hpprc/llmjp-kaken huggingface dataset:
ATP合成酵素における回転の発生と回転方向の制御機構

ATP合成酵素は,プロトンが輸送路を通るとき回転子と固定子のユニットが回転し合うことで,プロトン駆動力とATP合成/分解のエネルギー変換を共役させるエネルギー変換分子モーター酵素である.このエネルギー共役のために,ユニットは連続的に一方向に回転する必要がある.γサブユニットが回転方向の制御に関わる可能性があると考え,化学反応とプロトン輸送の能力が一致しないγサブユニット変異株を新たに単離して解析した.γサブユニット遺伝子にランダムな変異を導入し,酸化的リン酸化による生育ができない変異株を単離した.そのうち,γSer12GlyとγLeu219Proの変異酵素は,ATP加水分解に見合ったプロトン輸送が見られなかった.ウシ酵素の構造からは,γSer12残基は触媒サブユニットの中央で回転するγサブユニットのアミノ末端側ヘリックス領域にあり,ウシ酵素の構造から,βサブユニット側の軸受け部分にあたるβAsp372残基と水素結合を形成していると考えられる。γLeu219残基はカルボキシル末端側の長いヘリックスに位置し,Proに置換してヘリックスの方向を部分的に変化させるたと考えられた.また,本酵素の回転制御の機構を明らかにするため,以前に回転速度が低下することが示されたβサブユニットの変異酵素と,その復帰変異酵素の回転の性状を詳細に解析した.βSer174Phe変異酵素ではATP分解あるいは生成物遊離のステップにおける停止が見られたが,βIle163Alaを加えた復帰変異酵素ではそれが解消された.構造計算と合わせて考えると,βIle163とβPhe174変異残基の間で形成される疎水性相互作用がβIle163Alaによって解消され,生成物遊離と共に起こるヌクレオチド結合部位付近の構造変化が速やかになったと考えられた.ATP合成酵素は,プロトンが輸送路を通るとき回転子と固定子のユニットが回転し合うことで,プロトン駆動力とATP合成/分解のエネルギー変換を共役させるエネルギー変換分子モーター酵素である.このエネルギー共役のために,ユニットは連続的に一方向に回転する必要がある.γサブユニットが回転方向の制御に関わる可能性があると考え,化学反応とプロトン輸送の能力が一致しないγサブユニット変異株を新たに単離して解析した.γサブユニット遺伝子にランダムな変異を導入し,酸化的リン酸化による生育ができない変異株を単離した.そのうち,γSer12GlyとγLeu219Proの変異酵素は,ATP加水分解に見合ったプロトン輸送が見られなかった.ウシ酵素の構造からは,γSer12残基は触媒サブユニットの中央で回転するγサブユニットのアミノ末端側ヘリックス領域にあり,ウシ酵素の構造から,βサブユニット側の軸受け部分にあたるβAsp372残基と水素結合を形成していると考えられる。γLeu219残基はカルボキシル末端側の長いヘリックスに位置し,Proに置換してヘリックスの方向を部分的に変化させるたと考えられた.また,本酵素の回転制御の機構を明らかにするため,以前に回転速度が低下することが示されたβサブユニットの変異酵素と,その復帰変異酵素の回転の性状を詳細に解析した.βSer174Phe変異酵素ではATP分解あるいは生成物遊離のステップにおける停止が見られたが,βIle163Alaを加えた復帰変異酵素ではそれが解消された.構造計算と合わせて考えると,βIle163とβPhe174変異残基の間で形成される疎水性相互作用がβIle163Alaによって解消され,生成物遊離と共に起こるヌクレオチド結合部位付近の構造変化が速やかになったと考えられた.ATP合成酵素(F_0F_1-ATPase)は,ミトコンドリア内膜,葉緑体チラコイド膜,細菌の細胞膜にあって,相対的に回転し合う二つのサブユニット複合体からなる分子モーター酵素である.プロトン輸送路を通るイオン輸送と触媒部位における化学反応との共役は酵素分子内の回転によって仲介され,連続的な一方向への回転が細胞のATP合成に必要と考えられている.ATP合成方向の回転を生み出すのは呼吸鎖によって形成されたプロトン駆動力であるが,三ヶ所ある触媒部位の中央で回転しているγサブユニットとεサブニニットによって回転方向の制御が成されている可能性があるため,平成18年度は,大腸菌酵素γサブユニット変異株の解析を主に行なった.γサブユニットの一アミノ酸置換によって酸化的リン酸能が低下した23変異株を解析した所,触媒サブユニット複合体の中央を貫いて伸びるαヘリックス領域に起きた二種類の興味深い変異が見つかった.一つは,ATP分解に伴う連続的な回転が起きなくなる変異,もう一方は,プロトン輸送路の回転がATP合成に結びつかない変異と考えられた.これらの酵素では,γサブユニットの変異によってεサブユニットのカルボキシル末端領域がATP/ADP比率に応じた構造変化をしなくなっている可能性があるので,詳紬な回転の性状解析とアミノ酸残基の架橋によるεサブユニットの構造変化を検討する必要がある.γ-εサブユニット間の相互作用と回転方向の制御に関する解析をさらに行ない報告する予定である.ATP合成酵素は,細菌細胞膜,ミトコンドリア内膜,葉緑体チラコイド膜にあって,プロトン駆動力により回転しながらATPを合成/分解しているモーター酵素である.平成19年度は,本酵素の回転制御の機構を明らかにするため,大腸菌βサブユニット変異酵素とその復帰変異酵素の回転の性状を詳細に解析した.また,昨年度までに単離されたγサブユニットの変異酵素を詳細に解析した.βサブユニットのSer174Phe

変異酵素とSer174Phe/Ile163Ala復帰変異酵素がATP分解によりサブユニット回転する様子を直接観察した.Ser174Phe変異酵素ではATP分解あるいは生成物遊離のステップにおける停止が見られたが,Ile163Alaを加えた復帰変異酵素ではそれが解消された.Ile163とSer174は,触媒残基であるLys155/Thr156とGlu181/Arg182の間をつなぐαヘリックスBとβシート4に位置する.構造計算によるとIle163とPhe174の相互作用がAla163とPhe174で見られなくなることから,ヌクレオチド結合と共に閉じたαヘリックスBとβシート4の構造が生成物遊離と共に開くことが,連続的な回転を伴う触媒作用に必要であることが実験的に示唆された.また,γサブユニットのMet246Lys変異によって酵素活性が低下していた.立体構造でMet246の近傍と考えられるMet23の変異酵素とは異なり,正電荷のアミノ酸によりエネルギー共役が損なわれることはなかった.むしろ,正電荷および負電荷を持つ比較的小さなアミノ酸の導入によって酵素の分子集合が低下した.アミノ末端側とカルボキシル末端側のヘリックスが形成するcoiled-coil構造が局所的にしてサブユニット回転が妨げられ,酵素活性が低下している可能性があった.
キラル分子ゲルを用いた超構造集積ナノ繊維の開発

本研究は自己集合性脂質のキラル会合構造をもとに,その超分子特性やナノ繊維構造を生かした機能性材料の開発を目的としており,本年度はω-アミノアルキル化およびω-ピリジニルアルキル化L-グルタミン酸誘導体の優れた両親媒性や分子会合特性を評価し,これらのカチオン性自己組織化分子のキラルなホストとしての機能性およびテンプレートとしてのホスト機能性の評価を実施した。従来のL-グルタミン酸誘導体にはない優れた両親媒性はω-アミノアルキル化によって促進され,これはナノチューブやヘリックスなどの繊維状会合体を形成することで分散していると考えられる。一方で,ω-ピリジニルアルキル化では水やアセトニトリルなどの極性溶媒にのみ溶解するが,有機溶媒でもナノチューブを形成する珍しい例である。また,高次キラル会合体であることから溶媒環境によって特有のキラリティーを示すだけでなく,アキラル分子にも二次的にキラリティーを誘起でき,その機能性はアルキルスペーサー長によって異なる挙動を示した。さらに,ω-ピリジニルアルキル化L-グルタミン酸誘導体は水中で二分子膜構造からなるナノチューブを形成するため,膜内部の疎水性場にモノマーを取り込ませ,これを光照射で重合することでテンプレート剤としての機能性を評価している。このように,本研究で用いた両親媒性L-グルタミン酸誘導は不斉材料だけでなくナノ構造材料として十分に期待される。本研究は自己集合性脂質のキラル会合構造をもとに,その超分子特性やナノ繊維構造を生かした機能性材料の開発を目的としており,本年度はβ-アラニンを頭部に導入した両親媒性脂質(2C_<12>-NH_2)の合成を行い,親水性・疎水性溶媒で利用可能なキラル会合体の構造評価および色素法によるキラル分子配向構造の評価を行った。頭部β-アラニンを導入した自己集合性二鎖型L-グルクミド誘導脂質2C_<12>-NH_2を合成し,元素分析,FT-IR,^1H-NMR分析により確認した。2C_<12>-NH_2のゲル化能を転倒法により評価した。アセトニトリルなどの親水性溶媒からヘキサンなどの疎水性溶媒にまで高いゲル化能を示し,ベンゼングルの凍結乾燥から得たキセロゲルのSEM観察では発達した三次元ネットワーク構造が確認された。TEMおよびAFMによる微細構造観察では,水中では直径約10nmのナノチューブが観察された。一方で,アセトニトリルやベンゼン,THF,ヘキサンなどの有機溶媒中ではそれぞれナノ繊維が観察され,繊維幅や形態は溶媒の極性効果により異なる。UV-vis,円二色性スペクトル(CD)法よる2C_<12>-NH_2の配向状態の評価から,不斉性が分子会合により著しく増大することが確認された。また,アニオン性色素をカチオン性脂質2C_<12>-NH_2と配向させ,アキラル色素の誘起CDの評価を行った。水中では色素の色(赤紫)が,2C_<12>-NH_2によって色素間の配向か制御され,J-会合(紫)からH-会合(橙)への安定化に伴う誘起CDや色の変化が確認された。一方,ヘキサン/エタノール混合溶媒では色素はH-会合(黄)で安定化する。同一色素であっても溶媒の極性によって誘起CDの発現波長を変化させることができ,本脂質のアミノ基をホスト部位して用いることでゲスト分子の配向構造を制御し,従来にはない機能を発現させることが可能である。
地方公共団体の行政過程における実効性確保

地方公共団体の行政過程における実効性確保の問題について、理論・実証両面から検討を加え、以下のようにな研究成果を得た。1行政代執行法において、条例による業務履行確保について「消極的」な規定になっている点について、同法の立法過程を検証することによって、一方で、およそ現在のような地方公共団体による、多様な行政需要への対応といった状況は想定されておらず、他方で戦後改革固有の「権力」抑制指向が直接に、当該規定に反映したともいえないことを明らかにした。2複数の地方公共団体の、(1)条例審査担当者(2)執行部門担当者にヒアリングを実施した結果、当該問題についての、対応の現況および、実務担当者の認識について以下のような知見を得た。(1)個別法の仕組みにおいて、予想以上に行政指導が多用されており正式な義務履行確保手段が利用されることは殆どない(以上の点は、環境法分野においては最近指摘されることではあるが、条例制定という観点から横断的に検証した点に本研究の特色がある)。(2)したがって、実務担当者にとっては現在の限定された「正式の」義務履行確保手段について、その改善を求めるといったインセンティブには乏しい。3以上のような日本の実務・理論状況と、ドイツ・アメリカのそれとの横断的な比較を行って、日本における制度の特徴を折出し、今後の制度の在り方についてモデルを作成した。
活性化学種作動性ＴＲＰチャネル群の感受性定量化の検討

まず最初に、活性ジスルフィド群を用いた酸化感受性定量化の手法を発展させた。即ち、ショウジョウバエの4つのTRPAチャネルホモログの酸化感受性を定量したところ、TRPA1が高い酸化感受性を示し、高O2に対しても反応を示すことが明らかになった。また、知覚神経におけるTRPA1とTRPV1のシステインを介したプロスタグランジンJ2による活性化の意義を検討したところ、それぞれのKOマウスにおける炎症性疼痛が抑制されていることが示された。このTRPA1とTRPV1の痛みに対する関与は、慢性化において重要であることもわかった。さらに、TRPA1がtransnitrosylation化合物により、高感度かつ選択的活性化されることが示された。この反応においては、transnitrosylation化合物が有するベンゼン環がTRPA1タンパク質に一旦結合し、transnitrosylation化官能基でのニトロシル化が進行することがわかった。システイン酸化を介さずH2O2により活性化されるTRPM2の好中球浸潤における役割も明らかになった。特に、好中球が血管に浸潤を開始する過程で、TRPM2を介したCa2+流入が接着を安定化することが示唆された。また、TRPM2は炎症を統合するInflammosomeの形成に枢要であることも示された。過去の知見と併せて考えると、TRPM2は炎症反応全般を増幅することが考えられる。24年度が最終年度であるため、記入しない。TRPチャネルの酸化感受性を定量化するにあたり、「酸化還元電位」と「チャネル活性」という二つのパラメーターに着目した。即ち、異なった酸化力(酸化還元電位)を示す活性ジスルフィドを多数用意し、それらを添加した際のTRPチャネル活性を評価することで「酸化還元電位」と「TRPチャネル活性」との相関を調べた。その結果、酸化感受性TRPチャネルはそれぞれ固有の酸化感受性活性化の閾値をもつことが明らかになった。中でもTRPA1は最も高い酸化感受性を示し、その活性化閾値はO_2の酸化還元電位よりも低く、TRPA1のO_2に対する応答性が予見された。実際にTRPA1を発現させた細胞に高O2溶液を添加してみると、TRPA1を介した陽イオン電流が観察された。また、Cys点変異体の機能的評価及びラベリング実験により、高O2によるTRPA1の活性化には細胞質領域に存在するCys633とCys856の酸化が重要であることを見出した。Cysの側鎖のSH基はO_2により酸化されると、速やかにスルフェン酸(-SOH)へと変換され、その後スルフェン酸は近傍に存在するフリーなSH基と反応し、ジスルフィド結合(S-S)を形成する(酸化状態II)と考えられる、どちらの状態もTRPA1を活性化・開口させるが、酸化状態Iは細胞内においてグルタチオン等の還元タンパク質によって還元される比較的不安定な活性化状態にあり、酸化状態IIはグルタチオンでは還元されない比較的安定な活性化状態にあると考えられる。さらに、TRPA1は驚くべきO_2に対する応答性を示した。即ち、N_2ガスを通気させた低O_2溶液がTRPA1を介した陽イオン電流を活性化したのである。TRPA1のO_2に対する容量-反応関係は逆ベル型を示し、極小の反応を引き起こすO_2分圧は137mmHgと、通常の大気圧におけるO_2分圧(152mmHg)より低い値であった。ところで、TRPA1のアミノ末端領域にはプロリン(Pro)水酸化酵素(PHD)により反応を受ける配列(Pro水酸化モチーフ)が存在する。PHDはO_2とオキソグルタル酸を基質として要求し、Pro残基を水酸化する酸素添加酵素であり、細胞内低O_2応答に重要な低酸素誘導因子(Hyoxia-lnducible Factor:HIF)のアイソフォームであるHIF-1の活性制御を行なっていることが明らかにされている。PHDのO_2に対するミカエリス定数(KM)は大気圧下における溶存O_2濃度付近であり、生理的範囲内のO_2濃度の低下はPHDの水酸化酵素活性を低下させ、その結果、新たに合成されたHIF-1の水酸化される比率炉低下すると言われている。通常O_2状態下のTIOA1においては、Pro水酸化モチーフに存在するPro残基がPHDにより水酸化されており、これによりTRPA1の活性は抑えられていると考えられる。しかし、低O_2状態では新たに合成されたTRPA1がPHDによる水酸化反応を受けないため、TRPA1は抑制されずに活性化状態にあることになる。一方、高O_2状態においては、Cys酸化による活性促進がProの水酸化による活性阻害を凌駕し、TRPA1が活性化すると考えられた。さらに、TRPA

1がtransnitrosylation化合物により、高感度かつ選択的活性化されることが示された。この反応においては、transnitrosylation化合物が有するベンゼン環がTRPA1タンパク質に一旦結合し、transnitrosylation化官能基でのニトロシル化が進行することがわかった。システイン酸化を介さずH2O2により活性化されるTRPM2の好中球浸潤における役割も明らかになった。特に、好中球が血管に浸潤を開始する過程で、TRPM2を介したCa2+流入が接着を安定化することが示唆された。また、TRPM2は炎症を統合するInflammosomeの形成に枢要であることも示された。過去の知見と併せて考えると、TRPM2は炎症反応全般を増幅することが考えられる。24年度が最終年度であるため、記入しない。活性ジスルフィドを用いたTRPチャネル群の酸化感受性の定量化に成功し、その有効性をTRPA1のO_2感受性の予見とその実験的確認という形で示すことができた。さらには、一連の研究の過程で全く新しいTRPA1という低酸素センサーを発見することもできた。今後は、活性ジスルフィドを用いた酸化感受性の定量化を他タンパク質に適用して、本手法の有効性を拡張していくつもりである。
人工知能を応用したわが国における個別化乳癌検診の実践

本研究の目的は、我が国における個別化乳癌検診の実践を支援するものである。当該年度の実績としては、まず臨床画像の乳腺密度を3次元的に定量化する新しい手法を開発した。その際、解剖学的知見に基づいてリファレンスとなる脂肪の画素値を正確に算出する手法を提案し実行することで、従来用いられてきたリファレンス決定手法に起因する変動を抑え、安定した乳腺密度値を得ることに成功した。さらに、2つめの実績は、マンモグラフィで用いられるX線エネルギーの全領域においてX線減弱が実乳房と等価である乳腺密度可変型乳房ファントムを開発し、3種類の乳腺密度に対して模擬病変検出率との定量的な関係を求めるための観察者応答特性実験を行ったことである。これにより、従来から経験的に知られていた乳腺密度が高くなれば病変見落とし率が増加するという現象を、乳腺密度が何パーセント高くなれば病変見落としが何パーセント増加するかを定量的に示すことができた。この結果は医師が対策型乳癌検診を受けた女性に高濃度乳房の危険性を説明するためのデータとして役立つことが期待できる。当該年度の3つめの実績は、臨床乳房画像における乳腺領域を決定するために、従来から用いられてきた乳腺専門医や乳腺専門放射線技師の経験や知識にかわり、人工知能の一手法であるディープラーニングを導入し、簡便かつ迅速に乳腺領域の抽出を行うことを実現したことである。現時点では人工知能に学習させるサンプルデータ数が十分ではないため、抽出精度が高いとはいえないが、今後継続して臨床乳房画像を収集しサンプル数を増やすことで精度を向上させる予定である。当初の研究計画において、`3年間で3000症例のX線撮影条件や被験者の身体特性および生育歴情報を調査するとともに、並行して乳腺密度と平均乳腺線量の解析を実施する'としているとおり、当該年度においてすでに1000症例の調査および解析を実施した。さらに、次年度実施予定である乳房画像における病変検出率とモニタ輝度の関係の定量化についてもすでに実験に着手している。本研究で用いている人工知能(ディープラーニング)はサンプル数が多ければ多いほど目的とする対象の抽出精度が向上することがわかっているので、今後は当初予定していた3000症例を超えて可能な限りサンプル数を増加させる予定である。このとき、当初予定していなかったオーグメンテーションと呼ばれるサンプル画像増加手法を乳房画像に適用し、抽出精度を向上させることも検討している。研究成果を発表するために今年度参加した国際学会(2018年6月、チェコ共和国)の旅費、宿泊費および参加登録費は、交通手段確保や学会登録規定のため、前年度においてすでに他の研究助成金を利用して支払いを完了させたため、当初、今年度の支出予定として計上していた使用予定額に及ばなかった。次年度は当初の予定を上回る国際学会での成果発表を達成することで使用する見込みである。
CANDLE燃焼制御方式の高温ガス炉への適用に関する研究

CANDLE燃焼制御方式とは,原子炉の炉心の軸方向を燃焼領域が自律的に移動するという燃焼方式である.それに伴い,燃焼特性が燃焼寿命において変化しないという優れた特徴を持つ.本研究では,そのCANDLE燃焼制御方式を高温ガス炉へ適用し,近い未来における革新的原子炉の可能性の評価,最適化を検討している.平成15年度までに,定常状態解析,時間依存解析の手法を開発し,計算コードシステムを開発した.また,これにより,種々の燃料体系において,その成立性の評価,特性の最適化の検討を行い,信頼できる結果が得られている.これらの結果は,炉心軸方向が無限長を想定し,炉心高さを8m,12mと高く採り,軸方向反射体が無いような理想的な体系である.平成16年度においては,実際の炉心高さを適用した原子炉体系に適用し,燃料交換を伴う燃焼シミュレーション,温度分布,温度減少反応度・キセノン反応度といった,中性子特性を解析し,従来の燃焼方式と比較して,その優位性の評価,検討を行った.結果,燃焼に伴う余剰反応度は制御無しでも十分に小さく,また,ウラン濃縮度と可燃性毒物濃度を調整する事により,高燃焼度の達成,燃料交換間隔の長期化といった結果が得られ,経済性に大きな優位性が見られた.また,温度分布は,炉内をウラン濃縮度で調整しなくても最適分布を構成でき,冷却材出口温度の高温化が容易に達成できる事が解った.また,温度減少反応度・キセノン反応度は共に従来燃焼方式より小さく,予備制御装置の簡易化が可能となり,経済性が向上する事が解った.これらの事から,従来燃焼方式と比較し,安全性,経済性に大きな優位性を示す事が証明された.なお,これらの結果は,今春の日本原子力学会及びICAPPO5において発表予定である.CANDLE燃焼制御方式とは,原子炉の炉心の軸方向を燃焼領域が特性変化無しに自律的に移動するという燃焼方式である本研究では1,CANDLE燃焼制御方式のブロック型高温ガス炉への適用成立性と成立条件の調査2,実効微視的核定数の変化による核特性への影響3,兵器級プルトニウムの焼却への応用4,燃焼度,温度分布の核特性への影響5,時間依存解析(定常運転時・起動・停止・出力変動時の模擬,起動炉心の構築)6,燃料配置の最適化による高燃焼度化7,安全解析の方法論の構築と検討を行い,最終的にはより現実的で特性の優れた炉心の設計をすることが目的である.平成15年度は計画通り4,5,6を行い,結果を得ることが出来た.4について,温度分布に関しては燃焼領域移動方向に対して冷却材を向流にするか,並流にするかで安全面への影響から非常に興味深い結果が得られ,燃焼度に関してはその効果の有無で大きな違いが生じ,そこで新たな解析方法論を構築し,検討した.これらに関しては来年度の2つの国際会議において発表することが決定している.5について,時間依存解析の方法論を構築し,解析コードを作成し解析した.定常運転を模擬した結果,定常状態解析結果とほとんど差が無く,定常状態解析の信頼性が確認された.出力変動においては,キセノンの影響などが解析された.また初期炉心の構築において,定常状態の核種分布を参考に人工的に炉心を構築し,初期反応度の除去を解析的な限界まで行った.これらは今春の日本原子力学会において発表予定である.6について,従来燃料カーネル内に混入していた可燃性毒物を黒鉛ブロック内に混入することで可燃性毒物の装荷量を減らし,燃焼度を上昇させる事が出来ると考え,NR近似で燃料セル計算を行い,調査したところ,燃焼度はやや向上した.平成16年度は,7の結果から更なる最適化を追求していく予定である.CANDLE燃焼制御方式とは,原子炉の炉心の軸方向を燃焼領域が自律的に移動するという燃焼方式である.それに伴い,燃焼特性が燃焼寿命において変化しないという優れた特徴を持つ.本研究では,そのCANDLE燃焼制御方式を高温ガス炉へ適用し,近い未来における革新的原子炉の可能性の評価,最適化を検討している.平成15年度までに,定常状態解析,時間依存解析の手法を開発し,計算コードシステムを開発した.また,これにより,種々の燃料体系において,その成立性の評価,特性の最適化の検討を行い,信頼できる結果が得られている.これらの結果は,炉心軸方向が無限長を想定し,炉心高さを8m,12mと高く採り,軸方向反射体が無いような理想的な体系である.平成16年度においては,実際の炉心高さを適用した原子炉体系に適用し,燃料交換を伴う燃焼シミュレーション,温度分布,温度減少反応度・キセノン反応度といった,中性子特性を解析し,従来の燃焼方式と比較して,その優位性の評価,検討を行った.結果,燃焼に伴う余剰反応度は制御無しでも十分に小さく,また,ウラン濃縮度と可燃性毒物濃度を調整する事により,高燃焼度の達成,燃料交換間隔の長期化といった結果が得られ,経済性に大きな優位性が見られた.また,温度分布は,炉内をウラン濃縮度で調整しなくても最適分布を構成でき,冷却材出口温度の高温化が容易に達成できる事が解った.また,温度減少反応度・キセノン反応度は共に従来燃焼方式より小さく,予備制御装置の簡易化が可能となり,経済性が向上する事が解った.これらの事から,従来燃焼方式と比較し,安全性,経済性に大きな優位性を示す事が証明された.
超高磁場MR装置を用いたプロトンスペクトロスコピーに関する基礎研究

昨年度,超高磁場(3テスラ)MR装置用のプロトンスペクトロスコピー測定シーケンスに改良を加えた.このシーケンスを用いてヒト脳におけるスペクトルの測定を試みたところ,従来のMR装置(1.5テスラ)では測定が難しい小さな領域におけるスペクトルを比較的短時間で測定することができた.観測されたスペクトルのピークはCholine,Phosphocreatine/Creatine,N-acetylasparate等の信号であり,Glutamine/Glutamateと思われるの信号も観察される場合があった.部位によりスペクトルパターンが異なっており,生化学的な状態や代謝及び組織構成などに差があるものと考えられた.またスペクトルの測定手順を一連の命令(マクロ)にまとめ簡易化することにより,測定法の確立を図った.測定したスペクトルデータの処理・解析を行うためにデータをフォーマット変換・転送し,広く普及しているパーソナルコンピュータ(PC)を用いて別途に処理を行う簡易なシステムをこれまでに作成した.このシステムを用いたところ,ヒト脳におけるスペクトルを容易に処理・解析することができ,スペクトルピーク位置や面積等を求め半定量的な評価が可能となった.一連の操作は非常に簡単であり,プログラムの変更なども容易である.PCを利用していることから汎用性が高く,データベースの構築や他のMR装置で測定したスペクトルデータとの比較などにも有用である.本年度は,プロトンMRスペクトロスコピー測定用のシーケンスの改良およびスペクトルデータの処理,解析システムの構築を行った.1.既存の測定用シーケンスは従来の1.5テスラMR装置からの流用部分が多く,超高磁場3テスラ用への変更が不十分である.特に3テスラでは観測信号周波数および帯域が2倍になることから,その影響を考慮したシーケンスを作成する必要がある.そこでMR装置のメーカー側と協力してシーケンスに変更・改良を加えた.その結果,ファントム実験において明らかな信号強度の増加が確認された.また,ヒト脳におけるプロトンスペクトロスコピーの測定においても改善が認められた.2.スペクトル解析用に付属しているワークステーション上の処理ソフトも従来の1.5テスラ用からの流用部分が多く,またプログラムの変更や追加も制限され充分な解析が行えない.そこで,広く普及しているパーソナルコンピュータ(PC)を用いて別途に処理を行う簡易なシステムを作成した.測定したMR信号データをワークステーション上で作成したプログラム(IDL)によりフォーマット変換しオンラインでPCへ転送する.PC上で市販の数学ソフト(Mathcad,MathSoft社製)を用いて作成したプログラムにより各種の処理・解析を行う.ピーク位置や面積等を求め半定量的な評価が可能である.一連の操作は非常に簡単でプログラムの変更なども容易であり,汎用性の高いシステムが構築された.昨年度,超高磁場(3テスラ)MR装置用のプロトンスペクトロスコピー測定シーケンスに改良を加えた.このシーケンスを用いてヒト脳におけるスペクトルの測定を試みたところ,従来のMR装置(1.5テスラ)では測定が難しい小さな領域におけるスペクトルを比較的短時間で測定することができた.観測されたスペクトルのピークはCholine,Phosphocreatine/Creatine,N-acetylasparate等の信号であり,Glutamine/Glutamateと思われるの信号も観察される場合があった.部位によりスペクトルパターンが異なっており,生化学的な状態や代謝及び組織構成などに差があるものと考えられた.またスペクトルの測定手順を一連の命令(マクロ)にまとめ簡易化することにより,測定法の確立を図った.測定したスペクトルデータの処理・解析を行うためにデータをフォーマット変換・転送し,広く普及しているパーソナルコンピュータ(PC)を用いて別途に処理を行う簡易なシステムをこれまでに作成した.このシステムを用いたところ,ヒト脳におけるスペクトルを容易に処理・解析することができ,スペクトルピーク位置や面積等を求め半定量的な評価が可能となった.一連の操作は非常に簡単であり,プログラムの変更なども容易である.PCを利用していることから汎用性が高く,データベースの構築や他のMR装置で測定したスペクトルデータとの比較などにも有用である.
線維芽細胞による基底板構築に着目した骨格筋の老化に対するリハビリテーションの開発

本研究の目的は、老化により損傷しやすくなった骨格筋の回復障害に対して、線維芽細胞の活性化を糸口にリハビリテーション的治療を開発することである。線維芽細胞は筋の回復過程で筋線維の外枠で筋線維を支える基底板を築く重要な役割を果たしている。老化による線維芽細胞の活性低下は基底板構造に異常をもたらし、筋は脆弱化して損傷しやすくなる。この脆弱化を阻止すべく、本研究では老化動物を用いて骨格筋内の線維芽細胞を活性化する介入を探索する。主な研究項目は、1老化による基底板構築能の低下における分子メカニズムの解明、2老化した線維芽細胞の基底板構築能を活性化する因子の同定、3基底板構築を促す因子における治療的ポテンシャルの検証の3点である。まず1老化による基底板構築能の低下における分子メカニズムの解明については、老年ラットを用いて骨格筋の遺伝子解析を実施した。その結果、老年ラットでは筋損傷後の回復過程において基底板の主成分であるCollagen IVやそのフォールディングに関与する因子の遺伝子発現量が若年よりも低下していることが確認された。このことは老化は基底板の主成分であるCollagen IVの産生能力を低下させていることを示唆している。次に2老化した線維芽細胞の基底板構築能を活性化する因子の同定については、まず若年ラットを用いて骨格筋のCollagen IV産生が上昇する因子を探索した。その結果、トレッドミル走行後に骨格筋内のCollagen IVの遺伝子発現が上昇すると同時に、TCF4/TCF7L2陽性の線維芽細胞の発現数も増加することが確認できた。このことは運動が線維芽細胞によるCollagen IV産生を伴う基底板構築を促すことを示唆している。最後に3基底板構築を促す因子における治療的ポテンシャルの検証については、前述した運動介入を老年ラットに処方して効果を検証する予定である。現在までに2つの項目について実験を進めている。1老化による基底板構築能の低下における分子メカニズムの解明と2老化した線維芽細胞の基底板構築能を活性化する因子の同定については、老化がCollagen IV産生を低下させる分子メカニズムの一部を解明することができ、さらにトレッドミル走行後に骨格筋内のCollagen IVの遺伝子発現が上昇すると同時に、TCF4/TCF7L2陽性の線維芽細胞の発現数も増加することが確認できた。今後は3つの研究項目のうち3つ目にあたる3基底板構築を促す因子における治療的ポテンシャルの検証を推し進めていく予定である。具体的には運動介入を老年ラットに処方して効果を検証する予定である。また、すでに着手した1老化による基底板構築能の低下における分子メカニズムの解明と2老化した線維芽細胞の基底板構築能を活性化する因子の同定において、得られた知見は学会発表と学術誌への投稿を随時実施する予定である。1老化による基底板構築能の低下における分子メカニズムの解明と2老化した線維芽細胞の基底板構築

能を活性化する因子の同定については、老化がCollagen IV産生を低下させる分子メカニズムの一部を解明することができ、さらにトレッドミル走行後に骨格筋内のCollagen IVの遺伝子発現が上昇すると同時に、TCF4/TCF7L2陽性の線維芽細胞の発現数も増加することが確認できた。今後は3つの研究項目のうち3つ目にあたる3基底板構築を促す因子における治療的ポテンシャルの検証を推し進めていく予定である。具体的には運動介入を老年ラットに処方して効果を検証する予定である。また、すでに着手した1老化による基底板構築能の低下における分子メカニズムの解明と2老化した線維芽細胞の基底板構築能を活性化する因子の同定において、得られた知見は学会発表と学術誌への投稿を随時実施する予定である。初年度は既存の実験機器を用いた実験系で予想よりも多くの実験データや成果を得ることができた。そのため主な使用用途は消耗品の購入となり、次年度使用額が生じた。
ブルガリア青銅器時代遺跡の考古学的研究

本研究は、ブルガリア国ノヴァ・サゴラ市近傍に所在するデャドヴァ遺跡の発掘調査に関わるものである。デャドヴァ遺跡は、東海大学隊・ブルガリア隊・オランダ隊の三国共同の調査として発掘が進めされていた、東海大学はすでに過去11年間に亘って発掘調査を重ねている。デャドヴァ遺跡は本地域における最大のテル遺跡である。すでに最上層においては中世期の集落跡・墓地などが、その下層には古代・鉄器時代などが調査されていた。現在では、さらに下層の中期青銅器時代から初期青銅器時代の文化層へと調査が進行している。われわれの調査の目的は、ブルガリア・トラキア地方の先史文化の究明を意図するものであるが、とくに青銅器時代文化の基本的編年を確立し、これを踏まえた先史集落の実態を把握すること、また周辺諸遺跡の分布調査を通してこの地域の先史社会の構成とその性格を明らかにすることにある。今回の文部省科学研究費(国際学術研究)の交付を受けた1993年度1995年度の調査は、われわれの本遺跡での調査の通算第8次から第10次の調査に担当するものである。1993年度の調査では、43号から88号までの23基のカマド遺構、2基の円形粘土遺構、3軒の住居跡(4号6号)を調査した。青銅器時代の住居遺構は泥壁により構築されたものであり、従来検出例が少なかった。ここに3軒の住居跡を検出調査したことは意義深い。3軒は東西に並列したもので、当該期の集落構造の一端をのぞかせるものであった。カマド遺構は、大小がありとくに57号、77号、62号カマドは特大であり、他のカマドとの機能的な相違が想定された。一般にカマド遺構は同位置に時期を違えて重複して構築されることが多く、それからは住居遺構の存在とその存続期間との関わりが推定され、集落構造を知る上で重要である。1994年度の調査は、前年度に検出された3軒の住居跡を精査することを主眼とした。壁体の遺存しない住居跡は、わずかに残された柱穴列を検出することによってその規模と構造を把握するしかない。柱穴列を追求することによって、ほぼこれら住居の規模と位置関係が明確となった。さらに7号住居跡が新たに追認された。カマド遺構の調査では、57号の下層に88号が検出された。規模は大形であり、入念な構築の構造とその遺存状況の良さは特筆されるものがあった。大形カマドについては、他に76号、89号、91号などが調査され、これら大形カマドがいずれも東西方向に列状に位置していることは、集落内での格別の機能と住居群との位置関係を保っていたことが推測された。カマド遺構は総数25基について調査した。また、円形粘土遺構としたものは、新たに6基が加わった。その規模と構造、その占地が大形カマドと関連があるように観察された。とするならば、従来不分明であった同遺構の機能・性格について重要な所見を得たことになる。1995年度の精査では、さらに下層への調査が進められた。また、昨年度検出されていた7号住居跡が調査され、柱穴列の一部が確認された。この住居跡は本遺跡の最北端に位置し、集落の限界を画している。カマド遺構は133号までの16基を検出し、その構造調査を行っている、122号カマドでは青銅器製作の溶范が発見された。これに共伴して溶銅を入れた容器が検出された。このことは本遺跡において確実に青銅器の製作が行われたことを示しており、この時代の金属器製作の一端が明らかにされた意義は大きい、本年はより下層の銅石時代文化層との連続関係や両文化期の断絶の問題をも把握することを意図し、3ケ所に試掘坑による調査をおこない貴重な所見をえた。3年間の調査を通して、従来明らかにしえなかった集落構造の一端が、住居跡がその他の諸遺構の検出によって明らかになってきたことは重要な成果である。住居の規模・配置、カマド遺構の規模・構造における諸相はその機能と集落内での役割についても考察しうるようになってきている。また、多量の遺物の採集は、初期青銅器時代の連続や銅石時代との関連についても予察しうるようになっている。共同調査は今後も継続が予定されており、研究が一層進展することが期待される。

今回の文部省科学研究費(国際学術研究)の交付を受けた1993年度1995年度の調査は、われわれの本遺跡での調査の通算第8次から第10次の調査に担当するものである。1993年度の調査では、43号から88号までの23基のカマド遺構、2基の円形粘土遺構、3軒の住居跡(4号6号)を調査した。青銅器時代の住居遺構は泥壁により構築されたものであり、従来検出例が少なかった。ここに3軒の住居跡を検出調査したことは意義深い。3軒は東西に並列したもので、当該期の集落構造の一端をのぞかせるものであった。カマド遺構は、大小がありとくに57号、77号、62号カマドは特大であり、他のカマドとの機能的な相違が想定された。一般にカマド遺構は同位置に時期を違えて重複して構築されることが多く、それからは住居遺構の存在とその存続期間との関わりが推定され、集落構造を知る上で重要である。1994年度の調査は、前年度に検出された3軒の住居跡を精査することを主眼とした。壁体の遺存しない住居跡は、わずかに残された柱穴列を検出することによってその規模と構造を把握するしかない。柱穴列を追求することによって、ほぼこれら住居の規模と位置関係が明確となった。さらに7号住居跡が新たに追認された。カマド遺構の調査では、57号の下層に88号が検出された。規模は大形であり、入念な構築の構造とその遺存状況の良さは特筆されるものがあった。大形カマドについては、他に76号、89号、91号などが調査され、これら大形カマドがいずれも東西方向に列状に位置していることは、集落内での格別の機能と住居群との位置関係を保っていたことが推測された。カマド遺構は総数25基について調査した。また、円形粘土遺構としたものは、新たに6基が加わった。その規模と構造、その占地が大形カマドと関連があるように観察された。とするならば、従来不分明であった同遺構の機能・性格について重要な所見を得たことになる。1995年度の精査では、さらに下層への調査が進められた。また、昨年度検出されていた7号住居跡が調査され、柱穴列の一部が確認された。この住居跡は本遺跡の最北端に位置し、集落の限界を画している。カマド遺構は133号までの16基を検出し、その構造調査を行っている、122号カマドでは青銅器製作の溶范が発見された。これに共伴して溶銅を入れた容器が検出された。このことは本遺跡において確実に青銅器の製作が行われたことを示しており、この時代の金属器製作の一端が明らかにされた意義は大きい、本年はより下層の銅石時代文化層との連続関係や両文化期の断絶の問題をも把握することを意図し、3ケ所に試掘坑による調査をおこない貴重な所見をえた。3年間の調査を通して、従来明らかにしえなかった集落構造の一端が、住居跡がその他の諸遺構の検出によって明らかになってきたことは重要な成果である。住居の規模・配置、カマド遺構の規模・構造における諸相はその機能と集落内での役割についても考察しうるようになってきている。また、多量の遺物の採集は、初期青銅器時代の連続や銅石時代との関連についても予察しうるようになっている。共同調査は今後も継続が予定されており、研究が一層進展することが期待される。1993年度のブルガリア国デャドヴォ遺跡発掘は8月23日(月)から9月15日(水)までの24日間にわたって実施された。調査面積は約300cm^2である。調査された遺構は中期青銅器時代に属する住居址3軒,カマド址23基,ピトス(貯蔵施設)6基,及び中世に属する大型ピット(貯蔵穴転用のゴミ穴)1基,その他である。
カオスを用いた光電波信号処理に関する研究

ソフトウェア無線ネットワークは、様々種類の無線サービスをー括同時伝送する広帯壹域な通信基盤であり,無線機に相当する広帯域アンテナならびにインターネットに接続するためのゲートウェイ装置は、これを実現する上での要素技術となる。今年度は,広帯域アンテナとして,新幹線や列車の業務無線で使用される漏えい同軸ケーブル(LCX)を用いた無線通信の特性評価を行った.また、電波を利用したアプリケーションとして無線の端末位置を検出する方式の提案を行った。ネットワーク部分の成果としては,多種の信号の多重化技術として直接光スイッチングCDMA方式にカオス符号を適用し,カオス符号の広大な符号空間から多重に適した符号見つけ出た.ゲートウェイ技術の成果では,異種の無線IP電話を相互接続する際の音声コーデックに着目したQoS制御技術を提案し,これを光ファイバ伝送後の無線サービスの品質制御を行うための制御とすることを提案した.実験による原理確認によって提案するQoS制御動作に致命的欠陷がないことを確認した.光無線2次元伝送方式については,種々の検討を行ったが,2次元光無線方式におけるカオスの有効な使用用途については,前年度提案した巌密な位置合わせ必要としない方式以降新たな信号処理方式を発見できなかったが,2カ年の研究で判明したことは,カオスを用いた通信はアナログ信号の通信と同じく雑音に弱いという欠点を有するということに対し,離散化したディジタル信号でも擬似的なカオスを生成することが可能であり,離散信号伝送による雑音耐性を向上させることが判明したことである.本研究では、異種無線信号サービスの広帯域伝送と転送を目指すソフトウェア無線ネットワークを構築するための構成技術のうち,カオスを用いた光電波信号処理技術をテーマとし,カオスを用いたこれまでにない信号処理方式や特性の発見を目的とした研究を行った。その結果、以下のような成果を得た。(1)光電波信号処理による広帯域無線周波数変換技術:直接光スイッチングCDM方式を利用し,無線の周波数変換技術を提案した。ここで信号処理の際に使用するミキサ入力信号をカオスから発生する系列を使用することで,周波数返還効率が改善することを実験的に示した。また,解析により,信号系列のパルス幅,周波数変換量の間に最適値が存在することを示した。(2)光電波信号転送技術:レイヤ1でユーザの意志・状況に適応して信号転送を行うため,カオスを用いた光ルーチング方式を提案した。ここで光ルーチングを行う際の制御信号としてカオス系列とカオス同期現象を組み合わせて適用することで符号同期に必要な同期ほそく時間が短縮されることをシミュレーションにより示した。(3)リンクブロックを避けた効率的信号転送技術:ソフトウェア無線ネットワークのなかでも厳しい無線伝搬路の変動がある路車間・車車間ネットワークには効率的な信号転送技術が必要である。本研究では,大型車両のアンテナ高を積極的に利用することでリンクブロックを避けたリンク確立が可能であることをシミュレーションにょって明らかにした。以上の成果により,カオスを用いた光電波信号処理において新しい特性を見出し,無線周波数資源を有効に利用して,様々な無線サービスを柔軟に伝送するためのソフトウェア無線ネットワーク構築のための構成技術の発見があり,その特性を学会を通じて発表することができた。ネットワーク部分の成果としては,多種の信号の多重化技術として直接光スイッチングCDMA方式にカオス符号を適用し,カオス符号の広大な符号空間から多重に適した符号見つけ出た.ゲートウェイ技術の成果では,異種の無線IP電話を相互接続する際の音声コーデックに着目したQoS制御技術を提案し,これを光ファイバ伝送後の無線サービスの品質制御を行うための制御とすることを提案した.実験による原理確認によって提案するQoS制御動作に致命的欠陷がないことを確認した.光無線2次元伝送方式については,種々の検討を行ったが,2次元光無線方式におけるカオスの有効な使用用途については,前年度提案した巌密な位置合わせ必要としない方式以降新たな信号処理方式を発見できなかったが,2カ年の研究で判明したことは,カオスを用いた通信はアナログ信号の通信と同じく雑音に弱いという欠点を有するということに対し,離散化したディジタル信号でも擬似的なカオスを生成することが可能であり,離散信号伝送による雑音耐性を向上させることが判明したことである.
経済学的視点からの教育のアカウンタビリティの追求

本研究の目的は、日本における教育情報の公開状況について調査し、教育情報の公開にはどのような意味があるのかについて経済学的視点から分析することにある。特に公立小中学校における学力を含めた教育に関する情報は教育政策の評価、学校の評価、親子の学校選択の際に重要であるが、これらの情報が広く共有されることの意義を考える。この目的を達成するために、研究計画の第1年度では、教育のアカウンタビリティの現状についてのアンケート調査を実施した。具体的には、全国の市区町村教育員会に対して、教育委員会の属性、教育情報の公開状況、学力情報などを尋ねるアンケート調査を配布した。また、市区町村の社会経済的情報を公的統計や民間企業の統計から収集し、アンケート調査と接合し、次年度以降の詳細な統計分析を進めるためのデータを構築した。アンケートの回収状況についての記述的分析からは以下のことが分かった。まず、都道府県レベルで集計したアンケート協力率と全国学力テストの平均学力との間には正の相関関係がみられた。また、自治体の人口規模もアンケートに回答するかどうかを決める重要な要素であることが分かった。実際に回答されたアンケートの記述的分析からは以下のことが分かった。自治体のアカウンタビリティへの取り組みの程度について、各自治体が全国に比べて「進んでいる」「やや進んでいる」と答えた割合は約1割であった。また、各自治体の学力が全国的に見て「非常に高い」「高い」と答えた割合は約2割であった。さらに、学力とアカウンタビリティの程度についてクロス集計し分析したところ、学力が高い自治体ほどアカウンタビリティの程度も高いという関係も見られた。26年度が最終年度であるため、記入しない。
分子夾雑場における進化的ペプチドリガンド探索手法の開発

本研究では、cDNA display法が持つ分子夾雑環境下での淘汰に対するポテンシャルに着目し、標的分子を夾雑環境下において非固定化条件下で認識するペプチドアプタマーの進化的取得方法の開発を目指している。中でも今年度は光架橋核酸を含むDNAタグを開発し、UV照射により標的タンパク質とcDNA display分子との相互作用を夾雑環境下で共有結合として捕捉する手法について検討した。まず、本研究の要である光架橋DNAタグを設計合成した。このDNAタグはa)標的タンパク質を化学修飾するための反応基(NHS基、maleimide基、自殺基質など)を含む配列、b)光架橋塩基を含む配列、c)光反応後に標的タンパク質をプルダウンするための官能基(biotin、click chemistry用官能基など)を含む配列、の3つから構成される。一方、リガンド・標的タンパク質相互作用特異的な光架橋を達成するには、cDNA display側のpuromycin linkerにも工夫が必要であるため、上記DNAタグの配列のb)部分と適切な親和性でハイブリダイズする塩基配列を、逆転写プライマー領域とcDNA display分子精製用配列との間に挿入したものを作製した。続いて、モデルペプチドリガンドを用いて相互作用依存的な光架橋反応が起こる条件を探った。具体的には、既に報告があるstreptavidinに結合するペプチドリガンドSBPのcDNA display分子を常法によって作製し、DNAタグで標識した標的分子と混合して光照射を行った。その後サンプルをSDS-PAGEで分析したところ、適切な条件下では光照射依存的にバンドのup-shiftが見られ、SBPと競合するビオチンの添加によりシフトが抑制された。研究計画の通り、光架橋核酸を含むDNAタグの設計と合成を行い、UV照射により標的タンパク質とcDNA display分子との相互作用を夾雑環境下で共有結合として捕捉する手法について検討を行うことができた。また、いくつかの条件検討の結果、効率に課題はあるものの、光照射によってcDNA display分子とそれに対応する標的タンパク質とを共有結合で結びつけることに成功した。今年度用いたstreptavidinは4量体であるため、様々な化学量論でペプチドと結合して結果の解釈が複雑であった。そこで上述のstreptavidin-SBPのモデル系以外のペプチドアプタマー・標的タンパク質の組合せでもUV照射による共有結合化が起こるのか確認する。また、本研究のもう1つの課題である「cDNA displayを用いた分子夾雑系中での淘汰実験」に取り組む。具体的には、ランダム配列をコードするcDNA displayライブラリを調製し、コンフォメーションを固定するため化学架橋もしくはジスルフィド結合により環化させる。これを精製した後、標的タンパク質と反応させて親和性のある分子を選択する。セレクションの際はサンプルを2つに分け、通常の緩衝液だけでなく血清を添加した環境でも結合実験を行う。これを何度か繰り返し、「緩衝液セレクション」と「血清セレクション」の夫々に対して次世代シークエンスにより配列解析を実施する。そして、両者の間でS/N(=非特異結合の程度)や淘汰のスピード、得られる配列に違いがあるかを検証する。

これを精製した後、標的タンパク質と反応させて親和性のある分子を選択する。セレクションの際はサンプルを2つに分け、通常の緩衝液だけでなく血清を添加した環境でも結合実験を行う。これを何度か繰り返し、「緩衝液セレクション」と「血清セレクション」の夫々に対して次世代シークエンスにより配列解析を実施する。そして、両者の間でS/N(=非特異結合の程度)や淘汰のスピード、得られる配列に違いがあるかを検証する。
心筋症ならびに各種新規障害における心筋のジストロフインの変化に関する研究

心筋細胞ではジストロフインはどの様に発現するのかは不明である。そこで我々はラツト新生児の培養心筋において、心筋ジストロフインをモノクロナール抗体を用いて免疫染色し、ジストロフインの発現様式を検討した。培養2日目の初期にはジストロフインは核周囲にのみ認められた。7日後は核周囲だけでなく細胞質の一部にも認められ、2日目と比べて濃く染色された。14日目には細胞膜まで細胞全体にほぼ均一に染色された。この所見は骨格筋でのジストロフインの発現様式と似ていた。次に、この培養心筋細胞を用いてアドリアマイシン心筋障害を作成し、ジストロフインの変化を検討した。アドリアマイシンを投与すると培養心筋細胞が拍動している状態、すなわち壊死する以前の時点ですでにジストロフインが欠損することが認められた。このようにジストロフインの欠損によりアドリアマイシン投与時の心筋がなお脆弱になり障害されやすくなることが考えられる。
心不全心単離心筋細胞Ca動態の特性、その機序の解析

心筋細胞内のCaイオンは心筋の興奮-収縮連関と密接に関係している。我々は、心不全心における収縮能異常の原因として心筋細胞内Ca動員異常が関与していることを単離心筋細胞を用いて明らかにしてきた。さらに本研究で、心不全心における拡張障害と心筋細胞内Ca動態の関係を解析した。これまで報告してきたように、モノクロタリン誘発肺高血圧右室肥大・心不全モデル心より心筋細胞を単離し、Fura-2/AM負荷後、刺激頻度を変え心筋細胞内Caトランジエントの変化を正常心のそれと比較検討した。その結果、正常心では刺激頻度を0.5Hzから5Hzまで増加させるとCaトランジエントのresting ratio(RR)は徐々に上昇したが、それに伴いpeak ratio(PR)も増加し、amplitude(PR-RR)はむしろ増大した。一方、心不全心では刺激頻度を増加させると、正常心同様、RRは増加した。しかし、PRは増加するも、その増加率は低く、その結果、amplitudeは徐々に減少した。そして5Hzでは、RRは著明に上昇し、amplitudeは消失した。このような変化は心不全の程度と良く相関した。正常心、および心不全心のいずれにおいても刺激頻度をもとに戻すともとの変化に回復した。以上の結果より、心不全心におけるCa動態は心拍数に依存し、大きく変化する。即ち、心拍数が増加すると、Ca動員機構のみならず、Ca除去機能障害が著明に出現し、収縮障害、拡張障害を来すことが判明した。心不全心において心筋細胞膜Caチャンネルを介した細胞外から内へのCa流入は障害されないと考えられており、心不全心では心筋小胞体でのCa動員・除去機能が刺激頻度が上昇すると追いつかなくなり、このような現象を来すものと考える。この結果は、心不心において、心拍コントロールが心機能を維持、または改善するのに非常に大切であることを示しており、心不全患者の治療上、非常に示唆に富んだ結果といえる。心不全心-心筋細胞のCaトランジエントの特徴を単離心筋細胞で明かにした.その結果,心不全心筋細胞Caトランジエントのpeak ratioはコントロールに比して有意に低下し,またCa除去機能の一つの指標であるT80L(amplitudeがpeak lightより80%低下する時間)も有意に延長したが,resting ratio,Max+d[Ca^<2+>]i/dt,max-d[Ca^<2+>]i/dtは低下傾向を示したが,有意な変化ではなかった.しかし,心不全心では筋小胞体(SR)のCaポンプの機能低下が報告されており,また,resting ratioはSRのCa除去機能と密接に関係していることから,我々は更に刺激頻度を変えて検討した.その結果,低刺激頻度ではCa動員,除去機能を示す各種パラメーターは正常,または経度低下しているように見えても,刺激頻度を上げると潜在的Ca動員,除去機能の異常が顕著になることが判明した.即ち,刺激頻度を上げていくと正常心筋細胞では徐々にresting ratioは上昇するがpeak ratioも上昇し,amplitude(peak ratio-resting ratio)は充分保たれているが,心不全心筋細胞では刺激頻度を上げていくと低刺激頻度からresting ratioの上昇が正常より高く,またamplitudeは徐々に減少し,ある頻度になるとresting ratioが急激に上昇しamplitudeが全くでなくなった.即ち,心不全心ではheart rateのコントロールが非常に重要である事を物語っており,またこのことは拡張型心筋症の重症心不全患者の治療法としてβブロッカーが有効な事があることが報告されてきたが,その作用機序を説明する基礎的データである.