hpprc/llmjp-kaken huggingface dataset:
ドメインスワッピングを利用したタンパク質の超分子化技術の開発と機能化

kcal/molであり、野生型cyt c 2量体の値(ー30 kcal/mol)に比べて絶対値が小さかった。この結果より、野生型cyt cでは、2量体の解離後Met80はヘム鉄に配位し、単量体が安定化することが推測された。2量体の解離速度のアイリングプロットから2量体解離に伴う活性化エンタルピー変化を求めたところ、野生型とM80A cyt cでそれぞれ120±10と110±10kcal/molと同程度であり、Met80が2量体の安定性へ及ぼす影響は小さいことが示唆された。以上の結果より、cyt cのヘム軸配位子であるMet80は単量体の安定性に寄与するが、2量体の安定性への影響は小さいことが判明した。また、Allochromatium vinosum由来シトクロムc′(AVCP)のドメインスワップ2量体を作製し、ドメインスワップ2量体1つと単量体2つから構成されるAVCP 4量体の立体構造を明らかにした。これらの知見はドメインスワッピングによるタンパク質の超分子化の理解と利用に役立つ。ウマcyt cを高タンパク質濃度で酸性モルテングロビュール状態から中性状態へフォールディングさせるとドメインスワップした多量体が形成すること、cyt cのヘム軸配位子であるMet80は2量体の安定性にはほとんど影響を与えないことを明らかにした。好熱菌cyt c552では、ヒンジループ変異体に2種類の2量体が存在すること、大腸菌高発現系でもドメインスワッピングが起こることが示された。ドメインスワップした2量体1つと単量体2つから構成される紅色硫黄細菌cyt c′の4量体を構築した。ドメインスワッピングを利用して異なる2つのヘム活性部位を有する人工ミオグロビン2量体の構築にも成功した。ウマシトクロムc、緑膿菌由来シトクロムc551、超好熱菌由来シトクロムc555、ミオグロビンなどのドメインスワッピングに関連する論文が国際学術雑誌に8報掲載された。ミオグロビンのヘテロダイマー作製に関する研究成果は、ドイツの総合化学誌に掲載された。昨年度に引き続き、他のタンパク質の多量体形成や細胞内でのドメインスワッピング、シトクロムcとリポソームとの相互作用について調べる。最後に、本研究により得られた結果を総括する。28年度が最終年度であるため、記入しない。タンパク質科学引き続き、他のタンパク質の多量体形成や細胞内でのドメインスワッピング、シトクロムcとリポソームの相互作用について調べる。大容量インキュベータ装置の故障により、試料の作製が遅れた。オープンアクセス誌のPLoSONEへの掲載決定が2015年2月25日にあり、その掲載料が4月以降になった。また、2015年3月26日に届いたProteinScience誌への掲載料のinvoiceの金額が間違っており、正しい金額でのinvoiceの再発行を出版者に要求したため、Protein Science誌への掲載料の支払いも翌年度になってしまった。大容量インキュベータ装置の購入費の一部に使用する。PLoSONE誌及びProtein Science誌への掲載料に用いる。
液体の統計力学理論に基づくタンパク質の潜在的薬物受容能の予測法の開発

タンパク質の薬物受容能は創薬プロセスの初期段階において非常に有益な情報であるため、その効果的な予測法が切望されている。本研究では、タンパク質の潜在的薬物受容能を計算機上で予測するための新しい方法論として、液体の統計力学理論(3D-RISM理論)に基づく予測法を開発することが目的である。本方法では、リガンドおよび水分子を統計力学的に扱うことにより、従来問題となっていた水の効果の取込および結合サイト探索の回避を可能とする。また、薬物フラグメントを用いることにより、薬物の多様性にも対処する。平成23年度においては、タンパク質の構造が既知であり、それがリガンド結合によって変化しない場合を想定した上で、フラグメントを用いた3D-RISM-リガンドマッピング法に基づくタンパク質の薬物受容能予測法の有効性を検証した。ここでは、タンパク質の潜在的薬物受容能の一つの指標として、薬物フラグメントとしてのイソプロパノールの分布関数を高分布領域での積分したもの(つまり、フラグメントの結合能)を用いた。また、すでに薬物結合が報告されているタンパク質を数種類と薬物結合が期待できないタンパク質(コラーゲンなど)をテストタンパク質として用いた。その結果、薬物結合能が高いタンパク質は、非薬物結合性のタンパク質に比べ明らかに高いフラグメント結合能を持つことが分かった。本研究は1年間での課題廃止のため、タンパク質の薬物結合能それ自体を予測できるまで方法論を完成するに至らなかったが、上記のように本研究で提案した方法が薬物結合能予測に有効であることは実証できた。
ＮｄＦｅＢおよびナノコンポジット単一粒子の磁化挙動

本研究では,NdFeB磁石の保磁力発生機構を調べるために,単一NdFeBドットの磁化反転挙動を明らかにすることを目的とした.高感度磁化検出および大振幅ナノ秒パルス磁場発生技術を確立し,単一ドットの磁化ダイナミクスを調べた.ナノ秒および直流いずれの磁場でも同一領域を起点に反転核が形成されるが,その後の磁区成長に違いが観測された.後者では隣接磁区が連結し網目状に成長するが,前者では等方的に膨張する.この違いは,ドット内の複数のエネルギー障壁を考慮した熱揺らぎ理論により理解される.以上の結果より,エネルギー障壁の低い領域の局所構造を明らかにし,それを取り除くことが高保磁力化に有効であることが判った.本研究では,NdFeB磁石の保磁力発生機構を調べるために,単一NdFeBドットの磁化反転挙動を明らかにすることを目的とした.高感度磁化検出および大振幅ナノ秒パルス磁場発生技術を確立し,単一ドットの磁化ダイナミクスを調べた.ナノ秒および直流いずれの磁場でも同一領域を起点に反転核が形成されるが,その後の磁区成長に違いが観測された.後者では隣接磁区が連結し網目状に成長するが,前者では等方的に膨張する.この違いは,ドット内の複数のエネルギー障壁を考慮した熱揺らぎ理論により理解される.以上の結果より,エネルギー障壁の低い領域の局所構造を明らかにし,それを取り除くことが高保磁力化に有効であることが判った.本計画の最終目標は,ナノサイズNdFeB単結晶粒子の挙動を調べることにより磁化過程を解明し,NdFeB磁石の保磁力が理論値の10%程度のとどまる理由を明らかにすることである.本年度は,上記目標達成に必要な基礎技術の確立に注力した.具体的には,NdFeBのエピタキシャル薄膜成長技術と微細加工時の試料ダメージ低減技術の確立,さらにはNdFeB磁石粒子の磁化ダイナミクス計測に必要な大振幅高速パルス磁場発生装置の改良を試みた.薄膜成長技術に関しては,MgO(001)単結晶上に成長させたMo(001)バッファー層を用いることにより,NdFeB(001)のエピタキシャル成長に成功した.ただし薄膜の結晶性が不十分なため,引き続きプロセスの改良に努める予定である.このようにして作製したNdFeB薄膜をサブミクロンサイズのドットに微細加工し,異常ホール効果を利用して単一ドットの磁化測定を試みた.その結果,異常ホール効果を利用すれば,単一ドットの磁化挙動を高感度に検出できることを確認することができた.さらに,これまで我々はCo/Pt人工格子ドットなどの磁化ダイナミクスを調べるために,大振幅高速パルス磁場発生技術を構築してきた.しかしその最大磁場は3.5kOe程度にとどまり,NdFeBの磁化には不十分だった.本年度は,さらなる磁場増強を狙い,コンデンサの役割を果たす同軸ケーブルをブルームラインに,そして機械スイッチをアバランシェトランジスタに替えることにより,最大磁場を6kOeにまで高めることに成功した.次年度は,本年度に築きあげた要素技術をベースに,NdFeB単一粒子の磁化挙動に関する研究を進める予定である.本計画の最終目標は,ナノサイズNdFeB単結晶粒子の挙動を調べることにより磁化過程を解明し,NdFeB磁石の保磁力が理論値の10%程度にとどまる理由を明らかにすることである.本年度は,昨年に引き続き上記目標達成に必要な基礎技術の確立を目指した.具体的には,NdFeB薄膜のエピタキシャル成長技術と微細加工技術の確立,さらにはNdFeB磁石粒子の磁化ダイナミクス計測に必要な大振幅高速パルス磁場発生装置の改良を試みた.エピタキシャル成長に関しては,従来のMgO(001)単結晶/Mo(001)バッファー上にNd中間層を介在させることにより,高品質なエピタキシャルNdFeB(001)薄膜を作製できることを見出した.またNdFeB薄膜の微小ドット加工に関しては,プロセスがNdFeBに与える加工ダメージを系統的に調べ,少なくともミクロンサイズ以上の領域においてその影響が無視しうるレベルにあることを明らかにした.一方,昨年度には異常ホール効果を利用したNdFeB単一ドットの超高感度磁化検出に成功し,並行してその磁化ダイナミクス計測に必要な大振幅高速パルス磁場発生技術を構築した.しかしその最大発生磁場は6kOe程度にとどまっていたが,ブルームラインと直列接続アバランシェトランジスタの組み合わせにより,NdFeBドットの磁化反転に必要な振幅10kOeのパルス磁場の発生に成功した.なおパルス磁場の立ち上がり時間もナノ秒レベルにまで短縮し,ナノ秒オーダーで起きる反転核生成,そしてその伝播を観測できる見通しが得られた.次年度は,本年度までに築きあげた要素技術をベースに,NdFeB単一粒子の磁化挙動に関する研究を進める予定である.本計画の最終目標は、ナノサイズNdFeB単結晶粒子の挙動を調べることによりその磁化過程を解明し、NdFeB磁石の保磁力が理論値の10 20 %程度にとどまる理由を明らかにすることである。最終年度である本年度は、これまでに構築してきた異常ホール効果に基づく超高感度磁化検出技術(感度< 1 pemu)、Blumleineを用いた大振幅高速パルス磁場発生技術(立上り時間3.2 ns,最大磁場振幅10 kOe)を組合わせ、ダメージフリー微細加工技術により作製した単一NdFeBドット(直径3 μm)の磁化過程を調べた。

パルス磁場(半値幅6 ns)を連続的に印加した場合そして直流磁場を準静的に変化させた場合を比較すると、両者共にほぼ同一の局所領域(サイズ0.1μm)を起点に磁化反転を開始する。しかし、その後の反転磁区の成長には明らかな違いが観察された。直流磁場の場合には、隣接する反転磁区同士が連結してネットワーク状に成長するのに対し、パルス磁場では反転磁区は等方的に膨張する傾向にある。磁場印加時間に依存したこのような磁化反転様式の変化は、単一NdFeBドット内での複数のエネルギー障壁の存在を仮定した熱揺らぎの議論により理解される。これらの観察結果より、エネルギー障壁の低い領域の局所構造を探り、その原因を取り除くことが、今後の保磁力化に有効であることが明らかになった。26年度が最終年度であるため、記入しない。磁気工学26年度が最終年度であるため、記入しない。当初の計画よりNdFeB薄膜のエピタキシャル成長技術の確立に時間を要した。これは3成分の組成調整に手間取ったためである。なお、薄膜のドット微細加工、単一粒子検出のための超高感度磁化測定技術、高速パルス磁場発生装置の大振幅化についてはほぼ予定通り進んでいる。本研究の目的を達成するには,研究試料の作製(高品質単結晶薄膜と微小ドット作製)と新規な実験計測技術(ナノ秒オーダー大振幅高速パルス磁場発生装置,超高感度磁化検出システム)の構築が必須である.当初の計画通り,本年度までにこれらの基本要素技術を立ち上げることができ,本研究は全体として概ね順調に進展しているものと判断される.以上の検討に加え,本研究の過程において,NdFeBの磁化反転に関し重要な情報を与えると思われる新たなアプローチもスタートさせた.それは磁気粘性と動的保磁力の挙動を基に磁化反転過程を調べる試みで,本年度までに理論的定式化と実験方法の策定を終えることができた.26年度が最終年度であるため、記入しない。当初の予定通り計画を遂行する予定である。本研究の目的の一つはNdFeB磁石の磁化反転機構を明らかにすることであるが、そのために当初計画の磁化ダイナミクス計測に加え、磁気粘性測定からの反転機構の検討も進める予定である。本研究の第一の目的はNdFeB磁石の磁化反転機構を明らかにすることである.そのために当初の計画通り,新たに確立した高品質エピタキシャル薄膜成長技術そしてドット微細加工技術によりNdFeB単結晶ドットを作製し,独自に構築した単一ドット磁化ダイナミクス計測システム(高速大振幅パルス磁場発生装置と高感度磁化検出システム)により磁化反転ダイナミクスを明らかにする.この知見により,NdFeB永久磁石の保磁力が理論値(異方性磁場)に比べ約一桁低い原因を突きとめられる可能性がある.本研究の第二の目的は,ナノコンポジット系の磁化反転ダイナミクスを明らかにすることであるが,上述の試料作製技術と磁化ダイナミクス計測システムを適用して検討を進める予定である。本年度は,NdFeBエピタキシャル成長の条件出しに手間取り,基板,バッファー層,組成等の最適化にまで至ることができなかった.次年度は,助成金を基にそれらの材料にを幅広く検討し,高品質単結晶薄膜の成長を目指す.さらに次年度研究費と併せ用いて,上記高品質単結晶膜をナノサイズドットに加工して,単一NdFeBドットの静的・動的磁化挙動の研究を進める予定である.
前立腺癌の高リスクファクターとしてのアクネ菌感染と前立腺発癌に関する研究

近年前立腺癌患者の組織よりアクネ菌が高頻度に検出されており、本菌の感染が前立腺癌の危険因子であることが示唆されている。また、針生検を用いた診断においては偽陰性となることがあり診断精度の向上が望まれている。当研究室にて作成したモノクローナル抗体を用いて前立腺針生検に対する免疫組織学的検討を行うと癌群にて有意に高い感染率を示し、本手法は前立腺癌診断の精度向上に寄与するものである。マウス感染モデルにおいては尿道カテーテル法にてマウス前立腺にアクネ菌を感染させることで炎症反応および制御異常が発癌に深く関わるとされる転写因子STAT3の活性化を誘導した。今後更なる長期的な感染実験により発癌が期待される。本年度は当初の計画通り、前立腺生検組織におけるアクネ菌抗体(PAL抗体)による免疫組織学的な解析を行った。解析に用いた症例はMRI,血清PSA値で異常を指摘され複数回針生検を行い、初回生検が陰性であった症例を用いた。これらの症例から癌群(初回生検から5年間で癌が認められた検体)および、対照群(最終生検を含め、初回生検から3年間、癌が検出されなかった検体)の初回生検材料に対し解析を行った。解析方法としては、PAL抗体免疫染色によりアクネ菌が陽性となった腺管および陰性であった腺管についてカウントを行いアクネ菌陽性腺管率として評価を行った。また、間質マクロファージについても、アクネ菌陽性細胞数をカウントし解析を行った。その結果、アクネ菌陽性腺管率は対照群に比較して癌群で有意に高いものであった(p=0.0062)。アクネ菌陽性間質マクロファージについては、有意な差は認められなかった。またアクネ菌陽性腺管率についてROC曲線による解析を行ったところ、カットオフ値17.1%、感度55%、特異度94%であった。さらにアクネ菌陽性腺管率および、血清PSA値などの因子を用いてロジスティック回帰分析を行った。今回用いた症例においてはPSA値のオッズ比は16.5倍であるのに対し、アクネ菌陽性腺管率は血清PSA値を上回る44.8倍と高いものであった。また、血清PSA値がグレーゾーン(410 ng/ml)であった癌群および対照群についてもアクネ菌陽性腺管率の比較解析を行ったところ、癌群が有意に高値を示した(p=0.0073)。さらに癌群および対照群の最終生検検体(癌を含まないコア)についてもPAL抗体による免疫組織学的解析を行い、初回検体と比較検討した。その結果、癌群、対照群共に初回生検検体と最終生検検体とで差は認められず、同程度のアクネ菌陽性腺管率であった。本年度は前年度から引き続いているヒト前立腺生検組織における免疫学的解析と、アクネ菌感染によるマウス前立腺発癌モデルの検討を行った。ヒト前立腺生検組織における免疫組織学的解析では、現在までに癌群44症例、対照群36症例について解析が終了している。解析の結果、アクネ菌の陽性腺管率は対照群に比較して癌群で有意に上昇しており(Mann-Whitneytest, p<0.001)、前立腺癌とアクネ菌との関連性が強く示された。本解析結果については現在、論文執筆中である。またマウスを用いた検討では、麻酔下にて開腹したマウスの前立腺にアクネ菌(ヒト前立腺由来株)を接種し、接種後3日から2週にかけて観察した。摘出した前立腺組織はホルマリン固定パラフィン包埋ブロックを作製して免疫組織学的解析を行った。その結果、抗アクネ菌抗体免疫染色にてアクネ菌を接種した全ての個体で前立腺上皮細胞内にヒト前立腺組織中に観察されるような小型円形顆粒状の陽性像が認められた。対照として生理食塩水を接種した個体においてはいずれもアクネ菌陰性であった。また抗NF-κB抗体を用いて免疫染色を行うとアクネ菌陽性腺管では活性化NF-κBが核内に高頻度に認められた(Fisher's exact test, p< 0.001)。さらにアクネ菌陽性腺管においては好中球、マクロファージを主体とした炎症反応が認められた(Fisher's exact test, p< 0.001)。これらの所見はヒト前立腺癌組織中にて認められるものと同様の傾向を示しており、アクネ菌の感染が前立腺癌の発生に与える影響を解析するモデルとなり得ると考えられる。今年度における研究の進捗は、概ね順調に進展している。ヒト前立腺生検組織におけるアクネ菌の免疫組織学的解析では、目標としていた症例数に達し、解析が終了している。この結果に関しては現在、論文を執筆中であり、次年度内での投稿を予定している。また、今年度よりアクネ菌に関連した前立腺癌モデルの動物実験を開始している。現在までに得られた結果として本菌の接種後2週間までのポイントで解析を行っており、ヒト前立腺組織で観察されるようなアクネ菌の上皮細胞内への感染や、感染腺管でのNF-κBの活性上昇などが観察されている。マウスを用いた検討では、麻酔下にて経尿道的カテーテル法でマウス前立腺にアクネ菌(ヒト前立腺分離株)を感染させた。結果、ヒト前立腺と同様のアクネ菌がマウス前立腺上皮に免疫組織学的に検出され、アクネ菌陽性腺管では炎症反応およびNF-κBやSTAT3の活性化が認められた。

これらの活性化は現時点まで(感染3ヶ月)で維持されており、今後更なる長期的な感染実験により発癌およびそのメカニズムの解明が期待されるものである。近年前立腺癌患者の組織よりアクネ菌が高頻度に検出されており、本菌の感染が前立腺癌の危険因子であることが示唆されている。また、針生検を用いた診断においては偽陰性となることがあり診断精度の向上が望まれている。当研究室にて作成したモノクローナル抗体を用いて前立腺針生検に対する免疫組織学的検討を行うと癌群にて有意に高い感染率を示し、本手法は前立腺癌診断の精度向上に寄与するものである。マウス感染モデルにおいては尿道カテーテル法にてマウス前立腺にアクネ菌を感染させることで炎症反応および制御異常が発癌に深く関わるとされる転写因子STAT3の活性化を誘導した。今後更なる長期的な感染実験により発癌が期待される。本年度における研究の進捗としては、おおむね予想していた結果は得られている。現在までに解析が終わっている症例は癌群で22例、対照群で16例となっている。これらの解析結果としては、以前報告した前立腺全摘出材料を用いた結果と比較すると、アクネ菌陽性腺管率のカットオフ値については、生検材料で上昇していた(前立腺全摘出材料での解析;9.77%、生検組織材料;17.1%)。このことは、全摘出材料での解析における対照群は正常組織(膀胱癌合併切除検体)を用いていたが、生検組織における解析では慢性前立腺炎を伴う症例も含まれていたことが原因と考えられる。ロジスティック回帰分析における結果は、全摘出材料においてはアクネ菌陽性腺管率で49倍であり、今回の生検材料での結果と同様の値が得られた。また初回生検時と最終生検時の結果を比較すると癌群、対照群ともに両者で差は認められず、長期的なアクネ菌の持続感染が発癌に関与していることが想定される。次年度はヒト前立腺生検組織におけるアクネ菌の免疫組織学的解析についての論文投稿を予定している。また今年度より開始した動物実験に関しては、短期間においてはヒトで観察されるような感染像等が得られており、マウス前立腺上皮細胞内への感染手法の確立に成功した。そのため、今後はヒトで想定されるような長期間に渡る感染実験を行い、アクネ菌やそれに関連する癌関連遺伝子等の経時的な解析を施行する予定である。また、本研究結果についても今年度内の論文投稿を目標とする。病理学次年度以降に関しては、計画通りアクネ菌による発癌メカニズムについて解析を行っていく予定である。また、本年度に行っていた免疫組織学的解析についても、現時点では症例数が十分ではないため並行して行っていく予定である。発癌メカニズムの解析については、まずアクネ菌抗体にて認められている菌体が生菌であるかどうかを明らかにする予定である。その後、癌関連遺伝子とアクネ菌との関係性について免疫染色等で確認する。また、アクネ菌感染による前立腺癌の発癌モデルの作成については、長期的な観察を必要とするため優先的に進めていく予定である。
社会的ジレンマの解決をめざして

懲罰を用いずに,社会的ジレンマゲームにおいて協力を達成する仕組みの開発を試みている.まず,相手の戦略をアプルーブするか否かというステージをジレンマゲームの後に加えることで協力が起こることを理論的に確認している.従来の部分ゲームパーフェクト均衡などのナッシュ的なものでは協力を遂行することはできないものの,弱支配された戦略の消去で協力が実現できるのである.次に,実験では初回から非常に高い協力率を観測している.加えて,囚人のジレンマを含む準ジレンマゲームや公共財供給ゲームなどでもアプルーバル・メカニズムの有効性を理論や実験で観測している.さらにはダイナミックな社会的ジレンマにも挑戦している.囚人のジレンマにおいてアプルーバル・メカニズムを用いると,繰り返し実験の1回目から高い協力率を観測し,さらには高い協力率が最後まで維持できることを観測している.さらには,fNIRSを用いた実験研究にて,囚人のジレンマにおいてはストレスを感じているものの,アプルーバルメカニズムの場合だと,ほぼストレスなしで意思決定をしていることも観測している.二人の場合の公共財供給においても新たにミニマム・アプルーバル・メカニズムを開発し,理論のみならず,実験でも機能することを確認している.実験の理論研究においては,無限期間続くジレンマゲームにおける謝金の支払いはすべての回の合計に応じて謝金を払うのがベストという結果を得ている.さらには,実験でもそれをサポートするデータを得ている.向社会行動におけるにおける扁桃体,側坐核といった皮質下領域と前頭葉皮質の役割の違いを解明しジレンマ解消のメカニズムの可能性を探っている.具体的には二者間の信頼ゲームにおいて相手の期待が分かるときに,格差による向社会行動と相手の意図に依存する向社会行動を分離し,二種類の向社会行動の神経基盤をfMRIで計測したところ,格差による向社会行動は皮質下領域との相関を示し,相手の意図に依存する向社会行動は背外側前頭前野との相関を示すことを観測している.都市部において複数の市立病院にて産婦人科を維持するのが困難になり,医者も患者も苦しい状況に追い込まれているといるジレンマに直面しているが,大阪泉南地域における産科と婦人科に分離することにより,両者がウイン・ウインになっていることを検証している.温暖化対策については,太陽エネルギーにおける太陽熱と太陽光の比較をしている.被験者アンケート実験を実施したところ,太陽熱による温水器の普及の効果のほうが太陽光よりもコストベネフット的にベターであることを観測している.セカンド・ソート(他者の意思決定をみて,自らの意思決定を変更しうる制度設計)を社会的ジレンマに導入したところ,ゲームの利得構造そのものが協力にとって有利となることを発見している.さらには,何らかの理由で,いったん非協力を選んでも,セカンド・ソート・ステージで変更可能となるのがセカンド・ソートである.つまり,セカンド・ソートは均衡からの乖離に対してもロバストな仕組みである.これらの理論的性能を明らかにするとともに,様々な被験者実験を通じてその効果が非常に有効であることを観測している.セカンド・ソートは静学的なゲームにおける新たなディバイスであるが,将来世代と現代世代の間のジレンマ関係(現代世代が化石燃料を消費すると将来世代は温暖化に直面)などを解決するにあたっては,将来世代が存在しないため,アプルーバル・メカニズムは使用できない.そこで,現世代の中に将来世代のことのみを考える集団(仮想将来世代)を作り,彼らが現世代と交渉するという枠組み(将来省)を構築し,討議実験を試みたところ,仮想将来世代がいない場合と比べて,非常に有効は手段であることを発見している.経済学では人々の利得に関する評価構造は安定的であると暗黙のうちに仮定しているが,仮想将来世代を演じる被験者は評価そのものを変えてしまうことを発見している.また,ジレンマ状況において,ナイト的な不確実性に直面する被験者の行動については,被験者実験を継続中である.脳科学系の研究では,協力行動において,不平等と罪悪感を主に処理する脳の部位が異なることを発見している.具体的には,不平等には扁桃体と側坐核が、罪悪感には右背外側前頭前野が関わることを示したのである.さらに,右背外側前頭前野へのtDCSにより不平等感には影響を与えずに、罪悪感のみ変えられるという因果関係も証明している.(1)社会的ジレンマを解決するにあたって,セカンド・ソートについて,「再考」が協力を遂行可能であることを理論的に示した後,再考がある場合とない場合とで比較すると再考が有意に協力を創発するとことを確認した.(2)単純化アプルーバルメカニズムを開発し,このメカニズムがn人,公共財を作るか作らないのかという二値の場合,パレート効率な配分を遂行することを確認し,実験を昨年度実施したが,この論文がほぼ完成した.(3)社会的ジレンマの一例として「共有地の悲劇」がある.最も単純なベストリスポンスダイナミックスを適用すると,4人を含めてそれ以上ならば,体系が不安定になることを発見した.(4)気候変動や財政赤字など動学的なジレンマ問題に対しては,アプルーバル・メカニズムは有効ではない.そのため,現世代の中に仮想的な将来世代を作り,彼らが現世代と交渉するという枠組みを提案し,新たに「世代間持続可能性ジレンマゲーム(Intergenerational Sustainability Dilemma Game)」を考案し,最初の実験を実施した.仮想将来世代がいると,いない場合と比較して有意に持続可能な選択をすることがわかった.

さらには,研究の一環として,将来世代の声を代弁するビジョン形成の手法確立に向けて,討議実験及びアンケート調査を行い,討議の手順が引き起こすバイアスの存在を確認,また住民の幸福度の決定について解明を進めた.なお,この研究ラインは将来有望であると感じている.(5)ヒトの行動の背後にある「罪悪感」や「不平等」に関わるfMRI実験を実施し,大脳皮質の高次認知機能の中枢である前頭前野の活動が「罪悪感」を表現し,皮質下の原始的な領域である扁桃体の活動は「不平等」を表現することを発見した.当初主要課題にしたアプルーバルメカニズム系列の研究について順調に研究が進んでいる.従来,社会的ジレンマの解決は非常に困難であるというのが一般的な認識であったが,非常に簡単なメカニズムをデザインすることにより,被験者実験を通じて,これらのメカニズムが機能することを確認し,協力の源泉に迫りつつある.昨年あたりから世代を超える持続可能性に関わる研究を社会的ジレンマの延長として開始している.(1)昨年度開発した「世代間持続可能性ジレンマゲーム」を日本ばかりでなく,バングラデシュの都市部と農村部で実施した.日本の実験では仮想将来世代は機能したものの,バングラデシュの実験では都市部と農村部共にあまり有効には機能しなかった.都市部では仮想将来世代になろうがなるまいが短期的な利得を追求するのが常であり,農村部では仮想将来世代がいなくても持続可能な選択肢を選んだ.(2)昨年度は共有地そのものの不安定に引き続き,今年度は公共財供給における自発的寄与メカニズム(voluntary contribution mechanism,VCM)の安定性を考察した.準線形の効用関数および最適反応ダイナミックスを想定し,大域的安定性の必要・十分条件(公共財に対する選好が突出していてしかも十分に資金を保有しているプレイヤーの存在)を発見した.つまり,同様の似たプレイヤーばかりだと不安定になるのである.(3)(2)の実験モデルを作成し,年度末に上海交通大学にて実験を実施した.暫定的ではあるもののVCMの不安定性を検証したといってよい.公共財の供給においてはシステムそのものの不安定が公共財の重要な特質であることを見いだしたといってよい.なお,実験ではベストリスポンス以外の様々なプレイヤーの存在を発見しつつある.(4)年度末,北京において,600世帯を用いてフィールド実験を実施した.石炭暖房による北京の大気汚染情報,電力暖房による費用等の情報,将来世代に与える影響の情報を与えた場合とそうでない場合の比較検討を行い,(仮想)将来世代の効果の検証の分析を開始している.
早期負荷インプラントを成功させるガイドラインの作成

本研究では「表面性状の異なるインプラント」と「異なる骨質」に最適な負荷時期を決定し,即時負荷・早期負荷が成功するためのガイドラインを確立することを目的として,前年度平成16年度には,インプラントの表面改質を目的とした,タンパク質導入について検討を行い,成長因子等を表面へ接着させる手技的な確認を行った後,3種類の表面性状の異なるインプランすなわち(1)機械研磨処理(2)陽極酸化処理(3)ブラストエッチング処理のインプラントを,あらかじめ口内法X線写真とCT撮影を行って,骨質の評価を行った動物の下顎無歯顎部に埋入し,即時もしくは早期に負荷を開始した。本年度は継続して,まず,負荷期間終了後に動物を屠殺してインプラントを含む骨ブロックを採取して,非脱灰研磨標本を作成,組織学的ならびに組織形体計測学的に検索した。骨質評価では骨質の不良な部位がなく,骨質の違いに対する検討は不能であったが,表面性状の違いによる計測では,骨接触率においては陽極酸化処理インプラントが他のインプラントと比べ高い値となったのに対し,インプラントスレッドの中への骨浸入を表す骨面咳率ではブラストエッチング処理インプラントが最も高い値を示した。また,負荷開始時期についてはインプラント埋入1週後に負荷を開始した群で周囲骨の吸収が大きかった。さらに,骨接触率,骨面積率ともにインプラント埋入3週後から負荷を開始した群で高い数値を示した。これらのことから即時負荷もしくは早期負荷を考えた場合には表面が粗造なインプラントの方が有利であり,これらのインプラントを用いればこれまでのプロトコルであった,下顎で3カ月,上顎で6カ月といわれていた安静期間はもっと,短縮することが可能であり,インプラント治療全体の治療期間短縮に関する有益な示唆を得ることができた。本研究では用いるインプラント毎に骨質に応じた適切な即時負荷や早期負荷のガイドラインが是非とも必要であると考え,「表面性状の異なるインプラント」と「異なる骨質」に最適な負荷時期を決定し,即時負荷・早期負荷が成功するためのガイドラインを確立することを目的として研究を行った。本年度の研究遂行状況を以下に示す。1.即時負荷,早期負荷を目指したインプラント体表面改質・即時負荷・早期負荷においては特にインプラント体と骨との早期のオッセオインテグレーション獲得が不可欠であるため,インプラント表面の汚染物を可能な限り減少させるよう,洗浄法を開発し,現在市販のインプラント体との比較により,表面のタンパク質等の汚染が著しく少ないことが明らかとなった。・さらに,インプラント体表面へ骨接着ペプチドを付着させることにより,in vitroでの骨芽細胞様細胞の接着が早まることが示された。2.ビーグル犬を用いた即時負荷・早期負荷実験・3種類の異なる表面性状を持つチタン製スクリューインプラント((1)機械研磨,(2)陽極酸化処理,(3)ブラスト・エッチング処理)の表面を骨接着性の高いペプチドにて処理を行い,無歯顎部位に3種のインプラントを1本ずつ,左右側で計6本埋入した。この際,3種のインプラントの埋入部位は可及的に異なるよう考慮し,15頭に埋入した。埋入後,即時,1週後,3週後,6週後および12週後に,インプラントには金銀パラジウム合金製の上部構造を,対合する上顎小臼歯部に同合金製の咬合平面板をそれぞれ装着して上部構造に点接触を与えた。加えて,固形飼料による飼育を行うことでインプラントに機能的負荷をかけた。負荷開始後,週5回の口腔清掃を継続し,負荷後12週まで毎週GI値,PI値,ペリオテスト値の臨床的評価と口腔内X線撮影法による放射線学的評価を継続中である。

本研究では「表面性状の異なるインプラント」と「異なる骨質」に最適な負荷時期を決定し,即時負荷・早期負荷が成功するためのガイドラインを確立することを目的として,前年度平成16年度には,インプラントの表面改質を目的とした,タンパク質導入について検討を行い,成長因子等を表面へ接着させる手技的な確認を行った後,3種類の表面性状の異なるインプランすなわち(1)機械研磨処理(2)陽極酸化処理(3)ブラストエッチング処理のインプラントを,あらかじめ口内法X線写真とCT撮影を行って,骨質の評価を行った動物の下顎無歯顎部に埋入し,即時もしくは早期に負荷を開始した。本年度は継続して,まず,負荷期間終了後に動物を屠殺してインプラントを含む骨ブロックを採取して,非脱灰研磨標本を作成,組織学的ならびに組織形体計測学的に検索した。骨質評価では骨質の不良な部位がなく,骨質の違いに対する検討は不能であったが,表面性状の違いによる計測では,骨接触率においては陽極酸化処理インプラントが他のインプラントと比べ高い値となったのに対し,インプラントスレッドの中への骨浸入を表す骨面咳率ではブラストエッチング処理インプラントが最も高い値を示した。また,負荷開始時期についてはインプラント埋入1週後に負荷を開始した群で周囲骨の吸収が大きかった。さらに,骨接触率,骨面積率ともにインプラント埋入3週後から負荷を開始した群で高い数値を示した。これらのことから即時負荷もしくは早期負荷を考えた場合には表面が粗造なインプラントの方が有利であり,これらのインプラントを用いればこれまでのプロトコルであった,下顎で3カ月,上顎で6カ月といわれていた安静期間はもっと,短縮することが可能であり,インプラント治療全体の治療期間短縮に関する有益な示唆を得ることができた。
神経細胞分化のモデル培養系へのビスフェノールA曝露とエピジェネティック変異

マウスP19細胞の神経細胞分化に際して、従来生物毒性が不明であったBPA代謝物のひとつがエピゲノム変異原性を持つこと、トランスクリプトーム異常を惹起することを明らかにした。トランスクリプトーム異常の標的遺伝子群はBPAと非常に高い類似性をもち、それらの大半がBPA曝露胎仔終脳においても変動していたことから、このBPA代謝物は胎仔終脳におけるBPA曝露影響の活性分子型のひとつであることが示唆された。神経前駆細胞から神経細胞への分化を追跡できるP19細胞をモデルとした本研究を通じて、神経前駆細胞が神経細胞へと分化・成熟していく際に、BPAが及ぼす影響を、エピジェネティックスの視点からみた分子レベルの問題に還元し、神経系へのBPA作用機構の解明に貢献することをめざす。1. BPA曝露が未分化細胞の増殖能・細胞死に与える影響を指標に、培養実験に用いるBPA添加濃度を決定した。種々の濃度での培養では増殖阻害は観察されず、一部の濃度においてのみ倍加時間の延長を認めた。FACS解析の結果からは、何れの濃度においても細胞死を認めなかった。今回調べた濃度で、倍加時間の延長を惹起しない最大濃度を、以後の実験での添加濃度として採用した。未分化な細胞を神経細胞へと分化させる培養系では、BPA添加時期の異なる3群(未分化時のみ、分化誘導時のみ、全培養期間)と無添加群(対照群)を設定した。2.神経細胞に最終分化した細胞のトランスクリプトームにBPA曝露が与える影響を、DNAマイクロアレイを用いて解析した。添加時期の異なる各群と対照群間での比較から発現変動遺伝子を抽出した。分化誘導時のBPA曝露が大きな影響を与えること、分化誘導時に限った添加であっても、最終分化した神経細胞におけるトランスクリプトームの異常として影響が残ることが判った。また、これらの変動は、転写のOn/Off状態が対照群と添加群の間で切り替わったかのような傾向を示した。発現変動遺伝子において、転写開始点周囲にCpGアイランドを持つ遺伝子が占める比率は、遺伝子総数における同様の比率よりも高かった。in silico解析により推定・抽出された遺伝子間ネットワーク中の"鍵"となる遺伝子群の発現変動を、定量RT-PCR法で確認する作業を進めている。神経前駆細胞から神経細胞への分化を追跡できるP19細胞をモデルとした本本研究を通じて、神経前駆細胞が神経細胞へと分化・成熟していく際に、BPAが及ぼす影響を、エピジェネティックスの視点からみた分子レベルの問題に還元し、神経系へのBPA作用機構の解明に貢献することをめざす。未分化細胞時の倍加時間の延長や細胞死を惹起しないBPA添加濃度のもとで、未分化な細胞を培養し、神経細胞へと分化させた。この際、BPA添加の有無や添加期間の異なる4つの群、BPA添加時期の異なる3群(未分化時のみ、分化誘導時のみ、全培養期間)と無添加群(対照群)を設定した。得られた各群の神経細胞から抽出精製したRNAを用いて、神経細胞に最終分化した細胞のトランスクリプトームにBPA曝露が与える影響を、DNAマイクロアレイを用いて解析した。in silico解析により推定・抽出された遺伝子間ネットワーク中の“鍵"となる遺伝子群の発現変動を、定量RT-PCR法で確認する作業を終えた。その結果、分化誘導時に限った添加であっても、最終分化した神経細胞におけるトランスクリプトームの異常として影響が残ること、分化誘導時のBPA曝露が大きな影響を与えることなどが最終的に確認された。これらの発現変動遺伝子群の大半は、胎生期BPA曝露により惹起されるDNAメチル化異常を見出した胎仔終脳においても[Yaoi T.,2008]、発現変動していた。このことは、本モデル系から得られた知見を個体レベルの解析に還元できることを示唆する。また、Dolinoy DCらがBPA曝露マウスでDNAメチル化異常を示すと報告した散在型反復配列IAPの5'UTRにおいて,CpG配列のメチル化状態を調べたところ、本培養系においても変動していることが判った。今回見いだした発現変動遺伝子の多くは、転写開始点周囲にCpGに富む配列を持つことから、最終分化した神経細胞におけるトランスクリプトームとの相関を明らかにするべく現在、DNAメチル化状態などの解析を進めている。BPAの体内修飾型分子がエピゲノム変異原性を持つ可能性に気づき、対象化合物を予定のBPAから修飾型に変更し、研究方針を維持して実施してきた。最終分化した神経細胞におけるトランスクリプトームに修飾型分子曝露が与える影響をDNAマイクロアレイにより解析した。

発現変動が最終的に確認された遺伝子間ネットワーク中の"鍵"となる遺伝子群の大半は、胎生期BPA曝露によりDNAメチル化異常が惹起されることを先に報告した胎仔終脳においても[Yaoi T.,2008]発現変動していた。このことは、本モデル系から得られた知見を個体レベルの解析に還元できることを示唆する。P19細胞由来神経細胞のトランスクリプトームが修飾型分子の曝露により撹乱されること、最も感受性の高い時期は分化誘導時であることなどが判明した。発現変動遺伝子プロモーターのDNAメチル化変動について一塩基レベルでの解析は未だ進行中である。すでにメチル化変動遺伝子を複数見出し、それらが曝露時期との関係においてトランスクリプトームの撹乱と同様の傾向にあることが示唆された。また、BPA曝露マウスで報告されたDNAメチル化異常を示す散在型反復配列IAPの総メチル化状態やRNA発現が、P19細胞由来の神経細胞においても修飾型分子の曝露により変動しすることを見出した。個々のコピーを個別に解析するとその変動は多様であり、IAPのゲノム上の位置ごとに異なる制御の撹乱が生じていることを示唆した。
量子場の理論の数学的諸問題と無限次元解析学

(1)量子場のモデルにおける基底状態の縮退度に関して,上からの一般的な評価式を導いた.(2)量子場の諸々のモデルを数学的に構成する上で基礎となる正準交換関係と正準反交換関係の表現における非同値表現で物理的に重要な意味をもつものを探求し,詳しく解析した.(3)一般の量子系に対して,超弱な時間作用素(ultra-weak time-operator)の概念を導入し,時間作用素の階層性と各々の物理的役割を考察した.(1)量子場の諸々のモデルの基底状態の縮退度を評価するための一般論を構築した.(2)量子スカラー場の時刻0の場と共役運動量はある実内積空間上の正準交換関係(CCR)の表現になっており,この表現は,量子スカラー場の質量によって添え字づけられる.質量が異なる表現どうしは非同値であることはよく知られている.本研究では,この事実の背後にある一般的な構造を探求し,新しい構造定理を見出すことができた.おおまかに言えば,ある性質を満たす自己共役作用素の族に添え字づけられる,CCRの表現が存在し,それらの自己共役作用素からつくられるある作用素の条件により,異なる二つの表現が同値であるか否かが決定されるのである.この定理の応用として,CCRの非同値表現の新しい一般的なクラスが,d次元ユークリッドベクトル空間上の2乗可積分関数から形成されるヒルベルト空間上のボソンフォック空間において構成された.これらの研究により,量子スカラー場の時刻0の場のCCRの表現としての非同値性は,空間の無限性から生じることが明らかにされた.実際,空間が有限領域の場合,次元が3以下ならば,異なる質量の表現であっても同値になることが示されるのである.(3)(2)の研究の続きとして,フェルミ場の基本的クラスをなすディラック場について表現論的な観点からの研究を行った.ディラック場の時刻0の場は,ある複素ヒルベルト空間上の正準反交換関係(CAR)の表現になっている.量子スカラー場の場合と同様,この表現はディラック場の質量によって添え字づけられる.質量が異なる表現どうしは非同値であることを証明することができた.ディラック場の場合も,空間が有限であれば,空間次元が1の場合に限って,異なる質量の表現は同値なる.研究実績の欄に書いたように,いくつかの新しい結果が得られており,これらは,3篇の論文にまとめられた.そのうちのひとつはすでに国際的な査読付き雑誌に掲載され,一つは国際的な査読付き雑誌における掲載決定がなされている.もう一つは査読付き雑誌に投稿中である.(1)正準交換関係(CCR),正準反交換関係(CAR)の表現と量子物理との関連の研究.ボース場の理論を構成する上で基本素材となるのが,実内積空間上のCCRの既約表現である.この表現は時刻0の量子場として用いられる.最も基本的なCCRの既約表現はフォック表現とよばれる.しかし,フォック表現に同値でないCCRの既約表現は無数に存在する.この場合,興味深いのは互いに同値でない既約表現の族で物理と直結するものが存在するという事実である.たとえば,エルミート量子スカラー場の時刻0の場はボソンの質量を添え字とするCCRの既約表現の族を与えるが,異なる質量に対応する表現は非同値である.これは,ボソン質量がCCRの非同値な既約表現のある族を指定する役割を演じていることを示す.つまり,質量が異なるという物理現象はCCRの非同値表現によって区別されているとみることが可能である.実は,この事実の背後には,ある普遍的な構造が存在し,この構造が明らかにされた(前年度の業績).今年度も,CCRの表現と量子場の物理との関連をさらに追究した.フェルミ場の場合,時刻0の場は,複素ヒルベルト空間上のCARの既約表現によってあたえられる.量子Dirac場の場合については,量子スカラー場の場合と同様に,質量が異なる量子Dirac場は非同値であることが証明される.さらにCARの表現と他の物理現象との関連を探った.(2)時間作用素についての研究.時間作用素には,基本的に五つのクラスが存在し,ひとつのヒエラルキーを構成していることを明らかにした.特に,もっとも広いクラスとして,超弱時間作用素(ultra-weak time operator)の概念を導入し,シュレーディンガー作用素の非常に広いクラスに対して,超弱時間作用素が存在することを証明した.このクラスは水素様原子のハミルトニアンを含む.時間作用素についての研究成果はすでに論文にまとめ投稿し,世界的に第一級の学術雑誌に掲載決定されている.正準交換関係と正準反交換関係の表現と物理との関連についても研究が進んでいる.(i)一般のd次元空間上の中性量子スカラー場の時刻0の場はCCRの表現によって与えられるが,それらの総体は質量パラメーターによって添え字づけられるCCRの既約表現を形成する.質量が異なる表現どうしは非同値であることはよく知られている結果であるが,本研究では,この背後に存在する普遍的構造を明らかにした.これによって,非同値表現の物理的な意味についても,より深い認識が可能となった.(ii)有限温度の自由量子場の理論における時刻0の場もCCRの表現から構成されるが,これらは絶対温度に依存する.絶対温度が異なる表現どうしは非同値であることが証明される.これは絶対温度が,あるCCRの非同値表現の族を添え字づける役割を担っていることを示す.(iii)

自由な量子ディラック場はCARの表現によって構成され,質量によって添え字づけられる.本研究では,質量が異なる表現どうしは非同値であることを証明し,さらに,この事実の背後にある普遍的構造を明らかにした.(3)一般の量子系に対して,超弱な時間作用素の概念を導入し,時間作用素の階層性と各々の物理的役割を考察した.(1)量子場のモデルにおける基底状態の縮退度に関して,上からの一般的な評価式を導いた.(2)量子場の諸々のモデルを数学的に構成する上で基礎となる正準交換関係と正準反交換関係の表現における非同値表現で物理的に重要な意味をもつものを探求し,詳しく解析した.(3)一般の量子系に対して,超弱な時間作用素(ultra-weak time-operator)の概念を導入し,時間作用素の階層性と各々の物理的役割を考察した.無限次解析とCCRやCARの表現との関連を研究する.特に,超対称的量子場の理論における表現論的な構造を明らかにしたい.以前に申請者が導入した無限次元ディラック作用素はまさにCCRの表現とCARの表現から構成され,また,物理的にも重要であるので,この作用素を詳しく解析する.おおむね研究計画通りに進める.特に,無限次元Dirac作用素のスペクトル解析を推進する.数学都合により,海外出張ができなかったため,余剰金が出た.今年度の使用計画は以前に提出した使用計画と同じで,余剰金については,図書購入または文房具など消耗品の購入に当てる予定である.
IL-33誘発性血管壁肥厚におけるIL-5産生ILC2と好酸球の役割

本研究では難病に指定されている肺動脈性肺高血圧症の発症メカニズムの解明を研究目的としている。これまでに申請者らは肺動脈性肺高血圧症の新規動物モデルの構築に成功している。本モデルの解析から白血球に含まれるILC2と好酸球という細胞が発症の起点となっている可能性を見出した。これらの細胞は血管周囲に集積し血管肥厚を誘導していることが判明した。また、これらの細胞の関与は、これまでほとんど指摘されておらず、新たな視点から治療法開発に貢献できると期待される。本研究では特定疾患である肺動脈性肺高血圧症の発症メカニズムを、これまでに無い新たな視点から解明することを目的としている。この疾患では閉塞性の肺動脈肥厚が高血圧の原因となるが、肺動脈の肥厚メカニズムは依然不明である。平成26年度は申請者らが開発した動物(マウス)モデルを用いた研究を行った。当該モデルでは肺の免疫細胞に劇的な変化をもたらすため、それらの数的変化をフローサイトメトリー法で解析した。その結果、新規のリンパ球集団であるILC2という細胞と好酸球が著しく増加していることが判明した。このILC2はT細胞とともにIL-5を産生する主要な細胞として知られているが、T細胞を欠損する条件下でも肺動脈の肥厚が観察されたため、T細胞ではなく、ILC2が重要であると判断できる。IL-5を欠損する条件で検討したところ、肺動脈の肥厚は顕著に抑制されていた。そのため、ILC2から産生されるIL-5が肺動脈肥厚の原因となっている可能性が高いと考えられる。続いてILC2の組織内局在を調べるため、蛍光免疫組織染色法で解析したところ、ILC2は肥厚している血管周囲に集積していた。さらに好酸球も同一の血管周囲に多数観察された。IL-5には好酸球を呼び集める機能があるが、IL-5を欠損させると予想通り好酸球も観察されなくなった。これらの結果から、IL-5産生ILC2や好酸球が肺動脈性肺高血圧症の発症の引き金になっている可能性が示唆された。これまでにILC2と肺動脈性肺高血圧症との関連を指摘している報告は無く、異なる視点から発症メカニズムの解明に貢献できると考える。肺動脈性肺高血圧症の原因には複数の要素・因子が指摘されてきているが、ILC2は有力な治療の標的細胞となり得ると考えている。本研究では肺動脈性肺高血圧症の発症メカニズムを解明することを目的としている。この疾患の原因である肺動脈の肥厚メカニズムは依然不明である。平成27年度は引き続き申請者らが開発した動物モデルを用いた研究を行い、血管肥厚メカニズムの解明に努めた。本動物モデルでは長期的(3週間)なIL-33投与により肺組織の血管肥厚が誘導されるが、前年度までにILC2細胞と好酸球が血管周囲で劇的に増加していることを報告した。好酸球の関与が示唆されたために、27年度は好酸球欠損マウスを利用し検討した。予想通りに好酸球欠損マウスでは血管肥厚の抑制が観察された。次に実際に肺動脈性肺高血圧症の治療に使われている薬剤を用い試験した。その結果、血管肥厚は抑制され、好酸球の減少も確認された。これはIL-33誘発性の血管肥厚がヒト肺動脈性肺高血圧症の発症メカニズムを反映している可能性を示唆するものである。続いてヒト検体での検討を行った。ここでは肺高血圧症と診断された肺組織検体の血管周囲を観察した。すでに著しい肥厚がみられる血管周囲には好酸球は確認されなかったが、軽度の肥厚がみられる血管周囲には好酸球の存在が確認された。これは血管肥厚の比較的早期に好酸球が関与し、その後は血管から離脱したものと推察される。ヒト肺動脈性肺高血圧症では長い年月を経て血管肥厚が誘導されるため、実験動物にさらに長期間(11週間)IL-33を投与し試験した。すると血管周囲のILC2と好酸球はほぼみられなくなった。これは上述の仮説を支持する研究成果であると考える。本年度の成果からILC2が血管周囲に移行し、好酸球が集積することで血管肥厚が誘導されることが明らかとなった。血管の肥厚課程におけるILC2・好酸球の関与はこれまでにほとんど報告がなく、新たな視点から治療法開発に向けた肺動脈性肺高血圧症の研究を行う礎を築くことができた。平成26年度は研究計画に沿っておおむね順調に推移した。平成26年度は肺動脈性肺高血圧症モデルにおいて免疫細胞、特にILC2の動態を解析することが主要な研究目的であったが、その数的変化や組織内局在に関して把握することに成功した。遺伝子レベルの発現解析の進捗状況は若干滞っているが、平成27年度の早期に成果が得られる予定である。免疫学今後も当初の研究計画に沿って研究を遂行していく。

研究に必要になる抗体や遺伝子欠損マウスなどの生物資源はすでに入手しているため、迅速に研究を開始できる体制は整っている。平成26年度に予定していた遺伝子発現解析を27年度の早期に完了させることに注力する。一部の研究(遺伝子発現解析)に遅延が発生したため、それに係わる経費を次年度に繰り越したことにより次年度使用額が生じた。平成27年度の早い段階で当該研究を行う予定である。
胎児手術バックアップシステムとしての人工胎盤開発を目的とした胎児血行動態の研究

胎児手術のバックアップシステムの可能性を有する胎児ECMOの開発を目的として、山羊胎児水中保育実験を行い、超音波検査法を用いて、胎児の血行動態を検索した。在胎120日(満期150日)の母ヤギ(竹前ヤギ園購入)から全麻下帝王切開で娩出したヤギ胎仔を対象とした。胎仔は娩出後、直ちに臍帯動静脈よりカテーテル(クラレ製購入)を挿入し、体外循環回路(クラレ製購入)に接続した。膜型人工肺は新生児ECMO用(クラレ製購入)を使用した。潜入は、A-Vシャントとし、胎児は人工羊水を満たした恒温水槽で水中哺育した。胎児モニターとして、頸動静脈カニューレ(購入)による動静脈圧、血液ガス、血算、ACTなどを測定した(消耗品費)。さらに水中哺育胎児に対して、カラードップラー装置(東芝、現有)を使って卵円孔、上行大動脈、PDA,下行大動脈などの血流量をそれぞれ定量した。実験例4例の灌流時間は370時間(平均40時間)であった。灌流中の胎児血行動態をドップラーエコーで観察したところ、灌流時間が70時間の長期生存例では動脈管の狭窄や閉塞は認められず、拡張末期に左-右シャントを伴う右-左シャントの波形を示した。しかし、ECMO開始後3時間で死亡した例では開始直後より動脈管は閉塞しており、血流波形は閉塞パターンを示した。そこで、動脈管開存が長期生存に必要となるため、2頭にPGE_1を0.1μg/kg/minで、動脈管の狭窄時に短時間使用し、1例ではECMO開始時より持続的に投与した。PGE_1を投与しなかった4例が、動脈管の閉塞が死亡の原因となったのに対し、PGE_1の間欠投与により、動脈管は開存し、92時間の長期濟流が可能となった。胎児循環維持にPGE_1の有用性が示唆された。胎児手術のバックアップシステムや胎児研究のモデルとしての可能性を有する胎児ECMOの開発を目的として、山羊胎児水中保育実験を行った。在胎120日(満期150日)に母体(竹前ヤギ、購入)を全麻下帝王切開で、娩出したヤギ胎児を対象とした。胎児は娩出後、直ちに臍帯動静脈よりカテーテル(クラレ、現有)を挿入し、体外循環回路(クラレ、購入)に接続した。膜型入工肺は新生児ECMO用(クラレ、購入)を使用した。潅流は、A-Vシャントとし、胎児は人工羊水を満たした恒温水槽で水中保育した。胎児モニターとして、頸動静脈カニューレ(購入)による動静脈圧、血液ガス、血算、血糖、ACTなどを測定した(消耗品費)。さらに水中保育胎児に対して、現有のカラードップラー装置(東芝、現有)を使って、卵円孔、上行大動脈、PDA、下行大動脈などの血流量をそれぞれ定量した。実験例4例の潅流時間は3-70時間(平均40時間)であった。潅流中の胎児の血行動態をDoppler超音波検査で観察したところ、潅流時間が70時間の長期生存症例では動脈管の狭窄や閉塞は認められず、拡張末期に左-右シャントを伴う右-左シャントの波形を示した。しかし、ECMO開始後3時間で死亡した症例では開始直後より動脈管は閉塞しており、43時間と44.5時間目に死亡した2症例では動脈管は狭窄し、血流波形は閉塞パターンを示した。