hpprc/llmjp-kaken huggingface dataset:
日本における研究開発活動の空洞化の実態と国内の技術進歩への影響:理論と実証

第2に、日本における研究開発活動の空洞化の実態を分析するために、経済産業省の企業レベルデータを用いて、必要なデータベースを構築した。これを使って、日系企業の海外での研究開発活動の決定要因、および親会社・海外子会社の生産性成長に与える影響について回帰分析を行った。その結果、海外における革新的な研究開発活動は、日本の親会社の生産性成長を促進させるが、親会社での研究開発活動との補完性はないということが示された。また、海外での適応的な研究開発活動は、親会社の生産性成長に何ら影響しないこともわかった。これらの結果は、"Determinants and Impacts of Overseas R&D : Evidence from Japanese Multinational Enterprises"としてまとめられ、慶応大学、内閣府総合社会経済研究所、一橋大学などで発表を行った。現在、発表の際に得られたコメントをもとに改訂中で、国際学術雑誌に近日中に投稿予定である。今年度は、1の論文を完成させるとともに、来年度の研究のために日本の企業レベルのデータを収集することに努めた。以下、それぞれの実績について簡単に述べる。1.日本からの外国直接投資に付随する研究開発活動の決定要因を分析する一環として、技術後進国がどのような手段で先進国の技術を導入するかについて、理論的・実証的に考察し、"Technology Adoption in Follower Countries : With or Without Local R&D Activities?"と題する論文にまとめ、国際学術雑誌に投稿中である。理論的な結論は、技術後進国は、高等教育を受けた労働者が多く初期の技術レベルが十分に高ければ、自国内での研究開発活動(多国籍企業の研究開発活動を含む)を利用して技術導入を行うが、そうでない場合には自国内で研究活動を行わない多国籍企業によって技術を導入する、というものである。この結論を国別のデータを使って検証したところ、概ね支持された。また、この理論的なアイデアは、今年度に行った中国・タイ・マレーシアの日系企業の聞き取り調査によって得られたことを付記しておきたい。2.日本における研究開発活動の空洞化の実態を分析するために、企業レベルのデータベースを構築する必要がある。本研究では、もともとはアンケート調査によるデータベース構築を予定していたが、アンケート調査では十分なサンプルが得られない可能性があることを鑑み、経済産業省が毎年行っている「企業活動基本調査」(国内の企業レベルのデータベース)と「海外事業活動基本調査」(日本企業の海外子会社ごとのデータベース)とをマッチさせることで、必要なデータベースを構築することとした。現在、経済産業省にデータの使用について依頼中であり、2004年3月には入手の予定である。
機能性繊維状物質の生体毒性事前評価システムの開発に関する基礎的研究

グラスウール、ロックウール、セラミックファイバーの3種類の非晶質繊維とチタン酸カリウムウィスカーの結晶質繊維1種類の計4種類の機能性人造繊維を試験繊維とし、各繊維の健康へ及ぼす影響を評価するために、下記の事項について検討し、有益な成果を得た。1.まず、各繊維の物理的、化学的、幾何学的特性を明らかにするために、繊維の径・長さ(電顕)、不溶性(蒸留水、疑似体液)、表面特性(構造、ゼータ電位)、比表面積、真比重、化学組成を分析した。2.次に肺内に侵入した繊維の肺内耐久性を調べるために、グラスウール、ロックウール、セラミックファイバー、チタン酸カリウムウィスカーを2mgずつ実験動物の気管内に注入し、3ヶ月後に解剖し、低温灰化後、肺内滞留繊維量をICP発光分析装置で定量し、肺からの排泄速度を求めた。その結果、排泄速度は、チタン酸カリウムウィスカー=セラミックファイバー<ロックウール<<グラスウールの順であった。3.2の結果から、吸入性で、最も生体影響が強いと予測されたチタン酸カリウムウィスカーについて長期および短期の吸入曝露実験を実施し、次の結果を得た。1)チタン酸カリウムウィスカは、生体内に取り込まれると極めて溶けにくい物質で、取り込まれたファイバーは肺部に、長く残留することが実験から明らかになった。2)チタン酸カリウムウィスカは、肺内に長く留まるために、肺組織に線維化が生じ易いことが認められた。3)肺内に沈着したチタン酸カリウムウィスカの肺からの半減期は、3.5ヶ月であり、肺に線維化等障害がある場合には、更に半減期は長くなり、本実験では、15ヶ月という結果が得られた。4)チタン酸カリウムウィスカの発癌性については、本吸入曝露実験からは、確認されなかった。5)本実験で用いたチタン酸カリウムウィスカの吸入曝露濃度1.9mg/m^3は、作業環境での管理濃度2.9mg/m^3に比較して低いにも係わらず、曝露されたラツト全匹に線維化が起こっており、もし人に曝露した場合には、塵肺になる懸念があり、充分に注意した取扱が望まれる。我国は粒子状物質の機能性を高めるため、極細繊維や超粒子の研究開発が活発であり、特に繊維状物質に関しては、最も多種類の人造繊維を開発し、その実用化を推進し広く海外への供給も開始している。こうしたガラス繊維やウィスカ一をはじめとする機能的な繊維状物質では、生体影響の点で、類似の形状である石綿同様の毒性をもつことが懸命される。石綿については、その曝露による腫瘍発生を主とした健康影響が重大な問題となっている。このため、新規に開発・実用化される機能性繊維状物質ではその毒性を予知しうる検査システムの開発が必要となる。本研究では、グラスウール、ロックウール、セラミックファイバーの3種類の非晶質繊維とチタン酸カリウムウィスカー、硫酸マグネシウムウィスカー、グラファイトウィスカーの結晶質繊維3種類の計6種類の機能性人造繊維を試験繊維とした。本年度は、1.一連の実験に用いる標準試料のストックを作成した。

2.繊維の径・長さ(電顕)、不溶性(体液、pHの異なる緩衝液)、表面特性(構造、ヤータ電位)、化学的組成を分析した。3.肺胞マクロクアージを用い、LDH、β-ガラクトシダーゼ、TNFを指標としたin vitroにおける細胞毒性評価を行った。4.グラスウール、ロジクウール、セラミックファイバー、チタン酸カリウムウィスカーを2mgずつ実験動物の気管内に注入し、3ケ月後の肺内残留状況、病理変化を観察した。グラスウール、ロックウール、セラミックファイバーの3種類の非晶質繊維とチタン酸カリウムウィスカーの結晶質繊維1種類の計4種類の機能性人造繊維を試験繊維とし、各繊維の健康へ及ぼす影響を評価するために、下記の事項について検討し、有益な成果を得た。1.まず、各繊維の物理的、化学的、幾何学的特性を明らかにするために、繊維の径・長さ(電顕)、不溶性(蒸留水、疑似体液)、表面特性(構造、ゼータ電位)、比表面積、真比重、化学組成を分析した。2.次に肺内に侵入した繊維の肺内耐久性を調べるために、グラスウール、ロックウール、セラミックファイバー、チタン酸カリウムウィスカーを2mgずつ実験動物の気管内に注入し、3ヶ月後に解剖し、低温灰化後、肺内滞留繊維量をICP発光分析装置で定量し、肺からの排泄速度を求めた。その結果、排泄速度は、チタン酸カリウムウィスカー=セラミックファイバー<ロックウール<<グラスウールの順であった。3.2の結果から、吸入性で、最も生体影響が強いと予測されたチタン酸カリウムウィスカーについて長期および短期の吸入曝露実験を実施し、次の結果を得た。1)チタン酸カリウムウィスカは、生体内に取り込まれると極めて溶けにくい物質で、取り込まれたファイバーは肺部に、長く残留することが実験から明らかになった。2)チタン酸カリウムウィスカは、肺内に長く留まるために、肺組織に線維化が生じ易いことが認められた。3)肺内に沈着したチタン酸カリウムウィスカの肺からの半減期は、3.5ヶ月であり、肺に線維化等障害がある場合には、更に半減期は長くなり、本実験では、15ヶ月という結果が得られた。4)チタン酸カリウムウィスカの発癌性については、本吸入曝露実験からは、確認されなかった。5)本実験で用いたチタン酸カリウムウィスカの吸入曝露濃度1.9mg/m^3は、作業環境での管理濃度2.9mg/m^3に比較して低いにも係わらず、曝露されたラット全匹に線維化が起こっており、もし人に曝露した場合には、塵肺になる懸念があり、充分に注意した取扱が望まれる。
ラット腎移植モデルにおける経口免疫寛容の導入

[背景]ラット同種移植モデルを用いて、移植するドナーの臓器をあらかじめレシピエントに経ロ摂取させることによる移植臓器への経口免疫寛容導入を試みた。昨年度の検討では経口免疫寛容導入を試みた群でやや移植腎生着延長傾向を認めたものの明らかな治療効果を認めなかったため、本年度は投与抗原であるF344ラットの腎臓の量を増量する検討および術後早期の免疫抑制剤を増量する検討を行った。[方法]1)Fisher344ラットをドナー、Lewisラットをレシピエントとした。コントロール群:Lewisラットの右腎を摘除し、Fisher344ラットから採取した右腎を同所性に顕微鏡下に移植した。急性拒絶反応の予防に低容量のシクロスポリン1mg/kg/dayを術後10日間Lewisラットに投与した。Lewisラットの左腎は腎移植後5日目に摘出した。経口免疫寛容導入群:腎移植前28日目から5日目までドナーとなるFisher344ラットから採取した腎臓を液状にホモジネートして200mg/dayずつLewisラットに経口投与した。その後はコントロール群と同様に検討した。術後連日ラットを観察し、体重測定、生存日数をまず検討した。2)シクロスポリンの投与量を3mg/kg/dayに増量して、他は1)と同様の検討を行った。[結果]1)生存日数コントロール群9,10,30,62,>60,>60経口免疫寛容導入群2,11,28,>60,>60,>602)生存日数コントロール群13,14,30,>60,>60,>60経口免疫寛容導入群12,14,35,>60,>60,>60[考察】経口免疫寛容導入群では生存日数が延長すると期待され、投与抗原の増量や初期免疫抑制強化を試みたが、やや延長傾向を認めたのみでドナー抗原経口投与による治療効果を認めなかった。[背景]臓器移植において免疫寛容を導入しようとする試みはこれまでも存在し、その多くは特定の特殊な遺伝子、蛋白などをレシピエントに投与するものであった。腸管の粘膜免疫機構により誘導されたドナー臓器特異的免疫寛容がレシピエントで有効に機能する可能性が、最近注目されつつある。我々はラット同種移植モデルを用いて、移植するドナーの臓器をあらかじめレシピエントに経口摂取させることによる移植臓器への経口免疫寛容導入を試みた。[方法]Fisher344ラットをドナー、Lewisラットをレシピエントとした。経口免疫寛容導入群:腎移植前14日目から5日目までドナーとなるFisher344ラットから採取した腎臓を液状にホモジネートして200mg/dayずつLewisラットに経口投与した。[結果]生存日数コントロール群9,10,30,62,>60,>60経口免疫寛容導入群10,10,42,>60,>60,>60[考察]このモデルではコントロール群においては慢性移植腎症のため徐々に腎不全が進行し、経時的にラットは死亡する。経口免疫寛容を試みた経口免疫寛容導入群では生存日数が延長すると期待されたが、やや延長傾向を認めたのみで明らかな治療効果を認めなかった。[平成18年度の検討]・投与抗原であるF344ラットの腎臓の量や投与時期の再検討。・術後早期の免疫抑制剤を増量する検討。・皮膚移槙や心移植など多臓器移植モデルにおける検討。を予定している。[結果]1)生存日数コントロール群9,10,30,62,>60,>60経口免疫寛容導入群2,11,28,>60,>60,>602)生存日数

コントロール群13,14,30,>60,>60,>60経口免疫寛容導入群12,14,35,>60,>60,>60[考察】経口免疫寛容導入群では生存日数が延長すると期待され、投与抗原の増量や初期免疫抑制強化を試みたが、やや延長傾向を認めたのみでドナー抗原経口投与による治療効果を認めなかった。
NAD(P)H依存性酸化還元酵素のシミュレーションとその応用

NAD(P)Hの関与する酸化還元反応のモデル化およびその応用について研究しているが,本年度は特に応用の面に力を入れ,実際のNAD(P)Hの関与する酵素反応においてケトンの還元の際に不斉誘導を与える要因について研究した.基質として用いたのは2-メチルー3-オキソブタン酸エステル(1)であり,パン酵母による1の不斉還元を検討した.この還元ではNAD(P)Hが補酵素としてはたらいている.1は2位に不斉炭素を持ち,通常ラセミ体として存在するが,水中特に緩衝液中ではそのラセミ化が速いことを見いだした.よって酵素反応によって1の光学異性体の内のどちらか一方(例えば1R)が他方(1S)より速く還元されても,ラセミ化の速度が還元の速度より速ければ反応の終了時まで原料である1はラセミ体として存在し,酵素による基質の識別(1Rと1S)は常に同じ比率で行なわれることがわかった.もし,その速度の差が大きければ光学分割をやりながらラセミ体から1つのエナンチオマーを合成することが可能である.実際還元されるのは3位のケトンであるので上手く反応が進行すれば1つの反応で2つの点に選択的な不斉誘導が可能となる.生成物である3-ヒドロキシー2-メチルブタン酸エステルには4つの異性体が存在するが理想的にはその内の1つだけを作りだすことができる.基質におけるエステル部分の構造を変化させ,酵素反応による基質の異性体間の反応速度の差に及ぼす影響を調べた.その結果メチル基やエチル基では差が大きくないがオクチル基やネオペンチル基ではかなりの差があり,結果として(2R, 3S)体が選択的に得られた.また炭素鎖の1つ少ない2-メチルー3-オキソプロピオン酸エステルでも同様のことを行ない(2R)体を選択的に得ることができた.NAD(P)Hの関与する酸化還元反応のモデル化およびその応用について研究しているが,本年度は特に応用の面に力を入れ,実際のNAD(P)Hの関与する酵素反応においてケトンの還元の際に不斉誘導を与える要因について研究した.基質として用いたのは2-メチルー3-オキソブタン酸エステル(1)であり,パン酵母による1の不斉還元を検討した.この還元ではNAD(P)Hが補酵素としてはたらいている.1は2位に不斉炭素を持ち,通常ラセミ体として存在するが,水中特に緩衝液中ではそのラセミ化が速いことを見いだした.よって酵素反応によって1の光学異性体の内のどちらか一方(例えば1R)が他方(1S)より速く還元されても,ラセミ化の速度が還元の速度より速ければ反応の終了時まで原料である1はラセミ体として存在し,酵素による基質の識別(1Rと1S)は常に同じ比率で行なわれることがわかった.もし,その速度の差が大きければ光学分割をやりながらラセミ体から1つのエナンチオマーを合成することが可能である.実際還元されるのは3位のケトンであるので上手く反応が進行すれば1つの反応で2つの点に選択的な不斉誘導が可能となる.生成物である3-ヒドロキシー2-メチルブタン酸エステルには4つの異性体が存在するが理想的にはその内の1つだけを作りだすことができる.基質におけるエステル部分の構造を変化させ,酵素反応による基質の異性体間の反応速度の差に及ぼす影響を調べた.その結果メチル基やエチル基では差が大きくないがオクチル基やネオペンチル基ではかなりの差があり,結果として(2R, 3S)体が選択的に得られた.また炭素鎖の1つ少ない2-メチルー3-オキソプロピオン酸エステルでも同様のことを行ない(2R)体を選択的に得ることができた.
ジペプチジルペプチダーゼ４活性からみた小児糖尿病の病態および治療に関する研究

ジペプチジルペプチダーゼ4(DPP4)は、インスリン作用を増強させるインクレチンを不活化する酵素で、DPP4阻害剤が2型糖尿病の治療に広く使用されている。2型糖尿病の主たる原因である肥満症では血清DPP4活性が高く、インスリン抵抗性を増悪させていることが知られている。今までその動態が不明であった小児1型糖尿病の血清DPP4活性は、正常コントロールに比較して有意に高く、インスリン抵抗性への関与が推測された。今後の1型糖尿病の新たな病態解明および治療開発の一助になると期待された。【背景】DPP(Dipeptidyl-peptidase)4はリンパ球表面抗原CD26と同一であり、T細胞の活性化に関わることから1型糖尿病における自己免疫の形成に関与する。DPP4阻害剤は2型糖尿病に用いられる他に、1型糖尿病に使用して膵島破壊の抑制による治療が模索されているが、小児1型糖尿病におけるDPP4活性の動態については検討されていない。1型糖尿病小児において発症初期と遠隔期での血清DPP4活性を比較検討する。【対象】新規に発症した1型糖尿病患児24例(発症初期:年齢9.2±3.8歳、男:女=14:10)と発症後1年以上経過し、糖尿病サマーキャンプに参加した52例(遠隔期:平均罹病期間4.0年、年齢10.2±2.1歳、男:女=26:26)。【方法】早朝空腹時に採取され-20°Cで保存された血清を用いて、Merck社の測定キット(酵素基質法)でDPP4活性を測定し、両者の間で比較した。新規発症例ではDPP4活性とGAD抗体・年齢・性別との相関をそれぞれ検討した。【結果】DPP4活性は発症初期では7.50±2.45ng/ml、遠隔期では11.0±3.13ng/mlで、発症初期において有意に低値だった(p<0.001)。発症初期症例のうち、GAD抗体陽性例で平均7.46ng/ml、陰性例で7.64ng/mlと有意な差はなかった。性別、年齢についても有意な相関はなかった。【考察】発症初期のDPP4活性が低値であった原因として、急性期の免疫応答はリンパ球表面のCD26に強く現れ末梢血中の遊離DPP4には影響しないこと、急性期の炎症でDPP4が消費されていることなどが考えられた。【目的】小児1型糖尿病で血中dipeptidyl peptidase 4(DPP4)活性が変動するかどうか、またDPP4が血糖コントロールに影響を及ぼすかどうかを明らかにするために血中DPP4活性を測定し、血糖関連因子やインスリン感受性との相関を検討した。インスリン感受性の指標としてアディポネクチン(ApN)を選択し、その血中濃度を測定した。【対象】前思春期の糖尿病児43例(平均9.3歳)および年齢を一致させた健常小児26例。【方法】早朝空腹時の血中DPP4活性とApNをELISA法で測定し、2群間で比較した。糖尿病群でDPP4活性とHbA1c、血糖、BMI、Cペプチド、GAD抗体価との相関をそれぞれ検討した。【結果】DPP4活性は糖尿病群が正常対照に比較して高値であった(3.57±0.99 vs. 2.67±0.77 U/ml、p < 0.001)。糖尿病群でDPP4活性とBMI、血糖、HbA1c、罹病期間、Cペプチド、GAD抗体価、インスリン投与量との間に関連は認められなかった。ApNは糖尿病群(11.6±5.04μg/ml)と正常対照(11.5±4.06μg/ml)との間に有意差はなかったが、糖尿病群でBMIとの間に有意な負の相関が認められた。DPP4活性とApNの間には有意な負の相関が糖尿病群および全症例で認められた。【考察】1型糖尿病での血中ApNの意義について、インスリンクランプ法を用いた研究からインスリン感受性と正の相関があると報告された(Pereilaら、JCEM, 2012)。一方、1型糖尿病でDPP4活性上昇の報告もみられ、今回、DPP4とApNとの間に負の相関が認められたことからDPP4活性がインスリン抵抗性を反映している可能性が示唆された。【背景】2型糖尿病に対するインクレチン関連薬の効果が期待されている。本邦成人での使用経験から有用性が認識され、小児に対する使用も考慮されるが、日本人小児におけるインクレチンの動態は明らかでない。2型糖尿病におけるDPP4活性を検討する上でインクレチンの動態を解明することは重要である。

【対象および方法】対象はOGTTを施行した肥満小児10例(男:女=2:8)で平均12.9歳、平均BMIは29.8。正常耐糖能が2例、Impaired Glucose Toleranceが6例、糖尿病が2例。OGTT施行時にDPP-4阻害剤添加スピッツに0分、負荷後30、60、120分の血液を採取し、活性型GLP-1濃度をELISA法で測定した。【結果】負荷前のGLP-1は7.57±4.41pmol/Lで、30分で8.96±3.67pmol/L、60分で7.95±3.95pmol/L、120分で9.07±4.42pmolであった。負荷後のいずれのポイントにおいても前値との間に有意差は認められなかった。負荷後30分でのInsulinogenic indexは1.59±1.90であり、0分、30分のGLP-1との有意な相関はなかった。【考察】OGTT後のGLP-1は負荷前に比して有意な増加は見られなかった。本邦成人例での同様の測定方法による検討では糖負荷後、GLP-1分泌の増加がみられており、肥満小児におけるインクレチン動態の把握にはさらなる検討が必要と考えられた。小児内分泌学1型糖尿病において例数は十分とはいえないものの血中DPP4活性について測定することができ、1型糖尿病の発症期と遠隔期とのDPP4活性を比較検討することができた。1型糖尿病において例数は十分とはいえないものの血中DPP4活性について測定することができ、正常対照と比較検討することができた。1型糖尿病の病期とDPP4活性との関係を検討した結果、発症期のDPP4活性が低下していたが、過去の1型糖尿病での報告では一定していない。今後、発症初期の免疫異常の検討には細胞表面CD26抗原および1型糖尿病の免疫に関与すると言われる制御性T細胞発現も含めた評価が必要と考えられた。小児1型糖尿病では、血中DPP4活性が高値であることが予想されたが、正常対照と有意差が認められなかった。発症早期のインスリン分泌能が保たれている症例とインスリン分泌が完全に枯渇した症例では血中DPP4活性に有意差が出る可能性もあり、さらに例数を増やして検討する必要がある。該当なし
脳卒中患者歩行時体幹運動の左右対称性の検討：加速度リサージュ波形による可視的評価

脳卒中片麻痺患者の歩行は麻痺により左右非対称になりやすいといわれており、本研究では歩行時の体幹運動左右非対称性を評価することができる新規評価指標のLissajous Index(LI)の有用性およびその他身体機能とLIの関連を検討することを目的とした。本研究は平成29年度と同様に初回発症の脳卒中片麻痺患者を対象として実施した。方法は、対象者の腰部第3腰椎の高さに3軸加速度計を装着し、快適歩行速度で10mの歩行を実施させた。得られた体幹加速度からLIを算出した。LIの測定時期は対象者が回復期リハビリテーション開始後,上肢支持や介助を要さずに10mの歩行が可能となった時を初回とし,初回から1ヶ月ごとに測定を実施した。平成29年度から継続して25名の対象者で初回と1ヶ月後の測定を実施した。初回LIと1ヶ月後LIの差を算出すると、平均して初回LIよりも1ヶ月後LIが縮小していたことから、脳卒中片麻痺患者における歩行時体幹運動の左右非対称性は1カ月間のリハビリテーションにより左右対称に近づく可能性が示唆された。また、初回LIと1ヶ月後LIの差は下腿三頭筋の筋緊張の変化と有意な相関関係がみられた。さらに、初回LIと呼吸機能との関連を検討した結果、対標準肺活量と有意な相関関係がみられた。脳卒中片麻痺患者は麻痺や痙性により胸郭可動性が低下し拘束性換気障害を呈しやすいといわれている。本研究の結果、LIと対標準肺活量の間に関連がみられたことから、LIと胸郭可動性の間に関連があると考えられた。以上より、LIを経時的に測定することで体幹運動左右非対称性の変化を評価できることが示唆された。また、下腿三頭筋の筋緊張の変化が歩行時体幹運動左右非対称性の変化と関連があることが明らかとなった。平成30年度が最終年度であるため、記入しない。平成29年度は脳卒中片麻痺患者11名のデータ収集を行った。方法は対象者の腰部第3腰椎の高さに3軸加速度計を装着し、快適歩行速度で10mの歩行を実施させた。歩行路は10mの前後に助走路1mを設けた12mとした。得られた体幹加速度から体幹運動左右対称性の評価指標であるLissajous Index (LI)を算出した。LIは値が大きいほど体幹運動が左右非対称になっていることを示すものである。LIの測定時期は対象者が回復期リハビリテーション開始後,上肢支持や介助を要さずに10mの歩行が可能となった時に初回のLI測定を行い,初回から1ヶ月後ごとに測定を実施することとした。現在まで、初回と1ヶ月後の測定を実施した。その結果,運動麻痺が重度な者は1ヶ月後LIが大きくなり,麻痺が軽度な者はLIが小さくなっていた。運動麻痺が重度な者の歩行時体幹運動左右対称性が1ヶ月後拡大することが明らかになったが,1ヶ月後以降におけるLIの変化を引き続き検討していく予定である。本研究の先行研究として、脳卒中片麻痺患者だけではなく慢性閉塞性肺疾患患者の歩行時体幹運動左右対称性についてLIを用いて測定し、身体機能諸指標との関連を検討した。検討の結果、LIと立位バランス能力の指標である片脚立位保持時間の間に有意な負の相関関係が認められた。この結果について、2017年11月に開催された第22回アジア太平洋呼吸器学会で発表した。報告者による脳卒中片麻痺患者LIの横断的な先行研究では、LIと立位バランス能力の評価指標であるBerg Balance Scaleの間に有意な負の相関関係が認められた。これらのことから、LIは立位バランス能力と関連のある指標であり、本研究によってLIの経時的変化を検討することで、体幹運動左右対称性評価およびバランス能力評価としてのLIの有用性を検証することができると考える。本研究における平成29年度の予定は回復期病棟転院後の脳卒中片麻痺患者のLIの測定を開始し、初回測定や初回測定から1ヶ月後の測定を実施することであった。現在、当初の予定通り、平成29年度には脳卒中片麻痺患者11名のLIの初回測定および1ヶ月後の測定を実施することができた。初回測定と1ヶ月後測定の結果から、麻痺が中等度から重度の患者では1カ月の経過で体幹運動はより左右非対称になっており、麻痺が軽度の患者は1カ月の経過で体幹運動がより左右対称になるという結果を得た。平成30年度は平成29年度に測定を開始した患者についてLIの経時的変化の検討を継続していく予定である。さらに、対象者数を増やしLIの経時的変化と身体機能諸指標との関連も検討していく。また、加速度のLIが実際の腰部の動きの左右対称性を評価しているか検証するために、購入したダートフィッシュで歩行を撮影、解析し検討を進めている。方法は健常者の腰部第3腰椎の高さに3軸加速度計を装着し、トレッドミル上を歩行させる。加速度の測定と同時にダートフィッシュで歩容を後方から撮影し、ダートフィッシュから得られた左右対称性とLIの結果を比較している。現在のところ対象者数が不十分であるため、今後もLIとダートフィッシュを使用した測定の比較について検討を継続する。

脳卒中片麻痺患者の歩行は麻痺により左右非対称になりやすいといわれており、本研究では歩行時の体幹運動左右非対称性を評価することができる新規評価指標のLissajous Index(LI)の有用性およびその他身体機能とLIの関連を検討することを目的とした。本研究は平成29年度と同様に初回発症の脳卒中片麻痺患者を対象として実施した。方法は、対象者の腰部第3腰椎の高さに3軸加速度計を装着し、快適歩行速度で10mの歩行を実施させた。得られた体幹加速度からLIを算出した。LIの測定時期は対象者が回復期リハビリテーション開始後,上肢支持や介助を要さずに10mの歩行が可能となった時を初回とし,初回から1ヶ月ごとに測定を実施した。平成29年度から継続して25名の対象者で初回と1ヶ月後の測定を実施した。初回LIと1ヶ月後LIの差を算出すると、平均して初回LIよりも1ヶ月後LIが縮小していたことから、脳卒中片麻痺患者における歩行時体幹運動の左右非対称性は1カ月間のリハビリテーションにより左右対称に近づく可能性が示唆された。また、初回LIと1ヶ月後LIの差は下腿三頭筋の筋緊張の変化と有意な相関関係がみられた。さらに、初回LIと呼吸機能との関連を検討した結果、対標準肺活量と有意な相関関係がみられた。脳卒中片麻痺患者は麻痺や痙性により胸郭可動性が低下し拘束性換気障害を呈しやすいといわれている。本研究の結果、LIと対標準肺活量の間に関連がみられたことから、LIと胸郭可動性の間に関連があると考えられた。以上より、LIを経時的に測定することで体幹運動左右非対称性の変化を評価できることが示唆された。また、下腿三頭筋の筋緊張の変化が歩行時体幹運動左右非対称性の変化と関連があることが明らかとなった。1)脳卒中片麻痺患者のLIの測定回復期リハビリテーション開始後、上肢支持や介助を要さずに歩行できるようになった時点で初回のLIを行い、初回から1ヶ月おきにLIの再測定を実施する。また、麻痺の程度や下肢・体幹の筋力、立位バランス能力、呼吸機能などの身体機能諸指標の測定をLI測定と同時期に実施する。LIの経時的変化およびLIと身体機能諸指標との関連を検討する。2)LIと実際の腰部の動きの比較3軸加速度計を腰部に装着することから、LIは重心移動だけではなく体幹運動を反映する評価指標である可能性が考えられた。脳卒中片麻痺患者の歩行中における体幹運動を測定する方法は三次元動作解析装置のみであり、体幹運動の評価は観察という主観的評価で行われることが多いため、研究計画書作成時点では重心移動の左右対称性とLIを比較する予定であったが、本研究では腰部の動きとLIを比較し、LIが体幹運動の評価であること明らかにすることとした。腰部の動きを測定するダートフィッシュはカメラを固定して動作を撮影する装置であることから、床上での歩行ではなくトレッドミル歩行を採用した。トレッドミル歩行は上肢支持せずに実施するため、トレッドミル歩行に慣れていない脳卒中片麻痺患者に実施すると転倒の危険性が高くなることから、現在のところ健常者を対象にして測定を開始している。平成30年度が最終年度であるため、記入しない。
サブナノ空間における混合原子価を用いた新規太陽光水分解用光触媒の創出

光触媒による太陽光水分解は、「太陽光+水+光触媒」のみで構成されるシンプルかつクリーンなシステムであり、利用価値の高い水素を太陽光によって直接生成できる利点を持つ。これに使用できる光触媒は、太陽光の大部分を占める可視光を吸収(可視光応答性)するための狭いバンドギャップと、水の酸化還元反応(水分解反応)を可能とするバンド端位置を両立することが必要とされる。スズ系混合原子価酸化物の合成および可視光照射下での水素発生に成功した先行研究において、可視光水分解には特定の電子配置(ns)2,(nd)10による混成軌道の形成が重要であることが分かっている。よって本研究では、可視光水分解に有用な電子配置を酸化物中に安定に存在できるとされる金属元素、特にアンチモン(Sb)、ビスマス(Bi)、鉛(Pb)の混合原子価酸化物の合成を試みること、ならびに可視光水分解への有効性を評価することを目的としている。実施した研究成果として、新規のアンチモン(Sb)系混合原子価酸化物の合成を試み、水熱反応によって高純度のSb混合原子価酸化物を得られる合成条件を新たに見出した。金属イオン源としてSb塩化物、還元剤及びキレート剤としてクエン酸ナトリウムを混ぜた前駆体溶液を用いて、Sb塩化物/キレート剤のモル比が2.5-3.5の範囲で混合原子価酸化物であるSb2O4が結晶性良く高純度で形成することが分かった。また本試料が可視光応答性を有していることも確認した。今後は新規合成によって得られたSb系混合原子価酸化物の光触媒特性を評価していくことで太陽光水分解を実現する新たな材料系の創出につながるものである。また、混合原子価酸化物は、従来の光触媒とは異なる原理で可視光応答性を発現しているため、光触媒だけでなく光機能材料全般の新たな材料設計指針を開拓する意義を含んでいる。H30年度に計画していた新規の混合原子価酸化物の合成において、アンチモンSb系混合原子価酸化物の合成条件を見出したことが重要な成果として挙げられる。特に、Sb塩化物と還元剤及びキレート剤としてクエン酸ナトリウムを混ぜた溶液を前駆体溶液として用いた水熱合成反応によって、前駆体の塩化物/キレート剤比を丹念に精査することで、高純度にSb系混合原子価酸化物を含むサンプルを得られる最適な水熱合成条件を決定することができた。合成したサンプルは結晶性も高く、UV-VIS拡散反射スペクトル測定から可視光応答性を有していることも確認した。この成果は、Sb系混合原子価酸化物が新たな光触媒として有望な材料系であることを示唆する結果であり、次年度以降に光触媒評価や他の光機能材料への応用の検討に期待が持てる成果である。新規合成したSb系混合原子価酸化物は、従来のドーピング等により可視光応答性を発現させている他の酸化物系光触媒とは異なり、サブナノ空間での混合原子価の共存という新たな原理で可視光応答性を発現しているため、可視光応答性光触媒さらには他の光機能材料における新たな設計指針を開拓している材料である。H30年度の成果によりSb系混合原子価酸化物の合成に目途がついたことから、同様の電子配置(ns)2,(nd)10を酸化物中のサブナノ空間で安定的に共存できる金属元素Bi,Pbに注目し、Bi,Pb系の混合原子価酸化物の新規合成を試みる。金属イオン源としてBi,Pb塩化物と還元剤及びキレート剤としてクエン酸ナトリウムを混ぜた溶液を用いて水熱合成反応によって新規混合原子価酸化物の合成を試みる。水熱合成条件において前駆体の塩化物/キレート剤比を丹念に精査することで、混合原子価酸化物単相もしくは高割合で混合原子価酸化物相を含むサンプルを得られる最適な水熱合成条件の決定を行う。また、今年度からは前年度で得られた最適な水熱合成条件で合成した高純度の混合原子価酸化物の光吸収特性、バンド構造、結晶構造、金属イオンの価数評価と光触媒反応である可視光水分解反応の触媒活性を調べる。さらに発展的な展開として、強力な水素発生能を持つ混合原子価酸化物と、高い酸素発生能を持つWO3やBiVO4光触媒とを組み合わせた2段階励起過程によるタンデム型光触媒システム(Z-スキーム)を構築することで高効率の水分解反応が期待できる。そのため2粒子間の電荷移動メディエータにはヨウ素レドックス(IO3-⇔I-)等を用いることでトータルに高効率水分解反応の促進を試みる。また、水分解反応だけでなく強い還元力を生かして二酸化炭素還元反応についても触媒活性の評価を試みる。

よって本研究では、可視光水分解に有用な電子配置を酸化物中に安定に存在できるとされる金属元素、特にアンチモン(Sb)、ビスマス(Bi)、鉛(Pb)の混合原子価酸化物の合成を試みること、ならびに可視光水分解への有効性を評価することを目的としている。実施した研究成果として、新規のアンチモン(Sb)系混合原子価酸化物の合成を試み、水熱反応によって高純度のSb混合原子価酸化物を得られる合成条件を新たに見出した。金属イオン源としてSb塩化物、還元剤及びキレート剤としてクエン酸ナトリウムを混ぜた前駆体溶液を用いて、Sb塩化物/キレート剤のモル比が2.5-3.5の範囲で混合原子価酸化物であるSb2O4が結晶性良く高純度で形成することが分かった。また本試料が可視光応答性を有していることも確認した。今後は新規合成によって得られたSb系混合原子価酸化物の光触媒特性を評価していくことで太陽光水分解を実現する新たな材料系の創出につながるものである。また、混合原子価酸化物は、従来の光触媒とは異なる原理で可視光応答性を発現しているため、光触媒だけでなく光機能材料全般の新たな材料設計指針を開拓する意義を含んでいる。H30年度に計画していた新規の混合原子価酸化物の合成において、アンチモンSb系混合原子価酸化物の合成条件を見出したことが重要な成果として挙げられる。特に、Sb塩化物と還元剤及びキレート剤としてクエン酸ナトリウムを混ぜた溶液を前駆体溶液として用いた水熱合成反応によって、前駆体の塩化物/キレート剤比を丹念に精査することで、高純度にSb系混合原子価酸化物を含むサンプルを得られる最適な水熱合成条件を決定することができた。合成したサンプルは結晶性も高く、UV-VIS拡散反射スペクトル測定から可視光応答性を有していることも確認した。この成果は、Sb系混合原子価酸化物が新たな光触媒として有望な材料系であることを示唆する結果であり、次年度以降に光触媒評価や他の光機能材料への応用の検討に期待が持てる成果である。新規合成したSb系混合原子価酸化物は、従来のドーピング等により可視光応答性を発現させている他の酸化物系光触媒とは異なり、サブナノ空間での混合原子価の共存という新たな原理で可視光応答性を発現しているため、可視光応答性光触媒さらには他の光機能材料における新たな設計指針を開拓している材料である。H30年度の成果によりSb系混合原子価酸化物の合成に目途がついたことから、同様の電子配置(ns)2,(nd)10を酸化物中のサブナノ空間で安定的に共存できる金属元素Bi,Pbに注目し、Bi,Pb系の混合原子価酸化物の新規合成を試みる。金属イオン源としてBi,Pb塩化物と還元剤及びキレート剤としてクエン酸ナトリウムを混ぜた溶液を用いて水熱合成反応によって新規混合原子価酸化物の合成を試みる。水熱合成条件において前駆体の塩化物/キレート剤比を丹念に精査することで、混合原子価酸化物単相もしくは高割合で混合原子価酸化物相を含むサンプルを得られる最適な水熱合成条件の決定を行う。また、今年度からは前年度で得られた最適な水熱合成条件で合成した高純度の混合原子価酸化物の光吸収特性、バンド構造、結晶構造、金属イオンの価数評価と光触媒反応である可視光水分解反応の触媒活性を調べる。さらに発展的な展開として、強力な水素発生能を持つ混合原子価酸化物と、高い酸素発生能を持つWO3やBiVO4光触媒とを組み合わせた2段階励起過程によるタンデム型光触媒システム(Z-スキーム)を構築することで高効率の水分解反応が期待できる。そのため2粒子間の電荷移動メディエータにはヨウ素レドックス(IO3-⇔I-)等を用いることでトータルに高効率水分解反応の促進を試みる。また、水分解反応だけでなく強い還元力を生かして二酸化炭素還元反応についても触媒活性の評価を試みる。
トリチウムに関する総合研究(総括班)

核融合研究に於けるトリチウム研究は,二つのサブ計画研究班(環境動態と生物影響)に加えて8件の公募研究によって推進された.本総括班は,環境動態研究者4名,生物影響3名,代謝2名に加え,トリチウム理工学及びプラズマ物理分野4名により構成,トリチウム環境動態・生物影響の研究を核融合の大きな立場から見る努力,またトリチウム理工学の進展についても,理解する努力をしてきた.総括班会議第一回は本年度の活動計画の策定.昨年に続きトリチウム生物影響・環境動態の将来計画の検討,とくに炉工学将来計画の一環として.また核融合研連における重点領域研究計画の検討.昭和63年度の計画研究の検討.トリチウム安全取扱い目安の資料集の編集方針及び内容の検討.などを行った.第二回は,将来計画の検討,重点領域の詰め,目安資料集の進展状況のチェックとまとめ方について話合い,本年度成果報告会のプログラム立案を行第三回は,東京学士会館本館に於ける成果報告会,計画班報告,総合総括班事業トリチウム関係の報告, 56題の各個研究(環境19題,理工7題,代謝8題,生物影響21題,安全取扱い1題)に加え'核融合研究の現状と将来'および'カナダの100Ciトリチウムガス野外放出実験'の紹介が発表された.本総括班は,これら発表の評価,及び日米ワークショップの可能性についての検討を行った.核融合研究に於けるトリチウム研究は,二つのサブ計画研究班(環境動態と生物影響)に加えて8件の公募研究によって推進された.本総括班は,環境動態研究者4名,生物影響3名,代謝2名に加え,トリチウム理工学及びプラズマ物理分野4名により構成,トリチウム環境動態・生物影響の研究を核融合の大きな立場から見る努力,またトリチウム理工学の進展についても,理解する努力をしてきた.総括班会議第一回は本年度の活動計画の策定.昨年に続きトリチウム生物影響・環境動態の将来計画の検討,とくに炉工学将来計画の一環として.また核融合研連における重点領域研究計画の検討.昭和63年度の計画研究の検討.トリチウム安全取扱い目安の資料集の編集方針及び内容の検討.などを行った.第二回は,将来計画の検討,重点領域の詰め,目安資料集の進展状況のチェックとまとめ方について話合い,本年度成果報告会のプログラム立案を行第三回は,東京学士会館本館に於ける成果報告会,計画班報告,総合総括班事業トリチウム関係の報告, 56題の各個研究(環境19題,理工7題,代謝8題,生物影響21題,安全取扱い1題)に加え'核融合研究の現状と将来'および'カナダの100Ciトリチウムガス野外放出実験'の紹介が発表された.本総括班は,これら発表の評価,及び日米ワークショップの可能性についての検討を行った.
肺高血圧症においてカルシウム感受性受容体と機能連関するカルシウムシグナルの同定

肺高血圧症は、肺血管障害によって持続的に肺動脈圧が上昇する致死性疾患である。我々は肺動脈平滑筋におけるカルシウム感受性受容体の発現増加が、肺高血圧症の病態機構に関与していることを明らかにしてきた。本研究では、カルシウム感受性受容体と機能連関するカルシウム流入経路を検索した。その結果、特発性肺動脈性肺高血圧症の肺動脈平滑筋細胞における異常な細胞内カルシウム濃度上昇は、カルシウム感受性受容体とTRPCチャネルの機能的連関によることが示唆された。この機構が、特発性肺動脈性肺高血圧症患者の過剰なカルシウム流入や細胞増殖に関与している可能性が考えられる。本邦で特定疾患治療研究事業対象疾患(難病)に指定されている肺高血圧症は、肺血管の攣縮や肺血管壁の肥厚による血管内腔の狭小化、血栓形成による肺血管抵抗の上昇によって、持続的に肺動脈圧が上昇する致死性疾患である。これまでに細胞内カルシウムシグナル機構の異常など複数の肺高血圧発症因子が同定されているが、それらが複雑に関連しているため、未だに正確な発症メカニズムは解明されていない。本研究では、細胞外のカルシウム濃度を感知するカルシウム感受性受容体(CaSR)に着目し、肺高血圧症におけるその発現変化および機能変化を解析した。特発性肺動脈性高血圧症(IPAH)患者由来の肺動脈平滑筋細胞(PASMCs)では、外液カルシウム濃度を0 mMから2.2 mMに置換すると、顕著な細胞内カルシウム濃度([Ca2+]cyt)上昇が認められた。この応答はCaSR作用薬であるR568によって増大し、CaSR拮抗薬であるNPS2143によって抑制された。これらの反応は正常ヒトおよび慢性血栓塞栓性肺高血圧症(CTEPH)患者由来のPASMCsでは観察されなかった。CaSRのmRNAおよびタンパク質発現は、IPAH-PASMCsで増加していた。CaSRのsiRNAノックダウンによって、IPAH-PASMCsで観察される細胞外カルシウム誘発性[Ca2+]cyt上昇や異常な細胞増殖は抑制された。モノクロタリン誘発性肺高血圧症ラットのPASMCsにおいても、CaSRの発現増加や機能亢進が認められ、NPS2143の腹腔内投与は肺高血圧症の進行や右心肥大を改善した。以上より、CaSRの発現増加が、肺高血圧症における細胞内カルシウムシグナルの増強に関与していることが明らかになった。また、CaSRが肺高血圧症治療薬の創薬標的になる可能性を提示した。本研究による知見は、肺高血圧症の発症機構の解明や新規治療薬の開発に大きく貢献すると考えられる。厚生労働省が定める特定疾患治療研究事業対象疾患(難病)に指定されている肺高血圧症は、肺血管の障害によって肺血管抵抗が上昇し、持続的に肺動脈圧が上昇する致死性の疾患である。我々は、肺動脈平滑筋に発現して細胞外のCa2+濃度を感知するCa2+感受性受容体(CaSR)の発現増加および機能増強が、肺高血圧症の病態機構に関与していることを明らかにした。本申請課題では、肺高血圧症で機能亢進したCaSRと機能連関するCa2+流入経路を検索した。対照群(normal)および特発性肺動脈性肺高血圧症(IPAH)患者由来の肺動脈平滑筋細胞(PASMCs)を用いて、Ca2+イメージングや電流解析などの機能解析を行った。その結果、IPAH-PASMCsで観察されるCaSRを介した細胞外Ca2+添加によって惹起される細胞内Ca2+濃度([Ca2+]cyt)上昇の持続相は、非選択的陽イオンチャネル阻害薬であるLa3+により抑制された。受容体作動性Ca2+チャネルの活性化薬であるOAGは、IPAH-PASMCsの[Ca2+]cytを増加させた。IPAH-PASMCsのTRPC6発現は、normal-PASMCsよりも高いことが分かった。TRPC6チャネルのsiRNAノックダウンは、CaSRを介した[Ca2+]cyt上昇を顕著に抑制した。一方で、normal-PASMCsにCaSRとTRPC6チャネルを共発現させると、細胞外Ca2+誘発性[Ca2+]cyt増加を再現できた。IPAH-PASMCsにおけるTRPC6チャネル電流は、CaSRの活性化によって惹起された。IPAH-PASMCsにおける細胞外Ca2+誘発性[Ca2+]cyt上昇は、CaSRとTRPC6チャネルの機能的連関によることが示唆された。この機構が、IPAH患者の過剰なCa2+流入や細胞増殖に関与している可能性が考えられる。薬理学交付申請書に記載した本年度の実験計画に沿って、実験の大部分を順調に進めることができた。また、その研究成果を学術雑誌や学会で発表することができた。本研究によって、カルシウム感受性受容体の発現増加と機能亢進が、肺高血圧の病態に関係することが明らかになった。

さらに、カルシウム感受性受容体の発現増加の詳細な分子機構を明らかにしていく予定である。また、カルシウム感受性受容体を分子標的とした肺高血圧症治療薬の探索も進めていく予定である。平成25年度は動物実験の比重が大きかったため、予想よりも消耗品費を抑えることができたため。平成26年度は、培養細胞を扱った実験を主に行う予定なので、培地や抗生剤、血清などを購入する予定である。
メキシコにおける先住民統合教育から多言語・多文化教育への変容に関する研究

本年度は昨年度に引き続き、メキシコにおいて、20世紀半ばの先住民教育に関する文献・史料の調査・蒐集をおこなった。とりわけ、メキシコ教育省歴史文書館を中心とした史料調査によって、教育省担当局による公文書をはじめ、実際の教育活動を担った農村教師や視学官の報告書やその他の公文書、および住民の請願書や陳情書などの貴重な一次史料を入手した。そして、入手した文献・史料から、二言語・二文化教育が導入された経緯とその背景を探るとともに、住民が二言語・二文化教育に対してどのような主張をしていたのかを検討した。当初は、先住民がスペイン語のみを使用した一方的な「統合教育」に反対し、独自の言語や文化の重視を主張して母語の使用を求めたのではないかという仮説を立てていた。しかし、二言語教育を導入しようとする当局に対して、スペイン語を重視した教育を求める住民の請願書が存在した。そこからは、独自の言語や文化を守ることとはべつに、スペイン語を公用語とするメキシコ社会のなかで生きていくために現実的な判断をしてきた住民の姿が浮かび上がってきた。ただし、今回入手できた史料はごく限られたものであり、今後さらなる史料の発掘が必要である。その点を考慮して、この研究成果は、所属機関の紀要に研究ノートとして発表した。その際、本研究課題にかかわる日本国内の研究が少ないことから、メキシコの二言語・二文化教育に関する日本の研究を整理した。また、この時代の先住民政策に深く関与した人類学者マヌエル・ガミオによる著作の翻訳を昨年より継続してきたが、本年度はこれを終了し、いずれ発表する予定である。本年度はまず、20世紀半ばのメキシコにおける先住民問題に関する文献・資料の調査・蒐集をおこなった。とくに、国内においては、1940年代にメキシコの人類学者らを中心に創設された米州先住民研究所の機関紙に掲載されたメキシコの先住民に関する記事や、他のラテンアメリカ諸国における先住民教育に関する記事を中心に文献を入手した。さらに、メキシコの国立先住民研究所およぴその他の研究機関において、1950年代に国立先住民研究所が進めた二重言語・二重文化教育に関する資料調査を実施すると同時に、メキシコにおける先住民教育に関する文献を蒐集した。また、20世紀前半の先住民統合教育から20世紀半ばの二重言語・二重文化教育へと先住民教育に関する政策が転換する思想的背景を探るため、米州先住民研究所の所長を務め、メキシコの先住民問題研究および先住民政策の立案に深く関与した人類学者マヌエル・ガミオの著作を検討しつつ、現在、その翻訳作業を進めている。同時に、二重言語・二重文化教育を実施している地域における調査をもとにした先行研究に依拠し、こうした政策が実施されるにいたった背景や、その具体的な計画および実施状況などを検討した。本年度は、1950年代の先住民教育に関する政策の転換に関わる思想的・社会的背景や新たな教育政策の内容を検討するにとどまり、こうした変化のなかで、実際に教育を担う教師や住民の対応を探るまでにはいたらなかった。来年度は、再びメキシコにおいて文献・資料調査を実施し、二重言語・二重文化教育を担っていた教師や住民の手による資料を調査・蒐集し、それをもとにこれまでの研究とあわせて、20世紀半ぱの先住民教育の変容に関して、実際の教育現場に焦点をあてて検討したい。
新規ヘパトカインのニューレグリン1を介した糖尿病の病態制御機構の解明

肝臓から分泌されるニューレグリン1による糖代謝調節機構を明らかにするために、初年度は、マウスの肝臓にニューレグリン1遺伝子を強制発現させ解析を行った。肝臓特異的にニューレグリン1を一過性に過剰発現させたマウスを作出するために、C末にFlagタグを付加したマウスニューレグリン1遺伝子発現ベクター30マイクログラムを、HTVi法により6日毎に3回C57BL/6マウスに投与した。この手法により、外来性に投与したニューレグリン1タンパク質が肝臓に特異的に発現することを確認した。次に、このマウスの耐糖能を解析した。その結果、ニューレグリン1の過剰発現により、糖負荷後の血糖値の上昇が有意に低下することが分かった。また、糖負荷後の血中インスリン値は、負荷後15分値でのみニューレグリン1過剰発現群で有意に高値を示した。ピルビン酸投与により肝糖新生能を評価したところ、ニューレグリン1の過剰発現により抑制された。一方、末梢組織のインスリン感受性には影響が認められなかった。この結果に一致して、PEPCKやG6Paseなどの糖新生系酵素の発現と核内FOXO1の発現量が、ニューレグリン1遺伝子を過剰発現させた肝臓で減少していた。一方、骨格筋や脂肪組織におけるインスリン負荷後のAKTリン酸化レベルには変化が認められなかった。次に、糖負荷後のインスリン値が増加していたことから、膵ラ氏島を組織学的に解析した。その結果、ニューレグリン1過剰発現群において膵島サイズおよび膵島内Ki67陽性細胞数が有意に増加することが分かった。以上の結果より、肝臓に過剰発現させたニューレグリン1はオートクラインあるいはパラクラインを介して肝臓の糖新生を抑制する一方、膵臓に対してホルモン様に作用しラ氏島の増殖を促すことで糖負荷時のインスリン分泌を増強することが分かった。本年度はほぼ計画通りに研究が進んだ。サンプル数を増やし、予備的検討により得られていた結果の再現性を確認した。具体的には、ニューレグリン1遺伝子の肝臓での一過性の過剰発現による、糖負荷後の血糖上昇抑制と初期インスリン分泌の亢進、細胞増殖によるラ氏島の肥大、の2つの応答の再現性を確認した。一方、ピルビン酸負荷試験で見いだしたニューレグリン1による肝糖新生能の抑制作用とこの結果に一致した肝臓における糖新生関連酵素の遺伝子発現と上位の転写因子の動態変化は、ニューレグリン1による肝臓への直接作用の存在を示すことに繋がったことは大きな成果と言える。2型糖尿病モデルを用いたニューレグリン1の役割を解析するために、アデノ随伴ウイルスベクターを用いた系の立ち上げに取り組んだ。アデノ随伴ウイルスベクター作成のための遺伝子導入効率の最適化に成功し、コントロールベクターとしてのEGFP発現アデノ随伴ウイルスベクターが投与後1週間経っても肝臓で発現することを確認した。現在、ニューレグリン1発現アデノ随伴ウイルスベクターの構築に取り組んでいることを考えると概ね順調に進んでいると言える。また、これと平行して肝臓特異的ニューレグリン1遺伝子発現マウスの樹立にも取り組んでおり、来年度実験が行える状態ができつつある。一方、次年度に向けニューレグリン1の活性部位のEGF様ドメインを含む細胞外部のタンパク質を大腸菌で発現させることに成功した。また、粗精製したタンパク質が活性を有していることも確認した。2年目は、2型糖尿病に対するニューレグリン1の作用をin vivoで検証することに注力する。ニューレグリン1およびコントロールとしてのEGFPそれぞれの発現アデノ随伴ウイルスベクターを、高脂質・高糖質食(HFHS)を15週間投与し2型糖尿病病態を作成したマウスと遺伝性2型糖尿病モデルマウスのob/obマウスに投与する。前者では、HFHS投与開始時より、あるいは2型糖尿病病態が完成した後(15週目)から投与することで、ニューレグリン1が病態形成に対して予防的作用、また病態改善作用を示しうるか否かを検証する。後者では、生後5週目から、あるいは12週から投与することで、遺伝性2型糖尿病に対するニューレグリン1の作用を確認する。一方、抗糖尿病作用を示しうるタンパク質製剤としてのニューレグリン1の可能性についても検証を進める。投与するタンパク質は、ニューレグリン1の細胞外ドメイン全体あるいはその活性部位であるEGF様ドメイン部の2種のタンパク質を用いる。投与対象マウスは、正常マウスおよび食事誘導型と遺伝性の2型糖尿病モデルマウスとする。解析方法については、1年目同様、OGTTとインスリン分泌能測定などの生理学的解析、膵臓の組織学的解析および生体内糖代謝関連分子の発現解析などを行う。さらに、培養細胞を用いて、ニューレグリン1の膵b細胞増殖作用についても併せて解析する。これらの解析を行うことで、ニューレグリン1の抗糖尿病作用メカニズムと治療薬としての可能性を検証する。