hpprc/llmjp-kaken huggingface dataset:
効率的スピン流生成とスピンホール角制御のための界面制御とバンドエンジニアリング

上の1ミクロンのギャップを持つNb電極を配置した素子で、InFeAsに対する超伝導近接効果を観測することができた。強磁性体が超伝導になっていることを示す結果であり、三重項ジョセフソン電流を観測できている可能性がある。・筑波大学黒田眞司教授および東京大学理学部秋山了太助教と共同で、分子線エピタキシー法によりGaAs基板上に高品質な単結晶トポロジカル結晶絶縁体SnTe薄膜を成長し、スピンポンピングを用いることにより単結晶FeからSnTeのバルク状態へのスピン注入に世界で初めて成功した。起電力の温度依存性の系統的な測定から、0.01というPdやバルクBi2Se3と並ぶ比較的大きなスピンホール角が得られ、SnTeが応用上有望であることを明らかにした。(S. Ohya et al., submitted.)・東京大学物性研究所岡本博教授と共同で、単結晶強磁性半導体GaMnAsにおけるTHzパルスを利用したコヒーレント磁化制御に初めて成功した。THzの超高速のスピンダイナミクスにおいては、物質はダンピングの影響をほとんど受けないため、超高速磁化制御や磁化反転が可能であることが期待されている。(T. Ishii, S.Ohya et al., in preparation.)・新学術研究領域A02班の東京大学物性研究所勝本信吾教授との共同研究で、Nb狭ギャップ構造における強磁性半導体InFeAsへの超伝導近接効果の実現に初めて成功した。臨界電流の磁場依存性に特異な振動パターンが観測された。この結果は三重項クーパー対の形成を示唆しているものと考えられる。(T. Nakamura, S. Ohya et al.,to be submitted.]・フルエピタキシャル単結晶LaSrMnO3/LaAlO3/SrTiO3へテロ構造を用いて、LaSrMnO3からLaAlO3/SrTiO32次元電子ガス界面への、スピンポンピングを用いたスピン注入とスピン電荷変換に、本材料系で初めて成功した。基板に印加した電界の大きさにより変換効率を変調することに成功した。[S. Ohya et al., to be submitted.]当初の予定通り、GeFe等の強磁性半導体を用いたスピン注入横型デバイスの作製および逆スピンホール効果検出、LaSrMnO3/LaAlO3/SrTiO3縦型デバイスにおけるスピンポンピング、酸化物を用いた横型スピン注入デバイスの作製/大きな逆スピンホール起電力の検出等に取り組む。まず、Ge系強磁性半導体へテロ構造および多層構造の作製技術の確立を目指す。酸化物系の研究に関しては、SrTiO3基板上のLaAlO3の作製技術の確立をまず最初の目標として研究を進め、次にLaSrMnO3/LaAlO3/SrTiO3縦型デバイスの作製技術の確立を目指す。LaAlO3の化学量論比の最適化を行い障壁高さの制御などに取り組む。その後、スピンポンピングの研究を行う。一方、引き続き、トポロジカル結晶絶縁体SnTeへのスピン注入の研究も進めていく。今後は、Fe以外の強磁性体等も利用して、より効率的にスピンが注入される条件が存在するかどうかを調査する。
全光フリップ・フロップモノリシック集積化によるワンチップ全光パケットスイッチング

現在の長距離光通信において、信号処理を必要とするルータ部などでは光信号を一度電気信号へ変換し、信号処理を行った後に再度光信号へと変換し直して伝達を行なっている。この光/電気/光の変換および電子回路における消費電力の増大が問題となっている。そこで、光信号を光のまま信号処理を行う、全光信号処理の開発が進められている。中でも全光メモリ素子は高度な光信号処理を可能とし、全光信号再生などの用途からも実現が期待されている。我々はこれまで多モード干渉(MMI)導波路を中心とした双安定レーザを用いた全光フリップ・フロップ(AOFF)機能の提案開発を進めてきた。このAOFFは他の導波路型機能素子とモノリシックに集積化が可能であるという利点がある。この利点を生かし、AOFFを用いた光集積回路による信号処理を本研究の目的とする。光機能素子同士の集積化により、ファイバーと素子との結合損を減らすことができ、効率の改善が期待されている。また必要とする温度調節器の個数を減らすことができるため、大幅な消費電力の削減が期待されている。本年度は、AOFFを光スイッチとモノリシック集積化し、単一チップでの全光パケットスイッチ動作を実証した。MMI型AOFFとマッハ・ツェンダ(MZI)型半導体光増幅器(SOA)全光スイッチを集積し、AOFFの出力でスイッチを駆動することにより、10、40Gb/s、また4波長多重により160Gb/sの信号のスイッチに成功し、全信号方式においてエラーフリー動作を得た。チップ上にはAOFF、スイッチと合わせてSOAも集積してある。また高速なAOFFの実現に向け、MZI構造を用いたAOFFを試作し、100ps幅光パルスによる動作を実証した。MZI型AOFFを集積化することにより、さらに高速な光集積回路が実現できるものと考えられる。現在の長距離光通信において、信号処理を必要とするルーター部などでは光信号を一度電気信号へ変換し、信号処理を行った後に再度光信号へと変換し直して伝達を行なっている。この光/電気/光の変換および電子回路における消費電力やフットプリントの増大が問題となりつつある。そこで、光信号を光のまま信号処理を行う、「全光信号処理」の開発が進められている。中でも全光メモリ素子は全光信号再生などの用途からも実現が期待されている素子である。我々はこれまで多モード干渉(MMI)導波路を中心とした双安定レーザーの全光フリップ・フロップ機能の提案開発を進めてきた。この全光フリップ・フロップは他の導波路型機能素子とモノリシックに集積化が可能であるという利点がある。この利点を生かし、全光スイッチと集積化し、全光信号処理での実現が期待されている全光パケットスイッチングの実現することを目的とする。光機能素子同士の集積化により、ファイバーと素子との結合損を無くし効率の改善が期待され、また必要とするペルチェ温度調節器の個数を減らすことができるため、大幅な消費電力の削減が期待されている。本年度は、この集積化素子の実現のためのステップとして、1枚のチップ上に全光フリップ・フロップとスイッチを同時に作製し、個別に特性評価を行なった。フリップ・フロップと同一の手法でスイッチを作製することに成功し、初めて全光スイッチ動作を実証した。個別の素子評価から、フリップ・フロップからの出力光強度でスイッチが駆動可能であることが分かり、これは集積化実現のための大きな一歩と言える。合わせて、量子井戸の最適化を行なうことによる偏波無依存動作と、DBR領域の屈折率変調による波長可変動作も実証した。
再生可能エネルギ-利用が内発的.協同的地域社会発展に及ぼす影響の実証的比較研究

本研究では、再生可能エネルギ-技術(いわゆる「適生技術」)の導入が地域社会形成に及ぼす影響、とりわけその導入によって、自治体担当者や地域住民が、より主体的、「内発的」なスタンスで地域形成(地域おこし)に関わるようになる条件を実証的に検証することがめざされた。分析の観点として、再生可能エネルギ-技術導入の経緯、問題意識、主体ないし組織、資金源(補助金の有無)、制度的背景などを考慮した。主な知見は以下のとおりである。第一に、導入の経緯としては、石油危機以来の環境・エネルギ-問題の深刻化にともなって環境負荷の少ない再生可能エネルギ-源の利用を推進した場合と、身近にありながら見過ごされてきた自然エネルギ-を地域振興に活用していく目的で導入された場合に大別される。前者は都市部自治体のエネルギ-多消費型の公的施設などに、後者は地方の過疎の自治体などが地域活性化の手段として導入する場合が多い。第二に、補助金に依拠したモデル事業的な事例と独自の財源で行なった事例を比較すると、対象事例の範囲では、後者の方がより問題意識やコスト感覚が明確であり、足元の資源を用いた地域おこしや住民に対する環境教育的な効果を発揮しているものが多い。前者においては、あくまでもモデルで終わってしまっている事例もみられた。第三に、再生可能エネルギ-技術導入が主体的な地域形成や行政サ-ビスの再考に結びついた事例においては、その導入によってエネルギ-問題以外の地域の諸問題へと視野が拡大されたり、そもそもその導入時から地域再生や地域環境全般への問題がかなり明確に認識されていた場合が多い。総じていえば、成否の主体的要因として、導入主体の問題の意識の明確さが、客観的要因として、補助金や売電措置など制度的援助があげられるが、前者を後者が生かしきれていない現状が問題点として指摘できる。
ディスタンス・ジオメトリ法による蛋白質の非天然構造モデルの精密化

我々はこれ迄,蛋白質の非天然構造の解明をめざして,分子モデリング解析法を開発してきた。大局構造を反映するX線散乱プロフィルなどの評価には,溶媒水の寄与の精密な取り込みが必須であるが,その手法の開発は未完である。そのため所期の目標を完全には達成していないが,以下の研究成果を得ている:(1)解鎖(U)状態のコンホメーション生成におけるNMR情報の取り込み:天然蛋白質の原子座標データからアミノ酸残基の主・側鎖2面角分布に関する情報を抽出し,それらと多次元NMR法から得られる構造情報を組み合わせて,U状態鎖の構造モデルに対する候補コンホメーションを生成させると共に,これらに距離幾何学法を適用してコンホメーションを修正する手法を開発した。(2)変性(D)状態の構造解析:ジスルフィド結合のない蛋白質の,高濃度変性剤による変性状態は,分子鎖が溶媒に完全に露出した完全U状態で,またアルコール変性状態は,分断へリックスモデルで近似できる。一方,pH3以下での酸変性状態では,(a)揺動的に生成・消滅する局所的なα-へリックス型の規則構造と共に,(b)疎水相互作用などの非特異的な分子内長距離凝集効果の寄与が有意に存在する。(4) “モルテン・グロビュル(MG)"状態の構造解析:多くの蛋白質で見出されている平衡中間状態としてのMG状態は,当初のnaiveモデルでは説明できない。またN構造部とU構造部からなるとする,多部構造モデルで近似できるが,これとも有意に異なる構造を持つ。(a)N様構造部は分子鎖のコンパクト化により生成するが,これもN構造とは異なる。一方U様構造部も完全U鎖ではなく,(b)N,U様構造部間には非特異的な凝集力が存在し,(c)コンパクトな構造と広がった構造間で揺らいでいる可能性が強く示唆される。
遺伝子導入と翻訳部位・時期の可視化による翻訳制御機構の解析

細胞内におけるmRNAの局在とその翻訳制御は、遺伝子産物が働く部位と時期の調節に重要な役割を持つ。我々は、卵母細胞に蓄えられたサイクリンB1mRNAの局在と翻訳を制御する分子機構を、遺伝子導入と翻訳のリアルタイム観察によって解析した。その結果、コード領域に存在する9塩基のシス因子がmRNAの局在と時期特異的な翻訳のどちらにも必要であることを明らかにした。これらの結果は、mRNAの局在と翻訳制御機構の機能的な連携を示唆する。遺伝子機能を正確に制御するために翻訳は最も重要な役割を持つが、技術の欠如からその解析は非常に困難な状況である。我々は、翻訳機構を核内の転写から再現し、なおかつリアルタイムで翻訳の活性化を可視化する画期的な技術を独自に確立してきた。ゼブラフィッシュ卵母細胞において、サイクリンB1 mRNAは翻訳抑制を受け動物極の細胞質に局在する。卵母細胞が受精可能な成熟卵となるには、この動物極に局在するサイクリンB1 mRNAが時期・部位特異的に翻訳されることが重要である。我々は独自に確立した解析法を用い、サイクリンB1 mRNAにおける非翻訳領域のみでなく、コード領域がその翻訳機構に重要であることを見いだした。さらに本研究において我々は、コード領域に存在する9塩基のシス配列を同定した。同定した9塩基は、ゼブラフィッシュからヒトにいたるすべてのサイクリンB1遺伝子に完全に保存されている。この9塩基において、コードするアミノ酸配列を変えずに3塩基を置換したレポーターmRNAは、動物極へ局在せず翻訳時期が早まった。さらに、この9塩基をGFP遺伝子のコード領域に挿入した結果、mRNAが動物極に局在した。9塩基のシス因子を含むゼブラフィッシュ、ツメガエル、マウスのRNAプローブは、ゼブラフィッシュ卵母細胞の抽出液において蛋白質と相互作用し、複合体を形成した。反対に、9塩基のうち3塩基を置換したRNAプローブは複合体を形成しなかった。これらの結果から、翻訳抑制を受けたサイクリンB1 mRNAはコード領域の9塩基を介して蛋白質と結合し、動物極に局在すること、この局在が翻訳時期の制御に重要であることが示唆された。この結果は、mRNAの局在化と翻訳時期の制御が一つのシス因子によってリンクすることを初めて示したものであり、翻訳による遺伝子機能制御の解明に向けて非常に重要な知見をもたらしたと言える。ゼブラフィッシュ卵母細胞において、サイクリンB1 mRNAは動物極の細胞質に局在し、翻訳抑制を受ける。我々は、独自に確立した解析法を用い、サイクリンB1の翻訳時期と部位をリアルタイムで可視化することに成功し、さらにRNA配列における非翻訳領域のみでなく、コード領域がその翻訳機構に重要であることを見いだした。本研究で我々は、コード領域に存在する、翻訳機構に重要なシス配列の同定を試みた。サイクリンB1遺伝子のコード領域1197塩基を断片化したレポーター遺伝子をゼブラフィッシュゲノムに挿入し、卵母細胞で発現したそれぞれのレポーターmRNAの局在と翻訳時期を解析した結果、524736塩基の間に動物極への局在と翻訳時期の再現に必要な配列が存在することが明らかとなった。この領域には、ショウジョウバエからヒトにいたるすべてのサイクリンB1遺伝子に完全に保存された9塩基の配列が存在した。この9塩基のうち3塩基に変異を入れたレポーターmRNAの局在と翻訳時期を解析した結果、動物極への局在、翻訳時期のいずれも再現されなかった。すなわち、コード領域に存在する、進化において完全に保存された9塩基の配列がサイクリンB1 mRNAの正確な翻訳制御に必須であることが示された。この結果は、mRNAの局在化と翻訳時期の制御が一つのシス因子によってリンクすることを初めて示したものであり、RNA翻訳の研究分野において非常に重要な知見をもたらしたと言える。我々は、mRNAのコード領域が翻訳制御に関わるという新たな分子機構を見いだしてきた。本研究では、コード領域約1200塩基において、この新規分子機構の中核となる9塩基の同定に成功した。さらに、この配列が卵母細胞における局在と翻訳機構の両方に関わることを明確に示した。これらは、我々が独自に確立した解析法を用いることで初めて解明できた画期的な成果である。なおかつ、本研究は、新規解析法が従来よりはるかに迅速かつ効率的に翻訳機構を解明できることを示した。サイクリンB1 mRNAの可視化に成功していないため、上記の評価となった。

本研究で我々は、サイクリンB1遺伝子のコード領域における9塩基がmRNAの局在と翻訳制御の再現に必須であることを明らかにした。今後は、この9塩基に対するトランス因子を同定し、局在と翻訳制御に関わる新規分子機構の解明を目指す。さらに、サイクリンB1 mRNAを可視化し、翻訳の活性化で起こる変化をリアルタイムで解析し、その実態解明に迫る。経費の節約の結果生じた使用残について、平成24年度の物品購入に使用する。
生体に近似させた光造形顎堤モデルとFEAをバインドしたインプラント傾斜埋入の検討

超高齢社会を迎えた現在,インプラント治療を長期的な成功に導くためには,力学的因子が重要である。下顎遊離端欠損部にインプラントを3本以上埋入する場合,直線的に埋入するのではなくoffset埋入することでインプラントに加わる応力の減少が可能となると言われている。しかし,この埋入が顎骨周囲に及ぼす影響を検討した研究は少ない。申請者は,直線埋入とoffset埋入のモデルを製作し荷重負荷試験と三次元有限要素解析を行い比較・検討してきた。そこで今回、高齢者や難症例を想定し,骨量と骨質に制限がある場合の傾斜埋入が,顎骨周囲に及ぼす影響を分析し,適切なインプラントの埋入方法を明らかにすることを本研究の目的とした。昨年度,断念した光造形モデルの代りに,従来実施した直線配置とoffset配置のモデルと同じ素材の顎堤模型に,直線,10度,20度の3種類の模型と上部構造を準備した。このモデルにインストロン万能試験機を使用して,それぞれの荷重点に0.5 mm/minの速度で100 Nの垂直荷重を加えた。作業台とジグの間にストレインゲージを取り付け,荷重点の沈下量をインプラントの被圧変位量として計測した。各荷重部位につき,5回ずつ測定を行い,5回の平均をそのモデルの荷重部位の代表値とした。その結果,インプラント体の舌側傾斜が大きくなるほど,頬側荷重時の被圧変位量は小さくなり,舌側荷重時の被圧変位量は大きくなった。舌側傾斜が大きくなると,インプラント体を舌側へ傾斜させる力が働き,変位量が大きくなったと考えられる。今後はFEAによる解析を行う。FEAのメッシュ形状は,四面体要素とし,総節点数は約260,000,総要素数は約1,400,000で分割し,擬似下顎骨模型製作メーカーの公開値および,過去の研究で用いられたヤング率およびポアソン比を参考に,適切な物性値を決定し,FEAモデルを作製する予定である。インプラント体,アバットメント,上部構造はチタン製とし,インプラント体とアバットメントの間およびアバットメントと上部構造の間に一切の介在条件を設定せず,全てが連続した構造体とし,擬似皮質骨,擬似海綿骨,インプラント体,上部構造体の全ては,均質,等方性の線形弾性構造体として処理する予定である。超高齢社会を迎えた現在、インプラント治療を長期的な成功に導くためには、力学的因子が重要である。下顎遊離端欠損部にインプラントを3本以上埋入する場合、直線的に埋入するのではなくoffset埋入することでインプラントに加わる応力の減少が可能となると言われている。しかし、この埋入が顎骨周囲に及ぼす影響を検討した研究は少ない。申請者は、直線埋入とoffset埋入のモデルを製作し荷重負荷試験と三次元有限要素解析を行い比較・検討してきた。本研究では、高齢者や難症例を想定し、骨量と骨質に制限がある場合の傾斜埋入およびショートインプラントが、顎骨周囲に及ぼす影響を分析し、生体に近似させた光造形で製作した顎堤モデルを使用して、適切なインプラントの埋入方法を明らかにすることを目的とした。そこで、初年度は、1)頬舌的傾斜埋入時・ショートインプラント埋入時の、顎堤良好条件および顎堤吸収条件において、ストレインゲージ法と三次元有限要素解析法を用いて応力値を算出し、力学的影響の検討を行う計画を立てた。その結果、光造形での模型の製作は大変困難であることが判明した。また、顎堤状態を変化させるよりも、同一顎堤での直線埋入やoffset埋入との傾斜埋入の比較の方が、より臨床に近いと判断した。さらに、傾斜角度についても実際の顎堤条件から検討することが重要であり、埋入患者のCT画像から、傾斜可能角度の検討を行った。これらのデータから、傾斜角度を舌側に10度と20度に傾斜させるモデルを製作することを決定した。傾斜埋入モデルと上部構造の製作は完了している。当初予定していた光造形での模型製作は、業者との打合せと試作品の製作を行ったが実験に耐えうる物ではないことが判明し断念した。また、申請書には3種類の傾斜埋入を想定していたが、従来のデータとの比較を考え、直線、10度、20度の3種類とした。これを決定するのに、CT画像の解析等を行ったために、時間を費やした。また、上部構造も技工所での製作が遅れたため、実験開始に至っていない。また、顎骨の吸収状況(幅・高さ)によって埋入には大きな制限がかかる。これは、インプラントの長さや埋入角度に大きく影響を与え,力学的に好ましい垂直に埋入することが不可能な症例は多い。そこで今回、高齢者や難症例を想定し、骨量と骨質に制限がある場合の傾斜埋入およびショートインプラントが、顎骨周囲に及ぼす影響を分析し、生体に近似させた光造形で製作した顎堤モデルを使用して、適切なインプラントの埋入方法を明らかにすることを本研究の目的とした。

当初上記の計画を立案したが,前年度に光造形での模型製作と顎堤状態を変化させる事が出来ない事が判明した。そこで,従来から使用していた模型で埋入ガイド、ボール盤、インプラント埋入窩形成ドリルを用いて,直径3.0 mm,長さ10 mm、のインプラント埋入窩を形成し、インプラント体は直径3.75 mm,長さ10.0 mmを40 Ncmのトルクで埋入した。今年度はインプラント体の傾斜角度の検討を行い,舌側に10度と20度に傾斜させたモデル上で上部構造を製作した。この,上部構造に研究代表者が在籍する歯学部高齢者歯科学講座で従来から行っているストレインゲージ法を使って,荷重を加え計測を行った。昨年度,断念した光造形モデルの代りに,従来実施した直線配置とオフセット配置のモデルと同じ素材の顎堤模型に,直線,10度,20度の3種類の模型と上部構造を準備した。このモデルにインストロン万能試験機を使用して,それぞれの荷重点に0.5 mm/minの速度で100 Nの垂直荷重を加えた。作業台とジグの間にストレインゲージを取り付け,荷重点の沈下量をインプラントの被圧変位量として計測した。この時点で,研究代表者の疾病(肺ガン)発病により加療・静養が必要となり,現在データ解析はストップしている状況である。超高齢社会を迎えた現在,インプラント治療を長期的な成功に導くためには,力学的因子が重要である。下顎遊離端欠損部にインプラントを3本以上埋入する場合,直線的に埋入するのではなくoffset埋入することでインプラントに加わる応力の減少が可能となると言われている。しかし,この埋入が顎骨周囲に及ぼす影響を検討した研究は少ない。申請者は,直線埋入とoffset埋入のモデルを製作し荷重負荷試験と三次元有限要素解析を行い比較・検討してきた。そこで今回、高齢者や難症例を想定し,骨量と骨質に制限がある場合の傾斜埋入が,顎骨周囲に及ぼす影響を分析し,適切なインプラントの埋入方法を明らかにすることを本研究の目的とした。昨年度,断念した光造形モデルの代りに,従来実施した直線配置とoffset配置のモデルと同じ素材の顎堤模型に,直線,10度,20度の3種類の模型と上部構造を準備した。各荷重部位につき,5回ずつ測定を行い,5回の平均をそのモデルの荷重部位の代表値とした。その結果,インプラント体の舌側傾斜が大きくなるほど,頬側荷重時の被圧変位量は小さくなり,舌側荷重時の被圧変位量は大きくなった。舌側傾斜が大きくなると,インプラント体を舌側へ傾斜させる力が働き,変位量が大きくなったと考えられる。本報告書作成時点では模型は完成し、上部構造も製作済みである。傾斜角度を変更したことにより、従来の直線埋入、offset埋入とのデータを比較検討することが可能となった。ストレインゲージ法用の単軸ゲージも準備ずみであり、今後はインストロン型万能試験機を使用した実験を行う予定である。また、有限要素解析ソフトのキャリブレーションも終了している。インストロン万能試験機を使用した荷重データと被圧変位量については,データの採得は終了しているので,解析を続けたい。また,有限要素解析についても共同研究者が逐次実施しているので継続していきたい。
カナビノイド由来の新たなプロスタグランジン合成経路とその疼痛メカニズムへの関与

【目的】近年カナビノイド系由来のアラキドン酸がPGE2合成系に供給される可能性が報告されている。しかし炎症時にそれがあてはまるか不明である。炎症時の中枢神経系では、血管がPGE2合成の主たる場であると考えられる。そこで研究目的は以下の2項目とした。1単離した脳血管におけるPGE2合成を評価できるex vivo実験系を確立する。2カナビノイド系の酵素阻害剤を用いて、PGE2合成におよぼす影響を明らかにする。【方法】ラットの右後肢にCFAを50μL皮下投与し、炎症を惹起した。24時間後に安楽死させ、脳表の血管(くも膜を含む)を採取した。対照群として無処置のラットを用いた。脳血管を37°CのHEPES-Ringer液中で培養し、液中に放出されたPGE2を0-30分、30-60分で測定した。培養液中に各種酵素阻害剤を加え、PGE2量におよぼす影響を調べた。培養終了後、脳血管での酵素発現をウェスタンブロットで調べた。【結果と考察】1単離した脳血管は培養液中にPGE2を放出した。放出されたPGE2の量は、炎症状態にあるラットの脳血管で有意に増加した。この結果は0-30分と30-60分の培養期間で同様であった。単離脳血管のPGE2合成を評価するex vivo実験系が確立したと考える。2培養液中にCOX-2阻害剤(NS398)を添加すると、培養液中に放出されるPGE2が有意に減少した。また、ウェスタンブロットによりCOX-2が炎症状態のラットの脳血管に無処置の脳血管より多く発現していた。これは単離脳血管で培養中にCOX-2依存性PGE2合成が起こっていることを示す。次に同様の実験をカナビノイド系酵素の阻害剤を用いて行った。カナビノイド合成系酵素であるジアシルグリセロールリパーゼβおよび分解系酵素であるモノアシルグリセロールリパーゼの阻害剤は培養液中のPGE2量に有意な影響を及ぼさなかった。カナビノイド系酵素の阻害剤を用いた実験が当初の予定より遅れている。前年度までマウスの炎症モデルで実験を進めてきたが、マウスの脳血管はex vivo実験を行うには量的に不十分であった。そのため、ラットの炎症モデルで新たにex vivo実験系を構築するのに時間がかかり、遅れが生じた。上記の単離脳血管exvivo実験系で残っているカンナビノイド系酵素阻害剤を用いた実験を完了させる。もしある特定の酵素が関わっている結果が得られたら、その発現をタンパク質レベル、mRNAレベルで明らかにする。一方、カンナビノイド系の関与が示されなかった場合には、他のアラキドン酸供給経路について検討する。その手がかりとして、単離脳血管において炎症時に増加する遺伝子をDNAアレイを用いて抽出する。【目的】炎症性疼痛におけるカナビノイド由来のプロスタグランジン合成経路を解明することである。特に中枢神経系において、カナビノイド系からアラキドン酸がプロスタグランジン合成系供給されるしくみに焦点をあてる。その第一段階として、マウス炎症性疼痛モデルを検討した。当初計画していたカラゲニン皮下注射では、末梢の炎症は惹起できるが、中枢神経系でのプロスタグランジン合成を促さないことがわかった。そこでzymosan(酵母の細胞壁成分)をマウス後肢に皮下注射するモデルを検討した。【方法】2%zymozan(30μl)をマウス左後肢に皮下注射し、3時間、6時間、12時間、24時間後に安楽死させ、脳、脊髄、後肢を採取した(各4頭)。対照実験としてzymosanの溶媒(PBS)を皮下注射し6時間後に同様の標本を採取した。脳・脊髄におけるcyclooxygenase-2(COX-2)の発現を免疫組織化学、ウェスタンブロットにより検討した。COX-2はプロスタグランジン合成の律速酵素である。また脳組織におけるPGE2の量をEIA法で測定した。【結果】COX-2の発現は脳・脊髄ともにzymosan皮下注射後3時間後で最大となり、その後、徐々に低下した。2重免疫染色によりCOX-2は脳・脊髄の血管内皮細胞に誘導されることが明らかとなった。PBS皮下注射では血管内皮細胞にCOX-2は誘導されなかった。PGE2はzymosan注射後6時間で最大となった。【考察】zymosan皮下注射が本研究の実験モデルとして適切であることが明らかとなった。また、サンプルを採取する時点は皮下注射後3-6時間が適切であることが分かった。今後はこのモデルにおけるPGE2合成にカナビノイド系が関わっていることを検討する。理由)当初は炎症性疼痛モデルとして、カラゲニン皮下注射を予定していた。しかし、マウスではラットと異なり、カラゲニン皮下注射では中枢神経系のプロスタグランジン合成系が誘導されないことが明らかとなった。そのため初年度は、本研究に適切なモデルの検討を行い、Zymosan皮下注射モデルを確立した。そのため、当初の計画よりやや遅れた。

炎症時の中枢神経系では、血管がPGE2合成の主たる場であると考えられる。そこで研究目的は以下の2項目とした。1単離した脳血管におけるPGE2合成を評価できるex vivo実験系を確立する。2カナビノイド系の酵素阻害剤を用いて、PGE2合成におよぼす影響を明らかにする。【方法】ラットの右後肢にCFAを50μL皮下投与し、炎症を惹起した。24時間後に安楽死させ、脳表の血管(くも膜を含む)を採取した。対照群として無処置のラットを用いた。脳血管を37°CのHEPES-Ringer液中で培養し、液中に放出されたPGE2を0-30分、30-60分で測定した。培養液中に各種酵素阻害剤を加え、PGE2量におよぼす影響を調べた。培養終了後、脳血管での酵素発現をウェスタンブロットで調べた。【結果と考察】1単離した脳血管は培養液中にPGE2を放出した。放出されたPGE2の量は、炎症状態にあるラットの脳血管で有意に増加した。この結果は0-30分と30-60分の培養期間で同様であった。単離脳血管のPGE2合成を評価するex vivo実験系が確立したと考える。2培養液中にCOX-2阻害剤(NS398)を添加すると、培養液中に放出されるPGE2が有意に減少した。また、ウェスタンブロットによりCOX-2が炎症状態のラットの脳血管に無処置の脳血管より多く発現していた。これは単離脳血管で培養中にCOX-2依存性PGE2合成が起こっていることを示す。次に同様の実験をカナビノイド系酵素の阻害剤を用いて行った。カナビノイド合成系酵素であるジアシルグリセロールリパーゼβおよび分解系酵素であるモノアシルグリセロールリパーゼの阻害剤は培養液中のPGE2量に有意な影響を及ぼさなかった。カナビノイド系酵素の阻害剤を用いた実験が当初の予定より遅れている。前年度までマウスの炎症モデルで実験を進めてきたが、マウスの脳血管はex vivo実験を行うには量的に不十分であった。そのため、ラットの炎症モデルで新たにex vivo実験系を構築するのに時間がかかり、遅れが生じた。まず、Zymosan皮下注射による脳内PGE2合成の上流に、カナビノイド系が働いているのかを明らかにする。そのために、カナビノイド系からアラキドン酸を供給すると想定されているmonoacylglycerol lipase(MGL)の遺伝子欠損マウスを用いて実験を行う。もしMGLの関与が確認できた場合は、当初の予定どおり脳血管内皮細胞におけるカナビノイド合成系遺伝子の炎症時の誘導をDNAチップで検討する。そして、候補となる酵素をターゲットとして阻害剤実験を行う。MGLの関与が確認できなかった場合は、それに代わるアラキドン酸供給メカニズムについて研究を展開する。上記の単離脳血管exvivo実験系で残っているカンナビノイド系酵素阻害剤を用いた実験を完了させる。もしある特定の酵素が関わっている結果が得られたら、その発現をタンパク質レベル、mRNAレベルで明らかにする。一方、カンナビノイド系の関与が示されなかった場合には、他のアラキドン酸供給経路について検討する。その手がかりとして、単離脳血管において炎症時に増加する遺伝子をDNAアレイを用いて抽出する。
有茎筋弁を利用したら汚染術野における大動脈再建法の研究

雑種成犬を用い胸部大動脈を切除し、この欠損部を有茎広背筋々弁で作成した代用血管により置換した。無〓術野および汚染術野において代用血管の生着状態、血管開存率、長期経過による動脈瘤化の有無を検討した。(対象および方法)実験(1) A群(3頭)では代用血管を広背筋々線維に直角になるように、B群(8頭)では代用血管の軸が筋線維の方向になるよう作成し、これら代用血管を胸部大動脈切除後の欠損部に間置して大動脈を再建した。実験(2)実験(1)においてB群が良好な結果であったため、汚染術野下の実験はB群の方法により大動脈再建を行った。C群(3頭)ではE、coli 13×10^5個、D群では結腸内容300500mgを生食20ml中に混じ、代用血管部に散布した後、臨床手術に準じ生食1000mlにて洗浄し、閉胸した。(結果)実験(1)血管開存率はA群が66.7%、B群が100%でB群が良好であった。血管開存例ではA,B両群とも血管内膜の再生状態は良好であった。合併症はA群では筋弁縫合部あるいは筋弁の破裂が各1例、血栓が1例にみられたが、B群に破裂例はなく4例が長期生存した。最長3年間の経過観察中に筋弁部の動脈瘤化は認めなかった。実験(2) C群およびD群の各1例が術後10日以内に死亡(原因不明)し、4例が耐術した。生存例では内膜の再生状態や吻合部の創傷治癒の状態は無〓術野の場合と大差は認めなかった。(まとめ)(1)骨格筋の有茎筋弁が大動脈圧に耐え得ることが判明した。(2)比較的長期間の観察で、筋弁の動脈瘤化は認めなかった。(3)汚染手術に於いても利用可能な代用血管としての可能性が示唆された。雑種成犬11頭を用い、6cm×15cmの広背筋有茎筋弁を作成した後、左〓胸下に胸部下行大動脈を単純切断あるいは2cm環状切除し、胸腔内に挿入した広背筋弁を円筒状に作製し、これを間置し大動脈再建を行った。血管造影あるいは剖検による代用血管の開存率は、100%(8頭/8頭)であった。長期観察例では血管造影にて軽度の紡鐘型の動脈拡張が見られたが、仮性内膜の再生は良好であった。大動脈圧による広背筋の経時的変化では組織学的に筋線維の走行に方向性が認められ、わずかに筋細胞の萋縮がみられた。他方筋弁上の血管内皮細胞の再生状態は良好であった。広背筋弁筋線維に起こりうる生化学的変化については目下検討中である。胸部大動脈を環状切除し欠損部を作成して同部を有茎広背筋々弁を円筒状に形成した代用血管を間置することにより再建する方法は,すでに昨年度までの研究により以下の結果を得ている。1)開存率は100%(8頭/8頭),2)仮性内膜の良好な再生,3)長期観察では大動脈径の軽度の拡張を認めるも,動脈瘤の形成はない。この結果に加え,本年度は汚染手術と同様の条件下に実験犬5頭を用い以下の実験を行った。

結腸内容を大動脈吻合部に接触させた後,充分量の生理的食塩水にて胸腔内を洗浄し,同様の方法にて大動脈再建を行った。その結果,5頭中1頭を全身感染にて失ったが生存例では,1)大動脈再建部に感染は認められなかった,2)仮性内膜の再生状態は良好で,非感染実験例とほぼ同様の状態であった。3)比較的短期間の観察ではあるが,吻合部や筋弁事態に動脈瘤の形成は認めなかった。胸部大動脈を環状切除し有茎広背筋々弁にて作成した代用血管を用い大動脈を再建した後,筋弁部に細菌を接触させ、汚染術野における代用血管の可能性を検討した。C群(3頭)にはE.coli 13×15^5個,/20ml,D群(3頭)には、結腸内容300500mgを20mlの生食に溶解し吻合部及び筋弁に散布した後,1000mlの生食にて洗浄した。その結果,C,D各群に1例づつ,術後10日以内の死亡例を認めたが死因は不明であった。生存例の4例では吻合部の創傷治癒状態や仮性内膜の状態は,無菌術野のそれと概ね同様の状態であった。筋弁部の動脈瘤化は認められなかった。創検時の肉眼所見では筋弁は軽度に菲薄化していたが、十分に大動脈圧に耐え得る強度を保っていた。
クロス・レーザー分子追跡ナノスコープの開発と薬物応答追跡法の確立

1.クロス・レーザー分子追跡ナノスコープ群の開発光学顕微鏡の試料マウント下より、対物レンズの焦点位置に、2つの交差する同一レーザービームを照射する干渉クロスレーザー法と、細胞に直接、光ファイバーで異なる波長の光ビームを照射するファイバークロスレーザー法を開発し、分子追跡法としての可能性を検討した。その結果、前者は細胞立体形態解析に、後者は金コロイドや蛍光分子による分子追跡に適した、新しい手法として、薬学会第117年会でもハイライト演題に選ばれた。2.ビデオナノスコープ群の開発と細胞一薬物相互作用追跡1)肥満細胞モデル細胞のRBL-2H3を用いて、アレルギー応答と薬物作用の可視化の研究を進め、そのヒスタミン遊離の為の開口放出の瞬間を画像化することに成功した。この開口放出の薬物存在下での経時変化、および、各種薬物、阻害剤によるこの動態変化から、本細胞内情報伝達過程とその機構が明確となった。2)糖尿病モデル細胞、MIN-6のインスリン分泌の瞬間の画像化に成功し、その経時変化および、各種薬物、阻害剤による動態変化から、インスリン分泌までの細胞内情報伝達過程をより明確にし、これにより、新規糖尿病薬開発の為の探索基盤の形成が可能となった。3.本ビデオスコープ基盤技術の生体分析基盤研究への応用本ビデオスコープにおける画像解析技術を援用して、従来、ブラックボックスであった生体成分の分離過程の解析に成功した。汎用手法である、高速液体クロマトグラフィー(HPLC)のカラムの中での分離過程の様子は、世界で初めて可視化されたもので、その本質は今後の分離法設計の基礎的概念を提供することとなった。1.クロス・レーザー分子追跡ナノスコープの開発光学顕微鏡の試料マウントの下から、対物レンズの焦点位置に、2つの交差するレーザービームを照射することで、形成される干渉縞が、透過方向で捉えられる事を発見し、その縞が波長サイズの半分という間隔を持つため、微小な細胞などの校正の不要な光スケールとして利用できるのみならず、その縞の歪みが、対象細胞などの立体的な形状を反映する事を示した。2.本ナノスコープによる、赤血球の応答動態の追跡赤血球を急激な低調液に置くと、膨潤し、形態が扁平な球に近くなり、かつ外部との密度差が無くなる。これを、本ナノスコープで捉えると、最初は、形態に対応した.干渉縞の歪みがあり、低調液に変わった瞬間、縞の歪みが急激になくなり、その3次元形態変化を見事に追跡することができた。現在、その形態の絶対変化を評価する手法の開発を急いでいる。3.その他のビデオナノスコープの開発との併用系での細胞一薬物相互作用追跡1)肥満細胞モデル細胞のRBL-2H3を用いて、アレルギー応答と薬物作用の可視化の研究を進め、そのヒスタミン遊離の為の開口放出の瞬間を画像化することに成功した。この開口放出の薬物存在下で経時変化から、本細胞内情報伝達過程とその機構が明確となった。2)糖尿病モデル細胞、MIN-6のインスリン分泌の瞬間の画像化に成功し、これにより、新規糖尿病薬開発の為の探索基盤の形成が可能となった。1.ファイバー・クロス・レーザー分子追跡ナノスコープの開発光ファイバーを用い、対物レンズの焦点位置に、2つ以上光が交差し、かつ波長の異なるレーザービームを照射することで、ミクロのスポットライトを細胞に当てることが可能となり、細胞に光照射ダメ-ジの非常に小さい、かつ、多様な蛍光プローブの使える新しい照射法が確立した。この手法は、蛍光法以外でも、暗視野照明法としても、コントラストの高いもので、分子追跡法として、非常に優れた手法であり、日本薬学会第117年会でも、ハイライト演題として選ばれた(特許申請準備中)。2.本ナノスコープによる、金コロイド標識分子の追跡分子サイズに近い、数十ナノメーターの金コロイドは従来、電子顕微鏡用標識法であったが、このナノスコープにより、コントラスト高く追跡できる事が分かり、金コロイドのブラウン運動の可視化にまず成功した。

これにより、金コロイドサイズの決定法を確立した。さらに、この手法は、細胞表面の微小構造を強く反映することがわかり、現在その可能性を追求している。3.開発ビデオナノスコープ群による細胞-薬物相互作用追跡1)肥満細胞モデル細胞のRBL-2H3を用いて、アレルギー応答と薬物作用の細胞内情報伝達過程を、様々な阻害剤を用いてその機構をより明確にした。2)糖尿病モデル細胞、MIN-6のインスリン分泌の瞬間の画像化に成功したことにより、その放出頻度に対する各種薬物、阻害剤の影響から、インスリン分泌の分子メカニズムをより明確にした。
脊髄小脳変性症の病因遺伝子に関する研究

検体については本年度67検体(62家系)増加し、家族歴のあるものは23家系であった。既知の遺伝子異常を認めたものは13例で、脊髄小脳失調症6型が最も多かった。脊髄小脳失調症6型は日本に多く、遺伝性脊髄小脳変性症のうち約1/4を占め、国内では西日本に多いタイプである。地域差をきたす要因をさぐるためCAG繰り返し数およびCACN1A遺伝子周囲のハプロタイプを検索した。日本人では1つのコアハプロタイプが存在し、その後3つのサブタイプに分かれ分布したことが推測された。この3つはいずれもドイツのハプロタイプとは異なるものであった。3つのうち2つは既知のもので全国各地に分布していた。今回新たに同定されたハプロタイプは西日本にのみ存在し、地域差との関連性が示唆された。全国各地に分布しているハプロタイプのうち1つはCAG繰り返し数が22と23のみであり、安定していた。遺伝子検査でCAG繰り返しの伸張が確認された脊髄小脳失調症6型の患者10名の脳血流について99mテクネシウムを使用しパトラック法で評価した。小脳虫部および半球の血流は低下し、罹病期間と逆相関していた。小脳虫部の血流低下は小脳半球より高度であり構語障害や失調の重症度と逆相関していたが、CAG繰り返し数とは有意な関係を認めなかった。前頭葉機能をWisconsin Card Sorting Testで評価したが、機能障害を認めなかった。脊髄小脳失調症6型においては前頭葉の血流低下に対するremote effectは統計学的に証明できなかった。検体については本年度135検体(123家系)増加した。既知の遺伝子異常を認めたものは29例、家族歴のあるものは39家系であった。脊髄小脳変性症8型の責任遺伝子と発表があった染色体13q21に存在するCTA/CTG繰り返しの伸張については肯定的・否定的両方の議論がなされているが、われわれの遺伝子バンクの検体を用いて検討したところ、責任遺伝子となりうると考えられた。他の疾患群に比べて脊髄小脳変性症群において有意に伸張例が多く、ホモ伸張例は脊髄小脳変性症群でのみ認めた。CTA/CTG繰り返し伸張例では小脳症状のみならず、反射異常や不随意運動、パーキンソニズムを認め、特に若年発症例において精神発達遅滞を認めた。SCA6のCAG繰り返し伸張例においてSCA8でも伸張している割合が高いことを見いだし、SCA6とSCA8の発症の関連性が示唆された。脊髄小脳変性症17型の責任遺伝子のTATA binding protein(TBP)遺伝子のCAG/CAA繰り返しの伸張についてわれわれの遺伝子バンクの検体を用いて検討した。全体での分布は36繰り返しが最多で37が次いでいた。CAG/CAA繰り返しの構造は患者群・正常群ともに同じであった。44から47繰り返しは小脳症状を有さない群でも認めており正常との境界領域であり、44繰り返しが発症に必要な最小伸張数と考えられた。しかし同一家系内の伸張例でも発症していない家族があり、浸透率は完全ではない。また中間サイズのホモ伸張例では発症しており、ホモ効果を認めた。
ショウジョウバエ性フェロモン系をモデルとした嗅覚馴化の神経分子基盤の解明

ある匂いを嗅ぎ続けると、やがてその匂いを感じなくなる。これは感覚神経系における馴化現象の一つで、恒常的な刺激を知覚しにくくすることにより、新たな刺激を検知しやすくする機能があると考えられる。本研究では、比較的単純な脳構造をもつキイロショウジョウバエのフェロモン応答をモデルに、匂いの馴化および脱馴化を制御する神経分子基盤の解明を目指す。オスの求愛意欲を抑制するオスフェロモン成分11-cis-vaccenyl-acetate (cVA)への応答感受性は、フェロモン環境に応じて可塑的に変化する。フェロモン情報の強度は、嗅覚一次中枢内における複数の神経間の相互作用によって調整されるという新たな知見を得たことから、この局所回路においてどのような情報修飾が行なわれているのか、まず、その接続様式を免疫組織学的に解析した。cVAへの応答抑制(馴化)には介在神経への抑制性神経伝達物質γ-aminobutyricacid (GABA)の入力が必須であることから、この介在神経はcVA情報を強化する役割を持つことが推定される。しかし、この介在神経とcVA嗅神経の間に興奮性の化学シナプスは確認されなかった。次に、この回路内の介在神経特異的に温度感受性の神経活性因子もしくは抑制因子を強制発現させ、一過的に神経活動を亢進もしくは抑制させた時のフェロモン応答を解析し、回路の接続性を検証したところ、介在神経がcVA情報の強化に寄与していることが明らかとなった。申請者のこれまでの研究から、オスフェロモン11-cis-vaccenyl-acetate (cVA)への嗅覚馴化には嗅覚一次中枢内における介在神経への抑制性神経伝達物質γ-aminobutyricacid (GABA)の入力が必須であることが明らかとなっている。では、この介在神経はcVA情報の伝達経路においてどのような役割を持っているのか?当該介在神経は、cVA嗅神経と同一部位(糸球体)に投射をもち、GABAによる抑制によってcVA嗅神経応答を低下させている。このことから、この介在神経はcVA嗅神経シナプス前部位に興奮性の接続をもち、情報シグナル強化に寄与している可能性が高いと考え、免疫組織学的解析を行った。介在神経特異的なドライバーとアセチルコリン作動性神経のマーカー抗体または特異的ドライバー系統との多重染色を行ったところ、cVA嗅神経との間に興奮性の化学シナプスは確認されなかった。次に、介在神経特異的に温度感受性の活性因子TrpA1を発現させ、温度制御により一過的に神経活動を亢進させたところ、メスに対する求愛行動が抑制されたから、当該介在神経の活性が求愛抑制回路のシグナル強化に寄与していることが明らかとなった。介在神経とcVA嗅神経の接続様式の解明:H30年度の実験結果から、cVA嗅神経と介在神経の興奮性接続は化学シナプスではなく電気シナプスである可能性が示唆された。今後はギャップ結合のマーカー等を用いて免疫組織学的解析を行うことで、その接続様式を明らかにする。また、cVA回路の強化に関与する介在神経が、馴化の過程のどのタイミングでどのように活動しているのか、温度感受性活性因子TrpA1もしくは抑制因子shitsを導入した個体を用いて検証する。cVA嗅神経を同様に活動制御した場合の馴化効果と比較することで、可塑性を生じさせる「記憶神経」を同定することを目指す。脱馴化現象回路の同定:また、異なる感覚刺激により匂いの馴れが消去される脱馴化の現象について、機械刺激によるフェロモン馴化の消去をモデルとして関与する神経回路を見出し、その生理現象を明らかにする。では、この介在神経はcVA情報の伝達経路においてどのような役割を持っているのか?

当該介在神経は、cVA嗅神経と同一部位(糸球体)に投射をもち、GABAによる抑制によってcVA嗅神経応答を低下させている。このことから、この介在神経はcVA嗅神経シナプス前部位に興奮性の接続をもち、情報シグナル強化に寄与している可能性が高いと考え、免疫組織学的解析を行った。介在神経特異的なドライバーとアセチルコリン作動性神経のマーカー抗体または特異的ドライバー系統との多重染色を行ったところ、cVA嗅神経との間に興奮性の化学シナプスは確認されなかった。次に、介在神経特異的に温度感受性の活性因子TrpA1を発現させ、温度制御により一過的に神経活動を亢進させたところ、メスに対する求愛行動が抑制されたから、当該介在神経の活性が求愛抑制回路のシグナル強化に寄与していることが明らかとなった。介在神経とcVA嗅神経の接続様式の解明:H30年度の実験結果から、cVA嗅神経と介在神経の興奮性接続は化学シナプスではなく電気シナプスである可能性が示唆された。今後はギャップ結合のマーカー等を用いて免疫組織学的解析を行うことで、その接続様式を明らかにする。また、cVA回路の強化に関与する介在神経が、馴化の過程のどのタイミングでどのように活動しているのか、温度感受性活性因子TrpA1もしくは抑制因子shitsを導入した個体を用いて検証する。cVA嗅神経を同様に活動制御した場合の馴化効果と比較することで、可塑性を生じさせる「記憶神経」を同定することを目指す。脱馴化現象回路の同定:また、異なる感覚刺激により匂いの馴れが消去される脱馴化の現象について、機械刺激によるフェロモン馴化の消去をモデルとして関与する神経回路を見出し、その生理現象を明らかにする。飼育バイアルなどの消耗品についてまとめ買いにより想定価格より安価で入手できたため。次年度の消耗品費にあてる。
骨格筋芽細胞移植により誘導される心筋再生因子の同定と治療応用に関する実験的研究

比較的早期に臨床応用可能で、かつin vivoで梗塞心の心機能改善効果を示す「心筋再生因子;特に分泌蛋白」を系統的に同定する事を目的とした。公開されたマウス心発生でのマイクロアレイデータを解析して、骨格筋芽細胞の心修復課程で同定された分子のうち心臓発生及び成長に関与する分泌蛋白について選出した。上記で検討した蛋白をラット梗塞心に局所注入し、その後の経時的に心機能改善効果について検討を行った。心筋梗塞部への候補因子投与群において、心機能の改善とリモデリングの抑制、残存心筋の増加が確認され,細胞移植を必要としない新たな心筋再生治療の可能性が示唆された。当科ではこれまで心筋梗塞モデルラットに対し、筋芽細胞針移植、筋芽細胞シート移植施行してきた。その結果、筋芽細胞針移植より筋芽細胞シート移植の方に心機能改善効果を認めた。Affymetrix社Rat 230-2 arrayを用いて筋芽細胞シート移植により高く発現する遺伝子を解析した。さらに、奇形腫に高頻度に発現する遺伝子、胎生期に高度に発現する遺伝子を解析した。以上の3つに共通する遺伝子群を`障害心機能改善に関与し、心筋細胞を再生させる可能性のある遺伝子群'として抽出した。12遺伝子群が発見され、その一つにすでに梗塞後心機能を改善させる遺伝子として'Nature'ら出版されているthymosinが含まれていたため、解析の信ぴょう性は高いと判断し、残りの遺伝子群からpleiotrophin, midkineを選択した。Midkine, pleiotrophinは、胎児期に発現する蛋白質で、出世以後、すみやかに消退する。しかし、成人期には、様々な腫瘍において、高度に再発現することが報告されている。これらの蛋白質は、腫瘍内で、細胞増殖作用、血管新生作用を有し、腫瘍細胞の増殖に関与している。一方で、障害神経内にも高発現しており、障害神経の修復、進行抑制にも関与することがわかっている。我々は、このmidkine, pleiotrophinの障害心における発現を調べるため、心筋梗塞後のmidkine, pleiotrophinの発現をRT-PCRにて解析した。その結果、pleitotrophinでは、梗塞後4日目、midkineは梗塞後7日目にupregulationされていることをつきとめ、修復過程になんらかの関与をするものと考えられる。本研究は、比較的早期に臨床応用可能で、かつin vivoで梗塞心の心機能改善効果を示す「心筋再生因子;特に分泌蛋白」を系統的に同定する事を目的とした。そのため、骨格筋芽細胞の針移植後およびシート移植後の梗塞心修復課程での遺伝子発現を網羅的に解析し、心機能改善効果と定量的発現相関を示す分子について検討した。さらに、公開されたマウス心発生でのマイクロアレイデータを解析して、同定された分子のうち心臓発生及び成長に関与する分泌蛋白について選出した。上記で検討した蛋白をラット梗塞心に局所注入し、その後の経時的に心臓超音波検査の解析から心機能改善効果について検討を行った。具体的には、左前下行枝結紮にて心筋梗塞モデルを作製した。遺伝子発現解析の結果から得られた候補因子のリコンビナント蛋白を心筋梗塞部とその周辺部に注入し、経時的に心臓超音波検査を行い、その治療効果を検討した。評価項目としては、左室拡張期面積、収縮期面積、左室駆出率、左室拡張期径、左室収縮期径を検討する。さらに、組織学的評価として、組織繊維化率、新生血管数などの解析を行う。さらに、骨格筋芽細胞シート移植との比較検討を合わせて行った。今後、心機能改善効果に寄与する可能性が高い候補因子群について、心機能改善メカニズムの解析を進め、現在臨床研究が行われている骨格筋芽細胞移植の治療効果メカニズムにつながるエビデンスを得るべく研究を進めていく。昨年に引き続き、左前下行枝結紮にて心筋梗塞モデルを作製し、遺伝子発現解析の結果から得られた候補因子のリコンビナント蛋白を心筋梗塞部とその周辺部に注入し、経時的に心臓超音波検査を行い、その治療効果を検討した。評価項目としては、左室拡張期面積、収縮期面積、左室駆出率、左室拡張期径、左室収縮期径を検討した。さらに、組織学的評価として、組織繊維化率、新生血管数などの解析を行った。

心筋梗塞部への候補因子投与群において、心機能の改善とリモデリングの抑制、残存心筋の増加が確認された。以上の結果から、候補因子投与群において残存心筋の増加と心筋肥大の抑制により、心機能改善効果が示されたと考えられる。本研究は、細胞移植を必要としない新たな心筋再生治療として有用である。