hpprc/llmjp-kaken huggingface dataset:
哺乳類終脳の発生過程における領域決定の機構を探る

高度に発達した哺乳類の大脳皮質の構築原理を探ることは神経発生学の大きなテーマである。大脳皮質を構成する神経細胞は発生初期の終脳胞にある神経上皮細胞から産出される。将来嗅皮質を構成する神経細胞の一群は終脳の背側で産生されるが、この神経細胞は終脳表面を腹側へと移動し、終脳背-腹側境界でその移動方向を変えることが明らかとなっている。我々のこれまでの研究により、転写因子Pax6の機能欠損マウス及びラットでは、この神経細胞の移動パターンが異常であることが判明している。これまでの実験結果から、Pax6変異マウス及びラット胚における神経移動の異常は、移動細胞に非自律的な異常が原因であることが明らかになっている。そこで本年度(15年度)は神経細胞の移動を制御すると考えられる幾つかの分子について、その機能阻害実験を試み、終脳神経細胞の移動様式を検討した。その結果、細胞膜分子であるEphAとそのリガンドであるephrin-Aの機能を阻害したところPax6変異胚で見られる異常な細胞移動様式に極めて良く似た表現型が得られた。リガンドの一つであるephrin-A5は終脳裏側で発現したおり、Pax6変異胚ではその発現レベルが低下していた。さらにephrin-A5を正常胚に異所発現すると、神経細胞の移動様式に変化が生じた。これらの結果より、Pax6変異胚で異常が見られる終脳神経細胞移動様式はephrin-A5の発現とその機能から説明が可能であると予測された。哺乳類の発生初期の終脳は大きく背側と腹側の領域に区分される。背側の神経上皮細胞からは終脳皮質を構成する神経細胞が分化し、腹側の神経上皮細胞からは主に線条体や淡蒼球など様々な神経核を構築する神経細胞が産生される。このような脳の特異的な領域で産まれた神経細胞のあるものは発生中に移動するが、標的組織へ細胞を移動させる分子機構についてはまだ不明な点が多い。我々はラット胎生11.5日胚の終脳皮質背側で産生された細胞が、終脳腹側へと移動することを見い出した。この細胞は終脳背-腹の境界部で移動の方向を転換し、終脳後部へと更に移動する。ところが転写因子であるPax6遺伝子の変異ラットでは、この細胞移動の方向転換が起こらず、背側でうまれた細胞は背-腹の境界を越えて終脳の最も腹側へと侵入することを発見した。この細胞移動パターンの異常が細胞自律的なものかどうか調べるため、正常胚と変異胚の間で細胞の交換移植を行った。その結果、少なくとも変異胚における移動の異常は移動する細胞非自立的な異常であることが判明した。
摂食嚥下障害における聴覚運動の賦活のための視覚刺激方法の確立

摂食嚥下および咀嚼運動における感覚運動野の脳賦活状態を脳機能画像であるfunctionalMRI(以下fMRI)を用いて解析することによって,摂食に関わる様々な脳活動に関する情報を得ることが出来る.我々は,このfMRIを用いて,視覚刺激によって摂食嚥下障害者の摂食意欲を増大させ円滑な咀嚼運動の営みを行えるようにするための刺激パラメータを設定する目的で,この申請における研究では,視覚刺激を与えた場合の咀嚼運動における第1次感覚運動野(SM1)および大脳皮質の運動関連領野である補足運動野(SMA)の賦活状態を,fMRIを用いた脳機能画像を解析することで,咀嚼運動中のSM1およびSMAの賦活領域の変化と信号強度の変化を求め,賦活に効果的な刺激画像を選択するとともに,刺激画像の違いが賦活領域に及ぼす影響を解析することとした。しかし,実際の視覚刺激による脳活動以前に,想像による脳活動,つまり,刺激のない状態での脳賦活の存在は確認されていない.そこで,刺激のない状態で,咀嚼運動を想像をした場合の脳賦活状態を明らかし,刺激効果のベースラインを求めた.その結果,実際の咬みしめ運動がなくても運動野の賦活が確認された.また,想像による咬みしめは,実際の咬みしめ運動に比べて一次感覚野と一次運動野の賦活領域において既に賦活していることがわかった.さらに,これらをベースに,視覚刺激に用いる画像は,被験者の嗜好食品を事前に数10種類選択し,その実物写真を刺激画像として用意し,刺激画像の違いが賦活領域に及ぼす影響を解析検討した結果,嗜好食品提示によって,皮質に賦活を認める場合も認めた.このことから,嗜好食品の提示刺激が,皮質に対する刺激となる可能性が示唆された.摂食嚥下および咀嚼運動における感覚運動野の脳賦活状態を脳機能画像であるfunctionalMRI(以下fMRI)を用いて解析することによって,摂食に関わる様々な脳活動に関する情報を得ることが出来る.我々は,このfMRIを用いて,視覚刺激によって摂食嚥下障害者の摂食意欲を増大させ円滑な咀嚼運動の営みを行えるようにするための刺激パラメータを設定する目的で,この申請における研究では,視覚刺激を与えた場合の咀嚼運動における第1次感覚運動野(SM1)および大脳皮質の運動関連領野である補足運動野(SMA)の賦活状態を,fMRIを用いた脳機能画像を解析することで,咀嚼運動中のSM1およびSMAの賦活領域の変化と信号強度の変化を求め,賦活に効果的な刺激画像を選択するとともに,刺激画像の違いが賦活領域に及ぼす影響を解析することとした。しかし,実際の視覚刺激による脳活動以前に,想像による脳活動,つまり,刺激のない状態での脳賦活の存在は確認されていない.そこで,刺激のない状態で,咀嚼運動を想像をした場合の脳賦活状態を明らかし,刺激効果のベースラインを求めた.その結果,実際の咬みしめ運動がなくても運動野の賦活が確認された.また,想像による咬みしめは,実際の咬みしめ運動に比べて一次感覚野と一次運動野の賦活領域において既に賦活していることがわかった.さらに,これらをベースに,視覚刺激に用いる画像は,被験者の嗜好食品を事前に数10種類選択し,その実物写真を刺激画像として用意し,刺激画像の違いが賦活領域に及ぼす影響を解析検討した結果,嗜好食品提示によって,皮質に賦活を認める場合も認めた.このことから,嗜好食品の提示刺激が,皮質に対する刺激となる可能性が示唆された.摂食嚥下および咀嚼運動における感覚運動野の脳賦活状態を脳機能画像であるfunctional MRI(以下fMRI)を用いて解析することによって、摂食に関わる様々な脳活動に関する情報を得ることが出来る。我々は、このfMRIを用いて、視覚刺激によって摂食嚥下障害者の摂食意欲を増大させ円滑な咀嚼運動の営みを行えるようにするための刺激パラメータを設定する目的で、この申請における研究では、視覚刺激を与えた場合の咀嚼運動における第1次感覚運動野(SM1)および大脳皮質の運動関連領野である補足運動野(SMA)の賦活状態を、fMRIを用いた脳機能画像を解析することで、咀嚼運動中のSM1およびSMAの賦活領域の変化と信号強度の変化を求め、賦活に効果的な刺激画像を選択するとともに、刺激画像の違いが賦活領域に及ぼす影響を解析することとした。しかし、実際の視覚刺激による脳活動以前に、想像による脳活動、つまり、刺激のない状態での脳賦活の存在は確認されていない。そこで、刺激のない状態で、咀嚼運動を想像した場合の脳賦活状態を明らかにし、刺激効果のベースラインを求めた。その結果、実際の咬みしめ運動がなくても運動野の賦活が確認された。また、想像による咬みしめは、実際の咬みしめ運動に比べて一次感覚野と一次運動野の賦活領域において25.5%も既に賦活していることがわかった。このことから、視覚刺激をより有効なものにするには、25%以上の賦活効果が認められる刺激方法の開発が求められることがわかった。摂食嚥下および咀嚼運動における感覚

運動野の脳賦活状態を脳機能画像であるfunctional MRI(以下fMRI)を用いて解析することによって,摂食に関わる様々な脳活動に関する情報を得ることが出来る.我々は,このfMRIを用いて,視覚刺激によって摂食嚥下障害者の摂食意欲を増大させ円滑な咀嚼運動の営みを行えるようにするための刺激パラメータを設定する目的で,この申請における研究では,視覚刺激を与えた場合の咀嚼運動における第1次感覚運動野(SM1)および大脳皮質の運動関連領野である補足運動野(SMA)の賦活状態を,fMRIを用いた脳機能画像を解析することで,咀嚼運動中のSM1およびSMAの賦活領域の変化と信号強度の変化を求め,賦活に効果的な刺激画像を選択するとともに,刺激画像の違いが賦活領域に及ぼす影響を解析することとした。しかし,実際の視覚刺激による脳活動以前に,想像による脳活動,つまり,刺激のない状態での脳賦活の存在は確認されていない.そこで,刺激のない状態で,咀嚼運動を想像をした場合の脳賦活状態を明らかし,刺激効果のベースラインを求めた.その結果,実際の咬みしめ運動がなくても運動野の賦活が確認された.また,想像による咬みしめは,実際の咬みしめ運動に比べて一次感覚野と一次運動野の賦活領域において既に賦活していることがわかった.さらに,これらをベースに,視覚刺激に用いる画像は,被験者の嗜好食品を事前に数10種類選択し,その実物写真を刺激画像として用意し,刺激画像の違いが賦活領域に及ぼす影響を解析検討した結果,嗜好食品提示によって,皮質に賦活を認める場合も認めた.このことから,嗜好食品の提示刺激が,皮質に対する刺激となる可能性が示唆された.
自然超格子を利用した新規太陽電池の開発

p層、n層がc軸に沿って積層したとみなせる結晶構造を有するCuInO_2を選択し、配向性の制御と電子状態の解明を行った。製膜条件の最適化により基板面⊥c軸の配向膜はできたが、基板面//c軸配向膜を実現することはスパッタリング法では実現できず、PLD法で酸素分圧を制御した場合に限り実現した。これを用いた太陽電池を実現するには至らなかったが、キャリア分離に重要な電極材料選択に必要なイオン化ポテンシャルと電子親和力を決定し、CuInO_2がp型/n型の両電導性を示す起源を明らかにする事ができた。層状構造を持ちp型/n型両方の伝導特性を示す酸化物半導体CuInO_2を対象物質に選択した。RFスパッタリング法を用いて薄膜化を行うためには高密度のCuInO_2焼結体が必要であるが通常の焼結では相対密度50%程度の焼結体しか得られなかった。そこで新たにSPS法を用いた焼結体の作製に取り組み、相対密度>80%の焼結体を得る条件を確立した。これによりCuInO_2薄膜作製が可能となり、配向膜を得るための条件探索を開始した。太陽電池実現のためにはホールと電子のキャリア分離が重要であり、これには電極材料の仕事関数とCuInO_2の真空準位を基準とした価電子帯上端(VBM)や伝導帯下端(CBM)のエネルギー位置が重要となる。本年度はSPS法で作製した高密度焼結体を用いてUPS-IPES測定を行うことでVBMとCBMのエネルギー位置の決定を行った。まずHeI励起線(21.2eV)を用い試料に電圧を印加して行う真空準位の測定によりCuInO_2の仕事関数を決定し、価電子帯のスペクトルからVBM-フェルミ準位のエネルギー差を見積もることでVBMの真空準位からのエネルギー位置を決定した。次に逆光電子分光(IPES)により伝導帯の測定を行った。UPS測定の際には認められなかったチャージアップ効果が認められ、スペクトルは時間経過とともにシフトした。これは試料に流れる電流がUPS測定時に比べIPES測定時は約1000倍であるためと考えられる。今回は暫定的に30分以内で得たスペクトルを用いてCBMを決定した。この値は光学ギャップを用いて決定した結果と良い一致を示した。昨年度に作製したCuInO_2高密度をターゲットに用いたRFマグネトロンスパッタリング法によりCuInO_2配向膜の作製に取り組んだ。基板には石英ガラスやサファイア(c面)単結晶などを用いた。CuInO_2薄膜を得られる条件は確立しつつあるが、as-deposited薄膜において配向膜を得ることは現在のところできていない。配向性の制御には基板温度と酸素分圧が重要であると考えるが、製膜時に温度を上げると膜が分解する問題が生じた。加えて組成ずれを生じている可能性があることから加熱製膜は止め、同装置を用いて室温製膜し、ポストアニールにより配向膜を得る実験を試みた。この結果c軸に配向した膜の作製条件は確立したが、基板面に対してc軸が平行になるような配向膜は得られていない。PLD法を用いた予備実験では、酸素分圧の制御により基板面に対してCuInO_2のc軸を垂直あるいは水平になった配向膜を得ることができたことから、ポストアニール過程における酸素分圧の精密な制御が必要になるものと思われる。一方PLD法を用いてサファイアc面上に製膜したCuInO_2のc軸が基板面に垂直あるいは水平になるような配向をした薄膜について電気・光学特性の評価を行ったところ配向の違いによるバンドギャップの変化が認められたが、電気特性の評価は電気伝導度が低すぎて評価を行うことができず、ある程度導電性を示す試料作製が今後の課題である。本研究で得られた結果はSTAC-5や日本セラミックス協会秋季シンポジウムで発表を行った。
miRNAプロセシング調節機構におけるRNAヘリカーゼの作用機序の解明

本研究では二本鎖RNAを巻き戻す活性を持つ酵素であるRNAヘリカーゼの作用機序の解明を目的として研究を行う。RNAヘリカーゼは酵素活性機能ドメインにより、数百種類以上もの推定RNAヘリカーゼ候補遺伝子が存在するものの、その機能解析がなされたものは極少数である。そこで本研究ではショウジョウバエの遺伝学とプロテオミクス解析技術を用いた詳細な解析を行うことに、機能未知RNAヘリカーゼの生体内機能とその作用機序を明らかにする事を目指す。本研究課題ではRNAヘリカーゼによるmiRNAプロセシング調節機構を解明するため、ショウジョウバエを用いた、1)miRNAプロセシングに関与する新規RNAヘリカーゼ分子の探索、2)RNAヘリカーゼ間の遺伝学的相互作用の解析、3)RNAヘリカーゼの相互作用分子(RNA,タンパク質)の同定、など生化学的・遺伝学的手法による解析を構想する。1)ショウジョウバエ分子遺伝学によるmiRNAプロセシングに関わる新規RNAヘリカーゼの探索平成21年度は着手しておらず、平成22年度に実施予定。2)RNAヘリカーゼ間の遺伝学的相互作用の解析RNAヘリカーゼを過剰発現させるためのショウジョウバエGS系統、RNAi発現ショウジョウバエを組織特異的に発現させ、表現型異常を観察した。平成21年度は、ショウジョウバエの背側特異的に発現させるPnr-Gal4ドライバーを用いた探索を行い、Helicase(CG1666/Hlc)という機能未知RNAヘリカーゼを背側特異的にノックダウンした際に、致死となることを見出した。3)RNAヘリカーゼの相互作用分子(RNA,タンパク質)の同定2)にて生育に必須なRNAヘリカーゼと推測される機能未知CG1666/Hlcを同定したので、培養細胞を用いたHlc相互作用因子の単離・同定を行った。LC-MS/MSシステムを用いて相互作用タンパク質の解析に供した結果、計32種類のタンパク質の同定に成功した。本研究課題ではRNAヘリカーゼによるmiRNAプロセシング調節機構を解明するため、ショウジョウバエを用いた、1)miRNAプロセシングに関与する新規RNAヘリカーゼ分子の探索、2)RNAヘリカーゼ間の遺伝学的相互作用の解析、3)RNAヘリカーゼの相互作用分子(RNA,タンパク質)の同定、など生化学的・遺伝学的手法による解析を目指した。1)ショウジョウバエ分子遺伝学によるmiRNAプロセシングに関わる新規RNAヘリカーゼの探索ショウジョウバエ背側形成を指標とし、dsRNAノックダウン系統を用いたスクリーニングを行い、機能未知RNAヘリカーゼ2種の同定に成功した。2)RNAヘリカーゼ間の遺伝学的相互作用の解析平成21年度に終了3)RNAヘリカーゼの相互作用分子(RNA,タンパク質)の同定昨年度までに、1,2)にて生育に必須なRNAヘリカーゼとして同定した機能未知CG1666/dDdx56の同定に成功した。さらなる機能解析の結果、dDdx56のだ腺多糸染色体上での免疫染色を行った結果、活性化クロマチン構造に局在する事、ノックダウンを行うと多糸染色体クロマチン構造が壊れる事を見出した。さらに、だ液腺特異的にノックダウンした際、だ液腺の縮小、脂肪細胞(fat body)の肥大化が観察された。dDdx56はデータベース上でのマイクロアレイの結果からユビキタスに発現する事が分かっており、本研究成果より、クロマチン上での機能を介して組織特異的な機能を有する可能性が推察された。
潰瘍性大腸炎モデル動物における消化管運動障害へのマスト細胞の関与

潰瘍性大腸炎モデルマウスを作成し消化管運動機能抑制機構の検討を行い、下記の結果を得た。潰瘍性大腸炎モデルマウスは、雌BALB/cマウスに4% DSSを自由飲水させることで作成した(DSS投与マウス)。対照群(Controlマウス)には7日間水道水を自由飲水させたマウスを用いた。DSS投与マウスでは、激しい下血、体重減少、結腸の短縮が見られ、炎症の程度を示すMPO(Myeroperoxidase)活性は粘膜層で著しい増加が観察されたが、平滑筋層での変化は認められなかった。しかし、遠位結腸の輪走筋および縦走筋の筋層は肥厚し、それぞれの筋層を構成する細胞数は増加した。この原因を解明するため、レーザーマイクロダイセクション法により、消化管筋層を輪走筋層、縦走筋層、筋層間層の3つに分け、それぞれのIL-1βのmRNA量を定量的PCRにより測定したところ、筋層間層において有意な増加が認められた。さらに、筋層間マクロファージの数はDSS投与マウスで増加し、形態も活性化型へ変化していた。免疫組織学的手法によりIL-1βの発現細胞を検討したところ、その多くは筋層間マクロファージに発現していることが明らかとなった。しかし、光学顕微鏡レベルではマスト細胞の増加は観察されなかった。これは、用いた組織がDSS7日目であり既に顆粒を放出し染色できないためと考えられた。DSS投与マウスの摘出結腸平滑筋標本における収縮の変化を検討したところ、Carbachol収縮は抑制された。一方、このCCh収縮抑制はCOX阻害薬であるIndomethacin、NOS阻害薬である1-NMMA、またはK_<ATP>チャンネル阻害薬であるglibenclamideなどの各種阻害薬によって回復しなかったため、NOや抑制性PGsを介したものではなく、K_<ATP>活性亢進によるものでもないことが示唆された。DSS投与マウスの摘出結腸平滑筋標本より作製したβ-escin脱膜化筋では、収縮のCa感受性増加機構が抑制された。さらに、DSS投与マウスの摘出結腸平滑筋標本では、CPI-17タンパク質発現量が減少した。これらのことより、潰瘍性大腸炎モデルにおける消化管運動機能不全機構の少なくとも一部は平滑筋収縮のCa感受性増加機構の阻害によることが明らかになった。一方、マスト細胞より放出されるトリプターゼやトリプシンにより活性化されるプロテアーゼ受容体2(PAR-2)を介する消化管弛緩はDSSラットにおいて強く抑制され、これはPAR-2 mRNAの減少に起因することが明らかとなった。PAR-2は炎症において重要な役割を担うと考えられており、今後更なる解析を必要とする。以上の結果より、潰瘍性大腸炎においては、マクロファージの活性化により産生されたIL-1βにより平滑筋細胞のCPI-17発現量が減少し、ミオシンフォスファターゼ活性が亢進し、リン酸化ミオシンの減少の結果、平滑筋収縮が抑制される一方、PAR-2を介する弛緩も破綻し、これらの結果、消化管運動不全が起こることが示唆された。

一方、マスト細胞より放出されるトリプターゼやトリプシンにより活性化されるプロテアーゼ受容体2(PAR-2)を介する消化管弛緩はDSSラットにおいて強く抑制され、これはPAR-2 mRNAの減少に起因することが明らかとなった。PAR-2は炎症において重要な役割を担うと考えられており、今後更なる解析を必要とする。以上の結果より、潰瘍性大腸炎においては、マクロファージの活性化により産生されたIL-1βにより平滑筋細胞のCPI-17発現量が減少し、ミオシンフォスファターゼ活性が亢進し、リン酸化ミオシンの減少の結果、平滑筋収縮が抑制される一方、PAR-2を介する弛緩も破綻し、これらの結果、消化管運動不全が起こることが示唆された。潰瘍性大腸炎モデルマウスを作成し消化管運動機能抑制機構の検討を行い、下記の結果を得た。潰瘍性大腸炎モデルマウスは、雌BALB/cマウスに4%DSSを自由飲水させることで作成した(DSS投与マウス)。7日間水道水を自由飲水させたものを対照群(Controlマウス)とした。DSS投与マウスでは、消化管からの出血、体重減少、結腸の短縮が見られた。また、遠位結腸の輪走筋および縦走筋の筋層は肥厚し、それぞれの筋層を構成する細胞の数は増加した。DSS投与マウスの摘出結腸平滑筋標本において、IL-1βのmRNA発現量の増加が見られた。DSS投与マウスの摘出結腸平滑筋標本における収縮の変化を検討したところ、高濃度K収縮は増強されCarbachol収縮は抑制された。一方、このCarbachol収縮抑制はシクロオキシナーゼ(COX)阻害薬であるIndomethacin、NO合成酵素(NOS)阻害薬である1-NMMA、またはKATPチャンネル阻害薬であるglibenclamideなどの各種阻害薬によって回復しなかったため、NOや抑制性PGsを介したものではなく、KATP活性亢進によるものでもないことが示唆された。DSS投与マウスの摘出結腸平滑筋標本より作製したβ-escin脱膜化筋では、収縮のCa感受性増加機構が抑制された。さらに、DSS投与マウスの摘出結腸平滑筋標本では、CPI-17タンパク質発現量のみが減少した。これらのことより、潰瘍性大腸炎モデルにおける消化管運動機能不全機構の少なくとも一部は平滑筋収縮のCa感受性増加機構の阻害によることが明らかになった。炎症によるIL-1βの増加によりCPI-17発現量が減少し、ミオシンフォスファターゼ活性が亢進し、リン酸化ミオシンの減少の結果、平滑筋収縮が抑制されている可能性が考えられる。潰瘍性大腸炎モデルマウスは、雌BALB/cマウスに4% DSSを自由飲水させることで作成した(DSS投与マウス)。対照群(Controlマウス)には7日間水道水を自由飲水させたマウスを用いた。DSS投与マウスでは、激しい下血、体重減少、結腸の短縮が見られ、炎症の程度を示すMPO(Myeroperoxidase)活性は粘膜層で著しい増加が観察されたが、平滑筋層での変化は認められなかった。しかし、遠位結腸の輪走筋および縦走筋の筋層は肥厚し、それぞれの筋層を構成する細胞数は増加した。
新規Lードーパ受容体の心血管系調節機構とその周術期における病態生理学的解析

本研究室は長年、L-DOPAに特異的な薬理作用があること、特定の刺激に応じて分泌がなされることを報告してきた。この様な他の神経伝達物質に類似の特性を持つものの、その全貌は未解明である。このような発見とその後の研究は、国内外に類を見ないものであり、本研究の学術的独自性、創造性は高い。今回の研究は脳内でのGPR143の発現分布のパターンがドパミン神経系に類似している点(未発表データ)や脳幹における血圧下降、血管や血圧の制御に対する応答の報告より着想し、L-DOPA/GPR143が単一臓器にとどまらない生体応答を修飾する可能性を見出し、証明することを目的とする。今年度は、GPR143のシグナルが、肺血管収縮に関与していることを肺血管摘出標本を用いて検証し、血管収縮を正に収縮し血管収縮を増強することがわかった。この結果はマウス心血管系におけるGPR143のシグナルの関与を報告した我々の過去の検討と矛盾しなかった。そこで、近年新たに発見された遺伝子修飾技術である、CRISPR/cas9システムにに着目しラットの受精卵操作の技術を持つ研究協力者のもとにGPR143-ノックアウトラットの作成を試みた。得られたラットの表現型の解析を始めたところ、GPR143の存在がフェニレフリン誘発肺血管収縮になんらかの修飾を与えている可能性説明できるような所見が得られた。今後、肺高血圧モデル、大量出血モデルなど、病態モデルを作成し、これらの病態におけるGPR143の関与について検証していく計画である。GPR143-ノックアウトラットの作成は順調に行われ、繁殖可能な状況となっているが、GPR-143が肺血管収縮に関与している可能性を検証した先行研究課題を優先して解決することが、この課題の方向性を決めると考えているため、この課題へのエフォートをすこし下げた結果、進捗が遅れている。2017年度までの研究で得られた肺血管におけるL-DOPAの関与に関する所見から、L-DOPAは肺血管を含む循環器系への関与が示唆された。そこで、この肺血管におけるGPR143シグナルの関与を明らかにすることで、本研究課題に方向性を決める初期の探索に要する時間を減じ、ひいては、遅れを取り戻すことが可能と考えている。また、この進捗の遅れを取り戻すため、学内の他の研究室の教員や大学院生との協力体制を構築し、課題検証の推進を図ることとした。CRISPR/cas9システムを利用したGPR143ノックアウトラットの作成のために予算を計上していたが、他の研究支援を得ることができたため、その作成費に充当する予算が使用されず、申請金額との差が所持た。一方で、評価検証のために必要な生理学的測定の装置(AD Instrument社Lab Chartなど)は耐用年数が近づいており、不意な故障なども想定されるため、これらの機器の整備点検、更新などにあて、安定した研究環境が維持できるようにする予定である。
二次医療圏における地域完結型ケア、回復期病院が中継する生活の場への療養行程モデル

標準的な二次医療圏の回復期病院に焦点をあて、急性期病院からの転入患者の特性と回復期病院からの退院先を明確にすることを目的とし、診療録による遡及的調査の後、退院先を従属変数とし比較検定を行った。年齢(介護保険適用による階層化)、認知機能、ADL、医療処置の有無に有意差が見られ、居住地医療圏に有意差が見られなかったことから、介護保険適用、生活自立度および患者の医療ニーズが退院先に影響していると考えられた。1.研究の概要本研究は、標準的な二次医療圏の回復期病院に焦点をあて、回復期の入院における生活の場までの療養行程と生活の場へ復帰するためのケア方法を明確にすることを目的とした。対象病院の圏域は1市3町村、人口8万、病院は回復期リハビリテーション病棟を有する150床の一般病院である。本年度は、平成19年度の遡及的調査から、急性期病院からの転入者の患者特性、退院時の心身の状態と退院先、入院期間、居住地医療圏、退院先施設の機能などの調査を行い項目ごとに整理、計数し割合を算出した。2.結果の概略平成19年度、急性期病院からの転入者は、292名、うち死亡22名、データ不明者5名を除く265名について集計した。男性151人(43%)、女性114人(57%)、退院時の平均年齢は76.7(SD11.1)歳、ADLはB1 88人(33.2%)、B2 77人(29.1%)、認知症はなし107人(40.4%)、II b56人(21.1%)、介護保険は申請なし(入院時170人:64.2%、退院時60人:22.6%)、申請中(入院時16人:25.7%、退院時68人:25.7%)、退院時、要介護3 15.8%、要介護210.6%の順であった。回復期リハビリ病棟への転入患者は75.5%、平均在院日数は81.4(SD54.1)日、家族構成数は独居16.6%、2名28.3%、3名以上52.1%、退院時医療処置を有する者は13.2%、居住地が対象医療圏内者は84.5%であった。退院後の移行先は、自宅60.0%、病院15.5%、有床診療所0.4、介護老人保健施設18.9%、介護老人福祉施設3.0%、グループホーム1.1%、その他1.1%であった。1.研究の概要:本研究は、標準的な二次医療圏の回復期病院に焦点をあて、回復期の入院における生活の場までの療養行程と生活の場へ復帰するためのケア方法を明確にすることを目的とした。本年度は、平成20年度に調査した平成19年度の遡及的データの分析を中心に行った。2.結果の概略1)転入患者の特性:女性57.0%、男性43.0%、平均年齢は、入院時76.5SD11.1歳、主疾患は脳血管疾患47.1%、家族構成数は独居16.6%、配偶者と2人21.5%、退院時医療処置を有する者は13.2%、居住地が対象医療圏内者は84.5%であった。平均在院日数は紹介元では30.1(SD26.6)日、対象病院では81.4(SD54.1)日であった。2)入院の状況:ADLについて、入院時と退院時の変化を→で示す。A26.0%→16.2%,B1 15.5%→33.2%,B2 48.7%→29.1%、C1 5.7%→4.9%、C2 23.8%→13.6%、認知度は、入院時と退院前の最終チェックはほとんど変化がなかった。介護保険は申請なしが入院時64.2%、退院時22.6%であった。入院中、リハビリチームによる家屋調査を実施した者は17.0%、院内のデイケアに参加した者は23.4%、退院経過用紙への平均記載回数は5.6(SD5.8)回であった。3)退院後の移行先:自宅60.0%、病院15.5%、有床診療所0.4%、介護老人保健施設18.9%、介護老人福祉施設3.0%、グループホーム1.1%、その他1.1%であった。退院後、自宅以外の施設へ移行した者のうち、施設医療圏が、居住地の医療圏内であった者は77.4%であった。3.考察:転入患者の特性は、典型的な要介護の高齢者像であった。

退院時、ADLは改善、認知症はほとんど変化がなかった。入院後に約4割が介護保険の申請を行っていた。ADL改善へのケア、認知症へのケア、介護保険活用への支援、退院経過の情報共有が生活の場への復帰を支えていると考えられた。1.研究の概要:本研究は、標準的な二次医療圏の回復期病院に焦点をあて、急性期病院からの転入患者の特性と回復期病院における生活の場までの療養行程を検討することを目的とした。対象病院の圏域は1市3町村、人口8万、病院は回復期リハビリテーション病棟を有する150床の一般病院である。本年度は、回復期病院における移行先ごとの分析をすすめた.退院後の移行先を従属変数、患者特性等を独立変数とし、各変数の分布を確認後、必要に応じて階層化し、比較検定(順位和検定あるいはカイ二乗検定)を行った。独立変数は、年齢、性別、主疾患、家族構成、認知機能、ADL、医療処置、居住地医療圏、紹介元入院期間、入院病棟、入院期間とした。分析には、SPSS 18.0 Jを用いた。2.結果の概略1)退院後の移行先が自宅、自宅以外での比較:有意差がみられた特性は、紹介元入院期間、入院病棟、入院時の認知機能、入院時ADL、入院期間、退院時医療処置の有無、退院時の認知機能、退院時ADL、家族構成であった。2)退院後の移行先が自宅、病院、老人保健施設、施設での比較:有意差がみられた特性は、年齢(介護保険適応による階層化)、入院時の認知機能、入院時ADL、入院期間、退院時医療処置の有無、退院時の認知機能、退院時ADLであった。3.考察:急性期病院からの転入患者の自宅退院者の特性は、患者の年齢や疾患の有意差はなく、認知機能、ADL、医療処置の有無、家族構成などに有意差がみられたことから、本人の生活自立度及び家族介護力に関連があると考えられる。紹介元入院期間、入院病棟、入院期間に有意差がみられたことから、疾患からの回復が速やかで、治療・管理が複雑でないことが考えられる。自宅を含めた各移行施設による特性は、年齢(介護保険適応による階層化)、認知機能、ADL、医療処置の有無に有意差がみられたこと、居住地医療圏による差がみられなかったことから、患者の医療ニーズおよび生活自立度と施設機能との関連が移行先に影響していると考えられる。
炭素マイクロクラスターの電子状態・振動状態に関する第一原理的研究

分子ビームエピタキシャル技術の向上により、数原子層からなる超薄膜が作成できるようになり、バルクとは全く異なる磁性材料としての新しい機能が期待されている。我々は、磁性薄膜の磁気エネルギーやランダウ・リフシッツの自由エネルギー汎関数から出発し、変分法を用いて磁化の大きさや方向に関する偏微分方程式を導き、それを解析的に解くことにより、相転移のメカニズムを解明した。また、キューリ温度や臨界膜厚の各物理量への依存性を解析的に明らかにした。また、数原子層からなる薄膜における磁化方向相移転を定量的に理解するため、格子モデルを導入し、非線型連立方程式を数値的に解いた。面内形状異方性と界面垂直異方性の競合における交換相互作用の効果を取り入れた磁性薄膜の磁化方向相移転に関するミクロスコピックな理論を構築した。薄膜内の磁化の非一様構造を記述することによって、磁化方向に関する相転移のメカニズムを解明し、臨界膜厚の他の磁性特性への依存性を明らかにした。さらに、モンタカルロシミュレーションにより、磁性多層膜系での磁化方向相転移の動的特性を明らかにした。我々のミクロスコピックな理論により、非一様磁化構造からの寄与と表面磁気垂直異方性の大きさの決定が可能となった。また、磁性材料としての重要な性質である外部磁場への応答の動的性質を解明した。こうして、我々の研究により、磁化方向相転移に関して多層膜の界面で発生する磁気垂直異方性の発生メカニズムが解明され、新しい機能を備えた新材料の開発に寄与することが明らかになった。
血液接触型人工臓器における凝固線溶系および血小板機能障害に関する研究

体外循環施行時における凝固線溶系および血小板の活性化および機能異常の発現する機序を解明する目的で成人開心術症例を対象に研究を進めた。2.体外循環により血小板数の有意の低下とともに、洗浄血小板にて測定したristocetin凝集も著明な低下を示した。3.体外循環に伴う血小板表面の各種膜糖蛋白の変化をそれぞれに対するモノクロナール抗体をもちいて測定した結果、活性化依存性に血小板表面に出現するα顆粒膜糖蛋白granule membrane protein 140(GMP-140)の増加と共に、粘着レセプターglycoprotein Ib(GPIb)の減少が確認された。4.以上より体外循環にともなう止血機能の異常は線溶亢進、活性化血小板の網内系による処理、血小板粘着能の障害が原因と考えられた。5.体外循環に起因するこれらの凝固線溶系の活性化や血小板機能障害を防止する目的で、蛋白分解酵素阻害薬Nafamostat mesilateを2mg/kg/hrの速度で体外循環中に投与して、その効果を検討したところ術後出血量は約40%節減された。血中濃度は4500ng/ml以上が得られており、凝固線溶系に対してはプラスミン生成の抑制、血小板に対してはGPIb減少の抑制などの効果が確認された。体外循環施行時における凝固線溶系および血小板の活性化及び機能異常の発現する機序を解明する目的で成人開心術症例を対象に研究をすすめた。1.体外循環開始後、TATおよびFPAなどの凝固系分子マーカーならびにPIC、FDP-D dimerなど線溶系分子マーカーの上昇が認められ、体外環境による著明な凝固系および線溶系に対する活性化が確認された。2.血小板に引き起こされる変化は、血小板膜糖蛋白の粘着レセプターGPIb、凝集レセプターGPIIb/IIIa、および血小板膜表面に活性化依存性に出現する顆粒膜糖蛋白のGMP-140の変化をそれぞれに対するモノクローナル抗体を用いて測定し、血小板機能異常との関連を検討した。体外循環にともないGPIbは経時的に低下し、体外循環120分後には前値の64%にまで低下した。同時に洗浄血小板を正常血漿に浮遊し測定したristocetin凝集能も体外循環により著明な低下を示した。一方、GPIIb/IIIaは体外循環中も有意の低下も示さず、洗浄血小板によるADP凝集は90%以上に、collagen凝集能は85%以上に保たれていた。また、表面にGMP-140を発現した活性化血小板は、体外循環にて増加し、120分で最高値よに達し、有意の高値は体外循環終了1時間後まで続いた。これらの結果より、体外循環により血小板機能障害はおもにGMP-140をその表面に多く発現するに至った血小板の網内系などによる処理が体外循環後の血小板数の低下につながっているものと推察された。3.以上のような体外循環における凝固線溶系および血小板における活性化、機能障害を予防する目的で、蛋白分解酵素阻害薬Nafamostat mesilate体外循環中に投与して、その効果をみたところ、凝固線溶系の抑制作用が確認され術後出血量の減少など止血機能の改善が認められた。現在さらに血小板に対する保護効果につき研究をすすめている。

4.以上より体外循環にともなう止血機能の異常は線溶亢進、活性化血小板の網内系による処理、血小板粘着能の障害が原因と考えられた。5.体外循環に起因するこれらの凝固線溶系の活性化や血小板機能障害を防止する目的で、蛋白分解酵素阻害薬Nafamostat mesilateを2mg/kg/hrの速度で体外循環中に投与して、その効果を検討したところ術後出血量は40%節減された。血中濃度は4500ng/ml以上が得られており、凝固線溶系に対してはプラスミン生成の抑制、血小板に対してはGPIb減少の抑制などの効果が確認された。
狭い平行流路を通過する低密度気体のチョーク流れと熱伝達

壁面が断熱された狭い平行平板間流路を通過する低密度空気の、連続及び滑り流域におけるチョーク流れが、差分法による数値解、実験および解析解の方法を用いて研究された。二次元の圧縮性境界層方程式に基づいた数値計算においては、運動量方程式の圧力項の取り扱いを改良することにより、既存の手法に比べて高精度でチョーク状態が達成された。流量係数、圧力分布および壁面温度分布の数値解は実験結果とよく一致した。上流タンク圧力が低下すると共に、摩擦係数と回復係数の数値解は、非圧縮発達流れに対する漸近値に接近することが示された。次に、壁面が一様熱流束で加熱(又は冷却)される場合について、断熱壁面の場合と同じく、狭い平行平板間流路を通過する連続及び滑り流域のチョーク気体流れの流量及び熱伝達特性が、実験、数値解、および近似解析解により研究された。流量係数と壁面温度分布の数値解は実験値と比較的によく一致した。壁面における熱伝達(加熱)が流量係数に及ぼす影響は、壁面における無次元熱入力により相関づけることができることが示された。参照温度としてそれぞれ、断熱壁温度、混合平均温度および全温度により定義された三種類のヌッセルト数が提案され、又、これらのヌッセルト数に及ぼす粘性発熱及び希薄化の影響が明らかにされた。本年度の研究実施計画に従って、先ず壁面で加熱のできる平行流路の設計と製作を行った。新しく設計した加熱平行流路は次の様な特徴と諸元を有している。◇現有する排気用真空ポンプの性能及び真空チャンバーの寸法を考慮し、流路の寸法精度、温度・静圧の流れ方向分布の測定精度を向上させるため、従来用いていた流路(長さ=120mm、高さ×奥行き=1mm×50mm)より長い流路(200mm)とする。流路の高さ×奥行きは1mm×50mmとする。◇200mm×50mmの上下壁面は、一様な厚さのニッケルメッキを施しこれに通電できるようにして一様発熱面とする。◇更に、回復係数を実測するために、壁温度と静圧を同時に測定できる流路とする。このため、静圧孔は、200mm×1mmの両側面に設ける。◇壁面温度は、線径25μmのK型熱電対を流路壁内に設けた細孔に埋め込んで測定する。熱電対温接点の位置する細孔の先端は、ニッケルメッキ面に接する流路壁面から約O.5mm以内になるように流路外壁側から穴開けされている。製作した流路の諸元を整理して以下に示す。◇流路の寸法:隙間高さ0.97mm、長さ200mm、幅50mm、材料;フェノール樹脂◇壁温測定用熱電対:クロメル・アルメル、線径25μm、16点、(内6点は、熱伝導損失誤差を確認・補正するため流路外壁に設置)◇静圧測定孔:穴径0.5mm、10点◇ニッケルメッキ層厚さ1μm、通電時の電気抵抗値13.7Ω現在、製作した流路を真空チャンバーにセッティングする段階であるため、新しい実測は実施していない。非加熱流路を用いた実測と解析流路の長さ200mm、幅50mm、隙間(平均値)0.75mm、流路壁面上の温度分布測定点数16、静圧測定孔10を有する流路を完成し、上流タンク圧力が90kPa0.4kPaの範囲で(チョーク流れを得るために、下流タンク圧力は上流タンク圧力の1/10以下とした。)、流量、温度分布及び静圧分布の実測を行った。実測された流量を流量係数(等エントロピー流れとの比)の形で表わした結果は、乱流域から滑り流れ域までに渡り、過去に本研究で得られた理論解析結果と良く一致した。静圧分布と壁面温度分布(断熱壁温度に対応する)の実測値から、回復係数の分布を求めた結果は、次のようであった。1)上流タンク圧力が15kPa程度以上では、流路入り口から出口までの回復係数の分布は、比較的に一様である。上流タンク圧力がより低いと流路中央で低く、下流側では高くなる分布を示す。

2)圧力の高い乱流域では回復係数の値は、0.80.9程度、上流タンク圧力が層流の上限に近い40kPaから20kPa程度ではプラントル数(0.72)に近い値を取り、圧力低下と共に低下する。(乱流域に近い、比較的に圧力の高い場合の回復係数が、本研究の理論的な予測に近い値を示すこと等について、更に無次元量等を用いた詳細な解析と検討が必要である。)圧縮性境界層方程式に基づいた理論解析上述の実験と併せて理論解析を行った。摩擦発熱を無視できないチョーク流れのような高速の内部流れの場合における、壁面での熱伝達と粘性発熱及び希薄化との関係を基礎方程式の理論解析により明確にした。
化学シグナル解析に資するタンパク質分解光制御法の創出

本研究では、光を用いて細胞内標的タンパク質の分解を任意のタイミングで誘起し、さらに停止させる、という操作技術の創出を目指している。平成30年度は、FK506結合タンパク質変異体(FKBP12(F36V))に対する光応答性小分子リガンドを開発し、試験管内においてリガンドの光異性化能とタンパク質との親和性を評価した。紫外可視吸収スペクトルの測定の際に、開発した光応答性リガンドに対して330 nmおよび450 nmの光を交互に照射することで、リガンド構造の可逆的変化が起こることが示された。さらに、蛍光偏光解消法を用いることで、異性化に伴ってリガンドのFKBP12(F36V)に対する親和性が変化することが明らかとなった。開発した光応答性リガンドに対して、細胞内でのタンパク質分解を誘導するための機能性部位として、(1)疎水性タグ構造、ならびに(2)ユビキチンE3リガーゼ結合構造を導入した。今後これらのリガンドを用いて生細胞内でのタンパク質分解誘導実験を行う予定である。光応答性リガンドの生細胞内での評価に向けて、哺乳動物細胞用発現ベクターにFKBP12(F36V)と緑色蛍光タンパク質(GFP)もしくは赤色蛍光タンパク質(mCherry)との融合タンパク質をコードする遺伝子を組み込んだコンストラクトを作製した。いずれのコンストラクトを用いた場合も、ヒト胎児腎細胞(HEK293T)内で融合タンパク質が発現することを、蛍光顕微鏡観察ならびにウエスタンブロッティング解析により確認した。当初の予定通り、FKBP12(F36V)に対する光応答性リガンドの合成、光物性評価、ならびに試験管内でのFKBP12(F36V)に対する親和性評価を行った。さらに、タンパク質分解誘導分子への誘導体化、哺乳動物用発現ベクターの構築まで達成しており、研究計画は概ね順調に実施されている。タンパク質分解誘導分子の開発と、FKBP12(F36V)と蛍光タンパク質の融合発現ベクターの構築が完了しているため、今後は培養細胞を用いた実験へと移行する。まずは、蛍光顕微鏡観察やウエスタンブロッティング解析を用いたタンパク質分解の評価系を確立する。その後、光照射によってタンパク質分解の促進・停止のスイッチングが可能かを検討する。
プラズマ計測用大出力光励起遠赤外レーザーの単一モード化

本研究は,協同トムソン散乱法による核融合プラズマのイオン温度計測において,プラズマへの入射光源となる大出力光励起D_2Oレーザーの単一モード化を目的とする。従来のD_2Oレーザーの多モード発振出力は,イオン温度の測定結果に重大な誤差を与えることが示されており,これを単一モード化する技術の確立が必要となっていた。本研究では,小出力の単一モード発振・小型D_2Oレーザーを用い,その出力を大型D_2Oレーザー増幅器で増幅する「増幅方式」と,小型レーザー出力を大型D_2Oレーザー発振器に入射し,その発振出力を直接単一モード化する「注入ロック方式」の二つの方法を試みた。増幅方式では,大型D_2Oレーザー増幅器のガス圧を46Torrに設定し,小型レーザーの発振周波数をASE(Amplified Spontaneous Emission)放射のピーク周波数より20MHz程低くした場合に,半値幅で10MHzの極めて狭帯域な出力が得られた。出力エネルギーは約50mJである。一方,注入ロック方式では,小型レーザーの発信周波数が大型レーザー発信器の縦モードとよく一致しており,かつ,大型レーザーの発振パルスの生長前に小型レーザー光が入射された場合,注入光と結合したモードが支配的に発振し,半値幅で約5MHzの狭帯域出力が得られた。ただし,この場合には,他のモード成分も僅かながらの振幅で同時発振した。注入ロック方式の出力エネルギーは約110mJである。本研究で用いた出力規模のD_2Oレーザーで,上記のような狭帯域発振出力が得られたのはこれが初めてである。なお,増幅方式の実験に先立ち,予備実験として,D_2Oレーザー増幅器からのASE放射のスペクトル測定を行ったが,この実験においてもいくつかの新しい知見が得られている。このように,本研究の所期の目的はほぼ100%達成され,大出力光励起遠赤外レーザーの単一モード化の方法を確立することができた。
ＮＡＳＨ病態形成メカニズムにおける胆汁酸の寄与解明と化学診断への応用

今年度は非アルコール性脂肪性肝炎(NASH)の病態進行における胆汁酸動態に関する研究を行った。NASHの病態進行と胆汁酸動態との関連を明らかにするために、NASHモデルマウスを用いた検討を行った。C57BL/6J雄性マウスにコリン欠乏メチオニン減量高脂肪食を給餌させたところ、病理組織学的に早期のNASH誘発と、給餌3-6週目にかけて肝線維化の経時的な進展が認められた。次に、作製したNASHモデルマウスにおける胆汁酸組成及び濃度の変動を詳細に解析したところ、給餌3週目より末梢血中における親水性の遊離型胆汁酸やグリシン抱合型及びタウリン抱合型胆汁酸の濃度が増加していた一方で、それらの胆汁中濃度は低下していた。続いて、肝臓及び回腸に発現するトランスポーターのmRNA発現を調べたところ、NASHモデルマウスにおいて細胞内取り込みを担うsodium taurocholate cotransporting polypeptideやorganic anion transporting polypeptide 1b2、胆管側への排出を担うATP-bindingcassette c2やbile saltexport pumpは発現が低下し、血管側への排出を担う肝臓のorganic solute transporter βは発現が給餌3-6週目にかけて増加していた。以上の検討から、NASHモデルマウスにおいて、肝実質細胞内胆汁酸の血管側への排出を促進するような胆汁酸動態の変動が認められることを明らかにした。本成果は、ヒトとマウスの種差など考慮すべき点はあるものの、NASHの病態進行における胆汁酸動態の変動因子としてトランスポーターの重要性を示すだけでなく、NASHの病態進行を捉える戦略として胆汁酸動態の変動を精密に把握することの有用性を示すものである。翌年度、交付申請を辞退するため、記入しない。
口腔癌のDNA損傷応答システムの解析に基づく新規治療法の開発

Hsp90阻害剤である17-AAGは,Rad51が関与する相同組み換えによるDNA損傷応答システムを阻害することにより口腔扁平上皮癌細胞のγ線に対する感受性を増強することが明らかとなり,今後,17-AAGと放射線療法との併用は口腔扁平上皮癌に対する有効な治療法となりうる可能性が示唆された.Hsp90阻害剤である17-AAGは,Rad51が関与する相同組み換えによるDNA損傷応答システムを阻害することにより口腔扁平上皮癌細胞のγ線に対する感受性を増強することが明らかとなり,今後,17-AAGと放射線療法との併用は口腔扁平上皮癌に対する有効な治療法となりうる可能性が示唆された.株化口腔扁平上皮癌(OSC)細胞のγ線に対する感受性を規定する因子、さらにはOSC細胞のγ線感受性を増強する手段を明らかにすべく検討し、以下の結果を得た。1)γ線照射後の核およびミトコンドリアDNA(mtDNA)における8-OHdGレベル、mtDNAのCommon deletionの発現レベルは、抵抗性株では感受性株に比べいずれも低値であった。2)ミトコンドリアで働くDNA修復酵素OGG1、POLGおよびミトコンドリア転写因子Tfamの発現レベルは抵抗性株では感受性株に比べ1.52倍高値で、POLGおよびTfamの発現にはPI-3K/Aktシグナル阻害剤で低下した。4)OSC細胞のATM、ATR、Ku70/80、ERCC1、DNA-PK_<CS>、XRCC13、PARP、Rad51/52およびPCNAの発現を比較検討したところ、Rad51の蛋白の発現とγ線に対する感受性との間に負の相関が認められたが、ATM、DNA-PK_<CS>のリン酸化のレベルと感受性との間には関連は認められなかった。5)核におけるリン酸化ヒストンH2AXレベルおよびコメットアッセイによるDNA2重鎖切断レベルは、抵抗性株では感受性株に比べ早期に低下し、Rad51の発現増強に関わるSTAT5の活性化およびRad51の活性増強に関わるp53あるいはBRCA2との会合は抵抗性株ではより強く認められた。以上より中PI-3K/Aktシグナルの抑制あるいはsiRNAによりOSC細胞のOGG1、POLG、Tfam、Rad51の発現を抑制することによりγ線に対する感受性を増強させることが明らかとなり、臨床応用への可能性が示唆された。株化口腔扁平上皮癌(OSC)細胞のγ線に対する感受性を規定する因子、さらにはOSC細胞のγ線感受性を増強する手段を明らかにすべく検討し、以下の結果を得た。1)γ線照射後の核およびミトコンドリアDNA(mtDNA)における8-OHdGレベル、mtDNAのCommon deletionの発現レベルは、抵抗性株では感受性株に比べいずれも低い。2)ミトコンドリアで働くDNA修復酵素OGG1、POLGやミトコンドリア転写因子Tfamのレベルは抵抗性株では感受性株に比べ1.52倍高値で、POLGおよびTfamの発現にはPI-3K/Akt経路が関与している。3)OGG1、POLGおよびTfamに対するsiRNAにてこれらの発現をノックダウンするとOSC細胞のγ線に対する感受性が増強する。4)OSC細胞のDNA修復関連蛋白の発現を比較検討したところ、Rad51の蛋白の発現とγ線に対する感受性との間に負の相関が認められた。5)核におけるリン酸化ヒストンH2AXレベルおよびコメットアッセイによるDNA2重鎖切断レベルは、抵抗性株では感受性株に比べ早期に低下し、Rad51の発現増強に関わるSTAT5の活性化およびRad51の活性増強に関わるp53あるいはBRCA2との会合は抵抗性株でより強く認められた。6)Hsp90阻害剤17-AAGはcAb1のリン酸化、STAT5のリン酸化、Rad51の発現誘導を抑制し、さらにはRad51の核への移行に重要なRad51とp53あるいはBRCA1/2との会合を抑制した。以上より、PI-3K/Aktシグナルの抑制あるいはsiRNAによるOGG1、POLG、Tfam、Rad51の発現抑制、さらには17-AAGの併用によりOSC細胞のγ線に対する感受性が増強することが明らかとなり、臨床応用への可能性が示唆された。【目的】これまで我々は口腔扁平上皮癌(OSC)細胞の化学・放射線療法に対する感受性を規定する因子について種々の検討を行ってきた。その中で、OSC細胞のγ線に対する感受性とRad51の発現レベルとは逆相関しており、γ線とRad51が関与する相同組み換えによるDNA損傷応答システムを標的とした治療との併用が口腔扁平上皮癌に対する有効な治療法となりうる可能性を示唆してきた。今回は、Hsp90阻害剤である17-AAGの相同組み換えによるDNA損傷応答システムに及ぼす影響を検討した。【材料と方法】γ線抵抗性のOSC細胞(OSC-1、OSC-4、OSC-5)を17-AAGで処理した後、Rad51の発現、STAT5のリン酸化、ならびにRad51とBRCA2あるいはp53との会合をウエスタンブロット法および免疫沈降法にて検討するとともに、OSC細胞のγ線および抗癌剤(CDDP、DOC)に対する感受性に及ぼす17-AAGの影響をComet assayならびにFlow cytometry法にて検討した。【結果】各OSC細胞を17-AAGで処理することにより、いずれの細胞においてもSTAT5のリン酸化レベル、Rad51とBRCA2あるいはp53との会合、さらには、Rad51の発現ならびに核への移行が減弱した。さらに、OSC細胞を17-AAGで前処理することによりγ線、CDDPあるいはDOCに対する感受性が増強し、前処理を行わなかったものに比べDNA二重鎖切断ならびにアポトーシスがより強く誘導された。【考察】

以上より、17-AAGはRad51が関与する相同組み換えによるDNA損傷応答システムを阻害することによりOSC細胞の抗癌剤およびγ線に対する感受性を増強することが明らかとなり、今後、17-AAGと化学・放射線療法との併用は口腔扁平上皮癌に対する有効な治療法となりうる可能性が示唆された。
海洋プレート最上部マントル近傍の含水量と流入水の起源解明に向けて

海洋プレートの沈み込みに伴う水循環を担っているプレート中の含水量、およびプレートテクトニクスが起きるためのプレート強度問題は地球惑星科学の第1級研究課題である.本研究では,特に,モホ面(地殻-マントル境界)近傍岩石中の水の存在形態(無水鉱物中の水量と岩石ー水反応によってできる岩石)の解明に取り組む.上記の問題解明に最も適した試料である国際陸上掘削計画で採取された過去の海洋プレートの地殻-マントル境界層相当の連続コア試料を用いて,1)モホ面近傍を構成する岩石中の無水鉱物の含水量深部方向変化,2)蛇紋岩の形成条件と水の起源,3)過去に溶融を経験した物質の海洋プレートへの混合の影響を明らかにする.海洋プレートの沈み込みに伴う水循環を担っているプレート中の含水量、およびプレートテクトニクスが起きるためのプレート強度問題は地球惑星科学の第1級研究課題である.本研究では,特に,モホ面(地殻-マントル境界)近傍岩石中の水の存在形態(無水鉱物中の水量と岩石ー水反応によってできる岩石)の解明に取り組む.上記の問題解明に最も適した試料である国際陸上掘削計画で採取された過去の海洋プレートの地殻-マントル境界層相当の連続コア試料を用いて,1)モホ面近傍を構成する岩石中の無水鉱物の含水量深部方向変化,2)蛇紋岩の形成条件と水の起源,3)過去に溶融を経験した物質の海洋プレートへの混合の影響を明らかにする.