hpprc/llmjp-kaken huggingface dataset:
新規リアルタイム変性巻き戻りプロテオリシス法によるタンパク質フォールディング研究

本研究では、新規に「リアルタイム変性・巻き戻りプロテオリシス法」を提案し、タンパク質の変性・巻き戻り過程の重要部位の同定やそれらの構造物性解析に取り組んだ。その結果、Tk-RNase H2の遅い変性過程の経路を同定した。Tk-RNaseH2は、2種類の天然構造を有しており(NとN′)、N構造はプロテアーゼに分解され、変性過程において、N′構造へ移行する。N′構造はプロテアーゼ耐性で、この構造が非常に遅く変性する。本研究では、タンパク質フォールディング研究において、新規に「リアルタイム変性・巻き戻りプロテオリシス法」を提案し、タンパク質の変性・巻き戻り過程の重要部位の同定やそれらの構造物性解析に取り組んだ。具体的には、変性または巻き戻りの非常に遅いTk-RNase HIIを用いて、その変性・巻き戻り過程において、Tk-RNase HIIを非常に安定なプロテアーゼであるTk-サチライシンによって限定分解し、断片を電気泳動により分離し(長さ確認)、また分離した断片のマススペクトル測定・N末端アミノ酸配列決定を行い、切断箇所を同定した。限定分解には、Tk-RNase HIIとTk-サチライシンの量、反応時間・温度などを調整し、最適条件を導くことで成し得ることが出来た。構造を形成していない部位からプロテアーゼによって分解が進むので、分解された部位、分解されなかった部位を同定することで、Tk-RNase HIIがどういった過程で変性・巻き戻りをしているのかに関する知見を得ることができた。また、同定した断片について、実際に遺伝子操作により、ポリペプチドを合成し、それらの構造物性を測定した。速く分解される部位のポリペプチドは、やはり不安定で、速く変性した。一方、分解されにくい領域のポリペプチドは、それだけでもしっかりした構造を維持し、変性および巻き戻りに関しても非常に遅い特性を維持していた。これらの結果から、Tk-RNase HIIの遅い変性および巻き戻りの原因となる部位の特定をすることが出来た。本年度は、プロテアーゼ分解により生成したフォールディング中間体である断片と同じものを遺伝子操作により作製し、その構造物性を引き続き測定した。さらに、Tk-RNase HIIとホモログのSto-RNase HIIについても同様の分解実験を実施した。これらの実験を通して、Tk-RNase HIIの遅い変性過程の経路を同定することができた。Tk-RNase HIIは、天然状態において、2種類の構造を有しており(NとN')、N構造はプロテアーゼに分解されやすいが、変性過程において、N'構造へ移行する。N'構造はプロテアーゼに耐性で、この構造が非常に遅く変性することが明らかとなった。また、N'構造の重要な部位として、C末端の領域であることも同定し、この領域がプロテアーゼ耐性に関与していることが示された。一方、Sto-RNase HIIは、このC末端部位が異なっており、Tk-RNase HIIのような2種類の天然構造を有しておらず、通常の2状態変性をすることがわかった。
腫瘍内低酵素と血管新生増殖因子および血管新生阻害の関連の解明

放射線療法、温熱療法などの癌治療において問題となる腫瘍内低酵素と、血管新生増殖因子(VEGF)および血管新生阻害剤(TNP470)の関連を検討し、以下の点を明らかにした。(1)温熱療法では腫瘍血管が選択的に破壊され、虚血性変化により腫瘍の懐死が引き起こされるが、その後の懐死巣に接する残存腫瘍に局在性のVEGFの発現を認めた。自然に中心懐死巣を生じるEMT-6腫瘍の場合、無処置腫瘍にてもVEGFは中心懐死巣近傍の腫瘍部に発現していた。温熱による腫瘍血管の損傷が腫瘍内に低酵素をもたらし、その結果VEGFの誘導による血管新生、腫瘍再増殖をおこすという機序が示唆された。(2)血管新生阻害剤(TNP-470)を温熱に併用すると、血管新生は抑制されたが、やはり残存腫瘍にはVEGFの発現を認め、完全な血管新生阻害は得られなかった。温熱感受性を制御するために、温熱後の虚血性変化によるVEGF発現が標的になりうると考えられた。(3)血管新生阻害剤を分割照射と併用する場合、血管新生阻害剤が分割照射中の再酵素化現象を阻害し、むしろ照射効果を減弱させた。これまで再酵素化現象の要因として、血管新生はあげられていなかったが、再酵素化現象における血管新生の果たす役割が大きいことが本研究により明らかにされた。
構造用パ-ティクルボ-ドの内部組織構造とそのFRACTOGRAPHY

今後とも利用開発が一層期待されている構造用パ-ティクルボ-ドの内部組織構造の変形と破壊に至る挙動、すなわち破壊様態(Fractography)について究明し、ボ-ド内部組織構造に係わる強度設計についての基礎的知見を得た。その成果を要約するとつぎの通りである。(1)配向性ボ-ドの内部組織構造において、Strandが突付け配列で接目間隔が小さい場合、Strand間接着層部のせん断作用が破壊強さを低める。また、重ね合わせ配列での接目間隔が小さい場合、接目近傍でのStrandの屈曲およびめり込み損傷の存在により、固定変形のもどり開放現象が併発して破壊強さを弱める。(2)3層構造ボ-ドと配向性ボ-ドの繰返し曲げ疲労における破壊寿命分布モデルは3母数Weibull分布関数が適合する。また疲労寿命や破断過程への移行点No.すなわち内部組織構造変化の特異点とcycliccreep進行速度との関係には全応力レベルで単一の近似式が成立する。(3)配向性ボ-ドでは、引張側の外層からの断続的せん断破壊と内部欠陥の生長が併発して階段状に緩和する。一方、3層構造ボ-ドでは、くり返し初期から発生したき裂型欠陥の伸展によって定常段階での応力緩和が直線的である。(4)3層構造ボ-ドのたわみ制御疲労における履歴エネルギの極小値と疲労寿命の関係から、疲労破壊条件が間接的に推定できる。一方、配向性ボ-ドのたわみ制御疲労では、初期の内部組織構造の塑性変形要素の消失、さらにStrand間接直部の断続的せん断作用によって履歴エネルギが減少するが、内層側での塑性変形の蓄積に伴いエネルギ損失率は増大していく。以上の成果をもとにして、建築や家具構造体の部材としての構造用ボ-ドの接合や複合とその内部組織構造の関係を追求する予定である。構造用パーティクルボードの熱圧成板におけるボード内部構造形成の機構を,各種要因の影響をもとにして解析した結果,つぎの事項を明らかにした.(1)小片の樹種:高比重材からの小片は,熱圧成板時のボード内部にて,小片端部間々隙をその上下に存在する小片が塑性的変形によって充填するのに限界があり,充填構造向上のため150°C,10MPaの条件を設定すると,小片自体の圧潰損傷を生じる.(2)小片の形状寸法:小片の厚さは上記の高比重材小片での内部構造充填挙動に類し,厚いほど小片の曲げ剛性が強く,小片間々隙に対する充填作用が低い.また,過度な熱圧条件では屈曲による折れ曲がりの小片損傷が併発する.(3)配列様式:重ね合わせ(Lap)配列では,積層形成において,小片瑞部でめり込みによる屈曲,塑性的圧潰,曲げ破壊などの小片自体の損傷が起きて,しかも先細りの間隙が生じて有効接着面積が減らされる構造をとる.この傾向はLap配列の小片間々隙が36mmの小さい場合にとくに顕著である.一方,突付け(Butt)

配列では,小片端部間に多少の間隙をもつ整然として層状構造をとるが,小片端部間々隙が9mm以上の大きい場合,上下に存在する小片がその間隙を充填しようとして圧締圧力により曲げモーメントが生じて曲り込みを伴うと同時に,その間隙両端小片部に強い圧力集中が起き,大きな圧潰を生じるような内部構造が形成される.以上の成果から,構造用パーティクルボードには小片接ぎ目,間隙,小片自体の変形セット状態および損傷などが複雑に散在するが,小片形状,配列様式ならびに熱圧成板条件などの設定の適正化をはかることによって,内部組織構造の形成を規制できることが明らかにされ,次年度からのボードの材質に関する研究の基礎資料を得た.構造用パーティクルボードの内部組織構造の外力による変形挙動と破壊過程に関する実験的解析を行った。実験法としては、ベイツガ0.30.9mm厚突板からの各種寸法のStrandをフェノール系接着剤で各種配列様式にて積層し、種々の典型的力学モデル構造体を作製した。Instron型試験機に枠組SPAN式応力負荷治具を装着し、構造体の局部に粘付したストレンゲージで引張力増大に伴うひずみ伸展過程と破壊強さを実測した。1.内部構造にかかわる要因と破壊強度との関係(1)含脂率:Strand接目間隔が小さいと、接着層での強いせん断作用で強度が低減するが、含脂率を増して接着性能で高めれば、増強効果が現れる。(2)配列様式:Lap配列では積層形成においてStrand端部に損傷が起き、Butt配列に比して、欠陥部による強度低減が明確に認められる。(3)接目間隔:接目の間隔が大きいと、Strand面間接着層のせん断破壊作用が消失し、増強が著しいが、その限界はStrand強度に支配される。(4)Strand端部間々隙:大きい間隙のButt配列で強度低く、小さい間隙のLap配列では接目部Strandの損傷による強度低減が起きる。2.パーティクル構造体内のひずみ伸展過程(1)配列様式と接目間隔の影響:Strand接目間隔が短い場合、Lap配列では、引張力増大に伴いひずみが接目近傍に集中し、遠隔部とともに直線的に伸展し破壊に至る。Butt配列では、ひずみ増大度は低く、接着層せん断作用で、Strand自体のひずみが停滞して、一部が弾性解放しせん断破壊する。(2)欠陥部の影響:Strand端部間隙の小さしLap配列ではStrand自体の屈曲やめり込みの存在で、引張力増大に伴い、固定変形のもどり現象が併発し、正常固定の遠隔部よりも低いひずみを起こす。Butt配列でも、著大間隙部近傍において類似の現象が起きる。また、欠膠近傍では、遠隔部に比し、引張力増大で破壊に近ずくにつれ、ひずみ伸展がやや増大する。構造用パ-ティクルボ-ドについて、繰返し負荷に対する耐久性ならびに信頼性の内部組織構造依存性に注目し、実用場面においても重要な内部組織構造の疲労破壊過程と履歴損傷の機構を究明した。その結果をまとめるとつぎの通りである。(1)配向性パ-ティクルボ-ドの構成要素であるStrand相互間接着層のせん断型欠陥要素と内部組織構造上の欠陥や損傷などが生長し、巨視的部分破断が併起して、応力集中部が内層へ向け転移しながら断続的非線型緩和挙動を示す。(2)3層構造パ-ティクルボ-ドの疲労過程での応力緩和は、初期に内部組織構造に存在する塑性的要素が消失し、さらに破断過程での塑性変形の蓄積で、履歴エネルギは初期減少・後期増加のパタ-ンをとる。(3)疲労破壊の確率現象を示す臨界応力、すなわち疲労寿命の分布関数として、3母数Weibull分布が成立する。(4)3層構造ボ-ドでの基本的疲労破壊モデルは、その内部組織構造に内在するき裂型欠陥要素の漸増的生長によって応力緩和が進行し、弾性的要素が次第に消失する様相を示す。(5)配向性ボ-ドにおいては、その内部組織構造の構成要素であるStrandが相互にその繊維方向をほゞ平行に揃えて配列し、相互間の接着部が断続的にせん断作用で破断し,繰返し進行に伴い履歴エネルギの損失率が増大しながら破壊に至る。
高In組成窒化物半導体による室温連続動作量子カスケードレーザの実現に向けた研究

高In組成窒化物半導体による室温連続動作量子カスケードレーザの実現に向けて2つの内容で研究を進め、以下の成果が得られた。1)量子カスケードレーザ(QCL)の利得形状、線幅増大係数に関する研究:QCLの発振閾値電流を下げ、室温連続発振を可能にするためにはサブバンド間での利得形成メカニズムを理解し、構造設計する必要がある。しかしながら、波長が中赤外域にあり、有効な手段がなかったためにこれまでその解明は進んでいなかった。本研究ではQCLの線幅増大係数(αパラメータ)とそのデチューニング特性を調べることで利得形成や閾値以上での利得形状を明らかに出来た。戻り光を利用する非対称Self-Mixing法を考案し、これを8/5μm-QCLに適用してαを測定した。その結果、αは利得ピーク波長に対して非対称となり、利得がピーク波長に対して対称でないことを見出した。この原因としてサブバンドの非放物線性とそれに基づく利得形状の理論的検討、更には非平衡フォノンが電子緩和に及ぼす影響の解析を進めた。その結果、LOフォノン共鳴を使う3準位系QCLでは利得が長波長側に尾を引く非対称形状となり、αパラメータのデチューニング特性を説明できることが分かった。またこの測定を通してQCLのαが発明当初から言われていたようなゼロではなく、デチューニング依存性を持つことを初めて明確に示すことに成功した。2)InN/InGaNヘテロ接合に関する研究:InGaN/InN系QCLの実現に向けて内部電界の影響を受けず、高い発光効率が期待される無極性面での結晶成長技術の開発を進めた。RF-MBE法を用い、R面サファイア基板上に窒化処理を行った後、テンプレート用A面InNを形成した。その上に400°CでInNとInGaNとを成長させた。RHEEDとXRD測定から六方晶A面結晶が成長していることを確認でき、PL測定ではInGaNからの明瞭な発光ピークを観測されるに至っている。またInN層とInGaN層との間に低温InGaN中間層を導入することでInGaNの表面平坦性が向上でき一定の前進が得られた。1 InGaAs/InAlAs系量子カスケードレーザの電子注入効率の構造パラメータ依存性:InN/InGaNに一足飛びに行く前に現在、実現されているInGaAs/InAlAs系量子カスケードレーザを用いて(1)フォノン散乱の影響や、(2)電子のオーバーフローの問題を把握しておく必要がある。そこで活性層に3準位系を有する5.8μmFP型カスケードレーザを用いて電流-電圧特性や発振閾値のパルス幅依存性、ビーム・プロファイルを測定した。発振閾電圧後に電圧を更にあげると共鳴条件がずれるために光出力は増大から減少へと向かうなど、今後、詳細な測定を予定している。量子カスケードレーザではまた多数の量子井戸から成る構造体のバンド構造を解析が必要であり、ガラーキン法を用いて解析法を実現した。2 InN/InGaNヘテロ接合形成:この材料系では遷移波長はピエゾ分極と自発分極に影響を受けるのでカスケードレーザの設計にはこうした分極による内部電界の値を知ることが不可欠である。

そこでPL波長のInN/InGaN-MQWの井戸幅依存性の測定結果と計算値を比較した。その結果、残留電子による内部電界の緩和効果を考慮に入れる必要があることが分かった。一方、こうしたピエゾ分極は[0001]方向に成長したC面結晶において生ずる。分極が発生すると発光効率が低下し、量子カスケードレーザの設計が複雑になる。そこで、ECR-MBE法を用いて、R面サファイア基板に窒化処理を行い、その上にInNの成長を行うことで、無極性A面InNを成長できることを見出した。窒化時間を適切に設定することでXRC半値幅は80arcminへと結晶性が大幅に改善されることがわかった。1 InGaAs/InAlAs系量子カスケードレーザの雑音特性、スペクトル幅:QCレーザの設計や雑音やスペクトル幅を知ることは応用上、重要であるが未解明な点が多い。そこで先ずRIN測定を行った。FP型QCレーザ(発振波長:5.7μm)を用い、77Kで測定した。40mWの時にRINは-147dBm/Hz@50MHzであり、RIN∝P^<-γ>とした時に測定結果はγ=1.9でフィッティングできた。QCレーザでは自然放出による揺らぎとレーザ上側準位のキャリア揺らぎ等がRINに効き、結果はそれを反映しているものと考えられる。この結果はレート方程式にランジュバン力を入れた半古典的な解析結果と一致する。スペクトル幅の関連では線幅増大係数(αファクタ)の測定と理論検討を進めた。戻り光による出力光の変化からαファクタを求める新規な方法によって<0.5という結果が得られた。QCレーザのαファクタは簡単なモデルでは0と言われているが、発振波長が利得ピークからずれればこの値は増大するはずであり、発振以外の準位からの影響も考慮に入れて計算を進めた。その他にQCレーザの設計に不可欠な光閉じ込めについて検討を行った。10μmの波長域では何もしないと光が金属電極まで広がって吸収が大きくなる。そのために電極とクラッド層の間に高濃度の緩衝層を挿入する必要があるが、この緩衝層の厚さと光閉じ込め率、金属電極での吸収の依存性を調べ、2重緩衝層構造が有効であることが分かった。また中空ファイバを使った光伝送の実験を行い、その課題等を抽出した。2 InN/InGaNヘテロ接合形成:InGaN/InN系でc面上の構造では遷移波長はピエゾ分極と自発分極の影響を受け、それによる内部電界の値を把握しておくことが必要である。そこでc面上MQWにおけるPL波長のInN量子井戸幅依存性を測定し、残留電子の影響も考慮に入れて内部電界の大きさを求めた。現在、窒化物半導体を用いた光デバイスの高効率化へ向けて、内部電界の影響を受けず、高い発光効率が期待される無極性面での結晶成長が注目されている。既に我々はR面サファイア基板上への無極性A面InN成長を実現しているが、今年度は、A面InN/InGaN量子井戸構造を作製する上での基盤検討として、A面InNテンプレート上への高In組成A面InGaN成長に関する検討を行った。RF-MBE法を用いて、R面サファイア基板上に、300°C、120分間窒化処理を行った後、InNを400°Cで60分間成長させ、その後InGaN成長を400°Cで30分間行った。成長後のRHEED観察およびXRD測定から、InNテンプレート及びInGaNは六方晶A面結晶が成長していることを確認した。
脱北者とその家族の「安住」の模索と国境を越えるネットワークに関する人類学的研究

以前より継続してきた調査研究、中でも韓国における脱北定着者の再教育施設(ハナウォン)でのフィールドワークや、すでに調査に応じてもらっている日韓両国のインフォーマントらの追跡調査によって、安住を模索するなかで新たに人と人との絆が国を越えて再生・構築されていくプロセスを、より多くのケースで跡付けることができた。国際的なネットワークに関する調査の中で、多くの脱北者が今の定住地である日本や韓国以外の第3国への亡命を希望していることが分かった。2004年9月にアメリカで北朝鮮人権法が執行されたことがその背景に、「アメリカン・ドリーム」を夢見ている韓国内の脱北者は大勢いる。狭き門であるアメリカへの亡命と留学の機会を得た人たちがどのようにネットワークを形成し、韓国や中国にいる親族との関係はどのようになっていくのかは注目に値する今後の課題である。日本国内の脱北者が150人ともいわれているが、この研究でインフォーマントになってくれた45パーセントの人の半数以上が日本以外のところに移住したいと答えている。さらにそのなかの半数の人たちは、処罰さえなければ北朝鮮に戻りたいと答え、日本での定住の難しさをもの語っている。さらに、中国や第3国にいる彼らのネットワークでその可能性を探ろうとする終わりなき「安住」への模索とも言える。未解決問題として、日本滞在の脱北者のほとんどは自分の出自を隠して生活する人が多いため公表が難しい。インフォーマントのプライバシーの保護を優先することで,研究発表には時間を要する結果になる。特筆するべきことは、韓国で創設された脱北者研究学会で日本の脱北者の状況を知らせ、学際的交流を図ったことである。その学会は、研究者のみならず実践で活躍しているカウンセラーや臨床心理士、福祉関係の人たちも参加している。これからのテーマにしていきたい、「脱北者の自助に向かっての支援のあり方」を模索していく上で何より心強い共同研究者に出会えたことは大きな収穫といえる。本年度は、これまでの調査の継続として、韓国における脱北定着者の再教育施設(ハナウォン)でのフィールドワークや、すでに調査に応じてもらっている日韓両国のインフォーマントらの追跡調査によって、安住を模索するなかで新たに人と人との絆が国を越えて再生・構築されていくプロセスを、より多くのケースで跡付けることができた。日本に滞在している脱北者にとって、自分の出自を明かすことができるニューカマーの韓国人ネットワークが彼らの生業にとって重要な役割をしていることが本年度の研究で分かった。さらに、韓国の脱北定着者たちが集住する地域で予備的調査を行い、そこにおいて交差・再編されつつある国境を越えたネットワークに関する調査も研究協力者によって行った。同時に、脱北者を支援する無数のネットワークを提供している様々な宗教団体への聞き取り調査も行っている最中である。しかし、やり残した課題もある。本年度の研究計画の一つとして、北朝鮮国境付近の中国朝鮮民族自治区内で漂流生活をしている脱北難民のフィールドワークを、主として自治区の中心都市である延辺にて行い、彼らの生活の実情や彼らを支援するネットワークのあり方を調査するとしていた。しかし、脱北者をめぐって中国対日韓の両国が対立することになり、研究調査とはいえ、中国に入り脱北者に接することはかなりの危険を冒すことになるため、断念せざるを得なかった。

そのかわり、韓国の宗教団体から報告された中国内の脱北者に関するレポートや、日本や韓国入りを無事されたインフォーマントたちの聞き取り調査を元にその状況を把握することに努めた。本年度の調査や研究では、脱北者をめぐるさまざまなネットワークに触れ、そのネットワークが彼らの新たな滞在地になる日本や韓国で生活するに当たってどのような意味を持つのかを見ることができた。しかし、日本滞在の脱北者のほとんどは自分の出自を隠して生活する人が多いため公表が難しい。インフォーマントのプライバシーの保護を優先することで、研究発表には時間を要する結果になる。本年度は、これまでの調査の継続として、韓国における脱北定着者の再教育施設(ハナウォン)でのフィールドワークや、すでに調査に応じてもらっている日韓両国のインフォーマントらの追跡調査によって、安住を模索するなかで新たに人と人との絆が国を越えて再生・構築されていくプロセスを、より多くのケースで跡付けることができた。国際的なネットワークに関する調査の中で、多くの脱北者が今の定住地である日本や韓国以外の第3国への亡命を希望していることが分かった。2004年9月にアメリカで北朝鮮人権法が執行されたことがその背景に、「アメリカン・ドリーム」を夢見ている韓国内の脱北者は大勢いる。狭き門であるアメリカへの亡命と留学の機会を得た人たちがどのようにネットワークを形成し、韓国や中国にいる親族との関係はどのようになっていくのかは注目に値する今後の課題である。日本国内の脱北者が150人ともいわれているが、この研究でインフォーマントになってくれた45パーセントの人の半数以上が日本以外のところに移住したいと答えている。さらにそのなかの半数の人たちは、処罰さえなければ北朝鮮に戻りたいと答え、日本での定住の難しさをもの語っている。さらに、中国や第3国にいる彼らのネットワークでその可能性を探ろうとする終わりなき「安住」への模索とも言える。未解決問題として、日本滞在の脱北者のほとんどは自分の出自を隠して生活する人が多いため公表が難しい。特筆するべきことは、韓国で創設された脱北者研究学会で日本の脱北者の状況を知らせ、学際的交流を図ったことである。その学会は、研究者のみならず実践で活躍しているカウンセラーや臨床心理士、福祉関係の人たちも参加している。これからのテーマにしていきたい、「脱北者の自助に向かっての支援のあり方」を模索していく上で何より心強い共同研究者に出会えたことは大きな収穫といえる。
在宅医療を支える看護判断を導くAI構築と拡張知能(EI)の活用

在宅医療の充実が求められる中、在宅療養中の利用者のケアに対するニーズは複雑・多様化し、訪問看護には、個々のニーズに対応できる高い知識、豊富な経験に基づいた臨床判断と、それらにより導き出された援助が求められている。本研究は、訪問看護師の経験知が反映された、臨床判断に必要なデータをデータベース化し、AI技術(人工知能)による判断と、訪問看護師の臨床判断(拡張知能:Extended Intelligence)を融合させ、訪問看護師の臨床判断を支援するためのシステムを創生することを目的とする。本研究により、訪問看護師の臨床判断の強化や迅速化が可能となり、看護ケアの質向上につながる成果が期待される。
近赤外光応答水分解光電極の開発

本研究「近赤外光応答水分解光電極の開発」においてはバンドギャップが小さく、近赤外光に対する光応答を有する半導体光電極を用いた水分解反応を検討した。CuInSe2光カソードは1200 nmと近赤外域の光に応答し、かつオンセット電位が0.7 V vs. RHEという特性を示した。CuInSe2の禁制帯幅を考慮すると特筆すべき特性で、光電気化学反応のポテンシャルを示す事ができた。また、ZnSeとCu(In,Ga)Se2の固溶体が約900 nmとやはり近赤外域に吸収端を有し、かつ適切な表面修飾を施す事により0.9 V vs. RHEと高オンセット電位を示す、優れた材料であることを明らかにした。本研究「近赤外光応答水分解光電極の開発」においてはバンドギャップが小さく、近赤外光に対する光応答を有する半導体光電極を用いて水分解反応を検討している。今年度はCuInSe2という材料を主な対象とし、i)高品質薄膜作製の検討、ii)多層構造化による電荷分離促進、iii)Pt等の水素生成助触媒の担持、を行うことにより紫外可視近赤外光を利用した効率的な水分解の検討を行った。様々なIn /(Cu+In)比の電極を作製して検討したところIn /(Cu+In)< 0.50では、比較的大きな粒径を有する一方、光応答を示さなかった。In /(Cu+In)比が小さいほどSe /(Cu+In)比が小さい傾向がみられたことからCu2Seが多く形成してしまったと考えられる。光カソード電流はIn /(Cu+In)> 0.50の組成で得られたが、In /(Cu+In)比が大きいほどオンセット電位は低下し、光アノード応答が現れた。最適の組成と結論したIn /(Cu+In)= 0.57の試料に対してCdS層を用いて多層構造化、さらにPtを退席することによって水素生成反応の過電圧を低減したPt/CdS/Cu0.98In1.28Se2電極が0 V vs. RHEにおいて5.5 mA cm-2と最も大きな光カソード電流を示した。この電極に各波長の単色光を照射した結果、波長1200 nmまでの光に対して明瞭なカソード応答が観測され、水からの水素生成にこの長波長の光を利用可能であることを実証した。Inを一部Gaに置き換えたCu0.98In1.21Ga0.05Se2を作製し、上記同様に表面修飾を施したところ1200 nmと長波長の光に応答し、かつオンセット電位が0.7 V vs. RHEと比較的高いものが得られた。本研究「近赤外光応答水分解光電極の開発」においては近赤外光まで利用した水分解反応用光電極の可能性を実証することを目的とし、バンドギャップが小さく近赤外光に対する光応答を有する半導体光電極を用いた水分解反応を検討している。【研究実績の概要】の部分で述べた通り、今年度はCuInSe2という材料を主な対象とし、i)高品質薄膜作製の検討、ii)多層構造化による電荷分離促進、iii)Pt等の水素生成助触媒の担持、を行うことにより紫外可視近赤外光を利用した効率的な水分解の検討を行った。結果、CdS層を用いて多層構造化、電化分離を促進し、さらにPtによって水素生成反応の過電圧を低減したPt/CdS/Cu0.98In1.28Se2薄膜電極が疑似太陽光照射下、0 V vs. RHEにおいて5.5 mA cm-2と比較的大きな光カソード電流を示した。この電極に各波長の単色光を照射した結果、波長1200 nmまでの光に対して明瞭なカソード応答が観測された。さらに、Inを一部Gaに置き換えたCu0.98In1.21Ga0.05Se2を作製し表面修飾を施したところ、吸収端波長は約1200 nmと長波長であり、かつ光応答のオンセット電位が0.7 V vs. RHEと比較的高いものが得られている。以上より、「紫外可視近赤外域の光を効率よく利用した水素生成反応系を構築する」という目的はほぼ達成された。このほか、近赤外域の光を利用可能な水素生成光電極材料をいくつか見出しており、それらの検討も行っている。次年度はより効率的な近赤外域の光の利用に向けて特に表面修飾や反応メカニズム、新規材料の検討を行う予定である。本研究「近赤外光応答水分解光電極の開発」においては赤外光に対する光応答を有する光触媒材料からなる電極を用いた水分解反応を検討している。前年度はCu0.98In1.21Ga0.05Se2という組成の薄膜を調製し、さらに表面修飾を検討した結果、1200 nmと赤外域の長波長の光に応答し、かつオンセット電位が0.7 V vs. RHEと比較的高いものを得ることに成功した。今年度は近赤外光に対する応答性を保ちつつ、かつ効率的に太陽光を水分解反応に利用可能な光触媒電極の開発に取り組んだ。新規材料開発に注力した結果、(ZnSe)0.85(CuIn0.7Ga0.3Se2)0.15という組成の材料が900 nmと近赤外域に吸収端を有し、かつ、オンセット電位がおよそ0.9 V vs. RHEと優れた光触媒電極となることを見いだした。(ZnSe)

0.85(CuIn0.7Ga0.3Se2)0.15は吸収端を約450 nmに有するZnSeと、吸収端を約1100 nmに持つCuIn0.7Ga0.3Se2の混晶であるが、組成比が上記の値となったときに、1)水分解に非常に適した電子構造、2)近赤外域の吸収端波長、3)光カソード特性、を兼ね備え、結果的に上述したような特性が得られている。さらに、本電極のポテンシャルを確認する事を目的として疑似太陽光照射下での水の全文解反応を検討した。(ZnSe)0.85(CuIn0.7Ga0.3Se2)0.15からなる水素生成光触媒電極とBiVO4からなる酸素生成光触媒電極と組み合わせることにより、太陽エネルギー変換効率にして0.91%で水分解反応を進行する事が確認された。以上のように今年度は効率的に水からの水素生成反応を進行する新規な近赤外光応答光触媒電極の開発のみならず、紫外・可視光から近赤外光にまで至る、太陽光の幅広い波長領域利用した水分解反応系の構築にも成功した。本研究「近赤外光応答水分解光電極の開発」においてはバンドギャップが小さく、近赤外光に対する光応答を有する半導体光電極を用いた水分解反応を検討した。CuInSe2光カソードは1200 nmと近赤外域の光に応答し、かつオンセット電位が0.7 V vs. RHEという特性を示した。CuInSe2の禁制帯幅を考慮すると特筆すべき特性で、光電気化学反応のポテンシャルを示す事ができた。また、ZnSeとCu(In,Ga)Se2の固溶体が約900 nmとやはり近赤外域に吸収端を有し、かつ適切な表面修飾を施す事により0.9 V vs. RHEと高オンセット電位を示す、優れた材料であることを明らかにした。今年度までに約1200 nmと非常に長波長な光まで水素生成反応に利用可のであることを実証できた。次年度はより効率的な近赤外域の光の利用に向けて特に表面修飾や反応メカニズム、新規材料の検討を行うことにより、優位な太陽エネルギー変換効率を得ることに取り組んでいく。具体的には1)新規材料開発のみならず、2)半導体デバイスシミュレーションを駆使して近赤外光応答光電極内部でのキャリアのふるまいを考察し、3)それを制御できる電極構造、例えば深さ方向に向かって組成プロファイルを形成、あるいは電極表面に多層構造を作りつけるなどしてより効率的な電子の取り出しを実現する。また、4)光励起電子が効率的に水素生成サイトへ注入され、かつ効率的に反応が進行される新規表面修飾法の開発にも取り組む。以上の取り組みを通してエネルギーの小さな長波長の光を効率的に水素生成に利用する指針を示すことを目指す。人工光合成
RHOシグナル経路制御分子群を用いた新規の膵癌分子診断法および標的治療法の開発

膵癌患者の予後改善のためには,化学療法を中心とする非切除治療の治療成績の向上が鍵となっており,予後を規定する因子に対応した個別化された分子標的治療の導入およびそのコンパニオン診断法の確立が求められている.本研究は,先行研究として実施した同一患者原発巣・転移巣由来細胞株モデルからの遺伝子発現プロファイル解析により同定した複数のRHO関連タンパク(RRP)群に着目し,本年度は以下の2課題に取り組んだ.DNAマイクロアレイ解析による超音波内視鏡下穿刺吸引法(EUS-FNA検体)により検体採取された膵癌30症例のRRP分子の遺伝子発現検討:外科切除された膵癌のFFPE検体を用いて遺伝子発現プロファイル解析を行い,解析データを得ることができ,一定の傾向が得られたものの,RNA品質が低く,発現変動レンジが小さかったため,検体の再採取および再解析の必要が生じた.そこで本年度はRNA品質の高い検体を得るため,前向きにEUS-FNA検体30症例の収集および非FFPE検体(PAX固定検体)の作製を行った.膵癌細胞株の公共データベースを用いたRRP群遺伝子発現解析:RRP群遺伝子発現プロファイルと膵癌分子サブタイピングの関係を検証するため公共データベースに登録された21種の膵癌細胞株のARHGAPおよびARHGEFファミリーに関する遺伝子発現プロファイリングを行ったところ,階層的クラスター解析により,これら遺伝子発現により細胞株が3群に分かれ,このうちの1群にQuasimesenchymal(QM)タイプ細胞株が多く含まれることが明らかとなった.本研究目的の達成のため,3年目にあたる平成30年度は,RNA品質の高い検体の前向き収集およびそれを用いたDNAマイクロアレイ解析によるRRPの遺伝子発現検討を計画したが,本年度内に目標としていた30症例のEUS-FNA検体の収集および非FFPE検体(PAX固定検体)の作製は完了したものの,症例集積に時間を要したため,DNAマイクロアレイ解析の実施には至らなかった.以上を踏まえ,今年度の研究の進捗については,解析が未完了となったことから,自己点検による評価の区分を(3)とした.期間延長を行った4年目にあたる平成31年度においては,前年度実施に至らなかったDNAマイクロアレイを用いた遺伝子発現プロファイル解析を行い,またこの解析で抽出された分子について,臨床病理学的検討およびin vitroでの解析も併せて実施する.膵癌患者の予後改善のためには,化学療法を中心とする非切除治療の治療成績の向上が鍵となっており,予後を規定する因子に対応した個別化された分子標的治療の導入およびそのコンパニオン診断法の確立が求められている.本研究は,先行研究として実施した同一患者原発巣・転移巣由来細胞株モデルからの遺伝子発現プロファイル解析により同定した複数のRHO経路制御タンパク(RPRP)分子群に着目し,(a)これら分子群の遺伝子発現を,膵癌外科切除検体を用いてDNAマイクロアレイ解析し,その後,(b)同検体より作製した組織マイクロアレイ(TMA)を用いてタンパク発現解析を行い,この解析結果に基づきルーチン導入可能な免疫組織学的手法(IHC)を主体とする分子サブタイピング法の確立を試みる.さらに(c)in vitro評価系を用いて,RPRP分子群の中から新規治療標的分子を探索する.本年度は以下の2課題に取り組んだ.[1]膵癌症例を用いた組織マイクロアレイ(TMA)標本の作製:術前治療未施行の浸潤性膵管癌152例を用いて、TMA標本を作製した.[2]膵癌TMA標本を用いたRPRP分子の臨床病理学的検討:膵癌TMA標本におけるARHGAP29発現について検討したところ,予後との関連性は認められなかったものの, Ki-67高値(ARHGAP29高発現群/低発現群=68.4%/44.7%: p=0.009),HER2高発現(ARHGAP29高発現群/低発現群=18.9%/2.6%; p=0.001),MET高発現(ARHGAP29高発現群/低発現群=27.0%/9.2%; p=0.004)が有意な関連性が認められた.本研究目的の達成のため,1年目にあたる平成28年度は,当初の予定を一部変更し,[1]膵癌症例を用いたTMA標本の作製,[2]膵癌TMA標本を用いたRPRP分子の臨床病理学的検討を計画した.[1]については,2000年から2011年に北海道大学病院にて外科的切除され,浸潤性膵管癌と病理診断された約200症例のうち,術前治療未施行かつホルマリン固定パラフィン包埋検体が利用可能であった症例数は152例と症例数が多かった点は評価できるといえる.[2]については,先行研究として実施した遺伝子発現プロファイル解析により同定した複数のRHO経路制御タンパク(RPRP)分子群に着目し,今回はARHGAP29タンパクについてIHC解析を行った.本タンパク発現が細胞増殖活性,がん遺伝子産物であるHER2およびMET発現と関連があることが明らかにでき評価できるといえる.このほか膵癌外科切除検体を用いた遺伝子発現プロファイル解析の準備を進めたが,ホルマリン固定パラフィン包埋(FFPE)組織検体のRNA品質が想定よりも低く,今回解析を見合わせた.今年度の研究の進捗については,一部の検討で遅れが見られたことから,自己点検による評価の区分を(3)とした.膵癌患者の予後改善のためには,化学療法を中心とする非切除治療の治療成績の向上が鍵となっており,予後を規定する因子に対応した個別化された分子標的治療の導入およびそのコンパニオン診断法の確立が求められている.

本研究は,先行研究として実施した同一患者原発巣・転移巣由来細胞株モデルからの遺伝子発現プロファイル解析により同定した複数のRHO関連タンパク(RRP)群に着目し,本年度は以下の2課題に取り組んだ.[2]膵癌TMA標本を用いたRRP分子の臨床病理学的検討:膵癌TMA標本におけるARHGAP29発現検討については前年度に行ったが,新たに抗体バリデーションにてより高いFFPE特異性を示した2抗体を用いて,再度検討を行った.ARHGAP29発現は腫瘍グレード(p<0.009),pT(p<0.006),pStage(p<0.012)と有意な関連性を示した.一方ARHGAP29高発現群および低発現群間で,全生存期間(OS),無病生存期間(DFS)に有意な差は認められなかった.本研究目的の達成のため,2年目にあたる平成29年度は,当初の予定を一部変更し,[1] DNAマイクロアレイ解析によるRRPの遺伝子発現検討,[2]膵癌TMA標本を用いたRRPタンパク発現に関する臨床病理学的検討を計画した.[1]については,外科切除された膵癌のFFPE検体を用いて遺伝子発現プロファイル解析を行い,解析データを得ることができ,一定の傾向が得られたものの,RNA品質が低くく,発現変動レンジが小さかったため,検体の再採取および再解析の必要が生じた.[2]については,免疫組織化学的解析を再度行ったことにより,ARHGAP29に関する新たな知見を得られたが,一部の解析が完了しなかった.以上を踏まえ,今年度の研究の進捗については,一部の検討で遅れが見られたことから,自己点検による評価の区分を(3)とした.膵癌患者の予後改善のためには,化学療法を中心とする非切除治療の治療成績の向上が鍵となっており,予後を規定する因子に対応した個別化された分子標的治療の導入およびそのコンパニオン診断法の確立が求められている.本研究は,先行研究として実施した同一患者原発巣・転移巣由来細胞株モデルからの遺伝子発現プロファイル解析により同定した複数のRHO関連タンパク(RRP)群に着目し,本年度は以下の2課題に取り組んだ.DNAマイクロアレイ解析による超音波内視鏡下穿刺吸引法(EUS-FNA検体)により検体採取された膵癌30症例のRRP分子の遺伝子発現検討:外科切除された膵癌のFFPE検体を用いて遺伝子発現プロファイル解析を行い,解析データを得ることができ,一定の傾向が得られたものの,RNA品質が低く,発現変動レンジが小さかったため,検体の再採取および再解析の必要が生じた.そこで本年度はRNA品質の高い検体を得るため,前向きにEUS-FNA検体30症例の収集および非FFPE検体(PAX固定検体)の作製を行った.膵癌細胞株の公共データベースを用いたRRP群遺伝子発現解析:RRP群遺伝子発現プロファイルと膵癌分子サブタイピングの関係を検証するため公共データベースに登録された21種の膵癌細胞株のARHGAPおよびARHGEFファミリーに関する遺伝子発現プロファイリングを行ったところ,階層的クラスター解析により,これら遺伝子発現により細胞株が3群に分かれ,このうちの1群にQuasimesenchymal(QM)タイプ細胞株が多く含まれることが明らかとなった.
Sulfataseの胆管癌における役割の解明と治療への応用

研究代表者は最近、Sulfatase(SULF)が肝細胞癌で増殖、浸潤において重要な役割を示すことを見出した。SULFは胆管癌細胞株においても発現しており、本研究は胆管癌でのSULFの増殖、浸潤に対する作用機序を明らかにし、治療応用へと展開するための研究基盤を確立することが目的である。本研究で肝内胆管癌に対して肝切除術を受けた患者の摘出標本においてSULF1とSULF2の発現を確認し定量化すると、SULF2の発現と予後に明らかな相関は認めなかったが、SULF1は有意に術後無再発生存と累積生存に関連することが示唆された。今後、SULF1は腫瘍マーカーの一つとしての有用性の可能性が示唆された。今回、増殖転移しやすい胆管癌に対してSULFの役割を解明することは、非常に意義があると思われる。我々は、予備実験においてSULF2が胆管癌細胞株に発現することを見出した。また、我々の研究からSULFは肝細胞癌において非常に多岐にわたるシグナル(FGF, Wnt, PDGF, TGF-β)に関与し、癌増殖、浸潤、EMTに関与していることが分かった。胆管癌においても、Wnt, PDGFおよびTGF-βシグナルは、癌増殖、浸潤に重要な役割を果たすことが知られている。以上より、胆管癌の癌増殖、浸潤、転移にSULFが様々なシグナルに関与する物質としての役割を果たすであろうことが予測され、それを明らかにできれば、非常に特色のある研究になると思われる。平成27年度は、肝内胆管癌の切除標本を用いて免疫染色を行い、SULF1, SULF2、EMTのマーカーの発現を確認した。また、胆管細胞株を用いて、SULF1, SULF2の発現を確認することができた。肝内胆管癌の切除時の摘出標本を用いてSULFの発現と予後解析を行う研究を開始している。現在、当科で集積された患者データを解析している。また、当科で保管されている検体を用いて、SULF1とSULF2の発現を免疫染色を行っている。SULF1とSULF2の抗体の不具合で発現を見ることができず、良い抗体を見つけるのに時間を要した。最終的に、抗体を用いて免疫染色を行うことができ、現在免疫染色を行っている。また、EMTのマーカーを用いて、免疫染色を開始した。計画している具体的な研究項目は、1切除時の摘出標本を用いてSULFの発現と予後解析、2細胞株を用いてSULFによる癌増殖、浸潤作用、アポトーシス、EMTのメカニズム解明、3SULFの癌微小環境、特に癌関連線維芽細胞と胆管癌との相互作用におけるSULFの役割の解明である。H28年度は、臨床検体(肝内胆管癌29例)について,Sulfatase 1(SULF1)とSulfatse 2(SULF2)の免疫染色を行い,陽性所見(染色域)からGrade1(25%未満),Grade2(25%以上50%未満),Grade3(50%以上)に分類した.SULF1とSULF2の発現と無再発生存率,累積生存率との関連についての解析が終了し、2017年7月の学会にて発表予定である(免疫染色についての実験は、ほぼ終了した)。細胞株の実験においては、SULF1とSULF2の発現を確認できたためそのシグナルとの関係を調べる実験を開始し現在進行中である。臨床検体を用いてSULF1,SULF2の免疫染色を試みたが、良い抗体が見つからずSULFの発現を確認できなかったが、ようやく発現を確認できた。また、検体の臨床データをまとめるのに時間を要した。申請者らは最近、Sulfatase(SULF)が肝細胞癌で増殖、浸潤、Epitherial-mesenchymal transition(EMT)において重要な役割を示すことを見出した。SULFは胆管癌細胞株においても発現している。本研究はSULFの肝内胆管癌での増殖、浸潤、EMT、アポトーシスの作用機序、癌微小環境での役割を明らかにし、SULFの胆管癌での治療応用へと展開するための研究基盤を確立することが目的である。本研究で、肝内胆管癌に対して肝切除術を受けた患者からの摘出標本においてSULF1とSULF2の発現を確認した。そして、その発現を定量化して測定すると、肝内胆管癌に対して肝切除術を受けた患者においてSULF2の発現と予後に明らかな相関は認めなかったが、SULF1が有意に術後の無再発生存と累積生存に関連することが示唆された。肝細胞癌ではSULF1とSULF2はTGFシグナルに関連し増殖、浸潤、EMTにおいて重要な役割を示すことが報告されたため、肝内胆管癌において細胞株を用いてSULFの増殖、浸潤、EMTとの関連について調べることを試みた。しかし、数種類の細胞株のからSULFの発現を確認できたが増殖、浸潤、EMTの関連性について調べるまでには至らなかった。

研究代表者は最近、Sulfatase(SULF)が肝細胞癌で増殖、浸潤において重要な役割を示すことを見出した。SULFは胆管癌細胞株においても発現しており、本研究は胆管癌でのSULFの増殖、浸潤に対する作用機序を明らかにし、治療応用へと展開するための研究基盤を確立することが目的である。本研究で肝内胆管癌に対して肝切除術を受けた患者の摘出標本においてSULF1とSULF2の発現を確認し定量化すると、SULF2の発現と予後に明らかな相関は認めなかったが、SULF1は有意に術後無再発生存と累積生存に関連することが示唆された。今後、SULF1は腫瘍マーカーの一つとしての有用性の可能性が示唆された。当初の平成27年度の研究計画で施行できなかった実験を、平成28年度に行う予定である。臨床検体を用いて行うSULFの発現とその予後解析については、免疫染色のための抗体はすでに確保できているため、免疫染色を続行し検体数を増やして予後解析を行っていく。また、細胞株を用いた実験に関して、今後、SULF1とSULF2をノックダウン、または強発現させて細胞増殖、アポトーシス、細胞浸潤などを調べていく予定である。臨床検体で免疫染色を用いた研究については、ほぼ終了している。今後、細胞株を用いた実験を進めてSULFと増殖能、アポトーシス、EMTとの関係を調べていく予定である。肝胆膵外科研究が予定していた計画より遅れたため、平成27年度の研究費が残存した。免疫染色の抗体の不具合によりの発現を確認するのに時間を要した。胆管癌細胞株でのSULF1,SULF2の発現を確認するのに時間を要した。研究が予定していた計画より遅れたため、平成28年度の研究費が残存した。免疫染色の抗体の不具合により発現の確認に時間を要した。臨床データをまとめることに時間を要した。平成27年度の未使用分は、臨床検体を用いた免疫染色の際に用いる抗体と、細胞株を用いた研究に使用し、さらに平成28年度の研究を行っていく予定である。平成28年度分の未使用分は細胞株を用いた研究に使用し、さらに平成29年度の研究を行っていく予定である。
NotchシグナルによるTリンパ球恒常性維持機構の解明

Tリンパ球を始めとする免疫担当細胞は個体の生涯を通してある一定の細胞数が常に維持されている。この制御からの逸脱、すなわち異常な減少・増加は自己免疫疾患・免疫不全などの免疫難病を引き起こす。しかし、Tリンパ球が、自己に対する応答性を回避すると同時に、その細胞数(プール)を制御する詳細な分子機構は明らかになっていない。本研究では、ナイーブおよびメモリーTリンパ球の細胞数を維持する分子機構を解明することを目的とした。Notchシグナルを欠失させるためにCD4プロモーター依存的にRBP-J遺伝子を欠損させたマウス(RFF4マウス)のTリンパ球動態を解析した。本年度は、濾胞性Tリンパ球の分化や機能発現におけるNotchシグナルの関与に焦点を当て検討を行った。マウスにNP-KLHを免疫し経時的にNP特異的抗体価を測定した。RFF4マウスは野生型マウスと同様にNPに対する抗体を産生し、抗体の親和性も上昇していった。また、濾胞性Tリンパ球の表現系を持つTリンパ球が免疫後に出現した。しかし1次免疫後60日以降、野生型では依然NP特異的抗体価は維持されている一方、RFF4マウスでは低下していった。また、2次免疫後野生型では抗体価の上昇が観察されたのに対し、RFF4マウスでは上昇は認められなかった。以上のことから、Tリンパ球におけるRBP-J依存的Notchシグナルは抗原特異的抗体の維持および2次免疫応答に関与する免疫学的記憶に関与していることが示唆された。Tリンパ球を始めとする多くの細胞は個体の生涯を通して一定の細胞数に制御されている。この制御からの逸脱、すなわち増加は自己免疫疾患やがん化、減少は免疫不全へと帰結する。各々の細胞数(プール)が厳密に制御されることが免疫システムの恒常性維持に必須であるが、詳細な分子機構は明らかになっていない。本申請研究では、Tリンパ球の恒常性維持機構を分子レベルで解明することを目的とする。私たちは従来、Tリンパ球におけるNotchシグナルの役割について研究を行っている。その中で、Notchシグナルが生体内でのTリンパ球の長期生存に関与しているのではないかとの知見を得ていた。そこで本研究ではこの知見を基盤としてTリンパ球の生存について詳細な検討を加えた。生体内でのTリシパ球の生存を抗原未感作のナイーブ状態と抗原刺激を受けたメモリー状態の2つに分けて検討した。ナイーブTリンパ球とメモリーTリンパ球のプールは各々独立してそのサイズが維持されていることがわかっている。Notchシグナルを欠損するTリンパ球はメモリー細胞およびナイーブ細胞のいずれの状態でも対照群である野生型Tリンパ球と比較してその生存が短縮していた。メモリー細胞は獲得免疫応答の基本的かつ重要な特徴の一つであることから、私たちはメモリーTリンパ球の生存におけるNotchシグナルの役割についてさらに検討を行った。Notchシグナル欠損によるメモリーTリンパ球維持機構の破綻はTリンパ球生存シグナルであるStat5シグナル系を過剰に補った場合でも完全に回復しなかった。また、メモリーTリンパ球維持を支持するRapamycin投与によってもNotchシグナル欠損メモリーTリンパ球の寿命短縮は改善しなかった。以上から、Notchシグナルは従来の知見とは異なる機構によってメモリーTリンパ球プールを維持していることが示唆された。
中枢性ニコチン受容と口腔組織の変化

タバコの煙の中にはニコチンが含まれ、肺から吸収された後に血液脳関門を通過するため、末梢だけでなく中枢神経系全体にも作用する。喫煙は口腔癌や歯周病のリスクファクターであるとされるが、ニコチンの末梢作用に対する報告は豊富なのに対して、中枢におけるニコチン受容による口腔機能への変化に対する報告はほとんどない。そこで、本研究は中枢でのニコチン受容機構を明らかにし、その作用により口腔機能(組織)に変化が起こるかどうかを検討するために計画された。15年度において、ラット脳弓下器官スライスを用いたin vitroパッチクランプ実験について成果が得られた。この神経核へのムスカリン刺激は飲水行動が誘発されるのに対し、ニコチン刺激では誘発されないため、脳弓下器官におけるニコチン性受容体の存在は疑われていた。しかし、本研究にてニコチンによりα4β2受容体を介して脳弓下器官ニューロ財は興奮することが明らかとなった。一方、脳弓下器官ニューロンはムスカリン受容体M3を介して興奮する事を明らかにしたが、単一細胞レベルでニコチンとムスカリンに対する反応性を調べた所、ニコチン反応性が優位な細胞とムスカリン反応性が優位な細胞とに分けられた。これは、ニコチン優位細胞とムスカリン優位細胞が生理機能的に異なる役割を担っている可能性を示唆している。しかしながら、脳弓下器官におけるニコチン応答が飲水行動以外のどのような生理機能に関与しているかは不明であった。そこで、16年度ではラットへのin vivo実験を行い、脳弓下器官に近い側脳室へのニコチン刺激によって、血管収縮による歯肉血流量の減少が引き起こされることを見出した。これは、中枢ニコチン受容を介した循環系応答により口腔組織へ悪影響が及ぼされる可能性を示唆する。タバコの煙の中にはニコチンが含まれ、肺から吸収された後に末梢だけでなく血液脳関門を通過するため中枢神経系全体にも作用する。本年度は、ラット脳弓下器官スライスを用いたパッチクランプ実験について成果が得られた。脳弓下器官は第3脳室前壁に位置する中枢神経核であり、渇き感覚の誘発や循環動態に関与するとされている。ニコチンの作用はニコチン性アセチルコリン受容体を介する。脳室内ムスカリン刺激では飲水行動が誘発されるのに対しニコチン刺激では誘発されないため、脳弓下器官におけるニコチン性受容体の存在は疑われていた。しかし、本研究にてニコチンにより脳弓下器官ニューロンは興奮し、α4β2受容体サブタイプ拮抗薬により反応が抑制された。さらに免疫染色法により脳弓下器官にα4サブユニットが存在する事を示した。一方、脳弓下器官ニューロンはムスカリンによってもM3受容体を介して興奮する事を明らかにしたが、単一細胞レベルでニコチンとムスカリンに対する反応性を調べた所、ニコチン反応性が優位な細胞とムスカリン反応性が優位な細胞とに分けられた。これは、ニコチン優位細胞は循環系に関与しても口渇感誘発には関与せず、ムスカリン優位細胞は口渇感誘発に関与するという可能性を示す。脳弓下器官は循環系変化に加えて神経性にも唾液腺へ影響を与えるため、本年度実績から明らかになった機構が口腔機能変化とどのように結びついているかについては、インビボ実験を含めて現在検討中である。