Development of a microfluidic device that mimics inflammatory bowel disease caused by disruption of the intestinal flora

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本研究の目的は、腸内細菌叢の破綻による炎症性腸疾患を模倣するマイクロ流体チップを作製し、治療候補薬の簡便なスクリーニング系としての有用性を検証することである。3年間の補助事業期間の2年目に当たる本年度は、腸内細菌による細胞毒性の評価と粘液による細胞保護効果の評価に取り組み、以下の成果を得た。1. 腸内細菌による細胞毒性の評価　　昨年度、マイクロ流体チップ上において、腸管上皮細胞のモデルであるCaco-2細胞と杯細胞のモデルであるHT29-MTX細胞を播種した共培養細胞に対し、2種の腸内細菌を処置することで細胞のバリア機能に影響を与えることを明らかにした。今年度は、細胞に対する細胞障害性を評価した。ヒト腸から単離した常在性細菌であるLactobacillus rhamnosus GG (LGG)ではLGG播種3日後においても死細胞はほとんど観察されなかったのに対し、腸管侵入性大腸菌EIECを処置した場合では12時間後に死細胞が観察された。これにより、開発した腸チップが2種細菌の細胞障害性の違いを再現できるものであることが示された。2. 粘液による細胞保護効果の評価　　上記の共培養細胞に対して、Dithiothreitol(DTT)を処置することで粘液を除去し、EIECの細胞バリア機能に与える影響について評価した。FITC-デキストランを用いて細胞透過性を評価した結果、EIEC非処置群と比較してEIEC処置群においてデキストランの透過性が有意に上昇した。さらに、そのEIEC処置群に対して、DTTによって粘液を除去した群では有意にデキストランの透過性が上昇した。よって、本腸チップにおいて、EIECが及ぼす細胞バリア機能への障害に対し、粘液が保護的に機能することが示された。