hpprc/llmjp-kaken huggingface dataset:
無限次元確率過程に対するマリアヴァン解析の理論と応用

具体的には、稲浜譲氏(大阪大学)との共同研究で、Banach空間値のWiener汎関数に関する漸近展開公式を得る事が出来た。現在、この研究成果をまとめた論文を作成中である。また初夏にドイツに渡り、Bielefeld大学のMichael Rockner教授とBonn大学のSergio Albeverio教授の下で研究活動を行なった。これは今までの、経路空間上のGibbs測度に関する解析学の研究成果をさらに深化させるためである。具体的には昨年度、Rockner教授の指導の下、経路空間上の2階微分作用素が本質的自己共役である事を、確率偏微分方程式からのアプローチで証明することに成功したわけだが、この滞在にて、この研究成果を論文としてまとめることが出来た。また夏にオスロでの国際シンポジウムにおいて稲浜氏との共同研究について講演し、外国人研究者と有益な議論をすることができた。この経験はこれから役立つと思う。秋には日本各地のセミナー・シンポジウムにてRockner教授との研究成果について講演した。また昨年度から、部家直樹氏(東京大学)との共同でWiener空間上の退化した係数を持つ確率微分方程式に関するマリアヴァン解析を研究しているが、現在、この研究成果を共著論文としてまとめている。現在はこの成果の数理ファイナンスへの金利モデルへの応用について考察中である。
腎虚血再灌流障害の分子機構

(1):虚血性急性腎不全モデルに選択的Rhoキナーゼ阻害薬であるY-27632を投与し、腎虚血再灌流障害に対する保護効果について検討を行ったところ、本薬物は腎虚血再灌流による腎機能低下並びに腎組織障害に対して顕著な改善効果を示すことが明らかとなった。またこの改善効果のメカニズムとして、Rho-Rock経路を抑制することにより、好中球浸潤による組織障害を軽減している可能性が示唆された。(2):Na^+/Ca^<2+>交換体(NCX)の腎虚血再灌流障害における病態生理学的役割を明確にする目的で、まず腎虚血再灌流障害に対する新規選択的NCX阻害薬SEA0400の効果について検討を行ったところ、本薬物は腎虚血再灌流障害を改善することが示された。次に、NCX遺伝子欠損マウスヘテロ接合体を用いて同様の腎虚血再灌流実験を行い、野生型における場合と比較した。その結果、ヘテロ接合体においては虚血再灌流後の腎機能低下は野生型に比して、明らかに弱いものであった。また、虚血再灌流による腎組織障害並びに腎エンドセリン含量の増大についても、ヘテロ接合体では軽度であった。このように、腎虚血再灌流障害においてNCXが重要な役割を果たしていることが明らかとなり、NCXを介するCa^<2+>オーバーロードに引き続く腎エンドセリン産生の亢進が虚血性急性腎不全の障害発症・進展に密接に関与するものと考えられた。また、新規NCX阻害薬SEA0400は本病態に対して明らかな改善効果を示したことから、その臨床的有用性が期待される。(3):腎虚血再灌流障害と酸化ストレスとの関係について、NOドナーを用いることにより検討を加えた。外因性のNOは腎虚血再灌流障害の発症過程には防御的に作用するのに対し、進展過程では増悪因子として作用する可能性が示唆された。防御的に作用する場合には、抗酸化作用やエンドセリン産生抑制作用が関与し、一方増悪因子として働く場合には、ONOO^-産生亢進が関係するものと考えられた。このようにNOは腎虚血再灌流障害に対して改善/増悪という相反する効果を示すことが明らかとなった。本研究では虚血性急性腎不全モデルに選択的Rho-kinase阻害薬であるY-27632を投与し、腎虚血再灌流障害に対する保護効果について検討を行った。また、本病態発症・進展の一因とされている好中球の関与についても合わせて検討した。SD系雄性ラットの右腎摘除2週間後、麻酔下で左腎動静脈の血流を45分間遮断した。再灌流24時間後に5時間尿を採取、採血および腎摘出を行った。腎機能は、血中尿素窒素(BUN)、血漿クレアチニン(Pcr)、クレアチニンクリアランス(Ccr)、尿量(UF)、尿浸透圧(Uosm)並びに尿中Na^+排泄率(FE_<Na>)により評価した。得られた腎臓から、病理組織学的検討並びに腎組織中のmyeloperoxidase(MPO)活性の測定を行った。薬物は虚血5分前(前処置)

あるいは、再灌流5分後(後処置)に腹腔内投与し、対照群のラットには溶媒を投与した。なお、片腎摘出のみを行った動物をsham群とし、腎機能パラメーターに及ぼす影響について検討を行った。対照群ではsham群と比較して有意なBUN、Pcr、UF並びにFE_<Na>の増加、Ccr、Uosmの低下と腎髄.質外層外帯における尿細管壊死、髄質外層内帯における欝血出血および髄質内層における蛋白円柱などの障害像が認められた。対照群において認められた腎機能の低下および腎組織障害は、Y-27632(1-100μg/kg)の前処置により投与量依存的に改善された。また、Y-27632を100μg/kgの用量で後処置した場合にも、対照群で認められた腎機能の低下および腎組織障害は有意に改善された。本病態において腎組織中のMPO活性は再灌流6時間後で最大値を示したが、再灌流24時間後にはsham群と同程度まで減少した。Y-27632(10-100μg/kg)の前処置により、再灌6時間後のMPO活性は用量依存的に抑制され、高用量処置においてその抑制は顕著なものであった。以上の結果より、Y-27632は腎虚血再灌流による腎機能ならびに腎組織障害に対して改善効果を示すことが明らかとなった。さらに、この改善効果のメカニズムの一つとして、Rho-Rock経路を抑制することにより、好中球浸潤による組織障害を軽減している可能性が示唆された。本年度は、Na^+/Ca^<2+>交換体(NCX)の腎虚血再灌流障害における病態生理学的役割を明確にする目的で、まず腎虚血再灌流障害に対する選択的NCX阻害薬SEA0400の効果について検討を行った。SD系雄性ラットの右腎摘除2週間後、左腎動静脈の血流を45分間遮断し、再灌流24時間後に5時間尿を採取、採血および腎摘出を行った。各種腎機能パラメーターを測定し、得られた腎臓から病理組織学的検討を行った。薬物は虚血30分前(前処置)あるいは、再灌流30分後(後処置)に静脈内投与し、対照群のラットには溶媒を投与した。なお、片腎摘出のみを行った動物をsham群とした。対照群ではsham群と比較して著明な糸球体濾過機能並びに尿細管再吸収機能の低下と腎髄質外層外帯における尿細管壊死、髄質外層内帯における鬱血出血および髄質内層における蛋白円柱などの障害像が認められた。対照群において認められた腎機能の低下および腎組織障害は、SEA0400の虚血前、再灌流後のいずれの投与によっても用量依存的に抑制された。次に、NCX遺伝子欠損マウスヘテロ接合体を用いて同様の腎虚血再灌流実験を行い、野生型における結果と比較した。また、本病態発症・進展の一因とされているエンドセリン-1(ET-1)産生の関与についても合わせて検討した。野生型の虚血再灌流群では、sham群と比較して、有意な腎機能の低下が認められた。ヘテロ接合体においては虚血再灌流後の腎機能低下は野生型に比し、明らかに弱いものであった。また、虚血再灌流による腎組織障害並びに腎ET-1含量の増大についても、ヘテロ接合体では軽度であった。以上の結果より、腎虚血再灌流障害においてNCXが重要な役割を果たしていることが明らかとなり、NCXを介するCa^<2+>オーバーロードに引き続く腎ET-1産生の亢進が虚血性急性腎不全の障害発症・進展に密接に関与するものと考えられた。また、新規NCX阻害薬SEA0400は本病態に対して明らかな改善効果を示したことから、その臨床的有用性が期待される。
金属含有シルセスキオキサンを用いる新規有機・無機複合触媒材料の創製

本研究では、まったく新しいタイプの触媒材料の開発に資することを目的として、重合などの手がかりとなる適当な官能基を有する新規金属含有シルセスキオキサンの合成、さらにこれらを前駆体とする金属含有有機・無機ハイブリッド共重合体の合成に加えて、シルセスキオキサンを焼成することによる、特異的な細孔構造を有する多孔質固体酸触媒の調製に焦点を絞って検討した。1.種々の金属種を含有する新規シルセスキオキサンの合成および多孔質化物の調製と炭化水素変換触媒としての機能評価種々の13族元素を含む新規シルセスキオキサンの合成、およびこれらの焼成による多孔質酸化物の調製と、酸性質・細孔構造および触媒活性の評価を行った。その結果、ガリウム含有シルセスキオキサンの新規誘導体、およびホウ素含有シルセスキオキサンを合成した。さらにこれらの新規シルセスキオキサンおよびアルミニウム架橋型シルセスキオキサンを焼成することによる多孔質酸化物を調製した。固体酸性質をアンモニア昇温脱離(TPD)法によって検討したところ、前駆体のシルセスキオキサンによって著しい影響を受けた。中でも、アルミニウム架橋型シルセスキオキサンが特に優れた固体酸性を示した。これらの酸化物のクメン分解反応に対する触媒活性の予備的検討を行ったところ、アモルファス酸化物として例外的に高いクメン分解活性を示すことを見出した。2.反応性置換基を有する新規金属含有シルセスキオキサンの合成と触媒機能本研究では、有機無機複合触媒材料合成のために必要な、種々の反応性置換基を有し、かつ原子レベルで厳密に構造が制御された金属種を含有する新規シルセスキオキサンの合成を検討した。その結果、チタノセン含有分子の合成に初めて成功するとともに、類縁のジルコニウムおよびハフニウム含有分子の構造をX線結晶解析によって明らかにした。すなわち、アミン共存下でのシルセスキオキサンジシラノールとチタノセンジクロリドとの反応により、新規チタノセン含有シルセスキオキサンを81%の収率で得た。同様の手法で、アルケニルシリル基を有する分子を合成した。これらのチタノセン含有シルセスキオキサンは、t-ブチルヒドロペルオキシドを酸化剤とする、シクロヘキサンのエポキシ化反応に対して触媒活性を示した。また、アルケニルシリル基の存在による触媒活性の向上効果が認められた。新しい機能性材料の開発は様々な分野で重要な課題であるが、特に不均一系触媒の開発においては、細孔構造や活性点構造が随意に制御可能な、全く新しいタイプの材料の創製が求められている。本研究は、シルセスキオキサンの半籠状構造を基本骨格として活用して、要求される機能に応じた最適な大環状・籠状構造を有する有機・無機複合分子を合成し、さらにこれらを構成部位とするナノ制御有機・無機複合材料の創製・機能開発を行うことを目的とする。本研究の結果、今年度は以下の成果を得た。(1)新しいタイプの籠状シルセスキオキサンの合成は、材料化学および触媒化学において重要な課題である。

本研究では、アセチレン部位を有する新規シルセスキオキサン合成し、さらにコバルト錯体触媒存在下、これらの分子内環化3量化反応によって、ベンゼン環を有する籠状シルセスキオキサンが収率52%で得られることを見出した。(2)本研究では、シリル化を伴うアリルシラン類のカップリング反応に有効な均一系錯体触媒の探索を行い、その結果、ビスCp^*ロジウムジクロライド錯体/炭酸水素ナトリウム系触媒が、穏和な条件下でアリルトリエトキシシラン等のカップリング反応に高い活性を示すことを見出した。さらに、本触媒系をアリル基を複数有するシルセスキオキサンの分子内閉環反応に適用することによって、新規籠状シルセスキオキサンを高収率で得た。(3)我々は、金属含有シルセスキオキサンを前駆体とする、新しいタイプの多孔質固体酸触媒の創製を検討している。本研究では、新規13族元素含有シルセスキオキサン合成し、さらに、これらを723Kから923Kで焼成することによって、Bronsted酸性を有し、約5.1Å径の均一に制御されたミクロ細孔のみからなり、330520m^2g^<-1>の比表面積を示す多孔質固体酸性酸化物を得た。特にアルミニウム架橋型シルセスキオキサンから得た酸化物触媒が、HZSM-5ゼオライトに匹敵する高いクメン低温接触分解活性を示すことを見出した。新しい機能性材料の開発は様々な分野で重要な課題であるが、特に不均一系触媒の開発においては、細孔構造や活性点構造が随意に制御可能な、全く新しいタイプの材料の創製が求められている。本研究は、シルセスキオキサンの半籠状構造を基本骨格として活用して、要求される機能に応じた最適な大環状・籠状構造を有する有機・無機複合分子を合成し、さらにこれらを構成部位とするナノ制御有機・無機複合材料の創製・機能開発を行うことを目的とする。本研究の結果、今年度は以下の成果を得た。(1)新しいタイプの4族遷移金属を含有するシルセスキオキサンの合成は、酸化触媒や重合触媒開発の観点から極めて興味深い。本研究では、種々の反応性置換基を併せ持つ、新規4族遷移金属メタロセン含有シルセスキオキサンの合成に成功した。また、ジルコノセン部位等が、ジシラノール基の保護基として機能し、従来合成が困難であったジシラノール類が効率よく合成できる手法を新たに見出した。また、本研究で合成したチタノセン含有シルセスキオキサンは、シクロヘキセンのエポキシ化反応に対して触媒活性を示したが、アリルシリル基の導入によって触媒活性がさらに向上した。現在、アリルシリル基の効果の原因について、詳細な検討を行っている。(2)我々は、金属含有シルセスキオキサンを前駆体とする、新しいタイプの多孔質固体酸触媒の創製を検討している。本研究では、アルミニウムをはじめとする種々の金属種を有する新規シルセスキオキサン合成し、さらに、これらを723Kから923Kで焼成することによって、約5.1Å径の均一に制御されたミクロ細孔のみからなり、330520m^2g^<-1>の比表面積を示す多孔質酸化物を得た。金属種や有機置換基の差異は、触媒活性や固体酸性等の化学的な物性には大きな影響を及ぼすが、細孔構造には殆ど変化を及ぼさないことが判明した。また、細孔構造構築過程について詳細に検討し、有機置換基由来の炭素質の酸化分解によってミクロ細孔が形成されることが推察された。
高齢者リハビリテーションにおける治療プロセスの統合化の研究

高齢者へのリハビリテーションは病院だけでなく養護施設においても、レクリエーションなどの活動として実施されている。重度の認知症高齢者の入居数が増えている養護施設では、生活介護を行うスタッフの負担が増しているため、認知症状の改善や悪化防止を目指し、さらには、自立して生活する能力を維持または向上させるために、リハビリテーション(機能回復訓練)の要素を多く含めた活動を実施することが求められている。代表的な活動には、レクリエーションがあり、その実施内容には、リハビリテーション治療に含まれている要素やプロセスを効果的に組み込むことが必要である。さらに、レクリエーションの実施効果を評価する明確な基準も必要となる。本研究では、認知症者の能力向上や維持のために、リハビリテーション治療で実施されるプロセスを組み込む方法を開発し、レクリエーションにリハビリテーション治療プロセスを統合化させることを目指している。そのために、どのようなタイプの行為(作用因子)を認知症者に実行させるべきか、さらに、認知症者の能力間にはどのような相関関係があるかについて、事例調査と文献整理を行い、「作用因子と能力の関係モデル」、及び、「能力間の相関モデル」を作成した。作用因子には、身体動作、注視、発語、聴取、思考の5項目があり、認知症者において改善が求められる能力には、記憶能力、知的能力、社会関係構築能力、認知能力、感情コントロール能力、言語能力、実行能力、注意能力の8能力がある。この2つのモデルを用いて、特別養護老人ホームにおけるリハビリ治療の事例としてのレクリエーションプログラムを設計し、モデルの妥当性、および、設計したレクリエーションの効果について分析を行った。その結果、レクリエーションの実施回数の増加に伴い、作用因子の出現度が増加し、改善を目指した能力の向上が可能であることを確認した。さらに、作用因子と能力の間に相関関係があることを証明できたため、設計したモデルの妥当性について、一部ではあるが検証できた。本年度の研究では、認知症を有する高齢者へのリハビリテーションを対象とし、その治療効果の向上を目指している。認知症高齢者は、認知症状の進行に伴い、記憶能力、知的能力、言語能力等の認知機能全般が低下し、さらに、これらの能力低下に付随して、感情コントロールや社会的関係構築などの能力が低下する。認知症を抱える高齢者が多く入居する特別養護施設では、これらの能力の改善や低下防止を目指したリハビリテーションを、レクリエーションという形で行っている。しかし、レクリエーション実施中や実施後における認知症者の行動や感情表現の変化から、能力低下抑制への影響を評価する方法が確立されていないため、効果的なレクリエーションが実施されていない。そこで本研究では、レクリエーション実施中での認知症者の行為と、能力改善や低下との関連を把握するモデルを作成した。具体的には、高齢者の行為を構成する作用因子を「身体動作・視線・発語・聴取・思考」の5項目で表現し、5つの作用因子と「記憶能力・知的能力・感情コントロール能力、社会的関係構築能力」との相関モデルを作成した。この相関モデルで示した因果関係の一部について、その存在をレクレーション実施データから確認した。また、このモデルを基に、能力改善に効果があると考えられる行為を意図的に引き出すことが目指したレクレーションを設計して実施した結果、その行為を引き出すことが可能であることも確認した。この結果から、認知症の症状に応じたレクレーション内容の設計により、認知症の改善や悪化防止に繋がる可能性を確認した。高齢者へのリハビリテーションは病院だけでなく養護施設でも実施されている。重度の認知症高齢者の入居数が増えている養護施設では、生活介護を行うスタッフの負担が増しているため、認知症状の改善や悪化防止を目指し、さらには、自立して生活する能力を維持または向上させるために、機能訓練(リハビリテーション)の要素を多く含めた活動を実施することが求められている。

代表的な活動として様々なレクリエーションがあるが、その実施内容と効果を評価するための明確な基準がないため、効果的な実施内容を作成できていない。本研究では、認知症者の各能力を向上させるためには、どのようなタイプの行為(作用因子)を認知症者に実行させるべきか、さらに、能力間にはどのような相関関係があるかを事例調査と文献整理に基づいて、「作用因子と能力の関係モデル」、及び、「能力間の相関モデル」を作成した。作用因子には、身体動作、注視、発語、聴取、思考の5項目があり、認知症者において改善が求められる能力には、記憶能力、知的能力、社会関係構築能力、認知能力、感情コントロール能力、言語能力、実行能力、注意能力の8能力がある。この2つのモデルを用いて、特別養護老人ホームにおけるリハビリ治療の事例としてのレクリエーションプログラムを設計し、モデルの妥当性、および、設計したレクリエーションの効果について分析を行った。その結果、レクリエーションの実施回数の増加に伴い、作用因子の出現度が増加し、改善を目指した能力の向上が可能であることを確認した。さらに、設計した作用因子と能力の関係モデルに関して、作用因子と能力の間に相関関係があることを証明できたため、設計したモデルの妥当性についても、一部ではあるが検証できたと言える。さらに、レクリエーション実施中に、認知症者の問題行動を適切に抑止することが、参加度向上に直接的に影響することも事例調査から確認した。
音響の周波数を利用して薄膜の厚さを測定する新しい方法の開発

剛体と薄膜との間に適当な厚さの空気層を設けて薄膜の上部から音波を放射すると、薄膜と空気層が共振し、その共振周波数が膜の厚さによって変化する現象を利用して膜の厚さを測定する新しい方法を考案したので、これについて将来実用化出来るように実験を行った。さらに薄膜のみならず薄い板についても実験を試みて、次のような結果を得ることができた。*膜の上方に設置するマイクロホンの位置による共鳴周波数の変化はほとんど無く、膜の上方であれば影響がないことが明らかになった。*膜の面密度により共鳴周波数が変化することは以前にポリエチレン膜についても実験しており、今回の実験においても、他の材質すなわち、塩化ビニール、アクリル、ナイロンについても同様の傾向が得られ、共鳴周波数を利用して広く膜の厚さが測定できることが明らかとなった。*音源からの音響に広帯域のホワイトノイズを使用する実験と、正弦波の純音をスイ-プさせる実験では、共鳴周波数は同じ結果を得た。*薄膜では音響出力の小さい音源でも利用できるが、膜が厚くなると音源の出力に配慮が必要になる。*被測定物が板状になると、板と空気層の共鳴が発生し難くなり、板の厚さと共鳴周波数に薄膜のような比例関係が得られなくなる。そのため測定精度は悪く、厚くなると測定不可能になる。*薄膜の場合にはこの方法で厚さを測定することの実用性が高まった。電子や医用分野をはじめとする多くの分野において薄膜の使用が増えている。従来の膜の厚さ測定には接触式が用いられており、精度、膜面の損傷等の欠点があった。そこで音響の周波数を利用して非接触で薄膜の厚さを測定する全く新しい方法を考案した。まず、実験装置を用いて実験した。実験装置は5面が剛壁からなる直方体状の装置を作り、その上面(他の一面)に測定する薄膜を一定の張力の状態で置く。膜の上方に音源となるスピーカを設置し、平面波の音波を膜面に垂直に放射する。剛壁で囲まれた装置の内部に小さいマイクロホンを置き、マイクロホンに入る音波を精密騒音計を通してFFTアナライザへ導き周波数解析した。スピーカは信号発生器に結ばれ種々の音波が出せるようになっている。膜の厚さを測定する実験に先立ち、まずマイクロホンの位置を種々変化させて実験した結果、装置内底面の中央に設置することが適当であることが明らかとなった。さらにスピーカと膜面との距離が共鳴周波数に及ぼす影響を明らかにするため、スピーカと膜面の距離を種々変化させて周波数分析を行った。今年度の実験では、種々の面密度0.00140.0217g/cm^2の範囲のポリエチレン薄膜を使用し、一定の応力の引張り力を加えて保持し、スピーカから音波を出し、マイクロホンで音波を受け共鳴周波数を測定した。その結果、膜の厚さが増大するにつれて共鳴周波数は減少し、共鳴周波数の変化から膜の厚さが測定できることが明らかとなった。この音響の周波数を用いて厚さを測定する方法は、全く新しい方法であり、非接触で測定できるため膜面を傷つけることもなく、装置は簡単で安価な測定方法であることが明らかとなった。

*音源からの音響に広帯域のホワイトノイズを使用する実験と、正弦波の純音をスイ-プさせる実験では、共鳴周波数は同じ結果を得た。*薄膜では音響出力の小さい音源でも利用できるが、膜が厚くなると音源の出力に配慮が必要になる。*被測定物が板状になると、板と空気層の共鳴が発生し難くなり、板の厚さと共鳴周波数に薄膜のような比例関係が得られなくなる。そのため測定精度は悪く、厚くなると測定不可能になる。*薄膜の場合にはこの方法で厚さを測定することの実用性が高まった。
イオン電流と細胞内カルシウム機構に基づく網膜神経細胞の数理モデル

数理モデルによる網膜神経回路の研究では、従来、個々の網膜内神経細胞のイオン電流に基づくモデル化が進められてきた。それら細胞モデルを統合し、網膜神経回路全体の数理モデルを構築するためには、細胞間のシナプス伝達特性のモデル化が必須になる。このシナプス伝達機構には、細胞内Ca^<2+>が密接に関与しており、シナプス伝達機構モデルを構築するためには、細胞内カルシウム機構のモデル化が避けては通れないステップになる。そこで、本研究では、網膜2次ニューロンである水平細胞と双極細胞、および、出力ニューロンである神経節細胞を対象に、イオン電流およびCa^<2+>機構に基づいたモデル化を進めるとともに、シナプスのCa^<2+>機構を含めた基本的な伝達機構に関してモデル化を行った。イオン電流機構に基づきウサギ網膜水平細胞のモデル化を行い、反復性活動電位の発生メカニズムについて解析した。その結果、水平細胞に存在するCa電流と遅延整流性K電流によって、反復性活動電位が発生することが示された。また、最新の生理学的知見に基づき、Na電流、2種類のCa電流、3種類のK電流、過分極活性型内向き電流、漏れ電流から構成される神経節細胞のイオン電流モデルを構築した。本モデルは、膜電位固定、膜電流固定実験時の膜応答に加え、K電流ブロックによるスパイク発生頻度減少を忠実に再現するものである。樹状突起の伝達物質依存性電流、シナプス終末のCa^<2+>機構をモデル化し、既に提案した細胞体モデルと統合することで、部位による非一様なチャネル分布を有するオン型双極細胞をモデル化した。これを用いて細胞体とシナプス終末間の伝達効率、および、光応答に対する各イオン機構の影響に関して解析した結果、双極細胞は双方向に情報伝達し易い膜特性を有し、その光応答はシナプス終末によってダイナミックに影響を受けていることが明らかになった。本年度は,主に以下に示すようなイオン電流機構と細胞内カルシウム機構に基づく網膜神経細胞のモデル化を行った.・ウサギ網膜水平細胞のモデル化哺乳類の網膜水平細胞は魚類などの下等脊椎動物と異なる機能,特性を持つことが知られている.近年,膜電流固定下のウサギ網膜水平細胞で下等脊椎動物などでは見られない繰り返しの活動電位が発生することが報告された.そこで本研究ではイオン電流機構に基づきウサギ網膜水平細胞のモデル化を行い,繰り返しの活動電位の発生メカニズムについてシミュレーション解析した.その結果,水平細胞に存在するカルシウム電流と遅延整流性カリウム電流によって,繰り返しの活動電位が発生することが示された.・網膜双極細胞のモデル化双極細胞のうちオン型双極細胞はカルシウムチャネルがシナプス終末に局所的に分布するという特性を持つことから,双極細胞の持つ特性を正確に記述するためには,この特性を含めたモデルを構築する必要がある.本研究では,双極細胞シナプス終末のイオン機構について,電気生理学的知見をもとに数理的に記述した.提案モデルは,双極細胞が示す電気的振舞いを忠実に再現するものである.次に,構築したモデルを用いてシナプス終末で観測された神経スパイク現象の発生メカニズムについて解析した.その結果,カルシウム依存性電流によって自発的なスパイク列が発生し,スパイクの形成には3種のイオン電流,I_<Ca>,I_<K(Ca)>、およびI_<C1(Ca)>が深く関与していることが示唆された.本年度は,主に以下に示す網膜神経細胞のイオン電流機構と細胞内カルシウム機構に基づくモデル化を行った.・オン型杆体双極細胞の細胞体-シナプス終末間の伝達特性の解析双極細胞の樹状突起,細胞体,シナプス終末,各部位のイオン電流機構,細胞内カルシウム機構に基づいて個別に構築してきた数理モデルを統合し,オン型杵体双極細胞のコンパートメントモデルを構築した.

これを用いて細胞体とシナプス終末間の伝達効率に関して解析した結果,双極細胞は双方向に情報が伝達されやすい膜特性を有していることが明らかになった.また,本モデルを用いて光応答シミュレーションを行った結果,双極細胞の光応答は,シナプス終末に存在するイオン機構によってダイナミックに影響を受けることが示された.これらの結果は,光応答を解析する上で,双極細胞のイオン機構やチャネル分布特性を考慮し解析することが必須であることを示唆している.・神経節細胞のイオン電流モデル最近までの生理学的知見に基づき,神経節細胞のイオン電流モデルを構築した.本モデルはナトリウム電流,2種類のカルシウム電流,3種類のカリウム電流,過分極活性型内向き電流,漏れ電流から構成され,それぞれHodgkin-Huxley型方程式で記述した.モデルパラメータは電位固定実験結果より推定した.モデルシミュレーションの結果,本モデルは膜電位固定,膜電流固定実験時の膜応答に加え,カリウム電流をブロックした時のスパイク発生頻度の減少を忠実に再現できることが明らかになった.本モデルはイオン電流がスパイク生成に果たす役割を解析する上で有効であり,神経節細胞の視覚情報の符号化に関する具体的なメカニズムの解明に威力を発揮するものと期待される.
肝臓初期発生と再生過程の比較解析による未分化細胞からの肝細胞分化決定機構の探索

本研究は,肝臓発生過程での未分化内胚葉からの肝細胞の分化機構と,肝再生過程での各種幹細胞からの肝細胞の分化機構における共通性や相違性を比較解析し,そこに関わる分子的実体を明らかにする事を最終目標としてきた。平成18年度の実績の概要を以下に記す。1)マウス妊娠9.5日胚の肝臓原基内胚葉単独培養系を応用して,肝細胞分化に対する分泌性因子の作用を解析した。肝臓原基内胚葉は単独培養ではほとんど増殖活性を示さず,細胞の分化も進まなかったが,マウス胎児肝臓片との「トランスフィルター培養実験」や「コンディションド寒天培地を用いた培養実験」を行なった結果,その分化と増殖活性の上昇が観察された。またMEKインヒビター存在下での肝臓原基の器官培養を行なった結果,肝細胞の分化は起こるが増殖活性が低下していた。従って,肝細胞分化・増殖に関わる因子は分泌性因子であり,その増殖誘導はMAPキナーゼ系を介して制御されているが,その分化にはMAPキナーゼ系を介さないことが明らかになった。2)肝発生・再生過程の内胚葉と幹細胞で共通して発現する因子を探るために,各種転写因子や接着分子,シグナル伝達分子について組織化学的な解析やウェスタンブロッティング,RT-PCRにて解析を行なった。その結果,HNF3βなどのいくつかの転写因子が肝臓原基内胚葉と再生過程の幹細胞で共通して強く発現することを見つけた。3)肝臓の発生・再生過程での幹細胞での遺伝子発現を解析するための新規実験系の確立に向けて,幹細胞の核形態や核内発現分子に注目しながら,それらの核を単離精製する技術の確立を目指した。これらについては,核単離の条件検討を行なっている段階で終了となった。本研究は、肝臓発生過程での未分化内胚葉からの肝細胞分化と、肝再生過程における未分化細胞からの肝細胞分化における、共通の肝細胞分化機構を探ることを目的としている。初年度である平成17年度は、主に研究実施計画の「1.分泌性因子による未分化細胞からの肝細胞分化誘導作用機構の高感度な解析系の確立」に重点をおいて研究を行なった。まず内胚葉上皮と中胚葉性の間充織からなる肝臓原基の器官培養を行ない、肝細胞や間葉系細胞の各種分化マーカーや細胞増殖マーカーに対する免疫組織化学的解析により、培養片における細胞の動態や肝細胞の分化を解析した。次にその肝臓原基から未分化内胚葉上皮を単離し、間充織とのトランスフィルター培養(上皮と間充織を直接には接着させないで培養する)、さらには内胚葉上皮のin vitroでの単独培養系の確立を試みた。その結果、器官培養やトランスフィルター培養下では成熟肝細胞マーカーを発現する肝細胞を分化させることができた。一方、ニコチンアミド存在下で内胚葉上皮を単独培養することで、細胞が長期間生存し、しかも未分化なまま維持されることを示した。現段階の上皮単独培養条件下では細胞増殖があまり起こらないため、細胞増殖を誘導する培養条件を探索することが今後の課題であるが、この培養系は様々な因子による肝細胞分化誘導活性を解析する上で、重要な実験系となることが期待される。また研究実施計画の「2.肝臓発生過程と再生過程での肝細胞分化誘導機構の比較解析」については、まずラットを用いたガラクトサミンによる障害肝、さらにはマウスを用いたアセトアミノフェンによる障害肝の最適な誘導条件を決定した。次にそれら障害肝の再生過程を組織学的に解析した。その際、肝臓の初期発生過程で発現する転写因子群や、様々な細胞分化マーカーの発現を免疫組織化学的に行ない、正常発生との比較解析を進めている。
無侵襲性レーザ加熱治療法の開発に関する基礎的研究

レーザ加熱の理解と解析に必要な被加熱組織の熱物性,レーザ光の吸収性,透過性などの基礎データの測定実験,および表面冷却とレーザ加熱を併用した場合の被加熱組織内の加熱状況(温度分布)に関する基礎実験を行った.まず,レーザ光の透過性については測定体を2枚のガラスではさみ,被測定体の厚さを変えてビアの法則を適用し,食肉,動物(人体に近い豚)の切りとり組織についてデータを収集した.基礎加熱実験として,被加熱体の表面にそって冷水を流しつつ,上方からレーザを照射したときの,被加熱体内の温度分布とその時間変化を熱電対で測定すると共に,加熱終了後,被加熱体の断面図を観察,写真撮影して組織の変化と凝固部位の測定を行った.実験では冷却能の影響を見るため,冷水温度,流量を変化させ,レーザ光の強さ,加熱時間をパラメタとして実験した.その後,実用化を目指し治療機モデルを試作し,豚および犬の胃を対象とした動物実験を行った.円筒の一端にガラスと透明樹脂からなる半球状の水循環部を構成し,円筒の他端は分岐させ,一方からレーザ光を投入し,もう一方にはCCDカメラを設置して,円筒内部から半球先端が観察できるようにした.この機器の半球部を胃壁に押しつけ,半球部を通してレーザ加熱した.そして,照射後,組織検査,焼灼部位寸法を測定,加熱パラメタとの関連を調べた.結果は概ね予期したとおりの成果が得られたが,なお現在も動物実験を継続している.レーザ加熱の理解と解析に必要な被加熱組織の熱物性,レーザ光の吸収性,透過性などの基礎データの測定実験,および表面冷却とレーザ加熱を併用した場合の被加熱組織内の加熱状況(温度分布)に関する基礎実験を行った.まず,レーザ光の透過性については測定体を2枚のガラスではさみ,被測定体の厚さを変えてビアの法則を適用し,食肉,動物(人体に近い豚)の切りとり組織についてデータを収集した.基礎加熱実験として,被加熱体の表面にそって冷水を流しつつ,上方からレーザを照射したときの,被加熱体内の温度分布とその時間変化を熱電対で測定すると共に,加熱終了後,被加熱体の断面図を観察,写真撮影して組織の変化と凝固部位の測定を行った.実験では冷却能の影響を見るため,冷水温度,流量を変化させ,レーザ光の強さ,加熱時間をパラメタとして実験した.その後,実用化を目指し治療機モデルを試作し,豚および犬の胃を対象とした動物実験を行った.円筒の一端にガラスと透明樹脂からなる半球状の水循環部を構成し,円筒の他端は分岐させ,一方からレーザ光を投入し,もう一方にはCCDカメラを設置して,円筒内部から半球先端が観察できるようにした.この機器の半球部を胃壁に押しつけ,半球部を通してレーザ加熱した.そして,照射後,組織検査,焼灼部位寸法を測定,加熱パラメタとの関連を調べた.結果は概ね予期したとおりの成果が得られたが,なお現在も動物実験を継続している.本研究は,無侵襲性の極めて高い治療法として,表面冷却とレーザ照射を併用した新しい治療法の開発を目指し,基礎データを蓄積して熱工学的な裏付けを行うと共に,動物実験によってその実用可能性を探ることを目的として進めている.本年度は初年度として,まず必要基礎データを蓄積収集する意味で,生体組織のレーザ光の吸収特性を測定した.実際の生体には血流があり,その影響は非常に大きいが,まず食肉について,次に切除した生体組織について測定した.次に,レーザ照射動物実験を行い,レーザ光の強さの影響,必要冷却能の影響を調べると共に,組織断面をとって焼灼の程度を確かめ,本方法の有効性を確認した.上記の具体的内容についてもう少し詳しく記すと,レーザ光の透過性については測定体を2枚のガラスではさみ,光エネルギーの透過強度を測定し,被測定体の厚さを変えた測定により,ビアの法則を適用して透過率(吸収率)を決定した.血液を別にすると,構成組織(皮膚層,筋層,内層など)による差はあまりなかった.次年度は動物実験により生体組織の測定を計画している.加熱動物実験では,被加熱体の表面にそって冷水を流しつつ,上方からレーザを照射したときの被加熱組織の温度を測定し,加熱終了後は被加熱体の断面図を観察,写真撮影して組織の変化と凝固部位の測定を行なった.解決すべき問題も多々あるが,基本的には本治療法の可能性が確認できた.近年の外科手術においては,患者に過大の肉体的負担をかけず,術後回復の早い無侵襲治療法が注目されている.本研究は,レーザ照射加熱と表面冷却法を併用し,組織表面を切断することなく深部病変を凝固治癒する新しい治療法の開発を目指し,基礎的ならびに動物実験を行っているものである.レーザ照射加熱ではレーザ光の組織透過性,すなわち組織吸収性が肝要であることから,まず,食肉を用いた実験によって計測システムを確立し,その後,豚の胃の各種組織,血液に対しレーザ吸収係数を測定,データを蓄積した.次に,このデータを基に熱解析を行い,食肉の焼灼実験をおこない,本治療法原理の有効性を確かめた.この実験的および理論的研究の過程で,組織を予冷却しておくことが組織深部を焼灼凝固するのに有効なこと,間欠照射をすると組織の焼灼温度をコントロールし易いことなどが判明した.こうした基礎実験の成果をふまえ,次に,動物実験のためのハンディな照射機器を設計製作し,豚の胃を対象として,数回にわたり動物実験を行った.

食肉の場合と異なり,実際の胃組織は部位によって厚さが異なること,照射機器の保持や温度計測が離しいことなど,幾多の難問に遭遇したが,一応の解決をみて,データが蓄積されつつある.そして現在は,照射後も豚を保育し経過観察を行うに至っている.本研究は研究期間3年の内の2年目であり,動物実験であるため研究は遅々とした面もあるが,しかし医学者,工学者,技術者の連携のもとに着実に進んでおり,研究最終年の来期には所期の目的は達成できると考えている.レーザ加熱の理解と解析に必要な被加熱組織の熱物性,レーザ光の吸収性,透過性などの基礎データの測定実験,および表面冷却とレーザ加熱を併用した場合の被加熱組織内の過熱状況(温度分布)に関する基礎実験を行った.まず,レーザ光の透過性については測定体を2枚のガラスではさみ,被測定体の厚さを変えてビアの法則を適用し,食肉,動物(人体に近い豚)の切りとり組織についてデータを収集した.基礎加熱実験として,被加熱体の表面にそって冷水を流しつつ,上方からレーザを照射したときの,被加熱体内の温度分布とその時間変化を熱電対で測定すると共に,加熱終了後,被加熱体の断面図を観察,写真撮影して組織の変化と凝固部位の測定を行った.実験では冷却能の影響を見るため,冷水温度,流量を変化させ,レーザ光の強さ,加熱時間をパラメタとして実験した.その後,実用化を目指し治療機モデルを試作し,豚および犬の胃を対象とした動物実験を行った.円筒の一端にガラスと透明樹脂からなる半球状の水循環部を構成し,円筒の他端は分岐させ,一方からレーザ光を投入し,もう一方にはCCDカメラを設置して,円筒内部から半球先端が観察できるようにした.この機器の半球部を胃壁に押しつけ,半球部を通してレーザ加熱した.そして,照射後,組織検査,焼灼部位寸法を測定,加熱パラメタとの関連を調べた.結果は概ね予期したとおりの成果が得られたが,なお現在も動物実験を継続している.
有機シリカ系ハイブリッドクラスターの集積による多孔性ネットワークの構築

本研究では、カゴ型構造のシロキサンオリゴマーをナノビルディングブロックとして用い、有機基で3次元的に連結することにより、無機ユニットと有機ユニットが分子レベルで複合化された多孔性の融合マテリアルを創出することを目的としている。本年度は、Si-H基を有するD4Rユニット(H8Si8O12)を用い、各種ジオールとのSi-O-C結合形成による多孔体合成について検討した。Et2NOHを触媒として用いた脱水素反応により、D4R骨格を保持したまま架橋反応が進行することを確認した。プロピレンジオール(PD)、シクロヘキサンジオール(CHD)、アダマンタンジオール(AD)をリンカーとして用いることにより比表面積500 m2/gの多孔体が得られた。PDで架橋された多孔体は、水中に浸漬することによって連結部のSi-O-C結合が加水分解され、ジオールの脱離を経て、シリカ多孔体へと変換されたが、CHDやADを用いた場合はより高い安定性を示した。特にAD-D4Rについては、水中に1日浸漬した後でもIR, 13C CP/MAS NMRスペクトルにほとんど変化がみられず、構造が保たれていることが確認された。一般に、ケイ素アルコキシド(Si(OR)4)の加水分解速度は有機基Rの種類に大きく依存することが知られているが、PD, CHD, ADの順にアルコキシ基のかさ高さが増加すると同時に、電子供与性が増すため、Siへの水の求核攻撃が抑制されたと考えられる。24年度が最終年度であるため、記入しない。本研究では、カゴ型構造のシロキサン化合物をナノビルディングブロックとして用い、有機基で3次元的に連結することにより、無機ユニットと有機ユニットが分子レベルで複合化された多孔性の融合マテリアルを創出することを目的としている。平成23年度は、可逆的な結合を介したミクロ多孔性ネットワークの構築を目指し、以下の二つの検討を行った。1)イミン系多孔体の構築m-ホルミルフェニル基(-PhCHO)で修飾された二重四員環(以下D4R)構造のかご型シロキサンユニットと各種ジアミンとのC=N結合形成反応によって、高比表面積のイミン系多孔体合成に成功した。生成物の多孔性は用いるリンカーの種類に依存し、柔軟性を有するブチレンジアミンを用いた場合は無孔質となり、一方、剛直なフェニレンジアミンを用いた場合は多孔体が得られ、アミノ基がメタ位のときに最も高いBET比表面積(900m2/g)を示した。反応が弱酸性の比較的温和な条件で進行するため、ネットワーク形成後もD4R骨格がほぼ完全に保持されていることが確認された。2)水素結合性ビルディングブロックの設計水素結合によるネットワーク形成を目的として、アミノ酸によるD4Rユニットの修飾について検討した。アミノ酸(グリシン、アラニン等)のN末端をアリル基で修飾した後、H修飾型のD4Rユニットとのヒドロシリル化反応を行うことにより、D4Rの各頂点にSi-C結合によりアミノ酸が導入された化合物が高収率で得られた。これらの化合物は分子間水素結合形成が可能であり、多孔性ネットワーク構築のためのナノビルディングブロックとして有用であると考えられる。当初の目的である、有機修飾型シロキサンユニットの連結による多孔体ネットワーク構築に成功しており、順調に進展しているといえる。規則性の骨格をもつハイブリッド多孔体の合成へ向けて、反応条件の幅広い検討が必要である。反応の可逆性に基づく熱力学的な安定構造の形成という観点では、共有結合だけでなく、水素結合や配位結合も有効でありこれらの利用についても検討する。
超微量貴金属元素の海洋地球化学挙動とシステマティックスに関する研究

本研究では十分なデータが得られていない海水中の超微量貴金属元素の分布と挙動を明らかにし、海洋における物質循環過程の全体像を把握することを目的とした。超微量貴金属元素の一つである銀について、南極海からベーリング海という広範囲における分布を明らかにした。また、南北太平洋の高緯度域において表面水中の銀濃度が高いことから、鉛直混合により中深層に存在する高濃度の銀が表層に供給され、濃度が高められていると考えられる。さらに、陰イオン交換樹脂によるカラム濃縮法と同位体希釈-ICP質量分析法を用いて(ID-ICPMS法)、天然水中の白金の定量法を確立した。このID-ICPMS法を用いて東京湾河口域の試料を測定したところ、河川水と海水の混合域において白金濃度が減少し、単純な混合から予想される濃度よりも小さい値となることが分かった。カソーディックストリッピングボルタンメトリー法の結果と比較した時、ID-ICPMS法による値はやや高くなる傾向を示した。両法の違いから、河川水中には白金と強く錯生成する有機物が含まれている可能性が示唆された。河口域への白金の供給を調べるため、降雨中の白金濃度を測定した。降雨中の白金は0.1-0.7pMと非常に低濃度であり、直接的な供給源としてはあまり重要ではないことが明らかになった。また、流入河川である荒川の上流域においても、白金は0.1pMという極めて低い値を示した。東京湾河口域で観測された高い白金濃度は人為的な汚染によるものか、粒子からの溶解によると考えられる。外洋域における白金の分布を明らかにするため、日本海溝周辺海域の海水試料を分析した。白金濃度は03.-1pMの範囲内の値を示したが、鉛直分布では表層でやや濃度が低く、深層で高くなる傾向を示した。この日本海溝の観測点では、陸起源物質の水平輸送がトラップ実験などから観測されており、溶存態白金の鉛直分布にも影響を与えている可能性がある。海水中の超微量貴金属元素の分布と挙動を明らかにし、海洋物質循環に果たす役割解明が本研究の目的である。2000年6-7月にかけて白鳳丸で北太平洋から採取した海水試料の銀、タリウム、希土類元素の分析を行なった。また、ベンガル湾の希土類元素の分布を支配する要因として、鉛直的な粒子沈降と粒子-海水間の相互作用が重要であることをモデルを用いて指摘した(Earth and Planetary ScienceLettersに投稿中)。このモデルは、他の微量元素についても同様の考えが成り立つことが期待される。また、希土類元素のパターンが、とくに東インド洋の深層水および中層水で異なることをはじめて示し、希土類元素が他の元素では分からないユニークな水塊トレーサーとして極めて有効であることを示した(Deep-Sea Researchに投稿中)。さらに、マンガンノジュールの年代測定と貴金属元素の分析を行ないつつある。新しくボルタンメトリー用にVAトレースアナライザーを購入し、基礎実験をはじめた。これにより白金の分析が可能になりつつある。負イオン質量分析においては、オスミウムの分析の基礎実験を完了し、試料の分析が行える状態に達した。本年度の白鳳丸のKHO1-3次研究航海では、中部および南太平洋から新たに数多くの海水試料を採取した。とくに、表面電離質量分析によってセリウムおよびネオジム同位体比を測定するため、3トン以上の海水からマンガンファィバーに吸着濃縮した。これらの試料は、今後鋭意分析を進める。

本研究では、未だ十分なデータが得られていない海水中の超微量貴金属元素の分布と挙動を明らかにし、海洋における物質循環過程の全体像を把握することを目的とする。本年はまずマンガンノジュール中の天然放射性核種と希土類元素の測定を行った。マンガンノジュール中の希土類元素の挙動では、年代が現在に近づくにつれ、正のセリウムアノーマリーが増加する傾向が見られた。古海洋における酸化還元環境を解申するプロキシとして期待される。また、東京大学海洋研究所白鳳丸KH-01-3次航海において南太平洋、太平洋赤道域で採取した海水試料中のセリウム及びネオジウムの同位体比を測定した。3t以上の海水からマンガンファィバーフィルターを用いて効率よく濃縮することにより、これまで困難であった海水中のセリウム同位体比を精度良く測定することが可能になった。この結果、パプアニューギニア周辺の太平洋赤道域ではセリウム、ネオジウム同位体比共にマントル起源物質の影響を受けていることが明らかになった。この海域では玄武岩質の島弧の風化による物質供給が注目されており、セリウム、ネオジウム同位体比からもその重要性が確認された。さらに、陰イオン交換樹脂によるカラム濃縮法と同位体希釈-ICP質量分析法を用いて、外洋水及び河川水中の白金を測定する方法を確立した。試料の導入にマイクロフローネブライザーを用いることによって、1Lの海水試料から0.1pMレペルの白金の分析が可能となった。外洋域における白金の挙動を解明する方法論を確立したといえる。また、淡青丸KT-O2-14次研究航海において東シナ海、白鳳丸KH-02-4次航海においてスールー海、セルベス海の海水試料を採取した。今後、これらの試料中の超微量貴金属元素の分析にあたる。本研究では十分なデータが得られていない海水中の超微量貴金属元素の分布と挙動を明らかにし、海洋における物質循環過程の全体像を把握することを目的とする。本年は南極海からベーリング海という広範囲で得られた試料について、超微量貴金属元素の一つである銀を測定した。この結果、銀の分布はケイ酸と相関が高く、その比は太平洋と大西洋において大きく異なることが明らかになった。得られた結果に「パイプモデル」を適用して解析し、その生物地球化学的循環過程を考察した。また、表面水中の銀の濃度を支配する要因についても検討した。南北太平洋の高緯度域において表面水中の銀濃度が高いことから、鉛直混合により中深層に存在する高濃度の銀が表層に供給され、表面水濃度が高められている可能性が示された。グローバルな海洋における銀の挙動を初めて明らかにした研究といえる。昨年度は、同位体希釈-ICP質量分析法(ID-ICPMS)による天然水中の白金の分析法を確立したが、今年度は本法を用いて東京湾河口域の試料を測定した。河川水と海水の混合域において白金濃度が減少し、単純な混合から予想される濃度よりも小さい値になることが分かった。また、カソーディックストリッピングボルタンメトリー(CSV)法の結果と比較した時、ID-ICPMS法による値はCSV法による結果に比べて、やや高くなる傾向を示した。東京の河川水中には、白金と強く錯生成する有機物が含まれている可能性が示唆された。
カエル骨格筋の興奮収縮連関における膜電位センサーの同定

今迄の研究から哺乳類骨格筋の興奮収縮連関は以下の様に理解されている。即ち筋が興奮すると筋形質膜上に起った膜電位変化をT管上にある膜電位センサー(ジヒドロピリジン受容体DHPRと同定されている)が感受し、なんらかの方法でこの情報を向い合った筋小胞体膜上に存在するリアノジン受容体RyRに伝達し、RyRからCa^<2+>が遊離される。我々はカエル骨格筋にはα-,β-RyRと2種類の異ったRyRアイソフォームがほぼ当量ずつ存在すること、さらにそれぞれを単離精製し、その性質を調べた。しからば膜電位センサーにも2種類あるのか否かを明らかにすることが本研究の目的である。前年度はカエル骨格筋よりミクロソーム分画を調製し[^3H]PH200-110結合活性を検討し、哺乳類と同様にカエルでもDHPRが膜電位センサーであることの傍証を得た。本年度はカエル骨格筋DHPRα_<1S>サブユニットのcDNAクローニングに集中した。カエル下肢骨格筋からmRNAを精製し、オリゴ(dT)プライマーを用いてカエル骨格筋のcDNAライブラリー(2×10^<10>pfu/ml)を作製した。次にウサギ、マウス、コイの各α_<1S>サブユニットのcDNAの塩基配列のアライメントより、カエル骨格筋DHPR単離のためのプライマーを作成し、カエル骨格筋のtotal RNAからPCR法にてDHPRの700bpフラグメントを単離した。塩基配列は予想した通り、既報のものと相同性が高い。単離したカエル骨格筋のDHPRの700bpフラグメントを用いてカエル骨格筋のcDNAライブラリーをスクリーニングした。Northern blotで約6kbのsingle bandが得られた。更に制限酵素EcoRIのマッピングのパターンから24種類の独立したクローンが得られた。現在この塩基配列を決定中である。α_<1S>サブユニットは1種類と予想されるが、他の構成サブユニット、例えばβ-サブユニットについても解析を進める予定である。骨格筋の興奮収縮連関は筋鞘に生じた膜電位変化によりT管状にある膜電位センサー(ジヒドロピリジン受容体DHPR)のコンフォメーションが変化し、その結果筋小胞体にあるCa^<2+>遊離チャネル蛋白であるリアノジン受容体RyRが開状態になり、Ca^<2+>ストア-からCa^<2+>が放出され、筋収縮が惹起されると理解されている。哺乳類骨格筋ではRyR1アイソフォームが主要なRyRであるのに対し、哺乳類以外の脊椎動物骨格筋の大部分ではα-RyR, β-RyRと2種類のアイソフォームがほぼ等量ずつ存在する。我々はカエル骨格筋からこの2種類のアイソフォームを単離し、そのcDNAの塩基配列からα-, β-RyRは哺乳類のRyR1, RyR3に夫々合致度が最も高いことを示した。然らば膜電位センサーは1種類なのか2種類存在するのかを明らかにすることが本発明の目的である。カエル骨格筋よりT管を多く含む膜小胞画分を常法により分画し、ジヒドロピリジン誘導体DHPの結合活性によりDHPRの存在を確認した。この検出に用いる[^3H]標識化合物のうち[^3H]PN200-110がS/N比が高く、有用であることが判った。

筋ホモジェネートから得たミクロソーム画分のうちtriadを多く含むと云われる重い画分に[^3H]PN200-110結合活性が高いこと、[^3H]PN200-110結合のキネティクスなど結合の特性を明らかにした。次にDHPR精製の予備段階として膜から可溶化するための表面活性剤として何がよいのかを検討し、CHAPSよりdigitoninの方が活性維持の観点から良いことを明らかにした。可溶化したDHPRをWGA-Sepharoseで精製する段階でこのカラムへの吸着が弱く、吸着条件を検討中である。またカエル骨格筋のcDNAライブラリーからDHPRのα-subunitのcDNAをクローニングするべく実験を行っている。今迄の研究から哺乳類骨格筋の興奮収縮連関は以下の様に理解されている。即ち筋が興奮すると筋形質膜上に起った膜電位変化をT管上にある膜電位センサー(ジヒドロピリジン受容体DHPRと同定されている)が感受し、なんらかの方法でこの情報を向い合った筋小胞体膜上に存在するリアノジン受容体RyRに伝達し、RyRからCa^<2+>が遊離される。我々はカエル骨格筋にはα-,β-RyRと2種類の異なったRyRアイソフォームがほぼ当量ずつ存在すること、さらにそれぞれを単離精製し、その性質を調べた。しからば膜電位センサーにも2種類あるのか否かを明らかにすることが本研究の目的である。本年度はカエル骨格筋DHPRα_<1S>サブユニットのcDNAクローニングに集中した。カエル下肢骨格筋からmRNAを精製し、オリゴ(dT)プライマーを用いてカエル骨格筋のcDNAライブラリー(2×10^<10>pfu/ml)を作製した。次にウサギ、マウス、コイの各α_<1S>サブユニットのcDNAの塩基配列のアライメントより、カエル骨格筋DHPR単離のためのプライマーを作成し、カエル骨格筋のtotal RNAからPCR法にてDHPRの700bpフラグメントを単離した。塩基配列は予想した通り、既報のものと相同性が高い。単離したカエル骨格筋のDHPRの700bpフラグメントを用いてカエル骨格筋のcDNAライブラリーをスクリーニングした。Northern blotで約6Kbのsingle bandが得られた。更に制限酵素EcoRIのマッピングのパターンから24種類の独立したクローンが得られた。現在この塩基配列を決定中である。現在得られているものが4-5kbに相当するものなのでN末端側がとれていない可能性がある。ランダムヘキサマーをプライマーとしたcDNAライブラリーを作る必要があるかもしれない。α_<1S>サブユニットは1種類と予想されるが、他の構成サブユニット、例えばβ-サブユニットについても解析を進める予定である。