ごあいさつ
本財団は、1990 年に株式会社コーセーの創業者小林孝三郎により設立され、コスメトロジー（化粧品科学）の確立と発展をめざして研究助成活動を展開してまいりました。今日まで本財団がこの活動を滞りなく継続できましたことは、多くの関係者の皆さまのご理解とご協力によるものと心より感謝申し上げます。
コスメトロジーは、医学、生命科学、物理学、化学、心理学、社会学など幅広い学問領域が基盤となって、これら様々な専門分野の研究者が一堂に集って化粧品分野の研究テーマに取り組むことで体系づけられてきたといえます。
本財団の使命はそのセンターとしての役割を果たすことであり、これまで助成した研究テーマも、化粧品の新素材や物性評価など工学的なテーマから、皮膚の健康や美容のための皮膚科学、化粧品の安全性、さらには化粧心理や化粧文化など多岐にわたります。
32 冊目となる今年の研究報告書は、2021 年度から 2022 年度に助成を受けられた研究者 38 名の研究報告を収載しています。また、昨年の第 34 回表彰・贈呈式
でコーセーコスメトロジー奨励賞を受賞された山田勇磨北海道大学大学院薬学研究院教授の受賞講演録を掲載しています。
皆さまには、この研究報告書 COSMETOLOGY 誌をご高覧いただきまして、
コスメトロジーの更なる発展に向けてご活用いただければ幸いです。
引き続き、本財団はコスメトロジー分野の独創的で発展性ある研究テーマを積極的に支援してまいります。
今後とも皆さまの温かいご理解とご協力をお願い申し上げます。

2024 年 9 月
公益財団法人 コーセーコスメトロジー研究財団
理事長

小林

一俊

目

次

■ごあいさつ■コーセーコスメトロジー奨励賞受賞記念講演
・ミトコンドリアを標的とするナノカプセル型機能性化粧品の開発･･･････････････････････････････････ 3
北海道大学大学院薬学研究院

山田勇磨■コスメトロジー研究助成報告
Ⅰ．素材、物性に関する分野
・･NMR 及び Cryo-TEM 併用によるエマルション中の化粧品原料の分散・溶解状態の定量的評価基盤の確立････････････････････････････････････････････････････････ 10
千葉大学大学院薬学研究院 植田 圭祐
・･フォトニックウォーターコスメティクス：ほとんど水からなる色材化粧品･････････････････････････ 17
東京農工大学 内田 紀之
・･進化分子工学によるデザイナー炭化水素生合成経路の開発･･･････････････････････････････････････ 20
早稲田大学先進理工学部応用化学科 梅野 太輔
・･ガス透過性金型による高溶解型無痛ナノマイクロニードルの開発･････････････････････････････････ 26
富山県立大学大学院工学研究科 竹井 敏、山岸 里緒、三浦 早耶香
・･ペプチドマトリックスを用いた化粧品香料の超高感度センシング･････････････････････････････････ 33
東京工業大学 田中 祐圭・･ヒアルロン酸・コラーゲンのナノ粒子化による新規皮膚浸透促進技術の開発とそのメカニズムの解明･････ 37
佐賀大学 徳留 嘉寛・･肌温度感受性を有する細胞増殖因子送達ナノ粒子の開発･････････････････････････････････････････ 41
広島大学大学院医系科学研究科 長瀬 健一
・･微少血管系の多機能イメージングによる皮膚特性・機能の評価･･･････････････････････････････････ 45
山陽小野田市立山口東京理科大学工学部機械工学科 中道 友・･多量体タンパク質のサブユニット間相互作用を利用した新規機能性ハイドロゲルの構築と･･薬剤徐放システムへの活用････････････････････････････････････････････････････････････････････ 52
真島 剛史
奈良先端科学技術大学院大学先端科学技術研究科物質創成科学領域
・･化粧品基材に利用可能なペプチド界面活性剤のバクテリア合成系構築･････････････････････････････ 58
名古屋工業大学大学院工学研究科 水野 稔久・･新規枝作り酵素による高保湿剤としての多分岐グルカンの合成と構造・物性解析･･･････････････････ 66
東京工業大学生命理工学院 八波 利恵
・･ペプチドの革新的合成････････････････････････････････････････････････････････････････････････ 72
中部大学 山本 尚
Ⅱ．生体作用、安全性に関する分野
・･表皮電位を指標とした皮膚バリア光治療法の時空間的評価･･･････････････････････････････････････ 76
東京都立大学システムデザイン学部機械システム工学科 阿部 結奈
・･皮膚細胞ゲノムのメチル化測定による加齢マーカーの開発･･･････････････････････････････････････ 82
東海大学医学部 今西 規

− II −

・･タイトジャンクションが角層形成に及ぼす影響の解明･･･････････････････････････････････････････ 86
岐阜大学大学院医学系研究科皮膚科学 岩田 浩明
・･ペプチドビーズを用いた反応速度論による迅速・詳細なアレルギー感作試験法の開発･･･････････････ 90
甲南大学フロンティアサイエンス学部 臼井 健二
・･かゆみを引き起こす pathogenic code の同定と治療基盤の開発････････････････････････････････････ 93
かずさ DNA 研究所オミックス医科学研究室 遠藤 裕介
・･ヒト特有の表皮セラミド合成経路および生理機能の解明･････････････････････････････････････････ 97
北海道大学大学院薬学研究院 大野 祐介
・･上皮での炎症性サイトカイン産生を担う新規分子群の役割とそれを制御する化合物の探索･･････････ 101
熊本大学大学院生命科学研究部免疫学講座 押海 裕之
・･紫外線による細胞老化と光老化を繋ぐ分子基盤の解明･･････････････････････････････････････････ 105
公益財団法人東京都医学総合研究所基礎医科学研究分野 笹沼 博之
・･加齢による皮下脂肪萎縮の分子基盤の解明･････････････････････････････････････････････････････ 109
国立大学法人東海国立大学機構名古屋大学環境医学研究所 菅波 孝祥
・･新規アレルギー反応制御分子 Ly6G による皮膚ホメオスタシス維持機構の解明･････････････････････ 114
金沢大学医薬保健研究域薬学系 鈴木 亮
・･T 細胞のステムネスを標的とした、乾癬治療法の研究･･････････････････････････････････････････ 119
慶應義塾大学医学部 竹馬 俊介
・･触覚を痒覚に変換するアロネーシス・パスウェイの分子神経基盤の解明と治療法の開発････････････ 125
順天堂大学大学院医学研究科環境医学研究所・順天堂かゆみ研究センター 冨永 光俊
・･経皮曝露されたナノ粒子の存在様式変化の理解と毒性発現を適切に解析・予測するための試験法の提案･･････････････････････････････････････････････････････････････････････････････ 127
和歌山県立医科大学薬学部 長野 一也
・･全光学的手法を用いた老化皮膚における力学特性変化の解析････････････････････････････････････ 131
徳島大学ポスト LED フォトニクス研究所 長谷 栄治・･優れた安全性・安定性を有する経皮吸収型イオン液体の創製とコスメトロジー素材への応用････････ 136
和歌山県立医科大学薬学部薬剤学研究室 福田 達也
・･角質層バリア形成および金属アレルギー発症におけるスプラバシンの機能解明････････････････････ 141
浜松医科大学皮膚科学講座 本田 哲也
・･皮膚角化細胞の老化を防ぐ脂質分子種の網羅的探索とその分子機構･･････････････････････････････ 145
慶應義塾大学薬学部 前川 大志
・･転写因子 Nrf3 を標的としたシミ予防研究への HIV-1 プロテアーゼ阻害剤リポジショニング･････････ 149
同志社大学生命医科学部医生命システム学科遺伝情報研究室 和久 剛
Ⅲ．精神、文化に関する分野
・･生活行動および心の健康が皮膚の性状・バリアに与える影響の解析研究･･････････････････････････ 156
理化学研究所生命医科学研究センター免疫器官形成研究チーム 川崎 洋
・･化学療法中の乳がん患者へのメイクアップ指導による QOL 向上の検討･･･････････････････････････ 160
九州大学大学院 消化器・総合外科 茂地 智子
・･顔面の皮膚血流に及ぼす加齢と運動習慣の影響･････････････････････････････････････････････････ 162
早稲田大学スポーツ科学学術院 林 直亨

− III −

・･コスメティック産業集積地発展における社会構造、多様なアクターの協働、支援制度に関する分析･･･････ 168
同志社大学 藤本 昌代
・･三次元顔認証スマホアプリによる表情筋トレーニング／ストレッチの客観的指標の導入と末梢性顔面神経麻痺後遺症予防リハビリへの応用･･････････････････････････････････････････････ 174
産業医科大学医学部耳鼻咽喉科・頭頸部外科 堀 龍介
・･毛根細胞を用いた統合失調症発症予測因子の探索･･････････････････････････････････････････････ 181
東北大学大学院医学系研究科 前川 素子
・･サブプレートニューロンから紐解く美意識の起源･･････････････････････････････････････････････ 184
公益財団法人東京都医学総合研究所 丸山 千秋
・･顔形態の社会的シグナルとしての役割･････････････････････････････････････････････････････････ 188
奈良女子大学研究院生活環境科学系 横山 ちひろ
Ⅳ．コスメトロジー研究助成を受けて・･････････････････････････････････････････････････････････････ 196■学術集会支援助成、国際交流助成・･････････････････････････････････････････････････････････････････ 219
■付

録

事業報告書

････････････････････････････････････････････････････････････････････････････････････ 229

2023 年度

研究助成を受けられた方々 ････････････････････････････････････････････････････････････ 231

役員一覧･･････････････････････････････････････････････････････････････････････････････････････ 234− IV −

第 34 回表彰・贈呈式

コーセーコスメトロジー奨励賞受賞講演（パレスホテル東京・2023年11月30日）

ミトコンドリアを標的とするナノカプセル型
機能性化粧品の開発
北海道大学大学院薬学研究院 教授

山田勇磨

やまだ・ゆうま・北海道大学薬学部総合薬学科卒業（2003年）、同大学院薬学研究科修士・博士課程を経て博士（薬学）取得（2008年）。2016
年より北海道大学大学院薬学研究院准教授、2023年より現職。
・ドラッグデリバリーシステム（DDS）を中心とする研究・教育に従事。ルカ・サイエンス株式会社（ベンチャー企業）科学顧問（兼業）、創発的研究支援事業（JST）創発研究者（兼任）。
・北海道科学技術奨励賞（2017年）、日本酸化ストレス学会学術奨励賞（2018年）、日本核酸医薬学会奨励賞（2018年）、米国
薬剤師会エバート賞（2022年）ほか受賞。

本日は栄えあるコーセーコスメトロジー奨励賞を授与しPorter を見いだすことに成功し、細胞を用いた検証実験なてくださり、選考委員の先生方、財団の関係者の皆様に心どを進めてまいりました。こちらがその一例ですが、緑色

より御礼申し上げます。本日は受賞対象に選出いただいたの蛍光標識をほどこした MITO-Porter を細胞に振りかけミトコンドリアを標的とするナノカプセル型機能性化粧品

ますと、細胞内で多くの緑の輝点が観察され、さらに赤色の開発についてお話をさせていただきたいと思います。

に染色したミトコンドリアと重なり合った黄色の輝点も観ミトコンドリアは細胞の中で様々な機能を有するオルガ
ネラとして注目されておりまして、革新的疾患治療の実現察されたことから、MITO-Porter が細胞のミトコンドリ
アに集積できるということを確認しております。

やライフサイエンスの発展に加えて美容・健康の維持についても注目を集めているオルガネラです。
ここに示すような様々な事業を実現する
ためにはミトコンドリアを標的としたドラッグデリバリーシステム DDS が必要
不可欠となります。ミトコンドリアは 2層の膜構造を有しており、送達する分子の物性やサイズを制限するため、高次構造を有する分子、疎水性を有するような分子の送達は難しい状況にありました。
私たちはミトコンドリア標的型のナノカプセルとしてリポソームの研究を進め、こちらに示す「MITO-Porter」というコンセプトを立案しました。MITOPorter は送達したい薬物をナノサイズのカプセルに内封し細胞に導入、ミトコン
ドリアにアクセスした後に膜融合を介して薬物をミトコンドリア内に送達するため、送達する薬物の物性やサイズを制限
しない DDS が可能になるというふうに考えました。
細胞内で動いているミトコンドリアは活発に融合と分裂を繰り返しております
ので、膜融合を介する戦略がうまくワークすると考えました。
100 種以上の組成の中からミトコン
ド リ ア と 融 合 し や す い 組 成、MITO-−3−

これまでにタンパク質、核酸、難水溶性分子など、多種コスメトロジー研究報告 Vol. 31, 2023

多様な分子のミトコンドリア送達を報告し、がん治療、遺ました。大谷翔平さんが CM で「リポソーム」といっている

伝子治療などのナノ医薬品の研究開発というものを中心にのを聞いて感動しました。それでもうできているから、も研究を進めてまいりました。このような中で 2018 年度のう応募した申請研究でやることはないのじゃないかと思わ

コスメトロジー研究助成に応募させていただき、幸運なこれるかもしれませんが、研究室でリポソームを作るときとに採択していただいて、私たちにとっては初めてとなるは 1 mL とか 10 mL のスケールで、頑張っても 100 mL なん

MITO-Porter を活用した美容研究に挑戦する機会を与えですけれども、実用化したいと思ったら、L、tL の単位でていただきました。この応募申請の中では、皮膚細胞のミつくらなければならない。なので、これまでは医薬品開発

トコンドリアに作用して ATP 産生能や代謝能を亢進させのシーズができたとしても、つくり方から大量にスケール

ること、またミトコンドリアで産生される余剰の活性酸素を除去する抗酸化能を獲得するナノカプセル、カプセル型の機
能性化粧品の開発を最終の目標に据えました。
送達するためのナノカプセルとしては先ほど申し上げた MITO-Porter を用
いて、送達する分子としましては ATP
産生の補酵素であり、抗酸化能を有す
るコエンザイム Q 10 を用い、コエンザイム Q 10 MITO-Porter の 構 築、 培 養 細 胞を用いた細胞内動態の観察、ミトコン
ドリア細胞機能の機能評価の順に研究を進めました。この申請に先立ちまして、2015 年にコエンザイム Q 10 を内封した MITO-Porter の開発を進めておりました。こちらは肝臓虚血障害モデルのマウスにコエンザイム Q 10 を肝臓のミトコンドリアに送達し、虚血再灌流障害
時の活性酸素を抗酸化能で除去するという戦略です。こちらに肝臓障害マーカ
ー ALT 値を示しています。通常、障害をかけただけのものですと、非常に高い
ALT 値が観察されますが、コエンザイム Q 10 MITO-Porter を用いますと減少することを見いだしています。このようなことがありましたので、リポソーム、ナノカプセルを使ってコエンザイム Q 10 を用いることで、化粧品にも応用できないかと考えて検討を進めてまいりました。
リポソームはもともと医薬品として市販されているものも多く、ドキソルビシ
ン封入リポソームなどが有名です。その中でも化粧品分野ではコーセー様が日本で初めてのリポソーム型化粧品コスメデ
コルテを開発されていたので、リポソー
ムとコエンザイム Q 10、ミトコンドリアというのは非常に化粧品にとっても親和性が高いんじゃないかというふうに考え−4−

コーセーコスメトロジー奨励賞受賞講演「アシル CoA 合成酵素 ACSVL4/FATP4 による皮膚バリア形成機構」

アップしなければならないという実用化への壁がありました。このような壁を超える方法としてマイクロ流体デバイスを使って大量調製しようと考えて申請をさせていただきました。それが 2018 年なんですが、そのころはマイクロ流体デバ
イスといわれても何を言っているんだろうと思われる方が多かったと思うんです
けれど、2020 年に開発された mRNA ワ
クチン、mRNA 含有 LNP はこのマイク
ロ流体デバイスの原理を活用しています。
なので、今、結構認知度は上がってはきているんですが、この手法を使って難水
溶性分子を封入しようということにトライしました。

ております。さらに恩恵としましては粒子が小さくなりま

その基本的な原理としてはアルコール希釈法という古典したので、従来法と比べてマイクロ流体デバイスで調製し的な方法を使っています。脂質はアルコールのような有機た粒子が細胞の中で動きやすくなったので、ミトコンドリ

溶媒中では単分子で存在できますけれど、これを希釈してアにも多く集積できるようになりました。さらに肝虚血再いくと単分子ではいられなくなって、疎水部分の足を向け

灌流障害のモデルでやった実験をもう一度、今度は薬剤て頭を外に向けてこのようなディスクの構造をつくりま

障害性の実験でやりましたが、粒子を小さくすることです。どんどん希釈していくと、この状態でもエネルギー的

肝臓の血管のすき間から粒子を漏れやすくする工夫がでに不安定な粒子になります。ゆっくり希釈すると大きな粒きましたので効果も抜群に上がり、ATL 値が先ほどは 30

子、速く希釈すると小さな粒子ができるのですが、人間が％ほど抑えていたんですけれども、新型の MITO-Porter

やると希釈のスピードがガタガタになってしまうので小さを使うと ALT 値を 90 ％値に下げることに成功し、肝臓のい粒子と大きい粒子が混ざって不均一になってしまうとい

組織障害がなくなることを確認しました。これを今年のう問題があります。また、人間が希釈するには限界がある

Scientific Reports に紹介させていただいて、コーセーコス

ので、小さくするにも限界があります。ここでマイクロ流

メトロジー奨励賞の対象論文に選んでいただきました。プ

体デバイスという手法を使って、迅速に攪拌して希釈しよ

レスリリースなどもさせていただいて、yahoo ニュースなうと考えた人たちがいて、私たちは北海道大学工学部の渡どでも紹介していただいています。

慶次
（とけし）
教授、真栄城（まえき）
准教授がオリジナルでちょうど時間になりましたが、最後にコスメトロジー研設計されたマイクロ流体デバイス・iLiNP を使って粒子調

究助成の採択者の皆様方にメッセージを、ということでし製を試みました。こちらの流路は、脂質溶液と緩衝液を流たので、僭越ながら一言述べさせていただきたいと思いまし、この邪魔板構造を通過する際に高速に攪拌させるといす。2018 年には、（いま）私がこのすばらしい賞を受賞しう原理になっています。従来法のエタノール希釈法と比べているとは夢にも思っておりませんでした。制度すら知らるとマイクロ流体デバイスを用いて調製した方が、粒子径なかったというところであります。ただ、そのときに採択が非常にシャープになります。あと流路を 1 個ではなく集していただいた研究を、機能性ナノカプセルという形で化積化することができて連続に運転することができますので、

粧品開発につなげたいなというふうに強く思いました。そチップ 1 個でラボでつくっているものを実用化したいと思

れまではなかなか美容研究をする機会を与えていただけ

えば、集積化して連続で流せばいいということになるので、なかったので、しっかりその研究を全うしたいなと思った

ラボレベルと実用化レベルと一直線につながることになりからです。5 年たちまして私はここにいます。コロナ禍でます。核酸では先行して 10 年ほど前からトライされてい大変なときもありましたが、学生の皆さんの努力もあって、たのですが、実は、難水溶性分子、コエンザイム Q 10 のよ

非常にいい研究ができました。この機会を素敵な出会いとうなものでは報告はありませんでした。

思って「きれい」に貢献できる研究を継続したいと思っていまずここから着手しているんですが、割愛して結果だけますし、可能性は無限大だと思っています。受賞された皆を申しますと、（今までは）頑張ってつくっても 100 nm 程さんの「きれい」への健闘を祈念させていただいて、私の話度の粒子だったんですが、マイクロ流体デバイスを使うことさせていただきたいと思います。本日はありがとうござとで 50 nm クラスまでダウンサイジングすることを成功し

いました。

−5−

●
Ⅰ．素材、物性に関する分野
Ⅱ．生体作用、安全性に関する分野
Ⅲ．精神、文化に関する分野
Ⅳ．コスメトロジー研究助成を受けて●NMR 及び Cryo-TEM 併用によるエマルション中の化粧品原料の分散・溶解状態の定量的評価基盤の確立
千葉大学大学院薬学研究院

植田圭祐

This study aimed to investigate the effect of different types of oil used in emulsions on the supersaturated dissolution
behavior and liquid-liquid phase separation (LLPS) of active ingredients. Labrafil® M 1944 CS (M1944, hydrophiliclipophilic balance (HLB): 9.0) and LabrafacTM PG (PG, HLB: 1.0) were used as oils with different hydrophobicity.
Fenofibrate (FFB) was used as a model active ingredient that is poorly water-soluble. Cryo-TEM observations showedemulsion droplets less than 20 nm in diameter and FFB-rich droplets ranging from several tens nm to over 100 nm indiameter in each emulsion. 1H NMR analysis indicated that M1944 had minimal impact on the molecular environment of
the FFB-rich phase. In contrast, the distribution of PG into the FFB-rich phase in the PG emulsion changed the molecularenvironment of the FFB-rich phase. This change reduced the chemical potential of the FFB-rich phase and, consequently,
the FFB concentration dissolved in the bulk water. The present study clarified that LLPS of FFB occurs even in emulsions,forming the FFB-rich phase. The LLPS behavior of FFB varied depending on the type of oil used in the emulsion. Highlyhydrophobic PG was liable to partition into the hydrophobic active ingredient-rich phase and reduce the concentration of
the active ingredient dissolved in the bulk water. To improve the absorption of active ingredients in supersaturation-forming
emulsion formulations, it is important to consider the effect of emulsion components on the LLPS of the active ingredient.

１．緒

ション構成成分と適応部位の相性や、エマルション構成成

言分と有効成分の相溶性等によって変化する。しかし、有効

エマルションは化粧品や医薬品有効成分の吸収性や使用成分の吸収性を最大化するためのエマルション設計指針は感の向上等を目的として、様々な用途に用いられている。

未だ確立されておらず、製品開発は依然トライ＆エラーの

近年では脂質製剤の一種である自己乳化型マイクロエマル

状況である。これはエマルション中における、有効成分のション製剤（SMEDDS 製剤 : Self-microemulsifying drug

分子状態について十分な評価基盤が確立されていないため

delivery system）が広く研究されている。SMEDDS 製剤である。例えば、水中油（O/W）型のエマルションを例には oil、surfactant、co-surfactant で構成される脂質製剤で挙げると、有効成分は水相及び油相中に分配することに加あり、水との接触により自己乳化し、マイクロエマルシ

えて、界面活性剤により形成されたミセル中にも分配する。

ョン（Microemulsion, ME）を形成する 1 - 2）。ME は一般的

過飽和形成型の製剤において有効成分濃度が非晶質溶解度なエマルションのように水や oil 等の 2 種類の液体を含むに達すると、有効成分は単分子状態でバルクの水中に溶解

一方、oil が直径 100 nm 以下の膨潤ミセルとして水溶液にすることができずに水相と有効成分濃縮相に相分離を起こ

分散した熱力学的に安定な分散系である。ナノサイズ化にすことが報告されている。この現象は液―液相分離（LLPS）

よる液滴の表面積の増大により、有効成分が効率的に水中と呼ばれる 4）。有効成分濃縮相は有効成分のリザーバーとに放出される。このような利点から難溶性成分の吸収性改して機能する一方、バルクの水中に溶解した有効成分濃度

善において SMEDDS 製剤の有用性が示されている。また、は非晶質溶解度で維持されるため、過飽和形成による吸収

近年では過飽和形成型の SMEDDS 製剤が有効成分の更な性向上は LLPS により制限される 5）。エマルション中でもる吸収改善を目的として研究されている 3）。過飽和形成型

同様に有効成分濃度がある一定の濃度以上になるとバルクの SMEDDS 製剤ではバルクの水中に溶解した有効成分濃の水相から有効成分が LLPS を起こすと考えられるが、oil度が結晶溶解度以上に到達しており、受動拡散による吸収を含むエマルションにおける有効成分の LLPS 現象についを効果的に改善する。

ては十分な研究が行われていない。
そこで本研究では、SMEDDS 製剤構成成分が有効成分

エマルションからの有効成分の吸収は、一般的にエマルの過飽和溶解挙動に及ぼす影響の評価を目的として、核Development of quantitative evaluation
methodology of cosmetic ingredients inemulsions by combined use of NMR
and Cryo-TEM

磁気共鳴法（NMR）及び極低温透過型電子顕微鏡（cryoTEM）を組み合わせた、エマルション中の有効成分の分散・溶解状態の定量的評価技術確立を目的とした検討を行った。

Keisuke Ueda
Graduate School of Pharmaceutical Sciences, Chiba University− 10 −NMR 及び Cryo-TEM 併用によるエマルション中の化粧品原料の分散・溶解状態の定量的評価基盤の確立

２．方とにより SMEDDS 製剤を得た。調製した SMEDDS 製剤に法

対して難水溶性モデル有効成分として Fenofibrate（FFB）

2 . 1 . 試料調製を加え、完全に溶解させることで FFB 封入 SMEDDS 製®

Oil と し て 疎 水 性 の 異 な る Labrafil M 1944 CS剤を調製した。FFB 未封入 SMEDDS 製剤及び FFB 封入（M 1944 , Hydrophilic-Lipophilic Balance（HLB）= 9 . 0） 及

SMEDDS 製剤を PBS に分散させることにより ME を調製

び LabrafacTM PG（PG, HLB=1 . 0）を用 いた。Surfactant

した。同様の調製法により、oil を含まない HCO 40 ミセルとし て NIKKOL HCO- 40（HCO 40 , HLB=12 . 5)及 び co-溶液及び oil、surfactant を含まない blank 溶液も調製した。

®

surfactant として Transcutol P を そ れ ぞ れ 用 い た。Oil,

調製した各試料の組成を Table 1 に示す。

surfactant, co-surfactant を秤量し、40 ℃にて混合するこ

Table 1 Composition of samples（unit: g）．FFB dose in FFB-loaded samples represents in parentheses.

− 11 −

コスメトロジー研究報告 Vol. 32, 2024

2 . 2 . Cryo-TEM 測定

液滴の形成が示唆された。加えて、PG 濃度が最も高い PG

JEM- 2100 F を 用 い て、 加 速 電 圧 120 kV で cryo-TEM

ME（oil 0 . 1）の cryo-TEM 画像中においても FFB 濃縮相に由来する液滴が認められたことから、今回調製したすべ測定を行った。

ての PG ME において、見かけの FFB 非晶質溶解度は FFB

1

2 . 3 . 溶液 H NMR 測定

仕込み濃度（1000 µg/mL）以下であることが示唆された。

JNM-ECZ 600（14 . 1 T）を用いて 1 H NMR 測定を行った。
DANTE presaturation による水消しを用い、37 ℃におい

更に、PG 含量の増加に伴い FFB 濃縮相液滴のサイズが小さくなったことから、PG の共存が FFB 濃縮相液滴サイズに影響を及ぼすことが認められた。

1て H NMR スペクトルを取得した。

３．結 果

3. 2.

1

H NMR 測定による分子状態評価

3 . 1 . Cryo-TEM による FFB 封入 ME の形態評価

Fig. 3 に は FFB 封 入 M 1944 ME の 1 H NMR ス ペ ク

M 1944 ME（oil 0 . 01） 及 び M 1944 ME（oil 0 . 02） でトルにおける FFB の芳香環プロトン部分の拡大図を示

は、直径約 20 nm の膨潤ミセル由来の液滴に加えて直径す。M 1944 濃度が 0 . 03 % 以下の FFB 含有 M 1944 ME の

150 nm 程 度 の 大 き な 粒 子 が 観 察 さ れ（Fig. 1）、FFB 濃NMR スペクトルにおいては、水相に溶解した FFB 及び縮相の形成が示された。また、FFB 封入 M 1944 ME（oilFFB 濃縮相に由来するピークがそれぞれ認められ、FFB

0 . 03）で は 20 nm 程 度 の膨潤ミセルに加えて 100 nm 程が M 1944 ME 中において FFB 濃縮相を形成したことが示

度の FFB 濃縮相液滴と考えられる粒子が観察された。一された。波形分離により得られた各相の FFB のピークの方、M 1944 ME（oil 0 . 05）及び M 1944 ME（oil 0 . 1）では、面積値から水相及び FFB 濃縮相中に存在する FFB 量を算

直径 20 nm 程度の膨潤ミセルのみが観察された。これら出した（Fig. 4 a）。M 1944 含量の増加に伴い水相中の FFBの 結 果 か ら、M 1944 ME（oil 0 . 05）及 び M 1944 ME（oil濃度が増加し、FFB 濃縮相量が減少した。この結果か

0 . 1）中では仕込み FFB すべてが膨潤ミセル中に可溶化さら、FFB 濃縮相存在下における ME 中の FFB 濃度、すな

れ、FFB 濃縮相が形成されなかったと考察した。すなわ

わち見かけの非晶質溶解度は M 1944 の増加に応じて増加

ち、これらの溶液中における見かけの FFB 非晶質溶解度することが示された。また、M 1944 濃度が 0 . 05 % 以上のは FFB 仕込み濃度（1000 µg/mL）以上であることが示唆

M 1944 ME では溶解 FFB 濃度が仕込み FFB 濃度と同様のされた。

値となり、すべての FFB が ME 中に溶解した状態である

FFB 封入 PG ME について cryo-TEM 測定を行った結ことが確認された。

果、 直 径 10 ~ 20 nm 程 度 の 膨 潤 ミ セ ル に 加 え て 直 径 約

FFB 濃縮相中に由来する FFB ピークのケミカルシフ

50 ~ 100 nm 程度の粒子が観察され（Fig. 2）、FFB 濃縮相

トは M 1944 濃度に依存せず一定であった（Fig. 3）。更に、

Fig. 1 Cryo-TEM images of FFB-loaded M1944 ME. The arrows indicate FFB-richphases.

− 12 −NMR 及び Cryo-TEM 併用によるエマルション中の化粧品原料の分散・溶解状態の定量的評価基盤の確立

Fig. 2 Cryo-TEM images of FFB-loaded PG ME. The arrows indicate FFB-richphases.

Fig. 3 1H NMR spectra of aromatic region of FFB in FFBloaded M1944 ME.

NMR スペクトルにおいて認められた M 1944 ピークの面積値から算出した FFB 封入 M 1944 ME の水相に存在する
M 1944 量は仕込み M 1944 量と一致しており、ほぼすべての M 1944 が水相に存在することが確認された（Fig. 4 b）。
以上の結果から、M 1944 の添加は FFB 濃縮相中の FFB の

Fig. 4（a）Dissolved FFB in aqueous phase and phaseseparated FFB concentrations calculated by the FFB peakarea.（b）M1944 concentration in aqueous phase.

分子環境に影響を及ぼさないことが示された。
Fig. 5 に FFB 含有 PG ME の 1 H NMR スペクトルにおける FFB の芳香環プロトン部分の拡大図を示す。PG 濃度められた。一方、PG 含量の増加に伴い、FFB 濃縮相に由が 0 . 05 % 以下の PG ME においては、溶解 FFB に由来す

来するピークが低磁場シフトし、PG ME（oil 0 . 1）のスペ

るピーク及び FFB 濃縮相に由来するピークがそれぞれ認

クトルにおいては各相の FFB ピークの波形分離が行えな− 13 −

コスメトロジー研究報告 Vol. 32, 2024

Fig. 5 1H NMR spectra of aromatic region of FFB in FFBloaded PG ME.

かった。しかし、cryo-TEM を用いた解析より、FFB 含
有 PG ME（oil 0 . 1）中においても FFB 濃縮相の形成が示されていることから、PG ME（oil 0 . 1）の NMR スペクトル中では FFB 濃縮相に由来するピークが水相に溶解した
FFB ピークと重なっていると考察した。Fig. 6 a には波形分離により得られたピークの面積値より算出した水相及びFFB 濃縮相中の FFB 量を示す。水相及び FFB 濃縮相中のFFB 量は PG 仕込み量を変化させてもほとんど一定であった。この結果から、FFB 濃縮相存在下における水相中のFFB 濃度、すなわち見かけの非晶質溶解度は PG 濃度にかかわらずほぼ一定であることが示唆された。
先にも述べたように FFB 濃縮相に由来する FFB ピー
クは PG 量の増加に伴い大きく低磁場シフトした（Fig. 5）。
また、NMR 測定結果の解析から、一部の PG が FFB 濃縮相に分配していることが示されており、PG の混合によりFFB 濃縮相の分子環境が変化したことが示された。NMR

Fig. 6（a）Dissolved FFB in aqueous phase and phaseseparated FFB concentrations calculated by the FFB peakarea.（b）PG concentration in aqueous phase.（c）Weightratio of PG to FFB in FFB-rich phase（n = 3, mean ± S.D.）．

スペクトル上の PG ピークの面積値から水相及び FFB 濃縮
相中の PG 量を算出した結果（Fig. 6 b）
、水相及び FFB 濃縮相に存在する PG 量は共に PG 含量の増加に伴って増加４．考した。FFB 濃縮相量及び FFB 濃縮相中に分配した PG 量

察から FFB 濃縮相中の FFB に対する PG の質量比を算出しFig. 7 には各 ME 中における FFB 分散状態の模式図を示た結果（Fig. 6 c）
、PG 仕込み量の増加に伴い、FFB 濃縮相

す。M 1944 ME 中では M 1944 濃度の増加に伴い可溶化さ中の PG 比率が増加することが示された。従って、PG 仕込

れる FFB 量が増加し、見かけの FFB 非晶質溶解度が上昇

み量の増加に伴う FFB 濃縮相への PG 分配量の増加によりした。一方、NMR 測定結果より、FFB 濃縮相の分子環境

FFB 濃縮相の分子環境がより大きく変化し、FFB 濃縮相

は M 1944 の共存により変化しないことが示された。以上

中の FFB ピークがより低磁場側へシフトしたと考察した。

の結果から、M 1944 ME 中のバルクの水中の最大 FFB 濃
度は FFB 本来の非晶質溶解度（~ 4 . 5 µg/mL）で一定となり、− 14 −NMR 及び Cryo-TEM 併用によるエマルション中の化粧品原料の分散・溶解状態の定量的評価基盤の確立

Fig. 7 Schematic illustration of FFB dissolved state in（a）M1944 ME and（b）PG
ME.

FFB 濃縮相の形成が認められた M 1944 濃度範囲では膨潤に伴い FFB 濃縮相中に分配した PG 量が増加し、バルクのミセルに可溶化された分だけ溶解有効成分濃度（= 見かけ

水中に溶解可能な最大 FFB 濃度が減少したと考えられた。

の非晶質溶解度）が上昇したと考察した。一方、M 1944

PG 濃度依存的にバルクの水中に溶解した FFB 濃度が低下

濃度 0 . 05 % 以上の ME 試料では FFB 濃縮相が形成されてした結果、膨潤ミセルによる可溶化作用が PG 濃度依存的おらず、本試験で用いた FFB 仕込み濃度（1000 µg/mL）に増加したにもかかわらず、見かけの FFB 非晶質溶解度が ME 中における見かけの非晶質溶解度に到達していないが PG ME 中において一定になったと考察した。

ことが示された。

５．総

一方、PG ME では PG 含量にかかわらず、水相に溶解し括た FFB 量がほとんど変化せず、すべての系において FFBNMR を用いた解析により ME 中に用いる oil が有効成

濃縮相形成が認められた。M 1944 ME と比較して PG ME

分の過飽和溶解挙動に大きな影響を及ぼすことが示されは FFB の可溶化作用が弱いことが示されている一方、ミた。M 1944 の添加は FFB のバルクの水中における過飽和

セル溶液と比較して PG ME（oil 0 . 1）中において FFB 溶解

度を低下させるリスクは小さかった一方、M 1944 濃度が度が改善していることが示されており、少なくとも PG 添

高い場合、M 1944 の強い FFB 可溶化能力によって、バル加により FFB 可溶化作用は強くなっていると推察される。

クの水中における FFB 過飽和度は低下することが示され

一 方、FFB 封 入 PG ME の NMR 解析 より、PG は FFB 濃

た。一方、PG の添加は PG の FFB 濃縮相中への分配によ

縮相に分配することが示されている。有効成分濃縮相へのり FFB の到達可能な最大過飽和度を直接的に低下させた。

添加剤成分の分配は有効成分濃縮相中の有効成分の化学ポ

このようにエマルション中のオイルは有効成分の過飽和溶

テンシャルを低下させ、有効成分濃縮相と平衡状態にある解挙動や LLPS 挙動に大きな影響を及ぼし、分子状態評価

バルクの水中にフリーで溶解する有効成分濃度を減少させに基づく最適なエマルション組成選択が、ME を活用したることが報告されている

6 - 7）。PG ME では PG 含量の増加

吸収改善において重要であると考えられた。本研究より、− 15 −

コスメトロジー研究報告 Vol. 32, 2024

エマルション中の有効成分の分散状態の定量的評価におけ

４）G. A.Ilevbare, L. S. Taylor Liquid‒liquid phaseseparation in highly supersaturated aqueous solutions

る NMR の有用性が示された。

of poorly water-soluble drugs: Implications for謝辞

solubility enhancing formulations. Cryst. Growth Des.
1497-1509, 2013.
13（4），

本研究を遂行するにあたり、ご援助を賜りました公益財
団法人コーセーコスメトロジー研究財団に深く感謝申し上５）A. S. Indulkar, Y. Gao, S. A. Raina，G. G. Z. Zhang,
L. S. Taylor Exploiting the phenomenon of liquid­

げます。

liquid phase separation for enhanced and sustained（引用文献）

membrane transport of a poorly water-soluble drug.

１）C. W. Pouton Formulation of self-emulsifying drug

Mol. Pharm. 13（6）, 2059-2069, 2016.

delivery systems. Adv. Drug Deliv. Rev. 25（1），47-58,６）K. Ueda, D. E. Moseson, V. Pathak, L. S. Taylor
Effect of polymer species on maximum aqueous phase

1997.
２）R. Neslihan Gursoy, S. Benita Self-emulsifying drugsupersaturation revealed by quantitative nuclear

delivery systems（SEDDS）for improved oral delivery

magnetic resonance spectroscopy. Mol. Pharm. 18（3）,of lipophilic drugs. Biomed. Pharmacother. 5 8（3），1344-1355, 2021.
７）N. S. Trasi, L. S.Taylor Thermodynamics of highly

173-182, 2004.
３）H. D. Williams, N. L. Trevaskis, Y. Y. Yeap, M.

supersaturated aqueous solutions of poorly water-

U. Anby, C. W. Pouton, C. J. H. Porter Lipid-basedsoluble drugs--Impact of a second drug on the solution

formulations and drug supersaturation: harnessing

phase behavior and implications for combination

the unique benefits of the lipid digestion/absorption

products. J. Pharm. Sci. 104（8），2583-2593, 2015.

pathway. Pharm. Res. 30（12），2976-2992, 2013.

− 16 −

フォトニックウォーターコスメティクス：ほとんど水からなる色材化粧品
東京農工大学内田紀之

The periodic microstructures selectively reflect light and show vivid colors (structural colors) despite the absence of dye
molecules. Currently, we have intensively investigated the possibility of creating highly ordered dynamic photonic crystals
composed almost entirely of water by utilizing charged nanosheets. In this context, we accidentally discovered photonic
structures (photonic water) that can be prepared simply by dispersing plant-derived phospholipid in water. Conventional
photonic structures have low biocompatibility because the majority of the dispersion consists of colloidal particles, which
are reflective bodies for achieving structural colors. Our photonic water is a colloidal dispersion consisting almost entirelyof water (>98%), which quickly loss the structural color when sprayed on the skin. This means that the photonic water is
expected to have high biocompatibility. When the subcutaneous permeability and biocompatibility of this photonic water
was systematically evaluated, it was revealed that, unlike conventional photonic structures, it has a high potential for use incolor cosmetics.

１．緒ォトニック構造体（フォトニックウォーター）を構築するこ言とを偶然発見し、その応用研究を行っている。このフォト

周期的な微細構造は光を選択的に反射させ、色素を含まニックウォーターはほとんど水（> 98 %）からなるコロイド

ないにも関わらず鮮やかな色を呈する
（構造色）
。このよう

分散液であり、皮膚に散布すると速やかに脱色する。保湿なフォトニック結晶は光の性質を操る究極のツールであり、剤や日焼け止めなどの化粧品は着色していると皮膚に塗布

次世代光学材料の最有力候補である。しかし、「結晶」のした際に皮膚が着色汚れを起こすため、従来透明または白

名前が示す通り、数百 nm 周期の高秩序構造でなければな色である。リン脂質ナノシートは皮膚に塗布する前は鮮やらないため、通常は固体材料で構成される。フォトニック

かな色材として働くが、皮膚に塗布後にはナノシートの特結晶の研究は、格子のサイズや方向が変わらない（変えら

殊な形状を利用した化粧品成分として振る舞うため、上記

れない）ことを前提として発展してきた。また、一つの課の問題を解決する色材化粧品として有望な材料モチーフで題として、構成される材料はほとんどの場合、人工の有機ある。本研究課題ではこのほとんど水からなるフォトニッ

物か金属であり、環境調和性が低く、大量生産が困難であク構造体の設計、および色材化粧品への応用を目的としたった。一方で自然界には、細胞質などの流体よりなる動的（図 1）。

なフォトニック結晶を巧みに使う生物（熱帯魚やカメレオ

2．方ンなど）が存在する。彼らは、環境に応答して自らの体色を高速かつ自在に変化するなど、静的な固体に基づく人工法

2 . 1. リン脂質ナノシートの皮下浸透性評価のフォトニック結晶では到底不可能な、動的フォトニック

皮下浸透性を評価するため、ラットの皮膚を採取し、そ機能を発揮する。もし、このような生体現象を模倣し、水れをフランツディフージョンセルに設置した後、皮膚上にのような流体を主体に、高秩序の動的フォトニック結晶を

ナノシートのサンプルを添加して拡散によって皮膚に浸透構築できれば、従来のフォトニック結晶では想定すらされさせることでその浸透挙動を評価した。

ていなかった特性が実現され、フォトニクス分野の基礎・応用両面に破壊的イノベーションをもたらすことは間違い

２. 2 . リン脂質ナノシートの生体親和性評価ない。最近、筆者は植物由来のリン脂質を水に分散させる

生体親和性を評価するため、リン脂質ナノシートをがんだけでナノシート状の集合構造を形成し、構造色を示すフ細胞に投与し、その際の細胞毒性を評価した。その後、リン脂質ナノシートをマウスに尾静脈投与し、その際の血中動態を調べた。

Photonic water cosmet ics: coloredcosmetics consisting almost entirely of
water
Noriyuki Uchida
Affiliation Tokyo University of Agriculture
and Technology

３．結

果

リン脂質ナノシートの経皮浸透性を評価するため、まず始めに蛍光性の NBD で修飾されたリン脂質ナノシートの調整を行った。ホスファチジルエタノールアミンに対して− 17 −

コスメトロジー研究報告 Vol. 32, 2024

図１ リン脂質ナノシートフォトニックウォーターの特徴：❶水々しさを保証する高含水性、❷皮膚の着色汚れを防ぐ脱色性、および色材化粧品への応用

NBD-F を作用させることで NBD ラベル化されたリン脂質を合成し、これをリン脂質ナノシートの調整段階において混合することで、蛍光ラベル化リン脂質ナノシートの調整後行うことができた。次に、蛍光ラベルされたリン脂質ナノシートの分散液をフランツセル上のマウスの皮膚に投与し、24 時間後にサンプル皮膚の切片サンプルを作成し、蛍光顕微鏡観察を行った結果を図 2 に示す。位相差顕微鏡
画像において、角質層に由来するひだ状の組織と共に、繊図２ 蛍光性のリン脂質ナノシートを皮下に投与した際の明視野
顕微鏡画像（左）、および蛍光顕微鏡画像（右）

維質な表皮組織を確認することができる。さらに、同じ場
所の蛍光顕微鏡観察を行ったところ、驚くべきことに、角質層だけでなく、角質層を突破して表皮層にまで浸透したが確認された。これは、従来のリン脂質ナノシートと異な、リン脂質ナノり、本研究のリン脂質ナノシートにおいては速度論的に安シートが皮膚バリアとして機能する角質層を突破して浸透定なゲル相のリン脂質膜を構成要素としているためである

していることが確認された。このような高い皮下浸透性はと考えられる。このリン脂質ナノシートの構造安定性は生

従来のリン脂質集合体であるリポソームやミセルなどでは体内の希釈条件下においても、ミセルなどの細胞毒性を示

実現できない機能であり、本研究課題のリン脂質ナノシー

す傾向がある集合構造へと構造転移しないことを示しておトが経皮投与剤として有望であることが示唆された。また、り、体内に取り込まれたリン脂質ナノシートの安全性を示

リン脂質ナノシートはその疎水性の膜中に薬剤成分を封入す結果であった。実際、リン脂質ナノシートの分散液をがさせることができる。そこで筆者らは化粧品成分として知ん化した線維芽細胞である 3 T 3 細胞に投与し、CCK アッられるフラーレンをリン脂質ナノシートに封入し、同様にセイによりその細胞毒性を評価したところ、ほとんど細経皮投与を行ったところ、フラーレン内包リン脂質ナノシ

胞毒性を示さないことが確認された 3）。さらに、実際の生ートの場合も高い経皮浸透性が確認された。これはリン脂

体内におけるリン脂質ナノシートの生体適合性を評価する

質ナノシートが化粧品成分や薬剤を皮下組織へと送達する

ため、リン脂質ナノシートを蛍光性の Cy 5 d でラベル化し、ためのキャリア材料として有望であることを示していた。

その分散液をマウスの尾静脈に投与した後、血中動態を in

次に、リン脂質ナノシートの生体親和性を評価するた

vivo 共焦点レーザー顕微鏡によって経時追跡を行った。そめ、まず始めに、リン脂質ナノシートの分散液（2 . 0 wt%）の結果、リン脂質ナノシートは球状のリポソームと比較しに対して希釈操作を行い、どのような構造変化が起こるのて、凝集することなく均一な分散液として血中を流れる様か調べた。リン脂質ナノシートは一般的に熱力学的に不安子が観察され、リン脂質ナノシートが体内に取り込まれた定な集合構造であり、粒子状のミセルや中空状のリポソー

場合も有害な効果が低いことが示唆された。

リン脂質ナノシートの蛍光が観察され

1 , 2）

ムに容易に構造転移することが知られており、生体機能性

４．考

材料の応用が妨げられてきた。しかしながら、筆者らのリ察

ン脂質ナノシートの場合、0 . 2 wt% という非常に低い濃度

筆者はリン脂質ナノシートが高い皮下浸透性を示したのによってもナノシート状の集合構造が維持されていることは以下のことが理由であると考えている。皮膚組織は細胞− 18 −

フォトニックウォーターコスメティクス：ほとんど水からなる色材化粧品

図 3 リン脂質ナノシートの形状効果を利用した皮下浸透性：ナノシートは皮膚組織の狭い間隔よりも薄いため、高い浸透性を示す。小さいナノ粒子は皮膚表層の細胞に取り込まれ、大きなナノ粒子は皮膚組織の間隙を通過するのが困難が密に敷き詰められた（10 nm 以下の間隙）バリア性の高い

５．総角質層に覆われた組織であり、ミセルのような微粒子は組括織の表層で細胞に取り込まれてしまう一方、ベシクルは通本研究課題においてはリン脂質ナノシートの経皮浸透挙

常 50 nm 以上の粒子であるため、効果的な皮下浸透性は期動と生体親和性に関する評価を行った。実際、リン脂質ナ待できない。それに対し、リン脂質ナノシートはその極薄

ノシートは従来の球状のリポソームや粒子状のミセルと比の形状（4 nm 以下の厚さ）から、皮膚の狭い間隙を通過し較して高い皮下浸透性を示すと共に、細胞毒性の低さやマて、皮膚組織へと浸透することができるため、リン脂質ナウスに投与した際の安全性などが確認された。リン脂質ナノシートが高い皮下浸透性を実現できる。過去に筆者らのノシートのフォトニック構造から生じる構造色とリン脂質他の研究グループにおいてもリン脂質ナノシートの経皮浸

ナノシートが有する保湿作用などの機能を組み合わせるこ

透性を評価した研究が報告されている。しかしながら、そとで、将来的に新しいタイプの化粧品が生み出されると期

れらの研究においては、リン脂質ナノシートがその形状効待される。

果から経皮浸透性を示すものの、皮膚組織内で系が希釈されることにより、リポソームへと構造転移してしまい、角（引用文献）質層の途中までしか浸透しない材料であった。それに対し、

1） Noriyuki Uchida*, Masayoshi Yanagi, Hiroki

本研究課題のリン脂質ナノシートは形状効果に加え、高い

Hamada* “Transdermal delivery of anionic phospholipid

希釈安定性を有している。このため、皮下組織に浸透した

nanoparticles containing fullerene” Nat. Prod.

後もナノシートの形状が維持され、高い経費浸透性を示しCommun. 2022, 17, DOI: 10. 1177/1934578X221078444.

たと考えられる。より詳細な比較実験が必要となるものの、

2） Noriyuki Uchida*, Masayoshi Yanagi, Hiroki

実際、本研究課題の研究結果はリン脂質ナノシートの形状

Hamada* “Bicelle composed of 1,2-dipalmitoyl-

効果を利用した高い皮下浸透能を示唆する結果である。今sn-glycero-3-phosphatidylcholine and sodium

後、リン脂質ナノシートの表面修飾などを行うことで、よcholate” Nat. Prod. Commun. 2 0 2 2, 1 7, DOI: 1 0.

り長い時間皮下組織に滞在する材料を設計することができれば、化粧品を始めとする様々な生体機能性材料へと応用

1177/1934578X221092702.
3） Yuichiro Takagi, Noriyuki Uchida* Yasutaka

することができると考えている。

Anraku, Takahiro Muraoka “Stabilization of bicelles
using metal-binding peptide for extended blood
circulation” Chem. Commun. 2022, 58, 5164‒5167.

− 19 −

進化分子工学によるデザイナー炭化水素生合成経路の開発
早稲田大学先進理工学部応用化学科

梅野太輔

Squalene and squalane are compounds in demand in many industries, from ointments, health foods, special lubricants,
nutrients and pharmaceuticals to biofuels, as well as in many cosmetics as a skincare ingredient due to its excellent
emulsifier performance and outstanding stability. Highly efficient and stable microbial production is required as a highly
efficient and sustainable supply method for these compounds. However, squalenes maintain a large C30 skeleton, and thecells had to be disrupted to extract the squalene from the cells, resulting in the contamination of countless impurities in theextract. In this study, we developed a system to synthesise mini-squalenes was created, for enabling the hyperproduction ofsqualene-like compounds via continuous extraction and the creation of novel squalene altermatives possibly wth the better
quality as cosmetic ingradiants.

１．緒（Sustainable Aviation Fuel）として大量生産する挑戦も始言まっている．化粧品産業はもちろん，医療・健康食品・潤スクアレンは，我々の皮表脂質の 5 ~ 15 % を占める炭化滑油など，産業需要の高いスクアレン・スクアランの年間水素成分であり，単にコレステロールなどの生理活性テル

需要はすでに数千トン（マーケットサイズは 200 億円）
を超

ペンの生合成原料となるのみならず，それ自身に積極的なえる 3）．燃料用途のスクアレンの実用生産に目処がつけば，役割があることがわかっている．我々の皮脂腺からは，一その需要規模は青天井に成長するに違いない．

日およそ 100 - 500 mg ものスクアレンが分泌され，汗腺か

このように需要の高いスクアレン・スクアランであるが，らのその他の分泌物と乳化して皮膚表面を保湿し、肌のな

その持続可能な供給は脅かされている．主な供給源の一つ

めらかさの保持に役立っている．これらは化粧品素材としは深海ザメの肝油であるが，毎年，おびただしい数（~ 1 億て保湿クリームなどに使われるだけでなく，各種健康食品匹といわれる）のサメがスクアレンのために乱獲されてお1）

素材としての需要がある ．さらには，インフルエンザウ

り，動物愛護の立場から，多くの企業が肝油由来スクアレ

イルスのアジュバンド（免疫賦活剤）として，1 shot あたりンの使用中止を宣言し始めている．さらに海洋汚染のため，

2）

1 mg のスクアレンが使用されている ．また，スクワレ

最近は，肝油に種々の有害物質が検出されるケースが増えンを水素還元して得られるスクワランはさらに需要が高い．

はじめている．また，植物スクアレンの多くはオリーブなそもそもスクアランは，第二次世界大戦中に日本軍が寒冷どの可食植物に由来するうえ，その含有量が気候によって地での戦車・戦闘機の潤滑油として用いたのが工業規模で大きく変動するため，安定な供給源にはなり得ない．またの利用のさきがけであるという 1）．戦後は，時計やカメラ

植物スクアレンはパラフィンなど他成分とともに抽出されのシャッター用潤滑油として民需使用されるようになったるため，高純度のスクアレン・スクアラン源とも言い難い．

が，その皮膚への親和性・良好な展伸性と低温特性，さらこのような背景のもと，スクアレンの持続可能で夾雑物のには保湿性に優れることから，化粧品への応用展開が一気少ない新たなリソースとして微生物生産への期待が高まっに進むことになった．今では，バスオイル，ヘアケア製品，ている．Amyris 社をはじめとする合生成物学ベンチャー

メークアップ剤，リップスティック，日焼け剤，ボディパ

は，スクアレン合成経路を導入した大腸菌や酵母などを徹

ウダー，ネイルケア製品など，コスメ・スキンケアに関連

底的に育種し，産業要請の一部（2013 年実績でおよそ需要する無数の製品に 0 . 1 ~ 50 % 程度の含有量で含まれるに至の 20 %）に応えつつあるが，その高い分子量（炭素骨格 30 ,っている．さらにスクアレン・スクアランは，完全なる炭

分子量 411 / 423）とロウのような油物性（沸点 285 / 417 ℃）

化水素であるため，その燃料特性にも優れており，SAF

によって，高い膜蓄積性を示し，細胞を破砕せずに取り出すことが困難である．その結果，膜蓄積容量を超える生産はできないという重大な問題によって，その直接の微生物

Directed evolution of pathways for nonnatural squalenes
Daisuke Umeno
Dept . Appl ied Chem ist r y, Waseda
University

生産は困難である 4）．ファルネセン（C 15 骨格）程度の炭化水素の場合は，微生物の培養液に，有機溶媒（ドデカンなど）を上層するだけで，連続的に抽出しながら生物生産が可能となるため，~ 100 g/L を超える生産が可能となる 5）．前出の Amyris 社は，半分の分子量を持つ直鎖状テルペン（フ− 20 −

進化分子工学によるデザイナー炭化水素生合成経路の開発

ァルネセン）を微生物生産し，これらを化学触媒プロセス

低分子化されることになる．エネルギー負荷の高いこので縮合してスクアレンを供給している．

クラッキングプロセスを避けるため，多くの研究者が「ち私たちは長年大腸菌でのスクアレンの高効率生産に挑ん
6）

いさな（＜ C 25）スクアレン」の生合成に挑戦したが，これまできたが ，株の生産力の向上とともに，その蓄積毒性はで誰も成功していない．理論的には，スクアレン合成酵顕著となり，ある程度以上の生産は宿主致死に至ることが素（Squalene synthase, SQS）の反応ポケットの形状を再デ

明らかになった．その原因はひとえに，大きすぎる分子

ザインし，より小さな基質に最適化すれば，C 25 スクアレ

骨格（C 30）にある．そもそも，その優れた油質・保水効果

ンを合成できる SQS 変異体の創出は可能であろう．しかと低刺激性によって長年愛用されてきたスクアレン・ス

し色素前駆体であるフィトエンの場合 8 , 9）と異なり，スククアランであるが，油というよりは「ろう」に近い物性を持

アレンは分子量にかかわらず無色透明であり，それを前駆つ．これが本当に化粧品素材としての理想型なのであろう

体とするホパノイドやステロイド類も無色であるため，スか？その分子量をもう少しだけ小さくすることができれば，クリーニングの手立てがなかった．立体構造情報が豊富

流動性がより高く，かつスクアレンと同等の油質・保水効なヒト由来の SQS（hSQS）と中度好熱性シアノバクテリア

果を示す，全く新しい化粧品素材が開発できるのではない（Thermocynechococcus）由来の SQS（tSQS）の 2 つを出発か？

点とし，Fig. 2 に示す 3 工程によって実験室内で「進化」さ

最近我々は，スクアレン合成酵素の近縁酵素であるフィトエン合成酵素（カロテノイド色素の原料骨格合成酵素）をせて C 25 構造を持つスクアレン合成酵素を創出することを試みた．

特異性変換し，イソプレンユニット 1 つぶんだけ小さい骨

具体的な工程を概説すると，以前の我々の発見 10）に基格を持つ C 25 カロテノイドを大腸菌に生合成させることにづき，tSQS/hSQS の NADH からの電子供与能を奪うアミ成功した．すると驚くことに，その化合物は，C 30 や C 40

ノ酸置換を導入し，カロテノイド前駆体デヒドロスクアレ骨格を持つ天然カロテノイドと異なり，大腸菌を破砕するン（DSQ）型の生産物を与える酵素変異体に変換する（工程ことなく，培養液に上層したドデカン層に連続的に抽出さ❶）．こうして得た C 30 -DSQS の反応ポケットにランダム

7）

れてくることが明らかになった （Fig. 1）．フィトエンとなアミノ酸置換を遺伝子レベルで導入し，そのサイズ特異構造が酷似しているスクアレンも，その骨格サイズを小さ

性の多様化を図る．我々は最近，C 25 骨格を持つフィトエ

く変更することによって，肌上での展性や保湿効果をそのンを前駆体としたときのみ，蛍光性の色素を与える不飽和

ままに，その流動性や加工性，さらには微生物生産を可能化経路を開発した 7）．この系を使い，C 30 ではなく C 25 カとする新規な化粧品ベース素材となるのではないか．この

ロテノイドを合成する変異体を探索する（工程❷）．最後に，着想にもとづき本助成研究では，進化分子工学を駆使してこうして得られた C 25 -DSQS 変異体から工程❶で導入した「ミニスクアレン」
合成酵素を実際に創出し，実際に大腸菌

変異部位を野生型に戻し，還元能を復活させて C 25 -SQS

で生産させることに成功した．

を得る（工程❸）という作戦である．

2．方法

2 . 2 . ミニスクアレンの大腸菌生産と抽出特性の調査

2 .1. ミニスクアレン合成酵素の創出得られた変異体を大腸菌にプラスミド発現させ，培地のバイオ燃料の分野でもスクアレンは注目されているが，体積の 20 ~ 50 ％のドデカンを上層したかたちで 30 ~ 37 ℃

実際に燃料として使うためには，クラッキングによってで 24 ~ 48 時間振盪培養した．その後，細胞外に抽出し得

Fig. 1 大腸菌は C25 カロテノイドを放出する〜 C25 スクアレンも同様と期待される− 21 −

コスメトロジー研究報告 Vol. 32, 2024

たスクアレン類は，培地を遠心し上澄として現れるドデカ

繰り返し，CrtI 共発現によって高い蛍光性を示す tSQS 変

ン画分から，細胞残留したスクアレン類は，遠心時に得ら異体を得ることができた（工程❷：C 25 -DSQ：Fig. 3 a 左）．

れる細胞ペレットを回収し，アセトン抽出→ヘキサン／水

この変異体は全く C 25 -SQ を合成しなかったが，工程❶で二相分配させたヘキサン画分から回収した．

導入した 314 A変異を元のアミノ酸（V）に戻したところ
（工

３．結

程❸）
，得られた変異体は，細胞内で C 25 -SQ を主生成物

果として与えることがわかった（Fig. 3 a 右）
。自然界の SQS

3 . 1. ミニスクアレン合成酵素の創出

は種を問わず厳密に C 30 骨格のスクアレンを合成し，ホパ

我々は，中度好熱シアノバクテリアThermocynechococcus

ノイドやステロールなど，50 , 000 超ものトリテルペンは

7）

すべて，この C 30 -SQ から生合成される．本研究は，３段を見出している．そのような変異のひとつ V 314 A（314 番

階の進化工程を経て，世界で初めて「ミニスクアレン」の生目の残基をバリンからアラニンに変換する変異）を導入し合成に成功した．

由来の tSQS の活性を落とさずその還元能だけを奪う変異

た tSQS 変異体を作出したところ，首尾よく C 30 -DSQ 合成

我々は，ヒト由来の hSQS においても，ミニスクアレン

酵素として振る舞うことが確認された．この変異体を発現

合成酵素化を試みた．hSQS は高血脂症創薬標的であったする大腸菌にカロテノイド不飽和化酵素 CrtI を追加発現こともあり，多くの X 線結晶構造が取得されている．しすると黄色いコロニーを与えた．この酵素は，C 30 -DSQ

かし tSQS と異なり，hSQS には，NADPH の結合がなけれを 3 ~ 4 ステップ不飽和化し，大腸菌に蓄積する

11）

．Fig.

ば縮合が完結しない独特な「仕掛け」が埋め込まれているため，単に C 30 -DSQS 化する変異を導入するだけでは，全体2 の工程❶が首尾よく成功したことになる．
この tSQS 変異体を親として，遺伝子全域にランダムな活性が大きく下がってしまう 10）．そこでこの酵素につい変異を様々な方法で導入して遺伝型を多様化した．得られては，構造情報を参考にした部位だけを特異的なランダム

た tSQS ライブラリを，CrtI を共発現する大腸菌に導入し化を集中的に導入し，工程❷（C 25 骨格合成能の蛍光選抜）

たところ，ほとんどの変異体は親と代わり映えのない黄色によって，C 25 -DSQ 型の変異体を得た（Fig. 3 a 左）．得らコロニーを与えたが，数割のコロニーは白いコロニーを与れた変異体から，工程❶で導入した NADPH 結合性を奪うえた．これらはランダム変異によって tSQS の機能あるい変異のキャンセル（工程❸）を行ったところ，hSQSwt の 40

はフォールディング能が損なわれた「dead mutants」であ倍もの C 25 -SQ 合成ができる変異体の獲得に成功した（Fig.

る．そしてこれら有象無象の中に，わずかに蛍光性を示

3 b 右）．

すコロニーが見られた．我々はこの蛍光性変異体を単離し，次の世代の親と定め，さらなるランダム変異導入（遺伝型3 . 2 . ミニスクアレン合成酵素の連続抽出培養の多様化）に供した．このサイクルを３世代にわたって右こうして獲得した C 25 SQS を大腸菌に導入し，ドデカン

Fig. 2 急がばまわれ？ ミニスクアレン合成酵素を創出する「進化工程」− 22 −

進化分子工学によるデザイナー炭化水素生合成経路の開発

Fig. 3. tSQS および hSQS のサイズ変異体

Fig. 4 C25SQ の膜透過性検証を上層したまま培養を行った．C 30 SQ は膜蓄積するため細でもない，新規生成物を合成していることを偶然発見し胞ペレット画分にのみ見られたが、C 25 SQ は上層したドデた．この化合物は，C 40 骨格を持ち，不飽和度は C 40 -DSQ

カン層にみられた（Fig. 4）．期待どおり，直鎖状 C 25 -SQ（カロテノイド原料であるフィトエンと同じ）でありながは細胞外に抽出することが可能であることが本系でも追認

ら，フィトエンの持つ 287 nm（3 つの二重結合の共役）をされた。

持たない．SQS の触媒する反応メカニズムを考慮すると，この新規化合物は C 40 デヒドロボトリオコッセン（DBo）だ

3 . 3 . もうひとつの反応特異性・分岐型スクアレンの合成と予測した（Fig. 5）．興味深いことに，この変異体は，C 20

炭化水素の油質を決める主要素として，分子サイズと不が，C 15 原料（C 15 PP）の二分子縮合時には，天然型（直鎖型）

飽和度が知られるが，これに加えて，分岐の有無という構の C 30 SQ を与えることが明らかになった．すなわちこの

原料（C 20 PP）の二分子縮合産物はこの分岐型分子を与える造要素も重要である．SQS は 2 分子の C 15 PP を還元的に縮酵素は，同じ酵素の同じ反応ポケットの中で，基質サイズ

合して直鎖状の C 30 SQ を合成する酵素であるが，我々はによって 2 つの異なる縮合形式での炭化水素構造の形成を

hSQS のさらなるサイズ変異体の変更を画策しているうち

触媒する極めて珍しい特色を持つ．我々の知る限り，このに，試作した hSQS 変異体のひとつが，SQ 型でも DSQ 型

ような「自動仕分け機能」を持つ酵素の報告はない．

− 23 −

コスメトロジー研究報告 Vol. 32, 2024

Fig. 5 新規 C40 炭化水素を合成する SQS 変異体

謝

4．総 括

辞
本研究の遂行にあたって多大なる御支援をいただきましスクアレンの微生物生産における最大の問題は，細胞からそれを取り出せないことにある．米国ベンチャーた公益財団法人コーセーコスメトロジー研究財団に厚く御礼申し上げます．

Amyris 社は，C 15 骨格を持つファルネセンを連続微生物
生産し，これを化学触媒で縮合してスクアレンに変換する，（引用文献）半生物・半有機合成のスクアレン製造方法を実用化し，世1） 海谷 篤，天然スクアレン，スクアランの用途と最近の原料事情．油化学 , 1990, 39（8）,525-529.

界スクアレン需要の 2 割を担うことに成功している．しかしこのスクアレンは完全なる微生物合成ではないため，真2） K.J. Fisher; R. Kinsey; R. Mohamath, et al. Semi-の「バイオスクアレン」とは言い難い．本研究では，炭素骨

synthetic terpenoids with differential adjuvant

格をあと 5 つぶんだけ間引いた C 25 スクアレンは，勝手にproperties as sustainable replacements for shark

大腸菌の外に出てくることを発見した．化学触媒過程を一squalene in vaccine emulsions. 2023, npj Vaccines, 8, 14.

切排したかたちで，廃糖や廃油などから一段でスクアレン・3） https://www.greenpeace.org/static/planet4-eastasia-

スクアランを大量合成することができるとしたら，この化

stateless/2 0 1 9/1 1/eca7ede5-eca7ede5-etc-squalanesynbio-casestudy2014.pdf

合物こそが，唯一にして絶対のフォーマットであると我々は確信している．大量微生物生産に適した改質型・連続抽4） Y. Meng; X. Shao; Y. Wang; Y. Li; X. Zheng; G.

出可能な「ミニスクアレン」の生合成経路は，イソプレノイ

Wei; S-W. Kim; C. Wang, Extension of cell membrane

ド原料供給路を強化した微生物などの併用によって，拡大

boosting squalene production in the engineered

し続けるエマルジョン型保湿剤需要に応えられる，真に全Escherichia coli. Biotechnol. Bioeng., 2 0 2 0, 1 1 7（1 1）,

生物生産な新規化粧品素材となる可能性が高い．また，一3499-3507.

過的かつ不規則なパンデミック対応に不可欠なアジュバン

5） A. Meadows; K. Hawkins; Y. Tsegaye, et al.

ドの大量供給体制の整備にも，一役買う可能性がある．さRewriting yeast central carbon metabolism for

らに，本研究を進展させれば，C 5 +C 20 や C 5 +C 15 型の非天

industrial isoprenoid production. Nature, 2 0 1 6, 5 3 7,然スクアレンシリーズやその分岐型炭化水素などの生合成

694–697.

が可能となる．軟膏成分やスキンケア素材として，実験室

6） A. Katabami; L. Li; M. Iwasaki, M. Furubayashi; K.
Saito; D. Umeno, 2015, 119（2）,165-171.

でも自然界でもアクセス不能だった，数多くの新規な物性を持つバイオ化粧品素材のシリーズ開発ができるものと期

7） 梅野太輔，尾島 匠，非対称骨格を有するカロテノイ
ド及び蛍光性非対称骨格を有するカロテノイド，特願待される．

− 24 −

進化分子工学によるデザイナー炭化水素生合成経路の開発

Enzymol., 2022, 671, 351-382.

2023-112676．
8） M. Furubayashi; M. Ikezumi; S. Takaichi, et al. A10）M. Furubayashi; L. Li; A. Katabami; K. Saito; D.

highly selective biosynthetic pathway to non-natural

Umeno: Directed evolution of squalene synthase for

C5 0 carotenoids assembled from moderately selective

dehydrosqualene biosynthesis, FEBS Lett., 2014 , 588 ,enzymes. Nat Commun. 2015, 6, 7534.

3375 ‒ 3381 .

9） M. Furubayashi; D. Umeno, Use of directed enzyme11）D. Umeno; A.V. Tobias; F.H. Arnold; Evolution of theevolution to create novel biosynthetic pathways for

C 3 0 Carotenoid Synthase CrtM for Function in a C 4 0

production of rare or non-natural carotenoids. Methods

Pathway. J. Bacteriol., 2002 , 184（23）, 6690 - 6699 .

− 25 −

ガス透過性金型による高溶解型無痛ナノマイクロニードルの開発
富山県立大学大学院工学研究科

竹井

敏、山 岸

里 緒、三 浦早耶香This study aimed to expand the surface nano and micro-patterning techniques of highly dissolvable painless microneedlematerials such as hyaluronic acid, collagen, and other substances in imprint lithography techniques using the developed
inorganic gas-permeable porous molds for cosmetic applications. The microneedle materials have superior properties ofskin appearance and transdermal drug delivery systems. However, because hyaluronic acid and collagen are either solidor semisolid at room temperature, and because the use of water and volatile solvents in microneedle can be a cause ofpattern failure in surface nano and micro-patterning techniques, these materials have been of limited utility as microneedle
for high resolution cosmetic applications. Excellent resolution nano-microneedle patterning can be achieved by diluting
water or volatile solvents in imprint lithography techniques using the gas-permeable molds. Based on this study, acceptablechemistries for the imprinted materials have been expanded, which will be beneficial for future applications with various
cosmetic and pharmaceutical materials containing dilution water using the gas-permeable porous molds.

１．緒

皮膚への浸透は困難であるとされている。

言

化粧品や医薬品において、高分子量の有効成分を生きた

ヒアルロン酸を成分とするマイクロニードルは、痛みや細胞層に届ける方法としては、有効成分を封入したエマ

恐怖を伴う注射に代わる新規薬剤投与手段として化粧品やルションやリポソームの微粒子キャリアを用いる方法 3）や、医薬品のライフサイエンス分野で注目されている 1 , 2）。ヒ

高電圧の負荷により薬剤を細胞内へ導入するエレクトロポ

アルロン酸はグリコサミノグルカンの一種で D- グルクローレーション法 4）、電気エネルギーを利用して薬物の皮膚

ン酸と N- アセチル -D- グルコサミンの繰り返し構成単位

透過性を促進するイオントフォレシス法 5）、超音波を利用

二糖からなる直鎖状の高分子多糖である。生体内において、したソノフォレシス法 6）の物理的経皮吸収促進法が報告さ

皮膚、関節、眼球の硝子体に多く含まれ、保水性が非常にれている。

高く、1 g 当たり 2 〜 6 L の水を保持して高粘度のゲルを形

しかしながら、これらの方法では、投与時に特別な装置成できることから、皮膚の水分保持や関節の保護の重要なを必要とするという欠点があることや、電圧・超音波によ機能を果たしている。ヒアルロン酸は、紫外線や加齢による処理後の皮膚バリアの障害、角質層下の生きた細胞・組って減少することが報告されており、その減少が皮膚のシ織への影響が懸念されている。そこで、マイクロニードル

ワやたるみに大きく影響している。シワやたるみなどの肌を用いた経皮吸収促進法が期待されている。マイクロニー

老化を改善するためには、ヒアルロン酸を皮膚内に浸透さドルとは、マイクロメートルサイズの超微細針を皮膚に適せることが求められる。

用することにより角質層に微小孔を開け、有効成分を皮膚

しかし、皮膚の最外層に位置する角質層は外部からの刺内で放出させる投与法である。マイクロニードルの素材と激や異物の侵入を防ぐバリア機能を有している。角質層はしてヒアルロン酸を使用したもの、または金属製の微細針

ケラチンや繊維状タンパク質、セラミドや中性脂質から成にヒアルロン酸をコーティングしたものを皮膚に適用する

り立っており、水溶性物質や分子量が 500 以上の物質の透ことにより、針の先端が角質層に穿刺され、ヒアルロン酸

過を制限している。そのため、適度に脂溶性であり、分子を直接角質層に浸透させることができる。

量が 500 以下である物質でなければ、角質層を通過するこ

マイクロニードルを用いた経皮投与の特徴として、安全とができない。分子量 500 を超える水溶性化合物の皮膚透かつ簡便な投与形態により自己投与が可能であること、ニ

過性は極めて低く、ヒアルロン酸のような水溶性高分子のードルの微小化により痛みを伴わず、出血がないこと、薬*物分子量・油水分配係数の物理化学的性質に依存せず、水Development of Highly Dissolvable
Painless Nano-microneedles Using Gas
Permeable Porous Molds*Satoshi Takei, Rio Yamagishi, Sayaka
Miura
G r a du at e S c ho o l of E ng i ne e r i ng ,Toyama Prefectural University

溶性の高分子や粒子状の物質を皮膚内に送達できること、固形製剤により保管・輸送に便利であること、生分解性・
自己溶解性の成分を使用したマイクロニードルにおいては注射針の産業廃棄物のコスト削減が可能であることが挙げられる。国内外で現在市販されているマイクロニードルの針先の形状は、三角錐、富士山型、四角錐、円錐と多種多− 26 −

ガス透過性金型による高溶解型無痛ナノマイクロニードルの開発様である。皮膚への穿刺の際に先端半径が小さいほどよく刺さり、皮膚刺激性や痛みは少ないとされている。
しかし、既存品は針が神経に到達するサイズであり適用
時の痛みや違和感を伴う課題になる場合がある。既存のマイクロニードルの針の大きさは、底面直径が約 150 µm 〜
900 µm、高さが約 200 µm 〜 350 µm である。これは、注射針と比較してはるかに微細であるが、神経の通る真皮層

図 1 皮膚の断面図と既存の自己溶解型マイクロニード
ルのサイズに到達するサイズであるため、適用時の痛みや違和感を生じるという欠点がある（図 1）。
マイクロニードルの製造法としては、主に Droplet-born
Air Blowing（DAB）方式と Molding 方式の 2 つの微細加工技術に大別される。Droplet-born Air Blowing（DAB）方式では、インクジェット技術を用いてヒアルロン酸などの生分解性ポリマー溶液の液滴を基板上に等間隔に付着させ、その上に別の基板を重ねゆっくり引き離す 7）。粘度の高いポリマー液滴は引き延ばされ、送風機により空気を吹きかけ乾燥させることでマイクロニードルを作製する。DAB
方式では、液滴の引き上げにより作製するため、ニードルの長さや形状に制限があり、解像度が低く微細加工が困難であることや、ニードルの高さにばらつきがあること、機械的な強度が弱いことの欠点がある。
一方、Molding 方式は、ヒアルロン酸の生分解性ポリマー溶液を、微細加工が施された金型に流し込む、または金型を押し当て、加熱し硬化することによりマイクロニード
ルを作製する 8）。Molding 方式は微細加工ができるためマ
イクロニードルの更なる微細化が可能となる。しかし、石英や金属製の金型を使用する従来の Molding 方式の過程では、加熱時の水や溶剤によるガスの発生、成形不良、金型の破損の課題があった。特に、ヒアルロン酸やコラーゲンの高分子量の美容成分は高粘度であることや溶剤や水を用いて調製をすることから、自己溶解型マイクロニードルの微細化が困難であるという課題があった。
そこで、我々は、成形時に金型と美容成分溶液の間に巻き込まれるガスを除去することが可能な「ガス透過性多孔

図 2 目的：ガス透過性多孔質金型によるマイクロニードルの微細化・成形不良改善質金型」を用い 9 , 10）、Molding 法の一種であるインプリン
トリソグラフィを用いた自己溶解型マイクロニードルパッ

多孔質無機系金型を用いると、発生したガスは金型の多孔チの製造技術を見出した。

質構造を通過し金型外へと除去されるため、成形不良を改本研究では、無機系 TiO 2 -SiO 2 系ガス透過性多孔質金善できた（図 2）。

型によりヒアルロン酸素材の自己溶解型マイクロニードル

2．方を既存の約 20 分の 1 以下のサイズに超微細化する技術を報告する。具体的には、微細加工技術の一種であるインプ法

2 . 1. TiO 2 -SiO 2 系ガス透過性多孔質無機系金型

リントリソグラフィを用いて超微細マイクロニードルの作

酸化チタンカップリング剤と酸化ケイ素カップリング剤製を試みた。インプリント加工において、従来の非ガス透を混合後ゾル - ゲル重合を行い、TiO 2 -SiO 2 系ガス透過性

過性金型では、金型と被転写材間のガスの巻き込みにより多孔質無機系ポリマーを合成した 11 , 12）。ガス透過性多孔

成形不良を生じるが、新たに試作した TiO 2 -SiO 2 系ガス

質金型の多孔質度と機械的強度とマイクロニードル成分の透過性多孔質無機系ポリマーと 3 次元光造形法で積層した

ヒアルロン酸との離型性はそれぞれトレードオフの関係とガス透過性金属を組み合わせた TiO 2 -SiO 2 系ガス透過性なるため、超微細マイクロニードルの製造用に新たな分子− 27 −

コスメトロジー研究報告 Vol. 32, 2024

設計を施した TiO 2 -SiO 2 系ガス透過性多孔質無機系金型

浸透性向上を目指した。

を開発した。TiO 2 -SiO 2 系ガス透過性多孔質無機系金型の多孔質度を増加させるために、螺旋構造を有する新たな分子系を、微細マイクロニードルのナノ突起構造を形成する

2 . 2 . ガス透過性多孔質金型による高溶解型無痛ナノマイクロニードルの製造法

TiO 2 -SiO 2 系ガス透過性多孔質無機系金型上層膜に使用しTiO 2 -SiO 2 系ガス透過性多孔質金型、並びにヒアルロン

た。TiO 2 -SiO 2 系ガス透過性多孔質無機系金型上層膜の設酸系高溶解型無痛ナノマイクロニードルへの製造法を示す

計要素（分子構造・分子量・分散値・架橋反応基濃度・水（図 4）。本研究で行うナノインプリントリソグラフィプロ

酸基濃度・反応抑制基の濃度・機械的強度・ガス透過率・セスは、①凸型石英マスター金型を、3 次元光造形法で積陽電子寿命法による自由体積分布・ガス透過性下地基板と層したガス透過性金属下層基板上に TiO 2 -SiO 2 系ガス透の密着性・表面エネルギー）について最適化条件を確立し過性多孔質無機系金型上層膜材料に転写し、TiO 2 -SiO 2 系

た。合成した TiO 2 -SiO 2 系ガス透過性多孔質無機系金型

ガス透過性多孔質無機系金型上層膜を作製する工程と、②と架橋剤と触媒からなる TiO 2 -SiO 2 系ガス透過性多孔質

TiO 2 -SiO 2 系ガス透過性多孔質無機系金型を高純度加水

無機系金型形成組成物を調製した（図 3）。TiO 2 -SiO 2 系ガ

分解ヒアルロン酸の溶液に転写する工程の 2 段階で構成さ

ス透過性多孔質金型を用い、従来の約 20 分の 1 のサイズれる。①の工程では、凸型石英マスター金型を TiO 2 -SiO 2のマイクロニードルの設計及び製造により、皮膚に適応す

系ガス透過性多孔質無機系金型上層膜材料に乗せて加圧し、る際の痛みや違和感の低減、表面積増大による美容成分の加熱または UV 照射により硬化することで TiO 2 -SiO 2 系ガ

図 3 TiO2-SiO2 系ガス透過性多孔質無機系金型と被転写材ヒアルロン酸

図 4 ガス透過性多孔質金型とヒアルロン酸系ナノマイクロニードルの製造法− 28 −

ガス透過性金型による高溶解型無痛ナノマイクロニードルの開発

ス透過性多孔質無機系金型上層膜を得た。②の工程では、生じている。一方で、TiO 2 -SiO 2 系ガス透過性多孔質無機ヒアルロン酸溶液の被転写材を塗布した基板上に、①で作系金型を使用した場合、先端まで加水分解ヒアルロン酸が製した TiO 2 -SiO 2 系ガス透過性多孔質無機系金型を乗せ充填されており、成形不良が改善されていることが分かる。

て加圧し、低温乾燥によりニードルパターンを得た。同じ

また、TiO 2 -SiO 2 系ガス透過性多孔質無機系金型を使用し一つのガス透過性金型により②の工程を繰り返すことによた加水分解ヒアルロン酸への転写を 14 回繰り返したとこって、超微細マイクロニードルパッチの大量生産が可能とろ、1 回目と 14 回目の転写結果に大きな差は見られなかなる製造法を適用した。

った。同じ一つの金型で繰り返し転写が可能であることか

3．結ら、TiO 2 -SiO 2 系ガス透過性多孔質無機系金型は有機系材

果料である加水分解ヒアルロン酸との離型性に優れ、金型の3 . 1. 加水分解ヒアルロン酸マイクロニードル形状のインプリント回数依存性

汚れ・剥離を防止できることが実証された。本実験では、

TiO 2 -SiO 2 系ガス透過性多孔質無機系金型を用いて製造

プリント装置を使用した場合、さらなる転写回数の向上がした、底面直径 13 µm、高さ 24 µm（従来の約 20 分の 1 の実現できる可能性があり、生産技術の確立を今後進める。

手動のナノインプリント加工であったが、自動のナノイン

サイズ）の高純度加水分解ヒアルロン酸の超微細マイクロ
多孔質無機系金型を用いた微細加工結果及び回数依存性測

3 . 2 . 加水分解ヒアルロン酸へのインプリント加工前
後の熱分解・化学変性

定結果を示す（図 5）。従来の凹型石英マスター金型を使用

加水分解ヒアルロン酸系超微細マイクロニードル成形時して成形した場合の超微細マイクロニードルは、水や揮発の熱分解・化学変性を確認するため、80 ℃、90 分間の加性溶剤の影響により針の先端が尖っておらず、成形不良を熱前後における加水分解ヒアルロン酸のフーリエ変換赤外

ニードルに対する評価を行った。TiO 2 -SiO 2 系ガス透過性

図 5 TiO2-SiO2 系ガス透過性多孔質無機系金型を用いた加水分解ヒアルロン酸マイ
クロニードル形状のインプリント回数依存性− 29 −

コスメトロジー研究報告 Vol. 32, 2024

分光器（FT-IR）スペクトルを測定した結果を図 6 に示す。
-1

及び（b）は、底面の一辺の長さが 364 µm、高さが 346 µm-1の市販マイクロニードル、（d）は、直径が約 13 µm、高さ

1
1（C-H 結 合 ）、1740 cm-（エステル）
、1649 cm-（
アミド I

が 24 µm の超微細マイクロニードルの走査電子顕微鏡の画

加熱前のスペクトルでは 3400 cm （O-H 結合）、2880 cm-1-1型）、1554 cm （アミド II 型）、1045 cm （C-O 結合）にピ像である。市販のマイクロニードルの先端は尖っておらず、ークが検出された。加熱後のスペクトルにおいても同様に加水分解ヒアルロン酸超微細マイクロニードルの先端と比1113375 cm-（O-H結合）、2885 cm-（C-H
結合）、1735 cm-（エ較して平坦である。

-1-1

また、31 ℃、湿度 90 ～ 95 ％の環境下で静置した際のステル）、1640 cm （アミド I 型）
、1551 cm （アミド II 型）、-1

1033 cm （C-O 結合）にピークが検出され、加熱による加各マイクロニードルの溶解挙動について、（e）加水分解

水分解ヒアルロン酸の成分変化、化学変性はほとんど見ら

ヒアルロン酸素材の超微細マイクロニードル（無添加）は、れないことが分かった。

（c）ヒアルロン酸ナトリウムのほかに、高湿度下で溶解しやすい吸湿性を持つグリセリンやブチレングリコールな

3 . 3 . 加水分解ヒアルロン酸の超微細マイクロニード
ルの溶解挙動どの各種添加物を配合した市販のマイクロニードルと同様

加水分解ヒアルロン酸の超微細マイクロニードル溶解挙て、加水分解ヒアルロン酸素材の超微細マイクロニードル

動を環境試験装置により測定した結果を図７に示す。
（a）は、溶解を促進する添加剤不使用であるにも関わらず、よに、35 分間で体積の 60 ％以上が溶解していた。したがっ

図 6 インプリントによる成形加熱前後での高純度加水分解ヒアルロン酸の化学変性分析

図 7 恒温高湿度環境下でのマイクロニードルの溶解挙動の比較− 30 −

ガス透過性金型による高溶解型無痛ナノマイクロニードルの開発

図 8 TiO2-SiO2 系ガス透過性多孔質無機系金型で切り開くナノ加工による素材表面の機能発現り短時間で皮膚に作用する点で有利であることが分かった。

化チタンと酸化ケイ素のハイブリッド化によるフレキシブ

試作した加水分解ヒアルロン酸系超微細マイクロニード

ル性の制御に優れる利点があり、金型表層の多孔質化によ

ルは、真皮に届かず痛みを伴わず、② 1 時間以内で溶解し、る優れた水・ガスを除去できるガス透過性を有することか③皮膚にまんべんなく浸透させる高溶解型無痛ナノマイク

ら、複雑な微細構造の離型を可能とし、成形できる構造のロニードルとなる初期的な学術成果が得られた。

多様化が期待できると考えられる 14）。具体的には、TiO 2 SiO 2 系ガス透過性多孔質無機系金型を用いたエレクトロ

４．考察・まとめニクスからライフサイエンス用途への微細加工技術の具体

次世代の化粧品・美容製品の差別化・高付加価値化を鍵的な期待される用途を図 8 に示す。超微細マイクロニードとなる「浸透性」を画期的に改善できる１cm 2 当たり 100

ルの製造の他にも、モスアイ構造を付与した抗菌性ナノ突

万本以上の高溶解型無痛ナノマイクロニードルを目指し起フィルムや細胞の成長を促進する 3 次元培養培地、食品て、新たに分子設計を施した TiO 2 -SiO 2 系ガス透過性多腐敗を検知し食品ロスの低減に貢献できる食品腐敗センサ

孔質無機系金型による、化粧品用の超微細マイクロニードへの応用が期待され、幅広い分野への用途展開を加速してルパッチの初期的な生産技術を提案できた 13）。具体的には、いくことにより新たな社会基盤の構築が進むことが予想さ

TiO 2 -SiO 2 系ガス透過性多孔質無機系金型の活用により、れる。

従来の約 20 分の１のサイズの超微細マイクロニードルの成形が実現できることを確認し、評価にて優れた溶解性及び熱安定性を評価した。マウスやブタ等を用いた皮膚への（引用文献）
1） I. Saha, V. K. Rai, Carbohydrate Polymers 2 6 7,118168（2021）．

浸透性・有効性の評価など、より高精度な生体適合性評価を今後行う。本研究成果は、化粧品分野にとどまらず、高2） S. Miura, R. Yamagishi, R. Miyazaki, K. Yasuda, Y.

純度加水分解ヒアルロン酸を基材・マトリクスとして、イ

Kawano, Y. Yokoyama, N. Sugino, T. Kameda, S. Takei,

ンスリン等の高分子量バイオ医薬品・薬剤を塗布またはヒGels, 8, 785（2022）．

アルロン酸溶液に含有させ微細加工をすることにより、自

3） H. Zhou, D. Luo, D. Chen, X. Tan, X. Bai, Z. Liu, X.

己投与可能かつ痛みを伴わない経皮投与製剤への展開が期

Yang, W. Liu, Clinical, Cosmetic and Investigational

待できると思われる。

Dermatology, 14, 867（2021）．

また、TiO 2 -SiO 2 系ガス透過性多孔質無機系金型は、酸4） X. Chen, L. Zhu, R. Li, L. Pang, S. Zhu, J. Ma, L. Du,− 31 −

コスメトロジー研究報告 Vol. 32, 2024

Y. Jin, European Journal of Pharmaceutical Sciences,11）S. Miura, R. Yamagishi, N. Sugino, Y. Yokoyama,
R. Miyazaki, K. Yasuda, M. Ando, Y. Hachikubo, T.

151, 105410（2020）．
5） A. Liatsopoulou, A. Varvaresou, F. Mellou, E.

Murashita, T. Kameda, Y. Kawano, S. Takei, Journal

Protopapa, International Journal of Cosmetic Science,of Photopolymer Science and Technology, 3 6 , 3 1 8 3（2023）．

45(2), 117（2023）．
6） D. Park, H. Park, J. Seo, S. Lee, Ultrasonics, 54（1），12）R. Yamagishi, S. Miura, K. Yasuda, N. Sugino, T.
Kameda, Y. Kawano, Y. Yokoyama, S. Takei, Appl.

56（2014）．

Phys. Express, 15 , 046502（2022）．

7） J. D. Kim, M. Kim, H. Yang, K. Lee, H. Jung, Journal13）R. Yamagishi, S. Miura, S. Takei, COSMETIC

of controlled release, 170（3）, 430（2013）．

STAGE Vol. 18 , No. 1（2023）．

8） H. R. Nejad, A. Sadeqi, G. Kiaee, S. Sonkusale,
Microsystems & nanoengineering, 4（1）, 1（2018）．

14）R. Yamagishi, S. Miura, M. Ando, Y. Hachikubo, T.

9） S. Takei, Kaori Yasuda, Appl. Phys. Express,

Murashita, N. Sugino, T. Kameda, Y. Yokoyama, Y.
Kawano, K. Yasuda, S. Takei, Journal of Photopolymer

13106506（2020）．
10）S. Takei, Applied Physics Express, 1 2（4）, 0 4 6 5 0 1（2019）．

− 32 −

Science and Technology, 36（2）, 83（2023）．

ペプチドマトリックスを用いた化粧品香料の超高感度センシング
東京工業大学田中祐圭

In recent years, the development of ultra-sensitive sensing technology for volatile organic compounds (VOCs) has
extended beyond environmental monitoring to encompass a wide range of applications including cosmetics and food quality
inspection, body odor analysis, fatigue and stress marker detection, and hazardous substance detection. In response, there has
been significant progress in the development of compact devices targeting various VOCs using semiconductor manufacturing
technologies such as MEMS. However, existing VOC sensors like gas chromatography have been unable to meet thedemands for real-time detection, miniaturization, and ultra-sensitivity. Therefore, this study aims to create an ultra-sensitive
bioelectronics VOC sensor that meets inspection needs by integrating target recognition molecule design techniques withbiosensing technology on two-dimensional atomic thin films. Initially, peptides binding to nonanal, a major component ofcosmetic fragrances and a key contributor to aging odor, were explored. Functional materials capable of efficiently capturing
nonanal were developed by modifying the surface of ZnO nanowire arrays with these peptides. Furthermore, graphenefield-effect transistor (GFET) sensing using peptides binding to other aldehyde molecules identified previously, such as
benzaldehyde, demonstrated ultra-sensitive VOC detection.

１．緒言

近年、揮発性有機化合物（VOC）の超高感度センシングが注目されている。これは、環境モニタリングだけでなく、化粧品や食品の品質検査、体臭の分析、疲労やストレスのマーカーの検出、そして危険物の探知など、幅広い用途に期待されている（Chem Soc Rev. 2020 ; 49 : 6364 - 401）。し図 1 ペプチドマトリックスがもつ分子特性と標的 結合能の模式図

かし、ガスクロマトグラフィーやイオンモビリティー質量分析などの既存の VOC センサは、リアルタイムの検出や小型化、超高感度などの検査ニーズに十分に応えられてい体よりもサイズの小さい分子設計が可能となれば、超高感ない。
電解効果トランジスタ（FET）センサに用いられる電極

度 VOC センサの開発が期待される。

表面では、溶液内のイオンが引き寄せられ、デバイ長とこれまで、申請者はアミノ酸が 5 ~ 20 程度繋がった様々呼ばれる 10 nm 程度の領域で電位の傾きが生じる。FET

な標的認識ペプチドについて研究を進めてきた 1 ‒ 3）。しかセンサでは、この領域内に捉えた標的分子による微小なしながら、これらの直鎖ペプチドは一般に優れた保存安電位変化を検出することで高感度センシングが可能とな定性をもつものの、標的への特異性や親和性に課題がある。したがって、センサ感度の向上には、グラフェンなどる。このため、申請者はシステインを両端に付与した機の電極表面に修飾される標的認識分子のサイズが重要であ

能性ペプチドを開発した。システインはチオール（SH）基る。しかし、一般的に利用される標的認識分子である抗体をもつため、このペプチドを材料表面に滴下すると、各ペは、分子サイズが 10 - 15 nm 程度と大きいため、既存の界プチド分子が S-S 結合により繋がった複雑な構造を形成す

面分子設計ではグラフェンがもつ優れた導電性を最大限活る。このマトリックス構造を標的分子との結合界面に利用かしたセンシングを実現することが難しい状況である（図すると、サイズの大きい類似分子には結合せず、標的小分

１）。そのため、抗体と同等の標的認識能を有し、かつ抗子を複数のペプチドで同時に捉えることが可能となる。実際に、このペプチドマトリックスを表面プラズモン共鳴（SPR）センサ基板上で合成したところ、標的小分子トリ
ニトロトルエン（TNT）に対して、抗体に匹敵する結合親

Ultra-sensitive sensing of cosmetic fragrances using peptide matrices
Masayoshi Tanaka

和性（KD= 10 . 1 nM）を示した 4）。このような特性をもつペプチドマトリックスは、グラフェン FET による超高感度 VOC 検出に求められる理想的な界面分子となる。
そこで本研究では、これまでに開発を進めている標的認Tokyo Institute of Technology− 33 −

コスメトロジー研究報告 Vol. 32, 2024

2 . 2 . ZnO ナノワイヤアレイの合成とペプチド修飾
シリコン基板上にスパッタリングによって Ti 薄膜、Au
薄膜、ZnO 薄膜を順に形成し、完全に風乾させた後、窒素ガスで不純物を除いた。その後、0 . 9 % のポリエチル
イミン、6 mM ヘキサメチレンテトラミン（HMTA）、24mM 硝酸亜鉛六水和物を MilliQ に溶解した反応液に基板を浸漬し、ナノワイヤアレイを伸長させた。伸長したナノワ
イヤアレイは、走査型電子顕微鏡（SEM）で観察され、その表面積を算出した。

図 2 開発するペプチドマトリックス修飾グラフェ
ン FET による超高感度 VOC センサの概要

合 成 さ れ た ZnO ナ ノ ワ イ ヤ ア レ イ を 同 定 さ れ た
ノナナール結合性ペプチドで修飾した。具体的には、
3 -aminopropyl-tri-ethoxy-silane（APTES, 1 %）を調製し、識分子の設計技術を用い、検査ニーズを満たすこれまでに

15 分間超音波攪拌を行い、その後 ZnO ナノワイヤアレイない超高感度 VOC センサを創出することを目的とした（図

基板を浸漬し、30 分間反応させた。反応後、MilliQ に 1 回

２）。

ディップし、100 ℃で 1 時間加熱することで焼結した。そ２．方の後、基板を MilliQ とエタノールでそれぞれ 2 回洗浄し、法

70 ℃で一晩乾燥させた（図 3）。

2 . 1 . VOC 結合ペプチドの探索

ペプチド溶液（5 mM in DMF）、HBTU 10 mM、DIEA

ノナナール結合性ペプチドの探索には、ファージディス

20 mM、となるよう各試薬を溶解し、アミノ基修飾した

プレイライブラリー（NEW ENGLAND BIOLABs、PhageZnO ナノワイヤアレイ基板を浸漬させ 2 時間反応させた。

display library kit）を使用した。最初に、カバーガラスを反応後、DMF、メタノールでそれぞれ 4 回洗浄し、風乾した。

MilliQ 水とエタノールで 2 回ずつ洗浄して 70 ℃で 1 時間

主鎖を保護する Fmoc 基は、20 % の piperidine に 50 分乾燥させた。次に 70 ％エタノール中に 0 . 1 M の濃度とな間浸漬させることで脱保護した。脱保護した溶液は回収し、るようにノナナールを溶解し、洗浄したカバーガラスの301 nm での吸光度を測定することで、修飾されたペプチ

上に 400 µL スポットし、ガラス表面全体に引き伸ばした。

ド量を定量した。

その状態で 30 分間静置し、エタノールの蒸発とともにノチドを提示しているファージ溶液を滴下し、60 分静置後、

2 . 3 . GC/MS によるペプチド修飾 ZnO ナノワイヤ
アレイのノナナール捕捉量定量測定

Tris buffered saline（TBS, pH 7 . 4）で６回洗浄した。次に、作製したペプチド修飾 ZnO ナノワイヤアレイのノナナ

Gly-HCl buffer（pH 2 . 6）を 500 µL をスポットし、20 分間

ール捕捉能を評価するために、飽和ノナナール蒸気（p=

静置することで強固にノナナール修飾基板に吸着したファ49 . 3 Pa）に 5 分間暴露した。その後、GC/MS によって捕ージを回収した。ファージ DNA を回収し DNA 配列を取捉されたノナナール量を定量し、ペプチド修飾前後でのノ得することで、ノナナール修飾基板に高い結合能をもつペナナール捕捉量を比較した。バイアル瓶の中に針金で籠をプチド配列を同定した。

作り、ペプチド修飾基板を籠の内部に入れ、バイアル瓶にナナールを吸着させた。その後、７残基のランダムペプ

液体のノナナールを加えることにより、飽和ノナナール蒸

図 3 ZnO ナノワイヤアレイへのペプチド修飾方法− 34 −

ペプチドマトリックスを用いた化粧品香料の超高感度センシング

気にペプチド修飾ナノワイヤアレイ基板を暴露した。そのmm 2 と比較して約 5 倍の密度であった。これによりナノ後、400 ℃で 20 分加熱することで吸着したノナナールをワイヤ構造により表面積を増加させることで単位面積あた

脱離させ、GC/MS で気相内のノナナールを計測した。

りのペプチド修飾密度を向上できることが示された。一方
で表面積としては 20 倍あるのに対して、修飾密度の向上

2. 4. ペプチドを利用したべンズアルデヒドの
GFET センシング

は 6 倍程度であった。これは、ナノワイヤアレイ上部には

GFET を使用して、ペプチドの結合特性を評価した。単に密になっており、ペプチドなどの分子の物質移動が制限

層グラフェンは熱化学気相合成法で合成され、リソグラフ

され、修飾効率が低下している可能性がある。ペプチドのィー技術を用いてマイクロ電極を接触させることで、電気分子サイズは、7 残基ペプチドで 1 . 5 nm 程度であり、今伝導を測定した。この GFET を電気化学セル中に設置す回使用したナノワイヤアレイの間隙と比較すると十分小さることで、グラフェンに適宜電圧を印加することが可能とな分子であるが、ナノワイヤ表面には活性点（アミノ基）なる。GFET 表面に自己組織化的にペプチドを修飾し、べが無数に存在している点、静置して反応させていることか

ンズアルデヒドの結合応答をグラフェンの電気伝導率変化

ら、物質移動が拡散による点を考慮すると、ナノワイヤ下をもとにリアルタイム測定した。標的分子に対する標的分

部には未反応点がかなり存在する可能性がある。よりペプ子の濃度依存性（1 pM~ 10 nM）から結合特性を定量的に

チド修飾密度の向上が求められた場合は、この辺りの検討

評価するとともに、電気伝導率の測度論的な解析を実施しが必要と考えられた。

比較的大きな間隙が存在するのに対し、根元付近では非常た。

3 . 3 . ペプチド修飾 ZnO ナノワイヤアレイを用いた
ノナナールの捕捉

３．結果と考察3 . 1 . ノナナール結合ペプチドの探索

ノナナール結合候補ペプチド X 及びコントロールペプチ

ノナナール修飾基板に対して、ファージディスプレイラ
イブラリーを用いたところ、今回解析した 24 クローンのド AAAA を修飾した ZnO ナノワイヤアレイ基板を加えて、ノナナール吸着量の評価を GC-MS を用いて行った。

うち、全ての配列がペプチド X であった。そのため、こその結果、ペプチド配列 X を修飾した ZnO ナノワイヤの配列 X は分子内に酸性アミノ酸も塩基性アミノ酸ももた

アレイ基板では、ノナナール捕捉量がネガティブコントロ

ず、分子内での構造を取りにくい、比較的自由度の高い疏ールである AAAA 修飾基板に対して 8 . 27 倍向上すること

水的な物性をもっていることが考えられた。今回標的とすが示された（図４）。従来行われてきた芳香族化合物検出や、るノナナールは疎水性の強い炭化水素鎖の部分と、極性及アルコール類や酢酸、アンモニアといった極性の強い小分

びマイナスチャージが強いアルデヒド基を有している。そ子の検出のみならず、疎水性が強く特徴的な官能基の少なのため結合部位としては、ノナナールの分子サイズ（約アい揮発性有機物に対しても特定のアミノ酸配列を有するペミノ酸 3 残基）程度の疎水性の高い領域に対して結合してプチドを分子認識プローブとして利用することで、デバイいると考えられる。今回の配列 X のうち、N 末端側にこのスの捕捉・濃縮効率を高めることが可能であることを示す

ような特性に該当する領域があることから、この部位がノものである。

ナナール結合領域であると考えられた。

3. 4.

ペプチドを利用したべンズアルデヒドの

GFET センシング

3 . 2 . ZnO ナノワイヤアレイ合成とペプチド修飾合成されたナノワイヤアレイの SEM 画像からナノワイ

これまでに同定してきたべンズアルデヒド結合性ペプチ

ヤの直径と長さを算出したところ、それぞれ平均すると直径約 500 nm、長さ約 7 µm と見積もられた。そこから算出される表面積は、基板 1 mm 2 あたり約 20 mm 2 である。
このことから、ナノワイヤアレイ基板を用いることにより、ノナナール捕捉量が平板と比べて最大で 20 倍に向上する可能性が見込まれるが、現実にはナノワイヤアレイ間のス
ペースは物質移動が制限され、反応効率が低下すると考えられる。
ここで得られたナノワイヤアレイにペプチド X を修飾し、その密度を算出したところ、69 . 1 pmol/mm 2 であった。
これは平面ガラス基板を用いた際の修飾密度 11 . 2 pmol/− 35 −

図 4 ペプチド修飾 ZnO ナノワイヤ
アレイを用いたノナナールの捕捉コスメトロジー研究報告 Vol. 32, 2024

図5

べンズアルデヒド修飾 GFET を用いたべンズアルデヒド検出

ドを利用した GFET センシングについても検討を進めた。

研究によって得られた成果は非常に波及効果が大きく、更今回用いたペプチド配列 Y とグラフェン結合配列を連結しなる研究の発展が強く期待される。

た二機能性ペプチドを調製し、これをグラフェン表面に滴下することで表面を機能化し、異なる濃度のべンズアルデ（引用文献）

ヒドに対する応答性評価をもとに乖離定数を評価した。そ1） Tanaka, M.; Hayashi, M.; Roach, L.; Kiriki, Y.;の結果、べンズアルデヒドとの乖離定数が数 pM であるこKadonosono, T.; Nomoto, T.; Nishiyama, N.; Choi, J.;とが示され、非常に優れた結合親和性を保つことが示されCritchley, K.; Evans, S. D.; Okochi, M. Synthesis of

た。また 1 pM のべンズアルデヒドに対しても応答が得ら

Near-Infrared Absorbing Triangular Au Nanoplates

れており、べンズアルデヒドを超高感度に検出できるセン

Using Biomineralisation Peptides. Acta Biomater.

シング技術を開発することができた（図５）。

2021, 131, 519‒531. https://doi.org/10.1016/J.ACTBIO.
2021.06.010.

４．まとめ

2） Suwatthanarak, T.; Tanaka, M.; Miyamoto, Y.;

本研究により、これまでに報告例の非常に乏しい VOC

Miyado, K.; Okochi, M. Inhibition of Cancer-Cellに対するペプチドプローブを探索する方法を確立し、同Migration by Tetraspanin CD9-Binding Peptide.

定されたペプチドを用いることで気相の VOC を濃縮回収

Chem. Commun. 2021, 57（40）, 4906‒4909. https://doi.

できること、そして GFET センサ表面を修飾することでorg/10.1039/D1CC01295A.

VOC を超高感度に検出できることが確認された。今後は、

3） Yoshikawa, K.; Saito, S.; Kadonosono, T.; Tanaka, M.;

標的選択性の評価、そしてこれまでに研究を進めているペOkochi, M. Osmotic Stress Induces the Formation of

プチドマトリックス構造を利用することによる結合親和性、Migrasome-like Vesicles. FEBS Lett. 2 0 2 4, 5 9 8（4）,437‒445. https://doi.org/10.1002/1873-3468.14816.

選択性の向上に向けた研究開発が進められることが期待される。また本研究により微細加工による VOC の濃縮、そ

4） Komikawa, T.; Tanaka, M.; Yanai, K.; Johnson, B.

して小型化が容易なセンシング技術である GFET への適

R. G.; Critchley, K.; Onodera, T.; Evans, S. D.; Toko,

用可能性が示されたことは、今後 VOC を携帯可能なレベ

K.; Okochi, M. A Bioinspired Peptide Matrix for the

ルでの小型センサを利用したリアルタイム検出の足がかり

Detection of 2,4,6-Trinitrotoluene（TNT）. Biosens.

となる研究成果である。そのため今後ますます健康、安全

Bioelectron. 2 0 2 0, 1 5 3. https://doi.org/1 0.1 0 1 6/などに関わるセンシング技術の開発が求められる中で、本j.bios.2020.112030.

− 36 −

ヒアルロン酸・コラーゲンのナノ粒子化による新規皮膚浸透促進技術の開発とそのメカニズムの解明
佐賀大学

徳留

嘉寛

It is known that hyaluronic acid (HA) and collagen (COL) in the skin decrease with aging and environmental changes,
causing wrinkles. It is important to add reduced HA and COL, but it is difficult to deliver water-soluble polymers from theskin into the body. Therefore, in this study, hyaluronic acid collagen nanoparticles were prepared by the poly-ion complex
method. Particle size was increase, zeta potential did not change, and PDI was increase, depending on buffer concentration.
Transmission electron microscopy images showed that the particles had a particle-like structure. Skin permeability wasconfirmed with nanoparticles made of fluorescently labeled collagen. As a result, fluorescence was observed in the skin with
nanoparticulated collagen compared to non-particulated collagen. Hyaluronic acid collagen nanoparticles were shown to bea potential material for improving skin penetration of water-soluble polymers.

１．緒であるため受動拡散では角層を通過できない。現在、HA

言や COL を皮膚に直接補充できる方法は、注入療法または

ヒアルロン酸（Hyaluronic acid, HA）は皮膚や関節、脳、血液などに広く分布し、全身の HA のうち約 50 ％が皮膚1）

マイクロニードル 8）を用いた場合のみとされている。また、
現在多くの化粧品に配合されている HA や COL は、皮膚に存在している 。D- グルクロン酸と N- アセチル -D- グの表面に留まることで水分蒸散を防ぎ、保湿機能を担ってルコサミンの二糖単位が連結したアニオン性グリコサミノ

いる。
著者らは、ポリイオンコンプレックス（polyion complex：

グリカンであり、生体で最大の水溶性高分子ポリマーであ2）る 。コラーゲン（Collagen, COL）は皮膚、血管、骨組織

PIC）技術を用いたヒアルロン酸ナノ粒子（HANP）によっなど、体を構成するタンパク質の 30 ％を占めており、真て HA の皮膚浸透性の向上を報告している 9 , 10）。

皮では約 70 ％を占めている。COL を構成するアミノ酸は

本課題では HA と COL の相乗効果を期待し、PIC 技術に

Gly-Pro-Hyp を中心とした Gly-X-Y の繰り返し構造からよるヒアルロン酸・コラーゲンナノ粒子（HACOLNP）になり、三本のポリペプチド鎖が三重らせん構造を形成しよる新規皮膚浸透促進技術の開発とそのメカニズムの解明

3）ている 。COL 線維に熱を加えることでタンパク変性をを目的としている。特にこの研究課題では HA と COL か起こし、三重らせん構造が解離して一本鎖となる。変性

ら成るナノ粒子の調製と物性評価結果、また、本課題では

後 COL は酵素分解することで断片化され、コラーゲンペ

特に COL の皮膚浸透性を評価した。

プチドへ変化することが知られている。COL 線維の分子２．方

量は約 300 kDa とされており、変性後 COL の分子量は約100 kDa、COL ペプチドは約 0 . 1 ~ 10 kDa とされる。COL法

2 . 1 . 実験材料の種類は、皮膚の真皮や骨などに存在するⅠ型 COL、軟ヒアルロン酸ナトリウム（平均分子量 1 , 200 kDa）は化骨の主成分であるⅡ型 COL を代表として、現在約 28 種類

粧品グレードのものを入手し使用した。水溶性コラーゲの COL が存在している 4）。近年では人工臓器や人工皮膚

ンマリンジェン S- 06（PF）は新田ゼラチン株式会社（大阪、5）日本）から供与された。蛍光標識コラーゲンはコスモ・バなどのバイオマテリアルとしての利用が増えている 。
真皮中の HA や COL は、加齢や紫外線暴露などの要因
によって減少し、皮膚弾力性の低下を引き起こす 6 , 7）。こイオ（東京、日本）から購入した。試薬は特級グレードのものを精製せずにそのまま用いた。

れらの改善には、減少した HA や COL を補充することが重要であるとされているが、HA や COL は水溶性高分子

2 . 2 . ヒアルロン酸・コラーゲンナノ粒子の調製
ヒアルロン酸とコラーゲンの水溶液を調製し、それを撹

Development of novel skin penetration
enhancement technology by nanoparticulation of hyaluronic acid and collagenand its mechanism
Yoshihiro Tokudome
Laboratory of Cosmetic Sciences, Saga
University

拌混合することで粒子を得た。蛍光標識コラーゲンナノ粒子は同様に蛍光標識コラーゲン水溶液とヒアルロン酸水溶液を撹拌混合することで得た。

2 . 3 . 粒子物性の測定− 37 −

粒子径、多分散指数（PDI）は動的光散乱法で、ゼータコスメトロジー研究報告 Vol. 32, 2024

電位はレーザードップラー電気泳動法により、ゼータサイ

３．結果と考察ザーウルトラ（Malvern、UK）により測定した。

3 . 1 . ナノ粒子の物性評価

2 . 4 . 透過型電子顕微鏡観察

1 , 3 , 15 , 20 , 30 そして 50 mM のクエン酸緩衝液（pH 4）粒子の形態観察は透過型電子顕微鏡を用い、ネガティ

中でヒアルロン酸・コラーゲンナノ粒子を調製した。調製

ブ染色法で行った。ナノ粒子水溶液をカーボンコーティ

する際のクエン酸緩衝液濃度が高くなるにつれてナノ粒ングされた銅グリッド（400 メッシュ）に吸収させ、2 % タ

子の粒子径は大きくなった（Fig. 1 a）。ゼータ電位は調製

ングステン酸溶液（pH 7 . 0）により 15 秒染色した。観察する際の緩衝液濃度には大きな影響は受けなかった（Fig.

は JEM- 1400 Plus（日本電子株式会社、東京、日本）によ1 b）。粒子径の分散を示す PDI は調製した緩衝液濃度が高り加速電圧 100 kV で測定した。画像は CCD カメラ（EM-くなるに従って大きくなり、特に 30 mM を超える濃度の14830 RUBY 2、日本電子株式会社）により撮影した。

ときに PDI は大きくなった（Fig. 1 c）。今回の試験で用いている粒子はイオンコンプレックスという技術により調製

2 . 5 . 皮膚浸透性の確認している。ポリイオンコンプレックスは陽または陰イオン
2

縦型 拡 散 セ ル（ 有 効 透過面積 0 . 785 cm ）にヒト 摘 出を有する高分子を水溶液として混合した際に、互いのイオ

皮膚を装着し、24 時間の皮膚透過試験を行った。拡散センを打ち消すように反応することで粒子化すると考えられ

ルは 32 ℃で保持し、開放系で、ドナー溶液はクエン酸ている。イオン濃度が低いときはヒアルロン酸とコラーゲ

Buffer 群、非粒子コラーゲン、粒子化した HACOL 群まンのイオンが反応して粒子化していることが想定されるが、たは粒子化した FITC 標識コラーゲン・ヒアルロン酸とし、高い濃度の緩衝液中ではその緩衝液に含まれるイオンが粒それぞれを 0 . 2 mL ずつ適用した。

子化を妨げている可能性が考えられる。我々の以前の検討試験開始 24 時間後に皮膚を採取し、表面をよく洗ったで、ヒアルロン酸とポリリシンからなる粒子をリン酸緩衝

あとに凍結切片を作成した。FITC 標識 COLHA 粒子や液中に混合した際に、粒子が破壊されることを報告していFITC コラーゲンを適用した群は、蛍光顕微鏡で観察した。

る 10）ので、今回もそのようなメカニズムで粒子が不安定

a）

b）

c）

Fig. 1 種々濃度のクエン酸緩衝液中で調製したヒアルロン酸コ
ラーゲンナノ粒子の粒子径（a）、ゼータ電位（b）、PDI（c）
グラフは３回以上の繰り返しの測定を行い、平均±標準偏差で示した。

− 38 −

ヒアルロン酸・コラーゲンのナノ粒子化による新規皮膚浸透促進技術の開発とそのメカニズムの解明

Table 1 ヒアルロン酸コラーゲンナノ粒子と FITC コラーゲンヒア
ルロン酸の粒子径、ゼータ電位、PDIa）b）

グラフは３回以上の繰り返しの測定を行い、平均±標準偏差で示した。

化している可能性がある。また、別に蛍光標識したコラーゲンを使用してヒアルロン酸コラーゲン粒子を調製した。

Fig. 2 ヒアルロン酸コラーゲンナノ粒子の透過型電子顕微鏡画像
粒子はネガティブ染色法で観察した。スケールバーは 200 nmを示した。

その結果、非標識コラーゲンを使用したときと大きく変わらない物性をもつ粒子が調製された（Table 1）。
ノ粒子化したコラーゲンでは皮膚中に強い蛍光が観察され

3 . 2 . ヒアルロン酸コラーゲンナノ粒子の透過型電子顕微鏡観察た。興味深いことに非粒子化コラーゲンでは角層部分に強調製したナノ粒子を透過型電子顕微鏡で観察した。画像くなった。これらのことからコラーゲンは粒子化することを Fig. 2 に示す。粒子は比較的球状であり、粒子の表面にで効率的に皮膚内に浸透することが示唆される結果が得ら

は斑点のような模様があることがわかった。今回行ったネれた。我々は以前に粒子化したヒアルロン酸が皮膚内に浸ガティブ染色の場合、水に親和性の高いところは黒く、水透している可能性を報告しており、ヒアルロン酸コラーゲに親和性の低いところは白く観察される。今回はイオンコ

ンナノ粒子はヒアルロン酸とコラーゲンを同時に皮膚内にンプレックスで粒子を作成しているので、白く観察されて送達可能な非常に興味深いマテリアルであることが推察さいるところは完全に陽イオンと陰イオンが電荷を打ち消しれた。しかし、この蛍光画像の数値化ができておらず、定合っているところであり、黒い部分はイオンが遊離してい量的な評価ができていないことが今後の課題である。また、ることが推察される。このようにヒアルロン酸コラーゲン

もう一つの課題として、この蛍光が蛍光標識コラーゲン由

ナノ粒子の表面は均一な電荷状態ではないことが想定され来であることを証明することが必要であり、サイズ排除クた。

ロマトグラフィーなどでの検討が必要である。こちらも現い蛍光が観察されたが、粒子化するとその蛍光は比較的弱在検討を進めている。なぜ、粒子化することで高分子のコ3 . 3 . ヒアルロン酸コラーゲン粒子の皮膚浸透性ラーゲンが皮膚浸透するのかは議論の対象である。一般に蛍光標識されたコラーゲンを用いてヒアルロン酸コラー

イオン性化合物は皮膚浸透性が低いとされる。イオンコン

ゲンナノ粒子を調製し、ヒト皮膚を介した皮膚浸透試験を

プレックスを作ることで一部のイオンが打ち消されること行った。24 時間後に皮膚表面を洗浄、凍結切片を作成し、で皮膚への浸透経路が変わり、皮膚浸透性が高まった可能蛍光顕微鏡で皮膚中の蛍光を測定した（Fig. 3）。

性もあるが詳細は不明であり、今後の検討を要する。

調製した Buffer 液、非粒子化コラーゲンと比較して、ナ

Fig. 3 FITC コラーゲンヒアルロン酸（ヒアルロン酸コラーゲン）
ナノ粒子の皮膚浸透性
緑色は FITC コラーゲン由来である。スケールバーは 200µm を示した。

− 39 −

コスメトロジー研究報告 Vol. 32, 2024

４．総

4） Kadler K. E., Baldock C., Bella J., Boot-Handford R. P.,

括Collagens at a glance, J. Cell Sci., 120, 1955-1958（2007）．

ヒアルロン酸コラーゲンナノ粒子を調製し、ヒト皮膚に

5） Lee C. H., Singla A., Lee Y., Biomedical applicationsof collagen, Int. J. Pharm., 221, 1-22（2001）.

適用したところ非粒子化コラーゲンと比較して粒子化したコラーゲンは皮膚浸透性が高い可能性が示された。また、

6） Morifuji M., The beneficial role of functional food

以前の我々の検討とも合わせて考えると、ヒアルロン酸コ

components in mitigating ultraviolet-induced skin

ラーゲンナノ粒子はヒアルロン酸とコラーゲンを同時に皮

damage, Experimental Dermatol., 28, 28-31（2019）.

膚内に浸透させる画期的なマテリアルであることが推察さ

7） Kon A., Hyaluronan in the skin and its correlation
with dermatopathology, Trends Glycosci. Glycotechonol.,

れた。

22, 68-79（2010）.
謝辞8） Henry S., McAllister D. V., Allen M. G., Prausnitz M.

本研究の遂行にあたりご支援をいただきました公益財団

R., Microfabricated microneedles: a novel approach to

法人コーセーコスメトロジー研究財団に深謝申し上げます。

transdermal drug delivery, J. Pharm. Sci., 87, 922-925（2008）.
9） Tokudome Y., Komi T., Omata A., Sekita M.,（引用文献）A new strategy for the passive skin delivery of1） Susan S., Antonei B. C., Robert S., Hyaluronidase

nanoparticulate, high molecular weight hyaluronic acidexpression in human skin fibroblasts, Biochem.

prepared by a polyion complex method, Sci. Rep., 8,2336（2018）.

Biophys. Res. Commun., 266, 268-273（1999）.
2） Weissmann B., Meyer K., Sampson P., Linker A.,10）Shigefuji M., Tokudome Y., Nanoparticulation of

Isolation of oligosaccharides enzymatically produced

hyaluronic acid: A new skin penetration enhancing

from hyaluronic acid., J. Biol. Chem., 208, 417-429（1954）.

polyion complex formulation: Mechanism and future3） Rich A., Crick F. H. C., The molecular structure ofcollagen, J. Mol. Biol., 3, 483-506（1961）.

− 40 −

potential, Materialia, 14 , 100879（2020）.

肌温度感受性を有する細胞増殖因子送達ナノ粒子の開発
広島大学大学院医系科学研究科

長瀬健一

In this study, we aimed to develop basic fibroblast growth factor (bFGF)-releasing nanoparticles for regeneration ofdermal tissue. The nanoparticles were prepared by electrospray a bFGF-dispersed poly(D,L-lactide-co-glycolide) emulsion.
bFGF-loaded PLGA nanoparticles can be developed by optimizing the applied electrospray voltage and the oil: water ratioof the emulsion. The prepared nanoparticles exhibited prompt release at the initial duration and continuous gradual releaseat the subsequent duration. These results indicated that the prepared bFGF-releasing nanoparticles would effectively deliverbFGF to dermal tissue.  

１．緒µL に分注し、凍結保存しているものを融解し、水を加言

え て 0 . 25 µg/mL の bFGF 水 溶 液 を 得 た。PLGA 溶 液 に現在、皮膚の再生医療において細胞増殖因子（Growth

bFGF 水溶液と Span 80 を加えボルテックスで撹拌し、分Factor）を疾患部位に効果的に働かせて、疾病部位を治療散させた。作製したエマルションを 5 mL プラスチックシする治療法が注目を集めている。これらの細胞増殖因子はリンジに入れ、電界紡糸装置により電圧を印可しながらポ

日常的に皮膚に作用させることで、皮膚機能を効果的に改リマー溶液をアルミホイルに噴霧するエレクトロスプレー

善することが可能となるため、化粧品への応用が期待されによりナノ粒子を作製した（図 1）。この時、エマルションている。しかし、これらの細胞増殖因子を肌内部に効果的の水相：油相の比率、印可電圧を変化させて作製した（表 1）。

に作用させる手法が確立されておらず、化粧品としての有効利用はできていない。また、これらの細胞増殖因子は安2 . 2 . ナノ粒子の物性評価

定性が著しく低いため、化粧品の状態で、活性を安定に維

2. 2. 1. ナノ粒子の形状観察持する方法が必要である。

作製したナノ粒子の形状を電界放出形走査電子顕微鏡

そこで本研究では、これらの細胞増殖因子の活性を維持（FE-SEM）により観察した。ナノ粒子をオスミニウムでしたまま、効果的に表皮、真皮へと送達する機能性ナノ粒

コーティングし、FE-SEM によりナノ粒子の形状を観察子を開発する。細胞増殖因子を内包したポリ乳酸 - ポリグ

した。ナノ粒子の粒子径は、FE-SEM 画像を ImageJ によリコール酸共重合体（PLGA）の生分解性高分子から構成る画像処理により解析した。

されるナノ粒子を、電圧をかけて微粒子を作製するエレク

2. 2. 2. ナノ粒子中のbFGF含有量の測定

トロスプレー法1 - 4）

により作製する。これにより、細胞増クロロホルム 1 mL および、超純水 1 mL からなる混合殖因子を生分解性高分子内に内包することで活性を安定に

溶媒を調整した。PLGA-bFGF を混合溶媒に入れ、短時維持することができる。これにより、細胞増殖因子を効果

間ボルテックスミキサーで激しく撹拌し、1 時間静置した的に肌に作用させるナノ粒子の開発を行う。

後に水相を採取した。採取した水相中のタンパク質量を

２．方

®︎

NanoOrange Protein Quantitation Kit を用い、マイクロ法

プレートリーダーにて蛍光を測定し、ナノ粒子が担持する

2 . 1 . エレクトロスプレーによるナノ粒子作製

bFGF の総量を測定した。

PLGA をアセトン：エタノール＝ 9：1 の混合溶媒に、

2. 2. 3. ナノ粒子のbFGF放出挙動
1 mL の PBS 中に作製した bFGF 含有ナノ粒子を浸漬し、40 ℃で加熱撹拌しながら溶解し、0 . 2 w/v のポリマー溶液を作製した（図 1）。また、bFGF はあらかじめ 0 . 5 µg/

37 ℃で振盪しながらインキュベートした。所定の時間に®

上澄み液を少量とり、NanoOrange Protein Quantitation
Kit を用いてサンプルの蛍光を測定し、PBS 中に放出されDevelopment of thermoresponsive nano-particle for effective delivery ofgrowth factor
Kenichi Nagase
Graduate School of Biomedical and
Health sciences, Hiroshima University

た bFGF を定量した。

３．結果および考察
3 . 1 . 作製したナノ粒子の形状− 41 −

エレクトロスプレーにより作製されたナノ粒子を FE-コスメトロジー研究報告 Vol. 32, 2024

図１ エレクトロスプレーによるナノ粒子作製方法
表 1 エレクトロスプレー条件

SEM により観察した（図 2）。印加電圧が 12 . 0 kV ではエ

3 . 2 . 作製したナノ粒子の bFGF 含有量

レクトロスプレーの電圧が不十分ではないため、粒子状に作製したナノ粒子に含まれている bFGF の総量を測定しならなかった。印加電圧が 15 . 0 kV の場合では粒子径が均た（表 2）。印加電圧が高い 15 kV で作製したナノ粒子の一な凝集体を形成していることがわかった。また、印加電

方が 12 kV で作製したナノ粒子よりも bFGF の含有量が小

圧が 20 kV の場合は、粒子径がより小さくなり単一の粒子

さいことがわかった。これは、12 kV で作製したナノ粒子としてアルミホイル状に分散して付着していることがわか

はシート状の構造を取っているため、体積が大きくなりった。この状態ではアルミホイルから回収するのが困難で

bFGF の含有量も大きくなったと考えられる。また、油相あるため、印可電圧は 15 kV が最適であるとわかった。まの割合が小さい 15 kV- 200 の方が bFGF の量が小さくなった、印可電圧 15 kV でエマルションの油相：水相の比率をた。これは、油相の割合が小さい 15 kV- 200 は粒子径が変化させたところ、O：W= 500：1 の方が O：W= 200：1 より大きくなるが、粒子に含有されている bFGF の量は増えなも粒子径が小さいことがわかった。これは、これは水溶液

いことを示している。

の比率が小さい方がより揮発性が高くなるためであると考3 . 3 . 作製したナノ粒子の bFGF 放出挙動

えられる。
これらの結果より、印可電圧 15 . 0 kV、油相：水相の比作製したナノ粒子の生理条件下での bFGF 放出挙動をリ

率 O：W= 500：1 が均一なナノ粒子を作製するのに適した

ン酸緩衝液に浸漬することで観察した（図 3）。24 時間以エレクトロスプレーの条件であることがわかった。

内での放出挙動を比較すると、6 時間で 40 ％程度の bFGF

− 42 −

肌温度感受性を有する細胞増殖因子送達ナノ粒子の開発

図 2 FE-SEM による作製ナノ粒子の形状評価

表 2 ナノ粒子の bFGF 含有量

図 3 ナノ粒子の bFGF の放出挙動の観察− 43 −

コスメトロジー研究報告 Vol. 32, 2024を放出することがわかった。これはナノ粒子の表層付近に子は生体内で効果的な bFGF 放出を促すことが示唆された。

含有している bFGF が放出されたためであると考えられる。

今後はナノ粒子の表面修飾による機能化により、さらなる

96 時間後までの放出挙動を観察したところ、12 kV- 500、機能性向上が期待できる。

15 kV- 200 の bFGF の放出は 24 時間からそれほど変わらないのに対して、15 kV- 500 の bFGF 放出は約 80 % 程度

（引用文献）にまで上昇した。これは、15 kV- 500 の粒子の形状が生理

1） I. K. Shim, H. J. Chung, M. R. Jung, S. Y. Nam, S. Y.

条件での PLGA の分解と bFGF の放出に適しているためと

Lee, H. Lee, S. J. Heo, and S. J. Lee, J. Biomed. Mater.

考えられる。これらの結果より、15 kV- 500 のナノ粒子がRes. A, 102, 3639-3648,（2014）.
2） H.-J. Chung, J.-T. Kim, H.-J. Kim, H.-W. Kyung, P.

生体内での bFGF の放出に適していることが示された。

4．総

Katila, J.-H. Lee, T.-H. Yang, Y.-I. Yang, and S.-J. Lee,括

J. Control. Release, 205, 218-230,（2015）.

本研究では、生分解性高分子である PLGA で皮膚の再3） K. Nagase, Y. Nagumo, M. Kim, H.-J. Kim, H.-生を促す bFGF を内包したナノ粒子を作製した。様々な条

W. Kyung, H.-J. Chung, H. Sekine, T. Shimizu, H.

件でエレクトロスプレーを行ったところ、印可電圧 15 kV、Kanazawa, T. Okano, S.-J. Lee, and M. Yamato,

油相：水相の比率 O：W ＝ 500：1 が均一なナノ粒子を作製

Macromol. Biosci., 17, 1700073,（2017）.

するのに適した条件であることがわかった。また、bFGF

4） K. Nagase, M. Nagaoka, Y. Nakano, and R. Utoh, J.

の放出挙動を観察したところ、96 時間で 80 ％の bFGF の放出が可能であった。これらの結果より、作製したナノ粒− 44 −

Control. Release, 366, 160-169,（2024）.

微小血管系の多機能イメージングによる皮膚特性・機能の評価
山陽小野田市立山口東京理科大学工学部機械工学科

中道友

It is known that there is a close relationship between skin function and microvascular structures and blood flow
dynamics. To measure the microvascular structures and the blood flow dynamics, functional imaging with optical coherence
tomography (OCT) has been attracting attention. OCT is a noninvasive micro-tomographic imaging technique based on low
coherent interferometry of near-infrared light and can visualize the tissue structure of the skin, evaluate aging by visualizing
capillaries, and measure functional information such as blood flow velocity. However, previous studies with OCT measured
static functional information independently and thus were insufficient to evaluate skin functional properties. In other words,
it is necessary to comprehensively analyze these dynamics to evaluate skin functional properties. Therefore, this study
aimed to develop a novel method to evaluate skin functional properties by detecting multiple functional information of skinmicro-vasculatures and by analyzing their dynamics. To realize this, I developed a novel functional OCT technique that cansimultaneously detect micro-vasculatures, blood flow velocities, and blood flow angles. Furthermore, the technique wasapplied to human subjects, and the dynamics of micro-vasculatures and blood flows during stimulation were investigated.
In this report, I report validation results of the developed technique and its application to human subjects during alcohol
stimulation for evaluating alcohol tolerance.

１．緒

えると、皮膚の特性・機能を正確に評価するためには、血言

管分布や血流速、その他の情報を同時に検出し、これらの表皮、真皮、皮下組織から成る皮膚において、皮膚機能

ダイナミクスを包括的に解析することが必要であると考えと組織内のミクロな血管構造・血流動態には密接な関係がる。そこで本研究では、皮膚組織内の毛細血管分布や血流あることが知られている。例えば血管構造については、毛速など複数の情報を同時検出し、さらにそれらの刺激に対

細血管およびリンパ管の構造が不安定化することによって、する応答（ダイナミクス）を解析することで、皮膚の特性や皮膚を構成する細胞への酸素や免疫細胞の運搬・回収が正機能を評価する新規手法の開発を目的とした。本報告では、しく行われず老廃物が溜まりやすくなることにより、加齢研究期間内で開発した毛細血管分布を高 SN で検出する方

1）による皮膚老化を引き起こすことが報告されている 。ま法と、毛細血管の血流速・角度を検出する手法について報た血流動態については、皮膚の血流量が年齢や血圧、ヘモ告する。また、皮膚特性・機能評価の検証として、開発しグロビン濃度、ヘマトクリット、総コレステロールといった血た手法をアルコール刺激下におけるヒト皮膚に適用し、応液生理値と相関を持つことや 、肌荒れやほてり、敏感肌な

答のダイナミクスからアルコール耐性を評価した結果も報

どの皮膚の肌状態に関係することが報告されている 。この

告する。

2）

3）

皮膚内部のミクロな血管構造・血流動態を計測するため、

２．方

光干渉断層法（Optical Coherence Tomography：OCT）を利用した機能計測が注目されている。OCT とは近赤外広

法2 . 1 . OCT

帯域光を使った非侵襲なマイクロ断層画像法であり、皮OCT には計測原理の違いから時間領域 OCT、スペクト

膚の組織構造の可視化に加え 、毛細血管の可視化によるラルドメイン OCT、波長掃引 OCT などの種類があるが 、加齢の評価や 、血流速の検出などの機能計測が可能であ

本研究では波長掃引 OCT を用いて実験を行ったため、以る 。しかしながら、過去の研究ではこれらがそれぞれ独下にその原理について簡単に説明する。

4）

5）

6）

7）

立に計測されており、また静的な情報を検出しているため、

波長掃引 OCT に用いる光干渉計の概略を図 1 に示す。

皮膚の特性や機能を評価するのに充分でなかった。言い換

波長掃引レーザ光源からの光は、光カプラによって参照鏡方向とサンプル方向に分けられる。参照鏡とサンプルから

Evaluation of skin functional properties
by multi-functional imaging of micro-vasculatures
Yu Nakamichi
Department of Mechanical Engineering,
Faculty of Engineering, Sanyo-Onoda
City University

反射したそれぞれの光は再び光カプラにて合波し、その干渉光の強度を光差分ディテクタで検出する。このとき、光源に波長掃引レーザを用いるため、干渉光強度を連続的に検出することで干渉光のパワースペクトルを取得することができる。この干渉光のパワースペクトルには、サンプル内の複数の反射位置に対応した振動成分が含まれているた− 45 −

コスメトロジー研究報告 Vol. 32, 2024

図 1 波長掃引 OCT の概略。SSL：波長掃引レーザ。OC：光カプラ。CIR：サーキュレータ。CL：コリメータ。GS：ガルバノ
スキャナ。OL：対物レンズ。RM：参照鏡。PC：偏光コントローラ。PD：光差分ディテクタ。COM：コンピュータ。
図 2 OCTA の信号特性。Δt：OCT 信号の計測時間間隔。

め、干渉光のパワースペクトル S（k）
（k：波数）を逆フー
リエ変換することによって、サンプルの深さ z 方向の反射

がら、小さな計測時間間隔の OCTA 信号はその値が小さ

光強度分布 I（z）
を得ることができる。

く、血管検出の SN が低下するという課題があった。そこ（1）で本研究ではまず、小さな計測時間間隔の OCTA 信号から高い SN で血管を検出する手法の開発を行った。

OCT では、照射光をスキャンすることにより反射光強本手法では最初に、下式に示す Multi-timescale split-

度分布 I（z）をサンプルの複数位置で取得し、それらを並

spectrum amplitude-decorrelation angiography と い う 手

べることで 2 次元あるいは 3 次元の反射光強度分布を取得

法を用い、複数の小さな計測時間間隔における OCTA 信

する。反射光強度はサンプルの構造や物性で変化するため、

号 D を算出する

10-12）。

反射光強度分布よりサンプルの 3 次元構造を把握することができる。なお、式（1）の A（z）は反射光の振幅分布を示し（2）ており、後述する解析に用いる。
本研究の実験では、中心波長 1334 nm、掃引幅 114 nm、

τ は OCT 信号 A の取得時間間隔、M は信号の取得回数、掃引速度 20 kHz の波長掃引レーザ（HSL-2000、Santec）を

Δt は任意の時間間隔（Δt は τ の整数倍）、L はスペクトル S

備えた波長掃引 OCT（IV-2000、Santec）を用いた。OCTの分割数、（x, z）は空間を表す。通常の OCTA では、このの空間分解能は、深さ方向（z 方向）が 6.7µm、光軸に垂OCTA 信号 D の空間パターンから血管と非血管組織を判直な方向（x 方向）が 14.6µm である。計測方法については、別する。一方、本手法では複数の OCTA 信号の計測時間

後述の解析を行うため同一照射位置で OCT 信号を複数記間隔に対する傾き G を算出し、血管と非血管組織の判別録し、その後照射光のスキャンを行う MB- スキャンプロに用いる

トコルを採用した 。

µs 毎に計測し、Δt=0.05~0.55 ms の OCTA 信号から G を

8）

12）

。なお、本研究では M=40 の OCT 信号を τ=50算出した。

2 . 2 . 毛細血管構造検出手法（3）

OCT で得る信号を解析し組織内の毛細血管分布を検出9）する手法の総称を OCT Angiography（OCTA）という 。

提案手法の有用性を検証するため、ヒト皮膚を用いた実OCTA には様々なアルゴリズムが提案されているが、基験を行った。実験では、手の母指球を計測対象とし、従来

本的には血管内の赤血球の動きに伴う OCT 信号の時間的法と提案手法で得られる血管パターンの SN について評価

なばらつきを定量することによって、毛細血管と非血管組を行った。なお、本研究の実験は全て山陽小野田市立山口

織を判別する。この OCTA で得られる信号には、図 2 に東京理科大学の人を対象とする生命科学・医学系研究に係

示すように
（ⅰ）
血流速が大きくなるほど OCTA 信号は大きる倫理審査の承認（承認番号 22003 号）を受け行った。

くなる、（ⅱ）OCT の計測時間間隔が大きいほど流速に対す

2 . 3 . 血流速・角度検出手法

る OCTA 信号の傾きが大きい、（ⅲ）OCT の計測時間間隔に関わらず OCTA 信号はある一定の値でサチュレーショ
ンする、といった特性があることが明らかとなってる

10, 11）。

最近、式（2）に示したような複数の時間間隔における
OCTA 信号を解析することによって、血流速を定量的に
13）

また、これらの特性から、サチュレーションを起こさない

検出できることが Hwang らにより報告された

複数の小さな計測時間間隔の OCTA 信号を解析すること

OCTA 信号は図 2 に示した特性の他にも複雑な非線形特により、血流速を定量できると考えられている。しかしな性を持つことが明らかになっており− 46 −11）。しかし、、Hwang らの手法

微小血管系の多機能イメージングによる皮膚特性・機能の評価が適用できる条件は限られると考えられる。そこで本研究機能を評価する手法の開発である。この実現可能性を検証

では、OCT、OCTA、ドップラー OCT

14）と機械学習を組するため、前述した手法を用いてアルコールを皮膚に塗布み合わせた新規の血流速・角度検出手法を開発した。ドッ

したときの毛細血管構造、血流速、角度を検出し、応答解

プラー OCT とは、赤血球の動きに伴う光波のドップラー

析を行うことで被験者のアルコール耐性を評価した。
アルコール耐性を評価する従来手法にアルコールパッチ

変調を検出することにより、光軸方向（対象深さ方向）の血テストがある。アルコールパッチテストはアルコールを皮

流速 vz を検出する手法である。
（4）

膚に塗布した際の毛細血管の膨張に伴う赤みを見ることで被験者のアルコール耐性を評価する。通常、アルコールパ

v は血流速、θ はドップラー角度（流れ角度）、λ は OCT

ッチテストにおけるアルコール耐性評価は定性的なものでに用いる光源の中心波長、Δρ は異なる時刻（時間間隔：τ）

あるが、本研究ではアルコール塗布後 0、7、17 分後のデで得た OCT 信号の位相差である。提案手法では、OCT 信

ジタル画像データを主成分解析することによって、被験者

号強度 I、OCTA 信号 D、ドップラー位相差Δρ から、機のアルコール耐性を数値化した。このアルコールパッチテ

械学習により血流速および角度を予測するモデル fv、fθ をストで得たアルコール耐性と、提案手法で得たアルコール

それぞれ求める。

耐性を比較することにより、手法の妥当性を検証した。
（5）（6）

３．結果および考察
3 . 1 . 毛細血管構造検出手法

本研究ではモデル fv、fθ を求めるため、OCT 信号強度、

図 4（a）にヒト母指球の 3 次元 OCT 断層像を示す。また、血流速、角度の異なる 192 条件にて教師データの取得実験

図 4（a）の任意位置における 2 次元 OCT 断層像を図 4（b）にを行った。教師データから Matlab R2022b の回帰学習器示す。図 4（b）より、OCT により皮膚の真皮、表皮といっ（Statistics and Machine Learning Toolbox；MathWorks）

た層構造が可視化できている様子が分かる。ここで、皮膚を用いて異なる 31 のモデルを学習し、v、θ の最小二乗誤

では表皮と真皮の境界付近および真皮深層に血管が密に走差が最も小さなモデルをそれぞれ採用した（図 3）。

行していることが知られているため

15）、図 4（b）の赤枠で上述した手法を評価するため、表面を平らにしたシリ

囲んだ深さ範囲において従来法・提案手法の OCTA 信号

コンチューブにヒト血液（Blood A Type, Each EDTA-2K,を投射し、図 4（c）に示す血管パターンマップを算出した。

Human、コスモ・バイオ）を送液し、提案手法を適用して結果より、従来法および提案手法ともに浅層と深層の異な血流速および角度の断層分布を検出した。血液の平均流速

る血管パターンを検出できているが、従来法に比べ提案手は 8.3、
16.6 mm/s、
角度は± 25 ° の 4 条件にて計測を行った。

法の SN が高いことが定性的に確認できる。なお、試料を用いた定量的な SN の評価も別途行っており、開発した手2 . 4 . アルコール耐性の評価検証実験法が図 4（c）の従来法に比べ 2~3 倍高い SN で血管を検出で本研究の目的は皮膚組織内の毛細血管分布や血流速などきることを示しているを同時検出し、それらの刺激に対する応答から皮膚特性・

図 3 血流速（左）と角度（右）の学習結果。

− 47 −

12）。

コスメトロジー研究報告 Vol. 32, 2024

3 . 2 . 血流速・角度検出手法

3 . 3 . アルコール耐性の評価検証実験

図 5 に開発した血流速・角度検出手法により得られた試開発した毛細血管構造検出手法と血流速・角度検出手法

料の OCT 断層像、血流速分布、角度分布を示す。OCT 断をアルコール刺激中のヒト母指球に適用した。結果の一例

層像を見ると、画像中央に楕円型の流路部分が確認できるとして、アルコール耐性の高い被験者および低い被験者

が、血流速および角度の変化による影響は確認できないこの結果を図 6、7 にそれぞれ示す。なお、図 6、7 では、真とが分かる。一方、血流速分布と角度分布を見ると、それ皮深層における 3 次元の OCTA 信号を投射することによぞれの分布において血流速および角度の変化による顕著なり、毛細血管（OCTA 信号）、血流速・角度の 2 次元マッ違いが確認できる。血流速分布においては、8.3 mm/s のプを求めている。図 6 のアルコール耐性が高い被験者の毛条件に比べ、16.6 mm/s の条件における流速が大きいこと

細血管の時間変化を見ると、アルコール刺激開始後時間がが分かる。また、流路中央における流速は平均流速を考慮

経過しても大きな構造変化はないことが分かる。血流速とすると妥当な値であり、分布も非ニュートン流体である血角度についても、血流速は 1 ～ 2 mm/s、角度は約 40 °液の特徴

で時間的に大きな変化がないことが分かる。一方、図 7 の16）を表している。角度分布においても、血流速に寄らず設定した角度である± 25 °程度の値を示しており、アルコール耐性が低い被験者の毛細血管の時間変化を見る

妥当な結果と言える。

と、アルコール刺激開始後 60 s 程度から血管が拡張する様子が確認できる。また、血流速も血管が太くなるのに伴い

図 4 開発した毛細血管構造検出手法の適用例 12）。(a) ヒト母指球の 3 次元 OCT 断層像。
(b) 皮膚の層構造。EP：表皮。DR：真皮。SC：角質層。RE：残表皮。SD：真皮浅層。
DD：真皮深層。(c) 従来法（左）と提案手法（右）で得られた浅層および深層の血管パターン。スケールバーは 0.5 mm。

図 5 開発した血流速・角度検出手法の適用例。
（左）試料の OCT 断層像。
（中）血流速分布。
（右）角度分布。画像サイズは 1.45 mm × 2 mm。

− 48 −

微小血管系の多機能イメージングによる皮膚特性・機能の評価

図 6 アルコール耐性が高い被験者の毛細血管（上）、血流速（中）、角度（下）の時間変化。
各画像サイズは約 0.3 mm × 3 mm。

図 7 アルコール耐性が低い被験者の毛細血管（上）、血流速（中）、角度（下）の時間変化。
各画像サイズは約 0.3 mm × 3 mm。

若干の増加傾向が見られる。血液の流れる角度については、
約 10 °で時間的に大きな変化はなかったが、毛細血管の角度が実験の短い時間で変化することは考えにくいため、妥
当な結果であると考えられる。
アルコールパッチテストで得たアルコール耐性と提案手法を比較するため、図 8（a）に示す畳み込みニューラルネ
ットワークを用い、提案手法で得た信号からアルコール耐性を予測するモデルを求めた。なお、アルコールパッチテ
ストで得るアルコール耐性は血管の角度には依存しないと考えられるため、ここでは毛細血管の面積（ピクセル数）と平均血流速の時間変化データのみを教師データ（N= 9）とし学習を行った。図 8（b）にアルコールパッチテストで得たアルコール耐性と提案手法によるアルコール耐性の比較を示す。図中の白抜きのプロットはモデルの学習に使用したデータを示しているが、アルコールパッチテストと提案− 49 −

図 8 （a）
畳み込み
ニューラルネットワーク。
（b）ア
ルコールパッチ
テストによるア
ルコール耐性と提案手法によるアルコール耐性の比較。

コスメトロジー研究報告 Vol. 32, 2024

図9構築した高速スペクトラルドメイン OCT システムの概略 (a) と写真 (b)。

手法のアルコール耐性の相関は高く（R=0.977、p=5.7 ×

OCT の更なる多機能化および様々な皮膚機能・特性を評

10 ）、精度の良いモデルが得られたことが分かる。また、価する方法を構築し、コスメトロジー分野や医療分野への黒塗りのプロットは学習に使用していないデータをモデル

実用研究を進めていきたい。

-6に適用しアルコール耐性を求めたものであるが、これらについてもアルコールパッチテストと提案手法のアルコール謝

辞耐性に相関があることが分かる。以上のように、アルコー

本研究の遂行にあたり、ご支援いただきました公益財団

ル刺激を開始してから 120 秒間の毛細血管構造と血流速の法人コーセーコスメトロジー研究財団に心より感謝申し上

ダイナミクスを解析することにより、アルコール耐性を評げます。

価可能であることが示された。

4．総（引用文献）括1） 澤根美加，大田正弘，山西治代，本山晃，高倉伸幸，

本研究では、皮膚組織内の複数の微小血管系情報を検出

加治屋健太朗．皮膚老化において重要な役割を担う血し、それらの刺激に対するダイナミクスを解析することで管・リンパ管．日本化粧品技術者会誌．46（3），188-196，2012．

皮膚特性・機能を評価する手法の開発を目的とした。本稿
では、提案手法の実現のため開発した、毛細血管分布を高2） Tsuchida Y, Fukuda O, Kamata S. The correlation of

SN で検出する方法と毛細血管の血流速・角度を検出する

skin blood flow with age, total cholesterol, hematocrit,

手法について報告した。また、これらの手法をアルコール

blood pressure, and hemoglobin. Plastic andReconstructive Surgery. 88（5）, 844-50, 1991.

刺激下の皮膚に適用し、アルコール刺激に対する血管構造と血流速の応答を解析することでアルコール耐性を評価可

3） 塚田弘行，武田あきら，宇山侊男．皮膚と微小循環の能であることを示した。提案手法によるアルコール耐性の血流．日本化粧品技術者会誌．30（2），184-189，1996．

評価自体には大きな学術的意義は無いが、この結果により

4） Adabi S, Hosseinzadeh M, Noei S, Conforto S,

提案手法の妥当性が示されたとともに、適切な刺激を選択

Daveluy S, Clayton A, Mehregan D, Nasiriavanaki

することによって提案手法により様々な皮膚機能・特性を

M. Universal in vivo Textural Model for Human Skin

評価できることを示唆した。また、提案手法は皮膚の機能・

based on Optical Coherence Tomograms. Scientific
Reports. 7, 17912, 2017.

特性を計測するものであるが、化粧品や医薬品などの塗布を刺激とすれば、それらの効能評価にも応用が可能と考え

5） Hara Y, Yamashita T, Kikuchi K, Kubo Y, Katagiri
C, Kajiya K, Saeki S. Visualization of age-relatedられる。
本研究の今後の展望として、血液粘度計測など OCT のvascular alterations in facial skin using optical

更なる多機能化を行うことで、計測可能な皮膚機能・特性

coherence tomography-based angiography. Journal ofを拡大することが挙げられる。しかし、本研究で使用しDermatological Science. 90（1）, 96-98, 2018.

た OCT では、計測速度が不十分であることから上記の実

6） Furukawa D, Saeki S, Ito T, Hishino Y. In vivo

現が困難であった。そこで本研究では、報告した内容と並

micro-tomographic visualization of capillary angio-

行して、これまでの研究で使用した OCT よりも 5 倍以上

dynamics around upper dermis under mechanical

高速計測が可能なスペクトラルドメイン OCT システムのstimulus using low coherence interferometer “optical構築を行った（図 9）。今後は、構築したシステムを用いた

coherence doppler velocigraphy” . American Journal of− 50 −

微小血管系の多機能イメージングによる皮膚特性・機能の評価

12）Nakamichi Y. Gradient mapping of multi-timescale

Physics and Applications. 6（4）, 89-96, 2018.

optical coherence angiography signals for enhancing

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− 51 −

多量体タンパク質のサブユニット間相互作用を利用した
新規機能性ハイドロゲルの構築と薬剤徐放システムへの活用
奈良先端科学技術大学院大学先端科学技術研究科物質創成科学領域

真島剛史

Association-controllable hemoprotein assemblies and hydrogels were constructed from a fusion protein (FP) with two
c-type cytochrome units utilizing 3D domain swapping (3D-DS), where the same structural region is exchanged threedimensionally between molecules of the same protein. FP was expressed with E. coli and purified by ion exchange andsize exclusion chromatography. The dimer and trimer of FP, oligomerized by 3D-DS, were prepared by the procedure ofethanol addition, lyophilization, and redissolution of the residual. The obtained 3D-DS FP dimer constructed hemoprotein
assembly exhibiting a dynamic structural change between ring and linear forms, regulated by CO and imidazole binding.
The oligomerization of the FP 3D-DS dimer depended on the temperature and protein concentration. The structural change
between ring and linear structure of the dimer of FP 3D-DS dimer was directly observed by the high-speed atomic force
microscopy in solution. Highly concentrated 3D-DS FP trimer formed protein hydrogels, which decomposed by CO andimidazole binding. In this study, protein nanostructures and protein hydrogels were constructed through the interaction
between proteins. These results contribute as the basis of future functional supramolecular protein assemblies and drugdelivery systems using protein-based structures.

１．緒

ク質を融合したタンパク質を 3 D ドメインスワッピング

言（3 D-DS）機構 4）に基づいて設計した。3 D-DS は同じタン

ハイドロゲルは、水により膨潤するゲルであり、ドラッ

パク質が３次元的に同じ構造部位を交換することで多量化

グデリバリーや生体代替・模倣材料への利用が可能なバイ

する、タンパク質の会合機構の一つであり、天然にも多くオマテリアルとして注目されている。中でもタンパク質を見られるものである。また、ヘムタンパク質とは、コファ原料としたハイドロゲルは、生体親和性や生分解性の高さ

クターとして鉄プロトポルフィリン IX（ヘム）を持つタンを持つ。これまでに、アルブミン等の球状タンパク質 1 , 2）

パク質群であり、ヘムが機能発現に重要な役割を果たして

3）

やコラーゲン を用いたゲルの細胞培養足場や薬剤徐放へいる。まず超好熱菌 Allochromatium vinosum 由来のシトの応用が報告されているが、多くのタンパク質ゲルは、タ

クロム c’（AVCP）に着目した 5 , 6）。AVCP は通常 2 量体でンパク質の立体構造が崩れ、内部の疎水性残基が表出する

存在し、ヘムが還元条件下で一酸化炭素（CO）と結合、もことでゲル化が起こっているため、タンパク質自体に由来

しくは酸化条件下でイミダゾールと結合することで単量体する機能は消失している。タンパク質ハイドロゲルへ生体へと解離する（Fig. 1 a）
。この AVCP の機能を利用するこ

適合性を失わずに高度な機能を付与するためには、材料ととで、小分子による外部刺激により構造を制御可能なタンなるタンパク質の構造と機能を維持した状態でのゲル化がパク質ナノ構造体やタンパク質ハイドロゲルが構築できる必要であるが、未だ一般的な方法論が確立されていない。

と考えた。次に、複数の AVCP を結合するため、超好熱本研究では、多量化するタンパク質のサブユニット間相互菌 Aquifexaeolicus 由来のシトクロム c 555 を円循環置換して作用を利用することで、ゲルの形成と分解を制御可能なタ構築したタンパク質（CPC）を AVCP の結合基盤部位とし

ンパク質ハイドロゲルの構築に取り組んだ。

て選択した 7）。CPC は N 末端部位と C 末端部位の間に α ヘ

2．方リックスをリンカーとして挿入することで、3 D-DS 機構

法により 2 量体、３量体を形成する（Fig. 1 b）。CPC は大腸

2 . 1 . ビルディングブロックタンパク質の設計

菌での発現時には単量体として得られ、エタノールの添タンパク質ナノ構造体及びハイドロゲルのビルディン

加、凍結乾燥、再溶解の処理を行うことで多量化する。本

グブロックを作成するにあたり、2 種類の c 型ヘムタンパ

研究では、AVCP を N 末端側と C 末端側の 2 つのユニットに分割し、それぞれを CPC の N 末端側と C 末端側に結合

Construction of functiona l proteinhydrogels utilizing the interaction
between subunits of oligomeric proteins
Tsuyoshi Mashima
Graduate S chool of S cience a nd
Technology, Nara Institute of Scienceand Technology

する形で融合タンパク質（FP）を設計した（Fig. 1 c）
。FP
は CPC と同様に大腸菌での発現時には、単量体で得られ、エタノール添加、凍結乾燥、再溶解の処理を行うことで多量化すると考えられる。これにより、大腸菌の中でのタン
パク質多量化による発現や精製時の問題を回避でき、精製を極めて簡便に行うことが可能となる。

− 52 −

多量体タンパク質のサブユニット間相互作用を利用した新規機能性ハイドロゲルの構築と薬剤徐放システムへの活用

Fig. 1 タンパク質ナノ構造体とハイドロゲル構築の概略図。a）AVCP の構造とモノマー・ダイマー間平衡の模式図。N 末端側を青、C 末端側を赤で示す。b）CPC の予測構造と 3D-DS 2 量体の予測構造と 3 量体の結晶構造（PDB ID: 5Z25）。c）AVCP と CPCの融合による FP の構築と FP 3D-DS 多量体によるナノ構造体とハイドロゲル構築の模式図。

2 . 2 . ビルディングブロックタンパク質の発現と精製
FPはc型ヘムタンパク質を生産可能なCCM（cytochrome

2 . 4 . 3 D-DS FP dimer によるタンパク質ナノ構
造体の構築と構造評価

c maturation）システムを有する大腸菌を用いて発現させ単離した 3 D-DS FP dimer を CO またはイミダゾール存た。FP は大腸菌の細胞膜と外膜間のペリプラズムに発現

在下と非存在下で静置した後、SEC により会合状態の変化されるため、コールド・オスモティック・ショック法によを評価した。また、一度会合した 3 D-DS FP dimer に COり、FP を大腸菌から抽出した。得られた FP をフェリシア

またはイミダゾールが再度付加することで、離散すること

ン化カリウムで酸化した後、イオン交換クロマトグラフィを確かめた。さらに、高速分子間力顕微鏡（AFM）を用い

ー及びサイズ排除クロマトグラフィー（SEC）により精製て、会合状態の 3 D-DS FP dimer の動的な構造を観察した。

した。FP の純度を SDS-PAGE で確認し、得られた FP の状態を SEC 及び UV-vis スペクトル、CD スペクトル測定

2 . 5 . 3 D-DS FP trimer によるタンパク質ハイド
ロゲルの構築から確認した。

単離した 3 D-DS FP trimer を酸化条件下で限外ろ過に

2 . 3 . ビルディングブロックタンパク質の多量化

より濃縮し、ゲルを作成した。得られたゲルに対し、CO精製した FP に対して、エタノール添加、凍結乾燥、再またはイミダゾールを付加することで、ゲルが分解される

溶解の処理を行い、多量化させた後、SEC により精製をか観察した。さらに分解後に酸化条件下で濃縮することで行った。エタノール添加の終濃度を比較したところ、2 量

再度ゲル化が可能か確認した。

体（3 D-DS FP dimer）、３量体（3 D-DS FP trimer）とも

3．結果・考察に 40 %（v/v）で最も多く得られた。SEC は CO をバブリングした還元剤を含む緩衝液を移動相に用いて行った。得ら

3 . 1 . ビルディングブロックタンパク質の培養と精製れた 3 D-DS FP dimer 及び trimer については、SEC- 多角

大腸菌を用いて培養、精製された FP は全て AVCP サブ度光散乱（MALS）測定により、設計通りの会合数の会合

ユニット部分で結合した 2 量体（FP interface dimer）と体が得られていることを確認した。3 D-DS 多量化によるして得られた。FP interface dimer の UV-vis スペクトルタンパク質構造の変化については、酸化、還元、CO 付加

は AVCP と CPC のスペクトルの和と完全に合致し、FP状態の UV-vis スペクトルを比較した。またイミダゾールの AVCP と CPC サブユニットのヘム周辺環境は融合後も結合能の変化についても、イミダゾール滴定によるヘムの維持されていることが明らかになった（Fig. 2 a）
。CD ス

吸収ピーク変化から評価した。

ペクトルについても同様に、AVCP と CPC のスペクトル− 53 −

コスメトロジー研究報告 Vol. 32, 2024

Fig. 2 a）FP（赤），AVCP（紫），CPC（緑）の UV-vis スペクトル。青点線は AVCP と
CPC のスペクトルの和を示す。b）FP の SEC 測定の溶出曲線。移動相は 50mM リン酸
カリウム緩衝液，pH7（青）、及び同様の緩衝液に 5mM ジチオナイトを添加し CO をバブリングしたもの（赤）。

の和が FP interface dimer のスペクトルと合致し、FP の

CO 結合能が失われていないことが示された。また、FP とAVCP と CPC サブユニットにおいて融合後もタンパク質

FP 3 D-DS dimer のイミダゾール結合能を比較したところ、構造に大きな変化が無いことが示された。さらに、還元条

FP 3 D-DS dimer の結合定数（Ka= 16 . 6 mM- 1）は FP の結件下で CO をバブリングし UV-vis スペクトルを測定した

合定数（Ka= 10 . 0 mM- 1）から大きな変化がなく、3 D-DS

ところ、CO がヘムに結合した典型的なスペクトルが得ら多量化後もイミダゾール結合能が維持されていることがれ、FP interface dimer は CO 結合能を維持していること確認された。さらに FP 3 D-DS 多量体は酸化条件下でさが明らかになった。そして、還元条件CO雰囲気下において、らに会合し、より大きな多量体を形成した（Fig. 3 b）
。こFP interface dimer は単量体に解離した（Fig. 2 b）
。また、の多量体は再度 CO またはイミダゾールを付加することで、酸化条件下でイミダゾールを添加すると、FP interface

FP 3 D-DS dimer または trimer へと解離し、AVCP サブ

dimer は単量体へと解離した。これらの結果から、FP はユニット間の相互作用により、より高次の会合体を可逆的

AVCP サブユニット間の相互作用により 2 量化しており、に形成することが示された。

AVCP と同様に CO とイミダゾールへの応答性を維持して3 . 3 . タンパク質ナノ構造体の構築いることが明らかになった。

FP 3 D-DS dimer の多量化は温度とタンパク質濃度に強3 . 2 . ビルディングブロックタンパク質 2 量体または 3 量体の構築と物性評価

く依存しており、室温では FP 3 D-DS dimer の 2 量体のみが得られるのに対し、4 ℃下では 3 量体及びより高次の多3 D-DS 処理後に SEC により単離・精製された FP 3 D-量体が形成された（Fig. 4 a）
。さらに、4 ℃下においてはDS dimer 及び timer は、還元条件 CO 雰囲気下においてもタンパク質濃度によって 3 D-DS FP dimer の 2 量体、3 量

安定的に 2 量体及び 3 量体として存在しており、設計通り

体、及び高次多量体の比率に大きな変化が見られた（Fig.

に AVCP サブユニット間の相互作用ではなく、3 D-DS に4 b）。3 D-DS FP dimer の濃度が 0 . 5 µM では主に 2 量体

よって多量化していることが示唆された。次にイミダゾが形成されたのに対し、25 µM や 50 µM 等の高濃度では 3ールを含む移動相を用いて、AVCP サブユニット間の相量体やより高次の多量体が主成分となった。これらの結果互作用が働かない状況で SEC-MALS 測定を行ったところ、から、FP 3 D-DS dimer が形成する多量体構造が平衡状態

FP 3 D-DS dimer 及び trimer の推定分子量は 47 . 1 kDa とにあることが示された。

76 . 6 kDa で、それぞれの計算値 50 . 6 kDa と 75 . 9 kDa に合次に、FP 3 D-DS dimer の 2 量体が設計通りの構造を致し、単量体（25 . 3 kDa）がそれぞれ 2 量化及び 3 量化しとっているか確認するために、AFM を用いて非常に低濃ていることが確認された（Fig. 3 a）。

度（25 nM）の FP 3 D-DS dimer 2 量体の溶液中の構造を

また、還元後の FP 3 D-DS dimer 及び trimer の大気下

マイカ基板上で観察したところ、直径約 20 nm の環状の構及び CO 雰囲気下の UV スペクトルは、FP から大きな変造体が観察された（Fig. 5 a-d）。これらの構造は、FP 3 D-

化は無く、3 D-DS による多量体化後もヘム周囲の構造やDS dimer 2 量体の AlphaFold 2 予測構造から計算された− 54 −

多量体タンパク質のサブユニット間相互作用を利用した新規機能性ハイドロゲルの構築と薬剤徐放システムへの活用

Fig. 3 a）FP 3D-DS dimer の SEC-MALS 解析。移動相は 10mM イミダゾールを含む50mM リン酸カリウム緩衝液 , pH7。b）FP 3D-DS dimer の SEC 測定の溶出曲線。
移動相は 50mM リン酸カリウム緩衝液，pH7（青）、及び同様の緩衝液に 5mM ジチオ
ナイトを添加し CO をバブリングしたもの（赤）。

Fig. 4 a）異なる温度での FP 3 D-DS dimer の SEC 測定の溶出曲線。移動相は 50 mM
リン酸カリウム緩衝液 , pH 7，室温（赤），４℃（青）。b）様々な濃度での FP 3 D-DS
dimer の SEC 測定の溶出曲線。移動相は 50 mM リン酸カリウム緩衝液 , pH 7。濃度は0 . 5 µM（赤），25 µM（紫），50 µM（青）。

シミュレーション構造とよく一致した。また、直線状の構間の相互作用により架橋構造を構築しゲル化していると考造体も同様に観察され（Fig. 5 e-f）
、こちらは FP 3 D-DSえられる。本ゲルはタンパク質の機能を活用した可逆的にdimer が片方の AVCP サブユニットのみで結合した構造の分解構築が可能なハイドロゲルである。

シミュレーション構造とよく一致した。これらの FP 3 D-

4．総

DS dimer 2 量体の環状と線形の 2 構造は AFM 観察中に相互に変化を繰り返しており、FP 3 D-DS dimer が形成する
多量体が動的な構造体であることが示唆された。

括

本研究では、小分子である CO やイミダゾールに反応して会合するタンパク質に着目し、3 D-DS 機構を基盤として融合タンパク質を設計することで、タンパク質間相互作

3 . 4 . タンパク質ハイドロゲルの構築

用により、タンパク質のみからなるナノ構造体及びタンパ

FP 3 D-DS trimer を 大 気 下 に お い て 限 外 ろ 過 に よ り

ク質ハイドロゲルの構築を達成した。本成果は、タンパク

1 mM（FP 濃度）まで濃縮したところ、ゲルが得られた（Fig.

質をビルディングブロックとする、ナノサイズの機能性タ6）。得られたゲルは、還元条件 CO 雰囲気下におくことで、ンパク質構造体や、ドラッグデリバリーシステムの構築に分解され、再度大気下で濃縮することで、ゲルを形成した。

貢献するものである。

よって本ゲルは FP 3 D-DS trimer が AVCP サブユニット− 55 −

コスメトロジー研究報告 Vol. 32, 2024

Fig. 5 高速原子間力顕微鏡（AFM）測定 a）測定された AFM 画像（上）と環状の FP 3D-DS
dimer 2 量体の断面高さ（下）と b）そのシミュレーション画像。c）AlphaFold を用いて予測された環状の FP 3D-DS dimer2 量体の立体構造。d）マイカ基板（黄色）上の環状 FP
3D-DS dimer2 量体の AFM 測定の概略図。FP 3D-DSdimer 2 量体を緑色で示す。e）測定された AFM 画像（上）と直線状の FP 3D-DS dimer 2 量体の断面高さ（下）と f）そのシミュレーション画像。g）AlphaFold を用いて予測された直線状の FP 3D-DS dimer 2 量体の立体構造。h）マイカ基板（黄色）上の直線状 FP 3D-DS dimer2 量体の AFM 測定の概略図。
FP 3D-DS dimer 2 量体を緑色で示す。

− 56 −

多量体タンパク質のサブユニット間相互作用を利用した新規機能性ハイドロゲルの構築と薬剤徐放システムへの活用

Fig. 6

FP 3D-DS trimer ゲルの写真と、内部構造の模式図。

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化粧品基材に利用可能なペプチド界面活性剤のバクテリア合成系構築
名古屋工業大学大学院工学研究科

水野稔久

Our aim is to create a bacterial synthesis system for the peptide gemini (PG)-surfactants, previously known for theirantibacterial properties. We focused on the Polymyxin B synthesis enzyme, structurally similar to our target PG-surfactants.
This enzyme, part of the non-ribosomal peptide synthesis (NRPS) family, comprises ten modules, each with an A domain
for substrate amino acid adenylation, a T domain for conversion to thioester form, and a C domain for peptide chain
elongation. To adapt this enzyme for PG-surfactant synthesis, we needed to modify the A domain's substrate amino acids
to cysteine derivatives with alkyl chains. Prior studies suggested A domain mutation allows this conversion, yet details on
the Polymyxin B A domain structure and crucial amino acids were scarce. In our study, we cloned and sequenced the ten
Polymyxin B enzyme modules from P. polymyxa NBRC3020, expressed them in E. coli, purified the proteins, and tested
each A domain's adenylation activity. We confirmed their ability to adenylate the respective substrate amino acids. Next, toactivate modified cysteine derivatives with C1, C2, or C3 alkyl chains to SH groups, we introduced mutations in the 10th
module's A domain. Our results showed these mutations successfully enabled the adenylation of these modified cysteine
derivatives.

１．緒

そこで本研究では、比較的安価に単鎖ペプチドの生産が言

可能な「バクテリアの非リボソームペプチド合成（NRPS）
3）「マイクロプラスチック問題」
や「オーガニック志向」な風系」 に着目し、新たな生産技術の開発に取り組む。具体

潮から、化粧品基材が天然由来成分であることや生分解性

的には、「抗菌性 PG-surfactant」に構造類似した抗生物質を持つことは、環境面への配慮のみならず利用者の健康面

Polymyxin B を生産可能な NRPS 合成酵素への変異導入にからも需要は高い。界面活性剤は化粧品に必須の基材であより、「抗菌性 PG-surfactant」の生産を可能とする組換え

るが、アミノ酸やペプチドを極性基として含む界面活性バクテリア構築を最終的には目指したい。しかしこのた剤はこの要件を満たす。しかし現状価格が高いため、そのめには、側鎖にアルキル鎖が修飾された Cys 由来の非天

利用は限定されている。一方「薬用化粧品」の「有効成分」と

然アミノ酸を取り込んだペプチドの合成可能な NRPS 合して、「細胞増殖因子様ペプチド」のような高度な生理活

成酵素の開発が必要であった。そこで本研究では、まず性ペプチドの利用も進んでいる。最近我々のグループでPolymyxin B 合成に関する NRPS 酵素の中に含まれる、基は、ペプチドを極性基として持つジェミニ型の界面活性

質アミノ酸の活性化に寄与するアデニル化（A）ドメインに剤（PG-surfactant）の研究開発を進めており、低濃度の添関して調査した。次に、この A ドメインへの変異導入に加でも（臨界ミセル濃度 ~ 0.00001wt%）様々な疎水分子をより、側鎖にアルキル鎖が修飾された Cys 由来の非天然

水中に分散できる基礎的性質に加え、高い抗菌活性を示

アミノ酸を活性化可能な A ドメインの開発に取り組んだ。

す試薬開発に成功した（MIC~ 4µg/mL、以下「抗菌性 PG-

最終的に、Polymyxin B に対する NRPS 合成酵素を持つ P.

1）

surfactant」と呼ぶ） 。更に一部の誘導体については、細polymyxa へこれを組み入れるところまではできなかった

胞毒性なく哺乳類細胞（線維芽細胞や間葉系幹細胞など）にが、側鎖にアルキル鎖が修飾された Cys 由来の非天然アミ

効率よく取り込まれるものも見つかっており、種々の生理ノ酸を含む非リボソームペプチド合成を可能とする NRPS

活性ペプチドを細胞内まで送達可能な「細胞膜透過キャリ

酵素は天然に存在しないため、多くの示唆を与える結果がア」としての利用も可能である 。しかしこちらの化粧品得られたものと考えている。

2）

基材としての実用化を考えた場合には、生産コストの問題

２．方を解決する必要がある。

法

2 . 1 . 各モジュール遺伝子のクローニングと各モジ
ュールのアミノ酸配列の決定
Construction of Bacterial Synthesis System for peptide gemini surfactants Usable in Cosmetics Substrates
Toshihisa Mizuno
Graduate School of Engineering, Nagoya Institute of Technology

P. polymyxa NBRC3020 株 は 独 立 行 政 法 人 製 品 評 価
4）

技術基盤機構から入手し、TSBYE を培地に 30 ℃にて一晩培養することで増殖させた。この細菌に表１のプライマーを直接添加して行うダイレクト PCR によって、各モジュール部分の遺伝子クローニングは行った。なお− 58 −

化粧品基材に利用可能なペプチド界面活性剤のバクテリア合成系構築

図 1 Polymyxin B（上、閉環前の構造）と抗菌性 PG-surfactant（下）の化学構造

NBRC3020 株 は 遺 伝 子 情 報 が 存 在 し な か っ た た め、P.
polymyxa E681 株

5）の各モジュール部分の遺伝子配列を参考にプライマーは設計した。Gibson Assembly によって、各遺伝子を pET-21d（+）のマルチクローニングサイトに導入し、これを DNA シークエンスすることで各モジュー
ル内のアミノ酸配列は決定した。

2 . 2 . 各モジュールの蛋白質発現と単離精製
各発現ベクターを大腸菌 BL21（DE3）株に導入し、終濃
度 0.1 mM と な る よ う に IPTG を 添 加 後、20 ℃、12 時 間の培養条件で蛋白質発現は行った。集菌後、50 mM Tris
Buffer（pH 7）に菌を懸濁し、超音波破砕により抽出を行った。ここで上清成分に可溶な蛋白質として得られたモジ
ュールについては、
Ni-NTA His bind resin（ノバジェン社）
を用いて単離精製を行い、限外濾過（Amicon Ultra-4, 分
画分子量 50 kDa）により濃縮を行った。純度確認は、15%
SDS-PAGE により行った。

2 . 3 . 各モジュールに含まれる A ドメインのアデニル化活性の評価
モジュール蛋白質（終濃度 10µM）、基質アミノ酸あるい− 59 −

表 1 用いたプライマーの DNA 配列

コスメトロジー研究報告 Vol. 32, 2024

はリファレンスとなるアミノ酸（終濃度 1 mM）
、ピロホス

３．結

2
ファターゼ（0.2 unit/mL）、MgCl（10mM）
、DTT（1 mM）、

10% グリセロールを含む 50µL の Tris HCl 緩衝液（50 mM,
pH 7.5） を 25 ℃ に 保 ち、 こ こ へ ATP を 終 濃 度 1 mM で
6）

果

3 . 1 . モジュール１〜 10 までの遺伝子クローニン
グとアミノ酸配列の決定

添加することにより、酵素反応は開始した 。そのまま

Polymyxin B は 10 個のアミノ酸と、主鎖アミノ基に縮25 ℃ で １ 時 間 反 応 後、Phosphate Assay Kit（BioAssay

合される１個の脂肪酸から構成されており、L-Dab の側

Systems 社製）を添加し 25 ℃で 20 分インキュベーション

鎖アミノ基と L-Thr の主鎖カルボキシ基が最後に縮合さすることにより、溶液中に遊離したリン酸イオン濃度の非れることで、環化された目的生成物は合成される。NRPS

色定量を行った。この濃度を元に、間接的に基質アミノ酸

酵素全体は、構成する 10 個のアミノ酸に対応する 10 個ののアデニル化割合の定量化を行った。一方でターンオーバ

酵素モジュールが連結された構造を持ち、さらにそれぞれー数 kcat、ミカエリス定数 Km、kcat/Km などは、同様の反のモジュールには基質アミノ酸のアデニル化を担う A ド

応を異なる基質アミノ酸濃度、反応時間でそれぞれ測定をメイン、これをチオエステル体として保持する T ドメイン、行い、このプロットデータから得られる反応初速度と、各さらにこれと一つ前の T ドメインにチオエステル体とし基質アミノ酸初濃度のデータを用いた Lineweaver-Burkて保持されている伸長ペプチド鎖どうしを縮合する C ドメ

plot から算出は行った。

インを含む。Polymyxin B の NRPS 合成酵素の各モジュー

410

ルは、pmx A、pmx B、pmx E の３つの遺伝子領域に保持
5）

2 . 4 . 基質アミノ酸認識サイトへの遺伝子変異と S
アルキル化システインを基質アミノ酸として用いたアデニル化活性の評価

ローニングし、それぞれを可溶性蛋白質として得て、さらDNA シークエンス結果により明らかとなった各モジュる。これを勘案し、表 1 に示した DNA プライマーを用いールのアミノ酸配列を元に、Alphafold 2 によって立体構て各遺伝子のクローニングは行った。しかし、モジュール造の推定を行った。

３、４に関しては配列相同性が高いためか、うまくそれぞされている（図 2） 。今回まず、各モジュール遺伝子をクに A ドメインのアデニル化活性を評価可能する必要があれの遺伝子部分のクローニングができなかった。しかしこ

2 . 5 . 基質アミノ酸を、アルキル鎖を側鎖修飾された Cys に変換されたモジュール 10 の構築

ちらは遺伝子領域を切り出すための DNA プライマーをさ立体構造予測を元に活性サイトで基質アミノ酸の識別にれる。得られた各モジュール遺伝子は、Gibson Assembly

キーとなっているアミノ酸を特定し、ここへアミノ酸変異によって pET-21d（+）のマルチクローニングサイトに導を行った変異体を構築することで、改変されたモジュー

入し、これを DNA シークエンスすることで各モジュール

ル 10 の構築を行った。モジュール 10 の遺伝子に対して変内のアミノ酸配列は決定した。図 3（a）には、一例として

異を導入し、2. 2. 〜 2. 3. と同様の方法にて、蛋白質発現、決定されたモジュール７のアミノ酸配列を示し、図 3（b）

単離精製、酵素活性評価を行った。

には、決定されたアミノ酸配列を元に推定されたモジュー

らに最適化することで、最終的には達成できるものと思わ

図 2 Polymyxin B の NRPS 合成に関わる遺伝子の配置（合成酵素を構成する１０個のモジュールは、Pmx A、Pmx B、Pmx E の３種類の蛋白質に振り分けられている）− 60 −

化粧品基材に利用可能なペプチド界面活性剤のバクテリア合成系構築

図 3 決定されたアミノ酸配列の例と Alphafold 2 により推定された酵素モジュールの立体構造：（a）
モジュール７（118.3kDa、基質アミノ酸は L-Dab）のアミノ酸配列、（b）
モジュール１（172.0kDa、基質アミノ酸は L-Dab）、モジュール５（124.6 kDa、基質アミノ酸は L-Dab）、モジュール８（118.3 kDa、基質アミノ酸は L-Dab）、モジュール９（119.3
kDa、基質アミノ酸は L-Dab）の推定立体構造

ル 1、5、8、9 の立体構造を示した。いずれのモジュール

ッファーへの抽出を試みたが、上清画分として得られたのについても、含まれると想定されていた A, T, C ドメインはモジュール 1、5、6、8、9、10 のみであった。モジューなどを含むことがわかり、目的とする各モジュール遺伝子

ル２については、Pmx E の一部をモジュール単位で切りのクローニングができていることが示された。また、各モ出す形となるが、クローニングされたシークエンス結果か

ジュールのアミノ酸情報の報告がある P. polymyxa E681

らは、モジュールの全遺伝子領域は確実に取り出せていた。

株と配列相同性を評価したところ、A ドメインについては

この結果は、Polymyxin B の各酵素モジュールを水溶性蛋

90% 以上の高い相同性を持っていることがわかった。

白質として得るためには、単純にモジュール単位で切り出
して蛋白質発現するのではダメな場合もあるということが3 . 2 . 酵素モジュールの大腸菌を用いた蛋白質発現と単離精製わかった。上清画分に得られた酵素モジュールに関しては、各モジュールの発現ベクターを大腸菌 BL21（DE3）株に後のアデニル化活性の評価に十分な純度で得られたことを導入し、蛋白質発現と単離精製に取り組んだ。まず IPTG

SDS-PAGE 分析により確認した（図４（b）には一例として、添加による発現誘導を行ったところ、いずれのモジュール

モジュール 1、6 の結果を示す）。

His-tag を用いたアフィニティーカラム精製を行い、そのについても大腸菌による十分な生産量での異種発現が可能であることが分かった（図４（a））
。しかしその後、各酵素モジュールの単離精製のため、超音波処理による破砕バ

3 . 3 . 大腸菌を用いた各モジュールの蛋白質発現、そこに含まれる A ドメインの活性評価モジュール 1、5、6、8、9、10 に含まれる A ドメインのアデニル化活性に関して、評価を行った。各モジュールに特異的な基質アミノ酸、これに構造類似性の高いもの、あるいは Polymyxin B に含まれる他のアミノ酸などを 1 mMの終濃度で加え、さらに ATP を終濃度 100 µM で添加後、25 ℃、１時間の反応条件で酵素反応を行った。なお酵素
活性については、アデニル化反応の副生成物となるピロリ
ン酸をリン酸に分解し、このリン酸濃度をモリブデン酸マ
ラカイトグリーンアッセイにより定量化することで、間接的に評価した。

図 4 （a）15% SDS-PAGE を用いた大腸菌 BL21（DE3）株による、 モジュール８、 ９の IPTG 誘 導 による発 現 確 認、（b）
15% SDS-PAGE を用いた単離精製された酵素モジュール１、
６の純度確認その結果、まず各モジュールは想定通りの基質アミノ酸に対して特異性を持つことが分かり、遺伝子クローニングの段階で目的とする各モジュール遺伝子が取得できている− 61 −

コスメトロジー研究報告 Vol. 32, 2024

度データを元にした Lineweaver-Burk plot により、アデニル化活性のターンオーバー数 kcat、ミカエリス定数 Km、
kcat/Km を算出した（表 2）。今回の評価では、T ドメインに対して 4’ - ホスホパンテテイン（4’ -PPT）が導入されたホロ状態で評価を行っていないため、酵素はシングルターンオ
ーバーの条件での評価となり、全体的な活性は低く見積もられた。しかし、得られたパラメーターを比較したところ、
L-Dab を同じ基質アミノ酸として用いるモジュール５、８、９については、類似の酵素活性をもつことがわかった。一
方で L-Thr を基質アミノ酸として用いるモジュール 10 については、L-Dab を基質アミノ酸として用いるモジュールと比較し、約 1/50 程度の活性であることが分かった。

3 . 4 . A ドメインが基質アミノ酸を L-Dab にする場
合、L-Thr にする場合にキーとなるアミノ酸残基の構造予測データを元にした考察

L-Dab を 基 質 ア ミ ノ 酸 と す る モ ジ ュ ー ル 1、5、8、9、L-Thr を 基 質 ア ミ ノ 酸 と す る モ ジ ュ ー ル 10 に つ いて、各基質アミノ酸の認識にキーとなるアミノ酸の特定を、Alphafold 2 による立体予測構造を元に行った。まず
図 5 モジュール５（上）、モジュール１０（下）の A ドメインにおける各基質アミノ酸に対するアデニル化活性の基質選択性に関する評価

L-Dab を基質アミノ酸とするモジュール 1、5、8、9 のA ドメインにおける、基質結合サイト周辺の構造類似性に関して、各立体構造を重ね合わせた場合の平均二乗偏差（RMSD）も含めて評価した。まず全体的な傾向として、ことが改めて示唆された（図 5 はモジュール 5 と 10 の結果

L-Dab を基質アミノ酸とするこれらモジュールに含まれを示す）。またモジュール 10 に関しては、元々の基質アミ

る A ドメインでは、高い配列相同性と共に、認識に関与ノ酸である L-Thr だけではなく、構造的に類似した L-Serするアミノ酸残基コンホメーションの類似性も推測された。

に対しても弱いながら活性をもつことが分かった。一方

具体的には、L-Dab の α- アミノ基は Asp204 の側鎖カルで、L-Dab を基質アミノ酸とするモジュール 1、5、6、8、

ボキシ基、γ- 位の側鎖アミノ基は Asp310 により認識され9 については、L-Dab と比較的構造的に類似した L-Lys にる一方で、アデニル化における補因子となる Mg イオン

は全く活性をもたないこともわかり、モジュールごとの基は Thr305、ATP 由来のリン酸イオンは Asp394 により認質アミノ酸に対する特異性、厳密さに関しては、モジュー識される（図 6）。これらは、モジュール 1、5、8、9 間でルごとにその性質が異なることが分かった。

高い保存性が見られた。本研究では L-Thr を認識するモ

2+

次に酵素活性の比較的高かった、モジュール 1、5、8、ジュール 10 に対して、側鎖にアルキル鎖修飾された Cys

9、10 について、基質アミノ酸濃度を変化させた時の初速をアデニル化できるように改変を行ったが、もしこれらの

表２ Lineweaver-Burk plot による各モジュールに含まれる A ドメインのアデニル化活性の評価− 62 −

化粧品基材に利用可能なペプチド界面活性剤のバクテリア合成系構築

図６ モジュール 1、5、8、9 の L-Dab の結合サイト周辺の立体構造の比較（左）と結合サイト周辺のアミノ酸残基の比較（右）モジュールをアルキル鎖修飾された Cys をアデニル化でき

466

Phe

るよう改変するのであれば、Asp310 を含めた周辺アミノ酸残基に対する変異が有効であると示唆された。

が明らかに立体障害となることが予想された。

そこで、ここへの Ala 変異体（Phe466Ala）であれば、アルキル鎖修飾された Cys をアデニル化できる A ドメインと

一方で、L-Thr をアデニル化するモジュール 10 の A ド

して機能することが期待された。PCR と Gibson Assembly

メインについては、L-Thr の α- アミノ基は同様に Asp204

技術を用いてこの変異体の発現ベクターを調製し、E. coliの側鎖カルボキシ基により認識される一方で、L-Thr の側

BL21（DE3）株を用いて蛋白質生産を行った。大腸菌から鎖は Phe466 が蓋をする形で認識をしていると推測された。

の抽出を行ったところ元のモジュール 10 と同じように上アデニル化における補因子となる Mg イオンは Thr305、

清画分に得られたため、これを His-tag カラムを用いて精ATP 由来のリン酸イオンは Asp394 により認識されるの製し、アデニル化活性の評価を行った。基質アミノ酸には、2+は変わらなかった。したがって、側鎖にアルキル鎖修飾さ

L-Thr、L-Ser と 共 に、L-Cys、S- メ チ ル L-Cys（L-Cys

れた Cys をアデニル化できるようにモジュール 10 を改変（Me））、S- エ チ ル L-Cys（L-Cys（Et））、S- ア リ ル L-Cys

するには、Phe466 周辺へのアミノ酸変異が有効であるこ（L-Cys（All））を用いて活性評価を行ったところ、元々のとが示唆された。

モジュール 10 の基質アミノ酸である L-Thr や L-Ser に
対する酵素活性が大きく減少した。一方で A ドメインで

3 . 5 . アルキル鎖修飾システインのアデニル化を可能とするモジュール 10 への改変は全く活性の見られなかった、L-Cys（Me）、L-Cys（Et）、
L-Cys（All）に対してアデニル化活性が得られることが明モジュール 10 の A ドメインを、アルキル鎖修飾システ

らかとなった（図 7）。本来は、この変異体をリードとして、イン誘導体をアデニル化可能なものに変換するための変擬似基質を用いた酵母ディスプレイ法などを用いたセレク

異候補残基について、Alphafold2 により予測されたモジション系に進んでいきたかったのであるが、図８に示した

ュール 10 の A ドメインの活性サイトへ S- メチル化 Cys の擬似基質合成法の確立には至ったものの、残念ながら本研

AutoDock7 によるドッキングシミュレーションを元に考究助成期間が終了してしまった。本期間内に達成しきれな察した。Asp204 が L-Thr や L-Cys の α- アミノ基の認識かったのは非常に残念であったが、今後は合成法の確立さに働いていることが予想され、こちらは S. Albus の NRPSれた擬似基質を用いたセレクション系を用い、当初目的とに含まれる Cys を基質アミノ酸として利用する A ドメイ

なる側鎖にアルキル鎖修飾された Cys をアデニル化できる

ンでも保存されていた。一方で元々の基質アミノ酸である

モジュール取得、さらにこれを P. polymyxa に戻すことで、

L-Thr と比較し、アルキル鎖修飾システインでは側鎖方向

抗菌性 PG-surfactant の合成が可能な組換えバクテリアのの立体的嵩高さが大きく、先の項目で指摘していたように構築を目指していきたい。

− 63 −

コスメトロジー研究報告 Vol. 32, 2024

図７ アルキル鎖を SH 基に修飾されたシステイン誘導体のアデニル化活性の評価；（a）S. albus の Cys 認識 A ドメインと P. Polymyxa NBRC3020 株の Thr 認
識 A ドメインの構造比較、（b）モジュール 10 の A ドメインと、この A ドメインに対 して Phe466Ala 変 異 を 加 え た 変 異 体 で の L-Thr、L-Ser、L-Cys（Me）、
L-Cys（Et）、L-Cys（All）に対するアデニル化活性の比較

図８ 合成法の確立ができた擬似基質の化学構造（A ドメインでの反応生成物となる、アデニル化されたアルキル鎖修飾 Cys に類似した化学構造をもつ。ホスホジエス
テル部分をスルホンアミドに変更することで、加水分解を受けずに A ドメインに留まれる。またこの基質を固定相に固定化しセレクション実験に用いるため、ビオチ
ンをアデニン部分にアセチレン化 PEG リンカーを介して導入した。黄緑色の丸部
分に、ビオチンは修飾される）

４．総

リボソームペプチド合成酵素の１つであり、Polymyxin B

括に含まれる 10 個のアミノ酸に対応した 10 個の酵素モジュ

本研究では、我々が以前に抗菌活性を示すと明らかにしールが連結された構造をもつ。抗菌性 PG-surfactant の合たジェミニ型ペプチド界面活性剤（抗菌性 PG-surfactant）

成を可能とする酵素へと変換する上で、A ドメインの基質のバクテリアによる合成系構築を目指し、構造の比較的類

アミノ酸を側鎖にアルキル鎖を含むシステイン誘導体に変似した Polymyxin B の合成酵素に着目した。この酵素は非換が必要であるが、以前の報告において、A ドメインに対− 64 −

化粧品基材に利用可能なペプチド界面活性剤のバクテリア合成系構築

29, 4072-4082.

して変異を加えることで、基質アミノ酸の変換が可能であり、結果産生される非リボソームペプチドへの変異も可能

2） Sumito, N.; Koeda, S.; Umezawa, N.; Inoue, Y.; Tsukiji,となると報告があった。しかし Polymyxin B 合成酵素の A

S.; Higuchi, T.; Mizuno, T. Development of Cell-

ドメインに関しては、先行研究による構造情報がほとんど

Penetration PG-Surfactants and Its Application in

なく、各基質アミノ酸の認識でキーとなる A ドメイン内

External Peptide Delivery to Cytosol. Bioconjug. Chem.

のアミノ酸残基が不明であった。そこでまず、Polymyxin

2020, 31, 821-833.

B の合成酵素に含まれる 10 個のモジュール遺伝子を P.

3） Sussmuth, R. D.; Mainz, A. Nonribosomal Peptide

polymyxa NBRC3020 株からクローニングし、こちらのア

Synthesis-Principles and Prospects. Angew. Chem. Int.
Ed. Engl. 2017, 56, 3770-3821.

ミノ酸配列を明らかとした。またこれらを大腸菌にて発現し、各モジュール蛋白質を精製後、それぞれに含まれる A

4） He, Z.; Kisla, D.; Zhang, L.; Yuan, C.; Green-Church,

ドメインのアデニル化活性を評価し、確かにそれぞれが対K. B.; Yousef, A. E. Isolation and identification of a

応する基質アミノ酸のアデニル化が可能であること、またPaenibacillus polymyxa strain that coproduces a novel

それらの酵素活性パラメーターの算出を行った。最後に、

lantibiotic and polymyxin. Appl. Environ. Microbiol.

C1、C2、C3 のアルキル鎖を側鎖修飾されたシステイン誘

2007, 73, 168-178.

導体（Cys（Me）、L-Cys（Et）、L-Cys（All））を活性化でき5） Kim, J. F.; Jeong, H.; Park, S. Y.; Kim, S. B.; Park, Y.

るように、10 番目のモジュールに含まれる A ドメインに

K.; Choi, S. K.; Ryu, C. M.; Hur, C. G.; Ghim, S. Y.; Oh, T.

対して変異を加え、結果これらのアデニル化が可能となる

K.; et al. Genome sequence of the polymyxin-producing

モジュール 10 の変異体の構築に成功した。本来は、このplant-probiotic rhizobacterium Paenibacillus polymyxa
E681. J. Bacteriol. 2010, 192, 6103-6104.

変異体をリードとして、図 8 に示した擬似基質を用いたセレクション系に進んでいきたかったのであるが、本期間内

6） McQuade, T. J.; Shallop, A. D.; Sheoran, A.;に達成しきれなかったのは非常に残念である。しかし引きDelproposto, J. E.; Tsodikov, O. V.; Garneau-Tsodikova,

続き検討を進めることで、本研究目的の達成を目指してい

S. A nonradioactive high-throughput assay for

きたい。

screening and characterization of adenylation domains
for nonribosomal peptide combinatorial biosynthesis.

（引用文献）

Anal. Biochem. 2009, 386, 244-250.

1） Kimura, R.; Shibata, M.; Koeda, S.; Miyagawa, A.;

7） Sousa, S. F.; Fernandes, P. A.; Ramos, M. J. Protein-

Yamamura, H.; Mizuno, T. Development of New

ligand docking: current status and future challenges.

Antimicrobial Agents from Cationic PG-SurfactantsProteins 2006, 65, 15-26.

Containing Oligo-Lys Peptides. Bioconjug. Chem. 2018,− 65 −

新規枝作り酵素による高保湿剤としての
多分岐グルカンの合成と構造・物性解析
東京工業大学生命理工学院

八波利恵

In recent years, the development of environmentally friendly materials with reduced environmental impact has beenpromoted in various fields in order to realize a sustainable society. Among them, materials synthesized by microbial enzymes
are attracting attention as environmentally friendly materials because they do not require organic solvents during synthesis
and are decomposed by microorganisms without causing environmental pollution.
Haloarcula japonica, a halophilic archaeon that requires high concentrations of salt, harbors the malA gene encoding
an enzyme of the α-amylase family in its genome, and recombinant MalA expressed in H. japonica efficiently catalyzes thetransfer of short glucose chains and produces highly water-soluble hyperbranched glucan This property has been shown to
produce a highly water-soluble hyperbranched glucan. This property makes the synthesized glucan potentially applicable asa high-performance moisturizer.
In this study, recombinant MalA was prepared to gain insight into the substrate specificity of MalA, and highmolecular weight glucans were synthesized utilizing various maltodextrins and polysaccharides to analyze their chain
length distribution. Furthermore, the solubility of glucans synthesized with MalA was evaluated under different NaCl
concentrations. The results revealed that MalA mainly synthesizes highly branched glucans from maltodextrins of degree ofpolymerization (DP) 3 or higher and shows a unique ability to produce branched glucans from very short oligosaccharides
such as G3. Furthermore, the glucan synthesized with MalA showed higher solubility than those synthesized without
enzymatic treatment, suggesting its potential as a high-performance moisturizer.
The synthesized glucans have potential applications in the cosmetics industry as an environmentally friendly alternative
to palm oil and squalene, addressing concerns regarding deforestation, human rights issues, and species extinction. Further
studies on the structure and properties of the synthesized branched glucan will facilitate its use as a high-performancemoisturizer in cosmetic formulations.

１．緒て合成した高重合度グルカンは多くの分岐をもち，その分言

岐鎖は非常に短いことが推測された（図 1）。またこの構造

近年、持続可能な社会の実現のために、環境負荷低減型の素材開発が様々な分野で行われている。中でも、微生物から、本グルカンは極めて水溶性が高く高保湿剤として利用できると考えられた。

酵素によって合成される素材は、「合成の際に有機溶媒をそこで本研究では、まず MalA に関する知見を得るた

使用しない」、「河川等に排出されても微生物が分解でき、め、組換え MalA を調製し、基質特異性の解析を行うこ

環境汚染とならない」という 2 つの利点から環境に非常にととした。またこのグルカンは、非常に短い分岐鎖を数多

優しい素材として注目されている。

く有する多分岐グルカンであることが推測されたが、そのHaloarcula japonica は、生育に高濃度の塩を要求する高1）構造の詳細は調べられていない。そこで、各種マルトオリ

度好塩性古細菌である 。また、H. japonica のゲノム上

ゴ糖および多糖に組換え MalA を作用させて高重合度グルに α- アミラーゼファミリー酵素をコードする malA 遺伝子

カンを合成し、その分岐鎖解析および水に対する溶解性をが見出され、発現型プラスミド pJMalA を用いた親株 H.

評価した。なお、MalA との比較として、Rhodothermus

japonica における組換え MalA の発現と性質検討が行われobamensis 由来枝作り酵素 Branchzyme を用い、基質特異

た。その結果、MalA は非常に短いグルコース鎖を極めて性の解析および Branchzyme を作用させて合成した高重合

効率よく α- 1 , 6 転移する新規な好塩性枝作り酵素であるこ度グルカンの解析も行った。。

とがわかった2 , 3）。薄層クロマトグラフィー（TLC）を用い

２．方た予備的解析の結果、オリゴ糖に組換え MalA を作用させ法

2 . 1 . 組換え MalA の発現および精製
Synthesis, structure and property analysis of hyperbranched glucan as a highmoisturizing agent by a novel branching enzyme
Rie Yatsunami
Department of Life Science and Technology, Tokyo Institute of Technology

MalA 発現型プラスミド pOMJ 2 を H. japonica に導入し、形質転換体を取得した。取得した形質転換体を 37 ℃で 7日間培養し、可溶性画分を取得した。可溶性画分をニッケ
ル固定化担体を用いた FPLC に供した。溶出した試料を透析し、SDS-PAGE を行った。

− 66 −

新規枝作り酵素による高保湿剤としての多分岐グルカンの合成と構造・物性解析

図 1 MalA が合成する新規多分岐グルカンの構造模式図
新規多分岐グルカンは、多くの分岐をもち、その分子鎖は非常に短い。

2 . 2 . 組換え MalA および Branchzyme の基質
特異性の評価衝 液（pH 6 . 5）8 . 0 µl に、2 . 0 % 各 種 基 質 溶 液 10 µl お よ び

基質には、マルトオリゴ糖としてグルコース（G 1）、マ

50 mM Tris-HCl 緩衝液（pH 7 . 5）2 . 0 µl を加え、37 ℃にルトース（G 2）、マルトトリオース（G 3）、マルトテトラ

おいて 24 時間反応を行った。反応産物は、TLC によりオース（G 4）を、多糖として可溶性デンプン、アミロース、解析した。すなわち試料を、TLC プレートにスポットし、

アミロペクチンおよびグリコーゲンを用いた。可溶性基質

展開溶媒として 1 - ブタノール / 酢酸 / 水（混合比 2 : 2 : 1、（マルトオリゴ糖、可溶性デンプン、アミロペクチンおよv/v/v）を使用して室温で展開した。展開後の TLC プレー

びグリコーゲン）の調製は以下のように行った。マイクロ

トを風乾し、発色液に浸潤した後、加熱して発色させた。

チューブに 20 mg の基質および 1 . 0 ml の滅菌イオン交換

発色液には 6 . 5 m MN- 1 - ナフチルエチレンジアミン二塩

水を加え、設定温度 100 ℃で加熱溶解した。溶解後、遠心酸塩および 3 % 硫酸を含むメタノール溶液を使用した 4）。

MalA 精製標品（60 ISU/ml）あるいは 2 . 0 M NaCl を含む

分離により回収した上清を、2 . 0 %（w/v）基質溶液としてスに 2 . 0 M NaOH を加え、適宜撹拌しながら溶解後、等

2 . 3 . 組換え MalA および Branchzyme による高重合度グルカンの合成

量の 2 . 0 M HCl で中和し、2 . 0 % 溶液を調製した。MalA

2. 2. 1. MalAによる高重合度グルカンの合成用いた。不溶性基質であるアミロースの調製は、アミローの活性は、ヨウ素デンプン反応を用いた加水分解活性に

4 . 5 M NaCl を 含 む 200 mM ク エ ン 酸 緩 衝 液（pH 6 . 5）より算出した。2 . 0 M NaCl を含む 50 mM Tris-HCl 緩衝

1 . 6 ml に、5 . 0 % 各種基質溶液（G 3、G 7、アミロペクチン

液（pH 7 . 5）40 µl に、5 . 0 µl の 2 . 0 % 可溶性デンプ ン お よおよびグリコーゲン溶液）2 . 0 ml および MalA 精製標品（60

び 5 . 0 µl の酵素精製標品を加え、37 ℃において 15 分間反ISU/ml）あるいは 2 . 0 M NaCl を含む 50 mM Tris-HCl 緩応を行った。反応液に 150 µl のヨウ素試薬および 1 . 1 ml の衝液（pH 7 . 5）400 µl をポリエチレンチューブに加え、37

イオン交換水を加え、波長 660 nm の吸光度を用いて測定℃において 96 時間反応を行った。ただし、G 3 に関してはした。上述の測定条件において、1 分間に A 660 を 0 . 1 減

合成効率の低さを考慮して、4 倍スケールで反応を行った。

少させるのに必要な酵素量を 1 ヨウ素デンプンユニット

反応終了後、TLC 解析用に少量採取し、残りの反応液か（ISU）と定義し、酵素活性を算出した。比活性（ISU/mg）

ら高重合度糖転移産物の抽出を行った。

は酵素精製標品中に含まれるタンパク質濃度より見積った。

2. 2. 2. Branchzymeによる高重合度グルカンの合成

Branchzym は 100 mM Tris-HCl 緩 衝 液（pH 7 . 2）40 µl に、

100 mM Tris-HCl（pH 7 . 2）1 . 6 ml に、5 . 0 % 各種基質溶

5 . 0 µl の 2 . 0 % 可溶性デンプンおよび 5 . 0 µl の酵素精製標液（G 3、G 7、アミロペクチンおよびグリコーゲン溶液）

品を加え、70 ℃において 15 分間反応を行った。組換え

2 . 0 ml および Branchzyme 精製標品（60 ISU/ml）あるい

MalA と同様に 1 分間に A 660 を 0 . 1 減少させるのに必要なは 100 mM Tris-HCl（pH 7 . 2）400 µl をポリエチレンチュ

酵素量を 1 ヨウ素デンプンユニット（ISU）と定義し、酵ーブに加え、70 ℃において 96 時間反応を行った。反応終

素活性を算出した。

了後、TLC 解析用に少量採取し、残りの反応液から高重

MalA による基質特異性の解析は、以下のようにして行

合度糖転移産物の抽出を行った。

った。すなわち、4 . 5 M NaCl を含む 200 mM クエン酸緩− 67 −

コスメトロジー研究報告 Vol. 32, 2024

2 . 4 . 組換え MalA および Branchzyme が合成した高重合度グルカンの抽出が認められた。そこで、可溶性画分をニッケル固定化担

上述した糖転移反応溶液を遠心分離し、不溶性物質を除SDS-PAGE に供し、CBB 染色を行ったところ、単一バンいた上清をマイクロチューブに分注し、15 分間（5 分間× 3、ドのタンパク質が検出され、MalA が精製されたことが確

適宜激しく撹拌）加熱して、反応溶液中に存在する MalA認された。

体を用いた FPLC に供し、精製を行った。溶出後の試料を（あるいは Branchzyme）を失活させた。遠心分離により変性した MalA（あるいは Branchzyme）などの不溶性物質
を除き、上清を得た。2 倍量の冷 100 % エタノールを加え、

3 . 2 . 組換え MalA および Branchzyme の基質特
異性の解析

ドライアイス上で 20 分静置し、遠心により沈殿を回収しマルトオリゴ糖を基質として組換え MalA の基質特異性

た。沈殿物を冷 70 %エタノールおよび冷アセトンで洗浄し、を解析した。その結果、組換え MalA は G 1、G 2 には作用

再度遠心した後、遠心濃縮機により減圧乾燥した。この沈せず、G 3 以上のマルトオリゴ糖から、もとの大きさ以上殿に対して 0 . 4 M NaCl 含有滅菌イオン交換水 500 µl を加のオリゴ糖および多分岐グルカンを合成することが明らか

えて加熱溶解後、遠心分離し、不溶物を除去した。この操となった（図 2）。G 3 という非常に短いオリゴ糖から多分作を繰り返し、上清を凍結乾燥したものを高重合度グルカ

岐グルカンを合成する酵素はこれまで例がなく、全く新し

ン抽出物とした。また、高重合度グルカン抽出物を滅菌イ

い多分岐グルカンを合成している可能性が示唆された。まオン交換水に溶解した溶液を高重合度グルカン溶液とした。

た、各種多糖（可溶性デンプン、アミロース、アミロペク
チンおよびグリコーゲン）を基質として用いたところ、い2 . 5 . 枝切り酵素による高重合度グルカンの分解と分解産物の解析

ずれの場合も多分岐グルカンが合成することがわかった。

2 . 0 % 各高重合度グルカン溶液 4 . 0 µl に、滅菌イオン交用させたのちの産物を TLC によって解析した。その結果、

換水 4 . 0 µl およびそれぞれ 10 mU/µl となるよう調製したいずれの基質を用いた場合も加水分解産物および高重合

イソアミラーゼ、プルラナーゼ、オリゴ - 1 , 6 - グリコシダ

度グルカンは検出されなかった。これより、Branchzymeーゼ混合酵素液（以降、枝切り酵素ミックスと呼ぶ）2 . 0 µl

は G 3 および G 7 に作用しないと考えられた。これに対し、を加え、37 ℃において 14 時間程反応を行った。反応終了後、アミロペクチンあるいはグリコーゲンを基質に用いた場合、TLC 解析を行った。

いずれも加水分解産物と高重合度グルカンが検出され、糖一方、G 3 および G 7 を基質に用いて、Branchzyme を作転移反応の進行が確認された。

2 . 6 . 高重合度グルカンの各塩濃度下における溶解性評価
G 7、グリコーゲンおよびアミロペクチンに組換え MalA

3 . 3 . 各種マルトオリゴ糖および多糖に酵素を作用させて合成した高重合度グルカンの解析を作用させて合成した高重合度グルカン［以後、それぞれG 3 あるいは G 7 に MalA を作用させて合成した高重合度

G 7（MalA+）、グリコーゲン（MalA+）およびアミロペク

グルカンに枝切りミックスを加え、その分岐鎖を調べた［図チン（MalA+）と呼ぶ］に 0-4.0 M NaCl溶液 100µlを加えた。

3（a）］。その結果、G 3 あるいは G 7 に MalA を作用させて37 ˚C あるいは 100 ˚C のもと、15 分間静置した（適宜激し合成した高重合度グルカンは、G 1 を含む非常に短い分岐く撹拌）。その後、遠心分離により上清を回収した。上清鎖を数多く有する多分岐グルカンであることが示唆された。

を滅菌イオン交換水で 500 倍に希釈したのち、フェノー

また、主な分岐鎖は G 2 -G 4 と推測された。次に、基質でを用いて試料に含まれるグルカン量を測定しあるアミロペクチンに対し、枝切り酵素ミックスで処理した。溶解率（%）は、100 ˚C で溶解したグルカン量（G 100 ˚C）てその分岐鎖を調べたところ、G 3 以上の分岐鎖を確認でと 37 ˚C で溶解したグルカン量（G 37 ˚C）の割合を以下の式にきた。しかしながら、G 3 -G 4 のスポットは G 6 以上に比より算出した。

べ薄いことから、アミロペクチンには非常に短い分岐鎖は

ル硫酸法

5 , 6）

少なく、G 6 より長い分岐鎖を多く有することが推察され

溶解率（％）= G 37 ˚C /G 100 ˚C × 100

た。そこで、アミロペクチンに MalA を作用させて合成し３．結果および考察た高重合度グルカンに枝切り酵素ミックスを加え、その分

3 . 1 . MalA 精製標品の取得

岐鎖を調べたところ、G 2 以上の分岐鎖を確認できた。こMalA 発現型プラスミド pOMJ 2 を導入した H. japonica

れより、アミロペクチンに MalA を作用させることで、よ形質転換体を培養後、菌体破砕後に得られた可溶性画分おり短い分岐鎖をもつグルカンを合成できることがわかった。

よび不溶性画分を SDS-PAGE に供したところ、可溶性画

一方で、グリコーゲンに MalA を作用させたものと、させ分に MalA が過剰に生産されていることを示唆するバンドていないものとでは、その分岐鎖のパターンに変化はなか− 68 −

新規枝作り酵素による高保湿剤としての多分岐グルカンの合成と構造・物性解析

図 2 マルトオリゴ糖を基質とした組換え MalA による加水分解および糖転移反応
産物の TLC 解析
MalA に基質を加え、2.0M NaCl 存在下、37℃で 24 時間反応後の産物をTLC に供した。多分岐グルカンを破線の丸で囲った。

図 3 マルトオリゴ糖あるいは多糖に酵素を作用させて合成した高重合度グルカンの TLC による分岐鎖解析
各基質に組換え MalA（a）あるいは Branchzyme（b）を用いて高重合度グルカンを合成したのち、枝切り後の試料を TCL に供した。

− 69 −

コスメトロジー研究報告 Vol. 32, 2024った。これより MalA はグリコーゲンには作用しにくいこG 3 以上のマルトオリゴ糖から、もとの大きさ以上のオリとが推測された。

ゴ糖および高重合度グルカンを合成することが明らかとな同様にして、アミロペクチンあるいはグリコーゲンにった。また、各種多糖（可溶性デンプン、アミロース、アBranchzyme を作用させて合成した高重合度グルカンに枝

ミロペクチンおよびグリコーゲン）を基質に用いた結果、切り酵素ミックスを加え、その分岐鎖を調べた［図 3（b）］。

可溶性デンプン、アミロース、アミロペクチンおよびグリ

アミロペクチンに Branchzyme を作用させて合成したグル

コーゲンを基質として用いた場合、いずれも高重合度グルカンからは、G 2 以上の分岐鎖を確認できた。一方で、グカンを合成することがわかった。G 3 という非常に短いオ

リコーゲンに Branchzyme を作用させたものと、させていリゴ糖から多分岐グルカンを合成する酵素はこれまで例がないものとでは、その分岐鎖のパターンに変化はなかった。

なく、全く新しい多分岐グルカンを合成している可能性

これより MalA と同様、Branchzyme はグリコーゲンにはが示唆された。各種基質に組換え MalA を作用させて合成作用しにくいことが推測された。

した高重合度グルカンの分岐鎖を解析したところ、G 3 お以上の結果より、G 3 あるいは G 7 に MalA を作用させよび G 7 に MalA を作用させて合成した高重合度グルカンて合成した高重合度グルカンが、極めて短い分岐鎖を最もは、G 1 を含む非常に短い分岐鎖を数多く有する多分岐グ

多くもつことがわかった。これより、本グルカンがより高ルカンであることが示唆され、主な分岐鎖は G 2 -G 5 と推い水溶性を有すると考えられた。

測された。このような短い分岐鎖をもつグルカンは既報のBranchzyme を用いても得ることができず、MalA は極め3 . 4 . G 7 および多糖に MalA を作用させて合成した多分岐グルカンの溶解性解析て短い分岐鎖をもつ新規な多分岐グルカン合成を触媒する
新規な酵素であることが示唆された。さらに、MalA が合G ７（MalA+）、グリコーゲン（MalA+）およびアミロ成したグルカンの溶解性を調べたところ、多糖に MalA をペクチン（MalA+）の 37 ℃における各 NaCl 濃度下の溶解作用させることで溶解性が高くなることが明らかとなった。

性を、溶解率を算出して評価した（図 4）。その結果、すべ

現在、様々な分野で地球環境に優しいものづくりが求めての多分岐グルカンにおいて NaCl 濃度における溶解性のられ、コスメトロジーにおいても新しい技術開発が強く望差は見られなかったものの、MalA を作用させることで溶まれている。これまで化粧品原料として使用されてきたパ解率が高くなることがわかった。このことから、MalA をーム油（植物油）は、東南アジアなどで生産されるアブラ作用させて合成した短い分岐鎖を有する多分岐グルカン

ヤシから採取されている。そのため、プランテーション開

は、NaCl 濃度に関わらず高い溶解性を示すことが示唆さ発に関わる熱帯雨林の破壊・人権面などの問題が挙げられれた。また、MalA を作用させて合成したグルカンのうち、てきた。他にも化粧品用保湿剤として使用されているスク

G 7（MalA+）は、グリコーゲン（MalA+）およびアミロペ

アレンは、深海ザメの肝油から生産されている。しかしな

クチン（MalA+）に比べ、全ての NaCl 濃度下で最も高い

がら深海ザメが絶滅危惧種であるため、今後漁獲に規制が溶解率を示すことがわかった。

入り生産が大幅に減少すると推定されている。これらに対４．総し、本研究で合成する新規多分岐グルカンは、微生物酵素

括による合成であるため、環境破壊・人権問題・種の絶滅と本研究により、組換え MalA は G 1、G 2 には作用せず、いった問題が全くない。また、本研究で合成したグルカン

図 4 グリコーゲン、アミロペクチンおよび G7 に組換え MalA を作用させて合成した多分岐グルカンの各 NaCl 濃度下における溶解性解析（a）および（b）はグリコーゲンおよびアミロペクチンを基質として MaA を作用させて合成した多分岐グルカンの溶解率を、（c）はグリコーゲン、アミロペクチンおよび G7 に MaA を作用させて合成した多分岐グルカンの溶解率を比較した。

− 70 −

新規枝作り酵素による高保湿剤としての多分岐グルカンの合成と構造・物性解析は高い溶解性を有することからコスメトロジー分野におけHaloarcula japonica. Biosci. Biotechnol. Biochem., 7 7,

る高保湿剤として応用が期待される。今後は、本研究にお281-288（2013）

いて合成した多分岐グルカンの構造および物性をさらに詳3） S u e d a R , Y o s h i d a K , O n o d e r a M , F u k u i T ,細に調べ、高保湿剤としての応用を検討していく予定であYatsunami, R Nakamura S. Characterization of aる。

GlgC homolog from extremely halophilic archaeon
Haloarcula japonica. Biosci. Biotechnol. Biochem., 8 5,謝辞1441‒1447（2021）

本研究の遂行にあたり，ご支援を賜りました公益財団法

4） Bounias M. N-（1-Naphthyl）ethylenediamine

人コーセーコスメトロジー研究財団に心より感謝申し上げ

dihydrochloride as a new reagent for nanomole

ます。

quantification of sugars on thin-layer plates by amathematical calibration process. Anal. Biochem., 106,

（引用文献）

291-295（1980）

1） Horikoshi K, Aono R, Nakamura S. The triangular5） Dubois M, Gilles K A, Hamilton J K, Rebers P A,

halophilic archaebacterium Haloarcula japonica.

Smith F. Colorimetric method for determination ofExperientia, 49, 497-502（1993）

sugars and related substances. Anal. Chem., 2 8, 3 5 0356（1956）

2） Onodera M, Yatsunami R, Tsukimura W, Fukui T,
Nakasone K, Takashina T, Nakamura S. Gene analysis,6） 福井 作蔵 . 還元糖の定量法 II, 化学と生物 ，3, 484-

expression and characterization of an intracellularα-amylase from extremely halophilic archaeon− 71 −

490（1965）

ペプチドの革新的合成
中部大学

山本

尚

Peptide Synthesis was changed over 60 years from 1960 using innovation of solid state synthesis. Unfortunately, thismethod could not scale up and only useful for the synthesis of mg quantity.
We try to change the content of peptide synthesis completely and introduce three completely new innovations..

１．緒側に Boc 基などの保護基を修飾することで活性化すること言が可能であり、求核性アミノ酸エステルとともに攪拌する

地上の全ての生物はペプチドとペプチドが繋がったタンことで位置選択的に開環に伴うアミド交換反応が進行し、パク質で生きてきた。そのためペプチドは人類にとって欠

対応する線状トリペプチドが得られる。この特徴的な反応

かすことのできない重要物質である。1960 年まで、ペプはあらゆる添加剤を必要とせず進行するが 2 , 3）、有機酸触

チドは人間が合成できないと言われてきた。しかし、若い媒を添加すると劇的に加速し、わずか 15 分で反応が完結

ロバート・メリフィールドは固相合成という天才的な手法することも見出している。この手法はアミノ酸エステルだ

1）

でこの問題を解決した 。しかし、その後の 60 年間、こけでなくペプチドエステルを求核種として適用可能であの手法の何らの破壊的イノベーションも発明されないまま、るため、繰り返し Boc- 保護ジケトピペラジンを系内に添

持続的イノベーションのみの発展で時間が流れた。そのた加していくことで、ジペプチドを最小単位とした連続伸長

め、現行のペプチド合成では微量合成は可能であるが、キによるオリゴペプチド合成が可能となる（two by two 法；

ロやトンの工業的合成への問題点は解決されないまま現代

図 1）。この戦略により従来多工程により構成されるペプにバトンをつないでしまっている。我々の研究室ではこのチド合成を飛躍的に簡略化した。

問題を解決すべく試行錯誤し、３つの主要な発明によりこれまでの固相合成を根底から覆す新手法を開発した。これ

2. 2.

は従来法を新たな手法に刷新できる破壊的イノベーションとして期待できる。

分子内に複数アミド基が含まれるペプチドは、長鎖ペプチドになるにつれて分子内、もしくは分子間水素結合が複２．方雑に構築され、脂溶性が極度に低下することによる固体化法が観測される。この凝集体は一切の有機溶媒に不溶となる

2. 1.

ため、その後の伸長反応をはじめとする有機反応を全く受ペプチド合成はこれまでアミノ酸もしくはペプチド C 末

け付けない。この問題点は長きにわたるペプチド液相合成

端のカルボン酸を活性化する手法で合成を進めてきた。その課題となっており、多くの化学者を苦しめてきた。我々のため、１つのアミノ酸を連結させるためには少なくともはこの一般的な問題について、含ケイ素 TAG を開発する

ペプチド結合形成反応に加えて保護・脱保護反応の３工程ことで解決した。ペプチド C 末端にケイ素原子を含む長鎖が必要となるが、アミノ酸の種類に応じて更なる工程が必

アルキルエステルやベンジルエステルを調製し、長鎖ペプ

要となるケースも少なくない。我々はこの状況を根底からチド合成を試みたところ、短鎖ペプチドと同様の効率でペ革新して、アミノ酸にジケトピペラジンを結合させる連続

プチド結合を形成することが可能となり、標的化合物の合収束型ペプチド伸長反応を開発した。ジケトピペラジンは成に成功した 4）。特に Si-Si 結合をもつスーパーシリル基ジペプチド環化体であり、対面に位置するアミド結合の片は特に有機溶媒に対する可溶化効率が高く、ケイ素原子に対して３つのトリアルキルシリル基が結合した TAG をプ
ロパルギルアルコールと接続することで更なる脂溶性向上に成功した（図 2）。これにより、10 ペプチドほどの長鎖

Destructive Innovation of Peptide Synthesis

ペプチドも固体化せず、油状で取り扱いできることを明らかにした 5）。

Hisashi Yamamoto
Chubu University− 72 −

新規枝作り酵素による高保湿剤としての多分岐グルカンの合成と構造・物性解析

図１ Two by Two 法

図２ スーパーシリル法

2. 3.

などの収束型ペプチド伸長反応が可能となり、所望の長鎖活性を有するペプチドは 5 ペプチド以上のオリゴペプチ

ペプチドに短工程でたどり着ける効率的な手法を開発した。

ドや 20 ペプチドを超える長鎖ペプチドが大部分を占めて３．結いる。しかし、長鎖ペプチド合成の反応開発はいまだアミ

果ノ酸を一つずつ連結し、脱保護を繰り返す手法に依存して

2 . 1 . 前述した Boc- ジケトピペラジンを現在 10 数種合いた。一方、我々は 2 . 1 . の合成で短鎖ペプチド合成法の成しており、そのうち伸長反応に応用した例全てにおいて簡略化に成功し、2 . 2 . の成果により長鎖ペプチド合成を80 % 収率を超える高収率で対応するトリペプチドが得ら

液相合成で可能となる TAG を開発した。そこで最後に短れている。またそこで合成したトリペプチド体に対して新鎖ペプチドから長鎖ペプチドを効率的に合成する手法の開たなBoc-ジケトピペラジンを結合させるペンタペプチド合発に着目した。我々はケイ素を含むジペプチド環化体であ成も 70%以上の収率で進行することを確認している。2. 2.

るシラサイクリックジペプチドの合成・単離に世界で初で記述した TAG を使用した長鎖ペプチド合成では抗菌作めて成功し、報告している（図 3） 。この化合物は空気中用を示す DRGN-I（14 ペプチド）やアラニンにより構成さ安定である一方、フッ素系試薬によって簡便に脱離が可能

れる 7 ペプチド、HER 2 阻害作用を示す Nelipepimut-S（9な Si-N および Si-O 結合によって構成されているためジペ

ペプチド）の合成を順次成功させ、その脂溶化効果を立証

プチドへの両末端伸長が可能となる。そのため、このシラした。2 . 3 . で示したシラサイクリック化合物は天然、非サイクリック化合物の両末端にアミノ酸を連結したテトラ

天然アミノ酸を含む 50 例の基質を合成し、そのうち 24 例

ペプチド合成、またここで調製したテトラペプチドをシラ

では収率 90 ％を超えている。またこのシラサイクリック

サイクリック化合物の両末端に結合する 10 ペプチド合成、化合物を利用した収束型合成にも挑戦し、現在 6 ペプチド6）

− 73 −

コスメトロジー研究報告 Vol. 32, 2024

図３ 収束型合成法

bond cleavage of lactams. Chem. Sci., 1 3, 6 3 0 9-6 3 1 5をワンポット反応で効率的に合成できることを明らかにし（2022）.

た。

４．考3） I . R a m a k r i s h n a , T . H a t t o r i , H . Y a m a m o t o ,察Triisobutylaluminium-Mediated Regioselectiveペプチドは地上の生き物に欠かすことのできない最重要

Protection of Sterically Hindered Amide NH of Cyclo-

物質である。特に化粧品を含む医薬分野ではペプチド医薬（AA-Gly）: Key Building Block for Next-Generation

品が未来を担う中分子創薬のエースと言って良い。現在毎Peptide Synthesis. Synlett, 34, A-H（2023）.

分毎秒ペプチド合成に携わる研究室において新たなペプチ

4） A. Wu, I. Ramakrishna, T. Hattori, H. Yamamoto,

ドが合成されているが、その多くが医薬品としての重要性

Silicon-based hydrophobic tags applied in liquidphaseを見出せないまま廃棄されている。明日の医薬品はペプチ

peptide synthesis: protected DRGN-1 and poly alanine

ドが負うといっても過言でないにもかかわらず、効果的な

chain synthesis. Org. Biomol. Chem., 2 0, 8 6 8 5-8 6 9 2ペプチドの合成が困難であることが問題を複雑化している。

（2022）.

我々のペプチド合成がこの問題の解決の糸口となってくれ

5） A. Wu, H. Yamamoto, Super silyl-based stable
protecting groups for both the C- and N-terminals

ることを切に願う。

of peptides: applied as effective hydrophobic tags in（引用文献）

liquid-phase peptide synthesis. Chem. Sci., 14, 5051-5061

1） R. B. Merrifield, Solid Phase Peptide Synthesis. I.
The Synthesis of a Tetrapeptide. J. Am. Chem. Soc.,（2023）.
6） T. Hattori, H. Yamamoto, Synthesis of Silacyclic
Dipeptides: Peptide Elongation at Both N- and85, 2149-2154（1963）.
2） W. Muramatsu, H. Yamamoto, An economical
approach for peptide synthesis via regioselective C-N− 74 −

C-Termini of Dipeptide. J. Am. Chem. Soc., 144, 17581765（2022）.

表皮電位を指標とした皮膚バリア光治療法の時空間的評価
東京都立大学システムデザイン学部機械システム工学科

阿部結奈

As the involvement of epidermal keratinocytes in signal transduction triggered by various external stimuli attracts
attention, red light irradiation has been suggested to promote the recovery process of skin barrier disorder. For its practicalapplication as a therapy, further elucidation of the underlying mechanism and the optimum parameter of the stimuli isneeded. In this study, transepidermal potential difference (TEP), the electrical voltage generated across the epidermal tissue,
was utilized as a measurement indicator to evaluate the integrity of the skin barrier. TEP can be measured by a simple
system with a pair of reference electrodes connected to the top and bottom of the tissue via salt bridges. The potential
difference is derived from the localization of ions in the epithelial tissue, and the disturbance of normal distribution causedby damage to the skin structure decreases the potential difference. Skin specimens extracted from hairless mice were used
for ex vivo measurement. The specimens showed ca. -6 mV of TEP and promoted recovery of TEP by red light irradiation
after the barrier destruction by acetone. The acceleration of recovery varied depending on the radiance and the durationof the stimulation. Higher radiance showed better recovery even in short duration, but it seemed to have a “window” formaximizing the therapeutic effect and avoiding the toxic effect of high-intensity light. Then, continuous TEP measurement
was carried out to observe the acute response to the irradiation. Hydrogel salt bridges composed of polyvinyl alcohol wereshown as a promising material to avoid excessive hydration of the tissue during the measurement. This method will enable
the in situ evaluation for elucidating the therapeutic effect of the light stimuli and its safe application.

１．緒

することから，バリアの定量評価指標として活用できる可言

能性がある 10）．一般的なバリア評価指標である経皮水分

表皮ケラチノサイトは，角層を主体とする構造的な皮膚蒸散量と比較すると，TEP は皮膚組織の内部状態を反映

バリアを形成する一方，近年では侵害受容や温度感覚等，するため計測雰囲気の影響を受けにくく，オンデマンドで様々な外的刺激の伝達に関与していることが明らかになりの評価が可能となると期待できる．既報 11）では，ブタ皮つつある 1 , 2）．光刺激もまた表皮によって受容されること

膚切片の ex vivo モデルを用いて，実験的なバリア破壊にが示唆されている．表皮細胞には光受容分子オプシンが発より TEP が減弱し再び回復すること，適切な条件での赤3）現しており ，可視光周辺の波長域の光が，メラニン産生，

色光照射が TEP の回復を促進すること等を観察した．本

創傷治癒，コラーゲン産生等のプロセスを調節する働きを研究では，赤色光によるバリア治療法の確立に向けた基礎

4）5）

持つことが知られている ．本研究では，先行研究 で報的検討として，赤色光刺激の条件による回復効果の評価を告された赤色光の皮膚バリア回復促進効果に着目した．こ試みた．

の効果には網膜度と類似した光受容経路の関与が示唆さ

２．方れ 6），細胞レベルでは細胞形態の改善やタンパク質発現量の増大が観察されている 7）．

法

計測対象としてヘアレスマウス皮膚切片（株式会社星野2+

ここで，表皮組織内にはイオンの局在が生じ，Ca な

試験動物飼育所，ラボスキン）を用いた．これは体毛を持

どの濃度差が細胞増殖や分化のシグナルとして働くことたないヘアレスマウス成体（Hos: HR- 1）の背部全層皮膚8）が知られている ．このような濃度差により，組織の厚であり，摘出後は凍結せずに氷冷状態で輸送し，実験まで

み方向には表皮電位（transepidermal potential difference,

4 ℃で保管したのち，実験直前に培養液（gibco，DMEM，

TEP）と呼ばれる電位差が生まれ，その大きさはヒト皮膚フェノールレッド不含）を含む濾紙に載せて室温に戻した．

では部位により数十 mV 程度に達する 9）．TEP の値は皮膚TEP 計 測 系 は 既 報 9 , 12）を 参 考 に， 図 1 に 示 す 形 に 組 みバリアの機能不全（イオン分布の変化を伴う）により減弱立てた．リンゲル液（大塚製薬）に 4 wt% のアガロース（ フ ナ コ シ，Agarose Ⅰ ）を 溶 解 し， シ リ コ ー ン チ ュ ーブ（AS ONE，ラボランチューブ，内径 3 mm）に充填しSpatiotemporal Evaluation of Light
Treatment for Skin Barrier Based on
Transepidermal Potential Differenceてゲル化させ，塩橋とした．電気化学アナライザ（BAS，
AL 7082 E，開回路電圧測定モード）の 2 つの測定端子にそれぞれ Ag/AgCl 参照電極（イーシーフロンティア，RE-

Yuina Abe

1 B）を接続した．2 つの電極はそれぞれ飽和 KCl 溶液に浸Tokyo Metropolitan University

し，さらに塩橋で皮膚切片と接続した．ここで，一方の塩− 76 −

表皮電位を指標とした皮膚バリア光治療法の時空間的評価

2 . 2 . 赤色光照射による TEP 変化の観察
まず 2 . 1 . と同様に，皮膚切片の表皮側で計測対象点を決め，TEP を 60 秒間計測した．その後アセトン処理を行
い，再び TEP を 60 秒間計測し，電位差の大きさが初期値の 40 - 80 % となったことを確認した．
つづいて計測対象点に赤色光を照射し，各条件を比較した．照度条件の比較のため，放射照度を 10，20，40 mW/
cm 2 の 3 段階に設定し，各サンプルに 60 分間の照射を行った．このとき，照射開始から 20 分ごとにTEPを計測した．
また，放射照度を 20 mW/cm 2 に固定したうえで照射の持続時間を 5 分，1 分および 1 秒に変更し，照射直後および照射終了後の TEP を計測した．すべての条件で照射開始
図 1 皮膚切片 TEP 計測系模式図．電圧計の両端子に参照
電極を接続し，さらに表皮組織までを電解液（飽和 KCl，
リンゲル液，培養液，皮膚切片内組織液）
で接続した．

から 10 分後，20 分後に計測を行った．
また，光の効果の空間的な広がりについても検討した．放射照度を 20 mW/cm 2 に，持続時間を 20 分に設定
し，光照射点からの距離が異なる 3 点の計測対象点をと橋は表皮（角層）側の計測対象点に直接接触させ，もう一って，照射開始から 20 分ごとに TEP を計測した．距離は

方は培養液を含んだ濾紙を通じて真皮側と電気的に接続し0 mm（光照射点直下），10 mm，20 mm とした．このとき，た．この系は表皮（角層）と真皮との間に生じる電位差を計

アセトン処理の領域は 3 つの計測対象点すべてが収まるよ

測するが，真皮内に電位差が発生しないことは先行研究 9）おう，10 × 30 mm に広げた．

よび以前の報告 13），本研究の予備実験により確認済であり，計測された値は表皮組織の厚み（深さ）方向に沿う電位差2 . 3 . PVA ゲルを用いた TEP 連続計測の検討に等しいとみなすことができる．

比較的短時間に起きる TEP 変化のモニタリングをめざ

光照射系は既報 11）と同様とした．白色 LED 光源（林時し，連続計測の検討を行った．ここで，アセトン処理を

計工業，LA-HDF 5010）に赤色フィルター（林時計工業，

施したヘアレスマウス皮膚の表面を覆い，水分の蒸発を妨げ

R- 60 φ 22 . 5 mm）とライトガイド（林時計工業，LGC 1 -ると，角層脂質の回復が阻害されることが報告されている 14）．

3 L 1000）を取り付け，赤色光源として用いた．ライトガイ

本計測系は塩橋内の電解液を介して電圧計と皮膚切片を接ド先端を対象に近づけ，直径 8 mm 程度の円形の領域に赤続するため，測定中は計測対象点が湿潤状態に保たれ，回色光が照射されるよう調整した．光パワーセンサ（日置電機，復を阻害する可能性がある．この影響について確認するた

Optical Power Meter 3664，Optical Sensor 9743）で放射

め，測定対象点を 20 × 20 × 1 mm のゲル塩橋シートで覆照度を確認し，LED 光源の出力を目的の照度に合わせた．

い，この上から光を照射して 10 分ごとに TEP を計測した．
光の放射照度は 20 mW/cm 2 に，持続時間は 10 分に設定

2 . 1 . ヘアレスマウス皮膚切片の TEP 計測

し，照射終了と同時にゲル塩橋シートを除去した．シート

皮膚切片の表皮側で計測対象点を決め，この点におけるの材料として，従来用いてきたアガロースゲルと，PVA

TEPを 60 秒間計測した．サンプリング周期は 0.1 秒とした．

クライオゲルの 2 種類を比較した．PVA クライオゲルは，

60 秒間の計測値から平均を算出し，TEP の初期値とした．

25 % ジメチルスルホキシド水溶液に PVA（Moiwol® 28 -

計測後，計測対象点を中心とした 10 mm 角の範囲を，ア99，Sigma-Aldrich）15 wt% を加熱溶解し，凍結・融解のセトン（富士フィルム和光純薬）を含ませた綿棒で拭くこ

サイクルを 3 回繰り返すことで作成し 15），純水中で洗浄とで脱脂し，実験的にバリア機能不全状態を模擬した．こしたのち溶媒をリンゲル液に置換したものを用いた．

のとき，表皮組織の機械的損傷を最小限に抑えるため，綿また，皮膚切片に直接触れるチューブ充填のゲル塩橋を棒は皮膚切片表面を軽く転がすように操作した．1 分間静PVA クライオゲルに変え，1 時間の連続計測を行った．計

置し，アセトンを揮発させた．

測開始から 60 秒後に光照射を開始し，計測終了まで照射

計測対象点の TEP を再度 60 秒間計測した．ここで，を続けた．

TEP が初期値の 40 - 80 ％となったことを確認した．これ

３．結

より値が大きかった場合は，40 - 80 % になるまでアセトン処理を繰り返した．値が 40 % 未満となった場合は計測を中止し，この切片のデータを除外した．

果

図 2 にヘアレスマウス皮膚片の TEP 計測結果を示す．
計測開始当初の状態では，各サンプルは皮膚表面（角層）− 77 −

コスメトロジー研究報告 Vol. 32, 2024

側が負になる - 6 mV 前後の電位差を示した．電位差の極塗布による脱脂処理を施すと，TEP は - 2 . 2 mV から - 3 . 4の報告と一致し，また電位差mV 程度の値にまで減少した．先行研究 16）では，本研究結の大きさはヘアレスマウス皮膚の ex vivo 16）および既報 13）

果より TEP 初期値の小さい（- 4 mV 程度）皮膚切片に対しにおける in vivo 計測結果の中間程度であった．アセトンてテープストリッピングによる皮膚バリア破壊処理を施し性の向きは各先行研究

9 , 13 , 16）たところ，2 mV 程度の電位差減少が観察された．ここで，TEP の値は部位により異なることが報告されている 9）ため，以降の検討では各計測点における当初の TEP の値を
100 % として算出した変化率に基づき，電位差変動の傾向を比較した．アセトン処理による変動幅については先行研
究 16）を参考に，本研究では当初 TEP 値の 40 - 80 % に減少
したサンプルを以降の実験に使用可能であると判断した．
図 3（a）-（c）に光照射時の TEP 計測結果を示す．なお，
データの一部は図 2 の結果と同一のものである．脱脂処理
により，TEP の値は平均して当初値の 60 % 程度にまで減少した．その後，TEP の値は多くのサンプルで増大し元の水準に近づいたが，光照射の条件により回復の程度は異なった．
図 2 マウス皮膚切片の TEP 初期値，およびアセトン脱脂後のTEP．

放 射 照 度 の 条 件 に つ い て 比 較 す る と（ 図 3（a）），10
mW/cm 2 および 20 mW/cm 2 では，光を照射しない場合

図 3 赤色光照射による TEP 変化．（a）赤色光を持続時間 60
min，10-40 mW/cm2 の異なる放射照度で照射した場合．（b）
赤色光を放射照度 20mW/cm2，1 sec-5 min の異なる持続時間で照射した場合．
（c）赤色光を放射照度 20 mW/cm2，および持続時間 20min で照射した場合の，照射点からの距離
0-20 mm における TEP 変化．エラーバーはすべて標準誤差．
特記なき場合 n = 3．

− 78 −

表皮電位を指標とした皮膚バリア光治療法の時空間的評価に比べて TEP 値の回復が早まり，また，その効果は 20
2た光エネルギーの密度（放射照度と持続時間の積，フルエ

mW/cm の条件のほうがより大きかった．一方，さらにンス）に対して単調な相関関係を示さなかった．放射照度

放射照度が大きい 40 mW/cm 2 では，回復の程度は光を照については 20 mW/cm 2 における回復効果が最も大きく，射しない場合とほぼ同等であった．

また，持続時間については 1 分間程度でも，60 分間の連照射の持続時間について比較すると（図 3（b）），1 min

続照射に近い回復効果がみられた．

お よ び 5 min の 条 件 で は， 照 射 開 始 後 20 分 ま で に， い

本研究以前に実施した，家畜ブタの皮膚片を用いた実験 11）ずれの場合も最大で 100 % 程度にまで TEP が回復した．

では，放射照度が大きいほどより大きな回復促進効果がみ

1 sec では，回復促進的な効果はほとんどみられなかった．

られたものの，光源装置の最大照度（40 mW/cm 2）を超え

照射点から空間的に離れた点での回復については（図 3

る条件については検討できなかった．ブタ皮膚において（c）），照射点直下の距離 0 mm の点と距離 10 mm の点が，も，さらに放射照度が大きい条件では回復効果が小さくな

特に照射終了直後の 20 min の時点において同様の回復傾る傾向がみられた可能性がある．またフルエンスを考慮す向を示した．距離 20 mm の点，および光を照射しなかっると，40 mW/cm 2 の照度で 10 分間の照射を行った場合にた点では回復がほとんどみられなかった．なお，この実

は TEP が初期値に近いレベルまで回復した一方，フルエ

験では他の実験に比して全体的に TEP 回復が小さい傾向

ンスで勝る 26 mW/cm 2・60 分間の照射では十分に回復しがみられ，すべての条件で光照射終了後，時間経過に伴いないサンプルが多かった．本研究の結果と照らし合わせる

TEP が減少していった．推測される原因については後述する．

と，光による TEP 値回復促進効果はエネルギー量依存的

図 4（a）（b）に PVA ハイドロゲル塩橋を用いた TEP 連に現れるものではなく，短時間であっても適切な照度の光

続計測の検討結果を示す．

を当て，治療的効果を誘起するプロセスがより重要である

ハイドロゲル被覆の影響を比較すると（図 4（a）），いずと推測される．

れの条件でも 10 分間の被覆・光照射の直後に，TEP の値

関連する研究例として，赤色 LED 照射によるマウス皮は初期値の 20 % 程度にまで減少した．ゲルを除去した後，膚の創傷治癒促進法に関し，フルエンスが同一となる複数

アガロースゲルで被覆したサンプルの回復は平均で 45 %の条件で比較が行われた 17）．この研究では，照度 8 mW/

程度にとどまったが，PVA ゲルで被覆したサンプルは平cm 2 程度の光を約 600 秒 / 日で露光する条件でもっとも治均で 90 % 程度にまで回復した．

療効果が高く，他の照度・時間の条件では効果が小さかっ

PVA ゲル塩橋を用いて光照射中の TEP 連続計測を行た．治癒プロセスに関与する細胞の代謝や増殖を促進するったところ（図 4（b））
，計測開始時に 40 % 程度であったには一定以上の照度の光が必要である一方，過剰な刺激はTEP 変化率は，3600 秒時点で約 83 % にまで回復した．

有害な効果をもたらし治癒促進を妨げたと推測された．本４．考研究でみられた TEP 回復効果の傾向についても，同様の察機序によって説明がつく可能性がある．

光照射による TEP 値回復促進効果は，皮膚が受け取っ

また，既報 11）のブタ皮膚切片を用いた実験と，本研究

図 4 PVA ハイドロゲル塩橋を用いた TEP 連続計測の検討．
（a）ハイドロゲルで被覆しながら光を照射した場合の TEP 値変化．n=3．
エラーバーは標準偏差．薄赤色で塗りつぶした領域は被覆・光照射の期間を表す．
（b）PVA ハイドロゲル塩橋を用いた TEP 変化の連続計測．

− 79 −

コスメトロジー研究報告 Vol. 32, 2024のマウス皮膚切片を用いた実験では，最も効果が高いとみ

続計測では 10 分程度で回復が頭打ちになる比較的早い変られる光刺激の強度が異なった．ブタ皮膚切片は少なくと化がみられたことを考慮すると，塩橋の影響は依然として

2

も 40 mW/cm 以上の光による刺激を必要とした一方，マ

無視できない水準にある．TEP は十分に大きな内部抵抗

ウス皮膚切片ではこれより小さい 20 mW/cm の照度でよを持つ計測器により開回路電圧として計測するため，回路り大きな回復促進効果がみられた．本研究ではこの差異のの電気抵抗値の増大はある程度許容でき，したがって電解原因特定に至らなかったものの，両者の皮膚構造の違いが液の接触をさらに減らす余地がある．今後，生体親和性と重要な要因であると考えられる．例えば，ブタ皮膚の各組

良好な水和特性を兼ね備えた塩橋担体を検討し，組織のイ

2織の厚さはヒト皮膚に近いとされして 100 µm 程度

18），表皮の厚さは平均

オン動態を攪乱しない連続計測を実現したい．

11）

である一方，本研究で用いたへアレス

５．総

マウス HR- 1 の表皮の厚さは 10 µm 以下であった 19）．こ括のような差異は生理的特性・光学的特性の差異につながり，本研究では，表皮バリアの健全性に伴って変わる TEP

結果としてそれぞれ異なる光感受性を示したものと推測での値を指標として，ヘアレスマウス皮膚切片における赤色

きる．

光の皮膚バリア回復促進効果の評価を試みた．既報 11）のさらに，光照射点から離れた点での計測結果から，光刺ブタ皮膚切片を用いた検討の結果からは，放射照度が大き激による TEP 回復促進効果は照射点の中心から 10 mm 程

いほど回復促進効果も大きいことが示唆されたが，本研究度離れた点にまで伝播することが示唆された．ブタ皮膚切では最大照度の条件で効果の減弱がみられ，刺激に一定の片を用いた既報 11）においては，回復効果は距離 20 mm の有効域があることが示唆された．表皮組織の構造は生物種

点にまで広がったとみられる結果が得られており，この差だけでなく，解剖学的部位や環境，年齢等によって異なる

異も皮膚構造の違いによるものと推測される．なお，このため，光刺激に対する感受性も変動することが予測される．

実験ではすべての条件で TEP 値の減少がみられたが，こしたがって治療法としての確立に向けては，治療効果を個れは同一の皮膚切片上に計測対象点を 3 点とり，アセトン

別に確認してパラメータを至適範囲に調整することが重要処理によるバリア破壊の面積が他の実験の 3 倍となったこであり，TEP のようなオンデマンドに利用できるリアルとが組織への負荷を増大させたためであると考えられ，既タイム評価指標が有用である．In vivo での TEP 計測に向報 11）でも同様の傾向が観察された．効果の伝播に関しては，

けては既にウェアラブルデバイスのプロトタイプを開発済

先行研究

20）

において表皮組織内の生細胞に局所的なレーザー刺激を印加し，周囲の細胞で一過的な Ca 2 + 濃度の上みであり 21），外的刺激機能と組み合わせた新たな皮膚ヘ
ルスケアへのアプローチ開拓が期待される．

昇が観察された例があり，バリア破壊への応答や外的刺激のシグナル伝達との関連が推測されている．光による刺激

謝の効果も，表皮内イオン分布の変化などを介して空間的に伝播した可能性が考えられる．

辞本研究の遂行にあたり，ご支援を賜りました公益財団法人コーセーコスメトロジー研究財団に心より御礼申し上げ

光刺激による回復促進メカニズムの解明や，最適な刺激

ます．

条件の探索のために，TEP を指標としたリアルタイム評

また多大なご助言とご協力をいただきました東北大学

価が有用であると期待できる．先述の通り，本研究で用い西澤松彦教授，辰井裕希氏をはじめとする研究室の皆様にた TEP 計測系では，皮膚切片サンプルがゲル塩橋内の溶深く感謝申し上げます．

媒（電解液）を介して接続されるため，計測中に皮膚が水和しバリア回復が妨げられる可能性があった．本研究では，（引用文献）

生体親和性が高いゲル材料としてアガロースと PVA の２

1） Sadler K E, Moehring F, Stucky C L. Keratinocytes

種類を比較し，PVA ゲルでより TEP 回復阻害効果が小さ

contribute to normal cold and heat sensation. Elife 9,

くなることを確認した．PVA ゲルは柔軟性に優れ，アガ

1‒14（2020）

ロースゲルより高分子の割合が大きい（含水率が低い）配2） Talagas M, Lebonvallet N, Berthod F, Misery L.

合で十分なハンドリング性を示したため，皮膚に影響をLifting the veil on the keratinocyte contribution to

与えにくい塩橋材料の有力な候補となる．本研究ではこの

cutaneous nociception. Protein Cell 11, 239‒250（2020）

PVA 塩橋を用い，光刺激によって TEP 値が回復する様子

3） Suh S, Choi E H, Atanaskova Mesinkovska N.

を観測することに成功したが，その回復は非連続計測の結The expression of opsins in the human skin and its

果と比較すると遅い傾向にあった．塩橋による皮膚表面のimplications for photobiomodulation: A Systematic

閉塞および水分供給の阻害的効果は小さく，光照射の回復

Review. Photodermatol. Photoimmunol. Photomed. 36,

促進効果のほうが支配的であったとみられるものの，非連329‒338（2020）− 80 −

表皮電位を指標とした皮膚バリア光治療法の時空間的評価

Vitro and During the Wound Healing Process In Vivo.

4） Shin D W. Various biological effects of solar radiation

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Biomed. Eng. Adv. 1 , 100004（2021）

皮膚細胞ゲノムのメチル化測定による加齢マーカーの開発
東海大学医学部

今西規With the aim of developing molecular markers that can be applied to quantitatively assess skin cell ageing, we planned
to carry out genomic analysis of skin epidermal cells sampled from a large number of subjects. Here we focused on the'epigenetic clock', a method to estimate human ages based on methylation status of the genomes. Although various epigenetic
clocks have been developed for various organs for people in Western countries, these are expected to have large errors if
applied to the Japanese skin data. So, it is necessary to collect original epigenetic data and develop a formula for estimating
ages suitable for Japanese skin tissue. The resulting age estimator is expected to be of use not only in the cosmetology
field, but also in various fields such as forensic medicine and physical anthropology. As this study has been significantly
delayed from its original plan and is still ongoing, the main results of the study will be published elsewhere in the future. In
this paper, we present the results of verification experiments on each technical element that was required to complete thisresearch. Specifically, we report the evaluation of sampling methods that allow samples to be taken without contact between
the subject and the experimenter, a comparison of the collection efficiency of five different sample types, and the results oftrial measurements of bacterial flora that is possibly associated with aging. After several trial experiments, we have achieved
a situation where we can use these technologies consistently. The collection and analysis of samples for this study iscurrently underway. In the near future, the main objective of this study -the development of ageing markers for skin- shouldbe achieved.

１．緒

第二に、メチル化年齢の推定式は主に欧米人のデータを使言って作成されたため、日本人にもそのまま適用できるのか

1 . 1 . 研究の背景と目的どうかは十分に検証されていない。そこで本研究では、でヒトゲノムのメチル化とは、CpG 配列の C（シトシン）

きるだけ低コストの実験手法で、かつ正確な年齢推定がでにメチル基（-CH 3）が付加される反応である。遺伝子領

きる新しい方法の開発をめざしている。さらに、この手法

域のメチル化は遺伝子発現制御のための重要な機構のひとを日本人の皮膚試料に適用し、予測精度の検証と新たな年つである。メチル化の状態はヒトの発生初期にリセットさ

齢推定式の開発を行うことをめざしている。

れ、その後は加齢とともに徐々に変化するが、一部のサイ

皮膚の加齢に関する新たな分子マーカーを開発すること

トは年齢に正確に比例してメチル化度（メチル化を受けたは、コスメトロジー分野の発展のために必要である。コスDNA の割合）が増加または減少する。このことを利用して、

メトロジー分野にはアンチエイジング効果を謳う化粧品やヒトゲノム上の CpG サイト 353 ヶ所のメチル化度からヒサプリメント食品が数多くあるが、その科学的なエビデン

トの年齢を推定する手法が開発された 1）。2018 年には皮スは明確でないことが多い。本研究により皮膚の加齢分子膚や血液などの組織を対象とした改良版のメチル化年齢推マーカーを確立することができれば、アンチエイジング効定法が提唱され、予測精度が向上した 。このメチル化年

果を客観的に評価できるようになり、分野の発展に大きく齢（DNA methylation age）は加齢の分子マーカーとして貢献できると期待される。

2）

脚光を浴びており、各種疾患との関連や再生医療・加齢研究などへの応用について現在も精力的に研究が行われてい1 . 2 . 検証実験の目的る。

本研究では皮膚の加齢マーカーを作ることを目的として、一方で、この手法には欠点もある。第一に、多数の CpG

多くの被験者から試料を採取する計画である。しかし、開サイトのメチル化度を測るためにはメチル化測定用アレイ

発する年齢推定法は将来的に法医学分野で広く活用できるを用いた実験が必要であり、実験のコストが非常に高い。

ことが望ましいので、皮膚だけでなく他の非侵襲的に採取できる試料についても、可能な範囲で同時に試料を収集することにした。そこで本研究では、皮膚表皮細胞に加えてDevelopment of molecular marker foraging based on epigenetic changes ofskin cells

爪、毛髪、唾液、口腔内粘膜について実際のサンプリングを行い、DNA 抽出効率の検証を行う。また、本研究では、
新型コロナウイルス感染症の流行が完全に終息していない

Tadashi Imanishi

状況下で、感染事故を決して起こさないような安全な方

Tokai University School of Medicine

式で試料採取を行うことが必要とされた。そのため、実験− 82 −

皮膚細胞ゲノムのメチル化測定による加齢マーカーの開発者が接触せず、被験者自身で採取を行うことを前提として、の右頬内側および左頬内側を各 50 回ずつこすり、キット

試料の採取方法を作成することにした。

に添付のチューブに格納して実験者に渡す方法をとった。

本研究の後半部分では、皮膚の表皮細胞のメチル化年齢

その後は Isohelix Buccalfix Plus DNA Isolation Kit（BFP-を推定するとともに、同じ被験者の皮膚細菌叢を調べる計

50、Isohelix 社）を用いて、製造者の提供するプロトコルに画である。メチル化年齢はさまざまな疾患群で実年齢と大したがって DNA 抽出までの操作を行った。

きくずれることや、状況によってはメチル化年齢が加速する現象も知られている 3）。そこで、メチル化年齢と細菌叢

2 . 4 . 細菌叢解析の関連を明らかにすることを目的としている。ここでは方各試料から抽出した DNA に対して、細菌の 16 S rRNA

法論が機能することを検証するための試験的な細菌叢解析

遺伝子のほぼ全長を増幅できるユニバーサルプライマーを行った。

S-D-Bact- 0008 -c-S- 20 お よ び S-D-Bact- 1391 -a-A- 17

２．方を用いて PCR を行った。このプライマーセットには実績

法があり、20 種のバクテリアゲノムの混合物をほぼ均一の

2 . 1 . 皮膚表皮細胞のサンプリングと DNA 抽出

割合で検出することに成功している 5）。塩基配列の決定に

既報 4）を参考に、表皮細胞のサンプリングには 2 種類のは MinION Mk 1 B（Oxford Nanopore Technologies 社、以方法を用いた。ひとつは市販の洗顔シート、もうひとつは下 ONT 社 ）を 使 い、 フ ロ ー セ ル に は Flow Cell R 9 . 4 . 1

エタノール消毒綿である。それぞれを使って、被験者自（FLO-MIN 106 D、ONT 社）を使用した。複数のサンプ

身で皮膚の一定面積を拭っていただいた。この洗顔シー

ル を 一 度 の ラ ン で 解 析 す る た め、Rapid Barcoding Kit

トまたはエタノール消毒綿を被験者自身で 15 mL 遠沈管（SQK-RBK 004、ONT 社 ）に よ っ て サ ン プ ル に バ ー コに入れた。その後、実験者側で蒸留水 4 mL を添加しボルードを付加しつつ塩基配列を決定した。得られたデータテックスで 20 秒混和したのち、30 分静置した。次にボルを MinION 専用のベースコーラーである Guppy version

テックスで 20 秒混和し、遠沈管内でシートを絞った。そ3 . 2 . 8（ONT 社）で塩基配列に変換した。個々の配列の種の後遠心条件 2000 G × 1 分間で遠心分離した後、上清を同定と集計には、クラウド上でメタゲノム解析ができる

廃棄し沈降物のみを使用した。ここからの DNA 抽出には

EPI 2 ME（ONT 社）と GenomeSync-GSTK システム 6）を使QIAamp DNA Investigator Kit（QIAGEN 社）を使用し、用した。

製造者の提供するプロトコルにしたがって操作を行った。

３．結果

毛 髪 に つ い て は 毛根あり、毛根なしの 2 種類 の 材 料

3 . 1 . 皮膚表皮細胞のサンプリングに関する条件検討を用意した。いずれも 1 cm の長さにそろえた。これを同一人物の顔の右頬と左頬から、2 種類の方法（A：市

QIAamp DNA Investigator Kit を使用して、製造者の提販の洗顔シート、B：エタノール消毒綿）で皮膚表皮細胞供するプロトコルにしたがって DNA 抽出までの処理を行を採取した。いずれのサンプリング方法を用いても遠心後った。proteinase K による酵素処理のステップは、56 ℃での溶液は白濁し、沈殿物が認められた。つまり表皮細胞が3 時間に変更した。

採取できていることが確認できた。また、それぞれの最終

2 . 2 . 爪および毛髪のサンプリングと DNA 抽出

爪は「爪切り」で切り取り、組織破砕・細胞破砕などの的 な DNA 抽 出 量 は、A：0 . 144 ng/µL、B：0 . 374 ng/µL

特別な処理を行わずにそのまま、またはヤスリを用いて粉であった（表 1）。この結果から、いずれの方法でもゲノム末化して使用した。QIAamp DNA Investigator Kit を使解析に用いるには十分な DNA 量が得られるが、エタノー

用して、製造者の提供するプロトコルにしたがって DNA

ル消毒綿を使用する方が効率的に DNA を回収できること抽出までの処理を行った。proteinase K による酵素処理のが判明した。

ステップは、目視により完全に溶けるまで行った。

表1

2 . 3 . 唾液および口腔内粘膜細胞のサンプリングとDNA 抽出唾 液 は 被 験 者 自 身 で 10 mL チ ュ ー ブ に 入 れ、 実 験 者に 渡 す 方 法 を と っ た。DNA 抽 出 に は QIAamp DNA
Investigator Kit を使用した。
口腔内粘膜細胞は、専用の綿棒（Isohelix Swab SK- 2 S、Isohelix 社）を用いて採取を行った。被験者自身で口腔内− 83 −

条件検討に用いたサンプルと DNA 収量（液量 50 µL）

コスメトロジー研究報告 Vol. 32, 2024

3 . 2 . 毛髪および爪のサンプリングに関する条件検討

ルでの分類が可能であった。なお、GenomeSync-GSTK

同 一 人 物 の 毛 髪 10 mm か ら の DNA 抽 出 を 試 み た。

る結果が得られた。皮膚の細菌叢解析では、皮膚の常在proteinase K による酵素処理のステップでは、毛根を含菌 と し て 知 ら れ て い る 表 皮 ブ ド ウ 球 菌（Staphylococcus

む毛髪（サンプル C）と毛根を含まない毛髪（サンプル D）

epidermidis）やアクネ菌（Cutibacterium acnes）などが検のいずれのサンプルも 3 時間のインキュベーションで全出された。唾液の細菌叢解析では、口腔内の常在菌であるて溶け切っていた。それぞれからの DNA 回収量は、C：

Streptococcus salivarius をはじめとする Streptococcus 属

システムを用いた細菌叢の解析でも、EPI 2 ME と一致す

0 . 1950 ng/µL、D：0 . 0079 ng/µL で あ った（表 1）。両者には 25 倍の差がある。毛根があれば数本で十分な DNA を回収できるのに対し、毛根がない場合はかなりの長さあるいは多くの本数が必要と考えられた。
左手の第一指（親指）から爪を切りそのまま使用したもの（サンプル E、8 mg）と、爪を粉末化したもの（サンプル F、2 mg）
について、DNA 抽出を行った。そのまま使用したサンプル E は 24 時間の酵素処理で半分ほど溶け残っていたのに対し、粉末化したサンプル F は 3 時間で完全に溶けていた。抽出された DNA 量はサンプル E では 1 . 12 ng/µL であったのに対し、サンプ
ル F では 0 . 0911 ng/µL であり、収量には10 倍以上の差があった（表 1）。いずれの方法でも解析に十分な量の DNA が得られるが、酵素処理時間は overnight とすることが望ましいと考えられた。

図1

皮膚細菌叢の解析例。検出された主要な細菌を種レベルで表示した。

図2

唾液細菌叢の解析例。検出された主要な細菌を種レベルで表示した。

3 . 3 . 唾液および口腔内粘膜細胞のサンプリングと細菌叢解析に関する条
件検討
試験的に唾液と口腔内粘膜細胞の採取を行い、さらに DNA 抽出を行ったところ、いずれも高濃度で DNA が抽出できることを確認した。

3 . 4 . 細菌叢解析の試験的実施
皮膚と唾液から抽出した DNA について、細菌叢解析を試験的に実施した。塩基配列決定は問題なく実行できたが、ライブラリとして使用した DNA 量を少量に制限したため得られた read 数は皮膚が 12 本、唾液が 339 本であった。それぞれの塩基配列データを EPI 2 ME ソフトウエアによって種同定し、生物種の系統樹とともに表示した（図 1 および図 2）。塩基配列決定に使用した DNA シークエンサーがロングリードを決定できるタイプであるため、種レベ− 84 −

皮膚細胞ゲノムのメチル化測定による加齢マーカーの開発の細菌が優勢であった。また、皮膚細菌叢と比較すると大海大学医学部臨床研究審査会の承認を受けて、解析が進行

きな多様性を持つことも示唆された。以上の結果から、皮中である。試料としては、さまざまな年代の日本人 280 名

膚および唾液（口腔内）の細菌叢に関するデータを問題なの血液由来 DNA を取得している。また、20 代から 70 代

く取得できることを確認できた。

のボランティア 48 名から皮膚表皮細胞、唾液、口腔内粘４．考

膜細胞を収集する予定である。以上の試料について、ゲノ察

ムのメチル化状態を測定する計画である。本稿で述べた

4 . 1 . 方法論の検証結果についてように、サンプリングと DNA 抽出までの段階については冒頭でも述べたように、本研究は皮膚表皮細胞をターゲ

検証実験は完了した。ゲノム解析の方法は基本的には解析ットとしたメチル化年齢推定法の開発を目的としている。

キットを利用しつつ bisulfite sequencing によって行うが、しかし、他の部位についても同時に試料を得ることが望ま

target capture 技術を活用して目的とする CpG サイトを濃しい。そこで、どの試料が効率的に採取可能であるかを検縮することで、効率的にゲノム解析を実施する方針である。

討するために検証実験を行った次第である。まず、皮膚表

そして得られた配列データは計算機で解析し、メチル化さ皮細胞のサンプリングについては問題なく実施できることれた DNA 分子の割合を求める。以上のデータをそろえたを確認できた。メチル化状態の測定と細菌叢の解析のいずら、次は機械学習により皮膚の年齢推定式を得る。このたれの目的に対しても、必要な DNA 量を取得することがでめのプログラムはすでに準備ができており、問題なく実行きると考えられた。一方、毛髪については DNA の収量にできる見通しである。以上の研究が順調に進めば、近い将問題があった。また、十分な DNA 量を確保するためには来に皮膚の加齢マーカーについて発表できる状況になるで毛根を含めることが望ましいが、毛根を含む毛髪を採取すあろう。

るには軽微な侵襲が伴う。特に高齢者や女性などでは心理的な抵抗が強いと予想され、被験者の同意を得ることがや（引用文献）

や難しいと考えられた。そして爪については、採取も容易

1） Horvath S. DNA methylation age of human tissues

で十分な量の DNA を回収可能であるが、試料採取後の処

and cell types. Genome Biology 14（10）:R115. 2013.

理に時間と手間がかかることが問題である。しかも、爪は

2） Horvath S, Oshima J, Martin GM, et al. Epigenetic

組織学的には皮膚の一部であるとみなすことができるので、clock for skin and blood cells applied to Hutchinson

皮膚とほぼ同じ結果になる可能性もある。そのため優先順

Gilford Progeria Syndrome and ex vivo studies. Aging
10（7）:1758-1775. 2018.

位的には低く設定すべきであろうと判断した。以上の考察から、結論としては、本研究では皮膚表皮細胞に加えて唾

3） Onizuka M, Imanishi T, Harada K, Aoyama Y,

液と口腔内粘膜細胞を採取することが望ましいと考えた。

Amaki J, et al. Donor cord blood aging accelerates in

これまでに、皮膚の加齢変化と細菌叢の間には「相関」

recipients after transplantation. Scientific Reports 13があるという報告がなされている。しかし、両者の因果関（1）: 2603. 2023.

係を証明した研究はない。細菌叢は皮膚の水分量や皮脂量

4） Bjerre RD, Hugerth LW, Boulund F, et al. Effects ofなどの物理化学的要因によって影響を受けると考えられる

sampling strategy and DNA extraction on human skin

ので、皮膚の加齢変化と細菌叢の両方に影響する交絡因子

microbiome investigations. Scientific Reports 9（1）:17287. 2019.

が存在することも、十分に考えられる。一方で私は、両者の関係については、細菌叢が原因で皮膚が老化したのでは

5） Mitsuhashi S, Kryukov K, Nakagawa S, Takeuchi

なく、皮膚細胞の老化が原因で細菌叢が変化したのだと予JS, Shiraishi Y, Asano K, and Imanishi T. A portable

想している。この仮説を証明するためには、メチル化年齢

system for rapid bacterial composition analysis using

推定法を用いた皮膚細胞の老化状態の評価が決定的な役割

a nanopore-based sequencer and laptop computer.

を果たすであろう。さらには皮膚だけではなく、口腔内でScientific Reports 7: 5657. 2017.

も同様の現象が観察される可能性がある。本領域の今後の6） Kryukov K, Imanishi T, and Nakagawa S. Nanopore
sequencing data analysis of 16S rRNA genes using the

研究成果に期待したい。

GenomeSync-GSTK system. Methods in Molecular

4 . 2 . 本研究のこれから

Biology 2632:215-226. 2023.

最後に本研究の今後について述べる。本研究はすでに東− 85 −

タイトジャンクションが角層形成に及ぼす影響の解明
岐阜大学大学院医学系研究科皮膚科学

岩田浩明

The tight junction (TJ) is an intercellular junction complex that seals adjacent epithelial cells and plays a crucial role inepithelial barrier function. TJs consist of several proteins, including those of the transmembrane claudin family, occludin andthe scaffold zonula occludens (ZO) family. The distribution of TJs is distinct among stratified squamous epithelia, such as
between skin and oral buccal mucosa. However, how TJs are associated with stratum corneum have not been elucidated. We
show that epithelial turnover and proliferation dictate TJ distribution in the squamous epithelia. Human samples and mouse
pharmacological models revealed that slower epithelial turnover/proliferation led to the confinement of TJs in the uppermost
part of squamous epithelia. In contrast, TJs were dispersedly distributed in faster cell turnover/proliferation conditions.
Cell culture experiments and mathematical modeling corroborated the TJ arrangements. These findings demonstrate that TJ
formation is dependent on epithelial cell dynamics. the confinement of ZO-1 within a single layer of squamous epithelia is
indicative of slow epithelial proliferation and turnover rates. Our findings do not fully elucidate the functional significanceof ZO-1 distribution, but our study does suggest that ZO-1 reflects the proliferation and turnover of epithelia,Our study
implicates that TJ expression can be a therapeutic output of diseased epithelia.

１．緒

言

皮膚（重層扁平上皮）は、基底層から角層へと角化する過程でバリア構造を形成する。物理的な皮膚バリアには、
角層バリアとタイトジャンクション（TJ）バリアの二つが存在する 1）。明確に機序を分けることは困難だが、主に角層は Out-in バリア（外的刺激を防御）、顆粒層 TJ は主に
In-out バリア（水分保持）として重要である 2）。正常な角層は規則正しい網かご構造（Basket weave）を形成するが、表皮の炎症はコンパクト角層となる 3 , 4）。コンパクト角層

図 1 テープストリッピングで採取した角層のコルネオデスモソーム
（CDS）
の染色

は一見強固に思えるが、柔軟性に乏しく亀裂が多数生じて結果的にバリア機能は低下する。
皮膚は重層扁平上皮であり、TJ は顆粒層に限局して形

Basket weave 角層は細胞接着構造であるコルネオデス

成される 1 , 2）。常に上方への角化が生じる重層扁平上皮にモソーム（CDS）が規則的な 6 角形構造を形成する 7）。そおいて、特定の部位に TJ を維持することは常に TJ も代謝

して CDS はカリクレインにより分解され角層が脱落する。

されていることが明らかになっている。皮膚と異なり、粘一方、コンパクト角層では CDS は 6 角形を維持するが全膜では上皮のターンオーバー速度が数倍早いことが知ら

体に分布する（図 1）。Basket weave 角層で辺縁に CDS がれている 5）。粘膜では角層形成がされないが、TJ の形成

残存する理由は長らく不明であった。しかし、TJ 様構造に関する知見はほとんどない。われわれは、粘膜では皮が角層の細胞辺縁に存在し、カリクレインによる CDS の膚と異なり複数層にわたり TJ 構成タンパクの一つである分解を防ぐためと考えられている 4 , 7）。

6）

ZO- 1 の発現が認められることを報告してきたが 、なぜ本研究では、上皮のターンオーバー速度が TJ 形成に及皮膚と異なる発現となりバリア機能は保持されているかな

ぼす影響を解明するとともに、TJ が Basket weave 角層のど不明な点が残されたままである。

形成・維持に必要不可欠な存在であるという仮説を検証す
るこことを目的とする。

２．方The association with tight junction andstratum corneum formation
Hiroaki Iwata
Gifu University Graduate School of
Medicine, Department of Dermatology

法

2. 1.
正常口腔粘膜と正常皮膚における TJ の形成の違いを顕微鏡的観察を行う。

− 86 −

タイトジャンクションが角層形成に及ぼす影響の解明

2. 2.

るように観察されていることが分かる。しかし、それぞれTJ の形成にターンオーバー速度の影響を評価する。

拡大を上げて観察すると上下の接点となる部位は多くはコ

正常口腔粘膜、口腔扁平苔癬、正常皮膚、乾癬病変部とルネオデスモソームと思われる構造が観察される。
４種類の条件の上皮では、ターンオーバー速度が異なる

４つの組織における TJ 形成を上皮のターンオーバー速度ことが知られており、基底細胞の分裂細胞数の違いに起因の違いに着目して評価する。

する（図 3）。基底細胞の分裂細胞数を Ki- 67 染色で比較す

2 . 3 . 正常ヒトおよびマウス皮膚、炎症皮膚の詳細
な TJ および角層観察

ると、正常粘膜と乾癬皮膚で分裂細胞数が多く、正常皮膚TJ 関連タンパクの発現量、分布を免疫染色にて超解像

裂細胞数の違いが上皮のターンオーバー速度の違い、さら度技術を用いて縦断面・水平面を詳細観察する。マウスはに上皮の厚みの違いに関与していることが示唆される。

と口腔扁平苔癬の組織で少ないことが観察される。この分耳介皮膚が比較的 Basket weave 構造を明瞭に観察できる

粘膜における TJ を ZO- 1 に着目して評価すると、皮膚ため、同部位で正常とイミキモド乾癬モデルマウスの TJとは異なり ZO- 1 の重層化が観察される。同様の所見は、と角層の構造およびタンパク発現を詳細に観察する。

乾癬病変部皮膚でも同様の変化が観察することができる（図 4、5）。ZO- 1 の分布について、蛍光強度を基準に定量

2 . 4 . 培養細胞条件による TJ 形成条件の確立と変異細胞の樹立
三次元培養ではコンパクト角層になるため、培養条件を化すると正常粘膜と乾癬病変部では上皮の外側 1 / 2 - 1 / 3に発現するが、正常皮膚と口腔扁平苔癬では 1 / 5 程度に留まる違いが明らかになった。

検討して Basket weave 角層が形成される条件を確立する。

４．考正 常 と 異 常 の 違 い を RNASeq で 網 羅 解 析 を 行 い Basket

角層バリアはコンパクトであればより強固なイメージがweave 角層形成に重要な遺伝子の候補を探求する。

３．結察

ある。実際に、電子顕微鏡での観察結果ではコルネオデス

果モソームの結合がより多く残存している可能性がある。し電子顕微鏡観察では、Basketweave 角層（図 2 左）とコ

かし、Basket weave 角層と比べて角層間脂質が減少する

ンパクト角層（図 2 右）は弱拡大では角層の重なりが異なため保湿機能の低下につながり、さらに物理的刺激に対す

図 2 Basketweave 角層（左）とコンパクト角層（右）の電子顕微鏡像

図 3 正常粘膜、口腔扁平苔癬、
正常皮膚、乾癬組織におけるKi-67 染色− 87 −

コスメトロジー研究報告 Vol. 32, 2024

図 4 粘膜における ZO-1 の分布

図 5 皮膚における ZO-1 の分布

ZO- 1 の分布で評価したところ、ターンオーバー速度が相る柔軟性が乏しくなることが考えられる。
皮膚と粘膜で上皮最外層の構造は大きく異なる。皮膚

対的に速い条件（正常粘膜と乾癬病変部）では ZO- 1 が重には角層が形成されるが、粘膜では通常角層は認めない。

層化して観察されるが、ターンオーバー速度が相対的に遅今回の研究では、その理由の一つとして表皮のターンオ

い条件（口腔扁平苔癬と正常皮膚）では、ZO- 1 は限局性

ーバー速度の違いにあると考えた。TJ の構成成分の一つに発現していることが分かる。この結果は、直接的ではな− 88 −

タイトジャンクションが角層形成に及ぼす影響の解明

いが細胞増殖速度の促進が TJ の分布に影響を及ぼしていることが示唆された。TJ はバリア機能として重要であり、皮膚では顆粒層 2 層目に限局して形成される 2 , 8）。粘膜や乾癬病変部では TJ が顆粒層に限局して形成されることはないため、バリア機能が正常に機能しているか疑問が生じる。この点に関しては、われわれは先行研究で物質の透過性を角層側から表皮内、真皮側から角層側に向かう両方向のバリア機能を評価した 6）。正常な皮膚とは異なり、粘膜では基底層側の数層をトレーサーは貫通するが、角層へ向かうにつれて、トレーサーは徐々に減衰していくことが観察された（図 6）。このことより、皮膚における顆粒層における限局的なバリア機能とは異なり、粘膜において TJ のバリア機能は複数層で維持されていると考えられた。粘膜
同様に細胞増殖が亢進している皮膚疾患の代表である乾癬

図 6 マウス頬粘膜にビオチントレーサー（赤）を投与して、粘膜内の通過を観察。ZO-1（緑）で標識。

でも同様の所見が得られたことは、乾癬皮膚においても正常皮膚と同等とは言えないが一定程度バリア機能は保持さ

weave structure in the stratum corneum is an

れていることが推察された。本研究は今後、三次元培養皮

important factor for maintaining the physiological膚を用いることで、増殖因子やインヒビターを添加するこ

properties of human skin as studied usingとで表皮ターンオーバー速度をコントロールするモデルがreconstructed human epidermis and tape stripping of作成できる可能性があると考えている。

human cheek skin. Br J Dermatol 182, 364‒372（2020）.

本研究では、TJ が角層形成に及ぼす影響までは解明が4） Kishibe, M. Physiological and pathological roles

進んでいない。粘膜では角層は形成されず、乾癬病変部皮of kallikrein-related peptidases in the epidermis. J
Dermatol Sci 95, 50‒55（2019）.

膚ではコンパクト角層となるが、このように正常皮膚と明らかに角層形成が異なる理由として TJ の形成が影響して

5） Lehman, J. S., Tollefson, M. M. & Gibson, L. E.

いる可能性は十分考えられる。今後は、角層形成に及ぼす

Lichen planus. International Journal of Dermatology 48,

影響についてもさらに解明を進めていく予定である。

682‒694（2009）.
6） Imafuku, K. et al. Zonula occludens-1 demonstrates

謝辞a unique appearance in buccal mucosa over several
layers. Cell Tissue Res 384, 691‒702（2021）.

9）

本研究成果の一部は、Cell Prolif. 56 : e 13441 , 2023 . にて報告した。本研究の遂行に当たり多大なご支援を頂きま7） Igawa, S. et al. Incomplete KLK7 Secretion

した公益財団法人コーセーコスメトロジー研究財団に深く

and Upregulated LEKTI Expression Underlie

御礼申し上げます。

Hyperkeratotic Stratum Corneum in Atopic Dermatitis.
J Invest Dermatol 137, 449‒456（2017）.

（引用文献）

8） Yoshida, K. et al. Functional tight junction barrier
localizes in the second layer of the stratum granulosum1） Otani, T. & Furuse, M. Tight Junction Structure andof human epidermis. J Dermatol Sci 71, 89‒99（2013）.

Function Revisited. Trends Cell Biol 30, 805‒817（2020）．
2） Yokouchi, M. et al. Epidermal tight junction barrier9） Imafuku, K. et al. Zonula occludens-1 distributionfunction is altered by skin inflammation, but not by

and barrier functions are affected by epithelial

filaggrin-deficient stratum corneum. J Dermatol Sci 77,

proliferation and turnover rates. Cell Prolif 56, e13441

28–36（2015）.

（2023）.

3） Goto, H., Tada, A., Ibe, A. & Kitajima, Y. Basket-− 89 −

ペプチドビーズを用いた反応速度論による迅速・詳細なアレルギー感作試験法の開発
甲南大学フロンティアサイエンス学部

臼井健二

The direct peptide reactivity assay (DPRA) detects binding of test chemical samples to lysine or cysteine of the test
peptides as a prominent alternative to animal testing for sensitization. However, DPRA cannot measure binding of poorly
water-soluble samples to the test peptides, and the HPLC step in DPRA is time-consuming and technical in comparison withother general measurements. Recently, we had constructed the chromophore solid phase peptide reaction assay (C-SPRA) as
an alternative skin sensitization assay system to solve these problems. In this study, we further improved C-SPRA system fordetecting various and numerous samples in a short period of time (a few hours).
At first, we selected a microbead for immobilization of the test peptides, PEGA (Poly[acryloyl-bis(aminopropyl)
polyethylene glycol]) resin was selected as much more suitable for the quick reaction. Then we optimized the protocol.
Especially, the preparation of the peptide-microbeads before the assay was simplified. Using PEGA resin we found that in the
preparation we could skip the swelling step every time. These studies effectively modified the conventional C-SPRA. Our
method allows a next-generation high-throughput alternative measurement to animal testing for in vitro skin sensitization
rapid assessment with easy handling in a few hours.

１．緒ーズ上に固定する。本ビーズは、有機溶媒中・水中どちら言にもなじみ、膨潤するものを使用する。特に難水溶性試験

化粧品およびその関連物質によるアレルギー発症や、悪物質を有機溶媒中に溶かしこみ、そこに本ビーズを投与す

化リスクの防止は、コスメトロジー、化粧品開発においてれば、ビーズに固定したペプチドが試験物質と容易に接触

重大な課題となる。開発段階における感作試験においては、できるようになる。これにより感作性試験が可能となり、実際にヒトへのテストは現実的ではなく、動物実験に頼ら

試験終了後は、ビーズをとどめることができるフィルター

ざるを得ないのが現状である。しかしながら、近年、倫理付きカラムを用いることで、試験溶液を洗い流すことがで的観点、コストの問題などから動物実験や臨床試験に頼らきる。さらに NH 2 基・SH 基指示薬を組み合わせることで、ない、代替法が求められている。皮膚感作性試験代替法の分光法で検出可能な極めて簡便な試験法である。しかしな

1）

一つである、Direct Peptide Reactivity Assay（DPRA）

がら、依然として測定に時間がかかること、また感作性のは有効な手法であると考えられている。DPRA は生体内有無の定性的結果のみを採用しているため詳細解析が行えの感作反応を模倣し、ペプチドと被験物質とを反応させたないことなどが欠点として挙げられる。そこで、本研究で後に HPLC を用いて未反応ペプチドを測定し、その減少率

は 24 時間反応ではなく、1 時間程度の短い反応時間で指から感作性を予測する試験法である。DPRA は現状の代示薬の結合度合いを算出し、反応速度論的解析を試みるこ替法の中でも有効な手法ではあるが、油性物質などの難水とにより、従来法よりも迅速かつ詳細な解析が可能な手法

溶性物質を評価できない、操作が煩雑、効率性が悪いなどへと改良することを目的とした。

の問題点も多い。我々はこれまで、分析化学とペプチド工

２．方学を融合させた新手法（C-SPRA）2 , 3）の構築を行ってきた（図 1）。C-SPRA は DPRA を基礎としているものの、従来

法①ビーズ・指示薬の選択からの最大の懸念であった、非水溶性・疎水性の物質、界これまで C-SPRA で用いていた NH 2 基指示薬であるピ面活性剤などの両親媒性物質ともに試験が可能となる、試クリン酸 4）と SH 基指示薬であるエルマン試薬 5）を用いて、験物質の守備範囲が広い方法であり、また操作も簡便な手研究を進めていくことにした。さらに、ビーズについては、法である。具体的には、DPRA で使用するペプチドを、ビ

これまで使用していたポリスチレン系のビーズでは、反応

Development of the rapid chromophore
solid phase peptide reaction assay(C-SPRA) for sensitization assessment
as alternatives to animal testing
Kenji Usui
Faculty of Frontiers of Innovative Resea rch in Science a nd Technolog y(FIRST), Konan University

場がビーズ奥深くまであるため、試験物質や指示薬が、到達しなかったり、吸着したりといった懸念もあるので、そのような心配のないビーズ（アクリルアミド系のビーズ：
PEGA ビーズ）を検討した。

②操作法の確立− 90 −

実際に１時間以内といった短時間でのテスト物質との反ペプチドビーズを用いた反応速度論による迅速・詳細なアレルギー感作試験法の開発

図1

C-SPRA 法の概要応を行った後に、指示薬の結合に有意な差が出るのかにつ可能となる結果が得られた（図２）。すなわち、感作性がいて検討を行い、反応時間の短縮化・最適化を行った。

あるといわれている BQ、FITC、MPH、ACA においては、OECD プロトコルと同じ判定方法を用いれば、K 含有ペプ

③本システムの有用性の検証実験

チド（Kpep）、C 含有ペプチド（Cpep）のいずれか一方が簡便さを求めるために操作に慣れていない専門性の低い

感作性あり（P）と検出されれば、判定は P となり、IPA や学部１、２年生の学生に試験を行ってもらった。また、代試験物質なしのネガコンでは、どちらのペプチドを用い表的な化粧品材料となる天然物や、よく知られる感作性物

た場合でも感作性なし（N）と検出され、判定は N となり、質数十種類を用い、実際の感作性試験を行い、その有用性

従来法と同様の判定結果となった。
残念ながら当初の予定であった反応速度を求めて詳細解の検証を行った。

析を行う計画は、PEGA においても樹脂内部への試験物質

３．結果と考察などの拡散速度や、固定化ペプチドの溶液中のような拡散①についてがみられないことを考慮に入れて解析しなければならず、

まず、ビーズの検討においては PEGA ビーズを用いた

簡便・迅速計測には向かないことが分かった。そこで、よ検討を行った。ペプチド合成においては、従来から用いてり簡便さや迅速さを追求した改良や検証、弱い感作性物

いる Lysine（Lys, K）含有ペプチドと Cysteine（Cys, C）含質の簡便検出についての確立を行った。その結果、まず操有ペプチドを、β アラニンを介してビーズと結合させた配作方法などの最適化を行った結果、本試験は学部１、２年

列を、これまでに確立した最適化された Fmoc 固相合成法

生が行っても、良好な結果が得られることがわかり、汎用により高純度のペプチド固定化ビーズを得ることに成功し性が高いことが分かった。さらに、弱い感作性物質の検出た。またこのビーズは、常に膨潤状態で取り扱うため、試においては、通常のプロトコルよりも、濃度を濃くした条験前に膨潤させる必要がないため、準備操作が簡便となる

件で、ネガコンと比べて有意な減少率が得られたことから、ことがわかった。

弱い感作性を検出・判定する手法が確立できた。

４．総②と③について括

反応時間においては 24 時間反応が従来のポリスチレン

以上のように、従来使用していたビーズの材質を変更すとほぼ同じ結果となることを確認したのちに、反応時間をることにより、本研究では当初の計画の 1 時間程度よりも徐々に減らしていき、最終的に、30 分反応、10 分反応でさらに短い、10 分という反応時間で指示薬の結合度合いの感作性有無の判定までもが、数種類の試験物質においてを算出してアレルギー感作性の判定が可能な手法へと改− 91 −

コスメトロジー研究報告 Vol. 32, 2024

図２ PEGA ビーズに固定化した Kpep、Cpep を用いた 30 分反応、10 分反応のアレルギー感作試験

H. Ikeda, H. Mekata, M. Takaishi, K. Yamashita, K.

良することに成功した。現在、これまでの結果をまとめた
6）

Usui, Development of a Chromophore-Solid Phase

ものを論文投稿中であり、近日中の発行を目指す 。また
7）

C-SPRA に関する解説記事も発行された 。本法が開発でPeptide Reaction Assay（C-SPRA）for Assessing Skin

きれば、誰でも簡単に動物実験も使わずに感作性試験を行

Sensitization In Vitro, Analyst, 145, 3211-3216（2020）

うことができ、化粧品をはじめとする有用物質の探索・開3） H. Miyazaki, H. Takaishi, H. Ikeda, H. Ariumi, Y.

発に大いに貢献できると考えられる。これにより、日本のHamada, K. Yamashita, K. Usui, Synthesis of Peptide-

コスメトロジー、化粧品業界のみならず、世界においてもImmobilized Magnetic Beads, and Peptide Reactivity

本法は、スタンダードとなる有力な手法となることが期待

Assay for Assessing Skin Sensitization Utilizing

できる。

Chromophore, Processes, 8, 1257（2020）4） B.F. Gisin, The Monitoring of Reactions in Solid-

謝辞Phase Peptide Synthesis with Picric Acid, Anal. Chim.
Acta., 58, 248‒249（1972）

本研究の遂行にご協力いただきました共同研究者の皆様、
特に浜田芳男博士，栢森史浩博士（甲南大学）、有海秀人

5） G. L. Ellman, Tissue Sulfhydryl Groups, Arch.
Biochem. Biophys., 82, 70-77（1959）

博士（山口東京理科大学）、そして甲南大学・山口東京理

6） K. Usui, H. Miyazaki, M. Fukuda, A. Nishimura,

科大学にて携われた学生の皆様に感謝申し上げます。
最後に本研究の遂行にあたり、多大なるご支援をいただ

M. Maeda, S. Yamaguchi, H. Ikeda, Y. Hamada, K.

きました公益財団法人コーセーコスメトロジー研究財団に

Yamashita, F. Kayamori, H. Ariumi, Fast and User-

心より感謝申し上げます。

Friendly Chromophore-Solid Phase Peptide Reaction
Assay（FC-SPRA）for Assessing Skin Sensitization,（引用文献）

Submitted.

1） OECD Test Guideline 4 4 2C, In Chemico Skin

7） 臼井健二 , 宮﨑 洋 , 山下 邦彦 , 栢森 史浩 , 有海秀人 ,Sensitisation: Direct Peptide Reactivity Assay（DPRA）

様々な分野に適用可能な皮膚感作性試験法の開発 , アレ（2015）.

ルギーの臨床 , 2023 年 11 月号 , 75-79（2023）

2） H. Miyazaki, Y. Hamada, H. Takaishi, Y. Minamino,− 92 −

かゆみを引き起こす pathogenic code の同定と治療基盤の開発
かずさDNA研究所オミックス医科学研究室

遠藤裕介

Atopic dermatitis is thought to affect more than one million people in Japan. In particular, 80% of patients are under
the age of 44 in the active stage of the disease, and it is a serious problem that chronically impairs quality of life. In clinicalpractice, in addition to existing immunosuppressive agents including steroids and other drugs, anti-IL-4/IL-13 receptor
antibodies are used as biological agents for treatment. However, a major problem with these current treatments is the longterm administration of expensive antibody preparations increases the burden on the medical economy itself. In addition,
existing treatments only suppress symptoms and do not prevent or cure the disease.
On the other hand, recent advances in science and technology have made it possible to perform trans-omics analysis, inwhich RNA, proteins, and metabolites are comprehensively analyzed and their parameters are linked to each other. These
tools can be very powerful to capture events occurring at the molecular level in disease lesions and identify new therapeutictargets. However, due to the complexity of the system and experimental limitations, trans-omics analysis using immune cells
is still lagging behind, and there is a strong requirement for such efforts in terms of therapeutic applications. Against thisbackground, the applicant was the first to construct a system that combines RNA-seq and proteome analysis using the same
samples and combines each parameter. Furthermore, we have identified pathogenic Th2 cells (Tpath2) that cause allergic
disease. In addition to these achievements, we have recently identified cutaneous T cells that specifically produce IL-3 andIL-31. Therefore, we have conceived this research proposal to identify pathogenic codes that cause atopic dermatitis and itchand to develop new therapeutic targets and platforms by utilizing the applicant's trans-omics analysis system and CRISPR
tools that can be applied in vivo to cutaneous T cells.

１．緒

れており、治療応用の観点からもその取り組みが強く求め言られている。このような背景の下、申請者は同一サンプル

アトピー性皮膚炎患者は本邦では百万人以上にも及ぶとを用いて RNA-seq・プロテオーム解析を行い、各パラメ

考えられている。特に 44 歳以下の活動期での患者割合がーターをコンバインするシステムをいちはやく構築した 。

80% を占め、QOL を慢性的に損ねる深刻な問題となってまた、これまでにアレルギー疾患を引き起こす病原性いる。臨床の現場ではステロイドを含む既存の免疫抑制剤

Th2 細胞（Tpath2）を同定し、免疫 - アレルギー研究を世などに加え、生物学的製剤として、抗 IL-4/IL-13 受容体

界的にリードしている抗体が治療として使用されている。しかし、このような現は IL-3 や IL-31 を特異的に産生する皮膚 T 細胞を同定し状の治療は、副作用リスクに加え、高額な抗体製剤の長期ている。そこで、皮膚 T 細胞について、申請者が有するト間の投与という医療経済そのものへの負担増を招くことがランスオミクス解析システムや in vivo でも適用可能な大きな問題である。また、既存の治療はあくまで症状を抑CRISPR ツールを活用し、アトピー性皮膚炎やかゆみを引制するに留まり、疾患の予防や治癒を達成するものではなき起こす pathogenic code を同定し、新たな治療標的・治い。

療基盤を開発する本研究案を着想した。本研究ではアトピ

1）

2-4）

。これらの実績に加え、最近我々

一方、近年の科学技術の進歩により、RNA・タンパク・ー性皮膚炎の経時的な病態シークエンスについて、皮膚に代謝物を網羅的に分析し、相互にパラメーターをリンクさ浸潤している免疫細胞の RNA・タンパクのトランスオミ

せるトランスオミクス解析が可能となってきた。これらの

クス解析を行い、病態を制御する pathogenic code の候補

ツールは、疾患の病変部で起きている事象を分子レベルで因子を抽出することを第一目標とする。特に、皮膚炎症を捉え新たな治療標的を同定するための非常に強力な武器と引 き 起 こ す IL-3 や IL-33、 お よ び か ゆ み を 引 き 起 こ すなり得る。しかし、解析システムの複雑さや実験的制約か

IL-31 をクラスタリング解析の指標とする。また、
最近我々ら免疫細胞を用いたトランスオミクス解析は依然として遅は脂質代謝がアレルギー炎症病態を増悪化させる病原性 T
5）細胞の誘導 に深く関与していることを発見しているため、脂質の関与についてはリピドミクス解析を用いて検証する。
Identification of pathogenic code causing itch and development of therapeuticbasis
Yusuke Endo
Laboratory of Medical Omics Research,
Kazusa DNA Research Institute

抽出された因子については、生体内 CRISPR ツールを用いて さ ら に 絞 り 込 む。 最 終 的 に、 同 定 さ れ た pathogeniccode に対する分子標的薬や関連ノックアウトマウスを用いることで、アトピー性皮膚炎の治療への有効性を評価する。

− 93 −

コスメトロジー研究報告 Vol. 32, 2024

２．方

している。

法

次に、これらの病態タイムコースサンプルを用いて、トアトピー性皮膚炎の炎症早期から病態収束に到る経時

ランスオミクス解析を行った。各フェーズにおいて、T 細的な免疫応答シークエンスについて、疾患を引き起こす胞サブセットを回収し、RNA-seq/ プロテオーム解析を実Tpath2 細胞および病態を抑制する免疫制御細胞の RNA・施した。解析データについては、これまでの研究で得られタンパク・代謝物のトランスオミックス解析を行い、病態ている統合解析手法を用いてそれぞれのデータをコンバイを制御する pathogenic code の同定を目指し研究を推進しンして解析を行った。得られたデータセットについては未た。また、in vitro、in vivo の解析から pathogenic code を処置のコントロール群をサブトラクトする形式で各因子やコントロールし、新規アレルギー分子標的としての有効性

パスウェイを抽出した。Gene Ontology 解析で特定のパスについて検証を進めた。

ウェイの濃縮が認められるか検討したところ、Tpath2 サ

ア ト ピ ー 性 皮 膚 炎 に つ い て は、 ビ タ ミ ン D3 誘 導 体

ブセットがより多く認められた Late phase において、サMC903 を用いて再現性よく病態が誘導される。このマウ

イトカインシグナルやサイトカイン受容体に加え、脂質スモデルを用いて、病態進行に伴う Tpath2 サブセットの代謝や糖タンパクといった経路が上昇していることが認

キネティクスについてはじめに検討を行った。また、そのめられた（図 1 下段 左）。これらについてより詳細に検証際の一連の病態スコア、組織病理像についても解析を行するべく Gene Set Enrichment 解析（GSEA）を行ったとこった。さらに、Tpath2 サブセットがもっとも機能的であろ、脂質代謝経路の中でも特に脂肪酸代謝に関わる因子

るタイミングを中心に組織や Tpath2 サブセットを回収し、が Late phase でより多く集積していることがわかった（図RNA・タンパク・代謝物を高精度に測定できるオミック

1 下段 左）。実際に、定量的 PCR を用いて、脂肪酸代謝にス解析を行った。病態スコアや組織病理像との相関解析を関わる遺伝・酵素の発現を解析したところ、今回解析した行い、各病態における pathogenic code の同定を目指して

脂肪酸代謝やステロール代謝に重要な全ての因子がコント研究を推進した。

ロール -Early-Late と進行するに従い、発現の亢進が認め３．結られた（図 1 下段 右）。

果

3 . 1 . イムノオミクス解析によるアトピー性皮膚炎
病態を誘導する pathogenic code の同定

3 . 2 . 皮膚病原性 T 細胞における脂肪酸代謝の重要性検証

これまでの研究から、アトピー性皮膚炎の重症化には、

次に、上記の結果を受けて脂質代謝や脂肪酸代謝が皮膚

アレルゲンを記憶し、かゆみや炎症を誘導する病原性記憶のかゆみや炎症を誘導する T 細胞の機能分化に重要な役T 細胞が関わることがわかっている。中でも 2 型の病原性割を果たしているのではないかと考え、その影響につい記憶 T 細胞が、炎症を起こした組織で増えており、これがて検証を行った。はじめに in vitro で炎症皮膚病変の Late

IL-3 や IL-31 といったサイトカインを放出して、炎症性phase で浸潤してくるような IL-3 IL-31 IL-13 Tpath2 細白血球である好塩基球が組織に浸潤するのを誘導する。2胞の誘導条件について検討を行った。いくつかのサイト

型病原性記憶 T 細胞 Tpath2 による顆粒球の誘導は、喘カイン条件（Th0/Th1/Th2/Th9/Th17）、およびタイムコ

息など他の慢性アレルギー疾患でもみられることがわかースを追って検討をしたところ Th2 細胞分化条件（IL-2/

っている

6, 7）

+

+

+

。そこで本研究ではアトピー病態進行に伴う

IL-4/anti-IFNg）で通常の培養期間よりも長く培養した条Tpath2 サブセットのキネティクスについてはじめに検討

件でより多くの IL-3 IL-31 IL-13 Tpath2 細胞を得るこを行った。

とができた。

+++

炎症皮膚病変に浸潤する細胞を単離して、フローサイト

次にこの分化条件において、脂質代謝酵素 X および脂メトリー解析を行い、各種免疫細胞について調べたところ、質トランスポーター Y を用いた CD4 T 細胞や脂質フリー

炎症誘導の早期（Early）と比較して、慢性期（Late）の方がの培養下で IL-3 IL-31 IL-13 Tpath2 細胞の分化誘導能

より多くの炎症細胞が浸潤していることが示された。特に、を検証した。脂質代謝酵素 X 欠損細胞では IL-3 は 1/5 程

+

+

+

+

+

+

CD4 CD44 の活性化 T 細胞が顕著に Late phase で増加し度に、IL-31 は 1/2 程度に、IL-13 は 2/3 程度にそれぞれていることを見出している。また、その際のサイトカイン

低下することが示された。また、脂質トランスポーター

産生についても同様にフローサイトメトリーを用いて解析

Y 欠損細胞では、IL-3 は 1/3 程度に、IL-31 は 1/3 程度に、したところ、IL-3 IL-31 IL-13 Tpath2 細胞は炎症が悪IL-13 は 1/2 程度にそれぞれ低下することが示された。さ化するに従い増加することが認められた（図 1 上段）。そのらに、脂質フリーの培養条件下では、IL-3 は 1/10 程度に、他にも、IL-5 などの Th2 サイトカインも病態がより悪化

IL-31 は 1/5 程度に、IL-13 は 1/2 程度にそれぞれ低下す

した Late phase において多く産生されていることを確認

ることが示された。これらの結果は、IL-3_IL-31/IL-13

+

+

+

− 94 −

かゆみを引き起こす pathogenic code の同定と治療基盤の開発

図 1 炎症皮膚病変に浸潤する病原性 Th2 細胞のマルチオミクス解析を共産生する皮膚病原性 T 細胞は細胞内と細胞外の脂質代的な治療法開発につながると考えている。事実、これまで謝に非常に強く依存していることを示唆している（図 2）。

のアレルギー疾患に対する治療法は、主に免疫応答を広範に制御するステロイド・免疫抑制剤に関するものが中心で、

４．考察および総括疾患を誘導する細胞だけにアプローチすることは難しいと

本研究は、アトピーの炎症早期から病態重症化に到る経考えられてきた。しかし、最新の知見によって、脂質合成

時的な免疫応答シークエンスについて、疾患を引き起こすの亢進と T 細胞の病原性がリンクすることが示唆されてお

病原性 Th2 細胞 Tpath2 の RNA・タンパクのトランスオ

り、病原性 T 細胞集団の脂質代謝を標的として病態を制御

ミクス解析を行い、病態を制御する pathogenic code の同できる可能性が見えてきている。こうした研究により疾患定を目指し研究を推進した。その成果として、免疫細胞のの原因となる細胞を標的とすることは、副反応を極力抑え

脂質代謝がこれらの細胞集団やアレルギー病態に極めて重つつより効果の高い治療へとつながる非常に意義深い課題

要な役割を果たすことが明らかとなった。現状ではいったであると考えている。今後、免疫細胞自身の De novo 脂質

いどの特性を持った脂質が皮膚 Tpath2 細胞の誘導に必須代謝の作用と、生体環境から免疫細胞へと働きかける脂質であるかは不明なため、今後高精度リピドミクス解析を

代謝物の生理作用を双方向から精査していくことが疾患治駆使することで明らかにしたい。また、これらの脂質代謝療を評価する上で重要であると考える。どの代謝物、どの経路を標的とすることで、これまで有効な治療法が見つか

代謝経路を制御すれば、より効率的に疾患治療へと応用でっていないアレルギー疾患に対して、従来とは異なる革新

きるのか、疾患ごとの代謝物・免疫細胞のリンクについて− 95 −

コスメトロジー研究報告 Vol. 32, 2024

図 2 アトピー性皮膚炎における病原性 Th2 細胞と脂質代謝研究を進め、「代謝で免疫を制御する」
ことを目指していき

H, Okamoto Y, and Nakayama T. The Interleukin-

たい。

3 3-p3 8 kinase axis confers memory T helper 2 cell
pathogenicity in the airway. Immunity 4 2:2 9 4-3 0 8

謝辞（2015）．

本研究を遂行するにあたり、多大なご支援を賜りました

4） Yamamoto T, Endo Y, Onodera A, Hirahara K,

コーセーコスメトロジー研究財団に心より深く感謝申し上

Asou HK, Nakajima T, Kanno T, Ouchi Y, Uematsu

げます。

S, Nishimasu H, Nureki O, Damon DJ, Shimojo N,
and Nakayama T. DUSP1 0 constrains innate IL-3 3-（引用文献）

mediated cytokine production in ST2hi memory-type1） Kanno T., Nakajima T., Kawashima Y., Yokoyama S.,

pathogenic Th2 cells. Nat. Commun. 9:4231（2018）．

Asou HK., Sasamoto S., Hayashizaki K., Kinjo Y., Ohara

5） Nakajima T., Kanno T., Yokoyama S., Sasamoto S.,

O., Nakayama T., and Endo Y.* Acsbg1 dependent

Asou HK., Damon J. T., Ohara O., Nakayama T., andmitochondrial fitness is a metabolic checkpoint forEndo Y.* ACC1-expressing pathogenic T helper 2 celltissue Treg cell homeostasis. Cell Rep. 3 7（6）:1 0 9 9 2 1

populations facilitate lung and skin inflammation. J.

（2021）．

Exp. Med. 218（12）: e20210639（2021）．

2） Endo Y, Iwamura C, Kuwahara M, Suzuki A, Sugaya

6） Endo Y, Hirahara K, Yagi R, Tumes DJ, andK, Tumes DJ, Tokoyoda K, Hosokawa H, Yamashita M,

Nakayama T. Pathogenic memory type Th2 cells

and Nakayama T. Eomesodermin controls interleukin-5

in allergic inflammation. Trends Immunol. 3 5: 6 9-7 8

production in memory T helper 2 cells through（2014）．

inhibition of activity of the transcription factor GATA3.

7） Nakayama T, Hirahara K, Onodera A, Endo Y,
Hosokawa H, Shinoda K, Tumes DJ, Okamoto Y. Th2

Immunity. 35:733-745（2011）．
3） Endo Y, Hirahara K, Iinuma T, Shinoda K, Tumes
DJ, Asou HK, Matsugae N, Obata-Ninomiya K,
Yamamoto H, Motohashi S, Oboki K, Nakae S, Saito− 96 −

cells in health and disease. Annu Rev Immunol. 35: 5384（2017）．

ヒト特有の表皮セラミド合成経路および生理機能の解明
北海道大学大学院薬学研究院

大野祐介

The stratum corneum, which constitutes the outermost layer of the epidermis, consists of corneocytes and lipid lamellae.
The lipid lamellae, comprising a multi-layered lipid structure, are important for the skin permeability barrier that protects
against the invasion of pathogens and foreign substances and prevents water loss through the skin. Ceramides account for
approximately 50% of the lipid lamellae (by weight) and play a pivotal role in the skin permeability barrier function. In
contrast to most tissue, a variety of ceramides exist in the stratum corneum. Ceramides containing a 6-hydroxy long-chain
base (H-ceramides) are unique to the human stratum corneum and are the predominant ceramides. However, the biosynthetic
pathway and physiological function of H-ceramides remain unclear.
In this study, we demonstrated that H-ceramide production increases in a keratinocyte-differentiation-dependent manner,and treatment with ascorbic acid enhances its production. Meanwhile, treatments with cosmetic ingredients that haveantioxidant properties, such as kojic acid, coenzyme Q10, and astaxanthin, did not enhance the production of H-ceramides,
indicating that antioxidative effects are not involved in the H-ceramide production. By comprehensive expression analysis
using RNA sequencing, we identified i) 1073 genes increased (≥2-folds) during keratinocyte differentiation, ii) 159 genes
increased (≥2-folds) by a treatment with ascorbic acid, and iii) 87 genes increased in both conditions. Among them, wecloned 16 genes and investigated their activity to produce H-ceramides by an overexpression assay using HEK 293T
cell. However, H-ceramides were not produced at least in our assay condition. Therefore, further analyses, including toestablishment in vitro and in vivo assay systems, are required to identify the gene responsible for H-ceramide synthesis. Ourfinding contributes to future studies identifying an H-ceramide synthase, elucidating the mechanisms of its production, anddeveloping novel cosmetic materials/products.

１．緒

我々のグループをはじめとする解析により，H セラミドは言

ヒトの角質層に特有であり，かつヒトの角質層では主要なセラミドは単一の分子の名称ではなく，長鎖アミノアル

セラミドクラスであることが明らかとなった（図 1）3 , 4）。

コール（長鎖塩基）と脂肪酸がアミド結合した構造をもつ
1）セラミドは皮膚の透過性バリア機能の向上を目的として，脂質の総称である 。ヒトのセラミドは長鎖塩基および脂化粧品，美容液，ドリンク等様々なセラミド配合製品が市肪酸の構造（二重結合・水酸基の有無，位置）の違いによ販され，広く認知されるようになってきた。しかし，配合

り 30 のセラミドクラス（遊離セラミド 25 クラス，結合型

されているセラミドの殆どはヒトの角質層セラミドとは分セラミド 5 クラス）に分類され，各クラスには炭素鎖長の子種や組成が異なっており，セラミドによるバリア機能を異なるセラミド分子種が存在する。皮膚の最外層である表十分に発揮できていない可能性が高い。ヒト角質層セラミ

皮の角質層は，角質細胞および脂質ラメラと呼ばれる脂質

ド組成を反映した製品開発の障壁となっていた主たる要因の多層構造体によって構成されており，脂質ラメラは皮膚として，ヒト角質層に存在する多様なセラミド分子種の存を介した生体内外の物質の透過（体外からの病原体・異物

在量・組成の詳細とその多様性を生み出す分子機構が不明の侵入，体内からの水分蒸散）を制限するバリアとして特であったことがあげられる。特に H セラミドはヒト角質層に重要である。セラミドは脂質ラメラの約 50 %（重量比）

で最も多いセラミドクラスであるにもかかわらず，その発を占め，多くの組織とは異なり角質層には多様なセラミド

見から 30 年を経た現在においてもその合成経路および生分子種が存在することが知られていたが，各分子種の詳細

理機能は依然不明である。そこで本研究では，H セラミド

な存在量・組成比については不明な点が多く残されていの合成酵素を同定し，産生経路を解明することを目的とした。長鎖塩基の 6 位に水酸基をもつセラミド（H セラミド）た。

2）は 1994 年にヒトの皮膚に存在することが明らかにされ ，

２．方法

2 . 1．細胞培養
Synthetic pathway and physiological
function of human-specific epidermal
ceramides
Yusuke Ohno
Faculty of Pharmaceutical Sciences,
Hokkaido University

ヒト不死化ケラチノサイト（Evercyte，NHEK-SVTERT3-5）
は CnT-prime epithelial proliferation medium（CELLnTEC）を用いて培養することで増殖させた。細胞の分化は CnTprime epithelial 3 D barrier medium（CELLnTEC）を用いて培養することで誘導し，14 日間培養した。HEK 293 T− 97 −

コスメトロジー研究報告 Vol. 32, 2024

図1

H セラミドの構造と角質層での存在比率

細胞は，10 % 仔ウシ血清，100 units/mL penicillin および物細胞発現用ベクター pCE puro 3 × FLAG- 1 にサブクロ

100 µg/mL streptomycin（Merck） を 含 む Dulbeccoʼsーニングした。

Modified Eagleʼs medium（D 6429；Merck）を用いて培養３．結した。遺伝子導入には Lipofectamine plus（Thermo Fisher果

3 . 1．アスコルビン酸による H セラミドの増加

Scientific）を用いた。

ケラチノサイトの分化時にアスコルビン酸を添加する

2 . 2．RNA シークエンスと H セラミドと予想されるセラミド量が増加することが分化させたヒト不死化ケラチノサイトより NucleoSpin

TLC を用いた解析により示唆されていた 5 , 6）。そこでまず，RNA（Takara）を用いて RNA の抽出を行った。NEBNext®

アスコルビン酸が H セラミド産生増加に関与することをPoly（A）mRNA Magnetic Isolation Module（New England

証明するため，アスコルビン酸存在下／非存在下においてBiolabs），NEBNext® UltraTM II Directional RNA Library

各日数分化させたケラチノサイトより脂質を抽出し，LC-

Prep Kit（New England Biolabs）を 用 い て シ ー ケ ン ス

MS/MS により H セラミド量を定量した。その結果，分化ラ イ ブ ラ リ ー の 調 製 を 行 っ た。Illumina NovaSeq 6000

日数依存的に H セラミド量が増加し，アスコルビン酸非添（Illumina）を用いて測定を行い，両端 150 bp のペアエンド加群に比べ，添加群では顕著に増加した（図 2

リードでリード数 6 Gb のデータを取得した。データのク倍；10 日，7 . 1 倍；14 日，11 . 3 倍；21 日，6 . 7 倍）。

7 日，3 . 7

オリティチェック，トリミング，マッピング，リードカウン

アスコルビン酸は抗酸化物質，分化促進または水酸化ト，TPM の算出はそれぞれ FastQC（バージョン 0 . 11 . 7），

酵素の補酵素として働くことが知られている 7 , 8）。そこで，

Trimmomatic（ バ ー ジ ョ ン 0 . 38），HISAT 2（ バ ー ジ ョ ン

アスコルビン酸による H セラミドの産生増加が抗酸化作用

2 . 1 . 9），featureCounts（バージョン 1 . 6 . 3）を用いて行った。

によるものかどうかを明らかにするため，抗酸化作用を目的とした化粧品材料として用いられるコウジ酸，コエンザ2 . 3．セラミドの測定

イム Q 10 およびアスタキサンチンの H セラミド産生への影

14 日間分化させたヒト不死化ケラチノサイトを 100 µL

響を調べた。各抗酸化剤を不死化ケラチノサイト分化時にH 2 O に懸濁させ，375 µL CHCl 3 /CH 3 OH= 1 : 2（v/v）を加添加し，脂質を抽出後，H セラミド量を調べたところ（図 3），

えて激しく撹拌した。125 µL H 2 O および 125 µL CHCl 3 を加えて激しく撹拌後，遠心により二層に分離させた。下層を回収し，溶媒を留去後，200µL CHCl 3 /CH 3 OH=1 : 2（v/v）に再懸濁させ，液体クロマトグラフィー連結型タンデム質
量分析（LC-MS/MS；Xevo TQ-S，Waters）によるセラミドの検出，定量を行った。

2 . 4．候補遺伝子のクローニング
ヒト不死化ケラチノサイト（分化 7 日）の cDNA および各遺伝子特異的なプライマーを用いて各候補遺伝子
を PCR に よ り 増 幅 し（KOD FX，TOYOBO），dA 付 加後，pGEM-T Easy vector（Promega）にクローニングした。
配列の確認後，目的遺伝子を制限酵素により切り出し，動図2− 98 −

分化，アスコルビン酸依存的な H セラミドの産生増加

ヒト特有の表皮セラミド合成経路および生理機能の解明

いずれの化合物も H セラミド産生を増加させないことが明らかとなった。

3 . 2．アスコルビン酸依存的な遺伝子発現変動の網
羅的解析
H セラミド量がケラチノサイトの分化依存的に増加したことから，未同定の H セラミド合成酵素は分化依存的に発現が増加すると考えられる。また，アスコルビン酸存在
下で H セラミド産生が増加したことから，アスコルビン酸
が H セラミド合成酵素の発現を増加させた可能性が考えられる。そこで，H セラミド合成酵素の候補を探索するため，
RNA シークエンスによりケラチノサイトの分化による発現変動を網羅的に調べた。各分化日数におけるケラチノサ
イトから RNA を抽出し，RNA 濃度，純度を調べたところ，

図3

分化日数 10 日，14 日，21 日の RNA は分解が進んでいた。

H セラミド産生への抗酸化剤の影響

これは皮膚では角質層を形成する段階までケラチノサイト
は分化が進行すると，DNA や RNA の分解が進行するためであると考えられる。分化日数 7 日では RNA の分解が進んでおらず，アスコルビン酸依存的な H セラミドの増加が見られたため，分化 7 日における RNA を用いて RNA シー
クエンス解析を行った。その結果，i）分化依存的に発現増加（2 倍以上）する 1073 遺伝子，ii）アスコルビン酸依存的に発現増加（2 倍以上）する 159 遺伝子，i）かつ ii）の条件

図 4 ケラチノサイトの分化依存的，
アスコルビン酸依存的な遺伝子発現の増加を満たす 87 遺伝子を同定した（図 4）。

3 . 3．水酸化酵素候補遺伝子の活性解析
RNA シークエンス解析により発現増加していた遺伝
子 の う ち， 脂 質 代 謝 関 連 遺 伝 子（SPTLC 3，SPTSSB，

いことが明らかとなった。

PSAPL 1，CLN 8，PTGS 1，FADS 6，ABHD 1 2 B，

４．考察，総括

ABHD 17 B），脂質トランスポーター（GLTP，STARD 5），
水酸化および不飽和化関連遺伝子（CYP 1 A 1，CYP 2 C 18，

H セラミドはヒト特有かつ角質層で最も多いセラミドク

CYP 2 E 1，CYP 2 W 1，CYP 561 D 1，SDR 16 C 5）を H セラスであるにもかかわらず，産生経路や生理機能は不明でラミド合成酵素の候補遺伝子としてクローニングし，哺乳あり，H セラミドを配合した製品もこれまで販売されてい類発現細胞発現用ベクターに組み込んだ。HEK 293 T 細ない。本研究では，H セラミドの産生量がケラチノサイト

胞に各プラスミドをそれぞれ導入し，脂質を抽出後，LC-の分化依存的に増加すること，さらにその産生量はアスコ

MS/MS により H セラミドの検出を行った。しかし，いルビン酸添加によって大幅に増加することを見出した。アずれの遺伝子の発現によっても H セラミドは検出限界以スコルビン酸は抗酸化作用を目的として食品等に用いられ下であった。ジヒドロセラミド水酸化／不飽和化酵素でるが，抗酸化作用をもつ化粧品材料であるコウジ酸，コエ

ある DEGS 2 は水酸基および二重結合共にもたないセラ

ンザイム Q 10，アスタキサンチンは H セラミド産生を亢進

ミドの長鎖塩基部分の 6 位に水酸基を導入する酵素であしなかったことから，アスコルビン酸の作用は抗酸化作用

る。DEGS 2 が別の因子の存在によってセラミドの 4 位に以外によることを明らかにした。アスコルビン酸の抗酸化

水酸基を導入する活性を発揮する可能性を考え，DEGS 2

作用以外の機能として，ケラチノサイトの分化に関与すると上記の各候補因子を HEK 293 T 細胞に共過剰発現させことが知られていることから 7 , 9），網羅的な発現解析を行た。細胞から脂質を抽出し，LC-MS/MS により H セラミったところ，ケラチノサイトの分化依存的かつアスコルビ

ド産生を調べたところ，H セラミドは検出限界以下であっ

ン酸依存的に発現増加する 87 の遺伝子を同定することにた。これらの結果から，クローニングした各遺伝子は少な成功した。これまでにアスコルビン酸により発現が増加す

くとも今回用いた実験系では H セラミド合成活性を示さなる遺伝子の網羅的解析を行った報告はなされておらず，ケ− 99 −

コスメトロジー研究報告 Vol. 32, 2024

ラチノサイトの分化メカニズムには不明な点が多く残され

acylceramides. Prog. Lipid Res., 63, 50-69（2016）ていることから，詳細な本研究で得られた結果は H セラミ

2） Robson KJ, Stewart ME, Michelsen S, Lazo ND,

ド産生酵素の同定のみならず，ケラチノサイトの分化メカ

Downing DT. 6-Hydroxy-4-sphingenine in human

ニズムを理解するための重要な知見となることが予想されepidermal ceramides. J. Lipid Res., 35, 2060-2068（1994）
3） K a w a n a M , M i y a m o t o M , O h n o Y , K i h a r aる。
網羅的遺伝子発現解析の結果をもとに，H セラミド合成

A. Comparative profiling and comprehensive酵素の候補として 16 遺伝子を選択し，HEK 293 T 細胞へ

quantification of stratum corneum ceramides in

過剰発現させることで活性を調べたが，いずれの遺伝子を

humans and mice by LC/MS/MS. J. Lipid Res., 6 1,発現させても H セラミドは産生されなかった。その要因と884-895（2020）．

して以下の３つの可能性を考えている：i）選択した候補遺

4） Suzuki M, Ohno Y, Kihara A. Whole picture of

伝子はいずれも H セラミド合成酵素でない，ii）候補遺伝

human stratum corneum ceramides, including the

子に H セラミド合成酵素が含まれているが，単独では活性chain-length diversity of long-chain bases. J. Lipid Res.,を発揮できない（HEK 293 T 細胞には活性に必要な別の因63, 100235（2022）

子が発現していない），iii）H セラミド産生におけるアスコ

5） Ponec M, Weerheim A, Kempenaar J, Mulder A,

ルビン酸の役割は遺伝子発現ではなく，水酸化活性の補助

Gooris GS, Bouwstra J, Mommaas AM. The formation

因子である。そのため今後はこれら 3 つの可能性を検証すof competent barrier lipids in reconstructed human

るため，i）H セラミドをもたないマウスケラチノサイトのepidermis requires the presence of vitamin C. J. Invest.

RNA 発現とヒト RNA 発現の比較解析による別の候補遺伝

Dermatol., 109, 348-355（1997）

子のスクリーニングと活性解析，ii）HEK 293 T 細胞では

6） Uchida Y, Behne M, Quiec D, Elias PM, Holleranなく，ケラチノサイトを用いた過剰発現実験もしくはノッ

WM. Vitamin C stimulates sphingolipid production andクアウト細胞の作成と H セラミド産生量の解析，iii）分化

markers of barrier formation in submerged human

ケラチノサイトの総細胞抽出液もしくは膜画分を用いた in

keratinocyte cultures. J. Invest. Dermatol., 117, 1307-

vitro の活性解析系の構築とアスコルビン酸添加時の H セ
ラミド産生活性解析，をそれぞれ行う必要があると考えて1313（2001）
7） Catani MV, Savini I, Rossi A, Melino G, Avigliano L.
Biological role of vitamin C in keratinocytes. Nutr. Rev.,いる。
本研究期間中において H セラミド合成酵素の同定には至63, 81-90（2005）

らなかったが，H セラミド産生におけるアスコルビン酸の8） Wang K, Jiang H, Li W, Qiang M, Dong T, Li H. Role

関与を証明し，アスコルビン酸依存的に発現変動する遺伝

of Vitamin C in Skin Diseases. Front. Physiol., 9, 8 1 9子を同定することに成功した。今後は上述の可能性を検証（2018）

することで H セラミド合成酵素，合成経路および産生の分

9） Pasonen-Seppanen S, Suhonen TM, Kirjavainen M,

子メカニズムが明らかになることで，H セラミドの生理機

Suihko E, Urtti A, Miettinen M, Hyttinen M, Tammi

能の解明およびヒトセラミドとしての新たなコスメトロジ

M, Tammi R. Vitamin C enhances differentiation of aー製品への応用へ発展することが期待される。

continuous keratinocyte cell line（REK）into epidermis
with normal stratum corneum ultrastructure and（引用文献）

functional permeability barrier. Histochem. Cell Biol.,

1） Kihara A. Synthesis and degradation pathways,．
116, 287-297（2001）

functions, and pathology of ceramides and epidermal− 100 −

上皮での炎症性サイトカイン産生を担う新規分子群の役割とそれを制御する化合物の探索
熊本大学大学院生命科学研究部免疫学講座

押海裕之

RIG-I-like receptors (RLRs) recognize viral RNAs as well as endogenous retroelement RNA, leading to the expressionof pro-inflammatory cytokines. Since abnormal regulation of RLRs causes auto-immune-like disorders, their activation
should be strictly regulated. We investigated the proteins and small chemicals that affect this regulation and found that the
Riplet ubiquitin ligase fine-tunes RLRs-mediated pro-inflammatory cytokines via K63-linked polyubiquitination of the
LGP2 protein. Moreover, we conducted a chemical screening and identified several chemicals that augment RLR-mediatedpro-inflammatory cytokine expression. Interestingly, the identified molecules target a metabolite that attenuates inflammatory
responses. We found that the addition of the metabolite reduces pro-inflammatory cytokine expression in epithelial cells.
These findings are expected to be utilized to develop a new method and chemicals to attenuate inflammatory reactions in the
skin.

１．緒

言

２．方

法

粧品においても接触性皮膚炎や、いわゆる化粧品かぶれな2 . 1 . LGP 2 のユビキチン化を介した炎症性サイト
カイン産生の制御どが問題となっている。本研究では、上皮における炎症を

Riplet 分子依存的な炎症性サイトカイン産生の新たな制御する分子メカニズムを解明すること、さらに、炎症を制御機構を解明するために、HeLa 細胞や HEK 293 細胞、抑制する化合物を新たに同定することを目的とする。これ

A 549 細胞などの細胞を用い解析を行った。解析では、そらの目的を達成することで、化粧品によるかぶれや皮膚炎

れぞれの分子を発現するベクターや、それぞれの分子に対の問題を解決する基礎基盤を作ることが可能になると期待する siRNA を用いることで、個々の分子が炎症性サイトされる。

カインの産生にどのような役割を果たすのかを調べた。遺皮膚での炎症は腫れや赤みや痛みなどの原因となり、化

我々はこれまで炎症について、上皮細胞での炎症性サ
イトカイン産生を誘導する Riplet E 3 ユビキチンリガーゼ

伝子発現の網羅的な解析としてマイクロアレイ解析は東レの３D-Gene を用いた。

を同定しその機能を解明したほか、上皮成長因子である

ユビキチン化において、HA や Myc などのタグ付きのユ

EGF が細胞内のヘリケース分子を介して炎症を抑制する

ビキチン発現ベクターを用いるとともに、ユビキチンに対メカニズム、さらに、ZNF 598 分子による炎症性サイトカ

する抗体などによりタンパク質のユビキチン修飾を調べた。

インを抑制するメカニズムなどを解明した 1）。本研究ではまた、LGP 2 タンパク質のユビキチン修飾については、質

我々のこれまでの研究をさらに発展させ、炎症を誘導す

量分析として LC-MS/MS を用いた解析を実施した。

る Riplet E 3 ユビキチンリガーゼの活性を抑制する新たな化合物をケミカルスクリーニングによって単離し、さらに、

2 . 2 . 炎症を制御する新たな化合物の探索

ZNF 598 分子や Riplet 分子依存的な炎症のメカニズムを

ケミカルスクリーニングでは大阪大学のオリジナル化解明する。これらにより、化粧品かぶれのメカニズムを解合物ライブラリーおよび東京大学創薬機構の既存薬ライ明するとともに、かぶれを抑える新たな成分を同定できる

ブラリーから分与をえて使用した。ケミカルスクリーニと期待される。

ングの実験系においては、Riplet 依存的なシグナルを検出するためにサイトカイン遺伝子のプロモーターの下流に
mCherry 遺伝子を繋いだレポータープラスミドと同時に、恒常的に発現する遺伝子のプロモーターに GFP 遺伝子を繋いだレポータープラスミドを細胞に導入し、mCherry
Role of new molecules and chemicals
regulating inflammatory responses inthe skin
Hiroyuki Oshiumi
Department of Immunology, Faculty ofLife Sciences, Kumamoto University

による赤色の蛍光と、内在性コントロールとなる GFP の緑色の蛍光のバランスが大きく変化する化合物を選択した。
ケミカルスクリーニングでは合計でおよそ 3200 化合物についてスクリーニングを実施した。

− 101 −

コスメトロジー研究報告 Vol. 32, 2024

３．結を介しているかを調べるため、63 番目以外のリジンを全果てアルギニンに置換した組換えユビキチン（K 63 only Ub）

3 . 1．炎症性サイトカイン産生を制御する新たな分子メカニズムの解明を発現させ調べたところ、この組換えユビキチンが Ripletの発現により効率的に LGP 2 分子に取り込まれることが明Riplet は炎症性サイトカインの産生を誘導する RIG-I をらかとなった。また、この組換えユビキチンの LGP 2 分子活性化する分子である。Riplet は RIG-I をユビキチン化すへの結合は Riplet KO 細胞では大きく減少することも示さることで、RIG-I 依存的な炎症性サイトカインの産生を誘れた。また逆に Riplet を KO した細胞では LGP 2 のユビキ導する 。炎症性サイトカインは外来の微生物に対する免チン化を示すシグナルが大きく減弱した。これらのデータ

疫応答に重要である反面、その過剰な産生は自己炎症性疾から Riplet が LGP 2 をリジン 63 鎖を介したポリユビキチ

患や自己免疫疾患、アレルギーなどの原因ともなることン修飾することが示唆された。

2）から、その抑制機構が重要である。我々は、Riplet による

実際に、LGP 2 分子がポリユビキチン修飾を受ける残RIG-I 依存的な炎症性サイトカイン産生を抑制するメカニ

基を決定するために、質量分析を行ったところ、39 番目、ズムとして、RIG-I ファミリー分子である LGP 2 タンパク532 番目、599 番目、629 番目のリジン残基がユビキチン質に着目し研究を進めた。

化を受けることが示された。これらの４つのリジン残基のまず、LGP 2 遺伝子を CRISPR-Cas 9 のシステムを用い

ポリユビキチン修飾は、Riplet を共発現することで増加すてノックアウト（KO）した細胞を用い、Riplet 経路を刺激ることが、LFQ 法による解析により示唆された。これら

する poly I: C で刺激後の炎症性サイトカインを野生型細のリジン残基のユビキチン化が LGP 2 分子の機能に関与す胞と比較したところ、IFN-β、IL- 6、IP- 10 などの炎症性るかどうかを調べるために、これらの４つのリジン残基をサイトカインの mRNA の発現が LGP 2 KO により亢進すアルギニンに置換した LGP 2 分子として、LGP 2 - 4 KR 分

ることが定量 PCR 法により示された。Riplet はユビキチン子を作成し細胞へ発現させると、Riplet 依存的な炎症性サリガーゼ活性を有するため、LGP 2 のユビキチン化を調べ

イトカインの産生や、IP 10 や Ccl 5 などの炎症に関与するるために、LGP 2 と Riplet 分子をそれぞれ細胞に発現させケモカインの発現が上昇することが示された（図 1）。

ると、Riplet を共発現した際に LGP 2 のポリユビキチン化が顕著に増加することがウェスタンブロット法により示さ

これらの結果は、Riplet は、LGP 2 が存在すると、逆に、炎症性サイトカインの産生を抑制することを示唆する 3）。

れた。この LGP 2 のポリユビキチン化を定量的に測定する
想通り、Riplet を共発現させることで、LGP 2 のユビキチ

3 . 2．炎症を抑制する新たな化合物の探索（ケミカルスクリーニング）

ン化を示すシグナルが統計的に有意に増加することが示さ

Riplet 分子は I 型インターフェロンの他に IL- 6 などの炎れた。さらに、Riplet と LGP 2 分子が結合するかどうかを症性サイトカイン産生の誘導で非常に重要な働きをする分調べるために免疫沈降法により調べたところ、これらの二子である。我々は Riplet の活性化を評価する実験系を作製

つの分子が結合することが示された。

したことから、この実験系を用いて Riplet の活性を制御すために蛍光色素を用いた顕微鏡観察を実施したところ、予

Riplet による LGP 2 のユビキチン化が 63 番目のリジン

る化合物についてケミカルスクリーニングを実施した。お図 1 LGP 2 のユビキチン修飾と炎症性サイトカイン
ユビキチン化を受けるリジンをアミノ酸置換し、ユビキチン化されない LGP 2 分子を発現させ、炎症に関与するサイトカインとして IFN-β、IP-10、Ccl 5 のｍ RNA の発現を調べたところ、ユビキチン化されない変異型 LGP 2 タンパク質（LGP 2 - 4 KR）を発現する細胞では、それらのサイトカインの産生が亢進していた。これらの結果は、ユビキチン化されることで炎症性サイトカインの産生を抑制することを示唆する。

− 102 −

上皮での炎症性サイトカイン産生を担う新規分子群の役割とそれを制御する化合物の探索

よそ 3200 個の化合物についてケミカルスクリーニングを実施したところ、興味深いことに複数の化合物を同定することができた。
これらの薬剤（化合物 X）を、HeLa 細胞などの、ヒト上皮細胞の培養上清に加え、細胞を刺激後に炎症性サイト
カインの産生を調べたところ、この化合物 X が IFN-β や
IL- 6 などの炎症性サイトカインの産生を非常に強く増強することを発見した。
化合物 X が標的とする分子 Z に対する siRNA を用いた
ノックダウン実験を実施すると、化合物 X の添加と同様に上皮細胞から産生される炎症性サイトカインの産生が亢進した。さらに、化合物 X が代謝産物 Y の合成を阻害することから、逆に、この代謝産物 Y を培養上清に加えて細胞を刺激したところ、炎症性サイトカインの産生を有意に抑制することを発見した（図 2）。これらの結果は、細胞中の代

図 2 代謝産物による炎症性サイトカインの抑制培養細胞を刺激し炎症性サイトカイン産生を誘導する実験において、培養液にあらかじめ代謝産物を添加することで、炎症性サイ
トカインの産生が有意に低下した。

謝物 Y の量が、細胞が産生する炎症性サイトカイン量と逆相関することを示唆する。
そのメカニズムについて調べたところ、この代謝産物をンスポゾンなどにより、内因性に炎症を誘導すると考えら合成する合成酵素の転写を制御する転写因子が、実は炎症れる。このようなウイルス非存在下で RIG-I や LGP 2 が関性サイトカインの産生誘導に関与する分子の発現も制御す

与する炎症性サイトカインの産生の誘導や抑制が、化粧品ることを明らかとした。これらの結果は、化合物 X が標的

によるかぶれなどにどのように関与するのかはまだ明らかとする代謝産物 Y が、炎症を抑制する働きをすることを示となっていないが、紫外線などの照射により活性化した唆する。

内在性のレトロ因子が RIG-I による炎症を誘導することが次に、マウス個体実験を実施するため、化合物 X をマウ報告されており、本研究で明らかとした Riplet の新たな役スへ投与し、Riplet 経路を刺激する薬剤を投与後の炎症性割が、紫外線などによる炎症にどのように関与するのかは、

サイトカインの産生を調べたところ、化合物 X の投与によ

今後のさらなる研究により解明されると期待される。

りマウス組織での炎症性サイトカインの産生量が増加する

ケミカルスクリーニングにより同定された化合物 X と代結果を得た。逆に、代謝物 Y の量が増えるマウス動物モデ

謝物 Y について、これらが炎症性サイトカインの産生を制ルを用いると炎症性サイトカイン量が低下することが示さ御することを示唆する結果は他のグループからも報告があれた。これらのことから、代謝物 Y は炎症を抑制する効果

るが、その詳細な分子機構は不明であった。本研究で、代を持つことが示された。

謝物 Y が炎症性サイトカインの産生を抑制する詳細なメカ

４．考ニズムを解明したことで、代謝物 Y の抗炎症作用を用いた

察

化粧品の開発などにつながると期待される。

Riplet はユビキチンリガーゼ活性を有し、RIG-I 分子依

５．総存的な炎症性サイトカインの産生を亢進する働きを持つ。

括

一方で、今回の研究から、LGP 2 依存的な炎症性サイトカ

本研究の結果、炎症の制御に関与する新たなメカニズム

インの抑制にも関与することが示された。この一見相反すとして、Riplet 分子による LGP 2 分子のポリユビキチン修る Riplet の作用は、Riplet が、RIG-I と LGP 2 のタンパク

飾と、代謝産物 Y による炎症抑制効果を新たに明らかとし

質量のバランスによって、その役割を変えることを示唆すた。炎症性サイトカインは血管内皮細胞に作用し血管透過る。つまり、炎症性サイトカインの産生量は、ユビキチン性を亢進することなどにより、局所での腫脹、発赤、疼痛化された RIG-I と、ユビキチン化された LGP 2 分子のバラの原因となる。一方で炎症反応の誘導としては、自然免疫

ンスによって制御されていることを示唆している。

応答と獲得免疫応答の二つの経路が存在する。獲得免疫に

RIG-I や LGP 2 はウイルス感染時に主に機能すると考えおいては抗原が炎症反応を誘導するが、自己免疫疾患以外られているが、ウイルス非存在下においても炎症性サイト

では外来微生物やアレルゲンの存在により炎症が誘導されカインの産生に関与することが明らかとなっている。特に、る。一方で、自然免疫はパターン認識受容体のリガンドとRIG-I 遺伝子の変異により自己炎症性疾患を誘導することなるものが炎症を誘導する。Riplet 分子は、ウイルス感染が明らかとなっており、細胞内に元々存在するレトロトラ

時の炎症性サイトカイン産生に必要な分子として同定され− 103 −

コスメトロジー研究報告 Vol. 32, 2024

たが、最近の研究から、この Riplet が関与する経路が内在性のレトロ因子により誘導される炎症にも関与することが示唆されており、アレルゲンや抗原に非依存的な炎症誘導に関与すると考えられる。特に、内在性レトロ因子は紫外線などの刺激により活性化することが報告されていることから 4）、本研究で明らかとなった炎症の制御機構は、紫外線などによる抗原非依存的な炎症を抑制する新たな方法の開発などにつながると期待される。特に、本研究で同定した代謝産物 Y は従来の化粧品にも配合されることがあるた
め、今後、この代謝産物 Y の割合を高めることで炎症を抑える機能的な化粧品として利用できると期待される（図 3）。
（引用文献）
1） Wang G, Kouwaki T, Okamoto M, Oshiumi H.

図 3 炎症を制御する新たな成分
本研究で解明した新たな分子メカニズムを標的とした物質（成分）を用いることで、今後、抗炎症性作用を示す化粧品などの開発につながると期待される。

Attenuation of the innate immune response against
viral infection due to ZNF5 9 8-promoted binding of
FAT10 to RIG-I. Cell Reports 28: 1961-1970（2019）2） Naesens L, Haerynck F, Gack MU. The RNA

response. EMBO Reports 24: e54844（2022）

polymerase III-RIG-I axis in antiviral innate immunity

4） Mix X, Zheng M, Yu Y, Wu J, Kuang Q, Hu Z,

and inflammation Trends Immunol. 44: 435-449（2023）

Ouyang L, Lu S, Zhao M. Ultraviolet light induces

3） Kouwaki T, Nishimura T, Wang G, Nakagawa R,

HERV expression to activate RIG-I signaling pathway

Oshiumi H. K6 3-linked polyubiquitination of LGP2

in keratinocytes. Exp Dermatol 31: 1165-1176（2022）

by Riplet regulates RIG-I-dependent innate immune− 104 −

紫外線による細胞老化と光老化を繋ぐ分子基盤の解明
公益財団法人東京都医学総合研究所基礎医科学研究分野

笹沼博之

As we are now facing an era of hyper aging society, maintaining mental and physical youthfulness throughout a lifetime
is directly linked to healthy longevity and the quality of life (QOL). Youthful is often assessed by appearance, including
signs of aging such as skin blemishes and wrinkles. Therefore, inhibiting these skin aging signs holds immense importancefor maintaining QOL. Sunspots and wrinkles are attributed to photoaging, caused by exposure to ultraviolet (UV) irradiationfrom sunlight. Since the continuous exposure of UV and subsequent photoaging leads to solar keratosis and skin cancer,
investigation of molecular mechanism of photoaging and its prevention are necessary for the maintenance of QOL. In
this study, we aim to investigate photoaging in terms of genomic alternation by exposure of UV, especially the molecularmechanism underlying cause of photoaging. Our research would help provide fundamental insights for seeking “photoaging
scavenger compounds” in future.

１．緒を 10 % 加えた。さらに L- グルタミン、ピルビン酸ナトリ

言ウム、ペニシリン、ストレプトマイシンをそれぞれ、最終細胞に存在する DNA は、絶えず内的外的要因によっ

濃度 2 mM、1 mM、100 U/mL、100 mg/mL 加えた。細胞て損傷を受ける。内的要因としては活性酸素種が最も多培養液は、CO 2 濃度 5 %、湿度 100 %、37 ℃で培養した。

い、一方で、外的要因で最も多いのが紫外線である。紫外線は DNA 鎖にぶつかるとそのエネルギーにより塩基間を2 . 2 . 遺伝子改変細胞の樹立

共有結合により架橋してしまう。架橋された二つの塩基2 . 2 .1. RAD18 遺伝子破壊細胞の樹立

は、転写や DNA 複製を行うポリメラーゼによって認識でTK 6 細胞の RAD 18 遺伝子を CRISPR/Cas 9 技術を使用きないため正しい塩基を合成鎖に挿入することができな

し、相同組換え法により破壊した。RAD 18 遺伝子破壊のい。こうした架橋塩基は、複数の修復経路によって修復さ方法は、2023 年 9 月に出版された『Cosmetology』
最新号（第れる。Translesion DNA synthesis（TLS）経路とヌクレオ31 号）の津田雅貴先生による研究課題「新規変異評価シス

チド除去修復（NER）経路は、主要な紫外線損傷経路であテムを用いた長波長の紫外線（UVA）による突然変異誘発る。TLS 経路では、TLS ポリメラーゼが架橋塩基を乗り機構の解明」に記述されている。

越えることによって DNA 合成を継続する。また NER 経路

2. 2. 2.

Auxin による BRCA 2 遺伝子発現抑制細胞のでは、架橋塩基を含む周辺の塩基をヌクレアーゼにより除樹立

去し、除去された領域を DNA ポリメラーゼが合成するこAuxin による BRCA 2 遺伝子発現抑制細胞とは、植物とで修復する。TLS と NER 経路は本研究では、それらにホルモンである Auxin を培地中に加えることで、AID 配

加えて DNA 二重鎖切断修復経路である相同組換え（HR）

列を融合させた標的分子（BRCA 2 -AID）がプロテアソ

修復経路の紫外線損傷修復における役割を明らかにするこーム依存的に分解を起こす細胞である 1 , 2）。最初に、F 1 ,とを目的とした。

5’ -ACTGTGGCATAGAGAGAGGTTAAGCAATTG と

２．方R 1 , 5’ -ATGGTAAAACCCAGTCTCTACTAAAAATGC

法

プライマーを用いてヒトゲノムより約 2 kb の断片を増

2 . 1 . 細胞培養

幅、精製した（AMP 1）。AMP 1 を鋳型として、Left アー

ヒト B リンパ芽球細胞由来である TK 6 細胞を使用した。
TK 6 細胞の培養には、RPMI 1640 培地に非働化ウマ血清

ム を Left_F 2 , 5’ -AGGGCGAATTGGAGCTCCCCACTG
TGGCATAGAGAGAGGTTAAGCAATTG と Left_R 2 ,5’ -TTGGCGCCTGCACCGGATCCGATATATTTTTT

Elucidation of the molecular basis linking UV-induced cellular aging and dermatoheliosis
Hiroyuki Sasanuma
Department of Basic Medical Sciences,
Tokyo Metropolitan Institute of Medical
Science

AGTTGTAATTGTGTCCTG プライマーを使って、またRight ア ー ム を Right_F 2 , 5’ -CGAAGTTATTAGGTCCC
TCGTGTTGCACAATGAGAAAAGAAATTAGTTTC
Right_R 2 , 5’ -GGGAACAAAAGCTGGGGAACCTCTTATGGTAAAACCCAGTCTCTACTAAAAATGC を 使 って増幅した。増幅した Left と Right アームを精製し、制− 105 −

コスメトロジー研究報告 Vol. 32, 2024

限酵素 SmaI と EcoNI で消化した pBS-AID ベクターを混ぜ た。 そ れ ぞ れ の DNA 断 片 を Seamless kit（Invitrogen,US）によって連結し、ターゲティングベクターを作製した。BRCA 2 遺伝子座は、染色体 13 番にある。TK 6 細胞の染色体 13 番はトリソミーであるため、全ての BRCA 2
遺伝子座に AID タグを挿入するために、3 種類のマーカ
ー遺伝子を持つターゲティングベクターを作製した（図1）。BRCA ２遺伝子の終結コドン直前に AID 配列を挿入するために終結コドン直後の 3’ UTR を標的とする gRNA
（5’ -ACCTTTCCAGTTTATAAGAC）を Cas 9 -gRNA 発
現ベクターである pX 330 にクローニングした。6 × 106 細胞に対して、3 種類のターゲティングベクター（Neomycin,
Hygromycin, Histidinol）と pX 330 -gRNA を 同 時 に エ レ
ク ト ロ ポ レ ー シ ョ ン 法（NEON, Invitrogen, US）に よ り細胞に導入した。エレクトロポレーション後、24 時間抗生物質なしの培地で培養し、96 ウェルプレートに細胞をNeomycin, Hygromycin, Histidinol 入りの培地ともに塗布
し、10 日間培養した。コロニーを 2 mL 培地で増やし、1mL から細胞ストック、1 mL からゲノムを抽出した。AID
タグが BRCA 2 遺伝子の C 末端に導入されたかどうかを次のプライマーを用いて確認した 3）（図 2）。
BRCA2_AID_chkR, 5’-CTATTAAACCTAAGAAAGTA

図１ BRCA 2 AID 細胞の作製方法
約 1kb の Left armとRight armをAID タグを挟んでクローニング
した。gRNA-Cas 9 が終結コドン直後を切断すると、ピンク領域の相同配列間で相同組換えが起こる。相同組換えによりAID
タグとマーカー遺伝子がゲノムに挿入される。

ACAAATATTG,HIS_AID_F, 5’-ATTGGTCTTGACCAACTCTATCAGA
GCTT,
HYGRO_AID_F, 5’-CGAGCTGCAAGAACTCTTCCTCACGCGCGT,
NEO_AID_F, 5’-AGAAAGTATCCATCATGGCTGATGCAATGC３．結果

3 . 1 . BRCA 2 と合成致死性を示す遺伝子変異のス
クリーニングと結果の検証実験

BRCA ２遺伝子は、相同組換えに重要な役割を果たす。
BRCA 2 遺伝子変異は、家族性乳がん卵巣がん症候群やフ

図 2 PCR 増幅による標的組換えの確認⇄で示すプライマーを使用した。野生型細胞では、→プライマー
がアニールする抗生物質耐性遺伝子がないので、予想される位置に増幅断片が検出されない。

ァンコーニ貧血を引き起こす。BRCA 2 -AID 細胞を用いて、BRCA 2 遺伝子発現を抑制したときに合成致死性を示す遺伝子変異のスクリーニングを行った。方法は、図 3 に示す通り、ヒトゲノムにコードされているほぼ全ての遺（FDR< 0 . 05）。その中で紫外線損傷修復に非常に重要な役

伝子（約 2 万遺伝子）に対して gRNA を発現するレンチウ

割を果たす XPA 遺伝子変異が見つかった。このスクリー

ィルスを Cas 9 発現 BRCA 2 -AID 細胞に感染させた。感染

ニング結果の再現性を調べる目的で、XPA 遺伝子を標的細胞のみを選択するため Puromycin を含む培地で培養しとする gRNA をクローニングし Cas 9 -gRNAXPA を発現すた。増殖細胞を 2 つのグループに分け、一つを Auxin 含有

るウィルスを作製したのち、BRCA 2 AID 細胞に感染させた培地でもう一つを Auxin 不含有培地で培養した。その結果、 （図 4）。BRCA 2 と XPA 遺伝子が両方発現している細胞に約 100 遺伝子変異が BRCA ２遺伝子発現抑制細胞の増殖

比べ、XPA 遺伝子単独欠損では、その増殖に違いがなか

能をより悪くすること、約 70 遺伝子変異が逆に BRCA ２った。BRCA 2 と XPA 遺伝子発現を両方無くした細胞では、遺伝子発現抑制細胞の増殖能を回復させることがわかった

増殖能が単独に比べて有意に悪くなることわかった。

− 106 −

紫外線による細胞老化と光老化を繋ぐ分子基盤の解明

図 3 BRCA 2 発現抑制細胞を用いた遺伝的スクリーニング概略図
BRCA 2 AID 細胞に Cas 9 を安定的に発現する細胞株を樹立した。その細胞に約 2 万遺伝子に対するgRNAを発現するレンチウィルスを感染させた。感染細胞をPuromycin によって選択した
のち、生存した細胞を二つに分け、一つをAuxinあり培地でもう一つをAuxin なし培地で 5 日間培養した。5 日間培養したのち細胞からゲノム DNAを抽出し、レンチウィルスに含まれるバーコー
ド配列を含む約 200 baseを増幅した。増幅した領域をNGS により配列解読をおこなった。

図 4 BRCA 2 とXPA 遺伝子の遺伝的関係
BRCA 2 AID 細胞に XPA 遺伝子を標的とするgRNA-Cas 9 を発現するレンチウィル
スを感染させ、Auxin 有無の培地での細胞増 殖を調 べた。Auxin なし培 地（BRCA 2が発現）かつXPA 遺伝子が発現している
時の細胞密度を 1として、それぞれの細胞密度を相対値として示す。

図 5 BRCA 2 と RAD 18 遺伝子の遺伝的関係
BRCA 2 AID 細胞に RAD 18 遺伝子を破壊した。BRCA 2 AID 細胞培養液に Auxinを
0 .1mM 加え、BRCA 2 発現を抑制した。

3 . 2 . TLS 経路と HR 経路の関係

受性を示した。面白いことに BRCA 2 と RAD 18 遺伝子をRAD 18 遺伝子は TLS ポリメラーゼ Polη と相互作用し、紫外線によって発生する損傷部位で停止した複製フォー

両方なくした細胞では、紫外線に対して単独変異細胞に比べ、より強い感受性を示した。

クを認識して集積する。RAD 18 欠損では、TLS ポリメラ

４．考ーゼ Polη による損傷部位の乗り越えが起きずに、RAD 18察

欠 損 細 胞 は 紫 外 線 に 対 し て 感 受 性 を 示 す。RAD 18 とこのことは、紫外線損傷修復経路であるヌクレオチド除

BRCA 2 との関係を調べるために、BRCA 2 AID 細胞から去修復（NER）と相同組換え（HR）が細胞増殖能を維持す

RAD 18 遺伝子を欠損させた。その細胞において、紫外線るために重要な役割を果たしていることを示唆した。お細胞の紫外そらく細胞では内因性の DNA 損傷が絶えず起こってお

線感受性は、Auxin 存在下で野生型と同程度であった。予り、 そ れ を XPA が 関 わ る NER 経 路 と BRCA 2 が 関 わ る

想された通り、RAD 18 遺伝子欠損は、紫外線に対して感HR 経路が常に修復しているのかもしれない。NER 修復や感受性を調べた（図 5）。その結果、BRCA 2

AID− 107 −

コスメトロジー研究報告 Vol. 32, 2024

TLS 修復経路は、紫外線の造る損傷（ピリミジンダイマ

老化のリスク評価が可能となり、光老化や皮膚がん予防にーや 64 光産物）に重要な役割を果たすことが知られていつながると推察される。

る。近年では、その詳細な分子メカニズムも明らかになっている。今回の結果は、紫外線による損傷修復に重要な役（引用文献）

割を果たす NER や TLS 経路がなくなった場合に、細胞は

1） N. N. Hoa, R. Akagawa, T. Yamasaki, K. Hirota,

その傷を HR によって修復している可能性を示唆する結果

K. Sasa, T. Natsume, J. Kobayashi, T. Sakuma, T.

を得た。BRCA 2 発現抑制細胞単独では、紫外線に対して

Yamamoto, K. Komatsu, M. Kanemaki, Y. Pommier,

感受性を示さないことから、紫外線による DNA 損傷修復

S. Takeda, H. Sasanuma, Relative contribution ofは、まず NER や TLS 経路が重要な役割を果たし、その損

four nucleases, CtIP, Dna2, Exo1 and Mre1 1, to the

傷の多くが修復されるが、これらの経路のいずれかが機能

initial step of DNA double-strand break repair by不全に陥ると、その傷は相同組換えが必要な損傷、すなわ

homologous recombination in both the chicken DT4 0

ち DNA 二重鎖切断に変換されると考えられる。紫外線損

and human TK6 cell lines. Genes Cells 20, 1059-1076

傷がどのような過程を経て DNA 二重鎖切断に変換される（2015）．

のかは不明である。

2） Nishimura, K., T. Fukagawa, H. Takisawa, T.

５．総Kakimoto, M. Kanemaki, An auxin-based degron

括system for the rapid depletion of proteins in nonplant

本研究を通して、複数ある DNA 損傷修復経路の相補性

cells. Nat Methods 6, 917- 922（2009）．

が明らかとなった。現在の概念では、DNA 損傷の種類に

3） A. Tomita, H. Sasanuma, T. Owa, Y. Nakazawa, M.

対応して NER や TLS、HR といった経路分けがされている。

Shimada, T. Fukuoka, T. Ogi, S. Nakada. Inducing

しかし本研究を含め、近年では例えば HR 経路の因子がmultiple nicks promotes interhomolog homologous

TLS に関与するといった、予期しない報告が相次いでいrecombination to correct heterozygous mutations in

4）

る 。このことは、紫外線による DNA 損傷によって NERsomatic cells. Nat Commun 14,（2023）．

経路に関わる因子が活性化されても、結果として HR や非

4） S. Pathania, J. Nguyen, S. Hill, R. Scully, G. O.

相同末端結合経路によって修復される可能性を示唆していAdelmant, J. A. Marto, J. Feunteun, D. M. Livingston.

る。紫外線によって発生する光老化を DNA 損傷という観BRCA1 is required for postreplication repair after UV-点から考えてみると、NER、TLS 経路と HR 経路の DNA

induced DNA damage. Mol Cell 44, 235-251（2011）．

修復能を数値化することができるようになれば、将来の光− 108 −

加齢による皮下脂肪萎縮の分子基盤の解明
国立大学法人東海国立大学機構名古屋大学環境医学研究所

菅波孝祥

Although its role as an endocrine organ that produces adipokines (adipose tissue–derived hormones) has been the focusof recent attention, the primary function of adipose tissue is to store excessive energy as triglyceride. Thus, its functional
failure leads to ectopic lipid accumulation in non-adipose tissue, thereby causing abnormal systemic glucose metabolism.
In this regard, Japanese people are characterized by a body fat distribution that is low in subcutaneous adipose tissue andrelatively high in ectopic fat, and they have the same risk of diabetes as Western people despite having a lower body massindex (BMI) than Western people. In the elderly, subcutaneous adipose tissue becomes atrophic and fibrotic, which is not
only a cosmetic feature of aging, but is also closely related to the excessive accumulation of ectopic fat and the pathogenesisof various aging-related diseases. In this study, we focused on atrophy of subcutaneous adipose tissue and identified gene
expression changes common to atrophy of subcutaneous adipose tissue through RNA-seq analysis of aged mice and a
Cachexia model. For the next step, we would like to further investigate the molecular mechanism and develop a new method
to improve metabolism by preventing and improving atrophy of subcutaneous adipose tissue.

１．緒言

アディポカイン研究の進捗により、内分泌器官としての脂肪組織の意義が明らかになり、メタボリックシンドロー
ムの病態メカニズムの理解は急速に進んだ。一方、余剰エ
ネルギーを中性脂肪として蓄積することは脂肪組織の一義的な機能であり、その許容量をオーバーすると肝臓や骨格筋などに異所性に蓄積され、全身の糖代謝異常につながる。
例えば日本人は、皮下脂肪が少なく、異所性脂肪が相対的に多いという体脂肪分布の特徴があるため、欧米人よりも

図1

BMI（body mass index）が低いにもかかわらず、欧米人

脂肪組織炎症と異所性脂肪蓄積と同等の糖尿病リスクを有している。また、高齢者に多く認められる“隠れ肥満” では、皮下脂肪組織の萎縮や骨格筋

用して炎症慢性化に働き、脂肪組織の線維化を誘導するこ量の減少により体重は正常範囲にとどまるが、内臓脂肪やとを見出した 1 , 2）。その結果、内臓脂肪組織の脂肪蓄積能

異所性脂肪が過剰に蓄積する。このように皮下脂肪組織は、が障害され、肝臓に異所性に蓄積することで、インスリン

余剰のエネルギーを安全に蓄積するメタボリックシンクと抵抗性が増悪する（図 1）。これにより、脂肪組織に余剰エしての役割を果たす。さらに、加齢に伴う皮下脂肪組織のネルギーを蓄えることが全身の代謝を良好にコントロール

萎縮は、皮膚の創傷治癒力や局所免疫力の低下にもつながするという概念 “adipose tissue healthy expansion” の分る。しかしながら、加齢による皮下脂肪組織の機能破綻に子機構の一端を明らかにした。一方、海外の臨床研究によ関しては、ほとんど注意が払われてこなかった。

ると、内臓脂肪組織と同様に皮下脂肪組織においても線維研究代表者は、過栄養が脂肪組織に慢性炎症を惹起し、化が生じ、その線維化の程度は脂肪肝や糖代謝異常と正のアディポカイン産生調節や脂肪蓄積能の破綻によりメタボ

相関を示すという 3）。即ち、皮下脂肪組織の萎縮や線維化

リックシンドロームを発症する分子メカニズムの解明に取は、単に老化の外観的特徴のみならず、老化関連疾患の病

り組んできた。特に、マクロファージが脂肪細胞と相互作態形成にも密接に関わると想定される（図 2）。そこで本研
究では、マウスモデルを用いて加齢に伴う皮下脂肪萎縮の分子メカニズムの解明を目指す。

Molecu l a r mech a n ism u nderly i ng
age-associated adipose tissue atrophy

2．方法

Takayoshi Suganami

2 . 1．マウス

Research Institute of Environmental
Medicine, Nagoya University

た。名古屋大学東山動物実験施設、および名古屋大学環境

マウスは雄性 C 57 BL/ 6 J 系統を日本クレアから購入し− 109 −

コスメトロジー研究報告 Vol. 32, 2024

2 . 3．脂肪組織間質細胞の調整
定法に従って、トリミングした脂肪組織をコラゲナーゼで処理し、遠心処理にて浮遊する成熟脂肪細胞と沈降する間質細胞に分離した。浮遊細胞を廃棄し、沈降した細胞を回収することで間質細胞分画を調整した 1 , 2）。

2 . 4．カヘキシアモデルの作製
腎不全カヘキシアのモデルとして、5 / 6 腎摘モデルを作製した。片側腎を 2 / 3 摘出し、回復後に対側腎を全摘することで、5 / 6 腎亜全摘とした。モデル作製後、16 週間
経過を観察し、サンプリングを行った。片側腎のみを摘出した 1 / 2 腎摘マウスを対照群とした。
図2

３．結

皮下脂肪細胞の多様性と加齢による変化

果

3 . 1．加齢マウスの脂肪組織に関する解析
医学研究所特別実験棟において適切な温湿度管理の下で飼マウスは雄性の C 57 BL/ 6 J 系統を用いて、若齢マウス

育し、若齢マウスとして 10 週齢、加齢マウスとして 1 年

として 10 週齢、加齢マウスとして 1 年齢を使用した。皮

齢の個体を使用した。皮下脂肪組織として鼠径部皮下脂肪

下脂肪組織として鼠径部皮下脂肪組織、内臓脂肪組織とし組織、内臓脂肪組織として副睾丸周囲脂肪組織をサンプリて副睾丸周囲脂肪組織をサンプリングした。組織学的な解

ングし、RNA-seq 解析に加えて組織学的解析などに供した。

析により、いずれの脂肪組織においても加齢マウスで細胞密度が低下することを確認し、RNA-seq 解析に供した。

2 . 2．RNA-seq 解析

RNA-seq 解析では、加齢に伴って脂肪組織部位特異的定法に従って脂肪組織から total RNA を抽出し、RNA-に発現が 2 倍以上増減する遺伝子群に着目した。例えば、

seq 解析に供した 4）。シークエンスは、名古屋大学環境

加齢に伴って発現が増加する遺伝子は、皮下脂肪組織で医学研究所発生・遺伝分野の荻朋男博士のサポートを得

は 1 , 073 個、内臓脂肪組織では 631 個、共通して増加するて実施した。シークエンス結果を iDEP. 96、および IPA

遺伝子は 170 個であった（図 3）。このうち、内臓脂肪組織（Ingenuity Pathway Analysis）を用いて解析した。

において特異的に発現が増加する遺伝子群として、既に知図3加齢に伴って脂肪組織部位別に発現が増加する遺伝子群− 110 −

加齢による皮下脂肪萎縮の分子基盤の解明られているように、炎症性サイトカインやケモカインなど

中性脂肪として蓄える巨大な脂肪滴を有し、生体のエネル

炎症関連遺伝子群が上位を占めた。これに対して、皮下脂

ギー状態に応じて中性脂肪を蓄積、あるいは分解すること

肪組織において特異的に発現が増加する遺伝子群としては、

で自身のサイズをダイナミックに変化させる 5）。間質細胞

TGF-β（Transforming Growth Factor-β）シグナルが抽出には、免疫細胞、血管構成細胞、成熟脂肪細胞に分化するされた。より詳細に解析すると、TGF-β スーパーファミ

前駆脂肪細胞などが含まれ、脂肪組織に含まれる細胞数のリーのうち、脂肪細胞分化を抑制する TGF-β 経路は発現約 1 / 3 を占めるという 6）。例えば、持続的な過栄養は成熟低下し、これに対して脂肪細胞分化を促進する BMP（Bone

脂肪細胞のサイズを増大（肥大化）させるのみならず、種々Morphogenetic Protein）経路が発現上昇していた。

の免疫細胞の浸潤、血管新生、細胞外マトリクスの蓄積な一方、加齢に伴って発現が減少する遺伝子は、皮下脂

どダイナミックな組織学的変化をもたらし、脂肪組織全体

肪組織では 758 個、内臓脂肪組織では 1 , 323 個、共通しての機能が変容する。一方、加齢が脂肪組織の間質細胞に及減少する遺伝子は 62 個であった（図 4）。皮下脂肪組織にぼす影響は、未だ不明の点が多い。

おいて特異的に発現が減少する遺伝子群としては、脂肪

そこで、若齢、および加齢マウスの皮下脂肪組織から間細胞分化のマスター制御因子である PPAR γ（Peroxisome

質細胞を調整し、RNA-seq 解析を行った。その結果、臓Proliferator-Activated Receptor-γ）-C/EBP（CCAAT-

器 全 体 の 解 析 結 果（3 . 1 .）と 同 様 に、PPARγ-C/EBP 経

Enhancer-Binding Proteins）経路が抽出され、加齢に伴路の強力な発現低下が観察された一方、TGF-β、およびう皮下脂肪萎縮と合致する所見であった。この分子機序とBMP 経路は発現が低下していた。以上より、前駆脂肪細して、炎症の関与を想定している。即ち、内臓脂肪組織と胞を含む間質細胞において、TGF-β や BMP ではなく、炎比べて軽度ではあるが、加齢に伴って皮下脂肪組織におい症に伴う PPARγ-C/EBP 経路の抑制が成熟脂肪細胞密度ても TNF-α（Tumor Necrosis Factor-α）など炎症性サイの低下、ひいては皮下脂肪組織の萎縮をもたらす可能性がトカインの発現が上昇し、これが PPARγ-C/EBP 経路を高い。

抑制すると考えられる。

3 . 3．カヘキシアモデルにおける脂肪萎縮3 . 2．脂肪組織由来間質細胞の加齢変化

加齢に加えて、がん、心不全、腎不全など消耗性疾患

すべての臓器は、その臓器を特徴付ける実質細胞とそれに伴う悪液質（カヘキシア）においても脂肪組織の萎縮が以外の多彩な間質細胞から構成され、脂肪組織も例外では認められ、栄養状態の不良が疾患予後にも悪影響を及ぼない。実質細胞である成熟脂肪細胞は、余剰エネルギーをす。そこで 5 / 6 腎摘による腎不全モデルをマウスに作製し、

図4

加齢に伴って脂肪組織部位別に発現が減少する遺伝子群− 111 −

コスメトロジー研究報告 Vol. 32, 2024

脂肪組織の変化を検討した。16 週間の腎不全状態により、どの細胞が加齢に伴って TNFα を産生するのかを明らかに

皮下脂肪組織と内臓脂肪組織の重量は、それぞれ対照群

する必要がある。
全身の栄養状態が低下する病態としては、加齢に加えて、の 1 / 2 以下まで顕著に減少した。RNA-seq 解析を行った
ところ、両者は同様に萎縮したにもかかわらず、遺伝子発カヘキシアが注目されている。これは単なる栄養不足の状

現プロフィールを大きく異なっていた。皮下脂肪組織では、態ではなく、通常の栄養サポートでは完全に回復せず、進TNF-α など炎症性サイトカイン発現の上昇と PPARγ 発現

行性に予後を増悪させる点で臨床的な課題となっている。

の低下が認められ、加齢による脂肪組織萎縮と同様の傾向

この機序として、がんや心不全、腎不全などに伴う全身のを確認した。

慢性炎症状態が指摘されており、脂肪組織が萎縮する。最近、がんカヘキシアに対しては、食欲亢進作用を有するグ

４．考察および総括

レリン受容体アナログが臨床応用され、栄養状態の改善やこれまで肥満やメタボリックシンドロームの増加が注目

骨格筋量の増加が期待されているが、対象症例が限られるされ、過栄養がどのようにして慢性炎症を惹起し、全身のなど十分な知見は得られていない。本研究では、腎不全カ

代謝異常や臓器合併症につながるかが精力的に研究されてヘキシアモデルを用いて解析した結果、皮下脂肪組織の萎

きた。皮下脂肪組織に関しては、近年、エネルギー消費を縮に関して、加齢と同様に TNF-α の発現亢進と PPARγ の司るベージュ脂肪細胞の分化機構が注目されており、新し発現抑制を認めた。種々の皮下脂肪組織の萎縮に共通するい抗肥満治療への応用が期待されている。一方、高齢者

病態基盤として、この分子機序をさらに解明することで、では、骨格筋の質や量の低下（サルコペニア）が指摘され、複数の疾患において新たな栄養・代謝改善法の開発につな

body mass index の高い方がむしろ生命予後が良いこともがると期待される。

知られている。また、加齢とともに進行する皮下脂肪組織の萎縮は、代謝柔軟性（Metabolic flexibility）の低下や “隠謝辞れ肥満” の要因と想定されるが、その分子機序はほとんど本研究の遂行にあたり貴重なご支援をいただきました公

分かっていない。本研究では、加齢マウスの皮下脂肪組織

益財団法人コーセーコスメトロジー研究財団に深く感謝申と内臓脂肪組織を比較することにより、皮下脂肪組織の萎し上げます。

縮に特徴的な遺伝子群の同定を試みた。その結果、脂肪細胞分化のマスター制御因子である PPARγ 経路が抑制されること、その機序として、TNFα など炎症性サイトカイン（引用文献）
1） Tanaka M, Ikeda K, Suganami T, Komiya C, Ochi
K, Shirakawa I, Hamaguchi M, Nishimura S, Manabeの発現上昇が認められることを見出した。
皮下脂肪組織と内臓脂肪組織の違いは広く認識されていI, Matsuda T, Kimura K, Inoue H, Inagaki Y, Aoe

るが、この違いが何によって規定されているかは、未だ不S, Yamasaki S, Ogawa Y. Macrophage-inducible

明の部分が多い。例えば、皮下脂肪組織は体循環の血液がC-type lectin underlies obesity-induced adipose tissue

灌流するのに対して、内臓脂肪組織は門脈血が灌流する。

fibrosis. Nat Commun. 2014; 9（5）: 4982. doi: 10.1038/

門脈血には、消化管から吸収された高濃度の栄養素やエン

ncomms5982. PMID: 25236782.

ドトキシン、種々のホルモン・サイトカインが含まれるた

2） Ichioka M, Suganami T, Tsuda N, Shirakawa I,

め、内臓脂肪組織選択的に慢性炎症が生じると想定される。

Hirata Y, Satoh-Asahara N, Shimoda Y, Tanaka M,

実際、ヌードマウスの皮下や腹腔内に脂肪細胞株を移植し

Kim-Saijo M, Miyamoto Y, Kamei Y, Sata M, Ogawa Y.

た検討では、腹腔内に移植した脂肪細胞株がより強い炎症

Increased expression of macrophage-inducible C-type反応を呈したという。これに対して、腹腔内に皮下脂肪組

lectin in adipose tissue of obese mice and humans.

織を移植したマウスでは全身の糖代謝が改善するという報Diabetes. 2011; 60（3）: 819-826. doi: 10.2337/db10-0864.

告もあり、皮下脂肪組織と内臓脂肪組織は細胞起源が全く

PMID: 21282371.

異なる可能性も提唱されている。実際、寒冷刺激や交感神

3） Divoux A, Tordjman J, Lacasa D, Veyrie N, Hugol

経系の活性化でベージュ脂肪細胞が誘導されるのは主に皮D, Aissat A, Basdevant A, Guerre-Millo M, Poitou C,

下脂肪組織であり、皮下脂肪組織と内臓脂肪組織に含まれZucker JD, Bedossa P, Clément K. Fibrosis in human

る脂肪幹細胞の違いが示唆される。過栄養による慢性炎症

adipose tissue: composition, distribution, and link with

は主に内臓脂肪組織に生じることが知られているが、今回、lipid metabolism and fat mass loss. Diabetes. 2010; 59

加齢に伴う慢性炎症はむしろ皮下脂肪組織に顕著に認めら（11）: 2817-25. doi: 10.2337/db10-0585.

れた点が興味深い。TNFα は、皮下脂肪組織の間質細胞に

4） Itoh M, Tamura A, Kanai S, Tanaka M, Kanamori

おいても上昇していたため、今後、多様な間質細胞のうち、

Y, Shirakawa I, Ito A, Oka Y, Hidaka I, Takami T,
Honda Y, Maeda M, Saito Y, Murata Y, Matozaki T,− 112 −

加齢による皮下脂肪萎縮の分子基盤の解明

Nakajima A, Kataoka Y, Ogi T, Ogawa Y, Suganami
T. Lysosomal cholesterol overload in macrophages

inflammation and ectopic lipid accumulation. Endocr J.
2012; 59: 849-57. doi: 10.1507/endocrj. ej12-0271.

promotes liver fibrosis in a mouse model of NASH.

6） Suganami T, Ogawa Y. Adipose tissue macrophages:

J Exp Med. 2023; 220（11）: e20220681. doi: 10.1084/

their role in adipose tissue remodeling. J Leukoc Biol.

jem.20220681.

2010; 88: 33-9. doi: 10.1189/jlb.0210072.

5） Suganami T, Tanaka M, Ogawa Y. Adipose tissue− 113 −

新規アレルギー反応制御分子 Ly6G による
皮膚ホメオスタシス維持機構の解明
金沢大学医薬保健研究域薬学系

鈴木亮

The role of mast cells (MCs) in the development of allergic diseases is pivotal, with their activation triggered byallergens leading to degranulation and the release of inflammatory mediators, such as histamine. These mediators
not only induce allergic diseases but also elevate vascular permeability, attracting various immune cells to the
inflammatory tissues and intricately regulating allergic responses. In a previous study, utilizing a mouse model, we
demonstrated that neutrophils suppress allergic reactions. Notably, we observed proximity and interaction between
activated MCs and neutrophils. While neutrophils are recognized for their defense responses against foreign
substances, the molecular mechanism governing MC-neutrophil interactions in allergic diseases remains elusive. In
this study, our focus turned to Ly6G, a protein specific to neutrophils, to unravel the regulatory mechanism of allergic
responses orchestrated by Ly6G through interactions between MCs and neutrophils. Ly6G was found to migrate
to MCs through neutrophil-MC interactions, with its migration significantly heightened upon allergen stimulation.
To probe the function of Ly6G, we produced recombinant Ly6G (rLy6G) and confirmed its binding to MCs using
flow cytometry. Further analysis revealed that rLy6G mitigated allergen stimulation-dependent enhancement of MC
degranulation. Intriguingly, rLy6G tended to increase mRNA expression and protein secretion of TNFα and CCL2 in
MCs. To identify functional sequences, we synthesized nine peptides, derived from Ly6G sequence. Several peptides
were identified to suppress MC degranulation, but TNFα and CCL2 secretion were upregulated. To assess the impactof rLy6G on allergic responses in a disease model, we employed a Passive Cutaneous Anaphylaxis (PCA) model.
Administration of rLy6G demonstrated a reduction in the increase in vascular permeability, a marker of anaphylactic
symptoms, compared to control mice. These results collectively indicate that Ly6G plays a pivotal role in regulatingallergic responses through MC-neutrophil interactions.

１．緒症には、マスト細胞が重要な役割を担っており、アレルゲ

言

ンが IgE 受容体を活性化すると、ヒスタミンをはじめとすアレルギー疾患（アトピー性皮膚炎、食物アレルギー、る炎症性メディエータが分泌され、疾患が惹起される。アアナフィラキシーショックなど）は、世界的患者数の増加

レルギー炎症組織では、マスト細胞と様々な免疫細胞が相など、これまで以上に重大かつ身近な社会問題として注目互作用し、アレルギー疾患の複雑化や難治化を招いている

されている。アレルギー疾患は、多様な疾患症状（発症部位、と考えられている。

病態、重症度、加齢変化など）を示すため、予防や根治が我々のアレルギー疾患モデルを用いた in vivo 研究から、

難しく、疾患の複雑化・慢性化、更には患者 QOL（quality

アレルゲン親和性が浸潤細胞の種類に大きな違いを生じさ

of life）の低下を招くなど、解決すべき課題である 1）。

せ、皮膚炎症反応を調節・制御していることを明らかにしこのようなアレルギー疾患に対する予防や治療についてた。特に、マスト細胞の活性化によって、アレルギー炎症

は、疾患原因となるアレルゲン（ラテックス、金属、花粉を誘導した皮膚組織では、炎症組織に浸潤する好中球の数など）への曝露の回避をはじめ、抗アレルギー薬や抗炎症が有意に増加しており、更に、マスト細胞と好中球が相互薬など、医薬品による対症療法が中心である。また、根治作用している様子も観察された 2）。これまで、自然免疫に療法として期待されているアレルゲン特異的免疫療法において重要な役割を有する好中球が、アレルギー応答におついても、長期にわたる治療期間の問題や治療にアレルゲ

いて、どのような役割を担っているのかなど、好中球によンを摂取するため、危険を伴うのが現状である。そのため、るアレルギー応答制御機構を追究してきた。その過程で、アレルギー（マスト細胞）応答を調節する新たなアレルギ

独自に確立した in vitro 共存培養系などを用いた研究から、

ー制御因子の解明が期待されている。アレルギー疾患の発脱顆粒したマスト細胞と好中球が接着している様子が観察されており、これら接着を介した相互作用によって、アレ

Ly 6 G protein expressed in neutrophils
is a novel regulator for skin homeostasis
Ryo Suzuki
Faculty of Pharmaceutical Sciences, Institute of Medical, Pharmaceutical and
Health Sciences, Kanazawa University

ルギー炎症の病態を調節している可能性が示唆された。更に、マスト細胞と好中球の接着部位では、好中球に特異的に発現する Ly 6 G 蛋白質が、マスト細胞と好中球の接着部
位で移動していることを見出した。本研究では、好中球に特異的に発現する Ly 6 G 蛋白質によるアレルギー応答調節機構の解明を目指した。

− 114 −

新規アレルギー反応制御分子 Ly6G による皮膚ホメオスタシス維持機構の解明

2．方性化に重要な各種シグナル分子（Syk、LAT、PLCγ、Akt、法

Erk、p 38 など）のリン酸化を指標に行った。また、炎症

2 . 1．骨髄由来マスト細胞と骨髄単離好中球の invitro 共存培養系を用いた解析性メディエータの遺伝子転写調節機構の解析には、定量的PCR を用いて行った。さらに、即時相の分泌反応の解析

マスト細胞と好中球の相互作用及び両者の相互作用を介には、ヒスタミン分泌（脱顆粒反応）の指標として用いらした好中球蛋白質 Ly 6 G の機能解析を行うため、マスト細れる分泌顆粒内酵素（β-hexosaminidase）の定量を行った。

胞には骨髄由来マスト細胞を用い、好中球には骨髄単離好遅発相（サイトカイン・ケモカイン）の分泌反応の解析には、中球を用いた。骨髄由来マスト細胞は、マウス骨髄細胞

ELISA 法を用いた。

を採取し、IL（Interleukin）- 3 及び SCF（Stem cell factor）
存在下で 1 か月間培養し、マスト細胞に分化したものを用いた。骨髄由来マスト細胞の分化率の確認には、マスト細2 . 4．疾患モデルを用いた Ly 6 G によるアレルギー制御機構の解析

胞マーカー蛋白質（骨髄由来マスト細胞：FcεRI、CD 117）

アレルギー疾患モデルとして、マスト細胞の活性化依を用いて行った。また、骨髄単離好中球は、骨髄細胞を採存的アレルギーモデルとして汎用される受動皮膚アナフ

取し、精製キットを用いたネガティブセレクション法によィラキシーモデル（PCA: passive cutaneous anaphylaxis）

り単離した。精製率の確認には、マウス好中球マーカー蛋を用いた。受動皮膚アナフィラキシーモデルの作成には、

白質（Ly 6 G）を用いて行った。マウス骨髄由来マスト細C 57 BL/ 6 N マウスを用いた。マウスは抗 DNP-IgE 抗体を胞と骨髄単離好中球をマトリゲルコートしたガラスボトム

受動的に感作させた。その翌日、アレルゲン（DNP-HSA）

ディッシュ上で培養する共存系を用いて、抗 DNP-IgE 抗をエバンスブルー色素と同時に投与した。その後、血管か体を感作させた細胞に対して、アレルゲン（DNP-HSA）

ら組織中に浸潤したエバンスブルー色素を組織から抽出しによる特異的刺激応答に伴うマスト細胞と好中球の相互作定量を行うことで、マスト細胞の活性化の指標とした。

用、好中球蛋白質 Ly 6 G の培養上清中への遊離、及び近傍

3．結果及び考察のマスト細胞への移動について定量・定性的な解析を行った。

これまで我々は、アレルギー応答の多様性の制御機構について追究してきた。その中で、アレルゲンで活性化され2 . 2．リコンビナント Ly 6 G 蛋白質の作製

たマスト細胞によって誘導されたアレルギー炎症組織では、リコンビナント蛋白質は、研究目的や用途に応じて、大マスト細胞と好中球が近傍に存在し、相互作用することに腸菌発現系（BL 21（DE 3）、ClearColi BL 21（DE 3）など）

よって、アレルギー炎症を調節している可能性を明らかにやヒト細胞発現系（HEK 293 細胞など）を用いてリコンビした（図 1）。また、マスト細胞と好中球の in vitro 共存培

ナント Ly 6 G 蛋白質を作製した。リコンビナント蛋白質の養系を確立し、アレルゲン刺激応答に伴うマスト細胞の活精製には、タグとして結合させたヒスチジンやヒト Fab を性化とそれに伴う好中球との相互作用をライブイメージン

用いて Ni-NTA ビーズやプロテイン G を用いて行った。リ

グ法を用いて追究した。マスト細胞をアレルゲンで特異的コンビナント蛋白質の発現及び精製の確認には、電気泳動
による CBB（Coomassie Brilliant Blue）染色法や各種特異的抗体を用いたウエスタンブロッティング法により実施した。

2 . 3．リコンビナント Ly 6 G 蛋白質を用いたマスト細胞応答調節機構の解析
Ly 6 G 蛋白質によるマスト細胞の結合能の解析には、リ
コンビナント Ly 6 G 蛋白質で処理した骨髄由来マスト細胞を抗タグ抗体で標識し、フローサイトメータを用いて定量した。また、リコンビナント Ly 6 G 蛋白質によるマスト細胞活性化調節機構の解析には、マスト細胞のアレルゲン刺激応答に伴うシグナル分子の活性化や遺伝子転写調節、更にマスト細胞から分泌される炎症性メディエータを指標に解析した。マスト細胞のシグナル分子の活性化の解析には、ウエスタンブロッティング法を用いて、マスト細胞の活図 1 アレルギー疾患モデルでのマスト細胞と好中球の相互作用
脱顆粒反応しているマスト細胞（赤）と血管（白）から組織に浸潤した好中球（緑）が接着し相互作用している。

− 115 −

コスメトロジー研究報告 Vol. 32, 2024に活性化すると、炎症性メディエータの分泌に伴いマス

アレルゲン刺激に伴う、培養上清中の Ly 6 G 蛋白質量をウ

ト細胞の細胞膜でラッフリングが観察された。一方、好中

エスタンブロッティング法で定量した。その結果、未刺

球は、マスト細胞の分泌反応後に球状から紡錘形に形態が激状態においても Ly 6 G 蛋白質の遊離が観察されたが、ア変化し、マスト細胞方向への遊走と接着し相互作用する様

レルゲン刺激１時間後の培養上清において Ly 6 G 蛋白質量子が観察された（図 2）。次に、相互作用している両細胞をが増加し、アレルゲン刺激 3 〜 6 時間後では培養上清中の判別するため、好中球に特異的に発現し、マーカー蛋白質

Ly 6 G 蛋白質が減少している様子も観察された。マスト細として汎用される Ly 6 G 蛋白質を用いて相互作用している胞の分泌顆粒内には、多くのプロテアーゼが含まれているこ

3）

両細胞を染色した 。その結果、Ly 6 G 蛋白質が好中球かとが明らかになっており、マスト細胞の活性化によりヒスタ

らマスト細胞の細胞膜へ移動していることを見出した。更ミンなど各種炎症性メディエータと共に分泌される 5）。こに、好中球からマスト細胞へ移動した Ly 6 G 蛋白質についれらのプロテアーゼが、マスト細胞と好中球の相互作用（接て定量解析を行ったところ、アレルゲン刺激に伴って、接着）部位の局所で高濃度に分泌され、好中球細胞膜上の着している部分で Ly 6 G 蛋白質の移動が顕著に起こっていLy 6 G 蛋白質が切断されることによって、培養上清中に遊ることが明らかになった（図 3）。また、画像解析の結果か離し近傍のマスト細胞に移動した可能性が示唆された。ま

ら、細胞間接着を介した情報交換や機能調節に必要な細胞

た、Ly 6 G 蛋白質がマスト細胞に移動していることは、マ骨格蛋白質（F-actin）が、マスト細胞と好中球の接着部位

スト細胞が Ly 6 G 蛋白質を結合する分子を発現しているこ4）に集積していることも明らかになった 。

とや Ly 6 G 蛋白質によるマスト細胞の機能調節の可能性が次に、Ly 6 G 蛋白質の移動メカニズムを明らかにするこ考えられた。

とを試みた。はじめに、好中球から Ly 6 G 蛋白質の遊離機

先の研究成果から、我々は Ly 6 G 蛋白質のマスト細胞の構について追究した。マスト細胞と好中球を共存培養し、機能調節機構について明らかにすることを試みた。そのため本研究では、リコンビナント Ly 6 G 蛋白質を用いた。リ
コンビナント Ly 6 G 蛋白質の作製には、大腸菌発現系やヒト細胞発現系を用いた。はじめに作製したリコンビナント
Ly 6 G 蛋白質のマスト細胞への結合能の解析を行った。リ
コンビナント Ly 6 G 蛋白質を処理したマスト細胞をフローサイトメータで解析したところ、未刺激状態では Ly 6 G
蛋白質が約 20 ％程度のマスト細胞で結合していた。一方、アレルゲン刺激を行ったマスト細胞では、Ly 6 G 蛋白質の結合量が増加している様子が観察された。これらの結果か
らも、マスト細胞の細胞膜上には Ly 6 G 蛋白質に対する結合因子が存在し、マスト細胞の機能を調節している可能性

図 2 In vitro 共存培養系におけるマスト細胞と好中球の接着を介した相互作用
矢頭部分でマスト細胞と好中球が接着している。
Bar=10 μmが示唆された。現在は、Ly 6 G 結合分子の同定の前段階として、マスト細胞の Ly 6 G 結合分子の存在について明らか

図 3 In vitro 共存培養系における好中球からマスト細胞への Ly 6 G 蛋白質の移動
マスト細胞と好中球の接着部位で Ly 6 G 蛋白質が移動している。

− 116 −

新規アレルギー反応制御分子 Ly6G による皮膚ホメオスタシス維持機構の解明にするため、プルダウン法やファーウエスタン法を用いた

明らかになった。
更に、Ly 6 G による分泌反応調節機構を明らかにするた

実験系の確立や最適化を行っている。
更に、Ly 6 G 蛋白質によるマスト細胞応答調節機構を明め、Ly 6 G 蛋白質によるシグナル調節機構の解析を行った。

らかにするため、Ly 6 G 蛋白質による炎症性メディエータ

マスト細胞に発現し IgE 受容体シグナルに関係する重要分泌反応への影響について解析した。はじめに、即時相シグナル分子（キナーゼなど）について、蛋白質のリン酸の炎症反応に重要である脱顆粒反応の解析を行った。脱化を指標にウエスタンブロット法を用いて解析した 6）。こ顆粒反応の解析にはヒスタミン分泌の指標として汎用さ

こでは、マスト細胞の脱顆粒反応に重要である Lyn、Syk、

れ る 分 泌 顆 粒 内 酵 素（β-hexosaminidase）の 定 量 を 行 っLAT、PLCγ をはじめ、サイトカイン・ケモカイン転写調

た。その結果、Ly 6 G 蛋白質処理によりアレルゲン刺激

節に重要な因子である MAPK（Erk、p 38、JNK）に着目に伴う脱顆粒反応が有意に抑制されており、また、そのし解析を行った。Ly 6 G 処理したマスト細胞ではアレルゲ

抑制効果は Ly 6 G 蛋白質の濃度依存的であることが明ら

ン刺激に伴ってシグナル分子（Syk、LAT、PLCγ、Akt、かになった（図 4）。更に、遅発相の炎症反応に重要なサ

Erk、p 38 など）において活性化状態が持続している傾向

イ ト カ イ ン（TNFα な ど ）・ ケ モ カ イ ン（CCL 2 な ど ）にが観察された。このことから、Ly 6 G 蛋白質はマスト細胞

ついて ELISA 法を用いて定量解析を行った。その結果、のシグナル伝達分子の活性化状態にも影響を与え、分泌反β-hexosaminidase と同様に抑制効果が観られるとの予想

応を調節している可能性が示唆された。

に反して、Ly 6 G 蛋白質を処理した細胞では、有意に分泌反応が増強していた（図 4）。

最後に、Ly 6 G 蛋白質による生体レベルでのアレルギー
応答制御機構について追究した。本研究では、マスト細胞

これまでの研究成果から、Ly 6 G 蛋白質はマスト細胞の依存的な動物モデルとして多くの研究で汎用されている受分泌反応を調節する機能を有する可能性が示唆された。し動皮膚アナフィラキシーモデル（PCA: passive cutaneous

かし、β-hexosaminidase とサイトカイン・ケモカインがanaphylaxis）を用いた 7）。その結果、Ly 6 G 蛋白質を投与異なる調節作用を示す原因については未だ不明である。そしたマウスでは、マスト細胞の活性化に伴うマスト細胞のこで、その解析の一環として、Ly 6 G 蛋白質の分泌機能配活性化の指標として用いた血管透過性（Evans Blue 色素の列を明らかにすることを試みた。Ly 6 G 蛋白質を断片化し組織内浸潤）が、未処理の場合と比較して有意に抑制された Ly 6 G 断片化ペプチドを作製し、Ly 6 G 断片化ペプチドていることが分かった（図 5）。このことから、Ly 6 G 蛋白処理によるマスト細胞の脱顆粒反応（β-hexosaminidase）

質は生体レベルでもアレルギー応答を調節している可能性の解析を行ったところ、Ly 6 G 断片化ペプチド（# 4 及びが示唆された。

# 9）処理したマスト細胞では、アレルゲン刺激に伴う脱4．総顆粒量が有意に減少していることが明らかになった。また、括

Ly 6 G 断片化ペプチド処理によるマスト細胞のサイトカイ

本研究は、アレルギー炎症組織においてアレルギー担当

ン（TNFα など）及びケモカイン（CCL 2 など）分泌への影細胞であるマスト細胞と主に自然免疫で生体防御応答を担響を解析したところ、Ly 6 G 断片化ペプチド（# 4）の処理

う好中球が近傍に存在し相互作用していることを見出したによりアレルゲン刺激に伴う分泌量が増加していることがことから始まった。その後、骨髄由来マスト細胞と骨髄

図 4 Ly6G蛋白質によるマスト細胞の分泌反応への影響
リコンビナント Ly 6 G 蛋白質処理によるアレルゲン刺激応答に伴うマスト細胞の各種炎症性
メディエータの分泌反応− 117 −

コスメトロジー研究報告 Vol. 32, 2024

図 5 In vivo 疾患モデルにおける Ly 6 G 蛋白質によるアレルギー応答の調節
リコンビナントLy6G蛋白質処理によってアナフィラキシー反応が抑制されている。

単離好中球の in vitro 共存培養系を用いた実験から、マス

新たな知見を獲得し、アレルギー疾患研究の観点から、健ト細胞の活性化に伴って好中球に特異的に発現する Ly 6 G

康な皮膚の維持・増進に貢献したいと考えている。

が、好中球の細胞膜上から切断され、切断された Ly 6 G
蛋白質がマスト細胞に移動していることを見出した。更

（引用文献）に、Ly 6 G 蛋白質によるアレルギー調節機構を明らかにす

1） Vitte J, Vibhushan S, Bratti M, Montero-Hernandez

るため、リコンビナント Ly 6 G 蛋白質の作製に着手し、大JE, Blank U: Allergy, Anaphylaxis, and Nonallergic

腸菌及びヒト細胞発現系での Ly 6 G 蛋白質の精製に成功しHypersensitivity: IgE, Mast Cells, and Beyond. Med

た。作製 Ly 6 G 蛋白質を用いたマスト細胞の機能調節機構

Princ Pract, 31, 501-515（2022）．

の解析では、Ly 6 G が濃度依存的にマスト細胞の脱顆粒反2） Suzuki R, Leach S, Liu W, Ralston E, Scheffel J,応を抑制していることが示唆された。その一方で、サイト

Zhang W, Lowell CA, Rivera J: Molecular editing of

カイン・ケモカインの分泌に関しては、Ly 6 G 蛋白質処理

cellular responses by the high-affinity receptor for IgE.

によって、マスト細胞からサイトカイン・ケモカイン分泌Science, 343, 1021-1025（2014）．

が亢進するなど、相反する調節作用を示すことも明らかに

3） Lee PY, Wang JX, Parisini E, Dascher CC, Nigrovic

なった。また、Ly 6 G 断片化ペプチドを作製し、マスト細

PA: Ly6 family proteins in neutrophil biology. Journal

胞の機能調節を行っている機能配列の同定を行ったところ、

of leukocyte biology, 94, 585-594（2013）．

脱顆粒反応を抑制し、サイトカイン・ケモカイン分泌を亢

4） Yu Y, Smoligovets AA, Groves JT: Modulation of T

進する機能配列が存在している可能性が示唆された。炎症cell signaling by the actin cytoskeleton. Journal of cell性メディエータ分泌における Ly 6 G 蛋白質の作用は未だ不science, 126, 1049-1058（2013）．

明な部分が多いが、今後、これら分子メカニズムを明らか

5） Dudeck A, Koberle M, Goldmann O, Meyer N,にすることによって、複雑な炎症性メディエータ分泌メカ

Dudeck J, Lemmens S, Rohde M, Roldan NG, Dietze-

ニズムの一端が明らかになるものと期待される。更に、受Schwonberg K, Orinska Z, Medina E, Hendrix S, Metz

動皮膚アナフィラキシーモデル（PCA: passive cutaneous

M, Zenclussen AC, von Stebut E, Biedermann T: Mast

anaphylaxis）を用いた機能解析の結果、Ly 6 G 蛋白質が生

cells as protectors of health. The Journal of allergy and

体レベルにおいてもアレルギー炎症応答を抑制する可能性

clinical immunology,（2018）．

も見出した。今後、各種疾患モデル（全身性アナフィラキ

6） Fujisawa S, Nagata Y, Suzuki R: Leukotriene D4

シー、アトピー性皮膚炎モデル、食物アレルギーモデルな

accelerates antigen-mediated mast cell responses via

ど）での研究を展開することによって、Ly 6 G 蛋白質によthe cysteinyl leukotriene 1 receptor. Cell Immunol,

るアレルギー調節機構が明らかになることが期待される。

．
382, 104632（2022）

また、Ly 6 G 蛋白質は Ly 6 ファミリーの一つであり、他の

7） Ji N, Pan S, Shao C, Chen Y, Zhang Z, Wang R, Qiu

Ly 6 ファミリー蛋白質によるアレルギー応答調節機構のY, Jin M, Kong D: Spinacetin Suppresses the Mast

解析も現在進めている。引き続き in vitro 及び in vivo レベ

Cell Activation and Passive Cutaneous Anaphylaxis in

ルの研究を通して、複雑で多様なアレルギー疾患の増悪・Mouse Model. Frontiers in pharmacology, 9, 824（2018）．

緩和機構及び Ly 6 ファミリー蛋白質による制御に関する− 118 −

T 細胞のステムネスを標的とした、乾癬治療法の研究
慶應義塾大学医学部

竹馬俊介

IL-17-producing helper T (Th17) cells are long-lived and serve as central effector cells in chronic autoimmune diseases.
The underlying mechanisms of Th17 persistence remain unclear. We demonstrated that abatacept, a CD28 antagonist,
effectively prevented the development of skin disease in a Th17-dependent experimental autoimmune dermatitis model.
Abatacept selectively inhibited the emergence of IL-7R-negative effector-phenotype T cells while allowing the survival andproliferation of IL-7R+ memory-phenotype cells. The surviving IL-7R+ Th17 cells expressed genes associated with alcohol/
aldehyde detoxification and showed potential to transdifferentiate into IL-7R-negative effector cells. Inhibiting aldehyde
dehydrogenase reduced IL-7R+ Th17 cells in vivo, independently of CD28, and exhibited additive effects when combinedwith abatacept. Our findings suggest that CD28 blockade prevents inflammation without eliminating persistent memory
cells. These remaining memory cells can be targeted by other drugs, such as aldehyde dehydrogenase inhibitors, to limit theirsurvival, thereby facilitating the treatment of chronic autoimmune diseases.

１．緒

機構を明らかにしようと試みた 3）。

言

2．方T 細胞による免疫反応は、（1）抗原特異性、（2）対応する抗原の多様性、（3）記憶能を備え、ウイルスや細菌に対法

2 . １．実験的皮膚炎

する生体防御に必須である。一方、Ｔ細胞の強すぎる活性

高橋ら 4）が樹立した、デスモグライン３反応性 Dsg 3 H 1

化は時に生命を脅かす自己免疫疾患の原因となる。自己免TCR トランスジェニックマウスを CD 45 . 1 コンジェニッ

1）

疫疾患は人口の５％もが罹患すると言われ 、この病理をクマウスに交配した。このマウスのリンパ節よりマグネテ

理解することは重要である。筆者は、T 細胞の抑制レセプィックソーティングを用いて調整した T 細胞を、抗 CD 3ターである CTLA- 4 や PD- 1 分子の解析から、免疫の第抗体、および抗 CD 28 抗体によって刺激し、Th 17 誘導に

4 の法則である、「寛容」と、その破綻の結果として起こる

用いる TGFβ（2 ng/mL）、IL- 6、（20 ng/ml）、IL- 23（20 ng/

自己免疫疾患の発症機構をテーマとして研究を行っている。

mL）に加え、炎症性サイトカインである IL- 1 β（10 ng/

慢性の皮膚角化疾患である乾癬は、自己反応性の IL- 17mL）を添加することで誘導病原性 Th 17 へと分化誘導させ産生型ヘルパー T 細胞（Th 17）によって起こり、患者にた。培養後 6 日後に回収した細胞を、同系野生型マウスで著しい「生活の質」の低下をもたらすばかりか再発を特徴ある C 57 BL/ 6 N に静脈注射した。その後、肉眼的な皮膚とする難治性疾患である。近年の研究では、Th 17 は他の炎の発症を観察すると同時に、移入後 2 - 3 週間で病理組

T 細胞に比して生体内で長期間生存し、自己複製を行う

織解析、FACS 解析に供した。一部の実験では、生体内で2）という、幹細胞様の性質（ステムネス）を有するとされ 、の細胞分裂を評価するため、移入前の T 細胞を CellTrace

これが、治療抵抗性や再発の原因であると考えられていViolet 溶液（Thermo Fisher）で標識した。

る。しかしながら Th 17 細胞が本当にステムネスを持つのか、あるいは長期生存に関する他のメカニズムがあるのかは明らかになっていない。

2 . 2．病理組織解析
イソフルラン深麻酔により犠牲死させたマウスの耳介

本研究では、皮膚反応性 Th 17 細胞の移入によって、マを、4 % パラホルムアルデヒドで浸漬固定し、パラフィン

ウスに乾癬に類似した慢性皮膚炎を起こす実験系を樹立し、包埋を行った。4 μm 厚の病理切片を作成し常法によって移入した Th 17 細胞を追跡することで、Th 17 細胞の生存

ヘマトキシリン・エオジン染色を施した。キーエンス BZX800 顕微鏡およびEVOS M5000 顕微鏡によって撮像した。

2 . 3．細胞分離と FACS 解析
皮膚所属リンパ節細胞は、腋下、鼠径、腕頭、頸部リ

Development of a Therapy for Psoriasis
Targeting Stemness of T-helper 17

ンパ節を、滅菌プラスチック注射筒のピストン部によりShunsuke Chikuma

機械的に破砕することで得た。表皮および真皮からの細Keio University School of Medicine

胞分離に関して、マウス耳介をまずピンセットにより 2 層− 119 −

コスメトロジー研究報告 Vol. 32, 2024に 剥 離 し、2 . 5 g/l-Trypsin/ 1 mmol/l-EDTA 溶 液（ ナ カ子の同定には DEseq 2 を用いた。変動遺伝子に基づく生物

ライテスク）内で 30 分酵素消化した後、表皮の分離を行

学 的 解 析 に は、Metascape（metascape.org）お よ び Geneった。軟骨を含む真皮層は、コラゲナーゼ D（1 . 6 mg/mL,

Set Enrichment Analysis（GSEA, www.gsea-msigdb.org）

Roche）、ヒアルロニダーゼ（1 . 2 mg/mL, Wako）およびを用いた。

Dnase I（0 . 1 mg/mL, Roche）を添加した RPMI 培地中で3．結

１時間酵素消化することによって得た。以上のようにして粗精製したリンパ節、表皮、真皮細胞を 100 μm セルストレ

果

3 . １．Th 17 依存性皮膚炎モデル

ーナでろ過し、Flexible Viability Dye eFlour 780（Thermo

Th 17 が体内で長期間生存し、自己免疫疾患を起こすモ

Fisher）および蛍光標識抗体によって免疫染色した。このデルを確立し、このモデルを解析することを試みた。皮膚細胞を BD 社 FACS CANTOII または Beckman Coulter 社

抗原を認識する Dsg 3 H 1 TCR マウスのＴ細胞を、in vitro

CytoFlex S にて解析した。また、RNA シークエンス解析

で活性化させ、多種の炎症性サイトカインを加えることで、に供するＴ細胞は BD FACS ARIA 3 セルソーターによりTh 17 へと分化誘導させた。このＴ細胞は、Th 17 細胞の分離した。

特徴である IL- 17 A だけでなく、病原性 Th 17 細胞に特徴的な IL 17 F サイトカインや、IL- 23 レセプター、GM-

2 . 4．治療モデル

CSF の産生も起こすことがわかり、高い病原性を持つ病 原 性 Th 17 を 移 植 し た マ ウ ス に、 ア バ タ セ プ ト

Th 17 が誘導されたと考えられた。この病原性 Th 17 を野（Bristol-Myers Squibb; 100 - 200 μg/body）ま た は 同 量

生型マウスに移植したところ、２～３週間を経て非常に強のヒト免疫グロブリン（Jackson ImmunoResearch Lab）

く慢性的な（３か月以上）皮膚炎を発症することがわかっを、 移 植 時、2 日 目、4 日 目 の 3 回 腹 腔 内 注 射 し た。 また。このような皮膚炎は、Dsg 3 H 1 TCR マウスを Th 1 にた、ALDH 阻害剤の投与実験では、アバタセプトに加えて、分化させ移植したマウスには全く起こらなかった。移植しシアナミド（東京化成工業）を水溶液として移植後毎日経

た T 細胞に特異的に発現する CD 45 . 1 をマーカーとして用口投与（80 mg/kg 体重）した。シアナミドの対照マウスにい、移入後２週間後のマウスを解析したところ、Th 1 誘は滅菌水を投与した。

導した T 細胞が体内で消失する一方で、病原性 Th 17 の移入では 2 次リンパ組織（リンパ節、脾臓）での長期の生存と、

2 . 5．RNA シークエンス解析

皮膚への浸潤を起こし、皮膚炎を発症した。以上の結果よ

T 細胞からの RNA 抽出は、Qiagen RNeasy Plus Micro
キ ッ ト を 用 い て 行 っ た。 イ ル ミ ナ NOVOSEQ を 用 いり、Th 17 依存性の慢性皮膚炎モデルを樹立することができた（図 1）。

てペアエンドリードにて 6 Gbp 程度のデータを取得し、HISAT 2 , Samtools, および FeatureCount を用いて、マウ3 . 2．実験的皮膚炎モデルは、CD 28 阻害薬で完全スゲノム参照配列 GRCm 38 p 4（mm 10）へマッピングしリに阻害されるードカウントを得た。データの正規化および発現変動遺伝

アバタセプトは、T 細胞の活性化を担う CD 28 シグナルＡ

図１ Th 17 依存性慢性皮膚炎モデル
当モデルの概略。 Ｂ マウスに起こる皮膚炎。

− 120 −

T 細胞のステムネスを標的とした、乾癬治療法の研究

図２ Th 17 依存性皮膚炎におけるアバタセプトの効果
Ａ アバタセプトの作動原理。自己免疫において、T 細胞へ自己抗原を提示する自己細胞は同時に副刺激分子であるCD 28 のリガンド（CD 80 および CD 86）を発現する。アバタセプト（CTLA 4 -Ig）はこのリガ
ンドに高親和性で結合し、CD 28 からのシグナルを阻害することで、T 細胞を抑制する。ＢおよびＣ アバ
タセプトは、マウスに起こる肉眼的（Ｂ）組織学的な（Ｃ）皮膚炎を完全に抑制した。

を競合阻害する免疫抑制剤で、リウマチ性関節炎などの治療に用いられる。前項で樹立した皮膚炎モデルを免疫抑制剤であるアバタセプトにより治療できるかを検討した。病
原性 Th 17 を投与し、アバタセプト投与を行ったマウスでは、皮膚炎の発症が完全に抑制された（図 2）。

3 . 3．CD 28 阻害薬は、Th 17 による炎症性反応を抑制する

CD 28 刺激は、ナイーブ T 細胞の活性化時に必要であるとされる一方で、すでに分化した Th 17 における機能は不明であった。そこで、分化させた Th 17 を CD 28 で刺激し、遺伝子発現の変化を調べた。CD 28 で刺激した細胞には、
組織炎症に関わる多種の遺伝子が、わずか 2 時間で誘導され、CD 28 が炎症反応に重要であることがわかった（図 3）。
そこで、アバタセプト治療群のマウスにおいて、炎症性サ
イトカインの発現を調べたところ、これらのマウスでは無治療群に比して、自己を攻撃する炎症性サイトカインが大幅に抑制されていることがわかった。

3 . 4．CD 28 阻 害 に よ っ て 治 療 し た マ ウ ス に はTh 17 の一部が残存する治療により皮膚炎を発症しなかったマウスで、移植したTh 17 が完全に消失したのかを FACS により解析した。意− 121 −

図３ アバタセプトによる炎症抑制効果
Ａ CD 28 はin vitroで炎症性遺伝子の発現を強力に刺激する。Ｂ アバタセプトによって皮膚炎発症抑制されたマウスでは、多くの炎症性遺伝子が抑制される。

コスメトロジー研究報告 Vol. 32, 2024わかった。このような細胞は記憶性（メモリー）T 細胞の3 . 5．治療後生存した Th 17 は、アルデヒド脱水素酵素を発現し、この阻害剤で除去できる特徴である IL- 7 レセプターを発現し、リンパ節や脾臓とIL- 7 レセプター陽性細胞が、幹細胞のようにふるまう

いった、リンパ組織に残存していることがわかった（図 4）。

ことから、この細胞を体内から除去できれば自己免疫疾患

この、メモリー様 Th 17 細胞を体内から回収し、あらたなの完治を目指せると考えた。メモリー様 Th 17 細胞と、炎マウスに移植すると、この細胞から、また炎症性サイトカ

症性 Th 17 細胞を体内より分離し、発現遺伝子を詳細に比インを出す Th 17 細胞が産生されることがわかった。つま較した。前者の細胞は、アルコール代謝に関わる酵素群、りこの細胞は、免疫抑制治療を行っても体内に潜伏し、疾特に、いくつかのアルデヒド脱水素酵素（ALDH）遺伝子患の再発に貢献する細胞であることが考えられた。

を発現していた（図 5）。ALDH は、がん細胞や造血幹細胞

外なことに、一部の Th 17 が生存し、分裂していることが図 4 アバタセプトは、メモリー様 Th 17 は抑制しない
Ａ 無治療およびアバタセプト治療群のマウスより、リンパ節細胞を調整し FACS 解析した。多く分裂し、CellTrace Violetを低発現した細胞には IL-7 R 陽性および陰性細胞が観察され、治療群では IL-7 R 陰性の細胞が顕著に減少している一方、IL-7 R 陽性細胞はほとんど影響を受けず体内に残存していることがわかった。

図 5 残存する Th 17 は、アルデヒド脱水素酵素阻害剤で減少する
Ａ 無治療およびアバタセプト治療群のマウスより、CD 4 陽性Ｔ細胞を調整し RNAシークエンス解析に供した。治療群に多く発現する遺伝子より、代謝関連酵素を抽出すると、いくつかのアルデヒド脱水素酵
素（ALDH）を含む、アルコール代謝に関わる遺伝子が多数見出された。 B ALDH 阻害薬であるシアナミ
ドを、Th17 依存性皮膚炎モデルに適用したところ、アバタセプトでは阻害できなかった IL-7 R 陽性のメモ
リー細胞の生存阻害することがわかった。

− 122 −

T 細胞のステムネスを標的とした、乾癬治療法の研究の生存と深く関わっていることが知られている。IL- 7 レ

まず、CD 28 阻害薬であるアバタセプト治療後にマウス

セプター陽性細胞が、ALDH を発現することから、ALDHのリンパ組織を解析することで、Th 17 細胞には異なる性阻害薬によってこの細胞を阻害できるのではないかと考質を有する少なくとも 2 種の細胞があることを見出した。

え、古典的な ALDH 阻害薬であるシアナミドを皮膚炎モ

一つは、IL- 17 , TNF, GM-CSF といった炎症性サイトカ

デルに適用した。結果として、シアナミドを投与したマウインを放出し、自己組織を攻撃し皮膚炎の発症に寄与する

スでは、体内に残存する IL- 7 レセプター陽性細胞の数がが、アバタセプト治療によってほぼ完全に抑制された。一優位に減少すること、この治療は、アバタセプトと相加的方で、炎症性サイトカインは放出しないものの、アバタセに、Th 17 の活性化と生存を抑制することがわかった。以プトに全く影響を受けず分裂し、再び炎症性細胞に分化す

上の実験より、Th 17 のうち、体内で長期生存するものはる能力を持つメモリー様 Th 17 細胞が存在することがわか

ALDH 阻害剤で除去できることが示された。

った。Th 17 は、長期生存し炎症細胞を産生する「幹細胞様の性質（ステムネス）」を持つと言われるが、メモリー

4．考察とまとめ様 Th 17 細胞が体内で残存し、炎症細胞を生み出すという、

近年、自己免疫疾患には、抗サイトカイン療法や T 細胞

まさに幹細胞様の性質を示すことが明らかになった（図 6）。

をターゲットとする治療が行われるが、治療不応答や再発

さらに、アバタセプト抵抗性のメモリー様 Th 17 細胞がが問題となる。本研究で樹立した皮膚炎モデルは、多くのALDH 遺伝子を発現し、この阻害薬で生存抑制できるこ

自己免疫疾患の中心とされる Th 17 細胞が、体内で長期的とを示した。シアナミドは、飲酒時に服用すると肝臓の（数か月）の単位で生存し慢性皮膚炎を起こすという新規

ALDH を阻害することで、二日酔いの症状を増強するため、のモデルであり、自己免疫疾患の治療法探索には最適であアルコール依存症の患者が飲酒習慣から脱却するためのると考える。

「嫌酒薬」として数十年の古くから用いられる。本研究では、

図 6 本研究のまとめ
自己反応性 Th17 の中には CD 28 依存性に活性化する炎症性 Th17 と、CD 28 に依存せず生存するメモリー様 Th17 があることがわかった。さらに後者の細胞は、ALDH 依存性に生存すること、この阻害薬で生存抑制をできることが明らかになった。

− 123 −

コスメトロジー研究報告 Vol. 32, 2024

シアナミドが Th 17 に作用してこの生存を阻害するという（引用文献）

意外な効果を見出した。ALDH 阻害薬は健常な組織にも

1） Hayter, SM, Cook, MC. Updated assessment of

毒性を持つため、直ちに免疫治療薬として臨床応用するこ

the prevalence, spectrum and case definition ofとは難しいと考えられる。しかしながら今後、免疫抑制剤

autoimmune disease. Autoimmun Rev 1 1, 7 5 4-7 6 5,

治療に抵抗性のメモリー様 Th 17 細胞をさらに深く調べる

2012.

事で、ALDH に準ずる弱点を見つけ制御することができ

2） Muranski P, Borman ZA, Kerkar SP, Klebanoff CA,

れば自己免疫疾患の根治につなげることができると考えら

Ji Y, Sanchez-Perez L, Sukumar M, Reger RN, Yu

れる。

Z, Kern SJ, Roychoudhuri R, Ferreyra GA, Shen W,
Durum SK, Feigenbaum L, Palmer DC, Antony PA,

謝辞

Chan CC, Laurence A, Danner RL, Gattinoni L, Restifo

本研究を行うにあたって、多くの実験を補助していただ
いた慶應医学部微生物学免疫学教室技術員 時藤夕紀子さNP. Th17 cells are long lived and retain a stem cell-likemolecular signature. Immunity. 35: 972-85, 2011.

ん、修士課程学生の早渕帆高さん、RNA シークエンスの

3） Tokifuji Y, Hayabuchi H, Sasaki T, Hara-Chikuma

データ解析をご指導いただいた慶應医学部百寿総合セン

M, Hirota K, Takahashi H, Amagai M, Yoshimura A,

ター 佐々木貴史先生、マウスをご提供いただきました慶Chikuma S. Targeting abatacept-resistant T-helper-1 7

應医学部皮膚科学教室 天谷雅行先生および高橋勇人先生、

cells by aldehyde dehydrogenase inhibition. iScience

実験の遂行および論文執筆にあたり多くの助言や討論を

27, 108646, 2024.

いただいた、慶應医学部薬理学教室 竹馬真理子先生およ

4） Takahashi H, Kouno M, Nagao K, Wada N, Hata T,び京都大学 廣田圭司先生に深く感謝いたします。最後に、Nishimoto S, Iwakura Y, Yoshimura A, Yamada T,

研究の場を与えていただいた吉村昭彦教授には、いつも暖

Kuwana M, Fujii H, Koyasu S, Amagai M. Desmoglein

かく細やかなご指導をいただき深く感謝いたします。

3-specific CD4+ T cells induce pemphigus vulgaris andinterface dermatitis in mice. J Clin Invest. 121: 3677-88,
2011.

− 124 −

触覚を痒覚に変換するアロネーシス・パスウェイの分子神経基盤の解明と治療法の開発
順天堂大学大学院医学研究科環境医学研究所・順天堂かゆみ研究センター

冨永光俊

Mechanical alloknesis is an itch hypersensitivity phenomenon wherein a minor mechanical stimulus that would notnormally cause itch, such as rubbing against clothing, triggers itch. This is a challenging problem in people with dry skinbased diseases such as xerosis and atopic dermatitis, which understandably diminishes their quality of life. However, theprecise details of the pathogenic mechanism of mechanical alloknesis remain unclear. Recently, we found that intrathecal
administration of sulfated cholecystokinin 8 (CCK8S) induced mechanical alloknesis in mice. Previous studies haveidentified CCK receptors, CCK1R and CCK2R, but the molecular mechanisms underlying the induction or activationof these receptors are not fully understood. This study was performed to reveal the roles of CCK receptors in inductionof mechanical alloknesis. Behavioral analyses using CCK1R- or CCK2R-deficient mice showed that CCK8S-induced
mechanical alloknesis was markedly reduced in CCK2R-deficient mice but not in CCK1R-deficient mice. Additionally,
CCK2R-deficient mice exhibited a decreased frequency of mechanical alloknesis induced by itch mediators or dry skin.
However, their response to heat pain or capsaicin-induced mechanical allodynia was unaffected. Notably, oral administrationof a CCK2R antagonist suppressed dry skin-induced mechanical alloknesis. These results suggest that spinal CCK2R isinvolved in the induction of mechanical alloknesis and could be a potential target for its treatment.

１．緒

ロネーシスの発生メカニズムの解明に繋がる分子とモデル

言

動物を確立してきた。

アロネーシスは、衣服の擦れなど、通常ではかゆみを起

そこで本研究では、これらの発見を基盤に、我々が独自こさない些細な刺激がかゆみを誘発する痒覚過敏現象を指に作製した動物モデルを用いて触覚を痒覚に変換する脊髄す。これはアトピー性皮膚炎の患者にて問題となる「かゆ神経経路（アロネーシス・パスウェイ）の分子神経基盤のみと掻破の悪循環」の病態形成に強く関与しており、治療解明とアロネーシス治療法の開発を目指した。

1）法の開発が切望されている 。しかし、現行のモデル動物

2．方では、起痒物質によるかゆみとアロネーシスが同時に発生するため、アロネーシスの分子神経基盤のみ抽出して解析法

本 研 究 で は、B 6 . 129 S 4 -Cckbr<tm 1 Tom> マ ウ ス（CCK 2 R 欠損マウス）3）を用いて、薬理学的行動解析（かすることが困難である。
コレシストキニン（CCK）は、中枢神経系において神経

ゆみ、痛み行動、機械的アロネーシス）、組織学的解析（in

伝達物質または神経調節物質として作用し、不安、摂食、

situ ハイブリダイゼーション）、ドライスキンモデル 4）を

2）

アロディニアなどの発生に関与している 。また中枢神経駆使して、CCK 8 S 誘発性機械的アロネーシスにおける系には硫酸化修飾された CCK 8（CCK 8 S）が広く分布してCCK 2 R の役割の解明と CCK 2 R を標的とする機械的アロ

2）ネーシスに対する治療効果の検討を行った。

いることが知られている 。
このような背景の中、最近、我々は未発症 NC/Nga マウ

3．結スの後根神経節と比較して、アトピー性皮膚炎を発症した

果

NC/Nga マウスの後根神経節において発現増加している遺（現時点では未発表論文のデータのため開示できません。

伝子の一つとして CCK 遺伝子を見出し、CCK 8 S をマウスご理解いただけますようお願い申し上げます。）の脊髄内に投与すると、機械刺激によるアロネーシス（機4．総械的アロネーシス）のみが誘発されたことから、機械的ア括

本研究では、遺伝子改変動物を用いた行動薬理学的解析
Elucidation of the molecular neuronalbasis of the alloknesis pathway that converts tactile sensation into itch sensationand development of therapeutic method

や分子生物学、組織学的解析技術を駆使して、1）髄腔内Mitsutohsi Tominagaが関与していること、3）CCK 2 R アンタゴニストの経口投

Juntendo Itch Research Center (JIRC), Institute for Environmental and Gender-Specific Medicine, Juntendo University Graduate School of Medicine, Chiba, Japan

与はドライスキン誘発性アロネーシスの発生頻度を低下さ

CCK 8 S 投与は機械的アロネーシスを誘発すること、2）その機械的アロネーシスの誘発に脊髄における CCK 2 R 分子せることを見出した。これらの知見から、おそらく部分的に、脊髄後角において、CCK 8 S-CCK 2 R システムが機械− 125 −

コスメトロジー研究報告 Vol. 32, 2024

図 1 機械的アロネーシスの神経回路モデル
健常時、痒覚経路と触覚経路は独立にそれぞれの感覚情報が、皮膚→脊髄→脳に伝わる。
一方、ドライスキンモデルマウスの脊髄では、触覚から痒覚へと情報を伝えるアロネーシス・
パスウェイが駆動し、これによって機械的アロネーシスが発生すると考えられる。このアロネーシス・パスウェイの駆動に脊髄 CCK/CCK 2 Rシステムが関与している可能性が高い。

刺激によるアロネーシスの発生に関与していることが示唆

ループの先生方に深謝いたします。

された（図 1）
。そして、遺伝子改変動物を用いた解析から、
CCK 8 S-CCK 2 R システムはかゆみメディエーター誘発性
機械的アロネーシス及びドライスキン誘発性アロネーシス（引用文献）
1） Tominaga, M. and Takamori, K. Peripheral itchsensitization in atopic dermatitis. Allergol. Int. 71, 265-の発生にも関与していることが示唆された。
以上のことから、脊髄 CCK 2 R は機械的アロネーシスの発生に関与するアロネーシス・パスウェイの駆動に関与する鍵分子であることから、痒覚過敏の治療標的分子になり277（2022）．
2） Dufresne, M. et al. Cholecystokinin and gastrin
receptors. Physiol. Rev. 86, 805-847（2006）．
3） Nagata, A. et al. G protein-coupled cholecystokinin-B/

得ることが示唆された。

gastrin receptors are responsible for physiological cell謝辞growth of the stomach mucosa in vivo. Proc Natl Acad

本研究を遂行するにあたり、公益財団法人コーセーコス

Sci U S A. 93, 11825-11830（1996）．

メトロジー研究財団のご支援をいただきましたことに心よ

4） Miyamoto, T. et al. Itch-associated response induced

り感謝を申し上げます。また本研究を遂行するにあたり、

by experimental dry skin in mice. Jpn J Pharmacol. 88,

ご指導いただいた順天堂大学大学院医学研究科環境医学研285-292（2002）．

究所の髙森建二特任教授、またご協力いただいた当研究グ− 126 −

経皮曝露されたナノ粒子の存在様式変化の理解と毒性発現を適切に解析・予測するための試験法の提案
和歌山県立医科大学薬学部

長野一也

To ensure the safe usage of silver nanoparticles (nAgs) in cosmetics, it is necessary to reveal the physical forms ofnAgs inside the skin, as these forms may change during the process of percutaneous absorption. In this respect, we havepreviously established an analytical system based on single-particle inductively coupled plasma mass spectrometry (sp-ICPMS) to determine the physical forms of nAgs in the skin. Here, we analyzed the physical forms of nAgs inside the mouseskin. Furthermore, we tried to propose an appropriate test system, to understand the kinetics of nAgs after dermal exposurein a simple and detailed manner.
We evaluated the quantity as well as the physical forms of Ag in the epidermis and dermis of mice after exposing
nAgs with 100 nm diameters (nAg100) or Ag+ to the skin. Sp-ICP-MS analysis indicated that nAg100 could be absorbed
and distributed into the deeper layers in the ionized form, whereas Ag+ was absorbed and distributed without a change inphysical forms. This data suggested that it is essential to consider the distribution and particle size of not only nAgs but also
Ag+ released from nAgs into the skin, to understand the skin response following exposure of nAgs. Next, we focused on athree-dimensional skin culture model as an animal-substitute in vitro test system from the viewpoint of animal welfare, andanalyzed the distribution of nAg100 (epidermal and dermal layer) and the amount and physical form of nAg100 in eachlayer. Sp-ICP-MS analysis showed that nAg100 could be also absorbed and distributed into the deeper layers in the ionized
form, as well as in vivo studies. The data suggested that a three-dimensional skin culture model could be a useful in vitro test
system for understanding the kinetics of nAgs after dermal exposure in a simple and detailed manner.

１．緒

応答（毒性を含む）
は、粒子の大きさや、粒子／イオンといっ言た存在様式の違いによって異なることを見出しており 5 - 7）、

ナノ粒子は、組織浸透性が高いことから、化粧品をはじめ、 「投与・添加されたナノ粒子の物性」と「引き起こされる生
身の回りの製品に応用されている 1）。一方で、ナノ粒子は、体応答（毒性を含む）」の間がブラックボックスのままでは、

その微小さから、従来サイズの粒子とは異なる体内動態をナノ粒子に起因する毒性を真に理解しえない。したがって、示すため、皮膚内での炎症惹起をはじめ、様々な毒性発現

ナノ粒子含有製品の安全性担保には、ナノ粒子の存在様式

2）が指摘されている 。このような背景から、様々な素材・を定量的に理解し、毒性を発現させている正体を理解した

大きさのナノ粒子が、動物などに投与され、それぞれの毒

うえで、試験系を設定することが重要である（図 1）。

性は、投与されたナノ粒子に起因しているとの考察が散見

しかし、ICP-MS や電子顕微鏡観察といった従来手法は、される。また、その機序解析を目的とした in vitro 試験にお一長一短で、存在量と存在様式を同時評価できず、新たないても、in vivo で投与したナノ粒子をそのまま利用して技術基盤が求められていた（表 1）。

いる実験が多く認められる。しかし、最近では、1）抗菌
スプレーなどに汎用される銀ナノ粒子が、生体内でイオン化されて粒子が小さくなることや 3）、逆に、イオンから粒子が再形成されることが報告されており 4）、必ずしも曝露されたナノ粒子自体が、毒性を発現させているとは限らないことがわかりつつある。そのため、in vitro 試験において、in vivo で投与したナノ粒子をそのまま利用することは、真実と異なる現象を観察している可能性も考えられる。さらに重要なこととして、2）ナノ粒子が起因する生体
Understanding the change in physicalforms of nanoparticles exposed dermally and proposing test methods for appropriate analysis and prediction of
their toxicity
Kazuya Nagano
School of Pharmaceutical Sciences,
Wakayama Medical University− 127 −

図1
表1

ナノ粒子の毒性評価の概要図

ナノ粒子の定量・定性評価するための手法

コスメトロジー研究報告 Vol. 32, 2024

本観点から、申請者はこれまでに、上記のブラックボッ3．結果と考察

クスを解き明かすことを目指し、生体試料の前処理を最適化することで、生体内でのナノ粒子の存在量と存在様式を解析可能な「生体試料応用型 1 粒子 ICP-MS」を独自開発

3 . 1．マウス皮膚に曝露された銀ナノ粒子の存在様
式変化の解析

してきた 8）。本技術を活用し、安全なナノ粒子含有化粧品

マウス皮膚に曝露された銀ナノ粒子の各層（表皮層と真などを開発するためには、①経皮曝露されたナノ粒子の存皮層）での存在量と存在様式変化を理解するため、100 nm

在様式が、皮膚内でどのように変化するのかを立証し、②の銀ナノ粒子（nAg 100）と、その対照群として、銀イオ

どういったナノ粒子が経皮曝露されると、どこに、何が、ン（Ag+）をマウス皮膚に塗布した。塗布 5 日後、皮膚組

どれだけ分布するかを精査したうえで、③適切な試験系を織の各層における存在量を ICP-MS 法で解析し、存在様式設定することが求められる。

を生体試料応用型 1 粒子 ICP-MS 法で解析した。

そこで本研究では、銀ナノ粒子をモデルに、皮膚内でのその結果、いずれの曝露群においても、表皮と真皮で、存在様式変化を解析したうえで、3 次元皮膚培養モデルな銀が検出された（図 2（a））
。そこで、その存在様式を解析

どを活用することにより、毒性発現を適切に理解・予測すしたところ、Ag+ 曝露群では、表皮・真皮ともに、そのほるための試験系の提示を目指す。

とんどが曝露させた Ag+ として検出された。その一方で、

2．方

nAg 100 曝露群では、表皮・真皮ともに、曝露させた粒子法

のみならずイオンが約 6：4 の割合で検出された（図 2（b））
。

2 . 1．マウス皮膚に曝露された銀ナノ粒子の存在様
式変化の解析

また、その粒子径は、約 80 nm とイオン化に伴って小さくなっていることが示唆された（図 2（c））
。したがって、経モデルナノ粒子として、100 nm の銀ナノ粒子（nAg 100）を nanoComposix 社より購入し、実験に供した。硝酸銀を富士フィルム和光純薬より購入し、銀イオン（Ag+）を
nAg 100 の対照群として設定した。マウスは、ICR の雌（8週齢）を日本 SLC より購入した。皮膚組織の分画は、まず、テープストリッピングで角質層を採取し、表皮と真皮をMicrowave 法（200 W, 30 秒）にて分離した。各皮膚組織における銀の存在量については、ICP-MS 法によって評価した。また、存在様式については、高効率に回収でき、存在様式を変化させることのない水酸化ナトリウムによる前処理で組織を可溶化し、生体試料応用型 1 粒子 ICP-MS によって評価した 8）。

2 . 2．3 次元皮膚培養モデルに添加された銀ナノ粒
子の存在様式変化の解析

3 次 元 皮 膚 培 養 モ デ ル（ 表 皮 モ デ ル：EPI- 212）を、KURABO より購入した。nAg 100 の添加濃度を検証する
ため、3 次元皮膚培養モデルに各種濃度（3 , 10 , 30 , 90 μg/mL）の nAg 100 を添加し、24 時間後、WST- 8 アッセイ
により、3 次元皮膚培養モデルに対する障害性を検証した。障害性が観察されなかった最大濃度（90 μg/mL）のnAg 100 を 3 次元皮膚培養モデルの上層に添加し、24 時
間後、サンプルを回収した。サンプルとしては、まず、3次元皮膚培養モデルの上層と下層の溶液をそれぞれ回収後、3 次元皮膚培養細胞層に水酸化ナトリウムを添加・溶解させて回収した。回収したサンプル中の銀の存在量・存在様式は、2 . 1 . と同様、それぞれ ICP-MS 法と生体試料応用型 1 粒子 ICP-MS によって評価した。

図 2 マウス皮膚に塗布した nAg 100 と Ag+ の存在量・存在様式の解析
マウス皮膚に nAg 100 とAg+ を 20 μg Ag/cm 2 で塗布し、5 日後、表皮と真皮中のAg の存在量と存在様式を解析した。
(a) は、表皮と真皮中に検出された銀濃度。(b) は、表皮と真皮中に検出された銀粒子の割合。(c）は、表皮と真皮で検出された粒子の平均粒子径。破線は、皮膚塗布時の粒子径。全データ
は平均値± S.E. で示した (n= 3 )。* p< 0 . 05（Student’ s t-test）− 128 −

経皮曝露されたナノ粒子の存在様式変化の理解と毒性発現を適切に解析・予測するための試験法の提案

降（3 次元皮膚培養の下層）に進むにあたって、少なくな

皮吸収の過程でイオン化していることが示唆された。
以上から、マウス皮膚に曝露された nAg 100 は、その吸っており、皮膚バリアによって深部に向かって浸透する量

収過程でイオン化し、表皮や真皮では、粒子とイオンが共は制限されていることが示唆された（図 3（a））
。次に、各存していることが明らかとなった。

層の銀の存在様式を生体試料応用型 1 粒子 ICP-MS 法で評価したところ、皮膚表面（3 次元皮膚培養の上層）では、

3 . 2．3 次元皮膚培養モデルに添加された銀ナノ粒
子の存在様式変化の解析

ほとんどが粒子であったのに対して、表皮（3 次元皮膚培

nAg 100 のみならず、経皮曝露された各種ナノ粒子の動れて、イオン割合が大きくなっており、nAg 100 は、イオ

態（どこに、何が、どれだけ分布するのか）を詳細に理解

ン化しながら、浸透していることが示唆された（図 3（b））。

するためには、簡便でハイスループットな評価系が必要

実際、各層で検出された粒子の大きさを検証すると、皮膚である。そこで、動物愛護の観点からも、動物代替の in

表面（3 次元皮膚培養の上層）から、表皮（3 次元皮膚培養

vitro 試験法として、3 次元皮膚培養モデルに着目した。本の細胞層）、真皮（3 次元皮膚培養の下層）へと向かうにつ試験では、様々な 3 次元皮膚培養モデルの中から、表皮モれて粒子径が小さくなっており、イオン化に伴って小さくデルを選択した。すなわち、3 次元皮膚培養の上層・3 次なっていることが示唆された（図 3（c））。

養の細胞層）、真皮（3 次元皮膚培養の下層）と向かうにつ元皮膚培養の細胞層・3 次元皮膚培養層の下層がそれぞれ、以上から、マウス皮膚のみならず、3 次元皮膚培養モデ

in vivo における皮膚表面・表皮内・真皮以降を再現しう

ルに添加された nAg 100 も、その吸収過程でイオン化し、ると考えられた。

表皮や真皮では、粒子とイオンが共存していることが明ら

まず、3 次元皮膚培養モデルにおいても、銀ナノ粒子がかとなった。そのため、3 次元皮膚培養モデルは、経皮曝

経皮吸収の過程でイオン化し、表皮や真皮では、粒子とイ

露された各種ナノ粒子の動態（どこに、何が、どれだけ分オンが共存していることを明らかにするため、nAg 100 を布するのか）を詳細かつ簡便に理解するための評価系になモデルに、3 次元皮膚培養の上層・3 次元皮膚培養の細胞層・る可能性が示された。一方で、表皮や真皮に浸透する量や、3 次元皮膚培養の下層における存在量と存在様式を解析しイオン化の割合、粒子径の減少は、マウス皮膚と 3 次元皮た。最初に、nAg 100 の添加濃度を決定するため、各種濃膚培養モデルで乖離があった。これは、各種条件が異なる

度の nAg 100 を 3 次元皮膚培養層に添加し、その障害性をため、必然ではあるものの、ヒト皮膚での経皮吸収後の動WST- 8 アッセイによって評価した。障害性が観察されな態を理解・予測するために、まずは、ヒト皮膚を用いて検かった最大濃度（90 μg/mL）を決定したうえで、nAg 100

証したうえで、その結果に相応する 3 次元皮膚培養モデル

を 3 次元皮膚培養モデルの上層に添加し、24 時間後、各の種類や条件を探っていくことで、動物代替の in vitro 試

層の銀の存在量と存在様式を解析した。

験法になることが期待される。

各層の銀の存在量を ICP-MS 法で評価したところ、いず

4．総れの層にも銀が検出され、真皮にまで浸透していることが括示唆された。一方で、その量は、皮膚表面（3 次元皮膚培

本研究によって、nAg 100 が経皮曝露されても、皮膚組

養の上層）から、表皮（3 次元皮膚培養の細胞層）、真皮以

織内には nAg 100 がそのまま存在しているとは限らず、経図 3 3 次元皮膚培養モデル（表皮モデル）に添加した nAg 100 の各層での存在量・存在様式の解析
3 次元皮膚培養モデル（表皮モデル）に nAg 100 を 90 μg/mLで添加し、24 時間後、3 次元皮膚培養の上層（皮膚表面に相当）、3 次元皮膚培養の細胞層（表皮に相当）、3 次元皮膚培養の下層（真皮以降に相当）の Ag の存在量と存在様式を解析した。
（a）は、各層に検出された銀量。
（b）は、各層に検出された銀粒子の割合。
（c）は、各層で検出された粒子の平均粒子径。
全データは平均値±S.D.で示した（n= 3）。

− 129 −

コスメトロジー研究報告 Vol. 32, 2024

皮吸収後の毒性を適切に解析するためには、各皮膚組織中

3） Park EJ., Yi J., Kim Y., Choi K., Park K. : Silverに存在する粒子とイオンの双方を考慮することの重要性がnanoparticles induce cytotoxicity by a trojan-horse示された。また、存在量のみならず、存在様式を含めた動type mechanism., Toxicol. Vitro. 24, 872-878（2010）．

態を簡便に推測する手法として、3 次元皮膚培養モデルの

4） Loeschner K., Hadrup N., Qvortrup K., Larsen A.,

有用性を部分的に明らかにした。特に、3 次元皮膚培養モ

Gao X., Vogel U., Mortensen A., Lam HR., Larsen EH.

デルは、本試験で利用した表皮モデルのほか、真皮モデル: Distribution of silver in rats following 2 8 days ofや、角層が未熟なタイプやバリア能が亢進したタイプなど、

repeated oral exposure to silver nanoparticles or silver

多種多様にラインナップされている。そのため、子どものacetate. Part. Fibre. Toxicol. 8, 18（2011）．

皮膚や皮膚疾患などによって角層が未熟な場合の評価も期

5） Morishita Y., Yoshioka Y., Takimura Y., Shimizu

待される。また、真皮に到達した粒子とイオンの影響を観Y., Namba Y., Nojiri N., Ishizaka T., Takao K.,

察するには、in vivo での皮膚を利用するよりも、3 次元皮Yamashita F., Takuma K., Ago Y., Nagano K., Mukai

膚培養された真皮モデルに直接、粒子・イオン単独もしくY., Kamada H., Tsunoda S., Saito S., Matsuda T.,

は双方を添加する方が、適切に真皮での応答を解析できる

Hashida M., Miyakawa T., Higashisaka K., Tsutsumi Y.

可能性も考えられる。

: Distribution of silver nanoparticles to breast milk andさらに本研究が進展することによって、将来的には、生体に曝露されたナノ粒子の運命から、毒性や機能を引き起their biological effects on breast-fed offspring mice.,
ACS Nano. 10（9）: 8180-91（2016）．

こす正体を明らかにすることも夢ではなく、安全で有用な

6） Hirai T., Yoshioka Y., Izumi N., Ichihashi K.,

ナノ粒子の設計やその利用方法も講じることが可能になる

Handa T., Nishijima N., Uemura E., Sagami K.,

かもしれない。例えば、ナノ粒子から徐放されるイオンが

Takahashi H., Yamaguchi M., Nagano K., Mukai

毒性に関連する場合には、イオン化しにくい素材の利用や、

Y., Kamada H., Tsunoda S., Ishii K., Higashisaka K.,

イオン化させない設計・利用方法が理論的に構築可能であTsutsumi Y. : Metal nanoparticles in the presence ofる。また、逆に、イオンが機能に関連する場合には、粒子

lipopolysaccharides trigger the onset of metal allergy

がイオン放出源のデリバリーキャリアとしてデザインする

in mice., Nat. Nanotechnol., 11（9）: 808-816（2016）．
7） Yamashita K., Yoshioka Y., Higashisaka K., Mimura

ことも可能かもしれない。
以上は、新たな機能性化粧品を安全かつ合理的に開発す

K., Morishita Y., Nozaki M., Yoshida T., Ogura T.,

ることに直結するため、コスメトロジーの進展に大きな貢Nabeshi H., Nagano K., Abe Y., Kamada H., Monobe

献が期待される。

Y., Imazawa T., Aoshima H., Shishido K., Kawai
Y., Mayumi T., Tsunoda S., Itoh N., Yoshikawa T.,（引用文献）

Yanagihara I., Saito S., Tsutsumi Y. : Silica and titanium1） Dubey SK., Dey A., Singhvi G., Pandey MM., Singhdioxide nanoparticles cause pregnancy complications

V., Kesharwani P. : Emerging trends of nanotechnology

in mice., Nat. Nanotechnol., 6（5）: 321-328（2011）．

in advanced cosmetics., Colloids Surf B Biointerfaces.,

8） Ishizaka T., Nagano K., Tasaki I., Tao H., Gao JQ.,
Harada K., Hirata K., Saito S., Tsujino H., Higashisaka

214:112440（2022）．
2） Larese FF., D’ Agostin F., Crosera M., Adami

K., Tsutsumi Y. : Optimization and evaluation ofG., Renzi N., Bovenzi M., Maina G. : Human skinpretreatment method for sp-ICP-MS to reveal thepenetration of silver nanoparticles through intact anddistribution of silver nanoparticles in the body.,

damaged skin., Toxicology. 255:33-7（2009）．

Nanoscale Res. Lett., 14（1）: 180（2019）．

− 130 −

全光学的手法を用いた老化皮膚における力学特性変化の解析
徳島大学ポストLEDフォトニクス研究所

長谷栄治

Extracellular matrices such as collagen and elastin are important factors that determine the mechanical properties of theskin. Therefore, to analyze the mechanical properties of the skin, it is desirable to visualize their distribution and measure
the mechanical properties at those locations. In response to this need, we developed a new all-optical multimodal imaging
technique that combines nonlinear optical microscopy with Brillouin scattering microscopy. This novel imaging techniqueallows for the simultaneous visualization of three key microscale information, such as collagen, elastin, and elastic modulus,
within the same field of view. This approach not only facilitates a detailed understanding of the structural and mechanicalaspects of skin but also enhances our ability to assess how these properties change in various conditions, including aging.
Such insights are vital for advancing our knowledge of skin biology and could lead to improved strategies for diagnosing
and treating skin disorders.

１．緒とブリルアン散乱顕微鏡を融合した新たなマルチモーダル

言

光学顕微鏡を開発し，老化皮膚の詳細な力学の可視化を目

皮膚の老化とは，皮膚を構成している個々の細胞の機能

指す．非線形光学顕微鏡では，SHG（第 2 高調波発生）光低下であり，表皮，真皮やその結合部，附属器の機能低下と 2 光子蛍光という 2 つの非線形光学現象を画像コントラに加え，形態に異常が出ることと定義できる．代表的な症ストとしたイメージングがかねてより皮膚科学・皮膚計測状として，シワ・タルミの形成やハリの不足，乾燥，疾患の分野において着目されている 1）．SHG ではコラーゲン分（色素異常，血管異常，脂腺異常）等が挙げられる．ここで，子の構造に由来する固有の 2 次非線形感受率を利用し，2

シワ・タルミ・ハリという老化による皮膚の外観変化に着光子蛍光ではエラスチン分子の自家蛍光特性をそれぞれ利

目すると，これらは皮膚の力学特性の変化が強く影響する

用することで，真皮層を構成する主要な細胞外マトリック

ものである．したがって，これらの形成や不足のメカニズ

スを選択的に可視化することが可能となる．また，光の音

ムを調査する，あるいはそれらを抑制・軽減する方法を検波による非弾性散乱現象を用いたブリルアン散乱顕微鏡で討する上では，皮膚の力学特性を詳細に計測する手法が望は，その散乱光スペクトルから測定対象の粘弾性情報を得まれる．皮膚の真皮層は，皮膚全体の厚さの大部分を占められることから近年バイオイメージング分野で注目されてており，真皮層の約 70 wt％は細胞外マトリックスであるいる 2）．本研究ではこれらのモダリティを融合し，コラー

コラーゲンが占める．したがって，このコラーゲンの分布

ゲン・エラスチンの選択的観察を行って皮膚力学特性に大や配向，線維の太さは，皮膚の力学特性を決定する上で極きく寄与する 2 つの物質の情報を得た後，ブリルアン散乱

めて重要な役割を担っている．老化皮膚においては，内因顕微鏡により同一位置の粘弾性率を測定する．これらの計性の自然老化によりコラーゲンが変性・消失する上，外因測を若年皮膚および老化皮膚に対して行い，両者の比較か性の老化である光老化では，弾性線維であるエラスチンのら老化皮膚における力学特性変化の原因となる構造や物質

蓄積・変性が起こる．これらのことから，老化皮膚の力学の同定を行うことを研究の最終目標とする．本研究ではそ特性を詳細に調査するためには，直径数 µm 程度のコラーの前段階として非線形光学顕微鏡とブリルアン散乱顕微鏡

ゲン線維およびエラスチン線維の分布やその状態を高空間

それぞれを独立に開発し，正常な皮膚組織における同一箇分解で把握した上で，その位置における力学特性を同様に所のマルチモーダルイメージングを行った結果について報

高空間分解で計測することが望まれる．

告する．

そこで本研究では，非線形光学顕微鏡（多光子顕微鏡）

2．方法

非線形光学顕微鏡とブリルアン散乱顕微鏡から成るマAll-Optical Analysis of Mechanical
Properties in Aged Skin
Eiji Hase
I n st it ut e of Po st-L E D Phot on ic s ,Tokushima University

ルチモーダル光学顕微鏡の開発の前段階として，それぞれの顕微鏡を独立に構築して同一試料のイメージングを行う．図 1（a）に開発した顕微鏡装置の概略図を示す．はじめに，非線形光学顕微鏡の光源として波長可変のフェ
ムト秒パラメトリック光発振器を用いた（中心波長可変幅− 131 −

コスメトロジー研究報告 Vol. 32, 2024

= 680 - 1300 nm，パルス幅 = 120 fs，パルス繰り返し周波測される．また，2 光子自家蛍光の計測に関しては反射配数 = 80 MHz）．エラスチンからの 2 光子自家蛍光を取得す

置を用いて計測した．サンプルから発生した 2 光子自家蛍ることを考慮し，レーザー中心波長は 800 nm に設定した．

光は，入射側と同じ対物レンズによって集められ，同一光

レーザー光は 1 / 2 波長板（HWP）と偏光子（P）から成る

路を逆方向に伝播した後，SHG 光検出側と同様にダイク

出力調整器を経た後，SHG 光の偏光依存性をキャンセル

ロイックミラーと光バンドパスフィルター（透過波長中心するため 1 / 4 波長板（HWP）により円偏光となるよう設

450 nm，透過幅 40 nm）でレーザー基本波成分を除去した

定した．レーザー光の焦点は，ガルバノミラー（GM），リ

後，パルスカウンターに接続されたフォトンカウンティン

レーレンズ，対物レンズ（OL）によりサンプル上で 2 次元

グ型光電子増倍管によって光強度を計測する．上記セット

スキャンされる．焦点において発生した前方透過 SHG 光

アップを用いることで，サブ秒〜数秒程度で数百 µm 四方

成分は，コンデンサーレンズにより集められ，ダイクロの視野における SHG および 2 光子蛍光強度分布をサブ µm

イックミラーおよび光バンドパスフィルター（透過波長中程度の空間分解能で画像化できる．

心 400 nm，透過幅 10 nm）でレーザー基本波成分を除去し次 に， 図 1（b）に 構 築 し た ブ リ ル ア ン 散 乱 顕 微 鏡 のた後，パルスカウンターに接続されたフォトンカウンティ

セットアップを示す．光源には波長 532 nm の狭線幅かング型光電子増倍管（PC-PMT）によってその光強度が計

つ単一モード発振の半導体レーザー励起固体レーザー

図１ 構築した実験装置の概略図（a）非線形光学顕微鏡（SHG および 2 光子蛍光），（b）ブリルアン散乱顕微鏡− 132 −

全光学的手法を用いた老化皮膚における力学特性変化の解析（DPSSlaser）を用いた．レーザー光はレーザー共振器への料の大部分は水分であること，また，たんぱく質など特定

戻り光を除去するためのアイソレーターを通過した後，その物質においては式（1），（2）において屈折率と密度の増のビーム径が拡大され，出力調整される．レーザー光は対減が打ち消し合うことから，この周波数シフトの測定から物レンズによってサンプルに集光され，発生したブリル

対象のばね定数に関する情報を得ることが可能となる．

アン散乱光は入射側と同じ対物レンズによって集められまた，測定試料としては，関連するすべての法律 , 倫理る．この際に集められた反射光には，その大部分を占める

規定 , 規制を遵守し，Obio, LLC より提供された健康な白弾性散乱成分であるレイリー散乱光と，典型的にはそれよ

人女性の正常な腹部皮膚をミクロトームで厚さ 8 μm の凍り 6 〜 8 桁程度光強度が低いブリルアン散乱光成分が含ま結切片に切り分けた皮膚切片を用いた．測定の際には PBSれている．次に，入射側光路を逆方向に伝播し，1 / 4 波長

（リン酸緩衝生理食塩水）を試料切片に滴下し，ウェット板と偏光ビームスプリッター（PBS）により反射光成分をな状態で測定した．

分岐する．分岐された光は対物レンズによりシングルモー

３．結果と考察ドファイバー（SMF）に入射され，自作のタンデム VIPA
（virtuallyimagedphasedarray）型の分光計に入射する 3）．

3 . 1．皮膚断面切片のブリルアンイメージング

VIPA は傾けたファブリ・ペローエタロンと考えることがこれまでに，SHG および 2 光子蛍光を用いた皮膚試料

でき，回折格子に比べて高いスペクトル分解能を持つ一の観察に関する様々な研究が行われており，コラーゲン・

方，その自由スペクトル範囲（FSR）は回折格子に比べてエラスチン分布の選択的観察ができる特徴の有用性が ex

狭く，典型的な製品では数十 GHz 程度である．一方，生vivo，in vivo の両面から確認されている．一方，ブリル体試料からのブリルアン散乱による光周波数シフトは可視

アン散乱顕微鏡による生体試料の観察については，その光を用いた場合，典型的に数 GHz から十数 GHz 程度であ大部分が胚や in vitro 培養細胞における観察への応用であることから，これを分光するために適切な素子となる．通り，皮膚組織の観察に用いられた例はほとんどない．そこ常，VIPA には線状に集光したレーザー光を入射させ，対で，準備実験としてブリルアン散乱顕微鏡を用いた皮膚向する反射面により波長に応じて背面から異なる出力角を

断面切片の観察を実施した．図 2 に実験結果を示す．図 2持つ複数のビームが生じる．また，前述のようにレイリー（a）および（b）は皮膚断面切片の明視野像であり，画像上散乱に対して極めて弱いブリルアン散乱光の検出において方向が表皮側である．図 2（b）の拡大像において，表皮かSN 比（信号対雑音比）あるいは SB 比（信号対背景比）をよら真皮の範囲の皮膚組織が視野内に存在していることがわく測定するため，VIPA のタンデム型直交配置やスリット，

かる．次に，図 2（c）は図 2（b）中の赤破線枠の領域をブ

リヨフィルターなどの空間マスク・フィルターを設置してリルアン散乱顕微鏡で測定し，各点のブリルアンスペクト

いる．このような分光計により空間分散された後方散乱光

ルからブリルアン散乱の周波数シフト量を非線形カーブフ

スペクトルは高感度な電子増倍 CCD カメラ（EMCCD）にィットで得た後，その値をプロットしたブリルアンシフト

よって計測される．この計測について顕微鏡 XY ステージ

画像である．現状の装置では 1 点（1 ピクセル）あたりにを走査しながら行うことで，2 次元イメージングを行った．

露光時間とステージ移動時間を含めて数百 ms 程度要する

カメラの露光時間は 1 点（ピクセル）あたり 100 ms に設定ことから 60 μm* 150 µm の領域を 20 ピクセル * 50 ピクセル

した．ここで，ブリルアン散乱光によるスペクトル解析でで粗く画像取得した．実際には NA= 0 . 7 の対物レンズをは，その光周波数シフトΩを測定する．

波長 532 nm にて用いているため焦点スポット径はサブ μmとなっていると考えられ，音響フォノンの平均自由行程も（1）

生体試料の場合はそれと同程度であることから，この条件

ここで，θは入射光と散乱光のなす角であり，今回用いは離散的な空間サンプリングとなっている．図から，表皮た反射配置の場合はθ = 180 ˚ となる．n は測定領域の屈折の角質層ではブリルアンシフトが高くなっており，顆粒層率であり，ω i は入射光の光周波数である．また，v は音速- 有棘層 - 基底層にかけてはシフト量が次第に減少していであり，このようにブリルアン散乱による周波数シフトはく様子が可視化されている．一方，真皮層では視野内にお幾何学的・光学的情報に加えて音響学的な情報が含まれていて最もブリルアンシフトが高くなっていることが確認でいる．ここで，音速 v は，きた．また，最上部の青色の部分は試料が存在しない箇所である．以上のような結果は，先行研究において原子間力（2）顕微鏡や超音波顕微鏡を用いた皮膚断層の弾性率イメージングを行った結果とよく一致していた 4 , 5）．そのため，ブと書ける．ρ は密度であり，M ’ は縦波弾性率と呼ばれる縦リルアンシフトイメージングで得られた結果についても，

波音波の伝播に関係するばね定数である．ここで，生体試

ブリルアンシフト量がその位置における弾性率に比例して− 133 −

コスメトロジー研究報告 Vol. 32, 2024

図 2 皮膚断層切片のブリルアンイメージング結果（a）明視野像，（b）明視野拡大像，（c）ブリルアンシフト画像

図３ 皮膚断層切片のマルチモーダルイメージング結果（a）明視野像，（b）SHG（緑）および 2 光子蛍光（赤）画像，（c）2 光子蛍光画像，（d）SHG 画像，（e）ブリルアンシフト画像．

おり，ブリルアンシフト量を指標とすることで皮膚の弾性における SHG，2 光子蛍光およびブリルアンイメージング率分布の可視化に応用できることがわかった．

を行った．試料は先程と同様に皮膚断面切片を用いたが，コラーゲンおよびエラスチンの可視化のため真皮層に着目

3 . 2．真皮断面切片のマルチモーダル光学イメージ
ング（a）は皮膚切片の明視野画像であり，赤枠を SHG および

ブリルアンシフトを用いた皮膚弾性率イメージングにお2 光子蛍光により非線形光学イメージングしたものが図 3

いてその有用性が確認できたので，同一の試料の同一箇所（b）である．画像視野は 137 µm 四方，画像サイズは 128

してイメージングを行った．図 3 に実験結果を示す．図 3− 134 −

全光学的手法を用いた老化皮膚における力学特性変化の解析

ピクセル四方である．疑似カラーとして SHG 強度を緑色，

高く，かつ化粧品・薬品や美容器具開発といった皮膚老化

２光子蛍光強度を赤色で重ねて表示している．どちらの現分野において有用であると考えられる．例えば，すでに知象でも線維状に存在するコラーゲン，エラスチンが高コンられているような老化によるコラーゲン・エラスチンの変トラストで可視化されていることがわかる．また，ブリル

性・消失あるいは蓄積，真皮乳頭層の喪失といった形態学

アン散乱顕微鏡では図 3（b）中の白破線枠で囲った領域を的変化が，実際に局所的な力学特性にどのような影響を与イメージングし，ブリルアンシフトを解析して画像化した

えているのかを知ることができれば，適切な薬効を持ったものが図 3（e）である．ブリルアンイメージングは 50 µm

化粧品・薬品開発に応用できると考えられる．さらに，将四方領域を 50 ピクセル四方で取得した．また，比較のた来的には本手法を従来の力学特性計測手法と組み合わせれめ図 3（b）の同一領域における２光子蛍光，SHG 強度のば，ハリ・シワ・たるみといった老化に伴う外観のマクロ分布を別々に画像化したものを図 3（c）および（d）に示な変化が，コラーゲン・エラスチンといった個々の物質のす．SHG，2 光子蛍光，ブリルアンシフトの比較から，ブ

ミクロな観点からどのような影響を受けているのか調査でリルアンシフトの大小はエラスチン（2 光子蛍光）分布よ

きると期待される．また，社会的な側面からは，少子高齢りもコラーゲン（SHG）分布を反映した分布となっている化が進むわが国において健康寿命の延伸，あるいは国際的ことが確認できる．実際に生体由来の単離したコラーゲンに評価の高いわが国のコスメトロジー産業の更なる振興におよびエラスチン線維それぞれを引張試験した先行研究で貢献するものと考えられる．

は，コラーゲンの弾性率がエラスチンの弾性率より典型的に 3 桁程度高い値であることが確認されている 6）．したが謝

辞って，今回のイメージング領域におけるブリルアンシフト

本研究の実施にあたり，ご支援いただきました公益財団の変動はコラーゲンの持つ高い弾性率に起因する分布であ

法人コーセーコスメトロジー研究財団様に深く感謝申し上ると考えられる．また，図 3（e）では 1 µm/pixel の高空間

げます．

分解な計測によりブリルアンシフト画像において線維状の構造も確認できる．図 3（d）と（e）の比較により，これは（引用文献）

コラーゲン線維の存在を反映した分布となっていると考え

1） Campagnola PJ, Dong CY. Second harmonic

られ，組織中において直径数 µ ｍオーダーで存在するコラ

generation microscopy: principles and applications toーゲン線維の弾性率分布が高空間分解に可視化できたと考

disease diagnosis. Laser Photonics Rev. 5, 13-26, 2011.

えられる．以上のような結果から，SHG・2 光子蛍光・ブ2） Prevedel R, Diz-Muñoz A, Ruocco G, Antonacci

リルアン散乱を用いたマルチモーダルイメージングの皮膚

G. Brillouin microscopy: an emerging tool for

計測における有用性が確認できた．

mechanobiology. Nat. Methods 16, 969-977, 2019.

４．総

3） Scarcelli G, Yun SH. Confocal Brillouin microscopy括for three-dimensional mechanical imaging. Nat.

本研究課題は，皮膚の力学特性を調査するための新規な

Photonics 2, 39-43, 2008.

光学顕微鏡の開発に関する研究内容である．これまで，皮4） Miura K, Yamashita K. Evaluation of aging, diabetes

膚の力学特性を測定する手法のほとんどは皮膚表面のみ

mellitus, and skin wounds by scanning acoustic（非 3 次元）の情報かつ低空間分解能でのマクロな測定でmicroscopy with protease digestion. Pathobiol. Aging

あったことから，老化皮膚の力学特性変化に関する知見はAge Relat. Dis. 6, 1516072, 2018.

十分に蓄積されていない．特に，力学特性計測法の空間

5） Achterberg VF, Buscemi L, Diekmann H, Smith-

分解能あるいは画像視野の制限から，光学顕微鏡像で得らClerc J, Schwengler H, Meister JJ, Wenck H, Gallinat

れるような形態学的情報と力学特性とを適切に関連付ける

S, Hinz B. The nano-scale mechanical properties of

ことは困難であった．一方，申請研究では，全光学的手法

the extracellular matrix regulate dermal fibroblastの利用によりサブ µm 〜数 µm 程度の高空間分解能で同一function. J. Invest. Dermatol. 134, 1862-1872, 2014.

視野におけるコラーゲン・エラスチン・弾性率という 3 つ6） Muiznieks LD, Keeley FW. Molecular assembly andのミクロ情報の可視化に成功した．加えて，本手法は非mechanical properties of the extracellular matrix: A

接触，ラベルフリーで分子選択的かつ外力の付与なく力学

fibrous protein perspective. Biochimica et Biophysica

特性が計測でき，さらに原理的には 3 次元空間の計測可能

Acta 1832, 866-875, 2013.

であることから，本研究で得られる知見の新規性は極めて− 135 −

優れた安全性・安定性を有する経皮吸収型イオン液体の創製とコスメトロジー素材への応用
和歌山県立医科大学薬学部薬剤学研究室

福田達也

Ionic liquids (ILs) have attracted attention in the drug delivery fields since ILs achieve solubilization, stabilization,and enhancement of transdermal absorption of a variety of compounds. However, some species of ILs have been reported
to exhibit high toxicity when applied to the skin, which poses a major challenge for application to the cosmetology field.
Hence, development of new ILs with good performance with safety has been required. In this study, we aimed to prepare
new ILs that allows for promotion for transdermal absorption without toxicity. We could prepare ILs by using amine having
polyethylene-glycol moieties and geranic acid as cation and anion, respectively. The ILs achieved solubilization of somepoorly water-soluble compounds, and also enabled efficient delivery of a macromolecule into the skin without skin damage.
These results suggest that these ILs would be applied for cosmetology materials with safety. Also, we could develop ILs
composed of an antioxidative compound, edaravone, in which interaction had been formed between edaravone anion andcation molecules. Through in vitro and in vivo experiments, the edaravone-ILs were shown to exhibit high antioxidative
activity similar to edaravone regardless of forming ILs, suggesting that the ILs have a potential to exhibit antioxidative effectfor beauty and anti-aging. In conclusion, use of ILs should be a safe and useful approach for transdermal drug delivery anddevelopment of new cosmetology materials.

１．緒

イオン電導性などの性質を有すること、また構成成分の組

言

み合わせによりその性質を制御できることから、“第三の皮膚内の水分蒸発を防ぎ、かつ外部からの異物侵入を防液体” として化学、工学、材料科学の分野でもともと広くぐ最大のバリア機能を有する皮膚角質層は、生体の恒常性使用されてきた。初めての ILs に関する報告は、1914 年に維持に必要不可欠な組織部位である一方、香粧品などを適Walden らにより作製された、室温で液体の（融点 13 - 14

用する場合、その有効成分の皮内への輸送はバリア機能に℃）の硝酸エチルアンモニウムであり、100 年以上前の話は阻まれ、十分な効果を得ることができない。これまでにである。医薬領域における ILs の適用は、1990 年代後半か

創薬の分野では、マイクロニードル、超音波、イオント

ら 2000 年代初期から始まり、酵素やタンパク質の熱安定

フォレシスなどの物理的な刺激を利用する手法が提案され性の改善や、抗菌剤、抗がん剤の合成に用いる触媒としてており、低分子化合物のみならず高分子化合物の経皮送達の利用が主であった。その後、難水溶性化合物の可溶化や、が可能となり、その有用性が報告されている

1 - 2）。しかし、

薬物放出システム構築への利用、低分子 / 高分子医薬の経香粧品に適用するにはデバイスを用いずに使用できるとい

皮吸収促進作用、などといった薬物送達システム（DDS）
・った簡便性が必要であり、コストや実用性の観点からも、製剤研究における多くの有益な機能性が報告され、新たな新たな経皮吸収システムの開発が課題と考えられる。

DDS マテリアルとして盛んに研究され始めた。
当研究室ではこれまでに、IL を用いた DDS 研究を展

近年、創薬の研究領域では「イオン液体（Ionic Liquids:ILs）」が新規経皮吸収促進溶媒として注目を集め、世界中開しており、重炭酸コリン（カチオン）およびゲラン酸で研究が盛んに行われている 3）。ILs は、カチオン分子と（アニオン）からなるイオン液体、Choline And Geranate

アニオン分子から構成される 100 ℃以下の融点を有する塩（CAGE）が多くの難水溶性低分子化合物に対して優れたと一般的に定義されており、組み合わせによってはイオン

可溶化能を示し、加えて低分子から高分子化合物（タン結合を保持した状態で室温にて液体で存在できるものもあ

パク質や核酸医薬）を経皮送達できることを報告してき

り、任意の機能性を付与することができる。一般の分子性た。具体的には、CAGE をフラボノイドであるノビレチン

液体（水や有機溶媒）と異なり、難揮発性や高い熱安定性、や Bovine serum albumin（BSA）、インスリンと混合し皮Development of ionic liquids with safety
and stability for transdermal absorption
and their application to cosmetology
materials
Tatsuya Fukuta
Department of Physical Pharmaceutics,
School of Pharmaceutical Sciences,
Wakayama Medical University

膚へ塗布することで高い経皮吸収促進作用を示し、血糖降
下作用を有するノビレチンやインスリンを経皮送達した場
合には、一過的な作用を示す皮下注射と比較して持続的な作用を得られることを見出してきた 4 - 5）。また、糖鎖からシアル酸を脱離させる酵素シアリダーゼを、CAGE を利用
して老化促進モデルマウスの真皮に送達したところ、皮膚のエラスチン量が増加し、老化で失われた皮膚の弾力を回− 136 −

優れた安全性・安定性を有する経皮吸収型イオン液体の創製とコスメトロジー素材への応用

復できることが示唆される結果を得た 6）。これらのことか

60 ℃にて 48 時間真空乾燥させた。エダラボン IL の形成

ら、医薬領域だけでなく、コスメトロジー領域においても、を目視、NMR およびフーリエ変換赤外分光法（FT-IR）に

ILs の応用展開が強く期待されている。

て評価した。

一方で、ILs の種類によっては、皮膚に適用した際に高域への応用を考える際には大きな課題となる 7）。先述した

2 . 2．PEG モチーフを有する IL による高分子医薬の
皮内送達

CAGE は、それ自身がバイオフィルム除去能や中和活性に

2 , 1 . に従って作製した PEG モチーフを有する IL を、より幅広い抗菌活性を示すことが明らかとなっており、そFAM 標 識 NF-κB デ コ イ オ リ ゴ DNA と 混 合 し、HOS :のメカニズムとして CAGE の構成成分であるコリンが負HR- 1 ヘアレスマウスの背部皮膚へ塗布した。一定時間後、に帯電した菌脂質膜 LPS domain に作用し、静電的相互作

IL を塗布した部分の皮膚を回収し、OCT コンパウンド中用によるイオン複合体を形成すること、また膜に埋め込まで凍結固化させたものをクライオスタットにより凍結切片

れたコリンの安定化の際に、ゲラン酸が脂質膜中にスパイとした。得られた切片中の核酸由来の蛍光を蛍光顕微鏡にクされ、それにより膜構造が破壊されることが報告されてて観察した。

い毒性を示すものも報告されており、コスメトロジー領

8）いる 。一方、皮膚などの正常細胞の脂質二重膜には構造
上ゲラン酸がスパイクされにくく、菌体に比べて正常細胞への毒性は低いとされているものの、コスメトロジー領域への応用に向けた新たな ILs の開発が期待される。

2 . 3．抗酸化物質を構成成分とする IL の物性評価
化合物の IL 化は水への溶解性を向上させることが報告されている。そこで、エダラボン、および２．１. で作製

そこで本研究では、コスメトロジー素材として応用可能できたエダラボン IL を過剰量秤量し、水と混合、室温でな、優れた安全性・安定性を有する経皮吸収型 ILs の創製

24 時間反応させた。得られたサンプルを遠心分離（1 , 000を目的として、①皮膚への刺激性や毒性がほとんど認めら

g, 10 min）し、上清中のエダラボン濃度を HPLC にて評価れないことから化粧品成分として広く使用されるポリエチ

した。また、室温におけるエダラボン IL の粘度を、粘度

レングリコール（PEG）を骨格として有する IL、②シミの計 MicroVISC（Rheosense, San Ramon, CA, USA）を用い形成に関与する活性酸素の除去作用をもつ抗酸化剤を成分て評価した。また、エダラボン IL の融点を示差走査熱量とする IL 9）、を開発したため、報告させていただく。

計（DSC）にて測定した（Hitachi DSC 7000 X instrument;

2．方Hitachi High-Tech Science Corporation, Tokyo, Japan）。

法

また、エダラボン IL を水中に分散させた後、得られた

2 . 1．イオン液体の調製

懸濁液中におけるエダラボン IL の粒子径、表面電荷をアミノ基、および PEG を骨格として有する３種の化合物をカチオンとして、ゲラン酸をアニオンとして任意のモ

Zetasizer Pro（Malvern Instruments, Worcestershire,
UK）を用いて評価した。

ル比で混合し、30 分室温で撹拌混合させた。その後、60℃で 30 分間エバポレーションに供し、60 ℃で 48 時間、減

2 . 4．抗酸化物質を構成成分とする IL の抗酸化活性

圧下にて真空乾燥させた。IL の形成を 60 ℃および室温に評価戻したのちに目視で観察するとともに、Nuclear Magnetic

エ ダ ラ ボ ン お よ び エ ダ ラ ボ ン IL の 抗 酸 化 活 性 を、Resonance（MNR）にて確認した（論文投稿準備中により2 , 2 -diphenyl- 1 -phycrylhydrazyl（DPPH）ラジカルアッセ

詳細は割愛させていただく）。

イを用いて in vitro にて評価した。具体的には、96 -well プ

抗酸化剤を成分とする IL の調製時には、ラジカルスカ

レート中に最終濃度として DPPH が 50 µM、エダラボンおベンジャーとして脳梗塞急性期や筋委縮性側索硬化症の治

よびエダラボン IL が 0、10、20、40 µM となるように混合療薬として認可されているエダラボンを用い、薬物自身をした。そして、DPPH および各サンプルを 20 分間反応さカチオンあるいはアニオンとして構成された IL、すなわ

せた後の、DPPH ラジカルの吸光度（λ= 540 nm）をマイク

ち Active Pharmaceutical Ingredient（API）-IL の作製を

ロプレートリーダーにて測定した。各サンプルの抗酸化活行った。エダラボンをアニオンとして、またカチオンとし性は、コントロール群（エダラボン 0 µM）と比較した際のて過去に API-IL のカチオン成分として使用された実績の

DPPH ラジカルの消去率を、得られた吸光度を基に算出すある重炭酸コリン , 1 - デシル - 3 - メチルイミダゾリウムク

ることで評価した。また、エダラボンを IL 化することによロライド，1 - ブチル - 1 - メチルピロリジニウムクロライ

り、in vivo における抗酸化活性が損なわれていないことをド，テトラブチルホスホニウムクロライドの 4 種を選択し確認すべく、エダラボンの適応疾患の一つである脳梗塞のた。各カチオンとエダラボンを 1 : 1（モル比）で室温にて 1

モデル動物として頻用される、transient middle cerebral

時間撹拌混合後、溶媒をエバポレーターにより留去した後、

artery occlusion（t-MCAO）ラットを用いて評価した 10）。

− 137 −

コスメトロジー研究報告 Vol. 32, 2024

3．結

イミダゾリウムクロライドで作製した IL は 60 ℃では液体

果であったものの、室温では固体となってしまうこと、また

3 . 1．PEG モチーフを有する IL の作製と高分子医薬の皮内送達

た IL は水に懸濁した際に容易に析出した。テトラブチル

1 - ブチル - 1 - メチルピロリジニウムクロライドで作製しこれまでに当研究室にて用いていた CAGE のアニオン

ホスホニウムをカチオンとして作製した IL は室温におい成分であるゲラン酸をアニオンとし、PEG モチーフを有て液体であり、かつ水中で析出しなかったことから、今後するアミンをカチオンとして IL の作製を行った。PEG アの経皮製剤としての取り扱いやすさの観点から、テトラブ

ミンについては、異なる末端基（メトキシ基、ヒドロキシチルホスホニウムをカチオンとし作製した IL を“エダラボ基等）および PEG 鎖長（分子量）の分子種をいくつか選定し、ン IL” とし、以降の検討で使用した。エダラボン IL の水へ

異なるアニオン：カチオン比率で IL を調製した。その結果、の飽和溶解度を HPLC にて評価したところ、エダラボンの室温で固体のものも一部得られたが、処方最適化により室飽和溶解度が 1 . 96 ± 0 . 05 mg/mL であったのに対し、エ

温で液体の ILs を見出した。これら PEG アミン骨格を有す

ダラボン IL は 3 . 47 ± 0 . 35 mg/mL（エダラボンとして）でる ILs（PEG-ILs）は、難水溶性薬物の可溶化を可能とするあり、約 1 . 8 倍に増加した。さらに、エダラボン粉末は水CAGE と同様に高い薬物溶解性を示した。さらに、ある種に溶けにくく長時間の撹拌混合を必要とする一方で、エダの PEG-IL は、蛍光標識オリゴ核酸と混合してマウス背部

ラボン IL は水中にて約 10 秒間撹拌混合するのみで速やか皮膚へ塗布した際に、高い皮膚吸収促進効果を示すとともに溶解した。また、エダラボン IL の粘度および融点をそに、皮膚刺激性を示さないことが明らかとなった。PEG-

れぞれ測定したところ、粘度は 7753 . 7 ± 61 . 3 mPa・S（20 . 7

ILs の物性評価として、中間水に着目し検討を行った。そ

℃において）、融点は−41 . 3 ℃であった。IL を水に懸濁の結果、CAGE では水と混合することでゲル構造を示し、した際に、IL 自身でナノ粒子を形成し、それが IL の皮膚

さらに水を添加すると相分離を起こすが、ある種の PEG-や粘膜の透過促進に有効に働くことが示唆されている 11）。

ILs においては、体積比として 90 % まで水を添加した場合

そこで、エダラボン IL を水に懸濁させた際の粒子径およでも均一な溶液を維持し、水の添加による顕著な溶解度低び ζ 電位を測定したところ、粒子径が 199 . 2 ± 68 . 0 nm、ζ下も認められなかった。DSC 測定から中間水の存在が示

電位が−26 . 6 ± 1 . 2 mV と、負電荷のナノ粒子を形成して唆されており、これにより高い水分含量においても相分離いることが明らかとなった。

せず、ILs の形態を維持していた要因であると考察される。

次に、エダラボンを IL 化したことによる抗酸化活性へ

以上より、PEG アミンを用いて作製した新規 ILs は高分子の影響を in vitro および in vivo において評価した。DPPH

医薬の皮膚吸収促進を可能とするとともに、高い安全性を

ラジカルアッセイによってラジカル捕捉活性を評価した結有する ILs であることが示唆された（論文投稿準備中）。

果、エダラボン IL は濃度依存的な抗酸化活性を示し、またその活性はエダラボン原薬と同程度であった（図 2）。こ3 . 2．エダラボン IL の物性・機能性評価のことから、IL 化によってエダラボンの抗酸化活性が変3 . 1 . の検討と並行して、抗酸化活性を有し、美容や炎化しないことが示唆された。さらに、in vivo における抗症性皮膚疾患への応用が可能な ILs の作製に着手した。抗酸化活性を評価するため、エダラボンの適応疾患である脳酸化剤として、高いラジカル捕捉能により脳梗塞や筋萎縮

梗塞のモデルラットに対してエダラボン IL を尾静脈内投性側索硬化症の治療薬として使用されているエダラボンを与した結果、エダラボン IL はエダラボン溶液と同程度のアニオンとして使用した。エダラボンと混合するカチオン

脳細胞死の抑制と運動機能不全の改善を示し、in vivo にとして、過去に API-ILs のカチオン成分として使用された

おいてもエダラボン原薬と同様に高い抗酸化活性を発揮す

実績のある重炭酸コリン、1 - デシル - 3 - メチルイミダゾ

ることが明らかとなった 9）。

リウムクロライド、1 - ブチル - 1 - メチルピロリジニウム

4．考

クロライド、テトラブチルホスホニウムクロライドの 4 種察を選択した。各カチオンとエダラボンを 1 : 1（モル比）でILs は難水溶性化合物の可溶化や、低分子・高分子医薬

室温にて 1 時間撹拌混合後、溶媒をエバポレーターによりの経皮吸収促進を可能とすることから、医薬領域において留去した後、60 ℃にて 48 時間真空乾燥させることで、エ

経皮薬物送達を実現する技術として近年盛んに研究が行わ

ダラボン IL の形成を評価した結果、重炭酸コリンを用いれている。一方で、ILs の種類によっては皮膚に適用した

た場合では析出し IL が形成されなかったが，他の 3 つの際に高い毒性を示すものも知られており、コスメトロジー

カチオンを用いた場合では IL の形成が目視において確認

領域への応用を考えた際には、化合物の経皮吸収促進作用

でき（図 1）、NMR や FT-IR によりカチオン・アニオン間を有し、かつ高い安全性を有する ILs の開発が望まれていの相互作用を観察できた。一方で、1 - デシル - 3 - メチルる。そこで本研究では、皮膚への刺激性や毒性がほとんど− 138 −

優れた安全性・安定性を有する経皮吸収型イオン液体の創製とコスメトロジー素材への応用

図1

エダラボンイオン液体の材料（A-E）と 25 ℃および 60 ℃における各イオン液体の様子

図２

DPPH ラジカルアッセイによるエダラボンおよびエダラボン IL の抗酸化活性評価

認められず、化粧品成分として広く使用される PEG、お液体の ILs をいくつか見出すとともに、CAGE と同様に高よびシミ予防等により美容へ応用できる可能性を有する抗い薬物溶解性を示すことが明らかとなった。さらに、モデ

酸化剤としてエダラボンに着目し、研究を実施した。

ル高分子として蛍光標識オリゴ核酸と PEG-IL をマウス皮

PEG アミン骨格を有する化合物をカチオン分子として膚へ塗布したところ、皮膚へ顕著な傷害を示すことなく核いくつか選定し、経皮 DDS の ILs として多くの実績・報告

酸を皮内へ送達できている様子が観察された。高分子医薬のある CAGE のアニオン成分であるゲラン酸と反応させである核酸の皮内送達が可能であったことから、多くの化ることで ILs の作製を行った。処方最適化の結果、室温で粧品成分の経皮吸収促進剤として本 PEG-IL が応用可能で− 139 −

コスメトロジー研究報告 Vol. 32, 2024あることが期待される。一方で、本 PEG-IL による経皮吸e2004819（2021）．

収促進の詳細なメカニズムや、頻回投与時の安全性などが4） Banerjee A., Ibsen K., Iwao Y., Zakrewsky M.,

未だ明らかでないため、今後更なる検討が必要である。

Mitragotri S. Transdermal protein delivery using

抗酸化剤は、シミ予防やアンチエイジング効果を有することから、コスメトロジーの素材として注目されていcholine and geranate（CAGE）deep eutectic solvent.
Adv. Healthc. Mater., 6, 1601411（2017）．

る。本研究では、高い抗酸化活性を有するエダラボンに

5） Hattori T., Tagawa H., Inai M., Kan T., Kimura S.,

着目し、いくつかのカチオンと反応させることで、薬物

Itai S., Mitragotri S., Iwao Y. Transdermal delivery of（API：Active Pharmaceutical Ingredient）自身を IL 化さ

nobiletin using ionic liquids. Sci. Rep., 9, 20191（2019）．

せた「API-IL」の開発に成功した。さらに、エダラボンは

6） Minami A., Fujita Y., Goto J., Iuchi A., Fujita K.,

IL 化させた場合においても高い抗酸化活性を維持していMikami Y., Shiratori M., Ishii A., Mitragotri S., Iwao Y.,

ることが in vitro、in vivo の検討から示された。このこと

Kanazawa H., Kurebayashi Y., Takahashi T., Otsubo T.,から、皮膚に適用した場合においても高い抗酸化活性を発Ikeda K., Suzuki T. Enhancement of elastin expression

揮することが期待される。今後、メラニン保有ヘアレスマ

by transdermal administration of sialidase isozyme

ウスを用いたシミ予防に関する検討や、酸化ストレスが病

Neu2. Sci. Rep., 11, 3302（2021）．

態進行に関与するアトピー性皮膚炎や乾癬のモデル動物に

7） Uddin S., Islam MR., Moshikur RM., Wakabayashi R.,

エダラボン IL を応用することで、皮膚の健康を維持する

Kamiya N., Moniruzzaman M., Goto M. Transdermal

コスメトロジー素材としてエダラボン IL が応用可能であdelivery of antigenic protein using ionic liquid-based

るか明らかとしていきたい。

nanocarriers for tumor immunotherapy. ACS Appl.

本検討により、皮膚への刺激性を示すことなく高い経皮

Bio. Mater., 5, 2586-2597（2022）．

吸収促進作用を示す新規 IL の開発、および高い抗酸化作

8） Ibsen KN, Ma H., Banerjee A., Tanner EEL., Nangia

用を有する IL を見出すことができた。今後、これら ILs を

S., Mitragotri S. Mechanism of antibacterial activity of

皮膚へ適用した際の皮膚への影響や、安全性に関する知見

choline-based ionic liquids（CAGE）．ACS Biomater.

を蓄積することで、コスメトロジー素材としての有用性をSci. Eng., 4, 2370-2379（2018）.
9） Fukuta T., Ikeda-Imafuku M., Iwao Y. Development

実証したいと考えている。

of edaravone ionic liquids and their application for the（引用文献）

treatment of cerebral ischemia/reperfusion injury. Mol.

1） Sun T., Dasgupta A., Zhao Z., Nurunnabi M.,

Pharm., 20, 3115-3126（2023）．

Mitragotri S. Physical triggering strategies for drug10）Yoneda S., Fukuta T., Ozono M., Kogure K.

delivery. Adv. Drug. Deliv. Rev., 158, 36-62（2020）．

Enhancement of cerebroprotective effects of lipid

2） Fukuta T., Oshima Y., Michiue K., Tanaka D., Kogure

nanoparticles encapsulating FK 5 0 6 on cerebral

K. Non-invasive delivery of biological macromolecularischemia/reperfusion injury by particle size regulation.

drugs into the skin by iontophoresis and its application

Biochem. Biophys. Res. Commun., 611 , 53 - 59（2022）．

to psoriasis treatment. J. Control. Release, 323, 323-332

11）Shi Y., Zhao Z., Gao Y., Pan DC., Salinas AK.,（2020）．

Tanner EEL., Guo J., Mitragotri S. Oral delivery of3） Curreri AM., Mitragotri S., Tanner EEL. Recent

sorafenib through spontaneous formation of ionic liquidadvanced in ionic liquids in biomedicine. Adv. Sci., 8,

nanocomplexes. J. Control. Release, 322, 602-609（2020）．

− 140 −

角質層バリア形成および金属アレルギー発症におけるスプラバシンの機能解明
浜松医科大学皮膚科学講座

本田哲也

Suprabasin (SBSN) is a secreted protein and a substrate for transglutaminase 2 and 3 activities. In the skin epidermis,
SBSN is primarily expressed in the granular layer in both mice and humans. According to mouse studies, SBSN is suggested
to play a role in the formation of the corneal barrier. Furthermore, Sbsn-deficient mice show increased allergic responses tonickel, indicating that SBSN plays protective roles in the establishment of metal allergy. However, the exact involvementand detailed mechanisms in humans remain largely unclear. To address these issues, we measured the amount of SBSN in
the blood of nickel allergy patients. We also examined the involvement of SBSN in the skin corneal layer using a 3D-humanskin equivalent model. The results indicate that SBSN concentration in the blood was significantly lower in nickel allergy
patients than in non-nickel allergy patients. Knockdown of SBSN led to impaired corneal layer formation. Furthermore,
SBSN knockdown keratinocytes showed increased IL-1beta production. These findings suggest that SBSN plays aphysiological role in the formation of the skin corneal barrier and the development of nickel allergy.

１．緒言

スプラバシンは、皮膚や上部消化管（口腔粘膜・食道）などの重層扁平上皮にて発現が認められる分泌タンパク質の一種である。皮膚では、顆粒層〜角質層に主に発現が認められる（図 1）。従来、その機能については、消化管領域の悪性腫瘍に関する解析が少数行われている程度で、皮膚での生理的機能はほとんど解明されていなかった。
我々の研究室では、アトピー性皮膚炎患者の皮膚角質層のプロテオーム解析から、スプラバシンがアトピー性皮膚炎病変部で有意に低下していることを世界に先駆けて発見

図1

1）した （図 2）
。そして、アトピー性皮膚炎の中でも、金属

皮膚スプラバシン

図 2 皮膚でのスプラバシンの発現

アレルギーと関連の深い“内因性アトピー性皮膚炎” において、血中スプラバシン濃度が低く、血中ニッケル濃度が高いことを見出した

2 , 3）。これらの知見を元に、我々はス-/-

プラバシンノックアウトマウス（Sbsn

マウス）を作成し、皮膚角質層バリア形成および金属（ニッケル）アレルギー-/-発症におけるスプラバシンの機能解明を行った。Sbsn マッケルへの免疫寛容が誘導されず、ニッケルに対する接触皮膚炎が増強されていた 4）。以上の結果より、スプラバシ
ンは皮膚角質層バリア形成および金属アレルギー病態制御に関わっている可能性が強く示唆された。しかしその詳細なメカニズム、人での妥当性は不明である。

ウスでは、胎児期において角質層バリア機能低下が認めら以上の背景から、本研究では、「皮膚角質層バリア形成れた。出生後は、顆粒層における顆粒の低形成、角質層のおよび金属アレルギー発症におけるスプラバシンの機能解脆弱性が認められた。ニッケルに対する接触皮膚炎のマウ明」を目的とした。化粧品を安全に使用する上で、皮膚角-/-スモデルを作成し、Sbsn マウスにて検討を行ったところ、質層バリア形成機序、接触アレルギー反応発症機序理解は

Sbsn-/- マウスは予想に反し野生型マウスに比して炎症反極めて重要な課題である。上述のようにスプラバシンは角応が低下していた。ところが、経口ニッケル負荷状態では

質層バリア、接触アレルギーの両者の制御に深く関わって

-/-

Sbsn

マウスの血中ニッケル濃度は有意に高く、またニいる可能性があり、スプラバシンの観点から解析を進める
ことで、角質層バリア形成とアレルギー病態を繋ぐ新たなメカニズム解明を目指す。

Functions of suprabasin in the formation of skin corneal barrier and development of metal allergy

2．方法

Tetsuya Honda

2 . 1．

Department of Dermatology, Hamamatsu University School of Medicineーの中でも特にニッケルアレルギーとの関係が深い可能性

これまでの研究結果から、スプラバシンは金属アレルギ− 141 −

コスメトロジー研究報告 Vol. 32, 2024

また、接触皮膚炎では種々の程度で IFN-gamma や IL-が考えられた。その基礎データを取得するために、ニッケ
ルアレルギー患者における血清スプラバシン濃度を定量し、17A、IL-4/IL-13 などのサイトカインの関与が報告されてニッケルアレルギー、非アレルギー患者とで比較を行っいる。そのため、ヒト培養表皮角化細胞を用いてスプラた。浜松医科大学皮膚科に通院中で金属アレルギー疑いのバシンのノックダウンを shRNA にて行い、ニッケル刺激、ためパッチテストを施行した患者 31 名を対象とした。そ

各種サイトカイン刺激による IL- 1 beta 産生を ELISA で測のうち 10 名は特に明らかな皮膚症状を発症していなかっ定した。サイトカインは 50 μg/mL、ニッケルは 1 . 5 mM

たが、8 名は手湿疹、6 名は慢性湿疹、3 名が掌蹠膿疱症、で 48 時間刺激した。

2 名が扁平苔癬、1 名が環状紅斑、1 名が円形脱毛症を発3．結症していた。内因性アトピー性皮膚炎患者は試験対象から除外した。パッチテストはパッチテストパネル（佐藤製薬果3 . 1．

株式会社）、5 % nickel sulfate（鳥居薬品工業株式会社）をパッチテスト施行 31 名のうち、10 名がニッケルに陽性用いて施行した。パッチテストの判定は ICDRG 基準に基であった。1 名はコバルトに陽性、３名がクロムに陽性、づき、貼付 3 日後、7 日後に行った。採血はパッチテスト

5 名が金に陽性であった。金属パッチテストに陰性の患者前に施行し血清を採取し冷凍庫に保存した。血清スプラは 17 名であった。ニッケル陽性患者（10 名）と金属パッバシンの定量は、ELISA を用いて測定した（Cloud-Clone,

チテスト陰性患者（17 名）とで血清スプラバシン濃度を比SEH 197 Hu）以上の研究は浜松医科大学倫理委員会の承認較したところ、ニッケル陽性患者では金属パッチテスト陰のもと行われた（研究番号：20 - 138）。

性患者に比べ有意に低下していた 5）（P= 0 . 032）
（図 3）
。両群において、性別、年齢、血清 IgE に有意差は認めなかっ2 . 2．

た 5）（表１）。

後述のように、ニッケルアレルギー陽性の患者ではスプラバシンの血中濃度はニッケルアレルギー陰性（非金属ア3 . 2．

レルギー患者）患者より低値であることが判明した。この

血中のニッケル濃度はニッケルアレルギー陽性患者のほ結果は、スプラバシンの発現が低いために皮膚や粘膜のバ

うが、金属アレルギー陰性患者より低かった（図 4）。他のリア機能が低下し、ニッケル吸収が亢進している可能性を金属（クロム、コバルト、金）の血中濃度は両群で差を認示唆する。それを検証するため、ニッケルアレルギー陽めなかった。

性、金属アレルギー陰性患者血清中のニッケル濃度を定量 し た（inductively coupled plasma mass spectrometry,
Mitsubishi Chemical Analytech, Tokyo, Japan）。

2 . 3．
皮膚角層バリア形成に関わるスプラバシンの機能を解析するため、ヒト３次元培養皮膚を用いてスプラバシンのshRNA によるノックダウンを行った。その後３次元培養
皮膚の HE 染色、免疫組織学的解析と、皮膚バリア機能関
連分子の RT-PCR 解析を行った。

2 . 4．
金属アレルギーなど接触皮膚炎の反応にはインフラマ
ソームの活性化が重要であることが報告されている。IL1 beta はインフラマソーム活性化の代表的な指標である。

表1

図3

患者背景

− 142 −

血中スプラバシン濃度

角質層バリア形成および金属アレルギー発症におけるスプラバシンの機能解明

3 . 3．

下において、スプラバシンのノックダウン群において IL-

スプラバシンのノックダウンにより、表皮全体の厚さ、

1 beta 産生がより高くなる傾向が認められた。

角質層の厚さはコントロールに比べ低下した（図 5 A）
。顆

4．考

粒層も低下していた（図 5 B）
。またフィラグリンやロリク
リンなどの分化マーカーはスプラバシンノックダウンによ察

従来、内因性アトピー性皮膚炎患者は金属アレルギーを多く伴い、また血清スプラバシンが低下していることが報り低下していた（図 5 C, D）。

告されていたが、その低下がアトピー性皮膚炎に伴ったも

3 . 4．

のなのか、金属アレルギーに伴ったものかどうかは明らか

IL- 4 /IL- 13 刺激および IL- 17 A 刺激下において、IL-ではなかった。今回の結果は、症例数は少ないものの、金

1 beta 産生が誘導される傾向が認められた。さらに同条件

属アレルギー自体が血清スプラバシン低下と関連している

図4

血中ニッケル濃度

図6

培養表皮角化細胞からの IL-1beta 産生

図 5 （A）三次元培養皮膚 HE 染色と表皮・角層厚定量 （B）HE 染色 （C）各種分化マーカーの RT-PCRと（D）免疫染色− 143 −

コスメトロジー研究報告 Vol. 32, 2024

ことを強く示唆するものと考えられた。この理由は現時点され、また IL- 1 beta 産生が亢進している結果からは、スでは明らかではないが、スプラバシンは皮膚や腸管で発現

プラバシンの生理的役割として、表皮角化細胞の分化促進、していることから、金属アレルギー患者では皮膚や腸管でIL- 1 beta 産生抑制を担っている可能性が示唆された。このスプラバシン発現が低下しバリア機能が障害され、金属のメカニズムが破綻すると、ニッケルアレルギーが成立しに感作されやすくなった可能性を考えた。

やすくなる可能性がある。今後はさらにそれらの詳細な分

一方で、血中のニッケル濃度は予想に反し、ニッケルア

子メカニズムを解析する必要があるが、表皮におけるスプ

レルギー陽性群で低下していた。この原因は不明であるが、ラバシンの補充は角層バリア機能維持、金属アレルギー感

今回測定したニッケル濃度は通常の 10 倍以上の値が検出

作抑制につながる可能性が考えられた。

されており、何らかの理由によりサンプルにニッケルがコ
ンタミネーションしていた可能性を考えている。そのため現時点ではニッケル濃度について結論は出せず、今後の検討課題である。

（Reference）
1） Sakabe, J. et al. Proteome analysis of stratum
corneum from atopic dermatitis patients by hybrid

角層バリア形成におけるスプラバシンの機能であるが、スプラバシンのノックダウンにより表皮の分化マーカーは

quadrupole-orbitrap mass spectrometer. J Allergy Clin
Immunol 134, 957-960. e958（2014）．

著明に低下し、組織学的にも顆粒層の消失や角層の形成不2） Aoshima, M. et al. Decreased expression of

全など、角層バリア形成不全が認められた。あくまで人工

suprabasin induces aberrant differentiation and的な系であるが、スプラバシンが表皮の分化促進、角層バ

apoptosis of epidermal keratinocytes: Possible role for

リア形成促進に関わっている可能性が示唆される。さらに、

atopic dermatitis. J Dermatol Sci 95, 107-112（2019）．

スプラバシンノックダウンにともない、IL- 1 beta の発現

3） Yamaguchi, H., Hirasawa, N., Asakawa, S., Okita, K.

は高くなる傾向が認められた。スプラバシンが低下するこ& Tokura, Y. Intrinsic atopic dermatitis shows highとで IL- 1 beta 発現が亢進すれば、金属アレルギーによる

serum nickel concentration. Allergol Int 6 4, 2 8 2-2 8 4

感作、惹起反応が亢進することが予想される。ニッケルア（2015）．

レルギー患者では表皮のスプラバシンが低下し、結果とし

4） Nakazawa, S. et al. Suprabasin-null mice retainてニッケルへの感作や惹起反応が促進している可能性が示

skin barrier function and show high contact

唆される。

hypersensitivity to nickel upon oral nickel loading. Sci

5．総

Rep 10, 14559（2020）．

括5） Nakazawa, S. et al. Decreased serum level of

血中スプラバシンの低下とニッケルアレルギー発症の関係が示唆された。また表皮におけるスプラバシンのノック

suprabasin in patients with nickel allergy. J Dermatol
49, e189-e190（2022）．

ダウンにより表皮角化細胞の分化、角層バリア形成が障害− 144 −

皮膚角化細胞の老化を防ぐ脂質分子種の網羅的探索とその分子機構
慶應義塾大学薬学部

前川

大志

Skin is exposed to a variety of DNA damage-inducible stimulations such as chemicals and ultraviolet rays. The
accumulation of DNA damages causes cell senescence of keratinocytes, which causes solar keratosis and melanoma. Thosediseases not only threaten the life of patients itself but also decrease the quality of life of the patients. Thus, it is importantto uncover molecular mechanisms and signatures of keratinocyte senescence. We have previously found that knockdown of
SPOP, a substrate recognition receptor for cullin-3 (CUL3) ubiquitin ligase, in non-cancerous human keratinocyte-derived
HaCaT cells exhibited cell senescence phenotypes (e.g. upregulation of p21 mRNA) as well as dysregulation of intracellularcholesterol distributions. These results suggest the relationships between cell senescence and lipid metabolisms controlled by
the CUL3/SPOP ubiquitin ligase. In this study, we aim to characterize SPOP-knockdown HaCaT cells from the standpointof cell cycle and to measure lipid molecular species in SPOP-knockdown HaCaT cells using untargeted lipidomics by the
combination of LC-MS/MS9030 and MS-DIAL 4. We showed that SPOP knockdown drastically inhibited the translationof CDC6 and CDT1, which is essential for DNA replication licensing, leading to the upregulation of p21 mRNA and G1/
S arrest (Sanada, Maekawa et al., BBRC. 2023). Our untargeted lipidomics revealed that neutral lipids were decreased in
SPOP-knockdown HaCaT cells. Our results suggest a decrease of neutral lipids as a lipid signature of G1/S arrest HaCaT
cells that mimic keratinocyte senescence.

１．緒

domain containing protein（BTBP）遺伝子がアノテーショ

言

ンされている 1）。各 BTBP が異なる基質タンパク質と結合

皮膚は我々の内部と外界を隔てる一番外側に存在する組

し、その後に修飾されるユビキチン鎖のパターン（ユビキ

織であり、人体最大の組織とも言える。日常生活において、

チンコード）やユビキチン化基質タンパク質の運命（分解

衣類で覆われていない皮膚の領域は恒常的に外界からのや新規機能付加）も多様であることから、CUL 3 /BTBP の

多様な刺激に晒されており、化学物質や紫外線などは皮膚

軸は極めて多岐にわたる生理機能を発揮できる。我々は今組織、特にケラチノサイトの DNA 損傷を引き起こす。こまでに、幾つかの BTBP に関して、機能的な基質タンパクの DNA 損傷の蓄積はケラチノサイトの加齢依存的な細胞質を同定し、それぞれの軸の血管内皮細胞、各種癌細胞に老化に繋がり、日光角化症などの原因となる。日光角化症

おける機能を解明してきた（図 1）。

は皮膚癌の発症誘発だけでなく、シミやシワの主因となり、SPOP（speckle-type POZ protein）は、BTBP の一つで患者の容姿への影響（生活の質の低下）が大きく懸念されあり前立腺癌や子宮体癌などにおいて基質結合領域に非常る。従って、ケラチノサイトの細胞老化の分子機構やそのに多くのアミノ酸変異が同定されている極めて重要な癌関

分子マーカーを同定することができれば、当該分子基盤に連タンパク質であり、その腫瘍増殖における機能解析が進対する介入方法の開発に繋がり、将来的には皮膚の老化進んでいる 2）。一方で、ケラチノサイトに代表される癌化し行抑制剤の開発に資する。即ち、皮膚癌などの疾患予防、ていない細胞における機能は殆ど不明なままである。我々

容姿維持に伴う生活の質の向上のために、老化進行抑制剤

は今までに、SPOP をヒト不死化ケラチノサイト HaCaTの開発標的となるケラチノサイトの細胞老化の新しい分子

cells において発現抑制すると細胞増殖が著しく阻害され、機構の導出が必要である。

p 21 の mRNA レベルが増加することを明らかにしている。

Cullin- 3（CUL 3）ユビキチンリガーゼは、基質認識受容この表現型は細胞老化の表現型に酷似しており、SPOP 発

体を介して標的基質タンパク質をユビキチン化する E 3 複

現抑制 HaCaT cells が老化したケラチノサイトをミミック合体である。CUL 3 ユビキチンリガーゼの基質認識受容体

していると示唆される。また興味深いことに、SPOP 発現

は BTB domain を有しており、ヒトには 183 種類の BTB

抑制 HaCaT cells における細胞内生体膜コレステロール局
在を D 4 H プローブ 3）により観察した結果、その局在や蛍光強度の減少を見出した（前川 , 未発表）
。D 4 H の生体膜

Comprehensive screen of lipid species
that prevent keratinocyte cell senescence
Masashi Maekawa
Department of Pharmacy, Keio University

コレステロールへの結合性はコレステロールの量だけでな
く、周辺の脂質環境により影響を受ける 4）。即ち、SPOP
発現抑制 HaCaT cells ではコレステロールに加え、リン脂
質や中性脂質などの脂質代謝全体が変動している可能性が強く示唆される。以上より、SPOP を介入点とすることで、− 145 −

コスメトロジー研究報告 Vol. 32, 2024

図1

我々が明らかにしてきた CUL 3 /BTBP/ 基質タンパク質軸の多様な生理機能

細胞老化と脂質代謝変動の因果関係を探ることができると3．結着想した。そこで本研究では、1）SPOP 発現抑制 HaCaT
cells の性状を cell cycle の観点から解き明かし、2）SPOP
発現抑制 HaCaT cells の脂質代謝変動をノンターゲットリ
ピドミクスによりノンバイアスに捉えることを目的とした。

2．方果

3 . 1．SPOP は HaCaT cells において DNA 複製
ライセンス因子 CDC 6 と CDT 1 の翻訳を正に制御するSPOP を 発 現 抑 制 し た HaCaT cells の 性 状 の 解 析 を 進

法めた結果、p 21 の mRNA レベルの増加に加えて（図 2 A）、

2 . 1．SPOP 発現抑制 HaCaT cells の性状解析

Edu の新規合成された DNA への取り込みが著しく阻害さ

SPOP に対し、配列の異なる 2 種類の siRNA を RNAimax

れることが分かった（図 2 B）。これらの結果は SPOP のにより、HaCaT cells にそれぞれトランスフェクションし、発現抑制により、p 21 が転写レベルで発現上昇し、G 1 /72 時間後に細胞を定量 PCR、ウェスタンブロット法に供S arrest が 生 じ て い る 可 能 性 を 強 く 示 唆 す る も の で あし、細胞周期や DNA 複製に関与する遺伝子やタンパク質る。次にこの分子機構を調べるため、DNA 合成の初期の量を検討した。DNA 合成能については、チミジンアナ段階に関与する DNA 複製ライセンス因子 CDC 6、CDT 1

ログ（Edu）の取り込みにより評価した。Cdt 1 と Cdc 6 のと、DNA 2 本鎖をほどき、DNA polymerase と DNA との翻訳活性については、シクロヘキシミド（CHX）の pulse-

結合を可能にする MCM complex（MCM 2 - 7）の発現をウ

chase 実験と L-homopropargylglycine（HPG）のクリックェスタンブロット法により調べた。その結果、CDC 6 とケミストリーにより解析した。

CDT 1 のタンパク質が SPOP の発現抑制により顕著に減少
し、MCM complex のタンパク質発現には影響は見られな

2 . 2．ノンターゲットリピドミクス

かった（図 2 C）
。これら分子群の mRNA レベルを調べた

SPOP お よ び、CDC 6、CDT 1 の 下 流 で 代 謝 制 御 を 受

結果、SPOP の発現抑制により有意に減少する遺伝子は存

け る 脂 質 分 子 種 を 網 羅 的 に 捉 え る た め LC/Q-TOFMS

在しなかった。また、CDC 6 や CDT 1 の発現抑制によっ（Shimadzu LC-MS 030）を 用 い た ノ ン タ ー ゲ ッ ト リ ピても、p 21 の mRNA 発現の増加が認められた。以上の結ドミクスを行った。具体的には、配列の異なる 2 種類の果 か ら、SPOP 発 現 抑 制 HaCaT cells で は、DNA 複 製 ラ

SPOP、CDC 6、CDT 1 に対する siRNA を RNAimax により、イセンス因子 CDC 6、CDT 1 の翻訳が阻害されることで、

HaCaT cells にそれぞれトランスフェクションし、72 時間

p 21 の発現が上昇し、G 1 /S arrest が生じ、細胞老化に似

後に細胞を一層抽出後、ノンターゲットリピドミクスに供た表現型を示していることが示唆された。更に、翻訳阻害

5）

5）

した 。データ解析は MS-DIAL 4 software を用いた 。

剤であるシクロヘキシミドを一定時間処理した後、wash− 146 −

皮膚角化細胞の老化を防ぐ脂質分子種の網羅的探索とその分子機構

図 2 SPOP の発現抑制により、p 21 mRNAレベルの上昇（A)、DNA 新輝合成の抑制（B）、CDT 1とCDC 6のタンパク質レベルの減少（C）、翻訳阻害（D、E）が認められる。細胞は全て HaCaT cells。Figures werereproduced from Sanada et al., BBRC. 2023 .

out して、その後のタンパク質の新規合成を調べた結果、動を確認した。以上より、G 1 /S arrest を伴う細胞老化にSPOP の発現抑制により CDC 6 と CDT 1 のタンパク質新規

おいて、細胞内では中性脂質の量が減少することが示唆さ合成が著しく阻害された（図 2 D）
。同様の結果は、クリッれた（大谷 , 前川 , 未発表）
。中性脂質の生合成関連遺伝子

クケミストリーが可能なアミノ酸アナログ HPG でも得らの mRNA レベルには顕著な上昇が見られていなかったこれた（図 2 E）。以上より、SPOP は HaCaT cells において、とから、中性脂質の分解が亢進していると考えられた。

DNA 複製ライセンス因子である CDC 6 と CDT 1 の翻訳を4．考正に制御していることが明らかになった 6）。

察

SPOP は前立腺癌や子宮体癌の患者において、高い頻度

3 . 2．SPOP 発現抑制 HaCaT cells では中性脂質が減少するでアミノ酸変異が見つかってきたことから、癌細胞におG 1 /S arrest を 起 こ し 細 胞 老 化 に 似 た 表 現 型 を 示 す

型 SPOP を発現する非癌細胞である HaCaT cells において、

SPOP 発現抑制 HaCaT cells をノンターゲットリピドミク

SPOP の DNA 複製ライセンス因子の翻訳制御因子としてスに供した結果、ホスファチジルコリン（PC）、ホスファの機能を初めて明らかにした 6）。興味深いことに、CDC 6、

チジルエタノールアミン（PE）、ホスファチジルセリン

CDT 1 の mRNA の 5’ -UTR 領域は非常に短く、且つ G/C（PS）、ホスファチジルイノシトール（PI）に代表される主rich な領域を有する。これらの配列を認識する特異的な翻要リン脂質の量に大きな変化は見られなかった。一方で興訳関連タンパク質が SPOP の標的ユビキチン化基質タンパ

味深いことに、SPOP 発現抑制により、中性脂質の量が減ク質である可能性が考えられる。今後、SPOP 結合タンパ

少していた。SPOP 発現抑制時と同様に、G 1 /S arrest を

ク質の網羅的解析を進めることで、当該ユビキチン化基質誘導する CDC 6、CDT 1 の発現抑制の際にも同様の脂質変タンパク質の同定が期待される。

ける機能解析を中心に展開されてきた。本研究では野生− 147 −

コスメトロジー研究報告 Vol. 32, 2024

SPOP を発現抑制し、細胞老化をミミックした HaCaT

で細胞老化を自在に制御することが期待される。

cells の脂質代謝解析より、G 1 /S arrest により中性脂質の本研究は愛媛大学プロテオサイエンスセンター・細胞増減少を見出した。また、遺伝子発現変動から中性脂質の分殖腫瘍制御部門・東山繁樹先生の研究室に在籍していた際解が進んでいる可能性が示唆された。SPOP などを発現抑に開始した研究です。暖かくも厳しくご指導いただきまし

制しない状態で、強制的に中性脂質の分解を誘導（リパーた同部門の東山繁樹先生、実験サポートをしてくださっ

ゼの強制発現など）することで、G 1 /S arrest や細胞老化た長生真未 先生、SPOP 発現抑制 HaCaT cells の性状解析の表現型が促進するか検証することで、当該脂質代謝と細を共に進めてくれた愛媛大学医学部附属病院 形成外科 眞

胞老化の因果関係に迫ることが可能である。中性脂質が細田紗代子先生、中岡啓喜先生、愛媛大学医学部附属病院

胞老化を防ぐ分子である可能性を今後、更に詳細に検討す

皮膚科 佐山浩二先生、藤澤康弘先生に感謝申し上げます。

ることが必要である。細胞周期が進むプロセスにおいて、

また、ノンターゲットリピドミクス解析は現所属の慶應義各チェックポイントが存在するが、その基準の一つに細胞塾大学薬学部 有田誠先生の研究室で進めたものです。ご内脂質の質と量があり、細胞内脂質変動が細胞周期の状態

指導とご支援をいただきました有田誠先生、実際に実験をや細胞老化を評価できる新たなシグナチュアとなる可能性

進めてくれた大谷航平君、MS-DIAL 4 の解析をご指導頂を秘めている。

きました東京農工大学 津川裕司先生、理化学研究所 内野

5．総春希先生に御礼申し上げます。最後に本研究の推進におい括て多大な援助を賜りました公益財団法人コーセーコスメト

本研究により、ケラチノサイトの細胞老化をミミック

ロジー研究財団の関係者の皆様に厚く御礼申し上げます。

した G 1 /S arrest HaCaT cells の脂質シグナチュアとして中性脂質の減少を明らかにした。今後は、SPOP の下流でユビキチン化を受け、中性脂質の代謝を担う責任基質タンパク質を同定する必要がある。更に当該基質タンパク（引用文献）
1） Petroski and Deshaies., Nat. Rev. Mol. Cell Biol. 6,9-20（2005）．

質に介入した際の細胞老化への影響を調べる必要もある。

2） Zhang et al., Cancer Res. 83（4）, 489-499（2023）．

HaCaT cells は不死化された細胞であるので、今後はより

3） Maekawa and Fairn. J. Cell Sci. 128（7）, 1422-1433

生理的な細胞老化と脂質代謝の関連を調べる。具体的には、（2015）．

初代培養系ケラチノサイトを継代老化させて、時間依存的

4） Ercan et al., EMBO J. 40（6）, e106524（2021）．

な老化に伴う脂質代謝をノンターゲット解析によって調べ、

5） Tsugawa et al., Nat. Biotechnol. 38（19）, 1159-1163

本研究で得られた脂質代謝変動と比較し、細胞老化と密接（2020）．

に関連する脂質代謝を同定する。近年、高度不飽和脂肪酸

6） Sanada et al., Biochem. Biophys. Res. Commun. 651,が酸化されたオキシリピンの一種に細胞老化を促進させる機能が報告されている

7 , 8）。今後、細胞老化に伴い変動する脂質代謝変動の全貌をノンターゲットリピドミクスによ30-38（2023）．
7） Wiley et al., Cell Metab. 33（6）, 1124-1136（2021）．
8） Liu et al., Cell Metab. 35（4）, 667-684（2023）．

り高深度で計測し、明らかにし、当該経路に介入すること− 148 −

転写因子 Nrf3 を標的としたシミ予防研究へのHIV-1 プロテアーゼ阻害剤リポジショニング
同志社大学生命医科学部医生命システム学科遺伝情報研究室

和久

剛

Melanin is a pigment produced from the amino acid L-Tyrosine in melanosomes. The CNC-family transcription factor
Nrf3 is expressed in the basal layer of the epidermis, where melanocytes reside. Our previous in vitro study using mousemelanoma B16F10 and human normal melanocytes showed that Nrf3 promotes melanogenesis by upregulating the coremelanogenic gene circuit, which includes Mitf, Tyr, Tyrp1, Pmel, and Oca2. Nrf3 also induces the gene expression ofseveral autophagosome-related factors for melanin precursor uptake by macropinocytosis, an evolutionarily-conserved
fluid-phase form of endocytosis. In parallel, Nrf3 prompts autophagic degradation of melanosome for melanocyte survival.
Furthermore, Nrf3-mediated melanin production is suppressed by an HIV-1 protease inhibitor nelfinavir (NFV). Here, weinvestigated the anti-melanogenic effect of NFV by histological and gene expression analyses using a mouse model of UVinduced hyperpigmentation. In this model, C57BL/6 mice were exposed to 130 mJ/cm2 UV once every two days for 2
weeks. For the next 2 weeks of UV treatment, 10 μM NFV was topically applied to the right ear (UV+NFV), while the left
ear received either vehicle oil (UV). Then, mouse ear specimens were fixed in formalin and embedded in paraffin. Brightfield microscopy images of none stained paraffin section were used for melanin quantification. We found that NFV treatment
attenuates UV-induced melanin accumulation. Furthermore, we confirmed that NFV treatment suppressed the UV-induced
gene expression of core melanogenic and autophagosome-related factors, including Mitf, Tyr, and Cln3. These results
indicate the anti-melanogenic potential of NFV in vivo.

１．緒Pmel 17（Pmel）などのメラノサイト構造マトリックスタ

言

ンパク質の遺伝子発現などメラニン生成のマスター転写因

皮膚は、紫外線（UV）照射、環境汚染、乾燥など、様々

子として機能する 5）。Mitf は、Mitf-A、Mitf-C、Mitf-H、な有害刺激に対する物理的バリアとして機能している 1 , 2）。

Mitf-M の少なくとも 4 つのアイソフォームから構成され

特に、過度の紫外線照射は DNA 損傷や遺伝子変異を引きている。Mitf-M はメラノサイトにのみ発現し、このアイ

起こし、皮膚がんの発生につながる。そこで、皮膚は表皮

ソフォームを欠くマウスは表皮と毛包にメラノサイトがなの基底細胞層にあるメラノサイトで作られる天然色素のメいことが知られている 6）。

3）

ラニンを使って、過剰な紫外線から身を守っている 。

メラノソームの形成は多段階にわたる。まず、Pmel タ

メラニン生成は、遺伝子発現、酵素反応、膜輸送を含む

ンパク質は、初期エンドソームと呼ばれる色素を含まない

メラニン生成カスケードとして知られている 3）。メラニン

ステージ I および II のメラノソームでフィブリル構造を形

生成カスケードは、メラノサイト内においてメラニン生成成する。その後、Tyr と Tyrp 1 タンパク質がトランスゴの内因性誘導物質として機能する α -メラノサイト刺激ホ

ルジからエンドソーム膜に選別され、メラニン生成が開始

ルモン（αMSH）に応答して、G タンパク質共役型受容体される。このメラニン生成は、ステージ III および IV のメであるメラノコルチン 1 受容体（MC 1 R）が活性化するこ

ラノソームの Pmel フィブリルに豊富に存在している。こ4）とによって始まる 。そして、活性化された MC 1 R はア

れらの知見は、多くのメラニン生成成分がエンドソーム起

デニル酸シクラーゼに細胞内の環状アデノシン一リン酸源であることを示唆している 7 - 9）。Tyr タンパク質はメラ（cAMP）の増加を促し、cAMP シグナル伝達経路を介しニン合成の律速酵素であり、アミノ酸 L- チロシン（L-Tyr）てメラノサイト誘導転写因子（Mitf）の遺伝子発現を誘導から L-DOPA、さらにメラノソームへの仕分け後に L- ド

する。Mitf タンパク質は、チロシナーゼ（Tyr）やチロシ

ーパキノンを触媒する 10）。さらに、陰イオン輸送体タンナーゼ関連タンパク質 1（Tyrp 1）などのメラニン生合成

パク質と考えられている眼皮アルビニズム 2 型（Oca 2、別酵素チロシナーゼファミリーや、メラノサイトタンパク質

名 P for pink-eyed dilute）は、メラノソームの pH を調節

Drug Repositioning of a HIV-1 Protease
Inhibitor as an anti-melanogenic reagent targeting Nrf 3

してメラニンを生成するのに必須である 11 , 12）。
NRF 3 は CNC-bZip ファミリーに属する転写因子の一つとして同定され、そのホモログには NRF 1 および NRF 2

Tsuyoshi Waku

が存在する 13）。通常、NRF 3 は小胞体膜に繋留されておLaboratory for Genetic Code, Department of Medical Life Systems, Facultyof Life and Medical Sciences, Doshisha
University

り、ERAD ユビキチン結合酵素 HRD 1 によるユビキチン・
プロテアソーム系によって分解されている 14）。しかしアミノ酸欠乏などのストレスに応答して、NRF 3 はアスパ

− 149 −

コスメトロジー研究報告 Vol. 32, 2024

ルチルプロテアーゼ DNA-damage-inducible 1 homolog 215）

介組織はエタノール / キシレンで置換し、その後パラフィ。次に、切断された Nrf 3

ンブロック中に耳介組織を包埋した。ミクロトームを用

タンパク質は核内に移行し、小 MAF（sMAF）タンパク

いて 6 µm に薄切し、組織切片を作製した。組織中のメラ質とヘテロ二量体を形成する。その後、NRF 3 -sMAF 複ニンとして、未染色の明視野像に観察される黒色領域を

合体はゲノム DNA 中の抗酸化応答配列に結合し、下流のImageJ で定量した。

（DDI 2）によって切断される遺伝子の発現を誘導する 13）。また我々は、HIV- 1 プロテアーゼ阻害剤が DDI 2 の酵素活性を阻害する、すなわちNRF 3 の阻害剤として機能する可能性を見出している

16）

定量的リアルタイム PCR。

Isogen II（ナカライテスク）を用いて、未固定の耳介組織

興味深いことに、マウスではケラチノサイトやメラノサ

からTotal RNAを精製した。次にM-MLV RTase（Invitrogen）

イトが存在する表皮基底層で Nrf 3 が高いレベルで発現を用いてcDNAを合成した後に、TB Green Premix Ex Taq

し、さらにケラチノサイトにおける Nrf 3 の紫外線誘発アⅡ（TaKaRa）を 用 い て リ ア ル タ イ ム PCR を 行 っ た。 各

17）

ポトーシス効果を報告があった。近年、我々はマウス

遺 伝 子 の mRNA 量 は ΔΔCt 法 で 数 値 化 し た 後、β-actin

メラノーマやヒトメラノサイトを用いた in vitro 解析から、

mRNA 量で標準化した。使用したプライマー配列は表 1

Nrf 3 が Mitf や Tyr, Tyrp 1 , Oca 2 といった既知のメラニに示す。

ン産生遺伝子の発現を誘導することでメラニン産生を促進

３．結していることを見出した。また興味深いことに、Nrf 3 は複数のオートファジー因子（Cln 3 , Ulk 2 , Gabarapl 2）も同時に発現誘導し、メラニン前駆体の細胞内取り込みやメラノ

果

NFV は UV 照射マウス耳介組織におけるメラニン蓄
積を減弱できるーマ細胞の生存に寄与していることも明らかにしている 18）。

Nrf 3 は通常、小胞体にアンカーされており、タンパク

そこで本研究では、この Nrf 3 - メラニン産生経路を標的と質切断を受けることで活性化する転写因子である。このした新たなシミ予防の可能性を検討するため、Nrf 3 阻害

Nrf 3 のタンパク質切断を担う酵素がアスパルチルプロテ

効果を期待できる HIV プロテアーゼ阻害剤ネルフィナビ

ア ー ゼ DDI 2 で あ る。X 線 結 晶 構 造 解 析 か ら、DDI 2 はル（NFV）のメラニン産生抑制効果を in vivo で検証した。

HIV- 1 プロテアーゼと類似した酵素活性ドメインを有し

2．方ていることが明らかになっている 19）。HIV- 1 プロテアー

法

ゼは、後天性免疫不全症候群（AID S）の発症原因となる

UV 照射マウスモデル作製と薬剤処理

ヒト免疫不全ウイルス（HIV）が持つプロテアーゼである。

19 - 21）。4 週 齢 の C 57 BL/

そのため、これまでに様々な HIV- 1 プロテアーゼ阻害剤

6 NCrSlc マウス（清水実験材料）に、130 mJ/cm 2 の強度が開発され、AIDS治療薬として臨床利用されてきた。我々で 2 日に 1 回 UV を照射した。UV 照射には、Handy UVは先行研究において、Nrf 3 によるメラニン産生の促進が、先行研究を参考に実施したLamp（ ア ズ ワ ン 254 nm suv- 4）を 用 い た。14 日 以 降 はHIV- 1 プロテアーゼ阻害剤の１つであるネルフィナビル

UV 照射直前に、10 µM NFV を右耳介に塗布し、左耳介（NFV）によって減弱することを、マウスメラノーマ細胞には溶媒のみを塗布した。溶媒には、1 % プロピレングリ

B 16 F 10 を用いた in vitro 解析から見出している。しかし

コール : エタノール（5：3）混合溶液を用いた。NFV 塗布

NFV が in vivo においても同様のメラニン産生抑制効果をして 14 日後に耳介を回収した。またコントロールとして、有するのかは未だ不明であったため、本研究では UV 照射

UV 照射しない同系同週齢マウスの耳介を用いた。

マウスモデルを用いて検証した。まず C 57 BL/ 6 NCrSlc マ
ウス（4 週齢）に、130 mJ/cm 2 の強度で 2 日に 1 回 14 日間

パラフィン切片作製とメラニン定量

UV を照射した。その後は、UV 照射直前に 10 µM NFV を

耳介組織を 4 ％パラホルムアルデヒド・リン酸緩衝液

右耳介に塗布し、左耳介には溶媒のみを塗布した。NFV（Wako）に浸漬し、4 ℃で 24 時間固定した。固定後の耳塗布して 14 日後に耳介を回収した。またコントロールと

表1

リアルタイム PCR プライマー配列− 150 −

転写因子 Nrf3 を標的としたシミ予防研究への HIV-1 プロテアーゼ阻害剤リポジショニング

して、UV 照射しない同系同週齢マウスの耳介を用いた。

ていた 18）。そこで UV 照射マウス耳介において、これら 3

これらの耳介組織をパラホルムアルデヒドで固定した後つの遺伝子（Mitf, Tyr, Cln 3）の発現が NFV 塗布によってにパラフィンブロックを作成し、ミクロトームを用いて変動するのか検討した。まず上述と同様にマウス耳介組織

6 μm の組織切片を作製した。次いで組織中のメラニンとを回収し、表１に示すプライマーを用いて定量的リアルタ

して、未染色の明視野像に観察される黒色領域を定量比

イム PCR を行った（図 2）。その結果、Mitf, Tyr, Cln 3 の較した（図 1 A）。その結果、耳介組織中のメラニンは UV

３遺伝子すべての mRNA 量が UV 照射で増加し（Ctrl vs.

照射によって増加した（図 1 B, Ctrl vs. Vehicle）。しかし、Vehicle）、さらに NFV によって減少することを明らかに

このメラニン増加は NFV 塗布によって減弱した（図 1 B,

した（Vehicle vs. NFV）。この結果は、NFV が Nrf 3 を阻

Vehicle vs. NFV）
。この結果は、NFV は UV 照射によるメ

害してメラニン産生を抑制していることを示唆している。

ラニン蓄積を抑制できることを示している。

４．考察

NFV は耳介組織でも Nrf 3 - メラニン産生経路に関与する遺伝子発現を抑制する剤のシミ予防研究へのリポジショニングを目的としている。

上述したマウス耳介の組織学的解析から、NFV が UVUV 照射モデルを用いた組織学的解析の結果、NFV は皮膚照射によって誘導されるメラニン産生を減弱できることをにダメージを及ぼすことなく UV 照射によるメラニン蓄積見出した。そこで次に、NFV が Nrf 3 - メラニン産生経路を抑制できることを明らかにした。また遺伝子発現解析のを阻害できているのかを検討した。マウスメラノーマ細胞

結果、NFV は Nrf 3 を阻害してメラニン産生を抑制していやヒトメラノサイト細胞を用いた先行研究から、Nrf 3 はる可能性を見出した。しかし今回行った遺伝子発現解析でMitf や Tyr のメラニン産生遺伝子に加え、オートファジ

は、耳介組織を全て用いているため、メラノサイトとケラー関連因子である Cln 3 も発現誘導していることを見出し

チノサイトは区別できない。さらにマウス個体への NFV

図1

本研究は、Nrf 3 抑制効果のある HIV- 1 プロテーゼ阻害

UV 照射マウス耳介組織のメラニン量に NFV 塗布が及ぼす影響（A）各マウス耳介組織の代表的な明視野像。四角で囲った領域の拡大像を下段に表示した。
（Ctrl：コントロール、Vehicle：溶媒のみ、NFV：10 μM NFV 塗布）（B）各マウス耳介組織のメラニン定量（n= 3 , mean±SD）

図2

UV 照射マウス耳介組織における遺伝子発現解析（n= 3 , mean ± SD）（Ctrl：コントロール、Veh：Vehicle/ 溶媒のみ、NFV：10 μM NFV 塗布）− 151 −

コスメトロジー研究報告 Vol. 32, 2024

塗布が、実際にメラノサイト内の Nrf 3 タンパク質切断を

5） Hida, T. et al. Elucidation of melanogenesis cascade

阻害できているのか確認できていない。そこで今後は、マfor identifying pathophysiology and therapeutic

ウス耳介からメラノサイトを単離して解析する必要がある。

approach of pigmentary disorders and melanoma.

また NFV が耳介の皮膚構造に及ぼす影響や、NFV 以外のInternational Journal of Molecular Sciences 2 1, 1-2 3（2020）

HIV- 1 プロテアーゼ阻害剤も検討する必要がある。
美意識の変化から女性のみならず男性も皮膚の健康、特6） Flesher, J. L. et al. Delineating the role of MITFに美白需要が高まってきている。現在、これらのメラニン

isoforms in pigmentation and tissue homeostasis.

産生経路を標的に、効率的にメラニン蓄積を予防・改善で

Pigment Cell and Melanoma Research 3 3, 2 7 9-2 9 2

きる方法が求められている。シミ（色素斑）の原因は日光（2020）

性と加齢性に大別される。日光性色素斑は日焼けに代表さ

7） Hossain, M.R. et al. Diversified stimuli-inducedれるもので、強い紫外線を含む日光を長時間浴びることがinflammatory pathways cause skin pigmentation.

引き金となる。また加齢性色素斑は、わずかな紫外線でもInternational Journal of Molecular Sciences 2 2, 3 9 7 0

メラニンが過剰に作られやすくなることや（紫外線感受性（2021）の増加）、メラニンを含む皮膚細胞が垢となって剥がれ落

8） O h b a y a s h i , N . e t a l . R e c e n t a d v a n c e s i n

ちることなく長期間皮膚に留まり続けること（皮膚細胞のunderstanding the molecular basis of melanogenesis

ターンオーバー低下）が原因であると考えられている。現in melanocytes. F1000Res. 9, F1000 Faculty Rev-608

在、日光性色素斑の予防を目的とした数多くの日焼け止め（2020）

製品が市販されており、その主成分は、紫外線が皮膚に入

9） Raposo, G., and Marks, M.S. Melanosomes - dark

り込むのを防止する紫外線吸収剤と紫外線散乱剤である。

organelles enlighten endosomal membrane transport.

一方の加齢性色素斑の予防には、トラネキサム酸などで紫Nature Reviews Molecular Cell Biology 8, 7 8 6-7 9 7

外線感受性を低下させることが有効である。またビタミン（2007）C 誘導体やコウジ酸のように、Tyr の酵素活性やメラノソ

10）Eisenhofer, G. et al. Tyrosinase: a developmentallyーム形成を低下させることで、メラニンの産生や蓄積を抑specific major determinant of peripheral dopamine.

制することも美白効果が認められている。このような紫外The FASEB Journal 17 , 1248 - 1255（2003）

線の入り込み防止や感受性低下、律速酵素やメラノソーム

11）Brilliant, M.H. The mouse p（pink-eyed dilution）の阻害を目的とした既存製品とは異なり、本研究で着目しand human P genes, oculocutaneous albinism type

た HIV- 1 プロテアーゼ阻害剤は Nrf 3 活性を阻害すること

2（OCA 2）, and melanosomal pH. Pigment Cell andでメラニン産生を包括的に抑制できる可能性がある。またMelanoma Research 14 , 86 - 93（2001）

HIV- 1 プロテアーゼ阻害剤と既存製品の併用は、紫外線12）Grønskov, K., Ek, J., and Brondum-Nielsen, K.

を防止しつつ多層的にメラニン産生を抑制し日焼けや加齢

Oculocutaneous albinism. Orphanet Journal of Rareに伴うシミの原因となるメラニン蓄積を強力に阻害できる、

Diseases 2 , 43 - 48（2007）

より有効なシミ予防・美白製品の開発につながると期待で13）K o b a y a s h i , A . e t a l . M o l e c u l a r c l o n i n g a n dfunctional characterization of a new Cap’ n’ collar

きる。

family transcription factor Nrf 3 . Journal of Biological（引用文献）

Chemistry 274 , 6443 - 6452（1999）

1） Ovaere, P. et al. The emerging roles of serine14）Chowdhury, AMMA. et al. Multiple regulatory

protease cascades in the epidermis. Trends inmechanisms of the biological function of NRF 3

Biochemical Sciences 34, 453-463（2009）（NFE 2 L 3）control cancer cell proliferation. Scientific2） Hsu, Y. C., Li, L. & Fuchs, E. Emerging interactions
between skin stem cells and their niches. Nature

Reports 7（2017）,15）Hirose, S. et al. NRF 3 activates mTORC 1 argininedependently for cancer cell viability. iScience 2 6 ,Medicine 20, 847-856（2014）

106045 - 106045（2023）

3） D’ Mello, S. A. N. e t a l . Signaling pathways inmelanogenesis. International Journal of Molecularpotentiates cytotoxicity of proteasome inhibitors.

Sciences 17, 1144（2016）
4） T h o d y , A . J . α - M S H a n d t h e r e g u l a t i o n o fmelanocyte function. Annals of the New York Academyof Science 885, 217-229（1999）

16）Gu, Y. et al. Nelfinavir inhibits human DDI 2 andCellular Signalling 75 , 109775（2020）17）Siegenthaler, B. et al.（2 0 1 8）Nrf 3 promotes UVinduced keratinocyte apoptosis through suppression− 152 −

転写因子 Nrf3 を標的としたシミ予防研究への HIV-1 プロテアーゼ阻害剤リポジショニングof cell adhesion. Cell Death & Differentiation 25 , 1749 -20）Fang, Y. et al. Spherical Nucleic Acids for Topical
Treatment of Hyperpigmentation. Journal of the1765 .
18）Waku T. et al. The CNC-family transcription factor

American Chemical society 143 , 1296 - 1300（2021）

Nrf 3 coordinates the melanogenesis cascade through21）Patzelt, A. et al. In vivo investigations on themacropinocytosis and autophagy regulation. Cell

penetration of various oils and their influence on theReports 42 , 111906（2023）

skin barrier. Skin Research and Technology 1 8 , 3 6 4 369（2012）19）Kumar, KJS. et al. In Vitro and In Vivo Studies
Disclosed the Depigmenting Effects of Gallic Acid: A22）Sivá, M. et al. Human DNA-Damage-Inducible 2

Novel Skin Lightening Agent for HyperpigmentaryProtein Is Structurally and Functionally Distinct from

Skin Diseases. International Union of Biochemistry and

Its Yeast Ortholog. Scientific Reports 6 , 30443（2016）

Molecular Biology 39 , 259 - 270（2013）− 153 −

生活行動および心の健康が皮膚の性状・バリアに与える影響の解析研究
理化学研究所生命医科学研究センター免疫器官形成研究チーム

川崎洋

The effects of lifestyle behavior and mental health (stress, depression, etc.) on skin appearance and function have been
discussed, but there is a lack of evidence, and much is unknown regarding how these affect skin properties and functions.
In this study, we assessed what parameters of the skin were affected by various lifestyle and mental health indicators by
analyzing the relationship between information on daily lifestyle behavior and mental state and skin barrier assessment
indicators obtained at the same time. Patients with atopic dermatitis tended to have a lower Vitality index and more depressed
mental states than healthy subjects. It was also found that the Vitality index was negatively correlated with the skin barrier
index, Transepidermal water loss (TEWL). It was considered necessary to conduct a larger study to verify the association
between mental status and skin barrier in healthy subjects. The present study suggests that mental health is related to thedegree of skin barrier abnormalities in patients with atopic dermatitis and recalls the possibility of a psychogenic approach in
the treatment of atopic dermatitis.

１．緒れた。そこで本研究では、皮膚バリア異常を特徴の一つと言し、不安やうつ状態と疾患の関連性が示唆されているアト

健康な皮膚を保つことは、疾患発症抑制の観点からも美容的観点からも重要である。近年は“皮膚バリア” という概ピー性皮膚炎を健常者に加え研究対象に加えることで効率的な研究遂行を目指した。

念が確立し、皮膚バリア異常による疾患発症増悪への影響

２．方や 1）、皮膚バリアパラメータと皮膚外観・整容との関わりが次々に報告され 2）、適切にスキンケアをして健康な皮膚法

2 . 1 . 試験概要を保つことの重要性が広く認知されつつある。しかしなが本研究は慶應義塾大学医学部倫理委員会（承認番号：

ら、健康な皮膚を保つ上で考慮すべき因子に対する理解は20180218, 20190284）と理化学研究所倫理委員会（H28-24）

十分ではないため、スキンケアというと保湿・保護剤の外の承認を受け、その倫理規定に準じて研究実施された。す用や紫外線予防等の限定的な処置にとどまっているのが医べての研究は書面を用いて説明、同意取得された。

療・ヘルス分野の現状である。

（研究１）
本 研 究 で は、MIMOSYS®（Mind Monitoring System）

特に、皮膚の外観・機能に対する生活行動や精神面（ストレスやうつ状態、等）の影響が過去に指摘されていたが、を搭載した慶應義塾大学病院通院中の 16 歳以上のアトピ

エビデンスに乏しく、それらが皮膚の性状や機能にどのよー性皮膚炎患者計 76 名をリクルートし、スマートフォン

うに作用するかに関しては不明な点が多い 3）。そこで本研

アプリ（肌日記クラウド）を、各個人のスマートフォンに

究では、日々の生活行動と精神状態に関する情報と、それインストールして連日 1 年間にわたり入力していただいた。

と同時に取得する皮膚画像と皮膚性状・バリア評価指標と経過中、8 名が研究を辞退され 68 名が研究に協力された。

の関連解析を通じて、各種生活行動や心の健康に関する指研究協力者が入力されたデータ・使用を許諾していただい

標が、皮膚のどのようなパラメータに影響するのかを評価た情報は、専用のAWSクラウドサーバー（東京リージョン）

し、皮膚の健康をセルフケアする際の新たな指針の提唱をに蓄積され解析に使用された。肌日記では、スキンケア

目指す。

外用剤記録（内容・塗布順番・塗布部位・塗布時刻）、睡研究を実施する上で、健常者のみを対象とすると、皮膚

眠、気分、入浴、体重、生理、飲酒、喫煙、運動、皮膚画

バリアの変化が少なく日々の生活行動や精神状態との関連

像、気分やかゆみ等に関する自己評価情報、等の入力に加を調べるためには膨大なサンプル数を要することが考えら

え、音声病態分析（MIMOSYS®）による心の健康指標が計測された。

Analysis of the effects of lifestyle behavior and mental health on skin properties and barriers
Hiroshi Kawasaki
Laboratory for Developmental Genetics,
RIKEN Center for Integrative Medical
Sciences（IMS）（研究２）
本研究では、①試験部位に重篤な皮膚疾患を有さない、②重篤な心疾患・筋肉系疾患を有さない、③金属ア
レルギーを有さない、の基準を満たす、健常者、アトピ
ー性皮膚炎患者、それぞれ 11 名ずつを被験者として研究対象にした。健常者としてリクルートされた 11 名のう− 156 −

生活行動および心の健康が皮膚の性状・バリアに与える影響の解析研究

ちの 1 名は、皮膚の乾燥症状が著しく健常皮膚として適

2 . 4 . データ解析

当ではないと考えられたため、解析対象から外れた。被統計学的解析（Mann-Whitney test, Spearman Correlation

験者の概要を表に示す。本研究では研究 1 で用いた音声

Coefficient）に関しては、Prism 10（GraphPad Software）を病態分析（MIMOSYS®）による心の健康指標と同時に経用いて実施された。

皮水分蒸散量（TEWL）、角層水分量の計測と皮膚画像解３．結析、等が計測された。また、本研究で計測する皮膚の状
態を、2 名の異なる皮膚科医が EASI（Eczema Area and

果

（研究１）

Severity Index）の評価法に準じて局所 EASI として評価

68 名のアトピー性皮膚炎患者から MIMOSYS® を搭載した。皮膚バリア評価は、温度をコントロールされた部屋

したスマートフォンアプリ“肌日記” によるライフログ情報、（21 . 6 〜 26 . 2 ℃）にて 15 分以上の馴化がされた状態で実心の健康情報（元気圧、心の活量値）、皮膚画像情報、等

施され、皮疹を有するアトピー性皮膚炎患者に対しては非の収集を行った。本研究における、主要な評価項目である

炎症部を対象として評価された。TEWL と角層水分量は、

元気圧、心の活量値に関する代表的な一個人内での経時的

Cutometer DUAL MPA 580（Courage+Khazaka）を 用 い

な推移パターンを図 1 に示す。

て計測された。

興味深いことに、これら 68 名のアトピー性皮膚炎患者の元気圧の平均値は 30 . 0 であり、計測同期間に PST 社か2 . 2 . 肌日記アプリによる生活行動、皮膚画像情報の収集

ら提供された MIMOSYS® を一般使用された、のべ 53 , 394

スマートフォンアプリ（肌日記）は、慶應義塾大学皮膚明に低値であることがわかった。元気圧が低値を示す際は科と ORSO により共同開発された。Android/iOS 版共に公

抑うつ傾向を認めることが多いと報告されており 5）、今回

開ストアから、研究協力者個人のスマートフォンにアプリ計測されたアトピー性皮膚炎患者には抑うつ状態にある患をインストールし、研究参加時に配布される暗号コードを者が一定数含まれる可能性が示唆された。また、本観察か入力することでユーザー登録をすることができる。研究期

ら、図 1 b のように日々の元気圧の変動が大きい症例が多間中、下記の情報が収集された。

数存在することがわかった。各患者の元気圧の変動と皮膚人の元気圧の平均値 46 . 2 ± 13 . 5（平均± SD）と比べても著必須項目入力：（連日）外用状況（薬種・塗布順番・塗布

バリア状態の推移を同時に評価することで、精神状態と皮部位・塗布時刻）、服薬状況（薬種・服用時刻）、症状の程膚バリアとの関連を評価できる可能性が考えられた。今回度（10 段階）、睡眠（睡眠の質 4 択・入眠時刻・起床時刻）、

取得した皮膚画像を元に皮膚バリア状態を予測評価し、生気分（4 択）、入浴（シャワーのみ or 入浴時間（分））、体重、

活行動因子や精神状態と関連解析をすることを検討したが、患部（写真登録）、生理（有無）、飲酒（酒量 4 択）
、喫煙（本皮膚画像を定期的かつ同フォーマットにて撮影している患

数 5 択）、運動（運動強度 4 択・自由テキスト）、喘息（症者数が極めて少なかったため、同解析は実施できなかった。

状の重さ 4 択）、鼻炎（症状の重さ 4 択）、蕁麻疹（症状のまた、一部患者では元気圧の推移と痒み症状との関連が示

重さ 4 択）、ヘルペス（有無）、食事（写真登録）、気になっ唆される症例があった。

たことメモ（自由テキスト）、音声病態分析によるストレ（研究２）

ス Check（2 . 3 . にて説明）

本研究にて計測された、健常者とアトピー性皮膚炎患
者の皮膚バリア指標、および元気圧の比較データを図 2 に

2 . 3 . 音声認識システム MIMOSYS を活用した精神状態評価®

示す。皮膚バリアで最も汎用される指標である TEWL は、
統計学的有意差はできなったもののアトピー性皮膚炎患者

MIMOSYS は東京大学大学院医学系研究科音声病態分にて健常者に比べ高値を示した（図 2 a）。角層水分量に関析学講座で開発された、声帯の不随意反応に着目し、声のしては両者間で明らかな違いを認めなかった（図 2 b）。元周波数の変動パターン等から心の状態を分析することでメ

気圧は、統計学的有意差を認めなかったが、アトピー性皮ンタルヘルスを「元気圧」（短期間の指標）と「心の活量値」

膚炎患者で低値の傾向を認め、研究１での観察結果に対し（過去 2 週間を反映する長期間の指標）として評価するシて妥当な結果を得た（図 2 c）
。TEWL と元気圧の関連を調ステムである 4）。うつ病と診断された患者を「元気圧」をべたところ、健常者とアトピー性皮膚炎患者で TEWL と5）

用いて識別可能であると示唆される など、精神状態を評

元気圧の相関関係が異なり、アトピー性皮膚炎患者にて負価するツールとして認知されている。PST 社により設計の相関傾向を示した（図 3）。角層水分量と元気圧の間にはされた本システムを肌日記に導入することで、自宅で毎日明らかな相関関係を認めなかった（データ未掲載）。

定められた音声をスマートフォンに向けて発することで、「元気圧」「心の活量値」の算出が可能となる。

− 157 −

コスメトロジー研究報告 Vol. 32, 2024

図1

元気圧と心の活量値の日々の推移（2 名のアトピー性皮膚炎患者データを代表的結果として示した）

図２ 健常者（HC）とアトピー性皮膚炎患者（AD）における、TEWL、角層水分量、元気圧（Vitality Index）の比較

図 3 TEWLと元気圧（Vitality Index）（a）は健常人とアトピー性皮膚炎患者データをともに表示、（b）はアトピー性皮膚炎患者データのみを表示− 158 −

生活行動および心の健康が皮膚の性状・バリアに与える影響の解析研究

４．考（引用文献）察1） Baker P, Huang C, Radi R, Moll SB, Jules E, Arbiser

まず本研究では、アトピー性皮膚炎患者における精神状®

態評価を、音声病態分析（MIMOSYS ）を用いて実施した。

JL. Skin Barrier Function: The Interplay of Physical,
Chemical, and Immunologic Properties. Cells. 2023; 12

その結果、調査したアトピー性皮膚炎患者集団の中には抑（23）. 2745

うつ状態にある患者が多いことが示唆され、アトピー性皮2） Voegeli R, Gierschendorf J, Summers B, Rawlings

膚炎患者には抑うつ病態にある患者が多いという既報告 6）

AV. Facial skin mapping: from single point bio-を支持するものであった。

instrumental evaluation to continuous visualization of

研究 2 では健常者、アトピー性皮膚炎患者間の皮膚バリ

skin hydration, barrier function, skin surface pH, andア指標（TEWL、角層水分量）と精神状態評価指標（元気sebum in different ethnic skin types. Int J Cosmet Sci.

7）圧）の間の関連を調べた。認知されているように 、アト

2019; 41（5）: 411-24.

ピー性皮膚炎患者皮膚では、無疹部であっても皮膚バリア

3） Rieder EA, Andriessen A, Cutler V, Gonzalez

に関する代表的指標である TEWL は、健常者皮膚に比べME, Greenberg JL, Lio P, et al. Dermatology in

高値の傾向を示した。特筆すべきことに、本研究では、アContemporary Times: Building Awareness of Social

トピー性皮膚炎患者皮膚においてのみ、TEWL と元気圧Media's Association With Adolescent Skin Disease andの間に負の相関関係が認められた。サンプルサイズが少な

Mental Health. J Drugs Dermatol. 2023; 22（8）: 817-25.

く、精神状態と皮膚バリア指標間の関連に関しては因果・

4） Hagiwara N, Omiya Y, Shinohara S, Nakamura

病態に関するさらなる解析が必要であるものの、研究 1 でM, Higuchi M, Mitsuyoshi S, Yasunaga H, Tokuno

アトピー性皮膚炎患者の中に元気圧の推移と痒み症状とのS. Validity of Mind Monitoring System as a Mental

関連が示唆される症例があった事実と合わせ、少なくともHealth Indicator using Voice. ASTESJ vol. 2, no. 3, pp.

アトピー性皮膚炎患者においては心の健康状態が皮膚バリ

338-344（2017）5） Shinohara S, Nakamura M, Omiya Y, Higuchi

ア異常を含む病態形成に影響する可能性を示唆する。

５．総M, Hagiwara N, Mitsuyoshi S, et al. Depressive

括

Mood Assessment Method Based on Emotion Level

本研究から、アトピー性皮膚炎患者において、心の健康

Derived from Voice: Comparison of Voice Features

状態が皮膚バリア異常の程度に関連することが示唆された。

of Individuals with Major Depressive Disorders andアトピー性皮膚炎患者では抑うつ状態にある方が多く、心Healthy Controls. Int J Environ Res Public Health.

因的アプローチが皮膚バリアや症状の改善に有用である可2021; 18（10）. 34069609

能性が考えられる。一方、健常者における心の健康や生活

6） Silverberg JI, Gelfand JM, Margolis DJ, Boguniewicz

行動が皮膚の性状・バリアに影響するかどうかに関しては、

M, Fonacier L, Grayson MH, et al. Symptoms andより大規模にデータを収集し検証される必要がある。

diagnosis of anxiety and depression in atopic dermatitis
in U.S. adults. Br J Dermatol. 2019; 181（3）: 554-65.

謝辞7） Proksch E, Folster-Holst R, Jensen JM. Skin barrier

本研究にご支援をいただきました公益財団法人コーセー
コスメトロジー研究財団に心より感謝申し上げます。

function, epidermal proliferation and differentiation ineczema. J Dermatol Sci. 2006; 43（3）: 159-69.

− 159 −

化学療法中の乳がん患者へのメイクアップ指導による QOL 向上の検討
九州大学大学院消化器・総合外科

茂地智子

Breast cancer survivors have been increasing in Japan due to development of screening, diagnostic, and therapeutictechnology. It is important to manage the appearance-related side effects on breast cancer patients because it can affect theirself-esteem and quality of life (QOL). The aim of this study is to assess the impact of cosmetic care on QOL in breast cancer
patients during chemotherapy.

１．緒の QOL に与える効果について検証することを目的とする。

言

そして、将来的には、エビデンスに基づいたアピアランス

がん医療の進歩によるがん生存率の向上に伴い、本邦にケアの情報や方法を医療従事者及び患者の間で共有し、がおいても、がん治療を継続しながら社会生活を営むがんん治療の一環としてがん患者のニーズに対応したシステム

患者は増加している。厚生労働省の 2020 年の報告によるの構築を目指した。

と、就労を継続しながら通院するがん患者は 44 . 8 万人で２．方増加傾向にあり、その 1 / 3 以上は女性が占めている。本
邦の女性が罹患するがんの中で、最も罹患率が高い乳がん

2. 1. 対法

象は、年々増加の傾向にある。また、学校生活、就職、結被験者をメイクアップ指導介入群 12 名、対照群 12 名に婚、妊娠、子育てなどの様々なライフイベントの移行期を分ける並行群間比較試験をデザインした。被験者の適格基経験する思春期・若年成人（adolescent and young adult ;準は、当院乳腺外科で化学療法を受ける 20 歳以上 60 歳未AYA）世代（一般的には 15 〜 39 歳）の後半（30 〜 39 歳）

満の女性乳がん患者で文書による同意が得られた者とし、のがん患者では、乳がんの割合が 22 % と最も高い。よって、化粧品に対するアレルギー症状の体質を有するなど試験担

乳がん患者の治療を選択・遂行するうえで、QOL（Quality

当医師が不適当と判断した患者は除外することにした。まof Life）の維持や向上は軽視されるべきではない問題といた、被験者の情報は、匿名化され新たに症例番号を付してえる。

情報の保存・管理を行うこととした。割付因子はメイクア

がん治療は、効果が期待される一方で、その副作用により皮膚への色素沈着や脱毛などの外見の変化を生じさップ指導の希望の有無とし、患者の意思を優先とすること
にした。

1）

せ、患者の QOL 低下の大きな要因となり 、治療継続の意欲低下にも影響する可能性がある。Nozawa らの報告で

2 . 2 . メイクアップ指導

は、がん治療の副作用による身体的苦痛のうち、外見の変

メイクアップ指導は、あらかじめ美容専門家からレクチ化に関連した苦痛の度合いが高いことが示された。そして、ャーを受けた医療スタッフ（医師、看護師、薬剤師）が連

その 91 % が、仕事中は外見を従来通りに装うことは重要

携して、コーセーにより作成されたメイク指導用のテキスだと回答し、98 % が外見の情報を病院で提供してほしい

トや動画を用いて化学療法開始前に行うこととし、指導内2）と回答した 。このように、がん治療の副作用による外見容は皮膚の色素沈着のカバー方法や脱落した眉毛の書き方、の変化に対するケアや支援への患者のニーズは高いのにもつけまつげのつけ方などである。使用するメイク用品はコ関わらず、その予防や対処について科学的に検証された報ーセーで販売している化粧品を患者に無償提供することと告は僅少で、エビデンスの蓄積が急がれる課題であると考し、皮膚の異常が生じた場合には使用を中止することとし

えられる。

た。

本研究では、抗がん剤治療を受ける乳がん患者へのアピ
アランスケアの一つとしてのメイクアップ指導が、患者
Impact of cosmetic care on quality of life in breast cancer
patients during chemotherapy
Tomoko Shigechi
Department of Surgery and Science, Gradual School of
Medical Sciences, Kyushu University

2 . 3 . QOL の測定
QOL の 測 定 は、 が ん 患 者 を 対 象 と し た 尺 度 で あ るEuropean Organization for Research and Treatmentof Cancer Core Quality of Life Questionnaire（EORTCQLQ-C 30）日本語版及び乳がん患者用サブモジュールである EORTC QLQ-BR 23 日本語版と、自尊感情を測定す− 160 −

化学療法中の乳がん患者へのメイクアップ指導による QOL 向上の検討る尺度である Rosenberg 自尊感情尺度 日本語版の自己記「メディカルメイクアップ」という呼び名が示す通り、医入式質問票を用いて行う。質問票の記入は上の表の通り、学と美容学の融合によって成り立つ。すなわち、疾患や治

治療前と治療 3 週間後、9 週間後、15 週間後、27 週間後療による患者の個々の症状や予測される変化への医学的知の計 5 回依頼する。メイクアップ指導介入群には、前記の見のうえで、使用する化粧品や医薬部外品などの香粧品の質問票に加えて、指導を受けたメイクアップ法継続の有無

選定やそれらの使用方法の知識、カバーアップの特殊技術の質問や、メイクアップを実践するうえで困っている点やなど美容領域での専門性が求められる。患者への情報提供

追加で必要な情報についての自由回答欄を設けた質問票のや手技取得の指導は医療機関でなされることが求められて記入も依頼する。

いるため医療従事者がそれらに熟知しておく必要があるが、

３．結美容専門家との連携がなければ成し得ないことである。今果回の研究も、コーセーの美容開発部の支援があったからこ

コーセー美容開発部の協力のもと、メイクアップ指導用

そ具体的に進めることができた。

のテキストや動画の作成は完了し、コスメ用品の選定と購

また、アピアランスケアによる外見の改善が精神面に及入は完了した。研究説明書・同意書の作成、QOL 評価目

ぼす影響、具体的には「がん治療中も従来通りの日常生活的の質問票の作成も完了した。

ができる」という自己肯定感が患者の治療や社会活動への４．考大きな原動力となると考える。医療機関で医療として患者察に提供する情報や技術はエビデンスに基づくことが前提と長い間、がん薬物療法による副作用によって生じる外見

なるが、前述の通り、がん患者へのメイクアップ指導に限の変化に対する予防や治療については注視されることがな

らずアピアランスケアに関する研究報告はほとんど見られく、これに関連した報告は国内及び海外においてもごく僅ない。本研究を通じて、乳がん患者にメイクアップ指導とかであった。がん治療の進歩によるがん分子標的薬の登いう介入によって化学療法を受ける患者の QOL の向上を場により、近年になってようやく治療継続中の QOL の維示すことができれば、がん患者のアピアランスケアの有効持が期待されるようになってきた。抗 EGFR 抗体薬（パニ性を示唆する一つのエビデンスを提示できると考えられる。

ツムマブ）による皮膚障害への予防法の有用性を検証する目的で実施された臨床試験（STEPP 試験）では、治療開始（引用文献）

前日からのスキンケアの予防的効果が示された 3）。しかし、

1） Lacouture, M. and V. Sibaud, Toxic Side Effects of

がん患者のアピアランスケアの領域は、未だにエビデンス

Targeted Therapies and Immunotherapies Affectingが構築できるほどの研究成果がないのが現状である。

the Skin, Oral Mucosa, Hair, and Nails. Am J Clin

乳がんは、他がんに比べて若年で発症し、患者のあらゆDermatol, 19（Suppl 1）: p. 31-39, 2018.

るライフイベントとがんの治療時期が重なるため薬物療法

2) Nozawa, K., et al., Quantitative assessment ofによる外見の変化が患者の QOL や精神面へ与える影響は

appearance changes and related distress in cancer

より一層大きいと考えられる。メイクアップは日常生活にPatients. Psycho-Oncology, 22（9）: p. 2140-2147, 2013.

密接した行為であり、がん患者における支援が強く求めら

3） Lacouture ME, et al., Skin toxicity evaluation

れているが、美容領域での専門性が高いため医療従事者間

protocol with panitumumab（STEPP），a phase II,

での知識の定着や手技の獲得が難しく患者への情報提供が

open-label, randomized trial evaluating the impact of a

十分ではない。したがって、本研究では、アピアランスケ

pre-Emptive Skin treatment regimen on skin toxicities

アの中でもメイクアップ指導という介入に焦点を当てた。

and quality of life in patients with metastatic colorectal

疾患や治療などに伴う外見変化に対するメイクアップは、

cancer: J Clin Oncol. 28（8）: 1351-1357, 2010.

− 161 −

顔面の皮膚血流に及ぼす加齢と運動習慣の影響
早稲田大学スポーツ科学学術院

林直亨

The purpose of this study was to investigate the effects of aging and exercise habits on facial skin blood flow (FBF).
We hypothesized that FBF declines with aging, and that exercise habits would inhibit the decline. FBF was assessed in 180
healthy subjects (male 109, female 71, 38 ±17 yrs, 168 ±9 cm, 62.9 ±13.7 kg) in sitting position using the laser speckle
flowgraphy. Blood flow in forehead significantly but slightly increased with ageing, showing regional differences that
relative blood flow in cheek to forehead decreased with ageing. The blood flow in the forehead and cheeks was greater inthose who had an exercise habit. No clear effects of type of exercise or location of exercise were observed. These results
suggest that blood flow in the facial skin may change with aging, showing regional differences and that exercise habits could
inhibit the change with ageing. To clarify the effects of aging and exercise habits on blood flow in facial skin, it is necessary
to increase the sample size and conduct a longitudinal study.

１．緒は眼底循環に影響を及ぼさなかった。

言

一方，若年者（10 , 20 歳代）と中高齢者（50 歳以上）の弾力性のある太い動脈は加齢に伴い硬化する．この現

顔面皮膚の血流（FBF）を比較した我々の予備的な報告で

象 は 1881 年 に Charles Roy に よ っ て 記 録 さ れ，Williamは，女性では若年者よりも中高齢者で低下していた 6）．こOsler の「人は動脈とともに老いる」という有名な言葉にもれらの先行研究の概観から，加齢・性別・運動習慣・日焼

1）残されている ．加齢に伴う動脈硬化については多くのデけが顔面の皮膚血管に与える影響を一気に明らかにする必ータが蓄積されてきた．

要があると考えられる．そこで，本研究では，① FBF に
2）

同様に，微小血管の緊張も加齢に伴い亢進する ．こう

加齢の影響があるのか，②影響があるならば，運動習慣した微小血管の変化は，加齢に伴う末端臓器の障害と関は FBF に影響を与えるのか，③運動実施場所（屋内外）が3）連する ．筆者らのグループも，20 ～ 80 歳の対象者男女

FBF に影響するのかを検討することを目的とした．併せ890 名を対象として，眼底血管の柔軟性に及ぼす加齢の影て，頬部を加温した際の FBF の変化も記録し，血管の拡

響を横断的に検討したところ，加齢に伴い眼底血管の柔軟張能に与える加齢と運動習慣の影響についても検討した．

性が減少していることを観察した 4）．微小血管は，酸素と2．方栄養素の組織への供給，老廃物と二酸化炭素の除去など，組織の維持を担っている．したがって，組織の維持は微小法

2 . 1．対象者

血管の機能に依存する．なお，ここでいう微小血管とは直本研究には，顔部に皮膚疾患のない 18 歳以上の健常成

径 300 µm 未満の血管であり，細動脈，毛細血管，一部の人 180 名（男性 109 名，女性 71 名）が参加した．全参加者

静脈が含まれる．

に対して，本研究の目的，内容，実験の危険性について説

加齢に伴うこうした血管の硬化に抗う手段として，運動明し，書面による参加の同意を得た．測定前 12 時間以内

習慣が有効であることが多くの研究によって支持されていのカフェインおよびアルコール摂取，3 時間前の食事摂取，

5）

および前日から強度の運動を控えるよう指示した．本研究

ところが，運動を行う場合，主導筋から離れた部位の血はヘルシンキ宣言に則って行われ，早稲田大学人を対象と管の機能が改善しない例が報告されている．すなわち，運する研究に関する倫理審査委員会の承認を受けて実施した

る ．

5）

動習慣に伴う血管機能の改善の程度には部位差がある ．

（承認番号 2022 - 470）．

実際，前述の眼底血管に関する報告では，運動習慣の有無

2 . 2．プロトコル
対象者の実験室来室後，運動習慣の調査用紙を記入させEffects of ageing and exercise habits on
facial skin blood flow
Naoyuki Hayashi
Faculty of Sport Sciences, Waseda University

た後，5 分間以上の座位安静を保たせた．その後１分の間に FBF を 2 回記録した．
加えて，対象者のうち 111 名（男性 79 名，女性 32 名）には，皮膚を加温した後の FBF を観察する試行を実施した．加温は電子レンジにて 40 ℃に温めたホットパックを右頬部− 162 −

顔面の皮膚血流に及ぼす加齢と運動習慣の影響に 60 秒間当てることで行い，FBF の測定は加温直後に実よび温熱刺激に伴う右頬部の増加量をそれぞれ従属変数，施した．当試行は 3 分間の安静をはさみ 2 回行った．FBF

年齢，性別，体格指数（BMI），運動習慣の有無，運動期間，の記録は 1 回当たり 10 秒間であった．

運動頻度，運動時間，運動の実施場所，運動強度を独立変数とした重回帰分析（強制投入法）を行った．重回帰分析

2 . 3．FBF の記録

によって有意な係数が認められた従属変数については，二FBF はレーザースペックル血流計（LSFG-ANW，ソフ

要因の分散分析（性別×年齢）を用いて検定した．有意なトケア，福岡）を用いて記録した．当機器のレンズ部分と交互作用が認められた際には，Bonferroni の事後検定を行

対象者の距離は焦点距離の 230 mm に設定した．計測中，った．また，運動場所の影響は一要因の分散分析にて評価

対象者はあごと額上部をあご台に固定した．その後，第した．これらの統計解析は，統計解析ソフト（IBM SPSS三者が付属のソフトウェアにてオフラインで MBR（Mean

Statistics 27 . 0 for Mac，IBM，Tokyo，Japan）を用いてBlur Rate）を算出した．これは，血球の移動速度に比例行った．統計的に有意な水準は P< 0 . 05 とした．

する指標であり，レーザースペックル法で計測した血流速

3．結度は，末梢血流量測定のスタンダードであるマイクロスフ

果

3 . 1．全体的な結果

ェア法と高い相関を示すことが知られている 7）．

対象者の身体的特徴および運動習慣について表 1 に示し

2 . 4．運動習慣の調査

た．身長，体重および BMI には男性の方が有意に大きか

各被験者から，以下について書面にて回答を得た．すな
わち，習慣的な運動の有無，習慣的な運動の実施期間，運った．運動習慣のある者の主観的な運動強度は女性よりも男性で有意に高い値であった．

動頻度，１回の運動時間，運動を行う場所（屋内・屋外），

MBR の絶対値で評価した FBF を従属変数とした重回帰運動の種類，主観的な運動強度，であった．運動強度は，分析によって得られた係数を表２に示した．瞼および鼻の主観としての強度が「安静」を 6，「非常にきつい」を 19 とMBR に影響する変数はなかった．年齢は前額部の MBR にした，6 ～ 20 の Borg のスケールを用いた．

有意な正の影響を示した．運動習慣ありを高い値と設定し，運動習慣にかかる係数 β が正であったことから，前額およ

2 . 5．データ解析

び右頬の FBF は有意に高い値を示す結果であった．運動

すべての値は平均値±標準偏差を記した．FBF としては，前額部，左瞼，鼻，左頬，右頬の MBR を用いた（図 1）．

場所は頬の MBR に有意な影響を示した（図 2）ものの事後検定では有意差は観察されなかった．

同一被験者内では同じ対象範囲の MBR を設定した．前額

前額部の MBR に対する相対値で評価した FBF を従属変部の値を 100 として，他部位の MBR を相対値とした解析

数とした重回帰分析によって得られた係数を表 3 に示した．

も行った．対象者の身体的特性および運動習慣は男性と女性で分け，その差は対応のない t 検定にて評価した．

表１

各部位の FBF（絶対値および前額部に対する相対値）お図 1 FBF の解析例．前額，左瞼，鼻，左頬，右頬を解析対象とした

対象者の身体的特性および運動習慣* : 男性群との間に有意差あり（対応のない t 検定）− 163 −

コスメトロジー研究報告 Vol. 32, 2024

表2

FBF（MBR の絶対値）に与える説明変数の影響

MBR の絶対値に与える説明変数の影響．性別は男性を 1，女性を２，運動習慣はなしを 1，ありを 2 とした．運動場所は屋外を１，屋内を２，両者との回答を３とした．
β：標準化偏回帰係数，P：危険率（P < 0.05 のみ網掛け），r：相関係数

図２ 運動を行う場所が右頬の FBF（MBR の絶対値）に与える影響
表3

FBF（MBR の相対値）に与える説明変数の影響

前額部を基準にした MBR の相対値に与える説明変数の影響．性別は男性を１，女性を２，運動習慣なしを１，ありを２，運動場所は屋外を１，屋内を２，両者との回答を３とした．
β：標準化偏回帰係数，P：危険率（P < 0.05 のみ網掛け），r：相関係数− 164 −

顔面の皮膚血流に及ぼす加齢と運動習慣の影響

年齢は両頬の MBR に有意な負の影響を示した．運動時間性が示され，一方で運動習慣のある者では前額部と頬のは瞼および鼻の MBR に有意な正の影響を示した．運動場

FBF が増加する可能性が示唆された．前額部の MBR の絶所は両頬の MBR に有意な影響を示した．

対値は年齢との関係において β が正を示していたことから，加齢に伴い増加することが示された．一方，前額部に対3 . 2．年齢および性別の影響する頬部の MBR の相対値は年齢との関係においてβが負MBR の絶対値で示した前額部および鼻の FBF には，有意な年齢と性別の交互作用（性別と年齢）が認められた．
前額部の例を図 3 に示した．男性では加齢に伴って MBRを示していた．このことから，加齢に伴い前額部に比して，頬の血流が減少する可能性が示された．
MBR の絶対値を FBF の絶対値として評価することの妥
当性は，
プレチスモグラフとの相関によって示されている 8）．

が増加したものの，女性では増加はみられなかった．
前額部の MBR に対する相対値で示した瞼，両頬の FBFしたがって，上記の加齢に伴う前額部での血流増加は妥当

は，男女ともに若齢者に比較して中高齢者の方が低い値をなものである．とはいえ，加齢に伴う血流増加という現示した．性別の主効果影響および性別と年齢の交互作用の象の生理的意義や背景については今後検討する必要がある．

みられる部位はなかった．

特に，加齢に伴って皮膚が菲薄化し，奥までレーザーが入った結果，見た目の血流が増加したように見える現象であ3 . 3．運動習慣の影響る可能性は否定できない．

MBR の絶対値で前額部，右頬の FBF を評価すると，運

一方，MBR の相対値の結果からは，加齢に伴う血流の動習慣のない者よりもある者の方が有意に高い FBF を示

変化に領域差があることが示された．頬部の MBR の相対した（図 4）．一方，前額部に対する MBR の相対値には，値が加齢に伴って低下することが示されており，頬部では，運動習慣の影響はみられなかった．

前額に比べると加齢に伴い血流が低下するということが示
唆された．

3 . 4．温熱刺激に対する FBF の応答

このような加齢に伴う血流の変化には男女差があった．

温熱刺激に伴って MBR は増加した．この増加応答に対絶対値の MBR では，前額部と鼻の FBF に性別と年齢とのして有意な説明変数は運動頻度のみであった．右頬への温交互作用が認められていた．相対値では交互作用は認めら

熱刺激に対する FBF 変化に対して，重回帰分析で有意なれなかったものの，性別が FBF の部位差に影響する可能

説明変数となったのは運動頻度（β = 0 . 35 , r= 0 . 03）であっ性も示唆された．
運動習慣のある者では，右頬の血流が高かった．運動をた．ただし，単相関では有意ではなかった．

４．考行う場合，顔面の皮膚から離れた部位，多くの場合は脚部，察に刺激が与えられる．このような場合は必ずしも循環系が加齢に伴い部位による FBF の増減の差異が起こる可能改善しない例が報告されている．ところが，本研究では，

図 3 前額部の MBR の絶対値に及ぼす性別と年齢の影響
男性では若年（39 歳以下）と中高齢者（40 歳以上）との間に有意差があり，年齢と性別の交互作用もみられた．
*: 同性の若年との間に有意差あり（P < 0.05）．

− 165 −

図 4 運動習慣の有無が右頬の FBF（MBR の絶対値）に与える影響*: 運動習慣ありが有意に高い値（P < 0.05）．

コスメトロジー研究報告 Vol. 32, 2024

る者では前額部と頬の血流が高いことが示された．運動の顔面の一部において血流の増加が観察された．
運動習慣に伴う FBF の増加のメカニズムとしては，血種類や実施場所の影響などについては明確な影響は認めら

管機能，神経，内分泌系の影響が考えられるものの，これれなかった．加齢および運動習慣が顔面皮膚の血流に与えらの関与については明らかではない．とはいえ，一過性のる影響について明らかにするために，サンプル数を増やし運動に伴う血流増加の重畳の結果であると推察される．自て検討し，縦断的な研究も併せて実施する必要がある．

転車運動時には顔面皮膚の血管拡張により血流が 40 ～60 % の増加することを我々は報告した 9）．また，ハンド
グリップでは，昇圧によって前額・頬部で 10 % 程度血流
10）

謝

辞
本研究に助成をくださいました公益財団法人コーセーコ．したがって，運動にスメトロジー研究財団に感謝申し上げます．実験の実施や伴う血流増加の効果が重畳して，FBF が増加したと考えデータ解析に多大な協力をしてくれた中村宣博博士（早稲ることが妥当であろう．

田大学スポーツ科学学術院）に感謝申し上げます．

が増加することを明らかにした

温熱刺激に対する右頬の FBF の増加応答には運動習慣の影響はみられなかった．運動頻度の影響は観察されたも（引用文献）のの，個人差が非常に大きかった．マッサージローラーを

1） Seals DR, DeSouza CA, Donato, AJ, Tanaka H.

用いて頬部にマッサージを５週間行うことによって，温熱

Habitual exercise and arterial aging. J Appl Physiol.

刺激に対する FBF の増加応答，すなわち血管の拡張応答，

2008, 105: 1323-1332.

が大きくなったことが報告されている 11）．このような明

2） Feihl F, Liaudet L, Levy BI, Waeber B. Hypertension

瞭な応答の差は観察されなかった．温熱刺激に伴う血管のand microvascular remodelling. Cardiovasc Res. 2 0 0 8,拡張反応が運動習慣によって改善する可能性については，

78: 274-285.
3） Mitchell GF. Effects of central arterial aging on the

今後の検討が必要である．
運動を屋内で行っている者の方が頬の FBF は高い値を

structure and function of the peripheral vasculature:

示した．ただし，サンプル数が屋外 52 名と屋内 34 名と少implications for end-organ damage. J Appl Physiol

なく，事後検定では統計的な有意差は得られなかった．運2008, 105: 1652-1660.

動を屋内で行う者と屋外で行う者とでは紫外線の影響によ

4） Liu C, Kobayashi T, Shiba T, Hayashi N. Effects ofって運動習慣の効果がマスクされてしまう可能性もある．

aging and exercise habits on blood flow profile of the

今後はサンプル数を増やして，運動を行う場所の影響につocular circulation. Plos One 2022 17: e0266684.
5） Green DJ, Hopman MTE, Padilla J, Laughlin MH,

いても検討する必要がある．
本研究の限界としては，変数に加えられていない要因やThijssen DHJ Vascular adaptation to exercise in

対象者数の影響が挙げられる．加齢に加えて，高血圧，糖humans; role of hemodynamics stimuli. Physiol Rev.

尿病，喫煙，および LDL コレステロール値は動脈硬化の2017, 97: 495-528.

決定因子となるリスクである 12）．これらの要因について

6） Miyaji A, Hayashi N. Vascular function in the facialは本研究では考慮されていなかった．また，要因の数に比skin circulation is significantly correlated with age.

べて対象者数が十分ではない．今後も対象者数を増やして

FASEB J. 2019, 33 Experimental Biology 2019 Meeting
Abstracts 518.3.

解析する必要がある．
運動が皮膚に与える影響については，理解がほとんど進

7） Wang L, Cull GA, Piper C, Burgoyne CF, Fortune

んでいない．近年では，有酸素性運動と筋力トレーニング

B. Anterior and posterior optic nerve head blood flowの介入は，ともに皮膚弾力性と真皮構造を改善することがin nonhuman primate experimental glaucoma model

報告されている 13）．こうした研究と併せて，運動習慣がmeasured by laser speckle imaging technique and

皮膚の構造および機能に与える影響の理解が進むことが期

microsphere method. Invest Ophthalmol Vis Sci. 2012,

待される．

53: 8303–09.

5．総8） Nagashima Y, Ohsugi Y, Hiraishi M, Niki Y, Fuji A,

括Majima M, Okamoto T. Development of laser speckle

顔面皮膚の血流に対する加齢と運動習慣の影響の有無をblood flowmeter for evaluating the physiological

検討することを目的として研究を行った．健常者 180 名をfunction of skin. Biomed Phys Eng Express. 2 0 1 9, 5:

対象に，顔面皮膚の血流をレーザースペックル法によって055012計測した．加齢に伴って，顔面皮膚の血流は部位差を示し

9） Hayashi N, Kashima H, Ikemura T. Facial blood flow

ながら変化する可能性が示唆された．また，運動習慣のあ

responses to dynamic exercise. Int J Sports Med. 2021,− 166 −

顔面の皮膚血流に及ぼす加齢と運動習慣の影響

Giannattasio C, Hayoz D, Pannier B, Vlachopoulos C,

42: 241-245.
10）Kashima H, Ikemura T, Hayashi N. Regional

Wilkinson I, Struijker-Boudier H. Expert consensus

differences in facial skin blood flow responses to the

document on arterial stiffness: methodological issues

cold pressor and static handgrip tests. Eur J Appland clinical applications. Eur Heart J. 2006 , 27 : 2588 2605 .

Physiol 2013 , 113 : 1035 - 1041 .
11）Miyaji A, Sugimori K, Hayashi N. Short- and long-13）Nishikori, S., Yasuda, J., Murata, K. Takegaki J,

term effects of using a facial massage roller on facial

Harada Y, Shirai Y, Fujita S. Resistance training

skin blood flow and vascular reactivity Comp Therap

rejuvenates aging skin by reducing circulating

Med 2018 , 41 : 271 - 276 .

inflammatory factors and enhancing dermal12）Laurent S, Cockcroft J, Van Bortel L, Boutouyrie P,

extracellular matrices. Sci Rep. 2023 , 13 : 10214 .

− 167 −

コスメティック産業集積地発展における社会構造、
多様なアクターの協働、支援制度に関する分析
同志社大学

藤本

昌代

In France, the state and city governments support small and medium-sized companies in the cosmetics industry,
strengthen their brand value by grouping them together, and cooperate with universities and national research institutes tostrengthen their technological capabilities. On the other hand, there are few cosmetic industry clusters in Japan, and theJCC, a Japanese cosmetic industry support organization related with Cosmetic Valley, has seen a decline in financial andhuman resource support for the cosmetic industry from prefectures and cities, and has failed to strengthen cooperation with
universities and national research institutes. The current membership has been reduced by half since its establishment, and
it is difficult to say that it has developed. There is a big difference between Japan and France, where it has been difficult toestablish a cooperative structure with government and national institutions and large companies to strengthen the cosmetics
industry. The survey also revealed cultural differences in the information behavior of both manufacturing companies andconsumers: in France, both companies and consumers focus on the attitude of items related to the SDGs, while in Japan,
many consumers pay attention to efficacy but do not focus strongly on the attitude of companies.

１．緒から、大学発ベンチャーなどの小さなスタートアップ企業

言まで多くの企業がある。

本稿は日仏の化粧品産業集積地での聞き取り調査をもと

本研究では主に化粧品産業集積地の発展に寄与するために、集積地の社会構造、化粧品産業の多様なアクター、支に、中小企業の支援、大企業と中小企業との連携、国内市場、援制度に関する分析を行うものである。産業集積地に対国際市場へのネットワーキングなどを促進する地方自治体

する「クラスター」という概念は、ハーバード大学の M.

が注力する組織について調査を行う。本稿では事例として、

Porter によってもたらされた概念であり（Porter 1998 ＝フランスでは Chartres、Orléans、Lyon にある化粧品産業

2005）、この概念に基づいて世界中で産業集積地の発展にが集積している地域、日本では化粧品産業の中小企業に対注力する政策が取られた。Porter の概念が個々の企業によして地方自治体が支援する地域として佐賀県の唐津市を挙る自生的な集積を指すのに対して、本研究では各地域の発げる。分析では調査を通して得た情報から、支援組織の役割、展，継続に対して行政支援が重要な役割を果たすタイプの化粧品に対する社会意識と制度について検討を行う。

産業集積地に注目している。

2．方

欧州の化粧品産業の中心地であるフランスには多くの

法

地 域 に 産 業 集 積 が 見 ら れ る。 た と え ば、Chartres に は

本研究の方法論は、マクロデータでは見えないミクロレ

Cosmetic Valley という化粧品産業を支援する組織があり、ベルの要素について質的調査の手法を用いて情報を収集しL’ Oréal や LVMH 等々の世界中で有名な企業をはじめとすている。本項では、化粧品産業におけるフランスと日本のる大小企業さまざまな規模の化粧品関連の製造業、原材料、位置づけ、フランスと日本の化粧品産業集積地に関する地

香料、顔料などのサプライヤー、パッケージ、品質検査企

理的情報などを示す。

業、大学などの研究機関が集積している。他にも温暖で花に恵まれた南仏地方には香水で発達した Grasse という産2 . 1．化粧品産業における日仏の位置づけ

業集積地があり、Fragonard など創業百年近い有名な老舗

CHAILEEDO の 2023 年度調査（2024 年3月12 日更新）に企業が存在している。ここにも香水だけでなく、香料や多よれば、世界の化粧品売上高トップ 10 企業は、第 1 位 L’

くの素材提供企業が集まっている。これらのフランスの化

Oréal 450 億 3000 万＄、第 2 位 Unilever 287 億 6000 ＄、

粧品産業集積地にはトップランナーの L’ Oréal という王者

第 3 位 Estee Lauder 151 億 5 , 700 万＄、第 4 位 P ＆ G 151
億 8 , 600 万 ＄、 第 5 位 LVMH 90 億 4 , 000 万 ＄、 第 6 位
Beiersdorf 85 億 1 , 000 万＄、第 7 位 資生堂 66 億 1 , 000 万＄、

Analysis of social structure, collaboration among various actors, and support
systems in the development of cosmetics industry clusters

第 8 位 Coty 60 億 1 , 000 万＄、第 9 位 Kenvue 57 億 6 , 800

Masayo Fujimotoを含め 3 社もトップ 10 に入っており、文字通りコスメテ

Doshisha University

ィック大国である。日本企業である資生堂の順位は 2022

万＄、第 10 位 Natura 53 億 7,000 万＄である。
フランスは、L’
Oréal が群を抜いて高い売上げであり、LVMH、Coty など− 168 −

コスメティック産業集積地発展における社会構造、多様なアクターの協働、支援制度に関する分析

年度と変わらないが、中国の消費者が福島原発廃水放出のOrléans にあり、運営事務局は市職員が出向しており、タイミングで日本の化粧品をボイコットした影響で売上高

Orléans 大学構内に事務所があり、研究、技術革新に注力が減少していると評されている。日本の化粧品産業には資する化粧品産業支援組織である。インタビュー対象者は担生堂、花王、コーセーなど、いくつかの大企業があり、日当者である c 氏、ｄ氏である。

本の中では資生堂が化粧品部門において花王、コーセーに・材料系サプライヤー企業 2 社
Lyon にある化粧品産業の集積地で活動する企業である

比べて群を抜いて売上高が高い。

Ａ社、Ｂ社である。インタビュー対象者は関連分野で博士

2 . 2．フランスの化粧品産業集積地の地理的情報

学位、修士学位取得の技術・営業の管理職である e 氏、f

フランスの化粧品関連企業には、大企業ばかりではな

氏である。

く、多くの中小企業があり、これらによって支えられてい（2）日本

る。大企業は自社に研究所をもち、品質管理まで自社内で・Japan Cosmetic Center

行うことができるが、中小企業は研究部門、製造、品質管佐賀県唐津市にあり、佐賀県、唐津市が関わり、運営に理、マーケティング、それぞれが充実しているとは限らなは市が関わる化粧品産業支援組織である。インタビュー対い。そこで、中小企業は連合組織を作り、それぞれのビ

象者は事務長であるｇ氏である 1）。

ジネスに役立つ情報やネットワーク作り、団体としての3．結

交渉力を高めるようにしている。本稿で扱う事例は、1 つ果

めは Chartres にある最大の化粧品産業集積地の支援組織

本項では、調査の結果について、まずフランスの代表的の Cosmetic Valley で あ る。Chartres は Paris に 近 く、 公

な化粧品産業集積地と日本の化粧品産業集積地の概要、連共交通機関で約 1 時間半の距離にあり、アクセスがしや携関係を示し、その中で中小企業の支援制度などについてすい。２つは Orléans にある支援組織の CosmétoSciences示す。その後、欧州の企業、消費者の動向について示し、である。Orléans は Paris にも Chartres にも近い場所にあ日仏の傾向差について議論する。

る。同組織は、Cosmetic Valley のメンバーでもあり、大学、研究機関などとの連携の役割を担っている。3 つめに示す

3 . 1．フランスの化粧品産業集積地概要と連携関係のは Lyon にある化粧品関連企業が集積するエリアである。 （1）Cosmetic Valley の例
Lyon はフランス東部の中部地域にあり、Paris と Grasseの中間に位置する。

フランスの代表的な産業集積地支援団体として Cosmetic
Valley が挙げられる。Cosmetic Valley はフランスの香水・化粧品分野の企業、研究センター、大学、学校を結集、調2 . 3．日本の化粧品産業集積地の地理的情報

整し、支援する組織である（Cosmetic Valley ウェブサイ

フランス同様、日本の場合も化粧品産業の多くは中小企ト）。Cosmetic Valley は Chartres や Orléans などの地方自業であり、互いに補完し合う必要がある。そのために日本

治体と協力して化粧品産業の成長促進、フランスの化粧品でも支援組織を設け、産業集積の拡大を目指している地域

産業の国際的な影響力拡大に貢献することをミッションとがある。日本における化粧品産業集積地の 1 つに九州地方している。同組織は大小さまざまな規模の事業所がメンバの佐賀県唐津市があり、Japan Cosmetic Center という行ーとなり、現在、その数は 6 , 300 を超え（そのうち 85 % が政が関わる支援組織がある。本稿では日本の事例として中小企業）、売上高 710 億€（約 767 億＄ うち、トップ 10

JCC での活動を取り上げる。

に入る大手 3 社が 600 億＄を超える売上高）、これらの組織は約 226 , 000 人の従業員を雇用している（この情報を組

2 . 4．聞き取り調査の対象地域と組織概要

織の説明に挙げていることから、事業の成功が経済的利益

フランスと日本の聞き取り調査の対象組織、アクターはだけでなく、雇用創出も目的としており、それが社会的役

以下の通りである。

割であるという認識が強いことがわかる）。また、毎年ほ（1）フランス

ぼ 60 社ほどの地域内スタートアップ企業の創設にもかか・Cosmetic Valley

わっている。

Chartres にあり、Centre 州、Chartres 市など自治体が歴史的には 1994 年に中小企業同友会として設立され、化粧品産業集積地の発展を支援する政策を立て、中小企業

地方自治体の支援を受け、Chartres 市に Cosmetic Valley

だけでなく、大企業もフランス化粧品業界のために協力すという組織が設立され、老舗香水メーカ Guerlain 社社長

る化粧品産業支援組織である。インタビュー対象者は担当

Jean-Paul Guerlain 氏が初代会長に就いている。1 つの組者である a 氏、b 氏である。

織体となることで、化粧品産業の中小企業は「フランス・CosmétoSciences

ブランド」として大きな勢力として活動しやすくなった。

− 169 −

コスメトロジー研究報告 Vol. 32, 2024

2014 年に Centre-Val de Loire 州と Charters 市は、同組包装、物流などがあり、バリューチェーン全体が、このセ織が世界の化粧品業界のリーダーとしての地位を強化する

クターに革新やソリューションを提示する）。

ために国内外での連携を強化することを求めた。そのため

より具体的には、ここでは製薬会社のポンプ技術を化粧Cosmetic Valley は 2016 年には 5 大大陸での化粧品メーカ

品用に提案したり、3 D プリンターによるプロトタイピンー協会設立を支援し、そのリーダーとして化粧品業界を牽グの可能性を提案し、スタートアップ企業向けの小規模な引するため、グローバル化粧品クラスターとして国際展シリーズを作ることもできるといった応用可能性を提案す開を行っている。Cosmetic Valley の活動は後述する日本のるものがある。また、ある製剤メーカーは 24 時間以内にJapan Cosmetic Center 設立にも大きく影響を及ぼしている。

製剤化することができ、別の製剤メーカーは希少な成分でCosmetic Valley の事務局の責任者の 1 人である a 氏に製剤化することができ、別の製剤メーカーは特殊な製法でよれば、フランスの化粧品産業には約 1 , 000 か所の研究製剤化することができるというように、製剤、製法、マー所、26 , 000 人の研究者がおり、1994 年に Cosmetic Valley

ケティング、あらゆる種類の革新が提案されている。このが協会として設立されてから 10 年後の 2005 年には、フラ見本市には、スタートアップ企業、中小企業、大企業など、

ンス政府主導の競争力クラスター（Pôle de compétitivité）

あらゆるタイプの企業が出展しており、大企業はスタートの一員となった。同組織は市場調査、消費者の志向を常にアップ企業の興味深い提案にアンテナを張り、共同研究や観察する担当者を置いたり、Cosmetic に関連するイベン

時にはM＆Aまで展開できる相手を探している。そのため、

トを開き、ネットワークを可視化する努力をしている。こ

展示会の後に、交流し、パートナーシップを結ぶ可能性をの組織で特徴的なことは、行政が産業支援に注力しており、見据えたコミュニケーションが行われるのである。

企業間ネットワークだけでなく、大学や公的研究機関と企

2023 年はクリーン・テクノロジーがテーマとなり、ト業との共同プロジェクトも成功するために多くの支援をしレーサビリティ、脱炭素化、廃棄物の削減、汚染物質の削ていることである。

減、さまざまな製品の製造、生分解など、あらゆる革新的

彼らの活動には 2 つのプラットフォームがあり、1 つめな技術に目が向けられている。デジタル化という側面も重は化粧品の測定と試験に関するものであり、2 つめは安全要で、新しいテクノロジー、3 D プリンター、エレクトロ性と無害性の評価に関するプラットフォームである。後ニクスなど使えるものを組み合わせることに関心が集まる。

述 す る が、Centre-Val de Loire 州 の 化 粧 品 研 究 ネ ッ ト

人工知能、持続可能性、テクノロジー、微生物学、これら

ワ ー ク の １ つ で あ る Cosmeto-Science Programme で は

すべてが化粧品業界の問題や期待に応えられるのではない

Orléans 大学や CNRS（フランス国立科学研究所）の多様かという関心と多様な提案がなされている。

な研究室と共同研究している。Cosmetic Valley での活動

b 氏は「私たちの役割は、プロジェクトを組み立てるこには産業界からは中小企業だけでなく、L’ Oréal、LVMH、とを手伝うことです」と述べる。たとえば、ある研究者がChanel、Hermes、Guerlain などの大企業も参加しており、実業家と出会い、共同プロジェクトを立ち上げたいと考え

化粧品産業の地位、技術向上に貢献している。Cosmetic

た場合、b 氏らはそのプロジェクトの立ち上げを手助けし、

Valley は化粧品産業の技術向上のために国際的イノベーシ

さらに資金調達の手助けをする。 このように彼らは機会ョンに関するコンペティションを用意し、アカデミックなを創出し、その後のプロジェクトが成果を上げられるよう研究部門と産業部門にそれぞれ賞を与えており（賞金 1 万に多様な支援を行っているのである。

€）、国際的な知名度の向上にも努めている。

（2）CosmétoSciences の例
2 つめに挙げるのは、Chartres の近くの Orléans にあり、

その他、関連する活動として国内外の化粧品メーカー、サプライヤー、開発機器メーカー等々が集う Cosmetic 360

Cosmetic Valley と深い関わりをもつ CosmétoSciences であというイベントや研究者が集う Cosmetic Innovation といる。同組織は Orléans 大学構内事務所を設置し、Orléans 市

う研究発表会などがある。Cosmetic 360 の担当者であるの職員が出向し、運営に従事している。CosmétoSciences

b 氏によれば、このイベントはフレグランスと化粧品産

では事務局の担当者の c 氏と d 氏にインタビューを行っ

業のイノベーションに関する国際見本市であり、技術革た。同組織は 2015 年から 2022 年にかけて、11 の学術研

新に焦点を当てたもので、他の商品紹介の見本市とは異究機関（Orléans 大学、Tours 大学、CNRS フランス国立なるものである。これは毎年 10 月に開催され、来場者数

研究所他）の 23 個の研究チームと 30 組織の産業パートナは約 5 , 000 人で出展社数は 220 社である（今回、b 氏の許ーを結びつけ 40 の共同研究プロジェクトの創出に寄与し可を得て、2023 年 10 月の見本市の参与観察を許された）。

ている（現地資料および CosmétoSciences ウェブサイト）。

すべての出展社は、化粧品分野に関わる企業、組織であ化粧品産業の研究、技術革新に大きく貢献しているのがり、技術革新やソリューションを紹介するため集まるといOrléans 大学と Tours 大学であり、Paris、Chartres への近う（たとえば、化粧品の価値として、原材料、成分、試験、接有利性があり、教育の中に化粧品産業に求められる人材− 170 −

コスメティック産業集積地発展における社会構造、多様なアクターの協働、支援制度に関する分析

育成を取り入れている。CosmétoSciences の事務局は、化は、自然と環境に優しい生物学的活性の評価、化粧品の安粧品の研究とイノベーションを促進するために、Region

全性、製剤の問題などがあり、原料の選択から完成したプCentre-Val de Loire（サントル＝ヴァル・ド・ロワール地

ロジェクトまでのすべての評価からスキルをもつさまざま

域圏 = フランスにある 11 の広域行政圏で州に相当する）な研究室があるという。CosmétoSciences が強調するのは、が 10 年間にわたり長期資金を提供している。c 氏によれば、

これらのプロジェクトがすべて産学共同プロジェクトだと

これは Region Centre-Val de Loire 独自の化粧品に特化しいうことであり、各プロジェクトには企業が参加している。

たエコシステムである。Region Centre-Val de Loire 議会

そして、その目的は産学間の技術移転でもある。共同研究

は、化粧品の研究とイノベーションを地域イノベーションを希望する研究者や大学院博士課程の学生には、給与、宿戦略の中心に据えており、このエコシステムは、学術界と泊施設、そこでの生活のサポートのサービスが提供されて企業との結びつきを促進するものであり、企業の繁栄、雇いる。特に、Cifre と呼ばれる政府と企業が折半する博士

用創出を支援するものとして位置づけられている。

課程学生に対する３年間の給付制度が利用され、博士課程

CosmétoSciences は、国内および国際的規模での研究と修了後学生がそのまま共同研究企業に就職することも珍し

技術革新を促進しており、それには 7 カ国が参加し、化粧くない。さらに高校生など若い世代の育成のために教育プ

品業界のバリューチェーン全体を対象としている。同地域

ログラムも用意している。

には化粧品産業の問題や課題に焦点を当て、大学、教育機関、CNRS など、化粧品に携わる研究者や研究所が集ま（3）Lyon の化粧品素材系サプライヤーによる社会課題に対っている。CosmétoSciences は、地域議会からの資金援助する制度情報を受け、大学が主導し、CNRS などの高度研究機関と提携

3 つめに示すのは、化粧品素材系サプライヤー、研究している。また、国際関係の発展を担当する機関との連携組織などが集積する Lyon での調査である。Lyon はフラや産業界との連携を担当してくれる Cosmetic Valley など

ンス東部の中部地域にあり、パリと南仏の原料生産地ののパートナーもいる。このプログラムにおける主なミッ中間に位置する。同地では大企業に材料を卸す A 社の e 氏

ションは、地域規模での研究と専門知識を構造化し、地と B 社の f 氏にグループインタビューを行った。両氏によ域の専門知識、研究成果、技術移転を促進する研究と技術

れば、化粧品産業は非常に厳しい欧州規制下にあり、それ革新を強化することである。同組織はプロジェクトの開に合わせて、安心して使える安定した材料を使う必要があ

発を支援し、国内および欧州の協力関係を発展させ、産る。その中で新しい製品を作る上で重要な業務の 1 つとし業の問題と連動して、エコロジー、エネルギー、DX 化て、その年度に大手企業から掲げられる「コンセプト」になどの課題に対応するための技術革新を支援する。また、適合した最終製品のための素材を用意することがある。化Cosmetic Valley とは社会経済的な連携も行っており、た粧品産業では安心して用いられる材料を使いつつ、新商品

とえば、Cosmetic 360 やその他の促進イベントへの参加、に適合的な材料を作る配合、レシピは非常に重要な開発と一般市民への知識の普及も行っている。CosmétoSciences

考えられている。しかし、それは効能や、地域特性（高湿は、まず研究者同士のつながりを作ることを目的とし、そ地域、乾燥地域など）に合わせた使い心地だけでなく、トのために、さまざまな国との多様なエコシステム、多様な

レーサビリティ、SDGs を意識した行動基準（男女、人研究所を選定し、研究者間のリンクを作ることで共同研究

種、LGBTQ、社会階層への差別的行動、環境によい材料の機会を開発している。産業界のエコシステムについては、の利用等々のチェック）を遵守している企業が製造した製

Cosmetic Valley と同様である。Cosmetic Valley が非常に品であるかどうかが問われている。2021 年にヨーロッパ

大きなネットワークとして産業界との強い連携をもっていではエコビューティースコアコンソーシアム（Eco Beauty

るのに対して、CosmétoSciences は小規模ではあるが、研Score Consortium ウェブサイト）が立ち上がり、2022 年

究主体の活動を重視している。たとえば、持続可能な化粧のプレスリリース当時 36 組織であった参加者は、2 年後品に関する国際会議を開催し、持続可能な化粧品の問題にの 2024 年 3 月時点で 2 倍の 71 組織に増えている。コンソ

取り組んでいる 7 カ国の研究者を集めたワークショップもーシアムの目的は、化粧品の共通の環境影響スコアリング

開催している。

システムを開発し、消費者がより多くの情報に基づいて購CosmétoSciences は資金源を確保し、コンソーシアム設

入決定を行えるようにすることである。本基準は、世界最立のためのプロジェクト立ち上げを支援し、パートナー探

大の化粧品メーカーである L’ Oréal が環境に悪影響を与えしを手伝い、論文執筆プロジェクトや知的財産に関する支る企業行動を抑制し、消費者により的確な情報を提供しよ援も行っている。そのほか、学会や企業とのミーティング

うとして 2020 年頃から LCA（Life Cycle Assessment）をも３カ月に一度定期的に行い、企業のニーズを把握し、ど開発した（たとえば、CO 2 ミッションなど）。これは、環のように協力できるかを調査している。主な研究テーマに境影響スコアリングシステムなどのチェック項目があり、− 171 −

コスメトロジー研究報告 Vol. 32, 2024

これを数値化し、算定するためのルールを決め、自分たち加による団体としてのブランド力向上、日本の化粧品産業の化粧品をこの LCA バリューを使って、スコアのラベリの地位、売り上げ向上への貢献に強く期待が寄せられた。

ングをするものである。メンバー組織は、処方や包装に使JCC は Cosmetic Valley のように「新市場開拓事業」（海用される標準的な成分や原材料、および製品使用時の環境

外に向けて会員企業とのマッチングや海外企業誘致事業，

影響についての共通データベースにアクセスすることがで

海外クラスターとの提携）、「産業創出事業」（地域資源をき、非専門家でも、個別の製品の環境影響を評価できる共活用した事業）「地域ブランド事業」「専門人材配置」（職業

通のツールが目指されている。日本からは資生堂と花王な教育として高校生向け短期講座や地元の高校において「化どが加わっている。今後、ますます企業は消費者からその粧品学習及び課題研究」を実施、化粧品産業で働く地元の環境基準に適合的な製造をしているかということを問われ人材育成）の 4 つの事業を行い、また、外部資金の獲得やるようになっていくだろう。e 氏は、「たとえ、よい効き研究の支援においても重要な役割を果たしている。

目があっても行動基準が守られていない企業の製品はボイ

JCC の場合、ブルームの山崎社長の推進力、Cosmetic

コットされ、また、行動基準順守によってコストが高くな

Valley の国際戦略、すでにブルーム、トレミー、松浦通運っても消費者は受け入れる土壌がある」と述べる。そのたの業績が確立されていたこともあり、この 3 社主導で進め

め、このコンソーシアムに関わる大手化粧品メーカーに卸られていることがあるものの、大企業がこの化粧品産業集しているサプライヤーはこれらのスコアで高得点を取得す

積地にあまり強くコミットしていないこと、また、コロナ

ること、また、その基準に適合的な材料を提案していく必禍以降、佐賀県、唐津市が化粧品産業だけに多くの人的支要があるという。

援、経済的支援を行うのは容易ではないこともあり、設立当初よりも、行政からの支援は減少している（g 氏）。現在、（4）日本の化粧品産業集積地

JCC の会員組織は 2023 年 12 月で正会員 106 の個人・企

日本に存在する化粧品の産業集積地として挙げられるのは、佐賀県唐津市であり、その支援団体は Japan Cosmetic
Center で あ る。 池 田・ 藤 本 他（2021）に よ れ ば、 同 地業が所属し、支援会員 26 であり、メンバー企業数はコロ
ナ禍前の約半数に縮小している。
日本では化粧品業界全体の強化を狙ったフランスの行政、域は 2011 年に世界最大の化粧品産業クラスターである

大企業、中小企業、研究機関の連携に倣ったものの、そのCosmetic Valley の Alban Muller 元会長がアジアへの戦略

後、行政が支援し続けているフランスに比べて、日本の場拠点となる日本のパートナーを求めて佐賀県唐津市を訪れ

合、行政の経済的、人的負担を継続しきれなかったというたことによる。Muller 氏は同地域の天然資源、アジアへ状況があるようである。そして、日本の大手化粧品メーカの地理的近接性、また、コスメティック産業イベントで既ーそれぞれの動きは国際市場を見据えて海外での活動も活知であった検査・輸入代行を行う株式会社ブルーム、化粧発に行われているが、JCC の中小企業との連携は限定的で品製造を行う株式会社トレミー、保税物流を行う松浦通運

あり、日本の上位 3 社の資生堂、花王、コーセーはメンバ

株式会社の 3 社からなる小規模クラスターの存在、薬用ー企業に入っていない。

植物栽培研究所や佐賀大学などの研究機関があることなど

4．考察およびまとめ

から、クラスター要件を満たしていると評価した。これにより、佐賀県唐津市は 2013 年 4 月にフランスの Cosmetic

これまで化粧品業界には少数の大企業と多くの中小企業

Valley と連携協力協定を締結し、国際的コスメティック・があるという産業構造と中小企業が支え合う集積地におけクラスター形成推進母体として「Japan Cosmetic Center」

る支援機構の存在、連携関係の構造、支援制度などを示し（以下，JCC）を設立し、初代会長に Muller 氏が就任した。

てきた。集積地における中小企業支援組織の役割として、設立から 5 年後の 2019 年 3 月の JCC の正会員数は 195

中小企業への情報支援、助成金支援、ブランドたらしめるの個人・企業が所属し、24 の大学、自治体、団体が支援

団体の維持などを示してきた。フランスの場合、州、市を会員として入会していた（池田・藤本他 2021）。佐賀県、挙げて化粧品産業の中小企業の支援、グループ化すること

唐津市、玄海町など、3 つのレイヤーの行政組織がその支で団体としての国際的ネームバリューの強化、技術力強化

援に関わる点において Cosmetic Valley に似て、行政によにおける大学、国立研究機関の協力体制などが組まれておる産業活性化、雇用創出への期待が高いことがうかがえる。

り、また、世界トップ 10 に入っている大手 3 社も参画しもとより、ブルームの高い検査能力、トレミーでの迅速なていることから、今回、観察された集積地は短期間にメン

ボトリング、松浦通運での入管作業のスムーズな流れは、

バー組織を大きく増やし、発展していた。他方で日本の自社に品質管理部の充実が厳しく、日本の薬事法に詳しく場合、化粧品産業集積地は少なく、Cosmetic Valley とのない海外の中小企業にとって非常に重要なカウンターパー

提携をもつ化粧品産業支援組織である JCC は初代会長にトナーであったため、設立後の行政の支援、会員組織の増

Muller 氏が就任しても、その後、化粧品産業に対する県、− 172 −

コスメティック産業集積地発展における社会構造、多様なアクターの協働、支援制度に関する分析

市からの経済的、人的支援の減少、大学、国立研究所との化粧品は化学製品でありながら、社会的受容に大きく影連携強化が順調とは言えず、メンバー組織が半減し、大手

響を受ける産業である。日本企業も海外での販売では当該

3 社の参入もないため、化粧品業界全体の動きになってい国の原料及び製造基準に合わせているが、日本もこれまでるとは言い難い。

以上に SDGs に則った企業行動を取らなければ、販売が厳

中小企業は製品化への全ての過程を 1 社で網羅するにはしくなるだろう。ただ、フランスの行動基準に則った製品

人材、資金が不足しているため、支援組織の情報は欠かせが高価格になり、それがラグジュアリー層を想定したものない。大企業も常にベンチャー企業の研究を探索しており、だとすると、社会階層に関する議論も必要である。化粧品

Ｍ＆Ａでその技術を吸収できる機会を求めている。フラン産業のように社会的受容に影響を受ける分野において、社スの一大産業である化粧品産業と、その地位の確立が途上会に対する社会学的分析視点を持った研究はこれからますである日本の化粧品産業とでは、行政や国立機関の協力体

ます重要になるだろう。
本研究は 1 年間の短期間であったため時間的な限界があ

制、大企業の化粧品業界の強化への協力体制の実現の差はった。今後、さらなる分析、調査などの機会が与えられた大きい。
また、本調査では企業行動に影響を及ぼす文化的な違い

ら、より深い研究成果が期待されるだろう。

が日仏に存在することも明らかになった。フランスそして
広く欧州の消費者は SDGs に配慮した企業が作っているも

1）研究時間の都合上、g 氏へのインタビューは 2023 年以前のか、ケミカル由来のものを使っていないか、環境、人権、に行われたものであり、既刊の論文の中で公表している

サステナビリティに配慮している企業が作ったものかをチ

ものを引用する。ただし、メンバー数等のデータに関し

ェックし、それが満たされていない場合は、たとえ何かよては 2024 年 3 月時点で公表されているものを用いている。

い効用が期待されても購入しない傾向が強い。フランスの場合は、近年の LCA アセスメントによる、ある一定基準

2）加藤秀俊は、情報行動について、私たちの情報行動について人は観念の生き物であると述べている（加藤 1970）。

を超えている企業か、意識が低い企業かで消費者が製品購入を決めるという傾向が強まっている。日本では、SDGs

謝辞に対して配慮しているという記述がある企業のウェブサ研究を遂行するにあたり、多大なご支援をいただきましイトでも、あまり、詳しく書かれておらず、製品とそれた公益財団法人コーセーコスメトロジー研究財団に心よりとは切り離された意識がうかがえる。日本の消費者は化粧感謝申し上げます。

品の効用に着目し、その製造企業の幹部の男女比、人種比、LGBTQ への配慮や自然環境を配慮した材料、地域への排（引用文献）

水、発がん性の低い素材を用いているかなど、企業行動の

1） CHAILEEDO ウ ェ ブ サ イ ト（https://chaileedo.com/

社会性への関心、それへの配慮で発生するコスト、価格のthe-top-ten-global-beauty-companies-achieved-a-

上昇への受容は高いようには見えない。ただし、これらに

total-revenue-of-nearly-150-billion-in-2023/, 2024 年

ついては大手企業、準大手企業はフォローできるかもしれ3 月 24 日取得）．

ないが、中小企業については単独では解決が困難なことも少なくないと考えられ、彼らが経済的に成立する方策について Cosmetic Valley や CosmétoSciences の支援組織に期待される役割はさらに大きくなるだろう。

2） Cosmetic Valleyウェブサイト
（https://www.cosmeticvalley.com/, 2024 年 3 月 24 日取得）．
3） CosmétoSciences ウェブサイト
（https://cosmetosciences.
fr/, 2024 年 3 月 27 日取得）．

これらのことから、製品に求められる品質は社会（消費4） Eco Beauty Score Consortium ウェブサイト（https://者の関心）が何を重視しているかによって決められるといwww.ecobeautyscore.com/, 2024 年 3 月 28 日取得）．

えよう。自然由来というのは、フランスに限らず、日本で5） 池田梨恵子・藤本昌代・東秀忠・野原博淳 , 産官学連も好まれるが、その過程に化学的な処理がなされるかどう

携クラスターの日仏比較研究シリーズ：事例 J3：佐賀

かについては関心が低い。その中で、いずれの国も「良さ県唐津市・玄海町コスメティック・クラスター 2018 年

そう」という観念に導かれた行動が見られる。安全第一の材料で作られた化粧品では効用が一義的には求められておらず、社会的な要素を遵守していることも求められている。

度調査，評論・社会科学，139，107-127（2021）．
6） Japan Cosmetic Center ウェブサイト（https://jcc-k.
com/, 2024 年 3 月 24 日取得）．

したがって化粧品の製造、原料購買はそれぞれ（大企業主

7） 加藤秀俊，1972,『情報行動』中央公論新社 .

導の）製造サイドの理由による情報行動 2）であり、消費者

8） Porter, M. E., 1 9 9 8, On Competition, Boston：の化粧品購入も当該地域における観念に導かれた情報行動

Harvard Business School Press．（＝ 2005，竹内弘高訳，といえよう。

『競争戦略論』（Ⅰ・Ⅱ）ダイヤモンド社）．

− 173 −

三次元顔認証スマホアプリによる表情筋トレーニング／ストレッチの客観的指標の導入と末梢性顔面神経麻痺後遺症予防リハビリへの応用
産業医科大学医学部耳鼻咽喉科・頭頸部外科

堀龍介

We developed an iPhone app, FacialPalsyZero, which can objectively and quantitatively evaluate facial motion using
Apple's three-dimensional facial recognition system, Face ID. We released it on the App Store for free. FacialPalsyZerosmoothly displays real-time scores indicating the ratio of the amount of change in five facial regions, including the eyebrow,eye, nose, cheek, and mouth, between maximum movement and the resting state. FacialPalsyZero is a revolutionary
application for evaluating facial motor function that is simple, easy to use, and objective. In this study, we assessed theperformance of FacialPalsyZero, further upgraded it by increasing the number of BlendShapeLocation items from 7 to 15,
introduced Debug Mode, and created FacialPalsyZero+ with high-definition facial motion objective evaluation functions.
The results of this study have been reported.
The findings of this study have facilitated the easy and objective evaluation of facial movements. It is anticipated thatfurther enhancements to the accuracy of FacialPalsyZero+ will lead to the replacement of evaluation methods that havetraditionally relied on subjective experience with a more objective and quantitative approach. The challenge for the future is
to optimize treatment and rehabilitation for the sequelae of peripheral facial nerve palsy. This study would make a significant
contribution to the field of cosmetology.

１．緒果としてリハビリが長続きしないことがしばしばみられる。

言

従って、顔の運動や表情筋の動きを客観的に評価できるシ

表情筋は顔面頸部の皮膚に付着しており、微妙な動きをして人の表情を作り出す。眼の開閉、口で食べる ･ しゃべ

ステムの開発はコスメトロジーにおいて非常に重要なものであるといえる。

るなどの運動にも関わっており、顔面神経の支配を受けてわれわれは、Appleの三次元顔認証システムを利用して顔いる。人は表情筋で表情を作って自由に感情を表現するわの運動を手軽に客観的かつ定量的に評価できる独自のアプリ

けで、表情が豊かだと明るくはつらつとした印象を与える「FacialPalsyZero」を開発し、AppStore に無料公開していため、健康な表情筋の維持は生活には欠かせない。一方、る（図 1）。眉・目・頬・鼻翼・口角の顔面 5 部位の最大運動

加齢や無表情など衰えた表情筋は顔のハリの低下やたるみ

時と安静時の変化量の比をタイムラグなく滑らかにスコアの原因となり、表情が暗い印象になったり老けて見えたり表示することができる。このアプリは顔面神経麻痺患者のする。末梢性顔面神経麻痺ではその程度によって表情筋が顔面運動機能評価のために開発した。これまでの顔面運動

全く動かなくなり閉眼や食事などで困るのに加え、左右非機能評価は、簡便であるが主観的、もしくは客観的である

対称の顔貌に精神的苦痛も感じる。また、末梢性顔面神経が非常に手間と時間がかかる、というように一長一短の評

麻痺患者での病的共同運動などの後遺症予防リハビリで代価法しかなかったが、FacialPalsyZero は簡便で手間がかか

表的なものとしてミラーフィードバック法がある。鏡越しらず客観的という画期的な顔面運動機能評価アプリである。

に自分の顔を見ながら口唇を動かさずに閉眼したり、食事本研究では FacialPalsyZero の性能の評価を行い、さらの時や話をする時などには口を動かす必要のある時にはなに FacialPalsyZero の改良と Debug Mode の開発、そしてるべく意識して目を開くような運動訓練などを行う。しか高精細顔面運動客観的評価アプリ FacialPalsyZero ＋の開し、ミラーフィードバック法にしても実際の強度や程度に発を行った。

対する判断は鏡越しに自分を見るだけの主観的判断に過ぎないため、患者は判断に困惑して効果も不十分となり、結Introduction of an objective index for
facial muscle training/stretching usinga three-dimensional face recognition iPhone App and its application to rehabilitation for prevention of sequelae of peripheral facial nerve paralysis
Ryusuke Hori
Department of Otolaryngology - Headand Neck Surgery, University of Occupational and Environmental Health, Japan− 174 −

図1

FacialPalsyZero ？

三次元顔認証スマホアプリによる表情筋トレーニング／ストレッチの客観的指標の導入と末梢性顔面神経麻痺後遺症予防リハビリへの応用

2．方法

2 . 1．FacialPalsyZero と柳原法、ENoG、積分
筋電図の相関関係の確認
すでに開発していた FacialPalsyZero は、Apple が提供
する BlendShapeLocation という顔面の動きを示す指標を利用していた。検出された顔の表情を特定の顔の特徴の動きで表現し、BlendShapeLocation の各キーに対応する
値は、その特徴のニュートラルな構成に対する現在の位置を示す浮動小数係数で、0 . 0（ニュートラル）から 1 . 0（最大動作）の範囲で示される。この係数で動きを定量化したものが FacialPalsyZero の概要である。FacialPalsyZero
では顔面運動の主要部位の動きを代表する眉 / 目 / 頬

図 2 FacialPalsyZero で用いる BlendShapeLocation
顔面運動の主要部位の動きを代表する 5 か所の部位に対する 7
つの BlendShapeLocation を評価対象とする/ 鼻 翼 / 口 角 の 5 か 所（ 左 右 10 か 所 ）に 対 す る 7 つ のBlendShapeLocation（眉 : browOuterUp , browDown / 目 :口周囲（口輪筋、口角挙筋、大頬骨筋、口角下制筋、笑筋）、

eyeblink, browDown / 頬 : cheekSquint / 鼻翼 : noseSneer

首回り（オトガイ筋肉、広頚筋）を想定する。

/ 口 角 ; mouthDimple, mouthSmile）を 評 価 対 象 と し た（図 2）。顔面神経麻痺の一般的な評価法である柳原法と2 . 4．FacialPalsyZero ＋の開発

FacialPalsyZero の相関関係を調べるため、健常人 5 人をDebug Mode の開発を基に柳原法、House-Brackmann

対象にスコアを評価した。次に顔面神経麻痺患者 12 人を法、Sunnybrook 法、May 法に準じた 12 の表情を設定し、対象として柳原法との比較を行った。さらに ENoG、積分

この 12 の顔面運動シーンを撮影しその動きを解析するアプ

筋電図との相関関係を検討した。

リ「FacialPalsyZero ＋」を開発した。顔面運動の設定された 12 のシーンごとに安静時からの顔面運動変化を 2 秒間、

2 . 2．高精細評価のための FacialPalsyZero の改
良と Debug Mode の開発

別の評価項目を用いて、複数の医師で評価した柳原法の値

BlendShapeLocation には実際は全 52 の指標があり、よと比較した。健常例 5 例、麻痺例 30 例での検討を行った。

1 秒当たり 60 フレーム（60 fps）で記録する。それぞれ個り高精細に評価するため 15 か所（左右で 30 か所）を評価

3．結するシステムにバージョンアップした。顔面神経麻痺および後遺症の高精細部位診断と運動評価法の開発のため

果

3 . 1．FacialPalsyZero と柳原法、ENoG、積分には、柳原法以外にも国際的にも認知されている顔面神筋電図の相関関係の確認

経麻痺評価法や後遺症評価法である House-Brackmann 法、

健常人 5 人のスコア評価では、全員正常値が検出されSunnybrook 法、May 法との相関関係も十分に評価できる

た（90 ％以上を正常とする）。顔面神経麻痺患者 12 人をアプリのプログラム開発をする必要がある。そこでアプリ対象とした柳原法との比較では、5 か所の評価部位すべて

プログラムでの 30 か所の浮動小数係数をリアルタイムにに FacialPalsyZero と柳原法のスコアに相関関係がみられ表示し、その数値が目まぐるしく変化する状態が一目でわた。ENoG、積分筋電図との相関関係の検討では、いずれ

かる Debug Mode の開発に取り組んだ。

もFacialPalsyZeroのスコアとの相関関係がみられた（図 3）。

2 . 3．表情筋トレーニング／ストレッチ強度における客観的指標の導入

3 . 2．高精細評価のための FacialPalsyZero の改
良と Debug Mode の開発

健常人 3 人を対象に、表情筋に対応した Debug Mode で

15 の BlendShapeLocation（ 左 右 で 30）は、browOuterUp、の顔面部位を特定し、その部位に応じた自発的最大筋収縮、

browDown、eyeblink、CheekSquint、noseSneer、mouthSmile、

受動的最大筋伸張の客観的スコアを継続的に記録し、過不mouthDimple、eyeWide、eyeSquint、mouthLowerDown、

足のない最適な表情筋トレーニング／マッサージ強度を特

mouthUpperUp、mouthPress、mouthStretch、mouth、定するとともに、最適な継続および間隔日数を特定するこ

mouthFrownを使用した。これらと実際の顔の動きを図 4 にとを検討した。表情筋は、おでこ― 前額部（前頭筋、上眼示す。Debug Mode を図 5 に示す。Debug Mode では顔面

瞼挙筋、眼輪筋、眉毛下制筋、皺眉筋）、眼周囲（眼輪筋）、の素早い動きを１秒当たり 60 フレーム（60 fps）で浮動小

ほうれい線―鼻唇溝（上唇挙筋、小頬骨筋、上唇鼻翼挙筋）、数係数をリアルタイムに表示することができる。

− 175 −

コスメトロジー研究報告 Vol. 32, 2024

図3

健常人 5 人での分布、顔面神経麻痺患者 12 人を対象とした柳原法との比較、ENoG、積分筋電図との相関関係

図415 の BlendShapeLocation 実際の顔の動き− 176 −

三次元顔認証スマホアプリによる表情筋トレーニング／ストレッチの客観的指標の導入と末梢性顔面神経麻痺後遺症予防リハビリへの応用

3 . 3．表情筋トレーニング／ストレッチ強度における客観的指標の導入目）、mild eye closure（軽閉眼）、strong eye closure（強Debug Modeで表示されるリアルタイムの浮動小数係数は（左眼閉眼）、nose wrinkling（鼻作皺）、grin（歯の露出）、

1 秒 60 フレームであり、すなわち浮動小数係数は 1/60 秒ご

whistling（口笛）、blowout cheek（頬を膨らます）、lowerとにめぐるましく表示が動く。従って、表情筋の部位に応

lip depression（ 下 口 唇 下 動 ）と し た。scene は こ の 順 にじた自発的最大筋収縮、受動的最大筋伸張の客観的スコア撮影した。顔面の主な動きとして、前額の動きが brow

を継続的に記録することは困難であったため、表情筋トレ

elevation、 目 の 動 き が blinking eyes/mild eye closure/ーニング／マッサージ強度を特定することはできなかった。

strong eye closure/eye closure（right）/eye closure（left）、

閉眼）、eye closure（right）（右眼閉眼）、eye closure（left）

鼻の動きが nose wrinkling、口の動きが grin/whistling、

3 . 4．FacialPalsyZero ＋の開発

頬部の動きが blowout cheek に対応する。柳原法、House-

柳原法、House-Brackmann 法、May 法に準じた 12 の表情の設定内容を図 5 に示す。12 の表情は、Facial rest
（安静時）
、brow elevation（前額作皺）、blinking eyes（ 瞬Brackmann 法、May 法における対象となる表情設定は図6 のとおりである。
FacialPalsyZero ＋において scene 4 の軽閉眼では eyeblink

図 5 Debug Mode
30 か所の浮動小数係数をリアルタイムに表示し、その数値が目まぐるしく変化する状態が一目でわかる。

図6

柳原法、House-Brackmann 法、May 法に準じた 12 の表情の設定内容− 177 −

コスメトロジー研究報告 Vol. 32, 2024において 2 秒間の合計値を評価指標として左右の比率を検討4．考したところ、カットオフ値を 99 . 5 % 以上が柳原法における察

4 点、99 . 5 % から 90 % が 2 点、90 % 未満が 0 点と設定す

顔面神経麻痺の程度を正確に客観的に評価することは、ることで正診率は 88 % を示した。Scene 9 の歯の露出では治療方針の決定ひいては予後にかかわるために非常に重要

mouthsmile・mouth・cheeksquint を組み合わせて評価し、である。従来の顔面神経麻痺評価法には主観的評価法と客カットオフ値を適切に設定することで正診率は 78 % を示

観的評価法があり、それぞれ利点と欠点がある。主観的評した。動きがない scene 1 の安静時や、適切な評価指標が価法として柳原法、House-Brackmann 法、May 法などがない scene 2 の額の前額作皺では評価が難しかった（図 7）。

あるが、これは検者が自身で見て判断するため、非常に簡一方で本アプリは動的な評価が可能であり、例えば軽閉眼便で費用もかからず普及している。しかし、主観的である

では左右の動きの微妙な差の時間的な変化を客観的データがために検者間での差が大きく、柳原法では検者が変わとして示すことが可能であった。また瞬間的な動的変化と

るとスコアが一致しないことが多いとされている。例えば、して麻痺症例での瞬目の左右の違いを示すことも可能であ柳原法 40 点満点中 30 点とつける検者もいれば 6 点とつけり、顔面全ての座標変化を同時に測定可能であることからる検者もいる 1）。客観的検査法には顔面筋誘発筋電図や積

眼輪筋が動いた際の口輪筋の動き左右差も記録することが

分筋電図などがあるが、定量的評価が可能であるものの手可能であった（図 8）。

間や費用がかかり、検査できない施設も多いのに加え検査

図 7 「FacialPalsyZero+」
軽い閉眼での測定例（左麻痺例）

図 8 「FacialPalsyZero+」
指標の動的変化（左麻痺例）− 178 −

三次元顔認証スマホアプリによる表情筋トレーニング／ストレッチの客観的指標の導入と末梢性顔面神経麻痺後遺症予防リハビリへの応用できる施設でも頻回に検査をするのは患者負担的にも保険

FacialPalsyZero ＋では安静時、前額作皺、瞬目、軽閉

的にも現実的ではない。簡便で手間がかからず、定量的で眼、強閉眼、右眼閉眼、左眼閉眼、鼻作皺、歯の露出、口検者間で差が出ない評価法が理想的であるが、これまでそ笛、頬を膨らます、下口唇下動の 12 の表情を設定し、このような検査法は存在しなかった。また、顔面神経麻痺評

れ に よ り 国 内 外 の 広 く 普 及 し て い る 柳 原 法、House-

価としてこれらの方法が長らく使用されてきたのは、主観

Brackmann 法、May 法の各評価にも対応できるようにし的評価法や客観的評価法の利点も評価されてきたからでて、FacialPalsyZero ＋を世界でも普及させる戦略とした。

はあるが、別の要素として機械やコンピューターによる評

また、記録は安静時からの 12 の表情（顔面運動変化を）各価が困難な分野であったということも大きい。しかし近年、

2 秒間、１秒当たり 60 フレーム（60 fps）で記録した。つ

機器や人工知能（AI）の発展により画像認識の分野においまり各表情を 2 秒間で 120 フレーム記録することとなる。

ては人間の知覚を超える高い識別性能を示すこともできる

この結果、120 もの座標データをもとに高精細に評価でき時代となってきている。我々の研究グループでは、iPhoneのるようになるだけでなく、連続する座標データの時間的な三次元顔認証システムを使用することで麻痺を手軽に客観

変化を客観的データとして示すことにより顔面の動的な評

的かつ定量的に評価できると考え、Appleの 3 次元顔認証シ価ができる。すなわち、これら連続する座標データの傾き

ステム（Face ID）を利用し独自のアプリ「FacialPalsyZero」

が顔面の動きの速度、そして連続する速度データの傾きがを開発し AppStore に公開している 。FacialPalsyZero は

加速度となるわけである。このような時間的な変化を手軽

iPhone から照射される赤外線により、顔表面の 1220 個に評価できる機器は今までにないものであり、新たな知見のポイントの 3 次元空間での座標情報や顔の動きを定量につながる可能性を秘めている。またスマートデバイスを化できる。その情報をリアルタイムで取得し、素早い動用いることで医療従事者だけでなく麻痺患者自身でさえもきにも対応可能である。主観的な要素は全くなく、客観客観的な評価をいつでも行うことが可能になるので、早期的に定量化できる。しかも、簡便でかつ直感的であるの診断・正確な診断に基づく予後予測・治療方針の決定にで医療従事者だけではなく患者からも好評のアプリであ役立つかもしれない 2）。顔面神経麻痺の早期予後診断としる。本研究助成により、このアプリのバージョンアップ、て、我々はアブミ骨筋反射の内視鏡下観察と筋電図閾値にDebug mode の開発、そしてさらに高精細評価ができる

ついての検討も行っている 3）。顔面神経麻痺患者に対するFacialPalsyZero ＋の開発に取り組んだ。

FacialPalsyZero ＋のデータ集積とアブミ骨筋反射の内視2）FacialPalsyZero のバージョンアップとして、対象とする
BlendShapeLocation を 7 から 15 に増やした。BlendShape

鏡下観察の結果をまとめ合わせることで、より正確な顔面神経麻痺の早期予後診断ができることも期待される。

Location は全 52 あるが、これらは Apple 社が決めた指標

FacialPalsyZero ＋の研究結果では、図 6 のように軽閉である。バージョンアップアプリでは顔面の主な動きとし眼では左右の動きの微妙な差の時間的な変化を客観的デて、前額、目、鼻、口、頬の動きを評価できる 15 のBlendータとして示したり、図 7 のように瞬間的な動的変化としShapeLocation を選択した。Debug Mode では１秒当たりて麻痺症例での瞬目の左右の違いを示したりすることも60 フレーム（60 fps）で浮動小数係数をリアルタイムに表可能であった。また、図 7 のごとく、顔面全ての座標変化

示することができるた。すなわち 1 / 60 秒という非常に短を同時に測定可能であることから眼輪筋が動いた際の口

い間隔で顔面の素早い動きを数値化して表示することがで

輪筋の動きや左右差も記録することが可能であった 2）。こきる。これら技術基盤は FacialPalsyZero ＋の開発に応用れまで顔面の複数部位の動きを同時に評価するのは検者されていくのであるが、逆にこのような素早い動きがめぐの主観的判断しかなく、客観的評価法は存在しなかった。

るましく表示されるため、表情筋の部位に応じた自発的最FacialPalsyZero ＋の顔面全ての座標変化を同時に測定で大筋収縮、受動的最大筋伸張の客観的スコアを継続的に記きる機能を用いることにより、顔面神経麻痺の重要な後遺録することは困難であった。このことが表情筋トレーニン症である病的共同運動を、精細にかつその動きの動的指標

グ／ストレッチ強度における客観的指標の導入を困難にさまで客観的に評価することができる。病的共同運動は麻痺せた原因である。この解決方法としては Debug Mode で発症 2 週間後の ENoG 値が 40 ％未満の場合に、発症 4 か表示される浮動小数係数をすべてアプリに保存するように

月後以降に起こるとされている 4）。病的共同運動の治療も仕様を変更することが挙げられるが、アプリに保存した場

ミラーフィードバック法などの主観的なリハビリテーショ

合そのデータを見るために一度リアルタイムの画面を切っンが主体であった。今後 FacialPalsyZero ＋のさらなる応てから保存を呼び戻さなくてはいけない。従って、これで用により、病的共同運動発症が予測される患者／病的共同はリアルタイムで表情筋トレーニング／マッサージ強度を運動発症患者を対象として、ミラーフィードバック療法を特定することは困難となる。さらなるプログラム開発が必改良した客観的な三次元顔認証スマホアプリフィードバッ

要であると考えられる。

ク療法の開発が期待される。例えば、病的共同運動が起− 179 −

コスメトロジー研究報告 Vol. 32, 2024

こっている各部位の筋収縮客観的スコアをアプリで計測し、明るい表情を客観的に評価することができ、その結果、気

このスコアを目安にスマホアプリフィードバック療法を行

持ちも前向きになって男女問わず美容と健康の増進につなうなどが考えられる。また、三次元顔認証スマホアプリをがると考えられる。本研究は、コスメトロジーに大きく貢見ながらこれに客観的スコア表示機能を搭載させることに献するものと思われる。

より、アプリ使用者のリハビリに対する理解が深まり、飽きて脱落することなく継続することができるようになるこ（引用文献）
1） 松代直樹：麻痺スコア（40 点法）の検者による差異

とも期待できる。

5．総顔面神経麻痺の専門家 9 人と全国の一般耳鼻咽喉科勤務

括医 47 人での検討．Facial N Res Jpn 2010; 29: 63-65．

本研究の成果により、顔面の動きが簡便に客観的に評価

2） 児嶋剛：3 次元顔認証システムによるリアルタイム顔することができるようになった。FacialPalsyZero ＋の精面神経麻痺評価．Facial N Res Jpn 2021; 41: 10-12．

度を高めることで、今まで経験に左右されることが多かっ

3） 堀龍介：アブミ骨筋反射の内視鏡下観察と筋電図閾値

た評価が客観的かつ定量的な評価方法に置き換わることが期待される。今後は顔面神経麻痺後遺症における治療およびリハビリの最適化に取り組んでいくことが課題となりえについて．Facial N Res Jpn 2022; 42: 139-141．
4） 村上健：顔面神経麻痺のリハビリテーション．MB
ENT2016; 198: 1-67．

る。何より本アプリで顔面表情を観察すると、人の豊かで− 180 −

毛根細胞を用いた統合失調症発症予測因子の探索
東北大学大学院医学系研究科

前川素子

Biomarkers at the substance level are needed as objective evidence to elucidate the pathophysiology of schizophrenia.
We have been focusing on “hair follicles,” which are derived from the same ectoderm as the brain, as a biological sample
useful for stratifying psychiatric disorders. In this study, we compared gene expression patterns in follicle cells fromschizophrenia and healthy controls and found that 241 genes were up-regulated, and 28 genes were down-regulated in theschizophrenia group (FDR < 0.1, |fold change| > 1.2). The Gene Ontology (GO) Biological Process pathway was found to
be enriched in a pathway related to “prepulse inhibition”, a known intermediate phenotype of schizophrenia, a “microglial
pathway”, and an “MHC class II pathway” involved in antigen presentation by immune system cells. In addition, the GO
Cellular Component pathway was enriched in pathways related to “ribbon synapses” in the active zone of synapses andpathways related to “astrocyte projection”, which have attracted attention for their association with brain function. It is verysignificant that we found these results by conducting hypothesis-free gene expression analysis of hair follicles. Based on the
results of this study, we intend to pursue the possibility that the expression of these biomarker genes may be useful in theearly detection of schizophrenia patients, therapeutic evaluation, and drug discovery.

１．緒2017）、SFI 1 遺伝子（Matsuura et al., Sci Rep, 2018）、硫

言化水素産生酵素MPST遺伝子（Ide et al., EMBO Mol Med,

統合失調症をはじめとする精神疾患の診断は、特徴的2019）、などの発現が変動することを見出している。さらな精神症状や経過を組み合わせた「面接」で行われている。

に、動物モデルを用いた解析でこれらの遺伝子が統合失調

しかし、従来の「面接」による診断の結果は、客観的評価

症の病態生理と関わる可能性があることも明らかにして指標に基づいたものではないため、脳病態を十分には反映いる（Maekawa et al., 2015 , Maekawa et al., 2017 , Ide et

していないのが現状である。このような現状を改善するた

al., 2019 , Wada et al., 2020）。我々は、上記の他にも多く

め、エビデンスに基づく客観的な指標を用いた診断法の開の未同定のバイオマーカー候補遺伝子があると考えている。

発が精神医学全体の緊急かつ最重要な解決すべき課題であ

そこで本研究では、統合失調症及び健常対照者から毛根細ると考えられている。特に、客観的根拠としての物質レベ

胞及びその他の生体試料や生体情報を収集し、バイオマー

ルでのバイオマーカーが求められており、このようなバイカー探索を行い、毛根細胞の遺伝子発現を指標とした統合

オマーカーを開発して疾患を層別化することで、精神疾患

失調症の病態理解を目指す。

の病態理解や治療薬開発などへの応用が期待されている。

2．方

我々は、精神疾患の層別化に役立つ生体試料として、脳と同じ外胚葉由来組織である「毛根細胞」に注目してきた。我々は、ヒトの「毛根細胞」を用いて遺伝子発現解析

法

本研究は、東北大学大学院医学系研究科倫理委員会にプ
ロトコルの承認を得て行った（2022 - 1 - 832）。

を行い、主に脳に発現すると考えられてきた“オリゴデン
ドロサイト関連遺伝子” や“GABA 関連遺伝子” などが、実

2 . 1．研究対象者の募集

は「毛根細胞」にも発現することを発見した（Maekawa et

本研究では、健常対照者（男性 9 名、女性 8 名、平均年

al., Biol Psychiatry, 2015）。また、統合失調症患者群の毛齢 28 . 4 ± 5 . 6）
、統合失調症（男性 6 名、女性 16 名、平均年根細胞では、脂肪細胞型脂肪酸結合タンパク質 FABP 4

齢 38 . 0 ± 8 . 1）のリクルートに成功した。統合失調症患者は、遺伝子（Maekawa et al., Biol Psychiatry, 2015）、核内受

アメリカ精神医学会の DSM- 5（精神障害の診断と統計マ

容体 PPARA 遺伝子（Maekawa et al., Transl Psychiatry,

ニュアル第 5 版）の診断基準で、統合失調症と診断された
20 歳以上、65 歳未満の者を対象とした。健常者は精神疾
患簡易構造化面接法（Mini-International Neuropsychiatric

Exploration of biomarkers of schizophrenia using hair follicles

Interview：M. I. N. I）を用いて精神疾患の基準を満たし

Motoko Maekawa
Department of Organ Anatomy, Graduate School of Medicine, Tohoku University− 181 −

コスメトロジー研究報告 Vol. 32, 2024ていない者を対象とした。

関わる遺伝子などが発現変動していた。

2 . 2．精神症状の評価

いて遺伝子発現パターンを比較した結果、健常対照群

次に、統合失調症群及び健常対照群の毛根細胞を用統合失調症の精神症状と抗精神病薬の治療反応性は陽と比較して統合失調症群で 241 遺伝子が発現上昇、28性 陰 性 症 状 評 価 尺 度（Positive and Negative Syndrome

遺伝子が発現低下を示した（FDR < 0 . 1 , |fold change| >Scale：PANSS）、Clinical global impression - severity

1 . 2）。Pathway 解析を行った結果、Gene Ontology（GO）（CGI-S）を用いて評価した。また認知機能に関しては、

Biological Process の経路では、統合失調症の中間表現型

統合失調症認知機能簡易評価尺度（Brief Assessment ofの一つとして知られるプレパルス抑制に関連する経路、ミCognition in Schizophrenia, Japanese version：BACS-J）

クログリアの経路、免疫系細胞の抗原提示に関わる MHCを用いて評価する。副作用やアドヒアランスに関して

クラス II の経路がエンリッチされていることが明らかになは、薬原性錐体外路症状評価尺度（Drug Induced Extra-った。また、GO Cellular Component の経路では、シナプ

Pyramidal Symptoms Scale：DIEPSS）や薬に対する構え

スのアクティブゾーンに存在するリボンシナプスに関わるの 調 査 票（Drug Attitude Inventory- 10：DAI- 10）を 使

経路、脳機能との関連が注目されているアストロサイトに用した。

関連する経路などがエンリッチされていた。

4．考2 . 3．毛根細胞の収集

察

各被験者から、頭髪（毛根細胞）を 10 本採取した。毛

本研究では、統合失調症患者の毛根細胞において、脳の根 細 胞 を 含 む 領 域 を 切 り 取 り、NucleoSpin RNA XS

シナプス機能やシナプス形成に関わる経路や、統合失調症（MACHEREY-NAGEL 社 ）を 使 用 し て total RNA の 抽の行動表現型と関連が深いプレパルス抑制に関わる経路が出を実施した。TapeStation または BioAnalyzer（Agilent

エンリッチされていることが判明した。仮説フリーで毛根Technologies）を 用 い た 電 気 泳 動 に よ る 核 酸 定 量 を 実細胞の遺伝子発現解析を実施し、このような結果に辿り着

施 し、RNA の 品 質 検 定 を 行 っ た。SMART（Switching

いたことは、大変意義深い結果であると言える。今回の結Mechanism At 5’ End of RNA Template）法 を 用 い て ラ

果を踏まえ、今後、これらのバイオマーカー遺伝子の発現

イ ブ ラ リ 作 製 を 実 施 し た。 そ の 後、NovaSeq シ ス テ ム

が、統合失調症患者の早期発見、治療評価、創薬などに役（NovaSeq X Plus / NovaSeq 6000）を用いて 150 base 長

立つ可能性についても追求していきたいと考えている。

ペアエンドシーケンス解析を実施した。得られたデータは
FASTQ ファイル形式に変換した。

3．結

一方で課題も見つかった。健常対照者の毛根細胞の遺伝
子発現パターンを男性と女性の間で比較すると、複数の遺伝子の発現変化が認められた。その多くが、生殖に関わる

果

遺伝子であり、統合失調症で変化している遺伝子との重複

まず、健常対照群の男性、女性の毛根細胞を用いて遺伝子発現パターンを比較し、毛根細胞の遺伝子発現についてはなかったが、男女の差を踏まえて結果を慎重に解釈する必要があると言える。

男女差の有無を調べた。その結果、54 遺伝子が発現上昇、5．総72 遺伝子が発現低下を示した（FDR < 0 . 1 , |fold change|> 1 . 2）
。Gene Ontology（GO）解析を行った結果、生殖に括

本研究は、健常対照者、統合失調症患者、合計 39 名の検体を使って実施した。検体を集めるところから研究を開始し、2 年間でこのような成果を得られたことは大変意義深かったと言える。ただし、現時点でサンプルサイズとしてはまだ十分ではないため、今後もサンプル収集を続け、より大きな集団で研究を実施したいと考えている。また、本研究では、毛根細胞の遺伝子発現解析を行うとともに、被験者に対して詳しい精神症状の調査、脳の画像解析、網膜の断層画像撮影、血液検体収集なども同時に行った。今後、バイオマーカー遺伝子の発現量とこれらの指標との相関を調べ、毛根細胞の遺伝子発現と統合失調症の特性や生理学的特性との関連について調べたいと考えている。これ
らの研究を実施することで、実際に社会に役立つバイオマーカー開発に取り組んでいきたいと考えている。

− 182 −

毛根細胞を用いた統合失調症発症予測因子の探索（引用文献）

3） Matsuura A et al., Dietary glucoraphanin prevents

1） Maekawa M, et al., Utility of scalp hair follicles asa novel source of biomarker genes for psychiatricthe onset of psychosis in the adult offspring aftermaternal immune activation. Sci Rep. 8（1）: 2158.
4） I d e M , e t a l . , E x c e s s h y d r o g e n s u l f i d e a n dillnesses. Biol Psychiatry. 78（2）: 116-25, 2015.
2） Maekawa M et al., Polyunsaturated fatty aciddeficiency during neurodevelopment in mice models

polysulfides production underlies a schizophrenia
pathophysiology. EMBO Mol. Med. e10695, 2019.

the prodromal state of schizophrenia through5） Wada Y, et al., Peroxisome proliferator-activatedepigenetic changes in nuclear receptor genes. Transl

receptor α as a novel therapeutic target for schizophrenia.

Psychiatry. 7, e1229, 2017.

EBioMedicine. 62: 103130, 2020.

− 183 −

サブプレートニューロンから紐解く美意識の起源
公益財団法人東京都医学総合研究所

丸山千秋

It is essential to understand how the mechanisms that respond to various stimuli from the outside world develop fromthe fetal to the neonatal period to understand the origin of the sense of beauty. Predictably, the neural circuits for perceiving
beauty are formed in an "experience-dependent developmental process," in which postnatal experiences stimulate neuralcircuits. However, neural circuits that develop in utero, even with limited sensory input from the outside world, are believed
to be mediated by the spontaneous electrical activity of SpNs, the first neurons to be born and mature in the cerebral cortex.
SpNs are the first born and mature neurons that play an essential role in neuronal migration and induction of thalamocorticalaxons during embryonic development. In this study, our first objective was to elucidate the mechanism of constructing
basic neural circuits to create human aesthetics through functional analysis of SpNs. By identifying marker genes in SpN
during the embryonic period and manipulating spontaneous neural activity, we investigated the essential characteristics of
SpN. Furthermore, we explored the role of SpNs in the brain evolutionary process of sensory. We also discussed how thedevelopment of input circuits changes, with and without SpN, during brain evolution.

１．緒りそれが刺激となって神経回路ができるという “経験依存言的な発達” は予想できる発達過程である。しかしながら子

美意識は人間のみならず動物にも存在する。子孫繁殖の宮内で、外界からの感覚入力が限られている中でも発達しパートナーを獲得するために動物たちは美しい体色や模様てくる神経回路は、大脳皮質で最も早く誕生、成熟するニで相手を惹きつける本能を持っている。ヒトの場合、美をューロンである SpN の自発的電気活動が担っているので感じると内側眼窩前頭皮質と呼ばれる領域が活性化するこはないかと考えられているが、未解明な部分が多い。胎児とが知られている 。また、自閉症や他の精神疾患の患者や早産児の脳波研究から、下肢が動くと大脳皮質の体性感において美的感覚が健常者と異なる、あるいは感覚過敏が覚野の S 1 領域で紡錘型の速波（spindle burst）と呼ばれる

1）あるという報告がある 。すなわち刺激に対する脳の神経脳波が観測される。この脳波は SpN に由来すると言われ回路の反応が、美を感じるメカニズムであるとすれば、そており、生後時間が経つにつれてだんだん減少することがの健常な発達が美意識の形成には重要である。そこで主に観察されている。SpN は最も早く生まれて成熟するニュー

視覚、聴覚に対する外界の様々な刺激に反応するメカニズ

ロンで、胎生期に神経細胞移動 3）や視床皮質軸索の誘導なムが、胎児期から新生児期にかけてどのように発達してくどの過程で重要な役割を果たすことが知られている。またるのかを知ることは、美意識の起源を理解する上で不可欠

SpN は生後、細胞死によって激減することから、胎児期かである。

ら新生児期にかけてその自発電気活動により感覚と運動の2）

ヒトの脳は約 860 億もの神経細胞（ニューロン）が 6 層統合を制御し、大脳皮質神経回路の基本を作り上げることの構造内に精緻に配置されており、それらニューロン間にが示唆される 4）。そこで本研究では、まずヒトの美意識を配線される神経回路によって我々は判断し、覚え、言葉を作り上げるための基本神経回路の構築メカニズムを SpN話す。また、美しい風景や絵画を見たとき、目の網膜に入の機能解析を通して明らかにすることを目的とした。

った視覚刺激は視床と呼ばれる脳領域を経由して大脳皮質

２．方第 4 層の標的細胞に入った後、他の皮質内領域へ出力する。
そして内側眼窩前頭皮質や帯状回といった領域の活動が盛法

２. 1．SpN のサブタイプの同定んになり、美を認知する。この一連の神経回路がどのよう

まず、SpN の細胞としての特徴を明確にするために、遺にして形成されるのかについて、生後に経験したことによ伝子発現の違いによるサブタイプの同定を行った。マウス
胎児脳において SpN が特異的に蛍光タンパクを発現する
２種のトランスジェニックマウス（Lpar 1 -EGFP と Neuro

Origins of Aesthetic Sense Unraveledfrom Subplate Neurons
Chiaki Ohtaka-Maruyama
Tokyo Metropolitan Institute of Medical
ScienceD 1 -CreERT 2 /Ai 14）を用いて GFP 陽性、td Tomato 陽
性の SpN を単離し、シングルセル RNAseq 解析を行った。
R のパッケージ Seurat を用いて個々のデータと２系統の統合データをそれぞれ解析し、さらに空間遺伝子発現解析
Visium の結果との統合解析を行った。

− 184 −

サブプレートニューロンから紐解く美意識の起源

2 . 2．SpN の自発神経活動と神経回路形成
SpN がどのような自発活動をするのかを調べるために、
マウス脳スライスおよび脳全体のカルシウムイメージングを行う。SpN 特異的に CRe を発現するマウス系統 D 1 BCre を GCaMP 6 -flox マウスと交配し、SpN の神経活動が胎生期のどのぐらいの時期から始まっているのかを解析する。また、視床 - 皮質軸索で特異的に GCaMP を発現する
マウス系統（TCA-GCaMP）を用いて、発達過程において
SpN の活動を変化させた際、どのように TCA の活動パターンが変化するのかについて神経活動をイメージングする。
SpN の活動抑制には Kir 2 . 1 -flox マウスと SP- 特異的 Cre
マウスを交配する方法を用いる。この条件下で、脳構築や神経回路形成、および生後の個体の行動にどのような影響があるかを解析することで、発達脳における SpN の細胞ダイナミクスと感覚統合過程を解明する。

2 . 3．脳進化における SP 層の役割
サブプレート（SP）層は調べられた限り全ての哺乳類に図1存在するが、非哺乳類脳には存在しない。分子マーカーのSP マーカー発現の比較

発現としては、鳥類や爬虫類にも SpN 特異的なマーカー
遺伝子は数箇所に分かれて発現している（図 1）。一方哺乳類の中でも霊長類になると SP 層が厚く発達していることが知られている 5 , 6）。このことは、霊長類ではより多くのニューロンを胎児期に配置し、また視覚、聴覚などの感覚入力においても、より多くの軸索の正確な投射制御が必要である可能性を示唆している。そこで、脳進化過程の鍵とも考えられる SP 層の発達に寄与したメカニズムは何かについて、シングル解析のデータおよびマウス、マーモセッ
ト、ヒトの胎児脳を用いた Visium 解析データを用いて遺伝子発現の観点から検証を行った。

３．結

果

図2

3 . １．マウス SpN のサブタイプの同定

胎生期サブプレートの新規分子マーカー

Lpar 1 -EGFP、D 1 B-Cre、およびその２種の統合デー
タおよび Visium データを用いて解析を行った結果、図 2に示すような、胎生期の新規 SP 層のマーカー候補が同定できた（図 2、3）
。各クラスターに特異的に発現している遺伝子もあれば２種、あるいは３種のグループで共通の遺伝子も同定できた。また、注目すべき点の一つは、最終的に同定された 33 遺伝子のうち、黄色で示した 8 遺伝子は自閉症に関連があることが報告されている遺伝子であった。また RNA Scope 法を用いて Nr 4 a 2、Hs 3 st 4、Sox 5について発現の重なり具合を調べたところ、1 遺伝子のみ
陽性の細胞から、３つとも陽性のものまで、発現の様式か
ら５種のサブタイプに分かれることが明らかになった（図4）。このように SpN はヘテロな細胞集団であることが結論づけられた。

図3− 185 −

胎生期サブプレート子マーカーの mRNA 発現パターン

コスメトロジー研究報告 Vol. 32, 2024

図5
図4

脳構造の動物種による違い

サブプレートニューロンのサブタイプ

3 . 2．SpN の自発神経活動と神経回路形成
SpN は神経産生期に最初に生まれ、成熟するニューロンであるため、大脳形成期の最初から神経活動を行って後から生まれるニューロンや神経回路の形成過程に関わっている。これまでにマウス胎生期 E 15 . 5 の段階でスライスを作製して Ca 2 + イメージングを行ったところ、この時期から SpN は盛んに神経活動をしていることがわかった。そこで、より早い段階で SpN の活動を計測する実験を進めている。TCA-GCaMP を用いた広域 Ca 2 + イメージングの図6

計測条件が決定できた。今後は SpN の自発神経活動を抑SP 層の種間比較

制した際の TCA-GCaMP の活動や、脳構築にどのような影響が出るのかについて Kir 2 . 1 -flox マウスを D 1 B-Creとの交配マウスの全脳イメージングやスライスでのイメーる、という種による違いが明らかになった。

ジングを行う。

4．考3 . 3．脳進化における SP 層の役割

察

SpN は脳構築の際に、細胞移動制御や視床軸索の投射制

哺乳類脳は大脳新皮質に 6 層の構造が見られるが、これ御などを担い、哺乳類大脳新皮質の形成過程に必須の役割

は哺乳類独自の構造で、非哺乳類にはない。鳥類脳ではニを果たしている。その分子発現による特徴は胎児期ではほューロンが集まって神経核を形成する核構造が見られる

とんどわかっていなかったが、今回の解析で、胎生期のマ（図 5）。哺乳類の中でも特にヒト胎児脳では SP 層は皮質

ウス脳の SpN は少なくとも５種以上のサブタイプが存在

板（CP）の５倍以上も厚く、表層 SP（SPs）、中間層 SP（SPi）

することがわかった。そのサブタイプの役割の違いは未解

7）と深層 SP（SPd）に分けられる 。しかしなぜ霊長類やヒ明であるが、移動ニューロンにシナプスを介してシグナル

トでは SP 層がこんなに厚くなるのか、その中にどのようを送っているサブタイプと、視床軸索の入力を受けて第 4

な SpN のサブタイプが存在するのかについては未解明で層へと投射を促す SpN は別のサブタイプである可能性がある。そこで我々は、ニワトリ、マウス、マーモセットのある。また、非哺乳類には SpN はないが、視床からの感

Visium 空間的遺伝子発現解析を用いて、SP 層の分子マー覚入力を受ける軸索が投射する入力細胞 SpN のマーカー

カー発現を指標に種間による比較解析を行った（図 6）。その CTGF の発現が見られたという結果より、原始羊膜類の結果、鳥類脳の CTGF 遺伝子は視床からの軸索投射先の脳では、感覚入力を最初に伝える視床軸索が到達する早である entopallium（E）に強く発現していた（図 1）。ここ生まれニューロンが CTGF を発現する、という共通性があは入力神経細胞のマーカーである EAG 2 の発現領域でもる可能性が示唆された。それが哺乳類では SpN となってあり、サブプレートと、哺乳類で言うところの入力細胞でさらに第 4 層へと軸索を伸張させて入力神経細胞層の特異ある第 4 層のマーカーが共局在していた。一方哺乳類脳で化に寄与するが、非哺乳類ではそれが直接 input ニューロ

は CTGF は視床軸索が最初に到達する SpN でのみ発現すンになるという違いがあるのではないかと考えられた。ま− 186 −

サブプレートニューロンから紐解く美意識の起源

た、霊長類の SP 層の厚みに関しては、Visium でどのよう期の自発活動が美意識を生み出す起源と言えるのではないな遺伝子が特異的に発現しているのかについて確認したとかと考えている。今後は、SpN の発生起源についても明らころ、軸索誘導や細胞外基質の関連遺伝子が高発現していかにし、鳥類や爬虫類との比較進化学的解析により動物のる他、レチノイン酸の代謝関連遺伝子も霊長類で特に高発

美意識はどのように進化してきたのかについての考察を深現していることもわかってきた。これらの結果は、美的感

めたい。

覚も含む、感覚入力は原始羊膜類から視床を介して入力細胞に送られるという共通性がある一方で、哺乳類では SpNの一部のサブタイプがそれを受け取り、第 4 層へと回路を繋ぐ中継所の役割を担っているが、非哺乳類では中継点が（引用文献）
1） Kawabata H, Zeki S, Neural correlates of beauty. J
Neurophysiol., 91, 1699-1705（2004）

なく、入力を受け取った細胞自身が入力細胞へと分化する

2） Danesh AA, Howery S, Aazh H, Kaf W, Eshraghi

ことが示唆された。また、哺乳類では視床皮質回路の制御

AA., Hyperacusis in autism spectrum disorders.

に関わる SpN のサブタイプ以外にも、細胞移動を促すサ

Audiol Res., 11, 547-556（2021）

ブタイプや、未知の機能を持つサブタイプなど、複数のヘ

3） Ohtaka-Maruyama C, Okamoto M, Endo K, Oshima

テロな細胞集団であることがわかってきた。同定された胎M, Kaneko N, Yura K, Okado H, Miyata T, Maeda N,

生期の SpN の分子マーカーに自閉症関連遺伝子が多いとSynaptic transmission from subplate neurons controls

いうことは、これらの SpN の機能の不具合は生後の神経radial migration of neocortical neurons. Science, 3 6 0,回路構築、特に感覚入力の回路形成にとって決定的な影響

313-317（2018）を及ぼすことが想定される。このことが自閉症患者の感覚

4） Molnar Z, Luhmann HJ, Kanold PO, Transient

過敏の表現型につながっている可能性は否定できない。

cortical circuit match spontaneous and sensory-driven

5．総

activity during development. Science, 370, 308（2020）

括5） Hoerder-Suabedissen, Molnar Z., Development,

今後は同定された SpN マーカー遺伝子が、早期の脳形成過程で SpN に発現することでどのような機能を果たし

evolution and pathology of neocortical subplate
neurons. Nature Neurosci., 16, 133-146（2015）ているのかを解析することで、感覚入力を大脳皮質に伝え

6） Hadders-Alga M, Neural subplate and clinicalる最初期の神経回路である、視床 - 皮質神経回路形成のメ

significance of general movements:an update. Dev.
Med Child Neurol. 60, 39-46（2018）

カニズムの理解を深めてゆきたい。
これまでの先行研究も考え合わせると、哺乳類における7） Kostovic I, The enigmatic fetal subplate component

脳構築の共通の原理として、SpN の発達早期の自発活動がforms an early tangential cortical nexus and provides「活動依存的な神経回路構築」に必須であり、さらに生後

the framework for construction of cortical connectivity.

の「経験依存的な神経回路の発達」と合わせて両輪となっProg Neurobiol., 194, 101883（2020）て脳神経回路形成を促進していると考えられる。前者の早− 187 −

顔形態の社会的シグナルとしての役割
奈良女子大学研究院生活環境科学系

横山

ちひろ

Individual differences in human facial morphology are a source of information for the rapid acceptance of social
characteristics of individuals. However, due to confounding with facial expressions and inconsistencies in measurement
criteria, the relationship between facial morphology and social trait acceptance is still controversial. In this study, we
examined the relationship between metrics of facial morphology and social trait acceptance, such as “reliable”, “dominance”,
and “masculinity”, using artificially generated face stimuli with no facial expression. We also investigated the effect onsocial trait acceptance of partial loss of facial morphological information due to the wearing of masks, which has becomeroutine in the Corona Disaster. Furthermore, we investigated the effect of blushing, which is associated with the emotion ofembarrassment and evolutionarily unique to humans. The results revealed that facial width to height ratio (fWHR) affects
social trait acceptance, and that the two metrics of fWHR have different effects. Wearing a mask partially changed theacceptance of social traits. The blush effect was found to be effective only for the "masculinity" rating by women subjects.
The results of this study clarify the sociobiological significance of human facial morphology and provide empirical evidence
for psychosocial interventions in face-to-face communication.

１. 緒り、顔画像に表情が含まれているなど、実験条件のばらつ

言きが指摘されており、基準の統一および表情の影響を調整

生物の形態には個体差がある。ヒトの顔形態の個体差は、した研究が求められている 11）。本研究では、人工顔モデ

他の身体部位に比べ顕著であることが知られている 1）。顔ル FaceGen（自動 3 D 顔作成のためのソフトウェア）に標形態が表すのは、個人を同定する個体情報だけではない。

準で装備される高解像度 3 D 顔スキャンデータセットから

2 , 3）、表情

得られた各民族の平均顔（表情なし）およびその Modify 機

によって人の感情を伝えることができる 4）。しかし表情か

能を利用した。顔刺激から受け取る社会特性の評価軸につら読み取る感情は、場面の状況（文脈）に大きく左右され、

いては、
「信頼性」
「支配性」という独立した二因子が抽出同じ表情であっても文脈が異なると受け取り方が全く異なされており 12）、本研究ではこれに「男性性」すなわち顔形

対称性、肌の質感や色などは人の印象を左右し5）ることさえある 。表情に依存しない、無表情の顔形態は安定した特性である。また、ヒトが顔画像から人物の印
6）

態の性的二型性の受容を加えて検証した。
コロナ禍において日常的となったマスク装着が与える象を判断するのに必要な時間は 0 . 5 秒程度であるという 。

社会認知能力への影響が懸念されている 13）。本研究では、

このように顔形態は、個体の特性を素早くかつ効率よく伝顔形態の各種計測指標と顔刺激から受容する上記の社会特える情報源である。

性二因子と性的二型性の関連を明らかにした上で、マスク

顔形態は顔の縦横比（Facial width to height ratio: fWHR）

装着がこれに与える影響を調査した。さらに、他者視点取という指標によって、これまで多くの研究が行われてき得能力に基づく高次の感情としての羞恥感情に伴う赤面現た。ヒトの fWHR には男女差があり、テストステロンの血象に着目し、赤面が社会特性二因子と性的二型性の評価に

中濃度、社会的地位や攻撃性との関連が報告されてきたも与える影響を調査した。赤面現象は、自律神経系の調節下

7）のの、否定的な結果も多い 。最近非ヒト霊長類においてにあるが大脳上位中枢に強く支配される。赤面顔を受容す

も、fWHR の性的二型性や攻撃性などの行動特性との関連

る側の印象は表情に左右されるとの報告があるが 14）、人が報告されている

8 - 10）。さらに、顔形態の発信側の関連性

工顔刺激を用いた実験はまだない。

だけではなく、受容側にとってどう受け取られるのかとい2. 方

う検証も行われてきた。しかし fWHR の測定基準が複数あ

2 . 1. 対法象

20 ～ 25 歳（平均 21 . 48、標準偏差 1 . 27）の健康な男女
30 人（男性 13 人、女性 17 人）が実験に参加した。実験開
始前に実験の内容について説明を行い、書面上で実験参加

Facial morphology as a social signalへの同意を得た。本研究は、奈良女子大学における人を対Chihiro Yokoyama
Nara Womenʼs University, Faculty of
Human life and Environmental Science

象とする研究に関する倫理規程（令和 2 年 2 月 19 日規程
第 74 号）に則り、倫理審査委員会において承認された（承− 188 −

顔形態の社会的シグナルとしての役割

課題はオープンソースの心理実験環境 Psychopy を用い

認番号 21 - 71）。

て作成した。顔画像提示画面では、25 種類の顔画像から

2 . 2 . 課題の概要

元となる Racial Group 別に左右 20 ペア（合計 100 ペア）を使 用 し た 顔 画 像 は、FaceGen Modeller 3 . 5（ 顔 作 成 モ

作成しこれを順序ランダムに提示した。評価画面では、顔

デリングソフトウェア）を用いて作成された。FaceGen

画像ペアの下に「信頼できる」「支配的」「男性らしさ」につModeller 内 の デ ー タ か ら 得 た 中 性 平 均 顔 5 種 類（Racial

いて「どちらの顔がより該当するかと問いキーボードの左Group を使用）を“face-brow-nose-chin-ratio” 機能を用い右の位置に対応するキー（左なら Z、右なら／）を押すよて facial wide hight ratio（fWHR）を調整し元となる Racial

うに促した。回答時間は制限せず、反応した後に次の質問

Group 別に 5 パターンを作成、顔画像を合計 25 種類用意に移行する。被験者は、1 回目の検査で、標準顔画像を用する。作成したすべての顔画像について、Fiji（画像計測

いた課題（全 100 ペア）を行った【実験 1】。2 週間以上の間

ソフトウェア）を用いて、これまでの研究で用いられてき隔をあけ 2 回目の検査で、マスク装着顔画像を用いた同じた顔形態計測指標である fWHR を 2 種類計測した（図 1）。

課題（全 100 ペア）を行った【実験 2】。同日に 20 種類の顔

fWHRstomion は左右頬骨弓点間距離を鼻鞍点・口点間距

画像の赤面像（同じ画像でカラーリングの有無、左右の位離で割った値、fWHRlower は左右頬骨弓点間距離を鼻鞍

置違いを含めて 50 ペア）を行った【実験 3】。顔画像評価課

点・おとがい点間距離で割った値である。

題の画面の例を示す（図 2）。

上記の顔画像（標準顔画像）に加えて、マスク装着による情報一部欠損（マスク装着顔画像）、頬部のカラーリン

2. 3.

解析の方法

グ（赤面顔画像）を加工し、合計 3 群のセットを作成する。

各人の標準顔画像およびマスク装着顔画像に対する社

マスク装着による情報欠損は GIMP（画像編集ソフトウェ

会特性（信頼性、支配性、男性性）の評価スコアを算出しア）で加工し、頬部のカラーリングは FaceGen Modeller

た。評価スコアは、選択された = 1、選択されない＝ 0 との“cheek blush”機能を用いた。

した全試行の平均とする。標準顔画像の結果とマスク装着
画像の結果はそれぞれ、性別を交絡因子として加え各評価
スコアについて顔形態計測指標（fWHRstomion あるいは
fWHRlower）との関連を一般化線形モデル General linear
model（GLM）にて検定した（分布型は準二項分布、関数は二次関数）。マスク装着の有無が社会特性の評価スコアに与える影響の検定として、標準顔画像の結果とマスク装
着画像の結果を統合し、上記のモデルにマスク装着の有無を交絡因子として加えた検定を行った。赤面の社会特性
評価スコアにあたえる影響は、選択された = 1、選択されない＝ 0 として全試行の評価スコアについて、赤面が全く影響を及ぼさない場合に評価スコア 0 . 5 を比較値としたウィルコクソンの符号順位検定を行った。統計的有意差は

図１ 2 種類の fWHR の計測基準
fWHR stomion（左）および fWHR lower（右）。A
は左右頬骨弓点間距離、B は鼻鞍点・口点間距離、Bʼ
は鼻鞍点・おとがい点間距離を示す。

p< 0 . 05 とした。

図 2 課題の画面の一例
実験１（標準顔画像実験）で用いた課題（左）、実験２（標準顔画像実験）で用いた課題（右）− 189 −

コスメトロジー研究報告 Vol. 32, 2024

3. 結的変数を社会特性評価スコア、説明変数を fWHR 指標の値

果と性別に加えてマスク装着の有無とその交互作用とした分

3 . 1 . 顔の縦横比と社会特性評価【実験 1】

析では、fWHR stomion で、マスク装着の有無は信頼性評

目的変数を社会特性評価スコア、説明変数を fWHR 指標

価と男性性評価に効果のある傾向を、支配性評価に有意なの値と性別とその交互作用とした分析で、fWHR stomion

効果を示した。また、fWHR lower で行った分析では、マ

は 3 つの社会特性評価スコアすべてに影響した。信頼性評

スク装着の有無は信頼性評価に有意な効果、fWHR 値との価は、支配性評価および男性性評価と異なり、fWHR の中間に有意な交互作用を示した（図 5）。

央値よりやや大きい値で信頼性が最も高くなり、またその関係に性差がある傾向を示した。一方、fWHR lower は信3 . 3 赤面効果【実験 3】

頼性評価に有意な影響は認められず、支配性評価と男性性赤面が全く影響を及ぼさない場合に社会特性評価スコア

評価に影響していたが、その関連性は fWHR stomion の場の平均値として 0 . 5 を比較値としたウィルコクソンの符号合と逆方向であった（図 3）。

順位検定では、男性性評価でのみ顔色の違いがスコアに有意な効果を与えていた。被験者の男女別で検定を行ったと

3 . 2 . マスク効果【実験 2】ころ、この効果は女性の被験者でのみ有意であった（図 6）。

マスク装着顔でも同様の分析を行った。fWHR stomion

4. 考

は 3 つの社会特性評価スコアすべてに影響した。信頼性評
価は、支配性評価および男性性評価と異なり、fWHR の中察

4 . 1. 顔の縦横比と社会特性評価

央値よりやや大きい値で信頼性が最も高くなり、その変顔形態の個体差の指標である fWHR stomion と fWHR

化の幅は女性の被験者のほうが大きかった。一方、fWHR

lower は共に社会特性スコアに影響を与えているが、そのlower は信頼性評価に有意な影響は認められず、支配性評

影響の大きさや方向は異なっていた。これまでの研究に散価と男性性評価に影響していたが、その関連性は fWHR

見される矛盾の一因には、それぞれの研究で用いられた顔

stomion の場合と逆方向であった（図 4）。

形態の指標に不一致が考えられる。fWHR lower の値は下標準画像とマスク画像を用いた実験の結果を統合し、目顎の大きさと負の関連があり 11）、本研究の結果は、下顎

図 3 fWHR 値と社会特性評価（標準顔画像）
上段は fWHR stomion、下段は fWHR lower の結果。横軸は fWHR の値、縦軸は社会特性評価スコア、信頼性評価（左）、支配性評価（中）、
男性性評価（右）の散布図および回帰曲線を示す。参加者の性別は男性（青）、女性（赤）で表している。

− 190 −

顔形態の社会的シグナルとしての役割

図 4 fWHR 値と社会特性評価（マスク装着顔画像）
上段は fWHR stomion、下段は fWHR lower の結果。横軸は fWHR の値、縦軸は社会特性評価スコア、信頼性評価（左）、支配性評価（中）、男性性評価（右）の散布図および回帰曲線を示す。参加者の性別は男性
（青）
、女性
（赤）
で表している。

図 5 マスク装着の有無を説明変数に加えた一般化線形モデルの回帰係数
上 段 は fWHR stomion、 下 段 は fWHR lower の 結 果。 各 パ ラ メ ー タ の 推 定 値 の 95% 信 頼 区 間 を 示 す。***p<0.01, **p<0.01,*p<0.05, ̇p<0.1− 191 −

コスメトロジー研究報告 Vol. 32, 2024

図６ 赤面効果
被験者全体（左）、男性（右上）、女性（右下）の結果。グラフの横軸は、信頼性、支配性、男性性評価を表す。縦軸は赤面画像を選んだ割合を示す。
*p<0.05, ̇̇p<0.1

が大きくなるほど支配的で男性的であると評価されるこって大きく変化することはなかったものの、マスク装着のとを示唆する。実際、日本人の調査では男性の方が女性有無を説明変数に加えた分析では一部有意な影響を与えてより顎が大きい 15）。また、人工顔の縦横比を操作し同様いた。fWHR stomion を用いた分析では、マスク装着の顔の評価を調査した先行研究では、fWHR の高い顔は信頼性、

はより信頼できる（傾向）、支配的でない、男性的である

16）。本研究では（傾向）と評価される効果があり、fWHR lower を用いた分

fWHR stomion および fWHR lower の実測値との関連を調析では、マスク装着の顔はより信頼できると評価される効査することで、各指標との関連性の違いを明らかにした。

果があることが示された。これらの結果は、マスクによっ

本研究では、受け取り側の性別が顔の形態と社会評価のて見た目の魅力が上昇するという先行研究の結果と矛盾し関係に影響することも明らかとなった。信頼性評価ではない 18 , 19）。マスクによる顔形態の視覚情報の一部欠損は、

fWHR stomion と被験者の性別に交互作用の傾向が見られ、表情受容や個体識別に影響することはすでに報告されてい男性の方が女性に比べて fWHR stomion が高い顔をより信る 13）。

支配性、男性性が高いと評価されていた頼できると評価する傾向にあった。この結果は、赤面効果
において受け取り側の性差が存在したことと同様に、社会的背景による影響があるかもしれない。

4 . 3 . 赤面効果
顔色の有無は男性性評価において有意な負の効果があ

社会特性評価と顔形態指標との関連において、信頼性評り、この効果は女性の被験者で顕著であった。顔色が赤い

価は支配性・男性性評価に比べて特異な性質を持っている

顔が女性らしいと判断されたことは、男性の方が女性の顔ことが明らかとなった。信頼性評価と fWHR stomion とのより赤いという先行研究の報告と矛盾する 20）。本研究では、関連は男女とも、支配性・男性性評価では示されないベル

高次の社会的感情である羞恥に伴う顔色の変化から着想を型の近似曲線を示し、fWHR lower では関連を示さなかっ

得て実験を行ったため、顔領域の一部である頬の部分のみた。信頼できるか否かは、対象となる人物の「誠実性」を評変化させたが、多くの先行研究では顔全体の肌の色を変化価していると考えられる。
「誠実性」は進化過程においてチさせている 21 - 23）。また、社会的背景によって顔色の赤み

ンパンジーやヒトにはじめて見いだされる性格因子であり 17）、に対する評価や女性のメイクアップの方法の違いが影響しその特異性が顔形態指標との関連に表れていた可能性があている可能性がある。例えば、日本の女性はメイクアップ

る。

の際のチークカラーの使用率が高く、15 歳から 29 歳までの 86 % 以上の人がチークカラーを使用することが報告さ

4 . 2 . マスク効果れている 22）。一方で、中国の女性の間ではチークカラー

標準顔画像と同様、マスク装着顔画像の場合でも fWHR

は日常で必要な化粧品とされていない 23）。日本では多く

stomion と fWHR lower は共に社会特性スコアに影響を与の女性が頬の赤みを増やすようなメイクアップを行うことえており、かつその影響の大きさや方向は異なっていた。

から、特に女性の被験者が顔色の赤い顔をより女性らしい

社会特性スコアと顔形態指標との関連性はマスク装着によと評価したのかもしれない。

− 192 −

顔形態の社会的シグナルとしての役割

5. 総

Up Your Mind After a 1 0 0-Ms Exposure to a Face.

括

Psychol Sci. 2006 Jul 1; 17（7）: 592-8.

本研究により、顔形態は受容側の評価である社会特性評

7） Hodges-Simeon CR, Hanson Sobraske KN, Samore

価に確実に影響を与えていることが示された。また顔形態

T, Gurven M, Gaulin SJC. Facial Width-To-Heightの指標の違いによってその影響の大きさや方向が異なって

Ratio（fWHR）Is Not Associated with Adolescent

いた。またマスク装着や頬部の色変化は、社会特性評価に

Testosterone Levels. PLoS One. 2016; 11（4）: e0153083.

部分的に影響を与えていた。その影響は評価される社会特

8） Wilson V, Weiss A, Lefevre CE, Ochiai T, Matsuzawa

性や被験者の性別に特異的であった。これらの特異的な影

T, Inoue-Murayama M, et al. Facial width-to-height

響には生物学的および（あるいは）文化的背景の存在が考

ratio in chimpanzees: Links to age, sex and personality.

えられる。今後さらなる検証が必要である。

Evolution and Human Behavior. 2020 May; 41（3）: 226-

顔形態が社会特性評価に影響するということは、印象操

34.

作が可能であることに他ならない。ポスト・コロナの時代

9） Lefevre CE, Wilson VAD, Morton FB, Brosnan SF,となり、マスクをはずすことに対する不安 24）、男性におPaukner A, Bates TC. Facial Width-To-Height Ratio。本研究

Relates to Alpha Status and Assertive Personality inの結果は、今後化粧の心理・文化的な効果の実証など応用

Capuchin Monkeys. PLOS ONE. 2 0 1 4 Apr 4; 9（4）:ける化粧意欲の高まりなどが報告されている

25）

e93369.

研究につながる可能性がある。

10）Wilson V, Lefevre CE, Morton FB, Brosnan
謝辞SF, Paukner A, Bates TC. Personality and facial

本研究の遂行にあたり、ご支援をいただきました公益財

morphology: Links to assertiveness and neuroticism in団法人コーセーコスメトロジー研究財団に深く感謝申し上

capuchins（Sapajus [Cebus] apella）．Personality andげます。助成いただいた研究の一部は、第 10 回日本人間Individual Differences. 2014 Feb; 58 : 89 - 94 .

行動進化学会（2023 年 11 月 20 日）に おいて報告しました。

11）Hodges-Simeon CR, Albert G, Richardson GB,

本研究をともに進めた奈良女子大学生活環境学部心身健康

McHale TS, Weinberg SM, Gurven M, et al. Was

学科に在籍した上 瑞樹氏、岩松 千佳氏をはじめ研究室のfacial width-to-height ratio subject to sexual selection

メンバーに感謝します。

pressures? A life course approach. PLoS One. 2021 ; 16（3）: e 0240284 .

（文献）12）Oosterhof NN, Todorov A. The functional basis of

1） Sheehan MJ, Nachman MW. Morphological andface evaluation. Proc Natl Acad Sci U S A. 2008 Aug;
105（32）: 11087 - 92 .

population genomic evidence that human faces have
evolved to signal individual identity. Nat Commun.

13）F i t o u s i D , R o t s c h i l d N , P n i n i C , A z i z i O .
Understanding the Impact of Face Masks on the2014 Sep 16; 5: 4800.
2） Scheib JE, Gangestad SW, Thornhill R. Facial
attractiveness, symmetry and cues of good genes. Proc

Processing of Facial Identity, Emotion, Age, andGender. Front Psychol. 2021 ; 12 : 743793 .
14）Thorstenson CA, Pazda AD. Facial coloration

Biol Sci. 1999 Sep;266（1431）:1913-7.
3） Fink B, Grammer K, Thornhill R. Human（Homosapiens）facial attractiveness in relation to skin texture

influences social approach-avoidance through social
perception. Cogn Emot. 2021 Aug; 35（5）: 970 - 85 .

and color. J Comp Psychol. 2001 Mar;115（1）: 92-9.

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歯列 , 顎骨の形態変化 . 日本口腔科学会雑誌 . 2001; 50（5）:293 - 8 .

Seth A, Perrett DI. Facial expression megamix: tests
of dimensional and category accounts of emotion16）Costa M, Lio G, Gomez A, Sirigu A. How components
of facial width to height ratio differently contribute torecognition. Cognition. 1997 Jun; 63（3）: 271-313.
5） Le Mau T, Hoemann K, Lyons SH, Fugate JMB,
Brown EN, Gendron M, et al. Professional actors

the perception of social traits. PLoS One. 2017 ; 12（2）:e 0172739 .

demonstrate variability, not stereotypical expressions,17）Weiss A, Adams MJ, Widdig A, Gerald MS.

when portraying emotional states in photographs. Nat

Rhesus macaques（Macaca mulatta）as living fossils

Commun. 2021 Aug 19; 12（1）: 5037.

of hominoid personality and subjective well-being. J

6） Willis J, Todorov A. First Impressions: Making

Comp Psychol. 2011 Feb; 125（1）: 72 - 83 .

− 193 −

コスメトロジー研究報告 Vol. 32, 2024

18）Kamatani M, Ito M, Miyazaki Y, Kawahara JI. Effects

redness, expression, and masculinity influenceof Masks Worn to Protect Against COVID- 19 on theperceptions of anger and health. Cogn Emot. 2018 Feb;

Perception of Facial Attractiveness. i-Perception. 2021

32（1）: 49 - 60 .
24）ポーラ文化研究所「女性の化粧行動・意識に関する実May; 12（3）: 20416695211027920 .
19）Oldmeadow JA, Koch C. Effects of Face Masks on

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Redness enhances perceived aggression, dominance26）東京新聞「新型コロナの流行が落ち着いても「学校でand attractiveness in men’ s faces. Evol Psychol. 2012

マスクを外すのが怖い」本紙への投稿に共感する高校生

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Facial Redness Increases Men’ s Perceived Healthiness27）日本インフォメーション株式会社「～コロナ禍で美and Attractiveness. Perception. 2017 Jun; 46（6）: 650 -容・健康意識が上昇～男性の生活様式×美意識に関す

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23）Young SG, Thorstenson CA, Pazda AD. Facial

report/ 0021

− 194 −

コスメトロジー研究報告 Vol. 32, 2024

2021 年度

研究助成

コスメトロジー研究助成を受けて植田

圭祐

この度はコーセーコスメトロジー研究財団の研究助成に

量的な評価基盤を構築することができました。これらの研採択いただいたことに対して、心から感謝しております。

究結果は、エマルション研究分野において重要な一歩であこの助成金を通じて、私たちの研究を前に進めることがでり、今後の研究にも大いに役立つものと期待しております。

き、化粧品分野におけるエマルション品質評価技術においコロナ禍を経て大学における研究環境も影響を受けている中で、本研究助成は研究を進める上で非常に助かり、大て、新たな知見を得ることができました。
エマルションは古くから化粧品や食品、医薬品分野で活変有難かったです。今回の助成を通じて得た知識と成果を用されてきており、油相及び水相両面を有する利点から様々

広く波及させ、化粧品学の発展に寄与していきたいと考えな有効成分の担体として汎用されています。エマルションております。エマルション中の化粧品原料についての評価

中の有効成分の分散状態の評価法にはこれまでにも様々な基盤をさらに深化させ、新たな技術や製品の開発に向けて手法が用いられてきておりますが、非破壊的かつ定量的に研究を進めてまいります。

その分子状態を区別した上での評価法は十分に確立されてこの度は助成をいただきありがとうございました。コー

おりませんでした。採択いただきました助成金を活用させセーコスメトロジー研究財団のご発展をお祈り申し上げまていただきまして、エマルション中の化粧品原料の分散やす。

（千葉大学大学院薬学研究院）

溶解状態について、NMR と Cryo-TEM の併用によって定2021 年度

研究助成

コスメトロジー研究助成を受けて内田紀之

この度は、コスメトロジー研究助成に採択して頂き、財研究助成に応募しました。採択頂いたおかけで、このフォ団並びに関係者の皆様に心より御礼申し上げます。本研究

トニック構造体の皮下浸透性や刺激応答性を系統的に評価

課題はほとんど水からなるフォトニック構造体を化粧品へすることができ、自分らの材料が従来のフォトニック構造と応用する研究を進めさせて頂きました。コロイド粒子が体と異なり高い生体親和性を示し、化粧品応用に適してい

規則的なフォトニック構造を形成することで生じる構造色ることを明らかにすることができました。現在企業との共は退色せず、鮮やかな色を呈することから、色材への応用

同研究により、材料の低価格化などを進め、実用化へ向けが期待されているものの、化粧品への応用は限定的でした。

た試みが進められております。

この大きな原因はフォトニック構造体を構成する分散液は最後になりましたが、本研究に対して２年間の研究助成

ほとんどが光を反射させるための反射体からなり、生体適を頂いたことに感謝申し上げます。自身の萌芽的な研究に合性が著しく低いことでありました。

助成を頂いたおかげで、大きく発展させることができたと

最近私は、ほとんど水からなるフォトニック結晶を偶然発見し、色材化粧品への応用が可能であると思い至り、本考えております。コーセーコスメトロジー研究財団のますますのご発展をお祈り申し上げます。

− 196 −

（東京農工大学）

コスメトロジー研究助成を受けて2022 年度

研究助成

コスメトロジー研究助成を受けて
梅野太輔

このたびは、コーセーコスメトロジー研究財団の研究助

香り成分、保湿成分、栄養素や色素など、コスメトロジー

成に採択していただき、本当にありがとうございました。

素材となりえるさまざまな素材の合成生物学を続けていき

私の専門は合成生物学と進化分子工学であり、化粧品学とたいと思います。

は「いまいち」接点の少ない研究をしてまいりましたが、も当時私どもは千葉大学から本属を移したばかりで経済的ともとバイオ燃料の微生物生産のつもりで生合成研究をはに困窮しておりましたが、本助成によって新天地での本研じめたスクアレンが化粧品業界で確固たる市場を持ってい究の立ち上げが非常にスムーズにいきました。私どもに貴ること、品質の良いスクアレンがサメの乱獲と海水汚染に財団への応募を呼びかけてくださった同部門の桐村光太郎

よって安定供給困難になっているということを知り、「化教授に深く御礼申し上げます。最後に，貴財団がこれから粧品ベース素材の合成生物学」というものに挑戦してみよも多くの研究者を啓発し，コスメトロジーという新しい目

うと考えました。本研究は，化粧品業界に強い興味を持っ標への出会いの機会を与えてゆくことを祈念するとともに，て研究室に入ってきた数名の学生が担当してくれたため、多くの研究室の立ち上げ・発展を支えてこられた成果に対ナイーブな研究であったにもかかわらず，助成期間の間にしても，あらためて敬意と感謝を申し上げます。

著しく発展し、他の方法ではつくれないいくつもの炭化水（早稲田大学理工学術院・先進理工学部応用化学科、応用

素化合物の生合成経路の開通に繋がりました。これからも、

生物化学部門）2022 年度

研究助成

コスメトロジー研究助成を受けて竹井

敏

本研究実施にあたり、多大なるご支援をいただいた公益粧品開発研究に取り組む今の自分の土台となった。ナノレ

財団法人コーセーコスメトロジー研究財団の皆様に感謝の

ベルの超微細な加工技術を生かし、企業と共同でライフサ意を表する。本助成を足掛かりに実用化に向けた産学官連

イエンスやヘルスケア分野の製品開発や実用化を進めるモ携プロジェクトが開始できる初期成果、並びに合成・材料

チベーションが高まった。ナノインプリント加工や射出成化・分析・加工・評価を担当する指導学生 3 人の受賞（2023形において用いられる金型を多孔質にできる技術を深化さ

年応用物理学会

第 2 回ナノインプリント技術 研 究 会

せ、高溶解型無痛ナノマイクロニードルの生産技術においStudent Poster Award、2023 年高分子学会ポリマー材料て培った経験や人脈を生かし、国内外の企業や人をつなぐフォーラム 優秀発表賞、及び 2023 年マザック優秀論文表『橋渡し』を担いたい。ゼロから何かを生むよりも、今ある

彰）につながった。

技術に付加価値をつけることにより、社会産業への技術貢一つの組織の人的資源や予算だけでは研究競争に勝てな

献と、企業が求める人材の育成にまい進する。

い時代において、本採択をご縁に化粧品展示会や関連学会で交流する機会が増え、異なる組織でチームをつくり、化− 197 −

（富山県立大学）

コスメトロジー研究報告 Vol. 32, 2024

2021 年度

研究助成

コスメトロジー研究助成を受けて田中

祐圭

この度は、コーセーコスメトロジー研究財団の研究助成

物（VOC）などの小分子を超高感度に検出するセンサの開に採択いただき、厚く御礼申し上げます。私は 2022 年 4発です。我々はこれまでにさまざまな標的認識ペプチドを

月に東京工業大学の准教授として独立した研究室をもつこ

同定してきましたが、これらのペプチドプローブの末端にととなりました。本助成に採択いただいたのがこのタイミ

チオール基を有するシステイン残基を付加することで、分ングであったことから、この助成金を活用させていただき、子内結合が誘起され、センサ基盤表面で非常に入り組んだ

なんとか研究室を立ち上げ新たな研究をスタートすること

ペプチドマトリックス構造を形成させることができることができました。

を見出しております。これがさまざまな小分子を高感度に私は、さまざまな生物がもつ生命現象を分子レベルで理捉えるための有効な分子認識界面として利用できることを解しこれを活用した新しい技術の開発を進めています。こ

期待しています。本研究においても、この新たな分子認識

れまでは、ナノサイズレベルの酸化物粒子の形態制御を可界面の設計について研究を進めており、報告書に記載のと能とするタンパク質の解析や、疾病にも深く関わる生体膜

おり、これまでにない新たな展開が見えてきており、今後の構造を制御するタンパク質の探索技術の開発とその機能の研究の進展に期待しております。

解析などを進めてきております。

最後に、本研究をご支援いただいたことに改めて深く御一方で本助成金ではこれとは全く異なるコンセプトで研究を進めております。具体的には、揮発性低分子有機化合

礼申し上げるとともに今後も貴財団のますますのご発展をお祈り申し上げます。

（東京工業大学）

2021 年度

研究助成

コスメトロジー研究助成を受けて徳留

嘉寛

この度は、コーセーコスメトロジー研究助成に採択を頂関連研究に対する研究助成が少ない中で、これだけ多くの

き本当にありがとうございました。関係の皆様に深く御礼件数の助成をしてくださることは、コスメ関連に携わる教申し上げます。

育・研究者の端くれとして非常にありがたく思っています。

私は埼玉の大学から、数年前に佐賀大学に異動したので今回、採択頂いたイオンコンプレックスを用いた水溶性

すが、移動した年に採択して頂きました。大学からの研究

高分子の皮膚浸透促進に関する研究は、私のライフワーク

費も多くなかった中で研究活動をどのように進めていこうになりつつあります。実際に、水溶性高分子化合物を皮膚

かもがき苦しんでいる中で助成を頂き、本当に感謝しておに入れることは通常は不可能だとされていますが、それがります。また、授賞式にも呼んで頂き、佐賀から東京に参実現できると信じて検討をしています。この課題が採択さったことも良い思い出として残っています。

れたということは「諦めずに挑戦しなさい」と言われている

最近の多くの競争的資金は病気の治療などを目的とするものが多い中で、国民の大半が興味のある Well-being をようで本当に心強く思っています。これからも一生懸命研究活動を続けたく存じます。

目指す研究にもご支援を頂けることは本当に貴重だと思っ

私は今回の成果をしっかりと化粧品業界の発展のためにています。また化粧品業界は本当に幅広い分野を網羅して活かし、貢献できるように微力ながらさらに精進していきおり、これらも助成対象とされていることには驚きました。

たいと考えております。改めまして、コスメトロジー研究

コスメトロジー研究助成に採択された課題を見ると、内容助成に採択してくださったこと感謝申し上げます。

は本当に多岐にわたり、これらが本当にコスメ研究や化粧品業界の発展につながると思うとワクワクします。コスメ− 198 −

（佐賀大学）

コスメトロジー研究助成を受けて2022 年度

研究助成

コスメトロジー研究助成を受けて長瀬

この度は、コーセーコスメトロジー研究財団の研究助成に採択頂き誠に有難うございました。自分の研究申請が採択された際は非常に嬉しかったです。

健一いう思いを抱いておりました。
大学の研究助成募集案内でコスメトロジー研究助成というものがあるということを知り、思い切って応募をしてみ

本申請研究は、生体内で分解するポリ乳酸 - ポリグリコ

ようと思ったのが、この研究を始めるきっかけとなりましール酸共重合体（PLGA）により、皮膚細胞組織を活性化すた。実際に研究で作製したナノ粒子は、生理条件での分解

る塩基性細胞増殖因子（bFGF）を肌に効果的に送達するナと効果的な bFGF の放出を実現することができました。実

ノ粒子の作製です。

用化には、まだまだやらなくてはならないことが多いです

私は博士研究員の時から機能性高分子の研究を行っております。温度に応答する高分子を用いたクロマトグラフィ

が、憧れの化粧品研究の第一歩を踏み出せたのは、コスメ
トロジー研究助成のおかげです。

ーなどの分離精製技術、幹細胞を分離精製することで再生

末筆ではございますが、研究助成を賜ったコーセーコス

医療へ応用する技術、さらには、新規医療モダリティであメトロジー研究財団ならびに関係者の皆様に深く感謝する

るウイルスベクター、細胞外小胞を分離精製する技術などと共に貴財団の今後、ますますのご発展を祈念いたします。

への展開を行っております。一方で、学生の時から化粧品（広島大学大学院医系科学研究科）に応用できる研究ができたら華やかで、実用的で良いなと

2022 年度

研究助成

コスメトロジー研究助成を受けて中道

友

この度はコーセーコスメトロジー研究助成に採択してい1 本書き上げることができ、血液の速度・角度を検出する

ただき、誠にありがとうございました。今回採択いただい手法でも近いうちに論文を投稿できるところまで成果を得た研究課題は、私が 2020 年に現職である山陽小野田市立

ることができました。2 つ目の目標は、上述した機能信号

山口東京理科大学に着任したときから新たに始めた研究で、のダイナミクスから皮膚の機能を評価する方法の開発で、

光干渉断層法（OCT）という光イメージング技術を使ってこちらも計画より遅れてしまっているものの、複数被験者

皮膚内の毛細血管の構造や血流速などを計測し、それらののデータを蓄積・解析することができ、成果発表までもうダイナミクスから皮膚の機能を評価する新技術を開発する

一歩のところまで来ています。3 つ目の目標は、高速なといったものです。正直なところ、本研究課題は過去に採OCT 計測システムを開発して計測できる機能信号の幅を択された課題とは似ても似つかぬものでしたので、採択の広げようというもので、これまで使用していた OCT の 5

ご連絡をいただいた際は、喜びとともに大きな驚きも感じ

倍高速なシステムを構築することができました。今後も、たことを覚えています。

これらの研究をさらに進め、本研究課題で提案した技術がさて、本研究では主に 3 つの目標を掲げ研究を行いました。1 つ目の目標は、OCT 信号の解析技術の開発で、毛細コスメトロジーの分野に貢献できるよう尽力していく所存です。

血管を高い SN で検出する手法、毛細血管内の血液の速度・最後になりましたが、本研究の遂行にあたり御支援賜り

角度を検出する手法、血液の粘度を検出する手法についてましたことに厚く御礼申し上げるとともに、貴財団の益々検討しました。血液の粘度を検出する手法については遅れのご発展を心より祈念いたします。

てしまっていますが、毛細血管を検出する手法では論文を（山陽小野田市立山口東京理科大学 工学部 機械工学科）− 199 −

コスメトロジー研究報告 Vol. 32, 2024

2021 年度

研究助成

コスメトロジー研究助成を受けて真島

剛史

この度は、コーセーコスメトロジー研究財団の研究助成

ク質の機能を取り込んだタンパク質ゲルの構築に至りましに採択して頂き、誠にありがとうございました。私はた。具体的には、注目したタンパク質が持つ一酸化炭素や2021 年の 4 月に奈良先端科学技術大学院大学に着任し、イミダゾールといった小分子の付加により会合状態と離散

そのすぐ後に本助成を頂けたことで、研究をスムーズに立状態を制御できるという機能を活かし、これらの小分子にち上げることができました。本研究では、タンパク質を用よりゲル化を制御できるタンパク質ゲルの構築を達成できいたハイドロゲルの構築に取り組みました。ハイドロゲル

ました。また、自身でタンパク質の設計から行ったことで、は水により膨潤するゲルであり、ドラッグデリバリーや生ゲル化における分子レベルの挙動予測や、希薄条件での小体代替・模倣材料への利用が可能なバイオマテリアルとしさな会合体構造の観察も可能となりました。現在、本結果て注目されております。中でもタンパク質を原料としたハをまとめた論文を投稿しております。これらの成果を上げ

イドロゲルは生体親和性や生分解性の高さが特長です。研ることができたのは、貴財団の助成により、一つの目標に究を進める上で、当初ゲルの素材として利用しようとして粘り強く挑戦する機会を得られたからであり、コーセーコ

いたタンパク質では、ゲル内部に小分子の包摂が行えない

スメトロジー研究財団およびご関係者の皆様へ、心より感という問題もありました。しかし、ゲル素材となるタンパ

謝申し上げます。

（奈良先端科学技術大学院大学）

ク質設計から再度スタートし、結果的により高度なタンパ
2021 年度

研究助成

コスメトロジー研究助成を受けて水野稔久

この度は、貴財団の研究助成を受けさせて頂き、誠にあ酵素モジュールの単離、酵素活性評価、またセレクション

りがとうございました。研究課題として掲げていた「抗菌系構築に不可欠な新規擬似基質についても、合成法確立ま

活性を持ったペプチド界面活性剤をバクテリアの非リボソで達成することができました。助成期間終了後も本研究プームペプチド合成（NRPS）酵素で合成できる系の構築」とロジェクトは継続し、最終的な研究目標の達成を目指していうテーマは、実際に取り組んでみたところ、注目する

いきたいと考えております。ペプチド界面活性剤は、近年

NRPS 酵素に関する詳細なアミノ酸配列の決定や立体構造

化粧品業界で注目されている成分の一つであり、保湿力、の推定、さらに活性部位で重要な役割を果たすアミノ酸残抗菌・抗炎症作用、安全性、肌への優しさ、生理活性など

基の特定、個々のモジュールの酵素活性評価法の確立など、に加えて、環境への配慮という観点からも注目を集めてい基礎的な知見の積み重ねが必要であることがわかりました。

ます。一方で価格の低減が必須の課題であり、私たちが取したがって、残念ながら頂いていた 2 年間の研究期間ではり組んでいる NRPS 酵素を用いた合成系の構築がなされた

最終目標まで完遂することができませんでしたが、助成金際には、ペプチド界面活性剤の産業利用において大きな貢を頂くことで初めて成し遂げることができた、NRPS 酵素

献が期待されると考えています。この達成を目指し、引きの遺伝子クローニングや大量な配列解析による各酵素モジ続き検討を続けてまいりますので、どうぞよろしくお願いュールの新規アミノ酸配列同定、コンピュータシミュレー

申し上げます。

ションによる立体構造推定、大腸菌を用いた異種発現と各− 200 −

（名古屋工業大学大学院工学専攻）

コスメトロジー研究助成を受けて2021 年度

研究助成

コスメトロジー研究助成を受けて八波

利恵

この度は，コーセーコスメトロジー研究財団コスメトロています。一方で，高度好塩性古細菌の工業応用例はまだ

ジー研究助成に採択いただき，
誠にありがとうございました。

限られております。
「このような微生物が一体なんの役に採択のご連絡をいただいた時は，新型コロナウイルス感立つのだろうか。このような微生物を何か社会に役立てら染症の影響で，授業はオンライン，研究は登校自粛からなれないか」と常々思いながら研究を行ってまいりました。

かなか進まず，不安な日々を過ごしておりました。また，

最近になって，H. japonica が新規多分岐グルカンを生産

共に研究室を運営していた先生がご退官された直後でもあすることを見出し，コスメトロジーの分野でこのグルカン

り，指導を引き継いだ学生の研究や研究費の獲得などで精を工学応用できるのではないかと考え，申請に至りました。

神的にも肉体的にもかなり疲弊していました。そのような多分岐グルカンについては，詳細な構造解析や物性解析が中で採択のご連絡を受け，素直な喜びと，研究の成果を期

まだまだ必要ですが，コスメトロジーの分野だけでなく，待してくださった財団にも報いられるよう，身が引き締ま

健康食品としての機能も有することがわかってきました。

る思いでした。

今後もこの新規グルカンをはじめとして，H. japonica を

私は，博士学生の頃から日本で分離された高度好塩性古利用した工学応用に努めていきたいと思っております。

細菌 Haloarcula japonica を研究対象としてきました。こ

最後に本研究を支えてくださいました貴財団をはじめ，の菌は，塩湖や塩田のような高塩濃度環境下で生育します。

ご関係者の皆様に厚くお礼を申し上げ，今後ますますのご

味噌，醤油といった高塩環境でも生育する好塩性の微生物発展を心よりお祈り申し上げます。

は私たちの生活とも馴染みが深く，発酵食品などで活躍し（東京工業大学生命理工学院）

2022 年度

研究助成

コスメトロジー研究助成を受けて山本

尚

この度は、コーセーコスメトロジー研究財団の研究助成

20 個のアミノ酸が繋がったものでは、合成に 1 年以上もに採択していただき誠にありがとうございました。貴財団

かかることは珍しくありません。我々の合成はそれを簡略は我々にとって大変興味深い企業でした。少なくとも私に化するのに成功しました。もちろん世界初めての快挙だととっては全く新しい体験でした。化粧品の化学とは皮膚の思っています。相当長いペプチドでも数週間で合成できま上皮の化学であり、何が起こっているのか、わくわくしなす。これによって医療の世界が変わると言われています。

がら勉強させていただきました。我々の研究課題はペプチ

短いトリペプチドでも、8 千種類のペプチドを機械合成すドであり、ペプチドの役割は化粧品でも、非常に大きいのることに現在取り組んでいます。これは化粧品の世界でもではないかと思っています。と言っても、化粧品に使われきっと役立つと思っています。

る可能性のあるペプチドは医療に用いられる比較的長いペ

我々は How to make の世界を制覇したと思っています

プチドと比べると、トリペプチドを中心とする短いペプチ

が、どんなペプチドがいいのか、What to make の世界はドばかりです。トリペプチドは３つのアミノ酸が繋がった

完全に未開の分野です。この未開の分野を開拓するため、ものであり、簡単だと思う人も多いと思います。しかし、現在始めているところです。成功すれば、医療の世界が変

必須アミノ酸だけで考えてもトリペプチドには 2 × 20 ×

わると思っています。

20 で８千種類のペプチドが考えられます。そうのうちのたった１つを選ぶだけでも、大変な作業になります。

最後に本研究をご支援いただきましたことを重ねて感謝申し上げるとともに、貴財団のますますのご発展を祈念申ペプチドの合成は、そう簡単ではありませんでした。1

し上げます。

つのアミノ酸をつけるだけでも、数工程が必要となります。

− 201 −

（中部大学）

コスメトロジー研究報告 Vol. 32, 2024

2021 年度

研究助成

コスメトロジー研究助成を受けて阿部

このたびご採択・ご支援を賜りましたことを大変光栄に存じますとともに，心より感謝を申し上げます．

結奈

動することが示唆されたため，モニタリングとそれを実現する計測法の重要性も改めて思い知らされました．

私の研究課題では，皮膚バリアの健全性を反映する電気

表皮電位は表皮細胞が作り出すイオン濃度勾配によって化学的指標「表皮電位」を用いて，皮膚へのインコヒーレ

生じると考えられています．イオンの分布は組織損傷に伴ント赤色光照射刺激によるバリア回復促進効果の評価を試って変化し，皮膚バリアの回復だけでなく創傷の治癒にもみてまいりました．赤色光にはさまざまな有用性が報告さ関与することから，表皮電位は広く皮膚健全性を計測する

れていますが，バリア回復プロセスに及ぼす効果についてための手がかりとなる可能性があります．次の技術的課題

は，作用機序や最適な刺激条件など未解明の点が多く残さは，長時間のモニタリングでも組織内イオン動態に影響をれています．現在までにいくつかの刺激条件を比較し，放与えずにアクセスする手法の開発です．近年発展するウェ

射照度に一定の有効域があることや，比較的短時間の照射

アラブルデバイスのような形で，治療中，あるいは日常生にも長時間の照射と同等の効果があること，効果に空間的活の中でも皮膚健全性の変動を捉えるデバイスが実現でき広がりがあることなどを観察してまいりました．いまだ基ればと考えております．

礎的な検討の段階ではありますが，将来的には物理的な作

今後，得られた成果をさらなる研究展開に活用し，一層用のみでバリアを手軽に治療できる，新たなヘルスケアデ

精進してまいります．これまでのご支援に改めて御礼申し

バイスの開発につながることを期待しております．一方，上げます．

光照射の効果は皮膚組織の生理的・光学的特性に応じて変（東京都立大学システムデザイン学部機械システム工学科）

2021 年度

研究助成

コスメトロジー研究助成を受けて
今西規

コーセーコスメトロジー研究財団 2021 年度コスメトロ

めに方法論の検証を徹底して行う必要がありました。また、

ジー研究助成に採択していただき、深く感謝申し上げます。

研究倫理審査が研究のボトルネックになりました。われわ

われわれの研究は皮膚の老化を測る分子マーカーを設定しれの研究計画は東海大学医学部臨床研究審査委員会に申請ようという試みであり、成功すれば将来にわたって利用でしましたが、最終的に実施許可が出るまでに実に 13 ヵ月

きる定量性のあるマーカーが完成し、コスメトロジー分野

を要してしまい、研究開始が大幅に遅延しました。さらにの発展に貢献できる研究になると考えています。本研究はは 2022 年 12 月に当研究室の研究技術員が急逝する事件が現在、データ取得のための解析が進行中という状況です。

あり、研究活動に専念できない時期が長く続いてしまいま

今回の研究では、ヒトを対象とする研究を実施することした。本研究が現在も進行中であり、最終的な成果がまだの難しさを強く感じました。われわれの研究テーマ「皮膚出ていないことの背景には、こうした事情があります。

細胞ゲノムのメチル化測定による加齢マーカーの開発」は、

現在は本研究は着実に進んでいます。当初に計画した目

2021 年 10 月に採択いただいたものです。この時期は新型

標には未だ到達していませんが、近い将来に成果を公表でコロナウイルス感染症が繰り返し大流行を起こし、終息のきるよう、最後まで責任を持って研究に取り組んで参りま気配がありませんでした。付属病院にて新型コロナ感染患す。

者を受け入れていた東海大学医学部では、職員全員が感染予防に最大限の注意を払うように指導がなされ、そのため改めまして、貴財団のあたたかいご支援には深く感謝申し上げます。

ヒト由来試料の取得を必要とする本研究は、安全対策のた− 202 −

（東海大学医学部）

コスメトロジー研究助成を受けて2021 年度

研究助成

コスメトロジー研究助成を受けて岩田

浩明

この度は、コーセーコスメトロジー研究財団には私たち

究は単層培養では十分な解明できないため新しい研究手法の研究課題に助成を頂き誠にありがとうございます。皮膚の習得から始めました。大学院生や共同研究者の助けを借

バリアは健康な皮膚の維持のみでなくアトピー性皮膚炎をりながら、少しずつ結果を出すことができました。一部の含めて皮膚疾患にも大きく関与する因子です。タイトジャ

成果ですが大学院生が論文発表まで仕上げることができた

ンクションバリアは、まだ疾患との関係性は十分に解明さのは、コーセーコスメトロジー研究財団の支援を頂けたこれていない分野であり、これからさらに疾患との関係性にとによります、心より感謝申し上げます。

ついて理解が深まると思われます。われわれの研究課題は、

しかし、まだ当初の目的であるタイトジャンクションが全く異なる皮膚基底膜部の疾患の研究をきっかけに着眼し角層形成に及ぼす影響の解明にはたどり着いていません。

た内容です。しかも、自己免疫疾患を主に研究してきたと今回の研究を通じて、自分の研究分野・手法・考え方などころから、皮膚バリアとこれまでほとんど関わることがな

多くの広がりを得ることができました。そして、一つの成かった領域に踏み出すきっかけになりました。基底膜部と果はまた次への課題のアイデアを生み出します。今後も、

顆粒層付近と表皮に着目するとかなり離れた位置関係にな

新たな仲間とともに一つずつ成果を積み上げていけるようります。しかし、表皮は基底層から角層に向かって分化（角に努力していきたいと思います。ご支援を頂きました財団

化）するという点では連続性のある臓器であり、当然相互には重ねまして御礼申し上げます。

作用はあることが予想されます。基底膜付近の研究を主に（岐阜大学大学院医学系研究科皮膚科）

培養細胞を用いて続けてきたものとして、顆粒や角層の研2021 年度

研究助成

コスメトロジー研究助成を受けて臼井

健二

この度は、コーセーコスメトロジー研究財団コスメトロ

たところを、助成途中で 2 年間の研究期間への変更をお認

ジー研究助成に採択いただき、誠にありがとうございまし

めいただいたことは、ご迷惑をおかけして申し訳なかった

た。私は、学生時代よりペプチド工学を専門としており、と感じると同時に、研究者へのご理解とご信頼をいただい

生体関連化学、ナノバイオ分野の研究者でありまして、コていることを感じ、大変嬉しく感謝いたしております。僭

スメトロジー（化粧品学）分野に関わることは残念ながら越ながら是非今後とも貴財団のこのような素晴らしい理本研究を行う以前はありませんでした。最近、アレルギー

念・活動を継続していただけたらと願っております。私も感作試験の一つにペプチドが用いられていることを知り、本研究を通して、コスメトロジー分野に貢献すべく、今後研究を始めた新参者であるにも関わらず、このような助成も精進を重ねていきたいと考えております。特に本研究は、をいただいたことは、我々の研究の方向性が間違ってはいアレルギー感作試験の有力な一つとして世界中で使用してないという自信につながりました。お陰様で、原著論文 1

いただけるよう、OECD テストガイドライン化を目指せれ報を国際誌へ投稿でき、和文解説文も 1 報発表でき、さらばと考えており、本助成はその足掛かりとなったと感じてにはコロナ禍が落ち着いたタイミングで国際学会にも参加おります。

できました。このような成果につながったのも、貴財団の最後になりましたが、本研究の遂行にあたり、ご支援い萌芽的研究へのご理解、すなわち助成金使途や研究計画のただきました貴財団ならびに関係者の皆様に深く感謝する

柔軟な変更が可能であること、単年の財団助成が多い中、とともに、貴財団のますますのご発展を心より祈念いたし

2 年間の研究期間をお認めいただけたことが大きな要因でます。

あったと考えております。特に、当初単年での計画であっ− 203 −

（甲南大学フロンティアサイエンス学部）

コスメトロジー研究報告 Vol. 32, 2024

2022 年度

研究助成

コスメトロジー研究助成を受けて遠藤裕介

この度はコスメトロジー研究助成を賜り、誠にありがと

また、今回の研究活動を通して、皮脂というワードが示す

うございます。私のような若手 PI にとってはこのようなように皮膚における脂質が免疫機能やアトピーと密接な関ご支援をいただくことは大変有り難いことで、光栄に思う係にあることがわかり、コスメトロジー分野と免疫との関と同時により一層 皮膚 - アレルギー研究が進むよう精進を連性について、改めて考える良い機会となりました。免疫重ねる必要があると再認識しております。選考委員の先生、と代謝のクロストークは未だ解明されていない課題が多く

財団関係者の方々に深く御礼申し上げます。

残されておりますので、“代謝” で免疫を制御することを目

私の免疫研究のスタートは今から 15 年ほど前にさかの指し、これからも日々挑戦していきたいと思います。

ぼります。大学院生時代の 6 年間では一貫して記憶 T 細胞

最後になりますが、本研究を大きく進展させていただくについて研究を行い、アレルギー性炎症を強く誘導する病機会をいただきましたコーセーコスメトロジー研究財団に

原性記憶 Th2 細胞（Tpath2 細胞）を同定することができま

心から御礼を申し上げます。良い研究・発見を続けていくした。学位取得後は今回のもう一つの研究テーマである脂ことが皆様への恩返しにつながることと思いますので、た質代謝と T 細胞機能分化という、新たなテーマに挑戦しま

ゆまぬ努力を続け、基礎と臨床の距離を少しでも縮められした。免疫と代謝のクロストークについては私が研究を開るよう、また免疫 - コスメトロジー研究分野の進展に貢献始した当初はほとんどその関係性についてはわかっておりできるよう一歩一歩邁進していく所存でございます。

ませんでしたが、ここ数年の研究から T 細胞の病原性と脂（かずさ DNA 研究所オミックス医科学研究室）

質代謝が非常に重要な接点であることがわかってきました。

2021 年度

研究助成

コスメトロジー研究助成を受けて大野祐介

この度は第 32 回コスメトロジー研究助成を賜り、財団ビン酸がケラチノサイトの分化に伴う H セラミドの産生を関係者の皆様方、ご審査いただきました審査員の先生方に大きく増加させることが明らかになり，それに伴い多くの心より御礼申し上げます。今回採択いただいた課題はセラ

遺伝子発現が変動することが明らかとなりました。このこ

ミドを構成する長鎖塩基の 6 位に水酸基をもつ H クラスととは H セラミド合成酵素の同定への大きな進展であると確呼ばれるセラミドの合成酵素の同定を目的としたものです。

信しております。また，本研究助成の私の中間報告を見てセラミドは長鎖塩基と脂肪酸からなりますが，ヒトの角質連絡をくださり，ディスカッションをさせていただいた先層には長鎖塩基および脂肪酸の構造の異なる 25 クラスの生もおり，本研究助成を介して研究のネットワークが広がセラミドが存在しています。H セラミドはそのうち 5 クラり，今後の発展が期待できる非常に有意義な経験をさせてスを占めており，ヒト角質層における存在量は約半分にもいただいたと思っております。

およびます。しかし，H セラミドの合成酵素，すなわち長私事になりますが，2024 年 4 月より順天堂大学薬学部お鎖塩基の 6 位に水酸基を導入する酵素は未だ同定されていよび同医学研究科環境医学研究所（兼任）に異動することとません。H セラミドはヒトにしか存在しておらず，皮膚疾なりました。環境医学研究所では皮膚のかゆみの研究を目患との関連性が不明であること，ヒト由来の実験サンプル的としたグループがありますので，本研究の成果も含めこは入手困難であること，培養ヒトケラチノサイトでは角質れまで培ったセラミド解析とともに，違った視点からのセ層ほどの量が産生されないことから実験を進めることが非ラミドの重要性に関する研究も発展させていきたいと考え常に困難です。今回，本研究助成の成果のうち，アスコル

おります。

− 204 −

（北海道大学大学院薬学研究院）

コスメトロジー研究助成を受けて2021 年度

研究助成

化粧品学と免疫学
押海裕之

化粧品は肌に直接触れるため、肌の炎症の問題は切り離粧品にも配合されている成分であるが、その抗炎症作用にすことができない重要な課題である。炎症は免疫応答としついて着目されておらず、本研究成果により、今後、このて生じるが、その機序としては T 細胞や B 細胞が関与する代謝産物を抗炎症成分とした化粧品の開発につながること

獲得免疫と、マクロファージや上皮細胞などが関与する自が期待される。歴史的に見ると化粧品は意図しない炎症を

然免疫とに大別される。本研究では、この自然免疫が関与誘導することが社会問題となることが幾度か繰り返されてする炎症の新たな分子機構に焦点を当て研究を進めた。そいる。本研究での基礎研究は、将来にわたり、そのようなの成果として、分子生物学的な手法から自然免疫による炎問題が生じないための基礎基盤としての重要性があること

症制御の新たな分子機構を解明するとともに、ケミカルスに加え、化粧品に機能を持たせた機能性化粧品の開発に繋クリーニングによりある代謝産物が抗炎症作用を示すメカ

がると期待される。

ニズムを新たに解明した。特に、この代謝産物は従来の化（熊本大学大学院生命科学研究部免疫学講座）

2021 年度

研究助成

コスメトロジー研究助成を受けて笹沼博之

この度はコーセーコスメトロジー研究財団の研究助成にえたものですが、最近シミが増えたのはそのせいかなとも採択いただき、大変ありとうございました。本財団の助成

思っています。本助成の目的は、まさに紫外線による光老が決定した時期は、京都大学から現所属の東京都医学総合化の分子機構を明らかにするというものでした。光老化と研究所に研究グループリーダーとして移籍した時でした。

いうものは、人の場合は長い年月をかけて進行するもので当時は、研究室の立ち上げに必要な備品、消耗品を購入すす。その光老化現象を、細胞を使った研究でどこまで理解る予算に乏しく、研究助成をいただけることになりましてすることができるのか、本助成開始時は大変な不安を覚え大変喜んだことを覚えております。この助成をいただけたておりましたが、今こうして報告書を書きながらその分子おかげで東京都医学研では、紫外線による細胞老化のメカ機構の一端を解明できたのではないかと思っております。

ニズム解明を課題の一つとして立ち上げることができたと

本助成をいただくことが決定した 2021 年は、日本はま思っております。深く感謝申し上げます。

だコロナ禍にありました。当時はほぼ全ての学術集会がオ

我々の個体を形成している細胞のほとんどは、ゲノムDNA

ンラインになり、対面で研究者とお会いする機会がほぼなを持っております。ご存知の通り、ゲノム DNA とは細胞くなっていました。財団の方々は、授賞式の現地開催を行の設計図です。残念ながら我々のゲノム DNA は、年齢とうべきかどうか大変な煩悶があったとお察しいたします。

ともに変異が蓄積していってしまいます。変異とは、細胞その中で開催された 2021 年 11 月 25 日の授賞式は、対面

内的、外的要因によって発生する DNA 損傷が正しく修復で強い期待と激励をいただくことができ、大変勇気づけらできなかった結果として発生します。ゲノム DNA の損傷れました。本助成をいただくことで得られた研究成果を端を発生させる主原因の一つは、紫外線です。紫外線は、細緒としまして、今後さらに分子メカニズムの解明研究に邁

胞殺傷能力は低いものの、損傷と変異を多く発生させます。

進していく所存です。最後となりましたが、本研究にご支

紫外線に曝露することにより発生する形質としては、シミ援をいただき、財団の皆様に重ねて御礼申し上げるとともや光老化が有名です。私が小学生の頃は、夏休みにはよくに、貴財団のご発展を祈念いたします。

海やプールに遊びにいって真っ黒に日焼けして二学期を迎− 205 −

（東京都医学総合研究所）

コスメトロジー研究報告 Vol. 32, 2024

2021 年度

研究助成

肥満と痩せの狭間で
菅波

孝祥

この度は、貴重なご助成を賜り、誠に有難うございましなど消耗性疾患に伴うカヘキシアにより、脂肪組織が萎縮た。私は元々、肥満やメタボリックシンドロームを対象とすることで十分な機能を果たせなくなる病態も注目されてする代謝研究者で、持続する過栄養が代謝臓器に慢性炎症きました。ここでは、主に皮下脂肪の萎縮が問題になりまを惹起する分子メカニズムの解明に取り組んできました。

す。皮下脂肪は中性脂肪としてエネルギーを安全に蓄え、従来、脂肪組織では脂肪細胞、肝臓では肝細胞といった実必要時にはこれを分解して全身臓器に供給する重要な役割

質細胞が注目されてきましたが、実際には、免疫細胞や血を担います。皮下脂肪が萎縮することにより全身の代謝の管構成細胞、線維芽細胞など多種多様な間質細胞が数多く

フレキシビリティが低下し、加齢性疾患を起こしやすい状含まれ、実質細胞との相互作用で臓器を形作っています。

態が生じていると考えられています。本研究において、加例えば肥満では、中性脂肪が内臓脂肪に過剰蓄積して脂肪齢やカヘキシアの皮下脂肪組織で共通に変動する遺伝子群

細胞が肥大化することに加えて、マクロファージなどの免を同定することができました。興味深いことに、ここでも疫細胞の浸潤、血管新生の亢進、細胞外マトリクスの蓄積

炎症が関与しているようです。結局、栄養に関して中庸がなど、ダイナミックな組織学的変化が生じます。このよう最も良い、という結論は示唆に富んでいると思います。今な研究を通して、肥満やメタボリックシンドロームは代謝

後は、過栄養と低栄養、全く逆向きのベクトルにもかかわ性疾患であると同時に、慢性炎症性疾患であることが明ららず、炎症が脂肪組織の機能を障害する分子機序を解明し、かになってきました。

この生物学的意義を明らかにしたいと考えています。

一方、最近は加齢に伴う痩せ、無理なダイエット、がん（国立大学法人東海国立大学機構名古屋大学環境医学研究所）

2021 年度

研究助成

コスメトロジー研究助成を受けて鈴木亮

この度は、貴財団からの研究助成を賜りまして誠に有り維持が必要不可欠です。そのような意味においても「コス難うございました。本研究助成を得て、研究を大きく展開・

メトロジー」と私が専門とする「アレルギー研究」は密接に発展できましたことを、この場をお借りして厚く御礼申し

連関していると言えます。今回の貴財団の助成を頂くこと上げます。

により、皮膚の恒常性維持において、我々の「アレルギー

私はアレルギー応答の多様性に着目して、これまで一貫してアレルギー研究活動を行ってきました。アレルギー疾研究」が貢献可能であること、更に「コスメトロジー」に展開できることを再確認を致しました。

患は、アトピー性皮膚炎や接触性皮膚炎だけでなく、食物

現在のアレルギー疾患への治療法は対症療法に留まってアレルギーにおいても皮膚での発疹や炎症が現れるなど、おり、予防・診断・治療方法については、新たなアレルギ

主な疾患症状として皮膚症状が挙げられます。健康的な皮ー反応制御分子の発見が社会から広く望まれています。今膚は、「心と身体」の健康維持・増進において重要な意味を後も「アレルギー研究」という立場から、皮膚の健康維持を持ち、また化粧には、「美しくなる」という本来の目的に加通して、心身の健康増進に貢献していきたいと考えておりえて、「健康的に美しくなる」ことが求められています。心ます。

身ともに健康的な日常生活を送るためには、皮膚の健康の− 206 −

（金沢大学医薬保健研究域薬学系）

コスメトロジー研究助成を受けて2021 年度

研究助成

コスメトロジー研究助成を受けて竹馬俊介

この度、御財団より助成をいただき、研究報告をするにして、私の様に、大きなラボに所属する研究スタッフは、

当たって、これまでの研究経緯とこの助成でかなった事、個人的に思い切って使える研究費が少ないという事がありについて述べたいと思います。

ます。その様な時期に、御財団の助成があることを知り、「こ

私は幼少時からアトピー性皮膚炎と診断され、冬になるの機会に、私が行っている皮膚炎モデルに関する研究を一とあらわれる皮膚乾燥症状、掻痒に悩まされてきました。

気に進めよう」と思い、申請し採択していただきました。

その後、北海道大学の獣医学部に進み、多くの愛玩動物も助成金は、皮膚炎を起こす T 細胞の性状解析のため、数アトピー性皮膚炎に悩まされていることを知りました。皮

十検体の RNA シークエンス解析に用い、ここから、皮膚膚のかゆみは一度始まると簡単には収まりません。免疫細炎の遷延化に関わる T 細胞が特有の遺伝子群を発現するこ胞を研究すれば、この様な皮膚疾患を完治できるのではなとを見出すことが出来ました。さらに、この分子を阻害す

いかと思ったのが、私が免疫の研究を始めたきっかけです。

ることによって皮膚炎の原因細胞を除去することを示すこ

獣医学部から医学部の大学院へ進学、アメリカ留学を経とができ、研究結果を iScience 誌に発表することができまて日本の研究室に赴任し、現在も T リンパ球の基礎研究を進めておりますが、決して皮膚に特化した研究を行っているわけではありませんでした。

した。
御財団の助成をいただいたおかげで、研究を進め皮膚炎の起因を免疫学的に一つ明らかにするという事ができまし2015 年に、慶應皮膚科の天谷先生、高橋先生に、皮膚た。

疾患のモデルマウスを解析する機会をいただき、慢性皮膚炎と、治療モデルを確立しました。しかし、このモデルを

30 年以上抱いていた夢が一つかないました。大変有難
うございました。

（慶應義塾大学医学部）

どのように解析して行くか迷っていました。一つの理由と2021 年度

研究助成

コスメトロジー研究助成を受けて冨永

かゆみは痛みと同様に誰もが日常的に経験する感覚です。

光俊

このような背景の中、私は博士（工学、医学）の学位を取

かゆみで死んでしまうということはなく、痛み研究よりも得後、20 年間、一貫して「かゆみ」の基礎及び臨床研究に軽視されてきたことから、これまでかゆみの基礎研究は非取り組んできました。そしてこの度は、私の中心的な研究

常に遅れていました。しかし、近年では抗ヒスタミン薬がテーマであるかゆみ過敏現象のアロネーシスの研究に対し無効な難治性かゆみは、患者の生活の質（QOL）を著しくてコスメトロジー研究助成に採択して頂き、誠に有難うご低下させ、疾病負荷を生じさせる一因になっていることがざいました。

明らかとなり、またこれを契機に世界中でかゆみ研究が推貴重なご支援により、当研究を大きく進展させる機会をし進められ、かゆみセンターや拠点が次々に設立されるよ

頂戴しました。改めて、深く御礼申し上げますと共に、今

うになりました。特に米国では、NIH（国立衛生研究所）後も精進し、かゆみを含む敏感肌に関する研究分野の発展によって多額の予算がかゆみの基礎研究に投入され、重要に貢献できるように努めてまいります。

な研究課題として今も尚、精力的にかゆみの基礎と臨床研（順天堂大学大学院医学研究科環境医学研究所・順天堂か究が推し進められています。

ゆみ研究センター）− 207 −

コスメトロジー研究報告 Vol. 32, 2024

2021 年度

研究助成

コスメトロジー研究助成を受けて長野一也

このたびは、コーセーコスメトロジー研究財団コスメト

た。

ロジー研究助成に採択いただき、誠にありがとうございました。

本知見は、ナノ粒子を皮膚に応用しようとする医薬品や化粧品の開発に際し、皮膚に塗布する前の物性のみならず、

申請研究の内容に対する助成は、貴財団が初めてであっ

塗布後の変化も含めて考慮することが、機能性の亢進や安たため、嬉しかったことを鮮明に覚えています。また、全性の担保につながることを提示できたものと考えており

2021 年に現所属にうつり、研究室を主宰する立場になっます。COVID-19 によるパンデミックを乗り越えつつある

た際に採択いただきましたので、研究室立ち上げに背中を現在において、脱マスクや外に出る機会などが増しており、押していただいたように感じております。さらに、当時は、改めて、スキンケアや化粧品の重要性が増してきているも

COVID-19 によるパンデミックも落ち着きを見せ始めたのと思います。こういった観点からも、今後も、Dermatology

ところで、久しぶりのオンサイトも含めた受賞式と、制限（皮膚科学）と Cosmetology（化粧品学）の進展に貢献できるを設けられながらも交流会を開催いただいたことは、多く

よう、邁進してまいる所存です。

の研究者の出会いや恩師との再会にもつながり、心から感謝申し上げます。

本研究を進めるにあたって、ご協力いただきました共同
研究者や学生の皆さまに御礼を申し上げます。最後になり

申請研究は、先端素材として各分野で実用化が進んでいましたが、本研究助成申請を選考いただきました選考委員

るナノ粒子のうち、銀ナノ粒子をモデルに、経皮曝露後のの先生方、ならびにご支援をいただきました貴財団関係者

動態に関する内容です。銀ナノ粒子を皮膚に塗布したとしの皆様に衷心より感謝申し上げます。

ても、塗布した銀ナノ粒子のままではなく、経皮吸収する（和歌山県立医科大学薬学部）

過程でイオン化し、粒子径が小さくなることを見出しまし2022 年度

研究助成

全光学的手法を用いた老化皮膚における力学特性変化の解析
長谷1．研究課題のコスメトロジー（化粧品学）
への成果波及や栄治

測でき，さらに表面からの深さ数百 µm 程度までを 3 次元

将来展望

的に計測可能であることから，本研究で得られる知見の新本研究課題は，皮膚の力学特性を調査するための新規な規性は極めて高く，かつ化粧品・薬品や美容器具開発とい光学顕微鏡の開発に関する研究内容である．これまで，皮った皮膚老化分野において有用であると考えられる．例え

膚の力学特性を測定する手法のほとんどは皮膚表面のみば，すでに知られているような老化によるコラーゲン・エ（非 3 次元）の情報かつ低空間分解能（数十 µm 程度）でのマ

ラスチンの変性・消失あるいは蓄積，真皮乳頭層の喪失とクロな測定であったことから，老化皮膚の力学特性変化にいった形態学的変化が，実際に局所的な力学特性にどのよ関する知見は十分に蓄積されていない．特に，力学特性計

うな影響を与えているのかを知ることができれば，適切な測法の空間分解能の制限から，光学顕微鏡像で得られるよ薬効を持った化粧品・薬品開発に応用できると考えられる．

うな形態学的情報と力学特性とを適切に関連付けることはさらに，将来的には本手法を従来の力学特性計測手法と組困難であった．一方，申請研究では，全光学的手法の利用

み合わせれば，ハリ・シワ・たるみといった老化に伴う外によりサブ µm 〜数 µm 程度の高空間分解能で同一視野に観のマクロな変化が，コラーゲン・エラスチンといった個々

おけるコラーゲン・エラスチン・弾性率という 3 つのミクの物質のミクロな観点からどのような影響を受けているの

ロ情報の可視化に成功した．加えて，本手法は非接触，ラか調査できると期待される．また，社会的な側面からは，

ベルフリーで分子選択的かつ外力の付与なく力学特性が計

少子高齢化が進む我が国において健康寿命の延伸，あるい− 208 −

コスメトロジー研究助成を受けては国際的に評価の高い本産業の更なる振興に貢献するものと考えられる．

じます．
コスメトロジー分野に関する研究は，医薬理工をはじめ

2．助成を受けられたご感想や当財団の研究助成事業へのとした自然科学分野に加えて社会科学や人文科学の知見もご要望取り入れる必要があるという，非常に学際的な研究分野でこの度は提案研究に関する研究費用の助成を頂き，誠にあると考えます．採択課題リストを拝見すると，実際に貴ありがとうございました．私のような若手研究者にとって財団においてもそのことに注力された選定が行われている

単年で 200 万円という助成は大金であり，研究進捗の大きことと存じます．他財団等の助成でもこのように全分野かなお力添えとなりました．例えば，科研費・若手研究（あらの研究提案を募集するものもあるかと思いますが，貴財

るいは基盤研究 C）では典型的に 2~3 年の期間で 350 万円

団のように単一のキーワード（「コスメトロジー」）のもとに程度が直接経費として研究に使用できる，という状況から全分野から募集することは希少であると考えます．もし，比較してもそのことがご理解頂けることと思います．また，貴財団のお力添えにより助成者同士の研究交流会などが開

本助成によって得られた研究成果の国際会議での発表も今催されると，通常の学会では出会わないような異分野の研後実施していきたいと考えておりますが，これも円安や物究者との交流や，難易度が高いと考えられる文理融合研究

価高が相まって，昨年度の自身の実績では渡航費・参加費など，様々な研究分野の有機的な連携のきっかけとなり，合わせて 50 万円以上を要し，研究費を圧迫している状況

コスメトロジー分野のさらなる発展に貢献すると考えます．

です．貴財団ではこのような海外学会発表の支援も別個に（徳島大学ポスト LED フォトニクス研究所）

実施されていることから，大変魅力的な研究助成事業と存2022 年度

研究助成

コスメトロジー研究助成を受けて福田達也

この度は、コーセーコスメトロジー研究財団の研究助成

すべき課題が残されておりました。助成期間を通じて、皮に採択して頂き、厚く御礼申し上げます。私はこれまでに、

膚刺激性の少ないイオン液体や、抗酸化活性を有するイオ

リポソームやエクソソームを用いたがんや脳梗塞といったン液体を開発できたことは、コスメトロジー素材への応用

難治性疾患治療に対する DDS 研究を行ってきておりましに向けて非常に有用な知見が得られたと考えております。

たが、今回貴財団の助成に採択頂いたことで化粧品素材へ

今後、これら新しいマテリアルを用いて、化粧品成分を含の応用を目指したイオン液体研究を行う契機となり、大変有させた経皮吸収製剤の設計を行い、創薬領域のみならず

感謝申し上げます。また、弊学薬学部は 2024 年 4 月現在、コスメトロジー領域においても、イオン液体を用いた

開学 4 年目であり、研究室の立ち上げ段階でもありました

TDDS へ適用できるよう研究を進めてまいりたいと考えてので、研究室としても発展のきっかけを賜ることができまおります。

したこと、改めて御礼申し上げます。

本研究を進めるにあたりご協力頂きました共同研究者に今回助成を賜りましたイオン液体は、経皮薬物送達シス

は大変感謝申し上げます。最後になりましたが、今回のごテム（TDDS）として世界的に研究が進められており、経口支援を賜りましたことに改めて御礼申し上げます。今後、投与や皮下投与後の薬物の体内動態改善、新しいナノ粒子得られた研究成果をもとに、イオン液体研究をさらに発展

開発の素材として等、幅広い応用が期待されております。

させられるよう、邁進していく所存です。コーセーコスメ

その一方で、種類によっては強い皮膚刺激性毒性が発現しトロジー研究財団のますますのご発展をお祈り申し上げまてしまうことから、コスメトロジー領域への展開には改善す。

− 209 −

（和歌山県立医科大学薬学部薬剤学研究室）

コスメトロジー研究報告 Vol. 32, 2024

2021 年度

研究助成

コスメトロジー研究助成を受けて本田

哲也

まずは、コスメトロジー研究助成に採択いただきました

さらに角質層の機能不全は、アレルギー発症にも明確な関ことに、関係者の皆様に心より感謝申し上げます。本支援

連性を持っています。T 細胞や樹状細胞に焦点を当てていは研究を進めるうえで、大変強力なサポートとなりました。

た私の皮膚アレルギー研究ですが、しだいに表皮角化細胞

私はこれまで、皮膚科学研究の中でも主に樹状細胞や Tの重要性に気づくようになり、角質層バリアとアレルギー細胞など、皮膚の免疫細胞に興味を持ち研究を行っておりをつなぐ研究課題として、本研究課題であるスプラバシンにました。しかし近年は皮膚を皮膚たらしめる細胞群とそのよる角質層バリア形成機構とアレルギー発症への関与の申請

機能、すなわち表皮角化細胞による皮膚バリア形成機構にに至りました。その結果、スプラバシンの新機能の発見に繋も興味を持ち研究を進めています。そのきっかけの一つが、がる成果を上げることができました。さらに本申請をきっか

コスメトロジー研究助成への応募でした。角質層というサけに、他の観点からも皮膚角質層バリア機能形成機構についランラップ１枚分ほどの厚さしかない構造が、外界と生体ての研究を進めています。私の研究を支援いただいただけでを明確に区別する物理的バリアとなっています。その角質はなく、視野を広げる大きなきっかけを与えていただきまし層は、表皮角化細胞の精緻な分化機構に基づいて形成されたコーセーコスメトロジー財団に改めて深く感謝申し上げます。

る最終産物です。角質層は外界からの異物侵入を強力に防

このご支援を無駄にすることなく、今後も皮膚科学研究、コ御し、また体内への水分保持に極めて重要な役割を果たし、スメトロジー研究を継続し、社会に還元できる成果を上げられ

皮膚の健康、美しさに最も関与していると考えられます。

るよう、日々精進してまいります。
（浜松医科大学皮膚科学講座）

2021 年度

研究助成

私がコスメトロジー研究に出会うまで
前川

大志

この度はコスメトロジー研究助成を賜りましたこと、コ

ユビキチンリガーゼの機能を調べる運びになりました。こーセーコスメトロジー研究財団の関係者の皆様に厚く御礼れ以前に、角化細胞におけるコレステロール局在を自身が申し上げます。元来、皮膚科学や化粧品科学を主戦場とし開発した D4H を用いて調べ、cullin-3 型ユビキチンリガーない私が角化細胞の研究に取り組むことになった経緯（不ゼの機能低下により生体膜コレステロールの量や状態に異思議な人のご縁）を簡単に紹介します。私は学生時代に東常が生じることを見出していました。そして、眞田先生が京大学薬学部（新井洋由先生 , 当時）で、リン脂質代謝によ角化細胞で cullin-3 型ユビキチンリガーゼの機能を低下さる細胞内膜輸送制御に関する研究を行いました。博士号取せると細胞老化に酷似した表現型を示すことを発見し、得後は、ご縁がありカナダの Dr. Gregory Fairn の研究室

cullin-3 型ユビキチンリガーゼを介入点として、角化細胞に留学し、コレステロール可視化プローブ D4H を開発しの細胞老化と脂質代謝異常の因果関係に迫ることができるました。その後、恩師の田口友彦先生のご紹介で、愛媛大と着想しました。この着想を得た頃、リピドミクスの大家

学プロテオサイエンスセンター 東山繁樹先生の研究室にである現所属の慶應義塾大学薬学部の有田誠先生の研究室

着 任 し、 コ ム ギ 無 細 胞 タ ン パ ク 質 合 成 系 を 利 用 し てへの異動が決まり、まさに脂質解析研究にふさわしい環境

cullin-3 型ユビキチンリガーゼの腫瘍増殖における機能解で本研究を推進できることになりました。理詰めで展開さ析を進めました。東山研究室では愛媛大学大学院医学系研れる研究も大変美しいですが、大いなる人の繋がりの中で究科の大学院生を受け入れており、多様な診療科からの大ひょんなきっかけで展開される研究もまた面白いと思って

学院生たちと一緒に研究する機会に恵まれました。その中おり、後者を面白く育てていくことが私の責務だと思ってで、愛媛大学医学部形成外科の眞田紗代子先生が大学院生います。

として参画することになり、角化細胞における cullin-3 型− 210 −

（慶應義塾大学薬学部）

コスメトロジー研究助成を受けて2022 年度

研究助成

コスメトロジー研究助成を受けて和久

剛

この度はコスメトロジー研究財団の研究助成に採択してれまでに研究してきた転写や膜輸送制御と非常に親和性のいただき、深く感謝申し上げます。私は転写制御の破綻に高い生命現象であると感じました。また当時、Nrf3 活性

起因する疾患発症メカニズムの解明と、その分子基盤を標を抑制できる化合物を見出しており、それが抗メラニン産的とした新たな治療戦略や候補化合物の創出を目標に基礎生作用を有するのではないかと期待し、シミ予防の新たな研究を行っています。近年では、転写因子 Nrf3 のがん増分子基盤と候補化合物を提案できると本研究を計画・応募

悪における役割の解明を中心に研究しており、主要な成果

して採択いただきました。本研究の成果としては、紫外線の一つがエンドサイトーシスなどの膜輸送制御を介した新照射で誘導されるメラニン産生を有意に抑制できる有用性

たな腫瘍形成メカニズムの発見です。この研究過程の中で、を示唆する結果を得ることができました。まだまだプレリ

がん悪性度が高いマウスメラノーマで Nrf3 発現を増加さ

ミナリーな知見であるため引き続きさらなる検証は必要でせたところ、細胞が真っ黒になることを見つけました。こすが、将来の美容分野に還元できるように今後も本研究をの偶然の発見が本研究の着想したきっかけです。当初、こ進めていく所存です。

の予期せぬ発見にかなり困惑しましたが、もしやと思いメ

最後になりましたが、コーセーコスメトロジー研究財団

ラニン産生について勉強し始めました。そうすると、の関係者皆様には心より御礼を申し上げるとともに、貴財

αMSH-Creb-Mitf 軸で形成される転写シグナルや、膜で囲団のますますのご発展をお祈り申し上げます。

まれたメラニン貯蔵庫のメラノソームなど、複雑でエレガ（同志社大学生命医科学部医生命システム学科）

ントなメラニン産生ネットワークの存在を知り、自分がこ

2021 年度

研究助成

コスメトロジー研究助成を受けて川崎

洋

この度、コスメトロジー研究助成をいただき、コーセー

すし、整容面の悪化や美容に悪い内容というのは肌を病的

コスメトロジー研究財団の方々に感謝いたします。今回の状態へと導くものであり、美容状態の悪化は肌の病的状況

応募をきっかけに、心の健康と精神活動が皮膚の健康状態の把握と捉えることもできると感じます。現行の制度や立（性状やバリア状態）にどのように影響するか、という研究

場的な隔たりはあるのですが、双方の領域間の交流が進み、テーマに関心をもち、研究助成期間終了後もこれに関わる医学的視点、医学的知識を美容・ヘルスに応用する、化粧研究を継続発展させることができております。本助成によ

品学の知識を医療に応用する、ことがより自由にできるよる研究活動を、形ある研究成果、かつ社会的価値あるもの

うになると、社会的・学術的メリットが大きいと考えていへと昇華できるよう、今後も努力してまいりたいと思いまます。コスメトロジー研究助成は、多くの臨床医が化粧品す。

学に関心をもつきっかけとなり、基礎医学研究者、香粧品

また、私は皮膚科臨床医であり研究者として、これまで研究者と交流をもつ場として大変貴重と思いますし、その疾患研究に長らく従事してまいりましたが、常々医療とヘ観点で今後とも本助成の継続的なご活動ご支援をお願いでルス領域間、皮膚科学と化粧品学との壁を感じておりましきましたら幸いに思います。

た。疾患や病的状態というのを突き詰めていくと、どこまでが異常でどこからが正常なのかという問題に行き着きま

末尾ではございますが、貴財団のますますのご発展を祈念致します。

− 211 −

（理化学研究所生命医科学研究センター）

コスメトロジー研究報告 Vol. 32, 2024

2022 年度

研究助成

運動と美容の研究：次の展開へ
林直亨

私の専門は運動生理学で，末梢循環の調節についてヒト

え運動習慣のある方の顔面の皮膚血流が高い可能性を観察を対象に研究をしております．この 10 年間以上，顔面のすることができましたのは，貴財団の助成金を受けたお陰

皮膚血流の研究を進めており，味覚などの情動，マッサーです．感謝申し上げます．

ジ，温熱刺激，一過性の運動などに伴う血流の変化について研究してまいりました．

今後は引き続き対象者を増やして，本研究を論文として報告できるよう研究を継続いたします．また，運動実施場

本研究では，加齢と運動習慣が顔面の皮膚血流に与える所の影響も多少見られましたので，日焼け止めの効果と併影響について検討しました．これまで，私の研究グループ

せて検討する予定です．運動実施が皮膚に与える効果など，

は，顔をマッサージローラーで刺激すると，その部位の皮運動と美容とに関連する領域については，研究がほとんど

膚血流が 20% 程度増加し，継続することで顔面の皮膚血進んでおりません．皮膚血流の研究を礎に，この領域の研流が変化することを報告しておりました．一方，1 回の自究が少しでも進むよう，今後とも尽力してまいります．

転車運動実施でもその程度血流が増加することも観察して末筆ではございますが，公益財団法人コーセーコスメト

いました．そこで，今回の研究では，運動習慣を有する者

ロジー研究財団の研究助成に採択頂きましたことに改めて

は顔面の皮膚血流が増加しているのではないかとの仮説を深謝いたしますとともに，貴財団のますますのご発展を祈

検証いたしました．ポストコロナの影響もあり，対象者を念致します．

（早稲田大学スポーツ科学学術院）

十分に確保できなかったのは残念ですが，横断研究とはい2022 年度

研究助成

コスメトロジー研究助成を受けて藤本

この度は、コスメトロジー研究助成に採択してくださり、昌代

今回、コスメトロジー研究助成を与えていただけたおか

誠にありがとうございました。化粧品の材料研究や化粧品

げで、フランスに 1 か月以上滞在することができ、現地のの効果に関する研究が多い中、社会学的観点からの応募を人々とラポールを形成し、多くの情報を与えていただくこお認めいただけたことに深く感謝しております。

とができました。このように外国で長期に調査ができる機

化粧品産業の集積地を研究しようと考えたきっかけはフ会は少ないので非常にありがたい経験でした。その中で化ランスの労働社会学者から、「日本にも化粧品産業の集積粧品というのは改めて社会に受容されて成立する製品だと地がありますよね」と言われたことでした。私はポスドク

いう認識を強く抱き、それは国によって大きく異なるといの時にスタンフォード大学の産業クラスター研究プロジェ

うことを知る事象に巡り合いました。そのため、産業と社

クトのメンバーとして調査に関わらせていただいたことか

会規範、社会意識について、ここからが本格的に問いを検ら、その後も科学技術系の企業や公的機関などが集積する証する研究が始まると感じており、1 年間のプロジェクト

地域で多様な職種の役割や相互作用、地域特性について研であることを惜しんでいます。しかしながら、この重要な究をしてきました。現在も日仏米比較の調査をしています。

発見に至れたのは本研究助成のおかげであり、今後、化粧その中でフランスの共同研究者が行っていた化粧品産業の品産業で研究資金を獲得することができたなら、この続き研究について情報共有をしてくれた際に、日本にも集積地を研究できればと考えております。

があることを教えてくれました。そこで私は日本に戻って最後にご支援をいただきました財団関係者の皆様に心よ

唐津市の化粧品産業集積地の調査を行っていましたが、コり御礼申し上げます。貴財団のご発展を心よりお祈り申し

ロナ禍や研究資金の関係でフランスの化粧品産業集積地ま上げます。

で調査に行くことができていませんでした。

− 212 −

（同志社大学）コスメトロジー研究助成を受けて2021 年度

研究助成

コスメトロジー研究助成を受けて
堀龍介

この度は、コーセーコスメトロジー研究財団の研究助成「FacialPalsyZero」を開発し AppStore に無料公開いたしまに採択して頂き、心より感謝申し上げます。私は顔面神経した。ただ、研究にはやはり予算が必要なものであり、そ麻痺診療に深く携わっており、これまで多くの臨床研究をのタイミングで、コーセーコスメトロジー研究財団の研究行ってきました。顔面神経麻痺診療はまずは診断、評価、助成に採択して頂いたことには感謝しかありません。本研

そして治療となりますが、病気の性質上治癒までに時間が究によりさらにアプリの開発を進めることができ、そしてかかるに加え、場合によれば完全に治らない症例もありま

これまでにない新たな顔面運動評価である顔面運動の動的す。顔面神経麻痺を発症すると麻痺が治るものなのかどう

評価、すなわち運動の速度評価も開発することができましかは気掛かりなことであり、従って患者さんは早期に病院た。麻痺が治ったと判断されていても、例えば目を閉じるを受診いたします。従って、顔面神経麻痺の適切な評価と速度が遅いという違和感をこれまでの診療では無視してき早期予後診断は、患者さんの立場に立っても、また医療者

たものが、新たな評価によってより患者さんの立場に立っの立場に立っても重要なことです。しかし、これまで顔面た診療ができるものと確信しております。顔面神経麻痺で神経麻痺の評価というと、簡便であるが検者間での差が大は顔面運動機能が悪くなり、その結果無表情や顔のハリのきく信頼性が高くない主観的評価、及び定量的であるが検低下につながり、豊かな表情を失うと共に、左右非対称の査に手間と費用がかかる客観的評価しかありませんでした。

顔貌に精神的苦痛も感じます。本研究成果は、これらの問

そこで、iPhone の三次元顔認証システムを使用すること

題を解決する可能性が期待され、コスメトロジーに大きくで麻痺を客観的かつ定量的に評価できると考え、Apple の貢献するものと思われます。

3 次元顔認証システム（Face ID）を利用し独自のアプリ（産業医科大学医学部耳鼻咽喉科・頭頸部外科）

2021 年度

研究助成

コスメトロジー研究助成を受けて前川

この度は、コスメトロジー研究助成に採択いただき誠にありがとうございました。

素子

カー探索を行うことを考えました。しかし、その頃に異動が決まり、（異動先の現所属研究室では、このような研究

本研究課題は、「毛根細胞の遺伝子発現を指標として統は実施していなかったため）この研究を諦めざるを得ない

合失調症のバイオマーカーを探索する」という内容の研究状況になりました。そのような中、コスメトロジー研究助になります。現所属先でこの研究をスタートアップできた

成に採択いただき、本研究を実施できることになりました。

のは、本研究助成があったからです。心より感謝申し上げます。

本研究課題については、被験者をリクルートするところから開始したため、まだ目標とするサンプル数に達してお

私は、以前所属していた研究室で、ヒトの毛根細胞が「脳りません。しかし、現時点で、統合失調症患者と健常対照に似た遺伝子発現パターンを示す」ことを見出しました。

者の 2 群間比較を行ったところ、統合失調症患者の毛根細このことから、毛根細胞は精神神経疾患のバイオマーカー

胞で脳機能に関連する複数の遺伝子の発現が変動している

探索に役立つのではないかと考えました。そこでまず、パことが明らかになりました。この結果は、本研究の大変意

イロット実験として、統合失調症患者と健常対照者から採義深い成果であったと考えます。また、本研究を行うこと

取した毛根細胞を用いて、統合失調症の病態との関連が疑で、さまざまな臨床科の先生方に興味を持っていただき、われる遺伝子について遺伝子発現解析を行いました。その共同研究（被験者に対して、脳画像解析、網膜断層画像解析、

結果、それらの遺伝子の発現が変動することを見出しまし

血液検体の生化学解析などを実施）の話が進むなど、研究た。そこで、今度は仮説フリーで統合失調症のバイオマー

が多方面へ展開しつつあるのも大きな成果です。今後は、− 213 −

コスメトロジー研究報告 Vol. 32, 2024

サンプル数を拡大してバイオマーカー遺伝子を同定する、ともに、実際に社会に役立つ技術の開発を進めてまいりま

バイオマーカー遺伝子と他の生理学的指標との関連を調べす。

てバイオマーカー遺伝子の生理学的意義を明らかにする、

最後になりますが、貴財団の関係者の皆様に感謝申し上

以上の 2 点を目標にしていきたいと考えています。これら

げますとともに、貴財団のますますの発展を祈念いたしまの研究を実施することで、質の高い論文の作成を目指すとす。

（東北大学大学院医学系研究科）

2021 年度

研究助成

コスメトロジーと脳科学丸山千秋

この度はコーセーコスメトロジー研究財団の助成金に採脳科学と直接つながっていると言っても過言ではありませ択いただきましてありがとうございました。公募要領を最ん。このような高精度な感覚情報処理の神経回路も、もと初に見た際、化粧品関連研究に対する助成金なのかなと思を辿れば大脳皮質形成と初期の軸索誘導からはじまっておって確認を進めて行くうちに、とても広い分野にわたってり、そのメカニズムを紐解くことは脳の機能原理を理解す

基礎研究に対しても助成をいただける研究費だということる上で重要です。

を知り、応募させていただくことにしました。私は脳がど

その意味からも本研究助成でサポートしていただいたサのようにでき、神経回路が発達するのかという研究を行っ

ブプレートニューロンの研究は最初にできる神経回路形成ております。完成したヒトの脳は、様々な感覚情報を瞬時に必須のニューロンであり、その脳神経回路形成におけるに処理して次の行動へと反映させます。この情報処理能力

役割を理解することはコスメトロジーの発展にも寄与できはスーパーコンピューターに勝るとも劣らないスペックとると考えております。今回サポートしていただいたことをもいえます。なかでも視覚情報処理能力に関しては、ハイ機に、今後は研究をさらに発展させて、コスメトロジーとスペック故に周囲の状況を補完することで実際のものとは脳科学を融合させた新しい学問分野の開拓も目指していき違うものが見え、それを利用したものが錯視やだまし絵、たいと考えております。この度の研究助成に心より感謝申

トリックアートなどです。実はそれをうまく利用して、目し上げます。

を大きく見せたり切れ長に見せたりするのがマスカラやア（公益財団法人東京都医学総合研究所・脳神経回路形成プ

イラインなどのアイメークです。つまりコスメトロジーは

ロジェクト）

2022 年度

研究助成

コスメトロジー研究助成を受けて横山

ちひろ

私はこれまで非ヒト動物（げっ歯類および霊長類）を対象

個体間の社会的な情報交換であるコミュニケーションの様にその認知あるいは社会行動の神経基盤について研究して

式は動物種によって様々です。ヒトには他の動物にはないきました。特にヒトに最も近縁の動物である非ヒト霊長類

言語によるコミュニケーションがありますが、それ以外のの行動と脳機能の関連を知るほどに、「ヒトとはなにか」を

いわゆる非言語的コミュニケーションは、ヒトと動物で、知るにはヒトを対象にした研究だけではなく、ヒト以外のどこがどの程度異なるのでしょうか。顔情報はヒトの社会動物との違いを知ることも重要であると考えるようになり認知に特別な役割を果たしていることが知られています。

ました。2021 年に職場を現在の大学に移し、新たな実験

最近動物における顔情報の情報処理や脳基盤も明らかとな系を立ち上げる機会を得ました。このときヒトの社会性をりヒトと同一の部分、そして異なる部分がわかってきまし非ヒト霊長類と比較可能なものとして捉える試みに着手し、た。本研究は、顔の物理的形態に着目し受信側が受ける社

その一つが「顔形態の社会的シグナルとしての役割」
です。

会特性の印象を問う実験によって、顔形態のもつ社会的機− 214 −

コスメトロジー研究助成を受けて能を調査するものです。形態指標以外をなるべく統制する

きたいと考えています。その成果はコスメトロジー研究にために評価対象の顔画像は人工的に作成されました。顔の繋がるものと信じています。

形態は、それだけで社会特性評価（印象の形成）に影響し、貴財団よりご援助いただき、研究室運営の初動時を乗り社会的な情報源として機能していることが実証されました。

切ることができました。心より感謝申し上げるとともに、

今後は非ヒト霊長類を対象とした研究も参照しながら、そ

貴財団のますますのご発展を祈念いたします。

の背景にある生物学的および文化的背景を明らかにしてい− 215 −

（奈良女子大学）

国際交流助成

2023 年度

国際交流助成国際交流助成を受けて森

2023 年日米国際植物化学シンポジウム（第 59 回植物化

貴裕

先端の研究成果に関する講演が行われた。

学シンポジウム）が 2023 年 11 月 10 日、東京大学山上会館

Nature 姉妹誌を含む、インパクトの大きい植物化学関本館（東京）にて開催された。本会議はこれまで 58 回の開連の原著論文を数多く発表している、Jing-Ke Weng 教授

催を数え、これまで、植物化学に関するあらゆるサイエンの講演を中心に、本分野で活躍する多くの研究者の知的交スの最新の研究成果について討論する国内最大級の会議で流が行われ、アルカロイド、テルペノイド、ポリケタイド、あり、最も長い歴史を持つ。植物化学シンポジウムは、植リグニンといったコスメトロジーの材料となる化合物の生物由来の新規天然薬用化合物の単離、構造決定、生理、生合成酵素、合成生物学に関する植物化学分野のさらなる発物活性評価、生合成経路解析、生合成エンジニアリング研

展につながる基盤が築かれた。本基盤を元に、国境を越え究の討論によって、植物化学関連コスメトロジー分野の発た研究グループ間の人的交流や共同研究がいくつか生まれ、展に大きく貢献してきた。

コスメトロジーに関する学術分野が大いに発展することが本助成金にて招聘させて頂いた、マサチューセッツ工科

考えられる。また、海外講演者に国内の植物化学関連の研大学 Jing-Ke Weng 教授とケンブリッジ大学 Ryan Nett 教

究を行っている研究室を訪問していただき、教員、ポスド

授、カリフォルニア大学ロサンゼルス校 Yi Tang 教授の 3

ク、学生とのディスカッションを行っていただき、大いに

名の国外研究者、鳥取大学大学院工学研究科永野真吾教授、

コスメトロジー、植物化学研究の裾野が広がった。

神戸大学大学院農学研究科水谷正治准教授、富山大学和漢以上より、本助成金による海外研究者招聘は非常に有意

医薬学総合研究所森田洋行教授、東京大学大学院薬学系研

義なものであり、コーセーコスメトロジー研究財団に厚く

究科牛丸理一郎助教の４人の国内外研究者により、植物化

御礼申し上げます。

学に関する生合成、酵素化学、酵素工学、合成生物学の最− 219 −

（東京大学大学院薬学系研究科）

コスメトロジー研究報告 Vol. 32, 2024

2023 年度

学術集会支援助成

第 41回 日本美容皮膚科学会総会・学術大会 市民公開講座を終えて伊藤

正俊

8 月 19 日 ㈯・20 日 ㈰ と、東京都新宿区にある京王プ

アルな声を聞く機会になったと思います。講演やディスカ

ラザホテルにて第 41 回日本美容皮膚科学会総会・学術大ッションの内容を元に、聴講にいらしていただいた一般の会が開催されました。学会前日にあたる 8 月 18 日 ㈮ には方からの質問にもお答えいただきました。ご自身で診察に同会場にて市民公開講座を開催し、約 200 名の方にご参加

行くタイミングでないと医師に話を聞く機会はなかなかな

いただき、コスメシューティカル（機能性化粧品）についていので、気になっていることを積極的に質問していらっし

現状や問題点、それを受けた今後の仕組みづくりについてゃる様子が見受けられました。
今回の市民公開講座を終えて、貴財団の目的となってい座長・演者の先生より詳しくご解説いただきました。
機能性化粧品は、通常の化粧品よりも肌に対しての効能

る「広く生活者の保健衛生の向上を図ること」、「美しく豊効果が大きいため、用法用量をきちんと守らなければなり

かな人間生活の実現に寄与する」以上 2 点に合致した講座ません。効能効果が大きいからたくさん使えば肌が綺麗にを行うことができたと思います。一般の方が自分の身近ななると勘違いされている一般の方は大勢いらっしゃるのが商品に対してのみならず、専門性も含んだ内容の講座を受現状ですが、今回の講座を通して使用したことで生じる肌講する機会を設けることができたことにより、正しい知識

トラブルを避けるためには、使用方法や用量を守ることがと、美に対する高いモチベーションを得られただけではな

最も重要であるということの注意喚起・啓発活動になった

く、生活の中で疑間に思っていた事柄に対する理解やアドと思います。

バイスを受ける有意義な機会を提供できたと思います。市

今講座では、講演を 2 演題行った後に 3 名の先生による

民公開講座開催にあたり貴財団からのご支援はなくてはな

パネルディスカッションの時間を設けました。パネルディ

らないものでした。多大なご支援をいただきましたこと、スカッションを行ったことにより、演者の先生お一人からこの場をお借りして心より深謝申し上げます。

のお話を一方的に聴講するだけではなく、先生方のよりリ− 220 −

（日本美容皮膚研究会）

学術集会支援助成

2023 年度

学術集会支援助成

日本動物実験代替法学会第 36 回大会を終えて伊藤晃成

このたび、令和 4 年 11 月 27 日から 29 日の 3 日間、千ャレンジコンテスト 2023 に入賞した高校生らのポスター

葉大学西千葉キャンパスのけやき会館をメインに、大学生発表も一般ポスターと同時に開催し、若手研究者の卵らと協食堂、総合校舎の教室等、複数の会場を使って日本動物の直接交流も実現しました。
企業展示ブースには 37 社の応募があり、ポスターと同実験代替法学会第 36 回大会を開催いたしました。
参加者の多くは国内企業、大学、研究所の研究者で、加会場で参加者との密な情報交換が行われました。

えて韓国、中国、オーストラリア、インドからもシンポジ

会場は連日熱気に溢れ、参加者にとり非常に有益な大会

ウム演者を招き、グローバルな視点での情報交換が行われとなりました。天候に恵まれたせいか予想以上に当日参加ました。初日には、韓国の動物実験代替法学会（KSAAE）者が多く、事前に準備した要旨集が不足するハプニングがと日本の動物実験代替法学会（JSAAE）の会長との協力協あったものの、昨年より 100 名程度多い約 690 名の参加者

定に関する調印式が執り行われ、国際的な連携の一環も実を迎えて成功裏に終えることができました。
最後に、ご支援を賜ったコーセーコスメトロジー研究財現しました。
シンポジウムは合計９つ企画され、本学会が開発に大き団にあらためて感謝申し上げます。今後も本学会活動を通く貢献してきた歴史のある化粧品局所感作評価法に関するじてコスメトロジー分野の発展に尽力したいと考えており

内 容 に 加 え、 最 近 特 に 話 題 の 全 身 毒 性 評 価、Micro

ますので、引き続きご理解とご支援をよろしくお願いいた

Physiological System、過去の大会ではほぼ取り扱われることします。

のなかった中枢神経系のin vitro評価系や医療機器の代替法（日本動物実験代替法学会第 36 回大会大会長／千葉大学大

評価法まで幅広く取り上げました。80 件を超える一般ポス

学院薬学研究院）

ター発表があり、熱い討論が交わされました。加えて、チ− 221 −

コスメトロジー研究報告 Vol. 32, 2024

2022 年度

学術集会支援助成学術集会開催を終えて臺

美佐子

2023 年 9 月 17 日、石川県立看護大学にて、第 12 回国社長の岡田正規先生、リムズ徳島クリニック院長の小川佳

際リンパ浮腫フレームワーク・ジャパン研究協議会学術集

宏先生、石川県立看護大学准教授の松本智里先生より、病会を「浮腫ケア未来創成」のテーマにて、浮腫を有する方々

院と在宅をつなぐアプリケーション、リンパ浮腫ケアの在の“皮膚の健やかさと美しさ”
を向上・維持させる支援方法

宅医療と遠隔化、リンパ浮腫患者に対する遠隔保存療法指の普及を目的として開催した。オンデマンド配信参加者数

導の試みについて講義頂き、住み慣れた地域で浮腫と共にも含め、全参加者数は 314 人であった。

安心して暮らす社会構築について討論を行った。

シンポジウム「国際共同研究推進に向けた新戦略」
では、一般演題では、浮腫の診断と治療、浮腫の評価とケア、

長年リンパ浮腫、糖尿病性足潰瘍に関する国際共同研究に

症例報告・実践報告と多領域にまたがり医師、看護師、工携わって来られた東京大学の仲上豪二朗先生、金沢大学の学系研究者らからの 12 演題の口演発表がなされた。また、

大江真琴先生、医療統計の専門家である大阪公立大学の新参加型ワークショップ「エコーアセスメントとリンパドレ

谷歩先生、実装科学の専門家である国立がん研究センター

ナージ体験」を開催し、皮膚の健康を保つ専門的スキルをの島津太一先生にご登壇頂き、皮膚の健やかさと美しさを体験できる場とした。

保つことを目的とした国際共同プロジェクトに一歩踏み出

参加者らは現場の浮腫ケア・治療の課題から様々な視点を持って今後の解決策に取り組む議論を交わすことができ、すきっかけ作りの場とした。
また、教育講演では合同会社のあ さとうリンパ浮腫研

本学術集会が“皮膚の健やかさと美しさ”を向上・維持させ究所代表佐藤佳代子先生より「小児リンパ浮腫に対する複る方法の普及・発展の場となっていたと感じている。

合的理学療法の実際」についてご講義頂いた。スイーツセ（第 12 回国際リンパ浮腫フレームワーク・ジャパン研究協

ミナー「リンパ浮腫ケアの在宅医療と遠隔化」では、ディ

議会学術集会大会長／石川県立看護大学成人・老年看護学

ピューラメディカルソリューションズ株式会社代表取締役

講座）− 222 −

学術集会支援助成

2023 年度

学術集会支援助成第 45 回日本バイオマテリアル学会大会の開催を終えて名井【実施内容・参加状況】

陽

壇頂きました。Seminars by Up-and-coming Scientists で2023 年 11 月 6 ～ 7 日、神戸国際会議場にて第 45 回日

は４名の先生にご発表を頂き、大会前日には教育セッショ

本バイオマテリアル学会大会会期を終えました。開催にあンも実施し、大会長講演も行うなど多彩なプログラムを設たり、公益財団法人コーセーコスメトロジー研究財団の学けました。これらに加え、一般演題として口演 128、ポス

術集会支援助成や多くのご支援とご協力を頂きました。

ター 194 の計 322 演題のご発表がありました。その他、企本大会では多くの人々の救命や生活の質の維持、改善に貢献するバイオマテリアルの研究・開発に着目するとともに、現代社会が直面している様々な課題を解決する最先端のバイオマテリアルの研究開発の発表の場として、｢ いの業によるブース出展、医療機器開発における薬事・保険相談会や募金活動も行いました。
大会参加人数は出展企業の方や大会スタッフを含め、905 名でした。
【コーセーコスメトロジー研究財団との関連性】

ち輝くバイオマテリアル ｣ をテーマに掲げました。
大会企画プログラムとして主に、昨年本学会大会にて科

皮膚科学、コスメトロジー分野に関する発表として、学功績賞を受賞した Joachim Kohn 先生と、NIH 所属の小Seminars by Up-and-coming Scientists にて京都大学医学林久隆先生をお招きして特別講演を実施しました。

研究科形成外科学の仲野孝史先生によるネットモールド法

本大会受賞講演として学会賞 3 演題と科学奨励賞 3 演題を用いた長期三次元培養によるヒト真皮線維芽細胞からのの受賞講演を行いました。医歯薬工連携シンポジウムとし培養真皮の開発に関するご発表や、皮膚再生医療、創傷被て「持続可能な社会を実現するための環境問題に取り組む

覆材に関する複数の一般演題のご発表がありました。これ

バイオマテリアル研究」をテーマに 5 名の先生にご登壇頂

らの発表では活発な議論や情報交換がなされていましたの

き、創発的研究シンポジウムでは 4 名の先生にご登壇頂きで、今後のコスメトロジー分野の発展にも貢献できることました。臨床と研究の目線から実用化を考える Meet theを期待しています。

Doctors では臨床医と研究分野で活躍する先生方をお招き

貴財団より受けました助成については、感染予防用の消し、循環器、硬組織、軟組織、画期的モダリティ・新時代

毒液の購入や、当日配布し、参加者から好評を頂いたポケ

医療機器と領域ごとにセッションを行いました。

ットプログラムの作成・印刷費用に使用させて頂きました。

実用化セミナーでは医療機器の開発戦略についてとアカ
デミア発医療技術開発の実際について計 8 名の先生にご登

この度は誠にありがとうございました。深く御礼申し上げます。

− 223 −

（大会長／大阪大学医学部附属病院）

コスメトロジー研究報告 Vol. 32, 2024

2023 年度

学術集会支援助成学術集会から得た経験と学び：酸化ストレスと3Rs
大野

本学会は、活性酸素や酸化ストレスに関する国際的な学

彰子

象を得た。

術団体である Society for Free Radical Research International

近年、３Rs という国際原則が注目され、動物実験の適の日本支部である日本酸化ストレス学会の関東地区の支部

切な実施が求められている。化粧品、医薬品、農薬の分野会として開催された。この学会には、酸化ストレスのメカ

で動物実験が禁止に向けた３Rs を考慮した研究・開発がニズムや人への影響について様々な方面の研究者ら 88 名必要とされる現代は、この原則の重要性を象徴するものでが参加した。

ある。国際的な化粧品企業は、in vitro/in silico 試験法で主催テーマは「基礎と臨床を結ぶ酸化ストレス化学」で皮膚感作のリスクを評価する試験は、OECD ガイドライン

あり、酸化ストレスに関する基礎研究と臨床研究において、に収載されており、酸化ストレスの毒性評価は、動物実験

基礎から臨床まで幅広い分野の研究者が集い、フリーラジの適切な施行や代替法において重要な役割を果たしている。

カルの化学に焦点をあてることで、課題解決に向けた議論

本大会の教育講演「動物実験代替法の開発と酸化ストレス」が行われる場となった。特に若手の研究者の最新の研究成で産官学の研究者らと３Rs の推進と普及のための実用的果を発表・ディスカッションする重要な活躍の場としてもな問題や取組み、酸化ストレスが関連する老化のメカニズ

位置付けられるものであった。

ムや in vitro/in silico 試験法による代替法の重要性等につ本学会は、一般演題発表、特別講演、教育講演、シンポ
ジウム、イブニングフォーラムなど、様々な形式でのプレ

いて活発に議論されたことは、3Rs の研究推進に大きく貢献できるものと確信している。

ゼンテーションが実施された。なかでも一般演題のフラッ本学会を遂行するにあたり、ご支援を賜わりました公益

シュトークとポスターセッションの組み合わせの発表形式

財団法人コーセーコスメトロジー研究財団のご支援に深くやイブニングフォーラムでの産学協同を目指した議論や情

感謝申し上げます。

報共有は、本会で初めての試みであったが、深い議論の場を設けることができ、非常に有意義なセッションである印− 224 −

（国立医薬品食品衛生研究所安全性予測評価部）

学術集会支援助成

2023 年度

学術集会支援助成「第 26 回日本アロマセラピー学会学術集会」を終えて竹ノ谷文子

この度、コーセーコスメトロジー研究財団より学術集会

当学術集会の研究発表では、精油の様々な薬理効果が発支援助成をいただきまして、神奈川県立保健福祉大学での表されました。その中には精油の効果を分子レベルで明ら対面形式（2023 年 11 月 18・19 日）と、後日、オンデマン

かにした研究発表もあり、機能性を有すコスメ商品開発にド（12 月 1 日〜 27 日）による 2 つの形式にて、第 26 回日

つながる有効なエビデンスになると思われました。一方、

本アロマセラピー学会学術集会を開催させて頂くことがで今回の学術集会では、健康の維持増進に欠くことのできなきました。この場をお借りしまして、貴財団をはじめ、選

い「運動（スポーツ）」と様々な薬理効果を持つ「アロマセラ

考して頂きました先生方および関係者の皆様に厚く感謝申

ピー」を融合させた「スポーツアロマ」が注目されました。

し上げます。

今後、スポーツアロマの研究者が増えることにより、精油

学術大会は「人と人をつなぐ優しさのあるアロマセラピ研究の新しいキーワードに「健康」という単語が入ってくるー～未来に向けて確かな効果を目指すメディカルアロマとことが予想され、本学術集会はコスメトロジーの学際的なスポーツアロマ～」というテーマを掲げ開催し、352 名の研究の広がりに貢献できたのではないかと思われます。

方にご参加を頂きました。本学会は、精油を用いたメディ最後になりましたが、多大なご支援をいただきました貴カルアロマセラピーを医療に導入することをはじめとし、財団と関係者の方々に重ねて感謝申し上げますと共に、ま美容や健康などにも幅広く応用することを目的としていますますのご発展を心より祈り申し上げます。

す。そのため、精油の効果を科学的に検証し、学術としてのアロマセラピーの確立を目指してきました。

− 225 −

（星薬科大学運動科学研究室）

●
事業報告書
2023 年度

表彰および助成を受けられた方々
役員●

事業報告書

事業報告書（自 2023 年 4 月 1 日

至 2024 年 3 月 31 日）《研究助成関連》［コスメトロジー研究助成］
2023
5
8
公募開始

全国 710 の大学、病院、研究機関等へ公募要領を送付し、学術雑誌 3 誌、10 学会 HP、および当財団 HP に公募要領を掲載

7

7

公募締切

応募総数101件、各分科会ごとに選考委員による個別審査

9

6

選考委員会第一分科会

第 1 分野の書類選考通過 11 課題の承認

9

12

選考委員会第二分科会

第 2 分野の書類選考通過 16 課題の承認

9

7

選考委員会第三分科会

第 3 分野の書類選考通過 8 課題の承認

9

19

選考委員会

2023 年度コスメトロジー研究助成採択候補 35 課題の承認

10

2

臨時理事会（書面）

選考委員会から 2023 年度コスメトロジー研究助成候補課題の答

1130

第34回表彰・贈呈式

研究助成採択 35 課題の代表者に対し、助成金贈呈書を授与

12

15

助成金交付

研究助成金を交付

228

臨時選考委員会（書面）2024 年度選考委員会実施計画他申を受け採択者を決定

2024

総額 6,000 万円［大学講座研究助成］
7

31

選考委員会

2020 年度採択 3 件の継続プログラム審査、継続助成を承認

12

10

助成金交付

追加助成金（3 年の研究期間延長）交付2023

総額 9,000 万円［国際交流助成および学術集会支援助成］
2023

10

臨時理事会（書面）2

選考委員会で内定した国際交流助成および学術集会支援助成について採択決定《表彰事業》［コーセーコスメトロジー奨励賞］
2023

4

趣意書発送

4

2018年度以降のコスメトロジー研究助成採択者177名に趣意書を
発送

8

受付終了

31

昨年度までの提出分も含めて、研究者41名から論文延べ68報の調
査

9

19

選考委員会

論文実績が優れた研究者を表彰候補者として選出

102

臨時理事会（書面）

選考委員会から提案された候補者を受賞者に決定

1130

第34回表彰・贈呈式

受賞者1名に対し、表彰状と副賞200万円を贈呈《研究報告会事業》［皮膚の健康科学セミナー 〜皮膚バリア研究のフロンティア〜］
2023

7

31

講演収録

8

7

オンラインセミナー開催

8/25まで第34回表彰・贈呈式

新型コロナウイルス感染症の5類感染症移行に伴い、特段の予防《表彰・贈呈式》
2023

11

30

対策は行わず開催− 229 −

コスメトロジー研究報告Vol. 32, 2024

《理事会関連》
2023

5

23

第一回通常理事会（書面） 2022年度事業報告及び収支決算報告（含監査報告）を承認する件
任期満了に伴う評議員候補者の選出に関する件
理事長、および専務理事の職務執行状況の報告

102

臨時理事会（書面）

2023年度研究助成者等を承認する件
2023年度「コーセーコスメトロジー奨励賞」受賞者を承認する件

1130

第二回通常理事会

2023年度事業計画および予算案を承認する件
株主としての議決権行使について
理事長、および専務理事の職務執行状況の報告《評議員会関連》
2023

6

9

定時評議員会2022年度事業報告および収支決算報告（含監査報告）を承認する件
任期満了に伴う評議員の選任に関する件
報告事項（第一回通常理事会、財団の活動状況）

7

評議員への報告（書面）

第二回通常理事会議事等の報告

51

中間報告書発行

研究業績中間報告集

91

完了報告書発行

コスメトロジー研究報告

12

《その他》
1）報告書発行
2023

第32号
Vol. 31（2023）

2）行政届出関連
2023

2024

4

13

内閣府

公 2 研究報告会事業の追加、変更認定

6

15

内閣府

令和 4 年度事業報告書等の提出

6

28

内閣府

変更の届出（評議員名簿）

2

5

内閣府

変更の届出（公１事業内容の一部変更および評議員名簿）

2

15

内閣府

令和 6 年度事業計画書等の提出

3）情報公開（当財団HP等）
2023

2024

3

27

2023年度 事業計画等の掲載

5

8

2023年度 コスメトロジー研究助成公募開始

58「皮膚の健康科学セミナー」特設ページ開設

614

事業報告、新役員等の掲載

7

7

2022年度 コスメトロジー研究助成公募終了

91

コスメトロジー研究報告Vol. 31の発行およびHPへの本文掲載

1212023 年度 表彰および研究助成受賞者等の掲載

12

11

2024年度 国際交流助成、学術集会支援助成公募開始

2

16

2024年度 事業計画等の掲載− 230 −

事業報告書2023年度

表彰および助成を受けられた方々

1）コーセーコスメトロジー奨励賞
氏

名

山田

勇磨

所

属

北海道大学大学院薬学研究院

職位

研究課題

教授

第 29 回コスメトロジー研究助成受賞（2018）
ミトコンドリアを標的とするナノカプセル型機能性化粧品の開発

職位

研究課題

2）コスメトロジー研究助成（35名）
第 1 分野：素材、物性に関する分野（11 名）
氏

名

所

属

秋田

紘長

日本大学生産工学部
教養基礎科学系

助教

皮膚バリア機能を促進するD－アミノ酸の酵素合成法の開発

板倉祥子

東京理科大学薬学部

助教

皮膚の健康増進を目的とした植物由来ナノ粒子の機能性評価古賀智之

同志社大学理工学部
機能分子・生命化学科教授

アミノ酸系高分子を基盤とするスマートゲル材料の開発

新藤充

九州大学先導物質化学研究所

教授

UV-Aの全領域をカバーする強力な非芳香族系紫外線吸収剤の開
発

塚崎

智也

奈良先端科学技術大学院大学
先端科学技術研究科

教授

L-システイン発酵生産を資した硫黄系トランスポーターの構造
基盤

原

貴史

徳島文理大学薬学部

准教授

皮膚毛包幹細胞の分化系譜における必須ミネラルの役割と毛包再
生への応用

藤森

厚裕

埼玉大学大学院理工学研究科

准教授

界面活性剤修飾ナノダイヤモンドの集積・積層化による構造色発
現と、抗菌性チキソトロピー塗膜の開発

細川誠二郎

早稲田大学先進理工学部
応用化学科

准教授

太古に学ぶ安定錯体色素の多様化合成と化粧品素材研究

細田奈麻絵

物質・材料研究機構

グループ
昆虫のグルーミングから学ぶマイクロコームの開発
リーダー

叶

深

東北大学大学院理学研究科
化学専攻

教授

極低濃度のオゾンによる生体膜構造と安定性への影響に関する基
礎研究

吉田

和弘

千葉大学大学院理学研究院准教授

新しいアミノ酸の開発と応用

第２分野：生体作用、安全性に関する分野（16 名）
氏

名

池ノ内順一
石原

康宏

伊藤佐生智

所

属

職位

研究課題

九州大学大学院理学研究院
生物科学部門教授

コレステロールによるタイトジャンクションの制御機構

広島大学大学院
統合生命科学研究科

教授

新規アンチポリューション素材の探索を指向した PM2.5/太陽光同時曝露システムの開発

名古屋市立大学大学院薬学研究科

准教授

黄色ブドウ球菌バイオフィルムによるtype2炎症発症増悪機構の解明

講師

コレステロール類を含めた角層細胞間脂質の成分および構造評価に関する研究内野智信

静岡県立大学薬学部
臨床薬剤学分野大川祐樹

大阪府立病院機構
大阪国際がんセンター研究所

チームリ
抗炎症性糖鎖による皮膚炎制御機構の解明
ーダー− 231 −

コスメトロジー研究報告Vol. 32, 2024

氏

名

神沼

修

所

属

職位

研究課題

広島大学原爆放射線医科学研究所

教授

化粧品の影響評価に役立つステロイド抵抗性皮膚炎モデルの開発

川口耕一郎

京都工芸繊維大学応用生物学系

講師

表皮角化細胞ターンオーバーにおけるFABP5の役割解明と皮膚組織の老化制御に資する分子基盤の構築

江目宏樹

山形大学大学院理工学研究科准教授

超短時間過渡吸収測定とふく射－身体熱流動複合解析による熱中症ダイナミクスの解明

菅澤薫

神戸大学バイオシグナル
総合研究センター教授

紫外線に対する防御機構としてのDNA損傷認識を制御する新規標的分子の探索前田憲成

九州工業大学大学院
生命体工学研究科

教授

細菌クォーラムセンシングに着眼したアクネ菌病原性抑制技術の
開発

松本

信圭

東京大学大学院薬学系研究科

助教

保湿剤を塗布された四肢による触覚の脳内表象機構の解明

松本征仁

順天堂大学大学院医学研究科

三浦太一

量子科学技術研究開発機構量子生命・医学部門放射線医学研究所主任
研究員

自家幹細胞エイジングケアを一新する間葉系幹細胞の “若返り誘導法” の開発山本博之

愛知淑徳大学健康医療科学部
健康栄養学科教授

非視覚組織の皮膚はどのように波長を区別しているのか？－レチ
ノール代謝を介した青色光の識別機序の解明－

渡邉美佳

北海道大学北海道大学病院皮膚科

助教

表皮損傷がもたらす幹細胞の時空間的記憶の全容解明

渡辺玲

大阪大学大学院医学系研究科

特任准教授

皮膚 resident memory T細胞の老化に対する皮膚脂質構成の影
響

職位

研究課題

特任教授 細胞の運命を変換する新たなアンチエイジング技術の実用的開発

第３分野：精神、文化に関する分野（8 名）
氏

名

所

属

河瀬

彰宏

同志社大学文化情報学部
文化情報学科准教授

化粧品選択とメイクアップ行動に関する大規模データベース構築と計量的分析による化粧品アイテム間の相互作用の解明

神﨑晶

国立病院機構東京医療センター
感覚器センター室長

香料を用いた嗅覚刺激による認知機能改善についての効果北村尊義

香川大学創造工学部准教授

プロテウス効果による内発的な肌の潤い向上・保持支援システム
の検討

坂本

雅行

京都大学大学院生命科学研究科

准教授

イメージング技術を応用した匂い識別の回路メカニズムの解明

田中秀明

追手門学院大学心理学部心理学科

准教授

口紅の方が髪の変化よりも女性の顔の魅力を高めて顔知覚に関わる脳神経時系列処理へ強い影響を与える -高密度脳波計による検
討-

長松

隆

神戸大学大学院海事科学研究科

教授

ファンデーションの塗りムラ検出手法に関する研究橋本翠

吉備国際大学心理学部心理学科教授

メイクにおける心理学的効果（錯視）の利用は、顔の魅力アップに影響を与えるのか？ －事象関連電位を用いた生理心理学的検
討－

和田

雅子

藤女子大学人間生活学部
人間生活学科

特任教授

大学由来の原料を使用した化粧品開発プロジェクト ～プロジェ
クトマネジメント学で実践する産学連携研究～− 232 −

事業報告書3）大学講座研究助成（2020年度採択4年目）
代表研究者

所

属

職位

研究課題

天谷

雅行

慶應義塾大学医学部皮膚科

教授

表皮角層形成機序の解明と角層機能制御によるアレルギー疾患予
防法の開発

椛島

健治

京都大学大学院医学研究科皮膚科

教授

アトピー性皮膚炎の発症機序の時空間的理解とアレルギー克服を目指した研究帝京大学先端総合研究機構

教授

上皮バリアの分子細胞生物学研究を基盤とした皮膚疾患の病態解明と治療予防法の開拓

月田早智子

4）国際交流助成（2件）
派遣者

所

属

岡﨑

勲

東日本国際大学

森貴裕

東京大学大学院薬学系研究科

派遣目的
Professor Massimo Pinzani 講演会、パレスホテル東京（2023 年 4 月 22 日）
Jing-Ke Weng 招聘、第 59 回植物化学シンポジウム、東京大学山上会館（2023 年 11 月 8 日～ 12 日）

5）学術集会支援助成（6件）
実施責任者

所

属

伊藤

正俊

日本美容皮膚研究会

伊藤晃成

千葉大学大学院薬学研究院

美佐子

石川県立看護大学

臺

学術集会
第 41 回日本美容皮膚科学会総会・学術大会（市民公開講座）
京王プラザホテル（2023 年 8 月 19 日～ 20 日）
日本動物実験代替法学会第 36 回大会
千葉大学西千葉キャンパス（2023 年 11 月 27 日〜 29 日）
第 12 回国際リンパ浮腫フレームワーク・ジャパン研究協議会学術集会
石川県立看護大学（2023 年 9 月 17 日）

名井陽

大阪大学医学部附属病院

第 45 回日本バイオマテリアル学会大会
神戸国際会議場（2023 年 11 月 6 日～ 7 日）

大野彰子

国立医薬品食品衛生研究所
安全性予測評価部

第 36 回日本酸化ストレス学会関東支部会
LiSE 川崎生命科学・環境研究センター（2023 年 12 月 3 日）

竹ノ谷文子

星薬科大学

第 26 回日本アロマセラピー学会学術総会
神奈川県立保健福祉大学（2023 年 11 月 18 日～ 19 日）− 233 −

コスメトロジー研究報告Vol. 32, 2024

役

員
2024 年 7 月現在

理事長

小林

一俊

株式会社コーセー 代表取締役社長

専務理事

亀山

浩一

（常勤）

理

事

天谷

雅行

慶應義塾 常任理事、慶應義塾大学医学部 教授

理

事

井上

英史

東京薬科大学 名誉教授・特命教授

理

事

岩橋

槇夫

北里大学 名誉教授

理

事

関根

茂

理

事

長野

哲雄

東京大学 名誉教授

理

事

野口

範子

同志社大学生命医科学部 教授

理

事

宮地

良樹

静岡社会健康医学大学院大学 学長・理事長、京都大学 名誉教授

監

事

小林

久美

公認会計士

監

事

村上

實

弁護士

評議員会長

内藤

昇

元 株式会社コーセー 常務取締役

評議員

伊藤

正俊

評議員

岡﨑

勲

東日本国際大学 客員教授

評議員

齊藤

勲

元 厚生省 大臣官房審議官

評議員

齋藤

美穂

評議員

仙名

保

慶應義塾大学 名誉教授

評議員

辻

勉

星薬科大学 名誉教授

評議員

中村

陽子

日光ケミカルズ株式会社 代表取締役名誉会長

東邦大学 名誉教授

早稲田大学 副総長・名誉教授

元 厚生省 医薬安全局安全対策課 安全対策企画官− 234 −

＊本財団についてのお問い合わせは下記にお願いいたします。

公益財団法人 コーセーコスメトロジー研究財団〒 103— 0028

東京都中央区八重洲一丁目 5 番 17 号
八重洲香川ビルディング 4 階
電話 03（6860）2190

コスメトロジー研究報告

Vol. 32／2024

非売品

2024年 9月 1日発行

編集責任者
発
行
制

作

印

刷

亀山 浩一
公益財団法人 コーセーコスメトロジー研究財団〒103−0028 東京都中央区八重洲一丁目５番 17 号
電話 03（6860）2190
エイエム企画〒362−0034 埼玉県上尾市愛宕一丁目２番７号
電話 048（778）7943
株式会社サンセー

表紙デザイン監修：株式会社コーセーⒸ2024

商品デザイン部デザイン室不許複製

禁無断転載