hpprc/llmjp-kaken huggingface dataset:
口腔領域に発症した癌に対するグルタミン酸受容体をターゲットとした新規治療法の開発

代謝型グルタミン酸受容体(mGluR)であるmGluR5が、末梢神経損傷後や慢性炎症により発症する異常疼痛に関与することが知られている。また、様々なmGluRサブタイプが癌細胞の膜上に発現し、その受容体を介したシグナルが癌細胞の増殖・分化に関与する可能性が示唆されているが、mGluR5の役割は不明である。そこで、本実験は癌性疼痛の発症・維持および癌細胞の増殖・分化のメカニズムを解明することを目的とし、頬粘膜癌モデルラットを用い、行動実験、免疫組織化学実験を行った。実験結果より、mGluR5を介したシグナルが癌誘発機械アロディニアおよび癌の増殖・分化に関与することが示唆された。口腔顔面領域に発症した癌による異常疼痛および腫瘍の発育や増殖に対する末梢グルタミン酸受容体の関与を解明するため、頬粘膜にSCC-158細胞投与を行ったラットを用い、代謝型グルタミン酸受容体の一つであるmGluR5受容体をターゲットとし、mGluR5受容体の選択的拮抗薬であるMTEPの末梢への持続投与を行い機械刺激に対する逃避反射閾値への影響および腫瘍組織の大きさに対する解析を行った。さらに、末梢でのグルタミン酸濃度の経日変化およびmGluR5発現様式についても解析を行った。SCC-158細胞投与によりPBS投与群と比較し、頬粘膜から顔面皮膚の厚みは経日的に増大し、2峰性の機械刺激に対する逃避反射閾値の低下が認められた。また、末梢組織のグルタミン酸濃度の経日的な増加を認めた。さらに、MTEPの持続投与により機械刺激に対する逃避反射閾値の低下の抑制が認められただけでなく、頬粘膜から顔面皮膚の厚みの増大も抑制された。培養SCC-158細胞および顔面皮膚でのmGluR5免疫染色により、腫瘍細胞のみならず末梢神経でのmGluR5発現が認められた。これらの結果より、口腔顔面領域に発症した癌性疼痛および腫瘍の発育や増殖にmGluR5が関与することが示唆され、mGluR5拮抗薬の持続投与により疼痛のみならず腫瘍の増大を抑制する可能性が示唆された。Group 1として分類される代謝型グルタミン酸受容体(mGluR)であるmGluR5が、末梢神経損傷後や慢性炎症により発症する異常疼痛に関与することが知られている。さらに、様々なmGluRサブタイプが癌細胞の膜上に発現し、その受容体を介したシグナルが癌細胞の増殖・分化に関与する可能性が示唆されている。しかしながら、癌性疼痛および癌細胞の増殖・分化に対するmGluR5の役割は不明である。そこで、本実験は癌性疼痛の発症・維持および癌細胞の増殖・分化のメカニズムを解明することを目的とした。ラット由来扁平上皮癌細胞を顔面皮下に播種した頬粘膜癌モデルラットを用い、経日的な顔面部への機械刺激に対する逃避反射閾値(HWRT)および腫瘍の大きさの測定を行った。また、頬粘膜癌モデルラットの顔面皮膚のグルタミン酸の濃度の測定および培養SCC-158細胞と頬粘膜癌モデルラットの顔面皮膚におけるmGluR5免疫染色を行った。さらに、頬粘膜癌モデルラットの顔面皮下にmGluR5の選択的アンタゴニストであるMTEPの持続投与を行い、経日的な機械刺激に対するHWRTおよび腫瘍サイズの測定を行った。SCC-158播種によりPBS処置郡と比較し、機械刺激に対するHWRTは有意に減少し、腫瘍の大きさは増大した。また、SCC-158播種により顔面皮膚のグルタミン酸の濃度は増加し、mGluR5は培養SCC-158細胞上および腫瘍組織におけるKi-67陽性細胞上のみならず、1次神経終末の末梢端にも発現を認め、三叉神経節におけるmGluR5及び細胞内シグナル伝達に関与するとされているPKC epsilon発現が増加した。さらに、MTEPの持続投与によりSCC-158誘発機械アロディニアは有意に回復し、腫瘍サイズも有意に減少した。以上の結果より、mGluR5を介したシグナルが顔面領域における癌誘発機械アロディニアおよび癌の増殖・分化に関与することが示唆された。計画書記載の平成26年度の実験は既に終了しており、予想通りの結果が得られている。さらに、平成27年度に計画している実験についても既に開始をしており、おおむね良好な結果が得られている。医歯薬学今後は、申請書に記載したとおりSCC-158細胞注入による三叉神経節ニューロンの活動性の変化を細胞外記録法により解析を行う。さらにmGluR

5アンタゴニストであるMTEPあるいはPKC epsilonのトランスロケーションインヒビターを処置による同ニューロン活動性の変化を解析する。次に、癌細胞の発育や増殖によりグルタミン酸の量が増加するかを確認するため、培養SCC-158細胞または舌癌モデルラットの舌においてグルタミン酸の量の定量解析を行う。実験機器の費用が当初見積額より割引されたため次年度使用額が生じた。次年度の研究費は申請書に記載した実験を行うための動物、薬品、実験器具等に使用する予定である。また、実験の成果報告を行うための学会に参加するための旅費や参加費、論文投稿の費用にも使用する予定である。
TiN被覆した超高強度チタン合金極細線及び箔帯の開発とその応用研究

生体内で使用される機能的電気刺激用電極(FES)や金属ステント、あるいはマイクロマシン用材料等では高強度チタン合金の箔帯や極細線の開発が望まれている。冷間線引きしたステンレス鋼の極細線(25μm線径)にPVD(物理吸着法)によりTiN被覆を行うと極細線の強度が超高強度化することに見いだし、以下の研究を4項目の研究を行った。1.箔帯や極細線の製造が可能となる冷間加工性に優れた生体用新β型チタン合金の開発、2.開発合金による箔帯及び極細線の試作、3.TiN被覆したステンレス極細線の強度特性評価及び長尺の極細線にTiN被覆する実験室的方法及び工業的PVDプロセスの検討、4.その応用研究としてFES電極用として生体模擬環境における腐食疲労特性評価及び極細線と薄板の積層化による複合材料化の検討。研究結果は以下のように集約できる。(1)目標特性を満たす合金として新β型チタン合金Ti-14%Mo-3%Nb-1.5%Zr-0.08%[○]合金を開発できた。本合金はTi-6%Al-4%V合金とほぼ同等の生体適合性を有する一方、非常に優れた冷間加工性を有することが確認された。(2)開発合金による箔帯は33μm厚み,極細線は50μm線径までの試作が出来た。加工設備上の選択や製法の最適化により開発合金はさらなる薄肉化・極細線化が可能であること、また、冷間加工時の焼き付き防止法として陽極酸化処理法が有効であることが明らかになった。(3)冷間線引きままの25μm線径のオーステナイト系スレンレス鋼の引張強度(約2400MPa)はサブミクロ厚みのTiN被覆を施すとその引張強度は3100MPa以上まで超高強度化することが明らかになった。工業的に極細線を連続的にTiN被覆するプロセスと成膜条件を検討し、それらプロセスの図面化を行った。(4)TiN被覆したステンレス鋼極細線を19本撚り線化し、310Kの生理食塩水溶液での回転曲げ疲労試験結果は被覆なしの撚り線に比べて、高サイクル側で顕著な摩耗腐食が抑制され、疲労特性が大幅に改善された。すなわち、本方法のFES電極への適用の有効性が示唆された。TiN被覆したステンレス鋼極細線と常温超塑性を示すZn-Al合金薄板と積層化による複合材料の検討は、予備試験段階にとどまった。生体内マイクロマシンや複合材料の強化材料として使用されるTiN被覆を施した超高強度チタン合金極細線及び箔帯の研究開発を目的として、以下の研究を行なった。

1.生体内細胞や神経に対して毒性や有害性を有する可能性のあるVやAl等の元素を含まず、また極細線や箔帯の製造を可能とする優れた冷間加工性を有した新開発β型チタン合金について、β組織の安定性、冷間圧延性、強度・延性、各種物理特性の調査、確認を行った。本合金はTi-14%Mo-Nb-Zr-Oを基本組成とし、β変態点が1000K前後にあるβ型チタン合金であり、いずれの特性も初期の目標値を満たす事が確認された。2.新チタン合金の実生産規模の溶製を行い、溶解上の問題点がないことを確認し、極細線と箔帯の試作を進めている。試作合金について、機械的・物理的特性、分極特性及び細胞培養特性等の評価を行った。3.ステンレス鋼で作成した25μm径の極細線にPVDによりTiN被覆を施し、PVDの条件と引張強度の関係を調査した。その結果、PVD処理中の温度上昇による軟化焼鈍が問題となったが、条件によっては引張強度が最大で30%程度増加する事を確認した。4.TiN被覆を施したステンレス鋼製極細線で7本もしくは19本縒りのロープを作成し、生理的食塩水中で回転曲げ疲労試験を行なった。その結果、被覆を施さない場合と比較して腐食摩耗疲労特性が向上している事を確認した。来年度は、本年度の成果を踏まえ、さらに以下の研究を行なう予定である。1.Ti-14%Mo-Nb-Zr-O系新チタン合金での極細線および箔帯を製造する。2.長尺の極細線や箔帯を効率的にTiN被覆するPVD生産技術を開発する。3.TiN被覆極細線とチタン合金薄板とをホットプレスにより積層複合化し、複合材料としての評価試験を行う。生体内マイクロマシン材料や複合材料の強化材料としての使用を目指したTiN被覆を施した超高強度チタン合金極細線及び箔帯の研究開発を行い、以下の結果を得た。(1)新開発β型チタン合金、Ti-14Mo-3Nb-1.5Zrの生体適合性評価を生体模擬環境でのアノード分極特性、細胞培養試験及び金属イオン溶出特性について行い、5種類の既存チタン合金及び2種類のオーステナイト系ステンレス鋼との比較検討をおこなった。その結果、開発合金は充分な生体適合性を有することが確認された。また開発チタン合金をより強化する観点から新合金への侵入型元素の添加効果を検討した。酸素、窒素含有量を各々最大0.343%,0.174%まで変化させた合金を作成し、溶体化ままの硬度や冷間圧延での割れ発生限界圧延率への影響を把握したが、特に酸素は0.30%前後まで添加しても開発合金の高冷間圧延性が損なわれない事が判明した。(2)新チタン合金の箔帯及び極細線試作を実生産規模での溶解・圧延より行った。箔圧延は実験室規模(幅30mm)で行ったが、5075μm厚みまでが圧延の限界であった。そこで、圧延ロールとの焼き付き防止のために、0.1mmの薄板に陽極酸化処理により酸化被膜を施し圧延した。その結果使用圧延機の圧延限界である34μm厚みまでの圧延ができ、開発合金の優れた冷間圧延性が確認された。チタン材料の冷間孔ダイス線引きで採用されている大気加熱による被膜処理で試圧延を実施し、50μmまでの極細線圧延が達成された。線引き過程での繰り返し酸化被膜処理のために線材中に多量の酸素が含有し、延性が極めて低くなるため、陽極酸化皮膜処理による線引き試験を継続中である。(3)PVD法による極細線へのTiN被膜処理技術について、ステンレス極細線を用いて被膜構造の均一化、緻密化をはかるための操業条件の最適化の検討を行った。また、PVD炉において長尺極細線を連続的に被膜処理する方法を考案し、そのための装置図面を完成した。(4)TiN被覆極細線を利用した複合材料化の基礎実験として、常温近傍で超塑性を発現する超微細組織のZn-Al合金薄板との積層化の検討を行った。TiN被覆したステンレス極細線を本合金薄板上に一定間隔で並べ、373Kで一定負荷のもとで加熱保持した実験を行い、接合界面状況の把握を通して最適複合化条件の検討を行った。
無脊椎動物に含まれるペプチドの生理・生化学的研究

1.無脊椎動物由来の新寄生理活性ペプチドの探索(1)ユムシの神経系からRGWamideを単離した。このペプチドは、ユムシ体壁筋の興奮性伝達物質または修飾物質と考えられるセロトニンの放出を抑制することが示唆された。(2)マイマイ、Helix pomatiaの神経節からD-アミノ酸を含むペプチド、Helix CCAP-RPを単離した。他のD-アミノ酸含有ペプチドと同様にN-端から2残基目がD-アミノ酸であり、L-アミノ酸から成る異性体も同時に単離された。軟体動物筋肉を用いた生物検定でL-異性体は活性を示したが、D-異性体は活性を示さなかった。1.D-アミノ酸含有ペプチドの構造活性相関FulicinにおけるD-アミノ酸残基の役割をレセプターとの相互作用に好都合な特定の立体構造安定化と考えられることを示した。2.D-アミノ酸含有ペプチド前駆体の構造Fulicinの前駆体蛋白質の構造を明らかにした。D-Asn残基は、通常のAsnのコドンでコードされ、N-およびC-端側は、それぞれ-K-R-および-G-K-R-で挟まれていた。Fulicinは、C-端アミド化と未知のD-/L-アミノ酸異性化を受け、成熟ペプチドとして分泌されることが分かった。4.D-アミノ酸残基の役割現在まで3つの役割、活性発現に重要な立体構造の安定化、生物活性の多様化、分解酵素に対する安定化による生物的寿命の延長が示唆されてきた。Helix CCAP-RPの場合、D-異性体は活性を示さず、役割として不活性化も考えられることを示した。5.無脊椎動物由来ペプチドの脊椎動物組織に対する活性Fulicinのアナログペプチドが、オピオイドペプチド様の活性を示し、ラット脳のオピオイドペプチドレセプターに結合することが分かった。1.新たなD-アミノ酸含有ペプチド、HelixCCAP-relatedpeptideの発見Helix pomatiaの神経節に含まれる生理活性ペプチドの探索途上で、軟体動物からは4番目にあたるD-アミノ酸を含むペプチドを発見した。甲殻類や昆虫から単離されたCurastacean cardioactivepeptide(CCAP)に構造の類似していることからHelix CCAP-related peptide3と名付けた。ムラサキイガイ足糸前牽引筋、アカニシ歯舌牽引筋、アカニシ歯舌伸出筋を用いた生物活性の検討で全てL-アミノ酸からなるペプチドHelix CCAP-relatedpeptide2はそれぞれの筋に対して強力な収縮増強活性を示したが、D-Pheを含むペプチドは、1/1,000から1/10,000の活性を示すのみであり、D-アミノ酸に変わることによって不活性化が起こっていることが示唆された。2.フリシン(FDNEFV-NH_2)の活性発現におけるD-アミノ酸の役割D-アミノ酸残基の役割を側鎖の空間的配置による特定の立体構造の安定化と考えられることを構造活性相関および分光学的手法によって示した。3.無脊椎動物由来ペプチドの脊椎動物組織に対する活性構造上の類似性からフリシンとそのアナログペプチドをオピオイド活性検定に賦したところ、強い活性を示すアナログが得られた。しかし、従来のエンケファリン類の構造活性相関研究とは異なる結果が得られており、詳細な薬理的検討が必要である。1.D-アミノ酸含有ペプチドにおけるD-アミノ酸の役割D-アミノ酸残基の存在意義、役割については現在まで3つのタイプ、1.活性発現立体構造の安定化、2.生物活性の多様化、3.分解酵素に対する抵抗性の向上が議論されてきたが、それらは、活性発現の点で全て有利に働くものとして捉えられてきた。

リンゴマイマイHelix pomatiaから見出したHelix CCAP-RP-IIIの場合は、異なった役割(不活性化?)を果たしているように思われる。2.フリシンアナログのオピオイドペプチド様活性フリシンアナログペプチドがエンケファリン様の生物活性を示し、幾つかのペプチドがラット脳のオピオイドレセプターに結合することが分かった。フリシンの立体構造を明らかにする上でオピオイドペプチドの立体構造を比較対照にすることができる。3.フリシン前駆体の構造決定フリシンのD-Asn残基は、前駆体のcDNA上では通常のコドンにコードされ、Asnとして翻訳される。フリシンのN-およびC-端側は、対になった塩基性アミノ酸に挟まれ、C端アミドの前駆体に見られるGlyが付加していた。多くの内分泌ペプチドと同様のプロセシングとアミド化を受けて生合成されるが、未知のD-/L-アミノ酸異性化がおこって活性型のペプチドとして分泌されることが分かった。アフリカマイマイ神経節由来のD-アミノ酸を含むペプチドfulicil(Phe-D-Asn-Glu-Phe-Leu-NH_2)の前駆体をコードするcDNAをクローン化した。前駆体蛋白質は、1コピーのfulicinと予測される9つのC-端アミド化ペプチド(fulicin gene-related peptide;FGRP)を含んでいた。これらの内、FGRP-9(Tyr-Ala-Glu-Phe-Leu-NH_2)は、第二残基がD-Alaであればfulicinと類似の生物活性を持つと予測された。合成した[D-Ala^2]FGRP-9は、マイマイのペニス牽引筋のアッセイでfulicinとほぼ同じ強さの活性を示した。[D-Ala^2]FGRP-9の構造は、Leu-enkephalinの強力なアゴニストであるDALEA(Tyr-D-Ala-Gly-Phe-Leu-NH_2)と第三残基を除いて同一である。μ-レセプターに対する活性は、第一残基のTyrと第三残基のGlyが必須であることはよく知られているが、構造の類似性からfulicinやFGRPの中には、enkephalin様の活性を示すものがあるのではないかと考えた。そこで、fulicin、FGRPおよびそれらのアナログペプチドを合成し、マウス輸精管、モルモット回腸、およびウサギ輸精管を用いるオピオイドペプチドアッセイおよびラット脳のμ-、δ-、およびκ-レセプターに対する結合アッセイを行った。11個のアナログペプチドの内、9個が活性を示し、特に2個のFGRP(Tyr-Asp-Phe-Ile-NH_2、Ser-Pro-Tyr-Tyr-Phe-Leu-NH_2)がκ-タイプのウサギ輸精管に強い活性を示した。結合アッテイでは5個のアナログペプチドがμ-、δ-、およびκ-レセプターに結合した。
クェーサーブラックホール形成の研究

クェーサーブラックホール形成を調べるために、宇宙晴れ上がり直後の密度ゆらぎの非線形成長を3次元流体計算コードを用いてシミュレートした。この計算では、宇宙論的降着円盤の形成と分裂、そしてコンプトン粘性による角運動量輸送を計算しなければならないため、新たに開発した3次元流体粒子法を用いた。この力学系では,熱制動放射、共鳴線遷移、コンプトン散乱、輻射性再結合などのバリオンガスの熱力学的効果だけでなく,ダ-クマタ-やガスの自己重力が重要な役割をする。また、電離過程の時間発展も、進化に大きな影響を与えるため、これらの物理過程を採り入れた計算を行なった。宇宙モデルはバリオンのみの場合とバリオンとダ-クマタ-が共存する場合の両方を調べた。この計算によって明らかにされたクェーサーブラックホール形成のシナリオは以下のようなものである。まず、宇宙初期の密度ゆらぎは、重力不安定性によって高密度ガス雲に成長する。このとき、ゆらぎは角運動量を獲得するため、1点に凝縮することはなく、回転降着円盤ができる。この降着円盤の内部では、局所的重力不安定が起こるため、そこで第1世代の星が誕生する。ガス円盤の約10%が星に転換されると、残りのガスは星からの紫外線によって完全電離状態となる。すると、この電離プラズマと宇宙背景放射の間のコンプトン粘性が急激に強くなり、プラズマから宇宙背景放射へ角運動量の輸送が起こる。その結果、降着円盤は急速に凝縮していき、非常にコンパクトな系が出来上がることになる。このコンパクトなガスコアは一般相対論的に不安定となり、宇宙年齢の10万分の1程度の時間でクェーサーブラックホールへと進化する。この成果は、論文としてまとめられ出版された。
肺サーファクタント蛋白質の新たな生体防御機能：抗腫瘍活性と肺病態進展の防御機構

肺サーファクタント蛋白質はEGFシグナルを抑制することにより、肺がん細胞の増殖と遊走・浸潤を抑制した。SPーDはCa2+依存性にEGFRの高マンノース型糖鎖に結合し、SP-AはCa2+非依存性にEGFRに結合することから、両者で異なる機序が示唆された。SP-Aとそのペプチド(SAP01:Tyr161-Lys201領域)はhBD3刺激肥満細胞遊走を抑制し、喘息モデルラット気管において肥満細胞集積を現弱させた。SP-Aは、タバコ抽出液(CSE)曝露により分子内のreactive thiolが減少し、タバコ煙に含まれるアクロレインにより修飾を受け、修飾SP-Aは大腸菌増殖抑制能が現弱していた。平成25年度は、肺コレクチン,特にSP-Dに焦点を絞って、EGFシグナルへの影響とその機序を調べた。(1)SP-Dは濃度依存性にA549細胞の増殖を抑制し、EGFによるA549細胞の遊走・浸潤を抑制した。SP-Dは濃度依存性にA549細胞、H441細胞、EGFR安定発現CHO-K1細胞のEGFRリン酸化、Erkリン酸化、Aktリン酸化を抑制した。(2)SP-DがEGFとEGFRの結合に与える影響を調べたところ、SP-Dは濃度依存性に125 I- EGFとA549細胞のEGFRとの結合飽和度を低下させた。(3)A549細胞由来EGFRの糖鎖解析とSP-Dとの結合解析では、メンブレン上のA549細胞由来EGFRにSP-Dが直接結合した。さらに、メンブレン上のsEGFRにSP-Dは結合したが、N型糖鎖を切断したsEGFRには結合しなかった。ELISAにおいてもSP-DとsEGFRとの結合が確認され、EDTAとマンノースによって両者の結合が阻害された。またN型糖鎖を切断したsEGFRにはSP-Dは結合しなかった。表面プラズモン共鳴センサーにおいてもsEGFRとSP-Dの結合が確認され、KD = 3.2 ×10-8 Mであった。EDTAとマンノースにより両者の結合が阻害され、N型糖鎖を切断したsEGFRにはSP-Dは結合しなかった。(4)CHO-K1細胞由来EGFRの糖鎖を解析したところ、sEGFRのドメインIII (EGFの結合部位)に存在する328番目と337番目のアスパラギン残基に高マンノース型のN型糖鎖が存在することがわかった。平成25年度研究によって、SP-DはEGFRの細胞外ドメインに存在する高マンノース型のN型糖鎖に糖鎖認識領域を介して結合し、EGFRのリガンド結合を阻害することにより、EGFシグナルを抑制し、抗腫瘍作用をもたらすと考えられる。(1)平成26年度は、肺コレクチンのうち、SP-Aに焦点を絞って、その抗腫瘍活性と機序を調べた。SP-Aは、肺腺癌細胞株A549細胞の増殖を濃度依存性に抑制し、EGF刺激による癌細胞の遊走と浸潤を有意に抑制した。さらに、A549細胞およびEGF発現CHO-K1細胞に対するEGF刺激EGFR、ErkとAktのリン酸化を抑制した。また、H441細胞、Sq1細胞、Lu99細胞とLc817細胞においても同様の結果であった。SP-Aは、125I-EGFのEGFRへの結合を阻害した。ligand blotにより、抗EGFR抗体で免疫沈降したEGFRにSP-Aが直接結合することが示された。このことは、細胞外ドメインから成る可溶型組換えEGFR(sEGFR)へのligand blotとELISAにより確認されたが、SP-AはN型糖鎖切断sEGFRにも結合した。SP-AはCa2+非依存性にsEGFRに結合し、SP-DのEGFRへの結合機序とは異なっていた。A549細胞はgefitinibによる増殖が抑制されるが、SP-Aとの併用により相乗効果を認めた。(2)たばこ煙ガス相成分の一つであるアクロレインは肺コレクチンのリジン残基を修飾するが、質量分析により修飾部位の同定を行っている最中である。(3)SP-AとSP-AのTy161-Lys201領域(ペプチドSAP01)がヒトβ-defensin 3 (hBD3)刺激による肥満細胞の遊走亢進を阻止したが、肥満細胞の脱顆粒には影響しなかった。形態学的にはhBD3により肥満細胞の突起状仮足の伸長が観察されるが、SP-AとSAP01の添加により形態変化は消失した。表面プラズモンセンサーによりSP-AとSAP01はhBD3に結合することが証明された。本研究では、肺コレクチンによる腫瘍増殖抑制機能を調べ、その機序を明らかにし、さらに、喫煙や大気汚染時の肺コレクチンの蛋白分子と機能の変化を調べることによって、慢性閉塞性肺疾患(COPD)等の肺病態進展における肺コレクチンの役割を調べた。ヒト肺腺がん細胞株において、SP-AとSP-DはEGFによるEGFR、Erk、Aktのリン酸化を抑制し、細胞増殖・遊走・浸潤を抑制した。125 I-EGFを用いた解析ではSP-AとSP-DはEGFとEGFRの結合を阻害した。

EGFRの組換え細胞外ドメイン(sEGFR)を発現、精製し、表面プラズモン共鳴センサーで解析したところ、SP-DはsEGFRにCa2+依存性に結合したが、N型糖鎖を切断したsEGFRには結合しなかった。質量分析による解析から、ドメインIII(リガンド結合部位)に高マンノース型糖鎖が存在したので、SP-DはドメインIIIの糖鎖に結合し、EGFRのリガンド結合を阻害すると考えられた。一方、SP-Aは糖鎖除去sEGFRにも結合し、SP-Dの機序と異なっていた。また、SP-Aは肺がん細胞株に対してgefitinibとの併用により相加的にがん細胞の増殖を抑制した。CSEとacroleinの暴露により、SP-Aは分子内のreactive thiolの減少、acrolein付加が認められた。SP-Aのacrolein修飾部位として、His116が同定された。さらに、SCE、acroleinの暴露により、SP-Aの大腸菌増殖抑制能が低下した。肺サーファクタント蛋白質はEGFシグナルを抑制することにより、肺がん細胞の増殖と遊走・浸潤を抑制した。SPーDはCa2+依存性にEGFRの高マンノース型糖鎖に結合し、SP-AはCa2+非依存性にEGFRに結合することから、両者で異なる機序が示唆された。SP-Aとそのペプチド(SAP01:Tyr161-Lys201領域)はhBD3刺激肥満細胞遊走を抑制し、喘息モデルラット気管において肥満細胞集積を現弱させた。SP-Aは、タバコ抽出液(CSE)曝露により分子内のreactive thiolが減少し、タバコ煙に含まれるアクロレインにより修飾を受け、修飾SP-Aは大腸菌増殖抑制能が現弱していた。SP-AもSP-Dと同様にEGFシグナルを抑制することによって肺癌細胞の増殖、遊走と浸潤を抑制することを明らかにしたが、SP-AはSP-Dと違ってN型糖鎖除去EGFRに結合した。さらに、たばこ煙中アクロレインにより肺コレクチンが修飾されることが判明し、現在はその部位を同定し、修飾後コレクチンの機能を調べている。肥満細胞を介するhBD3惹起炎症をSP-Aが抑制するという新たな生体防御機構を提示できた。医化学今後、SP-AによるEGFシグナル抑制と抗腫瘍活性について、SP-AのEGFR結合部位を同定する。また、アクロレインにより修飾されるコレクチン領域は質量分析にて解析中であり、修飾後コレクチンの生体防御機能を非修飾蛋白と比較する予定である。肥満細胞を介するhBD3惹起炎症をSP-Aが抑制するという新たな生体防御機構を提示したが、肥満細胞遊走に関わるhBD3受容体の同定とSP-Aによる肥満細胞遊走亢進阻止の機序を明らかにして、hBD3惹起の過剰なアレルギー反応を制御する手段として、SP-AあるいはペプチドSAP01が臨床応用可能であるかどうかを検証したい。肺コレクチン、特にSP-Dが肺腺がん細胞の増殖、遊走、浸潤を抑制することを明らかにした。その機序として、SP-DとEGFRとの結合を示し、SPーDのリガンドとしてEGFRの糖鎖構造を明らかにした。SP-Dに関しては、予想以上の進展であった。可溶型受容体sEGFRの作製と精製に時間を要したこともあり、SP-Aについては、現在検討中である。コレクチンによるMMP活性制御については、SP-AとSP-DともにマクロファージのMMP活性を抑制する予備実験結果を得ているが、再度確認中である。コレクチンのうち、SP-Aの抗腫瘍活性とその機序については、SP-Dと同様にレクチン活性に由来するものかどうか、EGFシグナルを抑制するものによるかどうかを明らかにしたい。
炎症性筋疾患における免疫チェックポイント分子とマクロファージの役割に関する検討

免疫チェックポイント阻害薬投与後筋炎、筋無力症合併筋炎、多発筋炎・封入体筋炎、癌合併筋炎を含む、研究者の保有する炎症性筋疾患の生検筋資料を用い、免疫組織化学、発現解析の手法を用い組織免疫プロファイルを明らかにし、免疫チェックポイントpathwayの変化が特徴的である症例群を区別化、その臨床病理像を明らかにする。さらに、病態に関与するkey moleculeの同定、臨床病理像と免疫チェックポイント分子のpolymorphismとの関係を解析し、ICIsでの増悪リスクの予測、特異的な治療法の探索をめざす。
導波モード・表面プラズモン共鳴励起による有機超薄膜の高感度時間分割蛍光測定と応用

膜厚30-50nmの金属薄膜上に、クロモフォアを含む約2数百nm厚の有機超薄膜を形成し、プリズムを介して適当な入射角で表面プラズモン共鳴(SPR)あるいは導波モード(GWM)を励振することにより得られる電場増強を用いて、効率良くクロモフォアを励起できる。本研究ではこれを定常および時間分割蛍光の高感度計測システムの構成と応用に展開した。1)励起光としてピコ秒レーザーを用いてSPRあるいはGWM励起時間分割蛍光測定システムを構成した。蛍光強度は励起光入射角に著しく依存し共鳴条件では約2桁増強され、20nm程度の超薄膜中の時間分割蛍光測定が良い精度でできた。2)DNAおよびその疎水化誘導体に蛍光色素を取り込んで固定化した薄膜系のSPR励起蛍光による窒素ガスおよび窒素酸化物ガスの高性能センシングを実現した。3)酸化還元クロモフォアとしてビスピリジニウミルフルオレンを主鎖の一部にもつ高分子化合物を合成した。光照射により可視近赤外域に大きな吸収変化が観測され、光電子移動による光通信波長域での吸収制御が実現された。4)ポリビニルアルコールおよびトリシクロデカン高分子中に蛍光色素を微量分散し、超薄膜のSPR・GWM励起による時間分割蛍光測定を行った。表面あるいは界面における蛍光分子の挙動がバルクとはかなり異なることを明らかにした。5)金属薄膜の代わりに低屈折率高分子を用いる新しい導波モード系を提案した。光応答膜として上記3)の高分子を用いて、フェムト秒白色光の反射スペクトル変化が超高速でおきることを確認した。このような結果は、GWMおよびSPRが薄膜に閉込められ電場増強された励起光として、またもう一つの光で制御するための信号光として有用であることを示すものであり、化学センサ、高分子の分子鎖運動性の非接触評価、分子フォトニクスなどへの大きな寄与が期待される。本研究は、膜厚30-50ナノメーター(nm)の金あるいは銀薄膜上に、蛍光性色素を含む約20nm数百nm厚の有機超薄膜を形成し、プリズムを介して、適当な入射角で表面プラズモン共鳴(SPR)あるいは導波モード(GWM)を励振する。この条件では入射光は金属膜あるいは有機薄膜に閉じこめられ、金属による大きな電場増強が期待されるのでそれを用いて、効率良くクロモフォアを励起し、定常および時間分割蛍光の高感度計測システムの構成と応用を検討している。本年度は、新しい蛍光性化合物の合成と、励起光としてピコ秒レーザーを用いるSPRあるいはGWM励起時間分割蛍光測定システムの構成を主に行った。合成あるいは天然高分子に蛍光色素をドープし、スピンコート法により、銀膜上に成膜した。蛍光強度は入射角に著しく依存し共鳴条件で約2桁増強され、20nm程度の超薄膜中の時間分割蛍光測定が非常に良い精度で実現できた。電場増強を示す蛍光強度の入射角依存性の半値幅は、210nm厚のGWM励起では、30nm厚のSPR励起に比べ約1/6と非常にシャープであった。超薄膜中でのローダミンBの蛍光減衰は2成分となり、SPR励起ではGWM励起に比べて短寿命成分の比率が増加、寿命は短くなった。それより2-3桁厚いキャスト膜では、溶液中より約30%長い寿命の単一指数関数的減衰を示し、高分子による分子運動の束縛効果が観測された。これらの結果から、超薄膜では界面における蛍光分子の挙動がバルクとはかなり異なることが示された。媒体や分散状態の効果などについてさらに検討を進めている。

地球規模での温暖化や環境問題、高齢化社会の進展に伴い高感度・高速応答・小型軽量などセンシングデバイスのさらなる高性能化が望まれている。本研究代表者らは、表面プラズモン共鳴(SPR)あるいは導波モード(GWM)により薄膜に閉込められ電場増強されたエバネッセント波を励起光として用い有機色素の高感度蛍光スペクトル測定のセンシング応用をめざしている。本研究では、その特異な構造などから新しい光・電子デバイスへの応用が期待されているDNAおよびその疎水化誘導体(H-DNA)に蛍光色素を取り込んだ薄膜系のSPR励起蛍光による高性能センシングを検討した。適当な溶媒を用いてethydium bromide, rhodamine B, Acridine orangeなどの蛍光色素を取り込んだDNA, H-DNAを調製した。これらの溶液を用いて真空蒸着した銀膜上にスピンコーターにより数十mm厚のフィルムを作成した。蛍光分光光度計の中に2個の回転ステージを設置し、プリズムを通して金属膜側からチョップした波長可変He-Neレーザーをプローブ光(P偏光)として入射し、反射率の入射角依存性を観測した。それを励起光としある入射角での蛍光・励起スペクトル測定などを行った。DNA, H-DNAは均一溶液中に比べかなり高い濃度まで色素の相互作用を抑え、単分子分散状態でとりこむことができることがわかった。特定の入射角で反射率が極小になるSPRが観測され、この入射角で励起することによって、直接励起より2桁以上高感度に蛍光を観測できた。他のすべての組み合せにおいても同様に蛍光強度は増強された。これはSPR条件での金属自由電子のプラズマ振動との共鳴により電場増強されたエバネッセント波が薄膜中の蛍光分子を効率的に励起したためである。そのような系の蛍光強度はある流速以上の窒素ガスおよび窒素酸化物ガスおよび排気に伴って、可逆的かつ高速応答で減少および回復した。DNA超薄膜のSPR励起蛍光による高性能ガスセンサの可能性が示された。酸化還元クロモフォアとしてビスピリジニウミルフルオレンを主鎖の一部にもつ高分子化合物を合成した。この高分子は蛍光性が非常に強く、ピコ秒レーザー励起による時間分割蛍光測定を行い蛍光寿命1.75ナノ秒を得た。テトラフェニルホウ酸を対アニオンとして用いて光照射すると可視近赤外域に大きな吸収変化が観測された。1414および1794nmの吸収は一電子還元されたラジカルの長軸遷移によるものであり、光電子移動による光通信波長域での吸収制御が実現された。高分子薄膜でも同様な吸収変化が実現された。この化合物で光照射後に観測されたESRスペクトルと計算結果の比較から不対電子が分子全体に非局在化していることが確認された。次に、定常光反応性は示さないハライド塩を用いてフェムト秒レーザー励起により、可視近赤外域の過渡応答を調べた。その結果、イオン対間光誘起電子移動および逆電子移動に基づく非常に速く、可逆的な応答が可視近赤外域で観測された。正反応はフェムト秒のパルス幅でおこり、逆応答速度は微視的環境、対アニオンなどによって制御された。ヨージド塩のスピンコート膜での1380nmにおける吸光度変化から、速い成分(37%)の寿命は240fs、遅い成分は1.8psであった。同じ試料の同じ位置で、20μJ/pulseの400nmフェムト秒パルスを数十万回当てた後でも良好な再現性と耐久性が示された。
フリーラジカルによる細胞傷害に対する防御機構の研究

生物にとって,その遺伝情報を担うゲノムDNAを細胞から細胞へ,親から子へと正確に伝え維持することは最も基本的な生物学的機能であるが,ゲノムDNAやその前駆体であるヌクレオチドは,酸素呼吸の過程で必然的に発生するスーパーオキシドや生体防御のために生体が能動的に産生する一酸化窒素(NO)などのフリーラジカルによって酸化される危険に常に曝されている.フリーラジカルに曝されたDNAやヌクレオチドプール中には種々の塩基あるいはヌクレオチドの酸化体が生じるが,このような酸化的DNA損傷は修復されないと突然変異を引き起こすことで細胞のがん化の原因となり,あるいは細胞死を引き起こすことで脳・神経変性疾患など多くの変性疾患の原因になると考えられる.本研究では,フリーラジカルによる増殖性細胞の障害として「がん」に,また非増殖性細胞の障害として「神経細胞死」に注目し,「フリーラジカルによる細胞傷害に対する防御機構」の解明を目指した.DNAの酸化損傷の中でもプリン塩基(アデニンとグアニン)の酸化体,8-オキソグアニン(8-oxoG)と2-ヒドロキシアデニン(2-OH-A)による細胞の傷害とその防御機構の解明を目的として,酸化プリンヌクレオチドのDNAへの取込みを抑制する酵素とDNA中に取り込まれた酸化プリンあるいはDNAの直接酸化によって生じた酸化プリンの除去修復に関わる4つの遺伝子(Mth1,OGG1,MYH, APE2)を同定し,その産物の機能解析を進めた.その結果,それぞれの遺伝子欠損マウスの解析から,核酸の自然酸化が突然変異を引き起こして発癌の原因となることを明らかにした.さらに,ヒトの脳神経変性疾患病変において酸化塩基の蓄積とともにこれらの防御酵素群の発現異常が認められるケースを複数例見出した.この事実は,脳神経細胞の変性死に核酸の酸化損傷が関わる可能性を示唆する.生物にとって,その遺伝情報を担うゲノムDNAを細胞から細胞へ,親から子へと正確に伝え維持することは最も基本的な生物学的機能であるが,ゲノムDNAやその前駆体であるヌクレオチドは,酸素呼吸の過程で必然的に発生するスーパーオキシドや生体防御のために生体が能動的に産生する一酸化窒素(NO)などのフリーラジカルによって酸化される危険に常に曝されている.フリーラジカルに曝されたDNAやヌクレオチドプール中には種々の塩基あるいはヌクレオチドの酸化体が生じるが,このような酸化的DNA損傷は修復されないと突然変異を引き起こすことで細胞のがん化の原因となり,あるいは細胞死を引き起こすことで脳・神経変性疾患など多くの変性疾患の原因になると考えられる.本研究では,フリーラジカルによる増殖性細胞の障害として「がん」に,また非増殖性細胞の障害として「神経細胞死」に注目し,「フリーラジカルによる細胞傷害に対する防御機構」の解明を目指した.DNAの酸化損傷の中でもプリン塩基(アデニンとグアニン)の酸化体,8-オキソグアニン(8-oxoG)と2-ヒドロキシアデニン(2-OH-A)による細胞の傷害とその防御機構の解明を目的として,酸化プリンヌクレオチドのDNAへの取込みを抑制する酵素とDNA中に取り込まれた酸化プリンあるいはDNAの直接酸化によって生じた酸化プリンの除去修復に関わる4つの遺伝子(Mth1,OGG1,MYH, APE2)を同定し,その産物の機能解析を進めた.その結果,それぞれの遺伝子欠損マウスの解析から,核酸の自然酸化が突然変異を引き起こして発癌の原因となることを明らかにした.さらに,ヒトの脳神経変性疾患病変において酸化塩基の蓄積とともにこれらの防御酵素群の発現異常が認められるケースを複数例見出した.この事実は,脳神経細胞の変性死に核酸の酸化損傷が関わる可能性を示唆する.酸素呼吸に依存して生命を維持している好気性生物では、酸素呼吸や酸化還元反応で必然的に生じる活性酸素などのフリーラジカルによる細胞傷害は不可避である。本研究では、このような生体防御に関わる遺伝子とその遺伝子産物について、その機能と構造を分子レベルで明らかにし、さらに細胞、個体レベルでの生理機能を解明することを目的として、九州大学・續博士,フランス国立科学研究センター・Takahashi博士、同・Boiteux博士、米国国立がん研究所・Kasprzak博士、米国ジョンスホプキンス大学.Ichikawa博士の研究グループとの共同研究を進めて,以下の成果を挙げた。(1)MTH1蛋白質の分子構造と機能の解析MTH1蛋白質の活性中心を構成すると考えられる領域の23残基からなるアミノ酸の全てをcDNAへの部位特異的変異導入法により改変し,23残基のうち14残基が8-oxo-dGTPase活性を有するために必須のものであることを明らかにした。さらに,この23残基に中のは14残基からなるα-helix I(Thr44Gly58)の両親媒性が、8-oxo-dGTPaseの安定な触媒の場を維持するのに必須であることを明らかにした。(2)MTH1遺伝子の個体レベルでの発現制御マウスMTH1遺伝子プロモーターのマウス培養細胞での発現解析系を用いて,遷移金属(Cu,Cd,Ni)による発現の変動を解析したところ,NiによりMTH1プロモーターの発現が2倍増加する事を見い出した。(3)MTH1遺伝子欠損の分子病態通常のSPF飼育条件下で1年半を経過した時点のマウス個体について剖検を行い腫瘍を中心に解析を行ったところ,野生型の雄では肺,肝臓,胃に腫瘍(アデノーマ,カルシノーマ)や過形成などの増殖性病変が28.3%の個体で観察されたが,MTH1遺伝子欠損マウスでは57.1%に上昇していた。

一方,野生型の雌では4.5%の個体に何らかの増殖性病変を認め,MTH1遺伝子欠損マウスでは25.5%の個体に同様の病変を認めた。この結果は,雌雄ともに有為にMTH1遺伝子欠損マウスで増殖性病変の自然発生が増加していることを示す。酸素呼吸に依存して生命を維持している好気性生物では,酸素呼吸や酸化還元反応で必然的に生じる活性酸素などのフリーラジカルによる細胞傷害は不可避である.本研究では,このような細胞障害に対する生体防御に関わる遺伝子とその遺伝子産物について,その機能と構造を分子レベルで明らかにし,さらに細胞・個体レベルでの生理機能を解明することを目的として,九州大学・續博士,フランス国立科学研究センター・Takahashi博士,同・Boiteux博士,米国国立がん研究所・Kasprzak博士,米国ジョンスホプキンス大学・Ichikawa博士の研究グループとの共同研究を進めて,以下の成果を挙げた.(1)MTH1蛋白質の機能の解析(2)MTHI遺伝子の個体レベルでの発現制御ラットの個体レベルでのMTH1の発現を免疫染色法により解析し,MTH1が肝臓,腎臓,精巣で高レベルで発現していること,さらに個々の細胞によってMTH1の細胞質と核の存在比が大きく変動することを明らかにした.(3)MTH1遺伝子欠損による自然発がんの上昇通常のSPF飼育条件下で1年半を経過した時点のマウス個体(野生型:♂46,♀4;MTH1-/-:♂42,♀51)で観察された自然発生腫瘍について病理および統計解析を行った.その結果,野生型の雄では肺,肝臓,胃に腫瘍(アデノーマおよびアデノカルシノーマ)を発生したケースが11例観察されたが,MTH1遺伝子欠損マウスの雄では29例に上昇していた.一方,野生型の雌では1例のみに肺の腫瘍を認め,MTH1遺伝子欠損マウスの雌では12例に肺,肝臓,胃に腫瘍(アデノーマおよびアデノカルシノーマ)を認めた.以上の結果から,マウスにおいてはMTH1遺伝子欠損により雌雄ともに有為に腫瘍の自然発生が増加することが明らかになった(p<0.001).すなわち,MTH1蛋白質は酸化プリンヌクレオシド三リン酸を一リン酸へ分解することにより,リーラジカルによる細胞傷害の1つである自然突然変異ひいては発がんの抑制に寄与していると結論できる.酸素呼吸に依存して生命を維持している好気性生物では,酸素呼吸や酸化還元反応で必然的に生じる活性酸素などのフリーラジカルによる細胞傷害は不可避である.本研究では,このような細胞障害に対する生体防御に関わる遺伝子とその遺伝子産物について,その機能と構造を分子レベルで明らかにし,さらに細胞・個体レベルでの生理機能を解明することを目的として,九州大学・續博士,フランス国立科学研究センター・Takahashi博士,同・Boiteux博士,米国国立がん研究所・Kasprzak博士,米国ジョンスホプキンス大学・Ichikawa博士の研究グループとの共同研究を進めて,以下の成果を挙げた.(1)MTH1蛋白質の基質認識機構の解析MutTとMTH1に高度に保存された「phosphohydrolase module」とMTH1蛋白質にのみ存在する「C末端領域」は,ともにMTH1のみが認識する2-OH-dATPとMutTとMTH1の両者が認識する8-oxo-dGTPの識別には関与しないことを明らかにした.
オレキシンやグレリンなどの新規視床下部ペプチドとヒスタミン神経系の相互作用

小動物研究:マウスを用いてオレキシンA、Bによる鎮痛作用発現のメカニズムを研究した。用いた痛み刺激は熱刺激(hot plate test, tail flick, test, paw withdrawal test)、圧刺激(tail pressure test)、化学刺激(formalin test, capsaicin test, abdominal stretch test)、ノシセプチン誘発痛み反応である。マウスにオレキシンを脊髄クモ膜下腔、脳室内に投与すると、これらの痛み刺激による反応が低下し鎮痛効果が発現するが、皮下投与では鎮痛効果がほとんどなかった。オレキシンAのほうがオレキシンBより鎮痛効果が強く、脳室内投与のほうが脊髄クモ膜下腔投与より効果が大きかった。オレキシンの鎮痛効果はアデノシンA1アンタゴニストで拮抗されたが、ナロキソンでは影響されなかった。このことはオレキシンの鎮痛効果がアデノシン経路を介していることを示唆している。臨床研究:精神疾患におけるヒスタミン神経系の変化を明らかにするために、統合失調症のH1受容体量をC11ドキセピンにより測定した。統合失調症男性10例と年齢のほぼ一致した健常男性10名にC11ドキセピンを投与し脳のH1受容体量を比較した。東北大学医学部倫理委員会の承認を得て精神科と共同研究を行った。統合失調症患者では有意に前頭葉を中心にH1受容体量の低下を認めた。統合失調症の症状スコアとH1受容体量低下は必ずしも相関なかったが症例数が少ないことが原因と考えられた。統合失調症患者で明確にヒスタミン神経系の神経伝達が低下していることが判明したことから、ヒスタミン神経系作用薬による統合失調症の治療戦略の可能性を指摘したい。小動物研究:マウスを用いて痛みの受容メカニズムにおけるオレキシンとヒスタミン作用の違いを明らかにした。オレキシンは覚醒反応を強力に惹起するが、脳内や脊椎内に投与するとモルヒネ様の鎮痛作用を起こした。中枢ヒスタミンはH1、H2受容体を介してオレキシンと同様に覚醒反応を起こすが、痛みの受容については促進させることから痛みの受容についてはオレキシンとは逆の作用を持っていることがわかった。各種ノックアウトマウスにおける脳内オレキシン濃度を測定したところ、H1受容体遺伝子ノックアウトマウスの身にオレキシン濃度の低下があり、オレキシンとH1受容体の関連が示唆された。さらにモルヒネによる鎮痛作用におけるH1受容体の役割についてH1受容体遺伝子ノックアウトマウスを用いて調べた。モルヒネがヒスタミンを遊離させてH1受容体を刺激してモルヒネ鎮痛作用を減弱させていることが示唆された。臨床的研究:ヒスタミン神経の覚醒作用を明らかにするために、抗ヒスタミン薬の鎮静作用発生メカニズムをH_2^<15>O静注法によるPETを用いて行った。鎮静性のd-クロルフェニラミン6mg服用によるChoice reaction time(CRT)課題施行時の脳活動をプラセボと比較することにより、認知能力低下や眠気に関与する脳の特異的作用点を描出した。CRT施行時に右帯状回(BA24)、右頭頂葉(BA40>など注意や空間情報に関係する部位が賦活された。BA40は左右の弁別に関連する脳部位であり、クロルフェニラミン投与によるCRT課題の低下に関連して活動が低下した。またBA24は注意に関連する領域で、認知機能低下に伴って課題遂行に注意を必要とするためにBA24の活動は増加した。覚醒度低下に伴って脳活動の増加する部位と低下する部位が存在することが証明された。小動物研究:ラットを用いてfood-deprived activitystress model(FDAS)におけるオレキシンの効果を調べた。

FDASは食欲異常症のモデル動物であり過活動と体重減少を特徴とし、ヒスタミン神経系賦活は抗ストレス的に作用する。オレキシンAの脳室内持続投与(12nmol/day)は自発運動量にはあまり影響しなかったが、activity stressにおける回転運動を有意に促進し、その結果ラット体重を大きく減少させた。この時脳内ヒスタミン含量、ノルアドレナリン含量は有意に増加していた。ドパミンD2受容体遮断薬であるハロペリドール投与は有意にオレキシンのよる回転運動増強効果を減弱させたことから、オレキシンはドパミン神経系、特に報酬系を賦活して回転運動亢進と体重減少を引き起こすことが示唆された。オレキシンとは逆にヒスタミン神経系の賦活は、報酬系賦活を抑制してストレスを減弱させる。臨床研究:精神疾患におけるヒスタミン神経系の変化を明らかにするために、うつ病のH1受容体量をC11ドキセピン-PETにより測定した。うつ病男性10例と年齢のほぼ一致した健常男性10名にC11ドキセピンを投与し脳のH1受容体量を比較した。東北大学医学部倫理委員会の承認を得て、心療内科と共同で研究を行った。うつ病患者では有意に前頭葉を中心にH1受容体量の低下を認めた。うつ病の症状のスコアであるSDSスコアとH1受容体量減少は相関し、症状が重いほどH1受容体量が低下していた。うつ状態では明確にヒスタミン神経系の神経伝達が低下していることから、ヒスタミン神経系の賦活によるうつ病の治療戦略の可能性を開拓できた。小動物研究:マウスを用いてオレキシンA、Bによる鎮痛作用発現のメカニズムを研究した。用いた痛み刺激は熱刺激(hot plate test, tail flick test, paw withdrawal test)、圧刺激(tail pressure test)、化学刺激(formalin test, capsaicin test, abdominal stretch test)、ノシセプチン誘発痛み反応である。マウスにオレキシンを脊髄クモ膜下腔、脳室内に投与すると、これらの痛み刺激による反応が低下し鎮痛効果が発現するが、皮下投与では鎮痛効果がほとんどなかった。オレキシンAのほうがオレキシンBより鎮痛効果が強く、脳室内投与のほうが脊髄クモ膜下腔投与より効果が大きかった。オレキシンの鎮痛効果はアデノシンA1アンタゴニストで拮抗されたが、ナロキソンでは影響されなかった。このことはオレキシンの鎮痛効果がアデノシン経路を介していることを示唆している。臨床研究:精神疾患におけるヒスタミン神経系の変化を明らかにするために、統合失調症のH1受容体量をC11ドキセピンにより測定した。統合失調症男性10例と年齢のほぼ一致した健常男性10名にC11ドキセピンを投与し脳のH1受容体量を比較した。東北大学医学部倫理委員会の承認を得て精神科と共同研究を行った。統合失調症患者では有意に前頭葉を中心にH1受容体量の低下を認めた。統合失調症の症状スコアとH1受容体量低下は必ずしも相関なかったが症例数が少ないことが原因と考えられた。
古地磁気によるスーパークロン比較研究：マントル活動の核への影響

中国ウイグル自治区の岩石を採取し実験を行うことで、約3億年前の古地磁気強度を推定した。実験のために、特に珪酸塩単結晶に特化した新たな加熱装置を整備した。研究の結果、2グループの溶岩流が2倍程度異なる地磁気強度を示すことがわかった。この結果はスーパークロン時の地磁気強度が大きく変動していた可能性を示す。本研究は、超大陸形成と地磁気変動との関連を念頭に、ペルム紀スーパークロン時の古地磁気強度を推定することを目的としている。数値シミュレーションからスーパークロン時には地磁気強度が強いと言われているが、実際の地質記録はあまり得られていない。平成25年度はまず、中国・タリム盆地の玄武岩溶岩中の斜長石を用いた古地磁気強度復元実験を行った。調査地域には2グループの溶岩流が存在し、数百万年間の間を空けて噴出したと考えられている。各グループについてテリエ法を用いた古地磁気強度復元実験を行った。全岩試料は一つの溶岩流を除き古地磁気強度実験がうまく行かなかったが、斜長石単結晶の測定により、各グループにつき2-3つの溶岩流の測定に成功した。グループごとに平均を取ると、2グループは異なる古地磁気強度を示した。1つのグループは現在より1.2倍程度強い地磁気強度を示したが、もう1つのグループは現在の半分程度のち時期強度を示した。これはスーパークロン時の地球磁場は必ずしも安定ではないことを示唆する結果である。この成果は国際学会で発表予定である。さらに、成果を論文発表するために、古地磁気データの補強とそれぞれの溶岩流グループの年代推定を現在進めている。本研究では珪酸塩単結晶を用いた古地磁気実験装置の整備も目的であった。平成24年度に、新たに熱消磁装置を購入しており、平成25年度はその装置を利用して約33億年前の岩石の分析を行い、古地磁気強度について現在と余り変わらないという予察的な結果を得ている。まず、研究対象である中国・タリム盆地の玄武岩溶岩から古地磁気試料の採集を行った。これらの試料について基礎的な実験を行い、まず古地磁気方位が先行研究の報告と一致することを確認した。さらに、玄武岩直上から礫岩を採取し、古地磁気礫岩テストを行い、玄武岩試料の磁気記録が初期ペルム紀であることのより強い証明を新たに得た。玄武岩試料の一部から斜長石を分離し古地磁気強度実験を行った。測定試料が少ないため、この時期の平均的地磁気強度を制約することはまだ出来ていないが、タリム盆地のペルム紀玄武岩から古地磁気強度データを得ることが可能であることを初めて示した。これらの成果は国内学会で発表済みである。今後、古地磁気強度データの数を増やし信頼性を高めることで、研究目的であるスーパークロン時の地球磁場の振る舞いの解明が達成できる。国外での試料採取は順調に進行している。試料に対する分析も予定通り行なっており、特に礫岩テストと単結晶古地磁気強度実験は、新たに購入した熱消磁装置を用い計画よりも早く成功しつつある。一方で、岩脈の露出地点が地理的に離れていたため、十分な数の岩脈試料は採取できておらず、磁気異方性データは未だ不足している。しかしこれは次年度の研究でカバーできると考えられる。必要な実験環境の整備は概ね完了したので、今後は採取した試料について、単結晶古地磁気強度実験を行い、古地磁気強度データの数を増やし信頼性を高める。追加の試料採取を、特に岩脈試料を中心に行う。これらから得られる十分な数の試料を用い、古地磁気方位と磁気異方性のデータを得る。1.単結晶古地磁気強度実験の精度を高めるための磁場発生コイルおよび直流電源を購入する。2.試料採取のための旅費およびレンタカー代として使用する。