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壊死性腸炎に対する経口ミコナゾール投与療法の有効性に関する研究

超低出生体重児に対するミコナゾール(MCZ)の経口投与により、消化管穿孔の発症率や死亡率が改善したという関連施設での臨床成績をベースに、MCZの持つ消化管保護メカニズムの解明を目的に研究を行った。まず実際の臨床検体を用いた真菌染色を行い、MCZ投与開始時期の前後においてカンジダ腸炎の所見がないことを確認した。In vitro実験では、MCZ処理したCaco2細胞が低酸素に対する耐性を獲得することを発見した。さらにPharmacogenomics的手法を用いたcDNAマイクロアレイによる遺伝子検索では、MCZにより発現が抑制される遺伝子としてEgr1とPARP1、増強する遺伝子としてGadd45 αの存在が明らかとなり、我々はこれらのタンパクに着目した。RT-PCRとWestern blotを用い、これらの遺伝子のタンパクレベルでの発現を確認した。さらに抗Ac-lysine抗体を用いたWestern blotでは、MCZによる細胞核内タンパクのアセチル化促進が起こることが分かった。またIn vivo実験として、Balb/cマウスにMCZを4日間経口投与し、その後上腸管膜動脈結紮による腸管虚血モデルを作成した。摘出した腸管標本にてHE染色と上記タンパク(Egr1、PARP1、Ac-lysine等)の抗体を用いた免疫染色を行い、MCZの虚血性組織障害に対する保護作用を確認した。Egr1とPARP1はいずれも虚血による組織障害の発症機序に深く関わっていることが分かっており、MCZによるこれらの遺伝子の抑制と腸管保護作用との関連が示唆された。またGadd45はDNA修復酵素であるが、DNAの脱メチル化を通して様々な遺伝子発現に影響するという報告もあり、また脱メチル化後に起こる核内ヒストンタンパクのアセチル化にも影響することが十分予想され、これらの複合的なメカニズムがMCZの消化管保護作用の有力なメカニズムである可能性が示唆された。超低出生体重児に対するミコナゾール(MCZ)の経口投与により、新生児消化管穿孔の発症率や死亡率、手術症例における合併症発症率が改善した。これらの臨床データをもとに、ミコナゾールの腸管組織に対する作用を解明するための実験を行った。Invitro実験として、Caco2(ヒト大腸腺癌細胞)とHL60(ヒトリンパ球)を用い、細胞への低酸素ストレスに対するMCZの影響をMTT assayやクリスタルバイオレット染色にて評価し、腸管細胞に対する細胞保護効果を発見した。同時に、培養上清を採取し、各種サイトカイン測定(VEGF,HMGB1等)を行った。またH202を用いた酸化刺激によるアポトーシスの誘導効果を、フローサイトメトリー、アガロースゲル電気泳動などを用いて確認した。またCaco2をLPSと共培養により刺激し、IL-8などの各種サイトカイン測定(ELISA)を測定した結果、MCZの抗炎症効果も確認した。以上のように、in vitroでのMCZによるphenotypeを同定した。MCZによる遺伝子レベルでの発現プロファイルを調べるため、MCZ処理したcaco2細胞から抽出したtotalRNAを用いてDNAマイクロアレイを施行した。その結果MCZの標的遺伝子となりうるいくつかの遺伝子候補を抽出した。その結果をもとに、RT-PCR、ウエスタンブロットを行った。In vivo実験として、Balb/cマウスに2日間MCZを経口投与し、その後腸管虚血モデルを作成した。作成した腸管標本はHE染色と免疫染色を行い、MCZによる虚血性組織障害への影響を調べた。また新生児消化管穿孔の臨床検体を用いて免疫染色を施行し、MCZ使用群と未使用群との比較を行った。以上より、MCZの腸管に対する組織保護作用機序の一端を解明することができたと考えている。
多次元データの構造解析法の研究

報告書の目次項目と関連した研究成果を下記に示す。1)記述的多変量解析と信頼性強制分類に関係した研究の一部を下記に公表した。時間依存性を持つ主成分分析法の研究の一部を下記国際会議で発表する。多項分布モデルに関連した研究を下記で報告した。馬場康雄(1998)、第66回日本統計学会、1998年7月2)外的基準のないデータに対する曲線当てはめの概要曲線当てはめ法に関係する研究の一部を下記で報告した。水田正弘、馬場康雄(1998)、第66回日本統計学会、1998年7月3)類似度行列に関する尺度化-評価の次元の検出を試みる尺度構成法の提案-4)損失関数最小化による射影と変数の分類研究の一部を下記国際会議で報告する。本年度は下記の事項を行った。1)研究打合せ平成10年10月には東京で,平成11年1月には札幌で,研究協力者を交えて非公開の研究討論を行い,今年度の研究について互いに評価しあいまた,次年度の研究計画について話し合った。討論した主な研究テーマは下記の通りである。・強制分類法と時間変化を伴う主成分分析(馬場康維)・代数曲線,射影追跡,有効次元縮小空間推定法(水田正弘)・3元データの新分析法(今泉忠(多摩大学:研究協力者))・損失関数法による射影法(中村好宏(総研大:研究協力者))・数量化法(山本義郎(北海道大学:研究協力者))2)学会発表・平成10年8月に英国,ブリストルで開かれたCOMPSTAT(国際計算機統計学会)において研究報告を行った。(馬場康維)・平成10年7月に東京で開催された日本統計学会において研究報告を行った。(水田正弘,馬場康維)本年度は下記の事項を行った。1)研究打合せ平成12年3月に統計数理研究所で、研究協力者を交えて非公開の研究討論を行い、さらに研究のまとめと今後の発展の方向について話し合った。研究討論の主なテーマは下記の通りである・損失関数最小化による射影と変数の分類(中村好宏(総研大:研究協力者)・Principal Pointsの特性について(清水信夫(北海道大学大学院:研究協力者)・ブートストラップ法の応用(南弘征(北海道大学:研究協力者))2)学会発表等(主なもの)・平成11年7月に岡山で開催された日本統計学会において研究報告を行った。(中村好宏(総研大:研究協力者)、馬場康維)・平成12年2月に統計数理研究所で開催された日本分類学会において研究報告を行った。(中村好宏(総研大:研究協力者)、馬場康維、大隅昇(統数研))(中村好宏(総研大:研究協力者)、馬場康維、大隅昇(統数研))
寄生適応における回虫ミトコンドリア電子伝達系酵素の発現調節機構

寄生性線虫である回虫は、受精卵より感染性を有する第3期幼虫(感染性の獲得)に至る自由生活期には、発生に酸素を必要とし哺乳類型の好気的呼吸を行い、一方、成虫期(感染(寄生)成立)には嫌気的環境下の小腸内に寄生して嫌気的エネルギー代謝を行う。エネルギー代謝系の変換については、TCA回路とミトコンドリア電子伝達系を繋ぐkey enzymeである複合体IIに成虫型(嫌気的;ロドキノール-フマル酸還元酵素)および幼虫型(哺乳類型好気的;コハク酸-ユビキノン酸化還元酵素)の機能的に異なるアイソフォームが存在する。さらに、複合体IIを構成する4サブユニットのうち、フラビン蛋白質(Fp)およびシトクロームb小サブユニット(CybS)において成虫型・幼虫型が存在し、鉄-硫黄蛋白質(Ip)およびシトクロームb大サブユニット(CybL)は両酵素に共通である。これは、IpおよびCybLサブユニットをコア構造とし、生活環特異的基質(コハク酸とフマル酸、および、ユビキノンとロドキノール)の結合に関与する2サブユニットのみを変換するという合理的な寄生環境への適応を可能にする分子機構を示唆するものである。本研究は、この寄生適応を分子レベルで解明することを目的とし、生活環特異的サブユニットと普遍的に発現されるサブユニットの転写調節機構を比較検討するものである。平成14年度において、成虫型Fp、幼虫型Fp、Ip、CybL、成虫型CybS、および幼虫型CybSクローン群を回虫ゲノムライブラリーのスクリーニングにより分離し、各遺伝子領域の解析を行った。また、感染幼虫から成虫への発展に及ぼす外的環境因子(酸素分圧、温度等)の影響の検討を容易にするために、感染性を獲得するという点で重要である大気中での自由生活期の幼虫の再現性のよい培養を確立した。私は、生活環により生育環境が著しく変化する寄生性線虫である回虫をモデル系とし、寄生適応現象の分子レベルでの解明を目指している。回虫では、成虫期には嫌気的環境の哺乳類小腸内に寄生して嫌気的エネルギー代謝を行い、一方、受精卵より感染性を有する第三期幼虫に至る自由生活期には発生に酸素を必要とし哺乳類型の好気的呼吸を行うことが見い出されている。これまで、1)その生活環において成虫型(嫌気的)および幼虫型(哺乳類型好気的)ミトコンドリア電子伝達系複合体IIおよびIVの活性発現が著しく変化すること、2)電子伝達系酵素のcDNAクローニングにより成虫型(フマル酸還元酵素、FRD)および幼虫型(コハク酸脱水素酵素、SDH)の触媒を構成するフラビンタンパク質などに機能的に異なるアイソフォームが存在すること、また、stage-specficに発現する回虫ミトコンドリア複合体IIアイソザイムのタンパク質化学的および遺伝子発現レベルの解析を行い、3)複合体IIの4サブユニットのうちフラビンタンパク質(Fp)およびシトクロームb小サブユニット(CybS)が両者で異なっておりstage-specificな発現が転写レベルで制御を受けていること、4)鉄-硫黄タンパク質サブユニット(lp)については成虫型と幼虫型が同一であること、5)最近、シトクロームb大サブユニット(CybL)についてもlp同様、成虫型と幼虫型が同一であること、また、幼虫型CybS精製標品のN末端解析の結果を基にcDNAクローニング、一次構造上成虫型とは異なるユニークなものであること、を明らかにしている。5)については、現在、投稿準備中である。そこで、本実験を用いて酸素適応におけるミトコンドリア機能の多様性および核とミトコンドリアDNAの協調的発現調節の分子機構を解明することを目的とし、酸素分圧変化による呼吸鎖電子伝達系酵素の特性とその遺伝子発現制御機構の解析を行う。平成13年度には、回虫複合体IIの各サブユニット遺伝子の遺伝子発現制御領域(シス・エレメント)の解析を目的とし、ゲノムクローンの全塩基配列を開始し、現在も引き続き行っている。また、構造活性相関という観点から、回虫の類縁生物であるCaenorhabditis elegansにおいて、回虫成虫型および幼虫型複合体IIの発現系を確立し、翻訳系およびミトコンドリア輸送系の互換性を確認した。さらに、成虫特異的酵素活性であるFRD活性を検出した。

本研究は、この寄生適応を分子レベルで解明することを目的とし、生活環特異的サブユニットと普遍的に発現されるサブユニットの転写調節機構を比較検討するものである。平成14年度において、成虫型Fp、幼虫型Fp、Ip、CybL、成虫型CybS、および幼虫型CybSクローン群を回虫ゲノムライブラリーのスクリーニングにより分離し、各遺伝子領域の解析を行った。また、感染幼虫から成虫への発展に及ぼす外的環境因子(酸素分圧、温度等)の影響の検討を容易にするために、感染性を獲得するという点で重要である大気中での自由生活期の幼虫の再現性のよい培養を確立した。
短波長域長周期ファイバグレーティングのセンサーへの応用

本研究では、ネジと熱収縮チューブと光ファイバからなる簡単に作製可能な長周期ファイバグレーティング(LPFG)を適用した光ファイバセンサーの特性の解明とそれを利用した低価格なセンシングシステムへの適用性を明らかにすることが目的であり、最終年度は、LPFGの作製用ファイバ、LPFGの感度向上のためのカスケードLPFG、またカスケードLPFGを用いた振動測定への応用等について検討を行った。これらの結果について以下に示す。LPFG作製用ファイバとして、カットオフ波長の異なるファイバを用いたLPFGの透過特性を計算し、両者の特性を比較した。その結果、カットオフ波長が短いLPFGの方が、屈折率変調量に対して結合係数の変化が大きいことを確認した。光弾性効果により作製したLPFGで、800nm帯で動作するLPFGはセンサ感度が向上することが分かった。また、グレーティング長に対する減衰量の変化も同様に、800nm帯動作のLPFGの方が1550nm帯のLPFGよりも大きいことを確認した。次に、LPFGの感度向上のためにカスケードしたLPFGの印加圧力による損失と共振波長の特性を検討した。ここでは、グレーティング周期の異なるカスケードLPFGを作製して、両者の特性の比較を行った。LPFGへの圧力変化に対する損失の変化は、ほぼ同じであったが、共振波長の変化はグレーティング周期が大きいほうが大きいことを実験的に明らかにした。また、このカスケードLPFGを用いて振動測定法を提案し、以前行っていたLPFGの偏波モード損失を利用していた測定法に比較して感度が向上できることを明らかにした。更に、2モードファイバを用いたLPFGによる基本モードから高次のLP11モードに広帯域に変換できるモード変換器についての基本的な検討を行い、その可能性について明らかにした。本研究では、ネジと熱収縮チューブと光ファイバからなる簡単に作製可能な長周期ファイバグレーティング(Long period fiber grating)(LPFG)を適用した光ファイバセンサーの特性の解明とそれを利用した低価格なセンシングシステムへの適用性を明らかにすることが目的であり、H28年度は、LPFGの基本的な特性の検討を行った。まずは、このLPFGの偏光依存性について検討を行った。ここでは、実測されたLPFGの透過光スペクトルの特性からLPFGの偏光依存性をあらわす簡単なモデルを提案した。さらに,プレート,ネジとおもりを用いて単純なLPFGを構成し,おもりの重さに対する透過光スペクトルの変化を測定し、この実測結果と提案モデルによる数値計算結果を比較することにより,提案モデルの妥当性を示した。この結果を電子情報通信学会の論文誌に投稿し掲載された。また、熱収縮チューブとねじとカットオフ波長が600nmの単一モードファイバを用いてLPFGを作製し、このLPFGの温度特性を実験的に評価した、特に、LPFGの各共振波長および共振波長の減衰量と温度の関係について調べた。共振波長は、温度増加に対し、高温領域では長波長側にシフトするのに対して、低温領域では短波長側にシフトするのがわかった。この結果を2016年の関西支部大会で発表した。更に、熱収縮チューブとねじを用いたLPFGを作製し、簡単なガス圧センサーへの適用について検討した。ガス圧が、LPFGの共振波長の損失に大きく依存することを明らかにした。この原因は、LPFGにおけるグレーティングの結合係数が空気圧に比例するためであることを明らかにした。この結果をACP2016の国際会議で発表した。本研究では、ネジと熱収縮チューブと光ファイバからなる簡単に作製可能な長周期ファイバグレーティング(LPFG)を適用した光ファイバセンサーの特性の解明とそれを利用した低価格なセンシングシステムへの適用性を明らかにするために、LPFGの偏光特性の明確化および熱収縮チューブとねじから作製した850nm帯のLPFGの温度特性について明らかにしており、今後のセンサーへの適用について明確にできた。また、H29年度以降に実施する予定であった、LPFGの応用として、ガス圧センサーへの適用について検討した結果、ガス圧を測定する光ファイバセンサーとして利用できることを明らかにした。このように提案しているLPFGの光ファイバセンサーの基本特性に関して実験的な確認を行うことができた。機械的に誘起される長周期ファイバグレーティング(LPFG)の共振損失の印加圧力と偏波依存性との関係を、ジョーンズ行列解析を利用した推定モデルを提案した。LPFGの透過特性は、印加圧力とLPFGの測定スペクトルから得られた結合係数との関係を用いて容易に推定でき、提案されたモデルを用いて共振波長周辺のスペクトルを推定できることを明らかにした。この結果を論文誌に投稿し採択された。可視域SMFを用いて作製したLPFGの800 nm帯の透過光スペクトルの温度特性を検討した。共振波長は、低温領域ではチューブの圧力の影響が、高温領域ではネジの線膨張の影響がそれぞれ支配的になった結果、温度が高くなるにつれて減少し、ある温度以上では増加することがわかった。このLPFGの共振波長の温度変化のメカニズムについても明らかにした。この結果をOECC2017とOFT研究会で発表した。周期の異なるMLPFGにおいて、印加圧力と共振波長の関係を明らかにした。周期1.25 mmのMLPFGの共振波長シフトは、0.7 mmのMLPFGに比べて約10倍であることを実験的に明らかにした。この検討結果を、ACP2017の国際会議で発表した。

センサー用ファイバを検討するために、光弾性効果によって作られたLPFGの透過特性のモデル化を検討し、提案モデルによる数値計算の結果と実験結果は傾向がよく一致し、提案モデルの妥当性を確認した。LPFGを用いた振動測定法で、LPFGへの入射光パワーおよびセンシングファイバ(SF)が与える影響について検討した。LPFGの偏光依存性を利用した振動測定法の入射光パワーおよびSFの種類が与える影響について明らかにした。本研究では、ネジと熱収縮チューブと光ファイバからなる簡単に作製可能な長周期ファイバグレーティング(Long period fiber grating)(LPFG)を適用した光ファイバセンサーの特性の解明とそれを利用したセンサーへの適用について検討した。特に、LPFGの共振損失の印加圧力と偏波依存性の関係の検討し、共振損失の印加圧力と偏波依存性との関係を表す推定モデルを提案した。また、可視域SMFで作製したLPFGの温度特性における共振波長の特性および共振損失の関係の検討およびLPFGのグレーティングピッチと印加圧力と共振波長の関係について明らかにした。センサー用ファイバの設計の目的のために、LPFGの印加圧力と透過特性の関係のモデル化を行った。また、LPFGを用いた振動測定におけるセンシング用ファイバの実験的な検討を行い、センシングファイバとして適当なファイバについて実験的に明らかにした。本研究では、ネジと熱収縮チューブと光ファイバからなる簡単に作製可能な長周期ファイバグレーティング(LPFG)を適用した光ファイバセンサーの特性の解明とそれを利用した低価格なセンシングシステムへの適用性を明らかにすることが目的であり、最終年度は、LPFGの作製用ファイバ、LPFGの感度向上のためのカスケードLPFG、またカスケードLPFGを用いた振動測定への応用等について検討を行った。これらの結果について以下に示す。LPFG作製用ファイバとして、カットオフ波長の異なるファイバを用いたLPFGの透過特性を計算し、両者の特性を比較した。その結果、カットオフ波長が短いLPFGの方が、屈折率変調量に対して結合係数の変化が大きいことを確認した。光弾性効果により作製したLPFGで、800nm帯で動作するLPFGはセンサ感度が向上することが分かった。また、グレーティング長に対する減衰量の変化も同様に、800nm帯動作のLPFGの方が1550nm帯のLPFGよりも大きいことを確認した。次に、LPFGの感度向上のためにカスケードしたLPFGの印加圧力による損失と共振波長の特性を検討した。ここでは、グレーティング周期の異なるカスケードLPFGを作製して、両者の特性の比較を行った。LPFGへの圧力変化に対する損失の変化は、ほぼ同じであったが、共振波長の変化はグレーティング周期が大きいほうが大きいことを実験的に明らかにした。また、このカスケードLPFGを用いて振動測定法を提案し、以前行っていたLPFGの偏波モード損失を利用していた測定法に比較して感度が向上できることを明らかにした。
マクロファージによるシリカ粒子貪食および炎症誘導機構の解析

本研究では、シリカ粒子の免疫毒性を解明する一環として、シリカ粒子の粒子径がマウス免疫系に与える影響について解析した。C57BL/6マウス骨髄由来マクロファージは粒子径30 nm1000 nmのシリカ粒子に対して極めて強い炎症応答(インフラマソーム活性化、炎症性細胞死、IL-1beta産生)を示した。それに相関してシリカ粒子気管内投与による急性肺炎モデルマウスにおいて30 nmは極めて激しい肺炎を引き起した。以上の結果は、ナノおよびサブミクロンシリカ粒子は起炎性が高く、それはマクロファージのインフラマソーム活性および細胞傷害誘導作用に依存することを示唆する。結晶シリカ粒子の長期吸引は慢性炎症を引き起こし、塵肺や肺癌といった重篤な病気を発症させる危険性があることが知られているものの、非晶質シリカ粒子は安全だと考えられてきた。しかしながら最近の動物実験から非晶質シリカ粒子も炎症を引き起こすことが分かりつつある。そこで本研究では、粒子径の違いによる非晶質シリカ粒子の炎症作用をマウスモデルを用いてin vitroおよびin vivo実験により評価した。in vitro実験については、マウス骨髄由来マクロファージの貪食、caspase-1活性化、細胞死、およびIL-1beta分泌について検討した。またシリカ粒子のサイズについては、30 nm、100 nm、300 nm、1 um、3 um、10 umについて検討した。その結果、いずれのサイズのシリカ粒子もマクロファージにより効率良く貪食されたが、粒子径30 nm1000 nmのシリカ粒子はそれ以上のサイズのシリカ粒子よりもIL-1beta分泌作用が強く、それはcaspase-1活性化能および細胞死誘導能の高いことに起因することが判明した。in vivo実験については、マウス気管内投与後の肺炎をマイクロCTにより評価し、さらに肺胞洗浄液中のサイトカイン量および浸潤細胞集団についてそれぞれELISAおよびフローサイトメトリーにより評価した。その結果、30 nmシリカ投与マウス群においては3 umシリカ投与マウスによりも極めて激しい肺炎が起きることが判明した。以上の結果から、粒子径1 um以下のシリカ粒子はそれ以上のサイズのシリカ粒子に比べて起炎性が高いことが示唆される。シリカ粒子の長期大量暴露はじん肺を引き起こす危険性がある一方で、そのナノ粒子は新たな化学工業製品や医薬品の材料として期待されている。したがって、粒子径等の物性の異なるシリカ粒子が人体に及ぼす影響についての評価系の構築は急務である。本研究では、シリカ粒子の免疫毒性を評価する一環として、シリカ粒子の物性(粒子径、粒子数、および濃度)がマウス免疫系に与える影響についてin vitroおよびin vivo実験により解析した。粒子径3 μm10 μmのシリカ粒子に比べ30 nm1 μm粒子径のシリカ粒子に対してマウス骨髄由来マクロファージは極めて強い炎症応答(インフラマソーム活性化およびIL-1β産生)を示した。さらにシリカ粒子径の違いにより肺炎の重症度が異なるか否かを検討するために粒子径30 nmあるいは3 μmのシリカ粒子をC57BL/6マウス気管内投与し、肺胞洗浄液中サイトカイン測定および肺病理解析を行った結果、3 μmよりも30 nmシリカ投与により極めて激しい肺炎が起きることが明らかとなった。以上の結果から、粒子径1 μm以下のシリカ粒子は起炎性が高いことが示唆される。本研究成果は2012年12月に神戸で開催された第41回日本免疫学会総会にて発表し、現在論文投稿中である。シリカ結晶粒子は、地殻の60%を占める化合物であり、その長期暴露は塵肺を引き起すことが知られている。その一方でアモルファスシリカ粒子は生体適合性が高く安全と考えているため、多くの食品や医薬品などにも含まれている。しかしながら最近の研究から、アモルファスシリカ粒子であっても粒子径が小さくなると炎症を引き起すことが指摘されるようになった。シリカ粒子が引き起す炎症のメカニズムとして、生体内で主にマクロファージによって貪食された後、その細胞内NLRP3インフラマソーム活性化が関与することが報告されている。しかしながら、マクロファージがその細胞表面でどのようにシリカ粒子を認識して貪食しているのかは未だに不明である。我々は、まず第一にマクロファージによるアモルファスシリカ粒子に対する炎症応答について詳細に解析した。その結果、粒子径30 nm、300 nm、および3000 nmのいずれの粒子系のシリカ粒子であってもマクロファージによって効率良く貪食されるものの、リソソームストレスが粒子径に違いによって大きく異なる事が判明した。つまり30 nmおよび300 nmのシリカ粒子はリソソーム障害レベルが高いが、3000 nmシリカ粒子ではリソソーム障害レベルが低かった。このリソソーム障害レベルは、炎症性サイトカインのIL-

1beta産生量と相関し、さらにin vivoマウス気管内投与による肺炎重症度とも相関した。これらの結果は、粒子径30 nmのシリカ粒子はマクロファージに貪食された後、顕著なリソソーム障害を介して炎症を惹起することを示唆する。そこで次に我々は、粒子径30 nmシリカ粒子を認識するマクロファージ細胞表面受容体を探索した。発現クローニング法により、30 nmシリカ粒子を認識するマクロファージ受容体を同定し、現在、その解析を進めている。炎症、免疫シリカ粒子のサイズの違いが炎症作用に与える影響を詳細に解析し、その成果を論文発表したことから、おおむね順調に進展していると評価できる。ただしその分子メカニズムの解明については、さらに解析を進める必要がある。当初の研究計画は、H24年度に炎症作用の強いシリカ粒子を用いてその受容体のスクリーニングを開始することであったが、予想に反して粒子径の小さなナノ粒子が強力な炎症作用を有することが判明したため、そのメカニズム解析に時間を要した。そのため、スクリーニング開始には至っていないが、その代わりにシリカの粒子径の違いが炎症作用に与える影響について詳細に解析し、その成果を学会発表し、さらに論文投稿中であることから、おおむね順調に進展していると評価できる。なぜ粒子径の違いが炎症作用に大きく影響を及ぼすのか、という点については未だに不明である。さらにマクロファージが細胞表面上でどのようにシリカ粒子を識別しているのか、という点についても不明であり、今後、それらの分子メカニズムの解明に取りかかる。これまでにシリカ粒子径の違いが炎症作用に与える影響について詳細に解析し、現在論文投稿中であるため、当面はその論文が受理されるために必要な実験および論文作製等を行う。論文が受理された時点で、シリカ受容体のスクリーニングに取りかかる。所属の異動があり、当初計画していた一部の実験を次年度に延期することによって生じた。次年度以降に実施する実験に必要な経費として平成26年度請求額とあわせて使用する予定である。該当なし。
大阪中小企業・産業と連携した大学教育研究活動の方法と評価に関する研究

本研究では、本学が立地する大阪の中小企業や産業界と連携したかたちで進める、大学教育研究活動に関する方法と評価に関して研究した。まず、産学連携事業であるゼミ学生による調査活動の運営上の課題を整理し、その対策についての検討課題を整理した。次に、商工会など経営者団体と連携して調査活動を試行的に実施し、産学連携の方法と評価について事例分析を行った。その結果、産学連携による大学教育研究活動の方法と具体的な調査項目を開発し、産学連携を通じた教育研究活動事業のモデルを見出した。本研究は、阪南大学の在学生に対する教育研究活動のいっそうの発展を目指し、本学が立地する大阪の中小企業や産業界と連携したかたちで進める、現場での実践型教育研究活動の遂行に関する方法と評価(項目の開発をも含む)に関する研究である。本学では、大阪の中小企業と産業界との連携を構築しながら、全学また各学部において、起業支援や経営者による講座開設など各種取組を行ってきた。しかし、全学として進める産学連携全体の目的やねらいが不明確になる懸念があり、さらに、年々新規に展開してきた産学連携事業の総合的な評価が必ずしも十分でないなど、本学の産学連携に関する方法と評価の課題が次第に明確になってきた。そこで本研究では、在学生の自律性を尊重しながら、本学が在学生に対して大阪の企業や産業の何をどのようにして教育・研究していくか、教育研究活動の遂行に関する方法と、加えてまたその目標や成果など、その評価を検討していく。平成20年度には、平成19年度に実施した本学と大阪府八尾市の中小企業経営者有志と取り組んだ産学連携事業であるゼミ学生による調査活動の運営上の課題を整理し、その対策についての検討課題を整理した。また、兵庫県尼崎市の工業会や兵庫県豊岡市旧日高町地域の商工会など経営者団体と連携し、調査活動を試行的に実施し、産学連携の方法と評価について事例分析を行った。調査活動自体はめずらしい取組ではないが、大阪を中心としたさまざまな場で学生による調査活動がなされ、かつその方法や評価の検討が学部としてなされていることは、学部ないし全学の教育改革につながる大変意義ある取組であると考える。平成21年度には、平成20年度にも取組んだ兵庫県尼崎市財団法人尼崎の工業会や兵庫県豊岡市旧日高町地域の商工会など経営者団体連携し、調査活動を引き続き試行的に実施した。また新規には、大阪府八尾市に立地する中小企業経営者からなる経営者団体とも連携をし、これらを対象に調査活動を実施した。平成20年度には、以上の産学連携の方法と評価について事例分析を行ったが、平成21年度については、1つには引き続き事例分析を行い、関・梅村による尼崎市域のものづくり支援施策の展開について、また関・石澤による日高町商工会のケース・スタディを発表した。また学生参画による日高町地域での産学連携事業の成果として、関・関ゼミも発表した。もう1つには、特に商工会との産学連携にかかる調査事業のなかにおいて、研究の構成メンバーの各専門分野とのかかわりについて検討し、経営労務、マーケティング、経営改善のアプローチによる調査項目を開発した。社会科学系分野での産学連携事業はまだ実績がそれほど多くなく、さまざまな可能性が模索されている。そのなかで具体的な調査項目の開発に基づく産学連携事業でのかかわりを見出したことの意義は、大きいと考えられる。平成22年度には、平成20年度と平成21年度にも取組んだ兵庫県豊岡市旧日高町地域の商工会など経営者団体と連携をし、学生参画のもとで調査活動を実施した。また今年度は、国内のみならず海外でも調査活動を行った。兵庫県中小企業同友会の会員、中小製造企業約30社で構成される異業種交流グループであるアドック神戸の会の会員と連携して、バンコク郊外に立地する日系企業を視察し、ビジネススクールであるSASIN経営管理大学院を訪問し、現地の研究者やコンサルタントと意見交換を行った。平成20年度、平成21年度、平成22年度と研究期間を通して続けてきた産学連携の方法と評価についての事例分析の成果は、関が平成22年度に著書を上梓した。加えて、平成22年度に兵庫県商工会連合会と本学において産学連携協定を締結した。そのなかで本研究は、産学連携による大学教育研究活動の方法と具体的な調査項目を開発してきており、産学連携協定をも締結するに至った。この協定により、今後も継続して研究を行う基盤を整えた。
マイクロ波等価回路による超伝導デバイスの高周波解析と実証

ニオビウム(Nb)超伝導薄膜とアルミニウム(Al)薄膜を使い、Nb/Al-oxide/Nb構造のジョセフソントンネル素子を製作した。このNb超伝導接合を通して、4.2Kのヘリウム温度では電流が流れても電圧は生じることはなく、この超伝導電流の臨界値は外部から加えた磁界により変調できる。この超伝導接合の電流電圧特性では、超伝導電流と有限電圧での共振電流ステップを観察できる。超伝導接合のトンネル酸化膜中で、外部磁界に垂直にマイクロ波が伝搬する。このマイクロ波の周波数は電圧値に比例する(50GHz---0.1mV)。この共振電流ステップを、マイクロ波平面回路モデルで説明することに成功した。マイクロ波に応答する超伝導接合の作製をおこなった。スパッタリング法により成膜したニオビウムを超伝導電極材料とし、このニオビウムの酸化膜もくしは、同じくスパッタリング法により成膜したアルミニウムの薄膜を酸化して、トンネル接合の薄い酸化膜とした。レジストとフォトリソグラフィーにより接合部を決め、溶液中の陽極酸化法で、接合部以外を厚い酸化膜にして、絶縁化した。再びワイヤリング用のニオビウム薄膜をスパッタリング法により成膜し、化学エッチング法で不用部を取り除き、接合構造を完成する。アルミニウム細線を使った超音波ボンディングで4端子測定可能になるようキャリアにセットした。液体ヘリウム中でニオビウム薄膜を超伝導状態として、超伝導トンネル電流が流れることを確認した。さらに、液体ヘリウム容器の外の3対の円形コイル対にコンピュータ制御された電流源により電流値を階段状に変化させていき、接合面に平行に磁界を2次元的に走査し、超伝導電流の外部2次元磁界特性を測定した。正方形接合については測定された変調特性は接合の辺に平行な磁界成分に対して、sinX/Xのいわゆるフラウンホーファーパターンとなる。マイクロ波発振器により、マイクロ波を照射してみた。その結果、超伝導電流の減少が確認された。マイクロ波ステップの確認までには至らなかった。発振器から試料の接合部へのマイクロ波信号の減衰を少なくする工夫を今後おこないたい。アルゴンガス(圧力1Pa)中で、ニオビウムターゲット材料に-300Vの負電圧を加え、DC(直流)放電することで、スパッタリングし、ニオビウム薄膜とアルミニウム薄膜をシリコン基板上に成膜した。トンネルバリア用のアルミニウム酸化膜は、アルミニウム薄膜表面を酸素気体中もしくは空気組成の気体雰囲気中、室温もしくは100°C前後で酸化して、薄いトンネル酸化膜を作製した。フォトリソグラフィーにより得られたレジストパターンを使って、接合部は陽極酸化法で厚いニオビウム酸化膜を形成することで決定した。超伝導電極のパターニングはフッ酸緩衝液によりおこなった。このようにして作製した、Nb/AlOx/Nb構造のトンネル型ジョセフソン超伝導素子は、液体ヘリウム中4.2Kでの測定で、強い非線形性と理想的なトンネル素子の電流電圧特性を示した。さらに3対のヘルムホルツコイルを使用して、素子接合面に平行な磁界に付いては、超伝導電流の磁界特性はフラウンホーファーパターンが得られた。また、トンネル電流Icの垂直磁界Hz依存性については、履歴現象を示した。超伝導量子干渉計を流れる超伝導電流の2次元磁界変調特性についても詳しく調べた。前年度神奈川大学の予算により、マイクロ波発生装置は購入した。発生装置から、超伝導デバイス素子への入力のための、伝送部分において損失が多いのが現状である。同軸ケーブル、変換アダプタ、アンテナ構造等に改良を加えることを計画している。直流スパッタリング装置を使用し、超伝導ニオビウム(Nb)薄膜と酸化膜作成用のアルミニウム(Al)薄膜を堆積し、引き続き正方形接合、長方形接合等のNb/AlOx/Nb超伝導デバイスを作成した。製作した素子は、液体ヘリウム温度(4.2K)に冷却して、電流電圧特性測定、外部磁界に対する変調特性測定をおこなった。さらに垂直方向に磁界Hzを加えたときの電流電圧特性の、垂直磁界Hzに対する複雑な履歴特性についても調べた。作製したNb/AlOx/Nb素子に有限電圧を加えたときに電流-電圧特性上で共振電流ステップが観測された。この現象は加えた有限電圧に比例した周波数のマイクロ波電磁波がサンドイッチ接合内に励振され伝搬するためである。超伝導デバイス用マイクロ波等価回路を使ったモデルを構築し、このように作成した超伝導サンドイッチ接合の有限電圧での共振ステップについて考察した。トンネル接合を2個並列に超伝導体で接続した超伝導量子干渉計構造の特性についても、液体ヘリウム温度で、電流電圧特性、磁界特性を測定し、有限電圧でのマイクロ波共振電流ステップを、マイクロ波等価回路を使って検討した。マイクロ波照射用のデバイス作製プロセスをほぼ確立した。さらに前年度マイクロ波発生装置を研究室で購入した。

発生装置から、超伝導デバイス素子への入力のための、伝送部分において損失が多いため、同軸ケーブル、変換アダプタ、アンテナ構造等に改良を加えることを計画している。超伝導デバイスニオビウムを超伝導電極とした超伝導素子作製プロセスを確立する。超伝導電流の外部磁界変調特性について詳しく測定する。マイクロ波を超伝導素子に入力し、その応答特性を調べ、等価回路等により数値解析する。スパッタリング法により液体ヘリウム温度で超伝導を示すニオビウム薄膜が得られた。超伝導トンネル接合を流れる超伝導電流を確認した。超伝導電流は外部磁界により変調し、dcジョセフソン効果を示した。超伝導接合の作製パラメータの最適化を行う。特に、最適な酸化膜作製条件を見いだす。マイクロ波の減衰を少なくしてマイクロ波ステップを確認する。物品購入時の値引きにより残額が生じた。翌年度の実験用薬品購入にあてる。
腎臓および腹膜線維化における増殖因子CTGFの意義の解明と新規治療への応用

1.CTGFの糖尿病性腎症における意義とその増悪機序の検討ネフリンプロモーターを用いた糸球体上皮細胞特異的CTGF過剰発現マウスは、streptozotocinにより糖尿病性腎症を惹起すると、尿中アルブミン排泄の増加、メサンギウム基質拡大を起こし、その機序としてCTGF過剰発現マウスでは糖尿病状態でMMP2 mRNAおよび活性が低下していることを認めた。さらに糸球体上皮細胞関連蛋白であるpodocin発現の部分的な低下を認め、糸球体上皮細胞障害の増強が示唆された。2.Adrenomedullinによる抗線維化作用の検討ヒトアドレノメデュリン発現アデノウイルスベクターを腎間質線維化モデルである一側尿管結紮ラットの腎臓間質線維芽細胞特異的に導入することで、CTGF mRNA発現を減少させ、腎間質の線維化の減少とfibronectin mRNAの低下が認められた。3.CTGF変異蛋白の作用の検討CTGF蛋白はTGF-β1刺激によりfibronectin mRNA発現作用を有するが、CTGFのドメインIVのインテグリン結合部位を変異させた変異CTGF蛋白はfibronectin mRNA誘導作用を有さなかった。4.腹膜線維症マウスに対するCTGF抑制ヒビテンにより惹起した腹膜線維症マウスにCTGF中和抗体を投与しCTGFを抑制したところ、中皮下線維組織厚は対照群と同程度であったが、CTGF中和抗体投与群では対照群に比して壁側腹膜のMMP2 mRNA発現が上昇しており、蛋白分解系が亢進している可能性が示唆された。1.CTGFの腎線維化における役割の検討ネフリンプロモーターを用いて糸球体上皮細胞(podocyte)特異的CTGF過剰発現マウスを作製し腎組織・腎機能・尿中アルブミン排泄を検討したが、野生型と変化を認めなかった。次にCTGF過剰発現マウスにstreptozotocinにより糖尿病を誘発したところ、尿中アルブミン排泄が糖尿病野生型マウスに比して2.8倍に増加した。糖尿病CTGF過剰発現マウスではメサンギウム基質の拡大とpodocyte数の減少を認め、電子顕微鏡による検討でpodocyteの空胞変性を伴っていた。以上よりCTGFがpodocyte傷害を惹起することで糖尿病性腎症の進展に関与することが示唆された。2.腹膜線維症におけるCTGFの役割の検討培養腹膜中皮細胞にTGF-β刺激を行い、CTGFおよび細胞外基質であるfibronectinの発現亢進を認めた。Chlorhexidine gluconateにより被嚢性腹膜硬化症モデルマウスを作製し、腹膜中皮下組織にCTGF発現が亢進することを認め、腹膜線維症の進展にCTGFが関与する可能性が示唆された。3.CTGFの各ドメインの役割の検討CTGFは4つのドメイン(I,II,III,IV)より構成され、CTGF(I,II)、CTGF(III、IV)の発現プラスミド作製し、さらにCTGF(IV)のインテグリン接着部位と想定される部位にアミノ酸置換を行ったmutant CTGFプラスミドを作製し、COS-7にて過剰発現させた。今後これらの蛋白の細胞外基質産生・細胞増殖・接着における作用を検討する予定としている。
TDGL方程式のシミュレーションによる超伝導ストリップライン検出器の高性能化

時間依存Ginzburg-Landau (TDGL)方程式を基にした数値シミュレーションにより,超伝導ナノストリップを用いた単一光子検出器および生体分子イオン検出器の検出・動作機構について理論的考察を行った.光子の場合は渦糸運動による発熱により超伝導ストリップが局所的に常伝導転移するのに対し,分子イオンの場合はすぐに常伝導転移するホットスポットモデルが妥当であり,またMgB2ストリップによる分子イオン検出器は熱的に安定で検出効率が高いことを理論的に明らかにした.さらに,光子の吸収により発生する渦糸を単一磁束量子(SFQ)回路で直接検出する新型の単一光子検出器を理論的に提案した.時間依存Ginzburg-Landau (TDGL)方程式および熱拡散方程式等を基にして,超伝導ストリップ検出器の動作を再現する数値シミュレーション方法の開発を行った.高性能ワークステーションを導入して大規模な本格的数値シミュレーション環境を構築し,バイアス電流を運ぶ超伝導ストリップに光子あるいは高分子イオンが衝突した後で局所的に常伝導転移する過程を再現するとともに,検出器の動作(特に出力電圧)を再現するシミュレータを開発した.光子(エネルギー1eV)検出器の場合は,光子衝突後のホットスポットの発生を契機として渦糸・反渦糸の対が生成してストリップのエッジへ流れ,その渦糸の流れによる発熱により帯状の局所的な常伝導領域ができる.一方,高分子イオン(エネルギー20keV)検出器の場合は,イオンの膨大なエネルギーにより超伝導ストリップはすぐに(渦糸の流れの過程を経る間もなく)局所的に常伝導転移することがわかった.また,検出器全体の機器構成を考慮した集中定数回路方程式と上記2方程式とを組み合わせた数値計算を行い,検出器の動作,特に出力電圧パルス波形を再現するシミュレーション方法を開発した.超伝導ストリップにおける局所的常伝導転移に伴ってpsオーダーで局所的な電圧を生じるが,超伝導ストリップの大部分は超伝導状態のままでインダクタンスとして働くために検出器出力電圧はnsオーダーで増加し,局所的な電圧発生と検出器出力電圧パルスの時間スケールは大きく異なることを明らかにした.超伝導ストリップを用いた分子イオン検出器の動作を再現するための数値シミュレーション手法の開発を進めた.超伝導ストリップに分子イオンが衝突して局所的に常伝導転移する過程を再現するために,時間依存Ginzburg-Landau (TDGL)方程式と熱拡散方程式を基にして,また検出器の回路構成を再現する回路方程式も連立して数値的に解き,検出器動作(特に出力電圧波形)を再現する理論シミュレーションを行った.研究協力者はMgB2超伝導ストリップを用いた分子イオン検出器を開発しており,その出力電圧波形の実験データと本研究のシミュレーション結果を比較したところ,両者は定量的に一致することを確認した.検出器動作を再現する数値解析手法を確立しただけでなく,超伝導ストリップが常伝導転移する際の物理現象に関する詳細な情報も明らかになった.研究協力者は従来Nbを用いた検出器を開発していたが,MgB2はNbに比べて臨界温度が高いために検出器の冷凍機の小型化が可能となるのみならず,MgB2は熱的に極めて安定であるために検出効率を高くすることができる.これら大きな長所をもつMgB2検出器の開発と上記シミュレーション結果を論文(研究協力者が筆頭)にまとめ,Applied PhysicsLetters誌に平成27年5月に掲載予定となった.さらに,プレス発表も準備中である.検出器以外のデバイスも検討した.穴を空けた超伝導ストリップに直流電流を流したときに,その穴に捕捉された量子化磁束がコヒーレント振動する自励発振現象を,数値解析により見出した.この現象についても検出器シミュレーションと同様にTDGL方程式を基に数値解析を進め,新原理に基づくテラヘルツ帯電磁波発振器としての可能性について理論検討を行い,電磁波発振器として特許出願を行った.前年度までに行ったMgB2超伝導ストリップを用いた分子イオン検出器の開発に関する実験結果と,その検出動作について時間依存GInzburg-Landau (TDGL)方程式等を数値的に解いて実験データを再現したシミュレーションの結果とをまとめ,Applied Physics Letters誌に論文発表を行なうとともに,小型冷凍機で動作する超伝導分子検出器の開発としてプレス発表も行った.さらに,超伝導ストリップを用いた単一光子検出器に関するTDGL方程式等による数値シミュレーション結果に基いて,新原理による超高速の新型超伝導単一光子検出器を考案し,特許出願を行った.従来型の超伝導ストリップ単一光子検出器においては,超伝導ストリップが光子を吸収して局所的に常伝導転移することによる電圧パルスを検出するものであり,その動作の時間スケールは超伝導ストリップのインダクタンスと測定回路のシャント抵抗との比で決まるnsのオーダーである.一方,この新型検出器では,光子吸収から常伝導転移に至る前の超高速の前駆現象を超高速検出回路により直接検出するものであり,その動作の時間スケールは前駆現象と検出回路の時定数で決まる10psのオーダーである.すなわち,新型検出器は,従来型に比べて2-3桁高い計数率(高速動作)となることが期待され,さらに高い検出効率,低い暗計数率,および短い時間ジッタも予想され,将来の高度な量子情報通信などの実現に資するものになると期待される.今後は,この新型検出器についての研究開発を,実験的・理論的に進めていく予定である.時間依存Ginzburg-Landau (TDGL)方程式を基にした数値シミュレーションにより,超伝導ナノストリップを用いた単一光子検出器および生体分子イオン検出器の検出・動作機構について理論的考察を行った.

光子の場合は渦糸運動による発熱により超伝導ストリップが局所的に常伝導転移するのに対し,分子イオンの場合はすぐに常伝導転移するホットスポットモデルが妥当であり,またMgB2ストリップによる分子イオン検出器は熱的に安定で検出効率が高いことを理論的に明らかにした.さらに,光子の吸収により発生する渦糸を単一磁束量子(SFQ)回路で直接検出する新型の単一光子検出器を理論的に提案した.MgB2超伝導ストリップを用いた分子イオン検出器の電圧波形の実験データを,本研究の数値シミュレーションにより定量的に再現することに成功し,検出器のシミュレーション手法を確立することができ,おおむね順調に研究が進展している.さらに,穴の空いた超伝導ストリップにおける自励発振現象を同様のシミュレーションにより見出し,新原理のテラヘルツ電磁波発振器として特許出願したことは,予定を超えた成果である.工学超伝導ストリップによる分子イオン検出器の動作を定量的に再現するシミュレーション手法が確立したので,最終年度は,検出器を最適化・高性能化するための方法を検討する.当検出器の最大の問題点は,検出面積を大きくするために超伝導ストリップを長くすると,インダクタンスが大きくなって動作速度が遅く(計数率が低く)なってしまうことである.そこで,本研究で開発した数値シミュレーションを駆使し,動作速度の低下を抑えながら検出面積を拡大する手法を考案して数値シミュレーションにより検証し,検出器を高性能化する新方式の理論的提言を行う.数値計算用ワークステーションを導入し,超伝導ストリップにおける局所的常伝導転移や,超伝導ストリップ検出器全体の機器構成を考慮した検出器の出力電圧等の振舞を再現するシミュレータを開発し,研究目的は概ね達成することができた.最終年度となる次年度H27では,本研究で得られた成果を積極的に発信していく.次年度は当初計画以上に積極的に学会発表を行う予定となり,そのため学会参加費および旅費の増加に備えた.数値シミュレーション環境が整って検出機構と検出器動作の基本特性は明らかになったので,今後は先ず,連携研究者が実際に開発している分子イオン検出器の動作(実験データ)を定量的に再現できるように,シミュレータの精密化を行なう.次に,検出器の動作パラメータや超伝導ストリップの形状パラメータが,検出器の動作特性にどのような影響を及ぼすか明らかにする.次年度H26には,研究発表と研究動向調査のために2件の海外出張を行なう予定となったため,初年度H25での研究費使用を抑えて次年度の学会参加費および旅費の増加に備えた.
閉塞性肺疾患における細胞間相互作用を標的としたsiRNA療法をめざす基盤研究

COPDや喘息などの閉塞性肺疾患へのsiRNA療法をめざす研究を遂行した。標的細胞はCD86を高発現する樹状細胞である。マウス骨髄から分化誘導した樹状細胞のCD86発現をsiRNAは抑制し、Th2活性化によるIL-5, IL-13の産生を抑制した。さらにマウス喘息モデルにおいてsiRNAの気道内投与は好酸球性炎症を抑制しIL-5, IL-13の産生を抑制した。またsiRNAは気道反応性を抑制し、血清中の抗原特異的IgE上昇を有意に抑制した。気道の樹状細胞を標的とするsiRNAは閉塞性肺疾患に対する核酸医学の治療的応用として有望と考えられた。慢性閉塞性肺疾患(COPD)や喘息の炎症では、炎症細胞間、あるいは炎症細胞と組織構成細胞間の接触を介したシグナル伝達が重要な役割を果たしている。このようなシグナル伝達には共刺激分子が関与している。共刺激分子CD86の発見者である連携研究者(東みゆき博士:Azuma et al. 1993, Nature)は、最近、皮膚炎モデルでCD86を標的としたsiRNAを含有する軟膏の局所投与が皮膚の樹状細胞の機能制御を介して皮膚炎を改善することを報告した(Ritprajak et al. 2008, Mol Ther)。このことは、細胞間相互作用を標的にする核酸医学が有望であることを強く示唆する。標的分子の機能制御は全身的副作用のリスクを軽減する見地からできるだけ局所(呼吸器)に留まることが望ましい。われわれは安全かつ効率的にマウスに抗原や薬剤を経気道投与する実験系を確立した。この実験系を適用し、閉塞性肺疾患の細胞間相互作用を標的とするsiRNA療法をめざし、動物実験レベルの基盤的研究を構想した。1) siRNAの投与条件を設定する実験第一段階として、無処置マウスにsiRNAをさまざまな投与条件で気道内投与し、siRNA自体によって非特異的肺傷害などの副作用を生じない最大投与量、投与タイミングを決定した。2)喘息モデルへのsiRNA療法の応用実験卵白アルブミンを抗原とし水酸化アルミニウムをアジュバントとするマウス喘息モデルにおいて、抗原の吸入曝露期間の直前およびその途中にsiRNAを最大投与量を超えない種々の条件で気道内投与し、一連の喘息反応(好酸球性気道炎症、気道粘液過分泌)がどのような影響を受けるかを検討した。その結果CD86 siRNA投与によって喘息反応が有意に抑制された。このような抑制作用はnon-coding siRNA投与では観察されず、CD86の発現抑制に基づく作用であることが確認された。COPDや喘息の炎症では、炎症細胞間、あるいは炎症細胞と組織構築細胞間の接触を介したシグナル伝達が重要な役割を果たしており、その多くに共刺激分子が関与している。共刺激分子CD86を標的とするsiRNAは、皮膚炎モデルにおいて皮膚の樹状細胞の機能抑制を介して皮膚炎を改善することが報告された。このsiRNAは軟膏として局所投与形式で有効であり、電気穿孔法やリポフェクションによる侵襲的投与と比べて臨床応用性が高い。気道炎症においても粘膜内の樹状細胞は重要な役割を担っており局所投与による炎症の治療が期待される。我々は閉塞性肺疾患の細胞間相互作用を標的とするsiRNA療法をめざす基盤的研究を遂行した。1)siRNA投与の有効性を検証する細胞レベルの実験siRNAの標的細胞はCD86を高発現する樹状細胞である。我々はマウス骨髄から分化誘導した樹状細胞においてLPS刺激によりCD86発現を誘導した。このCD86誘導をsiRNAは抑制した。CD86はTh2リンパ球の活性化を誘導し、喘息の気道炎症に寄与する。我々は卵白アルブミン特異的Th2細胞を分化誘導し、抗原と樹状細胞と共培養する実験系を確立した。この実験系でsiRNAはTh2活性化によるIL-5,IL-13の産生を抑制した。2)喘息モデルへのsiRNA療法の応用実験卵白アルブミンを抗原とするマウス喘息モデルにおいて、抗原の吸入曝露期間の直前とその途中にsiRNAを気道内投与し、喘息反応への影響を検討した。siRNAは好酸球性気道炎症を抑制し、IL-5,IL-13の産生を抑制した。以上の成果に基づき、気道の樹状細胞を標的とするsiRNA投与は、閉塞性肺疾患に対する核酸医学の治療的応用として有望と考えられた。研究成果は論文発表を予定している。共刺激分子

CD86を標的とするsiRNAは、皮膚炎モデルにおいて皮膚の樹状細胞の機能抑制を介して皮膚炎を改善することが報告された。このsiRNAは軟膏として局所投与形式で有効であり、電気穿孔法やリポフェクションによる侵襲的投与と比べて臨床応用性が高い。気道炎症においても粘膜内の樹状細胞は重要な役割を担っており局所投与による炎症の治療が期待される。我々は閉塞性肺疾患の細胞間相互作用を標的とするsiRNA療法をめざす基盤的研究を遂行した。1)siRNA投与の有効性を検証する細胞レベルの実験siRNAの標的細胞はCD86を高発現する樹状細胞である。我々はマウス骨髄から分化誘導した樹状細胞においてLPS刺激によりCD86発現を誘導した。このCD86誘導をsiRNAは抑制した。CD86はTh2リンパ球の活性化を誘導し、喘息の気道炎症に寄与する。我々は卵白アルブミン特異的Th2細胞を分化誘導し、抗原と樹状細胞と共培養する実験系を確立した。この実験系でsiRNAはTh2活性化によるIL-5,IL-13の産生を抑制した。2)喘息モデルへのsiRNA療法の応用実験卵白アルブミンを吸入抗原とするマウス喘息モデルにおいて、抗原の吸入曝露期間の直前とその途中にsiRNAを気道内投与し、喘息反応への影響を検討した。蛍光プローブ標識siRNAの気管内投与により標識siRNAの気道粘膜への沈着を確認することができた。siRNAは好酸球性気道炎症を抑制し、IL-5,IL-13の産生を抑制した。さらに、siRNAは吸入アセチルコリンに対する気道反応性を部分的に抑制し、血清中の卵白アルブミン特異的IgE上昇を有意に抑制した。以上の成果に基づき、気道の樹状細胞を標的とするsiRNA投与は、閉塞性肺疾患に対する核酸医学の治療的応用として有望と考えられた。