2020 Fiscal Year Annual Research Report
Paneth細胞が担う腸内細菌叢の形成からみた疾患リスク上昇メカニズムの理解
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20H04098
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| Research Institution | Hokkaido University |
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Principal Investigator |
中村 公則 北海道大学, 先端生命科学研究院, 准教授 (80381276)
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| Project Period (FY) |
2020-04-01 – 2023-03-31
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| Keywords | Paneth細胞 / αディフェンシン / 腸内細菌 / 共生 / 先制医療 |
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| Outline of Annual Research Achievements |
本研究は、胎児期から乳幼児期における腸内細菌叢制御に関与するαディフェンシンを分泌するPaneth細胞の発達異常が腸内細菌叢形成の破綻を誘導し、疾患リスク上昇に関与するとの仮説を立て、そのメカニズムを栄養制御モデルマウスなどを用いて細胞・分子レベルで証明し、Paneth細胞機能の修復による腸内環境制御機構の正常化を標的とした疾患予防・治療戦略を提案することを目的とする。2020年度は、母親に高脂肪食を投与したモデルマウスを用いて、子の各発達段階におけるPaneth細胞の発達が制御する腸内細菌叢形成メカニズムを解析した。6週齢のICRマウス（雌）に高脂肪食もしくは通常食を5週間自由摂食で負荷した後、通常食を摂取した雄と交配して子マウスを作出し解析した。高脂肪食を摂取した母親由来の子マウス（MHFD）群、通常食を摂取した親由来の子マウスを（MRD）群とし、両群ともに離乳後は通常食を投与した。6週齢において、MRD群と比較してMHFD群で細胞質顆粒が未熟なPaneth細胞の割合が多いことが明らかになった。さらに、Paneth細胞と隣接し、Paneth細胞がニッシェを形成する腸上皮幹細胞数は、MHFD群で減少していることが明らかになった。また、母親自身の腸内細菌叢の解析を行ったところ、高脂肪食摂取の母親は通常食摂取の母親と比較してβ多様性が異なる傾向にあり、α多様性が有意に低下していた。以上の結果は、母親の高脂肪食摂取により子のPaneth細胞の顆粒が未熟になるというPaneth細胞の発達不全を引き起こし、小腸上皮細胞の統合性が保たれなくなっていることを示唆した。また小腸組織よりエンテロイドを作製し、腸管上皮構造の機能的成長解析、Paneth細胞の顆粒分泌機能評価を行うためのエンテロイド生体外可視化ライブイメージング解析法の確立を進めた。
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| Current Status of Research Progress |
Current Status of Research Progress
2: Research has progressed on the whole more than it was originally planned.
Reason
現在まで、研究実施計画のどおり、母親の栄養を制御したモデルマウスにより子の各発達段階におけるPaneth細胞の発達が制御する腸内細菌叢形成メカニズムと疾患のリスク素因発生に関与するメカニズムを、組織・細胞さらに分子・遺伝子レベルでの解析を実施している。また、これらモデルマウスの結果と今後解析予定であるヒト便サンプルによるαディフェンシン分泌量測定、腸内細菌叢解析などの実験結果から導かれる介入因子候補物質の評価を可能とする、生体外腸管組織再構築培養法とマイクロインジェクション法による可視化評価システムの樹立も計画にどおりに進行中である。
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| Strategy for Future Research Activity |
今後は研究実施計画に基づき、2020年度から引きつづきPaneth細胞の発達が制御する早期ライフステージ腸内環境の形成とその分子メカニズムの解明を目指す。母親の栄養を制御したモデルマウス、無菌マウスおよび当研究室で作出したαディフェンシン欠損(KO)マウスを用いて、子の各発達段階におけるPaneth細胞の発達が制御する腸内細菌叢形成メカニズムと疾患リスク素因発生に関与するメカニズムを組織・細胞さらに分子・遺伝子レベルで解析する。また、現在進行中であるエンテロイド生体外可視化ライブイメージング解析を応用したPaneth細胞活性化および修復効果による腸内環境への影響をハイスループットで 評価可能な測定系を開発し、Paneth細胞の発達を標的とした腸内環境の形成に関与する介入因子の同定を目指す。
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