hpprc/llmjp-kaken huggingface dataset:
脳リンクプロテインによる脳実質コンドロイチン硫酸プロテオグリカン複合体の機能制御

1.Bral1/Hapln2ノックアウトマウス解析:ランビエ絞輪外マトリックス分子は傍絞輪形成やNaチャンネルのクラスター化には影響を与えないが、絞輪外のマトリックス環境には大きな変化をもたらす。これらの形成分子はランビエ絞輪外に局在するヒアルロン酸に依存するものであり、それをさらに安定化するものとしてBral1/Hapln2が重要な役割をはたす。2.Hapln3/Lp3の脳実質での発現解析:Haplnの中で発現解析の最も遅れていたHapln3について、特異的抗体作製を行い、その抗体を用いてマウス成体脳での発現解析を行った。脳実質での発現は認められないが、ある程度の大きさの動静脈の平滑筋周囲にversicanと共発現しているものである。脳実質瘢痕形成時などの病態での発現は不明であるが、この結果、正常マウス成体脳実質での主なHapln遺伝子はHapln2,Hapln4となる。3.Bral2/Hapln4ノックアウトマウス作製:前年度までに行った我々の実験からBral2/Hapln4は神経特異的で、神経細胞周膜とよばれるマトリックスを構成する分子の1つであることが明らかとなった。本年度の研究計画としてBral2/Hapln4ノックアウトES細胞の樹立とノックアウトマウス個体の作製を目標とした。ES細胞の樹立、キメラマウス個体の作製は順調に行われたが、野生型マウスとの交配による、生殖系列マウスの作製に時間をとり、なかなか生殖系列の完成が成功しなかった。現在、交配による複数の♀からF1世代マウスが出産したところである。+/-マウスの存在がこの中に期待される。4.マウス以外のHapln遺伝子解析モデル動物解析について:前年度我々は、発生期におけるHapln遺伝子および関連コンドロイチン硫酸プロテオグリカン遺伝子の機能解析モデルとして、ゼブラフィッシュを用い遺伝子クローニングと発現解析、遺伝子停止(ノックダウン)実験をversican, dermacan, aggrecanを題材に行った。さらに、今年度はHapln1/Crtl1遺伝子クローニングと発現解析をおこない、Hapln1/Crtl1遺伝子はマウス等と同様に胎生期脳に発現していることを確認した。ゼブラフィッシュの特色を生かしたモデル動物になりうることを試行した。具体的には、モルフォリノによるノックダウンのほかに、トランスジェニックフィッシュ作製が有効手段となることを確認した。以上のように、いくつかの遺伝子学的手法により、脳に発現するHapln遺伝子の機能解析が進んだ。1.Bral1,Bral2タンパクのランビエ絞輪、神経軸索終末発現と軸索輸送の解明:Bral2mRNAとタンパクの発現様式の比較についてはBekku et al.,Mol.Cell.Neurosci.(2003)に発表することができた。さらに、詳しく組織化学的検討をすすめるために、抗Bral2抗体を新たに作製している。良好な血清抗体価をえている。2.Bral1,Bral2、およびレクティカンプロテオグリカンN-末端のリコンビナントタンパクによる結合能と会合体形成:293EBNAcell,pCEP vectorシステムによる発現を試みた。Bral1は発現収量が悪く、改良を要することがわかった。この研究の成果の一部として、Rauch et al,Matrix Biol.にCrtl1とNeurocanとのIg-moduleを介した結合とヒアルロン酸への結合についてまとめた。CD44などほかのヒアルロン酸結合タンパクとは異なったヒアルロン酸への結合性質が明かとなった。3.免疫電顕組織化学によるBral1/versican V2,Bral2/Brevican会合体観察:抗Bral1抗体を用い、ランビエ絞輪への局在について免疫電顕を様々な固定、包埋方法を組み合わせて試みたが、抗体の反応性とミエリン等の膜構造両者を満足している条件はみつかっていない。別の抗体の作製などが必要かもしれない。4.Bral2ノックアウトマウス:ノックアウトコンストラクトを作製した。第3エキソンにNeoカセットを挿入し、Bral2遺伝子のプロモーター活性をIRES-tauLacZで検出できるようにするものである。5.その他:マウス以外のモデル動物で、リンクプロテイン、レクティカンの複合体とその機能について調べるというアプローチを試みた。そのなかで、zebrafish, dermacanのクローニングと皮骨への特異的発現および皮骨形成への関与の可能性についてMechanisms of Developmentに発表した。

3.Bral2/Hapln4ノックアウトマウス作製:前年度までに行った我々の実験からBral2/Hapln4は神経特異的で、神経細胞周膜とよばれるマトリックスを構成する分子の1つであることが明らかとなった。本年度の研究計画としてBral2/Hapln4ノックアウトES細胞の樹立とノックアウトマウス個体の作製を目標とした。ES細胞の樹立、キメラマウス個体の作製は順調に行われたが、野生型マウスとの交配による、生殖系列マウスの作製に時間をとり、なかなか生殖系列の完成が成功しなかった。現在、交配による複数の♀からF1世代マウスが出産したところである。+/-マウスの存在がこの中に期待される。4.マウス以外のHapln遺伝子解析モデル動物解析について:前年度我々は、発生期におけるHapln遺伝子および関連コンドロイチン硫酸プロテオグリカン遺伝子の機能解析モデルとして、ゼブラフィッシュを用い遺伝子クローニングと発現解析、遺伝子停止(ノックダウン)実験をversican, dermacan, aggrecanを題材に行った。さらに、今年度はHapln1/Crtl1遺伝子クローニングと発現解析をおこない、Hapln1/Crtl1遺伝子はマウス等と同様に胎生期脳に発現していることを確認した。ゼブラフィッシュの特色を生かしたモデル動物になりうることを試行した。具体的には、モルフォリノによるノックダウンのほかに、トランスジェニックフィッシュ作製が有効手段となることを確認した。以上のように、いくつかの遺伝子学的手法により、脳に発現するHapln遺伝子の機能解析が進んだ。
柔軟性改善と発揮筋力向上の両者に着目した静的ストレッチングに関する効果検証

【背景】スタティックストレッチング(以下、SST)は実施直後に筋力が低下するため、競技前の実施に否定的な見解がみられる。一方、軽いランニング(以下、Running)等のウォームアップをSSTと組み合わせて行うことで、その後の筋力低下が生じないことが報告されている。しかし、それらの組み合わせが柔軟性に及ぼす効果や、SSTとRunningの実施順序の違いが及ぼす影響は明らかではない。【目的】SSTと軽度な有酸素運動であるランニングの組み合わせが発揮筋力と柔軟性に及ぼす影響について検証すること。【結果】Running-SST群ではRunning後に柔軟性指標が変化せず、SST後に全ての柔軟性指標の改善と筋力低下が生じた。SST-Running群ではSST後にROMおよび最大動的トルクが増加し、Running後も増加が維持された。また、stiffnessおよび筋力は変化しなかった。【結論】SST後にRunningを行うことで筋力低下を生じさせることなく、ROMの増加を得られる可能性が示唆された。平成28年度の研究目的は、スタティックストレッチングにおける伸張角度の再設定が、柔軟性の指標(stiffness、最大動的トルク、ROM)、最大等尺性筋力に与える影響を検証することであった。本研究の対象は健常大学生14名(男性8名、女性6名、平均年齢21.2±1.1歳、平均身長166.3±6.0 cm、平均体重60.1±10.0 kg、平均BMI21.6±2.5kg/m2)とし、対象筋は右ハムストリングスとした。研究デザインは、ランダム化クロスオーバー試験を用いた。本研究では、伸張角度の再設定(痛みが生じる直前の角度でストレッチングを行った後、再度痛みが生じる直前の角度に設定し直すこと)を、1)行わない場合(300秒1回群)、2)60秒毎に行う場合(60秒5回群)、3)30秒毎に行う場合(30秒10回群)の3条件を設定した。その結果、全てのストレッチング条件において、スタティックストレッチング後にstiffnessの有意な低下および、最大動的トルク、ROMの有意な増加が確認された。また、その変化率ではstiffness、ROMは300秒1回よりもその他の2条件の方が有意に変化し、最大動的トルクは300秒1回より30秒10回の方が有意に増加した。最大等尺性筋力は300秒1回、60秒5回の条件にて有意に低下した。また、その変化率では各条件の間に有意な差は認められなかった。本研究の結果から、伸張角度の再設定は柔軟性により大きな効果を与えることが示唆されたが、発揮筋力へ及ぼす影響の違いは認められなかった。本研究では、本研究室のデータから300秒1回のストレッチング後にstiffnessが低下するサンプルサイズを求め、実験を行った。300秒1回群の最大等尺性筋力のデータから、300秒1回のストレッチング後に筋力が低下する効果量は0.63であったことから、筋力に関しての検討は本研究の対象者数を増やす必要性があることが明らかとなった。また、3群のストレッチング前の等尺性筋力のCV値は10%の値を下回って行うことができたが、一部の被験者において、CV値が10%を超えたため、30秒10回群のデータが異なった可能性が考えられる。したがって、今後は被験者数を増加するとともにCV値が10%を超えた要因を探る必要がある。平成29年度の研究目的は、静的ストレッチング(以下、SST)と軽度な筋収縮の繰り返しが柔軟性と発揮筋力に及ぼす影響を検証することであった。被験者は前年度と同様に、先行研究より効果量を推定し、日常的な運動習慣がない男子大学生15名とした。対象筋は被験者の右ハムストリングス、除外基準は前年度と同様とした。研究デザインにはランダム化クロスオーバー試験を用いた。SSTの強度は前年度と同様とし、時間は60秒間、回数は5回とした。筋収縮の強度は事前に測定した最大等尺性筋力の30% (30%MVC)とし、時間は測定開始肢位にて単独あるいはSST後に6秒間、回数は5回とした。筋収縮中は機器画面に目標値を表示し、実際のトルクを確認しながら行なった。SSTのみを実施するSST群、筋収縮のみを実施する筋収縮群、両者を繰り返すSST+筋収縮群の3群を設定した。被験者は、全ての群に24時間以上の間隔を設け参加した。その順番は乱数表を用いて、ランダムに設定した。評価指標はROM、最大動的トルク、stiffness、最大等尺性筋力を用いた。その結果、ROMおよび最大動的トルクは、全群で介入後に有意に増加した。一方、stiffnessは、SST群のみで介入後に有意に低下した。最大等尺性筋力はSST群、SST+筋収縮群で介入後に有意に低下した。以上のことから、SSTと筋収縮を繰り返し行うことでROM、最大動的トルクが改善する一方で、stiffnessは変化しないことが明らかとなった。また、SST+筋収縮群における発揮筋力低下は、神経生理学的要因によって生じたことが示唆された。これまでの研究は対象者の協力のもと、順調に推移している。

一方、軽いランニング(以下、Running)等のウォームアップをSSTと組み合わせて行うことで、その後の筋力低下が生じないことが報告されている。しかし、それらの組み合わせが柔軟性に及ぼす効果や、SSTとRunningの実施順序の違いが及ぼす影響は明らかではない。【目的】SSTと軽度な有酸素運動であるランニングの組み合わせが発揮筋力と柔軟性に及ぼす影響について検証すること。【結果】Running-SST群ではRunning後に柔軟性指標が変化せず、SST後に全ての柔軟性指標の改善と筋力低下が生じた。SST-Running群ではSST後にROMおよび最大動的トルクが増加し、Running後も増加が維持された。また、stiffnessおよび筋力は変化しなかった。【結論】SST後にRunningを行うことで筋力低下を生じさせることなく、ROMの増加を得られる可能性が示唆された。今後の研究は当初の計画通り、平成29年度では、スタティックストレッチングと軽微な筋収縮の繰り返しが柔軟性と発揮筋力およぼす影響について検証し、最終年度である平成30年度では、スタティックストレッチングと有酸素運動の組合せが発揮筋力と柔軟性におよぼす影響について検証する予定である。当初の計画通り、平成30年度(最終年度)は静的ストレッチングと有酸素運動の組み合わせが発揮筋力と柔軟性に及ぼす効果について検証する方針である。平成28年度に購入予定であったデータ収録・解析装置(Power Lab・PL3508/P)を既存装置によりデータ解析ができたので購入しなかったため。データ計測では、ボランティア被験者への人件費の総額予想が不明であったため、前年度と同様に新規備品を購入しなかったため。また、次年度に計画した実験データの計測はほぼ終了しているため、次年度はそれらをまとめ学会報告及び論文作成を中心として使用する予定である。学会発表、論文作成を積極的に行うため、その経費として充当する予定である。
肺腺癌におけるK-ras遺伝子変異の意義

これまでに申請者は肺腺癌に見られる遺伝子異常の細胞生物学的な意義について検討を行ってきた。その過程で、変異型K-rasが気管支上皮細胞の走化性を亢進させることみいだし、それがras-MEKとras-PI3K-Akt経路の両者を介して引き起こされることを明らかにしてきた。申請期間は、これらの経路がどのような機序で細胞走化性の亢進を引き起こすのかを明らかにすることを目的とし、変異K-ras導入細胞株および各種肺癌細胞株を用い細胞外基質(Laminin-5)やその分解の酵素(MMP-9,2)の発現について検討を行った。1.肺腺癌細胞株の約半数でLaminin-5やMMP-9,2の発現がWestern blotで観察されたが、これらの発現と細胞走化性の程度や、K-ras遺伝子変異の有無、Aktの活性状態との相関は見られなかった。以上から、変異K-ras-PI3K-Akt経路による気管支上皮細胞の走化性亢進は、Laminin-5やMMP-9,2の発現誘導以外の機序で引き起こされることが示唆された。
酸感受性受容体を中心とした骨吸収関連疼痛因子の発現検索による骨粗鬆性疼痛の解明

両側卵巣摘出による骨粗鬆性動物モデルを作成し、行動学的および免疫組織学的評価により疼痛閾値が上昇していることを見いだし、骨粗鬆性疼痛動物モデルを確立した。確立した骨粗鬆性疼痛動物モデルを用いてビスフォスフォネートおよびテリパラチドの骨粗鬆性疼痛抑制効果を検討した。ビスフォスフォネートもしくはテリパラチドを投与することにより骨の粗鬆化を抑制するだけでなく、行動学的および免疫組織学的に疼痛も抑制することを見いだした。骨粗鬆性疼痛の一つの機序として酸性環境の可能性を見いだした。1.骨粗鬆症モデルにおいて疼痛評価を確立して骨粗鬆性疼痛動物モデルを確立した。生後8週齢のメスddYマウスに全身麻酔下に、両側卵巣摘出術(OVX)を行い、von Freyfilament testで術後4週後に疼痛評価を行った。疼痛評価は逃避行動を起こす頻度(陽性率)・最小の刺激強度(閾値), up-down methodを用いた50%閾値にて評価を行った。いずれの疼痛評価においてもOVX群がSham手術群(コントロール群)と比較して有意に疼痛閾値が増加し、疼痛過敏が認められた。安楽死後μCTを用いて骨塩定量および骨形態計測を行い評価したところ大腿骨遠位部および脛骨近位部の骨塩定量および骨形態計測ではOVX群がSham手術群と比較して有意に骨の粗鬆化が認められ、我々は骨粗鬆性疼痛動物モデルを確立した。2.骨粗鬆性疼痛動物モデルにおいて下肢骨当該領域の後根神経節において疼痛関連タンパクが有意に上昇していることを見出した。骨粗鬆性疼痛動物モデルを確立し、そのモデルにおいて組織学的に疼痛関連タンパクが上昇していることを見出した。以上の成果から、今年度における薬物治療による評価・検討を予定している。下肢骨の組織学的検討においても現在行っている。OVX-V群はSham群(コントロール群)と比較して有意に疼痛閾値が低下し、疼痛過敏が認められたが、OVX-ALN群は疼痛閾値の低下が有意に抑制されていた。μCTによる骨形態計測では大腿骨遠位部と脛骨近位部の骨塩定量および骨形態計測はOVX-V群がSham手術群と比較して有意に骨の粗鬆化が認められ、OVX-ALN群は有意に骨の粗鬆化が抑制されていた。後根神経節での疼痛関連タンパクの発現はCGRPおよびTRPV1共にOVX-V群はSham群と比較して有意に発現が増加し、OVX-ALN群は有意にCGRPとTRPV1の発現増加が抑制されていた。順調であり、テリパラチドの疼痛抑制効果についても動物モデルを用いて検討中である。アレンドネートによる研究成果はJournal of Orthopaedic Scienceに受理された。テリパラチドの研究成果はpreliminaryではあるが、昨年のヨーロッパリウマチ学会でその成果を発表した。1)骨粗鬆性疼痛動物モデルの確立:von-Freyfilamentによる後肢足底刺激を行った疼痛評価において両側卵巣摘出術(OVX)群がSham手術群(コントロール群)と比較して有意に疼痛閾値が増加し、疼痛過敏が認められた。安楽死後μCTを用いて骨塩定量および骨形態計測を行い評価したところ大腿骨遠位部および脛骨近位部の骨塩定量および骨形態計測ではOVX群がSham手術群と比較して有意に骨の粗鬆化が認められた。骨粗鬆症モデルにおいて疼痛評価を確立して骨粗鬆性疼痛動物モデルを確立した。2)骨粗鬆性疼痛動物モデルの下肢骨当該領域後根神経節での疼痛関連タンパクの検索:下肢骨当該領域である第3から5腰髄の各神経根において疼痛関連タンパクとしてCGRPおよびTRPV1の発現を免疫組織学的に検討したところSham手術群と比較してOVX群では有意に上昇していることを見出した。3)骨粗鬆性疼痛動物モデルを用いての薬物治療による評価・検討:OVX後にvehicleを投与するOVX-V群、ビスフォスフォネート製剤(ALN)もしくはテリパラチド(PTH)を投与するOVX-ALN群、OVX-PTH群とSham手術後にvehicleを投与するSham群に分けた。OVX4週後に評価した。OVX-V群はSham群と比較して有意に疼痛閾値が低下したが、OVX-ALN群およびOVX-PTH群は疼痛閾値の低下が有意に抑制されていた。骨形態計測ではOVX-V群がSham手術群と比較して有意に骨の粗鬆化が認められ、OVX-ALN群およびOVX-PTH群は有意に骨の粗鬆化が抑制されていた。疼痛関連タンパクの発現はCGRPおよびTRPV1共にOVX-V群はSham群と比較して有意に発現が増加し、OVX-ALN群およびOVX-PTH群は有意にCGRPとTRPV1の発現増加が抑制されていた。

確立した骨粗鬆性疼痛動物モデルを用いてビスフォスフォネートおよびテリパラチドの骨粗鬆性疼痛抑制効果を検討した。ビスフォスフォネートもしくはテリパラチドを投与することにより骨の粗鬆化を抑制するだけでなく、行動学的および免疫組織学的に疼痛も抑制することを見いだした。骨粗鬆性疼痛の一つの機序として酸性環境の可能性を見いだした。今年度は骨粗鬆性疼痛動物モデルにおける下肢骨の組織学的検討と骨粗鬆性疼痛動物モデルを用いた骨粗鬆症治療薬の疼痛改善効果および疼痛関連タンパクの発現の検討を研究計画している。1.骨粗鬆性疼痛動物モデルにおける下肢骨の組織学的検討は下肢骨(大腿骨・脛骨)をヘマトキシリン・エオジン染色を行い組織学的に骨粗鬆を評価・検討する。破骨細胞の評価としてTRAP染色を行い、破骨細胞数について評価・検討する。2.骨粗鬆症性疼痛動物モデルに、骨粗鬆症治療薬であるビスフォスフォネートを投与し、疼痛関連行動評価の変化を検討する。また、疼痛関連行動評価後に安楽死させて、μCTを用いて各群の骨塩定量および骨形態計測を行い評価する。テリパラチドの疼痛抑制効果についても同様に動物モデルを用いて検討している。疼痛抑制効果と骨形態計測および後根神経節での組織学的検討に加えて、アレンドロネート治療との比較検討を計画している。整形外科
戦後日本における学校誘致の社会力学-国立高等専門学校の新設と地元負担

本研究は、高等専門学校制度発足時に展開された各地方の誘致運動を検討することで、設置場所が確定してゆく過程と地域住民が誘致に奔走するメンタリティを明らかにしようとするものである。その際、国立学校設置に際し地域住民がその費用を支払うという地元負担の問題も合わせて検討した。誘致運動には、高等教育機関の設立という単純な要望に加え、自分たちの地域が国家的に重要な場所であることを国立高専の設置によってオーソライズさせようとする傾向を確認することができる。その競争が地域間で激しくなれば、それだけ国立機関設立に地元負担が伴うという問題は潜在化していったといえる。本研究は、国立高等専門学校新設時において各地で展開された高専誘致運動とその内実、およびその結果としての箇所付けと開校までの経過を分析することにより、誘致運動におけるメンタリティを考察しようとするものである。今年度は主に1962年度に開設されたいわゆる一期校を主な対象として研究を進めた。その成果は以下の通り。1.一期校開設時における国会での審議経過を分析した。その結果、中央政府に対し激しい誘致運動が展開されたこと、この中で受け入れ条件としての地元負担が提供側も自明視するようになり、文部省にとってもこれを「寄付の強制」ではなく「地元の協力」と受け止めやすい状況となっていたことを明らかにした。2.北海道、宮城、福島、群馬、静岡、岐阜、長崎といった一期校を獲得した(または一期校を目指した)都道府県の地方紙を閲覧し、高専誘致運動に関する記事を収集した。高専は産業構造の転換に寄与すると捉えられており、それにより誘致運動が激しくなっていったこと、その途上で県内での紛争、隣県間での競争が過熱していったことが明らかとなった。3.国立高等専門学校の『周年記念誌』を収集し、その内容の分析に着手した。いくつかの記念誌では開設前の誘致運動について詳述しているものもあり、その記述が上記2.と呼応していることを確認した。4.都道府県議会で高専誘致が議論の対象となった時期を特定するため、各『議会史』の逐年の議会概要に関する記述を閲覧し、その収集を行った。この作業により、より具体的な議論内容を把握するために県議会議事録を検索することが容易となった。本研究は、国立高等専門学校新設時において各地で展開された誘致運動とその内実、およびその結果としての箇所付けと開校までの経過を分析することにより、誘致運動におけるメンタリティを考察しようとするものである。本年度は1.昨年に引き続き一期校設置に成功している三重、香川、兵庫、愛媛の地方紙を閲覧して高専誘致運動に関する記事を収集した。これにより工業短大から改組した長岡、宇部を除き一期校誘致に成功した道県すべてのケースを入手したことになる。2.二期校、三期校について比較的地方紙の入手が容易なケースを収集した(鳥取、島根、福岡(大牟田)、青森)。3.国立高専が設立されなかった県の地方紙を収集し誘致運動の有無や強弱を確認した(山梨、滋賀)。その結果、(1)一期校誘致の背景には多くの場合地域の工業化の加速や産業構造の転換要求があったが、ほかに他地域の運動に刺激された箇所もあること(旭川、高松)、国立大学統合に伴う事実上の補填措置として優先配置された高専があること(新居浜、佐世保)など必ずしも一様ではないこと。(2)二期校、三期校の場合、県内一本化や地元負担の具体化といった受け入れ体制の遅れが設置遅延につながっていたこと。また場合によっては紛争を避けるため国が競合する県については双方先延ばしにする事例もあったこと(鳥取、島根)。(3)国立高専設置に至らなかった県でも誘致運動が確認されるものの、その活動は誘致に成功した地域に比べ具体性を欠いているように思われること。が明らかとなった。本研究は、国立高等専門学校新設時において各地で展開された誘致運動とその内実、およびその結果としての箇所付けと開校までの経緯を分析することにより、誘致運動におけるメンタリティを考察しようとするものである。本年度は最終年度として、以下の作業を行った。(1)高知、徳島の地方紙を閲覧し、高知高専、徳島高専の設立過程を把握した。これによってすでに補足済みの新居浜・香川両高専を含んだ四国ブロックの検討をすることが可能となった。(2)二期校である鹿児島高専、三期校となった秋田高専の設立過程を補足した。これにより一三期校までの箇所付け政治過程がほぼ明らかとなった。(3)高専が設置されなかった佐賀県の状況を地方紙を閲覧して把握した。その結果、佐賀、山梨、滋賀(2県は前年度に調査済み)といった国立高専が設置されなかった地域でも誘致の動きがあったことが明らかとなった。(4)上記を含め以下のように3年間の研究成果を日本教育制度学会おいて発表した。

1.概算要求→大蔵内示→復活折衝による開校数の確定→設置場所の当てはめ、という一期校決定までの行政過程がその後も踏襲されたこと。2.この長いプロセスが誘致競争を過熱した結果、地元負担の問題の潜在化や最終判断に対する政治的配慮の介在を招いたこと。3.地方は単に高等教育機関を求めたのではなく、国立高等教育機関の設置場所として認められることに意義を感じ誘致活動を行った側面があること。4.その国立志向は高専増設後も、医大新設、新構想系大学設置にも引きつがれた可能性があること。
膵幹細胞システムを用いた糖尿病の再生医学の確立

本研究は「膵β細胞の再生医療」を実現することを視野におき、その実現のために必須である膵幹細胞の実体を明らかにするとともに、その増殖・分化の調節機構を明らかにすることを目的として行われた。まず、我々が確立した膵幹細胞様の性質をもつモデル細胞系AR42J細胞を用い、そのインスリン産生細胞への分化過程に関する研究を行った。まずこの細胞の分化過程を制御する分化誘導因子とそれによって誘導される転写因子の検討を行い、分化誘導因子アクチビンが内分泌細胞への分化決定を行ない膵ポリペプチドやATP感受性Kチャネルの発現誘導などを行うこと、またこのアクチビンが誘導する転写因子neurogenin3が内分泌細胞への分化決定に重要であることを明らかにした。次に膵幹細胞が存在する導管上皮における分化誘導因子アクチビンの発現調節について検討を行った。その結果、膵切除やストレプトゾトシンなどにより有効β細胞量を減少させると、膵導管におけるアクチビンの発現が増加することを明らかにした。これはβ細胞量の減少に対抗しておこる「代償性のβ細胞新生」において重要な役割を果たしていると考えられた。次に新生ラット膵導管から上皮細胞を採取し、これを培養する系を確立した。次にこの導管上皮細胞の培養系を確執し、この細胞が実際にin vitroでインスリン産生細胞へと分化するかを検討し、その分化誘導に重要な因子としてアクチビン・ベータセルリンを同定した。さらにその分化過程についても詳細な検討を行った。まず膵幹細胞が存在すると考えられている膵導管細胞におけるアクチビンの発現について検討を行った。アクチビンは膵幹細胞の分化、とくに内分泌細胞への分化誘導を促進することが明らかになっている因子である。マウス膵導管にはアクチビンAおよびBが発現していた。ストレプトゾトシンや部分膵切除によりβ細胞量の減少を惹起すると、導管細胞中のアクチビンのmRNA発現が誘導された。同時に蛋白レベルでも発現増加が認められた。アクチビンが膵幹細胞のオートクリン因子であること、β細胞量の減少により分化誘導因子の発現が誘導されることが明らかになった。次に腺房中心細胞の培養系を確立し、この細胞を分化誘導させる因子などについて検討を行った。腺房細胞をFGFの存在下に培養すると、PDX-1陽性、PGP9.5陽性の細胞がコロニーを形成した。この細胞はアクチビンの添加によりnerugenin3陽性、GLUT2陽性細胞に分化し、さらにベータセルリンの添加によりインスリン陽性細胞へと分化した。インスリン産生細胞へと分化したのは約20%であった。これらの細胞は電子顕微鏡を用いた観察により膵β細胞に類似した分泌顆粒を有し、またグルコースだけでなく、アセチルコリン、GLP-1などに反応してインスリン分泌が増加し、形態学的・機能的に膵β細胞に相当する性質を示した。新生ラットの膵臓から導管細胞を採取し、その培養系を確立した。この培養導管上皮細胞は速やかに増殖してコロニーを形成する傾向にあった。この細胞は幹細胞増殖因子の受容体であるc-Metを発現し、また導管上皮のマーカーであるサイトケラチンを発現していた。腺房細胞のマーカーは発現していなかった。またこの細胞は神経マーカーであるPGP9.5やニューロフィラメント、さらに転写因子であるPDX-1を発現していた。この細胞は高グルコース培地で培養を続けると一部がクラスターを作り、その中にはインスリンを発現する細胞やグルカゴンを産生する細胞が出現したが、その頻度は高くなかった。アミラーゼ産生細胞は出現しなかった。一方、培養導管上皮細胞に分化誘導因子アクチビンを添加するとPGP9.5の発現は増強し、さらに転写因子neurogenin3の発現が誘導された。またそれに引き続いてGLUT2やpancreatic polypeptideの発現も認められた。この細胞にさらにベータセルリンを添加すると細胞は神経様突起を伸展し、その先端に強くインスリンを発現した。アクチビンとベータセルリンを同時に添加した場合、約70%がインスリン陽性細胞に分化した。

これらの結果から、新生ラットの膵導管上皮細胞は導管マーカーとともに神経内分泌マーカーを発現し、β細胞へと分化する能力をもった内分泌前駆細胞としての性質を有していることが明らかになった。
心筋におけるナトリウム利尿ペプチド/cGMP系の意義に関する分子生物学的研究

ナトリウム利尿ペプチドファミリーはAtrial natriureticpeptide(ANP),Brain natriuretic peptide(BNP),C-type natriuretic peptide(CNP)から構成され、膜型グアニル酸シクラーゼそのものであるナトリウム利尿ペプチド受容体を介しその生物活性を発現する。本研究は、ANP,BNPの産生臓器である心臓そのものに注目して、"心臓組織内ナトリウム利尿ペプチド系"の心筋代謝、機能調節における臨床的意義を解明することをその目的とする。今回、ラット培養心筋細胞肥大モデルを確立し、ナトリウム利尿ペプチドの遺伝子発現調節を検討し、更にサイクリックGMPカスケードのシグナルトランスデューサーであるcGMP-dependent protein kinase(Gキナーゼ)について、ヒトGキナーゼサブタイプIαcDNAのクローニングを行った。Wistar系ラット新生仔の心室組織を用い、培養心室筋細胞を調整した。培養心室筋細胞はEndothelin-1(ET-1,10^<-8>M)添加後24時間よりcell sizeの増大、Myosin Light Chain-2遺伝子の発現亢進を特徴とする細胞肥大を示した。この培養心筋細胞肥大モデルにおいて、心筋細胞からのANP及びBNPの分泌は増加し、更に、心筋細胞そのものにおけるサイクリックGMP産生も有意に増加した。ET-1刺激により、ANPmnRNA濃度は数時間後より徐々に増加したが、BNPmRNA濃度の増加はET-1添加後15分より生じ、BNP遺伝子はimmediate-early geneであるc-fos遺伝子と同等の極めて迅速な発現亢進を示した。BNP遺伝子の迅速な発現亢進は、PAT及びPhenylephrine添加によっても認められ、Protein Kinase C(PKC)阻害剤H7やカルフォスチンCにより抑制された。更に、AMD添加によるRNA合成阻害後、培養細胞内のmRNA半減期について検討した結果、BNPmRNAの半減期は約4時間と短く、ANPmRNAの半減期の3分の1以下であった。最近、心筋及び血管平滑筋において、Gキナーゼはイノシトール3リン酸産生やCa^<2+>-ATPase、Ca^<2+>依存性K^+チャンネル等の活性調節に関与し、細胞内Ca^<2+>濃度を低下させることが報告され、cGMPカスケードの主要なメディエーターであることが明らかとなってきた。そこで今回、グアニル酸シクラーゼ/Gキナーゼ連関の心筋分化と機能調節における意義を明らかにするため、ヒトGキナーゼIαcDNA全長のクローニングを行った。得られたcDNAは全長2213bpより成り、671個のアミノ酸より構成されていると考えられた。これらの成績より、培養心筋細胞肥大モデルにおいて、ANP、BNPが明らかに異なる遺伝子発現調節を受けていることが証明され、これらナトリウム利尿ペプチドが心筋細胞そのものに作用しその機能調節に関与している可能性が示された。更に、ナトリウム利尿ペプチド/サイクリックGMP/Gカスケードの意義の解析が分子レベルで可能となった。

そこで今回、グアニル酸シクラーゼ/Gキナーゼ連関の心筋分化と機能調節における意義を明らかにするため、ヒトGキナーゼIαcDNA全長のクローニングを行った。得られたcDNAは全長2213bpより成り、671個のアミノ酸より構成されていると考えられた。これらの成績より、培養心筋細胞肥大モデルにおいて、ANP、BNPが明らかに異なる遺伝子発現調節を受けていることが証明され、これらナトリウム利尿ペプチドが心筋細胞そのものに作用しその機能調節に関与している可能性が示された。更に、ナトリウム利尿ペプチド/サイクリックGMP/Gカスケードの意義の解析が分子レベルで可能となった。
イオン群気流の時空間微細構造解明に特化したハイブリッド熱流動イメージング法の開発

気流中マイナスイオン群の時空間微細構造解明に向けて、コヒーレント・アンチストークスラマン散乱(CARS)光による混合気流の非侵襲センシング法の開発を行った。気体として二酸化炭素および窒素を選定し、混合比変化に伴うそれぞれのCARS光強度は理論に基づいた二次曲線を示していることが明らかとなった。チャネル内気流混合過程の濃度分布非侵襲センシングを行い、チャネル下流域では、二酸化炭素および窒素の混合比変化を的確にとらえることが可能となり、理論との整合性を確認した。マイクロ・ガスデバイス内に蛍光プローブを混入することなく、非侵襲にて速度、温度や濃度分布を計測することが可能となった。気流中マイナスイオン群の時空間微細構造解明を目的として,自発ラマンイメージング法と非線形ラマンイメージング法を併用したハイブリッド・イメージング法の開発を,3ヶ年に渡り行う.イオン群気流の速度,濃度および温度の二次元時系列分布センシングにより,帯電したマイクロチャネル壁面近傍のイオン群挙動を熱流体力学的観点から解明を最終目標とした,本年度の研究成果を下記に述べる.1コヒーレント・アンチストークスラマン散乱(CARS)光によるチャネル内混合気流の非侵襲センシング法の開発前年度の研究成果より,チャネルを構成しているホウケイ酸ガラスからの散乱光の影響を除去することが難しいことが判明したため,本年度は,レーザ集光用対物レンズおよび検出用対物レンズをチャネル内に挿入可能とし,二酸化炭素および窒素からなる混合気流の混合比分布の計測を行った.混合気流の実験に先立ち,チャネル内に設置した10点の計測点における二酸化炭素および窒素の混合比を変化させた際のCARS光強度の計測を行い,CARS光強度と混合比との相関関係である校正曲線の取得を行った.二酸化炭素および窒素の校正曲線は共に,CARS光の理論に基づいた二次曲線を示すことが明らかとなった.次にチャネル内に二酸化炭素および窒素を同一流量で供給し,各点における二酸化炭素および窒素の混合比の計測を行った.チャネル下流にいくに従い,二酸化炭素および窒素の混合比が変化することが判り,理論との整合性を確認した.上述の研究成果に基づき,チャネルサイズがミリメートルオーダーなので,マイクロチャネルに適用するため,ストークス光およびポンプ光の光路設計を行った.2自発ラマン散乱イメージング法による速度・温度同時センシング法の開発照射レーザ光強度,EM-CCDカメラの露光時間,フレームレートおよび感度特性,そして流量との相関関係の定量的把握を行った.気流中マイナスイオン群の時空間微細構造解明に向けて、コヒーレント・アンチストークスラマン散乱(CARS)光による混合気流の非侵襲センシング法の開発を行った。気流中マイナスイオン群の時空間微細構造解明を目的として、自発ラマンイメージング法と非線形ラマンイメージング法を併用したハイブリッド・イメージング法の開発を、3ヶ年に渡り行う。イオン群気流の速度、濃度および温度の二次元時系列分布センシングにより、帯電したマイクロチャネル壁面近傍のイオン群挙動を熱流体力学的観点から解明を最終目標とした、本年度の研究成果を下記に述べる。1コヒーレント・アンチストークスラマン散乱(CARS)光によるチャネル内ガス流非侵襲センシング法の開発フェムト秒レーザおよび光パラメトリック発振器を用いて、ホウケイ酸ガラスチャネル内を流れる二酸化炭素および窒素からのCARS光をセンシング可能とするシステムの開発を行った。窒素からのCARS光強度は二酸化炭素のよりも小さいことが実験的に明らかとなったため、窒素からの散乱光を非共鳴バックグラウンドノイズとして扱うことにより、参照散乱光強度からの相対変化のみを考慮することにより、励起光強度の揺らぎの影響の低減に成功した。2コヒーレント・アンチストークスラマン散乱(CARS)光によるマイナスイオン群気流非侵襲ンシング法の開発倒立顕微鏡ステージに組み込み可能な気流用チャンバーを開発し、イオン化した二酸化炭素を流し、上記のセンシング・システムを用いて、気流供給圧力とCARS光強度との関係を実験的に明らかにした。供給圧力、即ち、マイナスイオン群濃度が増加するに従い、CARS光強度が増加しているこが判った。気流中マイナスイオン群の時空間微細構造解明を目的として,自発ラマンイメージング法と非線形ラマンイメージング法を併用したハイブリッド・イメージング法の開発を,3ヶ年に渡り行った.最終年度の研究成果を下記に述べる.1コヒーレント・アンチストークスラマン散乱(CARS)光による混合気流の非侵襲センシング法の確立:レーザ集光用および検出用対物レンズを密閉チャンバ内に挿入可能とし,二酸化炭素および窒素からなる混合気流の非侵襲センシング法を確立した.二酸化炭素および窒素の混合比を変化させた際のそれぞれのCARS光強度の計測を行い,CARS光強度と混合比との相関関係である校正曲線の取得を行った.二酸化炭素および窒素の校正曲線は共に,CARS光の理論に基づいた二次曲線を示すことが明らかとなった.更に計測精度の定量化を行うために,圧力および供給流量を変化させた際のCARS光強度計測を多点にて行い,約5%内の精度にてセンシングが可能であることを示した(学術誌に投稿中).2混合気流の濃度

二次元分布の非侵襲センシング法の確立:気流混合過程における濃度分布非侵襲センシングを行うために,下流域における混合計測を可能とするチャネルを製作して実験を行った.チャネル内に設置した10点の計測点における二酸化炭素および窒素の混合比を変化させた際のCARS光強度の計測を行い,CARS光強度と混合比との相関関係である校正曲線の取得を行った.二酸化炭素および窒素の校正曲線は共に,CARS光の理論に基づいた二次曲線を示し,更に二次曲線の形状は対物レンズ間の距離に依存していることが明らかとなった.次にチャネル内に二酸化炭素および窒素を同一流量で供給し,各点における二酸化炭素および窒素の混合比の計測を行った.チャネル下流域では,二酸化炭素および窒素の混合比が変化することが判り,理論との整合性を確認した(学術誌に投稿中).ナノ・マイクロ熱流体工学コヒーレント・アンチストークスラマン散乱の特徴に特化した気流熱流動センシング法の提案を行い,混合気流の完全非侵襲センシングに成功し,進捗状況は概ね良好である.コヒーレント・アンチストークスラマン散乱の特徴に特化した気流熱流動センシング法の提案を行い、完全非侵襲センシングに成功し、マイナスイオン群濃度とCARS光強度の相関関係を定量的に明らかにしたことにより、進捗状況は概ね良好である。イオン群気流の速度,濃度および温度の二次元時系列分布センシングにより,帯電したマイクロチャネル壁面近傍のイオン群挙動を熱流体力学的観点から解明し,無次元数等を用いてチャネル壁面帯電中和現象の定式化を行うために,混合気流用マイクロチャネルを作製し,高空間分解能を有する自発ラマンイメージング法と非線形ラマンイメージング法を併用したハイブリッド・イメージング法の開発の開発を行う.励起光の揺らぎ等の散乱光強度への影響を除去するため、顕微鏡およびイメージインテンシファィア付CMOSカメラから構成されるシステムを2セット構築し、参照散乱光強度との相対強度を求めるセンシング・システムの開発を行う。イオン群気流の速度、濃度および温度の二次元時系列分布センシングにより、帯電したマイクロチャネル壁面近傍のイオン群挙動を熱流体力学的観点から解明し、無次元数等を用いてチャネル壁面帯電中和現象の定式化を行う。該当なし。
超低速分子線の生成と表面非弾性散乱への適用

本研究では基底状態で永久双極子モーメントを持つ極性分子と一般に大きな分極率をもつリュードベリ状態を対象として、分子冷却に関する技術開発および理論計算を行った。また、ベンゼン誘導体分子における低振動数モードのラマン強度の由来を明らかにし、炭素表面の一例としてカーボンナノリボン(グラフェンナノリボン)の振動状態を初めて系統的に明らかにした。これらの炭素ネットワークの基礎となる多環芳香族炭化水素や生体分子の衝突イオン化過程を電子分光で明らかにした。1.分子制御実験(1)シュタルク分子制御永久電気双極子を持つ分子ならびにリュードベリ状態にある分子について、高速にスイッチされる不均一電場を用いて並進速度を冷却する手法を報告し、最適化した不均一電場を発生させる電源を製作した。この成果は3件の国際学会で招待講演を行った。(2)画像観測法による配向分子の光解離実験異方的分極率を持つ分子を電場で制御しその解離を画像として観測するための予備実験を行った。2.多環芳香族炭化水素とナノ炭素構造の電子・振動状態(1)ナノ炭素構造の分散関係と表面における非弾性散乱炭素6員環が数列につながったカーボンナノリボンの振動分散曲線を構築して振動の異方的な分散を報告した。zigzag端をもつナノリボンの振動は、音響分枝、音響高調波、光学高調波、CH振動に完全に分類されることを示した。この報文は、抄録雑誌Virtual Journal of Nanoscale Science & Technologyに採択され注目を集めた。また、多環芳香族炭化水素(PAH)の電子・振動状態とのつながりを探索するため、環が4つ以上あるPAH分子(ピレン、クリセン、コロネン)の気相衝突イオン化の研究を行った。(2)ベンゼン誘導体のラマン強度異方的分極率を持つ分子としてベンゼン誘導体を取り上げ、低振動数モードのラマン強度を研究した。誘起分極率は分子内回転によって大きく変わることが見出された。ベンゾトリハロライド、エチルピリジン、パラシクロファン、チオアニソール誘導体について、系統的なラマン強度の増大に関する知見が得られ、置換基と環の電子的相互作用に起因すると結論された。1.分子制御実験(1)シュタルク分子制御:強電場を用いた分子の並進運動と配向制御をする研究を行つた。本研究では40kVの高電圧を用いることで、100 MV/cmの強電場を矩形波として印可できる装置を製作することができた。この電源はトランジスタスイッチで制御され、スイッチングにおけるノイズを極めて低く抑えることに成功した。このことにより並進運動と配向制御が可能となった。(2)多環芳香族炭化水素(PAH)とアミノ酸の電子分光: PAHとアミノ酸を気相に生成し、準安定励起原子He^*(2^3S)の衝突によるペニング電子分光とHe I紫外光電子分光を行った。PAHはHe^*と面外方向で引力的な、面内方向では斥力的な相互作用を示すことが分かった。ピレン、クリセン、コロネンでは外形による特異性は見られなかった。また、最も小さなアミノ酸であるグリシンについて、コンフォーメーションの違いによる変化を明らかにした。その結果、アミノ酸では窒素原子と酸素原子の非結合性軌道が特徴的な挙動を示し、アミノ酸の立体構造のマーカーとなることを見出した。2.基準振動計算と電子状態(1)ナノ炭素構造の分散関係:炭素ナノリボン(グラフェンナノリボン)の振動分散関係をはじめて構築し、特徴的なラマンバンドを与えるモードに関して系統的な研究を行った。(2)ベンゼン誘導体のラマン強度:ベンゼン環が置換されたチオアニソール誘導体について、置換基が面外方向に存在する垂直構造において、非全対称低振動数モードが示す大きなラマン強度の由来について研究を行った。4位を置換基X=-NO_2,-CN,-H,-CH_3,-NH_2で置換した分子について計算と実験で研究を行ない、ラマン強度に寄与する軌道間相互作用を自然結合軌道(NBO)を用いて定量化することができた。以上の成果について、国内外の学会で3件の招待講演を行った。
グローバルな企業活動の分散と統合における戦略経営計画および業績評価

本研究において、明らかになった点は、グローバルな企業活動の分散と統合における戦略の策定およびその遂行のためのツールとして、バランストスコアカ-ドが適切であるということである。本研究においては、まず、グローバルな競争環境において競争優位を獲得するために求められる分散と統合というトレードオフの関係を、同時に管理するために必要なツールが何であるかという点から明らかにした。研究開発、生産、販売および物流などの諸機能のいずれを分散させ、いずれを集中させるのか、また、管理機能だけを統合させるのがよいのかについては今回の研究では結論は出なかったが、それぞれの海外拠点における海外戦略遂行のための計画と業績評価については、バランストスコアカードが理論上きわめて有用であるという仮説をたてた。この仮説を実証するために、わが国におけるグローバル企業だけでなく、わが国に進出している外資系の企業も調査対象に加え、積極的なフィールド・スタディを行った。その結果、主として欧米系企業の日本子会社では、詳細なバランストスコアカード経営が行われ、これにより成功している企業が多いことが判明した。翻って、わが国企業においては、近年になってバランストスコアカードを導入する企業が増加しつつあるものの、未だその概念的フレームワークの導入にとどまり、欧米で論じられているような精緻なシステムを組み込んでいる企業はなかった。このため、バランストスコアカード経営が、日本のグローバル企業において有用であることを実証するためのデータを入手することはできなかったが、継続的に調査を行い、戦略マップを使用した戦略マネジメントシステムとしてのバランストスコアカードの有用性を追求することが必要であると考える。本年度は、表記のテーマにおける基本的なデータ収集を各研究員が個別に行った。データは、文献研究およびフィールド・リサーチの両面から行われた。文献研究においては、特に企業間の相互活動が企業の戦略的管理会計に対して与える影響および効果について論述するものを選択し,これをわが国多国籍企業に対して拡大するための理論的基礎を構築した。ここでは、第1に、サプライ・チェーン全体を対象としてコスト・リーダーシップおよび差別化を行う際には、サプライ・チェーン内の企業すべてが協働する事によって、各企業が個別に活動するよりもすぐれた結果を生むことができることを確認している。そのためには、集約すべき活動と分散すべき活動をいかにして認識するかがきわめて重要になる。この基礎的理論を、多国籍企業のように、数多くの国に子会社および関連会社を置く企業にいかに展開するかが今後のもっとも大きな課題のひとつとなる。次いで、フィールド・リサーチでは、主としてわが国の多国籍企業のヒアリング調査を進めている。ここから、現状における多国籍企業の課題を抽出し、さらに、先に論じた理論をいかに導入すべきかを考察する。また、海外の多国籍企業における状況も調査するが、これは、海外の研究者の協力を仰ぐ予定である。そのために、本年度においては清水および古賀の両名は、ハーバード大学、コロンビア大学およびスタンフォード大学に赴き、現地の研究者との研究会を開催した。本研究において、明らかになった点は、グローバルな企業活動の分散と統合における戦略の策定およびその遂行のためのツールとして、バランストスコアカードが適切であるということである。翻って、わが国企業においては、近年になってバランストスコアカードを導入する企業が増加しつつあるものの、未だその概念的

フレームワークの導入にとどまり、欧米で論じられているような精緻なシステムを組み込んでいる企業はなかった。このため、バランストスコアカード経営が、日本のグローバル企業において有用であることを実証するためのデータを入手することはできなかったが、継続的に調査を行い、戦略マップを使用した戦略マネジメントシステムとしてのバランストスコアカードの有用性を追求することが必要であると考える。
触媒活性を有する高機能性反応場を用いたフェノール系天然物の有機電解合成

生物が生産する多様な化学物質は、酵素や細胞膜、あるいは生体高分子の複合体を反応場として、極めて穏和な条件の下で合成される。このような穏和な条件における高い選択性を有する反応を有機合成化学反応として確立することを目指し、特定の反応を促進する新しい反応場の構築、反応場における分子の活性化と反応をキ-ステップとした天然物の全合成を行った。これまでの研究から、過塩素酸リチウムを溶解したニトロメタン中にフッ素樹脂繊維を分散すると、この繊維表面で種々のDiels-Alder反応が著しく促進されることが明らかになった。そこで今回、ユ-カリに含まれる皮膚癌活性化抑制作用や抗マラリア活性を有する一連のフェノール系天然物を、反応場を使った有機電解反応によって合成しようとした。天然物の合成はフッ素樹脂表面において、フェノールの酸化により生成する不安定なキノンメチドとテルペンとのhetero Diels-Alder反応をキ-ステップとした。本反応場ではhetero Diels-Alder反応が極めて効率良く進行し、高収率で付加環化生成物が得られた。最終的に、皮膚癌活性化抑制作用を示すことが知られる6種類のユ-グロバ-ルを初めて合成し、さらにその絶対立体配置を決定した。本反応系では溶液に、弱いルイス酸としての作用があると共に、高い極性を示すため、出発物や反応中間体を排除する効果がある。また、固相表面は疎水性であるが、殆どの有機物との親和性も低いため、固液両相から排除され、種々の付加環化反応が促進されるものと考えられる。このような作用は、水溶液中において、SDSのような微細なミセルを形成する両親媒性物質にも見られることが明らかになり、電解法と組み合わせることにより、従来法では合成が困難であった多くの付加環化生成物を得ている。
上皮・間充織相互作用の分子機構:特に腺胃上皮細胞の増殖と分化の調節因子について

1.腺胃上皮細胞の分化調節に関与する因子の同定:ラット胎児の未分化な腺胃上皮細胞を間充織非存在下で単独培養すると、上皮はカテプシンEを発現し、表層粘液細胞に分化した。一方、間充織と共に培養すると、上皮はペプシノゲンを発現し、頚部粘液細胞及び主細胞に分化した。これに胎仔、腺胃組織を同形の生体ラットの腎皮膜下に移植した場合には、表層粘液細胞とペプシノゲン発現細胞が分化したが、塩酸分泌細胞は分化しなかった。これらの結果は、(1)表層粘液細胞への分化は自律的に起こり、他の組織からの誘導は不要である、(2)頚部粘液細胞及び主細胞への分化には結合組織細胞からの誘導が必要である、(3)塩酸分泌細胞への分化には、液性因子以外の因子(例えば、神経からの誘導)が必要である、ことを示唆している。2.腺胃における肝細胞増殖因子(HGF)の機能:腺胃における上皮・間充織相互作用にHGFが関与していることが明らかになったが、その機能は明らかではなかった。腺胃の発生に伴うHGF及びその受容体の発現量の変化を一定量RT-PCRの系を用いて調べた結果、HGF及びその受容体の発現は胎齢1516日に始まり、1718日にピークに達し、出生直後に減少することが明らかになった。胎齢16日には腺胃上皮は未分化多層細胞から成るが、1719日に上皮は単層化し腺管が形成されることを考え合わせると、HGFは形態形成時の腺胃上皮の増殖・分化を調節していると思われる。3HGFアクティベータ-(HGFA)によるHGFの活性化:HGFは不活性型で間充織から分泌され、HGFAによって活性化されることが知られている。HGFAの発現の変化について調べた結果、HGFAは消化管上皮で発現され、消化管間充織では発現されないこと、HGFAの発現は、大腸、小腸・腺胃、前胃の順に弱くなることが明らかになった。今後、この勾配の生物学的な意義について調べていきたいと考えている。(1)腺胃の上皮の増殖を促進する新規の成長因子の検索:腺胃間充織が肝細胞増殖因子(HGF)と角化細胞成長因子(KGF)を発現すること、腺胃上皮細胞がこれらに反応して増殖することは既に報告したが、それ以外にも多様な成長因子が腺胃の上皮・間充織相互作用に関与していると考えられる。HGFおよびKGF以外の成長因子が腺胃上皮の増殖を促進するかどうかを調べた。その結果、線維芽細胞成長因子-1(FGF-1;またはaFGF)及びFGF-9が腺胃上皮の増殖を促進することが明らかになった。これらの因子は間充織から産生・分泌され、上皮・間充織間の細胞外基質に蓄積され、細胞環境の変化に応じて活性化され、上皮の増殖を促進するという機構で上皮・間充織相互作用に関与しているものと考えられる。これ以外の因子についても検索中である。

(2)腺胃間充織で特異的に発現されている成長因子の作用の検討:最近、骨細胞形成因子(BMP)が腺胃間充織で特異的に発現されていることが報告され、BMPが腺胃上皮の分化調節因子であるとの可能性が指摘された。現在、北海道大学薬学部との共同研究により、腺胃上皮の増殖・分化に及ぼすBMPの作用について研究中である。これまでの予備的な研究の結果、BMPは腺胃上皮の増殖を抑制することが示された。これは、腺胃上皮にペプシノゲン発現が誘導される際に上皮の増殖が抑制されるという結果とよく一致する。BMPの腺胃上皮の分化に及ぼす影響について解析中である。1.腺胃上皮細胞の分化調節に関与する因子の同定:ラット胎児の未分化な腺胃上皮細胞を間充織非存在下で単独培養すると、上皮はカテプシンEを発現し、表層粘液細胞に分化した。一方、間充織と共に培養すると、上皮はペプシノゲンを発現し、頚部粘液細胞及び主細胞に分化した。これに対し、腺胃組織を同系の成体ラットの腎皮膜下に移植した場合には、表層粘液細胞とペプシノゲン発現細胞が分化したが、塩酸分泌細胞は分化しなかった。これらの結果は、(1)表層粘液細胞への分化は自律的に起こり、他の組織からの誘導は不要である、(2)頚部粘液細胞及び主細胞への分化には結合組織細胞からの誘導が必要である、(3)塩酸分泌細胞への分化には、液性因子以外の因子(例えば、神経からの誘導)が必要である、ことを示唆している。またグルココルチコイド(GC)に対する腺胃上皮の反応が、間充織細胞の共存によって大きく異なることから、頚部粘液細胞の分化を促進するGCの作用には、間充織細胞が関与していることが示された。2.HGFアクティベータ-(HGFA)によるHGFの活性化:肝細胞増殖因子(HGF)は不活性型で間充織から分泌され、HGFAによって活性化されることが知られている。このHGFAの発現について調べた。その結果、HGFAは消化管上皮で発現され、消化管間充織では発現されないこと、HGFAの発現は、大腸・小腸・腺胃・前胃の順に弱くなることが明らかになった。今後、この勾配の生物学的な意義について調べていきたいと考えている。