hpprc/llmjp-kaken huggingface dataset:
自発的に非対称場を生み出す「多親媒性」ふっ素分子組織体

フッ素原子で水素原子を全て置換したアルキル長鎖、パーフルオロアルルキル基は強い疎水性のみでなく、炭化水素系オイルになじみにくい撥油性を示す。本研究では、このフッ素アルキル長鎖の撥油性と疎水性を同時に活かした「非対称」な二分子膜型の自己組織体を目的とした。具体的には以下のフッ素化合物の分子設計、合成、並びのその会合特性を検討した。さらに、非対称性場の光学的な応用のために、液晶性配向場におけるフォトリフラクティブ効果の観察に成功した。(フッ素脂質1).「非対称なフッ素脂質」:ここでは、ベシクル膜の「外層と内層」で非対称でベクトル的な配向場の分子膜を狙った。構成分子として、半フッ素化されたアルキル鎖(-(CH2)n-(CF2)m-)の片端にπ発色団と不斉水素結合基を配置させたボラ型の一分子膜脂質の合成に成功した。その分子配向を蛍光ならびに円偏光二色スペクトル、固定化膜のXRDによる膜厚観察から評価い、一方向に配列した成分が多い組織体である事を確認した。(フッ素脂質2).「双極子がhead-to-head型に自己配向する脂質」:フッ素長鎖をアゾベンゼン型のメソゲンに非対称に直結導入した化合物の合成方法を確立した。この脂質は、アゾベンゼンをはさんで大きな双極子をもっている。この脂質組織体は、双極子が打ち消し合う形ではなくhead-to-headに配列していた。フッ素鎖の集合が原因である。対応する全炭化水素脂質とは異なった分子配向をしている事を確認した。二分子膜の高度な秩序性を利用できるのは、その膜面内の二次元に限られる。これは、二分子膜が「向かい合って」配向しているためである。従って、膜表面に配列した機能ベクトルは、その裏の面にある逆方向を向いた自身で相殺してしまい、膜の垂直方向の配向性は活かせない致命的な欠点がある。また、液晶もその分子配列に関して、二分子膜と本質的に同様な問題が残されている。液晶分子は、その双極子モーメントがhead-to-tail型に配列し、head-to-head型で同一方向へ自発的には配向しにくい。これらの配向様式は、自身の構成ベクトルを相殺させてしまう。本研究では、このパラドックスを打開する自己組織性の脂質と液晶化合物の合成を行った。フッ素長鎖の撥油性をその疎水性に相乗させる方法を分子設計に採用し、次の3点の事を今年度実施した。(a).「非対称なフッ素分子の合成ルートの確立」:ここでは、ベシクル膜の「外層と内層」で分極して、強力なベクトル性を発現する分子膜の形成を狙った。分極は、親水基の電荷の有無により導く。構成分子として、半フッ素化されたアルキル鎖(-(CH2)n-(CF2)m-)の片端に電荷を持つ親水基、残りの端に中性の親水基の合成ルートを確立した。(b).「油水界面でのフッ素合成物の組織化」:前項(a)の要領で合成した、フッ素非対称膜を水-トルエン界面に展開したところ、その界面張力が35mN/mから約10mN/mまで低下し、最小分子断面積35Å^2/moleculeを与える化合物を得た。フッ素アルキル鎖の断面積が約29Å^2/moleclueであることから、このフッ素膜は油水界面でほぼ凝縮した緻密な配列を取っていると推察した。(c).「双極子がhead-to-head型に自己配向する液晶」:フッ素長鎖をアゾベンゼン型のメソゲンに導入した化合物を合成し、その液晶性を確認した。この詳細な物性については、次年度に検討する。

対応する全炭化水素脂質とは異なった分子配向をしている事を確認した。フッ素原子で水素原子を全て置換したアルキル長鎖、パーフルオロアルルキル基は強い疎水性のみでなく、炭化水素系オイルになじみにくい撥油性を示す。本研究では、このフッ素アルキル長鎖の撥油性と疎水性を同時に活かした「非対称」な二分子膜型の自己組織体を目的とした。具体的には以下のフッ素化合物の分子設計、合成、並びのその会合特性を検討した。さらに、非対称性場の光学的な応用のために、液晶性配向場におけるフォトリフラクティブ効果の観察に成功した。(フッ素脂質1).「非対称なフッ素脂質」:ここでは、ベシクル膜の「外層と内層」で非対称でベクトル的な配向場の分子膜を狙った。構成分子として、半フッ素化されたアルキル鎖(-(CH2)n-(CF2)m-)の片端にπ発色団と不斉水素結合基を配置させたボラ型の一分子膜脂質の合成に成功した。その分子配向を蛍光ならびに円偏光二色スペクトル、固定化膜のXRDによる膜厚観察から評価い、一方向に配列した成分が多い組織体である事を確認した。(フッ素脂質2).「双極子がhead-to-head型に自己配向する脂質」:フッ素長鎖をアゾベンゼン型のメソゲンに非対称に直結導入した化合物の合成方法を確立した。この脂質は、アゾベンゼンをはさんで大きな双極子をもっている。この脂質組織体は、双極子が打ち消し合う形ではなくhead-to-headに配列していた。フッ素鎖の集合が原因である。
血小板放出反応を惹起する47Kリン酸化蛋白質の機能の解析とその病態生化学的研究

血小板活性化の細胞内情報伝達経路においてCキナーゼによる47K蛋白質(P47:西塚による40K)のリン酸化反応は重要な位置を占める。このCキナーゼの生理作用発現の場である基質蛋白質の本体と機能の早急な解明が望まれている。我々は、ヒト血小板より著者とHaslamの方法(J.Biol.Chem.258,11404)に従ってリン酸化型および非リン酸化型P47を均質にした。ゲルろ過及びショ糖密度勾配の結果より算出した分子量は49Kで、SDS・PAGEの47Kに近似していた。2次元に展開すると非リン酸化型P47はPH6.6-6.8の領域に3-4個、リン酸化型はPH6.2-6.5の領域に7-9個のスポットを持つmicroheterogeneityを示した。一方、血小板膜分画よりCキナーゼを均質にしてinvitroリン酸化反応を検討すると、外因性基質ヒストンでは【Ca^(2+)】,DG,PSの相乗効果を認めたが、内因性基質P47ではDGの効果を認めずPS濃度依存性に反応は促進された。このことは外因性基質と内因性基質ではリン脂質特にDGの効果が極めて異なることを示していた。また、P5Iラベル非リン酸化P47は血小板膜結合性を有し、PSの添加は毛の結合を増強した。この非リン酸化P47は血小板のアクチン重合をモル比1:8で阻害し、リン酸化P47では毛の作用を認めなかったこれらの結果は、静止血小板ではP47は細胞膜内面に結合し、アクチンの重合を抑制しており、刺激にともなってCキナーゼによりP47がリン酸化を受けるとこの阻害効果を失ない、細胞内骨格蛋白質の収縮を促して顆粒の中心化・分泌反応に導くものと考えられた。以上の結果は、国外でも著者所属のFederation of American Societies for Experimental Biologyでも討議され、ブラッセルの国際止血・血栓学会でHaslamによって教育講演される。また一連の仕事により著者はThe New York Academy of Sciencesの一員に列せられた。
群知能最適化手法による手軽かつ高精度な非線形解析手法の提案

我々の社会における諸問題は、一定の規則に従って時間の経過とともに状態が変化することから力学系と呼ばれ、様々な数理モデルが提案されている。力学系の有効な解析手法に、分岐解析がある。分岐解析は、システムのパラメータを変化させた時のシステムの性質の急激な変化を調べることをいう。分岐解析を行うことでシステムを詳細に分析することができ、これにより、諸問題の解決、最適化、制御、予測に繋げることができる。一方で、従来の分岐解析はニュートン法がベースとなっており、目的関数の設定に微分情報を必要とする。また、初期値の設定を適切に行わないと正しい解が求まらない。そこで本研究では、粒子群最適化法(PSO)による、手軽かつ高精度な分岐解析手法の提案を目的とする。PSOはメタヒューリスティックな最適化手法であり、最もシンプルな群知能の1つである。ニュートン法と大きく異なり、微分による勾配情報を必要とせず、また、厳密な初期値設定も不必要である。まず我々は2つのPSOを用いる、入れ子構造型PSO(NLPSO)を提案した。NLPSOを太陽電池回路モデルへ適用し、最大電力点を求めることに成功した。次に、離散力学系へ適用し、周期倍分岐点の検出に成功した。さらに、NLPSOによるサドルノード分岐点導出の問題点を洗い出した。また、目的関数に簡単な拡張を加えることで、サドルノード分岐点の導出に成功した。これらを応用し、連続力学系における分岐点導出にも成功している。NLPSOは従来法とは異なり、厳密な初期値設定を必要としない。また、連続力学系においては、従来法と比較し、解析のための式変形が格段に容易となった。NLPSOは高い利便性を持つが、解析精度も高く、また計算時間も短い。NLPSOによる分岐解析を利用することで、今まで困難であった複雑な力学系の解析が行えることが期待できる。粒子群最適化(PSO)を用いた周期倍分岐点探索手法を提案した。具体的には、まず探索空間をシステムの解空間、目的関数を初期値とnステップ目の解との差分とすることで、n周期点を探索するPSOを実装した。次に、探索空間をパラメータ平面、目的関数を分岐条件式とすることで、分岐パラメータを探索するPSOを提案した。ここで、分岐条件式に必要な周期点の探索を前述のPSOを用いて行う。つまり、2つのPSOを入れ子構造とすることで、ニュートン法や複雑な初期値設定を必要とすることなく、2パラメータ以上の分岐点の探索を容易に行うことを可能とした。提案手法を複数パラメータを持つ高次元システムを含む様々な離散力学系の周期倍分岐点探索に適用し、その有効性を確認した。提案手法は複数の研究会で発表を行い、また、国際論文誌にも投稿中である。本研究の中心となる入れ子構造型分岐点探索PSOの提案を行い、その周期倍分岐点探索での有効性を確認している。また、これらの成果を複数の研究会で発表し、また、それに対するコメントも概ね好評であった。前年度に開発した入れ子構造型粒子群最適化(NLPSO)による分岐点導出法を様々な分岐へ適用した.様々な分野の力学系における系の定性的性質の解明には,パラメータ空間における分岐点集合の導出が重要であり,分岐パラメータの導出及び追跡手法として様々な解析手法が提案されている.しかしながら,これらの従来法は勾配法であるNewton-Raphson法がベースとなっており,系の方程式の微分情報並びに適切な初期値を必要とする.前年度に開発したNLPSOはNewton-Raphson法を用いない周期倍分岐点導出法であり,粒子群最適化(PSO)をベースとしている.この手法は入れ子構造となった2つのPSO(NLPSO)を用いることで,2つの独立した目的関数を多目的関数とすることなく,分岐パラメータとその周期点を探索する.NLPSOを用いることで,高周期点や高次元の系であったとしても,周期点の安定性に依存することなく,素早い収束性をもって高精度でPD分岐点を導出できることを確認している.また,初期値やパラメータの厳密な設定を必要としないことから,利便性も良くロバスト性も高い.しかしながら,前年度では周期倍分岐点導出への適用例のみであった.本年度はNLPSOを拡張し,1次元のSaddle-node分岐,Border-Collision分岐,連続力学系へ応用した.それぞれの分岐や系には従来NLPSOでは解決できない問題が存在したが,それぞれアルゴリズムを修正・拡張することで解決した.提案手法は複数の研究会で発表を行い、また、一部は国際論文誌にも掲載された.開発に関しては様々な分岐への応用および問題点の解決に成功しており,おおむね順調に進展している.我々の社会における諸問題は、一定の規則に従って時間の経過とともに状態が変化することから力学系と呼ばれ、様々な数理モデルが提案されている。

そこで本研究では、粒子群最適化法(PSO)による、手軽かつ高精度な分岐解析手法の提案を目的とする。PSOはメタヒューリスティックな最適化手法であり、最もシンプルな群知能の1つである。ニュートン法と大きく異なり、微分による勾配情報を必要とせず、また、厳密な初期値設定も不必要である。まず我々は2つのPSOを用いる、入れ子構造型PSO(NLPSO)を提案した。NLPSOを太陽電池回路モデルへ適用し、最大電力点を求めることに成功した。次に、離散力学系へ適用し、周期倍分岐点の検出に成功した。さらに、NLPSOによるサドルノード分岐点導出の問題点を洗い出した。また、目的関数に簡単な拡張を加えることで、サドルノード分岐点の導出に成功した。これらを応用し、連続力学系における分岐点導出にも成功している。NLPSOは従来法とは異なり、厳密な初期値設定を必要としない。また、連続力学系においては、従来法と比較し、解析のための式変形が格段に容易となった。NLPSOは高い利便性を持つが、解析精度も高く、また計算時間も短い。NLPSOによる分岐解析を利用することで、今まで困難であった複雑な力学系の解析が行えることが期待できる。提案手法を、周期倍分岐以外の分岐点探索に応用し、その有効性を確認する。更に、複数の分岐点を効率良く探索する新たなPSOを提案し、2パラメータ以上の分岐図作成を行う。また、実社会問題や時系列データからの分岐図作成手法の提案を目標とする。提案NLPSOへの様々な力学系へ応用し,提案手法の有効性を更に確認する.PSO以外の手法を取り入れた効率的な分岐図作成手法の提案にも着手する.また,実社会問題や時系列データからの分岐図作成手法の提案を目標とする.発表・報告に関して少々遅れが見られるため,次年度は研究をまとめ,学術論文として報告することに重点をおく必要がある.研究代表者の妊娠により、当初予定してた国際会議への参加を取りやめたため。妊娠・出産のため,予定していた国際学会への参加を取りやめたため.産休育休復帰後には、研究会での発表や国際論文誌への投稿などで精力的に成果を発表する。
植物メリステムにおける細胞分裂・分化制御機構のイメージング解析

我々はこれまで、可視化細胞と画像解析により、細胞分裂、分化形態形成について解析を行ってきた。具体的には、細胞内構造を複数の蛍光タンパク質や生体染色試薬により多重可視化したタバコBY-2細胞およびシロイヌナズナ植物体を用い、メリステムやモデル細胞の細胞分裂・分化における各細胞内構造の動態を生細胞で追跡してきた。本年度は、1)GFP-ABD2によりアクチン繊維を可視化したタバコBY-2の形質転換細胞にアクチン束化誘導剤であるTIBAおよびJasplakinolide(Jasp)を処理すると、表層および紡錘体周囲のアクチン繊維パターンが変化し、紡錘体および細胞板が著しく傾斜することなどから、細胞分裂期のアクチン繊維パターンが紡錘体の向きを制御する機構について解析した。2)多くの双子葉植物の葉表皮細胞はジグゾーパズルのように複雑な形状をとるが、ゴルジ体トランス層膜に局在するSialyl Transferase(ST)と蛍光タンパク質mRFPの融合タンパク質ST-mRFPを発現するシロイヌナズナの葉表皮組織において、ST-mRFPがアポプラストに局在し、細胞の成熟に伴って、表皮細胞では湾曲部に、孔辺細胞では細胞端部において顕著に見られたことから、多胞体などの細胞内構造を介して細胞質成分をアポプラストへ輸送する経路が、葉の表皮細胞の形態形成に関与する可能性を示した。3)ホンモンジゴケの銅耐性および応答性について検討し、ホンモンジゴケ原糸体における無性芽形成への銅添加の影響を調べた結果、添加した銅濃度依存的に無性芽形成が抑制されることから、銅によるホンモンジゴケの細胞分化制御機構の存在を示した。我々はこれまで、可視化細胞と画像解析により分裂期の細胞骨格の挙動について明らかにしてきた。本年度は微小管を可視化したシロイヌナズナ、ヒメツリガネゴケにおける後期紡錘体微小管の動態を解析し、BY-2細胞と比較した。BY-2細胞およびシロイヌナズナ根端細胞、ヒメツリガネゴケ原糸体における紡錘体伸長率は、1.21.3と近似の値を示した。また、表層微小管はM期の開始とともに消失し、G1期の開始とともに再構築するが、タバコBY-2細胞に、GFPと微小管プラス端結合タンパク質end binding protein EB1の融合タンパク質を発現させたBY-GEB1細胞を確立し、微小管プラス端の挙動を可視化した。そしてM/G1境界期において表層微小管の配向が整っていくメカニズムを明らかにするため、表層微小管の伸長過程の連続撮影と、画像解析およびシミュレーションを行った。一方、我々は細胞構造の定量的評価とクラスタリングに基づく新しい画像解析フレームワークを考案した。本フレームワークでは、顕微鏡画像から細胞骨格の配向、束化、密度を新規パラメータにより定量的に自動評価し、これらの数値パターンに基づいて顕微鏡画像のクラスタリングを行う。日周期の気孔開閉運動におけるシロイヌナズナ孔辺細胞のアクチン繊維構造の顕微鏡画像群について本手法を適用したところ、気孔開口過程で一過的に束化が誘導されること、恒常的な束化を誘導した場合には気孔開口が抑制されることなどの新知見が見出された。
レトロウイルス遺伝子導入を用いた抗癌剤耐性・感受性機構の研究

BCRP(Breast cancer resistance protein、ABCG2)はirinotecan、mitoxantrone、topotecanなどの抗癌剤の耐性に関与するABC輸送体である。我々は、BCRPがS-S結合を介したホモ2量体として存在することを明らかにし、このホモ2量体化の阻害によりBCRP機能をdominant-negativeに阻害できることを示した。また、BCRPのR482変異体発現細胞の多くがmitoxantroneとdoxorubicinに対して野生型BCRP発現細胞より高い耐性を示すことを明らかにした。次いで我々は、estrone、estradiolがBCRPによる抗癌剤耐性を克服することを明らかにした。この知見を元にBCRPによる基質輸送を解析し、BCRPはestrogen本体ではなくその硫酸抱合体であるestrone sulfateをATP依存的に輸送することを示した。さらに種々の化合物の輸送を調べ、BCRPが硫酸基を持つsteroidに選択性の高いtransporterであることを明らかにした。また、合成estrogen剤のdiethylstilbestrol、新規tamoxifen誘導体TAG-139、phytoestrogenであるgenisteinやnaringeninなどのestrogen関連化合物がBCRPの基質あるいは阻害剤となることを示した。しかし化合物の抗BCRP作用と抗estrogen作用は相関しなかった。また、EGFRのtyrosine kinase阻害剤であるgefitinibがBCRPの基質となることを示した。BCRP遺伝子のSNPの検索を行い、exon部分にBCRPタンパクの発現を消失させるBCRP-C376T(Q126stop)と発現を低下させるBCRP-C421A(Q141K)の2つのSNPを同定した。この2つのSNPが抗癌剤投与時の副作用と関係する可能性を示唆する複数の症例を同定した。estrogenがBCRP mRNAの発現低下を介さずにBCRPタンパクの発現を低下させることを見出した。阻害剤、SNP、タンパク発現の抑制など、種々の機序による生体内でのBCRPの活性の低下は、irinotecan、gefitinibなどを用いたがん化学療法における効果と副作用の発現に大きな影響を与えると考えられる。BCRPはhalf molecule型ABC輸送体で初めて抗癌剤耐性に関与することが明らかになった蛋白である。本研究で、BCRPがS-S結合を介したホモ2量体として存在することを明らかにした。BCRPの5番目の膜貫通領域に変異を持ち、それ自体で抗癌剤耐性を示さないL554P cDNAがdominant-negativeにBCRP発現細胞の抗癌剤耐性を低下させたことで、2量体形成の重要性が示された。また、BCRPの5番目の膜貫通領域の別の変異体であるN557Dを導入した細胞はmitoxantroneには野生型BCRPを導入した細胞とほぼ同程度の耐性を示したが、SN-38に対しては明らかに低い耐性しか示さなかった。よってこの部位に抗癌剤認識に関与するdomainが存在すると示唆された。estroneとestradiolがBCRPの抗癌剤耐性を克服することを見い出した。K562/BCRP細胞はK562細胞に比べてmitoxantroneに11倍の耐性を示したが、10μMのestrone 3μM存在下でK562/BCRP細胞のmitoxantrone耐性は1.8倍に減弱した。また3μMのestroneあるいはestradiol存在下ではK562/BCRP細胞のmitoxantroneに対する耐性はそれぞれ4.6倍、4.1倍に減弱した。同様にestrone、estradiolはK562/BCRP細胞のSN-38に対する耐性も低下させた。これらsteroidはK562細胞の薬剤感受性には変化を与えなかった。EstroneとestradiolはK562/BCRP細胞のtopotecan取込みを濃度依存性に亢進させたが、K562細胞のtopotecan取込みには変化を与えなかった。BCRP阻害作用を持つestrogen誘導体は抗癌剤耐性克服薬剤として応用できると考えられる。BCRPはCPT-11、mitoxantrone、topotecanなどの抗癌剤の耐性に関与するABC輸送体である。我々は、estrone、estradiolがBCRPによる抗癌剤耐性を克服することを明らかにした。この知見を元にBCRPによる抗癌剤、estrogenおよびその類縁体の輸送をK562/BCRP細胞の膜vesicleを用いて調べたところ、BCRPはestrone、estradiolを輸送しないが、estroneの硫酸抱合体であるestrone sulfateをATP依存的に輸送するということが明らかとなった。BCRPによるestrone sulfateの輸送はBCRPの基質となる抗癌剤やBCRP阻害剤によって阻害された。estrogen類縁体や抗estrogen剤のBCRP阻害作用について調べたところ、合成estrogen剤であるdiethylstilbestrol、新規tamoxifen誘導体であるTAG-139が強いBCRP耐性克服作用を示した。BCRP遺伝子のSNPの検索を行い、exon部分にG34A(V12M)、C376T(Q126STOP)、C421A(Q141K)の3種類のSNPを同定した。C376TのSNPのalleleよりは活性のあるBCRP蛋白は作られない。Q141K BCRPcDNAを導入した細胞は野生型BCRP cDNAを導入した細胞よりBCRP蛋白の発現量が著明に低く、抗癌剤に対する耐性度も低かった。以上より、BCRP蛋白の発現を消失させるC376Tと発現を低下させるC421Aの2つのSNPsを同定した。

これらのSNPsをもつ人は抗癌剤投与時の副作用が強く出る可能性があると考えられる。BCRPはirinotecanなどの抗癌剤を排出するABC輸送体である。本研究において、estrone、estradiolなどのestrogenがBCRPによる抗癌剤耐性を克服することを明らかにした。しかしBCRP発現細胞の膜vesicleではBCRPはestrone本体ではなくestrone sulfateをATP依存的に輸送し、これがBCRPの生理的基質であると結論された。この輸送はBCRP阻害剤、BCRPの基質となる抗癌剤や硫酸基を持つsteroidなどにより阻害されたが、steroidのglucuronideでは阻害されなかった。また、BCRPをapical側にのみ発現するLLC/BCRP細胞を用いて、basal側より細胞に取り込まれたestrogenが細胞内でestrogen sulfateに変換された後にBCRPによりapical側に排出されるということを示した。この輸送はBCRP阻害剤により抑制された。これは腎などにおけるestrogen排出のモデルと考えられる。種々のestrogen類縁体や抗estrogen剤がBCRP阻害作用を持つことを明らかにした。しかし、化合物の抗BCRP作用と抗estrogen作用は相関しないことが明らかになり、抗BCRP作用のみを持つtamoxifen誘導体が見出された。phytoestrogenであるgenisteinやnaringeninが強い抗BCRP作用を持つことを見出した。BCRPタンパクの発現を消失させるBCRP-C376T (Q126STOP)と発現を低下させるBCRP-C421A (Q141K)の2つのSNPが抗癌剤投与時の副作用と関係する可能性を示唆する症例を同定した。また、新たにP-糖蛋白の機能との関連が示唆される遺伝子変異を見出した。BCRP(Breast cancer resistance protein、ABCG2)はirinotecan、mitoxantrone、topotecanなどの抗癌剤の耐性に関与するABC輸送体である。我々は、BCRPがS-S結合を介したホモ2量体として存在することを明らかにし、このホモ2量体化の阻害によりBCRP機能をdominant-negativeに阻害できることを示した。また、BCRPのR482変異体発現細胞の多くがmitoxantroneとdoxorubicinに対して野生型BCRP発現細胞より高い耐性を示すことを明らかにした。次いで我々は、estrone、estradiolがBCRPによる抗癌剤耐性を克服することを明らかにした。
レプチンによるヒト肺線維芽細胞の活性化機序

肥満で増加する液性因子の中でもレプチンは、喘息で作用する様々な炎症細胞を活性化することが報告されている。本研究は、レプチンが喘息の難治化病態に関与する肺線維芽細胞に及ぼす影響を解明することを目的とした。レプチンは、肺線維芽細胞からのサイトカイン産生を増強し、肺線維芽細胞の増殖を促進した。また、肺線維芽細胞はレプチンレセプターを細胞表面に発現していた。以上の結果から、肥満が喘息を増悪する機序の一つに、レプチンによる肺線維芽細胞の活性化が存在する可能性が示唆された。背景:肥満は喘息のリスクファクターであると同時に、肥満喘息患者は喘息コントロールが悪く、喘息治療に対する反応性も悪いことが知られている。この原因としては、肥満により物理的に呼吸機能が低下することに加え、肥満に伴い増加した脂肪細胞から産生されるレプチン等のアディポカインの作用により、気道炎症が増悪することが明らかになりつつある。しかしながら、レプチンによる肺線維芽細胞に対する影響は明らかにされていない。目的:レプチンが肺線維芽細胞に及ぼす影響を明らかにすることを目的とする。方法:正常ヒト肺線維芽細胞(NHLF)に、レプチンおよびTNF-&#61537;等の炎症性サイトカインを作用させ、これらの細胞のIL-8、MCP-1等のサイトカイン産生を、realtime PCRおよびCBA(Cytometric Bead Array)アッセイにより解析した。結果:NHLFにレプチンを作用させ、4時間後にmRNAを回収し、realtime PCRを行ったところ、レプチンの濃度依存的にIL-6、IL-8、MCP-1、EotaxinのmRNA発現量が増加し、10μMで最大の効果が得られた。また、遺伝子発現の増加と同様に、NHLFにレプチンを作用させ、24時間後に培養上清を回収し、CBAアッセイを行ったところ、培養上清中のIL-6、IL-8、MCP-1の値は、レプチンの濃度依存的に増加し、10&#61549;Mで最大の効果が得られた。考察:肥満が喘息を増悪させる機序の一つに、レプチン刺激による肺線維芽細胞からのサイトカイン、ケモカイン産生の亢進が関与している可能性が示唆された。初年度の研究として、まずはヒト正常肺線維芽細胞の培養方法を確認し、細胞機能評価として、サイトカイン産生能を確認した。興味深いことに、レプチンは肺線維芽細胞のサイトカイン産生を、mRNA、タンパクレベルで増強した。今年度は初年度として、培養条件を確立し、レプチンの刺激濃度の至適化、レプチンの作用時間の至適化を行うために、ある程度の時間が必要であったため、大凡計画通りの達成度であると考えている。開始当初は、ヒト肺線維芽細胞のセルラインであるMRC-5細胞を用いることを試み、様々な実験器具、培地、条件を試してみたが、培養による細胞の成長が安定せず、サイトカイン産生能も安定しなかったため、NHLFを用いることにした経緯もあり、余計に時間を要した。次年度以降は、レプチンがNHLFからのサイトカイン産生を増強する機序を明らかにする方針である。考えられる機序として、既報のレプチンレセプター、Ob-Rの関与が推測されるため、来年度以降にその発現レベルを確認し、その機能を解明する。来年度以降は、レプチンの濃度や作用時間等の条件設定が済んでいるため、比較的速やかに実験を遂行できるものと考えている。引き続き臨床検体を用いた解析を行う方針としている。現在、当院倫理審査委員会で承認された研究計画書に則り、当院において外科医、病理医と共に、患者由来の肺構造細胞を集積している段階である。既に100症例以上の肺線維芽細胞を取得し、冷凍保存しているため、速やかに臨床検体の解析を行うことが可能と考えられ、大凡計画に沿ったスピードである。背景:肥満は喘息のリスクファクターであり、さらに肥満喘息患者は喘息コントロールが悪く、喘息治療に対する反応性も悪いことが知られている。この原因として、肥満により物理的に呼吸機能が低下すること以外にも、肥満に伴い増加した脂肪細胞から産生されるレプチン等アディポカインの作用により、気道炎症が増悪することが明らかになりつつある。しかしながら、レプチンによる肺線維芽細胞に対する影響はほとんど明らかにされていない。目的:レプチンが肺線維芽細胞に及ぼす影響およびその機序を明らかにすることを目的とする。方法:正常ヒト肺線維芽細胞(NHLF)に、レプチンおよび炎症性サイトカインを作用させ、これらの細胞のサイトカイン産生を、realtime PCRおよびCBA(Cytometric Bead Array)アッセイにより解析した。また、同様にレプチンを作用させ、NHLFの増殖能を細胞増殖ELISA、BrdU発色キットで解析した。最後に、NHLFによるレプチンレセプター、ObRの発現を、realtime PCRおよびflowcytometryにより解析した。結果:レプチンは、濃度依存的にNHLFのMCP-1、EotaxinのmRNA発現を増強し、レプチン10 μM、4時間刺激で最大の効果を示した。同様に、レプチンは濃度依存的にMCP-1、Eotaxinのタンパク発現を増強し、レプチン10 μM、48時間刺激で最大の効果を示した。また、レプチンは濃度依存的にNHLFの細胞増殖を促進し、レプチン10 μMで最大の効果を示した。

最後に、レプチンは遺伝子レベル、タンパクレベルで既知のレプチンレセプター、Ob-Rを発現していた。考察:肥満が喘息を増悪させる機序の一つに、レプチンのOb-Rを介した肺線維芽細胞からのサイトカイン、ケモカイン産生能の増強および増殖能の亢進が関与している可能性が示唆された。これまでに、レプチンはNHLFのサイトカイン産生を、mRNA、タンパクレベルで増強し、増殖能も亢進することを見出した。また、レプチンの作用点の候補として、NHLFが既知のレプチンレセプター、Ob-Rを発現することも確認した。成果として記載する段階ではないが、今年度は線維芽細胞の筋線維芽細胞への転換を示唆するαSMAの発現をウエスタンブロットで評価するシステムの確立、および主要な細胞外マトリックスであるコラーゲンをウエスタンブロットで評価するシステムの構築、NHLFが活性化することにより引き起こされる収縮能を定量化するgel contraction assayシステムの構築を完成しており、大凡計画通りの達成度であると考えている。次年度、即ち最終年度は、前述のNHLFのαSMA、コラーゲンの発現に対するレプチンの作用を明らかにすることと、Ob-Rの阻害、ノックダウンを行うことで、レプチンのNHLFに対する作用の変化を解析する予定である。レプチンの濃度や作用時間等の条件設定が済んでいるため、比較的速やかに実験を遂行できるものと考えている。また、今年度は倫理審査委員会の承認を得て当院に保管している臨床検体由来の線維芽細胞の中から、間質性肺疾患由来の検体を選別した。次年度はそれらを用いて速やかに臨床検体の解析を行うことが可能と考えられ、大凡計画に沿ったスピードである。肥満で増加する液性因子の中でもレプチンは、喘息で作用する様々な炎症細胞を活性化することが報告されている。本研究は、レプチンが喘息の難治化病態に関与する肺線維芽細胞に及ぼす影響を解明することを目的とした。レプチンは、肺線維芽細胞からのサイトカイン産生を増強し、肺線維芽細胞の増殖を促進した。また、肺線維芽細胞はレプチンレセプターを細胞表面に発現していた。以上の結果から、肥満が喘息を増悪する機序の一つに、レプチンによる肺線維芽細胞の活性化が存在する可能性が示唆された。背景:レプチンは、脂肪細胞から分泌されるホルモンであり、視床下部に作用して摂食抑制作用、エネルギー消費亢進作用を示すが、他の作用として、好酸球や好塩基球等の炎症細胞を活性化することで全身の炎症を促進することが報告されている。また、炎症細胞以外にも、肺の構造細胞、気道上皮細胞にも作用し、その活性化を引き起こすことが報告されている。しかしながら、レプチンによる肺線維芽細胞に対する影響はほとんど明らかにされていない。目的:レプチンが肺線維芽細胞に及ぼす影響およびその機序を明らかにすることを目的とする。方法:正常ヒト肺線維芽細胞(NHLF)に、レプチンおよび炎症性サイトカインを作用させ、これらの細胞のサイトカイン産生を解析した。また、同様にレプチンを作用させ、NHLFの増殖能解析した。最後に、NHLFによるレプチンレセプター、ObRの発現を、realtime PCRおよびflowcytometryにより解析した。結果:レプチンは、濃度依存的にNHLFのMCP-1、EotaxinのmRNA発現およびタンパク発現を増強した。
構成的活性変異に注目した代謝型グルタミン酸受容体の構造・機能連関の解析

代謝型グルタミン酸受容体(mGluR)は我々の脳神経系においてシナプス伝達制御を担うGタンパク質共役型受容体(GPCR)であり、統合失調症やパーキンソン病をはじめとする神経疾患治療薬の標的としても注目されている。また、mGluRは常にホモ二量体を形成して機能するため、GPCRの二量体化の役割を解明する上でのモデル受容体となっている。本研究では、構造的な知見の乏しいmGluRの膜貫通領域に注目し、活性化の分子機作の理解を目指す。本年度は研究計画に基づき、構成的活性化変異(CAM)を用いてmGluRの活性化と二量体配置転換の関係を解析した。CAMは受容体をリガンド非依存的に活性化する変異であり、その変異部位は受容体の活性化制御に重要な役割を果たすと考えられている。平成20年度に同定したCAMのうちのひとつは、高いリガンド非依存的な活性を示すとともに、生理的アゴニストであるグルタミン酸の添加により、その活性が低下するという興味深いフェノタイプを示した。すなわち、この変異体においてはグルタミン酸がインバースアゴニストとして機能するのである。このリガンドの薬理学的効果の反転が二量体配置に依拠しているのか、各プロトマーの構造に依拠しているのかを調べるために、このCAMに対して平成21年度に開発したFRETの測定系を用い、活性化に伴う細胞質第3ループ間の距離変化を観測した。その結果、このCAMにおいても野生型同様のグルタミン酸依存的なFRET効率の上昇が確認され、このCAMにより二量体配置転襖が逆転することはないということが判明した。したがって、リガンドの薬理学的効果反転は各プロトマーの構造変化に依拠して生じることが示唆され、mGluRの活性化において各プロトマーの構造が最終的には活性状態を規定するということが推測された。代謝型グルタミン酸受容体(mGluR)は我々の脳神経系においてシナプス伝達制御を担うG蛋白共役型受容体であり、精神疾患治療薬の標的としても注目されている。本年度は研究計画に基づき、網羅的な変異体解析を用いてmGluRの活性に重要なアミノ酸残基を同定した。1.私はこれまでにmGluR8の膜貫通領域に複数の構成的活性変異(CAM)部位を同定してきた。本年度はそれらのCAMを組み合わせた網羅的な二重変異体解析を行った。その結果、ヘリックスIIIのチロシン残基とヘリックスVのスレオニン残基がmGluRの活性不活性状態を制御する活性化スイッチを形成していることが明らかになった。特に、ヘリックスIIIのチロシン残基はmGluR5に選択的に作用するアロステリックリガンドの結合部位としても知られており、本研究で同定されたスイッチ領域はリガンドの活性中心そのものであることが予想される。2.mGluRは構成的に二量体を形成して機能するため、GPCRのこ量体化の意義を研究する上での雛形となっている。しかしながら、mGluRの膜貫通領域における二量体のインターフェース領域は未だ不明である。そこで、上述のCAMを組み合わせた共発現解析を行い、二量体間相互作用に関与する残基を探索した。その結果、一方のプロトマーの変異の中で、他方のプロトマーにも影響を及ぼすものが存在することが分かった。さらに、この残基に網羅的に変異を導入し解析したところ、アゴニスト刺激により上昇するはずの活性が、逆に低下するフェノタイプを示す変異体が得られた。したがって、この残基はmG1uRの二量体インターフェース領域において、受容体の活性制御を担っていると推測される。代謝型グルタミン酸受容体(mGluR)は我々の脳神経系においてシナプス伝達制御を担うGタンパク質共役型受容体(GPCR)であり、統合失調症やパーキンソン病などの精神疾患治療薬の標的としても注目されている。また、mGluRは常にホモ二量体を形成して機能するため、GPCRの二量体化の役割を解明する上でよいモデルとなっている。本年度は研究計画に基づき、以下の二つの研究を行った。(1)昨年度、mGluR8の構成的活性変異(CAM)を組み合わせた二重変異体解析から、mGluRの膜貫通領域において二量体のインターフェース領域を形成し、受容体の活性制御に関わる残基のひとつを推定した。本年度は、この残基と相互作用する残基を網羅的な二重変異体解析により探索、同定にすることに成功した。以上の解析から、ヘリックスVI-VII間の相互作用が、mGluRのアゴニスト依存的活性化に極めて重要な役割を果たしていることが明らかになった。(2)mGluRに蛍光タンパク質を導入し蛍光共鳴エネルギー移動(FRET)を観測することで、活性化に伴う膜貫通領域の構造変化を解析した。mGluRの異なる3つのサブタイプ(mGluR1,mGluR3,mGluR8)の比較解析から、mGluRのすべての細胞質ループ領域に関する相対的距離情報を得ることに成功した。mGluR二量体において2つの細胞質第3ループ(i3)間の距離が他のループ間距離に比べ最も短く、i3によって繋がれるヘリックスVまたはVIが二量体のインターフェース領域を形成していることが示唆された。この結果は上記(1)の結果と上手く一致する。

また、グルタミン酸結合に伴いFRET効率の増加が観測され、活性化時に二つの膜貫通領域が互いに近づくことが示された。代謝型グルタミン酸受容体(mGluR)は我々の脳神経系においてシナプス伝達制御を担うGタンパク質共役型受容体(GPCR)であり、統合失調症やパーキンソン病をはじめとする神経疾患治療薬の標的としても注目されている。また、mGluRは常にホモ二量体を形成して機能するため、GPCRの二量体化の役割を解明する上でのモデル受容体となっている。本研究では、構造的な知見の乏しいmGluRの膜貫通領域に注目し、活性化の分子機作の理解を目指す。本年度は研究計画に基づき、構成的活性化変異(CAM)を用いてmGluRの活性化と二量体配置転換の関係を解析した。CAMは受容体をリガンド非依存的に活性化する変異であり、その変異部位は受容体の活性化制御に重要な役割を果たすと考えられている。平成20年度に同定したCAMのうちのひとつは、高いリガンド非依存的な活性を示すとともに、生理的アゴニストであるグルタミン酸の添加により、その活性が低下するという興味深いフェノタイプを示した。すなわち、この変異体においてはグルタミン酸がインバースアゴニストとして機能するのである。このリガンドの薬理学的効果の反転が二量体配置に依拠しているのか、各プロトマーの構造に依拠しているのかを調べるために、このCAMに対して平成21年度に開発したFRETの測定系を用い、活性化に伴う細胞質第3ループ間の距離変化を観測した。その結果、このCAMにおいても野生型同様のグルタミン酸依存的なFRET効率の上昇が確認され、このCAMにより二量体配置転襖が逆転することはないということが判明した。したがって、リガンドの薬理学的効果反転は各プロトマーの構造変化に依拠して生じることが示唆され、mGluRの活性化において各プロトマーの構造が最終的には活性状態を規定するということが推測された。
ヒトパルボウイルスの胎内感染に関する研究

1.妊婦のHPV感染についての疫学的調査成績(1)19861987年にみられた伝染性紅斑の大流行は,若年者(514歳)の抗体保有率を上昇させたが,生殖年齢女性にはほとんど影響を与えず,抗体保有率は22%と低率であった。(2)上記の大流行時における妊婦の推定HPV感染率は4.4%であった。したがって,今後約20年間での伝染性紅斑流行時には,妊婦がHPVに感染する率は5%程度と推定され,胎児障害の危険性は少なくないので,抜本的対策を早急に確立する必要があることが明らかとなった。2.HPV胎内感染による胎児障害としての胎児水腫についての臨床的検討成績(1)妊婦が不顕性のHPV感染であっても胎児水腫をおこしうる。(2)妊娠11週から21週の期間に母体に感染症状がでた場合に危険が生ずる。いいかえると,妊娠8週以前と妊娠24週以後の発症症例では危険はない。(3)妊婦に感染症状がでてから11週以内に胎児水腫が発症し,その後4週以内に子宮内胎児死亡となっている。(1)胎児水腫症例の各種臓器についてISHを行った。検討したすべての組織中に存在する赤芽球の核にHPV DNA陽性所見を認めたが,心筋をはじめ臓器固有の細胞の核はすべて陰性であった。この成績から,HPVの感染標的細胞は赤芽球系幼若細胞に限定しており,胎児水腫の発症要因としてはHPVによる直接的な心筋障害は否定され,赤芽球系幼若細胞の感染・破壊にひき続いておこる重症貧血ならびに主要臓器の低酸素症とそれによる二次的心機能不全の複合が主因となることが示唆された。(2)妊娠初期流産の原因としてのHPV感染の関与は証明できなかった。妊婦におけるヒトパルボウイルス(HPV)感染症が重症胎児水腫をひきおこすことが確認され、本ウイルスの胎内感染は,早期流産や先天奇形などのその他の胎児障害性も含めて、早急に解明されるべき課題となっている。こそで、初年度である昭和63年度は二つの研究を計画し、以下の成績をえた。1.富山県での女性ならび妊婦におけるHPV抗体の保有率を調査した。1984年10月より1985年12月までの期間に妊婦より採血された。166検体、1988年7月より12月までの期間に採血された妊婦の200検体と非妊婦の136検体について抗HPVIgG抗体を検索した。両期間の全502例の陽性率は32.1%であったが、妊婦では20-24歳は18.4%、25-29歳は16.8%と低く、30-34歳で33.7%とやや上昇した。妊婦での陽性率は、伝染性紅斑が富山県下で爆発的に流行した1986-87年の前と後に該当する両期間で差は認められずほぼ同値を示した。これらの成績から、すくなくともここ数年は伝染性紅斑が流行した場合、妊婦が初感染する危険性が高いことが明らかになった。2.原因不明胎児水腫9例、先天奇形6例にたいし、retrospectiveに児肝臓や胎盤についてHPV感染と特徴的な病理組織学所見の有無を検索した。全例とも陰性であった。以上の成績から、来年度は1.5歳から20歳までの年令層を重点的に、抗体保有率を調査する。2.初感染妊婦の追跡調査を行う。

3.HPV感染の組織学的証明のため、in situ hybridizationなどの方法の開発を試みる。妊婦におけるヒトパルボウイルス(HPV)感染症とその胎児障害について、本年度はつぎのごとき検討成績をえた。1.将来の伝染性紅斑流行時での妊婦のHPV感染の危険度を推測するため、乳幼児を中心に若者者の抗HPVIgG抗体保有率を調査した。19881989年に当院を受診した014歳の小児における保有率は、04歳では8%(4/51)、59歳で41%(16/39)、1014歳では45%(20/44)であり、514歳での高値は今回の伝染性紅斑流行の大きさを示すものと考えられた。一方、1989年における1920歳女性(短大生)の抗体保有率は18%(26/144)と低値であった。2.1986年から1987年にかけての伝染性紅斑流行時における妊婦での初感染率と胎児予後を検討した。IgM陽性は3%にみられた。なおIgG陽性は27%であった。IgM陽性4例のうち1例は胎児水腫に陥り子宮内胎児死亡となったが、この症例での感染時期は妊娠18週と考えられた。他の3例はいずれも正常児を得ている。このうち1例のみ感染時を特定でき、妊娠22週めであった。3.HPV感染を病理組織学的に究明するため、in situ hybridization法の確立に現在努めている。HPVの胎内感染にて子宮内胎児死亡となった胎齢26週の肝臓を陽性コントロ-ル、非感染肝臓を陰性コントロ-ルとして、まずSouthern blot hybridizationにてHPV-DNAの検出をおこない、前者で陽性、後者で陰性の結果をえた。ついでHPV-DNAを^<35>Sで標識し、in situ hybridizationを行ったところ、感染胎児肝臓内の赤血球にgrainの集積を認めたが、必ずしも背景との鑑別は容易ではなかった。このため現在、非放射性物質にてHPV-DNAを標識したin situ hybridizationを研究中である。本年度は最終年度であるので、年度初めに計画したヒトパルボウイルス(HPV)の胎内感染による胎児障害を組織学的に解明するためのin situ hybridization(ISH)の開発と,それを用いての胎児水腫発生機序ならびにHPV感染と妊娠初期流産の関連性の検討を行い,以下の研究成果をあげることができた。1.Nick translationにより作成したビオチン標識HPV DNAプロ-ブおよびビオチン標識PBR322プロ-ブを用いてISHを行い,すでに^<32>P標識HPV DNAプロ-ブを使ってのSouthern blot hybridizationにてHPV DNAの有無が判明している組織で本法の適格性を確認した。2.HPVの胎内感染による胎児水腫2例について,肝,脾,心臓,肺,賢,脳,腸管,副管,腸腰筋,胸腺でISHを行った結果,両症例ともこれらすべての組織中に存在する赤芽球系幼若細胞の核にHPV DNA陽性所見を認めた。しかしながら,心筋細胞では明らかな陽性所見を呈する核は全く見いだせなかった。また,肝細胞,肺胞上皮細胞,賢尿細管上皮細胞,神経細胞,陽上皮細胞など臓器固有の細胞の核もすべて陰性であった。この結果から,検索した限りではHPVの感染細胞は赤芽球系細胞のみであり心筋細胞は標的細胞とはならないことが強く示唆された。したがって,胎児水腫発症の機序としては,一部に主張されているHPVによる直接的な心筋障害は否定的であり,赤芽球の感染・破壊に続く重症貧血,主要臓器の低酸素症とそれによる心機能不全の複合が主因であると考えられた。3.HPV感染と初期流産の関連は否定的であった。(なお,本年度行ったISHの確立とそれによる検討は岡秀明の協力によってなされたので研究分担者に加えた。)
Gd-DTPAのdynamic MRIによる腫瘍内動態・分布に関する研究

dynamic studyにおけるGd-DTPAの腫瘍内動態・分布ならびに腫瘍およびその組織周囲への分布について、臨床的ならびに実験的に研究した。1)基礎的研究家兎実験腫瘍(VX2)を用いた検討では、Gd-DTPAの腫瘍内濃度変動と腫瘍周囲組織および正常臓器内濃度変動に明らかな差異がみられた。これは、腫瘍組織の血管透過性亢進を反映するものと思われ、Gd-DTPAを用いた組織特異性の診断に寄与する知見と思われる。肺癌切除例を用いた検討でも、術前のMRIの腫瘍部信号強度は、組織内Gd-DTPA濃度に比例しており、また腫瘍部の組織の変化に応じて信号強度が異なりviable部と壊死部の鑑別に有用であると考えられた。2)臨床的研究肺癌では、T1強調画像を用いたdynamic studyにおいてGd-DTPA投与3-10分後をピークとして信号は増強し、以後30分後までに徐々に減弱する傾向がみられた。また、造影MRIは、臨床的に二次陰影を伴う肺癌の進展範囲診断、肺野腫瘤病変における肺癌と結核腫の鑑別診断、保存療法後の壊死部を考慮に入れた効果判定、放射線肺炎と残存または再発腫瘍の識別に有用であった。肺癌では、T2強調画像との対比においてT1強調画像を用いたdynamic studyがTAE後の治療効果判定、再発診断により有用であった。とくに、specificityに優れ、T2強調画像で再発が疑われる例には必須の検査と考えられた。GdーDTPAの腫瘍内動態および腫瘍周囲組織への分布について実験的に解明するため、家兎VXー2腫瘍を用いて検討した。<方法>(1)大腿部に移植したVXー2腫瘍に対し、GdーDTPAによるdynamic MRIを行った。GdーDTPAが十分に排泄された48時間後に同量のGdーDTPAを注入し、注入から5分後において屠殺し、腫瘍内外、血中および肝・腎組織内GdーDTPA濃度をin vitroで測定した。なお、dynamic MRIはGDーDTPAを注入して約1分毎に30分後まで撮像した。(2)dynamic MRIと組織内濃度および病理像を比較検討し、組織内GdーDTPA濃度と画像上の増強効果の関連性について検討した。<結果>(1)GdーDTPA注入後すみやかに信号強度が上昇する部分と比較的緩徐に上昇する部分、および全く信号強度の上昇がみられない部分を認め、それぞれ組織学的にviableな腫瘍組織、腫瘍組織近傍の壊死部、腫瘍組織から離れた壊死部に一致した。また、肝や腎などの正常組織内および血中GdーDTPA濃度は注入後すみやかに上昇し、腎からの排泄に伴ってすみやかに低下した。これは、正常組織でのGdーDTPA組織内移行が腫瘍部に比べて乏しいためと考えられた。(2)それぞれの部位における信号強度の上昇度は、組織内のGdーDTPA濃度に比例した。<今後の研究計画>GdーDTPA濃度分布測定用のファントムをGdーDTPA、ポリ塩化ビニルおよび硫酸銅などを用いて作成し、GdーDTPAの濃度分布と画像における信号強度を比較検討する。また、術前にdynamic MRIを施行した悪性腫瘍者に対して、切徐直前にDdーDTPAを注入し、その切除標本内のGdーDTPA濃度を測定してdynamic MRIと比較検討する。Gd-DTPAの腫瘍内動態及び腫瘍周囲組織への分布について、実験的並びに臨床的に検討した。(1)家兎VX-2腫瘍を用いた実験的検討を行い、Gd-DTPAの腫瘍内動態とMR画像における信号強度を比較検討し、画像と病理組織標本の対比を行った。

その結果、Gd-DTPA注入後速やかに信号強度が上昇し5分後をpeakとしてゆっくりと下降する部位はviableな腫瘍組織に、緩除に上昇し20分後に低いpeakを形成する部位は腫瘍近傍の壊死部に、全く信号強度の上昇しない部位は腫瘍から離れた壊死部に一致した。さらに画像上の信号強度は、それぞれの部位のGd-DTPA濃度に比例した。即ち腫瘍部が平均133.88nmol/ml、壊死部が36.66nmol/ml、筋肉が63.76nmol/mlであった。また正常組織でのGd-DTPA濃度は注入後速やかに上昇したが、血中濃度の下降に伴い速やか低下した。これは正常組織でのGd-DTPA組織内移行量が腫瘍部に比べて少ないためと思われた。(2)肺癌症例69例における臨床的検討では、dynamic MRIについて病理像と対比検討した。腫瘍部の信号強度はGd-DTPA注入後3-10分にかけて上昇し以後30分にかけてプラトーからやや下降する傾向にあった。また、二次変化を伴う27症例において23例で腫瘍と二次変化部の識別が可能であった。(3)TAEを施行した肝細胞癌症例についてdynamic MRIを行った。その結果、TAE後1カ月の効果判定では9結節中5結節で残存腫瘍診断が可能であった。また、3カ月後の再発診断能についてT2強調像およびCTと比較検討し、それぞれの正診率がdynamic MRI=94%、T2強調像=88%、CT=81%とDynamic MRIが最も優れていた。dynamic studyにおけるGd-DTPAの腫瘍内動態・分布並びに腫瘍及びその周囲組織への分布について、切除肺において明らかにした。結果:1)肺葉切除直前にGd-DTPAを静注した患者のdynamic MRIでは、Gd-DTPA注入後速やかに信号強度の上昇する部分と、比較的緩徐に上昇する部分、およびほとんど信号が上昇しない部分とが見られた。またこれらは病理学的にそれぞれviableな腫瘍組織、腫瘍組織近傍の壊死部、腫瘍組織から離れた壊死部に一致した。術前のdynamic MRIにおける各組織の信号強度は、組織内Gd-DTPA濃度に比例した。2)肺葉切除後にGd-DTPAを肺動脈から注入した患者、および肺静脈を切断した後肺葉切除直前にGd-DTPAを静注した患者の腫瘍内のGd-DTPA濃度は、腫瘍壊死部のGd-DTPAの濃度は低いものの腫瘍部および肺の非腫瘍部(肺実質部)の濃度は差異がなかった。まとめ:切除肺の検討ではGd-DTPAの腫瘍内濃度と、腫瘍内の壊死部および肺組織内濃度との間に明かな差が見られ、viableな腫瘍部ではdynamic MRIにおいてGd-DTPAによる増強効果が著明であり、腫瘍内濃度も高値を示す傾向がみられた。したがってGd-DTPAの組織内分布の差異は、家兎VX-2腫瘍を用いた実験結果と対比しても、腫瘍と正常組織のGd-DTPAの血管外移行量や血流量がそれぞれ異なるために生じたものと考えられ、Gd-DTPAMRIによる組織特異性の診断に寄与する所見と思われた。