hpprc/llmjp-kaken huggingface dataset:
窒素固定生物群集の多様性が海洋表層の物質循環に及ぼす影響

熱帯・亜熱帯南北太平洋においてTrichodesmium、グループAシアノバクテリアおよびナノシアノバクテリアの3群のnifH遺伝子コピー数を定量PCRで解析した結果、3群とも表層極大型の鉛直分布であったが、地理分布は異なった。Trichodesmiumは調査海域全般にわたって広く分布し、最大値はフィージー付近の1.7×10^6コピーL^<-1>であった。フィリピン海では昼間にnifH遺伝子の発現が確認された。グループAシアノバクテリアは、0.2-10μmおよび10μm以上の画分で検出され、亜熱帯海域に分布し、最大値2.1×10^5コピーL^<-1>が検出された。黒潮域では昼間にnifH遺伝子の発現が確認された。ナノシアノバクテリアは、10μm以上の画分で検出され、亜熱帯海域に分布することが明らかになった。窒素固定活性の調査から北太平洋亜熱帯域では、広範な海域にわたりナノシアノバクテリアが主要な窒素固定者であることが明らかになった。この海域ではナノシアノシアノバクテリア以外にも小型の窒素固定者が存在し、有意な窒素固定活性を有することが示された。一方、ミクロプランクトンサイズの窒素固定者、Trichodesmium spp,およびR.intracellularisは、東シナ海および島周りなど比較的局所的に高い活性を示した。また、ミクロプランクトンの窒素固定量が高い測点では、小型窒素固定者の窒素固定量が相対的に低く、両者は異なる環境条件要求性をもつことが示唆された。Trichodesmium spp.やR.intracellularisは、小型窒素固定者に比べてリン酸塩濃度が高く、成層が発達した海域で卓越したことから、光環境やリン酸塩供給が両者の分布の違いの一因であることが示唆された。淡青丸KT-07-22(9月)および「みらい」MRO7-06(10月12月)において、それぞれ東シナ海黒潮域および西部南北太平洋熱帯・亜熱帯海域において観測を行い、窒素固定活性および窒素固定者の試料をえた。これらについては現在解析を進めているが、これまでに東シナ海で行った2005年および2006年の9月の淡青丸航海で得た試料の解析から以下の結果を得た。東シナ海では、主要な窒素固定生物は10μm以小にあった。窒素固定活性には生物によって活性の現れる時間帯が異なり、>10μm画分は昼間のみ、>10μm画分は昼夜とも活性を示した。>10μmの画分は、T. erythraeumとT. thiebautiiが卓越していたが、T. erythraeumとT. thiebautiiでは藻糸当たり活性が異なり、それぞれ2.9、1.1 pmolN藻糸-1h^<-1>であった。<10μm画分では夜間に活性が高く、ナノプランクトンサイズのシアノバクテリア(以下、ナノシアノバクテリア)の細胞密度と有意な相関を示した。この関係から求めた1細胞当たりの活性は培養株から得た活性と同程度であったこと、ナノシアノバクテリアが夜間の窒素固定活性を担っていると考えられる。注目されるのは<10μm画分が昼間に高い活性を示し、Synechococcusの細胞密度と有意な相関を示したことである。昼間に窒素固定を行う小型の窒素固定者の活性は、平均2.3 nmolN L^<-1> d^<-1>であり、Trichodesmiumおよびナノシアノバクテリアよりも高く重要な生物群であると考えられる。既往知見では昼間に窒素固定活性を持つピコ・ナノプランクトンサイズのシアノバクテリアの報告はなく、その実体解明は今後の重要な課題である。

Trichodesmium spp.やR.intracellularisは、小型窒素固定者に比べてリン酸塩濃度が高く、成層が発達した海域で卓越したことから、光環境やリン酸塩供給が両者の分布の違いの一因であることが示唆された。
離島における薬物応答性遺伝子多型に関する情報の体系的収集と解析の試み

本研究では九州地方のH島の住民を対象者として薬物代謝酵素(CYP2C9,2C19,2D6やNAT2など)と、高血圧症、糖尿病および喘息患者における薬物標的蛋白の遺伝子多型解析を行う。この研究に先立ち2型糖尿病患者についてβ1、β2 adrenaline受容体遺伝子多型を同時に解析したところ、β1の49番目がSer/Serかつβ2の16番目がArg/ArgであるとBMIが有意に低値となることが判明した(22.1±2.5 vs 24.3±3.5p<0.001)。2型糖尿病患者についてPPARγ2Pro12Ala遺伝子多型について検討したところ、BMI>23においては12Alaを持つ群において有意に総コレステロールが低値であった(170.1±11.6 vs 212.7±15.5p<0.033)。2型糖尿病患者についてメチレンテトラヒドロ葉酸還元酵素(MTHFR)のC677T遺伝子多型について検討したところ677Tのhomozygote群において有意に糖尿病網膜症が高頻度に認められた(677C homozygote 32%,heterozygote 35% 677T homozygote 57%、p=0.026)。5-リポキシゲナーゼ遺伝子のプロモーター領域に存在するSp1配列の繰り返し数による多型の判定をnon-RIで行う方法を開発し、健常日本人についての頻度を解析した。繰り返し数が3は0、4は0.2、5は0.65、6は0.13、7は0.02であった。7回繰り返しは特に今回はじめて見つかった。H島の住民を対象とした調査については、住民を対象とした健康講演会を行い、住民からの協力が得られるように進めている。
グルコース摂取機構から探るエキノコックスの寄生適応戦略

エキノコックスは北半球の広い範囲に分布する寄生虫で、人獣に多大な健康被害をもたらしている。エキノコックスが属する条虫類は消化管を持たず、虫体の表面全体から生存に必要な栄養素を摂取することが知られている。本研究では、エキノコックスによる体表面からのグルコース摂取の仕組みに着目し、その分子機構の解明に取り組んできた。これまでに、グルコース輸送を担うと予測される3種類のトランスポーター遺伝子の全長配列を取得し、うち2種類の受動輸送型トランスポーターについて、基質輸送能の特性を明らかにすることができた。また、エキノコックスのグルコーストランスポーター遺伝子の情報をもとにデータベース上の配列を検索した結果、近縁の寄生虫類がエキノコックスのものと比較的相同性の高いトランスポーター遺伝子を有していることが明らかとなった。以上の研究成果は、国際学術誌に公表した(Kashiide et al., 2018. Mol. Biochem. Parasitol., 225: 7-14)。これまでに得られたトランスポーターの配列に基づき、予測される消化酵素ペプチド配列をもとに安定同位体標識ペプチドを作成し、質量分析法を用いた膜タンパク質定量系をすでに確立した。今年度は、幼虫および成虫の虫体材料を用いて測定を実施し、発現量をタンパク質レベルで比較する予定であったが、実験の進行が遅れており、測定を実施することができなかった。研究分担者および研究協力者との共同研究を今後も継続し、期間内に実施できなかった解析を終了させたい。エキノコックスを含む条虫類は消化管を持たず、虫体の表面全体から種々の栄養素を摂取することが知られている。このことから、虫体表面には、宿主から栄養素を奪い取るための仕組みが存在すると推測されるが、この機能を担う分子はわかっていない。そこで私達は、エキノコックスの栄養摂取機構、特に糖の摂取を担う分子機構とその機能特性の解明を進めている。これまでの解析により、糖輸送を担うことが予測されるトランスポーター遺伝3種類の全長塩基配列を取得した。構造解析の結果、2種類は細胞膜を隔てた糖の濃度勾配に沿って基質輸送をおこなう受動輸送型、もう1種類はNa+濃度依存性に糖の輸送をおこなう能動輸送型のトランスポーターであると予測された。これらのうち、2種類の受動輸送型トランスポーターについては、アフリカツメガエル卵母細胞を用いた解析により、糖輸送機能の特性を明らかにすることができた。一方、各トランスポーター遺伝子の発現レベルをリアルタイムPCRにより比較した結果、各遺伝子の相対発現レベルは虫体周囲の環境にともない変化することが確認された。また、私たちは、各トランスポーターの発現レベルを質量分析法によってタンパクレベルで定量的に評価するための方法についても検討を進めた。その結果、上記3種類のトランスポーターについて、定量のための標準ペプチドを設計し、定量のための適切な条件を決定した。エキノコックスのゲノム情報が整理されており、上記3種類に加えて新たにに3種類のトランスポーター候補遺伝子を、データベース上で見出した。これらについても、全長塩基配列を確認する予定である。残りの2年間で、計6種類の遺伝子について、糖輸送機能特性の解析と発現レベルの定量解析(mRNAおよびタンパクレベル)を完了し、エキノコックスによる糖摂取機構の全体像を明らかにしたい。研究実績の概要にも記載した通り、今年の研究により、エキノコックスの糖輸送を担うことが予測されるトランスポーター遺伝子全長を3種類取得できた。また、これらの遺伝子の機能解析法および定量法も確立できた。残り2年間の研究機関の中で、当初予定した研究目標に到達できるものと考えている。エキノコックスは北半球の広い範囲に分布し、人獣に被害をもたらしている。エキノコックスを含む条虫類は消化管を持たず、虫体の表面全体から生存に必要な栄養素を摂取することが知られている。当研究では、エキノコックスによるグルコース摂取の仕組みに着目し、その分子機構の解明に取り組んでいる。平成28年度は、以上の成績について学術雑誌に投稿するための原稿作成を進め、近々投稿できる見通しである。上記の解析と並行して、エキノコックスのゲノム情報をもとにグルコーストランスポーター遺伝子を探索した結果、上述の3種類を含む計6種類の遺伝子を見いだすことができた。これらの遺伝子について、予測される消化酵素ペプチド配列をもとに安定同位体標識ペプチドを作成し、質量分析法を用いた膜タンパク質定量系をすでに確立することができた。今後は、各発育期の虫体材料を用いて各トランスポーターの発現パターンを明らかにする。当研究では、エキノコックスによるグルコース摂取機構に着目して研究を進めているが、グルコースの摂取に続く代謝の仕組みについても解析をおこなっている。これまでに、寄生虫に特徴的な嫌気的エネルギー代謝で重要な役割を担うと考えられているホスホエノールピルビン酸カルボキシキナーゼ(以下EmPEPCK)の遺伝子全長の塩基配列を解読を終え、EmPEPCKの組換えタンパクの調製することができた。今後は、組換えEmPEPCKおよび虫体材料を用いてEmPEPCKの機能解析ならびに虫体における発現解析を進める予定である。研究協力者として当研究の推進に貢献していた樫出拓哉(日本大)が、都合により今後の研究に参加できなくなった。また、研究分担者である上家潤一(麻布大)が、平成28年度の10月から1年間の留学に従事することになった。

従って、平成28年度の後半は、当研究の推進に関わるメンバーのうち2名を欠く状況となったため、研究推進が必ずしも順調ではなかった。エキノコックスは北半球の広い範囲に分布し、人獣に被害をもたらしている。エキノコックスが属する条虫類は消化管を持たず、虫体の表面全体から生存に必要な栄養素を摂取することが知られている。本研究では、エキノコックスによる体表面からのグルコース摂取の仕組みに着目し、その分子機構の解明に取り組んでいる。これまでに、グルコース輸送を担うと予測される3種類のトランスポーター遺伝子の全長配列を取得し、うち2種類の受動輸送型トランスポーターについて、基質輸送能の特性を明らかにすることができた。平成29年度は、以上の成績について学術雑誌に投稿するための原稿作成を進め、近々投稿できる見通しである。上記の解析と並行して、エキノコックスのゲノム情報をもとにグルコーストランスポーター遺伝子を探索した結果、上述の3種類を含む計6種類の遺伝子を見いだした。これらの遺伝子について、予測される消化酵素ペプチド配列をもとに安定同位体標識ペプチドを作成し、質量分析法を用いた膜タンパク質定量系をすでに確立した。今後は、各発育期の虫体材料を用いて各トランスポーターの発現パターンを明らかにする。本研究では、エキノコックスによるグルコース摂取機構に着目して研究を進めているが、グルコースの摂取に続く代謝の仕組みについても解析をおこなっている。これまでに、寄生虫に特徴的な嫌気的エネルギー代謝で重要な役割を担うと考えられているホスホエノールピルビン酸カルボキシキナーゼ(EmPEPCK)の遺伝子全長の塩基配列を解読し、EmPEPCKの組換えタンパクの調製した。平成29年度は、好気的エネルギー代謝への分岐点に位置するピルビン酸キナーゼ(EmPK)の遺伝子解析も進め、近々全長配列が決定できる見通しである。平成28年度に研究協力者が本研究に参加できなくなるなど当初の研究体制に変化があったが、平成29年度中に研究体制を十分に立て直すことができなかった。また、研究分担者2名のうち1名が、平成29年9月末までの1年間留学に従事した。当該の研究分担者には、膜タンパク質定量による各トランスポーターの発現パターン解析において中心的役割を担っていただく予定であったが、留学先での研究に専念していただくため、解析は中断とした。主に以上の理由により、研究推進が必ずしも順調ではなかった。エキノコックスは北半球の広い範囲に分布する寄生虫で、人獣に多大な健康被害をもたらしている。本研究では、エキノコックスによる体表面からのグルコース摂取の仕組みに着目し、その分子機構の解明に取り組んできた。
現代若者のライフコース・パネル調査データの質的・量的分析

昨年までに、島根県東部への実地調査を繰り返して、現代の地方中山間地域の若者たちのショート・ライフコースの質的・量的データを大量に獲得してきた。これはデジタルビデオ映像、スチール写真、会話記録、文書資料、地図など多岐にわたる。本年度前半は様々な視点からこのデータを分析した。その結果は学歴社会における地方からの人口流出についての、トラッキング理論に基づく新しい研究としてまとめた。その過程において最終的な資料収集と調査のために、島根県東部地域などに繰り返し出張を行なって、対象者のライフヒストリーを精密に作成した。その後、研究全体をB6判251ページの単著学術刊行物『学歴社会のローカル・トラック-地方からの大学進学』として刊行した(世界思想社2001年9月)。そして教育社会学、地域社会学、エスノグラフィ研究、階層研究の諸分野の国内外の研究者に同書の内容を示しレビューを受けて、今後の研究の方向を探った。さらに同研究をもとにして2001年10月の日本教育社会学会大会で研究報告を行なった。また、上述の学術的な成果公表と平行して、調査対象者、調査対象地域に対して研究成果をわかり易く報告して社会貢献に努めた。現代若者の生きたライフコースを、個別のデータとして収集するために、本年度は主に質的データの収集を行なった。具体的には、ある県立高等学校の卒業生について追跡してインタビュー調査を実施した。これは高校卒業時から26歳時までの、学歴・職歴の細かい情報と、進学・就職時の意思決定の様子を、対象者に語ってもらうものである。また現在の対象校を訪問して、進路指導の教諭、校長、校区内の中学校の教諭にもインタビュー調査を実施した。インタビューの総計は19名であり、時間にすると会話時間が50時間ほどになる。これらはすべてデジタル音声とデジタル画像として収集された。さらに対象県全県の教育の実情を知るために調査を繰り返し、学校基本調査のデータ、住民の人口移動のデータ、高等学校の同窓会名簿など基礎資料を収集することに努めた。そして、これらの位相の異なるインタビューデータを分析可能なようにテキスト化したり、データベース化して、本年度は主として一次資料の整理に努めた。現在はそれらの分析を開始した段階である。次年度は、引き続き調査を継続するとともに、現在のこれらの分析を進めていく。この調査結果は、学会発表を行なったり、学術刊行物としたりして積極的に公表していく予定である。
M細胞を標的とした粘膜ワクチン用新規アジュバントの開発と応用

腸管関連リンパ組織におけるM細胞により、効果的に抗原を取り込むことは、腸管粘膜免疫応答の誘導にとって重要なステップである。我々は、花粉荷(Pl)がin vitroM細胞モデルにおいてヒトCaco-2細胞からM様細胞へ分化させることを明らかにしてきた。さらに、Plは効果的に蛍光ビーズのトランスサイトーシスを向上させた。そこで、本研究ではPlのM細胞分化誘導能を評価した。pPCRの結果、Plはローヤルゼリーとは異なるやり方でM細胞分化誘導能を有することが示唆された。これらの結果は、PlがM細胞を介して抗原が効果的に取り込まれることを介して粘膜免疫を調節できることを示唆している。花粉荷には、タンパク質やアミノ酸、食物繊維、ビタミン、ミネラルなども含まれていることが知られている。まず、本研究ではシスタス由来の花粉荷を花粉の色の違いで選別した。その後、各色の異なる花粉(黄色、黒)をEMEMを用いて、1%, 5%,10%となるようにストック溶液を調製した。最終的に0.8および0.45&#181;mのフィルターで濾過滅菌を行って、Caco-2細胞を用いたin vitro M細胞分化モデル(Food Science & Nutrition, 3, 222-227 (2013))にてM細胞の分化誘導能およびトランスサイトーシス能を亢進させることができるのかを確認した。その結果、in vitro M細胞分化モデルは、もともとRaji-B細胞をCaco-2単層膜とメンブランを介して共培養することで、Caco-2細胞をM細胞に分化させるが、過去の我々の知見でRoyal Jellyと花粉荷に関しては、Raji-B細胞を用いなくても、Caco-2細胞をM細胞様に分化できる可能性が示されていたため、初期の実験では、Raji-B細胞を用いずに実験を行っていたが、後からの実験で、実際に投与する可能性のあるヒトの腸管を考慮するとCaco-2細胞にapical側から花粉荷を処理し、またbasolateral側からメンブランを介してRaji-B細胞も共培養する方がM細胞様の機能を持つように誘導する効率が高いのではないかという結果が得られた。また、花粉の色の違いにより、M細胞様の機能をCaco-2細胞に誘導することに、現在までに差は見られなかった。in vitroM細胞分化モデル(Food Science & Nutrition, 3, 222-227 (2013))の調製法を確立できたことで、色々な条件を調べることができるようになったことで、研究が行いやすくなった。これまでに、この評価系は、構築するまでにおよそ21日間要していたために、評価が難しかったが、その点が改善されたことが良かった。但し、大がかりに準備していた、M細胞モデル系が平成28年度4/14および4/16の熊本地震のために、全滅したため、再度ゼロから構築しなおさないといけなくなった点を危惧している。これまでに申請者は、Royal jelly (RJ)中のM細胞分化誘導因子を探索する中で、M細胞分化誘導能およびM細胞の抗原取込み促進能を有する新規物質がRJのエーテル画分に含まれていることを特定することができた(Food Science & Nutrition, 3, 222-211;227 (2013))。RJより特定した低分子化合物(95%以上精製品)を霊長類の鼻腔内に噴霧すると、M細胞マーカーGP2陽性の細胞が鼻咽頭に誘導できることも見出すことができている。そこで、本研究では、RJの約2.5倍程度M細胞の抗原取込み能を上昇させることを見出していた花粉荷中のM細胞活性化因子の同定、花粉荷のM細胞活性化機構の解明を試みた。熊本地震の影響で、研究装置そのものが破損したために、研究基盤の立て直しに時間を要したが、花粉荷によるM細胞の抗原取込み能を上昇させる機構は、RJ由来の低分子化合物と異なる機構によって作用している知見が得られている。RJ由来のM細胞の抗原取込み促進能を有する新規物質で上皮細胞を処理すると、M細胞が分化する際にEtsファミリー転写因子のひとつであるSpi-Bの発現が誘導されるのと同様に、Spi-Bの時空間的な発現変動が見られたのに対し、花粉荷に関しては、現在までの知見ではそれとは異なる機構によって、M細胞の抗原取込み能が更新する可能性がでてきたと考えている。現在までのところ、そもそもひとつの花粉荷には、8000から3万ほどの花粉の粒がふくまれていると考えられ、花粉の細胞壁は非常に硬く、土壌中にあっても何十万年と分解されないものもあるという知見から、花粉そのものの機械的な刺激等によっても、M細胞の抗原取り込み能が亢進する可能性があるのではないかと考えている。

早急に復旧を目指し、花粉荷のM細胞活性化因子の同定とともに、M細胞分化活性化メカニズム(分化誘導およびM細胞抗原取込み能亢進に関与するレセプターの同定)を遺伝子発現レベルで明らかにすることによりM細胞活性機構をより明確にしたいと考えている。衛生薬学
カスタムインプラントに適した歯科CAD/CAM用チタン合金の開発

本研究は、カスタムインプラントを歯科CAD/CAMで純チタンより効率的に機械加工できるようにすることを目的とし、機械加工性に優れた歯科用チタン合金の開発を行った。銀の添加量が20%から25%の試作Ti-Ag合金は、純チタンより機械加工性や機械的性質に優れ、純チタンに匹敵する耐食性を有していたことから、カスタムインプラントに適していると結論された。カスタムインプラントに適した合金の候補として、今までの研究によってチタンより優れた研削性と機械的性質を有することが分かったTi-Cu合金とTi-Ag合金が考えられた。歯科CAD/CAMによるチタンの加工は、エンドミルによる切削が一般的であるので、試作合金のエンドミルによる切削性を切削力の点から調べた。その結果、Ti-Ag合金の切削力は銀の添加量が多くなるほど減少する傾向が見られ、逆に、Ti-Cu合金の切削力は銅の添加量が多くなるほど増加する傾向が見られた。その原因として、Ti-Cu合金中の金属間化合物がTi-Ag合金中の金属間化合物より硬いことや、量が多いことが考えられた。したがって,切削力の点からは、歯科CAD/CAMによるカスタムインプラントの製作にはTi-Ag合金の方がTi-Cu合金より適していると考えられた。Ti-Ag合金の耐食性を0.9%NaCl水溶液における自然電極電位の測定と溶出試験によって調べた。その結果、銀の含有量が20%以下のTi-Ag合金の耐食性は、チタンと同等以上であることが分かった。一方、銀の含有量が27.5%以上のTi-Ag合金は、金属間化合物の優先溶解によって耐食性が低下する可能性があることが分かった。銀の添加量が25%以下のチタン銀合金は、溶出イオン量が検出限界以下もしくは極僅かであり、金属間化合物が優先溶解したとしてもその後に再不動態化するので、カスタムインプラント用として使用可能であると考えられた。切削力からみた機械加工性や機械的性質,耐食性などの点から、銀の添加量が25%以下のTi-Ag合金がカスタムインプラントに適していることが分ってきた。そこで,試作Ti-20%Ag合金を歯科CAD/CAMで切削し、使用回数と工具磨耗の関係を調べたところ、試作合金は純チタンより有意に工具磨耗が少ないことが分り,工具寿命からみた機械加工性にも優れていることが分かった。切削温度の上昇は、工具寿命や切削面性状に対して悪影響を及ぼすと言われている。そこで、カスタムインプラント用チタン合金の機械加工性の評価法の一つとして、切削温度の測定を試みた。切削温度の測定は、工具と被削材の接点を熱電対とみなす工具-被削材熱電対法により行った。まず純チタンと市販のチタン合金について調べたところ,Ti-6Al-4VとTi-6Al-7Nbの切削温度は純チタンより有意に高かった。その原因として,Ti-6Al-4VとTi-6Al-7Nbは切削力が純チタンより大きく,熱伝導率が純チタンより小さいことが考えられた. Ti-6Al-4VとTi-6Al-7Nbの切削温度に有意差は無かった。また、単位時間当たりの切削量が同じでも,切込みを大きくした方が回転速度と送り速度を大きくするより切削温度を低くできることが分かった。これらのことから、切削温度の測定は、新しい歯科CAD/CAM用チタン合金の開発や切削条件の最適化に有用であると考えられた。切削力が純チタンより低かった試作Ti-20%AgとTi-30%Agについて、切削性をより詳しく調べるために、工具-被削材熱電対法による切削温度の測定を試みた。測定した熱起電力から切削温度を求めるためには、工具に対する各被削材金属の熱電能を知る必要があるので、純チタン、Ti-Ag合金、工具のコンスタンタンに対する熱電能を試作装置で求め、金属の熱電能から工具の熱電能を引いた値を工具に対する金属の熱電能とした。なお、同試作装置によって熱電能を求める方法は、歯科用合金の種類の判別にも応用できる可能性があることが分かった。Ti-20%Agは、使用した工具に対する熱電能の値が小さく、切削時の熱起電力も小さかったため、切削温度を求めるのが困難であった。一方、Ti-30%Agは、純チタンより切削温度が高かったが、市販合金のTi-6Al-4VやTi-6Al-7Nbより低かった。切削力や工具寿命から見た機械加工性に優れているにもかかわらずTi-Ag合金の切削温度が純チタンより高かった理由として、チタンを合金化したことによって熱伝導率が低下し、切削熱の被削材への放熱効果が低下した可能性が考えられた。銀の添加量が20%から25%のTi-Ag合金は、純チタンより切削力や工具寿命から見た機械加工性に優れ、硬さや強さが大きく、純チタンに匹敵する耐食性を有していることから、カスタムインプラント用として適していると結論された。
Photo-CELIV法による固体型色素太陽電池の評価とその高性能化

色素増感型太陽電池に含まれる電解質溶液を固体化する目的で、新規なルテニウム錯体と共役ポリマーを用いた系を構築した。新規なルテニウム錯体は、その配位子構造にチオフェニル-ビニル-共役系を含むものである。また、共役ポリマーとして、poly(3,4-ethylenedioxythiophene)を用いた。5-6マイクロメーターの厚さの多孔質酸化チタン膜を用いた系において、2.6%の効率を達成することができた。高い形状因子(0.74)、電流密度(4.5mA/cm^2、100mW/cm^2照射)、開放電圧(0.78V)を得ることが出来た結果、固体化色素増感太陽電池の有力なモデルを提案することができた。この太陽電池内における電子移動挙動について検討した。酸化チタン膜内ならびに電解質内における電子移動と太陽電池の性能との関連について議論を行い、その重要性を提案した。
各種揮発性吸入麻酔薬の心筋アドレナリンβ受容体・共役系に及ぼす影響

ラット心筋アドレナリンβ受容体とその共役系を含む膜画分を用いてラジオアイソトープ(R1)を用いた受容体結合実験とエンザクムイムノアッセイによるcyclic AMP産生量を測定し,揮発性吸入麻酔薬(ハロタン及びセボフルラン)の影響を検討し以下の結果を得た。(1)0-2.0mMのセボフルラン存在下でKd,Kiは濃度依存性に増加したが,Bmax(受容体数の指標)は変化しなかった。又,Munson 5の式を用いて解析した高親和状態の受容体の割合いは2.0mMのセボフルラン存在下で有意に低下した。ハロタンも同様の影響を示した。(2)C-AMP産生速度はAC刺激時には0-2.0mMセボフルランの影響をうけなかった。2.0mMセボフルラン存在下でβ-AR刺激時には有意に低下し,GS刺激時にも同様に有意な低下をみた。これらの有意な低下はハロタンでセボフルランよりも強力な低下をみた。この研究により,セボフルランはリガンド-受容体の結合を抑制し,受容体と促進性GTP結合蛋白の関係を阻害することで,アドレナリン-β受容体の情報電伝を抑制することが示された。さらに,ハロタンのこれらの抑制作用はセボフルランよりも強力であることが明らかとなり,臨床上ハロタン麻酔の方がセボフルラン麻酔よりも血圧低下が強いことの科学的裏づけとなる機序を示すことにつながった。平成5年度において揮発性吸入麻酔薬のうち、本邦でのみ臨床使用されているセボフルレン(欧米、中華民国では臨床治験中)の心筋細胞膜レベルでのアドレナリンβ受容体-共役系(β受容体、G蛋白質、アデニル酸シクラーゼ活性)に対する影響を検討した。(1)セボフルレンによる受容体結合能の差異の検討(β受容体結合実験)(2)セボフルレンによる心筋抑制の機能的差異の検討(アデニル酸シクラーゼ活性をイソプロテレノール、GTPγS、フォルスコリン刺激で比較検討)(3)セボフルレン濃度依存性の検討(4)セボフルレン作用後除去し、可逆性の検討上記(1)(4)について検討しセボフルレンは心筋アドレナリンβ受容体-共役系のうち、β受容体、G蛋白質に抑制的に作用し、アデニル酸シクラーゼ活性には有意な影響を与えないことが判明した。一方、コントロール群として行った揮発性吸入麻酔薬として古くから臨床使用されているハロセンはアデニル酸シクラーゼ活性も有意に抑制しており、臨床使用時の循環抑制の強弱を説明する基礎資料として重要である。平成5年度,6年度において揮発性吸入麻酔薬のうち,本邦でのみ臨床使用されているセボフルレン(欧米,中華民国では臨床治験中)の心筋細胞膜レベルでのアドレナリンβ-受容体-共役系(β受容体,G蛋白質,アデニル酸シクラーゼ)に対する影響を検討した.(1)セボフルレン,ハロセンによる受容体結合能の差異の検討(β受容体結合実験)(2)セボフルレン,イソフルレン,ハロセンによる心筋抑制の機能的差異の検討(アデニル酸シクラーゼをイソプロテレノール,GTPアナログ,フォルスコリンで刺激した際の比較)(3)セボフルレン,イソフルレン,ハロセンの濃度依存性の検討(4)セボフルレン,イソフルレン,ハロセンの心筋細胞膜に対する可逆性の検討上記(1)(4)について検討しセボフルレン,イソフルレンは心筋アドレナリンβ受容体-共役系のうち,主としてβ受容体自身,G蛋白に抑制的に働き,アデニル酸シクラーゼには有意な影響を与えないことが判明した.一方,コントロール群として行った揮発性吸入麻酔薬として古くから臨床使用されてきたハロセンはアデニル酸シクラーゼに対しても有意に抑制を示し,臨床使用時の循環抑制の強弱を説明する基礎資料として重要な事実であると考えられる。

Wister系雄性ラットを用い,断頭犠殺後,直ちに心臓を摘出し,0°Cの生理的食塩水で洗浄したのち,心室筋を分離した.その心室筋よりWilliamsとLefkowitzらの方法に準じてβ受容体心筋膜画分を作製した.蛋白濃度の測定はLowry法により行った.Abeらの方法に従い,ATPを含む溶液の終濃度がそれぞれ0,0.4,0.8,1.2,1.6,2.0mMとなるようにセボフルレンを添加して調整したβ受容体心筋膜画分を加え,1-イソプロテレノール,guanosine 5′′-O-(3-thiotriphosphate),フォルスコリンを用いてβAR, Gs, ACをそれぞれ刺激し,1分間に産生されるcAMP量を測定してcAMP産生速度を求めた.すべての実験の反応は,セボフルレン濃度を一定に保つよう,密封した試験管の中で行った.上清中のcyclicAMP濃度は反応液を遠心分離後,エンザイムノアッセイ法で測定した.上記実験中のセボフルレン濃度は,β受容体心筋膜画分に添加する前にガスクロマトグラフィーで測定した.統計学的検定は分散分析とStudent-t検定で行い,P<0.05を有意と判定した.cAMP産生速度は,AC刺激時には0-2.0mMセボフルレンの影響を受けなかった.2.0mMのセボフルレン存在下で,βAR刺激時には対照値に対して,87.1±4.8%に,Gs刺激時には79.4±7.0%にそれぞれ抑制された。平成5,6年度で報告した受容体結合実験では,0-2.0mMのセボフルレン存在下でK_dとK_iは濃度依存性に増加したが,B_<max>は変化しなかった.また,Munsonらの式を用いて解析した全受容体に対する高親和性状態の受容体の割合は,2.0mMのセボフルレン存在下には対照値の0.60±0.15から0.35±0.12に低下した。これらの結果から,セボフルレンはリガンド-受容体の結合を抑制し,受容体と促進性GTP結合蛋白の関係を阻害することでアドレナリンβ受容体の情報伝達を抑制することが示唆された.
無侵襲代謝評価システムの開発とその応用研究

皮膚表面に医療用の絆創膏と一体化したマイクロデバイスを貼り付けるだけで、皮膚表面から分泌される化学物質をリアルタイムにモニタリングする「無侵襲代謝評価システム」を開発する。本研究で開発するシステムは、皮膚表面にキャリアフローと呼ばれる分泌物を溶解してバイオセンサに輸送する、申請者が新規に考案したサンプリング法を用いることによって、従来難しかった発汗量のゆらぎや、皮膚に出てきた際の蒸発に伴い分泌物の濃度が変化してしまう課題を解決したことである。本研究事業では、システムの小型化と集積を進め、医療・スポーツや日常の健康づくりに応用できる可能性を実験的手法示すことを目的としている。
癌性幹細胞ニッチ構築における幹細胞マーカーCD133分子の機能解析

腫瘍細胞中の幹細胞マーカー発現細胞群(癌性幹細胞)は、免疫不全マウスへの移植において腫瘍形成能力が高い。そこで、CD133分子を内因性に発現するヒト大腸がん細胞株を用いて、幹細胞マーカーとして注目されるCD133分子の腫瘍形成における機能を検討した。その結果、CD133分子が、細胞増殖の亢進ならびに発がんに関連の深いβ-カテニン分子の調節に関与し、腫瘍形成に直接的に機能することを明らかにした。組織形成や修復を司る幹細胞が同定されている。その中で、固形腫瘍においても、幹細胞様の性質を示す細胞群が含まれることが報告されて以来、がん組織の起源となる癌性幹細胞の存在が示唆されている。ヒト固形腫瘍細胞における幹細胞マーカー発現の意義を、腫瘍関連間質の形成能力という面から検討していくために、平成19年度は以下の解析を行った。1.代表的な幹細胞マーカーのCD133遺伝子の、ヒト培養腫瘍細胞における発現を探索した結果、大腸がんおよび肝がん由来の細胞株は、CD133を高率に発現し、一方、ほとんどの肺がん由来の細胞株ではその発現が検出できなかった。そこで、RNA干渉によって人為的にCD133発現レベルを低下させた大腸がん細胞を作製し、造腫瘍能におけるCD133の機能を検討した。その結果、CD133抑制大腸がん細胞では、足場非依存的増殖能力が低下し、ヌードマウス皮下腫瘍モデルにおいても、腫瘍形成能力が低下していることが見出された。以上から、CD133は腫瘍形成に寄与することが示されたので、現在、同腫瘍細胞によって形成された皮下腫瘍の病理学的解析を進めている。2.上記の研究で見出されたCD133陽性の大腸がん細胞株は、興味深いことに、前駆細胞様の性質を持ち、ある種の化学試薬などで大腸細胞様の細胞へ分化することが報告されていた。そこで、CD133分子が、大腸がんにおける癌性幹細胞を示すマーカー分子である可能性を検討するため、分化誘導におけるCD133の機能を検討している。現在までに、化学試薬による分化誘導において、CD133発現は、分化に伴って転写レベルから抑制されることを見出した。現在、RNA干渉によってCD133発現レベルを低下させた大腸がん細胞を用いて、分化誘導におけるCD133の機能解析を進めている。固形腫瘍においても、幹細胞様の性質を示す細胞群が含まれることが報告されて以来、がん組織の起源となる癌性幹細胞の存在が示唆されている。ヒト固形腫瘍細胞における幹細胞マーカー発現の意義を、腫瘍関連間質の形成能力という面から検討していくために、平成20年度は以下の解析を行った。CD133陽性の大腸がん細胞株は、興味深いことに、前駆細胞様の性質を持ち、ある種の化学試薬などで大腸上皮細胞様の細胞へ分化することが報告されていた。そこで、RNA干渉によってGD133発現レベルを低下させた大腸がん細胞を作製し、酪酸ナトリウムによる分化誘導を解析した。その結果、CD133発現の低下は、細胞周期停止の開始を早める影響をもたらした。これは、がん遺伝子c-Mycの発現が酪酸ナトリウム添加後、急速に低下するためであった。また、当該細胞では、癌性幹細胞マーカーの一つとして考えられているCD44分子の発現低下が見られた。これらの遺伝子は、β-カテニン/TCF経路の標的遺伝子として知られることから、CD133とβ-カテニン/TCF経路の関連性を検討した。その結果、当該経路を制御するために重要なβ-カテニン蛋白質量に異常があることが明らかになった。前年度の結果も含めて、本研究から、CD133は腫瘍形成能力を賦与する機能を持ち、β-カテニン/TCF経路の制御に関連することが示めされた(平成20年日本癌学会にて報告)。現在、CD133発現低下がβ-カテニン/TCF経路の制御に与えた影響ついて、生化学的な解析を進めている(投稿準備中)。
鋼構造柱はり溶接接合部の許容溶接欠陥長さに関する非線形破壊力学的研究

数十年に一度のような激震を鋼構造物が受ける場合の溶接接合部の強度や変形能力などの要求性能を明らかにすることは耐震安全性の面から非常に重要なことの一つである.溶接接合部は大きな応力集中やひずみ集中を受けることは周知の事実である.また溶接部はエンドタブや裏当金などの切欠きや溶接欠陥などの形状的不連続部が存在し一層応力集中やひずみ集中を助長する結果となっている.激震時に想定される変位まで接合部が変形した場合,鋼板と溶接部にどのような力学的性能と破壊靱性が要求され,その要求性能は溶接欠陥長さとの関連でどのように変化するのかを接合部の形状や部材寸法と関連して決定するため基礎資料を提示することを目的とし研究を行い,次のような結果が得られた.1.鋼材及び溶接熱響部などの破壊靱性試験から,動的な破壊靱性の遷移温度は静的に比べかなり上昇することが確認された.2.溶接欠陥や裏当金などの施工上の切欠きなどを有する接合部モデル試験体による実験から,溶け込み不良で人工的に作った欠陥や裏当金などの切欠きよりも溶接部の靱性の方が破壊に大きく影響することが明らかになった.また動的破壊靱性の遷移温度以下で動的に外力を受ける場合は静的載荷に比較し著しく変形能力が低下することも確認された.3.立体クラックである溶接欠陥を正確に破壊力学的に取扱うために, 3次元問題の定式化を行い,その精度について確認した.その結果弾性では応力拡大係数(K)とJ積分が一致し,単調載荷時にはJ積分値と〓積分値がほぼ一致することが明らかになった.激震時には溶接欠陥は大きな塑性歪の繰返し力を受けることから3次元問題の〓積分を使う必要があるが,それが可能になった.数十年に一度のような激震を鋼構造物が受ける場合の溶接接合部の強度や変形能力などの要求性能を明らかにすることは耐震安全性の面から非常に重要なことの一つである.溶接接合部は大きな応力集中やひずみ集中を受けることは周知の事実である.また溶接部はエンドタブや裏当金などの切欠きや溶接欠陥などの形状的不連続部が存在し一層応力集中やひずみ集中を助長する結果となっている.激震時に想定される変位まで接合部が変形した場合,鋼板と溶接部にどのような力学的性能と破壊靱性が要求され,その要求性能は溶接欠陥長さとの関連でどのように変化するのかを接合部の形状や部材寸法と関連して決定するため基礎資料を提示することを目的とし研究を行い,次のような結果が得られた.1.鋼材及び溶接熱響部などの破壊靱性試験から,動的な破壊靱性の遷移温度は静的に比べかなり上昇することが確認された.2.溶接欠陥や裏当金などの施工上の切欠きなどを有する接合部モデル試験体による実験から,溶け込み不良で人工的に作った欠陥や裏当金などの切欠きよりも溶接部の靱性の方が破壊に大きく影響することが明らかになった.また動的破壊靱性の遷移温度以下で動的に外力を受ける場合は静的載荷に比較し著しく変形能力が低下することも確認された.3.立体クラックである溶接欠陥を正確に破壊力学的に取扱うために, 3次元問題の定式化を行い,その精度について確認した.その結果弾性では応力拡大係数(K)とJ積分が一致し,単調載荷時にはJ積分値と〓積分値がほぼ一致することが明らかになった.激震時には溶接欠陥は大きな塑性歪の繰返し力を受けることから3次元問題の〓積分を使う必要があるが,それが可能になった.数十年に一度のような激震を鋼構造物が受ける場合の溶接接合部の強度や変形能力などの要求性能を明らかにすることは耐震安全性の面から非常に重要なことの一つである。溶接接合部は大きな応力集中やひずみ集中を受けることは周知の事実である。また溶接部はエンドタブや裏当金などの切欠きや溶接欠陥などの形状的不連続部が存在し一層応力集中やひずみ集中を助長する結果となっている。激震時に想定される変位まで接合部が変形した場合、鋼板と溶接部にどのような力学的性能と破壊靭性が要求され、その要求性能は溶接欠陥長さとの関連でどのように変化するのかを接合部の形状や部材寸法と関連して決定するための基礎資料を提示するために研究を進めている。本年度の研究内容は以下に列記する項目に分かれている。1)鋼材及び溶接熱影響部((HAZ)、BOND部分の破壊靭性試験を3温度(室温、0°C、-20°C)で変位速を2種類(40cm/sec、0.01cm/sec)変化させて行った。その結果、遷移温度以上の温度では動的載荷の方が静的載荷に比較し、大きな靭性値になるのに対し、遷移温度以下の温度では動的載荷の方が小さな値を示すなど興味深い知見が得られた。2)接合部のモデル試験体として溶接欠陥や裏当金による切欠きなどを有するT型引張り曲げ試験体を用い、3温度(室温、0°C、-20°C)で変位速度を3種類(25cm/sec、0.25cm/sec、0.0025cm/sec)変化させた破壊実験を行った。その結果、溶け込み不良で人工的に作った欠陥や裏

当金による切欠きよりも溶接部の靭性値の方が破壊に大きく影響することや動的破壊靭性の遷移温度以下で動的外力を受ける場合は静的載荷に比較し著しく変位能力が劣化することなどが明らかになった。これらの実験結果を踏まえ、今後の研究を進める予定である。
衛星移動通信の周波数有効利用と利用地域拡大のためのディジタル変復調系の研究

本年の研究はQTFSK伝送特性改善の具体策を考案し、その改善効果を評価することである。改善策導入の制約条件としては、無線スペクトルの有効利用のため、改善技術利用後の変調信号のスペクトルの広がりを極力押えることが可能なものでなければならないと言うことである。伝送特性とスペクトル特性の効果的な改善方法としては"符号化変調"が良く知られている。中でもトレリス符号化と組み合わせたトレリス符号化変調は多相PSKと組み合わせて多くの検討がなされている。しかし符号化レート(効率)を小さくとることには困難が伴うので、占有帯域幅を考慮して大きな改善を得るには必ずしも適してはいない。又、移動通信での利用を考慮すると基本的に遅延検波が利用出来る方式であることは重要なファクターである。以上の理由から、本年度の研究ではブロック符号化を適用した符号化変調をQTFSKに応用して遅延検波-ヴィタービ復号(VA)による伝送特性の改善を先ず第1に試みた。用いたブロック符号は原始多項式を生成多項式とした巡回符号であるが、誤り訂正符号化としては用いていない。実際の手法としてはコンピュータシミュレーションをワークステーション(SUN SPARK classic)上にて行った。但し、VAを含まない(同一チャネル間干渉を含む)基本的な伝送特性は1GHz帯のハードウエアシミュレーションで実施している。符号化効率としてはほぼ0.9を設定値とし、(10,9)(35,33)までの各種符号長についてガウス雑音下における改善度を明かにした。これらの符号化変調を適用した場合の(誤り率10^<-3>における)Eb/N0での改善度は1.5dBから3.5dBである。符号化のみの改善には上記のように限度があり、一層の改善を達成するためには、観点の異なるアイディアを導入することが必要である。そのための方法として送信帯域制限用フィルタによって生じる符号間干渉をキャンセルするMLSEを用いる方法を第2の問題として取り組んだ。ここで用いたものは当該シンボルを含んで3シンボルの符号間干渉パターンをメモリーとして用いMSLEをVAにより行う方法である。この方法を開発したことにより、(10,9)と言う簡便な符号化によってもナイキストフィルタを用いたQDPSKと殆ど等しい伝送特性を達成することが出来た。この結果は勿論符号化効率を考慮した(実質の)Eb/N0での改善度である。平成4年度の研究テーマの第一目標である、QTFSK変調システムの基本構成装置を完成し、ガウス雑音のみが加わった伝送路における誤り率特性とフェージング伝送路における誤り率特性を明かにした。遅延検波器としてこれまでシフトレジスタを用いた装置を使用していたが、この装置は電力消費の面から不利であった。そこで本年の改良では受信機中間周波数帯における直接位相カウント方式を用いた装置に変更した。このための部品購入には本科学研究費を充当した。設備備品としてハンドヘルドコンピュータを購入したが、この装置は送受信機の基板パターンの設計に用いると共に携帯端末としてのデータ生成/収集機器として用いている。又、これと平行して理論的解析を行い誤り率特性を予測し目標をする誤り率特性を得られることを裏付けた。

これらの結果は、国際学会(IEEE ICCS'92,Singapore,Nov.1992)にて発表した。更に、詳細なスペクトル特性などを明かにしたので公表する予定である(IEEE VTC'93,New Jersey,USA,May.1993[accepted])。一方、送信帯域制限を架したQTFSKヴァージョンの理論解析を行い、利用可能なパラメータを明かにした。伝送路はやはりガウス雑音特性とレイリーフェージング特性を対象とした。衛星移動通信チャネルのチャネル特性は仲上-Rice特性にて記述されるので、最良条件と最悪条件を踏まえておくことにより衛星ー移動チャネルの条件をクリア出来ると結論することは妥当である。これらの結果も国際シンポジューム(ISATA'93RTI/IVHS,Aachen,Germany,Sept.[accepted])にて報告予定である。本年の研究はQTFSK伝送特性改善の具体策を考案し、その改善効果を評価することである。改善策導入の制約条件としては、無線スペクトルの有効利用のため、改善技術利用後の変調信号のスペクトルの広がりを極力押えることが可能なものでなければならないと言うことである。伝送特性とスペクトル特性の効果的な改善方法としては“符号化変調"が良く知られている。中でもトレリス符号化と組み合わせたトレリス符号化変調は多相PSKと組み合わせて多くの検討がなされている。しかし符号化レート(効率)を小さくとることには困難が伴うので、占有帯域幅を考慮して大きな改善を得るには必ずしも適してはいない。又、移動通信での利用を考慮すると基本的に遅延検波が利用出来る方式であることは重要なファクターである。以上の理由から、本年度の研究ではブロック符号化を適用した符号化変調をQTFSKに応用して遅延検波-ヴィタービ復号(VA)による伝送特性の改善を先ず第1に試みた。用いたブロック符号は原始多項式を生成多項式とした巡回符号であるが、誤り訂正符号化としては用いていない。実際の手法としてはコンピュータシミュレーションをワークステーション(SUN SPARK classic)上にて行った。但し、VAを含まない(同一チャネル間干渉を含む)基本的な伝送特性は1GHz帯でのハードウエアシミュレーションで実施している。符号化効率としてはほぼ0.9を設定値とし、(10,9)(35,33)までの各種符号長についてガウス雑音下における改善度を明かにした。これらの符号化変調を適用した場合の(誤り率10^<-3>における)Eb/NOでの改善度は1.5dBから3.5dBである。符号化のみの改善には上記のように限度があり、一層の改善を達成するためには、観点の異なるアイディアを導入することが必要である。そのための方法として送信帯域制限用フィルタによって生じる符号間干渉をキャンセルするMLSEを用いる方法を第2の問題として取り組んだ。
オーファン受容体Nurr1によるカテコールアミン生合成酵素発現調節機構の解明

昨年度の研究成果として、cAMP応答配列(CRE)を介した転写活性を増大させるフォルスコリン刺激やPKA過剰発現がチロシン水酸化酵素(TH)とGTPシクロヒドロラーゼI(GCH)遺伝子のプロモーター活性に加えて、Nurr1応答配列(NBRE)を介した転写活性を増大させることを示し、CRE転写活性とNurr1発現誘導及びTH・GCH発現の相関性が示唆された。一方で、TH、AADC、DBHの発現が増大しているV-1過剰発現PC12D細胞においては、新たにGCHも発現が増大していることを明らかにし、さらにはCREを介した転写活性の増大を明らかにした。これらの結果を受けて研究を進め、本年度は以下の成果を得た。1.V-1過剰発現細胞においてTH遺伝子上に存在するCREはTHの発現誘導に必須であることを示した。さらに転写因子ATF-2がTH-CREに結合するタンパク質であることを示し、V-1細胞ではATF-2のリン酸化上昇によりATF-2の転写活性が増大していることを明らかにした。一方、CREBのリン酸化および転写活性、NBREを介した転写活性、Nurr1・NGFI-Bの発現量には大きな変化は見られなかった。以上の結果は、ATF-2によるCREを介した転写活性の増大が、PKA-CREB系の活性化ならびにNurr1発現調節とは独立した新たなTH発現調節機構であると考えられた。V-1過剰発現細胞においてはTHに加えてAADC・DBH・GCHの発現が上昇しており、ATF-2がカテコールアミン合成酵素の発現を統合的に支配するかを検討中である。2.Nurr1およびNGFI-Bコンディショナルノックアウトマウスについては、フランス・Chambon博士との共同研究により着実に進行し、Nurr1またはNGFI-B遺伝子にloxP認識配列を持たせたマウスを作製中である。本研究の目的は、Nurr1ファミリー(Nurr1、NGFI-B、NOR-1)によるカテコールアミン(CA)生合成酵素群(チロシン水酸化酵素:TH、芳香族アミノ酸脱炭酸酵素:AADC、ドーパミンβ水酸化酵素:DBH、GTPシクロヒドロラーゼI:GCH)の発現調節機構を解明することであり、本年度の研究実績は以下の通りである。1)テトラサイクリンでNurr1の野生型及びドミナントネガティブ体を発現誘導できるPC12細胞株を作製した。野生型Nurr1に関しては、テトラサイクリンの除去によりNurr1応答配列(NBRE)をタンデムにつないだレポーター遺伝子に対する転写活性を数倍から数百倍に増大する数クローンを得た。また、ドミナントネガティブ体に関しては、real-time PCR法によってmRNA量を測定した結果、数倍から数十倍の誘導が行える数クローンを得た。現在これらの細胞を用いて、CA生合成酵素群の発現量の変化を検討中である。2)PC12D細胞にV-1を過剰発現させた細胞株では、親株や対照株に対して、TH、AADC、DBHに加えてGCHの発現量の増大を見いだした。また、PC12D/V-1細胞ではTHプロモーター活性が増大しており、少なくとも部分的にはcyclic AMP応答配列(CRE)に対する転写活性の増大に起因していることが明らかとなった。今後、PC12D/V-1細胞におけるTH転写活性増大の分子機構について、Nurr1ファミリーの関与の有無を含めて解析していく。3)PC12細胞において、フォルスコリン刺激やProtein kinase A(PKA)の強制発現ベクターの一過性導入は、NBRE転写活性とTH、AADC、GCHプロモーター活性を顕著に増大させた。現在、PKAを介したCA生合成酵素群の発現調節におけるNurr1ファミリーの関与について検討中である。2.Nurr1およびNGFI-Bコンディショナルノックアウトマウスについては、フランス・Chambon博士との共同研究により着実に進行し、Nurr1またはNGFI-B遺伝子にloxP認識
脾β細胞間カルシウム波の伝播における"刺激伝導路"の存在に関する研究

ラットの膵ランゲルハンス氏島をコラゲナーゼを用いて単離し、軽度の細胞分散を行ない数十数百個のβ細胞よりなる細胞塊を選びFura-2を用いて、β細胞内カルシウムを測定した。刺激物質として、16.7mMブドウ糖を表面潅流により使用し、非刺激時と、刺激時の細胞内カルシウムの変動と、ある細胞から隣接する細胞へのカルシウム波の伝播様式をvideo-imaging法により観察した。高濃度ブドウ糖刺激に対して、ある膵β細胞の細胞内カルシウム濃度が上昇し、それがカルシウムの波となって、gap junctionを介し、周囲の細胞に伝播してゆくが、その伝播様式として、同心円状にどの方向にも一様な速さで広がっていく場合もあるがそれ以外にある決まった方向にのみ波が伝播する傾向があって、他の方向には広がりにいく場合もあり、このことより、同じβ細胞でも、カルシウム波を伝播し易い細胞群と伝播しにくい細胞群とが混在している可能性が考えられる。このことは以前より、インスリン分泌能に関して、膵β細胞のheterogeneityの存在が指摘されているが、このこととも合致し、また見方を変えれば心臓における刺激伝導路に類似したものが、膵ラ氏島内にも存在する可能性があると考えられる。また、正常ラットのラ氏島と同様にNIDDMモデルラットよりのラ氏島を用いた実験を行ったが、β細胞数が少数であるため、十分なデータを得ることはできなかったけれども、正常群に比し、細胞内カルシウムの波の細胞間の伝播が障害されている傾向がみられた。高濃度ブドウ糖刺激に対して、ある膵β細胞の細胞内カルシウム濃度が上昇し、それがカルシウムの波となって、gap junctionを介し、周囲の細胞に伝播してゆくが、その伝播様式として、同心円状にどの方向にも一様な速さで拡がっていく場合もあるがそれ以外にある決まった方向にのみ波が伝播する傾向があって、他の方向には広がりにくい場合もあり、このことより、同じβ細胞でも、カルシウム波を伝播し易い細胞群と伝播しにくい細胞群とが混在している可能性が考えられる。また、正常ラットのラ氏島と同様にNIDDMモデルラットよりのラ氏島を用いた場合、また正常のラ氏島を高濃度ブドウ糖存在下に長時間培養した場合にも、膵β細胞間のカルシウム波の伝播がどのように障害されるか、などについて比較検討を行う予定である。高濃度ブドウ糖刺激に対して、ある膵β細胞の細胞内カルシム濃度が上昇し、それがカルシウムの波となって、gap junctionを介し、周囲の細胞に伝播してゆくが、その伝播様式として、同心円状にどの方向にも一様な速さで広がっていく場合もあるがそれ以外にある決まった方向にのみ波が伝播する傾向があって、他の方向には広がりにくい場合もあり、このことより、同じβ細胞でも、カルシウム波を伝播し易い細胞群と伝播しにくい細胞群とが混在している可能性が考えられる。

このことは以前より、インスリン分泌能に関して、膵β細胞のheterogeneityの存在が指摘されているが、このこととも合致し、また見方を変えれば心臓における刺激伝導路に類似したものが、膵ラ氏島内にも存在する可能性があると考えられる。また、正常ラットのラ氏島と同様にNIDDMモデルラットよりのラ氏島を用いた実験を行ったが、β細胞数が少数であるため、十分なデータを得ることはできなかったけれども、正常群に比し、細胞内カルシウムの波の細胞間の伝播が障害されている傾向がみられた。