hpprc/llmjp-kaken huggingface dataset:
絶対定量質量分析法を用いた汗のプロテオーム解析によるアトピー性皮膚炎の病態解明

健常人から汗を回収した。脱塩、凍結乾燥で濃縮後、フィルターを通して滅菌した。汗サンプルを培養ヒト角化細胞に添加したところ、JNK, p38, ERK, NF-kBの経路が活性化され、IL-8, TNF-alphaを産生した。刺激物質の成分を検討したところIL-1alpha, betaであった。これらの反応は抗IL-1 receptor抗体でブロックされた。さらに痒みに関連するサイトカインであるIL-31も同様に汗中に産生されていた。エクリン汗によりアトピー性皮膚炎が増悪し、またオムツかぶれ等の湿疹、汗疹が起こるが、そのメカニズムは解明されていない。また、アトピー性皮膚炎においては汗の成分に対するIgEを介したI型アレルギーが存在する。一方、アトピー性皮膚炎の重要な増悪因子であるダニ抗原はIgE非依存性に表皮角化細胞を直接活性化する。そこで、我々は汗には表皮角化細胞を直接刺激する物質が含まれており、アトピー性皮膚炎の増悪に関与しているのではないかと考えた。倫理委員会の承認を得た後に健常人から汗を回収した。これらのことからバリア破綻しているアトピー性皮膚炎では汗が直接角化細胞を刺激して炎症を惹起していると考えられる。これらの知見はPlosONE 2013, 8; e67666.に論文発表した。汗によるアトピー性皮膚炎増悪のメカニズムは分子的には全く解明されていない。その理由としては、汗中には多彩なタンパクが存在し、単純な解析が困難であったことがあげられる。本研究では、汗を網羅的に分析し、患者汗中に起炎物質が存在、あるいは増加しているかどうか明らかにすることを目的としている。入浴後、あるいは運動時の汗を健常人ボランティア、アトピー性皮膚炎患者(増悪、寛解期)から回収した。キムワイプを体幹あるいは、上肢にまきその上をサランラップで覆い、一定時間ののち、キムワイプをコニカルチューブ中で遠心し、汗を回収した。ただちにタンパク分解酵素阻害剤を添加し、-80°C保存した。細胞刺激用には、回収後Sephadex-G10カラムで脱塩後、凍結乾燥し濃縮した。再融解後、タンパク濃度を測定し0.45μumのフィルター濾過後、分注し、-80°C保存した。予備的な汗のSDS-PAGE, Western blot解析では、汗中に多量のケラチンの混入が確認された。角化細胞を培養し上記で回収した健常人汗を培養液に添加し刺激した。刺激後、細胞を回収してサイトカインの発現はPCR法,サイトカインの産生はELISA法で確認した。その結果、汗により角化細胞は刺激を受け、サイトカインのmRNA発現が上昇し、サイトカインを培養液中に産生することを明かにした。汗の角化細胞に対する生物学的活性をとらえることができたので、この活性をマーカーとして今後の解析をすすめることが可能となった。当初の研究目的は下記であった。1)汗中のタンパクを解析する手法自体が確立されていないので、まず、健常人の汗を用いて汗の解析法の確立をめざす。2)アトピー性皮膚炎患者汗中の炎症起因物質を同定する。3)炎症起因物質の同定後、培養細胞を用いた基礎的な研究を行い、トランスジェニックマウス作成の基礎とする。このうち、(1)の健常人の汗を回収し汗の解析方法の確立を目指す、に関しては、概ね回収方法、保存方法を確立でき、初年度の目標を達成できたと考える。(2)のアトピー性皮膚炎患者汗の回収はまだ充分に行えていない。量的な問題があるのかもしれない。(3)の培養細胞を用いた基礎的な実験では、すでに汗中には培養角化細胞を刺激する因子が含まれていることを明かにしており、バイオマーカーとして使用できることを確認しており、初年度の目標は達成したと考える。以上より、初年度の目標は概ね達成できたと考える。予備的な解析で汗中には多量のケラチンの混入が確認されたので、詳細な検討の妨げとなるケラチン混入の少ない汗の回収方法の確立を目指す。引き続きアトピー性皮膚炎患者、正常人からの汗の回収を継続する。特に患者汗は充分に回収できておらず、回収方法の改善を試みる。また、プロテオミックス解析をすすめるために、年齢がそろったグループからまとめて汗を回収することを試みる。プロテオミックスの準備を継続する。

まず健常人の汗のプロテオーム解析から始める。SDS-PAGEやHPLC等による分離を行った後、既知炎症タンパク質の解析を行う。汗の炎症プロテオーム特性を明らかにし、炎症物質の標的分子を決定する。ついで、アトピー性皮膚炎患者の汗を解析、健常人と比較検討する。該当なし。
最新のシングルセル及び超微量ヒストン修飾解析による、エピゲノム不妊分子機構の解析

多くの生き物で、次の世代に正確な遺伝子情報を与える仕組みを担っているものの一つが精子であるが、その正確性を生み出すメカニズムは明らかでない。そこで、精子の元となる精子幹細胞における遺伝子発現やゲノム修飾をシングルセルレベルで解析し、正確性を醸し出す分子基盤を明らかにする。このシングルセル解析は、最近、特に欧米のグループから次々と目覚ましい進歩が報告されており、これを直接現地で習得後、日本で立ち上げ、研究を推し進める。
連続的呼吸循環姿勢計測装置による呼吸リハビリテーションの効果の新しい解析法の樹立

1.非侵襲呼吸循環機能計測再生装置を開発し、肺気腫呼吸リハビリテーション(呼吸リハ)患者を対象に各種パラメーターの測定を行った。腹式呼吸、口すぼめ呼吸が確実にできているか、さらに、これらの呼吸パターンの修得により酸素飽和度が増加するのをリアルタイムで確認できた。腹式呼吸、口すぼめ呼吸が移動時にもできているか、また、酸素飽和度が下がり過ぎない安全な階段歩行の指導が可能であった。移乗動作中の心拍数の変化、不整脈の有無などが分かった。本システムと6分間歩行やその他の運動負荷試験を組み合わせることで、患者の生活場面に対応した効率的な呼吸リハメニューの作成や、循環・生理機能・ADL(activities of daily living)への影響に対しての効果判定ができる可能性があると期待される。2.肺気腫治療のための肺容量減少術(LVRS)を施行した肺気腫患者の術前および術後3ヵ月の肺機能・運動機能・精神心理機能・QOL(quality of life)を評価した。肺機能・運動機能は有意な改善を示したが、精神心理機能、QOLは有意な改善を示さなかった。一方、LVRSを施行しなかった対象群では退院3ヵ月後に精神心理機能、QOLが入院時に比べ有意に低下したことから、LVRSは術後3ヵ月の時点で精神心理機能、QOLにも好ましい影響を与えた可能性が示唆された。3.在宅肺気腫患者のADL障害をより詳細に評価するために、新しい在宅肺気腫患者用ADL評価表(P-ADL)を作成し、肺気腫患者に試行した。さらに、この結果を運動機能、呼吸機能、QOLの評価結果をとおして、従来より標準化されているADL評価を用いた場合と比較し、P-ADLが肺気腫患者のADL状態を詳細に把握するために有用であることを確認した。1)非侵襲呼吸循環機能計測再生装置を開発し、映像、音声、計測信号をハードディスクに同時にデジタル記録・任意再生できる装置を用いて、慢性肺気腫呼吸リハ(CPE)患者を対象に呼吸訓練、平地歩行、階段歩行時の姿勢をビデオカメラで記録し、同時に心電図、心拍数、酸素飽和度、呼吸リズムの測定を行なった。姿勢計測は被験者の両膝関節に装着した角度計にても行ない、これらのデー夕を、その場で映像と同一画面上で再生して、患者とともに同時に確認した。本システムにより、患者に対して非侵襲で、呼吸循環生理機能・姿勢計測を連続的に行え、しかも直ちに各パラメーターの変化をリハの映像と同一画面上で任意再生することが可能になった。これにより、リハによる、動作中の心拍数の減少、酸素飽和度低下の抑制、腹式呼吸や呼吸リズムの修得の確認、運動回復に要する時間の短縮など日常生活活動での量的・質的変化の評価が容易にビジュアル化してできるようになった。このシステムにより呼吸リハの安全性・有効性に関して再評価を行い、生活場面における活動性を客観的に把握することが可能になった。今後さらに効率的な呼吸リハメニューを作成し、患者教育も含めた呼吸リハの効率化にも有用であると考えられる。2)日常生活活動(ADL)評価、QOL評価,不安度、6分間最大歩行距離、肺機能検査との相関を検討した。CPE患者では%IBWの低下は呼吸不全や換気障害を悪化させる危険因子と考えられ、積極的な栄養障害の改善が重要であることが示唆された。運動機能が呼吸機能と一部関係することが示唆された。万歩計はCPE患者の日常における運動能力の簡便な評価法として有用であると考えられた。QOLはphysicalな面はもとよりpsychosocialな面でも6分間最大歩行距離と関係していた。また、QOLは栄養・精神心理機能・肺機能などの諸因子とも複雑に関係していた。

1.非侵襲呼吸循環機能計測再生装置を開発し、肺気腫呼吸リハビリテーション(呼吸リハ)患者を対象に各種パラメーターの測定を行った。腹式呼吸、口すぼめ呼吸が確実にできているか、さらに、これらの呼吸パターンの修得により酸素飽和度が増加するのをリアルタイムで確認できた。腹式呼吸、口すぼめ呼吸が移動時にもできているか、また、酸素飽和度が下がり過ぎない安全な階段歩行の指導が可能であった。移乗動作中の心拍数の変化、不整脈の有無などが分かった。本システムと6分間歩行やその他の運動負荷試験を組み合わせることで、患者の生活場面に対応した効率的な呼吸リハメニューの作成や、循環・生理機能・ADL(activities of daily living)への影響に対しての効果判定ができる可能性があると期待される。2.肺気腫治療のための肺容量減少術(LVRS)を施行した肺気腫患者の術前および術後3ヵ月の肺機能・運動機能・精神心理機能・QOL(quality of life)を評価した。肺機能・運動機能は有意な改善を示したが、精神心理機能、QOLは有意な改善を示さなかった。一方、LVRSを施行しなかった対象群では退院3ヵ月後に精神心理機能、QOLが入院時に比べ有意に低下したことから、LVRSは術後3ヵ月の時点で精神心理機能、QOLにも好ましい影響を与えた可能性が示唆された。3.在宅肺気腫患者のADL障害をより詳細に評価するために、新しい在宅肺気腫患者用ADL評価表(P-ADL)を作成し、肺気腫患者に試行した。さらに、この結果を運動機能、呼吸機能、QOLの評価結果をとおして、従来より標準化されているADL評価を用いた場合と比較し、P-ADLが肺気腫患者のADL状態を詳細に把握するために有用であることを確認した。
金属表面におけるナノ電子物性と触媒反応に関する理論的研究

フロンティア軌道の位相と振幅から単一分子の電子輸送物性を定性的に予測する規則を提案してきた。効果的な電子輸送を実現するためには以下の二つの条件を満足する必要がある。(1)HOMOとLUMOの振幅が大きい原子を電極に接続しなければならない,(2)電極に接続される2原子上の分子軌道係数の積の符号がHOMOとLUMOで異なっていなければならない。実際の電子輸送物性の測定においては電極と分子を接続するためにチオールのようなアンカー部位を用いる。本研究ではモデル分子としてベンゼンジチオールを用い,定性的予測がアンカーを含んだ系にまで拡張できるかどうかを議論した。その結果、アンカー部位を含む系と含まない系での電子輸送物性は定性的に等しく,単一分子の電子輸送におけるアンカー部位の影響はあまり大きくないと考えられる。そのため,フロンティア軌道の位相と振幅から単一分子の電子輸送物性を予測する場合,アンカー部位を含まない系のフロンティア軌道に基づいて予測を行っても問題ないということが明らかとなった。DNAは高度な自己認識能,自己複製能を有する極めて優れた機能性分子であり,分子デバイスとしての応用が期待されている。しかし,分子デバイスの基礎となるDNAの量子輸送現象については不明な点が多く,非常に重要な研究課題となっている。本研究では,DNAの構造単位である4種類の塩基(A,T,G,C)について,そのコンダクタンスを非平衡グリーン関数法と密度汎関数法から理論的に求めた。PdおよびPd/Au表面における過酸化水素の直接合成過程について周期境界条件を考慮した密度汎関数計算により研究を行った。酸素と水素から直接過酸化水素を得る直接合成は、触媒化学における極めて重要な課題である。九州大学応用化学教室の石原教授のグループと共同でこの問題に取り組んだ。反応解析の結果、まず酸素分子が表面に吸着し、その後原子状に解離した水素が逐次的に酸素分子に付加して過酸化水素が生成する。Pd表面は反応性が高く副反応として酸素分子の解離が優先して起こる。その結果、副生成物の水が生成する。そのために、過酸化水素の生成には効率が悪い。いっぽう、Pd/Au表面では酸素分子の解離は起こりにくく、そのために過酸化水素の生成が高効率で起こることが分かった。これらの結果は反応過程の活性化エネルギーの計算から得られたものである。この他に、ジアリルエテンの開環閉環反応の理論的研究とジアリルエテンの電子輸送現象における軌道の役割の研究を行った。これらの結果は、Journal of Physical Chemistry B、Journal of Physical Chemistry C、Thin Solid Filmsに公表した。ジアリールエテンは代表的なフォトクロミック分子であり、そのコンダクタンスは光異性化に伴って大きく変化するため、様々な分子デバイスへの応用が期待されている。我々はジアリールエテンの開環体と閉環体のそれぞれについてコンダクタンスを非平衡グリーン関数法により理論的に求めた。最近、フロンティア軌道の位相と振幅から単一分子の電子輸送物性を定性的に予測する規則を我々は提案している。(1)HOMOとLUMOの振幅が大きい原子を電極に接続しなければならない、(2)電極に接続される2原子上の分子軌道係数の積の符号がHOMOとLUMOで異なっていなければならない。この規則をジアリールエテンのヒュッケル分子軌道に適用すると、閉環体の方が開環体よりも伝導性が高いと予測される。また、密度汎関数法による定量的な計算においても同様の結果を得た。本研究により、ジアリールエテンにおいて、ヒュッケル法に基づいた定性的な予測と密度汎関数法に基づいた定量的な計算結果が一致することが示された。フロンティア軌道からジアリールエテンの電子輸送物性の予測ができることは分子デバイスの設計にお生成が高効率で起こることが分かった。これらの結果は、Journal of Physical Chemistry C、Thin Solid Filmsに公表した。
大気硝酸濃度を指標に用いた河川環境における窒素浄化能の高確度評価方法の開発と検証

本研究では、河川水に溶存する硝酸の濃度と三酸素同位体組成から算出される大気硝酸濃度に着目し、この時空間変化を追跡することによって、河川環境下における脱窒速度を中心とした窒素循環速度を見積もる新手法を開発し、検証する。この新手法は天然トレーサーをそのまま使っており、人工トレーサーを添加したり培養したりすることなく自然の状態のまま河床を含めた河川環境全体の脱窒速度を定量できる画期的手法であり、あらゆる河川環境で利用できるポテンシャルがある。
4次元CTスキャンを用いた計測ベースモデリング

本研究では, 4次元CTスキャナで計測されたCT画像を用いたモデリング手法について研究開発を行つた.本研究で得られた主な成果は,(1)前後のボリュームデータから補間画像を計算するアルゴリズムの開発,(2)ノイズに鈍感なボクセルモデルの位相を分類する手法の開発.(3)大規模データ操作の為の効率的な視点決定法の開発,である.本研究では, 4次元CTスキャナで計測されたCT画像を用いたモデリング手法について研究開発を行つた.本研究で得られた主な成果は,(1)前後のボリュームデータから補間画像を計算するアルゴリズムの開発,(2)ノイズに鈍感なボクセルモデルの位相を分類する手法の開発.(3)大規模データ操作の為の効率的な視点決定法の開発,である.本年度の成果は以下の通りである。まず、時系列CTデータの補間手法の開発を行った。前回計測したデータは、時間分解能が低かったため、フレーム間で形の一貫性が損なわれるという問題があった。そこで、フレーム間の形状を補間で計算するという手法を開発した。手法では、前後のフレーム間で対応関係をとりうるペアを構築し、最も相関性の高いものを選択する。これにより、2つのボリュームデータ間の形状を再構築できるようになった。また、企業の協力のもと、4次元CTスキャンによる新しい例題の計測を行った。前回の計測をふまえて、今回は、スライムに混入させる物質を変化させたり、落下時に機構を入れてその駆動を同時に計測させたりするなどの工夫を行った。前回の計測で得たデータは流速が早かったため、フレーム間の対応関係が難しかったため、流速が遅いデータを計測した。計測データについては、画像にして数十万枚と膨大となり、後処理等に時間がかかっている。現時点では一部を受け取った段階であり、それらを用いて研究を進めている状態である。本年度は、ボリュームデータの位相分類法に関する研究を行った。ボリュームデータは、明示的な位相構造を持っていないため、ポリゴンなどの境界表現に変換したときに、意図しないポリゴンを生成することがあった。本研究では、ボクセル空間で境界表現の位相要素に相当する位相タイプを隣接ボクセルから推定する手法を提案した。提案手法では,始めに5x5x5のマスクを用いて,大まかな位相を見積もる.次に,位相分類が終わった各ボクセルについて,隣接ボクセルの位相タイプを推定することで,より詳細な位相タイプを決定した.得られた推定結果をもとにポリゴン化を行うことでポリゴン化の品質を向上させることができた。また、構造解析技術を用いて輝度値の変化が少ないようなボリュームデータの領域分け手法を開発した。特に、これまで手動で与えていた拘束条件と荷重条件を、ユーザ指定の関心領域(ROI)を大まかに与えることによって、半自動的に計算できる手法を開発した。拘束条件は、すべてのケースについて計算しひずみの分布を評価することで計算する。このとき、形状を大まかにクラスタリングすることで、総当たりの回数を大幅に減らし、現実的な時間で計算できるようになった。荷重条件は、ROI内におけるひずみの総和からなる誤差関数を定義し,それを最大化させるような荷重条件を用いる。最大化には,最急降下法に基づく手法を用いた.以上により、少ない入力で領域分けができるようになった。
メカニカルストレス応答遺伝子Fbxo32の骨量調節における機能解析

Fbxo32ノックアウトマウスの解析を中心に、メカニカルストレスによる骨量調節の分子メカニズムの一端を明らかにした。即ち、マウスの尾部懸垂実験を行い骨形態計測で解析した結果、Fbxo32は骨芽細胞において尾部懸垂後の骨形成(骨密度よりも骨量)に関与していた。また、野生型マウスおよびFbxo32ノックアウトマウスにイソプレテノロールを投与し骨形態計測にて解析した結果、それぞれの大腿骨の計測値の動態は同様であり、交感神経刺激による骨量減少にFbxo32は関与しないと考えられた。本研究は、Fbxo32ノックアウトマウスの解析を中心に、メカニカルストレスによる骨量調節の分子メカニズムの一端を明らかにすることである。平成22年度は、1および2の解析を行った。1.マウスの尾部懸垂実験を行い骨形態計測で解析した。大腿骨の骨量が野生型マウスの尾部懸垂群では対照群に比べ減少していたが、Fbxo32ノックアウトマウスでは差はなかった。しかし骨密度は野生型マウスでもFbxo32ノックアウトマウスでも懸垂群では対照群に比べ減少していた。したがって、Fbxo32は骨芽細胞において尾部懸垂後の骨形成(骨密度よりも骨量)に関与することが明らかになった。2. Fbxo32ノックアウトマウスと野生型マウスの体重の増加曲線は、雄では生後の週で尾部懸垂群と対照群との間に有意な差は認められなかった。雌は雄より増加傾向は低いが同様に尾部懸垂群と対照群との間に有意な差は認められなかった。Fbxo32が影響を及ぼす適切な週令があるのか、またFbxo32が筋芽細胞に影響を及ぼすか否かも含め、Fbxo32が骨芽細胞の分化と石灰化に変化を起こすかを明らかにすべく検討している。続いて、Fbxo32が骨芽細胞を介して破骨細胞の分化や機能を調節するか否かは、実験計画通り平成23年度に解明する。3. Fbxo32ノックアウトマウスにカテコールアミンあるいはデキサメサゾンを投与して、Fbxo32が交感神経刺激や副腎皮質ホルモンによる骨量減少に関与するかを明らかにする実験は進行中である。平成23年度は、1および2の解析を行った。尾部懸垂実験はマウスに大きなストレスを与えるため、負荷以外にも交感神経刺激や過剰な副腎皮質ホルモン分泌が骨量減少に影響を与えている可能性がある。1)、2)の実験を行うことにより、交感神経刺激や副腎皮質ホルモンによる骨量減少にFbxo32が関与するか明らかにする実験を行った。1).4ヶ月齢の野生型マウスおよびFbxo32ノックアウトマウスにイソプレテノロールを10日間投与、骨形態計測にて解析した。その結果、Fbxo32ノックアウトマウスの大腿骨の計測値と野生型マウスの計測値の動態は同様であった。したがって、交感神経刺激による骨量減少にFbxo32は関与しないと考えられた。2).4ヶ月齢の野生型マウスおよびFbxo32ノックアウトマウズに徐放性プレドニンペレットを皮下に移植し、移植後27日目に屠殺し、マイクロCT、骨形態計測での解析は検討中である。この実験により、Fbxo32が骨芽細胞を介して、破骨細胞分化・機能に作用するかを明らかにする。野生型マウスおよびFbxo32ノックアウトマウスの頭蓋冠由来骨芽細胞と野生型マウスの骨髄細胞を共培養した。多核のTrap染色陽性細胞数の計測により、破骨細胞分化・機能に対する作用を解析進行中である。副腎皮質ホルモンによる骨量減少にFbxo32が関与するか明らかにする実験を行った。4ヶ月齢の野生型マウスおよびFbxo32ノックアウトマウスに徐放性プレドニンペレットを皮下に移植し、移植後27日目に屠殺し、マイクロCT、骨形態計測での解析を行った。プレドニンペレットを移植したマウスの多くは死んでしまうため、投与条件を検討している。マウスはヒトに比べてプレドニンに対する感受性がかなり高いようである。多核のTrap染色陽性細胞数の計測により、破骨細胞分化・機能に対する作用を解析した。

Fbxo32はin vivoならびにin vitroにおいて骨芽細胞に分布していて、Fbxo32ノックアウトマウスの頭蓋冠由来骨芽細胞ではコッサ染色が野生型に比較して強く、MC3T3E1培養細胞にFbxo32を発現するアデノウィルスベクターを導入するとコッサ染色が弱く遅延するので、Fbxo32は骨芽細胞の分化・機能を調節していることが明らかになった。in vitroにおける破骨細胞の分化と機能の解析する実験により、Fbxo32が骨芽細胞を介して、破骨細胞分化・機能に作用するかを明らかにする。野生型マウスおよびFbxo32ノックアウトマウスの頭蓋冠由来骨芽細胞と野生型マウスの骨髄細胞を共培養した。多核のTrap染色陽性細胞数の計測により、破骨細胞分化・機能に対する作用を解析進行中である。Fbxo32の破骨細胞の分化と機能への関与は、in vivoとin vitroでの実験結果の解釈を慎重に検討することで、進行はやや遅れている。24年度が最終年度であるため、記入しない。調書の研究計画・方法に従って、研究を進めていきます。
腫瘍に対する放射線効果を修飾する未知因子の解明

放射線によって細胞死が起こるメカニズムは正確にはまだ十分に解明されていないと同様に,放射線照射によって生体に生ずる種々の機能的変化のメカニズムも未知のものが非常に多いし,種々の因子によって,放射線の効果は修飾されることも知られている.本研究では先ず,今迄殆んど行なわれていなかった低線量全身照射の効果について検討した.結果は,低線量全身照射を担癌マウスに行なって, 615時間後に腫瘍の局所照射を行なうと,腫瘍の局所制御率が有意に上昇すること,腫瘍細胞致死効果も有意に増加することが判った.この効果に近い効果は脾臓のみの照射によっても起こる所から,この効果が免疫系の関与によるものでないかと推定し,腫瘍免疫学的検索を行なった.その結果は,種々の腫瘍免疫検定法により,低線量全身照射が担癌マウスの腫瘍免疫能を賦活化させる仂きをすることが証明され,更にそれはマクロファージII分画が関与していることが示唆されている.この効果は臨床的に十分に応用可能と考えられる.すなわち,低線量全身照射によって全身転移を抑え,腫瘍の局所制御率を高めることが十分に予想される.放射線治療においては,腫瘍にのみ限局して放射線を与えることが出来れば,腫瘍を根治するために十分な線量を与えればよいわけであるが,実際は腫瘍周期の正常組織に対する照射は避けられず,そのため,照射線量に自ら限界がでてくる.この至適線量が照射を受ける腫瘍や腫瘍が存在する部位によってどのように変るかを臨床データにともずいて検討し,上顎癌及び子宮頸癌については至適線量の存在があることが判った.又,照射線量が多過ぎると微小転移が増加すること,その閾値は30Gyであることが動物実験の結果得られた.又,生体の腫瘍に対する防御反応を考えると,現行の200ラド週5回法の治療法に種々の問題がある場合があることが示唆されている.放射線によって細胞死が起こるメカニズムは正確にはまだ十分に解明されていないと同様に,放射線照射によって生体に生ずる種々の機能的変化のメカニズムも未知のものが非常に多いし,種々の因子によって,放射線の効果は修飾されることも知られている.本研究では先ず,今迄殆んど行なわれていなかった低線量全身照射の効果について検討した.結果は,低線量全身照射を担癌マウスに行なって, 615時間後に腫瘍の局所照射を行なうと,腫瘍の局所制御率が有意に上昇すること,腫瘍細胞致死効果も有意に増加することが判った.この効果に近い効果は脾臓のみの照射によっても起こる所から,この効果が免疫系の関与によるものでないかと推定し,腫瘍免疫学的検索を行なった.その結果は,種々の腫瘍免疫検定法により,低線量全身照射が担癌マウスの腫瘍免疫能を賦活化させる仂きをすることが証明され,更にそれはマクロファージII分画が関与していることが示唆されている.この効果は臨床的に十分に応用可能と考えられる.すなわち,低線量全身照射によって全身転移を抑え,腫瘍の局所制御率を高めることが十分に予想される.放射線治療においては,腫瘍にのみ限局して放射線を与えることが出来れば,腫瘍を根治するために十分な線量を与えればよいわけであるが,実際は腫瘍周期の正常組織に対する照射は避けられず,そのため,照射線量に自ら限界がでてくる.この至適線量が照射を受ける腫瘍や腫瘍が存在する部位によってどのように変るかを臨床データにともずいて検討し,上顎癌及び子宮頸癌については至適線量の存在があることが判った.又,照射線量が多過ぎると微小転移が増加すること,その閾値は30Gyであることが動物実験の結果得られた.又,生体の腫瘍に対する防御反応を考えると,現行の200ラド週5回法の治療法に種々の問題がある場合があることが示唆されている.
手術中待機している家族への支援方法

手術中待機している家族に看護師から支援がどのように行われているか実態調査を行った。全国の麻酔科のある300床以下の施設では,術中訪問を行っている施設は47施設(9.3%)であった(回収率37.0%)。手術予定時間が長時間の手術や全身麻酔でリスクの高い手術の際に,家族への支援をおこなっていた。看護師は手術室にて待機している家族の様子をみて,家族看護へ取り組んでいたことがわかった。成果として家族にニーズに応えられるとともに看護の質が向上し,看護師としての自己効力感にもつながっていた。全国の300床以下の施設における術中訪問の実態を明らかにすることを目的とし,麻酔科のある300床以下の1388施設を対象に,平成19年7月9月,無記名自記式質問紙郵送法で行った。調査内容は,施設の背景,術中訪問の有無,術中訪問の内容,方法などである。結果,回収514施設(回収率37.0%),有効回答数504(36.3%)で,平均病床数169.3床,年間全身麻酔手術件数353.3件,手術室看護師数6.7人であった。術中訪問を行っている施設47(9.3%),行っていない施設457(90.7%)であった。術中訪問を行ってない施設では「考えている」31(6.8%),「導入を検討予定」136(29.8%),「考えてない」224(49.0%),「その他」38(8.3%)であった。年間術中訪問件数は120.1件,術中訪問時間は10分以内が45(95.8%)であった。術中訪問の時期(複数回答)は,「手術延長時」36(76.7%),「手術開始後ある一定の時間が経過したとき」25(53.2%),「家族から進行状況の質問があったとき」24(51.1%)であった。術中訪問を行っているのは(複数回答),「間接看護師」30(63.8%),「手術室看護師長」18(38.3%),「医師」9(19.1%),「病棟看護師」8(17.0%)であった。どんなケースに訪問しているのか(複数回答)では,「予定時間が長時間の手術」27(57.4%),「全身麻酔でリスクの高い手術」20(42.6%),「希望する家族」10(21.3%)であった。訪問時何を伝えているか(複数回答)では,「進行状況」43(91.5%),「手術延長の理由」38(80.8%),「手術終了時間」27(57.4%),「ねぎらい/手術室退出予定時間」22(46.8%)であった。筆者らが先行研究で行った300床以上の施設が行っているの術中訪問も1割程度であったことから,日本における術中訪問は,病床数に関わらず,まだ取り組みが始まったところであることが明確になった。術中訪問をどのように取り入れていくのか,具体的内容に関して,今後調査予定である。全国で術中訪問がどのように行われているか実態を把握し,術中訪問を進めていくための課題を明らかにすることを目的とした。術中訪問を行っている施設の手術室看護師を対象に,平成20年8月平成21年3月,面接調査を行った。調査内容は,術中訪問の内容,術中訪問を導入したきっかけや成果などである。結果,研究対象とした手術室看護師は5施設で計8名,女性のみであった。手術室看護経験年数は平均10.7±5.6年,病床数は約383.4床±74.3であった。術中訪問を導入したきっかけには「家族の不安な様子を見て」「看護研究」「学会参加への刺激」があった。手術室にて実際に待機している家族の様子をみて、家族看護へ取り組んでいった経緯が伺える。内容は「手術の経過」「家族へのねぎらい」があった。術中訪問の成果は「家族の安心感が得られた」「家族の不安軽減になった」「家族の満足につながった」「設備が整えられた」であった。家族のニーズに応えられるとともに、「看護師の充実感があり、意欲向上(職務満足)が得られた」と看護師側にとっての成果も生み出していた。術中訪問を行うことで家族のニーズに応えられるとともに、看護の質が向上し、看護師としての自己効力感にもつながっている。他職種との連携においては,術中訪問を導入したときに協力が得られた施設が多かった。手術室における家族看護の必要性をチームで理解し,協力が得られていた。
即時情報提示型の観察学習支援システムの開発と評価

現在の学習指導要領では、情報活用能力育成のための学習活動や、体験的学習を積極的に取り入れることが求められている。そこで、短い授業時間で効果的な学習を行うために、屋内・屋外を問わず、同時に多数の端末が高速に通信できる、操作が容易な観察学習支援システムを開発する。これにより、情報活用の実践力を養うとともに体験的な学習を行うことができる。本研究では、以下に示す具体的な機能を有する、即時情報提示型観察学習支援システムの開発とその運用、評価を目的とする。・非接触ICカードによる、静止画像、動画像、詳細情報の自動検索機能の開発本年度は、上記目的を達成するために、以下の研究を実施した。・観察対象物情報の再検討前年度の成果をもとに、観察対象物情報として非接触ICカードに書き込む情報について再検討した。この作業は熊本県人吉市立東間小学校教諭並びに熊本県立教育センター指導主事を中心として行った。・観察対象物情報の検討と観察学習におけるシステム利用効果の分析評価開発したシステムを、熊本県の小学校において観察学習に活用し、児童および教師による評価を実施した。・非接触ICカードの情報読み取り機能を有する携帯型情報提示システムの開発非接触IC(RFID)カードから情報を読み出し、携帯端末上に表示するための機能を開発した。非接触ICカードリーダは、携帯端末のOS (PocketPC 2003)に対応したデバイスドライバが未開発のため、まずドライバの開発をした。・無線LANを利用したインターネット接続機能の開発非接触ICカードを読み込むことでインターネットの詳細情報を検索できる機能を開発した。・システムを利用した授業実施に関する検討熊本県の小学校で実際の授業に活用し、システムの動作、操作方法等に問題がないことを確認した。情報の提示内容について、改良点を明確にした。
新しい小分子RNAによる中枢神経系制御の研究

本研究は、網膜をモデルとして哺乳類中枢神経系の発生メカニズムに関して、RNAが果たす機能的役割の解明を目指している。蛋白質をコードしない非コードRNAの一種であるpiRNA(Piwi-interacting RNA)は2006年に発見された新しい小分子非コードRNAであり、トランスポゾンRNAの切断にとって重要である。通常piRNAは生殖細胞に発現しているが、研究代表者は海馬や網膜アマクリン細胞などの中枢神経系組織で発現するpiRNAを見出した。哺乳類神経細胞においてpiRNAがどのような生理現象に関与しているかを明らかにするとともに、中枢神経系で高発現する新規小分子RNAを新たに同定することを目的とする。1)piRNAクラスターコード遺伝子の機能解明研究代表者が同定したpiRNAは網膜介在神経細胞であるアマクリン細胞に高く発現している。生体エレクトロポレーション法を用いて、同定したpiRNAを発現するベクターを発生途上のマウス網膜に導入した。網膜神経細胞の形態変化を観察したが、強制発現による有意な変化は観察されなかった。2)中枢神経系で発現する新規小分子RNAの同定マウス海馬、大脳皮質、網膜から全RNAを単離し、その中から小分子RNAの発現解析を行った。領域特異的なmiRNAをはじめとする小分子RNAを多数同定した。3)網膜視細胞発生と機能維持における遺伝子発現制御機構網膜発生メカニズムの解明を目指してたんぱく質をコードするRNAについても解析を行い、Raxが網膜視細胞の発生と機能維持における遺伝子発現制御に重要な機能を果たすことを明らかにし、論文として報告した。piRNA(Piwi-interacting RNA)は2006年に発見された新しい小分子非コードRNAであり、トランスポゾンRNAの切断にとって重要である。通常piRNAは生殖細胞に発現しているが、研究代表者は海馬や網膜などの中枢神経系組織で発現するpiRNAクラスターコードRNA遺伝子U7を見出した。哺乳類神経細胞においてpiRNAが機能するかどうか、どのような生理現象に関与しているかを明らかにするとともに、中枢神経系で高発現する新規小分子RNAを新たに同定することを目的とする。<1.piRNAクラスターコード遺伝子の機能解明> U7 lincRNAは網膜介在神経細胞であるアマクリン細胞に高く発現している。in vivoエレクトロポレーション法を用いてU7 lincRNAを発現するベクターを本来同RNAが発現していない網膜視細胞に導入した。U7 lincRNA発現プラスミドはEGFPが共発現するため、U7が発現した視細胞の形態を、抗EGFP抗体を用いた免疫染色を行い観察した。<2.中枢神経系で発現する新規小分子RNAの同定> Small RNAのトランスクリプトーム解析を行うために、マウス海馬、大脳皮質、網膜からtotal RNAを精製した。特に網膜のサンプルについてはCrx欠損マウスや部位特異的Otx2欠損マウスから採取した。平成26年度はpiRNAクラスターコード遺伝子の過剰発現による網膜視細胞の発生への影響を調べることができた。また、新規小分子RNAを同定のための次世代シーケンス解析も進めることができた。そのため、研究はおおむね順調に進んでいる。トランスクリプトーム解析の結果から得られたsmall RNAが中枢神経系のどの部位で発現しているかを調べるために、脳と網膜切片を用いたin situハイブリダイゼーションを行う。Small RNAは非常に短いRNAであるため、LNA(locked nucleic acid)と呼ばれる小分子RNAの検出に適した核酸を組み込んだプローブを検出に使用する。
世界海洋観測システム(GOOS)の海洋物理学的目標の研究

世界海洋観測システム(Global Ocean observing System)は1992年以来、ユネスコ政府間海洋学委員会が推進している海洋の観測、データ配布と解析、変動予測を目的として、気候、生物資源、海の健康、沿岸、海洋業務整備について進めている。海水温、塩分、海流などの物理量は基本的なものであり、本研究は海洋物理学的目標の研究を目的として現地調査をもとに国際共同研究を実施した。黒潮の輸送する海水量と熱量を評価するために、浜田市-釜山、沖縄-台湾、沖縄-ルソン島の海底ケーブルの譲渡を受け、海岸間の電位差を計測することが実現できた。このために、韓国、台湾、フィリピン、英国、米国に研究者を派遣し、英国、米国を含む専門家を招聘した。縁辺海の予報モデルの開発のために、米国、台湾との共同研究を実施し、海洋乱流の役割のモデル組み込みのために、カナダ、米国、ベルギーに派遣した。広大な太平洋の観測には研究船の国際的な相互利用が必要であり、本研究により1996年10月にドイツのゾンネ号で本研究グループの太平洋熱帯海域の深層循環観測係留流速計を回収し、当該航海で設置したドイツの流速計を1998年3月に白鳳丸で回収した。海外への機材輸送、研究者の派遣招聘を実施し、共同研究を進めた。海洋物理学的データの実時間交換のために北東アジア地域計画(NEAR-GOOS)を1996年に発足させた。気象通報により伝送されたデータはインターネット上のデータベースで共同利用でき、気候変動研究に使用できるデータベースを構築する。世界的にも海洋物理データの充実を最初の目標として世界海洋観測システムを構築することが、1998年3月にシドニーに於ける国際ワークショップで決められ、本研究は世界を先導するものとなった。気候変動に果たす海洋の役割の解明や生物資源など海洋利用の増進のために、世界的な海洋観測システムを整備することがユネスコ政府間海洋学委員会を中心に進められている。長期にわたる組織的な観測システムの構築が目標であるが、そのための新手法の開発など基礎研究が重要である。観測だけでなく、観測値をもとに海洋構造を力学的に記述する診断モデル、それをもとに海洋変動を予測する数値モデル開発が要求されている。世界海洋観測システム構築の基礎研究のために、文部省国際協同研究計画(GOOS)が平成5年度から5年計画で実施されている。研究成果を世界的に波及するために、海外研究者との意見交換と学術調査が必須であり、本国際学術研究では米国、カナダ、英国を主たる対象として実施する。黒潮など海洋循環の輸送する質量と熱の評価は気候形成を考察するための重要なパラメータであるが、大気による輸送の残差として評価されたり、地衝流を仮定した相対的な評価にとどまっている。私たちは係留流速観測、海底ケーブル利用、音響機器による直接測定を試みている。本年度はこれらの手法による米国における研究進捗の調査と私たちの成果について意見を交換し、研究者を招聘する。世界の海洋物理研究者が参加した国際海洋物理学協会総会に4人を派遣した。すでに提携が進行している海底ケーブル利用海流観測に関して米国から招聘した研究者とともに沖縄、三宅島など計測候補地を調査した。また、米国、フランスへ派遣した。海洋循環モデルについてはプリンストン大学等の現状を調査し、海洋乱流についてはワシントン大学、ブリティッシュコロンビア大学と交流した。音響機器による海洋観測についてはスクリップス海洋研究所、ウッズホール海洋研究所との提携を確立した。また、西太平洋における共同研究の促進のために中国に研究者を派遣した。気候変動に果たす海洋の役割の解明や海洋空間、海洋生物資源など海洋利用の増進のために世界的な海洋観測システムを構築することがユネスコ政府間海洋学委員会を中心にして推進されている。

海洋変動の予報や気候の予測を実現するための長期にわたる組織的な観測システムの構築が目標であり、船舶やブイ、人工衛星観測などのデータ収集、解析、配布、そして海洋構造を力学的に記述する診断モデル、それをもとに海洋変動を予測する数値モデルの開発など海洋物理学的な研究課題が多い。世界海洋観測システムの構築の基礎研究のために、文部省国際協同研究計画(GOOS)が平成5年度から5年計画で実施されている。世界に先導してGOOS研究を実施している日本として、研究成果を世界に波及するために海外研究者との意見交換が必須であり、本国際学術研究では、米国、カナダ、ドイツ、英国を主たる対象として実施する。気候変動の検証のために深層研究は重要であり、観測船を利用することが必要であるが、大洋の中央部の観測のために高頻度で観測船を運用することは経済的に、そして船舶の不足で1国では困難である。国際的に観測船を共同利用することが有効であるが、大規模に研究資材を輸送する観測は日本では従来ほとんど実績が無かった。平成8年度に本研究では、2人をグアムに派遣してドイツの海洋研究船ゾンネ号に乗船させマリアナ海溝の係留流速計を回収し、あわせて密度場観測による深層循環の研究に従事させた。乗船期間は1996年10月8日から10月30日でポナペで下船した。3トンの係留観測資材はグアムから東京まで舶用コンテナを賃貸して輸送した。回収された流速記録の解析が進行しており、1998年にはドイツの研究作業を東京大学海洋研究所白鳳丸で実施する予定であり、この実績は世界海洋観測システムにおいて活用される。平成8年度の大きな進展の1つは、海底ケーブル利用による海流計測である。津軽海峡、大島八丈島間、沖縄台湾間の計測が行われ、本研究で実施している米国海洋大気庁太平洋環境研究所との協力で地磁気変動の除去などデータ解析が進展した。浜田釜山、沖縄台湾、沖縄ルソン島間の海底ケーブルを海流計測専用として東京大学海洋研究所が譲渡を受ける交渉が進展している。これにより、台湾東方で強勢な海流として形成される黒潮の流量、日本海への流入、津軽海峡からの流出、伊豆海嶺上の通過流、の流量がリアルタイムで計測できる可能性が得られた。電圧値を流量に変換するために直接測流による較正実験が重要課題となった。海流は海洋変動を引き起こす要因であり、これを境界条件とする海洋循環力学モデルの開発が進められており、東シナ海、日本海を対象とする縁辺海モデルが研究され、米国の研究者との打ち合わせが行われた。モデルの重要なパラメータである乱流輸送の研究打ち合わせも行われた。海洋変動の解析、太平洋の深層循環の解析が進められ、国際学会で研究発表ならびに研究打ち合わせを行った。海洋音響学の進展についても派遣により意見を交換した。世界海洋観測システムのパイロットとして地域計画はその成果が身近に示されるので効果的である。日本は中国、韓国、ロシアと協力して日本海、黄海、東シナ海の海洋データをリアルタイムで交換し、毎日の海況をマッピングすることを目指した北東アジア地域計画(NEAR-GOOS)に取り組んでいる。1996年中にその枠組みが得られ、観測データ数の増加と利用促進をはかる段階になった。
血管炎発症初期のin-vivoイメージングと分子機構解析

活性化好中球、特にMyeloperoxidase(MPO)を抗原として産生される好中球自己抗体MPO-anti-neutirophil cytoplasmicautoantibody(MPO-ANCA)は血管炎の発症・病態に深くかかわっている。一方、好中球の活性化にともない、MPO-ANCAの抗原MPOが細胞表面に表出することが明らかになっている。従って、病因・病態の推移の解析には、MPO抗原の表出の定量がひとつのポイントになる。しかし、これまでの蛍光標識では限界があり、定量的に測定することはできなかった。そこで、マウスMPOに対するラビット抗体を量子ドット(QD)で標識し、定量できるか否か検討した。また、MPO抗体のトレースを目的とし、QD-anti-MPO抗体をin vivo投与しイメージング解析した。【方法】TNF-α、IL-1β、FMLPにより好中球を刺激することによって顆粒から細胞表面に移動するMPOとQD-anti-MPO抗体(QD抗体)との反応をイメージング解析した。さらに、QD抗体をマウスに投与し、経時的に肺、腎、肝、脾を採取し、QDの局在を蛍光顕微鏡にて観察しイメージング解析を行った。【結果・考察】好中球刺激によって細胞表面へMPOが表出することがQD抗体により解析可能となった。QD標識によってS/N比が飛躍的に向上したためと考えられる。血管炎患者由来好中球では無刺激状態においてQD抗体結合が認められた。また、モデルマウスでQD抗体投与後の各臓器への移行は腎臓の糸球体に局在し、24時間後が顕著であった。他の臓器への移行は、糸球体のように顕著でなかった。以上の知見から、血管炎患者や腎炎、血管炎マウスモデルでは、好中球が活性化状態にあってMPOを細胞表面に表出していること、またこの状態をQD抗体を用いたイメージングによってモニタリングすることは有用と思われ、臨床の病態解析のための強力な方法となりうることを示した。本解析は、血管炎患者や腎炎、血管炎マウスの好中球のin vivoの解析に役立つと考えられる。活性化好中球、特に、Myeloperoxidase(MPO)を抗原として産生される好中球自己抗体MPO-anti-neutirophil cytoplasmicautoantibody(MPO-ANCA)は血管炎の発症・病態に深くかかわっている。一方、好中球の活性化にともない、MPO-ANCAの抗原MPOが細胞表面に表出してくることが明らかになっている。しかし、定量的に測定するには、これまでの蛍光標識では限界があり、ほとんど定量できなかった。そこで、マウスMPOに対するラビット抗体をにQdotで標識し、定量性を確保できるか否か検討した。【方法】TNF-α、IL-1β、FMLPにより好中球を刺激することによって顆粒から細胞表面に移動するMPOとQD-αMPOとの反応をイメージング解析した。【結果・考察】TNF-α、IL-1β、FMLPいずれによる好中球刺激も、細胞表面へMPOの表出をすることがQD-αMPOにより解析可能となった。

本結合反応は、FITC-anti-MPO antibody, PE-anti-MPO antibodyでは観察できない結合であったが、QD標識によってS/N比が飛躍的に向上し観察可能となった。また、血管炎患者由来好中球では、TNF-α、IL-1β、FMLPなどの刺激をしない無刺激状態において、QD-αMPO結合が陽性になることが認められた。さらに、腎炎、血管炎マウスモデルにおいては、腎臓糸球体でαMPOが顕著に観察された。以上の知見から、血管炎患者や腎炎、血管炎マウスモデルでは、好中球が活性化状態にあってMPOを細胞表面に表出しており、この状態をQD-αMPOにより解析・定量することが可能となり、患者の病態解析に有用な方法となりうることを示した。次年度は、本方法により、血管炎患者や腎炎、血管炎マウスの好中球について病態との関連を解析する予定である。Myeloperoxidase(MPO)を抗原として産生される抗好中球自己抗体MPO-anti-neutirophil cytoplasmicautoantibody(MPO-ANCA)は、好中球活性化の指標のひとつであり、血管炎の発症・病態に深く関わると考えられている。一方、好中球の活性化にともない、MPO-ANCAの抗原MPOが細胞表面に表出してくることが明らかになっている。従って、病因・病態の推移の解析には、MPO抗原の表出の定量がひとつのポイントになる。しかし、定量的に測定するには、これまでの蛍光標識では限界があり、定量は困難であった。そこで、昨年度、マウスHPOに対するラビット抗体を量子ドット(QD)で標識し、定量することに成功した。本年度は、MPO抗体のトレースを目的とし、QD-anti-MPO抗体をinvivo投与し、その挙動をイメージング解析した。【方法】QD-anti-MPOおよびQDコントロールIgGをマウスに投与し、12,24,48時間と経時的に肺、腎、肝臓、脾臓を採取し、QDの局在を蛍光顕微鏡にて観察し、イメージング解析を行い、その臓器移行をトレースした。【結果・考察】QD-anti-MPOおよびQDコントロールIgGの投与後、各臓器への移行を12,24,48時間で調べたところ、QD-anti-MPOは、腎臓の糸球体に局在し、24時間後が顕著であった(コントロールIgGは観察されなかった)。この結合は、糸球体内皮細胞と反応していることが予想された。他の臓器へのQD-anti-MPO抗体の移行は、糸球体のように顕著でなかった。以上の知見から、血管炎患者や腎炎、血管炎マウスモデルでは、好中球が活性化状態にあってMPOを細胞表面に表出していること、またこの状態をQD-anti-MPOによるイメージングによってモニタリングすることは有用と思われ、臨床の病態解析のための強力な方法となりうることを示した。本解析は、血管炎患者や腎炎、血管炎マウスの好中球のin vivoの解析に役立つと考えられる。
シナプス可塑性を支える新しいＡＭＰＡ受容体輸送制御機構の解明

シナプス伝達の長期抑圧(LTD)現象は記憶・学習の基礎過程であり、シナプス後膜におけるAMPA受容体の減少によって起きる。LTDは、1)AMPA受容体を足場分子から外す、2)AMPA受容体をエンドサイトーシスする、の2つの過程からなる。これまで後者の過程を担う機構はよく分かっていなかった。また小脳LTDになぜデルタ2型グルタミン酸受容体(GluD2)が必要なのかも謎であった。今回の研究により、GluD2はAMPA受容体の足場タンパク質からの外れやすさを調節することが判明した。また神経活動に応じてエンドサイトーシスに必要な分子AP-2が集積しAMPA受容体と結合することが分かった。記憶・学習の基礎過程として長期抑圧(LTD)が注目されている。神経活動亢進によって、シナプス後部におけるAMPA型グルタミン酸受容体が選択的にエンドサイトーシスされることがLTDの実体であると考えられている。しかしその分子機構についてはよく分かっていない点が多い。例えばデルタ2型グルタミン酸受容体(Glud)欠損マウスにおける小脳LTD障害の原因は全く説明できない。本研究では、LTD誘導時におけるGluD2による細胞内シグナリング経路を解明すること、およびシナプス後部におけるエンドサイトーシス実行分子の制御機構を解明するという2つのアプローチ法によりこの問題に挑み、小脳・海馬を含めた新しい統合的なLTDの分子機構モデルの確立を目指す。本年度は、GluD2による細胞内伝達経路についての解明を進めた。GluD2は小脳プルキンエ細胞に特異的に発現し小脳運動学習とLTDの発現に必須である。GluD2のC末端に結合する分子がAMPA受容体エンドサイトーシスを引き起こす過程についてはかなり解明が進み、現在論文準備中である。一方、シナプス後部におけるエンドサイトーシス実行分子の制御機構についての解明も進んだ。海馬CA1領域において低頻度刺激によって引き起こされるNMDA受容体依存的LTDにおいては、カルシウムイオン流入により活性化されたCalcineurinがシナプス後部において脂質合成酵素PIP5Kを脱リン酸化し、アダプタータンパク質AP-2と結合することにより酵素活性が上昇して、脂質PI(4,5)P2を合成する。そのため、さまざまなエンドサイトーシス実行分子を局所的に集積させてAMPA受容体のクラスリン依存性エンドサイトーシスを引き起こすことが分かった(Neuron,2012)。同様の経路が小脳LTDによってどのように制御されるのかについてはさらに検討を加えていく。記憶・学習の基礎過程の一つとして長期抑圧(LTD)が注目されている。神経活動亢進によって、シナプス後部におけるAMPA型グルタミン酸受容体が選択的にエンドサイトーシスされることがLTDの実体である。本研究では、LTD誘導時におけるデルタ2型グルタミン酸受容体(GluD2)による細胞内シグナリング経路を解明すること、およびシナプス後部におけるエンドサイトーシス実行分子の制御機構を解明するという2つのアプローチ法によりこの問題に挑み、小脳・海馬を含めた新しい統合的なLTDの分子機構モデルの確立を目指している。AMPA受容体の選択的エンドサイトーシスはクラスリンとクラスリンアダプタータンパク質AP-2に依存している。しかしAP-2がどのようにAMPA受容体を特異的かつ神経活動依存的に認識するのかについてはよく分かっていなかった。今年度には、AMPA受容体に強固に結合するStargazinが、神経活動の亢進に伴って脱リン酸化されるとアダプタータンパク質AP-2と結合するという新しいメカニズムを発見した。さらに、クラスリンとAP-2によってエンドサイトーシスされたAMPA受容体ーStargazin複合体は、AP-3Aと結合することにより、分解経路に運ばれることがLTDの維持に必須であることも新たに判明した。本研究では、LTD誘導時におけるデルタ2型グルタミン酸受容体(GluD2)による細胞内シグナリング経路を解明すること、およびシナプス後部におけるエンドサイトーシス実行分子の制御機構を解明するという2つのアプローチ法によりこの問題に挑み、小脳・海馬を含めた新しい統合的なLTDの分子機構モデルの確立を目指す。GluD2は小脳プルキンエ細胞に特異的に発現し小脳運動学習とLTDの発現に必須であること、GluD2のC末端に結合する分子がAMPA受容体エンドサイトーシスとLTD誘導を引き起こすことがこれまでに分かっていた。しかしそのシグナリングの実体については謎であった。LTDが誘導されるためには、AMPA受容体GluA2サブユニットの細胞内部分にあるセリン残基(S880)がリン酸化され、シナプス繋留分子から外れることが必須である。今年度は、GluD2のC末端部分はチロシン脱リン酸化酵素PTPMEGと結合することによって、GluA2のS880の4つ前のチロシン残基(Y876)を脱リン酸化し、そのことによってS880のリン酸化とLTDの起きやすさを制御することを初めて明らかにした。逆に、GluD2欠損マウスにおいても、Y876を脱リン酸化すると、LTDが誘導できることも分かった。このようにGluD2は、GluA2の2つのリン酸化部位の相互作用を介してAMPA