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プラズマ技術を用いた表面形状・薬剤徐放制御による大動脈ステントグラフト材料の開発

制御よび薬剤徐放制御が血管内皮細胞の増殖に寄与することを明らかにしたこと(論文発表)、(2)ポリマーへ含浸させたbFGFは血管内皮細胞増殖の促進に寄与することを明らかにしたこと(論文発表)、(3)bFGFを含浸させたポリマー上にa-C:H膜をパターニングすることで、血管内皮細胞の増殖が促進されたこと(学会発表)である。これらの成果は、簡便な技術で細胞付着を正確に制御できることを意味しており、患者の各留置部位に合わせたテーラーメイド型の医療機器開発に通じるものと期待される。工学計画は概ね順調に進展しているが,細胞増殖因子を含浸させたポリマーに炭素系薄膜(a-C:H膜)マイクロパターニングした薬剤徐放性部材評価において,プラズマ処理や温度管理が薬剤に与える影響など,また実験の再現性などに難渋する面があり,多くの検証・再現実験が必要である.理由当初の実験計画通り、おおむね順調に実験が進んでいる.薬剤徐放の実験については、実際の薬剤の候補であるbasic Fibroblast Growth Factor (bFGF)が高価であり、かつ濃度検出のためのキットも高価であるため、疑似薬剤を用いて十分な基礎的徐放実験を行ったため、bFGFを用いた実験については予備的実験にとどめた.平成26年度は,細胞増殖因子徐放特性を有したポリマー上での細胞接着・増殖性・線維化を明らかにする.平成25年度に.細胞増殖因子の徐放特性の最適条件を明らかになったため,それらの新規素材に対して新たにヒト臍帯静脈内皮細胞・ヒト線維芽細胞を用いた細胞培養実験を行う.本実験により,ポリマー基材の表面性状・細胞増殖因子の徐放量および細胞の接着性・増殖性の関係性を明らかにし.エンドリーク防止に向けた新規ステントグラフト素材としての性能を評価する.当該年度については上記「11.現在までの達成度」に記載の通りにほぼ順調に進捗し、プラズマおよびイオンビーム処理によって表面形状をコントロールすることが可能となった.また、基板に炭素系薄膜を被覆することによって抗血栓性を有し、かつ血管内皮細胞への毒性がなく、増殖性も問題ないことが確認された.薬剤徐放コントロールについては、疑似薬剤を用いてのプラズマ処理によるコントロールが可能であることを証明した.平成25および26年度については、当初の研究計画に従って研究を推進する予定である.<25年度研究計画>血管内皮細胞・線維芽細胞の増殖を促進するbFGFを含浸させたポリマーの作製条件及び徐放量の定量方法を検討する.材料表面の形状及び化学組成の変化を分析し、細胞増殖因子含浸の有無をFT-IRにより評価する.また、細胞増殖因子を含浸させたポリマーに炭素系薄膜マイクロパターニングおよびArプラズマ処理し、その徐放特性を調べる.細胞増殖因子徐放量の測定には、ELISA法を利用する.<26年度研究計画>平成25年度に、細胞増殖因子の徐放特性の最適条件を明らかにした後、それらの新規素材に対して新たにヒト臍帯静脈内皮細胞・ヒト線維芽細胞を用いた細胞培養実験を行う.本実験により、ポリマー基材の表面性状、細胞増殖因子の徐放量、および細胞の接着性・増殖性の関係性を明らかにし、エンドリーク防止に向けた新規ステントグラフト素材としての性能を評価する.
鋳型等の鋳造関係遺物による弥生時代青銅器の編年・系譜・技術に関する研究

本研究においては、鋳造関係遺物の観察・実測等によって弥生時代鋳造遺物について、また調査担当者への聞き取りと報告書の精査によって鋳造遺物出土遺跡の実態について、全体的把握を行った。その結果、青銅器鋳造関係遺物が出土する遺跡が、九州から愛知、北陸の範囲で136遺跡あり、鋳型の出土量が320枚に達し、そのうち中型、送風管、坩堝・取瓶が出土して鋳造を行った可能性の高い遺跡が30遺跡であることを確認した。これによって、はじめて全国的な鋳型と鋳造関係遺物の現状における完全な地名表を作成した。とくに鋳型地名表においては、各鋳型に彫り込まれた製品の種類と精密な型式と細かな時期を記載し、青銅器生産の地域的、時期的変遷を考察する基礎が確立できた。本地名表は今後の弥生時代青銅器研究のあらたな展開に裨益するところが大きいと自負している。また基礎的な考察を行い、朝鮮半島から移植された青銅器製作技術が移植後きわめて短い間に変化して弥生独自の技術に転化すること、九州での青銅器生産が鳥栖・佐賀・春日地域でほぼ同時に始まるが、後には前二地域では衰退し春日地域の独占的生産体制が形成されること、九州の青銅武器の各型式の生産時期がかなり重なること、最後まで石型を用い続ける九州では大形武器形祭器製作のために連結式鋳型という方策を編み出したこと、関西を中心とする銅鐸生産では中期から後期への移行期において石型から土製外枠への大きな技術的転換が行われ、同時に散在していた生産地が少数の生産工房に集約されるらしいことなど、技術の細部と生産体制に関する事項を一層明確にできた。本年度はとくに福岡県春日市出土鋳型を集中的に調査し、詳細な観察と実測図・拓本作製、写真撮影を実施し、データの悉皆的収集に努めた。ただし資料が多い(200点以上)うえに多数の細片を含むため全部を見切れていない。鋳型に彫込まれた種類は剣、矛、戈、鏃、小銅鐸、小型倣製鏡、製品の発見例のない異形品であるが、小破片のため種別判定が困難だったものについても多少判定でき、その中には〓とみられるものがあった。このほか福岡市、熊本市、佐賀県などでも発見されたばかりの資料を含め十数点の鋳型を調査した。これらによって、鋳型複数面を使用する例の多いこと、使用済み鋳型に切断のための擦切状の痕跡や意味不明の加工痕などが認められること、大型品製作後の小型品用鋳型への転用頻度の高さ、銅戈鋳型の転用例の少ないことなどを確認した。鋳型の法量とくに厚さと幅については、製品の種類による規則性が認められそうである。一連の調査で、転用例の多いことが明らかになり、また石型と土型の組合わせもありうるとの想定を再検討すべき事例もみつかり、九州における石製鋳型伝統の強さと保守性を改めて認識した。土製鋳型については、奈良県唐古・鍵遺跡出土の鋳型枠を観察するとともに調査担当者の詳しい説明を受け、類のない技法であることを確認し、九州の石製鋳型の伝統と全く異なるこの技法の由来が、弥生社会の動向研究に深くかかわることが予測できた。なお鋳造工程と青銅器製作工房の具体的研究は、矛や鐸の中型、坩堝・取瓶・送風管など鋳造作業用具の調査が未完で、また鋳型出土遺跡報告書に未刊行のものが多いために、次年度にもちこした。二ヶ年にわたる本研究の第2年度も、北部九州を中心とする弥生時代鋳型の調査を行った。昨年度から今年度にかけて和歌山県・岡山県を含め新たに出土した10点以上の鋳型も詳細に調査できた。この中の和歌山県御坊市堅田遺跡の〓

鋳型は前期末に遡り、確実な伴出土器からは最古の鋳型であることが判明し、日本列島における青銅器生産開始の時期及び地域的広がりに、従来の認識では解釈できない新たな問題を提起している。また春日市須玖坂本遺跡出土の銅鏃鋳型はA面には7連49個の実用的形態の鏃型を、B面には2連8個の大形で非実用的鏃型を彫り、周辺の12個の鏃型を彫る鋳型と対比すると、鏃には実用的有茎式と非実用的有茎式・基部凹入式が作り分けられていたことが判明し、製品の分布とあわせ青銅器流通を新たな材料から考察できることを確認した。また発見例が増えた後期の倣製鏡鋳型について、(1)分布が北部九州一帯に広がり銅武器生産とは異なる生産体制が予測され、(2)鏡背だけでなく鏡面型もみつかり、石・土鋳型の組み合わせに関する新たな技術的考察が必要になった。春日市須玖坂本遺跡は弥生時代中期後半から後期の青銅器生産中枢であることが鋳型5点の追加発見から確実になり、本遺跡と周辺の歴史的位置づけを他地域と比較する必要と手がかりを得ることができた。そのほか、鋳型の形態、湯口の形状、鋳型折損の状態などから鋳造技術に対する微細な面を知る手がかりを得、それをも含む詳しい検討を現在進めている。
戦後の学校経営改革と校長のリーダーシップ

本年度は、校長のリーダーシップのあり方についての議論が、校長の資格制度や養成制度における資質向上策の中にどのように位置づけられ、それらが歴史的にどのように展開してきたかを明らかにするという観点から、戦後改革期に大規模に実施された教育指導者講習(IFEL)の分析を行った。具体的には、戦後改革期に新たな学校経営が模索される中で、地域と学校との連携がどのように求められ、そこで校長にいかなる役割が期待されていたのかを、各地で大規模に開催された教育指導者講習(IFEL)の一次資料に基づいて明らかにした。当時、戦後改革の中で民主的な社会の実現が目指されており、学校には地域の教育の拠点としての役割も付与されていた。そこでは、学校を通した地域社会の教育が想定されており、校長は地域の中で指導的な役割が期待されていたが明らかとなった。さらに、日本の戦後改革期に大きな影響を与えた米国の動態を明らかにするため、1960年代から現代に至る様々な教育改革の段階において、米国の学校管理職の機能・役割がどのように変遷を検討した。具体的には、連邦政府主導の下で進展する教育改革における学校管理職関連施策の分析により、校長の養成・評価システムの変容とそこで求められる校長像を検討した。その結果、それまで学校経営において多様な役割が想定されていたが、児童生徒の学力テストを基軸とした近年の改革の中で、テスト結果の向上が校長の最も重要な能力・責任と規定されるなど、校長像の転換が明らかとなった。また、そうした校長を多様な養成ルートによる人材確保と、厳格な評価制度の構築により選抜しようとするシステム改革の動態が明らかとなった。以上の成果については、論文および図書等にて公表するに至っている。本年度は、我が国の校長の専門性の確立、向上における専門職団体の役割を検討する上での基礎的作業として、米国における学校管理職団体の組織基盤の変容について検討を行った。全米初等学校長協会および全米中等学校長協会を対象とし、現地の協会本部への訪問調査、連邦議会図書館や大学図書館での関連資料の収集を行った。それらの分析から、全米教育協会(National Education Association ; NEA)の部会として多様な教育関係者の組織を構成してきた両団体が、1960年代のNEA内部の一般教員を中心とする組織改革に伴い、NEAから分離する過程を明らかにした。第一に、NEAの非正規会員が多数を占める各部会が、NEAの一部として活動することへの批判がなされ、従前の部会制が解体された。それにより、両団体はNEAとの提携関係を弱め、自らも改革を進めて組織的な強化を図った。第二に、NEAの会員資格の厳格化により、正規会員が少数であった両団体は、実質的にNEAとの提携関係の維持が困難となり、NEAからの分離するに至った。第三に、NEAの組織再編に伴い、学校管理職団体と教育行政官団体との共同で校長や教育長の基本的な資質が一体的に議論されるなど、NEAから分離した関係団体の連携による活動が展開された。第四に、全国組織と同様に、NEA系列の州教育協会からの各州の学校管理職団体の分離・独立が進められ、さらに、学校管理職や教育行政官によって構成される包括組織が結成されるなど、州レベルでは関係団体の組織的な連携がより一層進行していたことが看取された。以上より、NEAの組織改革によって、学校管理職団体は、一般教員を含む教育関係者全体の枠組みから、学校管理職・教育行政関係者による一体的な枠組みへとその組織基盤を変容したと見ることができる。なお、以上の研究成果の発表については現在準備を進めている。本年度は、校長のリーダーシップのあり方についての議論が、校長の資格制度や養成制度における資質向上策の中にどのように位置づけられ、それらが歴史的にどのように展開してきたかを明らかにするという観点から、校長会等の学校管理職団体の分析を行った。特に、戦後改革期の我が国の校長会の結成に大きな影響を与えたとされる米国の学校管理職団体を中心として、第1に学校管理職団体としての組織化の過程を明らかにするともに、第2に米国における校長の資格・養成制度のあり方をめぐる各団体における議論の過程・内容に関する各種資料の収集を行った。全米初等学校長協会および全米中等学校長協会を対象とし、昨年度に現地にて収集した資料に加え、国内で収集した資料から、1960年代後半、一般教員や教育行政官の包括的な組織であった全米教育協会(NEA)から、学校管理職団体が独立する過程を分析した。一般教員を中心とした組織を目指すNEA内部の改革により、学校管理職団体はNEAからの分離・独立が迫られていったことが明らかになった。さらに、NEAとの提携関係を解消した結果、学校管理職団体は全米レベル、州レベルにおいて、自身の組織改革を進め、管理職・行政官の関係団体との連携を促進していったことが看取された。以上より、学校管理職団体の組織の基盤が、一般教員を含む教育関係者全体の一体性から、学校管理職・教育行政関係者による一体性へと変容したことが捉えられた。なお、以上の研究成果については論文として発表した。

具体的には、戦後改革期に新たな学校経営が模索される中で、地域と学校との連携がどのように求められ、そこで校長にいかなる役割が期待されていたのかを、各地で大規模に開催された教育指導者講習(IFEL)の一次資料に基づいて明らかにした。当時、戦後改革の中で民主的な社会の実現が目指されており、学校には地域の教育の拠点としての役割も付与されていた。そこでは、学校を通した地域社会の教育が想定されており、校長は地域の中で指導的な役割が期待されていたが明らかとなった。さらに、日本の戦後改革期に大きな影響を与えた米国の動態を明らかにするため、1960年代から現代に至る様々な教育改革の段階において、米国の学校管理職の機能・役割がどのように変遷を検討した。具体的には、連邦政府主導の下で進展する教育改革における学校管理職関連施策の分析により、校長の養成・評価システムの変容とそこで求められる校長像を検討した。その結果、それまで学校経営において多様な役割が想定されていたが、児童生徒の学力テストを基軸とした近年の改革の中で、テスト結果の向上が校長の最も重要な能力・責任と規定されるなど、校長像の転換が明らかとなった。また、そうした校長を多様な養成ルートによる人材確保と、厳格な評価制度の構築により選抜しようとするシステム改革の動態が明らかとなった。以上の成果については、論文および図書等にて公表するに至っている。
温度依存的・非依存的な胚発生速度を規定する分子機構の解明

本研究計画では、1)脊椎動物では研究報告のほとんど無い温度依存的・非依存的な発生速度調節機構が実際に存在するのか、2)こうした調節機能が存在する場合どのような細胞内シグナル機構に依存しているのか、の2つの課題を検証することを目標とした。このため、羊膜類(哺乳類、爬虫類、鳥類)の胚を30度および37度の環境下で培養し、大脳皮質原基の神経前駆細胞の増殖・分化率を測定した。その結果、爬虫類(カメ)胚の大脳では温度変化に関わらず神経前駆細胞の増殖・分化率は一定に保たれていたが、鳥類(ニワトリ)胚では発生至適温度よりも低温(30度)において神経分化率の著しい低下が認められた。温度依存的な神経分化率の基盤となる分子機構を解明するため、神経前駆細胞の分化運命決定に必須の役割を果たすNotchシグナルの活性を神経幹細胞培養系で測定した。その結果、鳥類の神経前駆細胞におけるNotchシグナル活性が30度環境下において有意に上昇することを発見した。さらに、このNotchシグナルの活性上昇はDynamin阻害剤により抑制されることから、低温におけるNotchシグナル活性の上昇はエンドサイトーシス経路に依存している可能性が示された。興味深いことに、カメ胚の神経前駆細胞におけるNotchシグナルもニワトリと同様の温度依存的な活性上昇を示すが、この活性変化はエンドサイトーシス非依存的な経路に依存していることが推測された。さらに、哺乳類(マウス、ラット)胚の神経前駆細胞は細胞外の温度が変化してもNotchシグナル活性を一定に補償する機構が存在することを示唆するデータを得た。これらの結果より、1)脊椎動物の胚には温度依存的・非依存的な胚発生速度調節機構が実際に存在すること、2) Notchシグナルが温度依存的な胚発生速度を制御する分子機構として機能していることが明らかとなった。29年度が最終年度であるため、記入しない。胚発生のプロセスは胚体外の温度環境に強く依存している。内温性動物である哺乳類や鳥類胚の発生至適温度は37度前後であり、これは妊娠中あるいは抱卵中の母体の体温と一致する。一方、外温性動物である爬虫類胚の多くは30度前後の至適温度で発生プロセスが進行し、これは生息環境の外気温と一致している。いずれの動物においても、至適温度の範囲内では発生速度は温度に依存して変化するが、耐性温度限界を超えると発生プロセスは急速に停止する。このような生物固有の至適発生温度、さらにその限界値を決定している分子機構については未解明であり、特に脊椎動物の胚発生過程と胚体外温度との関連はほとんど解析されていない。こうした問題にとりくむため、本研究では胚体外温度の変化が羊膜類(哺乳類、爬虫類、鳥類)の中枢神経系の発生に及ぼす影響についての解析を行った。本年度は外温性動物である爬虫類と内温性動物である鳥類の胚を異なる温度で培養した際の、神経幹・前駆細胞の増殖と分化率を測定した。その結果、爬虫類胚の神経幹・前駆細胞は胚体外温度変化に対して抵抗性を示し、一定の増殖・分化率を保持していた。一方、鳥類胚の神経幹・前駆細胞の増殖・分化率は胚体外温度に大きく依存しており、特に低温での増殖・分化率が有意に減少した。さらに、鳥類神経幹・前駆細胞を異なる温度で培養するとNotchシグナル活性が大きく変化することを発見した。こうした結果より、外温性羊膜類の胚発生は温度変化に補償性を持つが、内温性動物の胚はこの補償性が低いことが推測された、さらに、こうした胚発生の温度補償性の一部はNotchシグナルによって制御されている可能性を見出した。外温性動物と内温性動物の胚発生を異なる温度で進行させた細胞動態は未知であったが、本年度の研究によりそれぞれの動物系統において特異的な細胞応答を同定できており、これは今後の研究を推進する上で大きな知見と言える。さらに、内温性動物の神経幹・前駆細胞の温度依存性がNotchシグナルによって仲介されている可能性を見出すことができており、胚の温度補償性を担う具体的なメカニズムの候補を絞りこむことに成功している。こうした進展の背景として、非哺乳類の神経幹・前駆細胞の体外培養(ニューロスフェア法)における遺伝子導入系を確立できたことも大きな理由としてあげられる。

興味深いことに、カメ胚の神経前駆細胞におけるNotchシグナルもニワトリと同様の温度依存的な活性上昇を示すが、この活性変化はエンドサイトーシス非依存的な経路に依存していることが推測された。さらに、哺乳類(マウス、ラット)胚の神経前駆細胞は細胞外の温度が変化してもNotchシグナル活性を一定に補償する機構が存在することを示唆するデータを得た。これらの結果より、1)脊椎動物の胚には温度依存的・非依存的な胚発生速度調節機構が実際に存在すること、2) Notchシグナルが温度依存的な胚発生速度を制御する分子機構として機能していることが明らかとなった。1) Notchシグナルの活性化は、温度変化に伴い幾つかの補償経路が作動することが知られている。特に高温下ではリガンドのDeltaを介した経路が、一方低温下ではリガンド非依存的なエンドサイトーシス経路が活性化され、胚の発生至適温度の幅を広げている。そこで、外温性動物と内温性動物胚の神経幹細胞におけるDeltaリガンドを介したNotch経路の活性化、およびDeltexによるエンドサイトーシス経路について、異なる温度条件下で比較検討を行う。2)一般的に胚体外温度が変化すると、細胞内で熱ショック応答遺伝子の発現が誘導される。そこで、こうした遺伝子群の中でも代表的なHSP遺伝子とその発現誘導に関わるHSF-1に着目し、様々な羊膜類の神経幹細胞におけるこれらの熱ショック応答遺伝子の発現をRT-PCRやウェスタンブロット法で解析する。また、HSPプロモーターを持つリポーターベクターを神経幹細胞に導入し、ルシフェラーゼアッセイによるプロモーター活性を測定し種間比較を行う。3)胚体外の温度変化によって発現が誘導・変動する遺伝子を網羅的に解析するため、様々な温度条件で培養された羊膜類神経幹細胞からRNAを抽出し次世代シーケンサーを用いたRNAシーケンシングを行う。得られた転写産物情報の種間比較を行い、種間での発生至適温度条件内あるいは耐性温度を超えた条件でどのような遺伝子が発現しているかを同定する。4) HSP、HSF-1を含む熱ショック応答遺伝子の機能改変、およびDeltex依存的エンドサイトーシス経路の機能亢進によるNotchシグナルの活性化により、様々な羊膜類胚の神経幹細胞の至適発生温度が変更を試みる。特に、哺乳類、鳥類の神経幹細胞のより低温条件下での発生プロセスの進行が可能かどうか、あるいは外温性動物の発生速度を内温性動物と同様な速度まで亢進できるかどうかを検証する。29年度が最終年度であるため、記入しない。
超新星残骸における粒子加速機構

超新星残骸における粒子加速過程に関連して以下の研究を行なった。1.最も有力な衝撃波による統計加速を取り扱う数値計算コ-ドの開発を行なった。1つはモンテカルロコ-ドであり、もう1つは拡散近似にもとづいた対流拡散方程式の差分法による数値コ-ドである。平均自由行程が大きいときには前者は有効であり、小さいときには後者が有効である。2.モンテカルロコ-ドを膨張衝撃波の場合に適用し、加速が十分起こるためには平均自由行程がかなり小さいことが必要であり、球状の場合にスペクトル指数が平面の場合より急になる傾向があることなどを見いだした。3.対流拡散方程式を平面2重衝撃波の場合に解き、単一衝撃波にくらべ、加速時間が短縮されることを見いだした。現在さまざまのパラメ-タにたいする計算結果を整理中である。4.準相対論的衝撃波によって加速される粒子の最高エネルギ-を評価し、10^<18>eV以上の最高エネルギ-領域の宇宙線の起源としては電波銀河のhot spotsが有力であることを論じた。5.散乱過程に非弾性的効果を考慮すること、衝撃波の非線形的構造を考慮すること、パルサ-周囲での加速機構の検討については、基本的な問題点の検討を開始した段階である。このうち、電子に対する放射過程を考慮して、超新星残骸の観測と比較検討を行なうことを次年度に予定している。
薬物精密送達のための微粒子製剤設計と生体応答に関する研究

1.微粒子の生体親和性の評価生体分子結合活性測定装置(BIACORE【○!R】)を用いて脂質膜表面と仔牛血清成分との相互作用を評価したところ、未修飾脂質膜では確認された血清成分の吸着が、PVA-R修飾することにより抑制された。また、PVA-R修飾リポソームの取り込みをJ774細胞を用いて共焦点レーザー走査顕微鏡で評価したところ、未修飾リポソームと比較して、PVA-R修飾リポソームは取り込みが抑制されることが確認された。(第20回日本DDS学会(2004/7)等にて公表)2.部分疎水化キトサンの調製とリポソーム表面修飾剤としての評価キトサンにドデシル基を導入して(DCS)、リポソームの表面修飾を行い、粘膜付着性、ペプチド性薬物の吸収特性の評価を行った。その結果、DCSはCSと異なり、電荷を有さないリポソームの表面修飾が可能であること、CSの場合と同様な粘膜付着,浸入特性を示すことが明らかとなった。また、カルシトニンを封入してラットに経口投与後の薬理効果で吸収性を判定したところ、CS修飾の場合と同様な吸収性向上効果は見られたが、そのプロファイルは初期に大きな効果が見られ持続性はやや劣る結果が得られ、リポソームからの薬物放出に相違があるものと推定された。(日本薬学会第125年会(2005/3)等にて公表)3.薬物膜透過に及ぼす微粒子キャリアーの効果とその安全性評価Caco-2細胞を培養し、薬物および薬物封入微粒子の透過性を評価した。その結果、キトサンコーティングリポソームを用いることにより有意に薬物透過性が向上することを明らかにした。また、キトサンのタイトジャンクション開口作用があること、細胞毒性は低いことを確認した。(日本薬剤学会第20年会、日本薬学会第125年会(2005/3)(2005/3)にて公表)1.微粒子の生体親和性の評価生体分子結合活性測定装置(BIACORE【○!R】)を用いて脂質膜表面と仔牛血清成分との相互作用を評価したところ、未修飾脂質膜では確認された血清成分の吸着が、PVA-R修飾することにより抑制された。(日本薬剤学会第20年会、日本薬学会第125年会(2005/3)(2005/3)にて公表)1.生体分子結合活性測定装置を用いた生体-粒子相互作用評価法の確立1)チップ上に粒子構成成分のリン脂質膜表面を再現し、血清成分との相互作用を評価した。リポソーム粒子を用いてすでに我々が明らかにしている水溶性ポリマーによる表面修飾の効果を本装置で再現できることを明らかにし、定量的解析の手法を確立した。(日本薬学会第123年会(2003/3)で公表予定)2)チップ上にキトサンを固定化し、腸管粘膜層表面から得られたムチン粒子との相互作用を定量的に評価した。また、このシステムにより、種々のポリマーの簡易的、かつ定量的なムチンとの相互作用評価法を確立した。(日本薬学会第123年会(2003/3)で公表予定)2.微粒子を用いた消化管免疫応答凍結融解法により、リポソームにoval albumin(OVA)を活性を保ったまま最も効率よく封入できることを明らかにした。また、マウスを用いてOVA封入リポソームを経口投与し、抗体の産生誘導を確認し、粒子をキトサンコーティングすることによりその効果が増大することを明らかにした。(第19回日本DDS学会(2003/6)で公表予定)3.消化管粘膜内における粒子、粘膜組織間の相互作用と薬物吸収1)消化管内での微粒子の粘膜付着と薬物吸収の関係を総括し論文発表した。

さらに、粘膜内への粒子の浸入挙動をより詳細に調べ、薬理効果との相関性を明確にした結果を、現在論文投稿中(Pharm.Res.)である。2)安定性の異なるカルシトニンをリポソームに封入、あるいは吸着させ、経口投与後の薬理効果との相関を調べた。その結果、封入による薬物安定化が確認され、対照とした皮下投与に対して20%の利用率であることが判明した。(日本薬剤学会第19年会(2003/4)で公表予定)1.原子間力顕微鏡(AFM)を用いた粒子の新しいキャラクタリゼーション法の開発現在まで困難とされていたナノ粒子(サブミクロン粒子)の硬さをAFMを用いて間接的に評価できることを、リポソームをモデル粒子として実証した。(PSWC(2004/5)にて公表予定)2.新規カチオン性リポソームの粘膜付着,浸入特性の評価すでに明らかにしているキトサンコーティングリポソームの粘膜付着,浸入特性をキャラクタリゼーションをすることを目的として、新しい処方のカチオン性リポソーム、キトサン分子それ自身のこれらの特性評価を行った。その結果、キトサンコーティングリポソームはキトサン-ムチンの相互作用が推進力となり、そのままの状態で消化管粘膜膜に浸入していくことが強く示唆された。(PSWC(2004/5)にて公表予定)3.微粒子を用いた消化管免疫応答昨年度明らかにしたOVA封入キトサンコーティングリポソームと新たに設計したOVA封入PLGAナノスフェアの免疫応答効果の差異を評価した。その結果、いずれも大きな効果が認められたが、その応答の時期が異なること、それがOVAのリリースと相関があること等を明らかにした。(日本薬学会124年会(2004/3)公表予定)4.微粒子の細胞浸入特性Caco-2細胞など代表的な細胞を培養し、微粒子と細胞の相互作用、細胞への浸入性、透過性を評価した。その結果、キトサンコーティングリポソームはこれらの細胞と強い親和性があること、微粒子キャリアーを用いることにより有意に薬物透過性が向上することを明らかにした。(PSWC(2004/5)にて公表予定)5.多孔性微粒子を用いた薬物キャリアーの設計メソポーラスシリカなどの多孔性微粒子への薬物封入、放出特性を明らかにした。(論文公表)1.微粒子の生体親和性の評価生体分子結合活性測定装置(BIACORE【○!R】)を用いて脂質膜表面と仔牛血清成分との相互作用を評価したところ、未修飾脂質膜では確認された血清成分の吸着が、PVA-R修飾することにより抑制された。また、PVA-R修飾リポソームの取り込みをJ774細胞を用いて共焦点レーザー走査顕微鏡で評価したところ、未修飾リポソームと比較して、PVA-R修飾リポソームは取り込みが抑制されることが確認された。(第20回日本DDS学会(2004/7)にて公表)2.部分疎水化キトサンの調製とリポソーム表面修飾剤としての評価キトサンにドデシル基を導入して(DCS)、リポソームの表面修飾を行い、粘膜付着性、ペプチド性薬物の吸収特性の評価を行った。その結果、DCSはCSと異なり、電荷を有さないリポソームの表面修飾が可能であること、CSの場合と同様な粘膜付着,浸入特性を示すことが明らかとなった。また、カルシトニンを封入してラットに経口投与後の薬理効果で吸収性を判定したところ、CS修飾の場合と同様な吸収性向上効果は見られたが、そのプロファイルは初期に大きな効果が見られ持続性はやや劣る結果が得られ、リポソームからの薬物放出に相違があるものと推定された。(日本薬学会第125年会(2005/3)にて公表予定)
第一原理計算に基づく合金表面材料設計

経験的パラメータを用いない量子力学の理論計算に基づいて,構造の自由度の高い合金バルク表面や合金ナノ粒子の構造と相安定性,およびこれらの触媒特性を高い精度で系統的に予測するための計算手法の開発に成功した.また,構造の自由度の高いナノ粒子の構造・原子配置に依存した自由エネルギーを精確に取り扱える新しい理論計算手法:「格子補強クラスター展開法」を開発し,理論計算に基づく合金表面材料設計の適用範囲の飛躍的な拡大に成功した.格子振動がナノ粒子の偏析に与える影響を定量的に評価し,多元系において最近接ペアの固溶体を表面で形成する場合の固溶限に対する格子振動効果の傾向を普遍的に記述する新しい概念を提案した.経験的パラメータを用いない量子力学の理論計算に基づいて,構造の自由度の高い合金バルク表面や合金ナノ粒子の構造と相安定性,およびこれらの触媒特性を高い精度で系統的に予測するための計算手法の開発に成功した.また,構造の自由度の高いナノ粒子の構造・原子配置に依存した自由エネルギーを精確に取り扱える新しい理論計算手法:「格子補強クラスター展開法」を開発し,理論計算に基づく合金表面材料設計の適用範囲の飛躍的な拡大に成功した.格子振動がナノ粒子の偏析に与える影響を定量的に評価し,多元系において最近接ペアの固溶体を表面で形成する場合の固溶限に対する格子振動効果の傾向を普遍的に記述する新しい概念を提案した.本研究の目的は,サイズ・構造に依存した合金ナノ粒子・合金バルク表面の相安定性を,第一原理計算に基づいて包括的に予測するための手法の開発と応用(H22年度-H23年度),およびその構造に対する触媒特性の系統的評価(H23年度)にある.まず構造依存性を評価するために,icosahedron構造のPt-Rh合金ナノ粒子に対する偏析挙動を評価し,従来申請者が評価したcuboctahedron構造の偏析挙動と比較した.その結果,Pt-Rh合金ナノ粒子では表面サイトの配位数とd電子状態密度の2次モーメントによって偏析挙動が定性的に特徴づけられることを明らかにした.また,Pt原子の優先偏析サイトは表面での局所的な構造緩和に顕著に依存することを確認した(Mater.Trans.誌に投稿中).また,合金ナノ粒子の偏析挙動に対する組成の影響をクラスター展開法を用いて定量的に評価し,優先偏析サイトが組成に強く依存することも確認した(Phys.Rev.B誌に投稿準備中).母格子の構造の異なるPt-Ru合金を扱うために,複数の構造(fcc,hcp,fcc-hcp mix)に対する相互作用を同時に取り扱うためのクラスター展開・モンテカルロ法のアルゴリズムを開発した.また,H23年度の研究計画に含まれていた触媒特性の評価について,合金ナノ粒子の特定のサイトのd電子状態のを周囲の原子配置の関数で表現するクラスター展開法手法を開発し,Pt-Rh合金ナノ粒子に適用した.その結果,ナノ粒子のvertexサイトのPtのdバンドの重心は,隣接する4つのedgeサイトのRh原子の占有率とvertex-subsurfaceサイトの異種原子ペアの占有率の増加に伴い,フェルミエネルギーに対して減少し,その結果たとえばCO分子の吸着エネルギーが顕著に上昇する(CO被毒耐性の上昇)ことを明らかにした.このように,望ましい分子吸着特性を示す電子状態を有する局所的なナノ粒子の構造を設計する手法の開発に成功した(Phys.Rev.Lett.誌に投稿準備中).本研究の目的は,サイズ・構造に依存した合金ナノ粒子・合金バルク表面の相安定性を予測するための手法の開発と応用(H22年度-H23年度),及び触媒特性の系統的評価(H23年度)にある.研究は申請書の計画通り順調に進んでおり,H23年度は,H22年度で作成した積層構造変化を効率的に取り扱えるVLCE法のプログラムを用いて,最稠密面の積層構造が変化しうるPt-Ru2元系合金への適用を行った.その際,対称操作で構築されるaugment matrixに関する演算子の満足する条件からVLCEの相互作用を厳密に求める手法を開発し,エネルギーの予測精度を飛躍的にあげることに成功した(Physical Review B誌:in print).この手法をPt-Ru合金に適用し,合金表面の内部エネルギーに対する原子配置と積層構造の相関の定量評価に成功した.また,一般に表面近傍での安定な積層構造は表面組成に顕著に依存することや,Pt-Ru合金では6個の安定な表面構造があり,それらの積層構造はfcc,hcpを含め4種類に分類されることを初めて明らかにした.この結果はPhysical ReviewLetters誌に投稿準備中である.また,合金の安定性に対する格子系の効果についても吟味し,"joint energy gain"という新しい概念で格子振動の寄与が一般的に記述できることを明らかにした.これまでの研究で得られた合金表面・ナノ粒子の一連の安定・準安定な構造に対して分子吸着エネルギーを計算し,Pt系合金では一般にdバンドの1次と2次モーメント,およびPt原子と隣接する原子の組成が吸着エネルギーに支配的な寄与を及ぼしていることを明らかにした.以上から,サイズ・構造に依存した合金ナノ粒子・表面の相安定性の精確な予測とその触媒特性の系統的評価を可能にする一般的な理論計算の手法の開発に成功し,当初の目標を達成した.
各種実験動物における膣内細菌叢の生態に関する比較研究

霊長類の膣内細菌叢は、チンパンジー>ニホンザル>カニクイザル>アカゲザル>リスザル>ヨザル>コモンマーモセットの順に複雑な構成であり、膣内に共通する普遍的な主要な菌種はStreptococciであった。また、チンパンジー及びニホンザルについては、膣内細菌叢の構成が性周期に影響されるか否かを検討したところ、マウス・ラットと同様に、性ホルモンであるエストロゲンの影響を受け変動することが示唆された。膣内細菌叢は、腸内細菌叢と同様に病原微生物に対する感染防御的役割が存在するとの考えから近年実験動物を用いての証明が試みられている。しかし、実験動物の膣内細菌叢に関する基礎的データが極めて少ないことから、研究内容にあった最適な実験動物の選定が難しい状況にあった。そこで、各種実験動物(霊長類を含む)の正常膣内細菌叢の構成を定量的に明らかにすることを目的とした。まず、膣内細菌叢の検体を採取してから培地に塗抹するまで長時間を要する場合があることから検体の輸送方法について検討した。その結果、膣内を滅菌生理食塩水で洗浄した検体を嫌気性輸送培地(規定の2倍濃度に調製)に等量混合し氷冷保存するという方法により、検体採取12時間後までは採取直後の培養成績とほぼ同等で全く問題ないことが確認された。そこで、この方法を用いて、カニクイザル等の3種類の霊長類の膣内細菌叢の検索を試みた。今回はこれらの霊長類の膣内細菌叢の構成を把握することに主眼をおいたため、各々7頭の性成熟したサルを対象として性周期を考慮せず無作為に1回だけ検体を採取し培養を行った。その結果、カニクイザル及びマーモセットの膣内におけるlactobacilli(ヒト膣内での最優勢菌)の分離菌数は、10^<3.5> (CFU/vagina)及び検出限界以下と低いことから、これらの霊長類の膣内にはlactobacilliは優勢菌種として存在していない可能性が強いことがわかった。一方、アカゲザルの膣内からは10^<6.0>(CFU/vagina)と高い菌数のlactobacilliが分離されたことから、アカゲザルの膣内細菌叢はよりヒトに近い構成である可能性のあることが示唆された。したがって、今後さらにアカゲザル等の霊長類の膣内細菌叢を詳細(性周期及び年齢別等)に調べることにより、これらの霊長類のヒト膣内でのlactobacilliの役割を研究するためのモデル動物としての可能性を明らかにする予定である。【目的】膣内細菌叢は、腸内細菌叢と同様に感染防御的な役割を果たしていると考えられているが、各種実験動物の膣内細菌叢についてはほとんど明らかにされていないため、現在ヒトの膣炎の感染モデルとしての最適な動物種の選定さえできない状況にある。そこで、ヒトにより近縁で、解剖・生理学的にもヒトとの類似点の多い霊長類に着目して、その膣内細菌叢の検索を行った。【材料及び方法】鹿児島県の(株)新日本科学あるいは東京大学医学研究所奄美病害動物研究施設で維持されているカニクイザル、アカゲザル、コモンマーモセット、リスザルおよびヨザル、各々67匹の性成熟した雌を用いた。検体は、滅菌生理食塩水を用いた膣洗浄法により無作為に1回採取し、膣内細菌の培養および同定は光岡らの腸内細菌叢検索法に準じた方法を用いて行った。【結果及び考察】総分離菌数および分離菌種数は、カニクイザル>アカゲザル>リスザル>ヨザル>コモンマーモセットの順に高かったことから、膣内細菌叢はカニクイザルが最も複雑で、アカゲザルおよびリスザルが中程度、ヨザルおよびコモンマーモセットは非常に単純であることが明らかとなった。また、ヒトの膣内で非常に重要な役割を果たしていると考えられるlactobacilli(乳酸菌)について、アカゲザルでは分離頻度はそれほど高くなかったものの分離菌数はヒトやチンパンジーと同様に高い値を示していたことから、今後さらに詳細な検討を行うことにより、ヒト膣内におけるlactobacilliを研究するためのモデル動物としの有用性について検討する必要があると考えられた。以上のように、膣内細菌叢はマウス・ラット等の実験動物の動物種ばかりでなく、霊長類の種類によっても異なることが示唆された。今後さらに原始的な原猿類やそれから進化した真猿類に属する霊長類の膣内細菌叢を調査することにより、膣内におけるlactobacilliの系統発生学的な起源についても検討したいと考えている。【目的】ヒトの膣内には乳酸菌を代表とする膣内細菌叢が形成され、腸内細菌叢と同様に感染防御的役割を果たしていると考えられている。そこで、ヒト膣炎の感染モデルとしての霊長類の有用性を明らかにするため、ニホンザルの膣内細菌叢について検討を加えた。

また、膣内細菌叢の検索に近年頻用されているFISH(Fluorescence in situ hybridization)法について、その信頼性を培養法と比較検討した。【材料・方法】京都大学霊長類研究所で維持されている321歳の雌15頭のニホンザルについて、膣洗浄法を用いて膣内細菌の検索を行った。FISH法の信頼性の検討は、Escherichia coli(ATCC25922株)およびLactobacillus spp.(SPFラット糞便由来株;Lact)の2菌種を増菌用液体培地に接種し、一定時間(096時間)培養した菌液を培養法とFISH法により定量的に測定することにより行った。【結果・考察】規則的な月経周期が観察された11頭の膣内細菌叢の成績を解析したところ、ニホンザルの膣内からは5種類の通性嫌気性菌(Enterobacteriaceae, Streptococci, Staphylococci, Corynebacteria, Lactobacilli)及び4種類の嫌気性菌(Bacteroidaceae, Veillonellae, Gram-positive anaerobic cocci (GPAC), Gram-positive anaerobicrods)が分離された。そのうちStreptococci, Corynebacteria, Bacteroidaceae及びGPACは80%以上の個体から分離され、かつ分離菌数も高かったことから、これらの菌種がニホンザルの膣内における主要な構成菌種であることが示唆された。Lactobacilliの検出率は56%と中程度であったが、分離菌数は10^<5.4>(CFU/vagina)とチンパンジーの場合と同様に比較的高い値を示していた。また、分離された膣内総菌数を月経周期別(卵胞期、黄体期及び月経期)に分けて比較したところ、エストロゲン濃度が高くなる卵胞期で最も高くなる傾向を示した。これまでに得られた成績から考察すると、霊長類の膣内細菌叢は、チンパンジー>ニホンザル>カニクイザル>アカゲザル>リスザル>ヨザル>コモンマーモセットの順に複雑な構成であり、霊長類の膣内細菌叢に共通する普遍的な主要な菌種はStreptococciであること、またチンパンジーやニホンザルといった霊長類の膣内細菌叢もマウス・ラットと同様に性ホルモンであるエストロゲンの影響を受け変動することが示唆された。FISH法の信頼性の検討では、E.coliの場合はFISH法と培養法との間に大きな差はみられなかったが、Lactでは96時間培養後の検体においてFISH法が培養法より約100倍程度高い値を示したことから、検査の対象とする細菌の種類によってはFISH法と培養法との間に差がでる可能性のあることが明らかとなった。したがって、膣内細菌叢の検索にFISH法を用いる場合は培養法との併用が望ましいと考えられた。
パルス形カオスニューロンモデルによる非同期ハードウェアニューラルネットワーク

本研究は,脳の神経回路網の情報処理原理,特に,記憶・学習などについての解明を目的としており,電子回路によってハードウェアカオスニューラルネットワークを構築し,脳の情報処理解明へ向けアプローチするものである。今回,以下のテーマについて検討を行った。1.細胞体,軸索モデルの開発,2.シナプス,樹状突起モデルの開発,3.ニューラルネットワークその結果,1(1)パルス形ハードウェアニューロンモデルをもとに,軸索モデルを提案した(図書1番目)。(2)聴覚系で見られる発火現象を再現できる汎用形ニューロンモデルを提案した(雑誌論文2番目)。(3)パルス形ハードウェアニューロンモデルのIC化を,VDECを通して行い,実用範囲内のばらつきで動作することを確認した。2(1)能動的樹状突起モデルをハードウェアにて提案し(雑誌論文4番目),その非線形特性を明らかにした(雑誌論文5番目)。(2)可塑シナプスのためのΛ字形負性抵抗素子を用いた多値メモリセルを提案した(雑誌論文6番目)。3(1)聴覚の基底膜をモデル化し,ネオコグニトロン形のニューラルネットワークを構成し,特徴抽出可能であることを明らかにした(雑誌論文1番目)。(2)ニューラルネットワークに適したモデルとして数理モデルの検討を行い,バーストやカオス発火現象が得られる新たな数理モデルを提案した(雑誌論文3番目)。(3)我々が提案するパルス形カオスニューロンモデルを用いて環状ニューラルネットワークを構成し,短期記憶回路に用いる時系列パターン識別モデルへ応用可能であることを明らかにした(雑誌論文7番目)。(4)興奮抑制ニューロン対回路を,相互興奮結合と相互抑制結合させ,同期パターンについて検討を行い,国際会議等で発表した。本年度は,以下のテーマについて検討を行った。(1):細胞体,軸索モデルの開発,(2):シナプス,樹状突起モデルの開発,(3):ニューラルネットワークその結果,(1)-1パルス形ハードウェアニューロンモデルのIC化をVDECを通して行い,素子内および異なるチップ間の各モデルにおいて実用範囲内のばらつきで動作することを確認した。(1)-2聴覚系で見られる発火現象を再現できる汎用形のニューロンモデルを提案した(雑誌論文2番目)。(1)-3パルス形ハードウェアニューロンモデルをもとに,軸索モデルを提案した(図書1番目)。(2)CMOSで構成可能なシナプスモデルや逆伝搬特性を有する樹状突起モデルの開発を行い,国際会議等で発表した。また,樹状突起モデルについては論文投稿中である。(3)ニューラルネットワークに適したモデルとして数理モデルの検討を行い,バーストやカオス発火現象が得られる新たな数理モデルを提案した(雑誌論文3番目)。さらに,聴覚の基底膜をモデル化し、ネオコグニトロン形のニューラルネットワークを構成し,特徴抽出可能であることを明らかにした(雑誌論文1番目)。(1)能動的樹状突起モデルの開発,(2)ニューラルネットワーク,その結果,(1)能動的樹状突起モデルをハードウェアにて提案し(雑誌論文1番目),(1)細胞体同様パルスを発生する。(2)樹状突起,細胞体のどちらに刺激を加えた場合でも,細胞体が先に発火する。(3)刺激が加わっている間,細胞体の出力波形は減衰せず,発火し続けても,樹状突起では,1番目のパルスが保持されることと2番目以降は徐々に減衰し,減衰は細胞体から遠ざかるに従い大きくなる。(4)空間的加算特性を有する。

(5)時間的加算特性において非線形特性を有する。以上のことを明らかにした(雑誌論文2番目)。(2)我々が提案するパルス形カオスニューロンモデルを用いて環状ニューラルネットワークを構成し,短期記憶回路に用いる時系列パターン識別モデルヘ応用可能であることを明らかにし,国際会議で発表した。現在,論文投稿準備中である。本研究は,脳の神経回路網の情報処理原理,特に,記憶・学習などについての解明を目的としており,電子回路によってハードウェアカオスニューラルネットワークを構築し,脳の情報処理解明へ向けアプローチするものである。本年度は,(1)多値記憶回路の開発,(2)ニューラルネットワーク構築の各テーマについて検討を行い,最終年度として総括を行った。その結果,(1)可塑シナプスのためのΛ字形負性抵抗素子を用いた多値メモリセルを構成することを目的に,まず,エンハンスメント型MOSFETでΛ字形負性抵抗素子を構成し,これを単位回路として並列に接続することにより,多安定回路が構成できることを明らかにした。更に,構成した多安定回路を用いて多値メモリセルを構成する検討を行い,CMOSプロセスに適用可能なエンハンスメント形MOSFETでΛ字形負性抵抗素子を単位回路として並列に接続することで,外部電源により各安定点及び同期範囲が可変できる多安定回路が構成できることを明らかにした(雑誌論文1番目)。(2)我々が提案するパルス形カオスニューロンモデルを用いて環状ニューラルネットワークを構成し,短期記憶回路に用いる時系列パターン識別モデルへ応用可能であることを明らかにした(雑誌論文2番目)。また,興奮抑制ニューロン対回路を,相互興奮結合と相互抑制結合させ,PSpiceを用いたシミュレーションにより検討を行った。その結果,相互興奮結合の場合は,各興奮抑制ニューロン対回路のパラメータが対称である場合に各興奮性細胞体部の振動が同相同期し,相互抑制結合の場合は,同相同期と逆同同期の同期パターンが安定に存在するパラメータ領域があることを確認した。以上,これまで行ったシナプス,細胞体モデルの開発,軸索,樹状突起モデルの開発,および本年度の研究成果を含め報告書を作成した。
経済性を考慮した二次物質ストックの潜在的資源価値の評価

本研究課題の遂行のため本年度は、持続可能な資源管理および資源利用に向けて、二次物質ストックの潜在的資源価値としての資源回収容易性の評価のための枠組みの構築と、事例研究としての国内の二次銅ストックを対象とした全国規模の地理的分布推計を含む包括的な物質ストック分析および資源回収容易性評価への応用を行った。まず国内の二次銅ストックを対象としたトップダウン法による包括的なストック量の推計を、産業連関分析を応用した物質フロー分析モデルを構築することにより行った。推計の結果、2011年における銅のストック量および廃棄量はそれぞれ18,015千トンおよび1,055千トンであることや、電力施設建設や鉄道軌道建設などのインフラや建築としてのストックや、製造業および家計消費支出部門におけるストックが大きいことなどがわかった。次に国内における銅のストック量および廃棄量の推計結果を、最終製品や蓄積先に応じて算定した地域配分用割合に基づいて地域配分することによって、それらの地理的分布を市区町村の解像度で推計した。推計の結果、都道府県別でストック量は上位9都道府県、廃棄量は上位10都道府県の合計で全体の50%を超えることなどがわかった。また、二次物質ストックの潜在的資源価値の評価に向けて、資源回収容易性という指標を導入し、その定量化のための枠組みを既往文献のレビューを通して構築し、その一部として再資源化容易性の評価モデルを構築して、産業連関表における各製品部門の再資源化容易性を評価し、地理的分布の推計結果と合わせて、国内の同ストックに関して資源回収の観点から考察を行った。以上の研究結果は本年度において1件の国内学会と1件の国際学会で発表を行い、また次年度における1件の国際学会での発表も受理済みである。また査読付き論文として国際誌への投稿も準備中である。翌年度、交付申請を辞退するため、記入しない。
グリア-ニューロン間におけるD型セリンの分子機構解明

グルタミン酸神経伝達の異常は、統合失調症などの精神疾患の病態に関与していることが示唆されている。一方、死後脳を用いた研究は、統合失調症、双極性障害、うつ病などの精神疾患の病態研究に不可欠であるが、脳内のアミノ酸濃度は、死亡から脳摘出して凍結するまでの時間(PMI : postmortem interval)などによって大きく影響することが報告されている。今年度、マウス脳を用いて脳内アミノ酸濃度とPMIとの関係を調べた。次に、マウスで求めた補正式を米国スタンレイ財団より提供された死後脳(コントロール、統合失調症、双極性障害、うつ病各15例)に当てはめ、各サンプルの死亡時期におけるアミノ酸(グルタミン酸、グルタミン、グリシン、D型セリン、L型セリン)濃度を測定した。マウス脳を用いた実験より、L型セリンおよびグリシン濃度は、PMIが長くなるにつれて増加したが、D型セリンおよびグルタミン酸濃度は、PMIが長くなるにしたがって減少した。一方、グルタミン濃度はPMIによって変化しなかった。次に、マウス脳で算出したアミノ酸濃度とPMIとの関係(数式)を死後脳におけるアミノ酸濃度に当てはめて死亡時期におけるアミノ酸濃度を算出した。各アミノ酸濃度を4群で比較するとグルタミン酸濃度で有意に変化しており、双極性障害およびうつ病において有意に増加していた。D型セリン、L型セリン、グリシン、グルタミン濃度は、4群で有意な差は認められなかった。今回の結果より、グルタミン酸濃度の増加に伴うグルタミン酸神経伝達の異常が、双極性障害およびうつ病などの気分障害の病態に関与している可能性が示唆された。D型セリンは脳内のグリア細胞に存在する酵素セリンラセマーゼ(SRR)によってL型セリンより合成されることが知られている。今回、ヒトSRR遺伝子について、統合失調症との関連研究を行なった。本研究は、各施設における倫理委員会の承認を得て実施され、対象者には研究目的・内容を説明した上で書面による同意を得た。5'-RACE解析により、SRRには4種類の5'非翻訳エクソン(Exon 1a-1d)が存在することが明らかとなり、それらエクソンの選択的使用によって4種類のmRNA (Isoforms a-d)が生成されることを見いだした。これらゲノム情報に基づきSRR遺伝子の変異・多型検索を実施した結果、exon 1b近傍に2個のSNPとintron 5および3'非翻訳部位に1個ずつ頻度の低いSNPを見つけた。本研究では頻度の高い2個のSNP (exon 1b近傍の2個のSNP)について解析を行なった。サンプルIを用いた患者・対照研究では、2個のSNPについて有意な差が認められた。この結果を確認するために、サンプルIIを用いて上記の2個のSNPについて調べたところ、両群で差はなかった。さらに124家族のサンプルでも、統合失調症との関連は無かった。血清全セリン中のD型セリンの割合(%)は、健常者群において1個のSNPとの間に有意な差が認められたが、患者群ではみられなかった。さらに、初発で未治療の統合失調症患者と健常者の脳脊髄液中のD型セリン濃度の測定を行なった結果、全セリン濃度に対するD型セリン濃度の割合が、患者群で有意に減少していることが見出した。また同じ患者群でグルタミン酸(Glu)濃度およびグルタミン(Gln)濃度を測定したところ、患者群でGln/Gluの比が有意に増加していることが判明し、Gln-Gluサイクルが患者群で異常になっている可能性を見出した。