hpprc/llmjp-kaken huggingface dataset:
ショウジョウバエ味覚トランスダクション機構の分子生物学的研究

ショウジョウバエの唇弁化学感覚子の味覚受容には、少なくとも3種の受容部位(F、G、T、サイト)が存在していることが明らかになっている。昨年度行ったnorpA視覚突然変異体の研究から、T、Gサイトを介したトランスダクションには、セカンドメッセンジャーとしてイノシトール3燐酸(IP3)が関与していると考えられている。今年度は、norpA以外の他の視覚受容に関わる突然変異体の味覚異常を調べたが、いまのところ著しい味覚異常を示す系統は見つかっていない。これと平行して、味覚受容トランスダクションに関わる新たな遺伝子を同定するために、エンハンサートラップ法の系統を用いたスクリーニングによって糖受容突然変異体を分離を試みた。X染色体上に4個のP[lacW]ベクターが挿入された系統を用いて、トランスポゼースの供給によりP[lacW]がX染色体上の新たな場所に挿入されたハエを、赤-青の食用色素を用いた2者選択摂食テストにより調べた。テストはトレハロース-ショ糖間で行い、トレハロースに対する選択性が低下した個体をスクリーニングした結果、3系統の突然変異体系統が分離された。唾腺染色体のin situ hybridizationにより、これらの系統では、それぞれX染色体の異なる位置に単一のP[lacW]が挿入されていることを確認した。P[lacW]の再転移により味覚選択性が復帰した系統が得られたことから、味覚異常はP因子の挿入によると考えられる。P因子の挿入は、トレハロース味覚感度を支配するTre遺伝子の座位とは異なることから、トレハロース味覚受容に関わる新規の遺伝子であると考えられる。現在、突然変異体において実際にトレハロース味覚感度が変化していることを、唇弁感覚子からの神経応答の記録によって調べている。また、欠失染色体による細胞学的マッピング、味覚感度に対する遺伝子量効果を調べる実験を行っている。
統合失調症モデルにおける神経回路の動作原理

近年、統合失調症患者のスクリーニングで、統合失調症患者では髄鞘関連タンパク質の発現変化を認めることがわかっている。そこで本研究課題では統合失調症モデルであるSchnurri2-KO(Sch2KO)マウスを用いてその神経回路基盤を明らかにし、髄鞘の恒常性に異常を認めるマウス(PLP-tg)との相関を検討することによって、学習行動異常の原因を明らかにすることを目的とした。まずSch2KOマウスに対して前肢レバー引きによる水報酬課題を行わせるも学習が成立しないため、覚醒下での神経細胞活動及び麻酔下での神経細胞活動を第一次運動野で比較した。覚醒下、麻酔下での神経細胞活動の細胞間での相互相関は発火数の減少に関わらず一定であるが、Sch2KOでは覚醒下での細胞活動の相互相関が有意に低いことがわかった。これらの細胞活動の相互相関活動の意義を考えるため、また学習行動異常の神経回路基盤をより詳細に検討するためにPLP-tgに対して前肢レバー引きによる水報酬タスクを運動学習課題とし、2週間連日でマウスに行わせた。正常群に比し、PLP-tgでは初期の成功率は差を認めないが後期の施行率は低かった。そこで2光子顕微鏡下でカルシウム感受性蛍光タンパク質を導入したマウスに運動学習を行わせ、運動学習中の神経活動を蛍光輝度変化として捉え、第一次運動野2/3層の活動パターンを数理学的に解析した。PLP-tgでは訓練期間を通してレバー引きとは関係のない神経細胞活動(自発活動)が認められた。またこれらの自発活動に相互相関は認めなかった。さらにこの自発活動の高い細胞は入れ替わりながら領域全体の自発活動の高さを維持するのに寄与することがわかった。これらの結果から行動に関連した細胞間の相関した活動が隔週に寄与することが示唆された。26年度が最終年度であるため、記入しない。髄鞘化された軸索は中枢神経系で白質を構成し、脳の多領域間を結ぶケーブルとしての役割を果たすことから、効率的な情報処理に極めて重要な働きをしていると考えられている。髄鞘関連タンパク質による髄鞘の制御破綻が学習異常をもたらすかを検証するためにPLP1の過剰発現マウスを用いて学習過程の神経回路基盤を調べた。PLP1は髄鞘を構成する主要なタンパク質の1つであり、このタンパク質を過剰発現したPLP-tgマウスは2か月齢でパラノードの構造異常に伴う軽度の神経伝導速度の低下と不安様行動を示すことが報告されている。髄鞘の恒常性破綻による神経伝導速度の低下が原因となっておきる行動異常がどのような神経回路基盤で起こるのかを検証するため、我々はカルシウム感受性蛍光タンパク質をコードする遺伝子をアデノ随伴ウイルス接種により大脳皮質運動野第2/3層の神経細胞へ導入し、前肢レバー引きタスクによる覚醒下運動学習課題施行中に2光子顕微鏡を用いて神経細胞の発火パターンを評価した。さらに運動学習による白質の変化を評価するため髄鞘関連タンパク質の変化をreal-time PCR法で検出した。PLP-tgは、正常群に比べ学習効率が低く、レバー引きに関連しない神経細胞の発火頻度(自発発火頻度)が増加していた。一方、両群間においてレバー引きに関連する神経細胞の発火頻度だけでなく、麻酔下での神経細胞活動にも違いを認めなかったので、自発発火頻度は学習行動下でのみ増加することが示唆された。髄鞘関連タンパク質発現は正常群では学習に伴い有意に変化するのに対し、PLP-tgでは有意な発現変化を認めなかった。これらの結果から髄鞘の恒常性破綻は学習に伴う髄鞘化の制御機能を損ない、情報伝達におけるシナプスへの入力の同期性の障害が不適切なタイミングでの出力の増加をもたらすため、自発発火頻度が上昇し学習障害を引き起こすと考えた。

これらの結果から行動に関連した細胞間の相関した活動が隔週に寄与することが示唆された。26年度が最終年度であるため、記入しない。髄鞘の恒常性が損なわれている動物における学習障害の神経回路基盤を神経活動を可視化することによって行い、その解析がほぼ修了している。また学習に伴う髄鞘関連タンパク質発現の変化もrealtime PCR法によって行い、変化を検出することができた。研究計画の順序は遺伝子改変動物の搬入順序によって変更を認めたが、おおむね順調に進んでいる。統合失調症モデルとしてα-カルモジュリンキナーゼのヘテロ欠損マウスおよびSchnurri-2欠損マウスを用いて認知学習課題を行い、認知運動学習課題下における2光子顕微鏡をもちいたin vivo長期イメージングを組み合わせることにより行動異常と神経回路動作原理を遺伝異常のあるマウスを用いて調べることを可能にする。蛍光タンパク質は個体にアデノ随伴ウィルスを用いて導入する。この方法を用いて、統合失調症モデルにおいて、認知運動学習課題下で、同一個体の同一部位をイメージングすることにより1)神経細胞、シナプスの発火パターンの解析、2)電気生理学的手法を用いて入出力相関を解析、3)神経伝導速度の活動電位の伝搬に及ぼす影響と神経活動の同期性の相関、その消失による行動異常との相関を解析する。つまり入力の神経細胞およびシナプスの同期性の消失による非特異的な興奮性の増加による不適切な出力確率の増加を検討する。
悪性胸膜中皮腫の増殖に対するTGF-betaシグナルの役割と治療への応用

TGF-βは悪性中皮腫の増殖に促進方向に作用しており、悪性中皮腫の種々の細胞外マトリックスたんぱく質を産生に関与していることが考えられた。悪性中皮腫特有のHippo pathwayの欠失と協調することにより、TGF-βはConnective Tissue Growth Factorの産生を上昇させることが、この増殖に関与するひとつのメカニズムであると考えられた。悪性胸膜中皮腫の患者の胸水中ではTGF-βの濃度が上昇することが知られており、TGF-βの悪性中皮腫細胞に対する細胞増殖促進能が示唆されている。正常中皮細胞をトランスフォームしたMet-5Aおよび、患者由来悪性胸膜中皮腫細胞をTGF-β処理したところ、細胞内でのSmad2のリン酸化およびERK1/2の活性化を認めた。Met5AにおけるTGF-β処理後2時間でリン酸化を受けるタンパク質をPhospho-kinase profiler Array(R & D社)を用いて調べると、ERK1/2の他、p38α,MSK1/2,CREB,STAT3などのリン酸化の上昇が認められた。マイクロアレイを用いた実験によって、TGF-βによって引き起こされる遺伝子発現の変化を調べると、上昇する遺伝子群のなかに、MMP-2、Collagen Type I α、CTGF、fibronectinなどが含まれており、またIL-1の発現の低下などが認められた。TGF-βによるこれらの遺伝子の上昇、低下はそれぞれTGF-β阻害剤によって抑制される。更にTGF-β阻害剤によってMet-5Aおよび悪性胸膜中皮腫の増殖は、単層培養系、軟寒天培地培養系双方において阻害されることがわかった。最近我々は、NF2によって機能が負に調節されるタンパク質YAP1がこのTGF-βによる悪性中皮腫の細胞増殖に関与している可能性を見出した。YAP1は、我々が樹立した細胞株でも、増幅が確認されている。悪性中皮腫細胞におけるTGF-β,Smadシグナル伝達系が、YAP1によってどのように制御されているかを検討中である。本研究の目的は、悪性中皮腫罹患患者の胸水中に高濃度で存在することが報告されているTGF-βが、悪性中皮腫の細胞増殖に関して、どのような役割を発揮するかを検討し、更にTGF-βシグナル伝達系の関与および下流制御分子との相互作用を明らかにすることによって、TGF-βシグナル阻害剤が悪性中皮腫治療に有効であるかどうかをin vitro、in vivoレベルで明らかにすることにある。本研究の目的は、悪性中皮腫罹患患者の胸水中に高濃度で存在することが報告されているTGF-βが悪性中皮腫の細胞増殖に関して、どのような役割を発揮するかを検討し、更にTGF-βシグナル伝達系の関与および下流制御分子との相互作用を明らかにすることによって、TGF-βシグナル阻害剤が悪性中皮腫治療に有効であるかどうかをin vitro、in vivoレベルで明らかにすることにある。悪性中皮腫細胞の増殖では、いくつかのがん抑制遺伝子の欠失が報告されており、代表的なものとしてp14^<INK4a>/p14^<ARF>, neurofibromatosis type2(NF2)がある。一方、悪性胸膜中皮腫の患者の胸水中ではTGF-βの濃度が上昇することが知られており、TGF-βの悪性中皮腫細胞に対する細胞増殖促進能が示唆されている。当該年度の研究では、悪性中皮腫で高頻度に欠失の認められるNF2やNF2に制御を受ける下流のHippo pathwayとTGF-βシグナル伝達系がどのような相互作用を行うかについて重点的に研究を行った。我々はYAPがSmad3と結合し、CTGFタンパク質発現を調節することを見出した。興味深いことに、YAPが関与しSmad3と協調的に転写を促進する標的遺伝子は限定的であり、Smad7、MMP2、fibronectinなどはYAPには影響を受けない。CTGFのプロモーター領域には特殊な配列があり、Smad3、YAP、p300がその領域において複合体を形成し、転写を促進すると考えられた。(論文投稿中)
日本的利益管理方式と組織能力開発に関する研究-アメーバ経営の導入事例から-

本研究は、アメーバ経営を導入することによって会社の利益がどのように改善されたのか、その仕組みを検討することと、東京特殊電線株式会社および同社の中国浙江省にある子会社におけるアメーバ経営の導入実態を比較することによって、アメーバ経営の浸透を促進・阻害の共通的要因を抽出することを目的としている。本年度は、東京特殊電線株式会社の東京本社、上田事務所および中国浙江省にある子会社において、アメーバ経営の導入に関する資料収集と聞き取り調査を行ってきた。上田事務所と中国における子会社は、アメーバ経営の導入を通じ、コストを大幅に削減したことを確認できた。具体的には、社内売買の仕組みを構築することによって、市場動向をすばやく現場まで持ち込み、現場の採算意識を高めるとともに、現場では常にコストと利益を意識しながら作業するようになった。また、時間当たり採算という共通した評価指標を用い、部門間の競争を促進し、全員が一体となり、常に高い目標にチャレンジしようとする仕組みを構築できた。さらに、さまざまな会議で経営状況を徹底的に検討することで、社内で知識や情報の共有を実現もできた。しかしながら、アメーバの導入自体に関しては、上田事務所と中国における子会社には、大きな違いが見られた。其の一つとして、上田事務所では、現場の作業員を含めた全員に経営数学を公開し、アメーバ経営を浸透しているが、中国における子会社では、数字の公開はミドル管理層以上のスタッフに限られている。これは、経営上、数字を非公開することは、公開することよりメリットが大きいと考えられる。日本では、時間当たり採算表を使い、会社をガラス張りにすることによって、全員の経営参加を重要視されてはいるが、中国では、現場までに数字を公開していないにもかかわらず、現場がアメーバ経営を一つのゲームとして楽しみ、経営に参加している効果が確認できた。今後、引き続きほかの相違点を模索しながら、アメーバ経営の浸透を促進、阻害の要因を抽出する必要がある。
感潮河川・浅海域の成層輸送と底質浮上機構の解析

研究の目的は、,感潮河川や浅海の「水環境」における水質形成の支配要因となる淡・塩水密度流の成層輸送と底質浮上現象との運動・力学的機構を解明し、水質改善及び保全対策を具体的に検討することにある。(1)潮汐波による感潮河川密度流模型の実験的研究潮汐起波装置に接続した河川水路部(幅20cm,高さ30cm,長さ8m)に淡・塩水の2成層流を発生させ,潮汐流による経時的な成層過程(2層の厚さ,流速,流向の各変化の組み合せ)の形成パターンを識別し、底質浮上を起す掃流力に関わる流速・密度分布等の水理量を計測した。これらの実験の流況は,現実の河口から防潮水門等までの感潮流況を再現する緩混合型の2成層流であり,収集データの整理検討から得た知見は下記の一連の成果と連携する。(2)2成層密度流に関する解析理論とその展望感潮河川における水門・堰や浅瀬を越流する密度流の現象は,筑後川や肱川の現実課題であり,特に,非定常流の解析理論は未解明である。そこで,最新の文献資料調査から得た解析理論を3種類に区分し,当該流況に対する解析手法の展望を明らかにした研究成果を得た。(3)現地観測に基づく強混合型密度流の解析一方,強混合型の感潮河川密度流は,経時的な流況変化が著しく,遷移過程の水理特性を客観的に識別する必要がある。これに対して新たに「安定Froude数」を導入する手法を提案し,その有効性を現地観測データに基づいて検証した研究成果を得た。(4)閉鎖性浅海湾の現地調査研究魚類養殖水域における現地調査を継続すると共に,これまでに実施した観測結果を総合して,水質形成に関わる流速等の水理量と,貧酸素水塊の発生に寄与する底質浮上の実態を究明した。本研究の「潮汐一周期間」にわたる潮汐流模型の実験により、従前の水路における一方向定常流の成果とは異なる水理特性を見い出すことを目的としている。1):潮汐波による底質浮上過程の模型実験平成5年度では、大橋・藤原は、ロボットを用いた実験装置の流速計測等とデータ処理系の準備を終え、潮汐流の相似性に関する検討、及び水路に底質を設置しない状況における基礎実験を実施した。これらから、潮汐流の成層過程を吟味するための、上下2層の流速分布の時間・場所的形成とその変化を中心に、順調にデータを集積した。これらの結果について、現在、解析検討中である。2):閉鎖性浅海湾(北灘)の底質挙動調査大橋・戒能は、愛媛県南部の津島町北灘湾において、養殖イカダ(ハマチと真珠)周辺の底質汚染の実態調査を継続し、その長期的変動に関する成果を纏めつつある。また、底質浮上の力学機構を上記の実験装置を用いて解析するため、室内実験用の3次元流速計を用いた乱流成分の測定ルーチン等のソフトの構築をすすめた。また、底質材料の粘性度を検討している。本研究は,感潮河川や浅海における「水環境」の水質の形成要因となる密度成層輸送と底質浮上現象の水理特性を把握し,それらの運動・力学的機構に関する知見から水質改善及び保全対策を具体的に検討することを目的とした。1):潮汐波模型による実験研究の結果と考察(大橋)

潮汐起波装置に接続した河川水路部(幅20cm,高さ30cm,長さ8m)に淡・塩水の2成層流を発生させ,潮汐流による経時的な成層過程(2層の厚さ,流速,流向の各変化の組み合せ)の形成パターンを識別し,底質浮上を起す掃流力に関わる流速・密度分布党の水理量を計測した。これらの実験の流況は,実現の河口から防潮水門等までの感潮流況を再現する緩混合型の2成層流であり,収集データの整理検討から得た知見は下記の一連の成果と連携する。更に,感潮河川の水門・堰や浅瀬を越流する密度流の非定常流理論は未解明であり,最新の文献資料調査から得た解析理論を3種類に区分し,当該流況に対する解析手法の展望を明らかにした研究成果を得た。一方,強混合型の感潮河川密度流は,経時的な流況変化が著しく,遷移過程の水理特性を客観的に識別する必要がある。これに対する研究成果として,新たに「安定Froude数」を導入する手法を提案し,その有効性を現地観測データに基づいて検証した。2):閉鎖性浅海湾の現地調査研究等(大橋,戒能)現地調査を継続すると共に,これまでに実施した観測結果を総合して,水質形成に関わる流速等の水理量と,貧酸素水塊の発生に寄与する底質浮上の実態を究明した。
神経文化に伴い発現するチロシンキナーゼ蛋白の検索

本研究ではリセプターチロシンキナーゼ(RTK)ファミリーのうち、リガンドが未だ同定されていないephサブファミリーに注目し、このファミリーに属する未知のRTK遺伝子を同定することを目的とした。まずephサブファミリーのチロシンキナーゼドメインの内で特異的に保存されているアミノ酸配列を選択し、これに対応する変性オリゴヌクレオチドプライマーを合成し、これをプローブとしレチノイン酸により神経文化させたP19細胞より作成したcDNAライブラリーをスクリーニングした。合計4個の独立したcDNAクローンが得られ、これらのクローンの塩基配列を決定したところ、このうち3個は既に報告のあるsek,eck,elkのマウスホモログであることが判明した。残りの1クローンは既報のいずれのRTK遺伝子とも弱い相同性しか示さない新規の遺伝子であった。我々はこれをとりあえずeskと名付け、in situ hybridization法により発生過程神経系における同遺伝子の発現局在を検討した。esk mRNAはephサブファミリーのメンバーの中でもユニークな発現パターンを呈する。すなわち胎生中期より中枢神経系を中心に比較的広範囲に発現しているが、他のメンバーとは異なり後根神経節に強いシグナルを認めた。また内耳の感覚神経上皮にも強い発現が観察され、以上の結果を考え併せるとeskは感覚神経系の発生、形態形成、分化に関与している可能性が強い。また胎生期マウスの大脳皮質のsubplate neuron(求心性神経線維と大脳皮質神経細胞間の回路形成に重要な役割を果たすことが知られている一過性に出現する神経細胞)に発現していることもわかり、この神経細胞に発現しているRTK遺伝子は我々の知るところ存在していなかったのでこのeskが大脳皮質の回路形成に何らかの機能を果たしている可能性が考えられ、今後の検討課題として興味深い。
非肥満の耐糖能障害における病態生理の解明

非肥満IGTにおける高血糖のメカニズムは完全には解明されていな。本研究においては、非肥満IGTの病態生理を検討するためにトレーサーを用いたグルコースクランプと、二つのトレーサーを用いた経口糖負荷試験を行った。私達の予備的なデータからは、非肥満IGTでは肝糖取り込みの低下と骨格筋のインスリン抵抗性が高血糖に寄与する可能性が示唆された。今後は、これらのデータを確定させるためにさらなる調査が必要である。(目的)ダブルトレーサー法により、食後高血糖の原因について検索する。(対象)NGT、IGTおよび2型糖尿病(方法)同意が得られた被験者に対して一次スクリーニングとして経口糖負荷試験を行い、条件を満たす症例を登録する。その後、以下に挙げるパラメーターについてデータを収集する。身体活動量はライフコーダー及び質問紙(IPAQ)、食事内容(DHQ)、睡眠(ピッツバーグ睡眠テスト)は質問紙により検討する。検査前日21時から絶食とし以下の検査を行う。体脂肪量の測定、1H-MRS法による前脛骨筋・ヒラメ筋・肝臓における細胞内脂質の定量、MRIによる腹腔内脂肪・皮下脂肪量の定量を行う。ダブルトレーサー法による糖負荷後の糖の動態を測定する。静脈投与用として、[6,6-2H2]-glucoseを用い、経口投与用として[13C6]-glucoseを用いる。2時間の[6,6-2H2]-glucoseの静脈投与後に、1%の[13C6]-glucoseを含むブドウ糖75gを経口摂取させ、その後30分おきに採血をして血清分離する。得られた検体についてGC-MSを用いてそれぞれの安定同位体の血中濃度を測定し、各代謝パラメーターを算出する。(結果)NGTに対して、IGT、2型糖尿病では、糖負荷後の有意な血糖値の上昇を認めたが、その原因として肝臓からの過剰な糖放出、肝糖取り込みの低下が強く関与していること、それに伴って肝臓における脂質蓄積が生じていることが示唆された。得られた検体についてLC-MSを用いてそれぞれの安定同位体の血中濃度を測定し、各代謝パラメーターを算出する。(結果)NGTに対して、2型糖尿病では、糖負荷後の有意な血糖値の上昇を認めた。その原因として肝臓からの過剰な糖放出、肝糖取り込みの低下が脂肪肝に関連して生じた可能性が示唆された。日本人などの東洋人の糖尿病や動脈硬化症患者の多くは非肥満であるため、今後、非肥満者の病態生理学の確立が必要である。耐糖能障害における食後高血糖は動脈硬化症のリスクとして重要視されているが、非肥満者において、どのようなことが原因で高血糖が生じるのかは現在までほとんど明らかにされていない。日本人に多くみられる非肥満の耐糖能障害などをデータベース解析により分類し、新たなタイプ分けを試みることを目的とした。検診センターにおいて1994年から2003年までに75g経口糖負荷試験を受けた者1123名。データベースを用いて、空腹時血糖値の結果から、NGT, IFG、DM型に分類し、さらに非肥満で正常(BMI; 23kg/m2未満)、正常高値(BMI; 25kg/m2未満)、肥満(BMI; 25kg/m2以上)の3群に分ける。それぞれの群における特徴について比較した。耐糖能については、NGT、IFG、DM同士で比較すれば、BMIによらずほぼ同等の血糖曲線を描いた。しかしながら、インスリン値についてはBMIの増加に伴い、インスリンの過剰分泌が観察された。さらに非肥満者において、インスリンの分泌が多い群と少ない群に分けて比較すると、多い群では脂肪肝を有する率が高い傾向、高中性脂肪、低HDL血症を認めた。これらのことから、非肥満者において異所性脂肪蓄積がインスリン抵抗性を惹起し、インスリン分泌が過剰となる可能性が示唆された。

昨年度のデータベース解析に引き続き、本年度は日本で初めて行われるダブルトレーサー法について、その検出率などを検討して、おおむね妥当な結果が得られた。本年度は、データベース解析を主とした研究を目的として、概ね達成したと考える。来年度は、継続して、ダブルトレーサーを用いた検討と共に、クランプ法により臓器別のインスリン抵抗性を評価し、論文作成を進める。来年度は、当初の予定通り、ダブルトレーサーを用いた検討を主として取り組む。方法としては、以下の通りとするが、ダブルトレーサー法を国内で実施するのは初めてであるため、予備的に2型糖尿病患者など、大きな差が出やすい症例も被験者としてリクルートして、解析を行うこととする。クランプ試験やダブルトレーサー試験における解析費用、安定同位体購入費や被験者への謝金などに充てる。次年度は、クランプ試験やダブルトレーサー試験における解析費用、安定同位体購入費、質問用紙購入、採血検体費に充ていく。具体的には、同意が得られた被験者に対して、一次スクリーニングとして経口糖負荷試験を行い、条件を満たす症例を登録する。その後、以下に挙げるパラメーターについてデータを収集する。身体活動量はライフコーダー及び質問紙(IPAQ)、食事内容(DHQ)・睡眠(ピッツバーグ睡眠テスト)は質問紙により検討する。検査前日21時から絶食とし以下の検査を行う。体脂肪量の測定、1H-MRS法による前脛骨筋・ヒラメ筋・肝臓における細胞内脂質の定量、MRIによる腹腔内脂肪・皮下脂肪量の定量を行う。FMD法により血管内皮機能を計測する。その後、安定同位体[6,6-2H2]glucoseを用いた2ステップ高インスリン正常血糖クランプ検査(インスリン注入速度10mU/m2/min、20mU/m2/min)により、肝臓、骨格筋のインスリン抵抗性を判定する。別日に、ダブルトレーサー法による糖負荷後の糖の動態を測定する。静脈投与用として、[6,6-2H2]-glucoseを用い、経口投与用として[13C6]-glucoseを用いる。2時間の[6,6-2H2]-glucoseの静脈投与後に、1%の[13C6]-glucoseを含むブドウ糖75gを経口摂取させ、その後30分おきに採血をして血清分離する。得られた検体についてGC-MSを用いてそれぞれの安定同位体の血中濃度を測定し、各代謝パラメーターを算出する。
顎関節症におけるストレス蛋白の役割に関する研究

ヒト顎関節症および顎関節滑膜骨軟骨腫症患者から採取した滑膜由来の培養滑膜細胞において、HSP27、HSP70およびHSP90の発現をRT-PCR法にて確認し、本細胞が外的ストレスに対応するために、これらのHSPを発現しているものと考えられた。このうちHSP27は女性ホルモンであるエストロゲンのシグナル伝達における関与が示唆されており、これら培養ヒト顎関節滑膜細胞においてエストロゲンの受容体であるER-αおよびER-βが発現していることがRT-PCR法にて確認できた。エストロゲン刺激によるHSP27の発現に及ぼす影響を検討したところ、β-エストラジオールの用量依存性にHSP27遺伝子の発現誘導をRT-PCR法にて確認したが、Northen-Blot法では明らかな差異は認められなかった。この相違に関して、ヒトHSP27遺伝子の5 ́上流領域のプロモーター領域を分離し、ホタルルシフェラーゼ遺伝子をリポーター遺伝子とするプラスミドを作製、これを培養ヒト顎関節滑膜細胞に遺伝子導入し、β-エストラジオール刺激時のプロモーター解析を行った。結果、β-エストラジオールによる転写活性の増大を示す細胞株が確認できたが、すべての細胞株でその転写活性化は確認できなかった。この原因として、各細胞株で本来有しているβ-エストラジオールによるHSP27遺伝子の転写活性化機構が脱落している可能性が考えられ、今後はその差異の原因を追究していく予定である。熱ショック蛋白(以下HSPと略す)は、ストレス蛋白とも呼ばれ、外界の様々なストレスから細胞を保護する機能をもち、生体の生理学的状態を維持、機能させるに不可欠な蛋白質で、循環器疾患や自己免疫疾患ではすでにHSPの病態への関与が解明されている。顎関節症の病態解析においては、NOをはじめとする酸化ストレスや機械的ストレスなどの関与が明らかとなってきたが、そのストレス反応が、顎関節組織(滑膜組織)および細胞(滑膜細胞)レベルにおいて、いかなるメカニズムで制御されているかは未だ不明である。本研究は、顎関節滑膜組織におけるHSPの機能的役割を明らかにするとともに、顎関節症の発症およびその病態におけるHSPの関与、ひいてはHSPの機能を利用した顎関節症の治療法の開発を目指すものである。われわれが培養株として樹立したヒト顎関節滑膜細胞においてHSP27が発現しているのをRT-PCR法にて確認した。HSP27は細胞質に局在する低分子量HSPで、さまざまな刺激で発現が誘導され、またリン酸化による活性化によりそのシグナルを伝達する。女性ホルモンであるエストロゲンはこのHSP27の発現を誘導することが解明されている。エストロゲンレセプターは細胞質においてHSP27と結合している。リガンドと結合したエストロゲンレセプターは核内に移行し、エストロゲン依存性の遺伝子発現の転写を活性化させるが、細胞質で結合しているHSP27もさまざまな刺激によって核に移行すると考えられている。われわれは、このエストロゲンレセプターの核移行は、HSP27との相互作用により行われるものと考えている。熱ショック蛋白(以下HSPと略す)は、ストレス蛋白とも呼ばれ、外界の様々なストレスから細胞を保護する機能をもち、生体の生理学的状態を維持、機能させるに不可欠な蛋白質で、循環器疾患・自己免疫疾患およびケロイド形成においてHSPの病態の関与が解明されている。顎関節症の病態解析においても、NOをはじめとする酸化ストレスや機械的ストレスなどの関与が明らかとなってきたが、そのストレス反応が、顎関節組織(滑膜組織)およびその構成細胞(滑膜細胞)レベルにおいて、いかなるメカニズムで制御されているかは未だ不明である。本研究は、顎関節滑膜組織におけるHSPの機能的役割を明らかにするとともに、顎関節症の発症およびその病態におけるHSPの関与、ひいてはHSPの機能を利用した顎関節疾患の治療法の開発を目指して遂行してきた。ヒト顎関節症および顎関節滑膜骨軟骨腫症患者から採取した滑膜組織由来の培養滑膜細胞において、HSP27、HSP70およびHSP90の発現をRT-PCR法にて確認し、本細胞が外的ストレスに対応するために、これらのHSPを発現しているものと考えられた。

このうちHSP27は女性ホルモンであるエストロゲンのシグナル伝達における関与が示唆されており、これら培養ヒト顎関節滑膜細胞においてエストロゲンの受容体であるER-αおよびER-βが発現していることをRT-PCR法にて確認した。エストロゲン刺激によるHSP27の発現に及ぼす影響を検討したところ、β-エストラジオールの用量依存性にHSP27の発現誘導がRT-PCRにて確認されたが、Northern-Blot法では明らかな差異は認められなかった。この相違に関して、今後さらなる研究を進め、ヒト顎関節滑膜細胞におけるHSP27を介したエストロゲンの影響を検討し、顎関節疾患におけるストレス蛋白の役割を解明していく予定である。
血管内皮細胞における機械受容チャネルの研究

血管内皮細胞は血管の最内側に分布する一層の細胞で、血液中の化学物質や血流、血圧に応じて様々な血管作動物質を分泌して、血圧の局所調節に重要な役割を果たしている。本研究の目的は、特に内皮細胞の機械刺激受容機構に注目して、そのメカニズム、及び機械刺激に引き続く2次メッセンジャ-の動態を解析することにある。機械刺激受容の実体としては、近年注目を集めているStrech Activated(SA)Channelが最も可能性が高いので、具体的には内皮細胞に伸展刺激を与えた時に、このSAチャネルが活性化されるのか否かを明かにすることを本年度の目標にした。(1)細胞に定量的に再現性よく伸展刺激を与えるために、薄い透明なシリコン膜上に細胞を培養し、この膜を伸展する方法を確立した。(2)伸展中の細胞に電気生理学を適用することは極めて難しいので、SAチャネルがCa^<2+>を透過することを利用して、その活動を細胞内Ca^<2+>の濃度変化として捉えることを試みた。Ca^<2+>濃度は蛍光試薬(Furaー2)を用い蛍光顕微鏡で定量した。(3)短い(3秒間)伸展刺激を与えると、刺激依存的に細胞内Ca^<2+>は一過的に増加し、数10秒から1分の経過で減少することが分かった。(4)このCa^<2+>増加は完全に外液Ca^<2+>依存的的で、かつSAチャネルのブロッカ-であるガドレニウムで抑制された。(5)電位依存性Ca^<2+>チャネルの関与を検討するために、種々のブロッカ-を投与したが、効果は無かった。また、伸展に伴い電位依存性Caチャネルを通らないMn^<2+>の流入がみられたので、伸展により活性化されたのはカチオン選択性のSAチャネルであることが強く示唆された。(6)パッチクランプ法により、今回用いた標品にCa^<2+>透過性のSAチャネルが存在することを確認した。
視覚障碍者のための屋内ナビゲーション装置の開発研究

研究計画は,以下の具体的な2テーマに分類した.1)スマートフォン型可視光受信器開発,2)スマートフォン用応用ソフトウェア開発.方法としては,初年度の平成29年度には,まず1)のスマートフォン型可視光受信機器の設計を重点的に行い,屋内における可視光通信を用いた自己位置特定方法,測位精度向上のための他のセンサとの融合,ならびに画角を等価的に拡大するための基本設計とそのシミュレーションを実施した.並行して,開発する受光器を用いた位置測位アルゴリズムの検討と実際に装置を設置した基礎計測実験を行った.また2)のスマートフォン用応用ソフトウェア開発については,研究代表者が主催する国際会議に,ユーザの視点からFAA(アメリカ連邦航空局)の専門家,アメリカ・メイン大学の視覚障碍者の教授,オランダのフィリップス社の担当者などをそれぞれ招聘した.これにより,ユーザの視点からソフトウェア開発指針を取りまとめることができた.次に平成30年度では,限られた開発資金と時間を機能実現に集中し,照明のチラツキを極力低減した可視光通信環境におけるスマートフォン型受信機による方位検出に関する研究を行った.また,実際に視覚障碍者が受信機を把持する際の手振れの影響を防止する方策としてジャイロセンサと回転不変位相限定相関法について検討した.以上,研究開始年度後半に国際会議を開催したことにより,平成30年度も含め可視光通信による視覚障碍者歩行支援に関する方策と装置開発に関する多くの知見をまとめて得ることができた.また,研究全体の方向性をまとめることができたと考える.タイムスケジュールとしては,最初の2年間が受光部の実現ステージ,後半の1年が動作ソフトウェアテスト・改良ステージである.今後は,本研究の成果をより実用化に近づけるために,海外における関連学会の研究・調査を実施し,さらに研究発表を継続する予定である.平成30年度は,ハード面ではスマートフォン型可視光受信器による方位検出と測位誤差低減に焦点を絞り研究を行った.まず,屋内での地磁気センサのみによる方位検出では,鉄筋や他の電子機器の影響等で誤差が拡大する.また,画像処理によるランドマーク検出法は,現時点では処理速度ならびに参照用データ取得の問題が残る.そこで,本邦の照明基準を満足する照明器具自体を個々のランドマークとして捉え,その配置から方位を算出する方法を試みた.具体的には,従来開発したLED照明型通信システムを基に,視覚障碍者が地下街などの領域を受光器を把持した状態で歩行する場合を想定した基礎実験を行った.ここでは,日本独自の厳密な照明基準を満足する環境で,低フレームレートのスマートフォンカメラのみによる方位検出を試みた.その結果,計測誤差10度以内での方位検出が可能であった(IPIN2018).この方式を魚眼レンズを装着したスマートフォン画像と組み合わせることにより実用的な応用が可能である.次に,受光器を把持した状態での手振れの影響を防止する方法について検討した.基本構成としては,ジャイロ計測を併用し入力画像に対する回転不変位相限定相関法(RIPOC)を用いた手振れ補正方法を提案した(通信学会大会).その結果,3mの距離でリアルタイム光源追跡が可能なことを確認した.一方,研究代表者が組織委員を務める屋内測位・ナビゲーション国際会議(IPIN2018)における講演ならびに装置実用化の動向では,可視光通信に関する基本的な部分(照明光の変調基準)での本邦との仕様の違いが明らかとなった.すなわち,海外で応用されている可視光通信による屋内測位方法は,日本の照明基準を満足できないため,日本国内での公共の場所では使用できない.この点は,今年度開催されるIPIN2019(イタリア,ピサ)にて再度装置改善のための討議を進める予定である.今後の研究の推進方策は,1)スマートフォンによる音声案内用ソフトウェアの改良,2)国際会議における新たな開発指針の提案である.具体的には,平成29年度,平成30年度までの研究を通して得られた知見をより広く活用するための啓蒙活動を行う.特に,屋内案内用ソフトウェア開発については,平成30年の感覚代行シンポジウムで改善が指摘された視覚障碍者自身による位置情報入力とそれらを管理するデータベースの安定した実現方法について提案する予定である.具体的には,現在,国立情報学研究所が進めている科学技術情報ネットワーク(SINET)直結のモバイル実証実験に参加して,屋内位置情報と組み合わせた音声案内情報入力方式をスマートフォンにより実現する予定である.さらにESRIジャパン社の提供するクラウド形地理情報システムを使用して,視覚障碍者が容易にデータを保存・管理するシステムの基本構成を提案する.以上,ここまでの可視光通信の開発状況を総括すると,ハードウェアに関する装置開発は概ね実用化段階であり,本邦の照明基準の特殊性はあるが,類似のディジタルサイネージによる情報提供は2020年の東京オリンピック・パラリンピックで提供される予定である.ただし,これらをより視覚障碍者向けの社会インフラとして定着させるためには,開発されたハードウェアシステムを経済的にも運用可能な応用ソフトウェアの提供が不可欠である.従って,2019年の最終年度は,これらのソフトウェア開発に注力し,次の時代への提案を行っていく予定である.研究計画は,以下の具体的な2テーマに分類した.1)スマートフォン型可視光受信器開発,2)スマートフォン用応用ソフトウェア開発.方法としては,初年度の平成29年度にはまず1)のスマートフォン型可視光受信機器の設計を重点的に行い,屋内における可視光通信を用いた自己位置特定方法,測位精度向上のための他のセンサとの融合,ならびに画角を等価的に拡大するための基本設計とそのシミュレーションを実施する.並行して,開発する受光器を用いた位置測位アルゴリズムの検討と実際に装置を設置した基礎計測実験を行う.

ここで,可視光受信器については,測位誤差を低減しながら実時間で設定区間を繰り返し移動することのできるロボットの実現,ランドマークとなる照明器具位置の簡易計測方法および時刻同期によるBLE(低消費電力型Bluetooth発信機)の基礎実験を行いそれぞれ学会で発表する.また2)のスマートフォン用応用ソフトウェア開発については,申請者が主催する国際会議に,ユーザの視点からFAA(アメリカ連邦航空局)の専門家,アメリカ・メイン大学の視覚障碍者の教授,オランダのフィリップス社の担当者などをそれぞれ招聘する.これにより,よりユーザの視点からのソフトウェア開発指針を取りまとめることができる.以上の研究活動は,限られた開発資金と時間を必要な機能実現に集中するためであり,本可視光受信器の開発は,大学が複数の関連企業と連携することにより達成可能である.また可視光対応照明器具についても,一つの社会インフラとして定着させるよう実用化を目指す.主として,最初の2年間が受光部の実現ステージ,後半の1年がテスト・改良ステージである.次に,本研究の成果をより実用化に近づけるために,海外における関連学会の研究・調査を実施し,さらに国際会議(IPIN)における研究発表と関連ワークショップを開催する.平成29年度は,ハード面ではスマートフォン型可視光受信器設計に焦点を絞り研究を行った.具体的には,従来開発したLED照明型通信システムを基に視覚障碍者が地下街などの領域を歩行する場合を想定した実時間測位装置を開発した.基本構成としては,ジャイロ計測を併用し能動的に天井照明器具の可視光通信情報をリアルタイムで取り込み,受信範囲を改善し,単一のイメージセンサを利用しつつ天井を含む広域の画像取得とピンポイントの可視光情報の復号を実現した.学会発表項目は,1測位誤差を低減しながら実時間で設定区間を繰り返し移動することのできるロボットの実現,2ランドマークとなる照明器具位置の簡易計測方法,3スマートフォンの正面ならびに背面カメラの2つを利用した測位範囲の拡大,および4時刻同期によるBLE(低消費電力型Bluetooth発信機)の基礎実験である.さらに,平成29年9月には札幌において,第8回屋内測位・ナビゲーション国際会議を開催し(大会長・牧野秀夫),40カ国から約400名の参加者があった.特にここでは,視覚障碍者支援のための屋内測位に関する特別セッションを設け,関連の研究者と装置開発に関する新たな技術ならびに音声案内時に特別に考慮する事項などについて活発な討議が行われた.また,先導的な研究者を海外から招聘することができた.従って,本来の計画に沿った装置開発を進めるとともに,国際会議開催により今後の視覚障害者用ナビシステムに関するソフトウェア開発の要求仕様をより現実に即した形で取りまとめることができた.一方,上記国際会議で講演ならびに装置デモを行ったフィリップス社の担当者との討議では,可視光通信に関する基本的な部分での本邦との仕様の違いが明らかとなった.この点は,平成30年度に開催されるIPIN
血圧調節に関わる小胞体イオンチャネルTRICの作動機構の解明と制御

小胞体からのCa2+放出は、筋収縮、神経伝達をはじめとして多様な生命現象と関わっている。その一方で、小胞体膜上のCa2+チャネルの開口によるCa2+放出は小胞体内腔側における負電荷の発生につながるため、効率的なCa2+放出を維持すべく、その負電荷を打ち消すための分子機構が存在するのではないかと長年考えられていた。TRICはこの分子機構に関わる小胞体チャネルであり、高血圧症との関連が指摘されている。本研究では、TRICチャネルの構造、機能解析を通して、TRICの作動機構および制御機構の解明を試みた。構造解析に向けた安定な発現系同定のため、真核生物由来および原核生物由来のTRICについてGFP蛍光を指標としたゲル濾過クロマトグラフィー法であるGFP-FSEC法による網羅的発現スクリーニングを行った。その結果、特に原核生物由来のTRIC3種について、高い結晶化能を持つことを示唆する、鋭い単分散性のゲル濾過クロマトグラフィーピークを示すことを見出した。さらに、膜タンパク質熱安定性評価法であるFSEC-TS法により、これらTRICについて高温度下でも安定であることを確認した。一般にタンパク質の熱安定性とその結晶化能は高い相関性があるため、これらのTRICについても極めて高い結晶化能が見込まれる。その後、同定されたTRICの精製試料調製に成功し、結晶化スクリーニングへと進めた。最終的に得られた構造解析に適した結晶を用いて、大型放射光施設にて回折データの収集を行い、さらに、TRICのセレノメチオニン置換体結晶を作成し、回折データを測定することで、多波長異常分散法による位相決定を行った。最終的に2種のTRICチャネルについてそれぞれ構造決定に成功した。26年度が最終年度であるため、記入しない。
社会生活の充実が施設療養中の認知症高齢者のQOLに与える影響の検討

認知症の症状を軽減し、高齢者のQOLを高めるための施設ケアの在り方を明らかにすることを目的とし、QOLに影響する要因の検討を行った。認知症高齢者グループホームへのフィールドワークから身体的要因・精神的要因・社会的要因が示された。これらの要因に通底するのは「入所者の自律性を活かす」という観点であり、これがQOL向上に寄与していると示唆された。一方で、施設への家族の訪問などのように、QOL向上に寄与する要因であるが、入所者によっては行動・心理症状を生起させる要因も存在する。入所者一人ひとりの(療養生活、ケアへの)意味付けを検討することが認知症高齢者のQOLを高める上で重要となる。本研究は、介護老人保健施設およびグループホームをフィールドとし、認知症高齢者(入所者)の身体的・精神的・社会的状況がQOLに与える影響を検証することを目的とする。本年度は「調査フィールドにおけるベースライン設定および測定計画の確立と実施」を目的として研究を実行した。調査フィールドにおける調査計画を確立することは、2014年度以降の研究の円滑化、効率化につながる重要課題であると考えられるため、研究全体のプロセスの基礎的なものとして特に丁寧に実施した。本年度の具体的成果は以下の3点である。第一に、グループホームを対象としたフィールドワーク(参与観察)に基づき、施設入所中の認知症高齢者の生活実態調査、および介護職員のケア活動の調査を行なった。第二に、フィールドワークの成果に基づき、より実態に則した形で認知症高齢者のQOLへ影響する要因を抽出、分析するための調査票の作成を行なった。第三に、認知症高齢者の精神医学的症状(うつ傾向など)を捉えるための心理尺度として、極めて高い信頼性・妥当性が担保されているNPI(Neuropsychiatric Inventory)を新たに採用し、質の高いデータを得られるように、テストバッテリーおよび測定手続きについて研究協力者(臨床心理士)と共同で検討した。NPIの採用は当初計画とは異なるものであったが、認知症高齢者の包括的な精神医学的症状や介護職員の介護負担などを定量的に検討可能な心理尺度であり、世界的にも評価が確立していることから、必要と判断した。本年度の成果に基づき、2014年度以降は実際的なデータの収集を実施する。まず協力施設でのパイロットスタディを行うことで、調査票および心理尺度への回答のしやすさや設問の適切さについて確認する。その後、必要に応じて、現状の協力施設以外にも研究協力を依頼することで、十全なデータ収集を実施するものとする。本年度は「パイロットスタディの開始」および「研究協力フィールドの拡大」を目的として研究を実行した。本研究は認知症患者を研究対象者とする都合上、データ収集(測定)方法が適切に実施可能かどうかを検討することが必須であり、パイロットスタディが重要であった。また研究対象者を十分に揃え適切な統計的処理を加えた分析を実施していくことは、研究結果の妥当性・信頼性を担保する上で重要な課題であるため、研究協力フィールドの拡大も図ったものである。第一にフィールドワーク(参与観察)を続けてきた認知症グループホームにおいて、入所者である認知症高齢者を対象にパイロットスタディを行った。第二に、研究協力フィールド拡大のため、研究協力者(臨床心理士)とともに、複数の施設と共同体制確立のための働きかけを行った。第三に、認知症高齢者の社会生活の程度を測定する上で重要となる社会的認知機能の側面についての文献検討を行った。社会的認知機能の検討は当初計画とは異なるものであったが、認知症高齢者の社会生活(とQOLの関連)を検討する上で重要となる論点であったことから、検討に加えた。本年度の成果に基づき、2015年度はデータ収集を行うとともに、データの分析及び成果公表を押し進めるものとする。本年度の研究においては、当初計画に基づき、調査を継続的に実施するとともに、成果公表に向けた準備を行った。退所者や調査からの脱落が生じたケースについては、さらに追加の入所者が存在している場合には、調査対象者としての選定を検討し、なるべく多くのデータが集まるよう配慮した。なお、成果を以下3点に分けて概説する。1.施設入所中の認知症高齢者のQOLに影響すると考えられる要因:身体的要因(服薬管理、ナースコール対応、運動、転倒予防);精神的要因(精神疾患、雑談などによる精神的支援);社会的要因(施設内役割、家族の関係性、地域行事参加)。2. QOL要因の分類(自律性を活かすことと管理の必要性の葛藤):「自律/他律」と「自立/他立」の概念を用いて4象限に分類した。QOLの観点では認知症高齢者自身の主体性(自律性)を活かしたケアが望ましい。一方で、症状のゆえに自律性に基づいたケアを提供することが困難な面も存在する。健康管理など、施設の責任として実施しなければならない事項と、自律性を活かしたケアの両立が課題であると理解される。3. QOL向上のための要因を導入する上での留意点:入居者同士のトラブル(施設での生活上のルールを入所者の自律性に任せて決める場合に、入所者間の人間関係の好悪などを理由として特定の入所者への批判や不満が醸成される事態)

;家族の来訪による不穏(施設への家族の来訪は入所者のQOLを高める面があるが、一方で別離の寂しさなどの情動を生起させる可能性もある。入所者一人ひとりの性格や状況を把握することが必要となる);私生活と安全の両立の難しさ(リラックスするために自室に私物を持ち込むことは肯定されるが、金銭などトラブルの元となるものも存在する)、が存在した。認知症の症状を軽減し、高齢者のQOLを高めるための施設ケアの在り方を明らかにすることを目的とし、QOLに影響する要因の検討を行った。認知症高齢者グループホームへのフィールドワークから身体的要因・精神的要因・社会的要因が示された。これらの要因に通底するのは「入所者の自律性を活かす」という観点であり、これがQOL向上に寄与していると示唆された。一方で、施設への家族の訪問などのように、QOL向上に寄与する要因であるが、入所者によっては行動・心理症状を生起させる要因も存在する。入所者一人ひとりの(療養生活、ケアへの)意味付けを検討することが認知症高齢者のQOLを高める上で重要となる。本年度は「パイロットスタディの開始」および「研究協力フィールドの拡大」を目的とし、データ収集など、研究を本格的に開始する時期であった。これらの点については一定の成果に至ったものの、実際的なデータ収集、分析、成果公表(研究論文の執筆)などについては十分に達成できていない面がある。心理学データ収集については研究協力者(臨床心理士)と共同で行うとともに、プロトコルを確立することで、効率的な実施が可能となるように手配する。データ分析については、本研究において収集する変数が多岐にわたることから、アルバイト等による補助を加えることにより、データ整理が進むように手配する。成果公表(研究論文の執筆等)については、データ収集・分析と並行して必要となる文献の整理・検討等を実施することで、スムーズに執筆・公表が可能となるように進める。本年度は「調査フィールドにおけるベースライン設定および測定計画の確立と実施」を目的とし、研究全体の基礎を作る時期であった。心理尺度、調査票の選定・作成については一定の成果に至っており、また専門的な学会大会への出席を通じ、認知症高齢者のQOL研究の動向についても理解を深めることが出来た。研究協力施設でのパイロットスタディを行い、より質の高いデータを、よりスムーズに収集するための研究手続きの洗練、調査票・心理尺度の洗練に努める。この結果に基づき、当初計画に含まれる研究協力施設での本調査を行う。質の高い研究を遂行する上での課題として、当初計画よりも研究協力施設を増やし、より多くの研究参加者からのデータを収集することが挙げられる。この点への対応策として、所属研究機関の大学院生(認知症高齢者グループホーム経営者)など、研究協力を依頼可能な人々への打診・調整を昨年度より重ねている。これにより研究参加者数を増やし、より堅牢な定量的データを得ることが可能になると見込まれる。
大脳皮質神経結合の活動依存的形成に関する研究

大脳皮質は、特異的な入出力の神経結合を特徴とする。その発達過程で神経結合形成を制御する種々の機構の存在が報告されている。神経細胞どうしの結合が、その活動性に依存して結合強度を変える現象もそうした機構の一つである。しかし、視覚伝導路の活動性の上昇が、どのようなメカニズムを介して、結合の再編成という形態の変化を引き起こすのか、全く明らかになっていない。そこで本年度の研究では、神経活動に依存して視覚野に誘発されるシナプス伝達の長期増強(LTP)が、神経活動と形態変化の橋渡しをする現象ではないかと考え、長期増強に対する蛋白合成系の関与の有無を調べる実験を行った。ラットの視覚野から脳切片標本を作製して、白質に刺激電極を挿入し、4層から電場電位を記録した。シ-タバーストを条件刺激として与えると、電場電位の振幅が増大し長期増強が誘発された。誘発された長期増強は、電場電位の増強していく時間経過が速いもの(fast LTP:fLTP)と、遅いもの(slow LTP:sLTP)の2種に大別できることが判明した。2つのLTPに対する蛋白及びRNA合成阻害剤の効果を調べたところ、これらの薬物はsLTPの誘発は阻害するのに対し、fLTPの誘発には何ら影響を与えなかった。また、fLTPの誘発にはNMDA受容体チャネルの、sLTPの誘発にはL型電位依存性カルシウムチャネルの活性化による細胞内へのカルシウム流入がそれぞれ必須であることが、薬理学実験により明らかになった。以上の結果は、視野野で、シ-タバーストにより誘発される電場電位の長期増強のうち、L型電位依存性カルシウムチャネルの活性化で引き起こされるsLTPが、神経活動と形態変化をつなぐメカニズムの有力な候補であると示唆している。