hpprc/llmjp-kaken huggingface dataset:
メイラード反応後期生成物(AGE)の構造と生物医学的意義に関する研究

【AGEの主要構造体の解析】解糖系及びポリオール経路よりglyceraldehyde-3-Pの分解を介してメチルグリオキサールが生成し、それが蛋白と迅速に反応して、CELなどのAGE構造体を生成することが明らかとなった。特にメチルグリオキサールは、解糖系やポリオール経路のみならず、メイラード反応の進行に伴ってSchiff baseの分解からも生成し、蛋白のAGE化に関与することが明らかとなった。【AGEの生体内局在・動態の解析】肺線維症及び、家族性の筋萎縮性側索硬化症など、その病態の発症に活性酸素の関与が示唆されている病態でもAGEの蓄積が増加していることが明らかとなった。特に、肺線維症患者の肺胞マクロファージは抗CML抗体と強い陽性像を示すのに対して、正常者の大半の肺胞マクロファージにはCMLが存在しないことから、本病態に対するCMLの関与が示唆された。【AGE受容体の構造と機能解明】肝臓の内皮細胞(LEC)に発現するAGE受容体を解析した結果、酸化LDL受容体として知られるCD-36及び、HDL受容体として知られるSR-BIがAGE受容体としても機能していることが明らかとなった。特に、HDLはSR-BIを介してコレステロールを細胞内へ取り込み、あるいは細胞内のコレステロールをHDLへ転送する機能を有しているが、AGE化蛋白は、HDLのSR-BIへの結合は阻害しないのに対して、コレステロールの輸出入を阻害することが明らかとなった。本年度はAGEの主要構造体の生体内局在、並びにAGE受容体の構造と機能の2つの角度から解析し、下記の結果が得られた。1.AGEの主要構造体の解析及びその生体内局在これまで我々はNε-(carboxymethyl)lysine(CML)が主要なAGE構造体であり、糖尿病合併症、動脈硬化症、アルツハイマー病などの病変部に蓄積することを明確にして来た。本年度はベインズ博士及びモニアー博士との共同研究によって合成したpyrralineとpentosidine、さらにソナリー博士が合成したNε-(carboxyethyl)lysine(CEL)及びimdazoloneなど、4つのAGE構造体に対する特異的なモノクローナル及びポリクローナル抗体の作製に成功した。又、これらの抗体を用いたinvitroの研究から、pyrraline及びimidazoloneは3-deoxyglucosoneに由来する構造体であること、又、メイラード反応の進行に伴ってmethylglyoxalが発生し、このアルデヒドを経由してCELが形成されることが明らかとなった。さらに、組織免疫学的研究から、pyrralineがヒト動脈硬化病変の細胞外マトリックス、また、家族性筋萎縮性側索硬化症患者の神経細胞体にpentosidineの蓄積を同定した。2.AGE受容体の構造と機能解明我々はMSR-A(macrophage scavengerreceptor,Class A)がマクロファージ系細胞の主要AGS受容体であることを明確にして来たが、本年度はスメストロ教授との共同研究によって、肝臓の類洞内皮細胞に発現するAGE受容体の解析を行い、MSR-Aとは異なる新規AGE受容体が肝類洞内皮細胞に発現し、ホルムアルデヒド修飾蛋白をリガンドとすることが明らかとなった。さらに、AGE受容体ファミリーとして報告されているGalectin-3をCHO細胞に過剰発現させると、AGE蛋白のみならず、酸化LDLおよびアセチルLDLをもリガンドとして認識し、泡沫化することが明らかとなり、動脈硬化症の発症、特に新たな泡沫化機構の可能性が示唆された。1.AGEの主要構造体の解析メチルグリオキサール由来AGE構造体の同定:既にBaynes博士との共同研究によってメチルグリオキサール由来のAGE構造体としてNε-(carboxyethyl)lysine(CEL)が同定されている。本年度新たに調製したCELに対するモノクローナル抗体を用いた解析から、CELがメイラード反応に伴って生成すること、さらにCELはヒトの気管支、胃、肝臓、胸腺などの内皮細胞、又、動脈内皮細胞、マクロファージ等に蓄積していることが明らかとなった。

2.AGEの生体内局在・動態の解析血中AGEの免疫学的測定:既にMonnier博士との共同研究によって血液中にAGE、特にNε-(carboxymethl)lysine(CML)に対する自己抗体が存在し、血中AGEの免疫学的測定を困難にしている可能性が示された。本年度、血液試料をプロテアーゼ処理することによって自己抗体を分解し、血中pentosidine含量をモノクローナル抗pentosidine抗体で測定する系を確立した。3.AGE受容体の構造と機能解明AGE受容体ファミリーとして報告されているGalectin-3をCHO細胞に過剰発現させると(CHO-Gal-3)、AGE蛋白のみならず、酸化LDLをもリガンドとして認識するすることが明らかとなっている。これに対して、Baynes博士と共同で開発したGalectin-3ノックアウトマウスの腹腔マクロファージでは、AGE蛋白の取り込みは野生型に比べて増加することが明らかとなった。さらに、Smedsrod博士との共同研究によって、酸化LDL受容体として報告されているCD36を過剰発現させたCHO細胞を作製した結果、本細胞は野生型に比べてAGE蛋白の取り込みが増加し、CD36がAGE受容体として機能している可能性が示された。(1)AGEの主要構造体の決定とその生物医学的意義の検討:平成12年度は、ヒトの体液(血液及び尿中)中に生成するAGE構造体について解析を行った結果、既知のAGE構造体の一つであるpentosidineと類似した構造を有するCreatin-pentosidineが同定された。Creatin-pentosidineの構造をNMR及びGC/MSで詳細に解析した結果、クレアチンとリジンがリボースによって架橋された構造を有することが明らかとなった。腎機能の低下によって血中クレアチンレベルが上昇するが、今回の研究から、クレアチンより架橋性AGEが生成し、(2)肝臓類洞細胞に発現する新規AGE受容体の解析:既に我々は、macrophage scavenger receptor class A (SR-A)が、主要なAGE受容体として機能していることを明らかにしているが、本年度は肝臓内皮細胞(LEC)にはSR-A以外のAGE受容体が存在することを明らかにした。さらに、LECに発現する新規AGE受容体を解析した結果、酸化LDL受容体として知られるCD-36及び、HDL受容体として知られるSR-BIがAGE受容体としても機能していることが明らかとなった。特に、HDLはSR-BIを介してコレステロールを細胞内へ取り込み、あるいは細胞内のコレステロールをHDLへ転送する機能を有しているが、AGE化蛋白は、HDLのSR-BIへの結合は阻害しないのに対して、コレステロールの輸出入を阻害することが明らかとなった。本結果より、糖尿病状態で増加した血中AGEは、SR-BIを介したコレステロールの転送系を阻害し、最終的に動脈硬化を惹起する可能性が示唆された。(3)メチルグリオキサールに由来する主要AGE構造体の決定と生体内局在:
ナノマニピュレーション技術を駆使した新規光量子デバイスの実現

Schell氏は、原子間力顕微鏡(AFM)と、共焦点顕微鏡を融合させた独自のナノマニピュレーション装置を開発、これまでに量子ドットや窒素欠陥中心内包ナノダイヤモンドなどの、数十ナノメートルの大きさの発光体を、ナノメートルオーダーの精度で精密に共振器に結合させることに成功してきた。一方、我々は、1μm立方程度という極小のモード体積を持ちながら、従来の固体微小共振器では困難であった「単一モード光ファイバとの高効率結合」を実現するデバイスである、「共振器内蔵ナノ光ファイバ」を提案、実現している。本共同研究では、単一発光体とナノフォトニクスを組み合わせた新規光量子情報デバイスの実現を、Schell氏の開発した独自のナノマニピュレーション技術と我々が最近実現した共振器内蔵ナノ光ファイバとを融合させることにより、実現を目指した。今年度は、ナノ光ファイバ中に収束イオンビームを用いて微小共振器を形成した「ナノファイバブラッグキャビティ(NFBC)」について、Heイオン集束イオンビームを用い性能向上を行うとともに、Hexagonal Boron Nitride(hBN)の欠陥中心の2光子励起に成功、さらにhBN欠陥中心を用いたナノファイバ結合単一光子源の実現など、様々な成果が得られた。また、原子間力顕微鏡と共焦点顕微鏡を組み合わせたナノマニピュレーション装置の実現にも成功した。また、日本の研究グループならびに環太平洋圏の研究グループとの交流も積極的に推進した。28年度が最終年度であるため、記入しない。本共同研究では、単一発光体とナノフォトニクスを組み合わせた新規光量子情報デバイスの実現を、Schell氏の開発した独自のナノマニピュレーション技術と我々が最近実現した共振器内蔵ナノ光ファイバとを融合させることにより、実現を目指している。今年度、ナノ光ファイバ中に収束イオンビームを用いて微小共振器を形成した「ナノファイバブラッグキャビティ(NFBC)」に量子ドットを結合させたハイブリッドデバイスを実現した。また、その共振器量子電磁気学的効果(パーセル効果)によって、2.7倍の発光強度増強の観測にも成功した(Scientific Report 2015)。その他、Heイオン集束イオンビームを用いた共振器内蔵光ファイバの試作に成功するとともに、原子間力顕微鏡と共焦点顕微鏡を組み合わせたナノマニピュレーション装置の設計等を行った。平成27年度は、「ナノファイバブラッグ共振器の作成」、「単一発光体との結合方法の確立」などについて、研究実施した。まず、「ナノファイバブラッグ共振器の作成」に関しては、大阪大学産業科学研究所のご協力のもと、Schell氏ならびに我々の研究室の高島助教、大学院生らは、ナノ光ファイバの作成および集束イオンビームの作成に必要となる、さまざまな条件・パラメータの最適化を進めた。特に、共振器の性能指数であるQ値向上を目指し、これまでのGaイオンを用いた集束イオンビームに加え、新しく導入されたHeイオンを用いた加工にも取り組み、良好な初期結果を得た。また、「単一発光体との結合方法の確立」に関しては、共焦点顕微鏡と、原子間力顕微鏡を組み合わせた、ナノマニピュレーション装置の開発に向け、原子間力顕微鏡を選定、購入した。これらの他、ナノ光ファイバ結合デバイスで問題となっている、光ファイバからの背景発光に関して、大阪大学の協力を得つつ、解決方法を検討した。そのほかに、Schell氏は沖縄科学技術大学院大学(OIST)でセミナーを実施、交流を行うとともに、北海道大学、大阪大学をはじめ、積極的に国内研究グループを訪問した。また、OIST、北海道大学で開催された国際会議や、韓国釜山で開催された国際会議(CLEO-PR)に参加、発表するなど、日本をはじめとする東アジアの研究者との交流も深めた。

また、日本の研究グループならびに環太平洋圏の研究グループとの交流も積極的に推進した。平成28年度は、前年度に引き続き、「ナノファイバブラッグ共振器の作成」、「単一発光体との結合方法の確立」、「適切な単一量子光源の選択」の項目について研究を進めると共に、「結合量子系の計測」を実施する。「ナノファイバブラッグ共振器の作成」に関しては、平成27年度の試作の成功を受け、Heイオンなどを用いたより精密な作成方法の研究を進め、Q値の向上ならびに、単一発光体からの光子を、より高効率で光ファイバに結合させることを目指す。「単一発光体との結合方法の確立」に関しては、前年度に設計が完了、納品された原子間力顕微鏡を用いて、ナノマニピュレーション装置の構築に取り組む。具体的には、原子間力顕微鏡に適した自作共焦点顕微鏡系を構築する予定である。また、構築したマニピュレーション装置を利用して、単一量子光源と、ナノファイバブラッグ共振器とのより精密な結合に取り組む予定である。「適切な単一量子光源の選択」に関しては、ダイヤモンド中窒素中心や半導体量子ドットに加えて、他の単一発光体についても評価、検討を行う。これらの他に、研究の過程で発案した、単一発光体の2光子励起の実験などにも取り組む予定である。また、平成28年度も、引き続き積極的に国内研究グループとの交流を進めると共に、国内外で開催される学会への参加、発表を行う。28年度が最終年度であるため、記入しない。
量子補正を繰り込んで古典的転回点における発散を除去できる半古典論

WKB法や鞍点法といった特異振動(漸近解析)の手法は、数学的には未整備の部分もあるけれど、物理の諸量を概算する上で役に立ってきた。そればかりでなく、量子・古典力学、熱・統計力学といった大きな2つの分野をつなぐ手法でもある。これらの手法は19世紀から知られている原始的な手法であるが、数学的に未整備な状態が続いたためか、その改良もほとんど進んでいない。18年度には、WKB法の改良であるcubic-WKB法に対応して、鞍点法の改良であるcubic鞍点法を完成させ"cubic steepest descent method"として論文を執筆した。また、これを数学的に説明するための道具として"Graph theoretic reformulation of traditional steepest descent method"を執筆した。平成18年度末には、さらにこれらの手法の不備が見付かったので、これを補う手法を完成させた。この手法の物理への適用が今後の課題である。われわれのグループは本年度の研究までに、WKB法のsmall parameterを繰り込んで古典的転回点での発散を除去する方法「Divergence-free WKB法」を提案してきた(Annals of Physics, volume 312(2004)p177-267)。WKB法とは、微分方程式の解の漸近挙動を知る方法であり、量子力学と古典力学の橋渡しをするという意味からもいたって重要である。昔から、漸近理論ではよく知られていたことだが、微分方程式の漸近挙動を求める方法と、ある積分の漸近表示を知ることは実は密接な関係があり、実際これまでのあらゆる漸近手法はこの両方の方法(微分方程式に対するものと積分に対するもの)から成っている。以上の話を総合すると、われわれの新しいDivergence-freeWKB法もまた、それと密接な関係にある積分の漸近表示を生み出すことができ、それを用いればcausticにおける発散を除去できるものと期待される。そしてそれは実際に可能であることがこれまでで分かっており、現在それをレポートする長大な論文を作成中である。もともとは本年度中に十分投稿し終えるものと期待していたが、それが長引いているのは、実は積分の漸近表示を求める方法(最急降下法という)にはこれまで良いレビュー論文が全くなく、われわれが自らそのレビューも作成しているためである。漸近解析は、微分方程式のWKB解を求めることと積分を鞍点法で評価することから成っている。これらの方法のポイントは微分方程式や積分を、代数方程式で表現される代表点に帰着させて評価することにある。この代数方程式の根は特性根または鞍点と呼ばれる。漸近解析の手法は物理学においてもよく用いられ、量子力学の古典極限(半古典論)、統計力学の熱力学極限、波動光学の幾何光学極限など大きな2つの分野をつなぐ手法として知られている。漸近解析の手法の欠点は、代数方程式の複数の根が縮退すると非物理的な発散が現れることである。このような発散が現れる場所はWKB法では転回点、鞍点法では焦点と呼ばれる。さて、私および東京工業大学の足立聡助手のグループは以前、divergence-free WKB法という転回点における発散を除去できるWKB法を提案した。これは量子力学でいえば、量子補正の効果を運動量に繰り込んで発散を除去するものである。そこで昨年度から「焦点における発散を除去できる鞍点法」をつくることを目的としてきた。これが作れれば、微分方程式および積分の両面でのdivergence-free漸近解析が完成し、量子力学での量子補正の効果、統計力学での熱ゆらぎの効果、波動光学での回折の効果などをうまく取り入れた極限の描像が見えてくることが期待される。ところが平成17年度はひとつ想定外のことがあり研究の進展が遅れてしまった。それは、従来の鞍点法を説明した本や論文はいくつかあるもののいずれも不備が多く、鞍点法を完全に説明するためには明らかに言語不足だったということである。それゆえに、われわれの「焦点における発散を除去できる鞍点法」を説明する前に、まず従来の鞍点法のレビューをわれわれ自身で作成しなければならなくなった。平成18年度には、従来の鞍点法のレビュー論文と「焦点における発散を除去できる鞍点法」のオリジナル論文を立て続けに投稿する。
「造形遊び」の体系化に基づくモデル題材の開発及びその映像化に関する研究

平成30年度は,研究実施計画で示した,三つのセクション(セクション1=『「造形遊び」の体系化』:以下S1,セクション2=『「造形遊び」のモデル化』:以下S2,セクション3=『「造形遊び」授業の映像化』:以下S3)の研究計画に沿って研究を遂行した。S1に関しては,本研究の理論的根幹となる「造形遊び」の歴史的な経緯,内容的な関係性に関して,主として造形遊びの黎明期から充実期に掛けて学習指導要領作成に深く関わった西野範氏の著述の分析を行い,その成果を「教科内容としての「造形遊び」導入時の捉え方についての考察ーテキストマイニングの手法からー」として学会で発表した(研究成果参照)。S2に関しては,モデル化のための資料収集として学校現場の研究会を視察するとともに,教育現場の実態の把握のために学校現場の協力の下アンケート調査を実施し,「造形遊び」に対する現場教員の認識について分析を行った。今回,5府県173名の教員と1大学130名の学生から回答を得ることができた。その回答内容と,平成20年の「学習指導要領解説図画工作編」における「造形遊び」に関する記述部分とを比較し分析を行った。分析に当たっては,KH Coderを使用したテキストマイニングの手法を採用した。分析の結果,両者の間には,「遊び」,「遊ぶ」,「自由」といった用語の使用や,資質能力に関する記述の有無等について差違が読み取れた。この成果については「教科内容としての「造形遊び」の認識に関する一考察ー教員及び学生へのアンケートをもとにー」として学会において発表(研究成果参照)するとともに,論文にまとめて学会誌で発表した(研究成果参照)。S3に関しては,研究分担者の西尾正寛(畿央大学・教授),研究協力者の大西洋史(関西国際大学・准教授),宮川紀宏(鳴門教育大学附属小学校・教諭)と次年度からの実践記録に向けて協力校について検討した。セクション1の『「造形遊び」の体系化』に関して,当初の研究計画では,先行研究,元教科調査官,研究団体等関係者への聞き取り調査を実施し,それらに基づき,専門家からの助言を受けながら「造形遊び」の歴史的な経緯,内容的な関係性等を俯瞰できるマップを作成し,体系化を図ることとしていた。そのなかで,元教科調査官,研究団体等関係者への聞き取りに関して,年度内での日程調整が付かず,次年度送りとしたものの,その他のセクション2の『「造形遊び」のモデル化』及び,セクション3の『「造形遊び」授業の映像化』に関しては,計画に沿って順調に進めることができていると判断する。セクション1の『「造形遊び」の体系化』に関しては,1年次に予定していた元教科調査官や研究団体等関係者への聞き取りは,次年度に日程を調整の上実施することとし,次年度内で,「造形遊び」の諸説を俯瞰した「造形遊び」の体系化を完了させることを目指す。また,セクション2の『「造形遊び」のモデル化』に関しては,本年度の成果をふまえつつ,これまでの小学校図画工作科の教科書に掲載されている「造形遊び」の題材の分析を行い,とりわけ高学年のモデル化のポイントを明らかにし,モデルとなる題材を開発する。そして,セクション3の『「造形遊び」授業の映像化』に関しては,協力校と実践者を年度内に確定させるとともに,撮影方法等の検討のために,協力校において予備的実践を行い,記録し,その内容について精査する。

そのなかで,元教科調査官,研究団体等関係者への聞き取りに関して,年度内での日程調整が付かず,次年度送りとしたものの,その他のセクション2の『「造形遊び」のモデル化』及び,セクション3の『「造形遊び」授業の映像化』に関しては,計画に沿って順調に進めることができていると判断する。セクション1の『「造形遊び」の体系化』に関しては,1年次に予定していた元教科調査官や研究団体等関係者への聞き取りは,次年度に日程を調整の上実施することとし,次年度内で,「造形遊び」の諸説を俯瞰した「造形遊び」の体系化を完了させることを目指す。また,セクション2の『「造形遊び」のモデル化』に関しては,本年度の成果をふまえつつ,これまでの小学校図画工作科の教科書に掲載されている「造形遊び」の題材の分析を行い,とりわけ高学年のモデル化のポイントを明らかにし,モデルとなる題材を開発する。そして,セクション3の『「造形遊び」授業の映像化』に関しては,協力校と実践者を年度内に確定させるとともに,撮影方法等の検討のために,協力校において予備的実践を行い,記録し,その内容について精査する。当初予定していた,元教科調査官,研究団体等関係者への聞き取りが日程の調整が合わず次年度に実施するこにしたために次年度使用額が生じた。実施できなかった,元教科調査官,研究団体等関係者への聞き取りに関しては,次年度に日程を調整の上実施し当該年度内で,「造形遊び」の諸説を俯瞰した「造形遊び」の体系化を完了させることを目指す。また,本年度には,昭和52年以降現在までに発刊された教科書に掲載された造形遊び題材について,整理分析をする予定であり,そのために,教科書研究センター等を訪問する旅費を計上する予定である。また,モデル授業の映像化に関しても,器材の性能等を検討し,適正な画質や機能のものを整備する予定であり,その経費を計上する予定である。さらに,次年度にも,研究の成果を,学会に於いて発表する予定であり,その旅費も計上する予定である。
ACC合成酵素のリン酸化を介した翻訳後制御によるエチレン生合成調節機構の研究

エチレンの生合成経路の鍵となるACC合成酵素はリン酸化によって、その酵素の安定性が制御されている。この研究ではACC合成酵素の脱リン酸化を担うprotein phosphatase (Ppase)の同定を試み、PPaseの一つであるPP2AがACC合成酵素の脱リン酸に関わること、そのうちの2つのBサブユニットがACC合成酵素の認識に関わると推測することができた。本課題ではエチレン生合成の律速酵素であるACC合成酵素のリン酸化による翻訳後制御機構の解明を目的とし、トマトの傷害誘導性ACC合成酵素LeACS2をモデルとして解析を行っている。LeACS2は翻訳後にリン酸化され安定型となり、脱リン酸化によって不安定型となり分解へと導かれる。ウェスタンブロット法およびPhos-Tag SDS-PAGE法により、LeACS2が翻訳後直ちにリン酸化され、ほぼすべてのLeACS2分子がリン酸化型として存在していることを明らかにした。このことはACC合成酵素の翻訳後制御の律速段階が脱リン酸化段階であることを意味している。そこでLeACS2の脱リン酸化を担うprotein phosphatase(PPase)の同定するために、リン酸化部位を含むLeACS2のC末端側の配列に基づきリン酸化ペプチドを合成し、このペプチドに結合するprotein phosphataseを探索した。その結果、二次元電気泳動上でPPaseの一つであるPP2Aと同じ挙動を示すタンパク質が検出された。これまで、イムノスクリーニング法により、LeACS2をリン酸化するprotein kinaseとしてcalciumdependent protein kinase(CDPK)(LeCDPK2)を同定している。一方、シロイヌナズナのACC合成酵素AtACS6は、CDPKの推定リン酸化部位とは別の部位がMAPKによってリン酸化される。このことから、ACC合成酵素が2種のprotein kinaseによってリン酸化されることが予測され、Phos-TagSDS-PAGE法を用い、果実組織におけるLeACS2のリン酸化状態を解析した。その結果、LeACS2がCDPKおよびMAPKの両者によってリン酸化されていることが明らかになった。エチレンはガス状の植物ホルモンであり、高等植物の一生を通じて様々な成長段階で重要な働きをしている。とりわけ果実の成熟や野菜・花卉の老化など、園芸作物に与える影響は極めて大きく、エチレンの作用を人為的に制御することは、園芸分野において重要な課題である。我々はエチレン生合成経路の鍵となるACC合成酵素がリン酸化によって、その酵素の安定性が制御されていることを明らかにしてきた。今年度は、ACC合成酵素の脱リン酸化を担うprotein phosphatase(PPase)の同定を試みた。これまでに、PPaseの一つであるPP2Aに対する阻害剤処理によりACC合成酵素の半減期が著しく遅延することが示されている。そこで、シロイヌナズナ変異体のうち、PP2AのAサブユニットに変異を持つrcn1に着目した。解析の結果、rcn1ではACC合成酵素活性およびエチレン生成量が増加していることが確認された。PP2AはA,BおよびCサブユニットからなる三量体で、それぞれのサブユニットに複数のアイソザイムが存在し、それらの組み合わせにより複数のPP2Aアイソザイムが存在する。このうち、Bサブユニットが基質特異性を決定している。このことから、rcn1ではRCN1(Aサブユニット)を欠損するため、ACC合成酵素を認識するBサブユニットが機能していないことが予測された。そこで、PP2Aの特性を考慮に入れたaffinityカラムにより、野生型とrcn1から、それぞれ黄化芽ばえで発現しているPPase群をほぼ網羅的に精製することに成功した。質量分析によって両者のBサブユニット組成を比較した。その結果、野生型のみに見られるBサブユニットが2つ同定されており、これがACC合成酵素の認識に関わると推測された。
過剰伸長RNAリピートを選択的に加水分解する低分子の開発

本申請研究は、神経変成疾患の原因となる過剰に伸長したRNAリピートを配列選択的に加水分解する低分子の開発とその応用展開を目的とする。過剰伸長RNAリピートは、核内に滞留しMBNL1などのスプライシング制御因子群とフォーカスと呼ばれる複合体を形成し、スプライシング制御因子の機能喪失を引き起こすことが分かっている。過剰伸長したリピートRNAが形成するヘアピン構造には多数のミスマッチ構造が生じることから、ミスマッチ結合分子に結合して近傍のリン酸エステル加水分解を誘導する低分子は、リピートRNA選択的な加水分解を促進する可能性があると考えた。本申請研究で開発する分子プローブを用いて、核内に滞留する過剰伸長RNAリピートを選択的に加水分解してフォーカスの形成を阻害し、神経変成疾患の発症を抑制することを最終的な目標とする。これまでに、核酸中のGGミスマッチを認識する分子NCDやAAミスマッチを認識する分子NAに、加水分解を誘導すると考えられるチオール基やイミダゾール基などのさまざまな官能基で修飾した各種誘導体を合成した。そして、それらの誘導体のミスマッチRNAの加水分解に与える影響を、HPLCとMALDI-TOF-MASSをもちいて詳細に解析した。結果、RNA二重鎖中のC-Cミスマッチ部位でリン酸ジエステルの切断が起きやすいことを確認した。また、NCDをチオール基で修飾した化合物NCD-SH、NAをチオール基で修飾した化合物NA-SHに関しては、標的リピート配列をテンプレートににダイマー化反応が効率よく進行することを見出し、それらの結果を本研究期間中にOrganic Letters, Chemical Communication誌に報告した。研究申請書に記載した研究計画のとおり、GGミスマッチを認識する分子NCDやAAミスマッチを認識する分子NAに、加水分解を誘導すると考えられるチオール基やイミダゾール基などのさまざまな官能基で修飾した各種誘導体のミニライブラリーを構築した。ミスマッチ構造を有する二重鎖RNAのリン酸ジエステル切断反応の反応速度は、リガンド存在下においてもあまり向上が見られなかった。しかしながら、NCDをチオール基で修飾した化合物NCD-SH、NAをチオール基で修飾した化合物NA-SHに関しては、標的リピート配列をテンプレートににダイマー化反応が効率よく進行することを見出し、それらの結果を本研究期間中にOrganic Letters, Chemical Communication誌に報告することができた。これまでの結果から、リン酸ジエステル結合の加水分解が当初の想定ほど向上しない原因としては、GGミスマッチ認識部位としてもちいたNCDのRNAへの結合が弱いことが原因として考えられる。NCDはGGミスマッチDNAへは強固に結合することがわかっていたものの、RNAへの結合はDNAへの結合に比べてだいぶ低いことが二重鎖融解測定の結果等よりわかった。これを踏まえ、ミスマッチRNAに強固に結合する認識部位の開発・NCDに強固に結合するミスマッチRNAの探索などを同時並行で行い、リン酸エステル加水分解と認識部位との結合能の定量的構造活性相関を行いたい。また、切断活性部位として、これまでスクリーニングしたチオール基やヒドロキシアミノ基に加え、システイン・ヒスチジンなどRNA切断酵素の切断活性残基を一つまたは二つ有する多様なリガンドを準備し、作成したミニライブラリーを用いて、様々な長鎖RNAリピートの切断活性を探索する予定である。リン酸ジエステル結合の加水分解活性の探索は、今年度確立した方法に準拠して行う予定である。申請者はこれまで、TNR病の発症機構の解明と分子プローブの開発に取り組み、その研究成果の一つとして、RNA中のミスマッチ塩基対近傍でリン酸ジエステル加水分解を促進するある分子プローブを見出した。過剰伸長したリピートRNAが形成するヘアピン構造には多数のミスマッチ構造が生じることから、ミスマッチ結合分子に結合して近傍のリン酸エステル加水分解を誘導する低分子は、リピートRNA選択的な加水分解を促進する可能性がある。今年度は、核酸中のGGミスマッチを認識する分子NCDに求核性置換基であるチオール基をリンカーを介して有するNCD-C3-SHのRNA加水分解に与える影響を、HPLCとMALDI-TOF-MASSをもちいて詳細に解析した。結果、RNA二重鎖中のC-Cミスマッチ部位でリン酸ジエステルの切断が選択的に起こることを確認した。しかしながら、リン酸ジエステルの切断部位とミスマッチ部位の分子認識にもあまり相関は見られなかった。また、NCD-C3-SHのデザインを基に、ミスマッチ結合分子NCDと切断活性を有すると考えられる官能基ををリンカーで結合した分子のミニライブラリーを作成した。N-N(N = U, C, A, G)ミスマッチ構造を有する二重鎖RNAとNCD-C3-SHを生体内類似の条件下反応させて、ミスマッチRNAの加水分解実験を行った。反応の推移は逆送HPLCをもちいて追跡し、分取したフラクションはMALDI-TOF-MASSで精密に同定した。結果、ミスマッチ結合分子であるNCDにアルキルチオールを結合したNCD-C3-SHは、若干ながらC-CミスマッチRNAのリン酸ジエステル結合の加水分解を示した。

しかしながら、NCD-C3-SHが触媒するリン酸ジエステル切断反応の反応速度は、研究開始時に想定したほど高くなかった。また、リン酸ジエステルの切断部位とミスマッチ部位の分子認識にもあまり相関が見られなかった。本申請研究は、神経変成疾患の原因となる過剰に伸長したRNAリピートを配列選択的に加水分解する低分子の開発とその応用展開を目的とする。過剰伸長RNAリピートは、核内に滞留しMBNL1などのスプライシング制御因子群とフォーカスと呼ばれる複合体を形成し、スプライシング制御因子の機能喪失を引き起こすことが分かっている。過剰伸長したリピートRNAが形成するヘアピン構造には多数のミスマッチ構造が生じることから、ミスマッチ結合分子に結合して近傍のリン酸エステル加水分解を誘導する低分子は、リピートRNA選択的な加水分解を促進する可能性があると考えた。本申請研究で開発する分子プローブを用いて、核内に滞留する過剰伸長RNAリピートを選択的に加水分解してフォーカスの形成を阻害し、神経変成疾患の発症を抑制することを最終的な目標とする。これまでに、核酸中のGGミスマッチを認識する分子NCDやAAミスマッチを認識する分子NAに、加水分解を誘導すると考えられるチオール基やイミダゾール基などのさまざまな官能基で修飾した各種誘導体を合成した。そして、それらの誘導体のミスマッチRNAの加水分解に与える影響を、HPLCとMALDI-TOF-MASSをもちいて詳細に解析した。結果、RNA二重鎖中のC-Cミスマッチ部位でリン酸ジエステルの切断が起きやすいことを確認した。また、NCDをチオール基で修飾した化合物NCD-SH、NAをチオール基で修飾した化合物NA-SHに関しては、標的リピート配列をテンプレートににダイマー化反応が効率よく進行することを見出し、それらの結果を本研究期間中にOrganic Letters, Chemical Communication誌に報告した。研究申請書に記載した研究計画のとおり、GGミスマッチを認識する分子NCDやAAミスマッチを認識する分子NAに、加水分解を誘導すると考えられるチオール基やイミダゾール基などのさまざまな官能基で修飾した各種誘導体のミニライブラリーを構築した。ミスマッチ構造を有する二重鎖RNAのリン酸ジエステル切断反応の反応速度は、リガンド存在下においてもあまり向上が見られなかった。しかしながら、NCDをチオール基で修飾した化合物NCD-SH、NAをチオール基で修飾した化合物NA-SHに関しては、標的リピート配列をテンプレートににダイマー化反応が効率よく進行することを見出し、それらの結果を本研究期間中にOrganic Letters, Chemical Communication誌に報告することができた。これまでの結果から、GGミスマッチ認識部位としてもちいたNCDのRNAへの結合が弱いことが原因の一つとして考えられる。
経済成長プロセスにおける健康資本および人的資本の役割に関する理論的・実証的研究

平成16年度研究計画として掲げたのは,「社会的共通資本のマクロ分析」のプロジェクトをすすめる中で,諸研究の中から具体的な成果を世に問うということであった.理論的分析では,「健康資本蓄積とマクロ経済の収束」が査読誌『医療と社会』に掲載された.本論文は,健康資本を含んだ2部門成長モデルを構築しその収束特性を調べる中で,関連する実証研究結果との整合性を強調する内容の論文であるが,これに関してより詳細な分析を展開している英語論文は"The Speed of Convergence ina Two-Sector Growth Model with Health Capital"(PIEディスカッション・ペーパー・シリーズNo.245)としてまとめられ,現在Economic Modelling誌に投稿中である.続いて実証的研究では,15年度から継続して研究を行ってきた「人的資本形成と教育政策」が査読誌『国民経済雑誌』に掲載された.本論文の萌芽は平成15年3月に一橋大学に提出した学術研究論文第3章にみられ,その後継続的に研究を行ってきたものである.また社会的共通資本の包括的な実証分析を意図して,15年度よりパネルデータセットの整備をすすめている.16年度中の完成・利用を企図していたが,途中,理論的分析に集中したため現時点で完成には至っていないが,17年度早々には利用可能となりそうであり大きな成果が期待できる.最後に平成14年にすでに査読誌に掲載されていた2本の共著論文が,鴇田忠彦〔編著〕(2004)『日本の医療改革』東洋経済新報社〔刊〕に掲載され,広く世に問われることとなった.本年度に関しても,15年度同様,研究計画は順調に実行されたものと思われる.17年度は東北学院大学という新しい研究環境の下での再スタートとなるが,これまでに行ってきた基盤的研究の上に立ちすぐれた研究成果の発信に努めていく所存である.平成15年度の研究計画として掲げたのは,「社会的共通資本のマクロ分析」を行うにあたっての基礎的研究基盤の整備である.理論研究としては,主に2つの方向性で研究に取り組んできた。1つは,健康資本蓄積を考慮したマクロ動学モデルの開発であり,これについては幸いにも,"Tax Financed Government Health Expenditureand Growth with Capital Deepening Externality"と題してEconomics Bulletin誌に掲載された。いま1つは,社会的共通資本の中でも環境知識資本の役割に注目した研究を進めており,その萌芽は現段階で、一橋大学大学院経済学研究科のディスカッションペーパーとしてまとめられている沖論文は海外の査読付学術雑誌に投稿するため現在改訂中である。次に実証研究では,平成16年度以降に使用する,教育データ,医療データを含んだパネルデータセットの構築を集中的に進めてきた。また,従来から行ってきた人的資本蓄積と経済成長の実証分析の関連で,平成15年度は,主に人的資本形成に関する問題に取り組んできた。やや具体的に述べるならば,各国における経済発展段階の違いに応じて,発展のために必要とされる知識のタイプが変化するか否かを実証的に検証する論文である。この成果は「人的資本形成と教育政策と題した論文にまとめられ,現在国内の査読付学術雑誌に投稿中である。本年度は,当初企図していた研究基盤の整備がある程度予定通りに進んだと思われる。来年度も研究計画に沿って主に政策的観点にウェイトを置いた研究を行っていく予定である。平成16年度研究計画として掲げたのは,「社会的共通資本のマクロ分析」のプロジェクトをすすめる中で,諸研究の中から具体的な成果を世に問うということであった.理論的分析では,「健康資本蓄積とマクロ経済の収束」が査読誌『医療と社会』に掲載された.本論文は,健康資本を含んだ2部門成長モデルを構築しその収束特性を調べる中で,関連する実証研究結果との整合性を強調する内容の論文であるが,これに関してより詳細な分析を展開している英語論文は"The Speed of Convergence ina Two-Sector Growth Model with Health Capital"(PIEディスカッション・ペーパー・シリーズNo.245)としてまとめられ,現在Economic Modelling誌に投稿中である.続いて実証的研究では,15年度から継続して研究を行ってきた「人的資本形成と教育政策」が査読誌『国民経済雑誌』に掲載された.本論文の萌芽は平成15年3月に一橋大学に提出した学術研究論文第3章にみられ,その後継続的に研究を行ってきたものである.また社会的共通資本の包括的な実証分析を意図して,15年度よりパネルデータセットの整備をすすめている.16年度中の完成・利用を企図していたが,途中,理論的分析に集中したため現時点で完成には至っていないが,17年度早々には利用可能となりそうであり大きな成果が期待できる.最後に平成14年にすでに査読誌に掲載されていた2本の共著論文が,鴇田忠彦〔編著〕(2004)『日本の医療改革』東洋経済新報社〔刊〕に掲載され,広く世に問われることとなった.本年度に関しても,15年度同様,研究計画は順調に実行されたものと思われる.17年度は東北学院大学という新しい研究環境の下での再スタートとなるが,これまでに行ってきた基盤的研究の上に立ちすぐれた研究成果の発信に努めていく所存である.
顎関節部の発育に関与する咬合因子の解明

顎口腔機能に異常を認めない個性正常咬合を有する乳歯列期(IIA期)小児4名,混合歯列期(IIIA期)小児7名,成人10名の被験者について顎運動を測定した.被験運動は矢状面内限界運動,左右側方限界運動,前方滑走運動,左右側方滑走運動,最大開閉口運動とした.顎運動の測定は,IIA期小児については磁気位相空間を利用した顎運動測定器,IIIA期小児については6自由度顎運動測定器(松風社製,MM-JI-E)を使用した.解析点は切歯点,左右の運動論的顆頭点,解剖学的顆頭中央点である.解析は,小児の側方滑走運動時の3次元的な顆頭移動量を直線距離で求め,成人と比較検討した.さらに6自由度顎運動データに基づく限界運動,滑走運動に関するパラメータを用いて小児の顎口腔機能を評価した.小児の側方滑走運動における作業側顆頭移動量は成人に比較して有意に大きく,IIA期小児,IIIA期小児,成人の順で移動量が減少する傾向を示した.前後,上下各方向への作業側顆頭移動量も同傾向であったが,左右方向への顆頭移動量のみIIIA期小児の移動量が最も大きな傾向を示した.限界運動については最大顆頭移動量が成人より有意に小さく,最前方咬合位における顆頭移動量,最側方咬合位における作業側顆頭移動量が成人に比較して有意に大きいことが示された.滑走運動については矢状面,前頭面における切歯路角が成人に比較して有意に小さいことが示された.以上の結果から,小児は成人と比較して滑走運動時の平行移動要素が大きく,下顎全体として可動性の高い水平的な運動をしていることが明らかになった.小児の顆頭運動は成長とともに制限されるようになるものの,IIIA期小児においてはまだ側方への運動に自由度が残されていることが推察された.以上の結果の一部は,第37回日本小児歯科学会大会,日本顎口腔機能学会第19回学術大会において発表した.顎口腔系に異常を認めない乳歯列咬合完成期(IIA期)の小児5名,混合歯列期(IIIA期)の小児8名の被験者について顎運動を測定した.顎運動の測定はIIA期小児については磁気位相空間を利用した顎運動測定器を用いて行い,IIIA期小児については6自由度顎運動測定器(松風社製,MM-JI-E)を用いて行った.また可能な被験者については頭部X線規格写真の撮影を行い,歯列に対する顎関節の位置,解剖学的顆頭中央点の検索を行った.解析は.まずグラフィックターミナル上で各種限界運動経路から求まる運動論的顆頭点の検索を行った.その結果,小児の場合,矢状面限界運動から全運動軸点は明確に求めることができるが,側方限界運動を加えると運動経路のばらつきが大きく,経路に上下的に厚みをもつ場合が多く認められた.すなわち成人に比べて顆頭点での運動経路の収束性は低く,運動論的顆頭点が明確には求まらない場合が多かった.この理由として下顎全体の側方移動量が大きいものと推察し,顎運動を下顎全体の運動として把握し,理解するために,コンピュータグラフィックの手法を用いて画面上で小児の顎運動を再現し,顎間軸モデルによる解析を加えて検討した.その結果,小児の側方滑走運動において,顎間軸は成人のように作業側顆頭付近には存在せず,また運動の進行とともに顎間軸の位置は変化し,作業側顆頭付近に一定の回転中心をもたない場合が多く認められた.さらに側方滑走運動時,作業側の顆頭移動量が有意に大きいことが明らかとなった.以上の結果の一部については,日本顎口腔機能学会第17回学術大会において発表した.顎口腔機能に異常を認めない個性正常咬合を有する乳歯列期(IIA期)小児4名,混合歯列期(IIIA期)小児7名,成人10名の被験者について顎運動を測定した.被験運動は矢状面内限界運動,左右側方限界運動,前方滑走運動,左右側方滑走運動,最大開閉口運動とした.顎運動の測定は,IIA期小児については磁気位相空間を利用した顎運動測定器,IIIA期小児については6自由度顎運動測定器(松風社製,MM-JI-E)を使用した.解析点は切歯点,左右の運動論的顆頭点,解剖学的顆頭中央点である.解析は,小児の側方滑走運動時の3次元的な顆頭移動量を直線距離で求め,成人と比較検討した.さらに6自由度顎運動データに基づく限界運動,滑走運動に関するパラメータを用いて小児の顎口腔機能を評価した.小児の側方滑走運動における作業側顆頭移動量は成人に比較して有意に大きく,IIA期小児,IIIA期小児,成人の順で移動量が減少する傾向を示した.前後,上下各方向への作業側顆頭移動量も同傾向であったが,左右方向への顆頭移動量のみIIIA期小児の移動量が最も大きな傾向を示した.限界運動については最大顆頭移動量が成人より有意に小さく,最前方咬合位における顆頭移動量,最側方咬合位における作業側顆頭移動量が成人に比較して有意に大きいことが示された.滑走運動については矢状面,前頭面における切歯路角が成人に比較して有意に小さいことが示された.以上の結果から,小児は成人と比較して滑走運動時の平行移動要素が大きく,下顎全体として可動性の高い水平的な運動をしていることが明らかになった.

小児の顆頭運動は成長とともに制限されるようになるものの,IIIA期小児においてはまだ側方への運動に自由度が残されていることが推察された.以上の結果の一部は,第37回日本小児歯科学会大会,日本顎口腔機能学会第19回学術大会において発表した.
口腔扁平上皮がんのカスパーゼカスケード活性化によるアポトーシス誘導

Caspaseの活性化機構の調節に重要な役割を演じているBcl-2ファミリーに属するBnip3はBH-3 only proteinの一つで、BH3ドメインと膜貫通(TM)ドメインを持ち、アポトーシスの誘導タンパクとして機能する。Bnip3とcaspaseの関係を明らかにすることを目的としてBnip3の膜貫通ドメインのアポトーシス誘導能における役割を検討した。その結果、Bnip3とCED-3の単独遺伝子導入ではそれぞれ10%前後のアポトーシスが誘導された。両者の共導入では単独導入により誘導される細胞死の2倍以上のアポトーシスの誘導が認められ、相乗的なアポトーシスを誘導効果があることが示唆され、この過程にはBnip3はCED-3との結合とTMドメインによるCED-3のミトコンドリアヘの局在が必須であることが示唆された.このようなBnip3によるアポトーシスの誘導機構の詳細を知るために、アデノウイルスの新規ウイルスがん遺伝子E4orf6を用いて実験を行った。E4orf6はがん抑制遺伝子p53ファミリータンパクに結合し、それらの機能を抑制することを我々は報告してきた。E4orf6はBNIP3のアポトーシス誘導能を抑制した。E4orf6はN末端側にNuclear Export Signal (NES)をコードする領域を持っている。E4orf6とBNIP3を293細胞に遺伝子導入し、レーザー共焦点顕微鏡により観察したところ、E4oef6は細胞質中でBNIP3のミトコンドリアヘの局在を変化させることが認められた。さらにBNIP3との結合にはNESを含むがんの悪性化に重要な役割を果たす領域が必要であった。これらの結果はE4orf6はBNIP3をターゲットにして細胞中で相互作用し細胞を悪性化することを示唆している。ヒトがん細胞でもE4orf6に相当するがん遺伝子がp53ファミリーを介さずにアポトーシス抑制的に働き、細胞がん化に働いているものを思われ、今後このような機能をもつ細胞がん遺伝子をターゲットにしてがん細胞のアポトーシスを誘導することによってがんの遺伝子治療に寄与するものと思われた。Caspaseは活性中心にシステインを持っているプロテアーゼで、アポトーシス誘導機溝において中心的役割を担っており、その活性化経路においてイニシエーターとエグゼキューターに分類でき、イニシエーターcaspaseが活性化されることにより下流でエグゼキューターcaspaseを活性化し,不可逆的アポトーシスを引き起こす。Caspaseの活性化経路・活性化機溝の調節にはBH(BCL-2 homology)ドメインを構造的にもつBcl-2 familyが重要な役割を演じていることが明らかになっている。この中でBH3ドメインのみをもつBH3 only proteinはアポトーシスの引き金となることが最近明らかになってきた。Bnip3はBH-3 only proteinの一つで、BH3ドメインと膜貫通(TM)ドメインを持ち、アポトーシスの誘導タンパクとして機能する。Bnip3とcaspaseの関係を明らかにすることを目的としてBnip3の膜貫通ドメインのアポトーシス誘導能における役割関係を検討した。Bnip3とCED-3の単独遺伝子導入ではそれぞれ10%前後のアポトーシスが誘導された。両者の共導入では単独導入により誘導される細胞死の2倍以上のアポトーシスの誘導が認められ、相乗的なアポトーシスを誘導効果があることが示唆された。TMドメイン削除ミュータントとの共導入ではこのような相乗的効果は観察されなかった。

さらに、Bnip3とCED-3の結合に関する検討を行い、Bnip3とCED-3がTMドメインを介さずに結合することが示唆された。Bnip3とCED-3の遺伝子をCos7に共導入したところ,本来細胞質中にびまん性に発現するCED-3が、ミトコンドリアへとその局在が変化することが確認された.以上の結果から,Bnip3はCED-3とTMドメインを介さずに結合するが、相乗的アポトーシス誘導にはBnip3のTMドメインによるCED-3のミトコンドリアへの局在が必須であることが示唆された.Caspaseの活性化機構の調節に重要な役割を演じているBc1-2ファミリーに属するBnip3はBH-3only proteinの一つで、BH3ドメインと膜貫通(TM)ドメインを持ち、アポトーシスの誘導タンパクとして機能する。Bnip3とcaspaseの関係を明らかにすることを目的としてBnip3の膜貫通ドメインのアポトーシス誘導能における役割を検討した。その結果、Bnip3とCED-3の単独遺伝子導入ではそれぞれ10%前後のアポトーシスが誘導された。両者の共導入では単独導入により誘導される細胞死の2倍以上のアポトーシスの誘導が認められ、相乗的なアポトーシスを誘導効果があることが示唆され、この過程にはBnip3はCED-3との結合とTMドメインによるCED-3のミトコンドリアへの局在が必須であることが示唆された.このようなBnip3によるアポトーシスの誘導機構の詳細をしるために、アデノウイルスの新規ウイルスがん遺伝子E4orf6を用いて実験を行った。E4orf6はがん抑制遺伝子p53ファミリータンパクに結合し、それらの機能を抑制することを我々は報告してきた。E4orf6はBNIP3のアポトーシス誘導能を抑制した。E4orf6はN末端側にNuclear Export Signal (NES)をコードする領域を持っている。E4orf6とBNIP3を293細胞に遺伝子導入し、レーザー共焦点顕微鏡により観察したところ、E4orf6は細胞質中でBNIP3のミトコンドリアへの局在を変化させることが認められた。さらにBNIP3との結合にはNESを含むがんの悪性化に重要な役割を果たす領域が必要であった。これらの結果はE4orf6はBNIP3をターゲットにして細胞中で相互作用し細胞を悪性化することを示唆している。ヒトがん細胞でもE4orf6に相当するがん遺伝子がp53ファミリーを介さずにアポトーシス抑制的に働き、細胞がん化に働いているものを思われ、今後このような機能をもつ細胞がん遺伝子をターゲットにしてがん細胞のアポトーシスを誘導することによってがんの遺伝子治療に寄与するものと思われた。
免疫複合体病における治療ターゲットとしての活性酸素種及びNO,CO,H_2Sの解析

今回我々は炎症の代表例である免疫複合体病の一つであるアルザス反応の動物モデルを用いて炎症におけるHydrogen sulfide(H_2S)の役割を検討した。H_2Sの供給源としてNaHSを選択し、野生型マウス腹腔内に投与したところ有意に炎症反応を抑えた。また接着分子の一つであるselectinの欠損マウスを用いた同様の実験にてE-, P-selectin欠損マウスではH_2Sの炎症抑制作用は認められたが、L-selectin欠損マウスでは認められなかった。同様の結果は3種のselectinに対する抗体を用いたblocking studyでも認められた。即ちH_2Sは炎症において抗炎症性に働き、その働きはL-selectinを介して行われる事が明らかになった。免疫複合体病の機序を解明するためには、適切な動物モデルが必要となる。免疫複合体による炎症は感作したウサギにウマ血清を皮内注射する方法によりアルサス反応として1903年にArthusにより記載された。その後、抗体を皮膚に注射し、抗原を静注する逆アルサス反応(reverse passive Arthus reaction)がその簡便性と再現性のよさから現在では最も広く用いられている。この逆アルサス反応ではヒトの血管炎と同様の病理組織学的所見が認められ、免疫複合体病の適切な動物モデルとされている。研究分担者の佐藤らは過去に、逆アルサス反応を用いて、新規治療法の開発に精力的に取り組んできた(J Immunol 168: 2970-2978, 2002; Am J Pathol 162: 1463-1473, 2003; J Leukoc Biol 76: 374-382, 2004)。研究代表者の清水はこのモデルを使いCarbon monoxide (CO)を誘導するHeme oxygenase (HO)-1の活性化剤をマウスに投与し炎症反応の改善、HO-1の阻害剤剤投与にて炎症の悪化を確認し、すでに発表している。(Shimizu K et al.Clin Exp Immunol 153: 245-257, 2008)Nitric oxide(NO), COに比較して同じガス状物質であるHydrogen sulfide(H_2S)の生体内での働きはまでまだ不明の点が多い。現在H_2Sを発生するNaHSをマウスに投与しアルザス反応のH_2Sによる影響を検討中である。NO, COとH_2Sの関係を検討するためNO synthase(NOS)-1, -2, -3ノックアウトマウスをジャクソンラボより購入し現在繁殖中であり、近々に検討に入れると考えている。免疫複合体病の機序を解明するには、適切な動物モデルが必要である。免疫複合体による炎症は感作したウサギにウマ血清を皮内注射する方法によりアルサス反応として1903年にアルサスにより記載された。その後抗体を皮膚に注射し、抗原を静注する逆アルサス反応がその簡便性と再現性の良さから現在では最も広く用いられている。よって炎症におけるガス状伝達物質である一酸化窒素(NO)、一酸化炭素(CO)の関与は興味あるところである。研究代表者の清水はこのモデルを使いCOを誘導するHeme oxygenase(HO)-1の活性化剤をマウスに投与し炎症反応の改善、HO-1の阻害剤投与にて炎症の悪化を確認し、すでに発表している。(Shimizu K et al.Clin Exp Immunol 153:245-257,2008)一方硫化水素(H_2S)はNO、COに対し第3のガス状分子として注目されてきている。H_2Sはその毒性で知られているが、NO、COに比較してH_2Sのガス状伝達物質としての生体内での働きはいまだ不明の点が多い。H_2Sを発生させるNaHSをマウスに腹腔内投与し逆アルザス反応におけるH_2Sの影響を検討し、2009年12月に福岡で開催された第34回研究皮膚科学会において発表した。H_2Sは逆アルサス反応の皮膚病変において炎症反応のマーカーであるTNF-αmRNAの発現を低下させた。またL-selectin,Interferon-γmRNAの低下も同時に確認した。現在、結果をまとめ論文投稿準備中である。硫化水素(H_2S)は一酸化窒素(NO)、一酸化炭素(CO)についで第3のガス状分子として注目されてきているが、体内での働きはいまだ不明の点が多い。特に炎症においては議論の分かれるところであり相反する報告がなされている。