hpprc/llmjp-kaken huggingface dataset:
惑星飛行探査に向けた機体展開・運動制御融合型航空機の開発

今年度は,本研究のアクチュエータとして有望である誘電エラストマについて,より詳しく研究した.火星飛行機のような無人航空機に対する誘電エラストマアクチュエータの適用可能性を検討するため,誘電エラストマアクチュエータを用いて舵を駆動可能な風洞模型を製作し,風洞気流中で動作させた.翼には舵面を設けており,ヒンジで接続した.舵面はリンケージを介して誘電エラストマアクチュエータに接続した.誘電エラストマアクチュエータは有限会社Witsの標準品を用いた.これは外形80mm、内径50mmのドーナッツ状のダイアフラム型誘電エラストマアクチュエータで,誘電エラストマの質量は0.1gである.誘電エラストマアクチュエータの電極には,高電圧電源から電圧を印加できるようにした.本試験では,迎角,印加電圧,気流流速の3種類を変化させ,舵角を計測した.迎角は-10度から10度までとした.印加電圧は3.2kVから3.7kVまでの値とし,約3秒ごとにON/OFFを繰り返して矩形波を入力した.気流流速は0,10,15m/sの3条件で実施した.舵角はスパン方向から撮影した画像から算出した.実験の結果,通風状態であっても電圧を印加することによって舵角が変化していることが確認できた.ただし一方で,同じ印加電圧のON/OFFを繰り返しているのにもかかわらず,舵角値が毎回1度程度ずれてしまっていた.しかしこれは,画像解析による舵角算出の問題の可能性が考えられ,本質的な問題ではない.従って,誘電エラストマの無人飛行機への搭載の有効性を確認することができたといえる.本研究が最終的に目指す機体展開・運動制御融合型航空機の実現に向け,その前段階となる基礎部分について,より深く研究を発展させることができた.29年度が最終年度であるため、記入しない。29年度が最終年度であるため、記入しない。今年度ははじめに,JAXAの専門家に対して,主探査機に対する相乗りをするにあたって,どこにどの程度のすきまがあるのかについて聞き取り調査を実施した.次に,ミッション内容,搭載機器,機体諸元の関係を調査した.ここでは,折り畳み式の展開翼を仮定して飛行機の概念設計を実施した.これにより,収納時の大きさと搭載機器の質量に対する,機体諸元及び航続距離の関係を明らかにした.その後,展開機構について検討した.まず,代表的な展開機構の一つである折り畳み式について検討した.折り畳み式展開翼の展開トルクや展開タイミングが空中での翼展開挙動に対してどのように影響するかを,マルチボディダイナミクスを用いてシミュレーションした.展開のタイミングを適切にすることでより小さなトルクで翼を展開できることが分かった.この計算の中で,ヒンジ軸を傾けることで,空気力を展開に利用でき,さらに小さなトルクでも翼を展開できるのではないかという着想を得た.そこで次に,ヒンジ軸を傾斜させることが展開運動にどう影響するかを調べた.計算の結果,翼前縁側を開くようにヒンジ軸を傾斜させると,小さな展開機構トルクでも展開可能であり,動力なしであっても空気力のみで翼を展開できることが分かった.これにより機体の軽量化,小型化,簡素化が可能となった.また,種々アクチュエータを調査し展開翼への適用性を検討した.そして,それらの検討したアクチュエータの中から,誘電エラストマ型の人工筋肉に着目した.誘電エラストマ型人工筋肉を飛行機の展開機構に適用することで,今までにない展開機構を生み出すことができると考えている.今年度はその専門家とコンタクトを取り,協力を取り付けた.特にシート型とロール型の二つの誘電エラストマ型人工筋肉が本研究に適していると考えられ,これらについて来年度に性能確認試験を予定している.誘電エラストマの調査・性能検討など,情報収集の結果をうけて追加で行うことが増えたので,その分やや遅れている.また,受け入れ機関の風洞設備を使用するつもりであったが,当初の想定以上に混雑しており,十分に試験を実施できなかったため,やや遅れている.昨年度までに翼の折り畳みのヒンジ軸をピッチ方向に傾けることの効果を明らかにしてきたが,今年度はヒンジ軸をヨー方向に傾けることの効果を調査した.ヒンジ軸をヨー方向に傾けることで,折り畳まれる外側の翼に対して横滑り角がつき,空気力が減少して空気力の展開への影響が抑えられることが分かった.この効果を用いることにより,必要な展開機構トルクを低減すること,展開可能条件を広げること,および展開のロバスト性を高めることが可能である.しかしながら一方で,ヒンジ軸のヨー方向への傾斜は,外側の翼に作用する空気力の絶対値を小さくすることはできるものの,その方向は変えることができないことが分かった.そのため,外側の翼に生じる空気力が翼を閉じる向きに作用してしまっている状態であっても展開するために,必ず補助的な展開アクチュエータが追加で必要となることが分かった.ヒンジ軸をピッチ方向に傾けた場合には,適切に設定すれば展開に対してアクチュエータは不要で空気力のみによって展開できていたので,展開機構としてはヨー方向の傾斜よりもピッチ方向の傾斜の方が適していることが分かった.

本研究のアクチュエータとして有望である誘電エラストマについても研究を進めた.今年度は関連する研究所及び企業と共同で,誘電エラストマを舵アクチュエータに適用した翼構造モデルを製作し,その力学的特性を調べた.無風状態において,誘電エラストマを用いて舵に対して所望の動作をさせることが可能であることが確認できた.今後は風洞中でこのアクチュエータを動作させることを考えている.これにより,誘電エラストマの無人飛行機への搭載の有効性を確認したい.空中で飛行機の翼を展開させるための方法を種々検討した結果,誘電エラストマによる人工筋肉を用いる方法が,本研究に適している可能性が浮上してきた.しかし,この誘電エラストマによる人工筋肉は近年発明されいまだ開発が盛んに行われている最中であるため,飛行機にこれを適用するには,もっと基礎的な研究が追加で必要であることが分かった.そのため,当初の研究計画に対してはやや遅れているという状態である.しかし研究自体は着々と進んでおり,29年度には当初の研究計画とは別の形で追加の論文を執筆できると考えている.まずはこれらを進めた上で,当初の研究計画に立ち戻って研究を進めたいと考えている.今年度は,本研究のアクチュエータとして有望である誘電エラストマについて,より詳しく研究した.火星飛行機のような無人航空機に対する誘電エラストマアクチュエータの適用可能性を検討するため,誘電エラストマアクチュエータを用いて舵を駆動可能な風洞模型を製作し,風洞気流中で動作させた.翼には舵面を設けており,ヒンジで接続した.舵面はリンケージを介して誘電エラストマアクチュエータに接続した.誘電エラストマアクチュエータは有限会社Witsの標準品を用いた.これは外形80mm、内径50mmのドーナッツ状のダイアフラム型誘電エラストマアクチュエータで,誘電エラストマの質量は0.1gである.誘電エラストマアクチュエータの電極には,高電圧電源から電圧を印加できるようにした.本試験では,迎角,印加電圧,気流流速の3種類を変化させ,舵角を計測した.迎角は-10度から10度までとした.印加電圧は3.2kVから3.7kVまでの値とし,約3秒ごとにON/OFFを繰り返して矩形波を入力した.気流流速は0,10,15m/sの3条件で実施した.舵角はスパン方向から撮影した画像から算出した.実験の結果,通風状態であっても電圧を印加することによって舵角が変化していることが確認できた.ただし一方で,同じ印加電圧のON/OFFを繰り返しているのにもかかわらず,舵角値が毎回1度程度ずれてしまっていた.しかしこれは,画像解析による舵角算出の問題の可能性が考えられ,本質的な問題ではない.従って,誘電エラストマの無人飛行機への搭載の有効性を確認することができたといえる.本研究が最終的に目指す機体展開・運動制御融合型航空機の実現に向け,その前段階となる基礎部分について,より深く研究を発展させることができた.計画書のほか,以下2点を追加する.今年度のこれらの検討を進める中で,飛行機の推進系の見積もりが火星飛行機全体の設計に大きな感度を持っていることが明らかとなった.そのため,推進系の検討も今後実施していく予定である.また,誘電エラストマの専門家に協力してもらえることになり,展開機構への適用を見据え,そのアクチュエータの性能評価等も実施する予定である.29年度は初めに,翼に対して誘電エラストマを用いることについて検討を深める.これまでに誘電エラストマを舵アクチュエータに適用した翼構造モデルを製作しており,これについて学会発表する予定である.
新たなユビキチンリガーゼをリクルートするプロテインノックダウン法の開発

近年、私達が開発したSNIPERもしくは海外のグループが開発したPROTACと呼ばれる化合物によって細胞内の標的タンパク質を選択的に分解する技術(プロテインノックダウン法)が確立され、新しい創薬技術として注目を浴びている。本研究は、プロテインノックダウン化合物の創製に利用できるE3リガーゼを拡充することで、この技術の汎用性をさらに高めることを目的とする。リガンド依存的に活性化するE3リガーゼとしての機能が知られている核内受容体aryl hydrocarbon receptor (AhR)に対するリガンドの一つであるbeta-naftoflavone(beta-NF)を、cellular retinoic acid binding protein (CRABP)-1やCRABP-2に対する標的リガンドであるAll-trans retinoic acid (ATRA)に繋いだ化合物(beta-NF-ATRA)を合成した。様々ながん細胞株にbeta-NF-ATRAを処理すると、CRABP-1やCRABP-2タンパク質の発現量が低下した。プロテアソーム阻害剤もしくはE1阻害剤処理により、この発現低下はユビキチン・プロテアソーム系による分解に起因することを明らかにした。また、beta-NF-ATRAのbeta-NFを別のAhRリガンドであるalpha-NFや2-(1H-Indol-3-ylcarbonyl)-4-thiazolecarboxylic acid methyl ester (ITE)に置き換えた類似化合物においてもCRABP分解活性が確認されたが、AhRリガンドを繋がない化合物ではCRABP分解活性を示さなかったことから、AhRリガンドがこの分解システムにおいて重要なモジュールであることが示唆された。研究計画通り、AhRリガンドをE3リガンドとして利用したプロテインノックダウン化合物の創製に成功した。メカニズム解析により、この化合物は想定通りユビキチン・プロテアソーム系による標的タンパク質分解を誘導できること、AhRリガンドを繋ぐことがこの活性に重要であることを明らかにすることができた。これらのことから、本研究は順調に進行していると評価できる。beta-NF-ATRAによる標的タンパク質分解が本当にAhR依存的に起こっているか、この化合物がAhRを標的タンパク質にリクルートする活性があるかなど、さらに詳細な分子メカニズム解析を行う。また、標的タンパク質をCRABPから別のタンパク質に変えてもAhR依存的な標的タンパク質分解が起こるか調べることによりこのシステムの汎用性を明らかにする。次年度以降に繰り越しされる研究費が生じた理由としては、年度末の学会の参加費及び旅費が未精算であること、本年度の研究が概ね順調に進展したことから無駄な物品費がかからなかったことが挙げられる。繰り越し研究費の一部は本年度の未精算の学会参加費及び旅費に使用する予定である。また残りは、本年度の研究の進展から推測される次年度以降の研究計画を考えると物品費が多くかかることが予測されることから、物品費として使用する予定である。
特異な分子吸着能を示す可動型配位錯体の合理的設計指針の構築

本研究は吸着誘起構造転移(ゲート吸着)現象を示す柔らかな多孔性配位錯体(PCP)の合理的設計指針を構築するため, PCP合成前に入手可能な情報のみからのゲート吸着挙動予測を目的とし,研究を進めてきた。そのために,今年度は実在のPCPであるCPL-p1を緻密に模したAtomisticモデルの構築とその分子シミュレーションを実施し,本系に1咋年度提案したゲート吸着挙動の温度依存性予測モデルを適用することで,この予測モデルの妥当性を検証した。CPL-p1のアルゴン包摂構造を,初期値として含溶媒構造や溶媒脱離後の構造データを利用しつつ決定し,温度,圧力PCP構造の変化に伴う自由エネルギー変化の計算を行ってゲート吸着挙動を決定したところ,実験結果をよい精度で再現可能なことが確認できた。また,前述の予測モデルを用いてゲート吸着挙動の温度依存性を計算し,これを分子シミュレーションによる計算値と比較したところ,本モデルがシミュレーション(=理想的実験系)の結果を十分な精度で予測可能なことが確認できた。以上の内容のうち,ゲスト分子包摂構造の推定に, PCP合成後に実験によって得た溶媒包摂構造等を用いた点は,当初の研究目的に照らすと不十分な点であった。これは,有機-無機ハイブリッド材料であるPCP内の結合距離や角度の振動を適切に表現できる分子力場パッケージがいまだ確立されていなかったため,実験データを参照せずMolecular Mechanics法などを用いて構造を決定するのが困難だったことに起因する。PCPに適した力場パッケージの開発は様々なグループにより現在も続けられており,将来的にはこの困難も解決されるものと見込まれる。以上のことから,本研究における取組みによって,吸着誘起構造転移を示す柔らかいPCPを合理的に設計するための重要な指針を得るという目標は,一部課題を残してはいるものの,十分に達成できた。(抄録なし)本年度は,研究計画中では25年度に実施予定であった多孔体の変形を伴う吸着現象,すなわちゲート吸着の温度依存性予測モデルの構築に取り組んだ。近年,多孔体の変形を伴わない通常の物理吸着現象の予測手法である吸着ポテンシャル理論が,メカニズムの異なるゲート吸着現象にも適用可能なことが報告されている。この一見奇妙な事実に理論的なバックグラウンドを与えるため,熱力学的平衡に基づくモデル式を導出し,その妥当性を分子シミュレーションを用いて検証することで,本手法をゲート吸着挙動の予測手法として確立することを目指した。多孔体と気体分子からなる系が吸着誘起構造転移平衡にあるとき,構造転移前後の系の自由エネルギーがバランスする。この関係式を出発点とし,細孔内流体の状態を「細孔ポテンシャル場から均一な相互作用を受けているバルクの飽和液体」として表現する,吸着ポテンシャル理論の近似手法を用いることで,ゲート吸着に対する吸着ポテンシャル理論のモデル式を得た。吸着ポテンシャル理論は,「気体を吸着状態へと圧縮する仕事二吸着ポテンシャル場の相互作用」という関係で表されるが,本モデルでは,「気体を吸着状態へと圧縮する仕事=吸着ポテンシャル場の相互作用-多孔体の変形エネルギー」という,ゲート吸着特有の項が一つ加わった関係式となった。このモデル式の妥当性を検証すべく,単純な構造を持つ可動型多孔体モデルに対する分子シミュレーション結果を用いて,吸着ポテンシャル理論の特性曲線を計算するとともに,モデルによる理論値を特性曲線の立ち上がり位置と比較した。その結果両者はよい一致を示し,モデルが妥当であることが確認できた。本年度に着手予定であった,多孔性配位高分子CPL-p1のAtomisticモデルを用いた検討については,画期的な進展を認めるには至らなかった。

しかし,次年度に達成予定であった温度依存性予測モデルの構築については,これまで理論的背景が明らかでなかった吸着ポテンシャル理論による予測手法のメカニズムを解明することに成功し,工学的意義の高い成果が得られた。本研究課題は大きく分けて,実在系の吸着誘起構造転移挙動を再現可能なAtomistic構造モデルの構築と,そのゲート吸着挙動を予測するモデル構築及び検証が達成すべき課題となる。順序が前後し,後者の成果が先に得られるような進捗となっているが、今後は、24年度着手予定であったAtomisticモデルを用いた検討を進め,予測モデルを実在実験系で利用していくための基礎を確立する予定である。(抄録なし)
情報圧縮によるテキストデータベースの高速化

本研究の目的は、情報圧縮による逐次パターン照合処理の高速化技法を確立するとともに、そのテキストデータベースにおける有効性を実証することにある.逐次処理の遅さの主な原因として,データの転送コストが考えられる.このコストを軽減するためには,情報圧縮の技術を用い,圧縮したデータを復号することなく探索する手法が有効である.本研究では,テキストデータの標本として,●遺伝子情報データ●図書館データ●英文テキストデータの3種のものを取り扱うこととしている.平成9年度の研究では,主として英文テキストデータを対象にして,平成7年度および平成9年度に設計したアルゴリズムをさらに改良するための研究を行った.並列化による高速化パターン照合およびBPE符号による圧縮技法に関する研究の結果,つぎのことがわかった.並列化によるパターン照合の高速化は,テキストを分割し,それぞれを並列に処理することで達成できるが,その際,分割したテキストを個々のプロセッサに配送するコストをできるだけ小さくすることが重要となる.このコストを小さくするために情報圧縮を用いればよいのであるが,ハフマン符号のような可変長符号を用いている場合には,テキストを分割するために,テキストを走査する必要が生じ,この走査は並列化できないという問題がある.BPE符号においては,固定長符号を用いるので,こうした問題を生ずることはなく,また英文テキストであれば,50%程度の高い圧縮率を達成できる.本研究の目的は、情報圧縮による逐次パターン照合処理の高速化技法を確立するとともに,そのテキストデータベースにおける有効性を実証することにある.逐次処理の遅さの主な原因として,データの転送コストが考えられる.このコストを軽減するためには,情報圧縮の技術を用い,圧縮したデータを復号することなく探索する手法が有効である.本研究では,テキストデータの標本として,・遺伝子情報データ・図書館データ・英文テキストデータの3種のものを取り扱うこととしている.平成7年度の研究では,主として日本語テキストを含む図書館データを対象にした.日本語テキストは,字種が多いため符号の複雑さやパターン照合アルゴリズムに必要なメモリ量を減らす工夫が必要である.符号を単純化すると圧縮効率が下がるので,漢字・かな・英数字などの字種の生起特性を考慮して,単純だが効率のよい符号を設計し,さらにパターン照合機械へ組み込む符号中の冗長さを除去して必要なメモリ量を減らすアルゴリズムを開発した.本研究の目的は、情報圧縮による逐次パターン照合処理の高速化技法を確立するとともに、そのテキストデータベースにおける有効性を実証することにある.逐次処理の遅さの主な原因として,データの転送コストが考えられる.このコストを軽減するためには,情報圧縮の技術を用い,圧縮したデータを復号することなく探索する手法が有効である.本研究では,テキストデータの標本として,●遺伝子情報データ●図書館データ●英文テキストデータの3種のものを取り扱うこととしている.平成9年度の研究では,主として英文テキストデータを対象にして,平成7年度および平成9年度に設計したアルゴリズムをさらに改良するための研究を行った.並列化による高速化パターン照合およびBPE符号による圧縮技法に関する研究の結果,つぎのことがわかった.並列化によるパターン照合の高速化は,テキストを分割し,それぞれを並列に処理することで達成できるが,その際,分割したテキストを個々のプロセッサに配送するコストをできるだけ小さくすることが重要となる.このコストを小さくするために情報圧縮を用いればよいのであるが,ハフマン符号のような可変長符号を用いている場合には,テキストを分割するために,テキストを走査する必要が生じ,この走査は並列化できないという問題がある.BPE符号においては,固定長符号を用いるので,こうした問題を生ずることはなく,また英文テキストであれば,50%程度の高い圧縮率を達成できる.本研究の目的は,情報圧縮による逐次パターン照合処理の高速化技法を確立するとともに,そのテキストデータベースにおける有効性を実証することにある.逐次処理の遅さの主な原因として,データの転送コストが考えられる.このコストを軽減するためには,情報圧縮の技術を用い,圧縮したデータを復号することなく探索する手法が有効である.本研究では,テキストデータの標本として,・遺伝子情報データ・図書館データ・英文テキストデータの3種のものを取り扱うこととしている.平成8年度の研究では,主として日本語テキストを含む図書館データを対象にして,平成7年度に設計したアルゴリズムを実際の情報検索システムに組み込む実験を行った.日本語テキストは,字種が多いため符号の複雑さやパターン照合アルゴリズムに必要なメモリ量を減らす工夫が必要である.符号を単純化すると圧縮効率が下がるので,漢字・かな・英数字などの字種の生起特性を考慮して,単純だが効率のよい符号を設計し,さらにパターン照合機械へ組み込む符号中の冗長さを除去して必要なメモリ量を減らすアルゴリズムを開発した.これを実際の情報検索システムに組み込んで実験を行ったところ,検出数が比較的に少ない場合には高速化を確認できた.しかし,実際にはパターンの検出数は少なくともレコード数であるので,アルゴリズム単体のときほど高速化できないこともわかった.本研究の目的は,情報圧縮による逐次パターン照合処理の高速化技法を確立するとともに,そのテキストデータベースにおける有効性を実証することにある.逐次処理の遅さの主な原因として,データの転送コストが考えられる.このコストを軽減するためには,情報圧縮の技術を用い,圧縮したデータを復号することなく探索する手法が有効である.本研究では,テキストデータの標本として,・遺伝子情報データ・図書館データ・英文テキストデータの3種のものを取り扱うこととしている.

平成9年度の研究では,主として英文テキストデータを対象にして,平成7年度および平成9年度に設計したアルゴリズムをさらに改良するための研究を行った.並列化による高速化パターン照合およびBPE符号による圧縮技法に関する研究の結果,つぎのことがわかった.並列化によるパターン照合の高速化は,テキストを分割し,それぞれを並列に処理することで達成できるが,その際,分割したテキストを個々のプロセッサに配送するコストをできるだけ小さくすることが重要となる.このコストを小さくするために情報圧縮を用いればよいのであるが,ハフマン符号のような可変長符号を用いている場合には,テキストを分割するために,テキストを走査する必要が生じ,この走査は並列化できないという問題がある.BPE符号においては,固定長符号を用いるので、こうした問題を生ずることはなく,また英文テキストであれば,50%程度の高い圧縮率を達成できる.
新規エコー技術を用いた微小血流の可視・定量化と心血管病への臨床応用

微小血管系は内皮機能と関連した反応性充血や血管炎/不安定プラークで増生する新生血管の場として、心血管病進展に重要な役割を果たしている。近年、低流速血流検出に優れた新規エコー技術SMIが開発され、直接微小血流の可視・定量化が可能となった。本研究では、SMIによる末梢組織の微小血流定量化と、その心不全・末梢動脈疾患・高安動脈炎・頚動脈狭窄症への臨床応用を目指す。その結果、SMIによる微小血流評価が、新規内皮機能検査法、心不全の予後指標、足部血液還流評価法、高安動脈炎活動性評価法、頚動脈プラークの不安定指標などの発見・新規開発に繋がり、広い領域にわたって循環器診療の発展に貢献できると考えている。
ノンコーディングRNAに着眼した家畜卵胞発育のエピゲノム制御機構の解明

卵胞発育過程における顆粒膜細胞のDNAメチル化状態の網羅的解析結果から,脱メチル化される遺伝子に着眼し,その構造解析を試みた.その結果,エンハンサー領域が脱メチル化される遺伝子において,脱メチル化される部位から転写開始点にかけてヒストンアセチル化が誘起され,構造がオープン化していることを明らかとした.この構造変化は,脱メチル化と同時期に生じる遺伝子とヒストンアセチル化が脱メチル化後に遅延して起こるためにオープン化の時期がずれる遺伝子,という2パターンに区分された.前者は,卵胞発育期に発現上昇する遺伝子であり,後者は排卵刺激後に発現する遺伝子であった.さらに,ヒストンアセチル化を引き起こすシグナル伝達系が,卵胞発育期にFSHにより活性化される経路とLHによるERK1/2系を介する経路の違いにより生じる可能性が示された.このような遺伝子発現を制御するDNAの構造変化は,DNMT1抑制剤の濃度依存的な影響と卵胞発育期における発現量の変化,細胞増殖抑制剤の影響と顆粒膜細胞の細胞増殖速度の解析により,卵胞発育期における顆粒膜細胞でのDNMT1発現低下(0になるのではない)と細胞増殖により,DNA複製期にメチル化がコピーされなくなる領域が出現することで引き起こされることも明らかとなった.さらに,それらに卵分泌因子により制御されることも,顆粒膜細胞と卵の共培養系を用いて明らかとした.これらの結果から,卵の機能が卵胞発育を制御し,その卵胞発育に伴う顆粒膜細胞の機能変化が卵の成熟および受精能を高めるという卵胞発育および卵の機能変化に関する新知見が得られた.平成30年度が最終年度であるため、記入しない。平成30年度が最終年度であるため、記入しない。卵胞発育過程における顆粒膜細胞の分化について,二次卵胞から胞状卵胞,胞状卵胞から排卵前卵胞の2ステージに分けて検討を行った.まず,胞状卵胞から排卵前卵胞への卵胞発育過程では,FSH刺激により細胞増殖と分化誘導されるメカニズムを解明するため,マイクロアレイ解析による網羅的遺伝子発現解析を行った.その結果,レチノイン酸合成系が活性化していることを見出した.レチノイン酸は,血中レチノールを顆粒膜細胞が取り込み,FSH+エストロゲンにより発現するAHDfamilyとALDHfamilyを介して合成される.この新規合成されたレチノイン酸は,レチノイン受容体を介してオートクライン作用を有することもRAREトランスジェニックマウスを用いて明らかとした.これが,顆粒膜細胞自身に作用して細胞増殖を促すことが明らかとなった.この細胞増殖過程において,エストロゲン依存的なDNMT1発現低下が起こるため,顆粒膜細胞全ゲノムのメチル化水準が低下することも明らかとなった.その中には,LH受容体など既知の卵胞発育マーカーも含まれていた.そこで,大規模なメチル化解析を行うため,二次卵胞と初期胞状卵胞,排卵前卵胞の顆粒膜細胞をサンプリングし,それから回収したゲノムDNAを用いてメチル化シークエンスを行った.その結果,二次卵胞→初期胞状卵胞→排卵前卵胞への卵胞発育過程で全常染色体の48.8%の遺伝子群においてプロモーター領域が脱メチル化されていることを明らかとした.さらに,卵巣におけるレチノイン酸合成やステロイドホルモン産生細胞の増殖機構について精巣においても検討し,ライディッヒ細胞の増殖にNRG1が必須で有り,それが細胞機能変化も促すことを明らかとした.家畜卵胞を用いた解析は,疾病の関係で食肉処理場でサンプル回収が難しいため,当初の研究計画に記載したトラブルシューティングとしてマウスをモデルとした研究を先行させている.その結果,初年度は計画通りの研究成果が得られた.卵胞発育過程における顆粒膜細胞と卵丘細胞の分化の違いを解明するため,両者で発現する遺伝子群の違いと両者のプロモーター領域のメチル化状態の相違について網羅的解析を行った.その結果,卵丘細胞では,卵分泌因子下流のSMAD系を介して,レチノイン酸合成の抑制と分解促進系が活性化し,それがDNMT1発現を維持する結果,卵胞発育期の細胞増殖を経てもDNAプロモーター領域のメチル化状態が維持されていた.一方,顆粒膜細胞では,卵分泌因子の作用が弱くなる(作用が及ばなくなる)胞状卵胞期以降でレチノイン酸合成の活性化が生じる結果,DNMT1発現が低下することが明らかとなった.このDNMT1発現の低下と細胞増殖により,プロモーター領域の脱メチル化が40%以上の遺伝子で何れの染色体においても誘起されていた.顆粒膜細胞と卵の共培養系において,DNMT1の発現維持とメチル化状態の維持の両者が認められたことから,卵分泌因子が顆粒膜細胞のメチル化状態を決定することが明確化された.さらに,顆粒膜細胞と卵丘細胞のメチル化状態が卵の機能の予測因子となるとも考えられた.顆粒膜細胞と卵丘細胞のメチル化状態が,卵の機能に大きく影響を受けるという画期的知見を得た.一方,マウスモデルの家畜への応用については研究を開始したところであり,最終年度に家畜の繁殖障害との関係について解明する計画である.卵胞発育過程における顆粒膜細胞のDNAメチル化状態の網羅的解析結果から,脱メチル化される遺伝子に着眼し,その構造解析を試みた.

その結果,エンハンサー領域が脱メチル化される遺伝子において,脱メチル化される部位から転写開始点にかけてヒストンアセチル化が誘起され,構造がオープン化していることを明らかとした.この構造変化は,脱メチル化と同時期に生じる遺伝子とヒストンアセチル化が脱メチル化後に遅延して起こるためにオープン化の時期がずれる遺伝子,という2パターンに区分された.前者は,卵胞発育期に発現上昇する遺伝子であり,後者は排卵刺激後に発現する遺伝子であった.さらに,ヒストンアセチル化を引き起こすシグナル伝達系が,卵胞発育期にFSHにより活性化される経路とLHによるERK1/2系を介する経路の違いにより生じる可能性が示された.このような遺伝子発現を制御するDNAの構造変化は,DNMT1抑制剤の濃度依存的な影響と卵胞発育期における発現量の変化,細胞増殖抑制剤の影響と顆粒膜細胞の細胞増殖速度の解析により,卵胞発育期における顆粒膜細胞でのDNMT1発現低下(0になるのではない)と細胞増殖により,DNA複製期にメチル化がコピーされなくなる領域が出現することで引き起こされることも明らかとなった.さらに,それらに卵分泌因子により制御されることも,顆粒膜細胞と卵の共培養系を用いて明らかとした.これらの結果から,卵の機能が卵胞発育を制御し,その卵胞発育に伴う顆粒膜細胞の機能変化が卵の成熟および受精能を高めるという卵胞発育および卵の機能変化に関する新知見が得られた.本年度は,メチル化状態が各ステージで大きく変化する遺伝子をグルーピングし,その各グループから10遺伝子を候補化し(アノテーション解析から機能予測トップ5にはいる遺伝子群から選抜),発現解析とバイサルファイトシークエンスによるメチル化解析を行う.発現とメチル化水準が関連づけられた遺伝子について,その脱メチル化誘導メカニズムを直接DNAの脱メチル化に関与するノンコーディングRNA,PancRNAに着眼して解析する.上記のマウスモデルを家畜に発展させるため,ブタ顆粒膜細胞の培養系を用いて,様々な分化誘導によるメチル化への影響と遺伝子発現誘導との関係を解明する.これまでに明らかとした顆粒膜細胞の大規模なDNA脱メチル化と遺伝子発現の関係,およびこれらを制御する卵分泌因子に関する知見を家畜の繁殖障害の解明に応用する計画である.具体的には,ウシ卵巣から卵胞サイズ別および卵胞選択のステージ別に顆粒膜細胞と卵丘細胞を回収し,遺伝子発現解析およびDNAメチル化制御機構の解析を行い,マウスモデルがウシに応用できるかを検討する.さらに,本研究から明らかとなったレチノイン酸が卵丘細胞と顆粒膜細胞の運命決定因子であることをウシおよびマウス卵丘細胞卵複合体の体外成熟培養技術に応用する研究も行う.平成30年度が最終年度であるため、記入しない。平成30年度が最終年度であるため、記入しない。
乳幼児突然死への新しいアプローチ　-未知なる死因・誘因の検索

従前は着目されていなかった乳幼児突然死の誘因ないし死因について検討した。誘因としてのストレスの評価は唾液中クロモグラニンA濃度の検討などが必要と考えられたが、死因としてのCronobacter sakazaki感染は同菌の培養陽性で、また劇症I型糖尿病は血中1,5-AGの異常低値で診断可能と考えられた。また、心臓横断面における左右心腔の面積比ならびに左心室における左心腔の割合の検討で、左心系の機能不全が突然死の原因または誘因になっている可能性が指摘された。乳幼児突然死の死因・誘因として従前は着目されていなかった心臓の形態異常、サイレントな或いは極めて短い経過の細菌感染、劇症I型糖尿病、生活ストレスの意義の解明するために、その基礎として成人非突然死例を対象としたこれら項目の検討を行った。心臓の形態については左右心腔の体積比の代用として心臓横断面における両者の面積比を画像解析で算出したところ28-33%の間に分布した。左心室全体に対する左心室腔の面積比は10%以下でばらつきがあった。細菌感染については、感染症の病歴がなく死因としても否定できる事例を対象として、血液培養(好気姓ならびに嫌気性)と大腸内容からのCronobacter sakazakiの培養をおこなったところ、前者において約半数例でStaphylococcus aureus, Proteus vulgarisといった菌が検出された。一方、後者では陽性例は見いだされなかった。劇症I型糖尿病に関しては、突然死前駆状態の指標として心臓血中1,5-AGについて検討したところ、概ね生前の正常値の範囲内であることが判明した。但し、一部の外因死では死後上昇とみられる変化が観察された。C-ペプチドは食後経過時間のほか死後変化の影響もみられ死体血中の濃度は一定しなかった。ストレスのマーカーとしてはカテコラミンの心臓血中濃度についても、事例によるばらつきが甚だ大きかった。上記の他、不顕性先天代謝異常の視点からのタンデムマススクリーニングも行い結果解析中である。乳幼児突然死の死因・誘因として従前は着目されていなかった心臓の形態異常、サイレントな或いは極めて短い経過の細菌感染、劇症I型糖尿病、唾液アミラーゼを指標とした突然における生活ストレス意義、並びに剖検試料からの不顕性先天代謝異常診断の可能性について、研究の進捗を図った。心臓の形態異常について、成人突然死事例での心臓横断面における左右心腔の面積比はばらつきがみられたが、総じて非突然死例より大きい傾向にあった。左心室全体に対する左心室腔の面積比は20-40%程度で、やはり非突然死例より大きい傾向が見られた。細菌感染について、Cronobacter sakazakiに関しては、成人突然死事例でも消化管から検出されなかった。心臓血の血液培養では、血液の採取手順により結果が大きく異なる事例の存在が判明し、これまでのデータの見直しの必要性について検討中である。気道試料の細菌培養については、データの系統的整理まではできなかったが、収集については一定の進捗をみた。劇症I型糖尿病については、死体血漿中1,5-AGの法医診断上の意義を論文の纏めた。これにより成人突然死事例における劇症I型糖尿病の剖検診断への可能性が拓けたが、実際にこれが疑われる事例に遭遇し、その診断について検討中である。その他の糖尿病関連指標についての検討は、上記を確実に進捗させるために一時休止とした。唾液アミラーゼを指標とした突然における生活ストレス意義の検討では、データの分析まではできなかったが、データ収集については進捗をみた。剖検試料からの不顕性先天代謝異常診断の可能性についても同様であった。乳幼児突然死の死因・誘因として従前は着目されていなかった心臓の形態異常、細菌感染、劇症I型糖尿病、生活ストレスのマーカーとして、平成27年度には、心臓横断面における左右心腔の面積比ならびに左心室における左心腔の割合、Cronobacter sakazakiの消化管感染、血中1,5-Anhydroglucitol濃度、血中唾液アミラーゼ濃度に焦点を絞って、乳幼児死亡例を含めた検討を進めた。心臓横断面における左右心腔の面積比は、乳幼児では当初予想より数値のばらつきが大きく一般的に論ずることは困難であったが、極端な高値例が存在し、更に発展的に研究する意義があるものと思われた。左心室における左心腔の割合については、具体的な死因名の確定が困難な病死で相対的低値、その他では相対的高値の傾向が見られ、乳幼児突然死例における左心機能異常の視点から、新たな研究の端緒になるものと考えられた。Cronobacter sakazakiの消化管感染については調査全例で陰性となった。このことは同菌の消化管感染による乳幼児死亡が頻繁には起こっていないことを示している一方で、一般に検出される菌ではないことも示しており、検出されれば死因判定上の意義を持つことが示された。なお本研究に密接に関連して、感染症が関係した乳幼児の事例研究も研究期間中に行った。血中1,5-Anhydroglucitol濃度については、劇症I型糖尿病が積極的に疑われた乳児死亡例はなく診断意義を具体的に掴むことはできなかったが、成人例では診断上の意義が示された事例があり、乳幼児事例にもに応用可能と考えられた。生活ストレス指標としての血中唾液アミラーゼ濃度については、乳幼児突然死との一般的関係を見いだすことは困難であった。

乳幼児突然死の死因・誘因として本研究で着目したマーカーの一部は、更に発展的な研究につながる可能性が考えられた。従前は着目されていなかった乳幼児突然死の誘因ないし死因について検討した。誘因としてのストレスの評価は唾液中クロモグラニンA濃度の検討などが必要と考えられたが、死因としてのCronobacter sakazaki感染は同菌の培養陽性で、また劇症I型糖尿病は血中1,5-AGの異常低値で診断可能と考えられた。また、心臓横断面における左右心腔の面積比ならびに左心室における左心腔の割合の検討で、左心系の機能不全が突然死の原因または誘因になっている可能性が指摘された。本研究では、従前は着目されていなかった乳幼児突然死の死因・誘因について複数の視点からアプローチするものであるが、着目する事象が突然死に関係ない病態としては見いだされないことの担保、或いは死後変化として生じうる変化を除外しての判断が必要である。またそれら事象が乳幼児に特異的なものであることも担保されなければならない。そのような視点から、平成25年度は成人非突然死例を中心とした検討であったが、平成26年度は成人突然死例の検討に中心を移した。劇症I型糖尿病と心臓の形態異常の視点、並びに感染症の視点の一部では想定通り、ないしそれ以上進捗をみたが、感染症に関する検討の一部、生活ストレスの意義と不顕性先天代謝異常の剖検診断の可能性については、幾分遅れがでた事から、やや厳しい総合評価として上記の自己評価とした。具体的には、心臓横断面における左右心腔の面積比を指標とした心臓の形態異常の検討では、突然死と非突然死で異なる傾向を見いだすことができた。細菌感染の視点からは、Cronobacter sakazakiについては成人では非突然死の原因には成っていないと考えられる結果を得た。血液と気道試料の分析は、想定外の事実が発覚したことなどもあり、進捗はやや足踏み状態となった。劇症I型糖尿病については、1,5-AGの検査が剖検診断に資すること、また成人実際例で剖検診断の可能性を検討する段階へ進み、明確な進捗がみられた。唾液アミラーゼを指標とした突然における生活ストレス意義、剖検試料からの不顕性先天代謝異常診断の可能性については、年間200体以上の法医解剖の負担も影響してデータの蓄積に止まった。なお小児虐待に関する研究に、本研究の一部が虐待の認定の視点から貢献した。法医学平成26年度は、想定通りないしそれ以上進捗をみた検討項目があった一方で、幾分遅れがでた部分もあった。これまでの経過に鑑み、所謂虻蜂取らずにならないために、最終年度では多角的に設定した検討項目に重みづけを付加して研究を推進する。心臓の形態異常については、乳幼児死亡例での検討へ研究を進める。成人では非突然死例と突然死例とに違いがある傾向が見られたので、乳幼児でも何らかの違いが見られる可能性がある。細菌感染については、血液や気道試料の検討では、想定外の事象に遭遇するなどして遅れが出てしまったが、Cronobacter sakazakiの消化管感染については、乳幼児突然死例で検出されれば、これまで指摘されたことのない死因ないし誘因として意義が解明につながることが期待されるところまで進捗したので、今後の研究はこの視点に焦点を絞って優先的に研究を進め、血液や気道試料の検討は努力目標としたい。
敗血症関連脳症におけるテトラヒドロビオプテリンの関与とその治療標的としての検討

近年、敗血症の生存率向上とともに問題となってきたのが、患者のQOLを大幅に低下させる敗血症の後遺症としての脳機能障害の存在である。これは、感染による全身炎症反応の結果として生じるもので、興奮、見当識障害、昏睡など様々な症状を呈する。これらは敗血症関連脳症(SAE)とよばれ、詳細な病態生理は解明されていない。我々は、重症患者にしばしば生じるアミノ酸の不均衡がSAE発症の一因ではないかと考え、アミノ酸代謝の補酵素であり、さらに敗血症性ショック病態に関与するNOの補酵素でもあるテトラヒドロビオプテリン(BH4)に着目した。BH4の体内での変化がSAE発症にどのように影響するかを明らかにする。
情報頑健性を満たすメカニズムの設計及びその含意

2つの研究プロジェクトを実施した。(SubgamePerfectImplementaion)ゲームのパラメータに関する共有知識の仮定を摂動させることを「情報摂動」と呼ぶ。この情報摂動に対して頑健な展開形メカニズムの考察を行った。本研究の主定理は「もし完備情報の構造をわずかでもずれた場合、真実の報告は均衡でなくなり、さらに望ましくない帰結を生み出す逐次均衡が出現する」ことを示した。(RobustVirtualImplementation)利得タイプと利得タイプに関する信念との情報のみに依存するメカニズム・デザインを考える。まず、Δ-誘因両立性とΔ-加測性がΔ-合理化戦略を用いた遂行可能性の必要条件であることを示した。特に、測度ゼロの信念を取り除くと、Δ-加測性は全く制約として効いてないことを証明した。Moore and Repullo(88)は部分ゲーム完全均衡を用い、ほとんどすべての社会選択ルールが「部分ゲーム完全遂行」できることを示した。本研究では「単調性」を満たさない社会選択ルールを部分ゲーム完全均衡遂行するメカニズムを考察した。このとき完備情報に限りなく近い不完備情報を考えたとしても、プレイヤーの戦略的行動は完備情報の時のそれと必ずズレがあることを証明した。ここで情報頑健性を満たすメカニズムとはこのようなズレを持たないものと定義する。すると情報頑健性を満たす部分ゲーム完全遂行のためには、社会選択ルールは単調性を持たなければならない。これは部分ゲーム完全遂行による遂行可能性の拡大は、そのメカニズムが情報頑健性を満たさないという犠牲の元に成立していることを示している。さらに、上記の結果をヨリ具体的な文脈の下で応用し、契約形態の基礎付けを与えることに成功した。売り手と買い手とが契約を取り交わした後、売り手のみが取引する財の品質を高める投資をする。ただ取引が不成立の場合、財の処分を売り手が自由にできると仮定する。これは売り手が企業の所有権をもつと解釈できる。すると、非常に単純な契約によって最も効率的な投資の実現ができる。他方、所有権配分のない場合、売り手は自身の投資の果実はすべて買い手に搾取される可能性を事前に予期できる。すると、どのように複雑な契約を書いても、両者は投資の効率性を達成することが不可能であることを示した。ここでは、売り手と買い手とが財の質に関してもつ情報が完備情報からほんの少しだけズレた不完備情報になることを考え、そのような時にもプレイヤーの行動が完備情報の時のそれと同じであるという情報頑健性を要求することが非常に重要である。「Robust Virtual Implementation」が研究テーマである。本研究はメカニズム・デザインといわれる分野での貢献を果たした。メカニズム・デザインとは、どのような社会選択ルールが、各プレイヤーのインセンティヴと整合的に遂行できるかを明らかにすることを主目的とする。より具体的には、メカニズムを設計し、そのメカニズム内でプレイヤーにメッセージの報告を要求し、最終的に各プレイヤーが真の情報を報告する条件を探ることを最も重要な課題としている。プレイヤーの持ちうる私的情報の集まりをタイプ空間と呼び、一般的には、このタイプ空間はプレイヤー間で共有知識であると仮定される。この共有知識の仮定は非常に強いものであることが知られており、既存研究がどれほどこの仮定に依存しているかを明らかにすることは非常に重要である。もし設計されたメカニズムが共有知識の仮定に対して頑健性を示す場合、そのようなメカニズムは情報頑健性を満たすという。そのような遂行概念を「Robust Implementation」と呼ぶ。さらに、ルールを厳密に遂行するのではなく、近似的に(高い確率で)遂行するケースを本研究では考えた。それゆえに「Robust Virtual Implementation」である。この頑健近似遂行のための必要十分条件は、「誘因両立性」と「加測性」とになる。関連した研究であるBergemann-Morris(2009)は、これら二つの条件が非常に厳しい制約になることを示した。本研究では、Bergemann-Morrisが提案した情報頑健性をほんの少しだけ緩めると、誘因両立性は依然として強い制約であり続けるが、他方、加測性が制約となることは非常に稀であることを示せた。私の貢献は、ほんの少し弱い情報頑健性を提案することによって、遂行可能性が格段に広がることを明らかにしたことである。プロポーザルに書いた「Subgame Perfect Implementation」に関する予備的結果をきれいにまとめることができ、さらに懸案の不完備契約の基礎に関する議論を完成させることができた。したがって、「Subgame Perfect Implementation under Information Perturbations」というタイトルの論文を2012年2,月に査読雑誌に投稿することができたから。24年度が最終年度であるため、記入しない。

プロポーザルに書いた「Robust Virtual Implementation」に関する予備的結果をまとめ、さらに追加的な結果を得ることを目標にしている。これが大体2012年の夏までを予定している。その後、共著者のいる大学に訪問したり、Skypeなどを使い密なコミュニケーションを図りながら、論文の完成を目標としている。この完成を2012年12月末ぐらいに想定している。24年度が最終年度であるため、記入しない。
双極性障害発症に関わる時計遺伝子Rev-erb αのセロトニン神経系制御機構

本研究では、時計遺伝子Rev-erbαを介した双極性障害発症の分子メカニズムを解明するため、セロトニン神経系に着目して研究を行った。その結果、Rev-erbαの機能異常は、縫線核から前頭前皮質に投射されるセロトニン神経系の活動低下を示すことを見出した。さらにRev-erbαは神経新生に深く関わり、これが障害されることでセロトニン放出が阻害され、情動障害を発症する可能性が示された。以上より、本研究成果は時計遺伝子Rev-erbαを介した新たな双極性障害発症メカニズムの解明に貢献するものである。本研究課題では「双極性障害発症に関わる時計遺伝子Rev-erb αがセロトニン神経系制御機構を介して情動行動を制御している」という仮説の元、2016年度は以下のような実験を展開した。まず、時計遺伝子Rev-erb αノックアウト(KO)マウスを用いて、情動行動解析を行ったところ、KOマウスは躁状態を反映する様なポジティブな表現型と同時に、うつおよび不安を反映するネガティブな表現型を示し、情動行動に双極性を持つことがわかった。次に、時計遺伝子Rev-erb αが脳のどの部位で高発現しているか確認するため、情動と関連した様々な脳部位におけるRev-erb αの発現レベルを比較した。その結果、Rev-erb αは前頭前皮質で高発現し、脳内で重要である可能性が示唆された。さらに蛍光二重染色を行ったところ、マウスの神経細胞にRev-erb αが局在していることから、Rev-erb αはマウスの前頭前皮質における神経細胞で高発現し、重要な働きを占めることが示唆された。次に前頭前皮質におけるRev-erb αのターゲットを決めるため、DNAマイクロアレイ解析を行い、クラスター分析を行ったところ、KOマウスは神経の活動や発達、伝達などの神経活動に関わる遺伝子の多くに発現レベルの変動が認められた。この結果に従い、UPLC/MSを用いて前頭前皮質における神経伝達物質を測定したところ、KOマウスはセロトニン含量が大きく減少を示し、さらにセロトニンレセプターの一つであるHtr2aの発現量も減少していた。このことから、Rev-erb αの欠損は、前頭前皮質におけるセロトニン神経系の活動低下を導くことが示唆された。これまでにRev-erb αKOマウスを用いて、特定脳部位の絞り込みやセロトニン神経系の機能低下を証明した。おおむね計画通りに進んでいるが、今後の課題として、Rev-erb αが前頭前皮質のセロトニン神経系に、どのように関わっているかを解明する必要がある。そのため、現時点での達成度はこのようになった。本研究では、前頭前皮質のセロトニン神経系異常を引き起こす原因と、時計遺伝子Rev-erbαの関わりを調べた。これまでの結果から、Rev-erbαは前頭前皮質におけるセロトニン含量低下と深く関わることが示唆された。そのため今年度は、セロトニン合成部位である縫線核から前頭前皮質に投射されるセロトニンニューロンと、Rev-erbαの関わりに着目して研究を行なった。その結果、Rev-erbαKOマウスは、縫線核におけるセロトニン代謝に関わる遺伝子群(Tph2, Aadc, Slc6a4)およびタンパク質( TPH2)の発現減少、さらに前頭前皮質におけるセロトニン含量およびセロトニン受容体遺伝子(Htr2a)の発現低下を示した。しかしながら、縫線核におけるセロトニン含量の低下は認めなかったことから、Rev-erbαKOマウスは、縫線核から前頭前皮質へ投射されるセロトニンニューロンの放出過程に原因があると考えられた。これまでの研究において、Rev-erbαKOマウスはセロトニンニューロンの新生や発達に関わる遺伝子群(Arc, Fos, Egr1など)の多くが減少していた。このことから、Rev-erbαの機能異常は、セロトニンニューロンの活性低下による放出障害を引き起こし、これが前頭前皮質のセロトニン含量低下に繋がり、情動障害を引き起こすことが明らかとなった。本研究成果は、双極性障害に関わる時計遺伝子Rev-erbαの新たな制御機能を示し、今後の情動障害発症メカニズム解明に繋がる可能性を示唆するものである。次年度はセロトニンの代謝経路に着目し、その代謝経路のどの段階にRev-erb αが関わっているか検討を行う。また、通常のC57BL6Jマウスの体内時計を人為的に乱したマウスモデルを用い、リチウムなどの精神安定薬および抗うつ薬の投与により情動行動が制御可能か検討を行う、またその際のRev-erb αなどの時計遺伝子の解析も行う予定である。医歯薬学次年度使用額が発生した理由として、新たな遺伝子改変動物の導入が遅れたことが挙げられる。

本大学では新たな遺伝子改変動物を導入する際、「和歌山県立医科大学における動物実験の実施に関する規定」に基づき、「遺伝子組み換え実験計画申請書」および「動物実験計画申請書」の承認が必要である。これらの書類の承認が遅れたことから、次年度使用額が生じた。使用計画として、まず遺伝子改変動物を導入し、その実験に関わる物品購入に使用する予定である。また、2017年度にも国際学会を含めたいくつかの学会参加を予定しており、旅費としての使用を予定している。そして、本研究を国際誌に投稿する際の英文校閲費および論文投稿費に充てる予定である。
悪性脳腫瘍における血管透過性と局所血流量に関する研究

我々は、脳腫瘍における特異的局所脳血流調節機構や血液脳関門の機能を解明し、これらを人為的に調節することが可能となれば、従来の化学療法のみならず近年試みられている単クローン抗体や遺伝子治療にも応用することができ、より安全で選択的かつ強力な治療が可能と考えている。我々は、血管作動性薬剤の脳血管に対する作用に着目し、ラット脳腫瘍モデルで水素クリアランス法を用い、アデノシン、アデノシン3リン酸(ATP)、ヒスタミン、およびプロスタグランジンI_2をラット頸動脈内に注入すると、脳腫瘍部の局所血液量を選択的に増加させることを平成5年度までに確認し、さらに、ロイコトリエンC_4やブラッデイキニンなどにより、選択的な脳腫瘍血管の透過性亢進を惹起しうることを報告した。現在、カルシウムチャンネルブロッカーでも同様に30%から100%の局所血流増加を得ている。この研究は様々な血管作動性物質の併用により、果たして治療薬の腫瘍内濃度を選択的に上げることが可能か、その結果として抗腫瘍効果が得られるのかをin vivoで検討するものである。まず、腫瘍部における血管透過性や血管反応性は、正常脳部におけるものとは異なっていると考えられるため、腫瘍部での血管透過性を明らかにし、次に選択的に脳腫瘍の血管透過性を亢進させ、かつまた局所血液量を増加させる物質と化学療法剤を併用することにより脳腫瘍治療の成績向上が期待できるかを検討するものである。1.腫瘍モデルの作成実験脳腫瘍により得られた培養細胞株のラットRGーC6グリオ-マの皮下継代細胞をラット脳に移植し、ラット脳腫瘍モデルを作成した。2.血管反応性薬剤への反応ラット脳腫瘍モデルを用い、ヒスタミンの経動脈投与により脳腫瘍局所血流の増加を認めた。この血流増加作用は、ヒスタミンレセプタ-阻害剤であるシメチジンおよびピリラミンにより抑制され、ヒスタミンによる血流増加作用は脳腫瘍血管におけるヒスタミンレセプタ-を介した作用であることが示唆された。アセチルコリンの経動脈投与では、脳腫瘍血流に有意な変化は認めなかった。3.抗癌剤の組織中濃度測定ラット脳腫瘍モデルを用い、アデノシン経動脈投与下に5ーFUおよびフトラフ-ルを経動脈的に投与し、抗癌剤の脳腫瘍および正常脳組織中濃度を測定した。正常脳組織と比べ脳腫瘍中への有意な抗癌剤の取りこみはみられなかった。ラット脳腫瘍移植モデルにおける腫瘍血管の特異性につき検討した。#1経動脈的ヒスタミン投与により腫瘍血流の選択的増加を認めた。さらに、この作用がヒスタミンレセプターを介していることを受容体阻害薬を用い確認した。また、同時にエバンスブルーを投与すると、ヒスタミン投与時には腫瘍部におけるエバンスブルーの選択的露出が見られ、受容体阻害薬の併用によりエバンスブルーの露出も抑制された。このことは、ヒスタミンによる血液腫瘍関門の透過性亢進がヒスタミンレセプターを介しており、さらに血管内のヒスタミンが血管平滑筋へ直接作用し腫瘍血流を増加させた可能性を示唆している。#2経動脈的アセチルコリン投与では腫瘍血流に有意な変化はなかった。#3経動脈的カルシウムチャンネルブロッカー投与では、腫瘍部血流の選択的増加を認めた。#4経動脈的ATP投与により選択的腫瘍血流増加があることは既に報告済だが、^<14>C-ACNUとの併用により腫瘍組織中のACNU濃度をオートラジオグラフィーにて検討した。プレリミナリーデータだが、コントロールに比べ、ATP投与郡で有意な腫瘍組織内ACNUの増加を認めた。今後さらにnを増やす必要がある。以上、脳腫瘍血管の血管作動性薬剤に対する反応性は、正常脳血管とは異なることが示唆され、ニューロトランスミッターを中心に今後も検討を進める。また、抗癌剤の併用による抗腫瘍効果が期待できる。