2015 Fiscal Year Research-status Report
肺胞蛋白症の発症機序を説明する数学モデルの構築とその検証
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15K15321
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| Research Institution | Niigata University |
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Principal Investigator |
中田 光 新潟大学, 医歯学総合病院, 教授 (80207802)
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| Co-Investigator(Kenkyū-buntansha) |
田澤 立之 新潟大学, 医歯学総合病院, 准教授 (70301041)
北村 信隆 新潟大学, 医歯学総合病院, 特任教授 (90224972)
井上 義一 独立行政法人国立病院機構(近畿中央胸部疾患センター臨床研究センター), 臨床研究センター, 臨床研究センター (90240895)
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| Project Period (FY) |
2015-04-01 – 2018-03-31
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| Keywords | 肺胞蛋白症 / 分子細胞呼吸器学 |
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| Outline of Annual Research Achievements |
自己免疫性肺胞蛋白症の病因は、血中から肺に移行するGM-CSF自己抗体である。標準療法である全肺洗浄（WLL）の有効性の機序は、一元的には、肺からのサーファクタント残留物とGM-CSF自己抗体の除去にあると考えられる。平成27年度までに除去される自己抗体量、肺が産生するGM-CSF量、肺胞マクロファージによる自己抗体の吸収分解の3因子からなる数学モデルを構築した。15例-30回のWLLの毎回の排液中の自己抗体濃度、全IgG濃度、自己抗体が全IgG濃度に占める割合はすでに測定し、残りの検体を保存した。平成27年度には、WLL中の自己抗体濃度を推測する数学モデル式を上記排液に適用し、自己抗体濃度、IgG濃度の実測値と肺が産生するGM-CSF量から、このモデルを検証した。今後この数学モデルを発展させ、WLL後に肺にある自己抗体が増加するか、一定あるいは収束するかを予測する数学モデルを勘案し、個々の患者の予後を予測するために、洗浄排液中のGM-CSFとGM-CSF自己抗体濃度を測定出来るシステムを開発した。
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| Current Status of Research Progress |
Current Status of Research Progress
2: Research has progressed on the whole more than it was originally planned.
Reason
全肺洗浄液中のGM-CSFの大部分は、自己抗体と複合体を形成しており、通常のELISA法では検出できない。27年度には、酵母由来GM-CSFをジチオスレイトールと加熱変性させたものをマウスに免役し、6クローンの変性GM-CSFに対するモノクローナル抗体を得た。そのモノクローナル抗体には、4つのαヘリックスからなるGM-CSFの1番目のヘリックスを認識するものが2クローン、4番目のαヘリックスを認識するものが4クローンあった。全肺洗浄液の排液中のGM-CSFと自己抗体の複合体を検出するために、検体を１％SDS中で、95度5分加熱して変性させ、１％アルブミン中でクエンチングして、上記モノクローナル抗体でコートしたプレートに撒いてGM-CSFをトラップし、もう一つのモノクローナル抗体をアルカリフォスファターゼでラベルして、検出する。測定は、マルチプレートリーダーを用いてアルカリフォスファターゼ活性を化学発光法により定量する。以上の変性GM-CSFに対するELISA法により、全肺洗浄液の排液中のGM-CSF濃度を測定する。一方、GM-CSF自己抗体濃度は、予めGM-CSFとfreeのGM-CSF自己抗体の結合比率を調べておき、その比率を用いて、洗浄排液中のGM-CSF自己抗体濃度を求めて､数学モデルから自己抗体の血中から肺洗浄液への移行速度をもとめる。
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| Strategy for Future Research Activity |
WLL排液中の自己抗体濃度を予測する式として、単位時間あたりの洗浄液への自己抗体の移行量＝サーファクタントから洗浄液への移行量＋血液から洗浄液への移行量を考えている。Ⅱ型肺胞上皮から産生されるGM-CSFによる複合体形成に関わる抗体量は、患者毎に異なり、2~5分子であった(申請者ら、Blood, 2004)が、この分子数とGM-CSF濃度の積がGM-CSFとの結合した自己抗体濃度となる。WLL後も血中の自己抗体濃度は一定とすると、単位時間あたり、一定濃度の自己抗体が肺に流入してくる。WLLにより肺胞内のGM-CSF自己抗体濃度は、第一回目のWLL排液中に比べて1000分の1程度に低下するが、Ⅱ型上皮細胞によるGM-CSF産生は低下しないため、未熟肺胞マクロファージの成熟が進み、血中より流入してくるGM-CSF自己抗体を吸収分解する。一方では、吸収されずに残った自己抗体は、GM-CSFと複合体を形成する。注目したいのは、肺が産生するGM-CSF量や、GM-CSF1分子に結合する自己抗体分子数などの初期条件により、上記式の係数が変わる。様々な初期条件により、GM-CSF自己抗体が全肺洗浄後に消退するか､増加するかをシミュレーションにより調べ、最適な洗浄方法を勘案する。
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| Causes of Carryover |
本研究では、全肺洗浄液排液中のGM-CSF濃度とGM-CSF自己抗体濃度を測定し、そのデータを用いて、数理シミュレーションを行い、肺からのGM-CSF産生量やクリアランスを推定する予定であるが、自己抗体と複合体を形成しているGM-CSFの量を正確に測定するための新しい測定キットがまだ未完である。そのため、北村が担当している数理シミュレーションは開始できずにいた。それゆえ、北村分は次年度に繰り越した。また、新しい測定キットを用いての解析を行う方が全体の研究に有利と考えられ、本年度予定の田澤分のデータモニタ管理費用も次年度に繰り越すこととした。
中田分については、物品購入等の納品検収は平成27年度内に完了したが、支払手続きが4月となり、次年度使用額となった。
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| Expenditure Plan for Carryover Budget |
変性GM-CSFの測定キットは28年度中には確立する見込みであり、数理シミュレーションは開始できる。
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[Journal Article] Outcome of corticosteroid administration in autoimmune pulmonary alveolar proteinosis: a retrospective cohort study.2015
Author(s)
Akasaka K, Tanaka T, Kitamura N, Ohkouchi S, Tazawa R, Takada T, Ichiwata T, Yamaguchi E, Hirose M, Arai T, Nakano K, Nei T, Ishii H, Handa T, Inoue Y and Nakata K.
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Journal Title
BMC Pulmonary Medicine
Volume: 12
Pages: 15
DOI
Peer Reviewed / Open Access / Acknowledgement Compliant
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[Journal Article] Possible Involvement of Lung Cells Harboring an2015
Author(s)
Moriyama M, Yano T, Furukawa T, Takada T, Ushiki T, Masuko M, Takizawa J, Sone H, Tazawa R, Saijo Y, Ishii H, Nakata K.
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Journal Title
Ann Am Thorac Soc.
Volume: 12
Pages: 1251-1253
DOI
Peer Reviewed / Open Access / Acknowledgement Compliant
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