hpprc/llmjp-kaken huggingface dataset:
遺伝子組み換え骨髄細胞移植による脳神経組織の機能的修復

以上のように、補助金は補助条件に従って、非常に有効に使用されている。遺伝子組み換え骨髄幹細胞の脳神経領域における治療効果を、下記の方法で解析した。1.遺伝子組み換え細胞の作成(1)骨髄幹細胞にhTERT遺伝子を導入し、不死化した。(2)骨髄幹細胞にBDNF遺伝子を導入し、神経保護作用を増強させた。(3)骨髄幹細胞にIL-2遺伝子を導入し、抗腫瘍作用を増強させた。2.上記細胞の治療効果の確認(1)hTERT遺伝子を導入した不死化細胞のラット中大脳動脈閉塞モデルへの移植実験全身麻酔下に中大脳動脈を遮断することで、脳梗塞モデルとした。移植効果の検討は以下のごとく施行し、良好な結果が得られた。(A)移植幹細胞のホスト虚血脳内での生着・分化を組織学的に検討した結果、ドナー細胞はホスト組織内で良好な生着・増殖・分裂・分化・遊走・組織修復を示すことが判明した。(B)モーリス水迷路試験で記憶・学習能力・高次機能を解析した結果、移植により著名に症状が改善することが判明した。(C)トレッドミル運動負荷試験により運動機能の解析した結果、移植により顕著に運動機能が回復することが判明した。(D)動物実験用高磁場NMR装置(7テスラー)を用い、同一個体の脳梗塞巣を経時的に画像診断学的に解析した結果、移植による治療効果は画像診断上も著名であることが判明した。(2)BDNF遺伝子を導入した細胞のラット中大脳動脈閉塞モデルヘの移植実験上記脳梗塞へ移植し治療効果を判定したが、良好な結果が得られた。特に、脳梗塞から時間が経過した状態において治療を開始し場合においても良好な結果が得られたことは特記すべきと思われた。(3)IL-2遺伝子を導入した細胞のラット脳腫瘍モデルへの移植実験初代培養の骨髄幹細胞でも抗腫瘍効果が見られたが、IL-2遣伝子を導入した細胞では、特に治療効果が高いことが判明した。以上のように、補助金は補助条件に従って、非常に有効に使用された。
機能材料創製のための先端パルスレーザー加工技術の開発

3Dプリンティング技術は3次元の複雑な構造を直接構築できるため、エレクトロニクス、医療から航空産業まで幅広い分野で応用可能であり、今日世界的に研究開発さらには実際のもの作りが活発に行われている。しかし既存の3Dプリンティング技術で作製できる3次元構造体の寸法は、数メートルから小さいものでも数ミリメートルのオーダーである。一方、マイクロナノのスケールの3次元構造体が実現されれば、新たな機能を発現させることができ、メタマテリアル、フォトニック結晶、バイオチップ等への応用が期待される。このような微小な3次元構造体の作製方法としては、フェムト秒レーザーを用いた2光子造形法が既に広く試みられている。しかし2光子造形で造形できる材料はポリマーに限られるため、その応用には限界があり、その他の材料からなる3次元マイクロ、ナノ構造体を作製する技術の開発が強く望まれている。本研究では、金属の3次元マイクロ、ナノ構造体を造形するために、新たな3Dプリンティング技術を開発することを目的とする。金属の3次元マイクロ、ナノ構造体を形成するために、高分子化合物であるポリビニルピロビドン(PVP)に硝酸銀を混合したものを前駆体として用いた。波長1030nm、パルス幅230fs、繰り返し周波数54MHzのフェムト秒レーザーを用い、前駆体の多光子光還元反応により銀原子を析出することを試みた。レーザーパワー、レーザー走査速度、PVP溶液の濃度を最適化することにより、加工解像度20μm程度で連続的な金属構造を構築することに成功した。一方ガラスマイクロチップに形成された3次元流体構造内部に、2光子造形法により3次元マイクロ、ナノ構造体を形成する技術を開発し、高機能バイオチップ作製への応用を計った。26年度が最終年度であるため、記入しない。
ペプチドミクスによる自己免疫疾患の診断と病態に関与するペプチドの検出と同定

難治性である自己免疫疾患において病態解明と早期診断法の確立は社会的要請である。本研究は血液など体液中に存在する分子量5000(5kD)以下の小ペプチド群(以下、ペプチド)を対象とし、自己免疫疾患の診断に有用あるいは病態に関与する新規ペプチドを網羅的スクリーニングにより検出し同定することを目的としている。最初に膠原病のひとつである強皮症について検討した。患者群、対照疾患群、また健常者群から血液を採取し、血清を調整し、疎水性担体磁気ビーズを用いてペプチド群を単離精製した後、質量分析器(MS)でペプチドの検出を行った。ペプチドピークの差(量差に相当)を、ClinProtプログラムを用い強皮症特異的ペプチドを選別した。その結果、関節リウマチ、全身性エリテマトーデス、健常者に比べ、約10倍から20倍の濃度で存在するペプチドが複数個検出された。さらに、質量分析(MS/MS)を用いて、それらがアルギニン残基の欠如したC3f断片(DRC3f)とその派生ペプチド、あるいはメチル化されたC4断片であることを見出した。特にDRC3fは血管内皮細胞増殖活性もあることを見出した。強皮症の診断と共に病因解析に寄与すると考えられた。本結果は知的財産として権利を確保する特許出願し、その後、学術論文として公表した(Arthritis & Rheumatism印刷中)。さらに全身性血管炎、全身性エリテマトーデスにおいても疾患特異的なペプチドピークの検出に成功し、現在同定を進めている。本申請研究により疾患に関連する血清小ペプチドが検出同定可能であることが明らかとなり、今後、さまざまな疾患において診断と共に病因解析に寄与する血清小ペプチドが確立されるものと期待される。今年度は膠原病のひとつである強皮症について検討した。患者群および対照疾患群、また健常者群から血液を採取し、血清を調整し、疎水性担体C18の磁気ビーズを用いてペプチド群を単離精製した後、質量分析器(MS)でペプチドの検出を行った。ペプチドピークの差(量差に相当)を、ClinProtプログラムを用いてコンピュター解析し、強皮症に特異性のあるペプチドの選別を行った。その後、そのペプチドのアミノ酸配列を、質量分析(MS/MS)を用いて決定した。その結果、それらがアルギニン残基の欠如したC3f断片とその派生ペプチド、あるいはメチル化されたC4断片であることを見出した。これらのペプチドの存在は強皮症に特異的であり、診断と共に病因に関与する可能性があると考えられた。また、本結果より、上記ペプチドは強皮症の診断と治療、病態解明に寄与するものとして、我が国発の知的財産として権利を確保するため、特許出願を行った。
回折イメージングの基盤的研究～情報と物質のイノベーション～

結晶ではない物質の構造を回折パターンからその実像を求めるには,計測で失われるフーリエ位相を求める必要がある.本研究では位相問題を制約条件による情報量最小化問題に帰着させ,高効率なアルゴリズムを開発した.具体的には実空間で物質領域を情報クラスタリングで推定するアルゴリズムを新たに開発し,さらにはアルゴリズムを並列アンサンブル化することで,初期値依存やノイズの影響を抑えた位相回復像を得られることを確認した.さらには,回折パターン取得では光源のダイレクトによって回折パターンの高輝度領域の欠損に対する補完法も合わせて提案し,回折イメージングの基盤研究としての総合的な手法開発を行った.顕微法においてはさまざまな対象への高分解能な性能が求められ,日々開発が進んでいる。回折イメージングは,光源の波長オーダーが期待できる新しい顕微法であり,ここ数年においては,さまざまな光源での研究が盛んに行われている。特に,既存の顕微鏡のレンズの分解能を超えるための手段としても注目を集めている。その中で問題となるのは,測定される回折強度が,実像のフーリエ変換が原理的に得られないことにある。X線,電子線にしても,電子カウントに伴う量子ノイズやダイレクトによるデータ欠落は現有機器では,避けられない問題とされる。数学的にこのような問題を切り抜けるには,たとえ工夫されたアルゴリズムがあろうとも,それが真を求めるのに妥当であることを示す必要がある。平成24年度においては,ノイズや測定欠落などによって,測定される回折強度が対象のフーリエ変換とは異なるデータが得られることに再着目する。回折強度への量子ノイズのモデルとなるボアソンノイズを設定し,様々な初期値から位相回復を行い,十分にアトラクタ領域に落ち着いた実像の解集団分布を求める。1000個クラスの解からの平均化を行って得られる平均実像について解析すると,平均像と真の実像との関数空間における距離は,個々に得られている実像解のうちで真の実像に距離の意味で一番近い像よりも小さく,平均化が最良の解を提供することを実質的に明らかにした。距離としては,2つの確率分布の差異を示す情報量を拡張した測度を用いたことで,情報量を位相とした空間における解析の第1歩を記し,次年度以降の解析的研究につなげることが期待される。回折イメージングとは,観測された回折パターンと対象物質の事前情報に基づいて,フーリエ位相を復元して実像を復元する画像復元手法の一種である。電子線回折パターンを利用する場合,電子数カウントが記録されたイメージングプレートやCCDからのデータを用いるが,量子ノイズや計測のダイナミックレンジにより対象物質の正確なフーリエ強度分布は得られない。回折イメージングには,それらの影響を排除した実像を構成する必要がある。対物レンズを用いる通常の電顕を上回る有用な手法となるには,顕微鏡として適切に実像を提示するまでの計算時間の問題が立ちはだかる。例えば,2048×2048ピクセルの実空間の場合,ノイズや欠損がない理想的な回折パターンを用いたとしても,精度のよい位相回復像を得るにはフーリエ変換が数千回必要となり,量子ノイズのみとしても回復には1万回以上は必要となり,領域メモリの計算量も含めると高性能サーバーでも日単位の計算時間が必要となる。回折イメージングにおいて,ハードウエア化が期待されるのはフーリエ変換の部分であり,実数値精度での計算が必要となるために,通常の位相回復アルゴリズムでは回路化することは難しい。本研究課題においては,FPGAでのデジタル計算とGPUなどのソフトベースのボード経由の計算とを併用するためのアルゴリズムや関連するハードウエアへの最適な計算過程を明確化していくことが求められている。平成25年度においては,前年度までの研究成果を基に,解の探索の効率化を数理的に検討することを含めて,フーリエ変換などの典型計算をハードウエアに移す特殊な計算装置への基礎段階の研究を行う。平成26年度においては,量子ノイズと光源からのダイレクト部分のデータが欠損した回折パターンに対し,ノイズ影響の緩和と欠損データによる影響をなるべく回避できる新しい位相回復アルゴリズムの構成を行い,計算機シミュレーション行った。量子ノイズ混入に対応するポアソンノイズ混入の回折パターンを基軸として,低周波部分に相当するダイレクト部分が欠落させた実際の実験データに近い観測強度を設定した。新規に提案するアルゴリズムとして,複数の初期像からの位相回復による候補像群を求め,それらの回折パターンを欠落しているダイレクト部分のみ平均化によって補う。補間された観測強度を用い,複数の初期像から位相回復を行う。すなわち,欠落データ推定と補間にアンサンブルアルゴリズムを組み合わせた手法である。実空間のプライヤがない場合,一般には位相回復では難しい問題設定となる。そこで我々は実像の振幅の総和の予測値を位相回復プロセスにおけるプライヤとして用いている。提案アルゴリズムによって,低周波部分のダイレクトが欠損する回折パターンからも,データの不完全性を回避した回復像が得られることが確認され,さらには,解となる像群は球殻構造となることを明らかにした。球殻構造については,以前,研究代表者・分担者のこれまでの研究において,量子ノイズ混入の回折パターンでは,拘束条件を完全には満たさない準最適な位相回復像群が関数空間において球殻的な構造を示すことを明らかにしたが,データ欠落でも同様となることであり,位相回復の数理面に新たな成果も生みだしている。回折イメージングとは,回折パターンのみからの位相復元による可視化手法である。回折イメージングの位相回復において,物体サポートの推定は重要な要素となっている。

最終年度は回折イメージングで用いる回折パターンでの欠損に対する物体サポート推定と,これまでの位相回復用の理論アルゴリズムの融合による回折イメージングの基盤研究のまとめとして,統合的な回折イメージング手法の確立を行った。回折パターンにおいては,ダイナミックレンジや検出器の保護の関係で低周波領域を中心に値が得られない領域がある。量子ノイズによってもフーリエ変換の関係から乖離することから,強度の検出されない領域による位相回復への影響を抑えることは重要となる。数値実験においては,低周波でデータが得られない領域を欠損とし,実験データにおける電子カウントを想定した量子ノイズを設定した。HIO-ERを組み合わせたアルゴリズムを用いて位相回復しても欠損を補うことはできない。我々はアンサンブルアルゴリズムを適用し,複数の初期ランダム像からの動的サポートによる位相回復を行い,得られた弱位相回復像それぞれのフーリエ強度で,逆空間拘束条件として与えられている回折パターンの欠損部の推定値とした。動的サポートによる物体サポートの推定,そして複数の弱位相回復解からの欠損部の推定をまとめることで,個々の拘束条件不足を補う統合的な回折イメージング手法とした。その結果,良質な実像が得られることを確認した。さらには量子ノイズによる位相回復の不定性で見られたのと同様な球殻構造を確認し,その構造を逆に推定する実空間更新則も合わせて提案しその有効性を確かめた。以上を総合して回折イメージングのアルゴリズムで必要とされる要件を組み入れた統合的な手法を構成することで,回折イメージングの基盤研究としての成果をまとめることができた。結晶ではない物質の構造を回折パターンからその実像を求めるには,計測で失われるフーリエ位相を求める必要がある.本研究では位相問題を制約条件による情報量最小化問題に帰着させ,高効率なアルゴリズムを開発した.具体的には実空間で物質領域を情報クラスタリングで推定するアルゴリズムを新たに開発し,さらにはアルゴリズムを並列アンサンブル化することで,初期値依存やノイズの影響を抑えた位相回復像を得られることを確認した.さらには,回折パターン取得では光源のダイレクトによって回折パターンの高輝度領域の欠損に対する補完法も合わせて提案し,回折イメージングの基盤研究としての総合的な手法開発を行った.回折イメージングとは,対物レンズを用いずにX線や電子線などの散乱から得られる回折パターンから実像を求める手法である。計算で求めた位相の不確定さを拭えてなく,確固たるイメージング手法としての確立には,確定的な位相回復を手にすることにある。そのことで,回折イメージングの計算機器などの付属ハードへの研究が一気に加速する。1999年のMiaoによる実験データからの非周期構造の物質の位相回復から始まったが,未だに位相回復の不確定さがネックとなっている。本研究課題を開始してから達成している内容としては,イメージングに欠かせないオブジェクトサポート推定法における新手法開発がある。
森林が大気循環に及ぼす影響に関する研究

森林が大気循環に果たす役割について、観測とその結果に基づくシミュレーションモデルの構築という2本の柱を中心に研究を進めた。観測は平成8年度は琵琶湖プロジェクトに参加し、平成9年度は埼玉大学、千葉大学、建設省土木研究所との共同観測に参加した。琵琶湖プロジェクトでの観測は、参加者が集中的に観測を行っていた水田の近傍で、もと天神様のお社があった30m【cross product】50m程度の大きさの孤立林で、林内の気温、湿度、風速、日射、地温の観測を行った。平成9年度の共同観測は、つくば市の土木研究所の近傍にある100m【cross product】200m程度の林で、林内の気温、湿度、風速、地温の鉛直分布および日射と、林外での気温、風速、日射の観測を行った。これらの観測を通じて得られた共通の結果は、日中は林外の方が気温が12°C高いが、午後3時4時頃からは林内の方が気温が高くなり、その状態は翌朝の6時の日出まで続く。気温のピークの時差は30分程度であり、樹冠部で受けた日射が順次散乱、放射によって下方に伝達されていることが分かるが、一方、強い風を伴う夕立のような急激な気象変化は林内も林外と同様な気温変化となり、外部の変化がそのまま林内に持ち込まれている。つくばでの鉛直分布の観測結果からは、丁度、樹冠から樹冠上に相当する14m18mにかけて、気温、比湿ともに勾配が大きく、また14mの付近で極大値をとることが分かった。この結果から2点法を簡略化して時刻を固定して拡散係数を逆算し、その観測期間中の平均値を用いてフラックスの算定を行ってみたところ、顕熱、潜熱の値が熱収支から予想される値の2倍程度となった。したがって推定した拡散係数の値が大き過ぎることが分かるが、得られたフラックスの向き、傾向は従来の知見と矛盾がなく、気温、湿度、風速などの鉛直分布の観測が、正しく行われていることが確認できた。LESモデルを用いてシミュレーションを試みている。本科学研究費で購入した可搬式総合気象観測装置によって、風速、風向、日射、気温の観測を、大学構内から約1.5km北方の森林内で観測した。またこれに先立って、7月下旬から8月上旬にかけて、琵琶湖プロジェクト96'夏期共同観測に参加し、琵琶湖東岸の木之本町天神跡森において孤立林内微気象の観測を行った。その結果、小規模な孤立林の温熱環境の特性として以下の興味ある現象を明らかにした。1.孤立林と周辺の水田の気温を比較すると、日の出から午後1時頃までは水田の気温が高く、それ以後から翌朝にかけては孤立林内の方が気温が高い。これは孤立林の規模にも関係するが、林内が常に涼しいという固定的な観念とは異なる。2.周辺の水田の気温変化とは1030程度の位相差がある。ただし、夕立のような強い風と雨を伴う激しい気象変化は位相差なしで現れる。3.風は孤立林がもつ粗度の効果で減衰し、林外で1m/秒の風は林内では無風となる。4.日射は樹冠上部で950w/m^2程度の値をもつが、林内では50w/m^2程度に減衰する。なお、木漏れ日は100300w/m^2程度の値をもつ。

5.地表面の温度は水田では大きく変化し、夜間は地面から大気に向けての熱の移動が起きるが、孤立林ではこうした向きの移動は生じないか、生じてもごく短い早期の期間のみである。6.これらの現象は孤立林の規模と密接に関係しており、さらに孤立林内での横断方向の観測を行うことによって、温熱環境の形成過程が明確となり、シミュレーションモデルの精巧化に大きく寄与するものと期待される。また、前記の大学北方の森林内と大学構内の気温の比較では、常に森林内の気温が低く、こうした規模の異なる森林内での観測はモデル構築の上で非常に有意義であることがわかった。森林が大気循環に果たす役割について、観測とその結果に基づくシミュレーションモデルの構築という2本の柱を中心に研究を進めた。観測は平成8年度は琵琶湖プロジェクトに参加し、平成9年度は埼玉大学、千葉大学、建設省土木研究所との共同観測に参加した。琵琶湖プロジェクトでの観測は、参加者が集中的に観測を行っていた水田の近傍で、もと天神様のお社があった30m×50m程度の大きさの孤立林で、林内の気温、湿度、風速、日射、地温の観測を行った。平成9年度の共同観測は、つくば市の土木研究所の近傍にある100m×200m程度の林で、林内の気温、湿度、風速、地温の鉛直分布および日射と、林外での気温、風速、日射の観測を行った。これらの観測を通じて得られた共通の結果は、日中は林外の方が気温が12°C高いが、午後3時4時頃からは林内の方が気温が高くなり、その状態は翌朝の6時の日出まで続く。気温のピークの時差は30分程度であり、樹冠部で受けた日射が順次散乱、放射によって下方に伝達されていることが分かるが、一方、強い風を伴う夕立のような急激な気象変化は林内も林外と同様な気温変化となり、外部の変化がそのまま林内に持ち込まれている。つくばでの鉛直分布の観測結果からは、丁度、樹冠から樹冠上に相当する14m18mにかけて、気温、比湿ともに勾配が大きく、また14mの付近で極大値をとることが分かった。この結果から2点法を簡略化して時刻を固定して拡散係数を逆算し、その観測期間中の平均値を用いてフラックスの算定を行ってみたところ、顕熱、潜熱の値が熱収支から予想される値の2倍程度となった。したがって推定した拡散係数の値が大き過ぎることが分かるが、得られたフラックスの向き、傾向は従来の知見と矛盾がなく、気温、湿度、風速などの鉛直分布の観測が、正しく行われていることが確認できた。LESモデルを用いてシミュレーションを試みている。
実環境の中で自立する集積システムのための複合エネルギーハーベスティング技術

本研究では,実環境に同時に存在する複数の環境エネルギー源を協調的に活用して効率的にエネルギー獲得を実現する複合エネルギーハーベスティング技術を確立した。一例として,環境電波から直流電力を獲得する高周波整流回路において,太陽電池セルを複合集積した回路を開発した。太陽電池として動作するpn接合により,光エネルギーを直流電圧に変換し,整流回路の効率に大きな影響を与えるMOSトランジスタのしきい値を補償することが可能となる。その結果,低入力電力領域においても電力変換効率が向上することが確認された。本研究では,複合エネルギーハーベスティングにより実環境の中で自立する集積回路技術を確立することを目的としている。今年度は,昨年度に引き続き,複合エネルギー獲得の具体例に関する試作評価を実施した。環境電波から直流電力を獲得する高周波整流回路において,光エネルギーを活用するための太陽電池を付加し,整流回路を構成するMOSトランジスタのしきい値を補償することによって回路の効率向上を実現した(環境電磁波エネルギーと環境光エネルギーの協調)。特に,nMOSトランジスタとpMOSトランジスタ向けの太陽電池構造を,バランスの取れた対称構造とすることにより,効率よく電力変換が可能であることを,集積回路試作評価を通して実証した。さらに,今年度は新たに,(C)「電力安定化・制御技術に関する検討」を実施するとともに,(D)「検討結果を取りまとめると共に実用化に向けての課題整理」を行った。「電力安定化技術・制御技術への適用」に関しては,高効率に直流電力変換(電圧変換)を行うためのBoostコンバータ回路やBuckコンバータ回路はクロック信号でのスイッチ駆動が必須であるが,クロック信号生成を環境エネルギー自身で行うための技術を検討した。具体的には,太陽電池により光エネルギーを直流電力に変換し,その電力でリング発振器を駆動してクロック信号を生成する回路を設計し,集積回路試作を通してその機能を確認した。「検討結果の取り纏めと実用化に向けての課題整理」に関して,様々な環境エネルギーの中では,太陽電池による光エネルギーの利用が最も効果的であり,集積回路技術による能動素子との融合も容易であることが分かった。ただし,集積回路技術を適用して実用化するためには,太陽電池の面積コストの低減,あるいは,小面積で活用可能な手法を用いることが重要であるとの知見が得られた。平成23年度は,(A)各種環境エネルギー源の特性検証,(B)複合エネルギー獲得の具体例に関する試作評価について研究を実施した。(A)各種環境エネルギー源の特性検証各種環境エネルギー源の特性を検討し,利点,欠点,制約条件等を総合的に検証した。環境電波から直流電力を獲得する高周波整流回路において,効率に大きく影響を与えるMOSトランジスタのしきい値を補正するために,太陽電池を利用することが効果的であることが分かった。具体的には,トランジスタのしきい値補正のためには,比較的小型の太陽電池(PN接合)に室内環境程度の光量を照射するだけで十分であることが確認された。(B)複合エネルギー獲得の具体例に関する試作評価(A)でまとめた方針に基づき,具体的な組合せに対して試作評価を通して実際の効果を評価検証した。具体的なターゲットしては,環境電波から直流電力を獲得する高周波整流回路を取り上げた。整流回路を構成するMOSトランジスタのゲート電極に光発電電圧を印加してMOSトランジスタのしきい値を補償するための太陽電池(PN接合)を付加した回路を設計し,集積回路試作サービスにて0.18um技術で試作した。測定の結果,室内環境程度の光量で十分な起電力が得られしきい値補正により電力変換効率が向上することが確認された。現在その成果に関して学会発表準備中である。当初平成23年度に計画した研究内容は予定通り実施されており,おおむね順調に進展している。当初の計画通り,今年度に引き続き,各種環境エネルギー源の特性検証や複合エネルギー獲得の具体例に関する試作評価を推進すると共に,電力安定化・制御技術に関する検討を実施する。さらに,検討結果を取りまとめると共に実用化に向けての課題整理を行う。次年度使用額は,今年度の集積回路試作や測定評価を効率的に推進したことに伴い発生した未使用額であり,平成24年度請求額とあわせ,次年度に計画している研究の遂行に使用する予定である。
共鳴領域中性子イメージング手法の開発

先進ガン治療法であるホウ素中性子捕捉療法(BNCT)への適用を念頭に、BNCTで用いられる熱外中性子ビーム断面の2次元形状・強度を共鳴吸収フィルタとガス電子増幅器を用いて測定する手法の開発を行った。熱外中性子の共鳴吸収と競合する熱中性子吸収を抑える熱中性子遮蔽の最適化と信号読み取り回路系の構築を行い、パルス熱外中性子ビームを用いてプロトタイプ装置で得られる空間分解能を実験的に評価した。これをもとに共鳴フィルタの設計検討を行い、BNCT熱外中性子ビーム照射場に対し、熱外中性子を空間分解能5 mmで測定可能であること示した。先進がん治療法である硼素中性子捕捉療法や原子炉における放射化量評価、および非破壊元素イメージングにおいてその利用が進んでいる熱外エネルギー領域の中性子(熱外中性子)の空間分布を高精度・高分解能に測定できる画像検出器を開発することを目的とし、ガス電子増幅器(GEM)を用いた中性子画像検出と共鳴フィルタ法による熱外中性子の選択的検出に基づく画像検出器の開発を行った。平成23年度に実施された、格子状共鳴フィルタ形状を用いた試作検出器による基礎実験による基本構成要素の特性評価結果に基づき、平成24年度は、下記を実施した。前年度までに検討した格子状共鳴フィルタを用いる場合、測定対象中性子ビームの角度拡がりが無視できない中性子場に対しては空間分解能が低下するため、モンテカルロシミュレーション計算に基づき、熱外中性子イメージングに対する符号化開口共鳴フィルタの適用を検討した。BNCT用熱外中性子場を模擬したエネルギースペクトルを有する中性子場に対し、符号化開口共鳴フィルタを通過した熱外中性子像を画像検出器により記録し、共鳴フィルタ形状の符号化開口パターンに対応する復号化配列にてデコーディングすることで、線源位置での熱外中性子空間分布を推定できることが示された。また、共鳴フィルタ法に対する画像検出器データ処理系について整備し、京都大学原子炉実験所電子線形加速器(KURRI-LINAC)パルス中性子源において、共鳴フィルタ開口パターンに対応する記録像を得ることに成功し、コントラスト、検出器入射面に対する応答の一様性など評価した。以上の結果より、共鳴フィルタ法に基づく熱外中性子イメージング手法の基本特性と設計指針が得られた。硼素中性子捕捉療法や原子炉における放射化量評価においてその利用が進んでいる熱外エネルギー領域の中性子(熱外中性子)の空間分布を高精度・高分解能に測定できる画像検出器を開発することを目的とし、ガス電子増幅器(GEM)を用いた中性子画像検出と共鳴フィルタ法による熱外中性子の選択的検出に基づく画像検出器を開発を行った。今年度は、熱外中性子の共鳴吸収と競合する熱中性子吸収を抑える熱中性子遮蔽の最適化と格子状共鳴フィルタの試作を行った。本検出器における熱中性子遮蔽として、共鳴フィルタ有無による共鳴ピーク以下の低速中性子成分に対する感度の差異を抑制するために、10Bを利用することとした。10B厚さを変化させて共鳴フィルタ有無の差から得た検出効率と、その検出効率に対する対象エネルギーの熱外中性子による寄与割合を計算した結果、0.1mm程度と見積もられた。Ag製の格子状共鳴フィルタを用いた試作検出器について、京都大学原子炉実験所電子線形加速器(KURRI-LINAC)パルス中性子源において、応答関数と空間分解能を実験的に評価した。その結果、共鳴ピークに対応する熱外中性子強度に対応した計数が得られ、その検出効率は10^-4であり、得られた検出効率は、モンテカルロシミュレーション計算モデルとよく一致することが示された。さらに、直径22mmφの熱外中性子ビームに対し空間分解能5mm以下を実現できる可能性を得た。平成23年度に実施予定であった項目のうち、熱外中性子画像検出器の基本構成要素の応答評価と共鳴フィルタ厚さ・熱中性子遮蔽材厚さの最適化は滞りなく実施された。一方、機能性共鳴フィルタの検討については、コーデットアパーチャーの適用検討を一部実施したのみであったため、概ね順調に進展していると判断した。平成23年度は、格子状共鳴フィルタ形状を用いた試作検出器による基礎実験を行い、基本構成要素の特性評価を実施した。平成24年度は、前年度の結果をもとに、下記の3項目を実施する。(1)機能性共鳴フィルタの検討: BNCTにおける熱外中性子照射場はおよそビーム状であるとされるが、検出器に対する中性子入射方向により空間分解能の低下が予想される。そこで、コリメータとしての機能も有する3次元形状の共鳴フィルタ、またコーデットアパーチャーを利用した共鳴フィルタの検討を行う。中性子輸送シミュレーション計算を基にこれらの検討を進め、熱外中性子イメージングの高空間分解能化・高効率化を検討する。(2)GEM2次元読み出し電極および計数回路系の設計・構築:各領域における計数と隣接する共鳴フィルタあり/なしの領域での計数の差し引きし、各画素からの計数差を並列読み出しする読み出し回路系をプログラマブルロジックデバイス(FPGA)にて設計・作成するとともに、読み出し回路系の許容計数率等の特性を評価する。

ここでは、名古屋大学大学院工学研究科が所有するCf-252中性子源などを使用する。(3)共鳴フィルタ法による熱外中性子イメージングの特性評価と適用性検討:読み出し回路を用いてビーム状熱外中性子のプロファイル測定を行い、本検出器の熱外中性子イメージングにおける空間分解能、コントラスト(バックグラウンドの評価)、検出器入射面に対する応答の一様性など評価する。これらをもとにBNCT熱外中性子照射場や非破壊元素分析に対する適用性を示す。ここでは、主に京大炉LINACパルス中性子源およびAIST熱外中性子源を用いて実験を行う。前年度、実施予定であった機能性共鳴フィルタの検討・設計と試作を一部のみ実施したため、平成24年度に997千円の繰越がある。今年度は、・中性子輸送シミュレーション計算を基にした機能性共鳴フィルタの設計・検討を行うために、計算機を購入するとともに、試作を行う。・GEM2次元読み出し電極および計数回路系の構築のために、2次元読み出し電極と計数回路系を購入する。・熱外中性子イメージングの特性評価のために、京大炉LINACパルス中性子源およびAIST熱外中性子源を用いて実験を行うための旅費・運搬費・消耗品費等を支出する。
抗腫瘍免疫賦活機能を付加した癌特異的複製型HSV-1による肝細胞癌への治療開発

in vitroにおいてT-01と比較し、T-B7-1, T-mfIL12のマウス肝癌に対する抗腫瘍効果と複製能の確認した。また動物実験では、in vitroで認めた基本的な殺細胞能力に加え、抗腫瘍免疫を介した抗腫瘍効果を評価した。1in vitro:ヒト肝細胞癌細胞株HuH-7ならびにマウス肝癌細胞株Hepa1-6に対して、T-mfIL12, T-B7-1の抗腫瘍効果と複製能の確認を行った。T-B7-1, T-mfIL12の抗腫瘍効果はMOI:0.01ならびに0.1において、T-01と同等の効果を有した。またMOI:0.01における低濃度感染後48時間経過したT-mfIL12, T-B7-1のウイルス複製能に関してもT-01と同等であった。2in vivo:マウス肝癌Hepa1-6両側側腹部皮下移植腫瘍モデル(C57BL6マウス, 5.0x106 cells)における、T-B7-1,T-mfIL12の直接治療効果ならびに非接種部位に対する特異的抗腫瘍免疫効果の検討を行った。両側皮下腫瘍を目視確認後(腫瘍径0.5cm)、T-01,T-B7-1,T-mIL12(2×105pfu/回)を片側腫瘍内に投与し(day 0,3)、投与後28日間の体積変化を確認した。ウイルス接種側の皮下腫瘍に関して、mock群に対しT-01,T-B7-1,T-mIL12群は有意に腫瘍縮小効果を認め、ほぼ腫瘍が消退した。またウイルス非接種側では、mockならびにT-01群に対して、T-B7-1ならびにT-mIL12群は有意に腫瘍縮小効果を認め、ほぼ腫瘍が消退した。投与後28日に両側皮下腫瘍が消退したT-B7-1,T-mIL12群のマウス(各群n=10)に対し、再度Hepa1-6(5.0x106 cells)を背部皮下に移植し、30日経過観察を行なった(Rechallenge assay、対照群は同週齢の同マウス(n=10))。再移植後30日の時点で、腫瘍の生着はT-B7-1,T-mIL12群は各々0/10匹であり、対照群は6/10匹であった。T-B7-1,T-mIL12接種後の特異的抗腫瘍免疫効果によって、抗腫瘍免疫が惹起され皮下腫瘍の生着が阻害されたと考えられた。(2)T-01とソラフェニブの併用療法による直接的な抗腫瘍効果の検討:武装化ウイルス(T-mfIL12, T-B7-1)の検討を行うと同時に、T-01と現在臨床で使用されているソラフェニブとの併用の効果を検討した。ヒト肝細胞がん細胞株に対し、in vitroでの相乗効果を確認した。またin vivoでの、ヌードマウス皮下モデルにおける、ソラフェニブの血管新生阻害効果とT-01の直接的な抗腫瘍効果との併用による効果を確認した(TUNNEL染色など)。(3)T-mfIL12, T-B7-1の培養細胞における効果検討:in vitroでの、T-01と比較したT-mfIL12, T-B7-1のマウス肝癌に対する抗腫瘍効果と複性能の確認について、現在実験中である。ウイルスの準備に少々時間を有したが、当初の研究計画どおりに遂行している。

投与後28日に両側皮下腫瘍が消退したT-B7-1,T-mIL12群のマウス(各群n=10)に対し、再度Hepa1-6(5.0x106 cells)を背部皮下に移植し、30日経過観察を行なった(Rechallenge assay、対照群は同週齢の同マウス(n=10))。再移植後30日の時点で、腫瘍の生着はT-B7-1,T-mIL12群は各々0/10匹であり、対照群は6/10匹であった。T-B7-1,T-mIL12接種後の特異的抗腫瘍免疫効果によって、抗腫瘍免疫が惹起され皮下腫瘍の生着が阻害されたと考えられた。同種の両側側腹部皮下移植腫瘍モデルでの、T-mfIL12, T-B7-1の直接治療効果ならびに非接種部位に対する特異的抗腫瘍免疫効果の検討を行う。前臨床実験にて有効性を確立し、基礎的データの集積により肝細胞癌の根治的な治療を目指す。実験計画が順調に進み、予定が早まればH30年に計画していた動物実験をH29年に前倒すため、H29年の予算に動物実験の経費を一部計上していた。動物実験は予定どおりH30年に行うため、次年度使用額をH30年の予算と合わせて使用する。
アルドステロン合成酵素CYP11B2発現抑制に基づく新規降圧療法の開発

本研究期間に我々は、1)PPARγアゴニスト並びにRXRアゴニストが、アルドステロン合成酵素(CYP11B2)遺伝子の転写抑制を招来する事を明らかにした、2)脂肪細胞上清が、CYP11B2遺伝子の転写活性を誘導する事を明らかにした、3)CYP11B2遺伝子転写調節領域/ルシフェラーゼのH295R細胞安定発現株を作成した。今後、これらの成果を踏まえて、CYP11B2遺伝子の転写抑制を指標とした新規創薬を進める。アルドステロンは昇圧に関与する最も重要なホルモンの一つであり、その上昇が治療抵抗性高血圧の一因であると考えられている。そのため、アルドステロンの合成・分泌抑制をターゲットとした新規降圧療法の開発が、今後の治療抵抗性高血圧患者の治療上必須であると考えられる。本研究ではアルドステロン合成酵素CYP11B2遺伝子およびその制御上重要な転写因子であるCREB/ATFに焦点を当て、両者間の相互作用ならびにCYP11B2遺伝子転写抑制の分子機構の解明を行うことにより、CYB11B2発現抑制に基づいた新規降圧療法開発のための基盤を構築することを目標としている。我々は、本年度に以下の点を明らかにした。1)ヒト副腎癌H295R細胞に核受容体PPAR-γアゴニストであるピオグリタゾンを投与したところ、アンジオテンシンII誘導性のアルドステロン分泌が抑制された。2)H295R細胞にピオグリタゾンを投与したところ、アンジオテンシンII誘導性のCYP11B2 mRNA発現亢進が抑制された。3)H295R細胞にピオグリタゾンを投与したところ、アンジオテンシンII誘導性のCYP11B2遺伝子プロモーター活性上昇が抑制された。4)ピオグリタゾン以外のPPAR-γアゴニスト(ロシグリタゾン、GW1929)投与によっても、CYP11B2遺伝子プロモーター活性上昇の抑制が認められた。5)PPAR-γアンタゴニストGW9662投与により、ピオグリタゾンによるCYP11B2遺伝子プロモーター活性抑制が減弱した。6)CYP11B2遺伝子プロモーターのdeletion mutantsを用いた検討から、CREB/ATF結合部位であるAd1領域がPPAR-γアゴニストによる遺伝子転写抑制の責任部位であることが明らかとなった。来年度は、PPAR-γとCREB/ATF間の相互作用に関して更なる検討を進める予定である。現在、本邦における高血圧患者は4,000万人と推定されるが、そのうち血圧が良好にコントロールされているのは1,000万人で、他の3,000万人は治療抵抗性高血圧を含むコントロール不良群と考えられる。アルドステロンは昇圧に関与する最も重要なホルモンの一つであり、その上昇が治療抵抗性高血圧の一因と考えられている。さらに近年、メタボリック症候群患者における治療抵抗性高血圧の要因として、内臓脂肪細胞由来の新規液性因子の副腎刺激によるアルドステロン分泌亢進が推定されている。これら症例におけるアルドステロン分泌はレニン・アンジオテンシン系とは独立した制御を受けているため、アンジオテンシン変換酵素阻害薬やアンジオテンシンII受容体拮抗薬等による治療では十分な降圧効果が期待出来ない。本研究では、アルドステロン合成酵素CYP11B2の発現調節をターゲットとした新規降圧療法の開発を目的としている。当該年度に我々は以下の点を明らかにした。1)CYP11B2プロモーターの欠失変異・点突然変異を用いた実験から、Ad1/CREがPPARγアゴニストによるCYP11B2プロモーター活性抑制反応において最も重要な領域であることを明らかにした。2)Ca^<2+>/カルモジュリン依存性キナーゼ(CaMK)阻害剤であるKN-93を添加すると、アンジオテンシンIIによるCYP11B2プロモーター活性増加作用が消失し、PPARγアゴニストによるプロモーター活性の抑制作用も大幅に減弱する事を見出した。3)アンジオテンシンIIがAd1/CRE領域に結合する転写因子であるATF-2のスレオニン71残基リン酸化を増加させた一方で、PPARγアゴニストはアンジオテンシンIIによるATF-2リン酸化増加作用を抑制する事を見出した。さらに、アンジオデンシンIIによるATF-2リン酸化増加作用は、CaMK阻害剤KN-93で抑制される事が明らかとなった。以上から、PPARγアゴニストのCaMKに対する抑制効果が、CYP11B2プロモいター転写抑制に関与しているものと考えられた。今後は、PPARγの作用機序の更なる解明とともに、CYP11B2の発現調節機構の詳細な検討を進めて行く。

アルドステロンは昇圧に関与する最も重要なホルモンの一つであり、その上昇が治療抵抗性高血圧の一因と考えられている。さらに近年、メタボリック症候群患者における治療抵抗性高血圧の要因として、内臓脂肪細胞由来の未知の液性因子の副腎刺激によるアルドステロン分泌亢進が推定されている。本研究では、これらの背景を踏まえ、アルドステロン合成酵素CYP11B2の発現調節をターゲットとした新規降圧療法の開発を目的としている。当該年度に我々は以下の点を明らかにした。1)RXRアゴニストであるHX630は、PPARγアゴニスト同様にCYP11B2の発現抑制を誘導し、両者の併用によりCYP11B2の更なる転写抑制が招来される事が明らかとなった。2)PPARγアゴニストは、Nurr1・NGFIB過剰発現に伴うCYP11B2転写亢進ならびにアンジオテンシンII誘導性のNurr1・NGFIB発現亢進に対して影響を及ぼさなかったことから、PPARγによるCYP11B2遺伝子転写抑制は、Nurr1・NGFIB非依存性であると考えられた。3)CYP11B2プロモーター領域をpGL4.15に組み込んだ後にヒト副腎H295R細胞にトランスフェクションを行い、ハイグロマイシンでセレクションを行うことにより、CYP11B2/ルシフェラーゼの安定発現株を得た。本安定発現株は、一過性発現系に比してアンジオテンシンII・KClに対する反応性が著明に亢進しており、今後の新規降圧薬のスクリーニングに適した系であると考えられた。これらの結果を踏まえて、今後は脂肪細胞由来の新規液性因子の同定ならびに新規薬剤の開発を進めて行く。アンジオテンシンII依存性のCYP11B2転写活性作用に対するPPARγアゴニストの抑制作用が、CAMKを介する事が明らかとなった。現在、CAMKの持続性活性体を用いた実験や、Ca^<++>測定実験、さらにはDNAマイクロアレイ実験を進めており、当該研究はほぼおおむね順調に進展していると考えられる。24年度が最終年度であるため、記入しない。今後は、PPARγアゴニストの作用機序の更なる解明を進めて行くとともに、アンジオテンシンII依存性・非依存性のCYP11B2転写活性化機構の詳細な検討を進める事により、CYP11B2の発現調節を標的とした新規創薬へ向けた基盤構築を目指す。
遺伝性てんかんモデルのNPY受容体遺伝子解析による発作発生機序の分子生物学的解明

我々は遺伝性てんかんモデルのnoda epileptic rat(NER)を用いて、海馬における組織学的変化を中心に検討した。NERは複数の遺伝子異常と環境からの刺激によりてんかんを発症する遺伝性てんかんモデルである。15週令ではほとんどすべての個体がてんかん発作を有するため、これを用いた。NERではKi67,NeuroD,p-Histone H3陽性細胞が対照群ラットに比べて著しく低下しており、BDNF/trkBのmRNAの発現をin situ RT-PCRにて検討したところ、NERのCA3中心に著しく低下していた。NERでは生後の海馬における細胞新生の低下やBDNF/trkBの活性低下が示唆される。この成果はさらに詳細に検討して報告したい。海馬の遺伝子発現においては、サーカディアンリズムの影響も考えられる。我々は海馬においてサーカディアンリズムによるアポトーシス関連遺伝子の発現の変化について検討した。6ヶ月齢のラット海馬歯状回において、コルチコステロンの急性投与によるbc1-2/bax mRNA ratioの変化についてin situ RT-PCRにて調べた。その結果、light phaseの始まりでは著しい低下が見られたのに対し、dark phaseの始まりでは変化が認められなかった。海馬はストレス反応にも深く関わっており、グルココルチコイド受容体の発現量やステロイドホルモン量は日内変動を示すことはよく知られている。この研究では我々はアダルトラットにおいて、サーカディアンリズムがbc1-2/bax遺伝子の発現に大きな影響を及ぼす可能性を示唆した。近年発達期以降でも海馬subgranular zone(SGZ)や嗅神経系を中心に神経再生が行われていることが証明され、学習や記憶の機序解明において注目されている。また、カイニン酸やキンドリングを用いたてんかんモデル動物でも神経再生が増加することが報告されている。遺伝性モデルであるノダてんかんラット(NER)は6-7週齢よりミオクローヌスを生じ、9-10週齢より二次性の強直間代性発作を起こす。われわれはNERにおいて、発作全般化にニューロペプチドY(NPY)神経系の関与を報告してきた。本年度は、この自発性けいれん発作モデルであるNERを用いて、けいれん準備性と神経再生について検討した。7週齢、12週齢NER(各n=5)を、4%パラホルムアルデヒドにて還流固定し、背側海馬を含む厚さ25μmの標本を作成した。神経再生はKi67、phosphorylated Histone H3、NeuroDの3種類、またアポトーシスはCaspase3をマーカーとして、それぞれ免疫組織化学法により同週齢のWistar系ラットを対照に検討した。定量化法として、左側海馬SGZにおける免疫陽性細胞数を計測し、Student's t-testを用いて有意水準を5%以下として検討した。NERでは、7週齢で細胞再生を示すマーカーはいずれも優位に低下しており、実験てんかんモデルとは逆に、発達期で神経再生が減少している可能性が認められた。一方、Caspase3は7週齢、14週齢ともに優位に低下しておりアポトーシスは一貫して減少していると考えられた。これまでの結果と併せると、発達段階における扁桃核でのNPY合成亢進が投射先の海馬で神経回路形成異常の原因となり、その後の自発性けいれんの発作全般化に関与している可能性が示唆された。次年度はin vitro培養系で、NPYと神経再生の直接的関連について検討する予定である。実験1:Cytosensorを用いた実験系の確立CytosensorMicrophysiometerによるin vitro実験系の確立ため、本年度はNGFによって分化を誘導したPC12細胞を培養し、5-HTを用いて5-HT受容体刺激後の細胞反応を測定する予備実験を行った。このシステムは培養組織に薬物を灌流し、イオンチャンネル型受容体を刺激した時のpHの変化量を精密に測定し、拮抗薬の前投与でこれが抑制されることから、標的となる受容体の感受性を測定する実験系である。従って、測定時の緩衝液を最小にした培養液の条件等、実験条件の初期設定が困難であった。

次年度はWistarラットとてんかんラットの海馬のスライス培養を行い、そこにNPY受容体作動薬を投与し、pHの変化量をCytosensorで測定する。その後に培養片の受容体蛋白をウエスタンプロット法にて定量する。標的受容体の量と受容体感受性を評価することで、てんかんラット海馬のNPY受容体の動態を明らかにする。実験2:ラットの深部体温と行動リズムの測定SDラットを用いて、埋め込み型の体温センサー(SubCue Dataloggers社製、4.2g、2cc(1.5cm x 0.5cm))と運動量測定システムを用いてデータを収集し、それぞれのリズムを求めた。体温測定は5分間隔とした。行動量測定は赤外線温度センサーによる実験動物運動量測定システム(室町機械株式会社)を用い、10分間ごとの運動量を測定した。7日間の測定の後、体温および運動量はデータ解析プログラムであるCompACT AMSで解析した。無処置のラットでは、体温と行動量におけるサーカディアンリズムの相関が確認できた。この実験系を確立することにより、てんかんモデルラットの発作出現パターンを非侵襲的に観測することが可能になり、実験1の結果と併せて最終年度に報告する予定である。平成15-16年度に行った遺伝性てんかんモデル(NER; Noda Epileptic Rat)の基礎データからは、神経発達の異常、とくに生後の発達段階におけるneurogenesisとapoptosisのマーカーの発現が異なることが、海馬の組織学的検索でわかり、これを受けて平成17年度は、BDNFやBDNFと協調的な役割を持つセロトニン(5-HT)の関与を検討した。また、NPY神経細胞の機能をみるために、NPYと協調する神経系に注目し、臨床研究に応用を見込めるような動物実験系の確立を模索した。体温は臨床研究も多い生理学的指標である。5-HT神経終末が投射し、体内リズムを制御する神経核が集中する視床下部において、NPY細胞は重要な役割を持つ。本年度は、ラットを用いて埋め込み型体温センサー(4.2g)と赤外線センサーによる運動量測定システムを用いて活動・体温リズムを求める実験系を確立した。このシステムで、5-HT前駆物質(5-HTP; 5-hydroxytryptophan)を投与したところ、5-HTP投与によって体温低下と約一時間のリズムの位相変化が認められた。また、2つ目の指標はneurogenesis/apoptosisで、本年度はapoptosisが核蛋白のヒストン修飾によって影響を受けること(代表者の行ったprimary cultureの研究より)に注目し、てんかん原性の現象的基盤を探った。バルプロ酸は小児・妊婦にも投与される重要な抗てんかん薬であるが、ヒストン・アセチル化を誘導することが示されている。
マイクロサテライト多型による隣接遺伝子症候群などの染色体起源とメカニズム解析

マイクロサテライト多型解析は染色体の起源を詳細に明らかにすることが可能であるが、本研究では隣接遺伝子症候群や原因不明の遺伝性疾患などの発生原因やメカニズムの研究に応用した。ここでは隣接遺伝子症候群の代表例であるAngelman症候群とPrader-Willi症候群について、患児および両親の末梢血からDNAを抽出し、染色体15の動原体近傍から染色体末端までの各領域に存在するマイクロサテライトの多型を調べた。これまで調査した中の2例では両親由来の二つの染色体成分を持つ染色体が確認され、体細胞分裂の段階において起源の異なる染色体(染色分体)間の組み換えによって異常が生じたことが明らかになった。組み換え点が3箇所以上ある複雑な構造異常や起源の不明な構造異常を含むモザイク症例の家系についても、同様に末梢血由来のDNAを用いて組み換え点を挟む領域や異常染色体の各部位のマイクロサテライト多型を解析した。その結果、これらの中にも初期の体細胞分裂における染色体(染色分体)間の組み換えによって生じたものが含まれることが分かった。また、皮様嚢腫についてはその発生起源についてマイクロサテライト多型を用いて解析したところ、全ての例でヘテロの多型パターンを示すことから、減数第一分裂期またはそれ以前の細胞起源であることが明らかになった。一方、実験動物(チャイニーズハムスター系統)の受精卵や発生初期胚に放射線を照射して体細胞分裂時における染色分体間の組み換えの誘発を試みた結果、ヒトで見られるものと同様の異常が起こること、その中には片親性ダイソミーなどの異常も認められた。今回の研究においてもマイクロサテライト多型解析は染色体異常の起源やメカニズムの研究にとって有用であることが示された。隣接遺伝子症候群に属するPrader-Willi症候群5例とAngelman症候群の4例および各両親の末梢血からDNAを抽出し、染色体15の動原体近傍、両症候群責任遺伝子座位近傍および染色体末端までの各領域に存在するマイクロサテライトの多型を調べた。また染色体異常症例のうち、構造異常や複数の核型の細胞からなるモザイク症例をもつ家系について、染色体異常児とその両親由来の細胞DNAを用いて、組み換え点を挟む領域や異常染色体の各部位のマイクロサテライト多型を詳細に調べ、構造異常の発生メカニズムを調べた。これらの中には、起源の不明な構造異常を含むモザイク8症例[inv dup(15)を含むモザイク、i dic(Y)のモザイク、45,X/47,XX,+21など]が含まれている。さらに組み換え点が3箇所以上ある複雑な構造異常[t(1;5)(5;16)、染色体1、3、4および8が同時に関与した構造異常など]の症例とその両親のリンパ芽球細胞を用いて、構造異常染色体とそれに関わる正常染色体の組み換え点を挟む各部位について、マイクロサテライト多型を利用してその起源を調べた。これらの解析結果によると、染色体構造異常の発生メカニズムの一つとして、初期の体細胞分裂における染色分体間の乗換えによるものがある程度含まれることが判明した。また、体細胞分裂における染色分体間の乗換えによって生じたと思われる微細欠失および片親性ダイソミ-も確認された。一方、我々が保有している実験動物(チャイニーズハムスター系統)を用いて、受精後の発生初期胚に放射線を照射し、体細胞分裂時における染色分体間の乗換えを実験的に誘発し、ヒトで見られる異常の発生メカニズム研究のモデル開発を試みた。隣接遺伝子症候群や原因不明の遺伝性疾患などの発生原因やメカニズムの研究に、マイクロサテライト多型解析の応用を試みた。隣接遺伝子症候群に属するAngelman症候群とPrader-Willi症候群の患児および両親の末梢血からDNAを抽出し、染色体15の動原体近傍、両症候群の責任遺伝子座位近傍および染色体末端までの各領域に存在するマイクロサテライトの多型を調べた。12例のうち2例では、体細胞分裂の段階において起源の異なる染色体(染色分体)間の組み換えによって異常が生じていることが明らかになった。

また、染色体構造異常や複数の核型の細胞からなるモザイク症例をもつ家系(10症例)の患児とその両親の末梢血由来のDNAを用いて、組み換え点を挟む領域や異常染色体の各部位のマイクロサテライト多型を詳細に調べ、発生メカニズムを検討した。これらの中には、起源の不明な構造異常を含むモザイク症例や組み換え点が3箇所以上ある複雑な構造異常などが含まれる。その結果、これらの中には初期の体細胞分裂における染色体(染色分体)間の組み換えによって生じたものが含まれることが分かった。また、皮様嚢腫(11症例)についてもその発生起源についてマイクロサテライト多型を用いて解析したところ、全ての例でヘテロの多型パターンを示すことから、減数第一分裂期以前の細胞起源であることが明らかになった。これについてはゲノムインプリントの異常との関連について解析を継続している。一方、実験動物(チャイニーズハムスター系統)の受精卵や発生初期胚に放射線を照射して体細胞分裂時における染色分体間の組み換えの誘発を試みた結果、ヒトで見られるものと同様の異常が起こり、片親性ダイソミーなどの異常が成立することが確認された。マイクロサテライト多型解析は染色体異常の起源やメカニズムの研究にとって有用である。