hpprc/llmjp-kaken huggingface dataset:
インシュリン感受性ホルモンの低下が糖尿病患者の歯周病に及ぼす影響に関する研究

さらに、シクロヘキシミドで細胞を前処理した場合、LPS誘導によるNF-κB活性化とIκBのリン酸化におけるgAdの抑制効果は消去され、またAdipoR1抗体で前処理した際も、同様にgAdの抑制効果は低下した。これらの結果から、アディポネクチンは、AdipoR1を介して細胞内に未知の分子を誘導し、TLR経路を介する細胞内シグナル伝達を抑制して、抗炎症因子として機能する可能性が示唆された。インシュリン感受性ホルモンであるアディポネクチンが歯周局所においても抗炎症的に作用しているという仮説を立て、歯周炎の発症および進展における抗炎症作用機序の解明を目的として研究を進めてきた。本年度は、破骨細胞への高い分化能を有する細胞(RAW264-D)を用いて、アディポネクチンのA.actinomycetemcomitans (Aa) LPSとRANKL刺激による破骨細胞分化能への影響について調べた。gAdは、濃度依存的にLPS/RANKL刺激によるRAW264-Dから破骨細胞への分化を有意に抑制した。さらに、RAW264をgAdで前処理するとAa LPS誘導によるNF-κB活性、iNOS遺伝子発現およびNO産生量がいずれも有意に抑制された。これらの結果から、アディポネクチンは、Aa LPS/RANKLが誘導する破骨細胞形成の抑制因子として機能することが示唆された。また、Toll-like receptor経路を介するNF-κB活性およびNO産生を抑制することにより、歯周局所において歯周炎の発症および進展を抑制する可能性が考えられる。
骨髄造血幹細胞増殖制御システムを用いた骨髄キメリズム導入とヒト疾患モデル治療

X連鎖型慢性肉芽腫症の根治的治療は造血幹細胞を用いた遺伝子治療だが、機能修復された好中球の消失により長期治療成績は芳しくない。今回、造血幹細胞増殖能を亢進制御するLnk遺伝子変異体導入により安定した遺伝子治療モデルの確立を試みた。ヒト遺伝子治療の問題点を再現した動物モデルを作成できたが、Lnk変異体の導入及び発現効率の確認が困難となり、遺伝子ベクターの構造や導入方法について改変を行っているX連鎖型慢性肉芽腫症の根治的治療は造血幹細胞を用いた遺伝子治療だが、機能修復された好中球の消失により長期治療成績は芳しくない。ヒト遺伝子治療の問題点を再現した動物モデルを作成できたが、Lnk変異体の導入及び発現効率の確認が困難となり、遺伝子ベクターの構造や導入方法について改変を行っている研究成果:1)ヒトX連鎖型慢性肉芽腫症モデルマウスのスクリーニング法の確立:gp91^<phox>遺伝子変異マウス(X-CGD)のスクリーニングに用いたAPF色素アッセイ法は、従来法に比べ(1)簡便な手順で活性酸素産生陽性と陰性の好中球が明確に区別でき、(2)色素染色後に時間が経過しても非特異的陽性所見は認めず有用であることが示された。2)遺伝子治療モデルの確立:X-CGDマウスより骨髄造血幹前駆細胞を採取し、レトロウイルスベクターを用いて治療標的であるgp91^<phox>遺伝子と導入マーカーとしてのKusabira Orange(KO)遺伝子を導入しX-CGDマウスに移植した。移植された細胞はほぼ全てがKO陽性であった。移植後の末梢血好中球の解析ではKO陽性にも関わらずAPF輝度が陽性と陰性の細胞集団に明確に区別された。当初、APF輝度とKO輝度は導入効率により並行するものと予測していたので興味ある結果となった。遺伝子治療の臨床上の問題点として、gp91^<phox>遺伝子が導入されているにも関わらず末梢血好中球では活性酸素産生陽性と陰性の細胞集団が認められることが知られている。本結果は臨床上の問題点を解決するためのモデルとして有用である。遺伝子導入後に末梢血好中球のgp91^<phox>発現を確認するため抗マウスgp91^<phox>抗体使用にて解析を試みたが明確な結果は得られなかった。今後、ヒトgp91^<phox>遺伝子をX-CGDマウスに導入し抗ヒトgp91^<phox>抗体にて同様な解析を試みる。3)治療効果確認の方法:従来、真菌を経気道的に投与する方法が行なわれている。真菌菌体成分の耳朶への皮下注射ではX-CGDマウスにおいて投与部位に好中球の蓄積が顕著であった。本法は安全且つ簡便であり治療効果を確認するうえで有用である。Lnkドミナントネガティブ変異体(DN-Lnk)遺伝子導入のためのウイルス作成と幹細胞への遺伝子導入DN-Lnk遺伝子を、発現マーカーとしてのPlum色素遺伝子を組み込んだレトロウイルスベクターにサブクローニングし、遺伝子導入用ウイルスの作製を行い、Jurkat細胞に感染させ、フローサイトメトリーにて発現状況を確認した。しかし、Plum色素の発現輝度はKusabira Orange(KO)比して充分とはいえず、KO,Plumの2重陽性細胞をSortingするうえで懸念が持たれた。この点は本実験において重要な点であり、改善が是非とも必要である。発現輝度をより高度にするため、ウイルス作成手順、作成のためのプラスミドDNA使用量の変更などを試みたがPlum色素の発現輝度は改善されなかった。そこで、gp91phox遺伝子+KO色素遺伝子が導入されているプラスミドベクターにDN-Lnk遺伝子をさらに組み込み標的遺伝子を直列させ、KO色素マーカーの発現のみで評価することとした。現在、このサブクローニングが終了した時点であり、今後、このプラスミドDNAを用いて遺伝子導入用ウイルスを作成予定である。(1)Lnkドミナントネガティブ変異体(Lnk-DN)遺伝子導入用ウイルス作製:ウイルスベクターにLnk-DN +発現マーカー(Plum)遺伝子を組み込み(Lnk-DN+Plum)遺伝子導入用ウイルス作製した。発現解析のためJurkat細胞に導入したがPlumの発現輝度が非常に低かった。ウイルス作製の条件(プラスミド使用量、パッケージング細胞の培養条件など)を検討したが輝度亢進は得られずPlum色素自体の輝度の低さと考えられた。本来の目標である、HSCへのgp91phox +Lnk-DN遺伝子の同時導入(KO + Plum)をJurkat細胞で解析するも二重陽性細胞は正確には同定できなかった。他の発現マーカー候補がなくgp91phox + KOベクターにLnk-DNを組み込むこととし、現在同ベクターの作成中である。(2)Lnkドミナントネガティブ変異体(Lnk-DN)遺伝子導入後のHSC増殖能の検討:きわめて低輝度であるため確実に判断できないが、マウスHSCにPlum単独及びLnk-DN-Plum遺伝子を導入し、陽性と判断される細胞集団をフローサイトメーターで分離しマウスへの移植を試みた。現在、経過観察中である。予想された以上にPlum遺伝子による発光輝度が低かったことによる。24年度が最終年度であるため、記入しない。

さらにPlum遺伝子導入用ウイルスの作成方法を改良する、また、現在のウイルスで遺伝子導入可能か否か移植実験24年度が最終年度であるため、記入しない。
ツキノワグマは春から夏をどうしのいでいるのか？－その行動生態学的研究－

ツキノワグマの行動生態研究の多くは,秋の食欲亢進期に行われており,春から夏の行動はよく分かっていない。本研究では,各種新型機材を利用し,冬眠明け後の春から夏の野生グマの生理状態の把握と共に,その行動生態の解明を試みた。その結果,夏期には活動量,体温,心拍計共に低下することを確かめた。春は低繊維,高タンパクの新葉が利用できたが,その期間は極めて短かった。夏は食物の欠乏期として捉えられ,夏眠のような生理状態に入ることでエネルギー消費を防いでいたと考えられた。本研究は,秋の堅果結実の多寡だけでは説明できていない,本種の夏の人里への出没機構の解明にも役立つことが期待できる。ツキノワグマの行動生態研究の多くは,秋の食欲亢進期(飽食期)に行われており,本種の春から夏の行動生態はほとんど解明されていない。先行研究および応募者らの研究でのスナップショットでは,秋の蓄積脂肪を翌年の冬眠明け後から晩夏まで利用している可能性が示唆される。本研究では,衛星通信型の活動量センサー付GPS首輪,体内埋め込み型心電データレコーダーなどの機材を駆使し,春から夏の冬眠明け時期に着目して,野生グマの栄養・生理状態の把握によりその行動生態の解明を,性,齢級,社会的ステータスごとに試みるものである。また春から夏のツキノワグマの行動を評価することは,これまで秋の堅果結実の多寡だけでは説明できていない,本種の晩夏の人里への出没機構の解明にも光を当てることが期待できる。平成24年度では,日光足尾山地の足尾地区において計31頭(オス12頭,メス18頭,不明1頭)のツキノワグマを学術捕獲して,内13頭にGPS首輪を,1個体にVHF首輪を装着した。日光地区では,ツキノワグマ計4個体(オス3頭,メス1頭)を捕獲して,その内3個体にGPS首輪を装着した。内4個体は,当年度から新たに導入した活動量センサー付きのイリジウム衛星通信型のGPS首輪(ドイツ・Vectronic社)であった。またすべての個体について,インピーダンス計を用いた体脂肪計測装置により体脂肪量を測ると共に採血を行い,繁殖にかかる性ホルモンの分析を行い,栄養状態と受精および妊娠のタイミングの関係の検討を開始した。同時に,日立市かみね動物園,横浜市ズーラシア動物園において,飼育ツキノワグマからの定期的採材(糞,尿)を進め,性ホルモン量の経時的変化のモニタリングも行った。平成25年度では,日光足尾山地の足尾地区において計11頭(オス5頭,メス6頭)のツキノワグマを学術捕獲して,内7頭にGPS首輪を装着した。日光地区では,計2個体(オス2頭)を捕獲して,その内1個体にGPS首輪を装着した。内3個体は,活動量センサー付きのイリジウム衛星通信型のGPS首輪(ドイツ・Vectronic社)であった。なお,国産GPS試験首輪の装着試験のために,奥多摩山地においても,計3個体を捕獲して機器装着を行った。すべての個体について,インピーダンス計を用いた体脂肪計測装置により体脂肪量を測ると共に採血を行い,繁殖にかかる性ホルモンの分析を行い,栄養状態と受精および妊娠のタイミングの関係の検討を行った。同時に,日立市かみね動物園,横浜市ズーラシア動物園において,飼育ツキノワグマからの定期的採材(糞,尿)を進め,性ホルモン量の経時的変化のモニタリングをすると共に,阿仁クマ牧場で飼育ツキノワグマ2個体に,深部体温および心拍数を計測できるインプラントを挿入して,活動量センサーの値との比較実験を開始した。

先行研究および応募者らの研究でのスナップショットでは,秋の蓄積脂肪を翌年の冬眠明け後から晩夏まで利用している可能性が示唆される。本研究では,衛星通信型の活動量センサー付GPS首輪,体内埋め込み型心拍データレコーダーなどの機材を駆使し,春から夏の冬眠明け時期に着目して,野生グマの栄養・生理状態の把握によりその行動生態の解明を,性,齢級,社会的ステータスごとに試みるものである。また春から夏のツキノワグマの行動を評価することは,これまで秋の堅果結実の多寡だけでは説明できていない,本種の晩夏の人里への出没機構の解明にも光を当てることが期待できる。平成26年度は,日光足尾山地の足尾地区で計12頭(オス6頭,メス6頭)のツキノワグマを学術捕獲して,内8頭にGPS首輪を装着した。日光地区では,計1個体(オス1頭)を捕獲して,GPS首輪を装着した。足尾地区で学術捕獲した3個体(オス2個体,メス2個体)には,イリジウム衛星通信型のGPS首輪を装着したが,同時に衛星経由でのデータ送信が可能な深部体温計と,胸部皮下への心拍計の挿入を行った。心拍計は,その他5個体にも装着を行い,春夏期の生理データ収集を試みた。全個体は,インピーダンス計を用いた体脂肪計測装置により体脂肪量を測ると共に採血を行い,繁殖にかかる性ホルモンの分析を行い,栄養状態と排卵のタイミングの関係の検討を行った。同時に,日立市かみね動物園,横浜市ズーラシア動物園において,飼育ツキノワグマから定期的採材(糞,尿)を進め,性ホルモン代謝物の経時的変化のモニタリングをすると共に,昨年度から引き続き阿仁クマ牧場で飼育ツキノワグマ2個体に,深部体温計および心拍計を挿入して,活動量センサー値との比較実験を継続した。26年度が最終年度であるため、記入しない。森林生物26年度が最終年度であるため、記入しない。計画通りにおおむね順調に進行しているが,野生個体への体内埋め込み型心電データレコーダーの装着については,当初予定していたドイツ製(Vectronic社)インプラント装置の一部機能の完成が遅れていることと,日本国内での動物への適用についての安全性の確認が遅れている。計画通りにおおむね順調に進行しているが,野生個体への体内埋め込み型心電データレコーダーの装着については,当初予定していたドイツ製(Vectronic社)インプラント装置の一部機能に不十分な点があり,飼育個体での試験をまず行うと共に,新たにアイスランド製(Star-Oddi社)の心拍計の導入を26年度から行う予定である。体内埋め込み型心電データレコーダーの装着については,25年度にまずは飼育個体で臨床実験を行った後に,野1生個体への適用を計画している。また並行して,アメリカの当該研究に関する先行研究を行っている研究者(Dr.rimLaske)を日本に招き,アメリカで使用されている体内埋め込み型心電データレコーダーの適用についても検討を行う。体内埋め込み型心電データレコーダーの装着については,25年度に飼育個体で臨床実験を行ったドイツ製インプラント装置を野生個体へ適用すると共に,アイスランド製心拍計も併用して研究を進める。これらの生理研究に先行実績を持つ,ノルウェー・ヘードマルク大学のクマ研究チームから技術移転を受けながら安全に作業を行う予定である。体内埋め込み型心電データレコーダーについて,プロトタイプの試験購入にとどまったために,残金が生じた。25年度にはすべての機能を備えた改良型データレコーダーが提供される予定のために,その購入に残金を充てる計画である。体内埋め込み型心電レコーダーの野生個体への適用が遅れたことによる。
投資収益率に関するマルチファクターモデルにおける回帰係数行列の時刻依存性の研究

従来,マルチファクターモデルでは,説明変量にかかる回帰係数行列は,時刻に依存しない定数行列で与えられることが普通であった。また,確率的に変動する誤差項のモデルとしては,互いに独立で同一な確率分布にしたがう確率変数が仮定されていた.こうした先行研究の仮定を踏まえて,実際のデータを使ってモデルの回帰係数行列を時刻に依存しない定数行列にとることができるか否かを実証的に確かめること.また,回帰係数行列を定数行列にとることができなかった場合,確率的に変動する誤差のモデルとして長期記憶姓をもった確率変数を選んだ場合の,修正版マルチファクターモデルを構築することの2つが本研究の目的であった.実際に東証一部上場企業の中から産業別に企業を複数抽出し,その日経平均を1つのファクターに,もう一つのファクターとして円対ドルの為替レートを選び,同じ企業の異なる年次のデータを使って2つのマルチファクターモデルを組み,回帰係数行列を求めた.2つのモデルの回帰係数行列を比較すると,両者は同じようには見えない,つまり,時刻に依存しないという仮定は必ずしも支持できないという結論に至った.東証一部上場企業を一括して扱わずに,産業別に個々に見た場合では状況は異なる可能性もあったので,これについても調べてみたが,回帰係数行列は時刻に依存すると判断できる,日本のバブル経済とその破綻,アメリカ経済のITバブルとその破綻,アジア通貨危機,中国の台頭といった経済・社会状況が,インターネットに代表される通信技術の急速な進展によって逐一かつ瞬時に株価に反映されるようになり,回帰係数行列を時刻とは無関係に選ぶことが難しくなっていると思われる.そこで,時刻への依存性を長期記憶性をもつ確率過程を使ってモデル化することを試みた.パラメータの設定次第で挙動を比較的簡単に制御できるfractional Brownian motionを使ってモデル化を進めているが,これについては,目下のところ,まだ整理された結果を出すには至っていない。回帰モデルによるデータ解析では,被説明変量の挙動をうまく説明する適切な説明変量の選択が欠かせない.そこで,平成15年度は,株式の投資収益率に関係すると思われる各種の金融指標データを収集し,それらの分布と時系列としての挙動を観察する作業を行った.具体的には,東証一部上場企業の日経平均株価,財務諸表に現れる総資産,売上高などを収集して行った.これにより,説明変量として適切と思われる変量をほぼ特定することができた.本研究は,平成15年度から16年度にかけての計画にもとづいており,15年度は,16年度に結果をまとめるためのいわば予備調査期間である.しかし,平成15年度に各種の金融データ観察作業行った副産物として,企業の倒産確率をロジット回帰モデルで推定する問題について,学生との共同研究で一つの結果を得ることができた.この結果を平成15年12月に開かれた科研費シンポジウムで発表すると同時に,論文として現在投稿準備中である.また,本研究では,最終的に提示するマルチファクターモデルの確率的に変動する誤差項として,少なくとも定常な雑音,できるならば,非定常で長期記憶性をもったfractional Brownian motionを仮定することを目標としている.これに関連して,fractional Brownian motionを含むより広いクラスの長期記憶確率過程の挙動を決定するパラメータの簡単な推定方法についての論文を,海外の研究者との共同研究で執筆し,平成15年度中に発表した.従来,マルチファクターモデルでは,説明変量にかかる回帰係数行列は,時刻に依存しない定数行列で与えられることが普通であった。
甲状腺機能低下症を示す新規の劣性自然突然変異マウスの遺伝学的解析

本研究はICRマウスの交配実験から新しく見っかった甲状腺機能低下症を示す矮小マウスの表現型の解析と原因遺伝子の同定を目的とした。新規矮小マウスは成長障害、貧血、甲状腺腫を伴う甲状腺の腫大が見られた。矮小マウスは正常マウスと比べ、血中甲状腺刺激ホルモン(TSH)濃度が増加し、甲状腺ホルモン(T3,T4)濃度が減少していた。この特徴はヒトの甲状腺機能低下症に酷似しているため疾患モデルとして有用である。次に、矮小マウスの原因遺伝子を同定するために遺伝子のマッピングを行った。異常形質の保因個体であるICRNo.8と近交系C57BL/6JJc1を交配して得たF1個体同士の交配により、F2矮小マウス67匹を得た。この異常個体を用いてマッピングを行った結果、矮小形質遺伝子は第12染色体上の約13cM付近のD12Mit136に強く連鎖していることが明らかになった。この領域には候補遺伝子として甲状腺ホルモンの合成に必須である甲状腺ペルオキシダーゼ(Tpo)が存在するので、矮小マウスのTpo遺伝子のシークエンスを行った。その結果、矮小マウスではTpo遺伝子の1508番目のCがTに置換しており、アミノ酸480番目のArgがCysに変わるミスセンス変異が確認された。矮小マウスのTPOはウェスタンブロットにより確認できたが、その酵素活性は見られなかった。これらのことから、矮小マウスはTpo遺伝子のミスセンス変異により酵素活性のないTPOタンパクを産生する。この酵素活性の欠損のため甲状腺ホルモン合成ができずに甲状腺機能低下症を引き起こすことが示唆された。代表者らが見出した新規矮小マウスはTpo遺伝子異常の初めての突然変異マウスである。本研究はICRマウスの交配実験から新しく見つかった甲状腺機能低下症のモデルマウス(hobbit(hobt)と仮に命名)の表現型の解析と原因遺伝子のマッピングを目的とした。hobt遺伝子を持つICR-+/hobtと近交系C57BL/6JJclを交配し、F2個体を作出し、異常個体67匹(hobt/hobt)を得られた。これらhobtホモマウスを用いて、表現型の解析及びマイクロサテライトマーカーによる原因遺伝子のマッピングを行った。さらにマッピングの結果より遺伝子解析を行い、コンジェニック系統を作製した。hobtホモマウスの表現型は甲状腺機能低下症のモデルマウスとして報告されているcongenital goiter (cog)ホモマウスの表現型と酷似しており、成長障害、貧血、甲状腺腫を伴う甲状腺の腫大が見られた。さらに、hobtホモマウスは正常個体と比べ、血中甲状腺刺激ホルモン濃度が増加し、甲状腺ホルモン(T_3,T_4)濃度が減少していた。cog遺伝子は第15染色体上にマップされており、その原因遺伝子はサイログロブリン(Tgn)であることが報告されている。しかし、本研究からhobt遺伝子は第12染色体上の約13cM付近のD12Mit136とD12Mit171に強く連鎖していることが明らかになった。この領域にはTtgnと同様に甲状腺ホルモンの合成に必須である甲状腺ペルオキシダーゼ(Tpo)が存在する。これらのことから、hobtマウスの原因遺伝子はTpoである可能性が示唆された。さらに、現在、D12Mit136をマーカーとして遺伝子解析を行い、hobt遺伝子をC57BL/6JJcl系統に交配導入したコンジェニック系統を作製しており、このコンジェニック系統はまもなく供給可能である。
概念的に新しい触媒的不斉合成の開発

光学活性な反応場を提供する不斉配位子のデザインと合成は、新規触媒的不斉反応の開発、および不斉化が困難な反応系を開拓するために重要である。研究代表者の研究室では、既存官能基利用の範疇を超えた新規な不斉配位子の創製研究を行っている。その結果、配位子として研究例の無いイソキサゾリンと、配位子骨格として報告例の少ないスピロ骨格の両方を合わせ持つ、独創性の高い光学活性配位子Spiro Bis (isoxazoline) Ligands (SPRIXs)の開発に成功している。Pd(II)-SPRIXs触媒は、アルケニルアルコールの触媒的不斉ワッカー型環化反応において、高い光学収率で環状エーテルを与え、オキシパラデーション型環化反応を経由する不斉タンデム環化反応をも促進する。最近では、世界初の触媒的不斉アミノカルボニレーションの開発にも成功している。これら反応でのPd(II)-SPRIXs触媒の顕著な加速効果は、イソキサゾリン配位子の特異な能力とスピロ不斉の生みだす特徴的な不斉環境に起因するものである。現在のところ、SPRIXs配位子以外に本触媒的不斉ワッカー型環化反応、および触媒的不斉アミノカルボニレーション反応を促進する不斉配位子は見出されていない。研究分担者は、Pd(II)-SPRIXs触媒の有用性を明らかにするべく、α-メチレン-γ-ブチロラクトンの触媒的不斉合成への適用を試みた。既に報告されているLu教授らのPd(II)-Pymox触媒系で確認された副生成物を与えることなく、化学収率87%、光学収率92%eeで目的環化体を得た。(Tetrahedron Lett.2003,44,5201.)Pd(II)-SPRIXs触媒は、光学活性なラクタム合成にも適用可能であることも明らかとなった。さらなる収率の向上を目指し、触媒量、温度、溶媒などの条件検討を行っている。また、特異な反応性を有する新規イソキサゾリン不斉配位子の開発および応用についても研究を行っている。既にいくつかの配位子を光学活性体として合成することに成功している。現在、様々な不斉反応への適用と新規反応性の確認試験を行っている。我々の研究室で開発したスピロ骨格を有するスピロビスイソオキサゾリン配位子(SPRIXs)は、世界初のアルケニルアルコールを基質とする触媒的不斉Wacker反応を可能にするなど、既存の配位子には見られない際立った特性を有する配位子である。今回、SPRIX配位子の特性を取り入れた触媒的不斉合成の更なる展開を目標に、0価パラジウムを経ない触媒的不斉環化反応によるγ-ラクトンの合成を試みた。同一分子内にルイス酸性の高い2価パラジウムによって活性化を受けるオレフィン部と、アセトキシパラデーションによって生じるアルキルパラジウム中間体を効率的に補足するアリリックアセテート部を有する化合物を基質に選択して反応を検討した。酢酸中、トリフルオロ酢酸パラジウムとSPRIXsから調製される錯体を触媒に用い反応を行ったところ、目的生成物のγ-ラクトンを高い不斉収率で得ることに成功した。本反応では、0価パラジウムを経由することなく直接的に触媒活性種の2価パラジウムが再生することから、パラジウムを用いる触媒反応として反応機構的に興味深いのみならず、空気中の酸素や湿気に対して比較的良好な安定性を有しており、実用性の高い反応となるものと期待できる。また、イソオキサゾリン配位子の特性が明らかになるに従い、イソオキサゾリンと他のホスフィンなどの配位官能基を有する新規配位子の開発へと研究を展開し、合成手法の確立を行った。

(Tetrahedron Lett.2003,44,5201.)Pd(II)-SPRIXs触媒は、光学活性なラクタム合成にも適用可能であることも明らかとなった。さらなる収率の向上を目指し、触媒量、温度、溶媒などの条件検討を行っている。また、特異な反応性を有する新規イソキサゾリン不斉配位子の開発および応用についても研究を行っている。既にいくつかの配位子を光学活性体として合成することに成功している。現在、様々な不斉反応への適用と新規反応性の確認試験を行っている。
歯肉線維芽細胞の亜群構成の変化から促えた歯周病の病態

ヒト歯肉線維芽細胞をインターロイキン(IL)-1存在下で24時間培養すると腫瘍壊死因子(TNF-α)によるプロスタグラジン(PG)E_2産生促進作用が亢進することを明らかにした。また,IL-1によってTNF-αレセプターの数と親和性が低下していることも明らかにした。そこで,IL-1によるヒト歯肉線維芽細胞のTNF-αに対する反応性の変化を,IL-1レセプター(IL-1R)mRNA発現およびIL-1のTNF-αレセプターのサブタイプのmRNA発現様態への影響の面から調べた。ヒト歯肉線維芽細胞においてタイプIとタイプIIのIL-lRmRNA発現をRT-PCR法によって検出した。また,タイプIIL-lRmRNAの発現量はタイプIIのものよりはるかに多かった。このことから,ヒト歯肉線維芽細胞の表面の主なIL-1RはタイプIであると考えられる。ヒト歯肉線維芽細胞はタイプIとタイプII双方のTNF-αレセプターのmRNAを発現し,その発現量はタイプIの方がずっと多かった。細胞をIL-1で刺激すると,タイプIレセプターのmRNA発現量は著名に抑制を受けるが,タイプIIレセプターのmRNA量はほとんど影響をうけなかった。これらの結果から,TNF-αに対する細胞の親和性(PGE_2産生促進作用)がIL-1によって亢進するという現象は単純にTNF-αレセプターの発現様態で説明できない。IL-1β,TNF-α,IFN-γ存在下で培養した歯肉線維芽細胞のそれぞれの刺激因子に対する反応性の変化をPGE_2産生能およびコラーゲン合成能の面から調べた。その結果,どのサイトカインで前培養しても程度の大小こそあれ,種々のサイトカインに対する反応性が変化することがわかった。なかでも,IL-1β刺激を受けた歯肉線維芽細胞はTNF-αのPGE_2産生能促進作用を著明に高めることがわかった。また,IL-1βは細胞膜のTNF-αレセプター数と親和性を変化させていることも明らかにした。したがって,歯肉線維芽細胞において,IL-1βはPGE_2産生を導くTNF-αレセプターの様態を変化させ,TNF-αに対する歯肉線維芽細胞の応答性を制御している可能性が高いと考えられる。このように,IL-1βによってTNF-αレセプターの様態が変化することがわかり,歯周病の病態を歯肉線維芽細胞の亜群構成の変化から捉えようとするときにレセプターの変化で調べていく重要性を確認した。すなわち,IL-1βは炎症時に歯肉組織中に著明に増加するサイトカインであり,この歯肉炎組織の生体反応を想定すると,IL-1βはTNF-αのレセプターを変化させて歯肉線維芽細胞の機能,ひいては歯周組織の破壊と修復に関与している可能性が示された。今後,IL-1β存在下で長期間培養した細胞におけるTNF-αレセプター様態の変化およびTNF-αに対する細胞機能応答の変化を調べる予定である。本年度では,IL-1によるヒト歯肉線維芽細胞のTNF-αに対する反応性の変化を,IL-1レセプター(IL-1R)のmRNA発現およびTNF-αレセプターサブタイプのmRNA発現様態に及ぼすIL-1βの影響の面から調べた。ヒト歯肉線維芽細胞においてtype Iとtype IIのIL-1R mRNA発現をRT-PCR法によって検出し,その発現量はtype Iの方がはるかに多かった。したがって,ヒト歯肉線維芽細胞の表面の主なIL-1Rはtype Iであると考えられる。さらに,細胞のLPS,インターフェロン-γ,およびPGE_2の刺激を受けるとtype IとIIのIL-1R mRNAの発現量がともに増加することが明らかになった。

IL-6は,歯肉線維芽細胞の細胞膜上レセプターに結合するだけでなく,可溶性レセプターと複合体を形成し,細胞膜上の糖蛋白であるgp130を介して結合することが明らかになった。そのgp130のmRNA発現はIL-1 βとTNF-α刺激により誘導された。したがって,歯肉線維芽細胞のIL-6に対する応答性は,IL-1 βとTNF-α存在下で培養することによって変化する可能性が高い。
解答過程の評価を利用した受験者の学習達成度を把握する手法に関する研究

試験結果から受験者を学習進度に基づいてクラスタリングする手法として、近年Rule SpaceMethod(RSM)が注目されている。この手法は、教育評価の領域から提案されてきた手法で、試験内の個々の問題(Item)とそれらを構成する最小の単元ゼット(Attribute)の関係を用いて、Itemの解答パターンから学習進度の似ている受験者を一つのクラスター(Knowledge State)に分類することを可能にする。科目の担当教員による「問題分析」を通して得られるItemとAttributeの関係により試験問題の構造を詳細に明らかにすることができ、これは当該科目の達成の度合いを測る基礎資料ともなる。大学入試センターで研究が続けられている聡合某礎「問題は高校段階の学習達成度を測ることを主目的に作成されており、用いられる単元もシンプルなものが多いので、学習進度を分析するのに適していると考えた。この問題は全国3ケ所の大学でモニター調査を実施し、延べ1300名程の大学生からの項目反応が得られているそこで、総合基礎問題「数学」で用いられた問題の内、「J冊子」に含まれる27個の設問について、RSMの提唱者であるProf.K.Tatsuoka(Columbia大学)の助言を得ながら問題分析を行ない、最終的に19個のAttributeを特定した。そして、この結果を前述の項目反応に適用し、各被験者の学習進度をクラスタリングした。これら一連の作業から、問題分析には特定教科の知識や応用力が必要であること以外に、Attributeの抽出には相当の試行錯誤を要することも判った。また、字習進度に基づいたクラスタリングが学習診断に有効に機能することが確認できた。今後は問題分析の方法を改良すると共にると共に、より実践な設問について適用する。また、これら研究成果を関連の国内外の学会で発表する予定である。本研究の初年度である本年度は、学習進度を把握する手法であるRule Space Method(RSM)の実際例への適用を考え、「総合基礎問題」を対象とした研究を遂行した。具体的な研究実績は以下の通りである。1.適用対象とする試験の選定大学入試センターで研究が続けられてきた「総合基礎問題」は高校段階の学習達成度を測ることを主目的に作成されており、用いられる単元もシンプルなものが多いので、学習進度を分析するのに適していると考えた。この問題は全国3ヶ所の大学でモニター調査を実施し、延べ1300名程の大学生からの項目反応が得られている。2.問題分析の実施総合基礎問題の「数学」で用いられている全57設問について問題分析を行い、また時には数学を専門とする者とも相談しながら、解答時に実行した計算手順や必要知識等を検討し、最終的に29個のAttributeを得た。3.総合基礎試験へのRSMの適用手始めにその中の「J冊子の大問1および大問2」に含まれる12個の設問について再度Attributeを精査し。RSMに適用した。その結果、当該の設問を解答した361名について、被験者毎の学習進度に応じた学習経路を把握することのできるKnowledge Stateの関係木を構成することができた。この関係木を用いることにより、個々の学習者に対して学習診断や学習指導を行うことができるだけでなく、指導者に対しては学習者集団の学習過程を明示することができ、双方にとって有益な情報となることが判った。これら一連の研究活動においては、RSM提唱者であるProf.K.Tatsuoka(Columbia大学)と意見交換を行い、いくつかの貴重な助言を受けた。また、研究成果の一端は共同研究報告書として公表し、また、今後はこのテーマを取り扱った学会でも発表を行い同種のテーマを持った研究者と意見交換を行う予定である。試験結果から受験者を学習進度に基づいてクラスタリングする手法として,近年Rule Space Method (RSM)が注目されている.この手法は,教育評価の領域から提案されてきた手法で,試験内の個々の問題(Item)とそれらを構成する最小の単元セット(Attribute)の関係を用いて,Itemの解答パターンから学習進度の似ている受験者を一つのクラスター(Knowledge State)に分類することを可能にする.科目の担当教員による「問題分析」を通して得られるItemとAttributeの関係により試験問題の構造を詳細に明らかにすることができ,これは当該科目の達成の度合いを測る基礎資料ともなる.大学入試センターで研究が続けられてきた「総合基礎」問題は高校段階の学習達成度を測ることを主目的に作成されており,用いられる単元もシンプルなものが多いので,学習進度を分析するのに適していると考えた.この問題は全国3ヶ所の大学でモニター調査を実施し,延べ1300名程の大学生からの項目反応が得られている.そこで,総合基礎問題の「数学」で用いられた設問の内,「J冊子」に含まれる27個の設問について問題分析を行ない,最終的に27個のAttributeを得た.その際に,RSMの提唱者であるProf.K.Tatsuoka (Columbia大学)と意見交換を行ない,いくつかの貴重な序言を受けた.今後,これを用いてRSMに適用し,被験者毎の学習進度に応じた学習経路を把握することを計画している.また,研究成果の一端は共同研究報告書として公表し,また,今後はこのテーマを取り.試験結果から受験者を学習進度に基づいてクラスタリングする手法として、近年Rule SpaceMethod(RSM)が注目されている。

この手法は、教育評価の領域から提案されてきた手法で、試験内の個々の問題(Item)とそれらを構成する最小の単元ゼット(Attribute)の関係を用いて、Itemの解答パターンから学習進度の似ている受験者を一つのクラスター(Knowledge State)に分類することを可能にする。科目の担当教員による「問題分析」を通して得られるItemとAttributeの関係により試験問題の構造を詳細に明らかにすることができ、これは当該科目の達成の度合いを測る基礎資料ともなる。大学入試センターで研究が続けられている聡合某礎「問題は高校段階の学習達成度を測ることを主目的に作成されており、用いられる単元もシンプルなものが多いので、学習進度を分析するのに適していると考えた。この問題は全国3ケ所の大学でモニター調査を実施し、延べ1300名程の大学生からの項目反応が得られているそこで、総合基礎問題「数学」で用いられた問題の内、「J冊子」に含まれる27個の設問について、RSMの提唱者であるProf.K.Tatsuoka(Columbia大学)の助言を得ながら問題分析を行ない、最終的に19個のAttributeを特定した。そして、この結果を前述の項目反応に適用し、各被験者の学習進度をクラスタリングした。これら一連の作業から、問題分析には特定教科の知識や応用力が必要であること以外に、Attributeの抽出には相当の試行錯誤を要することも判った。また、字習進度に基づいたクラスタリングが学習診断に有効に機能することが確認できた。今後は問題分析の方法を改良すると共にると共に、より実践な設問について適用する。また、これら研究成果を関連の国内外の学会で発表する予定である。
水素吸放出による水素吸蔵化合物の微粉化の限界-それ以上微粉化しない臨界サイズに達した化合物の物性と水素吸放出-

FeTiを主たる対象として、水素吸蔵に伴う微粉化と転位導入について研究する過程で、格子欠陥あるいは格子欠陥と同様に歪を伴う第2相を導入することによって水素吸蔵材料の水素吸放出特性を改良できることを見出した。この成果を積極的に応用し、容易に水素を吸収するが放出しない化合物と合金の水素吸放出特性を改良することを試みるに至った。水素吸放出特性を改善するための組織変化を、格子欠陥の導入のみならず水素吸蔵合金を複相化することによってもたらすことも可能である。Ti-22Al-27Nb(at.%)合金は、bcc相(あるいはその規則相)単相あるいはこれらの相と斜方晶O相の2相組織に作り込むことができる。この合金のbeta-to-gamma水素化物遷移は、O相の存在によって容易になると共に、同遷移に可逆性を持たせることができる。beta相とO相の整合歪がこのような効果をもたらしていると考えられる。同様の効果を、Ti-22Al-27Nb(at.%)合金を5-10%程度圧延し、<111>ラセン転位のアレイを導入することによって得ることもできる。この場合、ラセン転位の歪場がbeta相とO相の整合歪と同じ役割を果すと考えられる。Ti-22Al-27Nb(at.%)合金において成功した熱処理あるいは加工による組織制御による水素吸放出特性の改良法を他のさらに実用性の高い水素吸蔵合金に適用することを考え、容易に水素を吸収するが放出しないMg-Ca-Ni系合金の水素吸放出特性を研究した。しかし、現在のところ、この合金系にTi-22Al-27Nb(at.%)合金で得たと同様の成果を得るには至っていない。今後更なる研究が必要である。水素吸蔵化合物の水素吸放出特性に伴って多量の格子欠陥が導入され、また格子欠陥の存在状態、すなわち広い意味の組織が水素吸放出特性に影響する。このような水素吸放出特性に対する組織効果を、LaNi_5およびFeTiについて水素吸放出繰返し回数の関数として研究した。LaNi_5の場合、第1サイクル中に、激しく微粉化が進行し、1/3<11-20>転位が導入される。このような変化はほぼ第1サイクル後に完了し、第2サイクル以降、水素吸放出圧は一定の値に低下し、その後安定した水素吸放出挙動(P-C曲線)を示す。1/3<11-20>転位はマトリックスと水素化物の界面に生ずる界面転位で水素吸放出機構と深く結びついている。FeTiの場合、水素吸放出に伴って<100>転位が導入される。この転位もLaNi_5中の1/3<11-20>転位と同様の働きをしていると考えられる。しかし、FeTiの場合、微粉化も転位導入も水素吸放出サイクルの増加と共に徐々に進行し、P-C曲線も変化し続ける。このようなLaNi_5とFeTiの相違は、現在のところ両者の変形能と関係があると考えているがさらなる研究が必要である。組織変化は、格子欠陥の存在形態のみならず水素吸蔵合金を複相化することによってもたらすことも可能である。Ti-22Al-27Nb(at.%)合金は、bcc構造のβ相(あるいはその規則相であるβ_0相)単相あるいはこれらの相と斜方晶の0相の2相組織に作り込むことができる。この合金のβ-t0-γ水素化物遷移は、0相の存在によって容易になると共に、同遷移に可逆性を持たせることができる。β相と0相の整合歪がこのような効果をもたらしていると考えられる。同様の効果を、Ti-22Al-27Nb(at.%)

合金を5-10%程度圧延し、<111>ラセン転位のアレイを導入することによって得ることもできる。この場合、ラセン転位の歪場がβ相と0相の整合歪と同じ役割を果すと考えられる。昨年に続き、(1)水素を多量に吸蔵した水素吸蔵材料の状態(微粉化の程度も含め)と水素放出過程がどのように関連しているのか?(2)水素を多量に吸蔵するが放出しない系、たとえばTi_3A1系化合物について、なぜ水素放出が困難なのか?もし何らかの方法によって放出を可能ならしめることができるとすれば、どのような方法があるか?について研究した。水素吸放出を繰り返した後の微粉サイズを決定する要因は水素吸蔵材料の組織、物性等に依存し複雑である。LaNi_5系、TiMn_2系のように、第1サイクルの吸蔵圧と第2サイクル以降の吸蔵圧に大きな差が生ずる系では、第1サイクル吸蔵時の過水素圧は、大量のクラックの生成に必要な圧力であることが明らかになった。この大量のクラックが形成されるとき、水素吸蔵材料に水素吸蔵特性あるいは弾性的性質の大きく異なる第2相が含まれている場合(LaNi_5系、TiMn_2系の多くはこの場合に相当する)、第2相の分布状態が水素吸放出を繰り返した後の微粉サイズを決定することがあることを今回明らかにした。平行して、Ti_3A1系合金のように多量の水素を吸蔵するが放出しない化合物に、何らかの処理を施すことによって水素を容易に放出させることを試みた。Ti_3A1系Ti-Al-Nb合金の水素吸放出特性は、合金の熱処理後の組織状態に敏感に依存し、特に、時効処理によって斜方晶のO相が存在すれば、水素吸放出が容易になる。本年、重水素を吸蔵させた試料を用い、O相とマトリックスB2相の整合歪み等の解析によりそのメカニズムを解明した。さらに、α_2Ti_3A1合金に400Kにて水素を吸放出させ、水素放出に伴うプラトー領域を始めて観察した。今後、このプラトー領域を活用し、Ti_3A1系合金の可逆的水素吸放出量を大きくすることを試みる予定である。Ti_3Al単相に吸収された水素は100°Cではほとんど放出されないが、0相を分散させたTi-Al-Nb合金時効材では、水素を100°Cで吸放出する。Ti-Al-Nb系合金を1200°Cから急冷し、900°C以下で時効すれば、ある結晶方位関係をもって0相がB2母相中に析出する。時効によってツイード状に0相を分散させた組織を作れば、水素を可逆的に吸放出する。0相の分散と可逆的水素吸放出のメカニズムはほぼ明らかになった。0相の分散と同じ効果を加工によって実現することができることも明らかになった。この知見を応用してNbを添加しないTi_3Al基合金に可逆的に水素を吸放出させるための研究室レベルの技術を開発した。Mg-Ni-Ca系にはC36、C15、C14構造に結晶する金属間化合物MgNi_2、CaNi_2、Mg_2Caが存在する。CaNi_2は水素を吸蔵するが放出せず、MgNi_2は水素を吸蔵しない。一方、Mg_2Caの水素吸放出特性にはいまだ不明な部分が多い。そこで、Ti_3Alで得られた知見の他系への応用を試みるべく、Mg_2Caを中心とするMg-Ca-Ni系合金の水素吸蔵特性について検討した。CaNi_2-Mg_2Caを結ぶライン近傍の組成の合金は、C15構造を有する金属間化合物とMg-Ca側化合物に近い組成のC14型化合物あるいは固溶体からなる複雑な組織を呈する。
デザイン理論を用いた符号・格子及び頂点作用素代数の研究

符号,格子,頂点作用素代数という互いに密接な関係を持つ数学的対象がある.3者は,類似した性質を数多く持ち,例えば最小距離やt-デザインという概念が,それぞれに定義されている.特に符号はもともと情報伝達の手段,効率化を目的に導入された概念であり,実生活にも幅広い応用を持つ.本研究では,3者の分類に向けて,幾つかの数学的性質を明らかにした.例えば,特別な場合に対し,最小距離の上界の決定や,t-デザインの分類を行った.符号,格子,頂点作用素代数という互いに密接な関係を持つ数学的対象がある.3者は,類似した性質を数多く持ち,例えば最小距離やt-デザインという概念が,それぞれに定義されている.特に符号はもともと情報伝達の手段,効率化を目的に導入された概念であり,実生活にも幅広い応用を持つ.本研究では,3者の分類に向けて,幾つかの数学的性質を明らかにした.例えば,特別な場合に対し,最小距離の上界の決定や,t-デザインの分類を行った.本研究では,符号,格子,頂点作用素代数という,互いに密接な関係を持つ数学的対象を,3者共通に定義される性質(最小距離,デザインなど)を用いて研究する事,更に得られた結果から,3者の類似性を明らかにしていく事が大きな目的であった.実際には,次のような結果を得ることが出来た.研究代表者によって2<k<7に対して,位数2kの有限環上の自己双対符号の最小距離の上界が得られている.この結果の,k>6への拡張を試みた.その結果,部分的ではあるが,長さが百万以下の符号に対して,最小距離の上界を拡張できた.これにより,多くの長さの符号に対して,極限的符号が定義できた.Universally optimalという球面上の良い配置のクラスがある.田上真氏との共同研究で,この概念をユークリッド空間への拡張を試みた.その結果,ユークリッド空間の新たな良い点の配置のクラスを定義できた.この結果は現在投稿中である.また,10月から12月にかけて,Kansas State UniversityのHoehn氏を訪ね,共同研究を行った.射影空間のデザインとエルミート保型形式のフーリエ係数間の関係を明にした.これにより,エルミート保型形式におけるLehmer予想の自然な拡張が得られた.極限的な2元自己双対符号からは,組合せ5-デザインが得られる.では,6-デザインが得られる事があるか否かは,古くからの未解決問題であった.この問題は,[Bannai-Koike-Shinohara-Tagami,2006]によって,多く符号に対して6-デザインが得られない事が示されたが,依然として完全な解決は得られていなかった.本研究において,新たな手法を導入する事で,約10の長さの極限的符号を除いて,6-デザインの非存在を,更に全ての極限的符号に対して,8-デザインの非存在を示した.現在,論文を作成中である.符号,格子,頂点作用素代数(以後VOAと略す)という,互いに密接な関係を持つ数学的対象がある.本研究の目的は,これら3者の分類に向けて,それぞれの数学的性質(最小距離やt-デザイン)を明らかにする事である.平成23年度及び,繰越した平成24年度においては,大きく分けて4つの研究を行った.1つ目は72次元の極限的TypeII格子がG. Nebeにより発見されたが,その格子を用い,72次元のoptimalな自己双対格子を構成した.2つ目は,Assmus-Mattsonの定理により符号から組合せ5-デザインが構成されるが,6-デザインは構成されない事を多くの符号について示した.3つ目は,格子のフレームの存在性である.格子のフレームは符号やVOAと密接に関係するが,その存在性は,ランクが24以下の特別な格子についてのみ解決されていた.この結果を大幅に拡張し,ランク64までの特別な格子に対して存在性を決定した.これにより,長さ64以下の極限的Z2k-符号の存在も決定した.4つ目は,近年発見されたマシュームーンシャイン現象に現れる,モックテータ関数のフーリエ係数について研究した.マシュームーンシャイン現象とは,あるモックテータ関数のフーリエ係数が,一番大きなマシュー群の既約表現の次元の正整数係数の線形結合で書けるであろうというものである.この現象に現れる,マッカイ-トンプソン級数のフーリエ係数の持つ合同式を多数発見した.この現象に現れるモックテータ関数は,ラマヌジャンの発見した多くのモックテータ関数を含む.これにより,Cheng-Duncan-Harveyの予想も解決した.23年度が最終年度であるため、記入しない。23年度が最終年度であるため、記入しない。
PZT薄膜を搭載した圧電検出・駆動型ダイヤモンドAFMプローブの開発

1.ダイヤモンドAFMプローブの開発(1)ダイヤモンド薄膜の選択成長法によるパターニングと異方性エッチングによるSiモールドを利用することによって、ダイヤモンドAFMプローブを作製した。さらに、インサート材料としてアルミニウム薄膜を用いたダイヤモンド薄膜とパイレックスガラスの陽極接合技術を開発し、ダイヤモンドプローブ上に支持部となるガラス小片を陽極接合することによって、Siウエハ上に一括生産可能なプロセスを確立した。(2)有限要素法を用いて最適なばね定数を持つプローブ形状(V字型カンチレバー)を設計し、ばね定数1N/m、6N/mの2種類のダイヤモンドプローブを作製した。(3)作製した上記(2)のダイヤモンドプローブによってAFM計測が可能であることを確認した。2.PZT圧電薄膜によるアクチュエータおよび微小力センサの開発(1)マグネトロンスパッタリング法によって圧電定数の高いPZT薄膜を形成するための成膜条件およびアニール条件を明らかにした。昇温速度10°C/sでN_2雰囲気および大気中でアニールを行うことによって約95pC/Nと高い圧電定数を持つPZT薄膜の形成を可能とした。(2) SF_6ガスを用いた反応性イオンエッチング(RIE)によってPZT薄膜のパターニング技術を確立した。(3)ダイヤモンドAFMプローブに搭載した場合のセンサ(変位量-発生電荷の関係)およびアクチュエータ(印加電圧-変位量の関係)としての性能を有限要素法によって解析した。
慢性疼痛を担う神経－血管新生ネットワークの分子基盤解明

本研究では神経ー血管新生ネットワークに基づく、慢性疼痛の分子メカニズム解明を目的とした。末梢神経傷害後にはマクロファージや好中球などの免疫細胞が浸潤し、血管新生促進因子であるVEGFを産生していた。組織化学的解析により、傷害後の末梢神経では病的な血管新生の亢進が観察され、これはVEGFシグナルによる血管内皮細胞の増殖により裏付けられた。薬理学的にVEGFシグナルを抑制阻害すると、神経傷害に伴う慢性疼痛が改善された。結論として、傷害神経におけるVEGFシグナル依存的な異常血管新生は慢性疼痛の増悪因子であることが明らかになった。慢性疼痛の病態生理はサイトカインネットワークを基盤とした慢性神経炎症により調節されている。本研究では神経ー血管ネットワークを介した末梢神経炎症(末梢感作)制御機構について検討を行った。マウスの坐骨神経に部分結紮を施すと、神経障害性疼痛様行動が惹起された。傷害末梢神経における血管網を組織化学的に評価すると、異常新生血管の顕著な増加が認められた。この血管新生の亢進は、ex vivoイメージングによっても裏付けられた。また血管新生に重要な役割を果たす血管内皮増殖因子(VEGF)の発現が、末梢神経傷害後に集積するマクロファージや好中球において増加することも見出した。その発現増加は、遺伝子プロモーター領域におけるエピジェネティック調節に基づいていることも確認された。VEGF受容体もまた、傷害末梢神経において発現増加しており、それらはマクロファージまたは血管内皮細胞に発現することが組織化学解析により示された。VEGFリガンドまたはその受容体に対する薬理学的阻害薬を傷害末梢神経周囲に投与すると、神経障害性疼痛が抑制された。加えて、血管新生マクロファージがこれらの現象ならびに神経障害性疼痛に密接に関与することも明らかにした。本年度までの結果を踏まえると、末梢神経傷害後にはエピジェネティクス調節を介してVEGFなどの血管新生因子の発現が増加する。これらは異常血管新生を促進し、神経炎症の慢性化ならびに神経障害性疼痛の病態維持に重要な役割を果たすと考えられる。慢性疼痛の病態生理にはサイトカインネットワークに基づく末梢神経炎症が密接に関与する。末梢神経炎症を担う神経ー血管新生ネットワークの分子基盤解明を本研究の目的とした。坐骨神経部分結紮モデルマウスを用い、生化学的、組織化学的および行動薬理学的手法により各種解析を行った。傷害坐骨神経における血管新生をDiI蛍光色素灌流により評価したところ、傷害7日以降より経日的に異常新生血管の増加が認められた。DiI標識された血管は、血管内皮細胞マーカーであるCD31の局在と完全に一致していた。また傷害神経において、血管新生因子であるVEGFAおよびその受容体の発現増加が観察された。VEGFAの中和抗体を傷害坐骨神経周囲に局所投与すると、PSL後に生じる触アロディニアおよび熱痛覚過敏が減弱した。マクロファージのフェノタイプのうち、血管新生マクロファージはTie2やCXCR4の発現により特徴付けられる。傷害神経において、それらTie2およびCXCR4陽性マクロファージの集積が認められた。ミノサイクリンおよびCXCR4拮抗薬を用いて血管新生マクロファージを抑制すると、PSLによる神経障害性疼痛が減弱した。本年度の結論として、末梢神経炎症を担う血管新生の亢進ならびにその調節因子の発現増加を明らかにした。血管新生が関与する末梢神経炎症調節機構は、慢性疼痛の分子基盤において重要な役割を担うことが示唆され、今後の更なる発展が期待できる。慢性疼痛の分子基盤として、サイトカインネットワークに基づく慢性神経炎症の関与が注目されている。本研究では、慢性炎症において重要な役割を果たす血管新生に着目し、神経-血管新生ネットワークを介した慢性疼痛制御機構の解明を目的とした。マウスの坐骨神経を部分結紮した後の傷害神経において、血管新生に中心的役割を果たす血管内皮細胞増殖因子(VEGF)の発現増加と、それに伴う異常血管新生の増加を明らかにした。この異常血管新生は神経傷害後長期間に渡り持続することも確認済みである。さらにこの現象にはVEGFなどの分子を高発現する血管新生マクロファージが密接に関与しており、VEGFの中和抗体やマクロファージ抑制薬を用いると神経障害性疼痛が改善することも示している。血管新生に関与する種々の因子をマイクロアレイにより網羅的に評価したところ、特にマトリックスメタロプロテアーゼ(MMP)の発現が著しく増加しており、これはマクロファージに局在することも同時に見出した。傷害神経に浸潤するMMP発現マクロファージは骨髄由来であり、その多くは異常新生血管の周囲において観察された。これらの結果を踏まえると、神経傷害後には種々の血管新生関連因子が血管新生マクロファージより供給され、その結果として生じる長期的異常血管新生が慢性疼痛の重要な病態分子基盤であると考えられた。

これらを標的とした薬理学的アプローチが慢性疼痛の治療に有効であることを示唆する重要な知見も同時に示すことができた。薬理学、疼痛学本研究の目的は、慢性疼痛の病態生理における神経ー血管新生ネットワークの関与を明らかにすることである。本年度は血管新生の亢進に加え、その調節因子の同定ならびに発現増加機構についても重要な知見が得られた。期間全体における目標は、慢性疼痛の病態生理における神経ー血管新生ネットワークの関与を明らかにすることである。特に初年度は新生血管網の可視化ならびに血管新生因子の発現解析を主に計画していた。前述の通り、申請者らの仮説を支持する新たな知見を得ることができた。最終年度の目標は、神経ー血管ネットワークを標的とした慢性疼痛治療標的を提示することである。一次知覚神経の応答変化などの検討を加え、治療ストラテジーの確立を目指す。今後は、血管新生を軸とした慢性疼痛制御機構に焦点を当てた検討を行う。具体的には一次知覚神経の興奮性に及ぼす血管新生関連因子の影響など、神経ー血管間のクロストークについて評価する。さらに末梢感作による中枢感作制御機構の解明を目指す。次年度の研究費は主に消耗品費、旅費として用いる。生化学実験、組織化学実験などに必要な試薬、キット類およびディスポーザブル器具の購入費とする。また本年度に十分な成果が得られたため、精力的に学会発表を行う計画であり、旅費を計上する。