hpprc/llmjp-kaken huggingface dataset:
超強力インスリン放出物質PACAPの膵ペプチドとしての同定とβ細胞作用機構の解明

PACAP刺激-インスリン分泌連関機構:(1)PACAPは10^<-13>Mの低濃度にて、刺激濃度のグルコース(8.3mM)依存下に、ラット膵ランゲルハンス島によるインスリン分泌とcAMP産生を刺激し、分離した単一β細胞の細胞質Ca^<2+>濃度([Ca^<2+>]_i)を増加させた。(2)cAMPアナログも[Ca^<2+>]_i増加を誘導した。(3)PACAP10^<-13>Mに対する[Ca^<2+>]_i応答はL型CA^<2+>チャネル阻害剤nitrendipineにより抑制され、それに伴いインスリン分泌応答も抑制された。(4)抗I型PACAP受容体抗体を用いた免疫組織化学により、ラット膵島の全域が陽性染色された。PACAPの局在:抗PACAP抗体を用いた免疫組織化学により、膵島近傍の神経線維と膵島細胞が陽性染色された。PACAPのAutocrine/Paracrine作用:(1)β細胞レベル:膵島を高グルコース液中でインキュベートし、上澄み液を採取した。β細胞[Ca^<2+>]_iを測定し、上澄み液の1/100希釈を灌流液に添加すると[Ca^<2+>]_i増加応答が発生した。上澄み液を予め抗PACAP抗体と混ぜてから添加すると[Ca^<2+>]_i増加応答は著明に減弱した。(2)膵島レベル:抗PACAP抗体存在下で膵島を高グルコース液中でインキュベートすると、グルコース誘発インスリン放出は約30%抑制された。非免疫血清はインスリン放出に影響しなかった。結論:(1)低濃度(10^<-13>M)PACAPは、主として、I型PACAP受容体-cAMP産生を介して、β細胞[Ca^<2+>]_i増加を誘起し、グルコース誘発インスリン分泌を増強する。(2)PACAPは他のインスリン分泌刺激ペプチドに比べ1000培強力である。(3)PACAPは膵島細胞で合成されるホルモンであり、グルコース刺激下で分泌され、膵島β細胞に作用してグルコース誘発インスリン分泌を増強し、Autocrine/Paracrine作用を発揮することが示唆される。【研究結果】膵β細胞PACAP受容体(2)VIP受容体阻害剤によりPACAP10^<-13>MおよびVIP10^<-8>Mに対するβ細胞[Ca^<2+>]増加応答は共に抑制されなかった。PACAP応答を担うイオンチャンネル(3)PACAP10^<-13>Mによるβ細胞[Ca^<2+>]増加とインスリン分泌はL型[Ca^<2+>]チャネル阻害剤nitrendipineにより抑制された。PACAP応答におけるcAMPの役割(1)膵島cAMPをRIA法で定量した。PACAPは濃度依存性に膵島cAMPを増加させ10^<-13>と10^<-8>Mにピークが見られた。(2)PACAP10^<-13>Mによるβ細胞[Ca^<2+>]

増加とインスリン分泌はcAMP依存性燐酸化酵素阻害剤により抑制された。【結論】膵β細胞PACAP受容体膵β細胞におけるPACAP情報伝達機構(1)PACAP10^<-13>Mはβ細胞のcAMPを増加させ、cAMP依存性燐酸化を介して、L型Ca^<2+>チャネル活性を増強する。(2)この機構は、PACAP10^<-13>Mによるβ細胞[Ca^<2+>]増加およびインスリン分泌の大部分を仲介している。膵とランゲルハンス島におけるPACAPの局在:ラット膵切片を、抗PACAP抗体を用いて免疫組織化学的に染色し、PACAPの局在を調べた。その結果、膵ランゲルハンス島近傍の神経線維およびランゲルハンス島細胞が陽性染色された。外分泌部の膵には染色は認められなかった。ランゲルハンス島におけるPACAPのAutocrine/Paracrine作用:(1)β細胞レベルでの検証:ランゲルハンス島を高グルコース液中でインキュベートし、上澄み液を採取した。分離単一β細胞の細胞質Ca^<2+>濃度([Ca^<2+>]_i)測定において、上澄み液の1/100希釈を灌流液に添加すると、[Ca^<2+>]_i増加応答が発生した。上澄み液を予め抗PACAP抗体(PACAP抗血清)と混ぜてから添加すると[Ca^<2+>]_i増加応答は著明に減弱するか消失した。(2)ランゲルハンス島レベルでの検証:ランゲルハンス島を高グルコース液中でインキュベートし、コントロールおよび抗PACAP抗体(PACAP抗血清)存在下において、インスリン放出量を測定した。PACAP抗血清の存在により、グルコース誘発インスリン放出は約30%抑制された。非免疫血清はインスリン放出に影響しなかった。ランゲルハンス島のPACAP受容体:PACAP選択的受容体蛋白に対する抗体を用いた免疫組織化学により、ラット膵ランゲルハンス島の全域が陽性染色された。結論PACAPはランゲルハンス島細胞で合成され、グルコース刺激下で分泌され、ランゲルハンス島β細胞に作用してグルコース誘発インスリン分泌を増強し、Autocrine/Paracrine作用を発揮することが示唆される。
睡眠中に出現する異常運動に起因する睡眠障害の診断治療および分子遺伝学に関する研究

睡眠障害の人達の中で、本研究の対象疾患であるレストレスレッグス症候群(RLS)を詳細に診断するため終夜睡眼ポリソムノグラフ(PSG)検査をおこない診断を確定した。さらにRLSと診断が確定できたものの中でも、本研究の対象としたものはPSG検査で周期性下肢運動(PLMs)を同時に確認し得たものに限定したが、診断をおこなうにあたっては睡眠障害国際分類(ICSD)に従った。診断が確定したものについては治療の導入を試みているが、選択する薬剤は第一選択薬としてドパミン受容体作動薬を投与している。本研究の目的である分子遺伝学的な面からのアプローチに関しては、ドパミン受容体作動薬が有効であるか否かにより遺伝子解析をおこなうため用いるプローブなども異なってくる。診断の確定したものの中から、本研究の遺伝子解析について同意を得たものを対象とし採血をおこない、従来の方法に従いDNAを抽出した。まず対象とした遺伝子多型については神経伝達物質のひとつであるセロトニン系に焦点をあて検討を加えた。セロトニン受容体サブタイプセロトニン1A受容体は、5番染色体長腕位置し多型性が示すことが知られており、セロトニン1A受容体遺伝子多型について正常対照群との間で、遺伝子型・遺伝子頻度の検討をおこなった。対象は睡眠障害が99名であり、睡眠障害を持たない正常対照者は76名であった。結果を第28回日本睡眠学会で報告したが、正常対照との間に有意な差は見られなかった。つまりセロトニン1Aに関しては睡眠障害との関係が少ない結果であった。現段階では睡眠障害の中でもRLSに焦点を絞るには対象数が少ないため、多型解析の結果を問うものにはなっていない。しかし本研究期間内にはRLSやPLMsに関する症例を報告してきており、RLSが様々な基礎疾患を併発していることも明らかにしてきた。できる限り均一な対象集団にすることが今後の課題であると考えている。その上でセロトニン系以外の神経伝達に関わる物質については、治療と密接に関係しているドパミン系の遺伝子多型を解析することが重要である。睡眠障害の人達の中で、本研究の対象疾患であるレストレスレッグス症侯群(RLS)を詳細に診断するためには終夜睡眠ポリソムノグラフ(PSG)検査をおこなう必要がある。さらにRLSと診断が確定できたものの中でも、本研究の対象としたものはPSG検査で周期性下肢運動(PLMs)を同時に確認し得たものに限定した。なお診断をおこなうにあたっては睡眠障害国際分類(ICSD)に従った。本年度は診断の確定したものの中から、本研究の遺伝子解析のための同意を得て、採血を実施できたものは30名であるが、現段階ではDNAを抽出できた段階である。さらにこれまでにも様々な睡眠障害を対象にDNAを抽出してきているが、それらと比較検討するために、神経伝達物質のひとつであるセロトニン系にも焦点をあて検討を加えている。セロトニン受容体サブタイプセロトニン1A受容体は、5番染色体長腕位置し多型性が示すことが知られているが、セロトニン1A受容体

遺伝子多型について正常対照群との間で、遺伝子型・遺伝子頻度を検討している。現在のところまだ中間段階のため統計的な検討はおこなっていないが順次報告していく予定である。またRLSやPLMsは様々な基礎疾患を持つことも多いが、我々もうつ病の遷延化したものに見られたことや、椎間板ヘルニアの不眠に合併していたことなどを症例を通して報告した。この様に多要因が関与している可能性のある病態であることが考えられることから、分子遺伝学的な解析には多くの症例の集積が今後も必要である。睡眠障害の人達の中で、本研究の対象疾患であるレストレスレッグス症候群(RLS)を詳細に診断するためには終夜睡眠ポリソムノグラフ(PSG)検査をおこなう必要がある。さらにRLSと診断が確定できたものの中でも、本研究の対象としたものはPSG検査で周期性下肢運動(PLMs)を同時に確認し得たものに限定した。なお診断をおこなうにあたっては睡眠障害国際分類(ICSD)に従った。診断が確定したものについては治療の導入を試みているが、選択する薬剤は第一選択薬としてドパミン受容体作動薬を投与している。本研究の目的である分子遺伝学的な面からのアプローチに関しては、ドパミン受容体作動薬が有効であるか否かにより遺伝子解析をおこなうため用いるプローブなども異なってくる。昨年度に引き続き本年度も診断の確定したものの中から、本研究の遺伝子解析について同意を得たものを対象とし採血をおこない、従来の方法に従いDNAを抽出した。本年度は昨年度と同様神経伝達物質のひとつであるセロトニン系にも焦点をあて検討を加えた。セロトニン受容体サブタイプセロトニン1A受容体は、5番染色体長腕位置し多型性が示すことが知られているが、セロトニン1A受容体遺伝子多型について正常対照群との間で、遺伝子型・遺伝子頻度を検討をおこなった。対象は睡眠障害が99名であり、睡眠障害を持たない正常対照者は76名であった。結果を第28回日本睡眠学会で報告したが、正常対照との間に有意な差は見られなかった。その後さらにRLSの対象を増やしており、睡眠障害の中でも疾患を分類し同様の検討をおこなっている。RLSは様々な基礎疾患を有していることが多く、多様因の可能性のある病態であることが考えられることから、分子遺伝学的な解析には多くの症例の集積が今後も必要である。
腸粘膜障害モデルに対するバリンの基礎的研究

<バリン経静脈投与の効果>5-fluorouracil(5-FU)を3日間経静脈投与した腸炎誘発モデルラットに対し,腸炎を発生させた後から通常の4倍量のバリン添加輸液を投与することで,血清及び小腸粘膜内バリン濃度の上昇がみられ,空腸・回腸共に絨毛高・表面積・陰窩深,粘膜蛋白量が最も増加することがわかり,粘膜障害の早期治療効果が確認された.細胞増殖の指標の1つとなるKi-67免疫染色では,バリン投与群で陰窩を中心として陽性細胞の著明な増加が認められ,Proliferating Cell Nuclear Antigen(PCNA)のWestern blotting解析においても発現の増強が見られた.一方Macro Autoradiographyでも,^<14>C-valineは主に陰窩に集積していたことから,バリンの小腸粘膜再生促進は,陰窩における粘膜上皮細胞の増殖促進作用による可能性が示唆された.また,5-FUを用いず,中心静脈栄養(TPN)の施行のみで小腸粘膜の萎縮したラットに対してバリン添加輸液を投与することで,同様に絨毛高・表面積・陰窩深の増加が見られたことから,バリンのTPNによる粘膜萎縮抑制効果も明らかとなった.<バリン経口投与の効果>5-FU腹腔内投与による腸炎誘発モデルラットに,5%バリン溶液を1日2回経口投与したところ,粘膜絨毛高・表面積・陰窩深,粘膜蛋白量の増加が確認され,更にFITC-dextran投与による血中濃度測定試験では,バリンの粘膜透過性抑制効果もみられることが判明した.このように,バリンは経静脈投与ばかりでなく経口投与でも小腸粘膜の再生・増殖を促進することが初めて証明され,将来の臨床応用に向け,各種小腸障害時におけるバリン投与経路の病態に応じた選択性の幅が拡がるものと期待される.これまで我々は,分岐鎖アミノ酸の1つであるL-Valine (Val)の小腸粘膜に対する効果に着目し,5-fluorouracil (5-FU)腹腔内投与による腸炎誘発モデルラットに対し,腸炎誘発と同時にValを添加した中心静脈栄養輸液(TPN)を投与することで,その小腸粘膜再生・増殖効果を確認してきた.今回,中心静脈カテーテル挿入後より5-FUを添加した輸液を3日間投与することで,小腸粘膜障害モデルラットを新たに作製.腸炎を発生させた後(4日目)からControl TPNあるいはVal添加TPNを投与することで,小腸粘膜障害の治療効果について検討を行った.その結果,Control TPNに比し,4倍のVal濃度のTPNにて,血清及び小腸粘膜内Val濃度の上昇傾向がみられ,空腸・回腸共に絨毛高,表面積,陰窩深,粘膜蛋白量が最も増加することがわかり,粘膜障害の早期治療効果が確認された.さらに,細胞周期のG_1・S・G_2期に発現し,細胞増殖の指標の1つとなるKi-67免疫染色でも陽性細胞の増加が認められ,粘膜増殖促進の裏付けの一端が得られた.また,5-FU腹腔内投与による腸炎誘発モデルラットに,5%Val溶液を1日2回経口投与してその効果を検討したところ,やはり小腸絨毛高,表面積,陰窩深,粘膜蛋白量が増加することが判明し,Val添加TPN同様,経口投与でも小腸粘膜再生・増殖効果が得られることを初めて証明した.<バリン経静脈投与の効果>5-fluorouracil(5-FU)を3日間経静脈投与した腸炎誘発モデルラットに対し,腸炎を発生させた後から通常の4倍量のバリン添加輸液を投与することで,血清及び小腸粘膜内バリン濃度の上昇がみられ,空腸・回腸共に絨毛高・表面積・陰窩深,粘膜蛋白量が最も増加することがわかり,粘膜障害の早期治療効果が確認された.細胞増殖の指標の1つとなるKi-67免疫染色では,バリン投与群で陰窩を中心として陽性細胞の著明な増加が認められ,Proliferating Cell Nuclear Antigen(PCNA)のWestern blotting解析においても発現の増強が見られた.一方Macro Autoradiographyでも,^<14>C-valineは主に陰窩に集積していたことから,バリンの小腸粘膜再生促進は,陰窩における粘膜上皮細胞の増殖促進作用による可能性が示唆された.また,5-FUを用いず,中心静脈栄養(TPN)の施行のみで小腸粘膜の萎縮したラットに対してバリン添加輸液を投与することで,同様に絨毛高・表面積・陰窩深の増加が見られたことから,バリンのTPNによる粘膜萎縮抑制効果も明らかとなった.<バリン経口投与の効果>5-FU腹腔内投与による腸炎誘発モデルラットに,5%バリン溶液を1日2回経口投与したところ,粘膜絨毛高・表面積・陰窩深,粘膜蛋白量の増加が確認され,更にFITC-dextran投与による血中濃度測定試験では,バリンの粘膜透過性抑制効果もみられることが判明した.このように,バリンは経静脈投与ばかりでなく経口投与でも小腸粘膜の再生・増殖を促進することが初めて証明され,将来の臨床応用に向け,各種小腸障害時におけるバリン投与経路の病態に応じた選択性の幅が拡がるものと期待される.
グループ学習形式のフィールド調査における記録の作成・整理の支援システム

本研究は、フィールド調査の記録から整理までを統一的に支援するシステムの実現を目指すものである。そこで、フィールド調査の記録、調査の途中での記録の閲覧、調査後の記録の整理や情報の付与を可能とするシステムを構築した。利用実験の結果、記録や閲覧がしやすくなり、整理中の議論が活発にできるようになった。ただ、ユーザインタフェースの改善は今後の課題である。本研究では,グループ活動の中で問題発見と解決をプロジェクト的に行う学習(PBL)を対象に,実際のフィールド等での問題を調査する学習活動を円滑に進めるための支援システムを提案した.記録支援モジュールでは,モバイル端末上で写真撮影や手書きメモと位置情報を記録し,インターネットを通じて一元的に保管し管理できるようにした.本年度は,長期的なフィールド調査を伴うPBLを対象にして実践を行ってシステムの評価を行った.その結果,ユーザインタフェースにおけるユーザビリティの向上の課題が分かり改善した.ただし,炎天下での活動による電子機器の不具合等といった現実的な活動での支援における問題が残っている.閲覧支援モジュールでは,保管しているデータを適切な権限下において閲覧可能にした.本年度は,取得したデータの利用動向の調査を実践の中で行った.その結果から,グループ内で自然に作業ごとに担当が分かれることから情報共有のための基盤として利用されていることが分かった.整理支援モジュールでは,保管したデータと整理中に得た新たな気付きを情報カードとし,1台のPC上で作業者が個々に持つマウスとキーボードで整理可能にした.本年度にシステム利用実験を行った結果,同時作業ができたことを概ね評価していた.ただし,コンピュータ画面上での操作のために物理的制約を受けずスムーズに作業ができるとする一方でそのために作業対象の取り合いを避ける行動が顕在化する等の新たな課題も分かった.本支援システムを実践的に学習活動の中で利用した結果,情報システムを利用したことによる利点が利用者から評価された.ただし,現実的な学習活動を支援することを考えたとき,本支援システムを用いることで起きる新たな行動形態や問題が起こり,これらに対する新たな検討が必要であることも分かった.本研究は、フィールド調査の記録から整理までを統一的に支援するシステムの実現を目指すものである。本研究では,ものづくりワークショップの1段階として設定された実際の現場の問題を発見するフィールド調査を対象とした.従来の付箋紙とペン,デジタルカメラ等を利用した学習者は,機器等で手を一杯にして調査に意識を集中できずにいた.そこで,モバイル端末を利用した集約が考えられる.しかし,単純に既存のアプリケーションの組み合わせで利用実験を行ったところ,それぞれの操作や連携に気を取られてしまいフィールド調査に注意を向けにくいことを確認した.そこで,独自のフィールド調査を支援するシステムを構築した.本支援システムは,学習者の記録する手書きメモ,写真をとることと,写真上へのメモを即座に記録することができる.これらの記録はネットワークを通じてサーバに送信してデータベースに蓄積する.これとは別に,常時位置情報を記録して同様にデータベースに蓄積する.端末上には地図を表示し,写真やメモの記録場所を提示する仕組みにした.一方,サーバに蓄積されたデータはワークショップ会場に設置されたコンピュータ端末で閲覧できる.写真等を模造紙上に広げて整理することを想定して,会場に控えたスタッフがあらかじめ印刷作業も進められるようにした.さらに,申請者がこれまで別に研究を進めてきた情報カード整理システムとデータ交換のフォーマットをそろえることで表示されたメモや写真を見ながら学習者がグループで議論できるようにした.本支援システムを利用することにより,容易に写真・メモを残せるため心理的な敷居が下がり記録量を増やせた.また,これまでフィールド調査後に紙地図への手描きプロットや記憶をたよりにして資料を見返していた過程を省略できた.一方,情報カード整理システムの利用を進めると調査から一貫したデータを利用できるようになる.これらにより,学習活動の時間を増やすことができ,潜在的にも学習の向上が期待できる.システムの構築はおおむね順調に進んでいる.また,システムの実践対象についても様々な示唆が得られており,利用面でも知見の蓄積が始まっている.ただし,情報整理モジュールとした部分の実践的な検証が十分でない.今年度の支援システムによる学習効果を詳細に検証していくとともに,今年度に構築した活動記録データベースの利用場面を十分に検討しながら教授者が利用するための支援システム(活動履歴利用システム)を構築し,教授法の変化などに注目して評価したい.実装の段階ではリファレンス機器を定める必要はあったが,利用実験では手元にあるモバイル端末を用いて行った.これは,今年度が旧型端末と安価で高機能な新型端末が現れる端境期にあったため,大量購入に踏み切れなかったことにある.次年度は,利用実験を本格化するために想定台数を確保する.
ヒト卵形成時に発生する染色体不分離の加齢依存性増加機構の解明

ヒトでは母親の加齢により卵由来の染色体数の異常が増加し、このことはダウン症児の出生や一部の流産の原因となることが知られている。本研究課題では染色体数の異常が起こるのは、加齢により卵における細胞分裂時の染色体分離に関わるタンパク質、コヒーシンが減少するためであると考え、実際のヒトの卵母細胞におけるコヒーシンの量に加齢による変化があるかどうか解析を試みた。その結果、20歳代と比較して40歳代では減数分裂特異的コヒーシンが有意に減少していた。コヒーシンの減少に伴い染色体間の接着が弱まり、染色体の分離異常が発生して、染色体数が異常な卵が増加すると考えられる。ダウン症候群などにみられる染色体異数性(トリソミー、モノソミーなど)の出現頻度は、母親の年齢が上がるにつれて増加することがよく知られている。染色体異数性は減数分裂時の配偶子への染色体の均等な分配の失敗が主な原因である。また胎児の染色体異数性は流産の原因の50%以上の割合を占める。本研究の目的は、卵母細胞において染色体間を接着するタンパク質「コヒーシン」の加齢による変化の有無を明らかにし、加齢依存性染色体分離異常の発生機構を理解することである。コヒーシンは染色体の正常な分離に必須であるが、卵は女性の胎児期に形成されるため、長い年月を経ることにより劣化すると予想されている。近年、女性の出産年齢が高齢化していることから、母親の年齢というリスクファクターは決して軽視できる問題ではない。本研究成果は将来の生殖医療の進歩に役立つと期待される。本研究ではコヒーシンの量を年齢間で比較するため、マウスは2ヶ月齢と10ヶ月齢、ヒトは1040歳代を対象とした。ヒトの卵の解析は、インフォームドコンセントの上で入手した卵巣腫瘍摘出手術検体の正常部卵巣組織を用いた。タンパク質の定量については、方法としてウエスタンブロットが一般的であるが、組織中の卵母細胞の割合が少ないため、以下のような免疫染色によるタンパク質の定量系を構築した。組織切片を卵母細胞マーカー(c-Kit)で蛍光免疫染色して個々の卵母細胞を同定し、抗コヒーシン抗体による蛍光強度を画像解析してコヒーシンを定量した。その結果、ヒトでは若年齢群(10-20歳代)と比較して高年齢群(40歳代)では減数分裂細胞特異型のコヒーシンが有意に減少していた。マウスでも同様の傾向が見られた。これらの結果より、母親の加齢に伴う卵の染色体異数性の増加は、コヒーシンの減少が原因の一つであることが示唆された。ダウン症候群などにみられる染色体異数性(トリソミー、モノソミーなど)の発生頻度は、母親の年齢が上がるにつれて増加することが知られている。高齢出産の妊婦を対象に胎児の染色体の異数性を検査する新型出生前診断が日本でも始まり、母親の加齢と染色体異数性の増加について一般の人々も大きな関心を寄せることとなった。コヒーシンは染色体の正確な分離に必須であるが、卵は女性の胎児期に形成されるため、長い年月を経ることにより劣化すると予想されている。本研究ではコヒーシンの量を年齢感で比較するため、マウスは2ヶ月齢と10ヶ月齢、ヒトは1040歳代を対象とした。組織切片を卵母細胞マーカーc-Kitで蛍光免疫染色して個々の卵母細胞を同定し、抗コヒーシン抗体による蛍光強度を画像解析してコヒーシンを定量した。本研究成果はPLoSONE誌に掲載された。分子生物学ヒトの卵を解析するための検体収集が、予定より早く終了したため、マウスに加えて次年度の予定としていたヒトの解析も行うことが出来た。

ヒトの卵で加齢依存的にコヒーシンが減少することを示すことが出来たことは、当初の大きな目的を達成したと言える。予想以上に興味深いデータが得られたため、ここまでの成果は直ちに論文発表することが重要と考え、更なるデータの補強のための追加実験を行った。このため、コヒーシンの結合部位を同定するためのマウスのクロマチン免疫沈降実験は進行が遅れているが、総合的には進展していると考えている。これまでの本研究の研究成果で卵母細胞のコヒーシンが加齢依存的に減少することを示した。卵母細胞のコヒーシンは胎児期以降は補充されないことが減少の要因であると考えられるが、既存のコヒーシンタンパク質が長い年月を経て分解され減少する過程は未だ不明である。このことを明らかにしたいと考え、今後の予定として、卵母細胞のコヒーシンを質量分析により解析し、若年齢群と高年齢群で翻訳後修飾を比較することを計画している。未知の翻訳後修飾の蓄積がコヒーシンを劣化させる。あるいは分解経路に導く可能性が考えられる。そのような翻訳後修飾を明らかにし、その予防手段が開発されれば生殖医療の進歩に大きく貢献すると考えている。当初は次世代シーケンサーによるコヒーシンのクロマチン免疫沈降物の解析を計画していたが、進行の遅れによりその費用が使われなかったため。これまでに得られた研究成果から、コヒーシンの減少機構を明らかにすることを立案した。よって生じた次年度使用額はコヒーシンの質量分析による解析のための受託費用として使用する。翌年度分として請求した助成金の使用計画は予定通りとする。
特殊化した植物細胞における細胞壁再構築の制御機構の解析

キタネコブセンチュウ(Meloidogyne hapla)は寄生性の線虫で,植物の根の内部の「巨大細胞」と呼ばれる特殊化した細胞から栄養を獲得している。この巨大細胞は,線虫によって誘導される植物由来の細胞であり,その形成段階で周囲の細胞と原形質が切り離される。その結果,宿主の植物体と,この特殊化した細胞との間のすべてのコミュニケーションは細胞壁空間を介して行われる。巨大細胞の形成過程では,木部や篩部に隣接した特定の細胞壁領域における細胞壁の大規模な内方成長という細胞壁の再構築が行われる。本研究は,局所的な細胞壁の再構築を制御する分子機構の特性を解析し,細胞壁空間が特殊化した細胞の機能にどのような影響を与えているかを明らかにしようとするものである。局所的な細胞壁の再構築過程を分子レベルで明らかにするため,植物側の変異株を用いて,この細胞壁の内方成長を含む巨大細胞の形成過程の解析を行った。ミヤコグサで分離された4つの変異株は,いずれも細胞壁の内方成長に異常をきたすが,これらの原因遺伝子はこれまでに細胞壁合成に関与することが知られていないものであった。細胞壁の合成に関与する新たな分子機構の一端を明らかにすることができた。この遺伝子の機能を推定するために顕微鏡を用いた詳細な観察,および生理的な変化と形態変化の関係について解析を行った。巨大細胞の形成過程を分子レベルで明らかにするためには遺伝学的な解析は有用である。この過程に関与する新たな変異株の検索を行った。なお、2013年度途中に、姓をGotoからBartlemに変更した。翌年度、交付申請を辞退するため、記入しない。
愛玩動物用SFTSワクチンの開発

重症熱性血小板減少症候群(severe fever with thrombocytopenia syndrome; SFTS)は、フェニュイウイルス科フレボウイルス属に分類されるマダニ媒介性のSFTSウイルス(SFTSV)による急性ウイルス感染症で、高熱、血小板減少、白血球減少、肝機能低下、出血、多臓器不全などを主徴とする。SFTSの致死率はヒトで約17%、ネコで約50%と極めて高い。ネコのSFTSには有効な特異的治療法もなく、獣医医療従事者や飼育者が発症動物から感染して発症した例も報告されている。One Health及び人獣共通感染症の観点からネコ及びヒトのSFTSの予防に寄与する。本研究ではネコに有効なSFTSワクチンを開発する。
ネオジム磁石薄膜のマイクロ多極着磁とそのＭＥＭＳへの応用

薄膜ネオジム磁石の微細着磁実現のため,レーザを用いた局所加熱により保磁力を低下し,外部静磁場により着磁する,レーザアシスト微細着磁法を提案,実証した.静磁場を発生する磁気回路は磁場解析を用いて設計,製作し,レーザ加熱条件は非定常熱伝導解析を用いて決定した.微細着磁実験では,石英基板上の厚さ4.5μmの薄膜磁石に対し,100μm幅の磁化反転を200μmピッチで実現した.測定磁場と完全着磁を想定した磁場解析値がほぼ一致したことから,目標とした微細着磁の実現を確認した.また,微細着磁した薄膜磁石を用いたMEMSリニアモータの実現も併行して検討し,試作,駆動に成功している.本研究では,0.1mmピッチ以下のマイクロ多極磁石薄膜を実現し,そのMEMSデバイスへの応用を目指している.具体的には,高い保磁力を有する厚み数μm程度のネオジム磁石薄膜(NdFeB/Taの多層膜)に,0.1mm以下のピッチで,面に垂直な方向にNSが交互に繰り返す磁石薄膜を実現し,マイクロリニアモータに応用する.この目標に対して,まず,微細ピッチの微小コイルを用いたパルス着磁を試みた.システム全体の時定数を通常の1000分の1程度にした特殊な着磁機を開発することで,数μ秒間4,000Aを越える大電流を微小蛇行コイルに流すことに成功した.0.5mmピッチでの交番着磁を実施し,有限要素法による静磁場解析結果とホール素子を用いた磁場計測結果が高い精度で一致することから,完全着磁が実現されたことを確認した.これを用いたMEMSリニアモータ(移動体サイズ4×4×0.2mm,最大ストローク36mm)の試作ならびにその位置決め制御(分解能100μm)に成功している.しかしながら,微細コイルを用いたパルス着磁では,これ以上の着磁の微細化に限界があることも明らかになった.このため,レーザ加熱による減磁や,加熱による保磁力低下を利用した比較的低い外部磁界による局所的な着磁を試みることにした.その実現のため,各種レーザ源を,熱伝導解析や予備実験により絞り込み,最終的に波長0.532μm程度のYVO4レーザが利用可能であることを明らかにした.このレーザを用いた実験により,0.2mmピッチでの減磁や,現状は,飽和磁束の半分程度ではあるが,0.5mmピッチでの着磁が可能なことを予備実験で確認している.本研究では,バルクのネオジム磁石に匹敵する残留磁束密度と保磁力を有する薄膜ネオジム磁石(NeBFe/Taの多層膜構造,膜厚数μm)のマイクロ多極着磁(ピッチ0.1mm以下)の実現を第一の目的とした.また,上記技術のマイクロリニアモータへの適用も第2の目標とした.当初,H2324年度の2年間の予定で計画を実施したが,パルス着磁では,目標の0.1mmピッチの多極着磁に到達できず,0.5mmまでが限界であった.0.5mmまでの技術を用いて,マイクロリニアモータの試作を試み,成功した.H25年度は,繰り越した研究経費を活用し,レーザビームによる局所加熱法を用いた微細着磁を試み,当初目標とした,0.1mm以下の多極着磁に成功した.具体的には,1)伝熱解析により,ネオジム磁石の加熱温度と,レーザ波長,レーザスポット径,レーザ出力,基板材質などの影響を明らかにした,2)薄膜磁石の加熱時のBH特性を計測し,比較的低い静磁場(1T以下)で磁場反転できる温度条件を明らかにした,3)1)と2)の結果から,微細着磁に必要なレーザ加熱条件,基板条件,磁場条件を明らかにし,実験系を構築した、4)3)の実験条件,装置を用い,着磁実験を実施したところ,25μmのスポット,0.2WのYVO4レーザを直線上に100mm/s操作することで,0.9T程度の静磁場中に設置された厚さ約4.5μmの薄膜ネオジム磁石を,70μmの幅で着磁することに成功した.薄膜ネオジム磁石の微細着磁実現のため,レーザを用いた局所加熱により保磁力を低下し,外部静磁場により着磁する,レーザアシスト微細着磁法を提案,実証した.静磁場を発生する磁気回路は磁場解析を用いて設計,製作し,レーザ加熱条件は非定常熱伝導解析を用いて決定した.微細着磁実験では,石英基板上の厚さ4.5μmの薄膜磁石に対し,100μm幅の磁化反転を200μmピッチで実現した.測定磁場と完全着磁を想定した磁場解析値がほぼ一致したことから,目標とした微細着磁の実現を確認した.また,微細着磁した薄膜磁石を用いたMEMSリニアモータの実現も併行して検討し,試作,駆動に成功している.本研究の目的は,バルクのネオジム磁石に匹敵する残留磁束密度と保磁力を有する薄膜ネオジム磁石(NeBFe/Taの多層膜構造,膜厚数μm)のマイクロ多極着磁(ピッチ0.1mm以下)の実現を第一の目的とする.また,上記技術のマイクロリニアモータへの適用を試みる.本年度は,パルス着磁の限界を明らかにするため,マイクロ着磁コイルとそのための特殊着磁電源を使った着磁実験を実施した.

まずは,昨年度の予備実験で実現困難であった0.5mmピッチでのNS着磁を目指した.コイルの時定数を小さくするため,1往復半の蛇行コイルをφ0.26のエナメル線を樹脂製ボビンに埋込み作成した.パルス幅1.3μm,最大電流4,800Aの通電を実現し,着磁を実施した.試料としては,スパッタにより10×10×0.5mmのガラスプレートに3μmの薄膜ネオジ磁石を堆積したものを用いた.磁場の測定には,感磁面積0.11×0.11mmのホールプローブを用いた.薄膜ネオジム磁石表面から,0.25mm離れた位置の垂直方向磁束密度を計測,測定結果と有限要素法を用いた磁場解析ソフトからの計算結果を比較した.その結果,表面磁束密度の実測値は,p-p値で4.1mT,計算値で7mTと,予想の6割程度で有った.磁気飽和が不十分な理由を,着磁時の渦電流による逆磁界や,試料とコイルのアライメント誤差と考え,それらを考慮した磁場解析を実施したが,主要原因と確定することができなかった.今後,継続的な検討が必要である.また,実験的に,試料の背後に,鋼鉄(SS400)によるバックヨークを用いた着磁を実施したところ,飽和予想値の7割程度まで,磁束レベルを向上することができた.また,一部,不十分ではあるが,分割着磁した薄膜ネオジム磁石を用いたリニアモータの試作と駆動実験も実施した.微小着磁に関しては,微小コイルとパルス着磁電源の限界を明らかにし,数値解析と実験値との比較からも妥当であることを確認している.また,研究計画書にて提案済みの,レーザ加熱による減磁や着磁法の検討に着手し,目標値の0.1mm以下の微細着磁には到達していないものの,予備実験から目標到達への手応えを得ており,H25年度の追加実験にて最終目標の達成は可能と考えている.また,実際に0.5mmピッチでの交番着磁に成功した薄膜磁石を用いたマイクロリニアモータの試作に成功し,フォードバック制御系を構築することで,位置決め動作にも成功している.薄膜ネオジム磁石の微細着磁(0.1mmピッチ以下)を目標としており,今年度としては,パルス着磁用のマイクロコイル,電源,バックヨークを改良することで,0.5mmピッチで,理想値の7割程度の飽和との成果を得た.ほぼ,パルス着磁の限界値を明らかにすることができた.また,当初,24年度を予定していたリニアモータの試作に,一部本技術を適用できた.パルスレーザ着磁の検討には及ばなかったが,おおむね順調に進んでいる.レーザ着磁および減磁の実験を進め,提案手法の限界や問題点を明らかにするとともに,微細着磁磁石を用いたマイクロリニアモータの更なる小型化,高出力密度化を検討する.H24年度は,当初の研究計画の通り,パルスレーザを用いたマイクロ着磁に注力し,ピッチ0.1mm以下でのNS分割着磁を目指す.このため,レーザ局所加熱・急冷システムの構築,DC外部磁場形成のための磁気回路設計を年度前半で進め,後半にて,着磁実験とその評価を実施する予定である.追加実験用の材料,機器借用費ならびに研究成果発表用の経費に支出する予定である.23年度は効率的に研究費の使用が出来た.レーザ局所加熱系の構築およびDC外部磁場発生装置の試作を翌年行うこととしたため残額が生じた.
ヒト神経細胞の低酸素・虚血ストレス障害発生メカニズム解明と新規治療法開発

ヒトiPS細胞(1210B2株)からdual SMAD法を用いて神経分化誘導させた後、neurosphere法で増幅培養を行って作製したヒトiPS細胞由来神経前駆細胞を単一細胞に分散後、Matrigel上に播種し、低酸素剤(BIONIX低酸素培養キット)を用いて作製した超低酸素条件(1%以下)の培養環境下で、無血清培地(NB)、有血清培地(DF)、神経前駆細胞増殖因子を含む陰性コントロール培地の異なる3種類の培地を用いて各々培養した。培養7日目の時点で神経細胞への分化能は、蛍光細胞免疫染色法によりβIII- tubulin陽性細胞の形態やELAVL3/4陽性細胞率により評価し、グリア細胞への分化能はGFAP陽性細胞の有無により評価した。その結果、陰性コントロール培地を用いた検討ではわずかな神経細胞への分化誘導しか認められなかったのに対して、NBおよびDF培地を用いた検討では、超低酸素条件においてもヒトiPS細胞由来神経前駆細胞から、一定数のβIII- tubulin陽性細胞およびELAVL3/4陽性細胞の分化誘導が認められ、これらヒト神経細胞は7日間生存可能であることが確認された。一方、GFAP陽性細胞の分化はいずれの条件でもほとんど確認されなかった。以上の結果から、ヒトiPS細胞由来神経前駆細胞は、低酸素状態においても神経細胞への一定の分化能を保持し、分化したヒト神経細胞は低酸素条件でも一定期間製造可能な低酸素耐性能を有する可能性が示唆された。初年度は、ヒトiPS細胞由来神経前駆細胞およびそこから分化誘導させたヒト神経細胞の低酸素培養系の構築を行い、それを用いてヒトiPS細胞由来神経細胞に一定の低酸素耐性能を有する可能性が示唆され、研究初年度で興味深い現象を明らかにすることに成功した。研究初年度としては全体の進捗としてはおおむね順調に進展していると判断する。研究初年度、ヒト神経細胞の興味深い特性を明らかにすることができたが、今後はその詳細な分子メカニズムを明らかにするため、当初予定通り、マーカー遺伝子導入済ヒトiPS細胞から作製したヒトiPS細胞を使用して再現性を検証していくと同時に、ライブイメージング法を応用して培養ヒト神経細胞の低酸素環境下における細胞特性のより詳細な特性解析を実施していきたいと考える。(理由)旅費において予定より支出が少なく済み、次年度使用額が生じた。(使用計画)研究に必要な細胞培養関連、遺伝子解析関連の試薬・資材等の消耗品購入のための物品費、遠方の研究者との打ち合わせ・会議等に関わる国内旅費、国際学会での情報収集・成果発表のための外国旅費、および論文作成に関わるその他経費を計上した。これらは研究を円滑に実施し、かつ研究成果を世界に発信するために必要なものと考え、妥当な範囲内のものと考える。
RNA結合蛋白質Mex3Bによる脂肪細胞分化制御機構の解明

我々は、RNA結合蛋白質Mex-3Bの欠損マウスが野生型と比較してやせ型を呈し、寿命が有意に延長することを見出した。この原因を追究するため、培養細胞レベルに還元したところ、Mex-3B欠損細胞では、脂肪細胞への分化が抑制されることを見出した。分子機構解明のためにMex-3Bの結合RNAの同定を試みた結果、多くのmRNAの同定に成功した。本研究では、Mex-3Bの標的RNAの同定・機能解析を深めることで「RNA結合蛋白質による脂肪細胞分化の制御機構」を解明し、脂肪細胞分化の新たな制御機構を提唱することを目的とする。それに加え、脂肪細胞分化と動物個体レベルの肥満・寿命の関わりについて検討する。
海洋溶存有機物プールからペプチドを検出する試み

海洋有機物プール中のアミノ酸含有有機物について、分子レベルの研究を行う事を目的として、三河湾、伊勢湾および相模湾において、観測および試料の採集を行った。相模湾の観測では、船上において限外濾過法による溶存有機物の分子量分画を行った。得られた研究結果の概要は以下のとおりである。・溶存有機炭素および全溶存態アミノ酸組成および濃度分析の結果から、1)溶存有機物中において、アミノ酸は比較的分解されやすい成分であること。2)アミノ酸組成においても、沿岸域や表層水と深層水とは、その組成が異なっていることがわかった。・全溶存有機物の3次元蛍光特性において、溶存有機物中にはタンパク質様蛍光物質が存在し、タンパク質様蛍光物質は、さらにチロシン様およびトリプトファン様蛍光物質に分類されていた。本研究により、3)チロシン様およびトリプトファン様蛍光物質が、溶存態チロシンおよびトリプトファンに由来すること。4)沿岸域の一部で、トリプトファンに由来する蛍光が認められたものの、その他の海域では表層・深層を問わず、タンパク質様蛍光特性は溶存態チロシンに由来することが明らかになった。・分子量分画で得られた画分子量画分のアミノ酸分析および3次元蛍光法の結果から、5)アミノ酸含有溶存有機物の大部分は分子量5,000以下の画分に存在すること。6)これらのアミノ酸は、単に分子量が小さいからではなく、3次元蛍光特性から、その化学形はタンパク質の分解産物であるペプチドである可能性が高いこと。7)分子量5,000以上の画分について、表層水中では、タンパク質及びポリペプチドが存在するが、深層水中では、高分子画分であってもアミノ酸はオリゴペプチドとして存在していること。等が明らかになった。等が明らかになった。海水中に存在する溶存有機物は、地球表層の最大有機炭素プールである。限外濾過法を用いた最近の研究から、溶存有機物の70%以上が分子量1,000以下に存在することがわかった。分子量1,000以上の有機物については、限外濾過法により濃縮・脱塩が可能なため化学的研究が活発に行われているが、化合物レベルでの情報は少ない。また、分子量1,000以下の有機物の化学的研究例はほとんど無い。本研究は、世界で初めて海水中よりペプチドの検出を試みる。そして、ペプチドが検出されれば、その化学的実体を明らかにすることで、溶存有機物の大半を占める分子量1,000以下の有機物の起源や動態を明らかにし、ひいては地球表層の物質循環に果たす溶存有機物プールの役割解明に資する事を目的とする。本年度は、溶存有機物中のペプチドの検出実験および平成16年11月から17年3月に東京大学海洋研究所所属白鳳丸による南西太平洋を対象海域とした研究航海に参加し、沿岸域および外洋域での溶存有機物中のアミノ酸の分子量分布に関する水平・鉛直分布を完成させるための試料採取を行った。海水を分子量分画し、0.1μm分子量3,000および分子量3,000以下の溶存有機物試料を得た。また、活性炭吸着カラムを用いて、を用いて、分子量3,000以下画分からのオリゴペプチドの捕集も試みた。分子量3,000以下の画分のオリゴペプチドは、海水中で単独もしくは他の溶存有機物成分と相互作用して存在していると考えられる。0.1μm分子量3,000および分子量3,000以下の画分について、前処理しないまま、オリゴペプチドが捕集されれば、海水中で単独で存在していると考えられる。現在これらの画分のアミノ酸量を定量して比較している最中である。

オリゴペプチドが相互作用している場合は、脱脂、ペプチド結合以外の結合の部分開裂、等の化学処理後オリゴペプチドを再捕集する。海洋有機物プール中のアミノ酸含有有機物について、分子レベルの研究を行う事を目的として、三河湾、伊勢湾および相模湾において、観測および試料の採集を行った。相模湾の観測では、船上において限外濾過法による溶存有機物の分子量分画を行った。得られた研究結果の概要は以下のとおりである。・溶存有機炭素および全溶存態アミノ酸組成および濃度分析の結果から、1)溶存有機物中において、アミノ酸は比較的分解されやすい成分であること。2)アミノ酸組成においても、沿岸域や表層水と深層水とは、その組成が異なっていることがわかった。・全溶存有機物の3次元蛍光特性において、溶存有機物中にはタンパク質様蛍光物質が存在し、タンパク質様蛍光物質は、さらにチロシン様およびトリプトファン様蛍光物質に分類されていた。本研究により、3)チロシン様およびトリプトファン様蛍光物質が、溶存態チロシンおよびトリプトファンに由来すること。4)沿岸域の一部で、トリプトファンに由来する蛍光が認められたものの、その他の海域では表層・深層を問わず、タンパク質様蛍光特性は溶存態チロシンに由来することが明らかになった。・分子量分画で得られた画分子量画分のアミノ酸分析および3次元蛍光法の結果から、5)アミノ酸含有溶存有機物の大部分は分子量5,000以下の画分に存在すること。6)これらのアミノ酸は、単に分子量が小さいからではなく、3次元蛍光特性から、その化学形はタンパク質の分解産物であるペプチドである可能性が高いこと。7)分子量5,000以上の画分について、表層水中では、タンパク質及びポリペプチドが存在するが、深層水中では、高分子画分であってもアミノ酸はオリゴペプチドとして存在していること。等が明らかになった。
社会的弱者に対する社会福祉援助の地域差に関する研究-都市と農村比較-

本研究は、社会福祉援助が都市や農村といった地域的な特性によってどのような影響を受けるのかを実証的に研究したものである。得られた知見としては、農村といった地域社会特有の家族や親戚などによる福祉的援助も、今日ではかなり難しくなってきたことである。農村に顕著な大規模家族による高齢者扶養や介護がみられたが、現在では家族規模は変わらないとしても、都市化の進展や女性の社会進出などによって、これまでの扶養の構造が崩れつつあるようだ。このことはこれまでにもある程度は推測されていたが、今回の調査で実証された。また、調査対象地として取り上げたA市のような、都市的な性格と農村的な性格が色濃く残る地域では、福祉的援助のあり方も多様化しており、今後の福祉政策の上でも非常に困難な様子を示している。一方、農村的な性格の強いB村においても公的な福祉政策を求める声(都市的な福祉政策と考えられるが。)がみられ、これまでの家族を中心とした扶養・介護構造の転換が求められている。今回の研究では、都市化の度合いによって、地域社会を大都市-地方小都市-農村の三つのタイプに大きく分類して、地方小都市の事例として、A市、農村の事例としてB村を取り上げた。今後は、大都市を研究対象として取り上げ、都市化の度合いを基板に据えて、福祉的援助のあり方を考察していく予定である。
Synthetic MRI・定量MRIによる最適コントラストの創出と病変解析

1Synthetic MRIで得られるミエリンマップについて、造影後に計算上ミエリンが上昇して見える現象を見いだし、AJNRに報告、出版された。ミエリンマップは本手法を含めて多数あるが、造影剤の影響を検討した報告は本研究が初である。2Synthetic MRIでは様々なコントラスト強調像を作成できるが、FLAIRに関しては従来法よりも画質が低くアーチファクトも多いため、Synthetic MRIの臨床導入の障壁となっていた。今回、Deep learningにてSynthetic FLAIRの画質を向上させることに成功し、AJNRに報告、出版された。Pixel-by-pixelな関数を設定することにより、Deep learningによる画像生成において問題となる偽像を生成しないというのが本研究で用いた手法の特徴である。3Synthetic MRIとNODDIを用いて多発性硬化症患者の白質障害を健常者と比較することで検討した。結果として、ミエリンマップはFAとは異なる障害分布を示しており、白質障害の検出において相補的な情報を提供可能と考えられた。また、軸索マップでは有意差はみられず、多発性硬化症は脱髄がメインの病態であることを支持する結果であった。本研究結果は2019年2月の神経放射線学会において発表した。現在論文準備中。4本年度は3D synthetic MRIを導入した。2D synthetic MRIよりも分解能が高く多断面での検証を可能とするため、研究面でも価値があり臨床導入もしやすくなると考えられる。従来法3D T1強調像と皮質厚測定・皮質下容積測定を行った結果を比較し、同等であり、再現性も高いことを見いだした。本研究結果はJMRIに報告、出版された。今後はcompressed sensingにより高速撮像を行い、さらなる検証を行う。1多発性硬化症患者にてSynthetic MRIによるプラークの検出能評価を行ったところ、conventional MRIよりも検出能が向上した。結果をAJNRに報告した。2多発性硬化症にてミエリン量を含めた定量MRIを行ったところ、ミエリン量はR1, R2, PDよりも多発性硬化症よりも感度の高いバイオマーカーであることを見出した。その有用性をAJNRに報告した。3多発性硬化症にて定量MRIと拡散MRIを組み合わせ、ミエリン量と軸索量を定量、今まで報告されている病理学的知見と一致することを見出した。本手法の脳疾患評価における有用性が示唆されたと考えられる。現在投稿中。3髄膜炎の評価におけるSynthetic MRIの有用性をケースレポートとしてMRMSに報告した。4Stuege-Weber症候群においてaccelerated myelinationをSyntheticMRI・定量MRIにて良好に描出することができ、ケースレポートとしてMRMSに報告した。4健常者にてSynthetic MRIによるbrain volumetryを施行。分解能を下げてもrepeatabilityは良好であることを見出した。撮像時間が短縮されるため、患者のフォローアップに有用であると考えられる。現在投稿中。5synthetic MRI・定量MRIがGE, Siemens, Philipsの各プラットフォームにて使用可能となった。得られる定量値の標準化を目指して現在ボランティアスキャン・ファントムの調整を計画している。標準化が得られれば、他施設でのsynthetic MRI・定量MRIの普及が推進されると考えられる。本手法の開発元であるSyntheticMR社は本研究について承認済。多発性硬化症にてsynthetic MRI・定量MRIの有用性を見出し、複数の論文が受理・投稿中の状態。1多発性硬化症にて定量MRIと拡散MRIを組み合わせ、ミエリン量と軸索量を定量、今まで報告されている病理学的知見と一致することを見出し、本手法の脳疾患評価における有用性が示唆されたと考えられる。AJNRにaccept、出版された。3Synthetic MRIで得られる定量値をvendor間で標準化するため、3つのスキャナでファントムと健常者をスキャンした。変動係数はintra-scannerではいずれの定量値も非常に低く、inter-scannerではT2でT1やPDよりもやや高めであった。結果をSyntheticMRI解析ソフトウェアを開発・販売しているSyntheticMR社にフィードバックしつつ、論文投稿した。4骨髄におけるSynthetic MRI定量を脂肪抑制あり・脂肪抑制なしで行い、値が違うことを見出した。結果はBJRにletter to the editorとして報告した。多発性硬化症および健常者にてsynthetic MRI・定量MRIの有用性を見出し、複数の論文が受理・投稿中の状態。

また、軸索マップでは有意差はみられず、多発性硬化症は脱髄がメインの病態であることを支持する結果であった。本研究結果は2019年2月の神経放射線学会において発表した。現在論文準備中。4本年度は3D synthetic MRIを導入した。2D synthetic MRIよりも分解能が高く多断面での検証を可能とするため、研究面でも価値があり臨床導入もしやすくなると考えられる。従来法3D T1強調像と皮質厚測定・皮質下容積測定を行った結果を比較し、同等であり、再現性も高いことを見いだした。本研究結果はJMRIに報告、出版された。今後はcompressed sensingにより高速撮像を行い、さらなる検証を行う。今後も主に多発性硬化症においてsynthetic MRI・定量MRIの有用性を示していく。その間に、転移性脳腫瘍の検出力工場を目指す。当該年度は健常者でのvalidationに時間を費やした。今後は主に多発性硬化症においてsynthetic MRI・定量MRIの有用性を示していく。論文執筆状況の遅れのため、英文校正費・論文掲載料の余りが出た。本年度参加を予定していた北米放射線学会RSNAに参加しなかったため、次年度使用額が生じた。次年度は国際磁気共鳴学会ISMRMに参加し、旅費として使用する。次年度には論文執筆を完了し、英文校正費・論文掲載料として使用する。
ナノギャップアレーによる遺伝子伸長捕獲に基づく感染症診断チップ研究

これまで、ウイルス破砕後DNAを抽出・精製し、感染症診断をワンチップで行なうための要素技術開発として、マイクロピラーとハイドロゲルバルブを利用したDNA前処理(洗浄)チップ、およびナノギャップアレーを利用したDNA診断チップの作製に成功した。今年度は、石英基板-Si基板貼りあわせ技術を利用して、これらのワンチップ化に成功した。本研究で作製するDNA診断チップは、ナノギャップアレイデバイスを有する石英基板上に、前処理チップを有するSi基板が貼りあわされている。作製にはまず、石英基板および酸化膜つきSi基板をヘキサフルオロケイ酸水溶液(2%)に浸漬した後、0.35 MPa、65°C、30時間の条件で加熱圧着する。リングラフィおよびドライエッチングにより、この基板の石英側にナノギャップアレイデバイスを、Si側に前処理デバイスを形成し、サンドブラスト法によって形成した貫通孔により両デバイスのマイ汐口流路とナノ流路を接続する。このようにして作製したチップによって、DNAの前処理から診断にいたる行程を、閉鎖したワンチップの中で迅速に行うことが出来る。さらに、dsDNA(二本鎖DNA)がデノギャップアレーに捕獲後伸長・固定されるとssDNA(一本鎖DNA)に変性することを見出した。(1)ナノギャップに充填した螢光担持dsDNAは一定時間後に消光する、(2)印加電圧の増加と共に消光開始時間が早まるという事実が確認され、ナノギャップでのジュール加熱によるdsDNAの変性により蛍光物質が外れたことによると示唆された。この変性の起源は、50V印加に対して見積もられる約90μJ/1分の熱量に対応した100°Cに近い温度上昇がナノ流路内に起こったことによると考えられる。血漿中のウイルスからDNAを抽出し、ナノギャップアレーを用いた感染症診断をワンチップで行なうため、ナノギャップアレー上流においてDNAを清浄化するDNA前処理デバイスを作製した。ナノギャップアレーを形成した石英基板と貼り合わせたSi基板中にマイクロ流路を作製し、アルミナコートしたマイクロピラーおよびpH応答性ハイドロゲルバルブを流路内に形成した。アルミナは酸性で正の、アルカリ性で負のゼータ電位を示すため、負の電荷を有するDNAの着脱がpHの変化によって可能である。一方、ハイドロゲルには酸性で膨張・アルカリ性で収縮するタイプ(ポジ型)と酸性で収縮・アルカリ性で膨張するタイプ(ネガ型)がある。これらの機能を利用して、マイクロ流路内でDNAの洗浄を行う。洗浄中(酸性)はDNAがピラー上に固定され、かっポジ型バルブは閉じて診断ユニットであるナノギャップアレーに洗浄廃液の流入を避け、ネガ型バルブは開いて廃液を排出する。洗浄後、溶離液(アルカリ性)を導入すると、DNAはピラーから脱離し、ポジ型バルブは開いてDNAをナノギャップアレーに送り、ネガ型バルブは閉じる。このチップにpHを4程度に調製したバッファー液と共にDNAを導入し、さらにNaOH溶液を導入して、DNAの固定・脱離の蛍光観察を行ったところ、DNAがマイクロピラー上に固定されていることが確認され、この際、ポジ型バルブが閉鎖し、ネガ型バルブが開放状態であることが確認された。NaOH溶液を導入すると、ピラーに固定されていたDNAは脱離してバルブ付近に流入、ポジ型バルブは開放してDNAを通し、ポジ型バルブは閉鎖してDNAを閉じ込めた。これをナノギャップアレーに導入することにより、連続的に診断を行うことができる。