hpprc/llmjp-kaken huggingface dataset:
ナノゲル-リポソームハイブリッドゲルの設計とバイオ応用

本研究は、ナノゲルとリポソームの複合体を架橋点とする生分解性を示すナノ構造制御された新規磯能性ゲルの開発を目的とする。疏水化したプルランが水中で自己組織的に会合して形成する球形20-30nmのナノゲルは、タンパク質や薬剤を安定に内包し得ることからドラッグデリバリー(DDS)材料への研究が展開されている。リポソームは、脂質二分子膜から構成される物質であり、水溶性、脂溶性、両親媒性の様々な物質を内包することが可能である。CHPナノゲルとリポソームを混合すると、コレステリル基を介してナノゲルがリポソームの表面を被覆した複合体が形成する。このナノゲルとリポソームの複合体をビルディングブロックとして用いることで、一つの材料で様々な種類の薬剤やタンパク質を精密に制御して幹部に輸送できるようなDDS材料への応用が期待できる。本年度は、ナノゲル-リポソーム複合体架橋ゲルの作製とその物性評価を目的とした。最初に、反応性基としてアクリロイル基を導入したアクリロイル基置換ナノゲルとdimyristoylphosphatidylcholine(DMPC)、コレステロールで構成されるリポソームから成るナノゲル-リポソーム複合体を得た。架橋剤として末端がチオール化された4本鎖ポリエチレングリコールを用い、アクリロイル基とチオール基のMichael付加反応を利用してマクロゲルを作製した。透過型電子顕微鏡を用いて形成したゲルを観察し、ナノゲルとリポソームから成る複合体が形状を保ったまま内部に分散していることが明らかとした。ゲルの物理的特性を調べるため、極少量(5μL)のサンプルでレオロジー特性を調べることが出来るマイクロレオロジー法を確立した。測定結果より、リポソームの濃度の増加に伴いやわらかいゲルが形成することを見出した。さらにゲルの分解挙動を調べたところ、ナノゲルが先に放出し、その後、リポソームが放出するという2段階の放出挙動を示すことを明らかとした。本ハイブリッドゲルは、種々の薬剤やサイトカインをナノゲルとリポソームに独立に封入しえることから、新規DDSハイドロゲルバイオ材料としての幅広い利用が期待される。本年度は、ナノゲル-リポソーム複合体を架橋点とする新規ハイブリッドゲル材料の開発に向け、ゲルの作製及び物性評価を目的とした。ここでは、研究の基盤となるマテリアルの調整を完了しただけではなく、極少量のサンプルで材料の物理的特性を調べることが出来るマイクロレオロジー法の確立及びそれらを用いた物性評価、そして、ナノゲルとリポソームが2段階で放出するというゲルの特異的な性質も見出すことに成功した。これらの結果は当初の計画以上に進展したものであり、今後の展開に期待できる成果である。本年度までに得た知見を基に、ナノゲル-リポソーム複合体架橋ハイブリッドゲルの実際のバイオマテリアルへの応用を検討する。具体的には、骨形成を促進するサイトカインや骨吸収阻害剤を含有したナノゲル及びリポソームを用いてハイブリッドゲルを作製し、in vivoにおける骨形成能を評価する予定である。さらに、これまでに得たデータを基に、薬物の放出時間を制御し得るような高機能ハイドロゲルを開発する。具体的には、分岐点の異なるPEG-SHや異なる種類の反応性基を導入したナノゲルを用いて、ハイブリッドゲルを作製し、分解挙動や薬物徐放能を評価する。本年度は、ナノゲル-

リポソーム複合体を架橋点とする新規ハイブリッドゲル材料の開発に向け、ゲルの作製及び物性評価を目的とした。ここでは、研究の基盤となるマテリアルの調整を完了しただけではなく、極少量のサンプルで材料の物理的特性を調べることが出来るマイクロレオロジー法の確立及びそれらを用いた物性評価、そして、ナノゲルとリポソームが2段階で放出するというゲルの特異的な性質も見出すことに成功した。これらの結果は当初の計画以上に進展したものであり、今後の展開に期待できる成果である。本年度までに得た知見を基に、ナノゲル-リポソーム複合体架橋ハイブリッドゲルの実際のバイオマテリアルへの応用を検討する。具体的には、骨形成を促進するサイトカインや骨吸収阻害剤を含有したナノゲル及びリポソームを用いてハイブリッドゲルを作製し、in vivoにおける骨形成能を評価する予定である。さらに、これまでに得たデータを基に、薬物の放出時間を制御し得るような高機能ハイドロゲルを開発する。具体的には、分岐点の異なるPEG-SHや異なる種類の反応性基を導入したナノゲルを用いて、ハイブリッドゲルを作製し、分解挙動や薬物徐放能を評価する。
下水由来遺伝子配列の点突然変異解析に基づいた胃腸炎ウイルス感染者数推定手法の開発

今年度は,前年度に決定したノロウイルス(GII.4型)カプシドタンパク質遺伝子の塩基配列について,感染者内分散と感染者間分散の割合をAMOVA (analysis of molecular variance)により推定した。その結果,全体の遺伝的分散への感染者内分散と感染者間分散の寄与度は,それぞれ48%と52%だった。したがって,ノロウイルスGII. 4は非常に強い突然変異によって感染者内の分散を作り出し,同時に自然選択か遺伝的浮動の影響によって,感染者間の分散も維持していることが示された。ノロウイルスの進化に関して,ウイルス学的に重要な知見が得られた。また,ノロウイルス陽性試料を効率的にスクリーニングする方法として前年度に開発したリアルタイムRT-PCRアッセイについて,今年度も継続して環境試料(下水および二枚貝)への適用性を評価した。開発したアッセイによってノロウイルス遺伝子陽性と判定されたすべての試料からは, GI, GH, GIVのいずれかまたは複数のノロウイルス株が検出された。開発したアッセイは,糞便,環境水,二枚貝試料のスクリーニングに有用である。さらに, A群ロタウイルスに対するワンステップリアルタイムRT-PCRを開発し,二枚貝へのロタウイルスの蓄積性を調べた。A群ロタウイルス(HAL1166株およびSA11株)は,ノロウイルスと比較してカキおよびムール貝に蓄積しにくいことがわかった。また,ロタウイルスに汚染されたムール貝の加熱調理によるロタウイルスの生残性を調べたところ,加熱時間が増加するにしたがって,感染価は減少した。5分間の加熱調理で1.7log感染価が減少したが,ムール貝からは感染性を保持したロタウイルスが検出された。(抄録なし)今年度は,宮城県内において発生したノロウイルス(NoV)GII.4 2006b変異株による胃腸炎患者の糞便を12検体収集し,NoV遺伝子濃度を測定した。また,同時期に収集した県内下水処理場の流入下水試料に含まれるNoV GII濃度も定量し,下水処理場の処理水量(5,000m^3/日)および成人の糞便排出量(250g/日/人)を用いて処理区域内の感染者数を推定し,本研究で開発する推定手法の比較データを求めた。糞便試料中のNoV濃度は,1.6×10^65.6×10^9(幾何平均値=1.1×10^8)copies/gであり,感染者から排出されるウイルス量には大きなばらつきがあった。下水試料中のNoV濃度は,3.8×10^45.4×10^6(幾何平均値=2.5×10^5)copies/Lだった。以上より,糞便および下水試料のウイルス濃度から推定される処理区域内のNoV GII感染者数は,06.9×10^4人/日であり,上記の幾何平均値を用いた推定値は46人/日だった。また,本研究で開発する手法がNoV以外の水中病原ウイルスにも適用可能であるか検討するために,手足口病の主な原因ウイルスであるエンテロウイルス71(EV71),コクサッキーウイルスA16およびA10(CVA16,CVA10)を同時に検出するsemi-nested PCR法を開発し,西安の下水処理場において採水された21検体の流入下水試料に含まれる手足口病ウイルスの遺伝子配列解析を行った。その結果,患者からの検出報告が少ないCVA10が最も頻繁に検出され(陽性率=71%),遺伝子配列に基づく系統解析の結果,多様性も高かった。CVA16とEV71はそれぞれ19%と5%の試料で陽性だった。分子疫学的解析のソースとして家庭排水を含む下水を用いたことで,CVA10が不顕性感染により当該地域で流行している可能性が示唆された。今年度は,前年度に収集した糞便試料からノロウイルスカプシドタンパク質選伝子の一部をRT-PCRにより取得した後,クローニングし,糞便1検体あたり20クローンの塩基配列を解析した。その結果,糞便1検体あたり複数(311)のハプロタイプが検出された。すなわち,一般的なクローニングとシーケンシングによって,感染者の体内におけるノロウイルス遺伝子の変異を検出できることがわかった。検出されたハプロタイプにもとづいて,最適な変異モデルおよび進化モデルを検討し,マルコフ連鎖モンテカルロ法を用いて進化系統樹を作成した。また,糞便および下水試料からノロウイルス陽性試料を効率的にスクリーニングする方法として,ノロウイルス遺伝子群I,II,IV(GI,GII,GVI)のカプシドタンパク質遺伝子の一部を標的としたワンステップリアルタイムRT-PCRを開発した。3つの遺伝子群それぞれに特異的な既存のプライマーおよびプローブを混合したところ,単独遺伝子群検出系と比較して37Ct検出感度が低下し,反応条件を変更しても改善されなかったため,本研究ではプライマーとプローブを新たに設計した。その結果,開発した複数遺伝子群検出系は,既存の単独遺伝子群検出系と比較して,GIおよびGIIについては同等の検出感度を達成し,GIVに関しては3Ct検出感度が向上した。開発した方法を収集した16の下水試料に適用したところ,ノロウイルス遺伝子陽性と判定されたすべての試料からは,GI,GII,GIVのいずれかまたは複数が検出された。開発した方法の検出下限は,単独遺伝子群検出系と同等であり,下水を含む環境試料のモニタリングにも適用可能である。

環境モニタリングでは遺伝子検出のための試薬代が高額になるため,本研究で開発した方法で試料をスクリーニングした後に,既存の方法で各遺伝子群を定量するのが有効である。今年度は,前年度に決定したノロウイルス(GII.4型)カプシドタンパク質遺伝子の塩基配列について,感染者内分散と感染者間分散の割合をAMOVA (analysis of molecular variance)により推定した。その結果,全体の遺伝的分散への感染者内分散と感染者間分散の寄与度は,それぞれ48%と52%だった。したがって,ノロウイルスGII. 4は非常に強い突然変異によって感染者内の分散を作り出し,同時に自然選択か遺伝的浮動の影響によって,感染者間の分散も維持していることが示された。ノロウイルスの進化に関して,ウイルス学的に重要な知見が得られた。また,ノロウイルス陽性試料を効率的にスクリーニングする方法として前年度に開発したリアルタイムRT-PCRアッセイについて,今年度も継続して環境試料(下水および二枚貝)への適用性を評価した。開発したアッセイによってノロウイルス遺伝子陽性と判定されたすべての試料からは, GI, GH, GIVのいずれかまたは複数のノロウイルス株が検出された。開発したアッセイは,糞便,環境水,二枚貝試料のスクリーニングに有用である。さらに, A群ロタウイルスに対するワンステップリアルタイムRT-PCRを開発し,二枚貝へのロタウイルスの蓄積性を調べた。A群ロタウイルス(HAL1166株およびSA11株)は,ノロウイルスと比較してカキおよびムール貝に蓄積しにくいことがわかった。また,ロタウイルスに汚染されたムール貝の加熱調理によるロタウイルスの生残性を調べたところ,加熱時間が増加するにしたがって,感染価は減少した。5分間の加熱調理で1.7log感染価が減少したが,ムール貝からは感染性を保持したロタウイルスが検出された。今年度の計画通り,感染者数推定手法の開発に必要となる糞便および下水試料を収集し,試料からノロウイルス遺伝子を定量検出した。今年度の計画通り,前年度に収集した糞便試料に含まれるノロウイルス遺伝子について,変異および進化モデルを選定し,進化系統樹を作成した。当初の計画に従って,今年度に収集した試料に含まれるノロウイルス遺伝子配列を決定し,ウイルス集団の遺伝距離に基づいた新規な感染者数推定手法の開発を進めていく。当初の計画に従って,下水試料に含まれるノロウイルス遺伝子配列についても解析し,糞便および下水試料におけるノロウイルス遺伝子の多系解析に基づいた新規な感染者数推定手法の開発を進めていく。(抄録なし)
道路整備における受益者負担制度に関する研究

道路整備に関する受益・費用・負担に関する概念整理・理論サーベイ、欧米諸国の対距離課金制度の分析の結果、短期社会的限界費用を課し続けることによって、交通需要をコントロールするとともに、必要な財源を確保し、長期的に需要に合った最適な道路容量を実現できる道路計画論を導出した。さらに、シミュレーション分析によって同計画論が実現可能で、長期的に道路容量を最適水準に導けることを明らかにした。1-1受益・費用・負担に関する概念整理平成19年度は、「1.研究枠組みの構築」における「1-1受益・費用・負担に関する概念整理」および「1-2課金、整備財源調達の理論サーベイ」を実施するとともに、「2.制度の比較分析」における「2-1欧米の課金、財源調達制度のサーベイ」を実施した。受益と負担、費用の一致と、短期的な最適水準、長期的な最適水準について、需要の変化を踏まえつつ、今後必要な理論の構築を図った。受益・負担・費用については様々な要素があり、一致させることと社会的な最適化を実現することが同義であるとは限らず、課金等の調整によって最適化を求める必要がある場合がある。このことによって生じる政策的な課題について理論的な説明を整理した。1-2課金、整備財源調達の理論サーベイ課金、整備財源調達の理論サーベイにあたっては、道路整備財源を既存の自動車関係諸税から再構築するに当たっての理論的背景およびその具体的な計画施策の導出を図った。2-1欧米の課金、財源調達制度のサーベイ欧米の課金、財源調達制度のサーベイでは、道路利用に対する課金、道路整備の財源調達に関する制度について、先進の取り組みを行っている欧米諸国の現状、最近の取り組みについて整理するとともに、その比較対象としてのわが国における現状、最近の取り組みについても整理を行った。平成20年度は「欧米の課金、財源調達制度の比較、評価」、「費用、負担の実態整理」「複数のODペアを持つネットワークにおける対距離課金による道路整備シミュレーション分析」を実施した。1.欧米の課金、財源調達制度の比較、評価欧米の課金、財源調達制度の比較、評価に当たっては、平成19年度に実施した「欧米の課金、財源調達制度のサーベイ」の研究内容に基づき、さらに全国対距離課金を2011年から導入する予定で制度設計をしているスウェーデン、オランダを対象に加え整理した。なお、分析に当たっては、特に下記の点に配慮した。(1)欧米の課金、財源調達制度が成り立つ環境条件の追加調査。(2)それら諸環境、要因と実施制度の関係性の明確化。2.費用、負担の実態整理費用に関しては、「費用構造の検討」で確立した方法により推定を行った。なお、分析に当たっては、下記の作業に基づき、単位走行キロ当たりの負担額を推定した。(1)道路の費用:統計資料を活用した、都道府県別、比較対象国州別、道路種別、道路事業主要工種別費用の入手。(2)道路の負担:統計資料を活用した、取得段階、保有段階、走行段階の課税額データの入手。平均車両寿命、車種別道路別走行距離など関連する統計データ、原単位の入手。3.複数のODペアを持つネットワークにおける対距離課金による道路整備シミュレーション分析2で求めた費用関数を用いて、対距離課金による道路整備シミュレーション分析を実施した。平成19年度はひとつのODペアを複数のルートがつなぐネットワークでシミュレーションを実施したが、そのモデルを拡張し複数ODペアのネットワークで実施し、対距離課金による道路整備の仕組みが成立することを確認した。平成21年度は平成20年度に引き続き「欧米の課金、財源調達制度の比較、評価」を実施したほか、「短期、長期道路費用関数の推定」「受益者負担による道路整備のシミュレーション分析」に取り組んだ。1.欧米の課金、財源調達制度の比較、評価全国対距離課金を2011年から導入する予定で制度設計をしているスウェーデン、オランダについて追加分析をした。特にオランダについてはTRB論文、オランダ政府ウェブ公開資料を重点的に調べ整理した。2.短期、長期道路費用関数の推定整理した費用および負担データを用いて、被説明変数が短期平均費用および短期限界費用である関数の推計を試みた。なお、説明変数としては交通量(需要)、道路容量(供給)およびその他の諸要因を用いた。短期平均費用関数の包絡線に基づき、長期的な平均費用関数を推計した。3.受益者負担による道路整備のシミュレーション分析「費用と負担の一致」の枠組みに基づくシミュレーション分析を実施した。道路種別ごと:交通量あたりの社会的限界費用が高い道路を走行する自動車により高い対距離課金を課す。平均費用以上の収入は新規投資に用いることとした。以上の分析に基づき、社会的に望ましい対距離課金道路計画のあり方を検討した。また、その成果を論文として取りまとめた。
視覚探索におけるワーキングメモリの機能に関する心理生理学的研究

1.視覚探索およびそれに関連する課題を遂行中の健常成人から事象関連電位を記録し,以下の結果を得た.(1)探索文字数の増加によるERPの変化には,出現部位や出現潜時,および標的の定義方法の効果によって区別可能な,少なくとも2種類の陰性変動が含まれる.(2)同一刺激に対するERPであっても,その刺激に含まれる位置,形,色のどれに関する記憶が要求されるかによって,課題の難易度がERPに及ぼす影響が異なる.2.時間的・空間的に重複するERP成分を分離して評価する方法として,ワーキングメモリ研究でよく用いられる二重課題法を導入し,以下の結果を得た.(1)視覚探索課題と同時に暗算課題を行うと,探索課題の視覚負荷によるERP変化には影響しないが,記憶負荷に伴うERPの変化を,特に後頭部において増大させる.(2)記憶探索課題と同時に無意味語リハーサルを行うと,視覚刺激に対するERPには影響しないが,聴覚刺激に対するERPの記憶セットサイズ効果を著しく減少させる.(3)心的回転課題において刺激の回転角度に伴って変化する陰性電位は,文字の記憶課題を同時に行っても影響を受けないが、無意味図形の記憶課題を同時遂行すると,右半球側頭部における振幅が増大する.これらの結果は,(1)ワーキングメモリに音韻ループと視空間スケッチパッド,さらには視覚的ワーキングメモリと空間的ワーキングメモリという性質の異なる下位システムを想定することが妥当であること,(2)これらの下位システムを支える脳のネットワークの活動が,時間的・空間的に重複して出現するERPの電位変化に反映されている可能性があること,(3)これらの重複した成分を分離し,さまざまな認知活動におけるワーキングメモリの下位システムの活動を評価するのに,二重課題法を用いたERP研究が有効であることを示している.1.視覚探索およびそれに関連する課題を遂行中の健常成人から事象関連電位を記録し,以下の結果を得た.(1)探索文字数の増加によるERPの変化には,出現部位や出現潜時,および標的の定義方法の効果によって区別可能な,少なくとも2種類の陰性変動が含まれる.(2)同一刺激に対するERPであっても,その刺激に含まれる位置,形,色のどれに関する記憶が要求されるかによって,課題の難易度がERPに及ぼす影響が異なる.2.時間的・空間的に重複するERP成分を分離して評価する方法として,ワーキングメモリ研究でよく用いられる二重課題法を導入し,以下の結果を得た.(1)視覚探索課題と同時に暗算課題を行うと,探索課題の視覚負荷によるERP変化には影響しないが,記憶負荷に伴うERPの変化を,特に後頭部において増大させる.(2)記憶探索課題と同時に無意味語リハーサルを行うと,視覚刺激に対するERPには影響しないが,聴覚刺激に対するERPの記憶セットサイズ効果を著しく減少させる.(3)心的回転課題において刺激の回転角度に伴って変化する陰性電位は,文字の記憶課題を同時に行っても影響を受けないが、無意味図形の記憶課題を同時遂行すると,右半球側頭部における振幅が増大する.これらの結果は,(1)ワーキングメモリに音韻ループと視空間スケッチパッド,さらには視覚的ワーキングメモリと空間的ワーキングメモリという性質の異なる下位システムを想定することが妥当であること,(2)これらの下位システムを支える脳のネットワークの活動が,時間的・空間的に重複して出現するERPの電位変化に反映されている可能性があること,(3)これらの重複した成分を分離し,さまざまな認知活動におけるワーキングメモリの下位システムの活動を評価するのに,二重課題法を用いたERP研究が有効であることを示している.視覚探索におけるワーキングメモリの機能について,音韻ループに干渉する副課題が視覚探索時の事象関連電位(ERP)に及ぼす影響,および,言語化しにくい視覚対象の探索時に記録されるERPの特徴,の2つの点から検討した。まず,健常成人を対象として,視覚探索課題遂行時のERPを記録した.探索課題を単独で行う場合と,同時に暗算課題を行う場合で,課題の難易度(記憶負荷および視覚負荷)に伴うERP波形の変化の仕方を比較したところ,以下のことがわかった.探索課題単独の場合には,記憶負荷の増加も視覚負荷の増加も同じようなERP変化をもたらした.暗算課題の導入は,視覚負荷効果には影響せず,ERPへ及ぼす記憶負荷効果のみを増大させた.これらの結果から,視覚探索がワーキングメモリの複数の下位過程に支えられていること,複数の下位過程の機能的関係は固定的なものではなく,課題の性質によって変化するものであることがわかった.今後は,音韻ループに干渉する別課題を用いて結果の再現性を確認するとともに,音韻ループではなく視覚性ワーキングメモリに干渉する課題を同時遂行した場合のERP変化について検討する。次に,言語化しにくい色パッチを用いた探索課題をおこなった.刺激として文字を用いた課題と比べると,課題の難易度の操作(記憶負荷の増加)にともなうERP変化の様子が異なり,一貫した負荷効果が出現しなかった.結果の再現性や他種の視覚刺激を用いた場合について未検討なので,結論を導くには尚早であるが,文字の音声コードを処理する音韻ループと,他の下位システムでは,負荷の増加への対応の方法が異なることを示唆する結果である.視覚探索を支える心的機能としてのワーキングメモリー(WM)について,探索課題中の刺激が誘発する事象関連電位(ERP)を指標として検討し,以下のような知見を得た.(1)音声的言語刺激,視覚的言語刺激,および視覚的イメージをテスト刺激とする記憶探索課題を遂行中にERPを記録し,記憶セットサイズに伴って振幅が増大する陰性電位(SN)を観察した.副課題として無意味語のリハーサルを同時に課すと,音声刺激に対するSNの振幅は著しく減少した.

視覚刺激に対するSNは,単独課題時では聴覚刺激に対するものよりも振幅が小さかったが,副課題の影響は受けなかった.また,リハーサルによって,音声刺激に対するN1振幅が減少したが,視覚刺激に対するERPは,影響を受けなかった.(2)同一の刺激を用いて,位置,形,色のそれぞれの特徴に関する遅延見本合わせ課題を実施した.記憶刺激-テスト刺激間のERPの分析から,位置の記憶を支える脳機能の体制化と,形および色の記憶を支える体制化とは異なるものであることが確認できた.また,位置記憶課題においては,テスト刺激に対するERPのN1成分は,記憶負荷が大きい条件で振幅が減少したが,形記憶および色記憶課題ではこのような負荷効果は,出現しなかった.これらの結果から,WMを構成する下位過程として,音韻ループと視覚性WMが存在すること,後者はさらに空間的特性に関するWMと非空間的特性に関するWMに分離可能であること,およびWMと"注意"は,それらを支える脳のメカニズムという点で重複する機能であることが明らかになった.1.視覚探索およびそれに関連する課題を遂行中の健常成人から事象関連電位を記録し,以下の結果を得た.(1)探索文字数の増加によるERPの変化には,出現部位や出現潜時,および標的の定義方法の効果によって区別可能な,少なくとも2種類の陰性変動が含まれる.(2)同一刺激に対するERPであっても,その刺激に含まれる位置,形,色のどれに関する記憶が要求されるかによって,課題の難易度がERPに及ぼす影響が異なる.2.時間的・空間的に重複するERP成分を分離して評価する方法として,ワーキングメモリ研究でよく用いられる二重課題法を導入し,以下の結果を得た.(1)視覚探索課題と同時に暗算課題を行うと,探索課題の視覚負荷によるERP変化には影響しないが,記憶負荷に伴うERPの変化を,特に後頭部において増大させる.(2)記憶探索課題と同時に無意味語リハーサルを行うと,視覚刺激に対するERPには影響しないが,聴覚刺激に対するERPの記憶セットサイズ効果を著しく減少させる.(3)心的回転課題において刺激の回転角度に伴って変化する陰性電位は,文字の記憶課題を同時に行っても影響を受けないが,無意味図形の記憶課題を同時遂行すると,右半球側頭部における振幅が増大する.これらの結果は,(1)ワーキングメモリに音韻ループと視空間スケッチパッド,さらには視覚的ワーキングメモリと空間的ワーキングメモリという性質の異なる下位システムを想定することが妥当であること,(2)これらの下位システムを支える脳のネットワークの活動が,時間的・空間的に重複して出現するERPの電位変化に反映されている可能性があること,(3)これらの重複した成分を分離し,さまざまな認知活動におけるワーキングメモリの下位システムの活動を評価するのに,二重課題法を用いたERP研究が有効であることを示している.
汚濁海底堆積物の修復のための堆積物微生物電池と生物膜電極法の結合システムの革新

本研究提案は、SMBC(堆積物微生物燃料電池)とBER(生物膜電極法)を結合して有機汚濁が進み有害化学物質の蓄積する海底堆積物の浄化に応用するものである。内湾などの閉鎖性水域は底質環境の悪化が進んでおり,我が国のみならず世界的に共通する問題である.しかし底質環境の代表的な改善技術である浚渫や覆砂は高コストや効果の持続性等の問題を抱えており、新たな方法が熱望されている。本研究で開発する技術は、SMBCにより有機物を分解して発生する電気エネルギーを、BERに供給して分解効率を高めるもので、技術原理的には海底の原位置にて堆積物を改善することができ,革新的な底質改善技術となる可能性を秘めている.本研究提案は、SMBC(堆積物微生物燃料電池)とBER(生物膜電極法)を結合して有機汚濁が進み有害化学物質の蓄積する海底堆積物の浄化に応用するものである。本研究で開発する技術は、SMBCにより有機物を分解して発生する電気エネルギーを、BERに供給して分解効率を高めるもので、技術原理的には海底の原位置にて堆積物を改善することができ,革新的な底質改善技術となる可能性を秘めている.
旧利根川中・下流域における国郡境界の変更とその背景に関する研究

本研究では旧利根川中・下流域における武蔵・下総の境界の変化の過程について究明を試みた。その結果、江戸前期の国絵図においては当該地域では下流域から中流域の順に境界が移動したことが想定される一方、朱印状にみえる村の所属は旧来の国郡のままとなっている事例がみられることを確認した。つまり江戸前期の当該地域における国郡境界の認識はいまだ一様でなかったということになる。従来、武蔵・下総国境の確立時期について諸説がみられるのも、このような状況を反映したものと考えられる。本研究は旧利根川中・下流域における国郡境界の変遷とその背景を明らかにすることを目的としている。平成27年度はその足がかりとして、まずは文献史料と旧版地形図をもとに利根川本流およびその支流の旧流路を復原し、当該地域における古代の国郡領域の広がりと境界の位置を比定する作業を行った。その結果、旧利根川右岸地域にある武蔵国豊島郡・足立郡・埼玉郡などの古代の境界は河川によって明瞭に画されるのに対し、左岸地域にある下総国葛飾郡と猿島郡の境界は判然としないことが確認された。これは旧利根川中流域(埼玉県幸手市茨城県古河市)は、多くの河川が乱流する低湿地となっているため、古代においては開発がほとんど進まなかったことが関係しているものと考えられる。このことから同地域の境界は、見通しの良い平野部にありながらも、山岳地域などと同じような幅をもつゾーンとして認識されていた可能性を指摘しうる。また本年度の作業では、文献史料や絵図の検討を通じて、武蔵・下総国境に変動の生じた場所と時期について整理を試みた。その結果、武蔵・下総国境の変更は少なくとも二時期にわたっていたこと、また旧利根川下流域の方が中流域に先行して変更されたことを確認することができた。なお、埼玉県幸手市付近はこの国境変更によって武蔵国葛飾郡の所属となったが、もとは下総国に属し、江戸初期には葛飾郡と猿島郡の境界が同地付近に設定されていたことが知られている。次年度は同地付近を重点調査地域とし、古代には空閑地とみなされた同地付近に郡境が設定された経緯について検討する予定である。本年度は旧利根川中・下流域における古代と近世の国郡領域の広がりと境界の状況について概ね確認することができた。中世の状況についてはまだ十分な検討が行えていないが、これも次年度中に対応できるものと考えている。また、本年度は次年度以降に必要となる関連資料の収集や所在確認も並行して進めることができた。以上のことから、本研究は概ね順調に進展しているものと判断している。平成28年度は前年度の成果を踏まえ、現地での資料収集を進めながら、下総・武蔵国境の変遷についてさらに詳細な検討を加えた。具体的には、寛永日本図等に描かれた総武国境の位置の調査と、幕府から武家・寺社に授与された朱印状にみえる葛飾郡や近隣の郡の村々の分布状況について調査を行った。その結果、1埼玉県幸手市周辺の総武国境の位置については寛永日本図とされる数種の絵図の間でも相違がみられること、2庄内古川の右岸地域が武蔵国に編入された時期については、国絵図や日本図から推定される年代と検地帳の村名表記から推定される年代との間に齟齬があること、3朱印状の村名表記には寛文年間においてもなお古利根川右岸地域に下総国葛飾郡と記載される例があること、4朱印状の表記で下総国葛飾郡の所属とされる村は旧利根川下流域に限らず広範囲に分布し、隣郡の村ともしばしば交錯状態にあること、等の事実を確認した。このような国郡境界の揺れや表記の混乱は、江戸前期においても依然として当該地域の国郡境界に対する認識は一様でなかったことを示すものであり、総武国境の移動時期に関して諸説を生じさせる一因になったと推測している。また上記の研究の他に本年度は、船橋市西図書館が所蔵する「下総之国図」の原寸複製図の閲覧・撮影と同図に関する先行研究の収集も行った。同図にみえる総武国境のあり方は寛永日本図以降のそれとは異なり、旧利根川河口部では隅田川を総武国境として描く点に特徴がある。ただし同図については近世初期の下総国の様子を描いたものとする説がある一方で、元禄享保年間以降に作成された歴史地図とする説もあり、その評価は必ずしも定まっていない。そこで本年度は史料批判を試みるべく、同図の記載内容についての判読と同図にみえる村落の現地比定作業を進めた。この作業は次年度も継続する予定である。必要な資料を概ね収集することができて、それらの分析・検討作業も捗ったため。平成29年度は寛永期の成立とされる2種類(A型・B型)の官撰日本図にみえる武蔵・下総国境の位置について検討を行った。その結果、寛永国絵図(現存せず)の集成図といわれるA型日本図については、1古利根川ー江戸川筋を武蔵・下総国境としていること、2この国境の位置は寛永国絵図の縮写図とされる「日本六十余州国々切絵図」(六十余州図)の描画内容に一致すること、3その一方で、合の川ー渡良瀬川および新川通に囲まれた旧北川辺町域(現・埼玉県加須市)が武蔵ではなく上野に含められていること、4この国境の位置は六十余州図の描画内容と相違すること、などを確認した。これらの事実は、利根川中流域における当時の国境認識の曖昧さを改めて浮き彫りにするとともに、A型日本図の制作過程に関する通説にも検証の余地があることを示すこととなった。

B型日本図については現存する3種の写図の国境位置を比較した。その結果、1武蔵・下総国境の位置がすべて異なっていること、2その相違は書写年代の国境位置を反映したものとみられること、3旧北川辺町域についてはいずれも下総ないし上野として描く明白な誤りがあること、などを確認した。なお、B型日本図の下図とされる南葵文庫蔵「日本国図」についても調査したところ、1旧北川辺町域が武蔵に含まれていること、2その一方で同図の水系描写には明白な誤りが含まれること、を確認した。本研究課題では利根川中下流域における国境変遷のプロセスの解明に取り組んできたが、少なくとも江戸初期の段階では国境位置の認識は必ずしも一様でなかったことが明らかとなった。従来、武蔵・下総国境の確立時期について諸説が乱立していたのは、このような状況を反映したものと考えられる。江戸初期の多様な国境認識が以降どのように一様な国境認識へと変化していくのかは、今後に残された検討課題である。本研究では旧利根川中・下流域における武蔵・下総の境界の変化の過程について究明を試みた。その結果、江戸前期の国絵図においては当該地域では下流域から中流域の順に境界が移動したことが想定される一方、朱印状にみえる村の所属は旧来の国郡のままとなっている事例がみられることを確認した。つまり江戸前期の当該地域における国郡境界の認識はいまだ一様でなかったということになる。従来、武蔵・下総国境の確立時期について諸説がみられるのも、このような状況を反映したものと考えられる。平成28年度は次の二つの作業を進める予定である。(1)旧利根川中・下流域における中世の国郡領域の広がりと境界の状況について検討を加える。とくに埼玉県幸手市付近は重点調査地域とし、平安末に成立した下河辺庄との関係も念頭に置きながら、近世初頭までに同地周辺に葛飾・猿島郡境が設定されるに至った経緯について明らかにする。そのために下河辺荘関連資料の収集と分析を進める。(2)武蔵・下総国境の変更時期を示す古文書・金石文・絵図などの史料批判を行い、とくに旧利根川下流域における国境変更の時期を絞り込む作業を進める。最終年度となる平成29年度は次の研究を行う予定である。(1)「下総之国図」についての史料批判。(2)江戸前期において総武国境の認識に齟齬が生じた理由の考察。(3)移動時期について諸説が生ずるに至った社会的背景の考察。(4)江戸中期以降、総武国境についての認識が収束していくプロセスの考察。とくに(2)(4)については文献調査を中心に研究を進めていく予定である。歴史地理学平成27年度は文献史料の調査と地図の分析が主たる作業となった。当面必要となる資料については勤務校の研究環境の中でも調達可能であったため、当初、現地調査費用とする予定であった旅費の執行は見送ることになった。必要な資料の収集が順調に進み、当初予定していた現地調査の回数を減らすことができたため。繰り越した予算については、平成28年度に予定している現地調査の旅費として充当するほか、一部を図書・資料の購入費に充てる予定である。平成29年度の研究内容に関わる調査旅費に充当するほか、図書・資料の購入費に充てる予定である。
シナプス可塑性の生後発達におけるNMDA受容体機能調節の役割

1.NMDA受容体のNR2Bサブユニットの最も強くリン酸化されるチロシン残基であるTyr1472をフェニルアラニンに置換したNR2Bサブユニットを発現するノックインマウスを作製し、その機能解析を行った。このノックインマウスでは、扁桃体の外側核での興奮性シナプス伝達の長期増強(LTP)が障害され、音刺激による恐怖条件付けに異常が観察された。免疫電顕によりNR2Bサブユニットのシナプス後部における局在を検討したところ、シナプス後肥厚の外側に分布する傾向を示した。さらに、NR2Bサブユニットのエンドサイトーシスに異常があることもわかり、NR2BサブユニットのTyr1472のリン酸化がNMDA受容体のシナプスにおける局在を制御し、シナプス可塑性と恐怖学習に重要な役割を果たすことが明らかとなった。2.チロシン脱リン酸化酵素であるPtprzを欠損するマウスにおいて、海馬スライスCA1領域における興奮性シナプス伝達のLTPが、若齢マウスでは正常だが、成体マウスにおいては有意に増大していることを見出した。NMDA受容体シナプス応答には異常がみられず、ROCK経路の阻害によりこの増大が選択的に消失したことから、NMDA受容体活性化以降の過程に異常があることが示唆された。さらに、場所記憶能力の異常が成体マウスのみでみられたことから、これらの異常は年齢依存的に出現することも明らかとなった。3.マウスにおける唾液分泌の副交感神経系による調節に、3型ムスカリン性アセチルコリン受容体(M_3R)が重要な役割を果たすことを、この受容体を欠損するマウスの唾液腺細胞におけるカルシウム測光により明らかにした。コリン作動薬投与によりみられる唾液腺細胞でのカルシウム濃度上昇が、M_3R欠損マウスでほとんど消失し、M_1R、M_3Rダブル欠損マウスでは、高濃度の作動薬投与でも完全に消失していた。1.NMPA受容体のNR2Bサブユニットと相互作用する新たなRhoGAPであるP250GAPを同定し、その機能解析を行った。P25QGAPのmRNAは脳に豊富に存在し、特に大脳皮質、海馬や視床に多かった。P250GAPはシナプス後肥厚部に濃縮し、NR2BサブユニットやPSD-95蛋白と共局在を示した。また、P250GAPはRhoファミリー蛋白の活性を抑制し、神経突起伸展に変化をもたらした。さらに、NMDA受容体活性化により、P250GAPは脱リン酸化され、その分布が変化した。したがって、P250GAPはNMDA受容体依存性のスパイン形態の調節に関与することが示唆された。2.NMDA受容体のNR2Bサブユニットの最も強くリン酸化されるチロシン残基であるTyr1472をフェニルアラニンに置換したNR2Bサブユニットを発現するノックインマウスを作製し、その機能解析を行った。このノックインマウスでは、何も処理しない状態で海馬および扁桃体でのNR2Bのチロシンリン酸化の程度は4分の1以下の減少していた。したがって、Tyr1472をひとつ置換するだけで、脳内でのNR2Bチロシンリン酸化が激減することが明らかとなった。このノックインマウスでは、扁桃体の外側核でのシナプス伝達の長期増強が障害され、音刺激による恐怖条件付けに異常が観察され、NR2BサブユニットのTyr1472のリン酸化がシナプス可塑性と恐怖学習に重要な役割を果たすことが明らかとなった。3.カンナビノイドによる海馬抑制性シナプス伝達の逆行性抑制の増強に、シナプス後細胞の1型および3型ムスカリン性アセチルコリン受容体が関与することを、それぞれの受容体を欠損するノックアウトマウスから得られた培養系を用いて明らかにした。

コリン作動薬投与によりみられる唾液腺細胞でのカルシウム濃度上昇が、M_3R欠損マウスでほとんど消失し、M_1R、M_3Rダブル欠損マウスでは、高濃度の作動薬投与でも完全に消失していた。
励起分子の関与する精密構造認識と機能発現

ホタル・ウミホタル・ホタルイカ等の生物発光は生体反応の精密な構造認識の結果生成される励起分子の緩和過程の一つであり、一方光合成,視覚,光感作のような受光系は光を吸収して生じる励起分子の構造変化を伴う光エネルギーの生体信号への変換系である。本研究はこのような発光,受光系にみられる励起分子と蛋白質の構造認識を明らかにし、その機能発現の機構を解明することが目的である。本年度中に得られた成果を次にまとめる。発光グループ:発光蛋白質エクオリンに開し、大橋はアポエクオリ及び関連蛋白質のESI-MSスペクトルをうることに成功し、0.05%の精度で分子量21,640を検出した。又エクオリンの発光種が従来信じられていたセレンテラミドのアミドアニオン種でなく、フェノラート・イオンの励起分子であることを示した。辻らは部位特異的変異法によりアポエクオリンの169番目のヒスチジン残基が酵素活性の中心部位である可能性を示唆した。一方磯部はトビイカの発光器からセレンテラミンを抽出同定し、抽出液の化学発光からルシフェリンはセレンテラジンであることを示唆した。又月夜茸の発光体はランブテロフラビンでありその発光に必要な三成分の一つがチロシンであることを確認した。受光グループ:斉藤はDNAの特定塩基配列を認識し、光励起種により特異的にDNAを切断する分子の開発を行い、アデニン-ブロモウラシルの配列で特異的にDNAを光切断する手法を見出し、その切断機構を分子レベルで明らかにした。一方中山はフォトアフィニテイラベル法に〔^3H〕ジアジピンを用い、心筋Caチャンネルのジヒドロピリジン結合部位を同定した。またNaチャンネルのテトロドトキシン結合部位も光アフィニテイラベル法で解明し、ドメインI,II,IIIについて新知見を得た。
絶縁体/半導体ヘテロ超格子を用いたサブバンド間遷移レーザの研究

本研究は、次世代の光-電子融合集積回路を実現するための基本素子として、シリコン基板上にエピタキシャル結晶形成可能な絶縁体と半導体の積層超格子を用いた量子井戸サブバンド間遷移レーザを理論的に提案し、その実現のための基礎研究として、シリコン/弗化カルシウム(CaF_2:絶縁体)および弗化カルシウム(CdF_2)/弗化カドミウム(CaF_2)ヘテロ超格子の結晶成長技術の確立、及びレーザ素子実現への基礎となる実験的・理論的研究を目的とする。この目的を達成するため、本年度は以下の成果を得た。本年度は、超格子形成に用いる材料として、弗化カルシウム(CaF_2)および弗化カドミウム(CdF_2)を用い、この材料系を用いた超格子結晶成長と、2重障壁共鳴トンネルダイオード構造を用いた超格子サブバンドの形成確認、およびその精密制御に関する研究を行った。基板としてシリコン(111)を用い、熱酸化によって形成した15nm厚の酸化膜に、電子ビーム露光法により100nm400nmのサブミクロンの微小孔を形成した。この微細孔中へ数原子層オーダーの膜厚を有する弗化カルシウム、弗化カドミウム二重障壁共鳴トンネルダイオードを形成する。微細孔への成長により、弗化カルシウムの成長初期過程におけるピンホール欠陥を抑制し、素子特性の安定性・特性の均一性向上を目指した。その結果、微細孔サイズが400nmでは、ほとんどパターニングの効果は見られなかったが,微細孔サイズを200nm以下では、共鳴トンネルダイオードの室温微分負性抵抗特性の均一性/安定性に顕著な改善が見られるとともに、微分負性抵抗のピーク電流を与える電電圧値の均一性が著しく向上し,膜厚の制御精度が一原子層以下の正確さを有することが実験的に確認された。この成果により,本研究で提案する弗化物系ヘテロ構造を量子効果デバイスへ応用する足がかりが得られた。本研究は、次世代の光ー電子融合集積回路を実現するための基本素子として、シリコン基板上にエピタキシャル結晶形成可能な絶縁体と半導体の積層超格子を用いた量子井戸サブバンド間遷移レーザを理論的に提案し、その実現のための基礎研究として、シリコン/弗化カルシウム(CaF_2:絶縁体)および弗化カルシウム(CdF_2)/弗化カドミウム(CaF_2)ヘテロ超格子の結晶成長技術の確立、及びレーザ素子実現への基礎となる実験的・理論的研究を目的とする。本年度は、超格子形成に用いる材料として、弗化カルシウム(CaF_2)および弗化カドミウム(CdF_2)を用い、この材料系を用いた超格子結晶成長と、2重障壁共鳴トンネルダイオード構造を用いた超格子サブバンドの形成確認、およびその制御性に関する評価を行った。基板としてシリコン(111)を用い、超高真空中における表面処理により、原子レベルで清浄かつ平坦な基板表面を準備する。エネルギー障壁として機能する弗化カルシウムは、3分子層程度の極薄膜を成膜しなければならないが、これを弗化カルシウム蒸着分子線のイオン化ビームを用いて達成し、電極直径18μmφの範囲でリーク電流がほぼ完全に抑えられたダイオード構造の作成にはじめて成功した。また、弗化カルシウムと積層構造を形成する弗化カドミウムに関しては、結晶成長温度の最適化に加えて、結晶成長時のカドミウム汚染に対する徹底的な抑制対策を装置に加えることにより、弗化カドミウム層厚±1分子層の制御性を達成した。これらの確認は、2重障壁共鳴トンネルダイオードの微分負性抵抗特性の負性抵抗が発現するバイアス電圧のばらつきとピーク電流値の実験値を理論と比較することによって示された。また、評価に用いた共鳴トンネルダイオード構造において、室温でピーク電流対バレー電流比として10^5を超える値を観測した。この値はこれまで世界的に広く研究されてきた半導体ヘテロ構造を用いた共鳴トンネルダイオードの最大記録を上回るものであり、シリコン基板上で世界最高P/V比を有する量子効果素子がはじめて実現されたという意味でも歴史的な意味をも併せ持つものである。次年度は、上記の超格子構造を3重障壁にしてサブバンド間遷移の観測を実現する予定である。

この微細孔中へ数原子層オーダーの膜厚を有する弗化カルシウム、弗化カドミウム二重障壁共鳴トンネルダイオードを形成する。微細孔への成長により、弗化カルシウムの成長初期過程におけるピンホール欠陥を抑制し、素子特性の安定性・特性の均一性向上を目指した。その結果、微細孔サイズが400nmでは、ほとんどパターニングの効果は見られなかったが,微細孔サイズを200nm以下では、共鳴トンネルダイオードの室温微分負性抵抗特性の均一性/安定性に顕著な改善が見られるとともに、微分負性抵抗のピーク電流を与える電電圧値の均一性が著しく向上し,膜厚の制御精度が一原子層以下の正確さを有することが実験的に確認された。この成果により,本研究で提案する弗化物系ヘテロ構造を量子効果デバイスへ応用する足がかりが得られた。
水素結合を駆動力にするロタキサンの合成反応の開発―分子デバイスの開発に向けて-

ロタキサンは分子デバイスの構築単位として魅力的である。本研究は、水素結合を駆動力とするロタキサン合成において、水素結合を破壊しないようなエンドキャッピング法を開発すること、生成するロタキサン中からの水素結合相互作用を除去すること、を目的に検討を行なった。アルコールのアシル化は応用範囲の広い反応であることから、末端に水酸基を有する二級アンモニウム塩とジベンゾ-24-クラウン-8(DB24C8)から生成させた擬ロタキサンのアシル可によるエンドキャップを検討した。その結果、中性のトリブチルホスフィンを触媒として用いることにより、高収率でロタキサンが得られることを見出した。この反応はクロマトグラフィーは一切用いずに大量合成も容易であった。また、この方法を用いて種々のロタキサンが高収率で得られることが明らかとなった。ジスルフィド結合が適切な条件下では可逆的に切断-再形成が可能なことから、熱力学的支配によるロタキサン合成を検討した。ジスルフィド結合を持つジアンモニウム塩とDB24C8の混合物にベンセンチオールを添加すると、硫黄上への求核反応によりジスルフィドが可逆的に切断-再形成されると共にクラウンエーテルがジスルフィドに入り込み、〔2〕ロタキサンと〔3〕ロタキサンが得られることを明らかにした。さらに、反応条件を適切に選ぶことによりそれぞれのロタキサンを高収率で作り分けることができた。ロタキサンのアンモニウム塩部位はクラウンエーテルとの強い水素結合のため強塩基を用いても中和できない。しかし、過剰のトリエチルアミン存在下で過剰の無水酢酸で処理したところ、ゆっくりと反応が進行し、N-アシル化された非イオン性ロタキサンが定量的に得られることが明らかとなった。この方法を用いることにより、種々の官能基化されたロタキサンを得ることができた。
α2アゴニストの虚血中投与-低体温併用療法による脳保護作用の研究

ラット一過性前脳虚血モデルにおいて、α2アゴニストであるデクスメデトミジンの虚血中投与と低体温療法は、それぞれ虚血3日後、虚血4週後の海馬CA1細胞の障害に対し脳保護効果を認めたが、併用療法による脳保護の増強効果を認めなかった。【背景】以前のデクスメデトミジン(Dex)と低体温療法との併用効果を検討した研究では、Dexの投与は脳虚血前または虚血後であった。【目的】今回、Dexの脳虚血中投与と低体温併用療法の脳保護効果を短期予後と長期予後に分けて検討した。〔短期予後〕【対象】雄性SDラット32匹。【方法】ハロタン麻酔導入・気管挿管後、調節呼吸とした。尾動脈、左大腿静脈、右頚静脈にカテーテルを留置し、右側頭筋に体温計を刺入。その後66%亜酸化窒素とフェンタニルの10 μg/kg単回投与及び25 μg/kg/hの持続投与で麻酔維持した。対照(C)群(生食1 ml/kg)、Dex100 μg/kg(側頭筋温37.5 °C)(D)群、低体温(35 °C)(H)群、Dex100 μg/kg+低体温(DH)群の4群に分けた。脱血により平均動脈圧を40 mmHgに維持、右総頚動脈閉塞にて右側前脳虚血状態とした。虚血直後に生食またはDexの腹腔内投与と体温調節、20分後に頚動脈閉塞解除と返血による脳の再灌流、再灌流60分後に復温を行った。虚血3日後に脳灌流固定後、脳冠状切片のHE染色を行い、光学顕微鏡的に海馬、大脳皮質の虚血脳障害の程度を比較した。【結果】C群に比べ、D群、H群およびDH群における右海馬CA1細胞の障害の程度が有意に少なかったが、処置群間では差はなかった。〔長期予後〕【方法】短期予後と同様に前脳虚血を作成、薬剤投与・再灌流を行い、虚血28日後に脳障害の程度を比較した。【まとめ】Dex虚血中投与と低体温療法、両者の併用療法ではそれぞれ右海馬CA1細胞の障害に対し短期・長期予後ともに脳保護効果を認めたが、併用療法による脳保護増強効果は認められなかった。【背景】我々は以前、ラット一過性前脳虚血モデルにおいてデクスメデトミジン(Dex)と低体温療法との併用効果を検討したが、Dexの投与は脳虚血前または虚血後であった。臨床現場においては脳虚血中に薬剤投与を行う可能性が高いため、虚血中のDex投与の脳保護効果の検討が必要である。【目的】今回、Dexの脳虚血中投与と低体温併用療法の脳保護効果を検討した。【対象】雄性SDラット24匹。尾動脈、左大腿静脈、右頚静脈にカテーテルを留置し、両側側頭筋に脳波電極、右側頭筋および直腸に体温計プローベを刺入した。その後、66%亜酸化窒素とフェンタニルの10 μg/kg単回投与及び25 μg/kg/hの持続投与で麻酔を維持した。対照(C)群(生食1 ml/kg)、Dex100 μg/kg(側頭筋温37.5 °C)(D)群、低体温(35 °C)(H)群、Dex100 μg/kg+低体温(35 °C)(DH)群の4群に分けた。側頭筋温37.5 °Cにて循環諸量と血糖値を測定した後、脱血により平均動脈圧を40 mmHgに維持、右総頚動脈閉塞にて右側前脳虚血状態とした。虚血完成直後に生食またはDexの腹腔内投与と体温調節、20分後に頚動脈閉塞解除と返血による脳の再灌流、再灌流60分後に復温を行った。虚血3日後に脳灌流固定後、脳冠状切片のHE染色を行い、光学顕微鏡的に海馬、大脳皮質、尾状核被殻の虚血脳障害の程度を比較した。統計処理は分散分析を用い、p<0.05を有意差ありとした。【結果】C群に比べ、D群、H群およびDH群における脳障害の程度が有意に少なかったが、処置群間では差はなかった。【まとめ】Dex虚血中投与と低体温療法、両者の併用療法ではそれぞれに脳保護効果を認めたが、併用療法による脳保護の増強効果は認められなかった。ラット一過性前脳虚血モデルにおいて、デクスメデトミジン虚血中投与ー低体温併用療法の短期的な脳保護効果の検討が達成できた。予定通り、ラット一過性前脳虚血モデルにおけるデクスメデトミジン虚血中投与ー低体温併用療法の長期的な脳保護効果の検討を行う。
動脈硬化におけるプラーク破裂の分子機構に関する研究

動脈硬化における粥腫性硬化巣(プラーク)破裂の分子機構を細胞外マトリックス分解に中心的役割を果すmatrix metalloproteinases(MMPs)に焦点をあて解析し,次の成果を得た。1.プラークの各領域(線維性被膜,肩領域,脂質コア)で平滑筋細胞,マクロファージともMMP-1,-2,-3,-9を産生していることが免疫組織化学,in situ hybridization,in situ RT-PCRで証明された。潜在型MMP-2の活性化因子であるMT1-MMPmRNAもMMP-2mRNAとほぼ同様の局在を示した。また,強いエラスチン分解活性を有するMMP-7,およびMMP-12の蛋白,mRNAともプラークに発現していた。2.プラークの肩領域では,主にマクロファージがMMP-1,MMP-2を産生し,MMP-3,MMP-9は平滑筋細胞,マクロファージともほぼ同程度に産生していた。3.脂質コアではMMP-1は主にマクロファージ,MMP-2,-3,-9は平滑筋細胞,マクロファージとも同程度に産生していた。4.Film in situ Zymographyでプラークにおいて実際にゼラチンが分解されていることが証明された。特にプラークの肩領域での分解活性が他の領域に比べて高く,マクロファージの産生するMMP-2によることが示された。以上,本研究によって各種MMPsがプラークを構成する細胞外マトリックスを分解し,プラークの脆弱化を引き起こすことが示された。特にプラーク破裂の好発部位である肩領域では,マクロファージの産生するMMPsが重要な役割を果すことが明らかとなった。今後,マクロファージおよび平滑筋細胞における各種MMPsの遺伝子発現調節機構や活性化機構を解析し,心筋梗塞や脳梗塞の原因となるプラーク破裂の予防に向けての研究を発展させたい。粥腫性硬化巣(プラーク)について、各種マトリックスメタロプロテアーゼ(MMP)の蛋白およびmRNAレベルでの発現と局在、in situでの分解活性とその分解活性の中心部位を解析し、次の成果を得た。1.プラークの各領域(線維性被膜、線維性被膜の肩領域、脂質コア)で平滑筋細胞、マクロファージともMMP-1,-2,-3,-9およびMMPsの内因性インヒビターであるTIMP-1,-2を産生していることが免疫組織化学、in situhybridization,in situ RT-PCRで証明された。潜在型MMP-2の活性化因子であるMTl-MMP mRNAもMMP-2 mRNAとほぼ同様の局在を示した。また、強いエラスチン分解活性を有するMMP-7およびMMP-12の蛋白、mRNAともプラークに発現しており、プラーク内のエラスチン分解にこれらのMMPsが重要な役割を果たしている可能性が示された。2. in situザイモグラフィーおよび新しく導入したFilm in situザイモグラフィー(FIZ法)によってブラーク、特に肩領域で実際にMMP-2が活性化されゼラチンが分解されていることが証明された。3.放射性同位元素で標識したコラーゲン、ゼラチンおよびエラスチンに対する組織培養上清の消化活性を測定した結果、コラーゲン分解活性は脂質コアを除いた線維性被膜全体に高い活性(1.5U/g重量以上)がみられた。ゼラチン分解活性も線維性被膜および肩領域に高い分解活性(3.0U/g重量以上)がみられた。