hpprc/llmjp-kaken huggingface dataset:
腫瘍特異的プロモーターを活用した消化器腫瘍に対する自殺遺伝子治療の検討

腫瘍特異的な遺伝子発現は、がんに対する遺伝子治療の安全性と効率にとって重要な課題である。そこで腫瘍細胞に強く発現し、正常組織に発現がみられない遺伝子、あるいは腫瘍細胞に高発現をみる遺伝子のプロモーターに着目し、その転写調節領域を解析した。その結果(1)ミッドカイン遺伝子はヒトの消化器がんに高頻度に発現する遺伝子で、ヒトの食道がんでは14例中8例に、肝がんでは15例中14例に強い発現を認めた。しかし、いずれ腫瘍の場合も同一患者の非がん部における発現は全く認めなかった。(2)ミッドカイン遺伝子の転写調節領域を用いてレポーターアッセイを行なうと、転写開始点より550bp上流までの領域に、腫瘍細胞における特異的な転写を司るシスエレメントが存在していた。(3)胃がん、食道がん等で強い発現をみるc-erbB-2遺伝子の転写調節領域を用いて、プロモーター活性を測定すると、転写開始点より250bp上流までの領域は、腫瘍細胞において強い転写活性を示したが、正常線維芽細胞では転写活性が極めて弱かった。(4)腫瘍増殖にともなって生じる低酸素状態に反応して、遺伝子発現が高まるVEGF遺伝子について、その転写調節領域を検討したところ、転写開始点より1.2kb上流に低酸素反応領域が存在した。(5)これらのプロモーター領域の下流に自殺遺伝子(HSV-TK)を結合し、腫瘍細胞に発現させると、プロドラックに対する感受性が著しく増強した。(6)自殺遺伝子療法として、deoxycytidine kinase/ara-C、uracil phosphoribosyl transferase/5-FU系の有用性を示した。その結果、(1)ミッドカイン遺伝子はヒトの消火器がんに高頻度で発現する遺伝子で、ヒトの食道がんでは14例中8例に、肝がんでは15例中14例に強い発現を認めた。しかし、いずれ腫瘍の場合も非がん部での発現は全く認めなかった。(2)ミッドカイン遺伝子の5'側上流領域2.3kbの下流にレポーター遺伝子を結合させたところ、検討した食堂がん、肝がん、膵がん細胞のいずれにおいても、強い転写活性を検出した。そこで、5'側上流領域の各種欠損変異体を作成し、上記の細胞を用いて転写活性を検討すると、550bp領域までプロモーター領域を限定することが可能であった。(3)胃がん、食道がん等で強い発現をみるc-erbB2遺伝子の5'側上流領域550bpを、PCRをもちいてクローニングし、この領域を有する転写活性を検討したところ、腫瘍細胞では強い活性を示したが、正常線維芽細胞では転写活性が極めて弱かった。(4)腫瘍増殖にともなって生じる低酸素状態に反応して遺伝子発現が高まるVEGF遺伝子の転写調節領域1.2kbをPCRでクローニングし、その下流にGFP遺伝子を結合させた。このDNAを腫瘍細胞に発現させたところ、腫瘍径の増大にともなって、GFP遺伝子が発現し、低酸素状態における遺伝子発現と一致する結果を得た。(5)また、このプロモーター領域の下流に自殺遺伝子(HSV-TK)を結合し、腫瘍細胞に発現させると、低酸素状態に応じて、プロドラックに対する感受性が著しく増強した。そこで腫瘍細胞に強く発現し、正常組織に発現がみられない遺伝子、あるいは腫瘍細胞に高発現をみる遺伝子のプロモーターに着目し、その転写調節領域を決定しようとした。その結果(1)多くのヒト消化器腫瘍で強い発現をみるミッドカイン遺伝子の5′上流領域550bpに、腫瘍細胞で転写を司るシスエレメントが存在していたが、同じ領域を用いたレポーターアッセイでは正常線維芽細胞において転写活性が見られなかった。

(2)胃がん、食道がん等で強い発現をみるc-erbB2遺伝子の5′上流領域の欠損変異体を作成し、レポーターアッセイにて、腫瘍細胞と正常線維芽細胞とで、その転写活性を比較した。転写開始点より-250bp上流の領域を使用した場合、腫瘍細胞において強い転写活性を認めたが、正常線維芽細胞での活性は弱かった。そこで、これらのプロモーター領域を用いたin vivoにおける遺伝子発現を検討した。その結果(1)ミッドカインプロモーター領域の下流にbeta-galactosidase遺伝子を連結させ、エレクトロポレーションを用いて、この遺伝子を腫瘍ならびに周囲正常組織に導入した。組織染色を検討すると、このレポーター遺伝子は腫瘍組織に特異的に導入され、周囲の組織にはほとんど導入されていなかった。(2)c-erbB2プロモーター領域の下流に、HSV-TK自殺遺伝子を結合させ、腫瘍細胞にこの遺伝子を導入すると、プロドラックであるガンシクロビルに対する感受性が増強した。さらに、この遺伝子導入細胞をマウスに接種し、腫瘍を形成せしめたあと、ガンシクロビルを投与すると、一旦生着した腫瘍は退縮した。
骨髄幹細胞を用いた嗅球神経細胞の再生研究

現在の医療では回復が困難な重度嗅覚障害の新たな治療法として、近年著しく進展している骨髄(幹)細胞を用いた再生治療が期待されている。本研究では、嗅上皮と比べ再生が難しいとされる嗅球組織の再生において、骨髄細胞を用いた再生治療の可能性を見出すことを目的とした結果、再生治療は嗅上皮障害だけでなく嗅球障害においても有効な治療法となりうる可能性が示唆された。また、サイトカイン(たんぱく質性因子)を用いることで再生治療の有効性をより高められる可能性も示唆された。本年度の研究では、骨髄細胞を用いた嗅球障害マウスの嗅覚機能回復を検討するため、(1)移植骨髄細胞の嗅球構成細胞への分化能の解析、(2)嗅球障害時における移植骨髄細胞の経時的変化について観察を行った。(1)野生型マウスにX線を照射し、GFPトランスジェニックマウス由来骨髄細胞の経静脈移植を行った。次に、薬物投与等による嗅球障害を与えた後、組織学的観察を行った。嗅球構成細胞の同定には、NeuN(神経細胞:核蛋白)、NF(神経細胞:軸索、樹状突起)、TBX21(投射細胞:僧帽細胞、房飾細胞)、ARX(抑制性介在神経細胞:傍糸球細胞、顆粒細胞)、TuJ1(幼若神経細胞)、OMP(成熟嗅神経細胞)、GFAP(グリア細胞)抗体を用い、GFP抗体との蛍光二重免疫染色を行った。その結果、NeuN、NF、TBX21、GFAP、OMPの抗体についてGFPとのダブルポジティブ細胞が確認され、骨髄細胞の嗅球構成細胞への分化能が確認された。他の抗体についてもGFP抗体との蛍光二重免疫染色を引き続き検討していく予定である。(2) GFPマウス骨髄細胞移植を行った後、薬物投与による嗅球障害を与え、経時的変化を組織学的に観察した。その結果、嗅球でのGFP陽性細胞は、薬物投与から経時的に増加する傾向が認められた。また、GFP陽性細胞は、嗅球の外側から内側の組織に向かって経時的に増加する様子が観察された。これらのことから、嗅球障害時において、骨髄細胞は嗅球の外側組織へ優先的に取り込まれた後、内側組織に移行すると考えられた。今後も詳細に検討していく予定である。本年度では、骨髄細胞を用いた嗅球障害マウスの嗅覚機能回復を目指し、(1)サイトカインを用いた骨髄細胞の取り込み率増加に関する検討(2)サイトカイン投与群・未投与群における移植骨髄細胞の嗅球構成細胞への分化動向解析(3)嗅球障害後における移植骨髄細胞の動向に関する検討を行った。(1) X線照射後に骨髄移植(GFPマウス由来骨髄細胞の経静脈移植)・嗅球障害(薬剤投与)を施したマウスを作製し、サイトカイン(G-CSF, G-CSF+SCF, SCF)投与群、サイトカイン未投与群に分けて組織学的観察を行った。骨髄細胞の取り込み率検討では、嗅球組織内でのGFP陽性細胞をカウントし、単位面積あたりの陽性細胞数を比較した。その結果、G-CSF+SCF投与群においてサイトカイン未投与群との有意差が認められ、G-CSF及びSCFの単一投与より複合投与の方が骨髄細胞の取り込み率を増加させることが判明した。(2) (1)で作製した各条件下での嗅球組織切片を用いて、抗GFP抗体と各種抗体(神経細胞同定抗体:TBX21, Arx等、グリア細胞同定抗体:GFAP, Iba1等)との蛍光2重免疫染色を行った。その結果、いずれの条件下でもGFP陽性細胞はグリア細胞とのダブルポジティブが多く観察された。(3)骨髄移植・嗅球障害を施したマウスを作製し、障害から経時的に嗅覚組織を視察した。嗅上皮と嗅球の組織障害は異なる時期に観察され、各組織でのGFP陽性細胞も障害観察時に多く見られた。以上より、サイトカイン複合投与は、骨髄細胞を用いた嗅球障害マウスの嗅覚機能回復において大きな因子となることが示唆された。また、移植骨髄細胞の多くがグリア細胞に分化していたことから、骨髄細胞は神経細胞の修復等への積極的関与が示唆された。さらに、薬剤投与による嗅上皮及び嗅球の組織障害にはタイムラグがあることから、目的とする嗅覚組織の再生にこのタイムラグの活用が示唆された。
座位行動から身体活動への置換がNAFLDに与える影響：客観指標による縦断疫学研究

2018年度は、ベースラインデータを構築するために、1500名以上の人間ドック受診者を対象に加速度計を配布し、身体活動データを収集した。また、身体活動データをクリーニングするプログラムを専門業者、共同研究者と共に開発・修正し、多様な身体活動データを自動算出できるようにした。ベースラインデータに基づき、partitionモデルとisotemporal substitution(IS)モデルを取り入れたロジスティック回帰分析を行った。従属変数には、腹部超音波検査に基づく脂肪肝所見の有無を投入し、独立変数には加速度計データ、調整変数を投入した。非アルコール性脂肪肝(nonalcoholicfatty liver disease:NAFLD)に関する解析を行うために、アルコール摂取量が1日あたり23g未満の者を対象に用いた。解析の結果、partitionモデルにおいて、NAFLDの低い罹患とは、高水準の低強度活動および中高強度活動の両方が有意に関連したが、座位時間は関連しなかった。ISモデルでは、座位時間を低強度活動もしくは中高強度活動に置換えた場合に、NAFLDの罹患率が低い値を示すことがわかった。2019年度は、ベースラインデータをより厚くするために、新規対象者の追加と、1年目の追跡調査を行う。また、横断データに基づく研究成果の発表に努める。当初の計画に比べ、ベースライン調査のサンプル数が減ったが、1500名以上の人間ドック受診者に対し、加速度計を配布できている。また、2019年度の追跡調査の準備も滞りなく行えている。ベースライン調査における不足分は、2019年度にも新規対象者を追加することで補う。脂肪肝の評価については、現在の超音波検査に基づく判定データに加え、血液データも取り入れ、解析を充実させる。研究協力機関が活動量計を予定より多く購入してくれたため、2018年度の購入個数が減り予算に余裕が出た。ただし、活動量計を前被験者から次の被験者へ貸し出す際に予定より日数がかかり、必要個数が不足する事態が起こっているため、2019年度に追加購入する。
天然油脂の構造を壊すことなく安定同位体ラベル化する手法の開発とその応用

我々が摂取する油脂の90%以上はトリアシルグリセロール(TAG)と呼ばれる脂質クラスであり、グリセリン骨格に脂肪酸が3分子エステル結合をした構造を有している。各種油脂の特徴を表す指標として、油脂を構成する脂肪酸の分布が使用されることが多い。ところが、油脂の違いは体内における各種脂肪酸の分布や代謝へ強く影響すると考えるが、油脂の種類の違いが機能性脂肪酸の体内分布へどのように影響を与えるか直接観察する手法は存在しない。そこで、TAGを構成する脂肪酸を加水分解せずにそのまま脂肪酸中の2つのα位水素を重水素置換することが可能となれば、脂肪酸の分子量が2増えているため、LC-MS/MSなどの質量分析装置で測定することにより、生体内に既に存在する同種脂肪酸と区別して分析が可能となる。そこで平成30年度は、天然油脂中TAGを非破壊で重水素ラベル化する合成法の開発を目標に研究を行った。平成30年度に実施した主な実験結果を以下に記す。(Dは重水素))1tert -BuODで交換反応を行った結果→重水素の交換反応が質量分析計で確認されず失敗。2CH3ODで交換反応を行った結果→重水素の交換反応が質量分析計で確認されず失敗。3tert -BuOK+BF3+tert -BuODで交換反応を行った結果→重水素の交換反応が質量分析計で確認されず失敗。4CH3ONa+CH3ODで交換反応を行った結果→薄層クロマトグラフィーで加水分解が確認されたため失敗。5BF3+CH3ODで交換反応を行った結果→薄層クロマトグラフィーで加水分解が確認されたため失敗。6D2SO4+CH3ODで交換反応を行った結果→重水素の交換反応が質量分析計で確認されず失敗。以上のように、交換反応が起こらない原因としては使用した触媒の塩基もしくは酸強度が引き抜くα水素と会わないことが原因と考えられた。多くの合成条件を検討しているが、α位水素の交換版のが進まない。交換反応が起こらない原因としては使用した触媒の塩基もしくは酸強度が引き抜くα水素と会わないことが原因と考えられる。また加水分解も起こっていることから、反応系内の水分除去が完全ではないことも原因と考えられる。今後は、1新たな塩基性および賛成触媒の検討、2反応系内の水分の徹底除去、を中心に研究を進める。
バイオコンジュゲートによる多機能性IL-6の創製とサイトカイン療法の最適化

近年の遺伝子工学技術の格段の進歩も相俟って、Interleukin-6(IL-6)や腫瘍壊死因子(TNF-α)などのサイトカインを「夢の薬」として適用しようとする試みが注目されている。しかし一般に、サイトカインは体内安定性に極めて乏しく、臨床応用する際には、大量頻回投与を余儀なくされ、重篤な副作用を招いてしまっている。そのうえ、サイトカインは、同一レセプターを介した場合でさえ、多様なin vivo生理作用を発現するため、副作用制御が極度に困難である。そのため現状では、サイトカインの臨床応用は極端に制限されていると言わざるを得ない。以上の問題はサイトカインに限らず、近年大量生産可能となった数多くの生理活性蛋白質にも当てはまることである。従って、次世代のタンパク性製剤を創製するには、体内安定性を向上させ得る適切なDDSの開発とともに、サイトカインの多様なin vivo生理作用の中から目的とする治療作用と副作用とを選択分離出来る創薬技術の開拓が急務となっている。さて、現在の癌化学療法は、確かに著明な抗腫瘍効果を期待できる一方、骨髄抑制に伴う血小板減少症のために、これまで期待されたほどの成果は得られていない。そのうえ未だ血小板減少症に有効な薬物はなく、この血小板減少症を克服することが癌化学療法の命運を担っているといっても過言ではない。近年IL-6が、血小板産生を促進することが見出され、その早期臨床応用が待望されているが、前述の理由のためIL-6の臨床応用は殆ど進展していない。そこで、IL-6をモデルサイトカインとして用い、Bioconjugationによるサイトカイン療法の最適化を図った。その結果、IL-6を最適条件でBioconjugationすることで、体内安定性を100倍以上にも向上できることが明らかとなり、さらに目的の作用である血小板産生作用と副作用とを選択分離し得ることが示唆された(このBioconjugationによる作用の選択性賦与に関しては来年度以降、詳細に検討していく予定である)。また検討範囲を広げた結果、TNF-αにおいても、最適条件でBioconjugationすることで、抗腫瘍効果と副作用を選択分離し得ることが明らかとなりつつある。このBioconjugationによるサイトカインへの作用の選択性賦与は、作用の点でのTargetingと位置付けられ、今後のサイトカイン療法の発展に大きく寄与するものと期待される。
抽象化における「構成」概念の萌芽――シュトゥットガルト美術アカデミーを中心に

本研究では、アードルフ・ヘルツェルの造形について、その理論と実作品の双方から検証し、画面の抽象化が「構成」という概念に支えられて展開してゆくことを検証した。その際、色彩の効果が画面内での重心を左右するものとして位置づけられるが、ヘルツェルはこれによって対象を分解することなく、画面を一つの世界として直接構築しようとした。この意識は、調和的あるいは全体性を強く示す世界観の顕れとして位置づけられるが、ヨハネス・イッテンやオスカー・シュレンマーらを通じて、具体的にバウハウスに引き継がれてゆく造形観として認めることができるのである。本研究は、アードルフ・ヘルツェルを中心としたグループに見られる、抽象化と構成概念の同時的発生を明らかにし、それがバウハウスへと組み込まれてゆく経緯を明らかにすることを目的とする。初年度にはヘルツェルの造形理論を、画面内の構成に関する理論と色彩理論にわけて検討した。それを踏まえて二年目となった本年度は、ヘルツェルを中心としたアカデミー学生らのグループと、その形成に寄与したと考えられる当時のシュトゥットガルトの美術状況について検討した。この学生グループは、彼らが展覧会を機に命名したヘルツェル・クライス、すなわちヘルツェル・サークルと呼ばれている。彼らの中からは当時の前衛的な芸術家が多く生まれ、そのうちの何人かがバウハウスに関わり、その芸術的方向性をも左右するほど、重要な役割を果たすことになった。よってこのヘルツェル・サークルとはいかなるものであったのかを明らかにすることが、学生らの活動とその成果を考える上では、基礎となるべき検討項目となった。結論として、そこにはヘルツェル・サークルが活動した、当時のシュトゥットガルトという都市の環境が、大きな影響を与えたことが明らかになった。というのはこの時代、芸術家グループは数多く生まれていたとはいえ、ヘルツェル・サークルはアカデミー教員であり、いわば師弟関係にあるグループが「サークル」として位置づけられるのは、異例というべき事象であったからである。つまりそこには他の自主的な芸術グループとは異なる、何らかの生成要因があったと考えられた。それを研究者は、シュトゥットガルトという都市環境に求め、当時の美術界の状況と、ヘルツェルと学生らが与えられた環境を検討することで明らかにした。初年度のヘルツェルによる画面構成理論の検討に始まり、二年目のヘルツェル・サークルの形成に関する研究を経て、最終年度となる三年目には、ヘルツェルの色彩理論にみる調和と全体性の概念の中に、直接バウハウスへとつながる視点を探った。具体的に取り上げたヘルツェルの色彩理論に関するテキストは、自身による講演録や、ダッハウ時代の学生との書簡、またシュトゥットガルト時代の学生であったヨハネス・イッテンが記した「ヘルツェルとその周辺」展カタログ内のテキストである。これらを手掛かりに、実際の作品上での色彩の扱いと画面の抽象化が進む過程を相互に検証した。結論を簡略に述べれば、一般的に「構成」という作業が、対象を線や面という造形要素に一旦分解してから再構築というかたちで行われるのに対し、ヘルツェルの絵画においては、画面という閉じた空間の中で、簡略化した対象の形態と、画面内での重心を左右する色彩のコントロールによって、対象を分解することなく一つの世界として直接構築されてゆく。そしてこの調和的、あるいは全体性を強く示す世界観が、バウハウスに引き継がれてゆく造形観でもあり、ヨハネス・イッテンやオスカー・シュレンマーの理論や作品の中に明らかに見出すことができるのである。また初期のヘルツェルの活動に関してウィーンでの調査、ヘルツェルの学生であったバウマイスターに関する調査などを継続して行い、今後の展開へとつなげる資料の収集および現地研究者との情報交換等も行った。初年度はまずヘルツェルの理論を、画面内の構成に関する理論と色彩理論にわけて検討した。まず画面構成理論については、およそ1900年からの10年間に雑誌の記事として数本の論考が出版され、基本的な形が出来上がっている。実際の作品と照らしあわせてみれば、この出発点は主にダッハウにおいて展開された風景画の画面構成、つまりコンポジションについての理論であることがわかる。それが次第に造形の構成要素へと分解され、画面の平面性への意識が強まってくるとともに、コンストラクションへの意識へと移行し始めることを、理論の変化と作品での展開の中に確認した。一方、色彩理論については、ヘルツェルが自然科学分野の色彩研究者との強い結びつきを持ち、当時、芸術分野の色彩論者として主要な位置づけをされていたことが明らかになった。

ヘルツェルの色彩理論の中には、ゲーテに集約される中世以来の色彩論から、シニャックに代表される新印象主義やシュヴルールの同時対比理論、さらにはヘルムホルツやフォン・ベツォルトらの自然科学的観察による視点が多数取り込まれていることが明らかになった。また現地調査において、ヘルツェルの遺品に日本の海外向け絵本等を発見した。これらの影響についてドイツにおける研究者グループは未だ着手できておらず、報告者の研究参加を期待している。形象の簡略化、シルエット化などとして実際に影響を与えたことも想像され、ヘルツェルの理論形成を明らかにする新たな手がかりも見つかっていることを報告する。本年度は2度の現地調査を行った。1度目の9月には、シュトゥットガルト美術館併設のバウマイスター資料館にて、ヘルツェルの学生であったバウマイスターの一次資料にあたり、またアードルフ・ヘルツェル財団や、シュトゥットガルト州立美術館のヘルツェル・資料館に保管されている書簡、日記、スケッチ等を調査した。その他、ドイツ国内の美術館等において、ヘルツェル・サークルに関連する作品資料を探した。いずれも資料の収集という点においては遅れているわけではないが、ヘルツェル自身の資料が膨大であり、学生らの作品を検討する時間が目指すほどは確保できなかったというのが現状である。しかしながら京都市立芸術大学紀要57号には、ヘルツェル・サークルの形成に関する論文を発表することができた。2度目の1月には、日本美術が近代美術に与えた影響について、ヘルツェルを中心にとりあげた展覧会を中心に調査した(Kirschbluetentraeume: JapansEinfluss auf die Kunst der Moderne, Kurpfaelzisches Museum der Stadt Heidelberg, 2012-2013)。ヘルツェルの造形観や平面化の傾向には、当時の芸術家たちの例にもれず、確かに日本美術の影響があるが、その検証方法には問題点も散見された。このテーマは研究者自身が後々に取り組むよう、ドイツの研究グループから期待されている領域であり、すでに着手し始めた。本来なら今年度後半は、学生作品の検討に時間をさく予定であったが、上述した新たな検討領域が生まれたこともあり、全体としてはやや遅れている。ただし昨年度、本年度、そしてその間の継続的な意見交換により、現地研究者グループとの関係は、さらに広がりを見せたとともに、強固になりつつあることは自己評価できるだろう。9月に行った現地調査においては、現在、アードルフ・ヘルツェル財団が置かれているヘルツェルの自宅を訪問、レーゲンスブルクではスケッチブックを含めた一次資料にあたり、両地において関係する研究者との面談を行った。ヘルツェル研究についての現地での進捗状況を直接確認し、報告者が行なっている研究の必要性に対しても高い関心と資料公開、助言等の援助を継続的に得ている。また、ダッハウでの調査では、初期の作品が生み出された土地を実際に調査し、同時期の作家たちについての情報も得ることになった。
シャペロニン機能動態のナノイメージング

シャペロニンは基質ペプチドの折りたたみを支援する大きく構造を変化させる分子モーターである。その構造変化のダイナミクスはATPase反応の進行、基質ペプチドとの結合と連携している。その連携の仕方・仕組みを理解することが本研究の最終目標である。本研究では、研究代表者が開発した高速原子間力顕微鏡(AFM)を活用し、GroEL(+GroES+基質)の構造変化の動態を、ナノメーターの解像度で且つ映像として捉えることを目指した。初めて経験する試料系であり、且つ、比較的小さいタンパク質であることなどの理由により、本年度においてはまずは像を撮り、そこで見出された問題点を解決していくことから着手した。孤立した小さいタンパク質のAFM観察では、探針・試料間にかかる力によって起こる試料の動きが無視できなくなることと、探針先端の曲率半径の大きさが像に与える影響が大きくなるという問題点が一般にある。実際、GroELでも同様であった。以下に、行った改良、得られた成果をまとめる。1)探針・試料間にかかる力を軽減化する様々な工夫を行った。その結果、フィードバック制御に動的特性を持たせることにより、力の軽減化に成功した。2)探針は電子線を1点に当てるEBD法により作成するが、その先端曲率半径はベストの条件でもせいぜい8nm程度である。そこで、アルゴンガス存在下でのプラズマエッチングを行ったところ、4nmにまで細くすることに成功した。3)上記の工夫により、マイカ表面上に一様に立ったGroELの像をきれいに撮ることができるようになった。中心の穴やサブユニットまで解像することができた。GroELの濃度と像との関係を調べたところ、薄い場合には単層リングが多く、濃くすると2重リングになることを見出した。4)ATP存在下、非存在下で像ととり、単層GroELの形状変化を、高さ及び幅の変化として測定した。非存在下で高さは7.6nm、存在下では6.7nmになり、ATPの添加で約1nm低くなることが見出された。この変化は予想された方向と逆であった。幅も若干小さくなる傾向にあった。
高時間分解能燐NMRによる筋収縮におけるATP利用の研究

生体の運動においては、アデノシン三燐酸(ATP)がエネルギー物質としてはたらき、化学エネルギーが運動のエネルギーに変換される。現在このようなエネルギー変換の分子的機構についての研究成果が蓄積されつつある。一方生体におけるエネルギー変換については、化学的分析が組織の破壊を伴うことからその経時的変化を調べる上で困難が大きかった。本研究において確立された高時間分解能燐核磁気共鳴法(【^(31)P】-NMR)は、非破壊的に組織における高エネルギー燐化合物の経時的変化を調べることのできる、画期的方法である。このような方法を筋収縮の研究に用いることによって、化学的分析法によって見出すことのできなかった「収縮後のATP利用」の現象が新しく発見された。「収縮後のATP利用」の現象は、筋肉におけるエネルギー変換機構に深く関っていると考えられる。特に本年度はこの現象が筋節長に依存すること、したがってクロスブリッジにおけるATP分解に由来することが確かめられた。またこの現象の速度は温度に非常に大きく依存することが確かめられたが、この事実もこの現象がクロスブリッジにおける反応に由来することを強く示している。これまで、クロスブリッジにおけるATPの加水分解反応の分子的機構の研究は抽出分離したアクトミオシンの溶液内での反応に依っていたが、燐NMR法を用いて生きた筋細胞についてこれを調べることが可能となった。本研究によって見出された、筋細胞におけるエネルギー変換の諸特性は、筋収縮および生体エネルギー変換の機構を解明する上で大きな意味を持っている。本研究の燐NMR法を用いて、アシドーシスの収縮にたいする影響、脳切片を用い脳におけるエネルギー供給の研究および筋ジストロフィー症モデル動物筋におけるエネルギー状態の研究が進行中である。
線状対流系の組織化構造に着目した集中豪雨制御手法の開発に関する数値実験的研究

本研究では,集中豪雨の発生抑止を目的とした新たな気象制御手法の開発を念頭に,線状対流系を対象とした実験的な数値シミュレーションを行った.外部から与えられた擾乱に対して降水システムがどのような挙動を示すかを明らかにすることによって,集中豪雨の発生・維持機構に関する新たな基礎的知見を得ることを目指す.外部擾乱を与える手段として,本研究では特定地域の地形形状を人工的に変化させるという方法を採用した.本研究の結果,地形形状の変化が積雲の組織化を強化あるいは弱化することで,領域内の降水の増減をもたらすことが示された.増減の程度は地形変化を与える場所や変化の大きさによって異なり,積雲発生地点やその風上側に変化を与えた場合は,比較的小さな標高の増加でも領域内の最大降水量に±20%程度の変化をもたらす.領域内の水蒸気量は一定であるため,地形変化が雨の総量に与える影響は小さいが,空間的な降水の集中度が地形変化によって大きく変化することが分かった.また,地形標高の増加によって最大降水量が減少するケースでは,流跡線解析によって風速場に時間的な乱れが生じていることが示された.風速場の変動が降水システムの停滞を妨げ,降水の集中度が緩和されることによって最大降水量が減少したと考えられる.さらに,上記で得られた知見の一般性を見極めるため,異なる大気条件や他の領域でも同様の結果が得られるかを検討したところ,概ね同様な結果が得られることが示され,知見の一般性を確認することができた.今後はさらに詳細な解析を行い,降水システムの挙動と地形条件・大気条件との関係を明らかにするとともに,地形形状の変化がもたらす降水の増減がどのようなメカニズムで生じているかをさらに詳しく検討する予定である.1.研究の目的本研究では,数値モデルによるシミュレーションをベースとして,集中豪雨の発生を抑制することに目的を限定した新たな気象制御手法について検討を行う.ただし,本研究はどのような気象制御の可能性があるのかについて検討を行うもので,制御手法の実用性については議論の対象としない.技術的な問題を議論するのではなく,気象制御によって豪雨の発生を抑制することが理論上可能なのかどうかを明らかにしたい.集中豪雨制御の実現のために,科学技術に対してどのような技術が求められるのかを明示することが最大の目的である.最終的には「何を,どのように,どの程度」制御することができれば,集中豪雨の発生を抑制することが可能となるのかを明らかにする.2.気象力学的気象制御に対応したメソ気象モデルの構築本研究では,はじめに,メソ気象モデルMM5をベースとして,モデル内の気象力学的要素を自由に変更することが可能な数値モデルの開発を行った.同モデルはすでに数多くの研究で用いられ,十分な精度検証がなされている.本研究では,モデル内の計算フローを改良し,計算要素の追加を行うことによって,気象力学的気象制御の数値実験が可能なモデルを構築した.3.線状対流系を対象とした集中豪雨の制御に関する数値実験数値モデルによる再現精度が十分に高い事例を対象として,集中豪雨の制御に関する数値実験を行った.集中豪雨をもたらした線状対流系に対して,その発達段階に応じて様々な人工的擾乱を与えることにより,その後の対流システムの発達や移流がどのように変化するのかについて検討を行った.その結果,気象条件や地形条件をどの程度変化させれば,対流システムの組織化あるいはシステムの停滞にどの程度の影響を与えることができるのかを明らかにした.我が国の山岳地域のような複雑な地形条件を持つ地域では,地形の影響を受けて雨域が激しく変動し,豪雨が度々発生する.このような大気現象に対する地形効果を解明することは,豪雨災害に対する適切な防災計画を策定する上で大変重要な課題であるとともに,集中豪雨制御の可能性やその技術的課題を明らかにするための重要なアプローチとなる.そこで本研究では,集中豪雨の発生・維持機構の解明を当面の目的として,メソ気象数値モデルMM5を使用した実験的な数値シミュレーションを行った.特に本年度は,地形形状および大気条件の変化による風速場や降水量に対する影響に着目することで,それらの要素が集中豪雨の発生・維持機構にどのようなメカニズムでどの程度の影響を及ぼすかを検討した.等圧面一様な大気条件を用いて,積雲発生地点の地形標高を段階的に変化させるシミュレーションを行った結果,解析対象とした線状対流系によってもたらされる降水量の領域最大値が,標高の増加にともなって増加するケースと減少するケースに分けられることが分かった.後者のケースでは,積雲発生領域における風速場の時間的変動が非常に大きく,積雲の組織化構造が十分に発達できないために領域最大降水量が減少することや,領域平均降水量の変化量は比較的小さく,地形形状の変化によって降水の集中度が大きく増減することが示された.一方,積雲発生領域における気温および水蒸気量を段階的に変化させ,その変化が豪雨の発生・維持機構にどのような影響を与えるかについて解析を行ったところ,気温および水蒸気量の増加に対して領域平均降水量は正の相関を示す一方で,領域最大降水量は減少傾向を示すことが分かった.すなわち,大気条件に大規模なエネルギーを付加することで,対流活動が活発化して全体の降水量は増加するが,一方で対流活動の空間的集中度が小さくなり,最大降水量は減少することが分かった.

本研究では,集中豪雨の発生抑止を目的とした新たな気象制御手法の開発を念頭に,線状対流系を対象とした実験的な数値シミュレーションを行った.外部から与えられた擾乱に対して降水システムがどのような挙動を示すかを明らかにすることによって,集中豪雨の発生・維持機構に関する新たな基礎的知見を得ることを目指す.外部擾乱を与える手段として,本研究では特定地域の地形形状を人工的に変化させるという方法を採用した.本研究の結果,地形形状の変化が積雲の組織化を強化あるいは弱化することで,領域内の降水の増減をもたらすことが示された.増減の程度は地形変化を与える場所や変化の大きさによって異なり,積雲発生地点やその風上側に変化を与えた場合は,比較的小さな標高の増加でも領域内の最大降水量に±20%程度の変化をもたらす.領域内の水蒸気量は一定であるため,地形変化が雨の総量に与える影響は小さいが,空間的な降水の集中度が地形変化によって大きく変化することが分かった.また,地形標高の増加によって最大降水量が減少するケースでは,流跡線解析によって風速場に時間的な乱れが生じていることが示された.風速場の変動が降水システムの停滞を妨げ,降水の集中度が緩和されることによって最大降水量が減少したと考えられる.さらに,上記で得られた知見の一般性を見極めるため,異なる大気条件や他の領域でも同様の結果が得られるかを検討したところ,概ね同様な結果が得られることが示され,知見の一般性を確認することができた.今後はさらに詳細な解析を行い,降水システムの挙動と地形条件・大気条件との関係を明らかにするとともに,地形形状の変化がもたらす降水の増減がどのようなメカニズムで生じているかをさらに詳しく検討する予定である.
エネルギーハーベスト自律無線ネットワークによるマルチメディアIoT

本研究では,マルチメディアIoTネットワークの提案・設計・開発を目的としている。その特徴は,無線通信方式において,安定な通信のため,自律的に制御しながら通信性能を最適化するコグニティブ方式を採用。すべてを低消費電力アーキテクチャにより設計し,少ない電力消費で,様々な仕様のシステムを動的に実現する極低消費電力型無線通信システムの実現。さらには,ナチュラルエネルギーハーベスティングに基づくシステム動作を実現することである。2018年度において,上記の各方式設計およびフィールド実験のための評価システムの整備などを行った。特に,主な実験フィールドは,シドニー工科大学(UTS,シドニー,オーストラリア)であるため,Xiaojing Huang教授を中心としたUTS研究チームと,北大側のチームとの実験内容の打合せや関連する設備などの準備を行った。本研究での研究項目は,以下の3点であり,その各々の研究実績概要は次の通り。(1)調和型無線通信ネットワークの研究:調和型無線通信とは,通信チャネルの状態だけではなく,周辺デバイスの通信状況も考慮して,安定(途切れない無線)で高速な無線通信を実現する新方式である。2018年度では,高効率な耐干渉・耐雑音通信を融合した無線D2MD用の調和型無線通信方式の設計を行った。(2)極低消費電力型高速無線通信システムの研究:(1)の方式に基づいた低消費電力指向の無線D2MDネットワークの設計を行った。本研究開発では,新技術による学術的な貢献だけではなく,有効性の高い応用システムも設計・開発する。(3)低消費電力指向D2Dセキュア無線ネットワークの研究:目標としている無線ネットワークシステムは,エネルギーハーベスティングによる電力供給を仮定しており,必要エネルギーの見積りを行い,対応する回路仕様の検討を行った。2018年度は,初年度であり,国際共同研究の立ち上げを速やかに実施することが最初の課題となる。共同研究先であるシドニー工科大学には,年度後半より,複数回の研究打合せを行い,具体的な実験内容や評価方法などについて検討した。結果として,本共同研究の各研究項目については,当初の目的に沿った内容で進んでいる。(1)調和型無線通信ネットワークの研究:高効率な耐干渉・耐雑音通信を融合した無線D2MD用の調和型無線通信方式の設計が,北大において進められ,評価のためのシミュレータ等は,双方の大学で導入・実現を行った。(2)極低消費電力型高速無線通信システムの研究:北大独自の極低消費電力化設計手法により,18通信チャネルまで考慮したMIMO-OFDMAシステムの設計を行った。本研究目的である調和型システムに対応すべく,動的に仕様を変更できるシステムに設計されている。また間欠型通信を可能とする,アナログRF回路を含めた無線システムの設計も行った。これにより,3G100Mbpsのスループットと50010m程度の遠・近距離無線通信を,低消費電力システムにより実現する予定。(3)低消費電力指向D2Dセキュア無線ネットワークの研究:多数の無線デバイスが接続されたネットワークを想定し,最適なネットワークルーティングとフローを実現する低消費電力指向D2MDネットワーク制御の設計を両大学共同で行った。目標としている無線ネットワークシステムは,エネルギーハーベスティングによる電力供給を仮定しているため,必要な回路仕様の策定を行い,それに向けたアナログ回路の設計が進められている。以上のことから,当初提案していた本研究計画にほぼ沿った形で研究が進められており,順調に進展していると考えている。本研究計画に示した3つの各項目について,今後の研究の推進方策は以下の通り。今後は,高効率な耐干渉・耐雑音通信を融合した無線D2MD用の調和型無線通信方式の評価と評価結果により改良を行う。これにより,良好な環境において,数百mの距離でも通信可能な方式を実現する。全体で耐干渉・耐雑音・超高速・低消費電力な無線通信方式の実現を目指す。(2)極低消費電力型高速無線通信システムの研究:独自に設計したMIMO-OFDMAシステムのシミュレーション評価と,FPGAによる設計・開発・実現を行う。特に,本研究目的である調和型システムに対応すべく,動的に仕様を変更できるFPGAシステムとする。さらに間欠型通信を実現することで,RF回路を含めた消費電力を従来システムより最大で1/50以下にまで下げ,BB回路において,1W以下の無線システムを実現する。これにより,3G100Mbpsのスループットと50010m程度の遠・近距離無線通信を,低消費電力システムにより実現する。(3)低消費電力指向D2Dセキュア無線ネットワークの研究:申請者グループの設計した,ネットワークルーティングとフローを最適に実現する低消費電力指向D2MDネットワーク制御方式の評価と改良を行う。目標としている無線ネットワークシステムは,エネルギーハーベスティングによる電力供給を仮定している。さらに,セキュリティを確保するため,デバイスの異常通信検出,不審データのフィルタリング,マルウェア検出などを実時間で処理する,低消費で高速なHWの設計・開発を行う。

さらには,ナチュラルエネルギーハーベスティングに基づくシステム動作を実現することである。2018年度において,上記の各方式設計およびフィールド実験のための評価システムの整備などを行った。特に,主な実験フィールドは,シドニー工科大学(UTS,シドニー,オーストラリア)であるため,Xiaojing Huang教授を中心としたUTS研究チームと,北大側のチームとの実験内容の打合せや関連する設備などの準備を行った。本研究での研究項目は,以下の3点であり,その各々の研究実績概要は次の通り。(1)調和型無線通信ネットワークの研究:調和型無線通信とは,通信チャネルの状態だけではなく,周辺デバイスの通信状況も考慮して,安定(途切れない無線)で高速な無線通信を実現する新方式である。2018年度では,高効率な耐干渉・耐雑音通信を融合した無線D2MD用の調和型無線通信方式の設計を行った。(2)極低消費電力型高速無線通信システムの研究:(1)の方式に基づいた低消費電力指向の無線D2MDネットワークの設計を行った。本研究開発では,新技術による学術的な貢献だけではなく,有効性の高い応用システムも設計・開発する。(3)低消費電力指向D2Dセキュア無線ネットワークの研究:目標としている無線ネットワークシステムは,エネルギーハーベスティングによる電力供給を仮定しており,必要エネルギーの見積りを行い,対応する回路仕様の検討を行った。2018年度は,初年度であり,国際共同研究の立ち上げを速やかに実施することが最初の課題となる。共同研究先であるシドニー工科大学には,年度後半より,複数回の研究打合せを行い,具体的な実験内容や評価方法などについて検討した。結果として,本共同研究の各研究項目については,当初の目的に沿った内容で進んでいる。(1)調和型無線通信ネットワークの研究:高効率な耐干渉・耐雑音通信を融合した無線D2MD用の調和型無線通信方式の設計が,北大において進められ,評価のためのシミュレータ等は,双方の大学で導入・実現を行った。(2)極低消費電力型高速無線通信システムの研究:北大独自の極低消費電力化設計手法により,18通信チャネルまで考慮したMIMO-OFDMAシステムの設計を行った。本研究目的である調和型システムに対応すべく,動的に仕様を変更できるシステムに設計されている。また間欠型通信を可能とする,アナログRF回路を含めた無線システムの設計も行った。これにより,3G100Mbpsのスループットと50010m程度の遠・近距離無線通信を,低消費電力システムにより実現する予定。(3)低消費電力指向D2Dセキュア無線ネットワークの研究:多数の無線デバイスが接続されたネットワークを想定し,最適なネットワークルーティングとフローを実現する低消費電力指向D2MDネットワーク制御の設計を両大学共同で行った。
がん治療薬ならびに転移抑制薬となる新規ビタミンD誘導体の開発

がん治療薬として臨床応用可能な活性型ビタミンD誘導体を創製することを目標に、新規活性型ビタミンD誘導体について細胞レベルで活性スクリーニング、作用メカニズムの解明を行った。まず、現在所有する数種の活性型ビタミンD誘導体および新規に開発した誘導体を用いて活性スクリーニングを行った結果、活性型ビタミンD_3の2位にmethyl基を導入した2-methyl誘導体の側鎖に20位を異性化し、さらに22位へのmethyl基の導入あるいは24,26,27位の伸長を組み合わせたハイブリッド型誘導体が、構造特異的に強力にがん細胞の増殖を抑制し、分化を誘導することを明らかにした。また、A環1位3位水酸基の立体配置特異的にヒト前骨髄性白血病細胞をアポトーシスか分化かに区別して誘導制御できることを見いだし、アポトーシスがCaspase活性、ミトコンドリア膜電位変化を介して誘導されていることを明らかにした。さらに、10-19位のメチレンを欠失した19-nor誘導体の2位にフッ素原子を導入し、さらに側鎖22位への酸素原子の導入を行った誘導体が、カルシウム作用を示さず、がん細胞に対する増殖抑制・分化誘導作用のみを有することを明らかにした。今回の検討により、がん細胞に対する増殖抑制作用に優れた新規ビタミンD化合物とカルシウム作用に優れた新規ビタミンD化合物を見い出した。これらの新規誘導体については、ビタミンD受容体(VDR)との結合様式の差異による活性の違いが考えられたため、VDRの点変異体を作成し、リガンド構造特異的な活性発現機序の解析を行った。その結果、側鎖構造の修飾体で、天然型のものとは異なるVDR結合様式を取る可能性が示唆された。これら新規誘導体は、構造選択的にがん細胞に対する抑制効果を持つことから、がん治療薬としての有用性が高いと考えている。このような新規活性型ビタミンD誘導体は、リガンド構造特異的に活性が発現することから、ビタミンDの多種多様な作用を構造選択的に分離できると考えられる。また、がん治療効果を評価できる動物実験系の構築もほぼ完成できており、新規ビタミンD誘導体の活性を今後in vivoで評価する予定である。
強皮症モデルマウスの皮膚硬化に対するCD40/CD40L相互作用の解析

強皮症モデルマウスであるタイトスキンマウスに抗CD40L抗体を投与した。その結果、タイトスキンマウスの皮膚硬化が現弱し、免疫活性化状態も正常化した。従って、タイトスキンマウスの皮膚硬化と免疫活性化状態にCD40/CD40L相互作用が関与する事が示唆された。既に、抗CD40L抗体は自己免疫性血小板減少症などに対する使用実績が有るため、今後、全身性強皮症においても新しい治療薬として有用である可能性が考えられた。さらに、全身性強皮症以外の線維化を来す疾患群に対する治療応用も期待された。全身性強皮症の動物モデルで皮膚硬化と自己抗体産生が認められるタイトスキン(TSK)マウスの病態形成におけるCD40/CD40L相互作用の関与を解析した。TSKマウスでは末梢血CD4陽性細胞でのCD40Lの発現細胞の割合が野生型マウスに比べて7.5倍増強していた(P<0.001)。さらに、TSKマウスでは血漿中の可溶性CD40L値が野生型マウスに比べて4週齢で11倍、8週齢で7.7倍増加していた(P<0.0001)。このようにTSKマウスではCD40/CD40Lの相互作用が亢進していることが示唆された。さらに、TSKマウス由来の線維芽細胞ではin vitroでのCD40刺激に対する増殖活性が118%(P<0.001)、コラーゲン産生が56%(P<0.03)増強していたことより、CD40刺激に対する過敏性も存在している事が示唆された。そこで、TSKマウスに抗CD40L抗体を投与したところ、皮膚厚が65%減少し(P<.0001)、コラーゲン量が17%減少し(P<0.001)、皮膚が容易につまみ上げられるようになった。さらに抗CD40L抗体投与にて、抗トポイソメラーゼI抗体産生も抑制された。TSKマウスの線維化と自己抗体産生にCD40/CD40L相互作用が関与していることが強く示唆された。既に、抗CD40L抗体は自己免疫性血小板減少症などに対する使用実績が有るため、今後、難病で有効な治療の少ない全身性強皮症においても新しい治療薬として有用である可能性が考えられた。さらに、全身性強皮症以外の線維化を来す疾患群に対する治療応用の可能性も考えられた。本課題は全身性強皮症(SSc)の3つの主要病態の全てに関わるCD40/CD40Lの相互作用を解析することで新規療法を探索することが目的であった。SScでは様々な観点から、新しい治療を目指した研究が行われているが、本研究のようにCD40/CD40L相互作用の観点から行われた研究はほとんど行われていなかった。本研究においては、CD40/CD40L相互作用を抑制することによって、SSc動物モデルの皮膚硬化が改善した。実際にSScの治療において、副作用の少ない、病態に密接した治療法を選択することはきわめて重要である。現在、SLE等の自己免疫疾患に対するCD40/CD40L相互作用抑制療法が臨床治験段階であり(Lupus L2004, 13(5) ; 391-7)、近い将来、一般的な治療法として確立する可能性が高い。それゆえ、本研究の結果から、CD40/CD40L相互作用とTSKの病態との関係が示唆されたため、SScにおいてもCD40/CD40Lが将来の新規治療のターゲットとして期待された。
甲状腺ペルオキシダ-ゼの甲状腺炎誘起性エピト-プの同定

C57BL/6マウス(B_6)にブタTPO(pTPO)を免疫することにより誘発出来る甲状腺炎の発病機構解析の目的で、B_6リンパ節細胞から樹立したpTPO特異的T-cell lineによる甲状腺炎の誘発とVaccinationおよびpTPO上の甲状腺炎誘起性エピト-プの同定を行った。エピト-プの同定はpTPO断片および合成ペプチドを抗原として、pTPO感作T-cellの増殖をみる系とこれらの抗原でB_6を免疫し甲状腺炎を誘発する系で行った。pTPOをBrCNで切断後逆相カラムにかけピ-クを含むAFのフラクションに分けることが出来た。これらの分子構成をトリシンを用いたSDS-PAGEにより検討するとCとDはそれぞれ1本のbandを示したがEは2本、Fは多致のbandを示した。AとBは微小断片のためSDS-PAGEでは同定不能であった。DとEは9,600Daの共通するbandをSDS-PAGEで示し、B_6に免疫したところ甲状腺炎を誘発した。この断片のアミノ酸配列をN端から20個決め、cDNAから推測される一次構造と比較すると、75%合致する部位があった。既知のT-cellエピト-プデ-タを参考にして、各々29アミノ酸からなる隣接する2本の合成ペプチドを作製し、T-cell増殖と甲状腺炎誘発の系で検討した。片方で弱いながらもT-cell増殖が観察され病変も誘発した。このペプチドを更に各々15アミノ酸のペプチドに分割し同様の検討を行うと一方のみが有効であった。この15アミノ酸からなるペプチドが甲状腺炎誘起性エピト-プを含むと考えているが、9.600Daのフラグメントには他にもT-cellエピト-ブと思われる部位があり現在検討中である。
ヒト卵膜における細胞外マトリックス代謝研究

1.MMPSのインヒビターであるTIMPの測定において、妊婦血清TIMP動態を明らかにした。次に、羊水中TIMP濃度が母・児の血清中TIMP濃度に比し、著しく高い値を示し、また卵膜中にも比較的高い濃度のTIMPが存在することを明らかにした。また、このTIMPが卵膜を構成する組織のうち、羊膜上皮細胞と羊膜線維芽細胞、絨毛膜細胞、脱落膜の一部に局在することを証明した。2.MMP-1の測定において、その妊婦血清中の変化は、妊婦末期にその濃度の上昇を認めた。また、頚管熟化の開始にともなって上昇する傾向が認められた。また、羊水中濃度の検討ではTIMPと異なり、血清中濃度とほとんど同じ濃度を示した。免疫組織化学による検討では、ヒト卵膜においてTIMPが染色された細胞にMMP-1の局在が認められた。また、好中球の浸潤部位周囲に高濃度に染色された。3.ヒト羊膜および絨毛膜細胞の培養を行い、各種サイトカイン(IL-1,IL-2,IL-6,TNFα)を添加し、MMP-1およびそのインヒビター(TIMP)の動態を検討した。結果、絨毛膜細胞においてIL-1、IL-2、IL-6、の添加によりMMP-1およびTIMPの産生量が増加したが、TNFαにおいてはMMP-1は濃度依存性に増加するが、TIMP産生量は変化しなかった。羊膜細胞においてはサイトカイン(IL-1,IL-2,IL-6,TNFα)の添加により、TIMP産生量の増加を認めたが、MMP-1の産生を検出しえなかった。抗MMPs抗体(主にMMP-1)を用いたELISA法によって、母体血清中MMP-1の濃度を測定した。その結果妊娠初期および中期には、健常非妊婦と同レベルの血中濃度であったが、妊娠後期、特に妊娠36週以降有意に上昇する事が認められた。また、陣発によって子宮頸管の開大するとき、および産褥2時間以内はMMP-1の血中濃度の急激な上昇が認められた。以前の研究では、MMP-1のinhobotorであるTIMPの血中濃度が妊娠経過を通じて変化しなかったこと、陣発による頸管開大、産褥において上昇する傾向を認めるが推計学的に有意でなかったことを考えあわせると、妊娠におけるMMP-1の意義は、頸管熟化に関与していることが推測された。また、前期破水症例における血中MMP-1濃度は、TIMPと同じく、正常妊婦血清のM±SDの範囲にあり、前期破水の指標となりえないことが判明した。次に、羊水中のMMP-1を測定した。その結果、羊水中濃度は血清中濃度とほぼ同じ濃度を示した。以前の結果より羊水中ではTIMP優位であることが判明した。このことは羊水中TIMPが卵膜の破綻防止に働いていることを窺わせた。現在、卵膜(羊膜・絨毛膜)組織中MMP濃度の測定を行い、現在まで測定しえたそれらTIMP濃度との関係を調べており、また、抗MMPs抗体、抗TIMP抗体によるヒト卵膜組織における免疫組織、ヒトMMPsプローベ、ヒトTIMPプローベによるin situハイブリダイゼーションをおこない、卵膜組織(破水例および非破水例)におけるそれらの局在の検討を行なっている。MMPSのインヒビターであるTIMPの測定において、妊婦血清TIMP動態を明らかにした。また、このTIMPが卵膜を構成する組織のうち、羊膜上皮細胞と羊膜線維芽細胞、繊毛膜細胞、脱落膜の一部に局在することを証明した。

つぎに、MMP-1の測定において、その妊婦血清中の変化は、妊娠末期にその濃度の上昇を認めた。また、頸管熱化の開始にともなって上昇する傾向が認められた。また、羊水中濃度の検討ではTIMPと異なり、血清中濃度とほとんど同じ濃度を示した。免疫組織化学による検討では、ヒト卵膜においてTIMPが染色された細胞にMMP-1の局在が認められた。また、好中球の浸潤部位周囲に高濃度に染色された。これらのことより、炎症により、MMP_sとTIMPの不均衡が生じその結果卵膜の破綻が起こることが推測された。そこで、ヒト羊膜および繊毛膜細胞の培養を行い、各種サイトカイン(IL-1,IL-2,IL-6,TNFα)を添加し、MMP-1およびそのインヒビター(TIMP)動態を検討した。結果、繊毛膜細胞においてIL-1,IL-2,IL-6の添加によりMMP-1およびTIMPの産生量が増加したが、TNFαにおいてはMMP-1は濃度依存性に増加するが、TIMP産生量は変化しなかった。羊膜細胞においてはサイトカイン(IL-1,IL-2,IL-6,TNFα)の添加により、TIMP産生量の増加を認めたが、MMP-1の産生を検出しえなかった。