hpprc/llmjp-kaken huggingface dataset:
吸着酸素化学状態制御による高感度水素センサー

今年度は本研究の目的であるセンサ機構について、実験と理論との両面から検討した。実験では、仮説「酸化亜鉛薄膜(膜厚)表面付近に吸着酸素が高濃度(10E+20 /cm3)に内蔵している」の実証を行った。内蔵型酸素量を増大させるために、表面エネルギーの大きい(101)面の成長モードが、(002)成長モードに加わる直流マグネトロンスパッタリング法(JAP, 117, 045304 (2015))を用いてAl添加酸化亜鉛薄膜を成膜した。その結果、前年度観察された電流変化の大きさが仮説通り、1桁増大した。一方で、キャリア輸送は高濃度吸着酸素に因り抑止され、t90は20 sまで増大した。理論としては、第1原理電子構造計算法を用いた。実験的に判明しているZn極性表面モデルを用いた。第1に孤立酸素分子の配位状態を全エネルギー最小の条件から決定した。結果は酸素分子がやや表面に並行にならぶ状態であり、電子を2つ受容するperoxideであることが判った。次に水酸基表面被覆率最大までモデル化し、酸素分子表面吸着状態を同条件で決定した。結果の解析から、酸素分子吸着状態は水酸基のない孤立状態とは大きく異なり、1つの酸素原子(O1)が電子を受容し、他方の酸素原子(O2)は化学結合を維持しながら、表面から遠ざかるsuperoxideと判った。これに因り次のセンサ機構を提案する。先ず上記O2が水素分子と反応し、水分子を形成し、次に上記電荷過剰状態のO1が他の水素分子と反応し、水分子形成と共にセンシングとなる自由電子を放出する。26年度が最終年度であるため、記入しない。固体物理学、半導体物理学26年度が最終年度であるため、記入しない。理由は、研究を推進するに当たり設けた作業仮説を実証する実験において、水素検知機構を説明する分子レベルにおける「新規モデル」の提案に至ったからである。該モデル構築により、研究計画及びその成果により期待される効果が、当初よりも、かなり明白となった。大気中の酸素分子の感材への化学吸着およびその状態の不安定化温度(当研究では150°C)は、従来の電子スピン共鳴(ESR)実験結果(170°C)と整合する。加えて出力電流は従来のμAよりも2桁程度大きいことが明白となった。この特徴は電流増幅回路を必要としないばかりか、交流使用が可能となるセンサーとなり、実用的な観点からも進歩性の大きい研究成果に至った(特許出願済)。酸化亜鉛薄膜はこれまで、耐湿性に課題があり、国内外でその解決のための研究開発がなされてきている。この特性を活かした湿度センサーがある。一方で、当方の研究室では上記耐湿性は大きく膜厚に依存することがこれまでの研究で明確化をしてきた。高感度センサーにおいては、より膜厚を薄くした方が表面積の体積に対する割合が増大することで、感度の制御には有効であることが期待される。具体的には膜厚100nmにおいて、温度60°C、相対湿度95%といった環境下で500時間後では、抵抗率の相対的変化率は最大で68%にも及ぶ。この課題を解決すべく、薄膜の充填密度制御可否(物理的効果)と表面疎水性制御の実現の可否(化学的効果)との2つの面に研究の焦点を絞った。前者は成膜中に成膜室内に流す酸素ガス流量で制御した。その結果、充填密度は従来の82%から、最大で96%まで増加せることができることがわかった。一方で、抵抗率の変化率はそれでも20%前後までしか削減できなかった。そこで、第2解決法として、溶解度が小さく、さらに疎水効果を期待できると判断する共添加元素の検討を行った。
遺伝性食後高脂血症を発症する機能遺伝子の探索

○絶食時には正常の血清トリグリセリド値を示すが、摂食を開始すると血清トリグリセリド値が異常高値を示す遺伝性食後トリグリセリド血症家兎を発見した。本モデルの特徴は食後12時間以後48時間以内に500mg/dl以上、3000mg/dl以下の高トリグリセリド血症を示した。絶食下におけるコレステロール値は44±25mg/dl、トリグリセリド値は113±60mg/dl、食後ではコレステロール値118±50mg/dl、トリグリセリド値1437±997mg/dl。雑種と比較して寿命に大差を認めなかった。また正常の生殖活動が観察された。本モデルに経口摂取による糖負荷試験を行った所、耐糖能の低下と持続性の高血糖の出現を認めた。この傾向は月齢と共に強くなった。これらの成績から本モデルはmultiple risk factorsの疾患モデルと考えられる。○機能遺伝子の探索高トリグリセリド血症に関連する機能遺伝子を探索する為に、高脂血症IIa型とIIb型の遺伝モデル家兎の肝臓を生検し、発現遺伝子についてdifferential displayを試みた。23個の異なるバンドを見出し、それぞれについてシークェンスを行って同定を試みた所、既知の遺伝子はいずれもラジカル系の酵素であった。従って、トリグリセリドを規定する遺伝子を探索する為、DNAチップによる解析が必要となった。生検した肝臓について、高トリグリセリド血症に関連する蛋白ペプチドを検索する為、二次元電気泳動を行った。IIa型・IIb型それぞれに特徴的なスポットを再現性良く得たのでマススペクトはスコピーによる解析を始めた。1)食後高脂血症家兎の作出WHHL家兎の中から常に高トリグリセリド血症を示す家兎を選抜・育種し、遺伝的に純系として確立した(TGHと名づけた)。TGHと日本白色家兎とからFl、F2世代を作出した所、F2世代にコレステロール値とTG値は絶食時に正常値を示していても、食後にだけTGの異常高値を示す個体を7羽(雄4羽、雌3羽)見出した。これら7羽を種動物としてF3世代を作出し、遺伝形式として垂直伝播性であること、劣性遺伝の形式をとる事を明らかにした。摂食開始後8時間目から高トリグリセリド血症が始まり24時間後に最大値に達した。食後高脂血症は4ヶ月齢から12ヶ月齢に顕著に観察された。成人型の食後高脂血症の病態に近似していることが明らかになった。2)食後高トリグリセリド血症を来たす機能遺伝子の探索清潔開腹手術下に絶食時と食後18時間目に肝臓を生検した。これら2時点の肝臓サンプルからRNAを抽出してdifferential displayを行った。バンドの出現の差から機能遺伝子の発現の差を検討する事が可能となった。虚血性心臓病の発症には複数の危険因子が関与していると考えられている。地域や病院レベルの疫学研究によると、日本人の場合、高コレステロール血症単独の心臓病への危険度は欧米人程高くはない。現在、重要視されている危険因子は高トリグリセリド血症、耐糖能異常、肥満、高血圧症の多因子の関与である。本研究で、遺伝性食後高脂血症家兎を開発したが、その特徴はヒトの食後高脂血症と同様に食後4-6時間過ぎから血清脂質、特にトリグリセリド(TG)値が異常高値(6001,000mg/dl)を示すことである。本年度は耐糖能と食後のTG値に対する月齢差及び性差について検討した。経口摂取による糖負荷試験で食後高脂血症モデルでは耐糖能の低下と持続性の高血糖の出現を認めた。

一方、食後のTG値は遺伝モデルで最大1,000mg/dlと高値を示し、その程度に性差があり、雄性で顕著な増加を認めた。これらの成績は、本モデルが遺伝性の多因子疾患であることを示唆する。絶食時には正常の形質が摂食によって危険因子のレベル以上に上昇することから、生活習慣と遺伝素因の関連を解明する上で優れた疾患モデルと考えられる。高トリグリセリド血症に関連する機能遺伝子を探索する為、発現遺伝子のdifferential displayを試みた。23個の異なるバンドを検出したがラジカル系の規定因子が殆どで原因と思われる候補遺伝子を見出すことは出来なかった。そこで蛋白レベルの変化から候補遺伝子を見出す計画を立てた。すなわち、肝臓を生検し、二次元電気泳動を行った。現在、疾病の発生に関与すると思われるスポットを8個検出する事が出来た。拡大泳動を行ってアミノ酸の分析を実施中である。高トリグリセリド血症に関連する蛋白やペプチドの構造が明らかになれば原因遺伝子の探索は容易と思われる。
手先操作能力および関節角変位を評価指標とする冗長マニピュレータの制御方法

植物を対象としたロボットにおいては、障害物が対象物の手前に存在することも多いため、視覚センサで対象物だけでなく障害物を的確に認識し、マニピュレータで迅速に移動経路を決定するアルゴリズムが必要となる。この問題を解決するためには、7自由度以上の冗長マニピュレータが有利であることが知られているが、その逆運動学の解法は一般に困難であり、農作業を対象とした効率的な制御方法はまだ開発されていない。そこで本研究では、マニピュレータ手先の可操作度、手先の直線移動可能な距離および関節角変位の3つのパラメータを評価指標とし、効率的に農作業可能な冗長マニピュレータの制御方法を検討した。本研究では、2つの直動関節と5つの回転関節を有する7自由度マニピュレータを用い、トマト収穫を対象作業として実験を行った。まず、視覚センサを用いてリアルタイムで対象物および障害物の検出を行い、その位置検出結果を基にし、マニピュレータが通過可能な中間点を算出した。さらにマニピュレータがその中間点を経由し、吸着パッドを用いたエンドエフェクタによって、果実を収穫する実験を行った。その結果、以下のことが明らかとなった。1.マニピュレータの作動領域を2つの直動関節のストロークの比率で分割してマップを作成し、分割した領域の中央の点について、あらかじめ代表解を求める方法を採ったため、計算速度の短縮が可能であった。2.その解を求める際の拘束条件に(1)マニピュレータ手先の可操作度、(2)手先の直線移動可能な距離、(3)関節角変位を用いたため、適切なマニピュレータ手先の経路が得られた。3.上述の方法で求めた代表解に、実際の目標座標と分割した領域の中央の点との座標の差をオフセットとして加えることにより、作動領域内のいかなる点においても高い操作性を保ちながら、効率的にマニピュレータは移動できた。
母子分離ストレスによる脳内GABA神経系への影響

母子分離ストレスを負荷された成熟ラットに対し心理的ストレスを暴露することによって引き起こされる脳内GABA(y-butylic acid)の放出を脳内透折法により測定し、母子分離つまり乳幼児期の母子間のアタッチメントの不全性によってもたらされると思われる成長後の精神機能の脆弱性とGABA神経系の関係を明らかにすることを目的に実験を行なった。対象動物としてwiStf系雄性ラットを用いた。出生後3日目より1日15分間もしくは60分間、母ラットから仔ラットを隔離する操作を授乳期に相当する生後3週まで続け、その後同胞3-4匹と共に成育させ、約8週齢になった時点で再度ストレスを負荷した。ストレスは、multiple chamber boxを用い、自らは電撃ストレスに負荷されないが、電撃ストレスを受ける他のラットが示す鳴き声、もがきなどに曝される心理的ストレスの20分間の負荷、もしくは用手的拘束ストレス15分間を与えた。ラットの内測前頭前野にブローブを挿入し、試料を脳内透析潅流法により経時的に回収し、高速液体クロマトグラフィーを用い、OPA(0-phthalaldehyde)によって誘導体化されたGABAを分光光度計によって測定した。その結果、対照群に比べGABAの基礎放出量に有意な差はなく、またストレスによって引き起こされたGABA放出量の増加は母子分離ストレス負荷群においてはやや滅弱する傾向がみられたが、対照群に対して有意差は認められなかった。そこでGABAA受容体アゴニストであるpiperidine-4-sulfonic acid(P4S)を同部位で40分間灌流したところ、母子分離ストレス負荷群は対照群に比し有意なGABA放出量の減少が認められた。このことから乳幼児期の母子分離が発達過程において内側前頭前野のGABA神経系になんらかの影響を及ぼし、その受容体に変化を生じさせることが示唆された。母子分離ストレスを負荷された成熟ラットに対し心理的ストレスを暴露することによって引き起こされる脳内GABA(γ-butylicacid)の放出を脳内透析法により測定し、母子分離つまり乳幼児期の母子間のアタッチメントの不全性によってもたらされると思われる成長後の精神機能の脆弱性とGABA神経系の関係を明らかにすることを目的に現在実験を行なっている。対象動物としてWistar系雄性ラットを用いた。出生後三日目より一日十五分間、母ラットから仔ラットを隔離する操作を離乳期に相当する生後三週まで続け、約八週齢になった後、再度ストレスを負荷した。ストレスは、multiple chamber boxを用い、自らは電撃ストレスに負荷されないが、電撃ストレスを受ける他のラットが示す鳴き声、もがきなどに曝される心理的ストレスを二十分間負荷した。ラットの内側前頭前野にプローブを挿入し、試料を脳内透析灌流法により経時的に回収し、高速液体クロマトグラフィーを用い、OPA(O-phthaladehyde)によって誘導体化されたGABAを分光光度計によって測定した。その結果、対照群に比べGABAの基礎放出量、またストレスによって引き起こされたGABA放出量の増加に有意な差は認められなかった。そのため分離時間を一日六時間に延ばし、成熟ラットに対するストレスを十五分間の用手的拘束ストレスに変更し再度実験を施行中である。傾向として対照群におけるGABA放出がストレス負荷中から増加するのに対し、母子分離ストレス負荷群ではGABA放出が遅れて増加することが見い出されている。今後さらに実験を続けると共に、GABA受容体作動薬を投与し、その反応を観察する予定である。
透明媒質を用いたレーザーキーホール形成現象の解析

CO_2レーザー溶接の際にキーホールから発せられるkHzオーダーの発光信号および音響信号の発生源を明らかにすることを目的として研究を行った。側面からの観察が可能であるグリセリン溶液にCO_2レ-ザ-を照射し、その際生じるキ-ホ-ルを高速度ビデオカメラにより直接撮影し画像を解析した。またキ-ホ-ルから発せられる音響信号もマイクロフォンにより測定した。グリセリン溶液のキーホールから発せられる音響信号を高速フーリエ変換により周波数成分に分解したところ、1-3kHzの領域と5kHz以上の領域に卓越したピークが現れた。これはSS400やSUS304などの工業材料において測定された音響信号ときわめて類似した結果である。したがって媒質が異なっていても、キーホールから発せられる音響信号の発生源は同じところにあるものと考えられる。高速度ビデオカメラにより撮影したグリセリン溶液のキーホール画像より、キーホールは光軸方向に伸縮するだけでなく、半径方向にも伸縮していることが明らかになった。このキーホール伸縮の原因は、キーホール内部での蒸気ガスの膨張にある。キーホール底部で生成するガスが膨張するにつれて内部圧力は高くなる。そしてある程度圧力が高くなるとキーホール上部から抜け出るため内圧が低くなり、キーホールは収縮する。しかしながら今回、高速度ビデオカメラの解像度の制限から、kHzオーダーの振動を見つけることは出来なかった。本研究室におけるこれまでの研究より、レーザー溶接の際に加工部から発せられる音響信号にはkHzオーダーの信号成分が含まれていることが明らかになった。本研究ではこのkHzオーダーの音響信号の発生源を明らかにすることを目的として実験を行ってきた。軟鋼やステンレスのような工業材料を使用する限りにおいては、レーザー溶接時に生じるキーホールを直接観察することは不可能であるので、ここでは透明媒質であるグリセリン溶液にレーザーを照射して、その際生じるキーホールを高速度ビデオカメラにより直接撮影し解析した。またキーホールから発せられる音響信号もマイクロフォンにより測定した。高速度ビデオカメラを使用して撮影したキーホール画像より、キーホールは光軸方向だけでなく半径方向に対しても伸縮していることが明らかになった。画像処理により評価したキーホール深さおよびキーホール幅の時間変動を高速フーリエ変換(FFT)により周波数成分に分離したところ、1kHz以下に主立ったピークが現れた。これに対して、キーホールから発せられた音響信号には、1-3kHz帯に大きなピークが現れた。このようにキーホール形状の変動と音響信号との間に相関は見られなかったが、この原因の一つとして画像の解像度の低さが上げられる。今回1/13500秒のシャッター速度で撮影を行ったが、このシャッター速度だと1画面が256×256ピクセルの大きさになってしまい、壁面の細かい振動までは拾うことができなかった。しかしながら、グリセリンに生じたキーホールから発せられた音響信号のFFT解析結果と、これまでに計測されたステンレスからの音響信号のFFT解析結果とは非常に類似の傾向を示していた。したがって、媒質が異なっていても音響信号の発生源は同じところにあるものと考えられ、これに関しては今後の検討課題である。
食道がんの環境的発生要因の分子疫学研究―特にがん関連遺伝子との関わりについて―

がん関連遺伝子(p16,p15,E-and H-cadherin、エストロゲン受容体)のメチル化異常と食道がんとの関連およびメチル化異常と環境要因との関連を検討した。調査開始前、各調査対象者には、調査の目的、方法等について説明をし、インフォームドコンセントをとった。サンプルは番号化し、個人の特定が出来ない様配慮した。210名中、p15,p16,E-cadherin, H-cadherin,エストロゲン受容体遺伝子はそれぞれ37(18%)、3(1%)、36(17%)、36(17%)、51(24%)であった。メチル化異常の頻度はエストロゲン受容体遺伝子に最も多く、p15が最も少なかった。食道がん高発地域(77名)と低発地域(50名)に限定して解析すると、メチル化異常が観察されたのは高発地域では77名中40名(52%)、低発地域50名中18名(36%)であった。E-cadherinとH-cadherinのメチル化異常はそれぞれ高発地域においては17名(22%)、17名(22%)、低発地域においては3名(6%)、4名(8%)で、明らかに高発地域において頻度が高かった(それぞれp<0.05)。p16とエストロゲン受容体遺伝子のメチル化異常は両地域において大差なく観察された。環境リスク要因とメチル化異常との関連性をみると、高発地域においては辛い物を好んで食べる者(1日1食以上)にE-cadherinとH-cadherinのメチル化異常が、父親に食道がんの家族歴を持つ者にE-cadherinのメチル化異常が多かった。また、豚の脂身の摂取量が多い者にエストロゲン受容体遺伝子のメチル化異常が多かった。
鏡反射長光路吸収管を用いる高感度・高精度吸光光度法の研究と地球化学的試料への応用

吸光光度法及び比濁法を高感度化する目的で、鏡面反射型長光路吸収管(セル)を作製した。即ち長さ15cm、径24mmのパイレックス管の一端を閉じ、この外壁面を銀鏡で被覆したものを吸光光度法及び比濁法のセルとした。なおセルの両端近くに出入口をつけ、試料溶液はセル内を恒に流れるフロ-式とした。又本法はシングルビ-ム方式であり、光源の安定性が重要であるため、750nmの発振線をもつ半導体レ-ザ-を用いた。このセルへの光の導入及びセルからの透過光の検出には、二又の光ファイバ-(ライトガイド)を用い、セルの同一端から行うようにした。このセルを用いて溶液の吸収を調べたところ、1cmの通常のセルに比較して吸光度が30倍増巾できることがわかった。ただしセル径が狭くなりすぎると、光源の光はセル管壁を通過するため、感度が低下することがわかった。又光散乱法によるコロイド粒子の粒径測定に本方法を利用したが、通常の吸光光度法では01.0μmの粒径のポリスチレンゲルに直線的な応答を与えるのに対し、この長光路セルでは00.3μmの粒径変化に対して鋭く応答する。ポリスチレンゲルの粒径変化を用いた免疫分析法が今日注目されているが、ゲルのより低濃度域での粒径変化の応答性に本システムは優れていることを示している。さらに広島市内を流れる太田川河川水の濁度の測定に本セルを用いたが、特に、流の清澄な河川水の濁度測定に有効である事を確認した。又このセルを用いて、リンモリブデンブル-法による、リン酸のフロ-インジュクション分析装置を試作した。試料はXYオ-トサンブラ-、フロ-インジュクション分析計を通じて発色させた後、この長光路セルに導入する。このシステムにより、通常の自動分析計では測定できない0.1μmol1lのリン酸が測定できることを示した。
匂いの記憶・学習の分子生理学的研究

副嗅球のスライス標本を用いて、僧帽細胞から顆粒細胞への興奮性シナプス伝達に入力特異的にLTPが誘導される。このLTPの誘導には、海馬で一般的に用いられる100Hzの刺激はあまり有効ではなく、比較的低頻度、すなわちtheta波(10Hz)で、かつ、比較的長時間の刺激を与えることが必要である。この所見は、形成に数時間を要するフェロモン記憶の特徴と一致している。昨年、LTPはNMDA受容体依存性に成立し、NAがalpha2受容体に作用することによって促進されることを示した。今回、NAの作用部位及び作用機構を解析した。NAは僧帽細胞(シナプス前部)のalpha2受容体に作用して電位依存性Ca2+チャネルの抑制を介してグルタミン酸の放出を抑制し、顆粒細胞に発生する興奮性シナプス後電流EPSCを減弱させた。このNAの抑制効果は、10Hz刺激によって生じる顆粒細胞の脱分極性プラトー電位を低いレベルに保つことによって逆に活動電位を多数発生させた。この多数の活動電位の発生がLTP誘導の促進をもたらしていると考えられる。われわれはまた、生後11日目の新生仔ラットに匂いと電撃の1回だけの対提示を30分間行うだけで再現性の良い匂い嫌悪(忌避)学習が成立するというモデル系を確立している。さらに、トレーニング中の5匹の自由行動下の新生仔ラットに同時に、留置したカニューレを通して両側の嗅球へ薬物を連続注入するという方法も確立している。この系を用いて、匂いの嫌悪学習に嗅球でのCREBの合成とそのリン酸化が重要であることを明らかにしている。今回、CREBのリン酸化へと導くMAPKが匂いの嫌悪学習の短期記憶ではなく、長期記憶に必要であることを明らかにした。
心筋再生因子による重症心不全に対する補助循環離脱を目的とした新しい治療法の確立

本研究の目的は,補助人工心臓(Ventricular Assist Device, VAD)を要する重症心不全末期の症例に対して,新しい治療strategyとして心筋再生因子による心筋再生療法を行ない,自己心機能の回復を促進し,補助循環からの離脱(Bridge to Recovery)を実現することである.[方法]成山羊6頭を用いて,冠動脈左前下行枝を結紮し,心筋梗塞を作成した後,両心室補助人工心臓を装着し、これらを2群に分け,プラスミドを用いてHGF-cDNAを投与した群と、同様の手段でβgalactosidaseを投与した群を比較検討した.プラスミド投与後、VAD補助下に維持し,血行動態、心機能を経時的に測定した.さらに組織学的検討を行った.[成績]%FS、心拍出量はHGF投与群で有意に改善した。組織学的には,HGF投与群で線維性変化は抑制され、心筋細胞もほぼ正常な状態に保たれていた.また、HGF投与群では、有意な新生血管の増生を認めた。[総括]虚血などによる心筋障害後には,心臓へのwall stressや虚血領域周辺から広がる線維性変化の進行,アポトーシスが左室リモデリングを引き起こし,心不全増悪の原因となることはよく知られている.VADによる左室減負荷は心筋保護に有用であると考えられているが,それだけでは十分に左室リモデリングは抑制できない.今回は,それに加えて,心筋保護作用を持つHGF遺伝子を導入することにより,虚血領域での血管新生,抗線維化作用などの効果により,心筋が減負荷されて,良好な血行動態が維持されている間に,心筋への障害が最小限にとどまり,左室リモデリングが抑制され,心機能の良好な回復が得られた.補助人工心臓を要する重症心不全において,HGF遺伝子治療を併用することは,補助循環からの離脱率を向上させる新しい治療法のひとつとして有用である可能性が示唆された.[方法]成山羊6頭を用いて,冠動脈左前下行枝を結紮し,心筋梗塞を作成した後,両心室補助人工心臓を装着し、これらを2群に分け,プラスミドを用いてHGF-cDNAを投与した群と、同様の手段でβgalactosidaseを投与した群を比較検討した.プラスミド投与後、VAD補助下に維持し,血行動態、心機能を経時的に測定した.さらに組織学的検討を行った.[成績]%FS、心拍出量はHGF投与群で有意に改善した。[総括]虚血などによる心筋障害後には,心臓へのwall stressや虚血領域周辺から広がる線維性変化の進行,アポトーシスが左室リモデリングを引き起こし,心不全増悪の原因となることはよく知られている.VADによる左室減負荷は心筋保護に有用であると考えられているが,それだけでは十分に左室リモデリングは抑制できない.今回は,それに加えて,心筋保護作用を持つHGF遺伝子を導入することにより,虚血領域での血管新生,抗線維化作用などの効果により,心筋が減負荷されて,良好な血行動態が維持されている間に,心筋への障害が最小限にとどまり,左室リモデリングが抑制され,心機能の良好な回復が得られた.補助人工心臓を要する重症心不全において,HGF遺伝子治療を併用することは,補助循環からの離脱率を向上させる新しい治療法のひとつとして有用である可能性が示唆された.本年度はまず,VADによる左心室減負荷が心機能回復に及ぼす影響,特に心筋虚血後の左心室リモデリング(LV remodeling)との関係について検討を行った.実験動物にはヤギを用い,冠動脈左前下行枝を結紮し広範囲前壁心筋硬塞による不全心を作成した.それらのヤギにVADを装着し,循環動態の維持および,心室の減負荷を行い,装着後1ケ月間に渡り,VAD補助下に心機能の経時的変化を測定した.1ケ月目にVAD離脱テストを行い,その後,心臓の組織学的な検討を行った.心筋梗塞作成後,心拍出量,心室壁運動は共に著明に低下した.VAD装着後,徐々に心機能の回復を認めたものの,VAD離脱テストでは,血行動態の悪化により,循環維持は困難で,離脱は不可能であった.組織学的にも左心室の内腔拡大,心筋細胞の肥大性変化および線維性変化を認めた.これらの結果より,VADによる心室減負荷のみでは,不全心におけるLV remodelingを十分に抑制し,Bridge to Recoveryを実現することは困難であることが明らかとなった.これらの限界を打破するために,自己心機能の回復を促進するための心筋再生因子について研究を行い,そのひとつとして,我々は肝細胞増殖因子(Hepatocyte Growth Factor, HGF)が有用であることを報告しており,今回のヤギを用いた実験結果をもとに,同様の不全心に対してHGF遺伝子治療を行い,心機能の回復,LV remodelingの抑制の効果について,検討を行っている.重症心不全における補助人工心臓(Ventricular Assist Device, VAD)を用いた機械的循環補助は、患者の生命維持において,有用な治療手段であるが,補助循環下の障害心の機能を積極的に改善させることが,最終的な救命に繋がる.このことは,重症心筋梗塞において,特に重要である.

本研究では、心筋保護因子として注目されるHGF遺伝子をVAD補助下の虚血性障害心に導入することにより,自己心機能の回復を促進させ、VADからの離脱率を向上させる治療法を確立することを目的とした.成山羊を用いて,VAD補助下の冠動脈左前下行枝閉塞による心筋梗塞後障害心に,HGF遺伝子プラスミドを直接心筋に導入し,心機能の回復について検討した.その結果,HGF遺伝子導入により,有意な心機能の改善を認め、遺伝子導入後4週目のVAD離脱テストでも良好な結果を得た。組織学的にも左室リモデリングが抑制されており,新生血管の有意な増加を認めた.本研究では,虚血性障害心に対する補助循環下のHGF遺伝子導入が,心機能の改善、左室リモデリング抑制を示しており,重症心不全に対する新しい治療法として有用である可能性を示した.
放射線によって活性化されるcPLA2の役割

本研究では、cPLA2遺伝子を欠失したマウス及びこのマウスから得られた細胞を使用し、放射線照射を行なった際の「細胞生存シグナル」と「細胞死シグナル」におけるcPLA2の役割を明らかにする。これにより、「細胞生存シグナル」と「細胞死シグナル」のバランスによって決定される細胞の生死のメカニズムを解明したい。本研究により得られた結果から、cPLA2が放射線治療における有用な標的遺伝子の1つである可能性を示したいと考えている。
体つくり運動における「ほぐし」と「体力向上」の融合型教材試案

まず,「体つくり運動におけるねらいに応じた動きづくりに関する研究:ふれあいぺあラジオ体操を教材に用いて」をまとめた。ふれあいペアラジオ体操はラジオ体操を基本としたペアバージョン(藤瀬,2002)の体操であり,運動教材として選択した。対象者は大学生18名。2日間にわたり,ペアラジオ体操を教材とした体つくり運動の授業を実施した。「ペアラジオ体操」を指導後に,1つ1つの運動について,体つくり運動の「ねらい」を考えさせ,用紙に記入させた。指導者の意図したねらいを記入した者もいれば,異なるねらいを記入した者もいた。さらに,一つの運動に,二つ以上のねらいを定めた者もいた。このことから,体つくり運動では,実施者の経験から「ねらい」を定め,そのねらいに沿って動きをより高めていくことも必要性であることが示された,さらに,「手脚の運動」を「巧みな動き」を保ちつつ「力強さを高めるための運動」になるように動きを工夫させた。その結果,腕立ての方法をペアで工夫したり,関わり合いながらジャンプをしたりする動きが試案された。以上より,対象者にねらいを考えさせ,ねらいに応じた動きを工夫させる活動は体つくり運動においては重要であり,そのためには「ペアラジオ体操」は有用であることが示唆された。次に,本研究課題のまとめとして,「体つくり運動の実施状況調査と現場での活用を目指した運動教材の検討:新潟県中越地区の体育主任を対象に」に取り組んだ。融合教材として考えられた3つの運動教材を教員に指導をし,感想を得た。対象者は新潟県中越地区の小学校・中学校・特別支援学校の体育主任86名であった。指導の結果,融合教材について,「とても役に立つ」55名(69.6%),「少し役に立つ」23名(29.1%),「あまり役に立たない」1名(1.3%)となった。概ね肯定的な回答が得られ,即時的に実践を試みたいという感想が多く得られた。本研究の目的は、小学校第1学年から高等学校第3学年まで必修となった体育科の「体つくり運動」において、運動内容を「子どもたちが動くことそのものを楽しむ」観点から考え、「体ほぐしの運動」と「体力を高める運動」の融合化を目指した教材を検討することである。研究初年度であった当該年度は、従来の体つくり運動の運動実践例を文献等の資料で調査し、その傾向を明らかにすることであった。具体的には、「体ほぐしの運動」と「体力を高める運動」に分けて示されている運動例を整理することであった。1「体つくり運動」に関連する実技指導書においては、体力向上、体ほぐし等、各ねらいに応じて運動内容が取り上げられていたが、運動内容が同様でも、指導書ごとに運動の「ねらい」が異なった場合が多数確認された。つまり、運動実践の観点から見ると、一つの運動が様々なねらいに適している場合が少なくないことが分かった。そのため、運動が持つ「ねらいの多面性」に着目し、「体力向上」と「ほぐし」が有する境界線を越えた教材融合の試みが必要であることが確認された。2融合の観点のもと、運動教材を試案した。具体的には、小学生を対象とした新聞紙を用いた運動であった。先ず、大学の実技授業「小学校体育」で大学生を対象に実践した結果、融合教材の面白さが確認された一方で、評価の難しさが課題として挙げられた。体つくり運動領域では、「体ほぐしの運動」と「体力を高める運動・多様な動きを高める運動」の内容が別々に示されているが、そもそも「子どもたちが動くことそのものを楽しむ」観点から考えると両者を独立させて捉えることには疑問が残る。そこで、本研究は、「体ほぐし」と「体力を高める運動・多様な動きを高める運動」の融合化を目指した教材を試案し、「体つくり運動」だからこそできる豊かな運動内容を検討することを目指す。そのため研究2年目に該当する今年度は、初年度に得られた「体ほぐしの運動」と「体力を高める運動・多様な動きをつくる運動」の実践例の調査結果を参考に、「体つくり運動」の教材としてほぐしと体力向上を融合させた運動教材を新たに試案した。そのため、まず、多様な動きをつくる運動の「体のバランスをとる運動」において身につけさせたい動きを出発点とした。具体的には、身体重心が支持基底面から外れるようなアンバランスな運動を繰り返し実施させることで危険な転倒を回避できる力を身につけさせると同時に、仲間とともに、また自らの能力に合わせて実施できるような運動内容を考えた。すなわち、体ほぐしの「交流」「気づき」「調整」の観点も大切にしたバランス運動を試案した。その運動内容を実施するために、小学校中学年を対象とした3時間の単元計画と授業案を作成した。その試案した「体つくり運動」の単元モデルを、小学3年生を対象に体育授業で指導実践した。その授業の様子をビデオで撮影するとともに、授業後に、運動に関する質問や形成的授業評価などの内省調査を行い、小学生にとっての楽しく魅力的な運動についての意見を得た。形成的授業評価では、「学び方」の項目について、高い評価が得られたことがわかった。次年度の研究に向けて、内省調査や形成的授業評価、記録した映像を参考に、教材の再検討を行った。

研究2年目であった該当年度は、初年度に得られた「体ほぐしの運動」と「体力を高める運動・多様な動きをつくる運動」の実践例をもとに、「体つくり運動」の教材としてほぐしと体力向上を融合させたの教材を試案すことであった。3時間分の単元計画を小学校3年生を対象に作成した。その試案した「体つくり運動」の単元モデルを、実際に体育授業で行うことができた。授業実践場面の映像を記録し、授業後には児童に運動についての内省調査を行い、小学生にとっての楽しく取り組みやすい動きについて意見を得ることができた。以上より、今年度の研究課題は、おおむね順調に進んでいると言える。平成28年度においては、以下の研究を行った。「体つくり運動における児童の投能力向上を目指した運動教材に関する研究ーひねり動作に着目して」この研究は、子どもたちの投能力の低下に着目して、体つくり運動領域の運動実践において、その問題の解決を試みたものである。特に、ひねる動作が投げる運動をより良くするためには重要という観点から、児童を対象にひねる動作を多様に経験させた。その運動指導においては、投球動作等の技術的な指導を行わず、ボール打ちや棒投げ、輪投げなどを運動遊びとして実施させた。さらに、ひねる動作をリズムカルに行うための「パンチング体操」も考案して指導した。これらの運動内容は、体つくり運動における、多様な動きをつくる運動や体ほぐしの運動の境界を明確に設けず、子どもたちの運動欲求を始点に考案、指導したものであった。その結果、児童の遠投距離に改善が認められ、考案したひねる運動教材が投擲距離の増大に寄与したものと考えられた。この結果より、子どもたちの運動指導においては、子どもたちの運動欲求を大切にした上で、伸ばしたい力に焦点を当て、指導者が運動を選択、指導することの重要性が示された。次に、「紙鉄砲を活用した遠投指導に関する研究ー女子大学生を対象にー」この研究も前述の研究と同様に、投能力に焦点を当てて行ったものである。教材を「紙鉄砲」に絞り、紙鉄砲で得られる運動アナロゴンが投動作に活用できるという仮説のもと検証を行った。被験者は大学生4名と少なかったため、統計的に有意な改善は認められなかったものの、4名中3名の者において、紙鉄砲経験後に投擲距離が増大した。さらに、内省調査より、「楽しい」や「紙鉄砲が鳴ると嬉しい」など、紙鉄砲運動に対する肯定的な意見が多く得られた。そのため、紙鉄砲の教材を子どもたちの投能力向上に活用できるものと推察された。平成28年度は、産前産後休暇のため、研究を約半年間中断した。そのため、当初の計画通りには進めることができなかった。しかしながら、研究期間を延長したため、今後は予定通りに研究成果をまとめる作業に入れるものと考えている。H29年度は、以下の研究を実施した。1低・中学年の男子児童4名(7.8±1.2歳)を対象に、1回45分程度の運動指導を全3回実施した。その際、楽しさを重視するために、投げる動作を直接的に指導するのではなく、ひねり感覚や体重移動感覚、ムチ動作感覚、リリース感覚の各感覚を養うことができるように教具を工夫し、指導した。その結果、事前測定において、対象児童4名のうち3名は、ソフトボール投げの値が全国平均値を大きく下回り、さらに、投動作評価得点においても先行研究の値を大きく下回る結果であった。この遠投が苦手な児童3名において、3回の指導前後で、ソフトボール投げの記録が有意に向上した。すなわち、今回考案した教材の実施が児童の投擲距離の向上に影響を与えた可能性が示された。
難治性消化器がんのm6Aエピトランスクリプトームの標的化と臨床応用

エピトランスクリプトーム(RNAの修飾)解析はエピゲノム(DNAの修飾)とは異なり、末梢血のエクソゾーム中のマイクロRNAから直接情報を得ることができる。私たちを含む内外の研究成果により、RNAの修飾は80%がメチル化アデノシン(m6A)であり、m6Aが細胞の蛋白の発現を介してがんの悪性化・治療抵抗性をはじめとする様々な生物学的な機能を制御していることが明らかとなった。マイクロRNAのメチル化情報をデータベース化することは、疾患のコンパニオン診断として重要である。本計画では、手術切除標本とリキッドバイオプシー(膵がん、胆道がん年間各20症例)に私たちの新技術で簡便にm6Aを計測する方法を確立し、膵がん、胆道がんの手術材料と末梢血のマイクロRNAのメチル化を比較検討し、創薬と診断を融合させるデータベースを構築した。RNA修飾に基づくがんの悪性度診断と新たな治療標的の開発に貢献した。1m6A計測法の確立:m6A計測法は大阪大学の基本技術として確立した質量分析法と、トンネル電流シークエンス法により実施した。すなわち、アビジン・ビオチン系を用いて標的分子以外の核酸を捕捉後に感度以下まで洗浄・除去し、標的のみを精製、MS法として標的となるRNAの内部配列を質量分析法MALDI/TOFMASSのIn Source Decayで計測し、m6Aを読んだ。また並行したTS法として、一分子レベルのシグナルを計測した。2対象となる材料間の比較:膵がんと胆道がんのそれぞれ20症例から手術で切除した腫瘍から抽出したmRNAとマイクロRNAのメチル化を検討した。また、同じ患者から末梢血3mLから血清エクソゾームを分離してマイクロRNAを抽出し計測した。解析にあたっての倫理申請と承認はすでに得られた。m6Aの疾患データ解析:機械学習(深層学習、AI)、統計解析を経てデータを格納する。従来のDNAシークエンサーが200リード以上の重複を必要とすることに比べて10以下の重複度で99.9%の識別精度を達成できており、本研究で生データを格納することにより臨床材料においても根本的に異なる高いスループットが期待される。公的バンクに登録し、データ共有を進める。m6Aエピトランスクリプトームの標的化を進め臨床応用による社会実装を促進していく。
薬物の消化管吸収はプロバイオティクスの影響を受けるか?

プロバイオティクスのひとつで食品や医薬品として摂取されているLactobacillus casei(L.casei)が吸収障壁であり、免疫細胞の多くが集まる小腸からの薬物吸収に影響を及ぼす可能性を検証した。カゼイ投与群では、ラットにおける経口投与後のニフェジピンの吸収の増加が認められた。静脈内投与後のニフェジピンの血漿中濃度には、カゼイ投与の影響は認められなかった。また、カゼイ投与ラットにおいて、小腸ループ内に投与後のニフェジピンのバイオアベイラビリティが大きくなる傾向が認められた。機序の詳細は不明であるが、カゼイ菌がニフェジピンの小腸での初回通過代謝関わるCYP3Aに影響を与え、ニフェジピンの消化管での初回通過代謝が低下したと考えられた。この影響は大きくはないものの、カゼイ菌の持つ多くのプロバイオティクス活性のひとつと考えられた。また、in situ小腸一回灌流法と反転腸管法を用いて検討したところ、吸収機構が異なるurea,5-FU,reboflavin,D-glucoseの吸収に対するカゼイ菌経口投与の影響を検討した結果、全般的には各種担体輸送系に対する影響は大きくないと考えられた。一方、あらかじめカゼイ菌存在下あるいは通常培養したヒト大腸癌由来のCaco-2細胞において、一部の薬物の取り込みが増加する可能性が示唆された。これらの検討より、カゼイ菌によって薬物・栄養物質の吸収が変化する場合もあるがその影響はあまり大きくはないことが明らかになった。したがって、薬物として投与されるのみならず、日常的に口にすることが多い特定機能性食品でもあるプロバイオティクスは、薬物や栄養物質の消化管吸収に著しい影響を与えず、薬物-薬物あるいは薬物-食品相互作用の観点からも問題を引き起こす可能性は低いと考えられる。モデル薬物として腸管で初回通過代謝されることが知られているニフェジピンをラットに経口投与後の消化管吸収に及ぼすカゼイ菌経口投与(あらかじめカゼイ菌を毎朝1回10日間経口投与)の影響について検討した。対照として、カゼイ菌を投与していないラットについても同様の実験を行った。経口投与後のニフェジピンのAUCには有意な増加が認められなかったが、最高血漿中濃度がカゼイ投与群では、対照群よりも約30%上昇し、吸収の増加が認められた。同様にカゼイ菌を連続経口投与したラットにおいて、小腸ループ内に投与後のニフェジピンの血漿中濃度は有意に上昇し、バイオアベイラビリティが大きくなる傾向が認められた。ニフェジピンの初回通過代謝には腸管でのCYP3A代謝の寄与が大きいことが明らかになっていることから、腸管でのCYP3A活性の変化がその原因となっている可能性が考えられる。したがって、機序の詳細は不明であるが、L.caseiが小腸CYP3Aに影響を与え、ニフェジピンの消化管での初回通過代謝が低下したと考えられた。この影響は大きくはないものの、L.caseiの持つ多くのプロバイオティクス活性のひとつと考えられた。プロバイオティクスは、薬物として投与されるのみならず、日常的に口にすることが多い特定機能性食品でもあるので、今後さらに消化管吸収がプロバイオティクスの影響を受ける薬物や栄養物質を明らにすることにより、医薬品の安全で有効な使用のために有益な指針の提供が期待される。

カゼイ菌を連続経口投与したラット及び対照ラットにおいて、in situ小腸一回灌流法を用いて、吸収機構(細胞間隙経路での受動輸送や担体輸送)が異なるurea, 5-FU, reboflavin, D-glucoseの吸収をloop内容液からの消失により評価した。全般的には、カゼイ菌経口投与の影響は大きくなかったが、担体輸送機能がカゼイ菌経口投与の影響を受けているとみられる場合や腸管での初回通過代謝が抑制されているとみられる場合もあった。また、反転腸管法を用いてurea, 5-FU, reboflavin, D-glucose, methotrexateの膜透過性について検討した。受動輸送に対するカゼイ菌経口投与の大きな影響は認められず、担体輸送活性が上昇あるいは低下する場合もあることが認められたが、全般的にはカゼイ菌経口投与の各種担体輸送系に対する影響は大きくないと考えられた。一方、あらかじめカゼイ菌存在下あるいは通常培養したヒト大腸癌由来のCaco-2細胞を用い、種々の薬物・栄養物質の取り込みを評価したところ、methotrexate, cephradine, rebofravinの取り込みが増加する可能性が示唆された。これらの検討より、カゼイ菌によって薬物・栄養物質の吸収が変化する場合もあるがその影響はあまり大きくはないことが明らかになった。したがって、薬物として投与されるのみならず、日常的に口にすることが多い特定機能性食品でもあるプロバイオティクスは、薬物や栄養物質の消化管吸収に著しい影響を与えず、薬物-薬物あるいは薬物-食品相互作用の観点からも問題を引き起こす可能性は低いと考えられる。
プロポフォールによる静脈内鎮静法の適応に関する研究

<目的>静脈麻酔薬であるプロポフォールは,効果発現,覚醒が速やかであるため,歯科外来での静脈内鎮静法への導入も期待できると考えられる.しかし,至適投与量,投与方法についての報告はほとんどない.そこで,歯科外来における静脈内鎮静法時のプロポフォールの至適投与量ならびに投与方法について主として呼吸抑制の面から検討することを目的とした.<対象>本研究の主旨を説明し承諾を得た健康成人<方法>被験者を水平仰臥位にし,心拍監視装置(BP-508,日本コーリン社製,現有)により血圧,心拍数,Sp02の経時的測定を行う.ETC02は,ETC02測定装置(BP-508用C02モジュール,日本コーリン社製,今回購入)により新規改良型の鼻用サンプリングチューブを用いて測定する.さらに橈骨動脈より採血を行い血液ガス分析を行う.プロポフォールの投与方法は開始より3分までを6mg/kg/hr,次の10分間を3mg/kg/hr,更に次の15分間を1.5mg/kg/hrとして投与を停止する.同時に動脈血酸素分圧と二酸化炭素分圧との相関性について比較し,Sp02とETC02の測定が呼吸抑制を評価するに十分であるかどうかについても判定する.鎮静度については,経時的に呼名反射の有無,閉眼の有無,記憶の程度について記録し判定する.<結果>個体差はあるものの今回の持続投与量においてははじめから13分までは血液ガス分析値,Sp02,ETC02及び呼吸数に変化はみられなかったが,その後も血液ガス分析値,Sp02,ETC02には変化は見られないものの呼吸数の増加が見られた.呼名反射は見られ,閉眼は約半数に見られた.健忘効果はほとんどの者に見られ,投与開始から2時間後には完全に回復を得た.<考察>静脈内鎮静法としてプロポフォールの今回の投与量は健常者への呼吸器系への影響は少ないものと考えられた.臨床への適応については歯科治療,口腔外科処置などの侵襲,対象の年齢,呼吸器疾患の有無にも影響させると考えられ,至適投与量および投与速度についてはさらに検討が必要と思われた.<目的>静脈麻酔薬であるプロポフォールは,効果発現,覚醒が速やかであるため,歯科外来での静脈内鎮静法への導入も期待できると考えられる.しかし,至適投与量,投与方法についての報告はほとんどない.そこで,歯科外来における静脈内鎮静法時のプロポフォールの至適投与量ならびに投与方法について主として呼吸抑制の面から検討することを目的とした.<対象>本研究の主旨を説明し承諾を得た健康成人<方法>被験者を水平仰臥位にし,心拍監視装置(BP-508,日本コーリン社製,現有)により血圧,心拍数,Sp02の経時的測定を行う.ETC02は,ETC02測定装置(BP-508用C02モジュール,日本コーリン社製,今回購入)により新規改良型の鼻用サンプリングチューブを用いて測定する.さらに橈骨動脈より採血を行い血液ガス分析を行う.プロポフォールの投与方法は開始より3分までを6mg/kg/hr,次の10分間を3mg/kg/hr,更に次の15分間を1.5mg/kg/hrとして投与を停止する.同時に動脈血酸素分圧と二酸化炭素分圧との相関性について比較し,Sp02とETC02の測定が呼吸抑制を評価するに十分であるかどうかについても判定する.鎮静度については,経時的に呼名反射の有無,閉眼の有無,記憶の程度について記録し判定する.<結果>個体差はあるものの今回の持続投与量においてははじめから13分までは血液ガス分析値,Sp02,ETC02及び呼吸数に変化はみられなかったが,その後も血液ガス分析値,Sp02,ETC02には変化は見られないものの呼吸数の増加が見られた.呼名反射は見られ,閉眼は約半数に見られた.健忘効果はほとんどの者に見られ,投与開始から2時間後には完全に回復を得た.<考察>静脈内鎮静法としてプロポフォールの今回の投与量は健常者への呼吸器系への影響は少ないものと考えられた.臨床への適応については歯科治療,口腔外科処置などの侵襲,対象の年齢,呼吸器疾患の有無にも影響させると考えられ,至適投与量および投与速度についてはさらに検討が必要と思われた.
骨の吸収と形成に関与するサイトカインの分子生物学的研究

近年、骨の吸収と形成に関するサイトカインの役割が注目されている特にビタミンDを始めとする骨吸収因子(ILー1,TNF,LPSなど)は、骨芽細胞に働いて種々の蛋白性因子を産生する。本研究においては、(1)骨芽細胞からビタミンDの添加により産生されてくる68KDのリン酸化蛋白質と116KDの蛋白質について解析を行うこと、(2)種々の骨吸収因子を骨芽細胞に添加したときに、インタ-ロイキン6(ILー6)やLIF(leukemia inhibitory factor)のmRNAレベルがどのように変化するか、またrecombinant ILー6とLIFの骨吸収作用を検討すること、(3)活性型ビタミンDはマウス肺胞マクロファ-ジを融合する作用を既に報告しているが、マウス脾細胞から産生されるマクロファ-ジ融合蛋白性因子(MFF)について解析を行うことを目的とした。《結果》(1)骨芽細胞から産生される68KD蛋白質は既にクロ-ニングされているオステオポンチンであることが判明した。オステオポンチンの転写はILー1,ビタミンD,TNFなどにより上昇すること、更に骨芽細胞ばかりでなく線維芽細胞においても発現が見られることが分かった。現在、116KD蛋白質については解析中である。(2)ILー6並びにLIFは、ILー1,TNF,LPSの刺激により骨芽細胞に特異的に発現されること、更にリュ-マチ患者の関節液中に分泌されていることが見い出された。両サイトカインは単独で高濃度に添加すると初めて骨吸収作用が見られるが、両者の併用あるいはILー1との併用により低濃度でもその活性が現れることが分かった。更に骨芽細胞はLIFのレセプタ-数が多いが、骨形成の指標となるALP活性、collagen量についてはビタミンAとの併用で初めて活性が上昇した(3)MFFについて解析するため、種々のサイトカインレベルを測定し、種々の抗体を添加することによりその活性が中和されるか否か検討した。その結果、マウス脾細胞から産生されるILー4とGMーCSFがMFF作用の主体をなすと結論された。当初、我々はマウス骨芽細胞(3T3El)から活性型のビタミンDやTNFにより産生分泌されるリン酸化蛋白質(68KD)のクロ-ニングを目的としてこの研究を計画した。その後、この蛋白質は株化ラット骨芽細胞(ROS17/2.8)あるいは株化マウス繊維芽細胞(JB6)から産生される蛋白質(オステオポンチン,2ar)と同一であること、またこの蛋白質はOldbergとSmithにより既にクロ-ニングが完了している事が分った。そこで、(1)未だクロ-ニングされていない新しい蛋白質の検索、(2)活性型ビタミンD及び種々のサイトカインの骨芽細胞と破骨細胞の起源と考えられるマクロファ-ジ系細胞における機能と産生調節について検討を加えた。《結果》(1)マウス脾細胞はmitogenrの刺激により種々のリンホカインを産生し、種々の活性を発現する。脾細胞培養液中にはマクロファ-ジ融合因子(MFF)が存在するが、既に同様の活性を示すIγ-4では全ての活性を説明するには不十分である。現在、未知の物質の存在を検討中である。

(2)活性型ビタミンDはMFF活性を持つ事を既に報告した、その作用機構としてカルシウムを介した作用が考えられる。そこで、培養液中あるいは細胞内のカルシウムの変動による活性型ビタミンDの作用を検討した。その結果、活性型ビタミンDによるマクロファ-ジの融合過程は二段階に分離され、第二段階においてマクロファ-ジの融合を促進する為には培養液中のカルシウムを正常濃度(1.8mM)に維持する事が必須であった。(3)新しくクロ-ニングされたサイトカインの一つであるIγ-6について前骨髄球細胞(Ml)と骨芽細胞(3T3El)における作用並びに発現調節を検討した。Iγ-6はMl細父の分化を誘導すること、Iγ-1やTNFの刺激により骨芽細胞でIγ-6が強く発現されることが分った。(1)マウス骨芽細胞に活性型ビタミンDを添加すると68KDのリン酸化蛋白質が培養液中に産生される。種々の検討を加えたところ、この蛋白質がオステオポンチンであることが判明し、cDNAの供与を受けて種々の実験を行った。オステオポンチンのmRNAレベルは活性型ビタミンDばかりでなく、インタ-ロイキン1(ILー1),TNF,LPSなどの骨吸収因子によっても転写が促進されることが見い出された。また、活性型ビタミンDは68KD蛋白質以外にも116KD蛋白質の誘導をすることがわかったので、現在、解析を行っている。(2)ILー1,TNF,LPSの蛋白質骨吸収因子は骨芽細胞において、オステオポンチン以外にインタ-ロイキン6(ILー6)や白血病抑制因子(LIF)の転写レベルを促進することが見い出された。両サイトカインは、高濃度で存在する場合には単独で骨吸収作用のあることがわかり、リュ-マチ患者の関節液中に、これらのサイトカインが多量に浸出していることが明確になった。更に、骨芽細胞はMーCSFを大量に産生しているが、活性型ビタミンDの添加により転写レベルが僅かに減少することが見い出され、ビタミンDは増殖因子に対して抑制的に働く傾向が存在した。(3)我々は、活性型ビタミンDがマウス肺胞マクロファ-ジの融合を促進することを報告してきたが、今回その機序について検討した。その結果、細胞外液のカルシウム濃度が一定以上に保持されることが細胞融合に必要であることが見い出され、細胞内において上昇するトランスグルタミナ-ゼとの関連性が示さされた。さらに、マウス脾細胞中にはマクロフィ-ジ融合因子(MFF)が存在することを報告したが、種々のサイトカインのレベルの測定や、種々のサイトカイン抗体による中和実験を行ったところ、MFFはインタ-ロイキン4とGMーCSFに由来すると結論された。