hpprc/llmjp-kaken huggingface dataset:
電気物性を指標とした組織幹細胞の単一解析技術の開発

特定の細胞集団を蛍光色素などの標識なしで同定できれば、細胞種・生物種を超えた普遍的な指標としてユニバーサルに利用できると考えられる。本研究では、生体、細胞、タンパク質などが本来持つ物質としての電気的性質(電気物性)を指標にして、幹細胞としての性質を規定する技術の確立を行うことを目的とする。はじめに、培養を介さない状態における幹細胞の性状を調べるため、フローサイトメーターで細胞を純化後、それぞれの細胞種に対する電気物性の計測を行った。CD45抗体、GPA抗体を用いて、正常ヒト骨髄細胞より、ヒト白血球細胞・赤血球細胞をそれぞれ分離した。電気物性測定器における測定値から、細胞膜の比誘電率(Cm)・細胞質導電率(K)・細胞径(d)を算出(逆解析)し、情報をプロットした。その結果、ヒト白血球細胞・赤血球細胞においてさほど大きな違いを得ることはできなかった。一方、ヒト骨髄における間葉系幹(前駆)細胞(LNGFR+THY1+細胞)における電気物性を調べてみたところ、間葉系幹(前駆)細胞と血球系細胞では、細胞膜の比誘電率の違いが確認された。さらに培養前後における電気物性の違いを確認したところ、培養により電気物性は大きく異なることがわかった。特に、培養することで細胞径(d)の値が大きくなり、その結果細胞膜の比誘電率(Cm)や細胞質の導電率(K)に影響を与えるのではないかと考えられた。マウス骨髄でもヒト骨髄とほぼ同等の結果が得られた。以上の実験により、採取方法・培養方法が同一であることを条件に、細胞種特異的な電気物性が存在し、それら電気物性の違いを測定できることが示唆された。幹細胞性を電気物性という新たな指標で区別出来るかどうかを調べるため、フローサイトメーターを用いて分離した間葉系幹細胞の電気物性を調べることにした。まず、ヒト骨髄より分離した間葉系幹細胞(LNGFR+THY-1+細胞)を、PBSに懸濁し、誘電サイトメーターにて電気物性を解析した。対照群として、血球細胞(CD45+細胞)や赤血球細胞(GlycophorinA+細胞)、間葉系前駆細胞(LNGFR+THY-1-細胞)も同時に分離・解析を行った。得られた測定値から、細胞膜の比誘電率(Cm)・細胞質導電率(K)・細胞径(d)を算出(逆解析)し、情報をプロットすることで電気物性結果を得ることができる。また同様に、マウスの間葉系幹細胞(Sca-1+PDGFRa+細胞)についても実験を行い、幹細胞特異的な電気物性が種を超えた共通の性状であるかを解析した。得られた結果によると、ヒト間葉系幹細胞については、電気物性を指標に幹細胞と分化細胞をおおまかに区別できる事が可能となった。また、マウス間葉系幹細胞については、血球細胞・神経細胞・内皮細胞とは異なる電気物性を持っていることが確認された。特に、比誘電率において大きな違いがあることが分かった。解析における必要細胞数としては1x10^5cells/45ul量あれば十分に解析可能であることがわかった。以上の実験により、組織幹細胞特異的な電気物性が存在することが示唆された。実験に必要な解析細胞数が、想定していた数よりも多く必要であったため、1回の実験細胞数を多くすることで対処した。当初予定していた実験について全て遂行し、予想の範囲内の実験結果が得られた。本研究では、蛍光色素などの標識なしで細胞の性質を分析する技術を開発することを目的とする。生体、細胞、タンパク質などが本来持つ物質としての電気的性質(電気物性)を指標にして、幹細胞としての性質を規定する技術の確立を行う。間葉系幹細胞は生体から採取した後、培養皿上で培養増幅することが可能である。そこで、組織幹細胞に特異的な電気物性を解析結果を踏まえ、本年度では培養後に電気物性も変化するかどうかの解析を行うことにした。間葉系幹細胞をin vitroで培養することで、幹細胞は徐々に分化することが知られており、培養前後の間葉系幹細胞の電気物性を調べることで、幹細胞性と電気物性の関係性を調べることが可能になる。培養前後の解析の結果、培養により電気物性は大きく異なることがわかった。しかしながら、細胞径が異なることや培養による接着性が高くなってしまうことから、最適な解析チップの再検討が必要であると考えられた。その他、造血幹細胞や歯髄間葉系間幹細胞、iPS細胞由来の間葉系幹細胞を用いた解析に向け、細胞分離法や誘導技術の確立を行った。ヒト歯髄間葉系間幹細胞の分離及びヒトiPS細胞の間葉系への誘導法について学術論文に報告した。培養後の細胞の性質により、解析チップが詰まってしまうなどのトラブルがあったが、細胞濃度を下げたり流速を調整することで対処した。今後は細胞径の大きい解析チップの利用も視野にいれて研究を進めていきたいと考えている。

現在までに、蛍光色素や抗体などの標識なしで細胞性質を分析する技術の開発を目指し、幹細胞に特異的な電気物性の探索を行ったところ、細胞の「比誘電率」が異なることを明らかにしている。そこで本年度は、幹細胞の性質変化に伴い遺伝子発現がどのように変化するかを解析することにした。生後0日から3日のマウスの四肢から組織を採取し、コラゲナーゼ処理後、細胞を抽出した。384 wellプレートに対しSingle cell sortingを行い、細胞からRNAを採取、逆転写・増幅を経て、単一細胞の遺伝子発現を調べた。その結果、複数の組織間葉系細胞の集団を同定することに成功した。また、培養前・後を比較したところ、培養を経ることで各集団の遺伝子発現が変化することが観察された。更に、単一細胞遺伝子解析と、細胞表面抗原の発現をIndexすることで、表面抗原と遺伝子発現相関について解析を進めた。筋組織及び骨髄におけるCD146陽性細胞はSox10 (venus)の発現量が高く、培養後もSox10陽性を維持したまま培養することが可能であった。また、CD146陽性および間葉系マーカーが陰性である集団から、培養を経ることで間葉系マーカーを発現する細胞集団へと転換していることが分かった。クローナルに解析した培養系においても、骨・軟骨・脂肪に分化することを確認した。現時点で得られている結果からは、培養前には間葉系幹細胞の表面抗原を発現していない少数の細胞集団が、培養後の間葉系幹細胞集団を作り出す可能性を示唆するデータが得られている。当初予定していた実験を遂行し、予想の範囲内の実験結果が得られている。培養前後における細胞の遺伝子解析は順調に進んでいる。現在詳細なデータ解析を進めている段階であるが、今後は、マウス四肢組織以外の様々な細胞を対象として実験対象を広げていく予定である。特定の細胞集団を蛍光色素などの標識なしで同定できれば、細胞種・生物種を超えた普遍的な指標としてユニバーサルに利用できると考えられる。本研究では、生体、細胞、タンパク質などが本来持つ物質としての電気的性質(電気物性)を指標にして、幹細胞としての性質を規定する技術の確立を行うことを目的とする。はじめに、培養を介さない状態における幹細胞の性状を調べるため、フローサイトメーターで細胞を純化後、それぞれの細胞種に対する電気物性の計測を行った。CD45抗体、GPA抗体を用いて、正常ヒト骨髄細胞より、ヒト白血球細胞・赤血球細胞をそれぞれ分離した。電気物性測定器における測定値から、細胞膜の比誘電率(Cm)・細胞質導電率(K)・細胞径(d)を算出(逆解析)し、情報をプロットした。その結果、ヒト白血球細胞・赤血球細胞においてさほど大きな違いを得ることはできなかった。一方、ヒト骨髄における間葉系幹(前駆)細胞(LNGFR+THY1+細胞)における電気物性を調べてみたところ、間葉系幹(前駆)細胞と血球系細胞では、細胞膜の比誘電率の違いが確認された。さらに培養前後における電気物性の違いを確認したところ、培養により電気物性は大きく異なることがわかった。特に、培養することで細胞径(d)の値が大きくなり、その結果細胞膜の比誘電率(Cm)や細胞質の導電率(K)に影響を与えるのではないかと考えられた。マウス骨髄でもヒト骨髄とほぼ同等の結果が得られた。以上の実験により、採取方法・培養方法が同一であることを条件に、細胞種特異的な電気物性が存在し、それら電気物性の違いを測定できることが示唆された。組織幹細胞に特異的な電気物性を解析した上で幹細胞能力が変化した場合に電気物性も比例して変化するかどうかの解析を行う。
隕石衝突によって初期地球へ供給された有機物の化学進化についての実験的研究

隕石や彗星によって初期地球に供給された有機物組成を検討するため、模擬隕石(有機物+蛇紋岩粉末)、模擬彗星(有機物+水+カンラン石粉末),マーチソン隕石に衝撃波を作用させアミノ酸とカルボン酸の挙動を検討した。アミノ酸については、15GPaから20 GPaの圧力範囲で、アミノ酸が重合したペプチド(3量体まで)が生成すること、カルボン酸については、マーチソン隕石中に存在するカルボン酸以外の有機物から衝撃によって新たにカルボン酸が生成することが明らかになった。本研究の目的は、「初期地球に落ちた隕石中の有機物がどのように化学進化したのか?」を探ることである。このために、平成21年度は基礎研究として、化学進化で重要な役割をしたと考えられる有機物の分析法の開発と、それら有機物の衝撃実験を行った。1.出発物質の選定とその分析法の開発出発物質の有機物としては、隕石中に比較的高い存在度を示し、生命にとって重要な有機物であるアミノ酸とカルボン酸を選択した。アミノ酸については、エステル化とアシル化を行うことで沸点を下げ、GC-FIDとGC-MSによって定性、定量分析を行った。カルボン酸については、エステル化のみの操作であるが、エステル化剤としてブタノールとイソプロピルアルコールを比較検討し、副生成物が極端に少ないイソプロピルアルコールを使用することとした。これらの操作はすべてクリーンルームで行なわれ、周囲からの汚染を可能な限り除去することに成功した。2.衝撃実験アミノ酸の衝撃実験においては、1520GPa付近で急激に分解、35GPa程度で95%が分解、20GPa付近では出発物質の2分子が重合してペプチドが生成、などが明らかになった。また、分解したアミノ酸の一部は酸加水分解を経ることで再びアミノ酸に戻ることも明らかになった。カルボン酸については、2025GPa付近で急激に分解、35GPa程度で8090%が分解、などが明らかになり、一般に、アミノ酸よりもカルボン酸の方が衝撃に対して安定であることがわかった。本研究の目的は,「地球に落ちた隕石中の有機物がどのように化学進化をしたのか?」を探ることである.平成22年度では,前年度に開発したアミノ酸分析法およびカルボン酸分析法を用いて,衝撃を作用させた隕石模擬物質中のアミノ酸およびカルボン酸の挙動を検討した.カルボン酸の衝撃実験では,出発物質として蛇紋岩粉末と3種類のカルボン酸(酢酸,酪酸,ヘキサン酸)ナトリウム塩を混合したものを用意した.実験の結果,「20GPaを超えるとカルボン酸は急激に分解すること」、「35GPaではカルボン酸の0.5%から5%生き残ること」,「同程度の衝撃圧力においては炭素数の多いカルボン酸が安定であること」などを明らかにした。アミノ酸の衝撃実験では,出発物質として蛇紋岩粉末とアミノ酸4種(グリシン、アラニン、アミノ酪酸、アミノイソ酪酸)を混合したものを用意した.ここで選んだ4種のアミノ酸は炭素質コンドライト中に多く含まれているものである。実験の結果、「アミノ酸は約20GPaを超えると急激に減少すること」,「アミノ酸の一部は遊離アミノ酸から酸生成アミノ酸(酸加水分解を行うとアミノ酸に変化する物質)へと存在形態が変化すること」が明らかになった。さらに,「アミノ酸2分子が重合してペプチドを生成すること」も確認された.また,このペプチドには2つのアミノ酸が1つのペプチド結合で鎖状につながったものと、さらにもう1回ペプチド結合することで環状につながったジケトピペラジンが存在することが確認された.これら結果は、初期地球に落下した隕石によって供給されたアミノ酸とカルボン酸の特徴を明らかにするための重要な情報となる。本研究の目的は「地球に落ちた地球外物質によってどのような有機物が供給され,その後どのように化学進化したか?」を探ることである。平成23年度は,隕石中と同程度のカルボン酸存在度に調整したカルボン酸+蛇紋岩混合粉末(模擬隕石)とマーチソン隕石の2種類の出発物質を使って衝撃実験を試みた。しかしながら、平成23年度遂行した実験の一部について再実験の必要が生じたため、この再実験を平成24年度に遂行した。平成23年度の模擬隕石を用いた実験では,衝突させる弾丸の厚さを1 mm,2 mm,4 mmと変化させ,衝撃圧力に対するカルボン酸の組成変化を調べた。この実験により,カルボン酸が出発物質の5%程度になる衝撃圧力は、1 mm,2 mm,4 mmの弾丸について,それぞれ30 GPa,25 GPa,20 GPa程度であることが明らかになった。しかし、実験データが少ないため(特に、1 mm弾丸と4 mm弾丸)、実験結果の信頼度に問題があることが、他の研究者によって指摘された。そこで、1 mm弾丸と4 mm弾丸について再実験を行ったところ、平成23年度の実験結果とほぼ同様の結果を得るに至った。

これにより、衝撃反応によってカルボン酸が分解するのは,衝撃波によって高温高圧になっている時であるという平成23年度の結論が支持された。さらに、弾丸厚さの違いに起因する衝撃持続時間の違い、衝撃温度、カルボン酸の分解率から反応速度論の知見からの議論も試みた。なお、衝撃持続時間は、反応容器と弾丸の材質(SUS 304)と弾丸速度のデータから、0.3μsから1.6μsと見積もられた。さらに、衝撃温度については、試料内を衝撃波が繰り返し反射することによって圧力と温度が上昇するというリングアップを考慮して、330 Kから570 Kと算出した。本研究の目的は「地球に落ちた地球外物質によってどのような有機物が供給され,その後どのように化学進化したか?」を探ることである。平成24年度は模擬彗星物質を用いて衝撃実験を試みた。まず、彗星を模した出発物質の衝撃実験を行えるよう,液体用衝撃反応容器の開発を行った。固体用に使用していた反応容器のプラグ部分を2つに分割し、試料を封入するプラグ部分をガスケット(アルミニウム)でシールすることにより、液体試料の衝撃実験を可能とした。次に、彗星衝突を模擬した衝撃実験を行った。それにより、彗星の中に含まれるアミノ酸が衝撃により重合し、ペプチドを生成することが明らかになった。この実験では3量体までのペプチドの生成が確認された。また、2量体のアミノ酸については、アミノ酸が鎖状につながったジペプチドの方が、さらなる分子内縮合によって環状につながったジケトピペラジンよりも多く生成することも分かった。これらの結果は、彗星衝突という極低温環境での衝撃化学反応が鎖状のペプチドの生成に有利に働いていること、初期地球に降り注いだ彗星の量や衝突条件を考慮すると、彗星衝突により供給されたペプチドの量は海底熱水噴出口におけるペプチドの生成量に匹敵する可能性があることを示唆している。さらに、衝撃によるアミノ酸の化学反応の反応メカニズムについての基礎的な理解するため、出発物質の温度を77 K、300 K、450 Kと変化させて衝撃実験を行った。77 Kでの実験は、試料を封入した衝撃実験用容器を液体窒素で満たした発泡スチロール容器の中に入れ、その状態のまま衝撃を与えることで実験を行った。450 Kでの実験は、ヒーターを用いて衝撃実験用容器を加熱することで実現した。その結果、アミノ酸の衝撃分解とペプチドの生成は圧力よりもむしろ温度に依存した反応であることがわかった。隕石を模倣したカルボン酸・蛇紋岩粉末試料とアミノ酸・蛇紋岩粉末試料への衝撃実験は終了したが,彗星を模擬した衝撃実験ができていない。これは,水を含む出発物質を封入することのできる衝撃反応容器を開発できていないためである。24年度が最終年度であるため、記入しない。彗星を模した出発物質の衝撃実験を行えるよう,液体用衝撃反応容器の開発を行う。新たに開発した反応容器を用いて液体窒素温度環境でのアミノ酸・水混合試料の衝撃反応を調べる。
持続可能な地域農業構築に向けた枝番集落営農の組織再編とその条件

集落営農は我が国における地域農業の有力な担い手となっているが、組織に参加する農家の個別的な経営形態が継続している「枝番集落営農」も多く、集落営農と組織参加農家が「競合」状態にあるケースも少なくない。しかし今後、高齢化や跡継ぎ不足によってリタイヤする農家が確実に増えていく中、人口減少が進む農村において持続可能な地域農業を構築していくためには、枝番集落営農は、組織再編を通じて参加農家との間に協同関係を形成することが必要である。そこで本研究では,参加農家との協同関係形成に向けた枝番集落営農の組織再編のあり方を解明するとともに、それを可能とする条件を明らかにする。
映像制作による異文化交流のためのウェブ・プログラムのデザイン

メディアはグローバル化し、インタネットは普及しているが、アジア地域における情報格差は依然と存在し、情報の信頼性や公平性などにおいても多くの課題を抱えている。そのなか、この研究では「異文化交流」と「メディア・リテラシー」のための国際教育プログラムがデザインされた。実際2012年ー2016年に4回の直接参加型ワークショップと2回のオンライン・ワークショップがアジア諸国からのべ400人が参加し、実行された。アジアの大学生たちの映像作品が彼らの自己認識と他者認識をどう現しているかについての研究と異文化ワークショップの効果と参加者に対する影響を計るための方法論の研究が行なわれた。2013年度には二つのプロジェクトを行なった。一つ目は、2014年2月6日ー12日実施されたd'CATCHProject 2014である。今年度のd'CATCHプロジェクトでは今までのプロジェクトの内容を発展した形で、"d"CATCH meets Sawara_ Asia to local"のキャッチフレーズのもとに、アジア諸国の学生たちと日本の地方の人々を結ぶものとしてデザインされた。千葉県香取市佐原の商工会のサポートを受けて行なわれた。各国の学生は『ICON』のテーマで作られた5つのトピック(Fashion, Motif, Subculture, Scenery, Love story)の映像を制作し、その映像とトピックについて、佐原の市民を交えて上映会と討論会を行なった。日本(神田外語大学26名)、タイ(チュラロンコン大学18名、タイ・ユース・ニュース9名)、中国(伝媒大学24名)、インドネシア(UPNVYG5名)合計:82名であった。二つ目はV-Pal Projectで日本の神田外語大学学生(20名)とインドネシアのUPNVYG(25名)の2国間で行なわれたOn-Line Projectであった。2013年4月ー7月まで実施されたが、その目的は両国の学生たちのメディアリテラシーの向上と相互理解を高めるものであった。今年度の成果は大きく二つある。はじめは、「d'CATCH2013」をタイ、バンコクのチュラロンコン大学で2013年1月26日ー2月3日で開いたことである。今回は既存のプロジェクトメンバーである日本、中国、タイ、フィリピンだけではなく、ゲストとしてベトナム、インドネシア、ラオス、カンボジア、ミャンマーの5各国が参加し、全部100人以上の大学生とスタッフが集まった。「trans-culture」をテーマに学生たちは自分たちが作ってきた映像をもて、インターナショナルなオムニバス映像を制作し、それぞれのトピックについてディスカッションした。日本からは25名の学生が参加した。二つ目は日本の神田外語大学とインドネシアのUPN VeteranYogyakarta間で始められた「VーPALProject」である。この新しいプロジェクトには日本の16名の学生とインドネシアの20人の学生が参加し、1学期の授業の中で(4月ー7月)自分たちが制作した映像を交換しながら、相手国の学生の質問に答えることによって、お互いの社会や文化を学び合うことを目指している。以上の二つのプロジェクトの為にタイ、インドネシア、ベトナムを訪問し、大学研究者たちと話合い、またd'CATCH2013の会場にては参加した9カ国の大学研究者や関係者たちとon-lineシステムを含め、今後のアジアネットワークをどのように構築していくかについて話し合った。今年度はメディア制作を通して、アジアの大学生間のコミュニケーションと相互理解のためのプロジェクトを二つ行なった。一つはインドネシアのUPN Veteran YogyakartaとのV-PAL Project 2であり、もう一つは中国南京の電媒大学で行なったd'CATCH2015である。V-Pal Project 2は前年度に続いて2回目に行なったプロジェクトである。インドネシアと日本の学生がお互いの社会や文化に対する質問と答えを映像制作して、交換し合うことによって、映像メディアの制作・表現能力を向上しながら相互理解を深めていくものである。学生たちのコミュニケーション過程やその成果はFacebook(https://www.facebook.com/groups/350490648444963/)とV-Pal Project 1&2のWebsite (http://seongsoobaeg.tumblr.com)に記録されている。d'CATCH2015は、2015年1月31日ー2月6日まで電媒大学南京キャパスで行なわれた。日本、中国、タイ、インドネシアの4カ国の学生たちが集まって、『Equal?』のトピックをもって、ディスカッションと共同映像制作を行なった。その成果はhttps://dcatchdotcom2.wordpress.comに記録されている。また日本、タイ、インドネシアの学生たちの中国に対するイメージがプロジェクトの前後にどう変化したかついてアンケート調査とインタビュー調査を行なった。またシンガポールにおける国の文化政策について調査を始めた。1999年からシンガポール政府によって実施されているマスタープランは2015年が3回目の最後の年になっており、その内容と成果について資料を集めているが、その調査結果は最終年度のレポートに報告される予定である。本研究の課題はアジアの大学がネットワークを作り、メディアリテラシーと異文化理解を趣旨とする国際プロジェクトを実行すると同時に、アジアの大学生たちがオンライン上でコミュニケーションしながら、共同作業を行なうプログラムを考案することであった。そのため、研究は二つの次元で行なわれた。合宿参加型のワークショップとオンラインワークショップであった。第1に合宿参加型ワークショップは学生たちが国別にドキュメンタリー映像を作るだけではなく、多国チームで各国の映像を合作映像に作り直す共同作業をした。参加国は日本・中国・タイ・インドネシア・フィリピンの5カ国で、メンバーは大学の教員と大学生である。この国際ワークショップは研究期間中毎年1回、計4回行われた。

2013年はタイのチュラロンコン大学で、ゲスト国も入れて、「Trans-culture」をテーマにアジアの10各国の大学の教員と大学生たちが集まった。2014年には日本の地方とアジアをつなげる趣旨で千葉県の佐原市とコラボレーションを行なった。テーマは「ICON」、4カ国参加。2015年は中国の電媒大学の南京市で「Equal?」をテーマにワークショップを行なった。4カ国参加。2016年はフィリピンのサント・トマス大学で「HOPE」をテーマに、5各国が参加。2016年度に特に注目したポイントはこのワークショップのデザインや運営だけではなく、これらのワークショップの影響や効果を計るための調査方法であった。第2にオンラインワークショップとして「V-Pal Project」を日本とインドネシアの大学生で2013年・2014年に実施した。各国が作った映像を手紙のようにオンライン上でやりとりしながら、お互いの社会を学びあうプログラムで、経費や時間的な負担を減らしながら、メディアリテラシーと異文化理解を深めるための教育プログラムであった。メディアはグローバル化し、インタネットは普及しているが、アジア地域における情報格差は依然と存在し、情報の信頼性や公平性などにおいても多くの課題を抱えている。そのなか、この研究では「異文化交流」と「メディア・リテラシー」のための国際教育プログラムがデザインされた。実際2012年ー2016年に4回の直接参加型ワークショップと2回のオンライン・ワークショップがアジア諸国からのべ400人が参加し、実行された。アジアの大学生たちの映像作品が彼らの自己認識と他者認識をどう現しているかについての研究と異文化ワークショップの効果と参加者に対する影響を計るための方法論の研究が行なわれた。アジアにおける研究者及び大学生たちのネットワークを大きくしていく当初の計画はやや頭打ちになっている。現在関係する国は日本、中国、タイ、インドネシア、フィリピンの5カ国になっており、より多くの国を巻き込んでの展開には至っていない。しかしそれは活動の内容の質を保つためでもあることから、数と質のバランスを保つのは相変わらず難しい作業であると感じている。アジア各国のメディア文化の事情に関する調査は主にその方向性を国の文化政策についての調査になっているが、特に中国とシンガポール政府の政策に関する調査は順調に進んでいる。異文化コミュニケーション、メディア文化、メディア教育、メディア文化、メディア教育今年度は国際共同映像作りに現在のパートナー以外の国の参加を試みる。候補国としてはミャンマー国を予定している。
コンタクチンサブグループ分子とNotch間情報伝達を介するミエリン形成機構

中枢神経系のミエリン鞘形成機構の解明には、オリゴデンドロサイトの分化の過程を分子レベルで理解すること必須である。発生の初期においては神経細胞膜上のJagged1と未分化のオリゴデンドロサイト前駆細胞上のNotchの相互作用によってNotchの細胞内領域NICDが切断されて核に移行し、RBP-Jを介してHesの発現を制御しオリゴデンドロサイトの分化が抑制されるモデルが提案されている。私たちは、本研究においてコンタクチンがNotchの新たな基質であることを示し、有髄神経のミエリン形成過程でNotch-Jagged1のトランスの相互作用からNotch-コンタクチンの相互作用に切り替えることによってオリゴデンドロサイトの成熟を促進することを明らかにした。Notch-コンタクチンのシグナルはDeltex1とNICDを介して核に伝えられMAGの発現を上昇させ、オリゴデンドロサイトの分化を促進した。コンタクチンは進化的に同一の分子から派生したと考えられるNB-3を含む他の5種類の分子とともにサブグループを形成している。そこで、これらのサブグループについてもオリゴデンドロサイト分化・成熟への関与について検討した結果、NB-3がコンタクチンと同様にNotchと結合し、そのシグナルはDeltex1とNICDを介して核につたえられMAGの発現を上昇させた。NB-3はコンタクチンよりも早い時期から発現し、オリゴデンドロサイト様に分化する細胞株OLN-93を使用した実験では、コンタクチンより顕著に分化・成熟させる働きが強いことも明らかにし報告した。今後はNB-3とコンタクチンの作用の違いについて更に詳細な検討を行うことにより、これらの生体内での役割分担についての知見が明らかになるものと期待される。コンタクチンサブグループは脳・神経系に特異的に発現している神経認識分子群で6種類の分子が存在している。近年、サブグループの中でもコンタクチンは有髄神経ではミエリン構造の維持に大きな役割を果たしていることが報告された。コンタクチンはランビエの絞輪に隣接するパラノード領域に局在し、Casprと呼ぱれる分子とcis複合体を形成し、グリア側のNF155分子と結合することによりパラノード構造を維持している。一方、Notchはグリア細胞の分化の過程で様々な重要な役割を果たしており、Notch欠損マウスを用いた実験で中枢神経系においては未熟なオリゴデンドロサイトが異所的に発現することから、オリゴデンドロサイトの分化を抑制している可能性が考えられている。しかし、Notchの神経細胞側の基質であるJagged1はオリゴデンドロサイトが分化する前に急激に減少するのに対しNotchの発現は継続することから、Jagged1以外にも神経細胞側にNotchの基質が存在する可能性が考えられた。そこで、この時期に発現を始めミエリン構造維持に重要な役割を果たしているコンタクチンがNotchの次の基質である可能性について検討した。先ず、オリゴデンドロサイト細胞株OLN-93細胞を用いて結合実験を行ったところコンタクチンと結合し、その結合は抗コンタクチン抗体、抗Notch抗体で阻害された。一方、コントロールであるCHL1(他のサブグループに属する神経認識分子)とは結合しなかった。またラットの脳抽出液を用いた免疫沈降法では、抗コンタクチン抗体でNotch1が免疫沈降し、逆に抗Notch1抗体でコンタクチンが免疫沈降した。更にNotch1のN端側からC端側を4つに分けたフラグメントを大腸菌に発現させ、コンタクチン抗体で免疫沈降したところ、C端側の2つのフラグメントがコンタクチンと結合することが明らかになった。現在、in vivoでの相互作用の可能性と相互作用によるNotchの細胞内領域の切断による核への局在化について検討している。

免疫グロブリンスーパーファミリーに属する細胞接着分子の中で、コンタクチンは神経系に特異的に発現しており、近年、有髄神経のランビエの絞輪に隣接するパラノード構造維持に必須の役割を果たしていることが示されている。一方、有髄神経のミエリン形成過程においてはNotch-Jagged1のトランスの相互作用によってオリゴデンドロサイトの分化が抑制されているが、Jagged1の減少に伴って抑制が取り除かれることによりオリゴデンドロサイトが成熟しミエリンが形成されるというモデルが提案されている。しかし、Notchの神経細胞側の基質であるJagged1はオリゴデンドロサイトが分化する前に急激に減少するのに対しNotchの発現は継続することから、Jagged1以外にも神経細胞側にNotchの基質が存在する可能性が考えられた。そこで、この時期に発現を始めミエリン構造維持に重要な役割を果たしているコンタクチンがNotchの次の基質である可能性について検討を始め、昨年度はコンタクチンは神経の軸索側で発現し、オリゴデンドロサイト側で発現しているNotchと相互作用していることを明らかにした。そこで今年度は、コンタクチンとNotchの相互作用によって、オリゴデンドロサイトにどのような影響を与えるのか、更にコンタクチンからNotchに伝えられたシグナルが細胞内でどのように伝達されているのかを検討した。その結果、Jagged1-NotchのシグナルがRBP-JとNICDを介して核に伝えられるのに対し、コンタクチン-NotchのシグナルはDeltex1とNICDを介して核につたえられMAGの発現を上昇させ、オリゴデンドロサイトの分化を促進することを明らかにした。現在、コンタクチンと同じサブグループに属するNB-3についてNotchとの相互作用を調べている。コンタクチンは神経系に特異的に発現している免疫グロブリンスーパーファミリーに属する細胞認識分子であり、有髄神経のランビエの絞輪に隣接するパラノード構造維持に必須の役割を果たしていることが示されている。コンタクチンは進化的に同一の分子から派生したと考えられるNB-3を含む他の5種類の分子とともにサブグループを形成している。私たちは、本研究においてコンタクチンがNotchの新たな基質であることを示し、有髄神経のミエリン形成過程でNotch-Jagged1のトランスの相互作用からNotch-コンタクチンの相互作用に切り替えることによってオリゴデンドロサイトの成熟を促進することを明らかにした。オリゴデンドロサイトの分化抑制状態ではNotch-Jagged1のシグナルがRBP-JとNICDを介して核に伝えられるのに対し、成熟促進においてはコンNotch-コンタクチンのシグナルはDeltex1とNICDを介して核につたえられMAGの発現を上昇させ、オリゴデンドロサイトの分化を促進することを明らかにし報告した。このようにコンタクチンがミエリン鞘形成・維持に重要な役割を果たしていることを明らかにしたが、他のサブグループ分子の役割については殆ど明らかにされていない。そこで、本年度はコンタクチンサブグループであるNB-3についてNotchとの相互作用を調べることにした。
相互作用放射線治療を志向した四次元動体追跡ＣＴ技術の開発

四次元動体追跡コーンビームCT(CBCT)撮影技術の開発を実施した。体内の動きの三次元データに基づいてCBCT撮影時の投影画像の角度分布を解析し、四次元動体追跡再構成の実現性を検証した。また、CBCT撮影試験装置を用いて金マーカを埋入した動体ファントムの二軸CBCT撮影試験および四次元再構成を実施した。位相区分のない全位相再構成画像と本手法による四次元再構成画像をそれぞれ作成し、四次元再構成の有効性および画質について評価した。また、本四次元CBCT再構成の更なる有効性検証のため、放射線治療中の腫瘍の長周期・非周期的な運動(ベースラインシフト)の詳細な解析を並行して実施した。研究初年度は体内の動きの三次元データに基づいて実際のCBCT撮像条件および位相分割条件を想定した場合の投影画像の角度分布を解析し、四次元動体追跡再構成の実現性を検証した。また、動きのパターンと最適な撮像条件および位相分割条件に関する検討を行った。さらに、静止ファントムを撮影した投影画像を先述の角度分布に基づいて区分し、実際に再構成を行って位相分割時の再構成画質に関する基礎検討を行った。また、北海道大学の陽子線治療装置に搭載される位置決め用CBCT撮影システムと同等の幾何学配置を有するCBCT撮影試験装置を用いて、金マーカを埋入した動体ファントム(胸部ファントム)の二軸CBCT撮影試験を実施した。研究最終年度は、前年度に実施のCBCT撮影試験装置を用いた動体ファントム撮影試験で得られた画像の解析および金マーカー座標に基づく位相分割、四次元CBCT再構成を行った。位相区分のない全位相再構成画像と四次元再構成画像をそれぞれ作成し、四次元再構成の有効性および画質について評価した。また、金マーカーの三次元座標に基づいて放射線治療中の腫瘍の長周期・非周期的な運動(ベースラインシフト)の詳細な解析を実施した。この結果に基づき、放射線治療におけるCBCTを用いた三次元位置決めにおいて、本提案の四次元CBCT再構成手法は従来の位相分割再構成手法と比較して有利であることの見通しを得た。四次元位相分割CBCT再構成の基礎検討として、北海道大学における過去10年以上に亘る動体追跡放射線治療の経験から得られた体内の動きのデータ(三次元、30Hz)の解析を実施し、動きの特徴を明らかにするとともに投影角度のばらつきの少ない最適な撮像条件について検討を行った。具体的には、実際の患者の動きに対して様々な撮像条件(撮像角度範囲、フレームレート、回転速度等)で撮像を行った場合の各位相における投影角度の分布をシミュレーションし、再構成に必要な投影データが得られるか否かを評価した。その結果、従来機に見られる1方向のみの撮影では長周期の体動に対して撮像データの角度欠損が大きく再構成画質に著しく悪影響を与えることが示されたが、本研究課題で実施する2方向同時撮影の場合は投影データの欠損が抑えられ、各位相において再構成に支障ない投影角度分布が得られることが示された。以上の検討に基づき、株式会社日立製作所日立工場内に設置の回転撮影試験装置を用いてファントム撮影実験を実施した。まず始めに、静止した画質評価ファントムおよび人体ファントムを撮影し、装置基本特性の評価を行った。続いて、四次元位相分割再構成を実施するための基礎データとなる、動体ファントムを用いた動体撮影を行った。ここでは、周期・振幅の異なる様々な動きのパターンに対して複数の撮像条件で撮影を実施し、動きの特徴と撮影条件・画質の関係を明らかにすることを目的とした。なお、本実験では動きの特性の影響を明確化するため、ファントムの動きは一方向とした。本撮影で得られたデータは当初の計画通り平成25年度に解析を行う予定である。また、CBCTは診断用CTと比較して低速度・長時間の撮影となるため、長周期の体動(ベースラインシフト)が大きく画質に影響する。そのため、ベースラインシフトの解析を新たに実施した。本研究課題において最重要の実施内容である四次元位相分割CBCT再構成のための基礎検討を当初の計画通り実施した。四次元再構成の実現可能性を検証するため、体動の特性と投影角度分布の関係を明らかにし、平成25年度に実施する四次元位相分割再構成への見通しを示した。また、低回転速度・長時間の撮影を行うCBCTでは非周期・長周期の体動(ベースラインシフト)が大きく影響することも検討に追加し、ベースラインシフトに対する解析も新たに実施した。二対の透視撮像系を用いた撮影実験も当初の計画通り実施した。アーチファクトの低減や低線量撮影の実現可能性検討のための撮影に加えて、ベースラインシフトの影響を評価するための撮影も実施し、平成25年度に実施する再構成アルゴリズム改良に向けての基礎データを取得した。

以上により、当初の研究計画通り研究は進捗し、所定の目的が達成されていると考えられる。平成24年度に実施した基礎検討および取得した撮影実験データに基づき、四次元位相分割CBCT再構成を実施する。二方向から同時撮影されたマーカーの三次元空間座標算出からその座標に基づく位相分割および位相分割再構成に至るまでの一連の手順を確立し、四次元位相分割CBCT再構成を実現する。また、この中で発生する種々の課題、具体的には三次元空間座標算出に用いる金マーカーに由来する金属アーチファクトへの対応や疎なデータからの画像再構成、あるいは被曝線量低減を目的とした低線量撮影データからの画像再構成等に対応するため、再構成アルゴリズムの開発・改良を並行して実施する。また、四次元位相分割CBCTの臨床応用への道筋を示すため、放射線治療における高精度位置決めや線量分布評価へのCBCT画像の適用可能性や有用性について検討する。具体的には、CBCT画像を用いた三次元位置合わせの高度化や、非剛体レジストレーションを用いた線量分布評価を実施する。平成25年度は四次元位相分割CBCT再構成を実施し、また再構成アルゴリズムの改良を並行して進めるため、画像再構成用ワークステーションを導入する。なお、ソフトウェアは既存のプログラミングソフトウェアを用いて開発する。また、平成25年度は研究成果報告のための学会出張費および論文投稿費・英文校正費に研究費を使用する。また、解析結果の記録・保存のために大容量ハードディスクドライブおよび記録メディアを購入する。なお、一部の平成24年度購入品の仕様検討および機器選定に時間を要したため支払いが平成25年度となったが(納品は平成24年度中に完了)、既に執行済みである。
研究者と調査対象者による、映像記録制作手法の開発と「映像アーカイブ化」の実践

本研究は、社会組織の変容に関する文化人類学的調査過程において、調査者と地域住民による映像記録制作と「映像アーカイブ化」を通じて、地域連携をふまえた調査モデルづくりを目的としている。京都市静原における年中行事の調査過程で、特に地蔵盆と虫送り行事に対応する諸民族の年中行事に地域住民が関心を示すこととなった。その結果、調査者がネパール・カトマンズとスペイン・バレンシアの祭りを映像アーカイブ化することで調査者と地域住民、そして複数の地域を連環する形で映像による情報共有がなされた。当初の目的を超えて、地域住民自らが映像制作に関与することで、自身を客体化し他者への関心を促した本取り組みは、研究者と複数の調査地域の人々が、映像アーカイブ化による研究成果を連環的に相互利用できる有機的な調査モデルの形成が可能となることを示したといえる。研究者と調査対象者による映像記録制作と地域住民との「映像アーカイブ化」を実践にむけた取り組みの第一歩として、文献資料と映像資料から調査対象の先行研究を収集・整理した。また、映像記録の対象として、地蔵と地蔵盆に関する調査を実施し、映像記録と分析をおこなった。調査地は、本プロジェクトの主調査地である京都市静原町と地蔵盆の比較調査をおこなう神戸市東灘区西青木地区、さらに、日本と比較するため、ヒンドゥー教と仏教の像が街に散在するネパールでの調査もおこなった。静原町の調査では、地蔵盆を通して祭りの主催者である静原町の人々と交流し、静原町の社会組織と年中行事の変容に関するインタビューをおこなうことで、現在の静原町が直面する問題を知ることができた。ネパールでは、石像の種類や形状、街区における分布調査、さらに、早朝の石像へのプジャ(儀礼の一種、お供えと祈り)の調査をおこなうことで、神仏と人々との関係を探った。その調査のなかで、通常は記録できないパタン市のゴールデンテンプルで月に一度おこなわれている僧侶の交代式を映像記録として残すことができた。ネパールの調査では、関西学院大学のネパール研究者らとの交流を通して、ネパール文化の映像アーカイブ化の必要性と取り組みの可能性について情報交換をおこなうことができた。本研究の目的は、研究者と調査対象者による映像記録制作を通して地域住民との「映像アーカイブ化」の実践を試みることであった。研究計画最終年である本年度は、昨年度に続き、京都市・静原の年中行事である地蔵盆と虫送り行事を対象として調査対象者と共同して映像を記録した。また、火をシンボルとした虫送り行事と比較するため、ネパールの虫送り行事であるガンタ・カルナとスペインのバレンシア火祭りの調査・撮影をおこなった。これらの調査において、静原で記録した映像とネパール、スペインの年中行事の記録映像を各地域でコミュニケーションツールとして利用し、映像的に比較しインタビュー撮影することで、年中行事の意味づけに関する調査をおこなった。また、関西学院大学大学院に所属するネパール研究者と記録した映像を視聴し、映像記録の制作と地域住民との映像アーカイブ化のシステム構築のために、どのような取り組みが可能か情報交換をおこなった。通常、調査結果は文字としてまとめられるが、言語の違う住民同士で情報共有することが難しい。しかし、上記の取り組みにより、地域住民と共同しておこなう年中行事の調査では、視覚的に確認でき、記憶を喚起する媒体となりうる映像アーカイブを利用することが有効であると考えられた。また、年中行事の映像記録とともにおこなったインタビューの映像記録とその視聴から、映像アーカイブの構築だけでなく、映像アーカイブを利用した調査記録そのものをアーカイブ化することも今後の調査で重要な役割を果たすと考えられる。本研究の成果は、地蔵盆の映像比較に関する論文とインタビュー映像に関する論文、日本文化人類学学会における分科会で発表された。
電磁場内にある多体量子力学系の数理解析

清瀬周氏(神戸大学)との共同研究で、定電場と定磁場双方が印加されている空間内にある多体量子力学系に対して、その運動を支配するハミルトニアンによって生成される時間発展作用素に対するAvron-Herbst型の公式の、簡便な導出法を開発し、その公式を応用して、1個の粒子のみ荷電しており、他の粒子は非荷電であるような系に対する漸近完全性を証明した。前年度には準備段階であった論文を当該年度半ばに書き上げ、それがある学術雑誌に掲載されたことで、この結果は既に公表されている。また、同氏との共同研究で、時間周期的ポテンシャルをもつ2体シュレーディンガー作用素に付随するFloquet Hamiltonianに対する新たなconjugate operatorを提唱し、Mourre評価を得た。これまでは1998年に横山氏によって提唱されたものしか知られていなかった。その続きで、こちらは研究代表者単独での研究であるが、時間周期的ポテンシャルをもつ3体シュレーディンガー作用素に付随するFloquet Hamiltonianに対するconjugate operatorを構成し、Mourre評価を得た。そのconjugate operatorは、前述の、横山氏の仕事、研究代表者と清瀬氏との共同研究で提唱された2体Floquet Hamiltonianに対する2種類のconjugate operatorを貼り合わせることで構成されるもので、これまでに発見されてはいなかったものである。また、板倉恭平氏(神戸大学)、伊藤健一氏(東京大学)、Erik Skibsted氏(Aarhus大学)との共同研究で、Stark Hamiltonianに対して、多体シュレーディンガー作用素に対するスペクトル理論に対して提唱した新たな手法に相当するものを構築した。これらはプレプリントの段階である。時間周期的ポテンシャルをもつ3体シュレーディンガー作用素に付随するFloquet Hamiltonianに対するconjugate operatorを構成することに成功したことで、1986年の中村周氏の仕事以来取り扱われてこなかった、当該の3体系に対する漸近完全性の問題の、望ましい解決への一歩にこの結果がなり得るからである。時間周期的ポテンシャルをもつ3体シュレーディンガー作用素に付随するFloquet Hamiltonianに対するMourre評価から、そのハミルトニアンによって生成される時間発展作用素に対するminimal velocity estimateを導出することが一つの目標である。それから自然と、時間周期的ポテンシャルをもつ3体シュレーディンガー作用素によって生成される時間発展作用素に対するminimal velocity estimateが得られるからである。その評価が得られれば、当該の系に対する漸近クラスタリングが示されることが期待される。後は、2体系に対する漸近完全性の結果を用いることで、3体系に対する漸近完全性の結果が得られる、と考えている。もう一つの目標は、その結果を一般の多体系に拡張することである。現時点では、粒子数に関する数学的帰納法が利用できるかどうか不明であるため、その拡張が容易であるとは限らない。理論の更なる改良が必要であるかどうかを見極めるところから始めるつもりである。板倉恭平氏、伊藤健一氏(共に神戸大学)、Skibsted氏(Aarhus大学)との共同研究で、Rellichの定理、極限吸収原理、超局所レゾルベント評価など、多体シュレーディンガー作用素のスペクトル理論における重要な題材に対して、それらの証明の新たな枠組を開発した。これまではMourre理論の枠組でこれらの題材に関する研究が進められることが多かった。その際、シュレーディンガー作用素とconjugate operatorとの二重交換子の取り扱いにおいて、解析上の困難が生じていた。ポテンシャルの特異性と二重交換子の制御が相剋するからである。新たな枠組のおかげで、ポテンシャルに課すべき条件をこれまでよりも緩められ、更に証明がより系統的になった。また、清瀬周氏(神戸大学)との共同研究で、定電場と定磁場双方が印加されている空間内にある多体量子力学系に対して、その運動を支配するハミルトニアンによって生成される時間発展作用素に対するAvron-Herbst型の公式の、簡便な導出法を開発した。この公式自体は既にSkibsted氏により得られていた。Avron-Herbst型の公式とは、定電場の、磁場に直交する成分をゼロにしてできるハミルトニアンによって生成される時間発展作用素と、元のハミルトニアンによって生成される時間発展作用素との関係を示す公式である。その時間依存のユニタリーな因子として、荷電粒子のドリフト運動を記述するGalilei変換を掛け合わせてできるユニタリー作用素が用いられていた。系内の粒子が全て荷電している場合にはこの定義は自然であるが、系に非荷電粒子が混じっている場合には人工的である。我々は、系の重心に注目することでその欠点を解消した。この方法は、磁場に直交する平面に粒子の運動が制限されていても通用する。前者はプレプリント、後者は執筆準備中の段階である。研究実績の概要のところで述べた、清瀬周氏との共同研究についてであるが、実は、電場の方は、定電場の代わりに、時間周期的な変動をする、空間的に一様な電場を印加した場合の問題も同時に考察していた。こちらの問題では、系内の粒子の比電荷が全て等しい場合を除くと、Avron-Herbst型の公式として有用なものを得るのは容易ではなく、当該年度内に一定の結論を得ることができなかった。

前年度には準備段階であった論文を当該年度半ばに書き上げ、それがある学術雑誌に掲載されたことで、この結果は既に公表されている。また、同氏との共同研究で、時間周期的ポテンシャルをもつ2体シュレーディンガー作用素に付随するFloquet Hamiltonianに対する新たなconjugate operatorを提唱し、Mourre評価を得た。これまでは1998年に横山氏によって提唱されたものしか知られていなかった。その続きで、こちらは研究代表者単独での研究であるが、時間周期的ポテンシャルをもつ3体シュレーディンガー作用素に付随するFloquet Hamiltonianに対するconjugate operatorを構成し、Mourre評価を得た。そのconjugate operatorは、前述の、横山氏の仕事、研究代表者と清瀬氏との共同研究で提唱された2体Floquet Hamiltonianに対する2種類のconjugate operatorを貼り合わせることで構成されるもので、これまでに発見されてはいなかったものである。また、板倉恭平氏(神戸大学)、伊藤健一氏(東京大学)、Erik Skibsted氏(Aarhus大学)との共同研究で、Stark Hamiltonianに対して、多体シュレーディンガー作用素に対するスペクトル理論に対して提唱した新たな手法に相当するものを構築した。これらはプレプリントの段階である。時間周期的ポテンシャルをもつ3体シュレーディンガー作用素に付随するFloquet Hamiltonianに対するconjugate operatorを構成することに成功したことで、1986年の中村周氏の仕事以来取り扱われてこなかった、当該の3体系に対する漸近完全性の問題の、望ましい解決への一歩にこの結果がなり得るからである。板倉恭平氏、伊藤健一氏、Skibsted氏との共同研究については、外力場として定電場が印加された場合、すなわちStark効果がある場合に対して、理論の拡張を目指すべく研究を進める。清瀬周氏との共同研究については、現在までの進捗状況のところで述べたように、時間周期的な変動をする、空間的に一様な電場が、定磁場と共に印加されている場合に、有用なAvron-Herbst型の公式を導出し、その公式を散乱問題に応用するべく研究を進めていく。時間周期的ポテンシャルをもつ3体シュレーディンガー作用素に付随するFloquet Hamiltonianに対するMourre評価から、そのハミルトニアンによって生成される時間発展作用素に対するminimal velocity estimateを導出することが一つの目標である。それから自然と、時間周期的ポテンシャルをもつ3体シュレーディンガー作用素によって生成される時間発展作用素に対するminimal velocity estimateが得られるからである。
自然免疫を標的とする脳梗塞治療の研究

脳梗塞増悪過程において、浸潤マクロファージとγδT細胞が自然免疫高として関与すること、この自然免疫の惹起にペルオキシレドキシン(PRX)が障害関連分子パターン(DAMPs)として働くことを我々は最近明らかにしている。本研究では、脳梗塞増悪過程に寄与するこれらの自然免疫の終息機転について遺伝子改変動物を用いて解析を行った。その結果、PRXなどのDAMPsを浸潤マクロファージが除去する機構として、転写因子MAFBとクラスAスカベンジャー受容体MSR1が寄与していること、さらにその活性化を促進する治療が炎症の早期終息を介して、細胞障害の軽減と機能回復に有用であることを明らかにした。高齢化社会を迎えてますます臨床的な重要性を増している脳血管障害であるが、その後遺症を軽減する画期的な治療法は未だ開発されていない。脳血管障害の7割を占めている脳梗塞は、急性期に拡大・増悪し、時に急性期死亡をもたらすが、近年急性期脳梗塞における分子機構・シグナル伝達が徐々に明らかになりつつある。脳梗塞の病巣には従来から著明な炎症細胞浸潤を生じることが知られていたが、近年、脳梗塞の増悪過程における免疫応答、特にT細胞の重要性を示す報告が行われてきている。我々はこれまでに、遺伝子導入法ならびに遺伝子改変動物を用いて、直接的な分子への干渉によって新たな治療標的を探る研究を行い、抗MCP-1遺伝子やインターロイキン10 (IL-10)の遺伝子などの導入が、脳虚血後の治療開始であっても、脳梗塞を著明に縮小すること、マクロファージから産生されるインターロイキン23 (IL-23)が浸潤γδT細胞でのインターロイキン17 (IL-17)産生を惹起し、脳梗塞の増悪に寄与すること、また、IL23-IL17 axisの上位シグナルとして、ペルオキシレドキシン(Prx)が損傷神経細胞から放出され、damage-associated molecular pattern molecule (DAMP)として免疫担当細胞のToll-like receptorを刺激することを明らかとしてきた。本研究では、脳梗塞の急性期に重要な役割を果たしていると考えられる自然免疫を中心とした炎症反応・免疫応答の重要性をさらに探究することを主要な目的とし、免疫担当細胞の動態ならびに周皮細胞の応答について検討を行った。また、国産ベクターであり細胞質型RNAベクターとしてその発展が期待されているセンダイウイルス(SeV)ベクターを用いた遺伝子導入を行い、国産遺伝子導入ベクターの有用性を追求することも予定している。脳血管障害の7割を占めている脳梗塞は、急性期に拡大・増悪し、するが、近年急性期脳梗塞における分子機構・シグナル伝達が明らかになりつつある。我々はこれまでに、遺伝子導入法ならびに遺伝子改変動物を用いた直接的な分子標的への干渉によって、新たな治療対象を探る研究を行っており、抗MCP-1遺伝子やインターロイキン10 (IL-10)の遺伝子などの導入が、脳虚血後の治療開始であっても脳梗塞を著明に縮小すること、マクロファージから産生されるインターロイキン23 (IL-23)が浸潤γδT細胞でのインターロイキン17 (IL-17)産生を惹起し、脳梗塞の増悪に寄与すること、また、IL23-IL17 axisの上位シグナルとして、ペルオキシレドキシン(Prx)が損傷神経細胞から放出され、damage-associated molecular pattern molecule (DAMP)として免疫担当細胞のToll-like receptor (TLR)を刺激することなどを明らかとしてきた。我々がすでに重要性を明らかにしたIL23-IL17 axisの上位活性化シグナルであり、脳虚血における新たなDAMPsとして我々が同定したperoxiredoxin (Prx)による炎症惹起の機構に対して、当該年度は、その虚血性炎症反応を収束させる機構についての検討を行った。虚血脳に集簇する脳由来および血液由来の免疫担当細胞を対象に、PrxなどのDAMPsを取り込み・不活化する細胞種の同定を試み、遺伝子改変動物や遺伝子導入技術を駆使して、不活化に関与する分子機構についての解析を行った。また、同不活化機構を活用した脳梗塞治療の可能性を検討した。また、脳の炎症反応の主要な場となる血液脳関門の構成因子であり、脳梗塞の治療標的として近年注目されているneurovascular unitで重要な役割を担う周皮細胞について、脳梗塞後の免疫・炎症反応における動態をin vitroおよびin vivoの実験系を用いて検討を行った。これらの成績は、日本神経学会総会や日本脳循環代謝学会総会で発表し、欧州脳卒中学会でも発表を予定している。