hpprc/llmjp-kaken huggingface dataset:
小型ウサギ目動物の実験動物化とバイオメディカル研究分野における有用性の探索

「研究分担者」:西田隆雄(東大農),鈴木善祐(明治大農),谷本義文(財実中研),合田朗(北里大衛生),堀内茂友(国立衛試),西村秀雄(財実中研),高垣善男(中外製薬),神谷正男(北大獣),江崎孝三郎(財実中研),斉藤宗雄(財実中研),松崎哲也(財実中研)「研究経費」:昭和58年度10000千円,59年度8000千円,昭和60年度1500千円,合計19500千円,「研究経過」:【I】.飼育・繁殖ナキウサギ:飼育・繁殖は順調に行なわれた。昭和60年の供試動物数は13研究機関への201匹であった。実験動物としての改良純化は、この動物の特性の1つとして、自己免疫病モデルとしての可能性があることから、この形質を指標とした系統育成に着手した。メキシコウサギ:実験動物化の第2ステップとしての計画生産を確立するために、昭和59年度、メキシコより野生メキシコウサギを導入した。しかし、昭和60年度の繁殖性の向上はみられなかった。【II】.特性ならびに有用性の探索ナキウサギならびにメキシコウサギの生物学的特性及びバイオサイエンス分野への有用性の探索は、当研究班の研究分担者ならびに研究協力者により、昭和58年から60年にかけて行なわれた。昭和60年度はこれらの研究成果の取りまとめを行った。「研究成果の取りまとめ及び発表の予定」現在、研究成果の取りまとめ中である。これらの成果は報告書として印刷する。印刷する時期は昭和61年7月の予定。
看護師の職業性ストレス緩和に長期的フェイスマッサージ介入が及ぼす効果に関する研究

平成30年度は、対象者に週に1回当施設に来て頂き、フェイスマッサージを実施した。これを4回続けた。その後、4週間のウオッシュアウト期間を設け、同条件でコントロールのための安静の介入を実施した。実験の結果、血圧はフェイスマッサージ群、安静群ともに、各週の実験前後でも、4週間の経過においても大きな変化は見られなかった。脈拍はフェイスマッサージ群では、実験前後で減少傾向が見られたが、安静群ではほぼ一定で脈拍数に変動は生じなかった。sIgAは両群とも実験後に増加していた。唾液中のコルチゾールは、マッサージ群の第1週目に実験前後で上昇したほかは、両群ともほぼ変わらずか、減少していた。安静群の対象者では、唾液アミラーゼ測定時に唾液量の減少のためか、数値がエラーになることがあった。フェイスマッサージ群では「顎のあたりのマッサージでは唾液が出てきた」などの記載があった。安静による唾液量の減少やフェイスマッサージによる唾液腺の刺激によって、唾液アミラーゼ値が変動する可能性があると考えられた。心理的変化としては、両群ともVAS(visual analog scale)の得点ではリラックスした状態を得られたが、安静群ではリラックス度の数値の変化は小さいものであった。爽快度も両群で上昇が見られたが、フェイスマッサージ群では、実施回数が進むにつれて爽快度を示す数値が高まる傾向があった。覚醒度については、フェイスマッサージ群の方が覚醒の数値が実験前より上昇したが、安静群はほとんど変化のない状態であった。現在のところ、生理的指標についてはフェイスマッサージ群と安静群において顕著な変化は見られていないが、心理的指標についてはフェイスマッサージ群で変化が大きいと考えられ、さらに実験を進めていく。被検者の募集が遅れ、当初の計画よりも実験数が不足している。被験者の募集を広く行っていく。実験環境は整っているので、被験者を早急に募集し、計画を進めていく。平成28年度は、国内外の文献を検討し、研究対象や研究方法の絞り込みを実施した。まず、慢性的なストレスが対象者の心理状態に及ぼす影響を測定する心理尺度について検討した。職業性ストレスによる身体的・心理的・社会的状況の調査については、職業性ストレスの評価のため、「職業性ストレス簡易調査票」や「日本語版sense of coherence尺度(SOC-13)」を用いることとした。現在、使用許可を得るため原著作権者に文書を提出中である。対象者については、看護職の中でも施設外で活動し、心理的な仕事の負担(量)が高いと言われている訪問看護師に焦点をあてたいと考えた。ストレスの内容としては、利用者との関係性や訪問看護における実践力の不足、医師や他職種との連携の困難感、介護保険の対応などがあった。吉田ら(2013)によると、訪問看護師は職業性ストレスの得点が高い傾向いあるが、家庭での母・妻役割がSOCを高めていることもわかった。看護師に対するストレス緩和について、Nerolieら(2006)の研究では1回/週を5週間継続したところ、尿中コルチゾールに変化は無かったが、STAIの得点は有意に減少し、心理的なストレス緩和に有効であることが分かった。Joel(1999)の研究では疼痛を持つ看護スタッフに対し、15分のマッサージを週2回を16日間の間に実施したところ、頭痛が軽減したり、リラクセーション効果がみられた。訪問看護師に対するストレス緩和については研究数が少なく、中・長期的なフェイスマッサージを実施することで、ストレス緩和さらに職業性ストレス、SOCがどのように変化するか研究することは意義があると考える。研究枠組みの修正や、尺度の許可を得るのに予定よりも時間を要してしまった。現在、生理的データ収集について、精選中である。また、被験者募集について検討している。平成29年度は、被検者の募集及びプレテストを行った。まず、対象者に週に1回当施設に来て頂き、フェイスマッサージを実施(以下、M群とする)した。これを4回続けた。その後、4週間のウオッシュアウト期間を設け、同条件でコントロールのための安静の介入を実施した(以下、C群とする)。M群とC群の実験環境はほぼ同じであった。プレテストの結果、バイタルサインは、血圧は収縮期血圧がフェイスマッサージ後やや上昇傾向がみられた。脈拍はフェイスマッサージ中は減少したが、終了後やや上昇傾向がみられた。C群はバイタルサインに大きな変化はなかった。心拍変動は、フェイスマッサージ中にLF/HF(交感神経系活性)の上昇がみられた。同時にHF(副交感神経活性))の上昇も見られ、フェイスマッサージは自律神経系を刺激しているものと考える。C群では実験を通してほぼ変化がなかった。M群の方が4週目の実験においてsIgA分泌の増加率が上昇していた。唾液中のコルチゾールは、M群の第1週目に実験前後で上昇したほかは、両群ともほぼ変わらずか、減少していた。唾液アミラーゼは両群とも実験後にやや減少する傾向がみられた。心理的変化としては、両群ともVAS(visual analog scale)の得点でリラックスした状態を観察したが、M群の方は日本語版POMS2(Profile of Mood States Second Edition)において、活気の低下が少なかった。職業性ストレスについては、M群、C群ともに高いストレスは感じていなかったが、M群の方が1週目に比べて4週目に仕事に関連する心理的ストレス度に低下傾向がみられた。

職務満足度については、M群は1週目と4週目で変化はなかったが、C群ではやや低下する傾向がみられた。被検者の募集が遅れ、十分に実験に取り組めなかった。被検者の募集方法を工夫し、早急にデータが採取できるようにする。平成30年度は、対象者に週に1回当施設に来て頂き、フェイスマッサージを実施した。これを4回続けた。その後、4週間のウオッシュアウト期間を設け、同条件でコントロールのための安静の介入を実施した。実験の結果、血圧はフェイスマッサージ群、安静群ともに、各週の実験前後でも、4週間の経過においても大きな変化は見られなかった。脈拍はフェイスマッサージ群では、実験前後で減少傾向が見られたが、安静群ではほぼ一定で脈拍数に変動は生じなかった。sIgAは両群とも実験後に増加していた。唾液中のコルチゾールは、マッサージ群の第1週目に実験前後で上昇したほかは、両群ともほぼ変わらずか、減少していた。安静群の対象者では、唾液アミラーゼ測定時に唾液量の減少のためか、数値がエラーになることがあった。フェイスマッサージ群では「顎のあたりのマッサージでは唾液が出てきた」などの記載があった。安静による唾液量の減少やフェイスマッサージによる唾液腺の刺激によって、唾液アミラーゼ値が変動する可能性があると考えられた。心理的変化としては、両群ともVAS(visual analog scale)の得点ではリラックスした状態を得られたが、安静群ではリラックス度の数値の変化は小さいものであった。爽快度も両群で上昇が見られたが、フェイスマッサージ群では、実施回数が進むにつれて爽快度を示す数値が高まる傾向があった。覚醒度については、フェイスマッサージ群の方が覚醒の数値が実験前より上昇したが、安静群はほとんど変化のない状態であった。現在のところ、生理的指標についてはフェイスマッサージ群と安静群において顕著な変化は見られていないが、心理的指標についてはフェイスマッサージ群で変化が大きいと考えられ、さらに実験を進めていく。被検者の募集が遅れ、当初の計画よりも実験数が不足している。被験者の募集を広く行っていく。申請者が所属する看護協会等の協力を得て,女性訪問看護師を対象に研究協力の依頼をする。同意を得られた対象者にSOC-13の質問紙調査や、職業性ストレス質問紙調査を実施し,職業性ストレスによる身体的・心理的・社会的影響について明らかにする。また、対象者の心身のストレス状況を把握後,対象者の選択基準を設定し,マッサージ群と対照群を決定する。また,フェイスマッサージ方法及び介入期間を決定する。実験の必要物品や環境の整備,プレテストの施行など,実験のシミュレーションを行う。同意を得られた対象者に、実験群と対照群をできるだけ同じ時期にデータ採取できるように研究者間で調整をする。実験環境は整っているので、被験者を早急に募集し、計画を進めていく。
白血球の活性酸素産生に及ぼす水道水中の諸物質の影響に関する研究

環境汚染物質が著しく増加し、地下水中に混入し、水道水として利用される今日、また、世界的に動物実験が制限されつつある今日、in vitroでこれらの物質の作用を推定することは重要であると思われる。そこで、ヒト末梢血白血球の活性酸素産生能について検討した。その結果1)CPKに直接作用するPMAで最も活性酸素産生が強く、次いで細菌菌体成分であるfMLPなどが強く、リセプターを介するGM-CSFやG-CSFでは弱かった。2)この産生能は性、年齢、栄養状態などの影響を受け変化が強かった。そこで、ヒト末梢血白血球の代りにヒト白血病細胞を分化誘導して用いることを考えた。その結果1)レチノイン酸を用いた場合、接触12時間後に最も強い活性酸素産生がみられた。2)水道水中に含まれる物質、例えば、クロロホルムではレチノイン酸接触12時間後にクロロホルムで刺激すると、60ppb以上の濃度で活性酸素の産生が増加した。以上のことから、ヒト末梢血白血球の代りにヒト白血病細胞を分化誘導して用いれば、活性酸素産生に及ぼす水道水中の諸物質の影響を測定できることが明かとなった。この結果は、日本衛生学会に発表するとともに、現在投稿準備中である。
骨格筋加温と電気刺激を併用した糖尿病に対する治療効果に関する実験的研究

インスリン抵抗性を呈する骨格筋に対する温熱刺激と電気刺激の併用効果を検討した。細胞実験より、両刺激を単独で負荷した場合と両刺激を同時に負荷した場合のいずれにおいてもインスリン感受性が改善したが、両刺激を組み合わせることによる併用効果は得られなかった。動物実験より、電気刺激を繰り返し負荷することでインスリン感受性が改善するとともに、電気刺激の対象筋である大腿直筋内のHSP72やGLUT4発現量が増加した。したがって、電気刺激の継続実施は骨格筋の質的変化を引き起こしてインスリン抵抗性を改善させる効果あり、この作用機序にはHSP72やGLUT4の発現増加が関与している可能性が示唆された。本研究課題の目的は、骨格筋の加温や電気刺激がインスリン抵抗性を示す骨格筋の糖代謝能に及ぼす影響とその作用機序の解明を行うとともに、骨格筋の加温と電気刺激を組み合わせた治療介入が骨格筋の質的・量的改善を促すことで、より効果的かつ効率的にインスリン抵抗性を改善させ得るのではないかといった仮説を培養細胞とモデル動物を用いて検証することである。平成25年度は、平成24年度に得られた実験結果を基に、温熱刺激による筋肥大効果ならびに電気刺激による糖代謝改善効果を検討した。温熱刺激による筋肥大効果を検討した実験では、C2C12筋管細胞に対してインスリン抵抗性の改善を促す温熱刺激を行うとheat shockprotein(HSP)70の発現量は増加するが、肥大は生じないことを確認した。これらの結果から、インスリン抵抗性の改善を促す条件の温熱刺激はHSP70の発現量を増加させるが、筋肥大を引き起こさない可能性が示唆された。電気刺激による糖代謝改善効果を検討した実験では、C2C12筋管細胞に対して電気刺激を行うと糖取り込み活性が亢進するが、この糖取り込み活性の亢進はPI3K阻害薬であるwortmanninの投与によって抑制されることを確認した。また、高脂肪食負荷ラットの両側大腿四頭筋に対して電気刺激を行うとHSP70およびglucose transporter(GLUT)4の発現量が増加するとともに、インスリン抵抗性が改善するが、GLUT1およびinsulin receptor substrate(IRS)1の発現量は変化しないことを確認した。これらの結果から、電気刺激は高脂肪食の摂取によって惹起されるインスリン抵抗性を改善する効果があり、この作用機序にはHSP70やGLUT4の発現量増加が関与している可能性が示唆された。有酸素運動やレジスタンス運動は、2型糖尿病にみられるインスリン抵抗性の改善や進行予防に有効である。しかし、臨床場面では整形外科疾患や心循環器疾患を有する、あるいは体力が低下した等の理由から積極的な運動療法を十分に実施・提供できない糖尿病患者が多数存在し、その代償となる治療法の早期開発が急務となっている。そこで、本研究課題では骨格筋の加温や電気刺激がインスリン抵抗性を示す骨格筋の糖代謝能に及ぼす影響とその作用機序の解明を行い、臨床応用に向けた科学的根拠を集積するとともに、骨格筋の加温と電気刺激を組み合わせた治療介入が骨格筋の質的・量的改善を促すことで、より効果的かつ効率的にインスリン抵抗性を改善させ得るのではないかといった仮説を培養細胞とモデル動物を用いて検証することを目的としている。まず、C2C12筋管細胞を用いた実験では(1)tumor necrosis factor-α(TNF-α)やdexamethasoneを培地に添加すると筋管細胞のインスリン抵抗性が惹起されること、(2)筋管細胞に温熱刺激または電気刺激を行うと惹起されたインスリン抵抗性が改善するとともに、筋管細胞のheat shock protein(HSP)70発現量が増加すること、(3)両刺激を併用して行うとHSP70の発現時間が延長することを確認した。また、培養細胞実験で得られた結果を基礎資料として、2型糖尿病モデル(高脂肪食負荷)ラットを用いた実験では(4)両側の大腿四頭筋に対する経皮的電気刺激の継続実施によりインスリン抵抗性が改善すること、(5)電気刺激の対象である大腿直筋のHSP70およびglucose transporter 4(GLUT4)発現量が増加することまでを明らかにしている。今後は、温熱刺激単独、または温熱刺激と電気刺激の併用による治療介入を行い、その効果検証を進めていく予定である。本研究は、熱や電気などの物理的刺激に対する筋細胞応答に着目し、温熱刺激または電気刺激が糖代謝能に及ぼす影響とその作用機序を解明するとともに、温熱刺激と電気刺激を組み合わせた治療介入がインスリン抵抗性を示す骨格筋の治療において、より効果的かつ効率的に作用するのではないかといった仮説を培養細胞やモデル動物を用いて検証することを目的としている。培養細胞実験で得られたデータを基礎資料とした動物実験では、電気刺激の継続実施が骨格筋の質的変化を引き起こしてインスリン抵抗性を改善することや、その作用機序のひとつとしてHSP70やGLUT4発現量の増加により、骨格筋でのインスリン作用が促進される可能性を確認できた。

以上の検証は、骨格筋の糖代謝能をターゲットにした培養細胞実験および動物実験に基づくものであるが、その成果はインスリン抵抗性の改善をさせ得る運動負荷以外の新たな治療介入法の開発に向けた基礎的資料につながるものであり、2型糖尿病の効果的な運動療法のあり方にも示唆を与えることができるものと考えている。平成24年度は、培養細胞実験で得られたデータを基礎資料とし、肥満から2型糖尿病を発症するモデルである高脂肪食負荷ラットを用いて、電気刺激によってインスリン抵抗性が改善できるかを検討してきた。その結果、高脂肪食を3週間負荷したラットは高血糖状態とインスリン抵抗性を示したが、その後、1日30分間の電気刺激を7日間(毎日)行うと、惹起されたインスリン抵抗性が有意に改善することを確認した。しかし、その改善率は約50%にとどまり、糖尿病態を完全に改善させ得るまでには到っておらず、この原因として、電気刺激のみでは有酸素運動様の糖代謝亢進効果は発揮されるものの、レジスタンス運動時に観察されるような筋肥大効果は十分に得られない可能性が考えられた。今後の臨床応用に向けて、骨格筋の質的改善と同時に量的改善を図ることで、より効果的かつ効率的にインスリン抵抗性を改善し得る方法論を検討する必要があり、これには温熱刺激を併用した手段が有効ではないかと考えている。そこで、平成25年度はインスリン抵抗性を惹起した培養骨格筋細胞(C2C12筋管細胞)、ならびに2型糖尿病モデル動物(高脂肪食負荷ラット)を対象に用いて、骨格筋の加温と電気刺激を併用した治療介入がインスリン抵抗性と糖尿病の発症にどのように影響するのかを検討する。次年度使用額は1,584円であったが、これは消耗品等をキャンペーン価格で入手することができた残額であり、平成25年度の消耗品の購入費に充当したいと考えている。今後の研究の推進方策で述べたように、平成25年度は培養細胞と実験動物を用いるため、細胞培養や動物飼育等に必要となる消耗品(培養容器・培地・試薬等)の購入経費が必要となる。また、各実験終了後には生化学的検索と分子生物学的検索を各種抗体や試薬、測定キットを用いて実施する。そのため、これらの購入経費が必要となる。実験技術の一部の協力・支援を東京大学と名古屋大学の知人に依頼しており、出張旅費が必要である。また、情報収集や成果発表のため、国内外の関連学会に参加を予定しており、その旅費が必要である。なお、旅費は公共交通機関利用、宿泊費を含んでいる。本研究に関する情報収集に伴い、会議費や印刷費が必要となる。また、成果発表に際しては、英文校閲料および投稿料が必要である。そのため、これらの費用が必要となる。
癌抑制遺伝子としてのp57KIP2遺伝子の解析

細胞周期はサイクリンとサイクリン依存性キナーゼ(CDK)により進行し、CDK inhibitor(CDKI)により抑制されている。これらの分子の異常により細胞周期の制御に破綻をきたすと、細胞の異常増殖を引き起こし腫瘍化の原因になると考えられている。我々はCDKIの一種であるp57KIP2遺伝子がDNAメチル化によりリンパ系腫瘍において高頻度に不活化されていることを発見し、当遺伝子の候補癌抑制遺伝子としての可能性と病態への関与を明らかにした。p57KIP2遺伝子のあるB細胞性細胞株NAMALWAにsiRNAを発現ベクターにて導入した。当細胞株はp57KIP2遺伝子の発現が蛋白質レベルで約90%抑制されていることが分かった。このp57KIP2遺伝子knockdown細胞株を用い細胞増殖について検討したところ、MTT法にてコントロールと比べ有意に細胞増殖速度が速いことが明らかになった。また細胞周期についての検討ではコントロールとS期への移行が早いことが明らかになった。これらの所見はp57KIP2遺伝子が細胞増殖を抑制していることを示唆し、当遺伝子が癌抑制遺伝子としての特徴を持っている事が明らかになった。p57KIP2遺伝子knockdown細胞株とコントロール細胞株をcDNA micoroarrayを用いmRNAのexpression profileを比較した。p57KIP2遺伝子knockdownにより発現上昇する遺伝子群と発現低下する遺伝子群をそれぞれ同定した。現在これら遺伝子群の機能解析中である。p57KIP2遺伝子のDNAメチル化の臨床的意義を検討するためB細胞性リンパ腫症例において予後とDNAメチル化有無の相関を解析した。現時点ではp57KIP2遺伝子のDNAメチル化とB細胞性リンパ腫症例の予後との間に有意な相関は見いだせていない。現在p57KIP2遺伝子の発現により発現が影響をうける遺伝子群の同定を行っている。p57KIP2遺伝子発現のあるHela細胞にp57KIP2遺伝子発現を抑制出来るsiRNAを導入した。siRNAを直接導入するtransientなアッセイ系で約80%の蛋白質レベルでの発現抑制が可能であった。MTT法による解析でp57KIP2遺伝子発現の抑制によりHela細胞の増殖は有意に抑制された。コントロールRNA導入Hela細胞とp57KIP2遺伝子に対するsiRNA導入Hela細胞の遺伝子発現プロフィールをcDNA arrayを用い比較検討しp57KIP2遺伝子により発現の影響を受ける遺伝子を解析中である。

p57KIP2遺伝子のあるB細胞性細胞株NAMALWAにsiRNAを発現ベクターにて導入した。当細胞株はp57KIP2遺伝子の発現が蛋白質レベルで約90%抑制されていることが分かった。このp57KIP2遺伝子knockdown細胞株を用い細胞増殖について検討したところ、MTT法にてコントロールと比べ有意に細胞増殖速度が速いことが明らかになった。また細胞周期についての検討ではコントロールとS期への移行が早いことが明らかになった。これらの所見はp57KIP2遺伝子が細胞増殖を抑制していることを示唆し、当遺伝子が癌抑制遺伝子としての特徴を持っている事が明らかになった。p57KIP2遺伝子knockdown細胞株とコントロール細胞株をcDNA micoroarrayを用いmRNAのexpression profileを比較した。p57KIP2遺伝子knockdownにより発現上昇する遺伝子群と発現低下する遺伝子群をそれぞれ同定した。現在これら遺伝子群の機能解析中である。p57KIP2遺伝子のDNAメチル化の臨床的意義を検討するためB細胞性リンパ腫症例において予後とDNAメチル化有無の相関を解析した。現時点ではp57KIP2遺伝子のDNAメチル化とB細胞性リンパ腫症例の予後との間に有意な相関は見いだせていない。
転写因子CDX2を誘導可能なヒトES細胞を用いて腸管上皮細胞を誘導する

ヒトCDX2を誘導した状態で、ヒトES細胞からの腸管上皮誘導法を試行し、免疫染色により分化マーカーの発現を解析したところ、予想とは異なり、小腸上皮細胞への分化が抑制された。トランスクリプトームデータを並列的に解析し、各組織との相同性を計算したところ、CDX2誘導株は、全体として神経細胞に近しく、CDX2の下流遺伝子と想定していた腸管内分泌マーカー遺伝子として知られるNEUROG3は、カルシウム作動性かつ電気生理学的な活動電位を有する成熟した神経細胞様細胞へと分化することが確認された。これらの知見は実験計画時には想定していなかったが、結果として論理的に妥当な新知見を得ることができた。ヒト腸管発生の分子メカニズムを正しく理解し、細胞分化を制御するためには、逆遺伝学的アプローチが必須となるが、遺伝子操作と培養環境操作を組み合わすことは一般には困難なため、多くがブラックボックスのままである。本研究は、転写因子CDX2を誘導できるヒトおよびマウス多能性幹細胞株を用い、腸管上皮細胞を誘導することを目的とした。所属機関内で開発された内在性のヒトおよびマウス腸管上皮細胞の初代培養をもちいた。これらの腸管上皮細胞に特化した培養条件下で、幹細胞に転写因子CDX2を誘導することによって、高効率な分化誘導を期待した。既に実施済みのトランスクリプトーム解析の情報から、CDX2の標的・協調因子群を同定しており、それらの誘導株においても同様の検討を行った。ヒト腸管上皮細胞の試験管内誘導系を構築することで、ヒト腸管発生に対して、逆遺伝学的アプローチによる解析を目指した。平成26年度の計画は、ヒトCDX2を誘導した状態で、ヒトES細胞からの腸管上皮誘導法を試行する事であった。当初の計画通りに試行したところ、浮遊した3次元構造が得られたものの、CDX2誘導によって3次元構造が増えたとは判断できなかった。逆に、構造自体は減少する傾向が観察された。免疫染色により分化マーカーの発現を解析したところ、遺伝子誘導自体は十分にCDX2の発現量が確保されていたものの、予想とは異なり、小腸上皮細胞への分化は抑制される結果が得られている。実際にCDX2遺伝子を誘導したヒトES細胞をもちいて、実験をおこなったところ、予想とは逆に消化管組織様構造は減少することが観察された。並行して行われているCRESTプロジェクトにより、トランスクリプトームを詳細に解析し、他の転写因子が誘導された株のトランスクリプトームデータを並列的に解析し、各組織との相同性を計算したところ、CDX2誘導株のトランスクリプトームは、全体として神経細胞に近しいことが明らかとなった。同様のアプローチによって、CDX2の下流遺伝子と想定していたNEUROG3も同様に神経細胞に近しいと考えられ、実際に神経細胞様の細胞分化を引き起こすことなどが明らかとなった。これらの事実は実験計画時には想定していなかったが、結果として論理的に妥当な新知見を得たと考えている。これらの知見をまとめ、現在論文を執筆しており、近く投稿する予定である。申請者の先行研究において、樹立したヒトCDX2発現誘導株は、野生型とは異なる細胞形態を有し、腸管に特異的な遺伝子群(KLF5,TMEM35, GSN, PALLD)発現が上昇することが明らかとなっていた。さらに、Cdx2は、マウスにおいては胎生期初期の腸管形成時から成体まで一貫して腸管上皮に強く発現し、Cdx2欠損マウスはCrypt形成不全により、小腸の形成不全が生じる。ヒトにおいてもCDX2は消化管上皮に強く発現し、CDX2変異は小腸、食道、胃、大腸など消化管がんに強く関連する。以上を考え合わせると、CDX2を誘導した細胞は、小腸上皮細胞などの消化管組織構造になり易いと考えられ、本研究で検討した。

しかし、CDX2遺伝子を誘導したヒトES細胞をもちいて、実験をおこなったところ、予想とは逆に消化管組織様構造の減少が観察された。並行しているプロジェクトによるトランスクリプトーム解析の結果、CDX2誘導株は神経細胞系譜と相関があることが判明した。同様のアプローチにより解析すると、下流遺伝子と想定していたNEUROG3も神経細胞系譜との高い相関を示し、想定していた遺伝子セットが、神経細胞様の細胞分化を示すことが明らかとなってきた。一方、CDX2の誘導時期と、誘導量については検討の余地がある。申請者の開発した細胞株は、TET-ONシステムによる薬剤誘導系であるため、薬剤の添加時期および量を、より詳細に検討すべきである。ES細胞からの腸管上皮を誘導する際、培養系は原始内胚葉、胚体内胚葉、前腸内胚葉細胞と遷移するが、遺伝子誘導のウィンドウを絞りきったとはいえず、CDX2誘導が効果的な分化状態が特定できていない。組み合わせが膨大となるが、遺伝子の誘導量、誘導時期の最適化をおこなう必要性がある。分子生物学研究計画と結果は異なるが、実験系は順調に構築できており、並行している実験から新知見が大量に得られている。このため、現行の実験条件を検討するとともに、計画変更を検討している。一つは、標的細胞系譜を小腸上皮から神経細胞へと変更することである。申請時においても、NEUROG3誘導株が、未分化状態を維持する培地内で、神経細胞様へと分化することを確認していた。NEUROG3は、内分泌細胞系譜においても機能することが知られ、小腸上皮細胞誘導実験系においても、後期の分泌細胞出現時期に発現することが報告されている。このため、ES細胞を一度腸管上皮様細胞へと分化させてから、NEUROG3を誘導し、分泌細胞の増減を検討した。しかし、NEUROG3誘導株は神経様細胞へと分化した。これらを考え合わせると、計画時に用意していた転写因子セットを用いて、神経細胞を誘導することは容易であると考えられる。成体におけるCDX2の発現は、小腸上皮に強いものの、視床下部、脳梁、海馬などの神経系譜に発現することが報告されており、申請者らの解析においても、これらの神経組織と相同性が高いことが明らかとなってきた。これらの事実は予想していなかったが、結果として論理的に妥当な新知見を得たと考えている。これらの知見をまとめ、現在論文を執筆しており、近く投稿する予定である。さらに、並行するプロジェクトから小腸上皮細胞への分化が促進できる新たな転写因子を選別しなおすことも可能である。現在、並行するCRESTプロジェクトにおいて、400転写因子ほどの薬剤誘導株を作製しており、網羅的な発現解析を行っている。これらの中から、小腸と相関が高いものを選別することが可能である。現在、参照するデータセットを吟味しており、作業が終わり次第、試行する。昨年度に構築した実験系を活用できるため、迅速な検討が可能だろう。未使用額の発生は効率的な物品調達を行った結果である。実験試薬等
成人の運動習慣を継続するための支援モデルの開発

活習慣病予防対策として国民自らが運動の必要性を理解し、主体的に運動を継続できるための支援を検討した。公募して同意を得た成人90名を対象に、体育館で月1回、ミニレクチャー30分、運動90分のプログラムを提供し、自宅での歩数とEXをモニタリングした。生理的変化は、BMI、血清脂質、内臓と皮下脂肪面積と、動機と生活習慣・健康・運動の認識について調査した。12か月後の成果は、支援前に比較して歩数とEXの増加、および皮下脂肪面積が有意に減少し、参加者全員が運動継続の必要性を認識できた。仲間づくりの運動の場を提供し、生理的変化に効果的な運動や手軽にできる運動内容など、やる気を支える支援が示唆された。22年に計画書の倫理審査を受け、22年末から参加者の募集活動を実施し、説明会、参加者の同意、活動量計の配布などを行った。23年度4月から運動プラグラムを用いた「運動支援」の開催と評価・測定を実施した。20代から60代までの参加応募者98名に対し「ここから始まる運動習慣;ここトレ」と名付けて、計画に基づいて学内での「ここトレ」を9回、開始前、3ヶ月後、6ヶ月後、1年後の計測を実施した。運動成果を測定する計測の内容は1血液生化学検査(T-Cho、HDL、LDL、TG) 2血管硬化度、3内臓脂肪厚測定、4質問紙による運動習慣の継続要因の調査であり、また、自宅での運動継続をオムロン社の活動量計を携帯して活動量をモニタリングしてもらった。その結果、ここトレ開始前と比較して、3ヶ月後はBMI,歩数、エクササイズ、等において有意な変化が見られた。その成果を、5月のICNで発表する。その後の6カ月、1年後の変化については、現在分析中である。参加者の減少も見られたが、80%の参加を維持できて、住民の健康志向の高さが分かった。課題としては、運動支援の実践に関する広報活動による運動習慣の普及啓発の実践が伴わなかった。しかし、参加者の希望で、2年目にここトレを開催し、継続しており、その中で広報活動が実施できればと考えている。これからの1年間で分析を進めて、運動習慣継続の実践モデル開発をする予定である。生活習慣病予防対策として、運動習慣の継続を普及啓発するために、国民自らが運動の必要性を理解し、主体的に行動変容ができるような運動習慣の継続要因を明らかにして、運動支援モデルを検討することが目的である。平成23年度は、研究の全体像と計画内容を立案し、倫理審査受審、運動プログラム「ここからはじめるトレーニング」略して「ここトレ」の成果を評価するための機器選定、参加者の募集、説明等を行った。2年目は月1回の「ここトレ」の実践と、「ここトレ」運動プログラムの開始前、3ヶ月後、6ヶ月後12か月後のここトレ実践による成果を測定・評価した。測定・評価の内容は、運動習慣の継続要因と考えられる心理的支援(説明会でのオリエンテーション、セルフプロモーション整復学科教員と学生による運動指導90分とミニレクチャー30分)、行動変容(活動量計による歩数とEXの変動)、生理的変化(BMI、TC、HDL、LDL、TG、内臓脂肪面積と皮下脂肪面積)、「ここトレ」参加に関する生活習慣や参加することの認識の変化の4側面から構成した。H25年度の3年目は、ここトレ実践の結果についてデータ処理・分析を行った。ここトレに参加した結果、歩数とEXが増加し、皮下脂肪面積の減少がみられた。また、ここトレ参加者の熱意により3年目においても希望者を対象に「ここトレ」を1年間継続し、歩数とEXのデータ収集を継続したが、有意な増加は見られなかった。また、ここトレ参加1年後の運動継続の状況と継続要因の認識について郵送で調査した結果、ここトレ終了後意識して運動や散歩を継続している、参加したことが運動するきっかけになった、運動継続のための啓蒙活動の必要性を認識していることが明らかになった。しかし、60歳以上の高齢者に比較して、仕事・家事・育児・介護等が忙しく時間や余裕がない世代にとっては継続が容易ではない事が示唆された。生活習慣病予防対策として、地域住民の運動習慣を継続するための支援モデル開発を目的として研究分担者5名と研究遂行にあたってミーティングを重ね、目的・方法、役割分担や、機器選定について協議した。実施に際しての倫理的配慮としては、本学倫理委員会の承認を得た。機器選定については、当初の予定機器は予算配分が減額され困難であったため、内臓脂肪厚測定機器を断念し、内臓脂肪面積の測定機器を購入した。脈派速度測定機の購入も経費不足で困難であったため、既存の脈派測定ソフトを活用することとした。

研究協力者の公募については、大学所在地の町制記念行事、戸別配布など町の協力を得て100名の応募者があった。24年2月に説明会を実施、研究目的、内容、方法などについて説明し、研究協力同意書に署名をいただき、活動量計を配布した。3月から平成25年3月まで、毎月1回、1年間のプログラム予定表を配布した。協力者の運動習慣形成に関する期待感が高く、協力的であることが確認できた。運動プログラムを実施する上でその名称を「ここからはじめる!運動習慣」と命名し、3月に第1回「ここトレ」を開催した。開催にあたり、保健看護学科、ヘルスプロモーション学科の学生に協力を得て安全を確保した。学生は教育的な側面からも大変意欲的で今後の活用についても、授業に差し支えない範囲で前向きに行う予定で計画している。第1回目の「ここトレ」では、運動開始前の運動習慣に関する意識調査、2月の説明会後1か月間の活動量の計測データ、内臓脂肪面積、腹囲、身長体重、脈派検査、血圧、総コレステロールなどのデータ収集を行った。現在そのデータの分析に取り掛かる一方、4月の第2回「ここトレ」開催の準備を行った。研究目的の達成度については、研究費の関係もあったが、住民参加を得て実践するまでの計画の具体化、測定機器の選定・購入において準備不足であった。開始後に新たな測定や調査を行ったことから、綿密な全体計画であったかどうか今後の評価も必要。研究協力者の協力、学生サポートの能力の発揮には驚くほどの成果が見られた。平成23年度の研究予定1.文献検討・情報収集・自治体との連携・調整を図り、研究のコンセプトの明確化、2.運動プラグラムの内容、企画・運営の具体策の検討、3.診断機器の購入と整備、4参加者の募集と説明(地域の広報誌で20歳代から60歳代までの成人期の住民対象に公募)、5.運動支援の企画と整備。平成24年度以降に運動プラグラムを用いた「運動支援」の開催と評価・測定の予定をしていたが、3月に第1回の「運動支援」いわゆる「ここトレ」を開始することができた。これは、予定以上に進展していると評価できる。今後1年間のプログラムにおいて、途中棄権者が少なく、安全に、効果的に実施できるよう取り組んでいきたいと考えている。また、実施当たって、安全性を確保し、教育・研究の日常業務に支障をきたさないようにするために、研究分担者2名を追加申請した。運動成果の計測項目、機器について途中で導入した成果の分析を効果的な成果が見られるように検討を進めている。成24年度以降1.運動プラグラムを用いた月1回の「運動支援ーここからはじめる!運動習慣」の開催と評価・測定(1)血液生化学検査(T-Cho、HDL、LDL、TG)(2)脈波速度(3)内臓脂肪面積測定(4)質問紙による運動習慣の継続要因の調査、自宅での運動継続を活動量計によるモニタリング、について、3ヵ月後、6ヵ月後、12ヶ月後に評価する。2.運動支援の実践に関する広報活動による運動習慣の普及啓発3.2324年度のデータを分析して運動習慣継続の実践モデル開発4.研究成果を報告書にまとめ、自治体の健康福祉部など関係機関、学会等に報告ここトレの2年目について、研究的に運営できるように検討するための研究費として有効に使途を考える。
ECRH駆動型新古典「電子ルート」の物理的解明

W7-AS装置で観測された新しいタイプの新古典「電子ルート」の物理機構の解明のため、本年度は以下の研究を行った。1.昨年度に引き続き、W7-ASおよびLHDプラズマにおける様々なパラメータ、加熱シナリオにおけるECRH駆動電子流束に対する依存性などを調べ、ECRH駆動型電子ル一トの可能性について研究を行った。2.ECR加熱により発生する高エネルギー捕捉電子による径方向の流束に対して、より詳細な物理的解明を行うため、径方向流束に対して定量的な議論も出来る解析的な理論モデルを構築した。この理論モデルを用いてW7-ASおよびLHDプラズマにおける径方向流束を求め、シミュレーション結果と比較を行い、ECRHが駆動する高エネルギー電子流束の物理的解析を行った。3.背景プラズマを含めたコンシステントな径電場のモデルを構築するため、新しいシミュレーションコードの開発を行った。われわれは、まずモンテカルロ法を用いた局所新古典輸送の拡散係数を評価するシミュレーションコードの作成を行った。次に、完成した局所モデルコードに対して、これまでの他の局所モデルコードとベンチマークを行い、コードの信頼性を確かめた。4.開発された局所モデルを基に、強いExBドリフトが存在する場合での新古典輸送の解析が行えるよう理論モデルの拡張を行い、それを含んだシミュレーションコードの開発を進め、ECRH駆動型電子ルートにおけるコンシステントな電場の解明を行った。1. W7-ASプラズマにおける様々なパラメータ、加熱シナリオにおけるECRH駆動電子流束に対する依存性などを調べた。また、LHD装置における同様なECRH駆動型電子ルートの可能性について研究を行った。LHDにおいては、磁場配位を外寄せ配位にすることにより、捕捉粒子の径方向ドリフトが大きくなる。結果として、外寄せ配位において(P_<ECRH>=1MW,T_<e0>=2.5keV,n_<e0>=4x10^<18>m^<-3>,Z_<eff>=2)、ECRHにより駆動される高エネルギー電子の流束が背景プラズマの新古典拡散による流束と同程度となり、W7-ASで見られたECRH駆動型電子ルートによる閉じ込め改善が期待されることが分かった。2.高エネルギー電子の流束が、主にヘリカル捕捉粒子により引き起こされていると仮定し、高エネルギー電子の径方向のドリフト運動をモデル化し、理論的にECRH駆動型電子ルートの臨界パワーの密度依存性を予測した。結果として、臨界パワーが密度の1.7乗に比例することが得られた。このことは、さらに高密度においてECRH駆動型電子ルートを達成するには、非常に大きな加熱パワーが必要であることを示している。3.これらの解析と同時に、背景プラズマにたいする新しい新古典拡散シミュレーションコードの開発を進めた。
溶融炭酸塩を用いた高機能ダイレクトカーボン燃料電池の開発

溶融塩ガス化と溶融炭酸塩形燃料電池を組み合わせた高機能ダイレクトカーボン燃料電池の開発を行った.その結果,1HF-DCFC用電解質/ガス化用溶融塩はLi/K系炭酸塩に決定した.2T-MCFCの作成方法を確立できた.3T-MCFC特性として100mA/cm2で600mVを得た.4HF-DCFCの運転条件を模索するため,50mA/cm2に木質バイオマスペレットまたは褐炭を燃料として投入したが,ほとんど電圧への影響がなかった.T-MCFC温度を優先するため溶融塩温度が700°C以下でガス化が行われていなかった.今後は,溶融塩温度を上げた時のT-MCFC性能への影響についても検討していく.HF-DCFCに向けたDCFC特性取得と円筒型MCFC作成法の確立するために,今年度は3つの項目を立てて実施した.その結果,1MCFC単セルを用いたDCFC基本特性の取得と電解質種の決定に関しては,16cm2MCFC単電池を用いてDCFC発電の基本特性を検討するため,微粉化した活性炭,褐炭を炭酸塩と混合してアノード側流路へ充填するバッチ式の発電反応として評価した.その結果,活性炭は細孔が多いため電解質との濡れ性が悪いために性能は悪かった.しかし,褐炭は微量に含まれる硫黄成分が電解質との濡れ性を向上させることから性能は褐炭よりも良い結果となった.さらに,電解質も燃料や電極との濡れ性が良いLi/K系共晶塩の方がLi/Na系共晶塩よりも性能が良く,今後,HF-DCFCに向けて電解質はLi/K系共晶塩を基本とする.2円筒型MCFC用回転式ドクターブレード装置の製作と電池構成材塗布法および焼結法の検討に関しては,円筒型MCFCの各電池構成材を塗布するため,卓上旋盤を低速回転できるように改造し,塗布用のガイドなどを設けた円筒型MCFC用回転式ドクターブレード装置を作製した結果,各構成材の厚み調整が容易となった.これを用いて各構成材スラリー粘度や焼結条件を元に塗布条件を検討した結果,各構成材が焼結後にも割れない条件を見出すことができた.3円筒型MCFC性能評価装置製作は,2インチのステンレス管を横置きに設置し,管状炉を用いた評価装置を作成し,上記で作成した円筒型MCFCの性能評価を行った.その結果,装置は正常に稼働したが,円筒型MCFCの電解質充填量の最適化ができていないため,十分な性能を得ることができなかった.今後は,電解質充填方法について検討を行っていく予定である.MCFCの電池構成でダイレクトカーボン燃料電池が運転できることが分かり,電解質や燃料などの構成についても決定することができた.また,ダイレクトカーボン燃料電池の心臓部である円筒型MCFCの作成方法も確立できたとともに,評価装置も完成したことから,当初計画通り進展している.昨年度までに円筒型MCFCの作成方法を確立し,横型評価装置を完成させた.しかし,円筒型MCFCへの電解質充填が不十分であったため,良好な電池特性を得ることはできなかった.そこで平成28年度は,1横型評価装置における円筒型MCFCへの電解質充填法の最適化,2円筒型MCFCの基本特性取得と電池構成及び発電条件の最適化,3高機能DCFC評価装置の設計・製作について検討を行った.1円筒型MCFCへの電解質充填は,(1)円筒型MCFCアノード極に共晶塩スラリーを塗布する,(2)固形化した共晶塩を円筒型MCFCアノード極に巻き付ける,および(3)評価前に焼成炉にて共晶塩を入れたるつぼに浸したプレ含浸する方法について検討した.(1),(2)については,スタートアップ時の共晶塩溶融温度でアノード極からマトリックス,カソードへ含浸する前に用意した共晶塩の50%程度が電池構成材へ含浸されずに反応容器内へ落ちていた.(3)に関しては,焼成炉中にセットする共晶塩量と実際に含浸できる量との最適化を図る必要があるが,概ね任意の含浸量を設定できることが分かった.2円筒型MCFCの基本特性取得と電池構成及び発電条件の最適化については,昇温中に円筒型MCFCを固定しているステンレス配管の熱膨張により電極が割れるなどの問題が生じたが,一部の配管をらせん状にすることで,熱膨張による伸びを吸収することで,電極の割れを防止できることが分かった.今後,円筒型MCFCの基本特性を取得して行く予定である.3高機能DCFC評価装置の設計・製作については,評価装置としてはほぼ完成しており,現在,パック試験を実施し,問題点の抽出と改良を行っている.電解質の充填方法は概ね確立できたが,横型評価装置を用いた場合の問題が色々と生じたため,充填率の最適化や円筒型MCFCの基本特性取得が遅れている.しかし,概ね問題点が解消しつつあるため,平成29年度にこれらの目標は達成できるメドはついている.

また,HF-DCFC用評価装置については,概ね順調に製作ができていることから,本プロジェクトの根幹であるHF-DCFCんぽ基本特性取得については,平成29年度に達成できる見込みである.本研究では,溶融塩ガス化と溶融炭酸塩形燃料電池(MCFC)を組み合わせた高機能ダイレクトカーボン燃料電池(HF-DCFC)の開発を目指し,1HF-DCFC用電解質の選定,HF-DCFCの心臓部である2円筒型MCFC(T-MCFC)作成方法の確立,3T-MCFCのスタートアップ法や運転条件を検討しながら基本特性の取得を行うと共に,4HF-DCFCの運転条件を模索した.その結果,1電解質をLi/K系にする方がDCFCとしての性能は高く,T-MCFCへの電解質充填のしやすさの観点からもLi/K系電解質の方が良いことから,HF-DCFC用電解質およびガス化用溶融塩もLi/K系炭酸塩に決定した.2T-MCFC塗布装置を作成し,平板型MCFC用電池構成材スラリーよりも粘度を低くして塗布方法の最適化を行うと共に,乾燥法や焼成方法を検討した結果,電池として発電できる作成方法を確立することができた.3T-MCFCの集電は,アノード側は電極と反応容器内に挿入した集電棒をニッケル線で繋いでいるが,この部分の抵抗が大きいことと,電解質充填方法やスタートアップ時のガス組成が最適化できていなかったため,開発当初は電流密度20mA/cm2で400mVとかなり性能が悪かった.これらの接触抵抗の低減と電解質充填をプレ含浸させ,アノード側ガスに焼結低減のための窒素を供給することで100mA/cm2で600mVと大きく改善ができた.4HF-DCFCの運転条件を模索するため,50mA/cm2に木質バイオマスペレットまたは褐炭を燃料として投入したが,ほとんど電圧への影響がなかった.実験後のT-MCFC表面に煤が付着していたことから,T-MCFC温度を優先するため溶融塩温度が700°C以下となっていたためガス化が行われておらず,今後,溶融塩温度を上げた時のT-MCFC性能への影響についても検討していく予定である.溶融塩ガス化と溶融炭酸塩形燃料電池を組み合わせた高機能ダイレクトカーボン燃料電池の開発を行った.その結果,1HF-DCFC用電解質/ガス化用溶融塩はLi/K系炭酸塩に決定した.2T-MCFCの作成方法を確立できた.3T-MCFC特性として100mA/cm2で600mVを得た.4HF-DCFCの運転条件を模索するため,50mA/cm2に木質バイオマスペレットまたは褐炭を燃料として投入したが,ほとんど電圧への影響がなかった.T-MCFC温度を優先するため溶融塩温度が700°C以下でガス化が行われていなかった.今後は,溶融塩温度を上げた時のT-MCFC性能への影響についても検討していく.当初計画に基づき,ダイレクトカーボン燃料電池の心臓部である円筒型MCFCの基本特性の取得と運転条件の最適化について検討していく.さらに,高機能ダイレクトカーボン燃料電池(HF-DCFC)の評価装置を作製年度前半で仕上げ,早めにHF-DCFCの運転時の問題点を抽出していくことで,最終年度の標準運転条件の決定に向けて進展させていく.円筒型MCFCおよびHF-DCFCの評価する下地は出来上がったため,当初計画通りに円筒型MCFCにおける1電解質充填量の最適化,2運転条件の最適化および3HF-DCFCの基本特性取得について行っていく予定である.これらのテーマを推進するために,協力学生3名体制で実施していく予定である.エネルギー工学当初計画では,アメリカの国際会議へ参加する予定であったが,申請時までに成果が出なかったため参加しなかった.この海外出張分が平成28年度へ移行している.当初予定では,高機能DCFC用評価装置のための電子負荷装置,データーロガーなどを購入する予定であったが,円筒型MCFC塗布装置の破損に伴う修理が必要となったために,これらの購入ができなくなった.
高効率な人工光合成を目指した半導体光触媒および光触媒系の設計

光触媒を用いた水分解や二酸化炭素の還元は,光エネルギーを化学エネルギーとして蓄積する人工光合成型の反応でることから,学術的・社会的に意義のある研究テーマである。本研究領域の課題は,「いかに高効率な人工光合成を達成するか」であるが,そのためには光触媒の根本的な高性能化や選択性制御の手法の確立が必要不可欠である。そこで,本研究では,光触媒内での電子移動および表面での光触媒反応を能動的にコントロールするための光触媒のバンド設計および新規反応場の設計を軸とし,申請者らが独自に開発したZスキーム系を基盤とした,高効率な水分解および二酸化炭素還元のための新規Zスキーム型光触媒を設計する。
シナプス伝達効率調節に関する分子細胞生物学的研究

家兎海馬歯状回で最初に見出されたシナプス伝達長期増強(LTP)は動物の学習,記憶の基本モデルと考えられている。LTP誘導には後シナプスニューロン内でのCaMキナーゼII活性化反応が必要である。私達は,実際にLTP誘導時にCaMキナーゼII活性化反応を確認した。本研究では,1)a)CaMキナーゼII活性化反応を持続させるプロテインホスファターゼ(PP)2A不活性化反応,b)LTP誘導時にPP2A抗体によって免疫沈殿する55-kDa燐酸化蛋白質の確認,c)PP2A調節サブユニットに対する特異的抗体を用い,55-kDa蛋白質のPP2A調節サブユニットB'αであることの同定,d)in vitro実験で,CaMキナーゼIIがPP2A B'α燐酸化反応を触媒し,燐酸化PP2Aは,活性阻害を起こすことがわかった。2)長期記憶のモデルとしてLTP維持の分子機構を検索した。a)LTP誘導時にCaMキナーゼIV,MAPキナーゼ活性化反応を観察した。両酵素の活性化反応は一時的で,3分でピークを認め,30分で元のレベルに減少した。b)LTP時に,CREB燐酸化反応を観察した。阻害薬を用いた実験から,CREB燐酸化反応は,CaMキナーゼIV,MAPキナーゼの関与によることが明らかになった。3)a)宮本英七,山本秀幸,竹内有輔(研究協力者)はベルリンで開催された第17回国際神経化学会議,b)宮本英七は台北での第8回アジアパシフィック国際薬理学会,c)福永浩司,笠原二郎は,第29回(マイアミ),第30回(ニューオリンズ)北米神経科学会,d)福永浩司をスイス・ジュネーブ大学に派遣し,Muller教授と共同研究,e)T.R.Soderling,D.Muller両教授(海外研究協力者)を福岡市での第7回日本生化学会春季シンポジウムに招聘,f)A.A.DePaoli-Roach,P.Roach両教授(海外研究協力者)を仙台市での第4回国際プロテインホスファターゼカンファランスに招聘し,それぞれ共同研究成果の発表,情報交換を行った。最初,海馬歯状回で見出されたシナプス伝達長期増強(LTP)は動物の学習,記憶の基本モデルと考えられており,脳の可塑性を示すものである。これまでの研究で,後シナプスニューロン内でCaMキナーゼIIが重要な役割を演じていることが明らかになった。私達は,実際にLTP誘導後にCaMキナーゼII活性を測定し,活性化反応を確認した。本年度は,LTP誘導におけるCaMキナーゼII活性化反応,プロテインホスファターゼ(PP)活性の変動を調べた。1)研究代表者は,ベルリン(ドイツ)で開催された第17回国際神経化学会議,台北(台湾)で開催された第8回Southeast Asia Western Pacific Regional Meeting of Pharmacologistsにそれぞれ出席し,またスウェーデン・ストックホルム大学を訪問,研究成果の発表,情報交換を行った。2)研究分担者・福永浩司,山本秀幸,研究協力者・竹内有輔はそれぞれ,マイアミでの第29回北米神経科学会,ベルリンでの第17回国際神経化学会議に出席,共同研究成果発表および情報交換を行った。また,福永浩司をスイス・ジュネーブ大学に派遣し,D.Muller教授との共同研究を行った。

a)LTP誘導が長期に継続するには,CaMキナーゼII活性化反応が長く続くことが必要である。その一つの経路として,リン酸化CaMキナーゼII(活性型)を脱リン酸化するプロテインホスファターゼ(PP)活性の減少が考えられる。実際に,PP2A調節サブユニットのLTP誘導時におけるリン酸化反応と不活性化反応が確認された。さらに,in vitro実験で,ラット脳から精製したPP2Aは,CaMキナーゼIIによってリン酸化され,調節サブユニットのリン酸化反応が確認された。b)NMDA受容体と相互作用し,PDZドメインを持つNE-dlgについて調べた。本蛋白質もまた,LTP誘導時にリン酸化されることがわかり,そのリン酸化反応の性質と機能的意義について解析中である。家兎海馬歯状回で見出されたシナプス伝達長期増強(LTP)は動物の学習,記憶の基本モデルと考えられており,脳の可塑性を示すものである。LTP誘導は,後シナプス膜に存在しているNMDAグルタミン酸受容体活性化反応によって,Ca^<2+>が細胞内に流入し,主として,CaMキナーゼII活性化反応に基づき,AMPAグルタミン酸受容体燐酸化反応による活性化反応によって惹起されると考えられている。一方,LTP維持は,遺伝子発現の刺激,蛋白質合成の増加が必要とされるとみなされている。本年度は,LTP維持機構を調べるために,mitogen-activated protein kinase(MAPK),CaMキナーゼIV活性化反応,CREB燐酸化反応およびc-Fos発現について検索した。1)研究分担者・福永浩司,笠原二郎は,ニューオリンズで開催された第30回北米神経科学会に出席し,共同研究成果発表および情報交換を行った。2)海外研究協力者・D.Muller,T.R.Soderling両教授を研究代表者が主催し福岡市で開催した第7回日本生化学会春季シンポジウム(International Symposium on Neuronal Signaling and Protein Phosphorylation-Dephosphorylation)に招聘し,共同研究成果発表および情報交換を行った。3)海外研究協力者・A.A.DePaoli-RoachおよびP.Roach教授を,仙台市で開催された第4回国際プロテインホスファターゼカンファランスに招聘し,共同研究成果の発表および情報交換を行った。研究代表者は,海外研究協力者が出席したシンポジウム,カンファランスに参加し,共同研究成果を発表した。LTP誘導には,CaMキナーゼII活性化反応,LTP維持には,CaMキナーゼII活性化反応だけでなく,MAPK,CaMキナーゼIV活性化反応を必要とし,遺伝子発現と蛋白質合成の増加が必要であることが示唆された。いかなる内因性蛋白質発現が増加するかを明らかにするのは今後の課題である。