研究項目及び実施体制(◎は総括研究代表者)
- 消化管の諸機能の制御を意図した食品設計の基盤解析
(◎加藤久典/東京大学大学院農学生命科学研究科) - 消化管の神経機能の制御を意図した食品設計の基盤解析
(永尾雅哉/京都大学大学院生命科学研究科) - 消化管の代謝機能の制御を意図した食品設計の基盤解析
(渡辺道子/高崎健康福祉大学健康福祉学部)
研究の目的
消化管は、生体と食品が最初に出会う場であり、食物の消化と吸収の他にも様々な重要な役割を果たしている。それは、巨大な免疫器官として生体防御を担い、複雑な神経系により情報の授受を行い、内分泌器官として様々な生体調節因子を分泌し、独特の代謝機能により恒常性維持に寄与し、さらに多様な微生物の力をも活用しているなど、複雑で謎の多い組織である。本研究では、この消化管の謎に対して分子生物学的手法を駆使した徹底的な解析を行い、さらに消化管機能を食品成分によって制御することを目指すとともに、計画的な食品設計(Intentional Food Designing)によって特に健康な老後を送るための食を提案することを目的とした。
研究の内容
上記各中課題代表者とその他の消化管機能の専門家(上野川修一、清水誠、伊藤喜久治、以上東京大学大学院農学生命科学研究科)が結集し、分子生物学的手法を中心に多方面から消化管機能について解析を行った。その一部を挙げると、(1)消化と吸収機能を制御する成分を食品中から幅広く検索する、(2)消化管の免疫機構について分子細胞生物学的に解析し、食品アレルギーとの関連では経口免疫寛容が起こる機構についても明らかにする、(3)未知の点が多い微量元素の吸収機構について検討する、(4)食品成分による摂食調節因子の修飾や消化管の神経系を介した食欲制御機構を解析する、(5)腸管の環境改善に寄与する微生物の同定や食品成分による制御の試み、などがある。免疫系、代謝系などを制御する食品を実際に創り出すことも対象としている。
主要な成果
- 食品アレルギーや免疫応答に関しては、独自のモデル細胞系や有用なトランスジェニック動物系を活用して、例えば経口で投与された抗原が抗原として認識される際の細胞の機構を明らかにできた。製造法を確立した低アレルゲン化小麦粉は、特許出願と工業的生産に至り、様々な食品として多くの患者に役立っている。これは免疫寛容誘導に有効であるという証拠も得られた。
- 必須微量金属亜鉛の吸収や利用に関わると考えられる新規亜鉛トランスポーターのクローニングと機能解析を行い、小腸上皮やインスリン産生細胞で高発現していることを見出した。消化管の吸収機能を修飾する因子を食品中から数多く見出し、それらの作用機構を明らかにしてきた。修飾される機能と食品の例としては、糖消化酵素(食酢)、タウリン(ゴマ)やグルコース(緑茶)のトランスポーター、タイトジャンクション(エノキタケ)などがある。
- 食品成分による摂食制御機構として、消化管の特定の迷走神経枝が食品中アミノ酸バランスを速やかに感知すること、レプチンや脳腸ペプチドなどの摂食調節因子の活性や遺伝子発現が食餌組成に影響を受けることを明らかにし、高齢期の食欲維持のための情報を蓄積した。
- 独自のノトバイオートマウスなどの系を確立して、胆汁酸の変化や腸内腐敗などに注目して重要な菌種の同定やそれを制御する食品因子の発見に成功した。
主な発表論文
- H. Hamada, et al. : Identification of multiple isolated lymphoid follicles on the antimesenteric wall of the mouse small intestine. : J. Immunol. 168 : 57-64 (2002)
- H. Watanabe, et al. : Purification and cDNA cloning of a protein derived from Flammulina velutipes that increases the permeability of the intestinal Caco-2 cell monolayer.: Eur. J. Biochem. 262 : 850-857 (1999)
- M. Nagao, et al. : Unidirectional transport from apical to basolateral compartment of cobalt ion in polarrized Madin-Darby canine kidney cells.:Biochem. Biophys. Res. Commun. 257: 289-294 (1999)
- T. Hidaka, et al. : Screening of microbial products modifying the action of leptin (obese gene product) by a biosensor. : J Anlibiot. 52: 429-432 (1999)
- S. Narushima, et al. : Composition of cecal bile acids in ex-germfree mice inoculated with human intestinal bacteria. : Lipids 35: 639-644 (2000)
- M. Watanabe, et al. : Novel method for producing hypoallergenic wheat flour by enzymatic fragmentation of the constituent allergens and its application to food processing. : Biosci. Biotechnol. Biochem. 64: 2663-2667 (2000)
研究のイメージ
