hpprc/llmjp-kaken huggingface dataset:
幹細胞システム制御におけるリン酸化シグナルの機能解析

幹細胞システムは、組織の恒常性維持に加え、がん化や老化などの病態にも関与する。また、多能性幹細胞は、細胞移植治療のソースとして注目を浴びている。本研究では、Aktを中心としたリン酸化シグナルが、組織のがん化、生殖細胞における多能性獲得、人工多能性幹細胞(iPS細胞)の誘導、などに関与することを明らかにした。さらに、リン酸化シグナルを人為的に制御するととにより、試験管内において、多能性幹細胞から生殖細胞を分化誘導する系の構築を行った幹細胞システムは、組織の恒常性維持に加え、がん化や老化などの病態にも関与する。さらに、リン酸化シグナルを人為的に制御するととにより、試験管内において、多能性幹細胞から生殖細胞を分化誘導する系の構築を行った幹細胞は、自分自身をつくりだす「自己複製能」と、機能的な分化細胞をつくりだす「分化能」を合わせもつ細胞である。本年度、我々は、以下の2つ幹細胞システムにおいて、リン酸化酵素PI3K(phosphoinositide-3 kinase)/Aktシグナルが担う機能について解析をおこなった。1、胚性幹細胞(ES細胞;embryonic stem cell)をもちいた試験管内中胚葉分化誘導家において、Aktシグナルを活性化させると、生殖系列の最初の細胞である始原生殖細胞に似た細胞を誘導し、長期間培養条件下で維持できることを示した。しかし、成体から取り出した始原生殖細胞とは異なり、この細胞を、精巣内に移植しても精子形成を行わないことから、生殖系列への運命付けは不十分であった。また、培養条件を変えると、もとのES細胞に似た細胞へ変化したことから、この細胞は、ES細胞と始原生殖細胞の中間の"Metastable"な分化状態にあることが示された。生殖細胞は、特殊な培養条件下で、ES細胞と同等の分化多能性をもつ細胞へ「脱分化」することが知られており、この始原生殖細胞様の細胞は、生殖細胞の分化可塑性を研究する上で有用な細胞である。2、これまでに、PI3K/Aktシグナルの活性化は、マウスや霊長類において胚性幹細胞(ES細胞)の分化多能性を支持すること、ES細胞と細胞融合したときめ体細胞核の初期化効率を上昇させること、を報告している。本年度は、Aktシグナルの活性化が、マウス線維芽細胞からiPS細胞(induced pluripotent stem cell)を誘導する効率を上昇させるという予備的な知見を得た。幹細胞は、自分自身をつくりだす「自己複製能」と、機能的な分化細胞をつくりだす「分化能」を合わせもつ細胞である。私たちは、リン酸化酵素PI3K (phosphoinositide-3 kinase)/Aktシグナルを中心としたリン酸化酵素シグナルが幹細胞システムにおいて担う機能について解析を行ってきた。前年度までに、胚性幹細胞(ES細胞;embryonic stem cell)を用いた試験管内中胚葉分化誘導家において、Aktシグナルを活性化させると、最初の生殖系列の細胞である始原生殖細胞に類似した細胞を誘導し、長期間培養できることを示した。しかし、この細胞は、生体中の始原生殖細胞とは異なり、精巣内に移植しても精子形成を行わないこと、また、培養条件を変えるとES細胞様の細胞へ戻ることから、ES細胞と始原生殖細胞の中間の分化状態にあることを示していた。本年度は、生殖細胞として正常な分化能を有する始原生殖細胞を、ES細胞から誘導すること目標に、上記の実験系において様々なシグナル伝達経路の効果を調べた。その結果、リン酸化シグナルであるMEKシグナルとGSK3シグナルを操作することで、始原生殖細胞の特性をもつが、ES細胞様の細胞へは戻らない細胞を誘導することができた。次年度は、この細胞が、精子形成を行う分化能をもつかどうか検討する予定である。ES細胞からの機能的な生殖細胞の分化誘導は報告されておらず、発生生物学だけでなく、生殖医療においても大きなインパクトをもつと考えられる。また、引き続き、リン酸化シグナルのiPS細胞(induced pluripotent stem cell)誘導における機能を調べた。生殖細胞は、分化全能性をもつ受精卵をつくりだすだけでなく、培養するだけで分化の多能性を獲得するというユニークな性質をもつため、幹細胞システムを研究する上で有用な細胞である。私たちは、生殖細胞と多能性幹細胞を中心に、リン酸化酵素シグナルが果たす機能について研究を行っている。これまでに、リン酸化酵素PI3K(phosphoinositide-3 kinase)/Aktシグナルにより、生殖細胞において多能性の獲得が促進されることを明らかにしてきた。また、前年度までに、このリン酸化シグナルは、胚性幹細胞(ES細胞)の未分化性を支持すること、人工多能性幹細胞(ips細胞)の誘導効率を促進すること、組織の幹細胞の活性化や分化を制御すること、も明らかにしている。本年度は、まず、別のリン酸化酵素を小分子化合物により阻害することで、胎仔期の生殖細胞から多能性幹細胞を誘導できることを見出した。これらの化合物は、成体の生殖細胞からの多能性幹細胞の誘導や、組織の幹細胞の人為的制御などに使用できる可能性がある。また、試験管内において、ES細胞から生殖細胞を分化誘導する研究も行った。生殖系列の細胞は、中胚葉誘導時に多能性をもつ細胞から分化する。

そこで、試験管内の中胚葉分化誘導系において、リン酸化酵素シグナルであるERKシグナルを阻害することで中胚葉分化を抑制したところ、胎仔期の生殖細胞に似た細胞を誘導することができた。この細胞は、胎仔生殖細胞と同様の遺伝子発現パターンを示し、多能性を保持していない。生殖細胞には細胞株がほとんどないため、試験管内の生殖細胞の分化誘導系は、生殖細胞の分化や生殖医療の研究において非常に有用な実験系になると考えられる。
ステロイドに著効を呈す急性呼吸窮迫症候群を推定可能にするバイオマーカーの探索

ARDS(急性呼吸窮迫症候群)の死亡率は依然として高い。治療法としてステロイド投与が挙げられるが効果については結論がでていない。我々は遺伝子を解析し、ステロイドの効果を予測するバイオマーカーの探索を行った。喘息におけるステロイド効果の報告があるTBX21遺伝子コドン33の一塩基変異を持つARDS症例では、ステロイド投与前後での人工呼吸設定が改善しやすかった。特に、TBX21遺伝子の変異型ホモを持つ一例では人工呼吸設定が劇的に改善した。これらのことからARDSにおいて、TBX21遺伝子に変異を持つ症例ではステロイドが効きやすい可能性がある。ALI/ARDSの死亡率は人工呼吸器の適切使用により減少したが、その死亡率は38%から50%と依然として高い。また、今後25年間による高齢化に伴い、ALI/ARDSの年間発生率は2倍に上昇するものと見込まれており、より効率的な治療法等の開発が望まれる。ARDS/ALIに対するステロイド投与には賛否両論あり結論は出ていない。しかし臨床の場ではARDS/ALIが重篤であるがゆえに人工呼吸器の適切使用以外の治療法としてステロイド投与が挙げられるが、この可否については現在も議論のあるところである。しかしながら、経験上、ステロイド投与により治癒する症例も少なからず認められる。バイオマーカーによるステロイド使用により治癒期待可能な症例のスクリーニングが可能ならば、長年の議論に終止符を打つことも期待される。本研究は、ゲノム・エビゲノム変化の解析を中心にステロイドに著効を呈す急性呼吸窮迫症侯群を推定可能にするバイオマーカーを探索し、診断技術として応用することを目的とする。P1に対する研究(図1):ARDSと診断された患者の血液から抽出されたDNAを用いてTBX21遺伝子のSNP解析を行う(永坂担当)。miRNAに対して、ステロイド反応症例2例、不応症例2例のステロイド投与直前、投与後3日目、7日目に採取された血液の白血球成分と血漿成分より得られたRNAを用い、mRNAアレイ(miRCURY LNATM microRNA array ; EXIQON社)による発現解析を行う。2例ずつではあるが比較するアレイは計24と膨大であり、この検討が本研究の今後を決定することになるため、安易に症例を選択するのではなく、患者の基礎疾患等の背景を十分考慮したうえで1年かけて症例を抽出する(西江・森松担当現在の研究の中心は、TBX21遺伝子コドン33の変異により、ARDSのステロイドに対する感受性が異なるかどうかについてである。TBX21遺伝子のコドン33遺伝子がヒスチジンからグルタミンに置き換えられている症例は約6%であるとされている(H33Q)。その中で我々は平成22年度の研究で敗血症からARDSに至った症例にきわめてまれなホモ接合(Q33Q)の症例を発見した。この症例1は劇的にステロイドが有効であった。平成23年5月カナダでのIARSでこのレポートを発表し、KOSAKAAWARDを受賞した。その後も症例を積み重ねている。H33Qの症例でもステロイド投与後のP/F ratioの改善は変異のないH33Hの症例よりも有意であり、TBX21遺伝子のSNPはステロイド感受性を予測する因子になりうる手ごたえをつかんでいる。人工呼吸中でP/F ratioの計算が出来る症例が現時点では13例で、そのうちSNPの存在するのが3例である。この3例では変異のない10例よりも平均でP/F ratioが改善している。この結果は平成24年の日本集中治療医学会で発表した。人工呼吸をしていないため、P/F ratioのが正確に計算できない症例では、生存か死亡かの予後を指標にして比較しているげ現在までに30数例あり、H33Hでの生存率が42.3%であったのに対し、H33Q/Q33Qでは75%であった。しかし症例数が少なく、有意差はでていない。この結果は平成24年度のASAに応募している。ARDSは手術法の進歩や新たな抗生物質の登場などにより全国的に減少傾向にある。したがって、今後症例を集めるためには多施設共同研究が必要ではないかと考えている。今後、miRNAの解析も始める予定であるが。どの部分を調べたらよいかを検討中である。ARDS(急性呼吸窮迫症候群)の死亡率は38%から50%と依然として高い。人工呼吸器の適切使用以外の治療法としてステロイド投与が挙げられるが効果については結論がでていない。しかしながら、経験上ステロイド投与により治癒すると思われる症例も存在する。まず、当院ICUに入院し、ステロイド治療を行ったARDS患者の血液等を用いてステロイド感受性に関与すると推測されているTBX21遺伝子のコドン33におけるSNP解析(TBX21c33SNP)を行った。

研究初期に解析した症例でQ33Qが発見され、この症例はPF比が48から220へとステロイドにより劇的に改善したためこのSNP解析を中心に研究を行った。遺伝子解析ができた32例のうち、ICU入室前からステロイド投与をされていたのが7例、人工呼吸前からステロイド投与されていた症例もあり、ステロイド投与前後での人工呼吸設定が判明しているのは17例である。32例中、H33Hは25例、H33Qは6例、Q33Qは1例であった。90日死亡はH33H群で25例中16例、H33Q・Q33Q群は7例中2例が死亡した(P=0.094)。PEEPに関しては17例での検討であるが、H33H群で±0cmH2O、H33Q・Q33Q群で-4cmH2Oであり、改善の傾向を示した。我々はTBX21c33SNPがARDSに対するステロイド投与の指標となるバイオマーカーになりうると考える。しかし医療技術の発達によりARDSの発症率が減っていること、研究参加依頼が状態が悪化してからになることから十分な症例数とは言えなかった。さらにその機序についても明らかではない。今後は関連病院を含めた多施設での研究にすることで症例を増やして、免疫学の専門家を交えての検討が必要である。この結果は英文誌に執筆中である。TBX21遺伝子の変異によるステロイドの感受性の違いについてはほぼ結果がでつつあり、順調に進行している。症例数が当初の予想よりも少ないこと、miRNAの調査については項目を絞りきれないところがあり、この点ではやや遅れていると考えている。24年度が最終年度であるため、記入しない。症例数を増やすことが一番の課題である。ARDSは術後や何らかの治療後になる場合が多いこと、極めて重症でありご家族が不安に感じておられることが多いので、観察研究とはいえ研究の同意を得にくいことが問題点である。この点に関しては、現在までの結果を論文化して、ご家族、あるいは他院の医師にも説明できる状態にして、多施設共同研究を目指す予定である。
歯石残存デンプン粒分析法による南九州南西諸島地域の植物食の実態と変遷の解明

本研究では南九州及び南西諸島、インドネシアから出土した人骨に付着した歯石を採取し、歯石に残存するデンプン粒を検出した。検出した歯石デンプン粒の形態、粒径の記録を行った。出土人骨の歯石から検出したデンプン粒は生前の植物食料に由来するため、出土地域で当時栽培されていた農作物や植物食の詳細を解明する手がかりになる。検出したデンプン粒の植物種は現生植物資料と比較することで特定できるため、植物資料の収集を行い、デンプンの抽出と形態観察、計測等を行った。それらを基に分類図を作成した。デンプン粒の形態や大きさが、他と比較して特徴がある植物種は同定できるが、堅果類、穀類には分類円が重複するものが多く、明確に同定することはできなかった。そのため、堅果類と穀類については粒径等の再検討を行い、分類円の重複は多少解消され、分類図の有用性が高まった。インドネシア出土人骨の歯石から抽出したデンプン粒の多くは多角形で、グアム産現生植物のタロイモ、赤タロイモ、日本産ヒエ、キビ、アワと形や大きさに類似していた。タロイモは南西諸島のタイモと関連が深いことからグアム産のタロイモ数種と南西諸島のタイモについて比較検討した。その結果、グアム産の粒径は日本産に比べて大きく、さらに、南西諸島の中でもタイモのデンプン粒の大きさが異なっていた。現段階では歯石デンプン粒の由来植物について、特定の植物種である可能性を考えることはできるが、同定は困難であると考えられる。平成27年度は南九州および南西諸島から出土した古人骨(古墳時代と中世)から歯石を採取し、歯石に残存するデンプン粒を検出した。穀類とも考えられるデンプン粒が検出されたため、精査中である。歯石から検出されるデンプン粒は主に生前の植物食料に由来するため、この地域の植物食や農作物を解明する手掛かりとなる。デンプン粒から植物種を同定するための基礎データを整備する目的で、南西諸島の各地で穀類、芋、野菜等の植物資料の収集を行い、デンプンの抽出と形態観察、計測を行った。デンプンは調理や口腔内での消化酵素や咀嚼など、あらゆる影響を受けると考えられるため、主に調理を想定した実験を行った。デンプンの変化について観察および記録を行った。本研究課題で対象としている地域以外の分析があり、平成27年度に計画していた地域での資料収集および分析ができなかったため。また、観察のための準備はできていたが、観察、記録の作業が遅れてしまったため。平成28年度は南九州及び南西諸島、インドネシア出土人骨の歯石を採取し、歯石に残存するデンプン粒を検出した。また、デンプンの形態等に関する基礎データを整備するため、琉球列島、グアム産及びインドネシア産植物資料からデンプンを抽出し、それらの形態観察、計測を行った。インドネシア出土人骨の歯石からもデンプン粒は検出され、その検出率は62.5%と高かった。検出された多くのデンプン粒は多角形で、グアム産のタロイモ、赤タロイモ、日本産ヒエ、キビ、アワと形や大きさに関して相似していた。穀類やタロイモ(タイモ)デンプン粒の形や大きさについて区別がつけられないため、南西諸島及びグアム産のタロイモ(タイモ)についてデンプン粒の詳細な観察、計測を行った。グアム産のタロイモのデンプン粒は大きく、日本のタイモのデンプン粒はグアム産のデンプン粒より小さかった。しかし、南西諸島の中でもタイモのデンプン粒の大きさが異なっていた。タロイモなどの植物種は遺物として残存しないため、原生植物標本として植物個体を選定する基準やタロイモのデンプン粒を穀類などから区別する方法を探索する必要がある。植物資料の選定、分類方法について作業が進んでいないため、歯石から検出したデンプン粒について同定作業が進んでいない。鹿児島県本土と宮崎県下で主に現生植物を採取し、デンプン粒の形態、粒径の記録を行った。現生植物のデンプン粒の形態分類において、分類円が重複している堅果類とワラビの分類図の再検討及び穀類の分類円の再検討を行った。堅果類は詳細な観察により、新たに分類図を作成した。本研究では歯石から検出したデンプン粒の形態や粒径を分類図に当てはめ、植物種の特定を目指すため、分類円の重複が解消されたことにより、デンプン粒分析の有用性は高くなったと考えられる。調理や口腔内での咀嚼や消化酵素の影響によるデンプン粒の形態の変化を観察、記録し、歯石デンプン粒分析の有用性について検討した。研究開始当初から歯石に残存するデンプン粒は口腔内で多くの影響を受け、その形態が変化することが予想された。今回は主に米、イモ類を用いて、加熱による変化の観察と記録、唾液アミラーゼによるデンプン粒の形態変化の記録を行った。デンプン粒は煮沸による加熱により、結晶構造が崩壊し、偏光観察で認められる偏光十字が消失した。消失した偏光十字の復元は認められなかった。しかし米やイモが塊の状態にあるとき、特に、塊内部のデンプン粒への加熱や酵素の影響は不均一であり、デンプン粒の結晶構造が保たれているものがあり、偏光観察で確認した。今後はデンプン粒の水分量と加熱との関連も検討する。

これまで我々が歯石から検出したデンプン粒の形態や粒径について、地域性や傾向の有無を探るために集計作業を行なった。研究へのエフォートが低下したとともに、前年度の遅延もあり、研究が遅れている。また、観察や記録の作業が増え、さらにその作業が捗らなかったため本研究では南九州及び南西諸島、インドネシアから出土した人骨に付着した歯石を採取し、歯石に残存するデンプン粒を検出した。検出した歯石デンプン粒の形態、粒径の記録を行った。出土人骨の歯石から検出したデンプン粒は生前の植物食料に由来するため、出土地域で当時栽培されていた農作物や植物食の詳細を解明する手がかりになる。検出したデンプン粒の植物種は現生植物資料と比較することで特定できるため、植物資料の収集を行い、デンプンの抽出と形態観察、計測等を行った。それらを基に分類図を作成した。デンプン粒の形態や大きさが、他と比較して特徴がある植物種は同定できるが、堅果類、穀類には分類円が重複するものが多く、明確に同定することはできなかった。そのため、堅果類と穀類については粒径等の再検討を行い、分類円の重複は多少解消され、分類図の有用性が高まった。インドネシア出土人骨の歯石から抽出したデンプン粒の多くは多角形で、グアム産現生植物のタロイモ、赤タロイモ、日本産ヒエ、キビ、アワと形や大きさに類似していた。タロイモは南西諸島のタイモと関連が深いことからグアム産のタロイモ数種と南西諸島のタイモについて比較検討した。その結果、グアム産の粒径は日本産に比べて大きく、さらに、南西諸島の中でもタイモのデンプン粒の大きさが異なっていた。現段階では歯石デンプン粒の由来植物について、特定の植物種である可能性を考えることはできるが、同定は困難であると考えられる。平成27年度に到達できなかった計画とともに平成28年度実施予定の作業を研究協力者と精力的に進めていく。平成27年度、平成28年度に到達できなかった計画とともに平成29年度実施予定の作業やまとめを研究協力者と精力的に進めていく。研究協力者に協力を仰ぎ、効率よく研究を進めていく。物品購入予定の変更があったため研究が実施計画どおりに進まなかったため次年度使用額が生じた理由は研究のエフォートが低下したことである。主な使用計画として、資料収集のための旅費と研究補助の人件費に使用する予定である。歯石デンプン粒分析法確立のための化学的実験をさらに充実させる必要性があるため、これらの実験に次年度使用額の多くを充てる予定である。デンプンの原生植物標本の植物種選定、収集作業に使用する。
心筋細胞の興奮・収縮機構

心筋収縮・弛緩及びその調節に関与する細胞膜,心筋小胞体膜の受容体,イオン・チャンネル,イオン・ポンプが分子レベルで明らかとなり,その基本的性質と共に調節機構の分子レベルでの解析が進んだ.細胞膜のL型Caチャンネルでは,チャンネル蛋白質燐酸化によるゲート開閉機構の修飾を単一チャンネル・レベルで明らかにした。ムスカリン性アセチルコリン受容体では,β受容体燐酸化酵素と類似の酵素により本受容体が燐酸化されることが明らかとなり,受容体脱感作機構との関連が注目される.心筋小胞体Caポンプでは,調節蛋白質ホスホランバンによる調節機構が,Caポンプ・ホスホランバン両分子の直接の相互作用によることが証明された.心筋小胞体Ca遊離では,Ca遊離チャンネルのcAMP依存性燐酸化による調節機構の存在する可能性が示唆された.またカルモジュリン依存性燐酸化酵素アイソザイムが心筋で同定・単離され,本酵素が細胞膜や筋小胞体などの膜蛋白質の燐酸化を含め広範な細胞機能調節に関与する可能性が示された.心筋収縮蛋白質の分子運動解析では,ミリ秒の分解能をもったX線回析装置が開発され単収縮での収縮蛋白質の分子運動解析が進んでいる.心筋細胞内Ca動態の研究では,アドレナリン,アセチルコリンなどの心作動薬の効果の検討から,心筋への作用発現にこれらの薬剤によるCa動態の変化以外に収縮蛋白質のCa感受性の変化も重要であることが見い出された.このように心筋興奮収縮連関の基本機構が次第に分子レベルで理解されるようになりつつあり,今後細胞レベルでの現象との関係を明らかにしてゆくことが重要である.心筋収縮・弛緩及びその調節に関与する細胞膜,心筋小胞体膜の受容体,イオン・チャンネル,イオン・ポンプが分子レベルで明らかとなり,その基本的性質と共に調節機構の分子レベルでの解析が進んだ.細胞膜のL型Caチャンネルでは,チャンネル蛋白質燐酸化によるゲート開閉機構の修飾を単一チャンネル・レベルで明らかにした。ムスカリン性アセチルコリン受容体では,β受容体燐酸化酵素と類似の酵素により本受容体が燐酸化されることが明らかとなり,受容体脱感作機構との関連が注目される.心筋小胞体Caポンプでは,調節蛋白質ホスホランバンによる調節機構が,Caポンプ・ホスホランバン両分子の直接の相互作用によることが証明された.心筋小胞体Ca遊離では,Ca遊離チャンネルのcAMP依存性燐酸化による調節機構の存在する可能性が示唆された.またカルモジュリン依存性燐酸化酵素アイソザイムが心筋で同定・単離され,本酵素が細胞膜や筋小胞体などの膜蛋白質の燐酸化を含め広範な細胞機能調節に関与する可能性が示された.心筋収縮蛋白質の分子運動解析では,ミリ秒の分解能をもったX線回析装置が開発され単収縮での収縮蛋白質の分子運動解析が進んでいる.心筋細胞内Ca動態の研究では,アドレナリン,アセチルコリンなどの心作動薬の効果の検討から,心筋への作用発現にこれらの薬剤によるCa動態の変化以外に収縮蛋白質のCa感受性の変化も重要であることが見い出された.このように心筋興奮収縮連関の基本機構が次第に分子レベルで理解されるようになりつつあり,今後細胞レベルでの現象との関係を明らかにしてゆくことが重要である.
損傷乗り越え複製においてDNA複製エラーを起こすRev1の機能解析と発がん

ヒトREV1は,損傷乗り越え型DNAポリメラーゼYファミリーの一つで,鋳型塩基に対してdCMPを取り込むdCMP transferase活性を持つ。Yファミリーに属するXPVが色素性乾皮症の原因遺伝子として同定されたことから,損傷乗り越えDNA合成の機能変化と発癌との関連が注目されている。REV1遺伝子は,error-proneのDNA修復に関与し,突然変異の誘発に重要な役割を担っている。我々は,損傷乗り越えDNA合成に関与するREV1遺伝子の機能と発癌との関連を調べるために,REV1の生化学的解析を行った。その結果,ヒトREV1タンパク質のdCMP転移活性は,鋳型Gと脱塩基部位に対して効率が高いことから,REV1が脱塩基部位の損傷乗り越えDNA合成に重要な役割を担い,点突然変異を誘発する可能性が高いことが示唆された。この事から,REV1の機能亢進は,点突然変異を生成し易い遺伝的不安性を誘導し,発がんに関与する可能性が考えられた。一方,Rev1が相互作用する蛋白質を解析した結果,Rev7とPolκがRev1のC末端100アミノ酸残基に競合的に結合する事を生化学的に証明した。さらに,Polη,Polτも同じくRev1のC末端に結合することを見いだし,Rev1が他の損傷乗り越えDNAポリメラーゼと複合体を形成する一端を明らかにした。さらに,放射線や化学発がん剤に高感度なマウスを開発する為に,mRev1を過剰発現したトランスジェニック(Tg)マウスの作成を行った。遺伝子発現の制御が可能なメタロチオネインプロモーターの下流にmRev1遺伝子を組み込んだMT-1プラスミドを構築し,Tgマウスの作成を行った。その結果,現在までに7系の独立したRev1トランスジェニックマウスを得た。これらマウスの各臓器よりmRNAを取り出し,mRev1トランスジーンの発現をRT-PCR法で検討した。各臓器でmRev1トランスジーンが発現していることを確認した。
放射線治療用小型皮膚線量計の開発

本年度は当初の計画どおりUSB-A基板タイプの小型コンデンサー線量計とパーソナルコンピューターに接続して測定を行うための測定Dockとソフトウェア開発を終了し、測定実験を実施した。開発した小型コンデンサー線量計を使用して1本大学の教養教育センター物理学科にある試験用X線管を使って照射時間依存性と管電圧依存性における基礎特性の測定と2臨床で使われている放射線治療装置リニアックによる測定をそれぞれ実施した。1のX線管を用いた基礎特性の測定成果については、2018年4月の日本医学物理学会にて発表したのち、公表したデータを論文としてまとめてRadiological Physics and Technologyの学術ジャーナル(査読付き)に投稿しており同年12月にアクセプトされている。2の放射線治療装置リニアックでは、基本照射条件と固体ファントムおよび熱ルミネッセンス線量計を用いた基礎検証実験と、臨床応用として放射線治療分野で主流となりつつある強度変調放射線治療(IMRT)での測定実験を特注の頭頚部ファントムを設計して実施している。リニアックの基本照射条件を用いた実験測定データについては2018年の11月にマレーシアで開催された国際学会(AOCMP)と2019年4月の日本医学物理学会にて発表済であり現在、論文にまとめて投稿準備を進めている。頭頚部ファントムを用いたIMRT測定に関してはその線量校正に際して放射線治療分野で絶対線量基準として使われているファーマ型電離箱と線量校正を行う必要があるため、小型コンデンサー線量計と相互校正を行える校正用の固体水ファントムを新たに考案して測定実験に使用した。IMRTによる測定実験もすでに本年度中に終了しており、当初の計画どおり論文にまとめて投稿準備を進めている。実験成果の一部は2019年9月に広島で開催される国際学会にて発表予定である。当初の計画に比べるとUSB-Aタイプの小型コンデンサー線量計および測定Dockとその関連ソフトウェア開発が前倒しで進んでいて、試験用X線管を使った基礎特性の測定と論文ができており、すでに査読付き学術ジャーナルに2編アクセプトされている。また、当初から予定していた放射線治療装置リニアックの測定に関しては、予定していた実験を本年度中に終了しており進捗状況は良好である。基準照射条件の基礎実験では基準線量計として使用した熱ルミネッセンス線量計よりも、コンデンサー線量計と測定Dockの方が比較的安価に製作できるにも関わらずデータのばらつき(標準偏差)が少ない結果を示しており放射線治療用に有用であることが確認できた。当初問題としていたリニアックとの線量校正方法については小型コンデンサー線量計校正用の固体水ファントムを考案したことで解決しており測定実験の結果も放射線治療分野で絶対線量基準として使われているファーマ電離箱と遜色のない結果が得られている。これらのリニアックから得られた実験データの一部に関してはすでに学会発表済で論文の投稿準備と並行して順次、学会発表を通して公表していく予定である。現在は広島での国際学会発表と2編の論文投稿の準備を進めている。1編目のリニアックによる基本照射条件を使った論文については今年リジェクトの通知が来たため問題個所を見直し再度、別の査読付きジャーナルに投稿する予定である。昨年度アクセプトされたRadiological Physics and Technology学術ジャーナルの査読者から本研究で開発中の小型コンデンサー線量計についての強い関心がうかがえており、査読者のコメントに基づき、本線量計の角度依存性における追加実験を行う予定である。そのために詳細な角度依存性が評価できる実験器具を購入済で、その測定装置を組み立てて実験を行う準備を進めている。また、本線量計は研究過程の段階で、放射線治療装置リニアックのみならず、臨床で使われている診断用X線CT装置やIVRなどで使用されているコーンビームCT(CBCT)などでの線量測定も可能であることが判明しており、それらの医療機器との相互比較が簡便に行えるように医療用X線管に使えるRaySafe社の線量率計を購入する予定である。この線量率計を使うことで、本コンデンサー線量計の詳細な線量率依存性の評価も行うことができるため診断分野においても有用であることを証明し、角度依存性の測定実験と合わせて測定データをまとめて公表する予定である。平成29年度は主にSi-XDとコンデンサーを用いた小型線量計システムの開発に大きな進展があった。初期開発時では測定のため線量計基板にクリップをはさんで測定する煩雑は方法であったが、これをUSB-A基板タイプに変えたことによりコンデンサー電圧の充電および測定が容易になった。また、この新基板に対応した新たな測定装置(Dock)も開発した。このDockはPCへの測定データ転送を可能にし、かつ、充電中でもアナログデジタルコンバータ(ADC)を介して充電時の電圧がリアルタイムに確認できるため測定データの信頼性向上が期待できる。本研究に関して学会で発表した初期開発時の研究内容については査読付きの学術誌(IJMPCERO)で2018年2月にアクセプトされている。研究計画はやや前倒しで進んでおり、X線管を使用した測定結果では従来の熱ルミネッセンス線量計(TLD)などに比べて測定ばらつき(標準偏差)が小さく線量計として良好な特性を有していることが示唆されている。また、放射線治療用装置リニアックを使った基本照射条件での実験も実施済で、内容は限定的ではあるが治療用の高エネルギーX線においても線量測定が可能であることがわかった。これら平成29年度内に実験した測定データは2編の論文にまとめて現在、論文投稿中である。

この他、今年度は放射線のさらなる感度向上のためにダーリントン回路を内蔵した小型線量計も試作しており、実験施設でのX線管による線量測定を行った。今後、実験データをまとめて論文投稿する予定である。平成29年度内に予定していたSi X線フォトダイオード(Si-XD)を用いた小型線量計の試作機と線量測定システムの開発として測定端末DockおよびPC上で動作するソフトウェア開発の試作を終了している。また、実験施設で同線量測定システムを用いたX線管による基本特性の検証も終えており、得られた知見を論文にして投稿している状況である。さらに次年度に予定した放射線治療装置リニアックを用いた測定にすでに一部取り掛かっているため、おおむね進捗状況は良好である。本年度は当初の計画どおりUSB-A基板タイプの小型コンデンサー線量計とパーソナルコンピューターに接続して測定を行うための測定Dockとソフトウェア開発を終了し、測定実験を実施した。開発した小型コンデンサー線量計を使用して1本大学の教養教育センター物理学科にある試験用X線管を使って照射時間依存性と管電圧依存性における基礎特性の測定と2臨床で使われている放射線治療装置リニアックによる測定をそれぞれ実施した。1のX線管を用いた基礎特性の測定成果については、2018年4月の日本医学物理学会にて発表したのち、公表したデータを論文としてまとめてRadiological Physics and Technologyの学術ジャーナル(査読付き)に投稿しており同年12月にアクセプトされている。2の放射線治療装置リニアックでは、基本照射条件と固体ファントムおよび熱ルミネッセンス線量計を用いた基礎検証実験と、臨床応用として放射線治療分野で主流となりつつある強度変調放射線治療(IMRT)での測定実験を特注の頭頚部ファントムを設計して実施している。リニアックの基本照射条件を用いた実験測定データについては2018年の11月にマレーシアで開催された国際学会(AOCMP)と2019年4月の日本医学物理学会にて発表済であり現在、論文にまとめて投稿準備を進めている。頭頚部ファントムを用いたIMRT測定に関してはその線量校正に際して放射線治療分野で絶対線量基準として使われているファーマ型電離箱と線量校正を行う必要があるため、小型コンデンサー線量計と相互校正を行える校正用の固体水ファントムを新たに考案して測定実験に使用した。IMRTによる測定実験もすでに本年度中に終了しており、当初の計画どおり論文にまとめて投稿準備を進めている。実験成果の一部は2019年9月に広島で開催される国際学会にて発表予定である。当初の計画に比べるとUSB-Aタイプの小型コンデンサー線量計および測定Dockとその関連ソフトウェア開発が前倒しで進んでいて、試験用X線管を使った基礎特性の測定と論文ができており、すでに査読付き学術ジャーナルに2編アクセプトされている。また、当初から予定していた放射線治療装置リニアックの測定に関しては、予定していた実験を本年度中に終了しており進捗状況は良好である。
高エネルギー物質を用いたイオン液体推進剤の調製とエネルギー発生特性解析

ヒドラジンに代わる宇宙機用液体推進剤として高エネルギー物質アンモニウムジニトラミド(ADN)を主剤とし,イオン液体の知見を導入した新たな推進剤「ADN系イオン液体推進剤」に着目した。本研究では,推進剤組成の構築に向け,種々の物質とADNとの間の共融現象を観測し,イオン液体の調製指針を得た。また,レーザーを用いたADN系イオン液体の液滴の非接触点火に成功した。さらに熱分解,燃焼特性に関する知見を得るため,加熱時の熱挙動-生成ガス同時分析を行い,反応メカニズムを解析した。以上より,新規推進剤候補であるADN系イオン液体の実用化に向け基盤を築くことができた。本研究はロケット推進薬の次世代化に向けた基盤研究である。ロケット上段の姿勢制御用エンジン(スラスタ)の液体推進剤はヒドラジンが汎用であるが,毒性が問題視されている。そこで,高エネルギー物質を主剤としたイオン液体に着目した。イオン液体推進剤(Energetic Ionic Liquid Propellants; EILPs)が実現すれば,溶媒を含まず低揮発性であるというイオン液体の特性から,高性能低毒性推進剤となることが期待できる。一方,EILPsはこれまでの推進剤とは全く異なる物性をもつことから,イオン液体の組成構築をはじめ,様々な要素技術の一新が必要とされる。本研究では高エネルギー酸化剤アンモニウムジニトラミド(ADN)を基剤としたEILPsを調製してエネルギー発生特性の解析を行い,ADN系EILPsの実用化および新規高エネルギー物質の開発やEILPsのデザインに関する知見を得ることを目的としている。初年度はADN系EILPsの組成構築および熱分解,燃焼特性について知見を得ることを目的とした。本研究では,ADNに固体の可燃剤を添加し共融させることでイオン液体を得る。本年度はADNとの共融が報告されているアミン硝酸塩やアミド化合物をはじめとした物質を添加してその際の挙動を観測,整理することで,ADNとの共融に必要な添加剤の特性を検討し,低融点なイオン液体を得るための指針を得た。液体が得られた組成については,化学平衡計算により推進薬としての性能を予測して高性能な組成を絞り込んだ。これらで見出されたADN系イオン液体について,燃焼性能や貯蔵安定性の把握に必要なエネルギー発生(熱分解および燃焼反応)特性について実験的に検討した。熱分析に分光分析,質量分析を組み合わせた複合システムや燃焼試験機による観測,数値シミュレーションにより,反応メカニズムおよび速度を解析した。平成28年度の計画は,高エネルギー酸化剤であるADNを基剤としたイオン液体の組成検討および熱分解,燃焼反応の解析であった。これまでに,ADNと混合すると融点を大きく低下させる物質が見出され,ADN系イオン液体を調製するために必要な添加剤の特性が把握されたとともに,試製を行うことができた。また,試製されたイオン液体について熱分解,燃焼反応を観測し,さらにシミュレーションを行うことで,速度,反応機構,エネルギー発生挙動について解析することができた。以上の結果から,推進剤に適した融点を持ち,現行推進剤を上回る性能を有するADN系イオン液体の候補を絞り込むことができた。さらなる高性能組成の探索や実際に使用する環境におけるエネルギー発生挙動の把握などの検討の余地はあるが,初年度に計画していた検討をほぼ予定通り進めることができ,次年度の計画であるEILPsの点火方式を中心とした要素技術に関する検討を開始するための知見が得られた。したがって本研究は計画通りに進展していると考えられる。宇宙用ロケット上段の姿勢制御用エンジン(スラスタ)の液体推進剤はヒドラジンが汎用であるが,毒性が問題視されている。そこでエネルギー密度の高い物質(高エネルギー物質)を主剤としたイオン液体に着目した。イオン液体は溶媒を含まず低揮発性であるため,高性能かつ安全に取り扱い可能な推進剤となり得る。本研究では,高エネルギー物質アンモニウムジニトラミド(ADN)を基剤としたイオン液体推進剤(Energetic Ionic Liquid Propellants; EILPs)の実現に向け,イオン液体の調製指針およびエネルギー発生特性を明らかにすることを目的とした。平成29年度は,前年度に得られた熱分解,燃焼に関する知見を基にADN系イオン液体の点火について検討し,点火方式および着火性の高いイオン液体組成を確立することを目的とした。点火方式についてはレーザーを用いた点火に着目した。レーザーは非接触の点火を可能とするため,長期間安全に使用可能なスラスタが実現し得る。しかし,これまでに液体を点火させた例はない。本研究ではまず,前年度の研究で得られたADN系イオン液体(ADN,アミン硝酸塩,尿素をベースとした共融液体)の液滴にレーザーを照射すると,液滴が加熱され熱分解が直ちに開始し,一部の組成ではさらに点火に至った。そこで,液滴が加熱され,着火に至るまでの温度履歴の測定,熱分析による反応熱測定,分光分析や質量分析を用いた反応生成ガスの分析を行い,着火に必要な条件および着火に寄与する化学種を明らかにした。また,イオン液体組成については,アミン硝酸塩の種類が熱分解および着火反応に及ぼす影響について解析し,凝縮相における熱分解反応が着火性に寄与することが示された。以上の検討により,新規推進剤候補であるADN系イオン液体の点火に必要な基盤を築くことができた。

ヒドラジンに代わる宇宙機用液体推進剤として高エネルギー物質アンモニウムジニトラミド(ADN)を主剤とし,イオン液体の知見を導入した新たな推進剤「ADN系イオン液体推進剤」に着目した。本研究では,推進剤組成の構築に向け,種々の物質とADNとの間の共融現象を観測し,イオン液体の調製指針を得た。また,レーザーを用いたADN系イオン液体の液滴の非接触点火に成功した。さらに熱分解,燃焼特性に関する知見を得るため,加熱時の熱挙動-生成ガス同時分析を行い,反応メカニズムを解析した。以上より,新規推進剤候補であるADN系イオン液体の実用化に向け基盤を築くことができた。平成29年度は初年度における組成やエネルギー発生挙動に関する検討の継続とともに,ADN系イオン液体の点火に関する検討を行う。イオン液体は溶媒を含まず高エネルギーであることから,特殊な物性(低い揮発性,高い燃焼温度など)を有するため,既存の点火システムを用いることが困難である。そこで,本研究ではレーザーなどを用いた非接触点火を目指すこととし,点火の実現可能性評価および着火性向上に向けた組成検討を行う。まずは非接触点火が実現可能であるかを評価する。イオン液体の液滴にエネルギーを入射し,着火の有無を観測する。点火の可能性が見出されれば,入射エネルギーなどをパラメータに着火までの時間(着火遅れ時間)を定量化する。最終的にスラスタに適したレベルの着火遅れ時間となる条件を見出す。上記検討の中で必要に応じて組成検討を行う。着火性向上のために,イオン液体に添加剤を加えることで分解・燃焼促進剤の添加による反応性の向上,着色による入射エネルギーの吸収効率向上を狙う。これらの添加剤はスラスタでの使用時に配管に詰まりが生じないよう,液体内に溶解または均一に分散させるようにする。添加剤を加えた組成のうち着火性向上が見られたものについて熱分解,燃焼特性の解析を行い,反応メカニズムや速度を把握するとともに,推進剤に適した性質を有するかを評価する。初年度の成果と合わせて,最終的に低融点,高性能,高着火性EILPsの組成を得るための指針を構築する。29年度が最終年度であるため、記入しない。航空宇宙工学,化学安全工学29年度が最終年度であるため、記入しない。
微弱光源を用いた高速CCDカメラ高時間分解分光光度計の開発

本研究は、蛋白質分子同士のダイナミックな情報伝達過程を生理的な温度でかつ微量の試料を用いて測定することを目指し、近年の技術革新がめざましいCCDカメラを検出器部分に利用した分光光度計の開発を行った。その結果、従来の単チャンネル型のおよそ1万倍(10ミリ秒)の時間分解能を達成した。また、試料に入射するプローブ光の量を極力低く抑えることにより、ロドプシンに代表される光感受性の高い光受容蛋白質のスペクトルや光励起後に生じるスペクトル変化を、測定光による影響を最小限に押さえて測定することに成功した。さらに、ロドプシンとトランスデューシンとの相互作用過程を、生体に近い試料条件や温度条件においてリアルタイムで観測することに成功した。これらの観測において得られたデータのS/N比は、従来のスキャン型分光光度計と比しても遜色のないものであり、高時間分解分光光度計の開発という本研究の目的は達成された。本研究で開発した分光システムはまた、ミリ秒の時間分解能を持つ蛍光光度計としても利用可能である。すなわち、内在性のトリプトファン残基をプローブとすることで、特別な発色団を分子内に含まない蛋白質の構造変化のキネティクスの観測にも用いることができる。実際、本研究においては、ロドプシンから発色団が抜け出す過程を観測することに成功した。今後、これら2つの測光機能を駆使したより詳細な測定により、生理的条件下での蛋白質のふるまいについて多くの情報が得られると期待される。本年度の研究計画に従い、高感度検出器を用いてミリ秒から全波長吸収スペクトルを測定できる分光光度計を開発し、視物質のような生体試料の構造変化過程の測定に適用できるかどうか評価した。1、分光光度計の検出器に、高速性と低ノイズ特性を両立したCCDカメラおよびイメージインテンシファイアを取り付けた。その結果、試料に照射する測定光の光量を低く抑えたまま、10ミリ秒の時間領域から連続して、300nm650nmの波長領域でスペクトルを測定できるシステムを構築することに成功した。2、試料を一定温度に保つために、試料室を外部の循環恒温水漕につないだ。その結果、試料を0°Cから生理的温度(40°C)までの間で制御できるため、安定してスペクトルを測定できるようになった。3、光反応性の物質の構造変化を誘起するために、外部から励起光を導入する装置(Nd : YAGレーザー)を設置した。4、外部からの励起光、測定光、検出器および分光光度計の光学系を制御するソフトウェアを開発した。5、以上の分光光度計システムの性能を、生体から精製した試料(ロドプシン)を用いて評価した。ロドプシンは光感度が高いため、光受容後の構造変化を詳細に追跡するには、測定光による光反応を最小限に抑える必要がある。10ミリ秒の測定を100回連続して行ったところ、測定光による光反応を数パーセントにまで抑えることができ、十分、ロドプシンの研究に適応できることがわかった。また、従来の分光光度計では試料を冷却して反応速度を遅くしないと見ることができなかった光反応過程を、室温で観測することができた。現在さらに、ロドプシンとG蛋白質トランスデューシンとの相互作用過程の解析を進めている。今年度購入したCCDカメラを装着することにより、可視吸収分光部と蛍光分光部のシステムがそれぞれ完成した。これらの装置を用いて以下の実験を行い、ロドプシンの構造変化過程とG蛋白質との相互作用過程を解析することに成功した。(1)光を吸収したロドプシンはG蛋白質を活性化する状態(メタII)を経て、アゴニスト型発色団(全トランスレチナール)と蛋白質(オプシン)が解離する。蛋白質部分には再びインバースアゴニスト型発色団(11シスレチナール)が結合し、光吸収可能な状態に至る。

これらのロドプシンの構造変化サイクルを解析する手段として、蛋白質部分のトリプトファン残基に由来する蛍光強度の変化を用いることが可能であることがわかった。具体的には、295nmの励起光を用いて低濃度(0.01OD)のロドプシンに光照射をすると、発色団が解離したオプシンに由来する蛍光(330nm)強度の増加が観測される。今後は部分的退色の問題等を解決することにより、より精度の高い解析システムが構築できると考えている。(2)今まで低温下(-20°C)、及び界面活性剤を用いた溶液系で観測してきたロドプシンとG蛋白質の相互作用をより生理的条件に近い条件で解析することに成功した。具体的には、ウシ視細胞網膜(ROS)画分を用いてトランスデューシンとの結合、活性化に関わる中間体の在在を確認することができた。これらの成分は4°Cで数秒、20°Cで数十ミリ秒で生成、崩壊するため、本装置を用いてはじめてこのような解析が可能になった。また、視細胞中での情報伝達の速度と比べてもこれらの中間体の生成、崩壊速度は生理的に意味があることが示唆された。第2年度までにシステム構築したCCDカメラ分光光度計を用いて、種々の実験条件下で光受容タンパク質の光反応解析を行った。その結果、以下の成果を得ることができた。1.蛍光測定によるタンパク質からの発色団(レチナール)結合・解離過程の解析ロドプシンのトリプトファン残基に由来する蛍光強度の変化過程を解析することにより、タンパク質からの発色団(レチナール)の結合・解離過程の反応動力学的解析を行うことができる。本研究により開発したCCDカメラ分光光度計は高速かつ高感度で広波長領域の微弱蛍光の検出が可能であるため、このような研究の発展の可能性を模索した。試料の退色量をなるべく減らすために撹拌機能付きの試料セルホルダーを新規に取り付け、ロドプシンの光反応後の蛍光(励起光295nm,測定波長300-500nm)の時間変化を測定した。その結果、吸収分光によって得られた発色団の解離過程とほぼ同じ時間領域で蛍光強度の増加が観測された。また、発色団結合時には、同様に吸収分光によって観測されるのとほぼ同じ時間領域で蛍光強度の減少が観測された。蛍光測定に用いる試料濃度は吸収測定の場合よりも10分の1程度で良いため、発現蛋白質などの発色団結合・解離過程の実時間解析に役立つことが期待される。2.ロドプシン以外の光受容タンパク質に対する適用本システムの構築にはロドプシンを試料として用いてきたが、他の米受容蛋白質の研究にも威力を発揮することが期待される。実際、ロドプシンよりも皮応が速い錐体光受容蛋白質や、ロドプシン変異体の測定に、本システムが適用できることがわかった。また、バクテリアや植物の光受容蛋白質についても共同研究により初期の実験をはじめている。これまでの分光装置では得られなかった高時間分解能・高精度の実験結果を得ており、今後の詳細な解析により新たな現象の発見につながることが期待される。
開かれた学校づくりの地域連携による地域活性化と高校生のシティズンシップ向上の研究

この研究の目的は、日本の若者の主権者意識やシティズンシップは世界的にみると低いというデータがあるが、開かれた学校づくりによって高校生が地域住民とともにまちづくりに参加していくとシティズンシップが向上するということを解明することであった。研究方法は、開かれた学校づくりに取り組んできた長野県辰野高校、北海道美瑛高校、茨城県立小川高校の「学校フォーラム」による高校生と地域住民との話し合い、高校生が地域でのボランティアや地域の課題に住民とともに取り組んだ活動の調査と、卒業生、教師、住民へのインタビューによって、高校生たちがシティズンシップを獲得し向上させていったかどうか検証、分析するという方法をとった。辰野高校については以前から調査してきていたので、主に美瑛高校と小川高校の調査をすすめた。美瑛高校調査では、以前、生徒たちはマナーなどで地域からの評価が低かったが、「美高フォーラム」で生徒と地域住民との話し合いを続け、地域の町中や観光地の美化ボランティアや地域行事ボランティアに全校生徒が参加するようになり、地域住民とのコミュニケーションが図られていくと、住民と挨拶をするようになり、マナーも改善され、積極的にまちづくりに参加するようになったことが明らかになった。地域活動の中心だった生徒会のリーダーは現在、町の文化活動の担い手として地域を支える若手リーダーに成長している。小川高校調査では、生徒たちが通学に利用していた鹿島鉄道が赤字経営のために廃線の危機にあることを知った生徒会が存続運動に立ち上がり、沿線の中学・高校の生徒会と共同して地域住民とともに長年にわたり地域活動を続け、その活動を通して、地域の問題に目を向けて考え、主体的に行動できる若者に育っていることがインタビューによって明らかになった。三校の調査ともに、高校生たちは地域住民との話し合いとまちづくりへの協働の参加によって、人間関係形成のコミュニケーションの力をつけ、マナーの改善から始まり、まちづくりを担っていこうとする主体的な意識を持つまでにシティズンシップを向上させていることが解明できた。しかし、これらは自主的な取り組みによるものであり、奉仕活動の義務化によってシティズンシップが向上するかどうかは今後の研究課題としたい。
死後脳マルチオミクス・プロファイルに基づく統合失調症病態の構成的理解

本研究では、当講座の精神疾患死後脳バンクにおいて凍結保存された統合失調症死後脳及び新潟大学脳研究所保管の非精神神経疾患対照例の死後脳を測定対象として、細胞内ドパミンシグナル伝達系関連タンパク質をコードしている遺伝子のSNPs(SNPsおよび稀な遺伝子変異)、脳特異的デノボ変異、コピー数多型(CNV)、主にシトシンメチル化についてのエピジェネティクス解析、及びその遺伝子のmRNA発現、以上をNGSで調べる。上記で明らかになった脳内分子プロファイルをエンドフェノタイプとし、各々の遺伝子多型と関連を解析する。以上のアプローチを通して統合失調症脳病態を多階層で検証する。
全身麻酔薬の向精神作用に関する神経化学的研究

ある種の全身麻酔薬は、多幸感をもたらす作用を有しており、乱用されることがある。近年、同様に多幸感をもたらす大麻の主成分であるカンナビノイドの受容体に作用する内因性物質アナンダマイドが発見され、アナンダマイドは向精神作用のほか鎮痛にも関与していることが明らかにされた。本研究の目的は、全身麻酔薬の中枢神経作用と中枢神経内アナンダマイド系の関連を検討し、全身麻酔薬の向精神作用薬現機構を神経化学的に明らかにしようとするものである。Wistar系雄性ラットにカンナビノイド受容体CB1の拮抗薬SR14171(リモナバン)を投与し、全身廃酔薬亜酸化窒素の鎮痛作用に及ぼす影響をテイルフリック時間測定によって検討した。その結果、リモナバンの腹腔内投与および脳室内投与は、亜酸化窒素吸入によるテイルフリック時間の延長、すなわち鎮痛作用に影響を及ぼさなかったが、用量依存性に鎮痛作用に対する急性耐性の形成を抑制した。一方、リモナバンのくも膜下投与は亜酸化窒素の鎮痛作用に拮抗した。以上の結果は、全身麻酔薬亜酸化窒素の作用発現に脳内のアナンダマイド系は関与していないが、鎮痛作用に対する急性耐性発現に脳内のアナンダマイドが関与していることを示唆するものである。また、全身麻酔薬亜酸化窒素の鎮痛作用には脊髄レベルでアナンダマイドが関与している可能性を示唆するもので、脳内と脊髄レベルではアナンダマイド系の関与に違いがあることが明らかとなった。全身麻酔薬の向精神作用は薬物によって様々であり、麻酔作用をもたらす神経回路とは異なる経路に作用することによって生じている可能性がある。近年、大麻の主成分であるカンナビノイドの受容体が脳内に存在することが明らかにされ、内因性のカンナビノイド受容体作動物質であるアナンダマイドが発見された。アナンダマイドは、向精神作用のほか鎮痛にも関与している。また、これらの作用は脳内ドパミン作動性ニューロンを賦活することによってもたらされる。全身麻酔薬である亜酸化窒素は脳内ドパミン作動性ニューロンを賦活し、その作用にも急性耐性が形成されることを明らかにしてきた。本研究の目的は、各種全身麻酔薬が脳内のアナンダマイド系に及ぼす作用とドパミン作動性ニューロン活動の関連を検討し、全身麻酔薬の向精神作用発現機構を神経化学的に明らかにしようとするものである。本年度は脳内アナンダマイド含量に及ぼす吸入麻酔薬の影響を検討するため,ガスクロマトグラム・質量分析計を用いて雄のICRマウス脳内のアンダマイド含量の測定を試みた。亜酸化窒素を吸入させた群と対照群を比較する予定であったが,いずれの群のマウスにおいても,脳内アナンダマイドの検出が限界量に達しなかった.今後は,脳の処理方法やガスクロマトグラムの測定方法を種々変更して測定感度を上昇させる予定である.また,全身麻酔薬の鎮痛作用に及ぼす脳内アナンダマイドの影響を検討するため,カンナビノイド受容体CB1の拮抗薬SR14171を前投与したマウスと生食投与マウスで75%亜酸化窒素吸入下のテイルフリック時間を測定する予定であったが,SR14171の入手に時間を要したため,一定の結論を得るまでの成果は得られていない.今後は研究を継続するとともに,他の全身麻酔薬との比較検討を行う予定である.ある種の全身麻酔薬は、多幸感をもたらす作用を有しており、乱用されることがある。本研究の目的は、全身麻酔薬の中枢神経作用と中枢神経内アナンダマイド系の関連を検討し、全身麻酔薬の向精神作用発現機構を神経化学的に明らかにしようとするものである。

Wistar系雄性ラットにカンナビノイド受容体CB1の拮抗薬SR14171(リモナバン)を投与し、全身麻酔薬亜酸化窒素の鎮痛作用に及ぼす影響をテイルフリック時間測定によって検討した。その結果、リモナバンの腹腔内投与および脳室内投与は、亜酸化窒素吸入によるテイルフリック時間の延長、すなわち鎮痛作用に影響を及ぼさなかったが、用量依存性に鎮痛作用に対する急性耐性の形成を抑制した。一方、リモナバンのくも膜下投与は亜酸化窒素の鎮痛作用を抑制した。以上の結果は、全身麻酔薬亜酸化窒素の作用発現に脳内のアナンダマイド系は関与していないが、鎮痛作用に対する急性耐性発現に脳内のアナンダマイドが関与していることを示唆するものである。また、全身麻酔薬亜酸化窒素の鎮痛作用には脊髄レベルでアナンダマイドが関与している可能性を示唆するもので、脳内と脊髄レベルでなアナンダマイド系の関与に違いがあることが明らかとなった。