hpprc/llmjp-kaken huggingface dataset:
ナノ結晶中における少数多体問題

量子ドットに代表されるナノ結晶中における電子や正孔の相互作用の量子力学的諸側面を明らかにすることを目的として研究し、次のような成果をあげた。(1)有効質量近似の範囲で、球形量子ドットに閉じ込められた電子・正孔系の固有状態の完全系を計算する手法を確立した。これにより、任意の全角運動量の固有状態を求めることが可能となり、様々な摂動の影響を厳密計算により調べることができる。(2)この結果を用いて、NaCl結晶中のCuCl微結晶において観測されていた赤外過渡吸収(最低励起状態からさらに上準位への光吸収)および2光子吸収のスペクトル計算を行い、実験とのよい一致を見た。これより、閉じ込められた電子・正孔系の量子状態の詳細が明らかになった。とくに、励起子閉じ込め領域から個別粒子閉じ込めにいたる量子サイズ効果の変貌を、実験との比較により明らかにした。(3)量子ドットの外部に置かれた点電荷による摂動(Stark効果)を厳密に計算し、永続的hole burningなどの実験との比較を行った。(4)球形量子ドットの表面に拘束された電子・正孔対の固有状態を、高い角運動量状態まで求める手法を作りあげ、具体的に計算を行った。3次元閉じ込めとの境界条件の違いにより、球表面では特異な量子サイズ効果が現れることを見い出した。さらに、一様外部磁場の効果を計算し、量子準位の変化を調べた。(5)結合した2粒子系の、ポテンシャル障壁での量子トンネル効果を調べた。単一のバリアでも共鳴トンネル透過が起きること、内部自由度の励起を伴う共鳴効果があることなどを明らかにした。1)量子ドットに閉じ込められた励起子の励起状態と光応答球形の量子ドット中に光励起で作られた励起子(confined exciton)の、より高い励起状態の電子構造と、光学特性の理論を構築した。電子・正孔対の運動を記述するHylleraas座標系でのシュレーディンガー方程式を、より高い角運動量状態も含めて一般的な形で書き下すことに成功した。次に、これをS-状態とP-状態の空間でcorrelated basis展開の方法により解いて、固有値、固有ベクトルを求め、その運動状態が、ドット・サイズの減少にともない変貌してゆく様子を明らかにした。S-状態のみならず、高い角運動量の状態も、弱い閉じ込め領域では、励起子内部運動と重心運動とに分離され、重心運動の閉じ込め描像が驚くほど良く成立していることが明らかになった。さらにS-状態の最低エネルギー状態からP-状態への光吸収スペクトルを計算し、大阪大学基礎工学部の実験グループで行われたNaCl中のCuCl微粒子の過渡吸収実験の解析を行った。ドット・サイズの減少にともない緩やかにブルー・シフトする吸収ピークの特徴を、調節パラメータなしで極めてよく再現することを見い出した。次に、F-状態までの固有値、固有ベクトルを実質上全て求め、これらを用いて、量子ドット外部に置かれた点電荷が及ぼす効果を調ベ、点電荷からの摂動(シュタルク効果)により吸収スペクトルが低エネルギーシフトする様子を明らかにした。2)量子ドット中の2電子問題交換相互作用まで含めて、球形量子ドットに閉じ込められた2個の電子の固有状態を、スピン、パリティ、角運動量で分類し、それぞれの空間で正確に計算する手法を開発した。とりあえず、S-状態とP-状態についてはHylleraas座標の方法が有効であることが分かったが、より高い角運動量状態に対して、スピン自由度(パウリ原理)まで考慮した定式化が有効であるかどうか、今後、検討する予定である。1)球形量子ドット中の励起子の励起状態と外部摂動に対する応答前年度に完成した量子ドット中の2体問題の解の完全系を求める定式化を用いて、球形の量子ドットに閉じ込められた電子・正孔対の、様々な外部摂動に対する応答を明らかにした。

とくに、一様電場中におけるシュタルク効果や量子ドット外部に置かれた点電荷に対する電子状態の変化と、光学応答を計算した。その結果、量子ドット表面に点電荷が存在するとき、電子状態に対する影響(レッドシフトなど)は、中間閉じ込め領域で最大になることを見い出した。これはCuCl量子ドットなどで観測されているホールバーニングの解析に重要である。交換相互作用の効果を取り入れて、励起子の縦横分裂のサイズ依存性を内部自由度まで考慮して明確にした。また、2光子吸収スペクトルと過渡吸収スペクトルの計算を行い、ともに2光子過程でありながら、スペクトル形状が大きく異なるという実験の傾向をうまく説明できることを見い出した。2)球表面に拘束された励起子の電子状態コートされた量子ドットや、フラーレン類を念頭に置いて、球表面に拘束された電子・正孔対(励起子)の電子状態を明らかにした。このためにも、Hylleraas座標による運動方程式の簡約化と、相関基底による展開の手法が有効である。高い角運動量状態まで固有状態を計算し、ドット半径の変化につれて、個別運動から2次元励起子まで状態の変化が起こる様を明らかにした。また、一様外部磁場中での電子状態の変貌を、数値的厳密計算により明らかにした。3)2粒子結合系の量子トンネル効果ヘテロバリアを透過する励起子などを想定して、バネで繋がれた2粒子のモデルにより、複合粒子の量子トンネル効果を調べた。RecursiveGreen関数の方法により透過反射確立を計算し、単一バリアであっても、共鳴トンネリングが生じうること、内部励起を伴う透過や、内部励起状態への共鳴効果などが見られることを明らかにした。
ニューラルネットワークの選択行動モデルへの応用可能性に関する研究

階層型ニューラルネットワーク(LNN)は、複雑な入出力関係を精度よく推定する手法として注目され、数多くの応用研究が試みられている。しかし、これらの研究の多くは、当該分野で従来から研究対象となっている問題にLNNを適用し、それが従来の手法と比較して高精度の再現性を得ることを報告するものである。そこでは、LNNの適用への理論的な意味解釈が欠如し、したがってLNNの真の適用性が十分検討されていない。本研究は、LNNを選択行動モデルに適用するという観点から、これに意味解釈を与え、LNNの適用性をより理論的に論じたものである。まず、従来の応用研究を参考にLNNを選択行動モデルへ適用する際の一般型を定式化した。そして、この一般型で十分な学習を経た選択行動モデルは、ベイズの最適判別モデルと基本的に等価になることを示した。これは、LNNを選択行動モデルへ適用する際の理論的根拠となる。次に、LNNの特徴であるニューロン応答関数に着目し、最終層の応答関数に行動の効用関数としての意味づけを与えれば、応答関数型を行動理論から導出できることを示した。具体的には、Kapurの一般エントロピーを援用し、いくつかの応答関数型を導出した。これによれば、応答関数として一般的なシグモイド関数を用いた場合、ロジットモデルと等価になる。このように、LNNの全体構造、特に応答関数への意味解釈が可能になったことにより、従来ブラックボックス的に行うよりなかったLNNの設計プロセスが明瞭なものとなった。すなわち、最終層応答関数が効用関数と解釈されるため、LNNのニューロン間の結合は効用関数型を定義するプロセスと同じになる。以上、本研究ではLNNの流行に対して問題提起をし、選択行動モデルへの適用という観点からこれに理論的な意味解釈を与え、LNNを適用する意味を明快にした。
軽度外傷性脳損傷におけるインフラマソームを介した自然炎症の関与

昨年度ではASCノックアウトマウスとそのWT littermateを用いて、軽度外傷性脳損傷(MTBI)後、神経炎症と高次脳機能障害の関連性を検証した。マウスの頭に一日一回、合計五回の落錘により軽度外傷性脳損傷を与えた一週間後、ELISA法で損傷した脳組織を調べた結果、WTマウスに比べて、ASCノックアウトマウスの脳内のIL-1βとTNFαの発現は有意に減少した。免疫染色でMTBI後四週目の脳組織を調べた結果、ASCノックアウトマウス脳内の活性化したアストロサイトとミクログリアの数がWTマウスにより減少した。オープンフィールドと水迷路などの行動実験で、MTBI後12週目で、WTマウスに比べて、ASCノックアウトマウスがより優れた記憶能力と安定した精神状態を示した。IL-1βとTNFαなどの炎症性サイトカインの発現は脳内グリア細胞を活性化して、脳内炎症を拡大すると考えられる。ASCがノックアウトされると、インフラマソームの活性化が抑制され、炎症性サイトカインの発現も抑制された。結果として、MTBI後ASCノックアウトマウスの脳内で神経炎症の進展が阻止され、グリア細胞の活性化が抑制された。グリア細胞、特にアストロサイトは、炎症性サイトカインにより活性化された際、損傷した神経細胞本体だけではなく、広範囲のシナプスの構造と機能に影響を与えることにより、認知能力の低下と精神状態の不安定などの高次脳機能障害が起こると予測している。これらの結果から、MTBI後の神経炎症を抑制することにより、高次脳機能障害が軽減されることを検証した。今までの研究で、軽度外傷性脳損傷モデル動物を用いで、高次脳機能障害を再現し、脳内炎症性サイトカインの変化を調べた。今回の研究目標が、脳内炎症と高次脳機能障害の関連性を解明することである。昨年度、ASCノックアウトマウスを用いで、ELISAと免疫染色などの方法で、軽度外傷性脳損傷後脳内の炎症性サイトカインとグリア細胞を調べた結果、脳内炎症を抑えることにより高次脳機能障害が軽減されることが確認された。これらの結果から、外傷性脳損傷により高次脳機能障害と脳内炎症、特に自然炎症との関連性の解明を期待できると考えられる。去年の結果を踏まえて、今年度はグリア細胞特にアストロサイトの活性化が神経細胞本体と軸索への影響を調べる事が目標とする。免疫染色により脳内GFAP発現増強の部位を特定した後、二光子励起顕微鏡を用いて、軽度外傷性脳損傷モデルマウスの脳内のアストロサイトの活動を観察する。生きたままのマウス脳内を観察することにより、活性化したアストロサイトを経時的に解析する。ASCの有無により脳内神経炎症とアストロサイトがどのように変化するのかを明らかにする予定である。

ASCの有無により脳内神経炎症とアストロサイトがどのように変化するのかを明らかにする予定である。次年度使用が生じた理由:軽度外傷性脳損傷(MTBI)の症状は、時間と共に進展する。その発症機序を探るために、MTBIモデル動物を長期観察することにした。MTBIを受けた動物が36週間飼育された。その36週間では動物餌代と動物施設使用料以外の消耗品出費がない状況が続いた。現在、免疫染色などの方法でMTBI後36週目の脳組織を解析している。要約すると、現在進行中の実験結果を見た上で抗体と試薬の購入並びに大型装置使用を考えざるを得なかったので、次年度使用分が生じた。次年度使用額と当該年度以降分として請求した助成金を合わせた金額の使用計画:免疫染色により脳内GFAP発現増強の部位を特定した後、二光子励起顕微鏡を用いて、軽度外傷性脳損傷モデルマウスの脳内のアストロサイトの活動を観察する予定である。実験用の抗体、試薬などの消耗品購入と大型装置使用料、または学会参加と論文発表などに助成金を使用する予定である。
軟骨由来多機能成長因子エコジェニン/CTGFの遺伝子変異動物作製による機能解析

1)XI型コラーゲンのプロモーターを用いてエコジェニン/CTGF遺伝子を軟骨特異的に強制発現するトランスジェニックマウス(Tg)を作製した。このマウスは小人症を呈し、骨密度も低下していた。また、cbfalノックアウトマウス(KO)ではctgfの発現が消失すること、このTgマウスとcbfalKOマウスを交配するとcbfalKOマウスにおける軟骨細胞の肥大化が部分的に回復することを見い出した。2)エコジェニン/ctgf KOマウス(K.Layonsの協力による)の表現型を解析したところ、胎生期(E18)のマウスで、内軟骨性骨化とともに歯の発生に異常がみられた。3)エコジェニン/CTGFが関節軟骨培養細胞の分化は促進するものの肥大化までは促進しないこと、in vivoで関節軟骨の修復作用があることを明らかにした。また、軟骨細胞を用いてエコジェニン/CTGFのパラクリン作用にはパールカンが関与していること、軟骨分化にはp38MAPKが、増殖にはERKが関与していること、細胞骨格タンパクであるアクチンと結合することを証明した。又、エコジェニン/ctgfが低酸素で誘導される血管新生因子であることや、ある種の細胞に強制発現させるとアポトーシスを引き起こすことを明らかにし、肥大軟骨細胞に高発現してパラクリン的に作用するだけでなく、自らは細胞内で働き細胞死を惹起する可能性を示唆した。なお軟骨細胞での遺伝子発現を制御する新たなシスエレメントも見いだした。4)骨折治癒過程や歯槽骨の再生時では幼弱骨芽細胞にも発現が見られること、メカニカルストレスで、骨芽細胞や骨細胞に発現が見られることを見いだした。以上の機能解析の結果から、エコジェニン/CTGFは内軟骨性骨化だけでなく、膜性骨化、関節軟骨の機能維持と修復、歯の発生、さらには骨のリモデリングに至るまで多彩な機能を有していることが明らかとなった。1)エコジェニン/CTGFが肥大軟骨細胞に高発現することから、まず本年度は軟骨マーカーであるXI型コラーゲンの発現ベクターに発現特異性を規定するイントロンカセットを接続したベクターを構築し、軟骨特異的にヒトエコジェニン/CTGFを強制発現するトランスジェニックマウスを作製した。2)このトランスジェニックマウスは正常マウスに比べ発育が遅く、骨格が矮小であった。また、X線解析の結果、骨密度が低下していることが判明した。3)本マウスの軟骨でのエコジェニン/CTGFの発現をノーザンブロットで調べると確かにヒトエゴジェニン/CTGFは強制発現されていたが、内在性、即ちマウスのエコジェニン/CTGFの発現は顕著に低下しており、ヒトとマウスのヒトエコジェニン/CTGFの総和は正常マウスとほとんど変わらなかった。4)同様に、in situ hybridizationでエコジェニン/CTGFの発現を調べたところ、肥大軟骨細胞におけるマウスエコジェニン/CTGFの発現は著明に抑制されていた。5)cbfalノックアウトマウスでは、軟骨細胞の肥大化が阻害され、エコジェニン/CTGFの発現がみられなくなるが、このノックアウトマウスとエコジェニン/CTGFトランスジェニックマウスを交配すると、軟骨の低形成が部分的に回復した。しかし、完全には回復しなかった。以上の結果は、マウスに外来性にヒトエコジェニン/CTGFを強制発現させると内在性のエコジェニン/CTGFの発現が低下すること、また、外来性ヒトエコジェニン/CTGFの作用がマウスにおいては内在性マウスエコジェニン/CTGFの作用より弱いため、結果としてエコジェニン/CTGFの作用が抑制され、内軟骨形成が阻害されることを示唆している。

昨年度、XI型コラーゲンの発現ベクターに発現特異性を規定するイントロンカセットを接続したベクターを構築し、エコジェニン/CTGF遺伝子を軟骨特異的に強制発現するトランスジェニックマウス(Tg)を作製したが、このTgマウスは正常マウスに比べ発育が遅く、骨格が矮小であり、また、骨密度も低下していていたが、その表現型はあまり顕著でなかった。また、精巣が萎縮し繁殖能力がなかった。そこで、XI型コラーゲンの発現ベクターの代わりに、より軟骨特異的でより強力なII型コラーゲンの発現ベクターを用いて軟骨特異的にCTGFを強制発現するTgマウスを作製中である。一方、遺伝子変異動物を用いた機能解析は時間がかかるので、平行して組み換え体エコジェニン/CTGFを用いた機能解析をin vitroおよびin vivoで行った。その結果、CTGFが関節軟骨培養細胞に対しては分化は促進するものの肥大化までは促進しないこと、in vivoで関節軟骨の再生、修復作用があることを明らかにした。また、軟骨培養細胞を用いてエコジェニン/CTGFのパラクリン作用にはパールカンが関与していることも明らかにした。さらに、エコジェニン/CTGFが軟骨細胞において細胞骨格タンパクであるアクチンと結合することや、ある種の癌細胞に強制発現させることにより、細胞がアポトーシスに陥ることを見いだし、パラクリン作用だけでなく細胞内で働く可能性を示唆した。また、in situ hybridizationや免疫染色により、骨折治癒過程では肥大軟骨細胞だけでなく、幼弱骨芽細胞もエコジェニン/CTGFを発現し、その細胞周囲にエコジェニン/CTGFが存在することを見いだした。骨折治癒過程は骨発生過程を短時間に再現していると考えられることから、この事実はエコジェニン/CTGFが膜性骨化にも重要な役割を演じていることを示している。
高血圧性拡張期心不全の動物実験モデル並びに治療法の確立

左室収縮能が保持される拡張期心不全は、収縮期心不全同様予後不良にもかかわらず現時点において有効な治療法は確立していない。高血圧が重要なリスクファクターである拡張期心不全において、アンジオテンシンIIという昇圧物質の慢性投与による昇圧作用により約2週間という短期間に拡張期心機能障害を呈する動物実験モデルを確立した。(特許出願中)左室収縮能が保持される拡張期心不全は、収縮期心不全同様予後不良にもかかわらず現時点において有効な治療法は確立していない。(特許出願中)概要:心筋梗塞や心筋症など何らかの原因による左室駆出率(LVEF)低下に伴う従来の収縮期心不全に比べ、LVEFが保持されながらも機能不全に陥る拡張期心不全は、現時点において有効な治療法は確立していない。初年度は高血圧が重要なリスクファクターである拡張期心不全において、慢性高血圧から拡張期心不全へのラットモデルの作製に注力をした。平成22年度実験:7-8週令のSDラットにアンジオテンシンII(200ng/min/kg)を注入した浸透圧ポンプを麻酔下に背部皮下挿入手術を施行し、アンジオテンシンII持続刺激環境を構築したところ、手術後3-5日目に80%のラットが収縮期血圧200mmHgに達した。慢性高血圧状態7日目に心臓超音波検査を施行し、およそ約1週間で拡張能の障害が出現してくることを確認した。ラットは慢性高血圧により約5日から7日目に求心性肥大を呈してくるものの収縮能に異常は認めず、組織ドップラーの計測によρE/e'(左心室拡張の指標、悪化すると上昇する。)の異常が第一所見として認められた。7日目の組織所見では、心筋そのものは正常であったが、間質における顕著な繊維細胞の増生が認められた。興味深いことに約2週間の高血圧状態では、収縮期不全の兆候も認められるようになった。この間に虚血を示す所見は認められず極めて興味深い。現在ミラーカテーテルを用いて血行動態上の拡張期心不全モデルとして確認を行っている。本年度はこのラットモデルを用いて消炎剤による拡張期心不全の予防効果の実験を施行予定である。2010年、奈良で開催されたInternational CVEMにおいて途中経過を゚Experimental model of diastolicdysfunction in non-genetic model of hypertension in rats.゚として発表した。左室収縮能が維持もしくは軽度低下にもかかわらず心不全に陥る拡張期心不全は、全心不全患者の約半分をしめる。しかし現時点において有効な治療法は確立していない。高血圧が重要なリスクファクターである拡張期心不全において、高血圧から心不全への進展にinflammationを介する心臓の線維化が関与している可能性があり、抗炎症薬であるcyclooxygenase(COX)阻害薬が拡張期心不全の治療法として有効であれば、新たな心不全治療薬として期待出来る。そこでAngII(200ng/min/kg)を浸透圧ポンプを用いて持続投与し、高血圧による拡張期心機能障害を呈したラットに、以下のごとくCOX-1、2阻害薬であるindomethacinを異なる用量を投与して拡張期心不全進展に対する予防効果を確認したところ(1.AngII投与開始から7日目までindomethacin(1mg/kgもしくは5mg/kg)、2.AngII投与開始後8日目から14日目までindomethacin(1mg/kgもしくは5mg/kg))、興味深いことに高血圧初期段階(昇圧剤投与から7日まで)に投与されたindomethacinはむしろ拡張能を悪化させた。このことは、少なくとも病態の初期段階ではCOXはprotectiveに作用していることが示唆された。しかし高血圧後半に投与された群でもCOX阻害薬の効果は認められなかった。これらのことは、高血圧が始まるごく初期の更に短期間に病態を決定付ける炎症の効果が存在すると考えられ、来年度はこの病態決定期間を確定する実験を施行予定である。何らかの原因による左室駆出率(LVEF)低下に伴う従来の収縮期心不全に比べ、LVEFが保持される拡張期心不全は、収縮期心不全同様予後不良にもかかわらず現時点において有効な治療法は確立していない。高血圧が重要なリスクファクターである拡張期心不全において、アンジオテンシンIIという昇圧物質の慢性投与による昇圧作用により約2週間という短期間に拡張期心機能障害を呈する動物実験モデルを確立した(特許出願準備中)。昇圧剤による高血圧を維持させたまま、消炎剤(COX抑制剤セレコキシブ、インドメタシン)を投与したところ、高血圧初期段階(昇圧剤投与から7日まで)に投与されたCOX抑制剤ははむしろ拡張能を悪化させた。次に高血圧病態を呈してから4日目以降(アンジオテンシンII投与開始後1週間後以降)では、コントロール群に比して変化を認めなかった。レニン・アンジオテンシンシステム抑制薬の1つであるアンジオテンシン変換酵素阻害薬は、アンジオテンシン変換酵素を介してCOX2分泌を刺激する。加えてこの実験モデルでは、浸透圧ポンプを利用してアンジオテンシンIIを投与しているため、アンジオテンシン変換酵素阻害薬を投与しても血圧に影響を及ぼさず、アンジオテンシン変換酵素を介してCOX2分泌の作用を確認できる。興味深い事に、アンジオテンシン変換酵素投与群は、アンジオテンシンII単独投与と同等の高血圧を示し、心肥大を呈したが、拡張期心機能障害は認めなかった。このメカニズムとしてアンジオテンシン変換酵素によるCOX2分泌による心臓保護効果の可能性が示唆された。

この効果は、実験後半でのアンジオテンシン変換酵素投与では認められなかった。このことは、高血圧初期段階に投与されたCOX抑制剤による拡張能悪化と一致する。COX2分泌を誘発することは、心臓拡張障害への予防効果があることが示唆された。少なくとも高血圧持続動物実験モデルとして拡張能の障害が出現することは確認された。それに対して抗消炎薬がどの時期にどのような効果を示すかを現在確認段階に来ている。24年度が最終年度であるため、記入しない。左室拡張障害と左室拡張心不全の違いを明確に示すこと。すなわち我々の実験系では、極めて短時間で拡張能の障害(約10日間から2週間で)を認めるが、その病態は必ずしも心不全ではない。障害を認めるが不全心ではないこの期間にどのような治療が有効であるかを進めて行きたい。拡張心不全は線維化が強く病態の改善は極めて困難と考えられ、障害を示すも不全心に至っていない期間こそ極めて重要と考えられる。
超高磁場MRIを用いた中枢性・局所性関節疼痛機序の解明と非侵襲性評価システム開発

本研究では、脳fMRI(functional MRI: fMRI)などを用いて、膝・股関節疾患の痛みの局在性と重症度を視覚的・定量的に診断する統合的な評価システムの開発を目標とする。fMRIでは関節痛刺激を周期的・効率的に再現性高く負荷することが必要であり、駆動装置の複動エアシリンダー(空気の供給と排気による複動型システム)と制御装置を組み込み一定の周期で下肢関節の内外旋回運動および圧迫を自動制御するシステムを考案した。股関節や膝関節に動作に伴う痛み刺激を一定の負荷力・周期性で安定して稼働すること、安全性に支障がないことを確認した。健常ボランティアにおいて、周期的な右手指、右足指、左手指、左足指の自動運動に対応する3T fMRIでの再現性の高い脳賦活領域を確認した。次に周期的痛み負荷を右膝・左膝におこなったが、fMRIでは賦活領域・程度において比較的大きな個体差が確認された。臨床用7テスラMRIは高い磁場強度を有するため大幅な画質向上がみこまれる反面、静磁場の不均一や体動にともなうアーチファクトの影響、発熱や末梢神経刺激などの患者安全性について検証が不十分であった。ファントムを用いて、撮像方法(シークエンス)、高感度コイルの性能、静磁場を含めた装置の安定性を検討した。新しい膝関節痛み評価法として、滑膜組織と滑液のMRI T2値の生理的な差分に着目した非造影T2マッピング法による低侵襲性滑膜・滑液評価法を考案した。膝疼痛を訴える27例において非造影MRI T2マッピングによる滑膜・滑液の体積計測値と疼痛強度スコアの高い相関性、および従来の造影MRIによる滑膜・滑液量との高い相関性が示され、非侵襲的な関節疼痛定量評価法になりうる可能性が示唆された。本研究の目標は、MRI撮影対応の周期的関節痛刺激デバイスの考案、3テスラおよび臨床未使用の7テスラ超高磁場MRIを用いた脳fMRI(fMRI)による関節痛の多様な局所性・中枢性病態の解明、低侵襲的な定量的診断をおこなえるシステムの構築およびその臨床的有用性を明らかにすることである。1)MRI撮影対応の周期的関節痛刺激デバイスの作成・安定性の検証は完了しており、2)3TMRIでのfMRIによる関節痛の多様な局所性・中枢性病態の検討は順調に進行しており、3)局所の膝関節の非造影T2マッピング法による低侵襲性滑膜・滑液評価法の考案・検証は順調に推移している。4)7テスラ超高磁場MRIでのfMRIの検討は、十分な静磁場の不均一や体動にともなうアーチファクトの影響の検証が必要であり、ひきつづき検討を要する。1)新しい膝関節痛み評価法としての非造影T2マッピング法による低侵襲性滑膜・滑液評価法の確立:人工関節手術を予定している変形性膝関節症患者を募集し、術前に痛みVASスコアなどの各種臨床機能評価をおこなう。関節軟骨組成評価のためのT2・T1 rhoマッピング画像なども取得する。手術中に滑液量計測と滑膜・関節包を採取し、組織学的評価・滑液量と滑膜・滑液画像評価との関連性について検討する。2)7テスラMRIを用いたfMRIの撮影法の確立:7テスラMRIの環境整備と安全性が確立された後に、ボランティアにて関節痛刺激デバイスを用いたfMRI撮影をおこない撮像シークエンス条件の最適化をおこなう。痛み刺激程度・部位と脳賦活化領域の局在性、賦活変化量との関連性およびその再現性を検証し、3テスラMRIのfMRI集積データと比較しての7テスラ超高磁場撮影の有用性について検討をおこなう。3)7テスラMRIを用いた臨床研究:研究開始に先立ち、大学倫理審査委員会での研究内容等につき研究承認を得て被験者に説明し同意を得る。人工関節手術を予定している変形性股関節症患者、変形性膝関節症患者を募集し、術前に各種臨床機能評価をおこなう。7テスラMRI撮影により中枢性感覚機能評価のためのfMRI,関節形態評価に適するFIESTA-C画像、関節軟骨組成評価のためのT2・T1 rhoマッピング画像などを取得する。手術中に関節液および滑膜・関節包を採取し、組織学的評価により軟骨変性・炎症性メディエーターに関する発現性および局在性について解析をおこなう。MRIにおける痛みに対する脳内賦活化の局在性と活動量、軟骨の形態・変性の各定量的パラメータと、臨床機能評価におけるQOL/痛み/心理活動スコア、組織学的評価における各炎症性メディエーターの発現量との相関性について検討をおこなう。fMRIにおいて、関節痛刺激デバイスの調整・修正をひきつづき施行する。7テスラMRIの臨床使用にむけた安全性と安定性などの環境整備をおこなったのち、ボランチアのfMRI撮影をおこなう。膝・股関節疾患の病態診断において、軟骨など関節組織の形態・質的評価とともに痛みの局在性と重症度を3テスラおよび本邦では臨床未使用の7テスラ超高磁場MRIを用いた脳fMRI(functional MRI)を用いて視覚的・定量的に診断する統合的な評価システムの開発を研究の目的とした。まず、膝・股関節の関節軟骨や半月板、関節唇の非侵襲的形態・定量評価と痛み・心理的臨床スコア解析との関連性について検討した。fMRIで関節痛刺激を周期的・効率的に再現性高く負荷するデバイスの作成を考案し、駆動装置の複動エアシリンダーと制御装置を組み込み一定の周期で下肢関節の内外旋回運動を自動制御するMRI適合性システムはほぼ完成した。

一方、ブロックデザインによる痛み負荷→安静→痛み負荷→安静を繰り返し、まず臨床稼働している3テスラMRIを用いて健常ボランティアのfMRIをおこなった。解析プログラム上、痛み負荷に伴う有意な脳内賦活領域がMRIで検出された。本邦で新たに導入された臨床用7テスラMRIは高い磁場強度を有するため大幅な画質向上がみこまれる反面、静磁場の不均一や体動にともなうアーチファクトの影響、発熱や末梢神経刺激などの患者安全性について検証が不十分であった。7 T MRI装置を、安全で高性能に使用するために、撮像条件や環境条件を検討した。具体的には、ファントムを用いて、撮像方法(シークエンス)、高感度コイルの性能、静磁場を含めた装置の安定性を検討した。7 T MRI装置は、未だ開発途上であり、シークエンス、コイルを始めいくつかの点で改良が必要であることが分かった。高精度の測定には、環境条件や静磁場を含めた装置の安定性が重要であるが、こちらは、比較的安定である事を確認できた。本研究では、脳fMRI(functional MRI: fMRI)などを用いて、膝・股関節疾患の痛みの局在性と重症度を視覚的・定量的に診断する統合的な評価システムの開発を目標とする。fMRIでは関節痛刺激を周期的・効率的に再現性高く負荷することが必要であり、駆動装置の複動エアシリンダー(空気の供給と排気による複動型システム)と制御装置を組み込み一定の周期で下肢関節の内外旋回運動および圧迫を自動制御するシステムを考案した。股関節や膝関節に動作に伴う痛み刺激を一定の負荷力・周期性で安定して稼働すること、安全性に支障がないことを確認した。健常ボランティアにおいて、周期的な右手指、右足指、左手指、左足指の自動運動に対応する3T fMRIでの再現性の高い脳賦活領域を確認した。次に周期的痛み負荷を右膝・左膝におこなったが、fMRIでは賦活領域・程度において比較的大きな個体差が確認された。臨床用7テスラMRIは高い磁場強度を有するため大幅な画質向上がみこまれる反面、静磁場の不均一や体動にともなうアーチファクトの影響、発熱や末梢神経刺激などの患者安全性について検証が不十分であった。ファントムを用いて、撮像方法(シークエンス)、高感度コイルの性能、静磁場を含めた装置の安定性を検討した。新しい膝関節痛み評価法として、滑膜組織と滑液のMRI T2値の生理的な差分に着目した非造影T2マッピング法による低侵襲性滑膜・滑液評価法を考案した。膝疼痛を訴える27例において非造影MRI T2マッピングによる滑膜・滑液の体積計測値と疼痛強度スコアの高い相関性、および従来の造影MRIによる滑膜・滑液量との高い相関性が示され、非侵襲的な関節疼痛定量評価法になりうる可能性が示唆された。本研究の目標は、MRI撮影対応の周期的関節痛刺激デバイスの考案、3テスラおよび臨床未使用の7テスラ超高磁場MRIを用いた脳fMRI(fMRI)による関節痛の多様な局所性・中枢性病態の解明、低侵襲的な定量的診断をおこなえるシステムの構築およびその臨床的有用性を明らかにすることである。1)MRI撮影対応の周期的関節痛刺激デバイスの作成・安定性の検証は完了しており、2)3TMRIでのfMRIによる関節痛の多様な局所性・中枢性病態の検討は順調に進行しており、3)局所の膝関節の非造影T2マッピング法による低侵襲性滑膜・滑液評価法の考案・検証は順調に推移している。
21世紀の消費文化の変容に関する研究

環境が急激に変わったとき、あるいは変化しないとき、人々はその変化をどのように受け止め、どのようにアイデンティティを変化させていくのであろうか。本研究は既存の消費文化と新たな消費文化が入り混じっている「文化の汽水線」を見ていった。対象として茶会という伝統的な消費者行動、および近年起こった大きな消費変容事態(event)の当事者としての原発避難民の消費者行動を取り上げた。(1)儀式に基づきながら中身を刷新していく伝統的消費者文化、および(2)消費によって自己同一性を維持することを強いられている難民の物質的消費者文化の2つのありようを見いだした。2009年度の研究では茶会の分析を通して、1)チームワーク、2)テーマ性、3)ゲーム、というキーワードを通して茶会において亭主と客との間にどのようなインターアクションがあり、それが茶会の参加者に喜びや贅沢を感じる原因となっていることを明らかにした。茶会というコンテキストで提供される飾りつけや道具は単に価値のあるモノというだけでなく、亭主と客との人間関係、あるいは自分自身のアイデンティティについてのメッセージを伝える媒体になっているということなのである。例えば、貴重な茶道具を出された客は、亭主からその茶道具の言われや歴史を聞いてとてもうれしく思う。ひとつは亭主が自分のために貴重な茶道具を出してくれたということ、もうひとつは、そうした歴史のある茶道具と触れ合うことによって自分が歴史的存在であることを感じさせてくれるからなのである。こうした意味で茶会はBelk(2010)の言うsharingの一種であることがわかる。シェアリングは、モノをプレゼントしたり、貸し借りを行ったり、売り買いする関係とは異なっている。自分が所有するものを人と分かち合うことによって生じる喜びがシェアリングである。2009年度の発見物は、こうしたsharingをより刺激し、発展させるための技術ということができる。茶会においては、亭主と客との間のチームワークがあって、よりうまく茶会を運営することができ、参加者の喜びが高まるのが観察された。チームワークがあるから、茶道具を通じて伝えられるメッセージ=人間関係の意味がより強く伝達される。チームワークがあるために、同じ茶道具を亭主が出すときでも、「この茶道具はあなたのことを考えて出したのですよ」というメッセージがより強く客に伝達され、参加者同士の関係が強化される。「テーマ性」「ゲーム」にしても、茶会のテーマを亭主が客に茶道具を通じて無言のうちに伝えることは、それ自体楽しいコミュニケーションである。また客が亭主の出した茶道具に、メッセージを隠すことも、参加者同士のお茶の楽しみを高める。茶の湯とは人間関係きずなを強めるためのシェアリングの儀式であると言える。2011年度当初はインドでの調査を考えていたが、東日本大震災が起こり、震災に関する消費行動に焦点を切り替えて調査を行った。具体的には、東京、仙台、陸前高砂、福島市、二本松にてフィールドワークとインタビュー調査を実施した。いわゆる原発避難者と呼ばれる人たちを対象に避難場所での生活と消費者心理を明らかにすることを目的とした。Belk(1985)はマテリアリズムを消費における重要概念であると規定した。マテリアリズムの最高レベルとして、所有物は人の人生の中心的位置にあるとされ、満足と不満足の最大の源泉になると考えられている。所有とアイデンティティは密接な関係にある。拡張自己とは、消費者が自らの自己を保持しており、それをさまざまな対象物を所有することによって拡げようとすることである(Belk1988)。消費者は所有によって自己に対する考え方や感情を定義したり構築したりする。マテリアリズムに浸された世界に生きていた消費者が、2011年3月11日に突如として故郷を喪失した。所有物をすべて失っただけではなく、彼らは故郷も追われることになった。故郷は、そこに住む人の拡張自己であると捉えられる。本研究は、拡張自己としての故郷をいったんは失った人々が、消費によって自己(アイデンティティ)を補うのであろうか、自己回復に消費がそのように関わっているのかを明らかにする。調査は、2011年4月(大学生)、5月(大学生と主婦)、7月(浪江町出身の主婦)、8月(福島市に避難している主婦、二本松に避難している主婦)、11月(青雲に避難している夫婦)を対象にインタビュー調査を行った。発見物として、日本では消費によって自己を補わなくていい満たされた難民であることが明らかになった。基本的な生活ニーズは満たされていること、故郷を喪失はしたものの消費行動を変えるまでのダメージではなかったことが理由として考えられる。2012年度も引き続きこの点を追求する。21世紀は高度コミュニケーション化時代の消費社会である。デジタル技術の発達によって時間と空間を越えた製品・サービスの消費が可能となり、消費という行為そのものが大きく変容しつつある。

本研究は、こうした現代社会において新たに出現しつつある消費文化を説明し理解するための理論的枠組みを提示することを目的とした。1990年代、社会は地球的規模で豊かになるという時代を迎えた。ヨーロッパ・アジアで資本主義的消費社会が広がり、米国の景気拡大も手伝って、世界的に消費水準が向上した。この結果新しい高度化した消費文化が世界的に観察されるようになった。それは例えば「必要を超える消費」の広がりである。本研究は、こうした現代的消費文化の存在様式にフォーカスを当て、近年、消費文化で変化を受けた土地で調査した。研究実施計画としては、消費文化の新しい発展と新しい萌芽の後を、ビデオグラフィーの手法で分析した。ベイトソンとメアリー・ダグラスが実施したような人類学的手法を21世紀的に実施し、消費文化が急激に変わったとき人々が変化をどのように受け止め、自分自身を変化させていくのかを観察した。新しい消費文化が流れ込んだときに21世紀的な消費文化のありようが分かると考えたからである。既存の消費文化と新たな消費文化が入り混じっているところ、すなわち臨界点を見た。たとえば、2011年3月に発生した東日本大地震の被災者や原発避難者に調査を実施することで、21世紀的消費文化を明らかにした。平成23年度は科研費交付予定額の70%までは立替申請が認められていたものの、残りの30%は減額になる可能性があったため、調査の実施が当初の計画から大幅に遅れた。具体的には東日本大震災の被災者に対するインタビュー調査を開始できたのは9月に交付が満額になると決まった後であった。調査が終了した後、データのかきおこしを外部業者に依頼した。文書データを速やかに手にすることができず、分析が遅れ、交付申請書に記載した研究の目的の達成度が若干落ちた。24年度が最終年度であるため、記入しない。23年度当初はインドでの調査を考えていたが、東日本大震災が起こり、震災に関する消費行動に焦点を切り替えてフィールドワークを行った。具体的には、東京、仙台、陸前高砂、福島市、二本松にてフィールドワークとインタビュー調査を実施した。平成24年度は、23年度に収集したデータの分析を進めるとともに、あらたに原発避難者を対象に東京における生活と消費者心理を明らかにする。
神経と多臓器間で制御される温度適応メモリーの解析

動物の温度適応に関わるメモリーの解明に向け、シンプルな実験動物である線虫C.エレガンスを実験系とし、神経系を含む多臓器間のメモリーネットワークを分子生理レベルで理解することを行った。具体的には、C.エレガンスの温度適応に関する記憶現象を定量化し、従来の分子遺伝学と最新の光技術を駆使して、記憶に関わる関連遺伝子の同定と神経活動の定量化から、メモリーの基本原理の解明をめざした。本研究において、線虫の温度適応に関するメモリーの実験系をより詳細に構築した。線虫の低温適応とは、20°C-25°Cで飼育された線虫が、2°Cに置かれると死滅するのに対して、15°C飼育個体は2°Cでも生存できる現象である。この現象を詳細に捉え、メモリー構築にかかる時間と温度のパターンを定量化したところ、25°Cで飼育した個体を、2-3時間だけ15°Cに置くことで、2°Cで生存できることが見つかった。つまり、2-3時間で体内の温度メモリーが変化したと考えられる。この温度記憶時に発現変動する遺伝子群をDNAマイクロアレイ解析から同定し、同定した候補遺伝子からRNAの分解調節の関与が示唆された。また、哺乳類の記憶制御因子であるCREBが温度適応記憶に関与することが示唆された。記憶・学習は脳神経系の情報処理によるものだけではなく、神経系と他の組織を含めた多臓器間のネットワークによって形成される側面があるため、温度適応のメモリーにおいても分子遺伝学的解析を進め、神経と腸などの組織ネットワークの分子生理機構が見つかってきた。生体制御の遺伝子システムは、線虫からヒトまで共通点が多いため、線虫で明らかとなった生体システムは、ヒトの疾患研究にも役立つと考えられる。27年度が最終年度であるため、記入しない。動物の温度適応に関わるメモリーの解明に向け、シンプルな実験動物である線虫C.エレガンスを実験系とし、神経系を含む多臓器間のメモリーネットワークを分子生理レベルで理解することを行っている。具体的には、C.エレガンスの温度適応に関する記憶現象を定量化し、従来の分子遺伝学と最新の光技術を駆使して、記憶に関わる関連遺伝子の同定と神経活動の定量化から、メモリーの基本原理の解明を最終的にめざしている。本年度は、線虫の温度適応に関するメモリーの実験系をより詳細に構築した。線虫の低温適応とは、25°Cで飼育された線虫が、2°Cに置かれると死滅するのに対して、15°C飼育個体は2°Cでも生存できる現象である。この温度記憶時に発現変動する遺伝子群をDNAマイクロアレイ解析から同定し、低温適応への関与を測定したところ、グリア細胞のミエリン鞘を構築するスフィンゴミエリン合成酵素などの関与が示唆された。交付申請書に記載した実施計画をおおかた進められたと考えられる。温度適応メモリーの解析実験系を立ち上げることができ、またこれらを支える機構について新しい知見を得ることができた。昨年度まで、線虫C. elegansにおける温度適応において、25°Cで飼育した個体を、2-3時間だけ15°Cに置くことで、2°Cで生存できることが見つかったことから、2-3時間で体内の温度メモリーが変化したと考えられる。

この温度記憶時に発現変動する遺伝子群をDNAマイクロアレイ解析から同定する解析を継続する。さらに、昨年度に同定した、低温適応への関与を測定したところ、グリア細胞のミエリン鞘を構築するスフィンゴミエリン合成酵素などについては、変異体のレスキュー実験や発現細胞解析を行う。また、哺乳類の記憶制御因子であるCREBが温度適応記憶に関与することが示唆されたため、温度適応記憶におけるCREB機能細胞を細胞特異的レスキュー実験により明らかにする。同時に、CREB機能細胞の細胞活動を細胞内カルシウムイメージングで定量化する。記憶・学習は脳神経系の情報処理によるものだけではなく、神経系と他の組織を含めた多臓器間のネットワークによって形成される側面があるため、温度適応のメモリーにおいても、神経回路とその下流の組織間のネットワークの必要性をとらえる解析を進める。27年度が最終年度であるため、記入しない。
B細胞におけるIgE産生制御メカニズムの網羅的解析

最近我々は、40年以上に渡ってその原因が不明であった難病、高IgE症候群の原因がSTAT3の変異であることを世界で初めて明らかにした。これまでにアレルギーや高IgE血症の原因は、さまざまな検討がなされているが、その病態は完全には解明されていない。高IgE血症は、ヒトのアトピー性疾患の発症と密接に関連し、生物学的製剤による高IgE血症の改善は多くのアトピー性疾患の臨床症状を改善することが明らかになってきている。本研究はヒトにおいて高IgE血症を来たす疾患を端緒としており、その研究成果がヒトの新たな高IgE血症の制御法につながることが期待され、臨床的意義が大きい。最近我々は、40年以上に渡ってその原因が不明であった免疫難病、高IgE症候群の原因がSTAT3のドミナントネガティブ(dominant negative; DN)変異であることを世界で初めて明らかにした。その病態形成機構を明らかにするためにSTAT3-DNを発現する高IgE症候群のモデルマウスを樹立し、このマウスを用いて高IgE血症の原因を検討した。B細胞におけるIgE産生制御機構を解明する目的で、IgEを産生しているB細胞のマイクロアレイによる発現解析と、それに引き続きB細胞へのshRNAライブラリースクリーニングを実施した。マウス脾臓B細胞をLPS+IL-4や抗CD40mAb+IL-4等で刺激し、このとき野生型とSTAT3-DNマウスでその発現が異なる遺伝子を候補遺伝子として選択した。この候補遺伝子群を、活性化したマウス脾臓細胞において網羅的にノックダウンし、B細胞のIgE産生制御機構を解明ことを目指す。具体的には、マウスの脾臓細胞より免疫磁気ビーズでCD19陽性のB細胞を分離する。B細胞をLPSとIL-4や抗CD40mAbとIL-4で刺激し、LPS単独または抗CD40抗体単独で刺激した場合と比較して発現が上昇している遺伝子群をマイクロアレイ法により検索する。これまでの検討で、約12000個の遺伝子がこの基準に合致していた。この遺伝子群の中に、IgEのクラススイッチに必須の遺伝子が存在しており、さらにIgE産生を制御している遺伝子が存在している可能性が考えられる。本研究計画では、薬剤開発への発展性を考慮して397個のレセプター、287個の転写因子、186個のキナーゼ、85個のフォスファターゼ、合計955個をノックダウンのターゲットとした。そのshRNAスクリーニングにより複数のIgE産生制御の抑制因子と促進因子を見出した。
社会集団標識としての言語音声特徴の異同検出とその基盤：行動生態学的背景と発達

本研究は、音声学や心理学における議論と行動生態学的知見とを融合した観点から言語音声情報の異同が同性・異性選択の手掛かりとなる情報として機能する可能性を見出し、その妥当性を検討することを目指す。具体的な研究目標は、言語音声特徴の異同が話者の所属コミュニティを示す「正直なシグナル」(学習に多大なコストを要するために"嘘"が侵入しにくい)として機能するという新たな仮説をもとに、社会的側面と性選択的側面、および発達的側面から多角的な検証をおこなうことにある。特に、言語アクセントの知覚が対人魅力評価および配偶者選択に及ぼす影響をあきらかにすることで、ヒト社会の結着剤としての機能を音声言語コミュニケーションが担うようになった進化的背景を解明し、言語音声を情報伝達にとどまらない広い生物学的観点から理解する新たな研究展望を拓く端緒を提供する。今年度は、成果の一端を東京大学で開催された国際シンポジウムEvolinguistics2018等で発表した(招待講演)。また、音声と並んで類同性検出の重要な手掛かりとなる表情表出の同期現象の発達的起源に関する研究を学術論文として公刊した(Hashiya,etal.2018)。さらに、同様にオラリティの問題として注目し、大学院生とともに実験を遂行してきた「コミュニケーションにおける間投詞の機能とその獲得過程」に関しても、幼児が動画に随伴した間投詞によって選択的な模倣をおこなうという結果を得、間投詞が意図伝達のシグナルとして発達的に獲得される過程をあらたな実験パラダイムによってあきらかにし、まとめた。この成果は英語学術論文に取りまとめ投稿した。今年度は、上記研究を推進し、データを取りまとめて英語学術論文としての投稿準備を整えた。表情同期の発達起源についての論文も公刊している。また「コミュニケーションにおける間投詞の機能とその獲得過程」に関しても成果を英語学術論文に取りまとめ投稿したのも概要の通りである。研究遂行、成果の公開とも、順調であるといえる。最終年度に向け引き続き着実に研究を推進する。コミュニケーションにおける間投詞の機能とその獲得過程を検討するため一連の実験をおこなった。間投詞が話者の意図性伝達の機能を有する可能性に着目し、日本語間投詞5つについて成人を対象に評定を求めたところ、「えい」の意図性評価が高いのに対し「あ」んぼ意図性評価は低いことがあきらかになった。この結果をもとに4-5歳児を対象に「選択行動再生課題」と名付けた課題を開発し試行したところ、「えい」を付随させたモデルの行為を「あ」を付随させたものと比較して高頻度に再生することが明らかになった。研究は順調に進んでいるため、計画通りの遂行を予定している。

学務のため当初予定していた出張1件をキャンセルせざるをえず、成果発表および研究情報収集を効果的に行うには次年度に繰り延べることが最適と判断し、繰り越した。
C型ナトリウム利尿ペプチド(CNP)のエネルギー代謝における新たな役割

C型ナトリウム利尿ペプチド(CNP)は、血管壁から主に分泌される局所因子である。特に炎症や線維化等に対する保護作用が知られているが、慢性炎症の一つである肥満における作用は不明であった。一方、肥満において中心的な役割を担う脂肪組織においては、CNP受容体が豊富に存在しているが、CNPの機能や肥満における病態生理学的役割は知られていない。本研究では、脂肪組織特異的にCNPが過剰発現するマウスが肥満において、抗炎症、インスリン感受性の改善作用、白色脂肪組織のBeige化作用を有することを明らかにし、CNPの肥満及びそれに関連疾患に対する治療標的としての可能性が示唆された。C型ナトリウム利尿ペプチド(CNP)の脂肪組織における新しい機能に着目し、CNPの脂質、エネルギー代謝における作用とその作用機序を解明する。脂肪組織や脂肪細胞由来のCNPについては、発現量や発現調節も含めその機能は不明であった。これまでに、脂肪細胞では、CNP受容体であるGC-Bが発現していること、更にはCNP発現量の肥満病態での増加を見出した。これらのことから、脂肪細胞由来のCNPが新たな脂質、エネルギー代謝調節因子として作用していると予想し、本課題を考案した。昨年は、アディポネクチンプロモーターにより脂肪組織特異的にCNPを過剰発現するマウス(adipo-CNP-Tg)を用いた検討を中心に行った。高脂肪食誘導性肥満病態モデルを作製し、CNPの効果を検討した。adipo-CNP-Tgは、野生型と比較して、体重の変動は無かったが、肥満による耐糖能やインスリン抵抗性が改善していた。また、脂肪組織中の脂肪細胞の肥大化や、炎症マーカーの増加も抑制されていた。脂肪組織の慢性炎症と肥満は密接に関係し、その相互作用においては、血管内皮細胞の果たす役割は大きい。また、血管内皮細胞のCNP発現量は、炎症刺激により増大する。これらの知見から、tie2-CNP-Tgマウスを用い、adipo-CNP-Tgと同様、高脂肪食性肥満における作用の検討を開始し、脂肪細胞、血管内皮細胞両面から、CNPの作用を検討している。脂肪細胞特異的CNP過剰発現マウスによる検討により、CNPの肥満における機能を着実に見出していることに加え、血管内細胞特異的CNP過剰発現マウスを用いた検討も開始し、多角的な解析研究が推進可能な状況である。肥満病態におけるCNPの作用に注目し、その受容体GC-Bが脂肪組織中の脂肪組織に発現していることや、CNPの肥満病態における発現増加(脂肪組織)を見出した。本年、CNP脂肪細胞特異的(a-CNP Tg)及び血管内皮細胞特異的(t-CNP Tg)過剰発現マウスを用い、肥満における作用を検討した。両Tg共に、野生型と比較して、肥満により増加する炎症性サイトカイン(TNF&#61537;等)が脂肪組織中及び血中において低下し、脂肪組織重量も減少していた。また、耐糖能改善作用やエネルギー消費亢進作用も明らかにした。一方で、脂肪組織中の脂質代謝では、a-CNP Tgが分解系、t-CNP Tgが合成系の抑制作用と両Tgにおいて効果の違いを示した。上述のように、脂肪細胞と血管内彼細胞の両面から、CNPのエネルギー代謝おける作用を検討を推進する。それに加え、肥満モデルマウスとして知られるobマウスも用い、CNP-Tgと組み合わせた解析を行う。28年度が最終年度であるため、記入しない。代謝学28年度が最終年度であるため、記入しない。
ジヒドロリポアミド・サクシニル転位酵素遺伝子由来ペプチドによる神経細胞死制御機構

ジヒドロリポアミド・サクシニル転移酵素(DLST)はミトコンドリアに存在するクエン酸回路の律速酵素α-ケトグルタル酸脱水素酵素複合体の構造的中核をなす構成成分のひとつである。アルツハイマー病(AD)ではα-ケトグルタル酸脱水素酵素の活性が低下していることが報告されている。我々はこれまでにDLST遺伝子の17個の多型部位を見い出し、その中でエキソン8、イントロン11、イントロン13、エキソン14でAD患者に頻度高く出現する塩基置換を報告した。これらの塩基置換はアミノ酸の変化を伴わない。ラットの骨格筋細胞と肝臓およびヒトHeLa細胞のミトコンドリア画分から抗DLST抗体によって正常DLSTより分子量の小さいsmall DLST(sDLST)を検出し、sDLSTはイントロン7から転写されエキソン8の最初のATGから翻訳され、その翻訳フレームはDLSTと同じであった。AD患者の脳では健常人にくらべsDLSTの発現量が約1/3に減少していた。我々はsDLSTの生化学的機能について検討した。培養細胞のsDLSTの発現を抑制させるために、RNA制限酵素として働くMaxizymeを利用した。Maxizymeはヘテロ2量体として機能する小型リボザイムで、二つの部位のそれぞれが基質mRNAと塩基配列特異的に結合し切断する。標的sDLSTのmRNAは5′端にイントロン7の塩基配列を持っている。sDLSTのイントロン7とイントロン7/エキソン8のjunctionを認識し、切断するMaxizymeを作製した。ヒト神経芽細胞腫にMaxizymeのcDNAを導入し、その発現により、sDLSTの発現がmRNAレベルで1/100程度に減少した細胞を得た。酸化ストレスとして過酸化水素でMaxizyme導入株を処理したところ、親株にくらべに感受性であった。AD患者脳で減少しているsDLSTは神経細胞の酸化ストレスに対する耐性を促していることが示唆され、DLST遺伝子の多型部位の塩基置換がその発現を調節している可能性が考えられた。