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高齢化社会への移行に伴う福祉的責任原理に関する学際的実証研究-国家・企業・労働組合・地域社会・家族の福祉的相互補完機能をめぐって-

本研究は、平成6年度から4年間の継続研究であり、本年度はその最終年度に該当する。このため本年度は、従来から継続してきた研究会および政策担当者や専門家・実務家に対する聞き取り調査・訪問調査などを実施するとともに、現在、研究成果を集約して論文集として出版するための原稿執筆活動を行っている。この論文集は、『高齢社会の政策課題』というタイトルの下に、本年8月に同文舘出版社から出版される予定である。その内容の一部は、別紙様式12の科学研究費補助金研究成果報告書に(冊子体)に記載する通りであるが、論文集は最終的には二部構成で以下のような内容となる予定である。第I部、高齢社会をめぐる政策課題、第1章、高齢社会の政策課題をめぐる問題状況(国武輝久)、第2章、高齢社会と社会保障財政(斉藤忠雄)、第3章、高齢社会と税制(駒宮史博)、第4章、高齢社会と情報ネットワーク(石田千代子)、第II部、高齢社会と社会保障政策の課題、第5章、企業年金の現状と課題(山ノ内敏隆)、第6章、医療保険制度における健康保険組合の機能(加藤智章)、第7章、保険福祉サービスと地方自治体(羽貝正美)、第8章、保険福祉サービスと財政問題(池上岳彦)。なお、本研究組織は、本研究の実質的な継続研究として、「高齢社会における雇用・社会保障政策と行財政改革の課題-地方自治体レベルにおける自律的な政策展開のために」という研究課題の下に来年度から4カ年にわたる科学研究費(基盤研究A・展開研究)を申請中であり、今年度も引き続き実質的な研究計画を進めてゆく予定である。我々は、本年度、新潟大学ウエルフェア-・システム研究会を組織して本研究課題に関連する文献資料を収集するとともに、新潟県内の高齢化福祉政策の現状分析に焦点を合わせたアンケート調査及び聞き取り調査などを実施した。アンケート調査は、県内112市町村を対象として回収率が80%以上に達する成功を収め、現在その集計・分析作業を行っている。また、新潟県・新潟市の政策担当者を招いて聞き取り調査を実施した上で、県内の先進自治体である大和町における訪問調査を実施した。なお、研究会はほぼ毎月一回、以下のテーマで開催された。(1)山ノ内敏隆「雇用システムの構成原理」(4月)、(2)斉藤忠雄「現代財政の成立と日本財政の国際的特質」(5月)、(3)新潟県高齢福祉課渡辺係長「新潟県における高齢福祉政策の現状」(7月)、(4)県地方課藤沢主任「自治体の高齢福祉対策とその財政的課題」(8月)、(5)新潟市高齢福祉課渡辺課長「新潟市における高齢福祉の現状と課題」(9月)、(6)アンケート調査準備打合せ会(11月)、(7)駒宮史博「高齢化社会における税体系」(12月)、(8)アンケート調査の中間報告・斉藤忠雄「イギリスの高齢福祉対策の現状」(1月)、(9)大和町訪問調査打合せ会(3月)、(10)大和町訪問調査と来年度の研究計画に関する合宿研究会(3月)。これらの調査・研究を通じて、わが国の自治体レベルの高齢福祉政策は、その政策立案能力・権限配分・意思決定手続・財政基盤など様々な課題が山積していることが明らかになった。本研究会は、来年度以降、本研究を一層深化させるための調査および諸外国との比較研究を継続するとともに、その調査・研究成果を順次公表してゆくことを予定している。本研究は、平成6年度からの4年間の継続研究である。本年度は、昨年度の新潟県内市町村を対象とする老人保険福祉計画に関する調査・研究を継続するとともに、労使共同の制度設計・運営が期待される厚生年金基金に焦点を合わせて全国約600の基金に対するアンケート調査を実施し、現在その集計・分析作業を行っている。

また、昨年度からの調査研究の継続として、政策担当者や実務家などに対する聞き取り調査・訪問調査などを実施した。なお、今年度の研究会は、以下の報告者・テーマにより開催された。(1)国武輝久「高齢者の雇用と所得保障政策」(4月)、(2)笹原恵「日本における戦後の家族の変遷と家族政策」(6月)、(3)新潟県保険課・大内嘉文「新潟県内の厚生年金基金の現状」(7月)、(4)東大名誉教授・戸原四郎「スエ-デンにおける社会保障」(9月)、(5)山ノ内敏隆「厚生年金基金の現象と課題」(10月)、(6)基金事務局・十二静雄「卸商業団地厚生年金基金について」(11月)、(7)アンケート調査打合せ会(12月)、(8)新潟リッセ・佐藤裕「厚生年金基金のメリット・デメリット」(1月)、(9)加藤智章「最近のフランス社会保障事情」(2月)、(10)紫雲寺町訪問調査と合宿研究会(3月)。これらの調査・研究を通じて、わが国の厚生年金基金は、制度設計・運営組織・資産運用などに問題があること、また市町村における福祉政策も自治体の取組姿勢に相当の落差があることが明らかになった。本研究会は、来年度以降、本研究を一層深化させるための調査や諸外国との比較研究を継続するとともに、その研究成果を順次公表してゆく予定である。本研究は、平成6年度からの4年間の継続研究であり、本年度はその3年目に該当する。本年度は、従来から継続してきた新潟県内市町村を対象とする老人保険福祉計画に関する調査・研究、および厚生年金基金に対するアンケート調査の集計・分析作業を行うとともに、新たに健康保険組合に対するアンケート調査を実施した。また、これらの研究に関連して、政策担当者や専門家・実務家に対する聞き取り調査・訪問調査なども合わせて実施した。(1)池上岳彦「高齢者福祉の財政政策」(5月)、(2)横山純一(北星学園大学教授)「高齢者福祉・地域福祉の現状について」(8月)、(3)羽貝正美「高齢者福祉と広域行政」(10月)、(4)加藤智章「高齢化社会と健康保険組合について」(11月)、(5)石田千代子「高齢社会における老人クラブの機能と特質」(12月)、(6)吉里直哉(健康保険組合連合会企画部次長)「健康保険組合の現状と課題」(2月)、(7)六日町訪問調査「六日町圏域におけるモデル介護認定事業について」(3月)。これらの調査・研究を通じて、公的介護保険制度の導入に際して保険者として予定されている市町村の医療・保健・福祉政策については、自治体の取組姿勢に相当の格差があることが明らかになった。また、わが国の厚生年金基金・健康保険組合には、制度設計・運営組織・資産運用などに問題があることも明らかになった。本研究は、平成6年度からの4年間の継続研究であり、本年度はその最終年度に該当する。このため本年度は、従来から継続してきた研究会および政策担当者や専門家・実務家に対する聞き取り調査・訪問調査などを実施するとともに、現在、研究成果を集約して論文集として出版するための原稿執筆活動を行っている。この論文集は、『高齢社会の政策課題』というタイトルの下に、本年8月に同文舘出版社から出版される予定である。
地球環境を理解するための博物館学習プログラムの開発

本研究の最終的な研究目標は、地球環境の成り立ちとその仕組みが理解できる学習プログラムの開発であるが、現段階ではその第一段階として地球科学分野のプログラムを開発し、その試行と実施を目指した。とくに、博物館のもつ機能と特性を、充分に活用した新しい学習方法の開発が本研究の特色である。そこで、この研究目的を達成するために3つのステップを設定し、研究作業を開始した。第1ステップ(平成6年度)は、一般市民のニーズの把握し目指す方向性を見定めることを目標とした。教育現場等での地球環境学習の実態や、市民が考えている地球環境のイメージを把握するためにアンケート調査の実施と既存情報の収集を行い、その分析結果を「神奈川県の環境学習実態調査報告書」(1995)としてまとめた。第2ステップ(平成7、8年度)は、モデルケースを作り上げることとした。博物館における地球環境学習の利用ニーズを把握した上で、博物館特有の学習プログラムを試験開発し、博物館活動のなかで試行した。1)身近な地球環境を、博物館だけでなく学校や家庭等で、いつでも、どこでも、だれでもが活用できる手学習手段としてひろく活用できるような各種ハンドブックを作成した。2)博物館の機能と設備を活かした野外学習、室内学習、実験等を含む学習プログラムの開発(テキストとワークシートを作成)し、一般向け学習講座を実施した。第3ステップ(平成8年度)は、実践から得られた経験や情報を駆使して、新しい学習プログラム作成のための方法論を確立することとした。博物館活動の中で試行した学習プログラムの結果をふまえ、最近注目されているニューメディアを活用した学習プログラムを継続的に開発・試行し、地球環境学習を、いつでも、どこでも、だれにでも展開できることを目指している。一般市民が考えている地球環境のイメージを把握するため、また小、中、高、大学の教育現場における地球環境学習の実態を把握するために、博物館の行事参加者と県内の小中高校教師および大学生を対象にアンケート調査を行った。その結果、博物館行事参加者からのデータからは、大人、子どもに関わらず地球環境に関する意識が、当初想像していたよりも高いものであることがわかった。これはマスコミ報道や図書で広く地球環境問題について取り上げていることと、学校教育のなかで地球環境についての学習がおこおなわれていることがその理由であろう。ただし、地球環境問題の用語は数多く知ってはいるものの、その内容についての理解は十分とはいえない。そのための学習の場として博物館が期待されている。一方、教育現場における地球環境学習は、各学年毎に各分野でカリキュラムの中に盛り込まれているが、設備不足や時間不足で取り組みが十分に対応できないことが多い。このことが一般市民の地球環境についての理解度、すなわち用語を知るまでの段階でとどまっていることの多さにつながっている。特に、地球環境に最も関係が深いとおもわれる地学分野では、高校の場合は選択科目になっていることもあり、教師自身が学習する場面が少なく、学習素材の選択が難しいようである。なかには個別に学習資料を作成し、授業で展開しているケースもあるが、それは個人レベルでの対応でしかなく、機関での対応は困難な様子である。そのため、博物館など外部の教育機関や生涯学習機関での積極的な活動が望まれている。現在、アンケート調査結果を報告書としてまとめており、地球環境学習プログラムを開発するためのフローチャートを作成するための作業に取り組んでいる。I.地球環境学習の実態把握と分析教育現場で行われている地球環境学習の実態や、一般市民が考えている地球環境のイメージを把握するため、6年度実施したアンケート調査の分析結果を、「神奈川県の環境学習実態調査報告書」(平田ほか,1995、小出ほか,1995a、小出ほか,1995b)としてまとめた。II.学習プログラムの開発1.野外学習:野外における観察方法や、資料の採集方法などの習得法の学習プログラムの開発を進めるとともに、そのノウハウを映像・画像に収録した。

2.室内学習:地球環境を理解するための地球科学分野の概説法を、博物館の展示や室内学習会の事例を参考に、学習プログラムの開発を進めた。また、概論学習にとどまらず、野外活動の様子や実物資料を映像・画像に収録し、マルチメディアの活用を試みた。例えば、本計画で導入したCD-ROM内蔵パソコンを用いた、学習用画像プログラムの開発および、博物館のCPUルームや実習実験室の設備等の活用を含めたプログラムの開発を進めた。さらには、博物館のランドサット画像を利用した学習プログラムの開発を進めた。III.学習プログラムの試行以上のような野外や室内の各学習プログラムを組み合わせた学習行事の試行をおこなった。現在、その結果を分析中であるが、8年度には、年齢や学年など、知識習得段階に応じた階層別プログラムの開発を進める予定である。1,地球環境学習プログラムの開発(研究目的)本研究の目的は、博物館の特性を最大限に活用した地球環境学習プログラムの開発を行い、その試行と実施をすることにある。博物館の特徴は以下の通りである。(1),地球科学から生物学まで幅広い分野の学際的な学習体系を整えることができる。(2),室内学習および野外実習、分析機器を用いた実験実習を連動して展開できる。(3),個人や家族、学校など多種多様な利用者に対応することができる。(4),継続的な学習活動と学習成果の蓄積をおこなえる。また、常に新しい情報を収集し学習プログラムの更新をおこなうことができる。2,学習プログラムの実施(研究実施と成果)本年度は、7年度に試行した学習プログラムの再検討し、本格的な学習プログラムの開発と実施を目指した。(1),身近な地球環境を、いつでも、どこでも、だれでもが活用できる手段として、各種ハンドブックを作成した。これらの印刷物は博物館だけでなく、学校や家庭での学習手段としてひろく活用されている。(2),博物館の機能と設備を活かした野外学習、室内学習、実験等を含む学習プログラムの開発(テキストとワークシートを作成)し、一般向け学習講座を実施した。家庭や学校現場では体験できない学習内容は、参加者の地球環境への理解を深めることが出来たことで、成果をあげることができた。3,今後の計画今後、当初計画していたが、開発途中であるプログラムについての継続を進める。(1),パソコンを利用した学習用画像プログラムの開発と実施(2),階層別プログラムの開発と実施(3),他分野の学習プログラム作成および総合的学習プログラム作成のための指針づくり
３本鎖ＤＮＡ形成可能な人工核酸を基盤とした遺伝子標的アンチジーン核酸医薬創製研究

本研究課題では、次世代の医薬品として注目を集めている、核酸医薬の開発を目的として、これまで殆ど研究がなされていない3本鎖DNA形成による遺伝子発現制御法に関する検討を行った。天然の核酸では安定な3本鎖DNAを形成する事ができない領域に対して安定な3本鎖DNAを形成可能な人工核酸を創成し、その3本鎖形成能の評価を行った。本研究課題で開発した人工核酸は安定な3本鎖DNAを形成可能で、なおかつ細胞内の特定の遺伝子発現を効果的に抑えうる事に成功した。本成果は、人工核酸による3本鎖DNA形成を利用した画期的な遺伝子発現制御技術であり、次世代の核酸医薬開発に向けた基盤となる成果である。本研究では、疾病の原因となる異常遺伝子を標的とした創薬として核酸医薬の開発を目的とし、3本鎖形成による遺伝子発現制御法の確立し、新たな核酸医薬の基盤構築を目指している。平成24年度では、アンチジーン核酸の安定性の向上を期待して、オリゴヌクレオチドの3'末端あるいは5'末端を、固相ビーズ上でクリック反応による修飾可能な新規人工核酸の合成に成功した。DNA合成機によりこの人工核酸をオリゴヌクレオチドに導入後、そのまま固相単体上で、種々の別途合成したアジド誘導体と反応を行い、洗浄後、固相からの切り出しを行い、HPLCを用いて精製した。構造決定をMALDI-TOFMassで行い、さらに、合成した3本鎖形成オリゴヌクレオチドによる3本鎖形成能の評価を行った。導入した置換基によっては3本鎖DNA形成を妨げる化合物も存在したが、一部の誘導体で3本鎖DNA形成が観測された。一方で、独自の3本鎖形成配列拡張可能なプラットホーム分子を天然型の塩基対形成を模倣して行い、イソシチジンを基本骨格とする人工核酸の合成にも成功した。オリゴヌクレオチドに導入後、アミンの置換反応により、ウレイド基やグアニジノ基を導入した3本鎖形成オリゴヌクレオチドの合成に成功し、構造決定をMALDI-TOFMassで行った。合成したオリゴヌクレオチドを用いることにより3本鎖DNA形成障害部位であるCG塩基対を選択的に認識し安定化可能であることも見出した。さらに、この新規人工核酸を用いて、ガン細胞で過剰発現が知られているsurvivin遺伝子を標的としたアンチジーン核酸を合成し、3本鎖形成能を調べたところ、天然のアンチジーン核酸よりも安定な3本鎖DNAを形成することが可能で有ることも見出した。近年、疾病の原因となる異常遺伝子を標的にした創薬として核酸医薬の開発研究が行われ、多様な機能をもつRNAを標的とする創薬が注目を集め、臨床応用に向け活発な研究が展開されている。一方、RNA調節機構は複雑に相互関連していることから、RNA制御の根幹となるDNAを標的とした創薬の重要性が再認識されると考えられる。申請者はすでに、2本鎖DNA標的に配列特異的に3本鎖DNAを形成する独自の人工核酸を創製してきた。本研究では、3本鎖DNA技術を創薬として展開するための基盤として、化学的検討により、より効果的な人工核酸の開発を検討し、さらに、3本鎖形成による遺伝子発現制御法を確立し、新たな核酸医薬の基盤構築を目指している。本年度では、クリック反応に適応可能な人工核酸の創製に成功し、種々の2本鎖DNAと相互作用可能な分子を容易に導入する事に成功した。修飾は5'末端でも可能な事から、3'末端、5'末端の修飾や鎖の内部の修飾にも成功した。中でもピレンを導入した分子を用いることで、天然型の3本鎖形成オリゴヌクレオチドよりも安定な3本鎖DNA形成可能なオリゴヌクレオチドの創製に成功した。今後は、細胞に導入しアンチジーン効果を試す予定である。一方、配列依存性を克服した3本鎖DNA形成可能な人工核酸の創製では、新たなプラットフォーム分子である5メチルイソシチジン骨格を見いだし、誘導体化することにより、安定性は若干不満足であるが世界で初めて前後の配列に影響を受けずにCG塩基対(3本鎖形成障害部位)を認識可能な人工核酸の創製に成功した。近年、疾病の原因となる以上遺伝子を標的とした創薬として核酸医薬の開発が行われ、多様な機能をもつRNAを標的とする創薬が注目を集め、臨床応用に向けた研究が展開されている。一方、RNA調節機構は複雑に相互関連していることから、RNA制御の根幹となるDNAを標的とした創薬の重要性が再認識されると期待される。申請者は既に、2本鎖DNA標的に配列特異的に3本鎖DNAを形成する独自の人工核酸を創製してきた。本年度では、昨年度にクリックに成功した3本鎖形成アンチジーン核酸を細胞にアプライしアンチジーン効果を確認した。クリックで導入可能であることから、様々な芳香環を含むアンチジーン核酸を合成し、細胞に作用させることにより細胞増殖阻害活性があることを明らかにした。一方、新規人工核酸の分子設計を構造の最適化により行い、CG塩基対を配列依存性無く認識可能な人工核酸を新たに見いだした。安定性は天然型のT-ATトリプレットに比較しても同程度である事を明らかにし、世界で初めて安定な3本鎖DNA形成に成功した。

本分子も誘導体化が可能であったため、数種の誘導体を合成する事でその認識構造の詳細を明らかにした。近年、次世代の医薬品として、疾病の原因となる異常遺伝子を標的にした核酸医薬の開発研究が盛んに行われている。その多くが多様な機能をもつRNAを標的とする創薬であり、臨床試験など活発な研究が展開されている。一方、RNA調節機構は複雑に相互関連していることから、RNA制御の根幹となるDNAを標的とした創薬の重要性が再認識されると考えられます。申請者はすでに、2本鎖DNA標的に配列特異的に3本鎖DNAを形成する独自の人工核酸を創製しており、本研究では、3本鎖DNA技術を創薬として展開するための基盤として、化学的検討により、より効果的な人工核酸の開発を検討し、さらに、3本鎖形成による遺伝子発現制御法を確立し、新たな核酸医薬の基盤構築を目指しています。本年度は、昨年度に引き続き人工核酸の創成と機能評価を行い、CG塩基対を配列依存性無く認識可能な人工核酸の基本構造を確定した。誘導体合成と同時にNMRによる認識構造を明らかにするため、種々のオリゴヌクレオチドを合成し、評価した結果、完全ではないが、人工核酸がCG塩基対に相互作用している証拠を得る事に成功した。また、この人工核酸を含み、ヒトテロメラーゼ遺伝子のプロモーター領域を標的としたアンチジーン核酸を合成し、細胞に導入する事で、特定遺伝子のmRNAの量の減少を確認した。この事により人工核酸搭載アンチジーン核酸による遺伝子発現阻害法に成功した。本研究課題では、次世代の医薬品として注目を集めている、核酸医薬の開発を目的として、これまで殆ど研究がなされていない3本鎖DNA形成による遺伝子発現制御法に関する検討を行った。天然の核酸では安定な3本鎖DNAを形成する事ができない領域に対して安定な3本鎖DNAを形成可能な人工核酸を創成し、その3本鎖形成能の評価を行った。本研究課題で開発した人工核酸は安定な3本鎖DNAを形成可能で、なおかつ細胞内の特定の遺伝子発現を効果的に抑えうる事に成功した。本成果は、人工核酸による3本鎖DNA形成を利用した画期的な遺伝子発現制御技術であり、次世代の核酸医薬開発に向けた基盤となる成果である。これまでに、3本鎖DNA形成可能な人工核酸のプラットフォーム分子を見いだすことに成功しており、残りの研究期間で細胞実験も含めて、新規人工核酸による遺伝子発現制御法の基礎を構築可能であると予想されるため、研究はおおむね順調に進行している。27年度が最終年度であるため、記入しない。生物有機合成化学本研究はほぼ計画どおりに進行しているため、申請内容に沿って研究計画を遂行していく、特に、CG塩基対を安定に認識可能な人工核酸を見いだしているので、細胞導入に向けた研究を重点的に行う予定である。本年度は数種類の新規人工核酸の合成に成功し、それらの機能を明らかすることに予定通り成功した。細胞を用いたアッセイの準備も整備中で、研究はおおむね順調に進展している。現在までに、本研究の目的を達成可能であると期待される、プラットフォーム分子を見いだすことに成功しており、残りの研究期間内でさらなる発展が予想されるため、研究はおおむね順調に進行している。一昨年度の繰越額があったため、該当年度にも少額ではあるが残金が生じ、次年度への繰り越しとなった。研究計画は順調に進んでいるので、次年度に使用する予定である。
蛍光発色マウスを用いる神経因性疼痛モデルにおける神経再生機構の解明

神経特異的にYFP蛍光タンパクを発現するマウスを用いて、座骨神経切断後再生モデルを作製し、蛍光実体顕微鏡下マウス後肢足背部における神経再生の過程を経時的かつ非侵襲的に評価する方法を確立した。この方法を用いて新規の神経再生に関与する因子の探索を行ったところ、ナトリウムチャネルの一つであるNaxがエンドセリン及び乳酸経路を介して神経再生に関与していることが明らかとなった。神経損傷後におこる神経再生の過程を経時的かつ非侵襲的に評価するために、軸索特異的にYFP蛍光タンパクを発現するThy1-YFPトランスジェニックマウスを用いたin vivoイメージング法による解析法を検討した。再生モデルとしては、座骨神経切断後に神経両端をシリコンチューブに縫合し、チューブ内に浸透圧ポンプを用いて持続的に試薬(NGF、GDNFおよびSaline)を投与するモデルを用いた。麻酔下のマウス後肢の足背部を蛍光実体顕微鏡下で観察すると、術後1-2週で消失した神経由来の蛍光が、経時的に伸長し術後8週には指先まで到達する様子が確認できた。NGF投与群ではSaline群に較べて術後3-4週目には神経再生が亢進していた。また後肢機能の回復には、後肢足底をvon Freyフィラメントで刺激し、足を引き上げる回避行動を測定して評価した。Saline群では術後失われた反応が5週目に約1割のマウスで術前と同レベルに回復し、6-7週目には殆どのマウスで回復していた。一方、NGFおよびGDNF投与群では、術後4週目より約3分の1のマウスで機能の回復が認められ、亢進していることが明らかとなった。術後8週目にシリコンチューブ内に再生された神経を回収し免疫組織学的な検討を行ったところ、再生された軸索、ミエリン鞘および血管の形態にはどの群においても大きな違いは認められなかった。軸索数およびミエリン鞘の厚さを測定したところ、NGF投与群において非ミエリン化軸索の数が増加しミエリン鞘が薄くなっていた。これらの結果より、Thy1-YFPトランスジェニックマウスを用いたin vivoイメージング法による再生神経の測定法は神経再生の経時的なモニタリングに有用であることが明らかとなった。神経損傷時には様々な因子が産生、放出されることが知られているが、それらで痛みの発生と調節に関与する物質の阻害剤を座骨神経切断後再生モデルマウスに投与して神経再生への効果を検討した。ATP受容体の広範囲な阻害剤であるSuraminを投与すると、術後4週から7週にかけて神経再生の遅れが認められた。Protein kinase Cの阻害剤であるRO318220およびエンドセリン受容体の阻害剤(BQ123、BQ788)は4週から5週にかけての軽度の遅れが認められた。一方、プロスタグランジンの産生を阻害するIndomethacinは効果が認められなかった。ナトリウムチャンネルも発痛に関与することが知られているが、Na+濃度依存性のチャンネルであるNaxは、脳内においては体液のNa+濃度を監視するセンサーとして働くことが知られているが、末梢神経系においての生理的な役割については不明である。Naxは座骨神経の非ミエリン形成型シュワン細胞に発現しており、Naxノックアウトマウスではこの発現が欠失しているが、神経線維の密度や大きさの分布等の組織像および電流刺激に対する各神経線維の反応性には違いが見られなかった。このマウスを用いて末梢神経切断再生モデルを作製し、後肢機能の回復を、von Freyフィラメント刺激に対する回避行動を用いて評価した。Naxノックアウトマウスでは野生型マウスに較べて術後4週目より有意な回復の遅れが認められた。また、電流刺激に対する各神経線維の反応性でも、C線維に対する反応閾値の上昇が認められた。神経の組織像を比較したところ、無髄神経密度の増加による総神経密度の増加が認められた。これらのことから、Naxノックアウトマウスでは末梢神経切断後の神経再生が抑制されていると考えられた。これまでの研究結果より、Naxナトリウムチャネルが神経再生に関連する因子であることが判明したことから、Naxチャネルの役割の解明に焦点を絞って以下の実験を行った。(1)Naxチャネルと乳酸シグナルの関連性:NaxチャネルはNa濃度依存性のチャネルであり、グリア系細胞においては乳酸放出への関与が報告されている。wildおよびNaxノックアウトマウスを用いて座骨神経切断再生モデルマウスを作製し、乳酸および乳酸トランスポーターの阻害剤(α-cyano-4-hydroxy-cinamic acid、CIN)を投与して神経再生に与える影響を測定した。wildマウスにCINを投与すると、運動機能の回復の遅れが認められた。またNaxノックアウトマウスに乳酸を投与すると、運動機能の大幅な回復が認められ、この効果はCINを同時投与することで阻害された。次に、末梢神経でのグリア系細胞であるシュワン細胞における乳酸産生について検討した。シュワン細胞培養系において培養液のナトリウム濃度を上げると乳酸の放出が増加した。

これらの結果より、生体ではNaxチャネルを介してシュワン細胞内部のNa濃度が増加すると、乳酸の再生および放出が増加し、これによって神経再生が促進していることが明らかとなった。(2)Naxチャネルとエンドセリン(ET-1)シグナルの関連性:神経が損傷すると、ET-1およびそのレセプターの発現が増加することが知られている。ET-1レセプターの阻害剤を座骨神経切断再生モデルマウスに投与すると、運動機能の回復が部分的に抑制された。シュワン細胞にET-1を投与すると、細胞内Na濃度が増加し、乳酸放出量も増加した。これらの効果はNaxノックアウトマウスの細胞ではみられなかったことから、シュワン細胞においてはNaxチャネルはET-1のシグナルを介して乳酸の産生放出を促進していることが明らかとなった。
植物生長及び土壌のモニタリング手法に関する基礎的研究

フィールドサーバは複数のセンサとカメラを内蔵することができ、無線LANによるワイヤレス・センサネットワークを屋外フィールドに構築することができる。このシステムを農業生産に適用することで乾燥地における植物の節水栽培や高品質な農産物の生産を行うことが期待される。これを実際に行うには環境要因(たとえば気温、湿度、土壌水分など)と生育状況を同時にモニタリングし、最適環境制御(例えば灌水制御)を行う必要がある。昨年度は、フィールドサーバに内蔵されたデジタルシンセサイザLSI(DDS)を用いて土壌水分をモニタリングする手法の開発を行った。本年度は、環境に応じて大きく異なる植物成長のモニタリングを画像によって非破壊かつ連続的に行う手法の研究を行った。まず、乾燥や塩類集積に強い油糧植物であるブンカンカ(Xanthoceras sorbifolia、油脂収量は11.5t/10a)の生長を画像計測するシステムを開発し、高塩類濃度における栽培実験を行った。ハイポネックス水耕液に食塩を添加し、食塩濃度が0%、1.5%、3.0%、4.5%、6.0%、7.5%、9.0%の溶液による水耕栽培及びこの溶液を灌水に用いた土壌栽培による計測実験を人工環境下で行った。成長モニタリングのためのデータには、デジタル一眼レフカメラを用いて撮影条件を一定にして撮影した高精度画像を用いた。RGB色度座標空間内で闘値を最適化すると、植物体と背景画像を正確に判別することができ、生長変化をピクセル数として客観的に評価できた。水耕栽培では1.5%の塩分濃度(海水の1/2)であれば生育可能であり、土耕栽培の場合は6%(海水の2倍)まで生育可能であった。フィールドサーバは複数のセンサとカメラを内蔵することができ,無線LANによるワイヤレス・センサネットワークを屋外フィールドに構築することができる。このシステムを農業生産に適用することで,乾燥地における植物の節水栽培や高品質な農産物の生産を行うことが期待される。これを実際に行うには,たとえば土壌水分や土壌の電気伝導度(EC)をモニタし,最適な灌水制御を行う必要がある。しかし,既存の土壌水分センサやECセンサは土壌物性や土壌のばらつきの影響を受けるため,測定誤差が非常に大きい。本研究では,この問題の解決に取り組む。ECは計測時に用いる印加電圧の周波数に依存するが,そのパターンは土壌物性の違いによってさらに変化する。そこで,フィールドサーバに内蔵されたデジタルシンセサイザLSI(DDS)が生成する可変周波数電圧源を用いてECの伝周波数応答パターンに関する大量のデータを収集し,塩類濃度等土壌物性に関する情報を積極的に得ることを試みた。DDSを用いて1Hzの低周波から10MHz程度の高周波まで印加電圧をリアルタイムに変更しながら,ECを計測するシステムを開発した。実際の土壌を用いてテストしたところ,ECの周波数依存性を捉えることができた。この周波数依存性の統計学的特徴を新たな指標とすることで,土壌物性の違いを数値化できると考えられる。さらにこのシステムに,多数の土壌水分センサを接続し,土壌水分の空間的分布をリアルタイムにモニタリングできるようにした。土壌水分センサの計測値は土壌物性の違いによる影響を受けるが,空間的な土壌水分の相対的変化を空間及び時間的な変動パターンとして計測することで,土壌物性の影響を受けずに土壌の乾燥等土壌水分の変化をモニタできる。
肝特異的転写因子による肝臓幹様細胞(oval cell)の増殖・分化の制御機構

要約肝特異的転写因子をトランスフェクションしてアルブミンを発現することが出来るかどうか、in vitro系で検討した。その結果、肝特異的転写因子をトランスフェクションした肝臓幹様細胞SD-SLC/HNF-1は、コラーゲンの2次元培養系ではアルブミンを合成できるようになるが、ここにレチノイン酸やEGFを添加するとアルブミン合成は抑制された。結果1)SD-SLCにHNF-1遺伝子導入して9株の永久株を樹立できた。一方、oval cellは導入後の増殖が悪いために現在のところ永久株は確立できなかった。そこで、本実験では樹立化に成功した3種のSD-SLC/HNF-1株を用いた。2)SD-SLC/HNF-1は2次元細胞培養系でレチノイン酸を添加すると、アルブミン、AFP、HNF-4、γGTPのmRNA発現を減少させたが、一方C/EBPを増加させた。SD-SLC/HNF-1に対するEGFの効果は濃度依存性にアルブミンの発現を抑制した。ところが、コントロールSD-SLCに対してはEGFは最適濃度では発現増加を示した。3)コラーゲンコート上(1次元培養系)でSD-SLC/HNF-1、SD-SLC/vectorのみ、SD-SLCの3種の細胞株を培養したとき、この順番でアルブミンが強く発現した。考察我々の樹立した細胞と従来報告されたoval cellと相違する点は、培養初期からアルブミン合成能がないことや肝細胞転写因子のうちHNF-3βしか発現していないことである。肝特異的転写因子をトランスフェクションしてアルブミンを発現することが出来るかどうか、in vitro系で検討した。その結果、肝特異的転写因子(HNF-1)をトランスフェクションした肝臓幹様細胞SD-SLC/HNF-1は、コラーゲンの2次元培養系ではアルブミンを合成できるようになるが、ここにレチノイン酸やEGFを添加するとアルブミン合成は抑制された。このことは、これらの因子は肝臓幹様細胞を脱分化する働きがあると考えられた。
ｒプロセス元素から探る銀河の化学力学進化史

局所銀河群銀河に存在する金属欠乏星のrプロセス元素合成により合成される元素(ユーロピウム、金、ウランなど)は、銀河により異なる分布を示す。銀河系においては、超金属欠乏星のrプロセス元素分布に大きな分散があるが、矮小楕円体銀河では、rプロセス元素に富む星が見つかっていない。Reticulum II低光度矮小銀河では、銀河全体がrプロセス元素に富む星で構成されている。しかし、このような銀河ごとに異なるrプロセス元素分布が生じるメカニズムは未だ明らかになっていない。本研究では、こうしたrプロセス元素分布の起源を明らかにすることを目的として、宇宙論的ズームインシミュレーションを行った。rプロセス元素の起源天体としては、連星中性子星合体を仮定した。その結果、中心銀河において、超金属欠乏星のrプロセス元素量に分散がみられた。この中で、rプロセス元素に富む星が形成された場所を解析すると、Reticulum II低光度矮小銀河と同程度の銀河でこれらの星が形成されたことが明らかになった。本研究により、銀河系にみられるrプロセス元素に富む星は、低光度矮小銀河と同程度の比較的小さい銀河で形成され、後に銀河系に降着した可能性があることが示唆された。本年度は、亜鉛の化学進化についても研究を行なった。金属欠乏星の亜鉛組成は、rプロセス元素起源解明への鍵となると考えられている。本研究では、亜鉛の起源天体として有力視されている電子捕獲型超新星爆発・極超新星爆発が銀河の化学進化に与える影響を明らかにすることを目的として、これらの天体の効果を導入した銀河の化学力学進化計算を行った。その結果、亜鉛を多く持つ金属欠乏星の多くは、銀河形成初期に電子捕獲型超新星爆発からの放出物を取り込んで形成された星であることが明らかになった。本研究により、電子捕獲型超新星爆発が亜鉛の有力な起源天体となりうることが示唆された。29年度が最終年度であるため、記入しない。鉄より重い元素の合成過程の一つであるrプロセスの起源天体は未だ不明である。連星中性子星合体は、有力なrプロセス元素起源天体の一つであるが、これまでの化学進化計算からは、連星中性子星は頻度が低く、合体するのに時間がかかるため、銀河系ハローの超金属欠乏星におけるrプロセス元素量の分散を説明できないことが指摘されている。しかし、これまでのrプロセス元素の化学進化の研究では、銀河の力学進化は考慮されてこなかった。そこで、本研究では、銀河の力学進化とrプロセス元素の化学進化を同時に計算し、連星中性子星合体が銀河の化学力学進化の観点からrプロセスの主要な起源天体となりうるのかを明らかにすることを目的とした。本研究には、重力・流体計算コード、ASURAを用いた。平成27年度は、本コードに超新星爆発及び連星中性子星合体による重元素の放出過程を導入し、銀河の化学力学進化計算を行えるように改良した。連星中性子星合体は、重力崩壊型超新星爆発の0.5%の頻度で起こり、合体までに1億年要すると仮定した。銀河モデルはRevaz & Jablonka (2012)で用いられた孤立した矮小銀河モデルを採用した。本研究により、連星中性子星の合体までに1億年程度要しても、観測値に見られるような超金属欠乏星におけるrプロセス元素組成比の分散を説明できることを示した。本研究で生成された銀河の金属量の時間進化を調べると、銀河で最初の星が誕生してから最初の3億年程度は金属量が増加しないことがわかった。これは、銀河進化初期は超新星爆発による加熱効果が効率良く効き、星形成が低く抑えられていることと、銀河進化初期では、金属量の空間分布が不均一になっていることによることが明らかになった。本研究により、連星中性子星合体が銀河の化学進化の観点からも、非常に有力な起源天体といえることが示された。平成27年度の計画は、1 rプロセス元素の進化を計算可能な銀河の化学力学進化計算コードの開発、2開発したコードを用いて矮小銀河の化学力学進化計算を行うことであった。本年度は、1、2ともに達成され、おおむね順調に研究が進展している。1に関しては、重力・流体計算コードASURAを拡張することにより、rプロセス元素の化学力学進化計算を行えるようにした。これまでASURAで銀河の化学進化計算を行うことができなかった。そこで、本年度は、重力崩壊型超新星爆発による鉄の放出モデルと連星中性子星合体によるrプロセス元素の放出モデルをASURAに導入した。これにより、ASURAを用いて銀河中でのrプロセス元素の化学進化を計算できるようになった。さらに、孤立した矮小銀河モデルを先行研究のRevaz & Jablonka 2012に基づいて構築した。このモデルでは、銀河系や他の銀河との衝突合体や潮汐破壊といった複雑な進化過程を扱うことはできないが、銀河進化を単純化し、高分解能な計算を行うことができる。1の成果に基づき、2の矮小銀河の化学力学進化計算を実行した。これにより、矮小銀河では、銀河進化初期の初期に超新星爆発による加熱効果により星形成が低い値に抑制されており、化学進化がほとんど進まないことが明らかになった。このような銀河で長い合体時間の連星中性子星合体が起こった場合、観測でみられるような低金属量での分散を説明できることを明らかにした。これらの結果は、既にHirai et al. 2015, The Astrophysical Journal, 814, 41として出版されている。また、これらの成果に関して複数の国際会議で発表を行った。

以上のように、本年度計画されていた研究課題については、達成することができた。したがって、本年度の研究はおおむね順調に進展したといえる。平成28年度は、下記の2点に関して研究を実施し、論文を出版した。(1)銀河の星形成史とrプロセス元素組成の関係の解明銀河系周囲の矮小銀河は多様な星形成史を持つことが知られている。しかし、矮小銀河の星形成史とrプロセス元素組成の関係は未だ明らかではない。本研究では銀河の星形成史とrプロセス元素分布の関係を明らかにすることを目的とし、異なる構造、質量を持つ銀河の化学力学進化シミュレーションを行った。その結果、中心密度が高い銀河ほど、初期の星形成率が高くなり、高い金属量でrプロセス元素が現れていることが明らかになった。これらの結果から、銀河系ハローの低金属量星のrプロセス元素組成の分散は、中心密度の低いハロー由来、高い金属量を持つ星は、中心密度の高いハロー由来であることが示唆された。本研究により銀河進化史とrプロセス元素分布の関係を明らかにし、rプロセス元素を指標として銀河進化を明らかにする足がかりを作った。(2)金属欠乏星の化学組成による元素の混合効率の制限元素の混合過程は銀河の化学進化、初代星の観測的証拠、星形成、星間乱流に至るまで幅広い分野、スケールにおいて重要な役割を果たす。しかし、超新星爆発、連星中性子星合体などで放出された元素が銀河中でどのような効率で混ざっているのかは不明である。矮小銀河は銀河系と比較すると、高いrプロセス元素組成を持つ星が少ない。そこで、rプロセス元素に注目し、星間乱流モデルによる元素の混合過程を導入した銀河の化学力学進化シミュレーションを行った。その結果、矮小銀河における低いrプロセス元素組成を再現するためには、高い混合効率が必要であることを明らかにした。この場合の元素の混合時間を計算すると、400万年程度となり、銀河の力学時間(1億年程度)より十分に短くなっていることを発見した。本研究により、天文学的な観点から元素の混合効率を制限した。平成28年度は、(A)矮小銀河の化学力学進化シミュレーション、(B)銀河系の宇宙論的ズームインシミュレーションを実施した。これにより、今後実施予定の大規模な銀河形成シミュレーションへの準備を進めることができた。(A)矮小銀河の化学力学進化シミュレーション矮小銀河の化学力学進化シミュレーションを通じて、(1)矮小銀河の星形成史とrプロセス元素組成の関係、(2)銀河中における元素の混合効率を明らかにすることを目的とした研究を行なった。(1)では、銀河ハローの中心密度が銀河の初期進化に大きく影響することが明らかにした。この研究は、今後実施予定の宇宙論的シミュレーションの結果を解析する際の基礎となる。(2)では、新たに数値計算コードに導入した星間乱流に基づく元素の拡散モデルを用いて、異なる元素の混合効率で矮小銀河の化学力学進化を行なった。これにより、銀河中では、元素が400万年程度で混ざっている必要があることを示した。平成29年度に実施する銀河形成シミュレーションにおいては、この研究により制限された元素の混合効率を適用する。
シ-トプラズマを用いた同位体分離の基礎的応用的研究

3年間にわたる本研究の成果を、シ-トプラズマに関する新たな知見を中心に以下に記す。1.矩形空芯磁場コイルおよび矩形放電電極を用いつつ、TP-D放電方式を応用することにより、厚さがイオンの平均的ラ-マ-直径以下でイオンのガイディングセンタ-がプラズマの中心面近傍に集中している特殊なプラズマ(シ-トプラズマ)を生成する方法を確立した。2.シ-トプラズマを用いたイオン・サイクロトロン共鳴法による同位体分離の計算機シミュレ-ションにより、以下の点が明らかになった。(1)空間的に一様なプラズマ電位分布中では、同位体の分離効率は、従来法と比較して極めて高い。(2)高密度シ-トプラズマ中でのイオンの衝突を考慮しても、衝突領域がシ-トの厚さで制限されているため、従来法と比べて充分に高い同位体分離効率を期待できる。(3)現実のプラズマ空間電位分布(プラズマ中心部より周辺部が高い)のもとでは、分離効率が低下する。3.項目2.(3)で述べた同位体分離に不利なプラズマ電位分布を、プラズマ周辺部に熱電子を放出することにより除去できる可能性を実験的に検証した。4.シ-トプラズマを一次元化したストリング・プラズマを用いて、同位体分離に関する物理現象の詳細を解明する実験を開始した。特に、イオンの運動に対する電場の影響を詳細に調べることが出来ることを示した。5.シ-トプラズマを用いた同位体分離の検証実験を行うための理想的な条件を有する装置の設計を終了するに到り現在組立中であり、実用化に向けての検討も可能になりつつある。昭和62年度には主として,シートプラズマを用いた同位体分離用装置本体と,その他の必要装置の設計整備を行った.1.磁場用電源に定電流回路を付加し,磁場の時間的変動を減少させた.また,不足分のコイルを設計し,今後,磁場の空間的一様性がさらに高められる予定である.これらの改良の結果得られる磁場は,本格的な同位体分離実験遂行のための必要条件を満足する.2.真空排気系を整備し,より高い真空度が実験領域で得られるようにした.3.広帯域rf増幅器(最大出力1kW, 10kHzー200MHz)を購入し,イオンーサイクロトロン共鳴の予備実験を開始した.4.本格的同位体分離実験用のシートプラズマ生成源用電極,及び,同位体捕集電極を設計し,製作中である.5.質量分析系を整備中である.6.シートプラズマを用いたイオンーサイクロトロン共鳴法による同位体分離の計算機シミュレーションにより,以下の点が明らかになった.(1)一様なプラズマ電位分布中では,従来法に比べ著しく高い分離効率が得られる.(2)しかしながら,現実の電位分布,中心部に比べ周辺部で高い)のもとでは,分離効率が低下する.7.項目6.(2)で述べた同位体分離に不利な電位分布は,プラズマ周辺部に熱電子を放出することにより除去可能であることを発見した.8.シートプラズマ法による同位体分離に関係する物理現象をより詳細に研究し,本研究の促進を計るため,シートプラズマを幅方向にも縮めた極細円筒プラズマ(ストリングプラズマと名付ける)の発生装置を新たに製作した.昭和63年度には主として、本格的同位体分離実験用装置の整備を行い、予備実験を開始した。1.本格的な実験用シートプラズマ装置用の不足分磁場コイルの設計・製作を終了した。2.同位体分離用高周波電極を試作し、特性試験を行った。3.空間的に極めて均一度の高いシートプラズマの生成法を完壁なものにするため、磁場コイルが可動の新しいシートプラズマ装置TUー2号機を現有部品を用いて組立、実験を開始した。4.同位体分離に用いられる元素(B、Liなど)を効率よくシート

プラズマ中でイオン化する方法を確立するための予備実験を行った。5.計算機シミュレーションにより、シートプラズマを用いたイオン・サイクロトロン共鳴法による同位体分離の検討を続行し、以下の点が新たに明きらかとなった。(1)高密度シートプラズマ中でのイオンの衝突を考慮しても、衝突領域がシートの幅で制限されているため、従来法に比べて充分に高効率に同位体分離が可能である。(2)ΔM/M(ΔMは質量差)が極めて小さいZrなどの場合にも、条件を適切に選べば高効率の同位体分離が可能であることを確認した。(3)高周波電極の末端効果の基づく非線形効果を考慮して電極を設計すると、分離効率を高めることが可能であることが明きらかとなった。6.シートプラズマを一次元化したストリング・プラズマにより、同位体分離に関連する物理現象を解明する実験を開始した。特に、厚さ方向dc電界のイオンの運動に対する影響が実験的に明らかになりつつある。結果は、プラズマ電位分布の制御を行う際に必要な重要な情報を与える。平成元年度の研究実績は次のようなものである。(I)シ-トプラズマを用いた同位体分離装置。従来の矩形型コイルの内寸の短辺が短いので、空芯部の広いコイル(230mm×310mm)を新たに製作する必要があった。本年度はこれに関連する架台、真空容器および真空系の発注、検査、納入および組立を行った。(II)TUー2装置の製作の目的とその成果。理想的なシ-トプラズマを生成する条件は、【○!1】浮動電極と陽極の内面が作る圧縮放電路の各面に、近接する磁力線が平行であり、かつ【○!2】放電の状態がシ-トプラズマの中心面に対して対称であることである。上記の条件が満たされない場合には、幅に沿ったプラズマの密度分布は一様にならない。この原因には、放電路中のE__ー×B__ーのドリフトの相違により生じ、磁場の方向により偏りが反対になるものと、他にE__ー×B__ーと磁場の方向に無関係な偏りの二種類がある。この原因のモデルを提案し実証するために、従来の矩形型コイルの一部を3次元的に動かす台上に乗せ、放電路と磁場の相対的位置を変えることが出来るTUー2装置を製作した。これにより、モデルの正しさを検証した。(III)広帯域rf増幅機(最大出力1kW、10kHz220MHz)の利用と新しいプラズマの生成法。酸素などの反応性プラズマを低気圧中で、大口径、または密度が一様に分布した大幅の板状のプラズマ源の必要性は、産業界から強く要望されている。これに関して、容器の周辺に交互に逆方向の直流電流を流して周辺上にピケットフェンス磁場を作り、この磁場に垂直方向の高周波を印加する方法を提案した。この方法を従来のヘリカルコイルによるホイッスラ-モ-ドを利用する方法と比較する予備実験を行った。この結果、我々が提案した方法で目標とするプラズマの生成が可能であることを確認した。
転移性骨腫瘍に対するゾレドロネートと腫瘍融解アデノウイルスを用いた新規治療戦略

骨転移に対する新規治療法として、癌細胞のみで増殖し癌細胞のみを破壊する制限増殖型腫瘍融解アデノウイルス(以下OBP-301)とゾレドロン酸の併用療法を検証した。癌細胞(乳癌、肺癌、前立腺癌)および骨肉腫細胞に対してOBP-301およびゾレドロン酸単独で両者ともに濃度依存性に腫瘍抑制効果がみられること、併用治療でそれぞれの単独治療よりも効果が増強することが認められた。癌細胞をマウス膝に移植し、生体内での治療効果を検証したところ、併用した場合に腫瘍増殖抑制効果が強く見られることを確認できた。OBP-301とゾレドロン酸の併用療法は骨転移に対する新規治療戦略となりうる。in vitro実験として骨転移をきたしやすいヒト乳癌細胞株(MDA-MB-231)、ヒト前立腺癌細胞株(PC3)、ヒト肺癌細胞株(A549)およびヒト骨肉腫細胞株(SaO2-2,143B)を使用し、ゾレドロネート(ZOL)および腫瘍融解アデノウイルス(OBP-301)に対する細胞生存活性をXTT-assayを行い調査した。ZOL、OBP-301ともに濃度依存的に細胞生存活性の低下が見られたが、OBP-301が細胞依存性に効きやすさが異なる一方、ZOLは骨肉腫細胞に比べて上皮系細胞では効きにくい傾向があることが判明した。ZOLとOBP-301の併用効果につき検討したところ、骨肉腫細胞では一定の併用相乗効果が得られていたが、上皮系細胞においては併用相乗効果ではなく、併用相加効果程度であることが判明した。in vitro実験としてXTT-assayは検討したが、そのほかのwestern blotやPCRなどの確認ができていないため。in vitro実験として骨転移を生じやすいヒト乳癌細胞株(MDA-MB-231)、ヒト前立腺癌細胞株(PC3)、ヒト肺癌細胞株(A549)およびヒト骨肉腫細胞株(SaOS-2,143B)を使用し、ゾレドロネート(ZOL)および腫瘍融解アデノウイルス(OBP-301)に対する細胞生存活性をXTT assayを行い調査した。ZOL、OBP-301ともに濃度依存的に細胞生存活性の低下がみられたが、OBP-301が細胞依存性に効果が異なる一方、ZOLは骨肉腫細胞に比べて上皮系癌細胞では効きにくい傾向があることが判明した。ZOLとOBP-301の併用効果につき検討したところ、骨肉腫細胞では一定の併用相乗効果が得られていたが、上皮系癌細胞においては併用相乗効果ではなく、併用相加効果程度であることが判明した。マウス脛骨近位部にMDA-MB-231を埋め込み、骨転移モデルを作成し、in vivoの実験系において腫瘍増殖抑制および骨破壊抑制の点から併用効果を確認した。有意差はないものの腫瘍増殖抑制効果の傾向はみられたが、骨破壊抑制についてはMDA-MB-231による骨破壊は認められず、骨転移モデルの作成が不成功となった。In vivo実験と並行してwestern blotやPCRを行い、相加効果の要因を検討していく。骨軟部腫瘍Western blotやPCRの実験まで至らなかったため、新規薬剤購入などが必要なかった。次年度はマウス購入や新規薬剤・試薬購入に使用する予定である。
副腎皮質ステロイドの非ゲノム作用を介する鎮痛作用

副腎皮質ステロイドは術後痛や慢性疼痛に対し鎮痛効果をもつが、この主な機序は抗炎症作用と考えられてきた。この作用は核内の遺伝子転写を誘導するゲノム作用であるが、近年それより迅速な細胞膜上の受容体やイオンチャネルに直接作用する非ゲノム作用もあると言われている。副腎皮質ステロイドの痛覚伝達に対する非ゲノム作用を明らかにすることであることを目的に、ハイドロコルチゾン、デキサメサゾンの作用をらっと脊髄スライス標本を用いたパッチクランプ法で調べた。その結果、それぞれの臨床使用濃度においては電気生理学的に変化を認めることはなかった。この作用は核内の遺伝子転写を誘導するゲノム作用であるが、近年それより迅速な細胞膜上の受容体やイオンチャネルに直接作用する非ゲノム作用も注目されている。しかし、この作用が鎮痛効果にどのように関与しているかはまだよく分かっていない。本研究の目的はラットの脊髄を用いた電気生理学的実験により、副腎皮質ステロイドの痛覚伝達に対する非ゲノム作用を明らかにすることである。これによりさらに効果的なステロイド療法を模索することが可能になると考える。具体的な内容としては、ラット脊髄スライス標本を用いて、脊髄後角ニューロンからホールパッチクランプ法で電気生理学的記録を行い、シナプス伝達に対する副腎皮質ステロイド(ハイドロコルチゾン、デキサメタゾン、ベタメタゾン)の作用をしらべた。その結果、薬物の濃度によって脊髄後角におけるシナプス前からの神経伝達物質の放出が変化することがわかった。具体的な方法としては、ラット脊髄スライス標本を用いて、脊髄後角ニューロンからホールパッチクランプ法で電気生理学的記録を行った。そしてシナプス伝達に対する副腎皮質ステロイド(ハイドロコルチゾン)の作用を調べた。現在のところハイドロコルチゾンの効果を示すデータは得られていない。本研究ではラットの脊髄を用いた電気生理学的実験により、副腎皮質ステロイドの痛覚伝達に対する非ゲノム作用を明らかにすることを試みた。脊髄スライス標本を用いたin vitroパッチクランプ法では一つの生きた脊髄後角ニューロンから電気活動を記録し、痛覚伝達における詳細なメカニズムを調べることができる。まず、正常ラットにおいて、副腎皮質ステロイドが脊髄後角における痛覚伝達に対しどのような影響を及ぼすか、下記の点について解析した。1副腎皮質ステロイドの興奮性および抑制性シナプス電流に対する作用、脊髄後角細胞に対する直接作用、伝達物質投与で誘起される電流に対する作用、2その作用が非ゲノム反応であるか、3その作用が細胞膜に存在するmGRを介するものかどうか、4その作用はどのような細胞内情報伝達系を介するか。今回用いた副腎皮質ステロイドはデキサメタゾン、ベタメタゾン、ヒドロコルチゾンである。それぞれ臨床で使用可能な濃度にて実験をしたが至適環境を得るには至らなかった。疼痛副腎皮質ステロイドの脊髄後角での作用をパッチクランプ法を用いて実験していたが、正常動物ではポジティブな結果が得られず、難渋していた。ポジティブな結果が得られる条件(ステロイドの種類、投与期間、薬物の濃度)について検討し、濃度を変えることで、シナプス伝達を変化させることがわかった。現在さらに検討し、最適条件を見つけられるように努力している。副腎皮質ステロイドの脊髄後角での作用をパッチクランプ法を用いて実験していたが、正常動物ではなかなかポジティブな結果が得られず難渋していた。ポジティブな結果が得られる条件(ステロイドの種類、投与時期、薬剤の濃度)について検討しているところである。正常動物での検討が終わり次第、疼痛モデル動物を使用し、同様に副腎皮質ステロイドの作用を検討していく。また、、電気生理学的な研究が難渋しているため、生化学的アプローチにおいて、脊髄や脊髄神経節におけるステロイド受容体のタンパク発現を明らかにしていく必要性もあると考える。

さらに、電気生理学的手法のみでは結果が予想できない可能性が高いので、新たに脊髄や後根神経節におけるステロイド受容体のタンパク発現を生化学的アプローチで明らかにしていく必要がある。共同設備の設置、動物実験の諸経費などは予定どおり使用できた。調査研究旅費の使用が少ないが、これは所属が変わり、エフォートの問題から休日にしか使用できなくなったためである。ひきつづき、実験動物、パッチクランプ用微小電極、薬品などの消耗品、論文への投稿費用にあてる予定。24年度にはデータ解析用ソフトウェアの購入を予定していたが、電気的手法のみでは結果が予想できない可能性があり、購入を見合わせていたため次年度使用額が生じた。次年度使用額1,520,812円と25年度分として請求した助成金を合わせて以下のものの購入を計画している。タンパク定量装置(マイクロプレートリーダー):1,400,000円、そのうち複数の科研費による共用設備として負担金600,000円を予定実験動物、パッチクランプ用微小電極、薬品、調査研究旅費にその残額を使用する予定。