ガドリニウム刺激による皮膚線維芽細胞のリプログラミングの可能性

2020 Fiscal Year Research-status Report

• Project/Area Number: 19K08799
• Research Institution: Dokkyo Medical University
• Principal Investigator: 林 周次郎 獨協医科大学, 医学部, 准教授 (00599871)
• Co-Investigator(Kenkyū-buntansha): 井川 健 獨協医科大学, 医学部, 教授 (00372441)
• Project Period (FY): 2019-04-01 – 2022-03-31
• Keywords: ガドリニウムイオン / ガドリニウム造影剤 / リプログラミング / 線維芽細胞

Outline of Annual Research Achievements

これまでの研究で、希釈したガドリニウム造影剤を培養細胞に負荷すると、細胞数が増加することは解っている。しかし、ガドリニウム造影剤にはガドリニウイオンの他にもキレートなどが混入しており、純粋なガドリニウムイオンではない。その為、培養液内で本当にイオン化されたガドリニウムが、細胞増殖に影響をもたらしているか不明であった。昨年までガドリニウム硝酸液を希釈して実験に使用し、コントロールには、同じ濃度に希釈した硝酸液をコントロールとして用いて実験を開始した。
ガドリウム硝酸塩ではコントロール（硝酸塩）のみと比較して、有意に細胞増殖と未分化マーカーの発現亢進を確認できた。しかし、コントロール（硝酸塩）においても、未処理の線維芽細胞と比較して、細胞増殖と未分化マーカーの発現亢進を認めてしまっていた。硝酸塩においても、細胞はストレス状況下にさらされ細胞増殖、リプログラミング効果がある可能性がある。昨年までの検討でガドリウムイオン水の作成は不可能で、ガドリニウム単独での細胞の影響を検討することが困難な状況であった。
本研究のきっかけとなった腎性全身性線維症で、もっとも発症原因として多いガドジアミド造影剤の使用は、その造影剤が生体内でガドリニウムイオンとキレートの結合の分離が早いためと考えられている。そのため製造会社にガドリニウムを含まない、造影剤の提供を依頼したが、新型コロナウイルスの影響で連絡待ちが長く続いたうえ、入手困難な状況である。
このような状況で、思うように実験が進行していないが、本年度はキレートとの結合時間が長く、腎性全身性線維症の発症原因として報告が極めて少ないガドリニウム造影剤と、ガドジアミドと比較しガドリニウムイオンによる細胞への影響について検討する予定である。

Current Status of Research Progress

4: Progress in research has been delayed.

Reason

純粋なガドリニウムのイオン化が困難であった。強酸を用いたイオン化は、強酸の影響が想像以上に出現してしまった。またキレートを用いたイオン化はメーカーからの返事が大幅に遅く（新型コロナウイルスの影響もあり）、最終的には入手困難な状況であったため。また次の解析方法の発案にも時間がかかった。

Strategy for Future Research Activity

キレート結合が強い造影剤と、弱い（ガドリニウムイオン濃度が高い）造影剤との比較になるが、前回の硝酸塩の実験系のようにキレート自体の細胞への影響に注意が必要である。また、細胞培養中に存在するガドリニウムイオンの測定方法について検討する必要があると思われる。

Causes of Carryover

新型コロナウイルスの影響で、予定通りに物品の納入を行うことが出来なかった。本年度は、研究計画を一部変更し、キレート結合が強い造影剤と結合が弱い造影剤を使用して、ガドリニウムイオンの培養細胞への影響を検討する。