Paneth細胞分泌メカニズムから紐解く腸管粘膜免疫システムの解明

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腸内は食や腸内細菌および病原体由来の様々な外来抗原に曝されている。腸上皮細胞はこれら外来抗原と最前線で接して、体内への侵入を防いでいる。小腸陰窩基底部に存在するPaneth細胞は抗菌ペプチドα-defensinを豊富に含む細胞質顆粒を管腔側へ分泌して病原体を排除することで腸管自然免疫に寄与していることが知られている。しかし、腸内への病原体侵入をどのように感知して、α-defensinを分泌するかというリガンドセンシングから分泌応答に至るPaneth細胞による自然免疫応答の全体像は未だ明らかになっていない。本年度は小腸上皮細胞の三次元培養系であるenteroidを用いた腸上皮カルシウム動態の可視化評価系を確立し、サルモネラ生菌が腸内へ侵入してきたときのリガンドセンシング細胞同定に迫った。具体的には蛍光カルシウムセンサーGCaMP6ノックインマウスの小腸からenteroidを作出し、その内腔へサルモネラ生菌をマイクロインジェクションにより導入することで、細胞間カルシウム伝播を介して、Paneth細胞内カルシウム濃度上昇が引き起こされ、顆粒が分泌した。次に、サルモネラ生菌侵入によって引き起こされる細胞間カルシウム伝播の起点となるリガンドセンシング細胞を同定するために、不可逆的に細胞内カルシウム濃度上昇細胞を可視化できる蛍光カルシウムセンサーCaMPARI2発現enteroidにサルモネラ生菌を導入した。その結果、導入後にサルモネラ菌に応答した上皮細胞をラベルすることに成功した。この細胞はPaneth細胞顆粒分泌応答の起点すなわち、体の外からの病原菌侵入を体内へ伝える媒介としての役割を担っていると考えられる。以上より、細胞内カルシウム動態を指標として腸内における病原菌感染時の上皮－上皮細胞コミュニケーションによる自然免疫応答の解明に進展する知見を得た。