hpprc/llmjp-kaken huggingface dataset:
自殺遺伝子導入iPS細胞による悪性神経膠腫治療におけるバイスタンダー効果の研究

自殺遺伝子導入人工多能性幹細胞(iPS細胞)による悪性神経膠腫治療におけるバイスタンダー効果の評価を行ったが、難航の末、まず悪性神経膠腫へ向けての移動能を検討した。その結果、in vitro、in vivoの実験ともに、iPS細胞は悪性神経膠腫への移動能を認め、またその移動能には腫瘍関連成長因子が関与していることが示された。本研究の結果によりiPS細胞をベクターとして用いる自殺遺伝子治療の可能性を示唆された。我々は悪性神経膠腫に対する新たな治療戦略として、これまでに脳内を自由に遊走し腫瘍に集積する神経幹細胞や間葉系幹細胞をベクターとする遺伝子治療の研究を展開してきた。この流れを受け、当初iPS細胞のバイスタンダー効果の評価を行ったが、難航の末、まず、悪性神経膠腫へ向けての移動能が認められるかどうかを検討した。in vitroではdouble chambersystemを用い、上部にiPS cell、下部にunconditioned media (UCM)、gliomacell line(6種類)のconditioned media (CM)や、growthfactor (VEGF、PDGF-BB、SDF-1α、SCF)、さらにCMに各growthfactorの抗体を入れたものをそれぞれ加え、移動能を細胞数で評価した。またin vivoでは、ヌードマウスの基底核に腫瘍細胞を移植し、1週間後に対側の基底核にSPIOを導入したiPS cellを移植、さらに、その1週間後に7T MRIにより移動の評価を行った。in vitroでは、移動した細胞数は、いずれのCM群でも、UCM群と比較して有意に多く、また、各growth factor存在下で濃度依存性に移動細胞数は増加し、抗体の存在により減少した。さらにRT-PCR法により、iPS細胞における各腫瘍関連成長因子受容体発現は線維芽細胞と比較して有意に上昇していた。in vivoでは、T2強調画像で腫瘍側にSPIOによる影響を認め、iPS細胞の腫瘍への移動と示唆された。悪性神経膠腫培養液ならびにそこに含まれる腫瘍関連成長因子を用いて、iPS細胞における悪性神経膠腫へ向けての移動能のin vitroの評価を行い、腫瘍関連成長因子が関与していることが示され、in vitroの実験で、腫瘍への移動を確認できた。本研究の結果によりiPS細胞をベクターとして用いる自殺遺伝子治療の可能性を示唆する。
ＭＲＩ　Ｔ１Ｔ２　ｍａｐｐｉｎｇを用いた腎機能障害関連心筋症の重症度評価

本年度は腎機能障害例を順調に集積し、2017年度からの集積症例を合わせて40例強と、ほぼ目標に到達した。診療録を共同研究者と調査して、MRI検査時に急性腎障害例や造影剤腎症が示唆された症例は対象から除いた。その結果、慢性腎臓病(CKD)の症例でMRIが施行された症例数は40例であり、正常コントロール群11例とともに、心筋T1T2値を検討した。まず両群で心筋T1T2 mappingは順調に施行され、心室中隔の心筋T1T2値を計測できた。また患者群ではシネ画像を用いた心機能の評価も可能であった。本研究の症例では、その腎機能障害のためにガドリニウム造影剤は使用できなかった。MRIで測定された心筋T1T2値には、正常者群とCKD症例群との間で有意差があった。とくに心筋T2値で差異が顕著であった。すなわち、心筋T1T2値ともに正常者に比べ、CKD症例では有意に高値であり、CKD関連心筋障害の存在がMRI T1T2 mappingによって強く示唆された。また透析症例では心筋T1値も上昇する傾向であったが、さらに症例数を増やすべきと考えた。T1T2 mappingにたいするヒストグラム解析やそのほかの定量解析は施行していない。また予後と心筋T1T2値との関連性は不明確であるが、すでに大動脈疾患の手術が予定されていた症例も含まれていたことから、心筋障害にくわえて大血管病変の進行と関連している可能性があると考えている。正常者及び該当疾患の症例がほぼ目標症例数に達したため、おおむね順調と判断した。症例の中には慢性腎臓病でない腎機能障害例があり除外したが、患者対象は40例に達した。以上より二群間の心筋T1T2値の対比や心機能との相関を統計学的に検討するのにほぼ十分な症例数に、現段階で達している。慢性腎臓病症例を今年の6月まで集積し、まずは今回得られた心筋T1T2値の有意差を確定する。次いで腎機能低下の程度と心筋T1T2値との相関や、心機能とのT1T2値との相関を検討する。そして、MRI検査後1年を経過した症例から、順次その転機を追跡し、心イベントや予後とMRI所見との関連性を検討して成果をまとめ、学会発表や論文発表に進む。今のところ、心筋生検を施行して病理像とMRIとを対比しえた症例はないが、上記の転機の追跡中に該当症例がある場合には病理診断科の指導も仰ぎたい。ガドリニウム造影剤を用いた心臓MRIは、心筋梗塞やさまざまな非虚血性心筋症の診断や予後の予測に有用である。しかし、この造影剤は高度の腎機能障害や透析中の患者には使用禁忌となっている。一方で、腎機能障害は虚血性心疾患や心機能低下と有意に関連している。そこで本研究の目的は、造影剤を使用できない慢性腎臓病の症例の心筋障害や心事故の予測を可能とするパラメータをMRIを用いて検討することとした。まず今回の研究費を使用して、既存のMRI装置に適応するT1T2 mappingシステムを購入した。最初の年度として正常者10名ほどの撮像を行うこととした。正常心筋のT1T2値を確定するために、11名の正常ボランティアに同意を得て心筋T1T2 mappingを施行し、正常心筋の平均T1値は1059.3ms、T2値は48.3msであり、本施設内の正常値を確定するという成果を得た。またT1T2 mappingの手法には、心拍同期法と撮像時間固定法があり、従来は前者が用いられてきたが、我々の正常心筋の測定やファントムを用いた検討では新しい撮像時間固定法の精度がより高いことが確認された。この結果もT1T2 mapping法を今後広めていくにあたり、重要な成果であると考えられた。次に初期の検討として、慢性腎臓病19例に心筋T1T2 mappingを施行した。このうち5例はすでに人工透析が導入されていた。また全例、高血圧を合併していた。今のところ統計学的な検討には至っていないが、疾患群の心筋T1値は正常者よりも高い傾向にあった。とくに人工透析者ではより高い傾向にあり、心筋障害が進行している可能性が示唆された。以上、実施計画はほぼ順調に進行している。研究費を用いて導入したT1T2 mappingの撮像法が正常者の撮像やファントム実験を通して、適正化できた。また予定の10名を超える正常者の心筋T1T2値が計測できた。さらに19名の慢性腎臓病症例に対しても撮像が滞りなく実施できた。ただし、今のところ、透析症例が限られており、統計学的には十分な症例数を得られていない。以上から、おおむね順調な進行と判断した。

また患者群ではシネ画像を用いた心機能の評価も可能であった。本研究の症例では、その腎機能障害のためにガドリニウム造影剤は使用できなかった。MRIで測定された心筋T1T2値には、正常者群とCKD症例群との間で有意差があった。とくに心筋T2値で差異が顕著であった。すなわち、心筋T1T2値ともに正常者に比べ、CKD症例では有意に高値であり、CKD関連心筋障害の存在がMRI T1T2 mappingによって強く示唆された。また透析症例では心筋T1値も上昇する傾向であったが、さらに症例数を増やすべきと考えた。T1T2 mappingにたいするヒストグラム解析やそのほかの定量解析は施行していない。また予後と心筋T1T2値との関連性は不明確であるが、すでに大動脈疾患の手術が予定されていた症例も含まれていたことから、心筋障害にくわえて大血管病変の進行と関連している可能性があると考えている。正常者及び該当疾患の症例がほぼ目標症例数に達したため、おおむね順調と判断した。症例の中には慢性腎臓病でない腎機能障害例があり除外したが、患者対象は40例に達した。以上より二群間の心筋T1T2値の対比や心機能との相関を統計学的に検討するのにほぼ十分な症例数に、現段階で達している。今後ともに、共同研究者の協力を得て、慢性腎臓病症例のデータを蓄積する。そしてMRIを用いて得られた心機能や心筋厚などの形態情報と、心筋T1T2値との関連を統計学的に解析する予定である。また順次、MRI撮像より1年経過した症例について、心事故の有無や腎機能の変化、予後などの追跡を開始する。慢性腎臓病症例を今年の6月まで集積し、まずは今回得られた心筋T1T2値の有意差を確定する。次いで腎機能低下の程度と心筋T1T2値との相関や、心機能とのT1T2値との相関を検討する。そして、MRI検査後1年を経過した症例から、順次その転機を追跡し、心イベントや予後とMRI所見との関連性を検討して成果をまとめ、学会発表や論文発表に進む。今のところ、心筋生検を施行して病理像とMRIとを対比しえた症例はないが、上記の転機の追跡中に該当症例がある場合には病理診断科の指導も仰ぎたい。最大の費用である物品が他施設でも徐々に導入されるようになり、このために当初の想定よりも安価となった。消耗品も予定よりも安く購入できた。これらの費用は30年度分とともに学会参加費用やデータ保存用媒体の追加購入に使用する予定である。当初予定していた設備備品が、既存の設備とフリーソフトウエアでその機能をまかなえた為に次年度使用額が生じた。これは学会発表や論文発表の増加、およびこれに伴う英文校閲などに使用する予定である。
高分子ゲルの表面における摩擦機構の究明と表面制御による生体適合性超低摩擦材料の創製

高分子ハイドロゲルは、低摩擦特性や物質透過性、外的刺激に対する能動的な生物様運動特性などをもっている。このような特性を生かしゲルを素材として用いようとした時、一部のゲルを除くとそのほとんどが脆く、結果的に限られた用途にしか利用できない。我々は非常に高い力学強度を持つダブルネットワークゲル(以下DNゲル)について報告した。とりわけ、硬くて脆い強電解質性のポリ(2-アクリルアミド-2-メチルプロパンスルホン酸)ゲル(以下PAMPSゲル)とやわらかい中性のポリアクリルアミドゲル(以下PAAmゲル)を絡み合わせたDNゲルの場合、90%以上の含水率を有しているにも関わらず、生体関節軟骨が日常的に受ける圧力(3-18Mpa)にも耐える強度を誇る。私は光散乱を用いてゲル中の高分子ダイナミックスを調べ、DNゲルの高強度メカニズムについて考察する研究を行った。そのため、以下のような結果が得られた。1)PAAmの2ndネットワークの架橋度が0-0.05mol%のときに破断応力は最大値を示し、架橋度が増加するに従いゲルは脆くなる。この結果は2ndネットワークの架橋を極めて緩く施すことが高い力学強度を得るために重要である。2)動的光散乱測定から、2nd架橋濃度が0-0.2mol%の場合に協同拡散モードとPAAmの遅い分子運動モードとの二つのピークが観察されるが、2nd架橋濃度が0.2mol%以上の場合には協同拡散モードだけのピークが存在することがわかった。力学物性測定の結果と比較するとDNゲルは遅い運動モードが観察されるときに力学強度が大きい。3)DNげるにはラジカル重合法により合成されるゲルの「不均一性」に起因する空洞(void)、すなわち、PAMPSゲル中に網目サイズより非常に大きい空洞が存在する。以上のようにゲル中の高分子ダイナミックスから得られる知見は、高強度ゲルのより詳細な分子設計に役立つ。さらには、ソフトマタ-破壊メカニズムの理解にもつながることが期待される。
亜熱帯林における稀少ラン科植物の発芽条件と定着サイトに関する基礎的研究

南西諸島における亜熱帯林では,ラン科着生植物(ナゴラン,オキナワセッコク,チケイラン,シコウラン,カシノキラン等)の消失が明らかになっている。着生植物の個体群動態は,ホストとなる林木の空間構造動態に規定されており,撹乱による森林構造の変化に応じて個体群構造が大きく変化することが予想される。つまり林木個体群は、ラン科着生植物のセーフサイトとして機能することで植物種の多様性維持に貢献し,着生植物種自体は亜熱帯林の植物種多様性に大きな割合を占めるキーストーン種群と定義できる。本研究の目的は,亜熱帯林におけるラン科着生植物の種個体群の維持機構を明らかにし,それに基づき森林動態と植物種多様性の対応関係を明らかにすることである。特に今年度は,亜熱帯性ラン科植物の保全と増殖を考える上で必須となる繁殖と定着に関する基礎データを網羅的に収集し,ラン科植物の定着条件を,野外における分布調査と収集した種子の発芽実験で明らかする目的で研究を行った。与那覇岳天然保護区内の原生的林分に設置されたプロット及びその周辺でチケイランの生態調査を行った。プロットの大きさは66m×40mで,内部は4m×4m(一部は2m×2m)のグリッドセルに分割した。また、地形測定をするためにグリッドごとにx方向とy方向にハンドレベルで角度を測定した。調査はチケイランの着生高,バルブ数,葉数,果実数、蕾数、繁殖の有無等を測定し,生きている個体全てを標識した。葉面積の測定は、葉の長径と短径から楕円で近似した。また,チケイランのホスト林木種とその胸高直径(DBH)を調べた。プロット内においてチケイランが着生していたホスト林木の密度は41.7/haだった。ホスト林木種は4種(イスノキ,スダジイ,ヒサキサザンカ,ヒメサザンカ)で,その平均DBHは43.0cm(12.382.9cm)だった。プロット内の2004年11月から2007年11月までの3年間のチケイランの新規加入率及び死亡率は,それぞれ6.8%,14.6%であった。チケイランの未繁殖個体の密度は398/ha,繁殖個体密度は242/haだった。また、未繁殖個体の定着高は,平均113cm(0516cm)であり,繁殖個体では平均180cm(34510cm)だった。チケイランのサイズ構造を解析すると、明らかに繁殖個体は葉面積の大きい個体が多かった。さらに,エイジ構造を解析すると、バルブ数の多い個体ほど繁殖個体になる割合が大きく,明らかなクリティカルサイズ,クリティカルエイジを持つことが明らかとなった。ホスト林木種と潜在ホスト林木種の個体間距離を解析すると、ホスト間距離が潜在ホスト間距離より短いことが解った。一方,無菌播種については採種数が少なく正確なデータは得られていないが,発芽を誘導するには採種時期の検討が重要と思われる。したがって、定期的な生態(生育)調査が必要である。これらの結果より,チケイランの定着サイトは特定の大径木種に限定され,比較的高い位置に着生する個体が繁殖に至ることが明らかとなった。また,チケイランの個体数は減少する方向にあり,繁殖可能にまで成長した大きな個体のみが森林に残っていくと予想される。さらに,森林伐採によりホスト林木種が小サイズ化した場合,チケイラン個体群密度は影響を受けることが予想された。つまり,着生ラン科植物個体群の盛衰は,森林伐採等による大径木の消失と直結しており,林分構造が着生ラン科植物個体群の空間構造動態に及ぼす影響を定性的に明らかにされた。

プロット内においてチケイランが着生していたホスト林木の密度は41.7/haだった。ホスト林木種は4種(イスノキ,スダジイ,ヒサキサザンカ,ヒメサザンカ)で,その平均DBHは43.0cm(12.382.9cm)だった。プロット内の2004年11月から2007年11月までの3年間のチケイランの新規加入率及び死亡率は,それぞれ6.8%,14.6%であった。チケイランの未繁殖個体の密度は398/ha,繁殖個体密度は242/haだった。また、未繁殖個体の定着高は,平均113cm(0516cm)であり,繁殖個体では平均180cm(34510cm)だった。チケイランのサイズ構造を解析すると、明らかに繁殖個体は葉面積の大きい個体が多かった。さらに,エイジ構造を解析すると、バルブ数の多い個体ほど繁殖個体になる割合が大きく,明らかなクリティカルサイズ,クリティカルエイジを持つことが明らかとなった。ホスト林木種と潜在ホスト林木種の個体間距離を解析すると、ホスト間距離が潜在ホスト間距離より短いことが解った。一方,無菌播種については採種数が少なく正確なデータは得られていないが,発芽を誘導するには採種時期の検討が重要と思われる。したがって、定期的な生態(生育)調査が必要である。これらの結果より,チケイランの定着サイトは特定の大径木種に限定され,比較的高い位置に着生する個体が繁殖に至ることが明らかとなった。また,チケイランの個体数は減少する方向にあり,繁殖可能にまで成長した大きな個体のみが森林に残っていくと予想される。さらに,森林伐採によりホスト林木種が小サイズ化した場合,チケイラン個体群密度は影響を受けることが予想された。つまり,着生ラン科植物個体群の盛衰は,森林伐採等による大径木の消失と直結しており,林分構造が着生ラン科植物個体群の空間構造動態に及ぼす影響を定性的に明らかにされた。
言語性記憶と非言語性記憶の側頭葉内メカニズム

側頭葉と記憶の関係については、両側の側頭葉内側部の損傷によって全般的な記憶障害が生じ(Scoville and Milner1957)、左側頭葉前部損傷によって言語性記憶障害が生じると言われている(Meyer and Yates1955)。通常、言語優位半球は左半球であるため、言語性記憶障害は言語優位半球と同側の左側頭葉前部の切除によって生じると考えられる。しかし、言語優位半球が右または両側の例を対象にして、側頭葉前部の損傷と言語性記憶障害との関係を検討した研究は見あたらない。我々はこの問題について検討した。対象は、難治性てんかんの外科的治療のため側頭葉前部切除術を受けた症例のうち、アミタールテストによって言語優位判球が右判球であった4例と両半球であった2例の計6例である。右言語優位判球4例のうち2例は右側頭葉前部、2例は左側頭葉前部が切除された。両側言語優位判球2例のうち1例は右側頭葉前部、1例は左側頭葉前部が切除された。対象とした6例は1例が左利きであり、他は全て右利きであった。これらの症例の言語性記憶を調べるために、東大脳研式記銘力検査を手術前と手術の2週間後に行った。右言語優位半球4例の中で、右側頭葉前部を切除した2例のうち1例のみで言語性記憶障害が見られた。左側頭葉前部を切除した2例はいずれも言語性記憶障害を示さなかった。一方、両側言語優位半球2例の中では、右側頭葉前部を切除した1例のみで言語性記憶障害がみられた。これらの結果より、右半球が言語優位半球である場合には、右側頭葉前部損傷では、言語性記憶障害が生じる場合とそうでない場合があり、左側頭葉前部損傷では言語性記憶障害が生じない可能性が考られる。両半球が言語を司っている場合には、右側頭葉前部が切除されると言語性記憶障害が生じる可能性が考えられる。
病院内の高齢患者における社会的フレイルに関する指標の開発-社会的交流の報告-

在宅復帰を目指し地域包括ケア病棟に入院している高齢者(高齢患者)は、フレイルのリスクが大きい。特に入院は社会的フレイルのリスクとなり、要介護、抑うつ、死亡リスクにつながる。高齢患者が療養環境や在宅復帰後の生活をより自分らしく過ごすには、高齢患者の社会的フレイルに対する支援の検討が必要である。しかし、社会的フレイルの研究は地域在住高齢者においても定義が統一されず、入院中の高齢患者に関する研究には至っていない。社会的フレイルのリスクが高い高齢患者に注目し、その指標や要素、定義、介入方法や評価指標を検討することは、退院後の介護認定や介護度の悪化、死亡リスクの減少に寄与する可能性があると考える。
GH分泌不全症のGH-1遺伝子intron splice enhancerの解析

GH-1遺伝子のイントロンにありスプライシングに重要な部位と考えられているintronsplicing enhancer (ISE)motifに注目して遺伝子解析を行うことを目的に家族と本人の同意取得した重度から軽度の特発性GH分泌不全症20例を解析した。我々は、『第3イントロンにIVS3+28G→A変異を認めた遺伝性成長ホルモン単独欠損症II型』を報告した。遺伝性成長ホルモン(GH)単独欠損症(IGHD)II型は常染色体優性遺伝の疾患である。これまでもGH-1遺伝子の第3イントロンの変異によりスプライシング異常をおこす例が報告されているが、我々が報告した家系の遺伝子分析の結果、intervening sequence (IVS)3の5'側から28番目にG→Aのヘテロ接合性変異が確認された。特に本症例の変異部位はpre-mRNAにスプライスゾームが作用するISE motif(XGGG repeats)の部分に相当し、その変異の位置によってエクソン3のスキップ度合いが異なり、スプライシングに重要な部位と考えられる。これまで報告されているIGHD II型におけるIVS3の他の部位の変異でも第3エクソンのスキップが起こることが知られており、本症例に認められる変異でも同様にdominant negative effectが生じていることを示唆している。さらにはそのスキップ度合いによりGH分泌不全の程度が異なり、臨床的には低身長の程度に影響をしているものと考察した。結果であるが、解析した特発性GH分泌不全症20例をうち第3イントロンの異常のあるものは認められなかった。他のイントロンのISEmotifについて、部分的に塩基配列の異常があるイントロンが確認されたが、報告例と同様の機序が考えられるか否か、また病的意義について不明である。臨床的に差異はないが、今後の課題とする。GH-1遺伝子のイントロンにありスプライシングに重要な部位と考えられているnitron splice enhancer (ISE) motifに注目して遺伝子分析を行なうことを目的に現在、家族と本人の同意取得した重度から軽度の特発性GH分泌不全症50例を対象に、特に第3イントロンを中心に14の各イントロンのISE motifについて塩基配列解析中である。我々が経験した「第3イントロンにIVS3+28G→A変異を認めた遺伝性成長ホルモン単独欠損症II型」を報告した。以下はその要旨である。遺伝性成長ホルモン(GH)単独欠損症(IGHD) II型は常染色体優性遺伝の疾患であり、これまでGH1遺伝子の第3イントロン(IVS3)に変異をもち、スプライシング異常を起こす例が報告されている。我々は患者とその母親にGH分泌不全を認めた家系の遺伝子分析を行った。その結果、intervening sequence(IVS)3の5^1側から28番目にG→Aのヘテロ接合性変異が認められた。変異の部位はpre-mRNAにスプライスゾームが作用するintronsplice enhancer (ISE)motifの部分に相当し、スプライシングに重要な部位と考えられる。GH-1遺伝子のイントロンにありスプライシングに重要な部位と考えられているintronsplice enhancer (ISE)motifに注目して遺伝子解析を行うことを目的に現在までに家族と本人の同意取得した重度から軽度の特発性GH分泌不全症20例を解析した。うち13例は第3イントロンの異常は認められなかった。現在他のイントロンのISEmotifについて塩基配列解析中である。

部分的に塩基配列の異常があるイントロンがあるが、病的意義については現在考察中である。残りの7例についても解析を急いでいる。我々の症例のなかで『第3イントロンにIVS3+28G→A変異を認めた遺伝性成長ホルモン単独欠損症II型』を報告した。これまでもGH-1遺伝子の第3イントロンの変異によりスプライシング異常をおこす例が報告されている。特に本症例の変異は部位はpre-mRNAにスプライスゾームが作用するISE motif (XGGG repeats)の部分に相当し、その変異の位置によってエクソン3のスキップ度合いが異なる。そのスキップ度合いによりGH分泌不全の程度が異なり、臨床的には低身長の程度に影響をしているものと考えられた。よって現在確認されているイントロンの異常についても同様の機序が考えられるか検討中である。
消化管における求心性内蔵感覚神経機構の研究

平成6年度は、腸管壁内神経叢内で感覚神経としての機能していると考えられているAHタイプの神経細胞を用い、1)外来性感覚神経終末から放出されるサブスタンスPの作用とその細胞内情報伝達機構と2)AH細胞内のカルシウム結合蛋白の存在と形態の相関、を主に検討した。1)の計画ではモルモットの小腸アウエルバッハ神経細胞を用いた。腸管を切除した後、アウエルバッハ神経縦走筋層上に露出し、神経細胞内にガラス微小電極を刺入し細胞内電位を記録した。神経節間の神経線維束を電気的に刺激しすることにより、Slow Excitatory Postsynaptic Potentials(S-EPSP)と呼ばれる、持続の長い(5-60秒)興奮性シナプス電位を誘発した。またサブスタンスPを細胞外から記録している神経細胞に与え、S-EPSPに類似した興奮性応答を誘発した。このような状態で、標本を貫流しているクレブス液に細胞内伝達機構に作用する種々の薬剤を投与して、S-EPSPやサブスタンスPに対する応答が変化するかを検討した。この結果、細胞外から与えた、百日咳毒素(PTX)によってサブスタンスPによる反応はおさえられ、またS-EPSPもやや抑制された。また記録電極内にあらかじめ非水解性のGTP-γ-Sを封入しておくと、これらの興奮性応答は持続性になることが観察された。このことからモルモットの小腸の感覚神経細胞に発生する興奮性電位は、G蛋白とセカンドメッセンジャーを介する物であることが判明した。さらに、サブスタンスPによる応答はPTXに感受性のあるG蛋白によるものであり、S-EPSPの一部分も同じG蛋白を介すると考えられた。しかしながら、両者の細胞内機構は必ずしも同一でないことから、S-EPSPを誘発する未知の興奮性の神経伝達物質が存在することが示唆された。2)の感覚神経細胞の形態とカルシウム結合蛋白の関係性は、モルモットの下行結腸のアウエルバッハ神経叢をもちいて行われた。まず1)と同様に、結腸粘膜とない輪状筋層を剥離したアウエルバッハ神経標本を作製した。これらの神経細胞をあらかじめ細胞内の移行性の高いトレーサー(neurobiotin)を先端に封入したガラス微小電極で刺入し、それぞれの神経細胞の電気活動を記録した後、細胞内にこれを電気泳動的に注入した。実験終了後、結腸標本を固定し、組織化学的手法でそれぞれの神経細胞の形態を同定し、またCalbindinと呼ばれるカルシウム結合蛋白にたいする抗体を用いた免疫化学的手法を用いて、細胞形態との関連性検討した。この結果、Calbindinは軸策を一つしか持たないSingle Long Process(SLP)神経細胞と複数の軸策を持つMultiple Long Process(MLP)神経細胞の両者に発見された。これまで小腸では、複数の軸策とAHタイプの電気的特性を持つ神経細胞のみにCalbindinが存在するとされており、その軸策の一部が粘膜を支配していることから、Calbindinが感覚神経のマーカーとして用いられるとされていた。しかしながら、今回のモルモット下行結腸での実験結果は、これまでの小腸での結果と矛盾してた。このことは、消化管の部位において腸管神経の形態や特性が異なっており、これはそれぞれの部位で特有の機能を遂行するために分化した結果であるという仮説を支持する一つの証拠であると考えられた。また同様に結腸では、AHタイプの電気的特性と細胞形態とのあいだの厳密な相関は存在せず、電気活動のみでその機能を判断することは不可能であると判断された。

まず1)と同様に、結腸粘膜とない輪状筋層を剥離したアウエルバッハ神経標本を作製した。これらの神経細胞をあらかじめ細胞内の移行性の高いトレーサー(neurobiotin)を先端に封入したガラス微小電極で刺入し、それぞれの神経細胞の電気活動を記録した後、細胞内にこれを電気泳動的に注入した。実験終了後、結腸標本を固定し、組織化学的手法でそれぞれの神経細胞の形態を同定し、またCalbindinと呼ばれるカルシウム結合蛋白にたいする抗体を用いた免疫化学的手法を用いて、細胞形態との関連性検討した。この結果、Calbindinは軸策を一つしか持たないSingle Long Process(SLP)神経細胞と複数の軸策を持つMultiple Long Process(MLP)神経細胞の両者に発見された。これまで小腸では、複数の軸策とAHタイプの電気的特性を持つ神経細胞のみにCalbindinが存在するとされており、その軸策の一部が粘膜を支配していることから、Calbindinが感覚神経のマーカーとして用いられるとされていた。しかしながら、今回のモルモット下行結腸での実験結果は、これまでの小腸での結果と矛盾してた。このことは、消化管の部位において腸管神経の形態や特性が異なっており、これはそれぞれの部位で特有の機能を遂行するために分化した結果であるという仮説を支持する一つの証拠であると考えられた。また同様に結腸では、AHタイプの電気的特性と細胞形態とのあいだの厳密な相関は存在せず、電気活動のみでその機能を判断することは不可能であると判断された。平成5年度は、電気生理学的手法を用い、腸管壁内神経にたいする求心性神経成分の作用を主に検討した。実験にはモルモットの胃と直腸を、迷走神経と骨盤神経をつけたまま切除し、in vitroで用いた。それぞれのアウエルバッハ神経細胞の細胞内電位をガラス微小電極で記録し、それぞれの外来性神経(迷走神経と骨盤神経)を電気的に刺激した。この結果、外来性神経の遠心性成分による興奮性の応答(主にアセチルコリンによる)とは異なる、極めて緩徐な興奮性電位が、一部の神経細胞でえられた。この応答は、直腸ではAH/TypeII型とよばれる神経細胞にしか出現せず、その発現頻度は約50%であった。一方胃壁のアウエルバッハ神経叢にはAH/TypeII型の神経細胞は記録されず、この遅い神経興奮は、S型とよばれる神経細胞でも出現した。いずれの部位でも、ヘキサメソニウムは、このゆっくりとした興奮性応答には無効であり、このことから求心性神経線維終末からの興奮性物質によるものと推定された。また胃、直腸の両部位で、神経細胞を刺入するガラス微小電極に、あらかじめトレーサーを封入しておき、これを細胞内に注入することにより、細胞の形態をも検討した。この結果、直腸では外来性神経からのアセチルコリンによる興奮性作用を受ける細胞は、軸索が一つしかない神経細胞であり、一方求心性神経終末からの興奮作用を受ける細胞は、DogielII型と呼ばれる大型の多軸索の神経細胞であることが判明した。
TLR経路と樹状細胞を標的とした骨髄異形成症候群の病態解明および新規治療の開発

骨髄異形成症候群(myelodysplastic syndromes: MDS)は造血幹・前駆細胞の遺伝子異常に起因するとともに、MDSの進展は環境要因にも依存する。MDS細胞自身や樹状細胞(dendritic cell: DC)などの環境の免疫細胞が発現するToll様受容体(Toll-like receptor: TLR)経路の異常が引き起こす慢性的な自然免疫反応が病態形成に重要であることが近年報告されているが、これがMDSのどのような病態(無効造血、白血病化)に影響を与えるのかについては未解明の点が多い。本研究では、MDSの病態をTLRとDCの視点から解析し、新たな治療標的を見いだす。
精液内免疫抑制物質の研究

精漿のリンパ球サブセットへの影響を検討するとともに,この物質の分離・精製を試みて以下の結果を得た。1.精漿によりT_4およびT_8リンパ球のロゼット形成率に有意の差は認めなかったが、T11リンパ球は男女ともに有意に(P<0.05)ロゼット形成率の抑制を認めた。2.T11リンパ球のロゼット形成率は精液量,精子濃度,精子運動率,精漿中のエン酸濃度および果糖濃度と相関を認めなかった。3.T11リンパ球のロゼット形成率はゲル3過法での10番目のピ-クのarea%と有意の相関(P<0.01)を認めた。4.TSKーGELのG3000SWのカラムに精漿(20ml)を添加後,得られた10番目のピ-ク分画についてロゼット形成率を検討したが,ロゼット形成の抑制は認められなかった。T11リンパ球の標識抗原がヒッシ赤血球レセプタ-関連抗原であることから,精漿はEレセプタ-あるいはその関連抗原に影響を与えることが示唆され,この物質は本実験から分子量が1万以下であることが考えられた。また本実験から,ゲル3過による分画の検討ではロゼット形成率に影響を示さなかった事より,この物質のさらなる精製・分離をするためにはゲル3過法以外の方法,あるいはゲル3過法でもelution bufferの組成,pHなどの検討が必要と考えられた。IMAR法(寺崎プレート)にて精漿とリンパ球サブセットとの反応について検討した。コントロールとして精漿の代りにDul bec CO^1S PBSを使用した。T4リンパ球サブセットは男子で27.2±14.3%、女子で42.8±14.1%のロゼット形成率を認めたが、コントロールとは有意の差を認めなかった。T8リンパ球サブセットは男子で15.1±6.8%、女子で28.2±14.0%のロゼット形成率を認めたが、コントロールとは有意の差を認めなかった。T11リンパ球サブセットは男子で60.1±14.7%、女子で78.9±10.7%とコントロールと比較して有意の差を認めた。この結果から精漿中はEロゼット関連抗原と抗体の反応を抑制する物質を含んでいる事が考えられた。次にこの物質を分離・精製するために製漿をSephacryl S-200カラムに添加してゲルろ過法を施行した。ゲルろ過性にて主要な5つのピークについて各々ロゼット形成の有無を検討した。No1のピークでは79.4±8.5%、No2のピークでは80.7±7.0%、No3のピークでは90.4±4.3%、No4のピークでは87.0±1.8%、そしてNo5のピークでは82.8±9.9%のロゼット形成率を示した。この結果からゲルろ過法ではロゼット形成を抑制する物質は特定できなかったのでSePader G50等のゲルろ過法を使用してみる予定である。また内因性のOpioids以外の物質もロゼット形成に関係している可能性が示唆された。またIMAR法によるロゼット形成の抑制について精液内に存在する免疫グロブリンも考えられるので、精液内免疫グロブリンとロゼット形成との関係についても検討する予定である。リンパ球と精漿の反応後、形成されるロゼット形成率をIMAR法で測定した。コントロ-ルとしてDulbecco's PBSを使用した。精漿中果糖濃度はレゾルシノ-ル反応を利用して測定し、精漿中クエン酸濃度はSaffronらの方法に準拠して測定した。精漿のゲルろ過法はTSK-GELのG3000SWカラムを利用して試行し、得られた各ピ-クのarea%を計測した。T11リンパ球のロゼット形成率はコントロ-ルと比較して最低48.5%から最高99.4%であった。

ロゼット形成率は精液量、精子濃度および精子運動率との間にはいずれも有意の相関を認めなかった。ロゼット形成率と精漿中果糖濃度およびクエン酸濃度との間には有意の相関を認めなかった。ゲルろ過法でvoide volumn後の最初のピ-クのarea%とロゼット形成率を検討するとarea%が高い症例の方が、高いロゼット形成率を示した。一番遅く流出してくるピ-クのarea%とロゼット形成率を検討するとarea%が低下するにつれてロゼット形成率は増加する傾向を示した。T11リンパ球のロゼット形成を抑制する物質は各精漿中に多少の差はあるものの存在する事が示唆された。この物質は精漿中果糖濃度およびクエン酸濃度との相関が認められなかったことから、前立腺あるいは精嚢の機能とは直接相関しないと考えられた。また一番最初にゲルろ過法で流出してくる分画および最後に流出してくる分画中の物質がロゼット形成の抑制に関わりのあることが示唆された。精漿のリンパ球サブセットへの影響を検討するとともに,この物質の分離・精製を試みて以下の結果を得た。1.精漿によりT_4およびT_8リンパ球のロゼット形成率に有意の差は認めなかったが,T_<11>リンパ球は男女ともに有意に(P<0.05)ロゼット形成率の抑制を認めた。2.T_<11>リンパ球のロゼット形成率は精液量,精子濃度,精子運動率,精漿中クエン酸濃度および果糖濃度と相関を認めなかった。3.T_<11>リンパ球のロゼット形成率はゲル3過法での10番目のピ-クのarea%と有意の相関(P<0.01)を認めた。4.TSKーGELのG3000SWのカラムに精漿(20ul)を添加後、得られた10番目のピ-ク分画についてロゼット形成率を検討したが、ロゼット形成の抑制は認められなかった。T_<11>リンパ球の標識抗原がヒツジ赤血球レセプタ-関連抗原であることから,精漿はEレセプタ-あるいはその関連抗原に影響を与えることが示唆され,この物質は本実験から分子量が1万以下であることが考えられた。また本実験から,ゲルろ過による分画の検討ではロゼット形成率に影響を示さなかった事より,この物質のさらなる精製・分離をするためにはゲルろ過法以外の方法,あるいはゲルろ過法でもelution bufferの組成,pHなどへの検討が必要と考えられた。
軸索分枝形成の制御を介した、うつ・不安障害の調節メカニズム

野生型マウスに対し、慢性ストレスを与えることでうつ・不安行動を誘発させた。得られたうつ行動マウスの、扁桃体と側坐核におけるセロトニン神経の軸索について観察した。抗セロトニン抗体により染色させるものをセロトニン神経の軸索とみなし、脳切片の該当領域において染色された軸索が全体に占める面積の割合を算出した。その結果、ストレス負荷マウスはコントロールマウスと比較して、セロトニン神経の軸索が占める面積が有意に少なかった。これはセロトニン神経の軸索は個体の成熟後も分枝形成や退縮に対してダイナミクスを有しており、慢性ストレスにより軸索分枝の形成が抑制される、あるいは軸索分枝が退縮することを示唆している。この時のNeuritinの発現量の変動について解析を行うため、抗Neuritin抗体を用いた免疫組織的学的解析の条件検討を行い、脳切片においてNeuritinが染色される条件を見出した。ラット胎児より得たセロトニン神経を初代培養し、精製Neuritinタンパク質を培地中に添加した場合、コントロールタンパク質を添加した場合と比較して、軸索分枝の本数が増加した。これはセロトニン神経の軸索分枝形成にNeuritinが関与していることを示唆する。現在は、マウスに慢性ストレスを付加したときに扁桃体、側坐核で観察されるNeuritin量の変動と、Neuritin依存的な培養セロトニン神経の軸索分枝形成にFGFシグナルが関与しているかを解析中である。ストレスによるうつ・不安行動の誘発には特定のマウス系統を用いる必要があったため、Neuritinノックアウトマウスの戻し交配も進めている。Neuritinの発現量を免疫組織学的手法により解析する手法については予想よりも時間がかかったため、先んじてセロトニン神経の軸索分枝量を解析した結果良好な結果を得た。ストレスによりうつ・不安行動を誘発させるためにNeuritinノックアウトマウスを別の系等に戻し交配する必要が生じた分、若干の遅れは生じている。NeuritinとFGFシグナルとのかかわりについては、培養神経の固定サンプルを得るところまでは進んでおり、全体的には順調に進展している。マウスにストレス負荷を与えた場合に、Neuritinの発現量に変化があるかを免疫組織学的手法を用いて解析する。標的としては扁桃体および側坐核を観察する。Neuritinによるセロトニン神経の軸索分枝の形成に関して、どのようなシグナル分子が関与しているのかを解析する。セロトニン神経を初代培養し、精製Neuritinタンパク質を加えて軸索分枝形成を促進した状態で、FGFシグナル阻害剤をさらに添加することにより分枝形成は阻害されるかを解析する。また、セロトニン神経の初代培養に対し、培地中にFGFを添加することでセロトニン神経は軸索分枝形成が促進されるのかを解析する。Neuritinによる軸索分枝形成にFGFシグナルが関与していることが明らかとなった場合、マウスにFGFシグナルの阻害剤を投与することでうつ・不安行動が誘発できるのかを解析する。Neuritinの各種ノックアウトマウスに対して、扁桃体と側坐核におけるセロトニン神経の軸索について観察した。抗セロトニン抗体により染色されるものをセロトニン神経の軸索とみなし、脳切片の該当領域において染色された軸索が全体に占める面積の割合を算出した。その結果、Neuritinホモノックアウトマウスは野生型、およびヘテロノックアウトマウスと比較してセロトニン神経の軸索が占める面積が有意に少なかった。これはセロトニン神経の軸索分枝の形成が、Neuritinにより促進されていることを示唆している。同様に、マウス胎児より得たセロトニン神経を初代培養した場合において、Neuritinホモノックアウトマウス由来のセロトニン神経の軸索は、ヘテロノックアウトマウス由来のセロトニン神経の軸索と比較して、軸索分枝の本数、軸索分枝の長さが、それぞれ小さくなっていた。このこともセロトニン神経の軸索分枝形成にNeuritinが関与していることを示唆する。Neuritinホモノックアウトマウスでは、うつ・不安行動が促進していたことと合わせ、Neuritinによるセロトニン神経の扁桃体、側坐核における軸索分枝形成が、マウスのうつ・不安行動の抑制に関わっていると考えられる。また、マウスへのストレス負荷による、うつ・不安行動の誘発と、それに伴うNeuritinの発現量の変化についてはストレス負荷によるうつ・不安行動の誘発までは成功しており、適切なNeuritin抗体による脳切片の染色条件を探索中である。Neuritinノックアウトマウスを用いた免疫組織学的解析および神経細胞の初代培養により、in vivo、in vitroにおけるセロトニン神経の軸索分枝形成にNeuritinが関与していることが示された。これは当初の予測を裏付けるものである。また、ストレス負荷によりマウスに生じるうつ・不安症状を検出する手法についても確立することができた。Neuritinの発現量を免疫組織学的手法により解析する手法については現在条件検討中であるが、全体としてはおおむね順調に進展している。

これはセロトニン神経の軸索は個体の成熟後も分枝形成や退縮に対してダイナミクスを有しており、慢性ストレスにより軸索分枝の形成が抑制される、あるいは軸索分枝が退縮することを示唆している。この時のNeuritinの発現量の変動について解析を行うため、抗Neuritin抗体を用いた免疫組織的学的解析の条件検討を行い、脳切片においてNeuritinが染色される条件を見出した。ラット胎児より得たセロトニン神経を初代培養し、精製Neuritinタンパク質を培地中に添加した場合、コントロールタンパク質を添加した場合と比較して、軸索分枝の本数が増加した。これはセロトニン神経の軸索分枝形成にNeuritinが関与していることを示唆する。現在は、マウスに慢性ストレスを付加したときに扁桃体、側坐核で観察されるNeuritin量の変動と、Neuritin依存的な培養セロトニン神経の軸索分枝形成にFGFシグナルが関与しているかを解析中である。ストレスによるうつ・不安行動の誘発には特定のマウス系統を用いる必要があったため、Neuritinノックアウトマウスの戻し交配も進めている。Neuritinの発現量を免疫組織学的手法により解析する手法については予想よりも時間がかかったため、先んじてセロトニン神経の軸索分枝量を解析した結果良好な結果を得た。ストレスによりうつ・不安行動を誘発させるためにNeuritinノックアウトマウスを別の系等に戻し交配する必要が生じた分、若干の遅れは生じている。NeuritinとFGFシグナルとのかかわりについては、培養神経の固定サンプルを得るところまでは進んでおり、全体的には順調に進展している。マウスにストレス負荷を与えた場合に、Neuritinの発現量に変化があるか、またセロトニン神経の軸索分枝にも変化があるのかを免疫組織学的手法を用いて解析する。標的としては扁桃体および側坐核を観察する。Neuritinによるセロトニン神経の軸索分枝の形成に関して、どのようなシグナル分子が関与しているのかを解析する。海馬歯状回顆粒細胞において、NeuritinはFGFシグナルに関与して軸索分枝形成を誘導していたため、セロトニン神経においても同様であるかを、第一に解析する。セロトニン神経を初代培養し、精製Neuritinタンパク質を加えて軸索分枝形成が促進されるか、FGFシグナル阻害剤により分枝形成は阻害されるか、FGFを添加することでセロトニン神経は軸索分枝形成が促進されるのか、Neuritinノックアウトマウス由来のセロトニン神経ではFGFを添加することでセロトニン神経の軸索分枝形成が促進されるのかを順に解析していく。マウスにストレス負荷を与えた場合に、Neuritinの発現量に変化があるかを免疫組織学的手法を用いて解析する。
中性原子気体を舞台とした異方的超流動の定量的研究の展開とマヨラナ粒子の探索

本研究課題にて、p波フェッシュバッハ共鳴を持つフェルミ原子気体のトポロジカル超流動相について微視的理論に基づいて明らかにした。トポロジカル相転移近傍でのマヨラナフェルミオンの性質の変化や量子渦間での量子干渉効果による不安定化等を議論した。このような計算を効果的に実施するために、クリロフ部分空間反復法や離散変数表示を基にした有限要素法等の計算手法を新たに開発し、さらに分散型並列計算を実装した。本研究課題の目的は,中性原子気体系における異方的超流動体実現へ向けた理論提案と,マヨラナ準粒子励起の解明を目指すものである.本課題では,マヨラナ型準粒子励起の存在条件とその特異な状態の微視的理解について,定量的な理論を基にして明らかにする.さらに,異方的超流動体特有の現象を通して,冷却原子気体系における異方的超流動性の検出手法法等を提案する.本研究課題にて、p波フェッシュバッハ共鳴を持つフェルミ原子気体のトポロジカル超流動相について微視的理論に基づいて明らかにした。中性原子気体の極低温下で実現が期待されるp波超流動相の特異な性質について微視的理論に基づいて調べた。この原子気体をかき混ぜることで、系は量子渦を生成し角運動量を獲得する。量子渦は超流動秩序変数の位相構造の特異点として定義される。特にp波超流動相では、秩序変数の持つ軌道自由度と結合することで非自明な位相構造を生み出される。この秩序変数の位相構造は低エネルギー準粒子励起構造を決定するために重要である。特に, 2次元空間に制限されたp波超流動相では量子渦に束縛された準粒子励起が存在し、その最低エネルギーは厳密にゼロになることが指摘されていた。我々は微視的理論の数値解析に基づいて、現実的な状況においてもこの零エネルギー準粒子励起が存在することを示し、その安定性を議論した。中性原子気体系の特筆すべき点としてフェッシュバッハ共鳴を利用した相互作用の自由な制御が挙げられる。近年ではs波相互作用に加えて、p波相互作用も制御可能になった。このような実験的な発展をふまえて、2原子間に弱いp波型引力が働くことで形成されるp波クーパ対のBCS状態から、強い引力によって形成される2原子分子ボソンのボース凝縮相(BEC)にわたる広範囲において、零エネルギー準粒子の安定性を議論した。s波超流動体で実現されるBCS-BECクロスオーバーと異なり、p波超流動体ではBCS相とBEC相はトポロジカルに異なり、両相はトポロジカル相転移により結ばれる。我々は零エネルギー準粒子はBCS相のみで安定であり、トポロジカル相転移近傍では互いの干渉効果により零エネルギー準粒子は不安定化することを示した。また、零エネルギー準粒子はマヨラナ型粒子として特異な性質を示し、量子演算への応用も期待されている。我々は、このマヨラナ粒子の存在が観測可能な物理量へ及ぼす影響も調べた。これら一連の結果はPhysical ReviewLetters誌に掲載された。さらに、p波超流動転移が確立されている3HeのA相において、このようなマヨラナ粒子を伴う量子渦の生成のための条件を明らかにした。この解析には上記で用いた微視的理論に加えてGinzburg-Landau理論が援用され、この定量的な数値解析により、2次元平行板間に閉じ込められた3Heを約0.1rad/sec程度で回転させることで、マヨラナ粒子を伴う量子渦が生成されることを明らかにした。これは既存の実験環境で容易に到達可能な領域であり、現実的なマヨラナ粒子の観測を期待させる。これらの成果は論文としてまとめられてPhysical Review Letters誌に掲載された。本研究課題の目的は、中性原子気体を舞台として、特異な超流動状態の実現及び解明を目指したものであり、一貫して、原子スケールの空間変化を取り入れたBogoliubov-de Gennes (BdG)方程式を基礎方程式として採用する。前年度得られた知見として、量子渦が孤立して存在する場合にマヨラナ粒子と呼ばれる零エネルギー準粒子が非常に安定に存在することがわかった。さらに、マヨラナ粒子の存在が観測量に及ぼす影響についても議論した。今年度はこれらの知見をふまえながら、量子渦が多数存在し、互いに強く相互作用する状況でのマヨラナ粒子の安定性を解析することを目的とした。まず、BdG方程式をBEC-BCSトポロジカル相転移近傍の強結合領域へ拡張し、BCS相からBEC相にわたる広範囲でのマヨラナ型準粒子励起の存在について議論し、その安定性を明らかにした。特に、量子渦の渦度とマヨラナ型準粒子励起の存在の関係性を明らかにし、渦度が奇数の場合にのみマヨラナ型準粒子が存在することを実証した。前年度から引き続いた系統的な研究の成果として、孤立渦でのマヨラナ型準粒子励起の安定性に関する知見が得られた。これら一連の研究成果をまとめた論文が日本物理学会誌に掲載され、さらにはPhysical Review Aに掲載が決定されている。

孤立渦の研究成果をもとに、さらに、量子渦が複数本存在する超流動体でのマヨラナ型準粒子の存在を調べた。BdG方程式の解析解と厳密数値対角化を用いて、隣接した渦間での準粒子トンネルに対するマヨラナ型準粒子の安定性を解析した。結果として、隣接した渦の接近によって準粒子トンネル確率が増大し、マヨラナ型準粒子が不安定になることが示された。さらにその準粒子トンネルは弱結合BCS領域とBCS-BECトポロジカル相転移近傍では大きく異なる等、新しい知見が得られた。前年度から引き続き,カイラルp波超流動体におけるトポロジカル相転移とマヨラナ準粒子励起の存在の関連性について調べた。これまでに,孤立した量子渦中に零エネルギー準粒子励起が存在し,それがマヨラナ型準粒子励起として振る舞うことを明らかにしてきた.本年度の研究成果として,Bogoliubo-de Gemes(BdG)方程式の解析計算と数値解析の両方を用いて量子渦間の準粒子の干渉効果により零エネルギー準粒子励起が不安定化することをを明らかにした。弱結合BCS領域では量子渦に束縛されたマヨラナ型準粒子間にはRKKY的な空間振動する相互作用が働くことが示され,マヨラナ型準粒子の非可換統計性を議論する際にも重要な影響を与えることが予測される。さらに,トポロジカル相転移近傍では準粒子のトンネル確率が弱結合BCS領域でのそれと定性的に異なることを見いだした。以上の成果により,中性原子気体系で実現が期待されるp波超流動状態でのマヨラナ型準粒子励起の性質が詳細に理解された。一連の研究成果はPhysical Review Aにて掲載された。原子気体系に加えて,超流動ヘリウム3でのマヨラナ型準粒子の存在可能性についても議論した。特に薄膜中のヘリウム3はクーパー対ポテンシャルが異方性を持つABM状態が安定になる。このABM状態でのマヨラナ型準粒子励起の存在を指摘し,その準粒子状態が熱力学等に与える影響についてBdG方程式とさらには準古典Eilenberger理論を援用して明らかにした。この研究成果はJournal of the Physical Society of Japanにて掲載された。昨年度に引き続き,異方的超流動体におけるマヨラナフェルミオンの性質の理解を試みた.今年度は,これまでの冷却原子気体を中心とした研究舞台を超流動ヘリウムや超伝導体へと拡張した.冷却原子気体ではスピン自由度が消失し,スピン偏極なカイラルp波超流動相への相転移が期待される.昨年度までの研究成果として,この系にはスピン偏極したマヨラナフェルミオンが量子渦やエッジに局在しており,非可換エニオンとして振る舞うことが分かった.しかしながら,超流動ヘリウムや超伝導体では本質的にスピン自由度が存在し,その結果として量子渦状態は自明ではなくなる.そこで,具体的な問題として,制限空間中の超流動3He-A相における量子渦基底状態の理解とそれに付随したマヨラナフェルミオンの統計性について議論した.制限空間ではクーパー対の軌道自由度が消失する結果として,スピン流と質量を伴う半整数量子渦と質量流のみの整数量子渦とがエネルギー的に競合する.前者は非可換エニオンとしてのマヨラナフェルミオンを伴うことは知られていたが,後者のマヨラナフェルミオンの統計性については明らかにされていなかった.
リゾホスファチジン酸の生理機能の解明と病態との関連-創薬に向けた基盤研究-

リゾホスファチジン酸(LPA)は、細胞増殖、血小板凝集、平滑筋の収縮など多彩な生物活性を示す、最も単純な構造を持つ脂質性メディエーターである。その作用は、7回膜貫通型受容体(EDG2,4,7)を介して細胞に伝えられるが、LPAの産生機構についてはほとんど不明であった。生体中で検出されるLPAには、飽和脂肪酸に富む1-アシル型LPAと、不飽和脂肪酸に富む2-アシル型LPAが存在する。我々はこれまでにLPA受容体のリガンド特異性を検討し、EDG7は他の受容体とは異なり、2-アシル型LPAに高い特異性を示すことを明らかにした。この結果から、EDG7のリガンド産生にホスホリパーゼA1(PLA1)が関与することが示唆された。今年度は、2-アシル型LPAに関する産生酵素PLA1に関する研究を進め、新しいPA-PLA1を同定した。PA-PLA1はこれまでの研究で我々が同定していたホスファチジルセリン特異的ホスホリパーゼA1(PS-PLA1)と構造的に類似していた。PS-PLA1と異なり、膜結合型の酵素であった。細胞に発現させるとホスホリパーゼDにより生じたホスファチジン酸(PA)を加水分解し、2-アシル型LPAを産生した。このことから、ホスホリパーゼDの下流に位置し、シグナル伝達系の重要な酵素である可能性がある。