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更生保護制度における「当事者団体」に対する役割期待の多面的考察

本研究の文献調査、聞取り調査を通じて得られた成果のうち、特筆すべき点は以下の2点である。第一に、近年の日本の更生保護、とりわけ保護観察においては、「当事者団体」が果たす役割に対する期待が高まるとともに、その射程も広がっていることが確認された点がある。第二に、本研究期間中、日本では刑事司法の実務にも顕著な変化が生じた結果として、これまでは更生保護の対象とならなかった者が今後、更生保護制度の枠組みの下で「当事者団体」とかかわる可能性が見出された点がある。これらはいずれも、今後の日本の刑事政策にとって重要な課題を提起するものであり、本研究終了後も引き続き、考察を深めていきたいと考える。平成26年度は、本研究の基礎となる情報をできるだけ多く収集し、更生保護制度における「当事者団体」について多角的に検討するための基盤を固めることを最優先の課題とし、以下の通り研究を進め、その経過を公表した。【資料・文献の収集】「1日本の更生保護制度の歴史と現状」「2英国との比較」「3医療や福祉の理論・実践との比較」の3つの視点から、更生保護制度における「当事者団体」について検討するため、それぞれについて情報収集を行った。1については、九州大学、広島大学など国内の複数の大学図書館で、戦前期の思想犯保護観察に関する文献や資料を収集した。また、一橋大学図書館のデータベースを用い、更生保護制度の現状に関する書籍や論文を収集し検討した。2については、英国の更生保護制度の現状や犯罪者の立ち直りに関する理論的研究を扱った洋書を複数購入し、検討した。3については、薬物依存症や摂食障害の治療臨床における「当事者団体」に関する書籍や論文を収集した。くわえて、これらの疾患の回復過程に関する書籍や論文も検討した。【聞き取り調査の実施】軽微な万引きを繰り返す保護観察対象者への先進的な取り組みを開始した長野保護観察所および、同観察所の取り組みに専門的な知見を提供することで協力している長野少年鑑別所への聞き取り調査を行った。また、更生保護一般における保護観察所の役割について検討を深めるため、仙台保護観察所、福島保護観察所でも聞き取り調査を実施した。【研究経過の公表】英国の更生保護制度との比較法的研究について学会発表を行った。また、今後の更生保護実務への影響が大きいと思われる国内法の改正について論文を執筆し、学内の紀要で公表した。平成27年度は、平成26年度に行った資料調査、聞取り調査を踏まえ、さまざまな事情により、特定の犯罪や非行を繰り返す/繰り返す恐れの強い人について、既存の更生保護制度と「当事者団体」とがどのような支援をすることができるのかに主眼を置き、国内での資料調査、聞取り調査を行った。平成26年度に実施した長野少年鑑別所、長野保護観察所での聞取り調査においては、窃盗を繰り返す者の「当事者団体」のに関心を持った。そのため、平成27年度は「窃盗症(クレプトマニア)」に関する資料調査を行うとともに、長野県の更生保護施設「裾花寮」への聞取り調査を行った。同施設は、長野県の保護観察所や少年鑑別所とも連携しながら、窃盗を繰り返す者による「当事者ミーティング」に会場を提供しており、その状況や意義について有意義な示唆を得ることができた。くわえて、「窃盗症(クレプトマニア)」のように、とかく第三者の客観的な判断により、対象者のリスクやニーズが判断されがちな者の更生保護において、「当事者」の主観や意志にどのように向き合うべきかにつき考察し、論文を執筆し公表した。また本研究において、調査と並行して刑事政策関連の研究会、学会等に参加する中で、近年、更生保護制度の対象者として、起訴猶予処分や罰金、執行猶予等の判決を受けた者が増えつつあることと「当事者団体」との関係に関心を抱いた。この点は、平成28年度に開始される「刑の一部の執行猶予」において、より顕在化することが予想される。もっとも、この点について平成27年度は、起訴猶予処分や罰金の判決を受けた者を再犯防止の観点から、更生保護制度に繋ぐことの可否を検討し、研究会等で報告したにとどまる。それゆえ、本研究終了後も、この点につき継続的に検討していきたいと考えている。【順調に進展している点】1.本研究が更生保護制度における「当事者団体」について考察する際の柱としている、「1日本の更生保護制度の歴史と現状」「2英国との比較」「3医療や福祉の理論・実践との比較」の3つについて、十分な資料・情報収集を行うことができた。これにより、平成27年度はこれらの資料の検討に注力できると考える。2.長野での聞き取り調査を通して、万引きを繰り返す者(いわゆる「クレプトマニア」)による「当事者団体」の取り組みが始まりつつあることが判明した。

当初の計画では、更生保護制度における「当事者団体」として薬物依存症者の自助グループである「ダルク」や刑事施設の出所者らの団体を想定していたが、平成26年度の聞き取り調査により、これらのみならず、「クレプトマニア」による団体の活動についても検討する必要性を見出すことができた。【課題】1.上記「2英国との比較」に不可欠であると思われる英国での現地調査については、研究代表者の移籍準備などの都合もあり、平成26年度中には実施できなかった。平成27年度の早い段階で実施できるよう、訪問先の選定や日程調整を行いたい。2.平成26年度は交付決定が後期に入ってからであったため、研究経過の一部を公表するにとどまった。平成27年度は本研究の最終年度であるため、研究成果を投稿論文や学会発表としてまとめることを視野に入れて研究を進めたい。27年度が最終年度であるため、記入しない。刑事政策平成27年度は本研究の最終年度であることにかんがみ、後期以降に研究成果をまとめ公表することを視野に、特に以下の点に注力する。【クレプトマニアによる「当事者団体」に関する研究】平成26年度の長野調査で明らかとなった、いわゆる「クレプトマニア」の保護観察対象者らによる「当事者団体」について、更なる考察を加える。とりわけ、長野保護観察所の取り組みにおいては、平成26年度には訪問できなかった長野県内の更生保護施設や保護司会等が多大な貢献をしていることから、それらへの聞き取り調査を実施する。保護司や更生保護施設といった既存の更生保護の担い手と「当事者団体」との役割分担は、本研究が特に注目している点の一つでもあり、これらへの聞き取りには特に力を入れたい。くわえて、「クレプトマニア」については、すでに医療、福祉、犯罪者処遇などの分野で研究が進められている。それゆえ、それらに関する国内外の書籍や論文を収集し、それらにおいて「当事者団体」や「自助グループ」の活動にどのような意義付けがなされているのか考察する。【比較法的研究】「英国との比較」の観点からの検討をさらに深めるため、英国での現地調査の実施に向け早い段階から調整する。くわえて、英国の更生保護の取り組みに関する国内や英国以外の諸外国でのシンポジウムや学会に積極的に参加し、より多くの情報を収集する。【研究成果のまとめと公表】本研究で得られた知見を論文や学会発表を通じて公表するための準備を行う。論文については平成27年度中に公刊される学会誌や福島大学の紀要に投稿することを、学会発表については研究の進展状況や学会の開催時期によっては平成28年度に行うことを視野に、調査や資料収集で得られた知見を整理する。
オプティック・コードによる癌の悪性度を認識する新規バイオセンシング技術の開発

我々は細胞内内在化特性を有するモータリンに特異的な抗体を生成し、そのナノキャリアとしての有用性を検証した。量子ドット、FITC、蛍光標識プラスミドと結合させた抗体は癌細胞内へ導入された。また、様々な量子ドットで癌細胞を標識し、長期間イメージングに有用なマルチカラー細胞を生成した。本研究で(1)量子ドットを標識した抗体が細胞のオプティックコードとして利用可能なこと(2)標識した細胞が長期間イメージングに利用できること(3)標識した細胞が培養系および生体内において正常に分化することを実証した。このプロジェクトは癌細胞特異的マーカーとナノ粒子を用いた早期癌診断ツールを開発することを目的としている。HSP70ストレスシャペロンであるモータリンが多くの不死化や腫瘍細胞において発現上昇していることは、タンパク質レベルのスクリーニングにより明らかになっている。本研究で、モータリンが癌細胞の細胞表面で高発現していることを明らかにした。この結果に基づき、抗モータリン抗体が癌細胞に特異的に内在化するか検証し、特定の抗体が癌細胞へ内在化する特性を有していることを明らかにした。内在化する抗体にFITC、もしくは蛍光ナノ粒子(量子ドット)を結合させることで、in vitroにおけるリアルタイムイメージングが可能となり、またこの蛍光付加抗体を細胞内へ内在化させることで、蛍光観察による追跡が可能な細胞を作製することができた。内在化する抗体に結合させた量子ドットは細胞毒性がなく、細胞の構造や機能的性質に大きな変化は見られなかった。次に量子ドット付加抗体の内在化効率、感受性、検出限界を検討したところ、作製した量子ドット付加抗体は癌細胞に非常に早く取り込まれ、複数回の細胞分裂を経ても検出可能であった。さらにこの抗体にDsRed発現プラスミドを付加したところ、癌細胞でのみDsRedを発現した。また、モータリン過剰発現細胞を使った実験から、抗体の内在化はモータリンの発現レベルに依存することが明らかになった。このことから、抗モータリン抗体は癌細胞特異的なキャリアや診断ツールとして応用可能であると考えられる。この結果は国内および海外の学会において高く評価され、すでに3報の論文が発表されている。現在はin vivoにおける細胞内在化量子ドットを利用した湿潤性癌細胞の検出法と、抗体と同等の機能を有し癌診断ツールとして応用可能な機能性ペプチドの開発を行なっている。本研究は、癌細胞特異的マーカー及びナノ粒子を用いて、早期癌診断ツールを開発することを目的としている。過去2年間で、我々は特異的抗モータリン抗体をデリバリーツールとして用いることを確立させ、照明細胞を作り出した。抗体の細胞内内在化の分子学的機構及び動力学を研究するために、抗体とFITCを結合させ、細胞内内在化の導入率、抗体の導入能力、計時変化及びFACS解析による細胞内内在化に要求される時間について調べた。我々は特異的なエンドサイトーシス阻害剤、クロロキン、ヘパリン、メチル-β-シクロデキストリンやアジ化ナトリウムを含む細胞膜脂質ラフトを用いて詳細に解析し、細胞内内在化がメチル-β-シクロデキストリンにより阻害されることを明らかにし、また、脂質ラフトが抗体の細胞内内在化に強く関与していることを示唆させた。癌細胞及びヒト間葉系幹細胞における量子ドットQD705付加抗モータリン抗体、QD655付加抗体、QD800付加抗体の細胞内内在化効率について解析した。すべての結合抗体は、細胞内において毒性がなく、長時間イメージングに適していた。これらの照明細胞を用いたin vivo実験を開始した。さらに、リボザアイムディスプレイ技術を用いたin vitroペプチドライブラリスクリーニングによりモータリン結合ペプチドの候補因子を単離した。これらの研究成果は複数の国際学会にて報告し、Sydney Cancer Conference 2008においては、"GlaxoSmithKline Postgraduate Poster Award"を受賞した。我々は、本プロジェクト初期に開発した抗モータリン抗体が細胞に内在化するという特異的性質に関し、分子生物学的手法を用いて研究を継続した。ハイブリドーマから精製した抗体の細胞内での挙動を観察するために、抗体を4種類の量子ドット(Ab-QD525,Ab-QD655,Ab-QD705,Ab-QD800)と結合させた。これらの細胞内在化特性を様々なガン細胞種を用いて検証した。量子ドット結合抗モータリン抗体を用いることによって、光学イメージング手法により追跡可能なマルチカラー細胞を作製することに成功した。抗体の細胞内在化効率を、モータリンの発現量の異なる細胞を用いて比較した。我々は、1)ガン細胞は正常細胞と比較して細胞内在化率が高いこと、2)ガン細胞において、内在化率はモータリンの発現量に依存した関係にあることを発見した。これらは、レトロウィルスベクターを用いて作製したモータリン発現細胞においても確認した。細胞を分画することにより、細胞内在化抗体の細胞内局在を決定した。

これはミトコンドリア特異的な染色試薬であるミトトラッカーとの多重染色により確認した。さらに、核へ移行するモータリン変異体を発現させた細胞を作製した。これらの細胞において、内在化した抗体はタンパク質の場所により決定される抗体の細胞内局在を示す格に存在していた。また、ガン浸潤および骨分化モデル用いた動物実験についても継続して行った。予備的なデータとして、量子ドットラベルしたガン浸潤細胞をマウスの尾静脈から注入し、6-8週間後に肺でそれらの細胞を検出できることを確認した。浸潤診断技術開発のさらなる標準化を今後行っていく。これらのことから,抗モータリン抗体が、細胞レベル、動物レベルでのバイオイメージング技術、診断技術の開発に用いるために、信頼性が高く非常に有用であることを実証した。
トラクトグラフィーによる病的脳神経の可視化と脳神経マッピング精度向上の検討

トラクトグラフィーを用いたシミュレーションを行うにあたり、3次元画像を用いた術前シミュレーションシステムの構築が必要であった。特に脳神経外科のシミュレーションに用いる3次元画像は、1mm程度の血管や神経を描出できる程度に高精細でなければならないが、市販のシミュレーションシステムでは前述の精度をだすことができない。そこでまず、購入したコンピュータ等を用いて独自のシミュレーションシステムを構築した。構築したシステムを用いることで、個々の患者のMRI、CT、脳血管撮影等の医用画像データから高精細な3次元画像を作成することが可能であった。実際に脳動静脈奇形の患者に当該システムを用いて高精細な融合3次元画像を作成し、術前シミュレーションに応用したところ、脳動静脈奇形の本体に流入する細動脈、流出する細静脈を全て描出することが可能であり、安全に脳動静脈奇形を摘出することが可能であったため、その際の有用性を論文で発表した。またトラクトグラフィーで作成した神経の機能を術中に評価し、それらを温存するためには、術中に脳神経モニタリングを用いて脳神経の機能評価を行うことが一般的である。しかし一部の脳神経モニタリングに関しては、手技の不安定さから信頼性が十分ではなかった。特に視神経の機能評価に使用する視覚誘発電位では、モニタリングが不安定になることがあった。その一因としては、手術中に光刺激装置から視神経への刺激が不安定になることが考えられたため、視神経への光刺激を安定させるための工夫を行い、こちらも同様にその手技の有用性を論文発表した。トラクトグラフィーを用いた術前シミュレーションでは、トラクトグラフィー解析を行う前に、患者個々の医用画像データからシミュレーション用の3次元画像を構築する必要がある。脳神経外科のシミュレーションに用いる3次元画像は、1mm程度の血管や神経を描出できる程度に高精細でなければならないが、市販のシミュレーションシステムでは前述の精度をだすことができなかった。そこでまず高精細な3次元画像を用いた術前シミュレーションシステムの構築を行い、その有用性を発表することができたため。今後はトラクトグラフィー解析を開始する予定である。まずトラクトグラフィー解析を行なった解析結果を、今回構築した高精細の融合3次元画像上での提示方法を検討する。融合3次元画像上で提示が可能となれば、術前シミュレーションに応用し、術中所見との比較を行う予定である。昨年度購入したシミュレーションシステム用物品が当初の見積もりより安かったため次年度使用額が生じた。残額は次年度の成果発表用に使用予定である。
ミクログリアによるグルタミン酸を介した神経伝達の動的制御

交付申請書の研究実施計画に沿って今年度は以下の2点についての解析を行った。ミクログリアは偽足をシナプス間隙に差し込むことによりシナプス終末部を軸索損傷ニューロの表面から引き離し(synaptic stripping)、神経伝達を遮断することが示唆されているが不明な点も多い。ラット迷走神経背側運動(DMV)ニューロンの興奮性シナプス電流頻度は軸索切断2日目より有意に減少した。シナプス電流頻度の減少はミクログリアに取り囲まれていないDMVニューロンでも認められた。また、減少したシナプス電流頻度は高K^+刺激ならびにP2受容体拮抗剤PPADSは減少したシナプス電流頻度を回復させた。一方、機械的に単離したラットDMVニューロンでは軸索切断に伴うシナプス電流頻度の減少は認められなかった。以上の結果より、軸索切断に伴って主にグリア細胞から放出されたATPがグルタミン酸を介した神経伝達を抑制し、ミクログリアの神経伝達への影響は少ないことが示唆された。(2)ミクログリアの産生する液性因子により誘発させるdendritic beading形成抑制作用疎水カラムを用いて分画したサンプルではカラムに吸着する分画に活性が認められた。一方、陽イオン交換樹脂カラムを用いて分画したサンプルではカラムに吸着が弱い分画に活性が認められた。疎水カラム及び陽イオン交換樹脂カラムを用いて分画したサンプルに関する実験においてミクログリア培養上清の分画サンプルにNMDAによって誘発されるdendritic beading形成に対する抑制活性が認められており、培養液のみの分画サンプルには活性は全く認められなかった。このことから活性分子は疎水性であることが示唆された。今年度は、ミクログリア培養上清のグルタミン酸を介した神経伝達に対する作用を電気生理学的に解析した。まず、新生仔ラット(3日齢)の大脳皮質より調整した初代培養ミクログリアを無血清培地において2日間の培養を行い、培養上清(MCM)を回収し1日間の透析を行った。次に成熟ラットの大脳皮質スライス標本(厚さ400μm)を用い、MCMによるNMDA受容体を介した神経伝達に対する作用をホールセルモードのブラインドスライスパッチ法により解析した。膜電流固定下に大脳皮質第23層ニューロンにおいて白質刺激により誘発される興奮性後シナプス電位(EPSPs)に対する影響を調べた結果、MCM(10%)の適用によりNMDA受容体を介したEPSPsの増大が認められた。次に、膜電位固定下に様々な膜電位におけるNMDA受容体を介した興奮性後シナプス電流(EPSCs)を計測し、電流-電圧曲線を作成した結果、MCM(10%)は測定した全ての膜電位においてNMDA受容体を介したEPSCsを有意に増大することが明かとなった。さらに、幼若ラットの大脳皮質より急性単離したニューロンを用いてホールセルモードのパッチクランプを行い、Yチューブ法を用いて適用したNMDAあるいはグルタミン酸によって惹起される内向き電流に対するMCMの影響を検討した。その結果、MCM(10%)はNMDAならびにグルタミン酸によって惹起される内向き電流をいずれも有意に増大させたが、グルタミン酸に対するMCMの増強程度はNMDAに対するものよりも大きかった。興味深いことにMCM存在下ではNMDAならびにグルタミン酸はいずれも通常では観察されない一過性の大きな内向き電流を惹起した。以上の結果より、MCMはNMDA受容体を介した反応を直接的に増強することが明かとなった。また、その増強作用はMg阻害の緩和によるものではなく、NMDA受容体のグルタミン酸に対する親和性を増大せることによることが強く示唆された。我々はこれまでミクログリア培養上清(MCM)にNMDA受容体を介した反応を増強する活性があることを報告してきた。今回はMCMによるNMDA受容体を介した反応の増強メカニズムを明らかにすることを目的に検討を行った。実験にはC57BL/6マウス(2週齢)の海馬スライス標本より機械的処理によって単離した単一CA1野ニューロンを用い、ホールセルモードのパッチクランプ法により記録を行った。Y-チューブ法で適用したNMDAによって惹起される内向き電流はMCM(0.0110%)により用量依存的に増強された。この増強活性は熱抵抗性を示し、3kDa以下の分画に回収された。しかし、グリシン存在下ではNMDA電流の増強活性は認められなかった。また、グリシン非存在下におけるMCMによるNMDA電流の増強活性はグリシン結合部位阻害剤である5,7-dichlorokynurenic acidによりほぼ完全に抑制された。さらに、D-セリン分解酵素であるD-amino acid oxidaseの影響は受けなかった。このことからMCMに含まれる活性分子がD-セリンである可能性は低いと考えられる。さらに、ラットスライス海馬スライス標本を用いシェファー側枝-CA1野シナプスにおける長期増強(LTP)に対するMCMの影響を検討した。その結果、高頻度刺激(100Hz,1秒)によって誘発されるLTPに対しては影響を及ぼさなかったが、比較的低頻度の刺激(20Hz,5秒)によって誘発されるLTPを有意に増強した。以上の結果より、MCMはNMDA受容体グリシン結合部位に作用し、NMDA受容体を介した反応を増強する可能性が強く示唆された。ミクログリア培養上清(MCM)中にNMDA受容体を介した反応を増強する活性が認められ、熱感受性ならびに熱抵抗性を示す二種類の因子の存在が確認された。熱感受性

因子は分子量約70kDaの蛋白性分子であると考えられ、大脳皮質急性スライス標本におけるNMDA受容体を介したEPSCならびに急性単離した大脳皮質ニューロンにおけるNMDAによって惹起される内向き電流を最大で約2倍に増強した。一方、熱抵抗性因子は3kDa以下の分画に回収され、急性単離した海馬ニューロンにおけるNMDAによって惹起される内向き電流を最大で約15倍にまで増強した。この熱抵抗性因子による増強はNMDA受容体グリシン結合部位阻害剤(5,7-dichlorokynurenic acid)により抑制され、D-セリン分解酵素(D-amino acid oxidase)の影響を受けなかった。さらにHPLCを用いたアミノ酸分析によりMCMにはD-セリンは含まれないがグリシンが培養液に含まれる濃度の約10倍程度(80μM)含まれていることが明らかとなり、熱抵抗性因子はグリシンであることが判明した。免疫組織化学的手法により検討を行った結果、脳実質内の静止型ミクログリアにはグリシンの免疫反応は認められなかったが、活性化ミクログリアにおいて比較的強いグリシンの免疫反応が認められた。以上の結果より、ミクログリアから産生分泌される分子量約70kDaの蛋白性分子ならびにグリシンはNMDA受容体を介した反応を増強することが明らかとなった。このことから特に脳障害の急性期において障害部位に集積したミクログリアはこれらの分子を産生分泌することによりNMDA受容体を介したグルタミン酸による神経伝達を増強する可能性が強く示唆された。ミクログリアは機能的なAMPA/カイニン酸型のグルタミン酸受容体を発現しているがグルタミン酸あるいはカイニン酸に応答する初代培養ミクログリアの割合は極めて低い(約20%)。我々はミクログリアに対するグルタミン酸の作用を解析する過程でミクログリアの細胞周期が応答性を決定する大きな要因となっていることを見い出した。ホールセルモードのパッチクランプ法を用いて解析を行った結果、増殖期にあるミクログリアでは大部分の細胞がグルタミン酸ならびにカイニン酸に応答し(約80%)、比較的大きな内向き電流を惹起した(1117pA)。一方、停止期にあるミクログリアはグルタミン酸ならびにカイニン酸に応答する細胞数は少なく(約20%)、応答を示す細胞でも惹起される内向き電流は増殖期の細胞に比べて有意に小さかった(46pA)。また、グルタミン酸により惹起される内向き電流はカイニン酸受容体の選択的拮抗薬(UBP296)によって抑制され、またカイニン酸の選択的作動薬(ATPA)の適用によっても同様な内向き電流が惹起された。そこで次にリアルタイムRT-PCR法を行い、カイニン酸受容体サブユニットのmRNA量の定量的解析を行った。その結果、特にチャネル機能を担うGluR6のmRNA量は増殖期において比較的多く発現しているが、停止期では増殖期の1/10程度に減少することが明らかとなった。さらに、GluR6/GluR7を認識する抗体を用いて免疫染色を行った結果、脳虚血後の海馬における増殖性ミクログリアにおいて発現が増大することが明らかとなった。
複合ナノ粒子群によるふく射伝熱制御省エネシステムの研究

研究最終年度の本年度は,前年度で得られた機能性複合ナノ粒子構造体のふく射伝熱特性を検討し,さらに最適なナノ粒子の粒径・空間分布を推定するとともに,酸化チタンやアルミナ以外の粒子を使用することを検討した.また,太陽光の吸収特性と室内の熱環境特性を考慮した機能性ナノ粒子構造体の省エネルギー効果について,実際のナノ粒子を含んだ塗料を複数製作し,そのふく射伝熱特性を検証した.具体的には,酸化チタンおよびアルミナ粒子を用いてナノ構造体の設計を行い,昨年度行った理論的推定と実験の成果を検討し,さらに最適な粒径検討を行い,良好なナノ構造体の設計を行った.また,各波長のふく射に対する反射・放射特性を前年度に構築した測定システムで計測を行った.これらのデータに基づき,家屋や自動車にこのナノ構造体を適用した場合についての伝熱特性解析のためのモデル化も検討した.このモデル化には,これまでに構築してきた環境におけるふく射伝熱モデルを応用し,視覚的,すなわち可視の波長領域では反射率を低減し景観を考慮したふく射特性を有し,近赤外領域においては,反射率を増加させることで太陽光からの伝熱を制御する機能性構造体を検討した.併せて「色評価」を行うことで,赤外領域では大きく反射率が異なる機能性構造体でも,可視領域においては,その色および輝度が大きく変わることなく,色調を変えないまま近赤外領域において反射率を制御することができることを明らかにした.以上の実験およびモデル化検討の結果を総括的に検討し,ナノ粒子構造体が省エネ効果に及ぼす効果について明らかにした.当該年度において得られた成果は,国内外の研究会およびシンポジウムにて発表を行った.本研究は,散乱性粒子を含むふく射性媒体の理論的研究を発展させ,ナノ粒子の粒径分布と空間分布を精密に制御して,太陽からのふく射を反射し,視覚的には基盤の色を保存する新たな機能性を持ったナノ粒子構造媒体を創成することを目的としている.本年度は,金属の複素屈折率からミー散乱理論に基づき,放射性媒体中の散乱特性を高精度に計算した.また,酸化チタンやアルミナ等の正確な粒子散乱データベースを構築した.計算には既に構築している空気中の散乱解析プログラムを援用した.太陽光を想定した入射ふく射と長波長放射エネルギー伝播の解析法には,ふく射要素法を適用し,流体科学研究所が保有するスーパーコンピュータで数値解析を行いて計算を行い,最適な粒子径分布と粒子の空間分布の推定を行った.このとき使用した太陽光と大気のふく射モデルはこれまでの解析的研究で確立しているものを使用した.実験的なアプローチとしては,市販の微粒子を攪拌装置によって攪拌し,均一粒径分布を有する基盤を製作した.また,現有の特注型フーリエ分光器と低温黒体炉を用いてナノ粒子構造体の長波長赤外線反射特性を計測した.長波長ふく射計測については既に実績があるので,本年度得られた実験結果は信頼性の高いものとしてを使用することができ,次年度の研究のためのデータベースとしてまとめた.これらの実験データ並びに数値解析結果を検討して,新たな粒子の選定と粒径分布の制御を行い,より精度の高い機能性ナノ粒子構造体の設計を次年度に行うための仕様を検討した.研究最終年度の本年度は,前年度で得られた機能性複合ナノ粒子構造体のふく射伝熱特性を検討し,さらに最適なナノ粒子の粒径・空間分布を推定するとともに,酸化チタンやアルミナ以外の粒子を使用することを検討した.また,太陽光の吸収特性と室内の熱環境特性を考慮した機能性ナノ粒子構造体の省エネルギー効果について,実際のナノ粒子を含んだ塗料を複数製作し,そのふく射伝熱特性を検証した.具体的には,酸化チタンおよびアルミナ粒子を用いてナノ構造体の設計を行い,昨年度行った理論的推定と実験の成果を検討し,さらに最適な粒径検討を行い,良好なナノ構造体の設計を行った.また,各波長のふく射に対する反射・放射特性を前年度に構築した測定システムで計測を行った.これらのデータに基づき,家屋や自動車にこのナノ構造体を適用した場合についての伝熱特性解析のためのモデル化も検討した.このモデル化には,これまでに構築してきた環境におけるふく射伝熱モデルを応用し,視覚的,すなわち可視の波長領域では反射率を低減し景観を考慮したふく射特性を有し,近赤外領域においては,反射率を増加させることで太陽光からの伝熱を制御する機能性構造体を検討した.併せて「色評価」を行うことで,赤外領域では大きく反射率が異なる機能性構造体でも,可視領域においては,その色および輝度が大きく変わることなく,色調を変えないまま近赤外領域において反射率を制御することができることを明らかにした.以上の実験およびモデル化検討の結果を総括的に検討し,ナノ粒子構造体が省エネ効果に及ぼす効果について明らかにした.当該年度において得られた成果は,国内外の研究会およびシンポジウムにて発表を行った.
交流電位差法を用いた表面き裂計測システムの開発

交流電流の表皮効果を有効に利用した交流電位差法による表面き裂計測システムの開発を行い、同システムを用いて表面き裂計測試験を実施した。得られた主要な結論は以下の通りである。1.交流電流の表皮効果を利用した交流電位差表面き裂計測システムを開発した。開発した装置は、関数発生器、高速電力増幅器、入力トランス、ロツクインアンプ、FFTアナライザ-、コンピュ-タ等から構成されており、SA、20KHzの周波数特性を有している。今回開発した試験装置は性能確認試験の結果、S/N比は大きく交流電位差法システムとして充分な性能と安定性を有していることが確認された。2.開発した試験装置を用いて、表面き裂材を模擬した試験片方について、50Hz10KHzの正弦波形を用いたき裂深さ計測試験を行った結果、き裂が浅い場合には高周波数帯域の電圧上昇が顕著であり、き裂が深くなるに従って、低周波数帯域の電圧上昇が大きくなって行くことが判明した。したがって、開発した装置を用いて、表皮効果を有効に利用したき裂深さ計測が可能であることがわかった。3.さらに、計測時間の大幅な短縮を計るため、50Hz5KHzの周波数帯域から構成される矩形波交流を試験片方に通電し、検出された矩形波をFFTアナライザ-を用いて周波数分析し、各周波数毎の電圧上昇を調べた結果、定量的に交流正弦波を用いた試験結果と同じ結果が得られた。したがって、種々の周波数から構成される矩形波交流電流を用いる手法が有効であることが確認された。4.矩形波の交流電流を用いて、内部欠陥を模擬した試験方の欠陥深さ計測試験を実施したところ、欠陥深さが浅ければ高周波数側の電圧上昇が大きく、今回開発された手法が欠陥深さ計測にも有効であることが判明した。交流電位差法を用いて表面き裂計測法を確立するため、交流法による電磁気学的解析および種々の周波数を有する交流をき裂材に通電し、き裂を挟んだ電圧計測試験を行い、以下のような結果を得た。(1)表面き裂を精度よく計測できるような交流電位差法システムを開発するため、交流周波数と表皮深さの関係を求めるための予備試験および解析を行い、表面き裂計測のための周波数特性を把握した。(2)上記の周波数特性から,表面き裂計測のための広い周波数帯を有する交流電位差法システムを開発した。同システムは、計測部、FFTアナライザーおよび演算部からなり、直流から100KHzまでの周波数特性を有している。開発したシステムは、ノイズ対策のため低ノイズのリード線を用いる等の対策を講じている。(3)従来より、交流法ではノイズ対策が特に高周波数域で最も大きな問題とされ、交流法で計測されたき裂長さの精度に大きな問題があるとされてきた。5回開発したシステムの計測精度向上のために、境界要素法を用いた交流電場解析プログラムを開発した。開発したプログラムを用いれば、任意の交流周波数を用いたき裂材の電位分布を求めることができる。(4)交流法のき裂計測精度と直流法のそれとの比較をするため、直流法を用いて高温低サイクル疲労中に切欠き底に発生するき裂検出の実験的検討を行った。直流法では、切欠き底に発生したき裂を0.10.3mmの精度で検出できることが明らかにされた。また、有限要素法を用いて、直流法の電場解析を行った結果、実験より検出されたき裂長さとよい対応関係があった。前年度試作した交流電位差システムを用いて、人工き裂材のき裂深さ計測試験を実施した。得られた主要な結論は以下のようである。

1.50Hz10KHzの正弦波交流を用いて10mm×10mmのSS41角柱試験片に人工き裂を順次進展させた場合の各周波数毎の電圧上昇を調べた。き裂が浅い場合には交流電流の表皮効果によって高周波数帯の電圧上昇が低周波数帯と比べて著しかった。さらに、さらに、き裂を進展させてゆくと、今度は逆に低周波数帯の電圧上昇の方が大きくなった。2.計測時間の短縮を計るため、50Hz5KHzの周波数帯域のスペクトラムから構成させる矩形波を用いて上記試験と同様の試験を実施した。き裂材から検出される矩形波をFFTアナライザ-を用いて、各周波数毎の電圧上昇を求めた。1で得られた結果と同様に、き裂が浅い場合には交流電流の表皮効果によって高周波帯域が、き裂が深い場合には低周数帯域の電圧上昇が顕著になることが判明した。さらに、これらの結果の再現性も良いことがわかった。3.内部き裂材を模擬した横穴試験片(10mm×10mm角柱試験片に直径1.6mmの横穴の位置のみを変化させたもの)を用いて横穴の位置検出試験を矩形波の交流電流を用いて実施した。横穴の位置が表面に近い程、矩形波中に含まれる高周波成分の電圧上昇が大きく、表面から遠ざかるにしたがって低周波成分の電圧上昇が顕著になることが判明した。4.以上のことから、交流電流の表皮効果を利用した表面き裂検出は、検出感度や欠陥位置の検出に有効であることが判明し、今回開発したシステムの有用性が明らかとなった。
完全化学合成による最小ウイルス複製システムの創成

本研究では、完全化学合成による比較的短いDNAとペプチドナノカプセル(合成ウイルスキャプシド)からなる「最小限の人工ウイルス」を構築することを目的としている。本研究では、以下の3つの成果が得られた。1) β-AnnulusペプチドとM13phage DNAとの複合化により、DNAが内包された人工ウイルスの構築に成功した。2) β-AnnulusペプチドをコードしたDNAを設計し、無細胞発現系によるペプチドナノカプセルの合成を試みたが、目的ペプチドの発現は確認できなかった。3) DNA-β-Annulusペプチドコンジュゲートの自己集合により、DNA修飾人工ウイルスを構築することに成功した。これまで、生体内で自己複製するウイルスを人工合成した例がいくつか知られているが、これらはいずれも、短いDNAを多数繋ぎ合わせて数千塩基長のゲノム核酸とし、それを大腸菌に導入するという煩雑な操作が必要であった。本研究では、完全化学合成による比較的短いDNAとペプチドナノカプセル(合成ウイルスキャプシド)からなる、in vivoで自己複製しうる「最小限の人工ウイルス(minimal artificial virus)」を構築するための方法論を開拓することを目的としている。本年度は、minimal artificial virusを形成することが期待されるトマトブッシースタントウイルス由来β-Annulus配列をコードするDNAを設計し、PCRによる増幅およびPURE SYSTEMによる無細胞発現を検討した。T7RNAポリポリメラーゼのプロモーター配列、SD配列、開始コドン、各アミノ酸に対応するコドン、終止コドンおよびPCR用のプライマー配列を含む120baseのDNAを設計・合成した。これをPCR操作後、ゲル電気泳動にて増幅が確認された。これを用いて、PURE SYSTEMによる無細胞発現を数回試みたが、目的ペプチドの発現は確認されなかった。DNA自体の構造形成などが原因として考えられるが、今後の検討が必要である。また、DNAを表面修飾した合成ウイルスキャプシドの構築も検討した。5'末端アミノ化したdA20とトマトブッシースタントウイルス由来β-AnnulusペプチドのCys残基をSulfo-GMBSリンカーを用いて架橋し、HPLCにて精製した。興味深いことに、このdA20-β-Annulusペプチドコンジュゲートは、DNAの静電反発にも関わらず、水中で約70nmの球状構造体を形成することがわかった。本研究では、完全化学合成による比較的短いDNAとペプチドナノカプセル(合成ウイルスキャプシド)からなる「最小限の人工ウイルス(minimal artificial virus)」を構築するための方法論を開拓することを目的としている。本年度は、DNAを表面修飾した合成ウイルスキャプシドの構築とその特性解析を実施した。5'末端アミノ化したDNA(dA20)とトマトブッシースタントウイルス由来β-AnnulusペプチドのCys残基をSulfo-GMBSリンカーを用いて架橋し、HPLCにて精製した。このdA20-β-Annulusペプチドコンジュゲートは、DNAの静電反発にも関わらず、0.025 mMという比較的低濃度であっても、水中で約70nmの球状構造体を形成することがわかった。この合成ウイルスキャプシド表面に提示されたdA20は、相補的DNAであるdT20やpoly dTと部分的にハイブリダイゼーションすることが、二重鎖特異的蛍光色素DAPIの結合実験から明らかとなった。また、dA20被覆合成ウイルスキャプシドのζ電位がマイナスの電位を示したことから、DNAが表面に被覆されていることが示された。さらに、dA20被覆合成ウイルスキャプシドに相補的なpoly dTを添加すると球状構造がさらに集積した葡萄状の構造体がTEMにて観察されたのに対し、非相補的なpoly dAを添加した場合は、孤立した球状構造が観察された。つまり、DNAの相補的ハイブリダイゼーションにより、合成ウイルスの組織化に成功したと言える。

本年度は、トマトブッシースタントウイルスの正12面体骨格を形成するβ-Annulus配列(INHVGGTGGAIMAPVAVTRQLVGS)のN末端側にDNA結合部位としてArg4量体を導入したArg4-β-Annulus(RRRRGINHVGGTGGAIMAPVAVTRQLVGS)を合成し、M13 phage DNAとの複合化による最小ウイルスの構築を検討した。合成はFmoc固相合成により行い、逆相HPLCで精製、MALDI-TOF-MSで確認した。Arg4-β-AnnulusとM13phage DNAを様々な電荷比および温度条件で複合化したところ、いずれも数百数千nmの大きな凝集物を与え、ウイルスサイズのものは得られなかった。一方、未修飾のβ-Annulusペプチド(INHVGGTGGAIMAPVAVT RQLVGS)とM13phageDNAとの電荷比1:1での複合化では、約80nmの球状構造体を形成した。これはDNA非存在下でのβ-Annulusペプチドの球状構造体(50nm)よりも大きい。この80nmの複合体のDNA部分をシスプラチン染色、全体を酢酸ウラニル染色してTEM観察することにより、DNAがペプチドナノカプセル内部に内包されていることが示唆された。β-Annulusペプチドからなるナノカプセル内にM13 phage DNAを内包することには成功している。しかし、β-AnnulusペプチドをコードするDNAからの無細胞発現系によるminimal artificial virus構築には至っていない。一方、DNAを表面修飾した合成ウイルスキャプシドの構築にも成功している。当初計画にあるArg修飾β-AnnulusペプチドによるDNA内包ナノカプセルの構築は成功しなかったが、意外にも未修飾β-Annulusペプチドによって、ナノカプセル内にM13 phage DNAを内包することに成功した。今後、自己複製する最小ウイルス構築のために、DNAからウイルス形成ペプチドの合成を行うための無細胞発現法の改良を行う。また、DNA内包した合成ウイルスキャプシドについて、DNA長や形状の違いによる内包挙動について、詳しく検討する。また、DNAを表面修飾した合成ウイルスキャプシドを用いて、自己複製する最小ウイルスの構築についても検討する。今後、自己複製する最小ウイルス構築のために、DNAからウイルス形成ペプチドの合成や選択的内包システムの確立に向けて研究を進める。具体的には、最小合成ウイルスのPCRによる増幅や、最小合成ウイルスのin vitro複製、分子設計の改良について進める。該当なし最小合成ウイルスに内包されているDNAを増幅するために、プロモーター配列の相補鎖(TATAGTGAGTCGTATTAATTC)をプライマーとして、耐熱性DNAポリメラーゼ(Taqポリメラーゼなど)とdNTPsにより95°C、55°C、72°Cの温度サイクルでPCR行い、最小合成ウイルスのDNAを増幅する。プライマーは、55°Cで十分二重鎖形成しうる配列である。
分子生物学的手法を用いた内耳ホルモンレセプターの同定

平成8年度、現在までRT-PCR法、cDNAのクローニング、塩基配列の決定を主に進めてきた。またin situハイブリダイゼーションの準備もほぼ終了した。本年度の研究で、まずラット蝸牛よりバソプレッシンレセプター、カテコラミンレセプターの発現を同定することに成功した。バソプレッシンレセプターに関してはV1a、V2レセプターがRT-PCR法にて検出され、このレセプターに関してはすでに塩基配列も決定している。現在in situハイブリダイゼーション法によるこれらのレセプターの遺伝子発現の局在同定を進めている。予備的実験の段階ではあるがバソプレッシンV1a、V2レセプターは幼若ラットの蝸牛神経節、血管条に発現しているようである。バソプレッシンはV1aレセプターを介して血管の収縮を引き起こし、V2レセプターを介して腎尿細管における水の再吸収を促進する。その意味でこのデータはバソプレッシンが蝸牛においても微小血流や、水の輸送に関与していることを示唆するもので興味深い。カテコラミンレセプターに関しては、アドレナリンのβレセプターがRT-PCR法にて蝸牛より検出された。現在塩基配列の決定作業中である。他にも数種類の興味あるレセプターの発現を蝸牛より同定している。例えばANPレセプター、ATPレセプターなどである。内耳の恒常性維持に血中もしくは局所的に分泌されたホルモンが何らかの役割を果たしていることが示唆されるデータである。今後これらについてもin situハイブリダイゼーション法による発現の局所同定を行う予定である。
養生中のセメント改良土に乾燥履歴を与えた場合の強度・変形特性に及ぼす影響

地下水面付近の地盤は、地下水面の変動に伴い乾湿繰返し条件を受ける。本研究では、養生中のセメント改良土が乾湿を受けた場合の強度・変形特性への影響を明らかにすることを目的にした。供試体に乾燥を与える時期は、乾燥履歴の影響を調べるために、打設後の3日目と強度試験の5日前の2種類とし、所定の条件で乾燥した供試体は、2日間密封した後で湿潤状態(水浸)に戻した。乾燥の影響を鮮明にするために、乾燥を与えない条件や乾燥後は水浸させない条件でも実験も行い、強度試験を実施するまでの養生期間は、1、4、8、15週間とした。平成10年度は、基礎的な強度・変形特性を一軸圧縮試験で調べた結果、次の時効が明らかになった。1)養生期間の早い時期に乾燥を与えると、養生期間の増加に従って、強度が増加するが、乾燥を与える時期が遅い場合には、強度低下を起こした。また、変形特性も同様であった。2)養生期間が長くなるに従い、乾湿条件の強度に与える影響が大きくなり、乾燥を全く与えなかった場合のそれよりも下回ることが明らかになった。養生の早い時期に与えた乾燥は、硬化の促進と体積収縮が強度増加に寄与するのに対し、遅い場合は、劣化に結び付く。また、平成11年度の三軸圧縮試験の結果からは、以下の事項が明らかになった。1)残留強度線は、養生期間、乾燥履歴および測圧条件に関係なく、一本の直線で整理可能であり、劣化に伴う強度低下は、最大強度線の低下で確認ができた。2)劣化に伴い降伏曲面が縮小する実態と、その規則性が明らかにできた。長期レベルでの安定問題に対処するためにも、劣化に関連した詳細な研究が求められる。セメント改良土が抱える課題の一つに、長期レベルでの安定性の問題がある。軟岩材料では乾湿繰返しによるスレーキングや劣化現象が問題になるが、同じ固結作用からなるセメント改良土に関しては、その実態が明らかにされていない。ここでは、浅層部や地下水面付近の乾湿繰返し作用を想定し、セメント改良土に乾燥・湿潤条件を与えた場合の強度・変形特性への影響を調べることを目的にしている。平成10年度は、養生中に与える乾燥の時期に注目し、セメント改良土の乾燥履歴と強度・変形特性の関係を明らかにした。供試体は九谷焼用粘土に普通ボルトランドセメントと蒸留水を所定の条件で混合した試料を縦割モールドに打設し、24時間経過後に脱枠して作成した。実験は乾燥履歴の影響を調べるために、(1)乾燥条件を与えない場合、(2)養生期間中に乾燥条件を与えた場合、(3)乾燥と湿潤条件を与えた場合の3種類の条件で実験を行った。強度試験までの養生期間は、最大で8週間とし、所定の養生期間で一軸圧縮試験を実施した。また、乾燥を受ける時期の影響を調べるために、所定の乾燥を与える時期を打設3日後と強度試験の5日前の2種類とした。上記の3種類の条件を与えた実験結果からは、セメント改良土も自然土と同様に、乾湿によって劣化する実態が明らかになった。強度・変形特性へ乾燥履歴の影響は、乾燥を与える時期に左右され、打設直後の固結作用が十分に発達していない時期に受けた乾燥は、水和反応や乾燥収縮によって強度が増進し、結果的に安定性を高める役割を果たすことがわかった。これに対して、固結作用が安定し始める長期養生の供試体が乾湿を与えた場合には、強度が低下することを明確にした。また、変形特性に対する乾燥履歴の影響は、強度特性よりも顕著であった。

次年度は今年度の成果をもとに、三軸圧縮試験を通して、劣化に関する詳細な特性の解明を予定している。本研究では養生中のセメント改良土に乾燥を与えた場合の強度・変形特性への影響を明らかにするために、昨年度の一軸圧縮試験に引き続いて、圧密排水条件による三軸圧縮試験を行った。乾燥履歴の影響を調べるために、供試体に乾燥を与える時期は、打設後の3日目と強度試験の5日前の2種類とし、所定の条件で乾燥した供試体は、2日間密封した後で湿潤状態(水浸)に戻した。乾燥の有無の影響を調べるため、乾燥を与えない条件も実験も行った。強度試験を実施するまでの養生期間は、4、8、15週間とした。なお、昨年度の一軸圧縮試験からは、乾燥を与える時期と強度が密接な関係に有ることを明らかにしていた。打設後の3日目に乾燥を与えた場合は、その後の養生条件に関係なく、養生期間が長くなるに従い一軸圧縮強さは増加の傾向を示した。これに対して、乾燥の時期が遅くなるほど、その後の養生条件に関係なく、一軸圧縮強さは低下の傾向が認められ、長期の水中養生後に乾湿を与えた場合の一軸圧縮強さは、乾湿を与えない場合のそれを下回る結果を得た。このような成果を踏まえて、今年度は、乾燥履歴を与えた場合に起きると予想される内部メカニズムの変化を明らかにするため三軸圧縮試験を実施し、以下の事項を明らかにした。1)応力ひずみ曲線からは降状応力が確認でき、乾燥時期や養生期間に対応した降状曲面が求められる。2)乾湿に伴う破壊基準や降状曲面の変化が明確になった。例えば、乾湿によって強度低下を起こす場合は、最大強度線は残留強度線に移行する傾向が強く、降状曲面はほぼ相似形に縮小する。本研究を通して、これまで知られていなかったセメント改良土の乾湿に伴う劣化の実態や強度変形特性に関する基礎的な内容が明らかにした。原位置で乾湿を受けやすい環境箇所では、劣化対策が必要になるであろう。
糸球体腎炎における新しい機能分子の同定と臨床応用

本研究は、糸球体腎炎の腎組織における網羅的発現遺伝子の解析結果から、糸球体傷害に関わる分子機構を明らかにし、新しい機能分子の同定とその分子機能を解明するとともに、それらの分子を病態理解のためのバイオマーカーとして臨床応用することを目的として行われた。DNAマイクロアレイを用いた半月体形成性腎炎モデル(抗糸球体基底膜抗体腎炎)の発現遺伝子解析により見出されたSM22α遺伝子に着目し、傷害された糸球体の上皮細胞(parietal epithelial cells=ポドサイト、およびvisceral epithelial cellsニボウマン嚢上皮細胞)に発現することを見出した。ポドサイト特異マーカーであるポドカリキシンとの二重染色により、ポドサイトではポドカリキシンと共染色される細胞とどちらか一方が染色される細胞が観察される。また、もう一っのポドサイト特異マーカーであるネフリンとの二重染色では、ネフリンが消失したポドサイトにSM22αが検出された。正常マウスおよび正常ラットでは糸球体にSM22αの発現は認められなかった。このことからSM22αは傷害されたポドサイトの炎症性形質変化に伴って新たに発現してくる分子であることが推測された。そして半月体形成性腎炎モデルの長期観察により、SM22αは糸球体障害だけでなく、その後に引き起こされる間質障害に先行して間質細胞にも発現することも解った。免疫電子顕微鏡(immuno-gold法)での観察により、糸球体上皮に発現するSM22αはfoot processが融合した部分に一致して局在することが確認された。そこで、1)尿細管間質障害を特異的に惹起するモデル(虚血-再潅流モデル)、2)間質障害の後に糸球体障害を生ずるモデル(5/6腎摘モデル)、3)糸球体上皮障害だけを一過性に生ずるモデル(Puromycine aminonucleoside腎症)での発現動態を観察した。その結果、1)では間質細胞だけに、2)では間質細胞、糸球体上皮細胞の順に障害の発生する順に、3)では糸球体上皮細胞だけに発現した。以上から、形態学的変化が生じる前に、病態特異的な腎細胞障害を感知するマーカーとすることができる可能性があることが示された。そこで、この傷害糸球体の上皮細胞に発現するSM22αの機能を調べるため、SM22αノックアウトマウスとコントロールマウスに抗糸球体基底膜抗体腎炎を惹起し、糸球体腎炎の発症・進展・病像の違いを詳細に解析した。また、ヒトの腎症においてもこの分子の発現が認められることを見出し、糸球体上皮障害との関連を解析した。さらに、この分子を尿中に検出するシステムを確立するため、数種の特異抗体を作成し、ヒト腎疾患のバイオマーカーとしての応用を検討している。

本研究は、申請者らの糸球体腎炎の腎組織における網羅的発現遺伝子の解析結果から、糸球体傷害に関わる分子機構を明らかにし、新しい機能分子の同定と分子機能を解明するとともに、それらの分子を病態理解のためのバイオマーカーとして臨床応用することを目的とする。DNAマイクロアレイを用いた半月体形成性腎炎モデル(抗糸球体基底膜抗体腎炎)の発現遺伝子解析により見出されたSM22α遺伝子に着目し、傷害糸球体の上皮細胞(parietal epithelial cells=ポドサイト、およびvisceral epithelial cells=ボウマン嚢上皮細胞)に発現することを見出した。ポドカリキシンとの二重染色により、ポドサイトではポドカリキシンと共染色される細胞とどちらか一方が染色される細胞が観察される。このことからSM22αはポドサイトの炎症性形質変化に伴って新たに発現してくる分子であることが解った。正常マウスおよび正常ラットでは糸球体にSM22αの発現は認められなかった。そこで、この傷害糸球体の上皮細胞に発現するSM22αの機能を調べるため、SM22αノックアウトマウスとコントロールマウスに抗糸球体基底膜抗体腎炎を惹起し、糸球体腎炎の発症・進展・病像の違いを詳細に解析中である。また、ヒトの腎症においてもこの分子の発現が認められることを見出した。現在、糸球体上皮障害との関連を解析中であるが、この分子を尿中に検出するELISAシステムを確立するため、数種の特異抗体を作成しており、ヒト腎疾患のバイオマーカーとしての応用を試みている。今年度特許出願を行った簡易尿蛋白電気泳動による腎疾患病態の解析法と組み合わせて、今後は実用化へ向けた検討を行う予定である。本研究は、申請者らの糸球体腎炎の腎組織における網羅的発現遺伝子の解析結果から、糸傷害に関わる分子機構を明らかにし、新しい機能分子の同定と分子機能を解明するとともに、それらの分子を病態理解のためのバイオマーカーとして臨床応用することを目的とする。昨年度に引き続き、抗糸球体基底膜抗体腎炎の糸球体上皮細胞障害の病勢と連動して新たに発現する分子SM22α着目して経時的な発現解析を行った。その結果、同分子は糸球体障害だけでなく、その後に引き起こされる間質障害に先行して間質細胞にも発現することがわかった。免疫電子顕微鏡による観察により、糸球体上皮に発現する分子はアクチンストレスファイバーに一致して局在し、間質細胞では細胞質内にびまん性に発現することが確認された。そこで、1)尿細管間質障害を特異的に惹起するモデル、2)間質障害の後に糸球体障害を生ずるモデル、3)糸球体上皮障害だけを一過性に生ずるモデルでの同分子の発現動態を観察した。その結果、1)では間質細胞だけに、2)では間質細胞、糸球体上皮細胞と障害の発生する順に、3)では糸球体上皮細胞だけに発現した。以上から、形態学的変化が生じる前に、病態特異的な腎細胞障害を感知するマーカーとすることができる可能性を見出し国際学会で発表した。さらに、ヒト腎疾患においても同様の発現様式をとることを見出し、検討症例の積み重ねると共に臨床データと詳しく比較して解析を進めている。並行して、尿中の同分子検出法確立のため数種の特異抗体を作成してELISA法による検討している。同分子の機能解析として、引き続きSM22αノックアウトマウスを用いて病態比較実験を実施中である。