hpprc/llmjp-kaken huggingface dataset:
マイクロ波を活用した担持金クラスター触媒の調製と分子状酸素による高選択的分子変換

本研究では高難度反応のひとつであるベンゼンの直接官能基化が可能となる新しい金触媒の開発を目的としている。金をクラスター化することで、金と担体との接合界面が増えることから、ナノ粒子触媒では見られなかった触媒特性の発現をねらう。担持金クラスター触媒調製の手法として、乾燥過程にマイクロ波照射を用いた。析出沈殿法の乾燥過程にマイクロ波を用いることで、従来法よりも小さな金粒子が担持出来ることを見出している。しかし、マイクロ波吸収効率の高い酸化マンガンでは、従来法よりは小さいものの、焼成後の粒子サイズは4.3 nmと大きくなった。そこで、マイクロ波吸収効率が高いことを利用し、マイクロ波により急速に乾燥から還元まで処理することを検討した。マイクロ波照射時間を延ばしたサンプルの金の状態(価数)をX線吸収分光法により調べたところ、Au(0)に還元されていたのは約20%だった。完全に還元するにはさらなる条件検討が必要であることがわかった。また、得られた金触媒を香料となる脂肪族エチルエステルの合成に適用した。反応性の低い脂肪族アルデヒドであるオクタナールとエタノールからのエチルエステル合成をモデル反応とし、種々の金属酸化物に担持した金触媒を用いてスクリーニングを行った。酸化亜鉛担持金触媒を用いると、最も収率よく目的のエチルエステルが得られた。バッチ式の反応器での検討の他、より実用条件に近い連続流通式の反応装置を用いる検討も行った。流通式ではカルボン酸の副生が抑えられ、より高い選択性でエステルが得られた。当初の目的通り、マイクロ波乾燥という手法を取り入れることで、高活性な金触媒が得られることを見出した。また、得られた金触媒は、香料となる脂肪族エチルエステルの合成に適用できた。しかし、マイクロ波吸収効率の高い酸化マンガンでは未だクラスターサイズに制御出来ていない。マイクロ波吸収効率の高い金属酸化物にも適用可能な手法とするため、乾燥とともに還元処理までマイクロ波照射により行うことを試みたが、さらなる条件検討が必要である。マイクロ波照射により触媒の乾燥が迅速にでき金クラスターとなった。マイクロ波吸収効率の高い金属酸化物にも適用可能な手法とするため、乾燥とともに還元処理までマイクロ波照射により行う条件検討を引き続き行う。また、有機合成反応においてもマイクロ波加熱を用いることで、従来加熱では実現できなかった反応の進行を目指す。ベンゼンからフェノールやアニリンへの直接官能基化の高難度反応への挑戦に向け、ベンゼンよりも反応性の高いトルエンを基質とするアンモ酸化などに適用する。マイクロ波照射の有無による反応性や選択性の違いを評価し、触媒の最適化を図る。
光遺伝学的手法によるオリゴデンドロサイト分化の光制御

細胞内イオン環境変化によってグリア前駆細胞から髄鞘を形成するオリゴデンドロサイトへ分化誘導できるかどうか検討するために、チャネルロドプシンー2を発現させたグリア前駆細胞に光刺激を行い、細胞の機能変化について解析した。光刺激したグリア前駆細胞は細胞内イオン環境変化を引き金として、PI3K/Akt/mTORシグナル伝達経路を活性化しオリゴデンドロサイトへと分化した。脱髄病変においても光刺激によってオリゴデンドロサイトへ分化誘導させることができ、脱髄の緩解と脱髄から生じる運動機能低下を回復させた。細胞内イオン環境を光操作することで細胞分化を制御できることが分かった。本研究課題は、光遺伝学的手法によるグリア前駆細胞からオリゴデンドロサイトへの細胞分化制御メカニズムの解明と将来的な再生医療応用へと展開するための基盤を確立することが目的である。平成27年度は、チャネルロドプシン-2(ChR2)を発現させたグリア前駆細胞に青色光刺激した際の細胞内イオン環境変化とシグナル伝達およびオリゴデンドロサイト分化マーカーの発現について検討した。これまでに光照射による細胞内Ca2+濃度の上昇に伴いPI3K/Akt/mTORシグナル伝達経路が活性化し、オリゴデンドロサイトへ分化することを明らかにしており、本年度はCa2+濃度の上昇からAktのリン酸化が生じるまでの分子機序とmTORの活性化からミエリン関連タンパク合成にいたる分子機序について検討した。光刺激による細胞内Ca2+濃度の上昇は、細胞外からの流入だけではなく小胞体などのCa2+ストアから細胞質への流入も関与し、Aktのリン酸化につながることがわかった。mTORの活性化はp70S6Kを活性化させオリゴデンドロサイトマーカーの発現を上昇させることがわかった。また、オリゴデンドロサイトのマーカーとしてGalCだけでなくPLPについても同様の経路を介して発現上昇が生じてることがわかった。これらのことは、増殖因子等を添加することなく光刺激によるイオン環境変化によってグリア前駆細胞からオリゴデンドロサイトへ分化誘導させられることを示唆している。一方、株化細胞における結果が初代培養系でも再現されることを確認するために、NG2グリア前駆細胞にChR2-EYFPを発現したマウス(NG2-ChR2マウス)を作製した。新生仔由来のmixed glial cultureを作製し、光刺激を行うとEYFP発現細胞においてGalCの発現上昇が観察され、初代培養系においても同様の結果が得られることがわかった。平成27年度の当初計画は、培養実験系においてChR2発現グリア前駆細胞のオリゴデンドロサイトへの分化に関する分子メカニズムの解析であり、株化細胞と初代培養系で検証することであった。この点において予定通り成果を得ることができた。平成28年度は、NG2を発現したグリア前駆細胞にChR2-EYFPを発現させたマウス(NG2-ChR2マウス)を用いて、リゾホスファチジルコリン(LPC)を脳や脊髄に投与した脱髄モデルを作製し、脳脊髄内でのChR2発現グリア前駆細胞における光刺激による細胞マーカー発現変化や運動機能改善に関して検討を行った。脳内にLPCを投与し脳梁部位へ脱髄を生じさせると、脱髄傷害部位へChR2-EYFPを発現した細胞の顕著な集積が見られた。これらの細胞の大部分はNG2を発現しており、一部にオリゴデンドロサイトのマーカーであるGalCを発現していたが、アストロサイトのマーカーであるGFAPやミクログリアのマーカーであるIba1を発現した細胞は確認できなかった。青色光刺激を行った脳では、非照射群と比べてChR2-EYFP発現細胞の数が増大し、特にGalCを共発現した細胞数が増大した。脊髄にLPCを投与した脱髄モデルマウスにおいて同様に検討を行うと、青色光照射群では、非照射群に比べてChR2-EYFP発現細胞の増大が見られ、NG2を共発現する細胞やGalCを共発現する細胞の増大が確認された。また、これらの細胞は光照射群では分岐した形態をとるものが多くみられた。さらに脊髄に脱髄を起こしたマウスについて青色光非照射群と照射群においてロータロッドによる運動機能評価を行うと、青色光照射群において運動機能の回復が確認された。これらのことからChR2を発現したグリア前駆細胞は、青色光で刺激することによりオリゴデンドロサイトへ分化し脱髄病変の緩解に寄与している可能性が考えられた。平成28年度の計画は、脱髄モデルマウスの脳脊髄内において光刺激を受けたChR2発現グリア前駆細胞がオリゴデンドロサイトへ分化するのか、運動機能が回復するのかについて検討することであった。脳や脊髄に脱髄を生じさせたマウスの解析から、光刺激によりオリゴデンドロサイトマーカーを発現した細胞が増加することや分岐状の形態を示す細胞が増加すること、ロータロッドテストによる運動機能改善がみられることなどを明らかにしており、おおむね予定通り進んでいると考えている。平成29年度は昨年度に引き続き、NG2グリア前駆細胞にChR2-EYFPを発現させたNG2-ChR2マウスを用いた脱髄モデルマウスの解析を行った。

昨年度の成果として脱髄部位へChR2-EYFPを発現した細胞が集積するが、光刺激を行うとその細胞数が増大し、特にGalCを共発現した細胞数が増えることを明らかにしていた。この変化が脱髄の緩解に寄与していることが予測されるので、MRIを用いて同一個体における脳梁脱髄の経時的変化について検討を行った。LPC投与による脱髄を生じさせ光刺激を行わなかったマウスのT2強調画像では、脳梁部に沿って脱髄による信号増強(白色)が経時的に拡大していく様が観察された。一方、LPC投与後7日目から5日間光刺激を行ったマウスのT2強調画像については、7日目までは無刺激のものと同様に信号増強が見られたが、光刺激により信号強度が徐々に低下し14日目にはSaline投与群と同程度まで信号強度が低下した。髄鞘の密度を調べるためにルクソールファーストブルー(LFB)染色で14日目の脳切片を染色すると光刺激を行わなかった脳梁部分では脱髄によりLFBが抜け落ちた像が得られたが、光刺激を行った脳切片ではあまり見られず髄鞘が豊富に存在していることが確認できた。以上のことから、ChR2を遺伝子導入したグリア前駆細胞を光刺激することでオリゴデンドロサイトへの分化が誘導され、脱髄症状が緩解することがわかった。細胞内イオン環境変化によってグリア前駆細胞から髄鞘を形成するオリゴデンドロサイトへ分化誘導できるかどうか検討するために、チャネルロドプシンー2を発現させたグリア前駆細胞に光刺激を行い、細胞の機能変化について解析した。光刺激したグリア前駆細胞は細胞内イオン環境変化を引き金として、PI3K/Akt/mTORシグナル伝達経路を活性化しオリゴデンドロサイトへと分化した。脱髄病変においても光刺激によってオリゴデンドロサイトへ分化誘導させることができ、脱髄の緩解と脱髄から生じる運動機能低下を回復させた。細胞内イオン環境を光操作することで細胞分化を制御できることが分かった。平成28年度以降は脱髄モデルマウスの脳脊髄内でのChR2発現グリア前駆細胞による再ミエリン化と運動機能改善に関する解析を行い、オリゴデンドロサイトの分化を光制御することで脱髄疾患を改善できるか検討する。平成27年度にグリア前駆細胞にChR2-EYFPを発現させたNG2-ChR2マウスを作製しており、NG2-ChR2マウスで脱髄モデルを作製し解析を行っていく。平成29年度は引き続きNG2-ChR2マウスを用いた脱髄モデルでの解析を進めていく。特に今見られている現象がどういった機序で生じているのかについて検討していく。平成27年度に主に実施した細胞実験等の結果を踏まえて同様の機序が生体内でも生じているのか、神経細胞やミクログリア、アストロサイトなどの他のグリア細胞とのどのような細胞間相互作用を及ぼしているのか、生化学的手法だけでなくレーザーマイクロダイセクション等も用いて多面的に解析を進める。神経科学
免疫機構の複合的な機能制御を可能とする中分子化合物の創製

本研究では、免疫機構の複合的な機能制御を可能とする中分子化合物の創製を目指した合成と解析を進めた。特に、複雑な複数の分子認識システムと信号伝達機構に基づく免疫機能の解析あるいは活性化の制御を目的とした分子の創製を目指した。すなわち、まず、その基幹部分の構造として自然免疫受容体リガンドとなる分子の合成法確立を行った。自然免疫受容体リガンドとしては、TLRあるいはNLRの他、CLRあるいはCD1関連タンパク質に認識される化合物について検討した。特に中分子合成として進めるために、繰り返し構造を含む糖鎖あるいはペプチドに関わる合成法の効率化についても行い、保護基戦略の検討を行うとともに、新規タグを用いた固相合成関連手法の検討を行った。活性分子の合成に際しては、これまでに確立してきた、マイクロ・フロー・システムを利用した光反応等、集積的な化学合成手法の利用を引き続き進めることにより、効率的な合成に成功した。集積的な合成手法の検討に際しては、領域内の共同研究を進めた。また、他の活性調節因子を複合化あるいは機能解析のための標識を複合的に付加した分子の合成法検討を行った。また、申請者の所有する免疫調節分子および新規開発化合物を共に活用して複合化を進めた。得られた免疫調節性中分子については、活性評価を進めており、中分子構造の特徴を生かした選択的活性化あるいは複合的活性増強を示す分子を見出し、今後の基盤となる知見を得ることに成功した。研究の進捗状況としては、当初計画に従って種々の活性分子および複合型中分子の合成について順調に達成している。また、免疫賦活作用等の活性評価を含む機能解析についても順調に進んでおり、初年度の発見に基づき新たな展開も含めて進める予定である。研究計画全体として順調に進行中であり、今後は、これまでに確立した中分子合成に焦点を当てた効率的合成手法やマイクロ・フロー・システムを利用した光反応等の集積的な化学合成手法の利用を引き続き進めることにより、複合的な機能制御を可能とする中分子化合物の合成を行う。また、その機能解析を行うとともに、複合化分子の設計にフィードバックしながら複合的な機能制御を可能とする化合物合成を進める。初年度に得た複合的制御に関わる発見を含め、これまでに得た知見に基づき、免疫機能の制御と利用に繋がる新規中分子創製を行う。
複数の大規模コホートを用いた寿命および非感染性疾患罹患予測モデルの構築

本年度はこれまでに検討してきた疾病発症とその関連因子から予測モデルを構築した。国内の東京近郊で働く男性労働者6449人を対象として、予測因子と高血圧発症との関係を検討しRisk Scoreを算出すために、高血圧の発症有無を被説明変数、予測因子を説明変数としたCoxの比例ハザード回帰分析を実施し、ハザード比(95%信頼区間)およびRisk Scoreを算出した。対象集団を予測モデル構築サンプル(3261人)と構築された予測モデルの妥当性を確認するためのサンプル(3188人)の2つに分けて予測モデルの構築および妥当性の確認を行った。さらに、国内で人間ドックを受診している人21719人を対象として、予測因子と糖尿病発症との関係を検討しRisk Scoreを算出すために、糖尿病の発症有無を被説明変数、予測因子を説明変数としたCoxの比例ハザード回帰分析を実施し、ハザード比(95%信頼区間)およびRisk Scoreを算出した。対象集団を予測モデル構築サンプル(10858人)と構築された予測モデルの妥当性を確認するためのサンプル(10861人)の2つに分けて予測モデルの構築および妥当性の確認を行った。全身持久力、年齢、BMI、収縮期血圧、高血圧家族歴、飲酒習慣が高血圧発症に関する予測変数として採用され、高血圧発症予測モデルが作成された(AUC = 0.65 creation cohort, AUC = 0.69 validation cohort)。握力、柔軟性、年齢、BMI、収縮期血圧、喫煙習慣、が2型糖尿病に関連する予測変数として採用され、2型糖尿病予測モデルが作成された(AUC = 0.71 creation cohort, AUC = 0.69 validation cohort)。本年度は、コホートデータの変数リストを作成し、予測モデルに必要な説明変数および潜在的な予測因子を抽出し、コホートデータの整備を実施した。9221人の労働者を23年間追跡したコホートにおいて、疾患者情報を確認し、既往歴・現病歴、血液検査結果、血圧測定結果から、糖尿病・脂質異常症・高血圧の罹患年を特定した。55347人の人間ドック受診者を6年間追跡したコホートにおいても同様に、疾患者情報を確認し、既往歴・現病歴、血液検査結果、血圧測定結果から、糖尿病・脂質異常症・高血圧の罹患年を特定した。1125人の地域住民を追跡した研究室ベースのコホートにおいては、高血圧・循環器疾患のサロゲートマーカーとなる動脈スティフネスの評価を実施し、追跡期間中の動脈壁硬化度の進行率を算出した。研究室ベースのコホートからは、体力の中でも全身持久力が動脈壁硬化度の進行率と関連することを縦断的に明らかにした。全身持久力が低い群では、2年間当たりの動脈壁硬化度(baPWV)の上昇は、28.8±7.6cm/secであったのに対して、全身持久力が高い群では、-1.4±7.5cm/secであった。動脈壁硬化度の進行は、高血圧を引き起こす原因の一つであるため、労働者コホートにおいて、全身持久力と高血圧罹患率の関係を調査した。全身持久力から対象者を四分位に分類し、高血圧罹患率を比較した。その結果、全身持久力が最も低い群と比較すると、最も高い群では38%高血圧罹患リスクが低いことが明らかとなった。本年度は、主に体力の中でも全身持久力に焦点をあて、高血圧罹患の予測モデル構築のための解析を実施したが、今後は他の体力および疾病罹患との関連を明らかにし、予測モデル構築にむけた解析を実施する予定である。当初予定していた計画を遂行できている。研究を遂行する上での問題も起きていない。次年度の研究までは進んでいないため、計画以上に進展している状況とは言えない。本年度は、昨年度作成した変数リストを使用し、コホート研究を実施した。労働者を23年間追跡した長期コホートにおいて、既往歴・現病歴、血液検査結果、血圧測定結果等から、非感染性疾患(高血圧・脂質異常症)の罹患年を特定し、体力との関連を調査した。全身持久力と高血圧の関係においては、対象者6890人をベースライン時点の全身持久力で四分位に分類し、高血圧の罹患率を比較した。Cox比例ハザードモデルを用いて、目的変数に高血圧罹患の有無、説明変数に全身持久力を投入するとともに、調整変数として年齢、BMI、飲酒習慣、喫煙習慣を投入し、多変量調整ハザード比および95%信頼区間を求めた。2,210人が追跡期間中に高血圧に罹患した。全身持久力が最も低い群に対する他の群の高血圧罹患のハザード比(95%信頼区間)は、0.85(0.76-0.95)、0.78(0.70-0.88)、0.63(0.55-0.73)であった(P for trend < 0.01)。全身持久力と脂質異常症の関係においても、対象者7,341をベースライン時点の全身持久力で四分位に分類し、脂質異常症の罹患率を比較した。Cox比例ハザードモデルを用いて、目的変数に脂質異常症罹患の有無、説明変数に全身持久力を投入し、多変量調整ハザード比および95%信頼区間を求めた。4,616人が追跡期間中に脂質異常症に罹患した。

全身持久力が最も低い群に対する他の群の脂質異常症罹患のハザード比(95%信頼区間)は、0.86(0.79-0.93)、0.84(0.77-0.91)、0.70(0.64-0.76)であった(P for trend < 0.01)。本年度は、主に体力の中でも全身持久力に焦点をあて、非感染性疾患の予測モデル構築のための解析を実施したが、今後は他の体力や関連因子との組合せによる疾病罹患との関連を明らかにする予定である。当初予定していた計画を遂行できている。研究を遂行する上での問題も起きていない。次年度の研究までは進んでいないため、計画以上に進展している状況とは言えない。本年度はこれまでに検討してきた疾病発症とその関連因子から予測モデルを構築した。国内の東京近郊で働く男性労働者6449人を対象として、予測因子と高血圧発症との関係を検討しRisk Scoreを算出すために、高血圧の発症有無を被説明変数、予測因子を説明変数としたCoxの比例ハザード回帰分析を実施し、ハザード比(95%信頼区間)およびRisk Scoreを算出した。対象集団を予測モデル構築サンプル(3261人)と構築された予測モデルの妥当性を確認するためのサンプル(3188人)の2つに分けて予測モデルの構築および妥当性の確認を行った。さらに、国内で人間ドックを受診している人21719人を対象として、予測因子と糖尿病発症との関係を検討しRisk Scoreを算出すために、糖尿病の発症有無を被説明変数、予測因子を説明変数としたCoxの比例ハザード回帰分析を実施し、ハザード比(95%信頼区間)およびRisk Scoreを算出した。対象集団を予測モデル構築サンプル(10858人)と構築された予測モデルの妥当性を確認するためのサンプル(10861人)の2つに分けて予測モデルの構築および妥当性の確認を行った。全身持久力、年齢、BMI、収縮期血圧、高血圧家族歴、飲酒習慣が高血圧発症に関する予測変数として採用され、高血圧発症予測モデルが作成された(AUC = 0.65 creation cohort, AUC = 0.69 validation cohort)。握力、柔軟性、年齢、BMI、収縮期血圧、喫煙習慣、が2型糖尿病に関連する予測変数として採用され、2型糖尿病予測モデルが作成された(AUC = 0.71 creation cohort, AUC = 0.69 validation cohort)。本研究課題の今後の推進方策としては、予定していた残りの研究を進め、データ整備・分析を行うことである。これまでは予定通りに進んでおり、研究計画の変更の必要はない。本研究課題の今後の推進方策としては、予定していた残りの研究を進め、データ分析・予測モデルの構築を行うことである。物品および英文校正について、今年度ではなく次年度の発注がふさわしいと判断したため。(理由)物品および英文校正について、今年度ではなく次年度の発注がふさわしいと判断したため。(使用計画)物品および英文校正について、次年度に発注・納品する。物品および英文校正について、次年度に発注・納品する。
マイクロ波を利用したFDR-V計測法による土壌汚染度の調査法に関する研究

本研究は,原位置における土壌汚染度の経時的な変化をマイクロ波を用いて非破壊で計測する方法を開発しようとするものである。特に対象となる土壌は不飽和状態や多層であったり,あるいは不均質の場合が多く,あらゆる地盤状態で測定が可能であると考えられるFDR-V計測装置は他の様々な地盤調査法と比較しても画期的な方法である。1.土壌の複素誘電率特性の把握測定の基本となる物質の複素誘電率特性を把握するため,FDR-V計測装置を用いて様々な土質試料,汚染物質に対して室内での測定を実施した。具体的には,複素誘電率と含水量,土粒子密度,汚染物質含有量,温度等の関係を求めた。2.疎水性液体汚染物質(NAPL)の浸透特性の計測NAPLとして灯油を用い,室内において鉛直一次元浸透実験を行った。浸透特性は飽和-不飽和状態で,透油係数及びpF曲線で表されるが,FDR-V計測装置で各点での含油量の経時的変化を測定することでこれらの物性値を求めることができた。3.汚染物質の輸送パラメータの計測物質の輸送は移流と分散によって示される。しかし,物質の移流-分散現象を把握するためにはまず地盤の間隙率が既知である必要がある。そこで,FDR-V計測法で間隙率を測定する方法を検討した結果,飽和地盤の誘電率分布から把握することが可能であることがわかった。さらに鉛直一次元移流-分散実験を行った結果,各点での体積含水率と濃度の経時変化を同時にFDR-V計測法により精度良く測定することに成功した。

具体的には,複素誘電率と含水量,土粒子密度,汚染物質含有量,温度等の関係を求めた。2.疎水性液体汚染物質(NAPL)の浸透特性の計測NAPLとして灯油を用い,室内において鉛直一次元浸透実験を行った。浸透特性は飽和-不飽和状態で,透油係数及びpF曲線で表されるが,FDR-V計測装置で各点での含油量の経時的変化を測定することでこれらの物性値を求めることができた。3.汚染物質の輸送パラメータの計測物質の輸送は移流と分散によって示される。しかし,物質の移流-分散現象を把握するためにはまず地盤の間隙率が既知である必要がある。そこで,FDR-V計測法で間隙率を測定する方法を検討した結果,飽和地盤の誘電率分布から把握することが可能であることがわかった。さらに鉛直一次元移流-分散実験を行った結果,各点での体積含水率と濃度の経時変化を同時にFDR-V計測法により精度良く測定することに成功した。
アデノ随伴ウイルスのRep蛋白質を用いた部位特異的遺伝子導入

アデノ随伴ウイルスのコンポーネントであるRep蛋白質とITR配列を利用しての第19番染色体AAVS1領域への部位特異的外来性遺伝子導入法を確立するため、4種類あるRep蛋白質(Rep78、68、52、40)のうちどれがAAVS1への特異的組込み活性を持つか調べた。個々のRepを単独で発現するプラスミドと、ITR配列で挟んだネオマイシン耐性遺伝子(Neo^r)発現ユニットを持つプラスミドを作製し、それらを同時に293細胞にトランスフェクトし、AAVS1領域へのNeo^rプラスミドの特異的組込みの有無をPCRを応用した検出法により検討した。その結果、Rep78、68がAAVS1への組込み活性を持つことを明らかにした。さらに、トランスフェクトした細胞をG418で選択を行い、コロニーを形成させ、個々のクローンをサザンブロット法、FISHにてNeo^rの19番染色体AAVS1領域への組込みの有無を解析した。コントロールとしてRepプラスミドの代わりにブランクベクターを用いた場合、10クローン解析したうち、AAVS1領域への組込みを示したクローンはなかったが、Rep78、68を用いた場合それぞれ4/10、1/8に部位特異的組込みが認められた。つまりRep78の方がRep68より、より部位特異的にNeo^rを組み込むことが判った。今後は、さらに部位特異的組込み効率を上げるため、過剰に発現させると細胞毒性を示すRep蛋白質の発現量を調節するシステムを導入し、より安全性の高い染色体DNAへの部位特異的組み込み法を確立したい。
デングウイルス感染症における血小板減少の機序の解明

2002年から2003年にかけて、フィリピン、マニラのサンラザロ感染症病院において急性期デング二次感染と診断された78症例について末梢血血小板数、PAlgGおよびPAlgM値を検討した。WHOの診断基準に従って、78症例の重症度分類は40名がdengue fever(DF)で38名がdengue hemorrhagic fever(DHF)と診断した。43名の健常者と比較して、急性期のデング二次感染患者では有意に末梢血血小板数が低値で、PAlgGおよびPAlgM値は高値を示した。DF群とDHF群間ではヘマトクリット値増加率、PAlgG値およびPAlgM値はDHF群においてDF群のそれより有意に高値を示した。また、血小板数とPAlgG値およびPAlgM値は有意に逆相関を示した。血小板数が有意に急性期から回復期(4日後)にかけて増加するのに対して、PAlgG値およびPAlgM値は有意に高値から低値へと減少した。二次感染患者の急性期の血小板サンプル抽出液中に抗デングウイルスlgG, lgM抗体活性を認めた。また、ロジスティック分析でDHF群を予測する因子としてPAlgM値のみが有意に選択された。これらの結果は抗デングウイルス抗体を含むPlatelet-associated immunoglobulinは急性デング二次感染症の血小板減少のみならず、その重症度にも重要な役割を果たすことが示唆された。フィリピン、メトロマニラ、サンラザロ病院において142名のデングウイルス感染症を疑う患者のうち、IgM capture ELISAでデングウイルス感染症患者101名を登録した。さらに、このうち83名は血中HI価の結果からsecondary infectionと判定した。さらに、これらの二次感染患者のうち発症から7日目までの急性期に登録された53名(平均年齢16.1歳)を対象として、末梢血血小板数とPlatelete-associated IgG(PAIgG)との相関を検討した。健常コントロール43名において両者は相関が認められないのに対して、デング感染症患者では有意な逆相関が認められた。また、12名のデング患者において血小板数が急性期に低値で回復期に増加するのに対し、PAIgGレベルは急性期に高値で回復期に低下した。さらに、8名のデング患者の血小板抽出液中には、6名の健常者のそれより有意に高い抗デングウイルスIgG抗体が検出された。これらの成績から、抗デングIgG抗体を含むPAIgG形成は、本症の急性期における一過性の血小板減少機序に重要な役割を担うことが示された。また、我々はデング患者におけるPAIgMの測定、血漿中のVEGF、トロンポポエチン(TPO)について検討した。PAIgMはPAIgG同様に血小板数と逆相関することが判明したので、今後はprimaly infectionにおけるPAIgMの役割を検討する。また、血漿TPO濃度はデング患者の急性期に増加しており、本症の急性期における骨髄の巨核球増加を介した血小板数増加促進が示唆された。また、TPOは血小板からのVEGF放出促進効果があるため、急性期におけるVEGF濃度/血小板数の増加が認められた。今後はVEGFの機能と本症における血管透過性亢進との関連性について検討する。我々はこれまでに急性デング二次感染患者において抗デングウイルスIgG抗体を含むPAIgG形成は、本症の一過性血小板減少に重要な役割を担うことを報告した。平成1516年度にかけて、フィリピン、サンラザロ病院において急性デングウイルス感染症二次感染のある78症例(平均年齢18歳)と健常者(HV)69名を登録し、急性デング患者のPlatelet-associated IgG(PAIgG)およびPlatelet-associated IgM(PAIgM)が血小板減少のみならず、デングの重症度と相関するか否かについて検討した。重症度はWHOの診断基準によりdengue fever(DF)とdengue hemorrhagic fever(DHF)に分類した。

DF群とDHF群におけるヘマトックリットの上昇はそれぞれ12.4%と27.3%であった。既報(Oishi K, et al. J Med Virol, 2003)と同様に急性期の末梢血血小板数はPAIgG値と有意な逆相関関係を示した。同様に末梢血小板数とPAIgMにも弱い逆相関が認められた。HV群(69名)、DF群(40名)、DHF群(38名)のPAIgG値、PAIgM値はいずれもHV<DF<DHFの順に高値を示し、DFとDHF間の差は統計学的に有意であった。さらに、PAIgG値あるいはPAIgM値とヘマトックリットの上昇との相関について検討したところ、PAIgM値がヘマトックリットの上昇と有意に相関することが判明した。これらの結果はPAIgMは血小板減少機序に関与するのみならず、重症化の指標である血管透過性亢進機序に関与することを示唆している。一方、現在までに、血管透過性亢進因子であるVEGFが活性化血小板から産生され、デング二次感染患者のVEGF/血小板数が急性期に高値を示すことが判明した。このことから、活性化された血小板が血管内皮細胞上に接着し、血管内皮上で血小板からのVEGF放出が誘導され、結果的に血管透過性亢進が起ることが推察された。さらに、これらの患者の血漿サンプル、血小板サンプル中のデングウイルス遺伝子をRT-PCR法で検出した。この結果、血漿サンプルでは1/21(4.8%)が陽性であったのに対し、血小板サンプルでは9/21(42.8%)が陽性であった。この結果はデング患者の血小板上のウイルスの存在を強く示唆しており、急性デング二次感染におけるPAIgG形成機序の可能性を支持している。
新規σ-π共役型ポリマーの合成と発光・キャリア輸送材料への応用

我々は、これまで機能性ケイ素-π電子系(Si-π)交互型のポリカルボシランの合成を各種行ってきた。平成20年度の研究では、これらの知見を基に新規機能材料の合成と応用を検討した。(1)新しいπ電子系を主骨格とするポリマーとして、シロールービチオフェン縮環系(ジチエノシロール)とピリジン、テトラフェニルシロール、キノキサリン、フェニレン、ビフェニレンの交互共重合体の有機EL発光材料としての検討を行い、これらのうちいくつかが単層のEL素子材料として有効であることを見出した。また、キノキサリンを有するものでは、分子内でのドナー-アクセプター型の相互作用があることを明らかにした。ほかに、ベンゾチオフェン、チエノピリジンを骨格とする新規な有機ケイ素材料の合成も検討した。(2)オリゴチオフェンなどのπ共役ポリマーをアルコキシ置換のケイ素基で架橋したポリマーの合成、ベンゼンコア骨格をコアとしたオリゴチオフェン架橋分子の合成を行った。(3)アルコキシケイ素-オリゴチオフェン交互ポリマーと無機酸化物であるITO(インジウムチンオキシド)、酸化チタンとの熱反応による化学結合の生成について検討し、表面をポリマー修飾した無機酸化物電極の作成に成功した。このうち、ポリマー修飾した酸化チタン電極は、色素増感太陽電池に応用できることを明らかにした。その光電変換効率は、0.12%であり、昨年度報告したジシラン架橋ポリマー修飾酸化チタン電極で得られた値より若干ではあるが、改善が見られた。以上の結果は、ケイ素化学をベースとする有機電子材料の設計と合成に有用であり、今後の展開が期待できる。近年、主骨格にケイ素元素を有するポリマーは、通常の有機ポリマーにはない特異な性質を持つことから、盛んに研究されている。我々は、新しい試みとして、これらのポリマーの反応性を利用した酸化チタン表面への固定化と、有機EL素子に利用できるりん光発光用のホスト材料の開発などを試みた。以下に具体的な実績を示す。1.ポリ(ジシラニレンオリゴチエニレン)のクロロフォルム溶液に酸化チタン電極を浸して、アルゴン気流下で紫外光を照射したところ、酸化チタン表面が黄色に変化した。得られた修飾電極を用いて色素増感太陽電池を作成し、その性能を評価したところ、ポリマーの紫外吸収に対応する波長で、顕著な増感効果が確認できた。表面へのポリマーの吸着量が少ないこと、ポリマーの吸収幅が狭いことなどから変換効率はあまりよくないが、色素増感太陽電池以外の無機酸化物表面への新しいπ電子系ユニットの接合法としても利用できると考えられるので、現在新たな展開を模索している。2.有機電界発光(EL)のうち、現在りん光発光が原理的に高効率にあるものとして注目されている。われわれは、りん光発光用のホスト材料の開発を目的として、主鎖にビフェニレン骨格を持つケイ素ポリマーを合成し、それらが実際にEL素子中でホスト材料として機能することを見出した。ケイ素系の高分子材料をりん光ホスト材料として利用した初めての例であり、今後ポリマー構造の最適化を行っていく予定である。3.その他に、ケイ素架橋したオリゴチオフェンのEL発光材料およびFET材料としての応用を検討した。
体位の変化が体温調節に与える影響

一時的な臥位姿勢がヒトの体温調節に与える影響を明らかにする目的で、ティルトテーブル上において体を水平に横たえた仰臥位(Supine)と、頭部を6°上方(Head-up)あるいは下方(Head-down)に傾斜させた3条件について、中立環境下における座位から臥位へ姿勢変化に伴う深部体温の低下、および両手掌部を温水に浸漬させることにより局所加温した場合の体温調節反応に対する閾値深部体温を比較し、臥位時の僅かな姿勢の違いが体温調節のセットポイントを変動させ得るかどうか検討した。健康な青年男子12名を被験者とし、中立環境下において1時間以上の座位安静の後、ティルトテーブル上において3条件いずれかの臥位姿勢をとらせた。30分間の臥位安静の後、左右両手掌部を42°Cの温水に手首まで浸漬させ、発汗および皮膚血管拡張が確認されるまで3040分間局所加温を行った。鼓膜温および直腸温は座位から臥位への姿勢変化直後より低下したが、Head-upにおいては低下が僅かであったのに対して、SupineおよびHead-downでは大きく低下し、姿勢変化に伴う深部体温の低下はこの順に大きくなった。30分間の臥位安静後、鼓膜温はHead-upに対してSpine (p<0.05)およびHead-down (p<0.01)で有意に低くなった。直腸温についてもHead-upに対してHead-downで有意に低くなった(p<0.05)。座位および臥位安静時における酸素消費量に有意な差は認められなかったものの、臥位安静時には酸素消費量が減少する傾向が見られた。しかし、酸素消費量に臥位姿勢条件の違いによる差はなかった前腕部血管抵抗はSpineおよびHead-downで座位安静時より有意に低下し(p<0.05)、皮膚血流量は著しく増加したが、Head-upにおいては前腕部血管抵抗および皮膚血流量に殆ど変化が見られなかった。下腿部血管抵抗についてもHead-downおよびSupineで座位安静時より有意に低下し(p<0.01)、皮膚血流量も著しく増加したが、Head-upでは姿勢変化に伴う皮膚血流量の増加は僅かであった。座位から臥位への姿勢変化に伴う中心血液量の増加により心肺圧受容器反射が誘発され交感神軽が抑制された結果、血管抵抗が低下し、皮膚血流量が増加したが、Head-upにおいては心肺圧受容器反射の脱抑制が小さかったと推察される。Head-upにおいて深部体温が高く維持された要因として、姿勢変化に伴う皮膚血流量の増加が抑制され末梢部からの熱放散量が少なかったことが考えられる。手掌部局所加温による発汗発現時の鼓膜温は、Head-downにおいてHead-up (p<0.01)およびSupine (p<0.05)に対して有意に低くなった。また有意な差は認められなかったものの、発汗の閏値鼓膜温はHead-upでSupineよりも高い傾向を示した(p<0.06)。対暑反応として発現した皮膚血管拡張に対する閾値鼓膜温についても、Head-upに対してHead-downで有意に低くなった(p<0.05)。なお、発汗および皮膚血管拡張発現時の平均皮膚温については各臥位姿勢条件間に有意な差は見られなかった。臥位安静時に鼓膜温および直腸温がHead-upに対してHead-downで有意に低くなったこと、また発汗および皮膚血管拡張の閾値鼓膜温がHead-upに対してHead-downで有意に低くなったことから、Head-upに対してHead-downで体温調節のセットポイントがより低温側に移行することが本研究により明らかとなった。この背景として、姿勢変化に伴う体液移動により誘発される心肺圧受容器反射の僅かな違いがヒトの体温調節を修飾する可能性が考えられる。

しかし、酸素消費量に臥位姿勢条件の違いによる差はなかった前腕部血管抵抗はSpineおよびHead-downで座位安静時より有意に低下し(p<0.05)、皮膚血流量は著しく増加したが、Head-upにおいては前腕部血管抵抗および皮膚血流量に殆ど変化が見られなかった。下腿部血管抵抗についてもHead-downおよびSupineで座位安静時より有意に低下し(p<0.01)、皮膚血流量も著しく増加したが、Head-upでは姿勢変化に伴う皮膚血流量の増加は僅かであった。座位から臥位への姿勢変化に伴う中心血液量の増加により心肺圧受容器反射が誘発され交感神軽が抑制された結果、血管抵抗が低下し、皮膚血流量が増加したが、Head-upにおいては心肺圧受容器反射の脱抑制が小さかったと推察される。Head-upにおいて深部体温が高く維持された要因として、姿勢変化に伴う皮膚血流量の増加が抑制され末梢部からの熱放散量が少なかったことが考えられる。手掌部局所加温による発汗発現時の鼓膜温は、Head-downにおいてHead-up (p<0.01)およびSupine (p<0.05)に対して有意に低くなった。また有意な差は認められなかったものの、発汗の閏値鼓膜温はHead-upでSupineよりも高い傾向を示した(p<0.06)。対暑反応として発現した皮膚血管拡張に対する閾値鼓膜温についても、Head-upに対してHead-downで有意に低くなった(p<0.05)。なお、発汗および皮膚血管拡張発現時の平均皮膚温については各臥位姿勢条件間に有意な差は見られなかった。臥位安静時に鼓膜温および直腸温がHead-upに対してHead-downで有意に低くなったこと、また発汗および皮膚血管拡張の閾値鼓膜温がHead-upに対してHead-downで有意に低くなったことから、Head-upに対してHead-downで体温調節のセットポイントがより低温側に移行することが本研究により明らかとなった。この背景として、姿勢変化に伴う体液移動により誘発される心肺圧受容器反射の僅かな違いがヒトの体温調節を修飾する可能性が考えられる。
染色体添加系統を利用した転移活性を有した新規トランスポゾンの探索

本研究では、染色体添加系統を用いて転移活性能のあるトランスポゾン(転移因子)の効率的な単離を目指している。オオムギの染色体を1対持つコムギ系統(染色体添加系統)を用い、添加染色体存在下でトランスポゾンを活性化させ、その後添加染色体を交配によって除去することでホストのゲノムへ転移したトランスポゾンを同定し、単離することを試みる。本年度はオオムギ染色体添加コムギを野生型のコムギ系統に戻し交配をした1染色体添加系統の自殖による添加染色体を失った系統の作成をおこない、PCRとGISH法によりオオムギ染色体を持たない系統を複数個体選抜した。そのようなもともとオオムギ染色体を持っていたが今はコムギ染色体だけを持つ系統に関して薬剤処理によってDNAメチル化を低下させたのちRNAシークンエンスをおこなうことで転写産物の網羅的な解析をおこなった。転写産物の中にはコムギゲノムには存在しないがオオムギゲノムと相同な配列が複数存在した。この結果はオオムギ添加染色体由来のゲノム領域がコムギゲノムに存在することを示唆している。現在そのような配列が染色体構造異常によるものか、トランスポゾンの転移によるものかの確認作業をおこなっている。本研究の目的であった添加染色体を利用したトランスポゾンの転移を一部検出できたと考えることができ、同じような系を利用することで転移活性のあるトランスポゾンの単離とその機能解析を進めることができることが可能であることを示すことができた。本年度はオオムギ染色体添加コムギを野生型のコムギ系統に戻し交配をした1染色体添加系統の育成、およびその自殖による添加染色体を失った系統の作成をおこった。1染色体添加系統と添加染色体を失った系統に関してはそれぞれのオオムギ添加染色体を識別するPCRマーカーの利用と染色体観察によって添加染色体の有無の確認を続けている。この過程で染色体の構造変化を持つと思われる個体が頻発したため現在GISH法による染色体レベルの構造変化の確認を進めている。オオムギ染色体添加系統に関してはゼブラリン処理による遺伝子発現の変化を網羅的に解析し、いくつかのゲノム領域からの発現の上昇を確認した。ゼブラリン処理による低メチル化の効果が予想よりも大きい可能性があるために今後はより詳細な条件検討が必要になると考えている。染色体ごとのマーカーのPCRによるスクリーニングとGISHによる構造変化の確認を進め、ゼブラリン処理後代において染色体レベルの構造変化が観察されない個体を用いて2年目の計画である添加染色体由来のゲノム断片の探索を進める予定である。メチル化レベルを低下しトランスポゾンの活性化を促すために用いたゼブラリン処理による影響が予想をはるかに上回るものであった。これがゼブラリン処理に由来するものなのか、染色体添加という状態によるものなのかを検証するために当初の予定の数倍の個体の調査をおこなっている。このスクリーニングの結果によって次に解析をおこなう個体の選定をおこなうために当初の予定よりも計画が遅れている。計画通りに2年目には添加染色体由来のトランスポゾンの探索をおこなう。染色体添加系統のゼブラリン処理によって染色体異常が頻発したためにこの原因の調査を並行して進めていく。染色体異常の原因がトランスポゾンの転移であった場合は当初の目的であった転移能を持つトランスポゾンの探索が条件設定を適切におこなうことでより効率よくできることが考えられる。ゼブラリンの効果と染色体添加の効果を区別することで効果的な染色体異常の導入を可能にすることが出来る。さらなる条件検討や他種における同様の染色体異常の調査などは新たな課題として考えることが出来る。実験に用いる植物材料の育成が1シーズンずれたため、当初今年度秋に行う予定であった実験を来年度の春夏にかけて行うことになり、その解析にかかる試薬などの執行を遅らせる必要が生じた。
ヨーロッパ社会学の変容-社会学理論への知識社会学的アプローチ

本研究は、1920、30年代の世界史的変化、および、文化的価値・社会的地伐の変容という二重の変動の場に置かれた一群の社会学者の「知的生産」の特性を明らかにしようとする。すなわち、歴史的かつ構造的な変動に焦点をあてながら、かれらの科学的業績と、それに影響を及ぼすであろう歴史的、分化的、社会的な諸状況との関係について、知識社会学的分析を行い、その理論的な大枠を素描する。研究成果の一部は次の通りである。1.フランス系社会学者、アルヴァックス、ギュルヴィッチ、レヴィニストロースの業績を、かれらの出自・経歴・階層、および、社会主義力全体主義への態度と関連させることによって、西欧社会/未開社会、一元的/多元的、静態的/動態的な社会観などの対立項について、かれらがどのように考えていたのかを担るに比較検討した。2.ドイツ系主命社会学者、マンハイム、ホウクハイマー、アドルノの業績を、かれらの出自・経験・階層に関連されることによって、ドイツ型と英米型の二つの大衆社会の体験がかれらの社会学の「理論的変容」にいかなる作用を与えたのか、を検討した。3.以上の検討の結果、フランスでは、社会学の変容とは、デュルケーム社会学の厳格な体系への種々の反応であり、この意味で、ディシプリンとしての社会学とその制度化(「ストラスブール大学」の「ニュー・スクール・フォア・メーシアル・リサーチ」)のレベルで生起したと考えられる。そして、ドイツでは、変容は、二つの型の大衆社会の差に対する鋭い反応から起り、この為で、社会や社会学に対する、知識人の歴史的・批判的な感覚が問題となる。このように、ヨーロッパ(仏・独)、社会学の知識社会学的な解明にあたっては、「ディシプリン」、「制変化」「大衆社会」「知識人」が考慮すべき要因となるだろう。本研究の目的は、一方における1920,30年代の世界史的変化、他方における文化的価値や社会的地位の変容・変換、これら二重の変動の場に置かれた一群の社会学者達の「知的生産」の特性を全体として明らかにすることにある。かれらは、ファシズム、大戦、大恐慌といった歴史的激変を体験し、また、亡命やレジスタンスや移住などにより自らの文化的、社会的基盤の変更を余儀なくされた。本研究は、このような歴史的(通時的)、構造的(共時的)変動を念頭に置きながら、社会学者達の科学的業績と、それに影響を及ぼすと想定される歴史的、文化的、社会的、生活史的諸要因の全体との関連について、知識社会学的な理論的枠組を確定しようとする。本年度の研究実績の概要は次の通りである。(1)フランス知識(認識)社会学や文化理論を検討することによって、文化(認識・価値)と構造との関連について、そして、意識と集合的=社会的枠との関連について明らかにした。(2)ドイツ知識社会学やイデオロギー・ユートピア論を検討することによって、知識と歴史と社会の相互関連について明らかにした。(3)亡命知識人(社会学者達)の歴史的、文化的、社会的な独自性について、集団論的、意識論的、パーソナリティ論的な視点から、部分的に解明した。本研究の目的は、一方における1920,30年代の世界史的変化、他方における文化的価値や社会的地位の変容・変換、これら二重の変動の場に置かれた一群の社会学者の「知的生産」の特性を全体として明らかにすることにある。

かれらは、ファシズム-大戦、大恐慌などの歴史的激変を体験し、また、亡命やレジスタンスや移住などにより自らの文化的、社会的基盤の変更を余儀なくされた。本研究は、このような歴史的(通時的)、構造物(共時的)変動を念頭に置きながら、一群の社会学者の科学的業績と、それに影響を及ぼすと想定される歴史的、文化的、社会的、生活史的諸要因の全体との関連について、知識社会学的な理論的枠組を確定しようとする。本年度の研究実績の概要は次の通りである。1.フランス系社会学者、M.Halbwachs(1877-1945),G.Gurvitch(1894-1965)、C.Levistrauss(1908-)を調査研究対象として選択し、かれらの業績を、一方において、かれらの出身・経歴・階層と、他方において、社会主義や労働運動やファシズムへの態度と、関連させた。そして、西欧社会/未開社会、社会の一元性/多元性、社会構造/社会動態の対立項について、かれらがどのように考えていたのか、を部分的にではあるが、相互に比較検討した。2.ドイツ系の亡命社会学者、K,Mannheim(1893-1947)、M,Horkheimer(1895-1973)、T.W.Adorno(1903-1969)を選択し、かれらの出身・経歴・階層と業績との関連について吟味した。そして、ドイツ型大衆社会と英米型大衆社会の両タイプの社会をかれらが体験したことが、かれらの社会学の「理論的変容」をいかにもたらしたのかについて、検討した。3.多様な文化的背景と学問的経歴をもった社会学者たちの交流の場を提供した。つぎの二つの教育・研究機関について調査した。(2)辺境の新興大学である,フランス,ストラスブールのUniversite de Strasbourg.
新規グルタミン酸阻害物質によるレセプターの動態解析

本研究代表者らはジョロウグモ毒腺中にグルタミン酸レセプターを低濃度で不可逆的に遮断する成分のある事を見出した(川合ら1982)が今年度に至り、東大中嶋研究室との共同研究によりその構造を決定した。毒素は、24-dibydroxyphenylacetyl-asparaginyl-cadaverinを共通部分とする数種のの化合物からなる分子量500-600の物質であることが分った。この構造式にもとづいて人工合成物の作成を進めている(aramikietal.1986)。クモ毒素(JSTX)を用いて中枢神経細胞に対する作用をしらべた。モルモット海馬のスライス標本を作成し、CAI野の錐体細胞より細胞内記録を行い、入力線維の刺激によって生ずるシナプス後電位はJSTXによって遮断された。また多管電極によりグルタミン酸やそのアゴニストを電気泳動的に樹状突起に与え、生ずる脱分極電位に対するJSTXの効果を検討した。JSTXはグルタミン酸やギスカル酸による脱分極を強力に抑制したが、アスパラギン酸やN-メチル-Dアスパラギン酸(NMA)に対する効果は弱かった。外液からMgイオンを除くと入力線維の刺激により錐体細胞の反復発射が生ずる。これはNMA型レセプターの活性化にもとづくと考えられNMAレセプターの拮抗物質であるAPVにより反復発射は抑制され通常のシナプス電位のみ残るがこれはJSTXにより遮断された。これらの結果から海馬CA1野の錐体細胞に対する入力線維はグルタミン酸を伝達物質としておりレセプターは非NMA型であることが明らかになった。(Saitoet al.1986)本研究代表者らはジョロウグモ毒腺中にグルタミン酸レセプターを低濃度で不可逆的に遮断する成分のある事を見出した(川合ら1982)が今年度に至り、東大中嶋研究室との共同研究によりその構造を決定した。(Saitoet al.1986)
レーザー回折法によるヒト単離心筋細胞のサルコメア動態の解析

心筋収縮の基本単位は心筋細胞内のくり返し構造物であるサルコメアであるから,心筋収縮のメカニズムの解明,ミクロなレベルにおける心機能の評価,種々の心疾患の終末像である心不全の原因解明には,心筋サルコメア動態の直接的解析が必要である.心筋サルコメア長の計測方法には顕微鏡画像からの画像処理による方法,フェーズドロック法などがあるが,レーザ回析法が分解能,応答速度,連続計測などの点で優れている.本研究では,レーザ解析法により心筋線維あるいは単離心筋細胞のサルコメア長を非破壊的連続的に高精度で計測するシステムを開発し,最終的にヒト心筋サルコメア動態を解析することを目的とした.顕微鏡を利用し, He-Neレーザ(出力5mW,波長623nm)を心筋線維あるいは心筋細胞に照射し,サルコメアにより生じた回析光を水浸型対物レンズで集め,適当なレンズでフォトダイオドアレイ(レチコン)上に結像させる光学系を構築した.フォトダイオードアレイからのビデオシグナルを信号処理し, 0次と1次の回析縞の間隔(D)からサルコメア長をλf/D(λ:レーザ光の波長, f:定数)として計算する回路を製作したが実際には,さらに3項の補正項を付加して精度を向上させた.ラットの単離心筋線維を用い,開発したシステムでサルコメア動態を解析した結果,サルコメア長は心筋線維長の動態とは必ずしも一致せず,サルコメア長の直接計測が必要であることが示された.両者の解離は,障害端のコンプライアンスに由来するものと考えられる.ラット摘出心を酵素を含む液で灌流することにより,収縮性を保持した細胞を得ることができ,この単離心筋細胞のサルコメア長も,レーザ回析法により連続的計測が可能であった.心筋収縮の基本単位は心筋細胞内のくり返し構造物であるサルコメアであるから,心筋収縮のメカニズムの解明,ミクロなレベルにおける心機能の評価,種々の心疾患の終末像である心不全の原因解明には,心筋サルコメア動態の直接的解析が必要である.心筋サルコメア長の計測方法には顕微鏡画像からの画像処理による方法,フェーズドロック法などがあるが,レーザ回析法が分解能,応答速度,連続計測などの点で優れている.本研究では,レーザ解析法により心筋線維あるいは単離心筋細胞のサルコメア長を非破壊的連続的に高精度で計測するシステムを開発し,最終的にヒト心筋サルコメア動態を解析することを目的とした.顕微鏡を利用し, He-Neレーザ(出力5mW,波長623nm)を心筋線維あるいは心筋細胞に照射し,サルコメアにより生じた回析光を水浸型対物レンズで集め,適当なレンズでフォトダイオドアレイ(レチコン)上に結像させる光学系を構築した.フォトダイオードアレイからのビデオシグナルを信号処理し, 0次と1次の回析縞の間隔(D)からサルコメア長をλf/D(λ:レーザ光の波長, f:定数)として計算する回路を製作したが実際には,さらに3項の補正項を付加して精度を向上させた.ラットの単離心筋線維を用い,開発したシステムでサルコメア動態を解析した結果,サルコメア長は心筋線維長の動態とは必ずしも一致せず,サルコメア長の直接計測が必要であることが示された.両者の解離は,障害端のコンプライアンスに由来するものと考えられる.ラット摘出心を酵素を含む液で灌流することにより,収縮性を保持した細胞を得ることができ,この単離心筋細胞のサルコメア長も,レーザ回析法により連続的計測が可能であった.心筋収縮の基本単位は心筋細胞内のサルコメアであるから、心筋収縮のメカニズムを明らかにし種々の心疾患の終末像である心不全の原因を解明するには、心筋サルコメア動態の直接的解析が優れている。最近実験動物の単離乳頭筋では、レーザー回折法により心筋サルコメア動態を直接計測することが可能となり、心筋収縮メカニズムに新たな知見が得られているが、ヒト単離乳頭筋標本を得ることは不可能である。また実験動物における研究の結果から、心筋サルコメア動態にはかなりの種差が存在することが明らかとなっている。従ってヒト心筋サルコメア動態の解析の必要性は極めて高いが、現在までほとんど知見がない。本研究は、心臓カテーテル時あるいは心臓手術時に得られる微少な心筋切片より単離心筋細胞を調整し、レーザー回折法によりヒト心筋サルコメア動態を解析することを目的とした。顕微鏡の光学系を利用し、5mWのHe-Neレーザーを浮遊単離心筋細胞に照射し、水浸対物レンズで回折光を集め適当なレンズ系で256素子フォトダイオードアレイに結像させ、0次と1次の回折稿の間隔(D)からサルコメア長をλf/D(λ:レーザーの波長、f:定数)として求めるシステムを製作した。システムの分解能は10nm、サンプリングレートは0.5msecであった。ラットの単離右室乳頭筋標本について、レーザー回折法でサルコメア動態を解析した。一方乳頭筋摘出後のラット心臓を酵素を含む塩類溶液で灌流し単離心筋細胞を調整して、そのサルコメア動態を解析した。両者の対比検討により、心筋細胞単離の操作が心筋サルコメアの機能を障害していないことを確認した。ヒト心筋サルコメア動態の解析は、心筋収縮メカニズム・心不全の成因の解明に極めて重要な情報を与えると期待される。