hpprc/llmjp-kaken huggingface dataset:
小さな遷移金属の小さな配位圏での結合形成

ニッケル触媒を用いる多成分カップリング反応が非常に数多く報告されるようになってきた。その反応過程においてはニッケル上での不飽和化合物の酸化的環化が鍵となっていると仮定されていた。しかしながら、我々が研究に着手した段階において、この現象を実際に検証した研究グループは全く存在していなかった。このような背景のもと本研究課題においてはアルケン、ジエンとアルデヒド、ケトンのニッケル(0)上での酸化的環化反応を検討した。アルケン-アルデヒドは分子内反応においては自発的に進行し世界ではじめて酸化的環化を観測することに成功した。さらに、有機アルミニウムを作用させることでアルケン-ケトンでも酸化的環化を進行させた。この際には、ニッケルを触媒量にすることで触媒反応が進行することも明らかとした。ジエン-アルデヒド、ジエン-ケトンの組み合わせにおいてはいずれの場合にも効率よく酸化的環化が進行しη^3-アリルニッケル錯体を生成した。ただし、この過程において生じる炭素-炭素結合は容易に逆反応を起こす。そのため、基質の組み合わせによっては錯体の単離が困難であった。これを、解決する手段としてクロロシランによるニッケル-酸素結合の切断が有効であった。一旦、ニッケル酸素結合を切断すると一酸化炭素を作用させても逆反応が起こることは無く対応する酸クロライドが定量的に生成した。メタノールで処理することでエステルとして単離することもできた。また、ジメチル亜鉛を作用させてメチル基がトランスメタル化された錯体を初めて単離することに成功した。アルキル亜鉛や有機ホウ素化合物存在下、カルボニル化合物とジエン、アルキン、アレン類との多成分カップリング反応が、ニッケル触媒存在下効率よく進行することが報告されている。これらの触媒反応においては、いずれもニッケル上でのカルボニル基と炭素-炭素不飽和結合の酸化的環化が重要な鍵過程として提案されている。しかしながら、実際にニッケル錯体を単離して検討されたことはなかった。そこで、原子半径が小さく還元力の高いニッケル上にアルデヒド、アルケンを同時に配位させた錯体からの酸化的環化反応を検討した。5-エナールをNi(cod)_2,PR_3と反応させたところ定量的にη^2:η^2-5-エナールニッケル錯体が生成した。この錯体は熱的に酸化的環化を起こし環状ニッケル錯体を与えた。これは、酸化的環化反応の前後を錯体として確認した初めての例である。この際に酸素原子が二つのニッケルに架橋するために二量体錯体が生成する。o-アリルベンズアルデヒドとPCy_3との組み合わせで生じる混合物のうちアンチ体については、X線結晶構造解析を行って構造を決定することができた。これらの混合物を一酸化炭素と反応させると、カルボニル化が進行し一種類のラクトンのみを与えた。また、同時にアルケン部位とホルミル部位がニッケルに配位できないように、二等量のPPh_3を配位させた錯体からは酸化的環化反応が進行しなかった。これは、酸化的環化する基質がすべてニッケル上に配位してから反応が進行することを示唆している。そこで、昨年度は原子半径が小さく還元力の高いニッケル上にアルデヒド、アルケンを同時に配位させた錯体からの酸化的環化反応を実現した。本年度は、前年度の知見をもとにアルケンとケトン類との酸化的環化に取り組んだ。ケトン類はアルデヒドとは異なり反応性が低くなるために同様の手法を用いるだけではケトン類との酸化的環化を実現することはできない。

そこで有機アルミ化合物であるトリメチルアルミニウムを添加しケトン類の反応性を向上させて酸化的環化を実現しさらには、本環化反応を触媒反応へと展開した。これはアルケンとカルボニル化合物を用いたはじめての多成分カップリング反応である。また、酸化的環化錯体にはトリメチルアルミニウムが取り込まれた形となっていた。さらに、X線結晶構造解析で明らかになった分子構造ではアルミニウム上のメチル基がニッケルに架橋していることが分かった。これは極めて珍しい構造をしており、現在広く研究されているカップリング反応の鍵中間体としても高く評価されるものである。
ウサギ心筋虚血再灌流障害に及ぼす揮発性吸入麻酔薬の影響

以上から、controlに比較して揮発性吸入全身麻酔薬には心筋保護効果がある可能性が示唆された。まら,Sevoflurane麻酔下においてもpreconditioningによる心筋壊死縮小効果が認められ,そのメカニズムにATP-sensitive potassium channelが関与することが示唆された。また、preconditioningによる心筋保護効果はすべての麻酔薬下で認められた。さらにsevoflurane麻酔下のpreconditioningに関しては、Katpチャネルのblockerであるglibenclamideの前処置で心筋保護作用が抑制されたことから、そのメカニズムにKatpチャネルの活性化が関与している可能性が示唆された。
デジタル型宇宙プラズマ用波動粒子相関計測器の開発

宇宙空間で直接波動粒子相互作用を観測する計測器開発のため、試験用の模擬実験装置を開発し、その動作試験及び、初期解析結果についての成果をまとめる。これまでの観測データから得られた地球周辺領域のプラズマパラメータ等の初期値を元に、相関計の性能を設定し、また小型・軽量の観測器を目指すためにデジタル処理型の実験装置を設計してきている。模擬実験装置は従来開発されてきた波動観測器と、粒子観測器を接続できるインターフェース部をもつことで、実機レベルでの観測試験を行う事が出来る設計になっている。また、単体実験も行うことが出来るように、波動入力の試験のためのアナログ信号入力を3系統、擬似粒子データ、擬似磁場データを記憶するためのメモリ部を搭載し、基本的な試験から、実機レベルまでの応用試験までも行うことが出来る仕様になっている。昨年度においては、試験ボード上での基礎プログラム開発が終了し、単体試験動作についての確認を行った。今年度は、その単体試験をより柔軟に行うことが出来るように、計算機上で各測定機器を制御できるテストシミュレーション環境を構築した。このテストシミュレーション環境においては、擬似粒子信号をトリガとして、そのトリガに同期した擬似波形データを出力することが出来るシステムとなっている。このシステムを応用することで、計算機シミュレーションで得られた相関データを使った計測テストを行うことが出来ると期待される。また、実機として使用される粒子センサとの接続試験を実際に行い、その粒子センサの制御と、データ出力も行った。この粒子センサは、外部からの制御信号を入力してやる必要があったため、開発ボード上で新たに制御回路を開発し、相関計測を行いつつ粒子センサも制御出来る開発環境を実現した。これにより、擬似波形データだけでなく、擬似粒子データを用いた実際のテスト環境が実現され、より高度な試験が行える環境が整いつつある。平成18年度において、試作ボードを使用したテストプログラムを完成させ、また粒子センサとの接続試験も成功した。現状の改良点としては、計算機シミュレーションとの精度比較がまだ未検討である点と、測定される相関値に対するより詳細な評価を行う必要がある。宇宙空間で直接波動粒子相互作用を観測する計測器開発のため、本年度は試験用の模擬実験装置を開発し、その動作試験及び、初期解析結果についての成果をまとめた。これまでの観測データから得られた地球周辺領域のプラズマパラメータ等の初期値を元に、相関計の性能を設定し、また小型・軽量の観測器を目指すためにデジタル処理型の実験装置を設計した。また、単体試験も行うことが出来るように、波動入力の試験のためのアナログ信号入力を3系統、疑似粒子データ、疑似磁場データを記憶するためのメモリ部を搭載し、基本的な試験から、実機レベルまでの応用試験までも行うことが出来る仕様になっている。本年度においては、この模擬実験装置に搭載された各部の動作試験を行うともに、デジタル処理にFPGA(Field Rrogrammable Gate Array)を用いているため、ハードウェア記述言語を用いたFPGA内部の動作プログラム開発を行った。より柔軟な相関計の設計のため、アナログ波形入力をフィルタ処理し、より高精度の相関値を求める処理プログラムを開発した。また、疑似磁場データを用いて、波動データの磁場投影成分をデジタル処理にてリアルタイムに求めるアルゴリズムも開発した。本年度は実際の相関値を求めるプログラムは初期解析が完了しているので、来年度以降、電磁粒子シミュレーションコードを用いた計算機実験との比較を行い、より高精度で信頼性の高い相関値を求めるプログラムを設計・開発していく。また、単体試験も行うことが出来るように、波動入力の試験のためのアナログ信号入力を3系統、擬似粒子データ、疑似磁場データを記憶するためのメモリ部を搭載し、基本的な試験から、実機レベルまでの応用試験までも行うことが出来る仕様になっている。このテストシミュレーション環境においては、疑似粒子信号をトリガとして、そのトリガに同期した疑似波形データを出力することが出来るシステムとなっている。これにより、疑似波形データだけでなく、疑擬似粒子データを用いた実際のテスト環境が実現され、より高度な試験が行える環境が整いつつある。

これまでの観測データから得られた地球周辺領域のプラズマパラメータ等の初期値を元に、相関計の性能を設定し、また小型・軽量の観測器を目指すためにデジタル処理型の実験装置を設計してきている。模擬実験装置は従来開発されてきた波動観測器と、粒子観測器を接続できるインターフェース部をもつことで、実機レベルでの観測試験を行う事が出来る設計になっている。また、単体実験も行うことが出来るように、波動入力の試験のためのアナログ信号入力を3系統、擬似粒子データ、擬似磁場データを記憶するためのメモリ部を搭載し、基本的な試験から、実機レベルまでの応用試験までも行うことが出来る仕様になっている。昨年度においては、試験ボード上での基礎プログラム開発が終了し、単体試験動作についての確認を行った。今年度は、その単体試験をより柔軟に行うことが出来るように、計算機上で各測定機器を制御できるテストシミュレーション環境を構築した。このテストシミュレーション環境においては、擬似粒子信号をトリガとして、そのトリガに同期した擬似波形データを出力することが出来るシステムとなっている。このシステムを応用することで、計算機シミュレーションで得られた相関データを使った計測テストを行うことが出来ると期待される。また、実機として使用される粒子センサとの接続試験を実際に行い、その粒子センサの制御と、データ出力も行った。この粒子センサは、外部からの制御信号を入力してやる必要があったため、開発ボード上で新たに制御回路を開発し、相関計測を行いつつ粒子センサも制御出来る開発環境を実現した。これにより、擬似波形データだけでなく、擬似粒子データを用いた実際のテスト環境が実現され、より高度な試験が行える環境が整いつつある。平成18年度において、試作ボードを使用したテストプログラムを完成させ、また粒子センサとの接続試験も成功した。現状の改良点としては、計算機シミュレーションとの精度比較がまだ未検討である点と、測定される相関値に対するより詳細な評価を行う必要がある。
病院看護の予防機能発揮による効果的・効率的医療の提供に関する研究

病院看護の予防機能というテーマの下、外来看護、病棟看護、退院支援という3領域に分けて探求した。1.外来看護では、2型糖尿病患者の血縁者の発症予防について専門医、エキスパート看護師計19名に面接し、予防的働きかけの必要性を確認した。患者とその子計385名の質問紙調査では、リスク認識や予防行動の実行状況は、医療専門職の認識より高かった。患者の子に対する予防行動促進のための半年間の介入研究では、糖尿病患者の子が食事面においてもハイリスク状態にあることが明らかになった。また、糖尿病患者の子は一般成人よりも非対面式の介入による食生活の改善が期待できる可能性が示唆された。糖尿病合併症の腎症が多くを占めるCAPD患者について看護ケア向上のための基礎調査を行なった。同じく糖尿病が基礎疾患の多くを占める心不全患者の再入院予防を目指し、欧州で開発された療養行動測定尺度の日本版を作成し、計量心理学的検討を行なった。2.病棟看護では、患者の経験に基づく看護サービスの質評価の調査と有害事象の調査を行い、評価指標の信頼性・妥当性を検証した。病院の安全文化に関する質問紙調査を行い、師長のパワーが職務エンパワメント、安全態度・行動に影響することを示した。輸液ポンプ操作時の眼球運動を測定し、心理的負荷による確認行動の変化について示唆を得た。特定機能病院における褥瘡予防の質評価指標を開発した。前向きコホート研究からは「除圧」、エキスパートオピニオンからは「施設構造」に関する指標が抽出された。3.退院支援では、「退院支援対象者スクリーニング票」と「訪問看護必要性チェックシート」を作成し、170名の感者に試用し、いずれのツールも概ね妥当であることを検証した。院内緩和ケアチームによるがん末期患者の療養場所の選択・移行に関する支援内容の明確化を目的とし参加観察を行い、支援内容を8カテゴリ、88サブカテゴリに整理した。病院外来については、全国の糖尿病専門の医師・看護師19名に、近年の急増が問題視されている2型糖尿病の患者次世代のリスクと発症予防に関する認識と実践経験、具体的予防策について半構造的面接を行った。医療者側が認識する次世代リスクは、家族歴、患者・次世代の体型、患者の病態であったが、実践としては次世代にまで手が回らないことが多い、聞かれれば対応するなどであった。患者・家族側のリスク認識は高くなく、啓発の必要性が語られた。病棟看護に関しては、褥瘡予防における看護の質指標の開発を目的とし、国内1特定機能病院一般病棟の入院患者(褥瘡リスク因子保有者)450名を対象に、前向きコホート研究を行った。調査の結果、褥瘡予防における病棟看護の質指標として、病棟における人的、物的、財源的各資源の有無(ケアの構造因子)および病棟における看護の提供過程(ケアの過程因子)の重要性が示唆された。病院における退院支援は高齢者と緩和ケアについて行った。効果的な高齢者退院支援プロセス確立に向け、要退院支援高齢患者をあらかじめ特定する入院時スクリーニング方法検討のために対象施設での入院患者調査とスクリーニングのプレテストを行った。また、円滑な地域生活への適応のため、訪問看護の必要性のアセスメントシートを開発した。その内容妥当性検証のために看護職を対象に調査し、その結果をもとにシートを改変した。緩和ケアでは、欧米での緩和ケアチームの活動に関する文献検討の結果、症状マネジメントと並び退院支援が大きな役割となっており、具体的には専門的緩和ケアサービスへの移行のための調整が中心であることがわかった。

わが国の代表的院内緩和ケアチームを参加観察した結果、療養場所の移行・調整に関する依頼は欧米同様多かった。また、単に療養場所移行の調整だけでなく、療養場所選択のための意思決定に関する支援も行っていた。病院外来については、2型糖尿病発症予防プログラム作成の基礎資料として、患者と血縁者(子)の糖尿病に関する知識・脆弱性(リスク)の認知、不安、予防教育に関するニーズ等に関して自記式質問紙調査を行った。患者229名とその子208名に協力依頼し、患者226(99%)票と子164(79%)票の有効回答を得て解析中である。CAPD患者に対する個別継続看護相談とその評価に着手した。病棟看護については、9病院20病棟で3か月間の有害事象発生状況調査を、20病院で患者の経験に基づく看護ケア評価調査を行い、結果を分析中である。また、病院の安全文化について質問紙調査を実施し、4病院1099名の看護師から回答を得た。インシデントからの組織学習には、職務ストレス、病院の安全管理状況とともに、職務エンパワメントが有意な影響を及ぼしていた。褥瘡予防では病棟看護の質指標開発を目的に、WOC看護師19名にフォーカスグループインタビューを行なった。その結果、看護師・管理者の褥瘡予防知識、褥瘡対策チームの設置等の「ケア構造因子」、リスクアセスメント、体圧分散寝具管理、ハイリスク患者教育等の「ケア過程因子」が抽出された。退院支援に関しては、わが国の代表的な院内緩和ケアチームの参加観察から、院内緩和ケアチームによる療養場所の選択・移行に関する支援は、「療養場所を検討する前の時期」「療養場所を移行することが決定し、調整に入っている時期」「療養場所を移行した後の時期」に分けられた。3時期を通し、院内緩和ケアチームは継続的な退院支援を行っていた。地方の1一般病院から912月に退院した患者全員を対象に、退院支援の実施・退院後の状況などの把握、「訪問看護必要性チェックシート」「退院支援対象者スクリーニング票」の妥当性検証を目的に調査を行った。病院外来での看護に関しては、前年度までの研究結果をもとに「2型糖尿病発症予防プログラム」を開発し、当初30例の家族員を対象に家族歴の有無による介入効果の差異の検討を開始し、中間評価まで終了した。CAPD患者とその家族を対象に、1年間の個別・計画的支援を行い、患者に表れる疾患指標・知識・行動・QOLなどの変化について、一部の患者に評価を終了した。心不全患者を対象に、欧州で開発され、海外で広く使用されている心不全患者に特化したセルフケア行動評価尺度の日本版を原著者との密な連携のもとに作成して妥当性・信頼性を検証した。併せてそれを用いて116名の心不全患者のセルフケア行動を評価し、その関連要因を明らかにした。病棟看護に関しては、156病棟4395名の患者の経験に基づくサービスの質評価調査と11施設27病棟の有害事象発生状況調査結果により、病棟看護の質の評価指標について検討した。輸液ポンプ操作時の眼球運動を測定し、心理的負荷による確認行動の変化について示唆を得た。
心筋組織内における冠動脈の創成

心筋組織内に糸こんにゃくの如き形状の生体内吸収性ハイドロゲルの紐をエラスター針にて挿入することによって、任意の方向、任意のサイズ、任意の分岐、を持つ血管腔を創成することに成功した(Noishiki Y. Method forinducing the growth of newarteries in themyocardium. J J Thorac Cardiovasc Surg, 54: 319-327, 2006)。創成した血管腔は内腔1mmでも開存し、壁は1週間で内皮細胞が完全に覆っていた。これまでの基礎研究の結果から、開存率は81.5%であり、閉塞の原因は解明されていない。また創成した血管腔に動脈血を送り込むと、元からあった冠動脈との交通で心筋組織内へ流れ込むが、この基本的考えを臨床で使用するには、ハイドロゲル紐を不溶化させる際における架橋剤の細胞毒性が最大の課題であった。また、ハイドロゲルが吸収される時期における抗血栓性賦与が次の課題であった。これらの解決で臨床使用可能な冠動脈創成法の開発を行うための基礎的条件を明らかにすることを目指した。臨床使用の場合、ハイドロゲルの不溶化に使用する架橋剤の毒性が最も大きな障害となった。そこで本研究では、化学架橋剤を使用せずにハイドロゲル紐を作成する工夫を行った。その結果、ヒアルロンサンを急速に冷却し、そして解凍する、と言う操作を繰り返すことでビアルロンサン分子内に架橋が入る手法を転用することで、目的を達成することが可能となった。また一方、毒性の低い架橋剤としてエポキシ化合物を使用し、ハイドロゲル紐を作成することに成功した。次に、抗血栓性賦与では、プロタミンとヘパリンのイオンコンプレックスをヒアルロンサンのハイドロゲルの中に懸濁状に混在させることで、ヘパリンを極めて緩やかに放出させることに成功した。心筋組織内において、任意の場所に任意の長さで任意の枝分かれ等の形態を持つ血管腔を創成することを目的とし、ヒアルロンサンとヘパリンからなるゲルの紐を14Gのエラスターチューブに挿入した。動物実験として、9頭の成犬心筋内にエラスターを刺し、プシャーロッドを押し当てつつエラスターチューブを抜去することでゲル紐を心筋内に残した。ゲル紐挿入は1頭のイヌで3本行い心筋内で交差させた。さらに左頸動脈を剥離して下顎部で結紮切断し、その先端をゲル紐が挿入された部位に植え込んで、Vineberg手術と類似した操作で頸動脈への血流を心筋内へ導入した。対照としてエラスターを挿入するのみでゲル紐を残さない処置を3カ所ずつ行った結果、27本のゲル紐を挿入した部位の中で22本が開在し、5本が閉塞した。ゲル紐を挿入しなかった対照部位は全て閉塞した。開存部の管腔壁は一層の細胞に覆われ、ファクター8で染色される事から血管内皮細胞であると考えられ、血管形態を形成していた。ゲル紐を交差した部位では血管腔の枝分かれが形成されていた。【考察】心筋組織は筋細胞と栄養補給血管の内皮細胞からなる。筋細胞は自己修復ができないが、内皮細胞は細胞分裂が可能であり、組織障害が起きれば修復に動員される。従って心筋内に人為的に管腔を作ると、まず管腔壁の修復には内皮細胞が動員され、心筋細胞はそれを邪魔しない。管腔内にゲル紐がなければ、管腔内は血栓で満たされ、血栓の吸収と平行した肉芽形成が行われ管腔は閉塞するが、ゲル紐があってヘパリンの作用により血栓形成が阻止されれば、内皮細胞にはゲル紐に沿う管腔壁面のみに修復活動の場が限定され、その結果として管腔壁は内皮細胞に覆われて血管腔が自然に形成される。そしてゲル紐が吸収されると血管腔がのこる。【結論】心筋内にエラスターで孔を開けるという傷害を惹起させ、そこにゲル紐を挿入することで自然治癒力による自己修復で血管腔形成を誘導した。それに血液が流れると、冠動脈の創成となり得る。

そこで本研究では、化学架橋剤を使用せずにハイドロゲル紐を作成する工夫を行った。その結果、ヒアルロンサンを急速に冷却し、そして解凍する、と言う操作を繰り返すことでビアルロンサン分子内に架橋が入る手法を転用することで、目的を達成することが可能となった。また一方、毒性の低い架橋剤としてエポキシ化合物を使用し、ハイドロゲル紐を作成することに成功した。次に、抗血栓性賦与では、プロタミンとヘパリンのイオンコンプレックスをヒアルロンサンのハイドロゲルの中に懸濁状に混在させることで、ヘパリンを極めて緩やかに放出させることに成功した。
シェ-グレン症候群患者の口唇腺および涙腺におけるTGF-βの役割に関する研究

健常者およびシェ-グレン症候群(SS)患者の唾液腺におけるtransforming growthfactor-β1(TGF-β1)の局在について検討を行った。6人の健常者、11人の唾石症、粘液嚢胞または急性化膿性唾液腺炎を伴った患者の口唇腺を対照とし、病理診断のfocus scoreが2以上の12人のシェ-グレン症候群患者の口唇腺生検材料を用いた。方法は生検材料をO.C.T.compoundで包埋し凍結切片を作成し、抗TGF-β1抗体を用いて、免疫組織学検討を行った。6人の正常口唇腺においては全ての唾液腺組織の導管上皮細胞にTGF-β1の発現が認められた。また11人の炎症性唾液腺においては8人の唾液腺組織の導管上皮細胞にTGF-β1の発現が認められた。それに対して、12人のSS患者唾液腺においては2人にのみわずか発現が認められた。また周囲にCD4+CD45RO+陽性T細胞が浸潤しているHLA-DR陽性の導管上皮細胞にはTGF-β1の発現は認められなかった。このことよりTGF-β1は正常および炎症性唾液腺の腺上皮の機能の維持に重要な役割を担っていることが考えられ、SS患者唾液腺におけるTGF-β1分泌異常は腺組織の障害を招く可能性が示唆された。健常者およびシェ-グレン症候群(SS)患者の唾液腺におけるtransforming growthfactor-β1 (TGF-β1)の局在について検討を行った。6人の健常者、11人の唾石症、粘液襄胞または急性化膿性唾液腺炎を伴った患者の口唇腺を対照とし、病理診断のfocus scoreが2以上の12人のシェ-グレン症候群患者の口唇腺生検材料を用いた。方法は生検材料をO. C. T. compoundで包埋し凍結切片を作成し、抗TGF-β1抗体を用いて、免疫組織学検討を行った。6人の正常唾液腺においては全ての唾液腺組織の導管上皮細胞にTGF-β1の発現が認められた。それに対して、12人のSS患者唾液腺においては2人にのみわずかな発現が認められた。また周囲にCD4_+CD45 RO_+陽性T細胞が浸潤しているHLA-DR陽性の導管上皮細胞にはTGF-β1の発現は認められなかった。
バイオイメージングを用いたCGS発現制御機構の研究

CGS1 Exon1には,遺伝子発現制御に関わるMTO1領域と,葉緑体移行に関与する領域が存在する.前年度までに, MTO1領域が葉緑体移行後に切断除去されることを明らかにした.本年度の更なる解析によって, MTO1領域が,葉緑体移行にわずかに関与することが示唆された.現在,葉緑体移行後に切断除去される領域に, 2つの異なる機能領域(葉緑体移行に関わる領域・遺伝子発現制御に関わる領域)が存在するという新たな発見についてまとめた論文を投稿中である.一方, CGS1 mRNAのメチオニンに応答したP-bodyへの局在について解析を行った結果,メチオニン処理細胞では, P-bodyとの共局在が増える傾向が見られた.遺伝子発現制御能を失ったmto1-1変異をもつmRNAを用いて同様の解析を行い,メチオニンに応答した遺伝子発現制御とP-body局在との関連について調べた結果, mto1-1変異をもつmRNAにおいても, P-bodyとの共局在が観察された.すなわち, CGS1 mRNAのP-bodyへの一部局在は,メチオニンに応答した遺伝子発現制御とは直接関連はないものと示唆された.また, stress granuleという顆粒状構造体との共局在についても解析するため, stress granuleに局在することが知られるeEF4EとUBP1bについて,シロイヌナズナからのクローニングを行い, CGS1 mRNAとの共局在について解析した.生細胞において, CGS1 mRNAとstress granuleマーカーとの共局在は見られなかったことから, CGS1 mRNAは, stress granuleには局在しないものと考えられる.以上の結果は,今後, CGS mRNAの局在や代謝についてさらに解析を進める際の手掛かりとして,大変有用である.(抄録なし)【mRNA切断後に翻訳されるCGSタンパク質の動態】CGS1第1エキソン配列の下流にGFP遺伝子配列を挿入したコンストラクト(CGSexon1-GFP)を、パーティクルボンバードメント法により、一過的に植物細胞内で発現させる実験系を確立した。そこで、共焦点レーザースキャン顕微鏡を用いて、シロイヌナズナ、およびタバコBY-2培養細胞内におけるCGSexon1-GFPの局在解析を行った。現在までに、メチオニン処理下でのCGSexon1-GFPの局在は、メチオニン未処理の場合と大きな違いがなく、どちらも主に葉緑体に局在するという結果が得られている。メチオニン処理によりCGS1 mRNAの切断が起こった際、新生ペプチドの切断も起こると考えた場合、翻訳再開後に合成されるCGSタンパク質は、N末端が欠損していると考えられる。そのN末欠損CGSが、葉緑体への移行能をもっているかどうかを早急に調べることが必要である。そこで、当初の計画では2年目に行う予定であった、CGSexon1-GFP発現細胞を用いた細胞分画・Western解析の実験系を確立した。実際、精製した葉緑体画分中にCGSexon1-GFPが検出されることを確かめた。この手法を用いて、現在、CGS第1エキソンに存在すると思われる葉緑体移行シグナル領域の決定を行っており、これらの結果を論文としてまとめ、投稿する予定である。CGS1 Exon1 mRNAの可視化を実現させるため、CGS1 Exon1配列の下流にλファージのNペプチド認識配列(boxB)を挿入したコンストラクト(CGSexon1-boxB)を構築した。また、λNペプチドにGFPを融合したコンストラクト(λN-GFP)を作製した。これらのコンストラクトを同一細胞に導入し、CGSexon1-boxB RNAの細胞内局在の可視化を試みたところ、顆粒状の構造体が観察できたことから、CGS1 Exon1 mRNAが、顆粒の状態で細胞質に蓄積している可能性が考えられた。今後、この顆粒状の構造体とP-bodyとの関連性を解析する予定である。【mRNA切断後に翻訳されるCGSタンパク質の動態】メチオニン処理によりCGSを翻訳中のリボソームの停止が起こった際,新生ペプチドの切断が起こると考えた場合,翻訳再開後に合成されるCGSタンパク質は,N末端が欠損していると考えられる.本年度(第2年目)は,このN末端欠損CGSが,葉緑体への移行能をもっているかどうかを調べるため,CGSがもつ葉緑体移行シグナル領域の決定を行った.また,一般的に,葉緑体移行後にシグナル配列は切断されることから,CGSにおける葉緑体移行シグナル切断箇所の決定も行った.CGS1第1エキソン内には,メチオニン代謝産物に応答して翻訳停止・mRNA切断を引き起こすために必要な領域(MTO1領域)が存在する.MTO1領域と,葉緑体移行に必要なシグナル配列の関係を調べた結果,MTO1領域の直前の配列が,葉緑体移行に重要な役割をもつことが明らかとなった.さらに,葉緑体移行後に切断される箇所が,MTO1領域直後であることが示された.現在,これらの結果を論文としてまとめているところである.昨年度,λファージのNペプチド認識配列を用いたmRNA可視化の実験系を用い,CGS1 Exon1 mRNAの細胞内局在の可視化を試みたところ,顆粒状の構造体が観察できた.そこで本年度は,この顆粒状の構造体とP-bodyとの関連性を解析するため,P-bodyに局在することが知られる脱キャップ酵素(DCP1,DCP2)およびエキソリボヌクレアーゼ(XRN4)のクローニングを行った.

これらにmCherry蛍光タンパク質を融合し,一過的発現系を用いて細胞内局在解析を行ったところ,P-bodyと思われる顆粒状の構造体への局在は,DCP1-mCherryでのみ観察された.次に,CGS1 Exon1 mRNAの局在解析で見られた顆粒状構造体がP-bodyであるかどうか調べるため,DCP1-mCherryとCGS1 Exon1 mRNAの共局在解析を行った結果,CGS1 Exon1 mRNAが示す顆粒状構造体の一部が,DCP1-mCherryの局在と一致することが分かった.今後,メチオニンに応答したCGS1 Exon1 mRNAのP-bodyへの局在について,詳細な解析を行う予定である.CGS1 Exon1には,遺伝子発現制御に関わるMTO1領域と,葉緑体移行に関与する領域が存在する.前年度までに, MTO1領域が葉緑体移行後に切断除去されることを明らかにした.本年度の更なる解析によって, MTO1領域が,葉緑体移行にわずかに関与することが示唆された.現在,葉緑体移行後に切断除去される領域に, 2つの異なる機能領域(葉緑体移行に関わる領域・遺伝子発現制御に関わる領域)が存在するという新たな発見についてまとめた論文を投稿中である.一方, CGS1 mRNAのメチオニンに応答したP-bodyへの局在について解析を行った結果,メチオニン処理細胞では, P-bodyとの共局在が増える傾向が見られた.遺伝子発現制御能を失ったmto1-1変異をもつmRNAを用いて同様の解析を行い,メチオニンに応答した遺伝子発現制御とP-body局在との関連について調べた結果, mto1-1変異をもつmRNAにおいても, P-bodyとの共局在が観察された.すなわち, CGS1 mRNAのP-bodyへの一部局在は,メチオニンに応答した遺伝子発現制御とは直接関連はないものと示唆された.また, stress granuleという顆粒状構造体との共局在についても解析するため, stress granuleに局在することが知られるeEF4EとUBP1bについて,シロイヌナズナからのクローニングを行い, CGS1 mRNAとの共局在について解析した.生細胞において, CGS1 mRNAとstress granuleマーカーとの共局在は見られなかったことから, CGS1 mRNAは, stress granuleには局在しないものと考えられる.以上の結果は,今後, CGS mRNAの局在や代謝についてさらに解析を進める際の手掛かりとして,大変有用である.当初初年度に計画していた形質転換植物体などの作出についてはまだ完成していないものの、一過的発現系での解析が順調に進み、2年目に計画していた解析もすでに行っている。また、論文として発表可能なデータがそろいつつあることから、おおむね順調に進展していると考える。CGSの葉緑体局在に必要な領域を決定し,論文投稿準備に入っていること,また当初3年目に行う予定であった,P-body
新規複合系有機ケイ素反応剤の開発と高選択的反応に関する研究

新規複合系反応剤である5配位有機ケイ素化合物の合成開発と、その高選択的合成反応への応用を目的とした研究を行なった。とくに、アルコキシシラン/ジオ-ル/アミンを用いる複合系5配位ケイ素反応剤の生成と高選択的反応の開発を行った。1.上記反応系を用いて、高配位ケイ素中間体を得、その構造と反応性の関係を明らかにした。2.ジオ-ル/アミンを任意に変えることできるので、これによる反応性の向上、選択性の発現を図った。3.トリアルコキシヒドロシランを用いて他の金属ヒドリド試薬では困難な官能基選択的な還元反応を開発した。例えば、チオインモニウム塩の還元反応は本還元系を用いると合成化学的に重要なS,N-アセタ-ルを選択的にかつ官能基選択的与えた。4.上記複合反応剤を用いて不斉還元および不斉アルキル反応に関する研究を行った。不斉源としては光学活性アミノアルコ-ル用いて、触媒的不斉増殖反応を達成した。
樹状突起性膜蛋白テレンセファリンによる神経細胞と免疫細胞の相互作用

神経系-免疫系の相互作用におけるテレンセファリン(TLCN)の役割を解析するために、我々は昨年度確立したマウス海馬初代培養神経細胞と活性化免疫細胞であるLAK細胞のin vitro共培養系を用いて解析を行った。その結果、共培養開始後2.5時間以内に神経細胞の樹状突起やmicrospikeの減少や切断などの大規模な形態変化が観察された。これらの現象はLAK細胞の分泌する可溶性因子によって引き起こされていることが、transwell membraneやLAK細胞の条件培地を用いた実験から明らかにされ、さらにグルタミン酸受容体阻害剤によってそれらの効果が抑制されたことから、グルタミン酸受容体を介した情報伝達機構が神経細胞-LAK細胞の相互作用において重要な役割を果たしていることが示唆された。さらに、共培養の経時的観察からは、LAK細胞が神経細胞の樹状突起や細胞体と接着しつつ移動する様子や突起を切断しているような様子が見いだされた。活性化された免疫細胞は標的細胞との間に免疫シナプスと呼ばれる特異的な接着構造を作ることが知られており、神経細胞と活性化免疫細胞との間にも何らかの特異的な接着構造が形成されている可能性が考えられ、より詳細な解析が続けられている。今後、神経細胞と免疫細胞の直接接触を介した相互作用の分子機構解析やin vivoにおける解析を進めることで、神経疾患等における神経細胞死や神経変性の分子機構理解や予防・治療法の模索に貢献する重要な知識が得られるものと期待される。なお、本研究において得られた知見は、平成14年度の日本神経科学会大会においてポスター発表され、平成15年開催の国際脳科学会議(IBRO)においてより詳細な解析内容がポスター発表される予定である。神経系-免疫系の相互作用におけるテレンセファリン(TLCN)の役割を解析するために、本年度我々はまず培養細胞を用いたin vitroモデル系での解析を行った。また、それと平行して今後の実験に不可欠な抗TLCN抗体の作製や種々のリコンビナントTLCN発現系の準備を進めた。神経芽細胞種由来の株化細胞であるNeuro2a(N2a)は、IL-2で活性化させたNatural Killer(NK)細胞であるLymphokine Activated Killer(LAK)細胞と共培養することにより細胞死が引き起こされる。そこで、TLCNの存在がLAK細胞により誘導されるN2aの細胞死に促進的・抑制的のいずれに作用するかについてTLCNの発現誘導可能なN2a株を用いて検討した。その結果、共培養開始後2時間の時点でTLCN発現N2aの場合では野生型を用いた場合に比べてTUNEL陽性N2aの割合が約2.5倍に増大し、TLCNの存在によりLAKのような細胞障害性を持つ免疫細胞によるapoptoticな細胞死が促進される可能性が示唆された。そこで、よりin vivoに近く豊富にTLCNを発現している海馬神経細胞の初代培養系をN2aのかわりに用いて同様の実験を行ったところ、神経細胞死に先立ち樹状突起やその表面に存在するmicro spikeの縮退・切断・断片化などの大規模な形態変化が観察された。N2a、海馬神経細胞、いずれの場合においても、LAK細胞がTLCN発現細胞上に接着している様子が観察され、経時的観察からは樹状突起や細胞体の上を動くLAK細胞やLAK細胞が突起を切断しているような様子が見いだされた。このように、本年度はTLCNによる神経細胞と免疫細胞の接着を介した神経変性の過程とその分子機構について解析するためのモデル系確立と基礎知識の取得ができ、詳細な解析に向けての準備が整った。
聴覚音声に関わる語彙認知・発達及び統語獲得を視野に入れた応用的研究

本研究では、外来語の音声的特徴と、外来語を認知するときのプロセス・発達過程について、特にカタカナ語とそのL2英語・L2日本語習得に与える影響について調査を行った。2003年度は、カタカナ語となっている英単語を導入語として用いることが、L2英語の語彙獲得に与える影響について検証した。特に、カタカナ語のなじみ度が英単語の認知にどのような影響を与えるのかを、アンケート調査およびタキストスコープ、CSLを用い調査分析した。その結果、L2英語学習の導入期にカタカナ語になっている英単語を導入するのは不適切であるという結論に達した。2004年度は、上記研究で見られたカタカナ語(及びL2英単語)アクセントの平板化現象を、なじみ度(単語親密度)と音韻(音節)構造の両観点から考察を行い、その説明的妥当性を探るとともに、英語習得への影響の可能性を考えた。その結果、本来辞書で平板型のカタカナ語が軽音節の連続で終わっている率は高いものの、この音節構造が原因となりアクセント核を持つカタカナ語が平板化(無核化)アクセントになるとは言えないことが明らかになった。さらに、平板化アクセントになった英単語のうち、英語のなじみ度が平均以上である語はカタカナ語でもなじみ度が平均以上になる割合が非常に高く、カタカナ語のなじみ度が高い場合は英語のなじみ度も高く、平板化することが分かり、2003年度の分析を再度確認する結果となった。さらに台湾人のL2日本語学習者にも同様の実験を行った結果、英語アクセントが平板型に発音される傾向は日本人にのみに見られることが分かった。以上の研究から、特に英語導入初期においては、英語の音節構造やアクセントなどの音声知覚に集中させる教育方法が、正しい発音が身につくことを可能にし、早期英語教育との関係から見ても、考慮に値する教授法として考えられる。2003年度は、カタカナ語となっている英単語を導入語として用いることが、英語の語彙を獲得する上で果たして効果的であるかを検証した。具体的には、カタカナ語が日本語において頻用されることが、英単語の発音に干渉を与えないのかどうか、カタカナ語のなじみ度が英単語の認知にどのような影響を与えるのかを、アンケート調査およびタキストスコープを用いた計測、CSLによる分析によって次の4点を明らかにした。1.カタカナ語でなじみの高い語は、必ずしも日本人皆に共通しているわけではない。年齢や生活状況により異なることが考えられる。また、カタカナ語のなじみ度と英語のなじみ度は一致していない。カタカナ語でなじみ度の高い語が、必ずしも英語でなじみ度が高いわけではない。2.カタカナ語でなじみの高い語を英語で発音すると、母語の干渉が強く働き、英語の発音が正しくできない場合が多い。3.特に英単語発音時のアクセントについては、ストレスを用いず平板型アクセントを用いる例が見られる。4.日本語母語話者が英単語を発音した際の発音長は、概して英語母語話者に比べて長くなる傾向にある。ただし、当初の予想に反して、発音長の長さはスペルの長さ(文字数)とは関係が認められない。以上のように、英語の学習(特に初期)において、カタカナ語になっている英単語を導入することは適切でないことが分かった。今度の課題としては、こうした発音誤りが、どの程度コミュニケーションに支障をきたすのか、逆にいえば、どの程度まで許容されるのかといった問題を調査する必要があると考えられる。さらに、英単語発音時にも見られる平板型アクセントの傾向が、単語のなじみ度だけによるのか、音声構造上の問題との関わりはないかどうかを、調査する必要があると考えられる。

2003年度は、L2英語学習の導入時にカタカナ語になっている英単語を導入することが不適切であることを明らかにした。2004年度は対象をL2日本語学習者にも広げて、語彙獲得の過程を研究した。具体的には、台湾の日本語科在籍の学生に対して、カタカナ語と英語のなじみ度と発音をアンケート及びタキストスコープを用いて計測、分析を行い、以下の点を明らかにした。【1】カタカナ語の英単語発音に及ぼす影響1)台湾の日本語学習者は、日本人の英語学習者ほどには英語にもそれに相当するカタカナ語にも平板化が見られない。2)日本人の英語学習者は、2003年度ではなじみの低い英単語となじみの高い英単語を平板型アクセントで発音する傾向があることを明らかにしたが、2004年度では英単語のなじみ度には関係なく、それに相当する日本語のなじみ度が高い英単語を平板型で発音する傾向が見られることが分かった。3)台湾の日本人学習者には、英語を平板化で発音する傾向が見られない。まとめ:カタカナ語になっている英単語を初期の英語学習時に使用することは、母語の干渉を受けるので、不適切であることが改めて確認された。2003年度及び2004年度の研究結果から、英単語としてのなじみ度の高低にかかわらず、カタカナ語のなじみ度が高い英語の平板化が見られ、今後ますますこの平板化進むという予測もある(上野2002)。しかし、一般名詞に比べ、外来語のアクセントは平板型率が非常に低いのは変わらない傾向にある。加えて、低年齢での英語学習が導入されるにつれ、カタカナ語に触れる前に(なじみ度が高くなる前に)、語源の英単語に触れる可能性が高まるところから、カタカナ語の平板化も増長されず、英語に与える影響も減る可能性があると考えられる。聴覚音声からの軍しい語彙認知が助長されると考える。
超臨場感遠隔手術訓練環境構築のための適応的・階層型埋込み柔軟物体表現と可視触化

臓器のような,複雑な脈管分布構造や様々な力学特性を持つ組織で構成される複合材料体(非一様柔軟体)を共有可能,かつ視力覚的な相互インタラクションを可能とする,遠隔手術訓練環境の基盤となる手法を確立することを目的として,(a)柔軟物変形の幾何学的非線形性と柔軟物内部の非一様性を効率良く考慮することが可能な適応的共回転系埋込み変形モデル,(b)適応的共回転系埋込み表現された臓器と術具間の面接触インタラクション手法,(c)インタラクションの同時性の共有手法の考案・実装・評価を行った.本研究では,遠隔多地点間にて,高精細(最高分解能1[mm] )・大規模(ノード数30万以上)な仮想柔軟体(複雑な脈管分布構造を持つ臓器)を共有可能,かつ視力覚的な相互インタラクションを可能とする,遠隔手術訓練環境の基盤技術の確立を目標としている.昨年度は,適応的埋込み変形モデルの開発を行ったが,線形有限要素法を用いて変形を算出していたため,十分な効果が発揮できない問題点があった.そこで,本年度は,効率的な処理が可能な非線形変形モデルとして,共回転系変形モデル(適応的メッシュの直方性・階層構造を利用した高速化を図っている)を採用し,適応的埋込み変形モデルと併用するための準備を進めた.まず,共回転系変形モデルにおいて,四面体の回転成分の抽出処理を行う階層を自動決定するための判断指標を考案し,実装・評価を行った.次に,適応的変形モデルおよび昨年度開発した共回転系変形モデルを併用したシミュレーション処理をGPU上で効率良く処理するためのアルゴリズムの検討を開始した.さらに,適応的・階層型埋込み変形モデルに対する外科手技インタラクションにおいては,先行研究(効率的な干渉検出手法)の調査,適応的埋込み変形モデルに対する動摩擦・静止摩擦を伴う面接触計算の検討を行った.加えて,適応的埋込み変形モデルの共有手法の検討を行った.研究代表者の従来の手法では,各計算機のスペックの善し悪しに寄らず,全ての計算機にて同一解像度のモデルを使用することを前提としており,計算の遅れに起因する変形の相違の解消が必要であった.そこで,本年度は,各計算機のスペックに見合った解像度のモデルをそれぞれ使用する場合においても,整合性の取れた共有を可能とする方法を考案した.遠隔多地点間にて,高精細(最高分解能1[mm] )・大規模(ノード数30万以上)な仮想柔軟体(複雑な脈管分布構造を持つ臓器)を共有可能,かつ視力覚的な相互インタラクションを可能とする,遠隔手術訓練環境の基盤となる手法を確立することが目標である.まずは,大規模な仮想柔軟体の高速な変形シミュレーションを実現するために,適応的埋込み変形モデルの開発を行った.対象物の非一様性,もしくは応力の分布状態に応じて,メッシュの空間的解像度をオンラインで更新することが可能な,埋込み変形モデルを確立した.さらに,直方性および階層構造の利用による共回転系の変形計算の高速化を行った.適応的四面体ボリュームメッシュは3軸の直交軸を有する3種類の直方四面体のみで構成される.この直方性および階層構造を利用することで,共回転系の変形計算(線形FEMによる変形計算および要素回転の抽出計算)の高速化を実現した.さらに,適応的・階層型埋込み変形モデルに対する外科手技インタラクションを実現するため,埋込み変形モデルに対する面接触計算の検討を行った.具体的には,時々刻々と空間的解像度が変化する物体に対するGod Object法の検討を行った.加えて,適応的埋込み変形モデルの同期方法の検討を行った.本研究では各計算機が独立して埋込み変形モデルを持ち変形計算を行うが,各計算機の変形モデルの適応化の状態(時空間解像度)が異なる場合は,一致した変形を得ることができない.そこで各計算機の変形モデルの変形・適応化・トポロジ変化の状態を,低い通信コストで効率的に同期することが可能な,二分木の特性を活用した共有アルゴリズムの検討を行った.本研究では,遠隔多地点間にて,高精細(最高分解能1[mm] )・大規模(ノード数30万以上)な仮想柔軟体(複雑な脈管分布構造を持つ臓器)を共有可能,かつ視力覚的な相互インタラクションを可能とする,遠隔手術訓練環境の基盤技術の確立を目標としている.本年度は,効率的な処理が可能な非線形変形モデルとして,共回転系変形モデルと適応的埋込み変形モデルを併用したシミュレーション手法を提案した.適応的表現や切断等の位相変化に対応可能なソルバとして共役勾配法を採用し,提案手法のGPU実装を進めた.加えて適応的埋込み変形モデルの共有手法の実装を行った.研究代表者の従来の手法では,各計算機のスペックの善し悪しに寄らず全ての計算機にて同一解像度のモデルを使用することを前提としており,計算の遅れに起因する変形の相違の解消が必要であった.そこで本年度は,昨年度に考案した各計算機のスペックに見合った解像度のモデルをそれぞれ使用する場合においても整合性の取れた共有を可能とする方法の実装を進めた.本研究では,遠隔多地点間にて,高精細・大規模な仮想柔軟体(複雑な脈管分布構造を持つ臓器)を共有可能,かつ視力覚的な相互インタラクションを可能とする,遠隔手術訓練環境の基盤技術の確立を目標としている.

本年度は,軟組織等の幾何学的非線形性を効率良く考慮可能な変形シミュレーション手法として昨年度までに考案したオンラインリメッシュ型回転抽出と変形計算による共回転系変形シミュレーション手法の実装および変形・反力精度の評価を進めた.従来の最速の計算手法と比較して計算時間を最大70 %削減しつつも,最大変位誤差を3.6 mm以下に抑えることが可能であることがわかった.本内容を論文誌(信学論D)に投稿し,採録となった.加えて,昨年度までに考案・開発した適応的変形モデルの共有手法の手術シミュレータへの実装を行った.研究代表者の従来の手法では,各計算機のスペックの善し悪しに関わらず全ての計算機にて同一解像度のモデルを使用することを前提としており,計算の遅れに起因する変形の相違の解消が必要であった.本手法は,各計算機のスペックに見合った解像度のモデルをそれぞれ使用する場合においても整合性の取れた共有を可能としている.性能が異なるPC3台,ネットワークエミュレータ(netem)で構成される実験環境を構築し,本共有手法の検証を進めた.本内容を含む論文をバーチャルリアリティの医療応用の国際会議(MMVR)およびバーチャルリアリティの国際会議(IEEE-VR)に投稿し,採録となった.臓器のような,複雑な脈管分布構造や様々な力学特性を持つ組織で構成される複合材料体(非一様柔軟体)を共有可能,かつ視力覚的な相互インタラクションを可能とする,遠隔手術訓練環境の基盤となる手法を確立することを目的として,(a)柔軟物変形の幾何学的非線形性と柔軟物内部の非一様性を効率良く考慮することが可能な適応的共回転系埋込み変形モデル,(b)適応的共回転系埋込み表現された臓器と術具間の面接触インタラクション手法,(c)インタラクションの同時性の共有手法の考案・実装・評価を行った.研究の成果を学術雑誌や国際会議等に投稿して採録となっており,当初の想定以上に進展している.これに対して,GPUプログラムコードの実装およびデバッグ作業が完了しておらず,システム全体の評価実験が遅れているため,このような判定とした.バーチャルリアリティ,医用システム適応的・階層型埋込み変形モデルの開発においては,GPUに適した変形計算アルゴリズムの実装・デバッグを行う.GPUの独特の構造である,多数のストリームプロセッサ,およびプロセッサ・メモリ間の太いメモリバスを活かすためには,従来の分散メモリ型の並列計算機とは異なる並列処理アルゴリズムが必要となる.さらにオンラインリメッシュによって発生する不連続なメッシュ情報データが,変形計算処理のボトルネックとなる.そこでメッシュ情報データをリロケータブルなデータ構造に格納するとともに,このデータを利用した効率的な埋込み変形計算手法を確立・実装する.その後,これまでに開発した手法の評価を忠実性とユーザの感性の両面から行う.埋込み変形モデルの変形や反力について,変形・反力の精度や現実感を検証する.遠隔共有においては,各地点間の反力・変形の誤差,遠隔インタラクションの現実感および遅延との関係,本システムによって達成される遠隔協働作業の操作性について評価を行う.変形シミュレーションにおいては,研究の成果を国際会議等に投稿して採録となっており,当初の想定通りに進展している.外科手技インタラクションおよび適応的埋込み変形モデルの同期方法については,手法の検討・考案を行うとともに,実験環境の構築を進めている.変形シミュレーションにおいては,研究の成果を学術雑誌や国際会議等に投稿して採録となっており,当初の想定以上に進展している.
網膜特異的なVEGFの発現コントロールによる糖尿病網膜症モデルの開発

われわれは血管内皮増殖因子(VEGF)を網膜特異的に発現するトランスジェニック・マウス(遺伝子導入マウスrho/VEGF)を開発し、生後5日目頃よりVEGFを網膜の視細胞層において発現し、網膜内に新生血管が発生することを報告してきた。今回この動物モデルをさらに発展させ、Tet-On遺伝子発現システムを用いることによる、網膜におけるVEGF遺伝子の発現をコントロールすることを試み、成人型糖尿病網膜症の動物モデルの開発を試みた。本研究では発現部位を決めるプロモーターとして網膜視細胞特異的なロドプシン・プロモーターを用い、実際に発現させる遺伝子としてVEGFを用いた。2種のトランスジェニック・マウス、すなわちrho/rtTA(ロドプシン・プロモーター/Reverse tetracycline transactivator)トランスジニニック・マウスと、TRE/VEGF(Tetracycline responsible element/VEGF)トランスジェニック・マウスを確立し、さらにこの両方の導入遺伝子をもつダブル・トランスジェニック・マウスを作成した。このマウスにおいては、Tet(テトラサイクリン)を与えることにより、ロドプシン・プロモーターが活性化され、さらにそれに反応してVEGFを網膜において過剰に発現することを確認した。このマウスではTetを与えるまでは網膜は正常に発育し、Tetを与えることにより非常に大量のVEGFを網膜において発現するようになり、網膜内に発生する新生血管はrho/VEGFマウスよりも激しいものであり、牽引性の網膜剥離が観察された。このトランスジェニック・マウスは有用な新しい動物モデルであり、糖尿病網膜症を代表とする眼血管新生の疾患の発症メカニズムの研究や治療方法の開発に大いに役に立つものと考えられる。Tet-On遺伝子発現システムを用い、2種類のトランスジェニック・マウスを作成した。すなわち、ロドプシン/Tet-Onトランスジェニック・マウスおよびTRE/VEGFトランスジェニック・マウスである。Tet-Onトランスジェニック・マウスとは、発現部位を決めるプロモーター(本研究では網膜特異的なロドプシン・プロモーター)の下流にrtTA遺伝子(reverse Tet-controlled transactivator)を連結した人工の遺伝子を導入したもの。TRE/VEGFトランスジェニック・マウスとは、TRE遺伝子(Ttresponsivc element)の下流にVEGF遺伝子を連結したもの。この2種が確立した後に、この2種をかけあわせ、両方の導入遺伝子を持つダブル・トランスジェニック・マウスを確立した。得られたダブル・トランスジェニック・マウスでは、網膜にrtTAが発現しており、Tet(テトラサイクリン)のない環境ではVEGFが発現するスイッチは入っていないが、Tetを与えることによりTetがTRE部位に連合して、これを活性化し、その下流にあるVEGFの発現を促すことになる。得られたダブル・トランスジェニック・マウスの解析を現在進めているところであるが、われわれのこれまでの研究結果から、網膜の深層血管より、網膜下にのびる新生血管網がVEGFの発現を促された後に伸びてくるという結果が予想される。これは、成人の網膜におこる血管新生性の疾患、すなわち糖尿病網膜症や加齢性黄斑変性症の有用な疾患モデルとなると考えられる。現在までの解析では予想どおりの結果が得られている。われわれは血管内皮増殖因子(VEGF)を網膜特異的に発現するトランスジェニック・マウス(遺伝子導入マウスrho/VEGF)を開発し、生後5日日頃よりVEGFを網膜の視細胞層において発現し、網膜内に新生血管が発生することを報告してきた。2種のトランスジェニック・マウス、すなわちrho/rtTA(ロドプシン・プロモーター/Reverse tetracycline transactivator)