hpprc/llmjp-kaken huggingface dataset:
尿路上皮腫瘍及び職業性尿路腫瘍に関する研究, とくにTissue Polypeptide Antigenの腫瘍マーカーとしての意義について

尿路感染症例での尿中TPA偽陽性を改善すべく,フィルター処理による尿中TPA測定の検討から本研究は開始されたが,その結果尿などの水溶液中では尿中TPAは極めて吸着および凝集され易い物質であることが明らかとされた.そこで,界面活性剤であるTween40による尿検体の稀釈処理によって,尿中TPAの吸着および凝集が消失されたことから,改めて尿中TPA測定上における基礎的事項について再検討を行った.すなわち,標準TPA添加回収試験および稀釈試験において, Tween40処理の有無によって明らかな差が認められ, Tween40による尿検体処理の正当性と必要性が実証された.また,この場合尿とTween40とは2時間以上の混和処理が必要とされることも示し,尿中TPA測定上の改良を提起した.尿検体の保存方法についても検討を加え, Tween40による稀釈保存,あるいは24時間室温保存放置された尿であっても測定前にTween40処理を行なうことにより,尿中TPAの安定化が得られた.以上の改良を加えた尿中TPA測定法によって臨床的検討を行った.健常対照群127名の尿中TPA値より,随時尿では240U/L, 24時間尿では300U/Lが正常上限とされた.膀胱腫瘍例では随時尿で72.7%, 24時間尿で75.0%の尿中TPA陽性率が得られ,本疾患におけるスクリーニングとしての有用性が確認された.しかしながら,同時に検討された泌尿器科的良性諸疾患のうち,膀胱炎および尿路結石症例群では, Tween40処理によっても従来の報告と同様に高い偽陽性率が示され,なお今後の検討が必要と考えられた.過去benzidineあるいはβ-naphthilamineを取り扱ったchemical workerを対象とした検討では,対照群に比して約2倍の尿中TPA陽性率が得られ,今後長期に経過観察を行なう予定である.尿路感染症例での尿中TPA偽陽性を改善すべく,フィルター処理による尿中TPA測定の検討から本研究は開始されたが,その結果尿などの水溶液中では尿中TPAは極めて吸着および凝集され易い物質であることが明らかとされた.そこで,界面活性剤であるTween40による尿検体の稀釈処理によって,尿中TPAの吸着および凝集が消失されたことから,改めて尿中TPA測定上における基礎的事項について再検討を行った.すなわち,標準TPA添加回収試験および稀釈試験において, Tween40処理の有無によって明らかな差が認められ, Tween40による尿検体処理の正当性と必要性が実証された.また,この場合尿とTween40とは2時間以上の混和処理が必要とされることも示し,尿中TPA測定上の改良を提起した.尿検体の保存方法についても検討を加え, Tween40による稀釈保存,あるいは24時間室温保存放置された尿であっても測定前にTween40処理を行なうことにより,尿中TPAの安定化が得られた.以上の改良を加えた尿中TPA測定法によって臨床的検討を行った.健常対照群127名の尿中TPA値より,随時尿では240U/L, 24時間尿では300U/Lが正常上限とされた.膀胱腫瘍例では随時尿で72.7%, 24時間尿で75.0%の尿中TPA陽性率が得られ,本疾患におけるスクリーニングとしての有用性が確認された.しかしながら,同時に検討された泌尿器科的良性諸疾患のうち,膀胱炎および尿路結石症例群では, Tween40処理によっても従来の報告と同様に高い偽陽性率が示され,なお今後の検討が必要と考えられた.過去benzidineあるいはβ-naphthilamineを取り扱ったchemical workerを対象とした検討では,対照群に比して約2倍の尿中TPA陽性率が得られ,今後長期に経過観察を行なう予定である.TPA-RIAキット(第一ラジオアイソトープ)を用いた尿中TPA測定値の安定化について、種々の検討を重ねて来た。当初、尿の前処理として1.0μmのフィルターで瀘過する方法を検討して来た。尿中TPA値は、フィルターを用いた前処理によって総じて低下することが認められたが、血清TPAあるいは界面活性済で処理した標準TPAではフィルターの瀘過によって測定値に変化が見られなかった。そこで尿中TPA値の不安定性の一因として、尿中TPAが尿中他物質やTPA同志の間で付着あるいは重合を生じていることが推察され、以後は、測定キットに添付されている標準TPA希釈液に含まれているところの界面活性剤(Tween40)を、測定前処理として各検体に加えることを試み、良好な成績が得られた。〈方法および結果〉(1)83尿検体について、従来通りの側定法と、尿にTween40を最終濃度4%添加した方法の間で比較した。従来法による尿中TPA値は160.8±154.9U/Lであったのに対し、Twee40の処理によって201.9±177.8U/Lと有意に高値を示した。(2)24時間尿を扱う上での問題点として、経時的尿中TPA値の変化について20検体で検討を加えた。隨時尿にTween40を添加したものと添加しないものを、24時間室温放置した後測定に供した。後者はさらに、従来の方法および測定直前にTwen40を加えて測定したものとに分類した。

その結果、Tween40を加えない従来の方法では低値を示し、Tween40添加による効果は、室温放置前後で差をみなかった。(3)さらに、尿への標準TPA添加による回収率を8検体で検討した。キット添付の希釈液あるいはTween40を用いない場合は64.4±9.1%であったのに対し、尿および標準TPAをTween40で処理することにより回収率は100.9±5.3%となった。以上の検討結果は、第75回日本泌尿器科学会総会にて報告する予定である。
名詞から動詞をつくるー事象統合による語彙創造のしくみ

本プロジェクトは名詞から動詞をつくるプロセスにおける意味生成過程をを明らかにすることを目指す。一般に名詞は「もの」に名づけする機能をもち、動詞は現実の場面から一定の要素を切り取り、それらをひとまとまりの「こと」としてコード化する機能をもつ。したがって、名詞から動詞をつくるとは、個体であるものがいかに事象に組み込まれ、事象を表現する手段となるかという問題である。ここに事象統合という意味生成プロセスが関与する。以上を踏まえ、本研究は個体を表す名詞がいかに事象に結びつき、その事象を動詞の意味として組み込むかについて、日英語のデータを比較し、接辞化、転換、軽動詞に関わる意味生成を明らかにする。
単分子接合における新規化学反応の探索

本研究により、金属ナノギャップで引き起こされる光化学反応の開拓に関して一定の成果を得た。cis-1,2-DCE分子雰囲気下で白金ナノ接合に可視・紫外光を照射したところ、1G0の伝導度を持つ構造が選択的に形成されることが示された。非弾性トンネル分光を適用した結果、光照射前とはことなるエネルギー領域の振動モードが観測され、白金ナノ接合によって引き起こされる吸着分子の光化学反応の検出に成功した。金ナノ粒子を用いたナノギャップの作製も行い、ナノギャップで引き起こされるエポキシ樹脂の重合反応、フォトクロミック分子の異性化反応等に関する知見を得ることに成功した。本研究では,金属ナノギャップ中のジクロロエチレン,水の光化学反応を単分子の伝導度計測を用いて検討を行った.Cuナノ接合上に水を導入すると,接合は破断直前に0.1 G0(2e2/h)の伝導度を示した.次に,185 nm以上の連続光を照射すると,接合は破断直前に1 G0以下の様々な伝導度を示した.この伝導度変化は,水分子の光化学反応の進行を示唆している.続いて,反応により生成が予想される水素と酸素について伝導度計測を行った.水素導入時は,0.2 G0の伝導度を持つ水素単分子接合が形成した.一方,酸素導入時は,接合は1 G0以下のさまざまな伝導度を示し,先行研究により酸素単原子接合の形成が提案されている.光照射後の伝導度計測の結果と比較すると,光照射によって,酸素原子が形成する反応が起きたことが示された.水分子は,129 nm以上の光では分解反応が進行しないことが知られている.今回,通常よりも長波長の光で水分子の反応が進行したが,その理由として電子構造の変調,2光子吸収による光化学反応の進行が考えられる.水分子がCu電極に吸着することで,光分解反応のポテンシャル曲線が変形し,気相では進行しなかった反応が進行した可能性がある.もう一つの可能性は光増強場である.Cuナノギャップでは,強い光増強場が形成される.Cuナノギャップ中でおこる強い電場増強により,二光子吸収が起こり,一光子では超えることの出来なかったポテンシャル障壁を超え,気相では進行しなかった光化学反応が進行した可能性も考えられる.本研究により、金属ナノギャップで引き起こされる光化学反応の開拓に関して一定の成果を得た。金属ナノ粒子を用いて、エポキシ樹脂の重合反応に関して検討を行ったところ、通常重合反応が進行する400nmよりも短い波長の光である480nmの光で重合反応が引き起こされることを発見した。反応量の波長、光強度、温度、照射時間依存性に関する測定を行い化反応メカニズムの解明を行ったところ、反応する分子の分子軌道がAuナノ粒子に吸着することで変調し、反応のしきい波長が長波長側にシフトしたことが明らかとなった。単分子接合の光化学反応に関しては、Pt電極を用いて、cis-1,2-DCE分子接合の光化学反応の検討を行った。光照射前には1G0付近の幅広い領域に伝導度成分が観測された。IETS計測を行ったところ、50meV付近にcis-1,2-DCE分子由来の振動モードを観測し、実際にcis-1,2-DCE分子が吸着していることを確認した。続いて、cis-1,2-DCE雰囲気下のPt接合に可視・紫外光(200nm)を90分間照射したところ、光照射前とは異なり、1G0の伝導度を持つ構造が選択的に形成されることが示された。光照射後にもIETS計測を行ったところ、2575meVの広い領域に振動モードが観測され、光照射前とは異なる挙動を示した。光照射前後において伝導度およびIETSが異なることから接合に吸着した分子が光によって反応することが示唆され、ナノ接合で引き起こされる光化学反応の観測に成功した。物理化学Ptナノギャップ電極におけるcis-1,2-DCE、および銅ナノギャップ電極における水分子について光化学反応の進行を示唆する結果を得たため。本年度は、ブタジエン、エチレン、ジクロロエタン、エタンジアミン、フタロシアニン、フォトクロミック分子などの単分子接合に光、パルス電圧などの外部摂動を与え、単分子接合における新規化学反応の発現を目指す。単分子接合へ波長、パワー、露光時間を制御した光や、電圧、電流量を制御したパルス電圧を与え、単分子接合の伝導度の応答を観測する。また溶液中で単分子接合を作製し、単分子接合の電気化学電位依存性を測定する。光を照射する際には光増強場に注目する。特に、反応を進行させるに必要なエネルギー以下、かつ必要なエネルギーの半分以上の光に注目する。このエネルギーの光を単分子接合に照射すると、ナノギャップに増強場が形成され、単分子接合でのみ2光子吸収、それに伴う化学反応の進行が期待できる。
運動系列に関わる時間制御の神経基盤

我々が会話をする時,喉や口の筋肉は様々なタイミングで呼吸と共に制御されている.この複雑な運動は,皮質と脳幹の神経活動に依存するが,両部位の相互作用の仕組みは明らかになっていない.小鳥は複雑な歌を歌い,歌に必要な神経核が皮質から脳幹部に渡って同定されているため,皮質と脳幹部の相互作用を理解する上で有用な動物である.従来の仮説では,前運動野相当領域のチェーン状の回路で,歌のタイミングが生成されると考えられたが,本研究では,温度操作および神経回路シミュレーション,さらに歌っている最中の細胞内膜電位記録をもちいて,歌のタイミングはHVCを含んだ大域的なチェーン構造から作られていることを明らかにした.本研究の目的は、脳が順序とタイミング情報を正確に作り出す神経基盤を明らかにすることである.音声や歌は,運動要素を順序正しく,正確なタイミングで組み合わせて作られる運動である.本研究では順序規則を持つ歌を覚え,正確に歌う能力を持つ鳴禽類(小鳥)を用い,タイミング情報の生成機構を明らかにする.初年度は、自由行動下での細胞内膜電位記録とその実験結果の解析,さらに改造型微小ペルティエ素子による局所温度操作を行った.小鳥のHVC神経核(前運動野に相当)には歌の順序とタイミングに依存して,一度だけ発火する神経細胞があり,特定の歌のタイミングを表現すると考えられている.我々は細胞内膜電位記録用のマイクロドライブを作成し,自由に歌を歌うキンカチョウのHVCから細胞内記録を行い,タイミングを生成する神経活動の背後にあるシナプス活動を計測した.この実験から,異なるタイミングを表現する神経細胞の背後には,非常に数多くの同期したシナプス入力パターンが存在する事が明らかになった.この結果はHVCが局所にタイミング情報を生成するモデルとは一致しない.一方,これまでの実験から,HVCを冷却すると歌のテンポが遅くなることが知られている.しかし,歌の速度の温度依存性と,神経細胞の電気的特性の温度依存性は,定量的に一致しない.我々は,歌のタイミングはHVCを含む脳全体にまたがる神経回路網によって作られるなら,この矛盾が解決できると考えた.これを検証すべくペルティエ素子からなる脳の局所温度操作デバイスを作成した.その結果,脳幹部の情報をHVCに中継する視床の神経核を冷やすことでも,歌が遅くなることを見出した.これらの結果は,歌のタイミング情報は皮質でだけ作られるのではなく,呼吸の情報を含んだ脳幹部からのフィードバックを用いて生成されることを意味する.これらの研究結果は、現在論文投稿中である。ペルティエ素子による脳の温度操作は,非特異的な温度変化が問題であった.本年は改良したペルティエ素子を用い,より局所的な温度操作を行うことが可能になった.このため実験が進展し,現在は論文を投稿中であるため,おおむね順調に進展していると評価した.音声や歌は,異なる運動要素を順序正しく,正確なタイミングで組み合わせて作られる運動である.この複雑な運動を正確に行うには,順序情報とタイミング情報を正確に作り出す神経機構が必要である.本研究では複雑な順序規則を持つ歌を覚え,正確に歌う能力を持つ鳴禽類(小鳥)を用い,脳が順序情報とタイミング情報を正確に作り出す神経基盤を明らかにすることを目的とした.小鳥の歌に特化した領域の一つに,前運動野に相当するHVCがある.運動皮質に投射するHVC投射神経の活動を順番に並べると,歌の間に波のように伝播するシークエンス様の活動が図示できる.このタイプの投射神経は,歌の中で高々一度だけバースト発火する.一つ一つのバースト発火は,歌の音素(syllable)に対して,数ミリ秒の精度で正確である.このバースト発火の連鎖が作る,正確な発火パターンは,申請者が理論的背景を研究していたSynfire Chainと呼ばれるモデルから予想されるパターンと一致していた.この実験から,HVCの神経活動はSynfire Chainによって作られると期待されており,これを支持する証拠も幾つか存在する.ただし,そのチェーン構造はHVCの中にあるのか(局所チェーンモデル),それともHVCを含んだ脳全体の大域的ループ構造に埋め込まれているのか(大域チェーンモデル),は不明であった.モデル研究者の多くは,HVCにチェーンが局在すると考えていた.ところが,本研究にで行った脳の温度操作実験および膜電位記録実験の結果は,すべて大域チェーンモデルを示唆するものであった.さらに数値計算により大域チェーンモデルと局所チェーンモデルを作成したところ,大域モデルでは観測されたデータを再現できるが,局所モデルでは再現できない事が明らかになった.これらの結果は,Hamaguchi et al., Neuron 2016に発表された.我々が会話をする時,喉や口の筋肉は様々なタイミングで呼吸と共に制御されている.この複雑な運動は,皮質と脳幹の神経活動に依存するが,両部位の相互作用の仕組みは明らかになっていない.小鳥は複雑な歌を歌い,歌に必要な神経核が皮質から脳幹部に渡って同定されているため,皮質と脳幹部の相互作用を理解する上で有用な動物である.

従来の仮説では,前運動野相当領域のチェーン状の回路で,歌のタイミングが生成されると考えられたが,本研究では,温度操作および神経回路シミュレーション,さらに歌っている最中の細胞内膜電位記録をもちいて,歌のタイミングはHVCを含んだ大域的なチェーン構造から作られていることを明らかにした.本研究計画の後半として、温度感受性および観測されたシナプス入力の統計を説明できるような神経回路モデルを作成する予定である.また光遺伝学を用いた歌タイミングの操作を行う.システム神経科学平成27年度は実験が比較的順調に進んだため,結果として使用するマイクロドライブ,電極材料,各種試薬などの消耗品類の消費が少なかった.一方で,平成28年度は次の段階に進んだ実験を開始するため,より研究費が必要となる.研究費を有効に活用するため,次年度配分額と合わせて動物実験にかかる電子機器,諸消耗品の購入などに使用する予定である。次年度の研究計画に沿い,また実験の進展にあわせて,光遺伝学に必要な各種光ファイバやレーザー光源の充当,各種試薬等消耗品の購入にあてる予定である.
肝発癌に関わるC型肝炎ウイルス蛋白NS3とp53等の宿主蛋白との相互作用

本研究においては、C型肝炎ウイルス(HCV)による肝発癌の機構に関与すると推測されているHCVの非構造蛋白NS3の細胞への影響を調べるために、NS3と反応する宿主蛋白の検索を行った。酵母を用いた2-hybrid assay法によってヒトcDNAライブラリーから得られた陽性クローンの中にはRNAスプライシングに関わる蛋白SmDやDNAヘリカーゼのモチーフを有する蛋白等の細胞核に存在する蛋白が多くみられた。とくに活性の高いクローン(SmD)について詳細に検討を行った。(1)大腸菌にてGST融合蛋白として作成し、HCV-NS3との結合の活性を調べた結果、それらの蛋白はin vitroでHCV-NS3と結合することが示された。(2)細胞への遺伝子導入の実験からそれらがin vivoで反応することも分かった。(3)SmD蛋白のどの領域でNS3と結合するかを調べるためにベクターを構築し、欠損SmD蛋白を調整し、解析の結果、SmDのカルボキシル末端側のGR(Gly-Arg)繰り返し配列領域がNS3結合域であることを明らかにした。(4)さらにUVクロスリンク法による調査によってSmD蛋白がHCVゲノムRNAの5'端には結合しないが、3'端に結合することが明らかになった。以上の結果はHCVのライフサイクルにもSmDが関わる可能性を示している。SmD蛋白は自己免疫にも関わり、またEBウイルスの持続感染細胞の存在するEBNA1蛋白との相同性がある等の事実からみて、何らかのウイルス持続感染との関わりがあるのかもしれない。HCVはvRNA、蛋白合成、ウイルス粒子形成等は細胞質で行うが、ウイルス蛋白はある条件下では核蛋白と接触する機会があると考えられている。ここで述べたHCV-NS3とSmDとの細胞内における相互作用、反応が細胞形質に及ぼす影響はどうか、また、それら自身の発現および発現に伴うp53を含めた他の蛋白への発現、機能に及ぼす影響等について、今後、細胞レベル、遺伝子レベルで検討していく必要がある。本研究においては、C型肝炎ウイルス(HCV)による肝発癌の機構に絡んでいると推定されているHCVの非構造蛋白NS3の細胞への影響を調べるために、NS3と反応する宿主蛋白の検索を行った。酵母を用いた2-hybrid assay法によってヒトcDNAライブラリーから16種の陽性クローン(HCV-NS3結合活性を示唆する指標となる酵母増殖性及びβガラクトシダーゼ活性測定による検定法において)を得たが、その中にはRNAスプライシングに関わる蛋白SmDやDNAヘリカーゼのモチーフを有する蛋白等の細胞核に存在する蛋白が多くみられた。とくに活性の高いクローン7(SmD)及びクローン217(これまで配列が報告されてない未同定蛋白X)は大腸菌にてGST融合蛋白として作成し、in vivoでのHCV-NS3との結合の活性を調べた結果、それらの蛋白はin vitroでHCV-NS3と結合することが示された。またSmDについては、どの領域でNS3と結合するかを調べるために欠損ベクターを構築し、欠損SmD蛋白を調整した。解析の結果、SmDのカルボキシル末端側のGR(Gly-Arg)繰り返し配列領域がNS3結合域であることを明らかにした。HCVはvRNA、蛋白合成、ウイルス粒子形成等は細胞質で行うが、ある条件下では核蛋白と接触する機会があると考えられている。ここで述べたHCV-NS3とSmDとの結合が実際の細胞内で起こっているのか、またそれが細胞形質に及ぼす影響はどうか、等について検討していく必要がある。

今後これらの蛋白及びHCV-NS3蛋白の発現ベクターを用いて、動物細胞に遺伝子導入を行い、それ自身の発現および発現に伴うp53を含めた他の蛋白の発現、機能に及ぼす影響等を解析していく。本研究においては、C型肝炎ウイルス(HCV)による肝発癌の機構に関与すると推測されているHCVの非構造蛋白NS3の細胞への影響を調べるために、NS3と反応する宿主蛋白の検索を行った。酵母を用いた2-hybrid assay法によってヒトcDNAライブラリーから得られた陽性クローンの中にはRNAスプライシングに関わる蛋白SmDやDNAヘリカーゼのモチーフを有する蛋白等の細胞核に存在する蛋白が多くみられた。とくに活性の高いクローン(SmD)について詳細に検討を行った。(1)大腸菌にてGST融合蛋白として作成し、HCV-NS3との結合の活性を調べた結果、それらの蛋白はin vitroでHCV-NS3と結合することが示された。(2)細胞への遺伝子導入の実験からそれらがin vivoで反応することも分かった。(3)SmD蛋白のどの領域でNS3と結合するかを調べるためにベクターを構築し、欠損SmD蛋白を調整し、解析の結果、SmDのカルボキシル末端側のGR(Gly-Arg)繰り返し配列領域がNS3結合域であることを明らかにした。(4)さらにUVクロスリンク法による調査によってSmD蛋白がHCVゲノムRNAの5'端には結合しないが、3'端に結合することが明らかになった。以上の結果はHCVのライフサイクルにもSmDが関わる可能性を示している。SmD蛋白は自己免疫にも関わり、またEBウイルスの持続感染細胞の存在するEBNA1蛋白との相同性がある等の事実からみて、何らかのウイルス持続感染との関わりがあるのかもしれない。HCVはvRNA、蛋白合成、ウイルス粒子形成等は細胞質で行うが、ウイルス蛋白はある条件下では核蛋白と接触する機会があると考えられている。ここで述べたHCV-NS3とSmDとの細胞内における相互作用、反応が細胞形質に及ぼす影響はどうか、また、それら自身の発現および発現に伴うp53を含めた他の蛋白への発現、機能に及ぼす影響等について、今後、細胞レベル、遺伝子レベルで検討していく必要がある。
空間弁別の個性を形成する環境的要因と遺伝的要因の複合解析

我々の個性は遺伝的要因と環境的要因が複合した結果である。しかしながら、生物の複雑さから環境的要因と遺伝的要因の複合解析による個性研究はほとんど行われていない。前回の公募研究では個性を理解するため遺伝的要因と環境的要因両者の影響が示唆されている空間弁別能力(既知の空間と未知の空間を見分ける力)に焦点をあて、遺伝的要因としてセプチン細胞骨格を中心に神経基盤を明らかにした。本研究では、空間弁別に与える環境的要因を行動解析と数理モデルで決定する。最終的には、遺伝的要因と環境的要因双方の介入・改変による空間弁別能力形成の因果関係の検証を行うことで個性形成の神経基盤を明らかにすることを目的とする。
あて材細胞壁形成中における細胞骨格の動的変化に対する三次元解析

圧縮あて材仮道管壁の特徴として、二次壁内層(S3)を欠くこと、二次壁中層(S2)のセルロース・ミクロフィブリルの傾きが正常材に比べ著しく大きいこと、が挙げられる。そこで、樹木に人為的な傾斜処理を行うことにより特異な細胞壁構造をもつ圧縮あて材を形成させ、表層微小管の動的な配向変化を追跡した。表層微小管の観察は、間接蛍光抗体染色法と共焦点レーザ顕微鏡観察法を組み合わせて行った。人為的に傾斜させたイチイとトドマツの樹幹傾斜下部に、仮道管の形状が丸みを帯び、細胞間隙の多い、圧縮あて材が形成された。仮道管壁形成中の表層微小管は、分化が進むにつれて、ランダムな配向から整然とした配向に変化した。二次壁形成初期段階においては、緩傾斜の表層微小管が認められたが、二次壁形成が進むにつれて、細胞内こう側からみて時計回り方向に角度を変化させた。正常材の仮道管壁においては、細胞長軸に対して10度(急傾斜)まで配向が変化するのに対し、あて材仮道管では約45度まで変化し、それ以上急傾斜の表層微小管は認められなかった。この傾斜は、これまでに多く報告されている、あて材仮道管S2層のセルロース・ミクロフィブリルの角度と一致する。イチイにおいては、より分化の進んだ仮道管においてらせん状の束の表層微小管が観察された。イチイは、二次壁の最内表面にらせん肥厚(セルロース・ミクロフィブリルのらせん状の隆起)を形成するが、そのらせん肥厚と表層微小管の束の配向や位置は一致した。本研究の結果は、樹木の木部細胞壁形成過程において、表層微小管が堆積中のセルロース・ミクロフィブリルの配向や堆積場所を制御していることを示唆している。
報酬とリスクの統合処理に関与する神経基盤の解明

近年、精神疾患の病因の理解と治療法の確立が急務とされている。精神疾患の主たる症候のひとつである意思決定機構の障害の原因解明に対する社会的要請は高く、世界中で盛んに研究が進められている。本研究では、ヒトの柔軟な意思決定の基盤を、非ヒト科霊長類を用いて、心理行動学的、生理学的、計算論的な側面から、統合的・網羅的に解明する。これまで、高リスク高リターンvs低リスク低リターン課題(HH-LL課題)を用いて、サルのリスク選択に対する行動評価方法を開発準備してきた。サルが、注視点を固視すると左右に異なる報酬確率及び期待値を意味する2つのドットが提示され、どちらかに目を向けると、その報酬確率、期待値で水を得ることが出来る。このような状況下において、一頭目のサルでは、出来るだけ期待値が高く、高リスク・高リターンを好む傾向が観察されている。また、興味深いことに、期待が低いほど、リスクを取りがちになるという結果を得ている。本結果は、色のassignmentには影響されていないことも確認できている。また、予備実験としてGABAAレセプターのアゴニストであるムシモルを各脳領域に注入し、神経活動の抑制が、サルの行動に、どの様に影響を及ぼすかを検討した。特に注目すべき結果として、大脳皮質腹外側前頭前野(ventrolateral prefrontal cortex:VLPFC)へのムシモル注入により、HH-LLのバランスが消失する傾向が示された。さらに、複数の脳領野へ同時アクセス可能な、実験システムの構築に成功している。そして、次年度目標としている、多ニューロン同時記録をプレクソン製16チャネルのプローブ電極を左右の腹外側前頭前野に挿入し、課題遂行中のサルから予備実験を行った。現在、解析途中である。1頭目のサルで得られた興味深いデータの正当性を得るために、現在、2頭目のサルのトレーニングを開始している。1頭目と同様の傾向がすでに見え始めており、申請者の仮説を支持する予備結果が得られている。目的としていた、サルにローリスク・ローリターンとハイリスク・ハイリターンのどちらかを選択する課題(以降、HH-LL課題)を訓練し、どれだけリスクを取るかを検討できた。このように、相反する複数の情報が、どのように統合されるのか、また、そのバランスがどのように切り替わるかを定量化できる評価方法をほぼ確立できている。さらに、その選択が、どの程度、期待される報酬量に依存するかも検討できた。さらには、次年度の目標としていた、多ニューロン同時記録実験システムの構築にも成功している。したがって、おおむね順調に進展していると考える。腹側被蓋野や側坐核、扁桃体などの部位のドーパミン細胞をはじめとする多種、多数のニューロン活動の同時記録を行い、その活動から課題遂行中のサルの意思決定の状態をオンラインで推定する。そこでは、申請者が、これまでテーマとしていた、知覚的意思決定に関する研究において構築してきた、信号検出理論やデコーディング解析を用いたニューロン活動からの行動推定法を導入し発展させる(Sasaki & Uka, Neuron 2009; Sasaki et al., J. Neurosci. 2017)。数年を見据えた、本プロジェクトの一連の展望として、臨床応用への発展と、薬理・遺伝学的操作を用いた神経回路機構の解明へと発展させたい。具体的には、精神疾患患者の治療法の開発へと発展させる。例えば、複数脳領野の神経活動から本人の意思決定のモードをデコードし、患者本人に客観的にフィードバックして自身に修正させることが可能になれば、ギャンブル依存に対する新しい認知行動療法が開発できると期待される。

1頭目と同様の傾向がすでに見え始めており、申請者の仮説を支持する予備結果が得られている。目的としていた、サルにローリスク・ローリターンとハイリスク・ハイリターンのどちらかを選択する課題(以降、HH-LL課題)を訓練し、どれだけリスクを取るかを検討できた。このように、相反する複数の情報が、どのように統合されるのか、また、そのバランスがどのように切り替わるかを定量化できる評価方法をほぼ確立できている。さらに、その選択が、どの程度、期待される報酬量に依存するかも検討できた。さらには、次年度の目標としていた、多ニューロン同時記録実験システムの構築にも成功している。したがって、おおむね順調に進展していると考える。腹側被蓋野や側坐核、扁桃体などの部位のドーパミン細胞をはじめとする多種、多数のニューロン活動の同時記録を行い、その活動から課題遂行中のサルの意思決定の状態をオンラインで推定する。そこでは、申請者が、これまでテーマとしていた、知覚的意思決定に関する研究において構築してきた、信号検出理論やデコーディング解析を用いたニューロン活動からの行動推定法を導入し発展させる(Sasaki & Uka, Neuron 2009; Sasaki et al., J. Neurosci. 2017)。数年を見据えた、本プロジェクトの一連の展望として、臨床応用への発展と、薬理・遺伝学的操作を用いた神経回路機構の解明へと発展させたい。具体的には、精神疾患患者の治療法の開発へと発展させる。例えば、複数脳領野の神経活動から本人の意思決定のモードをデコードし、患者本人に客観的にフィードバックして自身に修正させることが可能になれば、ギャンブル依存に対する新しい認知行動療法が開発できると期待される。
EBウイルスの眼感染における基礎研究

我々は既に、EBウイルス(EBV)をウサギ眼(硝子体)に注入接種することにより、EBウイルス関連抗原(VCA、EA)に対する抗体が上昇するなど、免疫学的一時応答、二次応答が証明され、ウサギ生体において長期にわたりEBVが抗原として存在することを示唆する結果を得ているが、今回我々はウサギ生体内において、EBVが抗原として持続感染を確立しているかについてさらに検討を行ったところ、以下のような結果を得た。1)紫外線処理のEBV、熱処理EBV、未処理EBVそれぞれをウサギ眼硝子体に注入し、血清抗体価の推移について検討したが、現在のところいずれも抗体価の上昇はみられなかった。2)ウサギ単球細胞を用いたinvitroの感染実験を試みたが、単球には感染をおこさなかった。3)抗体価の上昇したウサギ血清においてウエスタンブロット法で蛋白を解析したところ、抗体の上昇したウサギにのみ検出される特異蛋白がみられた。4)抗体の上昇したウサギについて眼球および脾臓などの眼以外の組織からPCR法を用いてEBVDNAの検出を試みたが、現在のところ証明できていない。
生体肝移植ドナーの妊娠・出産の体験と医療支援に関する研究

本研究の目的は、生体肝移植ドナーの妊娠・出産の体験と妊娠・出産に伴う問題点を明らかにし、生体肝移植後に妊娠・出産を体験するドナーに必要な医療支援について検討することである。当該年度の実施計画は、前年度に引き続き面接調査を実施するとともに、データの分析、成果の発表を行うことであったが施設との調整ができず、追加の調査ができなかった。【研究実績の概要】生体肝移植後に妊娠・出産を体験したドナー7名の面接結果を分析し、第53回日本移植学会(旭川)にて発表した。演題:生体肝ドナーが肝提供後に子どもを持つことの思いと影響要因【目的】本研究では、生体肝移植ドナーの子どもを持つことに対する思いを明らかにし、今後の医療支援について示唆を得た。【方法】生体肝移植後に妊娠・出産を体験したドナー7名を対象に、半構成的面接調査を実施した。面接内容は許可を得て録音し逐語にした。生体肝移植ドナーの子どもを持つことに対する思いとその影響要因について語られている文脈を抽出しカテゴリー化した。本研究は本学および実施施設の研究倫理委員会の承認を得た。【結果】子どもを持つことに対する思いは、[子どもがほしかった][子どもを持つことを考えていなかった][子どもを諦めていた]、影響要因としては、<レシピエントの状態><自身の体調><生まれてくる子どもへの懸念><夫の意向><レシピエントに子どもを見せたい><医療者の説明><同様の体験者の情報>があげられた。【考察】生体肝移植ドナーの子どもを持つことに対する思いには、レシピエントの状態やドナー自身の体調がよいことが影響していたと考えられた。またレシピエントが小児の場合、レシピエントの世話や今後の状態悪化、これから生まれてくる子どもへの懸念も影響要因となっていた。生体肝移植ドナーが安定した身体状態で、安心して妊娠・出産を意思決定できるための医療支援が重要である。当該年度の実施計画は、生体肝移植ドナーの面接調査の実施であった。【研究実績の概要】研究実施施設は研究分担者の梅下と久保が診療を行う大学病院2施設と、生体肝移植症例の多い東京の1施設となった。東京の1施設については研究協力の内諾を得ている。まだ調査は実施できていない。調査実施施設からは研究協力の内諾を得られたがまだ倫理申請に至っていない。当該年度の実施計画は、前年度に引き続き面接調査を実施するとともに、データの分析を行うことであった。【研究実績の概要】3施設に研究協力依頼を行い、2施設の生体肝移植後に妊娠・出産を体験したドナー7名に面接調査を実施した。面接内容を逐語録にし、データを分析した。学会発表予定である。現在までに面接調査が実施できた研究協力者が7名であり、当初の予定人数に至っていない。当該年度の実施計画は、前年度に引き続き面接調査を実施するとともに、データの分析、成果の発表を行うことであった。生体肝移植後に妊娠・出産を体験したドナー7名の面接結果を分析し、第53回日本移植学会(旭川)にて発表した。現在までに面接調査が実施できた研究協力者が7名であり、当初予定していた3施設のうち1施設の調査が実施できず対象人数に至っていない。

本研究の目的は、生体肝移植ドナーの妊娠・出産の体験と妊娠・出産に伴う問題点を明らかにし、生体肝移植後に妊娠・出産を体験するドナーに必要な医療支援について検討することである。当該年度の実施計画は、前年度に引き続き面接調査を実施するとともに、データの分析、成果の発表を行うことであったが施設との調整ができず、追加の調査ができなかった。【研究実績の概要】生体肝移植後に妊娠・出産を体験したドナー7名の面接結果を分析し、第53回日本移植学会(旭川)にて発表した。演題:生体肝ドナーが肝提供後に子どもを持つことの思いと影響要因【目的】本研究では、生体肝移植ドナーの子どもを持つことに対する思いを明らかにし、今後の医療支援について示唆を得た。【方法】生体肝移植後に妊娠・出産を体験したドナー7名を対象に、半構成的面接調査を実施した。面接内容は許可を得て録音し逐語にした。生体肝移植ドナーの子どもを持つことに対する思いとその影響要因について語られている文脈を抽出しカテゴリー化した。本研究は本学および実施施設の研究倫理委員会の承認を得た。【結果】子どもを持つことに対する思いは、[子どもがほしかった][子どもを持つことを考えていなかった][子どもを諦めていた]、影響要因としては、<レシピエントの状態><自身の体調><生まれてくる子どもへの懸念><夫の意向><レシピエントに子どもを見せたい><医療者の説明><同様の体験者の情報>があげられた。【考察】生体肝移植ドナーの子どもを持つことに対する思いには、レシピエントの状態やドナー自身の体調がよいことが影響していたと考えられた。またレシピエントが小児の場合、レシピエントの世話や今後の状態悪化、これから生まれてくる子どもへの懸念も影響要因となっていた。生体肝移植ドナーが安定した身体状態で、安心して妊娠・出産を意思決定できるための医療支援が重要である。面接調査の実施生体肝移植ドナーの移植後から妊娠・出産後の体験と妊娠・出産に伴う問題点、ドナーが医療者に求める支援について明らかにするために、生体肝移植後に妊娠・出産を体験したドナーに半構成的面接調査を実施する。1)研究協力の依頼(吉村が担当)(1)研究協力施設の病院長、看護部長、診療科長、看護師長、外来担当医師等に研究依頼書をもとに研究の概要を説明し、研究協力依頼を行う。(2)研究依頼にあたり、必要時実施施設の研究倫理委員会に申請する。(3)診療科長または外来担当医師から研究対象者(ドナー)に研究協力の打診をしていただく。(4)研究対象者(ドナー)から研究協力が得られた場合、外来担当医師より移植コーディネーターを紹介していただき、研究対象者(ドナー)との面接方法等の詳細について相談を行う。(5)紹介していただいた研究対象者(ドナー)に、研究依頼書をもとに研究の概要を説明し、研究協力の同意を得る。1.面接調査の実施...面接調査が実施できていない1施設の研究対象者に面接調査を依頼する。2.データの分析...(1)録音した面接内容を逐語録にする。
炎症細胞社会の中でのRNF213変異によるかく乱と血管閉塞性病変形成の解明

心および脳血管疾患(以下循環器系疾患)は死因の上位を占め、その基盤には遺伝的要因と環境要因による攪乱が共通してみられる。本研究においては、循環器系疾患に注目し、環境変異(高シアーストレス、低酸素下、炎症)への血管内皮細胞(EC)の適応応答、引き続く血管平滑筋細胞(SMC)の脱分化および増殖の一連のプロセスを理解する。我々は、閉塞性血管病の代表的疾患としてもやもや病を検討する。もやもや病は、ウイリス動脈輪近傍動脈の閉塞を必発として、全身の動脈にも頻繁に閉塞性病変が認められる。感受性遺伝子としてRNF213を同定し、日中韓の創始者変異であるR4810Kを見出し、1500万人の未病状態のキャリアーが存在することを見出した。R4810Kは浸透率が低く(1/150)、遺伝子変異単独では閉塞性病変の惹起を説明できない。そこで、R4810Kキャリアーは、炎症など環境要因の曝露により発病すると考えられる。我々は、interferonによりRNF213は発現誘導を強く受け、R4810Kの過剰発現ECあるいはヒトもやもや病患者由来のiPSECsにおいて、Angiogenesisが抑制されていることを見出した。さらに、低酸素曝露により野生型マウス個体では脳のAngiogenesisを促進させる適応応答を顕著に駆動させ、代償的に血流を確保しようとするが、R4810Kを過剰発現する個体では、ECの適応機能不全を起こし、適応応答を発動できないことを見出した。このようにRNF213は、環境要因曝露による適応応答を制御しR4810Kは応答不全により、未病から血管閉塞性病変を引き起こすと考えられる。時間経過、臓器特異性および環境要因との相互作用の分子メカニズムを解明することで、閉塞性血管病変の一般的理解につながること可能性を提起した。我々は、平成29年度に引き続きRNF213の生理的機能の解明を行い、虚血に対する応答、免疫系における役割についての検討を行った。臨床的知見を深めるため、RNF213の肺高血圧における役割、RNF213保因者の脳血管疾患のリスクについて大規模疫学調査を行った。1.RNF213の生理的機能:RNF213は、AAA+ATPase機能を有し、同時にE3Ubiquitin ligaseを有する。RNF213の自己ubiquitin化を指標に探索を行い、共役するE2としてUbc13を特定した。もやもや病の感受性遺伝子と報告されているC3997Y、P4007Rでは、E3ligase活性が低下していることを見出だした。この一方D4013Nでは、著明な低下は認められなかった。3.RNF213の肺高血圧における役割:患者遺伝子スクリーニング、RNF213遺伝子改変マウスを用いた肺高血圧症モデル実験によりRNF213 R4810Kが肺高血圧症に重要な役割を果たすことを見出した。4.免疫系とRNF213:全身のRNF213遺伝子改変マウスを用いて検討し、腸間膜リンパ節での制御性T細胞の発達の制御因子の一つである可能性が示された。5.RNF213保因者の脳血管疾患リスク:日本人46,958名(脳梗塞17,752名、対照29,206名)を対象に調べたところ、日本人の脳梗塞のうちアテローム血栓性脳梗塞のオッズ比を3.58に高めることを見出した。本多型は稀少疾患のもやもや病に限らず、頻度の高い病気アテローム血栓性脳梗塞の強力な感受性遺伝子であることを証明した。次年度においては、以下の4つの課題を遂行する。1免疫系の攪乱因子:RNF213は、T細胞の分化を通じて腸管免疫に影響を与えることを見出したので、患者血清を用いて、種々のウイルス感染による攪乱、患者の糞便のメタゲノム解析手法を用いてヒト腸内細菌叢の解析を行う。2RBPの細胞内局在とRBPのTurn overに与えるRNF213の変異の影響の検討:RBPの細胞内濃度の低下は、ECの機能不全を起こさせる。さらに、RBPは、RNF213のAAA+に結合し、RBPのubiquitin化にAAA+は必須であることが判明した。しかし、ubiquitin化の意義、AAA+の役割は不明である。RNF213によるUbiquitin化がRBPの分解を促進させ、細胞内濃度の低下、引き続く機能不全を起こす可能性を検討する。具体的には、分子レベルでの可視化および生化学的検討を通じてAAA+欠損およびRNF213の変異の影響も包括的に理解し確認する。4もやもや病に高頻度に合併する甲状腺疾患の原因遺伝子とRNF213の相互作用の探索:もやもや病に高頻度に合併する甲状腺機能低下症を、常染色体優性遺伝形式で発症する家系を見出した。本家系の原因遺伝子を特定し、RNF213との相互作用を検討し、RNF213の分子機能の理解を深める。

もやもや病は、ウイリス動脈輪近傍動脈の閉塞を必発として、全身の動脈にも頻繁に閉塞性病変が認められる。感受性遺伝子としてRNF213を同定し、日中韓の創始者変異であるR4810Kを見出し、1500万人の未病状態のキャリアーが存在することを見出した。R4810Kは浸透率が低く(1/150)、遺伝子変異単独では閉塞性病変の惹起を説明できない。そこで、R4810Kキャリアーは、炎症など環境要因の曝露により発病すると考えられる。我々は、interferonによりRNF213は発現誘導を強く受け、R4810Kの過剰発現ECあるいはヒトもやもや病患者由来のiPSECsにおいて、Angiogenesisが抑制されていることを見出した。さらに、低酸素曝露により野生型マウス個体では脳のAngiogenesisを促進させる適応応答を顕著に駆動させ、代償的に血流を確保しようとするが、R4810Kを過剰発現する個体では、ECの適応機能不全を起こし、適応応答を発動できないことを見出した。このようにRNF213は、環境要因曝露による適応応答を制御しR4810Kは応答不全により、未病から血管閉塞性病変を引き起こすと考えられる。時間経過、臓器特異性および環境要因との相互作用の分子メカニズムを解明することで、閉塞性血管病変の一般的理解につながること可能性を提起した。課題の進捗状況については以下の通り平成29年度に行った。我々は、低酸素を環境要因として、環境攪乱における適応応答、および免疫系における役割についての検討を行った。初年度の平成29年度には、以下の成果を得た。1.RNF213の生理的機能:RNF213は、AAA+ATPase機能を有し、同時にE3Ubiquitin ligaseを有する。RNF213の自己ubiquitin化を指標に探索を行い、共役するE2としてH4, H5a, H5b, H6, Ubc13を特定した。同時にE2活性はAAA+の機能と関連し、AAA+の活性がH6とUbc13では必要だが、他のE2では必要としないことが判明した。また、RNF213は、自己リン酸化を受けることが判明した。さらに、RNF213は、ホモポリマーの状態が想定されるが、ダイマーとモノマーの状態を遷移することが判明した。2.動物モデルの開発:RNF213 p.R4810Kを導入したマウスモデルの確立を行い、今後の研究資源として利用することが可能となった。3.RNF213の低酸素への応答:R4810K過剰発現マウスでは、既に脳においては低酸素曝露でangiogenesisが抑制されることを見出していた。そこで、他の臓器においても同様の低酸素への応答不全が生じるのか検討したところ、R4810K過剰発現個体では、肺においてもangiogenesisが抑制されることが判明した。その結果、肺高血圧が増強されることが判明した。また、脳における還流量の減少による低酸素状態への適応応答において、初期応答である血管のremodelingと、遅れて発現する応答であるangiogenesisの制御においてRNF213は必須の役割を果たすことが見出した。4.免疫系とRNF213:全身のRNF213遺伝子改変マウスを用いて検討し、胸腺由来のT細胞、マクロファージ、骨髄由来のB細胞の発達に関与することを見出した。心および脳血管疾患(以下循環器系疾患)は死因の上位を占め、その基盤には遺伝的要因と環境要因による攪乱が共通してみられる。
抗癌剤排出ポンプP-糖蛋白質、MRP、cMOATの基質認識と輸送機構の解明

P-糖蛋白質、MRPは、構造や作用点に類似性のない多くの抗癌剤を排出することによって、癌細胞を抗癌剤に対して低感受性にする。抗癌剤を有効に使用するためには、がん細胞の細胞膜に発現するこれら抗癌剤排出ポンプの活性制御が必須である。また、これら輸送体を遺伝子治療によって骨髄細胞などで発現させることによって抗癌剤の副作用を軽減することができる。本研究は、それぞれの抗癌剤排出ポンプの基質認識機構および輸送機構を解明することを目的とし、P-糖蛋白質、MRP、SUR1などのABC蛋白とヌクレオチドとの相互作用を解析した結果、以下の点が明らかになった。1.どちらか一方のATP結合領域(NBD)に変異を導入すると、変異を導入したNBDばかりか反対側の正常な方のNBDもATPを1回も加水分解できず、P-糖蛋白質全体のATP加水分解活性が完全に失活することが明らかになった。つまり、2つのNBDは独立にATPを加水分解するのではなく、厳密に協調しあっていることが明らかになった。2. MRPのATP加水分解活性は、抗がん剤あるいはグルタチオンによって独立に活性化された。それゆえ、MRPは抗がん剤とグルタチオンそれぞれの結合部位をもつことが明らかになった。3. MRPと非常によく似たドメイン構造をもつABC蛋白であるSUR1のヌクレオチドとの相互作用は、P糖タンパク質、MRPとは非常に異なることが明らかになった。本研究によって、トランスポーター型ABC蛋白の2つのNBDの協調性がそれぞれの輸送する基質によって正の調節を受けていること、SUR1においては2つのNBDの協調性が糖尿病治療薬であるスルホニル尿素剤によって負の調節を受けることが明らかになった。P糖タンパク質、MRPの2つのNBDの協調性を負に調節する薬は、新規耐性克服剤となり得ることが示唆された。
植物培養細胞における有用タンパク質生産モデル系の開発

植物有用二次代謝物産や酵素を高生産させるために、増殖が極めて速いタバコ培養細胞(BY2)宿主中で導入遺伝子を効率よく発現させるシステムの構築を行った。遺伝子を発現させるプロモーターとして1)構成性高発現プロモーター、2)誘導発現プロモーター、の2種類を検討した。各研究成果は、投稿論文(裏面)および日本生物工学会大会、日本分子生物学会大会において発表。1)構成性高発現プロモーター当研究室において、以前に単離されたキュウリのアスコルビン酸オキシダーゼ遺伝子(Asol)のプロモーターが、キュウリおよびタバコ植物体で高い発現を示すことが明らかにされていたので、BY2における発現様式を解析した。発現量の指標として、これまで高発現とされているCaMV 35Sプロモーターとの比較実験を行ったところ、Asolプロモーターは、一過性発現で約5倍、安定形質転換体で同程度の発現活性を示した。さらに、高発現に機能する約30 bpのシス領域とこれに結合するタンパク質因子も同定され、植物細胞における遺伝子高発現機構の解析系としても今後の発展が期待できる。また、利用目的のためにAsolプロモーター下流に目的遺伝子を挿入できるようなバイナリー型発現ベクターを構築した。2)誘導発現プロモーターシロイヌナズナ由来の熱ショック遺伝子(HSP18.2)プロモーターが、BY2においても熱ショックによって誘導されることが、当研究室の予備実験で示唆されていた。そこで本研究では、その発現様式の詳細を解析した。その結果、最適誘導温度は37°Cであり、熱ショックを与えた後2時間後に約1000倍の発現上昇が検出できた。また、この発現誘導は転写レベルで行われていることが明らかとなり、発現のON-OFF制御に染色体(クロマチン)構造が関わっていることを示唆する結果も得られた。
アパタイトマテリアルの生体機能発現の解明と生命科学デバイスへの応用

既にアパタイト系材料は臨床現場で用いられている。しかしながら、アパタイト系材料については生体親和性や骨伝導能といった巨視的現象のみが注目され、分子レベルの微視的な変化についてはあまり解明が進んでいない。本研究では、組成や結晶形態に特徴のあるカルシウムハイドロキシアパタイトを合成し、アパタイト系セラミックスとタンパク質の相互作用に着目して研究を行った。その結果、ハイドロキシアパタイトにおいて結晶形態がタンパク質吸着に大きく影響を及ぼすことを見出し、結晶形態の制御によりタンパク質に対する親和性を制御できた。セラミックスの中には、生体の機能を修復するために、組織に直接接して使用される生体材料として利用されている物質がある。その中でもハイドロキシアパタイト(Ca_<10>(PO_4)_6(OH)_2、以下HAと称す)の焼結体は、整形外科領域や歯科領域において、骨と結合するほどの高い生物学的親和性を示す「生体活性セラミックス」として知られ、既に骨充填材として利用されている。これまでのHAセラミックスは生体親和性や骨伝導能といった巨視的現象のみが注目され、分子レベルの微視的な変化についてはあまり解明が進んでいない。この微視的変化こそがアパタイトの特異な生体機能発現に関わっていると考えられる。そこで、これらを明らかにするために本研究を計画した。平成19年度は、まずHAの粒子形態によるタンパク質の吸着挙動を検討するために、水熱プロセスを用いてHAの粒子形態を制御した多孔体と焼結プロセスを用いて不定形の粒子からなる多孔体を作製した。タンパク質の吸着挙動は塩基性タンパク質と酸性タンパク質の二種類のタンパク質を用いた。焼結プロセスで作製した多孔体では、塩基性タンパク質と酸性タンパク質で親和性に差はなかった。一方、水熱プロセスで作製した多孔体は酸性タンパク質に対する親HAアパタイト単結晶から構成されているためであった。さらに水熱プロセスで作製した多孔体の吸着挙動は溶液中のリン酸濃度に強く支配されていた。このことからHAの結晶形態とリン酸濃度を組み合わせることによって、細胞培養スキャホールド、タンパク質の吸着・徐放デバイスやバイオセンサーなどの生命科学デバイスへの応用が期待できる。ハイドロキシアパタイト(Ca10(PO4)6(OH)2、以下HApと称す)の焼結体は、整形外科領域や歯科領域において骨と結合するほどの高い生物学的親和性を示し、既に骨充填材として利用されている。HApはこれまで生体親和性、骨誘導能や骨伝導能といった巨視的現象のみが注目され、分子レベルの微視的な変化についてはあまり解明が進んでいない。この微視的変化こそがHApの特異な生体機能発現に関わっていると考えられる。本研究ではHApの結晶形態とタンパク質吸着について検討を行った。平成20年度は、昨年度確立した水熱プロセスを用いて粒子形態を制御したHApと焼結プロセスを用いた粒子形態を制御していないHApの2種類を用いて、中性付近で正と負に帯電するタンパク質(それぞれ塩基性タンパク質、酸性タンパク質)に対する吸着挙動について重点的に検討を行った。1種類のタンパク質を含む溶液では、水熱プロセスを用いて作製した柱状のHApは酸性タンパク質に対する選択性が向上していた。これは結晶形態が柱状となることで、酸性タンパク質に対する吸着サイトが増加したためであった。一方、柱状結晶では塩基性タンパク質に対する吸着サイトが減少しているにもかかわらず、吸着する現象が認められた。これは酸性タンパク質に対する吸着サイトにリン酸が関与して塩基性タンパク質が吸着したものと推測できた。さらにHApの結晶形態の違いによるタンパク質の吸着挙動の違いは2種類のタンパク質が共存する溶液中においても確認できた。このことは結晶形態の違いが生体内や細胞培養中においても現れ、細胞活動へ影響を及ぼすことを示唆している。このようにHApの結晶学的な差異がHApの特異な生体機能の発現を増大させ、その理解の鍵になると考えられる。