hpprc/llmjp-kaken huggingface dataset:
メスバウアー分光によるネプツニウム化合物の局所磁性直接観察

本研究課題では^<57>Feメスバウアー分光ならびに^<237>Npメスバウアー分光を駆使して、ネプツニウム金属間化合物の電子状態、特に磁性状態の解明を行った。^<241>Am線源を用いた^<237>Npメスバウアー分光をネプツニウム化合物に適用したのは我が国初めての成果である。また、磁化、電気抵抗、比熱といった基礎物性測定も相補的に行った。我々は米ロスアラモスにおけるPuCoGa_5の18Kでの超伝導発見に触発されて、NpTGa_5の基礎物性測定を系統的に行ったがいずれも磁性体であった。その中でNpFeGa_5はNpサイトに加えFeサイトも磁気モーメントを有する可能性が中性子回折により指摘された。そこで^<57>Feメスバウアー分光を測定するとFeサイトの内部磁場はT_N=117K以下でブリルアン関数的に増大し、4.2Kでは1.9テスラに達した。また、アイソマーシフトはデバイ因子を反映して参照物質のUFeGa_5(低温まで常磁性体)と同様の振る舞いを示した。常磁性状態で殆どゼロである四極子相互作用はT_N直下から60K付近まで負の値が観測された。そこで、^<57>Feメスバウアー分光を磁場中で測定し、外部磁揚と内部磁場が逆向きであることを見出した。さらに、^<237>Npメスバウアースペクトルを10-70Kで測定した。磁気分裂が観測され、内部磁場は204テスラに達しており、Npの持つ磁気モーメントは0.94μ_Bとなった。また、アイソマーシフトはNpAl_2に対して+5.5mm/sとなりNpイオンは3価であることが確認された。強磁性体NpSb_2のメスバウアー分光も行った。磁化測定との検証からNpサイトの局在モーメントに対し伝導電子は負に分極してネットとして1.6μ_Bの磁化が発現していることが明らかになった。本研究課題の下、わが国で始めてネプツニウム金属間化合物のメスバウアー分光に着手した。^<57>Co線源と入手困難な^<241>Am線源を導入して、^<57>Feメスバウアー分光ならびに^<237>Npメスバウアー分光を反強磁性化合物NpFeGa_5に適用した。^<57>Feメスバウアー分光は室温から低温まで測定し、超微細パラメーターの温度依存性を詳細に調べた。内部磁場はT_N=117K以下でブリルアン関数的に増大し、4.2Kでは1.9テスラに達した。常磁性状態で殆どゼロである四極子相互作用はT_N直下から60K付近まで負の値が観測され、磁歪が誘起されていると考えられる。

さらに1テスラの磁場中での^<57>Feメスバウアー分光を測定し、外部磁場と内部磁場が逆向きであることが確認された。以上からFeサイトの内部磁場はNpモーメントからのトランスファーでは無くFe自身に磁気モーメントが発現しているものと考えられる。中性子回折からもFeの磁気モーメントの存在は示唆されている。さらに、^<237>Npメスバウアースペクトルを10Kで測定した。磁気分裂による16本のピークが観測され、内部磁場は204テスラに達しており、カップリングコンスタントとして経験値A=215T/μ_Bを用いるとNpの持つ磁気モーメントは0.94μ_Bとなった。また、アイソマーシフトはNpAl_2に対して+5.5mm/sとなりNpイオンは3価であることが確認された。わが国で初めてネプツニウム金属間化合物にメスバウアー分光を適用することにより、磁化測定・中性子回折で提案されていたNpFeGa_5の磁気構造に、定量性を与えることに成功した。本研究課題では^<57>Feメスバウアー分光ならびに^<237>Npメスバウアー分光を駆使して、ネプツニウム金属間化合物の電子状態、特に磁性状態の解明を行った。^<241>Am線源を用いた^<237>Npメスバウアー分光をネプツニウム化合物に適用したのは我が国初めての成果である。また、磁化、電気抵抗、比熱といった基礎物性測定も相補的に行った。我々は米ロスアラモスにおけるPuCoGa_5の18Kでの超伝導発見に触発されて、NpTGa_5の基礎物性測定を系統的に行ったがいずれも磁性体であった。その中でNpFeGa_5はNpサイトに加えFeサイトも磁気モーメントを有する可能性が中性子回折により指摘された。そこで^<57>Feメスバウアー分光を測定するとFeサイトの内部磁場はT_N=117K以下でブリルアン関数的に増大し、4.2Kでは1.9テスラに達した。また、アイソマーシフトはデバイ因子を反映して参照物質のUFeGa_5(低温まで常磁性体)と同様の振る舞いを示した。常磁性状態で殆どゼロである四極子相互作用はT_N直下から60K付近まで負の値が観測された。そこで、^<57>Feメスバウアー分光を磁場中で測定し、外部磁場と内部磁場が逆向きであることを見出した。さらに、^<237>Npメスバウアースペクトルを10-70Kで測定した。磁気分裂が観測され、内部磁場は204テスラに達しており、Npの持つ磁気モーメントは0.94μ_Bとなった。強磁性体NpSb_2のメスバウアー分光も行った。磁化測定との検証からNpサイトの局在モーメントに対し伝導電子は負に分極してネットとして1.6μ_Bの磁化が発現していることが明らかになった。また、高分解能・高効率の^<237>Npメスバウアー分光を実現するために^<241>Amの合金線源の作製を検討した。
準安定酸素・窒素励起種ビームによる表面酸化・窒化反応の研究

本研究は、準安定励起種を超高真空下の清浄固体表面に照射し、その表面の酸化・窒化反応の過程を調べることを目的とした。平成11年度は、熱励起したエチレン分子線をシリコン(100)表面に照射したときの炭化反応をX線光電子分光法(XPS)で観察して、分子線照射中心では黒鉛が形成されるのに対して分子線照射近傍では炭化珪素が成長している事がわかった。これは、固体表面における気体との化学反応が気体の供給濃度(フラックス)に依存することを示している。更にこの表面を反射高速電子回折法(RHEED)で詳しく分析し、結晶成長過程を調べた。これは、次世代のシリコンカーバイドを利用したデバイス素子への応用研究という点からも重要である。またダイヤモンドやアルミニウムの表面に窒素イオンビームを照射した際に形成される窒化膜についてもXPS観察を行い、更に電子顕微鏡(SEM)や原子間力顕微鏡(AFM)で表面形態を観察すると共に、電子励起発光についても研究を行った。更に本年度は、励起種ビーム源と超高真空槽を接続するための差動排気真空槽と円筒鏡型電子エネルギー分析器を当研究所内工場で作製した。本研究は、酸素または窒素の単体ガス又は希ガスとの混合ガスをプラズマ放電させて生成した準安定励起種(O^*,O2^*,N^*,N2^*等)を超高真空下の清浄固体表面(Si,SiC)に照射し、その表面の酸化・窒化反応の過程を調べる研究である。平成10年度は、アンモニア分子線をシリコン表面に照射して作成した窒化珪素薄膜をX線光電子分光法(XPS)、反射高速電子回折法(RHEED)、原子間力顕微鏡(AFM)、走査トンネル顕微鏡(STM)、走査型電子顕微鏡(SEM)を用いて解析し、窒素イオンビームで窒化したときとの比較を行った。その結果、窒素イオンビームを用いた方が表面からより深いところまで窒化されるが、窒化膜の化学量論比がアンモニア分子線を用いた場合と比べて一定にならない事を見出し、解析の結果双方の窒化反応過程の違いを解明した。また、ダイヤモンド及びグラファイト表面に窒素イオンビームを照射して作成した窒化炭素薄膜をXPSで調べ、生成したダイヤモンド窒化膜には3種類の環境(1.再表面を窒素原子が終端している構造、2.窒素原子が周囲の原子と4つの結合を持ち窒素原子の形式荷電が+1となっている構造、3.窒素原子が周囲の原子と3つの結合を持つ構造)にある窒素原子が存在する事がわかった。この結果はグラファイト窒化膜でも同様であった。更に本年度は、励起種ビーム源を、当研究室にあるイオンビーム源を改良して我々の研究所内工場で作製した。
気づきに基づく個別ユーザ適応型推薦システムの設計と評価

本研究では,ユーザの真の選好を見出すための気づきに基づく対話的推薦システムを提案し,旅行プラン推薦システムおよび別カテゴリ商品提示による好みの明確化を促す推薦システムを構築した.前者では,多様なプランのグループ化による対話的推薦,ユーザ特性分類とユーザの選好推定手法を提案し,提案手法とその評価を国内学会,国際会議およびbook in chapter paperとして発表した.後者では,ユーザの好みの具体化と変化を促し,ユーザの好みを明確化させる推薦手法を提案し,提案手法とその評価を国際会議および人工知能学会論文誌において発表した.本研究の目的は,ユーザの気づきによって真の選好を見出す推薦システムを探求し,その有効性を検証することである.その目的遂行のため,本年度は別カテゴリ商品提示による好みの明確化を促す推薦システムを構築し,セレンディピティの実現と被験者実験を実施した.前年度までに考案した手法は,既知の選択項目を追加・削除した新たなプランをユーザに見せることによって予期せぬ良いプランの発見を支援するという受身的な機構である.そこで本年度は,既知の選択項目以外の選択項目をシステムが追加する枠組みを探求し,セレンディピティを向上させる能動的な機構に発展させた.具体的には,ユーザの好みの明確化を促すために類似する別カテゴリの商品を提示することで,ユーザの好みの「具体化」と「変化」を促し,ユーザの好みを明確化させるシステムを提案した.このシステムでは,ユーザの好みと別カテゴリの商品との類似度を計算し,類似度の高い商品から提示する.提案システムの有効性を検証するため,34人の被験者に対して,家電製品を検索する被験者実験を実施した結果,次の知見を得た.まず,(1)セレンディピティボタンと確定ボタンを持つシステムは,被験者の38%に対して好みの明確化(好みの具体化か変化)の支援に貢献した.特に,(2)入力された商品属性(=希望する商品属性)重視による別カテゴリ商品の推薦順番ではユーザの好みの変化を促し,一方,商品の持つ商品特徴重視による別カテゴリ商品の推薦順番ではユーザの好みの具体化が促されることが示された.また,(3)確定ボタンを持つシステムは,セレンディピティボタンと確定ボタンを持つシステムよりも好みの明確化の支援効果は小さいが,被験者が自らの好みが明確であると感じているにも変わらず,更なる好みの明確化の支援に成功した.(提案手法とその評価を人工知能学会論文誌において発表した).本年度は気づきに基づく個別適応型推薦システムの構築と評価を行った.ユーザの興味範囲の大小でユーザ特性を推定し,ユーザ特性にあわせた観光情報を含むプランを提示するシステムを構築し,推薦プランの閲覧率向上を評価する被験者実験を行った.具体的にはまずユーザのプラン閲覧に対する興味の刺激を目的として,これまで作成した旅行プラン推薦システムに,ユーザが閲覧中のプランに含まれる都市の観光情報提示機能を追加した.次に観光情報を6種の観光属性(泊まる,見る,遊ぶ,食べる,買う,温泉)で分類し,予備実験で6つの観光属性に対する被験者の興味のある属性数によって,観光属性を人気の上位3属性と下位3属性とに分けると共に,被験者をベビーユーザ(仮)(5属性以上),ライトユーザ(仮)(4属性以下)に仮分類した後,観光プラン推薦システムによる好みのプラン決定タスクの被験者実験でプラン閲覧率の評価を行った.実験結果から閲覧プランに対する観光情報提示方法で上位3属性のみの観光情報提示グループ1では,8名中7名が閲覧率70%以上,8名の平均閲覧率が88.5%となったのに対し,不人気3属性条件と全6属性条件での観光情報提示グループ2では,8名中3名が閲覧率70%以上,8名の平均閲覧率が66.2%であった.t検定の結果,上述の2グループ間での平均閲覧率はp=0.09で有意傾向があった.本研究の意義は,対話的推薦システムにおける閲覧率の短期的向上だけでなく,ユーザの真の選好を見出す支援を目指した点である.総合評価として提案手法で短期的な閲覧率の改善ができたが,残された課題として長期的に閲覧率を向上させ,真の選好に到達するには,各ユーザの興味範囲を広げる必要がある.そこでユーザの気づきプロセスのモデル化および気づきスキルの支援方法の検討を行なった.以上の成果を国内外の会議およびbook in chapter paperとして発表した.本研究では,ユーザの真の選好を見出すための気づきに基づく対話的推薦システムを提案し,旅行プラン推薦システムおよび別カテゴリ商品提示による好みの明確化を促す推薦システムを構築した.前者では,多様なプランのグループ化による対話的推薦,ユーザ特性分類とユーザの選好推定手法を提案し,提案手法とその評価を国内学会,国際会議およびbook in chapter paperとして発表した.後者では,ユーザの好みの具体化と変化を促し,ユーザの好みを明確化させる推薦手法を提案し,提案手法とその評価を国際会議および人工知能学会論文誌において発表した.本研究では,気づきに基づくフィルタリングを提案し,ユーザの真の選好を見出す推薦システムを探求し,その有効性を検証することを目的とする.その目的遂行のため,北海道周遊旅行プランの推薦システムを構築し,本年度は次の項目を実施した.●研究項目1:対話型強化学習によるプランの網羅的探索手法の考案ユーザとのやりとりを通して,ユーザの選好推定を段階的に推定する手法を考案した.

具体的には,(i)ユーザの選好を絞り込むために対話的強化学習を採用するとともに,(ii)ユーザ各人に適したプランを見出すために,訪問希望都市を(強化学習の)学習目標として,それらの都市を1つ以上含むプランを網羅的に探索した.●研究項目2:多様なプランのグループ化と推薦順序変更による予期せぬプランの発見研究項目1で考案した手法で見出された全プランをその類似性を基にグループ化し,その中で推薦する順序を決めてユーザに提示する.このとき,プランのグループ化と推薦順序を変更することによって,予期せぬ良いプランの発見を促進させる手法を実現した.真の好みへの気づき支援方法について,被験者実験を通して評価した.被験者実験の結果,70%の被験者が好みプランを遷移させた.さらに,気づき支援の効果について分析したところ,システムが生成した推薦プラン集合に対するユーザの閲覧率の大きさで被験者がほぼ同数の2群に分かれ,気づき支援の効果が両者で異なることを見出した.気づき支援の効果として,閲覧率が大きい(90%以上)群(ヘビーユーザと呼ぶ)では閲覧回数,閲覧時間の短縮(有意差なし)が生じ,閲覧率の小さい(70%未満)群(ライトユーザと呼ぶ)では閲覧回数の増加が5%で有意差があった.(提案手法とその評価を計測自動制御学会,システム・情報部門学術講演会2011 (SSI2011),第39回知能システムシンポジウムにおいて発表した).今年度の研究目的をおおむね達成し,その研究成果の公表として,雑誌論文1件,国際会議発表3件,口頭発表1件の対外発表を行ったため今年度の研究目的をおおむね達成し,その研究成果の公表として,国際会議発表2件を含め,計10件の対外発表を行ったため気づきに基づく個別ユーザ適応型推薦システムの構築と評価前年度までに構築した多種多様な価値観を持つユーザの選好推定機構と予期せぬ良いプラン発見のためのセレンディピティ機構を統合したシステムを構築しその有効性を評価する.具体的には以下の項目の実現を目指す.ユーザ特性分類によるユーザの選好推定精度の向上:昨年度までの研究成果で,ユーザの閲覧行動特性の差異を利用することによってユーザのこだわり度を推定し,ヘビーユーザ(こだわり度大)とライトユーザ(こだわり度小)に分類できた.そのユーザ分類に従い,こだわり度に応じた推薦候補プラン空間提示の範囲および粒度の切り替えるによって推薦精度を高める.別カテゴリの属性情報提示による好みの視野拡大と明確化支援:ライトユーザは,好み決定に至る閲覧プラン数が少ない.その主な原因は,推薦対象に関する興味や知識の度合いが小さく,結果として好みの視野が狭くなるためである.そこで推薦対象(旅行プランを構成する都市と経路)に関する複数カテゴリの属性情報を提示することにより,主にライトユーザの好みの視野拡大と明確化を支援する.個別ユーザ適応型のセレンディピティ機構の提示タイミング支援の実装と評価:上述の別カテゴリの属性情報提示では,ユーザの知らなかった属性情報提示に対して関心を持てば,ユーザの好みの視野拡大が期待できる.一方,ライトユーザの好み決定に至る閲覧プラン数を増やすには,持続的な好みの視野拡大が重要である.これを実現するために,ユーザのこだわり度に応じた漸進的な情報提示を実験する.さらに別カテゴリの属性情報を提示するセレンディピティ機構を実装し,個別ユーザ適応型の別カテゴリの属性情報提示タイミング支援についての有効性の評価実験を行う.以下の研究計画通り推進する.
コンピュータ制御による、急性心筋梗塞後の循環管理を支援するシステムの開発

強心剤などの心臓血管作動薬投与をコンピュータ制御することにより、急性心筋梗塞時に異常値を呈する血圧や心拍出量などの血行動態指標を自動的に正常化するシステムを開発した。このシステムを発展させ、特異的徐脈薬により心拍数を低下制御することにより、血行動態と心臓酸素代謝を同時に改善するシステムの基盤開発をした。このシステムでは、心拍数低下時の血行動態維持目的に強心剤が増量される。強心剤はカルシウム過負荷などの心筋障害作用も併せ持つ。よってこのようなシステム治療による心筋酸素代謝の改善が、実際に心筋保護的作用を有するか否かについて評価する実験環境を構築した。ウサギ心臓を拍動下に摘出分離し、体外循環に接続、心筋酸素代謝を実時間で計測しつつ、生体内と同じ条件で心臓前負荷・後負荷を広範囲に変化させ制御できる実験環境とした。この実験環境により血行動態制御システムによる治療の心筋保護効果が詳細に検討可能になり、システム開発は大きく促進されるものと期待される。システム治療における心拍数低下手段として、先述した薬理学的手段以外に迷走神経電気刺激法が有用と期待される。この治療法の可能性を、ウサギの心筋虚血再灌流モデルを構築し検討した。心室リモデリングの進行において、心筋組織間質蛋白分解酵素の活性化が重要な役割を果たす。迷走神経刺激は、心筋細胞のムスカリン受容体に作用し、心筋組織間質蛋白分解酵素にたいする内因性阻害物質の遺伝子および蛋白発現を促進し、心筋組織間質蛋白分解酵素活性を低下させることを発見した。この知見により、迷走神経刺激が単なる心拍数制御手段としてのみではなく、直接的心筋保護作用も有する治療法であることが改めて確認された。我々の先行研究では、血行動態自動制御システム使用下に、心筋収縮能を高めて血圧・心拍出量・左心房圧を一定に保ちつつ、心拍数を低下させることで心臓酸素消費量を低減した。しかし同時に強心剤が増量されることで、カルシウム過負荷など心臓酸素消費量以外の因子による心筋障害が引き起こされる可能性がある。よってこのような心臓酸素消費量低減療法が、実際に心筋障害を軽減し心室機能を維持しえるか、またどの程度の心筋障害軽減効果があるかを確認するための実験環境をまず確立した。実験にはウサギをもちいた。血圧80mmg、左心房圧10mmHgが定常的に負荷できる実験回路に供血ウサギ由来の新鮮血を充填。摘出された心臓を接続し、冠動脈血流分をサポートウサギからの血流で補い、体外にて体内にあるのと同様な負荷がかけられる回路を確立した。実験手技の改善に伴い心拍出量をドブタミン投与で制御できるようにする予定である。血行動態自動制御システム使用下に、実際に患者において心拍数を低下させ制御する方法として迷走神経の電気刺激による方法が、薬物的方法と同様に候補に挙げられる。この迷走神経刺激による心拍数低下時に、心臓肥大に関連する心臓間質酵素がどのような影響を受けるかをやはりウサギを用い検討した。迷走神経刺激により、心筋間質中の心拡大を来たす酵素(Matrix Metalloproteinase-9)はその酵素活性が低下することを見出した。また同時にこの酵素に対する内因性の阻害物質(TissueInhibitor of Metalloproteinase-1)が強く誘導されることを見出した。これらより血行動態自動制御システム使用時に迷走神経刺激により心拍数を制御すれば、心臓酸素消費量低減効果に加え、病的心拡大を防止し長期予後の改善効果があることが期待される。この結果は2007年3月15日第71回日本循環器学会総会(神戸)にて発表した。強心剤などの心臓血管作動薬投与をコンピュータ制御することにより、血圧や心拍出量などの血行動態を自動的に正常化するシステムを開発した。

このシステムを発展させ、特異的徐脈薬により心拍数を低下制御することにより、血行動態と心臓酸素代謝を同時に改善するシステムの基盤開発をした。このシステムでは、心拍数低下時の血行動態維持目的に強心剤が増量される。強心剤はカルシウム過負荷などの心筋障害作用も併せ持つ。よってこのようなシステム治療による心筋酸素代謝の改善が、実際に心筋保護的作用を有するか否かについて評価する実験環境を構築した。ウサギ心臓を拍動下に摘出分離し、体外循環に接続、心筋酸素代謝を実時間で計測しつつ、生体内と同じ条件で心臓前負荷・後負荷を広範囲に変化させ制御できる実験環境とした。この実験環境により血行動態制御システムによる治療の心筋保護効果が詳細に検討可能になり、システム開発は大きく促進されるものと期待される。システム治療における心拍数低下手段として、先述した薬理学的手段以外に迷走神経電気刺激法が有用と期待される。この治療法の可能性を、ウサギの心筋虚血再癇灌流モデルを構築し検討した。心室リモデリングの進行において、心筋組織間質蛋白分解酵素の活性化が重要な役割を果たす。迷走神経刺激は、心筋細胞のムスカリン受容体に作用し、心筋組織間質蛋白分解酵素にたいする内因性阻害物質の遺伝子および蛋白発現を促進し、心筋組織間質蛋白分解酵素活性を低下させることを発見した。この知見により、迷走神経刺激が単なる心拍数制御手段としてのみではなく、直接的心筋保護作用も有する治療法であることが改めて確認された。
リポキシゲナーゼを標的とした非アルコール性脂肪肝炎の予防法開発を目指す基礎研究

申請者らは昨年度までの研究で、NASHモデルマウス肝で上昇する12-リポキシゲナーゼの分子種が血小板型であること、また、抗血小板型12-リポキシゲナーゼ抗体と抗αーSMA抗体を用いた免疫二重染色により、本酵素がNASHモデルマウス肝の筋線維芽細胞に存在することを明らかにした。本年度は筋線維芽細胞で発現が確認された血小板型12ーリポキシゲナーゼの発現上昇機構を明らかにする目的で、まずレチノールによる自家蛍光を活用して免疫染色を行ったところ、コントロースマウス肝において筋線維芽細胞の前駆細胞である肝星細胞にも本酵素が発現していることが確認された。このことから、NASHモデルマウスにおいては肝星細胞の活性化による細胞の増大に伴って血小板型12ーリポキシゲナーゼの発現が上昇していることが示された。12-リポキシゲナーゼ活性が検出されないコントロールマウス肝には、酵素蛋白だけでなくmRNAの発現も示されたことから、コントロールマウス肝において血小板型12ーリポキシゲナーゼ活性がマスクされている可能性について検討した。まず、酵素活性がないコントロールマウスの肝サイトゾルを抗血小板型12ーリポキシゲナーゼ抗体で免疫沈降を行ったところ、沈殿に12ーリポキシゲナーゼ活性が検出された。リポキシゲナーゼは肝臓に豊富に存在するグルタチオンペルオキシダーゼによって不活化されることから、NASHモデルマウス肝におけるグルタチオンペルオキシダーゼ活性をコントロールマウス肝と比較したところ、有意に低下していた。しかし、グルタチオンぺルオキシダーゼをヨード酢酸で阻害し、ヒドロぺルオキシ酸を添加しても、コントロールマウス肝サイトソルで12ーリポキシゲナーゼ活性は検出されなかった。このことから、マウス肝にはグルタチオンペルオキシダーゼ以外に酵素活性を不活化する機構が存在することが示唆された。血小板型12ーリポキシゲナーゼの活性が検出されないコントロールマウス肝においても本酵素が、筋繊維芽細胞の前駆細胞である肝星細胞に存在していたことから、肝星細胞においてNASH進行の過程で本酵素が誘導されることが明らかとなり、本酵素の線維化における役割が示されたため。血小板型12ーリポキシゲナーゼが肝星細胞の活性化の過程で誘導される仕組みの解明と、肝星細胞のコラーゲン産生促進における血小板型12ーリポキシゲナーゼの役割の解明が今後の課題となる。非アルコール性脂肪性肝炎の病態形成に12-リポキシゲナーゼがどのように関わるか、そのメカニズムの解明を目的とした研究の第一段階として、本年度はまず、NASHモデルマウスの作成とその評価を行った。一週間予備飼育を行ったc57blマウスにメチオニン・コリン欠損食(MCD食)を投与すると、2週間で形成された脂肪肝の脂肪滴は4週以降は減少傾向が見られたが、NASHの代表的な炎症マーカーであるTNF-αのmRNA発現量はMCD食摂取2週目からコントロール群の約2倍に発現が上昇し、6週目には4倍、8週目には5倍と、さらなる発現上昇がみられた。肝臓のパラフィン切片のHE染色において、MCD群では炎症細胞の浸潤が観察された。また、膠原繊維を染色するシリウスレッド染色において、MCD食摂取6週目では実質部分の一部で赤色に染色され、8週目では肝臓実質の広い面積が赤色に染色され、肝臓の広い範囲で線維化が起こっている様子が観察された。モデルマウスの肝からサイトゾルを調製し、12-リポキシゲナーゼ活性を測定したところ、コントロールではほとんど検出できなかったが、MCD投与開始後8週目のマウス肝では活性にバラツキはあったものの、有意な酵素活性が検出された。12-リポキシゲナーゼにはいくつかのアイソザイムが知られているが、リアルタイムPCRでは白血球型酵素のmRNAの上昇が認められ、過去の論文から白血球型であると予想していた。しかし、アイソザイム特異的な抗体による酵素活性の免疫沈降を行ったところ、血小板型の酵素に対する抗体で酵素活性が免疫沈降し、白血球型の酵素に対する抗体での免疫沈降は見られなかった。また、モデルマウス肝の細胞を密度勾配遠心で分画して得られたKupffer細胞を主に含む画分からサイトゾルを調製しWesternで解析したところ、血小板型酵素の抗体によって検出されるバンドが見られた。当初白血球型12-リポキシゲナーゼがNASH病態形成に関与するとの想定で実験を開始したが、実際に上昇していたのは血小板型12-リポキシゲナーゼであった。本酵素については、活性上昇を説明できるほどのmRNAの発現上昇が認められておらず、酵素の活性化の可能性や血小板型酵素に抗原性が類似した新規の酵素の存在も視野に入れながら解析を進める必要が生じたため。NASHの進行に関わるリポキシゲナーゼ分子種としては、これまで白血球型12-リポキシゲナーゼが着目され研究されてきたが、申請者らは昨年度までの研究で、NASHモデルマウスで上昇する12-リポキシゲナーゼのアラキドン酸生成物として、12-ヒドロペルオキシ酸以外に、白血球型酵素の生成物に特徴的な15-ヒドロペルオキシ酸が含まれていないことを見出した。

さらに、NASHモデルマウスの肝サイトソルで上昇する12-リポキシゲナーゼ活性が、白血球型12-リポキシゲナーゼを認識しない抗血小板型12-リポキシゲナーゼ抗体で免疫沈降することを見出し、NASHモデルマウスの肝で上昇する酵素が血小板型の12-リポキシゲナーゼであることを突き止めた。本酵素の比活性が極めて低かったことから、本年度は、この酵素が肝臓にわすかに存在すると考えられる血小板に由来するのかどうかを明らかにする目的で、肝組織を構成する細胞を密度勾配遠心法で分画しての抗血小板型12-リポキシゲナーゼ抗体を用いたウェスタンブロッティングを行ったところ、本酵素が主に肝非実質細胞に存在することが示された。さらに同じ抗体を用いた免疫染色により、本酵素が血小板ではなく肝星細胞に存在することを明らかにした。興味深いことに、血小板型12-リポキシゲナーゼのmRNAはコントロールマウスにも発現しており、さらにウエスタンブロットにより、酵素蛋白もコントロールマウスに発現していることが示された。この酵素のNASHにおける活性化機構の解明と、その病態生理学的な役割の解明が今後の課題となる。NASHモデルマウス肝で上昇している12-リポキシゲナーゼが白血球型ではなく血小板型であることが判明したが、血小板型12-リポキシゲナーゼは転写レベルのみならず酵素活性のレベルで調節を受けている可能性が示唆され、また、血小板型12-リポキシゲナーゼが局在している細胞が、肝線維化において中心的に関わる肝星細胞であることが明らかとなり、新たな研究の方向性が定まったため。申請者らは昨年度までの研究で、NASHモデルマウス肝で上昇する12-リポキシゲナーゼの分子種が血小板型であること、また、抗血小板型12-リポキシゲナーゼ抗体と抗αーSMA抗体を用いた免疫二重染色により、本酵素がNASHモデルマウス肝の筋線維芽細胞に存在することを明らかにした。本年度は筋線維芽細胞で発現が確認された血小板型12ーリポキシゲナーゼの発現上昇機構を明らかにする目的で、まずレチノールによる自家蛍光を活用して免疫染色を行ったところ、コントロースマウス肝において筋線維芽細胞の前駆細胞である肝星細胞にも本酵素が発現していることが確認された。このことから、NASHモデルマウスにおいては肝星細胞の活性化による細胞の増大に伴って血小板型12ーリポキシゲナーゼの発現が上昇していることが示された。12-リポキシゲナーゼ活性が検出されないコントロールマウス肝には、酵素蛋白だけでなくmRNAの発現も示されたことから、コントロールマウス肝において血小板型12ーリポキシゲナーゼ活性がマスクされている可能性について検討した。まず、酵素活性がないコントロールマウスの肝サイトゾルを抗血小板型12ーリポキシゲナーゼ抗体で免疫沈降を行ったところ、沈殿に12ーリポキシゲナーゼ活性が検出された。リポキシゲナーゼは肝臓に豊富に存在するグルタチオンペルオキシダーゼによって不活化されることから、NASHモデルマウス肝におけるグルタチオンペルオキシダーゼ活性をコントロールマウス肝と比較したところ、有意に低下していた。しかし、グルタチオンぺルオキシダーゼをヨード酢酸で阻害し、ヒドロぺルオキシ酸を添加しても、コントロールマウス肝サイトソルで12ーリポキシゲナーゼ活性は検出されなかった。このことから、マウス肝にはグルタチオンペルオキシダーゼ以外に酵素活性を不活化する機構が存在することが示唆された。血小板型12ー
膀胱癌の浸潤能および化学放射線治療抵抗性獲得におけるp63蛋白

本研究の主目的は、膀胱癌の生物学的悪性度とp63発現消失との因果関係およびその背景にある分子生物学的機序の解明である。p63強発現膀胱癌細胞のp63蛋白のノックダウン系およびp63発現消失膀胱癌細胞のp63 DNA強制発現系の実験により、p63発現消失が浸潤能亢進の原因であることが判明した。その分子生物学的機序が、p63発現消失によるN-カドヘリン発現亢進→N-カドヘリンへのアダプター蛋白Shcの動員および結合→Erk経路の活性化→細胞遊走能・浸潤能の亢進であることを解明した。本研究代表者は、これまで、p63蛋白発現消失が、尿路上皮癌の生物学的悪性度と関連することを示してきた。しかしながら、p63蛋白発現消失と尿路上皮癌の進展の因果関係および分子生物学的機序については不明であった。本研究により、1.p63蛋白発現消失が尿路上皮癌の浸潤能を促進すること2.N-カドヘリン/Shc/Erk経路の活性化がその分子生物学的機序であることが解明された。In vitroでは、p63発現/低浸潤能を示す5637細胞において、p63特異的siRNAでp63発現をノックダウンによる、N-カドヘリンの発現増加、N-カドヘリンへのアダプター蛋白Shcの動員の増加、Shc依存的なRas/Erkシグナル伝達経路の活性化、そして細胞遊走能、細胞外マトリックス分解能および浸潤能の亢進を認めた。一方、p63陰性/高浸潤能を示すT24細胞では、p63蛋白の強制発現により、N-カドヘリン発現減少、Erkシグナルの不活化、浸潤能の低下を認めた。また、浸潤癌への悪性進展を来した膀胱腫瘍症例の腫瘍検体において、実際に、p63発現消失とN-カドヘリンの発現増加を確認し、上記メカニズムによる尿路上皮癌の悪性進展が実際の臨床症例でも認められることが示唆された。p63蛋白は、尿路上皮を含む重層化上皮の正常発生・正常構造の維持に必要不可欠な分子である.研究代表者はこれまでに、低悪性度の膀胱尿路上皮癌は正常膀胱尿路上皮同様のp63発現パターンを示すのに対し、湿潤・転移能の高い高悪性度の膀胱癌では高頻度にp63の発現が消失すること、p63発現消失が筋層浸潤膀胱癌患者の癌死と有意に関連することを報告してきた。本研究の目的は、膀胱癌の生物学的悪性度とp63発現消失との因果関係およびその背景にある分子生物学的機序の解明にある。膀胱癌細胞株のp63発現と浸潤能との関連をみると、p63発現量が低い癌細胞ほど浸潤能が高かった。p63発現消失が膀胱癌細胞の浸潤能に及ぼす影響を見るため、p63強発現細胞のp63蛋白発現をp63siRNAにてノックダウンしたところ、浸潤能は約3倍に亢進した。一方、浸潤能が高いp63発現消失細胞にp63 DNAを強制させたところ、浸潤能は70%低下した。上より、63蛋白は膀胱癌の浸潤能を制御している可能性が示され、p63発現消失が膀胱癌細胞浸潤能亢進の原因であることが明らかとなった。p63発現消失から膀胱癌細胞の浸潤能亢進に至る分子生物学的機序として、浸潤能と関連する細胞内シグナル伝達経路の解析から、以下の機序が関連していることが判明した。すなわち,p63発現消失によるN-カドヘリン発現亢進→N-カドヘリンへのアダプター蛋白Shcの動員および結合→Erk経路の活性化→細胞遊走能・浸潤能の亢進である。一方、p63発現と化学・放射線療法治療抵抗性との関連については、同一膀胱癌細胞株の中のp63発現細胞とp63発現消失細胞でシスブラチン治療感受性を比較すると、後者で治療抵抗性が2倍高く、p63発現消失が治療抵抗性と関連することが示唆された。本テーマで関しては、今後解析を進めていく予定である。これらの研究によって解明された分子生物学的機序は、膀胱癌の浸潤・転移の生物学のより深い理解に繋がり、その分子生物学的機序に基づく創薬や新規治療法の開発に発展するものと期待される。
木質空間の快適性に関する伝統意識の意匠論的研究

日本は木の風土の国で、伝統建築は全て木造の建築であり、日本人は古来「木」というものに独得の感性を培ってきた。現代の、鉄筋コンクリートを主とする構造の建築空間においても、内装あるいは造作材として、木は重要な役割を果しており、日本人の感性にとって木の「風合い」は生き続けているといえる。本研究では、この「木風合い」に関して、建築家、建築史家、農学者、建築材科学あるいは構法学者としての多様な専門分野から、それぞれの研究歴を通しての実績を基に会議を行い、いくつかの問題点を討議し今後の研究の方向を探った。その内容は次の三点に要約される。1.木風合いの歴史的形容方法:主に京都周辺に残る日本伝統建築の空間の視覚イメージの分析(内藤・岡島他)、日本と西洋の空間認識の相違について(清家)2.現代における木風合いを旨とする設計:長野県における民家の復元・再生例(清家)、学校建築への木の利用の方法(小原)3.木風合いの物理的実験:動物実験によって、木質空間と他材料の空間とで、その死亡率に多きな差が出ている旨報告された(竹村他)、木室空間の音のスペクトル解析の方法(吉田)本研究は、人間とその素材環境との関係を総合的に取り扱おうとするもので、それぞれ異なる分野の研究者がその専門分野において研究を進めながらも、その成果を報告し合い、互いに触発され、木風合いといった問題にも、何らかのまとまりのある結論に近づきつつあり、その意義は大きいと評価され、今後も継続して研究を進めることとなっている。
自発的高分散化による貴金属ナノ粒子の創成

規則性多孔体のナノ細孔空間においてサイズや酸化状態を制御した貴金属ナノ粒子を設計し、すぐれた触媒作用を発現させることが重要である。本研究では、Ru,Pd,Auをゼオライトに担持し、ゼオライトとの相互作用を利用することで、これらの貴金属の粒子径および酸化状態を制御することを目的として研究をおこなった。その結果、USYゼオライトに担持した微細なPdナノ粒子を調製し、この触媒が室温・空気中で鈴木カップリング反応に対してすぐれた活性・再利用性を示すことを見出した。ここでは第一原理計算も利用した。またAuおよびRu触媒では水素雰囲気中で熱処理することでこれらの貴金属のナノ粒子が生成することを見出した。本年度はパラジウムおよび金の自発的高分散化によるナノ粒子生成について研究した。パラジウムについては、Pd単体粉末と超安定Y(USY)型ゼオライトを混合し、900-950°Cで熱処理することで、ナノ粒子が生成することを見出した。PdとUSYゼオライトを混合し熱処理した試料の赤外吸収スペクトルを測定したところ、ゼオライトのOH基の強度が減少していたことから、PdとH+の交換によってPdが高分散化したものと考えられる。高温で熱処理した試料ほど鈴木カップリング反応に高活性を示し、Pdの粒子径と触媒活性に相関が見られた。金については金錯体とゼオライトなどの酸化物を乳鉢で物理混合し、水素雰囲気中で熱処理することによって直径約3 nmの金ナノ粒子が生成することを見出した。ナノ粒子の生成にはCeO2などの塩基性を有する担体とNaYゼオライトが有効であった。NaYゼオライトを単体として使用した場合には、金錯体に含まれるClとNaYゼオライトのNa+イオンが反応することでNaClが生成すると同時に金がNaYゼオライトの外表面上に高分散することがわかった。今年度はPd/USYを触媒としたHeckカップリング反応により、バッキーボウル型分子の合成をおこなった。溶媒・前処理・反応時間等の条件を最適化することにより、収率約60%でバッキーボウル型分子を合成することができた。繰り返して反応をおこなったところ、10回使用後にもPd/USY触媒は活性を示し、不均一触媒の特徴がみられた。一方、USYゼオライトを触媒とした金触媒の研究もすすめた。Au/USYを水素雰囲気中で加熱したところ、直径約2 nmの金ナノ粒子が生成することを見出した。この金ナノ粒子は700°Cでも平均直径3.8 nmのサイズを保ち、金/USYゼオライトの耐熱性が非常に高いことを明らかにした。さらにUSYゼオライトとPdなどの貴金属を物理混合し、約900°Cで熱処理することで、Pdが自発的に高分散化することを見出した。本研究課題では、1酸性質や構造をチューニングしたゼオライトをホスト空間として使用することで、金属クラスターのサイズ(核数)や電子状態をオーダーメードに調製する、2USYゼオライトの細孔中で形成した原子状およびクラスター状の金属によって触媒反応を実施し、これらの触媒の可能性を明らかにする、3多様な手法による構造解析により、形成メカニズムおよび酸点と金属との相互作用の本質を明らかにすることを目的として研究をおこなった。その結果、Pd/USYゼオライトを空気中で熱処理して調製した触媒が、ブロモベンゼン誘導体をもちいた室温・空気中での鈴木カップリング反応に高い活性を示すことを見出した。反応後では微細な金属PdとPdOが混在していた。一方、5回繰り返して反応をおこなったのちに空気中で熱処理し、ふたたび反応した試料ではクラスター状のPdOが観察された。したがって履歴によって活性種が異なることがわかった.また,第一原理計算により、金属PdはUSYゼオライトのソーダライトケージのサイトIIに存在することが示唆された。Pd以外の元素では、Rhホスフィン錯体とゼオライトを物理混合し、熱処理することで、ゼオライトの外表面に固定化することができた。この固定化錯体はスチレンの水素化反応に対して固定化前の錯体よりも10倍以上の活性を示すことを見出した。今後は、PdおよびRhで実現したゼオライトのイオン交換サイトとの反応による固定化の手法を生かし、均一系および不均一系、両者の特性を持つハイブリッド型触媒を創生し、研究を展開する予定である。触媒化学平成25年度では新たに物理混合法によってパラジウムおよび金ナノ粒子を調製するという新しい方法を見出した。また、量子化学計算によってゼオライト中での原子状パラジウムの生成過程の解析を進めており、おおむね順調に進展しているといえる。平成24年度ではPd/USY触媒が実用性の高いバッキーボウル型分子の合成に高活性を示し、繰り返し利用も可能であることを見出した。

さらに、USYゼオライトを担体として極めて耐熱性が高く、アルコールの部分酸化反応に高活性を示す金ナノ粒子を調製できたこと、およびパラジウムとUSYゼオライトを物理混合し、空気中で加熱することでパラジウムが高分散化することを見出したことから、おおむね順調に進展していると言える。物理混合法によって調製したパラジウムおよび金ナノ粒子の触媒作用についてさらに検討する。パラジウムで見出されたような原子状の活性種は、原子1個で機能する触媒であり、配位子が存在していないことから、従来にはない触媒作用を示す可能性がある。今後はパラジウム以外の元素でも原子状触媒が生成しないかという点を検討する。さらに計算化学を併用した検討により、ゼオライトなどの酸化物と金属種との相互作用の本質について解明する予定である。平成25年度は第一原理計算および密度汎関数計算により、金属または金属酸化物とゼオライト酸点の強い相互作用の発現理由を解明する予定である。また、既にパラジウムなどの金属をUSYゼオライトと物理混合し高温で焼成するとパラジウムが自発的に高分散化することを見出している。平成25年度ではパラジウムの高分散化のメカニズムを明らかにすると共に、パラジウムの粒子径と触媒活性との相関を明らかにする予定である。平成24年度にB-A=278,957円が生じたのは、金属分散度測定装置を購入しなかったためである。本年度は窒素吸着測定装置にガス配管等を施すことで、金属分散度を測定する計画を立てている。当該助成金はこのための金属配管・ガスの購入に充てる予定である。その他の消耗品として、試薬・ガラス器具等の購入にあてる。旅費は学会や大型放射光施設での実験のために使用する予定である。
化学療法剤による腎障害の発現機序解明および予防策の確立に関する研究

抗真菌薬であるアムホテリシンB(AmB)や抗MRSA薬であるバンコマイシン(VCM)はいずれも、培養腎細胞LLC-PK1に濃度および時間依存的な細胞障害を引き起こし、その発現にはミトコンドリア機能異常が関与することが明らかとなった。一方、AmBによる腎細胞障害はネクローシスであったが、VCMによる腎細胞障害はアポトーシスであり、その発現には活性酸素種が関与することが明らかとなった。(研究目的)抗菌薬や抗腫瘍薬といった化学療法剤は、薬剤性の腎障害を引き起こすことが広く知られており、その頻度は他の薬剤と比べても顕著に高い。しかしながら、化学療法剤による腎障害の詳細な発現機序には未だに不明な点が多くあり、排泄促進を目指した輸液療法のほかには、有効な予防策や治療法は確立されていないのが現状である。本研究では、培養腎細胞を用いて腎障害評価モデルを作製し、ゲンタマイシン(GM)やバンコマイシン(VCM)、アムホテリシンB(AmB)による腎障害発現機序の解明を行った。(研究方法)化学療法剤であるGMやVCM、AmBをブタ近位尿細管由来LLC-PK1細胞に曝露して細胞障害を誘導し、WST-8法により細胞生存率の変化を測定した。アポトーシスおよびネクローシスの判定には、Annexin V/Propidium iodideの二重染色法およびTUNEL染色法を用い、蛍光顕微鏡およびフローサイトメトリーにより評価した。カスパーゼ活性は、蛍光前駆基質を用いたアッセイ法にて測定した。ミトコンドリア機能評価は、ミトコンドリア膜感受性試薬JC-1を用いた。(研究成果)GMやVCM、AmBをLLC-PK1細胞に曝露すると、濃度および時間依存的に細胞生存率が低下し、いずれの薬剤もミトコンドリア機能異常を惹起した。一方で、AmBによる障害はネクローシスであり、その障害発現には細胞内CaやMAP(mitogen-activated protein)キナーゼが関与していたが、GMやVCMによる障害ではアポトーシス細胞が顕著に増加すると共に、細胞内カスパーゼ3活性が有意に上昇した。加えて、VCM(4mM, 24h)によるTUNEL陽性細胞の増加がカスパーゼ3阻害剤zDEVDにより顕著に抑制されたことから、VCMによる腎細胞障害はカスパーゼ活性化に基づくアポトーシスであることが明らかとなった。(研究目的)抗菌薬や抗腫瘍薬といった化学療法剤は、副作用として腎障害を引き起こすことが広く知られており、その頻度は他の薬剤と比べても顕著に高い。しかしながら、多くの薬剤では腎障害発現機序の詳細が依然として不明であり、臨床現場では治療薬物モニタリング(TDM)による血中濃度管理や排泄促進を目指した輸液療法等が実施されているものの、腎障害への対策は十分とは言えないのが現状である。本研究では、昨年度の研究において作製した化学療法剤による腎障害評価モデルを用いて、腎障害発現機序の詳細な解明を行った。(研究方法)アムホテリシンB(AmB)や塩酸バンコマイシン(VCM)等の抗菌薬をブタ近位尿細管由来LLC-PK1細胞に曝露して細胞障害を誘導し、WST-8法ならびに乳酸脱水素酵素(LDH)漏出量測定により細胞生存率の変化を評価した。アポトーシスおよびネクローシスの判定には、Amexin V/Propidium iodideの二重染色法およびTUNEL染色法を用い、蛍光顕微鏡およびフローサイトメトリーにより評価した。活性酸素(ROS)は、carboxy-H2DCF-DAを用いて検出した。(研究成果)VCMは腎尿細管細胞に対して、濃度および時間依存的なアポトーシスを引き起こすことが明らかとなった。加えて、その障害発現には、ROSやミトコンドリア機能異常が重要な役割を担っており、ミトコンドリアからのチトクロームC遊離が、カスパーゼ-9およびカスパーゼ-3活性化を引き起こし、腎細胞はアポトーシスに至ることが明らかとなった。
新たな作用機序を持つ心房細動治療薬開発のための基礎的研究:HCNチャネル遮断薬

心房細動を誘発する新しいメカニズムが最近提唱された。即ち、速やかに発火する異所性自動能が肺静脈内あるいは境界部位に局在し、それが心房細動の発生の引き金となりうるというものである。この自動能の発現には過分極誘発内向き電流(I_hまたはI_f)が重要な働きをしており、このI_hが関与しているHCNチャネルのファミリー(HCN1,HCN2,HCN3,HCN4)がクローニングされ、HCN4が心筋に最も多く発現していることが報告されている。本研究では、まず、HCN4チャネル蛋白がラット左心房・肺静脈境界部位に存在しているか否かを免疫組織染色法で検討した。次に、哺乳動物(HEK293)細胞に発現させたHCNチャネル電流に対する基礎的電気薬理学的性質・各種抗不整脈薬の影響について検討すると共に、ラット摘出左心房-肺静脈標本の自動能の興奮についても同様の方法で比較検討した。その結果、抗HCN4チャネル抗体を用いた免疫組織染色により、左心房・肺静脈境界部位にHCN4チャネル蛋白が存在していることを初めて確認した。HEK293細胞に発現させたHCN4チャネル電流はcyclic AMPにより活性化されると共に、Cs^+イオンで強く抑制され、これらの成績は従来報告されているHCN4チャネルの特徴と一致していた。このHCN4チャネル電流はI_h(I_f)遮断薬のzatebradineで強く抑制され、さらに抗不整脈薬であるamiodaroneとbepridilでも強く抑制された。Quinidine、lidocaine、aprindine、flecainideでも抑制作用が観察されたが、前三薬よりも弱い作用であった。ラット摘出左心房・肺静脈標本の自動能の興奮頻度はisoproterenolにより有意に増加し、Cs^+イオンで強く抑制された。その興奮頻度はzatebradine、amiodarone、bepridilにより著名に減少した。さらに、quinidine、lidocaine、aprindine、flecainideもこの興奮頻度を減少させたが、前三薬よりは弱いものであった。以上のことより、HCN4チャネル電流に類似したイオン電流がラット摘出左心房・肺静脈境界部位の自動能の発現にも寄与している事が示唆された。また、amiodaroneの心房細動に対する効果にはこれらの電気薬理学的作用が一部関与すると思われる。培養細胞を用いたHCN4チャネルの発現系は、新たな機序を持つ心房細動治療薬の探索のための評価系となる可能性が示唆された。心房細動の罹患率は全人口の0.1-0.9%と推定されているが、社会の老齢化が進むにつれて、年々その罹患率は上昇している。現在この治療に用いられている抗不整脈薬には心室内伝導障害・Torsades de pointes誘発等の催不整脈作用があり、より副作用の少ない安全な心房細動の治療薬の創生が必要である。

最近、心房細動のリエントリーの引き金として、約90%の症例で肺静脈系の異所性自動能の亢進が原因になっている。心筋自動能発現には過分極誘発内向き電流(I_hまたはI_l)が重要な働きをしており、このI_hが関与しているといわれているHCN(hyperpolarization-activated cyclic nucleotide-gated)チャネルがクローニングされている。そこで、この電流を通過させるHCN4チャネルに対する抗体で肺静脈左心房境界部の免疫組織染色を行い、その部位での細胞内電位を記録し、その電気的性質を検討すると共に、HCN4チャネルを安定的に発現させたHEK293細胞においてこの電流に対する各種抗不整脈薬の作用を検討した。1)HEK293細胞にHCN4チャネルを安定的に発現させた。HEK293細胞を用いて、パッチクランプ法により、過分極誘発内向き電流(I_h)を記録した。この電流は細胞内cAMP増加により増強し、Cs^+により著しく抑制した。2)HCN4抗体を用いて免疫組織染色を行った所、肺静脈左心房境界部にHCN4チャネルが存在することが確認された。3)ラット左心房・肺静脈標本を摘出し、微小電極法で細胞内電位を記録した。この電気的自動能は交感神経のβ受容体を刺激して細胞内cAMPを増加させるisoproterenolの投与により亢進し、I_fを抑制するといわれているzatebradine投与により減弱した。4)これらの結果から、ラット肺静脈左心房境界部から記録される電気的自動能の発現には過分極誘発内向き電流が関与する事が示唆された。以上のことより、HCN4チャネル抑制薬は心房細動誘発を予防する可能性がある。最近、心房細動を誘発する新しいメカニズムが提唱されている。即ち、速やかに発火する異所性自動能が肺静脈内あるいは境界部位に局在し、それが心房細動の発生の引き金となりうるというものである。この自動能の発現には過分極誘発内向き電流(I_hまたはI_f)が重要な働きをしており、このI_hが関与しているHCNチャネルのファミリー(HCN1,HCN2,HCN3,HCN4)がクローニングされ、HCN4が心筋に最も多く発現していることが報告されている。平成13年度には、そのHCN4チャネルを安定的に発現させたHEK293細胞において抗不整脈薬amiodarone, bepridilのHCN4チャネル電流に対する作用(パッチクランプ法による)を検討し、抗HCN4抗体を用いた免疫染色によりHCN4チャネル蛋白の存在が確認されたラット左心房-肺静脈標本において、その自動能に対する基礎的実験を行った。平成14年度には培養細胞におけるHCN4チャネル電流とラット摘出左心房-肺静脈標本における自動能に対する各種抗不整脈薬の作用を比較検討した。平成13、14年度の両実験系での結果から、HCN4チャネル電流に類似したイオン電流がラット摘出左心房-肺静脈境界部位の自動能の発現にも寄与している事が示唆された。また、amiodaroneの心房細動に対する効果にはこれらの電気薬理学的作用が一部関与すると思われる。培養細胞を用いたHCN4チャネルの発現系は、新たな機序を持つ心房細動治療薬の探索のための評価系となると思われる。