hpprc/llmjp-kaken huggingface dataset:
多様な翻訳後修飾による活性酸素シグナルの新規制御システムとストレス応答機構の解明

最近の我々の研究から、活性酸素(ROS)をメディエーターとしたストレス応答キナーゼASK1の活性化の持続時間・強度が、幾つかのユビキチン化関連酵素群によって厳密に制御されること、また他のキナーゼも含めて、ユビキチン(Ub)化を含む多様な翻訳後修飾によるROSシグナルの新たな制御の仕組みが分かってきた。本研究では、Ub化等の多様な翻訳後修飾が、ROSの強度に応じてASK1などのキナーゼ活性化のバランス制御を介して、細胞死などの適切なストレス応答を誘導できるメカニズムについて分子レベルで解明し、それら制御分子を標的とした免疫疾患や癌の新たな治療戦略開発につなげることを目的とした。ASK1については、Ub化酵素Roquin-2と脱Ub化酵素USP9XによるASK1活性化への拮抗作用、また別なUb化酵素TRIM48を介した、ASK1阻害分子であるメチル化酵素PRMT1のUb化分解による癌抑制作用を見出し、さらにTRIM48の発現制御メカニズムについても明らかにできた。また本年度は、ROSシグナルにおけるUb化酵素Roquin-2を介したTAK1活性制御機構についても解析し、ROS刺激時にTAK1がRoquin-2によるUb化分解の重要な標的分子であること、さらにTAK1自身が分子内システイン残基を介してROSを直接感知する酸化ストレスセンサーとして機能する可能性を示した。これらを介して、TAK1は免疫・生存シグナル等に寄与すると考えられる。これらに加えて、多様なROSシグナルで誘導されるストレス応答の仕組みとして、例えば、癌や神経変性疾患と深く関わる新たな細胞死としてのパータナトスが、ROSシグナル依存的であり、多機能分子p62を介した核内凝集体の形成によって誘導されることなどを明らかにしており、ROSシグナルによる新たなストレス応答機構とその生理的意義を系統的に解明した。平成30年度が最終年度であるため、記入しない。我々は、活性酸素(ROS)がストレス応答キナーゼASK1を介して、細胞死や免疫応答も活性化することを見出した。おそらく感染の程度に応じて、ASK1活性化が厳密に制御され、細胞死や免疫賦活化などの異なる応答が誘導されると考えられるが、その仕組みは不明である。最近我々は、ASK1活性化の持続時間・強度が、幾つかのユビキチン化関連酵素群によって厳密に制御されること、また他のキナーゼも含めて、多様な翻訳後修飾によるROSシグナルの新たな制御機構を明らかにした。本研究では、多様なユビキチン化等の翻訳後修飾が、ROSの強度に応じてASK1などのキナーゼ活性化のバランス制御を介して、ストレスに応じた、異なるストレス応答を適切に誘導できる仕組みを分子レベルで解明し、それら制御分子を標的とした免疫疾患や癌の新たな治療戦略開発につなげることを目的とする。本年度は、ストレスの強度に応じたROSの産生を介して、そのストレスにとって適切な応答が誘導される仕組みについて、Roquin-2やTRIM48等のユビキチン化・メチル化酵素などの活性制御分子による、ROSの強度に応じたASK1やTAK1等のストレス応答キナーゼの活性化のバランス制御の分子機構の解明を基に明らかにすることを試みた。その結果、特にUSP9XやRoquin-2に次ぐ、さらにもう一つのASK1活性制御に関わるユビキチン化酵素TRIM48が、ASK1のメチル化酵素であるPRMT1のUb化分解を介して、ROS依存的なASK1活性化を促進し、細胞死を誘導して癌を抑制する働きがあることを明らかにした。実際にPRMT1は、ASK1をメチル化することで、ASK1とその阻害分子として働くレドックス応答性分子チオレドキシンとの結合を強化し、ASK1を不活性化する分子であり、ASK1のROS依存的な活性化のバランス制御を行う重要な分子であった。まず、メチル化酵素PRMT1によるASK1のメチル化が、ASK1阻害分子として働くレドックス応答性分子チオレドキシンとの結合を促進し、ASK1を不活性化すること、また、ASK1活性制御に関わるユビキチン化酵素TRIM48が、ASK1のメチル化酵素であるPRMT1のUb化分解を介して、ROS依存的なASK1活性化を促進することについて、順調に明らかにすることができた点が挙げられる。実際、TRIM48はASK1活性化促進分子として、細胞死を誘導して癌抑制分子として働くことも判明した。本結果は、Cell誌の姉妹誌であるCell Reportsに掲載された。ユビキチン化酵素Roquin-2によるASK1の活性制御機構に加えて、免疫応答にとって重要なキナーゼであるTAK1のユビキチン化分解によって、TAK1の活性を制御し、炎症・免疫応答などのバランス制御を行っている可能性があること、また、TAK1自体もROSによって活性制御が行われていることを示唆するデータも得ている。さらに、新規同定したASK1活性制御分子DHX15について、DHX15によるASK1活性制御機構や、動物病態モデルDHX15が炎症性の病態疾患を関わることなど、生理機能についても示唆するデータを得ることができた。

本研究では、Ub化等の多様な翻訳後修飾が、ROSの強度に応じてASK1などのキナーゼ活性化のバランス制御を介して、細胞死などの適切なストレス応答を誘導できるメカニズムについて分子レベルで解明し、それら制御分子を標的とした免疫疾患や癌の新たな治療戦略開発につなげることを目的とした。ASK1については、Ub化酵素Roquin-2と脱Ub化酵素USP9XによるASK1活性化への拮抗作用、また別なUb化酵素TRIM48を介した、ASK1阻害分子であるメチル化酵素PRMT1のUb化分解による癌抑制作用を見出し、さらにTRIM48の発現制御メカニズムについても明らかにできた。また本年度は、ROSシグナルにおけるUb化酵素Roquin-2を介したTAK1活性制御機構についても解析し、ROS刺激時にTAK1がRoquin-2によるUb化分解の重要な標的分子であること、さらにTAK1自身が分子内システイン残基を介してROSを直接感知する酸化ストレスセンサーとして機能する可能性を示した。これらを介して、TAK1は免疫・生存シグナル等に寄与すると考えられる。これらに加えて、多様なROSシグナルで誘導されるストレス応答の仕組みとして、例えば、癌や神経変性疾患と深く関わる新たな細胞死としてのパータナトスが、ROSシグナル依存的であり、多機能分子p62を介した核内凝集体の形成によって誘導されることなどを明らかにしており、ROSシグナルによる新たなストレス応答機構とその生理的意義を系統的に解明した。次年度は、ユビキチン化酵素Roquin-2を介した、免疫シグナルにおけるROSによるTAK1活性制御機構の解析を続け、TAK1がRoquin-2のUb化標的分子であると同時に、TAK1自身が分子内システイン残基を介してROSを直接感知する可能性についても検討を行う。また、TAK1によるRoquin-2のリン酸化など、TAK1とRoquin-2との相互作用についての解析を加える。さらに、下流のNF-κB経路等へのシグナル伝達機構や実際のTAK1活性化の免疫シグナルなどへの影響・意義についても明らかにする。ASK1活性制御分子としてのDHX15については、免疫疾患や癌の治療標的としての妥当性を明らかにするため、樹立済みのDHX15コンディショナル欠損マウスや欠損細胞などを用いて、炎症・免疫疾患や癌の動物モデルでその治療効果を評価する。また、我々が以前見出した、インフラマソーム構成因子であるASCのJNKによるリン酸化以外に、新規翻訳後修飾GSH化についても解析を進めており、その制御機構、インフラマソーム形成に及ぼす影響、ROS依存的な免疫応答での役割を明らかにし、可能であれば、その酵素の同定にも着手したい。以上の解析により、インフラマソーム構成因子や上記のASK1やTAK1も含めて、ROSを介した多様な翻訳後修飾によるシグナルのバランス制御機構が適切なストレス応答の誘導にとって普遍的に重要なシステムであることを検証したい。平成30年度が最終年度であるため、記入しない。
高度な触媒機能を有するキュバン型錯体の分子設計

遷移金属クラスターは複数の金属中心を持つため、単核錯体にはない多くの特徴を持ち、それらに基づく高度な触媒活性も期待できる。本研究では高い触媒活性を示す混合金属キュバン型クラスター錯体の分子設計、合成、機能開発を目的として以下の検討を行った。まず、これまでに合成している8属貴金属を含む混合金属キュバン型クラスター[PdMo_3S_4Cl-(C_6H_<15>N_3)_3][PF_6]_3(1,C_6H_<15>N_3=1,4,7-triazacyclononane)の触媒機能開発に関しては、すでにアセチレンカルボン酸エステルへのアルコールの立体選択的付加を見出している。本研究ではアセチレンカルボン酸エステル、アミドなどへのカルボン酸類の付加を検討したところ、収率よく対応するZ-3-アシロキシアクリル酸エステル類を与えることを見出した。特にプロピオール酸エステルへの付加の反応は従来類似の反応で用いられている単核のパラジウム、ロジウム、ルテニウム錯体では進行せず、クラスター1に特徴的な反応である。また、ω-アルキン酸の分子内環化にも1は高い活性を示し、アセトニトリル中での2、2-ジメチル-5-ヘキシン酸の環化ではPdCl_2(PhCN)_2の17倍という高活性で対応するδ-ラクトンを与えた。さらに、4-ペンチン酸の環化によるγ-ラクトンの生成ではではターンオーバー数は100000に達した。これらの反応では1のキュバン骨格が保たれていることも確認された。ここで見出された高度な活性は、パラジウムが4面体構造を取りつつキュバン型クラスターに取り込まれた1の特異な構造に基づくものであり、極めて興味深い。
実下水処理施設における亜酸化窒素の生成機構・排出動態の解明と対策手法の提示

同一の流入下水を3種類の処理方式で処理する実下水処理施設を対象として、亜酸化窒素(N2O)の生成機構・排出動態の解明を目的とした調査を行った。3段ステップ嫌気好気活性汚泥法では溶存(D-)N2O濃度が低かったのに対して、嫌気好気活性汚泥法の好気槽3において高濃度が観察され、溶存酸素(DO)濃度の急激な低下がN2Oの生成を引き起こすことが明らかになった。N2O生成・分解に関連する機能遺伝子を評価した結果、好気槽では還元反応によるN2Oの除去はほとんど見られず、N2O生成反応とそれを行う細菌群の追跡が重要であることが示された。以上より、N2Oの排出対策手法としては曝気量の制御が重要と考えられた。N2Oの生成・消失に係る機能遺伝子として窒素循環に係る微生物群の定量解析条件の最適化を行い、試料の洗浄の必要性を明らかとするとともに、解析条件の最適化を行った。また、N2Oの安定同位体比分析手法の文献調査を終えた。これらを踏まえて、同一の流入下水を3種類の処理方式(2ステップ嫌気好気活性汚泥法、嫌気好気活性汚泥法、および凝集剤添加型3ステップ嫌気好気活性汚泥法)で並列処理している実下水処理施設を対象として、処理方式によるN2Oの生成機構・排出動態の比較・評価を行うことを目的とした定期調査を平成26年1月から月に1回の頻度で開始した。各処理方式の流入水、最初沈殿池流出水、好気・嫌気反応槽、最終沈殿池流出水、返送汚泥を対象とした有機物、窒素成分を調査するとともに、各槽上部のガス態N2O濃度および流入水と最終沈殿池流出水の溶存態N2O濃度を調査することにより、水質およびN2Oの時間、および空間分布を評価した。その結果、調査日、調査時間によってオフガス中のN2O濃度が変動することが明らかとなった。また、嫌気好気活性汚泥法の好気槽からのオフガスにおいて高い値が検出される傾向が見られた。一方、いずれの調査日、調査時間においても、最終沈殿池越流水中の溶存態N2O濃度は安定して低く、この傾向は凝集剤添加型3ステップ嫌気好気活性汚泥法で顕著であり、その値は流入水より低いことが示された。平成26年3月には各季節に1回の通日調査を行い、ガス態N2Oの日間変動に関するデータを得た。平成25年度に引き続き、同一の流入下水を3種類の方式で並列処理している実下水処理施設を対象とした定期調査を平成26年5月より実施した。その結果、凝集剤添加型3段ステップ嫌気好気活性汚泥法では溶存態N2O濃度が比較的低かったのに対して、嫌気好気活性汚泥法の好気槽において高いガス態N2O排出量および溶存態N2O濃度が観察され、N2O生成ポテンシャルが高いことが示唆された。そこで、嫌気好気活性汚泥法の好気槽におけるN2O生成機構と影響因子の解明を目的として、センサーを用いた溶存態N2O濃度の連続モニタリングを開始した。その結果、溶存態N2O濃度は午後に高く、17時頃にピークが観察されたのに対して、深夜および早朝の濃度は非常に低く、大きな日間変動を有することが示された。硝化反応時の亜酸化窒素生成特性を把握し、現象を数理モデル化することを目的として、ラボスケール実験を行った。硝化リアクターからのN2Oの発生は、槽内の亜硝酸性窒素の蓄積との関連は低く、槽内でのアンモニア性窒素の消費と連動して生起することが示された。反応初期にはN2Oの発生速度が大きく、リアクターの継続運転でN2Oの発生割合は低下することが示された。また、急なアンモニア性窒素の負荷の上昇に対しては、N2Oの発生速度はアンモニア性窒素の消費速度と正の相関があり、総括として、アンモニア消費量の約1.8%がN2Oに変換された。AOBによるヒドロキシルアミン生成を経る代謝反応による生成が、硝化菌脱窒よりも、卓越していたものと考えられた。また第1槽におけるアンモニア性窒素濃度とN2O発生速度の関係は、緩やかにMonod式で表現でき、その際の半飽和定数は1.66mg/Lであった。アンモニア性窒素の濃度を安定化させることが、生物学的硝化反応において亜酸化窒素を抑制させる一つの手段になると考えられた。平成26年度に引き続き、N2O排出量の多い嫌気好気活性汚泥法を対象としてN2O発生・消失機構の解明を目的とした調査を行った。その結果、生物反応槽の中で好気槽3の溶存およびガス態N2O濃度が最も高く、溶存酸素(DO)濃度低下後の午後に急激に増加する現象が繰り返し観察された。各活性汚泥槽から生成するN2Oの生成経路を考察するため、N2O生成に関連する酵素反応をコードする機能遺伝子の転写活性を評価した。嫌気好気活性汚泥法の各槽(嫌気槽・好気槽1・好気槽2上流部・好気槽2下流部)から活性汚泥を採取し、DNAおよびRNA抽出を行った。機能遺伝子のDNAレベルでの定量の結果、各活性汚泥槽における機能遺伝子の量に統計的に優位な差は無く、各活性汚泥槽の環境がもたらす細菌群の活性によりN2Oの生成経路や生成量が決定されることが示された。

好気槽の各機能遺伝子のmRNAの転写量は、DOや窒素負荷により変化することが示された。特に、好気槽2の下流部において、窒素負荷の増大によりDO濃度が低下し、その結果として溶存N2O濃度の急激な上昇が見られた時間帯では、amoA mRNA、nirK mRNA、norB mRNAの転写量が増大した。したがって、窒素除去増大により、アンモニア酸化をコードする遺伝子(amoA)の転写量が増大する可能性が示された。さらに、DO濃度の低下により、アンモニア酸化細菌のnirK mRNA、norB mRNAの転写が増大したことから、流入水量の変動による窒素負荷増大がDO低下を招き、アンモニア酸化細菌由来の脱窒によりN2O生成量が増大したことが示唆された。一方で、好気槽において還元反応によるN2Oの除去はほとんど見られず、N2O生成の反応とそれを行う細菌群の追跡が重要であることが示された。以上を踏まえて、N2Oの排出対策手法としては、曝気量の制御が重要と考えられた。同一の流入下水を3種類の処理方式で処理する実下水処理施設を対象として、亜酸化窒素(N2O)の生成機構・排出動態の解明を目的とした調査を行った。3段ステップ嫌気好気活性汚泥法では溶存(D-)N2O濃度が低かったのに対して、嫌気好気活性汚泥法の好気槽3において高濃度が観察され、溶存酸素(DO)濃度の急激な低下がN2Oの生成を引き起こすことが明らかになった。N2O生成・分解に関連する機能遺伝子を評価した結果、好気槽では還元反応によるN2Oの除去はほとんど見られず、N2O生成反応とそれを行う細菌群の追跡が重要であることが示された。以上より、N2Oの排出対策手法としては曝気量の制御が重要と考えられた。標準活性汚泥法をベースとした3種類の処理方式で同一の流入下水を処理する実下水処理施設を対象として、平成25年度に引き続きN2Oの動態に関する調査を実施した。N2O排出調査、水質・負荷量調査等を通じて、嫌気好気活性汚泥法において高いN2O生成ポテンシャルがあることが示唆された。そこで、嫌気好気活性汚泥法の好気槽におけるN2O発生メカニズムと影響因子の解明を目的として、センサーを用いた溶存態N2O濃度の連続モニタリングを開始し、溶存態N2O濃度の日間変動を明らかにした。また、硝化反応時の亜酸化窒素生成現象を数理モデル化することを目的としてラボスケール実験を行い、アンモニア性窒素濃度とN2O発生速度の関係をMonod式で表現するとともに半飽和定数を得た。以上により、研究の目的は概ね順調に進展していると自己評価した。27年度が最終年度であるため、記入しない。用排水システム平成27年度は、N2Oの生成・還元機構を解明する基礎研究を活発に行っている東京農工大学の寺田昭彦准教授を研究分担者に追加し、実下水処理施設におけるN2Oの発生・消失メカニズムの解明に関する研究を加速する。具体的には、年に4回実施する通日調査を通じて、N2Oの動態と微生物機能との関連を明らかにする。また、平成26年度までに引き続き、排出係数の精緻化を目指した調査を実施するとともに、数理モデルによりN2O排出抑制のための対策手法を提示する。窒素循環に係る微生物群の解析条件の最適化を完了するとともに、N2Oの安定同位体比分析手法の文献調査を終えた。これらを踏まえて、3種類の処理方式を対象とした1か月に1回の定期調査を平成26年1月から開始し、現在も継続中である。また、3月には各季節に1回の通日調査を行い、ガス態N2Oの日間変動に関するデータを得た。数理モデルの構築に関しては、3次元熱流体解析(CFD)ソフトを活用した流動モデルの作成を開始するとともに、N2Oの生成・消失反応を組み込んだ数理モデルの基本構造の構築を行った。以上より、研究は概ね順調に進捗していると判断した。
知的財産権の権利行使に対する競争政策的観点からの規整の在り方

1)本年度は、研究課題のうち、特に「知的財産権のライセンスに対する競争法上の評価」に焦点を当てて研究を行った。このテーマ選択は、知的財産の積極的な活用方法の1つとしてライセンスが挙げられるところ、それに付随する独占あるいはイノベーション阻害という問題に対処する手立てとして、競争政策からの規律が重要であるとの認識から出発している。本テーマの意義は、「知的財産基本計画2006」(知的財産戦略本部・2006年6月8日)において、現行の「特許・ノウハウガイドライン」(公取委事務総局)の改定が2006年度中の重点施策の1つとして挙げられていることからも判る。2)今年度の具体的成果の1つとして、「特許ライセンス契約における不争義務と独占禁止法」を『知財年報2006』別冊NBL116号239頁以下に発表した。本稿は、特許ライセンス契約等に含まれる不争条項の評価を競争法の観点から行ったものであり、日米欧いずれの国・地域においても、一定の場合には同条項が競争法違反になる可能性を指摘している。3)また、椙山=高林=小川=平嶋編『ライセンス契約』(日本評論社)Section2において、「ライセンス契約と競争法」を執筆担当し、公表した。そこでは、日本、米国およびEUの各競争政策当局が知的財産権のライセンス契約に対してどのような法運用を行っているかを明らかにしている。4)今年度は本研究の最終年度に当たる。本年度の重点テーマである「ライセンスと競争法」、そして、昨年度のそれであった「知的財産権の濫用法理と競争法」いずれの分析・検討を通じても、本研究課題の重要性が実証されたと思われる。今後は、近く公表予定の改定ガイドラインの検討や、本研究計画の柱の1つとして当初予定していたものの、結果的に充分な検討が行えなかった「知的財産権訴訟における独禁法違反の主張」といったテーマを取り込んだ上で、本研究を応用・発展させた形での更なる研究が必要であろう。研究の1年目である本年は過去に集積した資料の再整理、新規資料の収集および2年目以降に行う3つのテーマ((1)知的財産のライセンス時における競争法(独禁法)による規整、(2)知的財産法に係る権利濫用論の再検討、(3)知的財産訴訟における独禁法違反の主張)を効率よく遂行できるよう、問題点の整理を主として行った。再整理および新規に収集した資料の種類は知的財産法および競争法の領域を中心とした審決・判決例、論文、雑誌、図書、研究会の配布資料や報告書、立法などである。収集のために、東京および関西を中心に、大学附属図書館、公正取引委員会事務総局、(財)ソフトウェア情報センター、(社)著作権情報センター、関西特許情報センター等に赴いた。また、本研究に関連する競争法および知的財産法の分野における知識の習得や議論の一般的状況の把握、新たな問題点の発見といったことを目的に、(1)独禁法審判決例研究会(主催:(財)比較法研究センター)、(2)関西経済法研究会(主催:公取委近畿事務所)、(3)四国経済法研究会(主催:公取委四国支所)などの研究会に参加した。本年度の成果の一部として「米国特許制度と競争政策」を公表した(11.研究発表参照)。本稿は米国の競争政策当局の1つである連邦取引委員会(FTC)が2003年10月28日に公表した、「技術革新(イノベーション)促進のために--

競争と特許法および特許政策との適切なバランス」と名付けられた報告書を紹介・検討したものである。本稿において、FTCが現行の特許制度に対して行った10の提言((1)特許付与後における当該特許の見直しおよび異議申立に関する新しい手続の創設、(2)特許の有効性の判断を「証拠の優越」の原則に基づいて決定することを明示する条文の創設、(3)「自明であること」を評価するための法的基準の厳格化、(4)特許商標庁への充分な資金の供給など)、について明らかした。1)前年度に続き、資料収集活動や研究会への出席を継続して行った。また、他大学の研究者や、弁護士・弁理士との意見交換も積極的に行った。主な資料収集先:神戸大学図書館、関西特許情報センター、(財)ソフトウェア情報センター、(社)著作権情報センターなど。参加した主たる研究会:独禁法判例研究会(事務局:(財)比較法研究センター)、関西経済法研究会(事務局:公取委近畿事務所)など。2)本年度は「権利濫用理論の再検討」に焦点を当てて研究を行った。このテーマは、先端技術情報に関する知的財産権の行使が産業の発達やイノベーションの阻害といった弊害をもたらす危険性があるところ、一定の権利行使を権利濫用あるいは米国判例理論のミスユース法理の応用によって是正しようというのが考え方の出発点である。経済産業省も「ソフトウェアの法的保護とイノベーションの促進に関する研究会」の中間論点整理(2005年10月11日公表)において、パテントミスユース法理と同様の効果が得られる法理をわが国にも導入することの提案を行っている。この研究会の関連研究会である「ソフトウェアに係る知的財産権の濫用に関する調査研究会」の席上において、「米国におけるミスユース法理の概略と若干の覚書」というテーマで報告を行った(同年11月7日)。3)また、権利濫用理論の具体的応用問題とも考えられるDMCA(米デジタルミレニアム著作権法)のアクセスコントロール規定に基づくアフターマーケットの支配にも着目して研究を行った。このことにつき、独禁法判例研究会において、「DMCAのアクセスコントロール規定を用いてアフターマーケットを支配しようとした行為が失敗に終わった2つの事例」というテーマで報告を行った(2005年10月1日)。4)本年度の成果の一部として「ビリング業務に用いられるコンピュータプログラムの貸与権侵害と被貸与者の不当利得」を公表した。1)前年度に引き続き、資料収集活動を行い各種の研究会へ出席した。また、他大学の研究者、弁護士・弁理士および企業法務担当者等との意見交換も積極的に行った。2)本年度は、研究課題のうち、特に「知的財産権のライセンスに対する競争法上の評価」に焦点を当てて研究を行った。このテーマ選択は、知的財産の積極的な活用方法の1つとしてライセンスが挙げられるところ、それに付随する独占あるいはイノベーション阻害という問題に対処する手立てとして、競争政策からの規律が重要であるとの認識から出発している。本テーマの意義は、「知的財産基本計画2006」(知的財産戦略本部・2006年6月8日)において、現行の「特許・ノウハウガイドライン」(公取委事務総局)の改定が2006年度中の重点施策の1つとして挙げられていることからも判る。3)今年度の具体的成果の1つとして、「特許ライセンス契約における不争義務と独占禁止法」を『知財年報2006』別冊NBL116号239頁以下に発表した。
バイオ分野における研究開発支援人材プログラムの開発

この数年、博士学位を取得したポスドクや博士後期課程の学生の就職を取り巻く環境は厳しくなってきている。平成18年度から始まった科学技術関係人材のキャリアパス多様化促進事業も平成19年度に新たに4機関増え、12機関で対応している。名古屋大学で実施しているノンリサーチ・キャリアパスへの登録者は、20ヶ月で335人いた。そのうち、名古屋大学の学生は約40%。名古屋大学以外の東海圏の学生は10%。東海以外の登録者は約50%に及んだ。昨年のデータでもあったように産学連携分野で活動しているとされている機関に対するニーズ調査の結果は、母数は347で、すでに博士を雇用しているのは、27.4%であった。ノンリサーチ分野で専門知識や経験があったほうがよい以上は、63.1%あった。必要とされる能力は、仕事への意欲とコミュニケーション力を希望している機関が多く見られた。これは博士の力は、就職するためには必要条件ではなく、あったら良いが無くてもいい。博士には、その経験よりも意欲とコミュニケーション力が求められるということである。そこで、博士課程修了者にエンジャパン株式会社が提供しているの能力試験を147名に実施した。その結果、主だった傾向として、修士課程修了と比して、基礎系能力ではほぼ同じであるが、応用系に関しては能力が高いことが確認できた。また、言語力・計算力・言語力などに高い能力が認められた。性格特性では、持続性・安定性・柔軟性で高い特性が見られたが、指導性・独自性に関しては、平均値より下回っていた。これらの結果より、博士課程の学生は継続的な学習によって成長するとされる能力軍については一般的な学生と比して、高い。しかし、地頭に依存する推理力や計算応用力についてはさほど差がなかった。産学連携の組織を整備することにより、外部資金の導入を積極的に実施している大学も増加してきている。ところが、事業化体制についてみると、状況がよくなっているとは考えられない。東海地域においても100以上の機関が事業化支援を掲げている。しかし、大学発ベンチャーを初めとする最先端技術を用いた事業化と、SOHOを初めとする小規模な事業化と同じようなスタイルで支援しても無理であることは明らかである。このような高度な事業化に適応できる人材が必要である中、名古屋大学を始めとする8機関(大学)で、科学技術関係人材のキャリアパス多様化促進事業が始まった。名古屋大学ではノンリサーチ・キャリアパスへの支援事業を行っており、博士課程の学生やポスドクが産学連携や国際協力の分野に就職する支援をしている。その中で、産学連携分野で活動しているとされている機関にニーズ調査を実施した。母数は347で、すでに博士を雇用しているのは、27.4%であった。博士には、その経験よりも意欲とコミュニケーション力が求められることが判った。このニーズを踏まえて、MBAやMOTなどの経営マネジメントについても求められていないことも確認できた。さらに、バイオ分野では、基礎研究成果と事業化の距離が近いと言われており、多様な知識が必要になってくる。それらの知識のスキル達成度の評価として、客観的な評価を導入することは易しくないと思われるので、その評価についても検討を続けることが必要である。
低分子量G蛋白質Rhoの標的蛋白質RhoキナーゼとMBSの生理機能の解析

神経細胞は軸索と樹状突起という形態的、機能的に異なる2種類の突起を持った極性を有し、樹状突起から信号を入力して軸索から信号を出力する。しかし、いかなる分子機構によって未成熟な突起が軸索あるいは樹状突起へと運命決定づけられるのか不明であった。低分子量GTP結合蛋白質Rhoの標的蛋白質Rho-キナーゼの主要な脳内基質蛋白質として同定されたCollapsin response mediator protein-2(CRMP-2)は発生段階の神経組織に高レベルに発現し、神経細胞では軸索の遠位側に濃縮して存在する。一次培養海馬神経細胞にCRMP-2を高レベルに発現させると、通常1本である軸索が複数形成される。さらに、CRMP-2のドミナントネガティヴ体を発現させると、軸索の形成が阻害されて樹状突起のみを持つ神経細胞が生じる(稲垣ら,Nature Neuroscience,2001)。以上の結果は、CRMP-2が未成熟な突起から軸索への運命決定に必要かつ十分であり、CRMP-2が神経細胞の極性形成および維持に重要な役割を果たすことを示している。申請者はCRMP-2の作用機構を明らかにする目的で、CRMP-2に特異的に結合する分子を網羅的に探索した。アフィニティーカラムクロマトグラフィー法により微小管構成蛋白質であるチューブリンをCRMP-2結合蛋白質として同定した。CRMP-2は重合微小管に結合するよりむしろチューブリンのヘテロ2量体と複合体を形成し、微小管重合を促進して軸索の伸長や分枝を制御していることを明らかにした(Fukata et al., Nat. Cell Biol. 2002)。さらに、Rho-キナーゼによりCRMP-2がリン酸化されるとCRMP-2のチューブリン2量体への結合能が低下することを見出した(投稿準備中)。また、申請者らはYeast two-hybrid法によりCRMP-2結合蛋白質としてNumbを同定した。Notchシグナルの活性化を抑制する神経幹細胞の運命決定因子として知られるNumbは、最近AP-2を介してクラスリン依存性エンドサイトーシスに関与することが報告されている。申請者らは非神経細胞であるVero細胞において、Numbはある限られた領域のエンドサイトーシス構成因子として機能することを見出した。Vero細胞においてCRMP-2のドミナントネガティヴ体はNumbの局在化を阻害し、トランスフェリン受容体のエンドサイトーシスを阻害した。さらに、分化した海馬神経細胞において、Numbが接着因子であるL1の成長円錐におけるエンドサイトーシスを介して、軸索の伸長を制御することを見出した。CRMP-2のドミナントネガティヴ体はL1のエンドサイトーシスを阻害した(投稿準備中)。CRMP-2は微小管だけでなくNumbを介して軸索の伸長を制御するものと考えられる。本年度の研究計画はほぼ達成することができたと考えている。

さらに、分化した海馬神経細胞において、Numbが接着因子であるL1の成長円錐におけるエンドサイトーシスを介して、軸索の伸長を制御することを見出した。CRMP-2のドミナントネガティヴ体はL1のエンドサイトーシスを阻害した(投稿準備中)。CRMP-2は微小管だけでなくNumbを介して軸索の伸長を制御するものと考えられる。本年度の研究計画はほぼ達成することができたと考えている。
第三紀花コウ岩に伴う鉱化流体の地球化学的研究

本研究は花崗岩体が金属鉱化作用を伴うかどうかの要因を探ることを目的としている。このため、第三紀の花崗岩の中から、空間的に明らかに鉱床を伴う花崗岩(鉱化花崗岩)と周囲に明瞭な鉱化作用のない花崗岩(不毛花崗岩)を選び、珪長質火成活動のマグマ期熱水期の情報を検出して、鉱化作用に必要な条件の抽出を試みた。鉱化岩体として、山形県の最上地方に位置する台山岩体、黒森岩体、日正岩体の3花崗岩体を、また、不毛花崗岩体として、山陰地方の雲城花崗岩体について、綿密な野外調査のほか、岩石試料の鏡下観察、モード分析、およびXRFによる全岩化学組成の定量、造岩鉱物のEPMA分析の結果、次のような結果が得られた。すなわち、黒森岩体は比較的高温で貫入し急速に固結した。これは磁鉄鉱-チタン鉄鉱の粒状共生、斜長石の組成幅が狭い等から考えられる。そして同時かやや遅れて台山岩体が貫入し、熱水変質を黒森岩体に与えながらゆっくり固結した。そのため磁鉄鉱中のラメラ形成、長石類の幅広い組成、Rb・Kの富化、ミルメカイトの発達ということが起きた。熱水変質は台山岩体北側で強く発生し、有色鉱物の緑泥石化やSrの溶脱を伴ながら、鉱脈型鉱床を形成した。また、日正岩体は台山岩体よりフェルシックな組成で貫入し、固結がゆっくりと進んだ。その後、長い時間(温度範囲)をかけて鉱脈型鉱床が形成された。一方、雲城岩体は、比較的等粒状で組成変化の少ない花崗岩体で、結晶分化作用の範囲が狭いことが判明した。さらに、斜長石周囲のアルバイトリムの発達が少なく、比較的酸化的な条件下で急冷固結したと考えられる。このように、従来の岩石学的手法ではマグマの固結までしか取り扱わないが、本研究のように鉱物組織や微量成分の細かい検討により、花崗岩活動のサブソリダス熱水期までの情報を得ることができた。この手法を広く他の花崗岩体に適用することにより、さらに一般解答を得ることができると期待される。明らかに鉱床を伴う花コウ岩類として、本年度は山形県の中の股岩体と、鉱床を持たない代表として島根県の雲城花コウ岩の現地調査と補足的なサンプリングを行った。野外調査は,岩体内部の岩相変化、変質、鉱脈、粘土脈、帯磁率変化などに注目して行ったが,その結果,中の股岩体は1),岩相変化が大きく,組成的には閃緑岩から花コウ岩まで,組織的には完晶質から斑晶質または噴出相にまで変化している,2)その岩相変化は水平的な違いだけでなはく,垂直的な標高の違いでも変化している可能性がある,花コウ岩質岩石のほとんどは特に有色鉱物を中心として変質している(恐らくプロピライト変質)。一方雲城岩体は,1)中粒粗粒の黒雲母花コウ岩が広く分布している,2)岩体の一部が白色の絹雲母変質を被っている,などが明かとなった。

室内実験では、XRFにより全岩主要元素の化学分析を行った。特に、中の股岩体については、これまでに化学分析を行った研究はほとんどなく、本研究の結果、次のことが明らかになった。1)本崗岩体はカルクアルカリ岩類に属し、かつI-type花崗岩である。2)中の股岩体の上部と下部では主要元素濃度に違いが見られ、下部の鉄やマグネシウムに富みカリウムとナトリウムに乏しい花崗閃緑岩から、上部の鉄やマグネシウムに乏しくカリウムとナトリウムに富む花崗岩へとin siteでマグマが分化していったと考えられる。今後は微量元素の分析と、花崗岩中の流体包有物、やリン灰石のハロゲンとREE分析を行うこと、さらにはこれらの手法を他の岩体に広げて広域的な特徴を探り、鉱化岩体と不毛岩体の一般性を見出したい。野外調査では、明らかに鉱床を伴う花コウ岩類として、山形県の台山岩体、山口県の鳳翩山岩体を選び、また、明確な鉱床を伴わない岩体として、島根県雲城花崗岩体とその周辺の補足的なサンプリングを行った。調査は,岩体内部の岩相変化、変質、鉱脈、粘土脈、帯磁率変化などに注目して行ったが,その結果,台山岩体は1),岩相変化が大きく,組成的には閃縁岩から花コウ岩まで変化している.2)その岩相変化は水平的な違いだけではなく,垂直的な標高の違いでも変化している可能性がある,3)花コウ岩質岩石のほとんどは特に有色鉱物を中心として変質している(恐らくプロピライト変質)。一方、鳳翩山岩体と雲城岩体については、新鮮な岩石を中心にサンプリングをし直した。室内実験では、新たに得られた試料についてXRFにより全岩主要元素の化学分析を行った。特に、台山岩体については、昨年調査した、中の股岩体との関連性が強く、距離的に最も近いところで約2kmしか離れていない、岩相が閃縁岩から花崗岩まで変化し、両岩体はよく類似する、主要化学組成も両岩体は同じトレンドにのる、ことが明らかになった。また、雲城岩体の熱水変質について、回析X線分析を詳しく行ったところ、セリサイト変質を被っていること、そのセリサイトの多形は2M1が70100%であり、高温の熱水変質を受けたこと、などが明らかになった。本研究は花崗岩体が金属鉱化作用を伴うかどうかの要因を探ることを目的としている。このため、第三紀の花崗岩の中から、空間的に明らかに鉱床を伴う花崗岩(鉱化花崗岩)と周辺に明瞭な鉱化作用のない花崗岩(不毛花崗岩)を選び、珪長質火成活動のマグマ期熱水期の情報を検出して、鉱化作用に必要な条件の抽出を試みた。鉱化岩体として、山形県の最上地方に位置する台山岩体、黒森岩体、日正岩体の3花崗岩体を、また、不毛花崗岩体として、山陰地方の雲城花崗岩体について、綿密な野外調査のほか、岩石試料の鏡下観察、モード分析、およびXRFによる全岩化学組成の定量、造岩鉱物のEPMA分析の結果、次のような結果が得られた。すなわち、黒森岩体は比較的高温で貫入し急速に固結した。これは磁鉄鉱-チタン鉄鉱の粒状共生、斜長石の組成幅が狭い等から考えられる。そして同時かやや遅れて台山岩体が貫入し、熱水変質を黒森岩体に与えながらゆっくり固結した。そのため磁鉄鉱中のラメラ形成、長石類の幅広い組成、Rb・Kの富化、ミルメカイトの発達ということが起きた。熱水変質は台山岩体北側で強く発生し、有色鉱物の緑泥石化やSrの容脱を伴ながら、鉱脈型鉱床を形成した。また、日正岩体は台山岩体よりフェルシックな形成で貫入し、固結がゆっくりと進んだ。その後、長い時間(温度範囲)をかけた鉱脈型鉱床が形成された。一方、雲城岩体は、比較的等粒状で組成変化の少ない花崗岩体で、結晶分化作用の範囲が狭いことが判明した。さらに、斜長石周囲のアルバイドリムの発達が少なく、比較的酸化的な条件下で急冷固結したと考えられる。
抗ウイルス性ハロゲン含有インドールアルカロイドの合成研究

海洋性生物からは、抗ウイルス、抗菌、筋小胞体カルシウム遊離、カルモジュリン阻害作用等の薬理作用を持つ、ポリハロゲノインドールアルカロイドが数多く単離構造決定されている。申請者は、これらの天然物および類縁体を合成し、特に抗ウイルス(エイズ)作用を有する新規な化合物の創造を目的として研究を行なっている。本目的の達成には、共通合成中間体として、ポリハロゲノインドール誘導体が必要である。しかし、これら化合物の一般合成法は、従来の化学では知られていない。申請者は、インドール化学の未解決なこの難題に挑戦し、合目的かつ位置選択的なポリハロゲノインドール誘導体の一新合成法を開発し、さらに本法を活用して、数種の合成困難であった海洋性インドールアルカロイドの全合成に成功した。さらに独創的な合成デザインに基づき、多くの研究者の標的となっているchartelline(1)の全合成に挑戦している。即ち、ヒダントイン誘導体の5位にC-5側鎖を導入後、数工程を経てイミン体(2)とした後、ジクロロケテンとの反応によりβ-ラクタム体(3)を合成した。3は、chartelline類の骨格合成に必要な全ての炭素、窒素原子を有しており、現在最終段階の閉環反応の検討に入っている。またこの間、麦角アルカロイドの短工程全合成研究において、X線結晶構造解析を行ない協力した。
在宅重症心身障がい児に対するレスパイトケア効果の検証

レスパイトケア効果を検証することを目的に、重症心身障がい児の母親を対象に、インタビュー調査を実施し、修正版グラウンデッド・セオリーを用いて分析した。分析の結果、重症心身障がい児の将来の身体状況や社会との接点、医療や看護および社会福祉サービスの利用、家族の状況に対する認識が明らかになった。レスパイトケアを通じて地域で生活できること、将来の子どもと家族へのメリットが具体的な効果として語られた。これらの成果を踏まえ、レスパイトケア効果に関する概念分析を実施した。その結果、重症心身障がい児を対象としたレスパイトケアは継続的な効果を有することが明らかになった。申請した研究計画に基づき、文献検討を再度実施し、最新の知見を取り入れた内容に精錬した。また文献検討による最新の知見にもとづいて、インタビューガイドを作成した。インタビューガイドでは、在宅療養の初期、現在、高等学校卒業後の将来における重症心身障がい児へのレスパイトケア効果に焦点を当てた。また、レスパイトケア効果を検討するために必要である人口統計学的情報および、重症心身障がい児の情報(年齢、教育機関、診断名、医療的ケアの状況、重症児スコア)、レスパイトケア利用の概要についても、現在の我が国の医療・社会制度に沿った情報収集ができるような形式で、インタビューガイドに含めた。その後、対象者紹介機関との交渉を実施した後に、研究者所属施設の研究倫理委員会に研究計画を申請し、2度の修正審査を経た後に、研究実施の承認を取得した。承認取得後に重症心身障がい児の主介護者である対象者とインタビュー日時の調整を実施した。その結果、これまでに重症心身障がい児の主介護者である母親11名にインタビューを実施した。その他、日程調整中の対象者が30名存在する。これまでに実施したインタビュー結果については、録音データを逐語録に起こした。さらに質的研究である修正版グラウンデッド・セオリーを用いて、初期の分析を実施した。これまでの分析では、重症心身障がい児の年齢、重症度、家族の状況によって、主介護者が認識するレスパイトケアの効果が異なることが明らかになった。この初期分析の結果については、学会発表に抄録を登録している。研究代表者および共同研究者所属施設の倫理審査の承認を取得後に、本調査を実施した。本調査は、インタビューガイドに基づいた半構造化インタビューを、重症心身障がい児(重症児)の主介護者を対象に実施した。インタビューでは、重症児および家族の人口統計学的情報、社会サービス利用状況、重症児を対象としたレスパイトケア利用による重症児への効果等について尋ねた。インタビュー結果は逐語録化し、修正版グラウンデッド・セオリーの手法を用いて分析した。分析結果の一部は、第19回東アジア看護学研究者会議(EAFONS)にて報告した。また第26回日本小児看護学会学術集会にて発表予定である。また今回の分析結果をもとにした調査の準備を実施した。当初の研究計画に沿って、重症心身障がい児の主介護者を対象とした調査を終了した。主介護者を対象とした調査をもとに、重症児へのレスパイトケア利用による効果について継続して明らかにする研究についても、予定通り準備が進んでいる。平成2627年度に実施したインタビュー調査の成果に基づいて質問紙を作成し、量的調査を実施するための準備を実施した。具体的には、インタビュー結果を質的分析によってまとめた成果をもとに、レスパイトケア利用が在宅で生活する重症心身障がい児におよぼす効果について検討するための質問紙を作成した。また最新の知見を得るために新たな文献検討・学術集会での情報収集を行い、その成果にもとづいて質問紙を推敲した。また、質問紙作成と並行して、訪問看護ステーションおよび短期入所施設等の重症心身障がい児にレスパイトケアを提供する調査施設との交渉を行っていた。しかしながら、本研究の対象者である重症心身障がい児の多くが該当する医療的ケアが必要な児に関する社会的状況が変化したことを受け、共同研究者と協議をした結果、当該年度における調査実施を見送った。具体的には、障害者の日常生活および社会生活を総合的に支援するための法律および児童福祉法の一部を改正する法律案(平成28年12月)によって生じる変化が大きいと考えた。上記の社会的情勢の変化を見極めた後に、変化に対応した内容で調査を実施できるように研究計画の修正を行った。障害者の日常生活および社会生活を総合的に支援するための法律および児童福祉法の一部を改正する法律案(平成28年12月)等、本研究の対象者である重症心身障がい児の多くが該当する医療的ケアが必要な児に関する社会的状況が変化したことを受け、当該年度の調査実施を見送った。重症心身障害者の日常生活および社会生活を総合的に支援するための法律や、診療報酬の変化によって、在宅療養をする重症心身障害児を取り巻く医療・教育・社会福祉制度が大きく変化した。これらの社会的情勢の変化について、関連する学術集会への参加を通して情報を収集した。重症心身障害児を体調としたレスパイトケアに関わる専門職者がどのようにこの変化を認識・対応しているか、制度の変更によるレスパイトケアの変化が、重症児にどのような影響を与えるかとうことが議論されていた。特に重症心身障害児の中でも、医療的ケアが必要な子どもについては、社会参加としてのレスパイトケアの意義を論じる成果が多く存在した。また高等学校卒業後の進路について、どのように家族と医療専門職者が協働して意思決定をするか、継続して支援をしていくかが課題となっていた。

これらの学会参加等による、社会的情勢の変化による重症心身障害児のレスパイトケアを取り巻く環境の変化について、平成29年度までに収集した母親に対するインタビューデータに対する質的分析をさらに深め、本研究の目的である重症心身障害児のレスパイトケアの効果について深く検証した。その結果を踏まえ、最新の知見を含む先行研究を対象に概念分析を行った。その結果、重症心身障害児の母親は、レスパイトケアの効果を、重症心身障害児と家族の現在の状況のみではなく、過去の状況の振り返りおよび将来の状況の予測に基づいて認識していることが明らかになった。よって、今後は、レスパイトケアの効果的な利用を促進するためには、重症心身障害児とその家族への効果について、主介護者である母親と家族が認識できるようなツールが有効と考えられる。レスパイトケア効果を検証することを目的に、重症心身障がい児の母親を対象に、インタビュー調査を実施し、修正版グラウンデッド・セオリーを用いて分析した。分析の結果、重症心身障がい児の将来の身体状況や社会との接点、医療や看護および社会福祉サービスの利用、家族の状況に対する認識が明らかになった。レスパイトケアを通じて地域で生活できること、将来の子どもと家族へのメリットが具体的な効果として語られた。これらの成果を踏まえ、レスパイトケア効果に関する概念分析を実施した。その結果、重症心身障がい児を対象としたレスパイトケアは継続的な効果を有することが明らかになった。レスパイトケア利用による重症心身障がい児への効果について、家族である主介護者の視点から明らかにしている過程にある。現時点までの初期分析によって、先行研究での知見に加えた新たな視点が明らかになりつつある。新たな対象者とのインタビューを日程調整も実施している。上記より、年齢、重症度、家族の状況について様々なバリエーションを有する重症心身障がい児の主介護者と対象にインタビューを実施することが可能な状況が整備されている。また今後実施予定である専門職者を対象とした調査についても、対象者紹介機関との調整を開始しており、一部の機関からは内諾を取得している。以上より、研究計画はおおむね予定通りに遂行されていると言える。研究計画にもとづいて、調査を進める。社会的状況の変化を踏まえて、平成2627年度に実施したインタビュー調査の成果に基づいて作成した質問紙を修正し、量的調査を実施する予定である。この調査を通して、レスパイトケア利用の、重症心身障がいを有するこどもへの効果について、検討する。家族看護重症心身障がい児の主介護者に対するインタビューを継続し、年齢、重症度、家族の状況について様々なバリエーションを有する対象者からのデータを取得する。その後、修正版グラウンデッド・セオリーを用いた分析を新たなデータが出現しなくなる状態に到達するまで継続する。その結果について取りまとめ、学術集会での発表を実施する。また専門職者を対象に、重症心身障がい児の主介護者に実施したインタビューから得られた知見に基づいた調査を実施する。その結果、専門職者が認識する重症心身障がい児へのレスパイトケア利用の効果を明らかにする。
中枢性疼痛に関わる求心路再編の可視化とその発達・維持の分子機構解明

末梢感覚神経切断により上行性感覚経路が遮断されると、しばしば幻肢痛等中枢性疼痛が生じる。そのような中枢性疼痛の神経基盤として求心路再編による求心性情報の混線が示唆されてきたが、その解剖学的実態および分子機構は不明であった。本研究では、マウスヒゲ感覚神経切断後に生じるヒゲ感覚視床内求心性線維の再配線現象に着目し、経路特異的求心路可視化法、視床神経細胞受容野解析、感覚試験、および視床特異的遺伝子欠損マウスを用いて、求心路再編の解剖学的実態、疼痛との関連、および求心路再編の必要条件としてのグルタミン酸受容体の関与を明らかにした。末梢感覚神経切断や脊髄損傷により上行性感覚経路が遮断されると、しばしば幻肢痛等中枢性疼痛が生じる。このような中枢性疼痛の神経基盤として視床回路再編に伴う求心性情報の混線が示唆されており、その回路再編の証明およびその発達・維持機構の解明が望まれている。本研究でそれらが達成されれば、中枢性疼痛の治療法開発の端緒となる可能性がある。最近申請者らは、三叉神経第二枝切断により、マウス視床中継細胞が多数の新規求心性線維投射を受けるようになること(内側毛帯線維再編)、さらに同時期に近隣下顎領域(三枝領域)に感覚異常が生じることを認めた(疼痛行動)。また再編回路には、通常存在しないGluA2受容体が出現した。そこで本研究では、まず内側毛帯線維再編を領域特異的に可視化し、次に内側毛帯線維再編と疼痛行動との相関関係を検討し、さらに視床GluA2受容体が、回路再編および疼痛行動の発達・維持に関与するか検討することを目的とする。すなわち中枢性疼痛神経基盤の回路/分子レベルでの解明を目的とする。初年度は、1.三叉神経第二枝切断による内側毛帯線維再編の領域特異的可視化、および2.三叉神経第二枝切断による疼痛行動の長期的時間経過を検討した。1.まず三叉神経第二枝領域由来内側毛帯線維に特異的に蛍光タンパク質を発現する遺伝子改変マウスを作成した。三叉神経第二枝切断後、当該マウスの二枝領域視床において二枝領域由来求心性線維終末の減少と非二枝領域由来求心性線維終末の増加を認めた。次に逆行性神経トレーサーを用いて非二枝領域由来求心性線維の起始核を検討したところ、三枝領域三叉神経核や後索核群であった。2.疼痛行動の時間経過を検討したところ、三叉神経切断一週間後から出現し半年後まで持続した。その他、次年度以降に用いるウイルスベクターおよび遺伝子改変マウスの導入および動作確認を行った。このような中枢性疼痛の神経基盤として視床回路再編に伴う求心性情報の混線が示唆されており、その回路再編および疼痛行動発達に関わる分子機構の解明が望まれている。本研究でそれが達成されれば、中枢性疼痛治療法開発の端緒となる可能性がある。そこで本研究では、まず内側毛帯線維を領域特異的に可視化し、次に内側毛帯線維再編とin vivoにおける視床神経活動、および疼痛行動との相関関係を検討し、さらに視床GluA2受容体が、回路再編および疼痛行動の発達に関与するか検討することを目的とする。平成26年度は、末梢感覚神経切断がin vivoにおける視床中継細胞の発火パターンおよび受容野に及ぼす影響を検討した。1.まずヒゲ感覚神経切断により、ヒゲ領域視床中継細胞の発火パターン変化を検討した。麻酔の影響を除くため覚醒動物から記録を行った。すると発火頻度の減少を認めた。視床中継細胞は持続的発火とバースト状発火の2つの発火パターンを生じるので、現在パターン別の頻度変化を検討している。2.次にヒゲ感覚神経切断後における、ヒゲ領域中継細胞の受容野変化を検討した。対比群ではヒゲ領域中継細胞はヒゲ領域の感覚刺激にのみ応答したが、切断群においてはヒゲ領域以外(三枝領域)に異所性受容野を認めた。その他、最終年度に用いるウイルスベクターおよび遺伝子改変マウスの設計・作成を行った。我々はこれまでに、三叉神経第二枝切断により、マウス視床中継細胞が多数の新規求心性線維投射を受けるようになること(内側毛帯線維再編)、さらに同時期に近隣下顎領域(三枝領域)に感覚異常が生じることを明らかにしてきた(疼痛行動)。また再編回路には、通常存在しないGluA2受容体が出現することを認めている。

そこで本研究では、まず内側毛帯線維を領域特異的に可視化し、次に内側毛帯線維再編とin vivoにおける視床神経活動、および疼痛行動との相関関係を検討し、さらに視床GluA2受容体が、回路再編および疼痛行動と発達に関与するか検討することを目的とする。平成27年度の研究実績概要は以下の通りである。1.三叉神経第二枝切断後、可視化した内側毛帯線維再編、視床神経細胞の受容野変化、および疼痛行動を、長期間追跡したところ、これらはすべて3ヶ月以上持続していた。2.二ヶ月齢の成獣マウスにおける三叉神経第二枝切断を検討したところ、内側毛帯線維再編、視床神経細胞の受容野変化、および疼痛行動は、幼若期(21日齢)における切断時と同様に発現した。3.視床中継細胞で特異的にGluA2受容体をノックアウトしたマウス(GluA2-cKO)において、三叉神経第二枝切断して、内側毛帯線維再編を検討したところ、再編が生じない傾向を認めた。今後当該GluA2-cKOマウスを用いて、視床回路再編、視床受容野変化、および疼痛行動の発現・維持メカニズムの検討を、さらに展開する予定である。末梢感覚神経切断により上行性感覚経路が遮断されると、しばしば幻肢痛等中枢性疼痛が生じる。そのような中枢性疼痛の神経基盤として求心路再編による求心性情報の混線が示唆されてきたが、その解剖学的実態および分子機構は不明であった。本研究では、マウスヒゲ感覚神経切断後に生じるヒゲ感覚視床内求心性線維の再配線現象に着目し、経路特異的求心路可視化法、視床神経細胞受容野解析、感覚試験、および視床特異的遺伝子欠損マウスを用いて、求心路再編の解剖学的実態、疼痛との関連、および求心路再編の必要条件としてのグルタミン酸受容体の関与を明らかにした。予定していた研究実施計画2点、すなわち1.末梢感覚神経切断がin vivoにおける視床中継細胞の発火パターンにおよぼす影響の検討、および2.末梢感覚神経切断が視床中継細胞の受容野におよぼす影響の検討、が達成されたため。加えて最終年度に用いるウイルスベクターおよび遺伝子改変マウスの設計・作成を行うことが出来た。神経生理学・神経科学一般、疼痛学最終年度においては、H26年度の計画を継続すると共に、内側毛帯線維再編および疼痛行動発達への視床受容体分子の関与検討を行う。すなわち視床特異的にグルタミン酸受容体やGABA受容体をノックアウトした動物を作成し、その動物が三叉神経第二枝切断により内側毛帯線維再編および疼痛行動を生じるか検討する。さらに内側毛帯線維再編および疼痛行動の時間経過および臨界期の有無を検討する。研究総括として成果を学術論文にまとめ発表する。時間的余裕に応じて、一度発達した内側毛帯線維再編および疼痛行動が、視床神経回路内の特定受容体分子をノックダウンすることで正常化されるか検討する。初年度に予定していた研究実施計画2点、すなわち1.遺伝子改変マウスおよび順行性・逆行性神経トレーサーによる再編回路の可視化、および2.疼痛行動の長期的時間経過の検討、が達成されたため。加えて次年度以降に用いるウイルスベクターおよび遺伝子改変マウスの導入および動作確認を行うことが出来た。次年度は、初年度の計画を継続すると共に、内側毛帯線維再編および疼痛行動“発達"への視床GluA2受容体の関与検討を行う。すなわち視床特異的にGluA2受容体をノックアウト(KO)した動物を作成し、その動物が三叉神経第二枝切断により内側毛帯線維再編および疼痛行動を生じるか検討する。最終年度は、主に内側毛帯線維再編および疼痛行動“維持"への視床GluA2受容体の関与検討を行う。