hpprc/llmjp-kaken huggingface dataset:
関節疼痛の発症におけるオステオポンチンの生理機能の解析

本研究では、変形性膝関節症に伴う疼痛発症の分子機序の解明を最終的な目標としている。本研究期間内では、1関節液、滑膜中に存在しオステオポンチン受容体であるCD44を発現している間葉系幹細胞による膝疼痛改善効果の検証を行い、幹細胞の関節内投与が疼痛改善に有効であることをラットを用いた実験で明らかとした。2神経組織学的解析手法を用いた関節疼痛発症の評価法の確立を目的として、関節内、関節周囲より投射する脊髄後根神経節の領域の同定を行った。3関節内侵襲後の関節液中の炎症性サイトカインの動態解析と臨床データとの相関解析を行い、受傷後期間、関節液サイトカイン濃度、術後の回復度の間に相関関係を見出した。疼痛は、関節障害患者の最大の愁訴である。病態の進行に伴う疼痛の増悪及び閾値の低下は、患者のADLを著しく低下させる。本研究では、疼痛の分子機序の解明を目的として、前十字靭帯再建術(ACLR)施行後の関節液中の細胞の動態を追跡し、疼痛の重症度に相関する細胞成分の同定を試みた。術後3日目の関節液において、CD105陽性細胞の存在比率とVASの間に負の相関を認めた(r=-0.58)。この細胞は、CD11b/14/33(マクロファージ)、CD3(T)、CD66b(顆粒球)、CD56(NK)の発現と重複しないことから、これら炎症性細胞とは異なる集団であることが示唆された。CD105は間葉系幹細胞(MSC)を特徴づける抗原であるが関節液中のMSC数(CD44/73/90/105陽性細胞数)とVASとの間に相関は観察されなかった。現在CD105陽性細胞の詳細な解析を行い疼痛制御に関与する細胞集団の同定を試みている。CD105はTGF beta受容体であることから、本研究の結果はTGF betaが疼痛制御に関与している可能性も示唆している。また、今後CD105陽性細胞の制御におけるオステオポンチンシグナルの重要性に関して検討を加えていく予定である。変形性関節症に伴う疼痛は、患者のActivity of Daily Life(ADL)を著しく低下させる。これまでの研究成果より、私たちは、前十字靭帯損傷膝の疼痛の重症度と炎症性サイトカインの一種である関節液中オステオポンチン量に相関関係があることを発見した。本研究では疼痛発症の分子メカニズムの解明を目的として膝関節疼痛の重症化における、オステオポンチンを含む炎症性サイトカインの生理機能の解析を行うことを目的としている。現在本学運動器外科学教室では、倫理委員会の承認及び患者の同意のもと、人工関節置換術及び前十字靭帯再建術時に廃棄されるヒト検体(関節液、滑膜、関節軟骨、及び軟骨下骨)を用いて変形性関節症に伴い発現量の変動するタンパク、遺伝子の網羅的解析を行っている。当該研究期間においては、前十字靭帯再建術の術前及び術後早期における関節液中のサイトカイン量の定量解析を行い、IL1b、IL2、IL6、IL10、及びIL8の濃度が有意に上昇する結果を得た。また、これらの炎症性サイトカイン、ケモカインは、術後の関節疼痛のレベルと有意な相関は観察されなかったが、3ヶ月予後における患者の運動機能の回復に相関する知見を得た。関節液中オステオポンチンと、関節疼痛の関連に関して、術後3日目の関節液中におけるオステオポンチン受容体発現細胞の存在比率をFACSにより解析したところ、有意に上昇することがわかった。以上のことから、上記の炎症性サイトカインは、侵襲後の関節組織の修復には重要な機能を有していると考えられるが、疼痛制御とは直接の関連性は低いと考えられた。変形性関節症に伴う疼痛は、患者のActivity of Daily Life (ADL)を著しく低下させる。これまでの研究成果より、私たちは、前十字靭帯損傷膝の疼痛の重症度と関節液中オステオポンチン量に相関関係があることを発見した。本研究期間内では疼痛発症の分子メカニズムの解明を目的として膝関節疼痛の重症化におけるオステオポンチンの生理機能の解析を行うことを目的とした。オステオポンチンはGRGDSモチーフを有するタンパク質で、インテグリン(alpha-v beta-III)ならびにCD44がその受容体であることが示されている。私たちは、滑膜中に存在する間葉系幹細胞が、これら受容体を発現していることを明らかとした。そこで、間葉系幹細胞が膝疼痛の軽減または増悪に関与するかを調べるために、関節内炎症により膝疼痛を発症したラットモデルに対して間葉系幹細胞の関節内投与を行い、行動学的に疼痛のレベルの半定量解析(von Frey Hair test, Hotplate test, Incapacitance test)を行った。その結果、炎症誘導後早期の間葉系幹細胞の関節内投与により膝疼痛レベルの有意な改善が観察された。興味深いことに、関節炎症に伴う膝疼痛に対する間葉系幹細胞投与後の疼痛改善効果は、炎症誘導後急性期(1ー5日以内)に間葉系幹細胞を投与した群にのみ観察され、炎症誘導後7日以降に間葉系幹細胞を投与した群では、有意な疼痛改善効果が観察されなかった。膝関節外傷後における関節液中オステオポンチン濃度の一過的な上昇も、1-3日以内に観察されることは、両者の機能的相関を示唆していると考えている。今後も引き続いてオステオポンチンによる膝疼痛の制御の分子生物学的、細胞生物学的検討を行っていく予定である。

本研究では、変形性膝関節症に伴う疼痛発症の分子機序の解明を最終的な目標としている。本研究期間内では、1関節液、滑膜中に存在しオステオポンチン受容体であるCD44を発現している間葉系幹細胞による膝疼痛改善効果の検証を行い、幹細胞の関節内投与が疼痛改善に有効であることをラットを用いた実験で明らかとした。2神経組織学的解析手法を用いた関節疼痛発症の評価法の確立を目的として、関節内、関節周囲より投射する脊髄後根神経節の領域の同定を行った。3関節内侵襲後の関節液中の炎症性サイトカインの動態解析と臨床データとの相関解析を行い、受傷後期間、関節液サイトカイン濃度、術後の回復度の間に相関関係を見出した。私たちは、関節疼痛の重症度と、関節液中オステオポンチンレベルの相関を見出したが、関節液中のオステオポンチンの疼痛発症における詳細な分子メカニズムの解明に関しては未だ達成できていない。手術侵襲後の関節液中におけるオステオポンチン受容体発現細胞が増加することは、疼痛とオステオポンチンを結びつける一つの傍証となり得ることを示唆していると考えている。今後この細胞の生理機能の特定を行っていく予定である。整形外科学以下の項目に関して、継続して検討していく。(1)ヒト関節液中でのオステオポンチン量と痛み及び疼痛物質量の相関解析:現在本学運動器外科学教室では、倫理委員会の承認及び患者の同意のもと、人工関節置換術及び前十字靭帯再建術時に廃棄されるヒト検体(関節液、滑膜、関節軟骨、及び軟骨下骨)を用いて変形性関節症に伴い発現量の変動する遺伝子の網羅的解析を行う。本研究項目では、これまでの研究の継続として、更に多くの検体を用いて関節液中のオステオポンチン量と、炎症性サイトカイン、疼痛物質、痛みのスコアとの相関を検討する。痛みのスコアは、Knee Societyにより規定された痛みの分類法に従って記述する。関節液中のオステオポンチン、TNFα、IL1β、IL6はELISA法を用いて常法に従って定量を行う。(2)人工関節置換術及び前十字靭帯再建術の際に廃棄されるヒト滑膜、関節周囲組織における神経突起の浸潤の定量:ヒト滑膜、関節軟骨及び軟骨下骨における感覚神経突起の数を組織学的に行い、疼痛の程度と相関があるかを検討する。神経突起の数の定量は当教室で用いられている方法に従い単位面積あたりのSubstance P陽性繊維数を用いて行う(Zhang et al., Knee Surg Sports Traumatol Arthrosc 14:404-410, 2006)。本研究では、関節疼痛の重症度に相関する新たな因子として、関節液中に存在するCD105陽性細胞のポピュレーションを同定した。更なるFACS解析の結果、これら細胞集団は、マクロファージの新たなサブセットであることを示すことが出来た。これら細胞集団と、私たちが以前に同定した疼痛関連物質であるオステオポンチンの関連性に関しては、未だ検討中であり、明確な結論を得るに至っていない。この点で、本研究の進捗はやや遅れていると考えている。また、トランスジェニックマウスを用いた実験に関しては、動物室改装等の理由により、本年度は進捗が大幅に遅れており、次年度にかけての最重要課題である。
摂取脂肪酸と日常身体活動がヒトの体内組織機能に及ぼす影響

有酸素運動トレーニングとn-3系多価不飽和脂肪酸(PUFA)の摂取について健康な被験者を対象に介入実験を行い,食事調査,各種生理学的,及び生化学的バイオマーカーへの影響を検討した.被験者は若年成人女性54人で,運動群と非運動対照群に分け,実験は3シリーズ行った.運動群には有酸素トレーニングを負荷すると共に,両群に対し第一シリーズでは主としてα-リノレン酸を含有するしそ油を,第二,第三シリーズでは市販健康食品のEPA剤を摂取させた.第三シリーズでは運動群には激しいトレーニングを日常行っている学生を用いた.実験期間は1週間の予備期間の後,3-4週間運動トレーニングとPUFA含有食品摂取を行った.血中トリグリセリド値や血糖値の低下傾向が見られたが,総コレステロール値には変化は見られなかった.一方,過酸化脂質値はPUFA摂取に伴い上昇する傾向が認められたが,運動群ではそれが抑制される傾向が観察され,特にこれはスポーツ競技群で大きかった.これらの効果はPUFAの摂取量に依存していた.PUFA含有食品の摂取によって,最大酸素摂取量や無酸素作業閾値などに有酸素トレーニングと同様の有意な促進効果が認められた.しかしその効果の大きさや介入終了後の持続性は,有酸素トレーニングの場合に比べ小さかった.PUFA含有食品の摂取により血漿ビタミンC濃度の低下が見られたが,低下の程度は運動群の方に顕著であった.日常高強度の運動トレーニングを行っている群は摂取したPUFAによる血中PUFAの上昇効果が見られなかった.非運動群とスポーツ競技者群とに対して行ったEPA剤投与により有意な呼気中アセトン濃度の低下が認められた.これらの結果は,ビタミンCの十分な摂取を中心とした食事上の配慮を行えば,有酸素運動トレーニングとn-3系PUFA摂取の併用によって生活習慣病のリスク低減への有効性が期待できることを示唆する.有酸素運動トレーニングとn-3系多価不飽和脂肪酸(PUFA)の摂取について健康な被験者を対象に介入実験を行い,食事調査,各種生理学的,及び生化学的バイオマーカーへの影響を検討した.被験者は若年成人女性54人で,運動群と非運動対照群に分け,実験は3シリーズ行った.運動群には有酸素トレーニングを負荷すると共に,両群に対し第一シリーズでは主としてα-リノレン酸を含有するしそ油を,第二,第三シリーズでは市販健康食品のEPA剤を摂取させた.第三シリーズでは運動群には激しいトレーニングを日常行っている学生を用いた.実験期間は1週間の予備期間の後,3-4週間運動トレーニングとPUFA含有食品摂取を行った.血中トリグリセリド値や血糖値の低下傾向が見られたが,総コレステロール値には変化は見られなかった.一方,過酸化脂質値はPUFA摂取に伴い上昇する傾向が認められたが,運動群ではそれが抑制される傾向が観察され,特にこれはスポーツ競技群で大きかった.これらの効果はPUFAの摂取量に依存していた.PUFA含有食品の摂取によって,最大酸素摂取量や無酸素作業閾値などに有酸素トレーニングと同様の有意な促進効果が認められた.しかしその効果の大きさや介入終了後の持続性は,有酸素トレーニングの場合に比べ小さかった.PUFA含有食品の摂取により血漿ビタミンC濃度の低下が見られたが,低下の程度は運動群の方に顕著であった.日常高強度の運動トレーニングを行っている群は摂取したPUFAによる血中PUFAの上昇効果が見られなかった.非運動群とスポーツ競技者群とに対して行ったEPA剤投与により有意な呼気中アセトン濃度の低下が認められた.これらの結果は,ビタミンCの十分な摂取を中心とした食事上の配慮を行えば,有酸素運動トレーニングとn-3系PUFA摂取の併用によって生活習慣病のリスク低減への有効性が期待できることを示唆する.しそ油はα-リノレン酸を主体とするn-3系多価不飽和脂肪酸源の代表的食品である。多価不飽和脂肪酸は、体内に摂取することにより種々の生理効果を示すことが最近明らかになってきているが、本研究はこの効果を生活習慣病の一次予防に活用する試みの一環として、同様にその効果が期待されている有酸素運動トレーニングと併用することの有効性を検討する意図で企画された。しそ油を毎日20gづつ18人の女子大学生ボランティアに摂取させ、そのうち半数に同時的有酸素運動トレーニングを負荷し、呼吸循環機能、糖代謝機能、血漿脂質パターン、体内活性酸素関連物質、免疫能を中心とする生体防御機能指標を測定した。その結果、しそ油の単独摂取がトレーニングとの併用の有無に関わらず有酸素機能の向上に寄与すること、またしそ油の摂取が空腹時血糖値の低下や血漿中性脂肪値の低下をもたらすことを確認した。一方でしそ油の摂取は血漿過酸化脂質レベルの上昇もたらすが、同時に運動トレーニングを負荷することによって、その上昇が抑制されることを示唆する結果が得られ、その機構として、運動による体内ビタミンCによるビタミンEの還元的活性化の促進がある可能性が示唆された。これらの結果は、食事によるn-3系多価不飽和脂肪酸とビタミンCなどの抗酸化成分の適切な摂取と適度の強さの有酸素運動トレーニングを併用することが、包括的な疾病一次予防に有用な方策である可能性を示している。栄養学を専攻し、比較的研究の目的を理解して食事の管理能力のあるコンプライアンスの高い若年女子被験者を対象に、日常的有酸素運動と、n-3系列多価不飽和脂肪酸摂取の併用が、健康にかかわる諸身体指標にどのような複合的影響をもたらすか、検討を進めている。

前年度は、α-リノレン酸を多く含むしそ油の摂取と、軽度の有酸素運動トレーニングが耐糖能並びに血糖低下に対する相加的効果とともに、しそ油摂取単独の効果として有酸素能力の有意な向上、さらにしそ油摂取に伴う血中過酸化脂質レベルの上昇が、有酸素運動トレーニングによるおそらく誘導的に形成された活性酸素除去効果により抑制されることを明らかにした。今年度はこの活性酸素除去機構を解明する目的で、しそ油の代わりにα-リノレン酸の体内における限定的代謝産物であり、魚油の諸健康効果の本体とされる、イコサペンタエン酸(EPA)を被験者に摂取させ、同様運動トレーニング群と非トレーニング群について比較検討した。EPAはしそ油によるα-リノレン酸給与量に比べかなり少量の投与で、ほぼ同様の効果を示したが、運動の介入により血中ビタミンE濃度とビタミンC濃度との間に有意の負の相関が発現し、一方、運動非介入群では全く相関が見られなかった。前年度の結果と考え合わせ、運動トレーニングへの適応現象がもたらしたビタミンCの効果的ビタミンE再活性化効果がそのメカニズムと推察された。総抗酸化活性レベル(TAS)は運動介入による定価を示し、このような条件下では抗酸化成分の摂取量、とくにビタミンC摂取量を増加させる必要性が示唆された。日常の身体活動が著しく活発な若年成人女性と比較的不活発な生活をしている同年代女性のモデルとして、県大会を目指し激しいトレーニング期にある女子大生スポーツ(軟式テニス)選手と、非競技者の一般学生の2群を被験者とし、日常の運動とイコサペンタエン酸(EPA)摂取の併用が、健康にかかわる諸身体指標にどのような複合的影響をもたらすかについて検討した。初年度並びに第2年度の研究計画が、多価不飽和脂肪酸摂取と有酸素運動トレーニングの介入試験であったのに対し、今回ははるかに強度の高い運動を習慣的に行っている者と対照非運動者との比較観察にその主旨を設定し、運動強度の差異がもたらす影響を検討した。運動群と対照群に対する20日間のEPA(錠剤型製剤)の摂取実験の結果、前者では後者と対比して血漿過酸化脂質値の低下傾向、同ビタミンC値の低下傾向、同ビタミンE値の上昇傾向が見られ、グルタチオン(還元型)濃度はいずれも有意な低下、総抗酸化能については運動群のみが有意な上昇を示し、ほぼこれまでの有酸素運動トレーニングによるビタミンCを優先的に消費する適応的な抗酸化効果の誘導的生成を裏付ける結果を得た。今回はとくにEPA摂取による血漿EPA濃度の上昇が、運動群のみ認められないという、極めて興味ある結果が観察されたが、これは先行研究で報告されている、有酸素運動による脂質エネルギー源のうちEPAの利用が、優先的になされる可能性があるという説に、このような強度の高い運動習慣者に限って適用されるというのかもしれない。
膜タンパク質のクオリティーコントロール:大腸菌SecYを中心にして

大腸菌FtsHタンパク質はATP依存性プロテアーゼ活性を持つ内在性膜タンパク質である。FtsHはAAA(ATPase associated with various cellular activity)ファミリーと呼ばれる新寄ATPaseファミリーの一員である。AAAタンパク質は原核細胞から真核細胞まで広く存在し、タンパク質の小胞輸送、オルガネラ生成、タンパク質の分解など多様な細胞機能に関与している。我々はftsH変異がモデル膜タンパク質の膜におけるトポロジー形成、分泌タンパク質の膜透過、膜ポテンシャルの形成などに異常を引き越こし、また、幾つかの分子シャペロンの過剰発現によりftsH変株の生育阻害や表現型が抑制されることから、FtsHは分子シャペロンと類似した機能を持つと推測している。一方、FtsHは内在性膜タンパク質SecYの分解に関与することも見出した。SecYはタンパク質透過装置(translocase)の主要な構成タンパク質であり、パートナーサブユニット(SecE)と複合体を形成出来ないとFtsHにより迅速に分解される。本研究において、さらにプロトンATPaseのF_0セクターを構成するαサブユニットが単独で存在するときFtsHによって分解されることを明らかにした。αサブユニットも他のサブユニットと会合して始めて安定に存在できる。また、単独のSecYやαサブユニットとは細胞の生育を阻害することからそれらの迅速な除去は細胞機能の維持に重要である。FtsHは膜タンパク質複合体の「品質管理」に普遍的重要性を持つことが考えられる。タンパク質膜透過装置の主要膜内在性因子であるSecYタンパク質はパートナー分子であるSecEとの複合体を形成し損なった場合速やかに分解される。膜結合ATPase,FtsH(その細胞質ドメインには、原核生物から真核生物にわたって保存されていることが最近明らかになりつつある“AAA ATPase Family"に属する領域がある)は、このSecYの分解除去に必須の因子である。我々は精製蛋白質を用いたin vitro実験の結果、FtsHがSecYを直接分解するプロテアーゼであることを示した。また、同様に内在性膜蛋白質であるFIFo ATPase複合体のaサブユニットも単独ではFtsHによって分解されることを見いだし、σ^<32>の分解等も併せて、FtsHはある種の不安定なタンパク質に対する特異性の高いプロテアーゼであることが示された。一方FtsHには分解を伴うことなくある種の変異タンパク質(PhoAなど)に結合するシャペロンに類似した活性も存在することが分かった。更に、FtsHがATP依存的に高次構造変化を起こすこと、細胞内で他の膜結合プロテアーゼとして知られるHflK/Cなどと複合体を形成していることを見いだした。我々の以前の研究からFtsHは膜タンパク質アセンブリーにおいて役割を持つことも想定でき、膜に於いてプロテアーゼ・シャペロン複合機能を持つquality control machineを形成している可能性が考えられる。FtsHはAAA(ATPase associated with various cellular activity)ファミリーと呼ばれる新奇ATPaseファミリーの一員である。我々はftsH変異がモデル膜タンパク質の膜におけるトポロジー形成、分泌タンパク質の膜透過、膜ポテンシャルの形成などに異常を引き起こし、また、幾つかの分子シャペロンの過剰発現によりftsH変株の生育阻害や表現型が抑制されることから、FtsHは分子シャペロンと類似した機能を持つと推測している。本研究において、さらにプロトンATPaseのF_0セクターを構成するaサブユニットが単独で存在するときFtsHによって分解されることを明らかにした。aサブユニットも他のサブユニットと会合して始めて安定に存在できる。また、単独のSecyやaサブユニットとは細胞の生育を阻害することからそれらの迅速な除去は細胞機能の維持に重要である。
静電場多体間相互作用によるバイオプラットフォームの構築

官能基の異なる有機分子を利用した自己組織化単分子膜を作製し,その表面上での静電ポテンシャルのゆらぎの状態を明らかにした。また,その表面上での細胞接着および細胞の分化,増殖,アポトーシスで重要な役割を果たすタンパクの吸着に及ぼす静電ポテンシャルの影響を調査した。自己組織化プロセスを制御するために、シリコン上の有機シラン系自己組織化単分子膜(Self-assembled Monolayre、SAM)の自己組織化メカニズムに及ぼす反応条件(末端官能基の対称性、反応温度、湿度)の影響について原子間力顕微鏡(Atomic Force Microscope、AFM)、X線光電子分光(X-ray Photoelectron Spectroscopy、XPS)、微小角入射X線回折測定(Grazing Incidence X-ray Diffraction、GIXD)、フーリエ変換赤外分光法(Fourier Transform Infrared Spectroscopy、FT-IR)、水滴接触角測定などを用いて検討を行った。その結果、この有機シラン系SAMは、形成初期段階で分子同士の分子間相互作用による自己集合により、ドメイン構造を形成することがわかった。さらに、この形成初期段階でのドメイン構造のサイズは、成膜条件の制御により、ナノからマイクロサイズまで制御できることを明らかにした。この結果に基づいて、メチル・アミノ2元有機シラン系SAMを作製し、ケルビン力顕微鏡やゼータ電位測定により、2元SAMの表面特性の測定を行った。表面形状像との比較から、表面電位像中の暗い部分がメチル基に相当し、明るい部分がアミノ基に相当することが明らかとなった。アミノ基末端部の表面電位は、メチル基末端部よりもおよそ50mV高い。この表面電位の差は、分子の双極子モーメントに起因する。ケルビン力顕微鏡から分かるように、ドメインサイズの変化によりメチル・アミノ2元有機シラン系SAMの表面電位の分布が変化した。表面電位のゆらぎが表面特性に及ぼす影響を調べるために、ドメインサイズの異なるメチル・アミノ2元有機シラン系SAMのゼータ電位測定を行ったメチル基に起因するドメインサイズの増加に伴い、等電位点を示すpHが大きくなった。これらの結果から、ドメインサイズの制御により2元SAMの表面電位ゆらぎを制御できることを明らかにした。本年度は、昨年度に確立した自己組織化プロセスにより、シリコンをはじめとした数種類の基材上に異なる官能基を有する有機シラン系自己組織化単分子膜(Self-assembled Monolayer、SAM)を形成させ、その表面上での生体分子の吸着挙動に関する検討を行った。その結果、OTS-SAM表面(疎水性)では、溶液滴下30秒後に、吸着層が高密度に形成され、600秒後には、凝集体の形成が確認された。このような凝集体の形成は、OTS-SAMとHPFの疎水性相互作用に起因する。PEG表面上(疎水性)では、末端にあるCH_3基の影響により、HPF同士が凝集して吸着していったが、PEG鎖のゆらぎにより、網目状に吸着が進行した。PEG中の主鎖のエーテル結合(自由度が大きい)に起因するゆらぎにより、HPFの吸着阻害が生じるが、末端メチル基の影響により、吸着したHPFは疎水性表面と同様に高密度で凝集した。一方、親水性表面であるAHAPS上では、HPFは疎水性表面に比べ低密度に吸着した。600秒後には、局所的に凝集したHPFが観察された。より親水性の高いOH表面上では、HPFはAHAPS表面の場合と同様、低密度で吸着した。600秒後も、吸着したHPFの密度は低いままであった。これらの吸着挙動の違いの原因を調査するために、HPFおよび各種基板表面のゼータ電位測定を行った。pH7.7のPBS溶液におけるHPFのゼータ電位は-8.7mVと負の値を示した。OTS、PEG、AHAPS、OH表面のゼータ電位はそれぞれ-19.1、-25.1、-24.2、-33mVであった。HPFに対する基板表面の静電的斥力の大きさの序列は、OH表面>APAHS表面≒PEG表面>OTS表面である。すなわち、HPFの基板表面への吸着のしやすさの序列は、OTS表面>PEG表面≒APAHS表面>OH表面になることを明らかにした。
麻酔・手術後の睡眠障害の研究、機構の解明と治療への試み

SD系ラットを対象にした研究で、前年度までに麻酔は施行後約一週間に亘り睡眠覚醒周期に影響を及ぼし、睡眠物質(睡眠関連サイトカイン等)の動態にも影響を及ぼすことが示唆された。即ちケタミン麻酔当日はノンレム睡眠増加、以後対照値より一過性に減少(3,4日目が最低)した。レム睡眠は逆に対照値より徐々に増加(3,4日目が最高)した。一方、ペントバルビタールはケタミン同様、当日にノンレム睡眠が増加するが、その後は単純に対照値に戻り、レム睡眠はケタミンと同様に対照値より徐々に増加(3,4日目が最高)する傾向があった。ラットの脳内サイトカイン(IL-1β、TNFα、IL-2、IL-4、IL-10)を視床下部、大脳皮質、海馬、橋の各部位について定量した。その結果ケタミン100mg/kg腹腔内投与後1時間では視床下部、橋でIL-1β増加傾向にあったこの結果の意義について神経伝達物質との関連の面から検討した。睡眠関連サイトカイン(IL-1等)は脳内のノルアドレナリン作動性神経を活性化する事が報告されている。一方、以前我々はマイクロダイアリシス及び大脳皮質切片を用いた研究で様々な麻酔薬が脳内のノルアドレナリン作動性神経の活性に影響を及ぼすことを見いだした。同神経は睡眠覚醒のみならず、体温血圧などの自律神経活動も司っているため、麻酔後の睡眠障害やシバリング、心筋梗塞など複数の合併症の機序にサイトカインーノルアドレナリンという連関が関与していると仮定できたからである。本年は初段として脳内のノルアドレナリン作動性神経特異的毒素のDSP4を投与されたラットでは自身の対照値と比ベケタミン、チオペンタール共に麻酔時間が有意に短縮した。以後、このモデルを用い、麻酔後の睡眠変化、サイトカイン動態の変化を定量し、周術期の合併症とサイトカイン-ノルアドレナリン連関との関係を引き続き検討してゆきたい。SD系ラットを対象に全身麻酔後の睡眠障害について研究した結果、麻酔後に睡眠が変化する事が判明した。ケタミン麻酔当日はノンレム睡眠増加、以後対照値より一過性に減少(3,4日目が最低)した。我々はこれらの機序の一因として麻酔後の内因性睡眠物質の産生量が両者で異なったと推察した。確立された内因性睡眠物質にはニューロンの発火頻度が高いものほど産生量も多くなるものが存在するからである(IL-1、TNF等)。ケタミンは脳波を活性化し、ペントバルビタールは脳波を抑制する為、麻酔薬投与後に内因性睡眠物質の産生量が異なるであろう。この事が以後の睡眠(主にノンレム睡眠)量を変化させた可能性について現在検討中である。また、心筋梗塞など周術期の重篤な合併症はレム睡眠中に発症することが多いとされているが、今回検討した2種の麻酔薬とも麻酔後にレム睡眠を増加していることは注目に値する。この結果と周術期合併症との関連についても現在検討中である。一方、各種の睡眠物質が麻酔時間に影響するか否かも検討した。

以前我々は強力な内因性覚醒物質であり、ナルコレプシーの原因と関連深いオレキシンが各種バルビタールの麻酔時間を短縮することを報告した。今回はオレキシンがケタミンの麻酔時間に与える影響を検討した。その結果、オレキシンを前述のバルビタールにおける報告と同様に投与したラットでは、ケタミンによる睡眠時間が短縮した。この結果は生理的睡眠関連物質が麻酔による睡眠にも関与し得ることを示唆しており、全身麻酔後の睡眠障害の研究に有用な情報を提供している。詳細については現在検討中である。SD系ラットを対象に全身麻酔後の睡眠障害について研究した結果、麻酔後に睡眠が変化する事が判明した。ケタミン麻酔当日はノンレム睡眠増加、以後対照値より一過性に減少(3,4日目が最低)した。レム睡眠は逆に対照値より徐々に増加(3,4日目が最高)した。一方、ペントバルビタールはケタミン同様、当日にノンレム睡眠が増加するが、その後は単純に対照値に戻り、レム睡眠はケタミンと同様に対照値より徐々に増加(3,4日目が最高)する傾向があった。我々はこれらの機序の一因として麻酔後の内因性睡眠物質の産生量が両者で異なったと推察した。確立された内因性睡眠物質にはニューロンの発火頻度が高いものほど産生量も多くなるものが存在するからである(IL-1、TNF等)。ケタミンは脳波を活性化し、ペントバルビタールは脳波を抑制する為、麻酔薬投与後に内因性睡眠物質の産生量が異なると考えられるからである。Bio-RAD社製のサイトカイン定量キット(Bio-Plexサスペンションアレイシステム)を用い、体重400g前後のSD系雄性ラットの脳内サイトカイン(IL-1β、TNFα、IL-2、、IL-4、IL-10)を視床下部、大脳皮質、海馬、橋の各部位について定量した。その結果ケタミン100mg/kg腹腔内投与後1時間では視床下部、橋でIL-1β増加傾向にあった。この事が以後の睡眠(主にノンルム睡眠)量を変化させた可能性について現在検討中である。また、心筋梗塞など周術期の重篤な合併症はレム睡眠中に発症することが多いとされているが、今回検討した2種の麻酔薬とも麻酔後にレム睡眠を増加していることは注目に値する。この結果と周術期合併症との関連についても現在検討中である。SD系ラットを対象にした研究で、前年度までに麻酔は施行後約一週間に亘り睡眠覚醒周期に影響を及ぼし、睡眠物質(睡眠関連サイトカイン等)の動態にも影響を及ぼすことが示唆された。即ちケタミン麻酔当日はノンレム睡眠増加、以後対照値より一過性に減少(3,4日目が最低)した。ラットの脳内サイトカイン(IL-1β、TNFα、IL-2、IL-4、IL-10)を視床下部、大脳皮質、海馬、橋の各部位について定量した。その結果ケタミン100mg/kg腹腔内投与後1時間では視床下部、橋でIL-1β増加傾向にあったこの結果の意義について神経伝達物質との関連の面から検討した。睡眠関連サイトカイン(IL-1等)は脳内のノルアドレナリン作動性神経を活性化する事が報告されている。一方、以前我々はマイクロダイアリシス及び大脳皮質切片を用いた研究で様々な麻酔薬が脳内のノルアドレナリン作動性神経の活性に影響を及ぼすことを見いだした。
結晶カイラリティの外場制御に関する研究

鏡映対称性を持たない結晶構造における右手系と左手系を区別する物理量「結晶カイラリティ」は、多彩な物質機能の源泉であることが知られている。本プロジェクトでは、結晶カイラリティの外場制御に関する研究を行った。その結果、結晶カイラル秩序が別種の強的秩序と相関する物質においては、その強的秩序ドメインの外場スイッチを介した結晶カイラリティ制御が可能であることを示した。さらに、新規開発したカイラル化合物群の研究において「定量的カイラリティ強度」の概念を導入し、これが、カイラリティの外場制御の実現性さらにはカイラリティ由来物性の理解において重要な概念となり得ることを提唱した。原子のらせん構造の右巻きと左巻きを特徴づける物理量“結晶カイラリティ"が多彩な新奇物性を誘起するという従来研究の成果は、外場による結晶カイラリティ制御を通じた斬新な物質機能の創出が可能であることを示している。本研究は、これまで未開拓であった結晶カイラリティの外場制御を重要な研究課題として位置づけ、その学術的基礎を構築することを目的としている。本年度は、候補物質の合成および測定系の構築を行い、結晶カイラリティ制御の可能性を検証した。得られた主な成果を以下に述べる。1.電場による結晶カイラリティ制御可能な系として、電気分極と結晶カイラリティが共存する物質群に着目し、その単結晶合成を行った。当初主要な研究対象としていたCsNO3においては、リーク電流の問題により十分な電場が印加できず、現在のところ電気分極反転に伴うカイラリティスイッチングは確認できていない。この問題を受け、新たな候補物質の単結晶合成を行い、電場による電気分極反転が可能であることを確認した。現在、同物質における電場によるカイラリティ反転の検出を試みている。2.一軸応力による結晶カイラリティ制御が可能な系として、強弾性と結晶カイラリティが共存する物質に着目した。その一例としてCa2Sr(C2H5CO2)6の単結晶を合成し、一軸応力印加下におけるドメイン構造観察を行った。その結果、過去に報告された強弾性ドメインスイッチングに伴う結晶カイラリティの反転を再現することに成功し、さらにこのカイラリティ反転が可逆的であることを示唆する初めての実験結果を得た。現在、カイラリティ反転可逆性を確定する実験を遂行するとともに、その微視的機構の考察を行っている。3.物質探索の過程において結晶カイラリティと磁気秩序が共存するb-NaCoPO4の合成に成功した。同物質が顕著な電気磁気効果を示すことを発見し、これを学術論文として発表した。結晶カイラル秩序が別種の秩序と共存する系を対象として、外場による結晶カイラリティ制御の可能性を検証した。結晶カイラリティと強弾性秩序が共存するCa2Sr(C2H5CO2)6に着目し、一軸応力印加下におけるドメイン構造観察を行ったところ、強弾性ドメインスイッチングに伴う結晶カイラリティの反転を確認した(この現象は40年前に報告されていたが、根拠となる実験データは示されていなかった)。さらに、カイラリティ反転が強弾性ドメインスイッチにおける原子変位量の観点から説明可能であることを明らかにした。物質探索の過程において、新規カイラル化合物群ABCu4P4O17(Aはアルカリ土類元素、Bは遷移金属元素)の開発に成功した。さらに、Aサイト元素の違いのみによって結晶中のカイラルドメインの形成様相が劇的に異なるという結果を得た。有機化学の分野で20年前に提案されたContinuous Chirality Measures法によりカイラリティ強度を計算したところ、Aサイト元素の違いに起因するカイラリティ強度とドメイン出現頻度に明確な相関があることを見出した。このことは、有機化学の分野で先んじて導入された「定量的カイラリティ強度」が、固体結晶を扱う物性科学においても重要な概念となり得ることを示す萌芽的成果である。以上のように本研究は、結晶カイラリティが別種の強的秩序と交差相関を持つ特殊な場合には、その強的秩序ドメインの外場スイッチを介した結晶カイラリティ制御が可能であることを示した。交差相関を持たない一般の場合におけるカイラリティ制御は今後の課題である。また、新規開発したカイラル化合物群の研究により、物性科学においても定量的カイラリティ強度が重要な概念になり得ることを示した。今後は、新たに採択された基盤Cにおいて、定量的カイラリティ強度を軸としたカイラリティ制御の研究、および、カイラル物質の理解に関する研究を推進していく。一軸応力による結晶カイラリティ制御に関しては、ある種の強弾性体において、一軸応力により可逆的にカイラリティ反転が可能であることを見出し、その微視的機構を考察する段階に達している。

一方で、電場および光照射によるカイラリティ制御に関しては、候補物質の単結晶は得られているものの、いくつかの実験上の困難により検証実験が十分には行えていない。以上から、研究はやや遅れていると判断した。固体物理強弾性と結晶カイラリティが共存するCa2Sr(C2H5CO2)6に対して、一軸応力印加前後における単結晶X線構造解析を行い、一軸応力によるカイラリティ反転の典型例として確立することを目指す。また、昨年度に単結晶合成に成功したカイラル強誘電体に対して、電場印加前後における単結晶X線構造解析を行い、電場による結晶カイラリティ反転の可能性を追究する。これらのカイラリティ反転現象を結晶構造の観点から議論し、微視的メカニズムの解明を目指す。
ウーロン茶の生理機能発現メカニズム解析を指向した高分子ポリフェノールの構造研究

ウーロン茶中に含まれる高分子ポリフェノールの構造とその機能の解明を目指し、本年度は、まずカテキンの酸化反応の検討を行った。ウーロン茶中に含まれることが知られるウーロンテアニン類の合成を2015年に報告している。その生成過程におけるウーロンテアニン類とは結合様式が異なる副生成物は、ウーロン茶高分子ポリフェノールの重要な中間体であると予想しその単離構造決定を目指した。この合成過程におけるウーロンテアニン類の収率は40%程度にとどまったが、多くのマイナー成分の生成が確認された。しかしながら、その構造決定には至らなかった。この結果は、カテキンからウーロンテアニンへの変換反応は3段階の変換が起こっているため、その構造推定が難しいことに起因していると推測された。エピガロカテキンガレートからウーロンテアニン類を合成する過程のうち、特に1段階目の反応が2分子間の酸化縮合反応であるため、この段階における化合物変化が高分子化において重要であると予想して、詳細な追跡を行った。HPLCによる追跡では主生成物として生成中間体であるデヒドロテアシネンシン類が観察されたが、NMRによる追跡によりデヒドロテアシネンシン類と類似した化合物の生成が観察された。カテキン類の酸化重合反応生成物とウーロン茶及び紅茶の高分子画分を分画し、13C-NMRによる比較を行った。当初の予想では、カテキン類を人工的に酸化させた場合に得られる生成物と同様の結合様式を持つ化合物のピークが紅茶やウーロン茶の高分子画分でも得られることを期待したが、特徴的なピークは検出することができなかった。これについては感度の問題のためであると考えている。当初の予定通り、カテキンの酸化反応によるウーロンテアニン類の合成過程における、副生成物の構造探索を行った。主生成物以外のピークについても単離を検討したが、構造決定には至らなかった。ウーロンテアニンの合成反応は3段階からなり、特に1段階目の反応が2分子間の酸化重合であるため大きな変化がみられると推測し、この段階における反応中間体前後の画分の分離を行った。得られた画分の13C-NMR分析の結果、目的とする中間体よりも低極性の画分に量は少ないものの、中間体に類似しているが異なる化合物が検出され、高分子化反応の鍵中間体である可能性が示唆された。また、酸化重合反応における反応メカニズムを解明する目的で、5種類のモデル化合物を設計し合成した。得られたモデル化合物の酸化反応を行いその生成物の構造決定を行った。その結果、モデル化合物の構造及び酸化剤の種類により、酸化縮合生成物の結合位置が異なることが明らかとなった。紅茶・ウーロン茶の高分子画分を分離し、13C-NMRによる測定を検討した。解析には、データの直接比較の他、多変量解析を用いた。現在のところ、既知のカテキン酸化2量体で観察されるシグナルと類似のケミカルシフトを有するピークが多数観察されたが、重合体を特徴づけるピークについては観察されなかった。NMRの感度の低さに起因すると考え、31年度に予定していたLC-MSによる方法を用いて分析を行った。得られたデータを多変量解析することにより、発酵後サンプル中に複数の特徴的なピークの検出に成功している。また、発酵茶製造過程の詳細な化合物変化が高分子ポリフェノールの生成メカニズムの解明に重要な知見を与えると考え、製造過程における化合物変化についても検討を始めた。今年度については、サンプリングの方法や分析条件の決定を行ったため、来年度以降分析を行いたい。H31年度は、実際の発酵茶製造時における化合物変化を、昨年度に確立した方法を用いて詳細な分析を行う。得られたデータについては、多変量解析を用いて解析し、変化に寄与している化合物を明らかにする。それらの化合物については、MS/MSあるいは実際に単離を行いNMR等の機器分析を用いることで構造決定を行う。また、高分子ポリフェノール画分のNMR解析については、昨年度の情報に加え報告のある既知の酸化2量体等のデータやカテキンの酸化重合反応生成物との比較を詳細に行うことで違いを明らかにし、2DーNMRを用いることで高分子ポリフェノールに特有な結合様式を明らかにする。カテキン類の酸化反応においては、昨年度別の化合物の生成が示唆された1段階目の低極性画分に生成している化合物の構造を明らかにする。カテキン類からウーロンテアニン類への変換反応は1ポットで行うが実際には3段階の反応であり、当初は酸化縮合段階である1段階目において様々な結合様式以外の副生成物が生成していると推測していた。しかし、昨年度の結果から1段階目の収率は比較的よいことが明らかとなった。ウーロンテアニン類の最終収率は40%程度であることから、本年度は2段階目以降についても詳細に化合物変化を追跡する。また、本年度は当初予定していた機能性評価を行う。具体的にはカテキン類の酸化反応生成物の分画を行い、どの部分に機能性があるのかをリパーゼ阻害活性等の発酵茶で知られる方法を指標に評価する。得られた結果をもとに、化合物探索を検討する。

この合成過程におけるウーロンテアニン類の収率は40%程度にとどまったが、多くのマイナー成分の生成が確認された。しかしながら、その構造決定には至らなかった。この結果は、カテキンからウーロンテアニンへの変換反応は3段階の変換が起こっているため、その構造推定が難しいことに起因していると推測された。エピガロカテキンガレートからウーロンテアニン類を合成する過程のうち、特に1段階目の反応が2分子間の酸化縮合反応であるため、この段階における化合物変化が高分子化において重要であると予想して、詳細な追跡を行った。HPLCによる追跡では主生成物として生成中間体であるデヒドロテアシネンシン類が観察されたが、NMRによる追跡によりデヒドロテアシネンシン類と類似した化合物の生成が観察された。カテキン類の酸化重合反応生成物とウーロン茶及び紅茶の高分子画分を分画し、13C-NMRによる比較を行った。当初の予想では、カテキン類を人工的に酸化させた場合に得られる生成物と同様の結合様式を持つ化合物のピークが紅茶やウーロン茶の高分子画分でも得られることを期待したが、特徴的なピークは検出することができなかった。これについては感度の問題のためであると考えている。当初の予定通り、カテキンの酸化反応によるウーロンテアニン類の合成過程における、副生成物の構造探索を行った。主生成物以外のピークについても単離を検討したが、構造決定には至らなかった。ウーロンテアニンの合成反応は3段階からなり、特に1段階目の反応が2分子間の酸化重合であるため大きな変化がみられると推測し、この段階における反応中間体前後の画分の分離を行った。得られた画分の13C-NMR分析の結果、目的とする中間体よりも低極性の画分に量は少ないものの、中間体に類似しているが異なる化合物が検出され、高分子化反応の鍵中間体である可能性が示唆された。また、酸化重合反応における反応メカニズムを解明する目的で、5種類のモデル化合物を設計し合成した。得られたモデル化合物の酸化反応を行いその生成物の構造決定を行った。その結果、モデル化合物の構造及び酸化剤の種類により、酸化縮合生成物の結合位置が異なることが明らかとなった。紅茶・ウーロン茶の高分子画分を分離し、13C-NMRによる測定を検討した。解析には、データの直接比較の他、多変量解析を用いた。現在のところ、既知のカテキン酸化2量体で観察されるシグナルと類似のケミカルシフトを有するピークが多数観察されたが、重合体を特徴づけるピークについては観察されなかった。NMRの感度の低さに起因すると考え、31年度に予定していたLC-MSによる方法を用いて分析を行った。得られたデータを多変量解析することにより、発酵後サンプル中に複数の特徴的なピークの検出に成功している。また、発酵茶製造過程の詳細な化合物変化が高分子ポリフェノールの生成メカニズムの解明に重要な知見を与えると考え、製造過程における化合物変化についても検討を始めた。今年度については、サンプリングの方法や分析条件の決定を行ったため、来年度以降分析を行いたい。H31年度は、実際の発酵茶製造時における化合物変化を、昨年度に確立した方法を用いて詳細な分析を行う。
普遍的な再生原理の探求と応用

新学術領域研究『再生原理』では、日本の看板研究の一つであった<再生研究>の成果をもとに、3次元構造をもった指や器官の再生を目指す-新しい再生医療をめざす研究領域を作るために本領域を立ち上げた。そして、再生原理を明らかにすることで、再生できない動物に3次元構造をもった指や器官の再生を引き起こすことを目指した研究を展開した。その結果、プラナリアやイモリで再生原理を明らかにしたことで、尾部からは頭部を再生できないプラナリアを遺伝子操作によって再生できるように成功し(Umesono et al., Nature, 2013)、また関節を再生できないと考えられていたカエルに関節を再生させることに成功した(Tsutsumi et al., Regeneration, 2015, 2016)。これらの画期的な研究成果をより広く世界中の研究者、一般の方々、再生医療関係者に広めていくのに、それらの成果を海外ジャーナルに出版するとともに、国内新聞やEurekAlertなどの国際科学Webサイトを使って広報した。英語での論文出版と、海外向けの広報活動などについてはElizabeth Nakajimaさんを雇用できたことでスムーズに展開することができた。この1年でカエルの関節再生を含め重要な論文を8報、英文誌に出版することができた。また、高校生向けとしては、京都市立西京高校、愛知県立一宮高校、明和高校、宝塚北高校、広島ノートルダム清心女子高校などに出張講義あるいは大学での実習を行った。一般向けとしては、東京で公開講演会を行うとともに、ABC放送、BSフジの『ガリレオX』などで本研究の成果は紹介された。このように、5年間にわたる本研究成果を、国内外に積極的に広報することに成功した。そして、最後に5年間にそれらの成果を冊子体としてまとめて報告書とした。27年度が最終年度であるため、記入しない。本研究では、日本の看板研究の一つであった<再生研究>の成果をもとに、3次元構造をもった指や器官の再生を目指す-新しい再生医療領域の創成をめざした。具体的には、新学術領域研究にふさわしい形で、分子レベルで高い研究成果を出している再生研究者をコアとして、再生できない動物を研究対象に加え、再生できる動物から再生原理を学び、それを再生できない動物に適用することで、再生できなかった構造を再生できるようにすることに成功し(脳を再生できないプラナリアに脳の再生を誘導、四肢関節を再生できないカエルに関節再生を惹起)、基礎研究と再生医療研究とをつなぐ新しい学問潮流を作ることに成功した。○抗体作成・トランスクリプトーム解析とそのデータの標準化・デジタル化異なる動物種を対象にするものの、ERKシグナル、Wntシグナル、Shhシグナル等の活性化を視覚化するための体系的な抗体作成を行なった。ペプチド抗体の作成をシステマティックに注文したものの、ウエスタンブロットに使える抗体は一部作成できるも、シグナルの活性化を視覚化できる抗体としてはERKシグナル以外では残念ながら得られなかった。また、トランスクリプトーム解析については読み取りリード長のバージョンアップが予定通りになされなかったために、多くの計画が次年度へ持ち越しとなった。○再生医療若手研究者を対象にした再生研究トレーニング・コースの開催平成23年3月に再生医療を目指す若手研究者を対象にした再生研究トレーニング・コース(全5日)を岡崎市の基礎生物学研究所にて開催した。受講生を4グループに分け、プラナリア再生コース、四肢再生コース、コオロギ再生コース、マウス再生コースの4つのコースをローテーション制で受講してもらい、充実したトレーニング・コースが実施できた。○新研究領域を日本でスタートさせたことの海外でのアピール平成22年の9月にポルトガルのセシンブラで行なわれた再生研究の国際シンポジウムで総括班員が積極的に話す事で日本で新たな再生研究と再生医療を結ぶ研究が立ち上がったことをアピールした。また、平成23年の3月に行なわれた日独の発生生物合同年会では、総括班としてアピール用のポスターセッションを開催するとともに、全班員が発表を行なった。総括班では、領域全体の目標を達成するために、1解析ツールの標準化・解析データのデジタル化を支援・推進することによって、異なる動物種間の再生研究からより普遍的な再生原理を抽出できるようにすること、2計画班での交流のみならず、公募班を加えて研究をダイナミックに展開させること、特に、数理モデルとのフィードバックを定期的に行う機会を設定して理論と実験との両方を先鋭化させていくこと、3<形をつくる>再生研究を幹細胞研究者へと浸透させていくーという3つの明確な使命をもって活動を行っている。<再生研究を推進するための特別講座の設置>新学術領域の推進のための京都大学内での再生学特別講座の設置を行った。全国公募をかけ、准教授1名・助教1名で構成される特別講座が平成24年度よりスタートする。<再生医療研究者との合同国際会議の開催>再生生物学者と再生医療研究者のトップサイエンティストとの合同国際会議を開催し、再生医療と再生研究の共同戦線の強化を図った。具体的には、11月に、プラナリア再生研究の国際ワークショップを京都で開催し、引き続いて神戸の理研で、再生医療と再生研究の共同戦線ワークショップを開催した。また、12月には、分子生物学会で国際レベルのシンポジウムを開催した。それらの活動で次年度の再生医療学会でのプレゼンの足がかりを作ることに成功した。<数理モデル理論生物学者と実験再生学者との交流による再生モデルの構築

>公募研究で獲得した数理生物学者との交流ワークショップを7月/12月/2月と3度にわたって開催して、再生の数理モデルの先鋭化を図った。<次世代シークエンサーを用いた再生遺伝子データベースの構築と共有化>カエル、イモリ、プラナリア、コオロギの4種の動物の再生系におけるトランスクリプトーム解析を行い、それらをデータベース化・共有化することで、再生の普遍原理の分子レベルでの解析をスタートした。総括班では、領域全体の目標を達成するために、1解析ツールの標準化・解析データのデジタル化を支援・推進すること、2計画班での交流のみならず、公募班を加えて研究をダイナミックに展開させること、特に、数理モデルとのフィードバックを定期的に行う機会を設定して理論と実験との両方を先鋭化させていくこと、3<形をつくる>再生研究を再生医療研究者へと浸透させていくーという3つの明確な使命をもって活動を行っている。1再生研究の標準化:公募班の林利憲博士の尽力によりイベリアイモリが班全体に導入され、再生できる有尾両生類の実験動物としての標準化を行った。2再生動物での遺伝子ノックアウト法の開発:実験動物の標準化により、再生関連動物を使った遺伝子ノックアウト法が開発され、再生研究が格段に進歩する環境を整えた。3IR-REGOを用いた細胞追跡法の導入:再生過程での細胞の挙動を単一細胞レベルで追跡する方法が基生研の亀井博士によって開発され、それを導入した。そして、IR-REGO装置を東北大に設置した。4再生遺伝子のデータベース化:本年度からMiSeqシークエンサーが導入されたことで、飛躍的にデータ量を増やすことに成功した。5研究班内での交流の促進事業:理論と実験の交流ワークショップを理論生物の大御所のMeinhardt博士を囲んで開催し、また新たな両生類班を組織し、カエル・イモリを使った再生研究の交流を促進した。6再生医療研究者との交流プラットホームの構築:再生研究トレーニングコースを基礎生物学研究所で開催した(開催のために総括班で森事務局員を雇用)。また、3月に日本再生医療学会で『三次元構造の再生を目指す』というシンポジウムを開催し、大きな反響を得た。さらに、理研CDBで2回めの国際シンポジウムを開催し、海外の学会などに構成員を派遣して国際的なプラットホーム作りを行った。本年度における主な活動としては、1の<解析方法・ツールの標準化>については、実験動物として使用しているイモリを日本のアカハライモリから実験室で繁殖可能としたイベリアトゲイモリに完全シフトさせて、遺伝子導入イモリの共有化や、トランスクリプトームデータとゲノムデータの整備を行った。また、イベリアトゲイモリの導入に伴い、ゼノパスとの遺伝子操作ツールの互換性を持たせることを徹底して行った。2の<班内における研究交流>についても、班会議(8月、札幌)、両生類遺伝子操作会議(12月、鳥取)、数理理論と実験系の交流会議(8月、札幌)で行い、計画班・公募班を混ぜた交流事業の促進、イモリとカエルの実験交流および実験系と理論系の交流促進をはかった。3の<再生医療分野との共通プラットホームの構築>についても