hpprc/llmjp-kaken huggingface dataset:
ゼオライトの空隙中の金属化合物クラスターの構造

最近,ゼオライト中のMoS_2クラスターは有望な脱硫触媒として注目されている.一方,ゼオライト空隙中に配列させた半導体MoS_2クラスターが示す量子サイズ効果も興味深い.しかし,これまでゼオライトFAU中のMoS_2クラスターの研究報告は,MoS_2クラスターがゼオライト結晶外表面に凝集していたり,あるいはそれを作る過程でゼオライトFAUの骨格が壊されている事を示唆する例が大部分である.今回は高分解能電子顕微鏡像で良質の結晶であることを確認したNa-FAU (Si/Al=2.8)を用いた.阪大・基礎工岡本康昭博士により,Na-FAU粉末にMo(CO)_6を気相で吸着させ,引き続き導入したH_2とH_2Sの混合ガスと反応させてMoS_2クラスター(MoS_2/FAU)を作製した.この試料を電子回折図形,高分解能電子顕微鏡像,X線粉末回折図形で解析した結果,(1)この処理によりFAU骨格は壊されず,クラスターは結晶外表面に凝集していない,(2)クラスターはスーパーケージ中に形成され,クラスター間に僅かの違いが見られる,(3)MoおよびS原子は平均としてT_d対称を保ってスーパーケージを形成する四員環からなるベルトに近接した位置に統計的に分布する,ことが判明した.具体的なクラスターの構造モデルの解明は今後の課題である.最近,ゼオライト中のMoS_2クラスターは有望な脱硫触媒として注目されている.一方,ゼオライト空隙中に配列させた半導体MoS_2クラスターが示す量子サイズ効果も興味深い.しかし,これまでゼオライトFAU中のMoS_2クラスターの研究報告は,MoS_2クラスターがゼオライト結晶外表面に凝集していたり,あるいはそれを作る過程でゼオライトFAUの骨格が壊されている事を示唆する例が大部分である.今回は高分解能電子顕微鏡像で良質の結晶であることを確認したNa-FAU (Si/Al=2.8)を用いた.阪大・基礎工岡本康昭博士により,Na-FAU粉末にMo(CO)_6を気相で吸着させ,引き続き導入したH_2とH_2Sの混合ガスと反応させてMoS_2クラスター(MoS_2/FAU)を作製した.この試料を電子回折図形,高分解能電子顕微鏡像,X線粉末回折図形で解析した結果,(1)この処理によりFAU骨格は壊されず,クラスターは結晶外表面に凝集していない,(2)クラスターはスーパーケージ中に形成され,クラスター間に僅かの違いが見られる,(3)MoおよびS原子は平均としてT_d対称を保ってスーパーケージを形成する四員環からなるベルトに近接した位置に統計的に分布する,ことが判明した.具体的なクラスターの構造モデルの解明は今後の課題である.
生体触覚センサの神経生理学的な外界刺激受容特性に基づいた新規触覚センサの開発

本研究課題は、生体の触覚センサの特性を知ることで、人工触覚センサ開発を目標とした。機械受容器の中で、圧覚を担っている表皮メルケル細胞は、長らく機械刺激によって応答が引き起こされることが予想されていた。しかしながら、その応答メカニズムは明らかではなく、遅順応性の感覚神経応答がどのように引き起こされているのかについて、理解がされていなかった。ゆえに、生体が受けている触覚情報を効率よく取得するセンサの開発にとって、設計指針を立てるのが困難であった。平成26年度は、メルケル細胞が機械受容チャネルPiezo2を通して生理学的応答を示すことを明らかにした。ホールセル・パッチクランプ法を用いて、機械刺激によって引き起こされる機械受容チャネルの応答特性を解析したところ、ルテニウムレッドで機械刺激応答をブロックできること、反転電位が8mV程度であること、不活性化時定数が8msと即順応性であることがわかった。これらは、Piezo2チャネルの代表的な特性の1つである。また、RT-qPCRの結果からは、Piezo2のトランスクリプトが豊富に存在していることが示された。以上の結果から、メルケル細胞の機械応答特性を支配しているのはPiezo2チャネルであると結論づけた。これらの研究成果は、英国科学雑誌Natureに採択され、平成26年5月に出版された。次に、マウス表皮内のメルケル細胞と、後根神経節から取り出した神経細胞を利用し、培養ディッシュ上でメルケル細胞ー神経複合体を人工的に再構成する検討を行った。条件検討を重ねた結果、メルケル細胞を機械刺激することによって、後根神経節由来の細胞が興奮性の応答することをカルシウムイメージング法によって確認した。今後は、最適な培養条件を明らかにし、生体触覚センサ素子を人工的に作成した上で、それらを複数並べた触覚センサシステムの開発につなげてゆく。26年度が最終年度であるため、記入しない。平成24年度の研究実績の概要は次の3つに要約される。1.コロンビア大学医療センター・皮膚科に滞在し、触覚機械受容器であるメルケル細胞の研究に従事した。Ellen A.Lumpkin教授の指導の下、共同研究先で開発されたメルケル細胞eGFP発現マウス(Lumpkin et al.,2003)を利用した実験を行った。具体的には、マウス皮膚から表皮メルケル細胞を抽出し、培養手法の習得を行った。また、メルケル細胞の生理特性を研究するための計測システムの構築を行った。加えて、得られた生理データを解析するプログラムを作成した。以上により、研究題目を完遂するために必要な実験データを取得・解析するために必要な一連の実験装置・プロトコルの開発は完了した。2.生体触覚センサ(メルケル細胞)の機械変形シミュレーションモデルの構築コンピュータ上にメルケル細胞を模擬した有限要素モデル構築をした.表皮メルケル細胞は大きく分けて2つの形態(oval or dendritic shape)を示すことが報告されている(Nakafusa et al.,2006)。このような形態の変化が機械受容特性にどの程度影響を与えうるのかを検討するために、メルケル細胞の機械変形モデルの構築を行った。詳細な検討を次年度以降行う予定である。3.テクタイルの活動を通した触覚研究アウトリーチ活動の実施アカデミアにおける触覚研究をアウトリーチする活動として、申請者が2007年より中心となって立ち上げたテクタイル(触感デザイン)の活動を慶應義塾大学・舘研究室/筧研究室ならびに山口情報芸術センター(YCAM)と共同で推進した。平成23年度に開発したテクタイルツールキット(簡易触覚伝送システム)を利用したワークショップを日本国内ならびにフィンランドにて開催した.平成25年度の研究実績状況は次の3つである。1.メルケル細胞が持つ機械受容チャネルの同定と機能解析コロンビア大学医療センター・皮膚科に滞在し、触覚機械受容器である表皮メルケル細胞の機械受容特性の研究に従事した。メルケル細胞の機械受容特性を明らかにすることで、生体を模倣した高精度な触覚センサの開発を促進することができる。具体的には、パッチクランプ法を用いて、表皮から単離したメルケル細胞を数日培養し、直接触覚刺激を与えた際に得られる機械受容応答特性を記録した。研究の成果として、以下の点を明らかにした。(1)メルケル細胞は機械刺激に対して応答する(機械受容性電流の記録に成功)(2)メルケル細胞は、機械刺激の強度に比例して応答が変化する(3)保持電位によって機械受容性電流の向きが変わることから、機械受容チャネルは非選択性陽イオンチャネルとしての特性を持つ(4)メルケル細胞が発現している遺伝子を定量PCRによって解析した結果、機械受容チャネルとして知られているPiezoチャネルが発現している2.有限要素法を利用した指腹部変形解析に基づくヒト凹凸触知覚のモデル構築これまでに開発していた指腹部の2次元有限要素モデルの評価を行った。また、人間の凹凸触知覚に関する心理実験の結果と組み合わせることで、指腹部の変形から凹凸を区別する計算アルゴリズムを考案し、その精度を評価した。3.触覚研究アウトリーチ活動の実施工学における触覚研究の成果を、研究者でとどめることなく、世間一般にも広く知ってもらうために、一般向けの講演をニューヨーク市内にて2回、学会デモセッション公開を1件(ヒューストン市)、触覚の教科書(触覚認識メカニズムと応用技術-触覚センサ・触覚ディスプレイ)の分筆を行った。

機械受容器の中で、圧覚を担っている表皮メルケル細胞は、長らく機械刺激によって応答が引き起こされることが予想されていた。しかしながら、その応答メカニズムは明らかではなく、遅順応性の感覚神経応答がどのように引き起こされているのかについて、理解がされていなかった。ゆえに、生体が受けている触覚情報を効率よく取得するセンサの開発にとって、設計指針を立てるのが困難であった。平成26年度は、メルケル細胞が機械受容チャネルPiezo2を通して生理学的応答を示すことを明らかにした。ホールセル・パッチクランプ法を用いて、機械刺激によって引き起こされる機械受容チャネルの応答特性を解析したところ、ルテニウムレッドで機械刺激応答をブロックできること、反転電位が8mV程度であること、不活性化時定数が8msと即順応性であることがわかった。これらは、Piezo2チャネルの代表的な特性の1つである。また、RT-qPCRの結果からは、Piezo2のトランスクリプトが豊富に存在していることが示された。以上の結果から、メルケル細胞の機械応答特性を支配しているのはPiezo2チャネルであると結論づけた。これらの研究成果は、英国科学雑誌Natureに採択され、平成26年5月に出版された。次に、マウス表皮内のメルケル細胞と、後根神経節から取り出した神経細胞を利用し、培養ディッシュ上でメルケル細胞ー神経複合体を人工的に再構成する検討を行った。条件検討を重ねた結果、メルケル細胞を機械刺激することによって、後根神経節由来の細胞が興奮性の応答することをカルシウムイメージング法によって確認した。今後は、最適な培養条件を明らかにし、生体触覚センサ素子を人工的に作成した上で、それらを複数並べた触覚センサシステムの開発につなげてゆく。26年度が最終年度であるため、記入しない。研究題目を完遂するために必要な実験データを取得・解析するために必要な一連の実験装置・プロトコルの開発は完了していることから、計画通りに進行している。既に予備データはとれ始めており、平成25年度の研究予定内容が前倒しで進行している。表皮メルケル細胞の機械受容特性に関する生理学データの取得が十分な数でき次第、触覚センサ開発に必要な機械刺激受容モデルの開発に着手する考えである。研究題目を完遂するために必要なことは、触覚受容野を1調べる2理解する3造ることである。これまでに、メルケル細胞-神経複合体が担う触覚受容野の特性を調べることに成功し、その一部の結果は論文の形で英科学誌Natureに採択された。また、触覚受容野を理解するために、触覚センサ開発に必要な機械刺激受容の数理モデルの開発を行った。特に、皮膚変形の有限要素モデルを利用して触知覚特性との相関について検討を進めており、論文投稿準備中である。以上の理由から、当初掲げた研究計画は順調に進展していると自己評価する。平成25年度の研究では、表皮メルケル細胞の機械受容特性を電気生理手法を用いて詳細に検討する。
論議書に記載された漢語アクセントの研究

この研究は、主として仏教界で使用される漢語のアクセントや漢語句を読誦する際の音調についての資料を提示し、それらを検索しやすいかたちにして公開することを目的とする。研究の成果として『補忘記』貞享版2冊・元禄版3冊それぞれの信頼できる影印を提示し、さらに声点付漢字索引を公開した。あわせて律家に伝わった漢語の読み方について記されている『南北相違集』版本1冊も、その影印と解説を公にした。このほか『補忘記』両版本を比較し、また同書に記載された漢語句の読誦音調についての規則を検証し、その学史的意義を確認した。本研究の目的は、論議書を原本について調査し、そこに記載された漢語アクセントに関する注記を整理して提示することにある。そのためには、資料となる論議書の原本調査ならびにそこから抽出される漢語アクセントデータの集積とが必要である。平成25年度は、論議書のうちで中心資料となる『補忘記』について、金井英雄氏旧蔵の貞享版(奥村版)と同(河原崎版、金田一本)の校合を試みて、山田忠雄『迂人孟録』所載の記録と照合を進めた。また、この書の漢語アクセントについて、貞享版をもとにしたデータベースを完成した。現在、貞享版と元禄版とを校合を進めており、元禄版の漢語アクセントデータを、貞享版のそれに合わせることを目指している。原本調査は、平成25年度中に二度、高野山大学図書館所蔵の貴重書を調査した。このとき閲覧した『仮名声』『四声仮名声』『四声出合読誦私記』『四声当山旧風秘伝書』『論議肝要鈔』などの文献は、その複写写真も入手し、書誌的研究を終えた。これらの文献と『真言宗古字書資料集』所載の影印資料、ならびに金井英雄氏旧蔵の『開合名目抄』(早稲田大学中央図書館蔵)、金田一春彦氏旧蔵の『四声開合初心鈔』『諸声意得私記(相承仮名声雑集名目)』をもって、論議書所載の漢語アクセントデータベースを作成する作業に着手することになるが、平成25年度においてはすべての資料の複写写真を手元に揃えた段階である。本研究ではまた、高野山・根来寺・南都(唯識宗)・三井寺・延暦寺・泉涌寺ほかの諸寺諸宗における漢語の読み方の違い(四声・清濁など)を整理して、その傾向を明らかにすることも予定している。これについては『南北音義抄』(元禄十二年則隠子序、外題「南北相違集」)の版本(全25丁)という比較資料を入手して、これと『補忘記』との対照に取り掛かったところである。本研究の目的は、論議書の原本調査による漢語アクセントデータの整理と提示にある。平成26年度は、大谷大学図書館、龍谷大学大宮図書館、京都大学附属図書館、東北大学附属図書館それぞれに所蔵される論議書の調査と『補忘記』『開合名目抄』の漢語アクセントデータ整理を中心に作業を行った。『補忘記』については貞享版と元禄版との比較検討の結果、貞享版のなかでも古版本に属する龍谷大本の存在を確認し、貞享版については奥村源兵衛刊本を加えて本文を確定し、元禄版については秋永一枝氏蔵本をもとに八尾清兵衛刊本も参考にし、そのうえで両版の相違を整理した。従来元禄版は貞享版の増訂版とだけ言われてきたことに、具体的な論拠を提示できたところに成果の意義がある。項目数にかぎっていえば、元禄版収載の2640項目は、貞享版収載の1727項目から30項目ほどを捨て、あらたに943項目を増補したものである。漢語に付された声点・節博士についても、編者観応の高野山修学をはさんで改訂が加えられたことは明らかであり、これまで評価が比較的低く、良質の版本が影印のかたちで提供されてこなかった元禄版の価値があらためて認識されるにいたった。『補忘記』所載の漢語アクセントは、そのデータ整理も最終段階に入っているが、思いのほか手間取っているのは、元禄版の増補訂正が多いことによる。しかし、これまでの研究は刷りの悪い版本に準拠して行われてきたので、この研究によって元禄版に少なくとも81項目の訂正が必要になり、作成された索引においても26項目の誤記を指摘することが可能になった。また、信頼できる本文を得て貞享版から元禄版に改訂された経緯についても、さらに考察が進んだ。「師伝」の扱いや声点に両点あるものの処理などにはとくに注意されることを論文に記した。本年度は、『補忘記』の原本調査を行なって必要な伝本を見終えたうえで、それ以後はデータの整理と公開を目指した。まず神宮文庫所蔵の『再訂補忘記』(元禄版)を原本について調査し、また東北文教大学所蔵の元禄版も見る機会があったので、これらをもって『補忘記』元禄版の本文の比較を終え、それを国立国会図書館蔵の亀田文庫本と照合した。元禄版の諸本間には、刷りの良否や虫損箇所の多寡に差があるとはいうものの、ほとんど同版としてもよいものであった。しかし、現在研究に用いられている白帝社刊本(1962)は錯簡を含むばかりでなく、準拠した亀田文庫本の一部を消去したことまで、本研究で判明した。かかる事情にかんがみ、当初の計画どおり『補忘記』

貞享版・元禄版の影印を公開することとし、「アクセント史資料索引21」として『補忘記貞享版元禄版影印ならびに声点付漢字索引』影印篇を印刷して関係する研究者に配布した。また、字音声調(呉音)・漢語アクセントのデータとして声点付漢字索引も作成してこれに添えた。従来は漢語項目の先頭字以外から掲載部分を検索することなどできなかったが、この索引によって、その不便が解消した。さらに『補忘記』所載の、いわゆる「出合(いであい)」の法則についても検討を加え、『四声開合初心鈔』『相承仮名声雑集名目』その他の記述とも照合したうえで、とくに漢語句の音調について考察した。つづいて律宗に伝わった『南北相違集(南北音義抄)』版本1冊(架蔵本)をアクセント史資料研究会の『論集』&#8554;(2016.2)に解題を付して影印を掲げた。なお『開合名目抄』について、漢語アクセントデータとして整理が進んだことも付言する。この研究は、主として仏教界で使用される漢語のアクセントや漢語句を読誦する際の音調についての資料を提示し、それらを検索しやすいかたちにして公開することを目的とする。研究の成果として『補忘記』貞享版2冊・元禄版3冊それぞれの信頼できる影印を提示し、さらに声点付漢字索引を公開した。あわせて律家に伝わった漢語の読み方について記されている『南北相違集』版本1冊も、その影印と解説を公にした。このほか『補忘記』両版本を比較し、また同書に記載された漢語句の読誦音調についての規則を検証し、その学史的意義を確認した。交付申請書においては、平成26年度に高野山大学図書館所蔵資料の分析をはじめる予定であったが、『補忘記』元禄版の増補改訂が予想以上に多く、これの検討とデータ入力に手間取ったことにより、これら資料については次年度に送らざるをえなくなった。また『開合名目抄』と『補忘記』との関係についても、『開合名目抄』の読解作業に手間取っていることにより、まだ十分な成果をあげていない。これらは、取り上げようとする資料が、その量と質において予想以上に手ごわいものであることによる。人文学資料的価値の低いと思われる追加資料を取り上げることをひかえて、重要な研究資料『補忘記』『開合名目抄』などを中心に資料的研究をすすめ、漢語アクセントデータの整理と提示を優先するようにしたい。ほかの資料にあらわれるデータは、これに付加するかたちで順次公開することを目指す。ただし、本研究ではじめて取り上げた『南北相違集』は、その全容を明らかにして、本研究の成果の一つとして公開することを目指す交付申請書に記した平成25年度の研究実施計画においては、1「論議書の原本調査ならびに影印または翻刻の公開準備」2「漢語アクセントデータの抽出・整理」を予定した。およそのところ研究の進行に特段の遅れはない。しかし、当初次年度に予定していた高野山大学図書館所蔵の原本調査を、平成25年度に前倒しして実施したことは大きな変更であった。これは、研究を進めるうえで論議書の全貌を先に把握したほうが研究を進めやすいと判断したことによる変更である。これによって、少なくとも検討すべき論議書に一応の目安が得られた。資料の複写写真もほとんどすべて入手が完了した。つぎに「漢語アクセントデータの抽出・整理」について、基礎資料たるべき『補忘記』貞享版・元禄版ともに本文が必ずしも確定していないことが、研究に着手して判明した。とくに元禄版は総じて刷りが悪く、節博士の判読に迷うことがしばしばであり、白帝社版と秋永一枝氏蔵本とを比較してはじめて分析に足るデータの得られることが分かった。そのうえ貞享版と元禄版との比較研究も徹底的になされたことは未だなく、その必要が痛感されたので、同書が本研究の基礎となる資料であることに鑑み、『補忘記』の研究を先行することとした。
シリコン基板上ガリウム砒素・ガリウム窒素の結晶成長と機能デバイスの研究

シリコン(Si)基板上に化合物半導体(GaAsとGaN)をヘテロエピタキシャル成長を行い、その結晶性を評価し、デバイスとしてレーザー、太陽電池、発光ダイオードおよび高移動度トランジスタ(HEMT)を試作した。Si上にH_2プラズマやPH_3プラズマの照射することにより、GaAsを成長した場合に、非常に多くの転位欠陥を発生するが、その転位を再結合センターとして働かないようにして、少数キャリアデバイスとしての発光ダイオード、レーザーおよび太陽電池の効率および寿命の大幅な改善を行った。これまでのGaNのエピタキシャル成長はサファイア基板上に行っていたが、サファイアが絶縁体であるので、多くの欠陥密度の発生を供うと共に静電破戒でデバイスを損うことが多かった。それを大面積で、導電性があり、しかも低コストのSi基板を用いて、その上にGaNのヘテロエピ成長を行い良好な結晶成長を得ることができた。最近では、4インチのSi基板に一様性の良いGaN結成長にも成功した。そして、InGaN/Si LEDを試作し、明るい青色および緑色のLEDが出来、安価で静電破戒も無く明るい実用的なSi基板上LEDが出来た。以上の成果は、8件の論文として、国内外の国際的学術誌に発表すると共に、学術誌「応用物理」2003年3月号に招待論文「Si基板上へのGaAs系およびGaN系結晶のヘテロエピタキシーとデバイス応用」として総合研究報告を行った。GaAs/Siの場合10^6cm^<-2>以下の欠陥密度を達成するには熱膨張係数差に起因した応力の緩和が効果的である。本年度はSi基板上のGaAsに発生する応力を緩和するために、エピタキシャルリフトオフ(ELO)と再成長を組み合わせた手法により応力低減を試みた。有機金属気相成長(MOCVD)法によりGaAs基板上にAlAs(10nm)中間層を介して成長したGaAs(3μm)を二酸化セレン(SeS_2)を塗布したSi(100)基板上にGaAs成長面を張り合わせ、窒素雰囲気中350°Cにて10minアニールすることで接合した。AlAs中間層を選択エッチングすることでGaAs基板を取り除き、Si基板上にSeS_2を介して3μmのGaAs層(ELO-GaAs/Si)を得た。さらに、MOCVD法によりGaAs(3μm)をこのELO-GaAs/Si上に再成長させた(再成長GaAs/ELO-GaAs/Si)。比較のためにGaAs基板上のGaAs(GaAs/GaAs)と共に77Kフォトルミネッセンス測定を行ったところ、再成長GaAs/ELO-GaAs/SiのピークはブロードながらもGaAs/GaAsとほぼ同じピーク波長であった。ELOプロセスが350°Cという低温であり、またGaAsとSiがSeS_2によって強固に結合した結果、熱膨張係数差に起因した応力の緩和が達成できたものと考えられる。また、Si基板上にGaN系発光デバイスの作製を試み、デバイス特性を調べた。低抵抗Si(111)基板上に常圧MOCVDにより、SiドープAlGaN/AlN中間層、SiドープGaN(400nm)、GaInN三重量子井戸、MgドープA_<10.15>Ga_<0.85>N(20nm)、MgドープGaN(0.2μm)を成長させた。成長後の表面にはクラックとメルトバックエッチングに起因した多結晶が若干観察された。Si基板にn電極、MgドープGaN上にp電極を形成したLEDの電流-電圧(I-V)特性より直列抵抗を導出したところ、1kΩであった。高い直列抵抗値の要因として(1)AlGaN/AlN中間層の抵抗が高い、(2)各層間のバンド不連続性に起因した抵抗が高い、と考えられる。シリコン(Si)基板上に化合物半導体(GaAsとGaN)をヘテロエピタキシャル成長を行い、その結晶性を評価し、デバイスとしてレーザー、太陽電池および発光ダイオードを試作した。

Si上にGaAsを成長した場合に、非常に多くの転位欠陥を発生するがその転位を再結合センターとして働かないようにして、少数キャリアデバイスとしてのレーザーや太陽電池の効率および寿命の大幅な改善を行った。H_2プラズマやPH_3プラズマの照射が極めて有効であることを明らかにした。これまでのGaNのエピタキシャル成長はサファイア上に行っていたが、サファイアが絶縁体であるので、多くの欠陥密度の発生を伴うと共に静電破械でデバイスを損うことが多かった。それを大面積で、導電性があり、しかも低コストのSi基板を用いて、その上にGaNのヘテロエピ成長を行い、良好な結晶成長を得ることが出来た。そしてGaN/Si LEDを試作し、明るいLEDが出来、将来は安価で静電破械も無く明るい実用的なLEDが出来ることを明らかにした。これらの成果は、各種の新聞にて大きく取り挙げられた。シリコン(Si)基板上に化合物半導体(GaAsとGaN)をヘテロエピタキシャル成長を行い、その結晶性を評価し、デバイスとしてレーザー、太陽電池、発光ダイオードおよび高移動度トランジスタ(HEMT)を試作した。Si上にH_2プラズマやPH_3プラズマの照射することにより、GaAsを成長した場合に、非常に多くの転位欠陥を発生するが、その転位を再結合センターとして働かないようにして、少数キャリアデバイスとしての発光ダイオード、レーザーおよび太陽電池の効率および寿命の大幅な改善を行った。これまでのGaNのエピタキシャル成長はサファイア基板上に行っていたが、サファイアが絶縁体であるので、多くの欠陥密度の発生を供うと共に静電破戒でデバイスを損うことが多かった。それを大面積で、導電性があり、しかも低コストのSi基板を用いて、その上にGaNのヘテロエピ成長を行い良好な結晶成長を得ることができた。最近では、4インチのSi基板に一様性の良いGaN結成長にも成功した。そして、InGaN/Si LEDを試作し、明るい青色および緑色のLEDが出来、安価で静電破戒も無く明るい実用的なSi基板上LEDが出来た。以上の成果は、8件の論文として、国内外の国際的学術誌に発表すると共に、学術誌「応用物理」2003年3月号に招待論文「Si基板上へのGaAs系およびGaN系結晶のヘテロエピタキシーとデバイス応用」として総合研究報告を行った。
前頭連合野機能向上のためのリハビリテーションの開発と有効性の検証に関する研究

本研究の目的は,前頭連合野を活性化するために,前頭連合野の主要な機能であるワーキングメモリと目的指向的行動を基盤にし,個人によってカスタマイズ可能なリハビリテーション開発することである.このリハビリを前頭連合野に障害がある患者が実施することで,目的に向けた記憶や行動の組織化といった実生活に密着した経験が可能となり,スムーズな家庭及び職場復帰に寄与すると考えられる.本研究目的のために,平成17年度は,目的指向的自己選択課題を作成した.平成18年度は,本課題の有効性を明らかにするため,目的指向的自己選択課題を,遅延再生,流暢性,逆唱など前頭連合野機能の低下を示す患者13名に対して1回30分,週2回,3ヶ月間実施し,本課題を行わないコントロール群と比較検討することで,効果検証を行った.訓練効果は,Mini-mental states examination,長谷川式簡易知能検査(HDS-R),前頭葉機能検査(FAB),語の流暢性,逆唱などの検査及びNMスケール,行動観察による日常生活評価で検証した.その結果,HDS-R, FABの得点,流暢性など多くの点で改善が見られた.NMスケールからは,日常生活における記憶,見当識,関心にも改善が見られ,参加した患者も「言われることにピンときやすくなった」と記憶の改善を示唆する発言のほか「他人に腹が立たずおおらかになった気がする」と情動面の変化を述べる者もおり,認知,記憶,情動といった前頭連合野の機能の改善が示唆された.このように,本研究によって前頭連合野の機能改善が促されるトレーニングの開発に至ったことが明らかになりつつある.しかし,今後MRIやSPECT画像を用い,脳の形態的,機能的側面から変化や効果に関する検討を加え,障害脳部位と効果の関連性を,患者の行動特徴を踏まえながら明らかにしたいと考えている.本研究の目的は,前頭連合野を活性化するために,前頭連合野の主要な機能であるワーキングメモリと目的指向的行動を基盤にし,個人によってカスタマイズ可能なリハビリテーションプログラムを考案することである.本トレーニングを前頭連合野に障害がある患者が実施することで,単なる反復訓練ではなく,目的に向けて記憶や行動をどのように組織化し,実行すべきかという実生活に密着した経験をすることが可能となり,スムーズな家庭及び職場復帰に寄与すると考えられる.本研究目的のために,平成17年度は,目的指向的自己選択課題(SSトレーニング)を作成し,妥当性の検討,前頭連合野に血流低下を認める認知症例に対する試行を行った.トレーニング課題は,富士ソフトABCにてコンピュータプログラムのベースを作成し,申請者が細部の修正,追加を行い,作成した.わかりやすさ,楽しさを追求し,画像も取り入れることができるよう工夫した.患者の遂行データは時系列に沿って出力できるように精密に作成した.健常成人10名に試行し難易度を検討した後,認知症例に導入した.発語や短期記憶が非常に困難な症例であったが,患者が興味を示す花に関する課題を作成するなど個人にカスタマイズして実施したところ,好みの表出が可能となり,自発語や笑顔が増加した.また,例えば「花束を作る」という目的を記憶しながら,自分の好きな花を選択することや介護者の娘にプレゼントしたいと言い,娘の好みに合わせて花を選ぶといったことも見られた.これらのことから,本トレーニングは,患者の短期記憶,自発性,意欲といった認知・情動の両面に対して効果的に働きかけ可能であることが明らかになりつつある.平成18年度は,複数の患者に対してSSトレーニングを実施し,標準化された評価指標で効果を測定することで,本トレーニングの有効性を明らかにしたい.本研究の目的は,前頭連合野を活性化するために,前頭連合野の主要な機能であるワーキングメモリと目的指向的行動を基盤にし,個人によってカスタマイズ可能なリハビリテーション開発することである.このリハビリを前頭連合野に障害がある患者が実施することで,目的に向けた記憶や行動の組織化といった実生活に密着した経験が可能となり,スムーズな家庭及び職場復帰に寄与すると考えられる.本研究目的のために,平成17年度は,目的指向的自己選択課題を作成した.平成18年度は,本課題の有効性を明らかにするため,目的指向的自己選択課題を,遅延再生,流暢性,逆唱など前頭連合野機能の低下を示す患者13名に対して1回30分,週2回,3ヶ月間実施し,本課題を行わないコントロール群と比較検討することで,効果検証を行った.訓練効果は,Mini-mental states examination,長谷川式簡易知能検査(HDS-R),前頭葉機能検査(FAB),語の流暢性,逆唱などの検査及びNMスケール,行動観察による日常生活評価で検証した.その結果,HDS-R, FABの得点,流暢性など多くの点で改善が見られた.NMスケールからは,日常生活における記憶,見当識,関心にも改善が見られ,参加した患者も「言われることにピンときやすくなった」と記憶の改善を示唆する発言のほか「他人に腹が立たずおおらかになった気がする」と情動面の変化を述べる者もおり,認知,記憶,情動といった前頭連合野の機能の改善が示唆された.このように,本研究によって前頭連合野の機能改善が促されるトレーニングの開発に至ったことが明らかになりつつある.しかし,今後MRIやSPECT画像を用い,脳の形態的,機能的側面から変化や効果に関する検討を加え,障害脳部位と効果の関連性を,患者の行動特徴を踏まえながら明らかにしたいと考えている.
新規分子ツ-ル群の開発と応用による心筋イオンチャンネル群の分子的解析

近年の生理・薬理学研究や分子生物学的研究の進歩によって、心筋興奮。伝導の機構やそれを担うと見なされる分子群の姿が次第に明らかになりつつあるが,その成果を有機的に結びつけ,致死性不整脈の基本的理解とその予知,発見等に役立ち得る分子ツ-ルと手段を確立し,それらを活用して心筋で機能する各種イオンチャンネル群の作動機構を分子構造との関連で明らかにしてゆくことが本研究の目的である。本年度は以下に述べる成果を得た。1.Caチャンネル上のジヒドロピリジン結合部位の同定:心筋細胞中の同チャンネルの同定に先立ち,骨格筋細胞を用いて光アフィニテイラベル法によって詳しく解析した。ジヒドロピリジン骨格にカルベン前駆体であるフェニルジアジリン基を導入した新しい光アフィニテイプロ-ブ,ジアジピンDiazipine1を合成し,この試薬が光反応性,生成物の安定性共に既存のアジドピンより優れていることを確認した。1はウサギ骨格筋Caチャンネルのαlサブユニットを効率よく光ラベルした。このラベル標品をプロテア-ゼでペプチド断片とした後,予め調整したCaチャンネル上の特定の一次構造と特異的に反応する抗体数種を用いることによって,ラベル部位はリピ-トIIIのS5ーS6間のル-プ部とリピ-トIVのS6を含む部分に起っていることを初めて明らかにした。ジヒドロピリジンの作用様式から2個所のラベル部位がCaチャンネルのイオン透過孔の外口部を形成することも提案した。2.心筋Naチャンネルのリン酸化と抗不整脈薬結合部位解析用の抗体の作製:同チャンネルのプロティンキナ-ゼAでリン酸化されると予測した部位と,抗不整脈薬リドカインの結合部位を上記1と同様の手法で解析するツ-ルとしての数種の抗体を作製した。これらを活用することによって対応する部位の同定と解析を進めることが次年度の課題である。
微小食道癌の実験的臨床的研究

1.ビーグル犬にENNGを投与し,発癌に成功した.多発小病巣を150以上得られた.2.小病巣の内視鏡観察を行いさらにルゴール,トルイジンブルー染色による色素内視鏡診断,拡大内視鏡観察を行った.3.発癌過程を経時的に内視鏡観察し,全く平担で何もなかった粘膜面から,極く微小な発赤が出現し,23mmのびらん面を形成,34か月かかってゆっくりと増大し,次第に深達度も上皮内から粘膜固有層へ浸潤,サイズも約1.5cmへと発育した.4か月頃から周囲粘膜の引きつれや,びらん面の凹凸不整が出現して病巣が粘膜下層へまで浸潤したことを示した.病巣はこの時期から急速に発育増大を示し,周堤隆起と潰瘍を形成,約2か月で長径4.0cmのBorrmann III型の進行食道癌の像を示した.病理組識学的にはmod.diff.gquamouscell ca. O_2 ly_1,U_1であった.4.多数の微小病巣の経時的内視鏡と病理組織標本の連続切片による検討から粘膜上皮の基底層付近から始った癌化が,下方,上方あるいは側方へと発育,発育し,極く初期には病巣は基底層付近にとどまり,表層に正常角化層をかぶる基底層型の上皮内癌の形態をとる.肉眼上あるいは内視鏡観察上は表在平担型IIbである.下方へ発育するものはびらん型IIcとなりさらに発育して潰瘍型III or Borrmann IIIとなり,上方へ発育するものは粘膜上皮全層を置換して表在隆起型IIaとなり隆起型I or BorrmannI,II型へとなるものが多いようだ.5.小病巣のDNAヒストグラムを検討し, ,基底層型の上皮内癌でも癌化した基底層付近は分散巾が増幅し,進行癌のそれと同様のパターンを示した.現在日本消化器外科学会誌に投稿中である.6.各種細胞酵素化学的検討,albumin,免疫グロブリンの血管透過動態についても興味ある結果を得ている.1.ビーグル犬にENNGを投与し,発癌に成功した.多発小病巣を150以上得られた.2.小病巣の内視鏡観察を行いさらにルゴール,トルイジンブルー染色による色素内視鏡診断,拡大内視鏡観察を行った.3.発癌過程を経時的に内視鏡観察し,全く平担で何もなかった粘膜面から,極く微小な発赤が出現し,23mmのびらん面を形成,34か月かかってゆっくりと増大し,次第に深達度も上皮内から粘膜固有層へ浸潤,サイズも約1.5cmへと発育した.4か月頃から周囲粘膜の引きつれや,びらん面の凹凸不整が出現して病巣が粘膜下層へまで浸潤したことを示した.病巣はこの時期から急速に発育増大を示し,周堤隆起と潰瘍を形成,約2か月で長径4.0cmのBorrmann III型の進行食道癌の像を示した.病理組識学的にはmod.diff.gquamouscell ca. O_2 ly_1,U_1であった.4.多数の微小病巣の経時的内視鏡と病理組織標本の連続切片による検討から粘膜上皮の基底層付近から始った癌化が,下方,上方あるいは側方へと発育,発育し,極く初期には病巣は基底層付近にとどまり,表層に正常角化層をかぶる基底層型の上皮内癌の形態をとる.肉眼上あるいは内視鏡観察上は表在平担型IIbである.下方へ発育するものはびらん型IIcとなりさらに発育して潰瘍型III or Borrmann IIIとなり,上方へ発育するものは粘膜上皮全層を置換して表在隆起型IIaとなり隆起型I or BorrmannI,II型へとなるものが多いようだ.5.小病巣のDNAヒストグラムを検討し, ,基底層型の上皮内癌でも癌化した基底層付近は分散巾が増幅し,進行癌のそれと同様のパターンを示した.現在日本消化器外科学会誌に投稿中である.6.各種細胞酵素化学的検討,albumin,免疫グロブリンの血管透過動態についても興味ある結果を得ている.
神経障害性疼痛発現の分子基盤としての侵害受容チャネルの関与とその制御機構の解明

侵害受容体の分子基盤として知覚神経に主に発現し、環境温度や刺激性化学物質に高い反応性を示すTRPチャネルの内因性物質や温度応答性による調節機構について検討した。TRPA1は生体内で産生される硫黄含有化合物やカルボニルストレス誘発物質により活性化され、疼痛反応を引き起こした。また、植物由来テルペノイドの一種がTRPA1チャネル抑制作用により鎮痛効果を有していた。反応の動物種差を利用した分子生物学的手法により、哺乳類ホモログに対して高い力価を持つ遮断薬の作用部位を同定した。以上の研究により、侵害受容チャネルと疼痛受容の関連が明らかになり、その病態生理学的意義が示された。侵害受容体としてTransient Receptor Potential Ankyrin 1(TRPA1)遺伝子を発現させたヒト培養細胞株と動物より摘出した知覚神経細胞、並びに動物個体を用いて、TRPA1チャネルの機能と阻害薬の作用点について検討した。その結果、温血動物であるニワトリにおいてTRPA1は哺乳類とは異なり、冷刺激によって活性化すること、更に鳥類忌避剤であるメチルアントラニラートはニワトリTRPA1を刺激することを明らかにした。哺乳類TRPA1に対して高い親和性を持つTRPA1アンタゴニストのA967079とその構造類似体であるAP-18は、ニワトリTRPA1に対してアゴニスト作用を有していた。その作用点について動物種差を利用した遺伝子変異体を用いた分子解析により詳細に調べた結果、TRPA1チャネルの第5膜貫通領域の1アミノ酸の置換が重要であることを明らかにした。申請者はこれまで硫化水素が知覚神経に発現している侵害受容体を活性化させることを明らかにしている。硫化水素の酸化により生成されるサルフェン硫黄としてポリスルファイド(PS)がある。そこで本年度は侵害受容チャネルの一つであるTRPA1に対するPSの作用を検討した。マウス知覚神経細胞、TRPA1を恒常的に発現しているRIN-14B細胞及び遺伝子導入した細胞を用い、Caイメージングと電流測定を行った。またマウス個体を用いて、PS投与による疼痛行動の有無を計測した。その結果、PSはマウス知覚神経において、細胞内Ca濃度を増加させた。PSの作用は硫化水素に比べて非常に低濃度から生じた。パッチクランプ法によりPSはTRPA1チャネル電流を引き起こした。PSによる反応はTRPA1阻害剤により抑制され、TRPA1欠損マウスでは反応を起こさなかった。RIN-14B細胞においても同様な反応を引き起こした。硫化水素非感受性の変異TRPA1を発現させた細胞では、PSに対する反応性も消失していた。PSは野生型マウスに疼痛行動を引き起こし、この反応はTRPA1欠損マウスでは有意に減弱していた。以上の成績より、PSは知覚神経細胞に対してTRPA1チャネルを活性化する発痛物質として作用することが示された。また、PSはTRPA1に対し硫化水素より高い力価を示したことから、内因性リガンドとして機能していることが示唆された。生体内で産生される内因性物質により侵害受容チャネルの一種であるTRPA1に対する作用とそのメカニズムを細胞・分子レベルで明らかにすることができた。申請者はこれまで侵害受容チャネルであるTRPA1が種々の外因性の刺激性化学物質によりその活性が制御されていること、更にTRPA1チャネルはポリスルファイドなどの内因性物質によっても活性化されることを明らかにしてきた。本年度は腹痛や便秘、下痢などの症状を示す機能性胃腸障害である過敏性腸症候群の原因物質の一つとして着目されているメチルグリオキサル(糖化蛋白質と単糖類の分解によって生じる代謝産物)によるTRPA1チャネル活性に与える影響について検討した。腸クロム親和性細胞株であるRIN-14B細胞に対するメチルグリオキサールによるセロトニン放出と細胞内Ca濃度([Ca2+]i)に与える影響を調べた。セロトニン放出量はHPLC-ECDを用いて、[Ca2+]iは蛍光指示薬によるイメージング法により定量した。メチルグリオキサルは濃度依存性にRIN-14B細胞の[Ca2+]iを増加させ、5-HT分泌を引き起こした。Ca及び分泌反応は選択的TRPA1遮断薬及び細胞外Ca除去により抑制された。メチルグリオキサルの作用とTRPA1作動薬であるAllylisothiocyanateとの関係を調べたところ、両者の間に相互作用が認められた。以上の成績は、侵害受容性TRPA1チャネルが過敏性腸症候群の治療における有望なターゲットであるという知見を提供すると共に、RIN-14B細胞が腸クロム親和性細胞のモデル細胞として有用であることを示唆する。新たな内因性TRPA1刺激物質による活性制御機構と病態との関連性を明らかにすることが出来た。申請者はこれまで、侵害受容性非選択的陽イオンチャネルであるTransient Receptor Potential Ankyrin 1 (TRPA1)が、種々の刺激性化学物質により活性化すること、更にある種の化合物はTRPA1チャネルを介した疼痛に対して抑制効果を有することを明らかにしてきた。本年度は、炎症性疼痛や神経因性疼痛との関連性が示唆されているTRPA1の神経外組織、特に肺組織における炎症状態による機能変化の有無について、細胞内Caイメージング法、ウエスタンブロッティング法によるタンパク質解析、RT-PCRによる遺伝子発現解析により検討した。炎症性サイトカインであるIL-1α、IL-1β及びTNFαを肺がん由来株化細胞であるA549に適用し、TRPA

1機能へ与える影響を調べた。IL-1α処置によりTRPA1アゴニストによる細胞内Ca増加反応を引き起こす細胞数が濃度依存性及び時間依存性に増加した。一方、その振幅には影響を与えなかった。これに対して、IL-1α及びTNFα処置ではアゴニスト反応には影響を与えなかった。IL-1α処置によるTRPA1アゴニスト感受性増加は、ERKキナーゼ抑制により減弱したが、c-Junキナーゼやp38MAPキナーゼ及びPI3キナーゼ阻害薬により影響を受けなかった。Erkリン酸化レベルはIL-1α処置により増大した。IL-1αはTRPA1タンパク質の細胞膜への膜輸送を促進した。これらの結果から、炎症状態ではErkの活性化により、TRPA1タンパク質の細胞膜輸送が増強することにより、炎症病態の増悪に関与することが明らかになった。侵害受容体の分子基盤として知覚神経に主に発現し、環境温度や刺激性化学物質に高い反応性を示すTRPチャネルの内因性物質や温度応答性による調節機構について検討した。TRPA1は生体内で産生される硫黄含有化合物やカルボニルストレス誘発物質により活性化され、疼痛反応を引き起こした。また、植物由来テルペノイドの一種がTRPA1チャネル抑制作用により鎮痛効果を有していた。反応の動物種差を利用した分子生物学的手法により、哺乳類ホモログに対して高い力価を持つ遮断薬の作用部位を同定した。以上の研究により、侵害受容チャネルと疼痛受容の関連が明らかになり、その病態生理学的意義が示された。侵害受容チャネルに対する遮断薬の作用点を分子レベルで明らかにすること、更に温血動物であるニワトリでのTRPA1チャネルの機能について明らかにすることが出来た。侵害受容チャネルへ作用する新規分子の探索と疼痛治療への応用へと研究を進めて行く予定である。急性及び亜急性疼痛状態における侵害受容体の関与と他のイオンチャネルとの相互作用を検討することにより、疼痛メカニズムの基礎的知見を得て、疼痛治療への応用へと研究を進めて行く予定である。29年度が最終年度であるため、記入しない。神経薬理学TRPA1に加えて、他の侵害受容チャネルに対する薬物反応性やその制御機構について明らかにしていく予定である。安価な備品の購入が可能になったため。免疫沈降のための抗体購入にあてる29年度が最終年度であるため、記入しない。購入物品の価格が予定より安くなったため。次年度のプラスミド合成と試薬合成に充填する。TRPA1チャネルと他の興奮性チャネルの物理的相互作用の有無について免疫沈降-タンパク質解析を行う。翌年度物品費(消耗品)として使用する。
染色体DNA複製様式に共役した核-クロマチン構造変化の検出とその制御機構の解析

染色体の複製タイミングは、セントロメアやテロメアのように染色体本来に備わっているクロマチンの構造上の特性と、核内の3次元空間における染色体ポジショニンングにより制御される特性によって決定される。染色体ポジショニングは分裂後の細胞周期G1初期に決定される。本年度はES(胚性幹)細胞を未分化状態から分化を誘導した時に複製タイミング決定と染色体ポジショニングにどのような変化が現れるかを検討した。Doubling timeが約10時間のES細胞は未分化状態において細胞周期のphaseはG1期が1時間以内、S期が6-7時間、G2-M期が2-3時間に分布する。方向性を特定しない分化誘導系において分化誘導後8日目においてはG1期の長さは38時間に増大する。分化した細胞において、初期-中期複製fociはユウクロマチンの占める核内部、後期fociはヘテロクロマチンの占める核周辺、核小体近傍に出現することが知られているが、未分化ES細胞においても、G1期が非常に短いにも関わらず同様な複製fociパターンを検出した。また未分化な状態維持に必須と考えられている転写因子Oct3/4と分化誘導後中胚葉特異的に発現する転写因子様分子brachyuryの遺伝子座は同一17番染色体上に存在する。これらの遺伝子座のES細胞における分化に伴う複製タイミングの変化について検討したところ、どちらの遺伝子座も比較的初期に複製される領域で、それは4日間の分化過程では変化しなかった。しかし、興味深いことに両遺伝子座の染色体配置については分化誘導後アレル間で相違が認められた。本年度は核内で複製反応等の染色体反応の可視化による検出方法の確立を目指した。固定した標本の場合には複製fociを別々の特定の時間に取り込ませておいたIdUとCldUを染め分けることによって時間的にどのように複製反応が染色体上で進行しているかを観察した。また、生細胞観察においても、種々のGFP融合蛋白質を用いて一細胞レベルでの挙動を検出することを試みている。現在のところ、GFP-PCNAによってS期のモニタリングが可能であると考えている。安定に発現させたGFP-PCNAは分裂期には細胞質に散在するが、TelophaseからG1期に至る過程で核に集積し、G1期が進行するにつれて特定の場所にfociをつくる。S期の進行に伴い、S期の初期中期においてはGFP-PCNAの集積するシグナルは比較的強く、また特定の場所に限局している。後期にヘテロクロマチン領域にシグナルが局在し、G2期に進むに従い、限局していたシグナルが消失する。生細胞観察についてはまだ技術的に未熟な点があるので現在改良中である。複製起点の活性化に必要と考えられているCdc7-ASKキナーゼについても、GFP融合蛋白質を作成しており、このキナーゼの局在とPCNAの挙動との関係を検討中である。また、分化誘導の可能な細胞での細胞周期進行のモニタリングも進行中である。特に生細胞観察の時に、2種類以上の蛋白質を必ず発現できるようなベクターの構築、あるいは誘導依存性に蛋白質が発現するような系を導入する必要があると考え、現在準備している。
血管特異的コンディショナルターゲティングによるRAMP2の病態生理学的意義の解明

アドレノメデュリン(AM)は多くの組織に分布し、血管拡張作用に加え、抗炎症作用、臓器保護作用など、多彩な生理活性を有するペプチドである。AMノックアウトマウス(AM-/-)は、血管の構造異常により胎生致死となる。更に、AMの受容体活性調節タンパクであるRAMP2のノックアウトマウス(RAMP2-/-)はAM-/-同様、血管の発達不全、構造異常により胎生致死となる事から、RAMP2によって、AMの血管新生作用が規定されていることを、我々はこれまで報告してきた。本研究では、血管のAM-RAMP2系の病態生理学的意義を解明するために、血管内皮細胞特異的RAMP2コンディショナルノックアウトマウス(E-RAMP2-/-)ラインを樹立し、解析を行なった。E-RAMP2-/-のほとんどは出生前後に致死であり、成体での解析に限界があった。このため本年度の研究では、成体になってからRAMP2欠損誘導を可能とする、薬剤誘導性血管内皮細胞特異的RAMP2コンディショナルノックアウトマウス(DI-E-RAMP2-/-)ラインを樹立し、解析を行った。DI-E-RAMP2-/-では、RAMP2欠損誘導後早期から、血管透過性亢進に伴う全身性浮腫の発症が認められた。このときの血管内皮細胞は、細胞骨格を担うアクチンが重合不全を起こしており、cortical actin ringの形態異常が認められた。アクチン重合を制御するRhoファミリーの活性を検討したところ、DI-E-RAMP2-/-の血管内皮細胞では、Rac1の活性が低下しており、RhoAの活性が亢進していた。一方、血管内皮細胞にAMを添加すると、cortical actin ringは増強し、その作用はRac1阻害剤により抑制された。以上の結果から、AM-RAMP2系が血管内皮細胞の細胞骨格形成を制御しており、血管の恒常性維持に必須であることが明らかとなった。アドレノメデュリン(AM)は多くの組織に分布し、血管拡張作用や血圧調節作用以外にも、抗炎症作用、臓器保護作用、抗酸化作用など、多彩な生理活性を有するペプチドである。AMノックアウトマウス(AM-/-)は血管の構造に異常により、胎生致死となる。さらにAMの受容体活性調節タンパクであるRAMP2ノックアウトマウス(RAMP2-/-)はAM-/-同様、血管の発達不全、構造異常により胎生致死となり、RAMP2により、AMの血管新生作用が規定されていることが報告されている。本研究では、血管におけるRAMP2の病態生理学的意義を明らかとするために血管内皮細胞特異的RAMP2ノックアウトマウス(E-RAMP2-/-)を樹立した。E-RAMP2-/-は、全身性のRAMP2-/-と比較して、発生段階は進むものの周産期に全身性の著明な浮腫が認められ、ほとんどの個体において、周産期の死亡が確認された。一部残った個体では成体が得られ、血管の構造異常が認められた。長期飼育した成体のE-RAMP2-/-では、肺、腎臓、肝臓といった主要な臓器に血管炎様の細胞浸潤が自然発症した。その他の臓器として、肝臓では肝硬変様の形態変化が起こり、腎臓では、水腎症と多発性嚢胞腎の自然発症が確認された。そして、これらの臓器では、強力な酸化ストレスの亢進が認められた。E-RAMP2-/-では、血管内皮細胞のRAMP2欠損により、血管の恒常性破綻を生じ、その結果、全身の慢性炎症と臓器障害に繋がることが示唆された。これらのことから、AM-RAMP2システムが新規の治療標的として期待される。さらに闇の受容体活性調節タンパクであるRAMP2ノックアウトマウス(RAMP2-/-)はAM-/-同様、血管の発達不全、構造異常により胎生致死となり、RAMP2により、AMの血管新生作用が規定されていることが報告されている。今までに、血管におけるRAMP2の病態生理学的意義を明らかとするために血管内皮細胞特異的RAMP2ノックアウトマウス(E-RAMP2-/-)を樹立した。E-RAMP2-/-は、得られる成体が少ないため、成体期の解析が困難となった。そこで、薬剤誘導型E-RAMP2-/-(DI-E-RAMP2-/-;Drug induced-E-RAMP2-/-)を樹立した。DI-E-RAMP2-/-では、成体で遺伝子欠損誘導後、急速に体重が増加した。

これらは、血管内皮細胞のRAMP2が欠損することにより。血管透過性が亢進したためであることがわかった。また、DI-E-RAMP2-/-の長期予後を観察すると、E-RAMP2-/-と同様に血管炎様の細胞浸潤や臓器障害が認められた。アドレノメデュリン(AM)は多くの組織に分布し、血管拡張作用に加え、抗炎症作用、臓器保護作用など、多彩な生理活性を有するペプチドである。AMノックアウトマウス(AM-/-)は、血管の構造異常により胎生致死となる。更に、AMの受容体活性調節タンパクであるRAMP2のノックアウトマウス(RAMP2-/-)はAM-/-同様、血管の発達不全、構造異常により胎生致死となる事から、RAMP2によって、AMの血管新生作用が規定されていることを、我々はこれまで報告してきた。本研究では、血管のAM-RAMP2系の病態生理学的意義を解明するために、血管内皮細胞特異的RAMP2コンディショナルノックアウトマウス(E-RAMP2-/-)ラインを樹立し、解析を行なった。E-RAMP2-/-のほとんどは出生前後に致死であり、成体での解析に限界があった。このため本年度の研究では、成体になってからRAMP2欠損誘導を可能とする、薬剤誘導性血管内皮細胞特異的RAMP2コンディショナルノックアウトマウス(DI-E-RAMP2-/-)ラインを樹立し、解析を行った。DI-E-RAMP2-/-では、RAMP2欠損誘導後早期から、血管透過性亢進に伴う全身性浮腫の発症が認められた。このときの血管内皮細胞は、細胞骨格を担うアクチンが重合不全を起こしており、cortical actin ringの形態異常が認められた。アクチン重合を制御するRhoファミリーの活性を検討したところ、DI-E-RAMP2-/-の血管内皮細胞では、Rac1の活性が低下しており、RhoAの活性が亢進していた。一方、血管内皮細胞にAMを添加すると、cortical actin ringは増強し、その作用はRac1阻害剤により抑制された。以上の結果から、AM-RAMP2系が血管内皮細胞の細胞骨格形成を制御しており、血管の恒常性維持に必須であることが明らかとなった。当初の計画通り、血管内皮細胞特異的RAMP2ノックアウトマウスの解析と新規遺伝子改変マウス(薬剤誘導型血管内皮細胞特異的RAMP2ノックアウトマウス)の樹立と解析が達成されたため。現在、薬剤誘導型血管内皮細胞特異的RAMP2ノックアウトマウスの表現形の解析を引き続き行う。また、リンパ管特異的RAMP2ノックアウトマウスの作製と解析についても同時に行う予定である。