【研究分野】応用健康科学

【研究領域課題番号】16K13051 (KAKENデータベースで見る）

【研究キーワード】

老化 / 加齢 / エピゲノム変化 / 腸管上皮幹細胞 / オルガノイド培養 / ステムセルエイジング / 腸管上皮 / 幹細胞 / エピゲノム

【研究成果の概要】

本研究では、オルガノイド培養技術によりマウス腸管上皮幹細胞を培養・維持し、網羅的な遺伝子発現やエピゲノム変化などを検討することで老化の分子機構の解明を試みた。若いオルガノイドが旺盛な増殖能を示すのに対し、老化したオルガノイドでは増殖能および組織形成能が低下していた。また、幹細胞マーカーでありWntシグナル経路の受容体であるLgr5が老化に伴いヒストンH3リジン27トリメチル化により抑制されていることを示した。以上の結果より、老化したマウスの腸管上皮由来オルガノイドでは、幹細胞の増殖能や組織構築能力が低下しており、これらの一連の変化はエピゲノム変化が重要な役割を果たしていることが示唆された。

【研究種目】挑戦的萌芽研究

【研究期間】2016-04-01 - 2018-03-31

【配分額】3,640千円 (直接経費: 2,800千円、間接経費: 840千円)

【研究分野】消化器内科学

【研究領域課題番号】16209024 (KAKENデータベースで見る）

【研究キーワード】

腸管上皮 / 幹細胞 / musashi-1 / 炎症性腸疾患 / Wntシグナル / SP細胞 / 粘膜再生療法

【研究成果の概要】

腸管上皮の幹細胞を同定し、その幹細胞を特徴づけるマーカーを見いだし、全能性幹細胞あるいは造血幹細胞から上皮幹細胞への分化過程を追究し、胚性幹細胞、上皮幹細胞を損傷粘膜に移入することにより腸管上皮を再生する治療法を開発することを目的とした。
まず、hoechst33342染色を用いることにより、腸管上皮幹細胞の純化を試みた。マウス腸管より採取した腸管上皮細胞よりSP細胞を解析したところ、腸管上皮においてSP細胞の存在が確認された。腸管上皮幹細胞の多く存在する陰窩上皮ではSP細胞が高率に認められたことに対し、絨毛上皮ではSP細胞は認められなかった。ABCG2の発現はSP細胞とMP(main population)糸田胞の間に有意な差を認めなかった。また、c-kit、Sca-1は腸管上皮細胞では発現が認められなかった。腸管上皮幹細胞の増殖・分化に重要とされるβ-catenin、神経幹細胞マーカーであるmusashi-1の発現はSP細胞において増加していることを見いだした。
さらに、Wntシグナルに焦点を絞って解析を進めた。まず、TOPGFP、TOPGALマウスの作成によりWntシグナルの可視化を行った。TOPGFP hi細胞はMusashi-1、c-mycなどのimmature markerの発現が高く、iFABPなどのmature markerは低かった。TOPGFP、TOPGALは4系統の細胞にcarry overしており、多分化能を有することが示唆された。TOPGFPhi、LRCはともにintegrinβ1 hi, CD24+,CD71+/-のsurface phenotypeを有し、TOPGFP hiにはLRCを多く含んでおり、TOPGFP hi細胞がputativeな腸管上皮幹細胞であることが示唆された。

【研究種目】基盤研究(A)

【研究期間】2004 - 2006

【配分額】50,180千円 (直接経費: 38,600千円、間接経費: 11,580千円)

【研究分野】消化器内科学

【研究領域課題番号】14370192 (KAKENデータベースで見る）

【研究キーワード】

腸管上皮 / 幹細胞 / SP細胞 / musashi-1 / 炎症性腸疾患 / 粘膜再生療法

【研究成果の概要】

本研究では、腸管上皮の幹細胞を同定し、その幹細胞を特徴づけるマーカーを見いだし、全能性幹細胞あるいは造血幹細胞から上皮幹細胞への分化過程を追究し、胚性幹細胞、上皮幹細胞を損傷粘膜に移入することにより腸管上皮を再生する治療法を開発することを目的とし、前年度に引き続き腸管上皮幹細胞の同定・純化およびその解析を行った。まず、我々はhoechst3332染色を用いることにより、腸管上皮幹細胞の純化を試みた。マウス腸管より採取した腸管上皮細胞よりSP細胞を解析したところ、腸管上皮においてSP細胞の存在が確認され、陰窩上皮ではSP細胞が高率に認められたことに対し、絨毛上皮ではSP細胞は認められなかった。また、β-cateninのリン酸化状態を検討したところ、陰窩上皮では脱リン酸化したβ-catenin陽性細胞が高頻度にみとめられた。膜表面のインテグリンα6の発現は低下していた。次に胎仔マウス腸管より上皮細胞を分離して検討すると、多数のSP陽性細胞が存在していた。幹細胞のマーカーである脱リン酸化β-cateninとmusashi-1の発現はMP(main population)分画に比してSP分画において増加していた。しかし、ABCG2の発現はSP細胞とMP細胞の間に有意な差を認めなかった。これらの結果により、SP分画を用いることで、これまで困難とされてきた腸管上皮幹細胞の純化の可能性が示唆された。また、腸管上皮幹細胞において、WntシグナルとNotchシグナルの協調作用が腸管上皮幹細胞の増殖、分化にとって重要であることが示唆され、粘膜再生治療法を開発する上で重要な知見であると考えられた。

【研究種目】基盤研究(B)

【研究期間】2002 - 2003

【配分額】14,900千円 (直接経費: 14,900千円)