hpprc/llmjp-kaken huggingface dataset:
単一分子分光により規定した単分子接合の新規物性探索

本研究では、以下の二点を主な目的としている。1.単分子接合特有の物性の探求2.単分子接合の物性の分光法による特徴付け昨年度の研究成果より非共有電子対を持つπ共役系を含んだ分子接合が特異な物性を発現することが示唆された。平成25年度では単分子接合特有の物性探索として、銅一窒素系に着目して研究を開始した。極低温、窒素雰囲気下においてMechanically controllable breakjunction法により銅ナノ接合の物性の評価を行った。結果、単体では単原子鎖が形成されにくい銅原子において、銅原子と窒素分子と複合系を作ることによって、銅単原子鎖を作製することに成功した。次に単分子接合に固有な現象の開拓の一環として、ナノギャップ間におけるプラズモンによる光増強効果に着目して研究を展開した。モデル系として金ナノ粒子を基板上に作製する際に形成されるナノギャップを利用し、二次元系においてナノギャップで引き起こされる光学反応の探索を行った。結果、エポキシ樹脂の光重合反応を観測することに成功した。現在、金ナノ粒子を作製し、気体分子光開裂反応やハロゲン化アルキルの光還元反応を試みている。分光法に関しては本研究では新たな手法として単分子接合のノイズ計測の確立を目指している。昨年度までの研究により単分子接合の機械的な安定性が重要であることが示唆されたため、本年度は安定な単分子接合が作製することができる微細加工電極で電気伝導測定ができるように、計測システムの作製を行なった。現在、金単原子接合の作製に成功し、分光計測に向けて進展中である。(抄録なし)本研究の目的は単分子接合に特有な物性の探索と単分子接合の電子物性を観測するための測定手法の開発である。今年度は新規物性探索の観点で窒素原子を含むπ共役系に着目し、単分子接合の作製及び電子物性の評価を行った。まず単純な二原子分子である窒素分子に着目した。電気伝導度、非弾性トンネル分光、理論計算の三つの異なる視点から研究する事により、窒素分子が1G_0(G_0=2e^2/h)という金単原子接合と同等の電気伝導度を持つ事が明らかとなった。窒素分子は孤立分子状態では不活性である事が知られているが、本研究により単分子接合状態では白金と強く相互作用し、金属と同程度の電気伝導度を示す事が明らかとなった。次にπ共役系内に組み込まれた窒素分子を持つピラジン分子に着目した。窒素分子と同様に電気伝導度、非弾性トンネル分光、理論計算の観点で研究を行った結果、ピラジンは白金電極間で異なる電気伝導度を持つ二つの準安定構造が存在する事が明らかとなった。更に二つの電気伝導度状態は電極間距離を調節する事で制御できる事が示唆された。以上二つの分子接合系においてバルクサイズの金属や孤立分子では発現しない単分子接合特有の電気伝導特性の観測に成功した。また、ノイズ計測システムの開発に関して、本年度では装置系を構築し、室温で市販の抵抗器を用いた試験を行いノイズの測定が行える事を確認する事ができた。更に金単原子接点の電気伝導度応じたノイズスペクトルの変化を測定する事に成功した。次の段階としてノイズ強度のバイアス電圧依存性を測定する事が考えられ、単分子接合のノイズ測定向け進展している。本年度、窒素、ピラジンが単分子接合を形成し分子接合系特有の物性を発現する事が確認できた点、ノイズ計測に関しては極低温中で熱雑音を測定する事に成功した点において概ね順調に進展していると考えられる。ノイズ計測システムの開発に関しては単原子接合の熱雑音の測定に成功したため、バイアス電圧を印加する事によりショット.ノイズの検出を試みる。熱雑音とは異なりショットノイズは複数のバイアス電圧でノイズスペクトルを計測する必要があるため、接合の安定性を改善させ複数のバイアス電圧による測定が可能になるよう配慮する。

一方、新規物性探索の観点ではヘリウムの供給が困難となり極低温での実験が困難になる点、実用化の際には室温程度での物性が重要になる点を考慮し、室温もしくは液体窒素温度程度での発現する単分子接合の新規物性につて模索する。本年度得られた窒素原子を介したπ共役分子が有用である知見を活かしπ共役分子と金属原子の複合系の物性探索を行う。(抄録なし)
有史前に発生した大規模地すべりと現在の地すべりとの関連の研究

日本列島で現在発生する地すべりのほとんどが,有史前(地質時代)に発生した古い大規模な地すべりの一部からの再活動であることは,日本でみいだされたオリジナルな学説である.これは,現在活動する地すべりの起源としての古い地すべり移動地塊の実体とその歴史を明らかにすることが,地すべり災害の予測と対策にあたっての重要な課題であることを意味する.にもかかわらず,この面での基礎的な調査と研究は著しく遅れており,また,地すべり災害の予測と対策にも有効に活用されていない.本研究では,新潟県守門村の東野名地すべりをモデルフイールドとして,他地域の地すべりとも比較しながら,この課題の解明にとりくんだ.約200年前頃からつづく現在の東野名地すべりの大規模な活動は,古い初生的地すべり移動地塊の一部が再活動する2次地すべりであることが確認できた.初生的地すべり移動体は,面積2km^2,深度100m前後の巨大な地すべり移動地塊からなり,約5万年前頃に発生した.その後,確認できる限り30006000年前(縄文時代)の活発な再活動期とひきつづく静穏期をへて,江戸時代から再び顕著な再活動期をむかえている.このように,東野名地すべりは,5万年以上の歴史のなかで,断続的に規模の大きな活動をくりかえしてきた.現在の活動は,表層の地すべり崩積土での浅層地すべり活動と初生的地すべり移動地塊での深層地すべり活動が重なったものである.前者は慢性的,後者は数年おきの断続的な活動である.従来は,浅層地すべり活動に調査と対策の焦点が絞られていたが,今後,深浅両活動を総合した解析を進める必要がある.日本列島で現在発生する地すべりのほとんどが,有史前(地質時代)に発生した古い大規模な地すべりの一部からの再活動であることは,日本でみいだされたオリジナルな学説である.これは,現在活動する地すべりの起源としての古い地すべり移動地塊の実体とその歴史を明らかにすることが,地すべり災害の予測と対策にあたっての重要な課題であることを意味する.にもかかわらず,この面での基礎的な調査と研究は著しく遅れており,また,地すべり災害の予測と対策にも有効に活用されていない.本研究では,新潟県守門村の東野名地すべりをモデルフイールドとして,他地域の地すべりとも比較しながら,この課題の解明にとりくんだ.約200年前頃からつづく現在の東野名地すべりの大規模な活動は,古い初生的地すべり移動地塊の一部が再活動する2次地すべりであることが確認できた.初生的地すべり移動体は,面積2km^2,深度100m前後の巨大な地すべり移動地塊からなり,約5万年前頃に発生した.その後,確認できる限り30006000年前(縄文時代)の活発な再活動期とひきつづく静穏期をへて,江戸時代から再び顕著な再活動期をむかえている.このように,東野名地すべりは,5万年以上の歴史のなかで,断続的に規模の大きな活動をくりかえしてきた.現在の活動は,表層の地すべり崩積土での浅層地すべり活動と初生的地すべり移動地塊での深層地すべり活動が重なったものである.前者は慢性的,後者は数年おきの断続的な活動である.従来は,浅層地すべり活動に調査と対策の焦点が絞られていたが,今後,深浅両活動を総合した解析を進める必要がある.本研究は,有史前に発生した初生的大規模地すべりと,現在その内部で発生する2次地すべりとの関連について,新潟県北魚沼郡破間川北岸の東野名地すべりを事例として調査・解析することを目的としている。東野名地すべりは,江戸時代以後大規模な地すべり災害をくりかえし,これまで多くの対策工事もなされてきた。しかし,現在も活動はとまらず,さらに拡大する傾向がみられる。今年度の調査で次の点が明らかとなった。1.初生的大規模地すべり(“親地すべり")の構造・深度について従来の調査は2次的な“子供・孫地すべり"に対する調査のみがなされてきたが,本研究で地形・地質調査,深度100mのボ-リング調査を実施した結果,現在の活動の起源がある“親地すべり"の規模は面積2×1km,深度100m前後であることで確認できた。この古い移動体は破砕されており,現在と将来の2次地すべり活動に対しての物質供給源となるものである。2.“親地すべり"の発生は約5万年前穴,その後約30006000年前の縄文時代に“子供・孫地すべり"の活動的な時期が識別できた。現代(江戸時代以後)は,これにひきつづく活動期にあたる。一見したところ,独自に活動しているようにみえる個々の地すべりと“親地すべり"の存在を明らかにしたことで,統一して検討する手がかりをえた。将来の活動の予測のため,定期的な地表変動・地下水流量観測を継続中である。3.本年度の地表変動・地下水流量観測の結果,下部斜面の活動域は慢性的,上部斜面の拡大域は断続的な活動をくりかえしていることが予測された。また,これらの活動域と拡大域について地下水との関連についての検討をはじめる手がかりをえた。

本研究は、有史前に発生した初生的大規模地すべりと、現在その内部で発生する2次地すべりとの関連について、新潟県北魚沼郡破間川北岸の東野名地すべりを事例として調査・解析することを目的としている。前年度にひきつづき、今年度の調査で以下の点が明らかとなった。1東野名地すべりの現在の活動は、約5万年前に発生した2×1kmの規模をもつ初生的地すべりの中央部での約500×800mの範囲にわたるもので、これは1985年に長野市でおこった地附山地すべりの活動規模にほぼ匹敵する。活動斜面は下部と上部に2分され、下部は慢性的なクリープ活動、上部は地溝、滑落崖を形成する断続的な亀裂活動を行っている。両者の関連を明らかにすることは、こんごの活動の予測にあたって重要な課題である。このため、1990年から地表変動観測を継続してきた。1992年12月の下部斜面での測定の結果、過去3年間の変動パターンと大きく異なり、しかも、これまでの平均移動量の3倍に達する移動を観測した。これは上部斜面の亀裂活動の前兆と判断でき、大規模な地すべり活動を予測するてがかりを得たものと推測できる。2初生的地すべり発生以降、約5万年の歴史をもつ本地すべりで、約30006000年前の縄文時代に活発な活動期が認められる。この時期の活動で破間川を2030mの高さでせき止めたことが明らかになりつつある。約5万年前の本地すべりの誕生時と、江戸時代にも破間川をせき止め、上流の入広瀬一帯に広大な湖が形成されたことが確認されている。縄文時代から江戸時代までの大きな活動の記録は得られていない。このような歴史を明らかにすることで、地すべりの活動期と静穏期の識別、また、将来の活動の被害を予測する基礎資料がえられる。日本列島で現在発生する地すべりのほとんどが,有史前(地質時代)に発生した古い大規模な地すべりの一部からの再活動であることは,日本でみいだされたオリジナルな学説である.これは,現在活動する地すべりの起源としての古い地すべり移動地塊の実体とその歴史を明らかにすることが,地すべり災害の予測と対策にあたっての重要な課題であることを意味する.にもかかわらず,この面での基礎的な調査と研究は著しく遅れており,また,地すべり災害の予測と対策にも有効に活用されていない.本研究では,新潟県守門村の東野名地すべりをモデルフイールドとして,他地域の地すべりとも比較しながら,この課題の解明にとりくんだ.約200年前頃からつづく現在の東野名地すべりの大規模な活動は,古い初生的地すべり移動地塊の一部が再活動する2次地すべりであることが確認できた.初生的地すべり移動体は,面積2km^2,深度100m前後の巨大な地すべり移動地塊からなり,約5万年前頃に発生した.その後,確認できる限り30006000年前(縄文時代)の活発な再活動期とひきつづく静穏期をへて,江戸時代から再び顕著な再活動期をむかえている.このように,東野名地すべりは,5万年以上の歴史のなかで,断続的に規膜の大きな活動をくりかえしてきた.現在の活動は,表層の地すべり崩積土での浅層地すべり活動と初生的地すべり移動地塊での深層地すべり活動が重なったものである.前者は慢性的,後者は数年おきの断続的な活動である.従来は,浅層地すべり活動に調査と対策の焦点が絞られていたが,今後,深浅両活動を総合した解析を進める必要がある.
肺癌におけるPPARを介したVEGF発現調節機構の解析と治療への応用

核内受容体ファミリーの1つであるperoxisome prolieferator-activated receptors(PPARs)は、細胞の増殖・分化や細胞死制御に重要な役割を担うリガンド依存的転写因子である。PPARは最近の研究から癌の増殖や進展にも深く関与することが明らかにされており、新たな癌治療の標的分子として期待されている。一方、血管新生因子であるvascular endothelial growthfactorの受容体(VEGFR)は癌細胞においても過剰発現しており、VEGF/VEGFRのautocrine loopは腫瘍の血管形成や転移など悪性化の過程にも関与することが報告されている。本申請課題では、PPARを介したVEGF/VEGFRの肺癌における発現調節機構とPPAR-VEGFIVEGFRシグナル伝達経路を標的とした肺癌治療への応用について検討し、そのメカニズムを明らかにすることを目的とした。本年度には、ヒト肺癌細胞PC-14(腺癌)及びRERF(扁平上皮癌)を用いて、PPAgamma ligandによりVEGFの発現に及ぼす影響を検討した。用いた2種類の細胞がPPARgammaを発現していることをRT-PCRで確認した。また、この2種類の細胞ともPPARgamma ligdである、troglitazone及びciglitazoneで用量依存性に細胞増殖が抑制されたことから、確かにPPARgamma ligandが作用していることが確認された。Real-timePCRでは、これらの細胞で、troglitazone及びciglitazoneは用量依存性にVEGE-AmRNAの発現を亢進させることが明らかになった。Western blotによりVEGFの蛋白量も増加することが明らかにできた。更に、このVEGFの遺伝子発現亢進メカニズムを明らかにしようと試みている。VEGFめ発現亢進メカニズムにHIF-I alphaを介した経路が重要である場合があるので、PPARgamma ligandによるHIF-1alpha発現に及ぼす影響を調べた。Real-timePCRではtroglitazoneによってPC14細胞のHIF-lalpha発現が有意に亢進した。以上の成績はPPARgamma ligandによるPPARgamma活性化は肺癌細胞のVEGF発現をHIF-lalpha依存性に亢進させることを示唆する。現在更に、VEGF発現亢進メカニズムの詳細を検討中である。一方、血管新生因子は腫瘍の血管形成や転移など悪性化の過程にも関与することが報告されている。本年度には、PPARを介した血管新生抑制因子collagen XVIIIの肺癌における発現調節機構について検討し、そのメカニズムを明らかにすることを目的とした。ヒト肺癌細胞PC-14(腺癌)及びRERF(扁平上皮癌)を用いて、PPARgamma ligandによりcollagen XVIIIの発現に及ぼす影響を検討した。また、この2種類の細胞ともPPARgamma ligandである、troglitazone及びciglitazoneで用量依存性に細胞増殖が抑制されたことから、確かにPPARgamma ligandが作用していることが確認された。Real-tine PCRでは、これらの細胞で、troglitazone及びciglitazoneは用量依存性にcollagen XVIII mRNAの発現を抑制させることが明らかになった。Western blotによりcollagen XVIIIの蛋白量も抑制することが明らかにできた。Collagen XVIIIは血管新生抑制因子であるendostatinの前駆体であるが、この発現低下は肺がんの予後改善と相関することが臨床的に明らかにされており、PPARgamma ligandにより肺がんの化学予防が生じるとの最近の臨床データーを裏付ける根拠の一つとして、PPARgamma ligandがcollagen XVIIIの発現を低下させることが関与する可能性を示唆できた。
エストロゲン応答遺伝子の転写調節とエネルギー代謝に関わる生体作用の解明

エストロゲン受容体(ER)はステロイドホルモンであるエストロゲンをリガンドとする転写因子であり、標的遺伝子の発現制御を介して生理的および病態生理的な作用を発揮する。我々は、エストロゲン応答遺伝子としてCOX7RP遺伝子を単離し、そのホモロジーから、ミトコンドリアのシトクロムcオキシダーゼ(COX)との関係に着目し、COX7RPの発現制御とエネルギー代謝における機能を細胞レベルと遺伝子改変マウスを用いて明らかにすることを目的とした。本年度は、COX7RPのエネルギー代謝における作用を明らかにするため、COX7RPを過剰発現するトランスジェニックマウス(COX7RP-Tg)を作製した。COX7RP-Tgマウスの胎児性線維芽細胞(MEF)において、野生型マウスと比較してミトコンドリアのCOX活性が亢進することが示された。臓器レベルでは、COX7RP-Tgマウスの骨格筋においてCOX活性が上昇していた。個体レベルでは、トレッドミルを用いた運動負荷試験の解析によりCOX7RP-Tgマウスの運動持続能が増強していることを明らかにした。間接熱量測定法を用いて、COX7RP-Tgマウスの酸素消費量を測定したところ、安静時の酸素消費量が増大していることが示された。COX7RPノックアウトマウスにおいては、骨格筋におけるCOX活性の減少と、運動持続能が低下していることを明らかにしている。その分子メカニズムとして、COX7RPはミトコンドリアの呼吸鎖スーパー複合体の形成を促進して呼吸活性を亢進させ、ATP産生を増大することを解明した。また、COX7RP遺伝子の発現制御に関してグルコース濃度、低酸素等の代謝環境による調節機構の解析を進めた。以上により、COX7RPはミトコンドリアのCOX活性を制御する因子であり、エネルギー代謝に重要な役割を担っていると考えられた。25年度が最終年度であるため、記入しない。臨床的に、エストロゲン欠乏が閉経後女性の動脈硬化、肥満、骨粗鬆症を促進することが知られており、脂質代謝、骨代謝をはじめとする代謝調節におけるERの作用が想定されているがその作用メカニズムは十分に解明されていない。ミトコンドリアは酸化的リン酸化とATP産生を行う細胞内小器官であり、糖代謝、脂質代謝、エネルギー代謝と密接に関連し、メタボリックシンドロームや糖尿病などに関与すると考えられている。我々は、エストロゲン応答遺伝子としてCOX7RP (cytochrome c oxidase subunit 7-related protein)遺伝子を単離し、そのホモロジーから、ミトコンドリアのシトクロムcオキシダーゼ(COX)との関係に着目し、COX7RPの発現とエネルギー代謝における機能を細胞レベルと遺伝子改変マウスを用いて明らかにすることを目的とした。まず、COX7RPを細胞に導入して免疫染色法を行うことにより、COX7RP蛋白質はミトコンドリアに局在することが示され、同時に、COX活性とATP産生が亢進することを明らかにした。一方、COX7RPノックアウトマウスから調整したMEF細胞において、COX活性の減少とATP産生の減少が確認された。また、COX7RPノックアウトマウスは骨格筋におけるCOX活性が減少しており、運動能が低下していることを示した。さらに、COX7RPノックアウトマウスの褐色脂肪組織(BAT)において過剰な脂肪蓄積を認めた。

従って、COX7RPはミトコンドリアのCOX活性を制御する因子であり、エネルギー産生に重要な役割を担っていると考えられた。COX7RPノックアウトマウスを用いた骨格筋、褐色脂肪組織、脂質代謝、糖代謝の解析が順調に進んでおり、COX7RP遺伝子の生体における作用の解明が進んでいる。また、COX7RPのミトコンドリアにおける作用機構の解明を細胞学的ならびに生化学的手法を用いて解析を進めており、新しい知見が得られている。以上の解析により、当初計画通りに解析は進展している。引き続き、COX7RPノックアウトマウスの表現型解析を行い、COX7RPのミトコンドリア呼吸昨日における作用を明らかにする。今後はCOX7RPトランスジェニックマウスも用いて、同様のの機能解析する。これらの解析を進めることにより、代謝とエストロゲンシグナルとの相互作用をエストロゲン応答遺伝子の観点で明らかにし、転写制御との関連を明らかにしていく。25年度が最終年度であるため、記入しない。
ランビエ絞輪周辺部におけるニューロン及びグリア細胞間相互作用の解析

神経軸索の興奮伝導に重要なランビエ絞輪の構造や機能は,隣接するミエリンや絞輪周囲を覆うアストロサイトやNG2陽性グリアにより調節されていると考えられている.絞輪部軸索の機能維持とアストロサイトの関係を明らかにする目的で白質異常ミュータントを用いて本年度は以下の2つの点を明らかにした.1.ミエリン主要糖脂質スルファチドが欠損しミエリンー軸索間結合が形成されないcerebroside sulfotransferaseknockout(CSTKO)マウス同様,ミエリン形成不全を示すシバラーマウスにおいてもヒートショックプロテイン27が脊髄白質の活性化アストロサイトにおいて増加していた.また,CSTKOマウスで増加していた1-Cysペルオキシレドキシンは両マウス共に脊髄白質・灰白質の活性化アストロサイトに局在していることが明らかになった.これらのことから,アストロサイトは活性化の際に白質・灰白質問で常にステレオタイプに応答しているのではないこと,又,スルファチド欠損が直接的な原因ではなくパラノード欠損とそれに伴うランビエ絞輪部の変化が一連の白質アストロサイトの反応を引き起こしている可能性が考えられた.2.CSTKOマウスとシバラーマウスにおけるアストロサイトーオリゴデンドロサイト間ギャップ結合の変化をコネキシン43とコネキシン47を指標としてその局在パターンを調べた.両マウス間では両コネキシン発現の増加程度と分布パターンが異なっていたことから,アストロサイトとオリゴデンドロサイト間の細胞内コミュニケーションが両マウスで異なっていることが示唆された.これらの結果はアストロサイトが個々の白質異常に対して異なった応答をし,ランビエ絞輪部を含めた軸索機能を修飾している可能性を示唆するものである.1,2の結果は現在論文印刷中である.神経軸索の興奮伝導に重要なランビエ絞輪の構造や機能は,隣接するミエリンや絞輪周囲を覆うアストロサイトやNG2陽性グリアにより調節されていると考えられている.絞輪部軸索の機能維持とアストロサイトの関係を明らかにする目的で白質異常ミュータントを用いて本年度は以下の2つの点を明らかにした.1.ミエリン主要糖脂質スルファチドが欠損しミエリンー軸索間結合が形成されないcerebroside sulfotransferaseknockout(CSTKO)マウス同様,ミエリン形成不全を示すシバラーマウスにおいてもヒートショックプロテイン27が脊髄白質の活性化アストロサイトにおいて増加していた.また,CSTKOマウスで増加していた1-Cysペルオキシレドキシンは両マウス共に脊髄白質・灰白質の活性化アストロサイトに局在していることが明らかになった.これらのことから,アストロサイトは活性化の際に白質・灰白質問で常にステレオタイプに応答しているのではないこと,又,スルファチド欠損が直接的な原因ではなくパラノード欠損とそれに伴うランビエ絞輪部の変化が一連の白質アストロサイトの反応を引き起こしている可能性が考えられた.2.CSTKOマウスとシバラーマウスにおけるアストロサイトーオリゴデンドロサイト間ギャップ結合の変化をコネキシン43とコネキシン47を指標としてその局在パターンを調べた.両マウス間では両コネキシン発現の増加程度と分布パターンが異なっていたことから,アストロサイトとオリゴデンドロサイト間の細胞内コミュニケーションが両マウスで異なっていることが示唆された.これらの結果はアストロサイトが個々の白質異常に対して異なった応答をし,ランビエ絞輪部を含めた軸索機能を修飾している可能性を示唆するものである.1,2の結果は現在論文印刷中である.
薬毒物による自己免疫反応の誘発過程におけるMHC-II抗原の挙動と役割

薬毒物や環境汚染物質により自己抗体が産生され、自己免疫性の腎炎や皮膚炎が生じることがあるがその機序は明らかになっていない。カドミウム(Cd)、水銀などの重金属はポリクローンBリンパ球活性化(PBA)に伴い自己抗体の産生を誘導する。本研究は、このPBAの誘発機序を明らかにするため、T-Bリンパ球の相互作用に必須なMHC-II分子に注目し、CdによるPBA誘発におけるMHC-II分子の役割の解析を行った。そのため、BALB/cマウスの脾細胞を培養し、CdによるPBA誘発時のMHC-II分子であるIa抗原の必要性と量的変化について検討し、以下のことを明らかにした。(1)抗Ia抗体のCd誘発PBA反応の阻害効果の解析:培養脾細胞の表面抗原の抗体処理実験でに抗Ia抗体処理がPBA反応を鋭敏に阻害し、PBA反応におけるIa抗原の必要性が示された。さらに、抗Ia抗体の処理条件の検討から、PBA反応にはCd添加後24時間以内のIa抗原発現が重要であることが明らかとなり、早期段階のIa抗原発現はT-B細胞の相互作用に関係すると推定される。(2) PBA反応におけるIa抗原発現量の解析:Cd添加後の培養脾細胞における免疫細胞種とIa抗原発現量の変化をフローサイトメトリーにより測定した。培養細胞のIa抗原発現量を経時的に測定すると、Cd処理により脾細胞のIa抗原発現量が増加し、さらに、細胞種別に測定すると、Ia抗原は大部分がBリンパ球上に発現し、Cd処理により24時間後には発現細胞の比率と細胞上のIa抗原密度が増加することが示され、CdがBリンパ球のIa抗原発現量を増すことが明らかとなった。上記の結果により、CdによるPBA反応の誘発には、MHC-II分子であるIa抗原のBリンパ球における発現が必要であり、その量の変化と時期が重要な役割を有していることが示された。抗体産生反応の早期段階では、T-Bリンパ球の相互作用にMHC-II分子が必須の役割を果たしていることから、化学物質の刺激によりその過程が促進され、PBA反応が誘発された可能性が示唆された。本研究では、このPBAの誘発機序を明らかにするため、T-Bリンパ球の相互作用に必須なMHC-II分子に注目し、CdによるPBA誘発におけるMHC-II分子の役割の解明を目的としている。そのため、BALB/cマウスの脾細胞を培養し、CdによるPBA誘発時のMHC-II分子であるIa抗原の量的変化と必要性について以下の検討を行った。(1)PBA反応におけるIa抗原発現量の解析:培養脾細胞にCdを添加し、脾細胞表面のIa抗原をFITC標識抗Ia抗体で標識し、Ia抗原発現量の変化をフローサイトメトリーにより測定した。

培養細胞のIa抗原発現量を経時的に測定すると、対照培養ではIa抗原の高発現細胞の比率があまり変化しないが、PBA誘発濃度である1-10μMのCdを添加した処理培養では、高発現細胞の比率が顕著に増加した。この増加は、培養2日目で観察されたが、6日目までの培養日数の経過と共に顕著となった。これにより、Cd処理により脾細胞のIa抗原発現量が顕著に増加することが明らかとなった。(2)抗Ia抗体のPBA反応阻害効果の解析:同上培養脾細胞を抗Ia抗体で処理後10μMのCdを添加し、Ia抗原のブロッキングによるPBA反応への影響をIgM産生量を指標として測定したところ、PBA反応は有意に阻害された。CD4、CD8などのTリンパ球抗原の抗体処理ではこの阻害効果が弱いことから、CdによるPBA反応の誘発にIa抗原が重要な役割を果たしていることが示された。上記の結果により、CdによるPBA反応の誘発にMHC-II分子であるIa抗原の発現が量的にも機能的にも重要であることが明らかとなった。Ia抗原発現の増加した細胞種について解析中であり、さらにPBA反応に関わるIa抗原の発現時期について検討する予定である。カドミウム(Cd)、水銀などの重金属はポリクローンBリンパ球活性化(PBA)に伴い自己抗体の産生を誘導する。本研究では、このPBAの誘発機序を明らかにするため、T-Bリンパ球の相互作用に必須なMHC-II分子に注目し、CdによるPBA誘発におけるMHC-II分子(マウスではIa抗原)の役割の解明を目的としている。前年度の研究において、BALB/cマウスの培養脾細胞のcdによるPBA誘発は、(1)Ia抗原発現量を増加させること、(2)培養前の抗Ia抗体処理により消失すること、を明らかにした。本年度は、Ia抗原発現量の変化を示す細胞種と、抗Ia抗体処理時期とPBA誘発の阻害効果との関係、についての解析を行い、以下の成果を得た。(1)抗IA抗体のPBA反応阻害効果の解析:培養脾細胞のCd処理後に抗Ia活性を持つ抗IA抗体を経時的に添加し、CdによるPBA反応に対する阻害効果を検討した結果、抗Ia抗体はCd処理24時間以内のPBA反応を細胞毒性によらず阻害することが明らかとなり、その阻害効果はT-B細胞の相互作用が関係することが推定された。(2) PBA反応におけるIa抗原発現量変化についての細胞種の解析: CdCl_2を添加した培養脾細胞のIA抗原発現量をBリンパ球やマクロファージなどの細胞種毎にIA抗原発現量をフローサイトメーターで測定した結果、IA抗原は大部分がBリンパ球上に発現し、Cd処理により24時間後には発現細胞の比率と細胞上のIA抗原密度が増加することが示され、CdがBリンパ球のIa抗原発現量を増すことが明らかとなった。これらにより、Cdによる自己免疫反応の原因となるPBA誘発において、MHC-II抗原発現の量と時期の変化が重要な役割を有していることが示された。
2つのヒッグス二重項をもつ電弱理論によるバリオン数生成

2つのHiggs doubletを含む電弱理論において、電弱一次相転移の際に形成される電弱泡の関数形(絶対値と位相)を運動方程式を解くことによりダイナミカルに決定した。特に対称相と非対称相での同じ境界条件を満たす解が幾つか存在する場合があり、Higgs sectorにある小さなexplicit CP violationによりエネルギーに差が生じ、そのCP violationがある程度大きくなると最もエネルギーの低い解のみが安定に存在しうることを見た。昨年度の研究ではHiggsの期待値の絶対値部分はkinkの関数に限定していたが、今回はそれも力学変数として取り扱うことでより低いエネルギーの解が得られた。これらの解のうち最も興味深いのは、Higgsの有効ポテンシャルがある条件を満たすとき、ゼロ温度で現在の真空となる非対称相でのHiggsの相対位相はexplicit CP violationで決まる小さなものであるが、電弱泡の近傍でのみ大きくなるというものである。このタイプの解はCPの破れに対する実験の拘束条件を満たしつつ大きなバリオン数を生じることが出来る。実際、それぞれの電弱泡とquarkやleptonとの相互作用で生じるchiral chargefluxと各泡の生成率を計算することにより正味のバリオン数生成量を計算した結果、現在のバリオン数が説明できることを示した。また、このような有効ポテンシャルが実現されるかどうかを調べるために、3つの秩序変数(2つのHiggsの絶対値と相対位相)の関数である有効ポテンシャルを有限温度で計算した。一般の2つのHiggs doubletを含む模型ではHiggsの自己相互作用のパラメータを適当に選べばそのような有効ポテンシャルが得られるが、最小超対称標準模型ではgauge couplingでスカラー4点相互作用は決まっているが、超対称粒子の有限温度や輻射補正により実現されることを示した。
モジュール構造対応ペプチドの発現ならびに構造と機能

蛋白質の構造と機能を,遺伝子工学の手法により実用的になったアミノ酸置換の影響を通して探ろうとする研究が多いが,モジュール構造のような, 2次構造と3次構造の中間に位置し,蛋白質の構造・機能の単位と思われるものに着目した研究は非常に少ない.この研究では,蛋白質の「部品」構造に対応すると思われる部分蛋白を作製して,その構造と機能を調べることを目的としている.そのために,昨年度は,特定の蛋白質部分をリンカー等に由来する外来のアミノ酸配列を含まずに直接発現できる,新しい発現ベクター, ATG-TAG直接発現ベクター,を開発した.今年度は,そのベクターに挿入する,蛋白質の特定部分に対応する遺伝子断片を得ることを目的とした.一般に目的の部位に丁度制限酵素認識部位が存在する確率は低いので,エキソヌクレアーゼを用いてDNAを削ったものの中から,目的の部位まで削れたものを選択する方法の開発を試みた.予め導入された,ある制限酵素認識部位の一部を提供する一端と,エキソヌクレアーゼで削られた他端とをライゲートしてプラスシドを再環化し,目的のクローンでのみその制限酵素認識部位が再生することを利用して選択する方法は,数百千個のクローンを対象として制限酵素切断アッセイを行う必要があり,効率が悪い.そこで,再環化の段階で環化せずに残った線状分子を特異的に除去し,次にその再生部位で切断を受けて線状化する目的のプラスシドのみ,薬剤耐性遺伝子を導入することによって,ポジティヴに選択するという手法を考案した.この手法中,線状分子を特異的に除去するステップでは,熱耐性差を利用する,あるいはエキソヌクレアーゼを用いる方法が有効なことがわかった.しかし,各ステップにおける収率やゲル中の酵素活性抑制物質のために,現在までの所,最終的な成功には至っていない.今後,これらの点の改良を行ってゆく予定である.蛋白質の構造と機能を,遺伝子工学の手法により実用的になったアミノ酸置換の影響を通して探ろうとする研究が多いが,モジュール構造のような, 2次構造と3次構造の中間に位置し,蛋白質の構造・機能の単位と思われるものに着目した研究は非常に少ない.この研究では,蛋白質の「部品」構造に対応すると思われる部分蛋白を作製して,その構造と機能を調べることを目的としている.そのために,昨年度は,特定の蛋白質部分をリンカー等に由来する外来のアミノ酸配列を含まずに直接発現できる,新しい発現ベクター, ATG-TAG直接発現ベクター,を開発した.今年度は,そのベクターに挿入する,蛋白質の特定部分に対応する遺伝子断片を得ることを目的とした.一般に目的の部位に丁度制限酵素認識部位が存在する確率は低いので,エキソヌクレアーゼを用いてDNAを削ったものの中から,目的の部位まで削れたものを選択する方法の開発を試みた.予め導入された,ある制限酵素認識部位の一部を提供する一端と,エキソヌクレアーゼで削られた他端とをライゲートしてプラスシドを再環化し,目的のクローンでのみその制限酵素認識部位が再生することを利用して選択する方法は,数百千個のクローンを対象として制限酵素切断アッセイを行う必要があり,効率が悪い.そこで,再環化の段階で環化せずに残った線状分子を特異的に除去し,次にその再生部位で切断を受けて線状化する目的のプラスシドのみ,薬剤耐性遺伝子を導入することによって,ポジティヴに選択するという手法を考案した.この手法中,線状分子を特異的に除去するステップでは,熱耐性差を利用する,あるいはエキソヌクレアーゼを用いる方法が有効なことがわかった.しかし,各ステップにおける収率やゲル中の酵素活性抑制物質のために,現在までの所,最終的な成功には至っていない.今後,これらの点の改良を行ってゆく予定である.
代数的手法を用いたプログラムの階層的設計と開発環境に関する研究

種々の実用プログラムが順序機械型プログラムとして記述できる.本研究では主に,代数的手法を用いた順序機械型プログラムの階層的設計の正しさの証明(設計検証)の計算機支援環境を考案する.代数的言語の使用により,検証は項書換え等の単純な手法の組合せで行えるが,従来は,種々の手法を人間が複雑に組合せて適用しており,自動化が困難であった.1.本研究では,仕様記述スタイルに制限を設けて,検証を自動化できる検証手順を考案した,記述スタイルの制限により,証明対象式を(恒真性判定可能な)加減算を含む整数上の理論式に帰着でき,一定の検証手段の組合せ方で検証を行える.この記述スタイルでは,整数配列等を用いても論理式の恒真性判定が可能となり,実用上有効である.2.構造的帰納法を用いる場合,証明に必要な補題の選定や代入を検証者が検証過程を管理しながら行うのは非常に繁雑である.そこで以下のように計算機支援の方法を定めた.構造的帰納法では,必要な言明を着目する状態に与えるが,この際,図表示された状態遷移図上で言明を与えられるようにGUIを設計した.証明に必要な補題の選定や代入に関しては,計算機が候補を自動的に選出し,検証者が最終的に指定する.そのもとで支援系は必要な証明対象式を自動生成し,証明に行う.また,証明過程を管理し,言明の変更に対して再度証明すべき個所を表示する.3.少ない労力で検証可能であることを実証するため,GUIを用いて上記2.に基づく機能を与える検証支援系を作成した.4.本支援系を用いて,マックスソートプログラムの設計検証を,試行錯誤を含め2日程度で行った.その証明では式長が1000トークン程度の論理式の恒真性判定が必要であるが、恒真性を高速に判定する方法を考案したことにより,数秒程度で判定できた.5.これらの結果,本検証手順及び支援系が有効であることが分かった.記述クラスの拡張およびそれらの検証法を考案すること等が今後の課題である.種々の実用プログラムが順序機械型プログラムとして記述できる.本研究では主に,代数的手法を用いた順序機械型プログラムの階層的設計の正しさの証明(設計検証)の計算機支援環境を考案する.代数的言語の使用により,検証は項書換え等の単純な手法の組合せで行えるが,従来は,種々の手法を人間が複雑に組合せて適用しており,自動化が困難であった.1.本研究では,仕様記述スタイルに制限を設けて,検証を自動化できる検証手順を考案した,記述スタイルの制限により,証明対象式を(恒真性判定可能な)加減算を含む整数上の理論式に帰着でき,一定の検証手段の組合せ方で検証を行える.この記述スタイルでは,整数配列等を用いても論理式の恒真性判定が可能となり,実用上有効である.2.構造的帰納法を用いる場合,証明に必要な補題の選定や代入を検証者が検証過程を管理しながら行うのは非常に繁雑である.そこで以下のように計算機支援の方法を定めた.構造的帰納法では,必要な言明を着目する状態に与えるが,この際,図表示された状態遷移図上で言明を与えられるようにGUIを設計した.証明に必要な補題の選定や代入に関しては,計算機が候補を自動的に選出し,検証者が最終的に指定する.そのもとで支援系は必要な証明対象式を自動生成し,証明に行う.また,証明過程を管理し,言明の変更に対して再度証明すべき個所を表示する.3.少ない労力で検証可能であることを実証するため,GUIを用いて上記2.に基づく機能を与える検証支援系を作成した.4.本支援系を用いて,マックスソートプログラムの設計検証を,試行錯誤を含め2日程度で行った.その証明では式長が1000トークン程度の論理式の恒真性判定が必要であるが、恒真性を高速に判定する方法を考案したことにより,数秒程度で判定できた.5.これらの結果,本検証手順及び支援系が有効であることが分かった.記述クラスの拡張およびそれらの検証法を考案すること等が今後の課題である.
海洋生物由来の細胞接着阻害物質による癌治療への応用

血管新生は腫瘍が増大するときに必須の減少であり、血管新生がなければ、腫瘍は1-2mm以上には成長しないと報告されている。これまで、癌の治療薬として種々の抗癌剤が開発されてきたが、副作用の面から限定した使用にとどまっているものが少なくない。一方で、血管新生は正常の個体では起こっていない現象であること、新生血管がターゲットで既存の血管とは異なることより、大きな副作用がないことが血管新生を標的にした治療法の利点である。また、血管新生阻害剤による腫瘍の縮小効果がめざましく報告されてきたために、癌の治療法として血管新生に期待が集まり、種々の薬剤が治験に入っている。昨年度、海洋生物からの有用物質の検索の1つとして、カメノテからの抽出物が血管新生抑制作用があることを見出した。今年度はその基礎をなす研究として基底膜成分であるラミニンの機能性ペプチドIKVAV(イソロイシン-リジン-ヴァリン-アラニン-ヴァリン)が血管新生にどのような作用を持っているかを検討した。検討した細胞としてラット肺動脈血管内皮細胞TRLECを用いた。この細胞に対して、ラミニンの機能性ペプチドであるIKVAVの作用を細胞増殖、細胞接着、細胞運動、管腔能形形成およびin vivoでの血管新生についてDAS、(dorsal air sac)法で検討を行った。1)細胞増殖能の検討としてIKVAVを固層化しWSTアッセイを行ったところ、IKVAVは増殖能に有意な影響を及ぼさなかった。2)IKVAV上での細胞接着能を検討したところ、有意な接着効果を認めた。3)ランダムな細胞運動能をみるwoundアッセイをIKVAV上で行ったところ、運動能の亢進を認めた。4)コラーゲン三次元培養アッセイにより管腔形成能の検討を行ったところ、IKVAVは著明に管腔形成を亢進した。5)DAS法によりin vivoでの血管新生を検討したところ、IKVAVは著明に血管新生を誘導した。以上より、ラミニンの機能性ペプチドIKVAVは血管内皮細胞に対して細胞接着、細胞運動、管腔形成に働き、血管新生能を有することが明らかになった。このペプチドを競合阻害する天然物を見出すことにより、有効な血管新生阻害物質の開発が可能であると考えられた。海洋生物からの有用物質の検索の1つとして、血管新生阻害物質に焦点をあてて研究を行った。使用した海洋生物として、カイメン(丸)、カイメン(黄)、カイメン(紫)、カイメン(黒)、カイメン(ぬるぬる)、らん藻(茶)、らん藻(緑)、カメノテの8種類の生物で、これらからの抽出物における血管新生抑制作用について検討した。検討した細胞として血管内皮細胞の形質をもつ癌細胞ECV304を用いた。この細胞に対して、まず、DNA合成能をみるBrdU(bromodeoxyuridine)取り込みアッセイによりこの8種類の海洋生物の抽出物でスクリーニングを行い、最もDNA合成の阻害作用の強かったカメノテに対して、以下の検討を行った。陽性コントロールとして5FUの代謝産物であり、血管新生阻害作用が確認されているGHB(γ-hydroxybutyrate)100μM/Lを用いた。1)細胞増殖能の検討としてWSTアッセイを行ったところ、カメノテ・GBHとも有意な増殖能の阻害はみられなかった。2)細胞接着能を細胞外基質であるコラーゲン、ラミニン、フィブロネクチンに対する接着アッセイで検討したところ、いずれの基質に対する接着も抑制を認めた。特に、コラーゲンに対しては著明な接着阻害効果を認めた。3)ランダムな細胞運動能をみるwoundアッセイを行ったところ、抑制効果を認めたがGHBに比べると軽度であった。4)基底膜への浸潤能をみるマトリゲル浸潤アッセイではカメノテはGHB同様、著明に細胞浸潤を抑制した。5)コラーゲンゲル三次元培養アッセイにより管腔形成能の検討を行ったところ、カメノテはGHB同様に著明に管腔形成を阻害した。

2)IKVAV上での細胞接着能を検討したところ、有意な接着効果を認めた。3)ランダムな細胞運動能をみるwoundアッセイをIKVAV上で行ったところ、運動能の亢進を認めた。4)コラーゲン三次元培養アッセイにより管腔形成能の検討を行ったところ、IKVAVは著明に管腔形成を亢進した。5)DAS法によりin vivoでの血管新生を検討したところ、IKVAVは著明に血管新生を誘導した。以上より、ラミニンの機能性ペプチドIKVAVは血管内皮細胞に対して細胞接着、細胞運動、管腔形成に働き、血管新生能を有することが明らかになった。このペプチドを競合阻害する天然物を見出すことにより、有効な血管新生阻害物質の開発が可能であると考えられた。
高酸化状態の金属錯体を用いた反応による機能性有機化合物の合成

申請した課題の内、今年度は次の2つについて行った。1.種々の置換基を持つアルケン類とβ-ケトエステル類と酢酸マンガン(II及びIII)、Ce(IV)、Pb(IV)の塩を用いて酸素の存在下、種々の溶媒中、試薬のモル比、温度、添加物(無水酢酸、水、塩類)の影響を調べながら行い、15種類の1,2-ジオキサン-3-オール類を合成した。合成品は薄層クロマトグラフィーを用いて精製し、それらの構造を核磁気共鳴、赤外、質量スペクトル及び元素分析等を用いて決定した。生成物はいずれも結晶性の良い固体で、新規な構造のためスペクトル等の特異的な物理的性質をもち、化学反応性にも幾つかの興味ある知見が得られた。例えば、酸との反応において1,2-ジオキサン-3-オール類は開環、転位、縮合、閉環してフラン類を与える。また、メチルエーテル類はグリニヤール試薬と反応してその側鎖を延長することも可能であることが分かった。以上をJ.Chem.Soc.Perkin Trans.1に報告した。2.各種のアルケンとβ-ケトスルホキシド、β-ケトスルホン類およびその誘導体との反応を酸素-酢酸マンガン(II)存在下行い、相当する1,2-ジオキサン-3-オール類を12種合成した。生成物の過酸化物の構造の決定は課題1と同様に各種のスペクトルおよび元素分析等によって行った。ここで合成した1,2-ジオキサン-3-オール類は立体異性体の混合物であることが、炭素13核磁気共鳴スペクトルから分かった。これらの結果をこれらの化合物の立体化学及びその化学反応性の研究などとともにJ.Heterocycl.Chem.に発表した。
低酸素に対する生体適応反応を利用した再生組織へのin vivo血管誘導法の確立

再建医学領域における有効な治療法として自己組織再生と細胞工学的再生組織の移植が考えられる。これらにとって共通の問題点は再生組織を栄養するための微小循環血行の確立が難しいことである。本研究では、低酸素に対する生体適応反応を利用した再生組織へのin vivo血管誘導のための最適酸素環境を検討した。同一個体のラット背部2箇所にほぼ同様の傷を作成し、傷周辺組織を高酸素透過性および低酸素透過性フィルムで覆い異なった酸素環境に保った状態でその後の再生・治癒状態を比較した。通常酸素下で飼育し受傷1週間経過後に採取した再生部組織断面標本では、低酸素環境に保った再生組織で新生毛細血管数が多いことが明らかになった。一方、受傷1週間経過後の創傷治癒状態を、再生組織面積として比較すると、低酸素環境時に比べ高酸素環境時では新生毛細血管数が少ないにもかかわらず、組織再生能は高いこと明らかになった。以上の結果より、毛細血管からの酸素供給を必要としない組織再生過程初期においては、毛細血管新生に有利な低酸素環境よりも、十分な酸素が組織周囲に存在する高酸素環境のほうが有利である可能性が高いと思われる。しかし、再生組織がある程度の大きさにまで成長すると周辺外気からの酸素供給では不十分となり、新生毛細血管数を確保する必要が高くなるのではないかとの結論に至った。組織への栄養供給は,細動脈と細静脈間にある毛細血管で行われるが、この毛細血管血流は周囲組織の酸素状態に関係し、毛細血管上流に位置する細動脈の収縮・拡張により制御されていると考えられている。本研究では、動物実験により生体顕微鏡下に微小循環を直接観察し、この組織の酸素環境(組織酸素分圧)と毛細血管血流の関係を詳細に調べ検討することにより、再生組織への効率的な酸素供給を行うための最適酸素環境の決定を試みた。初年度はまず、急性時での組織酸素環境と毛細血管血流の関連を詳細に調べた。家兎の大腿に位置する骨格筋tenuissimus muscleを対象に、生体顕微鏡下で筋組織の酸素分圧を変化させたときの毛細血管赤血球速度と開存毛細血管数(実際に血流の存在する血管数)を計測した。筋組織酸素分圧の調節は酸素・窒素・炭酸ガスで泡気し任意の酸素分圧に保ったタイロード溶液(pH:7.3,37°C)で筋表面を灌流することにより行った。毛細血管血流はTVカメラ接続の生体顕微鏡を介し動画として録画し、再生画像から赤血球速度と開存毛細血管数を求めた。毛細血管赤血球速度と開存毛細血管数は筋組織酸素分圧に大きく依存することが明らかになった。毛細血管赤血球速度、開存毛細血管数ともに筋組織が低酸素状態では高値を示し、酸素分圧の上昇に従い低くな、最終的には血流が停止することが明らかになった。本結果によると、急性時において組織へ多くの酸素を供給するためには筋組織を低酸素環境にすることが望ましいと考えられる。本研究は、動物実験により生体顕微鏡下に微小循環を直接観察し、この組織の酸素環境(組織酸素分圧)と毛細血管血流の関係を詳細に調べ検討することにより、再生組織への効率的な酸素供給を行うための最適酸素環境の決定を試みるものである。初年度の研究において、平常時骨格筋において急性的に組織へ多くの酸素を供給するためには筋組織を低酸素環境にし、毛細血管血流を増加させることが望ましいという結果を得た。今年度はこの結果を基に同一個体のラット背部にほぼ同様の傷を作成し、傷周辺組織を高酸素透過性および低酸素透過性フィルムで覆い受傷部を異なった酸素環境に保った状態で、その後の再生・治癒状態を比較した。

その結果、組織容積が小さく毛細血管からの酸素供給を必要としない組織再生過程初期においては、毛細血管新生に有利な低酸素環境よりも、十分な酸素が組織周囲に存在し拡散のみで十分な酸素供給が可能な高酸素環境のほうが有利である可能性が高いこと、また、再生組織がある程度の大きさになると外気からの酸素供給では不十分となり、新生毛細血管数を確保する必要が高くなるのではないかと思われる結果が得られた。これらの結果を基に、最終年度である24年度には最適酸素環境を決定する。再建医学領域における有効な治療法として自己組織再生と細胞工学的再生組織の移植が考えられる。これらにとって共通の問題点は再生組織を栄養するための微小循環血行の確立が難しいことである。本研究では、低酸素に対する生体適応反応を利用した再生組織へのin vivo血管誘導のための最適酸素環境を検討した。最終年度である本年度は同一個体のラット背部2箇所にほぼ同様の傷を作成し、傷周辺組織を高酸素透過性および低酸素透過性フィルムで覆い異なった酸素環境に保った状態でその後の再生・治癒状態を比較した。通常酸素下で飼育し受傷1週間経過後に採取した再生部組織断面標本では、低酸素環境に保った再生組織で新生毛細血管数が多いことが明らかになった。一方、受傷1週間経過後の創傷治癒状態を、再生組織面積として比較すると、低酸素環境時に比べ高酸素環境時では新生毛細血管数が少ないにもかかわらず、組織再生能は高いこと明らかになった。以上の結果より、毛細血管からの酸素供給を必要としない組織再生過程初期においては、毛細血管新生に有利な低酸素環境よりも、十分な酸素が組織周囲に存在する高酸素環境のほうが有利である可能性が高いと思われる。しかし、再生組織がある程度の大きさにまで成長すると周辺外気からの酸素供給では不十分となり、新生毛細血管数を確保する必要が高くなるのではないかとの結論に至った。そこでラット背部にin vivo微小循環観察用ウィンドウを装着し、ウインドウ内組織に直径0.5、1、2mmの欠損を作成し、低酸素下および通常酸素下での組織再生過程を観察した。その結果、欠損部位が小さい場合は周囲酸素環境に関係せず組織の再生は可能であったが、全ての欠損の大きさで通常酸素環境が再生に有利であるという結果となっている。現在、通常酸素環境をより詳細に調節する実験を行なっている。従来の組織再生(創傷治癒)に関する研究では、自然再生可能・不可能な組織欠損の程度が不明であった。本年度の研究成果により、自然治癒可能および不可能な組織欠損の程度が判明したため、最終年度は、それぞれの創傷治癒に最適な酸素環境を整えることが可能になると思われる。24年度が最終年度であるため、記入しない。マウス背部チャンバー内の酸素分圧の調整を、酸素透過性が異なるコンタクトレンズ素材を用いることにより行う計画でいた。しかし、高酸素透過性素材を用いた場合の再生組織周辺の酸素分圧が予定の値まで上昇しないことが多く、素材の厚みをより薄くするか、新たな素材を検討する必要がある。最終年度では、厚みを薄くするとともに、薄膜フィルムと強度を保つためのメッシュを組み合わせた観察ウインドウの利用も試みる。