細胞及び組織病理の3次元再構築:遺伝性代謝病の発症機構の解明と臨床への応用

1995 Fiscal Year Annual Research Report

• Project/Area Number: 06670847
• Research Institution: The Tokyo Metropolitan Institute of Medical Science
• Principal Investigator: 桜庭 均 財団法人東京都臨床医学総合研究所, 臨床遺伝学研究部門, 研究員 (60114493)
• Co-Investigator(Kenkyū-buntansha): 藤代 一成 お茶の水女子大学, 理学部, 助教授 (00181347) ; 小谷 政晴 財団法人東京都臨床医学総合研究所, 腫瘍免疫研究部門, 研究員 (10195737) ; 伊藤 孝司 財団法人東京都臨床医学総合研究所, 臨床遺伝学研究部門, 研究員 (00184656)
• Keywords: ボリューム・ビジュアライゼーション / 3次元像再構築 / 異染性白質ジストロフィー / 副腎白質ジストロフィー / Fabry病 / レーザー走査型共焦点顕微鏡

Research Abstract

遺伝性代謝病の病態を解明するためには、細胞や組織における微妙な構造とその病理学的変化を観察する手段が必要となる。本研究は、コンピュータによるボリューム・ビジュアライゼーションを利用して、組織の内部構造と疾患による変化を定量的に再構築し、立体映像化して解析することを目的として行った。まず、脳白質の変化を来たす代謝疾患である異染性白質ジストロフィーと副腎白質ジストロフィーにおける脳内病変の3次元像再構築を試みた。通常のMRI検査によって得られた12〜13枚のT2強調画像断層フィルムデータをレーザーフィルムリーダーで取り込み、TITAN2-600/D510(KGT)に転送した。これを基に、AVS5(Advanced Visual Systems)を用いてボリュームデータの可視化を行った。その際、画像のノイズ除去や標的領域抽出等の処理を行い、2次補間式を用いて画像補間を行った。可視化に際しては、volumetric ray-castingとisosurfacingによる2通りの表示を試みた。前者では、脳内部の病変の拡がりと程度が、後者では、その形状と位置とが明確にされた。この方法により、異染性白質ジストロフィーでの白質全体に渡る変化と副腎白質ジストロフィーでの後部白質に強い特徴的な変化とが立体的に理解できた。Fabry病はα-ガラクトシダーゼの活性低下により、腎などに基質であるグロボトリアオシルセラミドが蓄積する疾患である。我々は、生検腎組織を試料として、基質に対する特異的抗体で蛍光染色を行い、レーザー走査型共焦点顕微鏡で断層データを得た。これを基に、ボリューム・ビジュアライゼーションで腎内部の糖脂質蓄積の状態を解析した。その結果、糸球体の上皮細胞などに糖脂質蓄積が起こることが明確に示された。

Research Products

• [Publications] Ishii S. et al: "The functional role of glutamine-280 and threonine-282 in human α-galactosidase." Biochim Biophys Acta. 1270. 163-167 (1995)
• [Publications] Okumiya T, et al: "α-Galactosidase gene mutations in Fabry disease: heterogeneous expressions of mutant enzyme proteins." Hum Genet. 95. 557-561 (1995)
• [Publications] Nakao S, et al: "An atypical variant of Fabry's disease in men with left ventricular hypertrophy." N Engl J Med. 333. 288-293 (1995)
• [Publications] Kuroki Y, et al: "A nobel missense mutation (C522Y) is present in the β-hexosaminidase β-subunit gene of a Japanese patient with infantile Sandhoff disease." Biochem Biophys Res Commun. 212. 564-293 (1995)
• [Publications] Okumiya T, et al: "Galactose stabilizes various missense mutants of α-galactosidase in Fabry disease." Biochem Biophys Res Commun. 214. 1219-1224 (1995)
• [Publications] Fukushima M, et al: "A female heterozygous patient of Fabry's disease with renal accumulation of trihexosylceramide detected with a monoclonal antibody." Am J Kidney Dis. 26. 952-955 (1995)
• [Publications] 桜庭 均: "最新内科学大系 第69巻,うち分担 GM2ガングリオシドーシス" 中山書店(印刷中), (1996)
• [Publications] 桜庭 均: "臨床DNA診断法,うち分担 Fabry病" 金原出版, 4 (1995)