hpprc/llmjp-kaken huggingface dataset:
道路斜面に対する防災対策優先順位付けに関わる意思決定手法の提案

本研究では,危険度の評価の観点から,道路斜面に対する豪雨防災対策の優先順位付けを行う意志決定手法を提案した.具体的な成果としては,1統計学的な手法(拡張型数量化II類)に加え,人工知能技術(自己組織化マップ,ファジー理論)によって,過去の災害事例と道路防災総点検の結果に基づき,斜面災害に対する斜面のクラスター分類を行った.21の結果に基づき,斜面災害と斜面の特徴との関係づけを行った.31と2の結果に対し,数量化II類を利用することによって斜面災害の危険度に基づく斜面の順位付けを行った斜面崩壊に関する模型実験を継続して実施し,降雨による雨水浸透に伴う斜面の崩壊過程に関する検討を行った.その結果,斜面が飽和するまでの過程と浸透流の発生後崩壊に至るまでの過程を区分して考慮することの妥当性が認識された.但し,浸透流が発生する前に斜面崩壊が発生する事例も観察された.そのため,前年度開発した飽和状態における斜面崩壊に関する解析コードを不飽和状態も考慮できるように拡張した.また,斜面崩壊を誘発する降雨について,近年の気象状況の分析を行った.その結果,局所的な集中豪雨が多発していることが分かった.HYDRUSによる一連の数値解析によって,斜面の浸透特性におよぼす降雨特性の影響を検討した.その結果,斜面を構成する土の飽和時透水係数が降雨強度より小さければ,ほとんど浸透しないことが分かった.但し,透水性の良い土と透水性の低い土の互層で構成される斜面の場合,透水性の良い土層に湛水した降雨が長期にわたって浸出し,透水性の悪い土の含水比を増大させ危険性を高めることが分かった.本研究では,危険度の評価の観点から,道路斜面に対する豪雨防災対策の優先順位付けを行う意志決定手法を提案した.具体的な成果としては,1統計学的な手法(拡張型数量化II類)に加え,人工知能技術(自己組織化マップ,ファジー理論)によって,過去の災害事例と道路防災総点検の結果に基づき,斜面災害に対する斜面のクラスター分類を行った.21の結果に基づき,斜面災害と斜面の特徴との関係づけを行った.31と2の結果に対し,数量化II類を利用することによって斜面災害の危険度に基づく斜面の順位付けを行った国土交通省近畿地方整備局管内の国道および西日本高速道路関西支社管内の高速道路に対する道路防災総点検の結果及び防災カルテの情報に加え,GISによって分析・定量化した解析対象路線の地形情報に対し,自己組織化マップおよび数量化II類によって統計学的な観点から解析を行った.その結果,道路斜面のクラスタリングと有用性,斜面災害と斜面の特徴の関係,変状・補修履歴と斜面災害の関係,斜面災害に支配的な影響を及ぼす要因などを明らかにした.また,自己組織化マップによるクラスタリングを行うことにより,斜面崩壊の危険性の高い斜面の抽出に関する精度が向上することが分かった.この知見に基づき,自己組織化マップと数量化II類を組み合わせた統計学的観点に基づく斜面災害の評価手法を提案した.斜面崩壊に関する模型実験を実施し,降雨による雨水浸透に伴う斜面の崩壊過程に関する検討を行った.その結果,斜面が飽和するまでの過程と浸透流の発生後崩壊に至るまでの過程を区分して考慮することの妥当性が認識された.この考察に基づき,斜面が飽和し,浸透流が発生するまでを解析するための解析コードとしてHYDRUSを用いることとした.そして,HYDRUSの適用性について,いくつかの解析事例を通じ,検証した.また,筆者らが開発してきた飽和・不飽和浸透流解析と弾塑性変形解析の連成解析コードを浸透流発生下の崩壊過程の再現用に特化した.その解析コードを作成し,理想条件下において解析コードの妥当性について検証した.国土の約7割が山地である日本では,多くの道路が山間部に建設されている.これらの道路には数多くの斜面が存在し,斜面災害の発生する確率が高い.しかし,限られた予算では,道路防災総点検において要対策と判断された道路斜面すべてを防災対策することは困難である.一方,過去30年間に10回実施されている道路防災総点検の結果は,基本的に本来業務のみにしか用いられていない.このため,業務終了は,死蔵されているといっても過言ではない.この死蔵されたデータを再利用することができれば,経済的かつ効果的に机上で危険な道路斜面を抽出することが可能になる.本研究では,1統計学的な手法(拡張型数量化II類)に加え,人工知能技術(自己組織化マップ,ファジー理論)によって,過去の災害事例と道路防災総点検の結果に基づき,斜面を特徴毎に客観的にグループ化する方法を提案した.2それぞれのグループについて,起こりうる災害との関係を明らかにした.31と2の結果から道路の被災シナリオを推定した.そして,それに基づく防災対策の優先順位付けを行う意志決定手法を提案した.地盤工学前年度の成果に基づき,飽和に至る過程は市販の解析プログラム(HYDRUS)に受け持たせることができた.但し,完全に飽和過程に達する前に斜面崩壊が発生する事例が事例収集の過程や模型実験で観察されたため,前年度の方針を変更し,前年度に作成した飽和状態における斜面崩壊に解析コードを不飽和過程も考慮できるように拡張した.なお,前年度は当初の計画以上に研究が進んでいたため,本研究は概ね順調に進展している.道路防災総点検結果及び防災カルテの情報提供が迅速であった為,統計学的な分析に十分な時間的余裕があった.研究分担者の小泉による斜面崩壊に関する模型実験に対する議論を通じ,飽和過程と飽和過程の2つに現象を区分して考えることの妥当性が認識できた.そのため,飽和に至る過程は市販の解析プログラム(HYDRUS)に受け持たせることができた.

HYDRUSを活用することにより,解析コード開発時間の短縮や解析の効率化が図られた.また,筆者らは飽和状態における斜面崩壊に解析コードの作成に課題を特化できた.先に述べたように,当初計画通りに進行している.本年度の具体的な計画は下記の通りである.1実際に斜面崩壊に至る事例は少ない.このため,まず,現在,現場計測が継続的に行われいている斜面について,降雨による土中水分の変化をHYDRUSによって再現する.21で解析対象とした斜面について,HYDUSによって,仮想的に浸透流が発生するような状況をシミュレートする.その際の気象条件などについて考察する.31で解析対象とした斜面について,2の状況を参考にしつつ,筆者らが,開発した解析コードを使って,崩壊に至る過程をシミュレートする.その結果を考察する.4道路構造物と崩壊の関係から,斜面崩壊が道路のサービス水準に与える影響について検討する.先に述べたように,当初計画以上に進行しており,昨年度は本年度実施内容を既に一部実施した.また,多少の計画の変更を行った.本年度の具体的な計画は下記の通りである.1実際に斜面崩壊に至る事例は少ない.このため,まず,現在,現場計測が継続的に行われいている斜面について,降雨による土中水分の変化をHYDRUSによって再現する.21で解析対象とした斜面について,HYDUSによって,仮想的に浸透流が発生するような状況をシミュレートする.その際の気象条件などについて考察する.31で解析対象とした斜面について,2の状況を参考にしつつ,筆者らが,開発した解析コードを使って,崩壊に至る過程をシミュレートする.その結果を考察する.4道路構造物と崩壊の関係から,斜面崩壊が道路のサービス水準に与える影響について検討する.51で解析対象とした斜面について,当該斜面が全体のグループの中でどういうポジションにあるかを統計学的に考察する.研究実績にあるように,平成26年度土木学会関西支部年次学術講演会(5月31日開催)へ2件の発表を予定している.その発表申込みが平成26年の3月1日であったのでそれと同時に投稿料の支払いを行った.その精算のため.平成26年度土木学会関西支部年次学術講演会の発表投稿料および振込手数料をして使用する該当なし
炎症反応発現における抑制基調サーボ機構の研究

IL-1は炎症反応の初期に産生され炎症の導入に大きな役割を果たしている。しかし、このIL-1抑制因子であるIL-1receptor antagonist(IL-1ra)も炎症の初期から大量に産生されていることを知り、このプロジェクトでその炎症制御に関する意義を検討した。ウサギのLPS膝関節炎について検索し、以下の結論を得た。1)この関節炎においてIL-1βの産生は6時間でピークとなり、その量は11.3±5.1fmol/関節である。一方、IL-1raの産生は9時間でピークとなり、その量は2,121.8±824.1fmol/関節で、IL-1raの産生量はモル比でIL-1の187倍も産生されている。2)IL-1βとIL-1raのrypeIレセプター(機能レセプター)への結合定数はほぼ等しい(Kd=350nM)。3)in vitroでIL-1βの活性を完全に阻止するのに必要なIL-1raの量はモル比で100倍を要する。4)in vivoでIL-1β2fmolにより誘導される白血球浸潤を指標にし、これをを完全に阻止するのに必要なIL-1raの量はモル比で10,000倍を要する。5)上述のLPS膝関節炎における白血球浸潤の抑制はIL-1ra5.75pmolから検出されはじめ、575pmolで最も強い抑制が見られ、その抑制は70%に達するが、これ以上IL-1raの量を増やしても抑制は強くならない。6)このLPS炎症の白血球浸潤はIL-1raとともにTNFαに対する中和抗体を用いることにより達成され、その抑制は90%以上に達する。7)各種細胞上のtype I IL-1receptorの数は細胞の種類によって異なるが10^210^3のレベルである。従って、IL-1βの作用は細胞上の極めて僅かのレセプターと結合することにより生物作用を発揮できること。すなわち、炎症の場ではその初期からIL-1βという活性化因子と同時に大量のIL-1raを産生し、IL-1βの作用を局部化するような機構が存在していることを明らかにした。我々は炎症反応制御に関する「抑制サーボ機構」という新しい概念を考え、これを実証するため、ウサギ膝関節炎を場とし、炎症制御システムとしては、IL-1-IL-1ra系を選び、この炎症開始シグナルおよびその抑制系の量的関係と炎症反応の発現への関わりについて検討した。本年度は主としてこの研究のための道具の開発を行った。申請書に計画したように、1)われわれが明らかにしたウサギIL-1raのcDNAを大腸菌に組み込み遺伝子組換体を発現し、これを完全に精製した。この組換体は、そのN端がアセチル化されていない点が天然物と異なっており、そのため等電点がすこし異なるが、生物活性の点では天然物と同じ比活性を示した。2)この組換体をもちいてヒツジを免疫してポリクロナル抗体を作成し、これを用いて免疫染色、ELISA法による定量系を開発した。

3)ウサギの膝関節に大腸菌エンドトキシン(LPS)を注射して起こした急性炎症について、細胞滲潤、軟骨破壊をパラメーターとし、この炎症反応の進展状況についての基礎データーを明らかにし、これらの炎症パラメータとIL-1およびIL-1raの産生動態との関連を追求した。この結果LPS関節炎においては炎症9時間をピークとする細胞滲潤が見られること、軟骨破壊は24時間で明瞭になることが明かとなった。この炎症におけるIL-1産生は主としてIL-1betaであり、IL-1alphaの産生は僅かであった。IL-1beta産生は炎症2時間頃から検出限界以上となり、6時間でピーク値を示し、その値は196.7±89.4pg/jointであった。一方、IL-1raの産生は2時間頃から検出され始め、9時間でピークに達し、その量は34500±13400pg/jointであった。このピーク時の産生量のモル比はIL-1raがIL-1の約200倍も産生されていることを示す。IL-1とIL-1raのレセプターへの結合定数はほぼ同レベルであるから、炎症局所では抑制因子が大過剰に産生されていることが明かになった。4)ウサギ膝に組換IL-1beta30pgを注射すると炎症反応が再現できるが、この反応の完全に抑制するためには、モル比で約1万倍のIL-1raを必要とした。以上のように本年度は計画のほとんどを達成した。前年度までにこの実験に必要なウサギIL-lra遺伝子組換え体、およびそのポリクロナル抗体を開発し、本年度はこれに加えて中和活性のあるモノクロナル抗体を開発した。これに加えて以前に我々が開発したウサギIL-lβ遺伝子組換え体およびその抗体により、ウサギの系でこの1組のサイトカインの制御系を調べる道具が完全に揃えることができ、これらを用いてウサギ膝にLPSで起こした関節炎について以下の点を明らかにした。1)この関節炎においてIL-lβの産生は6時間でピークとなり、その量は11.3±5.1fmol/関節で、抑制因子であるIL-lraの産生は9時間でピークとなり、量は2,121.8±824.1fmol/関節で、その産生量はモル比でみて、IL-lraが187倍も産生されている。2)IL-lβとIL-lraのtypeIレセプター(機能レセプター)への結合定数はほぼ等しい(Kd=350nM)。3)in vitroの胸腺細胞増殖誘導活性を指標にし、IL-lβの活性を完全に阻止するのに必要なIL-lraの量はモル比で100倍を要する。4)in vivoでIL-lβ2fmolにより誘導される白血球浸潤を指標にし、これをを完全に阻止するのに必要なIL-lraの量はモル比で10,000倍を要する。5)上述のLPS膝関節炎における白血球浸潤の抑制はIL-lra5.75pmolから検出されはじめ、575pmolで最も強い抑制が見られ、その抑制は70%に達するが、これ以上IL-lraの量を増やしても抑制は強くならない。6)このLPS炎症の白血球浸潤はIL-lraとともにTHFaに対する中和抗体を用いることにより達成され、その抑制は90%以上に達する。以上の結果から、IL-lβの作用は細胞上の極めて僅かのレセプターと結合することにより生物作用を発揮できること。
学童の食習慣、生活習慣とアレルギー疾患の進展に関する前向き研究

学童期の小2から小5にかけて558名の同一学童について、アレルギー症状と生活習慣の関連について追跡調査した。その結果、学年が上がるにつれて喘息、湿疹は減少、鼻炎、鼻結膜炎は上昇する傾向が見られた。また食物アレルギーによる除去例も減少した。生活習慣の中では、スポーツ活動の継続が学童期の鼻炎の発症に有意に関与していることがわかった。今後さらに食習慣や体格とアレルギー症状の関連につき解析する予定である。(研究の目的)学童期アレルギー疾患と小児肥満や食習慣、生活習慣の関連に注目し、学童期の食習慣、生活習慣がアレルギー疾患の発症や経過に及ぼす影響につき小学校1年から5年に至るまでの5年間前向きに調査する。その結果をもとに、アレルギー疾患の発症または悪化予防を目的とした家庭や学校でのより適切な指導につなげる。(平成22年度の実績)本年度は近江八幡市教育委会を通じて近江八幡市内のすべての公立小学校1年生保護者(約800名程度)に本調査に関する同意書を配布、約650名(全体の80%程度)から同意を得た。それら保護者に対して、今後4年間の前向き調査の基礎となる各参加学童の背景に関する基礎調査票(妊娠中の経過、乳児期の栄養法、身長・体重の発育経過、親の喫煙状況、兄弟数、託児所への通所歴、予防接種歴、家族のアレルギー疾患歴など)を配布、回収した。得られた調査票に関する匿名化、記号化の作業が行われ、今後外部業者へ委託してデータベース化する予定である。一方、今回の調査の事前調査として行った平成20年の近江八幡市小学5年生対象の生活習慣病予防検診を利用したアレルギー検査結果から、学童の血清脂質(総コレステロール値及びLDLコレステロール値)レベルがアレルゲン感作率と相関するという興味深い知見を見出し、学会報告及び論文発表を行った。この結果は、学童期の食習慣、生活習慣の改善がアレルギー疾患進展を予防する可能性を示唆するものであり、今後の本研究の進展に期待が持てるものとなった。その結果をもとに、アレルギー疾患の発症または悪化予防を目的とした家庭や学校でのよ1り適切な指導につなげる。(平成23年度の実績)平成22年度に近江八幡市内のすべての公立小学校1年生759名の保護者に本調査に関する同意書を配布し、664名より同意を得て基礎調査票を回収した。平成23年度はこれらの児童(今年度小学2年生)に対して9月に食習慣・生活習慣調査票とアレルギー疾患調査票を配布し、645名より回収し得た。さらに平成24年1月には各学校の身体測定に合わせて対象児童の腹囲測定を行い、データを得た。得られた調査票に関する匿名化、記号化の作業が行われ、外部業者へ委託してデータベース化した。今後これらのデータを解析し、まずは調査初年度として横断的に食習慣、生活習慣とアレルギー疾患の関連性について検討し、今後小学校5年生まで続く追跡調査の基礎データとする予定である。(平成25年度の実績)平成22年度に近江八幡市内のすべての公立小学校1年生の保護者に本調査に関する同意書を配布し、同意を得た対象者に基礎調査票を配布、回収した。さらに平成23年度、24年度には食習慣・生活習慣調査票の配布・回収、身体測定、腹囲測定を行った。引き続き平成25年度にも対象者(今年度小学4年生)に対して9月に食習慣・生活習慣調査票とアレルギー疾患調査票を配布・回収した。さらに平成26年1月には各学校の身体測定に合わせて対象児童の腹囲測定を行い、データを得た。今後これらのデータを解析し、小学校5年生まで続く追跡調査の基礎データとする予定である。(平成23年度の実績)平成22年度に近江八幡市内のすべての公立小学校1年生の保護者に本調査に関する同意書を配布し、同意を得た対象者に基礎調査票を配布、回収した。さらに平成23年度には食習慣・生活習慣調査票の配布・回収、身体測定、腹囲測定を行った。

引き続き平成24年度にも対象者(今年度小学3年生)に対して9月に食習慣・生活習慣調査票とアレルギー疾患調査票を配布・回収した。さらに平成24年1月には各学校の身体測定に合わせて対象児童の腹囲測定を行い、データを得た。得られた調査票に関する匿名化、記号化の作業が行われ、外部業者へ委託してデータベース化した。今後これらのデータを解析し、小学校5年生まで続く追跡調査の基礎データとする予定である。目的:学童期アレルギー疾患と食習慣、生活習慣の関連に注目し、アレルギー疾患の発症や経過に及ぼす影響につき前向きに調査する。方法:滋賀県近江八幡市の全公立小学校12校に2010年度入学した全小学生の保護者を対象に、小2から小5までの4年間に渡って、毎年9月にInternational Study of Asthma and Allergies in Childhood (ISAAC)調査票、及び様々な生活習慣についての調査票を配布し、回答を依頼した。小5時には、すべての参加者に対して、ダニ、スギ、カモガヤ、ブタクサの特異IgE値を測定した。毎年回答の得られた557名(対象学童の73.4%に相当)のデータを解析対象とした。結果:現在までの解析結果は以下の通り。(1)症状有症率の経年変化;4年の調査期間に、喘息症状は低下、湿疹症状は横ばい、鼻炎症状、鼻結膜炎症状は上昇した。各疾患有症者の重症度分布には大きな変化はなかった。(2)症状継続のリスク要因;小2時点で喘息症状有症者のうち、重症度の高いもの、及び男子は、そうでない者に比べて有意に症状が継続した。(3)新規発症のリスク要因;小2で鼻炎症状がなかった者のうち、スポーツ活動を継続した者は、そうでない者に比べて小5までに鼻炎を新規発症する頻度が高かった。(4)スポーツ活動とアレルギー症状;スポーツ活動の持続は小5における鼻炎症状発現の有意なリスク要因となった。スポーツ活動は、小5時点の吸入性アレルゲン感作との関連はなかった。まとめ:現時点までの解析で、同一集団の学童期におけるアレルギー症状の変遷、その症状持続や新規発症に関連する要因の一端が明らかになった。さらにスポーツ活動のアレルギー症状発現に与える影響が明らかになった。今後さらに食習慣や食事内容、体格(特に肥満)の変化とアレルギー症状の関連性について検討し、学童期アレルギー疾患の有効な治療管理法、予防法の開発につなげる予定である。26年度が最終年度であるため、記入しない。小児科、アレルギー26年度が最終年度であるため、記入しない。本研究は今後小学5年生まで毎年行う前向きの追跡調査であり、今年度はその初年度に当たる。全対象者759名のうち645名(85.0%)からデータを得られており、充分な回収率と言える。よって、今年度に予定していた研究内容はおおむね予定通り進展していると言える。(理由)本研究は今後小学5年生まで毎年行う前向きの追跡調査であり、今年度はその3年度めに当たる。全対象者759名のうち594名(78.3%)からデータを得られており、充分な回収率と言える。(理由)
高血圧関連遺伝子多型と脳卒中発症に関するコホート研究

わが国を含むアジア諸国では欧米諸国に比べ脳卒中の発症が多く、脳卒中の遺伝要因の研究は喫緊の課題である。特にわが国では食塩の摂取量が多く、そのことが高血圧を介して脳卒中をきたす例が多いと考えられることから、特に食塩の摂取、代謝を中心とした遺伝・環境要因のアプローチが重要であると考えられる。そこで本研究では、一般集団を対象として、高血圧関連遺伝子多型を中心した候補遺伝子多型と脳卒中リスクとの関連を、遺伝-環境要因の相互作用の観点から分析し、脳卒中・虚血性心疾患発症リスクの推定を行った。遺伝子多型の分析に同意した茨城県K町の住民3,156名(一部の多型については秋田県I町の住民1,439名を含む)を対象に、食塩感受性高血圧の候補遺伝子であるアンギオテンシノーゲン(AGT)T174M、αアデュシン(ADDI)G460W、アンギオテンシン変換酵素(ACE)I/D、G蛋白質β3サブユニット(GNB3)C825T、アルドステロン合成酵素(GYP11B2)T-344C、ベータ2アドレナリン受容体(ADR2B)G16R及びQ27E、ATP結合カセットG2サブファミリー(ABCG2)Q141K遺伝子多型について分析を行った。血圧値との関連については、全対象者の分析ではいずれの多型においても有意な関連が認められなかったが、一部の多型においては食塩摂取との相互作用が認められた(食塩摂取が多い群で遺伝子多型と血圧値との問に有意な関連が認められた)。食塩摂取と血圧との相互作用が比較的強かったAGT、ADD1のリスクアレル(またはジェノタイプ)をもつ者では、食塩を多く摂取した場合、リスクアレルを有しない者と比べ、血圧の上昇(収縮期血圧5mmHg、拡張期血圧3mmHg程度)を介して、脳卒中の発症率が約1621%程度、虚血性心疾患の発症率が1013%程度高くなると推定された。一般集団を対象として、高血圧関連遺伝子多型を中心した候補遺伝子多型と脳卒中有病、発症リスクとの関連を、身体要因並びに生活習慣との相互作用を考慮しながら分析することを目的とする。そのために、日本人の住民4079歳男女1万1千人のコホート集団を対象として、prospective nested-case control studyの手法を用いて、コホート内から脳卒中の有病、発症例と、性、年齢、地域をマッチさせた対照例に対して、脳卒中発症候補遺伝子を分析し、発症との関連を分析する。また身体要因・生活習慣等の環境要因も分析し、遺伝-環境要因の相互作用の分析を行う。本年度は、遺伝子多型の分析に同意した茨城県K町の30歳以上の住民3,156名を対象に、食塩感受性高血圧の候補遺伝子であるアンギオテンシノーゲン(AGT)T174M、αアデュシン(ADD1)G460W、アンギオテンシン変換酵素(ACE)I/D、G蛋白質β3サブユニット(GNB3)C825T、アルドステロン合成酵素(CYP11B2)T-344C遺伝子多型について分析を行った。血圧値との関連については、いずれの多型も全対象者の分析では有意な関連が認められなかった。一方、脳卒中有病との関連を検討したところ、ACEのDD型(性・年齢調整オッズ比1.6倍)、ADD1のWW型(1.4倍)、GNB3のTT型(1.7倍)においてリスクを高める可能性が示されたが、有病者数(n=49)が少なく、いずれも統計学的には有意でなかった。次年度は対象地域及び分析遺伝子多型を拡大し、発症との関連や食塩摂取との相互作用を検討することにより、遺伝子多型と脳卒中との関連を精査する予定である。

血圧値との関連については、全対象者の分析ではいずれの多型においても有意な関連が認められなかったが、一部の多型においては食塩摂取との相互作用が認められた(食塩摂取が多い群で遺伝子多型と血圧値との問に有意な関連が認められた)。食塩摂取と血圧との相互作用が比較的強かったAGT、ADD1のリスクアレル(またはジェノタイプ)をもつ者では、食塩を多く摂取した場合、リスクアレルを有しない者と比べ、血圧の上昇(収縮期血圧5mmHg、拡張期血圧3mmHg程度)を介して、脳卒中の発症率が約1621%程度、虚血性心疾患の発症率が1013%程度高くなると推定された。
低分子生理活性物質の超高感度分析を目的とする新世代抗イディオタイプ抗体の創製

低分子化合物(ハプテン)の微量分析法として競合型イムノアッセイが汎用されているが,原理上,その測定感度には自ずと限界がある.しかし,抗ハプテン抗体とこれに対応する抗イディオタイプ抗体(抗Id抗体)を組み合わせて用いることで,従来不可能とされてきたハプテンの高感度な非競合型イムノアッセイ法を確立しうるものと期待される.そこで,モデルハプテンとして胆汁酸代謝物のひとつであるウルソデオキシコール酸7-N-アセチルグルコサミニド(UDCA 7-NAG)並びに11-デオキシコルチゾール(11-DC)を取り上げてモノクローナル抗Id抗体の調製を試みた.先に調製した抗UDCA 7-NAG抗体,Ab,#8,又は抗11-DC抗体,CET-M8をヘモシアニンとの結合体としてBALB/c又はA/Jマウスに反復投与し,その脾細胞をNS-1ミエローマ細胞と融合させた.その結果,いずれのハプテンについても,対応する第一抗体のフレームワーク領域を認識するαタイプ抗Id抗体及びパラトープを認識するβタイプ抗Id抗体を調製することに成功した.さらに,UDCA 7-NAGについては,得られたαタイプ抗Id抗体のAb_2-19とβタイプ抗Id抗体のAb_2-45を組み合わせて,非競合型イムノアッセイを試みた.すなわち,Ab_1#8のF(ab')_2フラグメントを吸着させたマイクロタイタープレートにUDCA7-NAG,Ab_2-45,及びビオチン標識したAb_2-19を同時に加えて室温で8時間インキュベーションした.ついで固相上のビオチンを検出するためにペルオキシダーゼ標識ストレプトアビジンを添加して更に1時間インキュベーションし,プレート上に結合した酵素の活性を吸光光度法により測定した.本アッセイ系で用量作用曲線を作成したところ,測定可能範囲はおよそ0.2500pgと極めて広く,検出限界(0点における酵素活性の標準偏差の2倍に相当するハプテン量)は130fg(220amol)で,同一の抗ハプテン抗体(Ab_1#8)を用いた競合型イムノアッセイに比べて約10倍高感度であった.現在,各抗体の添加量や添加の順序など,各種パラメーターの至適条件について検討を進めているが,さらに高感度化が可能と期待される.低分子化合物(ハプテン)の微量分析法として競合型イムノアッセイが汎用されているが,原理上,その測定感度には自ずと限界がある.しかし,抗ハプテン抗体とこれに対応する抗イディオタイプ抗体(抗Id抗体)を組み合わせて用いることで,従来不可能とされてきたハプテンの高感度な非競合型イムノアッセイ法を確立しうるものと期待される.そこで,モデルハプテンとして胆汁酸代謝物のひとつであるウルソデオキシコール酸7-N-アセチルグルコサミニド(UDCA 7-NAG)並びに11-デオキシコルチゾール(11-DC)を取り上げてモノクローナル抗Id抗体の調製を試みた.先に調製した抗UDCA 7-NAG抗体,Ab,#8,又は抗11-DC抗体,CET-M8をヘモシアニンとの結合体としてBALB/c又はA/Jマウスに反復投与し,その脾細胞をNS-1ミエローマ細胞と融合させた.その結果,いずれのハプテンについても,対応する第一抗体のフレームワーク領域を認識するαタイプ抗Id抗体及びパラトープを認識するβタイプ抗Id抗体を調製することに成功した.さらに,UDCA 7-NAGについては,得られたαタイプ抗Id抗体のAb_2-19とβタイプ抗Id抗体のAb_2-45を組み合わせて,非競合型イムノアッセイを試みた.すなわち,Ab_1#8のF(ab')_2フラグメントを吸着させたマイクロタイタープレートにUDCA7-NAG,Ab_2-45,及びビオチン標識したAb_2-19を同時に加えて室温で8時間インキュベーションした.ついで固相上のビオチンを検出するためにペルオキシダーゼ標識ストレプトアビジンを添加して更に1時間インキュベーションし,プレート上に結合した酵素の活性を吸光光度法により測定した.本アッセイ系で用量作用曲線を作成したところ,測定可能範囲はおよそ0.2500pgと極めて広く,検出限界(0点における酵素活性の標準偏差の2倍に相当するハプテン量)は130fg(220amol)で,同一の抗ハプテン抗体(Ab_1#8)を用いた競合型イムノアッセイに比べて約10倍高感度であった.現在,各抗体の添加量や添加の順序など,各種パラメーターの至適条件について検討を進めているが,さらに高感度化が可能と期待される.低分子化合物(ハプテン)の微量定量法として競合型イムノアッセイが汎用されているが,原理上,その測定感度には自ずと限界がある.しかし,抗ハプテン抗体とこれに対する抗イディオタイプ抗体を組み合わせて用いることで,従来不可能とされてきたハプテンの高感度な非競合型イムノアッセイ法を確立し得るものと期待される.そこで,モデルハプテンとして11-デオキシコルチゾール(11-DOC)をとりあげて抗イディオタイプ抗体を調製し,その諸性質に検討を加えた.目的の抗イディオタイプ抗体を得るためには,高純度の抗ハプテン抗体で動物を免役することが望まれる.そこで,先に樹立したハイブリドーマ株をBALB/cマウスに腹腔内投与して,モノクローナル抗体11-DOC抗体(CET-M8)を大量に調製した.

これを水溶性カルボジイミドによりヘモシアニトンと結合させたのち,BALB/c及びA/Jマウスに繰り返し免疫投与した.その脾細胞をNS-1ミエローマ細胞と融合させて抗イディオタイプ抗体産生株10種を確立した.得られたモノクローナル抗体10種の性質を,CET-M8抗体のF(ab')_2フラグメントとの反応性を指標とするELISAにより検討したところ,1種(Ab-BA1♯38)は,その反応性が11-DOCの添加により強く阻害されることから,パラトープを認識するβタイプ抗イディオタイプ抗体であることが判明した.他の9種についてはこうした阻害は認められず,フレームワーク領域を認識するαタイプ抗イディオタイプ抗体を推測された.これらαタイプ抗体のうち,Ab-BA1♯29とAb-AJ2♯29の2種は,そのF(ab')_2フラグメントとの反応がβタイプ抗体(Ab-BA1♯38)の添加により著しく阻害されることから,パラトープの近傍に位置するイディオトープを認識することが示唆された.これらの抗イディオタイプ抗体を活用することにより,ハプテンの超高感度非競合型イムノアッセイを構築するための普遍的な方法論を開発し得るものと期待される.低分子化合物(ハプテン)の微量分析法として競合型イムノアッセイが汎用されているが,原理上,その測定感度には自ずと限界がある.しかし,抗ハプテン抗体とこれに対応する抗イディオタイプ抗体(抗Id抗体)を組み合わせて用いることで,従来不可能とされてきたハプテンの高感度な非競合型イムノアッセイ法を確立しうるものと期待される.そこで,モデルハプテンとして胆汁酸代謝物のひとつであるウルソデオキシコール酸7-N-アセチルグルコサミニド(UDCA7-NAG)を取り上げて抗Id抗体を調製し,非競合型イムノアッセイを試みた.先に調製した抗UDCA7-NAG抗体,Ab_1#8をハプテンでアフィニティーラベルしたのちヘモシアニンとの結合体としてA/Jマウスに反復投与し,その脾細胞をNS-1ミエローマ細胞と融合させて,6種の抗Id抗体産生株を確立した.得られたモノクローナル抗体6種のうち4種はAb_1#8のフレームワーク領域を認識するαタイプ抗Id抗体で,2種はパラトープを認識するβタイプ抗Id抗体であった.これらの抗体の相互作用を検討した結果,αタイプのAb_2-19とβタイプのAb_2-45を組み合わせて用いることで,非競合型イムノアッセイが可能なことが判明した.すなわち,Ab_1#8のF(ab')_2フラグメントを吸着させたマイクロタイタープレートにUDCA7-NAG,Ab_2-45,及びビオチン標識したAb_2-19を同時に加えて室温で8時間インキュベーションした.ついで固相上のビオチンを検出するためにペルオキシダーゼ標識ストレプトアピジンを添加して更に1時間インキュベーションし,プレート上に結合した酵素の活性を吸光光度法により測定した.本アッセイ系で用量作用曲線を作成したところ,測定可能範囲はおよそ0.2500pgと極めて広く,検出限界(0点における酵素活性の標準偏差の2倍に相当するハプテン量)は130fg(220 amol)で,同一の抗ハプテン抗体(Ab_1#8)を用いた競合型イムノアッセイに比べて約10倍高感度であった.現在,各抗体の添加量や添加の順序など,各種パラメーターの至適条件について検討を進めているが,さらに高感度化が可能と期待される.
ミエリンオリゴデンドロサイト糖タンパク(MOG)抗体関連神経疾患の臨床・病態解析

昨年に引き続きミエリンオリゴデンドロサイト糖タンパク(MOG)抗体陽性神経疾患の臨床・病態・治療の解析を継続した。1)日本人のMOG抗体陽性例340例を欧米例と比較した。その結果、年齢、性別、臨床型などの分布は、人種差はなくほぼ同様だった。重症度は欧米例で失明や歩行障害の重症例が本邦例よりも多くみられた。2)我々が新たに見出したMOG抗体陽性"大脳皮質脳炎"(一側大脳皮質にFLAIR高信号がみられてんかん発作を呈する型、及び両側前頭葉内側皮質病変による対麻痺を呈する型の2型がある。)50例の臨床及び髄液所見を検討した。この大脳皮質脳炎はしばしば初発症状であり、髄液インターロイキン6濃度が著明に上昇しているが、オリゴクローナルバンドは陰性で、ミエリン塩基性タンパク濃度の上昇も見られなかった。3)MOG抗体陽性の脳生検例の病理学的解析を行った。急性散在性脳脊髄炎(ADEM)様の小静脈周囲の脱髄が本疾患に特徴的で、MOGが他のミエリンタンパクに比べて優位に脱落していた。また免疫細胞の浸潤はCD4有意だった。これらの所見は多発性硬化症やアクアポリン4抗体陽性視神経脊髄炎とも異なり、本疾患の独立性を示唆すると思われた。4)MOG抗体陽性の初発例の免疫抑制療法を継続するかどうかについては、抗体陰転化の場合は漸減中止していく、一方抗体陽性が持続する場合は1年程度は継続し、その後漸減も検討していくのが妥当と思われた。またリツキシマブ治療は再発予防に一定の効果があるが、Bリンパ球が完全に除去されていても再発する例が見られ、アクアポリン4抗体陽性視神経脊髄炎との藩王性の相違が示唆された。1)MOG抗体陽性例の340例の臨床、病態、治療の解析はほぼ終了した。2)またMOG抗体陽性大脳皮質脳炎50例の解析もほぼ終了している。MOG抗体陽性例を含めた視神経脊髄炎の疾患概念の進化やMOG抗体測定法に関する国際チームによる推奨をまとめた論文を出版した。3)MOG抗体陽性脳生検例の神経病理学的研究の論文は現在投稿中である。4)視神経脊髄絵におけるインターロイキン6受容体及びCD19に対するモノクローナル抗体の治験においてsteering committeeのメンバーとして関与していたが、昨年末に再発予防効果があることがわかり、論文を投稿中である。MOG抗体陽性例に関する解析を行う予定である。リツキシマブ治療に関する研究もまもなく投稿する予定である。上記の如く、本研究は現在ほぼ順調に進展しておりこのまま研究を継続していきたい。今後さらに本疾患の症例数を増加させて長期的な経過、治療反応性、予後を含めて解析するることができると思われる。また髄液や脳生検の検体などもさらに収集していきたい。T細胞反応やアストロサイトに障害や血液脳関門の透過性亢進に関する分子免疫病態の解析も現在進行中であり継続していく。執筆中の論文は早期に投稿していく予定である。最近注目されている、ミエリンオリゴデンドロサイト糖タンパク(MOG)抗体陽性神経疾患の臨床・病態・治療を解析した。1.本疾患259例において、男女比はほぼ1:1で、発症年齢は10歳以下から70台まで広く分布していたが、10歳、35歳、55歳あたりでの発症がやや多かった。臨床型は小児では視神経炎とADEMが多く、一部の症例は多発性硬化症(MS)と診断されていた。一方、成人は視神経炎が最も多く、一部の症例は大脳皮質脳炎だった。脊髄炎は成人に多く半数が3椎体以上の長大病変だった。MOGは成熟したミエリンのマーカーであり、本疾患におけるこのような年齢と臨床型との関係はミエリンの成熟と関連していることが推察された。MOG抗体価が低下すると再発は少なく、高値が継続する例では再発が起こりやすかった(欧州MS学会[ECTRIMS]で発表し、1200演題の中から学会最終日のクリニカルハイライトで注目すべき20題の1つとして紹介された)。2.我々が初めて報告したMOG抗体陽性“てんかん発作を呈する片側性大脳皮質脳炎"及び“対麻痺を呈する両側前頭葉内側皮質脳炎"はそれぞれ39例、10例を集めた。しばしばこの大脳皮質脳炎で初発し、その後視神経炎やADEMなどで再発していたが、非再発例もあった。また急性期にはステロイドパルス療法が有効だった。3.急性期の髄液における総合的なサイトカイン解析では、Th17を中心とするサイトカインの発現亢進が特徴的で、そのパターンは視神経脊髄炎に類似していたが、MSとは大きく異なっていた(JNNP in press)。これと一致して、MSの治療薬であるインターフェロン&szlig;の投与で再発率の低下はみられなかったが、視神経脊髄炎と同様にステロイド長期内服は再発予防に有効であると思われた。1.本疾患259例の解析は国際的にも最多の症例数であり、その結果は上記のごとく欧州MS学会で発表した際に、注目すべき演題としてクリニカルハイライトで紹介された。上記の2つのタイプの大脳皮質脳炎は、それぞれs39例と10例を集積しておりその特徴を解析し、論文執筆中で間もなく投稿する予定である。2.急性期の髄液における総合的なサイトカイン解析では、Th17を中心とするサイトカインの発現亢進が特徴的で、MSとは大きく異なっていた。

この知見は、最近J Neurol Neurosurg Psychiatry誌にacceptされた。今後本疾患の治療戦略を考えるうえで重要な知見と思われる。インターフェロン&szlig;の投与で再発率の低下はみられなかったことも上記の髄液サイトカインの結果と合わせて重要であり、論文執筆中である。3.脳生検例における神経病理学的解析も現在進行中である。昨年に引き続きミエリンオリゴデンドロサイト糖タンパク(MOG)抗体陽性神経疾患の臨床・病態・治療の解析を継続した。1)日本人のMOG抗体陽性例340例を欧米例と比較した。その結果、年齢、性別、臨床型などの分布は、人種差はなくほぼ同様だった。重症度は欧米例で失明や歩行障害の重症例が本邦例よりも多くみられた。2)我々が新たに見出したMOG抗体陽性"大脳皮質脳炎"(一側大脳皮質にFLAIR高信号がみられてんかん発作を呈する型、及び両側前頭葉内側皮質病変による対麻痺を呈する型の2型がある。)50例の臨床及び髄液所見を検討した。この大脳皮質脳炎はしばしば初発症状であり、髄液インターロイキン6濃度が著明に上昇しているが、オリゴクローナルバンドは陰性で、ミエリン塩基性タンパク濃度の上昇も見られなかった。3)MOG抗体陽性の脳生検例の病理学的解析を行った。急性散在性脳脊髄炎(ADEM)様の小静脈周囲の脱髄が本疾患に特徴的で、MOGが他のミエリンタンパクに比べて優位に脱落していた。また免疫細胞の浸潤はCD4有意だった。これらの所見は多発性硬化症やアクアポリン4抗体陽性視神経脊髄炎とも異なり、本疾患の独立性を示唆すると思われた。4)MOG抗体陽性の初発例の免疫抑制療法を継続するかどうかについては、抗体陰転化の場合は漸減中止していく、一方抗体陽性が持続する場合は1年程度は継続し、その後漸減も検討していくのが妥当と思われた。またリツキシマブ治療は再発予防に一定の効果があるが、Bリンパ球が完全に除去されていても再発する例が見られ、アクアポリン4抗体陽性視神経脊髄炎との藩王性の相違が示唆された。1)MOG抗体陽性例の340例の臨床、病態、治療の解析はほぼ終了した。2)またMOG抗体陽性大脳皮質脳炎50例の解析もほぼ終了している。MOG抗体陽性例を含めた視神経脊髄炎の疾患概念の進化やMOG抗体測定法に関する国際チームによる推奨をまとめた論文を出版した。3)MOG抗体陽性脳生検例の神経病理学的研究の論文は現在投稿中である。4)視神経脊髄絵におけるインターロイキン6受容体及びCD19に対するモノクローナル抗体の治験においてsteering committeeのメンバーとして関与していたが、昨年末に再発予防効果があることがわかり、論文を投稿中である。MOG抗体陽性例に関する解析を行う予定である。リツキシマブ治療に関する研究もまもなく投稿する予定である。上記の如く、本研究は現在ほぼ順調に進展しておりこのまま研究を継続していきたい。我々割れのグループではMOG抗体検査は年間3000検体程度行っており、今後さらに本疾患の症例数を増加させることができると思われる。また髄液や脳生検の検体などもさらに積極的に収集していきたい。細胞性免疫や分子免疫病態の解析も加えていく予定である。執筆中の論文は早期に投稿していく予定である。
光散乱トモグラフ法によるタンパク質結晶中の格子欠陥導入のその場観察

タンパク質結晶の成長機構を解明し,結晶の完全性を評価するために,レーザー光散乱トモグラフ法によって,卵白リゾチーム結晶の内部に存在する各種の欠陥の観察を行った。この結果を,表面マイクロトモグラフ法によって得られた卵白リゾチーム斜方晶単結晶の表面融解により生ずるエッチビット像と比較し,対応関係を確認した。とくに包有物とそこからの線状欠陥の発生および点欠陥分布について,両者の観察結果に良い一致をみた。また,上記観察を,成長のその場観察として行うために成長セル内に結晶を固定し,90度散乱角方向におけるトモグラフ像がえられるための装置を作成した。また,その場観察を行いやすくするために,大きな卵白リゾチーム単結晶を育成する条件と方法を探索した。その結果,結晶成長させるタンパク質溶液の対流を抑制する工夫,たとえば不均一核形成用のガラス板の挿入などが極めて有効であることが判明した。卵白リゾチームの他に,植物由来のレクチンである,コンカナバリンAの結晶育成を行い,光散乱トモグラフ法とエッチング法の観察を試みた。しかしながら,コンカナバリンAはアモリファス相を経て結晶化する特性があり,得られた結晶の完全性は低く,粒界などの巨大欠陥を含んでいるために光散乱トモグラフ法の観察には適さないことが判明した。以上の結果を総括すると,(1)結晶内部には包有物的な格子欠陥が存在する。(2)点欠陥の密度は成長とともに増加する。(3)光散乱トモグラフ像の偏光解析より,点欠陥と巨大欠陥を区別できるこのことにより,タンパク質の良質な結晶の育成に必要な基礎的条件の確立に本研究が寄与できることを示したといえよう。タンパク質結晶の成長機構を解明し、結晶の完全性を評価するためにレーザー光散乱トモグラフ法によって、卵白リゾチーム結晶の内部に存在する欠陥観察を行った。この結果を、表面マイクロトポグラフ法により、得られた卵白リゾチーム斜方晶単結晶の表面融解にともなうエッチピット像と比較し、対応関係を確認した。とくに、包有物とそこからの線状欠陥の発生および点欠陥分布について、両者の像によい一致を得た。また、上記観察を行うため、成長セル内に結晶を固定し、90度散乱角方向における観察条件でトモグラフ像が得られるための、その場観察装置を作成した。さらに、その場観察を行いやすくするため、大きな卵白リゾチーム結晶を成長させる条件を探ってみた。その結果、結晶成長させるタンパク質水溶液中の対流を防ぐことにより、大きな結晶成長が実現されることを見出した。卵白リゾチームの他に、タチナタマメ由来のコンカナバリンAについて、適当な条件下で、大きな結晶成長を実現した。今後、トモグラフ像およびエッチピット像による欠陥観察を行う予定である。タンパク質結晶の完全状を評価するために,レーザー光散乱トモグラフによって結晶中に格子欠陥が導入される様子を,成長のその場観察法により観察することが本年度の課題である.水還流型の成長セル中で,あらかじめmmサイズに成長させた卵白リゾチームの斜方晶結晶を非接触法(ガラス基板上で不均一核形成させた方法)で移動・静置させた上で,あらかじめ過飽和にしておいた溶質の析出を待って,成長過程を追跡した.その場観察で問題となる点は,(1)たんぱく質の場合成長速度が極めて遅く,「週」の単位で成長条件を一定にする必要があること,(2)光散乱トモグラフ法の難点である「表面からの散乱」が,成長過程で著しくなること,(3)散乱コントラストが弱いために,表面からの迷光との区別がつきにくいなどがある.

したがって,極めて多くの試行錯誤を繰り返したが,斜方晶結晶の,〈001〉方向の成長を速くした条件で,種結晶からひきついだ欠陥像の観察が確認された.卵白リゾチーム以外のモデルタンパク質として,コンカナバリンA結晶の光散乱トモグラフ像の観察を試みたが,アモルファス相を終えた結晶化のためと考えられるが,結晶粒界が多く,トモグラフ像ならびにエッチピット像も良好な結果が得られなかった。
小分子の活性化を指向した新規三脚型配位子とその金属錯体の合成に関する系統的研究

新規三脚型四座配位子E[C_6H_4(2-YR)]_3 [1_<EYR> : E = P, Si^-; Y = O, S, Se,CH_2S (mS); R = i-Pr (Pr), t-Bu (Bu)]を有する二価10族金属錯体を合成し,その性質を系統的に明らかにした。さらに,ジメチルパラジウム錯体[PdMe_2(1_<PSPr>)]および空配位座を有するカチオン性イリジウム錯体[IrH(1_<SimSBu>)]ClO_4の合成に成功した。これらの錯体は,反応活性であることが期待され,N_2, CO_2などの小分子との反応性に興味が持たれる。既に我々は,配位子1_<PS>(R=i-Pr)がNi^<II>,Pd^<II>とは5配位錯体を,Pt^<II>とは平面4配位錯体を安定な錯体として形成することを明らかにしている。本年度の研究において,配位子1_<PSe>(R=i-Pr),2_<PS>(R=i-Pr)の合成に成功し,これらの配位子を有する10族金属錯体を合成した。セレン類縁体である配位子1_<PSe>(R=i-Pr)に関しては,Ni^<II>とは安定な5配位錯体を形成するものの,Pd^<II>およびPt^<II>錯体は室温で不安定であり,速やかに1つのi-Pr基の脱離反応が進行して平面四配位錯体[MCl{P(o-C_6H_4Se)(o-C_6H_4Sei-Pr)_2}](M=Pd,Pt)が生成することを明らかにした。また,2_<PS>(R=i-Pr)が,Ni^<II>とは5配位錯体を,Pd^<II>,Pt^<II>とは平面4配位錯体を形成することを明らかにした。既に我々は,配位子1_<PS>(R=i-Pr)を有するパラジウム錯体[PdCl(1_<PS>)]BF_4(R=i-Pr)(3)の合成に成功している。本年度の研究において,パラジウム錯体3とMeLiとの反応により,ジメチルパラジウム錯体[PdMe_2(1_<PS)](4)を合成した。さらに,4はクロロホルム中で反応して,クロロメチルパラジウム錯体[PdClMe(1_<PS>)](5)を生成することを明らかにした。ジメチルパラジウム錯体4は,還元的脱離反応によりO価パラジウム錯体[Pd(1_<PS>)](6)を与えることが期待され,その反応性に興味が持たれる。また,2_<SiS>-H(R=i-Pr,t-Bu)と[PdCl_2(cod)]との反応においてC-Si結合の切断が進行し,パラジウム二核錯体[{[(2-RSCH_2)C_6H_4]Pd}_2(m-Cl)_2](7)が生成することを明らかにした。パラジウム錯体によるC-Si結合の切断反応に関しては,報告例が少なく,この結果は興味深い。既に我々は,配位子1_<PSe>(R=i-Pr)を有するジクロロパラジウム錯体[PdCl_2(1_<PSe>)]およびジクロロ白金錯体[PtCl_2(1_<PSe>)]が室温では不安定であり,1つのイソプロピル基の脱離反応が進行して平面四配位錯体[MCl{P(o-C_6H_4Se)(o-C_6H_4Sei-Pr)_2}](M=Pd,Pt)が生成することを明らかにしている。本年度は,これらの反応の反応速度測定による反応機構の解明について検討した。その結果,これらのイソプロピル基の脱離反応の活性化エントロピーは比較的大きな正の値をとることが明らかとなり,この反応の律速段階がEl型の反応であることが示唆された。また,これらのパラジウム錯体および白金錯体の合成反応をNaBF_4存在下-40。Cで行なったところ,いずれの場合にもイソプロピル基の脱離反応は進行せず,対応するパラジウムおよび白金錯体[MCl(1_<PSe>)]BF_4(M=Pd,Pt)が室温で安定な化合物として単離された。
ダウン症モデルマウス脳において神経細胞の産生異常が引き起こされるメカニズム

ダウン症はヒト21番染色体のトリソミーが原因で引き起こされる疾患であり、その脳では神経細胞数の顕著な低下が認められる。近年、ダウン症のモデルマウスを用いた研究により、ダウン症脳の大脳新皮質において神経細胞数が減少する仕組みが調べられているものの、その分子・細胞レベルでの理解は充分に進んでいない。本研究では、大脳新皮質を構成する興奮性の錐体細胞および抑制性のインターニューロンを生み出す異なる神経前駆細胞に焦点を当て、ダウン症モデルマウスにおける神経分化の異常のメカニズムを明らかにする。錐体細胞に分化することが運命づけられた神経前駆細胞は中間前駆細胞という細胞に変化する。中間前駆細胞は神経細胞数の決定に重要な役割を果たしているため、この細胞の挙動を調べることは、ダウン症脳における発生異常のメカニズムを理解する上で極めて重要である。本年度は、中間前駆細胞を特異的に標識できるレポータープラスミドを構築し、これを用いて中間前駆細胞の分化をin vitroおよびin vivoで解析した。その結果、中間前駆細胞の分化様式がダウン症モデルマウスにおいて変化している可能性を示唆するデータを得た。一方で、大脳新皮質を構成するインターニューロンの大半は、内側基底核原基(MGE)と呼ばれる領域における神経前駆細胞から産生される。本年度は、ダウン症モデルマウスにおけるMGE前駆細胞の分化に異常がある可能性を見出した。また、レポーターマウスを用いることによって、ダウン症モデルマウスにおけるインターニューロンを特異的に標識できる実験系を構築した。今後はこの実験系を用い、標識された神経細胞の細胞運命、および産生されたインターニューロンの形態や大脳新皮質内での配置などをダウン症モデルマウスにおいて精査する予定である。本年度はまず、着目している前駆細胞を特異的に標識する実験系を構築することができたため、概ね当初の計画通りに研究が進展していると判断できる。研究計画は予定通り進行中であるので、当初の計画に基づき、今後は前駆細胞の挙動異常を引き起こす分子基盤に迫っていく。研究が当初の想定よりも効率的に進み、実験動物を購入・飼育する費用が少なくなったため。これらの費用は、次年度の動物の購入・飼育費に充てる予定である。