hpprc/llmjp-kaken huggingface dataset:
日本産ユリ科植物の個体群統計遺伝学的研究

この研究の目的は、日本に自生するユリ科植物のカタクリ,コシノコバイモ(多回繁殖型多年草),ウバユリ(1回繁殖型多年草),チゴユリ,ホウチャクソウ(1回繁殖型擬似一年草)の5種について、その自然集団の構造をサイズ構成並びに酵素タンパク多型の両面から明らかにすると共に、生活史過程を通じて起っている集団内個体数の消長と遺伝子頻度の変化がどのように関連しているかを解明し、個体群構造の分化の機構に関する新たな情報の集積と研究方法を確立することにある。〔結果〕1.カタクリ,コシノコバイモ,ウバユリ,チゴユリ,ホウチャクソウの5種について、サイズ構成からみた個体群構造を明らかにすると共に、各種の個体群動態をLefkovitch matrixを用いて解析した。2.個体群構造が解析された上記5種の内、カタクリ,コシノコバイモ,ウバユリ,チゴユリの4種について、調査区内のすべてのサイズクラスに属する個体の葉のサンプルが採取され、-20°C以下で低温貯藏された後、等電点電気泳動法を用いてパーオキシダーゼ・アイソザイムの分析が行われた。3.典型的な外交配型の多回繁殖性多年草のカタクリ,コシノコバイモからは不一致数(D.I.=a+b-2C;A個体に固有なバンド-a;B個体に固有なバンド-b;両者に共通なバンド-C)の分布が個体群全体としても、また各階級ごとにみても正規分布を示し、ランダムな遺伝的組合せとランダムな個体の死亡が起っていることを示唆するデータが得られた。ウバユリも上記2種に類似した個体群構造を示したが、栄養繁殖の影響が若干認められた。ほぼ90%以上栄養繁殖に個体の補充が依存するチゴユリでは、D.I.値0の同一遺伝子型を示す個体の割合が非常に高く、地域性のある極めてユニークな遺伝的構造をもつことが判明した。
巡回ヘツケ環と古典型有限代数群の表現の研究

ヘッケ環の表現型がいつ有限表現型になるかについては完全に解決することができた。それは古典型の場合にはB型の場合が本質的であり、これは本研究計画年度中に出版した図書で説明している理論にもとずく。(例外型は宮地兵衛氏による。)具体的には、Dipper-Mathesの森田同値定理により2パラメータが1×9^fの形をとるB型ヘッケ環に対して標準基底を計算することにより、分解係数を求め、これにSpecht加群理論、Artin環の表現論をあわせて用いることにより必要十分条件n<min(e.2f+4.2e-2f+4)(ただし9は1の原始e乗根)を得たのである。古典型ヘッケ環の場合はこの定理の系として得られる。また関連してλ:Kleshchev multipartitionがD^λ≠0の必要十分条件であることを示した論文や、組み合わせ論とクリスタル論文を出版し、また上記著書の英訳も完成させた。この英訳はアメリカ数学会より出版される予定である。G(m/n)型ヘッケ環のモジュラー表現について過去の研究をもとに発展させ.理論を整備してきたが.Specht加群のnon-vanishing条件と関する予想を解決した論文をOsaka J.Mathに出版(予定)するとともに.ここまでの成果をまとめて単著として上智大学数学講究録に出版した。また広い意味でこの研究テーマに関係する論文を2編出版した(1編は予定)研究計画に述べた表現型の決定問題については、計算の結果Gabrielの定理がそのまま使えず∧/rad^3∧まで考える必要があることがわかったので.その計算を続行するとともにAR-quiver有限な連結成分を求める方法以外,たとえばdegenerator Galois covering等を考える方向でも研究をすすめている。昨年にひきつづきB型ヘッケ環の有限表現型になるための条件について研究をすすめ最終的な結果を得た。つまり森田同値定理によりパラメータが1×9^f(9=e√<1>≠1)の場合に帰着すれば有限表現型であるための必要十分条件がn<min(e, 2f+4, 2e-2f+4)であることが明らかになった。この系として1992年に阪大の宇野が予想したヘッケ環が有限表現型<=>9がPw(X)=0の単根という予想を古典型の場合に解決することができた。ここでPw(x)はワイル群Wのポアンカレ多項式でヘッケ環はこのワイル群から定まるヘッケ環である。もう1つのテーマであったhigherlevelの9-Schur環の構成については本年度中も手がつかなかった。しかし前半の部分で述べたように、ヘッケ環の表現型の研究が当初の研究計画時には予想もつかなかった宇野予想の解決に結びついたので、全体としては十分な研究実績をあげたといえよう。
細菌のリグニン系芳香族代謝から見出した新規転写制御メカニズムの解明

平成30年度は、Sphingobium sp. SYK-6株のバニリン酸(VA)およびシリンガ酸(SA)代謝酵素遺伝子であるligMとdesBの転写制御因子DesRに対し、SAがエフェクター分子として機能することを明らかにした。ligMとdesBの誘導物質であるVAとSAのうち、VAはDesRのエフェクター分子として機能するが、SAの効果は不明であった。そこで、SAのエフェクター分子としての効果を検証するため、精製DesRを用いたゲルシフト解析を行った。終濃度0.05, 0.5, 5.0, 50 mMのSA存在下で、精製DesR (24 nM)とligMまたはdesBプロモーター領域を含むDNAプローブ(500 pM)を反応させた結果、50 mM SAの存在下においてDNA-DesR複合体を示すシフトバンドが完全に消失した。比較対照としてVAでも同様の実験を行ったところ、VAでは5 mM VA存在下においてDNA-DesR複合体を示すシフトバンドが完全に消失した。SYK-6株において、ligMおよびdesBの転写がVAまたはSAの存在下で同等に誘導されることを鑑みると、DesRと相互作用する他のタンパク質(メディエーター)が存在し、メディエーターがSAを認識することでDesRによる転写抑制の解除に働く可能性も考えられた。そこで、精製タンパク質を用いた場合と比べ、細胞内状態をより正確に反映すると考えられるSYK-6株の細胞抽出液を用いてゲルシフト解析を行った。その結果、精製DesRを用いた場合と同等の結果が得られた。したがって、SAを認識しDesRによる転写抑制の解除に働くメディエーターは存在しないことが強く示唆された。以上の結果から、VAに加えSAもDesRのエフェクター分子として機能するが、両化合物のDesRに対する親和性には明確な差があると考えられた。平成30年度が最終年度であるため、記入しない。平成28年度ではまず,DesRとバニリン酸(VA)およびシリンガ酸(SA)の結合性を調べるため,等温滴定型熱量分析(ITC)を行った.その結果、DesRにVAおよびSAが直接結合し,SAと比較してVAの方がDesRに対する結合性が極めて強いという結果が得られた.しかし,実験開始まもなくして本学保有のITC装置が故障し,ITC測定が継続不可能となった.VAまたはSA存在下でDesRのligM・desBプロモーター領域に対するゲルシフト解析を行った結果,500 pMのプローブDNAに対し1.0 ng/μlの精製DesR (Dimer換算で24 nM)と5 mMのVAを反応させた場合に,DNA-DesR複合体を示すシフトバンドが完全に消失することが示された.一方SAでは,同反応条件において若干のシフトバンドの減少が観察されたのみであった.この結果は,ITC測定によって示唆されたDesRに対するVAとSAの結合性の違いを反映しており,SAは直接DesRに認識されていない可能性が考えられた.平成28年度は予定を前倒しして,SA代謝酵素遺伝子desAのプロモーター領域結合性タンパク質の探索を行った.すでにDesRがdesAプロモーター領域に結合しないことは確認されている.desAプロモーター領域を含むプローブDNAと,非誘導またはVA・SA誘導条件で培養したSYK-6株の細胞抽出液を反応させたところ,培養条件に拘らずDNAータンパク質複合体と考えられる単一のシフトバンドが観察された.さらに,desAの誘導物質であるVAまたはSAの存在下でゲルシフト解析を行ったところ,SAの存在下でのみシフトバンドが完全に消失することが示された.これらのことから,desAプロモーター領域特異的に結合するタンパク質(DesXと命名)が存在することが見出され,その結合はSAにより阻害されることが示された.平成28年度に計画した(1)「ITC測定によるDesRとVA・SAの結合性評価」と(2)「DNase Iフットプリント解析によるVA・SA存在下におけるDesRのDNA結合領域の調査」のうち,(1)については,DesRにVA・SAが直接結合するという知見が得られた.また,SAと比較してVAの方がDesRに対する結合性が極めて強いという結果も得られた.(2)については,DesRのゲルシフト解析により,DesRがVAをエフェクターとして認識しDNAから解離するというメカニズムが明らかとなったため,予定に先立ち,desAプロモーター領域結合性タンパク質の探索を行った.その結果,desAプロモーター領域特異的に結合するDesXの存在が見出され,DesXのDNA結合能はSA存在下で阻害されることが示された.平成28年度は研究計画の一部に変更があったものの,DesRによる転写制御メカニズムの一端が明らかとなり,desAプロモーター領域結合性タンパク質の存在を見出だすことに成功した.平成29年度は、Sphingobium sp. SYK-6株のシリンガ酸(SA)分解酵素遺伝子desAの転写制御機構を解明するため、desAの転写制御因子の同定に着手した。SYK-6株染色体上のdesA周辺領域に着目したところ、desA下流にIclR型転写制御因子と相同性を示す機能未知な遺伝子SLG_24970が存在した。SLG_24970のSA代謝制御への関与を調べるため、SLG_24970破壊株(Δ24970株)を作製し、5 mM SAでの生育能を野生株と比較した。その結果、Δ24970株のSA生育能は野生株と比較して有意に早くなった。

よって、SLG_24970はSA代謝系遺伝子の一部を負に制御することが示唆された。次に、Δ24970株の細胞抽出液を用いてdesAの推定プロモーター領域に対するゲルシフト解析を行った。前年度において、SYK-6株の細胞内にはdesAの推定プロモーター領域に特異的に結合する蛋白質DesXの存在が見出されている。Δ24970株の細胞抽出液を用いたゲルシフト解析の結果、DesX-DNA複合体を示すシフトバンドが形成されなかったことから、SLG_24970がdesAの推定プロモーター領域に結合するDesXをコードすることが強く示唆された。また、DesX-DNA複合体を示すシフトバンドは、0.5 mMのSAまたは5 mMのバニリン酸(VA)存在下で消失したことから、SAとVAはDesXのエフェクター分子として機能し、その結合力には有意な差があることが示された。平成29年度は、前年度にその存在が確認されたdesAの転写制御因子DesXの同定に着手した。当初、desAプロモーター領域結合タンパク質を単離し、配列情報からdesXを同定する予定であったが、実験操作的にも簡便な遺伝子破壊株を用いたゲルシフト解析によってdesXの同定を試みた。その結果、desA下流に存在するIclR型転写制御因子と相同性を示すSLG_24970の遺伝子産物がdesAプロモーター領域に結合することが強く示唆され、SLG_24970がdesXであると考えられた。また、SAとVAがDesXのエフェクター分子として機能することが明らかとなり、両基質の結合力には有意な差があることが示された。転写制御システムを明らかにする上で転写制御因子の同定は必須であることから、研究計画に先立ちdesAの転写制御因子を早期に特定できたことは、今後の研究を円滑に進める上で大きな進展と言える。さらに、DesXのエフェクター分子の同定から、DesXの関与するdesAの転写制御システムの概要を把握できたと言える。平成30年度は、Sphingobium sp. SYK-6株のバニリン酸(VA)およびシリンガ酸(SA)代謝酵素遺伝子であるligMとdesBの転写制御因子DesRに対し、SAがエフェクター分子として機能することを明らかにした。ligMとdesBの誘導物質であるVAとSAのうち、VAはDesRのエフェクター分子として機能するが、SAの効果は不明であった。そこで、SAのエフェクター分子としての効果を検証するため、精製DesRを用いたゲルシフト解析を行った。終濃度0.05, 0.5, 5.0, 50 mMのSA存在下で、精製DesR (24 nM)とligMまたはdesBプロモーター領域を含むDNAプローブ(500 pM)を反応させた結果、50 mM SAの存在下においてDNA-DesR複合体を示すシフトバンドが完全に消失した。比較対照としてVAでも同様の実験を行ったところ、VAでは5 mM VA存在下においてDNA-DesR複合体を示すシフトバンドが完全に消失した。
コレラ菌の鉄代謝機構の解明とその阻害による創薬への応用

昨年までの研究により、HutZがヘム分解酵素であり、ヘムの周辺構造が酵素活性を制御していることが明らかになったが、HutZがどのように基質であるヘムを獲得するかは不明であった。そこで、hutZ周辺遺伝子を探索したところ、hutXがhutZとオペロンを形成しており、遺伝子解析によりHutXはヘム輸送蛋白質と予測された。そこで本年度は、HutXによるヘム輸送およびHutZ活性化能を検討した。HutXのヘム輸送蛋白質としてのヘム結合様式を検討するため、ヘム滴定を行ったところ、HutXとヘムは1:1で結合し、X線結晶構造解析と共鳴ラマン分光法から、ヘムはTyr90に配位することが明らかとなった。しかし、HutXのヘム解離定数Kdは7.4 nMと見積もられ、これはHutZのKdと同程度であることから、Kdの値の比較からはHutZへのヘム輸送は確認できなかった。そこで、HutXのヘム結合体とHutZを混合させ、その紫外可視吸収スペクトルの変化を追跡したところ、極大吸収波長がHutXのヘム由来の390 nmからHutZのヘム由来の412 nmに変化し、ヘムがHutXからHutZへ輸送されることが確認され、表面プラズモン共鳴の結果から、HutXとHutZは相互作用し、ヘムの輸送を行っていることが明らかとなった。そこで、過酸化水素添加によるHutZのヘム分解活性を測定してみると、HutXからHutZに輸送されたヘムも分解された。以上のことから、HutXはHutZと相互作用し、ヘムを受け渡すヘム輸送蛋白質であることが明らかとなった。27年度が最終年度であるため、記入しない。本研究では、コレラの新たな創薬ターゲットとなりうる、コレラ菌の生存および増殖に必須である鉄代謝系に着目し、鉄ポルフィリン錯体であるヘムから鉄を取り出すHutZという蛋白質の構造およびヘム分解機構の解明を目指している。これまでの研究から、HutZはヘムを最終分解産物であるビリベルジンと鉄に分解することが明らかとなってきたが、その分子機構およびHutZの構造は不明であった。そこで本年度ではHutZによるヘム分解中間体の補足とX線結晶構造解析によるHutZの構造決定を目標としてきた。HutZによるヘム分解反応はまずヘム鉄が還元され、酸素分子がヘム鉄に結合し、この酸素分子が活性化されることで進行されると考えられている。そこで、ヘム分解反応における初期の中間体であるHutZの酸素結合体を、共鳴ラマン分光により補足を試みた。しかし、嫌気条件下で還元型のヘムを保持したHutZに酸素分子を結合させると、ヘム鉄の自動酸化により5秒以内で酸化型のヘムへ戻ってしまい、HutZの酸素結合体は著しく不安定であることが判明した。そこで高時間分解装置である連続フロー共鳴ラマン分光装置を用い、酸素結合体の補足を行ったところ、酸素混合時間が300ミリ秒において酸素結合体が観測できた。この中間体における酸素分子周辺の構造は他のヘム分解酵素と類似していたが、ヘム鉄の自動酸化速度が著しく速いことから、HutZによるヘム分解反応は酸素分子の結合および自動酸化により、負の制御をしていることが考えられた。また、HutZのX線結晶構造解析に向け、結晶化を試みたところ、測定に耐えうる結晶の作製はできたものの、十分な分解能が得られず、良質な結晶を作製する必要があることが判明した。前年度までの変異導入による研究から、コレラ菌由来のHutZはヘム分解活性を保持しており、その活性は活性中心であるヘム周辺に存在している水素結合の形成および切断により調整されていることが明らかとなった。以上のことから、コレラ菌体内においてHutZの活性を調節するために、HutZと相互作用しヘム周辺の構造変化を誘起させる分子の存在が示唆された。しかし、これまでHutZと相互作用する分子や蛋白質の同定はなされていない。そこで遺伝子解析より、HutZとオペロンを形成しているHutXに着目し、発現および精製系を確立させた。HutXはHutZへのヘム輸送体と予想されていたため、まずヘムの結合当量数および親和性をヘム滴定により決定した。その結果、ヘムの結合当量数は2、ヘムの解離定数Kdは0.023 ±0.01 uMであった。この値はHutXと相同性があり、ヘム輸送蛋白質と想定されている大腸菌O157:H7株由来のChuXの1.99 ±0.02 uM、さらにHutXからヘムを受け取ると予測されるHutZの0.052 ±0.02 uMと比較し低い。つまり、HutXのヘム親和性はヘムを受け渡すHutZより高いことが明らかとなった。そこで、HutXからHutZへヘムが輸送されるかを検討するため、ヘムを結合させたHutX(heme-HutX)とHutZを混合させ、吸収スペクトルの追跡を行った。その結果、混合30秒後のSoret帯の極大吸収が、HutZのヘム結合体(heme-HutZ)に由来する411nmであることから、30秒以内にHutXからHutZへ、ヘム輸送が行われたことが明らかとなった。以上のことから、これまで発見されていなかった、HutZへのヘム

輸送体がHutXであることが示唆され、HutXによりHutZのヘム周辺構造変化が誘起される可能性が考えられる。昨年までの研究により、HutZがヘム分解酵素であり、ヘムの周辺構造が酵素活性を制御していることが明らかになったが、HutZがどのように基質であるヘムを獲得するかは不明であった。そこで、hutZ周辺遺伝子を探索したところ、hutXがhutZとオペロンを形成しており、遺伝子解析によりHutXはヘム輸送蛋白質と予測された。そこで本年度は、HutXによるヘム輸送およびHutZ活性化能を検討した。HutXのヘム輸送蛋白質としてのヘム結合様式を検討するため、ヘム滴定を行ったところ、HutXとヘムは1:1で結合し、X線結晶構造解析と共鳴ラマン分光法から、ヘムはTyr90に配位することが明らかとなった。しかし、HutXのヘム解離定数Kdは7.4 nMと見積もられ、これはHutZのKdと同程度であることから、Kdの値の比較からはHutZへのヘム輸送は確認できなかった。そこで、HutXのヘム結合体とHutZを混合させ、その紫外可視吸収スペクトルの変化を追跡したところ、極大吸収波長がHutXのヘム由来の390 nmからHutZのヘム由来の412 nmに変化し、ヘムがHutXからHutZへ輸送されることが確認され、表面プラズモン共鳴の結果から、HutXとHutZは相互作用し、ヘムの輸送を行っていることが明らかとなった。そこで、過酸化水素添加によるHutZのヘム分解活性を測定してみると、HutXからHutZに輸送されたヘムも分解された。以上のことから、HutXはHutZと相互作用し、ヘムを受け渡すヘム輸送蛋白質であることが明らかとなった。前年度までの研究により、コレラ菌由来ヘム分解酵素HutZの構造や活性調節機構を明らかにしていたが、コレラ菌体内において、どのような分子もしくは蛋白質がHutZの活性を制御しているかは不明であった。本年度、機能を明らかにしつつあるHutXは発現・精製系を模索していた当初、多量体化してしまい分子論的な実験および解析は困難なように感じた。しかし、試行錯誤していく中で、精製系を確立させ、二量体のHutXを分取することが出来た。これまで研究してきたHutZとの相互作用や構造など、未だに明らかにされていない部分もあるが、HutXからHutZへのヘム輸送が確認されたことから、研究は概ね順調に進展していると考えている。27年度が最終年度であるため、記入しない。これまでの研究からHutXがHutZへのヘム輸送体であることが明らかとなったことから、今後はHutZとHutXの相互作用様式を明らかにしていく。そのため、等温滴定型熱量測定(ITC)により、相互作用による熱力学的パラメータの観測を行う予定である。また、HutX存在下におけるHutZのヘム分解反応の活性上昇がみられていることから、HutZだけでなく、HutZ・HutX複合体におけるヘム分解活性制御機構を紫外可視吸収分光法により明らかにする。さらにこれまで進めてきたHutZやHutXのヘム結合体の全体構造を解明するため、引き続きX線結晶構造解析を進めていく予定である。酸素体のHutZは自動酸化速度が著しく速いことから、ラマンスペクトルの観測は困難であると考えられていたものの、連続フローラマン分光装置を用いることでその問題を解決することができた。結晶化に関しては、今後より良質な結晶が得られることで、HutZの構造決定を行うことが可能になると考えている。
14.1ＴＭＲ顕微鏡によるメダカのヒト疾患モデルでの発ガン過程の経時的可視化

本研究では、低温麻酔を用いることでMR顕微鏡のin vivoイメージングによるメダカのヒト疾患モデルを経時的に可視化し、その病態を定量的に評価することに成功した。ヒト疾患モデルとしては非アルコール性脂肪性肝疾患を作成し、その脂肪肝の状態を組織中の中性脂肪の量として定量的に評価した。また、低温麻酔の最適化により、疾患モデルのメダカの生存率を1とすることに成功した。これらにより、病態の解明や創薬研究に貢献できると考えられる。また、鉄沈着量や組織の酸素消費量を定量的に評価できる手法である定量的磁化率マッピングを高品質化する新たな手法を見出し、その効果を実証した。非アルコール性脂肪肝は、非アルコール性脂肪肝炎に進行する進行性のものと非進行性のものに分けられる。進行性のものは、最終的には肝硬変や肝ガンへと進行すると考えられている。食生活の変化に伴い高脂肪食の比率が高まり、非アルコール性脂肪肝疾患の罹患率が上がり、B型肝炎やC型肝炎以外の肝硬変や肝ガンの大きな要因と認識されている。本年度においては、ヒトの非アルコール性脂肪肝疾患群のモデルとなるメダカの作成を行った。kyoto cabと呼ばれる野生型の近交系のメダカにおいて、高脂肪食餌を1日3回与えた群と、通常食餌を1日2回与えた比較群を用意した。高脂肪食餌の投与期間は16週間である。2つの群のヘマトキシリン・エオシン染色とアザン染色の2種類の染色を行った肝臓切片を比較すると、高脂肪食餌群の肝臓の脂肪割合が優位に上昇していることが分かった。これにより、野生型の近交系のメダカにおいて、非アルコール性脂肪肝疾患群のモデルが作成できていることが確認された。さらに、2つの群をMR顕微鏡によって撮像し、肝臓における脂肪割合をMR画像から求めた。このとき、3ポイントディクソン法と呼ばれる3つの異なるエコー時間を用いたMR画像を撮像する方法によって、脂肪割合を求める基礎となるMR画像を撮像した。3ポイントディクソン法によって得られたMR画像を、核磁気共鳴における化学シフトの違いを用いて、1画素ごとに独立に脂肪含有量と水含有量に分離する手法により、脂肪画像と水画像に再構成した。この2種類の画像から脂肪割合を求めた。この脂肪割合は、脂肪肝のバイオマーカーとして、近年認識されてきている。また、グラディエントエコーを用いて撮像の高速化を図り、メダカの麻酔の条件を最適化することで、in vivoイメージングの手法を確立し、疾患モデルのMR顕微鏡による経時観察を達成することができた。本年度においては、MR顕微鏡でのヒトの非アルコール性脂肪性肝疾患群のモデルとなるメダカに対するin vivoイメージングの成果を論文として投稿した。高脂肪食餌を野生型のメダカに与えることで、ヒトの非アルコール性脂肪性肝疾患群のモデルとなるメダカを作成した。高脂肪食餌を与えた群では、通常食餌群に比べ、肝臓の脂肪量が多いことが、ヘマトキシン・エオジン染色の肝臓組織切片の比較により、わかった。さらに、MR画像で組織中の脂肪量を示す指標であるMRI-PDFFを、MR顕微鏡によるin vivoイメージングで求めた。MRI-PDFFを2群で比較すると、高脂肪食餌を与えた群の肝臓での組織中の脂肪成分の割合が優位に高くなることが示された。さらに、in vivoイメージングで用いた低温麻酔の手法を改善することによって、in vivoイメージングでのヒト疾患モデルのメダカの生存率が優位に上昇することが示された。さらに、組織中の脂肪の割合を定量化するMRI-PDFFに加えて、組織中の磁化率を定量化する手法である定量的磁化率マッピングの質の向上を行った。以前、定量的磁化率マッピングの解像度と求めた磁化率の値の精度を向上させる手法を提案し、シミュレーション実験において、それを示していた。今年度では、定量的磁化率マッピングの質を向上させる手法を、磁化率のファントム、脳の静脈の視認性において、検証し、その効果を確認した。本年度においては、非アルコール性脂肪性肝疾患群のメダカを作成し、MR顕微鏡のin vivoイメージングにより、その病気の進行を可視化したという成果を論文としてまとめ、投稿した。その中で、非アルコール性脂肪性肝疾患群の病態を、画像のバイオマーカーと考えられるMRI-PDFFにより、定量的に評価した。加えて、組織中の磁化率の定量的に評価できる定量的磁化率マッピングを質的に向上させる手法を、新たに作成した磁化率のファントムと健常被験者の脳における静脈の視認性において、検証し、その効果を確認した。さらに、定量的磁化率マッピングを野生型のメダカに対し試みた。本年度は、非アルコール性脂肪性肝疾患群のメダカを作成し、MR顕微鏡のin vivoイメージングを行い、その脂肪肝を画像から定量的に評価したという成果を論文として発表した。非アルコール性脂肪性肝疾患は、メタボリックシンドロームと原因を同じくし、B型肝炎やC型肝炎以外の肝硬変や肝ガンの大きな要因と認識されている。

しかし、その標準的な定量的な検査は、侵襲的な肝生検であるため、脂肪肝の非侵襲的なイメージングバイオマーカーとして、肝臓組織中のトリグリセリドの量を定量的にMRIで肝臓全体を画像化するMRI-PDFFが注目されている。MR顕微鏡により、メダカの脂肪肝のMRI-PDFFを求めて、脂肪肝の度合いを定量的に評価した。さらに、MR顕微鏡のin vivoイメージングでの低温麻酔で、馴化過程を加えることにより、同一個体の脂肪肝の進展を定量的評価が可能となった。馴化過程を加えた低温麻酔によるin vivoイメージングでは、疾患モデルのメダカの生存率が有意に向上した。さらに、これらの成果を踏まえ、低温麻酔のメカニズムと生存率の向上の要因について、生理学的に検討した。透明なメダカを用いて、鰓蓋運動と心拍を低温麻酔終了後まで同時に計測した。鰓蓋運動と心拍の温度応答性の違いが明らかになり、その違いが生存率に大きな寄与をすることがわかった。また、非アルコール性脂肪性肝疾患群モデルとは異なる疾患モデルとして、ガン抑制遺伝子が変異したメダカのin vivoイメージングを行った。MR顕微鏡により定量マップを作成すると、若魚の段階から、野生型と異なる表現型を示すことが示唆された。ガンモデルに加えて、アルツハイマー病に関連する遺伝子の発現量を増やしたメダカと野生型メダカの行動における表現型を、年齢変化とともに比較した。アルツハイマー病に関連する遺伝子の影響を示唆する結果が得られた。本研究では、低温麻酔を用いることでMR顕微鏡のin vivoイメージングによるメダカのヒト疾患モデルを経時的に可視化し、その病態を定量的に評価することに成功した。ヒト疾患モデルとしては非アルコール性脂肪性肝疾患を作成し、その脂肪肝の状態を組織中の中性脂肪の量として定量的に評価した。また、低温麻酔の最適化により、疾患モデルのメダカの生存率を1とすることに成功した。これらにより、病態の解明や創薬研究に貢献できると考えられる。また、鉄沈着量や組織の酸素消費量を定量的に評価できる手法である定量的磁化率マッピングを高品質化する新たな手法を見出し、その効果を実証した。本年度においては、高脂肪食餌の投与によって非アルコール性脂肪肝を発症しているメダカの作成を達成している。また、ヒトの指針ではあるが、非アルコール性脂肪肝炎の臨床的研究におけるネットワークによる指標付けシステム(NASH Clinical Research Network Scoring System)を用いた肝臓の切片画像の解析では、高脂肪食餌の投与期間が長いもので非アルコール性脂肪肝炎の発症の可能性を示唆するものがあった。しかし、肝硬変や肝ガンへの移行は見られていない。MR顕微鏡において、ヒト疾患モデル(非アルコール性脂肪肝疾患群)のメダカに対して、in vivoイメージングの条件の最適化を図り、in vivoイメージングを可能とした。さらには、ヒト疾患モデルの経時観察を達成している。研究初年度と今年度に達成したMR顕微鏡でのin vivoイメージングを、多くのメダカのヒト疾患モデルに対し行い、その病態の経時観察を行う。その際に、定量的バイオマーカーであるMRI-PDFFや組織中の磁化率を用いたメダカのヒト疾患モデルでの定量的イメージングにより、病態の定量化を目指す。
慢性腎臓病糸球体硬化におけるメサンギウム細胞での細胞伝達経路の解析

慢性腎臓病にて病変形成に大きく関わるメサンギウム細胞における細胞伝達経路の機能について、新しいメサンギウム細胞特異的に遺伝子をノックアウトできるシステムを使って検討した。Foxd1-Creマウス、タモキシフェン誘導型Foxd1-Creマウスを使用し、TSC1 floxedマウスと掛け合わせることにより、メサンギウム細胞でTSC1をノックアウトし、TSC1が抑制しているmammalian target of rapamycin(mTOR)以下の経路を活性化させることにより細胞外基質の増加をみとめ、in vivoにてはじめてメサンギウム細胞における細胞伝達経路の活性化で病変が起こることを示した。慢性腎臓病の糸球体硬化への過程を明らかにするため、Cre-loxPシステムを用いて、メサンギウム細胞特異的にTSC1をノックアウトし、mTOR経路の活性化による腎病変を明らかにすることを目的とした。そのため、メサンギウム細胞にCre recombinaseを発現するFoxd1-CreマウスとTSC1 floxedマウスを掛け合わせることによるメサンギウム細胞におけるTSC1ノックアウトマウスの作成した。その結果腎病変が生後4週には明らかに形成された。その表現型と腎機能を解析するため、生後12週の週齢に対してマウスの匹数をそろえた。細胞増殖や肥大、糸球体硬化をKi67染色やcollagen IVの発現などで評価した。また半年以内に衰弱し、死亡するため、その生命予後解析も施行した。さらにFoxd1-CreのCre recombinaseの発現がメサンギウム細胞以外の部位にもおこることをROSAマウスとの掛け合わせて確認したので、タモキシフェン誘導型のFoxd1-CreマウスとTSC1 floxedマウスを掛け合わせることにより、よりメサンギウム細胞特異的なTSC1ノックアウトマウスを作成することに移行した。タモキシフェン6mgをE10.5の時点で母体に腹腔内注射し、その子供の出産を期待したが、6mg打つと母体が出産できずに死んでしまうことがわかり、2mgへ減量したところ、出産できるものの発現が誘導されず、最終的に6mg使用し、帝王切開により、産子を摘出、それを里親に哺育させることによって初めて成体を得ることが可能となった。現在目的の成体を解析のために増やしているところである。またヒト腎生検組織におけるmTOR経路の活性化をsurrogate markerであるribosomal protein S6のリン酸化の抗体で染色し、それをすでに定量化した。病理組織学的な細胞増殖、硬化、線維化といった腎機能悪化への危険因子の定量をも終了、臨床的な危険因子である尿蛋白や腎機能の値を抽出すみであり、それぞれの相関を検討しているが、現在解析症例を増やしているところである。現在その表現型と腎機能を解析するため、生後の週齢に対してマウスの匹数をそろえて細胞増殖や肥大、糸球体硬化をKi67染色やcollagen IVの発現などで評価している段階である。また半年以内に衰弱し、死亡するため、その生命予後解析も施行中である。さらにFoxd1-CreのCre recombinaseの発現がメサンギウム細胞以外の部位にもおこることをROSAマウスとの掛け合わせて確認したので、タモキシフェン誘導型のFoxd1-CreマウスとTSC1 floxedマウスを掛け合わせることにより、よりメサンギウム細胞特異的なTSC1ノックアウトマウスを作成している。現在掛け合わせを施行中で、タモキシフェン6mgをE10.5の時点で母体に腹腔内注射し、その子供の成長を待っているところである。現在、病理組織学的な細胞増殖、硬化、線維化といった腎機能悪化への危険因子の定量をも終了、臨床的な危険因子である尿蛋白や腎機能の値を抽出中であり、最終的にはそれぞれの相関を検討予定である。Foxd1 CreマウスとTSC1 floxedマウスの交配にて著明な糸球体硬化がみられることは確認できたが、Creの発現が糸球体全体であり、本来の目的であるメサンギウム細胞特異的な機能が確認できなかった。そのためタモキシフェン誘導型Foxd1マウスに切り替え、交配を行った。母親マウスが妊娠中にタモキシフェンを6mg腹腔内にうつことにより、その子供の体内分子のCre発現部位の分子のノックアウトを誘導するプロトコールであった。

しかしそのプロトコールでは、妊娠はするものの、ほぼ確実に出産できないため、タモキシフェン投与量の調整により出産可能な量を検討したが、逆にその量では誘導がかからなかった。またプロゲステロンの同時投与でも母親による自然分娩は難しかった。最終的に里親に育てさせるプロトコールとするまで時間を要した。現在生後1年のマウスの表現型が複数匹、確認できた。その表現型を確実な所見とするため、匹数をふやしている。また生後3ヶ月で表現型がコントロールと比べ、差があることが確認できた。そのためさらに、タモキシフェン誘導型Foxd1マウスとTSC1 floxedマウス、beta-galactosidase発現マウスのダブルノックアウトマウスを作成し、両方の分子がCre発現部位で確かにノックアウトされることを確認した。加えて、そのマウスに対して、生後1ヶ月よりラパマイシンの腹腔内投与を開始し、投薬による表現型の変化、改善がみられるかどうか介入実験を施行中である。腎臓内科学メサンギウム細胞にCre recombinaseを発現するFoxd1-CreマウスとTSC1 floxedマウスを掛け合わせることによるメサンギウム細胞におけるTSC1ノックアウトマウスの作成し、腎病変が形成されたため、現在その表現型や機能を解析終了、生命予後解析も終了しておりり、これは当初の目的にそった経過をたどっている。Foxd1-Creの発現がメサンギウム細胞以外の部位にもおこるため、さらにタモキシフェン誘導型のFoxd1-CreマウスとTSC1 floxedマウスを掛け合わせを施行することになったことは想定内であったが、タモキシフェンの投与量により母体がおおきな影響をうけ、タモキシフェン容量調整が必要であったこと、最終的に帝王切開、産子摘出、里親に哺育させるという行程を確立するのに時間がかかったこと、そのため自然分娩よりも明らかに目的の成体を得る確率がひくく、解析に必要な個体を確保するのに時間がかかっていることが、やや予定より遅れている最大の原因である。CSK floxedマウスとの掛け合わせによる、メサンギウム細胞におけるSrc/Smad1経路の役割の解析は上記のモキシフェン誘導型のFoxd1-CreマウスとTSC1 floxedマウスの掛け合わせの結果次第であるため、予定より遅れている。ヒトの腎生検組織の解析は当初はmTOR経路やSrc/Smad1経路の活性化の確認のみの予定であったが、mTOR経路の活性化の定量化、病理学的な腎組織の危険因子の定量は終了し、さらに症例を増やしている最中であるところは想定以上に進行している。以上から実験動物系は予定通りではないが、問題点を解決しており、臨床組織の解析では想定以上に進行している解析もあり、全体としてやや遅れている、とした。
家庭・学校における女性の科学技術教育に関する研究

平成7年度から平成8年度に科学技術および理科離れに関する意識調査としてアンケート調査を行った。その結果、母親の意識や環境が子供の進路に影響を及ぼしている傾向がつかめ、家庭の中で母親の担う役割が重要であること、したがって女性への科学技術教育が将来を担う人材の確保に重要であることが確かめられた。また学校教育における女性の役割も大きく、特に同性にとっては意義があり、理系、特に物理分野などの教員への進出が今後の課題として明らかになった。平成9年度はさらに下記の調査を行い、本研究テーマについての分析を行った。まとめの年として、その得られた結果を記述する。1.平成7・8年度に引き続き、科学技術および理科離れに関するアンケートによる意識調査を同内容で、7月から8月に下記対象者に対し調査を行った。調査対象は、本学理学部学生100名、通信教育の夏期スクーリング生(家政学部)150名である。本アンケートの回収率は97%であった。2.前年度までの科学技術および理科離れに関するアンケートによる意識調査から小学校時代に理科の好き嫌いが生じていると考えられるので小学生の現状について調査資料の分析を行った。3.また、小学生の教育現状を踏まえて、小学校教員への聞き取り調査を行った。調査した小学校では、中学年頃から好き嫌いが生じ、この時期の将来の進路決定への影響が大きいことがわかった。4.調査結果をコンピュータに入力し、出力を視覚化し、わかりやすい分析を加えた。5.理系進学に関する影響として、家庭、学校、社会が、お互いに関連しあっている。カリキュラム編成、実験教育などの検討、専門教員の充実、女性の社会進出における知識、実体験の充実、家庭教育での母親の意識の向上など科学技術教育に対する女性の担う役割は大きい。6.以上、平成9年度の研究成果の一部は、第58回応用物理学会学術講演会で発表した。1.科学技術および理科離れに関する意識調査の準備:国民全体および青少年の意識や傾向の現状把握を科学技術白書と大手予備校の調査室の訪問による面接で調査し、科学技術、理科に関する興味、関心の薄れと理工系離れの現状の確認をした。また、青少年の理工系離れなどの多くの調査を手掛けられている電気通信大学の小林真一助教授を訪問し、調査対象、調査項目、調査方向などに関し、検討に参加していただきアンケートの形式と内容を決定した。2.科学技術および理科離れに関する意識調査の実施:約30項目に関する調査票を作成し、11月に下記対象者に対し、教室および郵送による調査を行った。調査対象は、本学の理系および文系の学部学生400名、他大学短大生50名、共学大学学部学生50名、理系の大学院生100名、企業若手研究者200名である。本アンケートの回収率は73%であった。3.コンピュータおよび総計解析用ソフト(いずれも科学研究費予算にて購入)による調査結果の入力と分析:調査結果をコンピュータに入力し、出力を視覚化し、わかりやすい分析を加えた。4.家庭環境、教育に関する調査の結果、子供の進路の選択には家庭の影響が強く、特に母親の影響は大きく、女性の科学技術教育は将来を担う人材の確保に重要であることが確かめられた。5.学校教育における女性の役割も大きく、特に同性にとっては意義があるが、理系、特に物理分野などの教員への進出が今後の課題として明らかになった。6.以上、平成7年度の研究成果の一部は、記載した論文の他に第43回応用物理学関係連合講演会(物理教育2件)で発表予定である。平成8年度は下記の2つの内容に関しアンケートによる意識調査を実施し、本研究テーマについて分析を行った。分析はコンピュータおよび統計解析用ソフトにより行い、結果を分かりやすく視覚化した。以下にその概要と得えられた結果を記述する。1.科学技術および理科に関する意識調査の実施:平成7年度に引き続き、同じ調査内容で4月から5月に行った。

対象は本学の理系および文系の学部学生で回収率64%、252名から回答が得られた。この調査から、子供の進路の選択は家庭の影響が大きいこと、理系の学生は専門性や経験のある人と、文系の学生は身近な人とのつながりが大きいこと、母親の子供に与える影響力は強く女性の科学技術教育は社会を構成する基本的な単位である家庭にとって重要であることが確認できた。2.大学での専攻分野と科学技術教育に関する意識調査の実施:平成7年度と上記1.の結果を踏まえ、子供の進路に母親の経歴や意識がどのように影響するのか、本学の卒業生に対し5月から6月に学科同窓会や総会時に調査を行った。対象は児童学科、食物学科、被服学科、英文学科、物理学科の卒業生で回収率は72%、362名から回答が得られた。この調査から科学技術に対する関心や環境づくりを意識している母親に理系に進学する子供の割合が高いこと、家庭の中で母親の担う役割が重要であることが確認できた。3.女性の学会会員の割合の調査:電子情報通信学会、応用物理学会、日本放射光学会、日本栄養・食糧学会、日本建築学会、日本語教育学会の会員名簿から女性の名前を抽出し、その割合を算出した。理系の学会については極端に女性の割合が低いことが分かった。4.インターネットによる調査:さらに広く意見を得るためにホームページを開設し、インターネット上でアンケート調査を行っている。平成8年度の研究成果の一部は、記載した論文の他に第44回応用物理学関係連合講演会で発表予定である。平成7年度から平成8年度に科学技術および理科離れに関する意識調査としてアンケート調査を行った。その結果、母親の意識や環境が子供の進路に影響を及ぼしている傾向がつかめ、家庭の中で母親の担う役割が重要であること、したがって女性への科学技術教育が将来を担う人材の確保に重要であることが確かめられた。また学校教育における女性の役割も大きく、特に同性にとっては意義があり、理系、特に物理分野などの教員への進出が今後の課題として明らかになった。平成9年度はさらに下記の調査を行い、本研究テーマについての分析を行った。まとめの年として、その得られた結果を記述する。1.平成7・8年度に引き続き、科学技術および理科離れに関するアンケートによる意識調査を同内容で、7月から8月に下記対象者に対し調査を行った。調査対象は、本学理学部学生100名、通信教育の夏期スクーリング生(家政学部)150名である。本アンケートの回収率は97%であった。2.前年度までの科学技術および理科離れに関するアンケートによる意識調査から小学校時代に理科の好き嫌いが生じていると考えられるので小学生の現状について調査資料の分析を行った。3.また、小学生の教育現状を踏まえて、小学校教員への聞き取り調査を行った。調査した小学校では、中学年頃から好き嫌いが生じ、この時期の将来の進路決定への影響が大きいことがわかった。
液晶複合系におけるコレステリック相の理論的研究

本研究は,(1)液晶分子と高分子の混合系(2)液晶分子とナノチューブの様な長い棒状分子の混合系などの"液晶複合系"におけるコレステリック相についての平均場理論を構築し,温度や濃度に依存した相分離や相転移を解明・予言することを目的とした。本研究期間の3年間で,高分子と液晶分子の混合系におけるコレステリック相の理論を構築し,ヘリカルツイスティングパワー(HTP)や相分離などについて分子論的説明が出来た。さらに,液晶分子の混合系における,コレステリック相の電場や磁場などの外場による様々な相転移を予測した。さらに,コレステリック液晶ゲルやツイストベンド相の理論の構築も行った。本研究は,液晶分子と高分子の混合系や液晶分子とナノチューブの様な長い棒状分子の混合系などの"液晶複合系"におけるコレステリック相についての平均場理論を構築し,温度や濃度に依存した相分離や相転移を解明・予言することを目的とする。"液晶複合系"のネマチック相に関する平均場理論を基礎とした研究は国内外において活発に研究されているが,コレステリック相に関する研究は少ない。本研究は,"液晶複合系"における"ねじれ"(コレステリック相)を分子論的に考慮する初めての試みであり,緊急性・独創性を有する。得られる結果は,液晶複合系の新しいコレステリック相の可能性を示すものであり,材料分野や生体材料分野においてきわめて重要となる。本年度の研究実績の概要は以下のとおりである。(1)液晶分子と高分子の混合系におけるコレステリック相を伴う相分離:等方相とコレステリック相の二相分離やコレステリック相の二相分離などについて、温度や濃度に依存した相図の計算を行った。(2)外場中における、液晶分子と高分子の混合系:電場や磁場などの外場によって(1)の相分離がどのように変化するかを調べた。外場の効果によって、ネマチック相ーコレステリック相転移が起こることを見つけた。(3)コレステリック液晶ゲルの体積相転移:コレステリック液晶ゲルやエラストマーの異方的な変形に関する理論を構築した。液晶ゲルの弾性項とツイスト項の競合の結果、様々な変形がおこることを見つけた。(4)コレステリック高分子溶液の二軸性コレステリック相の二軸性について理論を展開した。コレステリック相において、弱い二軸性があることを示した。以上の4テーマに関しては、論文掲載が確定している。本研究は,(1)液晶分子と高分子の混合系(2)液晶分子とナノチューブの様な長い棒状分子の混合系などの"液晶複合系"におけるコレステリック相についての平均場理論を構築し,温度や濃度に依存した相分離や相転移を解明・予言することを目的とする。本年度の研究実績は,大きく分けて2つのテーマについて大きな進展があった。(1)一つは,コレステリック液晶ゲルの体積相転移に関する理論的研究である。温度減少に伴い,コレステリック相のピッチ長が不連続に短くなる現象を,ゲルの男性エネルギーと,コレステリック相特有のねじれのエネルギーの競合で起こることを理論的に示した。この結果は,実験を定量的に記述することもできている。さらに,コレステリック液晶ゲルの体積が不連続に変化することも理論的に示した。(2)もう一つのテーマは,コレステリック相のピッチ軸に平行に電場や磁場などの外場を印加した時の相転移についての研究である。コレステリック相の場合,液晶のダイレクターはピッチ軸に垂直な状態であるが,ピッチ軸に平行に外場を印加すると,液晶のダイレクターがピッチ軸方向に傾くことで,傾いたねじれコレステリック相(ヘリコイダル相とよぶ)が出現することを,理論的に予測した。さらに,温度と電場の強さによって,ヘリコイダル相やネマチック相などに相転移することも理論的に示した。さらに,ツイストーベンドネマチック相についても研究を拡張している。平成27年度ー28年度の当初の計画は,(1)コレステリック液晶分子と長い棒状分子の混合系,(2)ネマチック液晶分子とコレステリック液晶分子の混合系,(3)コレステリック液晶分子の2成分混合系,(4)液晶高分子溶液でおこる二軸コレステリック相について研究を行なうことである。各系における,コレステリック相分離やHTPについて調べる。さらに,(5)電場や磁場などの外場の効果によるコレステリック相の制御についても研究する計画であった。現在までのところ,上の(3)を除くテーマについては第一報を,学術論文に報告している。もちろん,関連テーマの研究は継続するべきところは多いが,順調に展開している。(3)のテーマについても現在計算中である。さらに,コレステリック液晶ゲルの理論や,外場によりコレステリックピッチ長の制御に関して理論的に計算できたことは,当初の計画以上に進展していると判断する。本研究は,(1)液晶分子と高分子の混合系(2)液晶分子とナノチューブの様な

長い棒状分子の混合系などの"液晶複合系"におけるコレステリック相についての平均場理論を構築し,温度や濃度に依存した相分離や相転移を解明・予測することを目的としている。本研究は,"液晶複合系"におけるコレステリック相を伴う相分離を分子論的に考慮することで、液晶複合系の新しいコレステリック相の可能性を探索するものであり,材料設計や生体材料分野においてきわめて重要となる。最終年度は、液晶分子と高分子の混合系におけるコレステリック相についての外場効果の理論を構築することであった。昨年度構築した理論を発展させて,混合系へ理論の構築を行った。特に,キラル液晶とアキラル液晶の混合系の外場効果による新しい相転移を理論的に示した。このような,新しい相は最近注目を集めている,ツイスト・ベンドひずみを持つ液晶相であることを予測している。成果は2本の論文として発表した。本研究を通して,(1)コレステリック液晶分子と高分子の混合系における高分子の効果,(2)コレステリック液晶ゲルの基本理論,(3)コレステリック液晶分子と高分子の混合系の電場や磁場などの外場効果,(4)ツイスト・ベンドひずみの基礎理論,を構築することが出来た。これらの結果は,今後,様々なコレステリック液晶系での基礎物性の理解に貢献していくと考える。本研究を通して,コレステリック相の捻れだけで無く,曲げひずみをもった新しい液晶相(ツイスト・ベンド液晶相)への展開も,今後の研究として計画している。本研究は,(1)液晶分子と高分子の混合系(2)液晶分子とナノチューブの様な長い棒状分子の混合系などの"液晶複合系"におけるコレステリック相についての平均場理論を構築し,温度や濃度に依存した相分離や相転移を解明・予言することを目的とした。本研究期間の3年間で,高分子と液晶分子の混合系におけるコレステリック相の理論を構築し,ヘリカルツイスティングパワー(HTP)や相分離などについて分子論的説明が出来た。さらに,液晶分子の混合系における,コレステリック相の電場や磁場などの外場による様々な相転移を予測した。さらに,コレステリック液晶ゲルやツイストベンド相の理論の構築も行った。本年度は、(1)高分子とコレステリック液晶の混合系でおこる相分離を記述する理論を構築し、温度や濃度に依存する様々なの相図を計算した。高分子と液晶分子のキラルカップリングを考慮することで、ピッチ長や弾性定数などを、配向秩序パラメーターと温度の関数として導出することができた。等方相ーコレステリック相の相分離、コレステリック相の2相分離、などの相分離が起こることを示し、いくつかの実験結果を説明できた。(2)(1)の理論をさらに発展させて、電場や磁場などの外場中でのコレステリック液晶と高分子の混合系について調べた。ピッチ軸と垂直方向に電場を印加することによって、コレステリック相のねじれが解けてネマチック相に相転移(コレステリック相ーネマチック相転移)することを見つけた。(3)さらに、高分子とコレステリック液晶の混合系の理論で得られたコレステリック相の自由エネルギーと、コレステリック液晶ゲルの弾性自由エネルギーを導出することで、コレステリック液晶ゲルの体積相転移やコレステリックエラストマーの変形に関する研究も行った。液晶ゲルの弾性項とツイスト項の競合の結果、様々な変形がおこることも見つけた。
成人生体肝移植の展開と確立-遺伝子解析に基づく免疫抑制療法の開発-

1998年より成人生体肝移植を本格的に導入しその展開と確立に努めてきた。この研究期間で、3DCTに基づくコンピューター画像解析による肝脈管構築の正確な分析をして、これに基づく安全性の高い肝グラフトの選択と手術手技を確立した。その結果成人生体肝移植は当施設において急速に進展して適応症例の拡大、症例数の増加、成績向上をもたらし、社会に大きく貢献した。しかしながらその成績は術前から種々の臓器障害が認められる高リスク群では術後合併症による早期死亡例も少なくない。この改善の為の最大のポイントは個々の患者に対する最適な免疫抑制療法と免疫不全に伴う感染症対策である。そこで免疫抑制剤タクロリムスの代謝について小腸粘膜の薬剤代謝に関与するCyp3a4,5とP糖蛋白分析を行い、個々の患者の免疫抑制薬物代謝の違いを明らかにした。また、術前術後に経時的に末梢血リンパ球・T細胞のうちナイーブT細胞/メモリーT細胞とエフェクターT細胞/メモリーT細胞の分析を中心にCD45 isoform expression profilingを行った。この結果に基づいて術前患者を5群のクラスに階層化することができ、それに応じて免疫抑制剤の至適投与量と投与方法を決定するテーラーメイド免疫抑制療法を確立する可能性を明らかにした。この研究により、成人生体肝移植は今後さらに安全に展開できる方向性を得た。成人肝疾患末期状態の患者への肝右葉グラフトを用いる生体肝移植において、術前ドナー選択、コンピューターを用いるリアルタイム立体画像解析による肝右葉容量の決定、肝の脈管・胆管解剖学的所見に基づく手術術式を開発し成人生体肝移植を確立した。さらに、移植肝重量がレシピエントの体重の0.8%以下になると成績が極めて低下することを示し、グラフト重量/レシピエント体重比が1%以上を安全域、0.8-1.0%を境界域,0.8%以下を危険域と決定した。またこの比と移植成績の関係を術前患者の種々の病態因子、グラフト因子の面から解析し、個々の因子の影響を明らかにしたが、今後は多変量解析を行い、さらなる安全性と成績の向上を求める。成人生体肝移植術後の至適免疫抑制療法、副作用発現形式、免疫寛容発現についてはこれまで明らかにされていない。平成13年度は、個々の症例の免疫抑制剤(タクロリムス)の薬物動態と薬物力学を調べ、拒絶反応と副作用発現を解析した結果、過小グラフトを用いる生体肝移植では、脳死肝移植術後よりも拒絶反応が少ない傾向であることを示した。今後は統計学的検討を行い、より科学的に免疫抑制剤血中濃度と拒絶反応・副作用発現を明らかにして至適免疫抑制療法を確立する。また、肝移植術後患者からインフォームドコンセントのもとに採血し、匿名化して理化学研究所と協力で薬剤輸送・薬剤レセプター関連の遺伝子を解析した症例が集積されつつある。今後は、これらから得られた遺伝子と、拒絶反応・副作用発現の関係を明らかにしていく方針である。成人生体肝移植の開始後、C形肝炎ウイルスによる肝硬変の症例を適応とする機会が増えているが、ステロイドを含む免疫抑制剤の使用下でのウイルスの再燃のため、予後は不良である。54例のC形肝炎ウイルスによる肝硬変に対して生体肝移植を施行したところ、生存例39人のうち20例に慢性肝炎が再発した。うち12人にインターフェロン,リバビリン治療が施されたが5例にしか効果を示さなかった。そのうえ、欧米の脳死全肝移植と比較すると、肝炎再発までの期間が、生体部分肝移植では短いことが分かった。また、移植後肝機能障害が認められた場合、それが拒絶によるものかウイルス性肝炎再発によるものかの鑑別が生検や血中のウイルスの定量では不可能であることが多いことが示され、拒絶に対するレスキューとしてのステロイドのパルス療法を施行するかどうかの判断に難渋している。なぜなら、非特異的に免疫を抑制するステロイドの使用が、他の免疫抑制剤に比べ特に血中のウイルスの量の増加を促進することが示されているからである。従って、拒絶の発生を増やさずにウイルスの再燃を遅延させるための免疫抑制療法を検討し、拒絶と肝炎を鑑別する方法を、開発することが重要である。