哺乳類腸呼吸メカニズムの理解と制御

前年度に確立した大動物モデルを用いて、パーフルオロカーボン（PFC)による酸素化効果の発現に重要な血管を探索した。すなわち、麻酔・筋弛緩剤を投与した状態で人工呼吸管理によって呼吸機能を調節し、自発呼吸（経肺的な換気）の影響を最小限にコントロールした形で低酸素状態に誘導した呼吸不全モデルブタに対して、動脈に加えて複数の静脈血行路の酸素や二酸化炭素分圧を評価した。その結果、PFCを腸管内に投与している間は、低酸素状態の改善効果だけでなく二酸化炭素の減少効果（換気効果）をもたらすことが判明した。さらに、その効果は、PFCの排泄によって元の状態に戻ることから、PFCの投与によって改善しているという証左を得た。次に、複数の静脈血行路に留置したカテーテルを用いて、局所での酸素化状態を評価した結果、門脈を優位として腸管から流出する複数の静脈血を酸素化することが示された。また、前年度に取得したマウスでのscRNA-seqデータのバイオインフォマティクス解析を進めた。直腸から肛門管に至る領域を構成する細胞種のアノテーションを実施した後に、酸素化したPFCの投与依存的に遺伝子発現を示すクラスターとその遺伝子機能を探索した。その結果、酸素化したPFCを投与した条件でのみ出現する腸上皮細胞群の存在を同定し、それらの上皮細胞に特徴的な遺伝子セットを明らかにした。また、血管内皮細胞の多様性について、肺との比較の観点から検討し、ガス換気に特化した肺胞血管内皮細胞で特異的に発現する遺伝子のいくつかが直腸に配向する血管内皮細胞にも発現していることを見出した。腸呼吸に最適化された腸オルガノイドのエンジニアリングに関しては、in vivoでの移植条件を検討し、腸管周囲にヒト血管内皮細胞を付加することが可能な基盤技術を構築した。現在、in vitroとin vivoの両方において、腸管機能の改変を指向した化合物探索実験を進めている。

前年度に確立した大動物モデルを用いて、パーフルオロカーボン（PFC)による酸素化効果の発現に重要な血管を探索した。すなわち、麻酔・筋弛緩剤を投与した状態で人工呼吸管理によって呼吸機能を調節し、自発呼吸（経肺的な換気）の影響を最小限にコントロールした形で低酸素状態に誘導した呼吸不全モデルブタに対して、動脈に加えて複数の静脈血行路の酸素や二酸化炭素分圧を評価した。その結果、PFCを腸管内に投与している間は、低酸素状態の改善効果だけでなく二酸化炭素の減少効果（換気効果）をもたらすことが判明した。さらに、その効果は、PFCの排泄によって元の状態に戻ることから、PFCの投与によって改善しているという証左を得た。次に、複数の静脈血行路に留置したカテーテルを用いて、局所での酸素化状態を評価した結果、門脈を優位として腸管から流出する複数の静脈血を酸素化することが示された。また、前年度に取得したマウスでのscRNA-seqデータのバイオインフォマティクス解析を進めた。直腸から肛門管に至る領域を構成する細胞種のアノテーションを実施した後に、酸素化したPFCの投与依存的に遺伝子発現を示すクラスターとその遺伝子機能を探索した。その結果、酸素化したPFCを投与した条件でのみ出現する腸上皮細胞群の存在を同定し、それらの上皮細胞に特徴的な遺伝子セットを明らかにした。また、血管内皮細胞の多様性について、肺との比較の観点から検討し、ガス換気に特化した肺胞血管内皮細胞で特異的に発現する遺伝子のいくつかが直腸に配向する血管内皮細胞にも発現していることを見出した。腸呼吸に最適化された腸オルガノイドのエンジニアリングに関しては、in vivoでの移植条件を検討し、腸管周囲にヒト血管内皮細胞を付加することが可能な基盤技術を構築した。現在、in vitroとin vivoの両方において、腸管機能の改変を指向した化合物探索実験を進めている。