平成15（2003）年度　一般研究２実施報告書

課題番号	15−共研−2028			専門分類		7
研究課題名	表皮ランゲルハンス細胞の空間配置モデル
フリガナ 代表者氏名	クボタ　ヤスオ 窪田　泰夫			ローマ字		Kubota Yasuo
所属機関	香川医科大学
所属部局	医学部
職　　名	教授
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配分経費	研究費	0千円	旅　費		0千円		研究参加者数	7　人

研究目的と成果（経過）の概要

樹状細胞の一種である「表皮ランゲルハンス細胞」は,抗原提示細胞として皮膚免疫の要となる細胞
であり,多くの研究者が様々な視点や方法論で研究を行っているが,その空間配置パターンを統計学的
に扱った研究はなかった。われわれは,「表皮ランゲルハンス細胞は,その役割をはたすため,表皮内
で空間的に最適配置をしている」と考え,表皮ランゲルハンス細胞の空間配置パターンについて,空間
統計学を応用した一連の研究を続けている。
　当該研究は,香川医科大学の沼原利彦(現在　ぬまはら皮ふ科　香川県)が「表皮ランゲルハンス細
胞は,その役割をはたすため,表皮内で空間的に最適配置をしている」と考え,表皮ランゲルハンス細
胞の研究に「空間配置指数」を世界で初めて導入し,1992年英文報告したのが当該研究の始まりであ
る。その後,沼原らはパソコン上で顕微鏡写真を画像解析して表皮ランゲルハンス細胞マップを得る方
法や,ボロノイ分割等の空間分布パターンの解析を可能にするシステムを構築していった。
　平成11年度〜平成13年度には共同利用登録の形で,沼原利彦とISMの種村正美が共同研究を行い,
正常モルモット表皮ランゲルハンス細胞の空間配置について,密度,規則性,ボロノイ分割パターン,
細胞間の相互作用ポテンシャルモデル式までの一連の英文報告を行い,表皮ランゲルハンス細胞の空間
配置モデル研究の礎となった。
　平成14年度共同利用研究2の形で,香川医科大学皮膚科,沼原利彦,窪田泰夫,ISMの種村正美の
3人を中心に,本邦の藤沢薬品工業が研究開発しアトピー性皮膚炎治療薬としても用いられている免疫
抑制剤=タクロリムス軟膏の,表皮ランゲルハンス細胞の空間配置パターンに与える影響を,BALB/cA
マウスを用いて検討した。タクロリムス軟膏外用により,表皮ランゲルハンス細胞の空間密度と分布の規則性が有意に減少することを「空間配置の統計」により解明し,世界で初めて報告した。また,タク
ロリムスにより,相互作用ポテンシャルモデル式の形自体には大きな差がないこともみいだした。また
今回1枚あたり　N=250〜350　の表皮ランゲルハンス細胞地図18枚の解析を行ったが,そのボロノイ
分割パターンにあらわれる多角形の辺数分布は,Tanemura & Hasegawa　が1980年に報告
(Geometrical Models of Territory:J.theor.Biol.(1980)82,477-496)したランダム充填モデルに　ほ
ぼ一致することを見いだした。
　平成15年度は,これまでの研究で蓄積されてきた膨大な画像データや,開発プログラムの整理・バ
ックアップ作業,開発プログラム(Mac上のMathematica)の新しいOSへの移行準備作業を行う
とともに,平成14年度およびこれまでの業績のふしめとなる,論文執筆作業を行っている。

当該研究に関する情報源（論文発表、学会発表、プレプリント、ホームページ等）

※　〜平成10年　当該研究黎明期に関連する業績
Toshihiko Numahara,Toshifumi Nakagawa and Takashi Takaiwa:Mathematical assessment of the spatial
distribution of Langerhans cells in guinea pig epidermis,Journal of Dermatological Science,Vol 4,
p202-207,1992
沼原利彦,中川俊文,高岩　堯:画像処理・画像解析・形の科学への誘い〜表皮ランゲルハンス細胞空
間配置の解析〜,コンピュータサイエンス,Vol.1,No.1,p5-16,1994
沼原利彦,小島清嗣　編:医学・生物学のための画像解析ハンドブック実践NIH Image講座;羊土社,1995
沼原利彦,小島清嗣:顕微鏡画像の画像解析:日本生化学会編,細胞機能と代謝マップ　II.細胞の動
的機能　東京化学同人(東京),264-267,1998
※　平成11年〜平成13年　共同利用登録に関連する業績
沼原利彦,種村正美,中川俊文,高岩　堯,窪田泰夫:表皮ランゲルハンス細胞の　空間配置パターン;
形の科学会報14巻3号,194-195,1999(2000年3月発行)
Toshihiko Numahara,Masaharu Tanemura,Toshifumi Nakagawa,,Takashi Takaiwa.Spatial data
analysis by epidermal Langerhans cells reveals an elegant system.Journal of Dermatological Scinece
2001;25(3);219-228《博士(医学)論文:博乙第150号　沼原利彦,香川医科大学,平成12年10月4日》
Toshihiko NUMAHARA,Kiyo NUMAHARA(Kagawa Medical University),Masaharu TANEMURA(ISM),Junko
Katsuura,Yoshie MATSUOKA,Chieko SUGIMURA,Yasuo KUBOTA(Kagawa Medical University):The effect of
Tacrolimus on spatial distribution of epidermal Langerhans cells:The 12th Japan-Korea joint meeting
of Dermatology(2001年11月8-9日東京)
※　平成14年　共同利用研究2に関連する業績
沼原利彦(香川医大皮膚科),種村正美(統計数理研究所),沼原紀予,勝浦純子,松岡由恵,杉村知恵子,
窪田泰夫(香川医大皮膚科):タクロリムスはマウス表皮ランゲルハンス細胞の空間分布を変える:第101回
日本皮膚科学会総会(2002年6月7-9日,東京)/日本皮膚科学会雑誌　112巻5号,p718
沼原利彦(香川医大皮膚科),種村正美(統計数理研究所),沼原紀予,勝浦純子,松岡由恵,杉村知恵子,
窪田泰夫(香川医大皮膚科):BALB/cAマウス表皮ランゲルハンス細胞(ELC)空間配置パターン〜タクロリムス
外用による変化〜:第13回日本樹状細胞研究会(2002年7月12日,岡山)
沼原利彦(香川医大皮膚科),種村正美(統計数理研究所),沼原紀予,勝浦純子,松岡由恵,杉村知恵子,
窪田泰夫(香川医大皮膚科):免疫監視のための陣形〜表皮ランゲルハンス細胞の空間配置メカニズム〜:第
1回皮膚免疫アレルギー懇話会(2002年10月5日,東京)
※　平成15年　共同利用研究2に関連する業績
現在,論文執筆中

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研究参加者一覧
氏名	所属機関
勝浦　純子	香川医科大学
杉村　知江子	香川医科大学
種村　正美	統計数理研究所
沼原　紀予	ぬまはら皮ふ科
沼原　利彦	ぬまはら皮ふ科
松岡　由恵	香川医科大学