胃腸管の収縮オルガノイド:間質細胞カハールと平滑筋細胞間の協調シグナルによって調節される腸運動を研究するための新しいモデル

Core Concepts

胃腸管の収縮オルガノイドは、間質細胞カハールと平滑筋細胞間の協調的なシグナル伝達によって調節される腸運動のメカニズムを理解するための有用なモデルである。

Abstract

本研究では、鶏胚の後腸から筋層を単離し、血清フリー培地とマトリゲルを用いて培養することで、周期的な収縮を示す新しい「胃腸管の収縮オルガノイド」を開発した。このオルガノイドは、主に間質細胞カハール(ICCs)と平滑筋細胞(SMCs)から構成され、ENS細胞はほとんど含まれていない。ICCsは内部に、SMCsは外周に配置されており、生きた状態でこれらの細胞を識別できる。GCaMP-Ca2+イメージング解析により、ICC-ICC、SMC-SMC、SMC-ICCの間でCa2+トランジェントが著しく協調していることが明らかになった。薬理学的研究により、ギャップ結合がICC-SMC間シグナル伝達に関与し、SMCの収縮がICC の自発的活動にフィードバックする可能性が示された。さらに、異なるリズムを持つ2つのオルガノイドが SMCを介して同期化することが明らかになり、SMCがICC のペースメーカー活動に寄与する新しい知見が得られた。本研究で開発した胃腸管の収縮オルガノイドは、ICCとSMC間のリズム協調のメカニズムを理解するための有用なモデルである。

Stats

ICCsは内部に、SMCsは外周に配置されている
ICC-ICC、SMC-SMC、SMC-ICCのCa2+トランジェントが著しく協調している
ギャップ結合阻害剤はICC-SMC間のCa2+シグナル伝達を部分的に阻害した
収縮阻害剤ブレビスタチンはICCのCa2+オシレーションを完全に抑制した

Quotes

胃腸管の収縮オルガノイドは、ICCとSMC間のリズム協調のメカニズムを理解するための有用なモデルである。
SMCがICC のペースメーカー活動に寄与する新しい知見が得られた。

Key Insights Distilled From

The gut contractile organoid: a novel model for studying the gut motility regulated by coordinating signals between interstitial cells of Cajal and smooth muscles

by Yagasaki,R.,... at www.biorxiv.org 03-13-2024

https://www.biorxiv.org/content/10.1101/2024.03.12.584544v2

Deeper Inquiries

オルガノイド内のENS細胞の役割を明らかにするためには、ENS細胞を含むオルガノイドを作製する必要がある

本研究では、消化管オルガノイドが主にICCとSMCから構成されており、ENS細胞がほとんど存在しないことが明らかになりました。ENS細胞の役割を理解するためには、ENS細胞を含むオルガノイドを作製することが重要です。ENS細胞は消化管の運動制御に重要な役割を果たしており、その相互作用を理解することで、消化管の運動メカニズムに関する洞察を得ることができます。ENS細胞を含むオルガノイドを作製することで、消化管の複雑な神経-筋肉相互作用をより詳細に研究し、新たな知見を得ることが期待されます。

ギャップ結合以外の細胞間コミュニケーションメカニズムがICCとSMCの協調に関与している可能性はないか

本研究で得られた知見から、ICCとSMCの協調にはギャップ結合以外の細胞間コミュニケーションメカニズムが関与している可能性が示唆されています。特に、SMCがICCのペースメーキング活動に対してフィードバックを提供する可能性が考えられます。これは従来の研究では考慮されていなかった方向性のシグナリングであり、ICCからSMCへのシグナリングだけでなく、SMCからICCへのシグナリングも重要であることを示唆しています。ギャップ結合以外のメカニズムがICCとSMCの協調に寄与している可能性が高いため、今後の研究でその詳細な解明が求められます。

本研究で得られた知見は、他の消化管オルガンの運動制御メカニズムの理解にどのように応用できるか

本研究で得られた知見は、消化管の運動制御メカニズムの理解に重要な示唆を提供しています。特に、ICCとSMCの協調に関する研究成果は、他の消化管オルガンの運動制御メカニズムにも応用できる可能性があります。例えば、胃や大腸などの消化管の運動制御においても、ICCとSMCの相互作用が重要な役割を果たしていると考えられます。本研究で明らかになったICCとSMCの協調メカニズムは、消化管全体の運動制御に関する理解を深める上で貴重な情報源となり得るでしょう。