hpprc/llmjp-kaken huggingface dataset:
光ポンピング原子磁気センサのシールドレス計測に向けた磁場調整システムの開発

光ポンピング原子磁気センサ(OPAM)は,非常に高い感度を有する磁気センサであるが,感度維持のためにはバイアス磁場を計測対象に合わせて調整する必要がある.本研究では,高価な磁気シールドを用いない環境においてOPAMを用いた微小磁場計測を実現するためのバイアス磁場調整・帯域制御システムの構築を目指した.アクティブシールド型バイアス磁場調整コイルでは,計測対象への不要な磁場の印加を抑制した調整が可能であった.また,勾配磁場による帯域制御やコイル群により発生する磁気ノイズを抑制するシステムについても検討を行い,ローパスフィルタおよびフィードフォワード型の磁場ノイズ抑制が有効であることを確認した.本研究課題では,磁気シールドレス環境でも光ポンピング原子磁気センサを用いて様々な周波数の磁気信号を高感度に計測できるシステムを開発することを目指して理論的・実験的検討を行っている.初年度にあたる平成26年度には,光ポンピング原子磁気センサの共鳴周波数を調整するためのバイアス磁場に関して,計測対象外一様磁場キャンセルおよびバイアス磁場調整システムの構築に関する検討を進めた.その中で,バイアス磁場調整コイルにアクティブシールドを施すことによって,漏洩磁場を抑制しつつ光ポンピング原子磁気センサの共鳴周波数の調整が可能となるアクティブ磁気シールド型のバイアス磁場調整コイルについて有益な知見を得た.この際,コイルの巻線位置の誤差を抑制する必要があること,コイルに流す電流にノイズが多いと光ポンピング原子磁気センサの感度に影響が出ることも確認された.これらの知見を元に,バイアス磁場調整用コイルの設計・実装を進めている.また,平成26年度の予算で1 mTまで計測できるフラックスゲートセンサを購入し,実装したコイルの磁場分布の一様性,漏洩磁場の大きさを評価できるシステムの構築も進めている.さらに,平成27年度以降に実施予定であった勾配磁場を用いた帯域制御,4次以下の勾配バイアス磁場を補正可能なシミングシステムについてシミュレーションによる検討を行った.その結果,シムコイルを用いることによって勾配磁場を用いた帯域制御が容易になることが確認できた.この知見を元に,ゴレイ型・マクスウェル型の勾配磁場コイルを設計し,光ポンピング原子磁気センサの勾配磁場を用いた帯域制御システムの評価を行う準備を進めている.本研究課題では,磁気シールドレス環境でも光ポンピング原子磁気センサを用いて様々な周波数の磁気信号を高感度に計測できるシステムを開発することを目指して理論的・実験的検討を行っている.2年目にあたる平成27年度には,初年度に得た知見を元に,アクティブシールド型バイアス磁場調整コイルを含む一様磁場キャンセルコイル群および計測帯域制御を行う勾配磁場コイル群を一体として,我々が保有する光ポンピング原子磁気センサモジュールに設置できるように設計および試作を進めた.この際,実装時にコイルの巻き線同士が干渉したり,各コイルから出力される磁気ノイズが干渉したりするという課題を確認した.磁気ノイズに関しては光ポンピング原子磁気センサの感度に直接影響を与える重要な要素であるため,本年度その対応を優先して検討した.特に,磁気ノイズの中でも各コイルに提供される電流に起因するノイズの影響が大きいと考えられるため,本年度は光ポンピング原子磁気センサを用いて10 kHz帯の磁気信号を計測する際の磁気ノイズ低減について検討を行い,低域通過フィルタまたはフィードフォワード制御がコイルから発生する磁気ノイズの低減に有効であることが確認されたので,その有効性を公表した.また,最終年度には計測対象外振動磁場をキャンセルするシステムを平成27年度までに構築してきたシステムに統合するので,上記のコイル群に加え,振動磁場キャンセル用コイルを含めたコイルシステムの設計・試作を進めている.最終的には,振動磁場キャンセル用コイルを光ポンピング原子磁気センサの出力を用いてフィードバック制御することによりノイズの低減を目指す.平成27年度に実施を予定していた計測帯域調整および高次シミングシステムの構築に関しては,勾配磁場を用いた計測帯域調整の有効性を確認し,公表も行った.そこで,初年度に設計を行ったアクティブシールド型のバイアス磁場調整コイルなどと統合する形でコイル群の設計・試作を進めている.しかしながら,複数のコイルを実装する上で干渉や各コイルから出力される磁気ノイズの問題点も明らかになった.そこで,光ポンピング原子磁気センサを用いて10 kHz帯の磁気信号を計測する際の磁気ノイズ低減について検討を行い,コイルへの電流供給回路に低域通過フィルタまたはフィードフォワード制御を適用することがコイルから発生する磁気ノイズの低減に有効であることを確認し,公表も行った.さらに,実装したコイル群により生成される磁場を評価するシステムに関しても,平成26年度に取得したフラックスゲートセンサを用いて構築を進めている.また,平成28年度に予定している計測対象外振動磁場キャンセルシステム用のコイルも上記コイル群に組み込めるよう設計を更新しており,これを平成28年度に実装し,評価を行う.以上より,おおむね順調に進展していると判断した.本研究課題では,磁気シールドレス環境でも光ポンピング原子磁気センサ(OPAM)を用いて様々な周波数の磁気信号を高感度に計測できるシステムを開発することを目指して理論的・実験的検討を行っている.最終年度にあたる平成28年度は,平成27年度までに得た知見を元に,本研究課題で試作している光ポンピング原子磁気センサに印加される計測対象外振動磁場をキャンセルするフィードバック型ノイズ抑制機構の設計・試作を行った.

これは,平成27年度に実施したフィードフォワード型のノイズ抑制機構の応用であるが,後述するような本システムを用いた微小磁場計測では,特定の周波数帯の信号を計測することが多いため,対象外の周波数帯域の磁場応答は抑制しても問題ない.したがって,周波数選択的にフィードバック型ノイズ抑制機構を適用することによって, OPAMの挙動が不安定になることを抑制するシステムを構築した.また,これまでに試作・研究してきたシステムは,計測対象のシステムに合わせて最適化する必要があることが予測されるため,本研究課題で試作したOPAMシステムの応用として,超低磁場MRIや磁気粒子イメージングへの応用を検討した.OPAMは特定の周波数を持った磁気信号に対して高い感度を有するため,計測すべき周波数帯域を設定できる計測対象には親和性が高い.また,これまでに試作してきたノイズ抑制機構なども周波数選択的に適用することが可能であり,計測対象の周波数を特定し,最適化することによる有効性が予測される.本検討の中では,OPAMを用いた超低磁場MRIおよび磁気粒子信号の計測に成功したので公表した.光ポンピング原子磁気センサ(OPAM)は,非常に高い感度を有する磁気センサであるが,感度維持のためにはバイアス磁場を計測対象に合わせて調整する必要がある.本研究では,高価な磁気シールドを用いない環境においてOPAMを用いた微小磁場計測を実現するためのバイアス磁場調整・帯域制御システムの構築を目指した.アクティブシールド型バイアス磁場調整コイルでは,計測対象への不要な磁場の印加を抑制した調整が可能であった.また,勾配磁場による帯域制御やコイル群により発生する磁気ノイズを抑制するシステムについても検討を行い,ローパスフィルタおよびフィードフォワード型の磁場ノイズ抑制が有効であることを確認した.平成26年度に実施を予定していた計測対象外一様磁場キャンセルおよびバイアス磁場調整システムの構築に関しては,設計に関しては十分な知見が得られ,公表も行った.しかしながら,実装上の問題点も明らかになり,やや実装・評価の面では遅れが生じているが,知見に基づき問題点を改善した実装の準備を進めている.さらに,実装した計測対象外一様磁場キャンセルおよびバイアス磁場調整システムを評価するシステムに関しては,平成26年度に取得したフラックスゲートセンサを用いて構築した.一方,平成27年度に実施予定であった計測帯域調整および高次シミングシステムの構築に関して,シミュレーションなどを用いた検討を進め,その有効性が確認された.この知見を元に勾配磁場コイルおよびシムコイルシステムの設計・実装を進めている.この勾配磁場コイル・シムコイルは,本年度実装準備を進めたアクティブ磁気シールド型バイアス磁場調整コイルと統合した形で実装する準備を進めている.以上より,おおむね順調に進展していると判断した.平成28年度は,まず,アクティブ磁気シールド型バイアス磁場調整システムを含む一様磁場調整コイル群,勾配磁場コイル群,計測対象外振動磁場キャンセルシステム用コイル群の実装を完成させ,その有効性を評価システムにより確認する.
尾部退行症候群を示す Sd 変異マウスの分子メカニズムの解析

自然発症で得られたSd変異マウスは、脊椎欠損、鎖肛(Suda H, Lee KJ,Semba K. et al. Pediatr Surg Int. 27:269-273. 2011)、腎臓欠損を呈し、ヒトの尾部退行症候群のモデル(Ando T., Semba K. et al. Mech Dev. 128:129-40. 2011.)であるが、Sd変異マウスの原因遺伝子は、1930年の初回報告より80年以上経過しているにもかかわらず発見されなかった。しかし、我々の研究グループが同定、報告したSkt遺伝子(Semba K. et al. Genetics.172:445-456. 2006.)をもとに、1. Sd変異マウスに対するポジショナルクローニングと原因遺伝子座領域に対する詳細なスクリーニング、ショトガンシークエンス、ゲノムアッセンブリー解析、2.発見した挿入変異の本体であるレトロウイルス配列(Early Transposon: ETn)の人工的な挿入変異の再現とそのマウスの作出実験、3. Sdマウスより樹立した変異ES細胞を使用した候補遺伝子領域(Ptf1a/アンチセンスRNA)の破壊実験とその遺伝子破壊マウスの作出実験、4.破壊した2つの候補遺伝子であるPtf1aとアンチセンスRNA(non-coding RNA)をそれぞれノックインすることによるSd表現型のレスキュー実験、5. Sd変異胚より得られたRNAとDNAアレイを使用した遺伝子発現プロファイリング解析によって得られた情報をもとに、Ptf1a強制発現によるCdx2シグナルパスウェイに対する影響の検討を行った。以上の解析結果より、Sd変異の病因は脊椎欠損に先行する脊索の変性であり、正常発生では膵臓と神経細胞の前駆細胞にしか発現を認めない膵臓発生、神経発生に必須である転写因子Ptf1aの発現制御領域へのETnの挿入が、Sd変異胚の脊索、cloaca、後腸、中腎管でPtf1aを異所性発現させていることを示した。加えて、我々のグループが行ったこの一連の研究で、胚生期の脊索、cloaca、後腸、中腎管に異所性発現したPtf1aがCdx2, T, Wnt3a, Cyp26a1を抑制し尾部退行を引き起こすという原因メカニズムの端緒を得ることができた(Semba K. et al. PLoS Genet. 9:e1003204. 2013.)。実験1.sd候補遺伝子の第1,2エクソンをターゲティングベクターで適正に破壊できたと考えられるsd-ES細胞のクローンを8つ得る事が出来た。アグリゲーション法により、ノックアウトされたESクローンは全てキメラマウス作製に供した。実験2.実験1.で得られたノックアウトされたSd-ESクローンに対してCre/loxシステムを利用し、sd-alleleに対してlacZをノックインできたクローンを得た。実験3.胚生18.5日(E18.5)sd変異胚を用いて骨格標本を作製した。

続いて、E9.0-E10.5のWT,Sdホモ接合体胚と脊椎形成にかかわるマーカー分子(Shh, Pax1, Uncx4.1, Paraxis)のプローブを使用したIn Situ Hybridization法を施行した。Sdホモ接合体は第6胸椎以下の中軸骨格が欠失していた。体節マーカー:Uncx、Paraxis、脊索、神経管底板マーカー:Shh、椎板マーカーPaxlを使用したISH法によって、Sdホモ接合体胚は、E9.5までに脊索が消失し、底板におけるShh発現は、第17体節レベル以下で消失し、椎板におけるPaxlの発現は第17体節レベル以下で消失していた。体節におけるUncx4.1, Paraxis発現には明らかな異常を認めなかった。上記の研究成果より、Sd候補遺伝子のノックアウトES細胞が得られたため、その表現型を確認する事で、このSd候補遺伝子がsd原因遺伝子かどうかを確定する根拠になる。また、その候補遺伝子の発現パターンをモニタリングできるlacZをノックインクローンも得た。加えて、Sd変異マウスにおける脊椎発生異常における分子イベントを明確にできた。Sd変異マウスは、貴重な脊椎奇形を持つ変異マウスであるため、上記研究成果による原因遺伝子の確定と機能解析は、脊椎疾患、脊椎発生の理解に多大な貢献をすると考えられる。実験1.Sd候補遺伝子を適正に破壊できたと考えられるSd-ES細胞よりノックアウトマウスを作出した。作出されたSd候補遺伝子破壊マウスの表現型を検討したところ、ゲノム変異を持っているにも関わらず、Sd変異マウスの表現型である脊椎欠損、鎖肛、腎臓欠損が消失していた。実験2.実験1.で得られたノックアウトされたSd-ESクローンのSd候補遺伝子に対してlacZノックインマウスを作出した。作出されたlacZノックインマウスを利用してSd候補遺伝子の発現をモニタリングしてみると、その発現は胚の脊索、cloaca、mesonephrosで主に検出された(正常発現組織は、膵臓の原基と神経管の一部である)。実験3.Sd変異マウスにおける脊椎発生異常における分子イベントを明確にするため、野生型,Sdホモ接合体の9.5,10.5,11.5日胚からRNAを抽出し、関連遺伝子群に対して定量RT-PCR法解析を行うことでCaudal regressionの病態を検討した。実験4.Sd変異マウスの表現型に関係する分子の同定のため、E10.0胚よりRNAを抽出し、アジレント社のアレイを利用した遺伝子発現プロファイリングを施行した。上記の研究成果よりSd候補遺伝子のノックアウトマウスの表現型を確認できた事で、Sd変異マウスの表現型の原因は、このSdゲノム変異の影響を受けたこのSd候補遺伝子であることを示すことが出来た。また、その候補遺伝子のlacZノックインマウスの作出によりSd候補遺伝子が胚発生時期の脊索、cloaca、mesonephrosで異所性発現することでSd変異マウスの表現型の原因となっていることを強く示唆する結果が得られた。上記研究成果による原因ゲノム変異/原因遺伝子の確定と機能解析は、脊椎疾患、脊椎発生の理解に貢献し、Sd変異マウスの表現型に相似するヒト疾患の原因や病態の糸口になると考えられる。我々はSdのコスミドライブラリーを使用した詳細なゲノム解析を行った結果、Sd表現型の原因はトランスポゾン(ETn)挿入変異であり、ゲノムトランスジェニックマウスの作出によりETn挿入に隣接したsense/antisense遺伝子が原因領域であることを証明した。
腫瘍増殖抑制に関わる血小板の機能解析と治療法の開発

血小板は腫瘍増殖や転移を促進している。しかし、抗血小板抗体投与により血小板除去を行うと腫瘍体積の増大という想定外の現象を観察したため、その分子機構解明を試みた。抗血小板抗体投与群とコントロール群より腫瘍を摘出してmRNAを抽出し、マイクロアレイ解析を行なったが、腫瘍増大に繋がる可能性がある遺伝子は特定されなかった。免疫染色の結果、抗血小板抗体投与により血管新生が促進されていたため血中PDGF濃度を測定したところ、予想に反して減少していた。使用した抗血小板抗体には弱い血小板凝集誘導活性が認められたため、この血小板凝集に伴い放出される何らかの増殖因子が腫瘍増殖を誘導している可能性が示唆された。血小板は、顆粒内増殖因子の放出などをはじめとする様々な機構により、腫瘍の増殖や転移を促進する。そこで、抗マウス血小板抗体を投与することで血小板減少症を惹起した担がんマウスモデルを作製し、その担がんマウスモデルでの腫瘍増殖を検討したところ、血小板が無いにも関わらず腫瘍体積が増大するという想定外の現象を観察した。そこで本研究課題では、血小板除去の際の腫瘍増殖に関わる分子機構を解明し、その分子機構を阻害する新たながん治療薬創製を目的に研究を行った。(1)In vivoで増殖するヒトがん細胞株を移植したマウスに、抗血小板抗体あるいはコントロール抗体を投与し、移植後22日目に腫瘍を摘出した。摘出したヒト腫瘍からmRNAを抽出し、常法に従ってマイクロアレイ解析を行なった。その結果、GO解析でepithelium/epidermis development、epithelial/epidermal cell differentiation、peptidase activityなどに関わる因子が変動したものが上位にリストアップされ、がん細胞の運動能、接着能などの性質の変化が示唆された。(2)抗血小板抗体投与による血小板除去により、腫瘍内環境がどのように変化するのかを検討するために、腫瘍の凍結切片を作製し、血管内皮マーカーCD31を認識する抗体での免疫染色を行った。その結果、腫瘍内における血管増生が認められた。よって、血管新生が血小板除去時の腫瘍増大に関与している可能性が示唆された。(3)本研究で用いたがん細胞株は、in vitroでの血小板との共培養で増殖が促進される。がん細胞上の増殖因子受容体の発現を解析したところ、幾つかの受容体発現を確認した。そこで、抗体投与時に破壊される血小板から遊離する増殖因子が腫瘍増殖に関与している可能性を検討するために、血中増殖因子などの定量を進めている。血小板は、血小板凝集に伴う顆粒内増殖因子の放出など様々な機構により腫瘍増殖や転移を促進している。抗血小板抗体である抗GPIbα抗体を投与して血小板減少症を惹起した担がんマウスモデルでの腫瘍増殖を検討したところ、腫瘍体積の増大という想定外の現象を観察した。そこで血小板除去の際の腫瘍増殖に関わる分子機構を解明し、その分子機構を標的としたがん治療薬創製を進めることを目的とした。ヒト肺扁平上皮がんPC-10細胞を皮下移植して形成された腫瘍について、抗血小板抗体投与で血小板を除去した際の腫瘍とコントロール抗体投与の場合の腫瘍から各々mRNAを抽出しマイクロアレイ解析を行なった。GO解析でepithelium/epidermisdevelopment, epithelial/epidermal cell differentiation, peptidase activityの制御に関わる因子がリストアップされ、がん細胞の運動能、浸潤能などの性質の変化が予想された。2サンプル以上で共通して発現減少が認められた遺伝子として、ADAMDEC1,いくつかのMMPを含むmatrix metalloprotease、WNT9B、SPO11、DNMT3Lなどがリストアップされたが、腫瘍増大に繋がることが示唆されるものはなかった。一方、血管内皮マーカーであるCD31に対する抗体を用いて免疫染色を行ったところ、血小板を除去すると腫瘍内に血管が増生していることが確認された。しかし、マイクロアレイの結果では血管新生を促進的に制御するような因子の発現変動は観察されなかった。そこで、血管新生に関与する血小板由来のPDGFのレベルを測定したところ、血小板除去時にはほぼ検出限界以下まで低下していた。すなわち、血中サイトカインのレベルは血小板除去によって大きく影響を受けることが明らかとなった。血小板減少症を惹起した担がんマウスモデルより、移植していたヒト腫瘍を回収し、ヒト腫瘍における発現変動遺伝子群の絞り込みを行った。個別の腫瘍間でのバラツキも多かったため、特定の遺伝子への絞り込みまでには至らなかったが、GO解析で、がん細胞の運動能、接着能などに関連する遺伝子が濃縮されることを見出すという当初の目的は達成できた。また、免疫染色の結果から、予想通りに腫瘍血管の増生が確認できた。

血中サイトカインや増殖因子のBio-Plexによる定量は、研究費との関係から平成26年度には遂行できなかったが、がん細胞膜上の増殖因子受容体の発現検討を行うことで、血小板から遊離すると予想される増殖因子の受容体の一部の発現が確認できた。以上のように、予定していた研究目標は概ね達成できたため。がん化学療法学平成26年度の研究を継続しつつ、血小板除去に伴い発現変動する増殖因子の同定を目指した研究を進め、その増殖因子受容体を標的にした阻害剤探索を行う。
都市化社会において食行動の変容によって発現される機能的潜在性に関する研究

ヒトに対する短期間の食事制限により、基礎代謝は低下し、食事制限の程度と正の相関を示していた。一方、食事制限による体重の減少度は、代謝に比べ小さかった。また、絶食、高脂肪食摂取、標準食摂取の3条件において、絶食群は高脂肪食や標準食に比べ、副交感神経活動が上昇し、心拍数が低下していた。さらに、心拍変動のVLF成分および総自律神経活動(Total Power)が上昇していた。絶食は、副交感神経活動が亢進していたが、活動性の低下を伴わず、また、抗うつ作用がある可能性が示唆された。さらに、野菜錠剤摂取により交感神経活動指標であるLF/HF割合が抑制を示していたことより、野菜錠剤摂取に伴って鎮静効果を示可能性が示唆された。現代の都市化社会に生きるヒトに対して摂取エネルギ-制限を中心とした食行動の変容を行い、それによって人間のどの行動や特性と関連付けているのかを調べるために、生理、心理指標等を測定し、都市化社会に生きるヒトにおける生理人類学的研究の基礎研究とする。摂取エネルギーを30-50%制限し、ビタミンや無機質は制限しない食事制限を行うことにより、寿命延長や老化関連疾患の制御等の効果が、これまで主に動物実験において種々報告されてきた。食事制限は生体にとっては栄養ストレスであり、狩猟採取の時代に少なからず経験した飢餓と類似した状態であるといえる。ヒトはこのような栄養ストレスに適応して自らの種を維持してきた。一方、狩猟採集の時代と異なり、現代は都市化社会という人工環境下にあり、食材も容易に確保できるようになった。このような環境下において食事制限を実施した場合、生体にみられる反応は現代の環境においても適応的であるのかどうか、明らかにする必要がある。また、本来ヒトの機能は自然環境に適応的であるが、現代の都市化杜会のような人工環境下においては、もはや自然環境に適応するために保持していた機能は、潜在的には所持しているものの、通常生活においては発現されないままであることが多い。そのような機能的潜在性を測定する指標は種々考えられる。そこで、本年度は、ヒトの食行動に関する文献学的検討を行うとともに、ヒトの心理的指標について、唾液アミラーゼをストレスの指標として、その手技の確立を行った。ヒトの食行動を促す選択動機としては、空腹感の有無だけではなく、社会、文化的要因も複雑に関係していることが従来の報告より示唆された。さらに、食事を選択する際のこれらの各条件の変化を鋭敏に反映する手段として、唾液アミラーゼを指標としてストレス測定を行い、唾液アミラーゼは生活上の様々な諸条件に従い変動することが確認された。人類は、狩猟採取の時代においては、主として野菜や果物接種によりエネルギーや栄養素を得ていたが、そのような食料供給は100%自然環境に依存しているため、自然環境の変化によっては、飢餓状態に耐えつつ、狩猟により食用となる動物を確保できた時には、動物性脂質・タンパク質を大量に摂取して、それを体脂肪として蓄積することを繰り返しながら、生存をはかってきた。一方、狩猟採集の時代と異なり、現代は都市化社会という人工環境下にあり、食材も容易に確保できるようになり、その結果、肥満をはじめとする、種々の生活習慣病を招いている。そこで、本年度は、ヒトの食行動の中でも、野菜摂取に注目し、心拍・脳波解析ソフトウェアを用いたヒトの生理機能の評価として、ノートパソコン上での心拍・脳波解析ソフトウェアを用いて野菜ジュース(生ジュース)摂取前後の自律神経活動及び高次脳機能活動を計測し、その生理データを評価した。その結果、自律神経活動のHeart Rate Variabilityのデータから野菜ジュース摂取前後で鋭敏に交感・副交感神経活動の変化を評価し、さらに聴覚Oddball課題から野菜ジュース摂取前後に応じてERPの波形を評価することができた。また、都市化により変化してしまった現代人の食行動に注目し、食教育によって再び自然食材を選択する食行動に変容させることにより、味覚を指標にしてその影響を検討したところ、食行動の変容によって、ヒトの味覚がより鋭敏に変化し、食行動の変容が機能的潜在性に影響をあたえることが示された。人類は、狩猟採取の時代においは、食料供給を100%自然環境に依存していた。故に、自然環境の変化によっては、飢餓状態に耐えつつ、狩猟により食用となる動物を確保できた時にはそれを体脂肪として蓄積することを繰り返しながら、生存をはかってきた。そこで、本年度は、そのような食行動の変容がヒトの生理学的・心理学的側面に与える影響について検討した。

ヒトの食行動の中でも、食事摂取に注目し、朝食において、旧来の飢餓状態を反映していると考えられる絶食、あるいは肥満を生みだす現代食の代表ともいえる高脂肪食摂取、および標準食摂取の3条件を設定し、各々の条件下において、自律神経活動、空腹感、満腹感、食欲、疲労度等の主観的指標、体温、心拍等、生理・心理指標を計測した。絶食群は高脂肪食や標準食に比べ、副交感神経活動を反映すると考えられる心拍変動のHF成分が上昇し、心拍数が低下していた。さらに、体熱産生を反映する心拍変動のVLF成分および総自律神経活動(Total Power)が上昇していた。高脂肪食群および標準食群では、摂取後から摂食欲求が低下し、満腹感が上昇した。絶食は、副交感神経活動が亢進していたが、気分や自覚症状において他の2群と差が見られなかったことから、活動性の低下を伴わず、また、抗うつ作用がある可能性が示唆された。さらに、絶食時の総自律神経活動の亢進および副交感神経活動の亢進から、絶食には循環器疾患リスクを低下させる可能性が示唆された。本年度は、健常人における急性期の野菜錠剤摂取後の自律神経活動と非侵襲血流力学の生理的影響を検討した。栄養所要量が統制された野菜錠剤とコントロール錠剤を用いて、二重盲検法により、野菜・コントロール錠剤摂取前後における自律神経反応への影響について検討した。実験の結果、コントロール錠剤グループは、錠剤摂取後に有意に心拍数(HR)と心拍変動のLF成分(交感神経活動と副交感神経活動を両方とも含む)、交感神経活動の指標としてのsympathovagal balance(LF/HF割合)が上昇した。一方野菜錠剤グループには、このような変化は観察されなかった。さらに両錠剤摂取後のHF成分は、錠剤摂取後徐々に上昇し、その後、基準レベルに戻ってきたことが観察された。そこで、今回得られた結果について、野菜の栄養成分と自律神経活動との間で考えられる可能性を鑑みると、一つは、この研究で使用した野菜成分には、ビタミンE、マグネシウム、カルシウムが含まれており、それらの栄養成分が自律神経系の活動に作用していたという可能性である。二つ目は、この研究で使用した野菜成分には、他の野菜と比べて非常に多くのGABA(γーアミノ酪酸)が含まれており、ヒトでのGABA摂取が自律神経系の間接的な関与によって血圧を低下させるということである。これらの理由より両錠剤摂取後に副交感神経活動の指標であるHF成分の差はないが、野菜錠剤摂取グループにおいて交感神経活動指標であるLF/HF割合が抑制を示していたことより、野菜錠剤摂取に伴って交感神経活動の指標であるsympathovagal balance(LF/HF割合)が抑制され、鎮静効果を示した結果であると考えられた。収縮期血圧、平均血圧、拡張期血圧、一回拍出量、心拍出量、総末梢血管抵抗については、野菜錠剤とプラセボ錠剤の摂取後において有意な交互作用を示さなかった。
トランスジェニックカを用いたハマダラカ-マラリア原虫の寄生適応性の解明

当該研究は、国内で唯一、世界でも五指に入るハマダラカトランスジェニック技術のメリットを最大限に発揮し、1)マラリア非媒介蚊の作製、2)マラリア原虫の蚊唾液腺への侵入メカニズムの解明、3)RNA干渉法を用いた唾液タンパクの機能解析、4)蚊によるワクチネーション、5)環境適応性、を立案・実施し、ハマダラカーマラリア原虫の寄生適応性解明、マラリアコントロール等々包括的な研究を推進する。トランスジェニックハマダラカ作製技術を駆使し、ハマダラカーマラリア原虫の寄生適応性を解明する。マラリア原虫は、ハマダラカに吸血されると受精を始めるが、この受精にはハマダラカ中腸内の環境が適しており、他の蚊ではマラリア原虫は分化・増殖することはできない。18年度はハマダラカ中腸内の環境を変えることにより、マラリア原虫を伝搬しないトランスジェニックハマダラカの作製を行った。トランスジェニックハマダラカに導入した分子は、ナマコの一種であるグミから単離されたレクチンCEL-IIIである。CEL-IIIは強い血液凝集・溶血活性をもつ分子であり、マラリア原虫がハマダラカ中腸内に入ってきたタイミングに合わせてCEL-IIIを中腸内に分泌できればマラリア感染赤血球が凝集・溶血を起こし、受精を完遂できず、ライフサイクルを断ち切ることができると期待される。そこで我々は、吸血誘導性のカルボキシペプチターゼプロモーター下にCEL-III遺伝子を導入したCEL-IIIトランスジェニックハマダラカを作製し、実験を行なった。CEL-IIIの血液凝集・溶血活性には種特異性があり、ヒト、ラット赤血球を溶血するが、マウス赤血球は溶血しない。それ故、P.berghei-ラット感染系を作製し、CEL-IIIトランスジェニックハマダラカに吸血させた。10日後に中腸を解剖して、オオシスト数をカウントし、コントロールハマダラカと比較した結果、オオシスト形成数が有意に低下し、伝搬阻止率が91%に達した。さらにヒト熱帯熱マラリア原虫に対しても増殖阻止効果が確認された。今までに報告されているマラリア非媒介トランスジェニックの効果はネズミマラリアに限定されており、実際のマラリアベクターコントロールには新たなトランスジェニック作製が必要と考えられていた。CEL-IIIトランスジェニックは、すべてのヒトマラリア原虫株・種に有効であると予想され、CEL-IIIトランスジェニックはマラリアベクターコントロールとして大いに期待される。蚊は吸血する際,末梢血管を探り当てるために幾度となくプロービングとよばれる刺入出行動を繰り返す。同時に唾液を分泌し,この唾液中に含まれる血管拡張因子で血管の感知を容易にし,また血液凝固阻害因子で血液が固まることなく吸血できるようにしていると考えられている。実際,ハマダラカ唾液腺のホモジネートにはこれらの物質が含まれていることが示されているが,個々の分子についてはほとんど解明されていない。我々はマラリア媒介蚊であるハマダラカの唾液腺とマラリア原虫との関係を調べる目的で,ハマダラカの唾液腺タンパクの解析を行った。その中でハマダラカのメスの唾液腺に特異的に発現している新規タンパAnopheles Anti-Platelet Aggregation Protein(AAPP)を発見した。AAPPは唾液腺に豊富に発現していることから,大腸菌発現系を用いて組換えAAPPタンパクを調製し,血小板機能,血液凝固に対する作用を検討した。AAPPは血液凝固に対して作用を示さなかったが,コラーゲン刺激血小板凝集を濃度依存的に強度に阻害した。一方,その他の血小板凝集のアゴニストであるADP,エピネフリン,U-46619,A23187刺激に対しては影響をおよぼさなかったことから,コラーゲン刺激に特異的な阻害作用を有していることが明らかとなった。ハマダラカ唾液腺はマラリア原虫のスポロゾイトが集積する重要な器官であり、吸血により唾液とともにスポロゾイトが宿主へ侵入するいわば蚊のステージのマラリア原虫の最終居住地である。スポロゾイトと関わりの深い唾液腺に外来遺伝子を発現する系を開発することは、ハマダラカーマラリア原虫の生物学的適応のメカニズムを解明する重要な技術となると考えられてきたが成功には至っていなかった。我々は、独自にハマダラカ唾液タンパクを同定し、この唾液タンパクの発現をコントロールするプロモーター領域を用いてDsRed遺伝子を連結し、Genetic Manipulated(GM)蚊を2種類(細胞内型、分泌型)作製した。得られたGM成虫メスの唾液腺は、側葉遠位部特異的に非常に強い赤色蛍光が検出された。また細胞内型と分泌型は全く対照的な発現パターンを示し、分泌型は唾液腺DuctにDsRedが蓄積されていた。蚊の唾液腺に外来遺伝子を発現、分泌することに成功した初めての報告であり、唾液腺-マラリア原虫の相互作用の研究およびマラリア原虫を伝播しないハマダラカの作製等々の様々な研究が可能となる。

特に側葉遠位部特異的に外来遺伝子を発現できたことは今後、マラリア原虫を含む病原体の唾液腺侵入機構解明に重要な手段となると期待される。さらに唾液腺に侵入したGFPマラリア原虫を3D共焦点顕微鏡でとらえることに成功した。
明治期の文人ネットワークに見る近世との文化的接続に関する研究―幸田露伴を中心に―

まず合山林太郎氏とともに、森鴎外旧蔵の『宗旨雑記』(現東京大学総合図書館蔵)に裏貼りされた、鴎外が小倉から東京の母に宛てた書翰を整理し、未翻刻の書翰に解題を附して「未翻刻森鴎外書翰紹介」(以下副題省略)として発表した。これにより、鴎外の伝記研究に有用な資料を公にするとともに、同時代の文人との関わりを明らかにできた。次に、第54回「書物・出版と社会変容」研究会で、「根岸党の旅と文学」と題して発表した。これは、文人サークルである根岸党の人々が明治25年11月に妙義山に旅したおりの紀行『草鞋記程』(同年12月)を取上げ、慶応義塾図書館蔵の稿本を手がかりに、その成立過程を考証したものである。この研究により、集団で旅する遊びの空気を描き取った本作の方法の考察を通じて、明治期の文人たちが持つ遊びの精神を明らかにできた。また、「夏目漱石「琴のそら音」の素材」では、これまで明らかでなかった漱石「琴のそら音」(明治38年)の材源について、幸田露伴「天うつ浪」其四十六以降との設定および主題の類似を指摘し、出発期の漱石が同時代の小説作品にも鋭敏に反応していたことを明らかにした。さらに、露伴の史伝「頼朝」(明治41年)を考察対象とした「幸田露伴「頼朝」論」では、執筆に用いられた資料を特定し、作中では雑多な資料が同列に扱われていることを指摘した。そのうえで、資料にない事実の捏造を嫌った露伴が、本作で用いた随筆に近い様式によって、個々の逸話の背景にある頼朝にまつわる広大な言説空間が浮かびあがり、小説形式では不可能な作品世界の広がりが生れたことを考察した。そして、露伴とおなじく明治20年代に出発した作家たちが、明治末期になって一様に、小説以外の形式で歴史を扱おうと試みていることに着目し、そこに逍遙の『小説神髄』など彼らの世代の積残した、文学はいかに歴史を扱うべきかという課題の解決法の模索を見た。
現象学的分析と言語分析との融合による自我の研究

本研究では、世界へと関わる主体としての自我のあり方について考察を行った。ここでは、主に現象学という哲学的な立場から考察を展開しつつ、それに「私」という言葉の用法に関する分析を導入することによって、多角的な観点から自我の存在を明らかにすることを試みた。平成20年度は、自我に関する現象学的分析と言語分析との融合による研究を念頭に置きつつ、それに備えて、主に現象学的観点からの自我の分析を明確化する作業に取り組んだ。その過程で、まず自我と他者との関連に着目し、そこから自我の存在様式を記述することを試みた。フッサール現象学における自我論は、他者論との密接な関連のうちにある。そこで、「他者」や「唯一性」といった諸概念に関する考察を行うことによって、他者論の観点から自我のあり方を際立たせ、次のような見解に到達した。すなわち、自我と他者は「唯一性」を持つ主体として把握されるが、その「唯一性」は恒常的な更新の運動の中にあるものとして了解されることによってはじめて本来的に捉えられると考えられる。研究代表者は、この研究成果を日本現象学会第30回研究大会で口頭発表した。また、その成果に基づいた論文を学術雑誌に投稿した。この論文は、平成21年11月発刊予定の『現象学年報』第25号に掲載されることが決定している(査読付き論文)。さらに研究代表者は、現象学的自我理論の明確化の作業を進めるうちに、自我の存立において自我の「未来地平」への関与が本質的な役割を担っているという事態に着目するに至った。そして、こうした観点からなされた研究成果を論文としてまとめ、学術雑誌に投稿した。この論文は、『実存思想論集』XXIV巻に掲載されることが決定している(査読付き論文)。さらに、ドイツ・ベルギー・フランスに渡航し、フッサール・アルヒーフ等を訪問し、フッサールの遺稿を中心とする現象学関連資料を閲覧・収集するとともに、現地の研究者との研究交流を行い、研究推進のための情報を得た。その結果は、今後の研究の発展のために生かされる予定である。平成21年度は、昨年度に引き続き、現象学的自我論を明確化する作業を推進しつつ、現象学における自我論と分析哲学における自我論との関連に関する研究を進めた。その途上では新たに、<自我が世界へと関わる>という事柄に関する、より詳細な分析が必要であることが明らかとなってきた。そこでこの問題について考察し、その成果を論文として公表した。また、その成果に付随して、特に自我が技術を介して世界へと関わる場面に着目して研究を進め、特別講演を行った。さらに、分析哲学における自我論に関して、ウィトゲンシュタインによる「私」の「主体用法」・「客体用法」の分析、カスタネダによる指示詞「私」の分析の検討を中心とした研究を進め、言語分析による「私」の分析の射程を明らかにする作業に取り組んだ。そして、これらの研究に基づいて自我に関する現象学的分析と言語分析の成果を総合しつつ、自我の存立構造に関する研究を推進した。こうした作業によって、自我の体験の不可疑性や、自我の「匿名性」、さらには「自己触発」といった事象に関する現象学的分析の成果と、「私」に関する言語分析の成果との関連を探究した。その成果の一端は、平成21年度中に執筆され翌年度以降に公刊予定の論文・著書等や学会において公表される予定である。なお、研究期間中にドイツおよびフランスに渡航し、フッサール・アルヒーフ等を訪問してフッサールの遺稿を中心とする関連資料を閲覧・収集することにより、研究推進のための有益な情報を得た。これらの研究は、現象学における自我の分析の成果を明確化するとともに、それを分析哲学の成果と融合することによって自我の存在様式を多角的に把握する試みであり、これまでの本研究の成果とそれに基づいて展開される今後の研究は、現象学・分析哲学双方の成果を総合した自我の基礎理論の構築のため、重要な意義を持つと考えられる。
マイクロデバイスを用いた単一酵素活性検出による病態診断法の開発

本年度は、これまでに確立した、マイクロデバイスにおけるALP活性測定手法を発展させ、生体サンプルを用いた疾患診断を可能とする測定プラットフォームの構築を目指した。具体的には、赤色の波長域(600 nm前後)に蛍光波長をもつマイクロデバイス適合性蛍光母核と、蛍光母核とリン酸部位との間にリンカーとして4-hydroxybenzyl alcoholを持つプローブを新たに合成した。その結果、計7種類からなるマイクロデバイス適合性ALP活性検出蛍光プローブ群の開発に成功した。そのうち適切な組み合わせを選択することで、ヒト血清中サンプル中に存在する小腸型ALPと組織非特異型ALPをその1分子毎の活性パターンに基づき、分離能高く判別することに成功した。さらに本測定手法を糖尿病患者5名、健常者5名分のサンプルに対して適用し、その結果分離検出されたサンプル中のALPIの分子数は、従来の吸光法を用いた測定によって得られたALPIの活性値と高い相関を示した。すなわち、本手法は生体サンプル中のALPアイソザイムを高い精度で分離検出し、定量することが可能であることが示された。また、開発したプローブ群のうち、上記とは異なる組み合わせを用いることで、血清サンプル中のprotein tyrosine phosphatase (PTP)を検出することにも成功している。PTPが血清中に存在するという報告は過去になく、本測定手法の高い分離能、検出感度によって初めて検出が可能となった例であると言える。すなわち本測定プラットフォームの高い分離能、検出感度は、今後新たな疾患バイオマーカーを見出し、それに基づく疾患の早期・高精度な診断を十分に可能とする水準に達していると言える。当初の計画であった、生体サンプル中のアルカリホスファターゼのアイソザイムを分離検出するという目標を達成したのみならず、これまで報告のなかった、血清中のprotein tyrosine phosphataseの検出も達成したため。今後はこれまで確立した、生体サンプル中の酵素活性を1分子単位で分離検出する技術をアルカリホスファターゼ以外の酵素群へと応用し、実際の疾患診断への適用や新規バイオマーカーの発見を目指す。具体的にはアミノペプチダーゼ(AP)をターゲットとし、APによって代謝され蛍光を発するプローブを申請者の開発した蛍光色素を母核として合成し、マイクロデバイス上で可視化できるか否かを検証する。酵素はそのアミノ酸配列によって水溶性・親和性にも様々なバリエーションがあるため、酵素自体がマイクロデバイスに吸着したり、ウェル外に漏出したりすることによって活性が可視化できない可能性もある。その場合、共同研究を予定している野地博行研究室と共同で、現在は適用されていない酵素においても適用可能な素材のマイクロデバイスの開発を進め、まず当面は1種類のAP活性をマイクロデバイス上で可視化することを達成する。
米公文書と被ばく者証言に基づく米核実験の史的研究:1945年-1963年を中心に

本年度は2007年4月に米国とカナダに調査旅行を実施した。ワシントンDC近郊の米国立公文書館や米科学アカデミー文書館で資料調査を行った。また加モントリオールで開催された米医学史学会に出席した。さらにABCC関係者へのインタビューを行った。当研究の成果として,2008年2月には主に米国立公文書館,議会図書館,米陸軍病理学研究所等で収集した史料に基づいて,科研費研究成果公開促進費の助成をうけ『封印されたヒロシマ・ナガサキー米核実験と民間防衛計画』(凱風社)を刊行した。米エネルギー省は1990年代になってやっと米核開発に関する公文書の公開をはじめたため,本刊行物では利用できる最新の史料を使用した。またその中でもなお機密扱いされている文書に対して情報公開請求を行い,その結果公開された史料を,本刊行物では分析し,核時代史の中での意味を検証した。それらの史料の代表的なものとしては米原子力委員会生物医学部の史料で,放射線の人体への影響に関する情報がその機関に集積されていた。これらの史料を分析することによって初めて,米政府が米核開発のためにいかなる人体実験を行っていたのか,その中で広島・長崎で収集された被爆資料がどのような形で米核開発および民間防衛計画の中に組み込まれていったのかを実証的に検証することができた。さらに2008年3月にはアメリカ学会の学会誌『アメリカ研究』に論文「原爆投下1分後-消された残留放射線の影響」を発表した。アメリカ政府は公式声明の中で原爆投下後1分後に発生する残留放射線の影響を否定する公式声明を出し続けてきたが,これらの声明が包括的な科学的調査に基づいたものでないことを,テキサス医療センター図書館で入手した資料によって検証した。本年度は主に、カリフォルニア大学ロサンゼルス校とワシントンDCの米科学アカデミー文書館と米国国立公文書館にてリサーチした。カリフォルニア大学ロサンゼルス校は、マンハッタン計画の際に放射線安全対策の責任者であったスタッフォード・ウォーレン大佐の文書を収蔵している。彼は1947年からは同校の医学部長として、米核実験に引き続き協力し続けた。今回の調査ではウォーレン大佐の文書の全体像を把握することができ、当研究のための関連資料を収集することができた。核実験関連文書は1990年代になってやっとエネルギー省から米国立公文書館に移され公開され始めたのであるが、今回の米国立公文書館での調査では主に、米国原子力委員会生物学医学部の放射性降下物研究や放射線の人体に対する影響の研究に関する資料を収集した。さらに米科学アカデミー文書館ではABCC(原爆障害調査委員会)の文書を調査することができた。収集した資料の分析に際しては、物理学者で『広島・長崎原爆被害の実相』(新日本出版社)の編著者である沢田昭二名古屋大学名誉教授の科学者としての助言を受けることができ、より深く収集資料の内容を理解することができた。またアメリカ核実験被災者であるマーシャル諸島の住民の証言を1970年代から収集して著作を出版している東京国際大学の前田哲男教授や、近年中心となってマーシャル諸島の被ばく者研究を行っている早稲田大学大学院の竹峰誠一郎氏と中京大学非常勤講師の中原聖乃氏の両氏とともに、共著『隠されたヒバクシャ--検証=裁きなきビキニ水爆被災』(凱風社)を出版することができた。本年度は主に、カリフォルニア大学ロサンゼルス校、テキサス医療センター図書館、米核実験文書館、ワシントンDCの米科学アカデミー文書館、米国国立公文書館から資料収集した。またニューヨークのブルックヘーヴン研究所を訪れ、1954年のビキニ水爆被災によって被曝したマーシャル諸島の人々への調査に携わった科学者に、収集した調査資料の所在に関してインタビューを行った。日本国内での調査では、収集した資料と証言を、その他の国による核実験による被災者との証言と比較検討し、被曝の実相をより具体的に明らかにしようとした。収集した資料を物理学者である『広島・長崎原爆被害の実相』(新日本出版社)の編著者である沢田昭二名古屋大学名誉教授から助言を受け、京都大学原子炉研究所の今中哲二氏からはチェルノブイリ原発事故による被曝状況についての助言を受けた。科研費での調査は高橋博子・竹峰誠一郎責任編集『市民講座いまに問うヒバクシャと戦後補償』(凱風者、2006年)に反映されている。広島を訪問したマーシャル諸島のヒバクシャやネヴァダ大学ラスベガス校のネヴァダ核実験場オーラル・ヒストリー・プロジェグトのメアリー・パレフスキーディレクターと今後の調査協力について話し合った。11月に開催された日本平和学会では、広島県被爆者相談所の渡辺力人所長と舟橋喜恵広島大学名誉教授に被爆者団体協議会50周年にあたって、広島・長崎の被爆問題と世界のヒバクシャとのつながりについて話していただいた。また中国新聞の森田裕美記者に、被爆問題の報道に携わってきた立場から討論していただいた。今年度は資料調査のみならず、世界のさまざまなヒバク問題に携わる識者から、大いに助言を受けた。

米エネルギー省は1990年代になってやっと米核開発に関する公文書の公開をはじめたため,本刊行物では利用できる最新の史料を使用した。またその中でもなお機密扱いされている文書に対して情報公開請求を行い,その結果公開された史料を,本刊行物では分析し,核時代史の中での意味を検証した。それらの史料の代表的なものとしては米原子力委員会生物医学部の史料で,放射線の人体への影響に関する情報がその機関に集積されていた。これらの史料を分析することによって初めて,米政府が米核開発のためにいかなる人体実験を行っていたのか,その中で広島・長崎で収集された被爆資料がどのような形で米核開発および民間防衛計画の中に組み込まれていったのかを実証的に検証することができた。さらに2008年3月にはアメリカ学会の学会誌『アメリカ研究』に論文「原爆投下1分後-消された残留放射線の影響」を発表した。アメリカ政府は公式声明の中で原爆投下後1分後に発生する残留放射線の影響を否定する公式声明を出し続けてきたが,これらの声明が包括的な科学的調査に基づいたものでないことを,テキサス医療センター図書館で入手した資料によって検証した。
初等・中等理科における観察の段階性に基づいた学習適時性に関する研究

昨今の理科授業では,観察が行われるとしても,その役割が果たせていない観察が行われることが多いことを指摘する声が少なくない。そこで,本研究では,まず観察という行為そのものに内在する段階性に着目し,観察者個々人の観察過程を多面的総合的に捉える中から,その内実を明らかにしていくことをねらいとした。さらに,観察という行為の成熟が学習者の年齢発達とどのように関わりあっているのかをも明らかにし,学習の適時性を考察することをねらいとした。土壌断面観察,草花観察,水溶液観察の3テーマに関して,小学生から大学生までの校種間から適当なサンプル集団を設定したうえで,事例面接法及び質問紙法により調査を進めた。そのうち,アメリカセンダングサ頭花観察に関する分析結果は次のとおりである。(1)五感による観察とルーペによる観察を観察者が内的に関連づけ,観察の段階性を意識した観察となるのは,小学校高学年以上の場合が多い。(2)今回の観察手法を用いた観察では,小学校6年生と大学生との観察力には大差がなく,6年段階でほぼ完成していると考えられる。(3)五感観察による頭花全体の指摘率は,図スケッチで高く,言葉スケッチではきわめて低い。一方,そう果等の部分の表現には,言葉スケッチが有効に機能している。(4)図スケッチと言葉スケッチを小学校低学年から導入することにより,観察の広がりと深まりをもたらすことができる。その活用法については発達段階を考慮することが大切である。土壌断面観察,水溶液観察については,調査結果の分析中であり,成果がまとまり次第発表する予定である。
骨酸化ストレスによる骨格筋恒常性維持機構の解析

骨細胞機能と骨格筋恒常性の生理的な関連を明らかにするために、骨細胞特異的にレドックス制御分子Sod2を欠損させミトコンドリア機能不全による細胞機能障害を誘導した。骨細胞特異的Sod2欠損マウスは、加齢依存的な骨量減少を示すとともに、骨細胞の骨細管ネットワーク破綻とRANKLやSclerostinなどの液性因子の過剰産生を明らかにした。さらに本欠損マウスは、中年齢以降に骨格筋タンパク質の構成的合成低下により2型骨格筋量が有意に減少し、強制運動能力が著しく低下していた。骨細胞の機能不全が骨格筋タンパク質の恒常性を破綻させ、骨格筋萎縮を引き起こすことが示唆された。Superoxide dismutase 2 (Sod2)酵素はミトコンドリア酸化還元バランス維持に重要な役割を果たす。近年、骨細胞が骨代謝の調節細胞として注目されているが、骨細胞におけるSod2の生理的役割は明らかにされていない。本研究は、骨代謝制御における骨細胞でのSod2の役割を明らかにすることを目的とした。骨細胞特異的Dmp1-CreマウスをSod2 floxマウスと交配し、骨細胞特異的Sod2欠損マウス(Sod2 cKO)を作製した。Sod2 cKO骨由来の骨細胞は有意なミトコンドリア活性酸素量の増加を認めた。またSod2 cKOマウス大腿骨の骨量を測定したところ、加齢依存的に顕著な骨量減少を認めた。組織学的解析では、Sod2 cKO皮質骨で骨細胞が消失したempty lacunaeの割合が有意に増加し、かつ骨細管構造の不整と骨細管数の減少が認められた。またSod2 cKO骨は、骨形成低下と骨吸収亢進という骨リモデリング異常を認めた。骨髄細胞を除去した骨組織での骨関連遺伝子発現を調べたところ、Sod2 cKO骨で骨形成負因子Sclerostinと骨吸収正因子Receptor activator of nuclear factor kappa-B ligand (Rankl)発現がいずれも顕著に増加し、骨量減少を裏付けた。初代骨芽細胞を用いた細胞実験では、長期培養による骨細胞分化時に石灰化結節形成の有意な抑制が認められ、骨形成細胞での機能低下を示した。以上の結果から、Sod2 cKOマウスは、骨細胞でのミトコンドリア酸化還元バランスの破綻による骨細管ネットワーク不全により、骨形成・骨吸収の不均衡に伴う骨量減少を引き起こした。SOD2は骨細胞の骨細管ネットワークを介した骨代謝制御に重要な役割を担う事が判明した。本研究は、骨代謝制御における骨細胞でのSod2の役割を明らかにするとともに、骨格筋の恒常性維持への間接的な寄与を明らかにすることを目的とした。骨細胞特異的Dmp1-CreマウスをSod2 floxマウスと交配し、骨細胞特異的Sod2欠損マウス(Sod2 cKO)の作成に成功し、加齢依存的な骨量減少の表現型を明らかにした。この結果より、SOD2は骨細胞の骨細管ネットワークを介した骨代謝制御に重要な役割を担う事が判明した。骨細胞でのミトコンドリア酸化還元バランスの恒常性維持は、骨細管ネットワークを保ち、適切な骨形成と骨吸収による骨リモデリングに必要不可欠であることが明らかとなった。また、本マウスの骨格筋量を調べたところ、中年齢以降に有意な2型骨格筋量の減少が認められた。また、トレッドミルによる強制運動を行ったところ、有意な強制走行時間の短縮が明らかとなった。また、本マウスの骨格筋幹細胞であるサテライト細胞の細胞数、増殖能、筋管細胞への分化能を調べたところ、対照マウスと欠損マウスで有意な差が認められなかった。この結果は、骨細胞の機能不全が間接的に、かつサタライト細胞非依存的に骨格筋量の維持機構を破綻させた可能性を示唆した。骨細胞特異的Sod2欠損マウス(Sod2 cKO)の作成に成功し、加齢依存的な骨量減少の表現型を明らかにした。また、本マウスは骨量減少を示した後に、骨格筋量の有意な減少が認められることが明らかとなった。またこの骨格筋量の萎縮には、骨格筋幹細胞であるサテライト細胞の寄与は少ないことも明らかとなった。これらの結果より、SOD2は骨細胞の骨細管ネットワークを介した骨代謝制御に重要な役割を担うとともに、間接的な骨格筋量の維持にも重要な役割を担うことが明らかとなった。