hpprc/llmjp-kaken huggingface dataset:
直接的返報の無い利他行動の機能・メカニズム研究

本研究の目的は、直接的な見返りの期待できない他人に対する、ヒト特有の利他行動がなぜ進化してきたのか、どのように進化可能だったのかを、間接互恵性と呼ばれる評判を介した互恵性のモデルから明らかにすることにあった。当年度の一番大きな研究実績は、2016年3月にイギリスの王立協会紀要(Proceedings of the Royal Society B)に投稿した研究論文が、審査と改稿を経て受理されたことである。この論文はこれまで行ってきた実験研究や理論研究の成果を統合したもので、それが生物学を代表するインパクトファクターの高い雑誌に掲載されたことは、本研究の意義を訴える上で大きな証左となる。また、この論文をもとに自身の博士論文を作成し、神戸大学の審査を経て受理された。これらの研究内容は、第31回国際心理学会議(ICP2016)や、高知工科大学から招待されたセミナーにおいて発表した。さらに、論文に記載した成果を発展させるために、シミュレーション研究を行った。これまでの研究で作成したモデルは、非協力時にコストを伴ってシグナルを発する行動が評判維持へとつながり、結果として評判ベースの協力行動が進化可能になるというものだった。しかし、シグナルのためにコストを払い続ける行動はむしろ利得の面で損にもなり得る。この可能性を検証するため実施したシミュレーション研究で明らかになったのは、コストを払うことによって良い評判を得るメリットが十分大きい場合には、コストを払う機会が多くとも、まったくシグナルを使わない場合に比べればむしろ損にならないということだった。この研究結果は2016年12月に日本人間行動進化学会第9回大会にて発表し、若手奨励賞を受賞した。総合して本年度は、これまでの研究の集大成とそのさらなる進展を、同時に得ることができた。28年度が最終年度であるため、記入しない。本研究の大きな目的は、ヒト特有の利他行動、すなわち見返りが期待できない他人に対する協力行動の機能及びメカニズムを、評判を介した互恵性(間接互恵性)の観点から明らかにすることにあった。本年度は、間接互恵性システム成り立たせる戦略として申請者が提案した「意図シグナル戦略」の適応面における妥当性を、理論的側面から検討した。具体的には、(a)この戦略が使われている集団は進化的に安定であるか、そして(b)この戦略は他の戦略に比べて集団の効用を増大させるか、という2点の検証を行った。(a)については、総合研究大学院大学の大槻久先生と共同で、意図シグナル戦略がフリーライダーや無条件協力戦略といった他の競合戦略を使用する個体に侵入されない条件を数理解析により検討した。本結果は昨年度行った実験結果と合わせて論文化し、2016年3月にイギリスの王立協会紀要(Proceedings of the Royal Society B)に投稿、現在審査中である。(b)については、従来間接互恵性を安定して成り立たせると考えられてきた「Standing戦略」と申請者の提案した「意図シグナル戦略」のどちらがより集団の効用を増大させるかをシミュレーションによって検討した。本結果は2016年6月にバンクーバーで行われる人間行動進化学会(Human Behavior & Evolution Society)の国際年次大会にてポスター発表を行う予定である(アブストラクト査読済)。以上の成果は、ヒト特有の大規模な協力行動の進化に、協力行動それ自体だけでなく、その行動に込められた意図の伝達とその受信が大きな役割を担っていたことを示している点で従来の間接互恵性研究と異なっており、また協力行動の機能・メカニズムの解明に大きな発展をもたらした、深い意義のあるものである。昨年度までは、申請者の提案した「意図シグナル戦略」の妥当性を、経験的側面から検討してきた。実験室実験の結果から、ヒトは意図のシグナルを自発的に用い、またシグナルの内容を適切に受け取る傾向が見いだされた。しかし、同戦略の理論的妥当性、すなわちヒトが実際に戦略を使うか否かではなく、理論的に戦略が進化可能なものなのか否かはまだ検討されていなかった。本年度はこの点を数理解析及びシミュレーションによって検証し、現実的な条件下で「意図シグナル戦略」がフリーライダーや無条件協力戦略に対し進化的に安定であること、また従来間接互恵性を成り立たせると考えられてきた「Standing戦略」よりも「意図シグナル戦略」の方が集団の効用をより増大させることを明らかにした。したがって、「意図シグナル」戦略は経験的側面からだけでなく、理論的側面からもその妥当性が認められた。本戦略の妥当性がこの二面から確認できたことは、本年度の研究が順調に進められたことの傍証である。また上記の研究結果は論文化し、2016年3月にイギリスの王立協会紀要(Proceedings of the Royal Society B)に投稿、現在審査中である。この雑誌は、進化心理学関連の論文が掲載される雑誌の中ではもっともインパクトファクターの高い雑誌のひとつである。さらに、申請者は本研究結果を2015年10月に開催された日本グループ・ダイナミックス学会の年次大会にて発表し、優秀学会発表賞(English Session部門)を受賞した。インパクトファクターの高い雑誌に論文を投稿する段階に到達したこと、社会心理学の大会において実際に研究結果の優秀性が認められたことは、今年度に期待通りの研究成果を上げたことを示している。

当年度の一番大きな研究実績は、2016年3月にイギリスの王立協会紀要(Proceedings of the Royal Society B)に投稿した研究論文が、審査と改稿を経て受理されたことである。この論文はこれまで行ってきた実験研究や理論研究の成果を統合したもので、それが生物学を代表するインパクトファクターの高い雑誌に掲載されたことは、本研究の意義を訴える上で大きな証左となる。また、この論文をもとに自身の博士論文を作成し、神戸大学の審査を経て受理された。これらの研究内容は、第31回国際心理学会議(ICP2016)や、高知工科大学から招待されたセミナーにおいて発表した。さらに、論文に記載した成果を発展させるために、シミュレーション研究を行った。これまでの研究で作成したモデルは、非協力時にコストを伴ってシグナルを発する行動が評判維持へとつながり、結果として評判ベースの協力行動が進化可能になるというものだった。しかし、シグナルのためにコストを払い続ける行動はむしろ利得の面で損にもなり得る。この可能性を検証するため実施したシミュレーション研究で明らかになったのは、コストを払うことによって良い評判を得るメリットが十分大きい場合には、コストを払う機会が多くとも、まったくシグナルを使わない場合に比べればむしろ損にならないということだった。この研究結果は2016年12月に日本人間行動進化学会第9回大会にて発表し、若手奨励賞を受賞した。総合して本年度は、これまでの研究の集大成とそのさらなる進展を、同時に得ることができた。上記の研究成果を受けて、今後は「意図シグナル戦略」の理論的・経験的妥当性をより発展的に検証していく。まず理論的側面について、「意図シグナル戦略」の進化的安定性の検証は、フリーライダー及び無条件協力戦略との比較でしか行われていない。従来、間接互恵性を安定して成立させると考えられてきた「Standing戦略」や、他の競合戦略(例: leading eight)と比較した際に同戦略がどのような条件で安定となるのかを、シミュレーションによって検討する。次に経験的側面について、同戦略が他戦略に比べ集団の効用を増大させることはシミュレーションによっては検証されたが、実験室実験においてはいまだ確かめられていない。これまで申請者が行ってきた実験は集団での協力状況を模したゲームの形式をとっていたが、実験の都合上実験参加者間での実際のやりとりは行われていなかった。そこで今後は実際のやりとりを用いたゲーム実験を行い、同戦略によって集団の効用がどの程度得られるかを検証する。ゲームのプログラミングはVisual Basicにて行い、実験参加者は100人程度を予定している。またその実験の際、参加者のパーソナリティ、及び恥感情や罪悪感といった感情の特性をあらかじめ質問紙によって調査する。質問紙の結果と実験結果を照合することで、意図の伝達を起こすメカニズムを検討し、ヒト特有の利他行動について、適応面からの妥当性だけでなく、実際に利他行動を引き起こす仕組みについて明らかにしていく。
大量遺伝情報解析による熱帯多雨林の葉圏菌相多様性と宿主樹木の遺伝的特性の解明

菌類は地球上に510万種存在すると推定されているが、記載種は10万種に満たない。東南アジア熱帯域における菌相については、特に調査が遅れている。本研究では、メタゲノム解析を用い、熱帯多雨林の葉圏菌相の種多様性および群集構造を、効率的かつ網羅的に解明することを目的とした。中央カリマンタンの植栽フタバガキ樹木に存在する葉圏菌類を対象にしたメタゲノム解析では、1樹木個体に由来する葉2.5 cm2から135種の菌類が検出され、その内の94.6%は未記載種であった。また、菌類群集は一植栽林分内の数十メートルのスケールで異なることが示唆された。持続的な熱帯林管理に資する可能性のあるフタバガキ植栽林において未知の種多様性を明らかにし、新たな保全価値を付与することができた。また、サケラート環境研究センター(タイ)の季節常緑林では、葉圏菌類の分布を3次元レベルで解明した。高さ40 mのタワーを用い、26種71個体の樹木を対象に19階層の高さから採取し、全144箇所の葉サンプルについて、サンプル毎に菌類群集を明らかにした。葉圏菌類の種多様性は、林床から林冠へと垂直高度が増すにつれて減少した。群集組成をサンプル間で比較したところ、林床部では様々な組成の菌類群集が見られる一方で、林冠部では近接する菌類群集は互いに類似しており、葉圏菌類の多様性は林床部において高いことが示された。尚、本成果に基づく学術論文は現在投稿中である。27年度が最終年度であるため、記入しない。今年度は、熱帯多雨林における葉圏菌相を中心に研究し、その成果を国際生態学会(INTECOL)で発表した。インドネシアのShorea leprosula(フタバガキ科)植栽林において4プロットを設置し、葉を採取した。葉からDNAを抽出し、菌類の種同定に有効なITSI領域をPCR増幅し、当研究室の次世代シーケンサーを用いて塩基配列解読を行った。得られた塩基配列データに基づき、菌類の種多様性や種組成を明らかにし、植物の個体間、プロット間の差異を統計的に解析した。次世代シーケンサーから得られた655,368配列の塩基情報について解析を行い、95%以上塩基配列が類似しているものを、操作的分類群単位(Operational taxonomic unit ; OTU)にまとめた。得られた塩基配列本数に対する菌類OTU数の希薄化曲線が飽和しなかったことより、東南アジア熱帯多雨林における驚異的な葉圏菌類多様性が示唆された。また、2000m2の1植栽林分内でも場所毎に異なる葉圏菌類相が形成されていることが明らかになった。尚、本研究成果に基づく英語論文は、現在執筆中である。今年度は、熱帯多雨林内における葉圏菌類の空間分布構造を調べた。サケラート環境研究センター(タイ)の季節常緑林において、高さ40mの林冠タワーを用いて、26種71個体の樹木を対象に19階層の高さから葉を採取した。全144箇所の葉サンプルについて、サンプル毎にDNAを抽出し、菌類に由来するITS1領域をPCR増幅し、次世代シーケンサーIon PGMを用いて塩基配列解読を行った。得られた配列断片について、95%以上同一の塩基配列をOperational taxonomic unit (OTU)にまとめた結果、合計2,408個の菌類OTU (14,992,501配列)が認識された。サンプル毎に菌類OTU数及び分類群組成を調べ、空間地点間で比較した。各階層で見出された菌類OTU数は、林床から林冠へと高度が増すにつれて減少した。また、上層部ほど子嚢菌門(特にクロイボタケ綱)が菌相に占める割合が高くなることが明らかとなった。菌類群集組成は林床から林冠へと徐々に変化し、互いに組成の類似する菌類群集を類似した色で視覚的に示したところ、林床部では様々な組成の菌類群集が見られる一方で、林冠部では近接する菌類群集は互いに類似しており、葉圏菌類の多様性は林床部において高いことが示された。

高さ40 mのタワーを用い、26種71個体の樹木を対象に19階層の高さから採取し、全144箇所の葉サンプルについて、サンプル毎に菌類群集を明らかにした。葉圏菌類の種多様性は、林床から林冠へと垂直高度が増すにつれて減少した。群集組成をサンプル間で比較したところ、林床部では様々な組成の菌類群集が見られる一方で、林冠部では近接する菌類群集は互いに類似しており、葉圏菌類の多様性は林床部において高いことが示された。尚、本成果に基づく学術論文は現在投稿中である。現在、熱帯多雨林の葉圏菌類多様性についての解析に関して順調に成果を得ることができている。27年度が最終年度であるため、記入しない。今年度は成果発表に重点を置き、引き続き次世代シーケンサーを用いて野生植物の遺伝解析に取り組む予定である。昨年度は、インドネシアの植栽林における葉圏菌類相の解明を行うことができた。より早期の成果公表が求められる。今年度は、フタバガキ科樹木の遺伝的特性について、次世代シーケンサーを用いた解析を行う予定である。また、タイにおいても昨年度と同様の手法を用いて、葉圏菌類相解明研究を行う予定である。
古代における武器の変遷-弓矢を中心に-

古代における全形を知りうる弓の資料は、正倉院に残るような例を除けば、きわめて少ない。古墳時代のばあい、長さ2m前後と1.3m前後の長短2種があり、いずれも一木を削り出してつくったもので、現在の弓と較べて、"強い弓"といえる。矢についても、弓で射ることが可能ならば、重いほど威力がある。従って、鉄鏃にも、かなりの重さを示すものがある。鉄鏃の形態は、大きく平根式、類銅鏃式・柳葉系、細根式、長頚鏃にわけられる。鏃身の形は、前3者が比較的幅広く扁平で、傷口を大きくする目的でつくられているのに対し、後2者は細く尖っており、深く突き刺さることを目的としている。前3者は4世紀から5世紀前半までの主流であり、後2者は5世紀中葉から出現する。重さについては特に柳葉系に顕著であるが、次第に大形化し重量が増す。5世紀中頃には、50gr前後のものまである。一方、細根式・長頚鏃の重さは1025gr前後に集中する。鉄鏃の形態・重量の変化は、防禦具である甲冑の変化と対応する。5世紀中葉、草綴甲冑から鏃留甲冑へと変化し、加えて従来から騎兵用とされている掻甲が出現する。また、矢を携帯する容器にも、それまでの背に負う靭のほかに、腰からさげる胡〓が新たに加わる。さらに、矛が出現し、槍にとってかわる。このような武器の変化はまさに、歩兵戦から騎兵戦へと戦闘の変化を物語るかのようにみえる。ところが、馬具についてみると、5世紀代のものは、すべて飾り馬用のものとみられ、騎兵に適したより実用本位の馬具の出現は、6世紀をまたねばならない。加えて、高句麗の壁面、韓国の古墳出土例にみられるような、馬甲、馬冑をそなえた重装騎兵は、大谷古墳出土例を唯一の例外として、その普及を我国で確かめることができない。我国のばあい、本来騎兵用である武装を、在来の武装の延長線上で、歩兵用の新しい武装として、まず受容したのである。
埋め込みデバイス層を有する高機能ヘテロエピタキシャル層の形成

III-V族半導体は、レーザ等の光素子および高電子移動度トランジスタ等のマイクロ波素子等に用いられ、通信および情報機器のキーデバイス用材料である。一方、IV族元素のシリコン半導体は、超高集積回路(LSI)として、コンピュータを先頭にしてほとんど全ての電子システムに用いられている。両半導体を1チップとして一体化できれば、両半導体の異なる特徴を有機的に利用して、新しい半導体デバイスが生まれると期待されている。これまで、多くの研究が世界的にされてきたが、両半導体の価電子数の違いおよび大きな格子定数差と熱膨張係数差によって、III-V族半導体の成長層に高密度の結晶欠陥、とくに転位が入ることが避けられなかった。このため、新しいデバイスの見通しが全く立たなかった。本研究では、価電子数の相違による問題はすでに本研究代表者らによって解決されていたため、格子定数差と熱膨張係数差の問題を解決して、無転位化を目指した。格子定数差については、GaPNおよびGaAsPNのIII-V-N半導体を用いてSiとの格子整合を計った。熱膨張係数差については、Si基板と同じSi層をIII-V-N半導体層の上に成長して、成長層表面に成長後の降温過程で歪が入ることを防いだ。その結果、III-V-N半導体層には貫通転位がなく、各ヘテロ界面にはミスフィット転位がない、無転位層をSi基板上に初めて成長することができた。さらに、デバイス構造として、GaAsPN/GaPN量子井戸構造とSi/GaPN/Si構造をSi基板上に無転位で成長することに成功した。後者については、GaPNを光素子構造やマイクロ波素子構造で置き換えることによって、これらの素子とSi層内に作られる集積回路とをチップ内で一体化できる可能性が生まれた。また、原子状水素照射下の低温成長で、GaPN, GaAsNおよびGaAsPNのN組成比を710%まで増すことができた。本研究では、Siの集積回路と化合物半導体化合物半導体の光デバイスなどを1チップ内で融合した新しい光電子集積回路の基盤技術を構築するために、化合物半導体の活性領域をSiエピ層内に埋め込んだ、ヘテロエピタキシャル構造を形成するための技術を探求することを目的にしている。このため、本年度は以下の二点を目標にして研究を進めた。(1)Siと格子整合した結晶欠陥が皆無に近いGaPNエピ層を得る。(2)Si/GaP(N)/Si構造において、熱膨張係数差による表面からのすべり転位の導入を抑止する。目標(1)については、GaP1-xNx層をN組成比x(N)を変えてSi基板上にMBE法で成長し、X線回析によって格子定数を調べた。その結果、x(N)=2%でSiと格子整合することがわかった。GaPN層とSi基板とのヘテロ界面およびGaPN層内を透過型電子顕微鏡(TEM)で調べた結果、ミスフィット転位も貫通転位もなく、積層欠陥もないことが明らかになった。また、GaPN層をGaP基板上に成長すると、x(N)が大きくなるにつれて格子定数差が大きくなるにもかかわらず、ミスフィット転位が導入されにくくなる、転位のピニング効果およびアロイ・ハードニング効果があることが見出された。上記(2)については、GaP-on-Siの上にSiをエピタキシャル成長し、Siエピ層の有無による表面からのすべり転位の導入の有無をTEMを用いて調べた。その結果、降温時にSiエピ層の表面にかかる歪みが減少して、Siエピ層にはすべり転位がほとんど導入されないことが明らかになった。

本年度は、Siに格子整合するGaAsPN混晶を目指して、GaPN、GaAsNのN組成制御を確立し、ついでGaAsPNのAsおよびNの組成制御をMBE法を用いて図った。N組成比が3%を超えると、結晶品質が低下する。このため、3%以下のN組成比内において、X線回折、透過型電子顕微鏡、フォトルミネッセンス等を用いて、格子定数およびバンドギャップの組成比依存性を調べた。その結果、N組成比の増加と共に格子定数およびバンドギャップはいずれも小さくなることが確認された。さらに、GaAsPNにおいては、AsとN組成比を変えることによって、格子定数とバンドギャップを増加および減少のいずれにも制御できることが明らかになった。この結果に基づいて、Si基板に格子整合するGaPNおよびGaAsPNを成長することができた。いずれにおいても、エピ層およびヘテロ界面に転位がないことが確認された。さらに、Si基板上にSiと格子整合するGaAsPN/GaPNダブルヘテロ構造および量子井戸構造を初めて実現できた。さらに、格子整合したSi/GaPN/Si構造を成長し、III-V族化合物半導体をSi層内に埋め込むことができることを明らかにした。これにより、光デバイス・回路や超高速・超高周波素子・回路とSi集積回路とを1チップ内で一体化する、光電子融合集積回路の基盤技術の糸口が見いだされた。また、GaAsNにおいてもGaPNと同様に、ミスフィット転位が発生する臨界膜厚が大きくなり、転位の伝搬が阻止される効果があることが見出された。ミスフィット転位の発生には異方性があり、V族位置に点在するN原子の結合が強いことによって説明できることも明らかになった。III-V族半導体は、レーザ等の光素子および高電子移動度トランジスタ等のマイクロ波素子等に用いられ、通信および情報機器のキーデバイス用材料である。一方、IV族元素のシリコン半導体は、超高集積回路(LSI)として、コンピュータを先頭にしてほとんど全ての電子システムに用いられている。両半導体を1チップとして一体化できれば、両半導体の異なる特徴を有機的に利用して、新しい半導体デバイスが生まれると期待されている。これまで、多くの研究が世界的にされてきたが、両半導体の価電子数の違いおよび大きな格子定数差と熱膨張係数差によって、III-V族半導体の成長層に高密度の結晶欠陥、とくに転位が入ることが避けられなかった。このため、新しいデバイスの見通しが全く立たなかった。本研究では、価電子数の相違による問題はすでに本研究代表者らによって解決されていたため、格子定数差と熱膨張係数差の問題を解決して、無転位化を目指した。格子定数差については、GaPNおよびGaAsPNのIII-V-N半導体を用いてSiとの格子整合を計った。熱膨張係数差については、Si基板と同じSi層をIII-V-N半導体層の上に成長して、成長層表面に成長後の降温過程で歪が入ることを防いだ。その結果、III-V-N半導体層には貫通転位がなく、各ヘテロ界面にはミスフィット転位がない、無転位層をSi基板上に初めて成長することができた。さらに、デバイス構造として、GaAsPN/GaPN量子井戸構造とSi/GaPN/Si構造をSi基板上に無転位で成長することに成功した。
緑色蛍光タンパク質結合一本鎖人工抗体を用いた癌可視化システムの構築および臨床応用

greenfluorescent protein(GFP蛋白)単独、あるいは抗EGFR抗体(528IgG)の一本鎖Fv(528-scFv)単独での発現およびその機能解析を行い、GFP蛋白の機能(蛍光発色)および528-scFvの機能(EGFR抗原への結合)を確認することができた。しかしながら、GFP-528-scFvという結合蛋白においてはこれらの機能(蛍光発色+EGFRへの結合)の確認ができず、立体構成におけるなんらかの機能障害が示唆される。リンカーの長さを長くするなどの検討を行なっているが、これまでのところ結合タンパク質としての機能は不十分である。ただ、これらの機能が回復しても、将来的な臨床応用において、GFP結合蛋白を生体に投与する安全性が確立していないことや、生体内で紫外線で励起して観察するというハードルを考え、以下のモデルを平行して研究を行なうこととした。すなわち、手術室で使用ということを考え、蛍光発色物質としてインドシアニングリーン(ICG)を検討している。ICGは近赤外線を当てることで励起し、弱い蛍光発色をするが、すでに医療用、手術用にICGを励起する近赤外線カメラが市販され、実臨床の場で使用されており、これらの安全性はすでに証明されている。臨床使用の際の安全性を考えればGFP、紫外線という組み合わせよりもよりICG+近赤外線カメラの使用がより安全で臨床応用に近いものと考えられる。現在、528-scFvに化学的にICGを結合させることを検討し、in vivoでの実験系の確立を目指している。リンカーの長さを変更したり、巻き戻しの条件を変更するなどしているが、結合タンパク質の機能が確認できていない。立体構成上の問題と考えるが、これまでのところ機能は回復しておらず、さらなる実験が行なえていない。また、将来的に切除標本を用いた研究や動物実験は可能であるが、最終的に生体内で癌の有無を可視化するという目標においては、GFP結合タンパクの投与の安全性に加え、紫外線での励起・観察が必要であり、生体内での紫外線使用という点で安全性が示されていない。以上より、進捗はやや遅れており、可視化の方法について変更を検討している。緑色蛍光タンパク質の機能回復について実験を進めつつ、別の蛍光物質であるICGを抗体に結合させることを考えている。ICGは近赤外線で励起され、肉眼では観察出来ないほどの微弱な蛍光を発するが、ICGを励起し観察する近赤外線カメラはすでに医療用に使用されており、これらを用いることで臨床応用の際のハードルを下げることが出来る。現在ICGを結合した抗体作成および実験系の確立に向けて検討を開始している。本研究の目的は,上皮増殖因子受容体(EGFR)に結合する人工一本鎖抗体(scFv)に緑色蛍光タンパク質(GFP)を結合させることで,癌の局在を可視化するというものである.これにより,術中に癌の切除範囲が十分かどうかを確認出来るという利点が考えられる.本年度はGFPと一本鎖抗体の結合を行い,そのタンパク機能を確認し,in vivoでの実験を行い,癌の可視化が可能かどうかを検討する予定である.GFPと上皮増殖因子受容体一本鎖抗体(528-scFv)をそれぞれ大腸菌発現系を用いて作成を行い,それぞれの機能を確認した.すなわち,蛍光発色と528-scFvの上皮増殖因子受容体への結合を確認した.これら2つのタンパク質はいずれも機能していることが確認され,これらを結合することを開始した.それぞれのタンパク質をコードする遺伝子を遺伝子上で結合し,GFP-リンカー-528-scFvとなるような遺伝子配列を作成し,ベクターに導入し,タンパク質の発現を試みた.しかしながら,蛍光発色ならびにEGFRへの結合を確認することができず,タンパク質の立体構成により機能が損なわれているものと考えられた.現在タンパク質が十分に機能せず,その原因追求を行っている.528-scFv自体に標識を行い,癌細胞を含む組織に作用させると,癌細胞に一致した結合を確認できたが,発光が弱く,特殊な暗室,UVライトなどを必要とするため,「手術室で癌を可視化する」という本来の目的は達成できないと考えた.したがって,手術室で,携帯用のハンディライトを用いて発光が確認出来る必要があり,蛍光標識物質の最適化等について検討を行うこととした.タンパク質の蛍光発光ならびにEGFEへの結合能が低下しており,タンパク質の立体構成上の問題が推測された.この不具合を解消するため,リンカーの長さを変更し,機能回復に務めている.タンパク質自体を蛍光標識する方法も模索したが,蛍光発色が弱く,暗室,紫外線ライトなどの特殊な環境での確認しかできず,手術室で外科医が癌を可視化するという本来の目的については達成出来ていない.以上により,当初計画より進捗はやや遅れている状況である.greenfluorescent protein(GFP蛋白)単独、あるいは抗EGFR抗体(528IgG)の一本鎖Fv(528-scFv)単独での発現およびその機能解析を行い、GFP蛋白の機能(蛍光発色)および528-scFvの機能(EGFR抗原への結合)を確認することができた。

ただ、これらの機能が回復しても、将来的な臨床応用において、GFP結合蛋白を生体に投与する安全性が確立していないことや、生体内で紫外線で励起して観察するというハードルを考え、以下のモデルを平行して研究を行なうこととした。すなわち、手術室で使用ということを考え、蛍光発色物質としてインドシアニングリーン(ICG)を検討している。ICGは近赤外線を当てることで励起し、弱い蛍光発色をするが、すでに医療用、手術用にICGを励起する近赤外線カメラが市販され、実臨床の場で使用されており、これらの安全性はすでに証明されている。臨床使用の際の安全性を考えればGFP、紫外線という組み合わせよりもよりICG+近赤外線カメラの使用がより安全で臨床応用に近いものと考えられる。現在、528-scFvに化学的にICGを結合させることを検討し、in vivoでの実験系の確立を目指している。リンカーの長さを変更したり、巻き戻しの条件を変更するなどしているが、結合タンパク質の機能が確認できていない。立体構成上の問題と考えるが、これまでのところ機能は回復しておらず、さらなる実験が行なえていない。また、将来的に切除標本を用いた研究や動物実験は可能であるが、最終的に生体内で癌の有無を可視化するという目標においては、GFP結合タンパクの投与の安全性に加え、紫外線での励起・観察が必要であり、生体内での紫外線使用という点で安全性が示されていない。以上より、進捗はやや遅れており、可視化の方法について変更を検討している。この不具合を解消するため,リンカーの長さを含めタンパク質の構造を変更し,終了ならびに機能チェックを繰り返し,最適な構造を模索していく予定である.GFP-scFvの機能回復が得られた後に,癌細胞株,癌細胞株の移植モデル,癌組織の異種移植モデルなどを用いて癌組織の可視化について実験を行っていく予定である.緑色蛍光タンパク質の機能回復について実験を進めつつ、別の蛍光物質であるICGを抗体に結合させることを考えている。ICGは近赤外線で励起され、肉眼では観察出来ないほどの微弱な蛍光を発するが、ICGを励起し観察する近赤外線カメラはすでに医療用に使用されており、これらを用いることで臨床応用の際のハードルを下げることが出来る。現在ICGを結合した抗体作成および実験系の確立に向けて検討を開始している。タンパク質の機能が確認できておらず,実験にやや遅れが出ており,当初予定の予算を下回る執行となっているため.研究の進捗が遅れており、研究費の使用は少なくなっている。
移植細胞の非侵襲定量評価のための積分球光学系を用いた赤外分光解析手法の開発

本研究の目的は細胞の赤外波長域の光学特性を測定可能なシステム開発である。中赤外波長域用の双積分球光学系を備えた赤外分光システムおよび、試料厚みを正確に設定可能なサンプルホルダーの開発を行った。開発したシステムを使用し、マウス骨髄由来間葉系幹細胞株Kusa-A1の総透過率スペクトルを得ることに成功した。本研究開発技術により幹細胞の分化などの有用な情報を分光学的に正確に得ることが可能となると考えられる。安全な再生医療早期実現化のための移植細胞の非侵襲定量評価技術として、積分球光学系を用いた生細胞の赤外分光解析システムを開発し、赤外吸収散乱理論を利用し光学定数(吸収係数および散乱係数)を算出することで細胞の分化程度を決定する方法論を構築すること目指している。本年度は下記について検討を行った。1.生細胞分析のための積分球光学系の開発生きた幹細胞(液体混合下)の正確な赤外分光分析を達成するために、積分球を用いた光学系を構築した。開発した光学系で拡散透過率を測定可能なことを確認した。また、生細胞を正確に赤外分光分析するためには、測定光路中に均一に留めるか、一定流速で細胞を流す機構が必要であり、マイクロシリンジポンプを利用したマイクロフローセルについて検討を行った。現状、測定光路中に細胞を導入する部分に問題があるため、積分球光学系内で細胞浮遊液を効率よく赤外分光計測可能な細胞計測部(マイクロフローセル)の開発を次年度も進め、幹細胞の積分球を用いた赤外分光分析を達成する予定である。2.間葉系幹細胞・骨芽細胞分化の赤外分光分析幹細胞の分化の程度を非標識的に評価するためには、分化由来の分子振動を特定する必要がある。現在臨床研究が進められている間葉系幹細胞の骨芽細胞分化に着目し、分化によって経時的に変化する赤外吸収バンドを検討した。波数1032cm^<-1>のリン酸基(P-0伸縮振動)由来の赤外吸収バンドで骨芽細胞分化を定量できることを見出した。本研究は、安全な再生医療早期実現化のための移植細胞の非侵襲定量評価技術として、幹細胞や癌細胞などの特徴ある細胞の赤外波長域の光学特性を測定するシステムを開発することを目的とした。本研究の特色は、これまで検討されてこなかった赤外波長域の光学特性を算出するためのシステム開発および、赤外波長域の光学特性を用いた細胞の評価手法の確立にある。平成20年度に引き続き、中赤外波長域用の積分球光学系の開発を行った。中赤外波長を拡散反射可能な反射面を持つ金コートの積分球を使用した。反射球の入射側および出射側のポート直径はそれぞれ5mmおよび10mm、透過球の入射側のポート直径は10mmとした。フーリエ変換型赤外分光光度計の光源、光学系、マイケルソン干渉計を、検出器には液体窒素冷却型MCT検出器を使用し、双積分球光学系を備えた赤外分光システムを構築した。正確な吸収係数の算出には正確な厚み(光の通過する距離)が必要である。そこで我々は、試料厚みを正確に設定可能なサンプルホルダーの開発を独自で行った。窓材にBaF_2を用い、厚み調整幅が13mmで0.5μm単位で可変制御可能なサンプルホルダーの開発に成功した。開発した積分球赤外分光システムおよびサンプルホルダーを使用し細胞試料の拡散透過率の測定を行った。細胞にはマウス骨髄由来間葉系幹細胞株Kusa-A1を用いた。赤外透過性結晶BaF2基板上に細胞懸濁液を滴下し薄膜状の試料とした。波長域2.512.5μm(波数域4000800cm^<-1>)、分解能4cm^<-1>、積算回数1024回で測定を行い、S/N比の良い拡散透過率スペクトルを得ることに成功した。本研究開発技術により細胞の分子結合・官能基レベルでの情報を低侵襲かつ定量的に分析することが可能となり、幹細胞の分化などの有用な情報を簡便且つ迅速に得ることが可能となると考えられる。
凝ギャップ内にフェルミ準位を持つ物質群を用いた新しい熱電材料の創成

エネルギー問題を解決する有力な方法として高効率熱電変換材料の開発に期待が寄せられている。熱電変換材料の効率を上げる最大因子であるゼーベック係数は、フェルミレベル近傍の電子状態により決定される。熱電変換材料に望まれる大きなゼーベック係数を得る為には、緩和時間近似により電子輸送現象が記述され、かつ、等方的な構造を有するという条件下において、フェルミレベルにおける電子状態密度の傾きが大きく、その絶対値が小さいことが必須条件であると考えられる。本研究では、上記の条件を満たす擬ギャップ系材料を用いて熱電変換材料の開発研究を行った。Co酸化物、Fe_2VAl、Al-Re-Sil/1-立方近似結晶のいずれの材料においても、実用化の目安となる無次元性能指数ZT1.0を達成した。Al-Re-Sil/1-立方近似結晶では、構造解析を行い正確な結晶構造を決定し、その構造データを用いて電子構造を計算した。さらに、得られた電子構造を用いて、ゼーベック係数を解析した。その結果、温度依存性まで含め、定量的にゼーベック係数を評価することに成功した。また、高分解能角度分解光電子分光により決定した電子構造を用いて、銅酸化物のゼーベック係数を算出した結果、Al-Re-Sil/1-立方近似結晶の場合と同様に、測定値を温度依存性も含めて見事に再現することを明らかにした。我々が用いた評価方法は、金属伝導を示す材料に一般的に適応可能であり、電子構造の観点から高効率熱電変換材料を設計する全く新しい手法を確立したと考えている。熱電変換材料が注目を集めている。熱電素子開発の指針は低比抵抗のまま如何に大きなゼーベック係数と低い熱伝導度を実現するかである。ゼーベック係数の絶対値はフェルミ準位における状態密度の微係数に依存するため、状態密度の傾きが急峻な材料に高いゼーベック係数が期待される。これは擬ギャップ系の電子構造の特徴であるので、高い性能指数を持つ熱電材料は擬ギャップ系を探索することにより発見出来ると期待される。本研究では擬ギャップ系として(1)準周期構造を持つ準結晶、(2)金属間化合物Fe_2VAl合金系、(3)強相関物質の仲間であるCa_2Co_2O_5酸化物及びその周辺物質を選び、これらの材料を合成し熱電特性及びフェルミ準位近傍の電子状態を調査することで優れた熱電変換を行なう材料を開発しその機能発現機構の解明を図ることを目的としている。成果として(Ca,Sr,Bi)_2Co_2O_5が873K以上の高温で無次元性能指数が1.2を越える優れた熱電特性を持つことを見出した。幾つかのCo酸化物が優れた熱電特性を持つ機構の解明を次年度に向けて進めている。また、Fe_2VAl系では化学量論組成からずれることによりn及びp型の熱電材料が得られることを見出している。さらに、Fe_2VAlにSiの添加するとゼーベック係数が増大することを見出した。準結晶系ではAl-Pd-Mn単準結晶を10μm程度まで薄くしてAu,Reをイオン注入しゼーベック係数の変化を調べた。その結果、Reの添加がゼーベック係数を増大させることを見出した。Co酸化物、Fe_2VAl、Al-Re-Sil/l-立方近似結晶のいずれの材料においても、実用化の目安となる無次元性能指数ZT1.0を達成した。

Al-Re-Sil/l-立方近似結晶では、構造解析を行い正確な結晶構造を決定し、その構造データを用いて電子構造を計算した。さらに、得られた電子構造を用いて、ゼーベック係数を解析した。その結果、温度依存性まで含め、定量的にゼーベック係数を評価することに成功した。また、高分解能角度分解光電子分光により決定した電子構造を用いて、銅酸化物のゼーベック係数を算出した結果、Al-Re-Sil/l-立方近似結晶の場合と同様に、測定値を温度依存性も含めて見事に再現することを明らかにした。我々が用いた評価方法は、金属伝導を示す材料に一般的に適応可能であり、電子構造の観点から高効率熱電変換材料を設計する全く新しい手法を確立したと考えている。
時を生み出すタンパク質KaiCにおけるATPase自己抑制・温度 補償機構

本課題の主要な研究成果は,X線小角散乱を始めとする各種分光法を用いてKaiCの動的構造変化を捉えたことである.KaiCはドーナツを2つ積み上げたような2重のリング状構造をしており,片方のリングにある「周期を規定するATPase」の制御状態と密に連動して,もう片方のリング半径が膨らんだり,縮んだりを繰り返す.あたかも,心臓が拍動するかのように形状をリズミカルに膨張・収縮させることで,24時間周期で時を刻むことが解明された.また,KaiCの分子鼓動が蛍光分光法でリアルタイム計測できるようになった.これらの成果により,KaiCに内包された周期決定因子と離合集散プロセスをカップリングさせる分子機構の一端が解明された.本課題の主要な研究成果は,X線小角散乱を始めとする各種分光法を用いてKaiCの動的構造変化を捉えたことである.KaiCはドーナツを2つ積み上げたような2重のリング状構造をしており,片方のリングにある「周期を規定するATPase」の制御状態と密に連動して,もう片方のリング半径が膨らんだり,縮んだりを繰り返す.あたかも,心臓が拍動するかのように形状をリズミカルに膨張・収縮させることで,24時間周期で時を刻むことが解明された.また,KaiCの分子鼓動が蛍光分光法でリアルタイム計測できるようになった.これらの成果により,KaiCに内包された周期決定因子と離合集散プロセスをカップリングさせる分子機構の一端が解明された.平成22年度はKaiCについて結晶化条件の最適化を行い,ATPase活性に関わるアミノ酸側鎖や水分子を含めた高分解能構造の解明に尽力した.その結果、エネルギーの蓄積を想像させるいくつかの構造歪みを見出した.これらアミノ酸の変異体についてATPase活性や時計機能への影響を検証し,標的としている構造歪みが本質的なものであるかどうかを早急に見極めたい.構造歪みを溶液中で検出する方法として,X線小角散乱,赤外,蛍光の3つを導入した.X線小角散乱実験と並行して「多連セル」の開発を進め,より短い時間分解能で効率良く計測できるように準備を進めている.また,赤外についてはMCT検出器を導入し,微小な吸高度変化を捉えるための高感度計測システムの構築を進めている.蛍光については機器調整がほぼ完了しており,取得した高感度計測データを論文として発表することができた.工夫を重ねた結果,KaiC 6量体の再構成過程を安定かつ高感度で計測することができるようになった.我々の作業仮説にほぼ合致する「リラックスしたKaiC」が過渡的に蓄積する証拠が得られつつある.これらの成果は,過渡的中間体におけるATPase活性と構造歪みの相関を検証するための基盤技術となるもので,大変意義深いと考えられる。今年度に導入を予定していた温度ジャンプ装置であるが,プロトタイプ機の性能が不十分であったことに加え,業者の経営上の問題も重なり,実機の製作が半年ほど遅れていた.このような理由から平成22年度の研究費を平成23年度へ一部繰り越し,製作と機器調整を入念に行った.温度ジャンプが設計通りの時間分解能で達成されているかどうかを検証するため,温度指示薬を内部標準として繰り返し動作試験を行った.その結果,数十ミリ秒のうちに±約0.1度の精度で10→30°Cへの温度ジャンプが達成されており,試料を用いた実験に一定の目途がついた.当年度は,KaiCの計時機構を解明するための技術開発,結晶構造解析,分光学的計測,それぞれにおいて進捗が見られた.温度ジャンプ装置は当初の計画よりも導入が遅れていたが,このたび実機がほぼ完成したため,その性能評価を含めた試験運用を行った.入念な機器調整の結果,予期していた温度ジャンプ幅が短時間内に達成されており,対象試料を用いた実験に目途がたった.野生型タンパク質を用いた予備的な実験結果によると,時計タンパク質は分以下のオーダーで構造変化しており,温度変化に呼応する時間スケールが当初の予測よりもかなり早い可能性がある.6量体が再構成される過程の生化学的解析がほぼ終了し,当初の作業仮説とほぼ合致する「リラックスしたKaiC」が捕捉された.変異体を用いた解析も進捗しており,KaiCの分子内で起こる非凡な制御機構が明らかとされつつある.結晶構造解析についても進捗があり,キーとなるタンパク質構造の歪みが確認された.それらの部位にアミノ酸置換を導入した変異体を複数調製しその生化学的データと構造生物学的データを照らし合わせつつ考察を進めている.赤外吸収測定からも興味深い結果が得られつつある.複数の赤外吸収バンドが時間依存的に変化する様子が観察されており,ロットの異なる試料を異なる日に用いた複数の実験からもその再現性が支持されている.温度や溶媒条件を変えた実験も進めており,溶液中の構造変化を捉えた画期的な成果になるものと期待される.シアノバクテリアの生物時計の発振周期は、その時計タンパク質KaiCのATPase活性により規定される。KaiCのATPase活性は温度依存性が極めて小さく(温度補償性)、これは生物時計と名のつくものに必ず備わっている性質の1つである。本課題の目的は、生物物理学的研究(X線小角散乱、赤外、蛍光)や構造生物学的研究(X線結晶構造解析)を推し進め、時計タンパク質KaiCに織り込まれた「温度補償性を実現する仕組み」を探し出し、「24時間を生み出すからくり」を解き明かすことである。

平成24年度はKaiCの高分解能構造解明に取り組んだ.前年度の段階で構造解析の基礎的な部分について目途が立っていたが,一部再現性に乏しいデータが見受けられ,それらについて詳細を詰めるのに相応の時間を要してしまった.本課題は本年度で終了となってしまうが,構造解析については引き続き研究活動を継続して成果を取りまとめる.KaiC単量体から6量体が再構成される過程については、その生化学的・物理化学的解析が終了した.我々の作業仮説とほぼ合致する良好な結果が得られている.この研究サブテーマについては論文投稿中であり,次年度中にはその成果をまとめられると期待している.時計タンパク質の計測に特化した時間分解赤外吸収装置については,MCT検出器を概日時間で安定化するための装置開発を行った.予想以上に装置の設計に時間がかかり,その性能評価と継続的な運転は次年度以降への持越しとなってしまった.これを安定に運用し,良質の赤外吸収データが自動計測できるよう検討を続ける.興味深い変異体の設計に成功したこともあって,蛍光分光法を用いた時計タンパク質の動的構造変化のトラッキングについては大きな進捗があった.これまでの蓄積データとあわせて論文投稿する準備を進めている.温度ジャンプ装置の導入が当初の計画より半年近く遅れていたが,設計を入念に行った甲斐あって後の機器調整は順調に進んでいる.これにより,装置を用いた本格的な測定が平成24年度から可能となり,導入時の遅れをほぼ取り戻すことができた.そのほかの研究項目については,ほぼ計画通りに進んでいる.24年度が最終年度であるため、記入しない。本年度は,過渡的に蓄積する「リックスしたKaiC」の構造を各種分光法で検証する.温度ジャンプについては,温度や溶媒条件を変化させた実験に加え,変異体を用いた実験を計画している.平成23年度までに得られた成果をもとに,タンパク質構造と発振周期の相関について詳しく検証し,細部を詰めて成果をとりまとめる.24年度が最終年度であるため、記入しない。
精神障害者の地域生活支援に関わる専門職研修カリキュラムに関する研究

本研究の目的は、精神障害者の地域生活支援に関わる専門職の中でも、特に精神障害者社会復帰施設専任職員に着目し、専任職員の基本的属性を含む現状、および職務分析と研修制度へのニーズ調査を行ない、その実情を明らかにすることである。昨年度、精神障害者社会復帰施設専任職員の実態を把握するために、精神障害者地域生活支援専門職に対して研修ニーズに関する面接調査を実施し、それを踏まえて、本年度は本来の施設役割としての社会リハビリテーシヨンおよび職業リハビリテーションに関する研修へのニーズおよび情報交換、交流への要望に関するアンケート調査を実施した。精神障害者生活訓練施設235施設、精神障害者授産施設216施設の法律上、専任職員に位置づけられる職員を対象に郵送調査を平成15年8月9月にかけて実施した。回答数は296名であり、有効回答数は284名(31.4%)であった。専任職員の属性としては、昨年度の面接調査の結果同様、精神保健福祉士有資格者が4割を占め、新設あるいは新規採用専任職員については特にその傾向が見られる結果となった。研修に関するニーズ(複数回答)としては、「医学的知識」(52.3%)「保険・年金制度」(40.8%)が上位を占め、次いで「社会生活技能訓練の知識・技法」(20.3%)「新しい授産科目の技術習得の機会」(20.1%)であった。その他「他の施設見学の機会」「社会復帰支援制度等の情報を得る機会」等がみられた。実際の職務遂行頻度としては、精神保健福祉士有資格者とその他(他の資格の有無に関わらない)で大きな差が見られた。精神保健福祉士有資格者では「施設利用希望者への説明」「生活援助としての指導・相談」「就労支援としての職安等への同行」「服薬相談」「退所者の家庭訪問」等の業務が高いが、その他では「授産作業指導」「授産作業」「会計等の事務」「職業能力の評価」「生活環境整備」等が高位を占める結果であった。本研究は、精神障害者の地域生活支援に関わる専門職の中でも、特に精神障害者社会復帰施設専任職員に着目し、専任職員の基本的属性を含む現状、および職務分析と研修制度へのニーズ調査を行ない、その実情を明らかにする。それらの結果から検討される研修方法およびカリキュラム試案の開発を目的としている。本年度は、精神障害者社会復帰施設専任職員の実態を把握するために、主として精神障害者地域生活支援システムにおける専門職研修に関する概念枠組みの検討および面接調査を実施した。面接調査では、スタッフ研修に関心のある4施設を対象に、精神保健福祉士、作業療法士、および専任職員に対して面接による聞き取り調査を実施した。また地域ブロック精神障害者社会復帰施設会議に参加し、参加5施設の施設長にグループインタヴューを実施した。調査結果としては、制度としては「専任職員」に対しては、資格の有無、臨床経験を問うものはないが、利用者へのサービスを考え、専任職員として精神保健福祉士有資格者もしくは併設されている精神病院の作業療法士助手経験者、準看護師を配置しているところが多く見られた。しかしながら、利用者へのケアに関しては経験等から対応可能であるものの、本来の施設役割としての社会リハビリテーションおよび職業リハビリテーションの研修経験はなく職務に就き、現状においても研修の機会はほとんどないことが明らかになった。したがって、研修へのニーズおよび情報交換、交流への要望は多いことも示される結果となった。これらの結果をもとに、次年度実施予定の全国精神障害者社会復帰施設専任職員へのアンケート調査票の作成をすすめている。また、わが国の精神障害者地域生活支援専門職研修システムに関しては、先進国であるアメリカのジョブコーチ・リハビリテーションカウンセラーの養成課程および研修制度について検討し、わが国の日本職業リハビリテーション学会の研修委員としての任を担い、わが国の地域生活支援専門職養成研修プログラムについて検討をすすめている。

精神保健福祉士有資格者では「施設利用希望者への説明」「生活援助としての指導・相談」「就労支援としての職安等への同行」「服薬相談」「退所者の家庭訪問」等の業務が高いが、その他では「授産作業指導」「授産作業」「会計等の事務」「職業能力の評価」「生活環境整備」等が高位を占める結果であった。
アデノシンおよびMg^<2+>の心血行動態および心調律に及ぼす効果の解析

【目的】本研究はアデノシンおよび硫酸マグネシウム(MgSO_4)の心機能,冠循環,心筋代謝および心臓刺激伝導系に及ぼす効果を検討し、これらの薬物の人為低血圧法への応用および虚血心に対する治療的応用のための基礎データを得るために行われた。【方法】麻酔下開胸犬を用いて、血圧はカテーテル先端型のトランスデューサーにより、心拍出量および冠動脈血流量は電磁血流計により、冠静脈洞血流量は熱希釈法により測定した。心筋代謝に関する指標は動脈血および冠静脈洞血の酸素含量および乳酸含量から算出した。刺激伝導系の機能はヒス束心電図を分析することにより得られた。【結果】アデノシンは、0.1,0.3,0.5および1.0mg・kg^<-1>・min^<-1>の投与速度で動脈血圧を用量依存性に低下させた。しかし、心筋酸素消費量の減少にもかかわらず、冠血流量を増加させた(luxury perfusion)。MgSO_4は1.5,2.5,4.1,7.8mg・dl^<-1>の血中濃度で、luxury perfusionを示すことなく、動脈圧,心拍数,左室収縮・拡張機能を用量依存性に低下させた。アデノシンは洞調律および右房ペーシング下で、P-A時間およびH-V時間を変動させることなくA-H時間およびS-H時間を延長させた。MgSO_4は洞調律および右房ペーシング下で、A-H時間,S-H時間およびH-V時間を用量依存性に延長させた。両薬物とも不整脈の誘発作用は示さなかった。MgSO_4は後負荷を軽減することにより、左室のポンプ機能をよく保つ効果を示した。心筋酸素需要の減少とほぼ平行して冠血流量の減少がみられた。また、心筋梗塞を悪化させることはなかった。【結語】アデノシンおよびMgSO_4は人為低血圧法に臨床応用のできることおよびMgSO_4は虚血心に対して、心臓のポンプ機能をほとんど抑制することなく、保護的に作用することが判明した。アデノシンおよびMg^<2+>の心機能,冠血流および心筋代謝におよぼす効果について研究した。イヌ14頭を7頭ずつの2群分け、1つの群にはアデノシンを0.1,0.3,0.5および1.0mg/kg/minの速度で投与し、別の群にはMgSO_4を60,90,120mg/kgをbolus投与した。アデノシンでは血圧は用量依存性に低下し、心拍数は0.5および1.0mg/kg/minで有意に減少した。心拍出量および1回拍出量は用量依存性に増加した。左室1回仕事量は用量依存性に減少した。左室の収縮および弛緩機能は0.5および1.0mg/kg/minで有意に減弱した。冠潅流圧は用量依存性に低下したが、冠血流量は用量依存性に増加し、冠血管抵抗は用量依存性に減少した。心拍出量に対する冠血流量の比は用量依存性に増加した。心筋酸素消費量および心筋酸素利用率(0_2 extraction ratio)には減少傾向がみられた。MgSO_4では血圧は用量依存性に低下し、心拍数は用量依存性に減少した。

心拍出量は60mg/kgでは有意に増加したが、90および120mg/kgでは対照値に対して有意な変化を示さなかった。しかし、1回拍出量は用量依存性に増加した。体血管抵抗および左室仕事量は60,90および120mg/kgで有意に減少した。左室の収縮および弛緩機能は用量依存性に減弱した。冠潅流圧は用量依存性に低下した。冠血流量は60,90および120mg/kgで増加傾向を示し、冠血管抵抗は60,90および120mg/kgで有意に減少した。心拍出量に対する冠血流量の比には有意な変化はみられなかった。心筋酸素消費量および心筋酸素利用率は90および120mg/kgで有意に減少し、心筋乳酸利用率は120mg/kg投与時のみ有意に減少した。以上のことから、アデノシンおよびMg^<2+>のいずれも心臓の負荷を軽減させ、心筋の代謝を適度に抑制させるにもかかわらず、冠血流量をむしろ増加させることが判明した。【目的】セボフルレン麻酔下における硫酸マグネシウムおよびアデノシンの心刺激伝導系に及ぼす効果をHis束心電図を用いて検討した。【方法】21頭の雑種成犬をペントバルビタ-ルおよびベクロニウムにて麻酔し、人工呼吸下に心電図第II,V_5誘導をモニタ-した。His束心電図用カテ-テルを右大腿静脈より右心腔内に挿入し、His束心電図を記録した。右開胸により心膜を切開し、心房ペ-シング用電極を右房壁に固定し、心房ペ-シングを行った。まず、セボフルレン麻酔そのもののHis束心電図に及ぼす効果をみるために、21頭の犬においてセボフルレン吸入前,2.5%および5%セボフルレン吸入下における自己調律時および右房ペ-シング時のHis束心電図を記録した。つづいて、セボフルレン2.5%(約1MAC)吸入下に、10頭の犬には硫酸マグネシウム30,60,90mg・kg^<ー1>をbolus投与し、自己調律時および右房ペ-シング時のHis束心電図を記録した。別の11頭の犬にはアデノシンを0.1,0.3,0.5,1.0mg・kg^<ー1>・min^<ー1>の速度で150秒間持続投与し、自己調律時および右房ペ-シング時のHis束心電図を記録した。【結論】1.セボフルレンは2.5%および5%でも、P波から低位右房電位までの時間(PーA時間),低位右房電位からHis束電位までの時間(AーH時間)およびHis束電位から右室電位までの時間(HーV時間)に有意な変化をもたらさなかった。2.硫酸マグネシウムはPーA時間に有意な変化をもたらさず、用量依存性にAーH時間およびHーV時間を延長させた。ペ-シング中においても刺激からHis束電位までの時間(SーH時間)およびHーV時間を用量依存性に延長させた。3.アデノシンはAーH時間を用量依存性に延長させたが、PーA時間およびHーV時間には有意な変化もたらさなかった。ペ-シング中においてもSーH時間を用量依存性に延長させた。【目的】急性心筋梗塞または高度の虚血心に対する硫酸マグネシウム(MgSO_4)の心機能,冠循環および心筋代謝に及ぼす効果を検討した。【方法】麻酔下開胸犬7頭を用い、冠動脈前下行枝の第1対角枝分岐部遠位側を閉塞してこの領域を梗塞または虚血状態とした。MgSO_4は、1、2、4、8および16g・h^<-1>の投与速度とし、各投与速度で10分間投与した後に各種のパラメーターを測定し、MgSO_4投与前値と比較した。【結果】MgSO_4の血中濃度は約1.5、2.3、4.1、7.8および15.1mg・dl^<-1>と上昇した。