hpprc/llmjp-kaken huggingface dataset:
熱アシストを利用したスピン注入磁気メモリの研究

磁気ランダムアクセスメモリ(MRAM)に書込む際に加熱アシストすることは,スピン注入(STT)磁化反転のための臨界電流を低減するために有効と考えられる.本研究では,GdFeCoメモリ層をもつ巨大磁気抵抗膜を用いてMRAM応用のための熱アシストSTT磁化反転を試みた.さらに垂直磁化を有しキュリー温度の低いTbFeメモリ層をもつ磁気トンネル接合についても熱アシストSTT磁化反転を試みた.その結果,熱アシストがSTT磁化反転のための書込み電流を低減するのに有効であることが分かった.磁気ランダムアクセスメモリ(MRAM)に書込む際に加熱アシストすることは,スピン注入(STT)磁化反転のための臨界電流を低減するために有効と考えられる.本研究では,GdFeCoメモリ層をもつ巨大磁気抵抗膜を用いてMRAM応用のための熱アシストSTT磁化反転を試みた.さらに垂直磁化を有しキュリー温度の低いTbFeメモリ層をもつ磁気トンネル接合についても熱アシストSTT磁化反転を試みた.その結果,熱アシストがSTT磁化反転のための書込み電流を低減するのに有効であることが分かった.希土類-遷移金属(RE-TM)膜をメモリー層とした垂直磁化型のTbFe/CoFeB/Al-O/[Co/Pd]_6磁気トンネル接合を作成し,その磁気抵抗(MR)特性および障壁へ印可した電流パルスにより発生するジュール熱を用いた熱アシスト磁化反転を確認した.Al-O層厚0.8mmのMTJ素子(素子サイズ20μm x 20μm)では低バイアス(40mV)で面積抵抗6 kΩμm^2程度,MR比10%,TbFe層の保磁力4kOe程度が得られた.一方,高バイアス(350mV)では,障壁への通電により発生するジュール熱によりTbFe層の保磁力が2kOe程度まで減少した.磁界中で電流パルスを印可後の抵抗値から,熱アシスト磁化反転に必要な電力密度の外部磁界依存性を測定した.磁化反転に必要な電力密度は,磁界の減少に伴い単調に増加し,100Oe程度の磁界では80μW/μm^2と見積もられた.これより,TbFe膜をメモリー層として用いたMTJ素子では低電力での熱アシスト磁化反転が可能であるという結論を得た.1μm x 1μmの素子では20μmx 20μmのものに比べ,室温でのTbFe層の保磁力自体が減少している.これはEBリソグラフィとフォトリソグラフィのプロセス温度の差(EBリソグラフィ170°C,フォトリソグラフィ110°C)により,TbFe層が変質したためと考えられる.以上のように,TbFe層をメモリ層とする微小MTJ素子の加工を試みたが,加工プロセス中の加熱により,TbFe層の磁気特性およびAl-O層の電気特性が変化することがわかり,微細加工工程のさらなる検討が必要であることがわかった.平成23年度においては,熱アシストスピン注入メモリの可能性を探るため,以下の研究を行った.1)磁気異方性が充分大きく,熱的に安定な極めて微細なメモリ素子でも低い電流密度でスピンスピントランスファートルクによる磁化反転が可能とするため,書込電流による加熱で磁気異方性が大きく低下する希土類-遷移金属膜をメモリ層に用いたSi/Ta/CuAl/Pd/Co/CoFeB/Cu/GdFeCo/Cu/Taを作製し,巨大磁気抵抗効果によりメモリ層のスピン注入磁化反転を調べた.様々なGd組成をもつGdFeCoメモリ層を用いて充分大きな垂直磁気異方性をもつメモリ膜が得られ,1.6×10^7A/cm^2のかなり小さな電流密度でスピントランスファートルクによる磁化反転が確認された.2)スピン注入磁気メモリ高速動作する上で重要になるスピンダイナミックスについて検討した.超短パルスレーザを用いたポンプ-プローブ法によりCo/Ni多層膜の垂直磁気異方性とダンピング定数の関係を調べた.その結果,ダンピング定数は垂直磁気異方性磁界に依存せずほぼ一定値0.035であり,垂直磁気異方性はダンピング定数にほとんど影響を与えなかった.磁気異方性とダンピング定数はともにスピン軌道相互作用に密接に関係すると考えられるが,磁気異方性は多層膜の界面が,ダンピングにはバルク的な性質が関与している可能性がある.平成24年度においては,熱アシストスピン注入メモリの可能性を探るため以下の研究を実施した.大きな垂直磁気異方性を有し,キュリー温度の比較的低いTbFeアモルファス膜をメモリー層とした[Co/Pd]/MgO/TbFe垂直磁化トンネル接合を作製し,そのトンネル磁気抵抗特性および熱アシスト書込み特性を調べた.トンネル磁気抵抗特性を測定した結果,MgO厚1.4 nmの磁気トンネル接合では,低バイアスで,9%のMR比,342 Ωμm2程度の低い面積抵抗値が得られ, MgOは低抵抗化に適した材料であることがわかった.熱アシスト書込みについては,作製したトンネル接合を,2.4 μm X 2.4 μmに加工し,弱い外部磁場をかけながら,パルス幅100 msecの電流パルスをトンネル接合に流し発生するジュール熱によるアシスト磁化反転を試みた.パルス電流値ー抵抗特性を測定したところ,二つの磁性層の磁化が反平行状態から平行状態へ遷移したことを示す抵抗の減少が見られた.その際の電流値から見積もると,およそ2 mW/μm2の電力密度のジュール熱を与えることで低磁場でも磁化反転が可能であることが確認できた.

また,MgO厚1.2 nmの微細加工膜では,56.8 Ωμmのより低い面積抵抗が得られた.今後,さらなる低抵抗化を進めるとともに,この膜について,スピン注入による磁化反転時の熱アシスト効果について検討する必要がある.比較的小さいスピン注入電流によるメモリへの書き込みができることが明らかになり,熱アシスト方式が実際に利用できる可能性が示されたことに意義がある.24年度が最終年度であるため、記入しない。これまでは,非常に長いパルス幅の電流注入で希土類-遷移金属アモルファス膜をフリー層のスピン注入磁化反転におけるフリー層組成依存性を検討した。今後は,実際のメモリ素子で用いられるような短い電流パルス幅でパルス幅依存性およびパルス振幅依存性を検討し,高速動作を確認する.また,電流パルス幅依存性からフリー層のエネルギー障壁の組成依存性を,振幅依存性から熱アシストによるエネルギー障壁制御と,その組成依存性を調べ,熱アシスト磁化反転に最適なフリー層組成を明らかにする.24年度が最終年度であるため、記入しない。
SGLT2阻害薬の臨床効果および有害事象の比較に関する研究

研究の目的:SGLT2阻害薬は新規作用機序の経口血糖降下薬であり、効果が期待される一方で、発売前より重篤な副作用に対する懸念が持たれており、実際に市販後調査期間中にも脳梗塞や重篤な皮膚症状等の副作用が報告された。死亡例の報告もあることから日本糖尿病学会から適正使用に関するrecommnendationが発出されるなど、適応を十分に見極め、適正に使用することが重要な薬剤である。各製剤にはSGLT2の選択性や体内動態の違いが認められることから臨床効果や有害事象に差がある可能性が考えられるが、各製剤の臨床効果および有害事象の違いついては明らかとなっていない。そこで、本研究では計画時までに発売された5製剤のSGLT2阻害薬について臨床効果および有害事象を比較し、各製剤の特徴を見出すことでそれぞれを適切に使い分けるための一助とすることを目的とする。研究方法:SGLT2阻害薬5製剤について、平成28年1月までに処方された患者をDWH検索にて抽出し、カルテ調査を行った。調査項目は年齢、性別、肥満指数(BMI)、罹病期間、前治療歴、合併症、併用薬、SGLT2阻害薬の用法および用量、HbAlc、血糖値、血圧、体重、血清脂質検査値、肝・腎機能検査値、血算、およびカルテに記載された有害事象とした。製剤間の比較はtukeyの多重比較を用いて検定した。研究成果:当院にて調査期間中にSGLT2阻害薬を処方された患者はイプラグリフロジン55名、ダパグリフロジン12名、ルセオグリフロジン20名、トホグリフロジン4名、カナグリフロジン15名であった。有害事象に関し、腎機能、肝機能、血算等の検査値については製剤間での差は認められなかった。臨床効果について、ベースラインからのHbAlcの変化を投与開始から1か月、2か月、3か月後で比較したところ、製剤間で優位な差は認められなかった。投与期間制限解除により今後症例数の増加が見込まれるため、継続的な調査を行い、長期的な比較も行っていく予定である。
冷湧水域における棘皮動物の古生態と進化史の解明

本研究では,冷湧水炭酸塩岩より産出する棘皮動物化石を用い,冷湧水域における棘皮動物の進化史や古生態を明らかにすることを大目的とし,昨年度は主に棘皮動物の古生態(食性)を探る手法確立のための飼育実験を行った.昨年度は,H27年度に行ったウニの飼育実験から得られた「棘皮動物(ウニ)は骨格形成の際に,海水の溶存無機炭素(DIC)と餌の両方から炭素を取り込んでいる」という結果を元に,主な炭素源と考えられる餌と海水DICが,それぞれどの程度寄与しているのかを明らかにするため,また,H27年度の飼育実験の時点で浮上していた「体サイズ(もしくは成長率)がウニの骨格内のδ13C値に影響するのではないか」という仮説を検証するために,大・中・小と3つのサイズ別試験区を設け,エサはオオイタドリで統一し約1ヵ月間飼育した.飼育後,殻と軟体部のδ13C値を測定し,サイズ別に比較を行った.その結果,やはりサイズごとにδ13C値に変化が見られ、成長段階によって餌の殻への影響に差があることが明らかになった.昨年度およびH27年度の実験で得られた結果から,棘皮動物類(ウニ)は骨格の安定炭素同位体比を測定することで,ある程度食性を推定することが可能であることが初めて明らかになった.今まで行ってきたフィールド調査中心の化石棘皮動物を対象とした研究の結果と,飼育実験を通じた現生棘皮動物の研究結果を合わせて,博士論文としてまとめた.なお博士論文前半の化石中心の話の一部は投稿論文としてまとめ,国際学術誌であるPalaios誌に投稿,受理され,今年度4月に出版された.加えて後半の飼育実験に関した研究の内容は,論文としてまとめ,現在国際誌への投稿に向け準備中である.28年度が最終年度であるため、記入しない。28年度が最終年度であるため、記入しない。本年度は主に,冷湧水域における現生棘皮動物の情報を整理すること,冷湧水露頭から産出する棘皮動物化石の骨格の炭素安定同位体比を測定し,化石棘皮動物の古生態を調べることを目的として研究を行った.北海道中川町にてフィールド調査を行い,上部白亜系蝦夷層群露頭の観察や化石採集を行った.得られた化石サンプルは形態観察を行ったのち一部を粉末試料にし,安定炭素同位体比を測定した.同位体比を測定するにあたり,続成作用の影響を評価するために,化石の薄片を作り偏光顕微鏡下で微細構造を観察し,続成作用の影響が大きいと思われるサンプルは測定から除いた.炭素同位体比測定の結果,冷湧水露頭から産出した化石ウミユリ骨格は,北海道のものは-30‰前後,サウスダコタの上部白亜系ピエール頁岩の冷湧水露頭から産出したものは-30-10‰と,先行研究で報告されている現生のウミユリ骨格の炭素同位体比(0+5‰)よりも明らかに低い値となった.このことから,北海道・サウスダコタ両地域共に,ウミユリは骨格形成の際に冷湧水メタンの影響を受けていた可能性が高い.ウミユリは化石でも現生でも冷湧水域における生物群集として報告されている例はなく,冷湧水環境に生きていたと推測されるウミユリを,化学的根拠を以て初めて見出した.また,冷湧水域における現生棘皮動物の生態観察のために,潜航映像アーカイブスの閲覧とそのデータのまとめを行った.その結果,少なくとも4綱17種の棘皮動物が冷湧水域周辺で生息していることがわかった.しかし冷湧水環境に依存し化学合成を通じて栄養を得ている様子は,映像からでは見受けられなかった.化学合成で栄養を得ること以外に棘皮動物が冷湧水域に生息する理由として,冷湧水メタンが作る炭酸塩岩塊を生息場として利用している可能性が考えられる.本年度は主に,冷湧水炭酸塩岩露頭における新たな棘皮動物化石に関する研究を行い,昨年度までの自身の研究の結果と併せて,国内及び国際学会で口頭発表した.また,冷湧水露頭から産出する棘皮動物化石の骨格の安定炭素同位体比が低くなる原因を,現生ウニを用いて飼育実験を行うことで明らかにすることを目的として研究を進めた.本年度は,昨年度までのアメリカのサウスダコタ州,北海道に加え,新たにフランスのプロヴァンス地方(後期ジュラ紀),アメリカのオレゴン州(前期漸新世)を研究対象フィールドに加え,フィールド調査にて冷湧水炭酸塩岩および化石の産状の観察,化石や岩石のサンプル採集を行った.この調査で,今まで知られていた以上に冷湧水環境における棘皮動物化石が産出することが明らかになり,化石化学合成生態系について議論を行う上でも重要なデータを得た.これらのフィールドで得られたサンプルに関しては,今後安定炭素同位体比の測定を行う予定である.今年度の補助金は,主に国際学会参加費やこれらの国外フィールド調査に用いた.またこれまでの結果をまとめ論文として執筆し,現在査読付き国際誌に投稿準備中である.また,昨年度までの自身の研究で得られていた「冷湧水の棘皮動物化石の骨格は安定炭素同位体比が低くなる」という結果の要因を調べるために,北海道区水産研究所にて1ヶ月滞在し,現生ウニの飼育実験を行った.その結果,ウニの殻は餌の同位体比の影響を受けることが明らかとなり,冷湧水における棘皮動物が化学合成に関与した食性をしていた可能性が強く示唆された.この結果は,棘皮動物の生物鉱化作用を考える上で重要な発見である.

この実験遂行の際に必要になった実験(飼育)道具や試薬の購入費,現地での滞在費などに,補助金の一部を充てた.この飼育実験で得られた結果は,次年度以降国内及び国際学会での発表が決定している.今年度は,研究を進める上で必要であると判断し,当初の研究計画には無かった「ウニの飼育実験」を行った.結果,ウニ殻の同位体比に海水の他に餌が関与していることが初めて明らかとなり,棘皮動物は他の殻を海棲無脊椎動物(貝類など)とは異なる骨格形成プロセスを経ていることを,化学的なデータを示すことができた.この飼育実験によって得られた結果より,これまで自身が進めて来た冷湧水域における棘皮動物の古生態を把握する上で,骨格の炭素安定同位体比が示すものが明確となり,自身の研究に確かな裏付けが取れたと共に,今後の研究に大きな可能性の広がりを持たせることができた.また,今年度は,当初予定していた研究対象地域(フランス・プロヴァンス地方)に加え,予定には入れていなかったフィールド(アメリカ・オレゴン州)にて調査を行うことができ,そこで得られた結果によって,今まで時代と地域が限定されていた自身の研究に,地域的にも時代的に幅を持たせることが可能となり,より全球的な地球史に関連した議論が可能となった.上記の理由により,本年度は期待した以上に研究が進展していると自負している.本研究では,冷湧水炭酸塩岩より産出する棘皮動物化石を用い,冷湧水域における棘皮動物の進化史や古生態を明らかにすることを大目的とし,昨年度は主に棘皮動物の古生態(食性)を探る手法確立のための飼育実験を行った.昨年度は,H27年度に行ったウニの飼育実験から得られた「棘皮動物(ウニ)は骨格形成の際に,海水の溶存無機炭素(DIC)と餌の両方から炭素を取り込んでいる」という結果を元に,主な炭素源と考えられる餌と海水DICが,それぞれどの程度寄与しているのかを明らかにするため,また,H27年度の飼育実験の時点で浮上していた「体サイズ(もしくは成長率)がウニの骨格内のδ13C値に影響するのではないか」という仮説を検証するために,大・中・小と3つのサイズ別試験区を設け,エサはオオイタドリで統一し約1ヵ月間飼育した.飼育後,殻と軟体部のδ13C値を測定し,サイズ別に比較を行った.その結果,やはりサイズごとにδ13C値に変化が見られ、成長段階によって餌の殻への影響に差があることが明らかになった.昨年度およびH27年度の実験で得られた結果から,棘皮動物類(ウニ)は骨格の安定炭素同位体比を測定することで,ある程度食性を推定することが可能であることが初めて明らかになった.今まで行ってきたフィールド調査中心の化石棘皮動物を対象とした研究の結果と,飼育実験を通じた現生棘皮動物の研究結果を合わせて,博士論文としてまとめた.なお博士論文前半の化石中心の話の一部は投稿論文としてまとめ,国際学術誌であるPalaios誌に投稿,受理され,今年度4月に出版された.加えて後半の飼育実験に関した研究の内容は,論文としてまとめ,現在国際誌への投稿に向け準備中である.冷湧水域の棘皮動物化石に関する研究は当初の計画通りに進展している.今年度は現地の研究協力者と自身のスケジュールが合わず,予定していたサウスダコタ州でのフィールド調査が行えなかったが,代わりに共同研究者から追加のサンプルを得ることができ,炭素同位体比のデータは予定していたよりも多く得られた.また北海道におけるフィールド調査でも,露頭の情報・化石のサンプル数共に期待していたよりも多くのデータ数が得られ,自身の研究の進展に大きく寄与した.本年度の研究で得られた冷湧水域に生息した棘皮動物の存在の立証という成果は,冷湧水という特殊な環境で生きる生物群を理解する上で新しい知見をもたらすものであり,非常に重要な結果である.本年度に行った飼育実験で,一部上手くいかなかった点があるため,再度1ヵ月間飼育実験を行う.
ハバ-ド・ホルスタイン模型におけるバイポーラロン超伝導発現機構

アルカリ金属をドープしたフラーレンを含む分子性導体では,伝導電子は狭いバンド幅を持ち、電子間には,直接のクーロン斥力U_<ee>とフォノンを媒介とした引力-U_<ph>が競合しながら働く.ハバ-ド・ホルスタイン(HH)模型はこの特徴をよく表わす.本研究では,2及び4サイトHH模型の厳密対角化,逆断熱極限からの展開によるHH模型に対する有効ハミルトニアンH_<eff>の導出とグリーン関数法を駆使したH_<eff>の解析等を行い,この模型における超伝導の本質を理論的に調べた.従来,HH模型では,ハーフフィルドの電子密度では電荷密度波(CDW)かスピン密度波(SDW)が起こり,超伝導は決して起こらないと考えられてきたが,本研究では,CDWからSDWへの移行がおこるU_<ee>【reverse curved arrow】U_<ph>の条件下では,殆ど自由なポーラロンの対によるコヒーレンス長の極めて短い超伝導が出現することを見出した.また,ハーフフィルドからズレた場合でも,バイポーラロンのボ-ズ凝縮という従来のシナリオでは高い転移温度T_cは得られず,むしろ,殆ど自由なポーラロン対の超伝導を主として考えるべきであることが分かった.これらの結論は,具体的にフラーレン超伝導体に適用され,成功をおさめた.すなわち,フラーレン超伝導体のT_cに関する実験のうち,(1)^<12>C_<60>を約半分,^<13>C_<60>に置換した場合のT_cの奇妙な同位体効果,(2)電子ド-ピング量をハーフフィルドから増減した時のT_cの急激な減少,の2つは単純なBCS理論のフォノン機構では決して理解できないが,本研究に則って超伝導機構を考えると,これらの実験を容易に再現できることが示された.このように,HH模型というある特定のモデルに対する理論であるが,BCS理論やエリアシュバーグ理論を超える超伝導理論が形成されたが,より一般的でバ-テックス補正が正しく入った強結合超伝導理論の構成は今後の課題として残った.アルカリ金属をドープしたフラーレンを含む分子性導体では,伝導電子は狭いバンド幅を持ち、電子間には,直接のクーロン斥力U_<ee>とフォノンを媒介とした引力-U_<ph>が競合しながら働く.ハバ-ド・ホルスタイン(HH)模型はこの特徴をよく表わす.本研究では,2及び4サイトHH模型の厳密対角化,逆断熱極限からの展開によるHH模型に対する有効ハミルトニアンH_<eff>の導出とグリーン関数法を駆使したH_<eff>の解析等を行い,この模型における超伝導の本質を理論的に調べた.従来,HH模型では,ハーフフィルドの電子密度では電荷密度波(CDW)かスピン密度波(SDW)が起こり,超伝導は決して起こらないと考えられてきたが,本研究では,CDWからSDWへの移行がおこるU_<ee>【reverse curved arrow】U_<ph>の条件下では,殆ど自由なポーラロンの対によるコヒーレンス長の極めて短い超伝導が出現することを見出した.また,ハーフフィルドからズレた場合でも,バイポーラロンのボ-ズ凝縮という従来のシナリオでは高い転移温度T_cは得られず,むしろ,殆ど自由なポーラロン対の超伝導を主として考えるべきであることが分かった.これらの結論は,具体的にフラーレン超伝導体に適用され,成功をおさめた.すなわち,フラーレン超伝導体のT_cに関する実験のうち,(1)^<12>C_<60>を約半分,^<13>C_<60>に置換した場合のT_cの奇妙な同位体効果,(2)電子ド-ピング量をハーフフィルドから増減した時のT_cの急激な減少,の2つは単純なBCS理論のフォノン機構では決して理解できないが,本研究に則って超伝導機構を考えると,これらの実験を容易に再現できることが示された.このように,HH模型というある特定のモデルに対する理論であるが,BCS理論やエリアシュバーグ理論を超える超伝導理論が形成されたが,より一般的でバ-テックス補正が正しく入った強結合超伝導理論の構成は今後の課題として残った.
骨組織の加齢変化ならびに老化制御・再建機構に関する形態学的・分子細胞生物学的研究

【新しい骨量計測法と骨組織形態計測法による骨組織の加齢変化の検索】レーザー顕微鏡用の骨形態計測解析ソフトを開発するとともに、μCTを骨形態計測に応用する事で、顎骨の骨構造解析とその骨量測定に成功し、顎骨加齢現象に関する基礎的研究システムを確立した。その解析結果から、顎骨においてもエストロジェン欠乏による骨粗髭化が生じることや、加齢に伴う全身性ホルモンの変化と咬合によるメカニカルストレスによって顎骨の骨構造維持改変が行われていることを明らかにした。【組織細胞化学的検索】ラット下顎頭ではII型コラーゲンを産生していた軟骨細胞が加齢とともに肥大化細胞が消失し、I型コラーゲンを産生する線維軟骨様組織に変化した。また加齢ラット、卵巣摘出(OVX)ラットの骨髄組織では、脂肪細胞が顕著に認められた。このような下顎頭軟骨の変化や骨髄間質細胞の変化から、骨組織の加齢現象は軟骨細胞、骨芽細胞細、破骨細胞の増殖・分化制御機構を介して発現している可能性が示唆された。【分子細胞生物学的検索】加齢、老化に伴う骨の細胞の遺伝子発現をin situ hybridizationにて検索した。OVXラットやPTHRP遺伝子欠損マウスではosteonectinやALPaseあるいはPTHRPやFGFなどとそれらのレセプターの遺伝子発現が抑制傾向を示すとともに、細胞分化の制御に伴いこれらの遺伝子発現にも変化が認められた。【骨誘導・骨形成促進実験】加齢に伴って生じる骨量減少を予防・改善することを目的として、PTHの間欠投与あるいはBMP-2を用いて骨の再建法を検討した。PTHを間欠投与すると、OVXラット下顎頭骨量の減少が予防されるとともに、減少した骨量をも回復させた。BMP-2を抜歯窩に投与すると、間葉系細胞の増殖亢進および骨芽細胞への分化が促進し多量の新生骨が形成された。またBMP-2とe-PTFE膜を併用すると、骨形成の困難な部位に骨形成が誘導され、その骨量が維持されるため、骨形態付与が可能である事が示された。【新しい骨量計測法と骨組織形態計測法による骨組織の加齢変化の検索】レーザー顕微鏡用の骨形態計測解析ソフトを開発し、テトラサイクリン.カルセイン標識を施したラット顎骨未脱灰樹脂包埋試料をレーザー顕微鏡形態形態計測システムにて解析した。またマイクロフォーカスを用いた高分解能X線CT装置を骨形態計測に応用し、ラット脛骨および顎骨の骨構造解析とその骨量計測に成功した。それらの解析結果から、顎骨においてもエストロジェン欠乏による骨粗鬆化が生じることが明らかにされたとともに、顎骨における閉経後骨粗鬆症の基礎研究的システムが確立された。【組織細胞化学的検索】加齢ラット、卵巣摘出ラット長管骨の骨髄組織には、脂肪細胞が顕著に認められるようになった。骨髄間質細胞のネットワークにはヘパラン硫酸プロテオグリカンが局在し、細胞接着分子あるいはサイトカインを局所に保持することにより、造血細胞、破骨細胞の分化のための微小環境を形成していることから、加齢、老化による骨髄組織の変化は、骨組織の維持と密接な関連を持つものと考えられた。また、接着分子に関しては、破骨細胞の血管側細胞膜にCD44、ERMファミリーのうちモエシンが共存することが明かとなり、破骨細胞の細胞極性、細胞基質間認識機構に重要な役割を担うことが示唆された。

【Insituハイブリダイゼーション法による検索】加齢、老化に伴う骨の細胞の遺伝子発現をin situハイブリダイゼーションにてオステオネクチンなどの骨基質タンパクやアルカリホスファターゼ、RTHRPをはじめとする各種サイトカインおよびそれらのレセプターFGFレセプターやPTHレセプターについて、それら局在を検索した。その結果、OVX(卵巣摘出)ラットやPTHRP遺伝子欠損マウスでは上述の遺伝子発現が抑制傾向を示すとともに、細胞分化の制御に伴いこれらの遺伝子発現の局在にも変化が認められた。(1)メカニカルストレス実験:加齢および卵巣摘出によるラット下顎頭の変化顎間接が加齢変化に伴ったメカニカルストレスによる影響を明らかにする目的で、様々な週齢の正常ラットおよび閉経モデルである卵巣摘出ラットの顎間接を骨形態測定学的に解析した。その結果、下顎頭は加齢変化に伴い骨量が増加し骨髄腔が狭窄する傾向を示したが、エストロゲンによる全身的調節を主に受ける下顎頭後方部とメカニカルストレスによる局所的調節が優位な下顎頭前方部に分けられることが明らかになった。以上、加齢変化に伴い、全身性ホルモンとメカニカルストレスの両方により下顎頭全体の骨構造の維持改変が行われていることが明らかとなった。(2)骨誘導・骨形成促進実験:BMP-2,TGF-βに関する研究骨形成誘導因子であるBMP-2を歯槽骨の抜歯窩に局所投与したところ、有意的に多量の新生骨が形成され、また間葉系細胞の増殖亢進および骨芽細胞への分化促進が認められた。さらに、骨形成誘導に関するTGF-β・・型レセプターの遺伝子発現および局所を検索すると、長管骨の骨端板軟骨の増殖細胞層下層から肥大化細胞層に認められ、また骨内膜の間葉系細胞にTGF-β・・型レセプターの局在が検出された。(3)インプラント実験:卵巣摘出によりエストロゲン欠乏ラットを作製し、骨組織に純チタンインプラント植立後の周囲骨形成および骨結合を検索したところ、卵巣摘出群ではチタン表面に形成される骨基質は薄く、骨芽細胞のマーカーであるアルカリホスファターゼ活性の低下および破骨細胞数の増加による骨吸収亢進が認められた。従って、閉経後の患者にインプラントを植立する場合、歯槽骨の骨代謝状態を考慮する必要性が考えられた。【新しい骨量計測法と骨組織形態計測法による骨組織の加齢変化の検索】:顎骨における閉経後骨粗鬆症を解明する目的で卵巣摘出(OVX)ラット下顎骨をμCTを用い検索した。その結果、OVXラット歯槽骨の骨量および固有歯槽骨幅は有意に減少しており、特に、挺出歯の歯槽骨内部では、骨髄腔が拡大する事が明らかとなった。【骨誘導・骨形成促進実験】:加齢に伴って生じる骨量減少を予防・改善することを目的として、PTHの間欠投与あるいはrhBMP-2を用いて骨の再建法を検討した。その結果、OVXラットの下顎頭骨量が低下する時期にPTHを間欠投与し骨量減少を予防する方法は有効であり、かつ、骨量が減少した状態でもPTHを間欠投与すれば骨量が回復することが示された。またrhBMP-2とe-PTFE膜を併用すると、骨形成の困難な部位に骨形成が誘導され、その骨量が維持されるため、骨形態の付与が可能であることが示唆された。【分子細胞生物学的検索】:マウスの骨と腎臓において、PTH/PTHrP
走査型ケルビンプローブ顕微鏡でみる希薄ホール濃度Bi系銅酸化物の不均一電子状態

今年度の研究成果は以下の通りである.1.平成17年度に引き続き,Caサイトを希土類元素(RE)で全置換した希薄ホール濃度のBi2212単結晶で低周波領域の複素誘電率測定を行った.キャリアドープしたモット絶縁体では,原子尺度での電荷秩序形成やこれに伴う巨大誘電率の可能性が報告されている.当初,本研究でも緩和的な誘電分散と10^3を超える巨大誘電率が観測されたが,電極の最適化によりこれらの現象は抑制され,代わって240K程度の温度から急激に誘電率が増大する振舞いが現れた.これはキャリアドープした半導体に見られる誘電カタストロフィと同一の現象である.しかしBi2212の面間の誘電率は高温まで殆ど変化がないことから,CuO_2面内にホールが閉じ込められている様子が伺える.絶縁体組成Bi2212における電気伝導性発達の機構を調べるため,今後さらに系統的な誘電率測定を計画している.2.電気伝導性が未発達な希薄ホール濃度域の試料の局所電子状態を調べるため,走査型ケルビンプローブ顕微鏡(SKM)の製作を続けている.SKMの基本形である走査型トンネル顕微鏡(STM)システムの構築から着手し,構成部品の設計1製作を完了して,現在は組立と調整の工程に入っている.3.Bi2212との比較を目的として,YBCO単結晶の低温STM測走を行った.破断により終端となったBaO面で,直下の低ホール濃度CuO_2面の電子状態を反映した一次元短距離的な電荷密度の変調の観測に成功した.特に今年度は,幾つかの銅酸化物で報告されたチェッカーボード型秩序状態との関連を明らかにすべく,不純物や磁場に対する応答を重点的に測定した.これまでのところ,変調強度は少なくとも不純物種には大きく依存することを見出している.今年度に得られた研究成果は以下のものである.1.Caサイトを希土類元素(RE)イオンで全置換し,フラックス法により希薄ホール濃度Bi2212単結晶を作製した.その電気伝導特性を複素誘電率測定から評価したところ,誘電損失スペクトルには僅かな直流電気伝導度成分に加え低周波で誘電分極成分をもつこと,つまり誘電緩和現象が生じていることが明らかになった.これは同物質の電気輸送特性において,化学的な要因による波動関数の乱れが重要な役割を担っていることを示す。さらに複素インピーダンス解析からは,同試料に含まれるREイオン種に大きく依存した不均一電子状態異常を見出すことに成功した.次年度も引き続き系統的な測定を行い,この異常な電子状態の特徴を明らかにする予定である.2.希薄キャリア濃度試料の局所電子状態を調べるために,走査型ケルビンプローブ顕微鏡(SKM)の製作を開始した.今年度は,まずSKMの基本形である走査型トンネル顕微鏡(STM)の構築を目指し,トンネル電流を計測するヘッド部分と,低温での測定を可能にするクライオスタット装置とを設計・作製した.また,併せて制御装置の整備を行った.3.Bi2212との比較を目的として,YBCO単結晶の低温STM測定を行った.低温破断により準備した,表面が低ホール濃度のYBCO試料において,幾つかの銅酸化物でその重要性が指摘されているチェッカーボード型の不均一電子状態の観測に成功した.この成果は,チェッカーボード型の電子状態がキャリアドープしたモット絶縁体に現れるひとつの典型であることを意味する.Bi2212を含め,他物質との類似点・相違点を引き続き検証したい.今年度の研究成果は以下の通りである.1.平成17年度に引き続き,Caサイトを希土類元素(RE)で全置換した希薄ホール濃度のBi2212単結晶で低周波領域の複素誘電率測定を行った.キャリアドープしたモット絶縁体では,原子尺度での電荷秩序形成やこれに伴う巨大誘電率の可能性が報告されている.当初,本研究でも緩和的な誘電分散と10^3を超える巨大誘電率が観測されたが,電極の最適化によりこれらの現象は抑制され,代わって240K程度の温度から急激に誘電率が増大する振舞いが現れた.これはキャリアドープした半導体に見られる誘電カタストロフィと同一の現象である.しかしBi2212の面間の誘電率は高温まで殆ど変化がないことから,CuO_2面内にホールが閉じ込められている様子が伺える.絶縁体組成Bi2212における電気伝導性発達の機構を調べるため,今後さらに系統的な誘電率測定を計画している.2.電気伝導性が未発達な希薄ホール濃度域の試料の局所電子状態を調べるため,走査型ケルビンプローブ顕微鏡(SKM)の製作を続けている.SKMの基本形である走査型トンネル顕微鏡(STM)システムの構築から着手し,構成部品の設計1製作を完了して,現在は組立と調整の工程に入っている.3.Bi2212との比較を目的として,YBCO単結晶の低温STM測走を行った.破断により終端となったBaO面で,直下の低ホール濃度CuO_2面の電子状態を反映した一次元短距離的な電荷密度の変調の観測に成功した.特に今年度は,幾つかの銅酸化物で報告されたチェッカーボード型秩序状態との関連を明らかにすべく,不純物や磁場に対する応答を重点的に測定した.これまでのところ,変調強度は少なくとも不純物種には大きく依存することを見出している.
藻類を利用した二酸化炭素分解・酸素再生システムの開発に関する基礎研究

平成13年度は,培養槽内部に形成される光強度分布の計算方法を確立し,また,攪拌による培養装置からの酸素発生速度への影響を明らかにすることを目的として,1.スピルリナ懸濁液の光学パラメータの決定とモデル培養システムを対象とした計算および実測値との比較2.モデル培養システムを対象とした酸素発生速度に関する基礎データの収集3.攪拌が酸素発生速度の関係に及ぼす関係の解明について研究を行った。モデル培養システムを対象とした計算の検証においては,蓄積した基礎データを用いて計算を行った場合,供試した培養槽の形状および光源の配置により,計算値と実測値に差異が生ずる場合が確認された。現在得られている結果の範囲ではこのような差異が生ずる原因を十分説明することができないため,さらに多くのモデル培養システムについてデータを集め,差異が生ずる原因を明らかにする予定である。次に,モデル培養システムからの酸素発生速度と培養槽内部の光強度分布を,細胞密度が異なる場合ごとに,培養槽への通気量を増減して攪拌強度を変えた状態で測定を行った。十分細胞密度が高く,培養槽内の大部分がスピルリナの光補償点以下の光強度となった状態と,細胞密度が低く,光補償点以下の光強度になる部分が少ない場合のそれぞれにおいて,測定を反復したが,今回実験を行った範囲内では,通気量と細胞密度の高低(光強度の強弱)の間に明確な関係を見いだすことができなかった。細胞密度が低い場合,酸素発生速度も低くなるため,攪拌の効果があったとしても測定時の誤差の範囲に留まっていると考えられ,細胞密度が高い場合においては通気量の変化による攪拌強度の変動が,有意な差を生ずるほどの効果を生じ得なかったと考えられる。この点については,ことなる方法論に基づいて研究を継続する予定である。平成12年度は,培養槽内部に形成される光強度分布の計算方法の確立および培養液の攪拌が酸素発生速度に及ぼす影響を明らかにするという目的のもと,1.モデル培養装置の開発2.モデル培養装置による培養実験の実施と,基礎データの収集3.基礎データであるスピルリナ懸濁液の光学パラメータの決定を行った。モデル培養装置の開発および培養実験の実施については,一定の光照射強度のもと,一定の培養液温を維持し,かつ藻類の細胞密度を一定に制御しつつ連続培養できうる培養装置を開発し,連続培養実験を行った。数度にわたる培養実験の結果,低密度においては当初計画したごとく培養が可能であったが,密度が高くなると供試した藻(Spirulina platensis)が凝集状態となり,適切な培養が行えなかった。原因は究明中であるが,培養装置側に特に問題があるとは考えられず,また,藻の増殖速度が従来の研究結果と比較すると低いことから,供試したSpirulinaに問題があった可能性が高い。新たな藻株を入手して検証する予定である。高密度における連続培養ができなかったため,モデル培養装置による培養実験は比較的低密度の1試験区のみのデータが得られた。スピルリナ懸濁液の光学パラメータについても,培養によって得られた懸濁液を供試して決定するので,こちらについても1試験区分のデータのみが得られた。これらのデータを用いて数値計算を行った結果を実測値と比較した結果,現時点では計算値と実測値との間に隔たりが大きく,実用的な手法の確立には至らなかった。本年度は問題点の抽出を行い,予測計算法を早期に確立して,攪拌の影響の解明および酸素発生速度の予測方法を確立する予定である。
疾患モデル系統における疾患形質パラメーターによる形質モニタリングの確立

1.疾患遺伝子の診断のためのマイクロサテライトNDA検出系の導入疾患形質が単一劣性遺伝子によって支配され,ホモ型で致死あるいは繁殖能力がない場合はヘテロ型でその遺伝子を維持する必要がある。ヘテロ型の表現型は正常ホモ型のそれと区別がつかないため,交配して得られた仔の中に疾患ホモ型個体が見られてはじめて親の遺伝子型がヘテロ型であると診断される。この方法は決して能率がよいとは言えず,簡便な遺伝子診断が望まれる。近年,microsatellite DNAがPCR(polymerase chain reaction)法によって検出可能になり,マウスでは約1,000個が20本のゲノム上に知られている。これによって,疾患遺伝子の極めて近くにこのマーカーを設けることが出来るようになっている。従って,このマーカーを利用することによって疾患遺伝子の遺伝子診断が可能になった。疾患モデル系統の遺伝子マッピングと遺伝子診断MRL/MpJ-lpr系統に見出されたIgG1を欠損する突然変異について遺伝分析を行った。その結果,第12染色体にあることが分かり,マイクロサテライトマーカーが遺伝子診断に使えることが分かった。一方,近年トランスジェニックマウスなども疾患モデルとしての有用性が示されており,導入遺伝子の染色体上の位置,コピー数と形質発現の安定性のモニタリングも必須事項であり,PVRトランスジェニックマウスについて検査を試みた。1.疾患モデル系統の遺伝的および微生物学的品質管理実中研で維持されている近交系マウスおよびラットの疾患モデル系統について遺伝ならびに微生物モニタリングを行った。その結果,従来通り問題は見られなかった。繁殖学的な基礎値はそれぞれの系統の基本的かつ特徴的な部分を示すと考えられる。本年度,疾患モデル系統についてこれまで蓄積されてきた繁殖学的なデータを整理した。2.疾患パラメータ検索のための文献検索システムの導入疾患パラメーターは,疾患モデルで見られる疾患形質の特徴の中から得られる。従って,疾患モデル系統に関する文献の収集ならびにその解析は重要である。今年度はCurrent contentsをオフラインのCD Romで検索できるように,また,Med Lineをオンラインで検索できるように,システムの導入を行った。3.疾患パラメーターによる疾患形質モニタリング技術の導入重度の免疫不全を示すCB.17-scid,MRL/MpJ-lprなどは免疫グロブリンが低下することがしられている。本年度はその測定技術を導入した。また,I型糖尿病モデルとして知られているNOD系統については尿糖値などの測定方法とinsulitisの確認のための組織学的な検索方法を導入した。4.疾患モデル系統の遺伝子マッピングと遺伝子診断実中研で新たに見出された歩行異常を示す疾患モデルマウス系統の疾患原因遺伝子を交配実験を行って決定した。その結果,第8染色体の動原体に近い部分に存在することが分かった。遺伝子診断を行うために,もっとも隣接するDNAマーカーの検索を開始した。
シロイヌナズナ胚の簡単な培養系の確立と新規胚誘導因子の解析

不定胚は体細胞から作られる胚であり、胚発生研究、育種などに利用されている。本研究では、シロイヌナズナの芽生えから、正常胚の形態に近い不定胚を誘導するための新しい手法の開発を試みた。また、表皮は胚発生で最初に分化する組織であり、胚発生の進行に必須であると考えられている。そこで、胚特異的な遺伝子の発現と、表皮分化との関係についても解析した。平成24年度は、平成23年度に得られた形質転換体を用いて、LEC2の発現をメリステモイドで誘導する実験をおこなった。その結果、複数の系統で、子葉の表面で不定胚が誘導されることがわかった。さらに、定量的な遺伝子発現解析をおこなうために、RT-PCR法の条件検討をおこなった。また、変異体でLEC1やLEC2の発現パターンを検出するために、レポーター遺伝子の作製を進めた。平成25年度は、液体培養で芽生えの表面から不定胚を誘導し、不定胚を培養液中に遊離できるかどうかを調べた。観察の結果、EPF1プロモーターの制御下でLEC2を誘導すると、主に子葉の表面から不定胚が誘導されることが分かった。メリステモイド由来の不定胚は複数の胚が融合して発生するものが多かったが、他とは分離しているものもあった。液体培地中で種子を発芽させ、震盪培養をおこない、2週間後に液体に遊離した組織を寒天培地で培養すると、不定胚のような形態を持つ個体は観察されたが、寒天培地状で胚発生が進行しているようには見えなかった。培養・誘導条件の検討が必要だと考えられる。平成23年度は、エストロゲン誘導性発現ベクター(pER8;Zuo et al,2000)を改変し、メリステモイド特異的なEPF1プロモーター(Hara et al, 2007)制御下でXVE人工転写因子が発現するベクターを作製した。同じベクターのXVE結合配列(pOlexA)の下流にLEC2遺伝子をクローニングし、エストロゲン依存的にメリステモイドでLEC2遺伝子を発現させるコンストラクトも完成した。このコンストラクトを植物に導入し、17の独立の形質転換体を得ることに成功した。現在T2種子を得ており、エストロゲンの添加で胚を誘導するラインの選抜が可能な状況になった。また、表皮のidentityを決める遺伝子の過剰発現により、根から不定胚が誘導されることが我々の研究によって分かっている。予備的なRT-PCR解析をおこなったところ、過剰発現体の根において、LEC2遺伝子の発現量が上昇することを示唆する結果が得られた。1)本研究では、簡単な不定胚の誘導系の作成法を確立し、経時的な観察やレーザーによる細胞破壊実験を容易にすることを目指した。LEC1やLEC2を過剰発現すると子葉の表面から胚を誘導できるという報告は既にあったが、これらの過剰発現体で作られる胚は融合して発生するため、そのまま実験に使用するのは難しい。そこで、1細胞で発現するメリステモイド特異的なプロモーターでLEC2を誘導できる形質転換体を作成した。この形質転換体でも子葉の表面から不定胚を誘導できたが、融合して発生する不定胚の頻度が高かった。そこで、本年度は、vortexによる激しい撹拌や、震盪培養、セルラーゼ処理等で細胞を遊離させてから不定胚の誘導を試みた。種々の方法を試したが、多くの細胞は途中で死んでしまい、寒天培地上で胚発生の進行を観察するまでには至っていない。2)表皮は植物の胚発生で最初に分化する組織であり、表皮形成が異常となる変異体では胚発生の進行が停止する。しかしながら、表皮分化と胚発生の進行との直接の関わりは分かっていなかった。我々は、地上部の表皮分化を促進するマスター制御遺伝子を過剰発現することで、側根原基から緑色の組織が生じることを示した。これらの組織はSudan Redによって強く染色され、培養を続けると新しい葉や根を作った。また、本年度におこなった定量的なRT-PCR解析の結果、表皮のマスター制御遺伝子の誘導後の根で、LEC1、LEC2、FUS3など、胚発生の進行に重要な遺伝子の発現が上昇することが分かった。これらのことから、表皮分化(または表皮分化のマスター制御因子)は、胚発生の進行に必要なだけでなく、胚発生の進行に積極的な役割を持つことが示唆された。植物発生生物学期待していた通り、メリステモイドでLEC2を誘導することで、不定胚を得ることができた。また、real-time PCR法の条件検討をおこない、定量的な発現解析がルーチンにおこなえるようになった。したがって、おおむね順調に進展しているといえる。平成25年度中に、不定胚の誘導条件を確立し、誘導された不定胚の詳細な観察をおこなう予定であったが、液体培養による不定胚の誘導が予想以上に難しかったため、計画を変更し、種々の培養条件を試すことに集中した。

そのため、不定胚の観察や発現解析実験が進まなかった。ベクターの作製に時間がかかったため、形質転換シロイヌナズナ植物体は作製できたが、良いラインの選抜まではおこなえなかった。しかしながら、次年度以降おこなう予定だった過剰発現植物の根の発現解析の方は研究が進み、LEC2の発現が上昇するという予備的な結果が得られている。したがって、総合的にみると、おおむね順調に進展していると言える。25年度は、不定胚の詳細な観察をおこなう。また、液体培養で不定胚を誘導することで、不定胚が培養液中に遊離できるかどうかを調べる。ATML1の過剰発現植物における発現解析実験をより定量的におこなうことを目指す。平成26年度も継続して二つの異なる過剰発現体で不定胚の誘導条件を検討し、遺伝子マーカーを用いた不定胚の解析をおこなう。24年度は、LEC2の発現をメリステモイドで誘導する形質転換体から、不定胚を形成する系統をさがす。25年度以降は、他の植物への応用を目指す。また、24年度はATML1の過剰発現植物における発現解析実験をより定量的におこなうことを目指す。定量的な発現解析のためのreal-time PCR実験試薬、プラスティック消耗品を購入する。また、植物培養用の滅菌プラスティックシャーレ、培地を作製するための試薬を購入する。研究を進めていく上で必要に応じて研究費を執行したため当初の見込み額と執行額は異なったが、研究計画に変更はなく、前年度の研究費も含め、当初予定通りの計画を進めていく。平成25年度に、不定胚の誘導条件を確立し、誘導された不定胚の詳細な観察をおこなう予定であったが、液体培養による不定胚の誘導が予想以上に難しかったため、計画を変更し、種々の培養条件を試すことに集中することとした。そのため、次年度も継続して不定胚の誘導条件を検討し、分子マーカーを用いた不定胚の解析も次年度におこない、未使用額はそれらの経費に充てたい。定量的な発現解析のためのreal-time PCR実験試薬、プラスチック消耗品を購入する。また、植物培養用の滅菌プラスチックシャーレ、培地を作製するための試薬を購入する。
スポーツ活動が小児の血小板・血管内皮機能と動脈硬化の進展に及ぼす効果に関する研究

【研究目的】動脈硬化等の成人病の一部は小児期に起源があり、血管内皮や血小板機能が進展に深く関わっている。体重管理が成人病予防に重要であるが、成長やスポーツ活動に伴うこれらの機能の変化は充分に解明されておらず、適切な食事運動療法は確立していない。小児期に特徴的なチアノーゼ性先天性心疾患(CCHD)を含め、血管内皮機能の指標となる凝固線溶蛋白や血小板機能を評価する。また、これらの指標への食事・運動による減量の効果を検討する。【研究計画・方法】1.CCHDにおける血小板活性と抗凝固蛋白の評価。2.CCHDにおける線溶系蛋白の日内変動の評価。3.成人肥満を対象とした3ヶ月間の食事制限と有酸素運動による減量が活性化血小板から産生される血小板由来マイクロパーティクル(PMP)と線溶系蛋白に及ぼす効果。【結果】1.CCHDの可溶性P-セレクチン、βトロンボグロブリン、血小板第4因子は健常者に比べ高値を呈し、プロテインC、プロテインSは低値を呈した。可溶性P-セレクチン、βトロンボグロブリンはヘマトクリットと正の相関を、プロテンC、プロテンSは負の相関を呈した。2.CCHDのplasminogen activator inhibitor-1(PAI-1)、tissue-type plasminogen activator(t-PA)は9時が高い日内変動を認めた。t-PAは健常者に比べ9時、16時ともに高値で赤血球数に正の相関を呈した。3,肥満群のPMP、t-PA、PAI-1は高値で、肥満の程度や脂肪量に正の相関を呈し、減量後は体重減少率と正の相関を示し減少した。【今後期待される研究成果】減量は血小板や血管内皮機能を改善し成人病の進展を予防すると考えられる。慢性的な低酸素状態にあるCCHDには血小板活性や凝固線溶系の異常が認められた。過度の運動は組織の低酸素を引き起こす事も推測される。成長を考慮した食事運動療法の確立は、小児期からの成人病予防や治療に貢献すると考えられる。【研究目的】動脈硬化をはじめとする成人病の一部は、小児期にその起源があると考えられている。血管内皮機能や血管内皮・血小板相互作用は動脈硬化病変の進展に深く関わっているが、その小児期の成長に伴う変化やスポーツ活動に伴う変化は十分に解明されていない。そこで、小児期から成人期に至る健常人を対象として血管内皮機能の指標となる血漿マーカーと血小板動態の成長に伴う変化を検討し、さらに小児アスリートにおけるこれらの指標を検討する。【研究計画・方法】初年度として、まず正常小児及び小児期に特徴的な先天性心疾患(CHD)、特に赤血球増加をともなうCHDを対象とした。小児を対象として血小板活性、凝固阻害因子、線溶系蛋白を評価する場合は、年齢に伴う変化とともに日内変動の影響も考慮する必要がある。それらのデータへの影響を考慮しつつ、スポーツ活動前の状況を把握することを目的とした。【現在の進行状況】1、赤血球増加を伴うチアノーゼ性先天性心疾患(CCHD)における血小板凝集能、血小板マイクロパーティクル(PMP)、血小板表面のP-セレクチンを検討した。血小板凝集能はヘマトクリット(Ht)に負の相関を呈し、PMPはHtが6065%を越えると著しく増加した。2、赤血球増加を伴うCCHDにおける可溶性P-セレクチン、βトロンボグロブリン(β-TG)、血小板第4因子(PAF4)とトロンボモジュリン(TM)、プロテインC、プロテインSを検討した。可溶性P-セレクチン、β-TGはHtと正の相関を示し、プロテインC、プロテインSがHtと負の相関を呈した。【今後期待される研究成果】過度の運動により組織は低酸素状態に傾くと考えられる。低酸素に起因するサイトカイン、血小板活性やPMP、線溶系蛋白等による血管内皮細胞障害や血管リモデリングへの関与が報告されている。

これらの機序の解明は、スポーツ活動の血管内皮細胞障害等への関わりを明らかにし、小児期発症の成人病の病態解明と予防に貢献すると考えられる。【研究目的】動脈硬化をはじめとする成人病の一部は、小児期にその起源があると考えられている。小児肥満も成人病の基盤となり、食事療法やスポーツ活動による体重管理を確立することが、成長過程にある小児期では重要になる。血管内皮機能や血管内皮・血小板相互作用は動脈硬化病変の進展に深く関わっているが、その小児期の成長に伴う変化やスポーツ活動に伴う変化は十分に解明されていない。そこで、小児期から成人期に至る健常人を対象として血管内皮機能の指標となる血漿マーカーと血小板動態の食事運動介入に伴う変化を検討する。【研究計画・方法】16年度は、まず成人肥満を対象として、食事制限、好気的運動の介入に伴う身体的計測値、血小板活性、線溶系蛋白の変化を評価する。【現在の進行状況】2,3ヶ月間の食事制限のみの介入群と食事制限と好気的運動の介入群ともに十分な体重減少を認め、PMP、t-PA、PAI-1は減少した。それらの減少率は体重減少率と正の相関を認めた。好気的運動の有無は上記の血液学的変化に影響を示さなかった。【今後期待される研究成果】好気的運動は血小板凝集の抑制に作用する事が報告されているが、過度の運動は生体組織の低酸素状態を引き起こすと考えられ、低酸素に起因する血小板活性やPMP、線溶系蛋白等が血管内皮細胞障害や血管リモデリングへ関与する事が報告されている。食事や運動の介入における、これらの血液学的変化の解明は、小児期からその基盤が発症するとされる成人病の予防や治療に貢献すると考えられる。その背景には血管内皮機能や血管内皮・血小板相互作用が強く影響を与えている。凝固線溶系蛋白には日内変動がみられ、早朝のplasminogen activator inhibitor-1(PAI-1)上昇が早朝の虚血性心疾患イベント発生に関連するとの見方もあるが、小児期の成長に伴う変化やスポーツ活動に伴う変化は充分に解明されていない。そこで、小児期における健常人や、小児期に特徴的な慢性的に低酸素状態にあるチアノーゼ性先天性心疾患(cyanotic congenital heart disease : CCHD)を対象に血管内皮機能のマーカーとなる血漿マーカーについて検討する。【研究計画・方法】【現在の進行状況】PAI-1活性とt-PA抗原はCCHD群、健常小児群ともに午前中に高値の日内変動を認めた。PAI-1活性は16時で健常小児群に比べCCHD群で高値であった。また、t-PA抗原は9時16時ともに健常小児群に比べCCHD群で高値を呈した。また、t-PA抗原は赤血球に正の相関を呈した。【今後期待される研究成果】有酸素運動は血小板凝集を抑制し、凝固線溶機能に関しては線溶優位に作用するが、適度の運動は血小板凝集作用を呈し、また、凝固優位に作用する事が報告されている。過度の運動は生体組織の低酸素状態を引き起こすと考えられる。慢性的な低酸素状態にあるCCHDでは凝固線溶蛋白の異常が認められた。これらの機序の解明は、スポーツ活動の血管内皮細胞障害への関わりを明らかにし、小児期発症の成人病の病態解明と予防に貢献すると考えられる。
分裂期キナーゼPlk1基質群の解析を通した新たな紡錘体形成機構の解明

本研究は研究代表者らがこれまでに同定したPlk1基質分子群の機能解析を通し、分裂装置の形成、動態制御機構を分子レベルで解明することを目的としており、主に以下の3つのテーマを行うことを計画した。本年度はそれぞれのテーマについて以下のような結果を得た。1) KizおよびKiz結合分子の解析を通した紡錘体極としての中心体制御機構の解明Kiz結合分子として見出したCep72が、Kizに加えCG-NAPやγ-チューブリン環複合体の中心体局在にも寄与していること、更にCG-NAPの欠損はγ-チューブリン環複合体の中心体局在量には影響を与えないが、中心体の微小管重合中心としての活性に必須であることを見出した。これらの結果を論文にまとめ報告した。Kif18Aの微小管プラス端への集積には、C端のtail領域が重要な役割を果たしていることを示した。またin vitroでPlk1にリン酸化される残基のリン酸化特異的抗体を作成し、実際にその残基が分裂期特異的にリン酸化されることを示した。3)他のPlk1基質群の紡錘体形成、制御への関与の検討と解析昨年度までに見出したM期進行に異常の見られる因子のうちひとつ(仮にPSX15と命名)について更に解析を進め、PSX15発現抑制を行うと、多くの染色体は中期板へ整列するものの、一部の染色体が極近辺に取り残され、分裂後期への進行が阻害されることを見出した。本研究は研究代表者らがこれまでに同定したPlk1基質分子群の機能解析を通し、分裂装置の形成、動態制御機構を分子レベルで解明することを目的としており、1) KizおよびKiz結合分子c-Kipの解析を通した紡錘体極としての中心体制御機構の解明、2) Kif18Aによる紡錘体微小管長制御機構の解明、3)他のPlk1基質群の紡錘体形成、制御への関与の検討と解析を行おうとするものである。本年度はそれぞれのサブテーマについて以下のような結果を得た。1) C-KipはKizに加え、中心体を構成する主要な分子であるXおよび、gamma-tubuin環複合体の中心体局在にも重要な役割があることを示した。更に分子Xは中心体からの微小管形成能に必須である事を見出した.Kifl8Aのキネトコア微小管プラス端への集積には微小管プラス端の安定化が必須であること、またプラス端集積時にKif18Aが微小管長の制御に強く関わっていることを明らかにした。3)他のPlk1基質群の紡錘体形成、制御への関与の検討と解析同定したpolo-box領域に結合するタンパク質と固相リン酸化法で得られた基質候補分子のうち、アミノ酸配列からの機能予測が不可能な分子20種について、RNAiを用い、昨年度までにM期進行に異常の見られる因子を新たに2つ同定した。