hpprc/llmjp-kaken huggingface dataset:
量子場の理論の数理と応用

本研究課題では,量子場の理論の数理的側面の分子生物学への応用に関する研究に取り組んだ.より具体的には,ファットグラフやランダム行列模型といった数理物理学で研究が進んだ手法をRNAの幾何学的構造の特徴づけに応用する研究を行った.ファットグラフは1次元の向きづけられたグラフであり,数学の諸分野や行列模型の研究などに広く用いられてきた.このグラフはRNAやタンパク質といった生体高分子の幾何的かつトポロジカルな特徴づけに役立てられる.本研究では,RNAの特徴づけに有用な"boundarylength and pointspectrum"を提唱し,トイモデルとしてRNA行列模型を構築した.本研究では,量子場の理論の数理の応用的側面に焦点を当てて研究を行い,新たな学際分野を開拓することを目的としている.これまでに量子場の理論の数理に関する研究は,位相的場の理論やランダム行列模型など様々な形で行われ,数学と物理学において数多くの革新的発展と様々な形でのフィードバックをもたらしてきた.本研究では分子生物学などの科学の諸分野へ量子場の理論の研究手法を応用し,新たな数理連携融合分野を切り開くことを目指している.本研究の中心課題の一つとして,ランダム行列模型に基づく分子生物学の研究が挙げられる.分子生物学において,細胞内にあるRNAやタンパク質の幾何構造の理解は,それらの機能や発現の機構を解明する上で重要な役割を果たすと考えられている.こうした幾何構造の研究において長年研究が進められているのが「構造予測問題」である.構造予測問題とは鎖状構造をなす主鎖構造のデータを元に側鎖の構造(主に2次構造)を予測し,RNAやタンパク質の折り畳み構造を探り当てる問題である.こうした構造予測アルゴリズムは年々その精度を高めており,より進化したアルゴリズムを構築するために,数学の中でも幾何学やトポロジーの手法の応用が求められている現状にある.そこで本研究では,ランダム行列模型に登場する「ファットグラフ」を用いてRNAやタンパク質の幾何構造を特徴付け,構造予測問題に取り組んでいる.RNAの場合,2次構造に含まれない「擬結び目構造」を含めた構造予測に関しては,限定的なものに限られている状況にある.一方でファットグラフを用いて擬結び目構造を表すと,幾何構造の違いは単純にグラフの種数によって特徴付けられることが分かる.そこで現在はファットグラフの手法をRNAとタンパク質の幾何構造の特徴付けに応用し,これらの構造予測に役立てられるモデルを徐々に構築している段階にある.本年度の研究では,主にRNAを中心としてコード図形やファットグラフを用いた,幾何構造の数え上げ模型を構築した.この数え上げ模型とは,側鎖(コード図形ではコード)の数,ファットグラフの境界の数,さらにグラフの種数などのデータを固定した上で,主鎖構造から生じ得る全てのファットグラフをの数の母関数を求めるためのモデルである.こうした数え上げ模型はRNAが取り得る配位の幾何構造のアンサンブルを定めるものであり,ファットグラフを特徴付ける幾何的パラメータに対してより現実的な値(例えば,側鎖の数に対しては塩基対間の水素結合エネルギーの値)を当てはめることで統計的に最も実現しやすい安定した配位を決定する模型に発展させることができる.こうした意味において,数え上げ模型はより本格的な構造予測問題に取り組むためのプロトタイプとなるのであるが,本年度はこれらの模型の構築において飛躍的進展が得られた.本年度の研究で発見した数え上げ模型は,非常に単純なガウス型行列模型の変形として定められ,理論物理学の研究で発展した様々な手法が適用できる.そこでまずはじめにパラメータの数を限定した単純なRNA行列模型に対して,1直交多項式による対角化2位相的漸化式3モンテカルロ・シミュレーションといった3つの手法を応用し,それぞれから整合性を持った結果が得られることを確かめた上で,各解析法の特徴を活かして母関数の解析的・数値的研究を推進した.その結果分かったことは,アンサンブルのみを見ると実際のデータベースよりも多くの配位が現れることを確認し,エネルギーをどのように組み込めばより現実的なモデルに近づけられるかという課題に取り組むための足がかりを得ることに成功した.さらに,ファットグラフの境界の長さのパラメータを入れた模型への拡張にも成功し,その母関数が満たす漸化式(cut and join方程式)を発見した.RNAの2次構造は主にステム構造とループ構造の組み合わせからなる.これらの構造のうち,最小のエネルギーを持つ構造の組み合わせが実現されると考えられており,動的計画法を基にした様々な構造予測アルゴリズムが提唱されている.ところがこれらの2次構造に加えて擬ノット構造を取り入れると,これらの構造予測アルゴリズムが計算が困難となる.より効果的に擬ノット構造を取り入れた予測アルゴリズムの改善に向けて,RNAの「形」の新たな幾何学的特徴づけを与えることは,予測問題の改善へ向けた一つの方針であると考えられる.本年度の研究では,主にRNA行列模型の構築とその拡張にフォーカスを絞り,研究を進めた.昨年度の研究で,様々なバージョンのRNA行列模型を構築し,それぞれの模型の解析を進めてきた.これらの研究の進展を踏まえ,本年度はそれらの模型を統一するより一般的な模型を構築することに成功した.ここで得られた統一模型の最大の特色は,我々の研究で提唱したBoundary length and point spectrum (以下BLPスペクトルと略)を取り込むことにより,RNAのエネルギー関数を意図した幾何とトポロジー構造の特徴づけを可能とするモデルとなっている点にある.

このBLPスペクトルは,ファットグラフとして表現されたRNAに対して,塩基対やループ構造の情報を保持した組み合わせ論的データである.この組み合わせ的データは,2次構造予測に用いられてきたエネルギー関数を指定するために必要なデータであり,さらに擬ノット構造が含まれる場合にも拡張可能なデータセットとなっている.本年度の研究で構築したRNA行列模型は,これらのデータセットを固定した時に幾つの可能な「形」があり得るかを数えるRNAの数理的トイモデルとなっている.将来的には,このモデルを基により現実的で計算可能なモデルを構築できると期待する.本研究課題では,量子場の理論の数理的側面の分子生物学への応用に関する研究に取り組んだ.より具体的には,ファットグラフやランダム行列模型といった数理物理学で研究が進んだ手法をRNAの幾何学的構造の特徴づけに応用する研究を行った.ファットグラフは1次元の向きづけられたグラフであり,数学の諸分野や行列模型の研究などに広く用いられてきた.このグラフはRNAやタンパク質といった生体高分子の幾何的かつトポロジカルな特徴づけに役立てられる.本研究では,RNAの特徴づけに有用な"boundarylength and pointspectrum"を提唱し,トイモデルとしてRNA行列模型を構築した.今後の研究では,本年度構築した数え上げ模型に対し,各ファットグラフが持つエネルギーを決めるルールを定め,それを元により大規模な数値計算に向けた研究を推進する予定である.これと同時に,RNA行列模型の拡張型模型として「タンパク質行列模型」を構築し,ファットグラフを利用した構造予測問題により本格的に取り組む予定である.RNAのエネルギー模型の構築においては,ファットグラフの境界の長さに応じたエネルギーを導入し,水素結合の数と合わせてファットグラフが持つエネルギーを定めた模型を考える予定である.こうした模型の背景には,擬結び目構造を持たない模型のエネルギー関数は,RNAの中にあるループの長さを短くするようなエネルギーが用いられるが,擬結び目構造に対しては各構造に応じてエネルギーを定めるにとどまり,幾何構造とエネルギーの普遍的関係があまり明らかでない.一方,今回の研究で発見したファットグラフ模型では,通常のループ構造でも擬結び目構造でもグラフの境界の長さは常に定義されるものであり,その長さに応じてエネルギーを定めることは非常に自然なものとなっている.現時点では,このエネルギーの値を定めるための実験結果は存在しないが,データベースと数え上げの関係からエネルギー関数を推定し,現象論モデルの構築を目指している.こうした方向と同時に,ファットグラフ模型をタンパク質の構造解析に役立てられる模型の構築も目指す予定である.現時点で,タンパク質の水素結合の組み合わせから生じるファットグラフを数え上げるモデルの構築に成功している.しかしながらタンパク質の場合,RNAと異なり残基の構造が立体構造の決定に致命的に影響するため,現実的に使える模型を構築するには,水素結合だけでなく残基間相互作用も考慮した模型が不可欠となる.これらの効果を入れた模型を現在構築中であり,エネルギー模型の構築を目指している.28年度が最終年度であるため、記入しない。数理物理学28年度が最終年度であるため、記入しない。
ＰＴＳＤおよびストレスレベル診断とリハビリを実現するＡｓｓｅｓｓＢｌｏｃｋの研究

大災害や事故・事件の後,その体験によるPTSDやストレスが情動として発露する.このような情動のセンシングは,発汗や心拍数,アミラーゼなどといった生理指標を用いたものが多数あるが,測定に時間がかかったり,装置の装着が必要で,幼児に対する心のケアにおいては負担が大きい.そこで本研究では,センサとマイクロプロセッサを内蔵したブロックAssessBlockを開発し,これを積み木遊びの遊具として用い,情動を含むブロックへのインタラクションを記録し解析することで,センシングを意識することなく,非装着に,リアルタイムに幼児のPTSDやストレスレベルを測定し,さらにPTSDの治療へと応用できる技術を確立する.大災害や事故・事件の後,その体験によるPTSDやストレスが情動として発露する.このような情動のセンシングは,発汗や心拍数,アミラーゼなどといった生理指標を用いたものが多数あるが,測定に時間がかかったり,装置の装着が必要で,幼児に対する心のケアにおいては負担が大きい.そこで本研究では,センサとマイクロプロセッサを内蔵したブロックAssessBlockを開発し,これを積み木遊びの遊具として用い,情動を含むブロックへのインタラクションを記録し解析することで,センシングを意識することなく,非装着に,リアルタイムに幼児のPTSDやストレスレベルを測定し,さらにPTSDの治療へと応用できる技術を確立する.大きな災害や事故・事件のあと,その体験によるPTSDやストレスが情動として発露する.このような情動のセンシングは,発汗や心拍数,アミラーゼなどといった生理指標を用いたものが多数あるが,測定に時間がかかったり,装置の装着が必要で,近年重要視されている幼児に対する心のケアにおいては負担が大きいという問題がある.そこで本研究では,センサとマイクロプロセッサを内蔵したブロックAssessBlockを開発し,これを積み木遊びの遊具として用い,情動を含むブロックへのインタラクションを記録し解析することで,センシングを意識することなく,非装着に,リアルタイムに幼児のPTSDやストレスレベルを測定し,さらにPTSDの治療へと応用できる技術を確立する.平成24年度はAssessBlockのプロトタイプとして,積み重ねをリアルタイムに検知可能なブロックシステムの実装を行った.積み重ねの検知についてはその有無だけではなく,どの位置にどの角度で積み重なっているかまでを検出可能なものとした.ブロックシステムはハードウェアとソフトウェアからなり,ハードウェアについては表面に赤外線LEDとフォトディテクタを複数並べ,積み重なったブロックと相互に赤外線通信することで積み重ねを検知する.また,ハードウェアとPCはUSBを使用して通信し,積み重ね情報をPCが受け取り,その情報を用いてPC内の組み立て形状モデルを都度更新することでこれを実現した.大きな災害や事故・事件のあと,その体験によるPTSDやストレスが情動として発露する.このような情動のセンシングは,発汗や心拍数,アミラーゼなどといった生理指標を用いたものが多数あるが,測定に時間がかかったり,装置の装着が必要で,近年重要視されている幼児に対する心のケアにおいては負担が大きいという問題がある.そこで本研究では,センサとマイクロプロセッサを内蔵したブロックAssessBlockを開発し,これを積み木遊びの遊具として用い,情動を含むブロックへのインタラクションを記録し解析することで,センシングを意識することなく,非装着に,リアルタイムに幼児のPTSDやストレスレベルを測定し,さらにPTSDの治療へと応用できる技術を確立する.平成25年度はAssessBlockのプロトタイプとして,積み重ねをリアルタイムに検知可能なブロックシステムを拡張し,複数ブロックの積み重ね認識の検討,ならびに上下面だけではなく直方体面全面への基板実装を行った.さらにブロックの個数を10個程度確保し,予備実験を開始できる体制を整えた.ブロックシステムはハードウェアとソフトウェアからなり,ハードウェアについては表面に赤外線LEDとフォトディテクタを複数並べ,積み重なったブロックと相互に赤外線通信することで積み重ねを検知する.さらに高さが高いブロックから低いブロックへと順次データを転送し,一番下のブロックがPCとUSBを使用して通信し,積み重ね情報をPCが受け取り,その情報を用いてPC内の組み立て形状モデルを都度更新することでこれを実現した.大きな災害や事故・事件のあと,その体験によるPTSDやストレスが情動として発露する.このような情動のセンシングは,発汗や心拍数,アミラーゼなどといった生理指標を用いたものが多数あるが,測定に時間がかかったり,装置の装着が必要で,近年重要視されている幼児に対する心のケアにおいては負担が大きいという問題がある.そこで本研究では,センサとマイクロプロセッサを内蔵したブロックAssessBlockを開発し,これを積み木遊びの遊具として用い,情動を含むブロックへのインタラクションを記録し解析することで,センシングを意識することなく,非装着に,リアルタイムに幼児のPTSDやストレスレベルを測定し,さらにPTSDの治療へと応用できる技術を確立する.平成26年度は平成25年度に実装したAssessBlockのプロトタイプを拡張し,ブロックの積み重ね認識速度ならびに認識精度の向上を図った.積み重ね認識速度についてはブロックを1つ積み重ねた場合は平均403.5msec,2つ積み重ねた場合には平均881.5msec,3つ積み重ねた場合には平均1547.0msecとなった.2つまでは概ね1 sec未満に収まっており,リアルタイム性を確保できていると言える.一方で認識精度の向上については,これまでブロック表面のフォトトランジスタが,接触相手ブロックの赤外光を受光したかどうかで積み重なった領域の識別を行っていたが,これに代えて受光強度を用いることで,接触相手ブロックの赤外線LEDがどの位置にあるかを推定する手法を実装し,ブロック短辺方向の誤差が1mm(これまで2mm),長辺方向の誤差が2mm(これまで4mm),回転誤差が5deg.(これまで10deg.)とほぼ全て誤差を50%改善できた.

26年度が最終年度であるため、記入しない。ヒューマンインタフェース,実世界指向UI,タンジブルユーザインタフェース26年度が最終年度であるため、記入しない。Assess Blockのプロトタイプとしてハードウェアがほぼ完成しており,当初の予定通り進展していると考えている.しかしながらハードウェアのデバッグなどの細かい調整にはどれ位時間を要するか検討が難しいため,今後も前倒しで実装を進める予定である.AssessBlockの機能を実証完了するとともに複数個の実装が完了しており,最終年度に実際の被験者による被験者実験を実施できる体制を整えている.26年度が最終年度であるため、記入しない。ハードウェアの性能評価ならびに性能向上を行いつつ,実際の現場においてシステムを利用した被験者実験を行い.システムの開発並びにその評価を行う.また,対外発表も積極的に行う.ハードウェアの性能評価ならびに性能向上を行いつつ,実際の現場においてシステムを利用した被験者実験を行い,システムの開発並びにその評価を行う.また,対外発表も積極的に行う.26年度が最終年度であるため、記入しない。本年度は実験用のソフトウェアの開発も行う予定であったが,ハードウェアの性能評価に注力したため,次年度に持ち越すこととした.次年度は当該ソフトウェアの開発も含め計画的に使用したい.消耗品や旅費などの値下がりなどによるものである.対外発表が増えることが予想され,これらの発表の印刷費などに有効活用する.
下歯槽神経損傷後の顎顔面部異所性疼痛発症機構の解明

三叉神経損傷により、創傷が治癒した後にも口腔顔面の広い領域に異常疼痛が発症することがある。本プロジェクトでは、損傷部位を超えた口腔顔面の広い領域に発症する神経障害性疼痛の神経機構を解明する目的で、下歯槽神経切断モデルラットを作製して三叉神経節に発現するサテライト細胞にターゲットを絞り研究を進めた。まず、SD雄性ラットの顔面皮膚および咬筋の一部を切開し下歯槽神経を露出し、絹糸にて2か所を結紮してその中央部を切断し、下顎管内に戻した。下歯槽神経切断7日後に顔面皮膚の三叉神経第II枝支配領域の皮膚に機械あるいは温度刺激を与え逃避行動閾値を測定した。下歯槽神経切断後1日目から5日目まで、切断側の顔面皮膚に機械痛覚過敏を生じた。非切断側では下歯槽神経切断後1日目のみ顔面皮膚に機械痛覚過敏を生じた。下歯槽神経切断後、三叉神経におけるNitric oxide (NO)が切断側の三叉神経節において有意に増加し、三叉神経節第II枝領域において神経型NOS(nNOS)陽性細胞数が増加した。切断側の顔面皮膚に生じた機械痛覚過敏は、nNOS阻害薬の三叉神経節内投与により有意に抑制された。また、切断側の三叉神経節におけるnNOS陽性細胞周囲のサテライト細胞に活性化が見られ、その活性化はnNOS阻害薬の三叉神経節内投与により有意に抑制された。さらに、下歯槽神経切断後に切断側の顔面皮膚に生じる機械痛覚過敏は、サテライト細胞活性化阻害薬の投与により抑制された。よって、下歯槽神経切断により損傷を受けた三叉神経節細胞から放出されるNOによるサテライト細胞活性化が、損傷部位を超えた口腔顔面の広い領域に発症する神経障害性疼痛に関与していることが示唆された。今後も交付申請書に記載した研究計画に従って、研究を進める予定である。本年度は、昨年度と同様の方法で作製したモデルラットを用いて、三叉神経節における神経興奮マーカーであるphosphorylated extracellular signal-regulated kinase (pERK)陽性細胞発現を指標として、下歯槽神経切断後の三叉神経節細胞の興奮性増強に対するサテライト細胞活性化阻害薬の影響について解析する。さらに、下歯槽神経切断による三叉神経節細胞の興奮性変化に対する責任分子の検索および三叉神経節細胞の興奮性増強によるサテライト細胞の微細な形態学的変化の解析も行う予定である。研究計画どおり経費を使用したところ、必要と予想していた数量より少ない数量で結果を出すことができたため、端数が生じた。次年度への繰越金は、平成31年度の助成金と合わせて実験に関わる物品費に使用する。本年度は、実験動物、実験試薬や実験器具などの消耗品の購入や成果発表のための学会出張費が必要となる。
法医剖検例における心臓性突然死の遺伝的背景

心臓突然死(SCD)の死因究明は重要課題である.不整脈関連遺伝子解析は,潜在的なSCDの分子基盤を提供し,死因究明に役立つと考えられている.SCD症例の遺伝子解析において,被験者の1/3以上は不整脈関連遺伝子変異を持っていた.同定された不整脈関連変異および多型が,SCDの原因に関与する可能性を示した.さらに,hERGチャネル遺伝子の新規フレームシフト変異を同定した.この変異は転写後調節を受け細胞膜表面での発現量が減少していることから,SCDへの関与が示唆された.本研究によりSCDの不整脈関連遺伝子の関与についての理解と洞察を深めることができた.昨年度に続いて死亡時の状況,解剖や解剖後の病理組織検査などでも致死的な病変が認められない心臓性突然死疑いの法医剖検例について,イオンチャンネル遺伝子及びサルコメア遺伝子の網羅的な変異解析を行った.心臓突然死(SCD)の死因究明は重要課題である.不整脈関連遺伝子解析は,潜在的なSCDの分子基盤を提供し,死因究明に役立つと考えられている.SCD症例の遺伝子解析において,被験者の1/3以上は不整脈関連遺伝子変異を持っていた.同定された不整脈関連変異および多型が,SCDの原因に関与する可能性を示した.さらに,hERGチャネル遺伝子の新規フレームシフト変異を同定した.この変異は転写後調節を受け細胞膜表面での発現量が減少していることから,SCDへの関与が示唆された.本研究によりSCDの不整脈関連遺伝子の関与についての理解と洞察を深めることができた.死亡時の状況、解剖や解剖後の病理組織検査などでも致死的な病変が認められない心臓性突然死疑いの法医剖検例について、イオンチャンネル遺伝子の網羅的な遺伝子変異解析を行っている。その結果、7例(25.9%)は変異なし、18例(66.7%)は変異ありで1症例につき15個のcSNPを認め、残り2例(7.4%)は新規変異を認めた。新規変異のうちHERG (M579fs+75x hetero)について、機能解析を行ったところdominant negative効果を示さなかったが、変異体の蛋白発現量は野生型に比べ非常に少なく、細胞表面上はほとんど野生型であったことなどからナンセンス変異依存mRNA分解(NMD)機構により変異体ができないhaploinsufficiencyになっていることが推察され、このことが突然死に一部関与したのかもしれないことを報告した。このように心臓性突然死症例には、イオンチャンネル遺伝子変異が潜在しているが、機能異常の程度は軽い例が多いと推察される。これは生前の主たる病歴もなく生来健康であったことにも関連すると考えられる。これまで法医剖検例において、網羅的な遺伝子変異スクリーニングはほとんど行われておらず、病歴もなく死因につながる明らかな病理所見のみつからない剖検例についての遺伝的背景をまとめた報告は少ない。突然死に関わる遺伝子異常の種類や頻度、その機能異常の程度が明らかになれば、法医解剖の重要な課題である死因究明の質を大きく向上させることができる。また、突然死の予防にも繋がり社会への貢献にもなる。昨年度に続いて死亡時の状況,解剖や解剖後の病理組織検査などでも致死的な病変が認められない心臓突然死疑いの法医剖検例について,イオンチャンネル遺伝子及びサルコメア遺伝子の網羅的な変異解析を行った.また,これまでの成果について,学会発表,論文報告を行った.また,法医剖検例から得られた心臓突然死症例において左冠状動脈主幹部のまれな起始部異常をもっていた症例についての病理学的検討に関する英文症例報告も行った.法医学心臓性突然死疑いの症例においてイオンチャンネル遺伝子及びサルコメア遺伝子の網羅的解析を行う予定であるが、サルコメア遺伝子についての網羅的解析が当該年度に行った症例すべてについてまだ終了していないため.心臓性突然死疑いの剖検27例について、イオンチャンネル遺伝子の網羅的解析を行った。また、一部の症例に関してはサルコメア遺伝子についても解析を行っている。この結果得られたイオンチャンネル遺伝子の新規変異について、機能解析を行い遺伝的背景について考察した学会発表を行うことができ、論文も投稿中であるため。前年度同様,法医剖検例のなかで心臓性突然死の疑いのあった症例について,解剖所見,病理組織所見,病歴及び家族歴について精査しイオンチャンネル遺伝子変異,サルコメア遺伝子変異について網羅的な遺伝子解析を行い症例数を増やす.また,当該年度内に終了していないサルコメア遺伝子についての網羅的解析を終了しこれまでの成果をまとめ、学会発表や論文発表を行う予定である.前年度同様、法医剖検例のなかで心臓性突然死の疑いのあった症例について、解剖所見、病理組織所見、病歴及び家族歴について検討を行う。イオンチャンネル遺伝子変異、サルコメア遺伝子変異に関して、網羅的な遺伝子解析を行う。これまで報告されている遺伝子変異の頻度、種類に関して比較検討する。さらに新規遺伝子変異については、イオンチャンネル機能あるいはサルコメア蛋白の機能にどの程度影響しているのかをパッチクランプ法あるいは心筋の伸展性やCa感受性を検討することによって明らかにし症例数を増やす。残額が少額であるため使用できなかった.次年度請求額と併せて使用し,最終的に残あわせをして使いきる予定である.当該年度では、研究はおおむね順調に達成しているが、次年度使用額(b-a)が27,690円が生じた。次年度の使用計画は、遺伝子解析用にsequcencing kit、DNA抽出・精製キットなど、機能解析用に細胞培養用の培地など、病理標本作製に必要な染色液などの消耗品を申請している。
水チャネルの分子多様性、機能構築、細胞局在性を通した植物水生理の解明

水チャネルの生理的機能を解明する目的で、ダイコンの細胞膜水チャネル(RsPIP1-1,1-2,1-3,2-1,2-2,2-3)と液胞膜水チャネル(RsTIP1-1,2-1)の各分子種の水透過機能の測定、遺伝子発現・タンパク質蓄積量の細胞特異性の解明、水ストレス、植物ホルモンによる遺伝子発現応答、耐乾燥性植物への水チャネル遺伝子の導入と形質への影響の解析を進め、以下の結果を得た。(1)細胞膜型と液胞膜型の分子種いずれも、幼根・胚軸の中心柱、葉柄の維管束鞘など、成長の盛んな細胞あるいは維管束周辺など水透過量の多い細胞で、転写・翻訳レベルが高く、生理的合目性に合うと考えられた。(2)分子種個々の遺伝子を酵母で発現させ、膜を調製しストップドフロー法で水透過能を測定したところ、細胞膜2型と液胞膜型グループは水チャネル機能を確認できたが、細胞膜1型では検出できなかった。RsPIP1グループは水透過以外の役割をもつ可能性が高い。(3)ダイコン実生に、浸透圧ストレスあるいは植物ホルモン(ジベレリン等)を与え、mRNAとタンパク質レベルでの変化を解析した。細胞膜2型と液胞膜型は大きな変動を示さず、細胞膜2型(RsPIP2)が変動し環境応答性の高い分子種であることが明らかになった。(4)ダイコン実生胚軸の皮層、塊根柔組織の細胞の水透過率を個別に測定したところ、いずれも水チャネルの量の多さを反映して、300-500μm・sec^<-1>の高い値を示した。(5)タンパク質レベルでの詳細な解析を目的に、RsPIP、RsTIPの各分子種に特異的な配列をもつペプチドをウサギに免疫し、いずれも特異的で反応性の高い抗体を得た。液胞膜、細胞膜水チャネルのストレスおよび植物ホルモンに対する応答性水チャネルの主要な役割は、組織生長時にみられる細胞内、液胞内への水の取込み、浸透圧調節に関わる自由な水の輸送、細胞を横断する組織全体での水の流れの確保であると考えている。さらに、乾燥耐性植物では、水チャネルの発現を抑制することにより保水能力を維持しているという我々の仮説を支持する知見も得ている。対象としているダイコンには細胞膜水チャネルとして2グループ(PAQ1型、PAQ2型)、液胞膜型として2種(γ-VM23、δ-VM23)が存在する。水チャネル蓄積の細胞特異性(細胞膜水チャネルは、実生根の中心柱と内皮で、生長塊根では篩部で高発現)と水ストレス応答性(PAQ2型分子種のみが変動)を明らかにした。いずれも、mRNAとタンパク質の両方のレベルでの解析である。さらに、水チャネルの植物ホルモン応答性を検討し、ダイコン根ではABA処理で24時間以内にPAQ2型分子種が顕著に減少することを見出した。したがって、同じ細胞膜型であっても、恒常的にどの器官でも発現するタイプ(PAQ1型)と組織特異的、あるいはストレスや植物ホルモンに特異的に応答するタイプ(PAQ2型)が存在することを明らかにした。このことの生理学的な意味を明らかにするためには、PAQ2の量の変動が細胞膜の水透過率に反映されているか否かを検討する必要がある。正確な測定法を共同研究(村井麻理博士)として開発・改良中である。水チャネル分子を通して、根から葉への水の移動だけでなく、植物体内での水の循環機構も含めた解明を継続していきたい。

水チャネル分子種の生理的機能を解明する目的で、ダイコンの細胞膜水チャネル(RsPIP1-1,1-2,1-3,2-1,2-2,2-3)と液胞膜水チャネル(RsTIP1-1,2-1)に焦点をあて、各分子種の水透過機能の測定・遺伝子発現・蓄積量の細胞特異性の解明、水ストレス、植物ホルモンによる遺伝子発現応答、耐乾燥性植物への水チャネル遺伝子の導入と形質への影響の解析を進め、以下の結果を得た。(1)細胞膜型と液胞膜型の分子種いずれも、幼根・胚軸の中心柱、葉柄の維管束鞘など、成長の盛んな細胞あるいは維管束周辺など水透過量の多い細胞にmRNAと水チャネルタンパク質が蓄積しており、生理的合目性に合うと考えられた。(2)分子種個々の遺伝子を酵母で発現させ、膜を調製しストップドフロー法で水透過能を測定したところ、RsPIP2とRsPIPグループは水チャネル機能を確認できたが、RsPIP1-1,1-2,1-3では検出できなかった。RsPIP1グループは水透過以外の役割をもつ可能性が高い。(3)ダイコン実生に、浸透圧ストレスあるいは植物ホルモン(ジベレリン等)を与え、mRNAとタンパク質レベルでの変化を解析した。RsPIP1グループとRsTIPサブファミリーは大きな変動を示さず、RsPIP2グループが変動することが明らかになり応答性の高い分子種であることが明らかになった。(4)ダイコン実生胚軸の皮層、塊根柔組織の細胞の水透過率を個別に測定したところ、いずれも300-500μm・sec^<-1>の高い値を示し、水チャネルの量と相関性のあることを確認できた。(5)タンパク質レベルでの今後の解析を目的に、RsPIP、RsTIPの各分子種に特異的な配列をもつペプチドをウサギに免疫し、いずれも特異的で反応性の高い抗体を得た。
ヒト大腸癌細胞の集団遊走における細胞間接着解離機構およびMMP局在機構の解析

先頭の細胞特異的なMT1-MMP発現に対するアクチン線維形成(強固な細胞接着形成)の影響を検討するため、cohort migration (CM)を24時間誘導した後、アクチン重合の阻害因子であるサイトカラシンD処理を行い、さらに12時間培養した後に、in situ hybridizationにてMT1-MMP発現の変化を観察すると、強固な細胞接着の維持はMT1-MMPの先頭への発現に必須ではないことが示された。(各シグナル経路の詳細については平成14年度報告書参照)2)癌細胞の集団移動(Cohort migration, CM)における細胞間接着の部分的解離機構について3)ヒト癌における予後因子としてのIQGAP-1について3-1)病理学的ステージpT2-3の大腸癌91例において、IQGAP1の発現パターンを分類すると、無発現群6例、びまん発現群17例、浸潤先端高発現群30例、ランダム発現群38例で、浸潤先端高発現群では高率にリンパ節転移を認め(75%)、びまん発現群では遠隔転移が多く、5年生存率はランダム発現群と比較して統計学的有意に低かった。3-2)卵巣腺腫17例、境界悪性腫瘍30例、腺癌80例におけるIQGAP1の免疫組織化学的解析では、その発現パターンを巣状型(focal)とびまん型(diffuse)に分類できた。腺癌では、腺腫、境界悪性腫瘍と比較して有意に発現レベルが高く、びまん高発現型では有意に5年生存率が低かった。多変量解析において、IQGAP1高発現、びまん型発現は独立した予後因子であった。大腸癌、卵巣癌での、IQGAP1の発現解析を通して、IQGAP1発現がこれらの癌の浸潤、転移に関与しており、悪性度と予後の新たな指標と成り得ることが明らかになった。1)病理学的ステージpT2-3の大腸癌91例において、IQGAP1の発現パターンを分類すると、無発現群6例、びまん発現群17例、浸潤先端高発現群30例、ランダム発現群38例で、浸潤先端高発現群では高率にリンパ節転移を認め(75%)、びまん発現群では遠隔転移が多く、5年生存率はランダム発現群と比較して統計学的有意に低かった。2)卵巣腺腫17例、境界悪性腫瘍30例、腺癌80例におけるIQGAP1の免疫組織化学的解析では、その発現パターンを巣状型(focal)とびまん型(diffuse)に分類できた。3)大腸癌、卵巣癌での、IQGAP1の発現解析を通して、IQGAP1発現がこれらの癌の浸潤、転移に関与しており、悪性度と予後の新たな指標と成り得ることが明らかになった。
近代東アジアのナショナリズムの相克--日清戦争以後の日本・中国・韓国

日本政治思想史、日本政治史、国際関係思想史、東アジア近代史などを専攻する研究者7名による共同研究である。3年間に日本国内での研究会を数回行なったほか、中国で2回(北京、広州)、韓国で1回(済州島)、台湾で1回(台北)の国際コンファランスをおこなって、海外の研究者との交流にも積極的に取り組んだ。共同研究者はこの間に論文、著書などを意欲的に公表した。近代東アジア域のナショナリズムの相克を、主として日本・中国・韓国の相互関係のなかで理解することが、本研究課題の目的である。このため今年度は以下のような共同研究を実施した。1.第1回共同研究会(平成22年7月11日、名古屋大学)まず區建英氏の著書『自由と国民--厳復の模索』について、區氏自身の執筆意図や内容の概略の説明があり、その後参加者との質疑応答をおこなった。次にゲストスピーカー・片山慶隆民(関西外国語大学準教授)による報告「陸羯南の対外観--朝鮮/韓国・中国・台湾認識」を受けて、質疑応答をおこなった。(共同研究者を中心に9名が参加)3.第2回共同研究会(平成22年10月23日、中国人民大学)北京で第1回日中韓交流セミナー「近代東アジアのナショナリズムの相克」を開催。中国・韓国・日本の7本の報告と質疑応答をおこなった。(約20名が参加)4.第3回共同研究会(平成23年3月56日、広東外語外貿大学)中国広州での第2回日中韓交流セミナー「近代東アジアのナショナリズムの相克」を開催。中国・韓国・日本の4本の報告と質疑応答をおこなった。(約15名が参加)本研究は、日清戦争後の日本・中国・韓国の対立・衝突をこの地域のナショナリズムの相互関係として理解し、一国史的な近代史研究の欠点の克服をめざしている。このため、本研究では、東アジアという地域のなかで、国民国家間の相互作用としてナショナリズムという現象を考察し、東アジア三国のナショナリズムをそれぞれのナショナル・アイデンティティの形成過程として捉え、その相互の影響・衝突・妥協・屈服・抵抗などのプロセスとして理解する視点に立っている。こうした観点に立って、今年度も7名の共同研究者だけではなく、できるだけ外部の研究者をも含めた共同研究の場を持つことにした。具体的には、8月末に韓国の済州島で、韓国人研究者3名の参加を得て、共同研究の場を持ち、またこの機会を利用して、旧日本軍が戦争末期に建設した洞窟や飛行場跡などを見学した。また1月には東京で共同研究会をもち、フランス人と台湾人研究者に報告をしてもらって、議論を深めた。本研究グループには西欧の研究者が含まれておらず、また東アジアのナショナリズム研究を目的とするにもかかわらず、台湾の研究者を含んでいないので、二人の発表は非常に有益だった。なお研究代表者の米原は、1月に行われた台湾の総統・立法委員選挙を視察し、選挙でのナショナリズムの表現について考察する機会をもった。さらに米原と分担研究者の金・匪の三名は、この課題に直接かかわる共著『東アジアのナショナリズムと近代』(大阪大学出版会)を刊行し、この本について、前記の韓国・済州島での共伺研究会の際に合評会をおこなった。本研究は、日清戦争後の日本・中国・韓国の対立・衝突をこの地域のナショナリズムの相互関係として理解し、一国史的な近代史研究の欠点の克服をめざしている。具体的には11月2223日に中国文化大学(台湾)で、本研究の共同研究者のほか、韓国・メキシコ・台湾の研究者が集まって「東亜諸国のナショナリズムー歴史と現状」というテーマでシンポジウムを開催した。台湾からの参加者は、中国文化大の協力で台湾で公募し6人が発表した。その他の報告者は韓国1人、日本2人、メキシコ1人である。中国文化大を中心に延100人以上の聴衆が集まった。折から日本政府の尖閣諸島国有化問題でこの地域の相互のナショナリズムが激化していることもあって、活発な議論が交わされた。共著を出版し合評会をしたことによって、研究者相互の課題への理解が深まった。24年度が最終年度であるため、記入しない。本課題では、東アジアを主題としながら、台湾に関する視点が十分ではなかったので、来年度は台湾の研究者との共同研究作業も取り入れたいと考えている。
3次元構造規制によるルイス塩基の精密制御と反応場の開拓

典型元素種に対し、高度に立体規制を施すことは、その元素種の性状を変化させ、高活性な反応試剤へと展開できる可能性を有している。本研究ではリンに注目し、カゴ型に立体規制されたホスファイトを合成した。セレン酸化法によりリン状のルイス塩基性を実験的に見積もった。置換基の導入により、リン原子の電子状態を調節することができ、パラジウム反応の配位子として高活性な反応性を有することが明らかとなった。分子変換反応において、豊富存在元素の有効活用が持続的発展の観点から求められている。ルイス酸/塩基は遷移金属触媒とは一線を画する反応試剤として興味が持たれるが、精緻な性状調節が難しく、その反応性の制御が課題となっている。本研究では、リン原子周囲に立体制御を施すことで、ルイス塩基性の精密制御と活性化法の確立を目指した。まず、リン原子へカゴ型の構造規制を施し(カゴ型ルイス塩基錯体の創成)、ルイス塩基性の精緻な制御を達成する。さらに、リン原子周囲をパイ電子豊富な環境(π-Pocket)下に置き、π電子密度認識に基づく基質選択性の発現について検討を行う。本年度はカゴ型ルイス塩基の性状評価として、以下の2点について検討を行った。1配位子上への置換基導入によるルイス塩基の電子的制御置換基導入、特にリン原子まわりに芳香環・ハロゲン原子を導入したカゴ型ルイス塩基を合成することが出来た。ルイス塩基部位であるリン原子から離れているにもかかわらず、これらの置換基によってリンのルイス塩基性が変化することを、NMR測定、理論計算から明らかにした。2新規リン配位子としての展開得られたカゴ型リン錯体を、パラジウム反応の配位子として用い、その性質を評価した、導入した置換基の有無・また種類によって、基質選択性が発現することを明らかとした。これらの評価は、特異な構造を有するルイス塩基がもたらす反応場・構造物性ー相関を包括的に評価するもので、その興味深い性質の一端を垣間見ることが出来た。標的であるカゴ型ルイス塩基錯体の合成・単離に成功しており、またいくつかの誘導体の合成も達成できた。その構造と物性の相関を明らかにするとともに、遷移金属への配位子としての検討も行うことが出来た。これらの評価を通じ、設計したカゴ型ルイス塩基は興味深い性質・反応性を有していることが明らかとなった。分子変換反応において、豊富存在元素の有効活用が持続的発展の観点から求められいる。ルイス酸/塩基は遷移金属触媒とは一線を画す反応試剤として興味が持たれるが、精緻な性状調節が難しく、その反応性の制御が課題となっている。本研究では、リン原子周囲にカゴ型の構造制御をほどこすことで、ルイス塩基性の精密制御と活性化法の確立を目指した。以下の観点から、ルイス塩基性と反応性について検討を行った。(1)カゴ型リン錯体の合成とそのルイス塩基性の調節5種類のカゴ型ルイス塩基を合成・単離することが出来た。得られたリン錯体をDFT計算、セレン酸化法によって、理論的・実験的にそのルイス塩基性を評価した。構造的要因を明らかにするために、炭素およびケイ素原子を基幹元素としたカゴ型リン錯体を合成した。炭素基幹体よりもケイ素基幹体の方がリン原子周囲の結合角が大きくねじれ、そのルイス塩基性が向上することを見出した。さらに、リン原子周囲にフェニル基・ブロモ基を導入したリン錯体を合成した。置換基の電子的な摂動によってもそのルイス塩基性が変化することを明らかにした。また、キラルなビナフチルを用いることで不斉カゴ型リン錯体の合成にも成功した。(2)カゴ型リン錯体を用いた反応探索合成したカゴ型リン錯体を鈴木-宮浦反応の配位子として展開を試みた。通常のトリフェニルホスファイトよりも高活性を示し、汎用的に用いられるトリフェニルホスフィンと同程度の活性を有していることが明らかとなった。これは、カゴ構造によって、3次元的な構造規制を施すことで、通常は不活性なリンでもその配位子としての性能が向上したことを示している。さらに、不斉カゴ型リン錯体を用いたカップリング反応では、不斉ビナフチルを高いエナンチオ過剰率で与えることを見出した。ビナフチル骨格で構成される、剛直で高い対称性の不斉環境が、有効に作用したものと考えられる。本年度は特に以下の点に傾注し研究を実施する。1ルイス塩基の系統的評価法の確立カルコゲンや白金との錯体を合成し、NMR測定を用いて、そのルイス塩基性度を系統的に見積もる。DFT計算も積極的に活用し、実験と理論の両面から考察を進める。2基質選択性の発現すでに一定の成果を得ているが、その遷移状態や基質活性化/選択の機構については未解明のままである。遷移金属との錯体の合成、よりよいモデル反応系の探索を中心に実施する。構造有機化学
新規樹状細胞サブセットによる糸球体腎炎の発症・進展機構解明と治療応用

まず、IL-12p70産生能の低下・IL-23産生能の上昇、樹状細胞(Dendritic cell; DC)成熟化マーカーの上昇について、申請者がこれまでに同定した新規DCサブセットはプロスタグランジンE2(Prostaglandin E2: PGE2)存在下で分化したDCと非常に似た性質を持つことを明らかにした。次に、PGE2に着目し糸球体腎炎で重要な役割を担っていると考えられる腎局在DCへも作用し、IL-6等の炎症性サイトカイン産生も増加させることを明らかとした。本研究結果より、DC-PGE2経路が糸球体腎炎の発症・進展機構へ関与することが示唆された。本研究は申請者がこれまでに同定した、自己免疫疾患の発症・進展に重要な役割を演ずる可能性のある新規樹状細胞(Dendritic cell: DC)サブセットの機能解明、及びこの新規サブセットを含むDCの糸球体腎炎発症・進展への関与を解明し、治療応用の基礎を築くことを目的としている。平成23年度の研究成果から、新規DCサブセットはPGE2存在下で刺激を受けたDCと非常によく似た特徴を有していることが明らかとなった。平成24年度は、新規DCサブセットの腎炎惹起メカニズムについて解析することを目的としていたが、本研究課題でのターゲット疾患である糸球体腎炎を効率よく惹起するマウスモデルが作製できていなかったことから、これらの解析は十分には成し遂げられなかったが、腎局在DCとPGE2の関係に着目し研究を行なった。その結果、腎局在DCはPGE2存在下においてLPSなどの炎症刺激を受けるとPGE2受容体EP1, EP2, EP3, EP4それぞれの発現レベルが上昇し、さらにIL-6等の炎症性サイトカイン産生も増加することを明らかにした。PGE2存在下でLPS刺激を受けると非存在下で刺激を受けた場合と比較してPGE2の合成に関与するCox-2, mPGES-1発現も上昇することを明らかとした。以上の研究成果より、PGE2は骨髄細胞から誘導したDCだけでなく、腎局在DCにも作用し炎症を促進させる可能性が考えられ、DC-PGE2経路が糸球体腎炎の発症・進展機構へ関与することが示唆された。プロスタグランジンE2(PGE2)存在下で分化誘導されたDCが、申請者の同定した新規DCサブセットと機能が似ている報告があったことから、PGE2存在下でマウス骨髄前駆細胞から分化誘導したDCの機能を、フローサイトメーター、ELISAを用いて確認した。その結果、PGE2存在下で分化誘導した樹状細胞はDC成熟化マーカーの発現が上昇していた。また、PGE2存在下で分化させたDCは成熟化刺激としてLPSで刺激してもIL-12p70産生は上昇せず、代わりにIL-23産生が飛躍的に上昇することが確認された。PGE2存在下で分化させたDCはTLR2, TLR9の発現が上昇しているとの報告があったため、それぞれのリガンドPam3CSK4及びCpG-ODNによる刺激を行なったところ、どちらの刺激でもDC成熟化マーカー発現がさらに上昇した。一方、サイトカイン産生能をELISAにより測定したところ、IL-1β産生はTLR2リガンド刺激では上昇したのに対して、TLR9リガンド刺激では上昇は見られなかった。また、PGE2存在下で分化させたDCはPGE2の主要なレセプターであるEP2の発現が上昇していた。平成23年度の研究結果より、新規DCサブセットはPGE2存在下で分化誘導して得られるDCとほぼ同一のDCであり、EP2受容体を介してPGE2シグナルを増強している可能性が示唆された。これらの結果は、IL-23/Th17経路を強力に活性化しうる新規DCサブセットによる糸球体腎炎発症・進展へ大きく貢献するものと期待できる。新規DCサブセットの機能解析は当初の予定に沿って実行でき、in vitroで分化誘導したDC表面抗原発現やサイトカイン産生の結果から、新規DCサブセットはPGE2存在下で分化するDCと非常に類似した機能・表現型を示すことを明らかにできた。今後はこれらの結果をin vivoへ応用する予定であるが、当初の予定であった糸球体腎炎モデルマウスの確立が予定通りに動かず、やや遅れてモデルを作製中である。まず第一に糸球体腎炎モデルマウスを作製する。現在、モデル作製用の抗原を大量に精製中である。

また、確立されたモデルマウス糸球体において発現・産生が上昇しているDC成熟化に関わる因子などを探索(特にPGE2に注目する)し、in vitroでDCへ刺激を行ないその反応を解析する。主に糸球体腎炎モデルマウス作製に必要な試薬や、モデルマウスから得られたDCの機能解析に必要な試薬購入と、本研究課題の成果発表に用いる。
超分子複合体を用いた光合成モデルシステムの構築をめざして

光捕獲アンテナ系を構成するたんぱく質・色素複合体は、多数のクロロフィルが円形にならぶ特異な構造を持ち、一つの超分子集合体として光エネルギーを捕らえ反応中心へと伝達する役割を果たしている。この特異な構造と性質との相関を解明し、分子機能として応用するためには構造のはっきりと決まったモデル分子の設計が重要となる。申請者は最近円筒状の構造を持つカーボンナノリング(環状パラフェニルアセチレン)1を合成した。申請者は、1をテンプレートとして、その芳香環に色素をつなげることで円筒状に配列させ、その色素間の相互作用について検討することを通じて、エネルギー移動や電子移動の特性を検討し、将来超分子複合体による人工光合成システム構築の可能性をさぐる。本年度は1)比較的堅固な構造を持つ1をテンプレートとして、その芳香環に共有結合的または配位結合的に色素をつなげることで色素分子を円筒状に配列させ、その色素間の相互作用について検討するため、まずホスト1の修飾を検討した。酸素官能化されたカーボンナノリングを合成し、これまでの合成法が官能基を持った系にも応用可能なことを確認した。また、それら酸素官能化カーボンナノリングはフラーレン類とより安定な錯体を形成することを見出した。2)1の芳香環をピリジン環に置き換えたカーボンナノリングの合成について検討した。ピリジン環上の窒素原子のもつ配位能を利用した超分子構造体の構築を目指した。しかし、2-ピリジルアルデヒド誘導体はMcMurry反応条件下で過剰な還元反応を引き起こし、期待したエチレン架橋をもつ環状化合物を与えないことがわかった。現在、2,2 ́-ビピリジル骨格をもつカーボンナノリングをターゲットとして、さらに合成研究を行っている。今後、色素を結合させた1とフラーレン類との相互作用ついて検討してゆく計画である。2)1の芳香環を全てナフタレン環に置き換えたカーボンナノリングを合成した。カーボンナノチューブ状の構造をもったこの化合物はフラーレンと非常に安定な錯体を形成した。この錯形成にともなってホストのコンフォメーション変化が起きること、それは芳香環の方向を揃えるようにはたらき色素固定に有利な状況を与えることが示された。今後、色素を結合させた1とフラーレン類との相互作用ついてさらに検討してゆく計画である。
レーザーを用いた心外膜アプローチ法による慢性心房細動の外科治療

慢性心房細動に対する体外循環を用いない外科治療法を開発する目的で、Nd-YAGレーザーを用いた右心房隔離法を考案し、実験的に検討した。【方法】5頭の成犬に対して全身麻酔、人工呼吸下に胸骨正中切開を行い、心臓を露出した。右心房、左心房、右心室に微小双極電極、心臓ペーシング用電極を逢着し、電気生理学的検査を行った。次に心外膜側からNd-YAGレーザーを照射し、右心房自由壁を心臓の他の部位より隔離した。照射後再度電気生理学的検査を行なった。また右心房隔離前後に右心房組織内血流量、組織内ATP、ADP、AMP、乳酸を測定した。またレーザー照射部分の組織学的検討をおこなった。【結果】レーザー照射前後で洞調律、房室伝導は保たれていた。右心房は電気的に隔離されており、洞調律時に右心房電位は記録されなかった。右心房ペーシングで興奮は他の部位へ伝導せず、また右心房高頻度刺激では右心房内に固有調律をみとめた。右心房組織内血流量は隔離前180.1ml/min/100gから隔離後148.7ml/min/100gまで減少したが、統計学的有意差はなかった。右心房組織内ATPは1.59μmol/gから0.29μmol/gへと有意に低下した。組織学的には心内膜下の心房壁内に血栓形成を認めたが、coagulation necrosisは特微的ではなかった。【結論】Nd-YAGレーザーによって、右心房の電気的隔離は可能であった。隔離された右心房自由壁は低酸素状態になっており、電気的活動が抑制されていた。右心房に起源をもつ心房性不整脈に対する治療法として臨床応用し得る可能性が示唆された。実験1【方法】5頭の雑種成犬に対して全身麻酔、人工呼吸下に胸骨正中切開を行い、心臓を露出した。右心房、左心房、右心室に微小双極電極を縫着し、電気生理学的検査を行った。照射後、再度電気生理学的検査を行った。また'照射前後に右心房の組織内血流量、組織内、ATP、ADP、AMP、乳酸を測定した。【結果】レーザー照射前後で洞調律は保たれており、また房室伝導も保たれていた。右心房は電気的に隔離されており洞調律時に右心房の電位は記録されなかった。右心房のペーシングでは、興奮は電導せず、高頻度刺激で右心房に固有調律を認めた。レーザー照射前後で心房の組織内血流量は平均175ml/min/100gから140ml/min/100gまで減少した。また組織内乳酸は119μmol/gから650μmol/gに増加し、ATPは1.86μmol/gから0μmol/gまで減少した。【結論】Nd-YAGレーザー照射によって右心房の電気的隔離は可能であった。また隔離された右心房の血流は維持されているが、おもにテベシアン静脈を介した静脈血によるものであろうと推測された。以上、本法によって、右心房に起源をもつ心房粗細動を治療し得る可能性が示唆された。

実験2慢性心房細動犬作製のため右鎖骨下動脈-右心房吻合術が試みたが、いまだ長期生存を得ていない。今後アコニチンを用いた心膜炎犬モデルを検討したい。慢性心房細動に対する体外循環を用いない外科治療法を開発する目的で、Nd-YAGレーザーを用いた右心房隔離法を考案し、実験的に検討した。【方法】5頭の成犬に対して全身麻酔、人工呼吸下に胸骨正中切開を行い、心臓を露出した。右心房、左心房、右心室に微小双極電極、心臓ペーシング用電極を逢着し、電気生理学的検査を行った。次に心外膜側からNd-YAGレーザーを照射し、右心房自由壁を心臓の他の部位より隔離した。照射後再度電気生理学的検査を行なった。また右心房隔離前後に右心房組織内血流量、組織内ATP、ADP、AMP、乳酸を測定した。またレーザー照射部分の組織学的検討をおこなった。【結果】レーザー照射前後で洞調律、房室伝導は保たれていた。右心房は電気的に隔離されており、洞調律時に右心房電位は記録されなかった。右心房ペーシングで興奮は他の部位へ伝導せず、また右心房高頻度刺激では右心房内に固有調律をみとめた。右心房組織内血流量は隔離前180.1ml/min/100gから隔離後148.7ml/min/100gまで減少したが、統計学的有意差はなかった。右心房組織内ATPは1.59μmol/gから0.29μmol/gへと有意に低下した。組織学的には心内膜下の心房壁内に血栓形成を認めたが、coagulation necrosisは特徴的ではなかった。【結論】Nd-YAGレーザーによって、右心房の電気的隔離は可能であった。隔離された右心房自由壁は低酸素状態になっており、電気的活動が抑制されていた。右心房に起源をもつ心房性不整脈に対する治療法として臨床応用し得る可能性が示唆された。