hpprc/llmjp-kaken huggingface dataset:
セレン輸送タンパク質とapoER2の制御による２型糖尿病悪化メカニズムの解明

1.セレノシステインをシステインに置換しタグを融合した改変型セレンタンパク質Pをマウスに尾静脈注射し、グルコース負荷試験を行ったところ、血中グルコースがコントロールに比べて優位に変化したことを確認した。引き続き追加実験を行った。2.前年度に続き血管内皮細胞におけるセレンタンパク質Pのシグナル伝達についての解析を行った。受容体の発現量をRNA干渉により低下させると特定のセレンタンパク質の発現量が低下した。一方でセレンタンパク質Pは受容体にユニークな結合をすることが分かっているため、セレンを代謝する以外の機能を解析するために、シグナル伝達に関わる因子の発現量をリアルタイムPCRを用いて定量した。リアルタイムPCRにはプライマーアレイを使用した。セレンタンパク質P、システイン型セレンタンパク質Pもしくは亜セレン酸をセレン源とした場合にセレンではなくセレンタンパク質Pの立体構造が引き金となっているmRNAの変動が優位である因子を特定した。この因子とシグナル伝達について解析を行った。セレンタンパク質Pが関わるシグナル伝達に関連して、脳における解析も行い、シナプスにおける神経伝達についての機能を見出すことに成功した。3.マウス血管内皮細胞において改変型セレノプロテインPを暴露した場合の微量の一酸化窒素、過酸化酸素の産生を解析するためにセルアナライザーを利用した。当初の研究計画通りに実施する。マウスにセレンを持たないセレンタンパク質Pを尾静脈注射したところグルコースの代謝が変化したが、これを詳細に解析する予定である。今年度は、遺伝子組み換え実験が多くなったため、少額の使用額となった。論文の執筆時間を優先したため。マウス購入費と実験消耗品に充てる計画である。次年度は、前年度後半に予定していた動物の購入、飼育費用として使用する。
光電子放出測定によるBaF_2最外内殻ホールの緩和過程の研究

最外内殻Ba^<2+>5pホールへの価電子帯電子の輻射遷位によるクロス発光はオージェ効果(無輻射遷位)と競争過程になるが、Kubotaら(日本1992)はBaF_2並びにCsFでは最外内殻レベルは浅い上、充分な幅がないためオージェ効果は許されないと指摘した。我々は、最近、クロス発光励起スペクトルと相補的関係にある光電子放出収率の高分解スペクトルをBaF_2で調べ、励起光エネルギーがバンドギャップEgの2倍、2E_gより高エネルギー域でオージェ効果の寄与を観測し、クロス発光(Nunoya日本1992)の急激な減少と符合することを確認した(A.Ejiriら、J.Phys.Soc.Jpn.1995)。これは上述のKubotaらの指摘を覆すと共に、Ba^<2+>5p内殻レベルの幅がみかけ上かなり広いことを示し、注目を集め、固体内電子状態としては特異であり、クラスター模型を用いた内殻レベルの理論的研究(Ohmura、日本1994)を誘起している。従来、シンチレーター物質の発光機構解明の研究が主に発光現象を中心に進められて来たのに対し、本研究は発光との関連で光電子放出収率を調べて、価電子帯ホール、内殻ホール及び内殻励起子の緩和過程のダイナミックスを多面的に捉えて居る点が特色と言える。BaF_2の発光機構解明に関して、従来のC.Shiら(西独)やS.Kubotaら(日本)の発光現象中心とした研究成果に加えて、光電子放出測定から(イ)クロス発光条件の破れ、(ロ)内殻準位の広い幅、(ハ)光電子収率とSTE発光の競争過程等の新しい知見(Ejiri et al : J.phys.Soc.Jpn.1995.同じく、J.Electron : Spect. Peliuted Phenom. 1966)が得られたことは、放射線物理やクロス発光応用の分野の今後に大きな影響を及ぼすと思われる。我々は、最近、クロス発光励起スペクトルと相補的関係にある光電子放出収率の高分解スペクトルをBaF_2で調べ、励起光エネルギーがバンドギャップEgの2倍、2E_gより高エネルギー域でオージェ効果の寄与を観測し,クロス発光(Nunoya日本1992)の急激な減少と符号することを確認した(A.Ejiriら、J.Phys.Soc.Jpn.1995)。これは上述のKubotaらの指摘を覆すと共に、Ba^<2+>5p内殻レベルの幅がみかけ上かなり広いことを示し、注目を集めた。我々は、その後、アルカリ土類弗化物BaF_2,SrF_2,CaF_2の光電子収率スペクトル並びにVUV励起の発光スペクトルや発光の励起スペクトルの温度依存性を調べ、価電子ホール、内殻励起子、内殻ホールの緩和に関するダイナミックスを論じた。(A.Ejiri etal:Proc.11th Int.Conf.VUV Rad.Phys.1995 Tokyo)。80Kの低温にすると、CaF_2、BaF_2で光電子収率スペクトルの価電子寄与は急速な減少を示し、アルカリハライドには見られない現象である。この現象を理解するため、価電子励起のSTE発光の温度依存性をしらべ、低温で発光が増大することを確かめ、光電子収率とSTE発光が競争過程であることを確認できた。内殻ホールに関しては、BaF_2で、低温でクロス発光の減少とSTE発光の増大が見られ、互いに相補的な温度依存性を示した。これは、低温では伝導帯電子が内殻ホールと再結合してオージェ効果を起こす過程が主要になることを示唆している。以上の様に発光測定研究が先行して一定の成果を見ているが、本年度分は追加予算によるものなので、当初の計画は完了してない。薄膜試料作成用の高真空蒸着装置を購入整備して薄膜発光測定の準備を完了し、光電子放出絶対強度測定の準備も進んでいるので、次年度の物性研放射光施設並びに分子科学研UV-SORにおける共同利用研究によって、これらの計画を遂行する。

これは上述のKubotaらの指摘を覆すと共に、Ba^<2+>5p内殻レベルの幅がみかけ上かなり広いことを示し、注目を集め、固体内電子状態としては特異であり、クラスター模型を用いた内殻レベルの理論的研究(Ohmura、日本1994)を誘起している。従来、シンチレーター物質の発光機構解明の研究が主に発光現象を中心に進められて来たのに対し、本研究は発光との関連で光電子放出収率を調べて、価電子帯ホール、内殻ホール及び内殻励起子の緩和過程のダイナミックスを多面的に捉えて居る点が特色と言える。BaF_2の発光機構解明に関して、従来のC.Shiら(西独)やS.Kubotaら(日本)の発光現象中心とした研究成果に加えて、光電子放出測定から(イ)クロス発光条件の破れ、(ロ)内殻準位の広い幅、(ハ)光電子収率とSTE発光の競争過程等の新しい知見(Ejiri et al : J.phys.Soc.Jpn.1995.同じく、J.Electron : Spect. Peliuted Phenom. 1966)が得られたことは、放射線物理やクロス発光応用の分野の今後に大きな影響を及ぼすと思われる。最外内殻Ba^<2+>5pホールへの価電子帯電子の輻射遷位によるクロス発光はオージェ効果(無輻射遷位)と競争過程になるが、kubotaら(日本1992)はBaF_2並びにCsFでは最外内殻レベルは浅い上、充分な幅がないためオージェ効果は許されないと指摘した。我々は、最近、クロス発光励起スペクトルと相補的関係にある光電子放出収率の高分解スペクトルをBaF_2で調べ、励起光エネルギーがバンドギャップEgの2倍、2E_8より高エネルギー域でオージェ効果の寄与を観測し、クロス発光(Nunoya日本1992)の急激な減少と符合することを確認した(A.Ejiriら、J.Phys.Soc.Jpn.1995)。これは上述のkubotaらの指摘を覆すと共に、Ba^<2+>5p内殻レベルの幅がみかけ上かなり広いことを示し、注目を集め、固体内電子状態としては特異であり、クラスター模型を用いた内殻レベルの理論的研究(Ohmura、日本1994)を誘起している。BaF_2の発光機構解明に関して、従来のC.Shiら(西独)やS.Kubotaら(日本)の発光現象中心とした研究成果に加えて、光電子放出測定から(イ)クロス発光条件の破れ、(ロ)内殻準位の広い幅、(ハ)光電子収率とSTE発光の競争過程等の新しい知見(Ejiri et al:J.phys.Soc.Jpn.1995,同じく、J.Electron Spect.PetatedPhenom.1996)が得られたことは、放射線物理やクロス発光応用の分野の今後に大きな影響を及ぼすと思われる。
１１・１２世紀イングランドとノルマンディにおける貴族権力と君主権力

本研究は、アングロ・ノルマン期を対象として、支配者である君主権力の側のみでなく、地方の支配層である貴族たちの視点を中心にし、君主=貴族、そして貴族間相互の関係を、近年研究の進む証書史料を中心に利用しながら分析することを試みた。本研究期間において、証書史料の収集確認作業を継続的に行いながら、証書史料に見られる地方権力と君主権力の相互作用のあり方、ウィリアム征服王の証書史料に現れる証人リストの分析を試みた。また、研究の背景として、アングロ・ノルマン王国論とこの時代の貴族についての研究動向を整理することができた。本研究は、証書史料を中心的に利用し、アングロ=ノルマン期イングランドとノルマンディにおける貴族権力と君主権力の関係の諸相を明らかにすることである。初年度である本年は、貴族研究、証書研究に関する基本的文献の収集と研究動向の概括、具体的史料収集・調査を開始した。本年度の成果として、アングロ=ノルマン君主の証書発給について、8月に中・近世のヨーロッパにおけるコミュニケーションと紛争研究会で「アングロ=ノルマン王/公の巡回と証書発給」として研究動向を発表した。3月には、証書発給の実例を「アングロ=ノルマン君主の宮廷集会と証書発給」として、同研究会で紹介した。証書を、土地保有を中心とした権利関係を示す法的文書としてとらえるのみでなく、その発給や利用、保管の現場を探ることで、当時の権力構造の新たな一面が浮かぶ可能性が指摘できるが、そのためには証書そのものだけでなく、関連する叙述史料等そのほかの史料を有機的に利用しつつ、証書発給の実態を解明する作業が重要となる。一方、アングロ=ノルマン期の世俗貴族にしては多く証書を残すチェスター伯家について具体的検討を進めた。チェスター伯家の建立であるセント・ワーバラ修道院の証書集とチェスター伯家の証書を利用し、9月に西欧中世史研究会で「セント・ワーバラ修道院とチェスター伯」、9月に中世英仏関係史研究会で「チェスター伯家の修道院建立と寄進」として発表を行い、その成果を論文「チェスター伯レナルフ2世の修道院建立と寄進」として公表した。レナルフ2世による修道院への寄進や建立には、当時アングロ=ノルマン王国の支配を争っていたスディーヴン王側、マティルダ側との関係だけでなく、レナルフ2世自身のノルマンディの所領や、チェスター伯家の勢力の境界領域である北部ウェールズの政治状況が強く関係していたことが見て取れた。本研究は、中世ヨーロッパの行政文書の代表である証書史料を中心史料として利用し、11・12世紀アングロ=ノルマン期イングランドとノルマンディを対象に、貴族権力と君主権力の関係の諸相を明らかにすることである。具体的には、世俗貴族としては関連証書が多く残り、証書集も刊行されている11・12世紀イングランドとノルマンディの双方で活動したチェスター伯家を中心に、彼らとその有力家臣、親族など、つながりのある領主たちとの関係、それらとアングロ=ノルマン期の君主権力がどのように関わったかを考察している。2年目である本年は、基本文献の収集と研究動向の概括をまとめると同時に、アングロ=ノルマン期貴族に関する証書史料の収集・調査を進めた。主に法制史分野で利用されてきた証書は、歴史研究においては、貴族・君主・教会領主らの土地保有を中心とした権利関係を跡付けるための法的文書としてとらえられてきたが、その発給や利用、保管の現場を探ることで、当時の権力構造の新たな側面を明らかにする可能性が指摘されている。そのために証書そのものだけでなく、関連する叙述史料等そのほかの史料を有機的に利用しつつ、証書発給の実態を解明する作業が重要となる。この内容の一部は、関西中世史研究会で公表することができた。また、このような証書に関する研究動向を公表予定であり、また現在アングロ=ノルマン貴族に関する研究動向をまとめる作業を行っている。2013年度は、世俗貴族に関わる証書資料の、現物あるいはインターネットによる情報収集作業の継続、アングロ・ノルマン王国論に関する研究史確認を中心に行った。まず、証書資料に関しては、8月に資料調査に渡英し、The National Archiveに保管されているWilliam de Roumareに関する証書資料の収集を行った。予想以上に関連文書が見つかり、整理読解作業を実施中である。ノルマンディに関連する証書資料については、パリあるいは地方の文書館に保管されていたものが近年盛んにネット公開・編集刊行が進んでおり、その情報を収集整理する作業を行っている。また、David Bates, The Normans and Empireが刊行され、本研究全体の基盤となる議論に大きく関わるため、同著作を含めた研究動向をまとめている。本研究全体の目標は、中世西欧における中心的な行政文書である証書史料を利用し、11・12世紀のアングロ=ノルマン期イングランドとノルマンディを対象に、貴族権力と君主権力の関係の諸相を分析することである。本年は、昨年に引き続き、基本文献の収集と研究動向の調査を継続しつつ、アングロ=ノルマン期証書史料の収集・調査を進めた。

証書史料の発給・保管・利用の現場を探るには、当該証書史料そのものを検討するだけでは不足で、周辺状況から分析する必要がある。本年は、本研究の対象の中心でもあるチェスター伯家を含むアングロ・ノルマン貴族から多くの寄進を集めた当時の有力修道院であるアビンドン修道院の証書史料をてがかりに、君主との関わりを、証書史料にみられる紛争の記録から分析し、とくに君主による証書の更新の問題を検討した。その成果は2012年4月に関西中世史研究会で「アングロ=ノルマン君主の証書発給リットとリット・チャーターを中心に」として公表、さらに2012年7月国際中世学会(イギリス・リーズ大学)で「アングロ・ノルマン君主と証書の更新」として発表した。また、加筆修正して2012年8月西欧中世史研究会において「アングロ=ノルマン君主の証書発給とアビンドン修道院」として、さらに2012年11月に京都大学で開催された西洋史読書会大会において「アビンドン修道院史にみられるアングロ・ノルマン君主の証書発給」として発表を行った。さらにこの研究成果は、論文として公表予定である。2014年度は2つの作業を行った。すなわち、1証書資料収集と、2研究動向の調査である。1については、チェスター伯家とその周辺の貴族たちについて、昨年度から引き続きThe National Archives, The British Library, The Institute of Historical Researchを訪問し、チェスター伯Rannulfとその親族William de Roumareに関する資料確認・収集を行った。チェスター伯Rannulfについては、それまでの伯たちに比較し、関連資料は一挙に拡大するため、さらなる検索収集作業が必要となる。とくに大陸ノルマンディ側の資料については未開拓であり、現在、修道院証書集等から収集する作業をおこなっている。また、近年はフランスの資料について、インターネット上に非常に多くの資料が掲載されるようになっており、情報の収集を継続して行っている。また、研究全体の方向性について、イースト・アングリア大学のデイヴィッド・ベイツ教授とまとまった研究上の意見交換をすることができた。具体的な成果としては、アングロ・ノルマン王国論を背景に、当時の貴族層についての近年の理解の特徴を、彼らの活動とネットワークの存在に注目しつつ整理した研究動向をまとめ、2015年中に刊行予定である。また、実際の証書資料の分析について、証人リストの利用のさらなる深化をめざし、ウィリアム征服王とその息子たちの関係が、年代記資料だけでなく証書資料にどのように表れているかを分析した。本論文も、やはり2015年中に刊行予定である。26年度が最終年度であるため、記入しない。11ー12世紀のイングランドとノルマンディの貴族社会26年度が最終年度であるため、記入しない。休業により研究が一時的に中断したため、予定よりいささかの遅延がみられる。資料状況の把握とその情報整理に時間がかかってしまっている。そしてその情報を利用し、準備したうえで渡英、渡仏しての史料収集をしっかり行うべきだったが、予定ほど長期間渡欧することができなかった。
溶接構造部材の残留応力分布推定におけるX線応力測定法の応用

溶接構造物に分布する残留応力は,疲労,座屈,脆性破壊強度などに著しく影響するので,その把握が大切である。しかし,実溶接構造物の種々の複雑な拘束溶接継手について,X線応力測定法は母材部に適用出来るが,溶接部に対する測定精度が保証されない。すなわち,実溶接物に分布する残留応力を十分な精度で計測できる良い非破壊測定法は無い現状に在る。そこで本研究では,X線応力測定法を用いた母材部の残留応力測定技術を確立し,さらに母材部における残留応力の測定値を基にして,溶接構造物全体の残留応力を推定する方法について検討を行った。成果の要約は次のようである。1)X線応力測定装置にX線の入射角を自動制御により設定出来るように,X線入射角駆動装置を取り付けた。この装置をコンピューターによって制御し,X線応力測定装置を遠隔操作することが出来るので,X線傷害を完全に防止することが出来る。2)X線応力解析法であるsin^2ψ法およびφ-sin^2ψ法を用いて,種々の溶接構造モデルの残留応力を測定し,実構造物へのX線応力測定法の適用性を確認すると共に,数値解析による溶接構造物全体の残留応力を推定するためのデータベースを揃えた。溶接部から離れた箇所における残留応力の実測値から,構造部材の拘束応力と溶接部の固有歪を推定し,さらに構造物全体の残留応力を推定する方法を開発した。また,本研究で確立した方法を大型構造試験体に応用し,その有効性および実用性を示している。溶接構造物の残留応力は疲労,座屈,脆性破壊強度などに大きく影響するので,その把握が大切である。しかし,実溶接構造物の種々の複雑な拘束溶接継手について,その残留応力を十分な精度で計測できる良い非破壊測定法は無い現状にある。本研究では,残留応力測定法の一つである,X線残留応力測定法について,測定装置の改良と適用性の検討,および測定結果を用いた残留応力分布の解析法について検討を行った。現在までに得られた成果の要約は次のようである。1)X線測定時の人体への影響を防止するため,X線測定装置にX線入射角の自動制御を行う駆動装置を設計,試作した。その結果オペレーターがX線応力測定装置に近づくことなく,自動計測が可能になった。3)X線応力測定で得られた歪を入力し,拘束継手の拘束力を逆解析によって算出し,さらに,溶接構造物全体の残留応力分布を推定するための,有限要素法解析プログラムを開発した。現在のところ,このプログラムを用いて解析した残留応力分布は精度面で十分とはいえない。その理由は,測定された母材表面部の歪から部材の拘束力を推定するための逆解析部分に問題があるためと考えられるが,これは次年度以降の課題にしたい。溶接構造物に分布する残留応力は,その脆性破壊,疲労破壊,座屈等の損傷に著しく影響する。実構造物では,その破壊強度を正しく評価するために,溶接残留応力を非破壊的に把握することが必要となる。X線応力測定法は,残留応力の非破壊測定法として最も有力な手段であるが,溶接部に対する測定精度が保証されない。そこで本研究では,X線応力測定法を用いた母材部の残留応力測定技術を確立し,さらに母材部における残留応力の測定値を用いて,溶接構造物全体の残留応力を推定する方法について検討を行った。成果の要約次のようである。1)X線応力測定装置にX線の入射角を自動制御により設定出きるように,X線入射角駆動装置を取りつけた。この装置をコンピューターによって制御し,X線応力測定装置を遠隔操作することが出来るので,X線損害を完全に防止することが出きる。

2)溶接部から離れた箇所における残留応力の実測値から,構造物の拘束応力と溶接部の固有ひずみを推定し,これらの推定値を用いて,構造物全体の残留応力を推定する法を開発した。3)本研究で確立した技術を大型構造試験体に応用し,その有効性および実用性を示している。
概日時計とNAD+代謝による細胞老化への影響

私たちの研究グループは、概日時計とNAD+代謝制御に注目し、分子レベルでの老化進行のメカニズム解明を目指している。本研究課題では、概日時計およびNAD+代謝の細胞老化進行への影響を明らかにすることを研究目的としている。本年度は、ヒト初代線維芽細胞TIG-3を用いて概日時計と細胞老化進行の関連性について検証した。まず、TIG3細胞を繰り返し継代することで複製老化を誘導した。これら細胞を細胞増殖能、SA-b-Gal assay、p16INK4aおよびp21CIP1遺伝子発現量により増殖細胞群と老化細胞群に分けた。両細胞群の概日時計遺伝子発現変動をルシフェラーゼリアルタイム測定装置により観察した結果、老化細胞群の概日時計遺伝子発現の周期長および位相は、増殖細胞群と比して長期化および後退していることを見出した。さらに、老化細胞での位相後退は、概日時計遺伝子per2およびper1 mRNA発現の減弱または反応性の遅れが原因である可能性が示唆された。また複数の概日時計同調因子によりこれらの現象が観察されたため、周期長の延長および位相後退は老化細胞での概日時計の特徴であることを強く示唆している。本研究成果は当該年度に国際誌Agingに発表した。また、細胞老化にともないNAD+が減少すること(Khaidizar et al., Genes Cells. 2017)、さらには老化細胞群への薬理学的手法によるNAD+増加が周期長を短縮させたため、不死化細胞NIH3T3細胞を用いてNAD+量減少による周期長延長の分子メカニズムの解明に取り組んだ。まず、RNA干渉法により種々のNAD+依存性酵素遺伝子の発現を減少させた結果、遺伝子発現を減少させただけで周期長の延長が見られる遺伝子をひとつ見出した。さらに薬理学的手法による当該酵素活性抑制によっても周期延長することが確認できた。本研究課題の目標の一つである細胞老化による概日時計への影響について国際誌に原著論文として発表することができた(Ahmed et al., Aging 2019)。さらに、細胞老化による概日時計周期の延長の分子メカニズムとして、NAD+およびNAD+依存性酵素が関与することを支持する知見も得ている。以上より当該年度は、ほぼ順調に研究が進展していると考えている。最終年度である次年度は、NAD+およびNAD+依存性酵素による概日時計周期の延長の分子メカニズムを解明し、学会や論文として研究成果を発表する。また、Bmal1欠損マウスを用いた個体レベルでの細胞老化に対する概日時計の果たす役割について研究を進める。私たちのグループは、概日時計とNAD+代謝制御に注目し、分子レベルでの老化進行のメカニズム解明を目指している。まず、概日時計が完全に消失している遺伝子欠損マウスであるBmal1欠損マウス胚由来初代線維芽細胞を用いて細胞老化進行への概日時計の影響の有無を検証した。その結果、総細胞分裂回数をはじめとする細胞老化に対する検証したすべての指標において、野生型とBmal1欠損細胞で有意な差は見られなかった。個体レベルでBmal1欠損マウスは、野生型マウスに比べて早期から老化細胞が組織内に蓄積することが報告されている。これらの結果より、概日時計は、細胞自律的な細胞老化へは関与せず、細胞非自律的な細胞老化へ関与する可能性が示唆された。本研究は当該年度に国際誌Chronobiology Internationalに受理された。一方、NAD+代謝による細胞老化への影響は、私たちがこれまでに作成した細胞内NAD+濃度が恒常的に上昇しているNampt高発現マウス胚由来の初代線維芽細胞を用いた結果より、NAMPT/NAD+増加量依存的に細胞老化開始が遅延することを明らかにしていた。本年度、NAD+依存性酵素SIRT1の脱アセチル化活性、Sod2およびcatalase遺伝子発現の増加による酸化ストレス抵抗性の上昇が細胞老化遅延を惹起する分子機構のひとつとして明らかにした。本研究は当該年度に国際誌Genes to Cellsに発表した。また次年度以降の研究のため、フローサイトメトリーを用いた高純度な老化細胞集団の分取にも成功しつつある。本研究課題の基礎のひとつとなった研究である、Nampt高発現マウス胚由来初代線維芽細胞が細胞老化遅延を示す知見を国際誌に原著論文として発表するに至った。また、平成29年度計画として予定していた「概日時計による細胞老化進行への影響」は、順調に進み、概日時計は細胞自律的な細胞老化進行に影響しないという結論を得ることができ、国際誌に原著論文として発表するに至った。両細胞群の概日時計

遺伝子発現変動をルシフェラーゼリアルタイム測定装置により観察した結果、老化細胞群の概日時計遺伝子発現の周期長および位相は、増殖細胞群と比して長期化および後退していることを見出した。さらに、老化細胞での位相後退は、概日時計遺伝子per2およびper1 mRNA発現の減弱または反応性の遅れが原因である可能性が示唆された。また複数の概日時計同調因子によりこれらの現象が観察されたため、周期長の延長および位相後退は老化細胞での概日時計の特徴であることを強く示唆している。本研究成果は当該年度に国際誌Agingに発表した。また、細胞老化にともないNAD+が減少すること(Khaidizar et al., Genes Cells. 2017)、さらには老化細胞群への薬理学的手法によるNAD+増加が周期長を短縮させたため、不死化細胞NIH3T3細胞を用いてNAD+量減少による周期長延長の分子メカニズムの解明に取り組んだ。まず、RNA干渉法により種々のNAD+依存性酵素遺伝子の発現を減少させた結果、遺伝子発現を減少させただけで周期長の延長が見られる遺伝子をひとつ見出した。さらに薬理学的手法による当該酵素活性抑制によっても周期延長することが確認できた。本研究課題の目標の一つである細胞老化による概日時計への影響について国際誌に原著論文として発表することができた(Ahmed et al., Aging 2019)。さらに、細胞老化による概日時計周期の延長の分子メカニズムとして、NAD+およびNAD+依存性酵素が関与することを支持する知見も得ている。以上より当該年度は、ほぼ順調に研究が進展していると考えている。NAMPT/NAD+量増加が細胞老化進行を遅らせることを解明したので、次年度以降は、複製老化期に入りつつあるほぼ細胞分裂が停止した細胞の培地にNAD+もしくはNMN(NAD+前駆体)を添加し、細胞内NAD+量を増殖期の細胞と同程度まで上昇させると細胞分裂が再開するか否かを検証する。評価方法は、BrdU取り込みによる細胞分裂能や細胞死の評価などを行う。予備的知見として、NAD+添加で総細胞数が増加することを確認しているので、NAD+添加で細胞分裂再開が確認できれば、さらに、細胞分裂を再開する細胞群の同定を行う。同一継代回数の老齢細胞群の中にも、完全に老化した細胞群と完全には老化していない細胞群が混在している。そこでこれら細胞群を細胞の大きさ(老化細胞は増殖可能細胞に比べて大きい)など複数の老化マーカーを基準にフローサイトメトリーにより分離したのち、NAD+添加実験を行う。これにより、老化細胞が若返る(細胞分裂の再開)のか、完全には老化していない細胞が若返るのかを明らかにする。また、Bmal1欠損マウスを用いた個体レベルでの細胞老化に対する概日時計の果たす役割を明らかにする。最終年度である次年度は、NAD+およびNAD+依存性酵素による概日時計周期の延長の分子メカニズムを解明し、学会や論文として研究成果を発表する。また、Bmal1欠損マウスを用いた個体レベルでの細胞老化に対する概日時計の果たす役割について研究を進める。(理由)研究が予想外の発展を示したため、マウスを用いた新たな実験を追加する。
気中懸濁被覆法によるサブシ-ブ領域医薬品粒子の機能化

機能性マイクロカプセル(MC)調製のための高分子設計,高分子相構造設計,混合物処方設計,粒子設計を行った。2.多機能性レシチン膜MC:(1)短時間遅延・制御放出・体内消失特性を持つ膜剤処方として,大豆レシチン(SL)-コレステロール(CH)-テアリン酸(SA)-ポリビニルプロリドン(PVP)混合系を見いだした。各成分がMC膜の相状態に及ぼす効果を,熱分析,X線回折,等温偏光顕微鏡観察より検討して相図を明らかにした。(2)組成,膜厚,レシチンの種類を変えることにより,in vivoでの制御が可能な広範な特性を持つMCが得られることを明らかにした。3.中性子補足療法用MC:(1)ガドリニウム(Gd)のDTPAキレート化合物にステアリルアミンを結合した疎水性化合物Gd-DTPA-SAm及び膜剤に9:9:4 poly(EA/MMA/HEMA)を用いて,平均粒子径52μm,薬物含量38.4%,60日間Gd溶出率0.23%のMCが調製でき,中性子補捉療法用デポ製剤としての利用が可能になった。(2)Gd-DTPA-SAmを29.3%含有するSL膜MCのラット肝動注は,2週間以上の長期にわたり肝臓内に投与量の41.6%のGdを滞留させた。また,このSL膜MC肝動注時の肝組織障害性を生化学的組織学的に検討し,適切な製剤特性と投与法を選択すれば,正常組織の致命的な障害を回避した有効な肝癌治療が可能であることが示唆された。機能性マイクロカプセル(MC)の粒子設計、および膜剤の分子・処方設計を行った。1.外層にN-isopropylacrylamide(NIPAAm)をグラフト化したコア-シェル型複合構造ラテックスは微粒子への良好な被覆操作性と自動成膜性を有していた。これは、NIPAAmにより形成されたハイドロゲルの低温での保水性、高温でのZipper効果による。またそれを被膜とするMCは、広範な低分子量内容物の温度応答性放出を示し、乳糖-ハイドロゲル間相互作用を利用すると高分子量のデキストランの溶出制御をも可能にした。2.非溶出性膜剤として、アクリル系三元共重合体(EA-MMA-HEMA,モル組成9:9:4)ラテックスおよびエチルセルロース-コレステロール有機溶媒系膜剤を見いだした。ラテックスについては、サブシーブ領域微粒子の単核カプセル化を可能にする高分子特性を明らかにし、12:6:4copolymerを芯に、6:12:8copolymerを殻とするコア-シェル型ラテックスを開発した。3.短時間遅延・制御放出・体内消失特性を持つ膜剤処方として、レシチン-コレステロール-ステアリン酸-ポリビニルピロリドン(重量比5:5:2:5)がin vitroで上記特性を有することを確認した。また、この膜剤を用いたMCの微量調製法を確立した。4.中性子捕捉療法用のガドリニウムのモデル化合物として、GdのDTPAキレート化合物にステアリルアミンをアミド結合した疎水性化合物の大量生産に成功した。5.誘導結合プラズマ発光分析装置による組織内Gdの定量法を確立した。1.中性子捕捉療法用非溶出性微小マイクロカプセル(MC):(1)ニコチン酸を薬物モデルとして1:1Ethylcellulose-Cholesterolまたは9:9:4 Poly(EA-MMA-HEMA)を150%量コーティングした場合,MCの平均粒子径は74-76μm,ニコチン酸の3時間溶出率は10-20%であり,水溶性薬物の微小MCによる溶出抑止は困難であった。(2)Gd-

DTPAのStearylamide(Gd-DTPA-SAm)及び膜剤に9:9:4 Poly(EA-MMA-HEMA)を用いて,平均粒子径52μm,薬物含量38.4%,60日間Gd溶出率0.23%のMCが調製でき,中性子捕捉療法用デポ製剤としての利用が可能になった。(2)上記5:5:2.5膜剤の被覆量の異なる2種類の20%アドリアマイシン含有レシチン膜MCを微量調製し,家兎VX2腫瘍の支配動脈に注入したところ,顕著な抗腫瘍効果示した。(3)Gd-DTPA-SAmを29.3%含有する上記レシチン膜MCを微量調製し,ラット肝動脈に注入し,誘導結合プラズマ発光分析法でGdの定量を行った。その結果2週間以上の長期にわたり肝臓内に投与量の41.6%のGdを滞留させることができ,肝臓癌の中性子捕捉療法への利用が可能になった。3.温度感受性ラテックス膜MC:外層にN-isopropylacrylamideをグラフトしたコア(12:6:4 Poly(EA-MMA-HEMA))-シェル型複合構造ラテックスを用いて調製したMCの温度感受性応答を検討した。本膜剤はコアが軟化する37°Cでの保持時間に対応して非透過性のコア高分子のネットワークを形成し,これが温度感受性を低下させることが分かった。今後,構造の安定化を計る材料設計が必要と思われる。1.先に開発した短時間遅延・制御放出・体内消失性レシチン膜マイクロカプセルのレシチン-コレステロール-ステアリン酸-PVP混合膜系で,レシチンとして相転移温度が低い大豆レシチンを用い組成が5:5:2:5でコーティング量の異なる2種類のカプセル,およびレシチンとして相転移温度が高く血中での消失性に乏しい水素添加卵黄レシチンを用いたカプセルをらっとに肝動注した.各々のカプセルの消失特性に応じて,血中濃度は投与直後は低く,その後徐々に増加し極大ないしは平衡値に達するプロファイルを示した.これによりin vivoにおいてもin vitroでの特性が発現されていることを確認した.2.ガドリニウム疎水性誘導体として,Gd-DTPAのステアリルアルコールエステル(Gd-DTPA-SA)の量産を可能にした.先に合成したステアリルアミド(Gd-DTPA-SAm)と合わせて,生体内で分解・非分解性の2種類の疎水誘導体が確保されたことになる.3.今回合成したGd-DTPA-SAを用いた場合も,前年度報告したGd-DTPA-SAmの場合と同様のマイクロカプセルが調整でき,投与後1時間までの血中濃度プロファイルも同様であった.4.レシチン膜マイクロカプセル肝動注時の肝組織障害性を調べるため,Gd-DTPA-SAm含有カプセルをラットに動注し,生化学的,組織学的検討を行った.3日後では組織障害が認められるものの,7日後では生化学的指標は正常値に戻り,組織学的には障害部に繊維芽細胞が認められ,復元・正常化が進行していることが確認された.この結果は,適切な製剤特性と投与法を選択すれば,正常組織の致命的な障害を回避した有効な肝癌治療が可能であることを示唆した.
光初期化したデルタバレー偏極の空間輸送制御

近年の遷移金属ダイカルコゲナイドの単一原子層化による直接型ギャップ形成を契機として、円偏光励起によるバレー偏極の研究が目覚ましい発展をみせている。また、光注入によるスピン配向(光配向)の研究はGaAsなどの直接遷移型半導体で古くから行われている。これらの物質は直接型ギャップに由来する高い光再結合確率を持つが、一方でキャリアの寿命は数ピコ秒と非常に短い。情報保持に適する長いコヒーレンス時間を持つようなバレー偏極が強く求められている。そこで、本研究では、間接型半導体における長寿命のキャリアに着目する。長いバレーコヒーレンス時間が期待されるIV族真性半導体のデルタバレー(結晶の〈001〉軸に等価な6方向の伝導帯の谷)にキャリアを選択的に「共鳴励起」する手法を開拓し、バレー自由度を活用するための光初期化の実験を行う。本年度は、特に、デルタバレーに選択的にキャリアを光注入する経路の解明、低密度極限での真性キャリアの散乱時間の測定、バレー偏極の空間輸送の実現に向けた外力印加法の検討を中心に研究を進めた。広い温度領域でフォノン介在遷移によるデルタバレーへのキャリア注入経路が存在することや、キャリアの空間輸送特性と歪みの定量的な関連性が初めて明らかになった。本年度は、本研究課題と関連の深い著名な国際学会が国内で開催されたため、招待講演を含め多くの成果発表を行うことができた。研究計画は順調に進展しており、論文出版も精力的に行った。本研究において真性半導体への光励起キャリアの注入技術を高めることは、高純度化が進む次世代半導体材料のデバイス応用において重要な意義を持つと考えられる。平成30年度は、光注入によるデルタバレー偏極に関する以下の研究課題に取り組み、国内外での学会発表および論文出版を行った。a)デルタバレー偏極キャリアの光注入経路の解明:これまでシリコンで明らかにしたバレー選択励起に関する知見に基づき、ダイヤモンドにおけるキャリアの光注入経路について詳細な実験を行った。特に、温度変化に注目し、サイクロトロン共鳴信号を利用した室温までの励起スペクトルの測定に初めて成功した。間接遷移型半導体であるダイヤモンドでは、広い温度領域でフォノン介在遷移によるデルタバレーへのキャリア注入経路が主要になることを明らかにした。この成果を含めたレビュー論文の共同執筆を本課題の分担者とともに行った。b)低密度極限での真性キャリア散乱機構の解明:昨年度に新たに実現した定常光励起によるダイヤモンドのキャリア移動度測定では、従来のパルス光励起法に比べて、非常に密度の低いキャリアからの信号が得られていることが分かった。特に、低密度極限で得られたキャリア移動度は、これまでの報告値を超える大きな値となった(約1E8 cm2/Vs)。一方、パルス光励起の場合には、キャリアが高密度状態にあるためにキャリア-キャリア散乱が起こり、散乱時間が短縮していることを明らかにした。c)バレー偏極の空間輸送の実現に向けた外力印加法の検討:歪みによるキャリア移動度の変化について実験研究を行った。数ミリ角のダイヤモンド試料全体にわたる複屈折像を解析し、試料内の残留歪みの大きさの空間依存性を得ることに成功した。残留歪みの大きさの異なる複数の試料、および、同一試料内で歪みの大きさの異なるスポットに光励起でキャリアを生成し、移動度および寿命測定を行った。残留歪みはその大きさが1E-5と微小であっても、残留不純物の影響を大きく上回るような効果をもたらすことが明らかになった。平成31年度以降は、シリコンに比べ長いバレーコヒーレンス時間が期待されるダイヤモンドを用いてデルタバレー偏極に関する次の研究を行う。a)バレー緩和時間に関わる変形ポテンシャルの精密決定:本課題では、ダイヤモンドにおける新たなキャリア注入法として深紫外定常光による励起法を開発した。この光励起下で得られるキャリア移動度の値を用いて、輸送実験の設計に必須となる物性パラメータの精密決定を試みる。定常光励起では、高密度励起が必要であった従来手法と異なり、キャリア間散乱やホットキャリア等の外因性の効果を排除してダイヤモンドに内在する真性過程により決まる移動度の上限値を得ることができる。そのような条件のもとで、キャリアのドリフト距離およびバレー緩和時間を決定する弾性パラメータ(変形ポテンシャル)の値を精査する。b)結晶方位に依存する非等方的な励起子輸送の観測:ダイヤモンド等デルタバレーを有する半導体は、非等方的なキャリア有効質量および弾性定数を有する。このため、結晶方位との角度の違いにより、キャリアや励起子輸送に非等方性が生じることが期待される。本年度は、励起子輸送の非等方性を明らかにするため、ダイヤモンドの異なる結晶面での発光イメージングの実験を行う。実験結果と輸送モデルに基づく数値計算結果との比較を試み、輸送特性制御につなげる。c)デルタバレーを有する物質の非線形性バンドの実測:スピン軌道相互作用の小さいダイヤモンドでは、軽い正孔、重い正孔、スピン分裂正孔の3つの価電子帯間の混成が顕著になることが分かってきた。この混成により、正孔バンドは有効質量近似で想定される放物線型からは外れ、非放物線型になることが予測される。このことをサイクロトロン共鳴法により実験的に検証するとともに、デルタバレーを有する物質におけるバンド非放物線性の新たな理解に向けて解析を進める。

これらの物質は直接型ギャップに由来する高い光再結合確率を持つが、一方でキャリアの寿命は数ピコ秒と非常に短い。情報保持に適する長いコヒーレンス時間を持つようなバレー偏極が強く求められている。そこで、本研究では、間接型半導体における長寿命のキャリアに着目する。特にIV族半導体では、核スピンを持つ同位体が少なくスピン軌道相互作用も小さいため、スピンコヒーレンス時間が長いという利点がある。また、ごく最近になり、光配向に関する理論研究も行われている。本研究では、長いバレーコヒーレンス時間が期待されるIV族真性半導体のデルタバレー(結晶の〈001〉軸に等価な6方向の伝導帯の谷)にキャリアを選択的に「共鳴励起」する手法を開拓し、バレー自由度を活用するための光初期化の実験を行う。光学遷移の選択則の複雑さのために間接遷移型半導体はこれまで敬遠されてきたが、その基礎特性を物理的に理解し活用することで、バレー寿命を革新的に伸長することができると考えられる。すなわち、従来の直接型半導体における光初期化法とは質的に異なるフォノン介在の基礎光学過程を用いることで、バレー寿命の限界を打破できる可能性は十分にある。このことにより、サブマイクロ秒オーダーのバレー偏極の緩和とミリメータースケールに迫るキャリアの空間輸送が可能になると期待される。また、本研究で真性半導体への光励起キャリアの注入技術を高めることは、高純度化が進む次世代半導体材料のデバイス応用においても重要な意義を持つと考えられる。平成29年度は、光注入によるデルタバレー偏極に関する以下の研究課題に取り組んだ。国内外の学会での成果発表と投稿論文の出版を行ったほか、一般への成果発信として科研費NEWSにおいて本課題に関する成果の一部を紹介した。a)デルタバレー偏極電子の光注入経路の解明:シリコンには波数空間内の6つのデルタ点にバレーが存在し、結晶の(110)軸方向の磁場印加のもとでは等価なバレーが4:2の割合で存在する。従って、バレー間緩和が頻繁に起きる運動エネルギーの大きな電子に対して、バレー偏極度は2に等しくなると考えられる。しかし、励起波長依存性を詳しく調べると、吸収端直上での低温キャリア生成の場合のみ、バレー偏極度が2を超える高い値を保持することを見出した。この成果はApplied Physics Express誌のスポットライト論文に選ばれ注目を集めた。b)定常光によるダイヤモンドのキャリア励起法の開拓:試料をより低温にすればバレー緩和時間が長くなると期待されるため、最低到達温度をこれまでの7ケルビンから2.8ケルビンに改善した。極低温では温度が安定に保たれる時間が限られ、より短時間でスペクトルを取得する手法が必要となったため、定常深紫外光源を用いる新たなキャリア励起法を開拓した。試行錯誤の結果、重水素ランプによる真性ダイヤモンドの定常励起のもとで、光励起キャリアのサイクロトロン共鳴信号を捉えることにはじめて成功した。
暗に型付けられた言語に対する型主導コード補完に関する研究

コード補完はプログラミングにおいて基本的で有用な機能であり、EclipseやVisual Studioなどの開発環境において広く用いられており、コード補完が有効に用いられることはプログラミングの効率に大きな影響を及ぼす。本研究では関数型言語の核言語について型を考慮した識別子補完を問題として定式化し、それを解くアルゴリズムを考案し、そのアルゴリズムが満たす性質を示した。また、入力中の不完全なプログラムに対応するためにLR構文解析の誤り回復機能を用いた方式を考案、実装した。さらにその方式をもとにキーワード補完プログラムを一部機械的に導出する方式を考案し、Yaccのソースコードを用いて実装した。2013年度は、暗に型付けられた関数型言語の核となる言語について、変数名補完方式を提案する論文を国際論文誌"Higher-Order and Symbolic Computation"において発表した。これは関数型言語に関するレベルの高い国際論文誌であり、2012年のACMのプログラム変換に関する国際会議である"Workshop on Partial Evaluation and Program Manipulation"のspecial issueである。今回この論文で提案した変数名補完の枠組みは編集中のプログラムにおいてカーソル位置までの部分プログラムは構文および型に関して正しいという前提で構築されている。ここで、カーソル位置以降に何らかのプログラムを補うことによって構文エラーおよび型エラーがないプログラムになる場合、カーソル位置までの部分プログラムは構文および型に関して正しいとしている。国際会議の論文での問題の定式化および補完候補計算アルゴリズムに若干の修正を加え、健全性について証明した。ここで、提案したアルゴリズムによって計算される変数の集合は問題設定の条件を満たすという性質を健全性と呼んでいる。また、提案したアルゴリズムを簡略化したアルゴリズムについて完全性を証明した。ここで、問題設定の条件を満たす変数は、アルゴリズムによって計算される変数の集合に必ず含まれるという性質を完全性と呼んでいる。これらの健全性、完全性の証明は、Hindley-Milner型推論アルゴリズムにおける完全性と健全性の証明のある種の拡張といえる。2014年度は、関数型言語の核となる、ラムダ計算にlet式等が加わった言語に対し、文脈を考慮した識別子補完を行う方式を提案、実装し、BICT 2014 Special Track on Modularization for Practical Software Engineeringという国際会議において発表した。識別子補完はコード補完の最も基本的な場合の一つである。本提案手法において、補完候補計算時に構文解析を行うが、そのプログラムはyaccを使って自動生成したものを用いているところが一つの特徴である。yaccはエラー回復機能を持っており、errorという特別な字句を構文定義中に記述することにより、ソースコード中に構文エラーがあった場合のエラーからの回復方法を制御することができる。一般にプログラミングにおいては一部が書きかけのまま他の部分を記述したりすることにより、エラーを含んだ状態で補完候補の計算を行う必要がある。現在広く使われている開発環境においてもエラーを含んだ状態で補完候補が表示されるが、内部でどのような計算が行われているかプログラマーに明確に分からない。熟練プログラマにとっては開発環境の機能の挙動が予想できることが望ましく、本研究の提案手法により、LR構文解析およびyaccのエラー回復を知っているプログラマにとって補完機能に関する挙動が明確に分かり、かつエラーの制御をある程度行うことが可能である。上記提案手法はEmacsモードとして実装し、web page上で公開した。補完候補の計算はyaccで自動生成されたC言語プログラムを用いて行い、Emacs lispプログラムとの間で通信を行っている。2015年度は2014年度に発表したLR構文解析の誤り回復を用いた識別子補完方式をもとに、キーワード補完プログラムを構文定義から一部機械的に得る手法を考案し、試験的実装を行った。2014年度の発表においてはYaccの構文定義中にerrorという特別な字句を適切に挿入することによって入力中の不完全なプログラムにおいて有効範囲を考慮して補完候補を計算する方式を示した。この成果をもとに、errorという字句およびカーソル位置を表す字句をYaccの構文定義中に機械的に挿入し、構文解析によって得られる構文木をもとにキーワードを補完するプログラムを一部機械的に生成する方式を考案した。この成果について第18回プログラミングおよびプログラミング言語ワークショップという国内会議においてポスター・デモ発表を行った。この成果は、開発環境においてよく用いられるコード補完について、仕様が明示された補完機能の提供に向けた第一歩となるものである。また、開発環境の機能の一つとしてC言語で書かれたプログラムを対象としてバッファーオーバーフローを可視化するシステムをgdbというデバッガの機能を用いて実現する方式の考案および実装を行った。この成果はBICT 2015 Special Track on Modularization for Practical Software Engineeringという国際会議において発表した。研究期間全体を通し、関数型言語の核言語について型を考慮した識別子補完を問題として定式化し、それを解く1つのアルゴリズムを考案し、そのアルゴリズムが満たす性質を示したこと、および入力中の不完全なプログラムに対応するためにLR構文解析の誤り回復機能を用いた方式を考案、実装したこと、およびその方式をもとにキーワード補完プログラムを一部機械的に導出する方式を考案、実装したことが主な成果である。

さらにその方式をもとにキーワード補完プログラムを一部機械的に導出する方式を考案し、Yaccのソースコードを用いて実装した。2014年度は補完計算において計算の再利用方式を検討する予定であったが、構文エラーを含む場合へ対応する補完手法の提案および実装を行った。この手法において、構文エラーへの対応がユーザにとって明確であるだけでなく、対象言語の構文解析プログラムがyaccで生成するされることを前提としている。このことにより、仕様が明確な補完機能の実装を対象言語のコンパイラの構文解析のコードを再利用して行うことが可能になった。コンパイラのコードの再利用は2015年度に検討を予定していたことであり、その一部が達成されている。プログラミング言語識別子補完を含む、より一般的なコード補完方式を確立する。また、型エラーを含む場合への対応や計算の再利用方式について検討する。交付申請書に記載した研究の目的においては、変数名補完を含むより一般的なコード補完方式を考案する予定であったが、国際論文誌に投稿していた論文について査読者の改訂コメントに対応して論文を仕上げて採録に至っており、これはコード補完方式の最も基本的な場合である変数名補完について、カーソル位置までの部分プログラムの情報のみを用いて型を考慮した補完を行う方式を仕上げたものである。3月頃に開催される国内会議での成果発表、研究調査のための旅費および学会参加費を残していたが、予算の効率的仕様のために次年度予算に繰り越すこととした。型が明示的に与えられない場合やプログラムが不完全な場合に対し、変数名補完を含む、より一般的なコード補完方式を確立する。また、構文エラーや型エラーを伴うプログラムに関する補完方式について検討する。また、補完候補計算の計算量を削減するために計算の再利用を行う形にアルゴリズムを改良することについて検討を始める。物品費や、国内会議、国際会議の旅費、参加費等に使用する。3月頃に開催される国内会議での成果発表、研究調査のための旅費および会議参加費として10万円程度残していたが、予算の効率的使用のために次年度予算に繰り越すこととした。物品費および国内会議や国際会議の旅費や参加費に充当する。
EPRイメージング法によるアルツハイマー病モデル動物の病態評価法の開発

分子イメージング法の一つである、電子常磁性共鳴(EPR)イメージング法は、活性酸素種等により起こる生体の酸化ストレス状態を、非侵襲的に3次元で画像化できるものである。本研究ではEPRイメージング法とニトロキシド造影剤を用いて、アルツハイマー病(AD)と活性酸素種生成の関連性を画像により検証する事を目的とした。その結果、ADモデルマウスの脳内では、酸化ストレス状態が亢進する部位が存在する事を非侵襲的に画像化することに成功した。本研究に必須であるADモデルマウスは、アルツハイマー病遺伝子組み換えモデルマウスとして用いられているB6.Cg-Tg(APPswe.PSEN1dE9)85Dboを購入し、実験に適する時期になるまで飼育している最中である。平成26年度はEPRイメージングシステムの改良を行ったため、最新の高速EPRイメージング装置を使用すると、マウスの頭部におけるニトロキシド化合物の181プロジェクションからなる3D EPR画像を約10秒ごとに撮像することが可能となった。この装置を用い、健康な若いマウスを用いて基礎データを収集している。具体的には、血液脳関門を通過し脳組織に入る複数種のニトロキシド化合物(アスコルビン酸に強い耐性のある種類と、耐性のない種類の3-hydroxymethyl-2,2,5,5-tetramethylpyrrolidine-1-oxyl:HMPやmethoxycarbonyl-2,2,5,5-tetramethylpyrrolidine-1-oxyl:MCP)を投与し、頭部における分布や代謝速度などの画像評価を行っている。また、ADモデルマウスではない、高齢マウスを用いて、若いマウスとの脳内ニトロキシド化合物の分布や代謝速度(レドックスバランス)の比較も行っている。EPRイメージング法とMRIを用いた脳内レドックスバランスの比較検討により、若いマウスに比べて、高齢マウスの脳内は部位によりその還元速度にばらつきが認められる事が明らかとなった。アルツハイマー病(AD:Alzheimer's disease)は認知症を呈する進行性神経変性疾患である。超高齢社会となっている日本において、その患者数は200万人にも及ぶと言われ、2050年までに世界で1億人を越える患者数になるとの予測もあるほど、世界的にみても非常に関心の高い疾患である。ADと活性酸素種(ROS)生成の関連性が指摘されているが、詳細は未だ不明である。脳内酸化ストレスの評価、つまりin vivoで非侵襲的にROSの影響を画像から評価する事が出来れば、ADの発症機序解明や早期診断に役立つのではないかと考えた。そこで、ROSの産生による酸化ストレス状態の変化が原因の一つと考えられ、今後、その患者数が増える事が予測されるADの発症・進行機序を解明する事を目指して、EPRイメージング法によりADモデルマウスの脳内酸化ストレス状態を非侵襲的に画像化する研究を行った。最終年度である平成27年度は、平成26年度から飼育していたアルツハイマー病遺伝子組み換えモデルマウスとして用いられているB6.Cg-Tg(APPswe.PSEN1dE9)85Dboが本研究で使用可能な程度に成長してきたので、ADモデルマウスに於けるEPRイメージングを行った。また、それと並行してADのコントロールとして遺伝子操作を行っていない高齢マウスにおけるEPRイメージングも行い、それらの比較検討を行った。その結果、コントロールに比べてADモデルマウスの脳内におけるレドックスバランス、特に海馬付近でのレドックスバランスの変化が有為に変化している事が明らかとなった。ADモデルマウスの購入に時間を要し、飼育を開始する時期が予定よりも若干遅れたが、その他の項目に関しては順調に進んでいる。しかし、ADではない高齢マウスのデータは次年度(平成27年度)の予定であるので、この点については予定よりも早くデータを収集することができている。EPRイメージングADモデルマウスが本研究に適した月齢になるまであと12ヶ月なので、その期間を待ちADモデルマウスのデータを収集する。また、EPR画像とMRIの重ね合わせの精度をさらに向上させることで、脳内のレドックスルバランスが「どこで」「どれくらい」変化しているのかを、精度良く検討できるようにする。学会での発表が決まった段階で航空券を早めに確保するなどして、可能な限り支出を抑えたため。申請時に予定していたよりも、実際の交付決定額が少ないので、申請時に計画していた物品などを購入する計画である。