hpprc/llmjp-kaken huggingface dataset:
近赤外分光法による骨格筋酸素消費量測定についての検討

近赤外分光法(NIRS)による酸素動態測定は、その特性上,絶対値の算出が困難であり、測定値の生理的妥当性についての検討が不十分である。そこで、磁気共鳴分光法(^<31>P-MRS)測定を同時に行うことにより、NIRS測定値の生体における意義について検討を行うことを目的とした。平成9年度は、足底屈運動用エルゴメーターの開発を行った。NMRスペクトロメーター内にエルゴメーターを設置する場合には、エルコメーターの部品等は非磁性体を用いる必要がある。そこで、ステンレス、アルミニウム、強化プラスチック、木製合板等の非磁性体を用いてNMRスペクトロメーターの円筒状の内径(260mm)に適合するエルゴメーター本体(外径260mm、長さ350mm;ペダル部長さ245mm、幅110mm、厚さ20mm)を作製した。平成10年度は足底屈運動エルゴメーターを用いて運動負荷後のNIRSにより測定された筋酸素摂取量と、^<31>P-MRSにより測定されたクレアチンリン酸(PCr)の回復から計算した酸素消費量との関連性を検討した。健常成人男性10名を対象とし、下腿三頭筋の酸素動態および筋エネルギー代謝を測定した。運動負荷は多段階式漸増負荷を用い、PCrが安静時の1β程度減少する強度を個人ごとに求め、運動2分後回復期の筋酸素動態およびPCrを10分間測定した。測定の結果、NIRSによる動脈血流遮断法を用いて測定した筋酸素消費量とPCrの回復速度から計算した酸素消費量との間には、有意な相関関係(r=0.88)が見られた。以上の結果より、NIRSを用いることにより、簡便に筋代謝を定量化できることが確認できた。研究計画:近赤外分光法(NIRS)は,筋酸素動態を無侵襲かつ簡便に測定できる点に最大の利点があるが、その特性上,絶対値の算出が困難であり,測定値の生理的妥当性についての検討が不十分である。そこで,本研究室において研究を重ねてきた磁気共鳴分光法(NMR)との同一部位同時計測を行うことにより,NIRS測定値の生体における意義について検討を行うことを目的とし本研究を計画した。現在当教室で行っている測定は前腕筋のみの計測に限られているが、今後のスポーツ医学的な応用研究の推進にあたっては、下肢筋の測定システムがより適切である。したがって、初年度(平成9年度)の研究は、足底屈運動用エルゴメーターの開発、設置および調整を中心とした。研究成果:NMRスペクトロメーター内にエルゴメーターを設置する場合には、エルゴメーターの部品等は非磁性体を用いる必要がある。本エルゴメーターの作動状況が良好であることを確認できたため、現在ヒトの安静時下腿筋を対象としてNMRのシグナルの最適化を行っている。本年度(平成9年度)に測定システムを整備した後に、来年度(平成10年度)は健常成人男性10名を対象とし,足底屈運動負荷試験を行ない、NMRの測定指標とNIRS測定における筋酸素消費量とを比較検討する。
プラズマを利用する炭化水素へのヘテロ原子の直接導入

本研究はプラズマによって生成する無機ガスからの原子状活性種に加えて有機分子由来の活性種をも最大限に活用することにより新たな有機化学反応、特に種々の炭素骨格上へのヘテロ原子の一段階直接導入のための手法を開発、確立することを目的とした。従来、このような高エネルギー条件下での反応は選択性に乏しいという見解が一般的であったが、本研究はプラズマと液相との相互作用およびそれから誘起される溶液内反応をも積極的に活用することにより活性種の反応性の制御を実現しようとしたものである。初年度は芳香族炭化水素を対象として含酸素官能基の導入反応を検討した。高周波プラズマ中において酸素ガス共存下でアルキルベンゼン類は容易に酸化されるが、このとき環の水酸化によるアルキルフェノール類の生成とアルキル側鎖の酸化によるアルキルおよびカルボニル類の生成が競争的に進行した。しかし側鎖上に二重結合がある場合にはそこでのエポキシ化反応が優先的に起こり、環の水酸化は起こらなかった。次年度はプラズマ-溶液相互作用で誘起される溶液内反応の開発を進めた。水溶液上でのグロー放電電解により溶液中に溶解したフェノール類は酸化的分解を受ける。その酸化経路を詳しく検討した。水の解離で生成した水酸ラジカルが芳香環を攻撃し、まずカテコール、ヒドロキノンが生成し、さらにそれらからピロガロール、ヒドロキシヒドロキノンが誘導されたのち芳香環の開裂が起こり、種々の二塩基酸を経て最終的に二酸化炭素と水になることが推定された。アセトニトリル溶液の場合には溶媒分子の解離によりメチルおよびシアノラジカルが生成し、それらが芳香環を攻撃することでトルエン、ベンゾニトリル類が生成した。本研究はプラズマによって生成する無機ガスからの原子状活性種に加えて有機分子由来の活性種を最大限に活用することにより新たな有機反応、特に種々の炭素骨格上へのヘテロ原子の一段階直接導入のための手法を開発、確立することを目的としている。従来このような高エネルギー条件下での反応は選択性に乏しいという見解が一般的であったが、本研究ではプラズマと液相との相互作用およびそれから誘起される溶液内反応をも積極的に活用することにより活性種の反応性の制御を実現しようとするものである。本年度は接触グロー放電電解法を用いて芳香族炭化水素への含酸素および含窒素官能基の導入反応を重点的に検討した。まず中性リン酸塩緩衡液を電解液、針状白金電極を陽極として直流高電圧を印加して接触グロー放電電解をおこなった。500V以上の電圧で安定な放電が陽極と液界面間で持続し、電解電流はほぼ50mAであった。フェノールが溶液中に存在すると環の水酸化が速やかに進行し、ヒドロキノン、カテコールが生成する。これらはさらにピロガロール、ヒドロキシヒドロキノンヘと酸化され、ついでテトラヒドロキシベンゼンを経て環が開裂し、酒石酸,リンゴ酸などの二塩基酸を与える。これらの有機酸は同条件下で最終的に二酸化炭素と水にまで分解される。溶液をアセトニトリルとした場合には芳香環のシアノ化が進行し、たとえばベンゼンからはベンゾニトリルが少量のトルエン、フェニルアセトニトリルとともに得られた。トルエンやベンゾニトリルを出発物質として反応をおこない得られたシアノ化生成物のo、m、pの異性体比の解析から反応のキ-ステップはシアノラジカルの芳香環への攻撃であることが明らかになった。

従来、このような高エネルギー条件下での反応は選択性に乏しいという見解が一般的であったが、本研究はプラズマと液相との相互作用およびそれから誘起される溶液内反応をも積極的に活用することにより活性種の反応性の制御を実現しようとしたものである。初年度は芳香族炭化水素を対象として含酸素官能基の導入反応を検討した。高周波プラズマ中において酸素ガス共存下でアルキルベンゼン類は容易に酸化されるが、このとき環の水酸化によるアルキルフェノール類の生成とアルキル側鎖の酸化によるアルコールおよびカルボニル類の生成が競争的に進行した。しかし側鎖上に二重結合がある場合にはそこでのエポキシ化反応が優先的に起こり、環の水酸化は起こらなかった。次年度はプラズマ-溶液相互作用で誘起される溶液内反応の開発を進めた。水溶液上でのグロー放電電解により溶液中に溶解したフェノール類は酸化的分解を受ける。その酸化経路を詳しく検討した。水の解離で生成した水酸ラジカルが芳香環を攻撃し、まずカテコール、ヒドロキノンが生成し、さらにそれらからピロガロール、ヒドロキシヒドロキノンが誘導されたのち芳香環の開裂が起こり、種々の二塩基酸を経て最終的に二酸化炭素と水になることが推定された。アセトニトリル溶液の場合には溶媒分子の解離によりメチルおよびシアノラジカルが生成し、それらが芳香環を攻撃することでトルエン、ベンゾニトリル類が生成した。
退院後心不全患者の包括的管理を可能とする革新的遠隔心臓リハビリテーションの確立

我が国では心不全入院患者が年間26万人以上に達し、医療費の増大や健康寿命の短縮など大きな社会問題になっている。心臓リハビリテーションは、患者に週13回の頻度で通院してもらい、運動療法・患者教育・疾患管理・カウンセリングなどを包括的に実施する治療法であり、心不全患者の再入院を防ぐ効果があることが知られている。しかし、頻回の通院が困難であるなどの要因から、実際には心不全患者のわずか7%にしか心臓リハビリテーションの継続ができていない。本研究では自宅にいながら、従来の通院型心臓リハビリテーションと同じクオリティーの心臓リハビリテーションを受けられる、革新的遠隔心臓リハビリテーションを確立する。
色素増感太陽電池およびグルコース型燃料電池を中心とした化学教材の開発と実用化

新学習指導要領に対応した色素増感太陽電池の教材を開発した.酸化チタン微粉末の焼結方法,色素の溶媒や吸着時間,対極の炭素触媒層の作製方法等を工夫して,作製時間を30分以内に短縮した.増感色素には安価な紫キャベツ粉末を用いた.グルコース型燃料電池の教材を開発した.使い捨ての点滴パック等を利用して,電池を従来の水平式から垂直型中空式に改良した.燃料と空気の供給および生成物の排出を数時間一定に調節出来る様になった.触媒のパラジウムのメッキ方法やグルコースの濃度等についても検討した.電池の作製方法・指導方法をまとめた報告書を作成し,埼玉県・さいたま市内の主な高校に配布した.新学習指導要領に対応した色素増感太陽電池の教材を開発した.酸化チタン微粉末の焼結方法,色素の溶媒や吸着時間,対極の炭素触媒層の作製方法等を工夫して,作製時間を30分以内に短縮した.増感色素には安価な紫キャベツ粉末を用いた.グルコース型燃料電池の教材を開発した.使い捨ての点滴パック等を利用して,電池を従来の水平式から垂直型中空式に改良した.燃料と空気の供給および生成物の排出を数時間一定に調節出来る様になった.触媒のパラジウムのメッキ方法やグルコースの濃度等についても検討した.電池の作製方法・指導方法をまとめた報告書を作成し,埼玉県・さいたま市内の主な高校に配布した.本研究の目的は,色素増感太陽電池とグルコース型燃料電池の化学教材を開発し,実用化することである.新学習指導要領では,身近なものを活用して理解を促すために指導内容と日常生活や社会との関連が重視された.さらに世界的な資源問題や大震災により,エネルギー教育が転換期を迎え,新エネルギー・環境教育用の教材が求められている.今までにも新エネルギー教材を高校現場に取り入れる試みがあったが,教材としてはまだ到底完成していない.また教員の世代交代と受験の影響による実験離れが進み,授業・実験のスキルが若い高校教員に引き継がれ難くなっている.色素増感太陽電池の性能を向上させ,新学習指導要領に対応した教材を試作した.電池性能は市販の作製キットの数倍に達し,同じ色素を用いた他の研究用の報告に匹敵する程になった.酸化チタン微粉末の焼結方法,色素の溶媒や吸着時間,対極の炭素触媒層の作製方法等を工夫して,作製時間を市販キットの1/41/2に短縮し,授業時間内の30分で作製できる様になった.増感色素には安価に市販されている紫キャベツ粉末(アントシアニン系色素)を用い,その他の材料も身近にあって安価で安全性に優れた物を用いて,市販キットの1/101/4の価格で作製できた.従来の水平式グルコース型燃料電池を垂直型中空式に改良し,教材(実験キット)を試作した.従来の水平型燃料電池は,生成物の滞留や蓄積が起きたり,セルを全体的に密着させることが難しい等の問題が多く,短い時間しか稼働しなかった.使い捨ての点滴パック等を利用して垂直型中空式に改良したことで,燃料と空気の供給および生成物の排出を数時間一定に調節でき,電池特性を容易に測定できたり,教材用として活用できるようになった.また,触媒のパラジウムのメッキ方法やグルコースの濃度等についても検討した.本研究の目的は,色素増感太陽電池とグルコース型燃料電池の化学教材を開発し,実用化することである.新学習指導要領では,身近なものを活用して理解を促すために指導内容と日常生活や社会との関連が重視された.さらに世界的な資源問題や大震災により,エネルギー教育が転換期を迎え,新エネルギー・環境教育用の教材が求められている.今までにも新エネルギー教材を高校現場に取り入れる試みがあったが,教材としてはまだ到底完成していない.色素増感太陽電池の性能を向上させ,新学習指導要領に対応した教材を開発した.電池性能は市販の作製キットの数倍に達し,同じ色素を用いた他の研究用の報告に匹敵する程になった.酸化チタン微粉末の焼結方法,色素の溶媒や吸着時間,対極の炭素触媒層の作製方法等を工夫して,作製時間を市販キットの1/41/2に短縮し,授業時間内の30分で作製できる様になった.増感色素には安価に市販されている紫キャベツ粉末(アントシアニン系色素)を用い,その他の材料も身近にあって安価で安全性に優れた物を用いて,市販キットの1/101/4の価格で作製できた.従来の水平式グルコース型燃料電池を垂直型中空式に改良し,教材(実験キット)を開発した.従来の水平型燃料電池は,生成物の滞留や蓄積が起きたり,セルを全体的に密着させることが難しい等の問題が多く,短い時間しか稼働しなかった.使い捨ての点滴パック等を利用して垂直型中空式に改良したことで,燃料と空気の供給および生成物の排出を数時間一定に調節でき,電池特性を容易に測定できたり,教材用として活用できるようになった.また,触媒のパラジウムのメッキ方法やグルコースの濃度等についても検討した.電池の耐久性を確認し,製作方法・指導方法をまとめた報告書を作成した.埼玉県・さいたま市内の主な高校169校に報告書211冊を配布した.本研究の報告書(高校に配布した指導書)化学教育,無機化学色素増感

太陽電池を授業時間内に作製して電池性能を確認できるようになり,高校において教育実践も行ったため.また,グルコース型燃料電池をさらに改良し,数時間安定に動作して電池性能も容易に測定できるようになり,高校で生徒実験も行ったため.前年度に開発・改良した色素増感太陽電池とグルコース型燃料電池の最終的な耐久試験を行い,作製方法・指導方法等をまとめて指導書を作成する.前倒し支払請求額に少し余裕を持たせ,さらに物品費の消耗品を節約したため.少額なので,翌年度分と合わせて,実験器具・化学薬品等の消耗品(物品費)に使用する.
ハイパー望遠鏡による太陽系外惑星の像再生に関する研究

太陽系外惑星を解像するには、口径が数10km以上の望遠鏡が必要となる。しかし、このような超大型の望遠鏡を建造することは無理であり、数十台の中口径望遠鏡を広い範囲に配置するハイパー望遠鏡が提案されている。ハイパー望遠鏡は干渉計と異なり、各素子望遠鏡からのビームを拡大して像合成(瞳高密度化)を行う。しかしながら、疎らな素子望遠鏡と瞳高密度化による合成像には何らかの像再生処理が必要となる。本研究から、ノイズが無視できるような場合にはクリーンアルゴリズムが像再生に有効であるが示された。一方、ノイズレベルが上がってくると、擬似ウィナーフィルターによる像再生処理の方が有効であった。計算機シミュレーションにおいて、太陽近傍の恒星の周りにあるであろう惑星を想定し、物体画像として実際に撮像された木星の画像を用いた。本計算機シミュレーションでは25×25ピクセルの画像とし、ハイパー望遠鏡のアレイ配列と結像特性を調べた。ハイパー望遠鏡の冗長望遠鏡アレイについては、周期的な格子点状アレイを想定した。ただし、素子望遠鏡の台数を抑えるために一部粗い配列とした。一方、非冗長アレイにはいろいろなタイプがあるが、系統的にアレイの拡張・縮小を行えるRDS(Relative Difference Set)をベースとした。本研究の眼目は、ハイパー望遠鏡により太陽系外惑星の表面パターンがわかるように像再生できるようにすることである。このためには、先ず、ハイパー望遠鏡で得られる画像(raw image)自体を出来得るだけ良くせねばならない。これは、望遠鏡の配列法と瞳の再配置法・高密度化率に依存する。計算機シミュレーションでは、いくつかの状況を検討した。各種の状況について、raw imageを原画像との2乗誤差から評価した。ハイパー望遠鏡によるraw imageは、瞳の再配置・高密度化によりspace variantなPSF特性を持つ。このため、線形な画像処理は十分に有効ではないと考えられる。しかしながら、太陽系外惑星像の視野は狭いため、近似的にはspace invariantな結像系と見なせる。よって、ハイパー望遠鏡によるraw imageの画像処理の指標として、線形処理の代表的方法であるウィナーフィルタリングによる回復像を用いた。本年度の計算機シミュレーションにおいては、素子開口サイズによる結像特性について調べた。雑音無しの状況では最終的な結像特性に開口サイズはほとんど影響しないことを確認したが、恒星光をナリングするには所要の開口サイズが必要となる。太陽系外惑星の表面構造を探査するには、極めて高い空間分解能が必要とされる。このために、単一の超巨大望遠鏡ではなく多数の中型望遠鏡を広範囲にわたって展開し、各望遠鏡からの光を集めて結像光学系でスナップショット像を得るのがハイパー望遠鏡である。ハイパー望遠鏡では、通常の望遠鏡と異なり瞳の高密度化という操作が必要となる。瞳高密度化とは、結像瞳面において個々の望遠鏡からのビームを拡大し、ビーム間のギャップを人為的に埋める操作である。このことにより、結像に係わるエネルギーを光軸近辺に集めることができ、スナップショットイメージングが可能となる。ハイパー望遠鏡の空間分解能は望遠鏡間の最長距離で規定される。中口径望遠鏡を数kmから数百km離して配置することで、超巨大望遠鏡と等価な空間分解能を達成できる。これにより、系外惑星を点としてではなく拡がった天体として結像できる。ここで問題となることは、ハイパー望遠鏡においては瞳の高密度化という人為的操作のため検出される像が劣化することである。何らかの画像処理がハイパー望遠鏡では必須となる。今年度、計算機シミュレーションによりハイパー望遠鏡観測像の画像回復を精力的に行った。画像回復には、擬似ウィナーフィルタ、リチャードソン・ルーシーアルゴリズム、クリーンアルゴリズムを用いた。ハイパー望遠鏡での人為的な瞳高密度化で生起する点像関数の位置依存性に対しては、クリーンアルゴリズムが有効であることを示した。ハイパー望遠鏡におけるビームコンバインや結像において補償光学の役割は大きい。太陽観測用補償光学システムの開発を通して、ハイパー望遠鏡用の補償光学の知識を蓄積しつつある。本研究の目的は、太陽系外惑星の表面構造を識別できるようにイメージングする方法を探究することである。特に、生物が存在可能と思われるハビタブルゾーンでの系外惑星、すなわ、地球型惑星を点としてでは無く広がりを持った像として捉えることである。第2の地球は、我々の地球と比べてどのようなものであろうか?太陽系外惑星を解像するには極めて高い空間分解能が必要となる。しかし、超巨大な望遠鏡を建造することは経費的および技術的にも無理である。このため、中口径の望遠鏡を広範囲に多数配列する天体干渉計の原理を用いつつ、ビームコンバインに工夫をこらしたハイパー望遠鏡が注目されている。ハイパー望遠鏡ではスナップショットイメージングが可能となるが、その一方で、像面に周期的な像が現れる。本年度、フォトンノイズおよびディテクターノイズを有する画像データ処理について研究した。ハイパー望遠鏡の結像においては、結像におけるshift-variant性(像点の位置によって特性が異なる)を補正する必要があるが、ハイパー望遠鏡特有の周期的な結像特性がノイズ有する画像処理に大きな影響を及ぼすことが明らかとなった。昨年度のノイズの無い場合には、shift-variantな画像回復が可能であったクリーンアルゴリズムが最も有効であったが、ノイズレベルが上がってくると、画像切り出し効果の方が効いてくる傾向となった。ノイズの影響を低減するために観測画像に前処理することも行ってみたが、概ね解像力の低下につながり像回復的にはその効果は大きくない傾向であった。ハイパー望遠鏡による太陽系外惑星の結像では、種々のパラメータが関与してきており今後の更なる研究展開が望まれる。

太陽系外惑星を解像するには、口径が数10km以上の望遠鏡が必要となる。しかし、このような超大型の望遠鏡を建造することは無理であり、数十台の中口径望遠鏡を広い範囲に配置するハイパー望遠鏡が提案されている。ハイパー望遠鏡は干渉計と異なり、各素子望遠鏡からのビームを拡大して像合成(瞳高密度化)を行う。しかしながら、疎らな素子望遠鏡と瞳高密度化による合成像には何らかの像再生処理が必要となる。本研究から、ノイズが無視できるような場合にはクリーンアルゴリズムが像再生に有効であるが示された。一方、ノイズレベルが上がってくると、擬似ウィナーフィルターによる像再生処理の方が有効であった。昨年度は管理職としての職務が膨大であったため、やや遅れ気味であったが、今年度は特任教授となり、研究に割ける時間が多くなったためである。27年度が最終年度であるため、記入しない。天文光学ハイパー望遠鏡のための画像処理においては、今までノイズを含まない検出画像について調べてきた。今後は実際的なノイズ含有画像について研究を行う。ここにおいては、購入した電子増倍型CCDカメラの特性を取り入れる。ハイパー望遠鏡においては、ビーム伝送とビーム拡大をいかにして行うかが問題となるが、光ファイバーを利用する方法で考察を進める。地上における補償光学では、複層型が有効となりつつあるが、このことを太陽観測を通して明らかにしたい。最終年度となるため、研究の取り纏めと研究成果発表を行う。工学研究院長としての用務が膨大であったため、研究に携われた時間が極度に限定されたためである。平成26年度以降においては、特任教授として研究にかなり専念できる体制となる予定である。計算機シミュレーション用高速パソコンが新発売となるであろうとの予測の下、発注を次年度としたため。ハイパー望遠鏡の結像性能については、種々のパラメーターが寄与しており、更なる計算機シミュレーションが必要である。また、ハイパー望遠鏡においては、画像処理が必須となっており、ハイパー望遠鏡に適合する像処理アルゴリズムの開発が必要である。既存の像処理アルゴリズムの活用やハイブリッド型アルゴリズムの開発に取り組んでいく。ハイパー望遠鏡においては、素子望遠鏡の性能とともに光検出器の特性が最終像を規定すると言える。このため、最新の高感度検出器を購入し、撮像特性を詳細に調べる。また、ハイパー望遠鏡における大きな開発要因である光学的高密度化について、種々の光学系を考察する。高速パソコンの購入および研究成果取り纏めと発表のための経費に使用。
地域づくりにおける内発的なＥＳＤの創造と展開に関する生活史調査を通した事例研究

本研究は、地域の内発的なESD(持続可能な開発のための教育)と捉え直せる学習活動・教育実践の創造と展開を明らかにすることが目的である。そして、国連のESDが提唱される以前から持続可能な地域づくりに取り組んできた事例を対象に、その関係者の生活史に着目して、彼らのどのような学習活動・教育実践が地域の持続可能性に対する理解を深め、その意識や価値観、行動の変化を引き起こしたのかを調査・分析する。国連で提唱された「持続可能な開発目標」を地域で達成していくために、ESDの役割はますます高まっている。地域の内発的なESDの創造と展開を明らかにすることによって、国連のESDの有効性と限界の検証へとつなげる。
マイクロアレイを用いた泌尿器癌における癌・間質細胞間の制御機構の解明

癌細胞はその進展の際に間質細胞細胞を制御し、癌細胞自身にとって有利な環境を構築していることが知られているが、癌・間質細胞の相互作用やその制御機構は未だ十分に解明されていない。われわれはマイクロアレイ法を用いて癌・間質細胞の相互作用に関与する分子を包括的に検討した。われわれは、間質から分泌される代表的な成長因子であり膀胱癌の浸潤能を増強することが報告されているHepatocyte growthfactor(HGF)に注目し、HGFの膀胱癌細胞の浸潤におよぼす影響と、その浸潤を制御する分子をマイクロアレイ法によって検討した。HGFの刺激により膀胱癌細胞株5637、T24、J82、HT1376において、浸潤能が有意に増強し、マイクロアレイによる検討で発現の有意に異なる遺伝子が5つ同定され、RT-PCRによりMMP-3のみが有意に高発現を認めることが判った。膀胱癌患者の膀胱癌組織をreal-time PCRで検討したところ、浸潤性膀胱癌では表在性膀胱癌と比較して有意に腫瘍組織でのMMP-3の発現が高く(p=0.0054)、膀胱癌患者の血清HGF濃度と腫瘍組織でのMMP-3の発現に強い相関が認められた(相関係数0.714、p=0.0062)。以上より膀胱癌患者において、HGFによりMMP-3の発現が誘導され、発現が増強したMMP-3が癌の浸潤に強く関連している可能性が示唆された。さらに線維芽細胞(TIG-1)に膀胱癌細胞株(5637)および腎細胞癌株(ACHN)の培養上清を添加すると、間質からのHGFの分泌が増強し、マイクロアレイによる検討でgrowth differentiation factor 5、connective tissue growthfactor、caveolin 1等の発現が有意に増強しており、これらの分子が癌の癌の進展に関与する可能性が示唆された。癌細胞はその進展の際に間質細胞細胞を制御し、癌細胞自身にとって有利な環境を構築していることが知られている。しかしながら、癌・間質細胞の相互作用やその制御機構は未だ十分に解明されていない。近年、マイクロアレイ法が開発され、一度に多量の遺伝子発現の検索が可能になったが、われわれはその手法を用いて未知の遺伝子も含め、癌・間質細胞の相互作用を包括的に検討した。まずわれわれは、間質から分泌される代表的な成長因子であり膀胱癌の浸潤能を増強することが報告されているHepatocyte growthfactor (HGF)に注目し、HGFの膀胱癌細胞の浸潤におよぼす影響と、その浸潤を制御する分子をマイクロアレイ法によって検討した。現在、線維芽細胞を用いて様々な泌尿器科癌との接触による遺伝子の発現の変化の検索を行っている。

癌細胞はその進展の際に間質細胞細胞を制御し、癌細胞自身にとって有利な環境を構築していることが知られているが、癌・間質細胞の相互作用やその制御機構は未だ十分に解明されていない。われわれはマイクロアレイ法を用いて癌・間質細胞の相互作用に関与する分子を包括的に検討した。われわれは、間質から分泌される代表的な成長因子であり膀胱癌の浸潤能を増強することが報告されているHepatocyte growthfactor(HGF)に注目し、HGFの膀胱癌細胞の浸潤におよぼす影響と、その浸潤を制御する分子をマイクロアレイ法によって検討した。HGFの刺激により膀胱癌細胞株5637、T24、J82、HT1376において、浸潤能が有意に増強し、マイクロアレイによる検討で発現の有意に異なる遺伝子が5つ同定され、RT-PCRによりMMP-3のみが有意に高発現を認めることが判った。膀胱癌患者の膀胱癌組織をreal-time PCRで検討したところ、浸潤性膀胱癌では表在性膀胱癌と比較して有意に腫瘍組織でのMMP-3の発現が高く(p=0.0054)、膀胱癌患者の血清HGF濃度と腫瘍組織でのMMP-3の発現に強い相関が認められた(相関係数0.714、p=0.0062)。以上より膀胱癌患者において、HGFによりMMP-3の発現が誘導され、発現が増強したMMP-3が癌の浸潤に強く関連している可能性が示唆された。さらに線維芽細胞(TIG-1)に膀胱癌細胞株(5637)および腎細胞癌株(ACHN)の培養上清を添加すると、間質からのHGFの分泌が増強し、マイクロアレイによる検討でgrowth differentiation factor 5、connective tissue growthfactor、caveolin 1等の発現が有意に増強しており、これらの分子が癌の癌の進展に関与する可能性が示唆された。
粒子分散系ＥＲ流体を用いたタッチパネル上での凹凸呈示

スマートフォンやATMなどでタッチパネルが急速に普及している.タッチパネルは表示内容の自由度が高く機器の高機能化に貢献するものの,ユーザへの触感フィードバックがなく,誤操作が問題となっている.このため,本研究では電圧の印加によって可逆的に固液相変化を生じる粒子分散系ER流体を用いて平面上に凹凸感を呈示する装置を開発した.本装置は平面上に配置した電極対の上にER流体を満たし,上部を絶縁フィルムで覆った構造であり,電圧の印加によって15 mm間隔で3×3のマトリクス状に凹凸を呈示できる.ボタン押下を想定した実験の結果,凹凸の呈示によって押下操作の正確度および精度が向上することを示した.本研究ではタッチパネル上にボタン形状や位置を呈示するために,平面上に可逆的に凹凸を呈示し,これによって例えばボタン押下操作の精度が向上すること示すことを目的とした.このため,(1)粒子分散系ER流体によるタッチパネル上での凹凸呈示手法の確立,(2)指の位置と全押下力の検出に基づく押下力の検出法の確立,(3)凹凸呈示と押下力検出機能を有する装置の開発と誤操作率低減の検証,が課題であった.これに対して平成24年度に(1)(2)を,平成25年度に(3)を実施した.(1)では,粒子分散系ER流体が電圧の印加によって固液相変化する性質に着目して,平面上に突起を可逆的に生成する手法を開発した.すなわち,粒子分散系ER流体を満たすチャンバの底面に電極対を配置し,電圧を印加することによって電極対周辺のER流体を固体化し,物理的な突起を生成する装置を開発した.なお,この装置のチャンバ上面は絶縁性のフィルムによって覆われており,フィルム上面より固体化したER流体の突起に触れることができる.これによって,電圧のON/OFFのみによって平面上に突起形状を生成あるいは消滅できることを確認した.(2)では,指が平面上の任意の位置を押し込んだ際の力情報から押下位置を検出可能な装置を開発した.すなわち,押下対象の平面の四隅を板ばねで支持し,それぞれの板ばねにひずみゲージを配置することによって押下時のひずみを検出した.このとき,四隅でのひずみの値の割合から押下位置と押下力を特定する装置を開発した.(3)では,上記2つの成果を統合して電圧の印加によって15 mm間隔で3×3のマトリクス状に凹凸を呈示でき,かつヒトがその位置を認識して押下する動作を測定できる装置を開発した.これを用いてボタン押下を想定した実験を行った結果,凹凸の呈示によって押下操作の正確度および精度が著しく向上することを示した.スマートフォンやATMなどでタッチパネルが急速に普及している.タッチパネルは表示内容の自由度が高く機器の高機能化に貢献するものの,ユーザへの触感フィードバックがなく,誤操作が問題となっている.このため,本研究では電圧の印加によって可逆的に固液相変化を生じる粒子分散系ER流体を用いて平面上に凹凸感を呈示する装置を開発した.本装置は平面上に配置した電極対の上にER流体を満たし,上部を絶縁フィルムで覆った構造であり,電圧の印加によって15 mm間隔で3×3のマトリクス状に凹凸を呈示できる.ボタン押下を想定した実験の結果,凹凸の呈示によって押下操作の正確度および精度が向上することを示した.本研究課題では入力操作前にタッチパネル上にボタン形状や位置を呈示し,ボタン押下力をトリガとして入力を検出する新たなタッチパネルを具現化することを目的としている.このため,(1)粒子分散系ER流体によるタッチパネル上での凹凸呈示手法の確立,(2)複数の指の位置と全押下力/モーメントの検出に基づく押下力の個別検出法の確立,(3)凹凸呈示と押下力検出機能を有するタッチパネル装置の開発と誤操作率低減の検証,が課題となる.平成24年度はこのうち,(1)および(2)に取り組んで以下の成果を得た.はじめに,粒子分散系ER流体が電圧を印加することによって固液相変化する性質に着目して,平面上に突起を可逆的に生成する手法を開発した.すなわち,粒子分散系ER流体を満たすチャンバの底面に電極対を配置し,これに電圧を印加することによって電極対周辺の粒子分散系ER流体を固体化し,物理的な突起を生成する装置を開発した.なお,この装置のチャンバ上面は絶縁性のフィルムによって覆われており,フィルム上面より固体化した粒子分散系ER流体の突起に触れることができる.これによって,電圧のON/OFFのみによって平面上に突起形状を生成あるいは消滅できることを確認した.つぎに,指が平面上の任意の位置を押し込んだ際の力情報から押下位置を検出可能な装置を開発した.すなわち,押下対象の平面の四隅を板ばねで支持し,それぞれの板ばねにひずみゲージを配置することによって押下時のひずみを検出した.このとき,四隅でのひずみの値の割合から押下位置と押下力を特定する手法を開発した.最後に,上記2つの成果を統合することによって,平面上に突起を生成し,ヒトがその位置を認識して押下する動作を測定できる装置を開発した.本研究課題では入力操作前にタッチパネル上にボタン形状や位置を呈示し,ボタン押下力をトリガとして入力を検出する新たなタッチパネルを具現化することを目的とし,(1)粒子分散系ER流体によるタッチパネル上での凹凸呈示手法の確立,(2)複数の指の位置と全押下力/モーメントの検出に基づく押下力の個別検出法の確立,

(3)凹凸呈示と押下力検出機能を有するタッチパネル装置の開発と誤操作率低減の検証,を具体的な課題として設定した.当初,平成24年度は(1)粒子分散系ER流体によるタッチパネル上での凹凸呈示手法の確立,を達成することを目標とした.これに対して,(1)に加えて(2)複数の指の位置と全押下力/モーメントの検出に基づく押下力の個別検出法の確立,の一部まで成果を得ている.複数の指の押下位置と押下力の個別検出には至っていないものの,一本の指の押下位置と押下力の検出法は確立した.このように,当初の計画以上に進展している理由は,申請書に記載の通り,計画段階でデバイスの設計解の可能性を複数検討していたことが挙げられる.本研究課題では入力操作前にタッチパネル上にボタン形状や位置を呈示し,ボタン押下力をトリガとして入力を検出する新たなタッチパネルを具現化することを目的とし,(1)粒子分散系ER流体によるタッチパネル上での凹凸呈示手法の確立,(2)複数の指の位置と全押下力/モーメントの検出に基づく押下力の個別検出法の確立,(3)凹凸呈示と押下力検出機能を有するタッチパネル装置の開発と誤操作率低減の検証,を具体的な課題として設定した.先に述べたように,既に(1)および(2)の一部に取り組み,一定の成果を得ている.このため,平成25年度は(2)および(3)について以下のように取り組む計画である.はじめに,複数指の位置と押下力の個別検出に関する研究計画を示す.タッチパネルとの統合を目指し,指位置はタッチパネルの情報から取得する.また,それぞれの位置で指がパネルを押す力に応じてパネル全体に加わる力およびモーメントが変化するはずである.そこで,パネル全体に加わる力とモーメントを,パネル周囲に配置したひずみゲージで検出し,各指がそれぞれの位置で発生している押下力を同定する手法を開発する.つぎに,平成24年度の成果と上記の押下位置および押下力に関する研究成果を統合し,凹凸呈示と押下力検出機能を有するタッチパネル装置を開発するとともにその操作性を評価する.この際,従来の指位置検出機能のみを有するタッチパネル装置を比較対象として,誤操作率を比較することにより,開発する装置の有効性を検証する予定である.次年度に使用する予定の研究費が36390円発生している.これは当初計画した研究費に対して,端数が累計された結果である.平成25年の研究費に合算して,以下のような用途に使用する予定である.平成25年は複数指の位置と押下力の個別検出と,凹凸呈示と押下力検出機能を有するタッチパネル装置の開発を行う.このため,ER流体,装置開発のための機械材料・部品および電子部品などを購入する予定である.また,電極の製作は外部委託することも計画している.力検出のために動ひずみアンプも購入する.この他,研究成果の発表の旅費も計上している.
蛋白質モデル高分子における分子鎖と水との分子レベル相関の解明

生命現象において極めて重要な役割を果たしている「生体分子」と「水」との相互作用の効果を系統的に調べるために,単純な繰り返し構造を持ったポリペプチドや合成高分子を蛋白質のモデル分子としてとりあげ,これらの水溶液について分子シミュレーションを行った。また,モデル分子に対して分光学実験などを行い,シミュレーションとの比較検討を進めた。以下に,概要を示す。1.これまで検討した分子に加え,ポリオキシエチレン(POE)およびポリグルタミン(PGLN)について検討を進めた。これらの水溶液について分子動力学(MD)シミュレーションを行い,水和構造に関して解析を行った。水分子を(1)高分子の親水基の周囲,(2)疎水基の周囲,および,(3)それ以外のバルク領域に分類し,それぞれの領域について,水素結合数分布,水素結合の寿命,配向緩和時間などを計算した。各親水基や疎水基が水の水素結合の構造やダイナミックスにおよぼす影響を明らかにした。また,PEOの高温における相分離挙動に関しても検討を進めた(玉井)。2.アミロイド線維のモデルとして,ポリグルタミン凝集体の水和構造に関する検討を始めた。βシート状の分子鎖の集合体と水との2相界面モデルを構築し,MDシミュレーションを行った。凝集体表面の水和構造を解析した(玉井)。3.カルボキシベタインを側鎖に含む生体適合性高分子の水和構造を調べるために,モデル化合物の水和構造に対して分子軌道法により振動数計算を行った。FT-IRおよびFT-ラマンスペクトルの実験結果と比較した。また,自由エネルギー摂動法にもとづく新しいシミュレーション手法を開発し,溶解度および蒸気圧の計算に適用した(福田)。4.凝集性蛋白質や合成ペプチドを架橋修飾し,クロマトグラフィー,分光学実験,質量分析などを行うことにより、架橋修飾が蛋白質の凝集性におよぼす影響について解析を進めた。また,アミロイド凝集性の短鎖モデルペプチドの水溶液に対して,実験と分子動力学シミュレーションを並行しておこない,アミロイド凝集現象の背後にある分子機構の解明を試みた(今野)。1.モデル高分子として,ポリビニルアルコール(PVA),ポリビニルメチルエーテル(PVME),および,ポリN-イソプロピルアクリルアミド(PNiPAM)をとりあげ,これらの水溶液について分子動力学シミュレーションを行った。水分子を(1)高分子の親水基の周囲,(2)疎水基の周囲,および,(3)それ以外のバルク領域に分類し,それぞれの領域について,水素結合数分布,水素結合の寿命,配向緩和時間などを計算し,各親水基や疎水基が水の水素結合の構造やダイナミックスにおよぼす影響を調べた。PVAは水分子との水素結合により安定化される一方,水の水素結合ネットワークを乱す。また,大きな疎水基をもつPNiPAMの周囲では水分子の運動性が低下し,水のエントロピー減少が示唆された。今後,濃度依存性などについて詳細に検討し,水分子の区分化による影響を明らかにする(研究代表者)。2.アミロイド線維と関連して,ポリグルタミンの水溶液について,分子動力学シミュレーションを行い,上記と同様の解析により,ペプチド鎖と水分子との直接の相互作用を解析した。また,ポリグルタミンの凝集体と水との相互作用を解明するために,βシート状の分子鎖の集合体と水との2相界面モデルの構築を進めている。来年度に詳細な解析を行う。なお,これに先立ち,有機液体と高分子結晶との2相界面モデルに関して論文発表を行っており,類似の解析をすすめる(研究代表者)。3.新規な環状アラミド分子を堆積させることにより,円筒状のチャネルをもった膜モデルを構築し,この膜と水との相互作用の解明を進めている。まず,分子軌道法により環状アラミド分子の構造,および分子間の相互作用を求め,堆積する可能性がある分子構造を抽出した。次に,環状アラミドの堆積膜モデルを作成し,水分子の収着挙動について分子動力学シミュレーションを行った。極性基が規則正しく並んだチャネル内で,水分子が静電場から受ける影響に着目して解析を行った(研究分担者)。以下に,概要を示す。

3.カルボキシベタインを側鎖に含む生体適合性高分子の水和構造を調べるために,モデル化合物の水和構造に対して分子軌道法により振動数計算を行った。FT-IRおよびFT-ラマンスペクトルの実験結果と比較した。また,自由エネルギー摂動法にもとづく新しいシミュレーション手法を開発し,溶解度および蒸気圧の計算に適用した(福田)。4.凝集性蛋白質や合成ペプチドを架橋修飾し,クロマトグラフィー,分光学実験,質量分析などを行うことにより、架橋修飾が蛋白質の凝集性におよぼす影響について解析を進めた。また,アミロイド凝集性の短鎖モデルペプチドの水溶液に対して,実験と分子動力学シミュレーションを並行しておこない,アミロイド凝集現象の背後にある分子機構の解明を試みた(今野)。
レクチンタンパクは精神疾患の病態メカニズムに関与するか？

本研究の目的は多機能分子であるレクチンタンパクの一種、ガレクチンの中枢神経における発現・機能に注目し、ガレクチンと精神疾患との関係を明らかにすることである。我々は本研究で以下の4つのことを明らかにした。1.マウス海馬において、ガレクチン-1が海馬の介在神経に発現する(ガレクチン-1陽性細胞の77%が介在神経マーカーであるソマトスタチン陽性)、2.マウス海馬における介在神経数はガレクチン-1欠損マウスと野生型マウスに差を認めない、3.統合失調症患者における血清ガレクチン-3濃度は健常者より優位に上昇している、4.統合失調症の一部の精神症状とガレクチン-3濃度は正の相関を示す。本研究の目的はレクチンタンパクの一種であるガレクチン-1の中枢神経における発現・機能に注目し、ガレクチン-1と統合失調症の関係を明らかにすることである。初年時の計画としては1.野生型マウスの海馬におけるガレクチン-1陽性細胞の局在と特徴、2.ガレクチン-1欠損マウスと野生型マウスの海馬における介在神経細胞数の比較、3.統合失調症患者および対照群の研究参加者の募集の準備、を挙げていた。申請者はガレクチン-1陽性細胞の79%が野生型マウスの介在神経マーカーであるGAD67を発現していることを明らかにした。またガレクチン-1陽性細胞の77%がソマトスタチンを、34%がparvalbuminを、31%がneuropeptide Yを、5%がカルレチニンを、2%がカルビンジンを発現していることを明らかにした。この他にもgalectin-1陽性細胞の93%がNeuNを88%がbeta-tubulin IIIを発現していることを明らかにした(いずれも神経細胞のマーカー)。この結果は神経科学の専門誌であるNeuroReportに既に報告している(PMID: 24323124)。またガレクチン-1欠損マウス(KO)と野生型マウス(WT)の介在神経数の比較に関しては、両群のマウスがWT(雄5匹、雌1匹)、KO(雄4匹、雌6匹)のサンプルを回収済みである。統合失調症患者および対照群参加者募集に関しては、九州大学医学部倫理委員会への提出書類を準備中であり、また関連病院への依頼を進めている状況にある。本研究の目的はレクチンタンパクの一種であるガレクチン-1の中枢神経における発現・機能に注目し、ガレクチン-1と統合失調症をはじめとする精神疾患との関係を明らかにすることである。2年時の計画として、1.ガレクチン-1欠損マウスと野生型マウスの海馬における介在神経の数をステレオロジー解析を用いて比較する、2.統合失調症モデルであるpolyriboinosinic-polyribocytidilicacid(polyi:c)をガレクチン-1欠損マウスおよび野生型マウスに投与し、行動・組織病理学的差異を検討する、3.統合失調症患者および健常者の血中レクチンタンパク濃度の比較を挙げていた。以下に実績の概要を述べたい。1.ガレクチン-1欠損マウスと野生型マウスの海馬における介在神経数のステレオロジー解析は完了した。この結果、parvalbumin陽性細胞、somatostatin陽性細胞、GAD陽性細胞、いずれの細胞数もガレクチン-1欠損マウスおよび野生型マウス間で差はなかった。ガレクチン-1陽性細胞の約80%がsomatostatin陽性細胞であることを以前報告していたが、ガレクチン-1そのものはsomatostatin陽性細胞数には影響いないことが明らかになった。この結果は以前の論文発表(Kajitani et al., Neuroreport, 2014 Feb 12;25(3):171-6)とまとめて第38回日本神経科学大会で発表する予定である。2.poly i:cモデルを用いた研究に関しては諸般の事情により実施されていない(詳細は現在までの達成度で述べる)。3.統合失調症患者の血清中のガレクチン-1濃度の研究に関しては、九州大学基幹教育院の倫理委員会の審査に合格し、研究準備を進めている。現在、福岡市内の3病院(益豊会今宿病院、永寿会川添記念病院、互舎会筥松病院)と提携して患者のリクルートを行っている所である。3年目の計画として、1.ガレクチン-1欠損マウスと野生型マウスの海馬における介在神経数のステレオロジー解析の結果を学会報告する、2.統合失調モデル動物(poly i:cモデル)を用いた研究、3.同モデルを用いて、ガレクチン-1欠損マウスと野生型マウスの海馬における介在神経の分布、4.両群マウスの行動解析(open field,novelobjective recognitiontest, elevated plus maze, water mazeなど)、5.統合失調症患者および健常者の血清中ガレクチン-1濃度の比較を予定していた。1.ガレクチン-1欠損マウスと野生型マウスの海馬における介在神経数のステレオロジー解析に関しては、予定どおり第38回日本神経科学大会(神戸)にて発表した。

2-4.の2.poly i:cモデルを用いた研究に関しては諸般の事情により実施されていない(詳細は現在までの達成度で述べる)。5.の統合失調症患者および健常者の血清ガレクチン-1濃度の比較については、H28年4月1日時点で、患者群32名、健常者群32名の検体を集め、鋭意解析中である。ガレクチン-1のマウス海馬内での組織学的特徴はこの3年で概ね明らかにでき、ほぼ当初の目標を達成している。またガレクチン-1の存在が、介在神経の発生に必須ではないことを明らかにした。しかし、統合失調症モデル動物を用いたガレクチン-1と精神疾患に関する研究は進んでいない。理由として、1.申請者の所属が変わり(九州大学医学部から基幹教育院への異動)、その結果、マウス実験をするだけのまとまった時間を確保できない、2.異動先の研究施設にマウスを飼育しするスペースがない、が挙げられる。統合失調症患者の血清中のガレクチン-1濃度の研究に関しては、提携先の選定と倫理委員会への申請が終了後、順調に参加者を集めることができ、H28年4月1日現在、患者群32名、健常者群32名の検体を集め、鋭意解析中である。本研究の目的はレクチンタンパクの一種であるガレクチンの中枢神経における発現・機能に注目し、ガレクチンと統合失調症をはじめとする精神疾患との関係を明らかにすることである。本研究の実績概要を以下に述べる。1.海馬におけるガレクチン-1(gal-1)陽性細胞の特徴と機能解析:二重蛍光免疫染色法により、野生型マウスの海馬におけるgal-1陽性細胞および各種介在神経マーカーとの関係を解析した。その結果、gal-1陽性細胞の79%が野生型マウスの介在神経マーカーであるGAD67を発現していることが分かった。次にgal-1と介在神経との関係を検討するために、gal-1欠損マウスと野生型マウスの海馬における介在神経細胞数をステレオロジー解析により比較した。その結果、parvalbumin陽性細胞、somatostatin陽性細胞、GAD陽性細胞、いずれの細胞数もgal-1欠損マウスおよび野生型マウス間で差はなかった。以上よりgal-1は介在神経の新生には影響しないことが分かった。以上の結果は、外国語論文(Kajitani et al., Neuroreport, 2014 Feb 12;25(3):171-6)および国内学会(第38回日本神経科学大会)で発表した。2.統合失調症患者におけるレクチンタンパク濃度の検討:統合失調症患者および健常者における血清中のgal-1濃度を比較した。本研究には統合失調症患者36名、健常者36名が研究に参加した。研究当初は統合失調症の介在神経異常仮説からgal-1に着目していたが、統合失調症の炎症仮説も加味し、ガレクチン-3(gal-3)も同時に測定した。その結果、統合失調症および健常者間においてgal-1濃度に有意差はなかったが、予想外にもgal-3濃度は統合失調症患者で有意に上昇していた。本研究成果は、臨床系精神科雑誌に投稿中である。本研究の目的は多機能分子であるレクチンタンパクの一種、ガレクチンの中枢神経における発現・機能に注目し、ガレクチンと精神疾患との関係を明らかにすることである。我々は本研究で以下の4つのことを明らかにした。
FRETによるニューロンの転写因子間相互作用の可視化

グルココルチコイドレセプター(GR)とミネラルコルチコイドレセプター(MR)のリガンド特異性についての実験を行った。GRはデキサメサゾン、コルチコステロン、アルドステロンに対しては細胞質・核移行を生じたが、エストロゲンには反応しなかった。MRはデキサメサゾン、コルチコステロン、アルドステロンの他に、プロゲステロンに対しても細胞質・核移行を行った。細胞質・核移行にどのような分子シャペロンが関るのか検索した。geldanamycinは熱ショックタンパクHSP90と結合することによって、シャペロン機能を阻害する薬物である。Cos細胞において、GRとMRはいずれもgeldanamycin投与によってリガンド投与による細胞質・核移行が阻止されたことから、HSP90がその輸送に強く関っていることが明かとなった。しかしながら、海馬培養細胞においては、コルチコステロンのリガンド投与による細胞質・核移行はgeldanamycinによって阻止されなかった。このことから、cos細胞と海馬ニューロンではHSP90の関与が異なることが明かとなった。ER(α、β)やPRなどはリガンドがない状態でもすでに核に分布しており、リガンドが作用すると核内のリセプター分布様相が変化し、ほぼ均一に分布していたレセプターが細かい粒状の斑点状になった。二重免疫染色したところ、ER(α、β)の斑点はRNApolymeraseIIの部位とは一致せず、むしろクロマチンのリモデリングに関る分子であるBrgと一致していた。また、ERαとβはリガンド添加(エストラジオール)によって核内でほぼ同じ部位に存在し、両者によるFRET形成が観察されたことから、これらもヘテロダイメライゼーション化していることが示唆された。以上から、FRETによってリガンド依存性転写因子である核内レセプター群の分子どうしの相互作用が可視化された。平成11年度に行った研究は、まずFRETの基礎的な問題点の整理を洗い出し、どのような蛍光物質をどのような形でニューロンに導入するのが最も高感度で特異性があるのか検討を加えた。現在使用可能なものとしては、GFPの改変型であるCFP(cyan fluroscent protein、励起波長433/453nm、蛍光波長475/501nm)とYFP(yellow fluroscent protein、励起波長513nm、蛍光波長527nm)が挙げられる。それぞれの蛍光色素に異なる転写因子(低分子脂溶性物質レセプター)を遺伝子的に融合させ、培養細胞(COS細胞、初代神経系細胞)へこれらの遺伝子を共発現させた。グルココルチコイドレセプター(GR)にはCFPを、ミネラルコルチコイドレセプター(MR)にはYEPを結合させた。これらの状態においてGRやMRに対するアゴニストやアンタゴニストを投与し、細胞内での蛍光特性の変化をリアルタイムイメージング法によって観察し、異なる転写因子が同一細胞でどのような立体構築的相関性を有しているのか検索した。高濃度のコルチコステロン投与実験ではCFP-GRとYFP-MRの動態に著しい差異は認められなかったが、低濃度のコルチコステロン投与実験においてはYFP-MRの細胞質から核への移行がCFP-GRに比べて時間的にはやく、濃度による変化が観察された。また、リガンドに対する特異的細胞内動態も観察され、この系が実験系として充分な妥当性を有していることも確認できた。

平成12年度においては、GFPの改変型であるCFP(cyan fluroscent protein、励起波長433/453nm、蛍光波長475/501nm)とYFP(yellow fluroscent protein、励起波長513nm、蛍光波長527nm)を用いて、各種核内レセプターについて検索した。glucocorticoid receptor(GR)やmineralocorticoid receptor(MR)、androgen receptor(AR)はリガンドと作用しない場合は通常細胞質内に存在していたのに対して、estrogen receptor(ER)a/b、progesterone receptor(PR)は核に分布していた。また、共役因子であるSRC-1やp300などはその機能からも核に分布していることが容易に予想されるが、これらのことを培養細胞による遺伝子発現系で確かめた。FRETはそのバックグラウンドをいかに処理するかに正否がかかっており、リガンドが作用しなくても核に存在する(ER)a/bと共役因子をCFPとYFPで標識し、リガンド添加によって核内でのFRET値を算出した。FRET値は供与体と授与体の蛍光強度から授与体の蛍光強度を差し引き、その値を授与体の値で割ったものとなるとした。FRET値が上昇するものは核内で一定の領域に留まるものと、さまざまな領域に変移するものに分けられた。これらは核内でのそれぞれの働きを動的にしめしていると考えられた。今後は、細胞質から核への移行に伴うFRETについて研究する必要性が生じた。グルココルチコイドレセプター(GR)もミネラルコルチコイドレセプター(MR)もリガンドが存在しない状態では細胞質に主に分布しているが、リガンドが存在するとすばやく核内へ移行することが示された。この細胞質から核への移行についてどのような細胞内メカニズムが関与しているかについて検討した。微小管を構成するチュブリンの重合を阻止するコルヒチンを投与しても核移行には基本的に変化がなかったことから、少なくとも細胞骨格系のタンパクとの関連は希薄であると考えられた。HSP90と結合するゲルダナマイシン投与によっても核移行が阻止されたことから、核移行はHSP90と強く関連したいることが明かとなった。さらにインポーティンとGRを同一細胞で共発現させた系で観察すると、リガンド添加によって同じ動きがみられたことから、核移行にはさらにインポーティン系が関与していることが判明した。共焦点レーザー顕微鏡によってGRとMRは核内での分布がほぼ同じ領域に認められたため、FRET解析を行った。リガンド添加による時間経過とともにFRETの頻度が増したことから、核内でのリガンド添加によるヘテロダイメライゼーションの形成が強く示唆された。性ホルモン受容体であるエストロゲンレセプターERも同様の方法で細胞内動態を解析した。また、ER(α、β)やPRなどはリガンドがない状態でもすでに核に分布しており、リガンドが作用すると核内のリセプター分布様相が変化し、ほぼ均一に分布していたレセプターが細かい粒状の斑点状になった。二重免疫染色したところ、ER(α、β)の斑点はRNApolymeraseIIの部位とは一致せず、むしろクロマチンのリモデリングに関る分子であるBrgと一致していた。また、ERαとβはリガンド添加(エストラジオール)によって核内でほぼ同じ部位に存在し、両者によるFRET形成が観察されたことから、これらもヘテロダイメライゼーション化していることが示唆された。