hpprc/llmjp-kaken huggingface dataset:
口腔扁平上皮癌による顎骨破壊に関与する新規の因子の同定と新たな治療法の基盤構築

1、口腔扁平上皮癌細胞株HSC3から骨吸収能の高い細胞株と低い細胞株を単離同定し、両クローンの遺伝子発現を網羅的に解析・比較することによって、CXCL2を新たな骨吸収関連因子として同定することができた。2、TGF-βは癌周囲の微小環境において重要な役割を担っていることが報告されているが、口腔癌の骨破壊に関するTGF-βの役割については不明な点が多い。そこで口腔癌におけるTGF-βの役割について基礎的研究を行った。癌細胞と、間質細胞から分泌されたTGF-βが、口腔扁平上皮癌による骨吸収に関与していることが明らかとなった。口腔扁平上皮癌はその解剖学的特徴から、速やかに周囲の顎骨に浸潤し骨を破壊する。多くの症例で顎骨切除や離断を選択せざるを得ないため、術後患者のQOLを低下させる要因の一つとなっている。そこで新たな骨吸収関連因子を同定することを目的に、骨浸潤能の高い細胞株と低い細胞株を樹立し、それらの遺伝子発現を網羅的に解析し比較することによって、新たな因子を同定し臨床応用への基盤を構築したいと考えている。口腔扁平上皮癌細胞株HSC3から限界希釈法を用いて単一細胞由来クローン化細胞株を13株作成した。各クローン化細胞株についてRANKL誘導能、破骨細胞形成能、骨吸収能を比較したところ、骨吸収能の高いHSC3-C12と骨吸収能の低いHSC3-C17を同定することができた。両クローンの遺伝子発現をマイクロアレイを用いて網羅的に解析・比較したところ、HSC3-C12で発現が上昇していてHSC3-C17で発現が低下している遺伝子で、その差が5倍以上ある遺伝子は11遺伝子存在し、IL-6、MFAP5、PDZK1IP1、FAM155A、PTGS2、CXCL2、AKAP12、DUSP1、NEK3、PLXNC1、SAMD4Aが抽出された。最も差が大きかった遺伝子はIL-6であった。一方、顎骨に発生する良性腫瘍にも浸潤性の骨破壊を生じさせるものがあることが知られている。歯原性粘液腫は主に顎骨内に発生し、局所浸潤性に増殖する。骨破壊を生じ顎骨の膨隆や歯の位置異常を生じさせる。治療のために患者は顎骨の切除や切断を余儀なくされることがある。そこで、歯原性粘液腫の顎骨破壊の様式、関連する因子についてこれまで検討してきた口腔扁平上皮癌との比較をおこなう基盤を構築するために、過去10年間における粘液腫の顎骨破壊に関する臨床的検討をあわせておこなった。IL-6は口腔癌による骨破壊に関与している重要なサイトカインである。IL-6は様々な口腔癌細胞株で発現しており、特にHSC3はIL-6を高レベルに発現していると報告されている。このことは我々のマイクロアレイ解析の妥当性を支持するものである。また、TGF-βは癌周囲の微小環境において重要な役割を担っていることが報告されているが、口腔癌の骨破壊に関するTGF-βの役割については不明な点が多い。そこで新たな骨吸収関連因子を同定することを目的に、以下の研究を行った。1、口腔扁平上皮癌細胞株HSC3から限界希釈法を用いて単一細胞由来クローン化細胞株を13株作成した。

両クローンの遺伝子発現をマイクロアレイを用いて網羅的に解析・比較したところ、HSC3-C12で発現が上昇していてHSC3-C17で発現が低下している遺伝子で、その差が5倍以上ある遺伝子は11遺伝子存在し、IL-6、MFAP5、PDZK1IP1、FAM155A、PTGS2、CXCL2、AKAP12、DUSP1、NEK3、PLXNC1、SAMD4Aが抽出された。2、TGF-βは癌周囲の微小環境において重要な役割を担っていることが報告されているが、口腔癌の骨破壊に関するTGF-βの役割については不明な点が多い。そこで口腔癌におけるTGF-βの役割について基礎的研究を行った。(1)口腔扁平上皮癌症例および、HSC3のマウス移植モデルについて、TGF-β、リン酸化Smad2の免疫染色を行なった。結果、癌細胞、癌と骨の間にある繊維芽細胞、破骨細胞にその発現を認めた。(2)HSC3と骨髄由来の繊維芽細胞株ST-2は相当量のTGF-βを合成していた。(3)HSC3の培養上清をST-2に加えると、ST-2のTgf-β1の発現を上昇させた。(4)リコンビナントTGF-β1をRAW264細胞に添加すると、破骨細胞形成が促進される。(5)HSC3のマウス移植モデルにTGF-βI型レセプター阻害薬を投与すると、骨吸収が抑制された。以上(1)(5)より、癌細胞と、間質細胞から分泌されたTGF-βが、口腔扁平上皮癌による骨吸収に関与していることが明らかとなった。1、口腔扁平上皮癌細胞株HSC3から骨吸収能の高い細胞株と低い細胞株を単離同定し、両クローンの遺伝子発現を網羅的に解析・比較することによって、CXCL2を新たな骨吸収関連因子として同定することができた。癌細胞と、間質細胞から分泌されたTGF-βが、口腔扁平上皮癌による骨吸収に関与していることが明らかとなった。両面にわたり研究を遂行することができた。1.ヒト口腔扁平上皮癌においてTGF-βの発現があることをmRNA、タンパクレベルで確認した。2. in-vitro実験においてRANKL存在下での破骨細胞形成がTGF-βによって促進されることを確認した。さらにその破骨細胞形成はSB431542によって抑制された。3. in-vivo実験において、ヒト口腔癌細胞HSC3をヌードマウス頭頂骨骨膜下に移植し骨吸収量を評価した。HSC3細胞は免疫組織学的方法によってTGF-βを分泌していることが確認され、その骨吸収はSB431542によって抑制された。よってほぼ当初の計画に沿った研究を遂行できていると考えるが、研究者の妊娠・出産によって研究の発表の機会が失われてしまい、その点に関してはやや計画に遅れを生じてしまっている。口腔外科学1.本研究を臨床応用に展開するため、CXCL2やTGF-βの発現の程度によって患者の顎骨破壊の様式や程度に関連性があるかどうかを解析する。2.報告書の作成、これまでの研究成果をまとめ、適切な場で発表を行う。当初の計画ではH25年度までに1.マイクロアレイにより抽出した新規の因子が破骨細胞形成に与える影響について調べるために、中和抗体やリコンビナントタンパクの添加によって破骨細胞形成数が変化するか確認する。2.抽出した新規の因子をsiRNAによって抑制した癌細胞をヌードマウス頭頂骨骨膜下に移植し、骨吸収量を評価する。
閉じこもり高リスク者に早期介入する、地域サロンと訪問支援の統合化プログラムの開発

2018年度は、地域サロンと訪問支援の統合化プログラム(以下、統合化プログラム)を地域サロン参加者及び脱落者に実施し、有用性を検証することを計画していた。実施した内容は、前年度住民及び関係職種とのグループワーク結果から検討した統合化プログラムの成果項目を示すインパクト理論を基に、実施内容を示すプロセス理論と、効果的な実施の要素である効果的援助要素を抽出した。更にそれを現場担当保健師や事務管理職、疫学や福祉学の専門家と共有し、検討を重ね暫定版として作成した。また、既存データを集計し、現状を把握するとともに、アウトカム・プロセス・ストラクチャーの評価項目となりうる量的データを検討した。そのため、有用性の検討として量的データの収集までは至らなかった。研究期間全体としては1.現在の地域サロンの見直しと、介入による成果の段階的な指標を検討する(2015)、2.1の成果の指標を踏まえた、地域サロンと訪問支援の統合化プログラム(以下、統合化プログラム)を開発する(2016、2017)、3.2の統合化プログラムを地域サロン参加者及び脱落者に実施し、有用性を検証する(2017及び2018)ことを目的に実施した。最終的な有効性までは十分検証するに至らなかったが、プログラム理論に基づく評価としては介護予防分野で初めての導入となった。これにより、事業実施の実施の目的化を防ぐ評価指標と、住民及び関係機関内における評価文化の醸成への刺激を与えることが出来たと考える。平成27年度は現在の地域サロンの見直しと、介入による成果の段階的な指標の検討を目的に、1)文献検討、2)地域サロン評価を目的としたインタビュー、3)統合化プログラム介入による成果の段階的な指標の検討を計画した。1)文献検討:医学中央雑誌文献データベース、CINAHL、Google Scholarを用いて「閉じこもり」、「介護予防」、「プログラム評価」、「プロセス」をキーワードに検索された論文95編について検討した。2)地域サロン評価を目的としたインタビュー:A町の保健師、主任ケアマネージャー、社会福祉士にインタビューを実施した。また、A町が実施した基本チェックリスト結果から低栄養や転倒のリスクがある高齢者10名に訪問にてインタビューを行った。さらに要介護認定情報や地域サロンで測定した測定結果を突合したデータセットを作成できるようA町担当者と調整を行った。3)指標の検討:指標検討の基礎資料としてA町における現場担当者へのインタビューを実施した。また事例数増加を図り研究結果の信頼性を高めるため、都内B区のゴミ屋敷124事例のカルテから情報を収集した。本研究は閉じこもりに至るプロセスを事例や文献から整理し、そのプロセスからどのタイミングでどのような介入が必要かを洗い出し評価項目を作成するプロセス評価方法や、アウトカム評価項目との相関を見ながら介入を評価するといったプログラム評価の概念を導入している。そのためには、約100編の文献検討と、現場担当者のインタビュー及び対応事例のカルテ等は、それらの評価項目を検討する上で必要不可欠な基礎資料となる。また、事例からプロセスを整理するためには、事例数が多い方がより普遍的なプロセス評価が可能となる。都内B区にも研究にご協力を頂き事例数を一定数確保することができたことは、本研究の信頼性と妥当性を向上させる上で非常に大きな意義を持つ。平成27年度は初年度ということもあり、研究を開始するためのフィールドへの説明等の基盤環境整備、指標の検討に必要な論文収集、住民や現場担当者へのインタビュー調査、地域サロン評価に必要な一元化されたデータ等の収集等を実施した。さらに当初計画よりも研究フィールドを広げて事例数を追加したことを加味すると、おおむね順調に進展していると考える。平成28年度は「地域サロンと訪問支援の統合化プログラム」(以下、統合化プログラム)の開発と評価指標の検討を行うことを目的に、1)基礎知識と手法に関する研修会の実施、2)ワーキングチームの発足、3)協働型評価ワークショップの実施、4)評価指標の検討を行った。1)基礎知識と手法に関する研修会の実施:協働型評価ワークショップに関する研修会を、フィールドの現場保健師及び研究班メンバーを対象に都内で開催した。学術的基盤となるプログラム評価学の理論と、評価手法の一つである協働型評価の理論と手法について専門家よりご講演をいただいた。2)ワーキングチームの発足:フィールドの閉じこもり予防事業に直接的・間接的に関与している地域包括職員、社会福祉協議会職員、保健センター職員等の専門職を対象に約10名がチームとなり、プログラム評価学や協働型評価方法等について学習した。また、協働型評価ワークショップではファシリテーターの役割を担った。3)協働型評価ワークショップの実施:協働型評価ワークショップを、閉じこもり予防活動を地域で展開している民生委員、サロン主催者、地域ボランティアの方々を対象に開催した。4)評価指標の検討:既存データの整理及び解析が可能な状態とし、研究としてまたフィールドとして評価したい項目について確認した。初年度の平成27年度は、評価を組み込んだ統合化プログラムを協働で構築するための情報整理と基盤整備を行った。2年目の平成28年度は初年度の成果を踏まえて、フィールドの専門職や実際活動されている方々に、研修会やワークショップを通じてフィールド側の準備性を高めることが出来たことは、大きな成果であると考える。当初計画されていた、統合化プログラムの開発に必要な研修会、チーム編成、地域で実際活動されている方々とのワークショップが実施できたこと。また、評価指標についても担当者間で打合せ及びすり合わせが、予定通り実施できたため。

平成29年度は「地域サロンと訪問支援の統合化プログラム」(以下、統合化プログラム)の実施及び有用性の検証を行うことを目的に、1)評価指標案の作成、2)第三者評価会議の発足と評価指標案の検討、3)アウトカム指標データの収集を行った。1)前年度に実施した協働型評価ワークショップにで得た知見をもとに、インパクト理論とプロセス理論の暫定版を構築し、評価指標案を作成した。2)フィールドである自治体は、本研究等での経験を活かし、地域包括支援センター活動に対する第三者評価会議を発足させた。その会議体において1)の理論や評価指標を検討することができた。3)既存の調査結果や地域活動で得た健康情報、基本情報等を収集し、1)に基づいたアウトカム又はアウトプット評価に必要な量的データを収集した。初年度の平成27年度は、評価を組み込んだ統合化プログラムを協働で構築するための情報整理と基盤整備を行った。2年目の平成28年度は初年度の成果を踏まえて、研修会やワークショップを通じてフィールドの専門職や実践家の経験・工夫や思いを収集できたと同時に、協働型評価に対する準備性を高めることが出来た。3年目である平成29年度は前年度までの成果を踏まえ、インパクト理論、プロセス理論及び評価指標案を構築できた。また、それらの経験から現場主体で評価体を設置し関係機関と共に評価する体制が整備されたことは、大きな成果であると考える。延長申請後の計画通り、統合化プログラムの介入による成果の段階的な指標(インパクト理論、プロセス理論)の暫定版が完成し、本プログラムの評価指標案が完成したこと。今後の介入と評価に必要なアウトカムデータの収集と整理ができたこと、評価を実施する場として第三者評価会議が発足するなど、予定通り実施できたため。2018年度は、地域サロンと訪問支援の統合化プログラム(以下、統合化プログラム)を地域サロン参加者及び脱落者に実施し、有用性を検証することを計画していた。実施した内容は、前年度住民及び関係職種とのグループワーク結果から検討した統合化プログラムの成果項目を示すインパクト理論を基に、実施内容を示すプロセス理論と、効果的な実施の要素である効果的援助要素を抽出した。更にそれを現場担当保健師や事務管理職、疫学や福祉学の専門家と共有し、検討を重ね暫定版として作成した。また、既存データを集計し、現状を把握するとともに、アウトカム・プロセス・ストラクチャーの評価項目となりうる量的データを検討した。そのため、有用性の検討として量的データの収集までは至らなかった。研究期間全体としては1.現在の地域サロンの見直しと、介入による成果の段階的な指標を検討する(2015)、2.1の成果の指標を踏まえた、地域サロンと訪問支援の統合化プログラム(以下、統合化プログラム)を開発する(2016、2017)、3.2の統合化プログラムを地域サロン参加者及び脱落者に実施し、有用性を検証する(2017及び2018)ことを目的に実施した。最終的な有効性までは十分検証するに至らなかったが、プログラム理論に基づく評価としては介護予防分野で初めての導入となった。
配置問題に対する高性能アルゴリズムの開発とその応用

配置問題とは,いくつかの対象物を互いに重ならないように,与えられた領域内に配置する問題であり,多くの分野に応用を持つ代表的な生産計画問題の1つである.本研究では,様々な配置問題に対する実用的高性能アルゴリズムの開発を目指し研究を実施した.研究成果として,まず長方形配置問題に対する基本アルゴリズムを設計し,この手法を活用したレクトリニア図形配置問題に対する複数の構築型解法を提案した.さらにこの手法を,多角形配置問題に応用することに成功した.また,実社会に現れる直方体配置問題に対するアルゴリズムの設計や,配置アルゴリズムの他問題への応用を行い,数値実験による評価を行った.配置問題とは,いくつかの対象物を互いに重ならないように,与えられた領域内に配置する問題であり,対象物や領域の次元,形状,配置制約,目的関数等により多くの種類の問題を含んでいる.本研究は,様々な配置問題に対して,実用的な高性能アルゴリズムを開発することを目的としており,平成25年度は,主に以下の2つの研究を実施した.構築型解法の設計とその高速化・高性能化:もっとも基本的かつ重要な手法のひとつである,長方形配置問題に対する構築型解法を,より複雑な配置問題に適用することを考え,3次元における直方体配置問題,多角形などの複雑な形状の配置問題を取り扱った.問題によっては,基本アルゴリズムの解釈を拡張することが必要であったが,アルゴリズムを効率的に実現するためのデータ構造の工夫などの改良により,効率的な構築型解法を設計した.組合せ表現探索型解法の設計,高速化,高性能化:配置問題では図形の配置を取り扱うが,図形の配置を各図形の座標で表現するのではなく,組合せ的な解表現を用いて行う手法がある.本研究では順列対表現とメタ戦略と組み合わせることで,性能の良い近似解法の開発を実施した.長方形配置問題に対して,研究代表者が従来研究において開発したメタ戦略(反復局所探索法)と動的計画法を組み合わせたハイブリッドメタ戦略があり,この手法は局所探索における近傍解の評価を高速に行う点に特徴がある.この従来研究で用いたアイデアをより詳細に検討・改良することで,新たなアルゴリズムの設計と,既存アルゴリズムの高速化,高性能化の検討を行い,既存手法を上回る性能を有する手法の開発に成功した.配置問題とは,いくつかの対象物を互いに重ならないように,与えられた領域内に配置する問題であり,対象物や領域の次元,形状,配置制約,目的関数等により多くのバリエーションの問題を含んでいる.本研究は,様々な配置問題に対して,実用的な高性能アルゴリズムを開発することを目的としており,平成26年度は,主に以下の研究を実施した.・複雑な2次元図形の配置問題:複数の長方形を組み合わせた図形であるレクトリニア図形を対象として,効率的な配置アルゴリズムを設計した.また,この研究をさらに発展させることで,一般的な2次元図形を配置する問題に対する実用的アルゴリズムの設計も行った.・相対位置決定に基づくアルゴリズムの設計:図形間の相対位置を定め,その位置関係に基づく最適配置を求めることを基本原理としたアルゴリズムの開発を行った.対象とする図形として,長方形および直方体を取扱い,計算効率を向上させる技法を提案することで,従来手法と比較して,実用性の高いアルゴリズムの開発に成功した.本研究内容に対して,2014年9月にスケジューリング学会学術賞を受賞した.・実社会に現れるコンテナローディング問題:フランスのルノー社とcutting and packingの学会ESICUPが共催で実施した図形配置問題のコンテストに参加し,実社会で役立つアルゴリズムの開発を行った.コンテストでは,参加15チーム中3位という結果であった.配置問題とは,いくつかの対象物を互いに重ならないように,与えられた領域内に配置する問題であり,対象物や領域の次元,形状,配置制約,目的関数等により多くの種類の問題を含んでいる.本研究は,様々な配置問題に対して,実用的な高性能アルゴリズムを開発することを目的として実施している.本問題に対して,研究代表者らはこれまでに様々なアルゴリズムを提案してきた.それらの研究で得られた成果と知見に基づき,平成27年度は主に以下の研究を実施した.構築型解法の設計とその高速化・高性能化:配置問題の中でもっとも基本的かつ重要な問題に長方形配置問題がある.研究代表者らがこれまでに提案した長方形配置問題に対する構築型解法を,より複雑な配置問題に適用することを考えた.本年度は,3次元における直方体,多角形(主にレクトリニア図形),形状変化を許す柔らかい長方形などの複雑な形状の配置問題を取り扱った.問題によっては,基本アルゴリズムの解釈を拡張することが必要であったが,アルゴリズムを効率的に実現するためのデータ構造の工夫などの改良により,効率的な構築型解法を設計することができた.これらの研究成果は,査読付き論文,査読付き国際会議等で発表を行った.組合せ表現探索型解法の設計,高速化,高性能化:配置問題では図形の配置を取り扱うが,図形の配置を各図形の座標で表現するのではなく,組合せ的な解表現を用いて行う手法がある.本年度は,ギロチンカット制約と呼ばれる制約条件のついた長方形配置問題に対して,スライス木と呼ばれるデータ構造に基づく実用的アルゴリズムの開発を行った.これまでに得られた研究成果については,国内学会において発表を行ったが,さらに研究開発を継続する予定である.アルゴリズムの開発,性能の解析ともに順調に進んでいる.特に,図形配置問題に対する構築型解法に関する研究を精力的に進めることができ,様々な形状に対するアルゴリズムの開発に成功した.これまでに得られた研究成果の多くは,海外や国内の学会発表の形で公表し,それらの一部はすでに論文となっている.

また,既発表の研究内容以外にも,現在開発中のアルゴリズムも複数あり,これらは次年度に論文や学会発表等の形式で公開を予定している.配置問題とは,いくつかの対象物を互いに重ならないように,与えられた領域内に配置する問題であり,対象物や領域の次元,形状,配置制約,目的関数等により多くの種類の問題を含んでいる.本研究は,様々な配置問題に対して,実用的な高性能アルゴリズムを開発することを目的として実施している.本問題に対して,研究代表者らはこれまでに様々なアルゴリズムを提案してきた.それらの研究で得られた成果と知見に基づき,平成28年度は主に以下の研究を実施した.実社会に現れる配置問題に対する構築型解法の設計とその高速化・高性能化:配置問題の中でもっとも基本的かつ重要な問題に長方形配置問題がある.研究代表者らはこれまでに長方形配置問題に対する構築型解法を提案した.本研究では,実社会に現れるより複雑な制約条件をもつ配置問題に対して,基本的なアルゴリズムを適用することを考えた.具体的には,様々な制約条件を考慮する必要のある3次元における直方体配置問題を取り扱った.基本アルゴリズムの再解釈と,アルゴリズムを効率的に実現するためのデータ構造の工夫などの改良により,効率的な構築型解法を設計することができた.この成果は,査読付き論文として発表した.レクトリニア図形配置問題に対する厳密解法:配置問題では図形の配置を取り扱うが,図形の配置を各図形の座標で表現するのではなく,組合せ的な解表現を用いて行う手法がある.本年度は,レクトリニア図形配置問題に対して,座標と順列を組み合わせて解表現を行う手法を提案し,この手法を用いた厳密解法を提案した.これまでに得られた研究成果については,国内学会,国際会議において発表を行ったが,さらに研究開発を継続する予定である.平成28年度は,研究計画の最終年であった.このため,これまでの研究成果をまとめることに重点をおきながら,その一方で新たなアルゴリズムの開発を平行して行った.研究成果をまとめたものとして,3次元コンテナ配置問題に対する実用的アルゴリズムの提案などがある.これは,2014ー2015年に行われた,コンテナ配置問題(ただし,単純な詰込み問題ではなく,現実の詰込みと輸送を勘案した,様々な制約条件を考慮する必要のある複雑な配置問題)に関する国際コンペティションに対する研究成果(我々はこのコンペティションに参加し,入賞をした)であり,提案したアルゴリズムと数値実験結果をまとめたものが,英文論文誌に採択・掲載された.また,昨年度から継続的に行っている研究として,レクトリニア図形配置問題に対する厳密アルゴリズムの開発がある.これまでは,数理計画に基づくアルゴリズムを中心に検討してきたが,本年度は,数理計画に加えて分枝限定法を用いるアルゴリズムを開発し,数値実験による評価を行った.この結果はすでに国内・海外の学会において発表をおこなっているが,アルゴリズムのさらなる改良と数値実験による評価を行ったうえで,論文誌に投稿する予定である.配置問題とは、いくつかの対象物を互いに重ならないように、与えられた領域内に配置する問題であり、対象物や領域の次元、形状、配置制約、目的関数等により多くの種類の問題を含んでいる。本研究は、様々な配置問題に対して、実用的な高性能アルゴリズムを開発することを目的として実施している。
燃料電池用高活性カソード触媒の設計と評価

燃料電池用高分散合金触媒の合成は、通常高温(800°C)熱処理による合金化が主流である。しかし、この手法では、(1)、一粒子ごとの金属組成が不均一になること、(2)、熱処理による粒子の凝集を導き、これらが電極触媒劣化の原因の一つとして懸念されている。そこで本研究では、高温熱処理を必要とせず、任意な金属組成、粒子サイズが制御可能なナノカプセル法によって合成した合金触媒の酸素還元活性および耐久性評価を行った。合成した触媒は組成の異なるPt_3Co/C, Pt_2Co/C, PtCo/C及びPtCr/Cの4触媒であり、いずれも平均粒子径は約2nmである。耐久試験は70°C、空気雰囲気の0.5M H_2SO_4溶液中で触媒を浸漬撹拌することで、触媒の形状、組成変化等を観察することで評価した。浸漬時間は24h及び312hとした。耐久試験後の粒径分布を測定し、試験前と比較した結果、初期値から24h後にはPtCo/Cでは約1nm増大が確認された。Ptの割合が増加するほど粒径増加は抑制された。試験後の溶液をICP測定によって分析し、溶解金属量を見積もった。耐久試験前のCo含有量(atom%)は、PtCo/Cで46.5、Pt_2Co/Cで33.6、Pt_3Co/CBで24.8であった。浸漬時間24h後にはそれぞれ20.2, 19.6, 18.4 atom%、312h後には17.3, 51.7, 14.5 atom%であった。またPt_3Co/CのORR比活性は純Pt/C触媒の2.3倍、質量活性は3倍となり、高耐久性を有する低Pt触媒調製の指針を得ることができた。このことは燃料電池のコスト削減と実用化に向けた耐久性の観点で非常に有意義な情報となる。固体高分子形燃料電池(PEFC)には白金系貴金属微粒子を炭素担体に担持した電極触媒が用いられているが,白金カソードの酸素還元(ORR)過電圧は非常に大きく,全電圧ロスの約80%を占める問題がある。したがって,いかに白金を有効に使い,少量の白金で高活性を実現するかが重要な課題となる。本研究では逆ミセルを応用したナノカプセル法によってPtxM/C(X=1,2,3;M=Co,Cr)高分散合金触媒を合成した。XRD測定の結果,PtM規則合金や酸化物等は確認ざれず,fcc構造の固溶体を形成していることを明らかにした。また,合成後の担持量や金属組成は,仕込み値からほとんどずれることなく制御できていた。合成した粒子経はおよそ2nmであり,実用触媒サイズの合金粒子を合成することに成功した。合成した触媒の酸素還元活性(ORR)と過酸化水素生成をチャンネルフロー二重電極(CFDE)法によって検討した。固体高分子電解質膜の劣化要因となる過酸化水素発生率は,Pt/C触媒の0.5%に対し,合金化することによって0.1%に抑制できた。ORR活性は合金化することで,Ptに対する面積比活性は1.5倍から2.2倍の向上が確認された。それは合金組成にも依存し,Pt3Co/CB触媒で最も高い活性が得られた。この時の重量比活性は3倍と見積もられた。また,組成比によって高温活性を維持する温度も異なり,PtCrでは50°C,PtCoでは60°C,Pt3Coでは80°Cまで維持できた。

これ以上の温度になると,第二成分の溶解とPtの再析出により,粒子表面は厚いPt層が形成され,ORR特性もPtのそれと同様となった。以上の知見はPEFCカソード触媒の設計指針に非常に有用な情報となる。今後も引き続き,合金触媒の耐久性と活性向上の視点から最適な触媒条件を検討していく。燃料電池用高分散合金触媒の合成は、通常高温(800°C)熱処理による合金化が主流である。しかし、この手法では、(1)一粒子ごとの金属組成が不均一になること、(2)熱処理による粒子の凝集を導き、これらが電極触媒劣化の因の一つとして懸念されている。そこで本研究では、高温熱処理を必要とせず、任意な金属組成、粒子サイズが制御可能なナノカプセル法によって合成した合金触媒の酸素還元活性および耐久性評価を行った。合成した触媒は組成の異なるPt_3Co/C, Pt_2Co/C, PtCo/Cの3触媒であり、いずれも平均粒子径は約2nmである。耐久試験は70°C、空気雰囲気の0.5M H_2SO_4溶液中で触媒を浸漬攪拌することで、触媒の形状、組成変化等を観察することで評価した。浸漬時間は24h及び312hとした。耐久試験後の粒径分布を測定し、試験前と比較した結果、初期値から24h後にはPtCo/Cでは約1nm増大が確認された。Ptの割合が増加するほど粒径増加は抑制された。試験後の溶液をICP測定によって分析し、溶解金属量を見もった。耐久試験前のCo含有量(atom%)は、PtCo/Cで46.5、Pt_2Co/Cで33.6、Pt_3Co/CBで24.8であった。浸漬時間24h後にはそれぞれ20.2, 19.6, 18.4 atom%、312h後には17.3, 51.7, 14.5 atom%であった。また、全組成の触媒においてXRDから合金は固溶体を維持しており、高い耐久性を有することが明らかとなった。特にPt_3Co/C触媒が最も耐久性に優れていることが明らかとなった。またPt_3Co/CのORR比活性は純Pt/C触媒の2.3倍、質量活性は3倍となり、高耐久性を有する低Pt触調製の針を得ることができた。このことは燃料電池のコスト削減と実用化に向けた耐久性の観点で非常に有意義な情報となる。
p53欠損腫瘍発症にエッセンシャルなゲノム上の特定配列

がん抑制遺伝子p53の賦活化は効果的な抗腫瘍戦略であるが、これまで奏功していない。研究代表者は、p53機能異常に起因する腫瘍の発症・悪性化が、強力な「がん遺伝子」c-Mycの機能亢進に依存し、c-Myc遺伝子制御領域内の特定配列(mR1)に変異を入れることで、効果的にそれを抑制できる可能性を見出した。そこで本研究は、主にリンパ腫を発症することで早期に死亡するp53-/-マウスにmR1ホモ変異を導入してp53-/-マウスをレスキューできるかどうかを検討する。mR1をターゲットにした革新的な抗がん戦略を提唱したい。
アブラナ科Ｒｏｒｉｐｐａ　ａｑｕａｔｉｃａを用いた栄養繁殖の分子メカニズムの解明

多くの被子植物が受粉を介する有性生殖を行う一方で、栄養繁殖と呼ばれる無性生殖により繁殖する種も存在する。アブラナ科植物Rorippa aquaticaは風などの影響でちぎれた葉の断面から新しい個体を再生することで栄養繁殖をする。この時、葉の先端部側の断面からは再生せず、基部側の断面からのみ新しい個体を再生するという特徴がある。本研究は、トランスクリプトーム解析と生理学的解析、そしてエピジェネティクス解析により、R. aquaticaの栄養繁殖のメカニズムを解明することを目的としている。今年度は、植物ホルモンであるサイトカイニンとジベレリンがR. aquaticaの栄養繁殖に与える影響を調べた。一般に、植物を無菌的に再生させる際、オーキシンは根の再生を、そしてサイトカイニンは葉の再生を誘導する。サイトカイニンを含んだ寒天培地でR. aquaticaの葉片を培養したところ、基部側の断面だけでなく先端部側の断面からも複数の葉が再生した。このことから、サイトカイニンはR. aquaticaにおいても葉の再生を促進する働きがあることが明らかになった。さらに、葉の伸長を促進することで知られるジベレリンを含んだ寒天培地でR. aquaticaの葉片を培養すると、葉の再生が阻害され、根の再生数が増加した。ジベレリンの生合成阻害剤とオーキシンを含んだ寒天培地でR. aquaticaの葉片を培養すると、根の再生が完全に阻害された。この結果は、一般に葉の成長に関与するジベレリンが、R. aquaticaにおいては根の再生に必須であることを示唆する。以上の結果は、これまでほとんど明らかになっていなかった葉の切断に応答した植物の栄養繁殖のメカニズムの解明に新たな知見を提供するものである。平成30年度が最終年度であるため、記入しない。多くの被子植物が受粉を介する有性生殖を行う一方で、無性生殖により繁殖する種も存在する。無性生殖の中でも、葉などの器官から新しい個体を再生する様式を栄養繁殖という。アブラナ科植物Rorippa aquaticaは風などの影響でちぎれた葉の断面から新しい個体を再生することで栄養繁殖をしている。本研究は、トランスクリプトーム解析とエピジェネティクス解析により、R. aquaticaの栄養繁殖のメカニズムを遺伝子レベルで解明することを目的としている。今年度はmRNA-seqによるトランスクリプトーム解析を実施した。R. aquaticaは葉の先端部側の断面からは再生せず、基部側の断面からのみ新しい個体を再生するという特徴がある。そのため、葉を切ってから日数が経過するにつれて先端部側と基部側で発現量が異なる遺伝子が、新しい個体の再生過程に関わる遺伝子であると考えられる。したがって、葉を切った直後から経時的に、先端部側と基部側に分けてmRNA-seqを行った。これにより、葉を切ってから1-9時間で、新しい個体が再生する基部側の断面のみでオーキシンの応答が上昇していた。R. aquaticaの栄養繁殖とオーキシンの関係を調べるために、葉片におけるオーキシンの内生量、トランスクリプトームデータを用いたオーキシン生合成遺伝子の発現プロファイルの解析、そして葉片へのオーキシン、オーキシン輸送阻害剤およびオーキシン生合成阻害剤の添加を行った。これらにより、R. aquaticaの栄養繁殖は、葉片の先端部側で生合成されたオーキシンが基部側へと輸送され、基部側の断面でのオーキシンの応答シグナルが活性化されることにより新しい個体が再生することが明らかになった。以上の結果は、これまでほとんど明らかになっていなかった葉の切断に応答した植物の栄養繁殖の分子メカニズムの解明に新たな知見を提供するものである。本年度において研究代表者は、植物の栄養繁殖のメカニズムを遺伝子レベルで明らかにするため、R. aquaticaという新しいモデルを用いて大規模なトランスクリプトーム解析を実施した。その結果、オーキシン応答性の遺伝子の発現が再生に付随して変動していることがわかった。また、オーキシンの定量実験や添加実験などにより、葉の切断後、オーキシンが極性輸送により基部側に蓄積することで再生が誘導されることを明らかにした。現在、この研究成果については、学術論文の投稿を準備している。本研究により、これまでほとんど明らかとなっていなかった栄養繁殖の分子メカニズムが明らかになりつつあり、学会などでも注目されている。以上のことから、当初の研究計画と比較しても,期待以上の成果が得られていると考える。

このことから、サイトカイニンはR. aquaticaにおいても葉の再生を促進する働きがあることが明らかになった。さらに、葉の伸長を促進することで知られるジベレリンを含んだ寒天培地でR. aquaticaの葉片を培養すると、葉の再生が阻害され、根の再生数が増加した。ジベレリンの生合成阻害剤とオーキシンを含んだ寒天培地でR. aquaticaの葉片を培養すると、根の再生が完全に阻害された。この結果は、一般に葉の成長に関与するジベレリンが、R. aquaticaにおいては根の再生に必須であることを示唆する。以上の結果は、これまでほとんど明らかになっていなかった葉の切断に応答した植物の栄養繁殖のメカニズムの解明に新たな知見を提供するものである。トランスクリプトーム解析から、R. aquaticaの栄養繁殖の応答は葉の切断後数時間で起きていることが明らかになった。今後は、トランスクリプトームデータの中でも初期に発現が変動する遺伝子群に注目して、栄養繁殖との関連を調べる。加えて、R. aquaticaの栄養繁殖におけるオーキシン以外の植物ホルモンのはたらきについても解析を行う。また、近年、in vitroで行われるシロイヌナズナの外殖片からの再生には、DNAのメチル化による遺伝子の発現の制御が関与していることが明らかになっている。そこで、R. aquaticaの栄養繁殖におけるエピジェネティックな制御を調べるため、R. aquaticaの葉を切る前と切った後それぞれでメチローム解析を実施する。さらに、R. aquaticaの栄養繁殖を制御すると考えられる遺伝子群について、R. aquaticaの形質転換により強発現個体を作製し、再生効率の変化を調べる。R. aquaticaの形質転換方法については現在試行中である。また、栄養繁殖をしないシロイヌナズナにR. aquaticaの当該遺伝子配列を形質転換し、栄養繁殖を行うことができるようになるか調べる。シロイヌナズナで再生がみられれば、栄養繁殖をしない植物への応用の可能性を提示できる。平成30年度が最終年度であるため、記入しない。
老化の関与する拘縮発生メカニズムの解明

拘縮は高齢者に耐えがたい痛みや不快感を与え、また褥瘡などのリスクを高めるため、そのケアの確立が老年看護学の喫緊の課題と認識されている。そのためには拘縮の発生機序の解明が必要であるが、いまだ十分に明らかにされていない。本研究では特に老化関連因子の発現と、組織線維化の関連を動物実験により明らかにすることを試みる。本年度は抗老化遺伝子であるSirtuinをターゲットとして実験を行った。実験モデルとして、顕著な線維化を特徴とし、関節拘縮との共通メカニズムも指摘されている開放創の二次治癒モデルラットの瘢痕組織を用いた。若齢ラットと加齢ラットを供試動物とし、加齢ラットでは若齢ラットに比べて創傷治癒が遅延していることが確認された。解析ターゲットとしてSirtuin 17の発現を比較した。正常皮膚組織ではSirtuin 1および2の発現が加齢動物で有意に亢進していた。また、若齢ラットでは瘢痕組織において皮膚組織と比べSirtui 2および3の発現が有意に減少していたのに対し、加齢動物ではSirtuin 1、2、および3の発現減少が確認された。また、発現減少率(創部/皮膚組織)を若齢ラットと加齢ラットで比較したところ、Sirtuin 1および2の発現減少率が加齢動物において若齢動物より有意に高くなっていた。以上より、Sirtuin 1および2の発現動態の異常が加齢動物における線維化の異常に関与していることが示唆された。拘縮は高齢者に耐え難い痛みや不快感を与えるため、そのケアの確立は老年看護学の喫緊の課題であるが、その発生機序は明らかにされていない。本研究では、老化関連現象(Senescence- associated Secretory Phenotypes, SASP)遺伝子群ならびに酸化ストレスに着目して、後肢拘縮ラットモデルを用いた動物実験により、老化の関与する拘縮発生メカニズムの解明を試みる。今後、他のSASP遺伝子群、抗老化遺伝子群(Sirtuinなど)、抗酸化遺伝子群(Hmox1など)に解析を拡大し、有意差が認められた因子について、拘縮モデルで更なる解析を進める予定である。老化の関与する拘縮メカニズムには、老化に伴って皮膚組織で恒常的に発現が亢進している因子が関与していると考え、初めにその因子の同定を試みているが、これまでの16因子の解析から有意な発現亢進が同定できていない。更に解析対象遺伝子を拡大する必要がある。関節拘縮モデルの確立を試みたものの、適切なモデルの作成には至らなかった。そのため、モデルを開放創二次治癒モデルに変更し、標的遺伝子としてSirtuin 1および2の同定に至ったものの、タンパク質レベルの解析が完了しておらず、やや遅れていると評価される。

また、発現減少率(創部/皮膚組織)を若齢ラットと加齢ラットで比較したところ、Sirtuin 1および2の発現減少率が加齢動物において若齢動物より有意に高くなっていた。以上より、Sirtuin 1および2の発現動態の異常が加齢動物における線維化の異常に関与していることが示唆された。他のSASP遺伝子群、抗老化遺伝子群(Sirtuinなど)、抗酸化遺伝子群(Hmox1など)を解析対象として、引き続き若齢ラットおよび加齢ラットの皮膚組織の解析を進める。有意差が認められた因子について、皮膚拘縮に関与する候補因子として、タンパク質の解析(ウェスタンブロッティング、免疫組織化学)を行う。更に、下肢拘縮モデルラットを用いて、下肢固定後の発現動態を解析する。Sirtuin1および2のタンパク質レベルでの解析を進めるとともに、創部組織におけるSirtuin 1および2の発現抑制実験に取り組む。拘縮メカニズムに関与すると推測される因子群が同定されず、下肢拘縮モデルラットを用いた動物実験が進められなかったため。モデル動物の変更に伴い、研究の進捗に遅れが生じているため。H29年度中に予定していたタンパク質レベルでの解析をH30年度に実施するために、繰り越した助成金を使用する。解析対象因子を拡大して、候補遺伝子の同定を試みる。その後、下肢拘縮モデルラットを用いて、拘縮の発生や程度と発現量との関係を解析する。更に下肢固定後の発現動態を明らかにする。
造血幹細胞へのM-CSF/PDGFキメラ受容体遺伝子導入による細胞分化機構の解明

造血幹細胞の増殖・分化は、生体防御機構としての免疫反応や炎症反応においても重要な役割を演じているサイトカインや増殖因子により制御されている。私達は単球・マクロファージ(Mφ)系細胞と間葉系支持細胞にそれぞれ特異的に発現しているMφコロニー刺激因子(M-CSF)と血小板由来成長因子(PDGF)受容体遺伝子の相互発現調節機構の存在に注目し、単球・Mφの増殖・分化の制御機構を解析してきた。構造的に保存されているが血液細胞分化誘導能の異なるMφコロニー刺激因子(M-CSF)受容体とPDGF受容体のキメラ受容体をIL3依存性マウス造血細胞(32D細胞)に発現させ、M-CSF受容体による造血細胞分化能の特異性を明らかにした。細胞分化能はリガンドおよび細胞外のリガンド結合領域に特異性を示さないことが明らかとなった。両受容体は細胞質内領域のうち傍細胞膜領域、キナーゼ挿入領域、カルボキシ末端にそのアミノ酸1次構造の特異性が見られる。M-CSF受容体傍細胞膜領域はPDGF受容体のそれに代償されるなど、こららの領域の細胞増殖能、細胞分化能や初期応答遺伝子発現へのシグナル伝達における機能的意義を明らかにした。M-CSF遺伝子発現調節機構の解析により造血プログラムにおけるM-CSF/PDGF回路の重要性も明らかにした。例えば、マウスM-CSF遺伝子5′上流の発現調節領域をルシフェラーゼ遺伝子の上流につなぎ、骨髄スローマ細胞へ遺伝子導入し、ルシフェラーゼアッセイにてTGFβ、IL1およびPDGFによる発現調節領域の同定をおこなった。これまでにも造血プログラムにおけるM-CSF/PDGF回路は、種々のサイトカインやホルモンなどヘテロロ-ガスな液性因子により修飾をうけていることを報告してきたが、本年度はペプチドホルモン受容体が細胞内情報伝達においてこれらのチロシンキナーゼ型受容体の細胞内情報伝達機構とクロストークすることを明らかにした。G蛋白共役型ペプチドホルモン受容体の1つであるコレシストキニン/ガストリン受容体にはリガンド依存性の細胞増殖作用が認められるが、M-CSF受容体と同様にc-SrcおよびRas-MAPキナーゼカスケードを活性化することを明らかにした。さらに、本受容体が正常ヒト血液細胞および種々の造血器腫瘍細胞株にも発現していることを見いだした。また、ガストリン受容体遺伝子発現も多くの造血器腫瘍細胞株に認められることも見いだし、オートクリン機構を介した造血細胞増殖促進機構の存在が示唆された。
社会関係資本の機能と創出

「社会関係資本の機能と創出」に関して主要な成果を概略的に記す。1.社会関係資本の尺度として従来、General Social Survey (GSS)のネットワークに関する項目が使用されていたが、この尺度が人々の信頼・協力行動を予測しうるとは言えない。われわれは、ある社会の社会関係資本の水準を測るには、上記のようなデモグラフィックデータだけではなく、実際の行動実験における信頼・協力行動のデータをとり、その二つの関係をしなくてはならないことを示した。例えば、中国の経済発展状況が異なる様々な都市で、公共財実験・信頼ゲーム実験などを行った結果、被験者の信頼・協調が性別や年齢だけではなく、協力行動の有無、リスクや公平に対する選好、他人への期待に影響されることがわかった。2.信頼に基づく人間の協力行動の生化学的な基礎としてミクログリアが重要あることが示唆された。実験において被験者に脳内免疫細胞であるミクログリアの活性を抑えるミノサイクリンという抗生物質を投与し,他者への信頼が重要となる経済取引実験を行ってもらい,偽薬群と比較したところ,実薬投与群は他者の信頼性判断により敏感になることがわかった。特に、ミクログリアの活性は盲目的な信頼を抑制し、きちんとした判断に基づいた信頼。居力高校を促進する可能性があることが示唆された。3.囚人のジレンマ・鹿狩りゲームはそれぞれ、協力・協調の失敗を引き起こす状況として広く知られている。われわれは、これらのゲームを繰り返し行う状況下で協力・協調を導くと期待できる三つの仕組み(device)、すなわち、(1)協力・協調の難易度の段階的変化、(2)変化の内生性、(3)目標値の調整、について理論・実験により考察した。その結果、この仕組みが一種の社会関係資本として機能し、人々の協調・協力を促すことが確認された。これらの仕組みは、匿名性の高い現代社会において解決が難しいジレンマ、また、権力の干渉の余地の小さい国家間の問題や個人裁量の範囲内の問題にも適用可能と考えられ、それゆえ外的妥当性が高く、応用範囲も広いと考えられる。RQbert. Putnam(1993, 2000)によると、社会関係資本Social Capitalは「社会的ネットワーク、およびそこから生じる互酬性、信頼性の規範」であり、それは社会的ジレンマにおける協調行動を促し、社会全体の効率性を改善するとされる。本研究の目的は、実験手法を用いて、適切な社会関係資本の尺度を構築し、社会関係資本が全体として効率性を増加させるかどうかを検証することにある。また社会的ジレンマ解決に対して社会関係資本が与え得る可能性を実験によって探る。本研究は、「社会関係資本(social capital)」、すなわち、「社会的ネットワーク、およびそこかも生じる互酬性、信頼性の規範」(Putnam(1993, 2000))が、実際にどのような状態で生成し、維持され、具体的に社会にどのような効果を与えるのかを分析し、社会関係資本が果たす役割を実験によって明らかにすることを目的とする。実験手法を用いて、適切な社会関係資本の尺度を構築し、さらに、公共財供給などの社会的ジレンマ問題において、社会関係資本が協調行動を促し全体として効率性を増加させうるのかについての検証を開始した。また、社会関係資本をテーマとしたワークショップを開催して、最先端の研究を把握するとともに、それらの意義、重要性、問題点を探り、検討した。

まず、早稲田大学で開催したワークショクプでは、講師に安田雪氏(東京大学大学院経済学研究科、社会ネットワーク研究所)を招いて、社会ネットワーク論からみた社会関連資本について吟味した。さらに、東京工業大学で開催したワークショップでは、講師に石黒格氏(弘前大学人文学部)を招き、社会調査による一般的信頼の規定要因を検討した。山岸(1998)が提唱した一般的信頼概念と信頼の解き放ち理論は、社会科学において極めて強い影響力を持つが、その概念と理論の妥当性が十分に検証されたとは言えない。ここでは、社会調査データの分析を通して、回答者の社会環境と一般的信頼とノの相関を吟味し、そのなかで、社会環境を変数化するアイディアを検討した。社会関係資本はPutnam(1993, 2000)によると「社会的ネットワーク、およびそこから生じる互酬性、信頼性の規範」であり、それは社会的ジレンマにおける協調行動を促し、社会全体の効率性を改善しうる。本研究の目的は、実験手法を用いて、適切な社会関係資本の尺度を構築し、社会関係資本が全体として効率性を増加させるかどうかを検証することにある。また社会的ジレンマ解決に対して社会関係資本が与え得る可能性を実験で探る。平成20年度までに(1)社会関係資本と協調行動に関する実験、(2)公共財供給における社会関係資本の形成に関する実験、(3)社会関係資本の集団拘束性に関する実験、(4)規範的感情と社会関係資本形成に関する実験、これら4つの実験研究を開始した。(1)に関しては、環境意識に対して収入・学歴・年齢・性別といった社会経済的属性が強く影響することが分かった。(2)に関しては、公共財供給問題における日中比較実験、世論調査に実験の要素を組み入れた新しいタイプの実験を行い、日中のおける行動の違いや協力行動における期待の役割に関して知見を蓄えた。(3)に関しては、一方では、生産の場における分業がどのような条件下で被験者の協力行動を促すのかに関する実験を行った。他方では、自集団と他集団の認知に関する違いが公共財供給に及ぼす集団実験を行った。(4)に関しては、様々なレベルでの信頼を分類し、それぞれの信頼が社会的ジレンマや公共財供給問題において協力行動に及ぼす影響を分析した。このように当初に予定していた計画を着実にこなし、その結果も英文論文、国際学会での発表を通じて世界に発信している。19年度には、社会関係資本に関するワークショップを開催し、この知識を下に20年度にかけて、(1)社会関係資本と環境意識に関する調査と実験、(2)公共財供給における社会関係資本の形成に関する実験、(3)社会関係資本の集団拘束性に関する実験、(4)規範的感情と社会関係資本形成に関する実験を開始した。21年度には、これらの実験研究を、国際比較、ニューロサイエンスを視野に入れて推進し、新たに(5)社会関係資本とメカニズム・デザインに関する実験を行った。これらの実験研究の進捗状況は以下の通りである。(1)に関しては、ラボ・フィールド実験を日中において実施し、社会関係資本を測る信頼行為は、協調行動の有無、リスクや公平に対する選好、他人への期待等に影響され、また被験者の年齢と強い負の相関があることが判った。(2)に関しては、公共財に関する情報が人々の協力行動に与える影響をWeb実験によって検討した。
Bax欠損マウスによる脊髄伸張反射路の形成機構の解明

筋紡錘由来の一次求心性線維(la群線維)とその同名筋を支配する運動ニューロンからなる脊髄伸張反射路の形成には、両者共通の末梢標的である筋由来の因子が重要な機能を持つと考えられているが、その作用機序は不明である。新生動物の末梢神経を切断すると、それを支配する運動ニューロンと後根神経節(DRG)ニューロンにアポトーシス性の細胞死が誘発されることが知られている。我々は出生直後のマウスの坐骨神経を切断し、1週齢のアポトーシス制御遺伝子Baxの欠損(Bax-/-)マウスと野生型マウスの伸張反射路岸比較検討した。野生型マウスの坐骨神経切断で誘発される運動ニューロンとDRGニューロンの細胞死は、Bax-/-では抑制されることを明らかとなった。また、坐骨神経へ軸索を送る第4腰髄背外側部の運動ニューロンとそこへ投射する一次求心性線維(la群線維)を二重染色した結果、Bax-/-の第4腰髄背外側部ではla群線維から運動ニューロンへの直接投射が、坐骨神経を切断しても形態学的に保存されていることが明らかとなった。さらに電気生理学的解析より、この坐骨神経切断も保存されたBax-/-の伸張反射の単シナプス性結合は機能していることが示唆された。さらに、Bax-/-で観察された自然細胞死の抑制により過剰に生き残ったDRGニューロンの末梢標的である筋の感覚器(筋紡錘)への投射を形態学的に解析した。5日齢Bax-/-の足底筋では、野生型のそれと比して多くの筋紡錘感覚終末が観察されたが、これら感覚終末は矮小していた。この結果より、筋紡錘感覚終末の形成は筋由来因子の競争的獲得に依存していないこと、しかし、その成熟には筋由来因子が作用している可能性が示唆された。現在、これらの研究成果をまとめた、脊髄伸張反射路の形成に果たす標的筋由来因子の役割に関する論文の投稿の準備中である。筋紡錘由来の一次求心性線維(la群線維)とその同名筋を支配する運動ニューロンからなる伸張反射路の形成には、両者共通の末梢標的である筋由来の因子が重要な機能を持つと考えられているが、その作用機序は不明である。我々は出生直後のマウスの坐骨神経を切断し、1週齢の支配運動ニューロンの細胞死を形態学的に解析した。アポトーシス制御遺伝子Baxの欠損マウス(Bax-/-)と野生型の比較から、運動ニューロンの細胞死はBax-/-で抑制されることを明らかにした(Kinugasa, et al., '02)。本年度の研究より、Bax-/-では、坐骨神経切断によるDRGニューロンの細胞死も抑制されることが示唆された。さらに、主に坐骨神経へ軸索を送る第4腰髄背外側部の運動ニューロンとそこへ投射する一次求心性線維(la群線維)の形態学を二重染色法により解析した。その結果、Bax-/-の第4腰髄背外側部において、la群線維から運動ニューロンへの投射が、坐骨神経の切断によって両者と末梢標的の連絡が断たれた状態でも保存されていることが明らかとなった(Kinugasa, et al., Soc.Neurosci.Abstr., '02)。現在、Bax-/-で保存されていたこの神経投射について、髄節性反射のシナプス結合が正常に機能的しているかを電気生理学的手法により解析している。これにより、新生動物の伸張反射路の機能調節における末梢標的の役割の一端を解き明かすことができる。

5日齢Bax-/-の足底筋では、野生型のそれと比して多くの筋紡錘感覚終末が観察されたが、これら感覚終末は矮小していた。この結果より、筋紡錘感覚終末の形成は筋由来因子の競争的獲得に依存していないこと、しかし、その成熟には筋由来因子が作用している可能性が示唆された。現在、これらの研究成果をまとめた、脊髄伸張反射路の形成に果たす標的筋由来因子の役割に関する論文の投稿の準備中である。