Developing a scalable-coculturing system for gut anaerobes and intestinal epithelium

2020 Fiscal Year Final Research Report

• Project/Area Number: 19K22544
• Research Category: Grant-in-Aid for Challenging Research (Exploratory)
• Allocation Type: Multi-year Fund
• Review Section: Medium-sized Section 49:Pathology, infection/immunology, and related fields
• Research Institution: Keio University
• Principal Investigator: SASAKI Nobuo 慶應義塾大学, 医学部(信濃町), 特任助教 (30777769)
• Project Period (FY): 2019-06-28 – 2021-03-31
• Keywords: オルガノイド / 腸内細菌 / 嫌気性細菌 / 共培養システム / プロバイオティクス

Outline of Final Research Achievements

The aim of this study is to develop a novel culturing system of healthy human intestinal epithelium together with anaerobic gut bacteria. We modified the classical culture method for 3D adult-tissue stem cell, organoid firstly. Using the Boyden chamber, we succeeded in culturing human normal colon epithelial cells as the monolayer condition for long periods. Next, we also figure out the suitable conditioned medium to enable to generate anaerobic environments at apical surface of their epithelium. Actually, the obligate anaerobic bacteria can grow to form their colonies on the human colonic epithelial cells in our culture condition. Here, we demonstrated a novel coculturing system in modeling competitive and mutually beneficial relationship between human epithelium and gut microbes in vitro.

Free Research Field

組織幹細胞学

Academic Significance and Societal Importance of the Research Achievements

最近では企業における機能細菌（プロバイオティクス）研究開発現場において，動物愛護の観点から動物試験が禁止されるようになってきたため，モデル動物に変わる細菌の機能を試験する新規モデルの開発が急務であった．我々が開発した新規ヒト腸管上皮-腸内細菌共培養システムは，動物試験を不要とするだけではなく，細菌が与えるヒト細胞への影響を直接検証できるといった特徴も有している．そのため本研究成果は，製薬や食品メーカーが直面している商品開発の“死の谷”を克服するための一翼を担うことが期待されているので，今後積極的に本技術を産業界へ導出したいと考えている．