hpprc/llmjp-kaken huggingface dataset:
黄河流域の水資源需給バランス調整と農業における水価格づけ政策に関する研究〜水資源利用の効率化と制度・政策の改善〜

亀山は、CGE(一般均衡)モデルのGTAPにより「地球温暖化が農業セクターに及ぼす影響」を検討した。近年、経済発展を遂げつつある中国において、食料の輸入の増加傾向がみられ、諸資源の投入が農業部門から非農業部門に移り変わりつつあるからである。実際に、気候変動は、(1)水資源の潜在的な利用可能性の変動、(2)作物成長へのCO2の直接的影響の変動が、世界の作物生産性に及ぼす影響を検討する意義が重要となってきた。当初、世界銀行の水セクターモデルを元に記述的数理計画法(PMP)への転換を試みたが、現状の農業的土地利用を踏まえるためには引き続き作業が必要である。次に、中国農業科学院、農業経済研究所の胡教授に調査を依頼し、水利用者協会(Water Users Association:WUA)が設立されることにより、現場の農業生産がどのように変化したかについて、利用者へのインタビューによる調査を実施した。亀山は調査票の作成と分析に関わった。従来、トップダウン的に灌漑スケジュールなどが決定されたために作付けの自由度が低かったが、近年、WHAが設立されて、水利用者が自己の経営にとっての灌概の必要性に基づいて灌漑の依頼をWUAに利用の申請ができるようになり、水利用をめぐる制度的な枠組みが幾分、フレックシブルになり、効率的荏水利用が推進されている。渡邊は、まず、中国北部の農業における節水灌概と持続的水利用について、中国水利部、中国農業科学院、農田灌漑研究所の『灌漑・排水』の近年のシリーズに取り上げられている2点の文献を翻訳し、論点を整理した。次に、中国農業科学院(北京)、農田灌漑研究所(河南省新郷市)を訪問し、節水技術、水管理方法による土壌の塩害の発生について環境農学的な研究に取り組んだ。中国では,中国科学院中国農業政策研究センターをカウンターパートとして、中国農業科学院・農業気象研究所・農田灌漑研究室、主要研究機関を訪れ、断流問題に関わる諸研究の実態を聴取した。1.広域的土地利用の転換の実態(内田)リモートセンシングによる既存の調査研究をもとに、対象地域の刑事的な土地利用の転換を裏付けるとともに、営農類型の調査や現地での聞取りとも併せ、農家の断流への対処を広域的に検討している。2.環境保全的な水管理技術の開発と普及(渡邊)エコシステムを重視した農学的技術の研究普及についての文献を収集し、現時点での研究開発の取り組み情況をまとめると共に、黄河下流域において農家へのインタビューを実施した。新郷人民勝利渠灌区を訪問し、節水灌漑技術の開発・普及の歴史とともに、その実施状況について聴取した。3.農家経済・農村経済の変貌の実態(仙田)河南省地域での実態調査を行い、当地域での農村の変貌を本地域から海浜地域への労働力の移動の観点で農家経済調査や関連機関での聞取りをもとに検討している。4.水資源の需要・供給行動の把握(亀山・張・Howitt)第1に、北京と米国Davisにおいて、PMP(Positive Mathematical Programming :規範的数理計画法)を用いた水資源配分モデルのプログラムを調査対象地域の実情に合致するように適応をめざして開発した。具体的な対象地域についての候補地について検討した。2年目に選定し、データベースを作成する。第2に、北京において、王ら「地下水灌漑系統所有権制度の革新」、中国農業政策研究センター(張副センター長)、2000年、の調査内容について議論し、調査票の原案を作成した。平成13年度世界銀行の報告書などの文献研究により、華北平原における水資源の需給バランスの実態をメカニズムと数量から整理した。

共同研究者Howitt教授の提唱する記述的数理計画法・PMPをもとに、灌漑排水モデルを水需要供給モデルに転換することで、水資源についての派生需要関数を導出し、地域間の需要供給調整を進める水市場の水価格付け政策のシミュレーション分析をできるモデルの理論的基礎をまとめた。平成14年度7月に、亀山はトルコにて別枠の研究プロジェクトとして訪問した折に、本研究と同様なテーマで共同研究を進めている中東工科大学のCakmak教授と地域農業生産モデルに用いるPMPについて、研究成果を交換した。10月に渡邊が中国農業科学院・農業気象研究所、新郷人民勝利渠灌区、中国農業科学院・農田灌漑研究所を訪問し、従来からの節水技術・普及の過程について説明を受け、それとともに『節水灌漑と21世紀水資源の持続的利用』、『江蘇省における水稲の節水灌漑技術の推進モデル』を翻訳し、取り組みの実際について整理した。この期間中を通じて、仙田は、関連文献の収集にあたり、亀山とともに『黄河断流と黄河の水利権制度研究』『中国節水農業理論と実践』『参加型灌漑管理』などの翻訳作業にあたった。
可溶型ポリオウイルスレセプターを標的とする新規腫瘍免疫療法の基盤研究

活性化受容体DNAM-1は、腫瘍に発現している膜型ポリオウイルスレセプター(poliovirus receptor: PVR)と結合し、発がんに対する免疫監視を行っている。一方、腫瘍が産生する可溶型PVRは、膜型PVRのアンタゴニストとして機能し、DNAM-1による免疫監視からの逃避に関与していた。このことより、可溶型PVRを分子標的とすることで、免疫逃避を阻害し、本来生体が有する腫瘍免疫監視機構を増強する新規がん治療法が開発できる可能性が考えられた。がんの発症には、免疫監視と免疫逃避のバランスが重要であると考えられている。しかし、その分子メカニズムの全貌はいまだ明らかではない。DNAM-1はT細胞やNK細胞などの免疫細胞に発現する活性化受容体である。私達は、DNAM-1のリガンドがポリオウイルスレセプター(poliovirus receptor:PVR)であることを同定した。さらに、私達は、DNAM-1が腫瘍に発現する膜型PVRを標的として発がんに対する「免疫監視」を行っていることを明らかにした。一方、PVRにはバリアントの可溶型も存在する。可溶型PVRもDNAM-1と結合することから、私達は、可溶型PVRが膜型PVRのアンタゴニストとして、腫瘍の「免疫逃避」に関与しているとの仮説をたて、これを検証するために、可溶型PVRを強制発現させた腫瘍株を樹立した。この可溶型PVRを強制発現させた腫瘍株とMock腫瘍株は、それ自体に増殖能の差が認められないことをin vitroの実験系で確認した。しかし、これらの腫瘍株を野生型マウスに移入した結果、Mock腫瘍株は全匹において拒絶されたが、野生型マウスに移入した可溶型PVRを産生する腫瘍株は、DNAM-1免疫監視下にもかかわらず、全匹において腫瘍が拒絶されずに、急速に増大することが観察された。この差が可溶型PVR産生腫瘍株の免疫逃避によるものであることを確かめるために、可溶型PVR産生腫瘍株とMock腫瘍株を免疫不全マウス(SCIDマウス)に移入した結果、予想通り、腫瘍の増殖速度と生存率に差は認められなかった。以上の結果より、可溶型PVRが腫瘍の免疫逃避に関与していることが示唆された。来年度はn数を増やして上記結果を確認するとともに、可溶型PVRに対する分子標的療法モデルの確立を目指す。DNAM-1はT細胞やNK細胞などに発現し、細胞傷害活性を惹起する免疫系受容体である。さらに、私達は、DNAM-1が腫瘍上の膜型PVRを標的として発がんに対する「免疫監視」を行っていることを明らかにした。可溶型PVRもDNAM-1と結合することから、私達は、可溶型PVRが膜型PVRのアンタゴニストとして、腫瘍の「免疫逃避」に関与しているとの仮説をたて、これを検証するために、可溶型PVRを産生する腫瘍株を樹立した。この可溶型PVR産生腫瘍株とコントロールであるMock腫瘍株を野生型マウスに移入して腫瘍の拒絶と増大を観察した結果、Mock腫瘍株は全匹において拒絶されたが、可溶型PVR産生腫瘍株は全匹において腫瘍が拒絶されずに、生体内で急速に増大することが観察された。しかし、免疫不全マウス(SCIDマウス)やDNAM-1遺伝子欠損マウスにこれらの腫瘍株を移入した場合には、両腫瘍株の増殖速度と生存率に差は認められなかった。以上の結果より、可溶型PVR産生腫瘍株では、腫瘍が産生する可溶型PVRがDNAM-1による免疫監視からの逃避に関与し、生体が腫瘍を拒絶できなくなることが示唆された。今後は、免疫逃避を阻害することで本来生体が有する腫瘍免疫監視機構を増強する新規がん治療法の開発にむけて、可溶型PVRに対する分子標的療法モデルの確立を目指す。私達は、DNAM-1のリガンドがポリオウイルスレセプター(poliovirus receptor: PVR)であることを同定した。

可溶型PVRもDNAM-1と結合することから、私達は、可溶型PVRが膜型PVRのアンタゴニストとして、腫瘍の「免疫逃避」に関与しているとの仮説をたて、これを検証するために、可溶型PVRを産生する腫瘍株を樹立した。この可溶型PVR産生腫瘍株とコントロールであるMock腫瘍株を野生型マウスに移入して腫瘍の拒絶と増大を観察した結果、Mock腫瘍株は全匹において拒絶されたが、可溶型PVR産生腫瘍株は全匹において腫瘍が拒絶されずに、生体内で急速に増大することが観察された。しかし、DNAM-1遺伝子欠損マウスにこれらの腫瘍株を移入した場合には、両腫瘍株の増殖速度と生存率に差は認められなかった。以上の結果より、可溶型PVR産生腫瘍株では、腫瘍が産生する可溶型PVRがDNAM-1による免疫監視からの逃避に関与し、生体が腫瘍を拒絶できなくなることが示唆された。上記の結果より、可溶型PVRを分子標的とすることで、免疫逃避を阻害し、本来生体が有する腫瘍免疫監視機構を増強する新規がん治療法が開発できる可能性が考えられた。そこで、可溶型PVRに対する特異抗体の作製を試み、PVRを認識する抗体として23クローンを得た。現在、可溶型PVRのみを認識する抗体のスクリーニングを実施している。腫瘍が産生する可溶型ポリオウイルスレセプターが、免疫細胞に発現する活性化受容体DNAM-1による免疫監視からの腫瘍の逃避に重要な役割を担っていることを明らかにすることができた。24年度が最終年度であるため、記入しない。今後は、免疫逃避を阻害することで本来生体が有する腫瘍免疫監視機構を増強する新規がん治療法の開発にむけて、可溶型PVRに対する分子標的療法モデルの確立を目指す。具体的には、可溶型PVRの特異抗体の作製と、可溶型PVRに結合できる低分子化合物のデザインを行うことの2方向からアプローチする。
超臨界二酸化炭素中のポリイミド生成挙動解明と微細加工技術への応用

本研究では、まず、超臨界二酸化炭素中においてポリイミド中間体であるポリアミド酸生成時における流体相状態の変化を明らかにするとともに、重合条件と生成ポリアミド酸の分子量の関係を明らかにした。さらに、高圧ポリイミド微細加工装置を新規開発し、超臨界二酸化炭素中における操作条件とポリイミド薄膜成膜速度ならびに膜形状の関係を明らかにした。また、微細加工を付した基板上への埋め込みについて検討した。24年度は、まず、超臨界二酸化炭素中で作製されるポリイミド薄膜の膜質向上を目的として、モノマー供給濃度ならびに基板温度が薄膜の形状に与える影響について検討した。成膜装置には23年度作製した高圧ポリイミド加工装置を使用した。本装置はバルク温度とは独立した基板部温度制御が可能なホットプレートを内蔵している。基板にはアルミニウム平板を用いた。また、走査型電子顕微鏡による表面ならびに断面観察、およびX線分光分析装置(XPS)による最表面組成分析によって薄膜を評価した。種々のモノマー供給濃度において、基板温度200°C、1.5時間の成膜を行った結果、モノマー濃度が小さくなるにつれ、生成されるポリイミド薄膜の膜厚は小さくなったが、薄膜表面は滑らかとなった。一方、基板温度の影響については、250°Cとした場合、200°Cに比べ薄膜表面は滑らかとなった。さらに、薄膜のXPS分析の結果は、ポリイミドの分子構造より得られる理論値に非常に近いものであった。次に、基板温度200°Cの条件で幅5μm、深さ30μmの格子状微細孔を付したシリコンウエハーへの埋め込み実験を行った。その結果、埋め込まれたポリイミドには若干の疎密が生じたが細孔底部まで埋め込むことができた。さらに、金属錯体の溶解度データをイミド化反応温度近傍の高温域まで測定し、金属/ポリイミドコンポジット作製のための基礎的知見を蓄積した。以上、2年間の本課題遂行によって、超臨界二酸化炭素中におけるポリイミドモノマーの重合挙動、ならびに成膜条件と生成される薄膜形状の関係に関する多くの知見を得ることができ、微細孔へのポリイミドの埋め込みにも成功した。超臨界二酸化炭素中でポリイミドを微細加工する技術は本研究が初めて開発したものであり、その成果を学会、論文等で発表すると同時に特許出願を行った。一般的にポリイミドの分子量は中間体であるポリアミド酸と同等であるとされているが、超臨界二酸化炭素中におけるポリアミド酸の生成挙動に関する知見は皆無である。したがって、23年度は、はじめにポリアミド酸生成挙動について詳しく検討した。ポリアミド酸生成に関する研究では可視窓付き重合装置を作製した後、pyromellitic dianhydride (PMDA)ならびに4,4'-diaminodiphenyl ether (ODA)をモノマーとしてKapton系ポリイミドの重合挙動(重合中の相状態の変化)を調査し、さらにモノマー濃度と生成ポリアミド酸の分子量の関係を検討した。その結果、Kapton系ポリアミド酸に対し超臨界二酸化炭素は貧溶媒として働き、重合後直ちにポリアミド酸の析出が生じた。また、ポリアミド酸の分子量はモノマー濃度が増加するにつれ直線的に増加した。この結果をふまえ、次に高圧ポリイミド加工装置を製作し、平板上へのポリイミド成膜を行い、微細加工技術の開発のための基礎的検討を行った。加工装置はPMDAおよびODAを溶解した超臨界二酸化炭素を別々のラインから高圧成膜セル内部へ供給するものとし、さらに成膜セル内部は基板表面のみでイミド化反応が進行するよう、独立して温度制御可能なホットプレートを内蔵した構造とした。バルク温度50°C、基板温度200°Cとし1.5時間成膜し、FE-SEMによる膜断面の観察ならびにFT-IRによる組成分析を行った結果、極微細なポリイミド粒子で構成された薄膜が気相重合法に比べ非常に高い成膜速度で作製されることが分かった。さらに、膜を構成する微粒子の大きさはモノマー供給速度に依存することが分かった。23年度は当初の研究計画である、(1)ポリイミド重合・微細加工装置の製作;(2)平滑ウエハ上でのKapton系ポリイミド薄膜製膜による反応挙動の解析について、概ね達成することができた。装置の製作については、【研究実績の概要】に示したように、ポリアミド酸重合挙動を目視観察可能な装置ならびに測定手法を考案し、モノマー濃度と相状態の変化の関係および生成ポリアミド酸分子量の関係を示すことができた。また、微細加工装置の製作では世界初となる高圧ポリイミド成膜・加工装置を開発した。成膜セルはKapton系ポリアミド酸、ポリイミドに対し超臨界二酸化炭素が貧溶媒であること、ならびにポリアミド酸からポリイミドへの反応が脱水反応であることを考慮した構造とした。つまり、成膜セルバルク中のポリイミド生成を抑制し、高温加工部のみでポリイミドが生成するようセル内の断熱構造等は多くの工夫、ノウハウを含んだものとなっている。

これを用いた成膜挙動の解析では、当初の目標通り非常に高い成膜速度が達成できることを確認し、さらにKapton系ポリイミドの場合、操作条件をコントロールすることによって作製されるポリイミド薄膜の性状を大きく変化させることが可能であることが分かった。以上の成果は、いずれも本研究によって初めて実施、明らかにされたものである。また、超臨界二酸化炭素中のポリアミド酸重合挙動については詳細な検討を行い目標以上の成果を上げたと考える。当初の計画通り、24年度は23年度の検討により得られた知見を基にして微細に加工された高アスペクト比ウエハに対する成膜条件の検討を行う。その際、実験に使用するウエハは本学ナノデバイスバイオ融合研究所から支援を受ける。これまでの検討により、Kapton系ポリイミド薄膜の作製では、極微細なポリイミド粒子から構成される薄膜が形成され、この粒子の大きさは操作条件に依存している。したがって、小さな微粒子が形成される条件にて微細孔表面への成膜、埋めこみを行う。また、フッ素化合物が超臨界二酸化炭素への溶解性が高いことを利用し、フッ素化合物のモノマーを用いたポリイミド加工についても検討する。さらに、24年度は微細成形されたポリイミドへ金属錯体の埋め込むことによる金属/ポリイミド複合材料作製についても検討する。金属錯体には超臨界二酸化炭素への溶解性の高いヘプタンジオナト錯体を利用し、ポリイミド成形加工時の複合化ならびに成形加工後の複合化について、操作条件と金属錯体分散状態の関係を求める。24年度は高圧成膜装置の維持に必要となる高圧継手、配管ならびにバルブ等の消耗品、ならびに試薬類購入に研究費の大部分を充てる。
西ニューギニア地域の神経変性疾患の病型変化に関する縦断的研究

2018年度には、インドネシア、パプア州、マッピ郡、ケピ、エデラ川沿いの村、バデ、Ia川流域の村で調査し、新しく診断しえた神経変性疾患は、2例の運動ニューロン疾患とパーキンソン症候群1名であった。運動ニューロン疾患の内訳は、ALS-P:1例、Possible ALS:1例を認めた。フォローアップ調査により確認しえた死亡者は、Spastic paraparesis:1例と、パーキンソン症候群4名であった。生存中の下位運動ニューロン疾患:1例と、Spastic paraparesis:2例と、パーキンソン症候群:9例と小脳変性症:2例をフォローし得た。2001年より2017年度までの調査より診断しえた、西ニューギニアの神経変性疾患、97例の病型を分類した。1)運動ニューロン疾患39例、2)パーキンソニズムとALSの合併例:20例、3)パーキンソン症候群:34例、4)その他:5例であった。以上より、西ニューギニア地域の神経変性疾患は、減少しているものの多発していることが判明した。ALSとパーキンソニズムの症状が同一患者で重複しており、認知症の合併と家族内発症も認めた点は、紀伊やグアムのALS/PDCと酷似しており、この3地域の疾患は同一疾患である可能性が非常に高まった。グアム島や日本の紀伊半島では、ALSの急激な減少とともに、パーキンソン症候群の占める割合の増加が報告された。今回のパプアの調査では、新たなALSの確定症例を認めなかった。パプア州においても、生活の近代化が今まさに浸透してきており、時代的な環境変化と高齢化に伴うALSとパーキンソン症候群の病型の変遷が、この地域でも来たしている可能性が有り、今後も引き続き、フォローアップが必要である。また、スラバヤのAirlangga大学と、遺伝子検査の共同研究のための、MOA締結が進行中である。この3年間、新規の確定ALSの確認ができなかったが、運動ニューロン疾患の可能性を有する2例を確認しえた。14人の神経変性疾患をフォローアップし、5人の死亡を確認し得た。時代的な環境変化と高齢化に伴うALSとパーキンソン症候群の病型の変遷が、この地域でも来している可能性が示唆され、フォローアップの重要性を認識し得た。インドネシアの大学との遺伝子検査の共同研究の準備が進行している。今後も、現地のチェンデラワシ大学のスタッフや地域医師、公衆衛生関係者と協力関係を続けながら調査を行い、新症例の確認とともに、生存者のフォローアップ調査と死亡例の確認を継続する。現地でのワークショップや成果の公表と共有をさらに積極的に推進し、治療の可能性があるパーキンソン病やそれ以外の神経変性疾患のQOL向上に向けて、現地医師と協力して、予防や医療の改善に貢献する。さらに、インドネシアの大学との共同研究により、遺伝子検査を進める。2017年度には、インドネシア、パプア州、マッピ郡、ケピ、エデラ川沿いの村、バデ、Ia川流域の村で調査し、新しく診断しえた神経変性疾患は、5例の運動ニューロン疾患とパーキンソン症候群3名であった。運動ニューロン疾患の内訳は、ALS-P:1例、下位運動ニューロン疾患:2例、Possible ALS(上位運動ニューロン徴候が優位):2例を認めた。フォローアップ調査により確認しえた死亡者は、ALS-P:2例と、パーキンソン症候群2名であった。生存中のALS-P:1例と、パーキンソン症候群:6例と小脳変性症:2例をフォローし得た。2001年より2017年度までの調査より診断しえた、西ニューギニアの神経変性疾患、94例の病型を分類した。1)運動ニューロン疾患37例、2)パーキンソニズムとALSの合併例:19例、3)パーキンソン症候群:33例、4)その他:5例であった。今回のパプアの調査でも、昨年に引き続き、運動ニューロン疾患の新たな症例を認めなかった。また、スラバヤのAiriangga大学と、遺伝子検査の共同研究のための、MOU締結の準備を開始した。この2年間、新規のALSの確認ができなかったが、今回は、Kepi周辺の村で、新規のALS-パーキンソン症候群合併の1例を確認し、その他に、運動ニューロン疾患の可能性を有する4例も確認しえた。9人の神経変性疾患をフォローアップし、4人の死亡を確認し得た。時代的な環境変化と高齢化に伴うALSとパーキンソン症候群の病型の変遷が、この地域でも来している可能性が示唆されるが、ALSの発生もまだあり、フォローアップの重要性を認識し得た。インドネシアの大学との遺伝子検査の共同研究の準備を開始し得た。

2018年度には、インドネシア、パプア州、マッピ郡、ケピ、エデラ川沿いの村、バデ、Ia川流域の村で調査し、新しく診断しえた神経変性疾患は、2例の運動ニューロン疾患とパーキンソン症候群1名であった。運動ニューロン疾患の内訳は、ALS-P:1例、Possible ALS:1例を認めた。フォローアップ調査により確認しえた死亡者は、Spastic paraparesis:1例と、パーキンソン症候群4名であった。生存中の下位運動ニューロン疾患:1例と、Spastic paraparesis:2例と、パーキンソン症候群:9例と小脳変性症:2例をフォローし得た。2001年より2017年度までの調査より診断しえた、西ニューギニアの神経変性疾患、97例の病型を分類した。1)運動ニューロン疾患39例、2)パーキンソニズムとALSの合併例:20例、3)パーキンソン症候群:34例、4)その他:5例であった。以上より、西ニューギニア地域の神経変性疾患は、減少しているものの多発していることが判明した。ALSとパーキンソニズムの症状が同一患者で重複しており、認知症の合併と家族内発症も認めた点は、紀伊やグアムのALS/PDCと酷似しており、この3地域の疾患は同一疾患である可能性が非常に高まった。グアム島や日本の紀伊半島では、ALSの急激な減少とともに、パーキンソン症候群の占める割合の増加が報告された。今回のパプアの調査では、新たなALSの確定症例を認めなかった。パプア州においても、生活の近代化が今まさに浸透してきており、時代的な環境変化と高齢化に伴うALSとパーキンソン症候群の病型の変遷が、この地域でも来たしている可能性が有り、今後も引き続き、フォローアップが必要である。また、スラバヤのAirlangga大学と、遺伝子検査の共同研究のための、MOA締結が進行中である。この3年間、新規の確定ALSの確認ができなかったが、運動ニューロン疾患の可能性を有する2例を確認しえた。14人の神経変性疾患をフォローアップし、5人の死亡を確認し得た。時代的な環境変化と高齢化に伴うALSとパーキンソン症候群の病型の変遷が、この地域でも来している可能性が示唆され、フォローアップの重要性を認識し得た。インドネシアの大学との遺伝子検査の共同研究の準備が進行している。今後も、現地のチェンデラワシ大学のスタッフや地域医師、公衆衛生関係者と協力関係を続けながら調査を行い、新症例の確認とともに、生存者のフォローアップ調査と死亡例の確認を継続する。現地でのワークショップや成果の公表と共有をさらに積極的に推進し、治療の可能性あるパーキンソン病やそれ以外の神経変性疾患のQOL向上に向けて、現地医師の予防や医療の改善に貢献する。さらに、インドネシアの大学との共同研究により、遺伝子検査を進める。現地でのワークショップや成果の公表と共有をさらに積極的に推進し、治療の可能性があるパーキンソン病やそれ以外の神経変性疾患のQOL向上に向けて、現地医師と協力して、予防や医療の改善に貢献する。
深海環境に生息する微生物資源を利用した抗ウイルス活性の探索

本海、相模湾、日本海溝の海底11ヵ所の底泥から深海微生物を分離した。分離した微生物を深海微生物ライブラリーとして保存するとともにその16SrDNAの塩基配列を決定することで、その実態および多様性を明らかにした。これらの微生物1000株を培養し、その培養上清を抗ウイルス活性探索用に保存した。また、抗ウイルス活性(核外輸送活性)スクリーニングに向けた新規細胞株EGFP/NLS/NESを樹立することにも成功した。培養上清の混合液の13種に抗インフルエンザウイルス活性が見られた。深海微生物の多様性解析日本海溝、日本海、富山トラフから採取した11種の底泥から分離した深海微生物の多様性を調べるために16S rDNAの塩基配列に基づいた同定及び多様性解析を前年から継続し行った。計1056株の保存菌株のうち435株の菌種同定を終了した。多様性解析の結果、11種の海域からの分離菌株は、主に6つの科(デルマコッカス、マイクロコッカス、モラクセラ、エアロコッカス、スタフィロコッカス、バシルス科)に分類できた。更に、特徴の一つに土壌細菌の指標として知られているバシルス科細菌の存在比が、深海深度の上昇にしたがって減少する傾向が見られた。培養上清からの抗ウイルス活性の探索培養上清の抗ウイルス活性をヘルペスウイルス(HSV-1)、インフルエンザウイルス(A/WSN/33)に対して調べた。まず、96wellプレートにVero細胞およびMDCK細胞を播種しておき、そこに培養上清10種の混合溶液を1%及び10%で添加した。そこにHSV-1及びA/WSN/33をそれぞれ感染させ3日間培養し、細胞をクリスタルバイオレッド染色した。染色後の各wellにおける吸光度を測定し抗ウイルス活性を評価した。結果、抗ヘルペスウイルス活性に関しては、顕著なものは見られなかった。一方、抗インフルエンザウイルス活性を示す培養上清混合溶液が13種存在した。現在、活性を示す混合液を構成する菌株10種それぞれの培養上清の抗インフルエンザウイルス活性を評価している。深海微生物の分離同定:日本海溝(深度5000ー6500 m)、日本海(深度3000 m)、富山トラフ(深度800 m)から採取した11種の底泥から深海微生物を分離し、各ポイントについて、96株ずつ計1056株を深海微生物ライブラリーとして保存した。分離した微生物の多様性を調べるために16S rDNAの塩基配列に基づいた同定及び多様性解析を行った。日本海溝のサンプリングポイントにおいて、96株の解析を行った結果、Staphylococcus、Kocuria、Microbacterium族細菌が主に同定され、他に数株のBacillus、Kytococcus族細菌も同定された。本結果から、分離可能であった深海微生物は、属レベルでの多様性が少ない傾向であったが地上ではあまり見られないKocuria、Microbacterium族細菌の存在が明らかとなった。このような細菌の存在が深海微生物の特徴一つとして推測され、新規抗ウイルス活性探索用リソースとしての有用性を示した。核外輸送阻害活性探索用レポーター細胞樹立:抗ウイルス活性の一つとして核外輸送阻害活性にも着目し、活性存在下で核内にGFP蛍光を蓄積する核外輸送阻害活性スクリーニング用レポーター哺乳細胞株GFP/NLS/NES-MDCKを樹立した。本細胞の既知核外輸送阻害薬LMBに対する検出感度を調べた結果、0.01 ng/mlでも核内への顕著なGFP蛍光の蓄積が見られ、高い核外輸送阻害活性感受性を示した。本結果は新規に樹立したGFP/NLS/NES-MDCKが新規核外輸送阻害活性探索に有用であることを示した。本細胞による活性評価は、抗ウイルス薬として核外輸送阻害といった活性を有する深海微生物の代謝産物探索に有用であり、これを利用していくことは重要である。現在、本細胞株を用いた微生物培養上清からの核外輸送阻害活性探索も行っている。目的にそって深海土壌を取得し、深海微生物の分離、培養上清の回収、ライブラリー化に成功した。さらに微生物の同定、多様性解析に関してもいくつかのサンプリングポイントに関してまだ解析中であるものの順調に進行している。更に、抗インフルエンザウイルス活性探索に着手し始めている。一般的な抗ウイルス活性を探索するだけではなく、インフルエンザやエイズウイルス等が利用する核外輸送の部分を特異的に阻害する活性を検出可能な細胞も樹立できたことで、今後の新規抗ウイルス活性を探索の幅が広がり、プロジェクトが進行させやすくなると考えている。現在解析中であるライブラリー化した深海微生物の同定、多様性解析を終了させる。各サンプリングポイントにおける微生物多様性を明らかにし、深海微生物の実態を明らかにする。すでに回収済の深海微生物培養上清を様々なウイルス感染系にあて、活性を検出し作用メカニズム解明に取り組む。微生物の培養、遺伝子抽出、シーケンスによる遺伝子解析や、ウイルス感染用ホストの培養用試薬購入に主に使用する。
免疫細胞分化制御に関与するmicroRNAの機能解明と関節リウマチ治療への応用

本研究は、microRNA (miRNA)の観点から、関節リウマチ(RA:Rheumatoid arthritis)の分子病理を解明することを目的としている。本研究を遂行する上で、まずmiRNA標的遺伝子の効率的なデータマイニング法の開発を行った。つまり、様々なアルゴリズムに基づいてmiRNA標的遺伝子を予測するソフトは既にweb上に多数存在するが、これらの予測から得られるデータは膨大であり、病態と密に関連するmiRNAを抽出するのはしばしば困難が伴うからである。そこで、文献からRA患者由来滑膜組織、滑膜線維芽細胞、末梢血単核球で変動を示したmiRNAを選別し、複数のmiRNA標的遺伝子予測ソフト(TargetScanなど)により、標的遺伝子を検索した。次に、得られた標的遺伝子を元に、パスウェイ解析を実施し、さらに、個々のmiRNAの“増加"“減少"を考慮することで、RAの病態に強く関与すると考えられる標的遺伝子の絞り込みを行った。一連の解析の結果から、RA患者由来組織で変動を示した数種類のmiRNAが、mTORシグナル伝達経路に強く関与することが示唆された。本法により、miRNA標的遺伝子予測やPathway解析にかかる作業の自動化が可能となり、研究推進の大きなアドバンテージになると考えている。
孤立カーボンナノチューブのナノ配列制御と電子デバイス応用

金属型と半導体型のカーボンナノチューブ(CNT)からなる集積回路は既存技術の限界を打破する究極のデバイスになると期待されている。本研究では、DNAの持つ自己組織化能を利用したナノ構造形成と、DNAのCNT認識能を組み合わせ、CNTをnmレベルで配列するための基盤技術開発を目的とした。成果として、CNT認識DNAは鏡像体CNTを区別し、DNAを用いたCNTのナノ配列化には鏡像体をも分離した単一構造の半導体型CNTを用いる必要があることを明らかにした。また、配線用の金属型CNTの構造分離に関する研究も進め、(10,4)という金属型CNTの濃縮と、金属型としては初めてとなる鏡像体分離を実現した。平成26年度は、カーボンナノチューブをナノメートルオーダーの精度で配置するための基盤技術開発に向けた検討と孤立カーボンナノチューブの調製方法の検討をおこなった。当初、デオキシリボ核酸(DNA)の自己組織化能に遺伝子工学的手法を応用することにより、高温に加熱しても安定な耐熱性をDNAに付与し多段階のDNA自己組織化反応を可能とする手法の開発を目指していたが、本手法に問題点が判明したため、代わりとなる手法を探索した。その結果、耐熱性を付与しなくても既存の手法を適用することで多段階のDNAの自己組織化反応が可能となることが分かった。一方、孤立分散カーボンナノチューブの調製についての検討もおこなった。分離調製した半導体型カーボンナノチューブは分散安定性があまり高くなく、凝集体を形成し、孤立状態を安定に維持できないことが明らかとなった。そこで、凝集したカーボンナノチューブを再分散し、孤立分散液として得る条件の検討をおこなった。評価法は再分散をおこなった半導体型カーボンナノチューブの分散液を用いて金属型・半導体型分離をおこない、分離の改善度を指標とする間接的な方法と、再分散液を基板に滴下した後の原子間力顕微鏡像による観察という直接的な方法という異なる手法でおこなった。再分散の際の溶液組成や超音波処理の強度や処理時間、分散剤となる界面活性剤の種類や濃度を検討し、適当な条件での超音波処理がもっとも効果的であることが判明した。平成27年度は、カーボンナノチューブとDNAの相互作用を利用した配列化を行う上で重要となる、カーボンナノチューブのエナンチオマー(右巻きと左巻き)のDNAに対する相互作用を解析する実験を中心に研究を進めた。相互作用の解析は、DNAで被覆されたカーボンナノチューブに光学活性を持たない界面活性剤を加えた際に生じる分散剤の置換反応を、光吸収スペクトルのピークシフトから見積もることにより行った。良好な実験条件を導くのに時間を要したが、最終的に、右巻きと左巻きの異なる構造をもつカーボンナノチューブと特定の配列をもつ一本鎖DNAの相互作用が異なることを見いだした。しかしながら今回得られたデータは定性的な物であるので、次年度においてデータ量を増やし、より信頼のおける定量的な結果を得るべく詳細な解析を行う予定である。また、電極とトランジスタのチャネル部を、孤立状態の単一構造のカーボンナノチューブを用いて作成する全カーボンナノチューブデバイスを実現するために重要な、金属型カーボンナノチューブの構造分離に関する研究も進め、(10,4)というカイラリティをもつ金属型カーボンナノチューブを高度に濃縮することに成功した。円二色性スペクトル測定により、金属型カーボンナノチューブとしては初めてとなるエナンチオマーの分離を確認した。本成果は、米国化学会のAnalytical Chemistry誌(IF=5.636)に掲載された。以上の研究はテクニカルスタッフ一名を雇用して推進した。最終年度となる次年度は、共同研究者を加え、さらに、テクニカルスタッフも増員し、研究進度の加速を目指す。カーボンナノチューブのエナンチオマー(右巻きと左巻き)に対するDNAの相互作用に違いを解析する実験系の確立を終え、定性的ではあるが2者で違いが生じることを示すことができており、次年度により詳細な解析ができる状態になっており、おおむね順調に進展していると言える。平成28年度は、所属機関の方針により研究代表者が急遽、所外に併任出向することとなった。そのため、研究代表者の担当する、カーボンナノチューブのエナンチオマー(右巻きと左巻き)に対する相互作用を解析する実験をほとんど進めることができなかった。最終的に、後述するように、補助事業期間延長の申請を行い、平成29年度まで事業期間を期間延長することとなった。一方、共同研究者の進めるエナンチオマーも分離した単一構造カーボンナノチューブの大量調製については、当初の計画通りクロマトグラフィー装置を用いて大量に分取できる条件が得られた。補助事業期間延長申請の承認を受け、研究代表者の併任出向が解け研究を再開できる平成29年度は、当初平成28年度に計画していた、カーボンナノチューブのエナンチオマーのDNAに対する相互作用を解析を進め、成果を纏める。平成28年度に入って急遽、所属機関の方針により研究代表者の外部機関への併任出向を余儀なくされた。出向に掛かる業務の多忙のため、研究代表者が担当する研究課題を進めることができなくなってしまった。一方で、共同研究者の担当する研究は予定通り進んでおり、全体としては研究がやや遅れているという状況にある。平成29年度は、前年度途中から研究代表者が急遽、所外に出向することとなったため遅れが出ていたカーボンナノチューブのエナンチオマーに対するDNAの相互作用を調査する研究を中心に進めた。はじめに、右巻きと左巻きのカーボンナノチューブに対するDNAの相互作用について以前に行った方法で再現性が得られるかどうかを確認した。

DNAには(6,5)カーボンナノチューブに選択的に相互作用することが知られているオリゴDNA (TAT)4(TAT配列の4回繰り返し配列をもつ12merのオリゴDNA)を用いた。右巻きもしくは左巻き(6,5)カーボンナノチューブを当該DNAで分散したものに、光学活性を持たない界面活性剤(ドデシルベンゼンスルホン酸ナトリウム[SDBS])を添加して光学スペクトルの変化を観測する。このDNAからSDBSへの置換されやすさを指標にDNAとカーボンナノチューブの相互作用が評価できる。結果として再現性を得ることが出来た。次いで、20°Cから50°Cまで10°C刻みで温度を変更して同様の実験を行ったところ、以下の二点が明らかとなった。(1)いずれの温度においても右巻き(6,5)カーボンナノチューブが左巻きのものより置換が遅い、つまり、DNAとの相互作用が強いということ、(2)右巻きと左巻きの(6,5)の両方で温度が高くなるにつれて置換が早く進む、つまり温度の上昇に伴いDNAとカーボンナノチューブの相互作用が弱まるということ、が明らかになった。以上より(TAT)4配列を持つオリゴDNAは、右巻きの(6,5)カーボンナノチューブに対して高い親和性を持つことが明らかとなった。このことは、DNA折り紙を用いたカーボンナノチューブのナノ配列制御を効果的に行うにはエナンチオマーをも分離したカーボンナノチューブを用いる必要があることと、配列によってどちらのエナンチオマーを使用するかを検討する必要性を示しており、今後の研究を進める上で重要な知見を得ることが出来た。金属型と半導体型のカーボンナノチューブ(CNT)からなる集積回路は既存技術の限界を打破する究極のデバイスになると期待されている。本研究では、DNAの持つ自己組織化能を利用したナノ構造形成と、DNAのCNT認識能を組み合わせ、CNTをnmレベルで配列するための基盤技術開発を目的とした。成果として、CNT認識DNAは鏡像体CNTを区別し、DNAを用いたCNTのナノ配列化には鏡像体をも分離した単一構造の半導体型CNTを用いる必要があることを明らかにした。また、配線用の金属型CNTの構造分離に関する研究も進め、(10,4)という金属型CNTの濃縮と、金属型としては初めてとなる鏡像体分離を実現した。DNAの自己組織化と遺伝子工学的手法の組み合わせによる複数DNAの組織化については問題点が見つかったが、代替手法を探索することで目的を達する手法に目処がついた。一方、孤立カーボンナノチューブの調製方法についても、さらなる改善が必要ではあるがおおよそ問題点を克服できる目処がついており、おおむね順調に進展していると言える。エナンチオマーのカーボンナノチューブとDNAの詳細な解析のために、完全に単一構造(単一カイラリティでエナンチオマーも分離したもの)のカーボンナノチューブが大量に必要となるため、そこを担当する共同研究者を新たに加えて、研究を効率的に進めて行く予定である。また、テクニカルスタッフの増員も行うことにより、最終年度の研究進度を加速させる予定にしている。
高次な触感設計を目指した快・不快の物理モデルの構築

本研究は,触感の快・不快情動に対応する物理的条件を明らかにすることで,「心地よさ」をもたらす材料を設計することを目的とした。統計学的手法をもとに快・不快を決定づける物理的特徴を俯瞰し,さまざまな触対象に適用できる快・不快の定量的解釈を行った。その結果,流体の触感の快適性は不快因子が取り除かれることに対応しており,一方で固体の触感の快適性に関しては不快因子の寄与が小さく,快因子が大きく寄与していることが分かった。また物理的条件としては,流体の不快因子は特定の物理量と比例関係にあるのに対し,固体の快因子に関しては,単純な比例関係ではなく極大値を持つ特性を持つことが示唆された。本研究では,触感の快・不快情動を引き起こす物理量の閾値や極大値などの定量的な条件を明らかにし,快・不快を引き起こす物理現象を定式化・定量化することで,「心地よさ」をもたらす材料を設計することを目的としている。このことにより,機能性が飽和に達しつつある現代のものづくりにおいて,製品に高次の付加価値を与えるための汎用的な手法が構築されると考えられる。まず触感の快・不快を引き起こす物理現象の実例として,化粧水の快・不快の一つであるしっとり感とべたつきを取り上げた。化粧水のべたつきとしっとり感に関しては、これまでの我々の研究により、べたつきは皮膚表面でのサンプルの付着力に関連し、しっとり感は皮膚に対するサンプルの接触角に関係することが分かっているが,後者は界面化学的特性であり,触における物理現象として比較したときに、本質的な快・不快の違いが明確ではない。そこで,指が感じる快・不快の物理現象の違いを明らかにするため,しっとり感に対応する物理現象を検討した。皮膚に対するサンプルの接触角は,皮膚表面での摩擦係数に対応すると考えられるため,摩擦係数の測定を行った。その結果,摩擦係数最大値は「しっとり」と負の相関を示した。このことは,最大摩擦係数が小さいほど,塗布時の「しっとり」の官能値が増加することを示し,指を塗布対象に対して平行に動かしたときの指先に負荷される抵抗力が小さいほど,「しっとり」感を感じる傾向にあるといえる。結果として,べたつきは皮膚を模擬した基板上での付着力積分値,しっとりは皮膚を模擬した基板上での摩擦力最大値により,それぞれ異なる物理現象として解釈できる可能性が示された。このことは化粧水の触感の快・不快を制御する因子を解明するうえで重要な情報であるといえる。本研究では,触感の快・不快情動を引き起こす物理量の閾値や極大値などの定量的な条件を明らかにし,快・不快を引き起こす物理現象を定式化・定量化することで,「心地よさ」をもたらす材料を設計することが目的であり、1触対象材料と官能評価項目の系統化,2快・不快の物理モデルの構築,3官能評価・生体計測による物理モデルの妥当性評価,の3つの段階から成る。今年度は12の検討を行った。まず1に関しては,触対象材料を剛体,弾性体,塑性体,粘性体,流体,粉体に分け,それぞれの官能評価項目の特徴を調査した。その結果,剛体,弾性体,粉体,塑性体に対して粘性体,流体の触感の特徴が異なり,粘性体,流体の触感についてはそれを滴下あるいは塗布した対象,すなわち基板である剛体あるいは弾性体の影響を大きく受ける可能性が示された。また前者の触対象については,粗さ・硬さ・温冷感・湿りの4因子が報告されているが,後者については上記の基板と触対象との相互作用を示す,付着性,摩擦特性,基板上での粘性などが影響していることが示された。また2に関しては,基板上の粘性体・流体の触の快・不快に関してのモデル化を昨年度に引き続き行った。その結果,基板に対して水平および垂直方向に触る側の指が動く際に指先に書く方向に作用する力の強さを物理的手法で計測することで,快・不快の定量化が可能となる可能性が示された。現在,六軸力センサーを用いて,触って快・不快と感じる際のそれらの力の経時変化の特徴について調査を行っているところである。また具体例として,毛髪塗布物の触感,皮膚塗布物の触感の快・不快に関しての調査を行っており,これらの結果についても塗布物の物理的特性との照合を行いながら,系統的な考察を試みているところである。1触対象材料と官能評価項目の系統化については,各論にとどまらない汎用的な触の全体像が把握できる段階に来たが,2に関しては,快・不快の因子に関係すると考えられる物理量や影響因子が明らかになったものの,快・不快のモデル構築,すなわち単一の物理量あるいは複数の物理量で快・不快の定量化を行うまでは至っていない。この物理モデルの構築と検証が今年度の重要な課題となると考えられる。本研究は,触感の快・不快情動を引き起こす物理量の閾値や極大値などの定量的な条件を明らかにし,快・不快を引き起こす物理現象を定式化・定量化することで,「心地よさ」をもたらす材料を設計することを目的とした。最終年度となる今年度は,統計学的手法をもとに快・不快を決定づける物理的特徴を俯瞰し,触対象による快・不快の特徴を明らかにすることで,さまざまな触対象に適用できる快・不快の解釈を行った。対象を触ったときの官能評価のデータをもとに,まず快・不快あるいは嗜好と相関をもつ因子を抽出した。

この時,昨年度の検討結果から,触対象として剛体,弾性体,粉体,塑性体に対して,粘性体,流体,粉体の触感の特徴が大きく異なることが示されていることから,皮膚に塗布された流体,および弾性体である皮膚そのものを対象とした快・不快と各官能評価項目との相関を検討した。その結果,基板に塗布された流体の場合は,快・不快および嗜好が「べたつき」,「違和感」,「ぎとぎと」,「ねとねと」,「ぬるぬる」など,明らかに不快を示す官能評価項目と負の高い相関を示したことに対し,弾性体を対象にした同様の実験では,「なめらかさ」,「はり」,「なじみのよさ」,「マット感」など,明らかに快を示す官能評価項目と正の相関を持っている特徴が見られた。この特徴から,触対象が流体などの不定形体であるか,固体状の成形体であるかによって快・不快の感じ方が大きく異なることが示された。具体的には,塗布された流体の触感の快適性は,不快因子が取り除かれることに対応しており,一方で弾性体の触感の快適性に関しては不快因子の寄与が小さく,快因子が大きく寄与していることが分かった。また物理的条件としては,流体の不快因子には接触角や粘性率が相関していることが分かったが,一方で弾性体の快因子に関しては,単純な比例関係ではなく極大値を持つ特性を持つことが推測された。本研究は,触感の快・不快情動に対応する物理的条件を明らかにすることで,「心地よさ」をもたらす材料を設計することを目的とした。統計学的手法をもとに快・不快を決定づける物理的特徴を俯瞰し,さまざまな触対象に適用できる快・不快の定量的解釈を行った。その結果,流体の触感の快適性は不快因子が取り除かれることに対応しており,一方で固体の触感の快適性に関しては不快因子の寄与が小さく,快因子が大きく寄与していることが分かった。また物理的条件としては,流体の不快因子は特定の物理量と比例関係にあるのに対し,固体の快因子に関しては,単純な比例関係ではなく極大値を持つ特性を持つことが示唆された。特定の材料についての触感の快・不快情動を引き起こす本質的な物理現象は定量的に明らかになりつつあるが,触感の物理現象の解釈の汎用化は予想以上に難しい検討課題であり,明確な結果を得るに至っていない。これまでの各論的な検討結果に加えて、幅広い種類のモデル材料を用いた実験を行い,これらの情報を総合して検討を進め,汎用化への道筋を得る必要がある。今年度は基板上の粘性体・流体の触の快・不快の検討を中心に行ったが,今後は剛体,弾性体,粉体,塑性体のグループに関しても,快・不快の物理的構造についての検討を行っていく。剛体・粉体,塑性体のグループに関しては,既存研究で触感の基底となる因子がある程度明らかになっているため,その結果を参考にしながら検討を推進する予定である。また妥当性の評価に関しては,物理量に対して直接的に,かつ簡便に快・不快との関係性を検証することができる官能評価を中心として,物理モデルの検討と検証を繰り返し,快・不快の物理的な因子の解明と,物理量による快・不快の判定を行っていく予定である。感性工学,コロイド界面化学汎用的な触感の快・不快の解釈をめざし,様々な触対象の快・不快の共通点や相違点を統計学的な手法も利用して検討する。また今年度に得られた課題については,快・不快を決定づける定量的な物理条件を明らかにするため,官能値と物理量との関係をさらに定量的な検討として掘り下げる。すべての触対象を網羅した触感の快・不快モデルの汎用化が困難な場合は,いくつかの系統の材料に分けたある程度各論的な快・不快のモデルの構築を行う。またデータ解析や実験のための研究人員が不足しているため,H27年度は研究補助のアルバイトを雇用する。
Wntによる硬組織形成制御メカニズムの解明

本研究は,1)顔面発生における硬組織形成に対するWntシグナル機構を明らかにする,2)硬組織における形成制御因子を解明する,3)これらを応用した再生医療の可能性を探ることを目的とした.硬組織形成に関わる重要な因子として,Wnt,BMPなどがあげられる.特にWntは初期発生や成体組織の機能維持に至る様々な局面で機能し,細胞の分化方向を支持するものである.組織学的解析において,Wnt antagonistとして考えられているsclerostin/SOSTは,骨芽細胞や骨表面近傍の骨細胞ならびに成熟期にある象牙芽細胞に強い局在が見られた.BMPシグナル経路にあるSmad4やWntシグナルの古典的経路にあるβ-cateninも類似した局在が得られた.また,マウス肋骨骨折モデルの実験では,仮骨形成初期にBMP-2の発現が上昇した後,徐々に発現の減少が見られた.一方,SOSTは,仮骨形成期後期に,骨芽細胞および骨細胞にSOSTの発現が認められた.さらに,ラット大腿骨に骨欠損を作製した後,器官培養実験を行った.その骨欠損修復はSOST添加により抑制されたが,LiCl添加により骨修復を促進した.これらの所見は,1)Wnt antagonistとして働くsclerostin/SOSTは成熟した硬組織に強く発現する.2)硬組織において,WntシグナルとBMPシグナルはパラレルに働き,Wnt antagonistが骨などの硬組織の形状形成を制御する因子である.3)それら因子により,骨欠損治癒の制御が可能であることを示唆している.本研究の成果は,硬組織形成制御因子の同定に役立つものであり,硬組織形成法の開発,さらには顎欠損補綴や歯槽堤形成などの顎顔面領域の再生に大きく貢献できると期待される.本年度は,骨形成および歯の発生におけるWntおよび関連因子の局在を検索し,Wntシグナルが硬組織形成に与える作用を検討した.Wntシグナルの検索には下流にあるβ-カテニンの局在を指標とした.β-カテニンの局在は歯槽骨周囲の骨芽細胞や前骨芽細胞,エナメル器の上皮系細胞および歯小嚢の細胞に認められた.またWntシグナルに対して拮抗作用を持つとされているSclerostin/SOSTの局在は,歯槽骨の骨細胞および骨芽細胞に認められた.一方,歯におけるSOSTの発現は,切歯の象牙芽細胞とエナメル芽細胞に見られ,形成端から切歯尖端に向かうにしたがい免疫反応が強まる傾向を示した.臼歯においても同様に象牙芽細胞に発現が見られた.これらの知見は,口腔組織の硬組織形成において,WntシグナルやWnt antagonistが歯および歯槽骨などの硬組織形成を制御する因子として深く関与することを示唆している.さらに,このWntシグナルが硬組織形成にどのように関与しているかを検討した.未分化間葉系細胞にcanonical Wnt signalingを活性化するWnt3aを添加すると,実験開始4週目にてアルシアンブルー陽性となり,軟骨細胞様細胞に分化することが示された.また,骨欠損修復において関与する因子を検索するため,欠損部位の細胞を採取し,その細胞が発現するmRNAをRT-PCRにより解析した.その結果,修復を担う細胞は骨髄細胞や骨膜の細胞に比べて,GremlinやNogginなどのBMP antagonistが高い発現を示した.欠損修復過程では,修復初期に軟骨が介在することで修復が速やかに進行するとされている.これらの知見は,骨修復過程にWntシグナルが関与することを示唆している.本研究は,1)顔面発生における硬組織形成に対するWntシグナル機構を明らかにする,2)硬組織における形成制御因子を解明する,3)これらを応用した再生医療の可能性を探ることを目的とした.硬組織形成に関わる重要な因子として,Wnt,BMPなどがあげられる.特にWntは初期発生や成体組織の機能維持に至る様々な局面で機能し,細胞の分化方向を支持するものである.組織学的解析において,Wnt antagonistとして考えられているsclerostin/SOSTは,骨芽細胞や骨表面近傍の骨細胞ならびに成熟期にある象牙芽細胞に強い局在が見られた.BMPシグナル経路にあるSmad4やWntシグナルの古典的経路にあるβ-cateninも類似した局在が得られた.また,マウス肋骨骨折モデルの実験では,仮骨形成初期にBMP-2の発現が上昇した後,徐々に発現の減少が見られた.一方,SOSTは,仮骨形成期後期に,骨芽細胞および骨細胞にSOSTの発現が認められた.さらに,ラット大腿骨に骨欠損を作製した後,器官培養実験を行った.その骨欠損修復はSOST添加により抑制されたが,LiCl添加により骨修復を促進した.これらの所見は,1)Wnt antagonistとして働くsclerostin/SOSTは成熟した硬組織に強く発現する.2)硬組織において,WntシグナルとBMPシグナルはパラレルに働き,Wnt antagonistが骨などの硬組織の形状形成を制御する因子である.3)それら因子により,骨欠損治癒の制御が可能であることを示唆している.本研究の成果は,硬組織形成制御因子の同定に役立つものであり,硬組織形成法の開発,さらには顎欠損補綴や歯槽堤形成などの顎顔面領域の再生に大きく貢献できると期待される.
多核錯体の構築と環境触媒精密設計への応用

[1]こでまでの種々の研究から、(1)有機リン酸エステルの加水分解、(2)NOxの分解の2種の反応において、複数金属の協同触媒作用が知られている。複数金属の協同触媒作用の本質を解明し、活性中心の原子レベルでの分子設計を行えば、次世代高性能触媒の構築が期待できる。本研究では、有害物質を効率的に分解する金属酵素および金属担持触媒の活性中心に倣った多核金属錯体を合成し、その錯形成挙動、および有害物質分解反応における触媒活性を検討した。[2]核酸のリン酸エステル結合や有機リン酸エステル系農薬を加水分解する酵素として、活性中心に2個または3個の金属イオン中心をもつものがあり、酸-塩基協同触媒作用によって加水分解反応を触媒している。前年度の研究において、これらの酵素の活性中心を模倣したZn^<2+>、LA^<3+>、およびCd^<2+>二核錯体を構築し、RNAのリン酸ジエステル結合を極めて高い活性で加水分解することを見い出した。本年度においては、Zn^<2+>三核錯体を新たに設計した。三核錯体は、二核錯体よりもさらに高活性でRNAを加水分解活性し、3個のZn^<2+>が、2個の場合よりもさらに強力な協同触媒効果を示すことを初めて明かにした。また、これら多核錯体は、有機リン酸エステル系農薬の分解触媒としてを極めて有効であり、リン酸トリエステル化合物を速やかに分解した。[3]NO分解触媒^<6)>およびN_2O還元酵素^<7)>において銅二核中心が重要であることが知られている。また酸化還元酵素の中には銅三核中心も見い出されている。これらの触媒の本質を抽出して、高効率的な触媒設計の指針を得るために、銅多核錯体の合成を試みた。新たに設計した配位子をもちいることにより、多核Cu錯体が得られ、興味深い構造および磁気的性質を示すことが明らかとなった。詳細な検討をさらに進めている。