M細胞を標的とするヒトミニ腸モデル構築と小腸粘膜免疫応答の分子機構に関する研究

靶向M细胞的人体小肠模型构建及小肠黏膜免疫反应分子机制研究

• 批准号: 22KJ3169
• 负责人: 塚本 雅也
• 金额: $ 2.83万
• 依托单位: National Center for Child Health and Development
• 依托单位国家: 日本
• 项目类别: Grant-in-Aid for JSPS Fellows
• 财政年份: 2023
• 资助国家: 日本
• 起止时间: 2023-03-08 至 2025-03-31
• 项目状态: 未结题
• 来源: https://kaken.nii.ac.jp/grant/KAKENHI-PROJECT-22KJ3169/
• 关键词: 小腸オルガノイド; ミニ腸; 多能性幹細胞; 粘膜免疫

消化管には食物由来抗原や腸内細菌が存在し、粘膜上皮は免疫反応の最前線を担っている。上皮細胞はタイトジャンクションで結合され、ムチンや抗菌ペプチドの産生により、粘膜バリア機能を保っている。一方、回腸に存在するパイエル板などでは、部位特異的に存在する粘膜上皮細胞の一種であるM細胞が、消化管内腔の抗原を積極的に取り込み、直下に存在している免疫担当細胞に抗原提示を行う。M細胞はその特徴から、粘膜免疫において重要な役割を担っているとともに、特定病原体の侵入経路となることもある。そのため、ヒトM細胞研究の基盤構築が求められている。一方、多能性幹細胞は無限の自己複製能と身体を構成するほぼすべての細胞へ分化する能力を有する。多能性幹細胞から誘導されるオルガノイドは、複数種類の細胞が三次元構造を構築し、生体内組織と類似した性質を有する。本研究室では、粘膜上皮細胞や間質細胞だけでなく、腸管神経系をも含有する高機能化された小腸オルガノイド（ミニ腸）をヒト多能性幹細胞から作製することに成功している。また、ミニ腸にマクロファージを付与することで、免疫応答をも模倣できるシステムを構築している。そこで本研究では、このミニ腸を応用し、M細胞などの粘膜免疫応答に特化した細胞を標的としたモデルを構築することで、粘膜免疫応答の分子機構の研究に応用する。本年度は、single cell RNA解析を実施するための準備として、ミニ腸の消化プロトコルを検討し、消化酵素や消化時間、消化温度を調整することで、ミニ腸から高い生存率でシングルセル懸濁液を得る方法を確立した。またsingle cell RNA解析のためのライブラリ調製を実施中である。

食源性抗原和肠道细菌存在于胃肠道中，粘膜上皮在免疫反应中发挥着前线作用。上皮细胞通过紧密连接相连，并通过产生粘蛋白和抗菌肽来维持粘膜屏障功能。另一方面，在存在于回肠的派尔氏集结等区域中，M细胞（一种特定位点存在的粘膜上皮细胞）主动从胃肠道腔摄取抗原，并将抗原转移到直接存在的免疫活性细胞中。在他们下面做一个演示。由于其特性，M细胞在粘膜免疫中发挥着重要作用，也可以作为某些病原体的进入途径。因此，需要为人类M细胞研究奠定基础。另一方面，多能干细胞具有无限的自我更新能力，并且能够分化成几乎所有构成身体的细胞。源自多能干细胞的类器官由多种类型的细胞组成，形成三维结构，具有与体内组织相似的特性。我们的实验室已成功创建了高功能的小肠类器官（小肠），其中不仅包含粘膜上皮细胞和基质细胞，还包含来自人类多能干细胞的肠神经系统。此外，通过在小肠中添加巨噬细胞，他们正在构建一个也可以模拟免疫反应的系统。因此，在本研究中，我们将应用这种小肠来研究粘膜免疫反应的分子机制，通过构建针对专门从事粘膜免疫反应的细胞（例如M细胞）的模型。今年，为了准备进行单细胞RNA分析，我们研究了小肠的消化方案，通过调整消化酶、消化时间和消化温度，我们能够从小肠中提取单细胞悬液我们已经建立了一种获得高存活率的方法。我们目前还在准备一个用于单细胞 RNA 分析的文库。