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2015 年度 実施状況報告書

腸炎モデルおよびヒト初代培養細胞を用いた菌由来活性物質の腸管保護メカニズムの解析

研究課題

研究課題/領域番号 26460956
研究機関旭川医科大学

研究代表者

藤谷 幹浩  旭川医科大学, 医学部, 准教授 (80322915)

研究分担者 上野 伸展  旭川医科大学, 医学部, 助教 (30436000)
稲場 勇平  旭川医科大学, 医学部, その他 (30447099) [辞退]
盛一 健太郎  旭川医科大学, 医学部, 講師 (70455715)
研究期間 (年度) 2014-04-01 – 2017-03-31
キーワードポリリン酸 / 腸内細菌 / 腸炎 / 大腸癌
研究実績の概要

1.ポリリン酸の腸上皮への直接作用とそのメカニズム解析:前年度の研究成果から腸管上皮細胞にポリリン酸を投与すると炎症関連メディエーターおよびエンドサイトーシス関連分子の発現が変化すること、エンドサイトーシスを阻害するとポリリン酸の腸管保護作用が減弱することを明らかにした。そこで本年度はポリリン酸がエンドサイトーシスにより取り込まれる過程で発現が変化するmRNAを網羅的に解析した。その結果、154個のmRNA発現が有意に変化し、中でも腸管バリア機能に関係があるTNFAIP3、TMSβ4、DUSP2の3分子の発現が有意に上昇していることが明らかにした。さらに、ポリリン酸の投与によりTNFAIP3蛋白の発現も有意に増加していること、エンドサイトーシスの抑制によりこのTNFAIP3の発現誘導は阻害されることも明らかにした。今後さらに詳細なメカニズム解析を行うとともに成果の公表に努めていく予定である。
2.ポリリン酸による腸内細菌叢の制御と腸管組織への作用解析:昨年に引き続き、正常および腸炎モデルマウスの便中や腸管内容物内の細菌DNAシークエンスについて解析を継続している。
3.初代培養腸細胞に対するCSF およびポリリン酸の作用とメカニズム解析:マウス腸管組織から採取した上皮細胞をconditional reprogramming 法を用いて培養し、正常腸管上皮の初代培養細胞を得た。これにポリリン酸を投与した結果、異常な細胞増殖の変化や細胞死の誘導は認められなかった。一方、大腸癌由来SW620細胞株に対して、ポリリン酸は強い増殖抑制効果、細胞死誘導作用を発揮した。今後は、ポリリン酸の抗腫瘍メカニズムの解析や他臓器癌への効果を検証し、臨床応用へ向けての基盤的な成果を積み重ねていく予定である。

現在までの達成度 (区分)
現在までの達成度 (区分)

2: おおむね順調に進展している

理由

以下の各検討事項について、ほぼ計画通り進展しており、本研究はおおむね順調に進展していると判断した。
1.ポリリン酸の腸上皮への直接作用とそのメカニズム解析:前年度の研究成果に加え、①ポリリン酸がエンドサイトーシスにより取り込まれる過程で発現が変化する154個のmRNAを同定し、②その中で腸管バリア機能に関係があるTNFAIP3、TMSβ4、DUSP2の3分子の発現が有意に上昇していること、③ポリリン酸の投与によりTNFAIP3の蛋白発現も有意に増加していること、④エンドサイトーシスの抑制によりこのTNFAIP3の発現誘導は阻害されることも明らかにした。
2.ポリリン酸による腸内細菌叢の制御と腸管組織への作用解析:昨年に引き続き解析を継続している。
3.初代培養腸細胞に対するCSF およびポリリン酸の作用とメカニズム解析:①conditional reprogramming 法を用いてマウス正常腸管上皮の初代培養細胞を樹立し、②ポリリン酸が正常上皮初代培養細胞に異常な細胞増殖の変化や細胞死の誘導を引き起こさないこと、③ポリリン酸は大腸癌由来SW620細胞株に対して強い増殖抑制効果と細胞死誘導作用を発揮することを明らかにした。

今後の研究の推進方策

1.ポリリン酸の腸上皮への直接作用とそのメカニズム解析:本年度までの研究成果から、①ポリリン酸には腸管上皮に対する腸管保護作用や抗炎症作用があり、作用メカニズムとしてエンドサイトーシスによるポリリン酸の取り込みが起点となっていることを証明した。今後は、ポリリン酸によって誘導される分子の詳細な解析を行い、腸管保護作用や抗炎症作用の詳細なメカニズムを明らかにするとともに、英文論文での成果報告や国内外での学会発表を通じては、本研究成果の公表に努めていく。
2.ポリリン酸による腸内細菌叢の制御と腸管組織への作用解析:正常および腸炎モデルマウスの便中や腸管内容物内の細菌DNAシークエンスについて解析を継続する。
3.初代培養腸細胞に対するCSF およびポリリン酸の作用とメカニズム解析:ポリリン酸は大腸癌細胞に対して強い増殖抑制効果、細胞死誘導作用を発揮する反面、マウス正常腸管上皮の初代培養細胞に有害な事象は引き起こさないことを明らかにした。今後は、ポリリン酸の抗腫瘍効果に関連する分子の網羅的な解析を通じて作用メカニズムを明らかにすること、他臓器由来の癌への効果も検証していく。また、ポリリン酸と同様に抗腫瘍効果を持つ菌由来物質の探索を行っていく。

次年度使用額が生じた理由

消耗品の消費量が当初の予定よりも少なく抑えられたため、購入費用が安価であった。

次年度使用額の使用計画

次年度使用額45,035円と次年度使用予定の費用は菌由来物質の作用解析や多臓器癌への効果の検討に用いる。

  • 研究成果

    (12件)

すべて 2016 2015 その他

すべて 国際共同研究 (1件) 雑誌論文 (5件) (うち査読あり 5件、 謝辞記載あり 2件、 オープンアクセス 1件) 学会発表 (5件) (うち招待講演 2件) 産業財産権 (1件)

  • [国際共同研究] シカゴ大学(米国)

    • 国名
      米国
    • 外国機関名
      シカゴ大学
  • [雑誌論文] Lactobacillus brevis-derived polyphosphate inhibits colon cancer progression through the induction of cell apoptosis.2016

    • 著者名/発表者名
      Sakatani A, Fujiya M, Ueno N, Kashima S, Sasajima J, Moriichi K, Ikuta K, Tanabe H, Kohgo Y.
    • 雑誌名

      Anticancer Res

      巻: 36 ページ: 591-598

    • 査読あり / オープンアクセス
  • [雑誌論文] Host-Microbe Interactions via Membrane Transport Systems.2015

    • 著者名/発表者名
      Konishi H, Fujiya M, Kohgo Y.
    • 雑誌名

      Environ Microbiol

      巻: 17 ページ: 931-937

    • DOI

      10.1111/1462-2920.12632.

    • 査読あり / 謝辞記載あり
  • [雑誌論文] Heterogeneous nuclear ribonucleoprotein A1 improves the intestinal injury by regulating apoptosis via trefoil factor 2 in mice with anti-CD3-induced enteritis.2015

    • 著者名/発表者名
      Ando K, Fujiya M, Konishi H, Ueno N, Inaba Y, Moriichi K, Ikuta K, Tanabe H, Ohtake T, Kohgo Y.
    • 雑誌名

      Inflammatory Bowel Diseases

      巻: 21 ページ: 1541-1552

    • DOI

      10.1097/MIB.0000000000000401

    • 査読あり
  • [雑誌論文] Polyphosphate, an active molecule derived from probiotic Lactobacillus brevis, improves the fibrosis in murine colitis.2015

    • 著者名/発表者名
      Kashima S, Fujiya M, Konishi H, Ueno N, Inaba Y, Moriichi K, Tanabe H, Ikuta K, Ohtake T, Kohgo Y.
    • 雑誌名

      Translational Research

      巻: 166 ページ: 163-175

    • DOI

      10.1016/j.trsl.2015.02.002.

    • 査読あり / 謝辞記載あり
  • [雑誌論文] Probiotic-derived polyphosphate improves the intestinal barrier function through the caveolin-dependent endocytic pathway.2015

    • 著者名/発表者名
      Tanaka K, Fujiya M, Konishi H, Ueno N, Sasajima J, Moriichi K, Ikuta K, Tanabe H, Kohgo Y.
    • 雑誌名

      Biochem Biophys Res Commun

      巻: 467 ページ: 541-548

    • DOI

      10.1016/j.bbrc.2015.09.159.

    • 査読あり
  • [学会発表] 菌由来の活性物質であるポリリン酸を用いた新規炎症性腸疾患治療薬の開発2016

    • 著者名/発表者名
      上野伸展、藤谷幹浩.
    • 学会等名
      第102回日本消化器病学会総会
    • 発表場所
      東京
    • 年月日
      2016-04-21 – 2016-04-23
  • [学会発表] 腸内細菌由来ポリリン酸を用いた新規炎症性腸疾患治療薬の開発2015

    • 著者名/発表者名
      藤谷幹浩、高後 裕.
    • 学会等名
      第43回日本臨床免疫学会総会
    • 発表場所
      神戸
    • 年月日
      2015-10-22 – 2015-10-24
    • 招待講演
  • [学会発表] 乳酸菌由来長鎖ポリリン酸による腸管免疫の制御2015

    • 著者名/発表者名
      藤谷幹浩、嘉島 伸、小西弘晃、上野伸展、高後 裕.
    • 学会等名
      第52回日本消化器免疫学会総会
    • 発表場所
      東京
    • 年月日
      2015-07-30 – 2015-07-31
  • [学会発表] Heterogeneous nuclear ribonucleoprotein A1 (hnRNP A1) improves the intestinal injury through upregulating trefoil factor 2 in mice with anti-CD3-induced enteritis.2015

    • 著者名/発表者名
      Fujiya M, Kohgo Y.
    • 学会等名
      GI Research Academy 2015
    • 発表場所
      Tokyo
    • 年月日
      2015-06-12 – 2015-06-12
  • [学会発表] University-oriented seed(biogenic)collaborated with company supported by Government2015

    • 著者名/発表者名
      Fujiya M
    • 学会等名
      第101回日本消化器病学会総会
    • 発表場所
      仙台
    • 年月日
      2015-04-23 – 2015-04-25
    • 招待講演
  • [産業財産権] 抗腫瘍剤2016

    • 発明者名
      藤谷幹浩、小西弘晃、盛一健太郎
    • 権利者名
      国立大学法人旭川医科大学
    • 産業財産権種類
      特許
    • 産業財産権番号
      特願2016-9224
    • 出願年月日
      2016-01-20

URL: 

公開日: 2017-01-06  

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