hpprc/llmjp-kaken huggingface dataset:
卵細胞質異常に起因する胚発生障害の治療法の開発に向けた基礎的検討

加齢卵の細胞質の機能異常のメカニズムを明らかにするために、マウスのMII卵を用いて、卵細胞質内のミトコンドリアの分布を新鮮卵と加齢卵のモデルとして採卵後24時間経過した1-day-old卵で比較した。新鮮卵ではミトコンドリアは紡錘体周囲へ集まるように分布の経時的変化が生じるが、1-day-old卵ではミトコンドリアの分布に変化は生じなかった。このことが、1-day-old卵の発生能の悪さの原因の1つになっている可能性が明らかとなった。加齢卵由来の胚の発生障害の主原因は、加齢卵の細胞質の機能異常によるものと考えられているが、その「機能異常」の具体的なメカニズムについてはほとんど解明が進んでいないというのが現状である。今回、加齢卵の細胞質の機能異常のメカニズムを、とくに、MII卵細胞質内のミトコンドリアの分布の制御機構に焦点を絞って、解明することを目的とし、MII卵細胞質内のミトコンドリアの分布の制御に、紡錘体が重要な役割を果たしていることは確実であるので、その制御メカニズムの詳細を検討する目的で本検討を行った。昨年度はまず、過排卵処理して得たマウスMII卵からマイクロピペットを用いて紡錘体を分離して、MII卵細胞質体と核体とを作製し、MII卵細胞質体に、マイクロピペットを用いて核体を移植して(MESI)ミトコンドリア分布の経時的変化を観察した。具体的には、MII卵細胞質体を蛍光顕微鏡で観察すると、除「核」前に紡錘体が存在していた部位が明らかになるので、核体の移植の際に、もともと紡錘体が存在していた部位(ミトコンドリアの分布が正常なMII卵由来の細胞質体の場合には、ミトコンドリアの分布密度が高い部位)、それとは反対の部位(ミトコンドリアの分布密度が低い部位)、等、さまざまな部位に特異的に移植し、細胞質内のミトコンドリアの分布の経時的変化を解析した。すると、移植した紡錘体に引き寄せられるようにミトコンドリアの分布が変化した。一方、採卵後、インキュベーター内で24時間保存したin vitro aged卵では、紡錘体を移植してもミトコンドリア分布は新鮮卵ほど変化せず、発生障害の原因としてミトコンドリア分布が寄与している可能性が示唆された。また、ミトコンドリア自体にも加齢の影響がある可能性に関して、ミトコンドリアDNAとマトリックスの関係の視覚的観察を行う実験系の確立を試みた。加齢卵の発生障害にミトコンドリアの分布あるいは機能低下が影響している可能性が示された。加齢卵の卵細胞質の機能をミトコンドリア分布で測るだけでなく、発生の悪い卵細胞質内のミトコンドリア自体の機能がどのように変化しているかを確認する目的で、ミトコンドリアDNAとミトコンドリアマトリックスを視覚的に観察することを想起し、mRNAを注入してその分布と初期発生の関係を検討することを試みている。具体的には、それぞれを異なる色の蛍光色素で染色することとした。ミトコンドリアDNAやミトコンドリアマトリックスに蛍光色素を発現させるためのmRNAを複数作成し、それぞれ細胞質内への注入量や注入後の観察時間など詳細に検討している。しかし、発現が弱く観察が難しいため、さらにmRNAのCAP構造やpoly A付加等を試み、より発現量が多くなる様な条件を検討している。加齢卵由来の胚発生障害の主な原因は、加齢卵の細胞質の機能異常によるものと考えられているが、その「機能異常」の具体的なメカニズムについてはほとんど解明が進んでいないというのが現状である。それゆえ、加齢卵由来の胚発生障害に対する治療法として細胞質置換しか考えられていないのである。この加齢卵における細胞質の機能異常のメカニズムの解明が進めば、細胞質置換に依らない全く新しい治療法の開発に結びつく可能性がある。本研究は、加齢卵における細胞質機能異常のメカニズムをとくにMII卵細胞質内のミトコンドリア分布の制御機構に焦点を絞って解明することを目的とし、MII卵細胞質内のミトコンドリアの分布の制御に、紡錘体が重要な役割を果たしていることが確実であることから、さらにその制御メカニズムの詳細を検討する目的で本研究を計画した。昨年度は、過排卵処理して採卵したマウスMII卵において、マイクロピペットを使用して紡錘体と細胞質体を分離する方法(MESI法)で細胞質体内のミトコンドリア分布を経時的に観察し、採卵後24時間インキュベーター内で保存したin vitro aged卵でミトコンドリアの分布が新鮮卵に比べて変化せず、発生障害の原因としてミトコンドリア分布が寄与している可能性が示唆された。今年度は、このミトコンドリア分布の経時的変化がhCG後どのくらい経過すると生じなくなるか、またミトコンドリア分布の経時的変化と胚発生率との関連性につき検討した。また、ミトコンドリア自体が加齢による影響を受けている可能性に関して、ミトコンドリアDNAとマトリックスの関係の視覚的観察を試みた。ミトコンドリア分布が経時的に変化可能である細胞質を持った卵細胞の初期発生が良かったことが明らかになった。さらに、採卵後24時間経過(hCG投与後38時間経過)した卵ではミトコンドリア分布は変化しなかったが、どのくらいの時間経過でミトコンドリア分布の変化が生じなくなるか検討したところ、hCG投与後20時間前後でミトコンドリア分布の経時的変化が生じにくくなっていることが明らかとなった。

ミトコンドリア分布の経時的変化が生じなかった卵細胞質にATPを直接注入し、分布変化が生じるか試みたが、ATPの不安定性のためかミトコンドリアの分布に変化は認められなかった。他にミトコンドリア分布に影響を与える可能性があると考えられる物質の注入を試みている。社会構造の変化による、結婚年齢の上昇により、妊娠を希望する女性の年齢も上昇している。いわゆる加齢卵由来の胚発生障害の治療法の開発は不妊に悩む女性の希望となりうる。加齢卵由来の胚発生障害の主な原因は、加齢卵の細胞質の機能異常によるものと考えられているが、その「機能異常」の具体的なメカニズムについてはほとんど解明が進んでいない。それゆえ、加齢卵由来の胚発生障害に対する治療法として卵子の凍結保存や細胞質置換しか考えられていないのである。この加齢卵における細胞質機能異常のメカニズムを特にMII卵細胞質内のミトコンドリア分布の制御機構に焦点を絞って解明することを目的とし、MII卵細胞質内のミトコンドリア分布の制御に紡錘体が重要な役割を果たしていることは確実であることから、さらにその制御メカニズムの詳細を検討する目的で本研究を計画した。昨年度までに過排卵処理して採卵したマウスMII期卵において、マイクロピペットを使用して紡錘体と細胞質体を分離する方法(MESI法)で細胞質内のミトコンドリア分布を経時的に観察し、採卵後24時間インキュベーター内で保存したin vitro aged卵でミトコンドリア分布が新鮮卵に比べて変化しないことから、胚発生障害の原因としてミトコンドリア分布が寄与している可能性が示唆された。また、ミトコンドリア分布の経時的変化がhCG投与後約20時間前後で生じにくくなっていることが明らかとなった。今年度は、ミトコンドリアそのものの加齢による変化に関して、ミトコンドリアDNAとマトリックスの関係について視覚的観察を試みた。また、加齢卵には受精はするものの、前核期卵から先に進まない卵もあるため、前核期以降の胚発生に関して前核期卵のミトコンドリア分布に相違があるか検討を行った。加齢卵の細胞質の機能異常のメカニズムを明らかにするために、マウスのMII卵を用いて、卵細胞質内のミトコンドリアの分布を新鮮卵と加齢卵のモデルとして採卵後24時間経過した1-day-old卵で比較した。新鮮卵ではミトコンドリアは紡錘体周囲へ集まるように分布の経時的変化が生じるが、1-day-old卵ではミトコンドリアの分布に変化は生じなかった。このことが、1-day-old卵の発生能の悪さの原因の1つになっている可能性が明らかとなった。ミトコンドリアDNAとミトコンドリアマトリックスを視覚的に観察する系を確立した後、新鮮卵とin vitroaged MII卵におけるミトコンドリアDNAとマトリックスの関係や、ミトコンドリア分布が経時的に変化可能である細胞質を持った卵細胞のミトコンドリアでの観察など、いろいろな条件下で検討を行い、加齢卵の発生障害に影響を与えているミトコンドリアの機能異常のメカニズム解明の手がかりを探る。マウスにおいては、高齢マウスから得られるMII卵も「正常」であるものが多く、いわゆる「加齢卵」は極めて採取し難い。そのため、高齢マウスを用いた研究は極めて実験効率が悪く、研究計画が立案しにくい。一方、これまでの基礎的検討で、in vitroaged MII卵ではミトコンドリアの細胞質内分布の異常を示す割合が増加するとともに、受精能や受精後の胚発生率が低下することが明らかになっている。
プロスタグランディンＥ受容体ＥＰ４シグナル制御による大動脈瘤の治療開発

大動脈瘤は血管壁内の炎症と弾性線維をはじめとした細胞外基質の分解を特徴とする、進行性の致死性疾患である。炎症と細胞外基質の分解により血管壁が脆弱化すると、血管内圧力のために大動脈の直径は拡大し、破裂時の死亡率は30%以上と非常に高い。しかしながら現在、対処療法である外科的治療以外の根本的治療は存在しない。本研究では、プロスタグランディンE受容体EP4シグナルを抑制することで、大動脈瘤の進行を抑制する初めての薬物治療の開発を目的とした。まず、1.ヒト大動脈瘤の組織においてEP4の発現と弾性線維の分解との相関を明らかにした。ついで、2.大動脈瘤組織の器官培養でEP4刺激がサイトカイン産生やマトリクスプロテアーゼの活性を上昇させること、3.EP4欠損マウスではカルシウムクロライドによる大動脈瘤の形成が抑制されること、4.EP4とApoEのダブル欠損マウスではアンジオテンシンIIによる大動脈瘤の形成が抑制されること、5.EP4拮抗薬がアンジオテンシンIIによる大動脈瘤形成を抑制することと、その薬物至適濃度の決定、6.ヒト大動脈瘤組織の器官培養でEP4拮抗薬のサイトカイン産生とマトリクスプロテアーゼ活性を抑制すること、7.アンジオテンシンIIにより形成された大動脈瘤に対しEP4拮抗薬による退縮効果が認められたこと、を明らかにした。本研究の成果は、論文として公表した(PLoS ONE, 2012)。本研究により、大動脈瘤の進行抑制薬または治療薬としてEP4拮抗薬が有効である可能性が強く示唆された。この成果を基に、EP4拮抗薬の前臨床研究が現在進行している。本研究で検討した薬物の至適濃度がヒトで適切であるか、副作用の危険がないかどうかをさらに検討する必要があり、また、副作用の予測としてEP4拮抗薬の他の作用を網羅的に解析することを予定している。24年度が最終年度であるため、記入しない。血管疾患の中でも動脈瘤は根本的治療がなく、その病態機序解明は重要な検討課題である。我々は、動脈瘤形成において重要や役割を果たすサイトカインや弾性線維の分解に関与するMMPの活性を検討し、動脈瘤の進展を抑制する治療法の開発を行うこと目的とし研究を行い、以下の結果を得た。(1)プロスタグランディンE受容体EP4シグナルは、ヒト動脈瘤からの血管平滑筋細胞でIL-6の産生とのMMP-2活性を促進した。(2)17例のヒト大動脈瘤病変部位で、弾性線維の形成の低下と、EP4の発現に有意な相関があった。(3)EP4欠損マウスではカルシウムクロライド誘発による大動脈瘤の発生が抑制された。(4)EP4とApoEのダブルノックアウトマウスではアンジオテンシンIIによる大動脈瘤の発生が抑制された。(5)EP4シグナルの抑制が大動脈瘤の進行を抑制することが強く示唆されたため、ApoE欠損マウスにアンジオテンシンIIを投与する大動脈瘤モデルを用いてEP4拮抗薬の治療効果を検討した。0.01-0.5mg/kg/dayのEP4拮抗薬の経口投与(一日一回投与)で45-87%の有意な抑制が認められ、また、組織学的検討でも弾性線維の分解が抑制されていた。さらに腹部大動脈組織を用いてザイモグラフィーを行ったところ、EP4拮抗薬はMMP-2活性を有意に抑制した。(6)マウスでの治療効果をさちにヒト大動脈瘤組織で検討したところ、IL-6産生(0.7±0.06倍)とMMP-2活性(0.6±0.06倍)を有意に抑制した以上の結果より、EP4シグナルの抑制は弾性線維分解を抑制することで大動脈瘤の進行を抑制する可能性が示唆された。

この成果を基に、EP4拮抗薬の前臨床研究が現在進行している。本研究で検討した薬物の至適濃度がヒトで適切であるか、副作用の危険がないかどうかをさらに検討する必要があり、また、副作用の予測としてEP4拮抗薬の他の作用を網羅的に解析することを予定している。24年度が最終年度であるため、記入しない。臨床検体の採取や、動物実験が滞りなく行え、再現性のある結果が得られたため。EP4拮抗薬がマウス大動脈瘤形成を抑制する、という結果が得られたことより、H24年度は、さらにEP4拮抗薬が大動脈瘤にたいして退縮効果があるかどうかを検討する。技術的な困難は予想されない。
褥瘡発生機構の基礎的研究ー三次元培養皮膚線維芽細胞の加圧負荷に対する応答ー

本研究は、褥瘡発生プロプロセスには加圧という機械的刺激に対する皮膚構成細胞の応答が関与するという仮説を検証することを目的として、皮膚線維芽細胞の加圧に対する応答を遺伝子レベルで検証するものである。本年度の研究では、コラーゲングル内三次元培養した皮膚線維芽細胞に、100g/cm^2および340g/cm^2の加圧を5時間負荷したサンプルをRT-PCRを用いて遺伝子レベルで検証した。その結果TNFα、IL-1βなどのアポトーシス誘発因子となるサイトカイン類および、マトリックスメタロプロテアーゼ(MMP)-3、-9、-13、COX-2などの発現が加圧したサンプルで有意に増加することを明らかにした。またTUNEL染色の結果、加圧によってTUNEL陽性の細胞が有意に増加することも明らかにした。このことから、加圧刺激によって皮膚線維芽細胞はアポトーシスを起こす可能性が考えられる。研究を進めるにあたり、加圧時に細胞が低酸素環境に曝されることを考慮する必要性が考えられた。そこで低酸素刺激による細胞応答と加圧刺激による細胞応答を比較するために、低酸素環境での皮膚線維芽細胞の応答を確認する実験を追加した。現時点では、TNF-α、IL-1β、IL-8は低酸素刺激によっても発現が増加するが、MMP-9、-13の発現は増加しないという結果を得ている。このことから、MMP-9、-13は加圧という機械的刺激に特異的に応答し発現する可能性が明らかになった。また急性期褥瘡組織へのMMP-9抗体を用いた免疫染色では、陽性所見を確認しており、祷唐とMMP-9発現の関連性を示唆している。
螺旋状ミエリンにおけるプロトン協同低障壁マクロダイナミクスの作動制御

両親媒性分子によって形成される、サブミリメートルの大きさのミエリン形自己集合体を、添加した機能性有機分子によって運動させることが、本研究の目的である。両親媒性アゾベンゼンを含んだミエリン形自己集合体は、紫外光および可視光の照射による可逆的なミエリンの伸張・巻戻り挙動を起こした。この光誘起マクロダイナミクスは、アゾベンゼンの光異性化に伴う分子構造の変化と、カルボキシ基の酸解離挙動が連動することで発現していること示す結果を得た。本研究では、両親媒性分子によって形成される螺旋状ミエリン形自己集積体(以下、螺旋状ミエリン)のマクロスコピックな構造を、添加した機能性有機分子によって変化させることを目的としている。螺旋状ミエリン内において両親媒性分子は、弱い相互作用で配列していることから、螺旋状ミエリン周辺のプロトンの活量や、添加された分子の性状変化によって、その配列を変えることが予想される。研究初年度に、両親媒性アゾベンゼンを少量混合したオレイン酸の螺旋状ミエリンの、光誘起マクロダイナミクスを創出した。本年度(最終年度)は、このダイナミクスについて、機構を複数のアプローチにより探った。【分子構造からのアプローチ】鎖長の異なるアルキル基を有する両親媒性アゾベンゼンを用いて、光誘起マクロダイナミクスの比較を行った。いずれも、紫外光および可視光によって、螺旋状ミエリンの回転と反転とがスイッチングするマクロダイナミクスが発現した。このことから、アゾベンゼン部位の界面からの位置は、ダイナミクスの発現に強くは関与しないことが分かった。【酸解離挙動からのアプローチ】両親媒性アゾベンゼンを混合したオレイン酸ナトリウムの分散液について、光異性化前後のpH滴定曲線を実験により描いた。結果、紫外光照射により、カルボキシ基の酸解離が促進されることが判明した。【動作速度からのアプローチ】マクロダイナミクスのビデオ観測から、光照射後、運動を起こすまでには誘導時間が存在することが判明した。以上より、アゾベンゼンの光異性化に伴う実効体積の変化が、カルボキシ基間の平均距離を変化させることにより、その酸解離挙動を変化させ、集積様式が変化し、マクロダイナミクスが発現しているものと示唆される。このプロトンダイナミクスが協同的に働いた、光によって制御される螺旋状ミエリンのマクロダイナミクスの創成は、本計画研究が成功裏に達成されたことを示す。本研究では、両親媒性分子によって形成されるミエリン形自己集合体の構造を、添加した機能性有機分子によって変化させることを目的としている。ミエリン形自己集合体内部において両親媒性分子は、弱い相互作用で規則的に配列している。そのため、集合体周辺のプロトンの活量や、添加された分子の性状変化によって、集合体の集積様式を変えることができ、ダイナミックな巨視的変化が観測されると予想される。本年度は、オレイン酸から形成されるミエリン形自己集合体を、光・酸化還元活性を有する両親媒性アゾベンゼンおよびフラビン誘導体によって構造変化させた。このうち、両親媒性アゾベンゼンを10%含んだミエリン形自己集合体では、紫外光の照射によるミエリンの伸張挙動と、可視光の照射によるミエリンの巻き戻り挙動とが観察された。両親媒性アゾベンゼンを1%に減らした場合には、構造変化がゆっくり・長時間かけて進行した。これを光異性化反応速度を踏まえて検討したところ、この構造変化が、アゾベンゼンのトランスからシスへの一方向の光異性化によって単純に起こされているのではなく、集合体内でアゾベンゼンが光と熱によりトランス→シス→トランス→シスと繰り返し異性化する「分子モーター」によって引き起こされていると推察された。大きさ1ミリメートルスケールの超分子を分子モーターで動作させる研究例は予想されるインパクトが高く、その綿密な検証が急がれる。また、プロトンの活量に依存して構造変化が起きることを明白にするため、オレイン酸の酸塩基滴定を行い、その巨視的構造との相関関係を明らかにした。本研究計画の背景にあった、ミエリン状自己集合体の構造変化を伴ったpH緩衝作用を、より定量的に明らかにすることができた。全体としては、予想より進行している一方、遅れている点も存在するから。【当初計画以上に進展した点】(1)「分子モーター」型の機能性有機分子によりマクロダイナミクスの発現を行うことができることが見えた点。(2)平成24年度実施計画のプロトン活量変化とマクロ構造変化の関係を調べる実験を進められた点。【当初計画通りに進展した点】(1)酸化還元部位を有する有機分子を、一部分子設計を変更したものの合成できた点。【当初計画に対して遅れている点】(1)自己集積膜(SAM)上への螺旋状ミエリン形自己集積体の固定化が未達成である点。引き続き、機能性SAM上への螺旋状ミエリン形自己集合体の形成に取り組み、当初計画通り、その酸化還元に伴ったマクロダイナミクスの発現実験を試みる。

その分子レベルでの機序を、当初計画通り物理化学的計測によって明らかにしていく。この際、反応量と構造変化の相関関係を、当初計画より綿密に行うことで、機能性分子が一分子辺り一回のみ機能するのか、それとも一分子が複数回機能するのかも明らかにできるよう努力する。併せて、オレイン酸の構造可塑性の起源についての検討と、分子モーター型機能性有機分子導入時の構造変化の特性評価についても、並行して実施する。研究の進展に伴い、自己集合体の巨視的構造変化に伴う分子の動き・作用機序を物理化学的に計測するための知見を得ることの重要性が増している。その計測手法を体得するために、3ヶ月程度の海外研修を行うことにした。このため、国際学会における発表を、研修地を出発地とした旅行にすることで、外国旅費経費を減らすことができる見込みである。一方、研究をより推し進めるため、二名の学生に研究協力者となって頂く。これにより、実験用消耗品および測定のための国内旅費が予定より必要となる見込みであり、総額としては必要経費が当初予算額よりも多くなる。前年度の会計残金154,506円のうち、58,817円は、消耗品費および書籍費であり、物品は納品済みであり、目下使用中である。業者より支払い請求が届いている一方、支払いが次年度になったものである。また、26,362円は、納品済みである一方、支払い請求が次年度になった消耗品費・書籍費(同じく使用中)であり、15,900円は、年度末時点で未納品の書籍費である。実質の繰越額は、53,427円(平成23年度予算の2.5%相当)であり、平成24年度予算額1,500千円と併せて、上記計画の研究に活かす予定である。
有機アニオン性化合物の血液脳関門透過過程における種々輸送担体の寄与の解明

近年、血液脳関門の関門機構の一つとして、脳毛細血管内皮細胞膜に発現するトランスポーターを介した輸送機構が注目されている。私は現在までに、血液脳関門を介した種々有機アニオン性化合物の脳内からの排出過程における種々トランスポーターの寄与を明らかにしてきた。しかし、血液脳関門に発現する既知のトランスポーターだけでは脳内からの種々有機アニオン性化合物の排出を完全には説明できなかった。Liらはサブトラクション法により血液脳関門に特異的に発現しているトラスポーターを見いだした(BSAT/Oatp14; J. Cereb. Blood. Flow. Metab.2001,21,61-68)。私は、BSAT/Oatp14ならびにそのヒトホモログであるOATP-Fの遺伝子発現系を作製し、基質選択性を明らかにした。rat Oatp14、及びhuman OATP-Fの脳、小腸での発現が示された。さらに、脳において脳毛細血管内皮細胞、脳脈絡叢上皮細胞の血管側膜に局在していることが示された。また、輸送実験の結果からrat Oatp14、及びhuman OATP-Fが甲状腺ホルモンであるthyroxineに対して非常に高い輸送活性を持ち、その親和性はrat Oatp14、及びhuman OATP-FともK_m=0.1μM程度と既存のトランスポーターと比較して50倍以上高親和性であることが示された。さらに甲状腺機能亢進症、及び低下症時においてOatp14の脳毛細血管内皮細胞での発現量の変化が観察された。血中の甲状腺ホルモンの大部分は、thyroxineとして甲状腺より分泌され、標的組織において活性型のT3へと変換され、その効果を発揮する。甲状腺ホルモンは脳神経の成長、分化に関わっており、特に胎児期、新生児期で必須とされている重要なホルモンである。今回、私が見いだしたOatp14/OATP-Fが、thyroxineの脳内への輸送に関与しているものと考えられる。
生物における形作りと細胞間相互作用:ゼブラフィッシュ網膜の錐体モザイクを例に

魚類の網膜上では異なる光波長に感度のピークを持つ4種類の錐体細胞(B, U, G, R)が、規則正しく並んだ錐体モザイクをつくる。実験的にはこのパターンの生成メカニズムはまだ明らかではない。錐体モザイクが形成されるメカニズムを、異なる生物学的仮定に基づいた幾つかの数理モデルを解析することで明らかにした。分化済みの細胞が細胞間接着力に依存して移動をすると仮定したセルソーティングモデルによって、ゼブラフィッシュのrowmosaicが説明できることを明らかにした。また、同一の枠組みのモデルで異なる細胞間接着力の大きさを与えた時に、もう1つの代表的なパターン、メダカのsquare mosaicが生成できた。また、それぞれのパターンが生成されるための細胞間相互作用の条件を定めることができた。さらに同様の解析を、未分化な細胞の将来の運命が最近接相互作用によって決まるとしたモデルで行った。以上は格子モデルを行って解析したものであり、細胞はあらかじめ正方格子状に配置して細胞移動はその制約下で起こると仮定していた。今年度は、細胞が連続面上を自由に移動できるモデルを考え解析した。計算機シミュレーションから、モザイク配列の維持には、格子モデルにより得た条件を細胞間接着力が満たすことが必要だと分かった。しかしランダムな初期配列を与えると、形態形成に時間がかかりモザイク形成確率は非常に低い。実際の網膜の端では、錐体細胞分化直後には各種の錐体細胞はほぼ一様に分布することが実験で示されている事から、細胞が少数ずつ形態形成に加わり、その際同種細胞同士が側方抑制する機構を加えた。この結果、ランダムな分布から自律的に正方格子の配置が生まれ、モザイクが形成されると分かった。以上から、実際の網膜パターンについて接着力と分化による空間配置の両方が重要だと予測できた。魚類の網膜上では異なる光波長に感度のピークを持つ4種類の錐体細胞(B,U,G,R)が、規則正しく並んだ錐体モザイクをつくる。このパターンが形成されるメカニズムを、異なる生物学的仮定に基づいた幾つかの数理モデルを解析することで明らかにした。分化済みの細胞が細胞間接着力に依存して移動をすると仮定したセルソーティングモデルによって、ゼブラフィッシュのrowmosaicが説明できることをこれまでの研究で明らかにした。今回、同一の枠組みのモデルで異なる細胞間接着力の大きさを与えた時に、もう1つの代表的なパターン、メダカのsquare mosaicが生成できた。以上から錐体モザイクパターンの魚種間での多様性は、細胞間相互作用の大きさの進化により説明できる。熱帯魚の表皮の縞模様形成と成長による変化が、チューリング機構によって説明されている。2つの拡散性の物質がある化学反応をするだけで、周期的な縞模様が形成される。しかし実際の魚で縞の方向が種ごとに決まっている点は、単純な基本モデルでは説明できない。縞模様の定方向性を説明するために、異方的拡散を取り込んだモデルを考えた。魚の表皮の構造に基づき、特定の方向に物質が早く拡散しやすいとするモデルを解析した。解析の結果、すべての物質が単純に異方的拡散をする場合には、縞の方向はランダムであるが、2つの物質のうち片方だけが異方的拡散をする場合に決まった方向に縞ができることが分かった。さらに詳しい解析によって2つの物質間で、拡散異方性の程度が少しでも異なれば縞の定方向性が生じ、どちらが大きいかによって縞の方向が決まることが分かった。この解析によって色素細胞にはたらく調節機構を解明する。

実験的にはこのパターンの生成メカニズムはまだ明らかではない。錐体モザイクが形成されるメカニズムを、異なる生物学的仮定に基づいた幾つかの数理モデルを解析することで明らかにした。分化済みの細胞が細胞間接着力に依存して移動をすると仮定したセルソーティングモデルによって、ゼブラフィッシュのrowmosaicが説明できることを明らかにした。また、同一の枠組みのモデルで異なる細胞間接着力の大きさを与えた時に、もう1つの代表的なパターン、メダカのsquare mosaicが生成できた。また、それぞれのパターンが生成されるための細胞間相互作用の条件を定めることができた。さらに同様の解析を、未分化な細胞の将来の運命が最近接相互作用によって決まるとしたモデルで行った。以上は格子モデルを行って解析したものであり、細胞はあらかじめ正方格子状に配置して細胞移動はその制約下で起こると仮定していた。今年度は、細胞が連続面上を自由に移動できるモデルを考え解析した。計算機シミュレーションから、モザイク配列の維持には、格子モデルにより得た条件を細胞間接着力が満たすことが必要だと分かった。しかしランダムな初期配列を与えると、形態形成に時間がかかりモザイク形成確率は非常に低い。実際の網膜の端では、錐体細胞分化直後には各種の錐体細胞はほぼ一様に分布することが実験で示されている事から、細胞が少数ずつ形態形成に加わり、その際同種細胞同士が側方抑制する機構を加えた。この結果、ランダムな分布から自律的に正方格子の配置が生まれ、モザイクが形成されると分かった。以上から、実際の網膜パターンについて接着力と分化による空間配置の両方が重要だと予測できた。
遺伝子組換えマウスを用いた喫煙および喫煙環境の総合的・継続的リスク評価

タバコ煙の多彩な毒性の背景にあるメカニズムは未だ十分に解明されておらず、禁煙以外に有用な予防法/治療法が存在しない。また受動喫煙に関し、実際どの程度の喫煙環境にどのくらいの期間曝された場合に人体に有害な影響が及ぶのか、未だ明らかにされていない。本研究は、タバコ煙によるダイオキシン受容体(AhR)の高度活性化という我々が発見した事実をもとに、遺伝子工学的に作製したトランスジェニックセンサーマウス(DRESSAマウス)およびAhR-KOマウスを用い、喫煙関連疾患におけるAhRの重要性を明らかにするとともに、センサーマウスによる喫煙環境の直接的、総合的かつ継続的なモニタリングとリスク評価を行うことを目的とした。本研究ではまず、DRESSAマウスによる実験的喫煙環境のリスク評価を施行し、能動喫煙のみならず、低濃度のタバコ煙への受動的曝露によっても、生体内におけるAhRの有意な活性化が生じる事を明らかにした。さらに喫煙によるAhRの活性化の病理学的意義を明らかにするため、AhR欠損マウスを用いた検討を施行し、1)AhRの活性化がタバコ煙により生じる胎児の口蓋裂の誘発に不可欠であること、及び、2)タバコ煙はAhRの活性化を介して脂肪細胞の分化を抑制し、アディポネクチン等の善玉アディポサイトカインの産生を阻害する事実を明らかにした。能動喫煙や受動喫煙は生体に於いてAhRの活性化を惹起し、喫煙関連病態の発症に寄与する可能性が示唆される。タバコ煙の多彩な毒性の背景にあるメカニズムは未だ十分に解明されておらず、禁煙以外に有用な予防法/治療法が存在ない。また受動喫煙に関し、実際にどの程度の喫煙環境にどのくらいの期間曝された場合に人体に有害な影響が及ぶのか、未だ明らかにされていない。本研究は、タバコ煙によるダイオキシン受容体(AhR)の高度活性化という我々が発見した事実をもとに、遺伝子工学的に作製したトランスジェニックセンサーマウス(DRESSAマウス)およびAhR-KOマウスを用い、喫煙関連疾患におけるAhRの重要性を明らかにするとともに、センサーマウスによる喫煙環境の直接的、総合的かつ継続的なモニタリングとリスク評価を行うことを目的とする。本年度はまず、DRESSAマウスによる実験的喫煙環境のモニタリング、およびそのリスク評価を中心に検討を行った。具体的にはDRESSAマウスを60x40x35cmの機密なプラスチックケースに入れ、毎分1Lの流量で新鮮な空気を供給し換気を維持するシステムを構築した。次にこのケースに30分毎に6回、250mlのタバコ主流煙を注入し、内部の煙の粒子濃度を継続的にモニタリングした。計3時間にわたるタバコ煙への曝露後、DRESSAマウスは21時間通常の飼育条件に置いた。また定期的に尾静脈から採血を行い、AhR活性化のマーカーである分泌型アルカリフォスファターゼ(SEAP)の活性を経時的に測定した。この操作は4日間にわたり繰り返した。その結果、低濃度のタバコ煙への受動的曝露によっても、生体内におけるAhRの有意な活性化が生じる事が明らかになった。この事実は、能動喫煙のみならず受動喫煙においてもAhRの活性化を介したメカニズムが喫煙関連疾患の発症に寄与する可能性を示唆し、喫煙科学/医学の領野に新たな光を投げかけるものである。
タヌキマメ金属トランスポーター遺伝子による環境浄化植物の開発

本研究では、アサタヌキマメ(Crotalaria juncea)に由来するカドミウム(Cd)トランスポーターの有力候補NRAMP (Natural Resistance-Associated Macrophage Protein)を利用して、環境浄化に適した植物を創出することを目的としている。これまでに、アサタヌキマメよりNRAMPのcDNAを2種(CjNRAMP1、CjNRAMP2)クローニングした。本遺伝子産物とCd輸送との関連性を確かめるため、CjNRAMP cDNAを導入した酵母をCd含有培地で生育させたところ、Wild Typeの酵母に比べ、どちらもCd感受性が上昇していることが認められた。特に、CjNRAMP1の方が明らかに感受性が高かった。酵母内のCd濃度を測定したところ、CjNRAMPタンパク質を発現させた酵母はどちらもWild Typeより多くのCdを蓄積していることが分かった。このことから、CjNRAMPはCdを内向きに輸送(取り込み)を行っている可能性があることが示唆された。さらに植物における機能を調べるため、シロイヌナズナにCjNRAMP1およびCjNRAMP2をそれぞれ高発現させた形質転換体を作成した。酵母の結果からは、Cdを多く吸収してしまうためCd感受性になると予想したが、2つの形質転換体においてCd耐性が向上した。その理由は現在究明中である。なお根の伸長で評価した際、CjNRAMP2よりCjNRAMP1発現株の方が、Cd耐性が高かったことについては、酵母でみられたCd輸送能を反映しているとも考えられる。耐性メカニズムについては不明な点もあるが、アサタヌキマメNRAMPを導入した形質転換植物は、Cd耐性あるいはCd高蓄積能を有し、環境浄化に寄与することが期待される。土壌中のカドミウム(Cd)を除去する手法の一つとして、植物を利用した環境修復(ファイトレメディエーション)技術が注目されている。一般に植物は土壌中のCdを根に蓄積するが、マメ科植物のタヌキマメ(Crotalaria juncea)は、元来葉にCdを高蓄積する特徴をもっている。このように地上部にCdを蓄積することができれば、Cdを植物から回収する際、地上部のみを回収すればよく、根を掘り起こす必要がないためコスト削減が可能である。本研究では、根ではCdを蓄積せず転流により、葉組織で積極的にこれを取り込んで蓄積できる植物の創出を試みる。そこで、Cd輸送の関与が示唆されているNRAMP(Natural Resistance-Associated Macrophage Protein)に着目した。タヌキマメNRAMPを分子ツールとして利用することにより、Cdの植物体内での流れを制御できると考えている。これまでにタヌキマメよりNRAMPのcDNA、1608塩基をクローニングした。本遺伝子産物とCd輸送との関連性を確かめるため、CrNRAMP cDNAを導入した酵母をカドミウム含有培地で生育させたところ、Wild Typeの酵母に比べ、Cd感受性が上昇していることが認められた。このことは、CrNRAMPトランスポータタンパク質が、Cd輸送に関与していることを示唆している。また、CrNRAMP cDNAを導入した酵母のCd耐性が低下したことから、このトランスポータタンパク質によって輸送されたCdは、液胞に隔離されることなく、細胞質内に蓄積されてしまったと考えられる。このとき、CrNRAMPは細胞膜に局在し、Cdを内向きに輸送(取り込み)を行っている可能性がある。現在、CrNRAMP自身がCdを輸送していること、またその輸送の向き、基質特異性、輸送速度などを詳細に解析するため、アフリカツメガエル卵母細胞の系において金属イオン輸送活性測定を試みている。
逆遺伝学的手法による突然変異体の単離とクロロフィル分解制御機構の解明

イネのnyc1突然変異体では老化しても葉の黄化が起こらないstay greenを示す。イネゲノム中にはNYC1と相同性が高いNOLが存在し、NOLにおいてはin vitroでクロロフィルb還元酵素活性が検出されていた。nol突然変異体を3系統単離し表現型を解析した結果、nol突然変異体の表現型はnyc1突然変異体と酷似しており、老化時にクロロフィルbとクロロフィル結合タンパク質であるLHCIIの分解が顕著に抑制されていた。またLHCIIの分解抑制に伴いグラナの分解も抑制されていた。nolnyc1ニ重突然変異体はnol,nyc1突然変異体と表現型がほとんど変わらないことから、NYC1とNOLはクロロフィル分解の同じ経路で機能していると考えられた。NYC1は推定膜貫通領域を持つことから葉緑体のチラコイド膜に局在すると考えられるが、NOLは膜貫通領域を持たない。NOLとGFPの融合タンパク質をタマネギの表皮細胞で発現させたところ、NOLは葉緑体に局在することが明らかになり、さらにNOLを特異的に認識する抗体を用いた解析から、NOLがストロマ側のチラコイド膜に局在していることが示された。NYC1とNOLの直接的な相互作用を明らかにするためpull down実験を行ったところ、in vitroでNYC1とNOLの結合が確認された。これらのことから、NYC1とNOLはチラコイド膜に局在し、複合体を形成してクロロフィルb還元酵素として働くと考えられた。また、LHCIIの分解はクロロフィルb還元酵素によるクロロフィルbの分解が引き金になって起こるということが示唆された。1.エンドウの緑色子葉突然変異遺伝子がこれまでイネやシロイヌナズナで解析されている3種類のstay green突然変異体の原因遺伝子のオーソログであるか調べたところ、イネSGRのエンドウオーソログが緑色子葉突然変異遺伝子であると考えられた。そこで、エンドウSGRの機能欠損型対立遺伝子を探索し、2種類の候補が見つかった。これまでに見出したイネstay green突然変異体25系統からsgr突然変異体をTILLING法により単離し、表現型の解析を行った。その結果、エンドウと同様イネsgr突然変異体でも暗黒老化誘導時においてクロロフィルとクロロフィル結合タンパク質の分解が顕著に抑制されており、またHPLC分析によってクロロフィル分解過程の中間産物の蓄積は検出されなかった。このことから、エンドウの緑色子葉突然変異遺伝子であるSGRは、クロロフィルあるいはクロロフィル結合タンパク質の安定性に関与していることが示唆された。2.イネのNYC1はその機能が欠損した突然変異体ではstay greenを示し、イネゲノム中にはNYC1と相同性の高いNOLが存在する。NOLの発現をRNAiによって抑制した形質転換体がstay greenの表現型を示すことが明らかになった。さらに、NOLの後半部分を含む約14kbを欠失した突然変異体を単離した。3.クロロフィル分解に関与するACD1はそれが欠損した突然変異体で病班様の表現型を示す。イネで病班様の表現型を示す突然変異体50系統からTILLING法によりacd1突然変異体の単離を試みたところ、終止コドンに変異を持つ突然変異体を見出した。
ダイヤモンド研磨雰囲気分析システムの試作

【研究目的】申請者が用いた研磨法(UVアシスト研磨法)のダイヤモンド除去メカ二ズムは,合成石英とダイヤモンドの摩擦により界面固相反応が生じ,反応面に紫外光が照射されることで研磨が促進する.ダイヤモンドの炭素分子は一酸化炭素(CO)ガスとして除去されていると考えられる.そこで,本研究ではダイヤモンドを研磨する際に発生するガスを分析する研磨雰囲気分析システムを試作することを目的とした.【研究方法】加工部を金属製の容器で密閉することができる装置を試作する.実験前に予め研磨雰囲気を調整しておき,実験中の研磨雰囲気を分析することで,ダイヤモンドの紫外光支援加工に不可欠な要素が何であるのかが分かる。例えば, Arガスなどの不活性ガス中の研磨において, COガスなどの酸化ガスの発生が確認されれば,試料の酸化の原因となる要素は大気中のO_2ガスだけではなく,ポリシャである合成石英(SiO_2)の固相O_2も含まれるということがわかる.また,発生ガスの濃度と研磨されるダイヤモンドの量に相関が認められれば,研磨中に発生するガスの濃度から研磨コンディションが適切であるか否かを知ることができる.【研究成果】卓上旋盤を改造し,研磨雰囲気を密閉する加工槽と, COセンサー,研磨を行う回転軸などで構成されているダイヤモンド研磨雰囲気分析システムを試作することができた.加工槽の気密性を高めることで数ppmのガス濃度変化も検出可能となった.ダイヤモンドを研磨するときに生じるCOガスも検出することができた.また,本システムを用いることでO_2100%. N_2100%などの様々な研磨雰囲気における研磨実験を行うことが可能となり, O_2雰囲気では,大気中に比べてダイヤモンドの除去速度が向上することが明らかになった.SiC基板の除去実験においても同様の結果が得られた.【研究目的】申請者が用いた研磨法(UVアシスト研磨法)のダイヤモンド除去メカ二ズムは,合成石英とダイヤモンドの摩擦により界面固相反応が生じ,反応面に紫外光が照射されることで研磨が促進する.ダイヤモンドの炭素分子は一酸化炭素(CO)ガスとして除去されていると考えられる.そこで,本研究ではダイヤモンドを研磨する際に発生するガスを分析する研磨雰囲気分析システムを試作することを目的とした.【研究方法】加工部を金属製の容器で密閉することができる装置を試作する.実験前に予め研磨雰囲気を調整しておき,実験中の研磨雰囲気を分析することで,ダイヤモンドの紫外光支援加工に不可欠な要素が何であるのかが分かる。例えば, Arガスなどの不活性ガス中の研磨において, COガスなどの酸化ガスの発生が確認されれば,試料の酸化の原因となる要素は大気中のO_2ガスだけではなく,ポリシャである合成石英(SiO_2)の固相O_2も含まれるということがわかる.また,発生ガスの濃度と研磨されるダイヤモンドの量に相関が認められれば,研磨中に発生するガスの濃度から研磨コンディションが適切であるか否かを知ることができる.【研究成果】卓上旋盤を改造し,研磨雰囲気を密閉する加工槽と, COセンサー,研磨を行う回転軸などで構成されているダイヤモンド研磨雰囲気分析システムを試作することができた.加工槽の気密性を高めることで数ppmのガス濃度変化も検出可能となった.ダイヤモンドを研磨するときに生じるCOガスも検出することができた.また,本システムを用いることでO_2100%. N_2100%などの様々な研磨雰囲気における研磨実験を行うことが可能となり, O_2雰囲気では,大気中に比べてダイヤモンドの除去速度が向上することが明らかになった.SiC基板の除去実験においても同様の結果が得られた.
宇宙滞在における人体フォルムと動きの美についての美術解剖学的研究

自らの放物飛行によるμG体験や宇宙飛行士から得たデータを読み解き、それを基礎に、無重力、狭小限定空間に生きる人間に必要なものについて研究、考察した。根拠あるものから発想した成果を作品として、2016年9月に『宇宙と美術と人体と』の展覧会を東京藝術大学大学美術館陳列館で開催し、広く一般に社会発信した。宇宙では新たな人体美がある(未来の人体)一方、浮遊により欠落する触覚感があり、それは宇宙に生きる人間の心を支え宇宙生活での安定を図るために補完されなければならない。触覚感にこだわった四季の服、宇宙繭、μGの姿勢を地上で再現する椅子などを考え、それらのアート作品を制作、体感的展示を行った。1.宇宙での生活についての情報収集---JAXAの協力を得て、現状では宇宙飛行士の衣服は地上とほとんど変わらないものを着用しており、長期滞在では服の衛生にとりわけ問題を感じている。また、デザインの問題として無重力では地上では見えないあらゆるものが見えてしまうという問題も明らかになった。2.宇宙での人体フォルムと動きの研究---宇宙での姿勢(neutral position)は地上とは大きく異なる。宇宙という狭小限定空間での長期滞在では、動作においては筋力を用いた運動の必要性がなくなるため、生体は速やかに環境に適応する。このため骨量、筋量の低下が報告されているが、とりわけ下肢の変化は著しいであろう。地上で宇宙での姿勢への理解を促すために、無重力での中立姿勢に近い姿勢を再現することに意義があると考えられる。宇宙での人体フォルムは下肢が細くなるとともに上半身が相対的に大きくなるなどの変化がある。長期滞在ではより大きな変化がもたらされる。3.宇宙生活での触覚を補完するファッション---地球上では常にあらゆる所から接触感がもたらされる。立位では足裏から、座位では大腿後面や殿部から、臥位では地上面と接する全てから。無重力ではこれらの入力がことごとく失われる。触覚入力の喪失は地球上で進化してきた人間の心身のバランスにも重大な影響を与える。特に長期滞在においては、この心身の健康とバランスをとるために多様な種類の触覚の補完は欠かせないものであり、快適で心地良い服の素材が重要と考えられた。今回、長い繊維で織られた綿の多様なタオル素材にそれを求めることとした。4.宇宙での一年---無重力、狭小限定空間での長期滞在では、地上の四季の変化を宇宙船内に持ち込むことに大きな意義があると考えられる。それは春夏秋冬の服の素材の変化が触覚の喜びとつながり、このことを考えてゆく方針が立った。本研究は、共同研究者との間で長年温めてきたテーマでもあり、長期宇宙滞在に向けての次年度の展覧会や報告書の作成に向けて、準備を行ってきている。展覧会に向けての作品制作がメインとなった。宮永は、1)「The Human body in space」で、無重力での人体と未来の人体を2体の裸像を薄布に包み込みイメージを喚起させる手法で制作、2)「μG-chair」で、地球上では再現不可能な宇宙に浮遊する感覚に限りなく近い感覚を得られる椅子を制作、3)「Space clothes in four seasons」で、宇宙での長期滞在において減少する触覚感を補完し地球のリズムとして人類が感じている四季を盛り込んだ服を提案、4)「Space cocoon」で、狭小限定空間である宇宙船内でプライバシー確保と共に触覚感を補完する多様な柔、張、硬、滑のニュアンス豊かな触覚感を感じる素材を用い、寝袋、もしくは小部屋ともなるオブジェを制作した。触覚感の多様性を鍵に制作した。楜沢は、1)「Gravity of thebody 1-立つ」で、4畳半的空間に巨大なクッションを準備しVRゴーグルを用い、体験者が人間衛星となる宇宙の没入感ある映像を投影し、自ら立つという行為=地球上のGを感じることによって、地球に帰還する作品を制作、2)「Gravity of thebody 2-めまい」で、プロジェクションされた映像の下に立つ自分が立ち続けられない眩惑を生じさせる作品を制作した。『宇宙と美術と人体と』の展覧会は、2016年9月15日から23日の9日間、東京藝術大学大学美術館陳列館で開催し、雨中2500人もの来場者を迎え、専門家内外に対して広く社会発信をした。人間が五感で捕えた情報を組み合わせ、身体を通してまったく違う次元に落とし込むことで、宇宙、ひいては地球に生きる本質を見えやすくする新たな価値を提示できたのではないかと考えられる。12月にキャンベラでのANZACAで、宮永がNZの研究者とともに触覚の重要性についての研究発表を行った。1.宇宙と人体の展覧会の開催---

東京藝術大学美術学部陳列館において2016年9月14日から23日までの10日間、タイトルが『宇宙と美術と人体と』という展覧会を行うこととなっている。ここで本研究での成果報告を場所を設けて行う。以下2から5は展覧会に展示する作品である。宇宙への理解を促すための体感的な展示となる予定である。2.映像メディアによる宇宙環境の地上での再現研究---"浮遊感"をキーワードに、映像を基にサンプリングしたデータから、地上にいながらにして宇宙環境を彷彿とさせるような映像空間を制作する。3.宇宙での姿勢---無重力での中立姿勢に極めて近い姿勢が再現できる椅子のデザインについて考えていく。4.宇宙での人体---宇宙での身体とはどのようなものか、地上ではなく自ら選んだ環境で人体はどのように変化するのか。言わば未来の人体ともいえる対照のイメージについて、造形表現し、提示する。5.宇宙生活での触覚を補完するファッション---特無重力、狭小限定空間での長期滞在において、触覚に快適で心地良い多様な素材を用い、四季の変化を宇宙船内でのくつろぎ着のファッションとして提案する。地上の四季を服の素材を変えることで変化させ、触覚に多様に訴えかけるものによる喜びを感じるくつろぎ着を提案する。6.成果報告書の作成---宇宙と芸術の展覧会の内容を総括してまとめる。宇宙生活を地上の人々が学び、宇宙について考え、ひいては地上に生きる人々が各々の生活を振り返ることのできヴィジュアルなものを考えたい。美術解剖学次年度に「宇宙と美術と人体と」の展覧会開催が決定し、本研究の成果物の製作費、運営費、報告書作成費が必要となっており、極力展覧会に経費を後ろに倒して使用する必要が出てきたため。展覧会での本研究の報告として、無重力での中立姿勢を地上で再現できる椅子の作成、宇宙での人体の等身大模型の制作、「浮遊感」をキーワードに、映像をもとにサンプリングしたデータから、宇宙環境を彷彿とさせる映像の作成等、出品物製作費、運営費、報告書作成費が必要であるため。
造血微小環境におけるストローマ細胞を介した造血制御機構の検討

造血現象は造血幹細胞という種が、遥血微小環境という畑において育つ過程を示すものであり、種、畑いずれの欠陥も結果的に貧血等の原因となる。造血微小環境はストローマ細胞と総称される間質系細胞より構成され、液性造血因子産生などを介して造血促進機能を有する一方で、異常クローンの排除といった監視機構を含めた造血抑制機能を有し、促進、抑制両者がバランスよく機能することにより、正しい造血現象が維持されている。この抑制的機能については従来全く未知の領域であったが、本研究により、造血組織における血球細胞のプログラム死(アポトーシス)誘導機能の存在が明らかとなった。さらに本研究者が開発した人工骨髄培養法を用いた検討により、血球細胞のアポトーシス誘導現象が試験管内でも生体同様に再現されること、その主役がストローマ細胞であることが判明した。ストローマ細胞によるアポトーシス誘導機序について検討した結果、ストローマ細胞が複数の因子の産生を介してアポトーシス誘導を制御していること、その一因子としてTNFαが重要な役割を担っていることが明らかとなった。さらにTNFαと異なる分子量18Kdのストローマ細胞由来膜結合型タンパクおよび分子量1000以下の低分子がアポトーシス誘導に関与していることを明らかとした。ことに後者はTNFαと相乗的に作用することを確認し、現在この分子について分離、精製中であるが、アポトーシス誘導過程において解糖系酵素の阻害作用を有している事実が確認されている。興味深いことに臨床検体を用いた検討により、stem cell disorderである骨髄異形成症候群(MDS)においてストローマ細胞によるアポトーシス誘導機能が活性化されており、本機構が異常造血細胞クローンの増殖抑制に関与していることが示唆され、MDSの病態形成の解明、新規治療方法の開発につながる結果としてさらに詳細を検討中である。造血現象は造血幹細胞という種が、造血微小環境という畑において育つ過程を示すものであり、種、畑いずれの欠陥も結果的に貧血等の原因となる。この造血微小環境は、ストローマ細胞と総称される間質系細胞より構成され、液性造血因子あるいは機能的接着因子を介した造血刺激(促進)機能を有する一方で、異常クローンの排除といった監視機構を含めた造血抑制機能を有し、促進、抑制両者がバランスよく機能することにより、正しい造血現象が維持されていることが理解されるようになった。この抑制的機能については従来全く未知の領域であったが、本研究による検討の結果、造血組織における血球細胞のプログラム死(アポトーシス)誘導機能の存在が明らかとなった。ストローマ細胞による血球細胞のアポトーシス誘導機序について検討した結果、ストローマ細胞が複数の因子を介してアポトーシス誘導を制御していること、その一因子としてTNFαが重要な役割を担っていることが明らかとなった。またTNFαと異なる分子量18Kdのストローマ細胞由来膜結合型タンパクがアポトーシス誘導に関与していることが明らかとなり、現在この分子について分離、精製中である。興味深いことに臨床検体を用いた検討により、stem cell disorderである骨髄異形成症候群(MDS)においてこれらのストローマ細胞によるアポトーシス誘導機能が活性化されており、本機構が異常造血細胞クローンの増殖抑制に関与していることが示唆され、MDSの病態形成の解明、新規治療方法の開発につながる結果としてさらに詳細を検討中である。

造血微小環境はストローマ細胞と総称される間質系細胞より構成され、液性造血因子産生などを介して造血促進機能を有する一方で、異常クローンの排除といった監視機構を含めた造血抑制機能を有し、促進、抑制両者がバランスよく機能することにより、正しい造血現象が維持されている。この抑制的機能については従来全く未知の領域であったが、本研究により、造血組織における血球細胞のプログラム死(アポトーシス)誘導機能の存在が明らかとなった。さらに本研究者が開発した人工骨髄培養法を用いた検討により、血球細胞のアポトーシス誘導現象が試験管内でも生体同様に再現されること、その主役がストローマ細胞であることが判明した。ストローマ細胞によるアポトーシス誘導機序について検討した結果、ストローマ細胞が複数の因子の産生を介してアポトーシス誘導を制御していること、その一因子としてTNFαが重要な役割を担っていることが明らかとなった。さらにTNFαと異なる分子量18Kdのストローマ細胞由来膜結合型タンパクおよび分子量1000以下の低分子がアポトーシス誘導に関与していることを明らかとした。ことに後者はTNFαと相乗的に作用することを確認し、現在この分子について分離、精製中であるが、アポトーシス誘導過程において解糖系酵素の阻害作用を有している事実が確認されている。興味深いことに臨床検体を用いた検討により、stem cell disorderである骨髄異形成症候群(MDS)においてストローマ細胞によるアポトーシス誘導機能が活性化されており、本機構が異常造血細胞クローンの増殖抑制に関与していることが示唆され、MDSの病態形成の解明、新規治療方法の開発につながる結果としてさらに詳細を検討中である。