hpprc/llmjp-kaken huggingface dataset:
フラクタルカイン阻害による血管炎症候群に対する新規治療法の開発

血管炎症候群におけるフラクタルカイン(FKN)の阻害による血管炎抑制効果を検討した。カンジダ培養液可溶性分画(CAWS)をマウスに投与し、冠動脈に血管炎を惹起した。FKN欠損マウスにおいてもCAWS誘導血管炎の程度には変化が見られなかった。また抗FKN抗体の投与によっても血管炎抑制効果は認めなかった。一方、レチノイドの投与により血管炎抑制がみられた。マウスにCandida albicans water-soluble fraction(CAWS)を投与することにより、血清中に抗好中球細胞質ミエロペルオキシターゼ抗体(MPO-ANCA)が出現し、冠動脈の血管炎が発症することが報告され、ANCA関連血管炎のモデル動物と考えられている。Balb/cマウスに、CAWSを5日間連続で腹腔内投与し、day28に心臓、肺、腎臓を摘出してHE染色などにより病理組織像を解析した。CAWSの投与により冠動脈周囲に著明な炎症細胞浸潤がみられ、血管炎の発症が認められた。しかしながら、肺、腎臓には血管炎を疑う所見は認められなかった。次に、フラクタルカイン欠損マウス、およびワイルドタイプマウスにCAWSを投与し、冠動脈の血管炎の程度をスコア化して比較した。フラクタルカイン欠損マウス、ワイルドタイプマウスともに、冠動脈に血管炎が発症したが、血管炎の程度はフラクタルカイン欠損マウスで軽度である傾向が認められた(血管炎スコアが低値であった)。今後、マウスのn数を増やし、フラクタルカイン欠損による変化(血管炎の程度、浸潤炎症細胞の変化など)をより詳細に検討していく。浸潤している炎症細胞の種類などの解析も行い、炎症部位でのフラクタルカイン、その受容体であるCX3CR1の発現も解析し、フラクタルカイン/CX3CR1相互作用の血管炎における役割を検討する。また、各種血管炎患者の病変部位におけるフラクタルカイン、CX3CR1の発現も解析していく。Candida albicans water-soluble fraction(CAWS)をマウスに投与することにより、血清中に抗好中球細胞質ミエロペルオキシターゼ抗体(MPO-ANCA)が出現し、冠動脈起始部に血管炎が発症する。ANCA関連血管炎のモデル動物として用いることができる。Balb/cマウスに、CAWSを5日間腹腔内投与し、28日後に心臓を摘出してHE染色により病理組織像を解析した。フラクタルカイン欠損マウス、ワイルドタイプマウスともに、冠動脈に血管炎が発症したが、血管炎の程度はフラクタルカイン欠損マウスで軽度である傾向が認められた。今後、マウスのn数を増やし、統計学的にも詳細に検討する。また炎症部位におけるフラクタルカイン、およびその受容体(CX3CR1)の発現を免疫染色にて解析を進める。各種血管炎患者(結節性多発動脈炎、顕微鏡的多発血管炎、巨細胞性動脈炎(側頭動脈炎)、Wegener肉芽腫症、高安動脈炎、Churg-Strauss症候群)の血清中、尿中のフラクタルカイン濃度を測定し、病勢との関連を検討するため、検体収集の手配をし、サンプルを集め始めた。また、病理組織を用いて、病変部位におけるフラクタルカイン、CX3CR1の発現も解析していく。フラクタルカイン欠損マウス、およびワイルドタイプマウスにCAWSを投与し、冠動脈の血管炎の程度をスコア化して比較した。フラクタルカイン欠損マウス、ワイルドタイプマウスともに、冠動脈に血管炎が発症した。血管炎スコアは、フラクタルカイン欠損マウスで低値である傾向がみられたが、統計学的な有意差は得られなかった。次に、CAWS誘導血管炎マウスに、抗フラクタルカイン抗体を週に3回投与し、同様に血管炎スコアを解析した。抗フラクタルカイン抗体投与群と、コントロール抗体投与群において、血管炎スコアに有意差は認めなかった。これらの結果より、CAWS誘導血管炎において、フラクタルカインの病態形成への寄与は低い可能性があり、その阻害による治療効果は認めなかった。CAWS誘導血管炎に対して、レチノイドの一つであるAm80を投与したところ、血管炎の抑制効果が認められたレチノイドが血管炎に対する治療薬となる可能性が示された。
選択的神経細胞死発生後残存シナプス前神経終末による情報伝達の機能的再構築

一過性脳虚血により選択的神経細胞死が発生した脳領域においては、入力線維性シナプス前神経終末は6カ月間以上にわたって正常な形態学的特徴を備え残存するとともに、グリア細胞は反応性グリア細胞として存在することが報告されており、その機能的意義が一体何であるか興味がもたれている。本研究では、スライス・パッチクランプ法を用いて、選択的神経細胞死発生後の脳領域(海馬CAl野)において、残存シナプス前神経終末とグリア細胞が新たな情報伝達の機能的再構築を行うようになるかについて検討した。スナネズミの脳温を37°Cに維持しながら3.5-4分間の一過性脳虚血を負荷し、血流再開2-4日後に全CAl錐体細胞が死に至る完全選択的神経細胞死を海馬CAl野に発生させた。その後,反応性グリア細胞をwhole-cell voltage clampし、グルタミン酸及びグルタミン酸受容体アゴニスト(NMDA, AMPA, Kainate)の直接投与、あるいはCAl野への入力線維であるシャッファー側枝、交連性線維の電気刺激により誘発される電流応答を観察した。その結果、残存反応性グリア細胞はグルタミン酸及びグルタミン酸受容体アゴニストの直接投与に対して明確な電流応答を示し、入力線維の電気刺激に対しては僅かな電流応答を示した。以上のことから、選択的神経細胞死が発生した脳領域においては、標的細胞を失ったシナプス前神経終末がその脳領域のグリア細胞に対して伝達物質の拡散的波及によるいわゆるシナプス外情報伝達を行っている可能性が示唆された。
軟体動物貝殻の炭酸カルシウム結晶の形態と欠陥を制御する有機基質の探索と機能解析

軟体動物の貝殻はバイオミネラルの一種であり、炭酸カルシウムと少量の有機基質から構成され、様々な微細構造を形成する。私達はアコヤガイの蝶番部に存在する靭帯から新規の酸性ペプチドLICPを明らかにした。私達はLICPがアラゴナイト結晶のc軸方向の成長を止め、繊維状のアラゴナイト結晶の形成に関与することを明らかにした。また、モノアラガイの貝殻抽出液にキチナーゼ活性を見出し、キチナーゼが貝殻の再構成に関与する可能性を見出した。本研究において、私達は軟体動物の貝殻微細構造の形成に重要ないくつかの有機基質の機能を明らかにすることができた。軟体動物の貝殻は炭酸カルシウムと少量の有機物から構成されるバイオミネラルである。貝殻内の炭酸カルシウムはそこに含まれる少量の有機物によって結晶の形態や方位が制御され、無機的な環境には存在しない特徴的な構造を有している。これまで貝殻からは多くの基質タンパク質の存在が明らかにされ、石灰化への関与が示唆されてきたが、炭酸カルシウム結晶の形態や結晶欠陥の制御をする有機基質については未だ明らかにされていない。そこで、本研究では結晶形態と欠陥に非常に大きな特徴を有する貝殻微細構造に着目し、その形態と欠陥を制御する有機質の探索と機能解析を行うことを目的とした。今年度においては、アコヤガイ貝殻靭帯部から石灰化を制御する因子であるペプチドであるLICP-1を、靭帯のアラゴナイト結晶の内部より見出し、逆相HPLCにより単離、精製、構造機能解析を行った。LICP-1は10残基のアミノ酸から成り、N末端にピログルタミン酸を有する酸性ペプチドであった。LICP-1は石灰化阻害活性を有し、炭酸カルシウム結晶と相互作用することが分かり、また結晶形成実験においてはアラゴナイト結晶の柱の伸長を抑制する効果があることが示唆された。また、LICP-1の遺伝子のクローニングを行い、LICP-1のcDNA配列の全長を明らかにした。LICP-1の後半には塩基性のペプチドであるLICP-2もコードされていたが、この役割は不明である。またLICP-1は靭帯に接するmantle isthmusにおいて発現が確認され、靭帯の形成に関与することが示された。このような酸性の低分子ペプチドが貝殻の微細構造に含まれることを示したことは、本研究が初めてのことであり、石灰化の機能解明に向けて新たな知見を与えるものである。二枚貝の蝶番には靭帯と呼ばれる構造が存在し、その内部に存在するアラゴナイト結晶は厚さが50 nm、長さが数umもある繊維状の構造を有しており、その形成メカニズムについては不明のままである。2013年度における研究で、アコヤガイ貝殻靭帯部のアラゴナイト結晶の内部から石灰化を制御する酸性ペプチドであるLICP-1を見出した。また、LICP-1の遺伝子配列を取得したところLICP-1の後半にはさらに10アミノ酸から成る配列が存在することが判明した。LICP-1は酸性のペプチドであったのに対し、後半のペプチドは塩基性であった。これらのペプチドを固相合成法より合成し精製を行い、炭酸カルシウム結晶形成阻害活性および炭酸カルシウム結晶形成実験を行った。その結果、酸性のペプチドであるLICP-1のみが炭酸カルシウム結晶と相互作用し、炭酸カルシウム結晶形成に影響を与えることが判明した。また、アコヤガイ靱帯のアラゴナイト結晶間の不溶性有機基質から細胞外マトリックス分解酵素(MMP)の内在性の阻害剤であるTIMPを新たに見出した。TIMPは繊維状の構造の形成に関与するという知見が知られており、靱帯の繊維状アラゴナイト結晶の形成に関与している可能性が示唆された。これまで貝殻からは多くの基質タンパク質の存在が明らかにされ、石灰化への関与が示唆されてきたが、炭酸カルシウム結晶の形態や結晶欠陥を行う有機基質については未だ明らかにされていない。そこで本研究では、結晶形態と欠陥に非常に大きな特徴を有する貝殻微細構造に着目し、その形態と欠陥を制御する有機基質の探索と機能解析を行うことを目的とした。二枚貝の蝶番部には靭帯と呼ばれる構造が存在し、その内部にある炭酸カルシウムのアラゴナイト結晶は幅が50 nm、長さが数umもある繊維状の構造を有しており、その形成メカニズムについては不明のままであった。私達は靭帯のアラゴナイト結晶の内部から10アミノ酸から成る新規の酸性ペプチドLICP(Ligament IntraCrystalline Peptide)を見出した。

LICPはアラゴナイト結晶と相互作用することで、結晶のc軸方向の伸長を抑制し、幅の小さいアラゴナイト結晶の形成に関与していることが示された。このような小さなアラゴナイト結晶が集まって配向することで、一つの長い繊維状の靭帯が形成されると予測された。そこで、さらに配向するメカニズムを明らかにするため、靱帯のアラゴナイト結晶の枠組みを作る有機基質から特異的基質タンパク質を見出した。このタンパク質はTIMP(Tissue Inhibitor of MetalloProteinase)の一種であることが分かり、有機物の繊維構造が生成と分解のバランスにより形作られると推測された。軟体動物の貝殻はバイオミネラルの一種であり、炭酸カルシウムと少量の有機基質から構成され、様々な微細構造を形成する。私達はアコヤガイの蝶番部に存在する靭帯から新規の酸性ペプチドLICPを明らかにした。私達はLICPがアラゴナイト結晶のc軸方向の成長を止め、繊維状のアラゴナイト結晶の形成に関与することを明らかにした。また、モノアラガイの貝殻抽出液にキチナーゼ活性を見出し、キチナーゼが貝殻の再構成に関与する可能性を見出した。本研究において、私達は軟体動物の貝殻微細構造の形成に重要ないくつかの有機基質の機能を明らかにすることができた。これまで申請者は特徴的な結晶構造と欠陥を有するアコヤガイ靱帯のアラゴナイト結晶からLICP-1とTIMPという二つのペプチドを新たに見出した。LICPは炭酸カルシウム結晶と相互作用し、アラゴナイト結晶のc軸方向の成長を抑制するという活性が明らかになった。このような低分子のペプチドが石灰化組織の形成に関与していることを見出したのは初めてのことであり、結晶の形態を制御する因子の探索という初期の目的を達成していると考えられる。また申請者は有機基質の繊維状構造の形成に関与していると思われるTIMPもアコヤガイ靭帯から見出している。この研究成果については特許を出願しており、今後の研究の展開が期待される。以上のことから研究はおおむね順調に進展していると考える。バイオミネラリゼーション、生物無機化学、生物有機化学、分析化学今後も炭酸カルシウム結晶の形態と欠陥を制御する因子を明らかにするために、アコヤガイ靱帯からの有機基質についての解析を進める予定である。LICP-1についてはより詳細に石灰化に与える影響の解析を進める。具体的にはLICP-1の後半にコードされたペプチドの役割やその切断様式のメカニズムを解明する予定である。またTIMPについては、MMPの阻害活性の確認およびアコヤガイ生体内での反応機構と繊維状構造の形成メカニズムを明らかにする予定である。当初の予定の通り、二枚貝靭帯部の結晶内部より新規の有機基質である酸性ペプチドLICP-1を見出し、その構造機能解析まで行うことができたため。LICP-1およびほかの因子を二枚貝靭帯部より明らかにし、靭帯形成のメカニズムを明らかにする。いくつかの成果においては特許が取得可能な成果も出てきたため、それに合わせた機能解析を行い、特許の取得も行いたいと考えている。
メタ磁性 転移とモーメント-格子の不安定性に関する研究

平成7年度はCeRu_2Si_2及びURu_<>Si_2の重い電子状態で観測されるメタ磁性の研究に関連して、Ce(Ru_<1-x>Rhx)_2Si_2(x=0.1、0.15)と(URu_<1-x>Rhx)_2Si_2(x=0.02、0.06)の熱膨脹、磁歪の測定による研究を計画した。今年度U(Ru_<1-x>Rhx)_2Si_2に関する研究は現在継続中であるがCe(Ru_<1-x>Rhx)_2Si_2の試料について十分の成果を得ることができたのでその結果について報告する。Ce(Ru_<1-x>Rhx)_2Si_2は0.05【less thanor similar】x0.3【less than or similar】の範囲で5K前後の温度で反強磁性オーダーする。この反強磁性はxに依存して磁気波数ベクトルの変化するスピン密度波であることが明らかとなった。このxの波にで比熱測定から求めたTkはほぼ一定の値であり約22Kである。T<22Kでは近似的に反強磁性的なスピン相関のあるパウリ常磁性である。反強磁性相関のあるパウリ常磁性がCeRu_<>Si_2のバンド構造によって決まるnestingでスピン密度波が発生していることを明らかにした。高温ではCeの4f電子はCe原子に局在し、低温ではKondo効果によりパウリ常磁性になる。そのパウリ常磁性からnestingによりスピン密度波が派生し、磁気モーメントが生ずる。磁性のこの変化に伴った体積が変化する。この事を実験てきに明らかにした。低温のパウリ常磁性でのnestingによる磁気モーメントの発生による体積増大は3d電子系の金属合金で観測されているINVAR効果と同一の現象である。INVAR効果の生ずるミクロな物理的原因は異なるが、本研究で観測された磁性の発生による体積膨脹は重い電子系でのINVAR効果と云ってよいと考えている。4f電子系での、このような磁性の発生と体積変化の関係は一般的な現象であると思われるが実験的に十分証明された訳ではなく、色々の物質で研究する価値はある。
ゲノム情報に基づく肝移植Ｃ型肝炎再発に対する革新的治療戦略の構築

全国多施設から506例のC型肝炎に対する肝移植臨床データベースを収集した。IFN治療後のVR216例(64.1%)、SVR157例(38.3%)。移植後5,10年生存率はSVR例94.1%,83.0%、非SVR例79.7%, 60.8%(p<0.001)であり、SVR達成が患者生存率に大きく関与していた。ドナーとレシピエントのIL28B遺伝子多型組み合わせを検討したところ、ドナー・レシピエントともにmajor allele群(n=110)の場合のみSVR達成率高率(58.2%)であり、肝移植症例におけるC型肝炎治療におけるIL28B遺伝子多型の重要性が示唆された。我々はこれまでに67例の肝移植症例において、DonorおよびRecipientのSNPが移植後のIFN治療効果に有意に相関することを示してきた。この結果を臨床応用していくためには、多施設共同研究を行い、IL28B遺伝子変異解析が肝移植後IFN治療の効果予測において有用であることを確実に証明する必要がある。現在、全国の他施設共同研究施設におけるC型肝炎患者に対する移植症例のデータ集積および遺伝子多型解析に使用するレシピエントおよびドナーのPBMCもしくは切除検体から抽出したDNAを収集している。それとともに、IL28Bの遺伝子多型を簡便に検出するため、本邦に多いrs8099917(T:major allele, G:minor allele)にSNP解析を絞って検討することにし、特異的Taqman probeを作成しStepOnPlus;リアルタイムPCRシステム(Applied Biosystems)を用いてgenotypingを行う検出系の構築を行った。この検出系の解析はこれまでのdirect sequencing法の解析結果と100%マッチし、かつより簡便な操作で遺伝子多型が検出されることが判明した。これまでのプレリミナリーな結果では、レシピエント、ドナー両者がmajor alleleであればVR率80%、SVR率57%と高い奏効率が得られるが、いずれか一方がminor allele保有者であると、VR率40%、SVR率20%と、両者がminor allele保有者であった場合のVR率46%、SVR率20%と同程度まで、著明に奏効率は低下することが判明しているが、より症例数を増やした解析を今後行っていく予定である。全国の他施設共同研究施設におけるC型肝炎患者に対する移植症例のデータ集積および遺伝子多型解析に使用するレシピエントおよびドナーのPBMCもしくは切除検体から抽出したDNAを収集している。それとともに、IL28Bの遺伝子多型を特異的Taqman probeを作成しStepOnPlus;リアルタイムPCRシステム(Applied Biosystems)を用いて検討する系を立ち上げた。共同研究施設から合計514例のC型肝炎に対する生体肝移植のデータベースを収集・構築し、ドナー198例、レシピエント231例の合計429例のDNAの抽出を行うことができた。臨床データベースの解析から、514例のC型肝炎に対する生体肝移植の後、366例にIFN治療が導入され、216例がVRに、157例がSVRに至ったことが判明した。VR率、SVR率はそれぞれ59.0%および42.9%であった。またIFN製剤は60.4%の症例でPeg-IFNα2b、28.9%の症例で通常型IFN、10.7%の症例でPeg-IFNα2aが使用されていた。治療開始時期および治療量の設定は施設によりそれぞれであった。C型肝炎に対する移植後生存率は、5年および10年後でSVR例ではそれぞれ94.1%および83.0%、非SVR例でそれぞれ79.7%および60.8%(p<0.001)であり、SVRが患者生存率に大きく関わっていることが判明した。対象患者に於いては75.6%の症例がTT型のIL28B遺伝子多型をもち、それ以外のTGあるいはGG型はそれぞれ23.5%および0.9%であった。ドナーおよびレシピエントのIL28B遺伝子多型がTTのものでは有意にSVR率が高率であったが、TGあるいはGGのものではSVR率は非常に低値にとどまった。また、これまでに、移植前後および移植後IFN+RBV治療中の生検肝組織を材料とし、IFNによって強く誘導されるISG15mRNA発現量を定量的RT-PCRで検討したが、レシピエントではSNPの有無と相関していたが、ドナーでは関係していないという興味深い結果を得ており、in vitroにおいて確認中である。

それとともに、IL28Bの遺伝子多型を特異的Taqman probeを作成しStepOnPlus;リアルタイムPCRシステム(Applied Biosystems)を用いて検討する系を立ち上げた。これまでのプレリミナリーな結果では、レシピエント、ドナー両者がmajor alleleであればVR率80%、SVR率57%と高い奏効率が得られるが、いずれか一方がminor allele保有者であると、VR率40%、SVR率20%と、両者がminor allele保有者であった場合のVR率46%、SVR率20%と同程度まで著明に奏効率は低下することがこれまでの検討で判明している。現在、全国から集積した症例からのDNA抽出およびgenotypingの検討を行うと同時に、肝移植peg-IFN+RBV治療の効果、およびHCV再発によると考えられる肝線維化および肝機能障害の臨床データの集積を行っている。これらの臨床データとgenotypingの結果を総合的に解析することにより、肝移植後IFN治療におけるレシピエントおよびドナーのIL28B遺伝子多型の意義を明らかにすることができると考えている。また、これまでに、移植前後および移植後IFN+RBV治療中の生検肝組織を材料とし、IFNによって強く誘導されるISG15mRNA発現量を定量的RT-PCRで検討したが、レシピエントではSNPの有無と相関していたが、ドナーでは関係していないという興味深い結果を得ている。主任研究者が平成23年度途中に研究施設を移動したため25年度が最終年度であるため、記入しない。1肝移植後のIFN治療の感受性とDonorおよびRecipientにおけるIL28B遺伝子のSNPの相関C型肝炎に対する肝移植症例は全国的にみても限られた施設でのみ行われているため、全国的な症例の登録および遺伝子解析を行い、再発したHCVに対するIFN治療の効果を追跡検討していく予定である。また、本邦における肝移植症例のほとんが生体肝移植であり、Donorは血縁、特に親子が多く、Haplotypeが一致する症例が多い可能性がある。これを解消するために、脳死肝移植症例の検体をより入手、解析し、再発HCVに対するIFN治療感受性におけるDonorおよびRecipientのSNPの意義を検討する予定である。25年度が最終年度であるため、記入しない。(1)HCV-RNAの変異とIL28B遺伝子のSNPの相関:HCV-RNA変異とIFN感受性が相関する機序は不明な点が多く、今回研究対象としたIL28B遺伝子のSNPが関与している可能性が十分に考えられる。そこでIFN感受性が判明している移植患者の臨床検体を用いて、Core領域内の70番目および91番目のアミノ酸置換、NS5A領域内のISDR、IRRDRの変異数とIL28B遺伝子のSNP(rs8099917、rs12980275)の相関を検討する。さらに、相関を認めたウイルスゲノムの変異に関して、その変異を遺伝子型1bのcloneであるCon1をbaseとした細胞内で複製を検討可能なreplicon systemを用いて、ウイルスゲノムの変異の有無でIFNλの感受性に差が認められるか否か検討する予定である。(2)IL28B遺伝子のSNPとISGの発現量の相関:慢性肝炎患者において抗ウイルス治療前のISGのmRNAが高い症例はIFN治療効果が不良であることが報告されている。
天体周りの冷却ガス内におけるダスト粒子の非平衡凝縮

天体周りのガス内におけるダスト粒子形成問題に関連し、以下の理論的研究をおこなった。1、均質核生成理論とMDシミュレーションとの比較核生成理論は、理論から得られる核生成率が、核生成実験から得られるものと桁で一致しないという問題点がある。本研究では近年MD(分子動力学)シミュレーションによる数値計算が行われていることに注目し、核生成理論とMDシミュレーションとの比較方法について調べた。MDシミュレーションと同じ状況下で理論計算を行い核生成率やダスト粒子数を時間の関数として得、この結果とMDシミュレーションとの結果を比較することで従来の理論モデルの妥当性について調べた。我々はこの研究内容を8月に行われた月惑星シンポジウムにおいて口頭発表した。2、凝縮のMDシミュレーション1の研究を行った結果、理論から得られる核生成率は、MDシミュレーションから得られるものとも桁で一致しないことが分かった。そこで我々は新しい理論モデルの構築を目指し、凝縮のMDシミュレーションを行うことにした。数値計算を行う際、東京工業大学河村研究室のMD計算プログラムを用いた。現在、圧力、粒子数などを変えた様々なMDシミュレーションを行っているところである。
エネルギー準位統計における高次相関の普遍性と量子系の半古典論

エネルギー準位分布相関の普遍性は、不純物を含む半導体の固体物理や量子カオス系の半古典論において指導的な役割を果たす概念であり、ランダム行列モデルによって再現される。ランダム行列モデルの研究とその微視的な正当化の二つの面において、近年大きく発展している研究分野である。最近の進展として、組合せ論におけるYoung Tableauxの理論との関連を通じて、普遍的な相関の概念は、表面成長過程や非対称排他過程などの非平衡統計物理におけるゆらぎ現象にも応用されることがわかってきた。このような非平衡統計物理への応用における基本モデルとして、多体ランダムウォークのVicious Walker問題をとりあげ、Walker間の任意次数の相関関数が、一般に四元数要素をもつ行列の行列式の形に書けることを示した。四元数要素は、離散測度上の直交多項式であるHahn多項式を使って書き表される。さらに、時間と空間の適当なスケーリング極限(Diffusion Scaling Limit)をとることによって問題を連続化して、Walker間の動的な相関関数の(Walker数無限大の極限における)漸近的な振舞を評価することにも成功した。これにより、新しい非平衡統計物理への応用において、普遍的になるべき基本物理量が明らかになった。また。動的相関関数の結果は、量子系のエネルギー準位統計においては、不純物を含む系あるいは量子カオス系に対して磁場をかけたときの応答に相当するものであり、その微視的あるいは半古典的な導出が興味深い問題となってきた。量子系のエネルギー準位統計において発見された準位分布のゆらぎの普遍性は、不純物を含む半導体の固体物理や量子カオス系の半古典論において指導的な役割を果たす概念となり、対応するランダム行列モデルの性質の解明が飛躍的に進むことになった。近年になって、フレーバーの数に関係した1パラメータの自由度を含むより精密な形で、普遍性は格子ゲージ理論のスペクトルにも見出せることが明らかになってきた。ここで量子系の半古典極限に対応するのは、場の内部状態数無限大の極限である。量子系の半古典極限において普遍性を生じるメカニズムを明らかにするために、格子ゲージ理論からの普遍的多準位相関の導出を厳密に行った。特に、普遍的相関に対応する鞍点(内部状態数無限大の極限において積分の値に最も寄与する点)の唯一性を初めて証明した。これにより、限定された場合についてではあるが、現象論としてのランダム行列モデルに完全な微視的正当性を与えることができた。半古典量子論においても、類似の状況が起こっていることが予想されるが、その解明は将来の課題である。また、格子ゲージ理論のスペクトルに現れる普遍的多準位相関関数の具体的な関数形を厳密に評価することにも成功した。さらに、量子重力理論における行列模型に動的な多準位相関関数の評価技術を応用し、多くの相互作用するエルミート行列の中に異なる対称性(実対称、四元数自己双対または反対称エルミート)の行列が一つだけ混じっている場合について、多行列多準位相関関数が四元数の行列式の形に書けることを証明した。また。
骨髄細胞移植とRunx2遺伝子導入による大腿骨頭壊死再生モデル

難病指定である大腿骨頭壊死症に対して人工関節手術を回避可能な骨再生による治療が求められている。本研究の目的は大腿骨頭壊死動物に対する自己骨髄細胞移植術モデルを作製し自己骨髄細胞移植およびCbfal/Runx2の細胞への導入による骨再生効果を評価することである。昨年度は壊死モデルの確立、移植後の組織学的評価が主体であった。本年度はさらに足根骨凍結壊死モデルを利用した実験をすすめた1)大腿骨頭壊死を再現し得る骨壊死動物モデルの確立(昨年度)至適週齢、ステロイド投与量、投与時期等の確認を行い、約60%以上の確率で大腿骨頭の壊死を認めており、これまでの報告と同様の結果を得た。2)自己骨髄細胞移植術モデルの確立壊死モデルラットに対して骨盤骨より自己骨髄血の採取を行い、2回遠心法により赤血球層とplatelet poor plasmaを排除し有核細胞層を採取、股関節の後方アプローチで大腿骨頭近位部を展開し壊死骨頭に穿孔、Runx2遺伝子導入間葉系幹細胞を注入移植した。骨組織の形態計測により再生、壊死の評価を行った。組織学的には、コントロールに比較し、壊死領域の縮小、骨再生が更新することを報告した。しかし、注入細胞の分化、増殖についてのトレースがまだ不十分であり、移植後の細胞挙動の解析を次年度の課題としていた。本年度、これまでの壊死モデルに、コントロールでも再生を認め、よりよいモデルの確立のために、ウサギ足部足根骨を摘出、凍結により骨壊死を作成後、皮下包埋による骨髄血移植後の壊死骨の再生を評価した。コントロールに比較し、骨髄血移植での良い再生を認めた。さらに、上記の濃縮骨髄血移植での評価のために、足根骨モデルを同様に作成し、組織評価、骨形態計測での評価を行い、凍結壊死モデルの妥当性、骨再生の優位性の結果を得ている。結果は今後発表予定であるがさらに、この濃縮骨髄血に対してのRunx2遺伝子導入による評価を予定している。本研究の目的は大腿骨頭壊死動物に対する自己骨髄細胞移植術モデルを作製し自己骨髄細胞移植およびCbfa1/Runx2の細胞への導入による骨再生効果を評価することである。実験経過は以下の如くである。1)大腿骨頭壊死を再現し得る骨壊死動物モデルの確立易卒中高血圧自然発症ラット(SHRSP)に対して骨壊死の大きな誘導因子となるステロイド剤の筋肉内注射を行い大腿骨頭壊死のモデルを作製した。至適週齢、ステロイド投与量、投与時期等の確認を行い、約60%以上の確率で大腿骨頭の壊死を認めており、これまでの報告と同様の結果を得た。しかし4注入細胞の分化、増殖についてのトレースがまだ不十分であり、移植後の細胞挙動の解析を次年度の課題としている。
ニーズ表明の難しさを踏まえた対話プロセスを実現する：発達障害の子どもと合理的配慮

本研究の目的は、合理的配慮の提供にあたり、ニーズ表明の難しさを踏まえた対話プロセスが実現されるよう、学校関係者が現在の対話プロセスを自己点検し、改善することをサポートする研修プログラムの開発にある。2019年度に行う子どもたちへのヒアリング調査の結果や文献調査(理論研究)をもとに、2020年度に学校関係者の協力を得ながら研修プログラムの開発を、2021年に試行実施と効果検証を行う。
母子の生活習慣と小児成人病リスクファクターの関連

1.調査実施状況真岡市大内地区の3小学校1中学校計666名の児童生徒に対して,アンケートによる日常生活状況,生活習慣の調査を行い,データの提供を受けた小児成人病検診データとリンケージを行った。親に関する生活習慣の調査は,汎用の「生活習慣ドッグ」質問紙を用い,2次検診対象児童の親ならびに希望者の計108名よりデータを得た。また,親の身体状況について希望者67名の検診成績の提供を受けた。調査・収集したデータはリンケージののちデータベース化を行った。2.研究成績母子の身体状況の中で,肥満度,最大・最小血圧および血清コレステロール等の血液生化学検査成績において,統計的に有意な相関が認められた。母子の生活習慣の関連では,食習慣を中心に有意な関連が認められ,特に肉・油脂の摂取,塩分,糖分の摂取は母子で強い関連を示した。また,料理への関心が低い親の場合には子供の塩分摂取が多くなるなど母親の食習慣が子供に強い影響を与えていることが確かめられた。さらに,母親の食習慣は子供の食習慣だけでなく,料理への関心が低い母親の子供は検診によるリスクコアが高い,洋風の食事を好む親の子供もリスクコアが高いといった母親の食習慣が子供の小児成人病リスクへ与えている影響が確認された。今後の展開母親の生活習慣は,対象児童生徒の一部についてのみ実施したが,母親の対象集団に関して偏りが存在する可能性が残されたため,今後対象数を増やして調査を行う必要があると考える。また,遺伝要因と生活習慣の子供の小児成人病リスクに対する影響の大きさの比較は,父親の身体状況に関する情報の欠如している現段階では不十分であったため,さらに父親に関するデータを追加する予定である。
植物の難溶性リン酸塩溶解物質分泌機構の遺伝子解析と低リン酸ストレス耐性植物の育成

環境の悪化にともない土壌の不良化が進行する中で、人口に見合う食糧を持続的に供給するためには、あるいは減少する緑地を回復させるためには、不良貧栄養土壌でも十分に生育可能な、すなわちストレス耐性植物を育成することが有効な手段の一つである。世界の農耕地の40%は酸性土壌といわれ、そこでは可溶化したAlによって作物の生育が阻害されると共に、Alとリン酸が結合して不溶化し植物はリン酸欠乏となる。一方、地球上に極在するリン鉱石資源は、その推定採掘可能量はあと数十年であるといわれ、21世紀には食糧生産に必要なリン酸肥料の不足が余儀なくされている。予測される21世紀の地球環境では、食糧生産のためのリン酸は、既耕地ではこれまでの施肥によって土壌中に蓄積された固定リン酸(Al塩やFe塩)を可溶化・吸収できる植物を育成することや、あるいはリン酸施肥量を極少量としても高度に吸収利用可能な植物、即ち低リン酸ストレス耐性植物の育成が重要な対策となる。本研究では、7科20種類の植物について、難溶性のリン酸鉄(III)の植物による利用について検討したその結果、レタス(Lactuca sativa)が最も顕著であった。そこで、レタスのリン酸欠乏にともなう根の生理的応答について検討した結果、H^+を放出し根圏を酸性化すると共に、Acid phosphataseを分泌することや、リン酸鉄(III)を溶解する物質を分泌することを見出した。これらのことは、レタスによるリン酸欠乏時のリン酸獲得機構が、根圏を酸性化してAcid phosphatase活性を維持し有機態リン酸の無機化を促す一方で、リン酸鉄(III)の可溶化を図るなど、土壌中に存在する種々の難溶性リン酸塩に対し、それぞれを可溶化させるために複数の応答機構が同時に誘導される多様な機構であることを意味している。こうした応答機構のうち、まず、リン酸鉄(III)を溶解する物質の構造の解明について検討した。レタスのリン酸欠乏栽培した水耕残液から吸着樹脂を用いて根分泌物を補集し、それをTLCで分画したところ5つに分画され、その内の2画分がリン酸鉄(III)をよく溶解した。現在、これらの構造解析を行っている。
β細胞におけるSrcの役割とGPCRシグナルとの関連性

糖尿病状態ではチロシンキナーゼSrcの活性化により膵β細胞内の酸化ストレスが増加しインスリン分泌が減少していること、またGPCRリガンドはそのSrc活性化を抑制し酸化ストレスを軽減する新たな作用を持つことを今までに明らかにした。今回、β細胞におけるSrcの役割について、糖尿病状態のみならずグルコースによるインスリン分泌やGPCRリガンドによる増強機構にSrc分子が関与していること、そのメカニズムとしてグルコキナーゼの活性調節を行っていることが明らかとなり、インスリン分泌におけるSrcの重要性が示された。糖尿病状態では膵β細胞内の酸化ストレスが増加しインスリン分泌が減少していること、それはチロシンキナーゼSrcの活性化によることを申請者らは明らかにしてきた。また、GPCRリガンドはcAMPを増加させインスリン分泌増強効果を発揮するが、一方で糖尿病状態でのSrc活性化を抑制し酸化ストレスを軽減する新たな作用を持つことを申請者らは近年明らかにした。しかしながら詳細なメカニズムは不明である。したがって、β細胞におけるSrcの役割について解明すること、GPCRシグナルのSrc制御機構を解明し新たなインスリン分泌増強作用により糖尿病治療法を見出すことを本研究の目的とした。まず、Srcのインスリン分泌機構への関与について検討するために、β細胞株INS-1細胞へsiRNA導入によりSrc発現を低下させると、ブドウ糖によるインスリン分泌は減少した。分泌に重要なATP産生、Ca2+の細胞内流入とオシレーションもSrc-siRNAにより同様に減少した。その原因として、解糖系の指標となるglucose utilizationが低下していたこと、グルコキナーゼの発現自体は変化していないがその活性が低下していることが明らかとなった。さらに、GPCRリガンドであるインクレチンホルモンのGLP-1やGIPによるインスリン分泌増強も、Srcノックダウンにより減少を示した。以上の結果より、糖尿病状態のみならず膵β細胞インスリン分泌機構自体にSrc分子が関与していること、そのメカニズムとしてグルコキナーゼの活性調節を行っていることが明らかとなった。このことより、Srcの膵β細胞における役割を明らかにしただけでなく、予想に反してSrcがミトコンドリア内ではなく解糖系上流で関与していることが示され、Src分子の新たな調節メカニズムについて提示し、新たなインスリン分泌改善薬の標的としての可能性を示すことができた。糖尿病状態では膵β細胞内のチロシンキナーゼSrcが活性化していることにより酸化ストレスが増加し、インスリン分泌が減少していることを申請者らは明らかにしてきた。また、cAMPを増加させるGPCRリガンドは糖尿病状態でのSrc活性化を抑制し酸化ストレスを軽減する新たな作用を持つことを近年明らかにした。本研究の目的は、糖尿病β細胞におけるSrcの役割について解明すること、GPCRシグナルのSrc制御機構を解明し新たなインスリン分泌増強作用により糖尿病治療法を見出すことである。まず、Srcのインスリン分泌機構への関与およびメカニズムについて検討するために、Srcを多く発現しているインスリノーマ由来の細胞株INS-1細胞にSrc-SiRNAを導入し発現を低下させると、ブドウ糖によるインスリン分泌は減少した。また、ミトコンドリア基質となるピルビン酸によるインスリン分泌に対しても減少効果を示した。ブドウ糖によるATP産生はSrc-SiRNAにより有意に減少し、ピルビン酸によるATP産生も同様に減少した。ミトコンドリアの呼吸鎖に関与する各タンパクの発現自体はSrcのノックダウンにより影響を認めなかった。一方で、解糖系の指標となるglucose utilizationを測定したところ、Srcノックダウンにより解糖系の減弱が認められた。さらに、GPCRリガンドによるインスリン分泌増強もSrcノックダウンにより減少を示した。以上の結果より、膵β細胞インスリン分泌機構にSrcが関与していること、それはミトコンドリアだけではなくその上流の解糖系にもSrcが何らかの影響を及ぼしていることが明らかとなった。このことは、Srcの膵β細胞における役割の一部を明らかにできただけではなく、Srcのインスリン分泌機構における重要性が示される結果となった。本研究の目的は、糖尿病β細胞におけるSrcの役割について解明すること、GPCRシグナルのSrc制御機構を解明し新たなインスリン分泌増強作用を示すことにより、糖尿病治療法を見出すことであるであるが、今回の研究結果では、Srcの膵β細胞における役割について、インスリン分泌および分泌機構に重要なATP産生、解糖系について評価することができた。また機能だけではなくミトコンドリアタンパクの発現調節に関しても検討した。結果として、Srcがミトコンドリアタンパク発現には影響を及ぼさず、インスリン分泌機構の機能に大きく関与していることが明らかとなり、β細胞におけるSrcの重要性が確認できた。特に、ATP産生の場であるミトコンドリア部分だけでなく、予想に反してそれより上流の解糖系においてもSrcが関与していることが今回の結果で明らかとなった。このことは、Srcのインスリン分泌における役割が多岐にわたっている可能性を示しており、Srcの役割の解明を進めていくことにより、インスリン分泌におけるSrcの意義や糖尿病における動態を示すことができると確信する。

またGPCRリガンドによるインスリン分泌増強に対するSrcの制御については、インスリン分泌実験結果からSrcの関与が明らかとなり、今後ブドウ糖によるインスリン分泌とは別の角度から検討を進める予定である。インスリン分泌機構におけるSrcの役割について、シグナル伝達関連分子を同定するために、Srcに直接結合している分子群を免疫沈降法をはじめとするさまざまな手法を用いて単離し、それが既知の分子か未知の新たな分子であるのかを、複数見つかった場合は個々に検討し、それぞれの活性制御機構について明らかにする。さらに、同定されたSrc関連分子群の機能や活性状態、制御シグナル機構について、正常な状態と糖尿病での状態(代謝障害下、酸化ストレス亢進下など)とでどのような違いが生じているのかを明らかにし、糖尿病におけるβ細胞機能破綻機構について明らかにする。また、GPCRとSrc間のシグナル伝達を明らかにする目的で、GPCRに直接Srcが結合していることが他の細胞で報告されていることから、β細胞におけるGPCRから直接Srcを介する経路が存在している可能性を検討する。並行してSrcがβ細胞の細胞質だけでなくミトコンドリアにも存在するかどうか、およびミトコンドリア機能に対して影響を及ぼすかどうかを検討する。存在が確認できた場合、β細胞ミトコンドリアにアデニリルシクラーゼやcAMPシグナルに関連する他の分子の存在の有無を確認し、それらがβ細胞ミトコンドリアでのATP産生に影響を及ぼしているのかどうかを検討し、SrcのATP産生制御機構を明らかにする。さらに、糖尿病状態においてどのように変化しているかどうか、数種の糖尿病モデル動物を用いて比較検討し、糖尿病状態での障害・異常メカニズムを明らかにする。申請者はβ細胞の研究を長年行ってきており、さまざまな測定技術を開発・習得済みである。したがって、この研究を遂行するにあたり必要な技術や実験手法、それに伴う機械設備はすでに整っている。したがって、次年度の研究費は各実験手法における試薬類や実験器具類等、物品類の購入に主に使用する。
自主的創意型の規制緩和政策における法構造をめぐる公法学的研究

本研究では私企業等による自主的創意型の規制緩和政策を取り上げ、現行法制度の意義を公法学(行政法学)の観点から問い直すことを目的とする。このため、自主的創意を生み出す実態を知見として得ることが重要となるが、これと関連する諸分野を意識しながら、何が現時点で課題となっているのかを明確にする。この場合、「規制のサンドボックス」制度を素材とし、同制度の発祥国であるイギリスにおける関連法制度(金融法制等)を前提にしながら、日本および海外の動向について、できる限り具体的な諸事例を発見したうえで、現代的な規制緩和政策に係る課題の理論的解明を試みる。
ナノサイズ光学窓の形成による超解像効果発現の最適条件の理論的探索

<最終年度の研究実績>複数機能層(InSbとSb2Te3)を持つ光ディスクの物理シミュレーションを行った。その結果、入射光強度が比較的小さくても超解像は起こるが、InSbやSb2Te3を単独で機能層とした場合に比べ、解像度が向上するような利点は得られないことが分かった。<研究期間全体の研究実績>(1)機能層材料の融解による光学誘電率変化のメカニズムを明らかにすることを目的に、Sb2Te3を対象にした第一原理計算を行った。Sb2Te3結晶は半導体であるが、融解によってフェルミ準位付近の電子状態密度が増大し金属的な電子状態に変化する。しかし、可視光領域の光学誘電率実部の値は小さな負の値となり、典型的な金属とは異なっていることが分かった。また、融解による波長405nmでの光吸収の減少が示されたが、この起源は波長800nm付近の光学遷移の減少によるものであることが分かった。融解によって光吸収が増大するInSbとの比較を行い、結晶状態におけるフェルミ準位付近の電子状態の違いが、両者の性質の違いの原因であることを見出した。(2)超解像技術のキーとなる微小光学窓の形成メカニズムの理論解析のために、過渡現象を考慮した新しい物理シミュレーションシステムの開発を行った。InSbを機能層とした計算では、超解像状態の応答関数はダブルピーク構造を持つことが示された。応答関数から得られる予測シグナル波形は超解像再生シグナルの実験データを良く再現した。Sb2Te3を機能層とした場合、融解領域のサイズは、同じ入射光強度のInSbの場合より1.52倍大きく、融解領域の位置がディスク回転方向へ大きくずれるために、実質的な光学窓が小さくなり超解像現象を引き起こすことが分かった。また、超解像状態の応答関数は、InSbと大きく異なり、少し非対称な単一ピーク構造であった。1.大規模計算のための準備:本研究で実施予定の大規模モデルの物理シミュレーション計算に使用するワークステーションを新たに本予算で購入し、シミュレーションソフトウェアのインストール等の計算システムの構築を行った。2.高温・熔融状態の光学誘電率の第一原理計算:本年度は超解像のための機能層材料として有望なSb2Te3を対象に、第一原理計算ソフトウェアVASPを用いて、第一原理分子動力学計算(ab-initio MD)を行い、溶融状態Sb2Te3のシミュレーションを行った。結晶状態Sb2Te3をスタートとして、2000K-9psの過熱後に、1200Kの平衡状態で溶融状態構造モデル(密度や総原子数の異なる複数のモデル)を作成した。これらのモデル構造を用いて電子状態と光学誘電率の計算を行った。計算結果は、融解によりSb2Te3の電子状態は半導体から金属的へと変化し、波長405nmでの光吸収が減少することを示した。この光学吸収の変化は、研究分担者による実験結果と概ね合っていることが確認された。これらの計算結果は、モデル構造の密度に敏感であることも分かった。3.過渡現象を考慮した光伝播-熱伝導の連成物理シミュレーション:従来の定常状態のシミュレーションでは考慮していなかった効果を取り入れるため、過渡現象を考慮した新しいシミュレーションシステムの開発を行った。有限要素法ソフトウェアCOMSOLのTransient機能を用い、微小時間幅毎に微小ピット構造を移動しながら光伝播と熱伝導の同時計算を行えるようにした。また、微小構造の移動は、モデルのメッシュ構造を変形させずに誘電率の空間分布を与える数式を時間的に変化させる方法を初めて用いた。本年度は、比較的粗いメッシュによる動作実証確認用モデルによる計算を行い、今回新たに採用した機能が実際に正常に動作することを確認した。新しい計算用ワークステーションの導入と計算システムの構築は予定通り完了した。また、第一原理計算によるSb2Te3の光学誘電率の計算もほぼ完了した。ただし、計算結果の解析(融解による誘電率変化の起源の理解や実験結果との比較検討)が十分できていない。過渡現象を考慮した物理シミュレーションシステムは、融解熱の効果を考慮すると計算が収束しないことがあるという問題が残っているが、それ以外の新しい機能の動作確認がほぼ完了した。幾つか細かい問題はあるが、概ね計画通り研究は進んでいる。1.高温・融解状態の光学誘電率の第一原理計算:超解像に最適な材料の探索と融解による光学誘電率変化のメカニズムを明らかにすることを目的に、Sb2Te3を対象にした第一原理計算を行った。分子動力学計算による融解状態の構造モデル作成、結晶状態と融解状態の電子状態及び光学誘電率の計算は昨年度ほぼ完了したが、本年度は計算結果の詳細な解析を実施した。Sb2Te3結晶は半導体であるが、液体状態への相変化によってフェルミ準位付近の電子状態密度が増大し金属的な電子状態に変化する。また、融解による波長405nmでの光吸収の減少が示されたが、この起源は波長405nmでの光学遷移の減少によるものではなく、より長波長である800nm付近の光学遷移の減少によるものであることが分かった。2.過渡現象を考慮した光伝播ー熱伝導の連成物理シミュレーション:超解像技術のキーとなる微小光学窓の形成

メカニズムの理論解析のために、過渡現象を考慮した新しいシミュレーションシステムの開発を行った。昨年度は粗いメッシュによる動作実証に成功したが、融解熱の効果を取り入れた計算が収束しない問題が起こった。本年度は、この問題を融解熱が生じる温度範囲を最適化することによって解決し、InSbを機能層とする大規模モデル計算を行った。計算結果を解析し、融解熱の効果によってInSb層の融解領域がディスク回転方向にずれることが分かった。また、計算によって求められた超解像状態の応答関数は非対称なピーク構造を持つことが示された。以前の定常計算による計算結果と概ね似ているが細かい部分に違いが見られ、予測シグナル波形は超解像再生シグナルの実験データを良く再現することを確認した。本年度に予定していた第一原理計算によるSb2Te3の光学誘電率の計算結果の解析を行い、波長405nmにおける光吸収の融解による変化のメカニズムを明らかにした。また、Sb2Te3とInSbの違いについても概ね理解することができた。他の材料(GeSbTeなど)については、現在計算の準備を始めたところである。過渡現象を考慮した物理シミュレーションシステムは、融解熱の問題も解決し、完成することができた。本年度に予定していた大規模モデル計算を実施し、超解像状態の応答関数を求めることができた。これらの計算結果を解析しInSbを機能層とする超解像現象のメカニズムを理解することができ、研究計画で予定していた結果を得ることができた。1.高温・融解状態の光学誘電率の第一原理計算:超解像に最適な材料探索と融解による光学誘電率変化のメカニズムを明らかにすることを目的に、第一原理計算を行ってきた。昨年度までにSb2Te3の計算と分析を完了したが、計算に用いた液体構造モデルの密度とサイズに関して再検討を行った。Sb2Te3は融解に伴い密度が約12%減少する。この密度減少が融解状態の光学吸収を小さくする変化を引き起こすことを明らかにした。また、原子個数135個と235個の二つのモデルサイズによる計算結果を比較したところ、両者はほぼ同じであった。これにより、どちらのモデルサイズも光学誘電率の検討に十分であることが確認できた。昨年度行ったSb2Te3の計算結果の分析・検討を、InSbとの比較という観点からさらに深めた。融解による光吸収変化(波長405nm)は、Sb2Te3では減少し、InSbでは増大する。これは、結晶状態におけるフェルミ準位付近の電子状態の違いによるものであることが分かった。2.過渡現象を考慮した光伝播ー熱伝導の連成物理シミュレーション:超解像技術のキーとなる微小光学窓の形成メカニズムの理論解析のために、過渡現象を考慮した新しいシミュレーションシステムの開発を行ってきた。本年度は、融解による光吸収変化がInSbと全く異なるSb2Te3を機能層とする大規模モデル計算を実施した。融解領域のサイズは、同じ入射光強度のInSbの場合より1.52倍大きく、融解領域の位置がディスク回転方向へ大きくずれるために、実質的な光学窓が小さくなり超解像現象を引き起こすことが分かった。また、超解像状態の応答関数は少し非対称な単一ピーク構造であり、InSbのダブルピーク構造とは大きく異なることが分かった。
新規なt-PA依存性肝再生メカニズム

本研究課題では、血栓溶解に中心的な役割を果たすプラスミノゲンアクチベーター/プラスミン系の肝再生過程における役割について検討した。その結果、プラスミノゲンアクチベーター/プラスミン系は肝細胞の増殖に寄与する可能性が示唆された。さらに、生体内では肝障害後、プラスミノゲンが一連の修復反応を惹起するために必須の分子であることが明らかになった。プラスミノゲンアクチベーター(PA)/プラスミン系は肝臓の組織再生・再構築における中心的な役割を果たしているが、組織性PA(t-PA)に焦点をあてた研究は未だほとんどない。本研究課題では肝再生過程におけるt-PAの新たな役割を解明すること、を目的とする。1. t-PAによる細胞内シグナル経路活性化に関する研究:マウス初代培養肝細胞において、t-PAは濃度依存的にERK1/2のリン酸化を誘起した。さらにインヒビターを用いた阻害実験の結果から、t-PAはリジン結合部位を介して肝細胞に結合し、自身のプロテアーゼ活性依存性にERK1/2経路を活性化する可能性が示唆された。2. t-PAの肝細胞増殖促進作用に関する研究:マウス初代培養肝細胞において、t-PAは肝細胞の増殖能を有意に亢進礼、この効果はt-PAの酵素活性阻害薬によって消失した。また、PAインヒビターであるPAI-1の遺伝子欠損マウス由来初代培養肝細胞は、野生型マウス由来肝細胞と比較して増殖能が高く、その培養液中にはt-PAが大量に存在すること、さらに、t-PAの活性阻害薬によって増殖が抑制されることを見出した。3.新規な肝傷害モデルの確立:光化学反応によって局所的な肝細胞傷害を誘起する新規な肝傷害モデルを確立した。本肝傷害モデルでは、これまで非常に困難であった傷害部位の修復過程を定量的に評価することが可能になり、肝修復過程におけるt-PAの新たな役割を解明するために有用なモデルであると考えられる。以上より、t-PAは肝細胞に結合しプロテアーゼ活性依存性に細胞シグナルを誘起し、さちに肝細胞の増殖能を亢進する可能性が示唆された。来年度は新規に確立した肝傷害モデルや既存の肝障害モデルを用いて、肝再生過程におけるt-PAの関与をt-PA遺伝子欠損マウスを用いて検討する予定である。我々はこれまでに、t-PAが肝細胞に結合しプロテアーゼ活性依存性に細胞シグナルを誘起して、肝細胞の増殖能を亢進する可能性を見出している。本年度は、肝再生過程におけるt-PA/プラスミン系の新しい役割についてt-PA遺伝子欠損マウスおよびプラスミノゲン遺伝欠損マウスを用いて検討した。肝障害後の修復過程において、野生型マウスでは障害部位周囲にマクロファージの集積が観察された。さらに、障害部位周囲にはマクロファージのケモアトラクタントであるMCP-1を発現した好中球の集積が認められ、マクロファージの集積はMCP-1の中和抗体によって抑制された。また、障害部位周囲では肝細胞の増殖、血管新生および活性化型星細胞集積に伴う膠原線維の蓄積が認められた。一方、プラスミノゲン遺伝子欠損マウスではこれらすべての修復反応が認められなかった。しかしながら、t-PA遺伝子欠損マウスでは肝臓の修復および肝細胞の増殖に変化は見られなかった。以上より、プラスミンは肝障害後に惹起される修復反応に必須の分子であることが明らかになった。さらにプラスミンはマクロファージの集積に伴って引き起こされる肝細胞の増殖、活性化型星細胞の集積や血管新生などの修復反応においても重要な役割を果たしていることが明らかになった。これまで、t-PA遺伝子欠損マウスを用いた検討では計画通りの結果が得られていない。しかしながら、昨年度の研究成果と肝再生過程におけるプラスミンの多様な役割を合わせ考えると、t-PAは肝細胞増殖以外の修復反応に関わる可能性が未だ残っており、今後、さらに詳細な検討が必要である。