hpprc/llmjp-kaken huggingface dataset:
後腎間葉細胞を用いた腎上皮細胞再生の試み

ラット後腎間葉細胞はPax2陽性、Wt-1は弱陽性、pancytokeratin、E-cadherin陰性で、腎幹細胞の特性を示した。bFGF刺激によりp38、ERKが活性化された。bFGF単独刺激では上皮細胞のマーカーE-cadherinは誘導されなかったが、bFGF、LIF同時刺激により発現が増加した。ERK阻害はE-cadherin発現に影響を与えなかったが、p38阻害は著明に抑制した。次にp38の下流遺伝子群をDNAアレイ法により解析した。同定された遺伝子の一つ受容体型チロシンフォスファターゼRPTPκは神経組織において細胞接着分子として働く。腎発生におけるRPTPκの発現は胎生18日で強く、日齢1で若干みられ、その後は検出されなかった。免疫組織染色では胎生18日の後腎間葉細胞に染色された。後腎器官培養系でp38阻害剤存在下ではRPTPκ発現は完全に抑制され、p38の下流のシグナル分子として腎発生に関与している可能性が示唆された。多発性嚢胞腎モデルpcyマウス嚢胞上皮ではERK、活性型ERK、p38の発現増加と、JNKの発現減少が認められた。pcyマウス胎児腎器官培養系において、ERK阻害剤存在下で培養した腎の嚢胞形成抑制が観察された。次に6週齢pcyにERKの阻害剤PD98059(PD)を4週間腹腔投与した。PD群、対照群間で体重、血圧、腎重量、腎重量/体重比、BUN、血清クレアチニン、ヘマトクリットに有意差はなかった。しかしPD群では飲水量が有意に少なく、尿浸透圧が有意に高値であった。また嚢胞スコアもPD群で有意に低かった。ERKはPD、対照群ともに尿細管、嚢胞に染色された。活性型ERKは嚢胞の一部に染色され、PD群で発現が減少していた。以上、pcyマウスにおいてはMAPキナーゼの発現異常がみられ、ERK阻害が嚢胞形成、濃縮力低下を軽減したことからERKが病態に関与する可能性が示唆された。bFGF刺激による後腎間葉細胞増殖・遊走およびbFGF、LIFによる上皮化におけるp38、ERKの役割を検討した。活性型p38、ERKはbFGF刺激により増加した。bFGF刺激により[^3H]-thymidine取り込みと細胞遊走は増加したが、p38阻害剤SB203580、ERK活性化酵素MEK阻害剤U0126はこれらを抑制した。bFGF単独刺激では上皮細胞のマーカーE-cadherinの発現は誘導されなかったが、bFGF、LIF同時刺激によりE-cadherin発現増加が観察された。U0126はE-cadherin発現増加に影響を与えなかったが、SB203580はこれを著明に抑制した。

以上、後腎間葉細胞においてp38、ERKはbFGF刺激により活性化され細胞増殖・遊走を媒介する。またbFGF、LIF共刺激によりE-cadherin発現が増加し、この過程にp38が関与することが示された。2.pcvマウス嚢胞形成機序多発性嚢胞腎モデルpcyマウス腎において嚢胞形成は胎生14日から認められ、日齢7では、嚢胞の拡大、増加がみられた。生後8週では近位尿細管の拡大が観察され、25週では腎臓はほとんど嚢胞で占められた。嚢胞における増殖のマーカーPCNA発現と嚢胞、間質におけるアポトーシスが観察された。また嚢胞上皮ではERK、活性型ERK、p38の発現増加と、JNKの発現減少が認められた。pcyマウス胎児腎器官培養系において、U0126存在下で培養した腎の嚢胞形成抑制が観察された。以上、pcyマウス腎嚢胞上皮細胞におけるMAPキナーゼの発現異常と、ERKが機能的に嚢胞形成へ関与している可能性が示された。後腎間葉細胞から上皮細胞への分化を誘導する遺伝子の検討私たちはMAPキナーゼファミリーのp38がネフロン形成に必須であることを報告した。すなわちp38阻害薬SB203580(SB)存在下で培養した後腎では後腎間葉細胞の尿管芽先端への凝集、上皮化がみられない。この過程に関与する遺伝子群をDNAアレイ法により解析した。【結論】p38が制御する、腎発生への関与が未報告の遺伝子が多数検出された。この中に腎成長、ネフロン形成に必要な遺伝子が存在する可能性がある。1.腎発生における受容体型チロシンフオスファターゼRPTPκの発現と機能的意義RPTPκは腎成長とネフロン形成の第一段階、後腎間葉細胞の凝集、上皮化に必要なMAPキナーゼ、p38の下流遺伝子として前年度に私たちが同定した分子である。神経組織において細胞接着分子として働くことが示唆されている。そこで腎発生におけるRPTPκの発現と、p38による制御を検討した。ウエスタンブロットではRPTPκ発現は胎生18日で強く、日齢1で若干みられ、その後は検出されなかった。免疫組織染色では胎生18日の後腎間葉細胞に染色された。胎生15日のラット腎器官培養においてもRPTPκの蛋白発現は培養後60-84時間の対照腎でのみ認められ、その後は速やかに消失した。SB203580存在下ではRPTPκ発現は完全に抑制された。以上、RPTPκは胎児腎で発現し、p38の下流のシグナル分子として腎発生に関与している可能性が示唆された。2.多嚢胞腎モデルpcyマウスのERK阻害による治療私達はpcyマウスの嚢胞でMAPキナーゼのERK、p38の発現が増加し、JNKの発現が低下していることを前々年度の研究で明らかにした。そこで、ERKの阻害剤PD98059(PD)投与によるpcyマウスの治療を試みた。6週齢pcy(n=7)にPDを3.5μg/g/日、4週間腹腔投与した。PD群、対照群間で体重、血圧、腎重量、腎重量/体重比、BUN、血清クレアチニン、ヘマトクリットに有意差はなかった。しかしPD群では飲水量が有意に少なく、尿浸透圧が有意に高値であった。また嚢胞スコアもPD群で有意に低かった。ERKはPD、対照群ともに尿細管、嚢胞に染色された。活性型ERKは嚢胞の一部に染色され、PD群で発現が減少していた。pcyマウスにおけるERK阻害が嚢胞形成、濃縮力低下を軽減したことからERKが病態に関与する可能性が示唆される。
舌運動の評価法とバイオフィードバック法の開発～携帯型超音波診断装置の応用～

近年、サルコペニアに関連して超音波診断装置を用いた舌の厚みを測定する研究が行われている。実際に臨床現場で要介護者の舌を測定する際、ベッド上で体位が傾斜していたり、プローブ固定装置を設置するのが困難な場合がある。そこでまず、若年健常成人を対象として、座位とセミファーラー位およびプローブ固定装置の有無で超音波診断装置を用いた舌の厚さの値に影響があるか検討を行った。方法対象は舌の形態に異常がなく、構音障害や摂食嚥下機能障害が認められない平均年齢25.3±4.3歳の健康成人男性5名、女性8名とした。被験者は頭部を安定させ、体位を90度(座位)と30度(セミファーラー位)に変化させた。顎下部へのプローブの固定は、ヘッドギアを利用して保持するもの(固定装置有り)と手で保持するもの(固定装置無し)とした。測定は、タブレット型超音波画像診断装置(SonoSite iViz&reg)を用いた。結果および考察舌の厚さは、90度・固定装置有りで48.5±6.8mm、30度・固定装置有りで48.9±7.9mm、90度・固定装置無しで49.3±6.3mm、30度・固定装置無しで49.7±7.7mmであった。各条件間で有意差はなかった。また、90度・固定装置有りと他の条件を比較したところ、90度固定装置有り/30度固定装置有り:R=0834、90度固定装置有り/90度固定装置無し:R=0853で強い相関性が認められた。90度固定装置有り/30度固定装置無しもR=0676と相関性が認められた。本実験では対象者が若年健康成人であるために、30度の傾斜による舌の後方偏位が少なかったことが考えられる。また予めプローブ設置位置を再現性があるように規定しておけば、固定装置の有無は安静時の舌の厚みの計測値に大きな影響を与えないと考えられる。しかし要介護者では舌の筋力低下などの影響があるため、今後検討を加えていきたい。携帯性は優れるが機能制限がある超音波診断装置の解析方法の開発:高機能の超音波診断装置は大きく移動範囲に制限がある。一方携帯性の優れる超音波診断装置は高機能のものと比較するとMモード表示がなかったり、画像の鮮明度が低かったりする。このため、Bモード画像で鮮明にわかるメルクマークを開発、低鮮明度でも十分に解析できるような舌の範囲はどれかを明らかにする事を目的に行ってきた。またまたヘッドセット等も被験者に対して大がかりなものになってしまう。このため簡易で全身状態が不安定な患者に応用できるヘッドセットの開発も行っている。携帯用超音波診断装置のヘッドギアの開発:ベッド上の患者にも応用できるように、頭部固定簡易型および下顎骨オトガイ部プローブ固定装置を作成。オトガイ部固定型は頭部固定型と比較して、またプローブと顎下部を固定する際の圧の大きさを一定にすることが必要となった。このため頭部固定簡易型は矯正のヘッドギアを改良した形態とした。構音時に若干のずれが生じるため、現在検討を要している。携帯用超音波装置の解析方法:Bモード画像で画像解析をおこなった。嚥下や構音時に若干の補正が必要となった。これらデータを検討するために、健康成人を対象にデータ収集をおこなっている。構音時/k/行、/t/行、/l/行、/d/行の舌運動を解析する。また液体嚥下時、舌おしつぶし食(ゼリー)摂取時、固形咀嚼時の舌背部全体の動きなどを試行している。機器の購入に時間がかかり、画像固定装置と解析方法のキャリブレーションに時間がかかっている。しかしプローブの固定装置の開発および分析方法がおおむね確立できている。【目的】近年、サルコペニアに関連して超音波診断装置を用いた舌の厚みを計測する研究が行われている。実際に臨床現場で要介護者の舌を計測する際、ベッド上で体位が傾斜していたり、プローブ固定装置を設置するのが困難な場合がある。【方法】対象は平均年齢25.3歳の健康成人男性5名、女性8名とした。計測は各条件で3回施行し、その平均値を舌の厚さとした。統計学的検討には、フリードマンの順位に基づく反復測定分散分析およびスピアマン検定を用いた。本調査は、東京歯科大学倫理委員会の承認を得て行った(承認番号718)。【結果と考察】舌の厚さは、90度・固定装置有りで48.5±6.8mm、30度・固定装置有りで48.9±7.9mm、90度・固定装置無しで49.3±6.3mm、30度・固定装置無しで50.0±7.7mmであった。90度・固定装置有りと他の条件を比較したところ相関が認められた。

これは若年健康成人であるために、30度の傾斜による舌の後方偏位が少なかったことが考えられる。また予めプローブ設置位置を再現性があるように規定しておけば、固定装置の有無は安静時の舌の厚みの計測値に大きな影響を与えないと考えられる。しかし要介護者では舌の筋力低下などの影響があるため、今後検討を加えていきたい。協力を得られる高齢者施設の選択に難航中近年、サルコペニアに関連して超音波診断装置を用いた舌の厚みを測定する研究が行われている。実際に臨床現場で要介護者の舌を測定する際、ベッド上で体位が傾斜していたり、プローブ固定装置を設置するのが困難な場合がある。そこでまず、若年健常成人を対象として、座位とセミファーラー位およびプローブ固定装置の有無で超音波診断装置を用いた舌の厚さの値に影響があるか検討を行った。方法対象は舌の形態に異常がなく、構音障害や摂食嚥下機能障害が認められない平均年齢25.3±4.3歳の健康成人男性5名、女性8名とした。被験者は頭部を安定させ、体位を90度(座位)と30度(セミファーラー位)に変化させた。顎下部へのプローブの固定は、ヘッドギアを利用して保持するもの(固定装置有り)と手で保持するもの(固定装置無し)とした。測定は、タブレット型超音波画像診断装置(SonoSite iViz&reg)を用いた。結果および考察舌の厚さは、90度・固定装置有りで48.5±6.8mm、30度・固定装置有りで48.9±7.9mm、90度・固定装置無しで49.3±6.3mm、30度・固定装置無しで49.7±7.7mmであった。各条件間で有意差はなかった。また、90度・固定装置有りと他の条件を比較したところ、90度固定装置有り/30度固定装置有り:R=0834、90度固定装置有り/90度固定装置無し:R=0853で強い相関性が認められた。90度固定装置有り/30度固定装置無しもR=0676と相関性が認められた。本実験では対象者が若年健康成人であるために、30度の傾斜による舌の後方偏位が少なかったことが考えられる。健康成人でのデータを収集する。その後、摂食嚥下機能を呈する要介護高齢者に応用する。対象は、摂食嚥下障害がありリハビリテーションを希望して、訪問診療の依頼があった患者で、口腔内の知覚に異常がなく、構音指示などを理解している者とする。歯科医師または歯科衛生士が週1回の摂食機能療法を半年以上試行する。摂食機能療法の内容は深呼吸、頸部・肩部(肩関節・肩甲帯)の関節可動域訓練、口唇・頬の筋訓練、舌抵抗訓練、口腔清掃とした。その間、初回から1カ月ごとに超音波診断装置による測定と客観的嚥下機能測定として、摂食嚥下機能スクリーング法としてRSST、MWSTと最大舌圧測定を用いる。また一か月毎に計測を行うため、リハビリテーション効果の客観的計測をおこなっていく。要介護高齢者への応用超音波診断装置と既存のスクリーニング検査などとの比較摂食嚥下機能を呈する要介護高齢者に応用する。摂食機能療法の内容は深呼吸、頸部・肩部(肩関節・肩甲帯)の関節可動域訓練、口唇・&#38960;の筋訓練、舌抵抗訓練、口腔清掃とした。
気相分子クラスターの異性化直接観測による水素結合の構造揺らぎの分子論的研究

本研究では,分子クラスター研究を発展させ,凝集系の反応,動力学の理解に貢献するために,微視的水素結合構造に対する温度効果,揺らぎの問題に取り組む。構造揺らぎはクラスターの観点では局所安定な構造間の異性化とみなすことができる。そこで,局所安定な水素結合構造すなわちクラスターにおける異性体を識別した測定が可能な特徴を活かし,クラスターにおける水素結合構造の赤外振動励起による変化つまり異性化を観測することを本研究の目的としている。本研究では,我々が既に微視的水素結合構造の異性体分布に対する温度依存性を観測している水和フェノールカチオンを測定対象とした。昨年度,スペクトルの質は高くないものの,当初の目的の水和フェノールカチオンの赤外スペクトルおよび赤外励起による異性化の観測に成功した。本年度は,さらなるスペクトルの質向上と量子化学計算による異性化経路の探索を進めてきた。その結果,クラスターの赤外吸収スペクトルでは,より吸収が大きくなるような条件を見出し,昨年度にくらべてスペクトルの質の改善が得られた。さらに,赤外励起により生成した異性体分布の時間発展の測定も行った。しかしながら,より詳細な議論を行うためには,さらなるスペクトルの質向上が必須であり,継続して実験条件の改善を目指している。量子化学計算については,GRRM法を用いて異性化経路を探索し,障壁の高さが約1000 cm-1程度であることを見出した。これらの結果については,2018年6月の分子分光国際会議,2018年9月の分子科学討論会で発表した。本研究では,実験,計算両方のアプローチを取っている。実験に関しては,本研究課題の中心となる振動励起による水和フェノールカチオンの異性化反応の観測に成功しており,まだ改善の余地はあるものの,昨年度に比べスペクトルの質の向上を達成した。ほぼ計画通りに実験が進行している。また,計算についてもほぼ終了しており,こちらも計画通りの進捗である。基本的なスペクトルの測定はできており,より詳細な議論を行うために,スペクトルの質をさらに向上させる。そのために,装置の改良を含む実験条件の最適化を進める。また,予定している温度依存性についても測定を進める。最終年度にあたるので,既に行った量子化学計算の結果と併せて考察を進める。本研究では,分子クラスター研究を発展させ,凝集系の反応,動力学の理解に貢献するために,水素結合構造に対する温度効果,揺らぎの問題に取り組む。気相クラスター研究は,静的な構造決定から動的な構造の解明へと進んでいる。そこで,局所安定構造を識別した測定が可能なクラスターの特徴を活かして,構造揺らぎに対する分子論的理解を深めるために,我々が研究を進めてきた水和フェノールカチオンを対象とし,温度可変イオントラップ装置を利用した分光測定を発展させた赤外励起による水素結合構造変化の直接観測を行う。従来よりも微視的で詳細な構造の揺らぎに対する情報を得ることを本申請研究の目標とする。本年度は,1.冷却した水和フェノールカチオンの赤外スペクトルの測定,2.赤外励起によるクラスターイオンの異性化の観測手法の確立,3.量子化学計算を行う計画であった。実験1,2に関しては,まだスペクトルの質は高くないが,当初の目的の赤外スペクトルおよび赤外励起による異性化の観測に成功した。また,研究計画で記載の8重極イオントラップを製作・導入が完了し,動作の確認を行った。現時点で改良前と同等以上の性能が得られているので,今後条件を詰めることでより安定して質の高いスペクトルの測定が期待される。3の量子化学計算については,GRRM法を用いて異性化経路を探索した結果,今回観測された異性化が理論面でもエネルギー的に可能であることなど,実験結果をサポートする結果が得られている。これらの結果については,既に2017年9月の分子科学討論会,2018年3月の分子分光研究会で発表済みである。本研究では,実験,計算両方のアプローチを取る。実験に関しては,スペクトルの質が十分ではないものの,本研究課題の中心となる振動励起による水和フェノールカチオンの異性化反応の観測に成功し,計画通りの実験の達成が十分に見込まれる結果を得た。また,計算においても予備的な計算が終了しており,こちらも計画通りの進捗である。

しかしながら,より詳細な議論を行うためには,さらなるスペクトルの質向上が必須であり,継続して実験条件の改善を目指している。量子化学計算については,GRRM法を用いて異性化経路を探索し,障壁の高さが約1000 cm-1程度であることを見出した。これらの結果については,2018年6月の分子分光国際会議,2018年9月の分子科学討論会で発表した。本研究では,実験,計算両方のアプローチを取っている。実験に関しては,本研究課題の中心となる振動励起による水和フェノールカチオンの異性化反応の観測に成功しており,まだ改善の余地はあるものの,昨年度に比べスペクトルの質の向上を達成した。ほぼ計画通りに実験が進行している。また,計算についてもほぼ終了しており,こちらも計画通りの進捗である。昨年度後半で導入したオクタポールイオントラップの動作環境,実験条件がまだ最適化されていないので,今後の実験の質を上げるために,まず条件の最適化を吟味する。まず,極低温での赤外励起による水素結合構造の異性化を測定する。その後,測定温度を徐々に上げて,異性化反応の温度依存性を調べる。また,実験と並行して量子化学計算による異性化反応経路の探索,反応速度の検討を行い,実験と併せた考察を進める。基本的なスペクトルの測定はできており,より詳細な議論を行うために,スペクトルの質をさらに向上させる。そのために,装置の改良を含む実験条件の最適化を進める。また,予定している温度依存性についても測定を進める。最終年度にあたるので,既に行った量子化学計算の結果と併せて考察を進める。
高次元細胞内構造情報に基づく多面的フェノタイピング

生理活性物質の作用標的を同定し、作用機構を明らかにすることは、治療薬開発においてだけでなくケミカルジェネティクス的アプローチによる生命機能解明においても重要である。薬剤探索や作用標的を推定する一つの方法として、特定のタンパク質の活性を指標とした生化学的なスクリーニング法が広く利用されているが、この方法では他のタンパク質との潜在的な相互作用を捉えることは難しい。潜在的な相互作用を評価するためには、薬剤が細胞に与える影響を多くの観点から評価する必要がある。高解像度の顕微鏡画像を使用するハイコンテントスクリーニングは多くの観点からの評価を可能にするはずであるが、この方法もまた、現状では薬剤処理時における特定の標的タンパク質の挙動を観察対象としており、その可能性を十分に発揮しているとはいえない。本研究室ではこれまでに、酵母細胞の蛍光顕微鏡画像から501種類の細胞形態の特徴を高速に数値化する画像解析プログラム『CalMorph』を開発しており、さらに出芽酵母非必須遺伝子破壊株4718株の形態情報(Ohya et al., 2005, PNAS)を取得済みであるため、薬剤を細胞に与えたときに細胞形態に及ぼす影響を4718遺伝子破壊株の形態情報にもとついて定量的に評価可能となった。そこで本研究では、野生型細胞の用量依存的形態変化の特徴と4718遺伝子欠損株の遺伝子欠損による形態変化の特徴を比較して、それらの類似性から体系的に作用標的を推定するプロファイリング法を開発した。HU(hydroxyurea)をはじめとする4種類の作用標的既知薬剤をテストケースとしたところ、いずれのケースでも標的候補遺伝子を600800程度にまで絞り込むことに成功し、その中には標的遺伝子と機能的に関連する遺伝子が多く含まれていた。この新しい解析手法は細胞形態に影響を与えるならば、いかなる生理活性物質にも応用可能であり、薬剤作用機構の推定に汎用的な技術である。本研究は出芽酵母遺伝子破壊株の細胞内構造情報を、CalMorph画像解析プログラムを使用して網羅的に各株5回分取得することで、細胞内構造に基づく網羅的グルーピングを行い、表現型解析によってゲノム機能を推測するための基盤を作ることを目的としている。そのため、ハイスループット解析系の開発が重要な位置を占めている。ハイルスープット解析系のための核となるマイクロ流体デバイスの基本設計は、本年度の初期に既に完成していた。設計に基づいてチップを作製したところ、顕微鏡画像を従来の約3倍の速さで取得することが可能になった。さらに同調培養した出芽酵母の顕微鏡画像を取得したところ、細胞周期の進行に伴って変化する細胞形態を追うことができた。また、開発した技術に関して国内外の学会発表に意欲的に参加することで、有意義な意見交換を行うことができ、その結果これまでの解析システムでは不可能だった生細胞の直接観察によるフェノタイピングを可能にする技術開発の成功に貢献した。この技術は、フェノタイピングを行うための細胞固定などの前処理が必要なくなることからスループットに貢献するだけでなく、外部刺激に対する細胞の時系列変化も観察可能となることから、これまでに期待されていた以上の多面的な条件でのフェノタイピングが期待できるようになった。この研究成果は、高い評価を得て、Cell Divisionに出版された。本チップは全て空気圧で制御可能であるため、今後ハイスループット化に向けた自動化が可能であると考えられる。この方法をマイクロプレートに応用し、既存のハイスループット・ハイコンテンツイメージングシステムと組み合わせることで出芽酵母6000株分の高倍率蛍光顕微鏡画像を週単位で取得可能であると考えられた。
塩酸ドネベジルを用いた放射線治療後の高次脳機能低下症に対する新規治療法の開発

放射線照射後に高次脳機能障害を認め、その原因として治療前からの認知症を除外できた症例に対して臨床試験を実施した。臨床試験の適確基準、除外基準には若干の微修正が必要であった。本研究機関では4例の症例が登録され、その内訳は原発性高悪性度神経膠腫1例、原発性低悪性度神経膠腫1例、中枢神経悪性リンパ腫1例、転移性脳腫瘍1例であった。年齢の内訳は30歳、67歳、72歳、72歳で、男性3例、女性1例であった。放射線照射の方法は全脳照射2例、拡大局所照射2例であり、前頭葉や側頭葉への照射線量は30Gy60Gyであった。3例に放射線治療前の腫瘍摘出術が施行されていた。高次脳機能テストは全例治療前に実施し、その後は塩酸ドネベジルの服用3ヶ月、6ヶ月、12ヶ月に実施した。高次脳機能テストで主治医とは異なる観察者による客観的な評価の結果では、塩酸ドネベジルの放射線治療後の高次脳機能に対する効果は、症例ごとに程度の差はあるものの全例で認められ、本治療方法の有効性が示唆された。塩酸ドネベジルの服用は全例で可能で、1例の他原因で死亡した症例を除く3例で当初の計画通り服用でき、Grade 2以上の有害反応を認めなかった。本治療は放射線治療における高次脳機能低下に対する有効な治療手段の一つと考えられ、今後は症例の適確基準を再検討し、より多くの症例でその効果を検討していく。また、塩酸ドネベジルの投与量に関しても再検討する事によって更に良好な治療成績が得られる可能性もあり、追加検討中である。悪性神経膠腫等の脳腫瘍に対する放射線治療では大きな腫瘍で発見されることが多く、その微小浸潤の範囲も広いことから、照射野を小さくすることは不可能であり、そのため正常脳組織に対しても高線量が照射され、治療後の起こる高次脳機能障害が臨床上克服すべき大きな課題として残されており、現在有効な治療方法は開発されていない。本研究課題はアルツハイマー病の治療薬として開発された塩酸ドネペジルの放射線治療後の高次脳機能障害に対する有効性を検証する臨床研究を主体とし、その科学的根拠を確認する目的で、動物モデルでも塩酸ドネペジルの放射線照射後の高次脳機障害の改善効果を検証し、分子的な作用機序を明らかにすることを目的とするが、臨床試験を現在実施ちゅうである。試験はUMINなどでOpenにしており、現在2例が登録されている、一例では塩酸ドネペジルが高次脳機障害の改善効果を示している。また、その効果を多側面から検証する目的で悪性神経膠腫の再発様式を調べ再発の形式が長期生存に寄与し、さらに高次脳機障害の誘因となるか否かを臨床的成績を基に検討中である。放射線治療の増感を誘導する併用療法、放射線抵抗性を示す分子に関しても基礎的研究も併せて探索を行い、脳機能に関しては塩酸ドネペジルが有効か否かを検討中である。動物実験モデルを考案中であるが、より臨床に近いモデルには正確な脳への放射線照射が不可欠であり、照射方法、固定方法に関して検討中である。動物行動試験に関しては予備実験を実施しており、その検証を実施している。本研究の目的は、その放射線治療後の高次脳機能障害に対する新規治療方法の開発である。アルツハイマー病の治療薬である塩酸ドネベジルを用いた照射後の高次脳機能障害に対する有効性を検証する。塩酸ドネベジル(商品名:アリセプト)は、本邦で開発された抗コリン作用を有するアルツハイマー型痴呆の治療薬であり、高次脳機能障害の進行抑制効果が広く示されている。

また一方で、塩酸ドネベジルに神経細胞自体のストレス刺激に対する保護作用があることも近年報告されており、この作用機序に関しては、放射線照射後の脳機能低下を改善する可能性が高い。臨床研究では神戸大学大学院の倫理委員会の承認を受け、中枢神経に対する放射線治療後に高次脳機能障害を来した症例で、適確基準を満たす症例に対して塩酸ドネベジルの投与を行った。実施した症例では高次認知機能検査にて、その改善が認められた。適確基準のためか、症例の登録は3例にとどまり、再検討の必要性が考えられた。また、放射線脳障害の動物実験モデルの作成に取り組んだ。6週齢のC57BL/6マウスを用いてマウスが生存できる線量の検討を行った。生存のLD50は全脳照射で約60Gyである実験結果を得て、同時にシグマカーブの作成を達成した。一方、照射後のマウスの認知機能に評価に関して複数の評価テストを試験したが、認知機能低下を明らかに証明することが困難であり、動物実験モデルの作成に関しては、照射後より長期間の経過を経てから実験を行う(現在は照射後1ヶ月)、老齢マウスを使用する、マウスの系統を変えるなど、更なる検討が必要であると考えられた。放射線照射後に高次脳機能障害を認め、その原因として治療前からの認知症を除外できた症例に対して臨床試験を実施した。臨床試験の適確基準、除外基準には若干の微修正が必要であった。本研究機関では4例の症例が登録され、その内訳は原発性高悪性度神経膠腫1例、原発性低悪性度神経膠腫1例、中枢神経悪性リンパ腫1例、転移性脳腫瘍1例であった。年齢の内訳は30歳、67歳、72歳、72歳で、男性3例、女性1例であった。放射線照射の方法は全脳照射2例、拡大局所照射2例であり、前頭葉や側頭葉への照射線量は30Gy60Gyであった。3例に放射線治療前の腫瘍摘出術が施行されていた。高次脳機能テストは全例治療前に実施し、その後は塩酸ドネベジルの服用3ヶ月、6ヶ月、12ヶ月に実施した。高次脳機能テストで主治医とは異なる観察者による客観的な評価の結果では、塩酸ドネベジルの放射線治療後の高次脳機能に対する効果は、症例ごとに程度の差はあるものの全例で認められ、本治療方法の有効性が示唆された。塩酸ドネベジルの服用は全例で可能であり、1例の他原因で死亡した症例を除く3例で当初の計画通り服用でき、Grade 2以上の有害反応を認めなかった。本治療は放射線治療における高次脳機能低下に対する有効な治療手段の一つになると考えられ、今後は症例の適確基準を再検討し、より多くの症例でその効果を検討していきたいと考えている。また、塩酸ドネベジルの投与量に関しても再検討する事によって更に良好な治療成績が得られる可能性もあり、追加検討中である。臨床試験の中で、設定した適確基準が厳格すぎると考えられた。動物実験ではより長期の観察が必要である事が判明したので、今後実施していく予定である。24年度が最終年度であるため、記入しない。今後の推進方策として、臨床試験の改訂した適確基準を更に改訂し、症例集積に努める。評価数を増やさなければ塩酸ドネペジルの有用性の判定が困難であるので、引き続き努力していく。
超高真空中走査型マイクロ4端子プローブによる局所表面電気伝導の研究

「マイクロ4端子プローブ測定装置」を設計・製作し、完成させた。この装置では、超高真空中で試料温度を室温から10Kまでの範囲で変化させて電気伝導度を測定できる。また、デンマーク工科大学で製作されたマイクロ4端子プローブ(プローブ間隔が440μm)を光学顕微鏡で観察しながら、ピエゾスライドで試料表面に向けて接近・接触させて、ミクロな領域の電気伝導を測定する。また、RHEED(反射高速電子回折)によって試料表面の表面超構造をその場で確認・制御できる。この装置による測定で以下の発見があった。(1)擬1次元金属系のSi(111)-4×1-In表面を冷却していくと、120K(付近で8×"2"構造の相転移するが、そのとき、電気抵抗が急激に上昇し、金属絶縁体転移を起こすことを見出した。これは、電荷密度波をともなうパイエルス転移説に矛盾しない結果となった。(2)2次元金属系のSi(111)-√<3>×√<3-Ag>表面を冷却していくと、230K付近で急激に電気抵抗が上昇し、金属絶縁体転移を起こすことを見出した。光電子分光法によるバンド構造の研究も合わせ、低温相はバンド絶縁体ではないことを明らかにし、弱局在に起因する可能性がある。(3)擬1次元金属系として知られていたSi(557)-Au表面の電気伝導度の温度依存性は、室温以下で熱活性型の半導体的な振る舞いを示した。これは、欠陥によって金属鎖が分断され、ホッピング伝導をしていることに起因すると考えられる。(1)「マイクロ4端子プローブ測定装置」を設計・製作し、完成させた。装置の初期性能を確認し、室温での測定を開始した。(2)上記装置を用いて、シリコン(lll)清浄表面と微斜面(lll)清浄表面の電気抵抗を室温で測定した結果、ステップに沿う方向とそれに直角方向で電気抵抗の値に違いが見られることを見出した。これは、ステップによるキャリアの散乱と関係していると思われるが、来年度、さらに系統的な測定を行ってそのメカニズムを解明する。(3)同様に、微斜面シリコン(lll)表面上にインジウムを1原子層吸着させて形成される4×1-In構造の電気抵抗を室温および80Kで測定した。その結果、室温では異方性が見られないこと、80Kでは著しい異方性が現れることを見出した。また、80Kにおいて、清浄表面に比較して2桁程度抵抗が低いので、表面超構造に依存した表面電気伝導度を高感度で測定していることを確認した。来年度さらに系統的な実験を行って、そのメカニズムを解明する。昨年度製作した「マイクロ4端子プローブ測定装置」と10μm間隔のマイクロ4端子プローブを用いた実験研究を行い、下記の成果を得た。1.微斜面シリコン(111)表面上にインジウムを1原子層吸着させて形成される4×1-In構造の電気抵抗を、室温から80Kの温度範囲にわたって測定した。その結果、120K以上では金属的な伝導度を示したのに対し、120K以下に冷却すると急激に電気抵抗が上昇して絶縁体的に転移することを見出した。これは、以前に私たちが見出したパイエルス転移に伴う4×1→8×2構造相転移に対応した変化である。このように、表面状態を通る

電気伝導度の測定によって、金属・絶縁体転移をはじめて検出することに成功した。2.シリコン(111)表面上に銀を1原子層吸着させて形成される√<3>×√<3>-Ag構造の電気伝導度を、室温から80Kの温度範囲にわたって測定した。その結果、250K以上では金属的な変化を示したのに対し、250K以下に冷却すると急激に伝導度が減少して絶縁体的に変化することを見出した。以前からの研究によると、250K付近で起こる相転移は見出されていないことから、今回見出された上述の伝導度の変化が何に起因しているのか、以下の2つの原因が考えられる。一つは、構造の乱れによるキャリアの弱局在効果、もう一つが、表面上に存在する余剰銀原子の2次元ガス相が250K以下で凍結することに起因する、という仮説である。来年度、さらなる研究を行ってこの現象を解明したい。
熱帯樹木における酸素同位体クロノロジーの開発

気候の異なる東北タイ、半島マレーシア、ボルネオ島キナバル山において採取した降水の酸素同位体比(δ18O)を測定した。雨季乾季の明瞭な東北タイではδ18Oの明瞭な季節変化が見られ、やはり降水の季節変化が見られるキナバル山でもδ18Oの季節変化を確認した。これに対して湿潤熱帯の半島マレーシアでは季節変化が希薄であった。降水のδ18Oは材のδ18Oの変化に大きく影響することから、湿潤熱帯の樹木では材のδ18Oの季節変化は大きくないものと予想された。東北タイのチークを試料として、個体内の幹の方位および個体間によるδ18Oの値の違いを検討した。半径方向のδ18Oに個体内では方位間で同調性が高いことを確認したが、個体間では必ずしも同調性が高くないものがみられた。東北タイ調査地の樹種でδ18Oの変化を比較すると、降水のδ18Oの季節変化を反映して、雨季には値が低下し乾季にむけて上昇する共通した傾向を認めた。しかし、異なる樹種間では変化パターンに違いがあった。半島マレーシアのフタバガキ科樹種で比較すると、属が同じ場合でも種によってδ18Oの変動幅の大きいものとそうでないものとが見られた。以上のことから、異なる樹種間で酸素同位体比の幹半径方向の標準変化パターンを見出すことは難しいと推定された。直流高電圧を形成層に加えて材の形成時を推定するための形成層マーキングは、処理の時期と感受性の種間差があることが分かった。季節熱帯では成長期である雨季がマーキングに適していると考えられた。マーク形成にはばらつきがあるが、このマーキング法は、同位体分析を行う材試料の形成時期を推定するのに有効な方法と考えられた。熱帯において酸素同位体を用いた年輪研究を進めるためには、樹種の選択、マーキング法の改良、降水の酸素同位体比の観測を含めた気象データの収集が課題であると考えられた。タイ東北部サケラートの熱帯季節林および半島マレーシア中部アイルヒタムの熱帯雨林において、月に2回の割合で降水を採取し、酸素および水素同位体の分析を行った。また、上記2か所およびボルネオ島キナバル山の山地林において、代表的な樹種に直流高電圧パルスによる形成層マーキングを施した。また、キナバル山の樹種については以前に行ったマーキング個体から成長錐コアを採取し、木部構造を顕微鏡観察した。アイルヒタムの降水では、水素及び酸素同位体比の天水線は傾き7.56を示し、熱帯地域の降水の典型的な特徴を示した。降水量の多い7月から8月にかけて同位体比の小さくなる季節変化を示し、木部構成成分の酸素同位体比が同様の季節変化を反映している可能性を示唆した。サケラートの降水の同位体組成にも同様の季節性を認めたが、雨季乾季のある気候下で降水量の季節変動が大きく、木部構成成分の酸素同位体比が降水のそれを明瞭に反映するかについては検討が必要と思われた。キナバル山山地林樹木の木部には、形成層マーキングの影響を明瞭に残しているものとそうでないものとが見られ、電気刺激に対する樹種ごとの感受性の違いを認めた。マーキングの影響は、道管または木部繊維の細胞壁の薄壁化と放射組織柔細胞の異形化に最も明瞭に表れた。これらが観察された部位を、マーキングを施した時点に形成層の存在した場所とすることが妥当であると判断された。幹の肥大成長が緩やかな樹種・個体ではマーキングの間隔が短いと、電気刺激による影響をはっきりと確認ができない場合があり、手法の適用にあたって対象の選択を考慮する必要があると考えられた。本年はキナバル山における降水の採取を行うことができなかった。また、インピーダンス測定器の作製が間に合わず、いずれも次年度の研究計画に持ち越すことになった。また、東北タイの調査地において、以前から継続してマーキングを行っていた観測個体が大量に枯死し、計画の修正が必要となった。ボルネオ島キナバル山の山地林において、直流高電圧パルスを用いて形成層マーキングを施した材の光学顕微鏡観察をおこなった。電気マーキングに対する感受性には樹種間で差がみられ、Lithocarpus havilandii、Mallotusなどでは顕著な異常組織が確認されたが、針葉樹であるAgathis kinabaluensis、Phyllocladus hypophyllaなどでは異常組織を確認できなかった。東北タイのサケラート(熱帯季節林)、半島マレーシアのアイルヒタム(熱帯雨林)での降水採取を継続するとともに、ボルネオ島キナバル山において2017年9月より新たに月2回の頻度で降水採取を開始した。サケラートとアイルヒタムの降水の酸素同位体比を測定したところ、季節熱帯である前者では酸素同位体比の明瞭な季節変化が見られたが、湿潤熱帯である後者では明瞭な変化が見られなかった。東北タイ・サケラートと半島マレーシア・アイルヒタムでのインピーダンス測定を開始した。前者では乾季の進行とともに値が上昇し、雨季への移行に伴って低下した。後者では2017年初頭から同年6月にかけて時間とともに値が上昇した。東北タイ・サケラートで採取した材を用いて、酸素同位体比測定のための試料処理法を検討した。無処理の材と、材から抽出したホロセルロースおよびセルロースの3者を比較すると、酸素同位体比の値には差があるものの、半径方向の変動は互いに類似していることを確認した。

したがって、成長輪の検出を目的とする限り、手間のかかるホロセルロース抽出やセルロース抽出を行う必要がないと結論した。質量分析計による材の酸素同位体比測定のため、総合地球環境学研究所の安定同位体施設を利用しているが、故障によって昨年後半から装置が稼働していない。そのため、京都大学生態学研究センター所有の安定同位体分析施設に共同利用の申請を行い、利用を始めた。したがって、木材の酸素同位体分析に遅れが出ている。気候の異なる東北タイ、半島マレーシア、ボルネオ島キナバル山において採取した降水の酸素同位体比(δ18O)を測定した。雨季乾季の明瞭な東北タイではδ18Oの明瞭な季節変化が見られ、やはり降水の季節変化が見られるキナバル山でもδ18Oの季節変化を確認した。これに対して湿潤熱帯の半島マレーシアでは季節変化が希薄であった。降水のδ18Oは材のδ18Oの変化に大きく影響することから、湿潤熱帯の樹木では材のδ18Oの季節変化は大きくないものと予想された。東北タイのチークを試料として、個体内の幹の方位および個体間によるδ18Oの値の違いを検討した。半径方向のδ18Oに個体内では方位間で同調性が高いことを確認したが、個体間では必ずしも同調性が高くないものがみられた。東北タイ調査地の樹種でδ18Oの変化を比較すると、降水のδ18Oの季節変化を反映して、雨季には値が低下し乾季にむけて上昇する共通した傾向を認めた。しかし、異なる樹種間では変化パターンに違いがあった。半島マレーシアのフタバガキ科樹種で比較すると、属が同じ場合でも種によってδ18Oの変動幅の大きいものとそうでないものとが見られた。以上のことから、異なる樹種間で酸素同位体比の幹半径方向の標準変化パターンを見出すことは難しいと推定された。直流高電圧を形成層に加えて材の形成時を推定するための形成層マーキングは、処理の時期と感受性の種間差があることが分かった。季節熱帯では成長期である雨季がマーキングに適していると考えられた。マーク形成にはばらつきがあるが、このマーキング法は、同位体分析を行う材試料の形成時期を推定するのに有効な方法と考えられた。熱帯において酸素同位体を用いた年輪研究を進めるためには、樹種の選択、マーキング法の改良、降水の酸素同位体比の観測を含めた気象データの収集が課題であると考えられた。各調査地において2年目の形成層マーキングを行う。東北タイおよび半島マレーシアでの降水採取は継続し、新たにボルネオ島キナバル山での降水採取を開始する。また、持ち越しとなっていたインピーダンスのモニタリングを開始する。また、3調査地の観測個体から木部試料を採取し、成長輪構造の顕微鏡観察と、酸素安定同位体比の測定を行う。予備調査の結果を熱帯生態学会において発表する。降水の採取と同位体比の測定を継続し、酸素同位体比の季節変化が見られるかどうかを3つの調査地(熱帯季節林、熱帯雨林、熱帯山地林)において調査する。樹木各個体内において、方位の異なる樹幹どうしで酸素・炭素同位体比の値と変動パターンにどの程度の違いがあるかを検討する。降水中酸素同位体比の季節変化が最も顕著と考えられる熱帯季節林の試料を中心に、材の酸素同位体比の半径方向の変動が樹種間でどのように異なるかを検討し、同位体比の変動が大きいもの、異なる樹種間、個体間での同調性が高いものをスクリーニングする。選抜した樹種の酸素同位体
水利権調整理論の法社会学的研究

河川水利をめくる今日の問題状況を見ると、農業用水、工業用水、都市用水等の異種目間の競合関係が一層深刻化しているにかかわらず相互調整のシステムが確立していない。この研究では、河川の流域全体にわたる総合的な水資源管理を可能とするような水利権理論を探究するため、筑後川、紀の川(および補足的に大淀川)流域における実態調査をふまえて問題点の整理を行い、以下のような提言を農業水利問題検討委員会(農業土木総合研究所)等で行った。《河川管理者である建設大臣は総合治水主義の観点から水資源の目的別配分について直接の管理責任を負い、それぞれの利用目的に従って必要な水利権の設定を行う地位にあるが、河川管理者から農業水利権の設定を受ける(国としての)農林水産大臣は、その水利権を、(1)農業以外の他目的用水との調整、(2)治水的観点からの農業的利用の総枠的規制、(3)農業的利用を主眼とした水資源開発計画の提案、(4)農業用水需要者間の調整等のために行使する「管理水利権」者の地位に立つものと考えられる。他方、現実の農業用水需要者がその団体としての土地改良区等の枠組を介して享受する私権としての水利権は、河川管理者たる建設大臣および管理水利権者たる農林水産大臣による二重の配分・調整システムのもとで制限された権利に他ならず、目的外の利用や処分を禁止され、単に渇水時における取水制限の義務を内在的に含むだけでなく定期的に調整のための協議を義務づけられ、中長期的な用水需要の変動によって変更を強いられることがあるものと考えるべきである。流域単位の水資源管理という方向づけは、一方では慣行的な私的水利権の硬直性を、他方では治水高権的な河川管理者の権力性をそれぞれ克服するため、所有権理論の近年の展開に示唆を得て水利権の管理権的、重層的性格を理論的に明らかにしたものである。》河川水利をめくる今日の問題状況を見ると、農業用水、工業用水、都市用水等の異種目間の競合関係が一層深刻化しているにかかわらず相互調整のシステムが確立していない。》
レドックス制御による心筋炎・心不全での心筋再生治療に関する研究

心筋炎・心不全に対するレドックス制御を介した心筋再生療法の可能性を検討した。TRX(チオレドキシン・トランスジェニックマウス)^+およびTRX^-マウスで既法に則りミオシン感作、心筋炎・心不全を作成した。同マウスに、それぞれG-CSFの皮下注射(50μg/kg、毎日)および同系マウスの骨髄細胞(5×10^6)を移注したグループを作成した。TRX^-マウスに比しTRX^+マウスでの心機能の改善が示された。さらにG-CSFや骨髄細胞移注処置で、それぞれ同系のマウス群に比し心室リモデリングの抑制とより一層の心機能の改善が得られた。以上よりレドックス制御による心筋再生による心不全の治療の可能性が明らかになった。循環器疾患の末期像である心不全は、心ポンプ機能の破綻・心肥大の結果、心臓の収縮力や拡張力の低下をきたし、身体の組織に十分な血液を送れない状態である。心筋炎・心筋症はその有力な原因疾患である。チオレドキシン(thioredoxin)は、還元作用や抗酸化作用を示す酸化/還元(レドックス)制御蛋白のひとつである。既に申請者らは、ラットでの自己免疫性心筋炎モデルで、活性酸素の過剰産生と反応性のチオレドキシンの心筋内でのoverexpressionを明らかにした。さらに、チオレドキシン・トランスジェニックマウス心筋炎での治癒過程での骨髄由来の再生心筋の存在と、その再生心筋が心機能保持に働いていることが明らかになりつつある。今回我々は、レドックス制御系が心筋再生に関与しているとの予備的結果から、チオレドキシン・トランスジェニックマウスを用い、心筋炎・心不全に対するレドックス制御を介した心筋再生療法の可能性を検討した。さらに、チオレドキシントランジェニックマウス心筋炎での治療過程での骨髄由来の再生心筋の存在と、その再生心筋が心機能保持に働いていることが明らかになりつつある。そこで今回我々は、レドックス制御系が心筋再生に関与しているとの予備的結果から、チオレドキシン・トランスジェニックマウスを用い、心筋炎・心不全に対するレドックス制御を介した心筋再生療法の可能性を検討した。本年度は、非虚血性モデルである急性心筋炎で心筋再生療法の有効性を検討した。(i)確立されたモデルであるマウス(メス)のミオシン感作型心筋炎を作成・用意した(ブタ心筋ミオシン皮下注、のちフロイント・アジュバンドで免疫強化)。(ii)別に、マウス(オス)骨髄細胞(5×10^6)を既報の方法で調整・準備した。a)コントロール(未移注)群(n=10)b)骨髄細胞移注群(n=1015)の3群を設けた。その結果、G-CSF群、あるいは骨髄細胞移注群で心筋炎の程度の軽減と心機能の保持、さらには骨髄由来細胞の心筋内へのhomingが証明された。チオレドキシン・トランスジェニック(TRX^+)

マウスの細胞はwild type(TRX^-)に比し長寿であることが既に報告されているが、培養系でCSC(心幹細胞)の存在、分化能、成人型への転化能を検討した。(i)培養胎児マウス初代心筋(TRX^+、TRX^-)を用い、CSCを既法に則りFicoll法で分離・培養した。得られた細胞中のCSCの存在は、sca-1^+、c-kit^+を指標にしたFACS分析で確認した。(ii)TRX^+およびTRX^-マウスのCSCの成人型心筋への転化能を、生化学的マーカー(ミオシンアイソザイム、BNP、トロポニン)で検討するとともに多分化能として血管内皮細胞系への分化をCD31^+、血管平滑筋への分化をα-アクチンの発現で解析した。循環器疾患の末期像である心不全は、心ポンプ機能の破綻・心肥大の結果、心臓の収縮力や拡張力の低下をきたし、身体の組織に十分な血液を送れない状態である。心筋炎・心筋症はその有力な原因疾患である。チオレドキシン(thioredoxin)は、還元作用や抗酸化作用を示す酸化/還元(レドックス)制御蛋白のひとつである。既に申請者らは、ラットでの自己免疫性心筋炎モデルで、活性酸素の過剰産生と反応性のチオレドキシンの心筋内でのoverexpressionを明らかにした。さらに、チオレドキシン・トランスジェニックマウス心筋炎での治癒過程での骨髄由来の再生心筋の存在と、その再生心筋が心機能保持に働いていることが明らかになりつつある。今回我々は、レドックス制御系が心筋再生に関与しているとの予備的結果から、チオレドキシン・トランスジェニックマウスを用い、心筋炎・心不全に対するレドックス制御を介した心筋再生療法の可能性を検討した。本年度は、レドックス制御による抗原提示系の変化が心筋細胞再生におよぼす影響を検討した。(i)TRX+、TRX-マウスの脾細胞を既法のごとく調整した。(ii)それぞれの培養心筋細胞を標的にしたミオシン抗原刺激による51Cr-release反応を行った。E/T比の決定などは既報に則り行った。さらにレドックス調節が抗原提示系へ影響を与えるという観点から、TRX-マウスをレドックス調節抗酸化剤であるNAC(N-acetylcysteine 150mg/kg、腹腔内、毎日)の処理をした群を設けた。(iii)TRX+およびTRX-さらにTRX-、NAC処置のマウスで成人型幹細胞の存在を-kit+、sca-1+として免疫染色で証明した。チオレドキシン(thioredoxin, TRX)は、還元作用や抗酸化作用を示す酸化/還元(レドックス)制御蛋白のひとつである。チオレドキシン・トランスジェニックマウス心筋炎での治癒過程での骨髄由来の再生心筋の存在と、その再生心筋が心機能保持に働いていることが明らかになりつつある。そこで本年度は、前述したようにレドックス制御系が心筋再生に関与しているとの予備的結果から、チオレドキシン・トランスジェニックマウスを用い、心筋炎・心不全に対するレドックス制御を介した心筋再生療法の可能性を検討した。TRX+およびTRX-マウスで既法に則りミオシン感作、心筋炎・心不全を作成した。同マウスに、それぞれG-CSFの皮下注射(50μg/kg、毎日)および同系マウスの骨髄細胞(5×106)を移注したグループを作成した。TRX^-マウスに比しTRX^+マウスでの心機能の改善が示された。さらにG-CSFや骨髄細胞移注処置で、それぞれ同系のマウス群に比し
微生物細胞間シグナルによる脱窒制御の解析

廃水処理は脱窒など微生物に依存した処理工程で行われている。そこで、廃水処理を効率かつ安定的に行うには、微生物がどのように廃水処理能力を調節しているのか解析する必要がある。前年度までにPseudomonas aeruginosaが生産する微生物細胞間シグナル化合物が脱窒を抑制することを明らかにした。今年度の研究では、さらにその微生物細胞間シグナル化合物がP.aeruginosa以外の幅広い細菌群の生育を抑制していることを明らかにした。以上の結果を踏まえると、排水処理過程において脱窒活性を上昇させるには、微生物細胞間シグナル化合物の生産を制御する必要があると思われる。そこで、微生物細胞間シグナル化合物の生産を制御する化合物を探索した結果、鉄あるいはインドールとその誘導体によりシグナル化合物の生産が抑制されることを見出した。さらに、廃水中の窒素の処理には脱窒とセットで細菌の硝化能力も用いられているため、排水処理過程全体の効率化を踏まえ、硝化活性が微生物細胞間シグナル物質によって制御できないか試みた。硝化活性汚泥にシグナル物質を添加して調べた結果、特定のシグナル物質において硝化活性が上昇することが確認された。その詳細なメカニズムについてはいまのところ未知であるが、硝化反応は廃水処理過程の中で律速反応となりやすいためにこの結果は大きな廃水処理過程の効率化に貢献すると思われる。廃水処理は微生物に依存した処理工程で行われている。しかしながら、その微生物集団についてはブラックスボックスのままである。そこで、廃水処理を効率かつ安定に行うには、微生物がどのように廃水処理能力を調節しているのか解析する必要がある。本研究では廃水処理への応用を見据え、脱窒がどのような微生物細胞間シグナル化合物によって、どのように制御されているのかを研究した。その結果、Pseudomonas aeruginosaが生産する微生物細胞間シグナル化合物(PQS)が脱窒を抑制することが明らかとなった。その詳しい機構をさらに調べたところ、脱窒に関与している酵素群の活性が影響を受けていることが示された。また、PQSが脱窒を制御する機構から推測して、P.aeruginosa以外の細菌群の脱窒制御も行なうことが考えられた。そこで、様々な細菌に対してPQSの影響を調べた結果、脱窒反応の最初のステップである硝酸呼吸がPseudomonas putidaにおいても抑制されることが示された。さらに、PQSによる細菌の呼吸の制御は脱窒のみならず、酸素呼吸の制御にも関与していることが示されている。このように、本研究はシグナル化合物を介した呼吸の制御は同種間のみならず異種間でも行われていることを示唆し、細菌の呼吸制御に広く関与している可能性について提唱した。この知見は新たな微生物制御方法の基盤となり、現在、複合微生物系の中で目的の微生物の活性を制御することを目指すとともに、さらにシグナル化合物の探索を続けている。