hpprc/llmjp-kaken huggingface dataset:
膜リン脂質代謝による転写調節機構

細胞質型phospholipase A2(cPLA2)は細胞膜リン脂質のsn-2部位に結合して加水分解によりアラキドン酸を遊離させる酵素として見い出された。アラキドン酸カスケートの律速酵素として重要な働きを有するcPLA2は通常は細胞質に局在するが、細胞の活性化などによるカルシウムイオン濃度の上昇により、cPLA2タンパク質内のカルシウムイオン依存性リン脂質結合ドメイン(CaLBドメイン)の関与によって核膜周辺へ移行することが知られている。よって本研究では昨年までcPLA2の細胞内局在がどのようなメカニズムによって変化するのかを特にCaLBドメインやリン酸化部位に注目して検証し1,cPLA2タンパク質中央部には核外移行シグナル配列があること、2,cPLA2タンパク質中央部、アミノ、カルボキシル両末端領域がそれぞれ相互作用することを明らかにしてきた。しかし、これらのドメインのみでは核膜のみに移行することの説明がつきにくい。そこでcPLA2と相互作用する因子について解析し、1,cPLA2のみでは常に細胞質に存在しているが、転写因子B-Mybと同時に遺伝子導入するとcPLA2は核に局在するように変化すること、2,cPLA2のアミノ、カルボキシル両末端領域とB-Mybが結合すること、3,B-Mybとファミリーを形成している癌遺伝子c-Mybタンパク質とは全く相互作用しないことなどの結果が得られた。cPLA2タンパク質内での相互作用の結果と総合して、cPLA2の各ドメイン間の相互作用がカルシウムイオンやcPLA2タンパク質のリン酸化により緩くなり、そこへ核内に移行する転写因子B-Mybが接触し、基質が存在する場所へ移動させる機序が示唆される。細胞質型PLA2(cytosolic phospholipase A2)は細胞膜リン脂質を選択的に加水分解し、アラキドン酸を遊離させる酵素として見い出され、通常は細胞質に局在する。しかし、細胞の活性化などによるCa^<2+>濃度の上昇により核膜周辺へ移行する。この移行にはN末端側にあるCa^<2+>依存性リン脂質結合ドメイン(CaLBドメイン)が関与している。本研究ではcPLA2の酵素活性や細胞内局在がどのうなメカニズムによって変化するのかを特に各ドメイン間の分子内相互作用やリン酸化部位に注目して検証した。方法としてcPLA2を動物培養細胞に遺伝子導入し、細胞中の(1)cPLA2タンパク質の細胞内局在変化、(2)cPLA2の酵素活性、(3)cPLA2タンパク質のリン酸化に伴う分子量変化、(4)cPLA2と相互作用する因子について解析した。遺伝子導入するcPLA2については野生型の他に機能ドメインや重要アミノ酸残基の変異型を作製した。その結果、cPLA2は3つのドメインでそれぞれ分子内相互作用していること、核外移行シグナルが存在していること、505番目のセリンが核外移行に重要な働きをしていること、そして転写因子B-Mybと相互作用していることが明らかとなった。以上からcPLA2は通常は細胞質に局在するが転写因子の核内移行を利用して核膜周辺へ移行すると推測できる。これらの内容は1999年12月の日本分子生物学会総会(福岡)にて発表した。アラキドン酸カスケードの律速酵素として重要な働きを有するcPLA2は通常は細胞質に局在するが、細胞の活性化などによるカルシウムイオン濃度の上昇により、cPLA2タンパク質内のカルシウムイオン依存性リン脂質結合ドメイン(CaLBドメイン)の関与によって核膜周辺へ移行することが知られている。

しかし、これらのドメインのみでは核膜のみに移行することの説明がつきにくい。そこでcPLA2と相互作用する因子について解析し、1,cPLA2のみでは常に細胞質に存在しているが、転写因子B-Mybと同時に遺伝子導入するとcPLA2は核に局在するように変化すること、2,cPLA2のアミノ、カルボキシル両末端領域とB-Mybが結合すること、3,B-Mybとファミリーを形成している癌遺伝子c-Mybタンパク質とは全く相互作用しないことなどの結果が得られた。cPLA2タンパク質内での相互作用の結果と総合して、cPLA2の各ドメイン間の相互作用がカルシウムイオンやcPLA2タンパク質のリン酸化により緩くなり、そこへ核内に移行する転写因子B-Mybが接触し、基質が存在する場所へ移動させる機序が示唆される。
細胞分化のためのnon-coding RNA機能のゲノム全体における識別

本研究課題は平成26年度が最終年度のため記入しない。
患者の施設アクセス水準に着目した高次救急医療施設の配置計画に関する基礎研究

1本研究は医療の中でも特にサービスの緊急性が求められる救急医療に着目し,施設配置の適正化を図るための計画手法検討を目的としている.(1)患者の移動条件を考慮した最適配置検討をシステムを開発する.(2)熊本県を事例として救急医療需要の特性や需要発生量を把握する.(3)救急医療サービス体制整備計画の指針を捉る.2救急医療の拠点的な役割を果たしている2つの医療機関について4ケ月間それぞれ約6000人分の患者の特性を探る特性施設調査と,一週間に亘り熊本市内の全医療機関について全救急患者の特性を探る時間断面調査の2つの調査を行い,救急医療需要の特性や需要発生量を検討した.配置計画の基礎になる救急医療需要,特に時間外における患者の受診行動の分析事例が少なく,本研究では特にこの点にエネルギーを注いだ.3熊本県内の主要道路網や国勢調査の調査区別情報のデータベースを構築する一方,ネットワーク解析を応用して患者の施設アクセシビリティや施設の最適配置を検討するシステムを構築した.システムを用いて,熊本県内各地から2つの高次救急医療サービス拠点までの等時間帯図を作成し,県南地区,天草地区に新らたな拠点が必要なことを示した.4これまで解析に手間がかかり過ぎ応用が難しいとされていた最適配置問題についても,初めて近似解法の有効性を確かめたのはもとより,時間外患者の大半が呼吸器系・内科系の軽症者で占められていることを示したり,また,患者の「スクリーニングシステム」導入を提案するなど,幾つかの成果を得た.5これら3年間の研究成果を総括すると共に,既発表の論文を収録して,報告書を作成した.1本研究は医療の中でも特にサービスの緊急性が求められる救急医療に着目し,施設配置の適正化を図るための計画手法検討を目的としている.(1)患者の移動条件を考慮した最適配置検討をシステムを開発する.(2)熊本県を事例として救急医療需要の特性や需要発生量を把握する.(3)救急医療サービス体制整備計画の指針を捉る.2救急医療の拠点的な役割を果たしている2つの医療機関について4ケ月間それぞれ約6000人分の患者の特性を探る特性施設調査と,一週間に亘り熊本市内の全医療機関について全救急患者の特性を探る時間断面調査の2つの調査を行い,救急医療需要の特性や需要発生量を検討した.配置計画の基礎になる救急医療需要,特に時間外における患者の受診行動の分析事例が少なく,本研究では特にこの点にエネルギーを注いだ.3熊本県内の主要道路網や国勢調査の調査区別情報のデータベースを構築する一方,ネットワーク解析を応用して患者の施設アクセシビリティや施設の最適配置を検討するシステムを構築した.システムを用いて,熊本県内各地から2つの高次救急医療サービス拠点までの等時間帯図を作成し,県南地区,天草地区に新らたな拠点が必要なことを示した.4これまで解析に手間がかかり過ぎ応用が難しいとされていた最適配置問題についても,初めて近似解法の有効性を確かめたのはもとより,時間外患者の大半が呼吸器系・内科系の軽症者で占められていることを示したり,また,患者の「スクリーニングシステム」導入を提案するなど,幾つかの成果を得た.5これら3年間の研究成果を総括すると共に,既発表の論文を収録して,報告書を作成した.1.救急医療需要推計の基礎資料を得ると共に患者受け入れ体制整備の指針を探る目的で、熊本市内の医療機関を対象に特定施設調査と、外来患者の時間断面調査を実施した。前者は昨年度の熊本赤十字病院救命救急センターにおける外来患者調査に引き続くものであり、救急医療のもう一つの核と位置づけられる熊本地域医療センターの外来患者6641人について10項目を調べた。2.後者は、歯科医院を除く全医療機関513機関を対象に、患者の受け入れ体制と、予じめ定めた1週間の外来患者数を尋ねた機関調査票と、当該期間の救急患者全員のプロフィールや傷病程度に関する医師の所見など10項目を尋ねた患者調査票を郵送し、回答を求めた。なお、救急患者の定義は次のいずれかに該当するものとした。(1)消防機関の救急車で搬送された患者(2)救急性があるとの判断で他の医療機関から転送された患者(3)休日・時間外(19時7時)の外来患者(4)救急専問の窓口の外来患者。全部で316の医療機関から回答があり、1週間の全外来患者(延べ)158453人に対し、救急患者は1658人となっており、それらの患者の調査票を得た。3.2つの調査から、時間外に自己判断によって来院する軽症の患者が多いことが分った。医学的に見て救急性のある患者の受け入れ体制を整備するのはもとよりであるが、それらの時間外患者の対応策が必要なことが分った。後者の調査についてはサンプル数が不足しており、来年度追加調査を行った上で、時間外の需要量と対応策を検討する予定である。4.熊本県内の医療機関に関する資料を入手した。昨年開発したアクセス分析システムで利用できるようデータベースを構築した。本年度は1,2の調査に重点を置いた結果、システムを用いた医療サービス水準の評価作業は来年に繰り超すことになった。
戦後理科教育改革の地方での展開過程に関する研究

本研究の目的は,対日占領期において文部省とGHQ/SCAP/CIEによって実施された中央での理科教育改革が地方においてどのように展開されたのかを明らかにすることである。一般に昭和20年代には,都道府県教育委員会や地域の学校において,さまざまな特色ある理科カリキュラムが作成,実践されたと言われている。それでは,地方における理科カリキュラムはどのようにして作成されたのであろうか。そこにおいて,文部省やGHQ/SCAP/CIEはどのような形で関与したのであろうか。占領下において,これら中央の文部省やCIEからの関与に仕方にはさまざまな形が考えられるが,本年度は現職教育に関する重要な教育施策としての「小学校教員研究集会」に着目した。現職教育の場としては1948(昭和23)年から1952(昭和27)年にわたって実施された,「教育指導者講習」(Institute for Educational Leadership,略称IFEL)がよく知られているが,1949(昭和24)年から1953(昭和33)年にかけて,小学校教育関係者を対象として,全国ブロックごとにワークショップの形態で実施された,「小学校教員研究集会」の実態については未踏同然であった。本年度の研究において,次のようなことが明らかになった。「小学校教員研究集会」に参加した地方の理科教育関係者は直接,CIE教育課係官からコア・カリキュラムや実地授業のねらい,聴視覚教育の目的などを聞く機会を得て,新教育に関する理解を深めたり,理科班でのワークショップにおける話し合いによって,小学校理科教育の直面する喫緊の課題を解決したりした。また,同研究集会での討論や協議を通じて,民主的プロセス自体を習得したと考えられる。従って,「小学校教員研究集会」は地方の理科教育関係者が新教育の実践を拡げるコアの役割を果たすことになったのである。本年度は研究の2年目であり,収集した一次資料を分析し,日本理科教育学会全国学会や中国四国教育学会などで口頭発表を行い,その内容を研究論文としてまとめた。現在のところ,研究テーマの解明に必要な一次資料はほぼ収集できており,研究成果をまとめつつある段階であるが,なお不明な点も少なからずあり,補足的に一次資料の発掘,収集に努めている。目下のところ,研究テーマである「戦後理科教育改革の地方での展開過程に関する研究」について,次のような観点から研究をまとめることができるのではないかという予測を立てている。(1)都道府県教育委員会による小学校理科基準カリキュラムの作成(2)文部省主催・CIE共催「小学校教員研究集会」という形における地方での現職教育の実施(3)昭和20年代において全国の小学校で行われた理科教育実践の推移本研究の目的は,対日占領期において文部省とGHQ/SCAP/CIEによって実施された中央での理科教育改革が地方においてどのように展開されたのかを明らかにすることである。それではこれらの理科カリキュラムは何を基準に作成されたのであろうか。小学校理科教科書検定基準が設定されたのは,『学習指導要領・理科編(試案)』が発行された1947年5月ではなく,文部省告示第12号が発布された1949年2月のことである。その後,同検定基準が改められ,文部省告示第88号が発布されたのは,『小学校学習指導要領・理科編(試案)』が発行された8ヶ月後の1952年10月である。この時初めて,教科用図書検定基準は小学校理科学習指導要領に基づくと規定された。それでは,昭和27年以前に地方において作成,実践された理科カリキュラムは何に基づいて編集されていたのであろうか。そこで本年度は戦後理科教育改革の地方への浸透と展開の過程を研究する初年度として,長野県教育委員会を事例として取り上げ,同県における戦後小学校理科教育改革の実態を明らかにした。本年度の研究成果として,長野県の場合,戦前から先進的に活動を展開していた信濃教育会の協力を得て,同県教育委員会は小学校理科カリキュラムを作成したのである。長野県小学校理科カリキュラムでは,内容基準である「理解の目標」の作成に当たって,理科研究中央委員会による「理解の目標」(1947)の基本理念や目標構造を踏襲しつつ,県内の地質・地形や養蚕業など地域の特性を組み込んだ内容を新たに付け加えていた。カリキュラム作成と並行して編纂された『小学理科学習帳』(1949)でも長野県独自の内容を盛り込むなど,長野県特有の取り組みを解明することができた。今年は研究の初年度であり,主に一次資料の発掘に重点をおいていた。本年度,口頭発表したり,論文発表した長野県の戦後小学校科理科カリキュラムに関する研究は以前,現地調査を行い,収集していた資料に基づいて実施したものである。この研究は今後,本研究のテーマである,「戦後理科教育改革の地方での展開過程に関する研究」を進める際の道標になると認識している。また,初年度の研究計画として取り上げた一次資料の発掘については,貴重な研究資料を発見することができ,1年次の研究計画は概ね順調に進展していると見做している。

そこにおいて,文部省やGHQ/SCAP/CIEはどのような形で関与したのであろうか。占領下において,これら中央の文部省やCIEからの関与に仕方にはさまざまな形が考えられるが,本年度は現職教育に関する重要な教育施策としての「小学校教員研究集会」に着目した。現職教育の場としては1948(昭和23)年から1952(昭和27)年にわたって実施された,「教育指導者講習」(Institute for Educational Leadership,略称IFEL)がよく知られているが,1949(昭和24)年から1953(昭和33)年にかけて,小学校教育関係者を対象として,全国ブロックごとにワークショップの形態で実施された,「小学校教員研究集会」の実態については未踏同然であった。本年度の研究において,次のようなことが明らかになった。「小学校教員研究集会」に参加した地方の理科教育関係者は直接,CIE教育課係官からコア・カリキュラムや実地授業のねらい,聴視覚教育の目的などを聞く機会を得て,新教育に関する理解を深めたり,理科班でのワークショップにおける話し合いによって,小学校理科教育の直面する喫緊の課題を解決したりした。また,同研究集会での討論や協議を通じて,民主的プロセス自体を習得したと考えられる。従って,「小学校教員研究集会」は地方の理科教育関係者が新教育の実践を拡げるコアの役割を果たすことになったのである。本年度は研究の2年目であり,収集した一次資料を分析し,日本理科教育学会全国学会や中国四国教育学会などで口頭発表を行い,その内容を研究論文としてまとめた。現在のところ,研究テーマの解明に必要な一次資料はほぼ収集できており,研究成果をまとめつつある段階であるが,なお不明な点も少なからずあり,補足的に一次資料の発掘,収集に努めている。現在,2年目に向けて,収集した資料の分析検討を進める一方,新たな一次資料の発掘を目指したいと思っている。どの範囲まで地方の小学校理科カリキュラムを収集することができるかは判断つきかねるが,可能な限りの収集に努めたいと思っている。目下のところ,研究テーマである「戦後理科教育改革の地方での展開過程に関する研究」について,次のような観点から研究をまとめることができるのではないかという予測を立てている。(1)都道府県教育委員会による小学校理科基準カリキュラムの作成(2)文部省主催・CIE共催「小学校教員研究集会」という形における地方での現職教育の実施(3)昭和20年代において全国の小学校で行われた理科教育実践の推移当初計画していたよりも,多少物品費の支出が少なかった。本年度予算計画では物品費を計上していないので,それに関する支出を本年度予算分から充てたいと思っている。また,旅費等についてはほぼ計画通り,予算執行が進んでいると思われる。旅費についてはほぼ計画通り,予算執行ができていると思われる。物品費については,当初計画していたよりも支出が少なかった。余剰となった本年度の物品費分については,来年度の物品費やその他の経費に充てたいと思っている。
レニンおよびアンジオテンシノーゲン遺伝子発現調節機構についての分子生物学的研究

まず,レニン遺伝子プロモーター領域とCAT遺伝子とのキメラ遺伝子を,c-Jun遺伝子発現ベクターとともに培養腎細胞に遺伝子導入してCAT assayを行い転写活性の変化について検討した.c-Jun蛋白質過剰発現により培養腎細胞特異的に約34倍のCAT活性の増加がみられ,deletion解析によりコアプロモーター領域(-47+16)がc-Jun蛋白質による転写活性化に関与することが明らかになった.コアプロモーター領域内のAP-1類似配列を変異させてもc-Jun蛋白質による転写活性化はみられたが,TATAボックスを変異させると定常的およびc-Jun蛋白質による転写活性が著しく低下した.in vivo competition法によって腎細胞内のc-Jun蛋白質の作用を競合阻害すると,c-Jun蛋白質による転写活性化は有意に低下した.これにより,c-Jun蛋白質が細胞特異的にレニン遺伝子の転写活性化作用をもつことが明らかになった.c-Jun蛋白質はコアプロモーター領域結合因子との相互作用によって,レニン遺伝子プロモーターの転写活性化をもたらすと考えられる.次に,レニン遺伝子プロモーター領域とCAT遺伝子とのキメラ遺伝子を,RB遺伝子発現ベクターとともに培養腎細胞に遺伝子導入して転写活性の変化について検討した.RB蛋白質過剰発現により培養腎細胞特異的に約34倍のCAT活性の増加が見られ,deletion解析により転写活性化に関与する近位プロモーター領域(RP-2領域;-7547)が明らかになった.また,ゲルシフトアッセイおよびDNase I footprint解析では,RB蛋白質により,RP-2領域への培養腎細胞由来の核内因子の結合活性の亢進が認められた.これらにより,RB蛋白質が細胞特異的にレニン遺伝子の転写活性化作用をもつことが初めて明らかになった.RB蛋白質はRP-2領域結合核内因子との相互作用によって,レニン遺伝子プロモーターの転写活性化をもたらすと考えられ,レニン遺伝子の組織特異的・分化特異的な発現調節にRB蛋白質が関与している可能性が示された.まず,レニン遺伝子プロモーター領域とCAT遺伝子とのキメラ遺伝子を,c-Jun遺伝子発現ベクターとともに培養腎細胞に遺伝子導入してCAT assayを行い転写活性の変化について検討した.c-Jun蛋白質過剰発現により培養腎細胞特異的に約34倍のCAT活性の増加がみられ,deletion解析によりコアプロモーター領域(-47+16)がc-Jun蛋白質による転写活性化に関与することが明らかになった.コアプロモーター領域内のAP-1類似配列を変異させてもc-Jun蛋白質による転写活性化はみられたが,TATAボックスを変異させると定常的およびc-Jun蛋白質による転写活性が著しく低下した.in vivo competition法によって腎細胞内のc-Jun蛋白質の作用を競合阻害すると,c-Jun蛋白質による転写活性化は有意に低下した.これにより,c-Jun蛋白質が細胞特異的にレニン遺伝子の転写活性化作用をもつことが明らかになった.c-Jun蛋白質はコアプロモーター領域結合因子との相互作用によって,レニン遺伝子プロモーターの転写活性化をもたらすと考えられる.次に,レニン遺伝子プロモーター領域とCAT遺伝子とのキメラ遺伝子を,RB遺伝子発現ベクターとともに培養腎細胞に遺伝子導入して転写活性の変化について検討した.RB蛋白質過剰発現により培養腎細胞特異的に約34倍のCAT活性の増加が見られ,deletion解析により転写活性化に関与する近位プロモーター領域(RP-2領域;-7547)が明らかになった.また,ゲルシフトアッセイおよびDNase I footprint解析では,RB蛋白質により,RP-2領域への培養腎細胞由来の核内因子の結合活性の亢進が認められた.これらにより,RB蛋白質が細胞特異的にレニン遺伝子の転写活性化作用をもつことが初めて明らかになった.RB蛋白質はRP-2領域結合核内因子との相互作用によって,レニン遺伝子プロモーターの転写活性化をもたらすと考えられ,レニン遺伝子の組織特異的・分化特異的な発現調節にRB蛋白質が関与している可能性が示された.
慢性的なかゆみにおける中枢神経の可塑性を制御する分子機構、神経機構の解析

アトピー性皮膚炎などにより引き起こされる慢性的な痒みは深刻な症状として認められており、痒みの発生、維持機構を理解し、痒みをコントロールすることが重要である。本研究において申請者は、NMDA受容体のNR2Bサブユニットのリン酸化部位を消失させたマウス(Y1472F-KIマウス)を用いて、NR2Bのリン酸化が三叉神経脊髄路核などの中枢における痒みの伝達に重要な役割を果たすことを明らかにした。さらに、様々な阻害剤や作動薬の大槽内投与により、NMDA受容体の活性化はGRP-GRP受容体を介したシグナル経路の上流で働くことを明らかにした。本研究は痒みの治療法や創薬の新たな開発につながると期待される。慢性的な痒みの発生および維持における機序は慢性疼痛と比べて、これまでほとんど研究が進んでいない。初めに、慢性的な痒みも慢性疼痛と同様の分子機構により制御されているのかを明らかにするために、慢性疼痛の発生、維持に異常を示すNR2Bの1472番目のTyr残基をフェニルアラニンに置換したノックインマウス(NR2B Y1472F-KI)において、慢性的な痒みモデルの行動に変化が現れるかを解析した。その結果、野生型のマウスにおいて見られるドライスキン誘発後の自発的な掻破行動がY1472F-KIマウスでは殆ど見られなくなっていることが明らかになった。この原因として、NR2Bが神経の可塑的変化の形成に関わる、もしくは痒みの神経伝達に必要であるという2つの可能性が考えられた。これらを明らかにするために、様々な起痒物質を頬に皮内投与して野生型マウスとY1472F-KIマウスの掻破行動を比較した。その結果Y1472F-KIマウスはヒスタミン、クロロキン、セロトニン、エンドセリン、PAR-2受容体アゴニストなど全ての起痒物質に対する掻破行動が野生型マウスに比べて優位に低下していた。さらに、痒み刺激による神経活動をc-fosの発現解析により解析したところ、Y1472F-KIマウスは野生型に比べてc-fosの発現細胞数が少なく、この神経活動の低下が掻破行動の低下の原因であると考えられた。一方、カプサイシンの頬への皮内投与に対する痛み行動は野生型と差が見られなかった。これらのことから、NR2Bのリン酸化は痒み特異的な神経伝達に重要であることが示唆された。痒みの研究はこれまで末梢を中心に行われ、様々な痒み物質とその受容体が明らかにされてきた。一方、脊髄においては近年のGastrin-releasing peptide(GRP)といった痒み伝達特異的な神経ペプチドの発見と共に、痒み特異的な神経伝達回路の存在が注目されている。申請者はNMDA受容体(NMDAR)のGluN2Bサブユニットのリン酸化部位を消失させたノックインマウス(GluN2B Y1472F-KI)において、ヒスタミンやクロロキンなど様々な痒み物質に対する掻破行動が野生型マウスに比べて大きく低下することを発見した。しかし、このマウスにおいてカプサイシンの頬への投与による痛み行動は野生型マウスと同様であった。このことから、GluN2Bのリン酸化は痒み特異的な神経伝達に重要であることが示唆された。さらに申請者は、大槽内へのNMDAの投与は痙攣発作後に激しい掻破行動を引き起こすことを発見した。この系を用いて痒み伝達におけるグルタミン酸-NMDARとGRP-GRPRの相互作用を解析した所、NMDARの活性化はGRP-GRPRを介したシグナル伝達よりも上流で機能することが明らかになった。痒み伝達にNMDA受容体が関わるというのはこれまで知られておらず、本研究において初めて明らかにされた。これらの成果は現在論文に投稿中である。本研究は今後NR2Bをターゲットとした新たなる痒みの治療法や創薬の開発につながると予想される。これまで当研究室において、NR2Bの1472番目のTyr残基のリン酸化は、慢性疼痛の発現、維持に必要であり、神経の可塑的変化に重要な因子であることが明らかにされてきた。一方、本研究においてNR2Bのリン酸化は、痒みの神経伝達そのものに関わることが明らかになった。最近、Gastrin-releasing peptide(GRP)、Natriuretic polypeptide b(Nppb)といった痒み伝達特異的な神経ペプチドが発見され、痒みの伝達が神経ペプチドによるのか、それとも、グルタミン酸によるのかという議論が行われている。本研究は痒みの伝達にグルタミン酸を介した伝達が重要であることを示唆しており、慢性的な痒みの研究に先立ち、急性的な痒みの神経伝達の解析が必要であると考えられた。

疼痛学痒みの伝達に関わるシグナル経路を明らかにするために、NMDA受容体のNR2Bサブユニット、NR2Aサブユニット、AMPA受容体、NR2Bのリン酸を行うSRCファミリーなどの阻害剤を大槽内に投与し、痒み行動がどのように変化するかを解析する。さらに、GRP、Nppbといった神経ペプチドとグルタミン酸経路がどのように痒み伝達において関わりあうのかを明らかにするために、GRP、Nppb、さらに、これらの阻害剤を大槽内に投与し、野生型とY1472F-KIマウスの痒み行動の変化を解析する。これらの研究成果を論文としてまとめる。ドライスキンによる慢性的な痒みにおいて、野生型とY1472F-KIマウスのc-fosの発現の変化を解析する。さらにGRPレセプター、NPPBレセプターなどとの免疫共染色により慢性的な痒みの制御に関わる神経回路を探索する。これらの神経回路において発現を誘導するプロモーター下にCa2+インジケーター(YCnano)の遺伝子をつなぎ、子宮内遺伝子導入法を用いて脊髄後角にYCnanoを発現させる。慢性的な痒みにおけるヒスタミン等の起痒刺激、通常では痒みを引き起こさない刺激、もしくは刺激を与えていない状態における痒み伝達ニューロンのCa2+応答の変化を野生型や、Y1472F-KIマウスを比較しながら測定する。慢性的な痒みのモデルの作製など、研究の立ち上げに時間を割いた1年間であったため、予定より研究費の使用が少なくなった。痒みの研究はマウス1匹に対して1回の起痒物質の投与実験が可能なため、マウスの購入費、維持費に多くの研究費が必要となる。さらに、様々な阻害剤等の試薬の購入に研究費を使用する予定である。
量子可積分系に関係する特殊関数と表現論

ホイン(Heun)の方程式とは、リーマン球面上に確定特異点を4点もつフックス型の微分方程式の標準形であり、これを調べることはBC_1型Inozemtsev模型という量子力学の模型を調べることと等価であることが知られている。確定特異店が3点の場合は、数学や物理において基本的な対象であるガウスの超幾何微分方程式と対応している。研究代表者は、ホインの方程式に対してHermite-Krichever仮説法という手法を発展させた。これにより、モノドロミーを楕円函数によって表示する方法が確立され、超楕円積分によるモノドロミーの表示式とあわせることで、超楕円積分と楕円積分を結ぶ公式を導き出す機構が解明され、いくつかの具体的な新しい公式を得ることができた。ここで述べたことは「研究発表」に記した論文にて発表したことである。また、ダルブー変換というものやそれを拡張したものを通じて等モノドロミーなホインの方程式の対たちを組織的に導出することができた。さらに、ダルブー変換や拡張されたものを合成することによって、有限帯ポテンシャルに関連する奇数階の微分作用素の新しい構成法を与えることにも成功した。ところで、ホインの方程式における従来のいくつかの結果を、さらに見かけの特異点を付加した微分方程式に対しても拡張することに成功した。これの応用として、パンルベ方程式の2パラメータ解を求める新しい方法を開発した。別の応用として、新たな有限帯ポテンシャルを発見することができた。今年度は、おもに4点に確定特異点をもつFuchs型の微分方程式であるHeunの方程式について研究結果を得た。BC_1型Inozemtsev模型という量子力学の1粒子の模型の固有値・固有関数を求めることは、Heunの方程式の解を調べることと同値であることが知られている。このBC_1型Iozemtsev模型において、報告者はBethe仮設法を開発し、また、有限帯ポテンシャルの理論との関係をもとにモノドロミーの超楕円積分による表示式を得て、固有値の分岐に対しての応用も導き出した。また、この模型の特別な場合に対応するLameの方程式に対し、ある境界条件をみたす固有関数に対応する固有値について、モノドロミーの表示式を用いることにより、楕円函数の周期を変数とみなしてこれについて解析接続をし、異なる固有値が解析接続によりつながっていることを数値計算により見出した。また、この解析接続のようすと、固有値の求める別の方法である摂動論とが、固有値として現れる級数の収束半径において整合的であることも確かめた。ところで、多粒子(N粒子)の量子可積分な模型であるBC_N型Iozemtsev模型において、準可解性、つまり、模型のヒルベルト空間の中においてある有限次元の空間が模型のハミルトニアンにより保たれていることが既に知られており、この模型において可積分性と準可解性が整合的になっているということを過去に示しているのだが、特にN=2の場合において、より詳細な計算をし、準可解性に関係する空間における作用素をより具体的に表示し、それらの作用素たちの準可解性に関係する空間における関係式などを導出した。ガウスの超幾何微分方程式は、数学のみならず物理などにも頻繁に登場するものであり、球面上3点に確定特異点を持つフックス型の微分方程式として数学的に特徴づけできるものである。確定特異点を4点にもっているフックス型の微分方程式の標準形はホイン(Heun)の方程式と呼ばれるものであり、これを調べることはBC_1型Inozemtsev模型という量子力学の1粒子の模型を調べることと等価であることが知られている。研究代表者は、ホインの方程式がガウスの超幾何微分方程式から摂動して得られるという認識のもとで、Kato-Rellichの理論が適用できることを示し、そして、微分方程式の摂動による解の収束性などを証明し、準可解性と呼ばれる性質との関係も考察した。また、別の視点となる有限帯ポテンシャルの理論をもとにして、ホインの方程式(微分方程式)の解のモノドロミーの超楕円積分による表示式を得て、固有値の分岐に対しての応用も導き出した。この過程で、ある3階の微分方程式の解として得られる楕円関数が重要な役割を果たしており、この関数は超楕円積分によるモノドロミーなどの具体形の表示に用いられる。さらに、Hermite-Krichever仮説法という手法を発展させて、ホインの方程式のモノドロミーを介在させることによって超楕円積分と楕円積分を結ぶ公式を導き出す機構を解明し、いくつかの新しい公式を具体的に得ることができた。また、ホインの方程式とパンルベ方程式の関わり合いについては、フックス型の微分方程式を通じて、それぞれの2パラメータをもつ特殊解においても対応していることがわかった。

また、ダルブー変換というものやそれを拡張したものを通じて等モノドロミーなホインの方程式の対たちを組織的に導出することができた。さらに、ダルブー変換や拡張されたものを合成することによって、有限帯ポテンシャルに関連する奇数階の微分作用素の新しい構成法を与えることにも成功した。ところで、ホインの方程式における従来のいくつかの結果を、さらに見かけの特異点を付加した微分方程式に対しても拡張することに成功した。これの応用として、パンルベ方程式の2パラメータ解を求める新しい方法を開発した。別の応用として、新たな有限帯ポテンシャルを発見することができた。
高熱電変換特性発現のための新規な複合クラスター化合物の結晶構造設計

1. Ag添加したZnSb焼結材の合成およびキャリア濃度制御による熱電変換特性向上を試みた.その結果,すべてのAg添加材はp型伝導を示し,Ag添加量の増加とともにパワーファクターが増加した.格子熱伝導率は,Zn4Sb3と同程度に低い値を示し,熱電変換無次元性能指数ZTは670Kにおいて1.15を示すことを明らかにした.また,焼結材の圧縮強度は400MPaと高く,機械的特性も優れていることがわかった.(Bi,Sb)2Te3,充填スクッテルダイトやTAGS等の既存の熱電変換材料とのcompatibility factorも良いことがわかった.3. Co9Zn7Sb8およびCoMnSbを結ぶすべての組成領域において,DHH構造を有する4元系固溶体が形成されることがわかった.Mn組成が増加するに従って,サブユニットあたりの価電子数濃度(VEC)が16から21に増加するとともに,電気伝導特性は金属-半導体-金属遷移を示した.また同時に,強磁性半導体的な性質を示し,室温以上の高いキュリー温度を有することを明らかにした.現在までZn4Sb3の熱電特性については調べられてきたもののZnSbについてはほとんど先行研究がなかった.キャリア濃度の最適が行われて来なかったZnSbにAgドープすることでキャリア制御し,非常に高い熱電特性が得られたことは熱電材料研究において重要である.Ru-Zn-Sb系において通常のハーフホイスラー化合物の2x2x2倍の超格子構造を有するホイスラー化合物を見出した後,様々な元素系(3元系および4元系)において同様の超格子構造を有する化合物相が存在することを見出し,フルホイスラー(X2YZ),ハーフホイスラー(XYZ)に続く,第三のホイスラー化合物群(X9Y7Z8)が存在することを見出した点は,多彩な物理的性質を有するホイスラー化合物の材料研究分野において重要である.ZnSbのAg添加による微細組織および結晶構造変化を調べ,熱電特性の向上の要因を明らかにした上で,特性向上に最適な添加元素の選定を行う.Co-Zn-Mn-Sb系における強磁性半導体的性質は,研究計画時に予想していなかった特異な物性であり,今後のさらなる研究が望まれる.新規な強磁性半導体的性質を示す結晶構造学的要因を中性子回折等を用いて調べ,さらに高い磁化,キュリー温度を有するDHHホイスラー化合物の創製に挑む.新規ホイスラー化合物の合成,結晶構造解析および熱電変換特性測定を行った.得られた主要結果は以下のとおりである:2.Co_9Zn_7Sb_8およびCoMnSbを結ぶすべての組成領域において,DHH構造を有する4元系固溶体が形成されることがわかった.Mn組成が増加するに従って,サブユニットあたりの価電子数濃度が16から21に増加するとともに,電気伝導特性は金属・半導体・金属遷移を示した.3.Fe_<1-x>Ni_xTiSbホイスラー化合物の熱電特性を,Ni添加量および温度の関数として測定した.Fe_<0.6>Ni_<0.4>TiSbおよびFe_<0.4>Ni_<0.6>TiSbは,それぞれpおよびn型の伝導特性を示し,700Kにおいて4.3および9.5μWcm^<-1>K^<-1>のパワーファクターを示す.さらに,Tiの一部をZrで置換した結果スピノーダル分解が生じ,熱伝導率が飛躍的に低減された.1. Ag添加したZnSb焼結材の合成およびキャリア濃度制御による熱電変換特性向上を試みた.その結果,すべてのAg添加材はp型伝導を示し,Ag添加量の増加とともにパワーファクターが増加した.格子熱伝導率は,Zn4Sb3と同程度に低い値を示し,熱電変換無次元性能指数ZTは670Kにおいて1.15を示すことを明らかにした.また,焼結材の圧縮強度は400MPaと高く,機械的特性も優れていることがわかった.(Bi,Sb)2Te3,充填スクッテルダイトやTAGS等の既存の熱電変換材料とのcompatibility factorも良いことがわかった.3. Co9Zn7Sb8およびCoMnSbを結ぶすべての組成領域において,DHH構造を有する4元系固溶体が形成されることがわかった.Mn組成が増加するに従って,サブユニットあたりの価電子数濃度(VEC)が16から21に増加するとともに,電気伝導特性は金属-半導体-金属遷移を示した.また同時に,強磁性半導体的な性質を示し,室温以上の高いキュリー温度を有することを明らかにした.現在までZn4Sb3の熱電特性については調べられてきたもののZnSbについてはほとんど先行研究がなかった.キャリア濃度の最適が行われて来なかったZnSbにAgドープすることでキャリア制御し,非常に高い熱電特性が得られたことは熱電材料研究において重要である.Ru-Zn-Sb系において通常のハーフホイスラー化合物の2x2x2倍の超格子構造を有するホイスラー化合物を見出した後,様々な元素系(3元系および4元系)において同様の超格子構造を有する化合物相が存在することを見出し,フルホイスラー(X2YZ),ハーフホイスラー(XYZ)に続く,第三のホイスラー化合物群(X9Y7Z8)が存在することを見出した点は,多彩な物理的性質を有するホイスラー化合物の材料研究分野において重要である.

ZnSbのAg添加による微細組織および結晶構造変化を調べ,熱電特性の向上の要因を明らかにした上で,特性向上に最適な添加元素の選定を行う.Co-Zn-Mn-Sb系における強磁性半導体的性質は,研究計画時に予想していなかった特異な物性であり,今後のさらなる研究が望まれる.新規な強磁性半導体的性質を示す結晶構造学的要因を中性子回折等を用いて調べ,さらに高い磁化,キュリー温度を有するDHHホイスラー化合物の創製に挑む.
超高圧・極低温下でのメスバウアー分光

ダイヤモンド・アンビル・セル(DAC)を用いた超高圧下メスバウアー分光は超高圧下での物性、特に超高圧下での磁気的性質を徴視的に調べる有力な手段であり、我々は今まで純鉄の高圧相ε-Feや典型的な鉄酸化物の一つであるヘマタイトα-Fe_2O_3の最高80GPaの超高圧下での^<57>Feスバウアー分光測定を行い報告してきた。本研究課題はそれらの成果を踏まえて典型的な鉄酸化物の超高圧・極低温下^<57>Feメスバウアー分光を行ったものである。又、放射光を用いた新しいメスバウアー分光の使用も試み成功することができた。得られた成果を以下に列挙する。(1)ぺロブスカイト型鉄酸化物SrFeO_3,CaFeO_3:Fe^<4+>という異常原子価を有することから、その物性が注目されているSrFeO_3とCaFeO_3の^<57>Feメスバウアー分光を最高77GPaの超高圧下測定を行った。SrFeO_3は立方晶ペロブスカイト構造を有し金属良導体であり、低温では反強磁性体であるが18GPaの圧力でそのネール温度は300Kまで上昇すること、44GPa及び74GPaの圧力下で外部磁場を印加した測定から圧力によって強磁性体へ転移したことが新しく見い出された。一方、半導体的性質を示す正方晶ペロブスカイトCaFeO_3では圧力によって構造相転移と共にFe^<4+>高スピン状態から低スピン状態へ転移することが初めて見い出された。(2)マグネタイトFe_3O_4:最も古くから知られた鉄酸化物である逆スピネル構造のFe_3O_4の高圧下^<57>Feメスバウアー分光を80GPaまで行い、29GPaで出現する高圧相は常磁性体であり、その構造には2つの鉄原子位置が存在し位置数の比は2:1であることが判明した。(3)ウスタイトFe_<1-δ>O:化学当量比も近いFe_<0.977>O試料を用いて詳細な測定を行い、8GPaの圧力でネール温度が300Kまで上昇すること、Fe超微細磁場は48Tにまで増加することが初めて見い出された。(4)放射光による高圧下^<57>Feメスバウアー分光:SeFeO_3を試料として44GPa,74GPaでの高圧下放射光による核共鳴前方散乱の測定に初めて成功した。DACを用いた超高圧発生では非常に高い圧力を得ることができるが、試料は極微少量に制限されるため、測定最適化が必要である。我々はその為の最適測定条件を開発し、良く制御された試料を用いて質の良いスペクトルの測定を行い、上記の成果を得ることが出来たが、現有設備である液体ヘリウム・クライオスタット内に現有ステンレス製のDACを装着して極低温での測定及び4.2K300Kの温度範囲での測定は端緒についたばかりであり、本研究課題の継続が不可欠である。(3)ウスタイトFe_<1-δ>O:化学当量比も近いFe_<0.977>O試料を用いて詳細な測定を行い、8GPaの圧力でネール温度が300Kまで上昇すること、Fe超微細

磁場は48Tにまで増加することが初めて見い出された。(4)放射光による高圧下^<57>Feメスバウアー分光:SeFeO_3を試料として44GPa,74GPaでの高圧下放射光による核共鳴前方散乱の測定に初めて成功した。DACを用いた超高圧発生では非常に高い圧力を得ることができるが、試料は極微少量に制限されるため、測定最適化が必要である。我々はその為の最適測定条件を開発し、良く制御された試料を用いて質の良いスペクトルの測定を行い、上記の成果を得ることが出来たが、現有設備である液体ヘリウム・クライオスタット内に現有ステンレス製のDACを装着して極低温での測定及び4.2K300Kの温度範囲での測定は端緒についたばかりであり、本研究課題の継続が不可欠である。ダイヤモンド・アンビル・セルを用いた超高圧下メスバウアー分光は超高圧下での物性を調べる有力な手段であり,我々は今迄,純鉄の高圧相ε-Feやα-Fe_2O_3などの鉄酸化物,SFeO_3などのペロブスカイト型酸化物を試料として最高80GPaの超高圧下での室温測定を行い報告してきた。ダイヤモンド・アンビル・セルを用いた超高圧発生では非常に高い圧力を得ることができるが試料は極微少量に制限される為,セル・メスバウアー用ガンマ線源・ガンマ線検出器などの最適配置でのみ良質なメスバウアー・スペクトルを観測することができる。本研究では今迄の室温測定の成果をさらに発展させると同時に,セル・線源を液体ヘリウム・クライオスタット内に装着した温度可変超高圧下メスバウアー分光装置を開発しそれを利用して4.2Kから300Kまでの種々の温度での測定からε-Feの磁性,α-Fe,O_3,Fe_3O_4,FeOの超高圧下物性,SrFeO_3,CaFeO_3のFe原子価数不安定性等を明らかにすることを目的とした。液体ヘリウム・クライオスタットは室温測定用セルがそのまゝ装着され,駆動棒を用いて線源を装入できるものを用意して測定を試み,液体窒素温度では正常に測定可能であることが判明した。室温測定はCaFeO_3,SrFeO_3,Fe_3O_4,FeOについて最高70GPaまで行い,CaFeO_3のネール温度は29GPaで室温まで上昇し,Fe^<4+>は高スピンから低スピン状態へ転移すること,SrFeO_3ではネール温度が18GPaで室温まで上昇し,スピン状態は高スピン状態のまゝであるが,この物質が示す低温でのヘリカルスピン構造が強磁性に変態する事を発見した。Fe_3O_4ではFe^<2+>とFe^<3+>とが混在するBサイトのFe電子状態が圧力とともに顕著に変化し,26GPaで常磁性体である高圧相へ一次相転移することが明らかとなった。FeOでは8GPaでネール温度が300Kに上昇するが20GPa以上の圧力で得られた磁気分裂からFe^<2+>磁気モーメントが圧力によって増大することが始めて明らかとなった。ダイヤモンド・アンビル・セル(DAC)を用いた超高圧下メスバウアー分光は超高圧下での物性を調べる有力な手段であり、我々は今まで純鉄の高圧相ε-Feやα-Fe_2O_3などの鉄酸化物、SrFeO_3等のペロブスカイト型酸化物を試料として最高80GPaの超高圧下での室温測定を行い報告してきた。我々はその為の最適測定条件を開発し室温測定を主に行い、CaFeO_3での圧力誘起低スピン転移、α-Fe_2O_3での新しい高圧相の出現、SrFeO_3では18GPaの圧力でネール温度が室温にまで上昇することを発見した。本年度は現有設備である液体ヘリウム・クライオスタット内に現有ステンレス製のDACを装着して極低温での測定及び4.2K300Kの温度範囲での測定をめざす、と同時に良く制御された試料を用いて質の良い室温スペクトルの測定をも継続して行った。
術前ホルモン療法の効果予測を目的とした包括的治療反応性予測ツールの開発

逆相プロテインアレイによる細胞内シグナル伝達経路解析の確立を行う予定であったが、逆相プロテインアレイの適応検体が培養細胞のみに限定されるとのことで現段階では断念し、免疫染色にて評価を行うこととした。対象は閉経後エストロゲンレセプター(ER)陽性、Her2陰性原発乳癌患者(年齢中央値68歳)、臨床ステージI 8名、II 20名、III 2名。すべてアロマターゼ阻害剤を6か月間使用した。腫瘍縮小率は腫瘍長径の変化率を使用し、治療反応群(PR)13名、治療不応群(SD)17名であった。治療前組織および術後摘出組織に対して主にPI3K-Aktパスウェイ(MAPK、pAkt、PTEN, pp70S6K、4EBP1)の免疫染色を施行することとした。SD群では治療後ER低下の傾向(p=0.13)と治療後プロゲステロンレセプター(PgR)高値を認めた(p=0.026)。また治療前MAPK高発現(p=0.08)、治療前pAkt低値(p=0.0047)は治療不応と関連していた。リアルタイムPCRによる遺伝子増幅とmRNA発現の解析に関しては同検体を用いてDNA,RNAを抽出し、まず以下の30遺伝子の所在するlocusの増幅を解析した。1q(PMF1,HCN3),8p12(ZNF703,FGFR1,LSM1),8q24(MYC,PHF20L1)11q21/23(CCND1,EMSY,C11orf67),16p(IGF1R,POLR3E)16q(CYB5B),17q23(SUPT4H1, RNF43)20q(UBE2V1,AURKA, ZNF217)現在これらプロファイルを解析中である。術前ホルモン療法施行症例30例の治療前検体において、30か所のDNA増幅状況を検索し、11か所のlocusから成るDNAの増幅パターンが、腫瘍縮小効果の低い群(長径30%以下の縮小をみなかった群)を分けうる可能性を示した(p=0.034)。これらの11か所のlocusに絞って治療前、治療後におけるパターン変化の検索を行い、ホルモン療法によるゲノム変化と、腫瘍細胞のKi67発現や術前ホルモン療法による腫瘍体積の変化率など他の詳細なパラメータとの比較を行っているところであり、さらに短期間の術前ホルモン療法を施行した症例群を用いてValidation studyを行う予定としている。また、細胞内シグナル伝達に関するリン酸化経路の検索においては当初逆相プロテインアレイを用いて評価を行う予定であったが、ホルマリン包埋標本自体が現段階で評価検体として不適応であることが判明したため、免疫染色にて評価を施行した。30例の術前ホルモン療法施行前および施行後摘出組織に対して重荷PI3K-Aktパスウェイ(MAPK, pAkt, PTEN, 4EBP1)の免疫染色を施行し、治療前のpAktと縮小率の間に負の相関関係を認めた。腫瘍診断学、外科学一般蛋白解析の評価法に変更が加わったが、おおむね計画通りに進行中である。JNK/p38パスウェイ、Ras-Raf-ERKパスウェイの蛋白発現の検索を加え、mRNAレベルでの発現解析を行いたい。
P-セレクチン上での好中球のローリング特性に与える接触力の影響に関する実験的研究

好中球のローリングには,血管壁表面のセレクチンと,血球表面のリガンドとの結合・離脱が重要な役割を果たすことが知られているが,本研究課題では,これに加えて,赤血球との衝突による血球の血管壁への押しつけが血球の挙動に与える影響を明らかにすることを目的とする.種々の濃度のP-セレクチンを塗布したガラス平板上を用意し,独自に開発した傾斜遠心顕微鏡を用いて,P-セレクチンの濃度と平板への押しつけ力が,ガラス平板上における好中球様細胞に分化したHL-60細胞の挙動に与える影響を解析した.その結果,これらはそれぞれHL-60細胞の減速に寄与するが,その影響は互いに独立であることが示された.平成26年度は,各種濃度のP-セレクチンを塗布したガラス平板上における,all trans retinoic acidで好中球様細胞に分化させたHL-60細胞の挙動を解析した.そのために,(1)ガラス平板に対するP-セレクチンコーティング技術の確立,(2)種々の押しつけ力および駆動力下におけるHL-60細胞の挙動解析を行った.まず,(1)のガラス平板に対するコーティングでは,洗浄後に心素か処理したガラス平板を,滅菌蒸留水に0.01,0.1および1.0μg/mlの濃度で溶解させたRecombinant Human P-selectin (R&D Systems)に浸漬させ,4°Cで一晩静置した.また,比較対象とする基板として,PBSに1wt%濃度で懸濁したBSAに浸漬したガラス平板を用いた.本研究で用いたP-セレクチン濃度はレンジが非常に大きく,抗体抗原反応を用いた蛍光染色では定量的な比較は不可能であったが,定性的に,高濃度の基板ほど多くのP-セレクチンが付着することを確認した.次に(2)の挙動解析では,独自に開発した傾斜遠心顕微鏡を用いて,各種基板上におけるHL-60細胞の挙動を解析した.ここで,押しつけ力FNは30pNで一定とし,駆動力FNを15,30,47pNと変化させた.各HL-60細胞の挙動をPTVによって得た後,移動する細胞の平均移動速度と基板への付着率についてP-セレクチンの濃度とFNが与える影響を解析した.その結果,平均移動速度に関しては,FNが増加するに従って減少し,また,P-セレクチンの濃度上昇によっても減少することが示された.しかし,付着率に関しては,FNの上昇にともなって増加するものの,P-セレクチンの濃度の影響は見られなかった.ではなぜ平均移動速度にのみ影響があるのか.それを明らかにするために,現在,個々の細胞の挙動をトレースするプログラムを開発中である.平成27年度は,血管内皮表面の幾何形状と軸集中した赤血球からの押し付け力が,血管内皮上を転がる好中球の挙動に与える影響を解析することを目的とした.そのため,血管内皮細胞層表面を六角形パターンで模擬したPDMS基板を作成し,傾斜遠心顕微鏡を用いて,各種押しつけ力下におけるHL-60細胞(好中球のモデル細胞)の挙動を観察した.まず,フランスリヨン第一大学の研究協力者の助力の下,シリコンウェハー上に六角形パターンを作成した.本パターンは,血管内皮細胞の表面サイズと等しくなるように設計され,パターンの間隔はHL-60が通過できるよう12μmとし,高さを血管内皮細胞の高さを考慮して2.3μmとした.このウェハー上にPDMSを塗布して硬化させ,切り出したものをガラス平板に接着することで基板を作成した.また,比較用として,幅12μm,深さ2.3μmの直線パターンも作成し,押しつけ力を負荷した状態でこれらパターン上における細胞の挙動を計測した.血球の挙動観察では,細胞の駆動力を30pNで一定とし,押しつけ力を,傾斜遠心顕微鏡の動作範囲である20.5pN70.5pNで変化させて,個々の細胞の軌跡をトレースした.その結果,押しつけ力が小さい場合は,細胞は基板表面のパターンにかかわらずほぼ直線的に移動するのに対し,押しつけ力が大きくなるに従って細胞は六角形パターンに沿って移動することが示された.生体内において,好中球と接着するP-selectinは血管内皮細胞の辺縁部に特異的に発現することが知られており,本結果は,血管内皮表面の幾何形状と軸集中した赤血球からの押し付け力が,血球のP-selectinとの結合に寄与することを示唆している.平成27年度に予定した研究は順調に消化され,血管内皮表面の幾何形状と軸集中した赤血球からの押し付け力が血球の挙動に与える影響に関する重要な基礎資料を得た.得られた結果は,理論解析とよく一致しており,次年度の数値解析の重要な比較データとなる.ただし,本実験は,細胞の状態に依存する上に,統計的に有意なデータを得るためには回数をこなす必要があり,十分な量のデータを得るために当初より時間がかかったことが問題であった.異なるパターン上におけるHL-60細胞の挙動との比較を計画しており,次年度は,数値解析コードの開発と平行して実験を行う必要がある.血液成分のうち,主に生体防御に関わる白血球の中で最も多数を占める好中球は,急性感染の場合に急激に数が増加するとともに,炎症病巣へ遊走して細菌等を捕食する特性をもつ,生体防衛の最前線で戦う細胞である.