hpprc/llmjp-kaken huggingface dataset:
QCD解析のためのループ積分法の開発

この場合にはP作用素は高次の微分作用を含む巨大な表式となるため、実用的な数値計算に用いることは困難である。しかしながら、非線形な変数変換によりb関数およびP作用素が簡単になる場合があり、これを用いることにより、実用的な数値計算に応用する可能性がある。
フロセミドによるゲンタマイシン誘導性腎障害の分子メカニズムの解明

利尿薬のフロセミドをブタ腎尿細管由来の培養細胞LLC-PK1細胞に添加したが、エンドサイトーシス受容体であるメガリンの発現が遺伝子レベルで明らかな増加は認めなかった。また、マウスにフロセミドを投与した場合も正常と比べ、メガリンの発現部位に変化は認めなかった。アミノグリコシド系抗生物質のゲンタマイシンを前投与したマウスにおいて、フロセミドによるメガリンの発現誘導は確認できなかった。ゲンタマイシンに代表されるアミノグリコシド系抗生物質には、重要な副作用として腎障害と難聴がある。この副作用のうち、腎障害はフロセミドの併用により増強されることが知られている。この相互作用による腎障害増悪化のメカニズムを解明するために、フロセミドによりメガリンの発現が変化しないかどうか検討した。ブタ腎尿細管上皮細胞株LLC-PK1細胞にフロセミドを0、5、50、500uM添加し、6時間後の細胞より抽出したRNAを用いてRT-PCRを行なったところ、フロセミドの添加濃度依存的にメガリンの発現が増加した。次に、マウスにフロセミドを50あるいは250mg/kgで単回投与し、3もしくは6時間後、腎臓を摘出した。摘出した腎臓よりRNAを抽出し、RT-PCRを行なったところ、メガリンの発現に差は認められなかった。培養細胞を用いた実験では、フロセミドによりメガリンの発現が誘導されたので、in vivoの実験では、投与方法、投与回数、作用時間等を検討し直す必要があると思われた。ゲンタマイシンは、メガリンにより腎近位尿細管細胞に取り込まれることが知られており、フロセミドが、メガリンの発現を調節し、ゲンタマイシンの細胞内取り込みを調節していることが示唆される。つまりフロセミドが、メガリンの発現を誘導する因子の一つとして考えられる。しかしながら、現段階では、細胞レベルでの発現誘導なので、生体においてもフロセミドがメガリンの発現を誘導するかどうか、またフロセミドによりメガリンの機能がどのように変化すか確認する必要がある。アミノグリコシド系抗生物質の一つであるゲンタマイシン(GM)の投与により、副作用として、腎障害が発生する。この腎障害は、利尿薬のフロセミドとの併用により増強することが知られている。この腎障害増強に関わる分子メカニズムを明らかとするために、マウスにフロセミド、GM、あるいはその両方を投与し、腎組織の変化を観察した。C57BL6、雄マウスにフロセミドを100mg/kgで単回腹腔内投与し、2あるいは4時間後腎臓を摘出した。対照群は生理食塩水を腹腔内投与した。摘出した腎臓は、一部は凍結切片を作成用に凍結し、残りは、RNA抽出用に凍結保存をした。フロセミド単回投与群の腎切片を用いて抗メガリン抗体を用いた免疫染色を行ったところ、対照群では染色の認められない腎髄質外層内帯あるいは内層に存在する尿細管の一部に染色を認めた。腎皮質部分から抽出したRNAを用いてメガリンの発現を見たところ、対処群と差は認めなかった。次に、GM150mg/kgを1日1回腹腔内投与で4日間投与したマウス、あるいはGM投与3日よりフロセミド(100mg/kg1日1回腹腔内投与)を同時投与したマウスより、腎臓を摘出し凍結切片用に包埋し、残りは、RNA抽出用に凍結保存をした。GM投与2日目より半数のマウスでBUNが上昇が認められた。しかし、フロセミド併用によりBUNがさらに上昇することはなく、投与計画を検討しなおす必要が認められた。GM投与によりBUNの上昇した個体においては、メガリンの発現が免疫染色、PCRともに減少していた。BUNが対照群と同程度の個体は、メガリンの発現も変化していなかった。これらのことより、フロセミドによりin vivoでもメガリンの発現上昇が示唆されたが、GM投与により減少したメガリン量がフロセミドにより増加するかどうかは明らかとならなかった。
トップダウン入力による大脳皮質記憶固定化機序

光遺伝学的手法を用いることで、細胞腫や投射経路を選択的にコントロールする事が可能となった。ごく最近になって、この手法を用いて、記憶の固定化や想起に関わる領野間投射に着目した研究が報告されはじめている(Priyamvada et al., Nature 2015; Boyce et al., Science 2016)。しかし、これらは光遺伝学的手法を用いて投射細胞の活動を単にコントロールしただけであり、“シナプス前細胞のどういった神経活動が必要で、これを受け取るシナプス後細胞がどのような活動を起こすことが記憶の固定化(または想起)に必須なのか"という本質的な疑問は、未解明のままである。本研究では独自に発見した触知覚に関わるトップダウン回路(Neuron 2015)を記憶の固定化の皮質間モデル(Science 2016)として、この核心的な問いの解明を目指す。そのため、先行研究を基盤とし、神経細胞上の樹状突起スパインが学習・記憶に伴い増大することに着目し、触知覚記憶の固定化に関わる皮質トップダウン投射活動、この受け手である皮質5層神経細胞の樹状突起活動、スパイン活動を操作・記録し、これとマウスの記憶行動との因果関係を探る。本研究の遂行により、長く議論が続いていた皮質内における記憶の固定化機序の一端が明らかにできると期待される。記憶の固定化に関連する皮質間の詳細な回路活動と細胞内機構を明らかにすることは、睡眠障害などによる認知機能低下の予防や回復につながると考えられる。睡眠時の脳は、覚醒時に体験した感覚情報等を記憶として固定化することが知られている。では、どのように記憶は固定化されるのであろうか。感覚入力が脳にあまり入ってこない睡眠時では、脳で自発的に生成されるトップダウン入力が記憶の固定化に関与していると長年考えられてきた。最近、研究代表者の所属する研究チームは、トップダウン入力元の同定、入力先の同定、選択的制御法等の確立などを行い、この仮説を実験的に検証し、ノンレム睡眠時のトップダウン回路が触知覚の記憶固定化に関与することを明らかにした。本研究では、先行研究を足がかりに、触知覚記憶の固定化に関わる皮質トップダウン投射活動、この受け手である皮質5層神経細胞の樹状突起活動、スパイン活動を操作・記録し、これとマウスの記憶行動との因果関係を探る。以上により、記憶に関連する皮質間の詳細な回路活動を解明し、記憶力低下を伴う睡眠障害や認知症の予防に貢献する。平成29年度には、以下の課題に取り組んだ。(1)マウスにおいて、触知覚体験直後のノンレム睡眠時にトップダウン入力を薬理遺伝学的手法により抑制したところ、知覚記憶の固定化が妨げられた。(2)トップダウン入力元の高次脳領域M2の神経軸索活動と、入力先の一次体性感覚野S1の5層錐体細胞の樹状突起活動を2光子顕微鏡イメージングしたところ、いずれも学習直後のノンレム睡眠時に活動が上昇していた。(3)樹状突起上の小突起(スパイン)が学習・記憶に伴い増大することに着目し、「新生・増大スパインを特異的に標識し、青色光でそのスパインを収縮させる事が可能な記憶プローブ」(Hayashi-Takagi et al., 2015, Nature)をマウスS1に導入した。S1を記憶プローブで標識後に青色光を照射すると、新しく獲得した知覚記憶が消去された。触知覚体験の記憶がS1に貯蔵されることが明らかとなった。2光子顕微鏡イメージングにより学習直後の軸索活動および樹状突起活動を明らかにできたことは計画通りであるが、「貯蔵された記憶を可視化・消去する」新技術を実験系に導入できたことは、予想以上の発展である。マウスの一次体性感覚野に蛍光プローブ(Venus-ASPaRac1)をアデノ随伴ウイルスにより導入し、学習直後の睡眠で長期増強を受けた皮質5層錐体細胞の樹状突起スパインを可視化する。

さらに、触知覚記憶の固定化に関わる皮質トップダウン投射活動、この受け手である皮質5層神経細胞の樹状突起活動を操作することで、学習直後の睡眠時にトップダウン入力により記憶が樹状突起スパインに貯蔵される際の神経機構を明らかにする。
電界最適化技術による機器の自動設計支援システムの研究

本研究は,パーソナルコンピュータ上で電界最適化を構築することを目的としており,その実現のためにまずCADを用いた自動電界解析システムを確立し,次に電界最適化アルゴリズムを考案した.さらに,この最適化アルゴリズムに従い事例研究を行い,汎用性について検討を加えた.最後に,電界の最適性の実検証を行い,併せて最適化高収束手法の開発と適用性検討を行い,本システムの実用性の確認を行った.具体的には,以下に示す通りである.(1)電界解析ソフトとして電荷重畳法を,CADソフトとしてパソコン2次元CADの選定を行った.ここでは,併せて電荷重畳法の精度確認・改良も行った.(2)CADと電界解析プログラムとをパソコン上で結合させたシステム(CADEF)を完成させた.この中で自動電界解析を行うための領域自動認識や電荷配置の知的ルール化などの新しいアルゴリズムを導入した.(3)電界の最適化を行うための基本アルゴリズムを考案し,電界最適化プロトタイプの開発を行った.また,従来のものが有する欠点を改良することを考え,特に最適化に際しての電極形状の変化方向・領域の自由度の拡大をめざした.同時に,連立一次方程式の解法に改良GAUSSの方法を考案し適用した結果,計算時間の大幅な改良を達成することができた.(4)このプログラムを用い,実電力用機器内の代表的絶縁設計部分による電界最適化事例研究を行った.これにより,最適化の諸条件の汎用化を行った.(5)電界最適性の検証方法の考察を行い,等電位面を利用した手法の開発を行った.これを用いることにより,最適化収束の高速化を達成する事ができ,パソコン上において電界最適化が実用できることを,総合的に確認した.本研究は,電力機器などの各種機器のコンピュータによる自動設計を支援するシステム技術の研究開発に関するものである.まず,機器の絶縁設計を対象とし電界解析の自動化とその最適化を行うことを目的とし,汎用性と経済性を重視し,システムをパーソナルコンピュータ上で構築することを考えた.その結果以下のことが明らかになり,自動計算の基本システムが完成し,また最適化アルゴリズムの原型ができあがった.(1)電界解析作業において最も時間がかかる入力データ作成を容易にするため,またコンピュータによる一貫した開発・設計工程を実現するために,CAD(Computer Aided Engineering)上の機器設計データを電界解析の入力データに利用することに着目し,パソコンCADと電荷重畳法電界解析プログラムとを結合させたシステムを開発した.そこでは,既存のCADソフトウェア,電界解析ソフトウェアを利用した上,図形データ抽出,ASCII形式への変換,電界解析用データ生成,CADへの逆変換などの各プログラムの開発を行った.いずれも32bitパーソナルコンピュータ上で構成し,メモリおよび計算時間の制約を解決するためにアドインボードの適用を行った.(2)上記システムを自動計算に適用するために,電荷重畳法の有する経験的要素をルールで置き換え適用した.主として,領域の自動認識および仮想電荷の自動配置についてルール化を行い,そのルール化のためにそれぞれの要素についての定量化計算を行った。(3)上記システムにさらに,電界最適化ルーチンを組み込むために最適化アルゴリズムの開発を行った。基本的にはMetzの手法に依存したものであるが,しかし各最適化電荷の影響を全体的に考慮するという新しいアルゴリズムを考案しプログラム化した.さらにパーソナルコンピュータ上で繰り返し計算を行うために,電位係数マトリクスを含む多元連立方程式の解法において,従来のGaussの消去法を改良した右辺掃きだし法を提案し,大幅な時間短縮を可能とした.これによって,従来は行われていなかったパーソナルコンピュータによる電界最適化が可能となった.本研究は,パーソナルコンピュータ上で電界最適化を構築することを目的としており,その実現のためにまずCADを用いた自動電界解析システムを確立し,次に電界最適化アルゴリズムを考案した.さらに,この最適化アルゴリズムに従い事例研究を行い,汎用性について検討を加えた.最後に,電界の最適性の実検証を行い,併せて最適化高収束手法の開発と適用性検討を行い,本システムの実用性の確認を行った.具体的には,以下に示す通りである.(1)電界解析ソフトとして電荷重畳法を,CADソフトとしてパソコン2次元CADの選定を行った.ここでは,併せて電荷重畳法の精度確認・改良も行った.(2)CADと電界解析プログラムとをパソコン上で結合させたシステム(CADEF)を完成させた.この中で自動電界解析を行うための領域自動認識や電荷配置の知的ルール化などの新しいアルゴリズムを導入した.(3)電界の最適化を行うための基本アルゴリズムを考案し,電界最適化プロトタイプの開発を行った.また,従来のものが有する欠点を改良することを考え,特に最適化に際しての電極形状の変化方向・領域の自由度の拡大をめざした.同時に,連立一次方程式の解法に改良GAUSSの方法を考案し適用した結果,計算時間の大幅な改良を達成することができた.(4)このプログラムを用い,実電力用機器内の代表的絶縁設計部分による電界最適化事例研究を行った.これにより,最適化の諸条件の汎用化を行った.(5)電界最適性の検証方法の考察を行い,等電位面を利用した手法の開発を行った.これを用いることにより,最適化収束の高速化を達成する事ができ,パソコン上において電界最適化が実用できることを,総合的に確認した.

本研究は,パーソナルコンピュータ上で電界最適化を構築することを目的としており,その実現のためにまずCADを用いた自動電界解析システムを確立し,次に電界最適化アルゴリズムを考案した.さらに,このアルゴリズムに従い事例研究を行い,汎用性について検討を加えた.最後に,電界の最適性の検証を行い,併せて最適化高収束手法の開発と適用性検討を行い,本システムの実用性の確認を行った.具体的には,以下に示す通りである.(1)CADと電界解析プログラムとをパーソナルコンピュータ上で結合させたシステム(CADEF)を完成させた.この中で自動電界解析を行うための領域自動認識や電荷配置の知的ルール化などのアルゴリズムを導入した.(2)電界の最適化を行うための基本アルゴリズムを考案し,電界最適化プロトタイププログラムの開発を行った.さらに,パソコン上でこれを行うための高速化,高効率化などの改良を行った.(3)このプログラムを用い,実電力用機器内の代表的絶縁設計部分による電界最適化事例研究を行った.これにより,最適化の諸条件の汎用化を行った.(4)同時に入出力システムの汎用化により,自動設計支援システムを確立した.この自動システムにおいては,最適化繰り返し過程における連立一次方程式の計算時間の短縮手法の考案を行い,実用化した.(5)電界最適性の検証方法の考察を行い,等電位面を利用した手法の開発を行った.これを用いることにより,最適化収束の高速化を達成する事ができ,パソコン上において電界最適化が実用できることを,総合的に確認した.
ブーリアンモデルによる遺伝子制御ネットワークの解析

ブーリアンネットワーク(BN)は、細胞内での遺伝子の制御関係を記述するための離散的な数理モデルのひとつである。BNの定常状態を求める問題やBNを制御する問題はNP困難であることが知られているが、近年の計算機の高性能化により中規模のBNであれば厳密アルゴリズムや整数計画法を用いて解ける場合がある。本研究課題では、AND/OR BNの周期が2の定常状態を見つける厳密アルゴリズムを開発し、周期が1のBNの定常状態を見つける問題や、BNを目的状態へ導く問題、定常状態を制御する問題に対する整数計画法に基づく手法を開発した。AND/OR BNに対する周期が2の定常状態を求める問題に対する厳密アルゴリズムを開発した。このアルゴリズムでは、与えられたBNの各ノードを時刻tとt+1における値を表現する2つのノードに分解し、結果的にノード数2nの二部BNの周期が1の定常状態を求める問題に変換を行う。その後、まだ0/1が未割当の3つ以上のノードに隣接するノードから優先的に0/1を割り当て、最終的に二部グラフの片側に対する全探索かSAT(充足可能性問題)を解くことにより、本質的に速いアルゴリズムを実現した。さらに周期1のBNの定常状態を求める問題、BNを目的状態へと導く問題、定常状態を制御する問題に対する整数計画法に基づく手法を開発した。また確率BNを制御するための整数計画法と動的計画法に基づく手法を開発した。また当初の研究計画とは少し異なるが、ブーリアンモデルでないネットワークを動的計画法と最小二乗法に基づいて補完する手法を開発した。さらにネットワークの類似性判定に関する研究として、無順序木の編集距離をクリーク問題に帰着して動的計画法で解く手法や、次数に制限のある外平面グラフの最大共通部分グラフを見つける多項式時間アルゴリズムを開発した。また同様の問題が次数に制限のある部分k-木に対してはNP困難になることも証明した。当初、平成23年度24年度で行う予定であった本研究計画のうち、一部を平成25年度に行ったため、使用額も約6万6千円であった。当初はこれを研究発表費用にあてる予定であったが、旅費との兼ね合いで予定を変更し、主に書籍などの購入にあて、当初予定していた研究発表は他の予算で支出した。当初予定をしていたBNの定常状態を求めるアルゴリズムの開発については、AND/OR BNの周期が2の定常状態を求める厳密アルゴリズムの開発を行った。またBNを制御する手法については、確率ブーリアンネットワークを回数制限つきで最適に制御する手法を開発した。さらに遺伝子制御ネットワークと密接な関わりを持つ代謝ネットワークをブーリアンモデルに基づいて解析した。また当初の予定には無かったが、ブーリアンモデルではないネットワークを動的計画法と最小二乗法に基づいて補完する手法の開発を行った。さらに無順序木の編集距離をクリーク問題に帰着して動的計画法で解く手法の開発や、次数制限のある外平面グラフの最大共通部分グラフを見つける多項式時間アルゴリズムを開発した。このようにブーリアンモデルによる遺伝子制御ネットワークの数理モデル化と解析というテーマのもとで、実際にBNの定常状態を求めるアルゴリズムや、制御するアルゴリズムを開発した。また当初の予定にはなかったが、遺伝子制御ネットワークのみならず、それと密接な関わりをもつ代謝ネットワークの解析も行ったことにより、平成25年度から研究代表者がおこなっている「ブーリアンモデルによる生体ネットワークの統合的な数理モデル化と解析」の研究への重要なステップとすることができた。2011年度は、(1)ブーリアンネットワーク(BN)の周期的定常状態を求めるアルゴリズムの開発、(2)確率ブーリアンネットワーク(PBN)を回数制限つきで最適な制御方法を求める問題に対し、整数計画法と動的計画法に基づく手法の開発、(3)当初の予定とは少し異なるが、遺伝子制御ネットワークと密接な関わりを持つ代謝ネットワークのブーリアンモデルによる解析を行った。(1)では、まず正リテラルのn個のOR関数で構成されるBNの周期2の定常状態を見つけるアルゴリズムの開発に取り組んだ。次にn個のAND/OR関数で構成されるBNの、周期2の定常状態を求めるアルゴリズムを開発した。さらにn個のnested canalyzing関数で構成される樹状幅がwであるBNの固定周期の定常状態を求めるアルゴリズムを開発した。(2)ではBN CONTROL問題において、外部制御を適用することによりBNを目的状態へと導く手法を開発した。次にPBN CONTROL問題において、PBNが最終的に目的状態へ到達する確率を最大化する制御列を見つける手法を開発した。さらにPBNが到達しうる状態のコストの最小値を最大化する手法も開発した。そして、これらの問題に制御回数の制限がある時に、整数計画法と動的計画法を組み合わせて解く手法を開発した。さらに数値実験により、これらの手法の有効性を検証した。またPBN CONTROLがBN CONTROLよりも本質的に難しいことを数学的に証明した。(3)では、閉路を含む代謝ネットワークにおける複数反応の影響度の効率的な計算方法を開発した。

計算機実験の結果、我々の開発した改良アルゴリズムは基本的なアルゴリズムの数十倍速い事を示した。当初の研究計画とは異なる内容も含むが、平成24年度には査読付きジャーナル論文を6件、国際会議4件の発表ができたので、おおむね順調に進展していると言える。2011年度はBNの周期的定常状態を求める問題や、制御する問題に対して多くのアルゴリズムを開発することができたので、おおむね順調に進展していると言える。平成24年度までに、研究計画のほぼすべてを終えており、平成25年度は研究発表を1件行うのみの予定である。ひきつづきBNの定常状態を求める問題や、制御する問題に対する研究を行っていく。生体内のネットワークはBNだけでなく、代謝ネットワークや転写制御ネットワークなども重要なので、今後の研究ではそれらも遺伝子制御ネットワークに関連させていく予定である。当初、平成24年度内に行う予定だった研究会発表を1件、平成25年度に行う。研究費もそれに関連する目的で支出する予定である。2011年度から約8万円の繰り越しはあるものの、ほぼ当初の計画通りに使用する計画である。
新規放射線防護材としてのスタチンの可能性と肥満が及ぼす影響

プラバスタチン(Pra)の放射線防護効果を検証するため、マウスを用いた動物実験を行った。マウスに放射線照射前にPraを経口投与し、放射線照射を行った。放射線照射後、4時間後と3日後に腸管を摘出し、それぞれ腸管上皮の細胞死、腸管幹細胞の生存を評価した。同様の投薬を行い放射線照射後6時間で肺を摘出し、細胞死を評価した。Pra投与群で腸管細胞死は有意に減少し、腸管幹細胞の生存率も高く、肺組織での細胞死の低下がみられた。放射線照射後の腸管上皮のgammma-H2AX、ATM発現割合は、Pra投与群で低値であった。Pra投与によるDNA保護効果とこれによる放射線防護作用が認められた。C57BL/6Jマウスを使用して実験を行った。無投薬群とプラバスタチン投与群を設定した。プラバスタチン投与マウスには放射線照射に先駆け、プラバスタチンを経口投与した。放射線照射は150 kv、20 mAの動物実験用放射線照射装置を使用して15Gy、1回の全身照射を施行した。放射線照射後にはマウスを安楽死させ、腸管をはじめとする種々の臓器を摘出した。ホルマリン固定後、H&E染色し、組織学的評価を行なった。組織学的には空腸・回腸でプラバスタチン投与群において無投薬コントロール群と比較して、腸管上皮細胞の単位体積あたりのアポトーシスに抑制がみられたものの統計学的な有意差はみられなかった。現在、プラバスタチンの放射線防護効果について対象個体数を増やし、放射線照射方法を見直して検討を行っている。他方、高脂肪食によって飼育した肥満マウスを使用して我々の実験手技が問題なく施行可能であることを確認した。正常組織への放射線障害に肥満がもたらす影響について、さまざまな経過観察期間を設定し今後の検討を予定している。また、肥満の有無によるスタチンの放射線防護効果へもたらす影響も検討を予定している。我々は、放射線治療後に患者体格とBMIが及ぼす影響について前立腺癌患者を対象にした後ろ向き検討を行い、BMI高値群では直腸線量が低く、消化器合併症の頻度が低い一方で、尿路合併症が高頻度にみられることを報告した[Oncology Letter. 2014January; 7(1): 209-214.]。現在、患者体格が放射線治療に与える影響に関する臨床試験を学内の倫理委員会の承諾を得て開始している。スタチンが放射線防護作用をもつか否かを明らかにするために、マウスを用いた動物実験を行った。スタチンはプラバスタチンナトリウムを使用し、放射線照射の24時間前と4時間前に経口投与した後に放射線照射を施行した。放射線照射した後に4時間後、3日後に安楽死させ、腸管を摘出した。それぞれ、腸管上皮の細胞死、陰窩腸管幹細胞の生存を評価した。また、同様の投薬・放射線照射後6時間で肺を摘出し、TUNEL陽性細胞の発現率を評価した。プラバスタチン投薬群で腸管細胞死は有意に減少しており、腸管幹細胞の生存率は高く、TUNEL陽性細胞の発現率は低値であった。腸管上皮のgamma-H2AX発現はプラバスタチンの投与有無による差異は明らかではなかった。現在、作用機序の解明に向けた追試を行っている。また、患者体格が放射線治療に伴う有害事象、予後、放射線治療精度へもたらす影響を明らかにするために前向き臨床試験を行い、50例の患者登録を行った。患者体格の放射線治療計画精度にもたらす影響を検証するために治療計画支援ソフトウエアを導入し、評価検証中である。スタチンの放射線性消化管粘膜障害への抑制効果を検証することを目的として、マウスを用いた動物実験を行った。スタチンは、プラバスタチンナトリウムを使用した。マウスに放射線照射の24時間前、4時間前にスタチンを経口投与し、放射線照射を行った。同様の投薬を行い放射線照射後6時間で肺と摘出し、細胞死を評価した。スタチン投与群で腸管細胞死は有意に減少し、腸管幹細胞の生存率も高く、肺組織でのTUNEL陽性率の低下がみられた。免疫染色を用いた放射線照射後の腸管上皮におけるgammma-H2AX、ATM発現割合は、スタチン投与群において低値であった。ヒト悪性胸膜中皮腫細胞株を使用したマウス腫瘍モデルにおいて、放射線治療へ及ぼす影響の有無を検証した。スタチン投与の有無による腫瘍増大の差異はみられなかった。すなわち、スタチン投与によるDNA保護効果とこれによる放射線防護作用が認められた。活性酸素種除去効果の有無を含めた機序の更なる解明のための追試が必要と考えられる。患者体格による放射線治療の影響について前向き臨床試験を行い、、頭頸部癌患者22例を対象に体格変化による放射線照射精度を検討した。体重変化が非剛体レジストレーション精度と再計画頻度に関連することが示唆された。現在、症例の蓄積を継続して治療精度にもたらす因子を追加検討している。

同様の投薬を行い放射線照射後6時間で肺を摘出し、細胞死を評価した。Pra投与群で腸管細胞死は有意に減少し、腸管幹細胞の生存率も高く、肺組織での細胞死の低下がみられた。放射線照射後の腸管上皮のgammma-H2AX、ATM発現割合は、Pra投与群で低値であった。Pra投与によるDNA保護効果とこれによる放射線防護作用が認められた。動物実験において、プラバスタチン投薬群で腸管細胞死の減少、腸管幹細胞生存率の上昇、TUNEL陽性細胞の発現率の低下を認め、スタチンのもつ放射線防護作用を示すことができた。これらの結果に基づき、作用機序の解明に向けた追試を行っている。また、患者体格が放射線治療にもたらす影響を明らかにするために前向き臨床試験を行い、50例の患者登録を行った。現在、放射線治療中の精度、線量評価への影響ならびに初期治療効果に関して検討中である。放射線科学現在、プラバスタチンのもつ放射線防護効果の作用機序の解明に向けた追試を行っている。プラバスタチン投与により、悪性腫瘍への放射線治療の治療効果に低減がないかを確認する必要があるものと考えられるため、実験悪性腫瘍モデルを用いてプラバスタチンの放射線治療の効果に及ぼす影響について検証する予定である。また、患者体格の放射線治療計画精度にもたらす影響を検証するために治療計画支援ソフトウエアを導入し、評価検証中である。必要物品や薬剤など購入の上、施設の動物実験委員会の承諾を得て、実験を開始することが出来た。また、予備試験として一定の結果を得ることが出来、次年度以降の研究が円滑に進むための準備を整えることができている。放射線照射後の正常腸管上皮におけるgamma-H2AX発現にはプラバスタチンの投与有無による明らかな差異はみられなかった。これに伴い、実験系に修正を要すると考えられ、他臓器での検討を見合わせたため。高脂肪食によって飼育した肥満マウスを使用して、放射線照射後急性期から晩期にわたる経時的な変化と、スタチンの放射線防護効果に肥満がもたらす影響について検討予定である。また、患者体格に関する前向き試験から得られたデータを元に、放射線治療精度に患者体格がもたらす影響についてデータの解析を予定している。国内外の学会ならびに学術誌にて研究成果を発表する。放射線照射後に正常組織におけるDNA修復の増強効果にプラバスタチンがもたらす影響について検証を行い、プラバスタチンの放射線防護作用における作用機序を解明する。プラバスタチン投与により、悪性腫瘍への放射線治療の治療効果に低減がないかを確認する必要があるものと考えられる。悪性腫瘍の皮下接種実験モデルを用いてプラバスタチンの放射線治療の効果に及ぼす影響について検証する。本年度では肥満マウスを使用した実験は予備試験にとどめ、飼育期間を短縮した。これに伴って、高カロリー食と比較食の購入費は抑制した。このため、次年度使用額が生じた。次年度では本年度の研究結果に基づいて実験動物の個体数を増やして本試験を行う。このため、投与薬剤の補充および飼育費の補填に充てる予定である。
構造・制度に着目した人口移動に関する研究

本研究では、次の点を明らかにした。(1)大都市圏郊外における結婚に伴う職住関係の変化ここでは、東京大都市圏郊外において女性が中断・再就職型の職業経歴をたどる要因を労働市場の構造に求め、郊外居住世帯の結婚にともなう職住関係の変化から考察するとともに、大都市圏におけるそうした女性の就業パターンの位置づけを家父長制と関連づけて議論した.まず東京大都市圏における女性の雇用機会の分布を検討すると、都区部ではフルタイム雇用が、郊外ではパートタイム雇用が卓越し、それぞれ若年女性、中高年女性に割り振られており、労働市場が性別と年齢および空間によって分断されていた.このことが郊外における女性のM字型の年齢別就業率の形成に影響している.この女性就業のパターンは、東京大都市圏郊外において生産活動と再生産活動を維持するために必要なものであり、家父長制がそこでの調整様式として機能していると見なすことができる。(2)東京大都市圏における通勤流動の変化90年代に入って東京大都市圏の通勤パターンにこれまでにない変化が起こっていることを明らかにした。すなわち、郊外から東京都区部への通勤者の減少である。その要因としては、定年退職する都区部通勤者が増加したこと、若年者の都区部指向率が低下したこと、東京から郊外への人口移動が減少したこと、不況に伴う失業者の増加、非正規雇用の増加などがあげられる。本年度の研究では,東京大都市圏郊外において女性が中断・再就職型の職業経歴をたどる要因を労働市場の構造に求め,郊外居住世帯の結婚にともなう職住関係の変化から考察するとともに,大都市圏におけるそうした女性の就業パターンの位置づけを家父長制と関連づけて議論した.まず東京大都市圏における女性の雇用機会の分布を検討すると,都区部ではフルタイム雇用が,郊外ではパートタイム雇用が卓越し,それぞれ若年女性,中高年女性に割り振られており,労働市場が性別と年齢および空間によって分断されていた.次に先に行ったアンケート調査の結果から結婚前後の職住関係の変化を考察し,結婚にともなう移動自体が妻の退職や就業地の変化に結びつくケースが多いことが明らかになった.また結婚後に東京大都市圏において共働きを継続した世帯では,妻・夫ともに郊外から都区部に通勤する世帯が多い.このようなパターンになる要因は,都区部にフルタイム雇用が集中しているためである.こうした世帯の妻はその後退職し,郊外の自宅周辺で就業するようになるが,その変化の過程で妻の職業経歴に空白が生じ,郊外におけるM字型の年齢別就業率の形成に影響している.さらに郊外のパートタイム雇用は,こうした結婚後いったん退職した女性によって担われている.この女性就業のパターンは,東京大都市圏郊外において生産活動と再生産活動を維持するために必要なものであり,家父長制がそこでの調整様式として機能していると見なすことができる.本研究では、次の点を明らかにした。
新しい医薬資源からの抗腫瘍性天然物の探索とその分子標的の解明

新たながん治療薬の開発は創薬研究における最大の課題とされ、医薬品開発に役立つ有用なリード化合物発見の重要性が増大してきている。近年、抗がん剤などの薬剤がアポトーシスを誘導することにより抗腫瘍作用を発揮することが明らかになり、新たながん治療薬の開発において、アポトーシス誘導物質の有用性が注目されている。そこで、本研究では、抗がん剤のリード化合物の発見およびそのアポトーシスの誘導機構解明を目指して、天然由来のアポトーシス誘導物質の探索およびその作用機序の解明を行なった。その結果、熱帯産海綿由来のhalenaquinoneが、PC12細胞において、不可逆的なPI3-キナーゼの阻害により生存因子であるAkt活性化を抑制してアポトーシスを誘導することが判明した。また、真菌由来化合物のIC101が、HSP90の自己リン酸化の抑制に基づくHSP90の不活性化および生存関連タンパク質に対する保護作用の抑制により、L1210細胞のアポトーシスを誘導することが明らかとなった。さらに、東南アジア原産薬用植物マンゴスチンの成分α-およびγ-mangostinが、Ca^<2+>-ATPaseの阻害によってPC12細胞のアポトーシスを誘導することを発見した。一方、新たにL1210細胞のアポトーシス誘導作用を有するサポニン類S-1およびS-2をユリ科植物より単離した。したがって、これらの天然薬物は新たな分子標的治療薬の有望なリード化合物およびアポトーシスの分子機構解明ための有用な薬理学的ツールとなることが期待される。
再発・転移したがんサバイバーのストレングスモデルを基盤とする看護援助方法の開発

本研究の目的は、再発または転移を経験したがんサバイバーのストレングスを基盤とした看護援助方法を開発することである。再発または転移を経験したがんサバイバーのストレングスは、【正しい病状認識】【がんとともに生きる構え】【後悔のない最期に向かう構え】【生き方を左右する価値観】【厳しい現状を預けられる存在】【前に進む上での強み】であり、『最期まで自分らしく生きるための力』であることが明らかになった。このようなストレングスを、引き出し、活用し、支える支援が必要であった。再発や転移を経験したがんサバイバーは、生きる気力がもてないほどの衝撃を受け希望がもてない状況にあるため、自らの人生を自らの力で豊かに力強く生き抜くための支援が必要である。本研究は、再発や転移を経験したがんサバイバーのストレングスモデルを基盤とする看護援助方法を開発することを目的としている。初年度である平成27年度は、「再発」「転移」「がん」「看護」をキーワードとして過去10年間の原著論文を検索し、その結果、32件の文献を検討した。研究デザインは、22件が質的研究であり、7件が量的研究であった。研究の対象は、27件が患者を対象としており、その内、10件が消化器がん、8件は乳がんが原発巣であった。その他の文献は、がん患者の家族を対象としていた。研究内容は、化学療法や放射線療法を受けることによる有害事象やその対処、困難感等が報告されていた。再発や転移と診断されたことによる受け止め、治療継続や療養に対する思いが明らかにされ、療養の場についての検討もなされていた。再発や転移を経験したがんサバイバーの希望や調和に関する研究も行われていたが、がんサバイバーの力に焦点をあてた研究は、まだ十分とはいえない状況であった。次に、先行研究で明らかにしたストレングスの構成概念についての見直しを行い、インタビューガイドを作成した。また、所属施設の研究倫理審査委員会に申請し、承認を得た。そして、インタビュー調査を実施するために、対象施設への研究協力の依頼を行った。平成27年度は、文献検討をした上で、再発・転移を経験したがんサバイバーに対してインタビュー調査を開始する予定であった。しかし、本研究は、がんの再発や転移の診断を受けたがんサバイバーを対象としているため、研究協力施設への依頼や調整及び承諾を得ることに時間を要した。再発や転移を経験したがんサバイバーは、生きる気力がもてないほどの衝撃を受け希望がもてない状況に陥ることがある。そのためサバイバー自身が自らの力を再認識して人生を豊かに力強く生き抜くための支援が必要である。平成27年度は、文献検討により先行研究で明らかにしたストレングスの構成概念についての見直しを行った。平成28年度は、再発・転移を経験したがんサバイバーを対象に、がんと診断されてから、再発や転移を経験する中での自分自身のもつ強みや力に関して、インタビューガイドを用いて半構成的面接を、男性5名、女性7名の計12名に対して実施した。分析は、木下による修正版グラウンデッド・セオリー・アプローチを用いて、再発・転移を経験したがんサバイバーのストレングスを発揮するプロセスについて明らかにした。また、分析過程おいては、先行研究で明らかにした初発がんサバイバーのストレングスと比較検討しながら、再発・転移を経験したがんサバイバーのストレングスの特徴についても検討した。この結果を基盤に、再発・転移を経験したがんサバイバーのストレングスを支援する看護援助方法を開発するために、がん看護専門看護師に対するインタビュー調査を実施する予定であり、現在研究倫理審査委員会の承認を得て、研究参加者への依頼を行っている。本研究は、がんの再発や転移の診断を受けたがんサバイバーを対象としているため、研究協力施設への依頼や調整及び承諾を得ることに時間を要し、平成27年度に開始する予定であった再発・転移を経験したがんサバイバーに対するインタビュー調査を平成28年度から行うことになったため。再発・転移を告げられたがんサバイバーは、治癒の希望を打ち砕かれ、死を意識させられる。また、再発・転移の治療にいつまで耐えられるのか、社会生活をどこまで取り戻せるのか、将来の展望は不確かなものである。そのため、がんであることにとらわれず、自分らしく、豊かな生き方を見い出し、生きていくことを支援する必要がある。しかし、生き方を支援するためには、看護者が直接あるいは問題解決的にかかわるのではなく、がんサバイバー自身のもつ力を信じて、その力を発揮できるように支援することが重要である。そこで、本研究は、再発や転移を経験したがんサバイバーのストレングスモデルを基盤とする看護援助方法を開発することを目的とした。平成29年度は、がん看護専門看護師を対象にストレングスを基盤とした再発・転移を経験したがんサバイバーへの看護支援について、インタビューガイドを用いた半構成的面接を8名に実施した。その結果、がん看護専門看護師がとらえるストレングスには、【自分らしく生きる上での価値観】や【正しい病状認識】、【後悔のない最期に向かう構え】、【自分の望む生き方】、【がんとともに生きてきた経験】などが抽出され、再発・転移を経験したがんサバイバーの『最期まで自分らしく生きるためのストレングス』が明らかになった。また、その看護援助には、【価値観を見いだす支援】

【正しい病状認識を得る支援】などの『ストレングスを引き出す支援』、【自分の望む生き方を叶える支援】などの『ストレングスを支える支援』、【がんサバイバーに寄り添う支援】、【がんサバイバーの生き方に価値をおいた支援】などの『がんサバイバー主体の支援』が抽出された。再発・転移を経験したがんサバイバーのストレングスを基盤とした看護支援は、ストレングスの理念を基盤に、ストレングスを引き出し支える支援であることが明らかになった。本研究の目的は、再発または転移を経験したがんサバイバーのストレングスを基盤とした看護援助方法を開発することである。再発または転移を経験したがんサバイバーのストレングスは、【正しい病状認識】【がんとともに生きる構え】【後悔のない最期に向かう構え】【生き方を左右する価値観】【厳しい現状を預けられる存在】【前に進む上での強み】であり、『最期まで自分らしく生きるための力』であることが明らかになった。このようなストレングスを、引き出し、活用し、支える支援が必要であった。がん診療連携拠点病院に対して、研究協力の依頼を実施したが、対象者の選定条件からその選定が難しいこと、対象者の身体的及び精神的負担が大きいという理由から、その調整に時間を要した。そのため、施設内に勤務するがん看護専門看護師の協力を得ることとし、対象者の選定や対象者へのフォローができる体制を整えて、今後の研究をスムーズに進めていけるように調整した。研究当初はエキスパートナースに対して再発・転移を経験したがんサバイバーのストレングス及びストレングスを支援する看護援助方法についてのインタビュー調査を実施し、その妥当性をがん看護専門看護師と検討する予定であった。しかし、がん看護専門看護師に対して直接インタビュー調査を実施し、妥当性を検討することにより、スムーズに研究を推進でき、研究成果の質を保障することになると考えている。がん看護学平成27年度から、インタビュー調査を開始する予定であったが、対象施設との調整に時間を要し、次年度から調査を開始することになったため。平成28年度に行う予定であったインタビュー調査を次年度に行うことになったため。平成28年度にはインタビュー調査を実施するため、そのためのICレコーダーやデーターを保存するためのキャビネット、交通費や謝金等に使用する予定である。インタビュー調査を行うための旅費や謝礼に使用する。また、研究結果をまとめて、発表するための費用として使用する。
転移形成にかかわるがん細胞と宿主細胞の相互作用に関する研究

癌転移の各相にかかわる癌細胞側の形質と宿主細胞側の要因の相互作用に関する主な研究成果は次の通りである。1高転移性乳癌細胞のヒアルロン酸合成のコア蛋白質として宿主の血清85KD因子が役割をもつことがわかった(木全)。2ラット腹水肝癌細胞相互の結合に与る因子に対する抗体と反応する成分が、ラットおよびヒト脳腫瘍組織に存在し、分化型腫瘍では陽性、浸潤性の未分化型腫瘍では微弱陽性-陰性、しばしば髄液腔内撒布をおこす腫瘍では陰性であった(石丸)。3基質膜成分ゲル上でのB16メラノーマ亜株の走化性はこれら腫瘍の肺転移刑成能と相関を示した(居石)。4皮下移植によってリンパ節、肝、脾、卵巣、腎などに広汎に転移するBALB/oマウス自然発生肉腫から、浮遊増殖系と附着増殖系の2細胞株を分離した。2株とも親株と同じ転移能を示し、発現刑質から非胸腺型T細胞リンパ肉腫と同定(鶴尾)。5薬剤による可逆的転移能の促進は、カテプシンB活性やプラスミノゲン活牲化因子産生増強と共に、細胞の接着性の顕著な増加が大きな意義をもつことがわかった(竹永)。6ラット漿膜単層培養系によるin vitroの癌細胞浸潤およびin vivoの腹膜浸潤を選択的に阻止する因子がラット正常肝の酸エタノール抽出物に存在することを見出した(明渡)。7昇圧や降圧に対する自動調節能を欠如する腫瘍血管の特性を利用し、転移巣のCxT(薬剤濃度x滞留時間)を選択的に増大させることが可能となった(鈴木)。8マウス自家癌原発巣切除後の肺転移は1L2投与と化学療法の併用により低下した(細川)。9マウスLewis腫瘍原発巣切除後の髄伴免疫に、腫瘍特異的脾T細胞が関与する成績を得た(小倉)。10 MM48乳癌細胞の局所および所属リンパ節転移の抑制は、免疫L yt-1細胞単独の腹腔内移入では不十分で、同時に照射MM48腫瘍細胞の投与が必要であった(橘)。
人工知能によるパーキンソン病と非典型的パーキンソン症候群の自動分類に挑む

123I-FP-CITを用いたドパミントランスポータ(dopamine transporter: DAT)SPECT(以下、DATSPECT)の形状に着眼した機械学習によるパーキンソン病(Parkinson's disease: PD)群と非典型的パーキンソン症候群(atypical parkinsonian syndrome: APS)の自動分類システムを開発することを目指し、平成30年度は、Parkinson's Progression Markers Initiative(PPMI)より提供されているDATSPECT画像を用いて、線状体部分の自動抽出法の開発を行った。加算画像に対して、active contour法による線条体の領域抽出を行い、適切に集積部分を抽出できるか検討した。領域抽出の精度は、手動で集積部分に設定した領域との比較によって判断した。その後、画像から線条体部分の形状特徴量を算出した。形状的特徴量は、左右の線条体部分の面積、円形度、重心間距離、等価直径、周囲長、楕円長径、楕円短径とし、重心間距離以外は、左右比を算出した。抽出した領域内の画素値の最大値、最小値、平均値、標準偏差も取得した。本研究において開発した線条体の自動位抽出法と手動による抽出した領域の一致率を100例(PD:50例、正常:50例)のDATSPECT画像に対してDice係数を用いて評価した結果、平均で80.6%の一致率を示した。さらに、これらの形状特徴量を用いたサポートベクトルマシンによる分類のROC解析の結果、自動ならびに手動抽出は、非常に高い分類性能(自動抽出AUC = 0.972(95%CI 0.914-0.992)、手動抽出AUC = 0.973(95%CI 0.935-0.989))を示した。DATSPECT画像における線条体の自動抽出法の開発が完成したことにより、自動抽出した形状特徴量を用いて分類を行うことが可能となったため、研究計画の通り進捗していると判断する。開発した線条体自動抽出法をAPSとPDの分類に応用し、チューニングと性能評価を行う。さらに発展的内容として、形状特徴量以外の特徴量(UPDRSなどの臨床評価スケール)を含めた分類精度向上を目指す。
受容体高親和性新規組換えTNFを用いた抗腫瘍効果増強ならびに副作用軽減の試み

TNFの抗腫瘍活性の増強と副作用の軽減を目的として、立体構造上、受容体結合部位と考えられているN末端側を中心に、各種TNF変異体を作製し、その腫瘍細胞傷害活性、受容体結合能およびin vivoにおける抗腫瘍効果、致死毒性、血圧低下に与える影響を検討した。さらに、Meth A細胞移植Balb/cマウスを用い、TNF変異体471のin vivoにおける抗腫瘍活性を検討したところ、intact TNFに比べ著明な腫瘍増殖抑制効果を示した。生存率の面からも、intant TNF投与群の50%生存が投与後37日であったのに対し、TNF変異体471投与群では61日と延長し、5匹中2匹に腫瘍の完全消失が認められた。一方、TNF変異体471の副作用を、ガラクトサミン負荷C3H/HeJマウスに対する致死毒性(LD50)の面から調べたところ、intact TNFの約1/18と軽減していた。また、TNFの全身投与に際しMTDの規定因子となっている血圧降下作用も、ラットに投与後、尾動脈の収縮期血圧を測定し検討したところ、TNF変異体471ではintact TNFに比べ約1/4に軽減していた。すなわち、TNF変異体471を用いることにより、抗腫瘍活性の増強と、副作用の軽減が可能であることが示唆された。
渦発生点の制御による流体励起振動の能動制御に関する研究

建築構造物や海洋構造物は,風や海流などの流れによって背後に渦が発生し,その渦が励振力となって構造物が自励振動を起こす.本研究では,構造物の背後にできる渦によって励振力(流体力)が発生することに着目し,渦の発生点を能動的に制御することによって渦の発生自身を制御し構造物を安定化する手法を開発した.この手法の特徴は渦の発生点のみを制御することにより少ない制御エネルギで構造物の制御を行う点にあり,本制御手法は種々の大きさの構造物に適用できると考えられる.初めに実験的に研究を行った.一定流速の得られる水槽にせきを設置し,そのせきの上流部の端点を制御アクチュエータ(加振器)によって駆動できるようにした.まず加振器を動作させない状態でせきの背後に発生する渦を圧力変換器で測定し,流れ場の伝達特性を調べた.制御方法は,後流渦の圧力変動の大きさと位相をディジタル・シグナル・プロセッサで変換してフィードバック制御を行った.その結果,いずれの流速においても,位相の設定の仕方によっては,渦が抑制され場合と励起される場合があることがわかった.また制御力を大きくすると渦周波数の周辺の周波数で圧力変動が大きくなることがわかった.次に理論的に研究を行った.まず,渦糸法を用いて流れ場のシミュレーションを行うプログラムを構築した.そのプログラムを用いて数値シミュレーションを行った結果,解析結果は実験結果と定性的によく一致することがわかった.以上の結果から,本研究では提案した手法によって後流渦の制御が可能であることがわかった.建築構造物や海洋構造物は,風や海流などの流れによって背後に渦が発生し,その渦が励振力となって構造物が自励振動を起こす.本研究では,構造物の背後にできる渦によって励振力(流体力)が発生することに着目し,渦の発生点を能動的に制御することによって渦の発生自身を制御し構造物を安定化する手法を開発した.この手法の特徴は渦の発生点のみを制御することにより少ない制御エネルギで構造物の制御を行う点にあり,本制御手法は種々の大きさの構造物に適用できると考えられる.初めに実験的に研究を行った.一定流速の得られる水槽にせきを設置し,そのせきの上流部の端点を制御アクチュエータ(加振器)によって駆動できるようにした.まず加振器を動作させない状態でせきの背後に発生する渦を圧力変換器で測定し,流れ場の伝達特性を調べた.制御方法は,後流渦の圧力変動の大きさと位相をディジタル・シグナル・プロセッサで変換してフィードバック制御を行った.その結果,いずれの流速においても,位相の設定の仕方によっては,渦が抑制され場合と励起される場合があることがわかった.また制御力を大きくすると渦周波数の周辺の周波数で圧力変動が大きくなることがわかった.次に理論的に研究を行った.まず,渦糸法を用いて流れ場のシミュレーションを行うプログラムを構築した.そのプログラムを用いて数値シミュレーションを行った結果,解析結果は実験結果と定性的によく一致することがわかった.以上の結果から,本研究では提案した手法によって後流渦の制御が可能であることがわかった.
金属結合蛋白質の関与する生体による金属の制御とその機構

研究成果は大きく次に示す4つに分けられる。1.銅の先天的代謝異常動物であるLECラットにおける代謝異常と毒性発現の関係の解明LECラットの肝臓に蓄積している銅がメタロチオネイン(MT)に結合していること、そしてMTの合成量が限界に達したとき、MTに補足され得なくなった銅が毒性発現の引き金となっていることを示した。また、肝炎の発症に伴う肝臓中の遊離な銅の増加と肝臓から血流へ銅の流出が、血流中の銅量と存在形態の変化をもたらし、腎臓中の銅の蓄積の原因となることを示した。2.LECラットにおける銅酵素への選択的な供給機構の解明セルロプラスミン(Cp)とCu,Zn-SODが共に肝臓で合成される銅酵素であるにもかわらず、銅の供給のされ方に差が出ることの理由を検討した。これらの銅酵素の合成からプロセシングの過程におけるMTからの銅の受け取りやすさの差が、銅含量の差の原因となっていることを明らかにした。3.ウィルソン病の治療を目的とする銅の選択的除去法の開発テトラチオモリブデ-ト(TTM)を用いることにより、MTに結合している銅を選択的に除去することができることを示し、その機構を明らかにした。4.LECラットにおける銅によるメタロチオネイン合成の誘導機構LECラットの肝臓中にMTに結合した状態で銅が異常蓄積する原因として、MTの合成が異常に亢進していることを明らかにした。2年度にわたる本研究計画の内、平成5年度の研究計画では1)血流中の金属輸送蛋白質アルブミンへの金属の結合様式と金属輸送機構の解明と、2)血流から肝臓への金属の識別的取り込みとその機構の解明、に2大別されるアプローチを計画通りに実施に移した。しかし、本年度になり、生体による銅の制御機構に関して画期的ともいえる研究成果が相次いで報告され、それに伴う研究計画の見直しをする必要があった。1)に関してはメルカプトアルブミンへの銅の選択的結合によってアルブミンのコンフォメーションの変化が起こることを、反応に関与するカルシウムの代わりに同族金属あるいは拮抗金属である希土類金属による反応や、関与するアミノ酸の官能基の選択性によって明かにした。2)に関しては先天的な銅代謝異常に起因するメンケス病とウイルソン病の発生機構に関する研究成果が相次いでだされた。細胞からの銅の排出に関与する銅依存性のATPaseの遺伝子に異常が起こることにより、細胞からの銅の排出が障害されることが銅の異常蓄積の原因であることが指摘された。我々はこの可能性とメタロチオネインの遺伝子発現の昂進による可能性の両面から機構の解明に取り組んできた。報告された論文からは後者の可能性は少なくなったとはいえ、我々の実験データは後者の可能性を支持する結果も得られている。即ち、銅代謝異常動物であるLECラットから銅を選択的に除去してメタロチオネインやそのmRNAを正常動物と同じレベルにまで下げても、核内の銅に選択的な制御蛋白質のレベルは下がらないことなどが明かとなった。一方、我々は、代謝異常によって蓄積した銅を選択的に除去できる可能性を示してきたが、その機構を明かにするための研究をさらに発展させた。即ち、モリブデン錯体であるテトラチオモリブデートがメタロチオネインのチオール基と結合している銅に架橋的に結合することによる新たな選択的除去機構を提出した。また、肝炎の発症に伴う肝臓中の遊離な銅の増加と肝臓から血流への銅の流出が、血流中の銅量と存在形態の変化をもたらし、腎臓中の銅の蓄積の原因となることを示した。

2.LECラットにおける銅酸素への選択的な銅の供給機構の解明セルロプラスミン(Cp)とCu,Zn-SODが共に肝臓で合成される銅酵素であるにもかかわらず、銅の供給のされ方に差が出ることの理由を検討した。これらの銅酵素の合成からプロセシングの過程におけるMTからの銅の受け取りやすさの差が、銅含量の差の原因となっていることを明らかにした。3.ウィルソン病の治療を目的とする銅の選択的除去法の開発テトラチオモリブデ-ト(TTM)を用いることにより、MTに結合している銅を選択的に除去することができることを示し、その機構を明らかにした。4.LECラットにおける銅によるメタロチオネイン合成の誘導機構LECラットの肝臓中にMTに結合した状態で銅が異常蓄積する原因として、MTの合成が異常に亢進していることを明らかにした。