hpprc/llmjp-kaken huggingface dataset:
V型コラーゲンによる制御性T細胞の誘導と免疫抑制剤併用による免疫抑制療法の確立

MHC完全ミスマッチラット肺移植において経口V型コラーゲン[col(V)]+低用量サイクロスポリン(CsA)投与で拒絶反応が抑制された。レシピエントT細胞のアロ抗原誘導性IFN-γとIL-17Aの産生抑制、IL-10産生促進、傍気管血管周囲領域に調節性T細胞が誘導されていた。低用量CsAを介する免疫抑制作用はcol(V)により増強され、col(V)経口投与が臨床肺移植に応用できる可能性を示した。【はじめに】F344(RT1^<1v1>)→WKY(Rrl_1)のMHC非完全ミスマッチのラット肺移植モデルにおいて,V型コラーゲン[col(V)]の経口寛容が拒絶反応を抑制することを報告してきた。MHC完全ミスマッチのBN(RTln)→WKYのモデルにおけるcol(V)によるTregs誘導が免疫抑制剤投与量を減量する可能性につき研究した。【方法】250300gのBN, WKYの雄ラットを用い,コントロール群(A),COl(V)経口投与群(B),サイクロスポリン(C_sA)少量投与群(C),col(V)経口投与+C_sA少量投与群(D)の4群においてBN→WKYの左肺移植を行った。各群,1週間後に犠牲死させ病理像によるrejection score評価(04),TGF-βおよびFoxP3による免疫組織化学的評価と血清中TGF-βの測定を施行した。【結果】RejectionscoreはA:4.0±0.0, B:3.4±1.2, C:3.2±0.75,D:1.2±0.4とD群において有意に拒絶反応が抑制されていた。血清TGF-βはA群に比べ, B, C, D群は高い傾向にあったが4群間で有意差を認めなかった。移植肺のTGF-βの免疫染色像は, A群ではTGF-β(+)細胞の発現なく,B, C, D群で発現を認めたが,3群において有意差は認めなかった。FoxP3免疫染色像は, D群でFoxP3(+)細胞が血管、気管支周囲に有意に発現していた。【結論・考察】MHC完全ミスマッチモデルにおいて, col(V)の単独投与では拒絶反応抑制は困難であるが,col(V)にfull doseではなく,少量のCsA投与を加えることで拒絶反応を抑制できた。Tregsの誘導が免疫抑制剤投与量の減量に結びつき,臨床応用も可能になりうることが示唆された。今後,長期モデルにおける評価と免疫抑制の機序につき研究を重ねる予定である。【はじめに】前年度にMHC完全ミスマッチモデルにおいてV型コラーゲン[Col(V)]に低容量のサイクロスポリン(CsA)を投与することにより、拒絶反応が抑制されることを示した。Col(V)による経口寛容の誘導が免疫抑制剤の投与量減少にかかわっているものと考え、本年度はその免疫抑制効果と機序を明らかにする目的で研究を継続した。【方法】前年同様にBNからWKYへの左肺移植を施行。Col(V)群にはCol(V)を術前経口投与(10μg×8回)、CsA群には低用量CsAを術後投与(5mg/kgx3回)、Col(V)+CsA群にはCol(V)経口投与と低容量CsA投与を施した。Allo群には追加療法を施行しなかった。移植後7日目に犠牲死させ、病理学的評価を施行。縦隔リンパ節(MLNS)・脾臓よりT細胞を分離し、また気管支肺胞洗浄液(BALF)より肺胞マクロファージ(AM)を分離し、リンパ球混合培養反応(MLR)を施行した。ELISPOT法、ELISA法にてサイトカイン産生能を評価し、BALFのマクロファージ遊走能を解析した。【結果】急性拒絶反応の病理評価ではCol(V)+CsA群が他群と比べ優位に低い値を示した。Foxp3による免疫組織化学ではCol(V)+CsA群で気管血管周囲にFoxP3+抑制性T細(Treg)陽性細胞が見られたが、FACSではMLNs・脾臓T細胞中のFoxp3発現は顕著ではなかった。サイトカイン分析では、Col(V)+CsA群でIFN-γが抑制され、IL-10の産生が促進された。各々の実験群由来のAMとnaiveWKYのT細胞を用いたMLRでは、Col(V)+CsA群でIL-10の顕著な産生が見られた。またBALFによるマクロファージ遊走能、BALF中MCP-1の産生はCol(V)+CsA群で抑制された。【結論・考察】Col(V)と低容量CsAの複合投与は肺移植の急性拒絶反応に対して強い免疫抑制効果を与えた。

臨床肺移植において術前のCol(V)投与によるCsAの減量効果が示唆された。その機序としてはCol(V)の経口寛容により誘導されたIL-10の産生が重要であると考えられた。【はじめに】低用量サイクロスポリン(CsA)単独のみでは拒絶反応が抑制できないラット完全MHCミスマッチ肺移植モデル(BN[RT1^n]→WKY[RT1^1])に対して、V型コラーゲン[col(V)]による経口寛容誘導と低用量CsAの併用療法によって拒絶反応が抑制されることを確認した。この機序にはIL-10の産生が関与し、CsAの減量効果に繋がる拒絶反応抑制機序を導いた。本年度は病理学的な解明を主とした研究を継続した。【方法】前年度までと同様に、Allo群:無治療、col(V)群:col(V)経口投与(10μg×8回)、CsA群:低用量CsA投与(5mg/kg×3回)、col(V)+CsA群:col(V)経口投与+低用量CsA投与の4群に対するBN→WKYの左肺移植を施行した。ラットは移植後7日目に犠牲死させ、病理学的評価を行い、FoxP3およびWKYのclass I抗原である抗RT1Aaの免疫組織化学的評価を行い、縦隔リンパ節(MLN)および脾臓(SP)から単離されたCD3+T細胞をFACSで解析した。【結論・展望】Col(V)により誘導されたTregsとIL-10産生がMHC完全ミスマッチモデルにおける急性拒絶反応を抑制しており、col(V)の経口投与が臨床肺移植での免疫抑制剤減量に応用できる可能性が示唆された。
身体機能代替技術の基盤を支える埋込み型超多点計測集積回路システムの開発研究

ブレイン・マシンインタフェース(Brain-Machine Interface、BMI)システムによりALSや麻痺等の患者にむけて身体機能を代替する新リハビリテーション技術開発が進んでいるが、大脳皮質で100億も存在する神経細胞に対し、既存の100点(チャネル)程度でしかない神経活動記録方法では、意図推定精度の向上という高性能化に限界があると考えられる。本研究ではキックバック雑音抑制型チョッパー技術、低クロストークアナログマルチプレクサ技術、入力容量低減T型容量スプリット技術を組み合わせて、低雑音化と高集積化を両立し、従来のアンプ集積度を1桁以上改善する埋込み型超多点計測集積回路システムの開発研究に取り組む。従来にないBMIシステムの小型化・高性能化を達成し、桁違いに神経信号活動記録数を増加させることで革新的に性能を向上させる新しい身体機能代替技術の基盤研究を行う。BMIシステムでは、微弱でゆっくりとした成分である神経信号を、集積回路を用いて低雑音で増幅する必要があり、周波数が低いほど桁を増して大きくなる1/f雑音(特にCMOS回路で顕著)を考慮した設計が最重要となる。一般的に低雑音化するには低雑音アンプ(LNA)の面積を広くすることで対策可能であるが、これはワンチップでマルチチャネル計測という目的に対してトレードオフとなる。昨年度までの研究で、1/f雑音を抑制するチョッパー回路やアナログ信号多重化回路(マルチプレクサ、MUX)、T型容量スプリット技術の搭載したチップの評価を行い、基本動作に問題ないことを確認した。今年度はさらなる高性能化を狙い、上記研究成果を統合して、従来のアンプ集積度を1桁以上改善した超多点計測集積回路システムの開発研究に取り組んだ。平成30年度が最終年度であるため、記入しない。本年度はこのトレードオフ課題に取り組み、低雑音アンプの前後を生体信号の周波数帯域よりも十分高い周波数で変調することで、低雑音アンプの持つ1/f雑音のみを高い周波数成分に変換し、結果的に全体の1/f雑音を抑制する、チョッパー回路の設計と、高集積化に向けて入力段にアナログの信号多重化回路(マルチプレクサ、MUX)の設計も実施し、実際にテストチップを試作した。試作に用いたプロセスは0.13um CMOSで、回路構成の異なる8種類のLNAを搭載し、それぞれMUXで切り替えて評価可能とした。電源電圧は1.2Vで、内部に搭載したレギュレータにより内部回路は1.0V電源電圧にて動作する。チップ面積は2.0mm x 2.0mmである。試作したチップを評価するため、QFNパッケージ化を行い、専用の評価ボードも開発した。QFNパッケージ試作チップの評価結果から、帯域70-180Hzの雑音特性において、チョッパ動作の有無でそれぞれ2.0uVpp / 12.9uVppという性能を得た。これにより設計したLNA及びチョッパ回路が正しく機能していることが確認出来た。上記テストチップの単体特性評価結果から、開発したテストチップを用い、実際の神経信号を計測可能なシステムへの発展を狙い、小型動物の頭上に配置可能なサイズ・重さとなる小型実装ボードも開発した。研究実施計画として、チョッパー回路を含む低雑音アンプの設計、信号多重化回路の設計を計画しており、そのどちらも計画通りに遂行できており、試作チップの評価結果も得られたため、順調に進展していると判断した。

BMIシステムによりALSや麻痺等の患者にむけて身体機能を代替する新リハビリテーション技術開発が進んでいるが、大脳皮質で100億も存在する神経細胞に対し、既存の100点(チャネル)程度でしかない神経活動記録方法では、意図推定精度の向上という高性能化に限界があると考えられる。本研究ではキックバック雑音抑制型チョッパー技術、低クロストークアナログマルチプレクサ技術、入力容量低減T型容量スプリット技術を組み合わせて、低雑音化と高集積化を両立し、従来のアンプ集積度を1桁以上改善する埋込み型超多点計測集積回路システムの開発研究に取り組む。従来にないBMIシステムの小型化・高性能化を達成し、桁違いに神経信号活動記録数を増加させることで革新的に性能を向上させる新しい身体機能代替技術の基盤研究を行う。BMIシステムでは、微弱でゆっくりとした成分である神経信号を、集積回路を用いて低雑音で増幅する必要があり、周波数が低いほど桁を増して大きくなる1/f雑音(特にCMOS回路で顕著)を考慮した設計が最重要となる。一般的に低雑音化するには低雑音アンプ(LNA)の面積を広くすることで対策可能であるが、これはワンチップでマルチチャネル計測という目的に対してトレードオフとなる。昨年度はこのトレードオフ課題に取り組み、低雑音アンプの前後を生体信号の周波数帯域よりも十分高い周波数で変調することで、低雑音アンプの持つ1/f雑音のみを高い周波数成分に変換し、結果的に全体の1/f雑音を抑制する、チョッパー回路の設計と、高集積化に向けて入力段にアナログの信号多重化回路(マルチプレクサ、MUX)の設計も実施し、実際にチップを試作した。今年度は試作したチップの評価を行うとともに、T型容量スプリット技術を用いることで、ユニット容量のサイズはそのままで、トータルの容量値を1/10程度まで削減可能な低雑音アンプを実現した。研究実施計画として、昨年度試作したチップの評価を行うとともに、T型容量スプリット技術を用いた低雑音・高集積度アンプチップの実現を計画しており、そのどちらも計画通りに遂行できたものの、試作チップの評価結果から得られた想定外の不具合に対する解決策の検討及びその対策に時間を要したため、やや遅れていると判断した。低雑音アンプをさらに小型化して高集積化を目指すため、容量帰還回路にT型容量スプリット技術を導入し、新たなチップ設計・試作を行い、その評価を実施する。平成30年度が最終年度であるため、記入しない。さらなる高性能化を狙い、研究成果を統合して、従来のアンプ集積度を1桁以上改善した超多点計測集積回路システムの開発研究に取り組む。
高速大容量ネットワークプロセッサ設計システムに関する研究

本研究では,ネットワーク環境専用の高速大容量ネットワークプロセソサを計算機によって自動設計するシステム環境を構築することを目的とする.提案する高速大容量ネットワークプロセッサ設計システムは,仮想ネットワークプロセッサなるモデル化を計算機内部で行うことで,システムLSI設計におけるハードウェア/ソフトウェア協調設計の概念をプロセッサ設計に導入したものである.平成17年度には,提案構築中の高速大容量ネットワークプロセッサ設計システムにおけるソフトウェア設計ならびにソフトウェア合成に取り組んだ.特に,プロセッサの抽象記述から,プロセッサハードウェアを自動で合成するアルゴリズム開発,ならびに専用プロセッサ向けソフトウェア環境の自動生成に主眼を置き,さらに,提案システム全体の評価を行った.以下の手順に沿って研究を進めた.(1)平成15年度,平成16年度の研究成果を踏まえ,ネットワークプロセッサ上で動作するソフトウェア環境を自動で合成するアルゴリズムを考案,確立した.特に,ネットワーク連係処理を念頭に,1つのネットワークアプリケーションを,複数のサブプロセスに分割し,これらが連係して処理されるようなシステム構成ならびにネットワークモデルを構築し,体系化ならびに評価した.評価実験の結果,既存モデルに比較して,連係処理による設計空間の広がりにより,約20%程度のネットワーク性能の向上を見ることができた.(2)これまでに構築されたシステム環境によって設計されたネットワークプロセッサを,ハードウェア記述言語によって実現して,(1)で構築されたソフトウェアと共に,面積,動作周波数等の性能を具体的に評価した.今後,残された研究課題は,提案したネットーワークモデルのアーキテクチャボトルネックの解消ならびによりスケーラビリティのあるシステム設計である.本研究では,高速大容量ネットワークプロセッサ設計システムに対し仮想ネットワークプロセッサなるモデル化を計算機内部で行うことで,システムLSI設計におけるハードウェア/ソフトウェア協調設計の概念をプロセッサ設計に導入する.システムは,大別して,1.ハードウェア/ソフトウェア最適化,2.ハードウェア合成,3.ソフトウェア合成,の3要素から構成される.本年度では,ネットワークプロセッサの「ハードウェア/ソフトウェア最適化」に関する研究に取り組む.特に,ネットワークプロセッサの基本単位となるマイクロプロセッサコア構成と通信処理専用ハードウェアユニットの基本機能に着目し,通信パケットスイッチング,暗号化・復号化などの抽象的なネットワーク環境の動作記述から,これら基本単位をどのように合成するか,という観点から,以下の手順に沿って研究を進めた.(1)ネットワークプロセッサの基本単位たるマイクロプロセッサコアならびに通信処理専用ハードウェアユニットに関して調査した.マイクロプロセッサコアは汎用コアに通信処理用命令を付加したものを規定し,さらに暗号化ハードウェアを設計した.(2)(1)の結果を踏まえ,全ての通信処理専用命令を持つプロセッサコア,全てのネットワーク処理機能を持った通信処理専用ハードウェアユニットから構成される仮想基本単位をモデル化した.(3)仮想ネットワークプロセッサをベースに,ネットワーク環境に最適なネットワークプロセッサのハードウェア設計とソフトウェア設計とを同時に実現する,ハードウェア/ソフトウェア最適化手法を確立した.手法は分枝限定に基づき,ネットワークプロセッサのための最適な基本単位数,スレッド数,専用ハーウェア数を決定する.本年度では,性能,コストの2面から最適化を実現した.来年度では,(3)の考えを発展させ,消費電力最適化に取り組む.さらに,(2),(3)の考えを基本にネットワークプロセッサのハードウェア設計に取り組む.本研究では,高速大容量ネットワークプロセッサの設計システムの構築を目的とする.提案する高速大容量ネットワークプロセッサ設計システムは,仮想ネットワークプロセッサなるモデル化を計算機内部で行うことで,システムLSI設計におけるハードウェア/ソフトウェア協調設計の概念をプロセッサ設計に導入したものである.システムは,大別して,1.ハードウェア/ソフトウェア最適化,2.ハードウェア合成,3.ソフトウェア合成,の3要素から構成される.平成16年度には,ネットワークプロセッサの「ハードウェア合成」に関する研究に取り組んだ.ここでは特に,ネットワークプロセッサを「アーキテクチャパラメータ」なる指標によって特徴付け,アプリケーションプログラムに適応した効率のよいネットワークプロセッサをいかに構成するかという観点から,以下の手順に沿って研究を進めた.1.アーキテクチャパラメータとして,内部スレッド数をはじめとするプロセッサの内部構成要素をいかに特徴付けるか,を調査し,ネットワークプロセッサのアーキテクチャパラメータを決定した.2.ネットワークプロセッサの周辺部に付随する周辺回路を設計した.周辺回路として,入出力パケット処理器,暗号化・復号化処理器,圧縮・解凍器などを考え,これらの基本設計を行った.3.上記の結果を踏まえ,アーキテクチャパラメータをベースとしたネットワークプロセッサのハードウェア自動合成系を確立した.4.前年度までに確立された「ハードウェア/ソフトウェア最適化手法」と連係をとり,各種アプリケーションプログラムに対して,性能,コストの2面から最適化が実現されたネットワークプロセッサの合成を試み,その特性を調査した.来年度には,4.の考え方を拡張し,性能/コスト/消費電力の3面からの最適化を実現するネットワークプロセッサ合成を試みる.さらに,アーキテクチャボトルネックの解消を試み,よりスケーラビリティのあるシステム設計を目指す.本研究では,ネットワーク環境専用の高速大容量ネットワークプロセソサを計算機によって自動設計するシステム環境を構築することを目的とする.提案する高速大容量ネットワークプロセッサ設計システムは,仮想ネットワークプロセッサなるモデル化を計算機内部で行うことで,システムLSI設計におけるハードウェア/ソフトウェア協調設計の概念をプロセッサ設計に導入したものである.平成17年度には,提案構築中の高速大容量ネットワークプロセッサ設計システムにおけるソフトウェア設計ならびにソフトウェア合成に取り組んだ.特に,プロセッサの抽象記述から,プロセッサハードウェアを自動で合成するアルゴリズム開発,ならびに専用プロセッサ向けソフトウェア環境の自動生成に主眼を置き,さらに,提案システム全体の評価を行った.以下の手順に沿って研究を進めた.(1)平成15年度,平成16年度の研究成果を踏まえ,ネットワークプロセッサ上で動作するソフトウェア環境を自動で合成するアルゴリズムを考案,確立した.特に,ネットワーク連係処理を念頭に,1つのネットワークアプリケーションを,複数のサブプロセスに分割し,これらが連係して処理されるようなシステム構成ならびにネットワークモデルを構築し,体系化ならびに評価した.

評価実験の結果,既存モデルに比較して,連係処理による設計空間の広がりにより,約20%程度のネットワーク性能の向上を見ることができた.(2)これまでに構築されたシステム環境によって設計されたネットワークプロセッサを,ハードウェア記述言語によって実現して,(1)で構築されたソフトウェアと共に,面積,動作周波数等の性能を具体的に評価した.今後,残された研究課題は,提案したネットーワークモデルのアーキテクチャボトルネックの解消ならびによりスケーラビリティのあるシステム設計である.
分子メスを用いた表面吸着分子の構造変化に関する研究

分子メスによって結合を切断された分子が、その後どのような反応をするのかは非常に複雑な要素が絡んでおり、理論的に推測するのは容易ではない。そこで、本研究では実験的事実を積み重ねとして、次のような実験を行った。まず、清浄なSi(001)2×1表面上にヘテロ環状有機分子、チオフェン(C_4H_4S),ピラジン(C_4H_4N_2),ピロール(C_4H_5N)を飽和吸着させた後、シンクロトロン放射光を用いた光電子回折により、分子の吸着構造について詳しく調べた。この結果、チオフェンの場合、硫黄の吸着状態には2種類の異なる状態が存在することがわかった。1つは2,5-dihydrothiophene(DHT)-likeな構造であり、もう一方は分子が分解することによって生じた硫黄であると考えらる。さらに、シンクロトロン放射光を照射し続けることによって、後者が増加することを見出した。この結果は、Appl.Surf.Sci.誌に掲載された。窒素を2つ含んだピラジンの場合、その吸着構造について、複数のモデルが提案されており、その詳細は不明であった。本研究による構造解析の結果、ピラジンは2つのダイマー列間に入り込み、2つのSi-N結合による吸着を行うことが分かった。そこで、新たな吸着モデルを提案した。さらに、Si表面への分子吸着系としては初めて、分子の1次元鎖が形成されることを見出した。本研究結果は、Phys.Rev.B誌に投稿中である。ピロールについては現在光電子回折の解析中であるが、少なくともこれまでに報告されているモデルでは完全に実験事実を説明できないことまでは分かった。有機分子を供給した半導体表面の研究を始めるにあたり,市販の高速パルスバルブを利用した有機分子ガス導入装置の作製を行った.この装置により,蒸気圧のそれほど高くない物質であっても,純度の極めて高い有機分子ガスを試料表面極近傍に噴射することが可能となった.噴射量を精密に制御できるようになったことだけでなく,装置部品等を腐食する可能性のあるガスであっても,必要最低限度の使用量に抑えることで研究に使用できるようになった利点も大きい.この装置を用い,窒素原子を含む環状芳香族化合物であるピロールをSi(001)-2x1表面に供給し,ピロール中の窒素原子が明瞭な光電子回折パターンを有するのに対し,炭素はほとんど異方性が無いことが分かった.このことは,窒素は基板のシリコン原子と直接結合しており,吸着分子はシリコン-窒素結合を軸として回転運動をしているためであると考えられる.また,硫黄原子を含む環状芳香族化合物であるチオフェンをSi(001)-2x1表面に供給し,シンクロトロン放射光を用いた高分解能光電子分光によりS 2p内殼準位の変化を調べた.励起光に270eVの光を用いた場合,硫黄には2種類の異なる状態が存在し,時間とともに成分比が非可逆的に変化することが分かった.また,それぞれの成分の光電子回折パターンを取得した結果,いずれも成分も異方性が見られ,基板に配向した硫黄であることが判明した.現在,この結果について,多重散乱を考慮した光電子回折シミュレーションを用いて詳しく調べている.1)14年度、チオフェン吸着Si(001)2xl表面の光電子分光及び光電子回折実験をつくば市の放射光実験施設PhotonFactoryにて行った。本年度はここでの結果を元に、多重散乱を含む光電子回折シミュレーションを用いた解析を行った。この結果、チオフェンに含まれる硫昔の吸着状態には2種類の異なる状態が存在することがわかった。1つはこれまでいくつかの論文で指摘されている1つのシリコンダイマー上に吸着した2,5-dihydrothiophene (DHT)-likeな構造であり、実験結果とこのモデルを想定したシミュレーションはよく一致した。もう一方は表面上にランダムに吸着した一部もしくは完全に分解した硫黄であると考えられ、光電子回折パターンは検出角度に対して強度変化はほとんどなかった。さらに、シンクロトロン放射光を顔射し続けることで2,5-DHT-likeな構造に相当するS2p成分が減少し、代わって分解した硫黄に相当する成分が増加することがわかった。このことは光によるチオフェンの分解が確認されたことを意味する。2)研究室保有のX線光電子分光装置を改良し、光電子回折測定を行えるよう、試料回転機構を導入した。2軸回転マニピュレータ及び試料ホルダー部は既に完成し、極角回転、方位角回転ともに動作することを確認した。また、自動計測を行うためには、これまでの市販のソフトウェアでは対応できない。このため、GPIB制御による計測用ソフトウェアを自作した。現在、完全自動計測のために。試料回転用モーター制御と計測ソフトウェアをリンクするための作業を行っている。

1つは2,5-dihydrothiophene(DHT)-likeな構造であり、もう一方は分子が分解することによって生じた硫黄であると考えらる。さらに、シンクロトロン放射光を照射し続けることによって、後者が増加することを見出した。この結果は、Appl.Surf.Sci.誌に掲載された。窒素を2つ含んだピラジンの場合、その吸着構造について、複数のモデルが提案されており、その詳細は不明であった。本研究による構造解析の結果、ピラジンは2つのダイマー列間に入り込み、2つのSi-N結合による吸着を行うことが分かった。そこで、新たな吸着モデルを提案した。さらに、Si表面への分子吸着系としては初めて、分子の1次元鎖が形成されることを見出した。本研究結果は、Phys.Rev.B誌に投稿中である。ピロールについては現在光電子回折の解析中であるが、少なくともこれまでに報告されているモデルでは完全に実験事実を説明できないことまでは分かった。
F1モーターに外力を加えるナノシステムの構築

本研究は回転分子モーターであるF_1-ATPaseに外力をかけて,動的な特性を明らかにするためのナノシステムの構築を目的としている.昨年度は桐蔭横浜大学工学部システム工学科の工藤成史教授の指導をいただき,誘電泳動を用いて外力(回転トルク)をかける実験系を立ち上げた.本年度はそこに高速カメラを追加するとともに,高輝度光源を導入して高速撮影(1000fps)での記録を可能にした.次には実験条件の検討を行った.回転の発見率が従来当研究室では低かったが,その原因を大阪大学の野地博士の研究室の協力を得て検討し,おもに回転観察に用いるビーズに原因があることと突き止め,改善することによって,発見率を十分に上げることが出来た.次に,F_1の変異体について従来よく使われてきたHC95変異体,ADP阻害を受けにくいGT変異体,αサブユニットにもHisタグを導入したHCXP変異体について考え,外部トルクに対してしっかりとガラス面上で安定すると考えられるHCXPを主に使うことに決定した.この実験系では溶液のイオン強度を下げなければならないため,本年度は実験条件下でのATPMgとATP, Mgの平衡関係やF_1-ATPaseの活性等を検討し,(ある程度の妥協はやむをえないとして)最適と考えられる溶液条件を模索した.さらに実験手順を洗練して外部トルクの校正を全ての実験について個別に行うことにより,データのばらつきをある程度減らすことに成功し,現在はステップ回転が観察できる条件下で外部トルクとステップ時の角速度,ステップ間のdwell timeの統計的な解析を行っている.本研究は回転分子モーターであるF_1-ATPaseに外力をかけて,動的な特性を明らかにするためのナノシステムの構築を目的としている.当初の計画では光ピンセットを用いる方法,DNAを結合させ,それを巻き上げる方法,回転軸となるサブユニットに大きめのビーズを結合して交流電場をかけることによりビーズに分極を誘導し連続的な回転力を与える方法(誘電泳動),の三つの方法を考えていた.本年度は,この中から最後の誘電泳動を選んでその実験系を立ち上げた.実験系の構築,運用などについては桐蔭横浜大学工学部システム工学科の工藤成史教授から懇切丁寧な指導を頂き,予備実験まで行わせていただいた.その結果をふまえて,他の研究資金もあわせ,昨年末に我々の研究室でも実験装置を構築できた.現在の問題点は,1.実際にかかっているトルクをどうやって見積もるか?2.電流が流れることによる温度変化(回路の抵抗,電圧などを考えると発生するジュール熱はきわめて小さいが)をどのように見積もるか?3.顕微鏡で観察していると対流のようなものが見えるので,それにどう対処するか,である.これらの問題は残っている状態であるが,F_1-ATPaseに外力をかけて,その応答を見る予備実験も平行して行っている.そこで見えてきていることは,ATPを加水分解しながら回転するF_1-ATPaseは案外小さな逆方向の外力で逆方向に回転してしまう場合と,かなり強い力を加えているはずなのに(上述のようにその力の絶対値は校正できていないが)反対方向には回らない場合があると言うことである.このどちらがF_1-ATPaseの真の姿を反映しているのかは今のところ分からないが,回転それ自体はかなりがっちりした固い仕組みでなくてもできることを示唆しているのかも知れないと考えている.本研究は回転分子モーターであるF_1-ATPaseに外力をかけて,動的な特性を明らかにするためのナノシステムの構築を目的としている.昨年度は桐蔭横浜大学工学部システム工学科の工藤成史教授の指導をいただき,誘電泳動を用いて外力(回転トルク)をかける実験系を立ち上げた.本年度はそこに高速カメラを追加するとともに,高輝度光源を導入して高速撮影(1000fps)での記録を可能にした.次には実験条件の検討を行った.回転の発見率が従来当研究室では低かったが,その原因を大阪大学の野地博士の研究室の協力を得て検討し,おもに回転観察に用いるビーズに原因があることと突き止め,改善することによって,発見率を十分に上げることが出来た.次に,F_1の変異体について従来よく使われてきたHC95変異体,ADP阻害を受けにくいGT変異体,αサブユニットにもHisタグを導入したHCXP変異体について考え,外部トルクに対してしっかりとガラス面上で安定すると考えられるHCXPを主に使うことに決定した.この実験系では溶液のイオン強度を下げなければならないため,本年度は実験条件下でのATPMgとATP, Mgの平衡関係やF_1-ATPaseの活性等を検討し,(ある程度の妥協はやむをえないとして)最適と考えられる溶液条件を模索した.さらに実験手順を洗練して外部トルクの校正を全ての実験について個別に行うことにより,データのばらつきをある程度減らすことに成功し,現在はステップ回転が観察できる条件下で外部トルクとステップ時の角速度,ステップ間のdwell timeの統計的な解析を行っている.
超高酸素圧を用いた新しい遷移金属酸化物合成法の開発と評価

本研究の目的はダイヤモンドアンビルセル(DAC)を用いて10GPa以上の高い酸素圧下での試料合成の手段を確立し、合成された試料の物性評価をすることにある。平成11年度はYAGレーザーを購入し、レーザーヒーティングシステムの建設を行った。高圧発生にはDACを用いレーザーをDACの両面から照射する事により一様性の高い高温を発生する。DACへの酸素の封入はセルを液体窒素温度まで冷却し、液化した酸素をそのまま封入する。これを所定の圧力まで加圧しYAGレーザーによる直接加熱で高温高酸素圧を発生し試料合成を行う。平成12年度はクライオスタットを購入し、主に、合成試料の評価システムの構築を行った。はじめに典型物質として過剰酸素の導入で超伝導を示すようになるLa_2CuO_4を原料とし酸素量制御を試みたが、生成物質が極微量であることからその評価は難しかった。その他、高圧酸素ガス圧下で超伝導転移温度が酸素量に敏感なYBa_2Cu_3O_<7-δ>系の超高酸素圧下での合成を試みた。いずれにしても超伝導性の評価は難しいため、平成13年度には極微量の物質を高圧下で評価するためにSQUIDマグネトメーターとDACを組み合わせたシステムを構築し、これにより高圧下での極微量の物質の帯磁率測定が可能となり、超伝導、強磁性等の比較的大きな信号変化はDACでも測定できるようになった。また、高圧窒素ガス圧下ではNbとNの直接反応によるNbNの合成を行った。その他、1気圧下で合成が難しいA15型Nb-Si系、Nb-C系やB1型MoNの合成を試みている。DACに試料(原料)と酸素を封入するための装置を作製した。そのまま室温まで温度を上昇させると体積一定のもと酸素が気化、膨張し約0.1GPaまで圧力は上昇する。室温でさらに加圧し、YAGレーザーによる直接加熱で高温高圧を発生する。同様の方法で液体窒素の封入も可能であり窒素とニオブとの直接反応よる窒化ニオブの合成は成功した。高圧酸素を用いた合成ではいくつかの試みを行っている。過剰酸素量制御によって絶縁体から超伝導までの性質を示すことが知られているLa2CuO4を原料とし酸素量制御を試みた。現時点では、他の方法による酸素量制御と比較してそれ以上の試料への酸素の導入は確認されていない。しかしながら、生成試料が極微量であることから評価法が非常に難しく、現在交流帯磁率、電気抵抗による評価法を確立しつつある。平成12年度はクライオスタットを購入し主に、合成試料の評価システムの構築を行った。

はじめに典型物質として過剰酸素の導入で超伝導を示すようになるLa_2CuO_4を原料とし酸素量制御を試みたしかしながら生成物質が極微量であることから評価法が非常に難しく、現在交流帯磁率、電気抵抗による評価法を準備している。本研究の目的はダイヤモンドアンビルセル(DAC)を用いて10GPa以上の高い酸素圧下での試料合成の手段を確立し、合成された試料の物性評価をすることにある。平成11年度はYAGレーザーを購入し、レーザーヒーティングシステムの建設を行った。高圧発生にはDACを用いレーザーをDACの両面から照射する事により一様性の高い高温を発生する。DACへの酸素の封入はセルを液体窒素温度まで冷却し、液化した酸素をそのまま封入する。これを所定の圧力まで加圧しYAGレーザーによる直接加熱で高温高酸素圧を発生し試料合成を行う。平成12年度はクライオスタットを購入し主に、合成試料の評価システムの構築を行った。はじめに典型物質として過剰酸素の導入で超伝導を示すようになるLa_2CuO_4を原料とし酸素量制御を試みたが、生成物質が極微量であることから正しく評価はできなかった。平成13年度には極微量の物質を高圧下で評価するためにSQUIDマグネトメーターとDACを組み合わせたシステムを構築し、これにより高圧下での極微量の物質の帯磁率の測定が可能となった。
多光子励起フォトルミネッセンスによる結晶欠陥の非侵襲観察

持続可能な低炭素社会の実現に向けて、次世代半導体を用いた極めて損失の少ない発光デバイスやパワーデバイスが求められている。本研究では、次世代半導体を用いたパワーデバイスを実現するために必要な結晶欠陥の非侵襲観察技術の研究を行う。観察には、多光子励起フォトルミネッセンスを用いる。欠陥がキャリアを捕獲する性質を利用し、三次元発光分布から欠陥の位置を特定し、発光コントラストや三次元形状から欠陥の種類や性質を分類する技術の構築を目指す。
太陽熱エネルギーの資源化に関する研究

(1)太陽熱エネルギー利用システムから取り出し得る出力限界の算出方法を示すとともに、成績係数比を導入した太陽熱・ヒートポンプシステムの性能評価法を提案し、システムの成立条件をヒートポンプの性能をパラメータとして明らかにした。(2)可変温度レベル用高性能ヒートポンプシステムの作動媒体の可能性のある混合冷媒の管内凝縮及び管内蒸発における伝熱及び流動特性を、試験流体としてR22+R114を用いて実験的に検討し、本システムの設計基礎データを集積した。(3)太陽熱利用吸収式ヒートポンプシステムに関して、マランゴニ効果を利用して、水・臭化リチウム系に相互不溶解性の補助冷媒を用いた高効率吸収サイクルを提示し、テストプラントでその実証実験を行うとともに、吸収器内の吸収・凝縮複合伝熱機構の解明を行った。(4)新しい代替フロン物質R134a及びR123の熱力学性質の精密測定を行い、R134a及びR123の広い温度域で成立する蒸気圧相関式、R134aの臨界定数、R134aのPVT性質及びR134aの液相域の定圧比熱相関式を求めた。(5)太陽熱利用乾燥空気の製造に関して、開放式及び密閉式の傾斜平板形再生器を2種類試作し、再生面での物質伝達特性を実験的に明らかにした。次に、乾燥空気を貯蔵する蓄乾器の基本応答特性、槽内の濃度及び湿度の成層の特性を示した。さらに、ラシヒリングを充填剤とした縦形向流式の乾燥除湿器を試作した。(6)太陽熱・空気熱源ヒートポンプシステムに用いられる冷媒直膨式集放熱パネルに関して、冬季の太陽熱集熱性能及び夏季の水分蒸発・夜間放射を利用した放熱性能を屋外実験により明らかにした。また、本集放熱パネルを用いたヒートポンプシステムのサイクルシミュレーションを行った。
免疫性精子形成障害における環境因子の影響

前年度、フタル酸ジ-2-エチルヘキシル(DEHP)と塩化カドミウム(CdCl2)を雄マウスに投与し、精子形成障害は惹起されないが精巣一血液関門の微小構造変化が起こる用量を報告した。今回、光学顕微鏡で精子形成障害が観察されない用量であるDEHP(0.1%DEHP食餌)とCdCl_2(3mg/kg腹腔内投与)を雄マウスに投与し、精巣の免疫環境に与える影響を調べた。DEHP投与群は1週間後、2週間後に、CdCl_2投与群は12時間、72時間後にそれぞれ屠殺し、取り出した精巣の微細構造変化を免疫組織化学法{Horseradish peroxidase (HRP)、Immunoglobulin G (IgG)、過酸化脂質染色}、サイトカイン動態をReal-timePCR法を用いて調べた。その結果、CdCl_2投与群ではHRPやIgGが精細管の基底膜を越えて上皮細胞または上皮細胞間に流入する像が見られたが、DEHP群では見られなかった。過酸化脂質染色ではDEHP群で陽性反応が見られるものの、CdCl_2群では見られなかった。また、Real-timePCR法では両群でIL-6のみが優位に上昇した。これらの結果から、環境毒性物質は精子形成障害が観察されない容量においても精巣の免疫環境に影響を与えることが分かった。フタル酸ジ-2-エチルヘキシル(DEHP)と塩化カドミウム(CdCl_2)を雄マウスに投与し、精子形成障害は惹起されないが精巣-血液関門{Blood-Testis Barrier (BTB)}の微小構造変化が起こる用量がどのくらいかを検討した。まず、8週齢ICR系マウスの雄に0.1%、0.5%、1%、1.5%DEHP含有餌を与え、2週、4週、6週、8週、10週後に屠殺し、取り出した精巣・精巣上体を光学顕微鏡にて観察した。その結果、DEHP投与期間・量が少なければ少ないほど、精子形成障害は軽度になる傾向があるものの、その毒物感受性にはかなり個体差があることが明らかになった。さらに個体により精子形成障害に伴い、リンパ球の浸潤が直精細管の周辺に観察された。また、8週齢A/J系マウスの雄にCdCl_2を1mg/kg、3mg/kg、6mg/kgの各濃度で腹腔内に注射し、2時間、12時間、24時間、72時間後に屠殺し、取り出した精巣・精巣上体を光学顕微鏡にて観察した。加えて光学顕微鏡で精子形成障害が観察されないものについて免疫組織化学法{Horseradish peroxidase (HRP)、Immunoglobulin G(IgG)}を行った。その結果、CdCl_2の6mg/kg投与群では光学顕微鏡にて精子形成障害が観察された。また、1mg/kg,3mg/kg投与群では光学顕微鏡下では精子形成障害が観察されないものの、72時間後にHRPとIgGが免疫組織化学法にて精細管の内腔に観察された。
細胞死誘導の第3の経路の解明

活性化リンパ球のみに作用し細胞死を誘導し、静止リンパ球および体細胞には作用しないこのモノクローナル抗体が結合する分子はMHCクラスI分子であること、細胞骨格がこの細胞死誘導に関わっていることが明らかになった。しかし、クラスI分子に対する別の抗体では、このような細胞死は誘導されず、また、トランスフェクタントを用いて調べると、リンパ球系細胞では細胞死が誘導されるが、上皮系細胞では細胞死が誘導されなかった。したがって、MHCクラスI分子そのものが細胞死のシグナルを細胞内に伝えるのではなく、MHCクラスI分子に会合した形で存在していて、リンパ球系細胞に発現される第2の分子によりシグナルが伝えられていることが示唆された。最近、リンパ球系細胞に発現されているCD47分子が一般的なアポトーシスの経路で使われるカスパーゼ経路を経ない細胞死を誘導する分子として報告されている(Nature Medicine)。本研究ではこの点も視野に入れ解析を行ったが、CD47分子の関与は明らかに出来なかった。今後、この新しいタイプの細胞死を誘導するMHCクラスI分子に会合したシグナル伝達分子を同定する必要がある。細胞死誘導の分子機序およびその生体内リガンド分子を明らかにすることにより、リンパ球特異的に認められるこの新しいタイプの細胞死の機構を利用して、(1)免疫応答制御機構の解明、特に免疫応答終息機構としての活性化リンパ球の細胞死誘導機構の解明、さらにこれらの知見を応用することにより、(2)現在社会的に問題となっている臓器移植でその成否を左右するアロ反応性を、反応する細胞群を特異的に細胞死させることにより除いて移植成績を向上させるなど、応用技術の開発を目指すことが可能になると考える。
マウス乳癌ウイルス変異株の白血病誘導能獲得の分子機構の解析

乳癌好発系マウスに自然発症したリンパ性白血病の成立には,LTRのU3部分に規則的な組換えを生じたマウス乳癌ウイルス(以下MMTV)変異株の関与が推測されており,LTR変異によりウイルスの発癌能が,乳腺上皮から、リンパ球へと劇的に変化した系と考えられていた。本研究においては,組換えプロウイルスを用いた動物実験により上記の仮説を直接証明した。野生型感染性MMTVプロウイルス(H.Varmusより入手).のLTRを変異株由来のものに変化させて作成した変異ウイルスをBALB/Cマウスに感染させたところ、4ケ月の潜伏期を経て、Thymoma(5例)、lymphoma(2例)が発症し,癌細胞ゲノム中に1数コピ-の変異プロウイルスの組込みが確認された。対照として用いたウイルス非感染群では、白血病,乳癌のいずれも、発症は認められず,さらに野生型MMTV感染群では、乳癌の発症が予想通り認められた。本研究により,リンパ性白血病株中に頻繁に認められていたMMTV変異株が実際に白血病の成因として寄与していた事が証明された。今後,白血病誘導に働いたプロトオンコジ-ンを明らかにする事が必要である。さらにMMTV誘発白血病細胞中で発現しているMMTV関連RNAをNorthen Blotにより解析したところ、乳癌中で発現しているものとは異なり,サブゲノミックRNA(env遺伝子をcode)が欠如し、かわりに、1.7Kbの短いRNA(LTR中の翻訳可能領域よりなる)が生じていた。この事実は、リンパ球ではウイルスRNAが,乳腺上皮における状況とは異なったAlternative Splicingをうける事を示している。
LIPUSによって再生された骨の骨質に及ぼす影響に関する研究

結果、LIPUS刺激によりI型コラーゲンの発現増加と、MMP-1、3および13の発現減少を認めた。しかし、MMP-2とTIMPsに影響を及ぼさなかった。以上より、LIPUS刺激は骨芽細胞のATP-P2X7受容体を介してコラーゲン代謝を合成に傾ける事が示唆された。本研究では、メカニカルストレスとして低出力超音波(Low-intensity pulsed ultrasound; LIPUS)を使用して、骨芽細胞に一定時間かつ継続的に刺激を付与し、LIPUS刺激が骨芽細胞のコラーゲン代謝に及ぼす影響を検討すことであった。したがって、LIPUS刺激による骨折や骨欠損への治癒促進だけではなく、生成された骨組織が良好な骨質を有することを示し、LIPUSの臨床応用の可能性を学術的に解明するものである。そこで、LIPUS刺激が骨芽細胞の骨形成におけるコラーゲン代謝に及ぼす影響を細胞生物学的および分子生物学的に解明することを目的とした。その結果、LIPUS刺激により骨芽細胞であるMC3T3-E1細胞のI型コラーゲン(TypeIcollagen; ColI)の遺伝子およびタンパクの発現増加が認められた一方で、コラーゲン分解酵素であるMatrix metaroproteinase(MMP)-1, 3および13の発現減少が認められた。また、Tissue inhibitor of metalloproteinase(TIMP)の発現には影響を及ぼさなかった。さらに、ATP関連受容体(P2X7受容体)のアンタゴニスト(A438079)およびMC3T3-E1細胞のP2X7ノックダウン細胞(shP2X7)を使用した実験においては、それぞれのMMPの遺伝子およびタンパクの両発現を増加させる(LIPUS刺激による発現減少を抑制する)ことが実証された。『研究実施計画』に記載されている内容通りに、研究デザインおよびサンプル回収からデータ解析まで十分に進行している。また、その研究実績を国外の学術会議で随時学会発表し、他の研究者と討論および評価を受けているため、そこで、LIPUS刺激が骨芽細胞の骨形成におけるコラーゲン代謝に及ぼす影響を細胞生物学的および分子生物学的に解明する事を目的とした。その結果として、LIPUS刺激により骨芽細胞であるMC3T3-E1細胞の1型コラーゲン(Type1 collagen; Col1)の遺伝子およびタンパクの発現増加が認められた。その一方で、コラーゲン分解酵素であるMatrix metaroproteinase(MMP)-1、3および13の遺伝子およびタンパクの発現減少が認められた。また、MMP-2とTissue inhibitor of metalloproteinase(TIMP)の遺伝子およびタンパクの両発現には影響を及ぼさなかった。さらに、ATP関連受容体(P2X7受容体)のアンタゴニスト(A438079)およびMC3T3-E1細胞のP2X7受容体ノックダウン細胞(shP2X7)を使用した実験においては、それぞれのMMP(1、3および13)の遺伝子およびタンパクの両発現を増加させる(LIPUS刺激による発現減少を抑制する)事が本研究で実証された。今後は、LIPUS刺激で生成された骨組織が良好な骨質を有するかを検討するため、コラーゲンの架橋構造に及ぼす影響について、コラーゲン中のAGEs量を定量することで評価することとする。また、細胞内外に産生されるコラーゲン代謝に関与する因子の阻害剤やそれらのシグナル因子の阻害剤および遺伝子導入により関連因子のノックダウン細胞を作成し、LIPUSで増加したコラーゲンの分子生物学的および分子生物学的手法で解明することとする。28年度が最終年度であるため、記入しない。歯周病学28年度が最終年度であるため、記入しない。
肥満誘発性行動変容の分子機構解明

HDACファミリー(HDAC111)の発現を様々な脳領域で検討した(1)。その過程で肥満マウスのHDAC発現に関するデータを蓄積した。さらに、MCHを欠損したマウスの行動変容を統計手法を用いて定量的に解析した(2)。また、肥満マウスの行動変容も定量的に解析した(3)。これらのデータ間比較から、本研究の仮説の妥当性を支持する結果を得ることができた。13は論文として出版され、HDAC発現を操作したマウスの網羅的行動解析ならびにHDAC発現の変化に伴う遺伝子発現変化の解析を行うための準備は整った。これまで代表者は、げっ歯類を対象とした網羅的行動解析、生理学的、生化学的解析を展開し、出生後の環境が、個体の学習・記憶機能および統合失調症発症に与える影響について明らかにした。また、現所属機関に赴任後、食環境が脳機能に与える影響とその分子機構について、網羅的行動解析、形態学的解析を組み合わせた手法で検討し、高脂肪食を継続的に給餌したマウスが様々な行動変容を呈することをパイロット研究の結果から示した。多様な行動変容は、脳局所における機能的、形態的変化ではなく、脳全体における変化が仮定され、その原因として脳全体に広く投射する神経修飾物質分泌ニューロンの機能的変化が示唆される。そこで、神経修飾物質を標的とした遺伝子改変マウスの行動表現型に関する複数の報告と、肥満マウスの行動表現型に関するデータを比較したところ、肥満マウスの行動変容はメラニン凝集ホルモン(melanin-concentrating hormone、MCH)を欠損したマウスの行動変容と類似しており、簡易的に測定可能な行動表現型項目において相同性を示すことを示唆した。平成26年度は、パイロット研究で得られた肥満マウスの行動表現型をさらに精緻に検討し、これまでにファスト・スクリーニングで得られるほぼすべての行動表現型についてデータを得ることに成功した。また、MCH欠損マウスとの詳細な比較を行うために、これまで報告されたMCH欠損マウスのほぼすべてのデータに対してメタ分析を行い、肥満マウスが呈する表現型との定量的比較を可能にするメタ分析結果を得た。この結果はPLoS One誌に投稿し、現在Minor Revisionの評価を頂き、再投稿準備中である。これにより、神経修飾物質分泌ニューロンに発現するヒストン脱アセチル化酵素ファミリー発現の検討および肥満マウスの脳のMCH投射領域におけるMCH含有量の測定の準備を整えることができた。これまで申請者は出生後の環境が脳機能に与える影響と、そのメカニズムの解明に取り組み、現在までに高脂肪食給餌により肥満を呈したマウスが様々な行動変容を呈することを明らかにした。肥満マウスの行動変容はメラニン凝集ホルモン(MCH)を欠損したマウスの行動変容と類似しており、申請者は肥満マウスのMCHニューロンの機能がエピジェネティック修飾を受けて低下したと考え、そのメカニズムの解明に着手した。そしてMCHニューロン特異的に発現するヒストン脱アセチル化酵素(HDAC)の発現が肥満マウスで減少していることを予備実験の結果から明らかにし、MCHニューロン機能低下の原因と考えた。本研究は、MCHニューロン特異的に発現するHDACを足掛かりに、肥満誘発性の多様な行動変容の分子機構を解明することを目的としている。本年度は、MCHを欠損したマウスの行動変容を定量的に解析し、それを論文として出版した(Takase et al., 2014)。また、肥満マウスの行動変容も定量的に解析し、現在、論文として投稿準備中である(Takase et al., in preparation)。これらのデータ間比較から、本仮説の妥当性を支持する結果を得ることができた。また、申請者の所属機関の異動に伴い、進行に多少の遅れが認められているが、HDAC発現を操作したマウスの網羅的行動解析ならびにHDAC発現の変化に伴う他の遺伝子発現変化の解析を行うための準備を進めている。これまで申請者は、出生後の環境が行動に与える影響と、そのメカニズム解明に取り組み、研究を行ってきた。現在までに、高脂肪食給餌により肥満を呈したマウスが様々な行動変容を呈することを見出している。肥満マウスの行動変容はメラニン凝集ホルモン(melanin-concentrating hormone、MCH)を欠損したマウスの行動変容と類似しており、申請者は肥満マウスのMCHニューロンの機能がエピジェネティック修飾を受けて低下したと考え、そのメカニズム解明に着手した。エピジェネティック修飾因子の一つであるヒストン脱アセチル化酵素(HDAC)ファミリーの脳内分布が明らかではなかったため、まずこれを検討し、その結果を論文として国際誌に発表した(Takase et al., 2013)。そして次に、肥満マウスの行動変容がMCH欠損マウスと類似していることを示唆するデータを含むメタ分析結果を、同様に論文として国際誌に発表した(Takase et al., 2014)。さらに、肥満マウスが多様な行動変容を示すことも論文として国際誌に発表し(Takase et al., 2016)、当該研究テーマに関わる実績を着実に積んできた。HDACファミリーのうち、特定のHDACが肥満マウスの行動変容に関わることを支持するデータを得ているため、今後、当該因子を操作して、正常マウスに肥満マウスと同様の行動変容が生じるかを検討する実験を行う予定であったが、申請者の異動と重なり、実験進行が遅れていた。そのため、1年間研究機関を延長して、本年度はこの遅れを取り戻すことを目的に実験を進めていく。申請者の異動に伴い、研究環境を新たに構築する必要性が生じ、進行に遅れが生じている。

これまで申請者は、出生後の環境が脳機能に与える影響と、そのメカニズム解明に取り組み、現在までに高脂肪食給餌により肥満を呈したマウスが様々な行動変容を呈することを明らかにした。肥満マウスの行動変容は、メラニン凝集ホルモン(MCH)を欠損したマウスの行動変容と類似しており、申請者は肥満マウスのMCHニューロンの機能がエピジェネティック修飾を受けて低下したと考え、そのメカニズムの解明に着手した。そしてMCHニューロン特異的に発現するヒストン脱アセチル化酵素(HDAC)の発現が肥満マウスで減少していることを予備実験の結果から明らかにし、MCHニューロン機能低下の原因と考えた。本研究は、MCHニューロン特異的に発現するHDACを足掛かりに、肥満誘発性の多様な行動変容の分子機構を解明することを目的としている。2013年度は、HDACファミリー(HDAC111)の発現を様々な脳領域で検討し、これを論文として出版した(Takase et al., 2013)。その過程で肥満マウスのHDAC発現に関するデータを蓄積した。2014年度はMCHを欠損したマウスの行動変容を定量的に解析し、それを論文として出版した(Takase et al., 2014)。また、肥満マウスの行動変容も定量的に解析し、こちらも論文として出版した(Takase et al., 2016)。これらのデータ間比較から、本仮説の妥当性を支持する結果を得ることができた。また、申請者の所属機関の異動に伴い、進行に多少遅れが認められていた状況も改善され、HDAC発現を操作したマウスの網羅的行動解析ならびにHDAC発現の変化に伴う他の遺伝子発現変化の解析を行うための準備は整った。HDACファミリー(HDAC111)の発現を様々な脳領域で検討した(1)。さらに、MCHを欠損したマウスの行動変容を統計手法を用いて定量的に解析した(2)。また、肥満マウスの行動変容も定量的に解析した(3)。これらのデータ間比較から、本研究の仮説の妥当性を支持する結果を得ることができた。13は論文として出版され、HDAC発現を操作したマウスの網羅的行動解析ならびにHDAC発現の変化に伴う遺伝子発現変化の解析を行うための準備は整った。申請者の異動に伴い、研究環境を新たに構築する必要性が生じ、進行に若干の遅れが生じている。今後は、異動に伴い生じた遅れを取り戻すべく、効率性の上昇に努める。具体的には、HDAC発現を操作したマウスの網羅的行動解析を実施する。生物心理学今後は、異動に伴い生じた遅れを取り戻すべく、効率性の上昇に努め、HDAC発現を操作したマウスの網羅的行動解析、HDAC発現の変化に伴う他の遺伝子発現変化の解析、HDAC発現の操作が肥満マウスの摂食量および体重に与える影響の検討、肥満抵抗性を示すマウスのHDAC発現の解析を順次行っていく。平成25年度は神経修飾物質分泌ニューロンに発現するヒストン脱アセチル化酵素ファミリー発現の検討および肥満マウスの脳のMCH投射領域におけるMCH含有量の測定を終える予定であった。