hpprc/llmjp-kaken huggingface dataset:
非線形性の高い自己駆動系による時空間パターン発現

非線形性の高い自己駆動系を構築し、分子レベルから時空間パターンを制御よく発現するために次の研究を行った。(1)両親媒性分子による光制御:2,2-bis(2-chlorophenyl)-4,4',5,5'-tetraphenyl-1,2'-biimidazole(o-Cl-HABI)は、紫外線照射により二量体から単量体に可逆的に変化することが知られている。またこの分子は、表面圧を変えることができるので、水面滑走する自己駆動系の運動制御するための分子膜として活用することができる。そこで、o-Cl-HABI分子膜上に、表面張力差を駆動力として自己駆動する樟脳円板を浮かべ、光照射で運動制御する系を構築した。その結果、往復運動する条件に紫外線を照射するとランダム運動に変化することを見い出した。このような光照射による運動モードスイッチングの発現機構を、二量体であるo-Cl-HABI、単量体であるTPIR、及び駆動体の樟脳の表面圧に基づいて考察した。(2)長さを持つ2個の振り子運動を示す自己駆動モーターによる同期運動:従来の系は質点について行ってきたが、本研究では、長さを持つ自己駆動体をカップリングさせた系について実験と理論の両面から研究を行った。具体的には、アセトン(駆動力源)を含ませたニトロセルロース製の紐の一端を水相の壁面に固定し、もう一端をフリーにして水面に浮かべたところ、往復運動することを見い出した。更に紐の先端と中心では位相差も周期振動することから、長さを生かした自己駆動系であることを確認した。さらに2本の紐をカップリングしたところ、ヒモの長さに依存して、同相、同相と逆相の共存、非同期の3つのパターンを見い出した。そして共存領域では、初期値で同相または逆相が選択されれた。これら特徴的な往復運動と同期現象を反応拡散方程式と運動方程式を結合した数理モデルを使って定性的に再現した。(1)表面ポテンシャルに極小値を持つ両親媒性分子膜の合成と評価:これについては、o-CHABI分子を両親媒性分子膜として研究成果があることから概ね順調である。一方、それ以外の両親媒性分子について、合成等検討を行っているが、より安定な分子膜の構築が鍵を握ることが判明している。これらがクリアになると、ローカルな場での光刺激応答や刺激の周期的摂動に対する可逆的運動応答が期待できる。(2)空間非一様な光照射により局所的な表面ポテンシャル差を持つ光異性化分子膜の作成と評価:これについては、同様にo-CHABI分子の光応答性について研究成果があることから概ね順調である。一方、クマリン分子の光応答については、現在も運動条件を探索中であるが、光照射による可視化の可能性や照射条件のポイントが明らかになりつつあることから進展するものと考えられる。(3)駆動力分子の拡散場に依存した運動様相:これについては、クマリン分子を駆動力として用いた実験で、加水分解速度と分子膜の展開条件から、近日中に実績が報告される予定である。またメントールの振動運動について水相の深さ依存性が従来とは異なることを見い出した点も次年度への新たな展開である。(4)複数個の自己駆動モーターによる時空間運動パターン形成:これについては、まず長さを持つ自己駆動体を提案し、一端を固定してカップリングを行う実験に成功したことから、順調に研究が進んでいる。また複数個の自己駆動体によるパターン形成については、サリチル酸ブチル系等、液滴の集団現象を使ったパターン形成について実験と理論の両面から研究を進めているところであり、現在、集合する機構を分子膜の可視化により評価しているところである。(1)表面ポテンシャルに極小値を持つ両親媒性分子膜の合成と評価:まず二重結合を持つカルボン酸からなる両親媒性分子膜の相転移を活用することを1つの戦略とする。これにより、相転移温度近傍温度で駆動力の指標である、表面圧vs.表面積の勾配が変化し、それに伴う運動応答が発現することが期待される。一方、それ以外の両親媒性分子について、表面積変化に対して可逆的かつ安定な分子膜を構築する。(2)空間非一様な光照射により局所的な表面ポテンシャル差を持つ光異性化分子膜の作成と評価:クマリン分子の光応答について、より強度な青紫色レーザーやフィルタリングしたLEDシステムを導入して、自律運動の局所光照射による運動制御を行うと共に、駆動力分子の展開を可視化して、運動様相と分子膜展開との関係を明らかにする。(3)駆動力分子の拡散場に依存した運動様相:クマリン分子を駆動力として用いた実験で、加水分解速度と運動モーとスイッチング(連続運動と振動運動)の関係を明らかにする。また加水分解速度の評価、その他の物理化学的パラメータを用いて、理論的に運動モードスイッチングと振動運動の周期を定量的に解明する。加えて、メントールの振動運動について水相の深さ依存性が従来のマランゴニ効果とは異なることを見い出しており、この機構を解明する。(4)複数個の自己駆動モーターによる時空間運動パターン形成:複数個の自己駆動体によるパターン形成については、サリチル酸ブチル系等、液滴の集団現象を使ったパターン形成について実験と理論の両面から研究し、液滴が自己集合と分離を繰り返す機構を分子膜の可視化により評価する。分子情報に基づいた時空間運動パターンの構築と制御を行うために、次の(1)(4)の研究を行った。

(1)表面ポテンシャルに極小値を持つ自己駆動制御分子を合成・物性評価し、自己駆動系に適用する実験:新しいタイプの両親媒性分子の合成を行い、表面圧測定等、駆動力制御の実験を行った。(2)光照射で表面ポテンシャルが変化する両親媒性分子を合成・物性評価し、時空間運動パターンを光制御する実験:光照射で二量化する両親媒性分子を用いて実験を行った。その結果表面圧の変化に依存した特長的な運動を発現することに成功した。(3)駆動力分子の拡散場に依存した運動様相発現:ドデシル硫酸ナトリウム(SDS)水相上に浮かべたサリチル酸ブチル(BS)液滴について実験を行った。その結果、SDS濃度に依存して2種類の往復運動を見い出した。高濃度では境界で反転する運動であり、低濃度では境界から離れた界面で反転した。低濃度での振幅の小さい反転運動では、BSのSDSによる溶解が表面張力の反転を導くことを明らかにした。この反転機構を確かめるために数理モデルを構築し、数値計算したところ定性的に2種類の往復運動を再現させることに成功した。(4)気水界面における駆動力分子の反応拡散速度のバランスに依存した運動様相の発現:樟脳運動系について、樟脳船の中心に樟脳粒を付着させると、振動運動が生じることを過去に報告しているが、振動運動の周期が何に起因するかは不明であった。そこで、樟脳粒の溶解速度、樟脳分子の拡散速度、加速するための閾値濃度、粘度依存性を実験的に解明し、反応拡散方程式で理論的に周期を導出したところ、周期と温度の関係がかなり再現されることを見い出した。本研究では、表面ポテンシャルの性質と反応拡散のダイナミクスをターゲットにして、特徴的な運動パターン発現に必要な非線形性を実験的・理論的に究明し、ミクロとマクロから実験系を設計することを目的とする。具体的には非線形性を持ち駆動力に関わる分子を合成又は選出し、表面ポテンシャルと反応拡散の評価とともに実験条件の最適化を行う。そして、自己駆動モーターの実験結果を理論と実験系にフィードバックし、検証と改良を繰り返す。現在計画通りに進捗し、学術誌(欧文、査読つき)も多数報告した。非線形性の高い自己駆動系を構築し、分子レベルから時空間パターンを制御よく発現するために次の研究を行った。(1)両親媒性分子による光制御:2,2-bis(2-chlorophenyl)-4,4',5,5'-tetraphenyl-1,2'-biimidazole(o-Cl-HABI)は、紫外線照射により二量体から単量体に可逆的に変化することが知られている。またこの分子は、表面圧を変えることができるので、水面滑走する自己駆動系の運動制御するための分子膜として活用することができる。そこで、o-Cl-HABI分子膜上に、表面張力差を駆動力として自己駆動する樟脳円板を浮かべ、光照射で運動制御する系を構築した。その結果、往復運動する条件に紫外線を照射するとランダム運動に変化することを見い出した。このような光照射による運動モードスイッチングの発現機構を、二量体であるo-Cl-HABI、単量体であるTPIR、及び駆動体の樟脳の表面圧に基づいて考察した。(2)長さを持つ2個の振り子運動を示す自己駆動モーターによる同期運動:従来の系は質点について行ってきたが、本研究では、長さを持つ自己駆動体をカップリングさせた系について実験と理論の両面から研究を行った。
THz繰り返し周期制御フェムト秒分光による有機結晶ダイナミックスの研究

本研究は、周期可変なTHz繰り返しフェムト秒光パルス列による多様な分子凝縮系の特定振動量子状態制御をめざして、これに柔軟に対応できる光源としてのフェムト秒光波制御手法の開拓と、被制御対象として機能的物理的に意義ある分子系の探索とを目的として行われた。以下に成果を列挙する。(1)新しい近赤外から近紫外に渡る超広域帯(Δν=500600THz)準線形チャープパルス発生法の定量的提案。(2)フーリエ変換光学系・回折格子対・128チャンネル空間位相変調器からなる光波整形装置を用いた2.06THz繰り返しパルス列の発生。(3)フェムト秒時間分解干渉計法による、CS_2とその希釈液における2成分の非線形屈折率変化(n_<2//>(t)とn_<2⊥>(t))の高精度測定とその物理的起因の解明。(5)カロテノイド溶液のフェムト秒域での非共鳴Kerr応答特性の測定とその物理的起因の解明。(6)電場変調分光による、2分子アゾベンゼン膜、DEANST-PMMA薄膜、DEANST結晶の、300600nm波長域での三次非線形感受率の分散特性測定とその物理的起因の解明。(7)高感度時間分解紫外発光分光法による、グアニンとその関連分子水溶液からの極微弱ピコ秒時間分解発光スペクトルのpH依存性の測定とそれらの励起状態緩和過程の解明。初年度として、1.非線形光学有機結晶の作製、2.フェムト秒時間分解干渉計の試作・性能把握とその非線形光学現象ダイナミックスの解明への応用実験、3.制御可能THz繰り返し光パルス列発生装置およびその出力パルス光の位相変化・チャープ・強度波形測定装置の設計検討を行った。1.フェムト秒時間域の非線形光学発現機構が未知である3次非線形結晶としてDEANST(4-(N,N-diethylamion)-β-nitrostyrene)に注目し、この分子の化学合成および溶液法による結晶成長を行い、数mm角の良質な結晶を得た。2.フェムト秒域での3次非線形光学発現機構を解明するため、時間分解干渉計を試作し、高感度(0.05mradまで非線形位相変化が観測可能)でかつ100fsの高時間分解能の性能を得た。これを用いて、CS_2の3次非線形分極を、100fs以下で変化する電子分極と100fs以上で変化する分子運動による分極とに分離して観測することができた。特に、フェムト秒域で変化する、異なった3次非線形感受率テンソル成分を独立に高精度に観測でき、それら一つは負の符号で変化することを確認した。3.39fs(800nm)チタンサファイアレーザーパルスを空間位相変調器によりパルス整形するための光学系、およびその出力パルスの位相変化・チャープ・強度波形を周波数分解光ゲート法により測定するための光学系を一体化させた装置の設計・試作に着手した。本研究の目的は、フェムト秒光パルス列の周期を1ps以下の周期で制御できる手法を開発し、この光パルス周期を有機非線形光学材料の特定振動モードに一致させ、選択的に特定振動モードを増幅し、その際の非線形性のふるまいを明らかにすることである。そこで、本年度は、1.THz繰り返し光パルス列発生実験、2.フェムト秒時間分解4光波混合分光装置の試作ならびに非線形光学現象のダイナミックスの解明への応用実験、3.光ヘテロダイン検出フェムト秒時間分解光カー効果測定系の試作および非線形光学現象のダイナミックスの解明への応用実験を行った。・1.空間位相変調器、回折格子、凹面鏡を用いて、パルス幅100fs、発進波長800nmのチタンサファイアレーザーパルスをパルス整形するための光学系を構成し、実際にフェムト秒パルスの波形整形に成功した。この整形後の光パルス波形は、試作した相互相関器の相関波形の形で観測している。

・2.フェムト秒色素レーザーと色素増幅器とを光源としたフェムト秒時間分解4光波混合分光装置を試作し、有機材料であるカルコン誘導体結晶の時間分解非線形特性の測定を行った。この結果、カルコン誘導体は、電子分極に寄与する3次の非線形光学特性を有し、これはフェムト秒領域で応答することが明かとなった。・3.フェムト秒チタニウムサファイアレーザーを光源とした、光ヘテロダイン検出フェムト秒時間分解光カー効果測定系の試作を行い、有機材料であるカロテノイド溶液の時間分解非線形光学特性の測定を行った。この結果、次のことを明らかにした。すなわち、カロテノイド分子がフェムト秒域で応答する大きな負の非線形性を持つこと、また、これらの非線形性発現メカニズムは2光子過程によるものであること、である。本研究の目的は、フェムト秒光パルス列の周期を1ps以下の周期で制御できる手法を開発し、この光パルス周期を有機非線形光学材料の特定振動モードに一致させ、選択的に特定振動モードを増幅し、その際の非線形性のふるまいを明らかにすることである。そこで、本年度は、1.THz繰り返しフェムト秒光パルス列発生実験、2.フェムト秒光パルス任意波形整形のための空間位相変調器制御プログラムの作製、3.フェムト秒時間分解間干渉計によるCS_2の非線形屈折率測定、およびその発現メカニズムの解明を行った。・1.空間位相変調器、回折格子、フーリエ変換光学系を用いて、パルス幅100fs,発振波長800nmのチタンサファイアレーザーパルスをパルス整形するための光学系を構成し、実際にTHz程度の繰り返し周波数を持つフェムト秒パルス列の波形整形に成功した。この整形後の光パルス波形は、試作した相互相関器の相関波形の形で観測している。・2.任意の所望フェムト秒パルス波形を得るために、どのように空間位相変調器(128ピクセル)を変調すればよいかということを知ることは重要である。この指針を得るための解析プログラムを作製した。これにより、物質系に合った特定共鳴振動周波数を選択励起する光パルス列を得ることができる。・3.チタニウムサファイアレーザーを光源とした、フェムト秒時間分解干渉系を作製し、この装置により、CS_2液体の非線形屈折率のフェムト秒時間分解測定を行った。この結果、CS_2は、電子分極の他、分子間相互作用による分極(緩和時間100fs)、分子回転による分極(1ps)に起因する非線形屈折率を持ち、とくに、直交配置における分子分極に起因する成分は負となることを明らかにした。この負の非線形屈折率を用いた正常分散領域におけるソリトン光パルス圧縮に関しても現在、数値解析を行っている。
河川流出・水温モデルを用いた将来の広域遺伝的多様性推定手法の開発

平成27年度は,26年度において取得した気候変動下の水文データを用いて将来における水生昆虫の種分布や遺伝的多様性の予測に向けたモデル開発を中心として研究活動を行った.26年度において分布型水文モデルを用いて再現した気候変動下の河川における流速,水深,水温指標を適応的遺伝モデル(Nukazawa et al., 2015)における説明変数として用いて,水生昆虫4種(トビケラ3種,カゲロウ1種)の流域内における対立遺伝子頻度パターンを予測した.対立遺伝子頻度を用いて,各シナリオ(IPCC第5次評価報告書におけるRCP2.6, RCP4.5, RCP8.5),各将来期間(20312050, 20812100)における遺伝的多様性を予測し,シナリオ・期間毎の遺伝的多様性の変動を評価する枠組みを構築した.また,いくつかのシナリオ・期間における対立遺伝子頻度パターンの差異から遺伝集団(類似した頻度パターンを有する個体群グループ)を定義し,その気候変動条件下における変遷を示した.既往研究では,気候変動に伴い対象種の分布範囲の減少(Range reduction)により個体群が移動せず絶滅すると仮定し,その結果ハプロタイプが消失することにより広域の遺伝的多様性の劣化を表現していた.これは,遺伝子座のほとんどが変異に対して中立であり環境変化による変異を説明できなかったからである.しかし本研究では,環境選択により変異すると定義された遺伝子座(Watanabe et al., 2014)を用いることにより,世界で初めて気候変動による直接的な遺伝子変異を推定する研究となる.本成果はオーストラリアにおける国際学会(11th International Symposium on Ecohydraulics)において発表した.現在,本成果をまとめて国際科学雑誌への投稿準備中である.27年度が最終年度であるため、記入しない。27年度が最終年度であるため、記入しない。本研究課題では,気候変動に伴う将来の遺伝的多様性を予測することを目標とする.本年度においては水生昆虫4種の遺伝データと水文モデルから計算した水理データ等との連関を調べ,遺伝的多様性推定モデルを構築した.本年度の研究成果および発表状況を以下に示す.20項目の環境データを説明変数,環境選択性遺伝マーカーにおける遺伝子頻度を目的変数としたステップワイズ重回帰分析の結果,年最高水温と集水面積が対象水生昆虫の遺伝子に影響していることが分かった.これは,対象種が高水温,集水面積に適応行動を有している事実を示唆する.また,有意な重回帰モデルから遺伝子頻度を推定し,遺伝的多様性および遺伝的に近縁な集団をマップ化する枠組みを構築した.この枠組みと全球気候モデル(GCM)を利用して,次年度以降に将来の遺伝的多様性を予測出来る.本成果は,国際誌(Journal of Biogeography)からの査読意見を元に修正中である.水生昆虫の遺伝的多様性と種多様性の正の有意な相関関係から,流域内の遺伝的多様性空間分布を推定した.種多様性は複数の水生生物(淡水魚,水生昆虫など)の生息場適性指数(HSI)から推定されている.結果として,ウルマーシマトビケラの遺伝的多様性は種多様性と強い正の相関を示した.この相関を利用して,遺伝的多様性の空間分布を推定した.予測された遺伝的多様性は中流域と支流において遺伝的多様性が高いパターンを示した.本成果は国際誌(Ecological Modelling)にて査読中である.遺伝的多様性に寄与する生息場条件を評価するために,名取川流域における水生昆虫の遺伝的多様性と生息場適性指数(HSI)の関係性を評価した.結果として,シロズシマトビケラの遺伝的多様性とHSIにおいて,強い正の相関が確認された.これは,生息ポテンシャルの高い良好な生息場が遺伝的多様性を高める働きを有する事実を示唆する.本成果は,土木学会論文集B1(水工学)に掲載された.本研究課題では,気候変動に伴う将来の遺伝的多様性を推定する枠組みを確立することを目標とする.平成26年度は,現在気候における水温・水理勾配に沿った適応進化過程を考慮した水生昆虫4種の遺伝的多様性推定モデルを開発し,国際学術雑誌にて発表した.この論文執筆・発表と並行して,気候変動下の水文データ取得,生物多様性推定モデルの改良等を行った.これらの概要を以下にまとめる.8種類の全球気候モデル(e.g., MIROC5)から将来の降水量・気温データを取得した.降水量・気温が対象地域において対数正規分布・正規分布に従うと仮定し,将来気候値と現在気候値の比・差を3か所のアメダス観測所の観測値に補正してバイアスを補正した.これら将来気候値を水文モデルの入力値として,将来の水温,流速,水深を予測した.現在は,予測された水文量に基づいて将来の水生昆虫の適応的進化過程を考慮した遺伝構造変化を解析中である.分布型水文モデルを用いて種多様性を推定するモデル(糠澤ら,2013)の改良を行った.従来の頻度分析に基づく生息適性指数(HSI)に加えて種分布推定ソフトのMaxent(Philip et al., 2006)を採用し,両者の精度比較を行った.また,両手法により推定された6分類群のHSIから種多様性指標(種数,多様度指数など)を推定した.この推定結果と,魚類,両生類,昆虫類の在データから成る種数と相関をとった結果,種多様性指標の中でMaxentによるHSIを用いた多様度指数(ME多様度)が最も統計的有意な正の相関を示した.

最終的に,最も信頼性の高いME多様度と観測された水生昆虫の遺伝的多様性を比較し,種-遺伝的多様性相関仮説(Vellend, 2005)を検証した.しかしながら,ME多様度は4種中1種の遺伝的多様性とのみ有意な正の相関を示した.平成27年度は,26年度において取得した気候変動下の水文データを用いて将来における水生昆虫の種分布や遺伝的多様性の予測に向けたモデル開発を中心として研究活動を行った.26年度において分布型水文モデルを用いて再現した気候変動下の河川における流速,水深,水温指標を適応的遺伝モデル(Nukazawa et al., 2015)における説明変数として用いて,水生昆虫4種(トビケラ3種,カゲロウ1種)の流域内における対立遺伝子頻度パターンを予測した.対立遺伝子頻度を用いて,各シナリオ(IPCC第5次評価報告書におけるRCP2.6, RCP4.5, RCP8.5),各将来期間(20312050, 20812100)における遺伝的多様性を予測し,シナリオ・期間毎の遺伝的多様性の変動を評価する枠組みを構築した.また,いくつかのシナリオ・期間における対立遺伝子頻度パターンの差異から遺伝集団(類似した頻度パターンを有する個体群グループ)を定義し,その気候変動条件下における変遷を示した.既往研究では,気候変動に伴い対象種の分布範囲の減少(Range reduction)により個体群が移動せず絶滅すると仮定し,その結果ハプロタイプが消失することにより広域の遺伝的多様性の劣化を表現していた.これは,遺伝子座のほとんどが変異に対して中立であり環境変化による変異を説明できなかったからである.しかし本研究では,環境選択により変異すると定義された遺伝子座(Watanabe et al., 2014)を用いることにより,世界で初めて気候変動による直接的な遺伝子変異を推定する研究となる.本成果はオーストラリアにおける国際学会(11th International Symposium on Ecohydraulics)において発表した.現在,本成果をまとめて国際科学雑誌への投稿準備中である.当初の計画以上に進展した平成25年度と比較すると,平成26年度は期待通りの進展だったと考える.その理由として,当初の計画では26年度までにデータ整備を終了し,一部の解析並びに論文執筆に取り掛かる予定であった一方,実際は適応進化過程を考慮した遺伝的多様性モデルに関する論文発表を済ませており,かつ種多様性と遺伝的多様性の解析並びに論文投稿も行っていることが挙げられる.27年度が最終年度であるため、記入しない。平成27年度においては,4種水生昆虫の適応的進化過程を考慮した気候変動下の遺伝構造変化の解析を継続して行う.具体的には,アンサンブル平均した将来の水温,流速,水深指標に沿った対立遺伝子頻度に基づいて,将来の遺伝的多様性マップと遺伝的に類似する集団マップを作製する.加えて,将来の生息場適性指数(HSI)マップも作成し,生息ポテンシャルの将来変化と遺伝子の結果を比較して考察する.本研究は世界で初めて適応的進化過程を考慮した温暖化後の遺伝子予測研究となるため,得られた結果をまとめて,インパクトの高い国際学術雑誌に投稿する予定である.当初の計画では,平成25年度中においてデータ整備の完了および分析までを想定していたが,現在,遺伝データと環境データの関係性分析および遺伝的多様性推定モデルの枠組みが完成しつつある.また,この内容を複数の国際誌への投稿を実現出来ている.
医療の質的向上を動機づける診療報酬の方法論の確立に関する研究

【目的】本研究は、医療の質を高める医学的動機づけと医療費の適正化を促す経済的動機づけを統合した新しい診療報酬体系の確立に向けた方法論を検討することを目的とする。【対象と方法】1.疾病別に定める入院時医学管理料の逓減制の検討:診療報酬上の在院期間による逓減制は全疾病一律で、疾病ごとの在院日数の分布の違いが反映されず、医療の質の向上に有効な手段となっていない可能性がある。そこで、平成5、8年患者調査を用いて逓減制を疾病別に設定した場合に適切な在院期間の区分及び点数を算出した。2.世界標準に照らして適正と考えられる医療の検討:OECD Health Data 1996-2000を用いて、わが国と世界標準(加盟29か国の平均)との差異から、わが国の医療制度改革や診療報酬体系見直しの具体的な方策について検討した。【結果と考察】1.各疾病の入院患者数分布関数から、例えば胃がんでは、全疾病の区分のかわりに2週→17日、1月→28日、3月→51日、6月→67日とするのが適切である。また、区分の点数は2週間以内615→712、2週間超1月以内405→286、1月超3月以内230→144が適切である。在院日数短縮化の努力が診療報酬上でより合理的に評価されるように、疾病ごとの在院日数の分布に見合う入院時医学管理料(入院基本料)の逓減制を設定するのが適切と考えられる。2.わが国の入院医療は、世界標準に比べ病床数(人口当たり)は23倍多く、職員数(病床当たり)は1/21/3と少なく、平均在院日数は35倍長いことが判明した。この3者は統計学的に中程度の相関関係があることから、わが国は、世界標準に沿って入院日数の短縮、病床数の削減、患者当たり職員数の増加、病床数の削減に見合う診療報酬単価の引き上げの4つを1つのパッケージとして計画的に進め、量よりも質を重視する診療報酬体系を構築することが重要と考えられる。【目的】本研究は、医療の質を高める医学的動機づけと医療費の適正化を促す経済的動機づけを統合した、新しい診療報酬体系の確立に向けた方法論を検討することを目的とする。【対象と方法】1)入院時医学管理料の在院期間による逓減制は全疾病一律で、疾病ごとの在院日数の分布の違いが反映されず、医療の質の向上に有効な手段となっていない可能性がある。そこで、平成5年及び平成8年患者調査を用いて、在院期間による逓減制を疾病別に設定した場合に、適切と考えられる在院期間の区分および点数を算出した。2)患者調査の推計退院患者数には病床区分がないが、これを一般病床と老人病床に区別する推計を行い、疾病ごとの在院日数累積度数分布から、それぞれの疾病が一般病床と老人病床のどちらの性格に近いかを分類した。3)平成7年社会医療診療行為別調査から疾病別に在院期間ごとに得られる定型的な点数を確定し、病床利用率を考慮しながら最も高い点数が得られる在院日数を算出した。【結果と考察】1)全疾病における逓減制の在院期間別割合を用いると、例えば胃がんでは、全疾病の2週、1月、2月、3月、6月の区分のかわりに、15日、24日、35日、42日、55日の区分が適切と考えられる。一方、全疾病の期間区分を用いた場合には、例えば胃がんでは、それぞれの点数を522→538,430→266,305→176などに設定するのが適切と考えられる。2)一般病床の累積度数分布から±10%以上乖離している疾患は感染症、循環系、胃炎・十二指腸炎妊娠・分娩など少なくない。一般病床の高血圧、脳血管疾患は老人病床の性格に近いことが判明した。3)在院日数の短縮による患者数の減少を双曲線で算出すると、例えばがんでは、利用率が95%では13日、90%では25日、85%では30日で病床を回転することで最も高い点数を得ることができる。【目的】本研究は、医療の質を高める医学的動機づけと医療費の適正化を促す経済的動機づけを統合した、新しい診療報酬体系の確立の向けた方法論を検討することを目的とする。【対象と方法】本研究では、昨年度検討した、在院日数の短縮化の動機づけとしての入院時医学管理料の疾病分類別逓減制の検討に加えて、今年度は、第4次医療法改正に伴う診療報酬見直しの方向性について検討する。すなわち、急性期病床と慢性期病床の病床区分が行われた場合の、それぞれの病床の機能に相応しい診療報酬、および、手厚い人員配置で短い在院日数という、密度の濃い質の高い医療が行われた場合の、合理的な診療報酬を数式モデルなどにより検討する。【結果と考察】OECD29か国(世界標準)の17年間のデータを解析すると、平均在院日数の長短と病床数の多寡とは正の相関関係(係数0.622)にあることがわかる。平均在院日数(x)が短縮すると、利用されなくなる病床数(y)は増加し、両者の関係は指数関数y=exp(-2x/mに近似できる。わが国の病床数が(世界標準)の病床数のa倍の水準で推移するとして、目標とすべき平均在院日数をxとすれば、x=-m/2log_e(1-f(z)・a)となる。

世界標準に沿ってわが国の一般病床を区分する場合、現行の一般病床は、半数ずつを急性期と慢性期病床に割り振るのが妥当と考えられる。量的拡大から質的充実への構造転換を図るには、欧米先進国に比して格段に多い病床数(単位人口当たり)、長い平均在院日数、少ない職員数(1病床当たり)を世界標準に近づけることが極めて重要となっている。すなわち、病床数の削減、平均在院日数の短縮、病床当たり職員数の充実、これに見合う(経営が成り立つ)診療単価の引き上げの4つをセットで進めることが喫緊の医療政策課題と考えられる。【目的】本研究は、医療の質を高める医学的動機づけと医療費の適正化を促す経済的動機づけを統合した新しい診療報酬体系の確立に向けた方法論を検討することを目的とする。【対象と方法】1.疾病別に定める入院時医学管理料の逓減制の検討:診療報酬上の在院期間による逓減制は全疾病一律で、疾病ごとの在院日数の分布の違いが反映されず、医療の質の向上に有効な手段となっていない可能性がある。そこで、平成5、8年患者調査を用いて逓減制を疾病別に設定した場合に適切な在院期間の区分及び点数を算出した。2.世界標準に照らして適正と考えられる医療の検討:OECD Health Data 1996-2000を用いて、わが国と世界標準(加盟29か国の平均)との差異から、わが国の医療制度改革や診療報酬体系見直しの具体的な方策について検討した。【結果と考察】1.各疾病の入院患者数分布関数から、例えば胃がんでは、全疾病の区分のかわりに2週→17日、1月→28日、3月→51日、6月→67日とするのが適切である。また、区分の点数は2週間以内615→712、2週間超1月以内405→286、1月超3月以内230→144が適切である。在院日数短縮化の努力が診療報酬上でより合理的に評価されるように、疾病ごとの在院日数の分布に見合う入院時医学管理料(入院基本料)の逓減制を設定するのが適切と考えられる。2.わが国の入院医療は、世界標準に比べ病床数(人口当たり)は23倍多く、職員数(病床当たり)は1/21/3と少なく、平均在院日数は35倍長いことが判明した。この3者は統計学的に中程度の相関関係があることから、わが国は、世界標準に沿って入院日数の短縮、病床数の削減、患者当たり職員数の増加、病床数の削減に見合う診療報酬単価の引き上げの4つを1つのパッケージとして計画的に進め、量よりも質を重視する診療報酬体系を構築することが重要と考えられる。
CD45チロシンホスファターゼによるB細胞基質タンパク質の制御機構

B細胞抗原受容体(BCR)を介したシグナル伝達機構におけるCD45の役割の解明を目的として、未熟および成熟B細胞株より、それぞれ樹立したCD45陰性クローンを用いた解析を行い以下の結果を得た。1.未熟B細胞株WEHI-231におけるCD45の生理的基質1)BCRを構成する各種チロシンリン酸化酵素(PTK)を解析した結果、CD45陰性クローンでは親株と異なり、Lynの恒常的なリン酸化と活性の上昇が認められた。ホスフォアミノ酸解析の結果、この恒常的なリン酸化はチロシン残基に特異的であった。さらに、CD45陰性クローンを^<32>Pで代謝的ラベルして、無刺激時におけるLynのチロシンリン酸化部位の決定を行った。この結果、Lynの自己リン酸化部位(ポジィティブ制御部位)であるY397とネガティブ制御部位であるY507の双方のリン酸化が認められた。これらの結果は、未熟B細胞においてはCD45はこの両方の部位の脱リン酸化に関与していること、およびY397・Y507の双方がリン酸化されたLynは活性が亢進していることを明らかにした。Lyn以外の基質とLynの下流シグナルの解析では、Blk、PLC-γ1およびBtkの活性とリン酸化量を比較検討したが、CD45の有無による有意な差は検出できなかった。これは、LynがB細胞ではCD45の特異的な基質であることを示唆している。現在、PLC-γ2、P13KおよびHS1等について検討中である。2.成熟B細胞株BAL-17のCD45陰性クローンでチロシンリン酸化を受けないタンパク質の解析このタンパク質は親株ではBCR刺激後、10分以降に顕著なリン酸化が認められた。各種抗体を用いたウエスタン解析の結果、Lyn、Fyn、SykおよびBtkとは一致せず、このタンパク質のバンドはFynとSykの中間に位置した。現在、このタンパク質の同定方法について検討中である。
種間の心臓再生能の違いを決定する分子機構

(1)細胞周期進行遺伝子の発現がマウス心筋細胞では抑制され、イモリでは抑制されない機構イモリcyclin D1プロモーター+蛍光遺伝子のトランスジェニック(Tg)イモリを用いて心臓切除実験を行ったところ、同一個体の心室内、および個体間で発現パターンが異なること、心臓切除そのものによりライブ観察では蛍光強度が変化することが判明した。これらのことから系統化した均一な個体群でqPCRと組織染色を用いて比較する方向を検討している。また、マウスcyclin D1プロモーターを持つTgマウスの系統化を終えた。今後はこの系統を用いて、心臓や肝臓の損傷実験を行う。(2)イモリ大規模トランスクリプトーム情報の取得とノックアウトシステムの発展イモリでは他のモデル動物と比べ、圧倒的にトランスクリプトーム情報が不足し、特に完全長のデータと網羅度が低い。そこで当研究室のこれまで得た情報に加え、国内9箇所の研究機関でコンソーシアムを形成、大規模情報の取得、とりまとめを共同で行い、ほぼ全遺伝子の情報を得ることができた。この成果は次年度に論文化するとともに一般公開の予定である。また、ゲノム支援を受けて得たTSSシークエンス結果からcyclin D1遺伝子等の転写開始点を決定した。一方、CRISPR-Cas9システムによる迅速かつ高効率の遺伝子ノックアウトが複数の遺伝子で達成できた。(3)マウスにおける肝臓と心臓間での再生能の違いのしくみについて上記(1)では、F0イモリでの解析は困難であったがマウスも含めTg動物の作製系統化が順調に進行している。(2)では、本研究の遺伝子解析の基盤となるトランスクリプトームの大規模取得が達成された。また、TSSデータの入手も成功した。また、CRISPR-Cas9システムにより複数の遺伝子で迅速かつ高効率のノックアウトが達成できた。(3)では肝臓と心臓の分裂期阻害機構を比較する基盤の確立に成功した。以上から、順調に進行していると判断した。(1)細胞周期進行遺伝子の発現がマウス心筋細胞では抑制され、イモリでは抑制されない機構これまでに作製したマウス、イモリそれぞれのcyclin D1プロモーター+蛍光遺伝子のトランスジェニックイモリでは個体間の発現パターンに大きな違いがあったため、その系統化を進め、均一な発現を示す個体群を確保する。そして心臓や四肢の切除を行い、蛍光遺伝子の発現変化を蛍光もしくはmRNAの定量解析で検討する。また、昨年度作製したマウスのcyclin D1プロモーター+蛍光遺伝子のトランスジェニックマウスの系統化が完了したのでその発現パターンと心臓損傷時の発現変化を検討する。これらトランスジェニック動物の結果を比較し、再生能の違いがcyclin D1遺伝子配列そのものかその環境にあるのかの確定をめざし、論文化を進める。(2)イモリゲノム情報の整備とノックアウトシステムの発展イベリアトゲイモリ研究コンソーシアムで入手した胚、再生芽、心臓等からの大規模トランスクリプトーム、また、ゲノム支援によって得られたTSSシークエンスのデータを整備、解析し、論文を完成する。同時にcyclin D, cdc25遺伝子等注目する遺伝子の基本情報の整備をさらに進め、(1)の解析に役立てる。一方、イベリアトゲイモリの遺伝子ノックアウト技術をCRISPR-Cas9システム等で発展し、その論文も作成する。(3)マウスにおける肝臓と心臓間での再生能の違いのしくみについて(1)で系統化したマウスcyclin D1プロモーター+蛍光遺伝子Tgマウスで肝切除を行い、蛍光遺伝子の発現変化を(1)同様の手法で検討する。一方、肝臓の小規模再生(30%切除)では細胞分裂が起こらない。この原因を細胞周期調節因子の動態に注目して解析し、心臓と同様か否か、また、異なる場合はさらに何が原因で分裂しないのかを探る。これらの論文化を進める。(1)細胞周期進行遺伝子の発現がマウス心筋細胞では抑制され、イモリでは抑制されない機構イモリおよびマウスのcyclin D1プロモーター+蛍光遺伝子のコンストラクトを作製し、イモリおよびマウスのトランスジェニック(Tg)動物を作製した。いずれの動物のプロモーターでもTgイモリ胚では類似した蛍光パターンが得られた。現在、再生実験が可能となるステージまで成長するのを待っている。一方、マウスcyclin D1プロモーターを持つTgマウス胚は予想される組織での発現が確認された。イモリcyclin D1プロモーターを持つTgマウスの発現は検討中である。これらTgマウスは29年度に系統化し、心臓や肝臓の損傷実験を行なう。(2)イモリ心臓再生で発現変化する遺伝子とその制御領域、エピゲノム情報の取得イモリでは他のモデル動物と比べ、圧倒的にトランスクリプトーム情報が不足している。特に完全長のmRNAデータと遺伝子種の網羅度が低い。そのため、心臓に加え、胚、幼生、四肢再生芽でまず、トランスクリプトーム解析を行ってその充実をはかった。また、ゲノム支援を受けて胚、再生芽、心臓でTSSシークエンスとH3K4me3のChIPシークエンスを行い、前者は得られたデータを解析中である。後者はゲノム支援からのデータ提供を待っているところである。(3)細胞周期進行遺伝子の発現がマウス心筋細胞では抑制され、肝実質細胞では抑制されない機構の解明マウス肝再生におけるcyclin D遺伝子を含む細胞周期進行の基本因子のmRNAの発現解析を行なった。その結果、主要サイクリン、CDK、cdc25遺伝子の全てが肝切除後2日をピークに有意な上昇を示した。

また、CDK1の活性化も確認された。三つのcyclin Dのサブタイプのうち、cyclin D1のみがmRNAレベルおよび蛋白質レベルの両方で発現が増加した。上記(1)では、本研究の基盤となるTg動物の作製が順調に進行している。(2)では、本研究の遺伝子解析の基盤となるトランスクリプトームとエピゲノムデータの取得が順調に進行している。また、(3)では肝臓と心臓では損傷後の細胞周期進行因子の反応が大きく異なることを確認し、同時にcyclin D1プロモーターに注目することで肝臓と心臓の再生能の違いについて解析できることが明らかになった。以上から、順調に進行していると判断した。(1)細胞周期進行遺伝子の発現がマウス心筋細胞では抑制され、イモリでは抑制されない機構イモリcyclin D1プロモーター+蛍光遺伝子のトランスジェニック(Tg)イモリを用いて心臓切除実験を行ったところ、同一個体の心室内、および個体間で発現パターンが異なること、心臓切除そのものによりライブ観察では蛍光強度が変化することが判明した。これらのことから系統化した均一な個体群でqPCRと組織染色を用いて比較する方向を検討している。また、マウスcyclin D1プロモーターを持つTgマウスの系統化を終えた。今後はこの系統を用いて、心臓や肝臓の損傷実験を行う。(2)イモリ大規模トランスクリプトーム情報の取得とノックアウトシステムの発展イモリでは他のモデル動物と比べ、圧倒的にトランスクリプトーム情報が不足し、特に完全長のデータと網羅度が低い。そこで当研究室のこれまで得た情報に加え、国内9箇所の研究機関でコンソーシアムを形成、大規模情報の取得、とりまとめを共同で行い、ほぼ全遺伝子の情報を得ることができた。この成果は次年度に論文化するとともに一般公開の予定である。また、ゲノム支援を受けて得たTSSシークエンス結果からcyclin D1遺伝子等の転写開始点を決定した。一方、CRISPR-Cas9システムによる迅速かつ高効率の遺伝子ノックアウトが複数の遺伝子で達成できた。(3)マウスにおける肝臓と心臓間での再生能の違いのしくみについて上記(1)では、F0イモリでの解析は困難であったがマウスも含めTg動物の作製系統化が順調に進行している。(2)では、本研究の遺伝子解析の基盤となるトランスクリプトームの大規模取得が達成された。また、TSSデータの入手も成功した。また、CRISPR-Cas9システムにより複数の遺伝子で迅速かつ高効率のノックアウトが達成できた。(3)では肝臓と心臓の分裂期阻害機構を比較する基盤の確立に成功した。(1)についてはTg動物の作製や系統化を進めるとともに心臓や四肢の切除を行い、蛍光遺伝子の発現変化を蛍光もしくはmRNAの定量解析で検討する。また、さらに様々なプロモーターの領域をもつTgイモリを作製し、切除に応答する領域の絞り込みを開始する。
TSUKUSHIの自然免疫における機能の解析

Toll-like receptor (TLR)は,マクロファージなどの自然免疫担当細胞に発現しており,自然免疫において重要な役割を担っている.TLRは,病原体の初期感染時に,病原体を認識することでサイトカインを誘発し,生体防御に寄与している.しかしながら,一方で,TLRシグナリング制御機構の破綻は,時に重篤な炎症性疾患を誘発する.従って,適切なTLRシグナリングの制御は,生体にとって極めて重要であり,TLRシグナリングの制御機構の理解は解決すべき課題である.Tsukushi (Tsk)は,発生学の分野で見つけられてきたタンパク質であり,生体時における機能はわかっていない.Tskは,Small leucine-rich repeat proteoglucan (SLRP)familyの一つであり,細胞外マトリックスの成分として機能すると考えられている.SLRPfamilyは,近年,自然免疫との関連が報告されており,特に,TLRシグナリングを制御するタンパク質として注目されている.本研究では,TLR制御機構機構の一端を明らかにすることを目的として,機能未知タンパク質TskがTLRシグナリングに関与するか否か検討を行った.その結果,以下の三つのことを明らかにした.第一に,Tsk-/-マウスは,LPS+D-galactosamine誘導性ショックモデルにおいて,Tsk+/+と比較して生存率の改善が認められた.第二に,ショックモデルにおける病態発症に深く関与すると言われているマクロファージにおいて,Tskは,LPS誘導性のサイトカイン発現を正に制御することがわかった.第三に,RAW264細胞において,Tskは,p38MAPkinaseを抑制することがわかった.以上のことにより,Tskは,おそらく,自然免疫担当細胞であるマクロファージの機能に影響を与え,LPS-TLR4シグナリングを正に制御する分子なのではないかと考えられる.しかしながら,作用機序については不明な点が多い.今後,どのようにして,LPS-TLR4シグナリングを制御するかについて,細胞内外どちらで作用しているのか,LPS-TLR4シグナリングに直接的に作用するのか,他のシグナリングとのクロストークにより間接的に作用するのか,なぜP38 MAPkinaseのみに作用するのかという三つに着目し,検討を行っていく必要があると考えている.Toll-like receptor (TLR)は,マクロファージなどの自然免疫担当細胞に発現しており,自然免疫において重要な役割を担っている.TLRは,病原体の初期感染時に,病原体を認識することでサイトカインを誘発し,生体防御に寄与している.しかしながら,一方で,TLRシグナリング制御機構の破綻は,時に重篤な炎症性疾患を誘発する.従って,適切なTLRシグナリングの制御は,生体にとって極めて重要であり,TLRシグナリングの制御機構の理解は解決すべき課題である.Tsukushi (Tsk)は,発生学の分野で見つけられてきたタンパク質であり,生体時における機能はわかっていない.Tskは,Small leucine-rich repeat proteoglucan (SLRP)familyの一つであり,細胞外マトリックスの成分として機能すると考えられている.SLRPfamilyは,近年,自然免疫との関連が報告されており,特に,TLRシグナリングを制御するタンパク質として注目されている.本研究では,TLR制御機構機構の一端を明らかにすることを目的として,機能未知タンパク質TskがTLRシグナリングに関与するか否か検討を行った.その結果,以下の三つのことを明らかにした.第一に,Tsk-/-マウスは,LPS+D-galactosamine誘導性ショックモデルにおいて,Tsk+/+と比較して生存率の改善が認められた.第二に,ショックモデルにおける病態発症に深く関与すると言われているマクロファージにおいて,Tskは,LPS誘導性のサイトカイン発現を正に制御することがわかった.第三に,RAW264細胞において,Tskは,p38MAPkinaseを抑制することがわかった.以上のことにより,Tskは,おそらく,自然免疫担当細胞であるマクロファージの機能に影響を与え,LPS-TLR4シグナリングを正に制御する分子なのではないかと考えられる.しかしながら,作用機序については不明な点が多い.今後,どのようにして,LPS-TLR4シグナリングを制御するかについて,細胞内外どちらで作用しているのか,LPS-TLR4シグナリングに直接的に作用するのか,他のシグナリングとのクロストークにより間接的に作用するのか,なぜP38 MAPkinaseのみに作用するのかという三つに着目し,検討を行っていく必要があると考えている.
単一嗅細胞の匂い応答スペクトルの測定を基礎とした匂い分子の識別機構

現在、G蛋白質共役型受容体(GCR)は匂いの受容体であると考えられているが、GCRが匂い物質と実際に結合してG蛋白質を活性化しているかなどの機能は不明のままである。一方、GCRは個々の嗅細胞に一種類のみしか存在しておらず、もしGCRのみで匂い受容が行われているとしたら、個々の嗅細胞は多種類の匂い物質には応答しないことが予想される。しかしながら、本研究で単一ウシガエル嗅細胞から、嗅繊毛記録法により各種匂い物質に対する応答を測定したところ、80%近い嗅細胞が、cAMPをセカンドメッセンジャーとして用いる匂い物質とIP_3をセカンドメッセンジャーとして用いる匂い物質の双方の複数の匂い物質に応答した。この結果は、単一の嗅細胞に複数の受容体が存在することを示唆する。この示唆を確認するために、ウシガエル嗅細胞を単離してホールセルクランプ法で匂い応答を記録し、交差順応法を適用して解析した。即ち、シトラルバをはじめに嗅細胞に与えその電流応答が順応した後にヘヂオンを与えたところ、新たな匂い応答が生じた。刺激する順番を変えても、同様な結果が得られた。これらの結果は、個々の嗅細胞は、少なくとも2種類、おそらく数種類の受容体を有して匂いを受容識別している可能性を電気生理学的に明らかにした。本実験結果は、現在までにクローニングされたGCRでは、説明することは出来ない。おそらく、あらたなGCRファミリーが存在するか、モデル細胞で見られている膜脂質を直接刺激することにより匂い応答を引起こしているものと思われる。
血管新生と低酸素誘導因子HIF-1に着目した子宮内膜症の新規治療戦略

申請者らはこれまで正所性子宮内膜培養細胞を用いた実験により、月経期から増殖期初期の低酸素環境下で、VEGF産生は低酸素誘導因子(Hypoxia inducible factor; HIF)-1シグナル経路を介して促進されるという、局所における血管新生の制御機構を解明している。本研究では、異所性子宮内膜における血管新生因子の調節機構を明らかにし、いまだ不明な点が多い子宮内膜症の病態生理の解明、さらに血管新生因子やHIF-1をターゲットとした新たな治療戦略へと展開することを目的としている。平成27年度は、正所性子宮内膜に比較し、異所性子宮内膜で有意にVEGF分泌量が高いことを確認した。さらに低酸素環境下でVEGF分泌量が上昇、SDF-1分泌が低下し、VEGFの転写因子であるHIF-1の発現が増加することを明らかにした。平成28年度は、HIF-1が直接的に血管新生因子を制御するかを、HIF-1阻害剤エキノマイシンを同時添加して検討し、低酸素刺激によって増加したVEGF分泌がエキノマイシンで抑制され、低酸素刺激によって減少したSDF-1分泌がエキノマイシンの影響を受けないことを明らかにした。さらにエキノマイシンによる細胞障害性がないことを確認した。平成29年度は、子宮内膜症治療の薬物療法として用いられているプロゲスチン製剤とHIF-1阻害剤による血管新生因子への影響を解析する予定であったが、産前産後の休暇および育児休業の取得のため研究を中断していた。平成29年度は産前産後の休暇および育児休業の取得のため研究を中断していた。平成30年度は平成29年度に計画していた研究内容を継続し、異所性子宮内膜を用いて、現在、子宮内膜症治療の薬物療法として用いられているプロゲスチン製剤とHIF-1阻害剤の血管新生因子への分泌能の影響を解析し、HIF-1阻害剤が子宮内膜症治療薬となる可能性を検討したい。申請者らはこれまで正所性子宮内膜培養細胞を用いた実験により、月経期から増殖期初期での低酸素環境下で、VEGF産生は低酸素誘導因子(Hypoxia inducible factor; HIF)-1シグナル経路を介して促進されるという、局所における血管新生の制御機構を解明している。平成27年度は検体採取を行い、子宮内膜症組織から得た細胞を異所性子宮内膜症細胞として培養し、以下の実験を行った。1、異所性子宮内膜と正所性子宮内膜における血管新生因子の発現動態を調べた。(1)通常酸素濃度における血管新生因子の分泌能の解析:異所性と正所性子宮内膜細胞をそれぞれ通常酸素濃度20%で48時間培養し、培養液中のVEGF、SDF-1濃度をELISA法にて測定して、それらの分泌能を比較検討したところ、異所性内膜症細胞は正所性子宮内膜細胞より有意にVEGF分泌量が高く、SDF-1分泌量が低かった。(2)薬剤による低酸素状態での血管新生因子の解析:培養細胞に塩化コバルトを添加して低酸素状態を作り出し、血管新生因子の変化を確認した。塩化コバルトによる薬剤性の直接的な細胞障害を除外するため、LDHアッセイを用いて塩化コバルトの至適濃度を同定した。塩化コバルト刺激による低酸素状態により、時間依存的にVEGF分泌量が増加し、SDF-1は分泌量に有意差を認めなかった。2、異所性子宮内膜におけるHIF-1の発現を調べた。塩化コバルトを添加培養した子宮内膜症細胞から抽出した蛋白を用いてウエスタンブロット法にてHIF-1の発現を確認し、HIF-1αの発現ピークが培養6時間後であることを明らかにした。平成27年度の前半は、研究材料の採取や採取した組織からの異所性子宮内膜症細胞の分離培養を行った。細胞へのホルモン治療の影響を除外するために手術前6ヶ月以内にホルモン治療を受けていない患者からのみ組織を採取したため、当初予定していたより検体採取に時間を要した。平成27年度後半は、得られた細胞を用いて、研究実績の概要に記した実験を行った。異所性子宮内膜におけるVEGF発現増加と、その転写因子であるHIF-1の発現を確認し、計画は順調に進んでいると考えている。

平成28年度は、HIF-1が直接的に血管新生因子を制御するかを、HIF-1阻害剤エキノマイシンを同時添加して検討し、低酸素刺激によって増加したVEGF分泌がエキノマイシン100nMで抑制され、低酸素刺激によって減少したSDF-1分泌がエキノマイシンの影響を受けないことを明らかにした。さらにエキノマイシンによる細胞障害性がないことをLDHアッセイにて確認した。平成28年度は平成27年度に得られた結果を裏付けるため、異所性子宮内膜における血管新生因子の分泌制御機構を解明するための実験を行い、おおむね期待していた結果を得ることができ、計画は順調に進んでいると考えている。申請者らはこれまで正所性子宮内膜培養細胞を用いた実験により、月経期から増殖期初期の低酸素環境下で、VEGF産生は低酸素誘導因子(Hypoxia inducible factor; HIF)-1シグナル経路を介して促進されるという、局所における血管新生の制御機構を解明している。本研究では、異所性子宮内膜における血管新生因子の調節機構を明らかにし、いまだ不明な点が多い子宮内膜症の病態生理の解明、さらに血管新生因子やHIF-1をターゲットとした新たな治療戦略へと展開することを目的としている。平成27年度は、正所性子宮内膜に比較し、異所性子宮内膜で有意にVEGF分泌量が高いことを確認した。さらに低酸素環境下でVEGF分泌量が上昇、SDF-1分泌が低下し、VEGFの転写因子であるHIF-1の発現が増加することを明らかにした。平成28年度は、HIF-1が直接的に血管新生因子を制御するかを、HIF-1阻害剤エキノマイシンを同時添加して検討し、低酸素刺激によって増加したVEGF分泌がエキノマイシンで抑制され、低酸素刺激によって減少したSDF-1分泌がエキノマイシンの影響を受けないことを明らかにした。さらにエキノマイシンによる細胞障害性がないことを確認した。平成29年度は、子宮内膜症治療の薬物療法として用いられているプロゲスチン製剤とHIF-1阻害剤による血管新生因子への影響を解析する予定であったが、産前産後の休暇および育児休業の取得のため研究を中断していた。平成29年度は産前産後の休暇および育児休業の取得のため研究を中断していた。平成28年度は引き続き異所性子宮内膜症細胞を用いて、HIF-1が直接的にVEGFなどの血管新生因子を制御するかを、HIF-1阻害剤エキノマイシンを同時添加して検討する。もしHIF-1の阻害効果が確認できないときには、セレコキシブ(COX-2抑制剤)、17-AAGなどの各種HIF-1阻害剤による血管新生因子の変化を解析する。さらに現在、子宮内膜症治療の薬物療法として用いられているプロゲスチン製剤とHIF-1阻害剤による血管新生因子の分泌能への影響を解析し、子宮内膜症治療薬となる可能性を検討したい。平成29年度は引き続き異所性子宮内膜症細胞を用いて、現在臨床的に子宮内膜症治療の薬物療法として用いられているプロゲスチン製剤とHIF-1阻害剤による血管新生因子の分泌能への影響を解析し、子宮内膜症治療薬となる可能性を検討したい。平成30年度は平成29年度に計画していた研究内容を継続し、異所性子宮内膜を用いて、現在、子宮内膜症治療の薬物療法として用いられているプロゲスチン製剤とHIF-1阻害剤の血管新生因子への分泌能の影響を解析し、HIF-1阻害剤が子宮内膜症治療薬となる可能性を検討したい。実験は順調に進んでおり、次年度はHIF-1の血管新生因子への制御機構を解析する予定である。実験はおおむね順調に進んでおり、必要な実験試薬、消耗品などを購入し、次年度繰り越し金はほとんど残っていない。