hpprc/llmjp-kaken huggingface dataset:
健康長寿の社会経済的意義に関する研究

本研究では健康長寿が終末期老人医療費・介護費用に及ぼす影響を調べた。北海道美唄市において2013年度の65歳以上死亡者のうち、死亡前1年以内に一度でも公的医療保険、介護保険を使用した326人を分析対象とし、死亡前1年間における1人あたり平均累積医療・介護費用を年齢階級別に算出した。死亡年齢80歳未満(n=76)で約445万円、80歳台(n=155)で約409万円、90歳以上(n=95)では約378万円と死亡年齢が高いほど小額であった。女性のみ(n=169)では、80歳未満と90歳以上の間において統計的有意差が認められた。地域高齢者の健康長寿による終末期医療・介護費用抑制の可能性が示唆された。平成25年度は,宮城県登米市で実施された高齢者健診の結果と老人医療費をリンクしたデータを使用し,地域高齢者の体力測定値(握力、Timed Up-&-Go Test、長座位立ち上がり時間)を通じて,運動機能の低下が将来(二年後)の医療費に及ぼす影響を調べた。2006年度時点において登米市在住の65歳高齢者のうち,高齢者健診(体力測定を含む)を受診し,国民健康保険に加入していて,同年度及び2008年度に一度でも医療サービスを利用した65歳以上高齢者1,033人(男性430人、女性603人)を研究対象とした。統計学的方法は,2008年度の月あたり医療費を目的変数,性,2006年度年齢、2006年度の月あたり医療費,さらに健康度自己評価を調整変数,健診時に実施した体力測定から得た各変数,すなわち握力の最大値(2回測定),Timed Up-&-Go Testの最小時間(2回測定),長座位立ち上がりの最少時間(2回測定)それぞれを独立変数とした重回帰分析を用いた。データの正規性を考慮して両年度の月あたり医療費は対数変換を行ったうえで,重回帰帰分析を行った結果,長座位立ち上がり時間の1秒増加だけが2008年度の月あたり医療費を3.0%有意に上昇させていた(p=0.020)。さらに、男女別に同重回帰分析(調整変数から性別を除いたもの)を実施すると,女性における長座位立ち上がり時間の1秒増加だけが2008年度の月あたり医療費を3.7%有意に上昇させていた(p=0.009)。高齢者の長座位立ち上がり時間と将来の健康障害との関連は既に示されているが,特に地域高齢者の女性においてそれは将来の医療費にも強い影響を及ぼしていることがわかった。平成24年度は、宮城県登米市で実施されてきた地域高齢者対象の健康調査の結果と老人医療費をリンクしたデータセットを活用し、基本チェックリストにおける二次予防対象者選定基準の各項目群(運動器、栄養改善、口腔、うつ以外20項目)の将来(二年後)の医療費に及ぼす影響を調べた。2006年度時点において宮城県登米市在住の65歳高齢者のうち、基本チェックリストに応答し、国民健康保険に加入していて、同年度及び2008年度に一度でも医療サービスを利用した65歳以上高齢者3、761人(男性1、567人、女性2、194人)を研究対象とした。分析方法としては、2008年度の月あたり医療費を目的変数、性、2006年度年齢、2006年度の月あたり医療費を調整変数、基本チェクリストにおける各項目群のみによる二次予防対象者該当の有無を独立変数とした重回帰分析を用いた。両年度の月あたり医療費は対数変換を行ったうえで重回帰帰分析を行ったが、運動器の項目群のみによる二次予防対象者該当だけが2008年度の月あたり医療費を9.7%有意に上昇させていた(p=0.002)。男女別に同重回帰分析(調整変数から性別を除いたもの)を実施すると、女性における運動器の項目群のみによる該当だけが2008年度の月あたり費用を11.3%有意に上昇させていた(p=0.001)。同地域において、基本チェックリストにより選定された二次予防対象者は運動機能低下よるケースが多く、低下群(運動器の項目群のみによる二次予防対象者選定群)の医療費が高額であることは既に示されているが(入江ら「基本チェックリストにより特定高齢者候補者が選出される項目群と医療費に及ぼす影響」第70回日本公衆衛生学会総会)、本研究により、運動機能の低下は地域高齢者の女性において将来の医療費にも強い影響を及ぼしていることがわかった。平成26年度は,宮城県登米市で実施された高齢者健診の結果と老人医療費をリンクしたデータを使用し,平成25年度実施の研究をさらに進めた。平成25年度は,2006年度時点において宮城県登米市在住の65歳高齢者のうち,高齢者健診(体力測定を含む)を受診し,国民健康保険に加入していて,同年度及び2008年度に一度でも医療サービスを利用した65歳以上高齢者1,033人(男性430人、女性603人)を研究対象とし,地域高齢者の体力測定値(握力,Timed Up-&-Go Test,長座位立ち上がり時間)を通じて,運動機能の低下が将来(二年後)の医療費に及ぼす影響を調べた。

統計学的方法は,2008年度の月あたり医療費を目的変数,性,2006年度年齢,2006年度の月あたり医療費,さらに健康度自己評価を調整変数,健診時に実施した体力測定から得た各変数それぞれを独立変数とした重回帰分析を用いた。その結果,長座位立ち上がり時間の1秒増加だけが2008年度の月あたり医療費を3.0%有意に上昇させており(p=0.020),さらに男女別にみると,女性における長座位立ち上がり時間の1秒増加だけが2008年度の月あたり医療費を3.7%有意に上昇させていた(p=0.009)。平成26年度は平成25年度の結果を受けて,三つの体力変数全てを同時に投入して同重回帰分析を行ったが,その結果,長座位立ち上がり時間の1秒増加だけが2008年度の月あたり医療費を3.4%、ほぼ有意に上昇させており(p=0.054),女性に限定すると,3.4%有意に上昇させていた(p=0.018)。高齢者の長座位立ち上がり時間が将来の医療費に独立的に強い影響を及ぼしていることの確認を得ることができた。長座位立ち上がり時間の計測は高齢者の自宅などにおいても可能であり,地域の保健活動に取り入れ,運動機能低下のハイリスク者を選定し,その予防活動を展開することで高齢者の医療費抑制にも繋がる可能性があると考えられた。申請時においては、当該科研費研究遂行のためのバックアップのフィールドとして位置づけしていた北海道美唄市から、平成21年度平成25年度における65歳以上(該当する年時において)死亡者の死亡前1年間の医療・介護費用を取得し、死亡時年齢によって違いがあるかを分析した。本年度は、2013年度年齢65歳以上の死亡者のうち、死亡前1年以内に一度でも国民健康保険、後期高齢者医療保険、介護保険いずれかを使用した326人を分析対象とし、死亡前1年間における1人あたり平均累積医療費・介護費用を年齢階級別に算出した。その結果、医療費のみの場合は、死亡時年齢が低いほど高額であり、介護費用のみの場合は、逆に死亡時年齢が高いほど高額であった。そして、総費用(医療費+介護費用)の場合は、死亡時年齢80歳未満で約445万円、80歳台で約409万円、90歳以上では378万円と死亡時年齢が高いほど小額であった。また、女性のみ(n=169)で分析すると、順に約541万円、約457万円、約384万円となり、死亡時年齢80歳未満と90歳以上間において統計的に有意差が認められた(一般線形モデルによる多重比較、p=0.015)。死亡時年齢が高いほど総費用が小額になることから、地域高齢者の健康長寿による終末期医療・介護費用抑制の可能性を示すことができた。美唄市では、転倒予防を中心とした介護予防教室の参加者で、教室参加後に自主的に予防活動を継続した高齢者の集団を自主グループと呼んでいるが、今後は、この自主グループ参加者と非参加者間の死亡前1年間の医療・介護費用についても比較・検討する予定である。本研究では健康長寿が終末期老人医療費・介護費用に及ぼす影響を調べた。北海道美唄市において2013年度の65歳以上死亡者のうち、死亡前1年以内に一度でも公的医療保険、介護保険を使用した326人を分析対象とし、死亡前1年間における1人あたり平均累積医療・介護費用を年齢階級別に算出した。死亡年齢80歳未満(n=76)で約445万円、80歳台(n=155)で約409万円、90歳以上(n=95)では約378万円と死亡年齢が高いほど小額であった。女性のみ(n=169)では、80歳未満と90歳以上の間において統計的有意差が認められた。地域高齢者の健康長寿による終末期医療・介護費用抑制の可能性が示唆された。平成26年度は,申請書に示したバックアップのフィールドである北海道美唄市から本研究課題遂行において必要なデータをほぼ得ることができた。医療経済学、公衆衛生学北海道美唄市より本研究課題遂行に必要なデータをほぼ得ることができ,1健康長寿であることが終末期医療費・介護費用抑制に寄与しているか。
C型肝炎を正常化するHCV非構造蛋白質発現組換えワクチニアウイルスの作用機序解明

これまでにIL-6、TNF-α産生マクロファージ(Mφ)がC型慢性肝炎を引き起し、HCVの非構造蛋白質を発現する組換えワクシニアウイルス(rVV-N25)接種によりC型慢性肝炎の病態が正常化する事を見出した。HCV-Tgマウスの肝臓では、M1様MφでなくM2様MφがIL-6, TNF-αなどの炎症性サイトカインを産生する事でC型慢性肝炎を呈しており、M1様Mφのような機能を持つM2様Mφについての初めての知見が得られた。さらにrVV-N25は、炎症性サイトカイン産生M2様Mφを減少させることで肝臓の病態を改善し、治療ワクチンとしての効果を発揮することが明らかとなった。C型肝炎の病態の進行には炎症性単球(IM)およひマクロファーシ(Mφ)が深く関与すると考えられるが、C型肝炎の病態を解析するためのモデル動物がいないためあまり解析されていない。申請者らはC型肝炎モデルマウスを作製し、解析を行ったところ、肝臓において炎症性サイトカインを産生するM2マクロファージ(M2Mφ)が優位に存在している事が分かった。さらにHCV非構造蛋白質発現組換えワクチニアウイルス(rVV-N25)を作製し、このマウスに接種したところ接種1週間で肝臓を正常化し、肝臓内の炎症性M2Mφが減少している事が分かった。rVV-N25は、肝炎を起こしている炎症部位のIL -6、TNFa産生M2Mφを減少させる事によりC型肝炎を正常化している事が示唆されたが、その機序については不明である。rVV-N25がいつから、どの段階で、どのようにM2Mφを減少させているかを明らかにするため、平成25年度は、rVV-N25接種による肝臓内M2Mφの別臓器(骨髄、脾臓、脂肪)への移動について研究を実施した。rVV-N25接種により肝臓に存在していたM2Mφが他の臓器に移動している可能性が考えられる。事実、脂肪組織ではIL-6産生M2MφがrVV-N25接種後に増加しており、肝臓から脂肪組織へ移動した可能性が考えられる。そこでC型肝炎モデルマウスの脾臓からCD11b陽性細胞を分離し、その中に存在するMφをFITC標識F4/80(マウスMφマーカー)抗体で標識した。体内動態を解析できるかどうか調べるために、FITC標識したMφをC型肝炎モデルマウスに静脈内注射により移入した。肝臓、脾臓内リンパ球を分離し、FACSで移入したリンパ球が存在するか解析した。C型肝炎モデルマウスの血清中サイトカインをBioplexにより定量を行った。C型慢性肝炎の病態の進行にはマクロファージが深く関与するがC型慢性肝炎の病態を解析するためのモデル動物がいないためあまり解析されていない。申請者らはpolyIC投与により任意の時期に慢性C型肝炎を呈するモデルマウスを作製し解析を行った。このマウスでは、血清中の炎症性サイトカイン(IL-6, TNFα)が上昇して主にIL-6, TNFαを産生する炎症性M2マクロファージ(M2Mφ)が肝臓で増加していた。このマウスにHCV非構造蛋白質発現組換えワクシニアウイルス(rVV-N25)を作製し接種したところ、接種1週間で肝臓の病態は正常化し、血清中のサイトカインは正常レベルに低下した。さらにFACS解析により肝臓内の炎症性M2Mφ数が減少していることが分かった。次にrVV-N25の作用機序について、接種後いつから、どの段階で、どのように炎症性M2Mφを減少させるかについて解析を試みた。はじめにrVV-N25接種により肝臓内M2Mφの多臓器のへの移動について解析した。慢性C型肝炎を呈するモデルマウスにrVV-N25を接種し、1週後に採材したところ、肝臓は正常化しており血清中のIL-6, TNFαが低下していた。FACS解析したところ、肝臓および脾臓に存在していたIL-6, TNFα産生M2Mφは減少し、脂肪組織で増加していた。M2MφマーカーのCD206、F4/80陽性細胞を肝臓および脂肪組織で免疫染色したところ、FACSの結果同様に肝臓では減少し、脂肪組織では増加していた。rVV-N25は肝臓内のIL-6, TNFα産生M2Mφ減少させることで炎症性サイトカインを減少し、C型慢性肝炎を正常化させる事が示唆されたがその機序については不明である。そこでrVV-N25接種後の炎症性M2Mφの体内動態解析を行った。

C型慢性肝炎モデルマウス脾臓からCD11b陽性細胞を分離しFITC標識F4/80抗体で染色後にC型慢性肝炎モデルマウスに移入したところ肝臓でFITC陽性M2Mφが検出された。今後rVV-N25接種により経時的に体内動態解析をFACSにより解析を行う。感染免疫本実験で使用するC型肝炎モデルマウスの作製を行った。このマウスはC型肝炎の病態を発症させるために生後2ヶ月でpolyICの投与によりHCVの遺伝子をスイッチング発現させる必要がある。実際の病態が現れるまでにpolyIC投与後3ヶ月かかるので、実験に使用するためのマウスの準備を随時行っている。また、研究実施計画ではMφの識別にEGFPを発現するLys-Mマウスを使用する予定であったが、検討末、同一系統のC型肝炎モデルマウスの脾臓からCD11b陽性細胞を分離し、分離した細胞内に存在するマクロファージをFITC標識したF4/80抗体で特異的にラベルし、病態を発症するC型肝炎モデルマウスに静脈内注射により移入する方法に変更した。そのため平成25年度に実施する予定の達成度が遅れている。平成26年度は、25年度に引き続きrVV-N25接種による肝臓内M2Mφの別臓器(骨髄、脾臓、脂肪)への移動について解析を進める。FITC標識F4/80抗体で染色したMφをpoly(I:C)投与3ヶ月後のCN2-29/MxCreマウスの静脈内に移入し、rVV-N25を皮内接種後1、3、5、7日に肝臓、脾臓、脂肪組織を採材し、各臓器からリンパ球を分離後FACSにより解析する。rVV-N25未接種(移入のみ)と比較し、rVV-N25接種により炎症性M2Mφが、どの臓器に移動したか調べる。その際IL-6, TNFa, IL-10, Arg-1産生M2MφをFACSで解析することで、移入により機能的なM2MφがM1Mφなどに分化していないかも解析する。また実際に血中の炎症性サイトカインが減少しているかどうか血清をBioplexにより定量的に測定する。加えてrVV-N25接種による肝臓へのIMの供給不足の検討も行う。rVV-N25が骨髄からの肝臓へのIM供給不足、すなわち骨髄から血中へ、血中から炎症部位である肝臓へのIMの供給が減少しても肝臓内のM2Mφは減少するで、rVV-N25がどの段階でIMの供給が不足しているか調べる。IMはIM上に発現するCCR2依存的に骨髄から血中へ移動する事が知られているでpoly(I:C)投与3ヶ月後のCN2-29/MxCreマウスの背中にrVV-N2 5を皮内接種し、接種後1、3、5、7日に肝臓、脾臓、脂肪組織、骨髄からリンパ球を分離し、FACSによりIMおよびM2Mφの分布を解析する。実際に血中の炎症性サイトカインが減少しているかどうか血清をBioplexにより定量的に測定する。これによりrVV-N25が骨髄からのIMをどの段階で抑制しているか、また接種後いつからこのような変化が起きるのかを明らかにする。本年度使用予定であったマウス実験の計画が予定より遅れたため、実験動物関係、抗体培養関係にかかる費用が繰り越されたため。平成25年度に使用する予定の残りの額と26年度分を合わせて、実験動物関係、抗体培養関係、拡散蛋白解析試薬、成果発表(旅費、論文投稿料)に使用する。
酸素欠陥の緩和機能を応用する新規セラミックスの研究

蛍石型酸化物の酸素緩和現象でとくにCeO2-ZrO2系、Y2O3-ZrO2系を中心に酸素緩和による擬弾性現象について研究し、あわせて酸素可動性を利用した触媒材料の物性研究を行った。まず、ジルコニア及びセリア基各種組成をもつ粉末を共沈法によって合成した。これあの焼結体を助剤のない純粋な組成で作製し、それらの弾性測定を行った。強制ねじりモードでの観測を行い、周波数と温度を変化させながら、弾性率(剛性率)と内部摩擦を同時測定した。この内部摩擦と緩和現象は中温度域であらわれ観測しやすく再現性もよい。明瞭な周波数-温度依存性を示し、結晶内点欠陥の熱活性的な移動に相当することが、緩和時間と活性化エネルギーの測定からわかった。内部摩擦ピークの解析からこれらの緩和は単一でなく、複数の緩和の重畳したものであると推定された。すなわち、酸素欠陥の緩和で点欠陥と酸素間に1原子相当のホッピングのほかに、2倍程度の高い活性化エネルギーをもつ別の緩和モードがあることがあきらかになった。この特異現象に注目して、高イオン伝導度を示す組成における酸素緩和現象を明らかにするべく考察を行っている。さらに、ZrO2-CeO2系について粉末状態で酸素の活性についてTPRによる放出酸素挙動追跡を行い、酸素移動の挙動を考察した。蛍石型酸化物の酸素緩和現象でとくにCeO_2-ZrO_2系、Y_20_3-ZrO_2系を中心に酸素緩和による擬弾性を系統的に研究した。ジルコニア基(ZrO_2-Y_20_3,ZrO_2-Y_20_3-CeO_2)の各種組成をもつ粉末を合成し、その焼結剤なしでの多結晶体を作製した。これらの弾性測定をねじりモードで行い、周波数と温度を変化させながら、弾性率(剛性率)と内部摩擦を同時測定した。超音波法などで測定されたデータと比較すると、この内部摩擦と緩和現象は明瞭な周波数-温度依存性を示すため、結晶欠陥の熱活性的な移動に相当することがわかった。いくつかの内部摩擦ピークの解析から、酸素欠陥の緩和で点欠陥と酸素間に1原子相当のホッピングのほかに、2倍程度の高い活性化エネルギーをもつ別の緩和モードがあることがわかった。蛍石型酸化物の酸素緩和現象でとくにCeO_2-ZrO_2系、Y_2O_3-ZrO_2系を中心に酸素緩和による擬弾性現象について研究し、あわせて酸素可動性を利用した触媒材料の物性研究を行った。ジルコニア及びセリア基各種組成をもつ粉末を共沈法によって合成した。これを酸素貯蔵能などの活性酸素評価に用いるとともに、焼結助剤なしで純粋な固溶体多結晶体を作製した。弾性測定では、強制ねじりモードでの観測を行い、周波数と温度を変化させながら、弾性率(剛性率)と内部摩擦を同時測定した。超音波法などで測定されたデータと比較すると、この内部摩擦と緩和現象は中温度域であらわれ観測しやすく再現性もよい。すなわち、酸素欠陥の緩和で点欠陥と酸素間に1原子相当のホッピングのほかに、2倍程度の高い活性化エネルギーをもつ別の緩和モードがあることがわかった。さらに、ZrO_2-CeO_2系について粉末状態での酸素の活性についてTPRによる放出酸素挙動により追跡した。その活性エネルギーの比較からもバルク内と表面活性酸素の挙動を考察している。
電子機能物質における自己組織化の解明と応用

従来、分子性固体、遷移金属酸化物、ナノ炭素材料(フラーレン、カーボンナノチューブ、グラフェン等)等の分野で個別的に展開されてきた「電子機能物質」研究を「自己組織化」の概念によって総合化・融合化し、高度な機能と新奇物性の分野横断的探索をとおして物質の分類にとらわれない革新的・学際的な電子機能研究を行った。電子機能物質における自己組織化現象の解明と応用に関する以下の成果が得られた。○電荷の自己組織化によって絶縁化した有機導体α-(ET)_2I_3にパルスレーザーを照射して、金属状態を誘起することに成功した。重要な点は、光を切った後に7桁以上の抵抗変化を伴う巨大電流応答をもつ新たな金属状態が出現し、電場を印加している限り永続的に保持される現象を有機導体では世界で初めて観測したことである。○電荷の自己組織化のユニークな舞台として、正四面体のネットワークが電荷の秩序を妨げるスピネル型酸化物を取り上げて、新規な電子秩序の探索を進めた。電荷液体状態が極めて有効質量の重い電子系として現れるLiV_2O_4において、強磁場下で磁場誘起秩序を発見した。○ナノスケールでの分子材料伝導システム制御を目的として、ナノギャップ電極の作製技術の確立を追求し、トンネル電流を計測するシステムをギャップ作製システムに導入して1-2nmの間隔を有する電極を制御良く作製する方法を確立した。さらにナノスケール界面の制御のため電界効果有機トランジスタにおいて基板/チャネル界面の散乱要因を追求した。○超精密電子状態解析を目指し、ヘリウムクライオスタットと真空チェンバーを購入し、光電子分光器用の低温テストの準備を行った。また、超高分解能光電子分光によって、有機超伝導体κ-(ET)_2Cu[N(CN)_2]Br,とκ-(ET)_2Cu(SCN)_2の超伝導ギャップを初めて観測し、d波超伝導ギャップ異方性を仮定して解析できることを明らかにした。○(カーボンナノチューブや半導体量子細線の電気伝導の理論モデルとして、)斥力相互作用している一次元電子系(朝永・ラッティンジャー流体)における不純物散乱効果を解析し、磁場によってスピン偏極した電子系ではトンネルコンダクタンスの温度依存性が非単調になる場合があることを明らかにした。光学伝導度測定から、分子性導体中の絡み合う電子のコヒーレンス(準粒子状態形成)の発達過程のエネルギー階層を明らかにした。同様の測定から幾何学的フラストレーションが強く支配する無機酸化物LiV_2O_4の重い電子状態形成が同じ物理で理解できることを示し、コヒーレンスの物理の普遍性を確立した。また、層状Ru酸化物の表面において系の臨界性を反映した、電子の自己組織化を発見した。電荷密度波を生じる有機および無機物質について、超高分解能光電子分光を行い、電荷密度波についての知見を得た。TTF-TCNQ、K_<0.3>MoO_3では2次元的なフェルミ面が低温で1次元的になること、ZrTe_3においては1次元的なフェルミ面と3次元的なフェルミ面との共存を明らかにした。有機エレクトロニクスの伝導特性の基礎となる界面効果の評価と特性制御を行った。有機トランジスタにおいて電極と有機薄界面や基板表面と有機薄膜界面の状態によって電界効果移動度が大きく依存することを見出し、ナノスケールの分子薄膜を導入することによって制御への可能性を見出した。一方、シリコン基板上で化学反応や電気分解を直接行い、電極と基板に密着した微小サイズの分子性導体単結晶を作製する手法を開発した。カーボンナノチューブ等で実現する一次元電子系の電気伝導に対する磁場効果を、電子間斥力による繰り込みを考慮して理論解析した。また、フラストレーションをもつ強相関電子系における電荷・スピン・軌道・格子の自由度の競合と協調の効果を理論的に調べた。特に、強磁性揺らぎの強い系において、強磁性がフラストレーションにより壊された時に実現する量子スピン液体状態が、スピンのネマティック状態であることを明らかにした。さらに、フラストレーションの強い模型である2次元チェッカーボード格子上の反強磁性体について、その基底状態相図を決定した。辛、高木グループの共同で、無機超伝導体YNi2B2cの超高分解能角度分解光電子を行い、超伝導ギャップがネスティングベクトル付近で、最小になっていることを発見した。また、辛、加藤グループの共同で、分子性金属(ET)_3Br(pBIB)の角度分解光電子分光を行い、二次元有機物では世界で初めて、角度分解光電子分光を行うことに成功した。得られた結果はバンド計算とほぼ一致していることが分かり、有機物においてバンド計算と光電子分光による物質設計の可能性を示した。ディラックコーン型状態密度を有する電気伝導体の低次元伝導を探索して制御することを目的として、超薄膜グラファイトの電気伝導を検証するための微細加工技術の基礎を構築した。超薄膜と基板および電極との界面について追求した。超伝導電極を超薄膜グラファイトに接続し、超伝導近接効果の検出に成功した。

また、有機伝導体α-(ET)_2I_3が、薄膜ではなく単結晶としてディラックコーン型状態密度を有する最初の物質であることを実験的に示すことに成功した。高温超伝導体の超伝導ギャップの系統的評価に成功し、転移温度決定要因を抽出した。また、異常原子価Ru5価を有する新規化合物Ru_2Hg_2O_7において、金属絶縁体転移を見いだした。低温絶縁体相では幾何学的フラストレーションの解消の結果として生じるスピンの自己組織化(スピン対)形成が生じていること見いだした。これは分子結晶と無機酸化物がフラストレーションの下に示す普遍的な振舞いである。フラストレーションの強い磁性体における秩序形成を理論的に研究した。(CuCl)LaNb_2O_7等の強磁性揺らぎの強い系では、ネマティック秩序や8重極秩序を持つ量子スピン液体相が強磁性相に隣接して現れることを見いだした。また、スピネル酸化物A1V_2O_4における7量体形成による磁気フラストレーション解消のメカニズムを明らかにした。量子細線で実現する低電子密度の一次元電子系におけるトンネル状態密度のゼロ・バイアス異常を計算した。・超伝導体2H-NbSe_2の超高分解能角度分解光電子分光を行い、超伝導と電荷密度波が同じk点において共存し、かつそのk点において最大の超伝導性を持つという、従来の理解とは全く異なる新しい超伝導と電荷秩序の関連を見出した(辛、高木)。新規2機能性分子導体(Me-3,5-DIP)[Ni(dmit)_2]_2の超高分解能光電子分光を行い、金属的な分子層に起因する明瞭なフェルミ端を確認すると共に、光電子スペクトルの温度変化から絶縁性分子層の磁性転移に起因する構造を見出し、この変化が近藤転移である可能性を示唆した(辛、加藤)。・ディラックフェルミオン系電気伝導体の低次元伝導を制御することを目的として、ナノグラファイトリボンの電気伝導を計測し、伝導体内のポテンシャル揺らぎと伝導の相関を見出した(塚越)。また、2次元ディラックフェルミオンに対する不純物散乱効果を理論的に解析し、時間反転対称な系に対する非線形シグマ模型のトポロジカル項を導いた(古崎)。一方、昨年度単結晶として最初のディラックフェルミオン系であることを報告した有機導体α-(ET)_2I_3の層間磁気抵抗の振る舞いをゼロモードLandau準位で説明することに成功した(加藤)。・有機物および酸化物の幾何学的フラストレーション系の物質開発とそこでの電子自己組織化現象の探索を継続した(加藤、高木)。新規パイロクロア型Ru酸化物の基底状態を圧力下で系統的に調べ、電子の軌道の有無によって、電荷とスピンの自己組織化パターンと圧力相図が劇的に異なることを明らかにした。また、新規スピネル酸化物LiRh_2O_4の電荷自己組織化においても軌道の自由度の役割が本質的であることを理論グループとの緊密な連携により明らかにした。一方、有機フラストレーション系Pd(dmit)_2塩において、スピンギャップを持つスピン一重項対秩序相に隣接する超伝導を初めて見出した。・分子性導体の薄膜単新結晶をSiO_2/Si基板に張り付けて、電界効果トフンジスタ作成し、有機トランジスタとしては世界最高のデバイス移動度94cm^2/Vsを達成した(加藤)。
新しい簡約理論による格子不変量の計算アルゴリズムの研究

本研究の目的は、有理数体上定義された一般線形群等について、その算術商の基本領域の境界における0次元セルを決定するアルゴリズムを開発することである。平成29年度の研究により、一般線形群の算術的最小関数から定まる最小点集合の計算アルゴリズムを見出すことができたので、平成30年度の研究では、当初の計画どおり低次元の場合にリシュコフ領域の境界面の定義イデアルの計算に取り組んだ。4次の対称行列の空間において、2-パーフェクトであることがわかっている正定値対称行列が5個ある。その各々に対し,先のアルゴリズムによりその最小点集合が完全に決定できる。境界面の計算の方針は、5個の中からふたつを取り出し、それらの最小点集合の共通部分を求め,この共通部分を最小点集合に含むような正定値対称行列全体を与える定義方程式を求めるというものである。具体的には、10変数4次式の連立方程式系の解空間の決定になる。当年度はこの計算を行ったが、最終的な決定には至らなった。低次元の場合のリシュコフ領域の境界面の定義イデアルの計算が終了せず、当初考えていたように進展しなかった。リシュコフ領域の境界面の定義イデアルの計算について、最小点集合から直接的に計算する素朴な方法では、計算機を使用した計算でも時間がかかりすぎてうまくいかないので、何らかの制約条件を付けて計算量を抑える必要があると考えている。とくに平成29年度の研究では、一般線形群の算術的最小関数から定まる最小点集合の計算アルゴリズムを見つけことを目標としていた。この目標は概ね達成できた。行列のサイズがnの一般線形群の場合,1以上n-1以下の整数kを一つ固定するごとに、k-算術的最小関数とよばれる一般線形群上の関数が定義されて、それをもとにユニモジュラー群の基本領域が構成できる。k=1の場合は、この基本領域の構成はKorkine-Zorotarev-Grenierの基本領域と一致しており、この場合の最小点集合はいわゆる格子の最短ベクトル集合と一致する。最短ベクトルを求めるアルゴリズムはいろいろ知られている。問題となっていたのは、kが2以上の場合であるが,この場合は整数成分の(n,k)行列である種の最小性条件を満たすものの集合が最小点集合をなす。区別のため、これをk-最小点集合とよぶことにする。最短ベクトル集合との相違は、k-最小点集合は無限集合であり、サイズがkのユニモジュラー群による右作用の軌道が有限集合になるという点である。そのため、k-最小点集合の決定は、軌道の代表系を求めるということになる。平成29年度の研究では、Minkowskiの簡約理論を応用することにより、軌道の代表元の成分に対するよい評価を見出し、この評価にもとづいて代表系を決定するアルゴリズムを考案した。実際の計算で、nが8程度までなら、任意のkでうまく機能することを確認した。研究実績の概要で説明したように、平成29年度の到達目標としていた最小点集合の計算アルゴリズムが構成できた。当初の計画どおり、最小点集合の情報からRyshkov領域の境界面の定義イデアルを記述する方法について重点的に研究する。平成30年4月下旬に予定されているBrown大学での研究集会に、大学院生のLee Weng君を派遣し、専門家と情報交換を行う予定である。購入予定であった専門書が出版延期となり当該年度内に購入できなかった。出版され次第購入する。平成30年度の研究において必要と見込んでいた経費が、当初の予定より若干低く抑えられため、少額の残額が生じた。
分極型π共役系と金属元素の集積化による新奇d-π系の構築と機能開拓

分極構造によって活性化されたπ電子系化合物であるアズレンと金属元素との相乗系を構築することを目的とし、アズレン骨格をエクアトリアル配位子として有するRh二核パドルホイール型錯体の合成を行った。錯体の単結晶X線構造解析に成功し、結晶格子のa軸に沿って一次元に積層し、空隙を形成していることを明らかにした。この錯体の粉末試料は、空隙の構造変化を伴いながら二酸化炭素を吸脱着することが示唆された。酸化還元電位測定により配位子間での電子的相互作用が示唆された。過渡吸収測定を行った結果、Rhの重原子効果によるアズレンの励起一重項から三重項への超高速の項間交差と三重項状態の長寿命化が示唆された。本研究では、分極構造によって活性化されたπ電子系化合物と金属元素との相乗系を構築することを目的とし、特異な分極構造を有するアズレン骨格を配位子にもつロジウム二核パドルホイール型錯体の合成を行った。具体的には、分極型π電子系化合物としてアズレンに着目し、その2-位にボロン酸エステルを導入した後、N,N-ジメチル塩化カルバモイルとのクロスカップリング反応によりアミド体を合成した。続いて、水酸化カリウムで加水分解を行うことでアズレンにカルボン酸を導入した架橋配位子を合成した。これと酢酸配位子を有するパドルホイール型ロジウム二核錯体をクロロベンゼン中で加熱還流することにより、アズレン骨格をエクアトリアル配位子として有するロジウム二核錯体を得た。得られた錯体の紫外-可視-近赤外吸収スペクトル測定を行ったところ、原料の足し合わせとは異なる形状を示し、配位子-中心金属間の電子的な相互作用の存在が示唆された。また、錯体の単結晶X線構造解析に成功し、結晶格子のa軸に沿って一次元に積層し、a軸方向を貫くように一次元チャネル状の空孔を形成していることがわかった。錯体分子中のアズレン部位は、それぞれ別カラムのアズレン部位と分子間でπスタックしながら積層構造を構築していた。結晶中の空孔の大きさは軸配位子によって変化し、アセトニトリルを軸配位子とした時、再結晶溶媒のクロロベンゼンを取り込むことが確認された。この錯体の粉末試料に対する二酸化炭素の吸着測定を行ったところ、構造変化を伴う吸着が示唆された。研究提案時に予定していたアズレン骨格を配位子に有するパドルホイール型金属錯体の合成し、結晶構造および電子的性質を明らかにしていく過程で、分子内での金属-アズレン間およびアズレン同士での電子的な相互作用を見い出す事に加え、この錯体の粉末試料はガスセンサーとしての応用の可能性が見いだされたため。本研究では、分極構造によって活性化されたπ電子系化合物であるアズレンと金属元素との相乗系を構築することを目的とし、アズレン骨格をエクアトリアル配位子として有する常磁性ルテニウム二核パドルホイール錯体の合成を行った。具体的には、始めに、イリジウム触媒を用いたビスピナコラートジボロンとのカップリング反応により、アズレンの2-位にボロン酸エステルを導入した。その後、N,N-ジメチル塩化カルバモイルとのクロスカップリング反応によりアミド体へと変換した後、加水分解を行うことで2-カルボキシアズレンを合成した。これを、別途合成した酢酸配位子を有するパドルホイール型ルテニウム二核錯体とクロロベンゼン中で加熱還流することにより、アズレン骨格を配位子として有するルテニウム二核錯体の合成を行った。得られた錯体の単結晶X線構造解析成功し、結晶格子のa軸に沿って一次元に積層していることが明らかとなった。分子間のアズレン同士の静電引力がパッキングに影響を及ぼしていると考えられる。また、中心金属が配位子に及ぼす磁気的影響について、1H NMRの常磁性シフト解析によって明らかにした。また、金属-配位子間の電子伝達について酸化還元電位測定によって検討を行った。アズレン骨格をエクアトリアル配位子として有する常磁性ルテニウム二核パドルホイール錯体の単結晶X線構造解析を行い、一次元の積層構造を有していることを明らかにし、1H NMR測定による常磁性シフト解析の結果、アズレンの6-位プロトンといった中心金属から非常に離れた位置まで磁気的影響が及んでいることを見い出した。本研究では、分極構造によって活性化されたπ電子系化合物であるアズレンと金属元素との相乗系を構築することを目的とし、アズレン骨格をエクアトリアル配位子として有するロジウム二核パドルホイール錯体の合成を行った。具体的には、クロロカテコールボランにトリエチルアミンと塩化アルミニウムを作用させることによって生じたボレニウムカチオンとの求電子置換反応によりアズレンの1-位、そしてイリジウム触媒を用いたビスピナコラートジボロンとのカップリング反応によりアズレンの2-位にボロン酸エステルを導入した。その後、N,N-ジメチル塩化カルバモイルとのクロスカップリング反応によってそれぞれアミド体へと変換した後、加水分解を行うことで1-および2-カルボキシアズレンを合成した。これを、別途合成したジロジウムテトラアセテートとクロロベンゼン中で加熱還流することにより、アズレン骨格をエクアトリアル配位子として有するパドルホイール型ロジウム二核錯体の合成を行った。得られた錯体の単結晶X線構造解析成功し、結晶格子のa軸に沿って一次元に積層し、a軸方向を貫くように一次元チャネル状の空隙を形成していることを明らかにした。

結晶中の空隙の大きさは軸配位子によって変化し、アセトニトリルを軸配位子とした時、再結晶溶媒のクロロベンゼンを取り込むことが確認された。この錯体の粉末試料に対する気体の吸着測定を行ったところ、構造変化を伴いながら二酸化炭素を吸脱着することが示唆された。また、酸化還元電位測定によりアズレンユニット間での電子的相互作用が示唆された。過渡吸収測定を行った結果、ロジウムの重原子効果によるアズレンの励起一重項から励起三重項への超高速の項間交差と三重項状態の長寿命化が示唆された。分極構造によって活性化されたπ電子系化合物であるアズレンと金属元素との相乗系を構築することを目的とし、アズレン骨格をエクアトリアル配位子として有するRh二核パドルホイール型錯体の合成を行った。錯体の単結晶X線構造解析に成功し、結晶格子のa軸に沿って一次元に積層し、空隙を形成していることを明らかにした。この錯体の粉末試料は、空隙の構造変化を伴いながら二酸化炭素を吸脱着することが示唆された。酸化還元電位測定により配位子間での電子的相互作用が示唆された。過渡吸収測定を行った結果、Rhの重原子効果によるアズレンの励起一重項から三重項への超高速の項間交差と三重項状態の長寿命化が示唆された。得られたパドルホイール型ロジウム二核錯体の励起状態での電子的・磁気的性質を明らかにすると共に、ルテニウム二核金属についても検討を行う予定である。得られた常磁性二核錯体の溶液中、励起状態での電子的・磁気的性質を明らかにすると共に、固体物性についても検討を行う予定である。構造有機化学当初購入予定であった近赤外ファイバマルチチャンネル分光システムは、不安定化学種の測定用として計画していた。しかしながら、研究を進めていく中、不安定であった化学種を予想以上に安定化することに成功したため、既存の装置による測定でも目的を果たすことが可能となったことから、本機器の購入を取り止めることとした。当初予定していた研究内容が達成されたため、次年度使用予定の消耗品購入に充てることとした。平成28年度に電気化学測定装置を購入する予定である。ガラス器具を購入する予定である。
アミロイドーシス発症の分子機構解明：蛋白質科学・マウスモデル・臨床病理学の融合

本研究は、β2-ミクログロブリン(β2-m)アミロイドーシス発症の分子機構を、各種実験系を有機的に組み合わせ総合的に解明する。具体的に、1種々の生体分子がβ2-mアミロイド線維形成を促進・抑制する分子機構、特に細胞外シャペロンのβ2-m線維形成抑制機構解明、2β2-m線維による細胞・組織傷害機構解明、3β2-m線維形成・沈着を阻害する有機化合物探索、4ヒトアミロイドーシスに共通する発症機構や治療戦略と共に、アミロイド沈着の臓器特異性を説明する作業モデルの提案、の4点を目指す。平成30年度は、以下の3項目を推進した。(i)目的1に関し、透析アミロイドーシス患者より得られた手術標本を、プロテオーム解析、各種抗体を用いた免疫組織化学染色により検討した。その結果、プロテオグリカンのSLRPがβ2-mアミロイドと共沈着し、SLRPのコア蛋白質がβ2-mアミロイド線維形成、沈着を促進する可能性を示し、現在論文作成中である。(ii)目的14に関連し、脳血管アミロイド症患者より得られた手術標本のプロテオーム解析を行い、細胞外シャペロンのクラステリン、apoEがAβアミロイドと共沈着していることを明らかにした。また、独自の試験管内実験より、これらのシャペロン分子がAβアミロイド線維形成を阻害することを明らかにした。これらのシャペロン分子はβ2-mアミロイドとも共沈着しており、ヒトアミロイドーシスに共通するシャペロン分子として機能する可能性を示し、論文発表した。(iii)変異型β2-m (D76N)トランスジェニックマウスの開発を昨年度に引き続き行った。作成した5系統のマウスをヘミ接合体で維持し、18か月齢、24か月齢で組織学的に検討したが、明らかなアミロイド沈着は確認できなかった。現在2系統でトランスジーンのホモ化が完了し、これらを維持しアミロイド自然沈着の有無を検証する。上記で述べたとおり、(i)SLRPsのコア蛋白質がβ2-mアミロイド線維形成、沈着を促進している可能性を示した。(ii)細胞外シャペロンのクラステリン、アポリポ蛋白質Eが、脳血管アミロイド症、β2-mアミロイドーシスを始めとするヒトアミロイドーシスに共通する線維形成・沈着抑制分子として機能する可能性を示し、論文発表した。以上の成果より、上記目的14は順調に進展していると判断した。一方、変異型β2-m (D76N)トランスジェニックマウスの開発には成功したが、未だβ2-mアミロイドの沈着を確認できておらず、計画全体としておおむね順調に進展していると判断した。引き続き1変異型β2-m(D76N)線維形成を促進・抑制する細胞外マトリクス分子や細胞外シャペロンの探索と分子機構解析、2ヒト変異型β2-m(D76N)トランスジェニックマウスの作成と繁殖を推進すると共に、3ヒト野生型β2-mトランスジェニックマウスを用いたアミロイドーシス発症促進実験、4β2-mアミロイド線維の細胞傷害機構解析、5β2-m線維形成を促進する生体分子群の探索、6モデルマウスを用いた生体分子の機能及び臓器特異的アミロイド沈着機構解明、7β2-mアミロイド沈着をもたらす細胞外マトリクス環境の臨床病理学的解析、および8β2-mアミロイド線維形成阻害・脱凝集をもたらす有機化合物の探索を行い、ヒトアミロイドーシスに共通する発症機構や治療戦略の作業モデルを提案する。本研究は、ヒト疾患モデルとしてβ2-ミクログロブリン(β2-m)アミロイドーシスを選び、発症の分子機構を総合的に解明する。具体的に、1種々の生体分子がβ2-mアミロイド線維形成を促進・抑制する分子機構、特に細胞外シャペロンのβ2-m線維形成抑制機構解明、2β2-m線維による細胞・組織傷害機構解明、3β2-m線維形成・沈着を阻害する有機化合物探索、4ヒトアミロイドーシスに共通する発症機構や治療戦略と共に、アミロイド沈着の臓器特異性を説明する作業モデルの提案、の4点を目的とする。平成28年度は、1変異型β2-m(D76N)線維形成を促進・抑制する細胞外マトリクス分子や細胞外シャペロンの探索と分子機構解析、および2ヒト変異型β2-m(D76N)トランスジェニックマウスの作成と繁殖を中心に研究を行った。1CRPとSAPが、AβおよびD76N β2-mのアミロイド線維形成を、濃度依存的かつsubstoichiometricに抑制することを明らかにした。2SAPは、線維形成のみならずグルタチオン-S-トランスフェラーゼの不定形凝集体の形成も抑制することが分かり、幅広い蛋白質凝集抑制活性が示された。3Ca2+存在下におけるD76N β2-m線維形成において、SAPが反応初期では線維形成を抑制し、反応後期では線維形成を促進することを明らかにし、SAPの線維形成に対する抑制および促進効果を1つの実験系で捉えることに成功した。以上の結果から、CRPとSAPはともに細胞外シャペロンとして機能し、アミロイド線維形成を始めとする蛋白質の異常凝集を抑制する一方、一度線維が形成されるとSAPは線維と結合し、線維を安定化することで線維形成を促進するという2面性を持つことを明らかにした。平成28年度の中心研究計画である「変異型β2-m(D76N)

線維形成を促進・抑制する細胞外マトリクス分子や細胞外シャペロンの探索と分子機構解析」に関し、1CRPとSAPが、AβおよびD76N β2-mのアミロイド線維形成を、濃度依存的かつsubstoichiometricに抑制することを明らかにした。2SAPは、線維形成のみならずグルタチオン-S-トランスフェラーゼの不定形凝集体の形成も抑制することが分かり、幅広い蛋白質凝集抑制活性が示された。3Ca2+存在下におけるD76N β2-m線維形成において、SAPが反応初期では線維形成を抑制し、反応後期では線維形成を促進することを明らかにし、SAPの線維形成に対する抑制および促進効果を1つの実験系で捉えることに成功した。以上の結果から、CRPとSAPはともに細胞外シャペロンとして機能し、アミロイド線維形成を始めとする蛋白質の異常凝集を抑制する一方、一度線維が形成されるとSAPは線維と結合し、線維を安定化することで線維形成を促進するという2面性を持つことを明らかにした。以上の成果をScientific Reportsに報告した。「ヒト変異型β2-m(D76N)トランスジェニックマウスの作成と繁殖」に関してもおおむね順調に進行している。本研究は、β2-ミクログロブリン(β2-m)アミロイドーシス発症の分子機構を、独自の試験管内実験系、新規遺伝子改変マウス、培養細胞系、臨床病理学的解析を有機的に組み合わせ総合的に解明する。具体的に、1種々の生体分子がβ2-mアミロイド線維形成を促進・抑制する分子機構、特に細胞外シャペロンのβ2-m線維形成抑制機構解明、2β2-m線維による細胞・組織傷害機構解明、3β2-m線維形成・沈着を阻害する有機化合物探索、4ヒトアミロイドーシスに共通する発症機構や治療戦略と共に、アミロイド沈着の臓器特異性を説明する作業モデルの提案、の4点を目指す。平成29年度は、以下の3項目を推進した。(i)目的1に関し、透析アミロイドーシス患者より得られた手術標本を、プロテオーム解析、各種抗体を用いた免疫組織化学染色により検討した。その結果、class I small leucine-rich proteoglycans (SLRPs)がβ2-mアミロイドと共沈着し、SLRPsのコア蛋白質がβ2-mアミロイド線維形成、沈着を促進する可能性を示した。(ii)目的14に関連し、脳血管アミロイド症患者より得られた手術標本のプロテオーム解析を行い、細胞外シャペロンのクラステリン、アポリポ蛋白質EがAβアミロイドと共沈着していることを明らかにした。また、独自の試験管内実験より、これらのシャペロン分子がAβアミロイド線維形成を阻害することを明らかにした。これらのシャペロン分子はβ2-mアミロイドとも共沈着しており、ヒトアミロイドーシスに共通するシャペロン分子として機能する可能性を示した。(iii)変異型β2-m (D76N)トランスジェニックマウスの開発を昨年度に引き続き行った。作成した5系統の内3系統に十分なβ2-m (D76N)の発現を認め、繁殖を行った。上記で述べたとおり、(i)SLRPsのコア蛋白質がβ2-mアミロイド線維形成、沈着を促進している可能性を示した。(ii)細胞外シャペロンのクラステリン、アポリポ蛋白質Eが、脳血管アミロイド症、β2-mアミロイドーシスを始めとするヒトアミロイドーシスに共通する線維形成・沈着抑制分子として機能する可能性を示した。以上の成果より、上記目的14は順調に進展していると判断した。一方、変異型β2-m (D76N)
患者皮膚から誘導する神経膠様細胞を用いた難治性疼痛に対する移植治療

本研究の目標は難治性の末梢性神経障害性痛に対する治療法の開発であるが、これまでの最大の問題点は、現存する動物モデルではシュワン様細胞移植などの新規再生医療の治療効果を判定できないことであった。そこで昨年度はラット坐骨神経を一定の時間(10分間)、一定の力(60g)で圧迫することで神経障害性痛を約4週間引き起こすラットモデルの開発に成功し、アロディニアや痛覚過敏の出現を行動評価で確認し、脊髄や後根神経節で神経障害性痛に合致するタンパク発現を観察したが、今年度は各種鎮痛薬に対する反応を観察した。坐骨神経クリップ2週間後において、神経障害性痛患者に効果があるとされるガバペンチン及びヂュロキセチンを腹腔内投与したところ、著明な鎮痛効果を示した一方、侵害受容性痛に効果を示すジクロフェナクは効果を示さなかった。これは本ラットモデルが神経障害性痛の病態を表現しているモデルであることを支持した。一方、細胞移植実験として昨年度ラットシュワン細胞を障害部位に移植したものの当初の予想と異なり、明らかな効果を示さなかった。原因検索として圧迫1週間後の坐骨神経を軸索マーカーであるニューロフィラメントの抗体を用いて免疫組織化学を行なったところ軸索の障害は認められなかったため、神経組織の損傷が少なく、約4週間で自然治癒する弱い神経障害であったことで投与した細胞による効果を検出できなかった可能性が考えられた。そこで、より強い120gのクリップを用いて坐骨神経圧迫モデルを作成したところ、10分間の圧迫で痛覚過敏が6週間持続し、圧迫後1週間の坐骨神経では圧迫部位以遠でニューロフィラメント及びミエリンマーカーであるMBPの発現が低下しており、軸索障害及び脱髄をきたしていることが確認された。次に圧迫直後にラットシュワン細胞を移植したところ、移植5週後において細胞非移植群と比較して有為な痛覚過敏の改善が認められた。研究開始時の最大の問題点として、現存する動物モデルではシュワン様細胞移植などの新規再生医療の治療効果を判定できないため、新規動物モデルの作成に時間を要した。その後の研究は概ね順調に進捗していると考える。再生医療の評価に適した動物モデルについては適切な条件を見出せているので、今後は当初の計画どおり誘導シュワン細胞を用いた実験を進めていく予定である。細胞移植治療の動物モデルとして、当初、神経障害性痛モデルとして一般的に使用されている絞扼性坐骨神経損傷モデルラット、脊髄神経結紮モデル、または坐骨神経部分結紮モデルを用いる予定であったが、モデルに使用される糸が神経損傷部位に残存することから、細胞移植治療を評価するには不十分なモデルであることが判明したため、より臨床に近い、神経損傷部位に異物が残らないモデルの作成を第一に行うこととした。そこで、坐骨神経に一定の圧力を加えることで神経障害痛を引き起こすモデルラットの作成に取り掛かった。条件検討の結果、von Frey testにおいてアロディニア、およびHargreaves testにおいて痛覚過敏を約1ヶ月間引き起こすモデルラットの作成に成功した。次に上述の新たな神経障害性痛モデルラットについて、免疫組織学的に詳細に検討することとした。神経障害性痛の病態では、脊髄後角においてマイクログリアの増生が認められることが報告されている。そこで、坐骨神経が入力しているL5レベルの脊髄から凍結切片を作成し、マイクログリアのマーカーであるIba-1で染色しレーザ顕微鏡で観察したところ、障害側の脊髄後角においてIba-1の発現している面積の有意な増大が認められた。また、本モデル動物において軸索の障害があるかどうかを評価するため、axotomyのマーカーとして知られているATF-3で後角神経節を染色したところ、障害側にのみATF-3の発現が認められた。以上の結果から、本モデルでは神経障害性痛で見られるアロディニア、痛覚過敏、脊髄でのマイクログリアの増生、軸索障害が起こることが分かり、今後の実験に使用できるモデル動物を得られたと考えられる。最後に細胞移植の治療効果を確認するため、ラットシュワン細胞を障害部位に移植したが、有為な治療効果は認められなかった。当初、すでに確立されているモデル動物を使用する予定であったが、既存のモデルが本研究においては十分でないことが判明したため、モデル動物の作成から行わざるを得なくなった。モデル動物の作成自体は比較的順調に進んでいると考えている。原因検索として圧迫

1週間後の坐骨神経を軸索マーカーであるニューロフィラメントの抗体を用いて免疫組織化学を行なったところ軸索の障害は認められなかったため、神経組織の損傷が少なく、約4週間で自然治癒する弱い神経障害であったことで投与した細胞による効果を検出できなかった可能性が考えられた。そこで、より強い120gのクリップを用いて坐骨神経圧迫モデルを作成したところ、10分間の圧迫で痛覚過敏が6週間持続し、圧迫後1週間の坐骨神経では圧迫部位以遠でニューロフィラメント及びミエリンマーカーであるMBPの発現が低下しており、軸索障害及び脱髄をきたしていることが確認された。次に圧迫直後にラットシュワン細胞を移植したところ、移植5週後において細胞非移植群と比較して有為な痛覚過敏の改善が認められた。研究開始時の最大の問題点として、現存する動物モデルではシュワン様細胞移植などの新規再生医療の治療効果を判定できないため、新規動物モデルの作成に時間を要した。その後の研究は概ね順調に進捗していると考える。モデル動物のさらなる評価として、神経障害性痛に一般に効果が認められている薬物を投与する実験を行い、上述のモデルが神経障害性痛モデルであるより強固なエビデンスを確立する必要がある。また、細胞移植についは、細胞の投与時期や量、モデル動物の障害の程度などを条件検討する予定である。再生医療の評価に適した動物モデルについては適切な条件を見出せているので、今後は当初の計画どおり誘導シュワン細胞を用いた実験を進めていく予定である。当初の計画からやや遅れており、細胞誘導実験を行なっていないため、次年度使用額が生じた。次年度は細胞誘導のためのサイトカインが必要となるためこれらを使用する予定である。