hpprc/llmjp-kaken huggingface dataset:
脳における膜型セマフォリン分子の役割とそのシグナル伝達機構

セマフォリン分子は異種の分子を認識するヘテロフィリックな細胞間認識分子の1つであるが,特に軸索誘導を反発性に制御する神経反発性分子として注目されてきた。しかしながら、このような活性が見い出されているセマフォリン分子は一部であり、ほとんどの分子についてその生理作用は不明である。セマフォリン分子は主に反発性に作用することが報告されそのシグナル伝達系について低分子GTPase Rhoファミリー分子の関与について報告されている。私達はクラス4の膜型セマフォリン分子であるSema4Dが、PC12細胞や胎生期の知覚神経細胞に対し、1)反発作用と反対の作用であるに神経栄養因子様神経突起伸長作用を有することを見い出した。TrkAinhibitor存在下ではSema4Dの突起伸長作用が抑制されたことから、Sema4Dの神経突起伸長作用にはNGF-TrkAシグナルが必要であることが示唆されたがそのメカニズムは不明である。2)私達は同神経突起伸長作用がSema4D受容体であるプレキシンとTrkAとの直接の関与によるか調べたが、残念ながらこれらの直接の関与は見られなかったのでさらに他の分子の関与について調べる必要がある。3)一方、プレキシンには細胞骨格の制御に関与するRhoを活性化するRhoGEFやRacが結合することから、Sema4D-プレキシンシグナルは直接、細胞骨格シグナルを制御し、突起伸長や退縮作用を引き起こすと考えられる。4)また、Sema4D欠損により脳障害動物での細胞死が促進されていることからSema4Dは神経突起伸長を誘導するだけでなく、中枢神経系では神経栄養作用を有していることが示唆された。以上の結果はセマフォリンが軸索誘導因子として機能する他に様々な機能に関与する分子であることを示唆し、その分子機構を解明することは神経再生の新たな治療診断法の開発に重要である。セマフォリン分子の神経反発性に作用することが報告され、そのシグナル伝達系について低分子GTPase Rhoファミリー分子の関与について報告されている。私達はクラス4の膜型セマフォリン分子であるSema4Dの脳内での機能を明らかにするためその発現を調べたところ、末梢神経系と異なりグリアに発現していることが判明した。そこで1)グリア細胞におけるSema4Dの機能について検討した。Sema4Dならびにその受容体であるプレキシンがミクログリアに発現していること、感染によってミクログリアの活性化が誘導され、形態変化や運動能の亢進ならびにサイトカインの誘導がおきることが知られている。このミクログリアの活性化に伴いプレキシン受容体の発現が誘導されること、Sema4Dはこれらのグリアの活性化を抑制することが判明した。現在これらの結果をまとめて発表の準備中である。また、2)Sema4D受容体であるプレキシンのシグナル情報伝達について解析した。プレキシンには細胞骨格の制御に関与するRhoを活性化するRhoGEFやRacが結合することから、Sema4D-プレキシンシグナルは直接、細胞骨格シグナルを制御し、突起伸長あるいは退縮作用を引き起こすと考えられる。ミクログリアではsema4D単独ではRhoの活性化はおきなかったが、あらかじめLPSなどでミクログリアを活性化しておくとRhoの活性化が誘導された。
ヒト免疫不全ウィルス感染者の唾液検査による治療効果および感染性判定法の確立

我々は、HIV感染者の口腔内ウイルスを評価するために、唾液中ウイルス量を正しく測定する独自の方法を考案した。この方法を用いて唾液中ウイルス量を決定し、血中ウイルス濃度、口腔内の炎症や唾液分泌速度との相関を評価した。この結果、唾液中ウイルスが血中ウイルス量と相関し、唾液腺から排出されることが考えられる。さらに、唾液中ウイルスの核酸の完全性を測定する新しい分析方法を開発した。この方法を用いることにより、より科学的に感染性について評価できる。唾液中のウイルス濃度は血中濃度に比べて低く、これらの研究結果は、HIVの口腔内分泌機序や唾液の感染性を明らかにするための基礎となるものである。研究計画の概要目的: HIV感染者の唾液検査による治療効果および感染性判定法の確立構想:(1)血液中と唾液中のHIV・RNA量の相関(2)HAART療法施行者の血漿中と唾液中の薬剤濃度の相関(3)HIV感染者唾液の感染性と唾液中のHIV・RNA分解レベルの関連以上の3項目について検証する。研究の進捗状況本研究は3年計画で行う。平成20年度は(1)血液中と唾液中のウィルス量の相関について行った。HIV罹患者から採取した自然唾液を、リアルタイムPCR:コバスTaqMan法(オート)(以下コバスTaqMan)、in-housePCR+ポアソン確立分布法(以下ポアソン)による2つの方法で定量した。血液中のHIV・RNA量についてはリアルタイムPCR:コバスTaqMan法(オート)にて定量した。17名(男性13名・女性4名)の被験者に対し、32回の唾液検査を施行した。ポアソンで28検体からウィルスが検出されたのに対し、コバスTaqMan法で検出されたのは12検体であった。また、定量された値については、両方の間に有意差は無かった。以上より、両定量法とも唾液中のウィルス量の定量は可能であり、感度においてはポアソン法が有意であったと考えられる。本件については、2008年11月に広島市で行われた第22回日本エイズ学会学術集会・総会にて発表を行った。唾液中のウィルス量を定量するにあたり、口腔内の血液の影響を懸念した。我々は、唾液中のヘモグロビン量を定量する方法を開発し、全検体の唾液中のヘモグロビン量を定量した。結果、唾液中に存在するヘモグロビン量と唾液中ウィルス量との間には有意差が無かった。以上のことから、HIV罹患者の全身状態の評価として唾液検体が有用であることがわかった。研究計画の概要目的:HIV感染者の唾液検査による治療効果および感染性判定法の確立構想:(1)血液中と唾液中のHIV・RNA量の相関(2)HIV感染者唾液の感染性と唾液中のHIV・RNA分解レベルの関連(3)HAART療法施行者の血漿中と唾液中の薬剤濃度の相関以上の3項目について検証する。平成20年度は(1)血液中と唾液中のウィルス量の相関について解析し、平成21年度は(1)に加え(2)HIV感染者唾液の感染性について研究を行った。唾液中ウイルス量については、平成20年度の研究で定量が可能であることが認められている。平成21年度は唾液中ウイルスの産生場所についてと感染性について研究をおこなった。唾液中ウイルスあ産生場所については、唾液中ウイルス量と血中ウイルス量・歯周状態・口腔内出血量との比較をおこなった。結果は、唾液中ウイルスは血中ウイルス量と歯周状態に強い関連が認あられた。さらに、血中ウイルス量より唾液中ウイルス量が高値を示す被験者が18名中3名確認できた。以上より、唾液中ウイルスは全身状態と相関を持ちながら、口腔内で独自に生産されている事が示唆された。本結果は、第63回NPO法人日本口腔科学会学術集会、追加報告とし第23回日本エイズ学会学術集会・総会にて発表した。唾液中ウイルスの感染性の研究は、平成21年度は感染力の高いプロウイルスを定量し評価した。プロウイルスの定量法は、in-house PCR+ポアソン確立分布法の逆転写酵素を省いた方法で測定した。定量の結果、唾液中のプロウイルスの割合は遊離ウイルスの1%以下であった。これは、感染性の高い血液のプロウイルスの割合約10%と比較しても明らかに低値であり、唾液の低感染性を示す理由の1つとなった。さらに、平成21年度の後半よりHIV-1遊離ウイスルの感染力の評価も行っている。評価法としては、HIV-1 RNAの損傷度(RNA鎖の長さ)を評価するものであり、現在プライマーを設計し、予備実験を行っている。研究計画の概要目的:HIV感染者の唾液検査による治療効果および感染性判定法の確立構想:

(1)血液中と唾液中のHIV・RNA量の相関(2)HIV感染者唾液の感染性と唾液中のウイルス分解レベルの関連(3)HAART療法患者の血漿中と唾液中薬剤濃度の相関以上の3項目について検証する。研究の進捗状況本研究は3年計画で行う。平成20年度は(1)血液中と唾液中のウィルス量の相関について解析し、平成21年度は(1)に加え(2)HIV感染者唾液の感染性について研究を行った。平成22年度は主に唾液中ウイルスの感染性について更なる研究を行い、新しい評価法の開発に繋がった。感染性の評価はプロウイルスの割合、ウイルス量や培養検査にて行われてきた。平成21年度の研究にて唾液のプロウイルス量は非常に低い割合であることが解析された。これにより、唾液は感染細胞を介しての感染の可能性は低い事が示唆される。しかし、唾液中にはプロウイルスの他に多くの遊離ウイルスが存在し、遊離ウイルスの感染力を評価しない限り唾液は低感染性とは言い切れない。平成22年度は、唾液中の遊離ウイルスのウイルス完全性を分析した。唾液中と血漿中のHIV-1のRNA鎖の長さを比べることにより、ウイルスの完全性の評価を行った。HIV-1RNA鎖の評価法は、逆転写を行った後のウイルス核酸に異なる5か所のプライマーを用いてreal-time PCRを行う。完全性の高い遊離ウイルスはPCRにて長いcDNAが多く合成され、完全性の低い遊離ウイルスでは短いcDNAが多く合成される。この方法を用いることにより、唾液のみならず他の体液でも感染力を分析することができる。我々が開発した新しい感染性の評価法は平成22年11月の日本エイズ学会にて発表を行っている。1名の感染者の唾液と血漿中の完全性を比較したところ、唾液中遊離ウイルスは血漿と比べ短いcDNAが多く合成された。以上の事から、唾液は低感染性であることが考えられる。今後は、より多くの被験者での解析が必要となる。
最も近い星形成領域におけるTタウリ型星の系統的サーベイ

本研究では、太陽系に最も近い星形成領城でTタウリ型星の深い系統的なサーベイを行い、原始惑星系円盤から原始惑星が形成される過程を詳細に研究するためのサンプルを多数検出することを目的とする。そこで、ハワイ大学と共同で同大学2.2m望遠鏡用にサーベイに最適化したグリズム分光撮像装置(WFGS2)を新規に製作する。さらに、この装置あるいは既存の装置を用いて上記のサーベイを行い、多数のTタウリ型星の検出することを目指す。また、合わせてサーベイする領域に存在する既知および新発見のTタウリ型星の詳細研究も行うことも目指す。不完全な部分があるものの平成15年11月上旬までに分光撮像装置を完成させ、ファーストライト観測をハワイ大学2.2m望遠鏡に装着して予定通り行った(Uehara et al.2004)。しかしながら、悪天候のため意味のあるサーベイデータを今回は取得することはできなかった。幸いなことには、作成した分光撮像装置の高光性能を評価できる最低限のデータは得る事ができ、ほぼ設計値通りになっており今後のサーベイ観測に有用な装置であることが確認できた。本研究では、太陽系に最も近い星形成領域でTタウリ型星の深い系統的なサーベイを行い、原始惑星系円盤から原始惑星が形成される過程を詳細に研究するためのサンプルを多数検出することを目的とする。そこで、ハワイ大学と共同で、地上で最も観測条件が良いマウナケア天文台の同大学2.2m望遠鏡用にサーベイに最適化した新しいグリズム分光撮像装置を製作し、上記のサーベイを行い、多数のTタウリ型星の検出することを目指している。本年度は、グリズム分光撮像装置の製作を主として行い、製作が順調に行けばハワイ大学2.2m望遠鏡でのテスト観測をする予定であった。しかしながら、グリズム分光撮像装置の広視野化を実現しかつ光学収差を十分補正できる光学系の設計に予想以上に時間がかかったため、分光撮像装置の製作は予定よりかなり遅れた。しかしながら、光学設計が完了し、設計および部品の調達は順調に進み、ファーストライト観測は来年度の10月とすることでハワイ大学と合意・決定している。現在、10月の観測の申請を作成中である。また、新分光撮像装置の開発が予定より遅れたため、平成15年2月にはハワイ大学現有のグリズム分光撮像装置も用いてTタウリ型星のサーベイ観測を一部開始した。観測夜が少なく装置の視野が狭いため非常に限られた領域の観測となったが、ハワイ大学側と直接密な打合せができただけでなく、現有の装置の問題点や参考にすべき点などが明らかになり、たいへん有意義であった。そこで、ハワイ大学と共同で、地上で最も観測条件が良いマウナケア天文台の同大学2.2m望遠鏡用にサーベイに最適化したグリズム分光撮像装置(WFGS2)を新規に製作する。さらに、この新製作のWFGS2あるいは既存の装置を用いて上記のサーベイを行い、多数のTタウリ型星の検出することを目指す。本年度は、VPHグリズムの制作など不完全な部分があるものの11月上旬までに分光撮像装置を完成させ、11月下旬からファーストライト観測をハワイ大学2.2m望遠鏡に装着して予定通り行った。しかしながら、天候が非常に悪く、観測できたのは合計で1晩たらずで、サイエンスとして意味のあるサーベイデータを取得することはできなかった。幸いなことには、作成した分光撮像装置の高額性能を評価できる最低限のデータは得る事ができ、ほぼ設計値通りになっており今後のサーベイ観測に有用な装置であることが確認できた。
改変レクチンおよび特異的抗体を用いた腫瘍マーカーの選択的バイオイメージング

本研究では、病態に付随した糖タンパク質の量的変動を特異的なモノクローナル抗体で捉え、かつ糖鎖修飾という質的変化を改変レクチンプローブを用いて検出することにより、腫瘍マーカーを精度良くイメージングすることを目標とした。本研究では、がん糖鎖抗原特異的な改変レクチンのスクリーニングを2種類の方法で行い、複数のクローンを単離した。取得した改変レクチンのFc融合タンパク質は、いくつかのがん細胞株や組織切片を特異的に染色し、抗体と合わせることにより、より良い診断法になり得ることが示された。タンパク質の機能調節には、転写翻訳レベルで量を増減させ活性を制御する量的な調節と、翻訳後修飾による質的な調節がある。がんなどの病態においては、これらの機能調節が破綻した状態であると考えられることから、これらの量と質の変化を同時に捉えることにより、精度ならびに感度の高い診断が初めて可能になると予想される。本研究では、病態に付随した糖タンパク質の量的変動を特異的なモノクローナル抗体で捉え、かつ糖鎖修飾という質的変化を改変レクチンプローブを用いて検出することにより、腫瘍マーカーを精度良くイメージングすることを目標としている。本年度は、おもに癌糖鎖抗原特異的な改変レクチンのスクリーニングを2種類の方法で行った。改変レクチンの作製は、マメ科レクチンをスキャフォールドとして用い、この糖結合部位にランダムなアミノ酸を導入しレクチンライブラリーとし、マウスT細胞2B4の表面に発現させた。その際、ストークおよび膜貫通ドメインをCD8、細胞質ドメインにCD3zetaを用いることにより、レクチンの糖鎖結合による架橋刺激をGFPの発現誘導でモニターできるin vitroの実験系を構築した。Tn抗原等を固相化したプレート上で上記の改変レクチン発現細胞を培養し、GFP陽性の細胞をセルソーターで濃縮する操作を3回繰り返したところ、陽性率が0.1%以下から5-30%まで濃縮することができた。一方、in vivoスクリーニングを目指し、腫瘍細胞に特異的に結合する改変レクチン発現細胞の濃縮を行ったが、改変レクチン発現細胞と腫瘍細胞をセルソーターを使わずに分離する方が選別の効率が好ましく、薬剤耐性をマーカーに選別をすることとし、ライブライリーの作製を行った。病態に付随した糖タンパク質の量的変動を特異的なモノクローナル抗体で捉え、かつ糖鎖修飾という質的変化を改変レクチンプローブを用いて検出することにより、腫瘍マーカーを精度良くイメージングすることを目標とする。本年度は、癌糖鎖抗原特異的な改変レクチンのスクリーニングを2種類の方法で継続し、がん糖鎖抗原に特異的な改変レクチンクローンを4つ単離した。改変レクチン発現細胞を濃縮後、限界希釈法によりクローン化を行った。各クローンの塩基配列の決定、改変レクチンクローンと個々の糖鎖との反応性を確認することにより、それぞれ1つずつ特異的なクローンを取得した。これらの糖認識部位のアミノ酸配列を比較したところ、保存したアスパラギンの2残基N末寄りのアミノ酸がTrpまたはTyr、3つC末寄りのアミノ酸がTyrまたはPheという規則性を持っていた。逆に糖結合活性を示さなかった計20種類のクローンでは、この規則性を満たさなかった。別法として、肺腺癌細胞株A549に特異的に結合する改変レクチン発現細胞クローンのスクリーニングを行い、1つのクローンを単離することができた。このレクチンはキフネンシン処理細胞への結合が上昇することから、高分子量の高マンノース型糖鎖を認識していると予想された。このクローンも、糖結合部位のアミノ酸に上記と類似の規則性が認められた。これら4つのクローンと各種がん細胞株との反応性を調べたところ、特にクローン2B1は扁平上皮癌であるME180およびHo-1-u-1に特異的に結合した。昨年度は、癌糖鎖抗原特異的な改変レクチンのスクリーニングを2種類の方法で行い、特異的な候補クローン4種類を取得した。本年度はこの改変レクチンをバイオイメージングのプローブとすることを目的とし、改変レクチンプローブの作成を主に行った。改変レクチンはマメ科レクチンの骨格をもっていることから、本来の2量体あるいは4量体となることが期待されたため、改変レクチンcDNAをpColdベクターに組み込み、大腸菌による発現を試みた。封入体となったために、グアニジンによる可溶化とリフォールディングを行い、可溶性の組換えタンパク質として精製した。組換え体改変レクチンは、マウス赤血球を用いて凝集活性を調べたところ、2種類に活性がみられ、多量体を形成していることがわかった。一方、組織切片の染色を目的として、免疫グロブリン(Ig)のFc領域との融合タンパク質の作成を行った。この発現ベクターを作成し293T細胞で発現させたところ、4つのクローンのうち3種類の発現に成功した。Fc融合タンパク質は培養上清に2量体として分泌され、プロテインGカラムで精製した。

また、高発現率のpCAGGSへのサブクローニングと安定発現細胞クローンを取得した。これらの組換え体タンパク質を用いて種々のヒトがん細胞株を染色したところ、特にFc融合タンパク質において明確な活性が認められた。レポーター細胞を用いてスクリーニングを行った際の特異性と大きな相違はなく、いくつかのがん細胞株に対して特に強い結合性を示した。また、Fc融合タンパク質を用いてがん組織切片の染色も行った。
倫理委員会の医事法的評価…諸外国との比較と実態分析を中心に

本年度の研究においては、世界の倫理委員会についての比較法的研究が主流を占めた。そこでは第一に、アメリカにおける病院倫理委員会の実態と役割を明らかにし、その法的問題点を明らかにすることができた。その成果は、後掲の『医事法の現代的諾相』の中に示されている。第二の研究テーマは、欧州、なかでもドイツの病院倫理委員の役割や機能を明らかにすることであった。この点はいまだ完成された単独の論文としては公表されていないが、部分的な成果は、後掲の『世界の医事法』の中のドイツ法の部で示されている。以上のように、本研究における比較法的部分の成果は着実なものとなりつつある。これらの成果の上に立ち、本年度はさらに医学部における法学研究および教育のあり方を考察してきた。現下の倫理委員会や治験委員会の問題も、帰するところ医学部内における規範のあり方や現範意識の醸成と深く結びつくものと考えられるからである。これらの成果については後掲論文において明らかである。また倫理委員会のあり方とも関連するが、従来の研究では欧米のそれについての研究が強調されてきた。しかし医療は日本人の生命観や死生観と強く結びついているため、この倫理委員会の問題も日本的な医療観の中で考察される必要がある。このためには欧米の倫理委員会についての研究もさることながら、アジア地域におけるそれとの比較も重要となってくる。このためにも研究のための手法の開発が確立されなければならない。本年度において残された課題としては、倫理委員会の実態分析がある。若干の地域へ研究者を派遺し、資料の収集に努めたが、いまだ万全であるとはいえない。この点は当初の計画どおり、第二年次における最も重要な研究課題となろう。
「小腸-膵β細胞」を枢軸とした候補遺伝子プールの構築による糖尿病遺伝子の同定

正常では食後の小腸栄養シグナル(インクレチン)によって膵β細胞のインスリン分泌が増強されるが、2型糖尿病ではこの作用が一義的に障害される。我々は単因子遺伝の2型糖尿病(MODY3)の解析から、HNF転写因子で制御された「小腸・β細胞の連動システム」が糖尿病発症に先行して障害されることを見い出した。既知のMODYおよび関連遺伝子はすべて両組織で発現している。さらに最近、インクレチン受容体欠損が単独で耐糖能障害を惹起することが報告された。従って、日本人の糖尿病遺伝子を「小腸-膵β細胞ライン」で探索することは重要である。本計画では、同組織ラインのHNF候補遺伝子の直接解析戦略と発現遺伝子を網羅するEST-マイクロアレイ戦略を開始した。先ず、ヒト膵ラ氏島遺伝子を網羅するために無作為選択によって1万個のESTを決定した。インスリノーマにおいてはインスリン合成や分泌に関連した遺伝子群の発現が上昇していると考えられたので、同主要組織由来のヒトESTも1万個を集積した。次いで、既知MODY遺伝子と罹患症例の臨床情報から、小腸がβ細胞と同じく糖尿病発症に関連する重要組織であることが判明したのでヒト小腸ESTも1.5万個を追加集積した。さらにラットに関する同様の計画においても、「特定C領域研究」の初年度に目標を達成した。遺伝子過剰発現または欠失マウスを個体レベルで解析するための基盤構築のために、マウス計画も精力的に進行中である。これらのESTを搭載するマイクロアレイシステムの基本反応条件も初年度の研究でほぼ樹立された。
エクソーム解析による新規パーキンソン病原因遺伝子の単離

新規の家族性パーキンソン病原因遺伝子を単離するため、常染色体優性遺伝性パーキンソン病家系(以下家系1)について解析を実施した。ゲノムワイドSNPsチップをもちいた連鎖解析を行った結果、候補領域を18カ所,合計198Mbの範囲に絞り込むことに成功した。次に次世代シークエンサーをもちいた高速シークエンスを行った。発症者3名について全エクソン解析(エクソーム解析)、1名について全ゲノム解析を実施した結果、4検体から合計約370万の遺伝子多型を検出した。この遺伝子多型から以下の方法で候補遺伝子多型を絞り込んだ。(1)先に述べた候補領域に存在している:約19万5千→(2) dbSNPに登録のない新規遺伝子多型:約3万8千→(3)エクソンまたはスプライス部位に存在している: 973→(4)解析した4名において共通または優性遺伝性に矛盾がない:299→(5)アミノ酸置換またはスプライス異常が予想される:10、以上により最終的に10種類の遺伝子多型が候補として残った。この候補について家系1の発症者および健常兄弟のゲノムDNAをもちいてサンガー法で検証した結果、9種は変異が確認されず、否定された。唯一残った遺伝子多型はスレオニン(T)がイソロイシイン(I)に置換するミスセンス変異であり、エクソームおよび全ゲノム解析共にヘテロ接合体変異として検出されていた。この変異は家系1において疾患との共分離が確認され、非血縁健常者524名から検出されなかった。さらに優性遺伝性パーキンソン病家系約400家系について候補遺伝子全エクソンのシークエンス解析行った結果、家系1とは別のミスセンス変異(R→Q)を検出した(家系2)。このミスセンス変異についても非血縁健常者519名から検出されなかった。以上の結果より、新規家族性パーキンソン病原因遺伝子の単離に成功した。24年度が最終年度であるため、記入しない。本研究の対象である常染色体優性遺伝性パーキンソン病家系から新規原因遺伝子を単離する目的で、3名の患者についてエクソーム解析を実施した。全エクソン領域の濃縮にはアジレント社のSureSelect Human All Exonキットをもちい、イルミナ社のGenome Analyzer IIxでシークエンスを行った。その結果、約80%のカバー率で3名の患者のエクソン領域の配列を得る事が出来た。さらに追加で1名の患者について全ゲノムシークエンスをイルミナ社のHiSeq 2000をもちいて実施した。この結果、全ゲノムの91%以上のカバー率で患者の全ゲノム配列を得る事が出来た。また、患者7名および非/未発症兄弟5名について、全ゲノムSbPsタイピングをアフィメトリクス社Genome-Wide Human SNP Array 6.0をもちいて行い、SNP HitLinkおよびMerlinソフトウエアをもちいてゲノムワイド連鎖解析を実施した。連鎖解析は本年度導入したワークステーション(HP Z600)をもちいた。連鎖解析およびエクソームまたは全ゲノム解析の結果を統合し、患者特異的遺伝子変異の絞り込みを行った。患者4名から合計約370万の多型を検出し、(1)連鎖領域に存在する,(2)SMPとして登録がない,(3)エクソンまたはスプライス領域に存在する,(4)非同義変異であるという条件で候補遺伝子変異を絞り込んだ結果、4種類の多型を見出すことが出来た。

以上の結果より、新規家族性パーキンソン病原因遺伝子の単離に成功した。24年度が最終年度であるため、記入しない。当初の計画通り、エクソーム解析を完遂でき、更に候補遺伝子変異を4種類まで絞り込むことが出来た。原因遺伝子単離までは至っていないが、本研究課題はおおむね順調に進展していると言える。今後、連鎖解析や絞り込みを様々な方法で行い、候補遺伝子変異の見落としが無いか検証すると共に、本年度の研究成果から見出された候補遺伝子変異について、非血縁健常群や他の常染色体優性遺伝性パーキンソン病家系群で変異の有無を検討していく予定である。
表面弾性波による半導体量子構造の電子状態の観測と制御

本研究は、半導体量子構造における電子状態と表面弾性波(SAW)フォノンとの相互作用を研究し、電子状態を観測するスペクトロスコピー技術の確立や、電子格子相互作用の人為的制御を目指すものである。SAWのみならず、量子ホール領域で試料端を伝搬するエッジマグネトプラズモン(EMP)や、印加した高周波電界など様々な時間依存ポテンシャルによる効果を視野に入れ、二次元量子ホール系と零次元量子ドット系という代表的な量子構造での研究を進めている。今年度は、試作したSAWキャビティの評価、SAW伝搬のシミュレーションのほか、結合二重量子ドットの相関トンネリングの観測、EMP波束のスクリーニング効果、二層系量子ホール状態に関する成果を得た。主な内容は下記のとおりである。1:結合二重量子ドットの電流ドラッグ効果:2つの二重量子ドット素子を流れる電流の相関に注目し、非常に大きな電流ドラッグ効果が得られることを示した。空間的に離れた2つの電子が同時にトンネルする2種類のコトンネリングを利用して、正または負の相関をもつドラッグ電流を得ることが出来る。その電流値の比は30%に達し、電流ミラー素子などへの応用が期待される。2:EMP伝搬速度のメカニズム:我々は、量子ホールエッジ状態を伝搬するEMPの群速度がゲート電圧に依存することを見いだし、可変遅延制御素子として働くことを示してきた。そのメカニズムを検討し、ゲート電極による遮蔽効果が主な原因であることを確認した。ゲート電圧の変化によって、エッジチャネルと金属電極との距離が遠くなると、遮蔽効果が薄れ速度が上昇すると考えられる。このことは、複数のエッジチャネルに速度差が生じることを示唆しており、発展性が見込まれる。本研究は、量子井戸・量子細線・量子ドットなどの半導体量子構造における電子状態とコヒーレントな表面弾性波(SAW)フォノンとの相互作用を研究することにより、単一電子状態や多体電子相関を観測するための新しいスペクトロスコピー技術を確立するとともに、電子格子相互作用を人為的に制御することにより可干渉性の高い量子構造の創造を目指すものである。二次元量子ホール系と零次元量子ドット系という代表的な量子構造での研究を平行して進めることにより、SAWによる物性研究の有用性と独自性を示す計画である。初年度の19年度は、SAWデバイスの作製を中心に、SAW伝搬の基本特性やシミュレーション、時間依存現象の測定技術に関する研究を行った。1:周波数領域・時間領域測定によるSAW反射特性の測定。対向する交差指電極(IDT)試料において、一方のIDTからマイクロ波または電気パルス波形を入射し、他方のIDTで検出される信号を解析した。IDT構造自身によってSAWが反射される様子から、ブラッグ反射により30%程度の反射率が確認された。素子条件を最適化することにより共振器構造の設計を目指す。2:局所的ポテンシャルの時間依存性測定半導体ポイント接合を利用したポテンシャル相関測定を提案し原理実験を行った。ポイント接合のゲート電極およびトレイン電極に独立のパルス電圧により誘起されるポンピング電流について、2つのパルス電圧の遅延時間依存性を調べることにより、ポテンシャルの相関・時間依存性を測定することができることを実験的に示した。今後は、表面弾性波の時間依存ポテンシャル測定に応用する計画である。3:新しい表面弾性波構造の試作を行った。高周波化(>10GHz)を目指して、二次元電子ガスを用いた単層IDT構造を試作し、量子ホール素子への表面弾性波印加のための試料を試作した。今年度は、時間依存ポテンシャル測定技術の考案と実証、量子ホール領域でのEMPパルスの伝搬特性、高周波電界を用いたNMR測定、SAWキャビティの試作などに関する成果を得た。1:局所的時間依存ポテンシャル測定:素子のゲート電圧とソース電極に独立なパルス電圧を印加した場合に流れる電流を解析することにより、ポイント接合に実際に印加されている時間依存ポテンシャルを得ることに成功した。さらに、AFM探針に印加した高周波パルス電圧が作る局所ポテンシャルを観測することにも成功した。2:EMPパルスの伝搬速度制御:1の手法を用いて、量子ホールエッジ状態をパルス的に伝搬するEMPのつくる時間依存ポテンシャルを測定した。ゲート電極に沿って形成されたEMPの群速度がゲート電圧に依存することを見いだし、EMPパルスに対する可変遅延制御素子として働くことを示した。3:電界制御核磁気共鳴:スピンドメインの形成された占有率2/3の分数量子ホール状態に時間依存ポテンシャルを印加することにより核磁気共鳴をおこし、核スピン状態を変化できることを示した。これは、電子スピンの偏極したドメインを空間的に変調することによって、核スピンの感じる有効磁場(変動磁場)に起因する新しいNMR技術である。4:その他:表面弾性波キャビティを試作し、キャビティ構造中に高周波信号を印加することにより、同構造内に作り込んだポイント接合の伝導特性が変調される様子を観測した。キャビティの特性との関連を調べる計画である。

本研究は、半導体量子構造における電子状態と表面弾性波(SAW)フォノンとの相互作用を研究し、電子状態を観測するスペクトロスコピー技術の確立や、電子格子相互作用の人為的制御を目指すものである。SAWのみならず、量子ホール領域で試料端を伝搬するエッジマグネトプラズモン(EMP)や、印加した高周波電界など様々な時間依存ポテンシャルによる効果を視野に入れ、二次元量子ホール系と零次元量子ドット系という代表的な量子構造での研究を進めている。今年度は、試作したSAWキャビティの評価、SAW伝搬のシミュレーションのほか、結合二重量子ドットの相関トンネリングの観測、EMP波束のスクリーニング効果、二層系量子ホール状態に関する成果を得た。主な内容は下記のとおりである。1:結合二重量子ドットの電流ドラッグ効果:2つの二重量子ドット素子を流れる電流の相関に注目し、非常に大きな電流ドラッグ効果が得られることを示した。空間的に離れた2つの電子が同時にトンネルする2種類のコトンネリングを利用して、正または負の相関をもつドラッグ電流を得ることが出来る。その電流値の比は30%に達し、電流ミラー素子などへの応用が期待される。2:EMP伝搬速度のメカニズム:我々は、量子ホールエッジ状態を伝搬するEMPの群速度がゲート電圧に依存することを見いだし、可変遅延制御素子として働くことを示してきた。そのメカニズムを検討し、ゲート電極による遮蔽効果が主な原因であることを確認した。ゲート電圧の変化によって、エッジチャネルと金属電極との距離が遠くなると、遮蔽効果が薄れ速度が上昇すると考えられる。このことは、複数のエッジチャネルに速度差が生じることを示唆しており、発展性が見込まれる。
気管支喘息における好酸球特異的分化誘導機構の解析

好酸球は、気管支喘息の病態であるアレルギー性気道炎症の組織傷害に深く関与する重要なエフェクター細胞であり、その分化には、IL-5が重要な役割を果たしていることが明らかとなっている。そして近年、IL-5Rα鎖トランスジェニックマウスを用いた解析により、IL-5は好酸球分化に特異的なシグナルを伝達するのではなく、好酸球前駆細胞に選択的に発現しているIL-5Rα鎖を介してその増殖を誘導していることが明らかになった。すなわち好酸球分化機構の解明には、IL-5Rα鎖の発現制御機構の解明が必須である。現在までIL-5Rα鎖の5'発現制御領域には2カ所の転写活性化部位(P1及びP2プロモーター)の存在が示されているが、その制御機構、特に好酸球特異的な発現のメカニズムは、依然不明であった。そこで本研究は、アレルギー性気道炎症を好酸球特異的に不活化し制御するために、好酸球におけるIL-5Rα鎖の発現を制御する遺伝子を単離し、好酸球特異的な分化誘導機構を明らかにする事を目的とした。そのため我々は、yeast one hybrid法の原理にレトロウイルス発現クローニング法を応用し、哺乳細胞内でDNA結合分子を単離する方法を開発した。この方法を用いて、好酸球由来cDNAレトロウイルスライブラリーをスクリーニングした結果、好酸球特異的にIL-5Rα鎖プロモーターの活性化を誘導するクローンが25クローン得られ、その塩基配列を決定した。コンピューターサーチの結果、25クローンのうち3クローンは、転写因子としての特徴を有していることが判明した。現在、単離されたクローンのIL-5Rα鎖発現誘導作用について確認作業中である。好酸球は、気管支喘息の病態であるアレルギー性気道炎症の組織傷害に深く関与する重要なエフェクター細胞であり、そしてその分化には、IL-5が重要な役割を果たしていることが明らかとなった。しかし、IL-5Rα鎖トランスジェニックマウスを用いた解析により、IL-5は好酸球分化に特異的なシグナルを伝達するのではなく、好酸球前駆細胞に選択的に発現されいるIL-5Rα鎖を介してその増殖を誘導することが明らかになった。すなわち、好酸球分化は、IL-5Rα鎖の発現誘導により制御されている。そして現在まで、IL-5Rα鎖の5'発現制御領域には2カ所の転写活性化部位(P1及びP2プロモーター)が存在することが示されている。しかし、その制御機構、特に好酸球特異的な発現のメカニズムは、依然不明のままである。そこで本研究はアレルギー性気道炎症を好酸球特異的に不活化し制御するために、好酸球におけるIL-5Rα鎖発現を制御する遺伝子を単離することにより好酸球特異的分化誘導機構を明らかにする事を目的とする。そのために我々は、one hybrid法の原理にレトロウイルス発現クローニング法を応用し、好酸球特異的にIL-5Rα鎖の発現を誘導する転写因子の単離を進めている。すでに好酸球cDNA由来レトロウイルスライブラリーの作製及びP1或いはP2プロモーターの活性化によりGFPを発現するプラスミドを安定発現する変異BAF3細胞の作製は完了しており、現在、大規模なスクリーニング作業中である。

現在までIL-5Rα鎖の5'発現制御領域には2カ所の転写活性化部位(P1及びP2プロモーター)の存在が示されているが、その制御機構、特に好酸球特異的な発現のメカニズムは、依然不明であった。そこで本研究は、アレルギー性気道炎症を好酸球特異的に不活化し制御するために、好酸球におけるIL-5Rα鎖の発現を制御する遺伝子を単離し、好酸球特異的な分化誘導機構を明らかにする事を目的とした。そのため我々は、yeast one hybrid法の原理にレトロウイルス発現クローニング法を応用し、哺乳細胞内でDNA結合分子を単離する方法を開発した。この方法を用いて、好酸球由来cDNAレトロウイルスライブラリーをスクリーニングした結果、好酸球特異的にIL-5Rα鎖プロモーターの活性化を誘導するクローンが25クローン得られ、その塩基配列を決定した。コンピューターサーチの結果、25クローンのうち3クローンは、転写因子としての特徴を有していることが判明した。現在、単離されたクローンのIL-5Rα鎖発現誘導作用について確認作業中である。
単細胞生物にみられるヘモグロビン様タンパク質の比較生理学:特ににその構造と機能

本研究の目的は、単細胞生物における特異なヘモグロビン様タンパク質が一体どのような分子構造をとり、どのような生理的機能を果しているのかを哺乳動物のHbやMbと対比させながら、分子進化的観点から解析することにある。本年度の成果を以下に示す。(1)原生動物Hbの分子構造の解析繊毛虫類のテトラヒメナを大量培養し、陽イオン交換カラム(CM cellulose)と陰イオン交換カラム(DEAE cellulose)を連続して用いることで、高純度のHbを得た。このヘモグロビンのSoret領域における吸収スペクトル及び磁気円偏光二色性(MCD)を測定したところ、通常の哺乳動物の場合と極めて類似していた。このことは、原生動物のヘモグロビンにも遠位His残基が存在しており、結合酸素分子を安定化していることを強く示唆している。(2)酵母Hbの高次構造の解析酵母(Candida norvegensis)からヘモグロビン様タンパク質を単離精製し、円偏光二色性(CD)を測定した結果、yeast Hbのヘリックス含量は全体で39%と見積もられた。従って、yeast Hbのヘム・ドメインのヘリックス含量を哺乳動物と同じ73%と仮定した場合、レダグターゼ・ドメインは17%しかヘリックスを含まないことになる。この結果から、酵母Hbはヘリックス含量の非常に高い酸素結合領域と、含量の非常に低い還元酵素領域が融合して形成されており、全く異なる高次構造を有する2ドメンイが連結した極めて興味深いものであることを示唆している。平成6年度には以下の点について新たな進展がみられた。二種の原生動物(Tetrahymena pyriformis及びTetetrahymena thermophila)を大量培養し、得られた菌体からヘモルロビン様タンパク質の単離精製法を検討した。その結果、陽イオン交換カラム(CM-cellulose)と陰イオン交換カラム(DEAE-cellulose)を連続して用いることで、高純度のサンプルを得ることに成功した。得られた酸性メト型のヘモグロビンの吸収スペクトルを測定したところ、通常の哺乳動物の場合と極めて類似していた。このことは、原生動物のヘモグロビン様タンパク質が遠位His残基を有していることを強く示唆している。今後はオキシ型の自動酸化反応を検討することにより、結合酸素の安定性について解析する予定である。酵母(Gandida norvegensis)からヘモグロビン様タンパク質を単離精製する際に、まずセルラーゼを用いて細胞壁を部分的に分解し、次にこの菌体懸濁液を凍結融解処理することによって細胞を充分に破壊して収率を上げることができた。また精製過程で、一部のヘモグロビンにおいて補因子であるFADが外れてしまう問題が生じたが、精製後に大過剰のFADを加え再結合させることで解決できた。平成7年度には、NADHによる還元実験を行い、ヘムとフラビンの酸化・還元状態の相関関係を速度論的、化学量論的に解析する予定である。この研究により、酵母のヘモグロビン様タンパク質の細胞内に於ける生理学的役割について、新たな知見が得られると期待される。本研究の目的は、単細胞生物における特異なヘモグロビン様タンパク質が一体どのような分子構造をとり、どのような生理機能を果たしているのかを、哺乳動物のHbやMbと対比させながら、分子進化的観点から解析することにある。(1)原生動物Hbの分子構造の解析絨毛虫類のテトラヒメナを大量培養し、陽イオン交換カラム(CM cellulose)と陰イオン交換カラム(DEAE cellulose)を連続して用いることで、高純度のHbを得た。

このことは、原生動物のヘモグロビンにも遠位His残基が存在しており、結合酸素分子を安定化していることを強く示唆している。(2)酵母Hbの高次構造の解析酵母(Candida norvegensis)からヘモグロビン様タンパク質を単離精製し、円偏光二色性(CD)を測定した結果、yeast Hbのヘリックス含量は全体で39%と見積もられた。従って、yeast Hbのヘム・ドメインのヘリックス含量を哺乳動物と同じ73%と仮定した場合、レダクターゼ・ドメインは17%しかヘリックスを含まないことになる。この結果から、酵母Hbはヘリックス含量の非常に高い酸素結合領域と、含量の非常に低い還元酵素領域が融合して形成されており、全く異なる高次構造を有する2ドメインが連結した極めて興味深いものであることを示唆している。
準結晶中励起子の非線型分光

準結晶中の電子励起状態の性質を研究する目的で、AlAs/GaAsの超格子のバリアー幅をフィボナッチ数列に配置したフィボナッチ超格子を用いてその光学的性質を調べた。特に、強いレーザー光を用いた非線型分光法に着目しフィボナッチ超格子系への応用を検討した。(1)反射型偏光分光法の検討:研究代表者によって開発された反射型偏光分光法をフィボナッチ超格子の系に応用するとどの様な情報が得られるかを検討した。その結果、偏光分光信号は、その面積強度が電子励起状態の状態密度に比例し、線幅がその準位の緩和時間の逆数に比例することが期待できることが明らかになった。後者は準結晶中の電子の局在非局在の情報を直接反映するものであり、準結晶に特有な物性を引き出す上が重要であると考えられる。(2)波長可変色素レーザーの開発:(1)の実験を行うためには単色性の良い波長可変レーザーが必要である。そこで、エキシマーレーザーを励起源とする+1秒色素レーザーを製作した。特に線幅を狭くするために、キャビティー内にダブルプリズムエキスパンダーを入れた。その結果、線幅、強度共に充分な性能を有する光源を得ることができた。(3)ルミネッセンスの励起スペクトル:上記のの光源を用いて、励起子発光を調べた所、フィボナッチ超格子からの発光とフィナボナッチ超格子に隣接した広い井戸からの発光を観測した。広い井戸からの発光をモニターし、レーザー光の波長をフィボナッチ超格子の励起子準位近傍に合わせ、レーザー光の波長の関数としてルミネッセンス強度を測定した。このスペクトルは、励起子準位の状態密度と伝播特性を反映したものとなるが、温度依存性の測定にその傾向が確認された。(4)予定:(3)の結果を正しく理解する為には(1)の方法により状態密度と緩和を分離することが必要であり現在準備を進めている。
欧州高等教育改革が及ぼす欧州域内外の高等教育プログラムへの影響に関する研究

本研究では、欧州高等教育改革(以下,ボローニャ・プロセス)は、ドイツ、イタリアでは、それまでの個々の教員と学生の研究を中心とする大学教育を共通の教育の枠組みによる互換性・流動性の高い体制へと変化させ、アジアではアセアン諸国を中心とする域内の学生交流と共通の単位互換制度の発展を促し、アメリカでは共通の学習成果とコンピテンシー(能力)の評価基準を活用したTUNING-USAという具体的なプロジェクトへと発展したことが判明した本研究では、欧州高等教育改革(以下,ボローニャ・プロセス)は、ドイツ、イタリアでは、それまでの個々の教員と学生の研究を中心とする大学教育を共通の教育の枠組みによる互換性・流動性の高い体制へと変化させ、アジアではアセアン諸国を中心とする域内の学生交流と共通の単位互換制度の発展を促し、アメリカでは共通の学習成果とコンピテンシー(能力)の評価基準を活用したTUNING-USAという具体的なプロジェクトへと発展したことが判明した今年度は、本調査研究の初年度ということで、研究者チーム全体で欧州の高等教育機関との交流並びに情報収集を主な目的として活動した。以下に21年度の活動を列挙する。[全員](1)6月26日、研究代表者・分担者4名で第1回目の打ち合せ会開催(東京)。[堀田](1)9月10-12日、CHER(高等教育研究者コンソーシアム)第22回大会に出席。イタリアの高等教育専門家であるパヴィア大学高等教育制度研究センター(CIRSIS)のロスタン教授(センター長)並びにミラノ・ビコッカ大学のモスカティ教授と22年度調査について相談。(2)9月14-15日、ローマで現地調査(訪問先、イタリア教育政策研究所(CERIS)、ローマ大学ラ・サピンツァ校)(3)9月16日19日、欧州国際高等教育学会(EAIE)の第21回大会に堀田、上別府、秋庭が出席し、ボローニャ・プロセスに関する発表等に積極的に出席し、また、欧州諸国の高等教育機関とも交流し情報を収集した。(4)ドイツの現地調査を実施し、カッセル大学、バノーバー大学、ハノーバー高等専門大学(FH)、ハンブルグ大学、ベルリン自由大学、フンボルト大学を訪問し、ボローニャ・プロセス並びに単位互換制度についてインタビューを実施した。カッセル大学では、欧州高等教育研究の第1人者であるタイヒラー教授と長時間にわたるインタビューが実現し、エラスムスの発展、ボローニャ・プロセスの影響等について多くの情報を得た。[秋庭](1)22年2月14-20日、米国の国際教育行政会議に出席し、欧米諸国の国際化について情報収集、(2)3月14-23日、マレーシアで現地調査を実施し、マレーシアの学生交流事業について調査。(訪問先:マラヤ大学、マレーシア国立大学、UCSI大学、マレーシア質保証委員会)[上別府](1)21年7月1-3日、欧州大学協会主催EU-アジア高等教育プラットフォーム・ラウンドテーブル(ブリュッセル)、及び7月5-8日、ユネスコ主催世界高等教育会議(パリ)に出席し、欧米諸国の国際化について情報収集。21年8月、米国においてボローニャ・プロセスの米国に対する影響に関する資料収集。今年度は、調査2年目に当たり、各研究者はそれぞれの担当地域で現地調査を行い、2011年2月には第1回中間結果報告として、AIEA([米国]国際教育行政会議)年次総会にて発表を行った。尚、本年度実施が計画されていたドイツ、イタリアにおけるアンケート調査は実施できなかったため、23年度に実施する予定である。以下は、22年度の活動の概要である。[全員]6月26日に比較教育学会の会場にて、打ち合わせ会を開催。[堀田](1)4月、ASEM(アジア欧州会合)にてアジアと欧州の単位互換並びに成績評価の互換に関して比較研究の結果を発表。(2)5月、広島大学高等教育開発センターのボローニャ・プロセス研究チームのメンバーに加わり、日本高等教育学会での共同発表に協力。(3)9月4日から25日までイタリアで現地調査し、ミラノ大学、ミラノ-ビコッカ大学、パヴィア大学、ミラノ工科大学、ボローニャ大学、ローマ第3大学、CERIS(イタリア教育政策研究所)、CIMEA(イタリア学術資格認証情報センター)、CRUI(イタリア大学長会議)を訪問。またイタリアのボローニャ・プロセスを推進した2名のボローニャ・プロモータ(専門家)と会談した。[秋庭]9月14-26日、マレーシアで現地調査を実施し、マレーシアの学生交流事業について調査。(訪問先:欧州委員会マレーシア事務局、マレーシア科学大学、マレーシア国立大学、JASSOマレーシア留学情報センター)、その後も、関係者とのフォローアップのためメール等で情報を収集。[堀田、上別府、秋庭]23年2月、AlEA(サンフランシスコ)において、左記3名がボローニャ・プロセスのアジア地域に対する影響に関する研究を発表。今年度は、研究者チーム全体でその研究成果を国内外の学会並びに論文等で発表した。以下に23年度の具体的な活動を記載する。[全員]5月に(全米)比較・国際教育学会(CIES)にてボローニャ・プロセスの欧州、北米、アジアへの影響について、研究チーム全員がそれぞれの担当地域並びにテーマについて発表し、6月には日本比較教育学会にて同様のテーマで堀田、上別府、秋庭の3名が発表できたのは、本研究成果の公表に十分な効果をもたらした。また、出版物としては、今年度は論文を3本執筆し、24年度以降も本テーマに関する著書の出版を計画しているので、本研究の成果は、今後もより広く公開されていくであろう。[堀田]

23年度は、欧州の現地調査は行わず、上記2つの国内外での発表のとりまとめを行い、論文としては、欧州における高等教育の発展について2本の招待論文を発表することができた。[秋庭]23年度のマレーシアにおける現地調査の後、関係者とメール等でフォローアップを行い、24年3月マレーシアの会議に参加して、情報収集をおこなった。学生交流のハブとなり域内交流を目指すには、高等教育の質保証が急務とされているが、高等教育改革が短期間に押し進められているため、大学関係者の間には大きな負担とミスコミュニケーションが生じていることが明らかになった。[上別府]24年2月AIEA(ワシントンDC)に出席し、ケンタッキー州におけるTuningプロジェクトの担当者へのインタビュー、及びルミナ教育財団・高等教育政策研究所訪問調査を行い、米国におけるボローニャ・プロセスのインパクトの1つであるTuning USAの実施状況について情報収集を行った。当初の3州が拡大し、現在は10州で行われており、米国内の高等教育のニーズ(特に大学修了率の増加)と連動していることが明らかになった。
口腔微生物由来の血中ＴＬＲリガンドに起因する糖尿病性腎症の促進機構の解明

重度歯周疾患を有する糖尿病患者は腎症を合併する危険性が2-3倍高いことが喫緊の問題となっています。私たちは糖尿病性腎症になった糸球体血管は免疫受容体TLRを発現すること、TLRと結合する歯周病原細菌Porphyromonas gingivalisの成分を微量投与した糖尿病マウスが、同様に投与した健常マウスの全生存期間内に、すべて腎症で死亡したことを示しました。扁桃、口腔粘膜や歯周ポケットなどから血中に入った細菌は解剖学的に腎臓に入ること、重度歯周疾患では、はみがきで容易に血液に細菌が入ることに原因があるのではないかと考えられました。現在、TLR拮抗剤による腎症予防研究に入りました。2011年に1070万人を数えた糖尿病は40%に腎症が合併することから、その予防は喫緊の課題となっています。しかし、糖尿病性腎症のメカニズムは明らかにされておらず、血糖と血圧をコントロールしても腎症に移行する方がいる理由はわかっていません。私たちは本研究で、糖尿病性腎症のヒトと実験的に糖尿病を起こしたマウスの腎では糸球体毛細血管が自然免疫受容体toll-like receptor (TLR) 2と4を発現することを示しました。毛細血管のTLR2/4発現は他の臓器血管では見られない現象です。糖尿病になると高血糖によって血中の蛋白が糖で修飾され終末糖化産物を形成し、様々な合併症の原因となると考えられています。腎糸球体は糸玉状の血管の塊で、血中物質が溜まり易いことから、糖尿病腎糸球体では終末糖化産物の蓄積が刺激となってTLR発現が起こるのではないかと考えました。TLR2/4は細菌を認識して炎症反応を起こします。そこで、糖尿病マウスに歯周病の原因菌であるPorphyromonas gingivalisの成分(pgLPS)を投与したところ、腎糸球体における炎症性サイトカインの発現、組織修復の過程でおこるコラーゲンの蓄積(糸球体硬化)と尿蛋白の増大が見られ、pgLPSを投与した健康なマウスが全数生存している6ヶ月以内に、pgLPS投与糖尿病マウスが全数死亡(人道的エンドポイントにて安楽死)しました。このことから、糖尿病では、糸球体にTLR2と4の発現が起こり、歯周病原因菌が糸球体硬化による糖尿病性腎症を促進させる可能性が示唆されました。2014年に公開された厚生労働省2012年国民健康・栄養調査における糖尿病の有病者数は約950万人に上り、その40%に糖尿病性腎症が合併します。重度歯周疾患を有する糖尿病患者は歯周疾患をもたない患者と比べて腎症を合併する危険性が2-3倍高いことが喫緊の問題となっています。糖尿病性腎症の病態像は糸球体硬化であるがその分子メカニズムは未解決です。今回の研究で、申請者らはヒトとマウスの糖尿病性腎症の糸球体血管がtoll-like receptor (TLR)を発現することを見出しました。TLRは主に貪食細胞が発現する自然免疫受容体で、細菌分子と結合してサイトカイン産生を誘導します。通常では、一般組織血管、また糖尿病の腎でも糸球体以外の腎血管における発現は見られません。おそらく糸球体血管は糸玉状の特殊構造のため、一般組織血管と比較して病原因子や免疫複合体が沈着し易く、糖尿病環境で発生した終末糖化産物AGEが糸球体血管に蓄積し慢性的に刺激することで、血管にTLRの発現をもたらすのではないか、と考えました。さらに今回の研究では、TLRと結合する歯周病原細菌Porphyromonas gingivalisの成分であるLPSを定期的に微量投与した糖尿病マウスが、同様に投与した健常マウスの全生存期間内に、すべて腎症で死亡したことを示しました。大腸など腹部の消化管から血液に入った細菌はすべて肝臓で殺菌されますが、扁桃、口腔粘膜や歯周ポケットなどから血中に入った細菌は解剖学的に肝臓に入れず腎臓に入ること、重度の歯周疾患ではブラッシングで容易に血液に細菌が入り、常に菌血症を起こすことに原因があるのではないかと考えられました。現在、私たちは、歯周病による糖尿病性腎症を予防する目的で、TLR拮抗剤による腎症の阻止の研究に入りました。解剖学、免疫学、予防医学研究課題の解決に向かって、実験計画は滞り無く進行しています。試薬の調達、マウスの作製、分析などすべて問題ありません。