、腸上皮オルガノイド・上皮間リンパ球の初代培養を施行した。ヒト大腸オルガノイドを用いてサイトカイン、細菌菌体成分添加による上皮応答を確認した。添加のみでも十分な免疫応答が得られることを確認し、最大限の炎症応答が得られる条件を最適化した。潰瘍性大腸炎患者生検検体の網羅的遺伝子発現プロファイルと炎症刺激オルガノイドのプロファイルを比較検討したところ、類似性を確認した。さらに持続刺激を１年間以上行い、IBDの罹患状態を模倣している。マイクロアレイ解析により、１年以上の長期刺激により始めて発現誘導される遺伝子群を発見した。以上より、炎症性腸疾患の体外擬似モデルを構築し、長期炎症特異的発現遺伝子がIBD病態と密接に関与することが示唆された。

現在までの達成度 (段落)

平成30年度が最終年度であるため、記入しない。

今後の研究の推進方策

平成30年度が最終年度であるため、記入しない。

研究成果

• [雑誌論文] TP53 mutation by CRISPR system enhances the malignant potential of colon cancer. (2019)
  • 著者名/発表者名: Watanabe S, Tsuchiya K, Nishimura R, Shirasaki T, Katsukura N, Hibiya S, Okamoto R, Nakamura T, Watanabe M
  • 雑誌名: Mol Cancer Res. 巻: in press ページ: in press
  • DOI: 10.1158/1541-7786.MCR-18-1195.
  • 査読あり / オープンアクセス
• [雑誌論文] Establishment of a system to evaluate the therapeutic effect and the dynamics of an investigational drug on ulcerative colitis using human colonic organoids. (2019)
  • 著者名/発表者名: Nishimura R, Shirasakai T, Tsuchiya K, Miyake Y, Watanabe Y, Hibiya S, Watanabe S, Nakamura T, Watanabe M
  • 雑誌名: J Gastroenterol. 巻: in press ページ: in press
  • DOI: 10.1007/s00535-018-01540-y.
  • 査読あり
• [雑誌論文] Ubiquitin D is up-regulated by synergy of Notch signaling and TNF-α in the inflamed intestinal epithelia of IBD patients. (2018)
  • 著者名/発表者名: Kawamoto A, Nagata S, Anzai S, Takahashi J, Kawai M, Hama M, Nogawa D, Yamamoto K, Kuno R, Suzuki K, Shimizu H, Hiraguri Y, Yui S, Ohshima S, Tsuchiya K, Nakamura T, Ohtsuka K, Kitagawa M, Okamoto R, Watanabe M
  • 雑誌名: J Crohns Colitis. 巻: 13 ページ: 495-509
  • DOI: 10.1093/ecco-jcc/jjy180.
  • 査読あり
• [雑誌論文] Genetic and environmental factors drive personalized medicine for Crohn’s disease. (2018)
  • 著者名/発表者名: Oshima S, Watanabe M:
  • 雑誌名: J Clin Invest. 巻: 128 ページ: 4758-4760
  • DOI: 10.1172/JCI124303.
  • 査読あり
• [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: Suzuki K, Murano T, Shimizu M, Ito G, Nakata T, Fujii S, Ishibashi F, Kawamoto A, Anzai S, Kuno R, Kuwabara K, Takahashi J, Hama M, Nagata S, Hiraguri Y, Takenaka K, Yui S, Tsuchiya K, Nakamura T, Ohtsuka K, Watanabe M, Okamoto R:
  • 雑誌名: J Gastroenterol. 巻: 53 ページ: 1035-1047
  • DOI: 10.1007/s00535-018-1437-3.
  • 査読あり
• [雑誌論文] B cell activation in the cecal patches during the development of an experimental colitis model. (2018)
  • 著者名/発表者名: Watabe T, Nagaishi T, Tsugawa M, Kojima Y, Jose N, Hosoya A, Onizawa M, Nemoto Y, Oshima S, Nakamura T, Karasuyama H, Adachi T, Watanabe M
  • 雑誌名: Biochem Biophys res Commun. 巻: 496 ページ: 367-373
  • DOI: 10.1016/j.bbrc.2018.01.053.
  • 査読あり
• [雑誌論文] YAP/TAZ-dependent reprogramming of colonic epithelium links ECM remodeling to tissue regeneration. (2018)
  • 著者名/発表者名: Yui S, Azzolin L, Maimets M, Pedersen M, Fordham R, Hansen S, Guiu J, Alves M, Rundsen C, Johansen J, Li Y, Madsen C, Nakamura T, Wanatabe M, Nielsen O, Schweiger P, Piccolo S, Jensen K
  • 雑誌名: Cell Stem Cell 巻: 22 ページ: 35-49
  • DOI: 10.1016/j.stem.2017.11.001.
  • 査読あり
• [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 F, Shimizu H, Nakata T, Fujii S, Suzuki K, Kawamoto A, Anzai S, Kuno R, Nagata S, Ito G, Murano T, Mizutani T, Oshima S, Tsuchiya K, Nakamura T, Watanabe M, Okamoto R
  • 雑誌名: Stem Cell Rep. 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] Novel polyubiquitin imaging system, PolyUb-FC, reveals that K33-linked polyubiquitin is recruited by p62/SQSTM1. (2018)
  • 著者名/発表者名: Nibe Y, Oshima S, Kobayashi M, Maeyashiki C, Matsuzawa Y, Otsubo K, Matsuda H, Aonuma E, Nemoto Y, Nagaishi T, Okamoto R, Tsuchiya K, Nakamura T, Nakada S, Watanabe M
  • 雑誌名: Autophagy 巻: 24 ページ: 347-358
  • DOI: 10.1080/15548627.2017.1407889.
  • 査読あり
• [学会発表] TP53 mutation in human colonic organoids acquires resistance to in vitro long-term inflammation. (2019)
  • 著者名/発表者名: Tsuchiya K, Watanabe S, Shirasaki T, Nishimura R, Katsukura N, Hibiya S, Okamoto R, Nakamura T, Watanabe M
  • 学会等名: ECCO2019
  • 国際学会
• [学会発表] Synergy of Notch signalling and TNF-α in the inflamed intestinal epithelia of IBD patients leads to up-regulation of UBD, a ubiquitin-like protein. (2019)
  • 著者名/発表者名: Kawamoto A, Nagata S, Anzai S, Takahashi J, Kawai M, Hama M, Nogawa D, Yamamoto K, Kuno R, Suzuki K, Shimizu H, Hiraguri Y, Yui S, Oshima S, Tsuchiya K, Nakamura T, Ohtsuka K, Kitagawa M, Okamoto R, Watanabe M
  • 学会等名: ECCO2019
  • 国際学会
• [学会発表] UC-related and segment-specific properties of patientderived colonic organoids. (2019)
  • 著者名/発表者名: Suzuki K, Shimizu H, Kawai M, Takahashi J, Anzai S, Kawamoto A, Nagata S, Hiraguri Y, Yui S, Tsuchiya K, Nakamura T, Ohtsuka K, Okamoto R, Watanabe M
  • 学会等名: ECCO2019
  • 国際学会
• [学会発表] Introduction to IBD Centre at Tokyo Medical and Dental University. (2018)
  • 著者名/発表者名: Watanabe M
  • 学会等名: IBD Center of Excellence
  • 招待講演
• [学会発表] Intestinal Epithelial Stem Cell Organoid and IBD. (2018)
  • 著者名/発表者名: Watanabe M
  • 学会等名: 第55回日本消化器免疫学会 シンポジウム
  • 招待講演
• [学会発表] Regeneration of intestinal epithelial cell and IBD (2018)
  • 著者名/発表者名: Watanabe M
  • 学会等名: Falk symposium2018
  • 国際学会 / 招待講演
• [学会発表] Downregulated APL expression in T cells in the setting of chronic colitis. (2018)
  • 著者名/発表者名: Kojima Y, Nagaishi T, Watabe T, Yamada D, Tsugawa N, Jose N, Hosoya A, Shimizu M, Onizawa M, Watanabe M
  • 学会等名: 第47回日本免疫学会学術集会
  • 国際学会
• [学会発表] Mice overexpressing MKL1 in macrophages experience fulminant colitis. (2018)
  • 著者名/発表者名: An J, Nagaishi T, Watabe T, Naruse TK., Watanabe M, Kimura A
  • 学会等名: UEGW 2018
  • 国際学会
• [学会発表] B cell-mediated ileocecal immune response is activated in the early phase of colitis development. (2018)
  • 著者名/発表者名: Kojima Y, Nagaishi T, Watabe T, Tsugawa N, Jose N, Yamada D, Hosoya A, Adachi T, Watanabe M
  • 学会等名: UEGW 2018
  • 国際学会
• [学会発表] Lesion-specific gene expression in the Epithelial cells of Crohn’s disease by comparing Small intestinal organoids from active and inactive Lesion in the same patient. (2018)
  • 著者名/発表者名: Hibiya S, Tsuchiya K, Nishimura R, Shirasaki T, Watanabe S, Katsukura N, Okamoto R, Nakamura T, Watanabe M
  • 学会等名: UEGW 2018
  • 国際学会
• [学会発表] Tp53 mutation enhances cell proliferation and stemness in human colon epithelial organoids and promotes a resistance against long-term inflammation. (2018)
  • 著者名/発表者名: Watanabe S, Tsuchiya K, Shirasaki T, Hibiya S, Nishimura S, Katsukura N, Oshima S, Okamoto R, Tetsuya N, Watanabe M
  • 学会等名: UEGW 2018
  • 国際学会
• [学会発表] Long-lived secretory cells residing in the mouse proximal colon serve as reserve stem cells under DNA damage-induced mucosal injury. (2018)
  • 著者名/発表者名: Kuwabara K, Ishibashi F, Kawamoto A, Anzai S, Takahashi J, Nagata S, Shimizu H, Yui S, Oshima S, Tsuchiya K, Nakamura T, Watanabe M, Okamoto R
  • 学会等名: UEGW 2018
  • 国際学会
• [学会発表] Ectopic expression of reg3a in the mice distal Colon is mediated by interactions between notch and Il-22 signaling pathways, and promotes tissue repair By the augmentation of EGFR signaling. (2018)
  • 著者名/発表者名: Ishibashi F, Kuwabara K, Kawamoto A, Anzai S, Takahashi J, Nagata S, Shimizu H, Yui S, Oshima S, Tsuchiya K, Nakamura T, Watanabe M, Okamoto R
  • 学会等名: UEGW 2018
  • 国際学会
• [学会発表] Regenerative medicine for the treatment of inflammatory bowel disease. (2018)
  • 著者名/発表者名: Okamoto R, Watanabe M
  • 学会等名: 5th TERMIS World Congress 2018
  • 国際学会
• [学会発表] Crohn’s disease patient-derived small intestinal organoids reveal diseasestatus related modification of stem cell properties. (2018)
  • 著者名/発表者名: Suzuki K, Takahashi J, Hiraguri Y, Yui S, Shimizu H, Tsuchiya K, Nakamura T, Ohtsuka K, Okamoto R, Watanabe M
  • 学会等名: 5th TERMIS World Congress 2018
  • 国際学会
• [学会発表] Crohn’s disease patient-derived small intestinal organoids reveal disease-status related modification of stem cell properties. 5 (2018)
  • 著者名/発表者名: Suzuki K, Murano T, Hiraguri Y, Takahashi J, Shimizu H,Anzai S, Kuwabara K, Kawamoto A, Ishibashi F, Yui S, Tsuchiya K, Nakamura T, Ohtsuka K, Watanabe M, Okamoto R
  • 学会等名: 5th TERMIS World Congress 2018
  • 国際学会
• [学会発表] Development of a new mouse model of short bowel syndrome that may allow for the assessment of therapeutic efficacy of heterotopic transplantation of small intestinal organoids. (2018)
  • 著者名/発表者名: Matsumoto Y, Watanabe M, Nakamura T
  • 学会等名: 5th TERMIS World Congress 2018
  • 国際学会
• [学会発表] Overexpression of MKL1 in Macrophages leads to the development of murine colitis. (2018)
  • 著者名/発表者名: An J, Nagaishi T, Watabe T, Naruse TK., Watanabe M, Kimura A
  • 学会等名: MICS 2018
  • 国際学会
• [学会発表] Mice overexpressing MKL1 in macrophages are susceptible to DSS-induced colitis. (2018)
  • 著者名/発表者名: An J, Nagaishi T, Watabe T, Naruse TK., Watanabe M, Kimura
  • 学会等名: FOCIS 2018
  • 国際学会
• [学会発表] Analysis of cecal immune response in a murine model of colitis using intravital imaging. (2018)
  • 著者名/発表者名: Nagaishi T, Watabe T, Tsugawa N, Kojima Y, Jose N, Yamada D, Adachi T, Watanabe M
  • 学会等名: FOCIS 2018
  • 国際学会
• [学会発表] Mouse colonic secretory cells de-differentiate into intestinal stem cells and promote mucosal repair through activation of NF-KB signaling. (2018)
  • 著者名/発表者名: Ishibashi F, Shimizu H, Kawamoto A, Suzuki K, Anzai S, Kuwabara K, Takahashi J, Nagata S, Oshima S, Tsuchiya K, Nakamura T, Watanabe M, Okamoto R
  • 学会等名: ISSCR2018
  • 国際学会
• [学会発表] Mice overexpressing MKL1 in macrophages are susceptible to the development of colitis. (2018)
  • 著者名/発表者名: An J, Nagaishi T, Watabe T, Naruse TK., Watanabe M, Kimura A
  • 学会等名: DDW 2018
  • 国際学会
• [学会発表] Human colonic organoid treated with inflammatory factors might mimic the pathophysiology of epithelial cells in ulcerative colitis. (2018)
  • 著者名/発表者名: Hibiya S, Tsuchiya K, Watanabe S, Nishimura R, Shirasaki T, Oshima S, Okamoto R, Nakamura T, Watanabe M
  • 学会等名: DDW 2018
  • 国際学会
• [学会発表] Identification of lesion-specific epithelial function of ulcerative colitis by comparing colonic organoids from lesion and non-lesion parts of same patients. (2018)
  • 著者名/発表者名: Shirasaki T, Tsuchiya K, Nishimura R, Watanabe S, Hibiya S, Katsukura N, Okamoto R, Nakamura T, Watanabe M
  • 学会等名: DDW 2018
  • 国際学会
• [学会発表] Analysis of ileocecal immune response in an animal model of colitis using intra-vital imaging. (2018)
  • 著者名/発表者名: Watabe T, Nagaishi T, Tsugawa N, Kojima Y, Jose N, Hosoya A, Adachi T, Watanabe M
  • 学会等名: DDW 2018
  • 国際学会
• [学会発表] Single-cell level analysis of organoids derived from CD patients reveals disease-status related modifications of small intestinal stem cells. (2018)
  • 著者名/発表者名: Suzuki K, Kuwabara K, Takahashi J, Anzai S, Kuno R, Kawamoto A, Ishibashi F, Nagata S, Hiraguri Y, Yui S, Tsuchiya K, Nakamura T, Ohtsuka K, Okamoto R, Watanabe M
  • 学会等名: DDW 2018
  • 国際学会
• [学会発表] Fetalization of colonic epithelium medicated by YAP/TAZ links ECM remodeling to tissue regeneration. (2018)
  • 著者名/発表者名: Yui S, Okamoto R, Tsuchiya K, Nakamura T, Watanabe M
  • 学会等名: GI Research Academy2018
  • 国際学会