hpprc/llmjp-kaken huggingface dataset:
軟骨石灰化不全ラットの病態と原因遺伝子の解明

聖マリアンナ医科大学で確立したSD系列ラット由来の軟骨石灰化不全ラット(Cartilage Calcification Insufficient rat, CCIラット)は全身性軟骨石灰化遅延を示し、軟骨の肥大または増生と、軟骨の吸収不全による骨化の遅れの二面性のある常染色体劣性遺伝形式が考えられる。本研究では頭部頭蓋底のマイクロCT画像による形態的変化が、また採取したcDNAマイクロアレイでインディアンヘッジホッグシグナル関連するGli1遺伝子亢進がreal time PCRとin situ hybridization法で、BrdU取込み軟骨細胞数も多い軟骨増生の亢進が明らだった。自然発症型の軟骨石灰化不全ラット(CCI)の頭蓋底の軟骨結合や顎関節下顎頭軟骨にみられる軟骨内骨化と成長ならびにその骨化機序を、(1)軟骨石灰化不全ラットの原因遺伝子の解明、(2)軟骨石灰化不全ラットの病態の形態学的検索ならびに分子生物学的検索、(3)ヒトにおける発育異常との関連から探る。平成24年度は、CCIラットの遺伝型と表現型の確認で、CCIラットは生後1週弱で表現的に身長、頭部に低形成性の形態異常を示し、時間の経緯とともにその症状は酷くなり、6ヶ月では扁平な頭部、脊椎の湾曲、尾の不定形、四肢の偽関節化を示した。次に連鎖解析による原因遺伝子の限定と遺伝子地図作成を作成すべく、CCIラットの組織抽出DNAをマイクロサテライトプライマーによるPCR解析で多形性を検出したところ、多くのプライマーで多形性を示すバンドの検出頻度が高かった。しかし、SDラットでもその傾向がみられた。続いて、CCIラットを同腹のWild type SDラットと形態学的、分子生物学的に比較し、マイクロCTによるエックス線的検索で下顎頭軟骨や頭蓋底軟骨結合部の軟骨細胞の分化と成熟が遅れていた。軟骨内骨化を示す場合にもそのバランスが悪かった。平成25年度では、これらの形態的変化を示す裏付けに分子生物学的検索による分子の異常を明らかにした。軟骨の成長はインディアンヘッジホッグシグナルとWnt/beta-carteninシグナルが主な機能を発揮しているが、CCIラット軟骨ではGli1 mRNAが高いことをcDNAmicroarray、realtime RT-PCRで証明した。またin situ hybridizationmでも、Gli1の産生が亢進していた。自然発症型の軟骨石灰化が不全なラットの頭蓋底の軟骨結合や顎関節頭軟骨にみられる軟骨内骨化と成長ならびにその石灰化機序の解明を中心に、(1)軟骨石灰化不全ラットの原因遺伝子の解明。(2)軟骨石灰化不全ラットの病態の形態学的•分子生物学的検索。(3)ヒトにおける発育異常との関連を探る。以上の研究の目的を立て、平成24年度は、(1)軟骨石灰化不全(CCI)ラットの原因遺伝子の解明、ならびに(2)CCIラットの病態の形態学的•分子生物学的検索を進めた。CCIラットの遺伝型と表現型の確認では、CCIラットは生後1週弱で表現的に身長、頭部に低形成性の形態異常を示しだし、時間の経緯とともにその症状は酷く、6ヶ月では扁平な頭部、脊椎の湾曲、尾の不定形、四肢の偽関節化を示した。続いて、交配、繁殖中に得られたCCIラットを胎生中、生後4ヶ月齢までの各時期における軟骨性成長の様子を同腹のWild typeのSDラットと形態学的、分子生物学的に比較したところ、マイクロCTによるエックス線的検索では、すでに石灰化した骨は正常な骨密度を示したが、下顎頭や頭蓋底では軟骨性骨化による成長が悪く、下顎頭軟骨や軟骨結合部の軟骨細胞の分化と成熟が遅れていた。これは軟骨細胞層の静止層が広く維持されていることが原因であることが組織学的にも証明できた。軟骨内骨化を示す場合にもそのバランスが悪く、長期経過した場合の頭蓋底軟骨結合では、前方の蝶形骨内軟骨結合と後方の蝶形後頭軟骨結合で異常がみられた。聖マリアンナ医科大学で発見されたSDラット系列から自然発症した軟骨石灰化不全ラット(Cartilage Calcification Insufficient rat, CCIラット)は全身性の軟骨石灰化が遅延することから、関節軟骨や軟骨結合における軟骨内骨化が遅れる。しかし形成される骨には影響はなく、この奇形ラットの特徴は軟骨内石灰化の制御不全であることがわかった。これは形成される軟骨の肥大または増生が強いこと、あるいは形成された軟骨の吸収不全による骨化の遅れの二面性があることが形態学的に予想された。

一方で、SDラット系列からの自然発症頻度が25%の浸透率であることから、常染色体劣性遺伝形式であることが予想された。そこで、その原因遺伝子としての候補を探ると同時に病態変化の機序を探るため、軟骨組織から採取した組織塊のcDNAマイクロアレイを行い、有力な候補遺伝子を検討した。その結果、軟骨形成に必須のインディアンヘッジホッグシグナルの一部の遺伝子で異常な亢進がみられ、Gli1遺伝子についてはreal time PCRとin situ hybridization法のいずれの方法でもGli1遺伝子の異常産生が進んでいること、そのmRNA発現が通常のラットに比べて亢進していること、またBrdUの取り込んだ増殖層の軟骨細胞数も多いことから、肥大増生が亢進していることが明らかとなった。これらの結果に関連して、軟骨内骨化におけるアポトーシスと破軟骨細胞による石灰化軟骨の吸収についても考慮する必要が出てきた。今後は原因遺伝子の関連性をさらに検索して責任遺伝子の解明を進めるとともに、病態変化の解明にも着手する予定である。口腔病理学当初予定していた、原因遺伝子の解明に遺伝子網羅解析をすべく、マイクロサテライトを用いたPCRで行っているが、遺伝子地図が未完成であるため、マイクロアレイによる原因候補遺伝子を検索せざると得ない場面が生じている。遺伝子的検索では、マイクロサテライトプライマーによる染色体マッピングを行っているが、これには時間がかかるため、組織抽出cDNAマイクロアレイによる網羅的検索も必要である。形態的には軟骨基質を染める、サフラニン・ファストグリーンやアルシアン青によるルーチンの染色で、軟骨内骨化を示す静止層軟骨の過剰な肥大と残存がみられたが、これの病態生理を説明できるのは分子生物学的な特定が必須となる。これまで通り、組織学的検索や分子生物学的検索を用いた現象の解明は同様に進めることとして、原因遺伝子の解明に、次世代シークエンスをも用いて解明することを主体としたい。分子生物学的検索による原因遺伝子の解明を中心に、形態的な所見への反映をする予定である。これまでの染色体マッピングに加えて、cDNAマイクロアレイによる網羅的異常遺伝子検索の必要が生じたため、費用をこれに充てる。
火山噴火データベースの構築及びそのデータを再現する火道流数値モデルの開発

火山噴火現象に関する多項目にわたる観測データを網羅したデータベースの構築と,地下の火道内における噴火中のマグマ上昇過程に関する数値モデルの開発を相補的に行い,観測データを再現しうるマグマ上昇過程を数値モデルによって系統的に調べた.その結果,噴火の推移予測において重要な,溶岩ドームを形成する非爆発的噴火から巨大な噴煙を形成する爆発的噴火への遷移過程が生じるメカニズムを実証的に明らかにすることができた.火山噴火現象に関する多項目にわたる観測データを網羅したデータベースの構築と,地下の火道内における噴火中のマグマ上昇過程に関する数値モデルの開発を相補的に行い,観測データを再現しうるマグマ上昇過程を数値モデルによって系統的に調べた.その結果,噴火の推移予測において重要な,溶岩ドームを形成する非爆発的噴火から巨大な噴煙を形成する爆発的噴火への遷移過程が生じるメカニズムを実証的に明らかにすることができた.本年度は,当初の計画以上に「火山噴火現象に関する観測データを再現する火道流数値モデルの開発と解析」が進展し,噴火タイプの多様性が生じるメカニズムを実証的に明らかにすることができた.具体的には,噴火が爆発的になるか,非爆発的になるかを規定する火道内のマグマ空隙率分布が,マグマの粘性などのマグマ物性や,マグマの流量に依存してどのように変化するのかを火道流モデルの解析によって系統的に明らかにした.この火道内のマグマ空隙率については,火山噴出物の組織解析に基づく従来の岩石学的手法に加えて,最近では宇宙線ミュオンを用いたラジオグラフィーという新しい観測手法によってもその分布を高分解能で推定することが可能になっている.本研究では,これらの様々な手法で推定された火道内マグマ空隙率分布のデータと火道流の解析結果を比較することで,マグマ空隙率分布を支配するメカニズムを実証的に明らかにした.この火道内マグマ空隙率分布に着目した解析は,非爆発的噴火から爆発的噴火への遷移という,火山防災上最も重要な噴火遷移過程のメカニズムを把握するうえで,大きな意義をもつ.本研究ではさらに,火道内における様々な揮発成分組成や圧力の分布が,火道流のダイナミックスの影響を受けてどのように変化するのかを系統的に調べた.これによって,火山ガス計測や傾斜計測などの,より多岐にわたる野外観測によって推定される噴火現象に関するデータとの比較が可能となった.「火山噴火現象に関する総合的なデータベース構築」については,火道流モデルの解析との比較に用いるマグマの空隙率や粘性,流量に関する観測データを,汎用性の高いMySQLによってデータベース化した.今年度は火山ガスや傾斜変動などの観測データも含めて,より多項目にわたるデータベースの構築を行う予定である.本年度は,「火山噴火現象に関する総合的なデータベース構築」において,データベース連動型のWebアプリケーション開発に適している「LAMP」のシステムを使用して,多岐にわたる噴火パラメータに関する系統的なデータベースの開発を行った.これによって,Web上において閲覧が可能な汎用性の高いデータベースを構築することができた.このデータベースは,2011年1月に始まった霧島山新燃岳噴火においても活用され,例えばこの噴火の推移過程において推定されたマグマ噴出率と,データベースに収集されている他火山の噴火事例における噴出率との系統的な比較を行うことによって,今回の霧島山噴火における噴火推移の特徴を明らかにすることができた.さらに本年度は,防災科学技術研究所において火山災害の軽減を目的として行っている溶岩流の数値シミュレーションに関するデータベースの構築にも取り組んだ.具体的には,桜島,伊豆大島,三宅島,富士山における過去の代表的な溶岩流出噴火事例に関して,シミュレーションにおいて火口からのマグマの流出条件として必要なマグマ粘性・温度,噴出率をデータベース化した.これによって,より現実的な噴火条件を基にした溶岩流シミュレーションが可能となった.一方,「火道流数値モデルの開発と解析」においては,噴火の推移に伴う火道内のマグマ上昇過程の時系列的な変動を再現できる,時間発展を考慮した火道流モデルの開発と解析に取り組んだ.その結果,非爆発的噴火から爆発的噴火へ推移していく過程において,マグマ噴出率や火道内における発泡度や過剰圧がどのように変動していくのかを明らかにすることができた.これらの変動は地質学的・地球物理学的な多項目観測によって捉えることができるため,それらの観測データと火道流モデルの解析結果との比較によって,噴火の推移過程のメカニズムを実証的に明らかにできる可能性がある.「噴火データベースの構築」では,データベース連動型のWebアプリケーション開発システム「LAMP」を使用して昨年度構築したものをさらに拡張し,マグマ中の揮発成分であるH_2Oの水素同位体比やCO_2のデータ,2011年霧島山新燃岳噴火における傾斜計・GPS観測に基づく地殻変動量やそれによって推定されたマグマ噴出率などの,より多項目にわたる観測データを新たに加えた.特に水素同位体比は,火道流数値モデルの解析によってマグマ上昇中における火道壁方向への脱ガスの程度を反映する重要なパラメータであることがわかったため,多くの噴火事例についてそのデータベースを構築した.一方「火道流数値モデルの開発」では,マグマ上昇中の発泡と脱ガス,結晶化を考慮した数値モデルの解析によって,定常火道流におけるマグマ溜まり圧力とマグマ噴出率の関係,多様な噴火タイプに対応する定常火道流の種類,定常火道流間で生じる火道流の時間発展変動を系統的に分類化した.

その結果,斑晶量が低いマグマの場合,深部からマグマ溜まりへのマグマ供給率が十分に低くても,火道壁方向への脱ガス浸透率が僅かに減少することによって,火道内の発泡度や過剰圧の急増,火山ガス組成の変動を伴う溶岩ドーム噴火から爆発的噴火への急激な遷移が生じることがわかった.データベースによると,斑晶量が体積分率0.5以下の低斑晶量マグマの溶岩ドーム噴火は一般的に数多く観測されていることから,このタイプの遷移過程が十分に起こりうる現象であることが示された.この遷移過程における火道内の急激な変動を多項目観測によって検知することが,爆発的噴火への推移予測を行う上で極めて重要であると考えられる.また,霧島山新燃岳噴火についても本研究で開発した火道流数値モデルによる解析を行い,その噴火パラメータのデータベースを再現し得るマグマ上昇過程を明らかにした.
哺乳動物卵母細胞における中心体非依存的な紡錘体二極性化機構の解明

哺乳動物の卵母細胞は紡錘体の極性を決定づける中心体を持たず、染色体分配異常がおこりやすい。そして卵母細胞においてどのように紡錘体が中心体非依存的に二極性化するかということは未だ明らかになっていない。近年我々は、マウス卵母細胞の減数第一分裂においては動原体の機能が紡錘体の二極性化に必要であること、そして減数第一分裂と第二分裂では紡錘体の二極性化機構が異なることを見出した。マウス卵母細胞の減数第一分裂と第二分裂における中心体に非依存的な紡錘体の二極性化機構を明らかにすることにより、哺乳動物の卵母細胞において染色体分配異常が起こりやすい原因の解明を目指す。
生成分子の空間分布による分解活性亜酸化窒素の直接同定

表面Pd(112)=[(s)3(111)×(001)]上のNO還元の中間体(N_2O)を、NO+CO、NO+D_2、N_2O+COの定常反応およびN2Oのみの熱分解下で放出される窒素の空間分布とDFT理論から検討し、N_2Oの活性種構造を決定した。N-端でテラスPdに吸着、ステップPd原子に酸素が反応、N-O結合を分解し、窒素が切断分子軸に沿い(ステップ上下方向の面内)放出される。パラジウムのステップ表面Pd(112)=[(s)3(111)x(001)]上で亜酸化窒素(N-N-0)の熱分解を行い、放出される窒素(N_2)の空間分布から分解直前の分子構造を、昇温脱離、定常分解、理論計算により検討した。1.表面温度約50Kで吸着、0.5K/sの昇温速度で加熱のときに放出される窒素及び亜酸化窒素の放出量を表面垂直方向から計る角度(脱離角度)と結晶方位角を変数として測定、3次元空間分布を構築した。清浄面(1000Kまで前加熱)と、酸素を含む表面(前処理温度を850Kに固定)で窒素の空間分布が異なることを確認した。実験では放出される化学種をスリットを用いて角度分解し質量分析した。結晶方位は低速電子回折法とCO酸化で放出されるCO_2の空間分布から決めた。[清浄面];小さいN_2O吸着量では昇温中にすべて分解しN_2を放出し70K、80Kと120Kにピークを示す。脱離角度走査面をステップ上下方向からずらすとシグナルは減少、上下方向が最大である。70Kピークは(111)テラス側に55°、80Kピークはステップ(001)側の40°、120Kピークはステップ側の13°に指向した。それぞれ指向角は異なるが、結晶軸方位依存は共通で、分子軸はステップ上下方向に沿う面内にあると推定した。[酸素修飾面];残存酸素量はまだ評価できていない。この表面では低温域の2つのN_2ピークは現れない。ピークは110-120K付近に1つのみ。低い被覆率ではステップ側に7°、飽和近傍ではステップ側に25°垂直からズレて指向する。方位角依存、吸着構造の分光法検討が今後必要である。2.定常反応条件下では測定が出来なかった。次年度は複数の結晶で同時測定を試みる。3.従来の理論計算では活性な表面上のN_2Oの扱いは難しいと判明、分散力の取り入れを検討する。ステップ表面Pd(112)=[(s)3(111)×(001)]上でN_2O分解から放出される窒素分子の空間分布を、NO+CO、NO+D_2、N_2O+D_2の定常反応と昇温脱離条件下で検討し、中間体N_2O経由の窒素生成経路への共存水素の効果を解明できた。NOの定常還元は450K以上で進行し、NO分解過程が律速である。表面窒素の除去は4つの経路で進むが、角度分解測定は各反応経路の分離を可能とした。窒素への2つ経路間の切り替えには水素、COが影響した。定常的N_2O還元は観測できない。STM、NEXAFS観測の準備を整えた。2.NO+D_2の定常反応;420K以上で観測、脱離窒素の分布はcos^<20-30>(θ-30)とcos^2(θ-5)の2成分からなる。前者は480K以下で主成分、485K以上では後者が主成分である。この切り替えは水素を増すと急激に進行するが、アンモニア生成を伴い、窒素への選択性は減少する。3.NO+COの定常反応;温度域450K-800Kで窒素の放出はcos^<20-30>(θ-30)とcos^2(θ-5)分布の2成分からなる。温度上昇と共に後者の寄与が相対的に増加した。CO_2の脱離はcos^8(θ-10)の分布を示した。この結果は前年度の昇温脱離の結果と異なる。4.遷移状態;N_2O分解から放出されるN_2はN_2O分子軸に沿う面内に鋭く分布することをDFT計算で確認。親分子の軸に沿う反発力とN-O結合の切断直後に生じるN_2の分子運動の動力学的検討が進展した。

ステップ表面Pd(112)=[(s)3(111)×(001)]、およびIr(110)上のN_20(a)の分解から放出されるN2分子の空間分布を、NO+CO、NO+D_2、N_20+COの定常反応下で測定し、分解活性な中間体N_2O(a)の構造を窒素の空間分布とDFT理論計算から検討した。分解活性分子としてPd(211)上ではステップとテラスに跨るN_2O(a)が、Ir(110)上では[001]方向に寝た分子と表面酸化物の酸素欠陥部で分解する分子の2種を結論した。1.[off-normal脱離モデル];脱離窒素の指向角の表面垂直方向からのズレは生成する表面酸素原子と発生機N_2間の反発によるとするモデルを理論計算で検討、ズレがPd<Ir<Rhの順となる(110)表面上の実験結果を再現し、このモデルをPd(211)上にも適用できた。2.[遷移状態]; NO(a)+N(a)→N_2O(a)→N_2(g)+O(a)の反応は、まずN_2O(a)の馬型(2つのNで吸着)が生成、帽子型(端のNとOで吸着)に変化してから分解し窒素を放出するとDFT理論で結論した。N_2の分布は帽子型N_2Oの分子軸に沿う面内に鋭く分布することを分子動力学で確認した。3.[Pd(211)];NOの還元で中間体N_2Oの分解を経由する窒素放出経路は水素で加速される。水素の表面蓄積が少ない条件で中間体N(a)が増加するためである。NO+D_2の定常反応のN_2放出はN_2O(a)分解によるoff-normal脱離から、N(a)+N(a)→N_2(g)による垂直脱離に急激に切り替わる。NO+COの反応でのN_2放出経路の変更は遅い。4.[Ir(110)]; NO還元ではN_2O経由でPd上と同じN_2放出経路の他に、表面酸化物からの鋭い脱離を確認、酸素端吸着分子の分解モデルを提案した。
マイクロ・微小流路内の粘弾性流体流れの乱れと伝熱促進機構の解明

本研究は,マイクロ・ナノスケールの蛇行流路内の粘弾性流体流れについて,流れの可視化とPIV計測,流体の粘弾特性評価,圧力損失測定,平均と局所の熱伝達率測定,さらに3次元熱流動計算をそれぞれ行い,流路内の流れの不安定性と熱流動特性を明らかにした.流路内には1つ渦と双子渦が形成され時間的にも渦構造が変化するが,他者が報告する粘弾性乱流とは異なることを示した.実際は壁面近傍での法線応力に起因する非定常層流流れが湾曲の編曲により増幅される.一方,低レイノルズ数条件下ではニュートン流体と比較して混合と伝熱性能は向上し,異なる物性の流体の場合を含めて,伝熱と圧力損失特性を無次元量で整理することができた.本研究は,マイクロ・ナノスケールの蛇行流路内の粘弾性流体流れについて,流れの可視化とPIV計測,流体の粘弾特性評価,圧力損失測定,平均と局所の熱伝達率測定,さらに3次元熱流動計算をそれぞれ行い,流路内の流れの不安定性と熱流動特性を明らかにした.流路内には1つ渦と双子渦が形成され時間的にも渦構造が変化するが,他者が報告する粘弾性乱流とは異なることを示した.実際は壁面近傍での法線応力に起因する非定常層流流れが湾曲の編曲により増幅される.一方,低レイノルズ数条件下ではニュートン流体と比較して混合と伝熱性能は向上し,異なる物性の流体の場合を含めて,伝熱と圧力損失特性を無次元量で整理することができた.平成24年度は,蛇行流路内の粘弾性流体流れの伝熱特性と流動特性の解明を目的として,5mm四方の正方断面流路について,粘弾性流体であるポリアクリルアミドとスクロースの混合水溶液を用いて等温加熱条件下における平均熱伝達率と圧力損失の測定,および染料を用いた流れの可視化計測とPIV(Particle Image Velocimetry)計測による速度分布測定を行った.その結果,レイノルズ数が0(1)の領域においても非定常流れと縦渦状の二次流れが形成されることが確認できた.特に蛇行流路の湾曲間における変曲点やや下流において強い二次流れが存在することが分かった.これらの流れにより,平均熱伝達率はニュートン流体の場合と比較して3倍以上促進した.また直線流路を用いた測定を行い,同じレイノルズ数では蛇行流路と比較して伝熱促進効果が得られなかったことから,二次流れの形成は蛇行流路と粘弾性流体の組み合わせにより得られることを示した.圧力損失(ポンプ動力)を考慮した総合性能においても,ニュートン流体であるスクロース水溶液の場合と比較して高い性能を示した.ただし,水の場合と比較すると同等の性能であった.さらに,伝熱と圧力損失特性の整理方法と流体の物性及び種類による影響を検討するために,異なる複数のスクロース濃度の水溶液について実験を行った.その結果,レインルズ数では平均ヌッセルト数および管摩擦係数の増加位置や大きさを再現することができないことが分かった.一方,ワイゼンベルグ数を用いることで流れの非定常化と平均ヌッセルト数の値を整理できることを示した.これは二次流れの形成には主に法線応力差が影響すると考えられ,第一法線応力を測定し,その値を用いて伝熱特性を整理できることも示した.また,平成25年度に向けて3次元数値解析と高分子水溶液と異なる粘弾性流体として界面活性剤水溶液を用いた実験を開始した.平成25年度は蛇行流路内の粘弾性流体流れに関する1伝熱計測,2染料を用いた流れ場の可視化計測,3PIVによる流れ場の速度場計測,4非線型モデルを用いた3次元数値解析,を行った.1では等温加熱条件下における平均熱伝達率測定により,24年度に引き続きReとWiが平均熱伝達率に与える影響を検討し,2では流路の上方・側方観察から二次流れと非定常流れを可視化した.また,3では2本のレーザとカメラを用いて,2断面同時計測による流路内湾曲部頂点および変曲点における3次元流動場の速度分布を明らかにした.これらにより,伝熱特性がWiで整理できること,伝熱性能が主に流路断面内に形成される二次流れに起因することを示した.さらに,二次流れのパターンは流量(Wi)に依存することが分かった.流量が小さいときは一つ渦が形成され,流量が増加すると一対の双子渦に発達することを示した.この他に蛇行流路内の湾曲の切替が,発達領域における渦の周期特性に当てる影響も明らかにした.4数値解析では非線型Giesekusモデルを用いて蛇行流路内の粘弾性流体流れの3次元流れ場について解析を行った.その結果,実験と同様に断面流路内に1対の二次流れが形成されることを示した.この渦は主に流路上下壁におけるせん断流れにより生成された法線応力によって作られた物である.これにより主流は湾曲外縁へ偏流する.これにより湾曲の変曲点では前述の渦の効果と合わせて,ニュートン流体と比較して強い二次流れが形成される.これが主な伝熱促進機構であることを示した.非定常流れは,この二次流れが流路内を上下左右に変動する動きや,変曲点における渦の方向の切替により生じている可能性が高いことが分かった.

したがって,この流動条件下で言えば,流れは他の研究で言われている乱流ではなく,非定常層流であると言うことが正しいと考えられる.本研究では,粘弾性流体流れの乱れと伝熱促進機構の解明を目的として,蛇行流路内の粘弾性流体流れについて,流れの時間的空間的な定常・遷移・発達領域における流速分布,平均熱伝達率分布,局所熱伝達率分布を測定し,各条件での渦構造と非定常構造やそれに伴う伝熱促進位置の特定などを明らかにした.渦構造は主流方向位置,レイノルズ数,ワイゼンベルグ数により変化し,代表的な構造が3通り存在することを示した.これにより,ニュートン流体と比較して低いレイノルズ数領域でも熱伝達率が35倍増加することを示し,伝熱促進技術の有効性を示した.さらに,異なる粘弾特性を有する流体作成して実験を行い,平均熱伝達率特性について普遍的な整理法を試みた.その結果,レイノルズ数とワイゼンベルグ数が伝熱特性を整理する無次元量として適切であることを示した.これは,蛇行流路内の渦構造が主に法線応力差によって特に上下壁近傍で生成される応力に起因するためであることを,熱流体流れに関する3次元数値解析により明らかにした.前述の主流方向位置および流量(ワイゼンベルグ数)により応力の大きさと分布が変化し,それにより渦度の強さ,および渦の数とその方向が変化し,これが流れの不安定性の増加につながることを示した.以上より,粘弾性流体流れに関する流動機構,伝熱促進機構,粘弾特性に関する相関と原因,整理法についてまとめた.さらに,現在は応力生成の要因である高分子の伸縮や運動特性の流れの中での計測とその手法の開発を行っている.これらで更なる成果を出すこと,流れの不安定性と伝熱促進に対して高い性能を示す高分子や流路開発へと研究を発展する予定である.26年度が最終年度であるため、記入しない。伝熱工学26年度が最終年度であるため、記入しない。研究計画で示した伝熱測定,圧力損失測定,流れの可視化,PIV計測を行い,各実験について目標である結果を得ることができた.さらに,異なる物性を持つ粘弾性流体を用いた測定と数値解析による流動解析をそれぞれ前倒しして行う事が出来たため.研究計画である,ニュートン流体と比較した場合の伝熱特性と圧力損失特性の整理,流動条件と伝熱特性との関係を明らかにすること,可視化および速度場計測により流動特性を解明すること,数値解析により3次元流れ場の解明と粘弾性流体により生成される応力場との関係を示すことで二次流れの生成機構を解明すること,が全て25年度の期間に達成できているため.26年度が最終年度であるため、記入しない。完全発達した流れ場と温度場における熱流動特性の測定と界面活性剤を用いた実験を行う.さらに非線型モデルを用いた3次元数値解析を行い,流れ場と応力場の関係と二次流れの形成理由を解明する.さらに,蛍光標識を用いた高分子の可視化計測手法の開発を開始する.3次元の速度場計測と平均熱伝達率が計測できたことから,平成26年度には助走区間ではなく,完全発達領域における平均および局所伝熱特性の測定を行う.この場合,測定精度の関係から,湾曲流路内に薄膜加熱版と熱電対を設置して等熱流束加熱条件における伝熱特性を測定する.特に局所熱伝達測定では湾曲内の二次流れと熱伝達率との関係を明らかにすることで,伝熱促進機構の解明と高性能化の指針を示すことを目的とする.これらの知見を元に,流路形状について振幅や幅等を変えて実験を行い,その影響とより効果的な形状について検討を行う.さらに,数値解析では定常流れにおける二次流れは再現できた.これに伝熱解析を追加して二次流れによる伝熱促進機構を明らかにすると共に,ReやWiを変化させたときに,二次流れの変化とそれに伴うヌッセルト数分布の変化を検討し,蛇行流路内の伝熱特性を明らかにする.
新規脳内成熟制御因子を用いた革新的種苗生産技術の開発

新規脳内生殖関連因子を利用した新たな成熟誘起技術の開発を目的に研究を行い、ウナギやカンモンハタのキスペプチン及びキスペプチン受容体の遺伝子を単離し、これらの遺伝子がウナギの成熟やカンモンハタの性転換に重要な役割を果たしていることを明らかにした。また、非産卵期の未熟なカンモンハタを生殖腺刺激ホルモン放出ホルモン投与もしくは高水温・長日処理により成熟誘導することに成功した。水産有用魚種の養殖や栽培漁業にとって、種苗生産技術はその根幹をなす重要な技術である。しかし、良質の卵や精子をいつでも欲しいときに生産するという養殖業や栽培漁業にとって理想的な種苗生産技術の開発には至っていないのが現状である。そこで、本研究では、水産重要魚種であるウナギやハタ科魚類を用いて良質卵や精子を欲しいときにいつでも生産できる成熟誘起技術を開発することを目的に新規脳内成熟因子(kisspeptinなど)の同定や動態及び生理機能を分子・遺伝子レベルで明らかにするとともに、新たな成熟誘起技術を開発し、いつでも欲しいときに種苗生産できる革新的な技術の開発に資することを目的とする。22年度の繰越に関しては、以下の実験を行った。1.KisspeptinのクローニングPCR法やRACE法によりcDNAのクローニングを試み、カンモンハタにおいて初めてkisspeptin及びそのリセプター(GPR-54)のクローニングに成功した。2.カンモンハタのkisspeptinとGPR-54の生理的役割解明カンモンハタの成熟や性転換におけるkisspeptinとGPR-54の生理的役割を明らかにする目的で、周年サンプリングを行い、kisspeptinとGPR-54の発現解析を行っている。3.カンモンハタの新規成熟誘起技術の開発新たに開発した徐放的ホルモン投与方法(オスモティックポンプ法)を用いて、GnRHaを投与し、非産卵期のカンモンハタの成熟誘起に初めて成功した。また、高水温・長日処理により、非産卵期のカンモンハタを成熟誘導することに成功した。平成23年度に関しては、以下の実験を行った。1.カンモンハタのkisspeptinおよびその受容体のクローニングPCR法やRACE法によりcDNAのクローニングを試み、カンモンハタにおいて初めて2種類のキスペプチン(kisspeptin1とkispeptin2)およびその受容体であるGPR-54のクローニングに成功した。平成24年度に関しては、以下の実験を行った。1.ウナギ脳内におけるキスペプチン様ペプチドの分布と機能:ウナギ脳内のキスペプチンの分布を明らかにする目的で、これまで明らかになっているキスペプチンのアミノ酸配列をもとに抗体を作成し、免疫組織化学的な方法を用いて研究を行ったところ、視束前核、終神経節などに分布することが明らかとなり、ウナギでキスペプチンが存在することや生殖に関わっていることが初めて明らかとなった。2.ウナギのキスペプチン受容体遺伝子(GPR-54)のクローニング:ウナギの脳からキスペプチン受容体遺伝子をクローニングすることに成功した。現在、明らかになった塩基配列をもとに、プライマーを作成し、組織特的発現や成熟に伴う遺伝子発現動態を明らかにする予定である。

3.ウナギのキスペプチンのクローニング:未だに明らかにされていないウナギのキスペプチン遺伝子の部分配列を明らかにすることに初めて成功した。今後、これらの配列をもとに、抗体を作成し、脳内キスペプチンの分布を再確認するとともに、全塩基配列を明らかにする予定である。カンモンハタの実験では、kisspeptinのみならず、その受容体遺伝子まで単離できたことは、計画以上に進展している。一方で、ウナギの実験では、kisppeptinの遺伝子単離が難航している。24年度が最終年度であるため、記入しない。カンモンハタの実験に関しては、kisspeptinとその受容体の機能を明らかにするためのサンプリングが終了しており、遺伝子発現測定系を開発して、データを収集する。ウナギに関しては、kisspeptinに対する抗体(種間で保存された領域に対する抗体)を作成し、免疫組織化学的な解析を通して、その機能を明らかにする。また、カンモンハタで単離されたGPR-54をウナギでも単離し、受容体からkisspeptinの機能を解析する。
不登校児童・生徒のための支援メカニズムの構築に関する学際的研究

平成14年度は以下の研究・調査を行った。(1)文献研究不登校に関する先行研究を検討する。ただし教育学等の専門書のみならず、他の学問領域からも幅広く調べ、特に阪神淡路大震災以降に培われてきた知見に注目し、これまでの研究成果を整理した。同時にリエゾン機能に関連する地域ネットワークに関する海外の事例についての情報も収集した。(2)フィールド調査1999年に実施した不登校児童・生徒の学び舎に関する全国調査の分析結果から、リエゾン機能(の可能性)を有する地域として沖縄県石垣市を選定し、現地調査を行った。訪問調査先は不登校児童・生徒の「受け皿」として機能している適応指導教室や青少年センター、教育庁事務所その他の福祉関連施設である。こうした地域におけるキーパースンの役割や教育行政と他のセクターとの連携の可能性などについて現地で聴取した。(3)調査地に関する基礎データの把握石垣市の社会状況を把握する。その地域の歴史・風土をはじめ、産業構造、教育・福祉の現状、青少年問題等に関する基礎データを把握する。さらに、現在に至るまで、不登校をめぐりどのような問題が起き、いかなる対応策が打ち出され、実践が形成されてきたのかについても調べた。過去5年間にわたる同市の不登校発生率等を全国平均と比べるグラフを作図し、全国平均よりも厳しい現状にあることが分かった。(4)外国調査上記(1)で分かったアメリカおオレゴン州のユージーンにおけるリエゾン機能について現地調査を実施した。同地域の市民ネットワークは刷新的なリエゾン機能であり、市民の参画の在り方など、今後の日本のリエゾン機能の充実をはかる際の参考となることが分かった。
局所的に発現するナノ構造の強い光学活性の実態解明と物質系との相互作用への展開

これまで異方性のない溶液,等方性物質やアモルファス等の試料分析に限定されてきた光学活性測定手法を,原理的に見直し,高い空間分解能と検出感度を両立した光学活性の顕微手法を確立した。得られる光学活性の空間分布情報により,発現する光学活性の機構と特性の解明を微視的なレベルから行うことが可能となった。また,上記手法の実現により,さらに高い空間分解能でのキラル物質の分析や化学的応用展開が視野に入りつつある。本研究は,ナノ構造体が発現する光学活性の機構と特性を,微視的なレベルから明らかにするものである。ナノスケールの分解能を有した独自の光学活性検出法を用い,ナノ構造体のどのような形状,そして構造内部のどこの部位が光学活性の発現に寄与するのかを解明する。さらに光学活性の起源となるナノ空間の局所光電場の特性と構造を既知とすることにより,この局所光電場を利用した検出や励起への応用も期待される。具体的な研究項目としては,以下の3つの項目を計画している。1.設計したナノ構造体の光学活性の局所分布から「何が光学活性を与えるのか?」を解明する。2.ナノ構造体周辺の局所光電場の状態(偏光構造)の把握と光学活性の制御に挑む。3.物質との相互作用(光検出や光励起)に,ねじれた局所光電場が利用できるのかを探る。初年度にあたる平成26年度においては,主に,1と2に該当する部分について研究を進めた。まず,基底となる基本構造を設定し,全体の形状の対称性を考慮しながらその基本構造を組み合わせ,また,厚みや大きさなどの構造パラメータについて系統的な調整を行い,発現する光学活性の制御に関するノウハウの蓄積を行った。これにより,掌性の制御や光学活性を発現する波長領域の拡張などが実現できた。また,理論計算による検討も行い,その機構の理解を深めた。さらに,ナノ構造体により発現した局所光学活性を巨視系に抽出するための方策を探るため,形状の異方性に起因する誤差要因(直線二色性など)を低減できる観察手法を検討し,その実験装置を新規に構築した。これにより,より高感度かつ高確度で発現する光学活性分布の観察が行えるようになった。平成27年度に行った研究の概要を以下に記す。円環の一部分(円弧)に相当する形状を基本構造として設定し,全体の形状の対称性,局所的な対称性の比較を行った。例えば,この円弧構造を2次元面内で複数接続することにより直鎖状の波型ナノ構造体を構成し,その構造体内部の局所光学活性の空間分布の特徴を電磁気学計算及び近接場円二色(CD)性測定により調べた。電磁気学計算によると,円弧構造同志の接続部位(変曲点を形成し,局所的にキラルな構造を持つ)において,そのキラリティに応じて正または負の局所的な光学活性が生じることが予想された。全体としてキラルな構造体(変曲点が奇数個)では構造の中心に関して対称な局所光学活性の分布を,アキラルな構造体(変曲点が偶数個)では反対称な分布を示した。実際に作製された複合ナノ構造体の近接場CD測定においても,光学活性は構造全体のキラリティを反映して対称または反対称に分布していた。また,変曲点の掌性により局所的な光学活性の符号が規定されるという特徴についても,実験的に確認された。これらの結果から,局所光学活性は,主に構造の変曲点によって支配され,その総和が全体としての光学活性として観察されるという知見が得られた。これまでの研究により当初の研究目的である,ナノ構造体により発現する光学活性の制御や,光学活性を規定する因子の抽出が,限定された条件においては実現されつつある。また,その起源・機構の理解や特性の把握についてはまだ十分ではないが,継続して検討を進める。高い信頼性で光学活性測定を行うための測定系を併行して準備してきたが,これについてはほぼ完了した。その一方で,発現した光学活性領域周辺の光電場や偏光の状態についての測定・解析については,実験装置の準備にしか着手できなかった。まず,平成28年度に行った研究の概要を以下に記す。これまでに確立した形状の異方性に起因する誤差要因(直線二色性など)を低減できる観察手法を,近接場測定に対応できるようにした。ただし,近接場プローブやナノ構造試料の厚みに起因する問題が生じているため,当初,想定したような信頼性を確保した近接場測定を実現できていない。

一方,近接場方式ではない,円二色性顕微鏡については,サブμm以下の高い空間分解能と高いCDの検出感度(光学密度で0.0001,楕円率でmdeg程度)の両方を同時に実現することができるようになった。これにより,結晶のキラリティを単一微粒子レベルで分析することや,生体細胞内の染色体などにおけるキラリティの空間分布の観察が行えるようになりつつある。また,光学活性領域周辺のねじれた光局在電場を利用した物質系との相互作用への展開については,ナノ構造体配列試料とマイクロ流路を組み合わせたデバイスが完成し,現在,テスト実験を着手できる段階に到達した。これについては,継続して研究を進めたいと考えている。これまで異方性のない溶液,等方性物質やアモルファス等の試料分析に限定されてきた光学活性測定手法を,原理的に見直し,高い空間分解能と検出感度を両立した光学活性の顕微手法を確立した。得られる光学活性の空間分布情報により,発現する光学活性の機構と特性の解明を微視的なレベルから行うことが可能となった。また,上記手法の実現により,さらに高い空間分解能でのキラル物質の分析や化学的応用展開が視野に入りつつある。当初の研究目的の一つである,ナノ構造体により発現する光学活性の制御が,ある特定の条件においては可能となりつつある。また,その機構の理解についてはまだ十分ではないが,継続して検討を進める。高い信頼性で光学活性測定を行うための測定系を準備することを優先したため,発現した光学活性領域周辺の光電場や偏光の状態についての測定・解析は行うことができなかったが,前述の測定系を利用することにより次の段階としてスムーズに開始できる状態にある。平成28年度は,発現した光学活性領域周辺の光電場や偏光の状態についての測定・解析を進める。また,新奇に構築した測定系を近接場測定に対応できるようにし,ナノスケールでの観察を実現する。また,光学活性領域周辺のねじれた光局在電場を利用した物質系との相互作用への展開についても,マイクロ流路などを準備し,早急に進める必要がある。ナノ光学、ナノ構造科学、表面・界面物性平成27年度以降は初年度で行えなかった,ナノ構造体内部に発現する光学活性領域周辺の光電場や偏光の状態についての測定・解析を進める。また,新規に構築した測定系を近接場測定に対応できるようにし,ナノスケールでの観察を実現する。また,光学活性領域周辺のねじれた光局在電場を利用した物質系との相互作用への展開も具体的に進める。3月31日時点での支払額で報告しているため。平成27年度は実質108円の残額でほぼ全て執行済のため,特に今後の使用計画に変更は生じない。研究者としては,平成26年度は実質82円の残額でほぼ全て執行済のため,特に今後の使用計画に変更は生じない。
浮腫におけるPhlebolymphedemaの病態解明

リンパ浮腫モデルを用いリンパ鬱滞が静脈壁に及ぼす影響を調べた。ラット大腿静脈周囲のリンパ組織を結紮し、静脈周囲組織のリンパ鬱滞を作成。大腿静脈と周囲組織を採取し、質量顕微鏡で脂質沈着を調べた。モデル作成後リンパ管は著明に拡張した。質量分析で静脈周囲脂質沈着に変化があった。モデル側ではlysophosphatidylcholine、phosphatidylcholine、triglyceridesが静脈周囲に沈着し、大腿静脈壁は3ー4倍肥厚し、TNF-α陽性の脂肪細胞数が静脈周囲組織に増加していた。リンパ鬱滞が静脈壁に変化を及ぼし、その静脈壁の変化が慢性静脈不全と関与していると思われた。本研究は浮腫におけるリンパ還流障害と静脈還流障害の関与を明らかにすることである。当該年度においては、本研究の基本となるモデル動物の作成に着手して、安定したモデル作成ができているかを確認してきた。モデルはラットのIVC結紮による静脈還流障害モデルとわれわれが従来作成してきたラットリンパ還流障害モデルである。リンパ還流障害モデルおよび静脈還流障害モデルは、作成着手から病態の成立までの期間を要するため、当該年度は主にこのモデル作成を主体に研究を遂行してきた。期間を経て完成したモデルからは順次組織の採取を行っており、凍結保存のうえ、今後の質量分析および免疫組織化学染色などでの検討のために備える予定である。モデル作成から組織を採取するまでの期間をいくつか変えることで、病態の進行に応じた組織変化の推移も見ていくことも考えている。今後は作成されたモデルから得られた組織を、質量顕微鏡を用いて検討することにより、皮下組織中の脂肪組織の変性や病態の評価(増加・減少している脂質やその局在)を、リンパ還流不全モデルおよび静脈還流不全モデルで比較する。それによりリンパ還流障害モデルでの静脈壁や周囲脂肪組織の変化の確認、また静脈還流障害モデルでのリンパ管や周囲脂肪組織の変化の確認を行っていく。そこから静脈性優位の浮腫、リンパ性優位の浮腫、混在性の浮腫などphlebolymphedemaの病態の解明に近づけたい。本研究は浮腫におけるリンパ還流障害と静脈還流障害の関与をあきらかにすることである。当該年度では昨年に引き続き、本研究の基本となるモデル動物の作成に着手して、安定したモデル作成ができているか確認してきた。モデルはラットのIVC結紮による静脈還流障害モデルと、われわれが従来作成してきたラットリンパ還流障害モデルである。期間を経て完成したモデルからは順次組織の採取を行っており、凍結保存の上、今後の質量分析および免疫組織化学染織なのでの検討を行う予定である。モデル作成から組織を採取するまでの期間を変えることで、病態の進行に応じた組織変化の推移も見ていくことも考えている。今後は作成されたモデルから得られた組織を、質量顕微鏡を用いて検討することにより、皮下組織中の脂肪組織の編成や病態の評価(増加・減少している脂質やその局在)を、リンパ還流不全モデルおよび静脈還流不全モデルで比較する。それによりリンパ還流障害モデルでの静脈壁や周囲脂肪組織の編成の確認、また静脈還流障害モデルでのリンパ管や周囲脂肪組織の変化の確認を行っていく。そこから静脈性優位の浮腫、リンパ性優位の浮腫、混在性の浮腫などphlebolymphedemaの病態解明に近づけたい。モデル動物の作成から質量顕微鏡による解析と免疫組織染色への実施に遅れがあるため。当該年度ではこれまでのモデルにより得られた検体の分析を行うことを目標としてきた。リンパ還流障害モデルおよび静脈還流障害モデルは、作成着手から病態の成立までの期間を要するため、これまでは主にこのモデルラットの作成を主体に研究を遂行してきた。期間を経て完成したモデルからは順次組織の採取を行ってきており、凍結保存して質量分析および免疫組織化学染織なのでの検討を行うことを目標としてきた。モデル作成から組織を採取するまでの期間を変えることで、病態の進行に応じた組織変化の推移も見ていくことも視野に入れていた。当該年度は作成されたモデルから得られた組織を、質量顕微鏡を用いて検討することにより、皮下組織中の脂肪組織の編成や病態の評価(増加・減少している脂質やその局在)を、リンパ還流不全モデルおよび静脈還流不全モデルで比較する。そこから静脈性優位の浮腫、リンパ性優位の浮腫、混在性の浮腫などphlebolymphedemaの病態解明に近づけることをゴールとしてきたが、当該年度では得られた組織の質量顕微鏡や通常顕微鏡での組織検討には至っていない。

モデル側ではlysophosphatidylcholine、phosphatidylcholine、triglyceridesが静脈周囲に沈着し、大腿静脈壁は3ー4倍肥厚し、TNF-α陽性の脂肪細胞数が静脈周囲組織に増加していた。リンパ鬱滞が静脈壁に変化を及ぼし、その静脈壁の変化が慢性静脈不全と関与していると思われた。モデル動物の作成が主体となり、当初予定していた質量顕微鏡による解析と免疫組織化学染色の開始に至っていないため。最終年度を迎え、質量分析と免疫組織化学染色を遂行していく。血管外科モデルの作成は進んでいるので、今後は予定に従い、得られた組織からの質量顕微鏡による解析とその評価、そのうえでの免疫組織化学染色の方針決定を行う。
敗血症性播種性血管内凝固(DIC)の分子病態解明に基づいた予防法・治療法の創出

感染に対する制御不能な宿主反応による生命に関わる臓器不全と,2016年にその定義が見直された敗血症においては,敗血症性ショックや多臓器不全への進展を回避するための時宜を得た治療法を見出すことが,現在救命救急領域で求められているニーズである.敗血症はその進行に伴い,炎症と血液凝固のcross-talkによりその過剰状態に至る播種性血管内凝固(DIC: Disseminated Intracellular Coagulation)を誘発し,多臓器不全の重要な原因の一つと考えられている.盲腸結紮穿孔(CLP)を行い,腹膜炎発症による敗血症を生じさせた多菌性敗血症マウスにおいて,DIC時の血液凝固に関わるとされる分子群である組織因子(TF: tissue factor),plasminogen activator inhibitor-1(PAI-1)の遺伝子およびタンパクレベルの組織内の上昇,および血小板減少に対し,種々の炎症性サイトカイン増加を誘発する転写因子であるNF-κBのデコイ核酸を遺伝子導入したが,抑制効果は認められ買ったことから,敗血症性DICにNF-κBは関与していないことを明らかにした。盲腸結紮穿孔敗血症マウスモデルでDICが起こっていることが見出され,最終度には,敗血症誘発性DICに対するNF-κB以外の転写因子であるAP-1とSATA3のデコイ核酸を遺伝子導入した際の効果の検討に着手できる。盲腸結紮穿敗血症マウスを作成し,その後に,転写因子AP-1またはSTAT3のデコイ核酸を遺伝子導入して,血小板減少が改善し得るか,プロトロンビン時間の延長が改善されるか,肺組織で敗血症発症早期に認められる組織因子(TF)の増加や,肺・心・腎・肝組織で敗血症後時間依存性に認められるPAI-1の増加に対する効果を検討していく。感染に対する制御不能な宿主反応による生命に関わる臓器不全と,今年になってその定義が見直された敗血症においては,敗血症性ショックや多臓器不全への進展を回避するための時宜を得た治療法を見出すことが,現在救命救急領域で求められているニーズである.敗血症はその進行に伴い,炎症と血液凝固のcross-talkによりその過剰状態に至る播種性血管内凝固(DIC: Disseminated Intracellular Coagulation)を誘発し,多臓器不全の重要な原因の一つと考えられている.多菌性敗血症動物モデルとして,8-12週齢の雄性BALB-Cマウスに盲腸結紮穿孔(CLP)を行い,腹膜炎発症による敗血症を生じさせた.また,DIC時の血液凝固に関わるとされる分子群である組織因子(TF: tissue factor),plasminogen activator inhibitor-1(PAI-1)のmRNAをreal-time PCR法にて,タンパクレベルをWestern blot法にて測定したところ,肺組織でのみ敗血症発症早期に認められる組織因子(TF)が増加しており,PAI-1は,肺・心・腎・肝のいずれの組織でも敗血症後時間依存性に増加が認められた.また,CLPマウスでは,血小板数が,対照群の90100×10の4乗/μLから,2040×10の4乗/μLと著明に低下していた。すなわち今年度で,盲腸結紮穿孔敗血症マウスモデルでDICが起こっていることを明らかにした.盲腸結紮穿孔敗血症マウスモデルでDICが起こっていることが見出され,平成30年度には,敗血症誘発性DICに対する転写因子NF-κBのデコイ核酸を遺伝子導入した際の効果の検討に着手できる.感染に対する制御不能な宿主反応による生命に関わる臓器不全と,2016年にその定義が見直された敗血症においては,敗血症性ショックや多臓器不全への進展を回避するための時宜を得た治療法を見出すことが,現在救命救急領域で求められているニーズである.敗血症はその進行に伴い,炎症と血液凝固のcross-talkによりその過剰状態に至る播種性血管内凝固(DIC: Disseminated Intracellular Coagulation)を誘発し,多臓器不全の重要な原因の一つと考えられている.盲腸結紮穿孔(CLP)を行い,腹膜炎発症による敗血症を生じさせた多菌性敗血症マウスにおいて,DIC時の血液凝固に関わるとされる分子群である組織因子(TF: tissue factor),plasminogen activator inhibitor-1(PAI-1)の遺伝子およびタンパクレベルの組織内の上昇,および血小板減少に対し,種々の炎症性サイトカイン増加を誘発する転写因子であるNF-κBのデコイ核酸を遺伝子導入したが,抑制効果は認められ買ったことから,敗血症性DICにNF-κBは関与していないことを明らかにした。盲腸結紮穿敗血症マウスを作成し,その後に,転写因子NF-κBのデコイ核酸を遺伝子導入して,血小板減少が改善し得るか,肺組織で敗血症発症早期に認められる組織因子(TF)の増加や,肺・心・腎・肝組織で敗血症後時間依存性に認められるPAI-1の増加に対する効果を検討していく.盲腸結紮

穿敗血症マウスを作成し,その後に,転写因子AP-1またはSTAT3のデコイ核酸を遺伝子導入して,血小板減少が改善し得るか,プロトロンビン時間の延長が改善されるか,肺組織で敗血症発症早期に認められる組織因子(TF)の増加や,肺・心・腎・肝組織で敗血症後時間依存性に認められるPAI-1の増加に対する効果を検討していく。
間質系損傷治癒細胞の起源の解明

本研究では、損傷治癒に寄与する末梢血を循環する骨髄由来の間質系細胞(Fibrocyte)の起源を明らかにすることが目的である。放射線照射後のマウスに、申請者が開発した『フローサイトメーターを用いた、高純度primary MSCs(間葉系幹細胞)分離法』で得たCAG-EGFPマウス由来のMSCsを移植すると、数ヶ月後の末梢血にCD45・GFP共陽性細胞が見られた。この細胞がCD45以外のFibrocyteマーカーを発現しているかどうか解析を行ったところ、一部の細胞でCD11b、CD14、CXCR4、CollagenIそれぞれの陽性細胞を検出することできた。また、ごく一部の細胞で共陽性な細胞を検出することができた。次に、これらの細胞が炎症性サイトカインの濃度上昇により増加するか確認するために、TGF-beta投与1、3、5、7日後のそれぞれの血中GFP細胞の数やマーカーの解析を行った。GFP陽性細胞の割合はほとんど変化なかったが、CD14陽性細胞の割合は僅かではあるが増加していた。また、CD14陽性細胞からFibrocyteを分化誘導することができるという報告があることから、このGFP・CD14共陽性細胞を分取し分化誘導を行ったが、培養がうまくいかず誘導解析を行えなかった。培養条件を改善する必要がある。今後は、ColIレポーターマウス由来のMSCs移植を行い、そこから生じる細胞が損傷部位へ浸出するか解析する予定である。Fibrocyteの起源細胞を明らかにすることで、創傷治癒に対する細胞移植療法の基礎データを得られることで、損傷治癒の発展・線維症に対する予防法の確立につなげることを目指して行きたい。