hpprc/llmjp-kaken huggingface dataset:
光学測定用振動ノイズの出ない機械刺激装置および光学測定領野内刺激用透明電極の開発

電気生理学用実験装置の内、光学的測定実験と併用できない、機械刺激装置と電気刺激用透明電極を光学測定用の装置として開発した。前者はソレノイドにネオジム磁石を組み込むことで、可動部を待機時刺激時とも位置精度を損なうこと無く、無接触で制御可能となり、動作時に生じる光学測定に影響を及ぼす振動を取り除けた。後者は既に開発済みの電位記録用の透明電極で透明導電体として用いたガリウム添加酸化亜鉛(GZO)膜上に亜鉛とニオブを添加した二酸化チタン(NTO)膜を重ね、続いてアーニリング処理することで、導電膜の電気抵抗を減らし、GZO膜では電流を流すと膜が発熱し、電極が破損してしまう問題点を克服することが出来た。我々は、自作した光学的膜電位測定システムを用いて脳の感覚運動野の機能を調べる研究を進める内に、市販の刺激装置の一部が光学測定には使えないという問題に直面した。この研究は、従来の電気生理学的手法での使用を前提とした装置を、光学測定で用いる装置として新たに作り替えるものである。初年度は、光学測定ではわずかな振動もノイズ源となることを考慮して光学測定用機械刺激装置の開発を行った。開発した機械刺激装置は、可動部の先に取り付けた刺激糸を、ソレノイドコイルにより駆動し、メカニカルに実験動物の皮膚を刺激する装置であり、基本的構造はダイヤメディカルシステム株式会社より市販されていた装置と同じである。ただし、市販品では可動部の制御をバネと金属壁というメカニカルな手法で行っており、可動部がぶつかる部分にゴムを張るなどして静音化を標榜してはいるものの、カチカチという駆動音とともに振動が発生することは不可避であった。極端に振動を嫌う光学測定では、このような機械刺激装置を防振台の上に設置するなど論外であり、防振台の外に設置しても、光学測定装置の光軸に揺れが生じ、ノイズ源となることを防ぐことは出来なかった。これは、装置が、あくまで電極を用いた従来の電気生理学での実験での使用を前提としたものであり、光学測定に併用して使用することは想定していないことによると考えられる。我々は新たに開発した専用の電子回路でソレノイド駆動を精密に制御することで、メカニカルな機構無しに駆動範囲を制限する一方、バネをネオジム磁石の反発力を利用したものに置き換えることにより、可動部を、全く駆動部等に触れること無しに駆動させることに成功した。この新たに開発した機械刺激装置は、防振台上に直接設置しても光学測定のノイズ源となるような振動を全く生じないことを確認した。我々は自作した高性能の光学的膜電位測定システムを用いて大脳の感覚運動野の機能を膜電位感受性色素で生体染色することで、加算処理することなく、1回の掃引で数百ヶ所の膜電位を同時に測定することが可能となった。昨年度完成した光学測定用機械刺激装置を用いた光学測定では、特にハード面での問題点は出ていないが、制御ソフトやキャリブレーションの問題は次年度持ち越しとなった。自発性の興奮と感覚入力によって起こる誘発応答の相互関係を調べる研究を進める上で、光学測定中に測定領野内にある大脳を直接電気刺激する必要性が非常に高まった状況にある。既に、透明な導電体である酸化亜鉛を用いた透明電極を開発し、光学測定中に測定領野内から皮質上から神経活動を皮質電位(ECoG)として光学記録と同時に測定することに成功している。しかし、酸化亜鉛は抵抗がかなり大きい導電体であるため、大脳皮質を直接電気刺激するのに必要な10μAオーダーの電流を数msec流しただけで透明導電体膜が発熱して熱膨張し、クラックを生じたり、上面を覆っている透明絶縁体膜にヒビが入り、絶縁が崩れる問題が生じ、この電位測定用の電極をそのまま刺激電極として用いることは出来ないことが判明していた。26年度は予定していた酸化チタン系の透明導電体を、酸化亜鉛の時と同様に、ガラス製の曲面の電極基板にスパッター出来るが、その後、この透明導電体に電線を接続する際に用いる銀ペーストが、酸化亜鉛の時用いた製品では透明導電体に接着しない問題、この導電体はスパッター後に500°Cにしてのアニール処理が必須であり、処理時にガラスとの熱膨張率の差でクラックが生じたり、ガラスから剥離したりする問題が浮上し、それの対策が見つからない状況で年度末を迎えることになった。しかし、本来今年度と次年度の2年で完成する予定のものであるので、進捗状況としては問題無いと捉えている。我々は、膜電位感受性色素で生体染色した標本から微細な蛍光強度変化を検出する高性能の光学的膜電位測定システムを自作し、大脳の感覚運動野の機能を、加算処理することなく、1回の掃引で数百ヶ所の膜電位変化を同時測定することが可能となった。光学測定用機械刺激装置を用いた光学測定も制御ソフトは実用レベルまで仕上げることが出来たが、絶対的なキャリブレーションを取る問題は今後の持ち越しとなった。実験をする上では、この装置のみを用いる限り相対的な値で何ら支障が無いが、他の研究との比較には必須のことと認識している。一方、複数の誘発応答の相互干渉や自発応答との関係を調べる研究を進める上で、光学測定中に測定領野内にある大脳を直接電気刺激する必要性はますます高まっている。我々は既に透明導電体として酸化亜鉛を用いた透明電極を開発し、光学測定中に測定領野内の皮質の神経活動を直接皮質電位(ECoG)として光学記録と同時測定することには成功している。

しかし、酸化亜鉛は電気抵抗がかなり大きいため、大脳皮質を直接電気刺激するのに必要な電流を数ミリ秒流しただけで、透明導電体膜の発熱により電極が壊れてしまう現象が判明していた。本年度は、昨年度に酸化亜鉛を酸化チタン系の透明導電体に切り替えた際に明らかになっていた問題に対処した。この透明導電体には必須のスパッター後に500°Cでアニール処理した後、クラックが生じたり剥離したりする問題は、処理法を改善して急激な温度変化を避けることで飛躍的に歩留まりが高まった。しかし、この透明導電体に電線を接続する際に用いる銀ペーストが、酸化亜鉛の時用いた製品では透明導電体に接着しない問題については、別の製品を試した結果、接着はするものが見つかりはしたものの、酸化亜鉛の時に比べると、まだ接着力が弱く、実用化の一歩手前の段階のまま研究期間の終了を迎えることとなった。電気生理学用実験装置の内、光学的測定実験と併用できない、機械刺激装置と電気刺激用透明電極を光学測定用の装置として開発した。前者はソレノイドにネオジム磁石を組み込むことで、可動部を待機時刺激時とも位置精度を損なうこと無く、無接触で制御可能となり、動作時に生じる光学測定に影響を及ぼす振動を取り除けた。後者は既に開発済みの電位記録用の透明電極で透明導電体として用いたガリウム添加酸化亜鉛(GZO)膜上に亜鉛とニオブを添加した二酸化チタン(NTO)膜を重ね、続いてアーニリング処理することで、導電膜の電気抵抗を減らし、GZO膜では電流を流すと膜が発熱し、電極が破損してしまう問題点を克服することが出来た。研究実績の概要でも少し言及したように、光学測定用機械刺激装置については当初の計画通り順調に進展しているが、刺激用透明電極は計画の段階では想定されなかった問題が生じている。しかし、最終的に27年度末までに刺激電流を流しても崩れない透明電極を作製するという目標達成については今のところ遅れが出ることは無いと見込まれているため。生体シグナルの光学的測定、神経生理学光学測定用機械刺激装置については、制御ソフトやキャリブレーションの問題を残すのみとなっている。制御ソフトは、刺激用透明電極を用いた大脳皮質と機械刺激の時間差が機械刺激の強さによりばらついてしまう問題が中心で、機械刺激を行う可動部の動きを光学センサーで検知してフィードバックすることで解決を試みる予定である。主としてマテリアルの研究を行っている総合理工学部連携研究者の山田容士の研究室が開発した酸化チタン系の新しい導電体を曲面のガラス基板にスパッタする問題は、さまざまな解決方法があることがわかっており、今年度はそれらを一つ一つ試して最善の解決策を探して行く予定である。一方、連携研究者山田容士は、昨年(26年度に電極としての特性と耐性がより高いと考えられるこの透明導電体の膜形成手法を見いだしており、今年度は新たにこの手法を適用する予定である。当初の計画通り、電子回路の出力部に直流モーターの制御用に用いられているH-スイッチと呼ばれるIC(今回使用したのは東芝製TA8429H)を使用することで、5Vのデジタルロジックシグナルのみでソレノイド出力端子に最大30V、平均3Aの電流を正方向、逆方向のいずれにも流せる上、端子の短絡によるブレーキ動作も可能となる。このICの導入により、制御回路の開発や試作はデジタルロジック回路の開発、試作のみを行えばよく、制御回路の開発に必要な時間を大幅に削減出来た上、安定した動作が保証された。
児童養護施設退所児童の地域再統合の在り方に関する研究

本研究の2018年度のそれぞれの研究課題についての進捗状況は以下のとおりである。1.児童養護施設退所児童のアフターケアとしての児童養護施設における家族再統合支援のあり方研究課題(1)については、研究(1)「児童養護施設における家族再統合支援の先駆的実践事例に関する分析」を引き続き実施した。昨年度の調査において、子どもの家庭外への措置から家庭復帰や社会的自立に至るまで、支援が切れ目なく提供されることの必要性とともに、大人との関係が連続性を持ったものであることの必要性が確認された。2018年度は、前年度の結果をもとに、アドミッションケアの段階で必要な専門職連携のアセスメント項目の検討を行った。具体的には、昨年に引き続き、A県A市内の乳児院、児童養護施設、児童自立支援施設の家庭支援専門相談員の研究会においてアセスメント項目の検討を実施した。児童養護施設におけるソーシャルワークの入り口において、児童相談所の児童福祉司との連携と役割分担の遂行に向けてより汎用性の高いアセスメント項目の完成を目指す。そのため、研究(3)「児童養護施設における家族再統合支援の実態に関する調査」の調査票に今年度の調査結果を反映させ、2019年度に実施を変更した。2.SSW等による地域における虐待再発予防のための支援のあり方研究課題(2)については、研究(4)「スクールソーシャルワーカーによる家族保持のための先駆的実践事例に関する調査」の一環として、高等学校におけるスクールソーシャルワーカーと困難を抱える生徒との出会いを可能にするための一方策としての高校内居場所の事例検討を行った。家庭でもない学校でもない「第三の居場所」が、子ども食堂のように地域にあるのではなく学校にアウトリーチしている事例は、何らかの困難を抱える若者がソーシャルワーカーに出会うための方策として有用であると考えられる。引き続き調査を行う。1.これまでの研究課題の遂行について研究(1)「児童養護施設退所児童のアフターケアとしての児童養護施設における家族再統合支援のあり方」および(2)「SSW等による地域における虐待再発予防のための支援のあり方」を通して、本研究の最終的にめざすわが国における「児童養護施設退所児童の「地域再統合」のあり方」については、児童福祉施設や里親等、家庭外措置を基本とする「社会的養護の経験者」だけではなく、貧困、DV、虐待等様々な生活課題を背景にしながら育つすべての子どものための支援モデルとして、児童養護施設、児童相談所、学校といった福祉や教育の機関による有機的な連携に基づくモデルの提案が必要であるという方向で検討を進めている。「育つ子ども」への支援だけではなく、子どもが成人し、子どもを「育てる」立場になった後も自己肯定感を保持して社会の中で生きていくためには、企業等との連携の必要性についても明らかとなっており、先駆的に社会的養護出身の若者を支援している企業への調査を進めていく。2.本研究の最終モデルとしての「児童養護施設退所児童の「地域再統合」のあり方」について上記のとおり、調査を進めながら様々な事情で家庭外措置された子ども、あるいは様々な生活上の困難により生きづらさを抱える子どもに対する支援モデルについて検討中である。最終年度は普及可能な最終的なモデルについてとりまとめ、次年度以降研究協力を得られた児童福祉施設での実践モデルの試行に移りたい。2019年度のそれぞれの研究課題についての方向性は以下のとおりである。1.児童養護施設退所児童のアフターケアとしての児童養護施設における家族再統合支援のあり方先駆的な連携事例の検討に時間を割いたため、アンケート法による全国調査を最終年度に持ち越している。そのため、研究課題(1)については、研究3「児童養護施設における家族再統合支援の実態に関する調査」の実施及び分析が今年度の課題である。しかし、質的調査で明らかになった項目を調査に反映できるため、研究内容としてはより精緻化させることができると考える。2.SSW等による地域における虐待再発予防のための支援のあり方研究課題(2)については、研究2「児童養護施設退所児童や家族を対象とした学校や地域での支援に関する実態調査」の結果を学会で発表するほか、研究4「スクールソーシャルワーカーによる家族保持のための先駆的実践事例に関する調査」について、「第三の居場所」が学校の中にアウトリーチしている事例は、子ども自身のエンパワメントにも、家族の生活課題への介入にも有用ではないかと考えられる。引き続き事例研究を行うとともに、実践モデルとして提案していく予定である。研究初年度である平成28年度は、研究課題(1)児童養護施設における家族再統合支援の先駆的実践事例に関する分析、および研究課題(2)児童養護施設退所児童や家族を対象とした学校や地域での支援に関する実態調査の実施に向けての準備を行った。研究課題(1)に向けては1児童養護施設の地域子育て支援機能としての先駆的事例の検討、2児童養護施設を退所し、家庭復帰したケースへのインタビュー調査を行った。児童養護施設における家庭支援専門相談員の業務内容として、児童の早期家庭復帰のための保護者等に対する相談援助業務のほか、退所後の児童に対する継続的な相談援助、地域の子育て家庭に対する育児不安の解消のための相談援助、要保護児童の状況の把握や情報交換を行うための協議会への参画、などが挙げられている。研究班ではこの点に焦点を当て、家庭復帰した児童が受けた支援野内容と課題、地域の子育て家庭に対する相談援助業務のあり方のひとつとしての子ども食堂の実践について検討を行った。現在、得られた知見の整理を行っているところであるが、28年度の検討会で得られた知見を踏まえつつ、研究課題(1)の遂行のために、先駆的取り組みを行っている児童養護施設への調査の実施を行う予定である。研究課題

(2)については、SSWによる児童養護施設退所児童への支援の実態を明らかにするために、調査票の作成を行った。SSWの活用実態について教育委員会に実態を尋ねるとともに、SSWと児童養護施設の連携について明らかにすることができるよう、質問項目を検討しているところである。平成28年度においては、研究代表者の妊娠・出産による研究の中断が発生したためである。しかし、文献研究や予備インタビューの実施により、平成29年度において遅れている部分については実施が行えるように準備を進めているところであり、滞りなく進めるめどが立っている。平成29年度のそれぞれの研究課題についての進捗状況は以下のとおりである。1、児童養護施設退所児童のアフターケアとしての児童養護施設における家族再統合支援のあり方研究課題(1)については、研究(1)「児童養護施設における家族再統合支援の先駆的実践事例に関する分析」を引き続き実施した。児童養護施設の家庭支援専門相談員による家族再統合支援について、A県A市内の乳児院、児童養護施設、児童自立支援施設の家庭支援専門相談員と研究会を開催し、そのあり方を検討した。施設ケアについては、家庭から離れて入所してくる子どもの受け入れ(アドミッションケア)に始まり、インケア・リービングケア・アフターケアの4つのフェーズで支援課題が分類されるが、その中で支援が切れ目なく提供され、大人との関係が連続性を持ったものであることの必要性が確認された。また、社会的養護を経験した若者へのヒヤリングを通して、施設を退所した後、青年期にどのような支援を当事者が求めているか検討した。研究(3)「児童養護施設における家族再統合支援の実態に関する調査」の29年度中の実施を目指していたが、質問項目の作成がやや遅れており、30年度に実施することとなった。この調査の中でもアドミッションケアからの人間関係の連続性をどのように担保していくことが求められるか、検討していく予定である。2、SSW等による地域における虐待再発予防のための支援のあり方研究課題(2)については、研究(2)「児童養護施設退所児童や家族を対象とした学校や地域での支援に関する実態調査」を実施した。結果は現在分析中であるが、研究(4)「スクールソーシャルワーカーによる家族保持のための先駆的実践事例に関する調査」の中での質的調査を引き続き取り組む予定である。1、これまでの研究課題の遂行について研究(1)「児童養護施設退所児童のアフターケアとしての児童養護施設における家族再統合支援のあり方」および(2)「SSW等による地域における虐待再発予防のための支援のあり方」の実施と並行して、本研究の最終的にめざすわが国における「児童養護施設退所児童の「地域再統合」のあり方」についても議論を重ねてきた。
慢性関節リウマチの病態生理における分泌小胞としてのエクソソームの役割

近年、エクソソーム研究は大きく拡大し、その存在と意義に関して知見が集まりつつある。特に、エクソソーム中に含まれるmicroRNAの役割とその病態(特に癌)への関与は注目を集めている。しかし、神経性や腫瘍性疾患など、エクソソームの病態での役割の解析が進んでいるものは限られており、病態生理における全体像の理解は不十分と考えられる。我々は、エクソソームの炎症性疾患における役割を明らかにすることを目的とし、これまでに培養マクロファージのエクソソームにおいてiPLA2、COX-2、PGE合成酵素の存在を確認している。本年度は、昨年度に実施した慢性関節リウマチモデルマウスの血中エクソソーム内microRNAのアレイ解析から、絞り込んだ30種類ほどのmicroRNAに関して、定量的PCRによる検出を行った。その結果、炎症性病態と発現量の変動が相関する数種類のmicroRNAを見いだした。また、モデルマウスから採取した滑膜細胞を培養し、エクソソームの放出を確認し、これに内在するmicroRNAの解析も実施した。これらの中には血中エクソソームにおいて見いだされたmicroRNAと共通するものも認められた。更に、これらのmicroRNAの標的遺伝子をデータベースより検索したところ、細胞接着因子や細胞増殖因子などに関わる生体分子が候補として高い確率を示した。今後は、疾患関連リウマチ治療薬をもちいた、病態のコントロールとエクソソーム内在microRNAの変動に関しても解析を行う予定である。疾患に関連するmicroRNAの候補を見いだしており、また、血中エクソソームと滑膜細胞由来のエクソソームにおけるmicroRNAの発現の差異に関しても研究が進展してきた。これらの治験をもとに、病態のコントロールとの関連から、研究を進展することが可能と考えられ、研究は概ね順調に進展していると判断出来る。見いだされたmicroRNAに関して、炎症性病態との関係を明らかにする。更にそのmicroRNAが標的とする遺伝子が、関節リウマチにどのように関わっているのかを解明する。生体或いは培養細胞から単離したエクソソームを蛍光標識し、生体(実験動物)に局所投与した場合の生体内動態をライブイメージングで解析する。また、その動態に対して、局所炎症等が与える影響や抗炎症薬による変化も観察する。これらの解析から、関節リウマチモデル(SKGマウス)における病状や抗炎症薬等の治療による治癒効果をスコア化し、それに対するエクソソーム中のプロスタグランジン関連酵素群の量的及び質的変化を比較検討し、エクソソームのバイオマーカーとしての可能性を考察する。更に、疾患関連リウマチ治療薬を用いた病態のコントロールとエクソソーム含有microRNAの関係性に関しても検討を進める。本年度は、関節リウマチモデル動物におけるエクソソームの存在確認及びその性質の解析を行った。関節リウマチを発症するSKGマウスおよびコントロールとなるBalb/cマウスにおいて、血液を経時的に採取し、エクソソームを単離し低分子RNA画分を生成した。これをサンプルとし、microRNAの発現量の差異をマイクロアレイを用いて網羅的に解析した。その結果、数十の解析対象となるmiRNAが候補として絞り込まれた。これらのmiRNAに関して、マウスの系統差および関節炎症状の進行にともなう変動をリアルタイムPCRにて詳細に解析した。その結果、病態と相関する幾つかの候補が絞り込まれてきた。これらの候補の標的検索を行った結果、炎症関連メディエーターの産生に関わる酵素や滑膜細胞の分化及び増殖に関連するものが認められた。今後、これらのmiRNAが病態の進行とどのように関連するのかを検討していく予定である。SKGマウスにおける関節リウマチ症状を安定的に惹起する条件が確立できている。血中エクソソームの単離、microRNAの抽出と定量に関して確かなプロトコールを整備できている。マイクロアレイによる網羅的解析から、有力な候補見いだしている。以上のこのから、研究は概ね順調に進展していると判断出来る。

更に、これらのmicroRNAの標的遺伝子をデータベースより検索したところ、細胞接着因子や細胞増殖因子などに関わる生体分子が候補として高い確率を示した。今後は、疾患関連リウマチ治療薬をもちいた、病態のコントロールとエクソソーム内在microRNAの変動に関しても解析を行う予定である。疾患に関連するmicroRNAの候補を見いだしており、また、血中エクソソームと滑膜細胞由来のエクソソームにおけるmicroRNAの発現の差異に関しても研究が進展してきた。これらの治験をもとに、病態のコントロールとの関連から、研究を進展することが可能と考えられ、研究は概ね順調に進展していると判断出来る。特定のmicroRNAに関して、病態との関係を明らかにする。そのmicroRNAが標的とする遺伝子が、関節リウマチにどのように関わっているのかを解明する。これらのために、モデルマウスに加えて、培養滑膜細胞を用いた実験系の導入を検討する。更に、生体或いは培養細胞から単離したエクソソームを蛍光標識し、生体(実験動物)に局所投与した場合の生体内動態をライブイメージングで解析する。また、その動態に対して、局所炎症等が与える影響や抗炎症薬による変化も観察する。これらの解析から、関節リウマチモデル(SKGマウス)における病状や抗炎症薬等の治療による治癒効果をスコア化し、それに対するエクソソーム中のプロスタグランジン関連酵素群の量的及び質的変化を比較検討し、エクソソームのバイオマーカーとしての可能性を考察する。見いだされたmicroRNAに関して、炎症性病態との関係を明らかにする。更にそのmicroRNAが標的とする遺伝子が、関節リウマチにどのように関わっているのかを解明する。生体或いは培養細胞から単離したエクソソームを蛍光標識し、生体(実験動物)に局所投与した場合の生体内動態をライブイメージングで解析する。更に、疾患関連リウマチ治療薬を用いた病態のコントロールとエクソソーム含有microRNAの関係性に関しても検討を進める。研究成果を発表する予定であった学会が他の教務との関連で実施できなかった。このため、当初に予定していた旅費相当額が次年度使用額として生じた。翌年度に行う予定の成果報告に関わる支出として使用する予定である。使用予定であった実験動物の数が、実験の誤差が想定より少なく削減が可能であった。
データベースを基盤とする大規模分散強調環境における高レベルビュー機能の研究開発

仮想環境のモデル、仮想空間におけるオブジェクト定義、地理情報処理への応用という三つの側面で、環境と統合された高レベルビュー技術の研究を行った。〔仮想環境のモデル開発〕データベース、ハイパーメディア、CSCW技術を有機的に組み合わせ、コンピュータ内に仮想的な空間を作り出すためのモデルを開発した。仮想環境では仕事内容や利用者の都合で柔軟に環境を切り替えることが可能である。データベースのビューは、このような側面を支援する基本的な枠組みとして利用可能である。ビュー概念の拡張により仮想環境のモデル化するには、ビュー(環境)のオブジェクト(メディアや利用者)に対する影響だけでなく、その逆の影響を考慮しなければならない。また、動的な環境の変化、複数利用者の権利の衝突について検討を行った。〔仮想空間におけるオブジェクト定義〕仮想空間環境では、実世界における方向や位置に概念はそのままでは適用できない。これは仮想空間の一つの特徴であるが、利用者側からは直感的に理解できない恐れがある。そこで、実世界におけるこれらの概念を仮想空間に自動的にマッピングする機構について検討した。まず、仮想空間におけるオブジェクトの定義手法について提案し、本手法に基づいた方向および位置定義に手法について検討を行っている。〔地理情報処理システム〕現在の地理情報システムは、予め地図を画像情報として保存し、用途に応じて縮尺を選択する方式か、レイヤーの重ね合わせにより目的の地図を作成する方式が一般的であった。これでは、全ての利用者にとって汎用な地理情報システとムは言えない。そこで、各地理実体をオブジェクトとして個別に管理する地理情報データベースシステムについて検討を行った。利用者の用途により地理実体を選択し、地図の範囲や利用者の関心度などに応じて地理実体の表現を決定する動的地図作成システムのプロトタイプを構築した。
機能性キラル高分子を用いるアロステリックキラルダイナミクスへの挑戦

本事業は、共役および非共役高分子を基盤とする革新的な超分子キラリティー化学センサの開発を目的とした。化学センサの中でもより困難なキラリティーセンシングの統一的発展のためには、従来のセンサ自身の立体的・電子的変化を反映したスペクトルあるいは光学変化を読み取る手法では限界がある。そこで、生体系におけるallosteric effectに想を得て、認識サイトから離れた部位での変化を鋭敏に捉えて増幅した光学出力ゲインを検出する「Allosteric Chiral Dynamics (ACD)」の新概念を実践し、汎用性の高い手法として拡大・展開した。今年度行ってきたのは、機能性ホストを用いる基底状態超分子センシングと励起状態超分子キラル光反応である。昨年から引き続き、ポリチオフェンを基盤とするセンサー開発を行っており、より生体系センサーへと近づけるために水溶性シクロデキストリンを側鎖にもつポリチオフェンを合成した。これのアミノ酸・ペプチド類のセンシングを行ったところ、ジフェニルアラニン系で最高の13.7というエナンチオ選択性が観測され、これらの結果はChem. Eur. J.誌に載った。また超分子キラル光反応においては、従来の糖をキラル補助基とする方法からキラル足場として利用する方向へと展開し、キラル足場に適したモデル光反応として2-アントラセンカルボン酸(AC)の不斉環化二量化反応を行った。この結果、環状四糖であるcyclic nigerosylnigerose (CNN)をキラル足場とするACのジアステレオ区別環化二量化反応において、化学収率96%、光学収率99%というこれでまでキラル光化学で達成困難であった究極的なジアステレオ選択性を達成し、この結果はChem. Commun.誌に載った。本プロジェクトは、機能性高分子ホスト類を用いたアロステリックキラルダイナミクスが発現するかの探索が目的であった。高分子キラリティーセンサの系では、本機構での発現を初めて示し、またその有用性をポリチオフェンを基盤とする系で実証し注目を浴びつつある分野へと発展してきており、Chem. Commun.誌のCover Pictureに選出され、Chem. Eur. J.誌の結果がSYNFACTS誌でハイライトされるなど、インパクトの高い研究を進めている証左にもなった。また、水溶液中においてカードランの三重螺旋形成の際に糖鎖を巻きこむことを証明し、新たな糖認識機構を提唱した。これは、J. Am. Chem. Soc.誌に掲載され、またChem. Commun.誌のHot Articleに抜粋されるなどして、若い世代の特別講演などの招待講演を行い、高分子研究奨励賞も受賞した。このような基底状態(キラル)センシングから一歩進んで励起状態での光不斉反応に、高分子ホストや足場を用いてその適用限界を拡大することにより、カードランが光増感ホスト、セルロースやアミロースおよび環状4糖がキラル光反応足場として機能することを明らかにし(Org. Lett.2報、J. Org. Chem.2報、Chem. Commun.1報)、これらが認められ第13回光化学協会奨励賞を受賞した。今年度の研究目的はポリチオフェンを基盤とする新規なキラリティーセンサーを構築することにある。申請者はすでに、キラルなビナフトクラウンエーテル側鎖をもつポリチオフェンがアミノ酸であるバリンを比較的高いエナンチオ選択性で認識することを見出しており(Chem. Eur. J. 2010, 16, 7859)、申請者が打ち出したアロステリックキラル増幅機構が機能することを証明した。そこで本年度は、より生態系でのセンシングに近づけるために、水溶性シクロデキストリンを側鎖に持つポリチオフェンを合成し、これのキロプティカル特性ならびにキラル認識能について詳細に検討した。その結果、ジペプチドであるフェニルアラニルフェニルアラニンに対して13.7とこれまでの最高値を達成した。この結果は、現在Chem. Eur. J.に投稿中である。さらにビナフト系においては、蛍光検出も可能であることを見出し、Chem. Comm.の表紙に選ばれた。また糖認識系では、水溶性ポリチオフェンとカードランが非常に高感度で特定の糖を認識できることを明らかにし、これはJACSに掲載された。光不斉反応に関しては、ナフトイルカードランをキラルホストとするシクロオクタジエンの不斉異性化反応においてこれまでの超分子系の値を上回ることに成功し、Org. Lett.に掲載された。最後にイオン性液体をテンプレートとする光不斉反応にも展開でき、この結果はOrg. Biomol. Chem.に掲載された。このように、基底状態センシングだけではなく、この機構を応用することで、励起状態反応へあらたな展開をもたらすことが出来たのには、学術的に非常に重要である。機能性ホスト分子を用いるキラルセンシングでは、既に新たなリポーター分子を修飾したカードラン系において、4糖であるアカルボースをアロステリックにセンシングできることを見出しており、論文として発信できる目処はついている。

カードランセンサーに関しては、Chem. Commun.誌1報、Org. Lett.誌1報、J. Am. Chem. Soc.誌1報と順調に進行している。ポリチオフェンセンサーに関しては、Chem. Eur. J.誌に2報、Chem. Commun.誌に1報報告してはいるものの、当初計画していたものとは若干の進行の遅れがあるので、(2)とした。上述したようにキラリティーセンシングに関しては、Chem. Comm.の表紙に選ばれたものの、当初予定していたシクロデキストリンポリチオフェンの系がまだ掲載されていないため、若干おくれている。しかしながら、これはレフリーのコメント待ちであるため、大幅な遅れではない。また、糖認識に関しては既に報告できたので、こちらも順調である。さらにこれのフルペーパーを作成中である。光不斉反応については、当初予定していたナフトイルカードランの他にも、イオン性液体にも発展できたので、こちらも順調である。従って、全体を総括すると、おおむね順調に進行しているといえる。最終年度である今年は、カードランセンサーに関しては、リポーターとin situで形成する複合センサーの結果を論文にまとめ、新たなリポーターを修飾した修飾カードランによるオリゴ糖センシング系を論文化する予定である。また、現在新たに取り組んでいるカードランをキラルホストとするキラルセンシングについても取り組む。ポリチオフェンセンサーに関しては、ポルフィリンを側鎖にもつものと、シクロデキストリンを融合したものを二つ同時に進行させており、これらを期間内に完遂する予定である。今後は、シクロデキストリンポリチオフェンの系を足がかりに、さらに新規なポリチオフェンベースのキラリティーセンサーの構築を目指す。糖認識に関しては、フルペーパーにしているが、ポリチオフェンとグルカン類が新規な錯形成をすることを見出したので、これを基にあらたなセンサーの構築を行う予定である。また糖認識に関しては、現在さらなる高感度糖センサーの合成に取り組んでいるところであり、こちらも重点的に進めていく。引き続き、試薬費用はある程度必要となるが、最終年度であることから、これまでの成果発表を国内・国外を問わず行い、積極的に招待講演を引き受けるよていであり、これら出張費にもある程度研究費をまわす必要があると考えている。従って、目的ポリマーの合成試薬および溶媒、ならびに分光溶媒として今年度と同等の費用を計画している。また、キラル認識に欠かせない、CDスペクトルのミラー・ランプの交換費およびキラル液クロにも同様の金額を予定している。最後に、これら得られた結果の学会発表のための旅費を昨年と同様額、計画している。
Ad4BP遺伝子エンハンサーの解析を通じた生殖腺発生期の遺伝子カスケードの解明

研究代表者はトランスジェニックマウスを用いた解析により、Ad4BP遺伝子の上流領域に存在する約1.8kbの領域に胎仔期のLeydig細胞におけるAd4BP遺伝子の発現を制御する領域が含まれることを明らかにした。その後の詳細な解析により、この発現制御領域にはbHLH型の転写因子が結合することを明らかにし、胎仔型Leydig細胞の分化機構や細胞系譜を理解する上で非常に貴重な知見を得ることができた。本年度はAd4BP遺伝子の発現を胎児Leydigcell特異的に誘導するエンハンサー領域の同定を行った。既にLacZをレポーターとするトランスジェニックマウスを用いたレポーターアッセイにより、胎児Leydigcell特異的エンハンサー領域を約2kbに絞り込んでいた。今回このトランスジェニックマウスにさらに欠失変異・点変異を導入することにより、約30bpの胎児Leydigcell特異的エンハンサーのコア配列を同定することに成功した。このコア配列に結合する因子を明らかにすることにより、これまで未解明であった胎児精巣におけるLeydig cellの分化過程を調節する分子メカニズムに迫ることができると考えている。しかしながらこのコア配列の塩基配列情報だけから結合因子を推測することは困難であったため、このコア配列をbaitとしたyeast-one-hybridassayを行うことにより、結合因子のスクリーニングを行っている。また、クロマチン免疫沈降(ChIP)と次世代大規模シークエンス(Seq)を組み合わせたChIP-Seqの実験系を立ち上げた。多くの場合、転写開始前複合体を介してプロモーターとエンハンサーがinteractionしていることに着目し、転写開始前複合体を標的とするChIP-Seqを行うことにより組織特異的エンハンサーのゲノムワイドな探索を行っている。将来的にChIP-Seqとトランスジェニックマウスの実験を効率的に組み合わせることにより、様々な細胞種特異的エンハンサーの同定を行いたい。本年度は前年度に同定したAd4BP遺伝子の胎仔ライディッヒ細胞特異的エンハンサーのコア配列に結合する因子の同定を行った。コア配列をbaitとしたyeast-one-hybrid assayを行った結果、コア配列に存在するE-boxに結合する因子としてbHLH型転写因子であるTcf4を同定した。E-boxにはbHLH型転写因子がホモまたはヘテロダイマーとして結合することが知られている。そこで、Ad4BP遺伝子のエンハンサーに存在するE-boxに対して、Tcf4がホモダイマーで結合するのか、もしくは他のbHLH型転写因子とヘテロダイマーを形成して結合するのかという点に関して現在検討中である。また、今年度はクロマチン免疫沈降(ChIP)と次世代大規模塩基配列決定(Seq)を組み合わせたChIP-Seqにより得られたデータの解析手法の開発を行った。さらに、ChIP-Seqによるエンハンサー領域の同定を目的として、副腎皮質由来の培養細胞からAd4BP抗体およびRNA polymerasaeII抗体を用いてChIP-Seqを行い、開発したアプリケーションを用いて解析を行った。その結果、Ad4BP遺伝子のプロモーターよりもさらに上流の領域にRNA polymerasaeIIが高度に蓄積する領域(エンハンサー)が存在することが分かった。この領域の塩基配列は種を超えて高度に保存されており、またAd4BP自身も蓄積していることが分かった。この結果より、副腎皮質におけるAd4BP遺伝子の発現はポジティブフィードバックループによって制御されており、またその制御にはプロモーターより上流に存在するエンハンサーが重要な役割を果たしていることが明らかとなった。
低次元構造集積による酸化物ナノチューブへの革新的環境・エネルギー創成機能の集約

環境エネルギー問題解決に資する機能集約型材料への深化を目的として、チタニアナノチューブ(TNT)の構造を原子・分子・ナノレベルで設計制御した材料創製を行い、合成環境制御により多様にサイズ制御したTNT合成に成功し、分子吸着能、電荷輸送特性および光学的特性を解明した。増感型太陽電池にTNTを適用し、構造との相関解明および特性向上に成功した。また、多様な金属固溶型TNT合成に成功し、光物理化学特性の解明、分子吸着能の飛躍的改善と優れた光触媒特性の共生に成功すると共に、特異なエネルギー移動機構を明らかとした。更に貴金属ナノ粒子担持TNT合成に成功し、光触媒機能の向上と、分子吸着能の共存を確認した。酸化チタンなど酸化物からなる低次元特異構造を有するナノチューブ材料に関し、高効率エネルギー創製システムや高次環境浄化光触媒システムへ適応しうる次世代型環境機能集約型材料へと深化することを目的として、その構造を原子・分子・ナノレベルで設計・制御する合成プロセスの最適化ならびに材料創製と基礎物性・機能評価を行い、以下の成果を得た。1.化学的合成プロセスの検討を行い、出発原料結晶サイズの制御で直径を1035nm程度に、溶媒混合比の制御でアスペクト比を10015と制御したチタニアナノチューブ(TNT)の創製に成功した。2.多様な元素(Sn,Sm等)を固溶したTNTの合成に成功した。更に純粋なTNTに多様な元素陽イオンを吸着させ、熱処理することで、ナノ複合型TNTが得られる事を明らかにした。3.サイズ/形態制御したTNTを用い、10μm程度の膜厚を持つTNT膜を成膜することに成功した。更にナノサイズチタニアとの多層膜形成プロセスの最適化条件を得た。4.TNT膜の電気的性質を調査し、熱処理によりチューブ同士の接触状態が向上することで導電性が向上すること、これは低次元ナノ構造に由来した粒子接触点の低減とTNT自体の結晶性変化に由来していると考察した。5.サイズ制御型TNT膜を光電極として用いた増感型太陽電池セルを構成して発電特性について調査し、TNT直径やアスペクト比に依存して効率が変化すること、これらに最適値があることを見いだした。また、多層型電極の場合、セル内光散乱効果により単相膜より効率が向上することを見いだした。6.固溶型TNTでは固溶イオン価数に基づく電荷効果により、分子吸着能が向上することを見いだした。高効率エネルギー創製システムや高次環境浄化光触媒システムへ適応しうる次世代型の環境機能集約型材料へと深化することを目的として、酸化物(酸化チタン)ナノチューブ(TNT)の構造を原子・分子・ナノレベルで設計・制御する合成プロセスの最適化、材料創製と物性・機能評価を引き続き行い、以下の成果を得た。1.化学的合成環境の制御により得られるサイズ制御したTNTについて、結晶および表面特性について調べ、合成プロセスに依存して欠陥や結晶性が変化し、これらが増感型太陽電池における分子吸着能・電荷輸送特性に影響することを明らかにした。更に、TNT単位表面あたりの増感色分子素吸着数を推算し、これがTNTの形質により変化することを解明した。2.多様な希土類(Sm,Tm,Nd等)固溶型TNTを合成する複数のプロセスを開発し、材料基礎物性・光化学特性を精査し、希土類Sm固溶型TNTでは強い蛍光特性を発現することを初めて見いだした。3.三価の希土類イオンの固溶により、静電的効果により本来持つ分子吸着能を大幅に改善することに成功し、その挙動ならびに構造との関連を解明した。加えてM^<3+>固溶型TNTでは、分子吸着能に加え、光触媒特性も維持しており、従来のM^<3+>固溶TiO_2とは異なる特性を示すことを初めて明らかにした。4.光化学還元プロセスにより金属ナノ粒子を担持したナノハイブリッド型TNTを得る事に成功し、これらが優れた光触媒機能を示すことを確認した。5.固溶型TNT膜電極を用いた増感型太陽電池セルでは、固溶量に依存した光電流が生じること、これにより発電特性を持つことを見いだし、これらは従来とは異なるエネルギー移動過程により発現する可能性があるとの基礎的な知見を得た。今日課題となっている環境やエネルギー問題の解決に資する高効率エネルギー創製システムや高次環境浄化光触媒システムへ適応しうる次世代型の環境機能集約型材料へと深化することを目的として、酸化物(酸化チタン)ナノチューブ(TNT)の構造を原子・分子・ナノレベルで設計・制御する合成プロセスの最適化、材料創製と物性・機能評価を引き続き行うと共に、これまでの一連の研究成果をまとめ、以下の成果を得た。

1.化学的合成環境の制御により得られるサイズ制御したTNTについて、多様な合成プロセスに依存してその構造や結晶性が変化し、分子吸着能・電荷輸送特性・および光学的特性に影響することを明らかにした。更に、増感型太陽電池におけるTNT単位表面あたりの増感色素分子素吸着量がTNTの表面性質や形状により変化し、アスペクト比依存性を示すことを解明した。2.多様な希土類および遷移金属固溶型TNTを合成するプロセスを最適化し、その基礎物性・光化学特性を精査した。固溶型TNTではその電子準位に依存した吸収帯を持つことを確認すると共に、共ドープ型TNTでの光学特性とナノ構造の特徴を明らかにした。3.イオン固溶により、TNTが本来持つ分子吸着能を飛躍的に改善することに成功すると共に、優れた光触媒特性をも同時に改善することに成功した。この機構として、吸着が静電的効果と共にイオン交換的機構で進むこと、吸着した分子自身で光照射電荷分離・移動を伴い、これに基づく分解反応が生じていることを示唆する新たな知見を得た。4.光化学還元プロセスにより金属ナノ粒子を担持したナノハイブリッド型TNTでは、優れた光触媒機能、特に水素生成触媒として良好な性質を示すこと、分子吸着能を同時に維持していることを確認した。以上の結果を総括し、環境やエネルギー問題の解決に資すことが可能な低次元酸化物ナノマテリアルの機能化に必要な設計指針と一連の材料創製技術を得ることができた。高効率エネルギー創製システムや高次環境浄化光触媒システムへ適応しうる次世代型の環境機能集約型材料へと深化することを目的として、酸化物(酸化チタン)ナノチューブ(TNT)の構造を原子・分子・ナノレベルで設計・制御する合成プロセスの最適化、材料創製と物性・機能評価を引き続き行い、以下の成果を得た。1.化学的合成環境の制御により得られるサイズ制御したTNTについて、多様な合成プロセスに依存してその構造や結晶性が変化し、これらが増感型太陽電池における分子吸着能・電荷輸送特性に影響することを明らかにした。更に、TNT単位表面あたりの増感色素分子素吸着量がTNTの表面性質や形状により変化することを見いだした。2.多様な希土類(Sm, Er等)および遷移金属(Cr)固溶型TNTを合成する複数プロセスを開発し、その構造の特徴と基礎的な物理化学特性、光化学特性を精査した。希土類固溶型TNTではその電子準位に依存した蛍光発光特性を持つことを初めて確認し、エネルギー移動機構を明らかにした。3.希土類イオン固溶により、TNTが本来持つ分子吸着能を大幅に改善することに成功すると共に、優れた光触媒特性をも改善することに成功し、特性の精査ならびに機構解明を行った。前項の結果と合わせ、本材料では異なる複数の機能(吸着、光触媒、蛍光特性)が1つの材料に共生した全く新規な多機能調和型ナノマテリアルの創製に初めて成功した。4.光化学還元プロセスにより金属ナノ粒子を担持したナノハイブリッド型TNTを得る事に成功し、これらが優れた光触媒機能を示すこと、同時に分子吸着能をも維持していることを確認した。年度当初は大震災による実験インフラの利用が不可であり計画通りの実験研究ができなかったものの、夏以降順次回復・修復したためにその後は順調に研究が進んだ。また、従来知られていない挙動を見いだすなどの成果もあり、通年では概ね順調に達成できた。25年度が最終年度であるため、記入しない。
戦後フランスにおける経済計画、国有企業と経済成長に関する歴史的研究

戦後のフランスでは経済計画の実施、主要産業の国有化が断行され、政府が積極的に市場に介入して経済の再建、成長が促進された。本研究は、国有化されたフランス石炭公社、フランス電力を取り上げて、政府が主導する経済計画とそれを実行する国有企業の機能と役割を明らかにするものである。その際には、石炭から石油へのエネルギーの転換や、原子力発電の発展をいかに成し遂げたのか。ヨーロッパ統合の進展や1970年代のオイル・ショックにはどのように対応したのか、などに注目しながら研究を進める。
発がんの原因となる染色体異常に関する研究

近年、染色体異常とKu抗原遺伝子やSIR2,SIR3,SIR4などクロマチン構造と関連する遺伝子との関連が明らかになりつつある。我々は、二本鎖切断されたDNA末端にKu抗原やサイレンシング因子が結合し、複合体を形成してエンドジョイニングに働くと考えているが、本研究ではこの複合体の機能にヒストンH4が関与すること、また、特殊のアセチル化酵素Natl-Ardlが必要であることを示した。さらに、出芽酵母SGS1遺伝子の破壊株では非相同的組換えによる欠失変異が起こる頻度が高い事を明らかにした。ブルーム症候群、ウェルナー症候群原因遺伝子を出芽酵母の中で発現させSGS1の欠損を相補できるかどうかについて調べ、この二つの遺伝子が出芽酵母において非相同的組換えを抑制する機能を持つことを示した。出芽酵母Rhc21遺伝子産物cohesinは、S期に複製された姉妹染色体分体同士をM期中期までつなぎとめることで未成熟な染色体分配を抑え、正常なmitosis進行をさせる働きをしている。rhc21変異株の多コピーサプレッサーの解析から、PKA、CDC28などのリン酸化酵素やユビキチン経路の制御因子であるCDC20と遺伝的相互作用があることが明らかになり、その機能が複雑な制御をうけていることが予想された。興味深いことに、RHC21遺伝子は、体細胞分裂期での染色体分配に加えて、相同的組換えや減数分裂にも重要な機能をもつことが示唆された。以上の結果から、RHC21蛋白質は正常な染色体分配を維持する役割に加えて、組換えや胞子形成などの様々な染色体機能に関与すると考えられる。
テクスチャ解析を用いた縦隔腫瘍の新たな画像診断法の確立

CT画像の病変特徴量の評価に必要な形状ファントム(球、楕円球、立方体)、病変内部性状ファントム(水、ゼラチン水)を作成し、CT撮像および再構成パラメータ(電流、スライス厚、再構成関数)につき、以下の条件にてCT画像データを収集した。電流に関しては50mAs、100mAs、200mAs、スライス厚、スライス間隔に関しては1mm、3mm、5mm、再構成関数に関しては縦隔用、肺野用にて画像撮像、再構成した。テクスチャ解析を含む画像特徴量評価における上記条件の影響につき、kurtosis、entropy、energyなど画像特徴量の実測値を様々な条件下で比較することで評価した。形状に関しては内部性状の評価ではないため、80kV、50mAsの条件下で1mm、3mm、5mmの横断像から中心部、上・下の3断面の形状評価の平均値を算出した。形状に関してEccentricity(離心率)は球;0.17ー0.21、楕円形;0.71-0.72、立方体;0.21-0.32であり、病変形状の客観的評価が可能と考えられた。内部のテクスチャ情報に関しては、kurotsis、skewness、contrast、energy、homogeneity、entropy、average, standard deviation(SD)に関して計測値を評価した。水とゼラチン水の鑑別において、mAs,スライス厚の影響はあるが、再構成関数によりいずれのテクスチャ情報においても数値の変化が大きかった。特にentopy、averageでは水・ゼラチン水間の数値差が肺野関数により拡大した。画像解析法の安定化のための基本手技につき現在、評価と調整中であるため。ファントムデータ評価によって得られた情報および近年発表されたradiomicsに関する論文から得た知見を用いて、実際の縦隔病変における鑑別法への応用とその有用性の確認を進めていく予定である。ファントム研究およびその解釈の段階であり、臨床応用面での研究分担者における使用予定が次年度に変更されたため。
脳虚血再灌流時の細胞外グルタミン酸の再吸収機構と脳温、薬物投与による影響

近年我々は、微小透析電極とフェロセンを用いた、脳内の細胞外液中グルタミン酸の酸素非依存性リアルタイム測定系を開発し、ラットを使った虚血再灌流実験系で、虚血中に起こる二相性のグルタミン酸放出機構と再灌流後に起こるグルタミン酸再吸収機能を区別して評価し、超急性期の脳虚血病態生理を細胞外グルタミン酸濃度の変化、とくにグルタミン再吸収機構を中心に検討し、虚血再灌流病態の発現に細胞外グルタミン酸の再吸収機構が密接に関わっていることを確認した。低体温療法は、現在最も有効な脳卒中治療法として注目されているが、低体温療法の作用機序にグルタミン酸再吸収機構が関与している可能性を示唆したことから、脳虚血時の細胞外グルタミン酸の上昇による脳神経傷害の病態には、再吸収機構が重要な役割を果たしていることが確認された。従って、細胞外グルタミン酸の再吸収機構を活性化することは、脳障害軽減する可能性があるという仮説をたて、いくつかの適当な薬物を選定し、グルタミン酸再吸収機構の活性化を指標にして探索検討した。その結果、再吸収機構の主な役割を担っているグルタミン酸トランスポーターの阻害薬(PDC)が虚血時の細胞外グルタミン酸濃度の上昇を抑えた。また、麦角アルカロイドの一種で現在臨床において脳代謝改善薬として使用されているニセルゴリンが、虚血後再灌流時の細胞外グルタミン酸濃度の上昇を抑え、同時に組織傷害も軽減することを見いだした。今回の研究により、今後脳虚血病態において、グルタミン酸再吸収機構の活性化を促すような薬剤が、神経障害の軽減に役立つ可能性が示唆された。我々の開発した透析酸素電極による酸素非依存性リアルタイムグルタミン酸(GLU)測定系は,ラット脳虚血時に起こるGLUの放出機構と再潅流後の再吸収機構を区別して評価できる。この方法を用いることで,脳温上昇による脳虚血障害の成因に再潅流後のGLUの再吸収機能が重要な影響を与えていることが明確になった。今回我々の行う研究課題は,近年,救急医療で効果を上げている,低体温療法の臨床データを踏まえ,超急性期の脳温と脳障害の病態生理を研究し,虚血後の再吸収機構の活性化を促進する薬物が虚血障害の治療薬として有用と考え,脳温上昇時のGLU再吸収障害をモデルとして,グルタミン酸関連薬物のGLU再吸収能への薬効をスクリーニングし,(平成11年度),いくつかの効果のあった薬物に対し,脳卒中発症後の後遺症の軽減に役立つ薬物を再吸収機構への効果と病理組織像で検討を行う(平成12年度)ことを計画し実行している。研究開始後,薬物の選択に関して,現在臨床領域で汎用されている,脳神経系代謝改善薬に着目し,数種類の薬物に関してスクリーニングを行った。この結果,麦角アルカロイドの誘導体であるニセルゴリンが,虚血再潅流時の再吸収能を高め,動物の虚血による致死率を大幅に改善させた。さらにその致死率と,再吸収能には,強い相関があることが判明した。脳保護機構のにおいての低体温療法の機序が,虚血後の再吸収機構の活性化(障害軽減)作用にあり,ニセルゴリンの作用と共通することから,これらのモデルを利用し,虚血後の脳保護機構の解明をすることは大変有用と考え,今年度(平成12年度)の研究を継続する所存である。

近年我々は、微小透析電極とフェロセンを用いた、脳内の細胞外液中グルタミン酸の酸素非依存性リアルタイム測定系を開発し、ラットを使った虚血再灌流実験系で、虚血中に起こる二相性のグルタミン酸放出機構と再潅流後に起こるグルタミン酸再吸収機能を区別して評価し、超急性期の脳虚血病態生理を細胞外グルタミン酸濃度の変化、とくにグルタミン再吸収機構を中心に検討し、虚血再灌流病態の発現に細胞外グルタミン酸の再吸収機構が密接に関わっていることを確認した。低体温療法は、現在最も有効な脳卒中治療法として注目されているが、低体温療法の作用機序にグルタミン酸再吸収機構が関与している可能性を示唆したことから、脳虚血時の細胞外グルタミン酸の上昇による脳神経傷害の病態には、再吸収機構が重要な役割を果たしていることが確認された。従って、細胞外グルタミン酸の再吸収機構を活性化することは、脳障害軽減する可能性があるという仮説をたて、いくつかの適当な薬物を選定し、グルタミン酸再吸収機構の活性化を指標にして探索検討した。その結果、再吸収機構の主な役割を担っているグルタミン酸トランスポーターの阻害薬(PDC)が虚血時の細胞外グルタミン酸濃度の上昇を抑えた。また、麦角アルカロイドの一種で現在臨床において脳代謝改善薬として使用されているニセルゴリンが、虚血後再灌流時の細胞外グルタミン酸濃度の上昇を抑え、同時に組織傷害も軽減することを見いだした。今回の研究により、今後脳虚血病態において、グルタミン酸再吸収機構の活性化を促すような薬剤が、神経障害の軽減に役立つ可能性が示唆された。