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てんかん外科治療前後のてんかん患者の精神症状に関する前方視的研究

てんかん患者には、うつ、不安、精神病などのさまざまな精神症状がみられるが、その発現機序は不明である。本研究では、てんかん外科治療を受ける患者を被験者として、術前、術後3か月、1年、2年時に精神医学的評価を行い、130名で評価を終えた。このうち、16歳以上のてんかん患者79名について解析を行った。その結果、79名中32名(41%)で術前あるいは術後に何らかの精神疾患がみられた。術前に精神疾患がみられた21名中14名(67%)では術後2年時に精神疾患は消退していた。一方、術前に精神疾患がみられなかった58名中11名(19%)は術後2年までの期間に何らかの精神疾患を有した。てんかん患者には、うつ、不安、躁、幻覚、妄想、強迫などのさまざまな精神症状がみられる。これらは、てんかん発作と直接的、間接的に関連して出現し、てんかん病態そのものが関与していることが想定されているが、その発現機序は不明である。本研究では、てんかん外科治療を受ける患者を被験者として、術前、術後3か月時、術後1年時、術後2年時に精神医学的評価を前方視的に行うものである。精神医学的評価バッテリーとして、Mini-International Neuropsychiatric Interview (M.I.N.I.)による構造化面接、ハミルトンうつ病評価尺度HAM-D、ハミルトン不安評価尺度HAM-A、陽性・陰性症状評価尺度PANSS、ヤング躁病評価尺度YMRS、エール-ブラウン強迫症状評価尺度Y-BOCS、発作間歇時不快気分症調査票IDDIを用いた。現在、術前および術後3か月時は123名、術前、術後3か月時および術後1年時は96名、術前、術後3か月時、術後1年時および術後2年時は65名で評価を終えた。調査は順調に進んでおり、次年度も引き続き同じバッテリーを用いて精神医学的評価を行う予定である。てんかん外科治療前後の精神症状を評価バッテリーを用いて前方視的に調査した研究はほとんどなく、本研究により、てんかん外科治療による発作改善と精神症状の変化の関連が明らかになるものと考える。結果については、学会発表および論文発表により成果の普及を行う。当初の計画では、既に精神医学的評価を終えていた80名に加えて、新たに50名、計130名のてんかん患者でてんかん外科治療の術前および術後3か月時に精神医学的評価を行う予定だった。現在123名のてんかん患者で、術前および術後3か月時に評価を実施できており、おおむね順調に進展している。てんかん患者には、うつ、不安、躁、幻覚、妄想、強迫、気分不快などのさまざまな精神症状がみられる。これらは、てんかん発作と直接的、間接的に関連して出現し、てんかん病態そのものが関与していることが想定せれているが、その発現機序は不明である。精神医学的評価バッテリーとして、Mini-International Neuropsychiatric Interviwe (M.I.N.I.)による構造化面接、ハミルトンうつ病評価尺度HAM-D、ハミルトン不安評価尺度HAM-A、陽性・陰性症状評価尺度PANSS、ヤング躁病評価尺度YMRS、エールーブラウン強迫症状評価尺度Y-BOCS、発作間歇時不快気分症調査票IDDIを用いた。現在、100名で術前、術後3か月時、術後1年時、術後2年時までの評価を行った。調査は順調に進んでおり、次年度も引き続き調査を継続し、結果を解析する予定である。これまでの結果は、2016年、第50回日本てんかん学会(静岡)のシンポジウム「てんかん外科と包括医療」およびILAE Neuropsychiatric Commission Meeting(Aichi)で発表を行った。次年度は、国際てんかん学会(バルセロナ)で発表し、論文化する予定である。当初の計画では150名程度のてんかん患者を対象とすることを予定していた。現在は100名で術後2年時までの評価を終えている。ただし、すでに138名で術前、術後3か月時および術後1年時まで評価をしており、概ね予定通り計画は進んでいる。てんかん患者には、うつ、不安、躁、幻覚、妄想、強迫、気分不快などさまざまな精神症状がみられる。これらは、てんかん発作と直接的、間接的に関連して出現し、てんかん病態そのものが関与していることが推定されているが、その発現機序は不明である。最終的に130名の患者で術前、術後3か月時、術後1年時、術後2年時までの評価結果を得た。これまでの成果は、2016年には、第50回日本てんかん学会(静岡)のシンポジウム

「てんかん外科と包括医療」、ILAE Neuropsychiatric Commission Meeting (Aichi)、2017年には、32nd International Epilepsy Congress (Barcelona)、第51回日本てんかん学会(京都)のシンポジウム「Emotional disturbance in people with epilepsy」で発表した。こららは現在論文化のため準備中である。てんかん患者には、うつ、不安、精神病などのさまざまな精神症状がみられるが、その発現機序は不明である。本研究では、てんかん外科治療を受ける患者を被験者として、術前、術後3か月、1年、2年時に精神医学的評価を行い、130名で評価を終えた。このうち、16歳以上のてんかん患者79名について解析を行った。その結果、79名中32名(41%)で術前あるいは術後に何らかの精神疾患がみられた。術前に精神疾患がみられた21名中14名(67%)では術後2年時に精神疾患は消退していた。一方、術前に精神疾患がみられなかった58名中11名(19%)は術後2年までの期間に何らかの精神疾患を有した。今後も継続して術前、術後3か月時、術後1年時、術後2年時に精神医学的評価を行う。新たな被験者は年間50名程度を見込んでいる。結果については、学会発表および論文発表により成果の普及を行う。今後も継続して、術前、術後3か月時、術後1年時、術後2年時に精神医学的評価を行う。さらに、結果を解析し、国際てんかん学会(バルセロナ)で発表し、論文化する予定である。臨床てんかん学海外で行われる国際学会での発表を予定していたが、その機会がなかったため残額が生じた。海外で行われる国際学会での発表を予定していたが、国内で開催された国際学会で発表をしたため、旅費の使用額が予定より小さくなった。また、英文論文化が最終年度にもちこされたため、そのための費用がかからず、残額が生じた。次年度で、国際学会での発表を行い、翌年度分を合わせて残額分を使用する予定である。最終年度は、バルセロナで開催される国際てんかん学会への発表が決まっており(受理済み)、旅費は使用される。また、結果を英文論文にする予定であり、英文校正ために、残額を含めて全ての研究費を使用する予定である。
配向したヘリックスペプチド薄膜の調製と機能発現

金基板上および石英基板上にヘリックスペプチドを垂直配向で固定化する方法を確立した。前者では、リポ酸とその誘導体あるいはチオフェノールをヘリックスペプチドの末端に導入し、金基板上に共有結合で固定化した。後者では、石英基板上にアンモニウム基を導入し、ヘリックスペプチドにアルデヒド基との間にシッフベース形成により固定化した。いずれも、ヘリックスペプチドの高い分子集合体形成能を賦与する分子設計を行うことにより、垂直配向となることをFTIR-RAS測定等により確認した。このようにして調製した垂直配向ヘリックスペプチド自己組織化膜(SAM)について、測鎖に導入した官能基を通しての光励起エネルギー移動と光電変換の各機能評価を行った。前者については、発色団であるインドール基を有するトリプトファンとヘリックスを安定化させる効果のあるα-アミノイソ酪酸を用いた9量体ペプチドにリポ酸を結合した化合物、SST3Bを分子設計した。合成したSST3B'はN末端側の2つのインドール基が水素付加されている(DH体)ことが分かった。また水素付加したインドール基(DH体)ではホルミル保護基が外れていなかった。合成した9量体ペプチドSST3B'は、エタノール溶液中で3_<10>ヘリックス構造とっていることが示された。また、SST3B' SAMにおいて光アノード電流発生が確認できたことから、3_<10>ヘリックス構造においてヘリックス軸に沿って一直線上にならんだトリプトファンDH体測鎖が電子メディエーターとして機能することが示唆された。機能に関する後者の例として、発色基として光増感作用をもつN-エチルカルバゾリル(ECz)基をC末端に有するSSL16ECzの合成し、SAMの調製、キャラクタリゼーションおよび光電変換特性の検討を行った。このヘリックスペプチドSAMは稠密であったが、励起状態でECz基同士に相互作用はなかった。このSS16ECz SAMを、299nmの紫外光で照射したところ、光アノード電流の発生が確認でき、量子効率は0.19%とヘリックスペプチドSAMとしては高い値を得ることができた。この他、クラウンエーテルを末端に結合したヘリックスペプチド複合体を合成し、硝酸鉛水溶液上に展開して単分子膜を調製し、金基板上にトランスファーした。これにより、Pb^<2+>イオンが基板上にトランスファーされ、硫化反応によりPbSの数原子層厚のネットワークが形成された。この薄膜は半導体的性質を示し、電子的機能化薄膜を調製できることがわかった。1)両末端保護ペプチド、Boc-(L-Leu-Aib)_n-OBzl(n=8,12,16)、の合成を行った。鎖長が長くなるとヘリックス構造が安定となり、また、分子会合する傾向が強まった。水表面にこれらペプチド分子を展開して単分子膜を調製し、表面圧-表面積等温曲線を解析したところ、16,

24量体ペプチドは、水表面にヘリックス軸を横たえて単分子膜を形成するのに対し、32量体ペプチドでは、ヘリックス軸が界面に垂直に近い角度をとって配向する事が示唆された。2)片末端にクラウンエーテルを結合したペプチド、Boc-(L-Val-Aib)_n-Ala-Cr(n=8,12)、の合成を行った。ヘリックスブレーカーであるVal残基が構成残基の半分近くを占めるにも拘わらず、これらのペプチド分子はヘリックス構造を形成した。水表面にこれらのペプチド分子を展開して単分子膜を調製し、表面圧-表面積等温曲線を解析したところ、16量体ペプチドは、水表面にヘリックス軸を横たえて単分子膜を形成するのに対し、24量体ペプチドは、界面に対して垂直に近い配向をとって分子組織化されることが示唆された。3)石英ガラス基板にアミノシラン化剤を用いて表面処理を行った。トルエン溶液を用いて、70°Cで反応を行うことにより、単分子膜のコートが可能となり、緻密にアミノ基が固定化された表面が得られた。Boc-(L-Ala-Aib)_8-OHの活性エステルとこの基板とをインキュベートすることにより、あるいは、Boc-(L-Ala-Aib)_8-OHと基板とを縮合剤存在下でインキュベートすることにより、石英ガラス基板上にヘリックスペプチドを固定化できることが明らかとなった。Boc-(L-Leu-Aib)_n-OBz1 (n=8,12,16;OBzlはベンジルエステル)を合成し、水面上と水/メタノール(1/1)混合溶媒上に展開し、サブフェーズ上のヘリックスペプチドの配向をFTIR-RASを測定して調べた。これらのペプチドを気体状態で展開すると、圧縮しても配向は変化せず、水面にヘリックスは横たわったままであった。しかし、液体状態で、ペプチド分子を展開すると、アミドIとアミドIIのシグナル比から求めたヘリックス軸の界面垂直方向からの角度は、40度前後あるいは更に小さな値となった。また、混合溶媒上のほうが角度は小さくなった。しかしながら、金基板ヘトランスファーすると水平配向へと変化した。そこで、金基板上に混合溶媒をおき、ペプチドを展開した後、溶媒を蒸発させることによりペプチド単分子膜を基板上に移す操作を繰り返した。10回繰り返して得た膜について、FTIR-RASを測定してヘリックス軸の重直方向からの傾き角を求めたところ、23度と非常に垂直に近い配向をとる膜が得られた。ヘリックスペプチドは大きなダイポールモーメントを有しているが、水表面あるいは金基板上に展開すると、そのイメージダイポールが発生し、これとの静電相互作用を強めるため水平配向を取りやすいと考えられる。サブフェーズの誘電率を下げたり、ペプチド分子の位置を金表面から遠ざけることでこの静電相互作用を抑制でき、垂直配向のヘリックスペプチド配向膜を得ることができたと考えられる。金基板上に3種類のヘリックスペプチドSAMを調製し、それぞれの機能を解析した。1)発色団であるインドール基を有するトリプトファンとヘリックスを安定化させる効果のあるα-アミノイソ酪酸を用いた9量体ペプチドにリポ酸を結合した化合物、SST3Bを分子設計した。対照化合物には、末端にトリプトファンを持つアルキル化合物SC15Tを用いた。合成したSST3B'はN末端側の2つのインドール基が水素付加されている(DH体)ことが分かった。
次世代エピゲノム解析技術の開発とその応用

次世代メチローム解析技術の開発:次世代型PBATの基盤技術としてTACS ligation法を開発し、これとランダムプライミングを組み合わせたtPBAT法を確立して、論文投稿を行った。tPBAT法では、2回のランダムプライミングに基づくPBAT原法の欠点であったライブラリ断片長の短さが改善され、極微量解析時におけるマッピング効率の低下(人工産物の増加)も抑制された。前者によってペアエンドモードでの配列決定が効果的になり、HiSeqX10およびNovaSeqと組み合わせることで高出力を確保することができた。更に、アダプタ付加方向が異なる2種類のライブラリを並行して作成して混合後に配列決定を行うデュアルライブラリ戦略を考案・実装することによって、色補正用スパイクインDNAが不要になり、機器の出力を100%データ産生に向けることも可能となった。tPBATについては領域内のメチローム解析支援にも活用されて、順調に稼働中である。また、これらを応用してヒストン変異脳腫瘍のWGBS解析を進めると同時に、コレステロール負荷による血管平滑筋細胞の分化過程のWGBSおよびTAB-seq解析も実施した。一方でGC含量によるバイアスについては、最初のランダムプライミングステップを残したtPBATによる改善は求められなかった。そこで昨年度に見出したバイサルファイト変換DNAの末端修復反応にTACS ligationを組み合わせることによって、ランダムプライミングを完全に排除したttPBATを開発し、各段に均一性の増したゲノムカバレージが得られることを確認した。次世代ゲノムフットプリント法の開発:DMS-seqに関しては、詳細プロトコルの論文発表を行い、ライブラリ作成法の改良を進めた。DamID-seqについても最適化を進め、ナノポアシーケンサーによる検出等も試みた。PBATの改良は順調に進行しており、領域内支援にも反映が出来ている。新規エピゲノム解析技術の開発についてもそれぞれに興味深い成果が得られつつある。PBATの究極型への道筋も明らかになってきたので、その完成を急ぐ。更にそれを活かした多層エピゲノム解析を目指して、各種エピジェネティックシグナルを人工的メチル化としてゲノムにエンコードした上で内在性のメチル化とともにPBATで読み解く方向の技術開発に注力したい。次世代メチローム解析技術の開発:次世代型PBATの基盤技術として開発中であった独自の一本鎖DNA連結法TACSライゲーションの最適化を更に進めた。バイサルファイト処理DNAにTACSライゲーションを適用すると通常のssDNAに適用した場合よりも効率が低い点が問題となったが、その原因はバイサルファイト変換による3'切断端が通常の水酸基やリン酸基ではない構造を有するためと考えられた。そこで、考えられるいくつかの構造を解消できる可能性を有する酵素を発現精製して使用したところ、末端修復反応の効果が認められた。これと平行してTACSライゲーションを適用した後の相補鎖合成反応の最適化を中心に進めた。一方、ランダムプライミングで伸長した相補鎖に対してTACSライゲーションを適用する方法も試みて有用性が確認されたため、この方法をHiSeqX10を利用して行うことで領域内の支援を行うこととした。また、進展の著しいナノポアシーケンサーにも着目し、長鎖エピゲノム解析への応用についても予備的検討に着手した。次世代ゲノムフットプリント解析技術の開発:DMS-seqの成果を取りまとめて論文を発表した。詳細なプロトコルについても論文が受理された。ChIPデータの活用についても上記論文中に盛り込んだ。またDamメチレースによる人工的メチル化を用いたゲノムフットプリンティングの可能性についても検討を行い、DamID-seq変法を開発した。次世代エピゲノム解析技術の応用:オンコメタボライト2HG添加によるヒト正常アストロサイトの解析を進めている。次世代メチローム解析技術については、要素技術TACSライゲーションの開発が順調に進んでおり、その成果を早期に領域内支援を行うための体制も整備された。また、進展の著しいナノポアシーケンサーに着目して、その長鎖エピゲノム解析への応用についても予備的検討を開始した。次世代ゲノムフットプリント解析技術については、DMS-seqに関する論文を発表し、更に詳細なプロトコルも受理された。iDMS-seqについては原理的な有効性を上記論文に盛り込むことも出来た。

そこで昨年度に見出したバイサルファイト変換DNAの末端修復反応にTACS ligationを組み合わせることによって、ランダムプライミングを完全に排除したttPBATを開発し、各段に均一性の増したゲノムカバレージが得られることを確認した。次世代ゲノムフットプリント法の開発:DMS-seqに関しては、詳細プロトコルの論文発表を行い、ライブラリ作成法の改良を進めた。DamID-seqについても最適化を進め、ナノポアシーケンサーによる検出等も試みた。PBATの改良は順調に進行しており、領域内支援にも反映が出来ている。新規エピゲノム解析技術の開発についてもそれぞれに興味深い成果が得られつつある。次世代メチローム解析技術については、完全にランダムプライミングを排した方法の確立を急ぐとともに、長鎖DNAへの応用を検討する。また、進展の著しいナノポアシーケンサーの長鎖エピゲノム解析への応用を本格化する。PBATの究極型への道筋も明らかになってきたので、その完成を急ぐ。更にそれを活かした多層エピゲノム解析を目指して、各種エピジェネティックシグナルを人工的メチル化としてゲノムにエンコードした上で内在性のメチル化とともにPBATで読み解く方向の技術開発に注力したい。
デンドロン型置換基を利用したナノ集積化による有機半導体材料のメゾ構造制御

分子プログラミングを可能とするために、新規なデンドリマー型置換基の開発と、有機半導体材料への導入について検討を行い、ジフェニルジセレニドをコアに持つデンドリマー、糖を末端に持つフラロデンドリマー、DBNを焦点部位に持つデンドリマーおよびそのフラーレン付加体を合成することに成功した。また、界面を利用したデンドリマーの自己組織化により、単層カーボンナノチューブ/フラロデンドロン超分子複合体が形成することを明らかとするとともに、光誘起電子移動による電荷分離状態の生成を明らかとした。さらに、表面へとシリカ層を導入した単層カーボンナノチューブ/フラロデンドロン/SiO2ナノ同軸ケーブルを作製し、光触媒として用いた水の分解反応を行ったところ水素発生の量子収率が31%に達することが分かった。1)ジスルフィド結合をコアに持つデンドリマーの分子集合状態と機能化について検討し、末端への糖(グルコノラクトン)導入による水溶性デンドリマージスルフィドの開発に成功した。興味深いことに、水溶性デンドリマージスルフィドは、光触媒能を有し、アリルアルコールの転移反応によるアルデヒド合成に利用可能であることを見出した。今後、デンドリマーの集積効果と反応の選択性向上についての検討を進める予定である。2)半導体材料として特に注目されているフタロシアニンの化学修飾について検討し、カルコゲン元素(硫黄、セレン)の導入法を開発した。今後、フタロシアニンの分子集合状態制御とフラロデンドロンとの組み合わせによる太陽電池デバイス構築について検討を進める予定である。3)フッ素イオン添加によりデンドリマーの蛍光増大が起こることを初めて明らかとし、フッ素イオンセンサーとしての応用について検討した。フッ素イオンの選択的なセンシングをデンドリマーのようなシンプルな構造で達成可能なことは今後のデンドリマー化学にとって重要な知見であるとともに、今後、集積化と薄膜化などへの展開を考えている。4)フラロデンドロンを利用した超分子複合体形成と光機能についての検討を行い、学会発表を数件行った。カーボンナノチューブ/デンドロン複合体の研究は本研究者のオリジナルのアイデアであるので、引き続き、検討を進める。5)新規なフラロデンドロン合成法を開発した。(1)ジフェニルジセレニドをコアに持つポリアミドアミンデンドリマーの合成これまで報告例のないジフェニルジセレニドをコアに持つデンドリマーの合成に初めて成功した。これにより,セレン原子を含む光機能性デンドリマーの合成と集積化に関する研究が可能となった。(2)ジアステレオ選択的Diels-Alder反応を用いた光学活性フラロデンドロンの単離デンドロン型置換基を利用したナノ集積化において,高次構造の発現が期待される光学活性官能基の導入には大変興味が持たれるが,これまで,光学活性フラロデンドロンの単離例は数例しか報告されていない。今回,末端にグルコナミド基を導入することで,エナンチオメリックなフラロデンドロンの単離に成功した。今後,こうしたフラロデンドロンの作る分子集合状態について検討する予定である。(3)DBN焦点型デンドロンを用いた双性イオン型フラロデンドロンの合成と単離通常不安定なアニオン性フラーレン誘導体について,デンドリマー型置換基を導入することで単離可能となることを見出した。(4)単層カーボンナノチューブ/フラロデンドロン超分子複合体の光誘起電子移動単層カーボンナノチューブ表面に自己組織化によりフラロデンドロンを集積した単層カーボンナノチューブ/フラロデンドロン超分子複合体のレーザー分光を行い,高効率光誘起電子移動を確認した。これは,超分子複合体が理想的な光機能界面を有することを示しており,今後材料応用が期待される。(5)無機層状化合物内へのデンドリマーの挿入と光反応性層状化合物への光機能性デンドリマーのインターカレーションに成功した。新しい,光機能性官能基の集積化法として興味が持たれる。フラロデンドロンの末端にグルコナミド基を導入することで,アントラセンのDiels-Alder反応を用いた結合部位の光学異性体をジアステレオマーとして単離することに成功した。こうした光学活性体は,自己組織化により従来に比べて高次のナノ集積化が期待される。また,デンドリマージセレニドにおいても,末端にグルコナミド基を導入することで,新規な糖複合体を合成し,水への溶解性と同時に,糖鎖の水素結合を介した自己組織化を可能とした。さらに,単層カーボンナノチューブとフラーレンとの相互作用を利用した新しい自己集積化手法を開発し,単層カーボンナノチューブの周りにフラーレン層を有する超分子複合体の調整と光誘起電子移動に成功した。

これは,デンドロン型置換基の高い自己組織化能により,フラロデンドロンがカーボンナノチューブの分散剤として高い機能を発揮するだけでなく,単層カーボンナノチューブの周りに規則正しい分子配列を実現することが可能であることによってナノメートルスケールの構造を制御したフラーレンの集積化が進行することを利用している。興味深いことに,カーボンナノチューブの周りにフラロデンドロンが配列することで,光誘起電子移動効率が8倍以上になることが明らかとなった。
大気・海洋間の運動量輸送過程の帰納的推定と沿岸防災技術の高度化に関する研究

大気・海洋間の運動量輸送を支配する海面抵抗係数の暴風時における特性を定量的に解析可能な方法として,数値モデルを介して複雑なシステムの内部構造を推定する立場から,データ同化技術(4次元変分法)を利用した新しい解析法を開発した。また,種々の条件で本方法の精度や適用性を検討した。その結果,本方法は,観測が極めて困難な暴風時の海面抵抗係数を,暴風域外で観測された波浪観測データから逆推定可能であることを示した。1.既往の波浪推算結果の収集・整理・解析国土交通省および(独)港湾空港技術研究所がこれまでに実施してきた波浪推算結果を収集・整理・解析し,推算値が観測値よりも過大(誤差が大きい)であった33ケースを選定し,海上風データ及び,同期間のNOWPHAS(全国港湾海洋波浪情報網)波浪観測データを収集・整理した。また,これらの波浪推算結果の再解析を実施し,波浪の推算精度に影響を与える気象条件(風速や台風の移動速度など)を整理した。さらに,超強風下での波浪の数値実験を行い,台風の移動速度や移動経路,計算格子間隔,エネルギー入力項の算出法の違いによる推算波高の違いを明らかにすることにより,推算波高が過大となりやすい条件を明らかにした。2.有限水深域における非線形エネルギー輸送の離散相互作用近似の改良申請者らが開発した任意水深域に適用可能な非線形エネルギー輸送の厳密計算法を基に,浅海域においても計算精度が高く計算負荷の小さな新しい離散相互作用近似を開発し,うねりの伝播では非線形相互作用が波高の推算結果に大きく影響することを確認した。3.大気・海洋間の運動量輸送過程の検討と波浪モデルの改良これまでに提案されてきた風から波へのエネルギー輸送項について,既往文献の調査を行い,各々の関数形の特徴およびどの部分に曖昧性が残されているかにっいて検討した。さらに,暴風時の大気・海洋間の運動量輸送過程で重要な海面抵抗係数CDに着目し,波浪観測データから波浪推算モデルWAMを介し,離散的一定値関数形で設定したCDを逆推定可能なAdjoint法(4次元変分法)を利用したモデルを開発した。1.大気・海洋間の運動量輸送過程の検討と波浪モデルの改良前年度に検討した非線形エネルギー輸送項および風から波へのエネルギー輸送項とエネルギー消散項を波浪モデルに組み込みこんだ。ここでは,エネルギー輸送項,消散項とも複数の関数形を組み込み,オプションとしての設定で,任意の組み合わせで計算ができるように改良した。また,浅海域で重要な地形性砕波によるエネルギー消散項として,Battjesら(1978)のBoreモデルを導入し改良した。2.波浪予報モデルのAdjointコードの開発と適用性に関する検討暴風時の大気・海洋間の運動量輸送過程で重要な海面抵抗係数CDに着目し,波浪観測データから波浪推算モデルWAMを介してCDを逆推定可能なAdjoint法(4次元変分法)を利用した方法を開発した。一般にCDはHonda & Mitsuyasu(1982)の式のように10m高度の風速U10に関する1次式で与えられるが,近年,風速30m/sを超える超強風下では,逆にCDが減少するというPowell et al.(2003)などの報告があることから,U10に関する2次式および離散的一定値関数の2つの場合を検討した。ただし,CDを離散的一定値関数とする場合にはU10の分割数が未知パラメータ数となり,パラメータ数を増せば解の分解能は向上するが推定値が不安定になりやすい。そこでCDがU1Oに関する連続関数と仮定し,離散化したCDの値が局所的には滑らかな連続関数である先験条件を付加した。合理的かつ最適なパラメータは,モデルによる推定値と観測値の観測誤差項と先験条件の満足度を表す背景誤差項の和で表されるコスト関数を最小化することにより推定した。作成したAdjointコードの妥当性は,数値シミュレーションによる双子実験により,目標値に近い海面抵抗係数の値が適切に推定されることで確認した。平成21年度までの「大気・海洋間の運動量輸送過程の検討と波浪モデルの改良」および「波浪予報モデルのAdjointコードの開発と適用性に関する検討」で得られた結果をもとに,新しいエネルギーソース関数を組み込んだ波浪予報モデルの構築を実施した。なお,観測値として有義波高の時系列データを与え,風速の関数として海面抵抗係数を逆推定する平成21年度に開発したadjointコードでは,波浪観測地点近傍で吹いている風速程度までの海面抵抗係数はほぼ妥当な値を推定できるものの,その風速を超える強風速域での海面抵抗係数の推定精度は必ずしも良好とは言えなかった。そこで,平成22年度は上記のadjointコードに加えて,観測地点近傍で吹いている風速を超える強風速域の海面抵抗係数を精度良く推定するため,各方向別の波浪成分の時系列データを観測データとして与える場合および周波数と方向の関数である方向

スペクトルそのものの時系列データを観測データとして与えてデータ同化を行うなどの新たなadjointコードを開発し,平成21年度に開発したモデルと併せて妥当性及び高精度で推定可能な適用条件を数値シミュレーションにより明らかにした。さらに台風時を対象として波浪を推算する場合,しばしば高潮を伴うことから,高潮に伴う水位変動や流れの影響を考慮した精度の良い推算を実施する必要がある.そこで本年度の研究では,申請者らが開発した波浪・高潮双方向結合モデルに,前年度の検討から得られた大気・海洋間の運動量輸送モデルを導入して改良し,その適用性と精度を,初年度の研究で準備した高精度海上風データを用いて検討を行い,精度の良い波浪と高潮に関する沿岸防災数値解析システムを構築した。
歯性感染慢性炎症性早産マウスを用いた黄体ホルモンによる早産予防、抗炎症作用の検討

新生児死亡や合併症の主な原因は早産である。早産の多くは前期破水や切迫早産からの自然早産であり、これらの自然早産を予防できれば周産期予後改善に大きな役割を果たすことができる。近年、全身性の持続性慢性炎症性疾患である歯周病が早産の危険因子であると報告され注目されているがそのメカニズム及び予防法は解明されていない。歯性感染早産モデルマウスの胎盤や卵膜には歯周病原菌であるPorphyromonas gingivalisの集塊を認めるが、どのような影響を与えるかは明らかでない。この研究では、歯周病による慢性炎症性早産に対する黄体ホルモンの早産抑制及びそのメカニズムを検討することで早産予防・治療を目指す。
高効率太陽熱発電のための流動層式顕熱蓄熱／化学蓄熱システムの研究開発

最新の集光型太陽熱発電(CSP)は、溶融塩を熱媒体として約560°Cでの集熱と蓄熱を行なっている。発電効率を大きく向上させるためには、より高温でのソーラーレシーバ(集熱器)と蓄熱システムの開発が必要であり、900°C以上の熱取得ができれば、相変化を用いない、高効率な炭酸ガスタービンを使用できるようになる。本研究では、固体微粒子の定常流と組織的循環を利用したパーティクルレシーバ/リアクタとビームダウン集光装置を組み合わせた高温型顕熱蓄熱/化学蓄熱システムを開発する。太陽シミュレータを利用して集熱量と反応量を測定し、ビームダウン太陽集光装置での実証試験に向けて高効率集熱器/反応器を構築する。
腎細胞癌の分子標的薬による治療効果の病理学的解析と耐性機構の解明

本研究は腎細胞癌の分子標的治療効果の解析・耐性機構を解明するために行われた。腎細胞癌では腫瘍壊死因子(TNF-α)および癌幹細胞マーカーCD44発現が原発巣の進展度、遠隔転移、不良予後と相関した。TNF-αはE-cadherin発現を抑制、MMP9, CD44発現を亢進させることで遊走・浸潤を促進した(EMTおよび癌幹細胞の誘導)。分子標的薬スニチニブ治療を行った場合、CD44高発現が治療抵抗性と関連していた。また、スニチニブ治療後の転移性腎細胞癌組織は未治療癌組織に比べCD44が高発現していた。TNF-αはEMTおよび癌幹細胞を誘導により腎細胞癌の進展・治療抵抗性に関与していると考えられる。近年、転移性腎細胞癌に分子標的治療薬治療が導入され、一定の腫瘍縮小効果が得られているが、多くの症例で治療に対して耐性となる。一方、癌の浸潤・転移には上皮ー間葉転換(epithelial-mesenchymal transition: EMT)や癌幹細胞性の獲得が関与していると考えられている。本研究では、分子標的治療薬の使用前後の組織検体を用いて、治療による組織変化、EMT,癌幹細胞マーカー、血管内皮マーカー等の発現変化を分子病理学的に解析した。腎細胞癌由来細胞株を用いた予備実験では、腎細胞癌のEMTの誘導因子がtumor necrosis factor-alpha(TNF)であることが確認された。また、TNFは腎細胞癌のEMTの誘導に加え、癌幹細胞マーカーであるCD44発現を誘導することが判明した。そのため、腎細胞癌切除検体におけるTNF、CD44蛋白発現を免疫組織学的に検討したところ、TNF, CD44発現は原発巣の進展度(pT)および組織学的異型度と相関しており、TNF, CD44高発現例は早期に再発し、予後不良であることが統計学的に証明された。術後に分子標的薬スニチニブ治療を施行された症例では、CD44高発現例は早期に治療に耐性となったため、CD44がスニチニブに対する治療耐性マーカーであることが示唆された。また、スニチニブ治療後に切除された転移巣ではCD44が高発現していることも確認された。しかし、単一の施設では症例数は限られているため、現在、多施設共同研究として分子標的治療後組織約80例の解析を進めている。また、近年同定された新生血管の内皮細胞に発現するマーカーであるVASH1発現を調べたところ、腫瘍血管に特異的に発現していることが判明した。同一血管でもVASH1陽性血管内皮細胞と陰性細胞が混在しており、腫瘍血管の異質性が確認された。淡明細胞型腎細胞癌では抗癌化学療法や放射線治療は無効であり、従来インターフェロンやインターロイキン等の免疫治療が行われてきたが奏効率は低い。VHL遺伝子の不活化によるHIF-VEGF分子経路が血管新生と癌細胞増殖に関与しており、転移性淡明細胞型腎細胞癌では同経路を阻害するスニチニブなどのtyrosine kinase inhibitor (TKI)による分子標的治療が第一選択となっている。しかし、分子標的治療後約1年で多くの症例において治療耐性が生じることが最大の問題である。本研究では、腎細胞癌由来細胞株786-O, ACHNを用いたin vitroの実験により腎細胞癌細胞株の上皮ー間葉転換を誘導する因子がtumor necrosis factor-alpha(TNF)であることを解明した。また、TNFが腎細胞癌のin vitroにおける浸潤能を高めることおよびTNF投与により腎細胞癌細胞株のTNF発現が亢進することが判明した(autocrine)。さらにTNFは癌幹細胞マーカーCD44発現を誘導することが分かった。また、実際の腎細胞が組織では、TNF, CD44発現は原発巣の進展度、遠隔転移、組織学的異型度と相関していた。TNF, CD44高発現症例は低発現症例に比べ、早期に再発し、予後不良であった。また、CD44高発現例は低発現例に比べ分子標的治療が効きにくい傾向があった。TKI治療後残存癌組織を組織学的に検討した結果、微小血管密度が低下し、癌細胞の変性・壊死を認めるものの、残存している血管周囲に高度の異型性を示す癌細胞がみられた(上皮ー間葉転換の亢進が示唆される)。また、残存癌細胞の多くでは癌幹細胞マーカーCD44が高発現しており、これらの分子が腎細胞癌のTKI治療に対する抵抗性に関与していると考えられる。腎細胞癌は根治術後でも高率に再発し、悪性度の高い腫瘍である。転移性腎細胞癌には効果的な抗癌化学療法がないため、近年は分子標的薬による治療が行われ一定の腫瘍縮小効果が得られている。しかし、治療開始後約1年で多くの症例で治療耐性が獲得されることが最大の問題である。ADAM17(a disintegrin and metalloproteinase17)はTNF-alpha (tumor necrosis factor-alpha)等の膜タンパク質をシェディングすることでがん細胞の増殖・浸潤・転移に関わると考えられている。本研究では、TNF-alphaが腎細胞がん細胞株(786-OおよびACHN)のE-cadherin発現抑制とmatrix metalloproteinase-9発現上昇によりがん細胞の浸潤能を高め、がん幹細胞マーカーであるCD44発現を誘導することを明らかにした。

また、786-OのADAM17発現をsiRNAにより抑制するとがん細胞の遊走能と浸潤能が低下した。腎細胞がん切除検体では、ADAM17、TNF-alpha、CD44発現は原発巣の進展度、遠隔転移、組織学的異型度と相関しており、これらの分子を高発現している症例は早期に再発し予後不良であった。また、vascular endothelial growth factor receptorシグナルを阻害する分子標的薬スーテント治療後に残存している治療耐性がん細胞はADAM17、TNF-alpha、CD44を高発現していた。以上のデータより、ADAM17/TNF-alpha/CD44経路は、腎細胞がんの増殖・浸潤・転移に重要な役割を果たすのみならず、スーテント等の分子標的薬に対する治療耐性に関わっていることが示唆された。本研究は腎細胞癌の分子標的治療効果の解析・耐性機構を解明するために行われた。腎細胞癌では腫瘍壊死因子(TNF-α)および癌幹細胞マーカーCD44発現が原発巣の進展度、遠隔転移、不良予後と相関した。TNF-αはE-cadherin発現を抑制、MMP9, CD44発現を亢進させることで遊走・浸潤を促進した(EMTおよび癌幹細胞の誘導)。分子標的薬スニチニブ治療を行った場合、CD44高発現が治療抵抗性と関連していた。また、スニチニブ治療後の転移性腎細胞癌組織は未治療癌組織に比べCD44が高発現していた。TNF-αはEMTおよび癌幹細胞を誘導により腎細胞癌の進展・治療抵抗性に関与していると考えられる。病理学今後はCD44以外の癌幹細胞マーカー(ADAM17等)や血管内皮細胞の治療耐性に関与すると考えられる血管制御因子(VASH1)について検討を進め、多面的な検討により腎細胞癌の根治につながる知見を得るための研究を推進する。現在までの研究によりTNFシグナルが腎細胞癌におけるEMT誘導因子と癌幹細胞性獲得の分子機構に重要であることが示された。特にTNFにより誘導されたCD44発現が治療抵抗性に関与していることが示唆された。また、VASH1抗体を用いた免疫染色により腫瘍血管の異質性が確認されたため、VASH1染色により既存の血管内皮マーカーによる検索では不可能であった真の血管新生の活動性を評価することが可能となることも期待される。本研究資金の成果が平成26年度にInt J Cancerに採択されたが、論文掲載料、別刷り代金の請求は平成27年度となるため、上記金額に相当する金額を次年度使用額とした。今後は多施設共同研究により多数症例を解析し、統計学的に癌幹細胞マーカーであるCD44発現の意義を証明する予定である。さらに血管内皮細胞の異質性にも着目し、近年同定された血管内皮細胞に特異的に発現する分子であるVASH1発現と分子標的治療の関連についても検討を進める予定である。次年度使用額は上記論文の掲載料等に使用し、本年度の研究費の使用計画に大きな変更はない。
微少振動のリアルタイム波形制御に関する研究

本研究では、任意の微振動波形をリアルタイムで生成するための装置に関する研究を行った。この装置を用いれば、微振動が問題となる精密機器や除振装置の設置場所の環境振動を、予め人工的に再現できるようになるため、機器の開発段階においてさまざまな試験による評価が可能となる。したがって、この技術の確率は種々のナノテクノロジーを必要とする分野における振動問題の解決に大きく貢献するものである。本研究で対象とする微振動の波形制御装置が通常の振動台と最も異なる点は、まわりの環境振動と生成する振動波形が同レベルであることであり、任意の微振動波形を生成するためには、環境振動の絶縁制御と目標振動波形の追従制御を同時に行う必要がある。このため本研究では従来のアクティブ微振動除振装置を、制御部のアルゴリズムを変更することによって微振動の波形制御装置にすることを試みた。以下に本研究で確認できた結果を示す。1.除振性能従来のアナログ・コントローラをDSP(Digital Signal Processor)を用いたディジタルコントローラに変更することにより、より高度な制御アルゴリズムを実行でき、除振性能の向上を確認した。2.制御系の設計とシミュレーション波形制御装置としての制御アルゴリズムを確立し、シミュレーションによって制御可能の有効性を確認した。3.波形制御実験(2)で設計した制御器を実験装置に適用し、正弦波およびランダム波の生成実験を行い、すぐれた目標追従特性があることを確認した。
高粘性液体における粘度と構造緩和のデカップリング

液体1-ドデカノールの遅い粘弾性を支配していると考えられるメソスケール構造の集団運動を、同位体置換中性子スピンエコー法を用いて測定した。全水素を重水素置換した試料のみの測定では、メソ構造に対応するプレピークが小さいために集団運動が測定できないが、部分重水素置換試料の中間散乱関数の線形結合を用いることによって、メソ構造の集団運動を実験的に決定することに成功した。同じ系において分子動力学(MD)シミュレーションも行い、実験とシミュレーションの良好な一致が見られた。また、同一波数での集団運動と軽水素試料から得られる単分子運動を比較すると、前者の緩和は2倍程度遅いことが示された。Lennard-Jones (LJ)液体と液体ヘキサンについて、平衡MDシミュレーションから周波数依存の線形複素粘性係数を、非平衡MDからせん断速度に依存した非線形粘性係数を計算し、高分子液体・溶液において両者の間に成り立つ経験則であるCox-Merz則の成否を検討した。液体ヘキサンではCox-Merz則が成立するが、LJ液体ではCox-Merz則から予想されるよりも低いせん断速度で粘度の非線形性が現れた。LJ液体においては、応力テンソルと二体密度関数の相互相関から、構造因子の主ピークの異方的シフトが遅い粘弾性を支配していることが示されたことから、主ピークが鋭い構造を持つことが、LJ液体での強いshear thinningの原因であるという機構を提案した。一方液体ヘキサンでは、粘弾性緩和は並進配向結合によって支配されており、分子配向は幅広い分布を有するために非線形性が弱いと考えた。イオン液体+高分子混合系のMHz領域の粘弾性緩和を測定し、高分子の間のイオン液体の構造緩和を測定することに成功した。バルクのイオン伝導は高分子の間のイオン液体の局所粘度に影響されていることが示唆された。代表的な過冷却液体であるグリセリンおよびオルトターフェニルについて、種々の温度で粘性緩和スペクトルを測定し、中性子スピンエコー(NSE)法によって測定された、構造因子の主ピークにおける既報の中性子中間散乱関数との比較を行った。比較には、研究代表者によって開発された、モード結合理論(MCT)に基づく手法を用いた。測定したすべての温度において、粘弾性緩和スペクトルは主ピークにおける中間散乱関数で説明することが可能であり、これらの高粘性液体の粘度は主ピークにおける構造緩和で決定されていることが明らかとなった。-40°Cまで冷却可能な循環恒温槽を導入し、代表者らがこれまでに粘度と構造緩和時間の間にデカップリングが存在することを見出しているLiPF6/プロピレンカーボネート(PC)溶液について、濃度二点で粘性緩和スペクトルの温度依存性を測定した。粘性緩和スペクトルは定常粘度でスケール可能であり、構造緩和時間と粘度のデカップリングは、密度モードとずり応力の動的デカップリングによるものであることが示唆された。また、同溶液について、分子動力学(MD)シミュレーション法による構造解析を行い、低波数領域に見られるプレピークは、イオン液体や高級アルコールと同様に、イオン部と無極性部からなるドメイン構造に由来することを示した。主ピークとプレピークという長さスケールの異なる二つの構造を有する高級アルコールについて、MDシミュレーションによって、粘弾性緩和と構造緩和の比較を行った。粘弾性緩和は二段緩和を示し、速いモード、遅いモードはそれぞれ、主ピーク、プレピークの構造緩和に対応していることが明らかとなった。一方、プレピーク構造を有さない直鎖アルカンの粘弾性緩和も二段緩和を示し、速い成分は主ピークの構造緩和に帰属されるが、遅い成分は並進配向結合に起因することが示された。申請時に本年度計画していたオルトターフェニルの粘弾性測定は完了し、論文も出版されている。その際に、当初計画にはなかったグリセリンに対する測定も追加している。粘性緩和測定の低温領域への拡張も完了しており、H29年度以降に予定していた、LiPF6/PC溶液の粘弾性緩和測定も行っている。H28年度に計画していたPCおよびLiPF6/PC溶液の分子動力学シミュレーションも行い、プレピーク構造を再現することで、その妥当性も検証している。当初計画にはなかった、プレピーク構造をもつ液体における構造緩和と粘弾性のカップリングに関しても、実験・理論の両面から検討を開始している。一方で、H28年度に計画していた核共鳴準弾性散乱測定は、前期・後期ともに課題申請を行ったものの採択されず、測定を行えていない。しかし、H29年度前期の申請課題は採択されており、測定実施予定である。以上を総合的に判断すると、本研究課題は概ね計画通り進行しているといえる。実験的に構造緩和時間と粘度の温度依存性に違いが見られたLiPF6/プロピレンカーボネート(PC)溶液について、分子動力学(MD)シミュレーションを行った。シミュレーションの統計精度の範囲内では、実験で見られたようなデカップリングは観測されず、分子モデルなどの改良が必要と考えられる。プレピーク構造のダイナミクスが遅い粘弾性緩和に寄与していることがMDシミュレーションによって示唆された高級アルコールの一例として、3,7-ジメチルオクタノールについて、実験的に粘弾性緩和測定と核共鳴γ線準弾性散乱測定を行った。シミュレーションおよびモード結合理論から予想されたように、プレピーク及び主ピークにおける中間散乱関数の二乗の緩和時間は、粘弾性スペクトルの遅い成分、速い成分の緩和時間とそれぞれ一致し、プレピーク構造が遅い粘弾性と結合していることを実験的に検証することができた。

粘弾性緩和と液体構造との関係を、MDシミュレーションを用いて、ずり応力と二体密度関数の相互相関から解析する手法を解析し、代表的な水素結合液体である水とメタノールに適用した。メタノールにおいては、プレピーク構造と遅い粘弾性の結合が見いだされ、水素結合鎖のずり変形の延伸方向への配向に帰属された。水においては、圧縮方向に水素結合構造の破壊、延伸方向に構造形成という、静水圧下と同様の水素結合構造の変化が異方的に起こっていることが見いだされた。ドメイン構造を有するイオン液体についてMDシミュレーションを行い、上記の相互相関関数解析を用いて、ドメイン構造のダイナミクスが遅い粘弾性に与える影響を検討した。高級アルコールとは異なり、粘弾性緩和とドメイン構造は結合していないことが示唆された。当初計画にあるLiPF6/PC溶液の研究は終了し、プレピーク構造の起源、および、構造緩和と粘弾性のデカップリング共に、論文として発表済みである。当初計画にはなかった、プレピーク構造をもつ液体における構造緩和と粘弾性のカップリングに関しても、高級アルコール系については、分子動力学シミュレーションと核共鳴γ線準弾性散乱実験の両面から研究を行い、遅い粘弾性緩和がプレピーク構造の緩和と結合していることを明らかにしている。さらに、当初計画にはなかった、分子動力学シミュレーションを用いた液体構造と粘弾性緩和の結合の解析手法も提案し、水やメタノールなどの水素結合液体に適用可能であることを示している。以上を総合的に判断すると、本研究課題は当初の計画以上に進展しているといえる。液体1-ドデカノールの遅い粘弾性を支配していると考えられるメソスケール構造の集団運動を、同位体置換中性子スピンエコー法を用いて測定した。全水素を重水素置換した試料のみの測定では、メソ構造に対応するプレピークが小さいために集団運動が測定できないが、部分重水素置換試料の中間散乱関数の線形結合を用いることによって、メソ構造の集団運動を実験的に決定することに成功した。同じ系において分子動力学(MD)シミュレーションも行い、実験とシミュレーションの良好な一致が見られた。また、同一波数での集団運動と軽水素試料から得られる単分子運動を比較すると、前者の緩和は2倍程度遅いことが示された。Lennard-Jones (LJ)液体と液体ヘキサンについて、平衡MDシミュレーションから周波数依存の線形複素粘性係数を、非平衡MDからせん断速度に依存した非線形粘性係数を計算し、高分子液体・溶液において両者の間に成り立つ経験則であるCox-Merz則の成否を検討した。液体ヘキサンではCox-Merz則が成立するが、LJ液体ではCox-Merz則から予想されるよりも低いせん断速度で粘度の非線形性が現れた。LJ液体においては、応力テンソルと二体密度関数の相互相関から、構造因子の主ピークの異方的シフトが遅い粘弾性を支配していることが示されたことから、主ピークが鋭い構造を持つことが、LJ液体での強いshear thinningの原因であるという機構を提案した。一方液体ヘキサンでは、粘弾性緩和は並進配向結合によって支配されており、分子配向は幅広い分布を有するために非線形性が弱いと考えた。
培養系を用いた細胞と間質の相互作用

1細胞-細胞間相互作用初代培養肝細胞は薬物代謝・代用臓器等への応用の可能性から多くの研究室で培養法の検討がなされている.しかし肝細胞単独の培養では10日以上の培養は不可能である.我々は非実質細胞との混合培養によって2ケ月以上の長期間肝細胞を培養できることを明らかにした.この長期培養された初代培養肝細胞はアルブミン産生能・薬物投与によるP_<450>の誘導といった諸機能を有し,超微形態学的にもin vivoの肝細胞をそれ程異なっていない良好な形態を維持していた.そこでこの肝実質細胞の長期維持を可能ならしめる細胞-細胞間相互作用を解析することを試みた.1)肝実質細胞と非実質細胞を離した状態で混合培養しても肝実質細胞の長期維持は可能である.2)両者間の相互作用には培養開始後3日以内で起こるものと, 3日以後におこるものの2種類が存在する.3)パルスラベルを非実質細胞に施してから肝実質細胞と組み合わせるとラベルは肝実質細胞系に移動する.その移動物質は分子量1万以上のタンパク質成分である.以上のようにその相互作用の本体はタンパク性の可溶性成分であることをつきとめた.目下その因子の精製に着手している.2細胞-基質間相互作用線維芽細胞をコラーゲンゲル内に封じ込んで培養すると,細胞がコラゲン線維を引き寄せ再配列させ腱や靭帯のような構造をとるようになる.この系を利用して細胞と基質の相互作用の解析を行った.今回Dimethyl Sulfaideを用いての解析を試み, DMSOが細胞内骨格線維の乱れ・コラーゲン線維とファイブロネクチンレセプターの結合部位の傷害を引き起こすことによって,細胞によるコラーゲン線維の再配列を阻害することを明らかにした.1細胞-細胞間相互作用初代培養肝細胞は薬物代謝・代用臓器等への応用の可能性から多くの研究室で培養法の検討がなされている.しかし肝細胞単独の培養では10日以上の培養は不可能である.我々は非実質細胞との混合培養によって2ケ月以上の長期間肝細胞を培養できることを明らかにした.この長期培養された初代培養肝細胞はアルブミン産生能・薬物投与によるP_<450>の誘導といった諸機能を有し,超微形態学的にもin vivoの肝細胞をそれ程異なっていない良好な形態を維持していた.そこでこの肝実質細胞の長期維持を可能ならしめる細胞-細胞間相互作用を解析することを試みた.1)肝実質細胞と非実質細胞を離した状態で混合培養しても肝実質細胞の長期維持は可能である.2)両者間の相互作用には培養開始後3日以内で起こるものと, 3日以後におこるものの2種類が存在する.3)パルスラベルを非実質細胞に施してから肝実質細胞と組み合わせるとラベルは肝実質細胞系に移動する.その移動物質は分子量1万以上のタンパク質成分である.以上のようにその相互作用の本体はタンパク性の可溶性成分であることをつきとめた.目下その因子の精製に着手している.2細胞-基質間相互作用線維芽細胞をコラーゲンゲル内に封じ込んで培養すると,細胞がコラゲン線維を引き寄せ再配列させ腱や靭帯のような構造をとるようになる.この系を利用して細胞と基質の相互作用の解析を行った.今回Dimethyl Sulfaideを用いての解析を試み, DMSOが細胞内骨格線維の乱れ・コラーゲン線維とファイブロネクチンレセプターの結合部位の傷害を引き起こすことによって,細胞によるコラーゲン線維の再配列を阻害することを明らかにした.肝細胞の初代培養法として、肝細胞だけの単独培養では肝細胞は一週間位で死滅する。ところが非肝細胞との混合培養によって、肝細胞の機能を維持したまま一ケ月以上の長期間培養が可能である(Guilouzo etal,永吉,山本,吉里,昭和61年度及び62年度初代培養肝細胞研究会発表)。このように非肝細胞との混合培養によって、肝細胞が長期間機能を維持しつづけることは、肝細胞と非肝細胞との間に相互作用が存在することを示唆している。その相互作用として物質的相互作用と細胞どうしの間の直接的相互作用を仮定し、解析した。培養細胞を経時的に固定し、走査電顕及び透過電顕を用いて細胞間の相互作用を観察した。その結果非肝細胞として線維芽細胞を用いた場合、1)肝細胞と線維芽細胞間には直接的接触像はみつからない。2)肝細胞はコラーゲン細線維に接する。3)メンブレンを介して線維芽細胞と、肝細胞を同一のシャーレ内で分離して培養しても肝細胞は長期間機能を維持し、同時に肝細胞周辺にコラーゲン細線維が観察される。4)線維芽細胞だけの単独培養で得られるcondihoned mediumでは肝細胞の長期維持効果は少ない。以上の知見から肝細胞と線維芽細胞の間には共存して初めて出現する相互作用が存在し、少なくともその一つの現象は線維芽細胞の出す(肝細胞からの何らかの刺激が必要)可溶性の因子によって肝細胞からのコラーゲン分泌が昂進し、それが肝細胞の長期維持に役立っていると考えられる(62年度電子顕微鏡学会発表予定、論文作製中)。コラーゲン以外に分泌される分子種の解析,線維芽細胞から出て肝細胞に作用する因子の解析,肝細胞が線維芽細胞に作用する因子の同定がこれからの研究課題である。更にこの素を用いて肝障害から肝線維化への過程を解析する事も今後予定している。