hpprc/llmjp-kaken huggingface dataset:
可視応答光触媒のフェムト秒拡散反射分光：キャリア挙動追跡による反応機構の解明

粉末のままで過渡吸収を測定するフェムト秒拡散反射分光法を、可視光応答光触媒である窒素ドープ酸化タンタルおよび窒化タンタルに適用し、光励起キャリアの初期過程を調べた。窒素ドープ酸化タンタルの場合、数百ピコ秒の間に酸素欠陥へのトラップで過渡吸収信号が減衰すること、より長波長の光で励起するほど信号減衰が大きいことが分かった。窒化タンタルの場合、数十ピコ秒の間にキャリア再結合で過渡吸収信号が減衰すること、より長波長の光で励起するほど信号減衰が緩やかになることが分かった。これらの結果は、光触媒設計における指針になり得ると期待される。エネルギー・環境問題の解決に向けて,可視光応答光触媒を用いた水分解の研究が盛んである.酸化タンタル(Ta2O5)のOをNに置換した半導体光触媒(NドープTa2O5,TaON,Ta3N5)はそのひとつであるが,合成過程で生じた欠陥サイトが触媒活性を低減させてしまうことが課題であった.そこで本研究では,フェムト秒拡散反射分光法で光触媒粉末の過渡吸収を測定し,可視光化のための窒化処理が光励起キャリア初期過程に与える影響を解明することを目的とした.本年度はNドープTa2O5粉末(N-Ta2O5)の測定を行い,以下の知見を得た.1、励起波長295 nmの場合(Ta2O5のバンド間遷移),1 ps後にブロードな吸収が現れた(観測波長420-780 nm).過渡吸収信号はその後,10 psの時定数で2割が,600 psの時定数でさらに2割が減衰した.Nドープ前のTa2O5ではこの減衰過程は観測されなかったことから,信号減衰の起源はNドープにより導入された酸素欠陥によるトラップ過程であると考えられる.2、励起波長355 nmの場合(N2pから伝導帯への遷移)も同様にブロードな吸収が観測され,信号はその後,時定数10 psで3割が,時定数300 psで2割が減衰した.今後,さらに長波長励起での測定を行い,スペクトルを帰属するとともに信号減衰が295 nm励起と比較して速くなった理由を調べる.3、光パラメトリック増幅器からのSignal光と基本波の和周波を発生させる波長変換機構を構築した.これにより,475-530 nmの安定したフェムト秒パルスが得られるようになった.今後,励起波長依存性の検討に利用する.4、N-Ta2O5,TaON,Ta3N5の合成条件を検討した.各試料とも同じ原料(Ta2O5)から合成できる見込みであり,光励起キャリアのトラップ過程の比較が可能になると期待される.本研究の目的は,N-Ta2O5,TaON,Ta3N5を題材とし,可視光化のための窒化処理が光励起キャリアの初期過程に与える影響を調べ,可視光応答光触媒の反応機構の一端を解明することである.今年度は試料の合成,波長変換機構の構築,N-Ta2O5の測定(励起光強度依存性と励起波長依存性を含む)を行う計画であった.フェムト秒レーザーが故障し,その修理でスケジュールがタイトになったが,予定していた実験は概ね実施できた.一方,予定していた学会発表を行うことができなかった.エネルギー・環境問題の解決に向けて,可視光応答光触媒を用いた水分解の研究が盛んである.酸化タンタル(Ta2O5)のOをNに置換した半導体光触媒(NドープTa2O5,TaON,Ta3N5)はそのひとつであるが,合成過程で生じた欠陥サイトが触媒活性を低減させてしまうことが課題であった.そこで本研究では,フェムト秒拡散反射分光法で光触媒粉末の過渡吸収を測定し,可視光応答化のための窒化処理が光励起キャリア初期過程に与える影響を解明することを目的とした.本年度は昨年度までに構築した測定装置を用い,以下の知見を得た.1、フェムト秒拡散反射分光法の観測波長を1000 nmまで拡張し,NドープTa2O5に適用した.600 nmを中心とするブロードな吸収帯に加え,820-1000 nmに長波長ほど強度が高くなる吸収帯が観測された.2、NドープTa2O5を電子供与体であるトリエタノールアミン存在下で光照射して正孔を消費した後の吸収スペクトルを測定したところ,600 nmを中心とするブロードな吸収帯が観測された.この結果から,過渡吸収スペクトルで観測された600nmの吸収帯は電子に,820-1000 nmは正孔に由来することが分かった.3、NドープTa2O5のナノ秒拡散反射分光測定を行い,ナノ秒からミリ秒におけるキャリア挙動を調べた.キャリア再結合の速度はNドープ前後でほとんど同じであること,また励起波長にほとんど依存しないことが分かった.4、Ta3N5のフェムト秒拡散反射分光測定を試みた.石英セルにTa3N5粉末を詰めた状態ではTa3N5によるプローブ光の吸収が大きいため,高感度測定が難しいことが分かった.そこで,硫酸バリウムで5wt%に希釈したところ,十分なSN比のスペクトルを得ることができた.今後も希釈系を試料とし,キャリア初期過程に励起波長依存性があるのか調べる計画である.

フェムト秒レーザー分光システムの故障が相次ぎ,その修理でスケジュールがタイトになったが,予定していた実験は概ね実施できた.一方,予定していた論文発表に至らなかった.エネルギー・環境問題の解決に向けて、可視光応答光触媒を用いた水分解の研究が盛んである。酸化タンタル(Ta2O5)のOをNに置換した半導体光触媒(NドープTa2O5、TaON、Ta3N5)はそのひとつであるが、合成過程で生じた欠陥サイトが触媒活性を低減させてしまうことが課題であった。そこで本研究では、フェムト秒拡散反射分光法で光触媒粉末の過渡吸収を測定し、可視光応答化のための窒化処理が光励起キャリア初期過程に与える影響を解明することを目的とした。昨年度は初年度に構築した測定装置を用い、主にNドープTa2O5の測定を実施した。本年度は窒化タンタル(Ta3N5)を中心に測定を行い、以下の知見を得た。1、石英セルにTa3N5粉末を詰めた状態ではTa3N5によるプローブ光の吸収が大きいため、高感度測定が難しいことが分かった。そこで、硫酸バリウムで5wt%に希釈したところ、十分なSN比のスペクトルを得ることができた。2、光励起して1 ps後のスペクトルは、490-570 nmに負の信号を、570-1000 nmに正の信号を示した。Ta2O5およびNドープTa2O5との比較から、トラップ電子およびトラップ正孔の吸収に、ブリーチ信号(基底状態の吸収減少)を加えたものとして説明できた。3、励起波長を295 nm、350 nm、445 nm、585 nmとし、結果を比較した。1 ps後のスペクトル形状は概ね一致した。一方、長波長の光で励起するほど過渡吸収信号の減衰が遅く、キャリア寿命が長いことが示唆された。このような長寿命キャリアが光触媒活性の発現に寄与した可能性が考えられる。粉末のままで過渡吸収を測定するフェムト秒拡散反射分光法を、可視光応答光触媒である窒素ドープ酸化タンタルおよび窒化タンタルに適用し、光励起キャリアの初期過程を調べた。窒素ドープ酸化タンタルの場合、数百ピコ秒の間に酸素欠陥へのトラップで過渡吸収信号が減衰すること、より長波長の光で励起するほど信号減衰が大きいことが分かった。窒化タンタルの場合、数十ピコ秒の間にキャリア再結合で過渡吸収信号が減衰すること、より長波長の光で励起するほど信号減衰が緩やかになることが分かった。これらの結果は、光触媒設計における指針になり得ると期待される。1、引き続き可視光励起でのN-Ta2O5の測定を行う.Ta2O5のバンド間遷移とN2p不純物準位からの伝導帯への遷移でキャリア挙動が異なるか調べる.更に吸収端励起と比較し,キャリア挙動が余剰エネルギーに依存するか調べる.2、TaONとTa3N5を合成し,フェムト秒拡散反射の測定を行う.キャリア初期過程が励起波長に依存するのではないかと考えており,確かめる.1、引き続きTa3N5希釈系の測定を行う.キャリア挙動が励起波長に依存するのではないかと考えており,確かめる.2、NドープTa2O5のキャリア初期過程における励起波長依存性をまとめ,論文として発表する.光化学フェムト秒レーザーが故障し,その修理でスケジュールがタイトになった.そのため,予定していた学会発表を行うことができなかったことが主な理由である.実験に必要な消耗品の購入も計画より少なくなった.フェムト秒拡散反射分光測定に必要な消耗品の購入および学会発表の費用に充てる.当初の計画よりも多くの測定と学会発表を行う予定である.
オーキシン受容体TIR1とABP1特異的プローブの開発とオーキシンシグナルの解析

植物ホルモンであるオーキシンは,植物の成長分化を多面的に調節する.オーキシンの受容体には核内受容体であるTIR1オーキシン受容体と細胞膜受容体と考えられているABP1受容体があり,多様なオーキシンの生理活性は,この2種類の受容体から伝達される信号により制御されると考えられる.これらオーキシン受容体の機能分担について解析をするために,TIR1受容体に特異的あるいはABP1受容体に特異的な分子プローブの開発を試みた.その結果,TIR1特異的プローブを開発することに成功した.また同時に,ABP1を特異的に活性化する分子プローブについて,ABP1の結晶構造に基づいて分子設計を行った.植物ホルモンであるオーキシンは,植物の成長分化を多面的に調節する.オーキシンの受容体には核内受容体であるTIR1オーキシン受容体と細胞膜受容体と考えられているABP1受容体があり,多様なオーキシンの生理活性は,この2種類の受容体から伝達される信号により制御されると考えられる.これらオーキシン受容体の機能分担について解析をするために,TIR1受容体に特異的あるいはABP1受容体に特異的な分子プローブの開発を試みた.その結果,TIR1特異的プローブを開発することに成功した.また同時に,ABP1を特異的に活性化する分子プローブについて,ABP1の結晶構造に基づいて分子設計を行った.オーキシンは、植物の分化、成長を調節するホルモンである。2006年度、シロイヌナズナからオーキシン受容体が、F-boxタンパクであるTIR1と同定された。さらに、2007年度、TIR1受容体-オーキシン複合体の結晶構造が報告され、分子レベルでのオーキシンの作用機構が明らかとされた。2008年度、我々は、TIR1受容体とアンチオーキシンプローブの結晶構造解析を報告した。その結晶構造から、新たに、活性の高い新規アンチオーキシンプローブの分子設計と合成を行った。合成した23種のプローブについて、各種アンチオーキシン活性を検討した。その結果、設計したアンチオーキシンプローブは、TIR1受容体にオーキシンと拮抗的に結合し、植物での遺伝子、組織、個体レベルにおいても、非常に強いアンチオーキシン活性を示す化合物が得られた。また、TIR1受容体の結晶構造に基づいて、分子ドッキングプログラムを用いたインシリコのバーチャルスクリーニングを試みた。その結果、インシリコ・スクリーニングにおいて、同定された化合物のアンチオーキシン活性を検討した結果、いくつか高い活性を示す化合物が得られた。現在、これらの化合物の詳細な構造活性相関を検討している。オーキシンは、植物の分化、成長を調節する重要なホルモンである。オーキシンはTIR1受容体に認識され、TIR1受容体とAUX/IAAリプレッサーの相互作用を促進することで、AUX/IAAリプレッサーのユビキチン化とそれに続く、プロテアソーム系によるAUX/IAAリプレッサーの分解を介して、遺伝子発現の抑制を解除する。一方で、1980年代から知られているオーキシン結合蛋白であるABP1の機能と信号伝達系は、明らかとされていない。そこで、TIR1受容体特異的あるいはABP1タンパク特異的な分子プローブが開発できれば、それらプローブを利用して、それぞれの信号伝達機構や機能分担についての知見が得られると考えた。そこで、平成20年度から我々はTIR1受容体に特異的なアンチオーキシンプローブの分子設計と合成を行い、その開発に成功した。すなわち、TIR1受容体の結晶構造に基づいて、インシリコ・スクリーニングにおいて、同定された化合物のアンチオーキシン活性を最適化してきた。その結果、従来、我々が報告してきたアンチオーキシンによりも10倍以上の高活性を示す化合物が得られた。また、ABP1の結晶構造に基づいて、ABP1に特異的な分子プローブを分子設計した。その結果、いくつかの高いオーキシン活性を示す化合物が得られた。それらは、TIR受容体を介したオーキシン応答性遺伝子発現誘導活性を示さなかった。現在、これらの化合物の詳細な生理活性を検討している。植物ホルモンであるオーキシンは,植物の細胞伸長や細胞分裂を調節する.また,オーキシンは植物個体レベルでは,頂芽優勢,光・重力屈性,胚形成,発根促進などに関与する.オーキシンは主として2種の受容体により,その信号が伝達されていると考えられている.すなわち,核内受容体であるTIR1オーキシン受容体と細胞膜受容体と考えられているABP1受容体である.多様なオーキシンの生理活性は,この2種類の受容体から伝達される信号により制御されると考えられるが,両受容体の機能分担については不明である.そこで,それぞれTIR1受容体に特異的あるいはABP1受容体に特異的な分子プローブが開発できれば,それらを利用してオーキシン受容体の機能分担についての知見が得られると考えた.平成20年度から,TIR1受容体の結晶構造に基づいて分子設計したオーキシン拮抗剤を最適化してきた.特に,PEO-IAAを母核として,そのフェニル基を置換した誘導体に活性の増強が観察された.そのなかでも,メタキシレン基を導入したmXO-IAAは,TIR1受容体からのオーキシンシグナルを非常に強く阻害した.また,TIR

1特異的プローブを用いて,下等な陸上植物である蘚類のオーキシン反応を検討し,下等植物でのオーキシンなどの植物ホルモンの解析に有効であることを示した.また,それらTIR1特異的プローブはオーキシンの極性輸送系の解析にも有効であった.また同時に,ABP1を特異的に活性化する分子プローブについて,ABP1の結晶構造に基づいて分子設計を行った.現在,合成したプローブの詳細な生理活性を検討している.
中世王権と絵所預の絵巻制作に関する基礎的研究

中世後期における朝廷および将軍家周辺の絵巻制作、特に絵所預土佐派が関与した作品の精査を行い、これらの様式や主題が中世前期成立の絵巻の再生としての側面を持つこと、そして室町将軍歴代が理想とする政権構想を反映したものであることが明確となった。また、応仁の乱後に活躍した土佐光信は、現地で取材を行ってリアルな景観を絵巻に表現しており、新たな近世的風景観の創出に大きな役割を果たしたことが指摘できる。中世王権と絵所預による絵巻制作について、作例と絵師の両面から研究を行った。第一に、室町時代後期の絵所預・土佐光信による「清水寺縁起絵巻」(東京国立博物館蔵)の制作背景に関する考察。同絵巻は永正十四年から十七年(一五一七二〇)頃に制作されたことが、『宣胤卿記』『実隆公記』等の同時代史料から判明する基準作で、詞書は中御門宣胤や三条西実隆らが記した。これら史料から、絵巻の制作は興福寺一乗院の良誉と兄の近衛尚通が深く関与したことが知られる。絵巻の主たる内容は奈良時代末の坂上田村麻呂(清水寺の創立に関与)の活躍を描くものであり、その制作目的は、近衛家と縁戚にある室町幕府第十一代将軍足利義植(一四六六一五二三)を伝説の将軍・田村麻呂に重ねて、その政権安定を祈願する内容であると結論付けた。第二に鎌倉時代を代表する絵所預・高階隆兼の伝説形成について。隆兼は延慶二年(一三〇九)に「春日権現験記絵巻」を描いたことが同絵巻の附属目録に記されており、その後、元徳二年(一三三〇)までの活動が知られる。しかしその画派は途絶えたため、隆兼の高い技量と作品が賞賛されるようになるまで、およそ百年の時間を要した。足利義満は十五世紀の初頭に『源氏物語』に倣った絵合を開催した。ここで、南都の重宝「春日権現験記絵巻」が出品される。これ以降、隆兼の高い画技は京都において伝説となり、さらに百年を経た十六世紀前半には、絵所預・土佐光信が自らも隆兼と同様に神業を持つ絵所預であることを主張するようになる。こうした室町期の絵師伝説が絵合という絵巻の公開に伴って広く普及したことは、中世絵画史を考える上で重要である。十五世紀における、絵所預周辺でのやまと絵制作に関して、絵巻を題材に様式的な分析を行った.応永二十一年(一四一四)の清掠寺本「融通念仏縁起絵巻」は、鎌倉時代後期の「春日権現験記絵巻」で高階隆兼が打ち出した濃厚華麗な彩色と、精確な建築描写を継承し、六名の絵師が早典復古的画面を競作'してのる。永享五年(一四三三)、足利義教が河内の誉田八幡宮に奉納した「誉田宗廟縁起絵巻」(誉田八幡宮蔵)は、絹本に描かれた作例である.紙本に描かれた「神功皇后縁起絵巻」(同蔵)と同時に制作され清和源氏の宗廟に納められた.絹本の「春日権現験記絵巻」と紙本の「玄奘三蔵絵」が藤原氏の宗廟春日社・興福寺へ奉納された先例が意識されたものと考えられる.義教奉納の二絵巻は、粟田口隆光周辺で制作され、特に「誉田宗廟縁起絵巻」の画面は、「春日権現験記絵巻」を範とした明晰さと、絹本独特の謹直さを基盤にしながら、彩色にほ清凉寺本と共通ずる明るさが漂っている。こうした復古的な流れは、応仁の乱を境に変化する。乱後に制作された絵巻には、二つの相反する新様式を示す絵巻が出現する。第一の様式はやや椎拙な描写と濃厚鮮明かつ装飾的な画面をもつもので、文明十四年(一四八二)の「慕帰絵」(西本願寺蔵)第一・七巻が代表的な作例である.逆に、淡く澄んだ彩色によって水彩画に近い効果を示すのが土佐光信による第二の様式である。こうした二つの新様式は、近世絵画の基盤となっていく.応仁の乱後、およそ半世紀にわたって絵所預の座を占め続けた土佐光信は、天皇家、足利将軍家周辺で活動したが、その絵画史上の重要性のひとつとして、新たな「風景画」を創出したことがある。明応4年(1495)に光信が描いた「槻峯寺建立修行縁起絵巻」(フリーア美術館蔵)上巻第一段には、後に月峯寺(槻峯寺)が建立されることになる剣尾山の山容が描かれている。これを大阪府能勢町の現地景観と比較したとき、稜線の輪郭、山襞の重なりから遠近感の表出にいたるまで、ぴったりと合致することが判明し、現地でのスケッチという、これまでの絵画にはない新たな手法が用いられていることが理解できる。

同絵巻の注文主は、摂津・丹波の守護・細川政元と考えられるが、両国の境界にある剣尾山は修験の霊地であり、修験に傾倒した政元は領国支配の安定を祈念して絵巻を制作奉納したと推測される。支配地の霊峰を「リアル」に描くことが、絵巻に修験の霊力を取り込むことを可能にした。光信はこの絵巻制作の11年後、永正3年(1506)、「京中」を主題とする屏風一双を描いたことが『実隆公記』12月22日条に「甘露寺中納言来、越前朝倉屏風新調、一双画京中、土左刑部大輔新図、尤珍重之物也、一見有興、」と見える。これは越前朝倉氏のために新調されたもので、「洛中洛外図屏風」の原型と目される。当時最高の文化人であった実隆が「一見有興」高く評価するこの屏風は、現地でスケッチを行って風景を描くという「槻峯寺建立修行縁起絵巻」で示された光信の新たな視覚表現を、応仁の乱から復興過程にあった京都に応用したものと推測される。
子どものパーソナリティと不適応行動に関する行動遺伝学的研究 ―家庭環境要因との関連から―

本研究は、子どものパーソナリティの発達や不適応行動の出現に関して遺伝的要因と環境要因の両者がどのようなメカニズムで影響するかを、双生児を対象とした短期縦断的方法で明らかにすることを目的としている。平成12年度には、平成10年度にすでに1回目の質問紙調査を実施した双生児のサンプル(0歳15歳の一卵性および二卵性の双生児約2300組)についての解析と、2年後の追跡調査を企画・準備した。平成13年度には郵送による追跡調査を実施し、現在も回収中である(3月末現在で約1500組から回答を得ている)。これまでに、子どものパーソナリティや問題行動および様々な発達関連変数について人間行動遺伝学的解析手法により分析をおこない、乳児期から思春期までの各発達段階について遺伝的要因と環境要因の相対的貢献度についての知見を得た。パーソナリティに関連する変数(子どもの気質的および性格的傾向に関する神経生理学的理論に基づいたCloningerらのTemperament and Character Inventory : TCIのジュニア版、幼児版、乳児版を用いて測定を実施した)は、成人のパーソナリティに関する先行研究と同様な結果が得られ、子ども期においても遺伝的要因と非共有環境要因(個別の体験要因)で説明され得ることが明らかになった。一方、問題行動傾向に関してはこれらに加えて共有環境要因も影響力があることを見出した。成果については、平成12年度の日本心理学会(平成12年11月8日、京都大学)および双生児研究学会(平成13年1月22日、慶応義塾大学にて発表をおこなった。また、平成13年度には第10回国際双生児学会(平成13年7月6日、ロンドン大学)および第11回日本性格心理学会(平成13年9月26日、東洋大学)で発表をおこなった。国際双生児学会では、Poster presentation(genetic section) highly commended賞を受賞した。初年度である平成12年度には、平成10年度にすでに1回目の質問紙調査を実施した双生児のサンプル(0歳15歳の一卵性および二卵性の双生児約2300組)についての解析と、2年後の追跡調査を企画・準備した。子どものパーソナリティや問題行動および様々な発達関連変数について人間行動遺伝学的解析手法により分析をおこない、乳児期から思春期までの各発達段階について遺伝的要因と環境要因の相対的貢献度についての知見を得た。パーソナリティに関連する変数(子どもの気質的および性格的傾向に関する神経生理学的理論に基づいたCloningerらのTemperament and Character Inventory:TCIのジュニア版、幼児版、乳児版を用いて測定を実施した)は、成人のパーソナリティに関する先行研究と同様な結果が得られ、子ども期においても遺伝的要因と非共有環境要因(個別の体験要因)で説明され得ることが明らかになった。成果については、平成12年度の日本心理学会(平成12年11月8日、京都大学)および双生児研究学会(平成13年1月22日、慶応義塾大学)にて発表をおこなった。

本年度は、昨年度から実施中の2回目調査を完了させることを第一の目的とし、その上で1回目調査のデータと2回目調査のデータを結合して縦断的な変化に関する解析を実施できうる体制を確立することを目指して研究が進められた。*対象者......2歳17歳の双生児約2300組(一卵性+二卵性)を対象にアンケート票を郵送によって配布・回収し、現在までに約1800組の双生児の母親から回答を得ている。回収は現在も進行中である。0歳から小学校3年生までは母親に記入を依頼し、小学校4年生以降は母親記入版に加えて対象児童の自己記入式調査票も作成し回答を求めた。*質問紙調査の内容......母親記入版(対象年齢によって4つのバージョンを作成:23歳用/46歳用/就学児版/成人版:16歳以上):TCIの各種子ども版(乳児用・幼児用・児童用・成人用)の親評定版・フェイス・家族関係評価・養育態度と養育行動・双生児意識・双生児間の競争意識や親密性・兄弟役割・子どもに対するパーソナリティイメージ・性格評価・子どもの問題行動:Achenbach & Edelbrcck(1986)によるChild Behavior Checklist(CBCL)など。子ども記入版:家族関係評価・双生児意識・双生児間の競争意識と親密性・兄弟役割・性格の自己評定・自己意識や自己評価・精神的健康度(抑うつ自己記入尺度)・学校適応度・ライフイベンツなど。これらの変数のうち、TCIおよびCBCL、親子間の信頼関係、子どもの自身の自己評価に関する遺伝と環境の寄与に関する共分散構造分析を実施し、結果について第10回国際双生児学会(ロンドン大学)および第11回日本性格心理学会(東洋大学)において発表した。国際双生児学会では、Poster presentation(genetic section)highly commended賞を受賞した。
ミトコンドリアミオパチーの成因に関する電顕的研究

今回我々は、先に発表したミトコンドリア脳筋症2例に加え、さらに1例を経験し、生化学的、電顕的に検索した。症例は、18才男児、10才頃よりけいれん,心筋炎,知性低下,筋萎縮,筋力低下,視野狭窄を呈し、症状増悪、改善と平行して頭部CT上低吸収域の消長を認めた。血清と髄液の乳酸、ピルビン酸は上昇、代謝性アチドーシスを示しており、前の2例と同様mito-chondrial myopathy,encephalopathy,lactic acidosis and strokelike episodes(MELAS)と診断した。ミトコンドリアの酵素活性は、電子伝達系も含め正常であった。電顕的には、種々のミトコンドリアの異常が骨格筋のみならず直腸粘膜筋板の平滑筋細胞にも認められた。骨格筋および直腸粘膜筋板内に分布する連続性毛細血管の約70%は、内皮細胞が高度の肥厚または膨化を示しており、血管内腔がほとんどふさがれているものもあった。一方、直腸粘膜上皮細胞にはミトコンドリア異常が認められず、粘膜固有層の有窓毛細血管もほぼ正常の構造を示した。このことより、骨格筋および平滑筋のミトコンドリアの変化は、連続性毛細血管内皮の腫脹による血流障害のため、長期にわたり虚血状態におかれたために、もたらされたものと考えられた。さらに、連続性毛細血管は中枢神経系にも分布しており、本症例の中枢神経症状は、その部の連続性毛細血管の障害による可能性が考えられた。つぎに、これらの変化か本症に特異的であるか否かを確かめるため、成因が異なると考えられる他のミオパチー、Werdnig-Hoffmann病1例、ビタミンE欠乏症2例、Pywuate dehydrogenase complex(PDHC)欠損症1例についても検索をすすめた。しかし、検索したいずれの症例についても、このような高度な毛細血管内皮細胞の変化は認められなかった。培養細胞については、現在実験中である。
癌随伴線維芽細胞を標的としたがん治療法の開発

【目的】癌の治療戦略として注目されているがん間質に対する治療法を開発する目的で本研究を行った。【背景】がん随伴細胞(CAF)が癌細胞より分泌された種々の増殖因子により線維芽細胞より変態した筋線維芽細胞に類似したものであることから、肝星細胞と同様にVitamin Aを取り込む性質を持つことに着目した。【方法および結果】平成20年度はVA-liposomeを作製し(Sato Y, Takimoto R, Nat Biotech 2008)、in vitroでのCAFへの導入効率を検討し、VAとリポゾームのratioなど効率的な送達を目指した。また、乳癌細胞、大腸癌細胞など各種癌細胞株とCAFの共培養系を確立し、抗がん剤を搭載したVA-リポゾームによる細胞障害性を検討した。これらのin vitroの結果では、VA-リポゾームはCAF特異的に抗がん剤を送達し、CAFの障害により間接的にがん細胞の増殖も抑制しうること示した。そのうえで、平成21年度はプロトタイプのVA-リポゾームを作製し、これに標識化合物(siRNA, plasmid DNAなど)を封入しin vivoで担癌マウスに尾静脈から投与し、in vivo image analyzerで解析した。その結果、CAFのみならずCAFを通じて癌細胞へも特異的に標識化合物を送達しうることを確認した。現在、これらの結果を踏まえて、抗がん剤を搭載したVA-リポゾームを開発し、抗腫瘍効果の増強による新しい細胞治療を目論んで準備を進めている。最近がんの治療戦略として癌細胞そのものを"たたく"のみならず癌組織を構築している間質をも標的とした,いわば複合薬物療法が行われるようになってきた.がんの間質には新生血管以外にも特有な構成成分としてがん随伴線維芽細胞(Cancer associated-fibroblasts, CAF)が,がんの成長を促進するように働いていることも明らかとなりつつある.CAFはがん細胞に由来する様々なサイトカイン,特にTGF-βが作用することにより,線維芽細胞が変態したものであり,その結果,逆にCAFからHG, EEGFなどの増殖因子が放出されがん細胞の増殖を促すとされている.従って,このCAFを特異的に傷害することができれば癌の新しい治療戦略となりえると考えられる.申請者らはCAFの特徴が,肝線維化で中心的な役割を担う肝星細胞(Hepatic stellate cell, HSC)に類似していることに注目した.HSCは特異的受容体を介してVitamin A(VA)を取り込む性質を持っていることも知られていることから, CAFが同様にVAを取り込むことを想定した.そこで本研究ではVA-liposome-抗癌剤(Doxorubicinなど)を作製しVA : liposome :抗癌剤の至適濃度比の検討を行いin vitro, in vivoでVA-liposome-抗癌剤(Doxombicinなど)の抗腫瘍効果の検討を行い,種々の線維化を伴う癌腫に対するCAFを標的とした新規治療法の開発を目指した.平成20年度はまず, VA-liposome-抗癌剤の作製を目指し, VA : liposome :抗癌剤の至適濃度比の検討を行った.次いで,各種がん細胞株,胃癌細胞株、乳癌細胞株と癌随伴線維芽細胞CAFの共培養系を用いてin vitroでVA-liposome-抗癌剤の細胞傷害活性を検討した.【目的】癌の治療戦略として注目されているがん間質に対する治療法を開発する目的で本研究を行った。
In vivoにおけるコイ好中球のウイルス感染防御能について

本研究は、コイのヘルペスウイルス感染症(ウイルス性乳頭腫症)を題材として、報告者が開発したコイ好中球特異的モノクローナル抗体を用い、コイにおけるナチュラルキラー細胞である好中球のin vivoでの動態を調べ、好中球のウイルス感染症における生態防御的役割を明らかにすることを目的とした。本研究には、好中球ばかりでなく、栓球、Bーリンパ球、Tーリンパ球に対するコイ特異的モノクローナル抗体も用いた。腫瘍退行前の腫瘍組織では、細胞内にウイルス抗原が検出されたが、Bーリンパ球、Tーリンパ球、好中球、栓球の組織内浸潤は認められなかった。一方、腫瘍退行期にも細胞内にウイルス抗原は検出されたが、この時期にはBーリンパ球の弱い浸潤と好中球の強い浸潤が腫瘍組織に認められた。しかし、Tーリンパ球、栓球の浸潤は認められなかった。以上の結果は、腫瘍が退行する前には、細胞内でウイルスが増殖していても、この抗原あるいはウイルス感染細胞は白血球に認識されることがなく、腫瘍の退行現象が組織学的に認められる時には、ウイルス抗原あるいはウイルス感染細胞を白血球が認識するようになるかどうかは現時点では不明であるが、白血球、特に好中球とBーリンパ球が腫瘍組織内に浸潤することが明らかになった。しかし、本研究では、「ウイルス感染細胞を攻撃することが知られているナチュラルキラー活性を有する好中球がウイルス感染細胞を攻撃し、腫瘍を退行に導く」とした仮説を証明できるまでには至らなかった。今後の研究として、腫瘍を退行に導くトリガーと白血球の浸潤を促す因子の解明が残された。
スピングラスとナノ磁性粒子系におけるガラス的振舞い-実験とシミュレーション

1)磁場中イジングスピングラス(ISG)におけるガラス的なダイナミクス磁場中(短距離相互作用型)ISGに平衡相転移が存在するか否かを巡って、平均場描像(存在する)と液滴描像(存在しない)との論争がSG研究の早い段階から続き、決着が付いていなかった。受入研究者は、まず、SG理論模型に対する磁場シフトエイジング現象の解析から、平均場描像の平衡相転移とされた実験結果は、非平衡の動的クロスオーバーと理解できることを主張した。これを受けて、Jonssonは、ISGであるFe_<0.55>Mn_<0.45>TiO_3のdc磁場中のac磁化率を詳細に観測し、これが、平均場描像から予測される平衡相転移点に向けた臨界発散を示さない替わりに、液滴描像から導かれる、動的クロスオーバーのメカニズムでよく説明されることを明らかにした。さらに、磁場中冷却磁化率とゼロ磁場中冷却磁化率について、同上物質に対する実験と対応するシミュレーションを行い、両者の結果は、実験とシミュレーションの時間スケールの違いを正しく取り込むことによりよい一致を示し、動的クロスオーバー描像を強く支持するものであることを検証した。これらは、磁場中で実測されるISGの転移様現象は、平衡相転移ではなく、ガラス的ダイナミクスとして統一的に理解できることを示した重要な成果である。2)ナノ磁性粒子系におけるガラス的なダイナミクスナノ磁性粒子系が、加えられた温度の(一旦停止を含む)冷却過程の詳細がその後の昇温過程に反映されるという、奇妙な記憶効果をもつことが観測され、それはこの系がSGであることの証左であるとの報告が最近なされた。これに対して、粒子のモーメント間に相互作用がないナノ磁性粒子系(超常磁性体)でも、粒径が分布していれば、モーメントの磁化反転に対する障壁エネルギーが分布し、報告された奇妙な記憶効果が再現することをシミュレーションで示した。並行して、JonssonはSG的相互作用の存在が検証されているFe-Nナノ磁性粒子系(超SG)における同様の記憶効果を含む遅い緩和現象について詳細な実験を行い、超常磁性体と超SG、及び、超SGと通常(原子スピン)SGにおけるガラス的ダイナミクスの相違を明らかにした。
危険ドラッグ誘導性の不整脈に特異的な蛋白及び遺伝子を用いた突然死診断法の開発

本研究では、危険ドラッグ使用中の突然死10事例及びメタンフェタミン使用中の突然死10事例、コントロールとして心筋症状及びLQTS歴のない100事例の心臓血及び心筋組織を用いて、KCNQ1及びKCNH2の2つの遺伝子の増幅及びシークエンス解析を行った。その結果、危険ドラッグ使用中の突然死事例において、メタンフェタミン使用中の突然死及びコントロール群と比べ優位にG643S多型が検出された。また、G643S保有者では、特にα-PVPを含む合成カチノンが検出される事例が多いことが明らかになった。本年度は危険ドラッグ使用中の突然死事例4事例の心血及び心筋よりDNA抽出を採取した。抽出したDNAを用いて対象遺伝子であるKCNQ1、KCNH2、KCNE1、KCNE2領域のシークエンス解析を行った。その結果、これまでの集積したデータと合わせてKCNQ1領域のG1927A、KCNH2領域のA2096C、KCNE1領域のG253A、KCNE2領域のA22GのSNPがコントロール群と比べ有意に検出率が高くなることが明らかになった。本年度は危険ドラッグの規制に伴い、使用者及び使用中の突然死事例が少なく検体数が予定数集められなかった。よって、今後も続けて検体数を増加してよる詳細な検出率を検討していく予定である。また、これらのデータを元に予備実験として心筋細胞を用いて、目的遺伝子をSiRNAにてノックダウンすることで遺伝子変異モデルを作成し、目的遺伝子変異時のマーカー検出を行い、これらの実験結果を元に動物モデルであるラットを用いてより詳細なマーカー検索を行っていく予定である。本年度は危険ドラッグの法的規制が進み、使用者数が低下したため、対象事例としていた危険ドラッグ使用者の司法解剖事例が少なかった。そのため検体数が増やせず、予定していたデータの集積が遅れていることが実験が遅れている原因である。危険ドラッグ使用中突然死の原因遺伝子の特定が遅れてるため、動物実験まで移行できていない。しかし、事例が全くなくなったわけではないため、今度も対象事例において遺伝子解析を進めていく予定である。また、動物実験の予備実験として細胞を用いた実験にてある程度実験を進めていく予定である。司法解剖における覚醒剤及び危険ドラッグ使用事例の心血、心筋を用いて、QT延長症候群の原因遺伝子と考えられているLQT遺伝子の1.2.3の遺伝子変異の検出を行った。その結果、覚醒剤使用中の突然死事例においては遺伝子変異に有意な差は見られなかったが、危険ドラッグ使用者における突然死事例では、LQT1及び2にて検出された遺伝変異に有意な差が見られた。よって、先天的にこれら遺伝子変異を持つ人が危険ドラッグを用いることで、通常量の使用においても突然死することが示唆された。有意に検出された遺伝子のノックダウンマウスの作成を試みたが、うまくノックダウンされなかったため、心筋細胞を用いた実験に変更した。SiRNAを用いて心筋細胞において目的遺伝子のノックダウンを行うことができたため、今後はこの細胞を用いて実験を進めて行く予定である。目的症例である危険ドラッグ使用事例が、危険ドラッグの使用者の減少により収集するのに時間がかかった。また、予定していたノックアウトマウスの作成がうまく行かず、ラットを持ちいた実験から細胞を用いた実験に変更したため、細胞における実験モデルを構築し直した。本年度は危険ドラッグ使用中の突然死10事例及びメタンフェタミン使用中の突然死10事例、コントロールとして心筋症状及びLQTS歴のない100事例の心臓血及び心筋組織を用いて、KCNQ1及びKCNH2の2つの遺伝子の増幅及びシークエンス解析を行った。また、G643S保有者では、特にα-PVPを含む合成カチノンが検出される事例が多かった。近年危険ドラッグ使用者の解剖事例が増えてきている。しかしながら危険ドラッグは未だ薬物の構造、検出法、作用機序や中毒症状が不明であるものが多い。本研究では、最終目的である危険ドラッグ使用中のマーカー検索までは行えなかった。しかしながら、危険ドラッグ使用中の突然死事例にてLQT1のG643S変異が有意に多く検出されたが、G643Sと各種薬物それぞれの関係性は不明なままであった。しかし、危険ドラッグ同様にQT延長作用をもつメタンフェタミン使用事例と比較し、危険ドラッグ使用中の突然死グループ、特にαPVPを含む合成カチノン系薬物にて有意にG643Sが検出された。よって先天的QT延長症候群の原因遺伝子のうち、特にLQT1のG643S変異を持つ人では危険ドラッグ、特に、合成カチノンの使用にて、重篤な不整脈が誘発され、それが死因に関与する可能性が示された。今後、各危険ドラッグの中毒域や中毒作用の検討、また、他のLQT遺伝子の解析が、これらの可能性を探るために必要である。

危険ドラッグ突然死の原因遺伝子特定に関しては、引き続き対象事例の解剖が行われ次第DNA解析を進めていく予定である。また、今年度はこれまで用いていたキャピラリーシークエンサーに加え、共通機器として次世代シークエンサーの使用が可能になったため、より迅速に遺伝子解析を進めることが可能になると考えている。動物実験及び細胞実験に関してはDNA解析が進み次第行っていく予定である。すでに少数のデータは解析できているため、そのデータを元に細胞を用いて予備実験を行うことで、今後速やかに動物実験へと移行できると考えている。これまでに、危険ドラッグ使用中の突然死事例において有意に多く検出される遺伝子が明らかになった。今後は目的遺伝子をSiRNAにてノックダウンした心筋細胞及び通常の心筋細胞に各種危険ドラッグを作用させ、回収した蛋白質をToF/MSにて解析し、両細胞における蛋白発現変化を比較することで、目的遺伝子欠損時の突然死特有の標的蛋白質を同定する。合わせて、RNAを抽出し、標的蛋白質のmRNA発現量についてreal-timePCRを持ちいて比較検討を行い、標的蛋白質の有効性を確認する。また、不整脈関連遺伝子を検索するために、薬剤性QT延長症候群を誘発するとされているクロルプロマジンの投与にて変化が認められている内向きの整流カリウムチャネルの遺伝子、Na/K/Ca交換体の遺伝子、遅延整流kチャネル遺伝子について検討する。これらの結果をまとめ、危険ドラッグ誘導性の不整脈による突然死に特異的なマーカーを検索し、検出されたマーカーを実際の解剖検体に応用することで、先天的QT延長症候群の原因遺伝子SNPがある人における危険ドラッグし用事の突然死事例の死因診断法の開発を行って行く。法遺伝学次年度においては、細胞実験や動物実験を行う予定である。また、また、得られた結果を学会や論文にて発表していく予定である。1年間の産休育休取得のため、実験を行うことができなかった。目的細胞やラットを購入していく予定である。また、旅費や投稿料として使用する予定である。今後ノックダウン細胞を用いて、原因遺伝子と薬物の作用の関係性について考察していく予定である。また、不整脈特有の遺伝子の発現量変化について見ていく予定である。
一体型圧縮膨張衝撃吸収部材を用いた崩壊部位制御荷変BOXの開発

自動車や重機では衝突や転倒時に乗員を守る代表的な箱型フレームとその補強だけでは,最弱部位で変形が始まるとその部位に集中して崩壊が進展し乗員を守るための空間の確保や目標とする衝撃エネルギーの吸収が困難となる。そこで剛性を保ちつつ変形量や変形荷重を制御することができる軽量で優れた衝撃吸収構造部材を開発するための変形モード制御手法を提案するため,新しい一体構造の圧縮-膨張型衝撃エネルギー吸収部材を適切にフレーム構造物に配置し締結することで全体の変形モードを制御し荷重変位が安定変形する崩壊部位制御型フレーム構造を提案しそのメカニズムの把握により製造コストや開発コスト削減が図れる設計技術を明らかにした.衝撃吸収部材の衝撃エネルギー吸収に影響を及ぼす各因子を解明してゆくためには,多くのパラメータサーベイが必要となる.このため本研究では,まず接合条件(接合力,変形抵抗)を考慮したエネルギー吸収に伴う変形問題に対して高速計算機による数値シミュレーションを行い,その結果に基づいて接合方法と部材形状・材料因子などによる影響を系統的に調べた.具体的には有限要素法汎用解析ソフトMarcによる準静的荷重下での数値シミュレーション解析,理論モデルの提案と実態評価実験を用い以下の検討を行った1)圧縮膨張吸収部材を安定変形させるための部材単体の接合方法について、圧縮膨張吸収部材は楔型の小型円筒(圧縮部材、膨張部材)を組み合わせて使用するため部材の接合条件が初期ピーク荷重などの性能に影響を与える.そのため,まず,圧縮膨張吸収部材を安定変形させるための、部材(圧縮部材、膨張部材)の接合方法を調査し(a)各種接合方法と接合力・変形抵抗の関係(b)形状因子・材料因子が接合力・変形抵抗に与える影響2)エネルギー吸収性能に優れた変形モードを得るための接合力・変形抵抗について、(a)接合力・変形抵抗とピーク荷重の関係(b)接合力・変形抵抗と平均荷重の関係以上の検討結果に基づき圧縮膨張吸収部材を過大な接合力によりピーク荷重を発生させることなく安定変形させるための各種接合方法を支配する因子と接合条件などを明らかにした.フレーム部材は乗員の安全を確保するための剛性と空間確保が重要な役割となるため,フレームの一部に補強部材追加やフレーム断面を異形にするなどして安全性を高めている.しかし,軽量化やコスト面を考慮すると補強や異型断面の適用は望ましくない.そこで,標準的な円柱・角柱断面の部材を組み合わせたフレームのについて曲げ崩壊を防ぐための圧縮膨張吸収部材を安定して変形させるための境界条件(締結条件)を系統的に調べた.具体的には有限要素法汎用解析ソフトMarcによる凖静的荷重下での数値シミュレーション解析理論モデルの提案と実部材の実験結果をもとに以下のような検討を行った.圧縮膨張吸収部材が安定変形するためのフレーム部材との締結条件について,フレームの曲げ崩壊はフレーム部材締結部の境界条件に影響を受けるため圧縮膨張吸収部材を安定変形させるためのフレーム部材への取付方法(締結方法),フレーム部材の曲げ崩壊を防ぐための圧縮膨張吸収部材との境界条件(取付角度や剛性),一体型圧縮膨張吸収部材と単純断面形状フレームの締結条件を支配する条件を示した.更に,圧縮膨張吸収部材とフレーム部材の準静的圧潰実験と数値シミュレーションの整合性について,フレーム部材と圧縮膨張吸収部材の準静的圧潰実験結果からシミュレーッションとの整合性を示した.研究計画に基づき、研究を実施して概ね計画に沿った成果を達成しているフレーム部材全体の変形モードを制御するためフレーム部材の最弱部で発生する曲げ崩壊を防ぐことが重要となる.そのため,設計条件に適合する荷重変位線図となるようフレーム部材の各所に吸収部材を最適に配置する方法を検討する必要がある.具体的には,圧縮膨張吸収部材単体,圧縮膨張吸収部材,フレーム部材それぞれの研究から得られたマスターカーブに基づき,最適な荷重変位線図となる衝撃吸収部材とフレーム部材の締結方法と配置の最適条件を決定する方法を検討する必要がある.そのため、1.フレーム部材の曲げ崩壊を防ぐための一体型圧縮膨張吸収部材の締結条件と配置を最適設計するための方法の提案として接合条件を考慮した吸収部材のマスターカーブとフレーム部材の締結条件を考慮したマスターカーブから曲げ崩壊を発生させないための組合わせを明らかにした.さらに,数値解析のシステムモデルを用いて,圧壊実験等の検証をできるだけ行わず,限られたバリデーションのみで設計を行うための解析主導設計手法についての検討も行ないその有効性を示した.2.最適組合せ設計フレーム構造部材の準静的圧潰実験と数値シミュレーションの整合性を示すため,適切に吸収部材を配置した部材の準静的圧潰実験を行い,シミュレーション結果との整合性を示した.以上の検討結果に基づき接合・締結条件を考慮した一体型圧縮膨張吸収部材を用いた崩壊部位制御型フレーム構造の設計技術を明らかにした.自動車や重機では衝突や転倒時に乗員を守る代表的な箱型フレームとその補強だけでは,最弱部位で変形が始まるとその部位に集中して崩壊が進展し乗員を守るための空間の確保や目標とする衝撃エネルギーの吸収が困難となる。そこで剛性を保ちつつ変形量や変形荷重を制御することができる軽量で優れた衝撃吸収構造部材を開発するための変形モード制御手法を提案するため,新しい一体構造の圧縮-膨張型衝撃エネルギー吸収部材を適切にフレーム構造物に配置し締結することで全体の変形モードを制御し荷重変位が安定変形する崩壊部位制御型フレーム構造を提案しそのメカニズムの把握により製造コストや開発コスト削減が図れる設計技術を明らかにした.研究計画に基づき、研究を実施して概ね計画に沿った成果を達成している。フレーム部材全体の変形モードを制御するためフレーム部材の最弱部で発生する曲げ崩壊を防ぐことが重要となる.

そのため,設計条件に適合する荷重変位線図となるようフレーム部材の各所に吸収部材を最適に配置する方法を検討する必要がある.具体的には,圧縮膨張吸収部材単体,圧縮膨張吸収部材,フレーム部材それぞれの研究に基づき,最適な荷重変位線図となる衝撃吸収部材とフレーム部材の締結方法と配置の最適条件を決定する方法を検討する.工学フレーム部材は乗員の安全を確保するための剛性と空間確保が重要な役割となるため,フレームの一部に補強部材追加やフレーム断面を異形にするなどして安全性を高めている.しかし,軽量化やコスト面を考慮すると補強や異型断面の適用は望ましくない.そこで,標準的な円柱・角柱断面の部材を組み合わせたフレームのについて曲げ崩壊を防ぐための圧縮膨張吸収部材を安定して変形させるための境界条件(締結条件)を系統的に検討する。実験評価用試験(試験片代)の一部を次年度に変更したため実態評価用試験を実験日程の関係から予定していた消耗品(試験片代)の一部を次年度へ変更した為実験評価用試験消耗品(試験片代)として使用する実態評価用試験用消耗品(試験片代)として使用する
脂肪細胞の増殖機構の解明:肥満についての基礎的研究

肥満は脂肪組織の過度の増加である。肥満を細胞学的に表現すると、脂肪細胞の体積を増加(肥大)、あるいは細胞数の増加(過形成)ということになる。後者、すなわち脂肪細胞の増殖の問題は取り上げられた事がなく、この研究ではこの増殖機構を検討した。研究方法はこのテーマの解明に最も適している組織培養法である。脂肪細胞は液中で浮遊するため、天井培養法とコラーゲンゲル三次元培養法を用いた。これらの方法は脂肪細胞に対して我々が開発したものである。材料はラット(生後5日-7週令)及びヒトの腹部皮下脂肪織である。その結果、生後5日-2週令及びヒトでは脂肪細胞から紡錘型の線維芽細胞様脂肪細胞が生じ、活発に増殖し、充満すると成熟脂肪細胞へ分化した。線維芽細胞の生まれ方に脂肪滴分割型と脂肪滴保存型があった。ところが、ラット生後3週-7週令では別の分裂様式を認めた。すなわち、脂肪細胞の核の分裂後、一方の核に接して小型の脂肪滴が生じ分裂溝が入って、小型の脂肪細胞が生じた。小型脂肪細胞出芽型と呼ぶ。脂肪合成促進因子であるインシュリンはこれを促進した。また、核の分裂後、核は細胞内部に移動し、分裂溝が入って小型脂肪細胞が細胞内部に生まれることも観察された。小型脂肪細胞分配型とよぶ。アデノシン・デアミナーゼ等脂肪分解促進因子はこれを促進した。これら二つの様式で生じた小型脂肪細胞は6-8週で通常の成熟脂肪細胞へ分化した。以上の結果、脂肪細胞は増殖し得ることが確認されるとともに、線維芽細胞様脂肪細胞を介する機序と、小型脂肪細胞を介する機序があることが判明した。生体において脂肪細胞が増殖する場合、これらの機序のいずれをとるかは、年齢、性、部位、原因等によって決まるものと思われた。肥満は脂肪組織の増加によるものである。脂肪細胞の増殖機序を明らかにすることで、肥満の機序解明に寄与しうるものと思われる。肥満は、脂肪組織の過度の増加である。脂肪組織を構成しているものは、殆んどが、脂肪細胞であるので、肥満を細胞学的に表現すると、脂肪細胞の体積の増加(肥大)、あるいは細胞数の増加ということになる。前者の問題は、脂質代謝に関することであり、生化学的に検討されてきた。しかし、後者、即ち脂肪細胞の増殖という問題は取り上げられることが少なかったので、今回、検討するものである。それには、まず、液中で浮遊し、培養が困難であった成熟単胞性脂肪細胞を培養条件下に捕捉する必要がある。我々は、コラーゲン・ゲル基質という生理的な細胞外基算の中に包埋培養することで、この問題を解決した。材料は、ラット(生後5日7週令)及びヒトの腹部皮下脂肪組織である。その結果、生後5日2週令のラットと、ヒトでは、単胞性脂肪細胞から、線維芽細胞が生じ、これは、我々も従来から、報告してきたものであるが、ラット36週令では、新らたな分裂様式をみとめた。それは小型脂肪細胞の誕生と発育である。単胞性脂肪細胞の核が分裂した後、一方の核に接して小型脂肪滴が生じ、小型脂肪細胞として派生していった。脂肪合成促進因子のインシュリンは、この機序を促進した。また、小型脂肪細胞は単胞性脂肪細胞内部にも生じた。アテリシン・デアミナーゼ等、脂肪分解促進因子は、これを促進した。

二つの様式で生じた小型脂肪細胞は大型化し成熟した。以上、小型脂肪細胞を介する、新しい分裂様式を見出し得た。肥満は脂肪組織の過度の増加である。肥満を細胞学的に表現すると、脂肪細胞の体積の増加(肥大)、あるいは細胞数の増加(過形成)ということになる。前者は生化学的に検討されてきたが、後者、すなわち脂肪細胞の増殖の問題は取り上げられる事がなかった。この研究ではこの増殖機構を検討した。研究方法はこのテーマの解決に最も適している組織培養法である。脂肪細胞は液中で浮遊するため、通常の方法は用いられず、コラーゲンゲル内に捕捉し包埋する培養法を用いた。この方法は脂肪細胞に対して我々が初めて用いたものである。材料はラット(生後5日-7週令)及びヒトの腹部皮下脂肪組織である。その結果、生後5日-2週令及びヒトでは脂肪細胞から線維芽細胞様脂細胞が生じ、活発に増殖し、充満すると成熟脂肪細胞へ分化した。ところが、ラット生後3週-7週令では別の分裂様式を認めた。すなわち、脂肪細胞の核の分裂後、一方の核に接して小型の脂肪滴が生じ分裂溝が入って、小型の脂肪細胞が生じた。Small fatcells budding-type cell divisionと呼ぶ。脂肪合成促進因子であるインシュリンはこれを促進した。また、核の分裂後、核は細胞内部に移動し、分裂溝が入って小型脂肪細胞が細胞内部に生まることも観察された。small fatcellssharing-type cell divisionとよぶ。アデノシン・デアミナーゼ等脂肪分解促進因子はこれを促進した。これら二つの様式で生じた小型脂肪細胞は6-8週で通常に成熟脂肪細胞へ分化した。以上の結果、脂肪細胞は増殖し得ることが確認されるとともに、従来、観察してきた線維芽細胞様脂肪細胞の他に、小型脂肪細胞を介する機序があることが判明した。肥満は脂肪組織の増加によるものである。脂肪細胞の増殖機序を明らかにすることで、肥満の機序解明に対して寄与しうるものと思われる。