hpprc/llmjp-kaken huggingface dataset:
筋幹細胞による運動神経ネットワークの制御

動物の成長や運動に伴う筋肥大・再生の過程で、筋線維に付着している運動神経ネットワークは再構築されるが、それを支配すろ分子機構は全く不明である。これを解明できれば、運動神経の再構築を促進する画期的な技術の創出が期待され、運動神経の退行疾愚を抑制したり筋肥大・再生を促進できると予想される。本研究では神経細胞忌避因子semaphorin3A(Sema3A)に着目し、その発現を誘導する因子および作用機構を解明することを目指している。初年度では、衛星細胞の初代培養系を用いて、分化初期の筋幹細胞(衛星細胞)が肝細胞増殖因子(HGF;筋肥大・再生に不可欠な因子)を受けるとSema3Aの発現・分泌が誘導されることを明らかにした。本年度(最終年度)では、HGFの細胞膜受容体として唯一同定されているC-METが上記のSema3A発現シグナリングに関与しているかどうかを調べるとともに、衛星細胞でのSema3A発現が生体内でも起きるかどうかを調べた。先ず、衛星細胞の培養系にC-METの特異的中和抗体を添加しても、HGFによるSema3A発現には何ら影響がないことを明らかにしたこのことは、未知の受容体がSema3A発現シグナリングに関与していることを示している。次に、ラットの後肢のふくらはぎの筋を鉗子で圧迫し、筋再生を誘導するIN VIVO実験系を確立した。経時的に筋から衛星細胞を単離し、Sema3AのmRNA発現量の変化を調べたところ、筋損傷後4日目から有意に上昇しはじめ、8日目から12日目までほぼ一定となった後、30日目には元の低いレベルに戻った。この変化は細胞分化マーカーであるmyogeninの発現量の変化と良く対応していた。また、Sema3Aを発現している細胞はデスミン陽性であることから、筋損傷・再生過程で衛星細胞がSema3Aを合成することが明らかになった。これらの実験結果は、衛星細胞が合成分泌するSema3Aによって神経細胞の配向や接着を積極的に制御しており、これにより衛星細胞が筋線維の肥大や修復だけではなく運動神経網の再構築にも関与していることを示唆している。またHGFは衛星細胞の活性化・増殖を促進する他、細胞分化期にはSemu3Aの合成を誘導することから、HGFの時系列的な巧みな生理作用も明らかになった。動物の成長や運動に伴う筋肥大・再生は、(1)筋肉の主体である筋細胞(筋線維)の肥大・修復、(2)筋線維に付着している運動神経ネットワークの再構築、(3)筋線維を取り巻く毛細血管の再配置、の3つの現象を基盤としている。(1)の筋線維の肥大・修復の分子機構は国内外の研究者の研究対象になっており多くの知見が集積されている。しかし運動神経ネットワークの再構築を支配する分子機構は全く不明であり、極めて新規性の高い研究テーマである。これを解明できれば、運動神経の再構築を促進する画期的な技術の創出が期待され、運動神経の退行疾患を抑制したり筋肥大・再生を促進できると予想される。本研究では神経細胞忌避因子semaphorin3Aに着目し、筋肉内の発現細胞および発現誘導因子を解明することを目指している。初年度では、1)筋幹細胞(衛星細胞)および筋線維の初代培養系に肝細胞増殖因子(HGF;筋肥大・再生に不可欠な因子)を添加するとsemaphorin3Aの発現・分泌が誘導されること、2)この現象はHGF濃度依存的であり、2.5-10ng/mlの範囲で最大に誘起されること、3)IGFI,PDGF-BB,transferrin,TGFbeta-2などの他の成長因子には誘導効果はないこと、4)HGFによるsemaphorin3A発現誘導は衛星細胞の分化期に特異的であることなどを明らかにした。これらの実験結果は、衛星細胞が合成分泌するsemaphorin3Aによって神経細胞の配向や筋線維への接着を積極的に制御しており、これにより衛星細胞が筋線維の肥大や修復だけではなく運動神経網の再構築にも関与していることを示唆している。またHGFは衛星細胞の活性化・増殖を促進する他、細胞分化期にはsemaphorin3Aの合成を誘導することから、HGFの時系列的な巧みな生理作用も明らかになった。

次に、ラットの後肢のふくらはぎの筋を鉗子で圧迫し、筋再生を誘導するIN VIVO実験系を確立した。経時的に筋から衛星細胞を単離し、Sema3AのmRNA発現量の変化を調べたところ、筋損傷後4日目から有意に上昇しはじめ、8日目から12日目までほぼ一定となった後、30日目には元の低いレベルに戻った。この変化は細胞分化マーカーであるmyogeninの発現量の変化と良く対応していた。また、Sema3Aを発現している細胞はデスミン陽性であることから、筋損傷・再生過程で衛星細胞がSema3Aを合成することが明らかになった。これらの実験結果は、衛星細胞が合成分泌するSema3Aによって神経細胞の配向や接着を積極的に制御しており、これにより衛星細胞が筋線維の肥大や修復だけではなく運動神経網の再構築にも関与していることを示唆している。またHGFは衛星細胞の活性化・増殖を促進する他、細胞分化期にはSemu3Aの合成を誘導することから、HGFの時系列的な巧みな生理作用も明らかになった。
CERN-LHCにおける10^17eV領域での最前方散乱粒子のLHCfによる測定

CERN-LHCの7+7 TeV(実験室系10^<17>eV)の陽子衝突実験で最前方に散乱されてくる中性粒子を測定し、超高エネルギー宇宙線の解析に必須なシミュレーションの相互作用モデルを検証する。本研究ではLHCf検出器を開発製作し、CERN-SPS予備実験で期待通りの性能を確認した。現在は、LHCのP1衝突点から140mの地点に検出器を設置しているが、LHC試運転直後の加速器系トラブルで、実験再開の目途は2009年である。LHCfは、10^<17>eV領域の相互作用モデルを確固たるものにすべく、LHC稼働初期のデータ取得に万全の態勢を整えることができた。LHCfの位置検出に用いるシンチファイバー検出器を製作した。2cmおよび4cmタワー用のそれぞれについてXY読み出しの4層分を組んだ。シンチファイバーから、マルチアノード光電子増倍管、フロントエンド回路のアナログASIC中のアンプおよびADCまでの全体を通したゲインのキャリブレーションデータを取得するために、5月に放医研においてHIMACを用いた炭素ビーム(290MeV/u)の照射実験を行った。LHCfのプラスチックシンチレータを用いたサンプリングカロリメータ検出器も、2cm、4cmの両タワー分製作した。シンチファイバー検出器とともに、LHCf検出器を組み込むための検出器フレーム、およびその内部にシンチファイバーとプラスチックシンチレータ等の検出器の他に光電子増倍管やフロントエンド回路等を取り付けるための治具の設計製作を行った。特に、タワーを構成するシンチファイバーとプラスチックシンチレータとタングステンの位置が精度良く揃うように、入念な設計を行い、その組み立てに時間をかけた。完成した検出器をCERNに輸送し、CERN-SPS加速器を用いて電子/陽子/μビームを照射する性能試験を8月に行った。実験の結果、期待通りの性能が得られていることを確認したが、エネルギーのサンプリングが粗かったので、2007年度に行うCERN-SPS実験ではさらに詳細なデータを取得する予定である。シンチファイバーをマルチアノード光電子増倍管で読み出すためのフロントエンド回路については、加速実験用に高速化の改良を行った。その性能評価はHIMAC実験、CERN-SPS実験を通して行われ、予定した1kHzのデータ取得レートが達成されているのを確認した。1月にはCERN-LHCのトンネル内へLHCf検出器を設置し、信号線の結線やノイズの状況の確認、検出器を遠隔操作で上下するためのマニピュレータの試験を行った。CERN-LHCのトンネル内にLHCf検出器を仮設置し、200m離れたデータ収集室間とのデータ通信と検出器制御のテストを5月に行った。この際に信号ケーブルと通信ケーブルのノイズ状況と減衰状況を確認し、それに対する改善策を検討した。本番実験用検出器としてほぼ完成したLHCf検出器の最終性能試験を行うために、CERN-SPSにおける予備実験を89月にかけて行った。ビームエネルギーの設定値を前年度のCERN-SPS予備実験の場合よりも多くし、エネルギーキャリブレーションの精度を向上させることができた。その他、本実験に向けた最終確認を行うことができた。LHCf検出器をCERN-LHCトンネル内に設置する作業を12月に完了した。CERN-LHCは、2007年度に予定されていた7+7TeV衝突が延びているが、現在のところ2008年度にビーム運転開始と5+5TeV衝突が予定されており、その実現を待つ体制を整えることができた。CERN-LHCでの7+7TeVの陽子衝突実験において最前方に散乱されてくる中性粒子(中性パイ→ガンマ線、中性子)を測定することは、実験室系に換算して10^<17> eV領域の相互作用を探ることに値する。超高エネルギー宇宙線が大気中で起こす相互作用の主な成分は、正にこの最前方散乱に対応する。最高10^<20> eVに達する宇宙線観測では、そのエネルギー決定等でシミュレーション計算に頼るしかないが、そこで使われる相互作用モデルの検証を目的として、LHCでの最前方散乱粒子測定実験LHCfを立ち上げた。2008年度には、プラスチックシンチレータとタングステンによるサンプリングカロリメータと、シンチファイバーによる位置測定装置を組み合わせたLHCf検出器の準備も整い、LHCのATLAS実験のための衝突点Point1から140m離れた測定地点に装置を設置して、LHC実験の開始を待つ状況まで順調にこぎつけた。2008年9月に5+5TeVの陽子衝突を目指した加速器の試運転が行われた。その直後に加速器系のトラブルが生じ、LHC加速器の修理が完了して実験が再開するのは2009年の見通しとなっている。

残念ながら、本研究の最終年度中にデータ取得まで至らなかったが、LHCfはLHCの本格稼働の初期にデータを取得して、その成果を得る予定になっている。本研究が科学研究費補助金に採択されたことによって、これまでは推測でしかなかった10^<17>eV領域の相互作用モデルを確固なものすることができるデータの取得に向けて、万全の態勢を整えることができた。最後の重要な実験遂行は、LHCの稼働再開を待たねばならない。
局所電子・ラトリング相互作用による異常物性の理論

1)充填スクッテルダイト化合物やクラスレート化合物は大きなカゴ状の構造の中に金属イオンを含んでおり、金属イオンの安定点は6つないし8つあると考えられている。このような系は「多準位近藤効果」を示すことが期待され伝導電子の状態も強く「くりこまれる」と考えられる。この問題を理論的に解明するため、充填スクッテルダイト化合物の超音波伝播の実験に対応する「4準位近藤モデル」を「数値くりこみ群」と「1ループの摂動的くりこみ群」の手法で研究し、新しいタイプの強結合固定点を見出した。その周りでは電子比熱の増大などの異常物性が現れる。この結果は2005年の1月に都立大学の佐藤グループにより発表されたSmOs_4Sb_<12>の磁場に鈍感な重い電子発現機構を与えている。また、九州工業大学の松平らにより2005年9月の日本物理学会分科会で発表されたLaOs_4P_<12>の低温で1/Tのように増大する比熱の説明を与えるものである。2)Prを含む充填スクッテルダイト化合物で現れる結晶場状態(Г_1-Г_4)での拡張(不純物)アンダーソンモデルを「数値くりこみ群」の手法で研究し、「局所非フェルミ液体固定点」の存在と「重い局所フェルミ液体固定点」の存在を見出した。また、結晶場の励起エネルギーが温度変化し降温とともに準位の逆転が生じることも可能であることを示した。この結果は結晶場の基底状態が1重項であっても比較的低い励起エネルギーをもつ結晶場3重項準位が存在すれば重い電子状態が実現可能であることを示している。また、磁場でPrFe_4P_<12>の4重極子秩序を壊したときに観測される非フェルミ液体的振る舞いと矛盾しない。1)2準位近藤効果および局所電子格子相互作用の問題を「数値くりこみ群」の方法で研究し、以下のような成果を得た。a)2準位近藤効果の「2ループの摂動的くりこみ群」による従来の理論(Vladar-Zawadowsky)では、その固定点は擬スピン1/2のsdモデルのそれで与えられる「強結合固定点」か2重井戸間の自発的トンネリングにより「強結合固定点」への流れがカットされるかのいずれかであるという結論であった。しかし。「数値くりこみ群」を用いた本研究によって、モデルを特徴付けるパラメタ空間においてVladar-Zawadowskが見出したものとは別の領域に「強結合固定点」が存在し、二つの「強結合固定点」の領域の境界に沿って「ゼロ結合固定点」の領域が存在することを見出した。「数値くりこみ群」の結果は漸近的に厳密であるので、本研究によって2準位近藤効果の問題に決着がついたと言える。b)局所的な電子格子相互作用をもつ系の問題を「数値くりこみ群」と「1ループの摂動的くりこみ群」の手法により研究し、2準位近藤効果と同様にモデルを特徴付けるパラメタ空間に「強結合固定点」と「ゼロ結合固定点」の二つの領域が存在することを明らかにした。「強結合固定点」における格子振動モードQの高次モーメントの平均値<Q^<2n>>(n=1,2,3,4)を計算し座標Qに対する有効ポテンシャルは2重井戸構造をもつことを見出した。2)充填スクッテルダイト化合物やクラスレート化合物は大きなカゴ状の構造の中に金属イオンを含んでおり、金属イオンの安定点は6つないし8つあると考えられている。その周りでは電子比熱の増大などの異常物性が現れる(論文準備中)。3)Prを含む充填スクッテルダイト化合物で現れる結晶場状態(Γ_1-Γ_4)での拡張(不純物)アンダーソンモデルを「数値くりこみ群」の手法で研究し、「局所非フェルミ液体固定点」の存在と「重い局所フェルミ液体固定点」の存在を見出した。また、結晶場の励起エネルギーが温度変化し降温とともに準位の逆転が生じることも可能であることを示した(論文準備中)。

2)Prを含む充填スクッテルダイト化合物で現れる結晶場状態(Г_1-Г_4)での拡張(不純物)アンダーソンモデルを「数値くりこみ群」の手法で研究し、「局所非フェルミ液体固定点」の存在と「重い局所フェルミ液体固定点」の存在を見出した。また、結晶場の励起エネルギーが温度変化し降温とともに準位の逆転が生じることも可能であることを示した。この結果は結晶場の基底状態が1重項であっても比較的低い励起エネルギーをもつ結晶場3重項準位が存在すれば重い電子状態が実現可能であることを示している。また、磁場でPrFe_4P_<12>の4重極子秩序を壊したときに観測される非フェルミ液体的振る舞いと矛盾しない。
励起分子ダイナミックスの総合的研究

重点領域研究「励起分子ダイナミックス」の第2年次にあたり、総括班として研究の全般にわたり有機的調整を行い、班員各自の研究計画と相互の交流を円滑に推進させることに努力した。また幹事会を中心として研究班運営の重要事項を審議決定し、研究遂行計画および研究会の企画立案、研究報告書の作成、研究成果の評価を行った。総括班会議は10月11日および3月9日の2回にわたって開催し、上記の項目につき審議した。研究報告会は10月10ー11日および1月15ー16日の2回にわたって開催し、それぞれ公募研究参加者および計画研究分担者の全員につき成果の発表、討論および情報交換を行った。さらに、総括班の責任において特定の重要なテーマで、課題間の連携と相互協力を深める目的で、下記の3件の研究会を開催した。(1)分子の高振動励起状態の分光とダイナミックス、(2)イオンの生成、分光および反応、(3)大振幅振動の分光とダイナミックス。いずれも約40名の参加者が絞られた主題につき活発な討論を行い、所期の目的を達成できた。各研究会の内容は「励起分子ダイナミックス・ニューズレター」(今年度中に5回発行)に収録して、専門の研究者に配布した。また代表者の責任において、本重点領域研究の本年度の研究成果および発表論文リストを200ページの冊子に印刷し、本研究の参加者および専門領域の研究者に配布した。(別紙資料)上記のように、本年度の本重点領域研究は、前年度に引続き計画研究と公募研究のいずれについても支障なく順調に進捗し、多くの成果をあげつつある。特に、当初の目標どおりに各計画研究課題間の研究交流が順調に進められ、励起分子の生成と検出に関する実験技術、気相と凝縮相あるいは中間相(錯体とクラスター)における励起分子の挙動に関する研究などにつき、課題間で密接な研究交流が実現したことは収獲であった。次年度は最終年度となるので、さらに研究の発展を目指している。
アンドレ・マルローとフランス国民の記憶

小説『希望』や『人間の条件』で名高い作家アンドレ・マルローは、第二次世界大戦後、ドゴール将軍と行動をともにし、1958年に将軍が第五共和国大統領に就任すると、初代文化大臣をつとめてフランスの文化行政を指導した。本研究は、彼が企画・実施したセレモニーや演説、発言等を調査して、現在のフランス国民の集合的記憶の形成に、マルローがどのような役割を果たしたのかを見極めようとするものである。2018年7月に発表した論文は、対独レジスタンスの指導者ジャン・ムーランの遺灰をフランスの偉人たちの霊廟であるパンテオンに移葬したさいに、マルローが行った演説を分析したものである。第二次大戦中の死者ジャン・ムーランをフランス国民に思い出させることによって、マルローがより近い過去であるアルジェリア戦争を忘却させようとしていることを明らかにした。同じく7月には、アリアンス・フランセーズ札幌に於いて、ドゴール派のシラク大統領によるアレクサンドル・デュマのパンテオン葬について、講演を行った。この講演をもとにする論文を作成し、『仏語仏文学研究』(東京大学)投稿した。論集は3月刊行予定であったが、先方の都合で刊行は7月あたりになるようである。なお、19年3月には、授業のない期間を利用して渡仏し、フランス国立図書館およびレジスタンス解放博物館において、マルローの手書き原稿およびタイプ原稿を調査した。調査の結果は、2019年度に発表したい。第五共和国のフランス国民の集合的記憶を創出したと言ってよい、マルローの演説「ジャン・ムーランの遺灰のパンテオンへの移葬」を分析する論文を発表することができた。また、フランスにおいて、マルローの手書き原稿およびタイプ原稿を調査することができた。19年3月にフランスで行った資料調査の成果を、19年度中に発表したい。また、ドゴール派のシラク大統領が行った、マルローその人のパンテオン葬の意義について、論文を作成する。フランス第五共和国成立以降、ドゴール大統領は、国民同士が殺し合ったアルジェリア戦争を忘却させ、第二次大戦中のドイツに対する抵抗にこそ共和国国民の起源はあるのだというレジスタンス神話によって、国民の記憶を形成しようとした。そのさい重要な役割を果たしたのが、初代文化大臣をつとめた作家アンドレ・マルローである。研究初年度である2016年度は、マルローが関わった「文化」政策に関する文献、近年非常に活発になってきているメモリー・スタディーズの研究書などの収集した。8月には、フランス国立図書館やジャック・ドゥーセ図書館で、資料調査を行った。前者では、マルローが行ったスピーチや演説が当時の雑誌や新聞でどのように報道されたのかを調べた。後者においては、アンドレ・マルローの遺族の許可を得て、「ジャン・ムーランのパンテオン移葬」のタイプ原稿を閲覧した。2016年12月22日には、お茶の水女子大学において、「アンドレ・マルローのパンテオン(1964/1996)」という題目で講演を行い、本研究課題の研究成果の一部を発表した。これは、1964年12月19日にドゴール大統領が主催したジャン・ムーランのパンテオン葬(マルローが追悼演説を担当した)と1996年11月23日にシラク大統領が行ったマルローそのひとのパンテオン葬を比較したものである。研究計画において初年度に取り組むことを予定していた、関連資料の収集・分類を行うことができた。また、科研費のおかげで、渡仏してマルローのタイプ原稿のいくつかを閲覧することができたのは幸いであった。小説『希望』や『人間の条件』で名高い作家アンドレ・マルローは、第二次世界大戦後ドゴール将軍と行動をともにし、1958年に将軍が第五共和国大統領に就任すると、初代文化大臣をつとめてフランスの文化行政を指導した。今年度は、前年度同様、マルローと集合的記憶をめぐる必要文献を収集するとともに、マルローの演説や講演などの調査・分析をおこなった。そうした研究成果の一部を、日本フランス語フランス文学会秋季大会において開催したワークショップ「パンテオンと作家たち」で発表した。この発表は、マルローの文化政策の継続を明言する、ドゴール派の大統領シラクが挙行したアンドレ・マルローそのひととアレクサンドル・デュマのパンテオン入りの歴史的意義について考察したものである。また、1964年12月19日にマルローがパンテオン広場で行ったジャン・ムーラン(1899-1943)の追悼演説について、論文を作成した。この論文は、マルローの演説が、第五共和制の初期にはほとんど忘れられていたムーランを「フランスために死んだ」「偉人」にし、彼とドイツ占領時代の記憶を呼び起こすことによって、アルジェリア戦争という近い過去の記憶を抑圧することを明らかにするものであるが、雑誌への発表は次年度になる予定である。日本フランス語フランス文学会秋季大会において開催したワークショップで、本研究の成果について発表することができた。また、20世紀の追悼演説の傑作と言われるマルローの演説(「ジャン・ムーランの遺灰のパンテオンへの移葬」)を分析し、論文作成をすすめることができた。

小説『希望』や『人間の条件』で名高い作家アンドレ・マルローは、第二次世界大戦後、ドゴール将軍と行動をともにし、1958年に将軍が第五共和国大統領に就任すると、初代文化大臣をつとめてフランスの文化行政を指導した。本研究は、彼が企画・実施したセレモニーや演説、発言等を調査して、現在のフランス国民の集合的記憶の形成に、マルローがどのような役割を果たしたのかを見極めようとするものである。2018年7月に発表した論文は、対独レジスタンスの指導者ジャン・ムーランの遺灰をフランスの偉人たちの霊廟であるパンテオンに移葬したさいに、マルローが行った演説を分析したものである。第二次大戦中の死者ジャン・ムーランをフランス国民に思い出させることによって、マルローがより近い過去であるアルジェリア戦争を忘却させようとしていることを明らかにした。同じく7月には、アリアンス・フランセーズ札幌に於いて、ドゴール派のシラク大統領によるアレクサンドル・デュマのパンテオン葬について、講演を行った。この講演をもとにする論文を作成し、『仏語仏文学研究』(東京大学)投稿した。論集は3月刊行予定であったが、先方の都合で刊行は7月あたりになるようである。なお、19年3月には、授業のない期間を利用して渡仏し、フランス国立図書館およびレジスタンス解放博物館において、マルローの手書き原稿およびタイプ原稿を調査した。調査の結果は、2019年度に発表したい。第五共和国のフランス国民の集合的記憶を創出したと言ってよい、マルローの演説「ジャン・ムーランの遺灰のパンテオンへの移葬」を分析する論文を発表することができた。また、フランスにおいて、マルローの手書き原稿およびタイプ原稿を調査することができた。前年度に引き続き、アンドレ・マルローの行った文化政策およびメモリースタディーズに関する資料を収集する。また名古屋大学で開催される今年度の日本フランス語フランス文学会の秋季大会で、他の研究者とともに「パンテオンと作家たち」をめぐるワークショップを開催することを計画している。また、フランス国立図書館等でマルローの原稿や関連書籍の調査を行いたい。19年3月にフランスで行った資料調査の成果を、19年度中に発表したい。また、ドゴール派のシラク大統領が行った、マルローその人のパンテオン葬の意義について、論文を作成する。フランスに出張してマルロー関係の文献を調査する予定であったが、都合がつかず、フランス出張を翌年度にまわしたため。したがって、次年度使用額は調査のための出張旅費に充当する予定である。夏休み期間にフランスで資料調査をする予定であったが、家族の入院・手術および北海道胆振東部地震のために、断念した。資料調査を3月に延期せざるをえず、航空運賃を含む旅費総額がなかなか確定しなかったために、最終的に残額が生じたものである。
構造ダイナミクスに基くＧ蛋白質共役型受容体の活性化メカニズムの解析

G蛋白質共役型受容体の活性化過程を、ロドプシンをモデルとして構造ダイナミクスの観点から解析した。高角X線溶液散乱、一分子蛍光計測、フーリエ変換赤外分光を用いて、活性状態の構造や平衡がリガンドの状態によってどのように変化するかを調べた。その結果、G蛋白質共役型受容体は、活性構造と不活性構造の間の平衡となっており、インバースアゴニストは不活性構造に、アゴニストは活性構造に平衡をシフトさせることで、活性を調整していることが示された。代表的なG蛋白質共役型受容体(GPCR)であるロドプシンは、光を吸収すると構造変化を起こし、G蛋白質を活性化する構造を獲得する。本計画では、ロドプシンを含めたGPCRはリガンドが結合していなくてもその構造ダイナミクスの中に潜在的に活性構造をとり得ると仮定し、その活性化メカニズムを構造平衡や構造揺らぎなどの観点から明らかにすることを目的としている。23年度の成果は以下のとおりである。(1)数10数100ミリ秒の時間領域の構造ダイナミクスを解析するため、波長可変レーザーを現有の高速CCD紫外可視分光光度計に同調させ、時分割測定の測定系を構築した。(2)膜試料はX線散乱測定には適さないため、従来の研究では界面活性剤で可溶化した試料を用いてきたが、界面活性剤のミセルからの散乱が測定の妨げとなり、測定精度をあげることが困難であった。そこで、ナノディスク試料を用い、SPring-8で高角領域の散乱を精度よく測定したところ、ヘリックスの再配置による構造変化を直接観測することに成功した。(3)ロドプシンの細胞内側表面(C末端部)にあるシステイン残基(Cys316)は、蛍光色素のAlexa594やAlexa647で特異的にラベルできる。この蛍光ラベルの蛍光強度は、メタIIでは暗状態やメタIと比較して20%程度増加するので、一分子計測によって蛍光強度を精密に測定する事により、構造変化のダイナミクスを観測することが可能である。本年度は、二量体や多量体の形成を排除するため、ナノディスクを用いる事で、1分子に由来する輝点の蛍光強度を観測した。蛍光強度が強い状態と弱い状態それぞれの滞留時間からヒストグラムを作成し、構造平衡のダイナミクスを検討した。従来このような構造変化は、発色団の異性化の後で段階的起こり、最終的に活性構造に至ると考えられてきた。本研究では、ロドプシン分子はリガンドと結合していなくても潜在的に活性構造をとり得ると仮定し、その活性化メカニズムを構造平衡などの構造ダイナミクスの観点から検討した。25年度は以下の成果を得た。(1)24年度までの研究から、蛍光ラベルしたロドプシンの1分子計測によって、活性構造と不活性構造の変換を直接観測することに成功している。25年度は、アゴニストが結合しなくてもG蛋白質を活性化する構成的活性変異体(CAM)の性質を、構造ダイナミクスから説明できるかどうかを検討した。24年度に確立した発現系ロドプシンの一分子計測系を用い、代表的なCAMであるM247Yの構造平衡を一分子レベルで解析した。試料や装置を最適化した結果、活性構造と不活性構造の変換頻度を定量的に解析することに成功した。インバースアゴニスト結合状態(暗状態)やアゴニスト結合状態(Meta-II中間体)での変換頻度は野生型と大差なかったが、リガンド非結合状態では、CAMの変換頻度は大幅に上昇していた。これはバルク測定によるG蛋白質活性化効率と一致しており、構成的活性が構造ダイナミクスで説明できることが示された。(2)これまでに、高角領域のX線散乱を精度よく測定することによって、ヘリックスの構造変化を直接観測することに成功している。25年度はリン酸化ロドプシンとアレスチンの相互作用を、両者の結合による原点散乱強度の増加として観測した。ナノディスク試料を用いることで、従来の界面活性剤系よりも精度よく測定することができた。今後は、構造ダイナミクスと相互作用効率との相関を明らかにしたい。23年度は網膜由来のロドプシンを用いて一分子計測を行ない、構造ダイナミクスを観察することに成功した。これを錐体視物質や構成的活性変異体(CAM)に応用するためには、培養細胞系で発現させたGPCRを用いた一分子計測を行なう必要がある。

そこで24年度は、培養細胞で発現したロドプシンを蛍光ラベルし、一分子計測に用いる実験系を構築した。網膜由来のロドプシンには、化学修飾が可能なシステイン残基が二つ(Cys316とCys140)あるが、外節膜中ではそれぞれの溶媒露出度が違うので、加える蛍光色素(Alexa594)の量を調節することでCys316を特異的にラベルすることができる。同様の方法で発現ロドプシンをラベル化したところ、Cys316だけでなくCys140もラベルされることがわかった。活性化に伴って蛍光が増加するのはCys316に結合したAlexa594だけなので、Cys140がラベルされると精度が著しく低下した。そこで、Cys140をSerに変異させることで、Cys316を特異的にラベルすることができた。C140S変異体をベースとして作成した構成的活性変異体(CAM)の構造ダイナミクスを一分子計測したところ、活性構造と不活性構造の間の構造変換の頻度が、野生型とは異なることがわかった。現在はバルク測定を組み合わせることで、構造平衡の違いの原因を検討中である。本研究では、発色団の構造だけでなく、蛋白質部分の構造の平衡を、赤外分光、X線散乱、一分子計測などを駆使して多面的に解析することを計画している。本年度は、1分子計測、あるいはX線散乱によって、ヘリックスの再配置や構造変化を直接観測することに成功したので、今後の詳細な解析のための基礎を確立できたと考えられる。25年度が最終年度であるため、記入しない。発現ロドプシンを用いた一分子計測の実験系が確立したため、今後はCAM、錐体視物質、眼外光受容蛋白質などに拡張できると思われる。また、X線散乱実験でも構造変化を検出する精度が向上してきているため、本研究はおおむね順調に進展していると考えられる。研究計画どおり、一分子計測、X線散乱による構造変化の解析を高精度で行うとともに、赤外分光による解析も試みる予定である。24年度に確立した系を用いて、生理機能が異なるGPCRの性質を構造ダイナミクスの観点から検討する。
白血球接着分子ＶＡＰー１阻害によるぶどう膜炎軽症化の検討

1. VAP-1の発現を確認:健常の網膜および脈絡膜にVAP-1が発現していることをWestern blottingとPCRで確認した。2. EAUにおけるVAP-1阻害薬の効果:マウスEAUにVAP-1阻害薬を連日全身投与した。EAUが軽症化する場合もあったが再現性が十分でなく、無効なこともあった。有意差はなかった。3.サイトカイン解析:培養液中の血管内皮細胞をTNF-alphaおよびIL-1betaで刺激した場合、可溶性VAP-1濃度は培養上清中で増加したが、mRNAは増加しなかった。研究実施計画に則り、ヒト内因性ぶどう膜炎モデルである実験的自己免疫性ぶどう膜網膜炎(EAU)を惹起し、VAP-1阻害薬を投与した。しかし、ぶどう膜網膜炎の重症度が非投与群でも安定しなかった。調査の結果、以前安定的に用いていた生産者によるB10.BRマウスの生産が中止されており、他の生産者による別の系統が販売されていた。そこで改めてマウスをC57/BL6に変更して同様の実験を行った。ぶどう膜網膜炎は安定的に惹起されるようになった。VAP-1阻害薬投与により、21日目(炎症極期)の組織学的重症度、臨床的重症度はともに軽症化する回としない回がみられた。臨床的重症度の途中経過をみると、10日目で薬剤投与群が0.7、非投与群が3.1、14日目で薬剤投与群が1.3、非投与群が3.1といずれも薬剤投与群で有意に軽症化していた(P<0.01, P<0.05)。VAP-1阻害薬は最高重症度には影響しないが発症速度を遅くする可能性もあり、再現性の確認を進めるとともに培養細胞での効果を検討中である。有意差はなかった。マウスは6ー7週齢B10.BRマウスに視細胞間レチノイド結合蛋白由来合成ペプチドK2 200マイクログラムを結核菌増量完全フロインドアジュバントと混合してエマルジョンを作成し、皮下注射した。追加免疫として百日咳菌毒素0.1マイクログラムを静脈注射した。VAP-1阻害薬は1.0, 0.3, 0.1, 0.03 mg/kg(体重)を21日間連日腹腔内投与した。VAP-1阻害薬は最高重症度には影響しないが発症速度を遅くする可能性もあり、再現性の確認が必要と考えている。そこで改めてマウスをC57/BL6に変更して同様の実験を行い、ぶどう膜網膜炎は安定的に惹起されるようになった。VAP-1阻害薬は最高重症度には影響しないが発症速度を遅くする可能性もあり、再現性の確認を進めるとともに培養細胞での効果を検討した。

培養液中の血管内皮細胞をTNF-alphaで刺激した場合、可溶性VAP-1濃度は培養上清中で増加したが、mRNAは増加しなかった。一方、血管内皮細胞をIL-1betaで刺激した場合にも可溶性VAP-1培養上清中で増加したがmRNAは増加しなかった。これらの結果、および健常動物の網膜および脈絡膜にVAP-1が発現していることもWestern blottingとPCRで確認できたことから、VAP-1は網膜およびぶどう膜に存在しており、かつエンドトキシン等の非特異的全身炎症では誘導され、阻害薬は一定の炎症軽減効果を示す。しかし、TNF-alphaやIL-1betaなどの炎症性サイトカインは血管内皮細胞からのVAP-1を直接誘導しない。そのため抗原特異的ぶどう膜網膜炎モデルであるEAUでは、最高重症度を軽症化するには至らないという機序が考えられた。眼科学マウスの生産中止により当初予定した系統のマウスでは実験結果が安定しなかったが、系統を変更して対応した。現在はぶどう膜網膜炎が安定して惹起されている。しかし、薬剤の効果は顕著な回もあるが、有意差がみられない回がある。そのため、培養細胞での実験での分子機序解明を並行して進めている。マウスの生産中止により当初予定した系統のマウスでは実験結果が安定しなかったが、系統を変更して対応した。しかし、薬剤の効果は顕著な回と有意差がみられない回がある。マウスは今後C57/BL6を用いることとし、まずは複数回の実験を同じ条件下で試行して再現性を確認する。再現性が確認できた段階で、抗原特異的T細胞増殖反応、炎症性サイトカイン等の検討へと段階を進める。実験用小動物を用いた実験がやや遅れ、並行して行う培養細胞実験を先行させたために消耗品費が予定より若干少なくなった。それにともない、成果発表を意図した旅費等も支出しなかった。引き続き実験用小動物、薬剤、抗原ペプチドなど消耗品が主体である。次年度は動物実験の再加速、情報収集、成果発表等を予定している。
ベトナムにおける公的医療保険の拡大とその影響－適切な制度設計にむけて

医療保険制度の導入は多くの新興国で取り組まれている重要な政策課題である。本研究では医療保険の国民皆保険化を目指すベトナムにおいて実証研究を行い、そこから国民皆保険化を目標にしている他の国々にとっても有用な教訓を引き出そうとするものである。本研究ではベトナムの統計局や保健省といった政府系機関が公表している統計データ、および中部ベトナムにおいて実施した我々独自の家計・医療施設調査から得られたデータを用いて実証分析を行った。そして、研究成果については国内外における国際シンポジウム、学会などで合計16回の発表を行うと共に6本の学術論文を発表、国際的な情報発信を行った。本研究は、新興国・発展途上国における公的医療保険の役割と最適な制度設計という政策・研究両面において極めて重要と考えられる問題に焦点を当てる。現在、ベトナム政府は2014年(平成26年)までの公的医療皆保険の達成を目標としている。本研究は、そうした国家レベルの政策の進捗と同時並行で、家計と医療施設の両方でデータ収集を行って実証研究を進めようとするものである。少なくとも以下の4つの視点からの論文作成が可能だと考えている。(1)ベトナムの公的医療制度の概要と国際比較。(2)平成25年の時点ですでに公的医療保険にアクセスがある個人とそうでない個人が存在する。この2つのグループの比較分析を行う。また、医療施設間の違いを比較することでどういったところでどのような問題があるのかを分析する。特に、病気や怪我などの分布を把握した上で、医療保険が質と量の両面で適切な保障を提供しているかどうかを検証したい。(3)公的医療保険へのアクセスがなかった人が、実際に公的医療保険にアクセスできるようなったことでどう医療サービス利用行動を変化させるかを分析する。同時に労働供給面に変化があるか、医療サービス需要が増加する(可能性がある)ことで医療施設側にどういった変化が生じるのかということの分析を行う。そして(4)公的医療保険拡大の財政へのインパクトを綿密に計測することを試みる。平成24年度の研究実績について簡潔に述べたい。第1に、ベトナムの公的医療保険制度の詳細を把握することを目的としたレビュー論文を執筆。現在は、このレビュー論文を関連機関と共有することで、平成25年度実施予定の医療施設を対象としたフィールド調査の準備作業を進めている。第2に、ベトナム統計局(GSO)がこれまでに収集してきた家計調査データ(VHLSS:2002,2004,2006,2008,2010)を購入、2006年および2008年のデータを用い、医療保険がどの程度医療施設を訪問する回数を増やしているのかについて分析を行った。第2の論文についても関連機関と共有を図り、医療施設調査における質問票作成のための材料の一つとしている。平成25年度は9月にベトナム中部の都市フエで開催された国際シンポジウムにおいて"Social and Economic Aspects of Health Care at Primary Level in the Central Region of Vietnam"というタイトルで研究報告を行った(島村)。報告では、これまでの調査で把握することのできたベトナムにおけるプライマリー・ヘルスケア・サービス提供体制の概要を示し、同時に現行体制が抱える問題点について明らかにした。更に、ベトナム政府が目指す医療皆保険制度の導入が、そうした問題の解決につながるのかどうかについての議論も行った。加えて国内では、12月に行われた国際開発学会第24回全国大会において「ベトナムにおける公的医療保険の拡大とその影響-適切な制度設計にむけて-」と題し、ベトナムの医療保険制度の概要を解説、医療保険への加入と医療施設選択との相関関係についての研究発表を行った(島村)。本研究では、ベトナム統計局が公表している大規模家計調査データを用い、医療保険に加入している人々がどのような医療施設を利用する傾向があるかを分析している。分析結果からは、医療保険に加入している人々は、村レベルの小さな病院ではなく、郡レベルの比較的大きな病院で診察を受ける傾向があることが明らかになった。しかし、具体的にどのような疾病・疾患に対する医療サービスの利用が増加しているかについては詳細な情報を持ち合わせていないため分析を行うことができていない。この点については、現在、行っている独自調査の実施を待つ必要がある。なお、ベトナムにおける公的医療保険制度の概要についてはワーキングペーパー"Public Health Insurance in Vietnam towards Universal Coverage: Identifyingthe challenges, issues, and problems in its design and organizational practices"を執筆、査読つき学会誌へ投稿している(松島・山田)。まず、既存データを利用した分析については、省毎の保険加入率の変化の違いを利用したマクロスケールでの分析を更に進めた。具体的には、統計局や保健省など異なる政府機関が公開している統計データを用い、2006年から2012年の間の保険加入率の増加が医療サービスと需要と供給の双方のどのような変化を引き起こしたのかを分析した。そして、分析結果は医療経済学会第10回研究会などで発表を行い、フィードバックを受けつつ更なる改訂作業を続けている。次に、平成26年に中部ベトナムで実施した独自の家計調査および医療施設調査のデータを用いた研究については、データの整理を行うと共に分析を開始している。そして、分析結果を論文としてまとめ、国際セミナー等で研究発表も開始した。独自データを用いた研究テーマは多岐に渡るが、平成27年9月には病気になった人が医療施設を選択する際にどのようなファクターが最初に訪れる医療施設を決める要因になっているのかを分析した研究成果をフエ医科薬科大学で行われた国際セミナーで発表した。

また、平成28年3月には、患者の医療施設選択行動のなかでも、近隣の村落病院を素通りし、他の政府系大病院や民間医療施設を訪問してしまう行動に焦点を当てた分析結果を発表している。こうした「素通り」行動を行っている人々の約半数は近隣の村落病院で十分な治療を受けることが可能だと考えられており、「素通り」行動は患者本人にとって余計な金銭的負担となるだけでなく、政府系の大病院での混雑の原因ともなっている。研究成果の発表を通じ、こうした問題に対する解決策の提言を行っている。遅延の原因は平成25年に実施予定であった第1回家計・医療施設調査が、カウンターパートであるフエ医科薬科大学の都合により丸1年その実施が遅れたことにある。独自の調査を実施するためには省政府の許可が必要であり、そのための交渉に時間を要したとの説明を受けている。そのため、独自の家計・医療施設調査データを用いた分析がすべて遅延する結果となった。しかしながら、平成26年2月にはThua Thien Hue省での調査を完了。続いて、6月にはQuang Tri省での調査、9月にはKhanh Hoa省での調査を完了した。結果として、3省の50の村落医療施設での調査データが集められ、また合計約1500家計からの調査データも収集することができた。現在は、ペースをあげて独自調査データを用いた分析を進めている。第一に、国際NGOと協力して収集したデータを用いた賄賂(インフォーマルな医療診療報酬支払い)が患者の医療サービスに対する満足度および医療保険加入に与える影響について分析を行った論文が査読つき国際学術誌であるJournal of Development Studiesに掲載された。また他にも、1)医療保険の拡大と医療サービスの需要・供給の変化の動的分析、2)企業従業者の医療保険加入が企業利益および労働生産性に与える影響の分析、3)医療従事者の仕事への満足度についての分析の3本のワーキングペーパーを公刊。加えて、医療施設選択行動分析に関する1本の紀要論文を発表している。次に、学会などでの研究発表については、まず平成28年6月国際開発学会第17回春季大会において企画セッションを開催、関連する3つの研究発表を行った。同時に、別の研究テーマについても大阪商業大学比較地域研究所研究会やインドネシア・バンドンで開催されたThe 15th International Convention of the East Asian Economic Associationといった国内外のセミナーで発表を行った。その後、平成29年3月日本国際保健医療学会第35回西日本地方会ではパネルディスカッションの題材としてベトナムでの独自調査に基づく研究成果を紹介し、国際保健医療分野における議論に貢献した。
戦前・戦時期の日本における産業発展と輸送

本研究では、戦前・戦時期の日本石炭産業を事例にして、産業発展にともなう輸送問題の発生に荷主企業がどのように対応し、それが運輸業界にいかなる影響を与えたのかを明らかにした。日本石炭産業の発展を制約するものとして、1920年代には港湾荷役の非効率性が、太平洋戦争期には海上輸送力(機帆船)の不足が顕在化した。大手炭鉱企業がそれらの問題に積極的に取り組んでいった結果、石炭積出地の港湾荷役業界および機帆船業界は再編成を余儀なくされたことを具体的に示した。本研究課題にもとづいて分析をすすめていくためには、歴史資料の残存状況を把握し、それを幅広く収集する必要があった。したがって、以下のとおり本年度については調査内容が主たる実績であり、収集資料の分析と成果の公表については現在すすめている。1.調査内容本年度は、北海道大学附属図書館北方資料室、北海道開拓記念館、小樽総合博物館、国立国会図書館、国立公文書館つくば分館、東京大学経済学部資料室、海事図書館、財団法人三井文庫、直方石炭記念館、宮若市石炭記念館、火野葦平資料館にて調査を行った。主に集めた資料は、北海道炭硬汽船寄託資料、北炭札幌事務所寄託資料、「戦時日本船名録」、小樽新聞や北海タイムスなどの地方紙、火野葦平に関する資料群、「労力供給請負業調」などである。これらの一次・二次資料は、筑豊炭の積出港(若松)と北海道炭の積出港(小樽・室蘭)における積込の機械化とその影響、戦時期における機帆船の実態を検討するうえで貴重であり、本研究計画の達成が期待できる。2.研究成果本年度における資料調査の結果、1920年代半ばから30年代初頭の日本において、非効率・高コストな港湾荷役が石炭産業の発展を制約する輸送問題として顕在化したことが明確になった。今後、若松・小樽・室蘭において、三井鉱山、三井物産、三菱鉱業、北海道炭礦汽船が荷役の問題にどのように対応したのかという点を中心に分析作業をすすめていく。そこでは、炭鉱企業の対応が港湾荷役業界に与えた影響について考察していくことを課題とする。他方で、戦時下の統制にともなう運輸構造の変化の前提として、戦時末期の機帆船による石炭輸送の状況と軍徴傭の実態を明らかにする必要がある。本年度においては、調査・資料収集の結果を踏まえて、昭和19年に日本陸軍の船舶管船部によって作成された「機帆船調査表」を基礎的なデータとして復刻した。なお、本年度は資料調査とその整理・分析に時間を割かれたため、次年度以降に論文として研究成果を公表する予定である。両大戦間期の日本石炭産業において、港湾荷役の非効率性がその発展を阻害する問題として認識され、大手炭鉱企業は港湾荷役業界への関与を強化していった。.三井物産、三菱鉱業、北海道炭礦汽船を事例にした場合、筑豊炭の積出港(若松港)と北海道炭の積出港(小樽・室蘭港)では、港湾荷役業界の基軸となっていた仲仕請負業にあたる中間機関を維持しようとする意図が観察された。また、若松港と室蘭港では、地場の仲仕請負業者が炭鉱企業側に積極的に取り込まれつつも、荷役業界内での存立基盤を固めていった様相がうかがえた(北海道炭については投稿中)。その一方で、三池炭の積出港(三池港)に関しては、三井鉱山の専用港という性格が強いことから異なる動きがみられた。現在執筆中のため詳細は明らかにできないが、1920年代半ばにおいて、三井鉱山は取引関係にあった仲仕請負業者を整理し、仲仕を「直轄」化していったことだけを記しておく。三池港の事例は別途検討する必要があるが、本年度の分析の結果、戦間期の大手炭鉱企業による関与が港湾荷役業界のあり方を左右したことが明らかになった。その後、戦時期の日本石炭産業では海上輸送力不足の解消が最大の課題となった。本年度においては、戦時期に関して予想を上回る膨大な資料を発掘したため、その一部(機帆船の統制会社に関する貴重な資料群)を今後の幅広い利用のために紹介・復刻する作業に従事した。それにょり、九州・山口炭の機帆船輸送計画を管理する西日本石炭輸送統制会社が、各地区の機帆船会社を吸収合併していくまでの紆余曲折の過程を一次資料から裏付けることができた。本研究の結果、これまで戦前日本の構造的特質として把握されてきた港湾荷役業界における仲仕請負業者(親方)の存在、内航海運業界(特に機帆船海運業)における家族経営形態について、それらの業界のあり方がいかに再編されつつも存続したのかを理解することができるようになった。
胎盤における糖輸送機構の分子形態学的研究

胎盤における糖輸送の分子機構を解明するために,糖輸送体GLUT1,GLUT3,ギャップ結合蛋白コネキシンの抗体を用いてその局在を免疫組織細胞化学的に解析した.ラット糖輸送体GLUT3に対する抗体はアイソフォーム特異的な合成ペプチドを用いて作製した.ラット胎盤では,GLUT1は胎盤全体にわたって分布したが,GLUT3は母体血と胎仔血の流路が複雑にいりくんだ迷路部にのみ見られた.迷路部では二層の合胞体栄養膜細胞が胎盤関門を形成している.GLUT1,GLUT3ともに合胞体栄養膜細胞膜に多量に存在した.免疫電顕法により,GLUT1は第一層目の合胞体栄養膜細胞の母体側細胞膜と,舞二層細胞の胎仔側細胞膜に局在した.一方GLUT3は合胞体栄養膜細胞の第一層,第二層ともに母体血側の細胞膜に偏在した.またこれら二層の合胞体栄養膜細胞は多数のコネキシン26からなるギャップ結合で結合されていた.以上の結果から,1)母体血側からのこの関門層への糖の取込みにはGLUTlとGLUT3がはたらく;2)二層の合胞体細胞間ではコネキシン26からなるギャップ結合を介して糖が細胞質間を移送される;3)合胞体細胞から胎仔血への放出にはGLUTlがはたらいていると考えられる.ノックアウト実験の結果からも,ギャップ結合が血液組織関門で重要な役割を果たしていると考えられる.また高親和性糖輸送体GLUT3は胎盤関門で極性を持って局在し,母体から胎仔への糖輸送を効率良くおこなうのみならず,胎仔血中のグルコース濃度の安定化にも働いていると推定される.胎盤における糖輸送の分子機構を解明するために,糖輸送体GLUT1,GLUT3,ギャップ結合蛋白コネキシンの抗体を用いてその局在を免疫組織細胞化学的に解析した.ラット糖輸送体GLUT3に対する抗体はアイソフォーム特異的な合成ペプチドを用いて作製した.ラット胎盤では,GLUT1は胎盤全体にわたって分布したが,GLUT3は母体血と胎仔血の流路が複雑にいりくんだ迷路部にのみ見られた.迷路部では二層の合胞体栄養膜細胞が胎盤関門を形成している.GLUT1,GLUT3ともに合胞体栄養膜細胞膜に多量に存在した.免疫電顕法により,GLUT1は第一層目の合胞体栄養膜細胞の母体側細胞膜と,舞二層細胞の胎仔側細胞膜に局在した.一方GLUT3は合胞体栄養膜細胞の第一層,第二層ともに母体血側の細胞膜に偏在した.またこれら二層の合胞体栄養膜細胞は多数のコネキシン26からなるギャップ結合で結合されていた.以上の結果から,1)母体血側からのこの関門層への糖の取込みにはGLUTlとGLUT3がはたらく;2)二層の合胞体細胞間ではコネキシン26からなるギャップ結合を介して糖が細胞質間を移送される;3)合胞体細胞から胎仔血への放出にはGLUTlがはたらいていると考えられる.ノックアウト実験の結果からも,ギャップ結合が血液組織関門で重要な役割を果たしていると考えられる.また高親和性糖輸送体GLUT3は胎盤関門で極性を持って局在し,母体から胎仔への糖輸送を効率良くおこなうのみならず,胎仔血中のグルコース濃度の安定化にも働いていると推定される.従来困難であったラット糖輸送体GLUT3に対する抗体を,合成ペプチドを用いて作製した.抗体の特性は,脳組織での免疫染色や,イムノブロットにより確認した.これを含む糖輸送体特意抗体を用い,ラット胎盤を検索したところ,多量のGLUT1とGLUT3が存在するのを見出した.GLUT1は,2層の合胞体細胞のうち母体血側に位置する1層目の合胞体細胞の母体側細胞膜と,胎児血側に位置する2層目の合胞体細胞の胎児側の細胞膜に局在した.これらの2層の合胞体細胞はギャップ結合により結合されている.そこでギャップ結合蛋白のコネキシンの様々なアイソフォームに対する抗体を用いて,イムノブロット法と免疫染色により検索したところ,コネキシン26がこのギャップ結合の構成成分であることを見出した.ナノゴールドプローブを用いた免疫電顕法により,コネキシン26は1層目と2層目の両者の細胞膜に存在するのが判明した.これはこのギャップ結合チャンネルの対称性を示唆している.以上の結果からラットの胎盤関門における糖の輸送経路としては,1層目の合胞体細胞のGLUT1,1層目と2層目の両者の細胞質を連結するコネキシン26のギャップ結合チャンネル,ついで2層目の合胞体細胞のGLUT1を経由するものが考えられる.母体血と胎児血との間の物質輸送には輸送の方向の非対称性が知られている.上記のモデルでは,この非対称性を説明するのが難しいので,もう一つの糖輸送体であるGLUT3の局在について検索し合胞体に存在するのをみいだした.現在さらに詳細な解析をおこなっている.胎盤における糖輸送体GLUT3の存在を,合成ペプチドを抗原として作製した特異抗体を用いてイムノブロット法で示した.ラット胎盤のクリオスタット切片や結準超薄切片に,この抗体を用いた蛍光抗体多重染色法をほどこしその局在を検索した.GLUT3は母体血と胎仔血の流路が複雑にいりくんだ迷路部にのみ見られた.

GLUT3は,二層の合胞体栄養膜細胞のうちの母体血側に位置する第一層目の合胞体細胞の母体血側細胞膜と,二層の合胞体細胞の間に局在した.超微形態レベルでの局在の検討には,まず凍結超薄切片を試みたが,微細構造保持や標識密度で満足できる結果が得られなかった.そこで,ナノゴールドプローブを用いたプレエンベッディング免疫電顕法により解析を進めた.その結果GLUT3は合胞体栄養膜細胞の第一層,第二層ともに細胞膜全周ではなく母体血側の細胞膜に偏在するのが判明した.胎盤迷路部には糖輸送体GLUT1も存在していて,GLUT3の結果と総合すると次のようになる.即ちラット胎盤関門はコネキシン26からなるギャップ結合で結合された二層の合胞体細胞層からなり,母体血側からのこの関門層への糖の取込みにはGLUT1とGLUT3,胎仔血への放出にはGLUT1がはたらいている.これはGLUT1のみが関門層への取込,放出に関与する他の血液・組織関門と違うラット胎盤のきわだった特徴である。胎盤関門における高親和性糖輸送体GLUT3の極性を持った局在は,母体から胎仔への糖輸送を効率良くおこなうのみならず,胎仔血中のグルコース濃度の安定化にも働いていると考えられる。ラット胎盤では糖輸送体GLUT1とGLUT3が発現している.我々はアイソフォーム特異的な抗体を合成ペプチドを抗原として作製し,GLUT1とGLUT3の局在を蛍光抗体法と免疫電顕法を用いて検索し,これらのアイソフォームが胎盤関門を形成する2層の合胞体栄養膜細胞の細胞膜に非対称的に分布し,糖の関門通過に関与するのを示した.さらにコネキシン26が2層の合胞体細胞をつなぐギャップ結合を形成しているのを示した.このような糖輸送機構の形成過程を解明するために,ラット胎盤での迷路部形成にともなう糖輸送体の局在を,発生の時間経過を追って観察した.迷路部で合胞体栄養膜細胞の形成が進み始める発生12日では,GLUT1は細胞融合により生じた合胞体栄養膜細胞とその下層に位置する分化度の低い非合胞体細胞ともに陽性であった.一方GLUT3は細胞融合によって生じた合胞体栄養膜細胞でのみ陽性で,分化度の低い細胞では発現していなかった.この結果はGLUT3が母体血と胎仔血の間の分化した胎盤関門部位の細胞ではじめて発現することを示していて,糖に対する親和性が大きいGLUT3の関門における役割の重要性を示唆している.さらにコネキシン26も合胞体細胞の形成にともない出現した.最近のコネキシン26ノックアウトマウスでの胎盤での糖輸送能低下による死を考慮すると,糖輸送体とコネキシン26の組み合わせが,胎盤関門での糖の特異的な通過にきわめて重要と考えられる.