hpprc/llmjp-kaken huggingface dataset:
内在性アセチルコリンの心筋保護作用の機序解明と虚血性心不全の新規薬物治療への応用

副交感神経活動がもたらす心不全病態改善作用のメカニズムを分子レベルで理解することを目的として、心筋梗塞モデル動物に対するコリンエステラーゼ(アセチルコリン分解酵素)阻害剤の影響を検討した。その結果、コリンエステラーゼ阻害剤は、心筋梗塞急性期において、梗塞部位に浸潤してきた炎症系細胞からの細胞外基質分解酵素の産生を抑制し、心拍数および血圧非依存的に左心室自由壁破裂による死亡率を低下させることが明らかになった。また、コリンエステラーゼ阻害剤の浸潤細胞に対する抗炎症作用は、非コリン作動系のシグナル伝達を介している可能性が示唆された。現代の高齢化社会において、死因第二位とされる虚血性心疾患の治療法開発および予防対策は、循環器領域の基礎・臨床研究における重要課題のひとつである。本研究では、副交感神経活動がもたらす心不全病態改善作用のメカニズムを分子レベルで理解することを目的として、アセチルコリンが持つ内在性の心筋保護作用を詳細に検討するために、心筋梗塞モデル動物に対するコリンエステラーゼ(アセチルコリン分解酵素)阻害剤の影響を定性的・定量的に評価した。マウスの左冠動脈を結紮して心筋梗塞モデルを作成し、コリンエステラーゼ阻害剤投与群と非投与群に分けて経過観察を行った。術後3日目における血圧および心拍数には両群間で差がなかったにもかかわらず、術後4日目における左室自由壁破裂による死亡率は、コリンエステラーゼ阻害剤投与群が非投与群に比べて有意に低かった。左室梗塞部位における細胞外マトリクス分解酵素(MMP-9)のタンパク質量を両群間で比較したところ、術後3日目においては差は認められなかったが、術後7日目においてコリンエステラーゼ阻害剤投与群で有意に低下していた。梗塞部位には多くの炎症系細胞が浸潤してきており、MMP-9タンパク質との共局在が認められた。抗MMP-9抗体を用いた免疫蛍光抗体法による蛍光シグナル強度を比較した結果、コリンエステラーゼ阻害剤投与群で有意に低下していた。これらの結果より、マウス心筋梗塞モデルにコリンエステラーゼ阻害剤を投与することにより、梗塞部位に浸潤してきた炎症系細胞からのMMP-9産生を抑制し、その結果として、血圧および心拍数非依存的に左室自由壁破裂による死亡率を低下させることが明らかになった。これまでの研究において、コリンエステラーゼ阻害剤が、血圧および心拍数非依存的に、心筋梗塞急性期における左心室自由壁破裂による死亡率を低下させること、梗塞部位における細胞外基質分解酵素(MMP-9)のmRNAおよびタンパク質発現量を減少させること、さらには、梗塞部位に浸潤してきた炎症系細胞からのMMP-9産生を抑制することを明らかにした。そこで、マウス腹腔内マクロファージを単離・培養し、MMP-9産生・放出に対するコリンエステラーゼ阻害剤の影響について、細胞および培地を試料としたWestemblot法、酵素電気泳動法、免疫蛍光抗体法を用いて検討を行った。その結果、コリンエステラーゼ阻害剤処理により、単離・培養マクロファージによるMMP-9の細胞内合成、細胞外放出、および放出MMP-9の酵素活性が抑制されることが明らかになった。また、これらのコリンエステラーゼ阻害剤のマクロファージMMP-9に対する抑制効果は、非コリン作動系のシグナル伝達を介している可能性が示唆された。本研究では、コリンエステラーゼ阻害剤が心筋梗塞急性期における浸潤性細胞による炎症反応を非コリン作動系のシグナル伝達を介して抑制し、血圧および心拍数非依存的に左心室自由壁破裂リスクを低減させることが明らかになった。
白脾髄樹状細胞によるアロT細胞の貪食とアロ抗体産生誘導機構

本年度の目標は、ハプテン抗原を標識したドナーT細胞を投与することにより、抗ハプテン抗体産生細胞(AFC)も誘導されるのかを明らかし、ワクチンベクターとしての可能性を示すことである。さらに本研究を国際論文にて社会に発信することも含まれている。そこで、研究代表者はFITC(fluorescein isothiocyanate)をハプテン抗原として結合させたドナーT細胞を宿主に移入し(同種異系モデル)、AFCが誘導される7日目の脾臓と全身のリンパ節および血液を採取した。その結果、免疫組織染色法にてFITC-AFCを脾臓のOuter-PALS(T細胞領域の外側域)だけでなくリ全てのンパ節のMedullary cord(髄策領域内)にて検出し、AFC応答が全身性であることがわかった。しかし、フローサイトメトリー(FCM)による血清中の抗体価測定においては、FITC抗体よりもアロ抗体の方が優性であった。また、臨床応用を考慮した同種同系モデルではFITC-AFCおよび血中抗体価を検出できなかった。これは、FITC-AFC誘導においてアロMHC抗原が不可欠かつ優位に起こることを示している。そこで、FITCーAFCを優位に誘導するためにFITC抗原を結合させた宿主の親のT細胞を宿主(一代雑種F1)に移入したセミアロモデルにて同様に再検討した。すると、親MHC1に対する抗体はほとんど検出されずFITCに対する抗体価が飛躍的に上昇した。これは、親T細胞のMHC1(A)をアロとして宿主DC(A×B)はできないが、NK細胞によるhybrid resistanceによって親T細胞(A×Bの両方をもたないため)は殺され、その断片を宿主DCが貪食・提示したことでFITCーAFCが特異的に誘導されたと考えられる。よって本研究は目標が達成した。そこで、本研究成果を国際論文にて発信する(投稿中)とともに、臨床応用への第1歩としての特許も取得した。研究代表者は、研究期間の最初の2年間においてドナーT細胞移入後の宿主での抗体産生応答のメカニズムを明らかにした。3年目ではハプテン抗原としてFITC抗原を結合したアロT細胞を宿主に投与して効率的かつ全身的に抗FITC抗体産生応答を誘導し、アロT細胞をワクチンベクターとしての可能性を示した。また、臨床応用にあたり特許の取得を得ることもできた。それゆえ、研究結果を得るための実験は予定通り進行した。しかし、最終計画である信頼性の高い国際論文での審査にあたり、立証するための研究結果が不十分であることが指摘された。それ故、動物実験を用いた再実験を行うことになり、研究期間内での終了が困難になった(補助事業期間延長承認済み)。現在、4番目の最終査読者の審査中である。本研究の目的は、研究計画に記載した実験および国際論文の査読者による追加実験により達成された。今後としては、現在審議中の論文がAcceptされれば掲載のための最終修正を行い、社会に発信するため準備をする次第であるが、Rejectの場合は掲載誌への再選択が必要となる。[初年度の目標]1DST処置後の宿主の脾臓においてドナーMHCI特異的IgM抗体が産生されること。2ドナー血のどの分画がDST効果をもつかを明らかにすることである。[方法]1DST処置後の宿主ラットの血清中において、産生されたドナーMHCI特異的IgM抗体をドナーT細胞(MHCI陽性細胞)と蛍光標識した抗ラット抗体によるサンドイッチ法を用いて染色し、フローサイトメトリー(FCM)にてドナーMHCI特異的IgM抗体の抗体価を測定した。さらに、脾臓依存性については脾摘したラットに同様のDST処置を行い、抗体価を比較した。2ドナー血液成分による解析については、各分画に分離・精製し、DST中の各成分量と同等量を投与し、経時的に宿主脾臓を採取し多重免疫染色による免疫組織学的検索とFCMを用いて免疫応答に伴う特定の細胞増殖(増殖応答)を解析した。また、採取する1時間前にサイミジンアナログ(EdU,BrdU)を投与し、増殖細胞をラベリングした。[結果]1DST処置後5日目以降からドナーMHCI特異的IgM抗体が検出され、障害性試験(補体を加えた赤血球溶血反応)においても確認した。また、脾摘したラットではドナー特異的抗体産生の顕著な減少が見られた。2ドナー血液の細胞分画では、白血球、特にT細胞を投与後3・5日目の宿主の脾臓においてT細胞と濾胞B細胞の増殖応答が確認された。以上、本年度の研究実績により1ドナーMHCI特異的IgM抗体は細胞障害性をもつので、GvH病早期の治療効果が期待できること、2新発見としてドナーT細胞分画がDST効果(免疫応答)に最も有効であることが明らかになった。さらに予想外の知見として、ドナーT細胞が白脾髄T細胞領域のDCにより貪食されることがわかった。これらの知見は次年度におけるDSTによる抗体産生応答のメカニズムの解明への手がかりとなり、ワクチン戦略への可能性を導く意義のある研究であったと言える。本年度は、ラットモデルにおいて一回の輸血だけでドナー特異的抗体が作られていることが再現され、脾臓依存的であることが明らかになった。

それ故、免疫応答の場(2次リンパ器官)を脾臓に絞り込むことができ、ドナー血液の各成分を投与した多数のラット実験群の組織解析が短期間で行えた。解析法については、本申請書でも記載してあるとおり、ほとんどの方法が事前に確立されたものである。特に前回の科研費にて確立した動物組織採取前のEdUとBrdUの混合液投与による増殖細胞のラベリングとラベリングされた特定細胞の検出法を用い、かつ本助成金にて購入したシステム生物顕微鏡により、容易に増殖応答の解析を行うことが可能となり、かなりの情報収集と成果が得られた。研究期間の中で初年度の研究作業が最も多く割り振られていたが、予定通り進捗できたといえる。第一に本年度は、ドナー血輸血(DST)によるドナー特異的抗体産生と制御性T細胞の誘導を明らかにし、国際論文にて報告した。これは、本申請書の到達目標であるドナーT細胞をハプテン抗原として用いた臨床応用への可能性を導くための第一報目の報告である。本年度の目標は、ドナーT細胞が宿主脾臓にて誘導するAFC応答のメカニズムを明らかにすることである。そのためには1脾臓PALSへ遊走するドナーT細胞の検出と宿主DC(樹状細胞)との相互作用の解明. 2ThバランスとThfの解明による液性免疫の優位性. 3AFC応答誘導におけるドナーT細胞のPALS遊走の必要性.を明らかにすることが必要である。方法として、ドナー再循環リンパ球(胸管カニューレーション)からT細胞を単離、さらに宿主組織中で検出できるように蛍光標識した。この細胞を宿主に静脈内投与を行い、移入後の脾臓組織切片にてドナーT細胞の動態とAFC応答との関連性について免疫組織染色法を用いて解析した。一方、ドナーT細胞が脾臓PALS内への遊走を抑制するために百日咳ワクチン処理した細胞も作成し、同様の解析を行った。[結果]1宿主静脈内投与したドナーT細胞は、脾臓PALS領域に遊走され、常在XCR1陽性DCに貪食されること。その後、XCR1陽性DCー宿主T細胞クラスター形成、宿主T細胞活性の誘導にてAFC応答を誘導していることがわかった。2活性化した宿主T細胞は、抗体産生応答を誘導するTh2応答の関連因子(T-bx21,GATA3,ICOS)の発現が検出された。3百日咳ワクチン処理済みのドナーT細胞では、未処理のT細胞同様に脾臓の赤脾髄への遊走は確認されたが、PALS内への遊走は確認されず、ドナー抗体も産生されなかった。これらの所見は、ドナーT細胞が、脾臓内でドナーAFCを誘導する因子であることを示唆している。よって、ドナーT細胞がハプテン抗原として用いた臨床応用(ワクチン戦略)への可能性を強く導く意義のある研究であったと言える。本年度は、ドナーT細胞の静脈内投与にてドナー特異的抗体が作られることが明らかになった。それは、投与後の宿主脾臓切片の多重免疫染色法による形態学的解析にて、脾臓に遊走されたドナーT細胞がPALS領域に侵入し、そこに常在する特定のフェノタイプを有する宿主DCに異物として認識・貪食され、AFC応答につながる一連の免疫応答を立証できた。さらに追加実験として、in vivoでの抗asialo-GM1抗体による宿主NK細胞の除去を行い、ドナーT細胞が宿主DC貪食の条件として、細胞死を誘導するNK細胞作用の必要性についても新たにわかった。また、百日咳ワクチン処理によるドナーT細胞の脾臓PALS領域への遊走抑制効果は、前述の内容にも関連してAFC応答も顕著に抑制された。
コンピュータによるチョーサーの『ボエス』諸刊本の計量的比較

チョーサー(Geoffrey Chaucer)の『ボエス』(Boece)諸刊本のテクストデータ入力を行い、その共通点・相違点について包括的に整理するという研究計画に基づき、本研究課題を実践した。整理のためにパーソナル・コンピュータ(以下パソコンと略す)を利用し、下記のように研究を進めた(1) Benson版(The Riverside Chaucer(Boston : Houghton Mifflin, 1987)),(2) Robinson版(The Works of Geoffrey Chaucer(Boston : Houghton Mifflin, 1957)),(3) Skeat版(The Works of GeoffreyChaucer,(Oxford : At the Clarendon Press, 1894^1, 1900^2, 1963))のテクストデータを比較分析するために、各編集テクストの入力を終了した。それぞれのテクストが容易に比較できるようにパソコンでテクスト処理をした。つまり、各テクストの顕著な特徴をパソコンによって十分に把握することを可能にするために、まず各行が対応しているテクストを作成し、前研究(コンピュータによるチョーサーの『薔薇物語』諸刊本の計量的比較)で開発済みのテクスト比較プログラムによって一覧表を作成するところまで漕ぎ着けた。各テクストを行単位で出力し、単語が共通するところと違うところが一目で把握できるような冊子とアルファベット順に並べた語彙のインデックスを、平成20年度に作成した。整理のためにパーソナル・コンピュータ(以下パソコンと略す)を利用し、下記のように研究を進めた。(1)Benson版(The Riverside Chaucer (Boston: Houghton Mifflin,1987)),(2)Robinson版(The Works of Geoffrey Chaucer (Boston:Houghton Mifflin,1957)),(3)Skeat版(The Works of Geoffrey Chaucer, (Oxford:At the Clarendon Press,1894^1,1900^2,1963))のテクストデータを比較分析するために、各編集テクストの入力が終了した。各テクストを行単位で出力し、単語が共通するところと違うところが一目で把握できるような最終的な一覧表は、平成18年度に作成する予定である。(1)Benson版(The Riverside Chaucer (Boston : Houghton Mifflin,1987)),(2)Robinson版(The Works of Geoffrev Chaucer (Boston : Houghton Mifflin,1957)),(3)Skeat版(The Works of Geoffrey Chaucer, (Oxford : At the Clarendon Press,1894^1,1900^2,1963))のテクストデータを比較分析するために、各編集テクストの入力が終了した。つまり、各テクストの顕著な特徴をパソコンによって十分に把握することを可能にするために、まず各行が対応しているテクストを作成し、前研究(コンピュータによるチョーサーの『薔薇物語』諸刊本の計量的比較)で開発済みのテクスト比較プログラムによって一覧表を作成した。
フルバレンを鍵骨格とした電子受容性π共役分子群の創製

多環芳香族炭化水素(PAH)の骨格内に5員環を含む化合物群はCP-PAHとよばれる。CP-PAHは,6員環のみからなるPAHには見られない特徴として,高い電子受容性やユニークな反応性などを示すことが知られている。本研究では,フラーレンの部分構造であり,かつ反芳香族性をもつピラシレンに焦点をあて,この骨格をテトラセンに組み込んだテトラベンゾ縮環型ピラシレン(TBP)の高効率な合成ルートを実証し,TBPが高い電子受容性をもつことを明らかにした。さらに,TBPがユニークな反応性を示すことを見出し,固体状態でも高い量子収率で発光する湾曲型および平面型π共役化合物に誘導できることを明らかとした。優れた電子受容性をもつπ共役化合物の開発は有機エレクトロニクス分野の発展において重要であるが,その分子設計の指針はπ共役骨格への電子求引基やヘテロ原子の導入が主流となっている.これに対して,フラーレンは5員環/6員環の縮合により高い電子受容性をもち,この特長を活かした材料として利用されている.本年度は,フラーレンがもつ高い電子受容性の鍵骨格としてピラシレンに着目し,そのπ共役系をベンゾ縮環により拡張したテトラベンゾピラシレン誘導体について,合成,構造,芳香族性および性質に関する研究をおこなった.テトラベンゾピラシレン骨格は,5,11-ジフェニルテトラセンの分子内環化反応により構築できると考えた.そこで,塩化鉄(III)を酸化剤に用いた反応条件を検討した結果,塩化鉄(III)を室温で15当量用いた場合に,両側のフェニル基が分子内で環化した目的の誘導体が濃青色固体として92%収率で得られ,構造を単結晶X線構造解析により決定した.NMR測定およびNICS(nucleus-independent chemical shift)計算の結果,テトラベンゾピラシレンは,単なるπ拡張型テトラセンではなく,π拡張型ピラシレンとしての特徴をもつことが示された.また,ジクロロメタン溶液中でのサイクリックボルタンメトリー測定の結果,テトラベンゾピラシレン誘導体は可逆な二段階の還元波を-1.30Vおよび-1.76Vに示し,第一還元電位は5,11-ジフェニルテトラセンより0-81V正側にシフトした.この値は,フラーレンC60の第一還元電位(-1.09V,オルトジクロロベンゼン中)に近いことから,ベンゾ縮環型ピラシレン骨格が高い電子受容性をもつことが明らかとなった.優れた電子受容性をもつπ共役化合物の開発は有機エレクトロニクス分野の発展において重要であるが,その分子設計の指針はπ共役骨格への電子求引基やヘテロ原子の導入が主流となっている。これに対して,フラーレンは5員環/6員環の縮合により高い電子受容性をもち,この特長を活かした材料として利用されている。H24年度は,フラーレンがもつ高い電子受容性の鍵骨格として,反芳香族性をもつことが知られるピラシレンに着目し,そのπ共役系をベンゾ縮環により拡張したテトラベンゾピラシレン(TBP)誘導体を効率的に合成し,その構造および基礎特性を明らかにした。H25年度は,このTBP誘導体を有機薄膜太陽電池のアクセプター材料に応用すべく,長鎖アルキル基をもつ誘導体を合成し,ポリ(3-ヘキシルチオフェン)をドナー材料として組み合わせた光電変換素子を作製したが,良好な変換特性は得られなかった。素子作成条件および置換基の最適化が十分でないため,TBP骨格に対する位置選択的な置換基導入法を開発し,溶解性の向上と置換基の最適化を図ることで,高い特性を示す材料探索を推進する。本研究は,高い電子受容性をもつフラーレンの鍵骨格を抽出し,そのπ共役を拡張することにより新しい電子受容性物質群を創製しようとするものである。H24-25年度の研究では,フラーレンの鍵骨格としてピラシレンに着目し,テトラベンゾ縮環型ピラシレン(TBP)の効率的な合成法を開発し,その高い電子受容性など基礎特性を明らかにした。π共役骨格に不飽和5員環を含む多環式π電子系は,CP-PAHと呼ばれ,アルキルリチウムによる付加反応や置換反応など,ユニークな反応性を示すことが報告されている。そこで,H26年度の研究において,TBPの反応性について検討した結果,n-BuLiを付加させた後にn-BuIを反応させると,湾曲したπ共役面をもつ1,4-付加型化合物が選択的に得られることを見出した。さらに,TBPとベンザインとの付加反応が進行することも見出し,平面π共役面をもつトリプチセン型化合物を合成することができた。これらの生成物はトルエンの希薄溶液中においては,いずれも青色の強い蛍光を発した。

一方,結晶中では,湾曲π共役分子の発光ピークが顕著に長波長シフトし,強い黄色の蛍光を示すのに対し,トリプチセン型分子は結晶中においても強い青色の発光を示した。単結晶X線構造解析の結果,湾曲π共役分子は結晶中でface-to-face型のダイマー構造をとるのに対し,トリプチセン型分子は大きくスリップしたダイマー構造をとることが明らかとなった。湾曲型π共役分子のダイマー構造形成によりエキシマーが安定化を受ける結果,顕著な発光ピークの長波長シフトが観測されたと考えられる。26年度が最終年度であるため、記入しない。化学26年度が最終年度であるため、記入しない。本研究は,電子受容性分子であるフラーレンの鍵骨格を抽出し,そのπ共役を拡張することにより新しい電子受容性物質群を創製しようとするものである.H24年度は,反芳香族性をもつことが知られるピラシレンに着目し,そのベンゾ縮環型分子を高収率で合成する手法を確立した.ヘテロ芳香環の縮環体のみでなく,ピラシレン縮環型オリゴマーやポリマーなど,π共役ナノリボンやシート状物質の創製にもつながる知見が得られたと期待する.本研究は,電子受容性分子であるフラーレンの鍵骨格を抽出し,そのπ共役を拡張することにより新しい電子受容性物質群を創製しようとするものである.H24年度は,反芳香族性をもつことが知られるピラシレンに着目し,そのベンゾ縮環型分子を高収率で合成する手法を確立した.H25年度は,本手法を発展させることにより,ねじれたπ平面をもつ分子,およびヘテロ芳香環縮環体の合成に関して,生成物の構造や基礎特性の解明を進めた。一方,有機薄膜太陽電池のn型材料を開発するには,HOMOとLUMO準位の精密制御に加え,置換基の最適化によるモルフォロジー制御も重要であるため,優れた特性を示す材料の探索に関して目的の達成がやや遅れた。H25年度は,前年度の研究を引き続き推進するとともに,電子受容性のピラシレンが一次元に縮環・配列したπ共役ナノリボンの創製へと展開する.得られる物質群は,電子受容性をもつことに加え,共役した5員環が一次元に並んだ構造をもつ.還元状態での5員環部分に対する遷移金属の結合,具体的にはフェロセン型多核錯体の合成について検討し,性質を解明する.H26年度は,前年度までの研究を引き続き推進し,種々のヘテロ芳香環の縮環した一連の電子受容性化合物群を創製する。また,置換基導入による電子状態の精密制御と固体中でのモルフォロジー制御により,有機薄膜太陽電池における優れたn型材料を開発する。さらに,リチウムイオン電池におけるカソード電極材料としての特性を評価し,優れた充放電特性とサイクル特性を示すπ電子化合物の独自の設計指針を確立したい。H25年度は研究費および助成金は,主として薬品などの消耗品と研究成果発表のための旅費として計上する.H25年度の研究においては,小スケールでの合成実験および有機薄膜太陽電池の特性評価をおこなった。デバイス特性およびリチウムイオン電池における特性評価を本格的に実施するためには,スケールアップした合成実験が不可欠となる。薬品などの物品費に多額の経費が見込まれる状況であったため,次年度使用額が生じた。H26年度は,有機太陽電池およびリチウムイオン電池の電極材料としての評価を実施するため,主として,資料を大量合成するための物品費として使用する計画である。
モノやコトに関する人の感性の階層的モデル化手法の開発

本研究の目的は,モノ(例:製品)やコト(例:旅行)に関して人々の抱く感性の過程を数理的にモデル化し,モノとコトに関する感性をコンピュータ上でシミュレーション可能とする仕組み(=人工感性)を開発することである.本研究では,モノやコトに対して人の抱く感性は,多くの人に共通する判断過程,個人に属する判断過程,個人の置かれている状況に基づく判断過程の3つの過程を経て判断していると仮定する.その上で,本年度は各階層において,モノやコトに対する人の生理・心理・行動情報と感性的判断に関連する情報(感性情報)の関係を規定し,それに基づくデータ収集と,そのためのシステム構築を行った.具体的には,行動・生理情報に関係する感性情報として,脈拍値に注目した.Apple社のApple Watchを用いて,行動時の3名の脈拍値をそれぞれ計測し,その情報をHTTP経由でサーバーに送信し,彼らの脈拍値が同期している箇所を分析して,彼らの状態を推定する仕組みを開発した.また,心理情報として,ポジティブ情動を計測するPANAS(The Positive and Negative Afect Schedule)を利用して,個人の気分の変化を計測した.この行動・生理情報と心理情報と比較した結果,複数人の脈拍値の同期の有無が,人の気分がポジティブな状態であるかどうか関係している可能性が示唆された.またこれらの情報を用いて,プロトタイプとしてナイーブベイズを用いた数理的なモデル化も実施し,感性を予測する仕組みの構築を行なった.現段階では,多くの人に共通する判断過程,個人に属する判断過程,個人の置かれている状況に関する情報を収集する仕組みのプロトタイプを作成できている.しかしながら,それら情報の関係性を規定する点においては,不十分(推定精度が低い)が多く,改良の余地がある.具体的には,多くの人に共通する判断過程,個人に属する判断過程に関係する感性情報の棲み分けが不明確であるため,その点に関して,平成31年度において積極的に進めていく予定である.また,感性のモデル化に関しては,プロトタイプ的にナイーブベイズを利用したが,トピックモデルによるモデル化が有効である可能性があるので,その適応を行なっていく予定である.平成31年度は、平成30年度に取り組んだ,多くの人に共通する判断過程,個人に属する判断過程,個人の置かれている状況に関する情報を収集する仕組みの改良を行なっていく.具体的には,多くの人に共通する判断過程,個人に属する判断過程に関係する感性情報を再度,定義し直し,それら情報を適切に収集できるようにプロトタイプを改良する.また,モノやコトに対する感性(気分)は,一位に決まるものではなく,複数の印象や気分を併せ持つものであると考えられる.そのため収集したデータに対して平成31年度は,LDA(Latent Dirichelet Allocation)を適用し,モノやコトに対する複数の感性を推定できる仕組みを考案し,感性の推定精度の向上を目指す.本研究の目的は,モノ(例:製品)やコト(例:旅行)に関して人々の抱く感性の過程を数理的にモデル化し,モノとコトに関する感性をコンピュータ上でシミュレーション可能とする仕組み(=人工感性)を開発することである.本研究では,モノやコトに対して人の抱く感性は,多くの人に共通する判断過程,個人に属する判断過程,個人の置かれている状況に基づく判断過程の3つの過程を経て判断していると仮定する.その上で,本年度は各階層において,モノやコトに対する人の生理・心理・行動情報と感性的判断に関連する情報(感性情報)の関係を規定し,それに基づくデータ収集と,そのためのシステム構築を行った.具体的には,行動・生理情報に関係する感性情報として,脈拍値に注目した.Apple社のApple Watchを用いて,行動時の3名の脈拍値をそれぞれ計測し,その情報をHTTP経由でサーバーに送信し,彼らの脈拍値が同期している箇所を分析して,彼らの状態を推定する仕組みを開発した.また,心理情報として,ポジティブ情動を計測するPANAS(The Positive and Negative Afect Schedule)を利用して,個人の気分の変化を計測した.この行動・生理情報と心理情報と比較した結果,複数人の脈拍値の同期の有無が,人の気分がポジティブな状態であるかどうか関係している可能性が示唆された.またこれらの情報を用いて,プロトタイプとしてナイーブベイズを用いた数理的なモデル化も実施し,感性を予測する仕組みの構築を行なった.現段階では,多くの人に共通する判断過程,個人に属する判断過程,個人の置かれている状況に関する情報を収集する仕組みのプロトタイプを作成できている.しかしながら,それら情報の関係性を規定する点においては,不十分(推定精度が低い)が多く,改良の余地がある.具体的には,多くの人に共通する判断過程,個人に属する判断過程に関係する感性情報の棲み分けが不明確であるため,その点に関して,平成31年度において積極的に進めていく予定である.また,感性のモデル化に関しては,プロトタイプ的にナイーブベイズを利用したが,トピックモデルによるモデル化が有効である可能性があるので,その適応を行なっていく予定である.平成31年度は、平成30年度に取り組んだ,多くの人に共通する判断過程,個人に属する判断過程,個人の置かれている状況に関する情報を収集する仕組みの改良を行なっていく.具体的には,多くの人に共通する判断過程,個人に属する判断過程に関係する感性情報を再度,定義し直し,それら情報を適切に収集できるようにプロトタイプを改良する.また,モノやコトに対する感性(気分)は,一位に決まるものではなく,複数の印象や気分を併せ持つものであると考えられる.そのため収集したデータに対して平成31年度は,LDA(Latent Dirichelet Allocation)を適用し,モノやコトに対する複数の感性を推定できる仕組みを考案し,感性の推定精度の向上を目指す.

平成30年度に数値計算するために必要な機器(GPU機器)を購入する予定であったが,その発売が延期されたためと,論文作成における推敲に時間を有したため英文校閲および投稿料に関して,平成31年度への繰越額が生じた.平成31年度は,その購入と英文校閲および学会誌への投稿料に使用する予定である.
植物剥奪に起因する内的刺激が摂食行動を機制する際の海馬機能の検討

本研究は海馬損傷ラットの摂食行動および空腹感の知覚を調べることを通じて、空腹感の知覚と摂食行動との関係を調べることを目的とした。被験体としてWistar系雄アルビノラット12匹を用いた。第1実験では、オペラント箱の引込式餌皿内に鼻突込み行動を行うことによって餌ペレット(45mg)を獲得することをラットに学習させ、1時間、12時間、23時間絶食の3つの条件で、摂食量の変化を調べた。オペラント箱は今回導入した防音箱内に設置した。各条件3回ずつ9日間(1日50分)の訓練の後、6匹のラットに海馬采-脳弓損傷を施し、回復の後再び9日間の摂食テストを行った。摂食テストの結果、統制ラットも海馬損傷ラットも、絶食時間が長くなるほど多くの餌を食べた。このことは、海馬損傷が、空腹水準に応じた摂食量の機制に本質的には影響しないことを示す。第2実験では、同じラットにDavidson & Jarrard(1993)と同様の手続きで、空腹状態を、電撃を信号する弁別刺激として用いる訓練を施した。0時間あるいは24時間の絶食水準のどちらかでラットに電撃を与え、他方の水準では与えなかった。消去テストにおいて、統制ラットは絶食に由来する空腹水準の弁別が可能であり、電撃が与えられた空腹水準で、与えられなかった空腹水準よりも多くの凍結反応を示した。一方、海馬損傷ラットは空腹感の知覚に障害を示し、電撃が与えられた空腹水準でも与えられなかった空腹水準でも同程度の凍結反応を示した。以上の結果は、空腹感の知覚は摂食行動を規定する直接の原因ではなく、両者は並列的な関係にあることを示唆している。
Activin Bシグナルによるエネルギー恒常性維持機構の解明

糖産生反応の抑制が認められるActivin Bの過剰発現マウスの肝臓における網羅的遺伝子発現解析を実施し、発現変動が認められた遺伝子セットを用いてGSEA (Gene Set Enrichment Analysis)を行なったところ、HNF4α制御下遺伝子のエンリッチが認められた。実際に、in vitroにおいてHNF4の応答配列を持つルシフェラーゼコンストラクトを用いたプロモータ活性はリコンビナントActivin Bにより抑制されることを確認した。このことから、Activin BによるHNF4αの転写活性抑制を介した糖産生制御機構の存在が示唆された。現在、HNF4a活性を制御する分子機序について引き続き検討中である。また、Activin Bによるインスリン感受性の亢進はFGF21を介したものであると考えられたため、FGF21誘導の機序についても検討した。ActivinBによるFGF21発現誘導は、Acvr1b (ALK4)に依存的であった。なお、絶食時におけるFGF21発現誘導にはPPARaの関与が考えられているが、肝臓においてPPARaのノックダウン下においてもActivin BによるFGF21発現の亢進が認められたため、Activin BによるFGF21発現亢進作用はPPARa非依存的であることと考えられた。さらに、Activin Bおよびその下流で活性化するALK2の強制発現によりグルコース応答性のインスリン分泌が亢進することを見出した。さらに、マウス肝臓における発現解析において、発現が上昇する遺伝子の中から肝臓から分泌されインスリン分泌を制御する可能性のある因子をいくつか抽出した。肝臓におけるActivin Bの作用の分子機序について、HNF4a転写因子を介した作用である可能性を明らかにした。また、Activin Bによるインスリン分泌亢進作用について、インスリン分泌を制御する可能性のある因子を複数抽出した。絶食時に肝臓において強く誘導されるActivin Bを欠失することで、個体のエネルギー恒常性にどのような影響があるのか、上記より得た肝臓特異的Inhbb欠損マウスと野生型マウスを比較することで、正常時および各種代謝ストレスモデル(絶食時・寒冷刺激時・肥満時・加齢など)において、血糖値を含む血中生化学値・体温・エネルギー収支・各組織における遺伝子発現解析等を行うことで検討する。また、Acitivin BによるHNF4a制御の分子機序についてin vivo・in vitroの両面からより詳細に検討する。インスリン分泌亢進作用について、Activin B過剰発現の肝臓において発現が変動したいくつかの因子について、主にin vivoでインスリン分泌に対する影響を検討する予定である。
半透明物体の光学解析に基づく高精度３次元計測法の開発

本研究では,半透明物体の3次元形状を高精度に計測する新たな光学的計測法の開発に取り組んでいる.半透明物体に投影した光は内部で散乱し(表面下散乱),入射した位置とは異なる位置から出射する.そのため,半透明物体の光学的3次元計測は困難な問題の一つとなっている.開発する計測法の特長は,この表面下散乱を積極的に活用する点にある.本手法が確立すれば,拡散,鏡面,透明,半透明といったあらゆる光学特性をもつ物体へ適用可能な3Dスキャナを構築することができ,その工学的価値は非常に大きい.2018度(2年目)は,主に,光線追跡シミュレータの改良と実物体の光散乱特性の解析の2つに取り組んだ.まず,シミュレータの改良については,微粒子の大きさと光の波長を考慮し,微粒子の反射モデルにミー散乱を取り入れた.その結果,微粒子に光が入射したときに前方散乱が以前の光散乱モデルよりも多く観察できるようになり,実物体のチンダル現象に近い画像を生成できるようになった.次に,実物体の光散乱特性の解析については,複数の半透明物体を測定対象とし,それぞれ上部からレーザ光を照射したときの光散乱の様子を,物体の上面と側面の2方向からカメラで撮影した.また,撮像系の配置は変えず,物体上面に反射シートを設置した場合の正反射画像も撮影した.反射シートがある場合は,光の入射位置が反射位置と一致するとみなせる.そこで,反射シートがある場合とない場合を比較して,反射位置の違いを分析した.まだサンプル数は少ないが,入射角度によって位置ズレが異なる様子が観察された.さらに実験を重ね,シミュレータにおける光散乱の様子と実物体での様子を比較することで,シミュレータの妥当性を検証していく必要がある.当初の計画通り,光線追跡シミュレータを改良しつつ,シミュレータで再現した光散乱画像と,実物体を観察して得られた光散乱画像との照合を進めている.また,三次元形状計測を行うための補正用データは整いつつある.しかし,光源となる半導体レーザの性能から出力がやや不安定なため,実物体の光散乱画像の観察が十分とはいえず,この点において若干の遅れが生じている.そこで,年度末に半導体レーザを購入したので,これを使って改めて実験を進めていく予定である.これまでの解析結果に基づいて3次元計測データを補正するアルゴリズムを組み込んだ計測装置を試作する.装置の試作は,三角測量原理に基づく既存の計測装置(たとえば,マイクロソフト社のKinectなど)を利用することで時間的コストを削減する.計測結果の検証には,形状が既知の半透明物体が必要になる.研究代表者(広島工業大学)及び研究協力者(茨城大学)は接触式の3次元計測機を保有していないため,測定対象の形状計測を外注し,その結果と比較検証する予定である.3Dスキャナ等の普及により光学的3次元計測技術は成熟したようにみえるが,濁りのあるプラスチックやアクリルなど半透明な物体の計測は未だ困難となっている.それは,半透明物体へ投影した光が物体内部の微粒子で散乱する「表面下散乱」が起因している.半透明物体に投影した光は内部で散乱し,入射した位置とは異なる位置から出射する.そのため,半透明物体の光学的3次元計測は困難な問題の一つとなっている.開発する計測法の特長は,この表面下散乱を積極的に活用する点にある.具体的には,まず,半透明物体の光学特性をモデル化し,表面下散乱を光線追跡法でシミュレートする.そして,光の入射位置と出射位置の相関を統計的に解析し,実測した3次元計測データを補正する.本手法が確立すれば,拡散,鏡面,透明,半透明といったあらゆる光学特性をもつ物体へ適用可能な3Dスキャナを構築することができ,その工学的価値は非常に大きい.2017年度(初年度)は,半透明物体内部の光学特性を,反射・透過特性をもつ複数の微粒子によってモデル化し,微粒子間の光線軌跡を幾何学的にシミュレートできるソフトウェアの開発に取り組んだ.微粒子の化学的特性を考慮すると光散乱には波長依存性があるが,本研究では問題を簡単化するため,まずは波長依存性を無視した.その結果,半透明物体内部の微粒子の反射率/透過率/直系/個数/配置を可変パラメータとして,一つひとつの微粒子による反射と透過を光線追跡法で計算し,光線のベクトル情報を数値出力するとともに,CGで可視化することに成功した.当初の計画通り,光線追跡シミュレータを作成し,予算計上していた計算用サーバコンピュータ上に実装した.現段階で微粒子の性質としてシミュレータに与えることができるパラメータは,反射率/透過率/直系/個数/配置である.単純なケーススタディにより,光線追跡の基本的な動作と描画の妥当性について確認した.ただし,粒子の個数を一定数以上にすると描画できない現象が生じており,計算量を考慮したアルゴリズムに改良する必要がある.必要であればコンピュータのメモリを増設することも検討する.本研究では,半透明物体の3次元形状を高精度に計測する新たな光学的計測法の開発に取り組んでいる.半透明物体に投影した光は内部で散乱し(表面下散乱),入射した位置とは異なる位置から出射する.そのため,半透明物体の光学的3次元計測は困難な問題の一つとなっている.開発する計測法の特長は,この表面下散乱を積極的に活用する点にある.

本手法が確立すれば,拡散,鏡面,透明,半透明といったあらゆる光学特性をもつ物体へ適用可能な3Dスキャナを構築することができ,その工学的価値は非常に大きい.2018度(2年目)は,主に,光線追跡シミュレータの改良と実物体の光散乱特性の解析の2つに取り組んだ.まず,シミュレータの改良については,微粒子の大きさと光の波長を考慮し,微粒子の反射モデルにミー散乱を取り入れた.その結果,微粒子に光が入射したときに前方散乱が以前の光散乱モデルよりも多く観察できるようになり,実物体のチンダル現象に近い画像を生成できるようになった.次に,実物体の光散乱特性の解析については,複数の半透明物体を測定対象とし,それぞれ上部からレーザ光を照射したときの光散乱の様子を,物体の上面と側面の2方向からカメラで撮影した.また,撮像系の配置は変えず,物体上面に反射シートを設置した場合の正反射画像も撮影した.反射シートがある場合は,光の入射位置が反射位置と一致するとみなせる.そこで,反射シートがある場合とない場合を比較して,反射位置の違いを分析した.まだサンプル数は少ないが,入射角度によって位置ズレが異なる様子が観察された.さらに実験を重ね,シミュレータにおける光散乱の様子と実物体での様子を比較することで,シミュレータの妥当性を検証していく必要がある.当初の計画通り,光線追跡シミュレータを改良しつつ,シミュレータで再現した光散乱画像と,実物体を観察して得られた光散乱画像との照合を進めている.また,三次元形状計測を行うための補正用データは整いつつある.しかし,光源となる半導体レーザの性能から出力がやや不安定なため,実物体の光散乱画像の観察が十分とはいえず,この点において若干の遅れが生じている.そこで,年度末に半導体レーザを購入したので,これを使って改めて実験を進めていく予定である.まずは,実際の半透明物体の表面下散乱に対して,シミュレータに与える微粒子の性質に関するパラメータの範囲を定義する.その上で,シミュレータを完全に動作可能な状態に仕上げていく.次に,半透明物体の光学特性と入射・出射位置との相関解析に取り掛かる.測定対象となる半透明物体の形状と光学特性は未知であるため,微粒子の性質に関するパラメータは乱数で設定する.そして,シミュレータで生成した表面下散乱画像と,実物体の表面下散乱画像とをマッチングさせる.このとき類似度が最大となったパラメータの値が,微粒子の性質を最も正しく再現しているモデルと捉える.このモデルに対し,光の照射条件を種々変化させたときの表面下散乱を観察し,出射位置の頻度を求め,入射位置と出射位置の相関を統計的に求める.これまでの解析結果に基づいて3次元計測データを補正するアルゴリズムを組み込んだ計測装置を試作する.装置の試作は,三角測量原理に基づく既存の計測装置(たとえば,マイクロソフト社のKinectなど)を利用することで時間的コストを削減する.計測結果の検証には,形状が既知の半透明物体が必要になる.研究代表者(広島工業大学)及び研究協力者(茨城大学)は接触式の3次元計測機を保有していないため,測定対象の形状計測を外注し,その結果と比較検証する予定である.初年度はシミュレータの作成が主なタスクとなり,データ整理や実験補助に係る人件費が予定より少なくなった.次年度は,シミュレータを使った実験が本格化するため,繰り越した予算は,おもにデータ整理や実験補助にかかる人件費に充当する予定である.進捗の遅れにより成果発表をする機会が予定より少なくなり若干の残額が生じた.次年度に繰り越すことになった助成金は,おもにデータ整理や実験補助にかかる人件費に充当する予定である.
ビックデータ解析を応用した乳腺化生癌に対する新規治療標的分子の同定

近年、一般型の乳癌においては、遺伝子発現プロファイルに基づくサブタイプ分類による治療が確立し治療成績が向上している。しかしながら、特殊型乳癌についてはその恩恵が十分に彫られていない。化生癌、特に軟骨化生を伴う乳癌の遺伝子発現プロファイルについてのビッグデータを解析し、治療標的となりうる候補遺伝子群を同定した。本研究ではこれら候補遺伝子群について、培養細胞を用いたin vitro解析などにより、化生癌における治療標的分子を同定する。本研究課題を実施することで、難治である化生癌の分子生物学的背景の一部が解明され、化生癌やトリプルネガティブ乳癌の新規治療薬開発が期待できる。
非破壊イメージング手法による、移植関連腎障害評価手法の確立

糖尿病による腎障害により発症する糖尿病性腎症は、日本における人工透析の最も頻度の高い原因である。慢性腎臓病の病気の進行は、腎臓の組織繊維化と密接な関係があることが知られていました。しかしながら、これまで、糖尿病性腎症では、組織繊維化は侵襲的な腎生検でしか評価ができなかった。今回、研究グループは、拡散MRIを多方向から撮影する拡散テンソル画像(DTI) MRIという撮影方法でラット糖尿病モデルの腎臓を撮影することにより、腎臓の繊維化を画像化することに成功した。本成果により、将来的に非侵襲的に糖尿病による腎障害の程度を正確に評価する手法が実用化されれば、人工透析患者の減少につながると期待される。腎臓繊維化の評価方法の手法として、DTI MRIを見出し、実際に抗繊維化薬Fasudilの効果を判定する事を確認した。次に、糖尿病性腎症における腎臓繊維化に、このDTI MRI撮影方法が応用できないか検討することにした。糖尿病性腎症のモデル動物として、SHR/NDmcr-cp(cp/cp)(SHR/ND)ラットを38週まで飼育して、病理標本を検討したところ、に局限した繊維化を認めた。今後はこの繊維化をDTI MRIを用いて評価する。DTI MRIの腎臓繊維化撮影、評価の可能性を示すことが出来、論文を作成できた。糖尿病による腎障害により発症する糖尿病性腎症は、日本における人工透析の最も頻度の高い原因で、多くの患者さんが苦しんでいるのが現状である。慢性腎臓病の病気の進行は、腎臓の組織繊維化と密接な関係があることが知られている。しかしながら、これまで、糖尿病性腎症では、組織繊維化は侵襲的な腎生検でしか評価ができず、MRIやエコーなどの画像検査では評価が困難であった。また、最近、糖尿病性腎症では腎生検を行う事は非常に稀になってきている。腎生検に代わる検査として、近年、拡散MRIが、腎臓の繊維化を評価できる可能性が示唆されてきたが、まだ、確立しているとは言えなかった。また、糖尿病性腎症に関しては、組織の浮腫が画像に影響を与えるため、拡散MRIでは評価不可能と考えられており、浮腫の影響によらず繊維化を評価する画像診断が求められていた。申請者らは、拡散MRIを多方向から撮影し画像化したDTI-MRIと、より感度の高い撮影方法であるスピンエコー法を組み合わせた撮影方法を開発し、ラット糖尿病モデルの腎臓を撮影することにより、腎臓の繊維化を画像化することに成功した。従来の方法では、約3時間の長時間のMRI撮影が必要になり、その間腎臓を静止させておく必要があったが、本研究グループは長時間腎臓の血流、温度を変化させることなく静止可能な特殊な器具を開発することで、腎臓を静止させて撮影することを可能にした。この研究成果は、Scientific Reportに掲載された。今後は、このMRIの撮影方法、DTI MRIを、糖尿病腎症繊維化モデルに適用して、本当に繊維化が評価できるか検討する。今回、作成下DTI MRI撮影システムを用いて、ラット糖尿病性腎症モデルであるSHR/NDラット腎臓繊維化を評価、撮影する事を目標とする。腎臓移植研究を進めていく上で必要に応じて研究費を執行したため、当初の見込み額と執行額が異なった。研究を進めていく上で必要に応じて研究費を執行したため、当初の見込み額と執行額が異なった。研究計画に変更はなく、前年度の研究費も含め当初通りに計画を進めていく。具体的には、消耗品、情報収集あるいは成果発表のための国内旅費、研究発表費等に用いる予定である。具体的には、消耗品、情報収集あるいは成果発表のための国内旅費、研究発表費に用いる予定である。
星状神経節ブロックにおける大脳辺縁系の変化およびプロスタグランジンF_2αの変動

麻酔科ペインクリニック領域において、最も頻用される交感神経ブロックである星状神経節ブロックは、近年その支配領域の疾患のみならずアレルギー性鼻炎、自律神経失調症、月経困難症などに対してもその効果が報告されてきている。研究者は、この星状神経節ブロックを繰り返すことによりNatural killer細胞の活性が上昇することを認め報告した。これは同ブロックによりストレスが緩和したことによるとも考えられる。そこで、星状神経節ブロック療法のモデルを作成し、これにストレスを与え、EEGを施行し、また月経困難症の一原因と推測されるプロスタグランジンF2αの血中濃度などを測定し、同療法の大脳辺縁系および月経におよぼす影響について検索することに本研究の目的があった。まず星状神経節ブロック療法のモデル作成にとりかかった。動物はウサギ(JW 2kg前後)を用い、当初の計画に沿いネンブタール投与により麻酔を施した。しかし、ネンブタール麻酔は不安定であり、呼吸循環の抑制が生じ処置が困難であった。そこで、麻酔方法を吸入麻酔法に変更し、セボフルレンを用いたマスク吸入麻酔を施行し、更に局所麻酔を追加し安定した麻酔を得ることができるようになった。次に頚部前方より頚椎を確認し、臨床上で星状神経節ブロックを施行すると同様に硬膜外針を用いて穿刺しこれを通してチューブを挿入し固定することを施行したが、麻酔覚醒後短時間で自然に抜去された。そのため、頚部を切開し、皮下にての固定を試みたがやはり短時間で自然抜去の結果となった。そこで、頚部後方から硬膜外針で穿刺、チューブを挿入し、頚部前方を切開しチューブを交感神経節近榜に固定することで長期にチューブを留置することを試みている。この星状神経節ブロック療法のモデル作成が大変困難を極め、本年度は各項目測定は施行不可であった。現在なおこの星状神経節ブロック療法モデル作成に努力している。
肥大型心筋症における主および副原因遺伝子の解明に関する研究

肥大型心筋症は長い間原因不明の心筋疾患であったが、1990年に最初の原因遺伝子である心筋βミオシン重鎖遺伝子異常が報告されて以来、心筋トロポニンT、αトロポミオシン、心筋型ミオシン結合蛋白C、心筋ミオシン軽鎖分子(2種)の遺伝子異常が本症において相次いで見いだされ、本症の約半数の症例で遺伝子診断が可能となっている。申請者らは、これまでの7種類の原因遺伝子がいずれもサルコメア構成分子の遺伝子であることに注目し、候補遺伝子解析の手法を用いて心筋トロポニンI遺伝子を解析した。これまでに収集した肥大型心筋症多発家系を対象に、ゲノム遺伝子をPCR-SSCP(Polymerase chain reaction-single strand conformation polymorphism)法を用いて遺伝子変異を検出し、連鎖検定を用いて疾患との関連を検討した。その結果、心筋トロポニンI遺伝子のエクソン7内の145番目のアミノ酸変異(Arg→Gly)を伴うミスセンス変異が肥大型心筋症の原因であることを見いだした。他に5種類の変異も同定している。今年度は、さらに肥大型心筋症における遺伝子異常から疾患発症へのメカニズムの解明に向けた研究を行なった。九州大学医学部臨床薬理学教室と共同で行なったウサギ心筋スキンドファイバーを用いた実験により、変異トロポニンTではCa^<2+>感受性が亢進している事を見いだした。即ち、弱酸性、高イオン強度下に過剰のトロポニンTを筋原繊維に作用させると、アクチン繊維状に結合しているトロポニン複合体が交換除去される技術を用いて、ウサギ心筋スキンドファイバーにそれぞれ変異トロポニン(Ile-79およびArg-92)と正常トロポニンTを組込み、ウサギ心筋トロポニンI、Cにて再構成させることにより、心筋収縮調節に対する影響を観察した。その結果、変異トロポニンTを含むトロポニン複合体は正常トロポニンTに比べて心筋スキンドファイバー張力発生のCa^<2+>感受性を亢進させていた。従来より臨床の場で用いられているCa^<2+>拮抗薬との関連からも、今後予後・病態との関連を含めて検討していく予定である。肥大型心筋症は長い間原因不明の心筋疾患であったが、分子遺伝学的手法により1990年に最初の原因遺伝子である心筋βミオシン重鎖遺伝子異常が報告されて以来、心筋トロポニンT、αトロポミオシン、心筋型ミオシン結合蛋白C、心筋ミオシン軽鎖分子(2種)の遺伝子異常が本症において相次いで見いだされ、本症の約半数の症例で遺伝子診断が可能となっている。しかしながら、約半数の肥大型心筋症では、未だ原因不明として残っている。

さらに、心筋トロポニンI遺伝子には、遺伝子異常と遺伝子多型の両者が存在することも明らかにした。則ち、エクソン5内にみられる塩基配列の違いは、アミノ酸の置換を伴っているが、両者とも健常集団中に認めら遺伝子多型と考えられた。一方、エクソン7・8内に見いだされたミスセンス変異は、健常集団には見いだされず、家系内で疾患と連鎖している事から、本症の原因と考えられた。このことは、遺伝子産物が機能的に重要性な部位をコードする塩基配列の異常は疾患を引き起こし、そうでない部分に生じた遺伝子変異は、多型として集団に蓄積された可能性を示唆している。今後さらに他の未知の原因遺伝子の同定を試みるとともに、各原因遺伝子毎の病態を検討していく予定である。肥大型心筋症は長い間原因不明の心筋疾患であったが、1990年に最初の原因遺伝子である心筋βミオシン重鎖遺伝子異常が報告されて以来、心筋トロポニンT、αトロポミオシン,心筋型ミオシン結合蛋白C、心筋ミオシン軽鎖分子(2種)の遺伝子異常が本症において相次いで見いだされ、本症の約半数の症例で遺伝子診断が可能となっている。申請者らは、これまでの7種類の原因遺伝子がいずれもサルコメア構成分子の遺伝子であることに注目し、候補遺伝子解析の手法を用いて心筋トロポニンI遺伝子を解析した。これまでに収集した肥大型心筋症多発家系を対象に、ゲノム遺伝子をPCR-SSCP(Polymerase chain reaction single strand conformation polvmorphism)法を用いて遺伝子変異を検出し、連鎖検を用いて疾患との関係を検討した。その結果、心筋トロポニンI遺伝子のエクソン7内の145番目のアミノ酸変異(Arg→Gly)を伴うミスセンス変異が肥大型心筋症の原因であることを見いだした。他に5種類の変異も同定している.今年度は、さらに肥大型心筋症における遺伝子異常から疾患発症へのメカニズムの解明に向けた研究を行なった。九州大学医学部臨床桑埋学教室と共向で行なったウサギ心筋スキンドファイバーを用いた実験により、変異トロポニンTではCa^<2+>感受性が允進している事を見いだした。即ち、弱酸性、高イオン強度下に過剰のトロポニンTを筋原繊維に作用させると、アクチン繊維状に結合しているトロポニン複合体が交換除去される技術を用いて、ウサギ心筋スキンドファイバーにそれぞれ変異トロポニン(Ile-79およびArg-92)と正常トロボニンTを組込み、ウザギ心筋トロボニンI、Cにて再構成させることにより、心筋収縮調節に対する影響を観察した。その結果、変異トロポニンTを含むトワポニン複合体は正常トロポニンTに比べて心筋スキンドファイバー張力発生のCa^<2+>感受性を亢進させていた。従来より臨床の場で用いられているCa^<2+>拮抗薬との関連からも、今後予後病態との関連を含めて検討していく予定である。