課題番号：29指1020
研究課題名：細胞内脂質イメージング法によるHIVプロテアーゼ阻害剤による脂質代謝異常の解明
主任研究者名 ：志村まり
キーワード ：細胞内脂質イメージング, HIV プロテアーゼ阻害剤, 脂質代謝異常
研究成果：
HIV 感染者の免疫不全は、抗エイズ療法により改善され、生存率は大幅に増大した。一方、感染者のエイズ治療薬の長期服用は不可欠であるため、副作用報告も存在している。本研究では、プロテアーゼ阻害剤による副作用として考えられている脂質代謝異常に焦点を置いて研究する。具体的には、申請者らが開発した細胞内脂質イメージングおよび質量分析により、現行のプロテアーゼ阻害剤による脂質代謝異常を細胞レベルで解明する。さらに、満屋らの開発している新薬との比較検討を行うことを目的とする。必要性：抗エイズ療法は感染者のウイルス量をコントロールし、エイズ発症を抑制するが、副作用も指摘されている。現行のプロテアーゼ阻害剤は高脂血症、lipodystrophy を誘導し、動脈硬化、循環器障害、脳梗塞などを繰り返すことから、感染者 QOL を低下させている。一方、プロテアーゼ阻害剤による脂質代謝異常の機序は未だ不明である。日本のエイズ治療の主要拠点である本センターにおいて、これらの機序解明や新薬開発が期待される。申請者らは、脂肪酸に１原子ラベルを行い、X 線顕微鏡を応用することで、世界で初めてミトコンドリアレベルでの細胞内脂肪酸の可視化に成功している。本法により、未知であった細胞内脂質変動のオルガネラレベルでの観察が可能となり、プロテアーゼ阻害剤による代謝異常の解明が期待される。また、満屋先生らが開発されている新規プロテアーゼ阻害剤は、その有効性が格段に高いことが知られている。本法で新薬を解析することで、副作用の少ない新薬の普及に貢献する可能性が期待される。さらに、最先端イメージング技術による、国際的研究により得られた新薬の解析を行うことは、学術的意義も高いと考える。
本年度は、各種抗エイズ薬に対する中性脂質の産生について、培養細胞を用いた評価法を検討した。
第一スクリーンニングとして、市販の中性脂質染色法をまず行った。この中性脂質染色法は、中性脂質同士がよく吸着する性質を利用しているため、特異性は低いが簡便であるために、第一スクリーン
ニングとしては有用と考える。中性脂質が産生されることが知られているサイクロスポリンを細胞処置し(陽性コントロール)、中性脂質染色を行った。蛍光顕微鏡により観察では、強いシグナルが脂肪滴と思われる箇所のみに見られたが、脂肪滴が形成される過程などは認められなかったことから、シグナルには閾値がありそうである。次に、理化学研究所放射光施設での蛍光 X 線顕微鏡による、中性脂質の構成脂肪酸の一つであるパルミチン酸の局在と中性脂質染色法による局在について、サイクロスポリン処置細胞を用いて比較検討した。中性脂質染色はパルミチン酸局在のうち、脂肪滴と思われる箇所に限定的に認められた。今後、上記二法について、抗エイズ療法薬の副作用スクリーニングに応用する。

Subject No.

：29a1020

Title：Imaging lipid abnormalities induced by HIV therapies

Researchers ：Mari Shimura
Key word：Lipid imaging, HIV protease inhibitors, lipid abnormalities

Abstract：Lipid abnormalities such as cardiovascular disorders are often reported in HIV
patients under the anti-retroviral therapy. Previous clinical findings suggested that HIV proteaseinhibitors might relate to incidence of cardiovascular disorder in HIV patients. Although the main
drug effects for viruses is really important to cure the patients, it is also essential to reduce theside effects as lipid abnormalities. In this study, we figure out a screening method for lipid
abnormalities using cells. Because even 100 cells are available for imaging, which saves expensive
drugs and gives you more information as distribution and location than just biochemical analyses.
Neutral lipid in cells has been imaged by staining of neutral lipids labeled with fluorescenceprobes. Neutral lipid staining probes are commercially available and useful, but less specificity
due to their non-specific background. We recently developed scanning x-ray fluorescencemicroscopy (SXFM), which can visualize fatty acids and the derivatives in cells. We first compared
the images from a neutral lipid staining and SXFM. Cells were treated with an inducer of neutral
lipid droplets, Cyclosporine A and with bromine labeled palmitic acid. A neutral lipid staining
showed strong signals only at lipid droplets in the cytoplasm. SXFM using bromine labeled
palmitic acid detected strong signals both at perinuclear region and lipid droplets. These data
validated two methods each other and suggested that a neutral lipid staining showed only
high-concentrated neutral lipids region. Therefore, we started to use both imaging methods toevaluate lipid abnormalities by HIV therapies in cells.

Researchers には、分担研究者を記載する。

抗エイズ療法による脂質代謝の副作用評価(国際医療開発費29a1020)薬剤副作用スクリー
ニング総合評価
HIVプロテアーゼ阻害剤による飽和および不飽和脂肪酸イメージング

飽和および不飽和脂肪酸の細胞内イメージング法の確立 (2018〜2019)
細胞内不飽和脂肪酸イメー
ジング準備(現在)

HIVプロテアーゼ阻害剤による飽和脂肪酸の可視化(Oct, Dec, 2017〜)
細胞脂質染色法による薬剤副作用スクリーニングの検討 (April, 2017〜)

細胞内飽和脂肪酸の可視化成功(世界初 2016〜)

中性脂質を構成する脂肪酸の可視化
GL
YC
ER
L
N

Fatty Acid

PP

Po

Fatty Acid

POS

Fatty Acid

POL

P: パルミチン酸
O: オレイン酸
S:ステアリン酸
L: リノール酸
Po: パルミトオレイン酸

トリグリセロール (TG)

可視化

細胞内元素分布2002〜
阪大院精密科学山内研
理化学研究所

BL29XUL研究発表及び特許取得報告について
課題番号：29a1020
研究課題名: 細胞内脂質イメージング法によるHIVプロテアーゼ阻害剤による脂質代謝異常の解明
主任研究者名：志村まり
論文発表
論文タイトル

著者

Shimura M,
Visualization of intracellular elements
Szyrwiel L,
using scaninig X-ray fluorescence
Matsuyama S
microscopy
and Yamauchi K

掲載誌

掲載号

年

Chapter 3,
Metallomics,
Recent analytical
pp63-92
techniques andapplications,
Springer

2017

学会発表
タイトル
X線によりわかること-医学•生物応用-

発表者
志村まり

学会名
第25回SPring-8/
SACLA 施設公開

場所

年月

播磨

4月、2017

蛍光X線顕微鏡による細胞内元素の高分解イ
志村まり
メージングの試み

第２７回金属の関与する生体関連反東京
応シンポジウム,招待講演

6月, 2017

Imaging of Intracellular Fatty Acids by
Mari Shimuraa Single Element Labeling

Metallomics 2017 Vienna

8月、2017

X線顕微鏡で観る−医学生物応用, 特別公演II 志村まり第２8回日本臨床口川越腔病理学会総会

9月, 2017

走査型蛍光Ｘ線顕微鏡を用いた基礎医学研究 志村まり

第9回放射光基礎講
習会日本放射光学 東京会,東京大学

9月, 2017

X線によりわかることー医学•生物応用ー

JASIS,幕張メッセ 幕張

9月, 2017

Visualization of Intracellular Elements
by Scanning X-ray Fluorescence
Mari Shimura
Microscopy-Application for Cell Biologyand Medicine.

APWC 201711月, 2017

Application in Cell Biology and Medicine
Mari Shimura
using X-ray.

APWC post
conference, Tokyo Tokyo
Univ.

志村まり

Shimane11月, 2017

その他発表(雑誌、テレビ、ラジオ等)
タイトル

発表者

発表先

場所

年月日

該当なし

特許取得状況について※出願申請中のものは(発明名称)記載のこと。
登録番号該当なし※該当がない項目の欄には「該当なし」と記載のこと。
※主任研究者が班全員分の内容を記載のこと。

特許権者(申請者）
登録日(申請日)（共願は全記載）

出願国