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。

食品衍生的抗原和肠道细菌存在于消化道中，粘膜上皮处于免疫反应的最前沿。上皮细胞在紧密连接处结合，并通过产生粘蛋白和抗菌肽来保持粘膜屏障功能。另一方面，在佩耶的斑块等中存在于回肠中，M细胞是一种粘膜上皮细胞，该细胞专门位于该地点，积极摄取胃肠道腔中的抗原，并在其下方的抗原上呈现抗原对免疫细胞的影响。由于其特性，M细胞在粘膜免疫中起着重要作用，也可以作为特定病原体的进入途径。因此，有必要为人类细胞研究建立基础。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组成身体的细胞。源自多能干细胞的类器官以多种类型的细胞形成三维结构，并且具有与体内组织相似的特性。该实验室成功产生了高度功能的小肠癌（迷你肠），不仅包含粘膜上皮细胞和基质细胞，而且还包含来自人类多能干细胞的肠道神经系统。此外，通过将巨噬细胞吸收到迷你肠道上，我们构建了一个也可以模仿免疫反应的系统。因此，在这项研究中，我们将应用这种迷你智能来构建一个靶向专门从事粘膜免疫反应（例如M细胞）的模型，并研究粘膜免疫反应的分子机制。今年，在准备进行单细胞RNA分析的过程中，我们研究了迷你肠的消化方案，并建立了一种通过调节消化酶，消化时间和消化温度从迷你肠中获得高存活率的单细胞悬浮液的方法。此外，正在进行单元RNA分析的库准备。