腸（腸管）組織のスライス切断・研究
- Orange Science
- 3 日前
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腸組織の研究
消化管の主な働きは、食物を取り込み、消化して栄養素とエネルギーが体内に吸収されるようにし、残った老廃物を便として排出することです。消化管には、口、食道、胃、小腸、大腸が含まれます。ここでは大腸の組織について説明します。
大腸の主な炎症性疾患はクローン病と潰瘍性大腸炎の2つがあります。これらの疾患は合わせて炎症性腸疾患（IBD）を構成し、アメリカでは約160万人が罹患しています。アメリカでは毎年7万人もの患者が新たにIBDと診断されています。したがって、腸組織の研究は、これらの疾患を治療するための新薬や診断法の発見に大きな影響を与えることになります。
精密切断腸管スライス（PCIS）
前臨床試験で薬剤の有効性を調べる場合、薬剤の吸収、分布、代謝、排泄、毒性を調べるモデルが必要です。腸はこれらすべてのメカニズムに大きく関与しているため、精密切断腸管スライス（PCIS）の開発により、研究者は生体外の腸組織で細胞代謝と薬物処理を研究できるようになりました。
精密切断腸管スライスの作成
当初、精密切断技術は肝臓や腎臓などの固形臓器にのみ適用されていました。電気生理学的研究のために脳組織の急性スライスも行われました。しかし、腸は長くて柔らかく、中が空洞の臓器であるため、スライスして培養するのはより困難でした。
Compresstomeでは、アガロース包埋技術を用いて、健康な腸管スライスを正確に切断する方法を開発しました。その結果、代謝研究用の生存可能なPCISを作製するには、以下の手順が最も効果的であることがわかりました。
腸管組織の切片を切り離す。PBSを入れた小さな注射器で、腸管内腔から糞便を洗い流す。
小さなシリンジに2％アガロースを入れ、腸管内腔にアガロースを注入する。
腸組織をCompresstome標本チューブに埋め込み、標本全体を2％アガロースに包埋する。
Compresstome 上で組織をスライスし、縦切片を得る。
腸管スライスを精密にカットする： 腸管スライスの作製
腸切片の作製。解剖した腸管サンプルから糞便を洗い流し、一端を縛る。アガロース溶液を注入する。
腸管内腔の内側と外側の両方に同じ濃度のアガロースを入れることで、切断時の安定性を高めることができます。これはPCISを得るための改良技術であり、様々な動物モデル（マウス、ラット、ヒトなど）に適用できます。
現在進行中のPCIS研究
精密切断された腸管スライスを用いた現在の研究には、炎症性腸疾患の主な合併症である腸管線維症の実験が含まれます。腸癌の研究も腸管スライスを用いて研究室で行うことができます。薬剤開発と試験は、PCISを使用する主要な要素です。全体として、精密切断された腸管スライスは、腸疾患や腸組織に対する薬剤の影響を生体外で研究するための簡便で信頼性の高い方法です。
腸（腸管）組織のスライス切断・研究
腸（腸管）組織のスライス切断・研究とは、腸の組織を薄くスライスして観察・解析することで、腸の構造や機能、疾患メカニズムなどを研究する手法のことです。
■ 基本的な概要
【スライス切断とは】
腸組織を薄く切断することで、顕微鏡などを使って詳細に観察できるようにする処理です。この「スライス」を作ることで、以下のような研究が可能になります。
組織構造の観察（上皮、粘膜、筋層、神経叢など）
細胞分布の確認（免疫細胞、神経細胞など）
タンパク質や遺伝子発現の可視化（免疫染色、in situ ハイブリダイゼーションなど）
生理機能の評価（カルシウムイメージング、電気生理学など）
【使用される試料】
マウスやラットなどの小動物の小腸・大腸
ヒト組織（手術後のサンプルなど）
■ 主な研究テーマ
腸内神経系（ENS）の研究
自律神経による腸運動の制御を理解
パーキンソン病や過敏性腸症候群との関連の研究
炎症性腸疾患（IBD）
クローン病・潰瘍性大腸炎などで起きる組織変化を観察
炎症細胞の局在やサイトカイン発現を見る
腸バリア機能
上皮細胞の接着（tight junction）を調べ、バリア破綻の影響を評価
腸管免疫系の研究
パイエル板、免疫細胞（T細胞、マクロファージなど）の位置と反応を調べる
薬剤の評価
スライスを用いて局所的な薬剤応答を確認する ex vivo モデルとして利用
■ 使用される解析手法
免疫組織化学染色（IHC）
蛍光顕微鏡/共焦点レーザー顕微鏡
電気生理記録（patch clampなど）
カルシウムイメージング
RNAスコープ法（遺伝子発現の局在確認）
腸組織研究の目的
腸組織のスライス切断・研究の目的は、腸の構造と機能を詳細に理解し、病態や生理的プロセスを解明することにあります。主な目的を以下に整理して説明します。
■ 腸組織スライス研究の主な目的
1. 腸の微細構造の観察
腸は粘膜・粘膜下層・筋層・漿膜といった多層構造を持ち、これらの層の正常な構造と病的変化（萎縮、肥厚、壊死など）を観察する。
特に、絨毛の長さ、腺の構造、上皮細胞の配置などを評価。
2. 腸管神経系（ENS）の研究
腸には「第2の脳」とも呼ばれる腸内神経系（enteric nervous system）があり、腸運動や分泌を制御。
スライスを使って神経叢（Auerbach叢、Meissner叢）を可視化し、神経活動・回路構造・神経伝達物質を調べる。
パーキンソン病や機能性消化管障害との関連研究にも利用。
3. 炎症・免疫応答の観察
クローン病、潰瘍性大腸炎などの炎症性腸疾患（IBD）では、組織レベルでの炎症細胞の浸潤やサイトカインの発現パターンを可視化。
免疫細胞（T細胞、樹状細胞、マクロファージなど）の分布・活性をスライスで確認。
パイエル板（免疫組織）の観察も目的となる。
4. 腸上皮バリア機能の評価
腸の上皮は、tight junction（密着結合）を介してバリア機能を担っている。
スライスでtight junctionの構造（ZO-1などのマーカー）を可視化し、バリア破綻が病態にどう関与するかを研究。
5. 病理診断・組織学的評価
ヒトの病理標本では、腫瘍、潰瘍、過形成などの病理所見を評価する目的で用いられる。
がんのグレードや進行度を判断するための基礎データとして使う。
6. 薬剤・化合物の局所作用評価
腸組織スライスをex vivo（体外）モデルとして使用し、新規薬剤が
炎症を抑えるか
神経活動に作用するか
バリア機能に影響するか を直接観察。
薬効スクリーニングや毒性評価にも応用。
7. 腸内細菌と宿主応答の研究
腸内細菌が腸組織に与える影響（例：粘膜の変化、免疫活性化）をスライスを通じて観察。
無菌マウスと比較して菌の影響を可視化できる。
腸組織スライス研究の目的は、多岐にわたりますが、共通するのは：
「腸という複雑な臓器を、細胞・構造・機能のレベルで正確に理解する」こと。
この理解が進むことで、疾患の病態解明、新規治療法の開発、診断技術の向上につながります。
腸組織に関連する研究分野
腸組織に関連する研究は非常に多岐にわたっており、生理学・免疫学・神経科学・微生物学・腫瘍学などの分野で重要なテーマが扱われています。以下に、腸組織に関連する主要な研究テーマを分類して紹介します。
■ 腸組織に関連する主な研究分野とテーマ
1. 腸の構造・機能に関する基礎研究
腸壁の層構造（粘膜、筋層、神経叢など）の解剖学的解析
絨毛・腺・杯細胞などの微細構造と再生サイクルの研究
腸の運動（蠕動運動、セグメント運動など）の調節機構
2. 腸管神経系（Enteric Nervous System, ENS）の研究
Auerbach叢、Meissner叢における神経細胞とグリア細胞の機能
神経伝達物質（アセチルコリン、セロトニン、VIPなど）の局在と作用
ENSの発達異常（Hirschsprung病など）や神経変性（パーキンソン病）との関連
3. 腸内免疫系の研究
パイエル板や孤立リンパ小節の構造と免疫機能
腸管関連リンパ組織（GALT）を介した免疫応答
T細胞、マクロファージ、樹状細胞、IgA産生細胞などの腸内での役割
経口ワクチンや粘膜免疫のメカニズム研究
4. 腸バリア機能の研究
上皮細胞間のtight junction（例：ZO-1, occludin）の機能
バリア破綻と炎症、感染、自己免疫疾患との関連
リーク腸（leaky gut）仮説に関する研究
5. 腸内細菌叢（マイクロバイオータ）との相互作用
微生物と宿主免疫系のクロストーク
常在菌と病原菌の競合、病原性因子の制御
糞便移植（FMT）やプロバイオティクスの効果研究
微生物由来代謝物（短鎖脂肪酸など）と腸上皮細胞の相互作用
6. 炎症性腸疾患（IBD）の研究
クローン病・潰瘍性大腸炎の病態形成メカニズム
サイトカインネットワーク（IL-6, TNF-α, IL-17など）の研究
遺伝子・環境要因と疾患発症の関連（GWASなど）
モデル動物（DSSモデル、TNBSモデルなど）を用いた検証
7. 腸腫瘍・がんの研究
大腸がんの発生・進展に関わる分子機構（APC、KRAS、p53などの変異）
上皮-間葉転換（EMT）と転移機構の解明
がん幹細胞の腸内でのニッチ環境の研究
抗がん剤、免疫療法の評価と耐性メカニズム
8. 腸と全身疾患の関連研究（腸-脳・腸-肝・腸-皮膚軸など）
腸脳相関（Gut-Brain Axis）：うつ病、自閉症、パーキンソン病などとの関係
腸肝軸：肝疾患（NAFLD, NASHなど）との関連
腸皮膚軸：アトピー性皮膚炎や乾癬と腸環境の関連
9. 再生医療・オルガノイド研究
腸幹細胞（Lgr5+細胞）の分離・培養と再生メカニズム
腸オルガノイドを用いた創薬スクリーニング
遺伝子改変オルガノイドを用いた病態モデル化
10. 機能性食品・栄養学的研究
食物繊維・ポリフェノール・乳酸菌などが腸に与える影響
栄養素が腸粘膜の修復やバリア機能に与える作用
高脂肪食・高糖質食が腸炎や腫瘍形成に与える影響
腸組織の研究は多領域にわたるキー領域
腸は消化だけでなく、
免疫の中枢
神経活動の重要な場
外部環境との接点 という多機能な臓器であるため、腸組織研究はさまざまな疾患や生理現象のハブとなるテーマです。
腸組織研究のアプリケーション例
腸組織のスライス切断・研究には、基礎研究から応用研究・創薬評価に至るまで、幅広いアプリケーションがあります。以下に具体的な応用例（アプリケーション）をいくつか挙げて説明します。
■ 腸組織スライス研究のアプリケーション例
1. 腸内神経系の機能解析
応用内容：生理学的スライス（生きた腸組織）を用いて、神経活動の記録（電気生理、カルシウムイメージング）を行う。
目的：ENSの回路構造や刺激応答性、疾患モデル（例：Hirschsprung病やパーキンソン病）における変化を評価。
使用技術：蛍光イメージング、パッチクランプ、蛍光色素（Fluo-4 など）
2. 炎症性腸疾患（IBD）モデルでの病態解析
応用内容：DSSやTNBSで誘導したマウス腸炎モデルの組織スライスを用いて、組織損傷、免疫細胞浸潤、サイトカイン発現を評価。
目的：クローン病や潰瘍性大腸炎における組織病態と治療効果の評価。
使用技術：HE染色、免疫染色（CD3、F4/80など）、qPCR、ELISA
3. 腸バリア機能の評価
応用内容：tight junction（密着結合）の構造変化をスライスで可視化。
目的：バリア機能障害が疾患（例：リーキーガット、アレルギー、自己免疫）にどう関与しているかを解明。
使用技術：免疫染色（ZO-1, occludin, claudin）、透過アッセイ（FITC-dextranなど）
4. 薬剤応答の ex vivo モデルとしての利用
応用内容：腸スライスに薬剤を局所投与し、炎症抑制、バリア修復、神経活動変化などを観察。
目的：新規薬剤・バイオ製剤の初期スクリーニングや作用機序の解析に活用。
使用技術：蛍光顕微鏡、ウェスタンブロット、定量PCR、カルシウムイメージング
5. 腸内細菌との相互作用解析
応用内容：スライスと細菌や菌体成分（LPS、SCFAなど）を共培養し、組織応答を観察。
目的：腸内細菌叢が腸組織に与える影響（炎症誘導、バリア変化など）を可視化。
使用技術：免疫染色、サイトカイン測定、16S rRNA解析との併用
6. オルガノイドとスライスの比較解析
応用内容：in vivo のスライスと in vitro の腸オルガノイドとを比較して構造的・機能的類似性を検証。
目的：オルガノイドモデルの妥当性確認、新規培養条件の最適化。
使用技術：共焦点顕微鏡、免疫染色、RNA-seq
7. がんの病理評価および治療効果の評価
応用内容：ヒトまたは動物モデルの腫瘍部位をスライスし、腫瘍進展、血管新生、免疫環境を観察。
目的：がん治療薬（抗PD-1、抗VEGFなど）の組織レベルでの効果確認。
使用技術：免疫染色（Ki67, CD31, CD8 など）、多重蛍光染色、空間トランスクリプトミクス
8. 腸粘膜再生・幹細胞研究
応用内容：腸幹細胞（Lgr5+）の存在や分化をスライスで可視化。
目的：放射線障害後の粘膜修復、再生医療・腸オルガノイド応用の基礎解析。
使用技術：BrdU、EdU ラベリング、幹細胞マーカーの免疫染色
腸組織のスライス研究は、以下のような「応用的価値」があります。
疾患モデルの詳細な組織評価
薬剤や細菌の局所作用の直接観察
神経・免疫・上皮の多機能な相互作用の解明
オルガノイドや再生医療との比較・連携
腸組織のスライス切断・研究でのビブラトームの活用
ビブラトーム（Vibratome）は、腸組織のスライス切断・研究において非常に有用なツールであり、生きた組織や固定組織を高精度に切断できるため、以下のようなさまざまな研究に活用されます。
■ ビブラトームとは？
ビブラトームは、刃を微細に振動させながら組織を切断する装置です。従来のミクロトームやクライオスタットと異なり、以下のような特徴があります：
非脱水・非パラフィン処理での切断が可能（生理的条件を保持）
厚めのスライス（100–500 µm）を安定して切断可能
生体組織の電気生理、蛍光イメージングなどに最適
■ 腸組織スライス研究でのビブラトームの活用例
1. 生理活性を保った生組織スライスの作製
目的：生きた腸スライス（living tissue slice）を使って、神経活動・細胞応答・薬剤作用を観察。
利点：冷却下でのビブラトーム切断により、細胞の生存性が高い状態でスライスを得られる。
用途例：
カルシウムイメージングによる神経活動の可視化
薬剤応答の観察（バリア機能、分泌応答）
2. 腸管神経系（ENS）の回路解析
目的：Auerbach叢やMeissner叢を含むスライスを作製し、神経ネットワークの構造や興奮伝導を観察。
利点：振動切断により神経構造が壊れにくく、免疫染色や電気生理実験に適したスライスが得られる。
3. 固定組織の免疫染色用スライスの切断
目的：4%パラホルムアルデヒド（PFA）などで固定後の腸組織を切断して、マーカータンパク（例：ZO-1, CD3, GFAPなど）の局在観察。
利点：パラフィン包埋せずに厚めの組織（50–200 µm）を切断でき、三次元構造を保ったまま染色が可能。
4. 薬物スクリーニングや培養系への応用
目的：腸スライスを ex vivo 培養して、化合物や細菌の局所刺激後の反応を解析。
利点：バイオリアクターやインサート培養に適したスライスが得られ、in vivo に近い微小環境を再現可能。
5. 空間情報を含んだ蛍光イメージング
目的：厚いスライスで**三次元的な腸構造や細胞分布（例：神経・免疫細胞）**を観察。
利点：共焦点レーザー顕微鏡やライトシート顕微鏡と組み合わせることで、空間的な細胞分布が可視化できる。
■ 活用される代表的研究分野
腸の電気生理学
腸神経活動のイメージング
炎症性腸疾患の病態解析
幹細胞ニッチ環境の観察
腸内細菌との共培養系モデル
ビブラトームは「生きた腸の状態をできるだけ保ったまま切断」できるため、腸組織の機能的研究に不可欠なツールです。
特に、電気生理・イメージング・薬剤応答評価など「構造＋機能」を同時に観察したい研究には最適です。
Precisionary社・ビブラトーム
Precisionary Instruments社のビブラトームは、腸組織のスライス切断・研究において非常に実用的であり、従来のビブラトームと比べて以下のような独自の利点と応用性を持っています。
■ Precisionary社のビブラトームの特徴と腸組織研究への利点
1. Compresstome® 独自の固定技術（組織の前方圧縮）
組織を円筒状のジェルに包埋し、固定チューブ内で前方圧縮しながら切断する方式。
柔らかい腸組織でも切断面が安定・滑らかで、高精度なスライスが得られる。
通常のビブラトームよりも薄く均一なスライスが得やすい（例えば 100–300 µm 程度）。
2. 腸組織に対する安定性・再現性の高い切断
腸組織は柔らかくて弾力性があり、切断中に「組織が引っ張られる」問題が起こりやすいが、Compresstome® の構造により、
最小限の物理的損傷でスライス可能
高い再現性で複数スライスを連続切断できる（臓器全体を連続的に観察可能）
3. 生組織スライス作製への対応（電気生理、Ca²⁺イメージング）
Compresstome® では生きた腸組織を切断しても細胞死が少ないスライスが得られ、以下の応用に最適：
腸内神経の電気生理記録
Ca²⁺イメージングによる神経活動観察
ex vivo 薬剤投与実験
4. スライス厚と切断速度の柔軟な設定
厚さ：30–800 µm まで幅広く設定可能。
腸管の断面構造（上皮、粘膜固有層、筋層、神経叢など）を多層的に保存したスライスが作製可能。
回転速度や振幅も機種により調整できるため、組織に応じた最適化が可能。
Precisionary社のCompresstome®シリーズは、以下の点で腸組織研究に非常に適しています。
柔らかく脆弱な腸組織も安定・再現性高く切断
生理活性を保持したスライスの作製が可能
電気生理・薬理評価・組織染色など多用途に対応
腸組織研究用組織切片作製ソリューション
Precisionary社のビブラトームを使用して、腸組織研究用の健康で生存可能な組織スライスを作成します。
腸組織研究のための高品質で生存可能な組織スライスの入手
Precisionary Instruments 社のビブラトームは、サンプルの生理学的完全性を維持する正確で生存可能な組織切片を作成するように設計されており、下流の解析において最も信頼性の高いデータを確保します。
高精度振動ミクロトーム
Compresstome® VF-510-0Z は、サンプルの生存性と健全性を保ちながら、薄い組織スライスを作成するように設計されており、腸組織研究に理想的です。この完全自動システムは、研究で正確な結果を得るために重要な、組織切片の生理的完全性を確実に維持します。
アプリケーション
VF-510-0Zは、正確で迅速な切片作製を実現し、組織・細胞の健全性を保ちながら、腸組織研究のための最高品質の結果をサポートします。
アプリケーション
実験別
臓器
動物モデル
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アガロース包埋
アガロース包埋とは、Compresstome©振動型マイクロトームで組織切片を切り出す前に、組織試料をアガロース溶液で包埋することです。切片作製にかかる時間はほんのわずかで、より健康的で滑らかな組織スライドを作製できます。
Auto Zero-Z®テクノロジー
振動ヘッドは、Z軸方向の振動をなくすように正確に調整されています。Auto Zero-Z®テクノロジーは、生きた組織サンプルの表面細胞へのダメージを軽減し、薄切片のチャタリングを低減してイメージング結果を向上させます。
豊富なアプリケーション例
Precisionary社は、20年近くにわたり組織スライス装置を専門に扱ってきた会社です。免疫組織学や組織切片の培養、電気生理学や植物研究など、幅広いアプリケーションと引用実績があります。
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