学位
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獣医学博士 ( 北海道大学 )
2026/03/07 更新
獣医学博士 ( 北海道大学 )
ライフサイエンス / 生物物理学
放射線影響学会
日本酸化ストレス学会
日本光医学・光生物学会
日本生物物理学会
日本アイソトープ協会
Redox Potential of Single Octarepeat from Prion Protein with Divalent Metals
Wakako Hiraoka, Osamu Inanami, Shuhei Murakami
Free Radical Biology and Medicine 159 S23 2020年11月
Nucleoside analogs as a radiosensitizer modulating DNA repair, cell cycle checkpoints, and apoptosis. 査読 国際誌
Hironobu Yasui, Daisuke Iizuka, Wakako Hiraoka, Mikinori Kuwabara, Akira Matsuda, Osamu Inanami
Nucleosides, nucleotides & nucleic acids 39 ( 1-3 ) 439 - 452 2020年
Evaluation of mitochondrial redox status and energy metabolism of X-irradiated HeLa cells by LC/UV, LC/MS/MS and ESR. 査読 国際誌
Kumiko Yamamoto, Yoshinori Ikenaka, Takahiro Ichise, Tomoki Bo, Mayumi Ishizuka, Hironobu Yasui, Wakako Hiraoka, Tohru Yamamori, Osamu Inanami
Free radical research 52 ( 6 ) 648 - 660 2018年6月
Applications of the spin-trapping method in radiation biology 査読
Mikinori Kuwabara, Wakako Hiraoka, Osamu Inanami
Applications of EPR in Radiation Research 9783319092164 353 - 384 2014年6月
Hyper-O-GlcNAcylation inhibits the induction of heat shock protein 70 (Hsp 70) by sodium arsenite in HeLa cells. 査読
Yuri Miura, Takatoshi Sato, Yoko Sakurai, Ryo Sakai, Wakako Hiraoka, Tamao Endo
Biological & pharmaceutical bulletin 37 ( 8 ) 1308 - 14 2014年
A novel copper(II) coordination at His186 in full-length murine prion protein. 査読 国際誌
Yasuko Watanabe, Wakako Hiraoka, Manabu Igarashi, Kimihito Ito, Yuhei Shimoyama, Motohiro Horiuchi, Tohru Yamamori, Hironobu Yasui, Mikinori Kuwabara, Fuyuhiko Inagaki, Osamu Inanami
Biochemical and biophysical research communications 394 ( 3 ) 522 - 8 2010年4月
1P-015 変異マウスプリオンのpH依存性構造変化(蛋白質・構造(1),第46回日本生物物理学会年会)
Shibuya Masaki, Watanabe Yasuko, Inanami Osamu, Hiraoka Wakako
生物物理 48 S23 2008年
Identification of pH-sensitive regions in the mouse prion by the cysteine-scanning spin-labeling ESR technique. 査読 国際誌
Yasuko Watanabe, Osamu Inanami, Motohiro Horiuchi, Wakako Hiraoka, Yuhei Shimoyama, Fuyuhiko Inagaki, Mikinori Kuwabara
Biochemical and biophysical research communications 350 ( 3 ) 549 - 56 2006年11月
Comparison between sonodynamic effect and photodynamic effect with photosensitizers on free radical formation and cell killing. 査読 国際誌
Wakako Hiraoka, Hidemi Honda, Loreto B Feril Jr, Nobuki Kudo, Takashi Kondo
Ultrasonics sonochemistry 13 ( 6 ) 535 - 42 2006年9月
Confirmation of enhanced expression of heme oxygenase-1 gene induced by ultrasound and its mechanism: analysis by cDNA microarray system, real-time quantitative PCR, and Western blotting. 査読
Go Kagiya, Yoshiaki Tabuchi, Loreto B Feril Jr, Ryohei Ogawa, Qing-Li Zhao, Nobuki Kudo, Wakako Hiraoka, Katsuro Tachibana, Shin-Ichiro Umemura, Takashi Kondo
Journal of medical ultrasonics (2001) 33 ( 1 ) 3 - 10 2006年3月
Conformational change in full-length mouse prion: a site-directed spin-labeling study. 査読 国際誌
Osamu Inanami, Shukichi Hashida, Daisuke Iizuka, Motohiro Horiuchi, Wakako Hiraoka, Yuhei Shimoyama, Hideo Nakamura, Fuyuhiko Inagaki, Mikinori Kuwabara
Biochemical and biophysical research communications 335 ( 3 ) 785 - 92 2005年9月
Ca(2+)-dependent and caspase-3-independent apoptosis caused by damage in Golgi apparatus due to 2,4,5,7-tetrabromorhodamine 123 bromide-induced photodynamic effects. 査読 国際誌
Maiko Ogata, Osamu Inanami, Mihoko Nakajima, Takayuki Nakajima, Wakako Hiraoka, Mikinori Kuwabara
Photochemistry and photobiology 78 ( 3 ) 241 - 7 2003年9月
Effects of BAPTA-AM and forskolin on apoptosis and cytochrome c release in photosensitized Chinese hamster V79 cells 査読
O Inanami, A Yoshito, K Takahashi, W Hiraoka, M Kuwabara
PHOTOCHEMISTRY AND PHOTOBIOLOGY 70 ( 4 ) 650 - 655 1999年10月
Reactions and Rate Constants Between Hydrated Electrons and the Monomer and Dimer of 2-Methyl-2-Nitrosopropane Determined by the Pulse Radiolysis Method 査読
Mikinori Kuwabara, Wakako Hiraoka, Sadashi Sawamura, Meiseki Katayama
Journal of the American Chemical Society 113 ( 10 ) 3995 - 3997 1991年5月
Free-radical reactions induced by OH-radical attack on cytosine-related compounds: A study by a method combining esr, spin trapping and HPLC 査読
Wakako Hiraoka, Mikinori Kuwabara, Fumiaki Sato, Akira Matsuda, Tohru Ueda
Nucleic Acids Research 18 ( 5 ) 1217 - 1223 1990年3月
Effects of 3’-Deoxyadenosine (Cordycepin) on the Repair of X-Ray-Induced DNA Single- and Double-Strand Breaks in Chinese Hamster V79 Cells 査読
Wakako Hiraoka, Mikinori Kuwabara, Fumiaki Sato
Journal of Radiation Research 31 ( 2 ) 156 - 161 1990年
Induction of DNA double-strand breaks in Chinese hamster V79 cells by 2-chlorodeoxyadenosine 査読
Kiyoshi Tanabe, Wakako Hiraoka, Mikinori Kuwabara, Fumiaki Sato, Akira Matsuda, Tohru Ueda
Chemico-Biological Interactions 71 ( 2-3 ) 167 - 175 1989年
Evidence for the Formation of Strand-Break Precursors in Hydroxy-Attacked Thymidine 5'-Monophosphate by the Spin Trapping Method 査読
Mikinori Kuwabara, Wakako Hiraoka, Fumiaki Sato
Biochemistry 28 ( 25 ) 9625 - 9632 1989年
Modification of the Repair of Potentially Lethal Damage in Plateau-Phase Chinese Hamster Cells by 2-Chlorodeoxyadenosine 査読
Kiyoshi Tanabe, Wakako Hiraoka, Mikinori Kuwabara, Fumiaki Sato, Akira Matsuda, Tohru Ueda
Journal of Radiation Research 29 ( 3 ) 172 - 181 1988年
Sensitization of X-Irradiated Chinese Hamster V79 Cells by Derivatives of Pyrimidine Nucleosides 査読
Wakako Hiraoka, Kiyoshi Tanabe, Mikinori Kuwabara, Fumiaki Sato, Akira Matsuda, Tohru Ueda
Journal of Radiation Research 29 ( 4 ) 246 - 254 1988年
Radiation-induced response of mitochondrial energy metabolism in tumor cells
Osamu Inanami, Kumiko Yamamoto, Tomoki Bo, Tohru Yamamori, Hironobu Yasui, Wakako Hiraoka
FREE RADICAL BIOLOGY AND MEDICINE 120 S137 - S137 2018年5月
がん由来培養細胞のミトコンドリアに由来するESRスペクトルの解析
山本久美子, 酒井友里, 房知輝, 平岡和佳子, 山盛徹, 稲波修
電子スピンサイエンス学会年会講演要旨集 56th 2017年
ヒト子宮頸がん由来HeLa細胞の鉄-硫黄(Fe-S)クラスターの20K Xバンド電子スピン共鳴法による評価
山本久美子, 酒井友里, 房知輝, 平岡和佳子, 山盛徹, 稲波修
日本放射線影響学会大会抄録(Web) 60th 2017年
X線照射後のヒト子宮頸がん由来HeLa細胞におけるセミキノンラジカルおよびFe‐SクラスターのESRによる評価
山本久美子, 池中良徳, 一瀬貴大, 石塚真由美, 安井博宣, 平岡和佳子, 鵜飼光子, 山盛徹, 稲波修
電子スピンサイエンス学会年会講演要旨集 55th 156‐157 2016年11月
マウスプリオンタンパク質ヒスチジン186周辺の銅イオン結合部位に関する構造解析
稲波修, 渡辺康子, 五十嵐学, 伊藤公人, 堀内基広, 桑原幹典, 平岡和佳子
日本獣医学会学術集会講演要旨集 148th 199 2009年
Site‐Directed Spin Labeling(SDSL)法を用いたマウスプリオンタンパク質C末端領域の新たなCu<sup>2+</sup>結合構造の同定
稲波修, 渡邊康子, 平岡和佳子, 下山雄平, 稲垣冬彦, 桑原幹典, 桑原幹典
生化学 1P-0090 2007年
プリオンタンパク質C末端領域の新たなCu<sup>2+</sup>結合構造の同定
稲波修, 稲波修, 渡邊康子, 渡邊康子, 堀内基広, 堀内基広, 平岡和佳子, 下山雄平, 桑原幹典, 桑原幹典
日本獣医学会学術集会講演要旨集 144th 2007年
Site‐directed spin label(SDSL)法によるp47<sup>phox</sup>リン酸化の解析
鈴木友子, 稲波修, 稲波修, 桑原幹典, 下山雄平, 下山雄平, 稲垣冬彦, 平岡和佳子
電子スピンサイエンス学会年会講演要旨集 44th 262 - 263 2005年10月
プリオンH95‐H110領域の新たなCu(II)結合構造―Site‐directed spin‐label(SDSL)法を用いた双極子‐双極子相互作用による距離情報解析―
稲波修, 稲波修, 橋田修吉, 橋田修吉, 渡邊康子, 渡邊康子, 平岡和佳子, 下山雄平, 下山雄平, 中村秀夫, 中村秀夫, 稲垣冬彦, 桑原幹典
電子スピンサイエンス学会年会講演要旨集 44th 268 - 269 2005年10月
1P027 部位特異的スピンラベル法を用いたNADPH oxidaseのp47^<phox>サブユニットのリン酸化による構造変化の解析(蛋白質 A) 構造))
鈴木 友子, 稲波 修, 桑原 幹典, 稲垣 冬彦, 平岡 和佳子
生物物理 45 ( 1 ) S38 2005年10月
プリオンタンパク質の銅イオンの新たな結合様式
稲波修, 稲波修, 堀内基広, 堀内基広, 平岡和佳子, 稲垣冬彦, 下山雄平, 下山雄平, 中村秀夫, 中村秀夫, 桑原幹典
日本獣医学会学術集会講演要旨集 140th 208 2005年8月
ESRの応用 (I) 多形核白血球のスーパーオキシド産生能における低分子量GTP結合蛋白質の関与
小島万季, 稲波修, 鈴木恵子, 平岡和佳子, 首藤文栄, 桑原幹典
磁気共鳴と医学 7 1996年
放射線照射がミトコンドリア電子伝達系酸化還元関連分子に与える影響の電子スピン共鳴法を用いた評価
山本久美子、酒井友里、房知輝、平岡和佳子、山盛徹、稲波修
第160回日本獣医学会学術集会 2017年9月
日本ソノケミストリー学会論文賞
2007年
がん特異的代謝システムを標的とした新規セノリティックテラピー開発のための基盤研究
研究課題/領域番号:20H00443 2020年4月 - 2025年3月
日本学術振興会 科学研究費助成事業 基盤研究(A)
稲波 修, 平岡 和佳子, 安井 博宣, 平田 拓, 滝口 満喜, 岡松 優子
配分額:45110000円 ( 直接経費:34700000円 、 間接経費:10410000円 )
本年度はインビトロの培養細胞の系の実験で、以下の四つの結果が明らかとなった。
1)グルタミン要求性の強いヒト肺がんA549細胞やH460細胞では、放射線照射により、これらの細胞でのグルタミンの取り込みの増大とグルタメートの増大、すなわちグルタミナーゼの活性化を起こす事を明らかにした。さらに、グルタミン代謝阻害剤添加あるいはグルタミン欠乏培地下で培養すると治療線量レベルの放射線照射によって多くの老化様細胞死とSASPの培養液中への分泌を増強させることが可能である事が明らかとなった。
2)グルタミノリシス阻害条件下で放射線による老化様細胞死の誘発機構には活性酸素種の生成量、グルタチオン量の変化DNA損傷の量、さらにはDNA損傷に伴う伴うp53やp21、p16の発現変化などの既知のメカニズムの関与は殆ど無く、未知の機構の関与が示唆されている。
3)更にグルタミノリシス阻害条件下で放射線誘発する老化様細胞死を起こす条件で、Bcl-XL阻害剤ABT-737によって、この増大した老化様細胞死の多くはアポトーシスに変換できること、いわゆるセノリシスを起こせることを明らかにした。
4)一方では、同じ肺がん由来細胞でも786-o細胞ではグルタミン代謝阻害が老化様細胞の増強を起こさず、A549やH460細胞と同様の現象は観察されず、全ての肺がん細胞に於いて同様の機構が働いていない事も明らかとなった。また、脂質代謝阻害剤は老化様細胞増強には関与しなかった。
以上の結果はグルタミン要求性の強い肺がん細胞を中心にその亜致死レベルのグルタミノリシス阻害条件下で治療線量レベルの放射線照射をすると、多量の老化様細胞死の増大が起こす事を示しており、さらに、アポトーシス抑制因子の阻害剤で効率よく老化様細胞死をアポトーシスに変換できることが明確になった。
自己組織化ペプチドによるレドックス制御
研究課題/領域番号:20K12655 2020年4月 - 2023年3月
日本学術振興会 科学研究費助成事業 基盤研究(C)
平岡 和佳子
配分額:4030000円 ( 直接経費:3100000円 、 間接経費:930000円 )
本研究は,ペプチドの自己組織化を金属により制御することで,その構造を多様化し,金属中心とレドックス関連分子との結合・反応性を制御することで,生化学や医学への応用を目指すものである。21年度は,参加予定であった一部国外の学会がコロナ禍により実施されず,本研究に関する対面での情報収集が不足した面はあるが,web実施の国内外学会に参加することで研究内容に関する中間成果の報告を実施・情報収集を行っている。また実験の実施状況については,概ね良好であった。
本研究の研究対象試料として,神経変性性疾患に関与すると考えられているタンパク質であるプリオンタンパク質(PrP)及びアミロイドβタンパク質(Aβ),およびレドックス制御タンパク質より抽出したペプチド配列を選択し,設計・作成を行った。ペプチド-二価金属結合性についてUV-VISスペクトロスコピー,電子スピン共鳴法,CD等の各種分光学的解析を実施した。これらの結果に基づき,ペプチド-二価金属のレドックス制御に関わるアッセイ系の確立を実施した。酸化ストレス物質としては,スーパーオキシド,ヒドロキシルラジカル,過酸化水素に着目し,これらの物質のアッセイ系としては,SOD様活性化学測定系,ヒドロキシルラジカル検出のための電子スピン共鳴-スピントラッピング法,過酸化水素検出のための蛍光測定法の実施を行った。また,これらのペプチド金属結合体の毒性及び生物効果をアッセイするため,ヒトガン細胞・骨髄由来培養細胞等を用いた測定を実施中である。
以上の系を用いた手法の一部については,別途記載の国内学会・国際学会において発表を行った。
特異的金属識別機能を備えたペプチドアレイの開発と医学応用
研究課題/領域番号:23500546 2011年 - 2013年
日本学術振興会 科学研究費助成事業 基盤研究(C)
平岡 和佳子
配分額:5200000円 ( 直接経費:4000000円 、 間接経費:1200000円 )
ペプチドと金属イオンの結合は、タンパク質の自己組織化のきっかけとなる出来事の一つであり、さらには酵素反応の活性中心としても重要な機能を持っている。本研究においては、金属識別能を持つペプチドアレイの作成を目的とし、金属結合ペプチド配列を作成し、自己組織化のメカニズムと金属選択能の検出をおこなった。試料にはプリオンの金属結合部位を含むペプチドを各種用意した。分析方法としては、紫外可視吸収・蛍光分光法、円二色性偏光散乱分光法(CD)、電子スピン共鳴法(ESR)、電位差滴定法により自己組織化の判定と構造の解明を実施し、これらの配列を持つペプチドアレイの可能性とその医学的な応用性について明らかとした。
マルチプローブ型顕微超音波照射システムの開発
研究課題/領域番号:20500428 2008年 - 2010年
日本学術振興会 科学研究費助成事業 基盤研究(C)
平岡 和佳子, 崔 博坤
配分額:4940000円 ( 直接経費:3800000円 、 間接経費:1140000円 )
マルチプローブ型顕微超音波照射システムは超音波医学における新しい治療・診断技法の開発を目指した研究の一環であり、マルチプローブを備えることで、超音波による新しい生体機能の検出・診断システムを兼ね備えた診断・治療法開発装置である。本装置を用いて、新しいドラッグデリバリーシステムの開発、超音波照射と併せた微量診断システムの開発に成功した。
プリオン蛋白質構造の原子間力顕微鏡と磁気共鳴法を用いた新たな分子イメージング
研究課題/領域番号:19380172 2007年 - 2008年
日本学術振興会 科学研究費助成事業 基盤研究(B)
稲波 修, 稲葉 睦, 堀内 基広, 桑原 幹典, 浅沼 武敏, 平岡 和佳子, 下山 雄平, 平岡 和佳子, 下山 雄平
配分額:20410000円 ( 直接経費:15700000円 、 間接経費:4710000円 )
本研究はブリオン病の原因であるブリオンタンパク質の凝集体変化を新しい方法を用いて明らかにし、今後のプリオン病の病態解明や治療薬の評価方法を開発することを目的とした。このプリオン凝集体への変化を起こすには細胞内低pH器官であるエンドソームで起きることから、pHの低下が必須であると考えられていることからpH7.0の生理条件からpH4.0に変化させたときの構造変化を明らかにした。電子スピン共鳴法、ならびに原子間力顕微鏡を用いて家族性プリオン病でよく見られる変異体プリオンD177NはpH4.0、変性下に置くことで変異を持っていない野生型よりも効率よく線維状の凝集体が起きることが示され。凝集の引き金となる領域がタンパク中心部のβシート付近にあることが明らかとなった。今回の結果はプリオン病の原因タンパク質の構造変化を明らかにしただけでなく、今回用いた新たな方法はプリオン関連病の治療薬の評価系に用いることが可能であると考えられる。
生物用リアルタイム観測型スポット照射超音波システムの開発
研究課題/領域番号:18500352 2006年 - 2007年
日本学術振興会 科学研究費助成事業 基盤研究(C)
平岡 和佳子, 崔 博坤, 近藤 隆
配分額:3870000円 ( 直接経費:3600000円 、 間接経費:270000円 )
本研究は、リアルタイム観測の可能なミクロエリアへのスポット照射型の超音波照射システムの開発を目的とした。本研究で作成したシステムは、培養細胞などに顕微鏡下の観察野内で超音波をスポット照射し、細胞内の機能性試薬などを活性化することで、超音波による薬物活性化の効果などをリアルタイムで観察することを可能とする。
初年度である平成18年は、リアルタイム観測システム全体を構築し、顕微鏡下で1MHzから10MHzまでの周波数可変照射が可能となり、出力等についても良好な結果を得た。実際に顕微鏡下での超音波強度は、KI法、カロリメトリー法、ハイドロフォン等で測定比較することで算出した。しかしながら、より正確な強度測定法については、今後も検討を行い、生体を対象とした場合の正確な超音波エネルギー吸収量を引き続き求めていく必要がある。
最終年度である平成19年は超音波活性化化合物として、各種の光反応性ケージド化合物を用いて、顕微鏡下での超音波照射による試薬の活性化とさらには培養細胞中での活性化の可能性について検討をおこなった。顕微鏡下での活性化反応については、超音波強度が不足して成功しなかったが、各種の光反応型ケージド化合物において、超音波槽内での活性化には成功した。今後は、集束型の照射プローブの形状の改良と、さらにはバースト波やパルス波を有効に用いるなどの工夫が必要と考えられる。生体試料への影響を調べることを目的として、接着型・浮遊型の培養細胞を用い、超音波照射による細胞内の活性酸素生成の様子をリアルタイム観測することに成功した。また、1MHzから10MHzまでの各周波数の超音波は、診断や治療に広く用いられているため、その安全面の見積りを実施した。強度測定においてやや信頼性は低いものの、本研究を通じて、細胞致死性を指標とした安全性評価の基本を確立した。
神経因性疼痛モデルのfMRIによる可視化と獣医領域での痛み治療の基礎研究
研究課題/領域番号:17580275 2005年 - 2006年
日本学術振興会 科学研究費助成事業 基盤研究(C)
丹羽 光一, 浅沼 武敏, 平岡 和佳子, 浅沼 武敏, 北村 直樹, 丹羽 光一
配分額:3500000円 ( 直接経費:3500000円 )
近年、ヒトにおける痛み応答に関与する部位には、PETとfMRIによる研究から、第二体性感覚野、島皮質、anteriorcingulatedcortex(ACC:前帯状皮質)、反対側の第一体性感覚野および視床部が関与する事が知られるようになった。興味あることに、allodyniaなどの異常な痛みに対してACC領域以外の領域では血流量やfMRI-BOLD信号が上昇するのに対してACC領域では血流量やBOLD信号が低下することがある。さらに、ACC領域では痛みの強さや場所に関連した血流量の変化は起こらず、痛みによる不快感や嫌悪感などの「感情」に関する応答が起こる事が知られている。本研究では、研究代表者らが確立したラット脳痛み評価法を用いて、ヒトACCに該当するラット脳cingulatecortex(CG)領域におけるホルマリン刺激に対する痛みに対する評価を刺激後24分間と比較的長く観察することにした。ホルマリン刺激を行った全ての個体において、第一体性感覚野領域のBOLD信号は、刺激直後から2分間の間にピークを迎えていた。その後、観察された24分後までBOLD信号は低下することなく4-5%程度のBOLD信号の増加を示していた。興味あることに、CG領域での時間変化は実験群の半数以上において、ホルマリン刺激後1分半程度にピークを示し、9%程度の信号上昇が観察され、刺激後7分から8分にかけて信号が低下し2%以下に一度低下した。その後、BOLD信号は上昇し刺激後14分まで続き、刺激後16分から再度信号は上昇し、観察時間の24分まで4%以上の信号上昇が観察された。第一体性感覚野領域でのBOLD信号は刺激後直ぐにピークを迎え、BOLD信号に観察された24分間に大きな変化がないことから、ヒトの脳ACC領域に対応するラット脳CG領域は痛みの表現型そのものと考えることができる。第一体性感覚野などの体性感覚野領域は痛みの場所を特定し、ACCやCG領域では痛みに起因する感情的評価、つまり不快感や嫌悪感などの感情を表現していると考えることができる。事実、無麻酔下でホルマリン刺激に対する応答が完全に消失するが、fMRI実験においても第一体性感覚野においてわずかに反応が見られてもCG領域ではモルヒネの効果が無くなったと考えられる15分頃から2%以上のBOLD信号の上昇が確認されるまで、刺激後に特に応答が観察されないことからも推察でき。モルヒネ投与下でのホルマリン刺激において第一体性感覚野領域で刺激後5分までに僅かな反応が観察されたことは、第一体性感覚野領域では痛みの不快感よりも刺激の場所認識を行っていると想像される。第一体性感覚野領域のみのBOLD-fMRI法は正しく動物の痛みを表現していないのかもしれない。今回実験を行った群において、CG領域で特異な反応が観察された。ホルマリン刺激後、2分程度まではCG領域において信号変化は観察されなかったが、刺激2分後からBOLD信号は低下し初め、16分後には一度信号低下は戻ろうとするが、観察された24分後までcG領域のBOLD信号は低下し続けた。神経活動の上昇とBOLD-fMRI信号の上昇は等しいと考えられているが、現在までのところ、必ずしも等しいとは考えられていない。神経活動の増加により、局所的な酸素消費量の増加がおこり、デオキシヘモグロビン量がオキシヘモグロビン量を凌駕する。もし、血流量が一定な場合、神経活動の活発化の影響でMRI信号は低下することは十分に予想できる。しかしながら、多くのfMRI研究においては、神経活動の増加により局所の血流量が増加するため、神経活動によって発生したデオキシヘモグロビン量を上回るオキシヘモグロビン量が十二分に供給されるため、MRI信号は増加する。炎症性疼痛の後期における痛みはCG領域で強く起こっていることを示している。ラット脳におけるCG領域を評価する系の確立は、「痛み」に対する理解を深める事が期待出来る。
実験動物頭部のファンクショナルMRIによる痛覚のビジュアリゼーション
研究課題/領域番号:17658126 2005年 - 2006年
日本学術振興会 科学研究費助成事業 萌芽研究
桑原 幹典, 稲波 修, 平岡 和佳子, 浅沼 武敏
配分額:3600000円 ( 直接経費:3600000円 )
近年、ヒトにおける痛み応答に関与する部位には、PETとfMRIによる研究から、第二体性感覚野、島皮質、anterior cingulated cortex(ACC:前帯状皮質)、反対側の第一体性感覚野および視床部が関与する事が知られるようになった。興味あることに、allodyniaなどの異常な痛みに対してACC領域以外の領域では血流量やfMRI-BOLD信号が上昇するのに対してACC領域では血流量やBOLD信号が低下することがある。さらに、ACC領域では痛みの強さや場所に関連した血流量の変化は起こらず、痛みによる不快感や嫌悪感などの「感情」に関する応答が起こる事が知られている。本研究では、ヒトACCに該当するラット脳cingulate cortex(CG)領域におけるホルマリン刺激に対する痛みに対する評価を刺激後24分間と比較的長く観察することにした。ホルマリン刺激を行った全ての個体において、第一体性感覚野領域のBOLD信号は、刺激直後から2分間の間にピークを迎えていた。その後、観察された24分後までBOLD信号は低下することなく4-5%程度のBOLD信号の増加を示していた。興味あることに、CG領域での時間変化は実験群の半数以上において、ホルマリン刺激後1分半程度にピークを示し、9%程度の信号上昇が観察され、刺激後信号が2%以下に一度低下した。その後、刺激後16分から再度信号は上昇した。第一体性感覚野領域でのBOLD信号は刺激後直ぐにピークを迎え、BOLD信号に観察された24分間に大きな変化がないことから、ラット脳CG領域は痛みの表現型そのものと考えることができる。第一体性感覚野などの体性感覚野領域は痛みの場所を特定し、ACCやCG領域では痛みに起因する感情的評価(不快感や嫌悪感)を表現していると考えることができる。今回実験を行った群において、CG領域で特異な反応が観察された。神経活動の上昇とBOLD-fMRI信号の上昇は等しいと考えられているが、現在までのところ、必ずしも等しいとは考えられていない。神経活動の増加により、局所的な酸素消費量の増加がおこり、デオキシヘモグロビン量がオキシヘモグロビン量を凌駕する。炎症性疼痛の後期や疼痛などの慢性痛における痛みはCG領域で強く起こっていることを示唆していることが可視化された。
時間分解分子振動スペクトル観測による超音波キャビテーション下反応の解明
研究課題/領域番号:16560044 2004年 - 2006年
日本学術振興会 科学研究費助成事業 基盤研究(C)
崔 博坤, 平岡 和佳子, 斎藤 繁実
配分額:3100000円 ( 直接経費:3100000円 )
超音波キャビテーションによって発生する気泡の圧壊から生ずる発光現象を解明するため、発光スペクトルの測定、ラマン散乱法による分子振動スペクトル測定を行った。超音波周波数110kHz用の振動子・石英セルからなる試料部、インピーダンス整合器を製作し、電力をモニターすることによりキャビテーション発生に最適な振動条件を決定した。超音波出力を熱的に測定する場合、試料の溶存気体量に影響されることが明らかになった。
最も発光が強い条件下でラマン散乱測定を行った。OH伸縮振動のスペクトルに注目し、超音波オフの場合のスペクトルとの差分をとると、3500カイザーにわずかな差が観測された。これがOHラジカルからのスペクトルだとすれば、初めてOHラジカルを実時間で観測したことになるが,その確証は得られなかった。そこで,ソノルミネセンススペクトルの解明に重点を移した。アルゴンガス飽和した水からの発光3スペクトル測定を行い、ORラジカルからの310nm,290nm,340nmピークを観測することができた。これ1はOHラジカルの電子・振動準位間遷移を考慮することによって説明された。アルゴンガス飽和した水にエタノールを混合し(最高濃度100mM)、ソノルミネッセンススペクトルの濃度変化を観測した。発光スペクトルの積分値は濃度とともに指数関数的に減少する。310nmでのOHラジカルの発光ピークは積分値よりも急速に消光する。これはアルコール分子が気泡内で蒸発してOHラジカルやホットスポットにより分解され、気泡温度が減少するためである。超音波周波数1MHzの実験では、アルコールがより顕著に影響することがわかった。SDS界面活性剤を混ぜた水溶液からのソノルミネッセンスは,超音波パワー,周波数に依存する。これはSDS分子・気泡間移動速度の影響であることを明らかにした。また,NaCl水溶液からのNaD線を観測し,Na原子発光が気泡内で起こることを解明した。
皮膚生理ホメオスタシスのための超音波療法の開発
研究課題/領域番号:16500324 2004年 - 2005年
日本学術振興会 科学研究費助成事業 基盤研究(C)
平岡 和佳子, 崔 博坤, 近藤 隆
配分額:3100000円 ( 直接経費:3100000円 )
皮膚生理ホメオスタシスは皮下組織構造の正常な維持と皮下分裂細胞の正常なターンオーバーによって維持されているが、紫外線などの皮膚への物理的刺激や皮膚環境の変化は、これらの皮膚生理を乱し、皮下組織にダメージを与える。本研究は、メラニン形成を指標として皮膚恒常性の維持に寄与する超音波療法を開発することを目的とし、装置の作成、評価をおこなった。
1.周波数可変型超音波発生装置の作成:PZT素子をとりつけた水槽型照射容器に、増幅器(IWATSU, SG-4105)・アンプ(NFHSA4101)を接続することにより、1〜7MHzに共振を持っ照射装置が得られた。
2.高周波超音波の細胞への影響:作成した装置の安全性を見積もるために、培養細胞の増殖能に対する超音波の影響を調べた。ヒト胸膜浸出液より取り出したヒト組織球性リンパ腫細胞であるU937細胞を無菌的に超音波照射し、印加電圧と、照射時間の違いによる細胞の増殖能を比較検討した。以上から、細胞死を指標としたときの、治療における安全限界線量を算出することが可能となり、1〜3MHzの照射における治療の際の危険性と効力を、あわせて評価することが可能となった。
3.超音波によるチロシナーゼ酵素の不活性化:メラニン生成に関わるチロシナーゼ酵素活性に対する超音波の照射効果を検討した。1MHzの超音波を照射すると、強度に比例して、チロシナーゼ触媒反応に抑制効果が現れることを明らかとした。
4.チロシナーゼ不活化における活性酸素の効果:OH・のスカベンジャーであるD(-)マンニトールを用いた実験では、OH・は超音波照射によってもたらされるチロシナーゼ活性低下の主たる原因ではない事を明らかとした。
結論:高周波の超音波照射によるメラニン形成酵素の不活性化における超音波周波数と超音波強度の作用スペクトルは、実際の治療における線量効果と安全性の両面において、周波数および強度の選択に重要な情報である。高周波超音波を用いた皮膚治療の安全性と効力の総合的な基礎データとして有用性が高いと考えられる。今後、本研究結果を発展させ、実際の治療に使用可能な装置の開発と、治療法の確立を目指していく予定である。
家畜におけるエンドトキシンショック時の血中No代謝物の測定法の確立とその臨床方法
研究課題/領域番号:07660416 1995年
日本学術振興会 科学研究費助成事業 一般研究(C)
平岡 和佳子, 首藤 文栄
配分額:2200000円 ( 直接経費:2200000円 )
基礎的実験として、単離マクロファージを用いて、各種サイトカインを用いた刺激により発生するNOの細胞毒性や細胞分化における役割を解析した。実験に用いたClostridium botulium exoenzyme C3(C3)はsG蛋白質(Small molecular weight GTP-binding proteins)のひとつであるRhoをADP-リボシル化することによって、不活化することが知られている。このC3がインターフェロンガンマによるNOの生成に関与するかどうかを観察した結果、Rhoがインターフエロンガンマによって誘発される、iNOSの遺伝子発現に関わっていることがあきらかとなった。
これらの系におけるNOの検出系としては、NOの代謝物であるところのNO^<2->+NO^<3->の定量測定法として、グリース反応が用いられているが、この方法は、感度が低く、実際に血清中のNOを測定することは困難であると思われる。我々は、グリース反応よりも、検出感度が高いと報告されている2,3-ジアミノナフタレン(DAN)を用いての、蛍光光度法によるNOの検出と、N-メチル-D-グルカミンジチオカルバメート鉄錯体を用いたESR-スピントラッピング法を比較検討した。DANによるNOの検出限界は、ほぼ、グリース反応の50倍、スピントラッピング法では、10倍の検出感度が得られた。
また、実際のニトロシルチオールの特異抗体の作成については、抗原として、内因性の物質として牛血清アルブミン、さらにはほ乳動物体内には存在しないヘモシアニンを用いそれぞれ、NO飽和水に溶解してニトロ化を行った。現在、これらの物質を用いて兎に免疫し、ニトロ化タンパク質の特異抗体の精製をおこなっており、今後ニトロ化タンパク特異抗体を用いて、感染を受けた家畜の血清中のニトロ化タンパク質の定量をおこなっていきたい。
透過投影X線顕微鏡による培養細胞観察への生体染色法の導入
研究課題/領域番号:04780280 1992年
日本学術振興会 科学研究費助成事業 奨励研究(A)
平岡 和佳子
配分額:900000円 ( 直接経費:900000円 )
活性酸素が関わる情報伝達
資金種別:競争的資金
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