hpprc/llmjp-kaken huggingface dataset:
生体模倣系・疾患治療への応用を目指したタンパク質の動的一分子解析

原因究明と解決に関しては、患者血清中のプロテアーゼが重要な役割を担っている可能性が示唆され、また、そのプロテアーゼの活性化に光が重要な役割を担っていることを明らかにできている。透析手法の改善の可能性が考えられたために、関連特許を出願した。一分子レベルでの解析が可能な実験材料を拡張遺伝子工学の手法を用いて創出し,タンパク質フォールディング現象を,帰納的、動的に表現する。さらには,研究成果を生命現象や具体的な疾病原因の究明と解決に結びつける事を目的とし,以下の項目を設定して研究を行っている。【1】拡張遺伝子工学を利用したタンパク質に関する研究では,BPTI(ウシ膵臓トリプシンインヒビター)の二重蛍光標識と蛍光エネルギー移動(FRET)観察に関連して,拡張遺伝子工学の手法による2重標識は可能であるが,依然,翻訳効率が極めて低く,一分子レベルでの動的な構造解析には至っていない。今後も引き続いて検討を行う。【2】生体模倣系(リボソーム等)を用いた、複雑系におけるタンパク質相互作用の解析に関しては,ラフト領域特異的なエンドサイトーシス現象を再現できることを示し,論文、学会などで発表を行った。内層脂質膜と外層脂質膜の組成が異なる非対称性脂質2分子膜を備え、当該非対称性脂質2分子膜の膜面内に特定の脂質が偏在したミクロドメイン構造が形成されていること.を特徴とする非対称リボソーム作製技術を確立し,特許を出願した。現在,アミロイド症原因タンパク質と、膜との相互作用に関する詳細な実験を行っている。【3】透析アミロイドーシス(ミクログロブリンアミロイド手根管症候群)原因究明と解決に関しては,昨年度出願した関連特許を元に試作品を作製し,臨床試験:を行う準備ができている。
フォトクロミック分子単結晶表面における光誘起物質移動

最近、光誘起表面レリーフ回折格子形成がフォトメカニカル効果のひとつとして注目を集め、基礎・応用両面から興味がもたれている。申請者らは最近、単結晶についても光誘起SRG形成が可能であることを世界に先駆けて実証し、単結晶表面におけるSRG形成に関するいくつかの重要な知見を得てきた。本年度は、物質移動が関連する研究として、昨年度、4-[bis(9,9-dimethylfluoren-2-yl)amino]-azobenzene(BFIAB)を用いて見出した、アモルファス分子ファイバーのフォトメカニカル効果(ファイバーが光照射に伴って屈曲すること、その屈曲方向が、照射する光の偏光方向によって制御できること)について、他のフォトクロミックアモルファス分子材料でも検討を行い、この効果がフォトクロミックアモルファス分子材料に一般的に見られる現象であることを示した。さらに本年度は、昨年度までにすでに開発していたフォトクロミックアモルファス分子材料4-[bis(4-methylphenyl)amino]azobenzene(BMAB)と光に応答しないアモルファス分子材料4,4',4"-tris[3-methylphenyl(phenyl)amino]triphenylamine(m-MTDATA)の混合膜を用いて光誘起SRG形成の検討を行った。その結果、BMAB単独膜に比べてSRG形成能が大幅に向上することを明らかにした。このSRGはBMABのガラス転移温度よりも十分高い55°Cでアニールしても消滅しないことから、光に応答しないm-MTDATA分子がBMABとともに移動したことが示唆される。アゾベンゼン系アモルファス材料を用いる光誘起表面レリーフ回折格子(SRG)形成が注目を集めている。これに対し、申請者はごく最近、4-(ジメチルアミノ)アゾベンゼンの単結晶や4-[ビス(9,9-ジメチルフルオレン-2-イル)アミノ]アゾベンゼン(BFlAB)の酢酸エチルとの共結晶の表面にも光誘起SRG形成が可能であることを明らかにしている。本研究は、さまざまなフォトクロミック化合物について、その単結晶を育成し、それらを用いる光誘起SRG形成を検討して、単結晶を用いる光誘起SRG形成の一般的な特徴を明らかにするとともに、SRG形成機構を解明することを目的としている。本年度は、4-[ビス(9,9-ジメチルフルオレン-2-イル)アミノ]-4'-シアノアゾベンゼン(CN-BFlAB)の単結晶を用いる光誘起SRG形成を検討した。CN-BFlAB単結晶の表面にもレーザー光の干渉露光によってSRGを形成させることができることを示すとともに、SRG形成の書込み光偏光依存性が、CN-BFlABのアモルファス膜における光誘起SRG形成の場合と酷似していることを明らかにした。さらに、この結晶の表面にレーザー光を照射した場合の表面付近のモルフォロジー変化を摩擦力顕微鏡により調べ、この単結晶に光を照射することにより、照射面にアモルファス層が形成されることを示唆する結果を得た。また、光誘起SRG形成とは別に、BFlABを用いてアモルファス分子ファイバーを作製し、そのフォトメカニカル効果を検討した。その結果、このファイバーが光照射に伴って屈曲すること、その屈曲方向が、照射する光の偏光方向によって制御できることを明らかにし、このことがファイバー上で誘起される物質移動の効果に基づくことを示唆する結果を得た。
サンゴ礁-海草藻場-マングローブ林から構成される複合生態系における環境動態の解析

本研究では研究期間の3年間のうち、男年度に器や分析手法などの準備行い、次年度は下記の測線調査と面的調査を通常期および寒冷期に行った。最終年度に当たる本年度は、台風来襲期にあたる高温期の調査を天候に合わせて機動的に遂行し、複合生態系の動態を季節変化を踏まえて総合的に解析した。測線調査マングローブ・海草藻場・サンゴ礁をそれぞれ独立したボックスとして捉え、それらの間の窒素及びリンの収支を定量的に把握することを目的とした現場観測を行った。地形や海草藻場の分布を考慮して観測点を設定し、それぞれの観測点に水温塩分計・流速計を係留して、短期的な連続観測を行なった。同時に採水を行い窒素・リン濃度を分析した。観測された流量及び各形態別の窒素・リン濃度の積から各ボックス間の短期的な窒素・リン収支の特性を明らかにした。面的調査GIS化産業技術総合研究所が開発した気球から、前年度までに撮影した調査海域の画像をもとに、基礎的地理情報データベースを構築した。このデータベース上に、ROVで撮影した画像を、あたかも自身が潜水して見ているように、測線に沿ってビデオ画像が流れるソフトウエアに統合した。さらにこれらの動画つきデータベースを一般にも操作しやすい形に変換し、ホームページで公開した。これらのデータについては英語版も作成し、アメリカの研究者を中心に収集されている世界の藻場状況の日本側データベースとして登録された。堆積物と一次生産者のバイオマーカーおよび安定同位体比分析各生態系における堆積物と一次生産者のバイオマーカーおよび安定同位体比分析の結果から、マングローブ林堆積物に供給される有機物はマングローブ起源であるが、海草藻場の堆積物に供給される有機物もマングローブ起源のものが多いことが推察され、安定同位体比の結果と整合的であった。またサンゴ礁堆積物に供給される有機物は、マングローブ起源や海草起源ではなくサンゴ礁起源であるが、その主要供給生物は軟体部としてのサンゴではなく、他種多様に生息するその他の生物であると推定された。沖縄県石垣市伊土名地先の沿岸域において、1潮汐間の水質・流動の連続観測を行った。マングローブ林-藻場間の潮汐に伴う入退潮量は、上流からの流入水量と比較して大きく、当該水域における物質循環には潮汐が強く影響することが推察された。また、北風が卓越する時期においては、沿岸域の流れ場は潮汐変動に関係なく北から南西方向への流れが卓越していた。上記の結果は、上流域及びマングローブ林内起源の溶存態の負荷は潮汐により前面沿岸域へと輸送されるが、北から南西への沿岸流により周辺水域から速やかに流出されることを示唆するものであった。平行して、マングローブ林流入河川上流部に繁茂する広葉樹などの葉や、河床堆積物を採取した。これらのバイオマーカーを分析することにより、陸域からの有機物供給がマングローブ林内で蓄積・分解される度合いを推定する。海草藻場では、温帯域に共通する唯一の海草であるコアマモを採取し、FSで分析した亜熱帯海草の結果と合わせて、亜熱帯海草と温帯海草とでバイオマーカーに差異があるかを検討する。また、伊土名地先の沿岸域において、海草藻場の範囲を水中ロボットで探索した。その結果、従来藻場と考えられていた範囲よりはるかに沖合いにまで広がっていることが分かった。

本年度はこれらの調査とは別に、来年度後半以降に予定している「サンゴ礁-海草藻場-マングローブ林」のどれかが機能していない生態系の対象フィールドを選定すべく、石垣島の主な河川や海岸における予備調査も行った。現在、得られた情報を基に選定作業を進めている。石垣市伊土名地先の沿岸域において水質・流動の24時間連続観測を行い、マングローブ林への流入河川からの負荷は大きな時間変動が無いことを確認した。マングローブ林-藻場間の潮汐に伴う流入出は、時々刻々の値では溶存及び粒子態による寄与が大きいが、一潮汐間での積分値ではリター輸送の寄与が無視できなかった。これに対しサンゴ礁-藻場間の流入出は、時々刻々の値では吹送流による寄与が大きいが、積分値では潮汐による寄与が大きかった。また伊土名地先の沿岸域において、夏季のサンゴ礁-海草藻場の範囲を気球による撮影、水中ロボットによる観察を行い、GIS化のための基礎データを取得した。その際、位置情報をより正確に測定するため、GPSを搭載した気球を取り付けた2連気球による撮影法を開発した。取得した基礎データはFS的にGIS化を試みたが、この際、航跡上のビデオ画像を閲覧できるなど、定性的・感覚的な水中感覚の把握が第三者にも可能になるよう工夫した。さらに、前年度に採取したマングローブより上流の淡水河川域堆積物について、バイオマーカーを分析した。以上の成果は下記のように口頭発表を行った(誌上発表等は次頁)。加藤健、大谷謙仁、根岸明、野崎健、山室真澄、宮本孝之:GPSを取り付けた2連気球によるサンゴ礁海草藻場の撮影.日本サンゴ礁学会第8回大会、2005年11月井上徹教、中村由行、細川真也、内村真之:マングローブ河口域における窒素・リンの収支.第40回日本水環境学会年会、2006年3月本研究では研究期間の3年間のうち、初年度に機器や分析手法などの準備行い、次年度は下記の測線調査と面的調査を通常期および寒冷期に行った。最終年度に当たる本年度は、台風来襲期にあたる高温期の調査を天候に合わせて機動的に遂行し、複合生態系の動態を季節変化を踏まえて総合的に解析した。測線調査マングローブ・海草藻場・サンゴ礁をそれぞれ独立したボックスとして捉え、それらの間の窒素及びリンの収支を定量的に把握することを目的とした現場観測を行った。地形や海草藻場の分布を考慮して観測点を設定し、それぞれの観測点に水温塩分計・流速計を係留して、短期的な連続観測を行なった。同時に採水を行い窒素・リン濃度を分析した。観測された流量及び各形態別の窒素・リン濃度の積から各ボックス間の短期的な窒素・リン収支の特性を明らかにした。面的調査とGIS化産業技術総合研究所が開発した気球から、前年度までに撮影した調査海域の画像をもとに、基礎的地理情報データベースを構築した。このデータベース上に、ROVで撮影した画像を、あたかも自身が潜水して見ているように、測線に沿ってビデオ画像が流れるソフトウエアに統合した。さらにこれらの動画つきデータベースを一般にも操作しやすい形に変換し、ホームページで公開した。これらのデータについては英語版も作成し、アメリカの研究者を中心に収集されている世界の藻場状況の日本側データベースとして登録された。
広視野ガンマ線カメラの開発及び気球実験によるMeVガンマ線銀河内天体観測

私は広視野ガンマ線観測のため、ガス飛跡検出器(TPC)とシンチレーションカメラ(PSA)からなる電子飛跡検出型コンプトンカメラ(ETCC)の開発を行ってきた。本研究の大きな目的のひとつはETCCの撮像性能を強い放射線占領下のため雑音事象の多い宇宙環境である気球高度で実証試験を進める科研費基盤S(代表谷森)を強く推進するため、限られた電力・スペース・重量の条件の中でETCCの大型化を成功させることであった。これについて昨年度までに気球搭載型ETCCのハードウェアを完成させることができた。本年度は、ETCCの基礎性能を調査し、気球高度においてかに星雲を撮像できる要求仕様である有効面積が典型的に0.5cm2以上、角度分解能が半値全巾で10度以下という条件を果たして満たすことを、実験室で密封線源を用いることで測定し、評価を行った。その結果、有効面積は0.7 cm2 @ 356 keV,角度分解能が5.3度@ 662 keVをもつことを確認し、当初の要求仕様を満たす気球搭載型ETCCを制作したことを確認し、これらの成果を論文にまとめた。さらに、宇宙環境に近い気球高度での撮像性能を調べるため、得られた基礎性能のETCCを基に、気球高度での雑音事象、天体から観測される光子数を数値計算することで有意に天体を検出できるか議論した。気球実験の現実的な解を検討し、気球の打ち上げ所の一つであるアメリカフォートサムナー、高度40kmにて1日のフライトを行った場合、かに星雲を6時間程度観測することができ、5σ以上の統計的有意度で検出できることを数値計算により確認した。さらに、ETCCの広い視野を活かしてかに星雲だけでなくCyg X-1とGRO JO422+32も同時に観測が可能であり、7時間の観測時間が見込まれ統計的有意度がやはり5σ以上期待できることを新たに明らかにし、その成果を論文に発表した。当初の目的のひとつである広い視野をもつガンマ線カメラの開発は、気球搭載型を完成させその性能を実験的、シミュレーション、数値計算により確かめることができ、目標を達成した。気球を用いた観測実証試験については、気球打ち上げ場の都合により不可能となったため、事実上遂行不能となったが、地上で可能な限りの撮像実証試験を成功させることで、次世代型のガンマ線カメラによる高エネルギー宇宙物理解明への展望を拓いた。(抄録なし)サブMevから数十MeV領域でのガンマ線天体観測においては、元素合成による核ガンマ線、陽子加速により生成された中性パイ中間子の崩壊による特徴的なスペクトル構造をもつ連続ガンマ線など、MeV領域でしか得られない情報が豊富にあり、高エネルギー宇宙現象の理解に重要である。しかし、他のエネルギー帯域と比較してMeV領域での感度は2桁以上悪く、従来の観測方法を凌駕する技術の確立が長年の課題とされてきた。我々の研究室では、0.1-30MeVのガンマ線に対して、COMPTELの10倍の感度とσ<2度の高撮像能力、3strもの広視野をもつ衛星搭載観測装置の実現を最終目標に、その前段階として気球実験により新しい観測技術の確立へ向け、独自の技術を用いた、ガス検出器とシンチレーションカメラを組み合わせた電子飛跡検出型コンプトンカメラ(以下、ETCC)の開発を進めてきた。平成23年度においては、上記目標において実現のカギとなる感度の向上へ向け、従来の小型ETCCの50倍の有効面積をもつ30cm立方大型ETCCの開発を行い、有効面積が従来の50倍になるための見通しが立つことを明確化し、それら成果を学会にて発表した。具体的には、以下に挙げるとおりである。(1)シンチレーションカメラ従来の60個から72個へ増設を行い、エネルギー較正を行った。(2)Geant4シミュレーションによるシンチレーションカメラ配置の最適化により300keVにおいて従来の1.7倍の有効面積が期待できることを確認した。(3)シミュレーションにより、ガス検出器周辺の物質をアルミ製からPET樹脂製に変更することで検出効率が約1.3倍向上することを突き止め、業者との連携によりまずは小型ETCCで使用するためのガス検出器筐体の設計・制作を行い、これを用いたガス検出器の動作実証に成功した。また冬にはこの結果を基にした気球実験搭載用大型筐体の制作の設計も行った。私は広視野ガンマ線観測のため、ガス飛跡検出器(TPC)とシンチレーションカメラ(PSA)からなる電子飛跡検出型コンブトンカメラ(ETCC)の開発を行ってきた。本年度は、前年度までに行ったプロトタイプ型ETCCの開発で問題となった点を考察し、気球搭載型ETCCの構築を成功させ、2013年3月の日本物理学会にてその結果を報告した。(i)シミュレーションによる検出効率の評価モンテカルロ法を利用した物理過程シミュレータであるGeant4を用い、検出器の動作原理と解析原理を、独自のアイデアで検出の検出器内で起こる物理過程に置き換え、検出効率をシミュレーションした。得られた結果は、本年度夏季までに行われた小型ETCCによる性能評価試験において得られた実験値と20%以内でよく一致し、新しく開発した電子飛跡データ取得法において物理過程を検出器内で正しくとらえていることを明らかにした。(ii)熱環境試験の実施と熱設計の見直し構築した気球搭載型ETCCが気球高度の低温低圧環境下で動作するかを模擬するため、ISAS/JAXA相模原において宇宙研気球グループが所有する真空恒温槽を用いて、熱環境試験を行った。

その結果、前回行った気球試験の挙動と異なり、-40度以下になると与圧容器を含むシステム全体が冷え過ぎることを新たに発見した。これを分析した結果、問題解決には与圧容器表面の放射率を適切になるよう材料選定すれば有効であることを熱収支モデルの構築により明らかにした。(iii)ガンマ線バースト検出可能性の評価長期の気球フライトでは、ETCCの広視野を活かして突発的に輝く天体現象の観測が期待できる。私はこの点に着目し、これまで観測されたガンマ線バースト(GRB)の光度をもとに気球搭載型ETCCで観測した場合にどの程度観測結果が得られるかを数値計算し、その結果をGRB研究会2012にて報告した。私は広視野ガンマ線観測のため、ガス飛跡検出器(TPC)とシンチレーションカメラ(PSA)からなる電子飛跡検出型コンプトンカメラ(ETCC)の開発を行ってきた。本研究の大きな目的のひとつはETCCの撮像性能を強い放射線占領下のため雑音事象の多い宇宙環境である気球高度で実証試験を進める科研費基盤S(代表谷森)を強く推進するため、限られた電力・スペース・重量の条件の中でETCCの大型化を成功させることであった。これについて昨年度までに気球搭載型ETCCのハードウェアを完成させることができた。本年度は、ETCCの基礎性能を調査し、気球高度においてかに星雲を撮像できる要求仕様である有効面積が典型的に0.5cm2以上、角度分解能が半値全巾で10度以下という条件を果たして満たすことを、実験室で密封線源を用いることで測定し、評価を行った。その結果、有効面積は0.7 cm2 @ 356 keV,角度分解能が5.3度@ 662 keVをもつことを確認し、当初の要求仕様を満たす気球搭載型ETCCを制作したことを確認し、これらの成果を論文にまとめた。さらに、宇宙環境に近い気球高度での撮像性能を調べるため、得られた基礎性能のETCCを基に、気球高度での雑音事象、天体から観測される光子数を数値計算することで有意に天体を検出できるか議論した。気球実験の現実的な解を検討し、気球の打ち上げ所の一つであるアメリカフォートサムナー、高度40kmにて1日のフライトを行った場合、かに星雲を6時間程度観測することができ、5σ以上の統計的有意度で検出できることを数値計算により確認した。さらに、ETCCの広い視野を活かしてかに星雲だけでなくCyg X-1とGRO JO422+32も同時に観測が可能であり、7時間の観測時間が見込まれ統計的有意度がやはり5σ以上期待できることを新たに明らかにし、その成果を論文に発表した。宇宙環境でのMeVガンマ線観測においては、雑音イベントの除去と有効面積をいかに向上させるかが重要課題となる。このうち、我々が開発しているETCCの強力な雑音イベントの除去能力については過去に行われた気球実験により既に実証済みであった。残る有効面積拡張の問題について、平成23年度に行った大型化ETCC開発とシミュレーションで実現の見通しが明確化されたことのインパクトは当初の計画以上の成果である。当該研究において、目標であるでのガンマ線観測気球実験は、気球の打ち上げを管轄する宇宙科学研究所は、北海道大樹町での理学観測気球実験を、近年の気候変化などの厳しい放球条件を理由に実施しない運びとなった。
メカノバイオロジーに基づいた即時荷重インプラント補綴の最適設計法の確立

本研究では,上顎無歯顎における補綴装置の最適設計を確立するために,非線形連続体による有限要素解析を用いて,インプラントへの待時荷重と即時荷重における骨とインプラント界面の比較を行った.その結果,待時荷重においては,インプラントの長さがインプラント周囲骨に与える影響は小さいが,即時荷重においては,より長さが長いほど,周囲骨に生じる応力を減少させることが可能であることが示唆された.さらに,待時荷重においては,インプラントの本数が周囲骨に与える影響は小さいが,即時荷重においては,本数が少ない場合,周囲骨に生じる応力が大きくなることが示唆された.本研究では,上顎無歯顎における補綴装置の最適設計を確立するために,非線形連続体による有限要素解析を用いて,インプラントへの待時荷重と即時荷重における骨とインプラント界面の比較を行った.その結果,待時荷重においては,インプラントの長さがインプラント周囲骨に与える影響は小さいが,即時荷重においては,より長さが長いほど,周囲骨に生じる応力を減少させることが可能であることが示唆された.さらに,待時荷重においては,インプラントの本数が周囲骨に与える影響は小さいが,即時荷重においては,本数が少ない場合,周囲骨に生じる応力が大きくなることが示唆された.インプラントへの即時荷重後に周囲骨が早期に骨吸収してしまい,オッセオインテグレーションを獲得できないケースが問題視されている.そこで本研究では,先行研究から,骨形成を促進する応力の範囲があるとの仮説を立て,動物実験,模型実験および有限要素法解析によってインプラント周囲骨の変化を形態学的・組織学的に検討することで,骨形成を促進する応力の閾値を明らかにし,CT画像から有限要素モデルを作成し,咬合力に応じた荷重を負荷した際の応力が,骨形成を促進する応力となるようなインプラントの配置,補綴装置の材質などの最適設計法を確立させることを目的とする.本年度は、有限要素モデルの確率するべく、骨量が十分にある上顎無歯顎患者の顎骨CT画像のDICOMデータから、メカニカルファインダー(MechanicalFinder,計算力学研究センター,大阪)を用いて有限要素モデルを作製した。さらにCADソフト(SOLIDWORKS 2011, Dessault systems, France)を用いて作製したインプラントを6本配置し、インプラントと骨との境界条件を2種類設定した。即時荷重を想定したものをcontactとし摩擦係数を0.3,、すでにオッセオインテグレーションを獲得したものに待時荷重を想定したものをbondとし、最遠心に8mmカンチレバーを設定した上部構造の全面に300N、カンチレバー部に100N、前歯相当部に120Nの垂直荷重を負荷した。その結果、すべての即時荷重モデルにおいて待時荷重モデルよりも大きな最大主応力を示し、カンチレバー部への荷重負荷では、最遠心のインプラントに最も高い応力集中が認められた。本年度は、前年度に行った有限要素モデルの確立を引き続き行った。前年度に引き続き、骨量が十分にある上顎無歯顎患者の顎骨CT画像のDICOMデータから、汎用有限要素法ソフトウェアMechanical Finder(version6.2,計算力学研究センター,大阪)を用いて有限要素法モデルを作成した.さらに、CADソフト(SLIDWORKS 2011、Dessault Systems, France))を用いて作成したインプラントを5本、4本と本数を変えて配置し、前年度作成した6本でのモデルと比較するとともに、インプラント1本のモデルを作成して、インプラントの長さを10,13,15,17mmの4種類設定し長さのの影響を比較した。また、インプラントと骨との境界条件を即時荷重の場合と待時荷重の2種類設定した。さらに、荷重の負荷方法を上部構造の全面に300N、カンチレバー部に100N、前歯相当部に120Nの3種類設定した。長さの比較では、待時荷重の場合、どの長さにおいても皮質骨および海綿骨それぞれにおいて最大主応力に長さによる大きな差はながった。即時荷重においては、より長さが長いほど、海綿骨に生じる最大主応力は小さくなった。本数の影響は、待時荷重の場合には、荷重方法によらず、各インプラントに生じる最大主応力に大きな差は見られなかった。即時荷重の場合には、4本のインプラントの前歯相当部に荷重負荷を行った場合、より大きな最大主応力は見られた。歯科補綴学現段階で、有限要素モデル作製方法および解析方法を確立したため、概ね研究は順調に進行していると考えている今後は本数の影響を評価した有限要素モデルの作製および解析を行うと共に、模型実験・動物実験を遂行する予定である。有限要素モデルに関しては、その作製および解析方法を確立しているため、進行に大きな問題はない。また、模型実験および動物実験もこれまで行ってきた手法を応用したものであるため、大きな問題はないと考えている。初年度に予定していた動物実験を次年度に行うこととしたため次年度使用額が生じた次年度に動物実験を行う予定としており、動物(ラビット)の購入およびインプラント・薬品などの購入に使用する計画である
歯周病原菌内毒素の細胞および実験的ペリクルへの付着に関する研究

歯周病の病原菌であるグラム陰性菌は、全てその外膜成分として内毒素を保有している。今回実験に供した内毒素は、歯周病原性グラム陰性菌から抽出した。Porphyromonas gingivalis ATCC33277、FDC381、実験動物に強い病原性を示す16-IFI株およびその継〓を繰り返した16-IRT株を用いた。Provotella intermediaは、ATCC25611、ATCC33563株を使用した。Actinobacillss actinomy et-emcomtansはY4株、Fusobacterium nucleatumはATCC25586株、Eikeuella corrodensはFDC1073株を供討した。内毒素であるlipopolysaccharideは、water-phenol法によって抽出した。実験的ペリクルは、ヒドロキシマパタイトビーズを血清あるいは唾液でcoatした。LPSの量は、リムルステストを指標として測定した。抽出LPS標品をSDS-PAGE後、silver染色したところ、P.gingivalisの全ての株、F.nucleatum株のLPSは繰り返しの0-拾原多糖体をもつことから、smooth型のwildタイプに属することがわかった。一方P.intermedia、A.actinomycetemcomitansおよびE.corrodensのLPSは0-拾原多糖体側鎖を持たないことからrough型のLPSに属することがわかった。今まで報告してきたようにrough型のLPSは、供請した動物およびヒトの赤血球を凝集したことを確認できた。また唾液や血清をcoatした実験的ペリクルへの付着は、赤血球凝集能のあるrough型LPSに顕着であった。P.gingivalisのLPSの実験的ペリクルおよびヒドロキシマパタイトへの付着は、ほとんど認められなかった。in vitroの今回の実験結果は、歯周病原性グラム陰性球菌がin vivoでどのような役割りを果たしているかを考えると(1)、菌の歯周局所への定着因子、(2)歯周組織体にセナント質へ吸着して組織障害を起こしていることが考えられる。歯周病の発症と進行に特定のグラム陰性菌が密接に関わっていることを内外の研究者そして私共が明らかにしてきた。本研究は、それらの歯周病原菌が共通して保有し、外膜に存在する内毒素であるlipopolisaccharide(LPS)が細胞ならびに実験的ペリクルに付着する能力があるか否かどうか検討することを目的とした。歯周病原性グラム陰性菌体から温phenolーwater法によってLPSを抽出した。まず細胞への付着能を赤血球凝集能を指標として調べた。ヒト、ヒツジ、ウサギおよびマウス赤血球凝集能を持つLPSは、Bacteroides intermedius(Prevotella intermedia),Bacteroides melaninogenicus、Bacteroides denticola、Capnocytophaga gingivalis,Actinobacillus actino mycetemcomitans、Eikenella corrodensなどから抽出したものであった。これらのLPSは、唾液あるいは血清をcoatingしたヒドロキシアパタイトbeadsいわゆる実験的ペリクルへの付着能も強かった。この血球凝集能や実験的ペリクルへの付着能は、実験系に種々の糖やアミノ酸を加えても影響を受けなかった。LPSをあらかじめプロテア-ゼ、トリプシン、ヒアルロニダ-ゼ、ノイラミニダ-ゼで処理してもその付着能は大きな低下をみなかったが、リパ-ゼおよびホスホライペ-スC処理で完全に消失した。おそらくある種のリピド部分がこれらのLPSの鍵性状を担っていると考えられる。歯周病の発症と進行に特定のグラム陰性桿菌とスピロヘ-タが密接に関わっている。成人性歯周炎では,Porphyromonas gingi Valis.Prevotella intermedia,Bacteroides forsythus,EikenellacorrodensおよびFusobacterium nucleatumが病原菌となっている。さらにActinobacllus actinomycetemcomitansは,若年性歯周炎のみならず成人性歯周炎の病原菌となっている。それらの歯周病原性グラム陰性菌の共通する病原性因子が外膜成分でlipopolysaccharide(LPS)からなる内毒素である。本実験目的は,これらのLPSが歯周局所の細胞に付着するか否かは,その赤血球への付着能を赤血球凝集能の有無によって調べた。上述のグラム陰性菌から温フェノ-ル・水法によって抽出したLPSについて検討した。P.intermedia,E.corrodensおよびA.actinomycetemcomdtansから抽出したLPSは,rougA型のもので全て赤血球凝集能を示した。他P.gingivalisの4株から抽出したLPSは全てsmooth型で赤血球凝集活性は認められなかった。抽出LPSの実験的ペリクルの付着能は,ハイドロキシアパタイトビ-ズを唾液および血滑でcoatしたもので行った。赤血球凝集能と同様にP.intermedia,E.corrodpllsおよびA.actinomycetemycetemcomitansのLPSだけが,唾液および血滑でcoatしたハイドロキシアパタイトビ-ズに付着した。P.gingvalisのLPSは,唾液や血清をcoatしないハイドロキシアパタイトに付着したLPSは,蒸留水で激しく振盪しても離れてこないことがわかった。すなわちいったん付着した内毒素は,歯周局所特に歯面に付着した場合,簡単に離れることなく病原性を発揮するものと考えられる。

今回実験に供した内毒素は、歯周病原性グラム陰性菌から抽出した。Porphyromonas gingivalis ATCC33277、FDC381、実験動物に強い病原性を示す16-IFI株およびその継〓を繰り返した16-IRT株を用いた。Provotella intermediaは、ATCC25611、ATCC33563株を使用した。Actinobacillss actinomy et-emcomtansはY4株、Fusobacterium nucleatumはATCC25586株、Eikeuella corrodensはFDC1073株を供討した。内毒素であるlipopolysaccharideは、water-phenol法によって抽出した。実験的ペリクルは、ヒドロキシマパタイトビーズを血清あるいは唾液でcoatした。LPSの量は、リムルステストを指標として測定した。抽出LPS標品をSDS-PAGE後、silver染色したところ、P.gingivalisの全ての株、F.nucleatum株のLPSは繰り返しの0-拾原多糖体をもつことから、smooth型のwildタイプに属することがわかった。一方P.intermedia、A.actinomycetemcomitansおよびE.corrodensのLPSは0-拾原多糖体側鎖を持たないことからrough型のLPSに属することがわかった。今まで報告してきたようにrough型のLPSは、供請した動物およびヒトの赤血球を凝集したことを確認できた。また唾液や血清をcoatした実験的ペリクルへの付着は、赤血球凝集能のあるrough型LPSに顕着であった。P.gingivalisのLPSの実験的ペリクルおよびヒドロキシマパタイトへの付着は、ほとんど認められなかった。in vitroの今回の実験結果は、歯周病原性グラム陰性球菌がin vivoでどのような役割りを果たしているかを考えると(1)、菌の歯周局所への定着因子、(2)歯周組織体にセナント質へ吸着して組織障害を起こしていることが考えられる。
ブラシノステロイドを介して誘導される新規の全身誘導抵抗性のメカニズムに関する研究

ブラシノステロイドを介して誘導される病害抵抗性(brassinosteroid-mediated disease resistance, BDR)の誘導機構を解析するために、シロイヌナズナの各種変異株を用いて既知の全身誘導性病害抵抗性との比較を行った。サリチル酸を介して誘導される全身獲得抵抗性(SAR)およびジャスモン酸を介して誘導される抵抗性(WSR)が誘導されない変異株を用いてPseudomonas syringae pv. tomato DC3000の感染実験を行った結果、BDRの誘導にはSAR誘導に機能するNPR1タンパク質およびWSR誘導に機能するEIN2タンパク質を必要とし、BDRはSAR、WSRとは異なる機構により誘導される病害抵抗性であることが明らかとなった。病原菌感染後のPR-1の発現を検討した結果、BDR誘導時には病原菌に対する応答が早められるPriming効果が認められ、これがBDRの病害抵抗性機構に関与していると考えられた。Primingにはエチレンが関与していると予想し、エチレン生合成経路について解析を行った結果、BDR誘導はACOの発現には影響しないが、ACSの発現に影響を及ぼすことが明らかとなり、エチレン生合成前駆体が蓄積している可能性が示唆された。また、BDR誘導に機能する遺伝子を特定することを目的として、BDR誘導処理をした野生株とnpr1変異株における遺伝子発現パターンを比較するために、マイクロアレイ解析を行い、BDR誘導時に発現が誘導または抑制される遺伝子が多数見出された。ブラシノステロイドを介して誘導される病害抵抗性(BDR)の誘導機構を解析するために、シロイヌナズナの各種変異株を用いて既知の全身性抵抗性との比較を行った。サリチル酸を介して誘導される全身獲得抵抗性(SAR)およびジャスモン酸を介して誘導される抵抗性(WSR)が誘導されない変異株を用いてPseudomonas syringae pv.tomato DC3000の感染実験を行った結果、BDRの誘導には、SAR誘導に機能するNPR1タンパク質およびWSR誘導に機能するEIN2タンパク質を必要とすることが明らかとなった。しかし、SAR及びWSRの誘導に欠損を有する他の変異株を用いた解析から、BDRの誘導には、サリチル酸およびジャスモン酸のシグナルを必要としないことが示された。また、野生株においてBDRを誘導した場合に、それぞれSARおよびWSRのマーカー遺伝子であるPR-1及びPDF1.2のいずれもが誘導されなかった。これらのことから、BDRはSAR、WSRとは異なる機構により誘導される病害抵抗性であることが明らかとなった。さらに、病原菌感染後のPR-1の発現を検討した結果、BDR誘導時には病原菌に対する応答が早められるPriming効果が認められ、これがBDRの病害抵抗性機構に関与していると考えられた。また、BDR誘導に機能する遺伝子を特定することを目的として、BDR誘導処理をした野生株とnpr1変異株における遺伝子発現パターンを比較するために、マイクロアレイ解析を行った。サリチル酸を介して誘導される全身獲得抵抗性(SAR)およびジャスモン酸を介して誘導される抵抗性(WSR)が誘導されない変異株を用いてPseudomonas syringae pv.tomato DC3000の感染実験を行った結果、BDRの誘導にはSAR誘導に機能するNPR1タンパク質およびWSR誘導に機能するEIN2タンパク質を必要とし、BDRはSAR、WSRとは異なる機構により誘導される病害抵抗性であることが明らかとなった。

また、BDR誘導に機能する遺伝子を特定することを目的として、BDR誘導処理をした野生株とnpr1変異株における遺伝子発現パターンを比較するために、マイクロアレイ解析を行い、BDR誘導時に発現が誘導または抑制される遺伝子が多数見出されたが、現在のところ、これらの中でBDRに特異的に働いていると考えられる抵抗性関連遺伝子の特定には至っていない。
イオン固定型スルホキシドによるスワン酸化反応の悪臭解決と再利用化への展開

新規なイオン固定型メチルスルホキシドC6及びC10を合成開発し、種々のアルコールのSwern酸化反応に適用した結果、目的のアルデヒドやケトンが、反応後の分析操作のみで高収率、高純度で得られた。これらの操作過程で、悪臭は全くしない。また、新規なイオン固定型スルフィドC6及びC10を合成開発し、種々のアルコールのCorey-Kim酸化反応に適用した結果、目的のアルデヒドやケトンが、反応後の分析操作のみで高収率、高純度で得られた。イオン固定型メチルスルホキシドC6及びC10及びイオン固定型スルフィドC6及びC10は反応後に回収して再利用できることも分かった。Swern(スワン)酸化反応はアルコールの非金属系酸化反応として有機反応で最も頻繁に利用されている手法である。しかし、スワン酸化反応はジメチルスルホキシドが酸化剤として機能するため、反応後、アルデヒドやケトンに加えて、致命的悪臭を放すジメチルスルフィドを副生する。本研究では、アンモニウム基を有する新規なイオン固定型メチルスルホキシドを設計合成した。そして、スワン酸化反応で用いるジメチルスルホキシドをイオン固定型メチルスルホキシドに置き換えることにより、スワン酸化反応でアルコールからアルデヒドやケトンを得るとともに、副生するイオン固定型メチルスルフィドは塩なので気化せずに悪臭を全く生じないこと、イオン固定型メチルスルフィドは塩なので目的生成物であるアルデヒドやケトンの分離精製が容易であること、及びイオン固定型スルフィドは回収してイオン固定型メチルスルホキシドに再生し再利用できること、など種々の重要な点を確立し、国際的学術雑誌に論文として成果を発表するとともに、特許を申請した。また、Core-Kim酸化反応は、ジメチルスルフィドとNCS (N-chlorosuccinimde)を用いたアルコールの非金属系酸化反応であるが、ジメチルスルフィドの悪臭のため、殆ど研究がなされていない。そこで、イオン固定型メチスルスフィドとNCSを用いたアルコールの酸化を検討した結果、アルコールからアルデヒドやケトンを分液操作のみで容易に得るとともに、副生するイオン固定型メチルスルフィドは塩なので気化せずに悪臭を全く生じないこと、及びイオン固定型スルフィドは回収してイオン固定型メチルスルフィドとして再利用できること、など種々の重要な点を確立し、国際的学術雑誌に論文として成果を発表するとともに、特許を申請した。本研究で開発したイオン固定型メチルスルフィドは現在、薬品メーカーからの製品化にも成功した。Swern(スワン)酸化反応はアルコールの非金属系酸化反応として,超原子価ヨウ素(V)であるDess-Martin酸化反応と並び、有機反応で最も頻繁に利用されている手法である。このジメチルスルフィドの悪臭はブチルメルカプタンに匹敵する(ブチルメルカプタンは都市ガスやプロパンガス漏れの検知剤としてppmオーダーで添加され、利用されている)。本研究では、最も困難な箇所は純度の高いイオン固定型スルホキシドを如何に合成するかにあるが、合成効率の視点から、アンモニウム型を陽イオン部分とし、対アニオンはBr-とすることにより、エーテルや水に溶けにくいイオン固定型スルホキシドの性質を有すると判断し、新規なイオン固定型スルホキシドを設計合成した。そして、スワン酸化反応で用いるジメチルスルホキシドをイオン固定型スルホキシドに置き換えることにより、スワン酸化反応でアルコールからアルデヒドやケトンを得るとともに、副生するイオン固定型スルフィドは塩なので気化せずに悪臭を全く生じないこと、イオン固定型スルフィドは塩なので目的生成物であるアルデヒドやケトンの分離精製が容易であること、及びイオン固定型スルフィドは回収してイオン固定型スルホキシドに再生再利用できること、など種々の重要な点をほぼ解決して確立し、国際的学術雑誌に論文として成果を発表するとともに、特許を申請した。さらには、このイオン固定型スルホキシドの有機合成化学的用途を展開、確立し、現在、薬品メーカーから本研究で開発したイオン固定型スルホキシドの製品化を進めている。新規なイオン固定型スルホキシドを設計、合成開発し、種々のアルコールの環境調和型スワン酸化反応に展開し、その有効性と汎用性を確立し、再生再利用を確立した。これらの成果は国際的学術雑誌に論文として発表するとともに、特許を申請した。さらには,本研究で開発したイオン固定型スルホキシドを薬品メーカーからの製品化にも繋げることができたことから、当初の目標を充分に達成している。

今後は、合成が容易で、安価なコストで商品化も容易なイオン固定型スルフィドを開発し、Corey-Kim酸化反応試剤として種々のアルコールの環境調和型酸化反応に展開し、その有効性と汎用性を確立し、再生再利用を確立する。これらの成果は国際的学術雑誌に論文として発表するとともに、特許を申請する。さらには,本研究で開発した新規のイオン固定型スルフィドを薬品メーカーからの製品化にも繋げる。新規なイオン固定型スルフィドの合成開発と環境調和型酸化剤としての汎用性の確立には消耗費として試薬、溶媒、及びガラス器具類の補充が必要である。また、合成した化学物質の構造解析等の分析に、千葉大学の分析センターに設置されている核磁気共鳴装置、質量分析装置、元素分析装置、及びX線結晶構造解析装置などによる分析料金が必要である。
^<31>P-MRSと低酸素細胞イメージングによる腫瘍内再酸素化機構の解析

腫瘍の低酸素状態は,放射線抵抗性を誘導するばかりでなく,腫瘍自体の転移や浸潤といった悪性化を引き起こすとされている.腫瘍内の低酸素状態を非侵襲的に評価することにより,癌治療の個別化を図れる可能性が広がる.(1)実験腫瘍を用いて低酸素分画の定量化を種々の方法で試みた.まず始めに,酸素濃度測定用電極を腫瘍内に刺入して実際の酸素濃度を測定した結果,大きな腫瘍では,腫瘍内酸素濃度は有意に低下していた.^<31>P-MRSによる腫瘍内の高エネルギー燐酸代謝は,腫瘍内低酸素状態を間接的に反映するとされている.この方法は感度が高いが,小さな腫瘍では正常組織の信号が混入するためばらつきが大きく,また1g以上の大きな腫瘍では無機燐の信号が大きくなるため詳細なエネルギー代謝の評価は困難であった.次に低酸素細胞マーカーであるβ-D-IAZGPの投与により低酸素細胞分画の評価を行った.シンチグラムを撮像した結果,24時間後に腫瘍に特異的な集積が認められた.腫瘍内の低酸素細胞マーカーの取り込みは血液の約8倍を示し,他臓器に比べ中枢神経への分布が有意に低かった.種々の大きさの腫瘍で,薬剤の取り込みについて見ると,大きな腫瘍は低酸素細胞マーカーの取り込みが有意に高かった.担癌マウスの腫瘍組織に放射線照射を行い,in vitroで放射線感受性を評価した結果,大きな腫瘍は低酸素細胞分画を多く含み,放射線抵抗性であることが明らかとなった.(2)低酸素状態と腫瘍の悪性度との関連を明らかにするために,皿期子宮頸部扁平上皮癌の生検組織を用いて,HIF-1αの発現と放射線治療効果について検討した.5年非再発生存率は,HIF-1陽性群で41.2%,陰性群で75.6%であり,有意な差が認められた.特に遠隔転移率において,強い相関が認められ,HIF-1の発現がIII期子宮頸癌の悪性度と相関があることが明らかとなった.腫瘍の低酸素状態は,放射線抵抗性を誘導するばかりでなく,腫瘍自体の転移や浸潤といった悪性化を引き起こすとされている.腫瘍内の低酸素状態を非侵襲的に評価することにより,癌治療の個別化を図れる可能性が広がる.(1)実験腫瘍を用いて低酸素分画の定量化を種々の方法で試みた.まず始めに,酸素濃度測定用電極を腫瘍内に刺入して実際の酸素濃度を測定した結果,大きな腫瘍では,腫瘍内酸素濃度は有意に低下していた.^<31>P-MRSによる腫瘍内の高エネルギー燐酸代謝は,腫瘍内低酸素状態を間接的に反映するとされている.この方法は感度が高いが,小さな腫瘍では正常組織の信号が混入するためばらつきが大きく,また1g以上の大きな腫瘍では無機燐の信号が大きくなるため詳細なエネルギー代謝の評価は困難であった.次に低酸素細胞マーカーであるβ-D-IAZGPの投与により低酸素細胞分画の評価を行った.シンチグラムを撮像した結果,24時間後に腫瘍に特異的な集積が認められた.腫瘍内の低酸素細胞マーカーの取り込みは血液の約8倍を示し,他臓器に比べ中枢神経への分布が有意に低かった.種々の大きさの腫瘍で,薬剤の取り込みについて見ると,大きな腫瘍は低酸素細胞マーカーの取り込みが有意に高かった.担癌マウスの腫瘍組織に放射線照射を行い,in vitroで放射線感受性を評価した結果,大きな腫瘍は低酸素細胞分画を多く含み,放射線抵抗性であることが明らかとなった.(2)低酸素状態と腫瘍の悪性度との関連を明らかにするために,皿期子宮頸部扁平上皮癌の生検組織を用いて,HIF-1αの発現と放射線治療効果について検討した.5年非再発生存率は,HIF-1陽性群で41.2%,陰性群で75.6%であり,有意な差が認められた.特に遠隔転移率において,強い相関が認められ,HIF-1の発現がIII期子宮頸癌の悪性度と相関があることが明らかとなった.腫瘍の酸素状態を非侵襲的に測定できれば,放射線治療や化学療法といった治療法の選択だけでなく,その最適な投与量や投与間隔を予測する事が可能である.すなわち治療後の組織の再構築や個々の腫瘍細胞の再酸素化を指標とした腫瘍の個別化が可能と考えられ,最も効果的な抗腫瘍効果を得る治療法を選択できる可能性がある.近年,第2,3世代の低酸素細胞マーカーが開発され,生体内の低酸素細胞を非侵襲的に画像化し,定量することが可能となりつつある.

本研究では,これまでの^<31>P-MRSやMRIによるperfusion imageにくわえて,低酸素細胞マーカーによる低酸素細胞イメージングを用いて腫瘍の酸素状態を推定し,腫瘍の再酸素化を指標として生物学的に最適な放射線治療法について模索することを目的とした.マウス移植腫瘍を用いて,種々の低酸素測定法から得られたデータと腫瘍重量との関係を検討した.またそれぞれの方法で定量した値から,推定される放射線感受性について相関関係を算出した.新規低酸素細胞マーカーであるβ-D-IAZGPは血液中の濃度よりも約8倍のマーカーの集積を認め,正常臓器よりも有意な集積が認められた.また腫瘍重量が増加するほどマーカーは良好に集積する傾向が認められた.^<31>P-MRSによるβ-ATP/Pi及びPCr/Piは腫瘍重量が増加するほど低値を示した.またin vivo vitro assayでは腫瘍重量が増加すると放射線抵抗性が誘導されることが明らかとなった.また低酸素細胞マーカーにより放射線照射後の再酸素化を非侵襲的にとらえられる可能性が示唆され,今後の研究課題と考えられた.腫瘍の低酸素状態は,放射線抵抗性を誘導するばかりでなく,腫瘍自体の転移や浸潤といった悪性化を引き起こすとされている.腫瘍内の低酸素状態を非侵襲的に評価することにより,癌治療の個別化を図れる可能性が広がる.このため,実験腫瘍を用いて低酸素分画の定量化を種々の方法で試みた.まず始めに,酸素濃度測定用電極を腫瘍内に刺入して実際の酸素濃度を測定した結果,大きな腫瘍では,腫瘍内酸素濃度は有意に低下していた.^<31>P-MRSによる腫瘍内の高エネルギー燐酸代謝は,腫瘍内低酸素状態を間接的に反映するとされている.この方法は感度が高いが,小さな腫瘍では正常組織の信号が混入するためばらつきが大きく,また1g以上の大きな腫瘍では無機燐の信号が大きくなるため詳細なエネルギー代謝の評価は困難であった.次に低酸素細胞マーカーであるβ-D-IAZGPの投与により低酸素細胞分画の評価を行った.シンチグラムを撮像した結果,24時間後に腫瘍に特異的な集積が認められた.腫瘍内の低酸素細胞マーカーの取り込みは血液の約8倍を示し,他臓器に比べ中枢神経への分布が有意に低かった.種々の大きさの腫瘍で,薬剤の取り込みについて見ると,大きな腫瘍は低酸素細胞マーカーの取り込みが有意に高かった.担癌マウスの腫瘍組織に放射線照射を行い,in vitroで放射線感受性を評価した結果,大きな腫瘍は低酸素細胞分画を多く含み,放射線抵抗性であることが明らかとなった.低酸素状態と腫瘍の悪性度との関連を明らかにするために,III期子宮頸部扁平上皮癌の生検組織を用いて,HIF-1αの発現と放射線治療効果について検討した.5年非再発生存率は,HIF-1陽性群で41.2%,陰性群で75.6%であり,有意な差が認められた.特に遠隔転移率において,強い相関が認められ,HIF-1の発現がIII期子宮頸癌の悪性度と相関があることが明らかとなった.
脳刺激報酬に関与する神経基質ー脳内微小透析法による神経化学的研究ー

脳内自己刺激現象の発現と維持に関わる神経伝達物質機序の解明を試みた。脳刺激報酬に関与する神経伝達物質の候補としてはド-パミンが最もよく知られている。そこで,まずラットが自己刺激行動を行っている時のド-パミンの変化を脳微小透析法を用いて検索した。自己刺激部位は内側前脳束,透析部位は側坐核とした。ド-パミンとその代謝物質(DOPACとHVA)の細胞外濃度の変化は,自己刺激行動を遂行する前1時間,遂行中1時間および遂行後2時間の計4時間に亘って観察した。その結果,自己刺激行動に伴って側坐核ではド-パミン,DOPACそしてHVAの時間順序で各々が最大40ー60%増加した。さらに,ド-パミンは取り込み阻害剤(Nomifensine)あるいはモノアミン酸化酵素阻害剤(Clorgyline)の前処置によってより著明な増加パタ-ンを示した。なお,パソコンに記憶しておいた自己刺激反応パタ-ンを用いて,同じラットの同じ部位を強制的に刺激した場合にも,自己刺激学習を自発的に行った場合と類似したド-パミンの増加パタ-ンが認められた。以上の結果から,内側前脳束の自己刺激行動に伴って,側坐核ド-パミンニュ-ロンの終末では遊離,再取り込みの増加およびニュ-ロン内代謝の亢進が生ずることが示唆された。つぎに,このような自己刺激行動に伴うド-パミンニュ-ロン活動の部位差について検索した。その結果,側坐核と前頭葉内側部のド-パミンは自己刺激に伴って同様の増加パタ-ンを示したが,線条体のド-パミンの増加はこれらの領域と比べると有意に低いことが示された。したがって,自己刺激行動に伴って中脳ー前頭葉ー辺縁ド-パミンシステムが選択的に賦活化されることが示唆された。最後に,オピオイドアゴニスト投与実験から,オピオイド物質は中脳ー辺縁ド-パミンニュ-ロンに対してその起始部(腹側被蓋野)と終末部(側坐核)において異なる修飾作用を有する可能性が示唆された。本年度の研究計画は、(1)オピオイド物質の高感度検出システムの確立と(2)予備実験としてコントロ-ル(脳内自己刺激を行わない)条件下でのド-パミン系とオピエ-ト系との相互作用の有無についての基礎デ-タを収集することであった。このうち,(1)については,バイオプテリン検出用に開発した杉本ら(T.Sugimoto et al,Anal.Biochemy1990,印刷中)の酵素免疫測定法を応用してメチオニンエンケファリンに関する簡便かつ高感度な分析システムを確立するための予備実験を行った。しかし,現段階では,われわれの酵素免疫測定法による最小検出感度は100pgのオ-ダ-に留っている。オピオイド物質(エンケファリン)の細胞外濃度の基礎値は,12pg/sample(線条体;N.T.Maidment et al,Neuroscience,33:549ー557,1989)から1525pg/sample(視床下部;K.M.Kendrick,J.Neurosci Methy34:35ー46,1990)である。したがって,この数pgから数10pgの基礎値を安定して検出するためには,われわれの測定システムの最小検出感度はさらに10倍以上改善される必要があろう。

最近,小崎ら(Y.Kozaki and T.Kumazawa,Env.Med.,34:101ー104,1990)は、酵素免疫測定法を用いたメチオニンエンケァリンの検出感度は0.5pgまで上げることが可能であることを報告している。したがって,より精製された抗体と超高感度発色液の使用などによって,われわれのエンケファリン測定システムの高感度化は十分期待できる。(2)については,予備的な研究で,オピオイドアゴニストの未梢投与によってラット側坐核ド-パミンの細胞外濃度が増加することを確かめた。オピオイドアンタゴニストのド-パミンに対する解果は現在検討中である。脳内自己刺激現象におけるド-パミンとオピオイド物質(エンケファリン)の相互作用について,脳内微小透析法を用いて検索した。実験にはラットを用いた。自己刺激部位は内側前脳束,脳透析部位は側坐核とした。透析液サンプルは,自己刺激行動を遂行する前1時間,遂行中1時間,遂行後2時間の合計4時間に亘って採取した。採取したサンプル中のド-パミンについてはHPLCーECD法,またエンケファリンについては酵素免疫測定法を用いて分析した。その結果,側坐核ド-パミンの細胞外濃度は自己刺激行動に伴って基礎値(遂行前の値)から有意な増大を示し,すでに報告した我々のデ-タと一致していた。しかしながら,側坐核エンケファリンの細胞外濃度値は自己刺激行動遂行前,中,後のいずれにおいても今回用いた酵素免疫測定法では検出不可能であった。そこで,つぎに自己刺激行動に対して促進作用を有することが知られているオピオイドアゴンスト(DAMHG,μーレセプタ-アゴニス)の中脳一辺縁ド-パミンシステムにおよぼす効果について検索した。中脳一辺縁ド-パミンシステムの起始核のある中脳腹側被蓋野とその投射野である側坐核の両部位に脳透析用プロ-ブを植え込んだ。オピエイトアゴニストは透析プロ-ブを通して局所的に投与した。その結果,側坐核ド-パミンの細胞外濃度は腹側被蓋野と側坐核の両投与によっていずれも増加した。しかしながら,ド-パミン代謝物質(DOPACとHVA)は腹側被蓋野の投与により増加,いっぽう側坐核の投与により減少した。以上から,オピオイド物質は中脳一辺縁ド-パミンニュ-ロンに対して,その起始部(中脳腹側被蓋野)と終末部(側坐核)において異なる修飾作用を有することが示唆された。