hpprc/llmjp-kaken huggingface dataset:
パラゴムノキのラテックス特異的な遺伝子発現制御システムの構築

パラゴムノキのラテックスより生産される天然ゴムは、合成ゴムでは未だに到達できない優れた物性を示しタイヤ等のゴム工業製品に不可欠な天然材料である。遺伝子工学的手法による天然ゴム生合成能の増強のためには、ラテックス内遺伝子発現システムの構築が必須である。本研究では、ラテックス特異的高発現遺伝子の発現調節に関わるプロモーター領域の遺伝子配列を単離するとともに、ラテックス特異的に発現する転写調節因子タンパク質を単離することに成功した。天然ゴムは合成ゴムでは未だに到達できない優れた物性を示し、タイヤ等のゴム工業製品に不可欠な天然材料である。現在産業的に利用されている天然ゴムの大部分は、熱帯地域で生育するパラゴムノキのラテックスから生産されている。近年の世界的な天然ゴムの需要の高まりから、遺伝子工学的手法による天然ゴム生合成能の増強が期待されている一方で、ラテックス内における遺伝子発現制御機構に関する知見はほとんど得られていなかった。そこで本研究課題では、パラゴムノキにおけるラテックス内遺伝子発現制御にかかわるプロモーター配列と、そこに作用する転写調節タンパク質の解明により、効率的なラテックス特異的遺伝子発現システムを構築することを目的とする。まずパラゴムノキラテックス内において特異的に高発現する遺伝子を探索するため、パラゴムノキEST解析において特に重複数の多かった10種の遺伝子について、ラテックス、葉、茎、根における各遺伝子の発現量をReal-Time PCR法により解析した。その結果、その全てについてラテックスにおける発現量が他の組織の発現量よりも1080倍高いことが分かった。そこで、特にラテックスでの発現量が高い3種の遺伝子について、TAIL-PCR法およびInverse-PCR法により各遺伝子のコード領域に隣接する5'上流遺伝子を単離した。これらのプロモーター配列に共通に見いだされる配列モチーフを、オンライン予測アルゴリズムで検索したところ、植物の維管束組織における遺伝子発現制御に関与するシス配列と相同性の高いモチーフなど、複数の共通モチーフ配列を見いだすことが出来た。これらのシス配列がラテックス特異的発現に関与することが予想されるため、次年度にレポーターアッセイを行い、見出された配列モチーフの機能を解明する。パラゴムノキのラテックスより生産される天然ゴムは,優れた物性の天然材料である。遺伝子工学的手法による天然ゴム生合成能の増強が期待される一方、ラテックス内遺伝子発現制御機構は未解明であった。本研究課題では、パラゴムノキにおけるラテックス内遺伝子発現制御にかかわるプロモーター配列と、そこに作用する転写調節タンパク質の解明により、効率的なラテックス特異的遺伝子発現システムを構築することを目的とする。これまで,ラテックスに特異的発現遺伝子の絞り込みとそれらの5'上流配列のクローニングを行い,それらに共通して見いだせるモチーフ配列を見いだすことに成功していた.それらモチーフのプロモーター活性を解析するため,まず初めに,新鮮ラテックスを遠心分画することで得られる可溶性画分を利用した,in vitroにおける転写・翻訳系および,それを利用したプロモーター:GUSアッセイ系の構築を試みた.構成的高発現プロモーターであるCaMV35SにGUSを連結させたコンストラクトを用いてレポーターアッセイを行った結果,有意なGUS活性を検出することに成功したが,そのレベルは非常に低かった.ラテックス内高発現遺伝子であるRubber Elongation Factor(REF)のプロモーター:GUSコンストラクトを作製し,同様な解析を行った際も活性レベルが非常に低かったため,新鮮ラテックスの遠心分離条件の更なる検討が必要であることが考えられた.ラテックス内における転写調節機構の解明のため,ラテックスに対する発現特異性が高い転写因子を探索した結果,AtMYB17,LOL2,AtbHLH6,AtbZIP60などに相同性が高い転写因子群が同定された.ラテックス特異的遺伝子のプロモーター領域に見いだされるモチーフとの対応から,これらの転写因子がラテックス特異的発現遺伝子の制御に寄与している可能性が示唆された.24年度が最終年度であるため、記入しない。24年度が最終年度であるため、記入しない。
インフリキシマブの血中濃度測定を活用したベーチェット病ぶどう膜炎の治療法の確立

ベーチェット病によるぶどう膜炎は、生産年齢に当たる患者が多く、再燃を繰り返すことで視力予後不良になる。2007年にインフリキシマブによる治療が認可され、それまでの治療で救えなかった患者が救えるようになった。インフリキシマブは効果を認めたあと、再び効果減弱を認めることがあり、原因の1つ目は、投与間隔が開くと有効な血中濃度が保たれないこと、2つ目は、反復投与によって、中和抗体(HACA)が産生されることである。患者の血中濃度およびHACAを測定し、年齢、肥満度、併用薬、眼症状の重症度などをふまえて解析し決定することで、各患者それぞれのインフリキシマブの投与間隔の調整方法を確立する。
環境中の微量金属および同位体比をつかった高分解能環境復元

今年度は、海水および炭酸塩のウラン系列年代を決定するために、高精度セクター型誘導プラズマ質量分析装置(SF-ICPMS)の分析を中心に行うとともに、有孔虫の飼育試料の局所分析をレーザーを使ったICPMS(LA-ICPMS)によって行った。ウラン系列年代測定法の確立は、機器の不安定な挙動や化学処理中の混入元素除去方法の確立などに時間がかかったため、高精度の分析は行うことができなかったが、誤差がまだ大きいものの、安定な分析は行えるに至った。また、飼育有孔虫の局所分析については、共同研究者から提供された、複数の異なるpH区で飼育した有孔虫試料について、微量金属の挙動をLA-ICPMSにより分析した。この研究は現在進行中の人為起源気候温暖化に伴う、大気二酸化炭素上昇と並行しておこるとされる海洋酸性化が、海洋生態系へどのような影響を与えるかについて、予測する上で重要なデータを与える研究である。海洋酸性化が、特に炭酸塩の殻を持つ生物に与える影響は、マイナスであるとするものの他に、pH区間によってはプラスに作用するという報告もあり見解の一致は見られていない。今回の研究では、特に過去の水温復元やpH復元に利用されている微量金属の挙動について明らかにした。その結果、全ての種において一致した挙動を示すのではなく、また元素によっても異なる挙動を示し、問題の複雑さが明らかになった。しかし、一般的に言えることは、共生藻をもつ種と持たない種によっての挙動の一致は認められ、今後の実験のデザインをする上で貴重な情報となった。この研究はこれまで報告が無いことなるpH環境下で飼育された有孔虫試料の局所分析を行った世界で初めての研究となり、結果を国際誌に投稿した。前述のように、当初目的としたウラン系列年代測定法の確立という意味では、予見し得なかった問題の続出(機器の故障も含む)により進行が遅れたが、レーザを使った飼育有孔虫試料の微量金属分布の研究については、大きな進展が見られた。当該研究員の研究期間においては、論文の投稿までが大きな目標である。研究室としては引き続き、ウラン系列年代測定法の確立を行っていく。環境中の同位体や元素分布を、様々な環境試料を使って復元することは、地球表層の環境動態を定量的に解明する上で重要である。本研究では、水試料や炭酸塩サンプルの微量金属の同位体および元素分布を高分解能で行うことにより、過去の海洋や表層環境の復元を行う。本年度は、ウラン系列核種を用いた放射性元素の実験手法確立のために、研究室環境の立ち上げの第一段階を行った。特にクリーンルーム環境については、予備実験を進めることができたが、定量を行うために必要な標準物質の輸入手続きに半年以上の時間がかかり(放射性元素であるために、輸出元の会社であるベルギー政府の許可が下りるのに時間がかかった)、年度後半に溶液の希釈など、必要な化学処理を開始するに至った。一方で、レーザーを使った微量試料の局所分析については、異なる環境下で飼育した有孔虫の殻の元素分布について、様々な空間解像度での分析を行うことができ、元素分布と水温などの環境因子の関連性について、興味深い知見が得られつつある。異なる生育時期に、様々な環境に暴露されて形成された生物鉱化作用によって作られた炭酸塩骨格の、高空間分解能分析を進めることにより、より詳細な環境情報を引き出す可能性が見えてきた。飼育試料には、異なるpH環境により生育した有孔虫殻も含まれており、現在進んでいる、大気中の二酸化炭素分圧上昇に伴う海洋酸性化についての生物への影響についての研究に役立つ基礎データとなる可能性が高い。レーザーを用いた生物試料分析についての学会発表は、日本第四紀学会にて発表賞を受賞した。やはり、標準物質を国内に輸入するために必要な時間と事務手続きが膨大にかかったことが大きい。

しかしその間、生物試料の局所分析の技術開発を行うことができ、定量的なデータを収集できたため、実質的には概ね順調に進展していると考えられる。前述のように、当初目的としたウラン系列年代測定法の確立という意味では、予見し得なかった問題の続出(機器の故障も含む)により進行が遅れたが、レーザを使った飼育有孔虫試料の微量金属分布の研究については、大きな進展が見られた。今後は溶液ベースでの放射性核種分析法の確立と、収集を終えている環境水や炭酸塩試料の分析をすすめていく予定である。またレーザーを用いた局所分析の追加測定も進めていく。当該研究員の研究期間においては、論文の投稿までが大きな目標である。研究室としては引き続き、ウラン系列年代測定法の確立を行っていく。
臓器間のDNA損傷耐用能の違いから迫る「宇宙放射線克服ストラテジーの基盤構築」

実験計画-1:H28-29年度の研究で作製した「DNA損傷部位をリアルタイムに可視化できる遺伝子改変マウス53BP1-EGFP」を対象に、京都大学放射線生物研究センターのガンマセルや、量子研機構・放射線医学総合研究所HIMACにて、それぞれガンマ線及び鉄イオンビームを全身照射した。照射後に主要臓器を速やかに摘出し、培養細胞化、及び凍結切片を作成し、各臓器におけるDNA損傷の発生頻度を定量化した。もって、各臓器の放射線感受性を比較検討した。実施計画-2:H28-29年度の研究で作製した「放射線抵抗性関連遺伝子の臓器特異的cKOマウス」の遺伝学的系統を安定化させるため、マウスの交配を重ねるとともに、バッククロスを行い、次年度の実験で使用するin vivo実験系を構築した(マウス系統の準備を進めた)。研究計画通りに着実に研究が進展したから前年度までに実施したプレリミナリーな実験をもとに構築した系を活用し、本試験を実施する。
感性を鍛え、認知症を予防する「生活空間刺激ロボット」の開発

感性刺激で脳を鍛えることにより認知症の予防などに役立てることを目的として、人間の生活空間の中で使用するロボットシステムを開発した。特にスヌーズレンと呼ばれるヒトの五感を刺激するデバイスを使用したことに加え、そのデバイスと連動しながら、ユーザとのコミュニケーションを行う赤ちゃん型ロボットやパンダ型ロボットを試作開発した。さらに展示会に出展して幅広く公開し(2009国際ロボット展、2011国際ロボット展等)、市場のフィードバックにより機能を評価した。生体センサにより計測したユーザの状態に合せて、1)ユーザの"ストレス"状態に適したスヌーズレンデバイスを選択するアルゴリズムの開発に着手した。2)スヌーズレンデバイスによる沈静効果を利用し、"動作時間"をユーザの状態により調整するアルゴリズムの開発にも着手した。さらに、ロボットそのものも、スヌーズレンデバイスとするべく、「会話」などで感性を刺激する機能の検討を行った。スヌーズレンデバイスとロボットを統合したバイオフィードバックをオンラインで行うべく、生体センサプローブ部分を高齢者などのユーザインタフェースとなる「赤ちゃん型ロボット(ユーザインタフェース、生体センサ内蔵)」に搭載中である。1)認知症の方は、対象として認識するために人の顔が必要と言われ(現場の介護関係者)、また、過去の福祉施設ヒアリング、およびロボット関係の展示会出展でのユーザの反応から「赤ちゃん型」とした。(1)〈"ユーザインタフェース、兼生体情報計測用"ロボットの機能開発〉赤ちゃん型に加えて、ユーザに親しみやすい動物タイプであるパンダ型も拡充して、ロボット本体の開発を推進した。特に、パンダ型は手足の動作が重要となるため、従来の電気アクチュエータではモータからの発熱によりロボット外装の内部で熱がこもり、モータが高温となって故障しやすくなっていた。そこで、H22年度に費用を投入して、空気アクチュエータによる同等の自由度を持つロボットを開発し、なめらかな動きで連続した運転ができるように改善した。また、赤ちゃん型ロボットも、赤ちゃんロボットそのものを、スヌーズレンデバイスとするべく、「泣き声、笑い声、若干の発話」などで感性を刺激する機能の検討を進めた。H22年度は、通信機能と連動する部分の開発を先に進め、赤ちゃん型ロボットにパルスオキシメータを搭載し、バイタルデータを計測して外部に伝送できるように実装した。最終年度の初めまでに、実際に福祉現場で使用されている認知症予防プログラムなどを参考に機能設計を行って、その後の試作評価を行う予定である。(2)センサデータ収集用、"健康福祉デバイス"ネットワークの搭載・評価健康福祉デバイスのネットワーク仕様の検討を行っているが、実際に医療・福祉現場での適用に際して、有線で行うかどうかが大きな課題となる。H22年度は、まずネットワークの物理層として、有線ではなくユーザの人体を媒体として伝送する通信方式が、健康福祉分野の応用に極めて役立つとの観点から、人体通信(電界通信)を赤ちゃん型ロボットに組み込む実装を行った。今後は、この上に"アプリケーション層"プロトコルとして、標準仕様のフォーマットでの通信方式を検討する。「目的」感性刺激で鍛えることにより認知症の予防や進行抑制に役立つシステムを開発する。特にスヌーズレン(五感の刺激デバイス)の使用に加え、赤ちゃん型ロボットやパンダ型ロボットを試作開発し、市場のフィードバックにより機能を改善する。「方法」ユーザの表情や声、生体データなどを検出するビジョンセンサー、音声認識、生体センサなど複数のセンサを導入し、ユーザの状況に合せて感性刺激を選択するソフトウェアを開発した。ロボットをユーザに感性刺激を与えるものとして位置づけ、ユーザとのインターラクション機能を実装して、認知症予防や進行抑制に役立てるシステムを構築した。「成果」(1)<ロボットの機能開発>赤ちゃんロボットおよび拡充したパンダ型ロボットもスヌーズレンデバイスとするべく、「笑い声、簡単な会話」などで感性を刺激する機能を開発した。特に、ユーザの表情・笑顔を認識するビジョンセンサー、および笑顔度の推定、さらに音声認識と対話機能により、ユーザに感性刺激を提供した後の「笑顔度」をリアルタイムに測定し、ユーザの状況に合わせてユーザが笑顔になるまで感性刺激を提供するシナリオを実装した。(2)<センサデータの通信機能開発>通信の物理層とデータリンク層として、有線ではなくユーザの人体を媒体として伝送する通信方式である電界通信(人体通信)を、ロボットに組み込む実装を行った。さらにSpO2などを計測するパルスオキシメータなどと接続し、実際に医療・福祉現場で使用するための実装ノウハウ(アース、ノイズ対策、送信電極、受信電極の設置など)を習得した。またIEEE/ISOで標準化が進められている健康福祉デバイスのネットワークでの伝送も考慮して、電界通信でのデータ取得は通信負荷が少ないサイクルタイムで実装した。(3)<市場の評価>2011国際ロボット展に出展し、幅広い層の来場者からフィードバックを受けた。
転写活性化部位の特性による標的遺伝子選択性とその破綻による白血病発症機構の解析

遺伝子の発現を調節する転写制御因子GATA1には、複数の転写活性化部位(N-TADとC-TAD)が存在するが、それらが生体内でどのような機能を生み出しているかは未解明である。本研究から、GATA1の各転写活性化部位ごとに異なる標的遺伝子群が存在することが示された。さらに、細胞増殖を制御するRBタンパク質とGATA1の結合がN-TAD依存的であることを示した。GATA1が発症に関与するダウン症関連急性巨核芽球性白血病や一過性骨髄増殖症ではN-TADが欠失していることから、この成果は、複数の転写活性化部位によって果たされるべきGATA1の転写制御機構の破綻が病態に関与することを示唆する。造血系転写因子GATA1は赤血球・巨核球分化に必須の遺伝子群の発現を包括的に制御しており、近年はダウン症関連急性巨核芽球性白血病の関連因子としても注目されている。ダウン症関連急性巨核芽球性白血病では、GATA1遺伝子に体細胞性変異が生じて、アミノ末端側転写活性化部位が欠失した変異体GATA1-sが発現する。しかし、この遺伝子変異とダウン症関連急性巨核芽球性白血病発症との関連性は不明である。これまでに申請者は、GATA1はアミノ末端以外にカルボキシル末端にも転写活性化部位をもつことを明らかにした。これらの転写活性化部位は異なる性質を有することから、両転写活性化部位が制御する標的遺伝子群は異なると考えられるが、詳細は不明であった。そこで、両転写活性化部位が個体内において制御する遺伝子群を規定するため、アミノ末端側の転写活性化部位を欠失したΔNT-GATA1とカルボキシル末端側の転写活性化部位を欠失したΔCT-GATA1を発現する遺伝子改変マウスを作出し、胎仔肝組織を用いたマイクロアレイ解析を行った。結果、GATA1の標的遺伝子は、アミノ末端側転写活性化部位依存的、カルボキシル末端側転写活性化部位依存的、そして両転写活性化部位依存的な遺伝子群に分類されることが明らかとなった。これまでの成果は、GATA1標的遺伝子群のうち、アミノ末端側転写活性化部位による制御を受ける遺伝子群の発現異常、つまり不均衡な転写制御状態がダウン症関連急性巨核芽球性白血病の発症に関与することを示唆しており、発症機構の解明につながる重要な知見だと考えられる。GATA1は、赤血球・巨核球分化に重要な遺伝子群の発現を制御する。さらに近年は、ダウン症関連急性巨核芽球性白血病(DS-AMkL)の発症関連因子として着目される。申請者は、このGATA1の転写制御に係る分子機構の解明を目指し、研究を行った。これまでの解析から、GATA1のカルボキシル末端に新規転写活性化部位(C-TAD)を見出していた。酸性アミノ酸に富むアミノ末端転写活性化部位(N-TAD)と異なり、C-TADは極性アミノ酸の割合が多い。一般的に、TADは一次構造の違いによって分類され、それぞれ異なる転写複合体をリクルートすると考えられている。これより、GATA1に存在する異質な二つのTADは、異なる転写複合体を介してそれぞれ独自の標的遺伝子群を制御すると仮設をたて、解析を行った。平成24年度に実施したマイクロアレイ解析の詳細な解析から、GATA1の標的遺伝子群はN-TAD依存的、C-TAD依存的、さらに両TAD依存的な遺伝子群に大別されることが分かっていた。本年度は更なる詳細な解析から、N-TAD依存的な遺伝子群には、ヘム合成遺伝子群、アミノ酸代謝遺伝子群、そしてグルタチオン代謝遺伝子群が含まれていた。細胞内の抗酸化因子であるグルタチオンの代謝遺伝子群がN-TAD欠失に影響されることは興味深く、以前に、N-TAD欠失GATA1変異体を発現するマウス胎仔肝細胞では活性酸素種が蓄積することを見出していた。さらに、DS-AMkLで必発するGATA1遺伝子変異がN-TAD欠失を欠失させることと、DS-AMkL白血病細胞ではROSレベルが高いことを考慮すると、GATA1を介したROS制御の破綻がDS-AMkLの病態に寄与する可能性が示唆される。これまでに、ΔNT-GATA1またはΔCT-GATA1を発現する遺伝子改変マウス胎仔を用いてマイクロアレイ解析を実施した。これにより、GATA1標的遺伝子群には、アミノ末端側転写活性化部位またはカルボキシル末端側転写活性化部位特異的な制御を受ける遺伝子群が存在することを明らかにした。また、各転写活性化部位と相互作用する転写複合体及び共役因子の解析に関しては、各転写活性化部位を欠失させたGATA1変異体ΔNT-GATA1とΔCT-GATA1を安定発現する血球細胞株を樹立するなど、予定通り解析系を確立させた。以上より、本研究計画は概ね予定通りの進展だと考えている。

25年度が最終年度であるため、記入しない。昨年度は、マウス個体レベルでのマイクロアレイ解析を行うことで、各転写活性化部位に着目したGATA1の標的遺伝子の分類を明らかにした。今後は、このような制御機構の分子基盤に解明するべく、各転写活性化部位と選択的に相互作用する転写複合体や共役因子の同定に注力する。具体的には、樹立した内在性GATA1と同程度に外来性GATA1、ΔNT-GATA1、ΔCT-GATA1を発現する血球系培養細胞株を用いて、GATA1と相互作用する因子の同定を行う。このような転写複合体や共役因子は、クロマチン上のGATA1の局在または転写因子GATA1の転写活性に影響する可能性が示唆される。そこで、樹立した各細胞株を用いてChIP-seq解析を実施し、各転写活性化部位特異的に相互作用する因子によって、クロマチン上のGATA1局在が変化するか検証する。さらに、同定した因子のクロマチン免疫沈降実験も行う。これら解析結果を先のマイクロアレイ解析から抽出された遺伝子群と比較することで、GATA1標的遺伝子の発現制御における転写活性化部位特異的な因子の重要性を考察する。また、ダウン症関連急性巨核芽球性白血病におけるGATA1の遺伝子発現制御の捩れの点から、昨年度に引き続き、ΔNTRとΔCTRマウスのコホート解析を行い、発現制御不均衡により引き起こされる病態を考察する。
海洋CO_2変動の定量化技術の高度化に関する基礎的研究

分光光度法を応用した新しい手法により、海水の全アルカリ度を高い精度で測定できる自動海水処理装置とその動作プログラムを設計・製作し、改良を進めた。平成17年6月7月に実施された気象庁凌風丸の航海では、太平洋西部の亜寒帯循環域から複数の海洋フロントを越えて黒潮続流南側の亜熱帯循環域に至る海域に位置する東経165度、北緯50度北緯28度の合計18の各層採水点で、水深1000mまでの各層採水を実施した。航海後に、持ち帰ったサンプルの全アルカリ度を開発した装置を使用して分析した結果、およそ±2μmol kg^<-1>の(1/1000未満)の高い精度で分析できることを実証できた。さらに、同航海における全アルカリ度の観測値をフロント域表層における亜寒帯水と亜熱帯水の水塊混合の指標として用い、その全炭酸濃度の観測値との関係を評価して、同じ海域の1992年のデータと比較した結果、1992年から2005年の13年間に、この海域の表層における全炭酸濃度は、大気からのCO2吸収によって、1217μmol kg^<-1>増加していることが分かった。海水中のバックグラウンドレベル濃度の溶存六フッ化硫黄(SF_6)濃度を分析する装置と、専用の採水ボトルを設計・製作した。検出器温度やキャリアガス流量などについて分析に最適な条件を検討し、検出限界を0.015fmol(フェムトモル)1kgにまで低減させることに成功した。また、SF_6濃度測定用の標準ガスを、内面研磨した10Lのアルミニウム合金製高圧シリンダーに調製し、その濃度が少なくとも9ヶ月の期間にわたって分析精度の範囲内で安定していることを確認した。平成18年10月に実施された気象庁凌風丸の東経137度海域の観測においてSF6濃度の各層観測を行い、亜表層に1.1fmol/kgの濃度極大を示した鉛直分布の観測に成功した。1.海水中の炭酸系パラメーターのひとつであり、海洋表層の海水流動に関する化学トレーサーとしての利用も期待できる海水の全アルカリ度を、簡便に1/1000(約2μmol/kg)の高精度で分析するための自動海水処理装置を設計し、製作した。分析には、既存の電位差滴定法に加えて、分光光度法を応用した新しい手法を取り入れた。装置の設計と製作には、研究代表者らが有する海水中の全炭酸濃度やpHの高精度測定のノウハウを活かした。この装置に付属する測容器類の精密な検定作業を進めながら、過去に西部北太平洋で観測された全アルカリ度の分布を調査し、想定される全アルカリ度の範囲とこの装置を用いたそれらの理論滴定曲線および最適な測定pH範囲を評価して、短時間に目的のpH範囲まで海水に塩酸を滴下するための分析アルゴリズムを作成するなど、最適な動作プログラムの開発・改良を進めた。2.海水流動や大気-海洋間の気体交換の化学トレーサーとして利用可能な海水中の溶存六フッ化硫黄(SF_6)濃度を分析する装置を設計し、製作した。大気から海洋に溶入したバックグラウンドの濃度レベル(10^<-18>mol/kg)の溶存SF_6を分析可能とするため、設計に当たっては、研究分担者が持つ海水中の溶存クロロフルオロカーボン類(CFCs)分析のノウハウを活かし、分析時に装置からの試料汚染を最大限に排除できるよう使用器材を選定した。また船上にて連続分析を行うためできる限り自動化した。

同時に、試料の採取から分析に供されるまでの海水試料への汚染や試料からの脱ガスを防ぐために、専用の採水ボトルを設計し、製作した。このボトルにより将来的にはSF_6やCFCsを含む多種の溶存気体の同時分析が可能となる。平成17年6月7月に実施された気象庁凌風丸の航海において、北太平洋西部の亜寒帯循環域から複数の海洋フロントを越えて黒潮続流南側の亜熱帯循環域に至る海域に位置する東経165度、北緯50度北緯28度の合計18の各層採水点で、水深1000mまでの各層採水を実施した。航海後に、平成16年度に製作し、動作プログラムの改良・最適化を進めてきた全アルカリ度測定装置を使用して、持ち帰った海水サンプルの全アルカリ度を分析した。この結果、開発中のアルカリ度分析装置では、サンプル量の少量化や分析時間の短縮化に改良の余地はあるものの、およそ±2μmol kg^<-1>の精度で分析できることを、実際の海水サンプルで実証できた。北太平洋亜寒帯域から亜熱帯域のフロント域は、中央モード水の形成域であり、大気から海洋内部へのCO_2輸送の重要な経路のひとつと考えられる。しかし、これまで多く適用されてきた等密度面上の濃度の時間変化を評価する方法では、水温・塩分の年々変化の影響を受けるために、海洋内におけるCO_2増加速度をうまく評価できなかった。そこで本研究では、まず得られた全アルカリ度と硝酸塩濃度・塩分から塩分35に規格化したポテンシャルアルカリ度(potNTA)を計算した。potNTAは、有機物生産・消費に関わる生物活動や、蒸発・降水による濃縮・希釈効果を受けないパラメータと考えられるので、これをフロント域表層における亜寒帯水と亜熱帯水の水塊混合の指標として用い、その全炭酸濃度との関係を評価するとともに、1992年にアメリカの観測船によって観測された同じ海域のデータと比較した。その結果、1992年から2005年の13年間に、この海域の表層における全炭酸濃度は、大気からのCO_2吸収によって、1217μmol kg^<-1>増加していることが分かった。平成18年6月7月に実施された気象庁凌風丸の航海において、北太平洋西部の亜寒帯循環域から複数の海洋フロントを越えて黒潮続流南側の亜熱帯循環域に至る海域に位置する東経165度、北緯50度北緯28度の合計16の各層採水点で、水深2000mまでの全アルカリ度分析用の各層採水を実施した。全アルカリ度測定の時間短縮を図るため、装置に付属する海水定容管を交換して分析に必要な海水サンプルの分取量を100cm^3から50cm^3に半減させ、ソフトウェアをそれに合わせて改訂した。しかし、塩酸滴下後に海水から溶存CO_2を脱気する過程の時間短縮が進まず、全体の分析時間は、21分から18分への短縮にとどまった。引き続き、試料処理の手順を見直しながら、分析時間の短縮を図っている。各層採水試料の分析は、この実験が終了した後に行う。大気との気体交換により海洋にもたらされたいわゆる海水中バックグラウンド六フッ化硫黄(SF_6)の、高精度・低検出限界での分析を目標として実施してきたSF_6分析システム開発については、分析システムやサンプリング手法の高度な清浄化と、分析諸条件の調整を進めたことにより、海水中のSF_6の検出限界を0.015fmol/kgにまで低減させることに成功した。また、SF_6標準ガスを確立するため、準備したガスのモニタリングを行ってきた結果、標準ガスの安定性を確認できた。平成18年10月に実施された気象庁凌風丸の航海において、上記の採水手法、分析システムおよび標準ガスを用い、東経137度海域で海洋各層観測を実施し、成功した。
うっ血性心不全に対する心筋細胞移植治療に関する研究

重症心不全に対し、現時点では、心臓移植が唯一の治療法であるが、その心臓移植もドナー不足が深刻である。そこで臓器移植に代わる新たな治療法が切望されている。今回、心筋細胞移植の可能性に関して以下の研究を行った。【うっ血性心不全モデルラットに対する胎児心筋細胞移植の効果】心筋梗塞ラットを作成し、同種同系胎児心筋細胞を移植した。コントロール群には同量の培養液を注入し、4週間にわたり心機能を心エコー及びカテーテル検査にてフォローした。移植群において心不全の進行を抑制する作用は認められたが、一旦落ち込んだ心機能を改善するまでには至らず、組織上移植細胞の生着不足が認められた。【線維芽細胞増殖因子(bFGF)を用いてprevascularizationを行った際の胎児心筋細胞移植への効果】研究1での移植細胞の生着率を向上させるために細胞移植前に梗塞部に血管新生を誘導し、これが細胞移植の効果を増強せるかを検討した。bFGFはゼラチンハイドロゲルを用いて、組織内で徐放した。FGFの投与1週間後には梗塞部に有意な血管新生を認め、そこに心筋細胞移植を施行した場合は、有意に生着率が向上し、心機能の改善も認めた。【左室形成術と細胞移植同時施行の効果】心筋梗塞ラットに以下の処置を施行した。A群:非処置、B群:左室形成術、C群:左室形術+胎児心筋細胞移植。処置1週間後にB群ではA群と比べ有意に左室拡張末期径(LVDd)、左室収縮末期径(LVDs)は縮小し、左室短縮率(FS)は著明に改善したが、その後LVDd、LVDsは再拡大し、FSは低下した。C群ではB群同様の傾向を示したが、LVDd、LVDsの再拡大及びFSの再低下は有意に抑制された。左室形成と細胞移植との併用治療法では遠隔期に生じるremodelingを抑制することが示唆された。以上より細胞移植療法は解決すべき問題も多いが有望な治療法と思われた。【背景】深刻な重症心不全に対し、現時点では心臓移植が唯一の治療法であるがドナー心不足が問題である。今回、臓器ドナーの不要な心筋細胞移植の効果を検討した.【方法】同種同系ルイスラットを麻酔下に左前下行枝を結紮し,虚血性心筋症ラットを作製した(n=21)。4週間後に心エコー(12MHzプローベ)にて心筋梗塞サイズ及び心機能を測定し,非手術対照群(C群:n=10)と比較した。手術施行群を無作為に2群に分け,胎児心筋より単離培養した心筋細胞6×106個を梗塞巣中央に注入した群を細胞移植群(TX群:n=11)とし,同様に培養液のみを注入した群をsham群(S群:n=10)とし,さらに4週間後に心エコー及びミラーカテーテルを用いてin vivoにおける心機能を測定した。【考察】胎児心筋より単離培養した心筋細胞を慢性虚血性心筋症ラットに移植し,心収縮機能の軽度の改善を認めた。しかし,左室拡大は不変で,拡張機能の改善も認められなかった。今後より効果的な細胞移植の研究が必要であると思われる。【目的】

心臓移植に代わる新たな治療法として細胞移植に注目し、当施設でも虚血性心筋症ラットに対し、胎児心筋細胞移植を行い心収縮能の改善を認めた。しかし、細胞移植の効果は十分ではなく、組織学的にも細胞生着率が低いことが認められた。そこで梗塞部の血管新生が細胞移植の効果を増強せるかを検討した。【方法】ラットの左前下行枝を結紮し,虚血性心筋症ラットを作製した(n=44)。初回手術から4週間後に心エコーにて心機能を測定し,これらを無作為に4群に分け、次の如く処置をした(各群n=11);培養液のみ注入:C群、胎児心筋細胞6×10^6個を移植:TX群、bFGFを注入:F群,bFGF注入し1週間後に細胞移植:F-TX群。各処置施行4週後には心臓エコー、心カテーテルにてin vivoにおける心機能を評価した。【結果】処置前の心機能は4群間で有意差を認めなかった。処置後4週間ではF、F-TX群で有意にLVDの縮小を認めた(C,TX,F,F-TX;10.7±0.6,10.0±1.1,9.5±0.7,9.6±0.6mm)。TX,F,F-TX群ではLVDs(8.8±0.7,7.2±0.9,7.2±1.1,7.0±1.0mm),FS(17±4.6,28±4.4,25±8.6,27±7.3mm),LVEmax(0.13±0.04,0.30±0.08,0.27±0.20,0.52±0.23mmHg/μl)でC群に比べ有意に心収縮能改善を認め,F-TX群では最高値を示した。組織学的にはbFGF投与1週間後には梗塞巣内に血管新生を認め、処置後4週でF-TX群ではTX群に比べ梗塞巣内に多くの移植細胞を認めた。【まとめ】慢性虚血性心筋症ラットに対する胎児心筋細胞移植において、bFGFの前投与によりprevascularizationすることは移植細胞の生着を高め、細胞移植の効果を増強させる。
高効率光化学プロセスの研究

本特定研究は次世代産業の基礎となる光化学プロセスについて多角的に研究し,その高効率化と有用性を追求するもので次の6班の研究班を組織した.1.高密度光束利用のための基礎手法, 2.反応選択性向上のための分子論, 3.光反応に対する固相および界面の効果, 4.広波長領域に有効な長寿命増感剤の設計, 5.可逆光応答材料の設計, 6.低温光化学プロセスを用いる精密有機合成.公募研究者は上記のいずれかの班に参加してもらい,計画研究と公募研究が協力して,独創的な光化学の研究が推進できるよう総括班が各班と連絡を密にし,研究全体の連絡調整の任にあたった.初年度に引き続き以下の研究活動を行った.1)「ニュースレターNo2」を発刊し,研究の進行状況,行事日程,共通大型機器,運転状況などについて班員への周知化を計った.2)総括班会議,班長会議を各2回開催し,本特定研究の目的が達成されるための種々の企画を立案し,円滑な運営を計った.3)公開シンポジウムを2回開催した(名古屋,京都).本特定研究に対する社会的関心を反映して民間企業研究所,国立研究機関から多数の参加者があり,本研究の班員,班友を含めて活発な討論が行われた.発表内容も高レベルのものが多く本研究の成果が着実に結実しているものと思われる.4)昭和62年度研究成果報告書ならびに中間研究報告書を作成した.各班からの班長報告,全班員の研究報告,総括班からの報告から構成され,班員・班友ならびに民間企業関係者等に広く配布した.本特定研究は次世代産業の基礎となる光化学プロセスについて多角的に研究し,その高効率化と有用性を追求するもので次の6班の研究班を組織した.1.高密度光束利用のための基礎手法, 2.反応選択性向上のための分子論, 3.光反応に対する固相および界面の効果, 4.広波長領域に有効な長寿命増感剤の設計, 5.可逆光応答材料の設計, 6.低温光化学プロセスを用いる精密有機合成.公募研究者は上記のいずれかの班に参加してもらい,計画研究と公募研究が協力して,独創的な光化学の研究が推進できるよう総括班が各班と連絡を密にし,研究全体の連絡調整の任にあたった.初年度に引き続き以下の研究活動を行った.1)「ニュースレターNo2」を発刊し,研究の進行状況,行事日程,共通大型機器,運転状況などについて班員への周知化を計った.2)総括班会議,班長会議を各2回開催し,本特定研究の目的が達成されるための種々の企画を立案し,円滑な運営を計った.3)公開シンポジウムを2回開催した(名古屋,京都).本特定研究に対する社会的関心を反映して民間企業研究所,国立研究機関から多数の参加者があり,本研究の班員,班友を含めて活発な討論が行われた.発表内容も高レベルのものが多く本研究の成果が着実に結実しているものと思われる.4)昭和62年度研究成果報告書ならびに中間研究報告書を作成した.各班からの班長報告,全班員の研究報告,総括班からの報告から構成され,班員・班友ならびに民間企業関係者等に広く配布した.
遷移金属触媒を用いるラジカル環化反応:含窒素環状化合物の実用的合成法

本研究では、アルカロイド骨格を含む含窒素環状化合物の合成法として、遷移金属触媒を用いるポリハロゲン化合物の環化反応に注目し、簡単な反応操作で含窒素環状化合物の大量合成を可能にするレベルまで反応の条件を詳細に検討すること、ならびに、環状構造中に存在する種々の置換基の立体制御、多環式化合物の1段階合成を通じた高次構造の簡便な合成法への展開を目的としているが、本年度の研究においては、N-アリルトリクロロアセトアミドの環化反応により生成する、α、α、γ-トリクロロラクタムのα位の炭素-塩素結合の活性化とα-オレフィンへの付加反応を、銅/アミン系触媒を用いて検討し、α-アルキル-α、γ-ジクロロラクタムの立体選択的合成法を見い出した。とくに、アリルトリメチルシランとの反応で得られる、α-アリル-α、γ-ジクロロラクタムの立体化学を結晶構造解析により明らかにし、反応機構を明らかにした。さらに、このトリクロロラクタムとオレフィンとの反応を、分子内反応へと応用した。N-ベンジル-N-ゲラニルトリクロロアセトアミドを同様な触媒で処理すると、5員環と6員環からなりる双環性のラクタムが一段階で生成した。この生成物は2つジアステレオマ-の混合物であるが、その立体化学を結晶構造解析、スペクトル解析を用いて明かにし、2つの炭素-炭素結合生成反応のうち、第2の炭素-炭素結合生成反応の高い立体選択性を明らかにした。
ヒト免疫システムを持つヒト肝臓化ラットの創出とヒト肝疾患・治療モデルの開発研究

予定帝王切開症例の胎盤組織より、羊膜幹細胞(ASC),間葉系幹細胞(MSC),血管内皮前駆細胞(EPC),造血幹細胞(HSC)の単離を行った。これらの細胞を用いて、機能的な肝オルガノイドの作成を行った。まず、クラレが開発した特殊な3Dパターンプレートを用いてASCを培養し、肝分化を評価した。3D培養によって長期培養が可能となり、肝遺伝子発現の上昇が誘導されることと、肝分化誘導因子によって分化が促進されることが確認された。更に、MSC、EPCとの共培養でオルガノイドを作成すると、それぞれの細胞は局在を持った立体構造を構築した。また、ICG(インドシアニングリーン)の取り込み・排泄や、グリコーゲンの貯蔵といった肝機能も獲得した。Vivoにおいては、重症免疫不全・肝障害ラット(FRGラット)を利用して、肝細胞移植実験系を確立した。正常ラット由来の肝細胞を用いて、FRGラットへの肝細胞移植を行い、高い生着率を確認した。また、ヒト由来の肝細胞を用いた幹細胞移植においても肝細胞が生着し、機能することを確認した。ラットへのヒト肝細胞移植モデルは今までに報告がなく、ヒト化肝臓ラット作成の基盤となるものである。更に、FRGラットに対して、ヒト造血幹細胞移植を行い、ヒトの造血の生着に関しても評価を行った。FRGラットにおいて、マクロファージがヒト血球細胞拒絶に重要な役割を果たすこと、クロドロン酸リポソームと放射線照射の併用による高度なマクロファージの除去によって、ヒト造血幹細胞が、限定的ではあるものの生着することを確認した。造血幹細胞移植は異種拒絶が顕著にでる移植モデルであり、マクロファージの拒絶メカニズム解明は、ヒト化肝臓ラットモデルにも応用が可能と考えられる。日本肝臓学会の肝がん白書によれば、肝癌による死亡者数は平成26年の時点で年間3万人を越える。肝癌の主な原因であるウィルス性肝炎は新規治療法の開発により減少傾向にあるものの、そのかわりに脂肪肝/NASHに由来する肝硬変を背景とした肝発癌は増加傾向にあり、その対策が喫緊の課題である。近年ES細胞やiPS細胞など再生医療を基盤技術とした肝機能補助が期待されているが、倫理問題、高額な費用、拒絶反応などの未解決の問題が残る。我々は母体・胎児間の免疫寛容の場である胎盤組織及びその羊膜に着目し、そこから4種類の体性幹細胞を採取する手法を確立した。これらの細胞を材料とし、新規の3次元培養法を用いてミニチュア肝臓である肝オルガノイド(肝臓原基)を作製し、肝硬変・肝不全に対する全く新しい移植治療法を開発することが我々の目的である。羊膜は発生学的にES細胞から分化した細胞で、上皮細胞と間葉系細胞から構成される胚体外組織であるが、胎児の発生初期の状態をとどめており、多能性幹細胞を保持するES細胞に極めて近い性質を有し、内中外胚葉のすべての細胞に分化しうる。さらに、羊膜由来幹細胞はスフィア形成能が高く、単離細胞と比較して誘導多能性幹細胞の作成に不可欠な転写因子の発現率が高い。また、本研究は、日本人由来のヒトnaive羊膜由来幹細胞を保存しており、他の研究にも供給できる点が極めて独創的である。将来、羊膜由来幹細胞が研究施設や企業へ分譲されることで医療、特に創薬の分野で日本発の医薬品の開発が急速に加速されると期待される。

本研究は予定帝王切開症例の本来廃棄される胎盤組織より、羊膜幹細胞(ASC),間葉系幹細胞(MSC,血管内皮前駆細胞(EPC),造血幹細胞(HSC)の単離を継続的に行い、将来的に臨床応用可能なセルバンクを作製している。上記細胞の内、肝細胞への分化傾向をもつ羊膜幹細胞を、クラレが開発した特殊な3Dパターンプレート上で培養すると、単離された細胞が自律的に集簇し球体を形成した。その球体は通常の平面培養と比較して、未分化性を維持しながらも肝細胞に特有な遺伝子の発現が認められた。さらに間葉系幹細胞や血管内皮前駆細胞と混合培養し肝分化因子を投与することで、α-1アンチトリプシンを中心とした肝細胞特異的な遺伝子発現、蛋白合成の増加をみとめた。機能面に関しては、ICG(インドシアニングリーン)の代謝、グリコーゲンの貯蔵、アルブミンの分泌能などを示した。形態学的には、ASCはオルガノイドの辺縁に、MSCとEPCは中心部に局在し、一部の血管内皮細胞は血管様構造を構築することが明らかとなった。続いて、移植条件を最適化するために、作成された肝オルガノイドをラットに移植した。移植の際にラットにレトロルシンを投与して肝障害状態として、さらに70%肝臓切除を行うことで肝臓への分化を促進するニッチ環境を整えた。また、臍帯血由来造血幹細胞を分離して、半致死量の放射線を照射したラットの尾静脈よりhCD34陽性細胞を移植した。3ヶ月後にラット末梢血をフローサイトメトリーで解析すると、ヒトCD235a発現細胞は僅かながら確認できた。今後、ヒトキメララットを作成するため、ヒト由来白血球とヒト肝細胞の生着状況や機能などを確認する。今後は、ヒト由来細胞の生着のために肝オルガノイドを分化誘導させたものを移植することや、動物数や移植時間を増やすこと、ヒト血液系の成長因子の導入することも検討し、より適切な移植技術の確立を目指して行きたい。さらに、より効率的な肝細胞への分化を目指し、疾患モデル動物に移植して肝疾患の改善効果を確認する。海外から重度免疫不全FRGラットの導入は、従来の計画より遅れてしまっており、この分の経費を次年度に使用する予定である。次年度の研究では、海外からFRGラットを導入し、多種のFACS用抗体や専用の幹細胞用培地・分化培地も多量に使用する予定である。またモデル動物の作製に向けて多数の実験動物を必要とするため、次年度使用額と繰越経費を合わせての使用を計画している。
3T装置MRSによる小児脳内代謝物・神経伝達物質の大脳・小脳での定量

3T装置1H-MRSを用いて神経伝達物質(GABA、グルタミン酸)を含む脳代謝物を基底核部・半卵円中心・小脳で定量計測し、年齢変動と神経疾患との関連を明らかにし早期診断や治療効果判定に応用することを目的とした。定量解析はのべ2417症例7079部位で、MEGA-PRESS法GABA解析はのべ405症例734部位で、同意を得たボランティア27名のうち25名でMRSを取得できた。未解明の新生児脳代謝物の特徴の一部と、新生児低酸素性虚血性脳症とGABA代謝異常症でのMRSの有用性を明らかにした。代謝物異常からの病態の検討、小脳の代謝物変化と発達の関連を明らかにすることが今後の課題である。3T装置1H-MRスペクトロスコピーを用いて、小児脳内の神経伝達物質を含む脳内代謝物を定量計測し、発達による年齢的変動を明らかにする。また、様々な病態での特徴があるかどうかを検討し、代謝物の異常と神経症状、疾患の関連を明らかにすることで、早期診断や治療効果判定に応用することを目的として研究を開始した。GABAデータ取得のためのMEGA PRESS法を臨床MRI検査の最後に組み込むための方法を検討し、濃度の高いことが推察される灰白質を含んだ基底核部と小脳で約3分20秒での取得とした。研究を進めるにあたっての研究分担者、協力者の役割を再確認、文献および学会発表におけるMRSの研究状況を検討して当研究の方向性を確認した。初年度実績としては、通常の1H-MRSは延べ677症例、追加検査となるGABA定量のためのMEGA PRESS法では同意書取得の上240余例で各々データを取得し解析を進めている。3T装置1H-MRスペクトロスコピーを用いて、小児脳内の神経伝達物質を含む脳内代謝物を定量計測し発達による年齢変動を明らかにする。また、様々の病態での特徴があるかどうかを検討し、代謝物の異常と神経症状、疾患の関連を明らかにすることで早期診断や治療効果判定に応用することを目的として研究を継続した。本年度実績としては,通常の1H-MRスペクトロスコピーは延べ664例でLC Modelを用いて定量解析、追加検査となるMEGA-PRESS法によるGABA-MRSデータは153例で同意を得、新生児を中心に143例で取得できた。昨年度の検討により最適な定量解放法を決定したので新生児での定量を開始し、年長児との差異を日本磁気共鳴医学会大会において発表し、論文は投稿中である。また、昨年度施行できなかった正常ボランティアでのMRS取得を土曜または日曜日に3日にわたって行った。昼寝などの自然睡眠の13ヶ月から3才9ヶ月の乳幼児8名を含めた22名から同意を取得し、20名(小児14名、若年成人6名)で検査を施行できた。うち19名でGABAデータも取得し、小児から若年成人の貴重なデータを得た。・昨年度の検討でGABAの定量法は、Gannetソフトウェアを用いて高分子などを含むGABA+とクレアチン(Cr)のピーク面積を求め、比から求めることとした。これによりまずnear normalの新生児での定量を開始し学術発表、論文投稿へつなげた、・正常ボランティアは乳幼児(自然睡眠下)から若年成人まで計20名でMRSデータ(GABAは18例)で貴重なデータを得た。・先行研究から満期新生児低酸素性虚血性脳症例の生後2週間以内のMRSデータを解析し1才半以降の予後との比較検討を行い、新たな知見を得たため学術発表予定である。など成果を上げつつおおむね順調に進展している。3T装置1H-MRスペクトロスコピーを用いて研究を継続した。PRESS法による通常の1H-MRS測定は、平成20年からの先行研究と併せて解析症例患者は3000例を超え、28年度の延べ解析症例数は580例、原則として深部灰白質、半卵円中心、小脳の3ヶ所にて取得した。神経疾患を疑われる児のみでなく新生児の全例解析を継続、修正40週以前の早産児での代謝物の変遷を解析したデータを検討し平成25年に論文発表したが、その正常データをもとに新生児例の病態解析を行った。その中には周産期の低酸素性虚血性脳症の治療方針の決定、早産児の退院前の脳の状態評価などが含まれる。嫌気性解糖の指標である乳酸の検出と、神経細胞活動の指標とされるNAA低下により神経予後の予想がより正確になると考えられているが、患児の予後との関連を追っている。満期に近い新生児の低酸素性虚血性脳症における新生児期早期(2日から2週間)のMRSによる代謝物の絶対値濃度と予後の関係を解明した研究成果は、国際MRI学会と第52回日本周産期・新生児医学会学術集会にて発表を行い論文執筆中である。神経伝達物質GABAの定量を目的としたMEGA-PRESS法による測定は、書面で同意を取得した児に、通常の検査後に追加鎮静措置をせずに取得を試み、26年度からの通算で小児446例の同意を得て404症例でGABA測定を行った。計測部位は深部灰白質と小脳である。その結果を解析し、新生児と年長児との差異を国際MRI学会において発表し、それをまとめた論文が、NMR Biomedicineに掲載された。

他には、新生児では正常でも脳内lactateが高値であることを示した論文をMagn Reson Imagingに発表、日本磁気共鳴学会で新生児脳MRSのDTIなどとの比較を、日本神経放射線学会で新生児メチルマロン酸血症におけるMRS有用性を発表した3T装置ソフトのバージョンアップに伴い、今年度途中でGABA測定ソフトが使用できなくなった。来年度には新たなシーケンスで再開する。データ解析作業では、新生児のGABAを含むMRS解析を先行し、これまでに複数の学会発表、論文発表を行ったが、膨大なデータの中で乳児期以降のデータ解析がまだ十分でない。てんかん性脳症など、病態に応じた他の代謝物濃度との対照も含めて解析を行う予定である。3T装置1H-MRスペクトロスコピーを用いて研究を継続した。PRESS法による通常の1H-MRS測定は、平成20年からの先行研究と併せて平成29年度末には解析症例患者は3834例となり、29年度の延べ解析症例数は687例で、原則として深部灰白質、半卵円中心、小脳の3ヶ所にて取得した。新生児期の検討に比べて乳幼児期の病態における代謝物に関する研究発表が十分に行えていないと考え、1年の延長を行った。前年度までと同様に神経疾患疑いと早産出生の児、新生児低酸素性虚血性脳症の児での全例1H-MRS取得と定量解析は継続した。延長理由である乳幼児期での1H-MRSの有用性を明らかにするため、神経伝達物質GABAを含む代謝物変化に重点を置いて国内外で学術発表を行うとともに、招待講演においては新生児期、乳幼児期を含めた小児全体での脳MRSの有用性につき発表を複数回行った。来る6月の国際MRI学会(ISMRM 2018 Paris)では、小児期の発達と病態に関するMRI/MRSの有用性に関する教育講演に研究代表者が招聘される事が決定した。また、これまでに蓄積、発表してきた新生児の周産期低酸素性虚血性脳症に関し、予後不良例では生後4日以内の早期からNAA、クレアチンの定量値が明らかに低下しており7日-14日では更に低下することと、乳酸とグルタミン・グルタミン酸は4日以内では予後不良例で有意に上昇しているが7日-14日では前者は低下することが多く、後者は全例低下し、必ずしも予後と相関しないことなどを明らかにした論文を、研究分担者の柴崎淳を筆頭著者、代表者の相田典子を第2著者としてまとめ投稿し、年度末にRadiology誌への掲載が決定した。以上のように、継続してきた研究の成果が形として表れた最終年度となった。3T装置1H-MRSを用いて神経伝達物質(GABA、グルタミン酸)を含む脳代謝物を基底核部・半卵円中心・小脳で定量計測し、年齢変動と神経疾患との関連を明らかにし早期診断や治療効果判定に応用することを目的とした。定量解析はのべ2417症例7079部位で、MEGA-PRESS法GABA解析はのべ405症例734部位で、同意を得たボランティア27名のうち25名でMRSを取得できた。未解明の新生児脳代謝物の特徴の一部と、新生児低酸素性虚血性脳症とGABA代謝異常症でのMRSの有用性を明らかにした。代謝物異常からの病態の検討、小脳の代謝物変化と発達の関連を明らかにすることが今後の課題である。GABAデータ取得のためのMEGA PRESS法を臨床MRI検査の最後に組み込むための方法を検討し、濃度の高いことが推察される灰白質を含んだ基底核部と小脳で約3分20秒での取得と決定した。研究を進めるにあたっての研究分担者、協力者の役割を再確認、文献および学会発表におけるGABAを含むMRSの研究の状況を検討して当研究の方向性を確認した。