hpprc/llmjp-kaken huggingface dataset:
神経細胞形態形成における細胞膜輸送と細胞骨格系とのクロストーク機構の解明

神経細胞は特徴的な神経突起を持つ。この神経突起の形態形成が正確に制御されることは、精密な神経ネットワーク形成に必須である。本研究は、神経細胞の形態形成において重要な「細胞膜輸送」と「細胞骨格系の再構築」がどのように協調し、神経細胞の形態変化を適切に制御しているのか、その分子機構を解明するために、細胞膜リン脂質ボスファチジルエタノールアミン(PE)に着目し、PEの合成、輸送、および挙動(フリップ・フロップ運動)による神経細胞の形態形成制御機構を解析している。昨年度までに私は、PEの合成が神経突起伸長に重要であることを示した。また、細胞膜脂質二重層中の内層に主に存在するPEが神経突起伸長時の成長円錐で外層に露出し、アクチン細胞骨格系の再構築に重要な低分子量G蛋白質Rhoファミリーの活性を制御していることを示した。さらに、成長円錐でのPEのフリップ・フロップ運動を制御する可能性がある候補遺伝子を同定し、神経突起伸長に関与することを明らかにした。これらをふまえ今年度は、1.どのような分子機構によって、PEのフリップ・フロップ運動が制御されるのか、その上流の分子メカニズムの探索、2. In vivoにおけるPEの合成、およびフリップ・フロップ運動の神経突起伸長への関与を検討した。1.ネトリンやBDNFといった上流因子によって、PEのフリップ・フロップ運動が制御されていることを見出した。2.子宮内電気穿孔法によって、PEの合成酵素やフリップ・フロップ運動を制御する因子をin vivoにおいて制御したところ、神経突起伸長を正に制御していることを見出した。(抄録なし)神経細胞は特徴的な神経突起を持つ。本研究は、神経細胞の形態形成において重要な「細胞膜輸送」と「細胞骨格系の再構築」がどのように協調し、神経細胞の形態変化を適切に制御しているのか、その分子機構を解明するために、細胞膜リン脂質ホスファチジルエタノールアミン(PE)に着目し、PEの合成、輸送、および挙動(フリップ・フロップ運動)による神経細胞の形態形成制御機構を解析している。本年度は、神経細胞形態形成時における1.PEの合成、2.挙動(フリップ・フロップ運動)を制御する分子の役割を検討した。1. PEの合成酵素であるエタノールアミンキナーゼ-1(Eki-1)の役割を検討したところ、Eki-1は、神経突起伸長を正に制御していることを見いだした。2.以前の研究から、細胞膜脂質二重層中の内層に主に存在するPEが、神経突起伸長時にはアクチン細胞骨格が重合している成長円錐で外層に強く露出していることを見いだしている。そこで、PEの挙動を制御する分子群(フリッパーゼおよびCDC50ファミリー)の神経突起伸長時における発現パターンをRT-PCR法によって検討し、哺乳動物細胞で同定されている14種類のうち10種類のフリッパーゼ、およびすべてのCDC50ファミリー分子が神経突起伸長時に発現することを見いだした。また、その中でも発現が高いと予測されたフリッパーゼおよびCDC50ファミリー分子を神経細胞に発現させ、その局在および機能を検討したところ、ATP9A、および一部のCDC50A、CDC50Bが神経突起先端部に局在すること、さらに、ATP9AおよびCDC50Bは神経突起伸長を正に制御していること、また、ATP9Aは、神経細胞の成長円錐の形態を制御していることを見いだした。また、細胞膜脂質二重層中の内層に主に存在するPEが神経突起伸長時の成長円錐で外層に露出していることを示してきた。これらをふまえ今年度は、1.成長円錐におけるフリップ・フロップ運動を制御する候補遺伝子の神経突起伸長における役割の検討、2.フリップ・プロップ運動とアクチン細胞骨格との関係の検討をおこなった。1.成長円錐でのPEのフリップ・フロップ運動を制御する候補遺伝子が、神経突起伸長に関与することをsiRNAや各種変異体を用いて証明した。2.PEのフリップ・プロップ運動をペプチドや上記候補遺伝子により制御すると、成長円錐の形態が制御され、さらにアクチン細胞骨格の再構築に重要な低分子量G蛋白質であるRhoファミリーの活性が制御されることを見いだした。

また、細胞膜脂質二重層中の内層に主に存在するPEが神経突起伸長時の成長円錐で外層に露出し、アクチン細胞骨格系の再構築に重要な低分子量G蛋白質Rhoファミリーの活性を制御していることを示した。さらに、成長円錐でのPEのフリップ・フロップ運動を制御する可能性がある候補遺伝子を同定し、神経突起伸長に関与することを明らかにした。これらをふまえ今年度は、1.どのような分子機構によって、PEのフリップ・フロップ運動が制御されるのか、その上流の分子メカニズムの探索、2. In vivoにおけるPEの合成、およびフリップ・フロップ運動の神経突起伸長への関与を検討した。1.ネトリンやBDNFといった上流因子によって、PEのフリップ・フロップ運動が制御されていることを見出した。2.子宮内電気穿孔法によって、PEの合成酵素やフリップ・フロップ運動を制御する因子をin vivoにおいて制御したところ、神経突起伸長を正に制御していることを見出した。本年度は、エタノールアミンキナーゼ・1が神経突起伸長に関与すること、フリッパーゼの一つATP9Aおよびその補因子であるCDC50Bが発達期神経細胞の成長円錐に局在すること、さらにATP9Aが神経突起の伸長に重要な役割を果たしていることを見出した。これらの結果は本研究プロジェクトの核心部分の一つであり、おおむね順調に進展していると考える。昨年度までに、神経突起伸長部においてホスファチジルエタノールアミン(PE)のフリップ・プロップ運動を制御する候補遺伝子を同定していた。その成果を踏まえて本年度は、その候補遺伝子が、神経突起の伸長に関与することをsiRNAや各種変異体を用いて証明した。また、PEのフリップ・フロップ運動が、細胞骨格系の再構築に重要な低分子量G蛋白質であるRhoファミリーの活性を制御することを発見した。これらの実験結果は、PEのフリップ・プロップ運動による神経突起伸長制御のメカニズムを明らかにする上で非常に重要な成果であり、本研究プロジェクトはおおむね順調に進展していると考える。2.PEの挙動を制御し、PEのフリップ・フロップ運動が神経突起伸長やGrowth coneの形態を制御するかどうかを確認する。3.PEのフリップ・プロップ運動がGrowth coneの形態を制御する分子の活性を調節するかどうかを確認する。4.in vivoにおいてATP9Aが神経突起伸長を制御するかどうか確認する。5.PEの輸送がどのような分子機構によって制御されるかを検討する。1.候補遺伝子が突起先端部のPEのフリップ・フロップ運動を制御しているかどうかを確認する。2.候補遺伝子がin vivoにおける神経突起伸長に関与するかどうかを確認する。3.どのような分子機構によって、PEのフリップ・フロップ運動が制御されるのか、その上流、下流の分子メカニズムを解明する。4.PEの輸送がどのような分子機構によって制御されるかを検討する。(抄録なし)
パーキンソン病における淡蒼球境界細胞刺激の認知機能改善効果

脳深部刺激療法(DBS)は進行期パーキンソン病患者に対する確立した治療法である.淡蒼球内節は治療対象として選択される.淡蒼球内節を標的としたDBSを行う場合,電極を留置する際の軌道上に淡蒼球内節と外節の境界部分を通過することが多い.この部位にはマイネルトの基底核へ投射するコリン作動性神経が含まれ,認知機能に関与するとされる.今回,我々はこれらの細胞群の特徴の解析と,同細胞群への刺激で認知機能が改善するかを検討した.同部位で採取された細胞の平均発火頻度は1.2Hzで,通常の淡蒼球細胞の発火頻度より低かった.長期刺激効果は本検討では差がみられなかったが,より長期間の検討が必要である.本研究は研究対象の目標症例数を20例40側と設定し,術中細胞活動記録を解析する計画である.現時点までに18例に対し手術が終了しており,全例において術中細胞活動記録の採取が完了している.研究計画書に記載したとおり,本研究は第一段階第四段階の四段階にわけ,研究遂行する計画である.第一段階の境界細胞の細胞活動の特徴の解析の作業に関しては,境界細胞をとらえる作業が重要となる.約80%の手術中細胞活動記録で,淡蒼球内節と淡蒼球外節の境界領域が捉えられ,その約半数で境界細胞と考えられる細胞活動記録が採取できている.また,大半の症例で,同部位への電極留置に成功している.現在,この境界細胞の細胞活動の解析作業を進めているが,上市されているソフトウェアでは解析が困難な部分があるため,本研究に必要とされる性能を満たすよう,ソフトウェアの開発・改良をすすめており,完了次第解析を完遂する計画である.また第二段階の解剖学的な正確な位置の同定作業に関しては,同細胞群が採取された部位と周辺構造物との位置関係を明らかにするため,MRI画像・CT画像の解析を施行している.MRI画像の撮像パラメタに関しては十分な検討が行えたが,CT画像に関して撮像パラメタのさらなる検討が必要な部分があり,作業を続けている.第三・四段階の持続刺激パラメタの検討と長期予後に関しては,約半数の症例で二四週以降の長期予後の検討ができており,解析・検討を進めている.本研究のうち,画像解析結果を含まない結果と,24週間の長期予後の検討結果に関しては,学術大会での発表を予定している.引き続き当初の研究計画に遅れが出ないよう検討を進める予定である.一部解析に用いるソフトウェアに不具合があり,本研究用に改良が必要であるため検討している.改良が完了次第,解析を続け,最終的には予定通り研究が遂行できるものと考える.本研究では,淡蒼球内節と淡蒼球外節の境界細胞の細胞活動の特徴を明らかにすること,とくにDBS手術中に採取される神経細胞活動が,どのような特徴があるかを明らかにすることを目標に進められた.17例(34側)に対しDBS手術中の細胞活動の記録・解析を行い,境界細胞の細胞活動の特徴を明らかにし,21側において境界細胞の細胞活動が採取できた.これらの細胞活動は比較的発射頻度が低く,単調な発射リズムであることが確認された.続いて,DBS手術の際に同細胞集団の存在部位に電極を正確に留置するために,解剖学的位置を設定することとしたが,境界細胞が採取できた症例では採取されたた細胞の分布幅は1mm以内であることがほとんどであり,術前に撮影されたMRI画像における淡蒼球内節・外節の境界領域と同等の部位であった.術後,長期的に同部位に留置した電極に対して持続刺激を行った際に,どのような症状変化がみられるのか,また刺激パラメタはどのようなものが良いのかを検討した.境界細胞が採取できた症例では同部位に留置された電極を刺激治療に用い,24週後の長期予後を観察した.その結果,同部位の刺激は全体的な運動症状改善効果をもたらした.境界細胞が採取されなかった症例に対しても同部位の刺激を試み,同等に運動症状改善効果を得ることができ,両群間に有意差はみられなかった.刺激パラメタの最適な値を検討したが,一定の見解を得ることができず,さらに長期的な予後検討が必要であると考えられた.認知機能検査,前頭葉機能検査を術後の経過ごとに観察したが,今回の検討では境界細胞の活動の採取ができ,その部位を刺激している症例,採取できなかったが同部位の刺激を行った症例,対照群を比較したが,認知機能低下進行が明らかであった症例と刺激部位には大きな差はみられず,引き続き観察期間を延長して検討中である.脳深部刺激療法(DBS)は進行期パーキンソン病患者に対する確立した治療法である.淡蒼球内節は治療対象として選択される.淡蒼球内節を標的としたDBSを行う場合,電極を留置する際の軌道上に淡蒼球内節と外節の境界部分を通過することが多い.この部位にはマイネルトの基底核へ投射するコリン作動性神経が含まれ,認知機能に関与するとされる.今回,我々はこれらの細胞群の特徴の解析と,同細胞群への刺激で認知機能が改善するかを検討した.同部位で採取された細胞の平均発火頻度は1.2Hzで,通常の淡蒼球細胞の発火頻度より低かった.長期刺激効果は本検討では差がみられなかったが,より長期間の検討が必要である.引き続き,目標症例数に達するよう,研究計画書にあるように2017年6月までを目標に症例数を増やす予定である.また解析に用いられるソフトウェアの改良が完了次第,解析を完遂する予定である.

長期予後の検討に関しても順調に進んでおり,最終的な結果として解析を行い,英文学術論文として投稿する方針である.運動異常症DBS手術中の細胞活動記録を解析するため,既存の市販ソフトウェアとともに,当該研究で解析を行うための専用ソフトウェアを開発中である.現在,開発業者とともに改良を続けており,最終版の納入時点での支払予定としたため,年度中に支払いができなかった.またそのソフトウェアの必要とするスペックを満たす解析専用コンピュータを導入する予定であり,その納品・支払いも年度中にできなかったため,本年度の物品費に残額が発生した.成果報告のための学会出張予定として旅費を計上したが,採択された学会が2017年6月開催であるため,旅費の支出も延期された.2017年4月以降,納入された物品より支払いをすすめている.当初の研究予定で予算計上した物品の手配を進め,研究が送れないよう留意しながら決済していく.また,旅費に関しては上記に示したように今年度開催される学会で採択されているため,それに合わせ支出していく予定である.
流体中の不連続面の形の発展に関する解析的及び数値的研究

流体運動に伴うさまざまな不連続面のなかで、流体力学的に最も基礎的なものの一つに渦面と呼ばれる接線速度の不連続面がある。これまで、2次元的な渦面のダイナミックスについては多くの研究がなされており、初期に解析的な形を持った渦面が自発的にその解析性を失う過程などが解明されてきた。しかしながら、3次元的ダイナミックスについては、現実の流れは一般に3次元的であるにも関わらず、ほとんど未解明であった。本研究では、2次元における渦面の運動を支配するBirkoff-Rottの式を3次元化の場合に一般化した表現を用いて、初期に周期的な撹乱を与えられた渦面の非線形ダイナミックスの解析および数値計算を行った。その結果、渦度が集中する領域の時間および空間的特異性を解析および数値的に明らかにすることができた。とくに、2次元の場合には直線的でしかあり得ないその領域の形状が、3次元の場合には蛇行し、その蛇行が簡単な三角関数によって近似されることが分かった。現実の流体中では、しばしば、速度だけでなく密度や電導度などの物性値も不連続となる界面が現れる。このような界面の運動には渦面のそれと共通点が多い。そのような界面の典型例としては、一様電場中の電導度の違う2種の流体の界面があり、雷雲中の帯電液滴の変形あるいは雷の発生と関連してG.I.Taylorらによって実験的研究がなされてきた。本研究では簡単のため運動は2次元的であるとしてこのような界面の運動を解析した。また、そのための等角写像および高速フーリエ変換を用いる効率的な数値解析法を開発した。その結果、界面がある代数べきで記述できる突起(特異性)を自発的に形成することが分かった。
インドネシア産・熱帯動植物の生物活性成分の化学的研究

本研究はインドネシア科学院生物学研究センタ-との共同研究として1982年以来続けてきたものであり,インドネシア産の熱帯動植物より有用成分を見出し,化学構造の決定,合成によりその本体を解明しようとするものである。インドネシアに伝承されている民間薬(ジャム-)を中心とする薬用植物成分の研究は薬学部門のいくつかの研究グル-プにより進められているので,私達は主に熱帯産有毒植物成分に的をしぼって研究を進めることにした。本プロジェクトを開始するに当って,はじめにインドネシア各地に伝承され,現在も用いられている毒物の調査をおこなった結果,比較的立入ることが容易な中部スラウェシの原住民の間で,現在も毒矢が狩獵に用いられ,動物あるいは植物由来の毒物が利用されていることを知り,その調査研究をおこなうことにした。平成元年度の活動として,北スラウエシ・メナドのサム・ラトランギ大学のB.スロト博士からの情報をもとにして,中部スラウエシのポソ市より約30km北東のウルボンカ地方に住む原住民タ-族のワトソグ部落を訪れた。この部族は今も吹矢を用いており,交渉の結果,矢毒に用いる樹液の若干量と原植物の標本を入手することができた。又,この部族が用いている魚毒植物および各種の薬用植物約50種,サルノコシカケ科きのこ約20種も採集することができた。しかし,これらの各植物の内,特に毒性活性に興味がもたれた数種は,ボゴ-ルへ帰着後,標本館で検索の結果,矢毒植物はイラクサ科Antiaris toxicaria,魚毒植物はトウダイグサ科Croton tiglium及びマメ科Derris ellipticaであり,残念乍ら毒成分既知の植物であった。また同時に採集した薬用植物の内,Garcinia celebica(現地名Maro),Cudrania cochinchinensis(同Taramanu)など9種に強い抗腫瘍プロモ-タ-活性を認め,分画の結果,前者はキサントン分画に,後者はフラボノイド分画に活性が見出せたので,更に分離精製を加えており,ここまでの成果は平成3年9月の第50回日本癌学会(東京)で発表した。この調査研究では,スラウエシ産Bufo属蛙の表皮成分をジャワ,西スマトラ産蛙の成分と比較するのも目的の一つであったので,ワトソグ村で採集したBufo sulavoesiensisの表皮成分を検索の結果,新規強心ステロイドの他に含窒素長側鎖をもつステロイドアルカロイドを分離し,ジャワ産Bufo melanosticutusの大環状アルカロイドとは多少の相異があることがわかった。また,同部族は矢毒として緑色の毒蛙の表皮の毒も用いると云われていたので,それの採集を試みたが成功せず,平成2年度の再度の活動に希望をつないだ。平成2年度は,前年度とほゞ同じ経路で再びワトソグ村を再れて一週間の滞在中,主として矢毒蛙の採集を試みたがやはり成功せず,この種の植物の採集には更に長期の滞在と根気よい探索の必要を痛感し,各研究著共,体力的限界を思い知らされる結果となったのは残念であった。この調査研究では,元年度採集した有望植物約10種Banoderma applanatumなどサルノコシカケ科きのこ類十数種を追加採集した。G.applanatumからは,酸性成分として抗腫瘍プロモ-タ-活性を示すラノスタン形トリテルペンapplandxidic acids十種類を単離し,その内ADの4種の構造を決定しPhytochemistry読上及び平成3年5月クアラルンプ-ル(マレ-シア)で開かれた「熱帯雨林の医用資源シンポジウム」で発表した。平成3年度は,これまでに採集した材料の処理と結果のまとめ,および調査活動としては北スマトラ・トバ湖周辺でのBufo属蛙などの採集に当てることにした。この活動では材料の採集等で所期の目的を達成できたので,現在その処理と成分分析を進めつつある。成果の公表は,上記クアラルンプ-ルのシンポジウム及び第50回日本癌学会のほか,Bufo属蛙の表皮アルカロイド等については,平成3年4月日本化学会第61春季年会(横浜),同10月の第33回天然有機化合物討論会(大阪)で発表した。また2年毎に更新してきたインドネシア科学院との共同研究プロジェクトは,平成4年3月で第5回の更新が終了するが,平成3年5月のボゴ-ル訪問時に,直接の対応機関である生物学研究センタ-所長との協議により,引続き更新して継続することの合意した。

平成元年度の活動として,北スラウエシ・メナドのサム・ラトランギ大学のB.スロト博士からの情報をもとにして,中部スラウエシのポソ市より約30km北東のウルボンカ地方に住む原住民タ-族のワトソグ部落を訪れた。この部族は今も吹矢を用いており,交渉の結果,矢毒に用いる樹液の若干量と原植物の標本を入手することができた。又,この部族が用いている魚毒植物および各種の薬用植物約50種,サルノコシカケ科きのこ約20種も採集することができた。しかし,これらの各植物の内,特に毒性活性に興味がもたれた数種は,ボゴ-ルへ帰着後,標本館で検索の結果,矢毒植物はイラクサ科Antiaris toxicaria,魚毒植物はトウダイグサ科Croton tiglium及びマメ科Derris ellipticaであり,残念乍ら毒成分既知の植物であった。また同時に採集した薬用植物の内,Garcinia celebica(現地名Maro),Cudrania cochinchinensis(同Taramanu)など9種に強い抗腫瘍プロモ-タ-活性を認め,分画の結果,前者はキサントン分画に,後者はフラボノイド分画に活性が見出せたので,更に分離精製を加えており,ここまでの成果は平成3年9月の第50回日本癌学会(東京)で発表した。この調査研究では,スラウエシ産Bufo属蛙の表皮成分をジャワ,西スマトラ産蛙の成分と比較するのも目的の一つであったので,ワトソグ村で採集したBufo sulavoesiensisの表皮成分を検索の結果,新規強心ステロイドの他に含窒素長側鎖をもつステロイドアルカロイドを分離し,ジャワ産Bufo melanosticutusの大環状アルカロイドとは多少の相異があることがわかった。また,同部族は矢毒として緑色の毒蛙の表皮の毒も用いると云われていたので,それの採集を試みたが成功せず,平成2年度の再度の活動に希望をつないだ。平成2年度は,前年度とほゞ同じ経路で再びワトソグ村を再れて一週間の滞在中,主として矢毒蛙の採集を試みたがやはり成功せず,この種の植物の採集には更に長期の滞在と根気よい探索の必要を痛感し,各研究著共,体力的限界を思い知らされる結果となったのは残念であった。この調査研究では,元年度採集した有望植物約10種Banoderma applanatumなどサルノコシカケ科きのこ類十数種を追加採集した。G.applanatumからは,酸性成分として抗腫瘍プロモ-タ-活性を示すラノスタン形トリテルペンapplandxidic acids十種類を単離し,その内ADの4種の構造を決定しPhytochemistry読上及び平成3年5月クアラルンプ-ル(マレ-シア)で開かれた「熱帯雨林の医用資源シンポジウム」で発表した。平成3年度は,これまでに採集した材料の処理と結果のまとめ,および調査活動としては北スマトラ・トバ湖周辺でのBufo属蛙などの採集に当てることにした。この活動では材料の採集等で所期の目的を達成できたので,現在その処理と成分分析を進めつつある。成果の公表は,上記クアラルンプ-ルのシンポジウム及び第50回日本癌学会のほか,Bufo属蛙の表皮アルカロイド等については,平成3年4月日本化学会第61春季年会(横浜),同10月の第33回天然有機化合物討論会(大阪)で発表した。また2年毎に更新してきたインドネシア科学院との共同研究プロジェクトは,平成4年3月で第5回の更新が終了するが,平成3年5月のボゴ-ル訪問時に,直接の対応機関である生物学研究センタ-所長との協議により,引続き更新して継続することの合意した。
学習を基盤とした学校統廃合プロセスの検証による地域教育空間持続モデルの構想

本研究の目的は、少子化や過疎化のもと各地で実施されている学校統廃合について、そのプロセスを人々の学習という視角から究明することである。全国各地で学校教育体制の再編が進んでいるなかで、地域を維持していく方策について明らかにしようとするものである。研究期間1年目は、閉校地区における地域活動の具体的な変化について明らかにするため、地区公民館に焦点を当てた調査を実施した。具体的には、対象とする都道府県としてA県を取り上げて、同県内全ての公民館等(公民館から移管されたコミュニティセンター、まちづくりセンター等を含む)に対して、郵送調査を実施した。これにより、同県内の地区ごとの少子化の動向や学校統廃合の実施状況を把握したうえで、学校統廃合の実施にともない地域活動や公民館事業がどのように変化したかを明らかにした。さらに、郵送調査の結果に基づき、学校統廃合の実施によって地域活動や公民館事業に顕著な変化が生じた事例を選定して、現地における聞き取り調査と資料収集を実施した。これらの調査によって、統合先地区と閉校地区で現れる学校統廃合の影響の違いをはじめ、学校統廃合を契機に創出された公民館事業や中止された地域行事等の具体的な状況について明らかにすることができた。また、学校統廃合の実施が地域で生活する人々に与える具体的な影響を明らかにするために、研究期間1年目は学校統廃合の当事者である子どもに着目した。学校統廃合の実施が子どもに与える具体的な影響にアプローチするため、ケーススタディを進めた。以上を通して、研究期間1年目としては、学校統廃合に関する研究を学校教育から社会教育のテーマに引き寄せ、学校統廃合のプロセスを人々の学習に着目して分析していくための基礎的な枠組みについて構想することができた。当初の計画にしたがって研究を進めることができた。調査対象となる地区のリストの作成、郵送調査の実施、選定事例での聞き取り調査や地域資料の収集を進めることができたほか、初期的な研究成果を全国学会で発表することができた。全体として順調に進展しているといえる。今後は、郵送調査の結果に基づき現地調査を継続するほか、新たな都道府県において郵送調査と現地調査を進める。さらに、研究計画に基づき次の段階の研究対象に関する調査に着手する。本年度末に実施した現地調査の旅費1件の支払いにおいて残額不足が生じた。そのため、次年度の助成金が振り込まれ次第、全額をただちに執行する予定である。
Lバンド合成開口レーダーによる大気と大地のイメージング

我が国の陸域観測技術衛星「だいち」搭載のLバンド合成開口レーダー画像を干渉処理し,干渉画像中に見られる地表面変動では説明できない,いろいろな擾乱について,GPS連続観測データから得られる電離層の全電子量(GPS-TEC)や客観解析データに基づく水蒸気場のシミュレーション結果と比較した.その結果に基づいて,これら擾乱を補正して地表面変動を検出する方法を提案した.我が国の陸域観測技術衛星「だいち」搭載のLバンド合成開口レーダー画像を干渉処理し,干渉画像中に見られる地表面変動では説明できない,いろいろな擾乱について,GPS連続観測データから得られる電離層の全電子量(GPS-TEC)や客観解析データに基づく水蒸気場のシミュレーション結果と比較した.その結果に基づいて,これら擾乱を補正して地表面変動を検出する方法を提案した.2006年2010年前半までの室戸岡山(パス417)のALOS/PALSARデータを解析し,スタッキング法を用いて経年的な変動を検出することを試みた.北行軌道のパス417において,全45ペアのうち時間基線長1年9ヶ月以上,Bperpが760m以下のペアを解析した.いくつかの干渉画像には,電離層の影響と考えられる擾乱が認められる.10cmを超える変動のほとんどが電離層の影響(伝播性電離層擾乱:TID)と考えられ,スタッキングに使用できないので,これらを除く総解析ペアの40%にあたる18ペアの画像を,Gammaのstacking関数を使用しスタッキングした.得られたスタッキング画像は,GPS観測変位からの合成干渉画像と四国においては概ね整合している.上記の四国におけるSAR観測日のGPS-TECの変動を調べ,InSAR解析で得られる位相変化とGPS-TEC分布から推定される位相変化に正の相関があることを示した,また,気象庁の客観解析データ等を用いて,SAR観測域を中心とする地域の大気擾乱の計算を行った.特に山岳部においてInSAR画像に時折現れる擾乱によく似た水蒸気分布の特徴が認められた.桜島火山を含む南九州地域のALOS/PALSAR画像を収集しInSAR解析を行った.これらを基にスタッキングと2.5次元解析を行い準上下方向の地盤変動を計算した結果,2007年2010年の期間,桜島北部で地盤隆起,東部から南部にかけて地盤沈降が検出された.この期間における水準測量では,姶良カルデラ地下のマグマ溜りにおける増圧を反映した地盤変動が捉えられており,InSAR解析により得られた変動は,これらの水準測量結果とも調和的である.なお,観測時期によっては桜島や霧島の地形に対応した擾乱も現れることがあり,局地的な大気の擾乱と考えられる.2011年1月までの四国地方のALOS/PALSARデータを解析し、スタッキング法を用いて、経年的な変動の検出を試みた。四国中西部(高知広島)において、昨年までと同様に電離層擾乱の影響が大きい者を除きスタッキングした。量的にはGPSと整合的な結果が得られたが、空間分布がやや異なる。定常時の地殻活動においては、合成開ロレーダー干渉解析における地殻変動のシグナルが電離圏と対流圏の擾乱に起因するものより小さいことが普通であるため、電離圏と対流圏の情報を抽出を主眼に置くならば、地殻変動シグナルを十分小さいと考え無視することは妥当である。しかし、N枚のレーダー画像からは、最多でN-1枚の独立したペアでしか干渉画像を計算できないため、地殻変動シグナルを無視しても電離圏と対流圏の擾乱を一意に決めることはできない。平成23年度は、最小二乗法における劣決定問題の解法として一般的に用いられる解の最小長さの拘束条件を入れ、電離圏と対流圏に起因する擾乱を推定する手法の開発をおこなった。その結果、推定誤差は用いるレーダー画像数の平方根に反比例することが理論的に導出され、この関係は予察的数値実験でも確かめられた。桜島火山を含む南九州地域のALOS/PALSAR画像の収集を継続しInSAR解析を行った.2007年2010年の期間における干渉解析数を増やし,スタッキングと2.5次元解析を行った結果,昨年度の結果に比べて地盤変動検出の信頼性が向上した.準上下方向の地盤変動からは,桜島北部で地盤隆起が検出され,同期間に行われた水準測量結果ともよい一致が見られた.この地盤隆起は,姶良カルデラ地下のマグマ溜りにおける増圧を反映した変動を捉えたものと考えられる.また,スタッキング前の干渉画像には局地的な大気の擾乱と考えられる地形に対応した擾乱が現れるものがあり,気象庁の客観解析データから大気の流れをシミュレーションした計算結果による大気中の水蒸気分布と良い一致が認められた.平成24年度は,時系列解析による地表面変動の把握と大気遅延補正の研究に重点をおいて実施した.地表面変動の把握として,桜島火山を含む南九州地域,新潟県中越地域,京阪神および四国地域のInSAR解析を行った.

特に,解析ソフトウェアStaMPSを用いたPS-InSAR時系列解析により,桜島火山北部における地盤隆起や新潟県中越地震の余効変動,さらには京阪神地域の局所的な地盤の回復や断層に沿った沈降帯等が検出された.領域気象モデルWRFを用いて,SAR観測日時の西日本域を対象とした1 kmメッシュの大気変動の数値シミュレーションをおこない,SAR観測時点における水蒸気の3次元空間分布を計算した.大気シミュレーションで得られた水蒸気場をSARから算出した水蒸気場と比較し,大気シミュレーション結果はSAR算出値の検証のために利用することができることが分かった.対流圏起因の位相変化を標高に比例する成分で,長波長の電離圏の伝播遅延や衛星軌道データ誤差に起因する位相変化を多項式で近似し,変動時系列シグナルと見かけ上のシグナルを分離するというアルゴリズムを用いて,InSAR画像における見かけ上のシグナルを分離するための解析手法を開発した.当手法を複数の事例に適用した結果,スマラン(インドネシア)の地盤沈下,キラウエア火山(ハワイ島)のゆっくりとした変形,レイテ島(フィリピン)の断層クリープの検出などに成功した.一枚のInSAR画像は二枚の衛星レーダ画像のペアから計算するため,二度の撮像時の伝播遅延の影響が含まれている.多数のレーダ画像から多数のペアのInSAR画像を作成し,最小長さの条件を用いて個々のレーダ画像に含まれる伝播遅延量と衛星軌道誤差起因の位相変化量を推定する手法を開発した.当手法により対流圏の水蒸気分布や電離圏の電子密度分布の空間的なゆらぎの詳細を知ることが可能となった.本研究は、人工衛星搭載L-バンドSARを電離層、対流圏および地表面の変動検出のためのセンサーとして捉え、これらのイメージングの高度化を目的としている。平成2223年度において、GPSで観測される電離層の擾乱とSAR干渉画像に時として見られる大きい変動が、空間的に相関していることが明らかとなった。このことは、SARが電離層観測の手段として有効であることを示すと同時に、地表面変動の検出おいて電離層擾乱の軽減が可能であることを示す。また、桜島のような急峻な地形を有する地域において、気象数値予報モデルから推定される水蒸気分布と干渉画像中の乱れが相関していることがわかり、やはり対流圏内の水蒸気の情報を得るとともに、地表面変動検出の高精度化への道が開けた。以上、本研究は順調に進展していると判断できる。24年度が最終年度であるため、記入しない。平成23年5月でALOS/PALSARが運用停止となり、新たなL-バンドのSAR画像の取得が不可能となったが、これまでに蓄積されたいろいろな地域の画像を解析し、電離層や対流圏の独立な観測結果と比較検討を行うことで、当初の目的に沿った研究が進められるものと判断している。
疲弊化を解除した自己腫瘍反応性T細胞による個別化免疫細胞療法の開発

肺がんでは遺伝子変異の種類や数は患者毎に大きく異なるため、腫瘍浸潤Tリンパ球(TIL)の多くは患者毎に異なる遺伝子変異由来抗原を認識していると予想される。一方、TILをin vitroで培養すると、その過程で増殖しやすいT細胞に偏ることや、疲弊化してしまうことが問題となり、必ずしも腫瘍を認識できるT細胞が効率よく得られるとは限らない。本研究では、TILを雑多な集団のまま増やして使用するのではなく、腫瘍を認識できるTILに着目し、さらに若返らせることで増殖能・長期生存能を亢進させ、持続的な抗腫瘍効果を高めた新たな個別化T細胞移入療法の開発を行う。
妊婦の腹部を介した胎児へのタッチングと胎児愛着との関連～オキシトシンの推移から～

対象は21名の褥婦。産後2日の授乳前では,37.9±14.6pg/mg,授乳中では50.5±19.6 pg/mg,授乳終了30分後では41.6±14.9 pg/mgであり,産後4日の授乳前では34.3±15.6 pg/mg,授乳中では43.8±14.6 pg/mg,授乳終了30分後では38.5±11.2 pg/mgであった.産後2日と4日の3時点の経日的変化については,3時点いずれも有意差は認められなかった(授乳前p=0.399,授乳中p=0.094,授乳終了30分後p=0.291).しかし,授乳前と比較し,授乳中の唾液OT濃度は産後2日と4日ともに有意に上昇した(産後2日:p=0.002,産後4日:p=0.016).産後2日と4日の唾液OT濃度の2時点の変化量は,いずれも有意差は認められなかった(授乳前ー授乳中:p=0.552,授乳前ー授乳終了30分後:p=0.921).授乳前から授乳中の唾液OT濃度の変化量に影響を与える要因をみたところ,乳房の状態については,産後4日の乳房緊満の有無,開口数で産後4日の唾液OT濃度の変化量に負の相関がみられた(乳房緊満:r=ー0.444,p=0.044,開口数左:r=ー0.697,p<0.001,開口数右:r=ー0.581,p=0.006).授乳状況については,産後2日の授乳回数は産後4日の唾液OT濃度の変化量で負の相関がみられた.(r=ー0.459,p:0.036).児の状態については,児の出生体重,生後4日の体重と産後4日の唾液OT濃度の変化量に正の相関がみられた(出生時体重:r=0.452,p=0.04,生後4日の体重:r=0.458,p=0.037).分娩時の医療処置については,分娩後子宮収縮薬使用群で産後4日の唾液OTの変化量が有意に高かった(p=0.001).前年度までに「妊婦の胎児へのタッチングおよびオキシトシンとの関係」、「夫による妊婦の腹部へのタッチングと妊婦の胎児愛着」についてすでに調査済みである。今回は褥婦を対象にし、[産後早期の母親の授乳前後の唾液オキシトシンの変化とその要因」について検討した。今回、経膣分娩後の褥婦を対象に研究実施したが、今後は帝王切開術後の褥婦における、産後早期の唾液オキシトシンの分泌状態と、産後早期の唾液オキシトシンの産褥日数による変化及び要因を明らかにすることを目的とした量的記述的研究を行う予定である。研究課題の1つである「妊婦の腹部を介した胎児へのタッチングは産後のオキシトシン、胎児愛着との関連」について明らかにする目的で研究を行った。妊娠中期の妊婦36名を対象に,妊婦が自覚した胎動数,腹部へのタッチング回数,胎児への声かけ回数を1週間記録してもらい,胎児へのかかわりの記録が,妊婦の胎児愛着および唾液中OXT濃度,胎児存在意識づけに効果があるかについて明らかにすることを目的とした.そのうち他院へ転院した2名と対象年齢外の1名を除外し,有効回答33名(介入群15名,対照群18名)を分析対象とした(有効回答率100%).対象者の属性に関しては,両群に有意な差は認められなかった.2時点のPAIの平均値を比較したところ,2回目のPAIは対照群に比べ介入群の平均値が高く有意な差が認められた(p=0.042).各群のPAIの平均値の経時的変化を比較したところ,介入群の1回目と2回目との間に有意な増加が認められた(p=0.016)(表1). 2時点のOXT濃度の平均値を2群で比較したところ,2回目のOXT濃度は対照群に比べ,介入群の中央値および平均値が高く,有意な差が認められた(p=0.016).OXT濃度の経時的変化を2群で比較したところ,有意な差は認められなかった.胎児への意識の変化について2群で比較したところ,介入群では対照群に比べて胎児を意識する人数が多かった(p=0.03) .記録を1週間つけることで,胎児の反応やかかわりを振り返ることができ,胎児の存在意識が高まり,胎児愛着や唾液中OXT濃度が高くなったと考えられる.したがって,助産師は記録を促すなど,妊婦が日常生活の中で胎児の反応の知覚やかかわりを振り返り,胎児への意識を高めるような支援が必要である.これらの介入により,胎児を意識することは,妊婦の母親役割獲得の促進,胎児への愛着形成へとつながる可能性が示唆された.研究課題の1つである「妊婦の腹部を介した胎児へのタッチングは産後のオキシトシン、胎児愛着との関連」について介入群と対照群を設定し比較検討できたため。夫による妊婦の腹部へのタッチングと妊婦の胎児愛着およびオキシトシンとの関連について調査した。

同意が得られた23名のうち5名を除外し,有効回答18名を分析対象とした.夫のタッチング回数および話しかけ回数と妊婦のPAI1,PAI2との関連については,有意な正の相関がみられた.また,夫と妊婦のタッチング回数・頻度および話しかけ回数・頻度はそれぞれ有意な相関がみられた.夫と妊婦のタッチング回数・頻度および話しかけ回数・頻度と,妊婦の唾液OT濃度の関連については,いずれも有意な関連はみられなかった.さらに,胎児の存在意識について「意識するようになった」と回答した妊婦のPAI2の得点は「変わらないもしくは意識しなくなった」と答えた妊婦のPAI2の得点より有意に高かった(p=0.013).産褥早期の唾液オキシトシンの変化量と産後1ヵ月の抑うつ・対児愛着との関連について調査した。初産婦は12名(48%),経産婦は13名(52%)であった。全対象において授乳前の唾液OT濃度と産後早期のエジンバラ産後うつ病自己評価票(Edinburgh Postnatal Depression Scale,以下EPDS)得点に負の相関が認められた(r=-0.448,p=0.013).初産婦では授乳中の唾液OT濃度と産後1か月の接近得点は正の相関が認められ(r=0.610,p=0.035),全対象及び経産婦では,授乳前から授乳中のOTの変化と産後1か月の接近得点に正の相関が認められた(全対象r=0.461,p=0.023,経産婦r=0.701,p=0.011).授乳前から授乳中のOTの変化の増加群では,産後早期に比べて産後1か月の接近得点が有意に上昇した(p=0.011).「夫による妊婦の腹部へのタッチングと妊婦の胎児愛着」と「オキシトシンとの関連と産褥早期の唾液オキシトシンの変化量と産後1ヵ月の抑うつ・対児愛着との関連」について予定通り調査実施できたため対象は21名の褥婦。産後2日の授乳前では,37.9±14.6pg/mg,授乳中では50.5±19.6 pg/mg,授乳終了30分後では41.6±14.9 pg/mgであり,産後4日の授乳前では34.3±15.6 pg/mg,授乳中では43.8±14.6 pg/mg,授乳終了30分後では38.5±11.2 pg/mgであった.産後2日と4日の3時点の経日的変化については,3時点いずれも有意差は認められなかった(授乳前p=0.399,授乳中p=0.094,授乳終了30分後p=0.291).しかし,授乳前と比較し,授乳中の唾液OT濃度は産後2日と4日ともに有意に上昇した(産後2日:p=0.002,産後4日:p=0.016).産後2日と4日の唾液OT濃度の2時点の変化量は,いずれも有意差は認められなかった(授乳前ー授乳中:p=0.552,授乳前ー授乳終了30分後:p=0.921).授乳前から授乳中の唾液OT濃度の変化量に影響を与える要因をみたところ,乳房の状態については,産後4日の乳房緊満の有無,開口数で産後4日の唾液OT濃度の変化量に負の相関がみられた(乳房緊満:r=ー0.444,p=0.044,開口数左:r=ー0.697,p<0.001,開口数右:r=ー0.581,p=0.006).授乳状況については,産後2日の授乳回数は産後4日の唾液OT濃度の変化量で負の相関がみられた.(r=ー0.459,p:0.036).児の状態については,児の出生体重,生後4日の体重と産後4日の唾液OT濃度の変化量に正の相関がみられた(出生時体重:r=0.452,p=0.04,生後4日の体重:r=0.458,p=0.037).分娩時の医療処置については,分娩後子宮収縮薬使用群で産後4日の唾液OTの変化量が有意に高かった(p=0.001).前年度までに「妊婦の胎児へのタッチングおよびオキシトシンとの関係」、「夫による妊婦の腹部へのタッチングと妊婦の胎児愛着」についてすでに調査済みである。今回は褥婦を対象にし、[産後早期の母親の授乳前後の唾液オキシトシンの変化とその要因」について検討した。妊婦にとって重要他者である夫(またはパートナー)との関係性と妊婦の児への愛情との関係については報告されているが、夫(またはパートナー)の胎児への実際のかかわりと妊婦の胎児愛着との関連ついて調べた研究はほとんどない。
白血病の発症、進展に及ぼすNucleophosmin遺伝子変異の分子機構の解析

Nucleophosmin(NPM)は、成人急性骨髄性白血病(AML)の約30%に遺伝子変異が存在し、臨床的にも予後を規定する因子であること、更にNPM遺伝子の発現低下が骨髄異形性症候群細胞(MDS)の発症や細胞分裂の異常に関与していることなどから、造血器腫瘍の中でも特にAMLやMDSの発症基盤を理解する上で重要な分子であると考えられている。本研究においては、変異NPM分子がAMLとMDSの病態に及ぼす分子機構の解明を第一義にとらえ、NPM分子単独での作用機序のみならず、FLT3に代表されるAMLやMDSに高頻度で遺伝子異常が認められる分子群と協調しての分子機構を中心に解析を進め、下記の研究成果を得た。1.IL3依存性マウス骨髄前駆細胞株である32D細胞に、正常ならびに変異NPM遺伝子を導入し、安定した細胞株を樹立した。しかし、正常ならびに変異NPM遺伝子発現細胞株両者において、IL3非依存性の増殖能の獲得あるいは、増殖力の差は認められなかった。2.同様に、正常ならびに変異FLT3発現32D細胞に正常ならびに変異NPM遺伝子を導入してFLT3、NPM共発現細胞株を樹立し、正常および変異FLT3発現下においても変異NPM分子の共発現による細胞増殖力、分化阻害効果への影響は認められなかった。3.FLT3、NPM共発現細胞株において、作用機序の異なる各種抗癌剤およびFLT3キナーゼ阻害剤添加による細胞増殖抑制効果を比較したところ、変異NPM発現細胞に比較して、正常NPM発現細胞における増殖阻害効果が低いことが示された。4.AML及びMDS細胞におけるNPM遺伝子発現量とタンパク量を検討し、病期の進行にともない、これら発現量が変化することを確認した。5.正常及び変異NPM特異的抗体を作製し、臨床検体における蛋白局在を明瞭に検出することが可能となり、変異NPM分子は細胞質のみならず核小体外の核内に移行することが検出可能となった。Nucleophosmin(NPM)は、成人急性骨髄性白血病(AML)の約30%に遺伝子変異が存在し、臨床的にも予後を規定する因子であること、更にNPM遺伝子の発現低下が骨髄異形性症候群細胞(MDS)の発症や細胞分裂の異常に関与していることなどから、造血器腫瘍の中でも特にAMLやMDSの発症基盤を理解する上で重要な分子である。本研究においては、変異NPM分子がAMLとMDSの病態に及ぼす分子機構の解明を第一義にとらえ、NPM分子単独での作用機序のみならず、FLT3に代表されるAMLやMDSに高頻度で遺伝子異常が認められる分子群と協調しての分子機構を中心に解析を進めている。本年度の検討で、下記の研究成果を得た。

4.AML及びMDS細胞におけるNPM遺伝子発現量とタンパク量を検討し、病期の進行にともない、これら発現量が変化することを確認した。平成19年度においては、本年度に得られた上記結果の分子生物学的意義についての詳細な検討を予定している。Nucleophosmin(NPM)は、成人急性骨髄性白血病(AML)の約30%に遺伝子変異が存在し、臨床的にも予後を規定する因子であること、更にNPM遺伝子の発現低下が骨髄異形性症候群細胞(MDS)の発症や細胞分裂の異常に関与していることなどから、造血器腫瘍の中でも特にAMLやMDSの発症基盤を理解する上で重要な分子であると考えられている。本研究においては、変異NPM分子がAMLとMDSの病態に及ぼす分子機構の解明を第一義にとらえ、NPM分子単独での作用機序のみならず、FLT3に代表されるAMLやMDSに高頻度で遺伝子異常が認められる分子群と協調しての分子機構を中心に解析を進め、本年度は下記の研究成果を得た。1.正常及び変異NPM分子特異的抗体を作製した。2.この特異的抗体は、ウエスタンブロットおよび免疫染色の両者に対して使用可能であった。3.臨床検体を用いた検討により、変異NPM分子は、核小体から移行するが、その全てが細胞質内へ移行するわけではなく、核小体外の核内にも留まることが明らかになった。4.白血病および骨髄異形性症候群臨床検体において、mRNA発現量とNPMタンパク量には乖離が認められることが明らかとなり、翻訳後修飾による機能制御の可能性が示唆され、特に、リン酸化による細胞分裂の制御機構との関連が疑われた。5.しかし、成熟好中球への分化過程において、正常及び変異NPM分子の局在は変化しないことより、細胞周期、細胞分裂に対する制御機構においては、介在分子の存在が示唆されると同時に、より未分化な幹細胞レベルにおいて腫瘍化に関与していることが推測された。
竹状および微細組織金属間化合物細線の製作とその機械的性質に関する研究

金属間化合物には機械的、化学的あるいは電磁気的性質の優れたものが少くないが、一般に脆い、難加工性材料であり、利用困難な場合が少なくない。そこで本研究では延性のある金属間化合物の組織、加工方法を明らかにすることを目的として、本年度は以下の成果を得た。(2)上記の細線には延性があることが分った。(3)さらに上記の細線(特にFe-6.5%Si、Ni-13%Al)では熱処理により、単結晶が直列に並んだ竹状組織となり、延性が著しく増大することが分った。(4)エレクトロンチャンネリングパタ-ン(ECP)により、竹状組織の結晶方位が測定できた。(5)現在、結晶方位と機械的性質の関係を調査中である。
自己炎症バイオマーカーによるリウマチ性疾患の新たな分類と治療法の確立

免疫疾患は、自己免疫/自己炎症の病態に占める比率により再分類されており、これまで自己免疫疾患と考えられてきた疾患の一部は、現在、自己炎症疾患であることがわかっている。自己炎症疾患の中でも、疾患の発症メカニズムで最も多いのはインフラマソーム機能異常症である。インフラマソームは、パターン認識受容体であるNOD様レセプター(NLR)とアダプター分子であるASCとカスパーゼ1からなる蛋白複合体である。インフラマソームは内因性のストレス分子により活性化され、最終的に活性化されたカスパーゼ1によりIL-1βの前駆体が活性型IL-1βに変換されて自己炎症が誘導される。従って、自己炎症疾患を識別できるサイトカイン(signature cytokine)はインフラマソームで活性化されるIL-1β、IL-18などのサイトカインである。このインフラマソームで活性化されるIL-1β、IL-18を検出する方法を確立することで、自己免疫疾患/自己炎症疾患を識別することが可能である。本研究では、自己炎症疾患に特異的なsignature cytokineである活性型IL-1β、活性型IL-18を測定系を確立させ、患者血清などの生体試料を用い両疾患を鑑別するシンプルなアッセイ系を確立することである。具体的には、自己炎症疾患として成人発症スティル病(AOSD)、自己免疫疾患としてSLE、関節リウマチ(RA)患者血清を用い、活性型IL-1β、IL-18を測定する技術を確立させ、免疫疾患を自己炎症/自己免疫のベクトルで再分類する方法を確立することにある。炎症性サイトカインであるIL-18は、IL-1βと同様にインフラマソームの活性化によりカスパーゼ1で切断され活性型IL-1βに変換され、炎症が諾起される。申請者らは、IL-18の全長に対する抗体とカスパーゼで切断されたIL-18のN末端を認識する抗体を作製した。この二つのモノクローナル抗体を用いることが活性型IL-18を特異的に検出する方法を確立し、AOSD患者で活性型IL-18が特異的に検出されることを明らかにした。さらに、AOSD患者のゲノム解析で血清アミロイドA(SAA)のプロモーター領域の遺伝子多型-13C/TにおいてAOSD患者ではTアリルの頻度が高いことを明らかにした。SAAは、インフラマソームを活性化させる内因性の生理分子であり、-13Tアリルはアミロイド原性に関わることが知られており、日本人におけるAAアミロイドーシスのリスク因子であることが示されている。今年度の研究成果により、自己炎症疾患はインフラマソーム活性化に関わる分子の遺伝子多型で発症リスクが異なることを明らかにした。さらに、自己炎症疾患のsignature cytokineであり、活動性を反映するバイオマーカーである活性型IL-18の測定系を確立した。自己炎症疾患である若年性特発性関節炎、自己炎症病態が考えられる血球貪食症候群、マクロファージ活性化症候群で活性型IL-18を測定すると同時に自己免疫疾患であるSLE、RAなどの疾患でも測定し、自己炎症疾患/自己免疫疾患を識別できるか明らかにする。自己炎症疾患のバイオマーカーであり識別特性を有するsignature cytokineであるIL-1βの測定系を確立し、各種リウマチ性疾患の生体試料を用いIL-1βを測定することでリウマチ性疾患を、自己炎症/自己免疫のベクトルで再分類し、リウマチ性疾患のあらたな体系化を行う。本研究ではこれら成果をさらに発展させ、カスパーゼ-1によるproIL-1βの切断部位のペプチドを明らかにし、これら抗原ペプチド免疫することで、活性型IL-1βに対する高親和性モノクローナル抗体を樹立する。この次世代のIL-1βに対する抗体製剤の基礎的検討を行い、自己炎症の病態を有するリウマチ性疾患に対する新たな分子標的治療の開発のための前臨床研究を行う。好中球、マクロファージなど自然免疫系細胞をGM-CSFで刺激することでNLRP3インフラマソームの活性化、IL-1βの産生が誘導されるのを確認した。これらin vitroのインフラマソーム活性化のシステムを用い、培養上清中の活性型IL-1βの検出を試みているが、現在、活性型IL-1βに対するモノクローナル抗体を作製中である。これ以降の実験に使用する試薬等は来年度に多く使用することが予想され、今年度の経費の一部は次年度に繰り越した。

具体的には、自己炎症疾患として成人発症スティル病(AOSD)、自己免疫疾患としてSLE、関節リウマチ(RA)患者血清を用い、活性型IL-1β、IL-18を測定する技術を確立させ、免疫疾患を自己炎症/自己免疫のベクトルで再分類する方法を確立することにある。炎症性サイトカインであるIL-18は、IL-1βと同様にインフラマソームの活性化によりカスパーゼ1で切断され活性型IL-1βに変換され、炎症が諾起される。申請者らは、IL-18の全長に対する抗体とカスパーゼで切断されたIL-18のN末端を認識する抗体を作製した。この二つのモノクローナル抗体を用いることが活性型IL-18を特異的に検出する方法を確立し、AOSD患者で活性型IL-18が特異的に検出されることを明らかにした。さらに、AOSD患者のゲノム解析で血清アミロイドA(SAA)のプロモーター領域の遺伝子多型-13C/TにおいてAOSD患者ではTアリルの頻度が高いことを明らかにした。SAAは、インフラマソームを活性化させる内因性の生理分子であり、-13Tアリルはアミロイド原性に関わることが知られており、日本人におけるAAアミロイドーシスのリスク因子であることが示されている。今年度の研究成果により、自己炎症疾患はインフラマソーム活性化に関わる分子の遺伝子多型で発症リスクが異なることを明らかにした。さらに、自己炎症疾患のsignature cytokineであり、活動性を反映するバイオマーカーである活性型IL-18の測定系を確立した。活性型IL-1βに対するモノクローナル抗体を作製し、in vitroのインフラマソーム活性化薬で得られた免疫細胞の培養上清等を用い、抗体の特異性を検証する。さらに、高親和性抗IL-1β抗体を用いたIL-1βのアッセイ系を用い、様々なリウマチ性疾患および難治性リウマチ病態での測定を行う。得られた結果をもとに、バイオマーカーとしてのIL-1βの有用性を明らかにする。自己炎症疾患である若年性特発性関節炎、自己炎症病態が考えられる血球貪食症候群、マクロファージ活性化症候群で活性型IL-18を測定すると同時に自己免疫疾患であるSLE、RAなどの疾患でも測定し、自己炎症疾患/自己免疫疾患を識別できるか明らかにする。現在、活性型IL-1βに対するモノクローナル抗体を作製中である。これ以降の実験に使用する試薬等は来年度に多く使用することが予想され、今年度の経費の一部は次年度に繰り越した。今年度は、実験系を確立するためのリサーチ(文献検索)や実験技術の確立に時間を要したため、研究費の支出がやや少なくなったが、実験系が稼働して来た来年度には多くの研究試薬が必要になると考えている。