hpprc/llmjp-kaken huggingface dataset:
顎関節へのLIPUS照射がもたらす新たな軟骨再生メカニズムの解明

変形性顎関節症におけるLIPUSの効果を評価した。12週齢Wistar系雄性ラット24匹を対照群、LIPUS群、MIA群、MIA+LIPUS群の4群に分けた。MIA群とMIA+LIPUS群には軟骨損傷のためにMIAを投与した。4群全て毎週CT撮影した。LIPUS群、MIA+LIPUS群は16から20週齢までの4週間毎日LIPUS照射した。18週齢でMIA + LIPUS群は、MIA群より有意に下顎骨の骨密度、骨量、骨体積が増加し、18週齢と20週齢の間に有意差は認められなかった。LIPUS照射2週間後に高い骨形成が認められたことでTMJOAに対するLIPUSによる下顎頭の修復効果が認められた。関節軟骨の損傷およびその修復に関する研究は、整形外科をはじめとする医科においてこれまで数々報告されてきているが、未知の領域は多く、発展途上の分野と言える。軟骨は、1)血流が無い、2)密度の高い細胞間器質で囲まれている、3)高度に分化した細胞でほとんど分裂・増殖しない、等の理由から自己修復能力が乏しく、再生が困難な組織とされている。顎顔面領域においても、顎関節に非生理的な外力が一時的あるいは継続的に加わった場合、下顎頭の吸収と、それに伴う下顎骨の非対称、さらには咬合不全を引き起こすことがしばしば見受けられる。下顎頭の変形に伴って生じる下顎骨の偏位に関する研究はいくつか存在するが、非生理的な負荷を可及的速やかに除去することが、関節頭変形の回復をもたらすとされる。しかし、原因を除去しても、関節軟骨やその直下の軟骨下骨の形態を完全に回復することは望めず、骨軟骨形成促進のための何らかの非侵襲的な治療法の開発が期待されよう。近年、骨・軟骨の修復に対する超短波治療(low intensity pulsed ultrasoundstimulation:LIPUS)が注目され始めているが、骨に関する報告がほとんどであり軟骨に関する報告は少ない。また、顎関節領域における報告は未だ存在しない。そこで今回我々は下顎頭軟骨損傷モデルを作成し、そこに超短波刺激をある条件化で一定期間照射することで生じる治癒過程について検討することとした。本年度は、麻酔下にて成熟ラットの下顎頭軟骨の部分切除を行い、実験群と対照群にそれぞれLIPUS照射を行った。まずは、軟骨下骨の変化を探るべくmicro-CTを撮影し、比較検討した。今回我々は、変形性顎関節症を生じた下顎頭に対する非侵襲的な治療法開発の一助となるべく、本研究を行っている。近年、骨や軟骨の修復に対する超短波治療(Low intensity pulsed ultrasoundstimulation: LIPUS)が注目され始めているが、骨に関する報告は散見される一方、軟骨に関する報告は未だ少ない。顎関節領域におけるin vivoの研究に限っては、未だ存在しない。そこで今回我々は、顎関節領域に薬液を注入することで変形性顎関節症を生じるモデルを作成し、そこにLIPUS照射を行うことで生じる骨、軟骨の治癒過程について骨形態学的、免疫組織学的に検証することとした。本年度は、pilot studyにおいてLIPUS照射を行った試料の観察を行った後、本実験において下顎頭軟骨、軟骨下骨の変化を観察するためmicro CT撮影を行った。変形性顎関節症モデル作成の段階で苦慮したが、今後、同試料の組織切片作製、染色を行うとともに、LIPUS照射群の試料作製についても進めていく予定である。変形性顎関節症(顎関節OA)を生じた下顎頭の非侵襲的な再生治療法開発のため、ラット顎関節OAモデルを作製し、そこに超短波(Low intensity pulsed ultrasound stimulation: LIPUS)を照射することで、下顎頭の骨のみならず軟骨の修復様相の観察を行うべく実験を行ってきた。これまで膝関節等で一部報告のあるLIPUSによる骨修復のみならず、自己修復能力の乏しい軟骨の修復効果を観察し、明らかにしていくことが、本研究の新規性である。対照群、MIA群、LIPUS群、MIA+LIPUS群の4群に分け、実験を行った。実験期間中、毎週micro CTを撮影し、18週齢まで飼育した。実験期間中、4群間の体重に有意差は認められなかった。3次元的骨微細構造変化について解析したところ、MIAによるOA様の骨破壊やLIPUS照射による骨修復様相を確認することが出来た。今秋の日本矯正歯科学会学術大会にて成果をポスター発表予定である。今後、軟骨の修復様相についても解析が必要なため、同モデルを用いて顎関節をパラフィン包埋後、矢状断切片を作製し、toluidine blue染色や各種免疫組織化学染色を行うことで、その詳細を明らかにしていく予定である。モデルの作製に関して、薬液の注入部位の安定、至適注入量の決定のために多大な時間を要した。また、その確認手段であるmicro CT撮影に関しても、屠殺後のみならず、吸入麻酔下での撮影も行ったため、その手技獲得にも時間を要したため。変形性顎関節症(TMJOA)は、骨・関節の変性疾患であるが、原因もさることながら、その治療法は未だ確立されていない。本研究の目的は、TMJOAにより破壊された下顎頭の骨・軟骨に対する低パルス超音波(LIPUS)の修復効果を明らかにすることである。12週齢のWistar系雄性ラット24匹をControl群、LIPUS群、MIA群、MIA+LIPUS群の4群に分け、20週齢まで飼育した。MIA群とMIA+LIPUS

群にはTMJOAモデル作製のためにMonoiodo-acetate(MIA)を関節腔に注入し、OAを誘発した。LIPUS群、MIA+LIPUS群は16週齢から20週齢までの4週間、毎日LIPUS照射を行った。形態学的評価として下顎頭を毎週マイクロCT撮影、骨密度(BMD)、骨量(BMC)および骨体積(BV)を算出し、多重比較検定を用いて統計学的解析を行った。MIA群とMIA+LIPUS群を比較した結果、BMD, BMC, BVの値が有意に増加し、TMJOAにおける骨修復効果が確認された。しかし、MIA+LIPUS群をControl群と比較した結果、完全な骨修復までには至らなかった。BMDの値は、MIA+LIPUS群ではLIPUSを照射し始めた16週齢から18週齢において有意に増加し、18週齢と20週齢の間では有意差は認められなかった。つまり、成熟ラットにおけるLIPUS照射の効果が高かった期間は最初の2週間であった。また、Control群の結果より、LIPUS照射は健全な下顎頭に対する侵襲性が無いことも分かった。今後、LIPUS照射による軟骨における修復効果も、組織学的に解明していく予定である。将来的には、臨床における有用性を明らかにしていきたいと考えている。変形性顎関節症におけるLIPUSの効果を評価した。12週齢Wistar系雄性ラット24匹を対照群、LIPUS群、MIA群、MIA+LIPUS群の4群に分けた。MIA群とMIA+LIPUS群には軟骨損傷のためにMIAを投与した。4群全て毎週CT撮影した。LIPUS群、MIA+LIPUS群は16から20週齢までの4週間毎日LIPUS照射した。18週齢でMIA + LIPUS群は、MIA群より有意に下顎骨の骨密度、骨量、骨体積が増加し、18週齢と20週齢の間に有意差は認められなかった。LIPUS照射2週間後に高い骨形成が認められたことでTMJOAに対するLIPUSによる下顎頭の修復効果が認められた。本学における動物実験施設の改築工事に伴い、ラットの飼育および試料作成が不可能な環境にあったため。今日まで、micro CTを用いた骨形態解析のみを行ってきたが、今後は下顎頭軟骨細胞の破壊・修復様相についても解析が必要なため、同モデルを用いて飼育、組織切片を作製し、toluidine blue染色や各種免疫組織化学染色を行うことで、その詳細を明らかにしていく予定である。顎関節の組織学的研究現在、新たな変形性顎関節症のモデルを作成し、飼育中である。顎関節部への薬液注入のため、手技の獲得に苦慮している。micro CT撮影により投与確認、精度を上げている段階である。今後、下顎頭軟骨および軟骨下骨の変化確認のためにmicro CT撮影を行うとともに、顎関節矢状断パラフィン切片を作成し、toluidine blue染色および各種免疫染色を行う予定である。骨・軟骨修復、再生のためのLIPUS照射による変化の観察についても、今後条件設定等が必要である。本学における動物実験施設の改良工事が昨夏より1年間続いており、ラットの飼育および試料作成が出来なかったため。
健康危機リスクコミュニケーション手法の開発に関する研究

災害やテロ、感染症アウトブレイクなどの健康危機発生時に求められる効果的なコミュニケーションの手法について、国内外のガイドライン等のレビュー、関係機関のヒアリング、アンケート調査などにより分析した。これにより、リスクコミュニケーションを危機管理体制の中に明確に位置づけることが重要であること、医療機関が安全に関するメッセージを提示することが、患者の適切な行動の推進につながること、防災マニュアル等を通じた緊急時の対応に関する知識の普及が、地域住民の適切な防災行動につながる可能性があることなどが明らかになった。本研究は、健康危機発生時の行政や保健医療機関等と一般市民とのコミュニケーションについて、国内外の事例を行動科学および政策科学の視点から分析・検証し、わが国の現状に即したリスクコミュニケーションの手法を開発することを目的としたものである。平成27年度は、国内外の災害・健康危機リスクコミュニケーションの手法について、文献ならびに既存のガイドラインのレビューを行った。特に米国の医療機関において災害等の緊急事態対応システムとして使用されるHospital Incident Command System(HICS)について分析し、組織的な緊急事態対応の中でのコミュニケーションの意義と位置づけについて情報の整理を行った。HICSについては関連資料の日本語訳を作成しており、ウェブサイトを通じて公開の予定である。実際の健康危機関連の事例評価として、英国および国内においてエボラウイルス病(EVD)の患者あるいは疑い患者を受け入れた医療機関の担当者にインタビューを行い、当時の対応ならびにコミュニケーション上の課題について情報収集を行った。コミュニケーションに関する組織体制や実際の対応および提供したメッセージの内容については、施設間の差異が大きいことが明らかとなった。特に国内の医療機関においては、外部の関係機関との情報共有とメディアとの関わり・対応について課題があることが明らかとなった。また、疑い患者の受け入れによる診療への影響は概して小さかったものの、診療科単位では受診者数が減少したという報告もあった。同時期に実施した一般市民を対象としたインターネット調査の結果では、EVD疑い患者を受け入れた医療機関の受診を忌避すると回答した者が相当数みられており、効果的な対策やメッセージの伝え方等について今後検討を続ける。・国内外の健康危機リスクコミュニケーションの手法について、文献ならびに既存のガイドラインのレビューを行い、健康危機のフェーズ(平時、発災直後、復旧復興など)や地域及び住民の特性に着目し整理することができた。・海外の行政機関の視察は実施できなかったが、実際にエボラウイルス病患者(疑いを含む)対応を行った医療機関の視察により、医療機関のコミュニケーションの現状と課題について有益な事例収集ができた。平成28年度の主な実績は以下の通りである。1.国内の2つの自治体(A市人口約6.3万人、B市人口約4.2万人)の協力のもと、住民を対象としたアンケート調査を実施し、近年全戸配布されたそれぞれの自治体の防災マニュアルの利用状況の把握、想定質問を用いた防災行動の評価などを行った(A市調査の対象は18歳以上の全市民から無作為抽出した3000人、B市調査の対象は全世帯から無作為抽出した2000世帯)。各市が全戸配布した防災マニュアルについて「知っている」と回答した者はA市が59%、B市が77%であり、自治体間で防災マニュアルの普及状況に差がある可能性が示唆された。防災行動については、集中豪雨の際に自宅から避難するタイミングとして、避難指示が発令されるまでに避難すると回答した者の割合は、A市81%、B市86%と比較的高かった。一方で、自宅で緊急地震速報が発令された際にまず最初にとる行動として、「室内の安全な場所(テーブルの下など)に移動する」と回答した者の割合は、A市、B市とも15%にとどまっていた。2.米国の医療機関における災害等の緊急事態対応システムとして使用されるHospital Incident Command System (HICS)について、HICSを運用上の指針となるHICSガイドブックの日本語訳を作成し、ウェブサイトでの公開を開始した。3.わが国の第一種感染症指定医療機関向けの一類感染症患者受け入れのための、組織体制や広報・コミュニケーション対策などを含む包括的なチェックリストを作成した。・国内の複数の自治体におけるアンケート調査の分析を通じて、自然災害を中心とした行政の情報提供活動の評価と、住民の防災行動の評価を同時に行うことで、健康危機リスクコミュニケーションの効果、ならびに「適切な行動に結びつく」コミュニケーションを行う上での課題を実証的に示すことができた。これにより、効果的なリスクコミュニケーション手法の開発に向けた貴重な資料を得ることができた。・災害時等に医療機関で活用可能なシステムであるHospital Incident Command System (HICS)について、分析、翻訳を行い、ウェブサイトで公開することができた。平成29年度の主な実績は以下の通り。

1.前年度に実施した国内の2自治体の住民を対象としたアンケート調査の結果を分析し、1)自宅で緊急地震速報が鳴動した際の適切な行動(室内の安全な場所に移動する)を把握している住民の割合が13%と低く、自治体が全戸配布した防災マニュアルを読んでいた群では、マニュアルの存在を知らなかった群に比べて、適切な行動をとる割合が統計学的に有意に高かったこと、2)集中豪雨時の避難のタイミングについては76%が避難指示発令までに避難を開始すると回答し、その割合は防災マニュアルを読んでいた群で、存在を把握していない群に比べて高かったこと(有意差なし)、などが明らかになった。自治体による防災マニュアルは、住民の防災行動の推進に効果を有することが期待される一方、より多くの住民への普及に向けた配布方法やコンテンンツの工夫が課題として挙げられた。以上の結果について、対象自治体での市民フォーラム等での報告や住民との意見交換を通じて情報提供を行った。2.一般市民を対象としたウェブ調査を実施し、リスク情報の提示法による行動の差異について分析した結果、同等のリスク(経済的コストなど)について、短期的な見積もりよりも長期的な見積もりを提示した方が、適切な行動をとる人の割合が高いことが明らかになった。災害やテロ、感染症アウトブレイクなどの健康危機発生時に求められる効果的なコミュニケーションの手法について、国内外のガイドライン等のレビュー、関係機関のヒアリング、アンケート調査などにより分析した。これにより、リスクコミュニケーションを危機管理体制の中に明確に位置づけることが重要であること、医療機関が安全に関するメッセージを提示することが、患者の適切な行動の推進につながること、防災マニュアル等を通じた緊急時の対応に関する知識の普及が、地域住民の適切な防災行動につながる可能性があることなどが明らかになった。・災害拠点病院や第一種感染症指定医療機関など、特に健康危機に際しての役割が期待される保健医療機関における要援護者(患者等)との平時・緊急時のコミュニケーションの現状について、災害対策マニュアルや担当者の取材により検証し、課題抽出する。・上記ならびに27年度に整理したリスクコミュニケーションの手法やHospital Incident Command Systemの内容について、国内の複数の自治体(都市部と地方を含む)ならびに保健医療機関において、質問紙調査を実施し、行動科学的側面からわが国において効果的な「適切な行動に結びつく」コミュニケーション手法を明らかにする。・海外の研究協力者の協力のもと、健康危機発生時のリスク認知、リスク回避に関する国際比較アンケート調査をインターネット経由で実施する。・上記調査結果をもとに、わが国の公衆衛生行政機関・保健医療機関で利用可能なリスクコミュニケーション手法のガイドラインの原案を作成する。・災害拠点病院や第一種感染症指定医療機関において、Hospital Incident Command System(HICS)や一類感染症対応のためのチェックリストの活用の可能性について調査・分析し、保健医療機関向けの健康危機コミュニケーション手法の指針のあり方について検討する。
トキソプラズマHSP70による樹状細胞ワクチンとIFN-γ・MYD88の役割解析

トキソプラズマ感染における病態像は原虫株や病原性の違いのみならず、宿主の防御免疫により統御され、FN-・とMyD88欠損マウスは弱毒株感染によっても必ず死に至る。本研究では、感染感受性C57BL/6背景のIFN-.およびMyD88欠損マウスを免疫不全モデルマウスに用い、免疫不全宿主の致死性トキソプラズマ症に対するトキソプラズマHSP70 (T.g.HS70)による樹状細胞(DC)標的ワクチンの実用化に向け以下の解析を行った。まず、IFN-.およびMyD88欠損マウスDCが、野生型(WT)マウスDCと同様に、T.g.HS70刺激により成熟し、syngeneic naive WTマウスのCD4^+Th0細胞をTh1に誘導することを明らかにした。さらに、DC標的T.g.HSP70遺伝子ワクチン後、早期に、所属リンパ節のDC成熟分化およびTh1防御免疫が誘導され、この応答はTLR4/MyD88自然免疫シグナルを介することを明らかにし、且つ、TLR4/MyD88シグナルを介するワクチン効果が慢性期まで持続することを解明し、国際誌に発表した。トキソプラズマは典型的日和見感染病原体であるが弱毒株の感染によっても必ず死に至るトキソプラズマ特異的免疫不全マウスが2種類存在する。一方はinterferon-gamma (IFN-γ)欠損マウスであり、他方はToll様リセプター(TLR)の細胞内アダプター分子であるmyeloid differentiation factor 88 (MyD88)欠損マウスである。我々は既に急増虫体に特異的に発現されるストレス蛋白HSP70(T.g.HSP70)がMyD88非依存性経路を介して樹状細胞(DC)の成熟化を誘導することを明らかにしてきており、上記の2種類の免疫不全実験モデルマウスを用いることにより、免疫不全宿主の致死性トキソプラズフ症に対するT.g.HSP70パルスex vivoDCワクチンの実用化に向けて以下の解析を進めた。(1)T.g.HSP70刺激によるDC成熟化におけるIFN-γとMyD88の役割解析T.g.HSP70刺激により、MyD88欠損マウスのみならずIFN-γ欠損マウスの骨髄由来未熟DCも成熟化することを、DCの形態的生物機能的変化を解析することにより明らかにした。(2)T.g.HSP70刺激DCによるT_H分化誘導の解析:同じC57BL/6背景をもつWT、IFN-γ欠損およびMyD88欠損マウスのT.g.HSP70刺激DCによるWT、IFN-γ欠損およびMyD88欠損マウスのnaive CD4^+T細胞のT_H分化誘導を相互解析することにより、syngeneic DC-T細胞間におけるIFN-γとMyD88の機能解析を行った。その結果、i)IFN-γ欠損マウスのDCもWTのnaiveCD4^+T細胞からT_H1を誘導できる、ii)T_H1誘導にはDCのみならずT細胞においてもMyD88が必要である、ことを明らかにした。以上の結果を、第78回日本寄生虫学会および第39回日本免疫学会において発表した。トキソプラズマ感染における病態像は原虫の株や病原性の違いのみならず、宿主の防御免疫により統御される。IFN-γとMyD88はトキソプラズマ感染宿主の防御免疫に必須であり、その欠損マウスは弱毒株の感染によっても死に至る。感染感受性C57BL/6を背景にもつIFN-γおよびMyD88欠損マウスを免疫不全実験モデルマウスに用いることにより、免疫不全宿主の致死性トキソプラズマ症に対するトキソプラズマHSP70(T.g.HSP70)によるDCワクチンの実用化に向けて以下の解析を進めた。1.急増虫体ストレス蛋白70(T.g.HSP70)が惹起する致死性アナフィラキシーに対するDC標的T.g.HSP70遺伝子ワクチン解析既に、急増虫体が特異的に発現するT.g.HSP70が感染宿主に血小板活性化因子(PAF)依存性致死性アナフィラキシーを誘導することを見出し、PAF産生を誘導するシグナルがMyD88を介しIFN-γが間接的エフェクター機能を示すことを解析している。

本研究により、皮膚の未熟DCを標的とするT.g.HSP70遺伝子ワクチンによってPAF依存性致死性アナフィラキシーが阻止され、そのワクチン機序がMyD88を介することを明らかにし論文に報告した(Parasitol Int 2010;59:105)。2.DC標的T.g.HSP70遺伝子ワクチンによるTh誘導と自然免疫の関与(1)非感染マウスにDC標的T.g.HSP70遺伝子ワクチンを行い、day 5をpeakに所属リンパ節DCからIL-12産生がみられ、DC活性化によるCD4陽性T細胞のTh1分化が誘導されること、このTh1分化誘導がTLR4/MyD88自然免疫シグナルを介することを明らかにした。(2)DC標的T.g.HSP70遺伝子ワクチン後のトキソプラズマ感染急性期および慢性期のワクチン効果惹起にTLR4/MyD88が関与することを明らかにし、(1)(2)を論文報告した(Vaccine 2011;29:1899)。トキソプラズマ感染における病態像は原虫の株や病原性の違いのみならず、宿主の防御免疫により統御される。IFN-γとMyD88はトキソプラズマ感染宿主の防御免疫に必須であり、その欠損マウスは弱毒株の感染によっても死に至る。感染感受性C57BL/6を背景にもつIFN-γおよびMyD88欠損マウスを免疫不全実験モデルマウスに用いることにより、免疫不全宿主の致死性トキソプラズマ症に対するトキソプラズマHSP70(T.g.HSP70)によるDCワクチンの実用化に向け解析を進めている。既に、(1)IFN-γおよびMyD88欠損マウスの樹状細胞(DC)もT.g.HSP70刺激による成熟分化すること、(2)適切なTh文化にはDCのみならずT細胞レベルにおけるMyD88の機能も必須であることを示した。さらに、(3)DC標的T.g.HSP70遺伝子ワクチンにより、所属リンパ節のDC成熟化とTh1誘導が惹起され、(4)このTh1分化誘導がTLR4/MyD88自然免疫シグナルを介すること、(5)T.g.HSP70遺伝子ワクチン効果が急性期のみならず慢性期感染に対しても有効であり、ワクチン効果惹起にもTLR4/MyD88が関与することを明らかにしてきた(Vassine 2001;29:1899-1905)。本年度は引き続き、免疫不全モデルマウスの致死性トキソプラズマ症や母子垂直感染の防御に対するDC標的細胞性防御免疫誘導T.g.HSP70遺伝子ワクチン開発に向け、以下の研究を進めた。iv)DC標的T.g.HSP70遺伝子ワクチン後のC57BL/6マウス脾細胞からCD8+T細胞、CD4+T細胞を分離し、野生型および免疫不全モデルマウスに対する抗原特異的CTLの移入実験を行った。
逆行性神経細胞変性の機構解明に基づいた神経再生因子の同定

脳幹内、脳槽内軸索損傷による逆行性顔面神経細胞変性ラットで、種々の因子の変性抑制効果を解析した。末梢神経移植が顔面神経細胞の脱落を約20%抑制するが,CaチャンネルブロッカーのPregabalin(α2δリガンド)投与が同様の作用を有し,同時に活性型マイクログリアの出現を抑制することが判明した(Moriya-S et al, J Neurosurg, Sci, 2017)。免疫反応の惹起の関与が想定されたため免疫抑制剤FK506を投与したところ同様に逆行性変性を軽減させた.現在、作用機序の詳細に関し、アポトーシス関連因子、マクロファージ、マイクログリアの動向を解析中である。重症ならびに中等度の頭蓋内外顔面神経軸索損傷・逆行性変性ラットモデルを作成し、軸索損傷後の脳幹内顔面神経核の逆行性神経細胞変性のメカニズムを時間的空間的に解析した。各種逆行性変性抑制因子を想定し変性抑制作用とその機序を検討した。既に以下の諸因子の関与を予備実験で確認している。A)末梢神経組織;脳幹内への末梢神経移植により神経脱落を20%抑制、B)エリスロポイエチンは造血因子である一方NO抑制作用も併せ持ち、本モデルの逆行性神経脱落を抑制し、これに顔面神経核におけるNADPHの発現が相関、C)MMP(matrix metalloproteinases)群;この損傷系には発生段階の細胞の遊走・移動のみでなく、炎症、組織修復を調節するMMP群、特にMMP-9が損傷後早期の白血球やマクロファージなどの炎症性細胞の遊走に関与、D)ガレンクチン群;ヒトレコンビナントgalectin-1/ox投与はmacrophageと関連してシュワン細胞の遊走能を高め損傷初期修復過程を促進して軸索再生に働く。顔面神経核はgalectin-1を高発現し、損傷後にはupregulateされることをin situ hybridizationで確認。損傷後の反応性Schwann細胞はある種の条件下で中枢神経内に遊走しうる、等である。今回、Ca2+チャネルブロッカー(Pregabalin: α2δリガンド)の投与により、脳槽内顔面神経損傷モデルにおいて脳幹内顔面神経核細胞の生存がDay 14, Day28ともに優位に維持された(p>0.01)。また、活性型マイクログリアの活性がDay3ならびにDay8で抑制された。今後、免疫抑制剤の作用を検討する予定で、さらなる中枢神経軸索の変性を抑制、再生を促す因子を解明することで、脳神経再生を臨床への応用の足がかりを探求することを目指している。ある種のCaブロッカーによる一定の知見が得られている脳槽内顔面神経軸索損傷・逆行性変性ラットモデルを作成し、軸索損傷後の脳幹内顔面神経核の逆行性神経細胞変性のメカニズムを解析している。これまでに、1)末梢神経組織;脳幹内への末梢神経移植は顔面神経核神経細胞の脱落を約20%抑制する、2)エリスロポイエチンは造血因子であるのみでなくNO抑制作用も併せ持ち、本モデルの逆行性神経脱落を抑制し、これに顔面神経核におけるNADPHの発現が相関する可能性があること、3) matrix metalloproteinases(MMP)群は、発生段階の細胞の遊走・移動のみでなく、炎症、組織修復を調節するMMP群、特にMMP-9が本損傷後早期の白血球やマクロファージなどの炎症性細胞の遊走に関与すること、4)ヒトレコンビナントgalectin-1/ox投与はmacrophageと関連してシュワン細胞の遊走能を高め損傷初期修復過程を促進して軸索再生に働くが、損傷後の反応性Schwann細胞はある種の条件下で中枢神経内に遊走しうる。5)Ca2+チャネルブロッカー(Pregabalin: α2δリガンド)の投与により、脳槽内顔面神経損傷モデルにおいて脳幹内顔面神経核細胞の生存がDay 14, Day28ともに優位に維持される。6)活性型マイクログリアはDay3ならびにDay8で抑制される。現在、本モデルに対し、免疫抑制剤でありながらneural stem/progenitor cellに効果が期待されるFK506 (1mg/kg/day)を損傷後7日間連続皮下投与しその抗神経変性効果を検討している。脳神経再生を促す臨床への応用の足がかりを期待している。実験動物数が少々不足している脳幹内ならびに脳槽内における顔面神経軸索損傷・逆行性変性ラットモデルを作成し、軸索損傷後の顔面神経核の逆行性神経細胞変性のメカニズムと種々の因子による変成抑制効果を解析した。これまでに、脳幹内損傷モデルでの脳幹内への末梢神経移植により顔面神経核神経細胞の脱落を約20%抑制すること、エリスロポイエチンは造血因子であるのみでなくNO抑制作用も併せ持ち、顔面神経核の逆行性神経脱落を抑制し、これに顔面神経核におけるNADPHの発現が相関する可能性があること、matrix metalloproteinases(MMP)群は、発生段階の細胞の遊走・移動のみでなく、炎症、組織修復を調節するMMP群、特にMMP-9が本損傷後早期の白血球やマクロファージなどの炎症性細胞の遊走に関与すること、Ca2+チャネルブロッカー(Pregabalin: α2δリガンド)の投与により、脳槽内顔面神経損傷モデルにおいて脳幹内顔面神経核細胞の生存がDay 14, Day28ともに優位に維持され、活性型マイクログリアはDay3ならびにDay8で抑制されること(Moriya-S et al, J Neurosurg. Sci, 2017)を確認した。

今年度はさらに免疫抑制剤であるFK506 (1mg/kg/day)を損傷後7日間連続皮下投与し、同一個体健常側に対する損傷側の顔面神経細胞数比を比較したところ、day14、day28ともに非投与群に比べ投与群では優位に細胞比が高い(p<0.05)ことから、脳槽内損傷による顔面神経細胞の逆行性変性をFK506が軽減させる作用を有することがわかった。現在、作用機序の詳細に関し、アポトーシス関連因子、マクロファージ、マクログリアの免疫染色を実施し、そのメカニズムを解析中である。脳幹内、脳槽内軸索損傷による逆行性顔面神経細胞変性ラットで、種々の因子の変性抑制効果を解析した。末梢神経移植が顔面神経細胞の脱落を約20%抑制するが,CaチャンネルブロッカーのPregabalin(α2δリガンド)投与が同様の作用を有し,同時に活性型マイクログリアの出現を抑制することが判明した(Moriya-S et al, J Neurosurg, Sci, 2017)。免疫反応の惹起の関与が想定されたため免疫抑制剤FK506を投与したところ同様に逆行性変性を軽減させた.現在、作用機序の詳細に関し、アポトーシス関連因子、マクロファージ、マイクログリアの動向を解析中である。今後、免疫抑制剤の作用を検討する予定で、さらなる中枢神経軸索の変性を抑制、再生を促す因子を解明することで、脳神経再生を臨床への応用の足がかりを探求することを目指している。鋭意努力します脳神経外科今年度の研究が予定よりも早く達成されそうであったため。薬剤投与量の決定等に時間がかかり,予定数のb動物実験が遂行できなかった来年度の計画の予備実験を現在進めている。すでに投与量は決定され,現在順調に計画は進行している
眼窩難治性疾患を対象とした新規ナビゲーションシステムの研究開発

脳神経外科・耳鼻科などの外科手術の際にナビゲーション機器を広く用いられるようになっているが、「侵襲性が高い・精度が低い・汎用性が低い」など眼科領域で使用するには未だ多くの問題点がある。ナビゲーションシステムの精度を上げるには軟部組織ではなく頭蓋骨へのネジ止めが必要となり侵襲性が高いことが問題となる。低侵襲に手術支援ナビゲーションを行う方法として、頭部バンドによるアンテナ固定や皮膚表面にマーカーを貼り付ける方法があるが、術操作や術中の頭部傾斜に伴いアンテナや皮膚が動いてしまい術中精度が落ちて信頼性のあるナビゲーションが行えない。また、手術室での準備作業に多くの労力と時間を要し、汎用性という点でも多くの問題点を有している。我々は上歯列にリファレンスフレームを固定する新しいナビゲーションシステムを作成し、改良した。上歯列の形状に沿ってデザインされた歯形は位置再現性があり,取り外しが可能であった。手術ナビゲーションシステムの運用において、患者の3次元座標とCT画像の座標を正確に重ね合わせるレジストレーション(位置合わせ)といわれる作業が必要である。この作業によって、実際の場所と画像上の場所を一致させることができる。歯形には金属ピンが埋め込まれたリファレンスフレームを取り付けるので、歯形を装着して術前CTを撮影することでレジストレーション用のマーカーとなり、再現性がある歯型により術前からレジストレーションが可能であり、術中CT撮影やレジストレーション作業を行う必要がない。また、歯型を利用して固定するので、ナビゲーション運用に際して侵襲性のある作業はなくなる。当科の症例ではナビゲーション精度誤差は術中安定して1mm以下であり、常に安定した精度が保てていることを確認した。このナビゲーションシステムの開発によって侵襲性・精度・術中の煩雑な作業やCTによる被爆の問題が解決される。市販化されたナビゲーション機器は、「侵襲性が高い・精度が低い・汎用性が低い」など眼科領域で使用するには未だ多くの問題点がある。ナビゲーションシステムは髙い精度が術中維持されることが必要であるが、精度を上げるには軟部組織ではなく頭蓋骨へのネジ止めが必要となり侵襲性が高いことが問題となる。ナビゲーション精度誤差は術中安定して1mm以下であり、常に安定した精度が保てていることを確認した。本研究の対象疾患は眼窩腫瘍切除術、眼窩内容除去術、涙嚢鼻腔吻合術など手術手技の中に「眼窩骨切除」という手技を含むものであり、その対象者は本研究について十分理解し、本人による同意が可能な患者である。眼窩骨ナビゲーション手術そのものを行うかどうかの判断は従来通り疾患の種類、手術の困難度、医師と患者との相談によって医学的に判断され、その手術説明および同意は九州大学病院公認の手術説明書・同意書を用いて行っている。このナビゲーションシステムを用いると術前マウスピース作成、マウスピース装用下のCT撮影が必要になり、外来通院回数もしくは入院期間が延長されるため同意が得られないことがあり、これまで施行した症例数が7例となっている。

歯形には金属ピンが埋め込まれたリファレンスフレームを取り付けるので、歯形を装着して術前CTを撮影することでレジストレーション用のマーカーとなり、再現性がある歯型により術前からレジストレーションが可能であり、術中CT撮影やレジストレーション作業を行う必要がない。また、歯型を利用して固定するので、ナビゲーション運用に際して侵襲性のある作業はなくなる。当科の症例ではナビゲーション精度誤差は術中安定して1mm以下であり、常に安定した精度が保てていることを確認した。このナビゲーションシステムの開発によって侵襲性・精度・術中の煩雑な作業やCTによる被爆の問題が解決される。更に症例数を増やして手術時のナビゲーションシステムの誤差、手術時間、骨切除範囲、合併症の有無と程度の情報を収集し、有効性について検討する。さらに新規ナビゲーションシステムは3D slicerというオープンソースのソフトウェアを用いて制御しているが、レジストレーション作業や術中操作にはこのソフトウェアの知識が必要となり、医師やコメディカルスタッフが感覚的に操作するには煩雑で操作性が劣る。ソフトウェアの操作をより簡便に行えるようにし、レジストレーション作業もガイダンスに従って誰でも行えるようなナビゲーション操作用ソフトウェアを開発する。また、タッチパネルによる操作も行えるハードウェアの開発も同時に行う。上歯列固定の歯型作成も現在は歯科医によって行っているが、歯科医の協力がなくとも歯型作成が可能となる方法も開発していく。また、歯型のない乳幼児疾患でもナビゲーションシステムが使用できるように上歯列の歯型ではなくに硬口蓋で固定する方法も開発していく。本研究の対象疾患は眼窩腫瘍切除術、眼窩内容除去術、涙嚢鼻腔吻合術など手術手技の中に「眼窩骨切除」という手技を含むものであり、その対象者は本研究について十分理解し、本人による同意が可能な患者である。眼窩骨ナビゲーション手術そのものを行うかどうかの判断は従来通り疾患の種類、手術の困難度、医師と患者との相談によって医学的に判断され、その手術説明および同意は九州大学病院公認の手術説明書・同意書を用いて行っている。このナビゲーションシステムを用いると術前マウスピース作成、マウスピース装用下のCT撮影が必要になり、外来通院回数もしくは入院期間が延長されるため同意が得られないことがあり、これまで施行した症例数が7例となっており、物品費が計画より少なくなっている。今後、症例を増やし更なる検討を行うとともに、新たにソフトを購入し、画像解析、統計解析を行っていく予定である。
小腸虚血再灌流に伴う遠隔臓器障害の発生機序の解明

2.出血性ショック後の腸管リンパ液(ML)が好中球に及ぼす生物学的活性腸間膜リンパ管の結紮により、出血性ショックに続発する肺障害の出現が予防されることが報告されている。我々は出血性ショック後のMLが好中球を活性化させるかどうかを検討した。ラットに出血性ショック(平均動脈圧40mmHg,30分間)を行ない、その後2時間かけて脱血した血液と2倍量の生理食塩水で蘇生した。蘇生開始後1-2時間目の間に採取したMLを用いて,(1)正常ラット好中球の活性酸素産生能からみたprimng、(2)Na_2^<51>CrO_4でラベルした好中球のフィブリノーゲンに対する粘着能、(3)フローサイトメトリーによるCD11b接着分子の発現、を検討した。出血性ショック群のMLは好中球の活性酸素産生能、接着能、CD11b接着分子発現量を増加した。腸管リンパ液は多臓器機能低下症候群発生に重要な役割を演じている可能性がある。小腸虚血再潅流が肺・肝などの遠隔臓器と同様、脳障害を惹起するかどうかを脳波測定により検討した。小腸虚血再潅流を行う前日に麻酔下でラット頭部に脳波測定用のピンを留置し、翌日、ketamineとxylazine(筋弛緩剤)の腹腔内投与で全身麻酔を行い、腹部を縦切開後、上腸間膜動脈根部を露出して微小血管クリップで同部の血流を45分間遮断、その後クリップを外して血流を再開し、再潅流状態としたところで腹壁を連続縫合した。コントロール群には開腹のみを行ったラットを用いた。手術終了後は自由に水を飲ませ、餌を食べさせ、手術日後1、2、3、5、7日目に体重測定と無麻酔下での脳波の計測を行った。また、同日のin vivo-NMR(31P-nuclear magnetic resonance)検査直前に全身麻酔を行い、頭部にコイルを装着し、生体観測用磁気共鳴装置(JNM-LA300WB、JEOL)を用いて約10分かけてNMRスペクトルを記録した。[結果]脳波ではshamとI/Rの間に明かな差はなく、体重ではI/Rで減少率が大きくなる傾向が認められた。Adenosine triphosphate(ATP)レベルをβNTPのピークで見てみると、shamとI/Rの間に有意差(Repeated measures ANOVA、P=0.002)があった。phosphomonoesters(PME)ではshamとI/Rの間に有意差(Repeated measures ANOVA、P=0.003)があり、I/R内でも1日目と5日目には差(多重検定、P=0.02)が認められた。phosphocreatinine(PCr)ではshamとI/Rの間に差は認められなかった。intracellular pHではshamとI/Rの間に有意差(Repeated measures ANOVA、P=0.007)があり、I/R内でも1日目と5日目には差(多重検定、P=0.03)が認められた。【目的】出血性ショックに続発する肺障害に、腸管リンパ液(ML)の関与が示唆されている。小腸虚血再潅流後のMLの生物学的活性を評価することを目的に,本年度は出血性ショック後のMLの生物学的活性を検討した。【方法】雄性ラット(350-450g)の腸間膜リンパ管にカテーテルを留置してMLを採取した。大腿動脈より1ml/分の速度で脱血し,平均動脈圧40mmHg,30分間のショック後、2時間かけて,脱血した血液とその2倍量の生理食塩水で蘇生した。蘇生開始後1-2時間目の間に採取したMLを用いて,(1)正常ラット好中球の活性酸素産生能からみたpriming:ラットの好中球を5分間、37°CでMLとインキュベート後、phorbol myristate acetate(PMA)を加えて活性化し、好中球のプライミングをO_2^-産生量で評価,(2)fibrinogenに対する接着:好中球をNa_2^<51>CrO_4でラベルし、フィブリノーゲンコーティングウエルに粘着させ検討,(3)CD11b接着分子の発現:全血に血小板活性化因子(PAF)を加えた後、抗CD11b抗体を加えてフローサイトメトリーで測定、を検討した。【結果】

(1)superoxide産生:出血性ショック群のML(4.7±1.0nmolO_2/3.75x10^5cells/min)は,sham群(1.7±1.2)と比較して,活性酸素産生を増幅した。(2)好中球接着能:出血性ショック群のML(20.1±9.5%)は,sham群(6.3±8.2)と比較して有意に接着を増加した。(3)CD11b接着分子発現:出血性ショック群のML(2.6±0.5group/cont)はsham群(1.4±0.8)よりCD11b接着分子の発現を増加した。【結論】出血性ショック後の腸管リンパ液中のメディエーターは、出血性ショックに続発する臓器障害発生に重要な役割を演じている可能性がある。
抗腫瘍免疫を増強する放射線治療法確立のための基礎的研究

マウス悪性黒色腫細胞株を移植し、40Gyを照射した結果、10匹中、5匹で局所制御が得られた。脾細胞48時間培養液を検討した結果、腫瘍非制御群のIFN-γは0.6±0.6 pg/mlに対し、腫瘍制御群で5.4±6.9 pg/mlと有意差がみられた。同様に血清IFN-γ値も差を認めた。また、TCD50照射後の局所制御した群では反対側の移植率が低下していた。転移性乳癌26症例の放射線治療前後の血清と乳癌細胞からの抽出蛋白に対する抗原抗体反応を検索した結果、16例にIgGバンドが照射後に出現し、この反応が認められた群で3年生存率が高かった。照射による抗腫瘍免疫反応が成績に影響する可能性が示唆された。定位放射線治療を施行した転移性乳癌26症例について、放射線治療前後の12種類の血清サイトカインを測定し、治療成績にどのような影響を与えるかについて検討した。その結果、治療前のGM-CSFの中央値は65.3 pg/mlであり,治療後は109.0 pg/mlであった。治療前・後のサイトカイン値の変動で2群に分けた場合、GM-CSF上昇群(n=11)は5年全生存率が59%であったのに対し、GM-CSF非上昇群(n=15)では18%であり、GM-CSF上昇群で良好な結果であった。GM-CSFの照射による誘導が予後予測となる可能性が示唆された。一方で肝照射後の線維化とTGF-β1発現の関係についてラットモデルで検討した。長期肝障害モデルとして術中照射法を用い、照射40週まで経時的に組織学的検討を行った。細胞死の指標としてTUNEL染色を行った結果、15Gy群と30Gy群で有意にTUNEL陽性細胞は増加したものの、15Gy群のみ40週後にコントロール群(0Gy)と同様のレベルまで低下した。肝細胞数、Ki-67陽性細胞も同様の経時的変化を示した。一方で、TGF-β1発現は15Gy群、30Gy群とも40週後も高発現が持続しており、肝障害シグナルと細胞死、細胞増殖の関係が明らかとなった。放射線照射による宿主の免疫応答が局所効果に有益となり得るかについてin vivoの系で検討した。TCD50を決定するために、C57BL6雄マウス76匹の左大腿に1x106個のマウス悪性黒色腫細胞株を移植し、7-8mm大の結節に増大した時点で1回照射20-50Gy施行した。次に、新たな10匹の移植腫瘍に算出されたTCD50の線量を照射し腫瘍制御について確認するとともに、移植前、照射直前、照射10日後、28日後に血清を採取した。また、28日目の時点で脾を摘出し、血清と脾細胞培養液中のGM-CSF、IFN-γ、TNF-α濃度をELISA法を用いて測定した。結果として、得られたTCD50は40Gyであった。この線量を10匹のマウスに照射した結果、5匹で局所制御が得られた。脾細胞48時間培養液中のGM-CSF、IFN-γおよびTNF-α濃度は腫瘍非制御群では23.7 ±13.0 pg/ml, 0.6 ±0.6 pg/ml, and 13.1 ±5.6 pg/mlあったのに対し、腫瘍制御群で37.8 ±10.1 pg/ml, 5.4 ±6.9 pg/ml, and 21.2 ±6.6 pg/mlと高値であった。IFN-γの2群間での差は有意であった。同様に28日後の血清IFN-γ値も非制御群0.9 ±0.7 pg/mlに対し、制御群で12.0 ±18.7 pg/mlと高値であった。以上から、マウス悪性黒色腫の局所照射はサイトカインが誘発され、とくにIFN-γの上昇は局所効果と関連がある可能性が示唆された。本研究成果は2012年10月にボストンで開催された米国放射線腫瘍学会(ASTRO)および2012年11月に東京で開催された日本放射線腫瘍学会で報告した定位放射線治療を行った転移性乳癌26症例について、放射線治療前後の血清を採取し、ヒト乳癌細胞株から抽出した蛋白に対する抗原抗体反応についてウェスタンブロット法を用いて検討した。

その結果、16例(57%)に腫瘍前に認められなかったIgGバンドが照射後に認められた。また、この反応が認められた症例群で3年生存率が高い傾向が認められた(p=0.06)。さらに、13種類のサイトカイン値をサイトカインアッセイを用いて計測した結果、陽性群では治療後のGM-CSFとINF-γが有意に高かった。以上から、放射線治療に誘発された抗腫瘍免疫反応が治療成績に影響する可能性が示唆される結果であった。I-III期食道癌に対する同時化学療法併用の陽子線治療成績を解析した。40例に対する解析の結果、Grade 3以上の心肺は認められず、本法は有害事象の少ない化学放射線治療法であると考えられた。その理由として、心臓や肺の照射線量と照射体積が関与する可能性があると考え、同じ治療方針でX線治療で化学放射線療法を行った症例と陽子線治療を行った症例に対して心臓および肺の線量-体積ヒストグラムによる検討を行った。心肺毒性の生じた症例群と生じなかった症例群では有意に照射体積の相違が認められ、ROC解析により2群間のカットオフ値を設定できた。X線治療を施行し、心肺毒性の生じた症例では陽子線を用いる事で大部分の症例でカットオフ値を下回る事が可能であった。腫瘍免疫学前年度まで行ってきた抗腫瘍免疫に関するマウス実験について、サイトカインと生存や局所効果への影響についてはGM-CSFとIFN-γの照射による誘導が治療効果に有利に働くことが示された。しかし、初年度に登録した連携協力者が出産に伴う長期休暇により、今年度行う予定であった局所効果と免疫組織化学染色法によるアポトーシス関連蛋白発現との関係についての検討を十分に行うことができなかった。一方、定位照射後の血清サイトカインの動向と予後予測に関しては長期成績にGM-CSFが関連することを見出すことができ投稿準備中である。研究計画調書に記載した初年度の研究計画内容の80-90%はすでに施行し、得られたその結果の解析も行った。またその一部についてはすでに学会報告をした。現在は2年目に計画している研究に着手している。また、照射後の経時的なサイトカイン値の変動については解釈の難しいものがあったため、検体数を増やして再測定を行っている。概ね順調に進んでいるものの、マウス実験に関しては免疫組織化学染色を行い、とくに局所効果についてどのようなシグナル伝達が関与しているのかについての検討を行う。臨床材料についてはデータの整理とともに、解析結果を明確にし、速やかに論文発表ができるようにする。悪性黒色腫が移植されたマウスで腫瘍に対する放射線照射によりサイトカインの上昇が認められ、その上昇が抗腫瘍効果と一部相関することが示された。予想に近い結果が得られているため、現在までの解析結果をもとに一部のデータについては検体数を増やして統計学的検討を施行する。次に、研究計画調書に計画したように、免疫賦活剤および抗がん剤併用時に放射線照射後の腫瘍免疫がどのように変化するか、あるいは陽子線照射時にX線照射とどのように相違があるかを本年度に行ってきたものと同様の手法を用いて検討する。以上の結果から放射線増感比あるいは生物学的効果比を検討するとともに、これらの適切なタイミングについて検討する。また、使用している悪性黒色腫細胞株はLuciferase導入株であるため、当初の研究計画調書には予定項目として記載していなかったが、現在、腫瘍効果の画像化にも着手している。臨床的な研究としては実際に放射線照射を施行した症例のデータを用いて解析を行う。現在臨床情報についてデータベースを作成中である。マウス実験に関してはTCD50の決定とサイトカイン測定が当初予定していたよりも順調に進んだことに加え、予想していた解析結果が想定していたよりも少ない頭数で得られたことで必要経費が少なくなった。一方で免疫染色については予定よりも遅延しているため、次年度で抗体や染色キットなどの新規購入にかかわる経費が生じる。
アクトミオシン骨格の動的運動に連動したタイトジャンクション制御メカニズムの解明

本研究は、カドヘリン接着、アドヘレンスジャンクション(AJ)/タイトジャンクション(TJ)裏打ちアクトミオシンの二点に焦点をあてることで、細胞間接着力、接着特性によるTJバリアーの制御が存在するか調べることを目的としている。一般的に、タイトジャンクションに焦点を当てた解析によりバリアー特性、制御の解析が進められているが、上皮細胞シートの細胞接着装置を電子顕微鏡により観察したとき、AJとTJにおいて裏打ちアクトミオシン骨格を介した連携が想起される。これまでにMDCK細胞において、新規AJタンパク質Taraをノックダウンした場合、発現するカドヘリンパターンが変化する事を見出だしていた。ノックダウン細胞では、E-カドヘリンの発現が低下し、カドヘリン略の発現が上昇していた。このとき、TJバリアーへの影響をしらべるため、経上皮電気抵抗性(TER)を測定したところ、Taraノックダウン細胞において、TERが低下していた。TERの低下は、E-cadherinの強制発観により、回復したため、AJの接着特性がTJバリアーを変化させると考えた。次に、MDCK細胞において、E-カドヘリン、カドヘリン略をそれぞれノックダウンした細胞を樹立したところ、E-カドヘリンドミナントな細胞の方が、TERが高かった。カドヘリンの接着力によりTJバリアーが調節を受けていると考えられた。したがって、AJ/アクトミオシン系によるTJバリアー制御は、上皮生体バリアーのコントロールに重要な役割を担っていることが示唆される。今後、カドヘリンの発現パターンの異なる細胞株を用いた詳細な接着力測定とバリアー測定、そして、分子メカニズムの解明を進める必要がある。また、タイトジャンクションバリアーの研究を進める上で、アドヘレンスジャンクションの接着特性についても十分な検討が必要であることが考えられた。
動態を考慮した創薬研究のためのトランスポータリガンドの三次元ファーマコフォア解析

医薬品開発の初期の段階から薬物動態の最適化を考慮することは、創薬の効率化の上で重要である。薬物トランスポータ群は、消化管、脳、肝臓、腎臓など様々な組織の細胞膜上に発現して、薬物の輸送に重要な役割を果たしているため、トランスポータリガンドの3次元ファーマコフォアを同定し、トランスポータ・リガンド相互作用を解析することは、現代の合理的医薬品開発におけるキーポイントである。本研究では、当研究室で開発したligand-based drug design手法を活用して、human Organic Cation Transpoter 1(hOCT1)のリガンドに関する3次元定量的構造活性相関(3D-QSAR)解析を行い、他の手法から得られた3D-QSARモデルとの比較研究を行った。その結果、我々の手法を用いた解析により、良好な統計値(q^2値)をもつ3D-QSARモデルを得ることができた。今回同定されたhOCT1リガンドの3次元ファーマコフォアは、水素結合供与性原子団1個、疎水性原子団3個であった。この3次元ファーマコフォアは他手法から得られた結果と同様であったが、モデルの質を検証するデータセットに対しては、本研究から得られた3D-QSARモデルが他手法を用いて構築されたQSARモデルよりも統計的にかなり良いという結果になった。このことから、今回の3D-QSARモデルは、多種多様な構造を持つ(同族化合物ではない)化合物群に対しても高い活性予測能を有する良質の3D-QSARモデルであると考えられる。本研究では、ligand-based drug design手法を活用したrat Organic Anion Transpoter (rOAT) 1と、rOAT3のリガンドに関する3次元定量的構造活性相関解析とトランスポータリガンド複合体モデルの構築を行った。OAT1及びOAT3は有機アニオントランスポータファミリーに属しており、主に腎臓における有機アニオンの取り込みに関与している。まず、rOAT1に関するリガンドの三次元ファーマコフォア・結合立体配座の同定と基質との相互作用様式の推定を行い、以前に解析されているrOAT3のものと比較した。その結果、rOAT1の3次元ファーマコフォアは2個の疎水性原子団と2つの水素結合受容性基から、一方、rOAT3の3次元ファーマコフォアは、3個の疎水性原子団と1つの水素結合受容性基から構成されていることが明らかとなった。さらに、rOAT1及び3の立体構造のホモロジーモデリングを行い、リガンドドッキングコンピュータプログラムを用いてタンパク質-リガンド複合体を構築し、リガンドとの相互作用様式の観点からrOAT1とrOAT3の基質認識に重要なアミノ酸をそれぞれ推定した。本研究では、当研究室で開発したligand-based drug design手法を活用して、human Organic Cation Transpoter1(hOCT1)のリガンドに関する3次元定量的構造活性相関(3D-QSAR)解析を行い、他の手法から得られた3D-QSARモデルとの比較研究を行った。

今回同定されたhOCT1リガンドの3次元ファーマコフォアは、水素結合供与性原子団1個、疎水性原子団3個であった。この3次元ファーマコフォアは他手法から得られた結果と同様であったが、モデルの質を検証するデータセットに対しては、本研究から得られた3D-QSARモデルが他手法を用いて構築されたQSARモデルよりも統計的にかなり良いという結果になった。このことから、今回の3D-QSARモデルは、多種多様な構造を持つ(同族化合物ではない)化合物群に対しても高い活性予測能を有する良質の3D-QSARモデルであると考えられる。