hpprc/llmjp-kaken huggingface dataset:
広範囲脱分極波とCa waveによる中枢神経系の機能発生制御機構の光学的解析

老人性痴呆や、神経細胞の変性を伴う多くの疾患において、神経細胞の病変・細胞死の過程は、個体発生の途中に引き起こされる自然発生的細胞死の過程と酷似していることなど、機能発生と機能破綻のメカニズムにはいくつかの共通点が指摘されている。したがって、個体発生に伴う神経系の機能的形成過程を明らかにすることは、脳の機能発生の解明という側面だけでなく、脳の老化、神経細胞の変性のメカニズムを知る上でも極めて重要である。我々は、これまでに中枢神経系の機能的形成/構築過程を明らかにする目的で、膜電位感受性色素とニューロン電位活動の光学的多チャネル計測法を発生初期胚に適用し、個体発生に伴う神経回路網の機能的システム構築と、それに関わる受容体の機能的発現過程について解析を行ってきた。その過程で、迷走神経刺激によって、中枢神経系の広範に伝播するdepolarization waveが誘発され、それに引き続きCa waveが引き起こされることを見出した。このdepolarization waveについて解析を進めたところ、このdepolarization waveは、(1)発生のある一時期に特異的に出現しすること、(2)脊髄から大脳までと非常に広範囲に伝播すること、(3)上位中枢から脊髄へ、逆に脊髄から上位中枢へといった非固定的な伝播パターンを示すこと、(4)chemical synapseとgap junctionの両方が関与したdual networkを介すること、(5)迷走神経以外の他の脳神経(感覚神経)・脊髄神経を介した外来性入力、あるいは自発興奮活動によっても誘発されること、が明らかとなった。
犯罪行為者を対象とする刑事政策と社会福祉の相互連携に関する理論的・実証的研究

1.刑事政策と社会福祉政策との相互関係を理論的に考察する一つの素材として「仮釈放」がある。本研究の成果として、仮釈放の理論的根拠について、刑事政策的観点ではなく、いわば社会福祉的観点から検討を加え、自由刑の執行に伴って生じる弊害を除去する義務として国は受刑者に仮釈放を保障しなければならないこと、他方、受刑者には仮釈放申請権があることを明らかにした。2.拘禁に伴う弊害除去という点では、無罪推定を受け、また、社会生活から切り離された直後の未決被勾留者にこそ福祉的援助が不可欠であるが、そのような研究はわが国にはなかった。萌芽的で概略的ではあるが、これに関しても、弊害除去の観点から正当化を試み、その内容と担い手について論じた。3.刑事政策と社会福祉政策の関連では、少年法も重要な論点を含んでいる。中でも、ダイバージョン手続は警察の段階から問題となりうるが、この点について、ドイツの少年警察をめぐる動向を検討し、刑事司法機関が福祉的機能を果たす場合の矛盾を明らかにした。4.両者の関係が最も問われる更生保護については、更生保護事業法が制定されたものの、依然として、(1)犯罪者予防更生法や執行猶予者保護観察法など更生保護関連法規が必ずしも一貫した観点でつくられておらず、他の社会福祉機関との連携に関する具体的規定が欠如していること、(2)更生保護対象者の法的地位、特にその権利保障については極めて不十分であること、(3)更生保護あるいは社会内処遇に関する国際基準が作られているが、それに関する比較法的研究が極めて少ないこと、などが明らかになった。以上のうち、3点については成果を一部公表したが、更生保護に関しては今後公表したい。研究の目的は、(1)戦後日本における更生保護制度の展開を行刑および社会福祉との関連で分析すること、並びに刑事政策と福祉政策との関連について英米欧との比較研究を行うこと、(2)犯罪者(非行少年)処遇と社会福祉との関連について実証的研究に基づき具体的な政策提案を行うこと、であった。そのため、平成6年度は(1)関連文献の収集・整理・検討を行う、(2)実態調査の準備作業として、聞き取り、アンケート調査を行うことを計画した。今年は初年度ということもあり、具体的な研究成果を報告するまでには至っていないので、作業の進捗状況を報告するにとどめる。(1)関連文献の収集・整理・検討については、ほぼ予定していた文献を収集し、現在整理・検討中である。これは、次年度以降も継続して行う。比較法的研究では、8月末から9月初めにかけてフレーメンで開催された国際少年裁判官会議に出席する機会をえたので、ブレーメンの少年非行対策における刑事政策と福祉政策の相互関係について、実務状況を見聞すると共に、資料の収集を行うことができたのが大きな収穫であった。特に、福祉政策を通じた非行少年への対応(社会内処遇)とその理論的根拠を知ることができたのは本研究にも大きな示唆を提供するものである。(2)アンケート調査の準備作業については、アンケート項目の作成が、関連文献の整理・検討を踏まえた上でないと進まないこともあり遅れていたが、現在、調査項目の確定作業を急いでいるところである。本研究は、刑事司法システム全体の中で、社会福祉との関連性を追求し、実証的研究を踏まえて、刑事政策学の理論的再構成をするために、第一に、歴史的研究としては、戦後日本における更生保護制度の展開を行刑および社会福祉政策との関連で分析すること、また、比較法的研究では、アメリカ、ドイツ、北欧やイギリスとの比較研究をおこなうこと、第二に、実証的研究によるわが国の実態分析やそれを踏まえた具体的な政策提案を行うこと、第三に、それらの総合的研究に基づいて、刑事政策と社会福祉政策との自律性と連携について理論的検討をおこなうこと、を課題としている。今年度は、ドイツにおける少年犯罪に関して、ミュンヘン大学のシェッヒ教授から、その実情と背景について話を伺う機会を得た。

また、少年手続きにおけるダイヴァージョンの過程、特に警察の段階で社会福祉機関との連携が計画され、議論を呼んでいることは、わが国との比較検討において興味深い。ドイツでは、少年裁判所法第一次改正でダイヴァージョンと社会内処遇が推進されることになったが、その実務運用上の問題点も生じてきている。それは、警察などの権力的統制機関と社会局などの社会福祉機関との連携の在り方、行政上の裁量の妥当性という、本研究の理論的側面としてもっとも重要な問題を提起している。現在、ドイツ少年警察とダイヴァージョンに関して更に研究を進めているところである。また、実務家からの聞き取り、あるいは、文献調査から明らかになりつつあるのは、市民のボランティア組織およびその活動は刑事政策においてどのように位置付けられるべきか、という問題である。犯罪を行った者の社会復帰あるいは犯罪や非行の防止活動において市民の役割も軽視し得ないが、この市民の活動が、ボランタリーな性格を失うことなく、自立的に、国家機関といかなる連携をもつべきか、が今後検討されねばならない。1.刑事政策と社会福祉政策との相互関係を理論的に考察する一つの素材として「仮釈放」がある。本研究の成果として、仮釈放の理論的根拠について、刑事政策的観点ではなく、いわば社会福祉的観点から検討を加え、自由刑の執行に伴って生じる弊害を除去する義務として国は受刑者に仮釈放を保障しなければならないこと、他方、受刑者には仮釈放申請権があることを明らかにした。2.拘禁に伴う弊害除去という点では、無罪推定を受け、また、社会生活から切り離された直後の未決被勾留者にこそ福祉的援助が不可欠であるが、そのような研究はわが国にはなかった。萌芽的で概略的ではあるが、これに関しても、弊害除去の観点から正当化を試み、その内容と担い手について論じた。3.刑事政策と社会福祉政策の関連では、少年法も重要な論点を含んでいる。中でも、ダイバージョン手続は警察の段階から問題となりうるが、この点について、ドイツの少年警察をめぐる動向を検討し、刑事司法機関が福祉的機能を果たす場合の矛盾を明らにした。4.両者の関係が最も問われる更生保護については、更生保護事業法が制定されたものの、依然として、(1)犯罪者予防更生法や執行猶予者保護観察法など更生保護関連法規が必ずしも一貫した観点でつくられておらず、他の社会福祉機関との連携に関する具体的規定が欠如していること、(2)更生保護対象者の法的地位、特にその権利保障については極めて不十分であること、(3)更生保護あるいは社会内処遇に関する国際基準が作られているが、それに関する比較法的研究が極めて少ないこと、などが明らかになった。以上のうち、3点については成果を一部公表したが、更生保護に関しては今後公表したい。
ラジオ波凝固療法とグリピカン3ペプチド樹状細胞ワクチンを用いた肝癌の再発予防

ラジオ波凝固療法(Radiofrequency ablation : RFA)による肝癌治療の際、Glypican-3(GPC3)ペプチドを腫瘍内投与することで樹状細胞を刺激し、術後再発を抑制しうる補助療法としての免疫療法を開発する。我々はGPC3ペプチドを用いた樹状細胞ワクチンによる腫瘍生着抑制効果および、NOD/SCIDマウスを用い、同ペプチドにて誘導したHCC患者由来のCTLがヒト腫瘍の増殖を抑制することを確認した。共同研究者である国立がんセンター東病院の中面哲也らの研究にて、マウスの皮下に移植したColon26/GPC3をRFAで治療した後、IFN-γElispot assayを行ったところ、切除治療群に比べ有意に多くのGPC3特異的CTLが検出されることが分かった。また肝細胞癌患者における検討では、治療歴のない肝細胞癌患者を対象に、それぞれの治療前後におけるPBMC中のGPC3特異的CTLの推移を検討したところ、治療後にGPC3特異的CTLの増加を認めた症例は、RFA5例、肝切除術1例とヒトにおいてもRFAが切除に比べ高頻度にGPC3特異的CTLを誘導することがわかった。GPC3ワクチンの安全性は癌センター東病院の中面らによるPhase 1studyにおいて確認済みであるが、今後はRFA後のワクチン投与の時間、量など検討する必要がある。さらにはGPC3ワクチン投与による残肝再発抑制効果に関する臨床研究を計画していきたい。BALB/c由来の大腸癌細胞株Colon26にmouseのGPC3を遺伝子発現させRT-PCRにて再確認した。腫瘍のablationに関してはablation機器の購入が遅れablationの実験は当教室においては施行されていないが、共同研究者である国立がんセンター東病院の中面哲也、本村裕らの研究によると、マウスの皮下に移植したColon26/GPC3を切除あるいはRFAで治療した後、ソケイリンパ節を回収し、IFN-γElispot assayを行ったところ、RFA治療群において有意に多くのGPC3特異的CTLが検出されることが分かった。またの肝細胞癌患者における検討では、治療歴のないHLA-A24あるいは-A2陽性の肝細胞癌患者27人(RFA9例、肝切除術9例、動脈塞栓術9例)を対象に、それぞれの治療前後におけるPBMC中のGPC3特異的CTLの推移を検討したところ、治療後にGPC3特異的CTLの増加を認めた症例は、RFA6例、肝切除術1例、動脈塞栓術4例とhumanにおいてもRFAが他の治療に比べ高頻度にGPC3特異的CTLを誘導することがわかった。我々の研究においては、GPC3を発現する病変に対しRFAを施行した後に、直接ペプチドワクチンを注入し、より効率的にCTLの誘導を試みるものである。今後RFA後のワクチン投与の時間、量など検討する予定としている。DCワクチンとの比較においては、引き続き東病院臨床開発センターと協力し、行っていく予定である。共同研究者である国立がんセンター東病院の中面哲也、本村裕らの研究で、マウスの皮下に移植したColon26/GPC3を切除あるいはRFAで治療した後、ソケイリンパ節を回収し、IFN-γElispot assayを行ったところ、RFA治療群において有意に多くのGPC3特異的CTLが検出されることが分かった。これらの結果を現在Cancer Scienceに投稿中である。

我々の研究においては、GPC3を発現する病変に対しRFAを施行した後に、直接ペプチドワクチンを注入し、より効率的にCTLの誘導を試みるものである。今後RFA後のワクチン投与の時間、量など検討する予定としている。DCワクチンとの比較においては、引き続き東病院臨床開発センターと協力し、行っていく予定である。肝細胞癌の術後再発(散布再発および多中心性再発)を抑制しうる補助療法としての免疫療法を開発する事にある。具体的にはラジオ波凝固療法による肝癌治療の際、GPC3ペプチドを腫瘍内投与することで樹状細胞を腫瘍局所で成熟させ、腫瘍抗原にさらすことで抗原提示を増強する。より強力な腫瘍抗原特異的CTL(細胞障害性T細胞)を誘導し、肝細胞癌の再発を予防する。マウスを用いた予防実験にて腫瘍生着抑制効果を確認、ヒト腫瘍の増殖を抑制することを確認した。BALB/c由来の大腸癌細胞株Colon26にmouseのGPC3を遺伝子発現させRT-PCRにて再確認した。腫瘍のablationに関しては、共同研究者である国立がんセンター東病院の中面哲也、本村裕らの研究によると、マウスの皮下に移植したColon26/GPC3を切除あるいはRFAで治療した後、ソケイリンパ節を回収し、IFN-γElispot assayを行ったところ、RFA治療群において有意に多くのGPC3特異的CTLが検出されることが分かった。またの肝細胞癌患者における検討では、治療歴のないHLA-A24あるいは-A2陽性の肝細胞癌患者27人(RFA9例、肝切除術9例、動脈塞栓術9例)を対象に、それぞれの治療前後におけるPBMC中のGPC3特異的CTLの推移を検討したところ、治療後にGPC3特異的CTLの増加を認めた症例は、RFA6例、肝切除術1例、動脈塞栓術4例とhumanにおいてもRFAが他の治療に比べ高頻度にGPC3特異的CTLを誘導することがわかった。
カルパイン抑制ペプチドによる網膜変性遅延効果の光干渉断層計（OCT）による解析

網膜色素変性のモデル動物であるRCS (Royal College of Surgeons)ラットの網膜変性において変性進行過程と並行して網膜内カルパイン活性が高くなっていたことから、網膜内での視細胞変性にカルパインが関与していることが,以前の我々の研究室にて行った研究によって強く示唆された。その研究を受けて、ミトコンドリアカルパイン1を特異的に阻害するペプチドを開発して、そのペプチドによる視細胞変性遅延効果をみたところ、ラット眼球であれば点眼によっても分子量2000程度のペプチドも視細胞や視神経乳頭に送達できることを我々の研究室にて報告した。しかし、ペプチドの自然分解速度も速く、点眼による効果を持続させるためにはその半減時間から推定して1日4回の点眼が必要となり、将来の慢性疾患への治療の応用としては頻回過ぎているため、実臨床では患者のアドヒアランスがよくないと考えられた。本研究ではカルパイン阻害ペプチドを徐放するデバイスを作成して、それをRCSラットの眼球結膜下に埋植することで持続的に強膜外へペプチドを放出して経強膜的にペプチドを眼球内に送達することを目的とした。まず、RCSラット網膜変性の自然経過を明らかにするために、無処理RCSラットを用いてその網膜変性の自然経過による変性進行過程を光干渉断層計と網膜電図および組織所見と電子顕微鏡所見とから解析した。当該年度はカルパイン阻害ペプチドの徐放デバイスを作成し、それをまず副作用や合併症の有無を検証するため、野性型RCSラットの眼球結膜下の強膜上に埋植して、カルパイン抑制ペプチドの持続的な眼球内への浸透を図った。その結果、ペプチド徐放デバイス埋植は野性型RCSラットにおいて、光干渉断層計、網膜電図ならびに組織所見とも網膜への傷害を来たらせないことが判明した。カルパイン阻害ペプチド徐放性ペプチドを安全確実にラット球結膜下に埋植できることが確認できた。カルパイン阻害ペプチド徐放デバイスを変性型RCSラットの球結膜下に埋植して変性進行遅延効果がみられるかどうかを光干渉断層計、網膜電図、組織所見および電子顕微鏡所見から解析する予定である。申請者の所属する研究室では最近、網膜視細胞変性モデルラットの網膜において視細胞変性の進行とともにカルパイン活性が上昇していることを見いだした。さらに予備実験においてラットミトコンドリアカルパイン1を特異的に阻害するペプチドを開発し、これを網膜色素変性モデルラットに点眼投与したところ、視細胞変性が遅延するという結果を得た。本研究ではその結果を受けて、光干渉断層計(OCT)による観察によってカルパインペプチド点眼投与ないし他の局所投与による視細胞変性効果を可視化できるかどうか、またはカルパインペプチドの視細胞保護効果がOCTによっても証明できるかどうかを明らかにすることを目的としている。当該年度ではまず、網膜色素変性モデルラットのうち、ロドプシンP23HおよびS334terという2系統のトランスジェニックラットを用いて、視細胞変性の自然経過をOCTによって明らかにして、治療介入の基準となる対照の画像を得ることを目的とした。P23Hラットは変性の進行が緩やかであるため、生後20日から260日まで経時的に網膜変性過程をOCTにより観察した。一方、S334terラットは変性の進行が速いので生後13日から110日までOCTにて観察して、さらにOCT画像の組織学的裏付けのために、適当な日齢の時点でそれぞれの群において光学顕微鏡所見と電子顕微鏡所見を観察した。その結果、両群とも網膜変性とくに視細胞変性の進行につれて、OCTによる視細胞層の所見に明らかな異常を認めた。さらにその変化が視細胞外節および内節のどのような形態変化であるのかを明らかにした。まずは何も処理していない自然経過についてOCTによる所見が明らかになったので、次年度においてカルパインペプチドを実際に投与して、自然経過とどのような差異を生じるのかを判定することができるようになったため。

その結果、ペプチド徐放デバイス埋植は野性型RCSラットにおいて、光干渉断層計、網膜電図ならびに組織所見とも網膜への傷害を来たらせないことが判明した。カルパイン阻害ペプチド徐放性ペプチドを安全確実にラット球結膜下に埋植できることが確認できた。点眼などによるカルパインペプチドの局所投与によって、今回明らかになった網膜変性の自然経過がどのように修飾されるかを観察する計画である。カルパイン阻害ペプチド徐放デバイスを変性型RCSラットの球結膜下に埋植して変性進行遅延効果がみられるかどうかを光干渉断層計、網膜電図、組織所見および電子顕微鏡所見から解析する予定である。
新たに確立された脳内微小透析法による糖尿病食異常の解明

最近我々が開発した微量脳透析プローベを用いて、自由運動下におけるラット脳内モノアミン代謝変動について検討した。ストレプトゾトシン投与后6週後の糖尿病ラットの視床下部腹内側核(VMH)内に本プローベを埋め込み、モノアミン代謝の変動を測定した。VMHよりの脳透析液中のノルエピネフリン(NE)濃度は、減少していたが、その代謝産物であるMHPG濃度には明らかな変動は認められなかった。また、セロトニン(5-HT)及びその代謝産物である5-HIAA濃度は、有意な低下を認めた。またドーパミン(DA)濃度は増加していた。一方、その代謝産物である。DOPAC濃度は低下していた。以上のような事実より、その代謝回転を分析してみると、MHPGINE比及び5-HIAA/5-HT比は上昇していた一方、DOPAC/DA比は減少していた。更にVMHにおける代謝の影響を検討する目的にて、脳透析液中のケトン体(アセト酢酸及び3-水酸化酪酸)のHPLC法による測定系の確立をめざし、derivatigation systemの導入により、微量のサンプル量におけるケトン体測定が可能となり、今後、in vivoにおいて検討してゆく計画である。また、インスソン補充による代謝状態の改善が、VMHにおけるモノアミン代謝の変動を選択的に改善するか否かについて検討する目的にて、インスリン補充の適当量についてラットを用いて分析し、NPHインスリン朝2単位、夕1単位投与が最も代謝を正常に近い形に保つことが明らかとなり、分析されたデータをもとに検討をすすめてゆく予定である。今年度においては,まず私達の開発した脳内微小透析用プロ-ベの各モノアミンに対する回収率や流速の与える影響について基礎的な検討を加え,実用的に使用しうる段階であることをまず確認した。また測定システムについては,コンピュ-タ-によるデ-タ集積方式を採用し,各30分ごとに測定されるクロマトグラフを集積し,分析可能な方式を確立した.このようなシステムを用いて,本年度は予備的実験としてストレプトゾトシン(60mg/kg)投与による糖尿病ラットを作製し,尿糖とtail cutによる血糖値測定により糖尿病状態成立を確認後,6週目において視床下部腹内側部(VMH)に本プロ-ブを埋め込み、手術後47日目に還流実験に供した。本プロ-ベ埋め込み後,過食状態にあること(暗期摂食量が対照群の225%にまで増加)と高血糖(607I15mg/dl)を確認し,還流実験を開始した。プロ-ベからのモノアミンの流出は2時間以後安定した状態となり、その後3回測定した値の平均値をもってその代表値とした。糖尿病状態においては,VMHからのNEの流出低下を認めたが,その代謝産物には明らかな変化はなく,代謝酵素が亢進している可能性も示唆された。一方,セロトニン系については,セロトニンもその代謝産物濃度も減少し,セロトニン代謝の低下が示唆された。また,VMHにおいては少ないと考えられていたド-パミンも本プロ-ベにて回収が可能となり、ド-パミン濃度の上昇とともにその代謝産物濃度の低下が観察され、ド-パミン系も抑制されている可能性が示唆された。以上のような結果が得られたことより,さらに糖尿病状態成立直後からの経時的な変化が摂食行動といかに相関してゆくかについて次年度から更に詳細に検討してゆく予定である。前年度,ストレプトゾトシン糖尿病ラットの視床下部腹内側核におけるモノアミン代謝が低下していることを明らかとしたことより、本年度は、同部位における他の物質代謝の変動を測定,分析してゆく目的から、高速液体クロマトグラフィ-法を用いて、マイクロダイアリ-シス・プロ-ベより採取した透析液中のアミノ酸,3ーハイドロキシ酪酸やガンマ-アミノ酪酸濃度の測定系の確立を試みた。しかしながら,逆層クロマトグラフィ-等を用いない系にて当初検討をすすめたところ,測定系の確立が困難と考えられ,コンピュ-タ-を用いた逆層

クロマトグラフィ-法の導入を試み,今は感度試験を行ない,脳透析液中のこれらの化学物質測定可能な範囲に入るように,測定系を確立中である。また,これを同時に,ストレプトゾトシン投与后の糖尿病成立過程,すなわち血糖値の上昇,インスリン濃度の低下と過食行動の発現時期を更に詳細に明らかにする目的より,我々が従来より用いている群大式行動分析装置を本研究にも導入し、ストレプトゾトシン投与后1日,1日の行動変化を分析することをくり返すことにより、次年度,マイクロダイアリ-シス・プロ-ベを用いた継時的な視床下部内モノアミン代謝の変動を分析する予備的なデ-タとした。また高速液体クロマトグラフィ-に直接マイクロダイアリ-シス・プロ-ベより採取した透析液を注入可能なシステムの確立,導入をも同時に試みてはいるが,時間差の大きいこと等の問題が大きく,依然として実用的な段階には至っていないため,次年度の課題としてゆきたい。高速液体クロマトグラフィー法によるアセト酢酸及び3ー水酸化酪酸濃度の測定系の確立をめざし、本年度が開始された。HPLC用カラムの工夫とderivatizationの導入により、標準物質を用いたアッセイ系の確立がなされた。また、コンピューターシステムとインジェクションシステム及びサンプルコレクションシステムを組み合わせることにより、脳脊髄液の自動化されたサンプル回収方法が確立されつつある。しかしながら、in vivoにおいて、コントロール動物(ラット)を用いた研究においては、人工的脳脊髄液の還流速度に依存して回収されるケトン体の含量が変動し、我々が希望する5-10分間に回収されうるケトン体量と、我々が確立したHPLCー測定システムにおけるアッセイ感度の間には、依然としてまだ大きな開きがあることより、更に、透析膜や還流面積などマイクロダイアライシス・プローベのシステムについて、ケトン体測定用に特殊な工夫が必要とされるものと考えられた。また、代謝状態が正常化したストレプトゾトシン糖尿病ラットの脳内カテコールアミン代謝と検討する目的より、各種濃度のインスリン投与による血糖正常化実験を試みた結果、ストレプトゾトシン60mg/kg投与したラットにおいては、NPHインスリンは、朝2単位、又1単位投与することが、最も代謝を正常化させることが判明し、今後、この状態の動物を用いて、更に持続的に検討してゆく計画である。
パッチ・クランプ法による培養神経細胞マスリン性伝達の制御機構の解析

神経細胞の単離・培養について:両生類及び哺乳類の交感及び副交感神経細胞、腸管神経細胞及び感覚神経細胞を酵素処理により単離後培養する手技を確立した。ウサギ膀胱神経節細胞の膜電流について:細胞内Ca^<2+>により活性化されるK^+電流とCl^-電流を詳細に分析した。マスカリン感受性K^+電流(M電流)は存在しなかった。培養神経細胞を用いたパッチ・クランプについて:交感神経細胞及び感覚神経細胞に於ていは、マスカリン性受容体と最終標的であるM電流の間にG蛋白→C-kinaseを介する伝達機構が存在するものと推定された。G蛋白→alenylate cyclase→cyclic AMP→A-kinaseを介する細胞内伝達機構の最終標的はマスカリン非感受性のH電流のみであり、細胞膜受容体に対する活性物質はアセチルコリンではなかった。M電流、H電流ともに細胞内に加水分解され得る形でのATPが必要であった。培養細胞のM電流は非培養細胞のM電流と異なり、細胞外液からCa^<2+>を除去する事により著明に抑制された。この点は今後の研究課題であろう。腸管神経細胞に於けるマスカリン性受容体の細胞内伝達機構:M電流は存在せずマスカリン性受容体活性化の最終標的は、細胞内Ca^<2+>に活性化されるK^+電流であった。この場合の細胞内伝達は、cyclicAMPを介して行なわれているものと結論された。本研究により、2つの結論が得られた。1)マスカリン性受容体の細胞内伝達機構は、単一ではなく細胞により異なる。2)細胞内伝達機構には、C-kinase→M電流の系列とcyclic AMP→Ca^<2+>依存性K^+電流の系列の少なくとも2つが存在する。1.ウシ蛙交感神経節細胞細胞内貯蔵部位からのカルシウム・イオンの放出を促進すると考えられているカフェインにより,所謂M電流が抑制される事を見い出した.M電流はアセチルコリンのマスカリン性作用により特異的にブロックされるカリウム電流である.このことから,マスカリン性受容体を介するシナプス伝達の修飾は細胞内カルシウム濃度のレベルにより大きく影響され得る可能性が示唆された.2.ウサギ副交感神経節細胞左記神経細胞膜のイオン電流の解析は,細胞培養と並行して初年度より進める事を計画したテーマである.通常の膜電位,固定法が応用された.静止膜が約60秒に1回の割合で約10秒間にわたり自発的にカリウム電流を発生させる事を見い出した.生理的実験条件下で観察され得る上記の様な静止膜イオン電流の振動は,中枢及び末梢神経系を問わず初めての知見である.この様なイオン電流の振動がマスカリン性受容体により修飾されるかという点,及び神経細胞を培養した場合にもやはり同様の振動が観察されるかという2点が今後の興味ある課題であろう.実験結果の一部は,第64回日本生理学会に於いて発表された.3.腸管神経叢細胞非培養の細胞から得られた知見としては,カルシウム依存性カリウム電流が静止電位に於ける全ての外向きイオン電流の約1割を分担している事である.所謂M電流が欠如している事も判明した.M電流の欠如の生物学的意義は不明であるが,マスカリン性受容体の活性化が上記カルシウム依存性カリウム電流(非M型)を特異的に抑制する事が分った.腸管神経叢細胞の単離培養には,アウエルバッハ神経叢よりもマイスナー神経叢を用いている.酵素処理(コラゲナーゼとトリプシン)の時間は20-40分で充分であると思われる.

培養液には5-20%の胎児ウシ血清を添加している.培養したウシ蛙交感神経節細胞及び後根神経節細胞よりwhole-cell patch-clampを行った。マスカリン感受性の所謂M電流を観察する為には、ピペット液内に加水分解型のATPが含まれていなければならなかった。M電流の細胞内ATP依存性の詳細な機序は尚研究中であるが、今年度はピペット内にATP(5mM)を存在させて実験を行なった。M電流はマスカリン或は、黄体化ホルモン放出ホルモン(LHRH)により、可逆的に抑制される事が確認された。ところが、ピペット液内に非加水分解型のGTPアナログであるGTPーγーS(10ー30μM)が存在した場合には、マスカリン及びLHRHによるM電流の抑制は不可逆性になってしまった。以上の実験結果より、マスカリン性受体とMチャネルの間にGTPー依存性蛋白(G蛋白)が介在する事は明らかである。同様の実験結果が、細胞外から作用させたATP(有効濃度は1μM以下)により観察されたので、ATP受容体の活性化も又G蛋白を介して、M電流を抑制している事が明らかになった。フォルボール化合物がM電流抑制作用を示す事から、マスカリン性受容体の細胞内伝達物質はCーkinaseであると推定された。一方、adenylate cyclaseの活性化物質であるforskolinはM電流に作用する事なしに内向き整流性Na^+/K^+混合電流(H電流)を特異的に活性化する事が明らかになった。H電流はマスカリンに非感受性であり、細胞外ATPにも非感受性であるが、M電流と同様の細胞内ATP依存性を示し、細胞内GTPーγーSにより不可逆性に活性化された。本年度の研究により、単一の神経細胞内に、2つの膜電位依存性電流を効果器とする2つの細胞内伝達機構が共存する事が明らかになり、マスカリン性受容体はそのうちの1つ、即ちCーkinase→M電流系のみにカップルしていると結論するに至った。
しきい値秘密分散機能を有する全光学的な暗号・認証技術に関する研究

本年度は、2光波暗号をベースとして光学的しきい値秘密分散法を実現する上で、最も重要な特性となるシェアの組み合わせ依存性について調査した。安定したセキュリティ性能を確保するためには、復号時の出力強度がシェアの組み合わせには依存しない処理が必要である。まず、記録媒質にフォトポリマーを用いて2通りのシェアの組み合わせ方に対する出力データと出力光強度を実験的に測定した。その結果、出力光強度はシェアの組み合わせよりも暗号鍵と復号鍵との適合率に大きく依存することを初めて明らかにした。次に、さらに安定したセキュリティを確保するためには、入出力データ間の相関値も調査する必要があるため、数値解析によって、2光波暗号における出力強度と入出力データ間の相関値がシェアの組み合わせ方には依らないことを明らかにした。本解析においては、ホログラム記録媒体として厚さ500ミクロンのフォトポリマーを想定し、記録媒体内での伝搬計算には高速フーリエ変換ビーム伝搬法(FFT-BPM)、記録媒体の外側の自由空間伝搬計算にはスカラー回折理論を用いた。復号過程において、復号鍵に用いるシェア数Nを010に変化させ、各Nの復号鍵をシェアの異なる組み合わせ方に従ってそれぞれ作成し、回折効率、相関値を観測した。シェアの組み合わせを変化させたいずれの場合にもNに対する回折効率はN+1と比べて低く、N-1と比べて高くなっていることを確認できた。また、異なるシェアの組み合わせにおける入出力画像間の相関値は、Nの広い範囲にわたりほぼ同値を示した。これらの結果からも明らかなように回折効率と画像相関値はシェアの組み合わせにはほとんど依存せず、シェア数に依存することがわかった。以上の特性は、2光波暗号をベースとした光学的しきい値秘密分散法を実現する上で、必要不可欠なものである。本研究の大きな目的は、情報・セキュリティ分野で最近注目されている秘密分散技術を全光情報処理技術と融合することである。本年度は、本秘密分散技術を確立するためのモデルプラットフォームとして、2光波暗号方式による秘密情報の暗号・復号処理系の構築を行った。暗号化システムの安定性と堅牢性を解析し、暗号化に必要な光鍵長などを明らかにした結果、32×32ピクセルの暗号鍵においても100万分の1以下の暗号解読確率を達成した。本秘密分散技術においては、4光波混合における2つのポンプ光の波面の一致度によって、非線形媒質中での空間的な位相整合状態が変化することを基本原理に用いている。空間2次元の暗号鍵と信号光の暗号化マスクによってデータの暗号化を行うことにより従来法と同等の暗号化性能を維持しつつ、残された空間自由度である厚さ方向の位相整合によって光鍵に対する認証機能を実現できることを明らかにした。具体的には、2313ピクセルの暗号鍵を用いた暗号化において、適正1不正アクセスに対する再生強度比が10倍以上、暗号マスクのシフトトレランスも6μm程度であり、実用上十分な結果が得られた。さらに、材料開発を専門とするAlexander Grabar教授との海外共同研究により、SR_2P_2S_6結晶を新たに開発し同結晶によるMPPC(相互励起位相共役)の動作を世界で初めて実現した。Sn_2P_2S_6は高速応答性から最近注目されているフォトリフラクティブ材料であり、可視域のミリワットクラスのレーザを用いたシステム構築の観点から大きな意義がある。また、今回の成功は、本研究目的の推進のみならず、MPPCを用いる光配線・インターコネクション、画像処理などの高性能化に大きく貢献すると考えられる。
トルコの市街地及び都市構造に関する空間分析

トルコではGISデータの利用自体が極めて新しく,今まで都市研究の分野では先駆的な研究となっている.さらに,現代のトルコ諸都市では空間的,社会的,経済的,文化的要因によって,その空間形態が大きく変容しつつある.しかし,それらの諸要因がそれぞれ空間的にどのように影響しているかを定量的に示された例はない.この研究の重要な目的は,これを適切に評価し,空間的なパターンを導出する手法を確立することであった.今年度は、研究対象のトルコ・ブルサ市の現在の不動産情報,建物情報,建物利用データなどと2001年度に一部の解析が行った道路ネットワークデータとの分析を引き統き行った.そして、現在の都市データと1860年および1922年の都市データとを比較し、ブルサ市の約150年間に渡る都市化やその変化プロセッスをモデル化した。これにより,今後の都市開発事業を適正に評価し,その影響を定量的に示すことが可能となり,都市の拡大や再生事業におけるより厳密な事業評価手法を確立することができるようになった.そして、本研究との関連で、トルコで「ゲジェコンドゥ」と呼ばれる一夜で無造作に建てられてしまった住宅とその重合体について論文を書いた。都市計画という観点からは信じがたいこの「アドホック」な建て方は、現在のトルコの諸都市の都市化プロセスや都市構成を具体的に理解するために重要なヒントとなった。その結果は、現在のトルコの諸都市の姿は西欧のものともイスラム世界のものとも言えない。そして、伝統的なトルコ都市の特徴も失われてきた。都市の空間構成とその景観は、いろいろな文化の断片で構成されていて、統一的な理論で説明できるものではない。しかもこのような混沌さは、都市レベルから住宅一戸に至るまで様々な空間スケールで見られるのである.トルコではGISデータの利用自体が極めて新しく,今まで都市研究の分野では先駆的な研究となっている.さらに,現代のトルコ諸都市では空間的,社会的,経済的,文化的要因によって,その空間形態が大きく変容しつつある.しかし,それらの諸要因がそれぞれ空間的にどのように影響しているかを定量的に示された例はない.この研究の重要な目的は,これを適切に評価し,空間的なパターンを導出する手法を確立することであった.今年度は、研究対象のトルコ・ブルサ市の現在の不動産情報,建物情報,建物利用データなどと2001年度に一部の解析が行った道路ネットワークデータとの分析を引き統き行った.そして、現在の都市データと1860年および1922年の都市データとを比較し、ブルサ市の約150年間に渡る都市化やその変化プロセッスをモデル化した。しかもこのような混沌さは、都市レベルから住宅一戸に至るまで様々な空間スケールで見られるのである.
健康診断受診後の受療行動が予後に与える影響の解明、傾向性スコアを用いた検討

高血圧を指摘されかつ未治療の者に対し、追跡調査を実施し受診後1年後の健康行動を規定する要因を分析した。686名の未治療高血圧者のうち458名が追跡調査に回答し、103名(22%)が高血圧の治療を開始、98名(21%)が受診したものの治療開始なし、75名(16%)が受診なし、182名(40%)が高血圧を認識していなかった。高血圧を認識しないリスクは、II度の高血圧を有しないことであり、I度高血圧者の43%は健診で高血圧を指摘されても高血圧を認識していなかった。高血圧を認識していても受診に結びつかないリスクとしては現在飲酒者があること、受診者で治療を開始していない者は未喫煙者に多いことが観察された。健康診査(健診)受診により、異常を指摘されても治療を開始しない地域住民は多く、早期に健康行動を変えさせる必要性があると考えられる。しかし、健診受診後の健康行動が将来の疾病発症に及ぼす影響についての直接的なエビデンスはまだない。本研究では、健診で異常を指摘された翌年に治療を開始していたか否かが循環器疾患発症等に影響を与えているかどうかについて検討を行う。また、現在収集中のコホート研究対象者に対し、健診1年後の健康行動調査を実施し、健診で異常を指摘された翌年における健康行動が予後に与える影響について大規模に検証を可能とする体制作りを完了するとともに、受診後1年後の健康行動を規定する要因を心理社会的要因も含めて解明する。上記の目的を達成するために、山形大学が収集中のコホート研究対象者(山形分子疫学コホート研究)に対し追跡調査を実施している。平成24年度は平成22-平成23年度ベースライン調査対象者、平成25年度は平成24年度ベースライン調査対象者が対象となっている。平成24年度、平成25年度に送付した追跡調査票は13,242名分であり、6,147名から回答を得ている。現在、ベースライン時に未治療高血圧、未治療糖尿病、未治療高脂血症を指摘されたもののうち、1年後にまで服薬を開始したものの割合の分析を開始している。あわせて服薬開始者と服薬非開始者の特性を探索するための分析を開始している。また、現在収集中のコホート研究対象者に対し、健診1年後の健康行動調査を実施し、健診で異常を指摘された翌年における健康行動が予後に与える影響について大規模に検証を可能とする体制作りを完了するとともに、受診後1年後の健康行動を規定する要因を心理社会的要因も含めて解明し、異常指摘時の受診勧奨につなげる方策を提唱する。上記の目的を達成するために、山形大学グローバルCOEで収集中のコホート研究対象者(山形拡大コホート)のうち未治療の高血圧・糖尿病・高脂血症を指摘された者に対し、健診1年後の健康行動調査を実施した。山形分子疫学コホート研究対象者のうち平成21-23年度にリクルートした8705名に対し、調査票を郵送した。調査項目としては、高血圧・糖尿病・高脂血症それぞれについて指摘の有無並びに指摘ありの場合の治療状況について確認を行った。その結果、3251名から回答を得た。現在、ベースライン時に未治療高血圧・未治療糖尿病・未治療高脂血症を指摘されている者についてその後の治療状況を確認作業を行っているところである。健診において異常を指摘された対象者がより適切な受診行動をとっていれば健診の有用性がさらに高まる可能性がある。しかしながら健診で異常指摘後の対象者の行動については十分に検討がされていない。本研究では、山形分子疫学コホート研究対象者のうち、高血圧を指摘されかつ未治療の者に対し、健診1年後の健康行動調査を実施し受診後1年後の健康行動を規定する要因を心理社会的要因も含めて分析を行った。ベースライン調査で未治療高血圧者であった686名のうち458名が追跡調査に回答した。

そのうち、103名(22%)が高血圧の治療を開始、98名(21%)が受診したものの治療開始なし、75名(16%)が受診なし、182名(40%)が高血圧を認識していないという結果であった。本研究より明らかとなったのは以下の点である。1.健診時、未治療であった高血圧者が1年経過して治療を開始している割合は約20%であった。一方、高血圧を認識していない者が40%を超えている。高血圧のリスクとその基準値についてより積極的な周知が必要であると考える。特にI度の高血圧の者の約半数が高血圧であることを認識していないことは重要な点であると考える。2.高血圧を認識しているにもかかわらず受診をしないというリスクで最大のものは飲酒習慣であった。未治療高血圧で飲酒習慣のある者に受診勧奨を行う必要があるかもしれない。3.受診をして治療が開始されないリスクとしては白衣高血圧の介在が予想される。高血圧を指摘された者にあらかじめ家庭血圧測定を勧めることで必要な者が必要な受診をするような体制を構築できるかもしれない。本研究では高血圧を中心として上記のような成果を得た。引き続き、糖尿病・高脂血症についての分析も進めていく予定である。疫学計画通り、追跡調査を完了した。データベースの構築も進み、データ解析を開始できており、おおむね順調に進捗していると考えている。平成24年度は山形分子疫学コホート研究の1年後行動調査を実施した。データベース作成も順調に進捗しており、おおむね順調に進捗していると考えている。実施計画に基づき、健診結果の有効活用に影響を与える要因について分析を実施する。とりわけ心理的苦痛や周囲とのかかわりがどのように健診後の治療行動に影響を与えているかについて分析を行う。この解析から健診後に異常値を放置する者の割合減少を目指した提言を行う。昨年度に引き続き、平成24年度健診受診者に対し健診受診1年後のアンケート調査を実施予定である。また、高畠コホートに関する発症登録も進めていく予定となっている。また、データベースの構築を進め、解析を実施していく。本年度予定していた調査票の電子データ化作業として計上していた費用を翌年度に繰り越す必要が生じたため。次年度に本年度予定していた調査票の電子データ化作業を実施する。調査票の郵送による追跡調査、高畠コホートにおける疾患の発症登録に対し予算を使用する予定である。
錐双曲多様体の標準的基本多面体族を用いた３次元幾何構造の研究

3次元多様体が許容するThurstonの意味での幾何構造相互の関係を調べるには,構造の滑らかさを一部で崩すことにより実現される錐特異点付きの構造を用いることが有効である.本研究では,もっとも重要と思われる錐双曲構造の変形と他の幾何構造への退化を,標準的な基本領域を用いることで詳細に理解することを目指すものである.その基礎をなす理論の構築のため,2橋結び目錐多様体からなる無限族を中心的に研究する.直接的な応用として,体積の小さな数論的クライン群の決定への寄与なども期待される.3次元多様体が許容するThurstonの意味での幾何構造相互の関係を調べるには,構造の滑らかさを一部で崩すことにより実現される錐特異点付きの構造を用いることが有効である.本研究では,もっとも重要と思われる錐双曲構造の変形と他の幾何構造への退化を,標準的な基本領域を用いることで詳細に理解することを目指すものである.その基礎をなす理論の構築のため,2橋結び目錐多様体からなる無限族を中心的に研究する.直接的な応用として,体積の小さな数論的クライン群の決定への寄与なども期待される.
組込み接合エレメントＣＴｎＰｇ１による口腔内細菌間での遺伝子伝達

歯周病原菌であるプルフィロモナス・ジンジバリスのゲノムから見いだされた転移因子の一つであるConjugative transposon (CTn)、CTnPg1がファージや菌体外のDNAを介さずに直接生菌間で伝達することを明らかにした。また公開されているdatabaseの検索からCTnPg1の類似のCTnをヒトの口腔や腸管の嫌気性菌のゲノムから見出した。本研究の結果から、CTnPg1類似CTnがヒトの口腔や腸管のバイオフィルム中に存在する菌間で伝達し、実際に多くの菌の間で広く分布していることが示唆された。口腔病原細菌Porphyromonas gingivalis ATCC 33277株のCTnが持つaccessory遺伝子、transporter , putative Na+ driven multidrug efflux pump (PGN0081)の変異株について薬剤感受性の影響を検討した。96穴マイクロプレートによる最少発育濃度(MIC)を6種の抗生物質(levofloxacin, norfloxacin, ciprofloxacin, puromycin,テトラサイクリン、クロラムフェニコール)、2種の薬剤(EtBr, SDS)を用いて測定した。結果2倍以上のMICの変化がみられるものはなかった。PGN0081の機能についてはさらなる検討が必要であることがあきらかになった。P. gingivalisに近縁の口腔内細菌の中からCTnPg1類似のCTnの検索を行た。Prevotella intermediaの臨床分離株1株の全genome配列を決定したところ、CTnPg1類似のCTnを見出し、CTnPi1とした。また公開されたPrev. intermedia strain17のゲノムからも一個のCTnPg1類似のCTnが見いだされた。見出した2種のCTnはそれぞれ自身の染色体ゲノムから切り出され、環状のintermediated formを形成することを確認した。この結果からPrev. intermediaにおいてもCTnPg1類似のCTnが転移活性をもつことが示唆された。歯周病現細菌のゲノム情報がcomplete, draftとも複数の株で今年までに公開されたので、CTnPg1類似CTnがそれぞれのゲノム配列中に存在するか検索を行った。検索の結果、Porphyromonas gignivalisと同じBacteroides phylumに属する菌である、Porphyromonas endodontalis, Bacteroides fragilis, Prevotella nigrescensのゲノム配列からCTnPg1類似CTnが見いだされた。そこでゲノム配列が未決定のPorphyromonas gingivalisの4株(TDC117, TDC275, SU63, GAI7802)についてCTnPg1及びCTnPg1類似CTnにて保存されているTraG遺伝子配列とmob遺伝子配列に対するprobeを用いたサザンハイブリダイゼーションを行った。用いた2種のプローブはTDC117以外の3株のゲノムDNAに明らかな反応が認められたことから、これらの株でもCTnPg1類似のCTnが存在することが明らかになった。またPrevotella intermediaの臨床分離株6株について次世代シークエンサーを用いてdraft genome配列を決定したところ、それらのうち3株にCTnPg1類似のCTnを見出した。また見いだされたCTnPg1類似CTnの両端にこれまでに明らかにしたCTnPg1のatt配列、"TTTTCnnnnAAAA"が保存されていることを確認した。本年度の研究によりCTnPg1類似のCTnが認められた菌はいずれもヒト口腔及び腸管由来の菌であった。この結果から、CTnPg1類似CTnがヒトの口腔や腸管のバイオフィルム中に存在する菌間で伝達し、実際に多くの菌の間で広く分布していることが示唆された。我々は歯周病細菌Porphyromonas gingivalis ATCC33277株のゲノムからConjugative transposon (CTn) CTnPg1をみいだした。このCTnは大規模なゲノム構造の組換え箇所に見出されることをこれまでに明らかにしてきた。本年度はさらにCTnPgh1について解析を行い次の点を明らかにした。1)CTnPg1はP. gingivalis菌株間のみならず他菌種、Bacteroides thetaiotaomicron, Prevotella oralisに伝達する。またこの伝達は自身の持つインテグレース遺伝子と受容菌のrecA遺伝子に依存している。2)受容菌の染色体中の配列、挿入配列"TTTTCnnnnAAAA"に特異的に挿入される。3)現在全ゲノム配列の解析が進行中の口腔内嫌気性細菌、Porphyromonas endodontalis, Prevotella buccae, Prevotella intermediaのゲノム中にCTnPg1類似CTnが存在する。

これらの結果をまとめた論文をMicrobiology誌に投稿、受理され出版することができた。個々のCTnPg1類似のCTnとCTnPg1を比較するとaccessory遺伝子の領域に多様性が認められ、それぞれ異なるtransporter遺伝子を持っていることを明らかにした。さらにCTnPg1のもつaccessory遺伝子の一つであるtransporter遺伝子(PGN0081)の発現をタイリングアレイを用いて解析した。CTnPg1のaccessory遺伝子領域に存在するtransporter遺伝子は染色体の他の領域に存在する同種の遺伝子よりも2.5-6倍のmRNAを発現していた。また更なる解析の為にPGN0081遺伝子の変異株を作成した。CTnPg1のaccessary遺伝子の変異株の薬剤感受性試験を優先して行ったので、CTnPg1転移株でのマウスへの接種による感染実験を行うことができなかった。が,H25年度に予定していた実験の一部を繰り上げて実施した。これにより本年度の実験によりP. gingivaliに近縁のPrevotella intermedia株のゲノム解析から新たに2種のCTnPg1類似のCTnを見出すことができた。またさらにこの2種が生菌中で転移活性を持つことが示唆される実験結果を得た。(理由)Microbiology誌への論文の投稿、査読に際し、いくつかの追加実験が要求されたため、時間的に当初予定の実験の一部をおこなうことができなかった。が一方でH25年度予定のCCTnPg1類似のCTnの探索においては、当初予想してたよりより多くのCTnを同定できた。そこで実験全体を考えるとおおむね順調に進展していると考えている。CTnPg1類似CTnの検索を行う。また得られたCTnPg1類似CTnを比較することにより、本CTnの転移メカニズム、また転移起点(oriT)の同定、およびoriT開裂に関わる遺伝子の検索を行う。またCTnPg1転移株のマウスでの病原性についての実験を行う。CTnPg1転移株の遺伝子発現、表面構造の解析を行う。またCTnPg1中のtransporter遺伝子の役割を解析するために、変異株の作成を行う。またこれらのCTnPg1転移株、作成した変異株を用いてその病原性の変化をマウスを用いた動物s実験にて観察する。CTnPg1におけるoriT検索の実施、またoriT開裂遺伝子の変異株作成に欠かせない培地類の作成と嫌気培養装置の稼働に必要なガス、キャタリスト、硫化水素吸収剤の購入を予定している。また動物での感染実験のためのマウスの購入も計画している変異株作成、CTnPg1転移株の解析といった実験に欠かせない培地類の作成と嫌気性培養装置の可動に必要なガス、キャタリストの購入を予定している。