hpprc/llmjp-kaken huggingface dataset:
細胞集団形成と器官の形態・機能形成のしくみの統合的理解

多細胞生物では、細胞が自律的に集まることでいろいろなパターンが生じ、高次機能を有する器官が形成される。器官形成などの生命現象では、これまで同種の細胞はすべて均一なものと考え、個々の細胞の個性・特性を無視してきたが、最近研究代表者は、同種の細胞でも細胞の大きさや遺伝子の発現量が異なり、しかも、その個性が絶えず時間変化していることを発見した。そこで本研究では、生体内で個々の細胞が持つ「ゆらぎ」を観測し、その定量データを基に数理モデルを確立することによって、どのように「ゆらぎ」を持つ細胞から「秩序」を持つ細胞集団が構築されるのかを理解することを目的とする。本研究では、研究に必要なTgゼブラフィッシュを2ライン樹立したので、これを用いて、タイムラプスを行い、個々の細胞の動き、シグナル活性を定量した。さらに、遺伝学、逆遺伝学、レーザー工学などの手法を駆使して、細胞間コミュニケーション、胚にかかる力、外環境を操作したときに、細胞挙動、シグナル活性、力学特性などの細胞の振る舞いがどのように変動するのかを前述の手法により定量的に評価したことで、ゆらぎがどのようにキャンセルされるのかに関して一定の理解を示した。平成29年度が最終年度であるため、記入しない。器官形成などの生命現象では、これまで同種の細胞はすべて均一なものと考え、個々の細胞の個性・特性を無視してきたが、申請者は、同種の細胞でも細胞の大きさや遺伝子の発現量が異なり、しかも、その個性が絶えず時間変化していることを発見した。これに加え、平成27年度の研究では、この個性を定量評価するために必要な解析系を複数樹立し、定量データの取得を行った。研究に必要な備品として、顕微鏡の購入を予定し、数社製品のデモを行ったが、いずれも欲しいスペックに到達しなかったので購入を見送った。そのため、未使用金が発生した。所属研究機関内で、利用しているゼブラフィッシュ飼育施設を移設・増設する必要が出てきたため、その費用として未使用金を利用することを予定している。定量データが得られてきているので、おおむね順調と判断している。本研究では、生体内で個々の細胞が持つ「ゆらぎ」を観測し、その定量データを基に数理モデルを確立することによって、どのように「ゆらぎ」を持つ細胞から「秩序」を持つ細胞集団が構築されるのかを理解することを目的とする。これまで、ゼブラフィッシュ胚の上皮組織、体節などの形成を本研究のモデルシステムとして捉え、細胞の挙動、シグナル動態、力学特性の定量を行い、細胞間でシグナル強度が一定に保たれ、しかも、協調的に活性のオンとオフが制御されることや、細胞が協調的に力を発生することが、適切に器官/組織が構築されるために必要であることを突き止めた。上皮組織において、死細胞を除去する過程に死細胞の周囲の細胞が生み出す物理的な力が死細胞の排除に役立つこと、体節形成においては、体節形成に必須なFGF/Erkシグナルをライブイメージングするシステムを構築し、体節の前駆細胞の集団において、Erkの活性化領域が階段状に変化していくことによって器官のサイズが一定に保たれていることを証明した。これらの成果を上げることができたので、本研究は概ね順調に進んでいると判断しているが、一部の実験で、予期せぬデータのばらつきが生じた。そこで、今後実験条件を精査しながら進める必要があると考えている。前年度に引き続き、力学特性や細胞シグナルを定量評価できるTgフィッシュラインを樹立するとともに、得られたラインを用いて、定量データを取得する。本年度より、ライトシート顕微鏡が利用可能になったので、これを活用する。得られたデータを基に、数理モデルの作成に着手する。力学相互作用に関しては、細胞競合、創傷治癒などの類似現象でも定量を行うことで、細胞のゆらぎが力学相互作用にどのように影響するのかを詳しく解析する。また、体節形成では、ライブイメージングで得られたシグナル活性ダイナミックスをベースとした数理モデルを構築し、体節形成のロジックを詳細に解析する。さらに、上述した系以外でも、細胞の挙動、シグナル活性、力学特性を定量評価することで、細胞種や器官形成の共通点や特異点を抽出し、器官形成の秩序形成ロジックの理解を深める予定である。
カルポニンを介する平滑筋収縮の調節機構

平滑筋の収縮機構については、従来よりカルシウム、カルモデュリン依存性ミオシン軽鎖リン酸化反応が張力発生との関係で注目されてきた。しかし、イノシト-ルリン脂質代謝の亢進に伴う収縮反応は、脱分極平滑筋のカルシウム収縮反応に比較して細胞内カルシウム濃度の低いところから認められることや、プロ、テインキナ-ゼCの活性化薬フォルボ-ルエステルによる血管平滑筋収縮反応の分子機構は不明である。一方技最近我々は平滑筋の新しい調節蛋白質であるカルポニンがプロテインキナ-ゼCの最も良い基質であることを明らかにした。カルポニンは平滑筋および非筋細胞からトロポニンT様蛋白質として同定された蛋白質で、平滑筋収縮機構における重要な分子であるアクチン、トロポミオシンおよびカルモデュリンに結合し、アクトミオシンのMgATPaseを阻害する。そこで、本研究では、プロテインキナ-ゼCによる平滑筋カルポニンのリン酸化部位とリン酸化による影響について検討し、カルポニンを介する新しい平滑筋収縮調節の分子機構を解明した。プロテインシ-クエンスとリン酸化アミノ酸の同定によりトリプシン処理により得られたリン酸化ペプチドは一つのリン酸化部位を持つ22kDaフラグメントと少なくとも三つのリン酸化部位を持つC端の12kDaフラグメントであった。さらに、22kDaフラグメントはカルシウム依存性にカルモデュリンと、カルシウム非依存性にFーアクチン、トロポミオシンと結合することを我々は見いだした。22kDaフラグメントのリン酸化はこれらの蛋白質に対する結合性を減弱させた。一方、12kDaフラグメントはこれらの蛋白質と結合しなかった。これらの結果は22kDaフラグメントの一ヵ所のリン酸化部位はプロテインキナ-ゼCによるカルポニンのリン酸化部位のなかで最も重要なリン酸化部位であるこが示唆された。
術中視覚誘発電位検査の飛躍的な精度向上と普及促進に寄与する新規VEPパッド開発

視覚誘発電位(VEP)は、術後の失明などの重篤な合併症の発生を回避するために行われる術中モニタリングの1つであり、患者の網膜へ閃光刺激を呈示することで後頭部に誘発電位を発生させる視覚経路の機能評価法である。本研究では、薄く柔軟かつ安価で、閉眼時に眼瞼を介しても複雑なパターンの刺激光を網膜に到達させることが可能な、新規VEPパッドの試作と光学シミュレーションによるパッド構造の最適化を実施した。その結果、閉眼状態においても、試作した高密度フレキシブルVEPパッドおよび専用回路を用いることで、半側視野刺激や瞳孔位置の検出がVEPならびに網膜電位から可能であることを明らかにした。赤色光が眼瞼から網膜に至るまでの光学シミュレーションをもとにフレキシブルVEPパッドを設計・試作した。さらに、当該パッドを駆動するための専用プリント基板回路およびPCソフトウェアを開発した。これらを用いて、ファントム実験および健常被験者実験を通じて機能評価を実施し、所望の刺激輝度が得られること、術中利用に耐える耐水・耐久性を有すること、網膜電位および視覚誘発電位を誘発可能であることを確認した。さらに、発光LEDと網膜電位の振幅の関係から、閉眼時においても瞳孔位置を推定することができる刺激方法および解析手法を開発した。申請時の計画通りに進捗している。前年度に試作したVEPパッドのLEDを個別に点灯制御する回路およびプログラムを試作し、視野の半側領域のみに投光する手法を健常被験者において検証した。結果、瞳孔位置直上のLEDより視野外側に1cm離れたLEDを発行させることで、対側の一次視覚野を同側より高い強度で賦活でき、半側視野刺激の実現可能性を明らかにした。同様にチェッカーボード様の発光パターンを提示し、それらの発行パターンを反転させることでパターンリバーサル刺激を提示するプログラムを開発し、健常者試験において効果を検証した。しかし、一部の被験者において通常のフラッシュ刺激より高い誘発電位を示す例があったものの、全被験者を通じて一貫した有意差は認めるまでには至らなかった。さらに、試作VEPパッドの臨床応用を目的に、専用の回路およびプログラムを必要とせず、臨床用脳波計および刺激装置と直接接続してVEPパッドを駆動することが可能な構造をもつ臨床用VEPパッドを試作した。具体的には、臨床用刺激装置の出力信号とVEPパッドとを中継する導電パターンのみの中継回路を挿入し、その中継回路と刺激装置との接続端子を刺し換えることによりVEPパッドの所望の領域のLEDを発行させる設計とした。それらを用い実際に手術室に設置されている装置と接続し動作確認を行った結果、特殊なプログラムや能動回路を使わずにVEPパッドの所望領域のLEDを点灯させることが可能であることを明らかにし、より安全に臨床研究に移行する手法を実現した。引き続き申請時の計画に沿って研究を推進する。回路とシステム、生体計測、医用工学研究分担者が計画していた学会参加を業務都合により取りやめたため残額が生じた。28年度に参加する学会の旅費および参加費に充てる。
HLA-A24マウスと新規アルゴリズムを用いた癌抗原T細胞エピトープ同定法の確立

本研究の目的は、HLA-A24に結合するヒト腫瘍抗原T細胞エピトープの効率的な同定システムの確立と、それを用いた新規エピトープペプチドの同定である。昨年度の本研究で、新HLA-A24結合性ペプチド予測プログラムを用いて、本研究室で同定した腫瘍抗原および既知の抗原63種につきHLA-A24結合性ペプチドを予測・合成し、HLA-A24トランスジェニックマウスに免疫して、ペプチド特異的なCD8^+ T細胞の反応評価系を確立した。これにより、腫瘍抗原14種中8種で反応がみられ、新規アルゴリズムにより既知アルゴリズムでは見落とすT細胞エピトープが同定できることを示した。本年度は、HLA-A24トランスジェニックマウスで同定した候補ペプチドを用いて、健常人末梢血より腫瘍抗原特異的T細胞の誘導を試みた。抗原PAX3、FCRL、CAGE、CRT2、BORISに関して、健常人末梢血リンパ球から、樹状細胞を用いたin vitroT細胞誘導を行ったところ、HLA-A24トランスジェニックマウスで得られたものと同じペプチドで特異的なIFN-γの産生がみられた。また、CRT2ペプチド特異的CD8^+ T細胞の癌細胞の認識をCr遊離アッセイで検討したところ、CRT2陽性HLA-A24陽性の501melメラノーマ細胞株に対し傷害性を示し、この反応は抗HLA-A24抗体により阻害された。これらの結果から、HLA-A24トランスジェニックマウスを用いた系で同定したエピトープペプチドは、ヒト末梢血リンパ球を用いたin vitroT細胞誘導においても高率にペプチド特異的な反応がみられ、本研究で確立した系により効率的にHLA-A24結合T細胞エピトープの同定を行える可能性が示唆される。今後、本システムを用いてより多数の腫瘍抗原T細胞エピトープを同定し、健常人のみならず患者末梢血より、癌細胞を認識する腫瘍抗原特異的T細胞の誘導を行う。本研究の目的は、HLA-A24に結合するヒト腫瘍抗原T細胞エピトープの効率的な同定システムの確立である。新規HLA-A24結合性ペプチド予測プログラムを用いて、本研究室で同定した腫瘍抗原および既知の抗原63種につきHLA-A24結合性ペプチドを予測し、親和性が高いと予想される上位3-5位のペプチドを合成した。ペプチド特異的なT細胞の反応を評価するため、これら複数のペプチドをIFAとtetanus toxoidのヘルパーペプチドとともにHLA-A24トランスジェニックマウスへ免疫、あるいは抗原遺伝子のcDNAをIFN-γcDNAとともに遺伝子銃により免疫し、所属リンパ節と脾臓リンパ球を用いたElispot法を施行する系を確立した。本法により、腫瘍抗原14種中8種でペプチド特異的な反応を得た。また、これらの抗原のうちPAX3、FCRL、CAGEに関しては、健常人末梢血リンパ球より樹状細胞を用いたin vitroT細胞誘導を行ない、ペプチドに対する反応性をIFN-γ-ELISA法により検討した結果、HLA-A24トランスジェニックマウスで得られたのと同じペプチドで特異的な反応を得た。これらのペプチドの新規アルゴリズムおよび既知のアルゴリズム(BIMAS、STFPEITHI)での順位を比較した結果、新規アルゴリズムにおいてのみ上位のものが含まれていたことから、新規アルゴリズムを用いることで既知アルゴリズムでは見落とすT細胞エピトープを同定できることが明らかとなった。
テラスケール物理における世代構造の研究

テラスケール新物理のフレーバーの物理を行った。標準模型を超える理論に電気双極子能率やレプトンフレーバーを破る過程などの希過程は感度があり、観測量と理論のパラメータの関係を整理し、超対称模型や拡張ヒッグス模型など様々なテラスケールの模型に対して制限を与えるとともに、観測されたヒッグス粒子やLHC実験での新粒子探索の結果との整合性を明らかにした。拡張ヒッグス模型において電弱バリオン数生成の可能性を明らかにした。LHC実験の結果をもとに現実的な大統一模型を明らかにし、陽子崩壊について将来探索との関係を行った。現実的なフェルミオン質量を予言する模型の構築も行い、宇宙レプトン数生成の可能性を示した。進藤は、LHC実験に鑑みたフレーバー物理を研究するための前段階として,ヒッグスセクターの物理に注目し,拡張ヒッグス模型に関する研究を中心に行った。特に,最小超対称性標準模型を拡張し,2重項や荷電1重項をつけ加えた模型の研究を行い,2本の学術論文を出版した。このような模型では,ヒッグスセクターに関する精密な実験データにより,模型間の差異を測定すれば模型の区別が可能となることを示した。なお,これらの模型では,フレイバーセクターも自然に拡張されるため,フレイバーセクターを詳細に吟味することで模型の区別をより確実に行うことができることがわかった。前川は、世代対称性を持つE6大統一理論は、先日T2KやDayaBayで確認された大きなθ13を予言する等、クォーク、レプトンの質量や混合角の階層性を自然に説明しうる魅力的な模型であるが、その模型を超弦理論から導出することを試みた。これまで一つしか知られていなかった3世代を持つ4次元E6大統一理論を新たに2つ発見することができた。また、この大統一理論に関連した仕事として、中間スケールに予言される新粒子を用いるとバリオン生成も実現できうることを示した。久野は、テラスケール物理に感度がある中性子の電気双極子能率とパートンレベルのCP対称性を破る相互作用の関係を、QCD和則を用いて評価し、従来の結果より1桁弱制限が弱くても良いことが分かった。また、次元6以下でCP対称性を破るクォーク、グルーオンの相互作用を一般的に書き出し、そのウイルソン係数のくりこみ群方程式を導出した。これにより、より系統的にハドロンの電気双極子能率が可能となった。久野は、電弱バリオン数生成を可能にする4世代模型に着目し、この模型の中性子の電気双極子能率を評価し、将来実験との関係を明らかにした。久野は、超対称性の破れが1001000TeVであるときに着目し、超対称大統一模型における3つのゲージ結合定数の統一が改善されること、またその模型の予言する次元5の演算子起源の陽子崩壊が現在の観測と矛盾がなく、将来観測される可能性をしてきした。大きな超対称性の破れがある場合、二重ヒッグスが2つある模型の電気双極子能率の評価を行い、将来実験との関係を明らかにした。自然な大統一理論では、次元6演算子による核子崩壊確率が従来の大統一理論より大きくなるため有望なシグナルと期待されているが、前川は、その次元6の核子崩壊の部分崩壊幅を詳細に測定することにより、統一群(E6かSO(10)かSU(5)か)を実験で決定できる可能性があることを示した。また、自然な大統一理論においては、物理的に意味のある真空以外に多くの真空があることが知られているが、前川は、粒子生成の効果を考えると、まさしく物理的に意味のある真空が宇宙論的に選択されやすいことを示した。更に高次元相互作用しかないような粒子でも真空選択に効果を及ぼしうることを実際に計算で示した。進藤は、電弱バリオン数生成に必要な強い1次相転移を実現するような模型に注目し,その枠組みの中にニュートリノ質量を輻射補正で生成する機構を組込んだ模型を構築し,その現象論を調べ,このような模型のより基本的な理論を構築する足掛かりを得た。また,将来のSuper Bファクトリー実験における,新物理模型の検証可能性についての研究に着手した。久野は電気双極子能率測定から標準模型を超える物理を探る研究を行った。1つ目は、2重項ヒッグスが2つ存在するように拡張された標準模型の予言する電子、中性子の電気双極子能率の研究で、過去の計算はゲージ普遍性を尊重しない計算になっていたので、その点を改善し、さらに電子、中性子の電気双極子能率の測定から、2つのヒッグスがクォーク、レプトンにどのように結合しているかを探れることを示した。2つ目は、暗黒物質がSU(2)多重項フェルミオンの1部である場合に着目、ヒッグス粒子との有効相互作用を構成し、そこに存在するCP対称性の破れから電気双極子能率が導かれることを示した。ヒッグスの質量が比較的重かったこと等の結果から、超対称性の破れのスケールが想定よりも大きく電弱スケールの安定性が大きな問題になっている。前川は、グラビティーノ問題を回避するためにO(100TeV)のグラビティーノと、自然さのためにO(TeV)の超対称性の破れのスケールを仮定すると、ヒッグス質量を再現しつつ、微調整問題が改善することを指摘した。その際に大統一スケールで与えられた超対称性の破れのパラメータが電弱スケールで測定されうる。

特に世代対称性を持つE6模型のD項の寄与が直接観測できる可能性を指摘した。このことは大統一理論の証拠が電弱スケールの実験により得られる、という意味で興味深い。この大統一模型による核子崩壊の予言を調べた。進藤は超対称性シーソー模型を考え,LHCで発見されたヒッグス粒子の質量を再現するパラメータ領域を調べ,そのようなパラメータ領域におけるレプトンフレーバーの破れの物理について解析を行った。また,超対称性理論の性質を用いて,輻射シーソー模型のUV理論を研究し,電弱バリオン数生成シナリオに必要な電弱相転移の強さや,ダークマター残存量,レプトンフレーバーを破る過程などの現象論を研究した。素粒子標準模型が予言するヒッグス粒子が発見され、標準模型が完成された一方で、標準模型を超える物理の明確な兆候はLHC実験において見つかっていない。よって、フレーバーの物理などを通してボトムアップに標準模型を超える物理に制限を加えるとともに、大統一理論などのトップダウンの観点から模型の有り様を推測して、LHC実験においてどういった物理を探るべきかを検討を行うことが大切であると考える。現在までに、その方向で研究を進めており、高い論文生産性を保ちながら研究を行ってきたと考える。久野は、電弱バリオン数生成や大きな超対称性の破れを伴う超対称標準模型における電気双極子能率の予言を議論した。LHCのrun-1において2TeV近傍に弱ボゾン2体へ崩壊する共鳴の存在が指摘されたが、素粒子模型との関係を明らかにした。ウィノが暗黒物質であることを仮定し、暗黒物質・核子弾性散乱断面積を、高次補正を含めて信頼性のある評価を行った。また、他の暗黒物質・核子弾性散乱断面積に対しても、系統的な評価を与えた。超対称大統一模型におけるXボゾンによる陽子崩壊に対する量子補正の評価を行った。SO(10)超対称大統一模型はZ'粒子を予言するが、大きな超対称性の破れを伴う超対称標準模型におけるその現象論を行った。前川は、重力相互作用のような高次元相互作用を通してもプリヒーティングが起こることを示した。ポテンシャルエネルギーの大部分が熱に変わりうる振動回数を評価し、状況にも依存するが、数回の振動でもエネルギーの遷移が起こりうることを示した。E6大統一理論は対称性で決まる右巻ニュートリノの質量が軽すぎるため熱的なレプトン生成シナリオは困難であると思われていたが、異常U(1)模型では右巻ニュートリノの質量項が数多く存在することによる増幅効果によりレプトン生成シナリオが可能になることを指摘した。進藤は、最小複合ヒッグス模型に着目し、この模型を将来の加速器実験で検証できる可能性について研究を行った。このような模型の摂動的ユニタリティーの破れと、高いエネルギースケールに現れるレゾナンスとの関係に注目して現象論的観点から解析を行った。一方,超対称性標準模型とその拡張模型におけるフレーバー構造やその現象論の研究も行った。具体的には、Zee模型の超対称性化を考え、Rパリティを破らずに現在のニュートリノ振動のデータと、フレーバー実験での制限を満たすようなベンチマーク模型を構築した。テラスケール新物理のフレーバーの物理を行った。標準模型を超える理論に電気双極子能率やレプトンフレーバーを破る過程などの希過程は感度があり、観測量と理論のパラメータの関係を整理し、超対称模型や拡張ヒッグス模型など様々なテラスケールの模型に対して制限を与えるとともに、観測されたヒッグス粒子やLHC実験での新粒子探索の結果との整合性を明らかにした。拡張ヒッグス模型において電弱バリオン数生成の可能性を明らかにした。
筋線維芽細胞に特異的に発現する受容体をターゲットにした、革新的線維化治療法の開発

組織における過剰な線維化は、組織を硬くすること等により、各種臓器の機能を大きく低下させる。従って、線維化の制御は、心筋梗塞後の心臓や喫煙による肺線維症、慢性腎不全、さらには脂肪肝等、患者数の多い、実に様々な病気において極めて重要な課題となっている。組織の線維化は、コラーゲン等を産生する筋線維芽細胞という細胞群によって実行される。筋線維芽細胞は、組織が正常な時には存在せず、炎症を契機にして、様々な細胞が分化する事により生じる。筋線維芽細胞研究のボトルネックの一つとして、厳密な意味での筋線維芽細胞特異的なマーカー受容体が未だ同定されていないことであることが挙げられる。私たちは、そのようなマーカー受容体を探索し、ある受容体が筋線維芽細胞の特異的マーカー蛋白質となりうる可能性を見出した。昨年度までに、この受容体のノックアウトマウスを作成し、そのマウスに対して心臓の線維化誘導処置を施した所、野生型マウスに比べ、線維化の程度が有意に改善すること、さらには、線維化によって低下する臓器の機能低下がノックアウトマウスにおいて有意に軽減していることを見出した。そこで本年度は、この受容体のノックアウトマウスの肝臓において線維化誘導処置を施した。その結果、肝臓においても線維化因子の発現が野生型マウスの場合に比して減少することを見出した。一方で、この受容体の遺伝子発現誘導メカニズムは未だ明らかになっていない。そこで、このメカニズムに関して検討をすすめ、受容体の発現を制御するいくつかの転写因子を同定することができた。また、この受容体に対する抗体を作製するため、受容体を安定過剰発現する細胞を樹立した。研究計画に記載した計画をほぼ全て終わらせることができたため、おおむね順調に進展していると考えている。今後は、研究計画書に記載した通り、着目する受容体が心臓や肝臓以外の臓器においても、筋線維芽細胞の特異的マーカー蛋白質にもなりうるか、さらには、線維化に関与するかを明らかにする。また、着目する受容体に対する抗体の取得を目指す。しかしながら、未だ決定的な線維化制御法は無く、線維化に対する画期的な治療法、治療薬の確立が望まれている。筋線維芽細胞研究のボトルネックの一つとして、厳密な意味での筋線維芽細胞特異的なマーカー分子が未だ同定されていないことであることが挙げられる。すなわち、これまで、筋線維芽細胞特異的マーカー分子として、alpha Smooth Muscle Actin: aSMA)等、いくつかの分子が用いられてきた。しかしながら、実際には、例えば、aSMAは正常時の組織の平滑筋に既に強く発現している等、どの分子も、細胞特異性、線維化病態特異性の観点から、筋線維芽細胞特異的なマーカー分子と呼ぶにはふさわしくなかった。そこで、私たちは、そのようなマーカー分子を探索し、ある受容体が筋線維芽細胞の特異的マーカー蛋白質となりうる可能性を見出した。そこで本研究では、この受容体の線維化への寄与を検討することを目的とした。本年度は、この受容体のノックアウトマウスを作成し、そのマウスに対して線維化誘導処置を施した所、野生型マウスに比べ、線維化の程度が有意に改善することを見出した。この結果に対応し、線維化によって低下する臓器の機能低下がノックアウトマウスにおいて有意に軽減していることも見出した。

また、この受容体に対する抗体を作製するため、受容体を安定過剰発現する細胞を樹立した。研究計画に記載した計画をほぼ全て終わらせることができたため、おおむね順調に進展していると考えている。今後は、研究計画書に記載した通り、着目する受容体が他臓器においても、筋線維芽細胞の特異的マーカー蛋白質にもなりうるか、さらには、線維化に関与するかを明らかにする。さらには、その受容体がヒトの各種臓器の線維化病態と関連するかについても検討する予定である。今後は、研究計画書に記載した通り、着目する受容体が心臓や肝臓以外の臓器においても、筋線維芽細胞の特異的マーカー蛋白質にもなりうるか、さらには、線維化に関与するかを明らかにする。また、着目する受容体に対する抗体の取得を目指す。
加齢卵克服のための新たな戦略：小胞体ストレス制御の生殖補助医療への応用

本研究では、加齢マウスモデルを用いて、加齢による卵の質の低下への小胞体ストレスの関与を明らかにし、小胞体ストレス制御薬による加齢卵の胚発育の改善効果を検討する。さらに、これらの胚をマウスに移植し、生産率が改善するかを検討する。最終的には小胞体ストレスの制御を生殖補助医療に臨床応用し、加齢卵の治療成績改善を目指す。小胞体ストレスが卵の質の低下に関与しているかについて、小胞体ストレスマーカーであるGRP78を用いて検討した。加齢卵、小胞体ストレス誘導卵ではいずれもGRP78の上昇が認められ、また胚発育においても同様に悪化している結果が得られた。さらに、胚盤胞まで発育させた胚を免疫染色したところ、加齢卵、小胞体ストレス誘導卵ではコントロールに比較して死細胞率が高いことが判明した。これらのことから、加齢卵においては小胞体ストレス反応によってアポトーシスが誘導され、死細胞率が上昇し、胚発育が悪化していることが間接的に示唆された。一方小胞体ストレス制御薬であるsalubrinalを用いた検討では、加齢卵において胚発育が改善したという結果が得られた。また、免疫染色では、加齢卵にsalubrinalを添加することにより死細胞率が有意に減少した。これらのことから、salubrinalは小胞体ストレス反応を制御し、アポトーシスを回避することによって死細胞率を減少させ、胚発育を改善させることが示唆された。研究の目的である、小胞体ストレスと卵の質の低下の関連、小胞体ストレス制御による胚発育改善効果の検討、マウスを用いた治療効果の検討のうち、前二者においてはおおむね期待していた結果を得ることができた。それぞれの項目についてさらに検討をかさね、より信頼性のあるデータとして揃えていきたい。マウスを用いた治療効果の検討も現在進行中であり、研究に必要な手技を取得し、手技は安定して実行できるようになっている。今後の研究継続により、期間内に結果を得ることは十分可能であると考えている。研究の目的のうち、小胞体ストレス制御薬をマウスを用いて治療効果を検討する項目について実験をすすめていく。加齢卵と、salubrinalを添加した加齢卵をそれぞれ胚盤胞まで培養して偽妊娠マウスに胚移植し、妊娠率および生産率を評価する。胚移植、妊娠子宮からのマウスの摘出など、実験に必要な手技と施設は十分準備できており、今後の研究において十分実施可能と考えている。今年度はマウス卵を使用したin vitroの解析・検討が主であり、必要な試薬はすでに所持していたもので多くの実験を進行させることができた。次年度は実際に小胞体ストレスを誘導した卵や小胞体ストレスを制御した卵を使用して受精させ、胚盤胞まで発育させてから胚移植させるin vivoの検討が主となる。今年度よりも準備するマウスや学内施設の委託料などが増える見込みである。また引き続き今年度と同様の試薬も必要となるため、これらの費用として使用する予定である。
異種心移植を用いた補助循環法に関する基礎的研究

実験動物として体重200250gのルイスラットとハムスターを用いて計29組の異所性心移植を施行した。手術手技はOno-Lindsey法に基づき腹部異所性心移植を行い、臓器のViabilityは心拍動及び組織学的所見及び免疫組織化学染色(CD4,CD8,IgG,IgM,C3)、血中抗体価測定により評価した。移植術後、対照群、FK群、CYA群と3群を作成し、対照群では免疫抑制剤を無投与とし、FK群では1mg/Kg/日のFK506を筋注し、CYA群では10mg/Kg/日を筋注した。この3群間において異種移植心の生着期間を検討したところ、対象群では3.8±0.5日、FK群では17.8±0.6日、CYA群では6.9±0.7日の生着が得られた。移植後3日目に採取した異種移植心に免疫組織染色(CD4、CD8、IgG、IgM、C3)を行い、浸潤細胞及び補体の沈着について検討すると、対照群ではCD4、IgG、IgM、C3補体の沈着が著明であったのに対し、CYA群ではCD4陽性細胞の増加を示し、ハムスター抗体価の有意な上昇を認めた。FK群ではCD4,CD8陽性細胞数の減少とIgM、C3沈着の有意な現象を示し、液性免疫抗体価の減少を認めた。異種臓器において補助循環を行う為には、異種移植臓器に置換された状態において細胞性免疫、液性免疫について完全にまたはよりその状態に近い免疫抑制がなされなければならない。研究結果においてFK506は細胞性免疫であるT細胞の浸潤を抑制し、血中抗体価の上昇を抑制できた面からも液性免疫を抑制しており、その成果より、FK506の異種移植への免疫抑制剤としての有用性が示唆された。
非平衡確率過程による量子化

Parisi-Wuにより提唱された確率過程量子化法では、いわゆる「仮想時間」に対する確率過程の熱平衡極限として量子論を与えている。本研究では、非有界の古典的作用Sを持つ系(bottomless system)など、従来の方法では取り扱うことのできなかった系を非平衡確率過程を用いることによって量子化する可能性を追究するとともに、関連した分野での研究を展開した。具体的には1.非有界の古典的作用Sを持つ統計力学系(自由度1)に対してkernel自由度付き確率過程を設定し、その厳密解及び漸近形を求めた。さらに、この取り扱いを多自由度系へと拡張し、Fokker-Planck方程式の厳密解を見出した。2.これらの厳密解は、非有界の作用によって記述される仮想的確率過程が熱平衡を持たない拡散過程であることを物語っている。しかし、同時に、有限の仮想時間に相当する適当な有限領域で考える限り、経路積分で期待される重み関数e^<-S>が近似的に再現されていることも確認された。3.kernel自由度付きLangevin方程式に基づく数値シミュレーションで見出されている、いわゆるexcursion phenomenaを、理論的に解析した。(金長)4.非平衡確率過程の臨界現象への適用を試み、平衡状態に達するまでの過渡現象から臨界指数等、物理的に有用な情報が取り出せることを具体例に基づいて示した。(岡野)5.この他、確率過程量子化法の応用として、解けるゲージ模型に基づくZwanziger流ゲージ固定項の分析、Coulomb系あるいは境界を持った系に対する遷移確率振幅の導出を試みた。Parisi-Wuにより提唱された確率過程量子化法では,新たに導入された仮想時間に対する確率過程の熱平衡極限として量子論を与えている.本研究は,非有界の古典的作用を持つ系(bottomless system)など従来の方法では取り扱うことのできなかった系を非平衡確率過程を用いることによって量子化する可能性を追求するものである.本年度はまず,非有界の古典的作用を持つ系の確率過程量子化の可能性を探った.特に1.kernel自由度付きの確率過程で得られた厳密解の仮想時間依存性を詳細に検討するとともに,経路積分測度e^<-S>との関係を調べた.この際,有限時間,有限領域での数値シミュレーションを念頭に置き,解析的に得られた確率分布関数の漸近形を求めるとともに,簡単な量子力学系をモデルに選んで数値計算を実行した.その結果,確率分布関数は有限領域内で規格化された測度e^<-S>を極めて良く近似していることが数値的にも確認された.2.一方,kernel自由度付きLangevin方程式に基づくの数値シミュレーションではexcursion phenomenaという興味ある現象が観測されてきており,その理論的理解を試みた.3.今後の課題として,初期分布の選び方,及びその結果に及ぼす影響に関して,理論,数値実験双方の観点から考察するとともに,kernel自由度と確率過程の関係を,Fokker-Planckハミルトニアンのスペクトルに及ぼすkernelの影響という視点から検討する.また,excursion phenomenaの理解を一層深めるとともに,この現象の物理に及ぼす影響について考察を進める.Parisi-Wuにより提唱された確率過程量子化法では,いわゆる「仮想時間」に対する確率過程の熱平衡極限として量子論を与えている.本研究は,非有界の古典的作用を持つ系(bottomless system)など従来の方法では取り扱うことのできなかった系を非平衡確率過程を用いることによって量子化する可能性を追究するものである.本年度では,非有界の古典的作用を持つ系を非平衡確率過程で取り扱うというこれまでの取り扱の拡張に努めるとともに,引き続き関連した分野での研究を展開した.具体的には1kernel自由度付きの確率過程で得られた厳密解の漸近形を求めるとともに,簡単な系をモデルに選んで数値計算を実行した.その結果,確率分布関数は有限領域内で規格化された測度e-^sを極めて良く近似していることが数値的にも確認された.

2これまでに得られたFokker-Plank方程式の厳密解は,統計力学模型(自由度0)に対してのみである.今回は,特に多自由度系への拡張を試みた.その結果,まだ完全な一般化とは言えないものの,kernelの平方根に相当するmetricを適当に選ぶことで同様の取り扱いが可能であり,多自由系に対してもFokker-Planck方程式の厳密解を得る見込みが見出された.今後の課題として,場の理論への拡張,さらには重力場への応用を目指したい.3kernel自由度付きLangevin方程式に基づく数値シュミレーションで見出されているexcursionphenomenaの理論的解析を試みた.(金長)4非平衡確率過程の臨界現象への応用を試みた.特に,平衡状態に達するまでの過渡的な現象から臨界指数等,物理的に有用な情報が取り出せることを指摘した.(岡野)5確率過程量子化法の枠内で遷移確率振幅を導出する手法に対して,その摂動論の確立,および非摂動領域への拡張を試みた.Parisi-Wuにより提唱された確立過程量子化法では,いわゆる「仮想時間」に対する確率過程の熱平衡極限として量子論を与えている.本研究では,非有界の古典的作用Sを持つ系(bottomless system)など従来の方法では取り扱うことのできなかった系を非平衡確立過程を用いることによって量子化する可能性を追求してきた.本年度では,従来の研究の延長として非有界の古典的作用を持つ系を非平衡確率過程で取り扱うとともに,引き続き関連した分野での研究を展開した.具体的には1.これまでに得られていた統計力学模型(自由度0)に対するFokker-Planck方程式の厳密解を,多自由度系へと拡張した.その結果,kernelの平方根に相当するmetricと独立変数を適当に選ぶことで,多自由度系に対してもFokker-Planck方程式の厳密解が見出された.2.この厳密解は,非有界の作用によって記述される仮想的確率過程が熱平衡を持たない拡散過程であることを物語っている.しかし同時に,有限の仮想時間に相当する適当な有限領域で考える限り,経路積分で期待される重み関数e^<-S>が近似的に再現されていることも確認された.3.今後の課題としては,この確率過程の初期分布依存性の解明,さらには場の理論への拡張を目指したい.4.非平衡確率過程の臨界現象への応用を更に進め,平衡状態に達するまでの過渡現象から臨界指数等,物理的に有用な情報を取り出した.(岡野)5.確率過程量子化法の応用として,解けるゲージ模型に基づくZwanziger流ゲージ固定項の分析,Coulomb系あるいは境界を持った系に対する遷移確率振幅の導出を試みた.
学校で教員が行う解決志向アプローチに関する研修プログラムの開発と効果検証

本研究は現職教員と教員志望学生を対象とした解決志向アプローチ(Solution-Focused Approach: SFA)に関する研修プログラムを開発し、その効果を検証することを目的とする。SFAとは人々のもつリソースや強みを活かすアプローチである。生徒指導・教育相談は、児童生徒の問題行動への事後的対応に目が向けられがちであるが、本来は児童生徒が自ら課題を解決する力を積極的に開発することを目指すものである。しかし、この理念を具現化するための方法は未だ試行錯誤の状態にある。こうした現状に対して、SFAの観点から教員研修プログラムを開発することで、生徒指導・教育相談の本来の理念を実現する教員の教育観の変容をも見据えた新たな教員研修のあり方に対して、理論的・実践的・実証的な根拠をもとにした提言をはかる。平成30年度には、現職教員や教員志望学生を対象としたSFA研修プログラムに関する実践研究を継続することで、学校における事例検討会や生徒指導・教育相談に関する研修のあり方について検討を深めた。そうした実践研究の成果が認められ、現職教員を対象としたSFA研修会を複数回にわたって実施できた。また、学校の生徒指導・教育相談において重要な役割を担う学校のカウンセラーに対してもSFAを学ぶ機会を提供し、学校におけるSFAの活用に関して検討を深めた。さらに、「解決志向」を狭義には捉えず、児童生徒が自ら課題を解決する力を積極的に開発することを目指す教育プログラム(クラス会議、構成的グループエンカウンター、ソーシャルスキルトレーニング等)に着目し研究を進めた。これまでの知見をまとめ、複数の学術論文として発表した。これまでの成果が認められ、現職教員を対象としたSFA研修会を複数回にわたって実施できた。その後も研修依頼が続いていることから、現職教員に役立つ研修プログラムの開発に成功したといえる。また、当初の対象であった現職教員と教員志望学生に限らず、学校の生徒指導・教育相談において重要な役割を担う学校のカウンセラーを対象としたSFA研修に関する実践研究も実施した。さらに、「解決志向」を狭義には捉えず、児童生徒が自ら課題を解決する力を積極的に開発することを目指す教育プログラムに関する研究を行った。学校における生徒指導・教育相談に関する研修のあり方について引き続き検討を深める。学校におけるSFAの活用に関しては、学校のカウンセラーを担う心理職やその志望者がSFAに対する理解を深めることが重要であると考え、この点に関する研究を進める。「解決志向」を狭義には捉えず、児童生徒が自ら課題を解決する力を積極的に開発することを目指す教育プログラムに関する研究に引き続き取り組む。平成29年度には、日常的に児童生徒に対応している現職教員を対象としたSFA研修プログラムを開発した。これまでの知見に加えて、生徒指導・教育相談に関する指導者層の教員やSFAエキスパートに指導を受けながら研究を進めた。研究成果をもとに現職教員を対象としたSFA研修会を企画・実施した。同時に、教員志望学生を対象としたSFA研修プログラムを開発・実施した。SFAの姿勢に基づく事例検討会である「解決志向カンファレンス」を現職教員や教員志望学生とともにくり返し実施し検討を重ねた。実践研究を通じて、研修プログラムの一環として事例検討会を位置づけることがSFAに関する理解を促すことがわかった。また、「解決志向」を狭義には捉えず、児童生徒が自ら課題を解決する力を積極的に開発することを目指す教育プログラム(クラス会議、構成的グループエンカウンター、ソーシャルスキルトレーニング等)に着目し研究を進めた。計画していた現職教員を対象としたSFA研修プログラムを実施した。また、教員志望学生を対象としたSFA研修プログラムも実施できた。学校現場における生徒指導・教育相談に活かせる実践的な研修プログラムの開発に成功した。また、「解決志向」を狭義には捉えず、児童生徒が自ら課題を解決する力を積極的に開発することを目指す教育プログラムに関する研究を行った。

こうした現状に対して、SFAの観点から教員研修プログラムを開発することで、生徒指導・教育相談の本来の理念を実現する教員の教育観の変容をも見据えた新たな教員研修のあり方に対して、理論的・実践的・実証的な根拠をもとにした提言をはかる。平成30年度には、現職教員や教員志望学生を対象としたSFA研修プログラムに関する実践研究を継続することで、学校における事例検討会や生徒指導・教育相談に関する研修のあり方について検討を深めた。そうした実践研究の成果が認められ、現職教員を対象としたSFA研修会を複数回にわたって実施できた。また、学校の生徒指導・教育相談において重要な役割を担う学校のカウンセラーに対してもSFAを学ぶ機会を提供し、学校におけるSFAの活用に関して検討を深めた。さらに、「解決志向」を狭義には捉えず、児童生徒が自ら課題を解決する力を積極的に開発することを目指す教育プログラム(クラス会議、構成的グループエンカウンター、ソーシャルスキルトレーニング等)に着目し研究を進めた。これまでの知見をまとめ、複数の学術論文として発表した。これまでの成果が認められ、現職教員を対象としたSFA研修会を複数回にわたって実施できた。その後も研修依頼が続いていることから、現職教員に役立つ研修プログラムの開発に成功したといえる。また、当初の対象であった現職教員と教員志望学生に限らず、学校の生徒指導・教育相談において重要な役割を担う学校のカウンセラーを対象としたSFA研修に関する実践研究も実施した。さらに、「解決志向」を狭義には捉えず、児童生徒が自ら課題を解決する力を積極的に開発することを目指す教育プログラムに関する研究を行った。「解決志向カンファレンス」に関する実践研究を続けることで、学校における事例検討会や生徒指導・教育相談に関する研修のあり方について検討を深める。学校の生徒指導・教育相談において重要な役割を担う学校のカウンセラーに対してもSFAを学ぶ機会を提供し、学校におけるSFAの活用に関して検討を深める。「解決志向」を狭義には捉えず、児童生徒が自ら課題を解決する力を積極的に開発することを目指す教育プログラムに関する研究に引き続き取り組む。学校における生徒指導・教育相談に関する研修のあり方について引き続き検討を深める。学校におけるSFAの活用に関しては、学校のカウンセラーを担う心理職やその志望者がSFAに対する理解を深めることが重要であると考え、この点に関する研究を進める。解決志向アプローチ(SFA)、ブリーフセラピーに関する研修会や学術大会が幸いにも近隣で開催され、SFAに関する実践的指導や最新の学術的知見を得る機会に恵まれたため、旅費、謝金、資料収集のための物品費等の支出が低額となったことによる。
ラット外科侵襲モデルの第三間隙形成におけるコロイド粒子の役割

研究の目的)手術侵襲による第三間隙が形成され非機能的細胞外液量が増すといわれている。アルブミンの通過する穴を大分子コロイドで塞ぐことは第三間隙形成を抑え、浮腫を抑制し周術期の水分代謝を有利にする可能性がある。第三間隙の形成をどの大きさのコロイドがどの程度抑制するかを明らかにする事を目的とした。方法)侵襲を一定にするために、虚血再潅流実験とした.ラット38匹を生食群(n=10),6%サリンヘス群(n=10,重量平均分子量70,000),ペンタスターチ群(n=9,重量平均分子量280,000),5%Alb群(n=9,分子量69,000)の4群に分けた.左後肢全体をゴムバンドで縛り,3時間虚血モデルを作成した.3時間後,ハロ-セン酸素麻酔下に尾静脈にカニュレーションし、それぞれの輸液を0.015ml/g(=15ml/kg血液量の約15%)輸液した後,タ-ニケットを解除し再潅流させた.その後ケージにいれ,24時間後にハロ-セン酸素麻酔下に後肢のひ腹筋を取り出した.右後肢はinternal controlとした.標本の一部を光学顕微鏡による形態変化観察のため切除,ホルマリン固定しPAS染色した.他はwet/dry weight比算出のために池本理化社製電子水分計MA30で測定した.結果は一元配置分散分析で統計処理し,危険率5%未満を有意とした.結果および考察)各群において3時間虚血後の再潅流足は著明な浮腫を生じ,健足に対し水分含量比は1.7から1.85であったが,4群間に差はなかった.光学顕微鏡による形態変化は,細胞間質の浮腫を認め,ハイドロキシエチルスターチの血管外漏出と考えられる粒子像が多数認められた.虚血再潅流の侵襲が強すぎたため,4群間の水分含量に差が認められなかったと推測された.結語)虚血再潅流実験により筋肉細胞間質に著明な浮腫とコロイドの血管外漏出を認めたが,コロイド投与による組織水分含量に差は認められなかった.研究の目的)手術侵襲による第三間隙が形成され非機能的細胞外液量が増すといわれている。方法)侵襲を一定にするために、虚血再潅流実験とした.ラット38匹を生食群(n=10),6%サリンヘス群(n=10,重量平均分子量70,000),ペンタスターチ群(n=9,重量平均分子量280,000),5%Alb群(n=9,分子量69,000)の4群に分けた.左後肢全体をゴムバンドで縛り,3時間虚血モデルを作成した.3時間後,ハロ-セン酸素麻酔下に尾静脈にカニュレーションし、それぞれの輸液を0.015ml/g(=15ml/kg血液量の約15%)輸液した後,タ-ニケットを解除し再潅流させた.その後ケージにいれ,24時間後にハロ-セン酸素麻酔下に後肢のひ腹筋を取り出した.右後肢はinternal controlとした.標本の一部を光学顕微鏡による形態変化観察のため切除,ホルマリン固定しPAS染色した.他はwet/dry weight比算出のために池本理化社製電子水分計MA30で測定した.結果は一元配置分散分析で統計処理し,危険率5%未満を有意とした.結果および考察)各群において3時間虚血後の再潅流足は著明な浮腫を生じ,健足に対し水分含量比は1.7から1.85であったが,4群間に差はなかった.光学顕微鏡による形態変化は,細胞間質の浮腫を認め,ハイドロキシエチルスターチの血管外漏出と考えられる粒子像が多数認められた.虚血再潅流の侵襲が強すぎたため,4群間の水分含量に差が認められなかったと推測された.結語)虚血再潅流実験により筋肉細胞間質に著明な浮腫とコロイドの血管外漏出を認めたが,コロイド投与による組織水分含量に差は認められなかった.米国DuPont社より提供してもらったペンタスターチはハイドロキシエチルスターチの一種であるが日本のハイドロキシエチルスターチと比較して分子量が大きく,透過性の亢進した血管内皮細胞間隙を塞ぐといわれている.どのサイズの分子がそのような作用があるのかを検討するために東ソ-社製,限外濾過モジュールUF-LMS,限外濾過膜UKF-50PS,UF-100PS,UF-300PSを用いて分画分子量5万以下、5万から10万、10万から30万、30万以上に分け,分子量測定を試みたが,うまく分離できなかった.液体クロマトグラフによる分離を検討している段階であるがうまく分離できない場合はペンタスターチをそのまま用い,日本のハイドロキシエチルスターチとの差を動物実験で明らかにする予定である.また血管内皮細胞間隙に本当にハイドロキシエチルスターチが貯留しているかを検討するために組織の固定染色が必要である.ハイドロキシ

エチルスターチの染色はHE染色で可能であるが,他の染色方法を検討している.電子顕微鏡の固定標本作製技術は現在研修中である.動物実験はネンプタール腹腔内投与麻酔,気管切開人工呼吸,大腿静脈カニュレーション,開腹による外科侵襲により死亡例が多く,手術手技の向上,生存可能な麻酔法,生理食塩水輸液量,換気条件を模索中であり,同時にwet/dry weight測定のコントロール実験を施行中である.研究の目的)手術侵襲により第三間隙が形成され非機能的細胞外液量が増すといわれている。アルブミンの通過する穴を大分子コロイドで塞ぐことは第三間隙形成を抑え、浮腫を抑制し周術期の水分代謝を有利にする可能性がある。第三間隙の形成をどの大きさのコロイドがどの程度抑制するかを明らかにする事を目的とした。方法)侵襲を一定にするために、虚血再潅流実験とした.ラット38匹を生食群(n=10),6%サリンヘス群(n=10,重量平均分子量70,000),ペンタスターチ群(n=9,重量平均分子量280,000),5%Alb群(n=9,分子量69,000)の4群に分けた.左後肢全体をゴムバンドで縛り,3時間虚血モデルを作成した.3時間後,ハロ-セン酸素麻酔下に尾静脈にカニュレーションし、それぞれの輸液を0.015ml/g(=15ml/kg血液量の約15%)輸液した後,タ-ニケットを解除し再潅流させた.その後ケージにいれ,24時間後にハロ-セン酸素麻酔下に後肢のひ腹筋を取り出した.右後肢はinternal controlとした.標本の一部を光学顕微鏡による形態変化観察のため切除,ホルマリン固定しPAS染色した.他はwet/dryweight比算出のために池本理化社製電子水分計MA30で測定した.結果は一元配置分散分析で統計処理し,危険率5%未満を有意とした.結果および考察)各群において3時間虚血後の再潅流足は著名な浮腫を生じ,健足に対し水分含量比は1.7から1.85であったが,4群間に差はなかった.光学顕微鏡による形態変化は,細胞間質の浮腫を認め,ハイドロキシエチルスターチの血管外漏出と考えられる粒子像が多数認められた.虚血再潅流の侵襲が強すぎたため,4群間の水分含量に差が認められなかったと推測された.結語)虚血再潅流実験により筋肉細胞間質に著明な浮腫とコロイドの血管外漏出を認めたが,コロイド投与による組織水分含量に差は認められなかった.
糖尿病モデルマウスにおける抗酸化物質ルテインによる網膜神経保護 効果の解析

糖尿病網膜症は進行性の神経変性疾患という側面を持つが、そのメカニズムは明らかでない。その原因として糖尿病網膜に生じる酸化ストレスに着目し、抗酸化剤であるルテインを用い網膜神経変性への影響を解析した。ルテインは糖尿病網膜に生じた活性酸素種を抑制し、視機能低下を回避した。ERK (extracellular Signal-regulated Kinase)の活性亢進と、それに起因する網膜内におけるシナプトフィシン、BDNF (brain-derived neurotrophic factor)の発現低下を認めたが、それらすべてがルテインの摂取により抑制された。さらに、糖尿病誘導後に見られた神経細胞死に起因する病理組織学的変化も、ルテインの摂取により回避された。本研究により、糖尿病網膜における酸化ストレスを起点とする視機能低下、網膜神経変性のメカニズムの一端を明らかにすることができ、抗酸化剤ルテインが、糖尿病により生じる視機能低下を抑制する可能性が示された。糖尿病網膜症は進行性の神経変性疾患と考えられているが、その病理的機序は明らかにされていない。本研究の目的は、抗酸化剤であるルテインを用いて、糖尿病網膜における酸化ストレスの網膜機能障害および神経変性への影響を明らかにし、視機能予後の改善に貢献することである。ストレプトゾトシンによって糖尿病を誘導したC57BL/6マウスに、ルテイン含有の餌もしくは非含有の餌を与えた。糖尿病導入後の網膜内活性酸素種(ROS)をジヒドロエチジウム(DHE)を用いて測定し、網膜内酸化ストレスが増強していることを確認した。さらに網膜機能評価に網膜電図(ERG)を用い、内層の機能を反映するOscillatory Potentials (OPs)の振幅が減弱していることを確認した。これらの変化はルテインの継続的な摂取により回避された。病理組織学的検討において、糖尿病網膜では、内網状層・内顆粒層の菲薄化、および神経節細胞数の減少が認められた。活性化カスペース3、TUNEL染色陽性細胞数は増加していた。アポトーシスに起因する、これらの変化もルテインの摂取により回避された。これらの変化の分子メカニズムを明らかにするため、網膜内ERK(extracellular-signal regulated kinase)のリン酸化およびシナプトフィシン、BDNF(brain derived neurotrophic factor)を解析し、ERKの活性亢進、シナプトフィシンおよびBDNFの発現低下を確認した。これらすべての変化はルテインの摂取により抑制された。これにより、糖尿病網膜で惹起される酸化ストレスが神経変性作用を有することが明らかとなり、ルテインが糖尿病による視機能低下を抑制し、神経保護効果をもたらす可能性が示唆された。今後さらに、培養神経細胞を用いて、ルテインが直接的に神経保護作用を有するかを検討する。糖尿病網膜症は、増殖糖尿病網膜症に代表される失明に至る疾患であるが、他方進行性の神経変性疾患とも考えられている。しかし、その病理的機序は明らかでない。網膜は中枢神経系の一部であり、一度傷害されると通常は再生しない。そこで、網膜病変の進行を、特に初期から予防することは、多くの症例の視機能予後を守ることに貢献し重要である。糖尿病では全身性に酸化ストレスが蓄積し、これが病態に関与するとされる(Danfona et al Lancet1996)。本研究では、糖尿病による神経網膜障害や視機能障害に対し、酸化ストレスがいかに関与するかを、抗酸化物質ルテインを用いて解析してきた。その結果、昨年度までに糖尿病誘導後、網膜内酸化ストレスが増強し、網膜内層の視機能低下をきたすが、ルテインの摂取が抑制することを明らかにした。本年度の目的は、視機能低下のメカニズムを明らかにすることであったが、網膜内タンパクの解析により、糖尿病誘導後にみられる、ERK(Extracellular Signa1-regulated Kinase)の活性亢進、それに起因するシナプス前物質であるシナプトフィシンの発現低下が、ルテインの摂取により抑制されることを確認できた。これより、酸化ストレスを基点とする視機能低下のメカニズムの一端を明らかにすることができた。また、細胞死、網膜内層の菲薄化、神経節細胞数の減少などの神経細胞死に起因する病理組織学的変化も、ルテインの摂取により回避されることを確認した。今後、病理変化に関する機序の解析を培養細胞での実験を含め、検討する予定である。糖尿病網膜症は、増殖糖尿病網膜症に代表される失明に至る疾患であるが、他方進行性の神経変性疾患でもある。