hpprc/llmjp-kaken huggingface dataset:
酸化チタン/ゼオライト光触媒系による二酸化炭素の水による還元固定化反応

本研究では、ゼオライト骨格中にTiを含有した触媒を合成し、この系にイオン注入法を適用することで、酸化チタン光触媒の電子状態の制御を行い、可視光を吸収し二酸化炭素を水により還元固定化できる光触媒プロセスの実現を検討した。また、触媒の薄膜化や疎水化処理により触媒活性と選択性の向上を試みた。Ti含有ゼオライト光触媒上でのメタノール生成の選択性の向上を図るため、F^-イオンを含有するテンプレートを用い、疎水性Betaゼオライト(Ti-Beta(F))を合成した。FT-IR測定により、OH^-イオンを含有するテンプレートを用いて合成したBetaゼオライト(Ti-Beta(OH))と比較してTi-Beta(F)では表面OH基の減少が確認された。実際、室温でのH_2O吸着等温線測定によりTi-Beta(F)ではH_2Oの吸着量は減少し、表面の疎水化が確認できた。これらを光触媒として二酸化炭素の水による還元反応を検討した結果、Ti-Beta(F)は触媒活性は低いものの、Ti-Beta(OH)と比較して高い選択性でメタノールを生成できることを見出した。さらに、光透過性が高く大表面積を有するTi含有メソポーラスシリカ薄膜を合成した。溶媒抽出法により合成したTi含有メソポーラスシリカ薄膜を二酸化炭素と水の存在下で紫外光照射すると、メタンおよびメタノールが生成した。透明なTi含有メソポーラスシリカ薄膜を粉末状にすると光触媒活性が低下することから、透明な薄膜光触媒の高い光触媒反応性が触媒の薄膜化による光吸収効率の向上に密接に関連することがわかった。また、Ti含有メソポーラスシリカ光触媒上にVイオンを注入するとUV-Vis吸収スペクトルは注入イオン量に依存して長波長側にシフトし、可視光を吸収することがわかった。このように可視光吸収が可能な光触媒を用いると、390nmより長波長の光照射下で二酸化炭素の水による還元固定化反応が進行し、メタンおよびメタノールが生成することを見いだした。本研究では、メソ多孔体シリカ中にTiを含有した触媒(Ti-HMS)を合成し、それを光触媒として二酸化炭素の水による還元固定化反応について検討し、生成物選択性におよぼす触媒表面の疎水化処理の影響について検討した。各種分光測定によりTi-HMS中ではTi種は高分散かつ四配位構造の酸化物種として骨格内に構築されていることがわかった。また、Ti-MCM-41などの四配位構造の酸化チタン種を有する各種のTi含有メソ多孔体光触媒と比較するとTi-HMSではメタン選択性が高いことを見いだした。これはTi-HMS上では表面OH基が多いことに基づくものと考えられる。Ti-TMS光触媒のメタノール選択性の向上を図るためにNH_4F処理を行い、触媒表面の疎水化を検討した。NH_4F処理後の触媒では未処理の触媒と比較して表面OH基に基づくIRピークの強度が小さくなり、表面が疎水化することが確かめられた。この疎水化処理したTi-HMSを光触媒として二酸化炭素の水による還元固定化反応について検討した結果、NH_4F処理後では光触媒活性は低下するが、未処理のものと比較してメタノールの生成収量は増加し、約5倍以上の選択性でメタノールを生成できることを見いだした。さらに、イオン注入法を適用して、Ti-HMSの可視光化について検討した。Vイオンを注入するとTi-HMSのUV-Vis吸収スペクトルは長波長側にシフトし可視光を吸収することがわかった。また、Vイオン注入Ti-HMSのEXAFS測定により、Vイオンは孤立四配位状態で存在するとともに四配位構造のTi酸化物種に隣接しTi-O-V結合を形成し、このためTi酸化物種の電子状態に摂動が生じ可視光吸収が可能となることがわかった。この可視光応答型のVイオン注入Ti-HMSを光触媒として、390nmより長波長の光照射下で二酸化炭素の水による還元固定化反応が進行することを見いだした。

透明なTi含有メソポーラスシリカ薄膜を粉末状にすると光触媒活性が低下することから、透明な薄膜光触媒の高い光触媒反応性が触媒の薄膜化による光吸収効率の向上に密接に関連することがわかった。また、Ti含有メソポーラスシリカ光触媒上にVイオンを注入するとUV-Vis吸収スペクトルは注入イオン量に依存して長波長側にシフトし、可視光を吸収することがわかった。このように可視光吸収が可能な光触媒を用いると、390nmより長波長の光照射下で二酸化炭素の水による還元固定化反応が進行し、メタンおよびメタノールが生成することを見いだした。
食餌因子によるアラキドン酸カスケード関連酵素遺伝子の発現調節

必須脂肪酸バランスによる栄養制御機構を細胞と分子のレベルで解明するため、動物培養細胞株のMadin-Darbyイヌ腎臓(MDCK)細胞株を用いて、n-6あるいはn-3系列必須脂肪酸で生体膜リン脂質を修飾した。その脂肪酸修飾のMDCK培養細胞のリン脂質のアシル側鎖の解析と、ホルボールジエステルとカルシウムイオノフォアの共存による細胞応答でのアラキドン酸カスケード反応の活性化機構も検討した。n-6とn-3系列必須脂肪酸の細胞内相互作用の解析により、n-3系列の必須脂肪酸は、n-6系列のアラキドン酸の膜リン脂質への取り込みを阻害しなかったが、リノール酸からのアラキドン酸への変換とリン脂質への取り込みを著しく阻害した。さらなる研究で、γ-リノレン酸からジホモ-γ-リノレン酸への炭素鎖伸長反応が、n-3必須脂肪酸による阻害の作用点であることがわかった。膜リン脂質のアラキドン酸レベルが低下を反映して、細胞応答によるプロスタノイド生成が変動したが、その関係は直線的なものではない。n-6必須脂肪酸による修飾細胞では、n-3必須脂肪酸に比較してプロスタグラジン(PG)エンドペルオキシド合成活性の低下が大きい。このことは、プロスタノイド生成に対するフィードバック的な阻害作用と考えられる。MDCK細胞の細胞応答後、24時間付近でPGE_2生成量とプロスタノイドの合成酵素活性が最大レベルに達した。それに対してプロスタノイド生成の律速酵素のPGエンドペルオキシド合成酵素に対する特異的モノクローン抗体を用いたウエスタンブロッティング法による研究で、本酵素蛋白質レベルは、24時間よりもむしろ3時間付近で増加していることが示された。さらに、本酵素の2つのアイソフォーム遺伝子のmRNAレベルの測定のための遺伝子増幅法による実験で、それぞれのアイソフォームに特異的なcDNA断片を増幅した。その結果、I型酵素は、ほとんど変化しなかったが、マイト-ジェン応答性のII型酵素のmRNAレベルは、ホルボールジエステルの添加に依存して増加し、24時間よりも3時間付近でそのレベルが高かった。1.動物培養細胞株を用いた膜リン脂質の改造反応経路の解析:栄養成分で必須脂肪酸のアラキドン酸(AA)からエイコサノイドへの生合成経路、すなわちAAカスケードでは、食品より摂取された系列の異なる必須脂肪酸が細胞内で種々の代謝レベルで相互作用している。その新機能性を細胞と分子のレベルで解析するのに有用な培養動物細胞株を用いた。今回、細胞情報伝達機構の中心的役割を果たすプロテインキナーゼCの活性化物質に良く応答するMadin-Darbyイヌ腎臓細胞(MDCK)株を実験材料とした。n-6系列、またはn-3系列必須脂肪酸の各々とウシ血清アルブミンとの複合体を調製した。これらの個々を、またはn-6とn-3不飽和脂肪酸との等モル複合体をMDCK細胞株の培養液に添加して2日間培養を行い、細胞膜リン脂質を修飾して改造した。種の高度不飽和脂肪酸の細胞への取り込みの代謝の特異性と系列の違う必須脂肪酸の相互作用について多くの知見が得られた。そのうち、膜リン脂質のAAレベルに注目すると、AAレベルはn-6系列必須脂肪酸により著しく増加し、特にホスファチジルエタノールアミンで顕著であった。この膜リン脂質のAAレベルと、本細胞株の細胞応答に伴うプロスタグランジン(PG)生合成とは密接に関連しており、AAレベルの増加に伴ってPGE_2の生合成が促進された。

n-6系列のリノール酸は膜リン脂質のAAレベルを高め、それはAAによる修飾に匹敵するほど効果的であった。しかし、リノール酸にn-3系列必須脂肪酸を等モルづつ添加すると、膜リン脂質のAAレベルの増加は完全に阻害された。AAにn-3系列の必須脂肪酸を添加してもAAレベルの増加は抑制されなかった。このことより、n-3系列不飽和脂肪酸はリノール酸からのAAへの不飽和化、伸長反応を阻害し、膜リン脂質へのアシル化反応には影響しないものと考えられた。膜リン脂質の修飾に伴う膜物性や細胞応答で産生されるPGを介した細胞機能の変化を検討した。その結果、ある種のn-3系列脂肪酸による細胞膜の修飾で細胞増殖の促進が見い出された。現在、さらにPG_1やPG_3の生合成と関連する必須脂肪酸の細胞内相互作用について検討している。2.アラキドン酸カスケード関連酵素の活性発現調節機構:さらに、特定の必須脂肪酸でMDCK細胞株を修飾し、PG生合成の律速酵素のシクロオキゲナーゼに対する特異抗体を用いた目的の酵素蛋白質レベルの測定と、2種類の酵素アイソフォームのcDNAプローブを用いた遺伝子発現の調節に関する研究を現在、進行中である。必須脂肪酸バランスによる栄養制御機構を細胞と分子のレベルで解明するため、動物培養細胞株のMadin-Darbyイヌ腎臓(MDCK)細胞株を用いて、n-6あるいはn-3系列必須脂肪酸で生体膜リン脂質を修飾した。その脂肪酸修飾のMDCK培養細胞のリン脂質のアシル側鎖の解析と、ホルボールジエステルとカルシウムイオノフォアの共存による細胞応答でのアラキドン酸カスケード反応の活性化機構も検討した。n-6とn-3系列必須脂肪酸の細胞内相互作用の解析により、n-3系列の必須脂肪酸は、n-6系列のアラキドン酸の膜リン脂質への取り込みを阻害しなかったが、リノール酸からのアラキドン酸への変換とリン脂質への取り込みを著しく阻害した。さらなる研究で、γ-リノレン酸からジホモ-γ-リノレン酸への炭素鎖伸長反応が、n-3必須脂肪酸による阻害の作用点であることがわかった。膜リン脂質のアラキドン酸レベルが低下を反映して、細胞応答によるプロスタノイド生成が変動したが、その関係は直線的なものではない。n-6必須脂肪酸による修飾細胞では、n-3必須脂肪酸に比較してプロスタグランジン(PG)エンドペルオキシド合成活性の低下が大きい。このことは、プロスタノイド生成に対するフィードバック的な阻害作用と考えられる。MDCK細胞の細胞応答後、24時間付近でPGE_2生成量と付プロスタノイドの合成酵素活性が最大レベルに達した。それに対してプロスタノイド生成の律速酵素のPGエンドペルオキシド合成酵素に対する特異的モノクローン抗体を用いたウエスタンブロッティング法による研究で、本酵素蛋白質レベルは、24時間よりもむしろ3時間付近で増加していることが示された。さらに、本酵素の2つのアイソフォーム遺伝子のmRNAレベルの測定のための遺伝子増幅法による実験で、それぞれのアイソフォームに特異的なcDNA断片を増幅した。
障壁ポテンシャルを含む一次元強相関電子系の輸送特性の外場による制御に関する研究

我々は、本年度の研究において、量子細線などの一次元強相関電子系における不純物トンネル伝導特性についての解析を行った。不純物散乱強度を定量的に議論するために、一次元ハイゼンベルグスピン模型、および、一次元ハバード模型に対して、密度行列繰り込み群法を用いた数値計算を行った。そして、数値的に求めた菊種励起子の励起ギャップのデータから、不純物散乱強度の目安となる物理量である位相シフトの値を定量的に求めた。その結果、位相シフトの値が、システムサイズが大きくなるに従い、ボゾン化法などにより予想される繰り込み群固定点の値へとフローしていく様子を見ることができた。この結果は、ミクロスコピックなモデルの励起ギャップから不純物散乱強度を定量的に見積もるための、解析スキームを与えるものとして意義を持つ結果である。また最近、量子細線において、量子密度が小さくかつ一次元閉じ込めポテンシャルが緩やかな場合に、系のスピン自由度を記述するモデルが、通常の一次元スピン鎖から、リング交換を含んだジグザグスピン鎖へと変化することが報告された。我々はこの現象に着目し、スピン自由度がジグザグスピン鎖で記述される状況における量子細線の磁気特性に関する研究を行った。そして、厳密対角化法を用いた数値計算により、この系では、電子密度を変化させることで、これまでに知られている相とは異なる、新奇量子非磁性相および部分強磁性相が実現しうることを、初めて発見した。この結果は、電子密度と磁場を同時に制御することによる、より劇的な特性変化を伴う量子細線の不純物伝導特性制御の可能性を示唆するものであり、今後の研究の基礎となるものとして、意義深い結果であるといえる。磁場中の一次元強相関電子系における、不純物障壁ポテンシャルを介したトンネル伝導特性について調べた。この系では、磁場がない場合には、電子間の斥力相互作用による繰り込みの効果から、不純物ポテンシャルによる電子後方散乱の振幅が温度の低下とともに増大し、低温で電子が完全反射されることが知られている。本年度の研究において、我々はまず、一次元強相関電子系の典型的な例として、一次元ハバード模型及び量子細線に着目し、磁場中に置かれたこれらの系の低エネルギー状態を記述する有効ハミルトニアン(二成分朝永・ラッティンジャー流体)を導出した。また、ベーテ仮説法を用いた解析を行うことで、有効ハミルトニアンに含まれる相互作用パラメータを、磁場の関数として定量的に決定することに成功した。そして、それらの結果を用いて、一次元ハバード模型、量子細線における不純物散乱の効果を調べることで、磁場が十分大きい場合には、不純物による電子散乱振幅の繰り込みフロー図の振る舞いが劇的に変化し、磁場に平行なスピンを持つ電子に対する不純物散乱が、温度の低下とともに抑制されうることを発見した。この結果は、磁場中の一次元強相関電子系では、ある温度領域において、「磁場に平行なスピンの電子は不純物を完全透過し、磁場に反平行なスピンの電子は完全反射される」という、スピン・フィルタリング効果が実現されることを意味している。今回の我々の研究成果は、スピン・フィルタリング効果の実現可能性を、非摂動的な方法で、現実的な系に対して示した初めての例であり、スピントロニクスにおいて重要な「完全偏極した電子流」を実現するための新しい機構を提案するものとして意義深いものであると考えられる。以上の結果は、雑誌論文として、現在投稿中である。一次元強相関電子系における、不純物障壁ポテンシャルを介したトンネル伝導特性について調べている。この問題に関しては、不純物ポテンシャルによる電子後方散乱に対して電子間斥力相互作用による繰り込みの効果が働くことで、散乱振幅が温度の低下とともに増大し、低温で電子が完全反射されることが知られている。しかし、我々は、昨年来の研究により、この系に磁場を印加することで、不純物による電子散乱振幅の繰り込みフローの振る舞いが劇的に変化し、磁場に平行なスピンを持つ電子に対する不純物散乱が、温度の低下とともに抑制されうることを発見した。本年度は、この結果を、国際学術雑誌へ発表した[T.Hikihara, A.Furusaki, and K.A.Matveev, Phys.Rev.B 72,035301(2005)]。上記の結果は、一次元強相関電子系の低エネルギー有効モデルである朝永=ラッティンジャー流体模型を用いた結果であり、ポテンシャル散乱が強い、または、弱い極限における散乱振幅の振る舞いを、正しく記述していると期待される。しかし、よりさまざまなタイプの不純物の広範な強度領域に対して、より定量的な議論を行うには、電子系及び不純物をミクロスコピックに記述したモデルに対する直接的な解析を行うことが望ましい。このため、本年度は、ミクロスコピックなハミルトニアンに対する直接数値計算を通して、不純物散乱強度を定量的に評価するための理論的枠組みの構築に取り組んだ。現在は、その中から得られた解析手法を、実際の問題に適用することで、解析スキームの改良、及び、それを用いた研究の進行に着手している。

その結果、位相シフトの値が、システムサイズが大きくなるに従い、ボゾン化法などにより予想される繰り込み群固定点の値へとフローしていく様子を見ることができた。この結果は、ミクロスコピックなモデルの励起ギャップから不純物散乱強度を定量的に見積もるための、解析スキームを与えるものとして意義を持つ結果である。また最近、量子細線において、量子密度が小さくかつ一次元閉じ込めポテンシャルが緩やかな場合に、系のスピン自由度を記述するモデルが、通常の一次元スピン鎖から、リング交換を含んだジグザグスピン鎖へと変化することが報告された。我々はこの現象に着目し、スピン自由度がジグザグスピン鎖で記述される状況における量子細線の磁気特性に関する研究を行った。そして、厳密対角化法を用いた数値計算により、この系では、電子密度を変化させることで、これまでに知られている相とは異なる、新奇量子非磁性相および部分強磁性相が実現しうることを、初めて発見した。この結果は、電子密度と磁場を同時に制御することによる、より劇的な特性変化を伴う量子細線の不純物伝導特性制御の可能性を示唆するものであり、今後の研究の基礎となるものとして、意義深い結果であるといえる。
新たな脂肪細胞機能制御分子としての脂肪細胞内eNOSの役割の解明

脂肪細胞から放出される遊離脂肪酸は、Metabolic Syndrome(MetS)の基盤となるインスリン抵抗性を惹起するが、そのメカニズムは完全には解明されていない。本年は、脂肪細胞におけるeNOSの活性、発現制御機構を中心に脂肪分解における役割について検討した。3T3-L1前駆脂肪細胞ではeNOS蛋白の発現は認められなかったが、分化誘導因子添加による成熟脂肪細胞への分化に伴い、eNOS蛋白の著明な発現上昇が認められた(7-10日目)。成熟3T3-L1脂肪細胞に対し、イソプロテレノール刺激によりホルモン感受性リパーゼ(HSL)のリン酸化の増強(5-10分)ならびに培養上清中のグリセロール濃度の有意な増加を認めた。同時にAktならびにeNOSのリン酸化の増大(30-60分)を認めた。それらはPI3K阻害薬により抑制された。eNOS阻害薬の前投与によりイソプロテレノールによる脂肪分解は有意に増強した。eNOS siRNAの前投与も同様に脂肪分解を有意に増大させた。L-NIOは、イソプロテレノル刺激によるHSLリン酸化には影響しなかった。sGC阻害薬は、脂肪分解やHSLリン酸化に影響を及ぼさなかったが、N-エチルマレイミドの投与は、脂肪分解を有意に濃度依存的に抑制したことから、S-ニトロシル化蛋白の脂肪分解における関与が示唆された。脂肪細胞におけるeNOS活性化がMetSの新たな治療戦略となる可能性が示唆された。内臓脂肪組織は、脂肪分解活性が高く、このことがメタボリックシンドロームの病態形成に中心的な役割を果たしている。しかしながら、脂肪分解の分子メカニズムは十分には明らかにされていない。我々は、eNOSが内皮細胞のみならず、脂肪細胞においても、異所性に発現していることを明らかにした。そこで、本研究の目的は、脂肪分解における脂肪細胞内eNOSの役割を明らかにすることである。3T3-L1マウス前駆脂肪細胞は、無刺激の状態では、eNOSはタンパクレベル(ウエスタンブロット)でもmRNA(real-time RT-PCR)でも、発現が認められなかった。インスリン、デキサメサゾン、IBMXによる分化刺激により、3T3-L1前駆脂肪細胞は、約10日間で成熟脂肪細胞に分化するが、この分化の課程において、eNOSタンパクならびにmRNA発現は、劇的に誘導された。一方、iNOSならびにnNOSの発現は認められなかった。eNOSタンパクの発現のピークは、刺激後7日目において認められ、これは分化に必須の転写因子であるPPAR-gamma2やC/EBP-alphaの発現動態とほぼ同様であった。成熟させた3T3-L1脂肪細胞に対し、イソプロテレノール刺激を行うと、脂肪分解の促進(培養上清へのグリセロール分泌)とともに、PKAの活性化ならびにPKA依存性のホルモン感受性リパーゼの活性化が認められた。また、同時に、Aktの活性化ならびにAkt依存性のeNOSの活性化が誘導された。eNOSの選択的阻害薬であるL-NIOの全処置により、イソプロテレノールによる脂肪分解は有意に増強した。また、siRNAを用いたeNOS遺伝子のノックダウンによっても同様に、脂肪分解は有意に増強した。脂肪細胞において異所性に発現しているeNOSは、脂肪分解に対して抑制的に作用する可能性が示唆された。
数値計算と組み込みシステムのための自動チューニング方式

本研究は、数値計算ライブラリにおいて研究されてきた自動チューニング方式を数値計算分野に広く適用できるように進展させること、および組み込みシステムにおいて既存の自動チューニング手法の適用可能性を示すことが主目的である。本研究により得られた成果は、以下の4点に集約される:(1)自動チューニングアルブリズムにおける成果:(a)数値計算ソフトウエアの自動チューニングに必要な性能モデリングにおいて、行列サイズNに関する標本点の決め方が自動チューニング性能の良し悪しに影響する。本研究では、動的に標本点を変化して決定する手法「標本点追加型性能パラメタ推定法」を提案した。(b)対称三重対角行列の固有値計算をするために近年UC Berkeleyで開発されたアルゴリズムMRRR中の二分法ルーチンにおいて、実行時に現実的な自動チューニングの時間で適切なパラメタを推定する新しい実行時自動チューニング方式を開発した。(2)自動チューニング言語における成果:自動チューニング記述用言語ABCLibScriptについて、既存方式の問題点の検討を行った。特に、組み込みシステムへABCLibScriptを展開する場合の問題点についての解決策を検討した。(3)組み込みシステムへの展開:自動チューニング記述用言語ABCLibScriptを用いて、組み込みシステム上あ数値アプリケーションを開発する場合において、初期的な自動チューニングの有効性検証を行った。(4)組み込みシステムに関する講演会の開催:組み込みシステムの分野において、自動チューニングの必要性を検討するため、企業の製品開発における現場レベルの組み込みシステム開発者から、自動チューニングの適用可能性を検討する講演会を開催した。1.研究の目的:数値計算と組み込みシステムへの適用を考慮した、ソフトウェアによる性能とパラメタ設定に関する自動チューニング方式を研究する。組み込みシステム特有の環境条件を同定し、高性能化と自動化に結びつけ、提案する自動チューニング方式の有効性を検証する。2.本年度(平成19年3月31日)の研究実施計画:(1)数値計算ソフトウェアの研究:■固有値問題の並列直接解法ソルバで用いられる2分法について、並列効率の高い多分法を開発した。多分法で現れる性能パラメタ2種を自動チューニングする方式を開発した。日立SR8000の8PE上で7.7倍という高い速度向上を達成した。■疎行列を係数にもつ並列反復解法ソルバに用いられる疎行列-ベクトル積処理に関して、BCRS形式の圧縮方式のブロック幅パラメタをd-Splineで自動チューニングする方式を開発した。また、同方式が効果のあることを評価した。(2)性能パラメタの抽出、生データの取得、方式の提案と検証:並列固有値計算ライブラリABCLib_DRSSED、Householder三重対角化ライブラリの性能パラメタ抽出と、多様な計算機における性能パラメタデータの収集を計算機言語ABCLibScriptを用いて行った。(3)データの洗練、従来のパラメタ自動分類方式の有効性評価:組み込みシステムに依存するため、引き続き行う。(4)組み込みソフトウェア開発での性能パラメタ調査T-Engine/SR7727開発キットを購入し、研究環境を整備した。同開発キットを利用し、組み込みシステム評価用ベンチマークMiBenchにおけるFFTにおいて、組み込みソフトウェア開発に必要な実行速度に影響を及ぼす性能パラメタと、開発時に必要な工学上の制約の調査を行った。具体的な成果発表については、来年度に持ち越す。(5)国際ワークショップの企画:関連する分野の調査・発展させるため、自動チューニングに関する国際ワークショップiWAPT2007を企画した。2006年9月12日に東京大学小柴ホールで当該会議を開催し盛会となった。本研究により得られた成果は、以下の4点に集約される:(1)自動チューニングアルゴリズムにおける成果:(a)数値計算ソフトウエアの自動チューニングに必要な性能モデリングにおいて、行列サイズNに関する標本点の決め方が自動チューニング性能の良し悪しに影響する。

(b)対称三重対角行列の固有値計算をするために近年UC Berkeleyで開発されたアルゴリズムMRRR中の二分法ルーチンにおいて、実行時に現実的な自動チューニングの時間で適切なパラメタを推定する新しい実行時自動チューニング方式を開発した。(2)自動チューニング言語における成果:自動チューニング記述用言語ABCLibScriptについて、既存方式の問題点の検討を行った。特に、組み込みシステムへABCLibScriptを展開する場合の問題点についての解決策を検討した。(3)組み込みシステムへの展開:自動チューニング記述用言語ABCLibScriptを用いて、組み込みシステム上の数値アプリケーションを開発する場合において、初期的な自動チューニングの有効性検証を行った。(4)組み込みシステムに関する講演会の開催:組み込みシステムの分野において、自動チューニングの必要性を検討するため、企業の製品開発における現場レベルの組み込みシステム開発者から、自動チューニングの適用可能性を検討する講演会を開催した。
虚血網膜における病態の細胞内分子機構とその調節因子の解明

虚血網膜において血管構造とは無関係に網膜内層に選択的に生じる遅発性細胞死は神経細胞固有の虚血に対する脆弱性に基づき、それが神経細胞特有のイオン機構に起因していることがわかった。光刺激に対して網膜の外層にある視細胞から双極細胞および一部のアマクリン細胞(on型)まではアナログ型応答を示し、網膜内層に位置するon off型アマクリン細胞から網膜神経節細胞より活動電位を生じるデジタル型応答を呈する。興奮性伝達物質のグルタミン酸受容体の分布は、網膜外層はAMPA/カイニン酸受容体、内層からNMDA受容体が発現しだす。培養細胞系の実験からNMDA受容体を有するアマクリン細胞がグルタミン酸の興奮性毒に脆弱で一酸化窒素がそれを介在することを突き止めていたので、虚血時の網膜障害性の発現機構の研究をさらにin vivoにおいて展開した。その結果、一酸化窒素合成酵素(NOS)をアイソフォーム非特異的に抑制するL-NAMEの前処置によって虚血による網膜の組織障害を防ぐことがわかった。一方、我々の虚血再灌流時のサイトカインや誘導型NOSの経時的および網膜内での分布に関する研究から、網膜血管閉塞後に生じる血管性病変は非特異的炎症反応の結果であることを突き止めている。従って、このin vivo虚血実験の結果は、例え、血管拡張作用をもつ内皮型NOS-IIIを抑制して局所の血流を犠牲にしても、神経型NOS-Iの抑制による神経細胞の保護効果の方が大きく、虚血による細胞死を抑止するには、この神経細胞の持つ固有の分子内機構を制御する必要があることがわかった。これと平行して進めている分子遺伝学的研究から、再灌流6168時間後においてDNAの断片化を意味するTUNEL陽性細胞が観察され、その数は24時間で最大であった。さらに再灌流24時間後においてアポトーシスに特徴的なDNAラダーを証明するとともに、半定量的PCR法により、アポトーシス関連遺伝子であるbaxのmRNAは再灌流24時間後を最大とする一過性の上昇を示すことを見いだした。これは虚血網膜においてアポトーシスが関与していることを意味し、この分子機構の制御が虚血性網膜障害の抑止につながることが示唆される。我々の網膜虚血に関する研究から、2つの大きな流れに基づく薬理学的治療の可能性がわかってきた。1つは、興奮性アミノ酸のグルタミン酸の作用により細胞内に多量に流入するCa^<2+>によって引き起こされる遅発性細胞死の機構と、代謝障害に陥った組織に生じるラジカルおよび非ラジカル起炎性物質によって惹起される微小血管傷害機構である。虚血網膜では血管構造とは無関係に部位選択的に生じる遅発性細胞死は神経細胞固有の虚血に対する脆弱性に基づくもので神経細胞特有の機構に起因し、網膜血管閉塞後生じる血管性病変は、組織のアシドーシスおよびフリーラジカルの産生が関与した非特異的炎症反応の結果と考えられる。分子レベルで言うとCa^<2+>過剰負荷、アシドーシス過多、およびフリーラジカル過剰産生の3つの過程が関与している。我々の研究から、虚血によって網膜中に過剰に遊離されたグルタミン酸はNMDA受容体を介してCa^<2+>の

細胞内流入を招き、その結果一酸化炭素合成酵素を持つアマクリン細胞から一酸化窒素(NO)を発生させ、生じたNOは細胞膜を透過し拡散し、少量のNOはNMDA受容体を抑制してCa^<2+>の細胞内流入を阻止し神経細胞保護的に働き、多量に生じたNOはスパーオキシドと反応し細胞死へ導く事がわかった。つまり、網膜虚血におけるNMDA受容体を介したCa^<2+>負荷が、NOを橋渡しとして活性酸素フリーラジカルと繋がり虚血における2つの機構が一連の出来事として収斂してきた。一方、内在性のドパミンが、神経系の情報伝達に関連するばかりでなく、網膜でグルタミン酸の興奮性毒性に拮抗する神経保護作用を持つという知見は、我々が初めて報告したが、細胞内分子機構の解明と並行して行ってきた細胞死の調節因子の研究から内在性物質の亜鉛、水溶性ビタミン群のうちB1,B6,B12,ニコチン酸にグルタミン酸毒性に対する保護作用があることがわかった。虚血網膜において血管構造とは無関係に網膜内層に選択的に生じる遅発性細胞死は神経細胞固有の虚血に対する脆弱性に基づき、それが神経細胞特有のイオン機構に起因していることがわかった。光刺激に対して網膜の外層にある視細胞から双極細胞および一部のアマクリン細胞(on型)まではアナログ型応答を示し、網膜内層に位置するon off型アマクリン細胞から網膜神経細胞より活動電位を生じるデジタル型応答を呈する。興奮性伝達物質のグルタミン酸受容体の分布は、網膜外層はAMPA/カイニン酸受容体、内層からNMDA受容体が発現しだす。培養細胞系の実験からNMDA受容体を有するアマクリン細胞がグルタミン酸の興奮性毒に脆弱で一酸化窒素がそれを介在することを突き止めていたので、虚血時の網膜障害性の発現機構の研究をさらにin vivoにおいて展開した。その結果、一酸化窒素合成酵素(NOS)をアイソフォーム非特異的に抑制するL-NAMEの前処置によって虚血による網膜の組織障害を防ぐことがわかった。一方、我々の虚血再灌流時のサイトカインや誘導型NOSの経時的および網膜内での分布に関する研究から、網膜血管閉塞時に生じる血管性病変は非特異的炎症反応の結果であることを突き止めている。従って、このin vivo虚血実験の結果は、例え、血管拡張作用をもつ内皮型NOS-IIIを抑制して局所の血流を犠牲にしても、神経型NOS-Iの抑制による神経細胞の保護効果の方が大きく、虚血による細胞死を抑止するには、この神経細胞の持つ固有の分子内機構を制御する必要があることがわかった。これと平行して進めている分子遺伝学的研究から、再灌流6168時間後においてDNAの断片化を意味するTUNEL陽性細胞が観察され、その数は24時間で最大であった。さらに再灌流24時間後においてアポトーシスに特徴的なDNAラダーを証明するとともに、半定量的PCR法により、アポトーシス関連遺伝子であるbaxのmRNAは再灌流24時間後を最大とする一過性の上昇を示すことを見いだした。これは虚血網膜においてアポトーシスが関与していることを意味し、この分子機構の制御が虚血性網膜障害の抑止につながることが示唆される。
胎児期におけるニホンザル全身骨格構造の3次元成長変化

本研究では,ニホンザル胎児標本の骨格構造を,CTを用いて非破壊的に観察し,その3次元成長パターンを定量的に分析した.具体的には,頭蓋骨,四肢骨のプロポーション,および踵骨の骨梁構造の成長変化の分析を行い,ニホンザル二亜種の間に認められている頭蓋の形態変異の発生機序など,ニホンザル骨格系の形態的特徴の形成メカニズムを明らにした.こうして得られたニホンザル胎児期の詳細な成長軌跡は,霊長類骨格系の形作りのメカニズムを探る上で重要な基礎データとなる.本研究では,ニホンザル胎児標本の骨格構造を,CTを用いて非破壊的に観察し,その3次元成長パターンを定量的に分析した.具体的には,頭蓋骨,四肢骨のプロポーション,および踵骨の骨梁構造の成長変化の分析を行い,ニホンザル二亜種の間に認められている頭蓋の形態変異の発生機序など,ニホンザル骨格系の形態的特徴の形成メカニズムを明らにした.こうして得られたニホンザル胎児期の詳細な成長軌跡は,霊長類骨格系の形作りのメカニズムを探る上で重要な基礎データとなる.本課題は,ニホンザル胎児標本の内部構造を,マイクロCT等を用いて非破壊的に観察し,その3次元成長パターンを横断的に定量化することをとおして,ニホンザル骨格系の形態的特徴の形成メカニズムを明らかにすることを目的としている。このため本年は, (財)日本モンキーセンター所蔵のニホンザル胎児液浸標本の3次元内部構造をCTを用いて観察・計測し,胎児期における頭部形態の成長変化の予備的な分析を行った。具体的には,自然人類学研究室に既設のマイクロCT装置およびメディカルCTを用いて,十数個体分の3次元内部構造の連続断層像の撮影を行い,得られた積層断層像から骨領域を抽出して頭蓋および全身骨格の精密立体モデルを構築した。そして頭蓋骨上に定義した形態的特徴点の3次元座標を取得し,その座標の集合として表される各個体の形態変異を,3次元数理形態学的手法を用いて分析することで,胎児期における頭蓋形態の成長パターンを明らかにすることを試みた。その結果,予備的ではあるが,ニホンザル二亜種(ホンドザルとヤクザル)の胎児期における頭蓋の成長パターンは基本的には類似するが,後頭骨の向きの違いなどの二亜種間に見られる特徴的な形態的差異は,出生前にすでに表れていることが示唆された。また,体幹(脊柱・胸郭)および手足部を含む四肢骨のプロポーション,そして足根部の骨梁構造の成長変化についても予備的な分析を行い,計測系を確立した。今後,ニホンザルの分析個体数を増やして二亜種の成長曲線を詳細に明らかにすると同時に,他の霊長類の胎児とも対比することをとおして,霊長類の形態形成メカニズムの普遍性と多様性を考察していく予定である。本課題はニホンザル胎児標本の内部構造を、マイクロCTおよびメディカルCTを用いて非破壊的に観察し、その3次元成長パターンを横断的に定量化することをとおして、ニホンザル骨格系の形態的特徴の形成メカニズムを明らかにすることを目的としている。本年は前年に引き続き日本モンキーセンター所蔵の胎児液浸標本のCT撮像を継続し、ニホンザル二亜種(ホンドザルとヤクザル)計36個体分の頭蓋骨および全身骨格の3次元形状データの取得を完了した。この詳細形状データに基づいて、胎児期における頭部形態、および身体プロポーションの成長変化の分析を進めた。頭部形態は変形個体を除く計32個体を対象とし、頭蓋骨上に取得した68の解剖学的標識点の3次元座標の集合として表される各個体の形態変異を、数理形態学的手法を用いて分析した。その結果、ニホンザル二亜種の胎児期における頭蓋の成長パターンは、基本的には互いに類似するが、後頭骨の向きの違いなどの二亜種間に見られる特徴的な形態的差異は胎児期にはすでに明瞭に表れていることが明らかとなった。身体プロポーションについては、全36個体の四肢骨の寸法を計測し、成長に伴う身体プロポーション(節長比)の変化を求めた。他方、海綿骨の骨梁構造の成長変化については、胎児期からコドモ期までの踵骨を対象に分析を行った。分析に用いた標本は上述の胎児液浸標本のうち4体と乾燥骨標本40体の計44個体である。その結果、胎児期段階ですでに骨梁の発達は始まっているものの、成体のような骨梁構造は生後6ヶ月頃まで出現しないことが観察された。今後、これらニホンザルのデータを他の霊長類の胎児とも対比することをとおして、霊長類の形態形成メカニズムの普遍性と多様性を考察していく予定である。本研究では、ニホンザル胎児標本の骨格構造をCTを用いて非破壊的に観察し、その3次元成長パターンを横断的に定量的に分析することを通して、ニホンザル骨格系の形態的特徴の形成メカニズムを明らにした。頭骨については、ニホンザル二亜種(ヤクシマザルとホンドザル)の胎児期における成長様式の比較を幾何学的測定学手法に基づいて行った。ホンドザルに比ベヤクシマザルは狭い眼窩、高いイニオン、長い吻部を持つが、こうした二亜種の形態差は、胎児期のごく初期に形成されることを明らかにした。また、頭骨の亜種間差と性差を、成体を対象に幾何学的測定学手法に基づいて分析し、サイズ・形状の双方で亜種間差および性差が存在することを明らかにした。一方、ニホンザルの踵骨を対象に骨梁構造の成長変化を観察し、骨梁構造の異方性などの成長変化を横断的に分析した。

その結果、骨梁構造の形成は、運動や行動の発達に伴う力学的付加の増大と基本的には対応するものの、胎児期において骨梁構造がすでに観察されるなど必ずしも力学要因だけでは説明できず、遺伝的要因も寄与していることが示唆された。さらに、四肢骨のプロポーションの胎児期における成長変化を分析し、肢間指数は成長とともに減少し1に近づくこと、橈骨上腕骨示数と脛骨大腿骨示数は成長とともに増大すること、を明らかにした。こうして得られたニホンザル胎児期の詳細な成長軌跡は、霊長類骨格系の形作りのメカニズムを探る上で重要な基礎データとなる。そのため本研究で用いたニホンザル胎児標本のCT画像、それを元に構築した骨格立体モデル、標本の属性データを整理してまとめた3次元デジタルアトラス(データベース)を作成し、閲覧可能な状態とした。
酸化ストレス障害のイメージングと治療を可能とするラジカル含有ナノ粒子の創製

pH応答型抗酸化ニトロキシドラジカル含有ナノ粒子を用いた腎臓虚血再灌流障害の治療は、粒子形成により低分子薬の副作用・毒性を低減するだけでなく、虚血部位のpH低下に応答して粒子崩壊することで活性酸素種を消去し、高い治療効果を示すことが明らかとなった。このように疾病環境で特異的に崩壊するインテリジェントナノ粒子は、新しい酸化ストレス疾患に対する治療薬として期待される。虚血-再灌流が生じた疾病部位において、組織が低pH環境に曝され、また活性酸素種(ROS)が過剰に発生していることが知られている。このような酸化ストレス疾患の治療薬として、2,2,6,6-テトラメチルピペリジン-1-オキシル(TEMPO)などの低分子量の抗酸化剤が注目を集めているものの、低分子量TEMPO誘導体は、腎臓での濾過作用によりほとんどが急速に体外に排泄されてしまうだけでなく、血圧を急激に低下させてしまう問題点を有している。そこで我々は、TEMPOを疎水性セグメント側鎖に有する親-疎水型ブロックポリマーを合成し、高い血中滞留性を有し、かつpHが低下している環境で崩壊するTEMPO内包ナノ粒子(ラジカル含有ナノ粒子;RNP)を設計した。実験動物として9-11週齢の雄性ICR系マウスを用い、右腎摘出後、左腎動静脈の血流を50分間遮断した。再灌流から5分後にRNP(3mg/kg)を尾静脈投与し、再灌流24時間後に採血および腎臓の摘出を行い、腎機能・腎組織障害について対照群と比較検討を行ったところ、腎臓および血中でのRNPの電子スピン共鳴(ESR)スペクトルを測定したところ、血液中では粒子の形態を維持し、虚血-再灌流後の腎臓中では粒子の崩壊に基づく三本のシグナルが観測され、我々の粒子が設計したように腎臓内で崩壊し、効率よくROSを消去していることが強く示唆された。またRNPを投与することにより、マウス血漿中のクレアチニン(Cr)や血漿中尿素窒素(BUN)は、優位に低い値を示し、高い治療効果を示すことが明らかとなった。虚血-再灌流が生じた疾病部位などの酸化ストレス環境においては、組織が低pH環境に曝され、また活性酸素種(ROS)が過剰に発生していることが知られている。そこで我々は、TEMPOを疎水性セグメント側鎖に有する親-疎水型ブロックポリマーを合成し、高い血中滞留性を有し、かつpHが低下している環境で崩壊するTEMPO内包ナノ粒子(ラジカル含有ナノ粒子:RNP)を設計した。さらに、平成23年度においては、このRNPを脳出血・潰瘍性大腸炎・アルツハイマーモデルに展開し、治療効果を明らかにしただけでなく、新しく注射するとその局所でゲル化するインジェクタブルゲルの開発などへの展開も行った。
心筋虚血に関する心磁情報の3次元表示の開発

<本研究の独創的な点>64チャンネルで3方向(X, Y, Z成分)の心磁を同時測定できる。これにより心筋の電気的興奮部位の局在と変化の時間経過を示すことが可能である。<目的>心磁計測から心臓の電気生理学的現象を3次元表示すること。<結果>電流アローマップ、電流積分図、電流強度と位相変異図、、およ磁気共鳴画像(MRI)上への推定電流源の合成法など、心磁情報の新しい解析法を確立した。虚血性心疾患で、心筋興奮部位の分布異常、再分極過程の不均一性を画像に示すことができた。不整脈の早期興奮部位の推定が可能となった。また心筋の興奮伝播の異常を分離して解析し画像診断ができた。胎児の不整脈の診断、圧・容量負荷の評価が可能であった。心磁計測システムの整備心磁計測による心筋虚血の視覚化の前段階として、接線方向の心磁計測のシステムを確立した。計測は前胸面の64点で行い、30秒間の加算平均による心磁波形を得た。この心磁情報をもとに任意の時間(QRS,ST-T)の2次元ベクトル強度を各測定点について積分し、等積分図を作成した。この健常者の等積分図を検討した。(論文として投稿、印刷中。)新しい心磁計測システムの開発接線方向(X成分、Y成分)の心磁計測システムではなく、法線方向(Z成分)の心磁から、X成分、Y成分の心磁を検出可能な、64チャンネルの超伝導量子干渉素子を用いた心磁計測システムを新たに開発した。これにより、心筋虚血に関する心磁情報の3次元表示の可能性を得た。また、これと心臓の位置関係を明らかにするためにMRI画像との位置合わせを検討中である。心磁の臨床的応用(1)胎児の心磁計(論文として投稿、印刷中。)(2)心磁による右室容量負荷軽減の評価(第29回日本心臓血管外科学会で発表。)【虚血心筋部位の解析】体表面心電図で異常Q波あるいはST-T部分に異常を認めた部位を単一なダイポールモデルとして扱い、心臓磁場の分布から虚血部位を推定することが可能となった。【心臓の形態情報の3次元化】MRIのSE(スピンエコー)画像計測データを用い、各断層像のコントラストを最適化し、ボリュームレンダリング処理により心筋の抽出および3次元構築を行った。【心磁情報とMRI形態情報の合成】心磁計測装置の生体位置決め装置により、1cm以内の精度で心臓磁場から3次元的に推定した虚血心筋部位をMRIの形態情報に重ね合わせることが可能となった。【虚血心筋の心磁解析】狭心症の虚血心筋の電流分布の不均一性を心磁で画像化できた。これにより、安静時心電図に異常のない虚血心筋の検出が可能となった。また運動負荷による虚血心筋の電流量変化をカレントレシオ法により画像化が可能となった。【心臓の形態情報の3次元化】MRIの画像計測データを用い、ボリュームレンダリング処理により心筋の抽出および3次元構築を行った。【来年度の計画】虚血心筋の診断と、治療効果の3次元評価を行う。本年度は研究の最終年度にあたり、虚血心筋の心磁の特徴を抽出した周波数変化、電流分布変化、さらに興奮伝搬の変化を解析し、虚血心筋部位の解析法を確立した。狭心症の虚血心筋の電流分布の不均一性を心磁で画像化できた。これにより、川崎病で、安静時心電図で異常を示さないが冠動脈造影検査で冠動脈に有意狭窄を伴う症例があることを初めて報告した。磁気共鳴画像の画像計測データを用い、ボリュームレンダリング処理により心筋の抽出および3次元構築を行なった。さらに心磁計測装置の生体位置決め装置の精度を1cm以内に向上させ、心臓磁場から3次元的に推定した心筋虚血部位を磁気共鳴画像の形態情報に重ね合わせることが可能となった。虚血性心疾患の治療効果、予後判定法を確立するまでには、至らなかった。
ホルモン不応性前立腺癌における、微小環境に着目したマイクロRNAの機能解析

前立腺癌は西欧諸国において最も罹患率が高く、死亡率も2番目にの高い癌である。前立腺癌は進行癌に至る過程において、ホルモン抵抗性・難治性の形質獲得していく。今までの研究において、この進呈過程を解析する有用な実験モデルを提唱してきた。本研究では、がん微小環境調節因子として、血管新生促進因子やマクロファージ遊走因子(MCP-1)の発現を解析し、それらの亢進を伴っていることを明らかにし、その発現制御にはmiRNAによる機能制御異常が一因となり得ることを明らかにした。平成22年度は、我々がアンドロゲン除去の血清下で樹立した新規ホルモン不応性前立腺細胞株(C4-2AT6:Kosaka T,Miyajima A, et al 2010)を対象として、特に前立腺癌での進展や、去勢抵抗性に関与する微小環境の調節因子の発現、ならびに、関連するシグナル伝達機構と抗がん治療抵抗性との関連について解析を進めた。C4-2AT6におけるマイクロRNAの発現解析では、有意に発現が変動するいくつかのクラスターを見出した。定量的なマイクロRNAの発現解析にて、C4-2AT6において有意に変動するマイクロRNAとして、miRNA200のクラスターの発現制御異常が認められた。血管新生においては、C4-2AT6においては、VEGFの発現が有意に亢進し、HIF-1αなどの血管新生発現調節因子の上昇を伴っていた。シグナル伝達機構の解析においては、特に平成22年度は、PI3K/Aktシグナル経路に着目し、解析した。その中で、Aktのセリン473のリン酸化が、更に亢進することが明らかになり、報告した(Kosaka T,Miyajima Aetal,Prostate 2011)。この亢進したリン酸化Aktの発現上昇は、抗がん治療抵抗性因子として、前立腺癌の治療難渋性に関与することも明らかにし、報告した(Kosaka T,Miyajima A et al.J Urology 2011)。今後、miRNAの強制発現系にて、血管新生促進因子の蛋白レベルでの発現調節との関連の解析を進めていく予定である。平成23年度は、我々がアンドロゲン除去の血清下で樹立した新規ホルモン不応性前立腺細胞株(C4-2AT6:Kosaka T,Miyajima A,et al Prostate 2010,Kosaka T,Miyajima A,et al J Urol 2011)を対象として去勢抵抗性に関与する微小環境の調節因子の発現、ならびに、関連するシグナル伝達機構と抗がん治療抵抗性との関連について解析を進めた。C4-2AT6におけるマイクロRNAの発現解析において、昨年度までに同定された定量的に有意に低下するマイクロRNAの発現解析にて、miRNA200のクラスターの発現制御異常が認められており、強制発現系の実験系を構築し、miRNA200を導入した際の血管新生関連因子の発現を解析した。C4-2AT6においては、miR200の導入にて、VEGFの発現が有意に抑制される知見を得た。我々の今までの検討において、血管新生においては、C4-2AT6においては、VEGFの発現が有意に亢進し、HIF-1αなどの血管新生発現調節因子の上昇をすでに報告しているが、今回新たに、微小環境や血管新生に関して、マクロファージ関連サイトカインである、MCP-1の発現もCRPC症例やC4-2ATにおいて有意に亢進している知見を得た。シグナル伝達機構の解析においては、PI3K/Aktシグナル経路の中で、Aktのセリン473のリン酸化が更に亢進しており、この亢進したリン酸化Aktの発現上昇がMCP-1の発現に関与する知見を得た。今度、更にこれらのシグナル系統の相互依存性も含めて、血管新生発現調節因子の発現調節機構の観点から解析を進めていく。また、miRNAとこれらの液性因子とシグナル伝達機構、CRPC進展機構の解析を、蛋白レベルでの発現調節発現調節機構との関連を含めて、引き続き解析を進めていく予定である。申請者らは、前立腺癌細胞株(LNCaP, C4-2)を用いて、miRNA array解析を施行し、3倍以上の発現差を認めた20種類のmiRNAについて、miRbase Sequence databaseをもとに、そのmiRNAが標的とする塩基配列を有する遺伝子を予測した。実際ヒト前立腺癌で悪性度や進展に関与する因子や申請者が報告してきた因子に着目した。有意に発現が低下していることを確認できたmiRNAのうち、miR-200、miR-206を現在まで候補に挙げこれらのmiRNAはqPCRでの発現解析においてもLNCaPに比較して、C4-2で有意に低下していた。申請者はCRPCの臨床検体で蛋白レベルのVEGF発現が上昇していることを報告してきたが、VEGFはmiR-200c、miR-206の標的遺伝子の一つである。

実際にC4-2にmiR-200c、miR- 206の前駆体(precursor miRNA: preーmiR)を導入し、強制発現実験を施行し、VEGFの蛋白レベルでの発現が有意に低下することを確認した。さらに平成24年度は、微小環境、特に、血管新生、腫瘍浸潤マクロファージ(TAM)の挙動(MCP-1:CCL2, MIP-1)に影響を与える因子について検討を行ってきた。CRPCの性質を持つ細胞株C4-2 AT6は血管新生を抑制するangiotensin受容体阻害剤の投与により有意にMCP-1が抑制され血管新生を抑制される性質を明らかにしえた。さらにはCRPCになる可能性を持った悪性度の高い癌ほどdihydrotestosteroneが低下した状態をむしろ好むことを証明した。社会に発信できる研究成果を得ることができているため。24年度が最終年度であるため、記入しない。現在の計画に従って、研究を推進していく予定である。
非アルコール性脂肪肝炎(NASH)の非侵襲的診断・病態解析・治療法の開発

非アルコール性脂肪肝炎(NASH)の多くは、肥満に対する小腸バイパス手術や抗不整脈剤の合併症、抗エストロゲン剤による合併症として報告されてきた。しかし近年の肥満人口の増加に伴い、病因の明らかでないNASHの増加が著しい。このような症例は肥満者に多く、インスリン抵抗性が強く、2型糖尿病を合併し易いなどの臨床像が明らかになるにつれて、報告症例は増加し今や全米第二位の肝疾患である。本邦症例においてもこのような臨床的特徴がしばしば観察されることから、共通の病態が日本人において存在することは明かで、本症は今後、疾患概念の浸透と共に症例数の急増が予想される。しかし、本邦では未だ消化器の専門医の間でも本疾患の周知が不十分で、脂肪肝との異動さえ充分に理解されているとは言い難いのが現状である。このような現状を踏まえ、我々は日本医師会の後援を得て疾患の周知を進めると共に、どのようにして肝細胞傷害が生じ、線維化が生じるのか、この疾患に遺伝的素因がどの程度関与するかなど、その群細について解明を進めている。すでに、NASH患者および家族の協力を得て240のmicrosateliteについて遺伝的青景を検索し、三つの染色体上に責任遺伝子が存在することを明らかにした。決定されたlocus近傍でNASHの病態に関与し得る遺伝子を遺伝子データベース上で検索し、約40個の候補遺伝子を見いだした。現在、候補遺伝子のgenomic sequence全長の解析から、日本人に特徴的なSNPを見いだすべく検索を継続している。NASHの多くは、肥満に対する小腸バイパス手術や抗不整脈剤の合併症、抗エストロゲン剤による合併症として報告されてきた。しかし近年、病因の明らかでないNASHの増加が著しい。このような症例は肥満女性に多く、インスリン非依存性糖尿病を合併し易いなどの臨床像が明らかになるにつれて報告症例は増加し、今やC型慢性肝炎に次いで全米第三位の肝疾患である。しかし、本邦では未だ消化器の専門医の間でも本疾患の周知が不十分である。そこで今回、我々は日本肝臓学会西部会で「わが国における非アルコール性脂肪肝炎の現況」と題するワークショップを開催し、わが国における現況を明らかにした。症例を集積し、解析した結果、抗エストロゲン剤によるNASHでは肝における脂肪酸β酸化能の低下が著明であるが、病因の明らかでないNASHでは脂肪酸β酸化能の低下は顕著でないことがわかった。しかし、抗エストロゲン剤によるNASH同様、高度のインスリン抵抗性を示すことも明らかになった。高度の肥満はしばしば呼吸を抑制し、肺換気を低下させPickwick症候群をきたすことが知られている。NASHではしばしば高度の肥満を伴うことから、今回Pickwick症候群を伴うNASH患者では動脈血酸素分圧の低下に伴うlatent hepatic ischemiaにより潜行性に肝臓の線維化が進展する可能性を明らかにした(Lancet,2002)。そこで、「肝臓に高度の脂肪化を生じる」マウスを低酸素状態で飼育し、肝線維化を誘発する試みを試行中である。このような現状を踏まえ、我々は日本医師会の後援を得て疾患の周知を進めると共に、どのようにして肝細胞傷害が生じ、線維化が生じるのか、この疾患に遺伝的素因がどの程度関与するかなど、その詳細について解明を進めている。

すでに、NASH患者および家族の協力を得て240のmicrosateliteについて遺伝的背景を検索し、三つの染色体上に責任遺伝子が存在することを明らかにした。決定されlocus近傍でNASHの病態に関与し得る遺伝子を遺伝子データベース上で検索し、約40個の候補遺伝子を見いだした。現在、候補遺伝子のgenomic sequence全長の解析から、日本人に特徴的なSNPを見いだすべく検索を継続している。