hpprc/llmjp-kaken huggingface dataset:
気候変動による沿岸細粒土砂動態の温暖化レジームシフト －予測と検出手法開発－

土砂動態モデルの構築については,ベースとなるFVCOM-SWANを仙台湾から房総海域に適用し,モデルの基本性能の把握および検証を試みた.開境界の空間解像度は既往の外洋モデル(JCOPE等)と合わせた1/12°(およそ10km)とし,利根川河口や仙台湾を含む同海域沿岸域をおよそ100mの解像度とする非構造系格子で表現し,沿岸物理モデルの高精度化を図った.底質環境変化検出手法のうち高度底質情報抽出については,鹿島灘と外房沖で採取した海底表層堆積物の分析を進めた.細菌群衆解析からは堆積物中のアンモニア酸化細菌組成は鹿島灘30mと外房10mが大きく異なっており,クロロフィル含有量,中央粒径値,強熱減量,水温が有意な環境因子として抽出された.鹿島灘北部に多く出現した2配列は仙台湾のものと共通であり,北方系の種類と考えられた.一方,外房南部は群集の多様性が高く特徴的な配列が多く検出された.堆積物中の易分解性タンパク質含有量は海域間・水深間で違いがみられ,その分布パターンは有機物含有量・クロロフィル含有量とは異なることがわかった.海底音響センシングについては,有明海の堆積物を用いて周波数500kHzにおける音波の透過特性を調査し,撹拌すると浮遊しやすい75μm以下の堆積物に水を添加して音速と減衰率の変化を調査したところいずれも音速に対して相関関係を確認できた.現気候下における日本沿岸の懸濁質・細粒土砂動態の実態把握については,初年度は水色指標(LCI)を用いた沿岸水の評価であったが,それを海水中の粒子状物質の情報を反映した固有の光学特性(後方散乱係数,吸収係数)に発展させることで,より直接的に懸濁物動態の把握が可能となった.さらに後方散乱係数と吸収係数の関係から海中物質の性質の違いまで推定することができた.シームレスな細粒土砂動態モデルの構築は,ベースとしているFVCOM-SWANを対象海域に適用した時のモデルの基本性能の把握した上で,外海域から浅海域・河口域をシームレスに繋ぐ計算格子系を対象海域の特徴を反映して作成することで沿岸物理モデルの高精度化を図ることができた.高度底質情報抽出は,初年度に手法が確立された細菌群集解析,易分解性タンパク質分析を鹿島灘・外房沖で採取した海底表層堆積物について進め,観測地点ごとの細菌群集組成,易分解性タンパク質含有量の特徴を明らかにした上で,クロロフィルa量など環境因子との関係解析まで検討が進んだ.また,海底音響センシングは,初年度,人工粒子を対象に行った検討を有明海の現地泥に発展させ,浮遊した75μm以下の堆積物については音速との間に相関関係を確認できた.人工衛星に搭載されたMODIS(中解像度撮像分光放射計)のデータに基づき,LCI(線形結合指標)を海域の水色の指標として,20062016年までの約10年間分の人工衛星のMODISデータの平均像を求めることで,日本沿岸の水色の空間分布とその季節変化を検討した.その結果,LCIは北海道周辺海域と房総九十九里沖で低い傾向があった.LCIの年間変動に対するクラスター解析結果からは,日本の太平洋岸では,九州東海関東南部,常磐房総,日高・三沢沖の3つのグループ内に年間変動の類似性があることを明らかにした.気象擾乱に対する沿岸細粒土砂動態応答把握のためにメソスケールの気象場の変化から,沿岸・浅海域の物理場までをシームレスに表現可能な沿岸細粒土砂動態モデルの構築を試みた.従来の構造系格子モデルによる沿岸物理モデル結果から,極沿岸域における河川水の挙動や,黒潮前線に伴う擾乱の再現性について課題点を抽出し,さらに詳細な海岸線や海底地形を表現可能な非構造系格子モデルを用いることで沿岸物理モデルの高精度化を図った.高度底質情報抽出は,鹿島灘と外房沖で海底表層の堆積物を採取し,粒度組成や有機物,クロロフィル含有量等の底質分析と細菌叢の分析を行った.
循環不全患者に対する酸素化perfluorocarbon腹腔内還流の効果と還流装置の開発

1)酸素化PFC腹腔内還流の腸管保護作用酸素化PFCの腹腔内還流をラットの上腸間膜動脈の遮断、遮断解除に伴う腸管虚血再還流障害モデルを用いてその有効性を検討した。その結果、酸素化PFCの腹腔内還流はラットの生存率を向上させ、エンドトキシや細菌の移行bacterial translocationを抑制した。そのメカニズムとして酸素化PFCの腹腔内還流により虚血下の腸管内アシドーシスの進行を抑制し、腸間組織への酸素の移行により組織の酸素代謝が維持されたことによるものと考えられた。2)出血性ショック時に対する酸素化PFC腹腔内還流の効果ラットを用い、脱血にて5分で血圧を3035mmHgまで低下させ、以後120分間同血圧を維持した、その後脱血した血液を20分かけて返血し観察した.酸素化PFC腹腔内灌流は、出血性ショック後の生存率を改善した.また出血性ショック中および蘇生後の循環・代謝状態を改善した。蘇生後の腸管血流の増加を促進した,腸管粘膜障害は軽減され、ショック・蘇生に伴う高IL-6、TNF-α血症は抑制された。以上から、酸素化PFC腹腔内潅流は出血性ショックにおける臓器保護効果があり、将来的に有効な治療手段となりうるものと考えられた.1)酸素化PFC腹腔内還流の腸管保護作用酸素化PFCの腹腔内還流をラットの上腸間膜動脈の遮断、遮断解除に伴う腸管虚血再還流障害モデルを用いてその有効性を検討した。以上から、酸素化PFC腹腔内潅流は出血性ショックにおける臓器保護効果があり、将来的に有効な治療手段となりうるものと考えられた.我々は酸素化perfluorocarbonの腹腔内還流が虚血腸管の粘膜防御に有効であることを証明したが、この方法で様々な侵襲下での腸管由来の遠隔臓器不全(gutinduced remote organ failure)あるいは多臓器不全を予防できるかを検討し、将来の臨床応用可能性についての検討、実際のヒトへの応用を目的とした装置の開発を目的とする研究である。ラットの上腸間膜動脈45分間遮断-遮断解除モデルを用いて、perfluorocarbonの腹腔内還流が腸管由来の遠隔臓器障害(gutinduced remote organ failure)を防止できるか否かを検討した。この方法により、虚血腸管の組織学的構築像が保たれ、遮断を解除し再還流後の腸粘膜血流量の回復も早いことが確認された。また肺障害に注目し、肺の組織学的検討、wet weight/dry weight比の測定を行ったところ、単純遮断群では腸再還流後に組織学的に著明な肺水腫と間質への炎症細胞の集積が認められ、wet weight/dryweight比が有意に増加したのに対し、酸素化perfluorocarbon腹腔内還流群では肺組織障害の軽減、wet weight/dry weight比の低下が認められ、肺障害が抑制できたことが判明した。更に生存率も有意に向上した。現在、この方法が有効となる病態の適応を広げるべく、ラットの出血性ショックモデルを作製し、重篤な出血性ショック後の多臓器不全に対して、本方法が有効であるか否かの検討を開始したところである。我々は酸素化perfluorocarbon(PFC)の腹腔内還流が虚血腸管の粘膜防御に有効であることをラット腸管の虚血-再還流モデルを用いて証明した。この効果に着目し、臨床の現場でしばしば遭遇する、出血性ショック(HS)時の酸素化PFCの腹腔内還流が、ショックから蘇生後の多臓器不全の発症を抑制し、生存率の向上に寄与するか否かを実験的に検討した。ラット大腿動脈にカニュレーションし、観血的血圧モニター下に脱血を行ない、5分間かけて血圧を3035mmHgまで低下させ、以後脱血と返血により120分間ショック状態の後、20分かけて返血により蘇生させ観察した。48時間後の生存率は治療群(PFC群)で60%(n=10)、対照群25%(n=8)で、酸素化PFCの腹腔内還流により、HSの生存率が上昇した。蘇生終了時のBase Excess(mmol/l)はPFC群-4.75±0.55、対照群-7.15±1.26(p<0.05)であった。

乳酸値(mmol/l)は、ショック終了時PFC群6.25±1.25、対照群9.30±2.81、蘇生終了時PFC群2.36±0.46、対照群3.91±1.11でありPFC群は対照群より有意に低値であった(p<0.05)。HSでは循環不全による組織の低酸素状態が生体に様々な悪影響をおよぼすが、なかでも腹部臓器の虚血・再灌流はその病態において重要な役割を果たしていると考えられる。今回酸素化PFCの腹膜灌流によりHS時に血液ガスや乳酸値の悪化を抑制し、蘇生後の生存率が向上した。以上の結果から、本法は外傷や、多量の出血を伴う手術時の臓器保護に応用可能と考えられ、更なる応用方法について現在実験を進めている。我々は酸素化perfluorocarbon(PFC)の腹腔内還流が虚血腸管の粘膜防御に有効であることをラット腸管の虚血-再還流モデルを用いて証明した。この効果に着目し、臨床の現場でしばしば遭遇する、出血性ショック(HS)時の酸素化PFCの腹腔内還流が、ショックから蘇生後の多臓器不全の発症を抑制し、生存率の向上に寄与するか否かを実験的に検討した。ラットの大腿動脈からの脱血による出血性モデルにおいて、出血性ショック(30-40mmHg)時に血液ガスや乳酸値の悪化を抑制し、蘇生後の生存率が向上した。このことは本法が将来的には臨床でも有効な手技として応用しうることを示している。更に我々は、独自に開発した耐圧chamberを用いて、5気圧下でPFCを酸素化し、より大量の酸素をPFCに溶存させることに成功した。高圧化酸素溶存PFCを用いて、従来の1気圧下酸素溶存PFCとを比較し、その優位性について検討した。ラット上腸間膜動脈を遮断し、その間、1気圧あるいは5気圧下酸素溶存PFCを腹腔内に投与し、その効果について比較検討した。5気圧下酸素溶存PFCを腹腔内に投与した群では1気圧のそれと比較して、腸管粘膜の保護作用がより強いことが組織学的に明らかとなった。また腸管の透過性をeverted sac model(翻転嚢モデル)を用いて検討したところ、同様に5気圧下酸素溶存PFCは有意に腸管の透過性亢進を抑制した。組織中のATP含量を測定すると、5気圧下酸素溶存PFC群で有意にATP値は高く、腸管の保護効果のメカニズムとして、PFCからより大量の酸素が供給された結果、血流遮断時の組織酸素代謝が維持されたことによると考えられた。以上の結果から、本法は外傷や、多量の出血を伴う手術時の臓器保護に応用可能と考えられ、更なる応用方法や投与手段の研究を続けることにより、臨床応用が可能と考えられた。
ガスメッセンジャー硫化水素のシクロホスファミド誘起膀胱炎および膀胱痛への関与

本研究により、シクロホスファミド誘起膀胱炎モデルでは、TRPチャネルを介した初期の炎症が引き金となり、硫化水素合成酵素が発現誘導されることで膀胱内で硫化水素の産生が増大し、これがT型Ca^<2+>チャネルを介して膀胱痛を誘起する一方、炎症症状を悪化させている可能性が示唆された。本知見は、膀胱炎や膀胱痛の治療薬開発において硫化水素合成酵素やT型Ca^<2+>チャネルが新たな標的分子となりうることを強く示唆する。内因性ガスメッセンジャーである硫化水素の膀胱炎および膀胱痛への関与を明らかにするため、平成20年度は、シクロホスファミド誘起膀胱炎モデルの作製と炎症・痛みの評価系の確立と本モデルを用いた基礎的研究を行った。1)シクロホスファミド誘起膀胱炎モデルの作製と炎症・痛みの評価系の確立:本膀胱炎モデルマウスにおいて疼痛関連行動および関連痛覚過敏の評価系を確立し、炎症関連症状として、浮腫、血管透過性亢進、病理切片上の形態学的変化をとらえることに成功した。2)シクロホスファミド誘起膀胱炎モデルにおける疼痛関連行動、機械的関連痛覚過敏ならびに炎症症状に及ぼす薬物効果の検討:本モデルにおいて、硫化水素合成酵素の1つであるシスタチオニン-γ-リアーゼ(CSE)の阻害薬であるDL-propargylglycine (PPG)およびT型Ca^<2+>チャネル阻害薬であるmibefradilが、疼痛関連行動や関連痛覚過敏を抑制することを証明した。さらに、PPGは、炎症関連症状にも部分的に抑制効果を示すことを明らかにした。3)シクロホスファミド誘起膀胱炎モデルのび膀胱組織中CSEタンパク発現量などの測定:本膀胱炎モデルマウスの膀胱組織においてCSEタンパクの発現誘導が起きていることを見出した。以上の結果より、本モデルにおいて、CSEタンパクの発現誘導により硫化水素の産生が増大し、これがT型Ca^<2+>チャネルを介して膀胱痛の発現に関与すること、また、硫化水素は本モデルの一部の炎症症状にも関与することを示唆する知見を得ることできた。内因性ガスメッセンジャーである硫化水素の膀胱炎および膀胱痛への関与を明らかにするため、昨年に引き続き平成21年度は、シクロホスファミド誘起膀胱炎モデルにおける炎症症状および痛みに対する各種阻害薬の効果を検討し、発現メカニズムの解析を行った。1)シクロホスファミド誘起膀胱炎における一次知覚神経の関与の検討:本モデルにおいて、カプサイシンの大量投与により一次知覚神経C線維を除神経することで膀胱痛が抑制され、炎症症状も部分的に抑制されたことより本モデルの病態に神経因性炎症のメカニズムが関与していることを明らかにした。2)シクロホスファミド誘起膀胱炎における炎症症状へのT型Ca^<2+>チャネルの関与の検討:昨年度、硫化水素の標的分子として知られるT型Ca^<2+>チャネルの阻害薬であるmibefradilが膀胱炎発症後の処置により膀胱痛を抑制するとの知見を得ているが、本年度は、膀胱炎発症前に処置を行うことで炎症症状を抑制し、さらに前処置に加えて後処置も行うことにより炎症症状および膀胱痛をも抑制することを見出した。昨年度、本モデルマウスの膀胱組織中で硫化水素合成酵素が発現誘導されることを確認していることから、一次知覚神経を介した初期の炎症が引き金となり、硫化水素合成酵素が発現誘導されることで膀胱組織内において硫化水素の産生が増大し、これがT型Ca^<2+>チャネルを介して膀胱痛を誘起する一方、炎症症状を悪化させている可能性が示唆され、本モデルの病態の発現メカニズムを解明するための重要な知見を得ることができた。
短時間の単色光補光による有用形質の発現誘導と新形質植物の経済生産技術の開発

本研究は、透光性太陽電池によって得られた電力で単色光蛍光灯やLEDを点灯し、その特定波長の光を花卉に照射することによって、経済的な特性に有用な変化を誘導しようとするものである。これまでの研究で、スプレーギクのつぼみへの紫外線照射が花色の変化を誘導することや、ビオラへの青色光の照射が着花数の増大をもたらすことが明らかになった。そこで本年度は、まず、スプレーギクについて、花色の変化を誘導するのに適した紫外線の照射時期を検討したところ、開花の10日前、すなわち出荷の数日前に紫外線を照射すると顕著に花色が変化することが明らかになった。したがって、通常の出荷時期よりも少し早く採花して、低音貯蔵中に紫外線を照射すれば極めて低コストで花色を改善することか可能と考えられる。ただし、一部の花に紫外線によると見られる障害が認められたため、紫外線照射強度や用いる紫外線の波長に関してさらに条件を検討する必要がある。また着花数については、ビオラを含む数種の花卉苗に青色光または赤色光を照射し、これらの処理が着花数に及ぼす効果を検討した。その結果、単色光照射によって着花数は顕著に増加したが、照射光の波長に対する反応特性は、種によって、また一部では品種によっても異なっていた。このように、反応に一意性が認められないため、現状では処理の効果を予測するのは困難である。単色光を用いて着花数を制御するためには、さらに調査を進め、被照射植物側の条件を含めて着花数を変化させる必要条件を明らかにする必要がある。研究事業初年度である本年度は、共同研究を進めるための基盤作りの期間と位置付け、園芸分野とエネルギー分野に分かれて各々の研究課題に取り組んだ。まず、園芸分野では、太陽光発電装置をもたない既存のバイオトロン内で、単色光の照射がビオラおよびスプレーギクの花色または形態形成に及ぼす効果を調査した。まず、自然光下および50%遮光条件下で栽培されているビオラに赤色光または青色光の補光を行ったところ、花弁が青色でブロッチ(目)部分が白色のビオラ系統では、青色光の補光によりブロッチが白色から淡青色へ変化する傾向が認められた。また青色光や赤色光の補光はビオラの葉を長くし、アントシアニンの蓄積を促した。さらに開花直前のスプレーギクに短時間(30分)の紫外線照射を行ったところ、紫色花系統では花色が濃くなる傾向が認められた。これらの作用は品種によって異なっていたため、補光との関連を明確にするには至らなかったが、補光によって園芸植物に様々な変化が生じ得ることが明らかになった。一方、エネルギー分野では、実験装置の製作と稼働条件の検討を行った。近畿大学生物理工学部内(和歌山県紀の川市)に透光性太陽電池(太陽工業(株)・KN38)を屋根に設置したおよそ6m^2のガラスハウスを製作し、月ごとに発電量を計測(一部推定)したところ、日射量の多い夏期で690kwh/日、日射量の少ない冬季で310kwh/日の発電量を得ることができた。これらの値は、冬季でも40Wの蛍光灯4本を2時間点灯することができる値であり、夏期には換気ファンを運転する余裕がある。また、補光装置からの廃熱の低減とさらなる低コスト化を目指して、LEDを用いた補光装置の設計を行った。試作した装置は、点灯-消灯の時間設定のほか、ミリ秒単位のパルス発光を制御でき、細かく制御された光条件が植物に与える効果を検証する際に役立つ機能を有している。本年度は、研究初年度に構築した共同研究基盤と基礎的研究成果に基づいて、園芸植物への単色光照射の農業的影響を詳細に調査するとともに、透光性太陽電池によって得られるエネルギーをLEDによる発光に置き換えるシステムの開発に取り組んだ。本年度新たに購入した照度・色測定システム(オーシャンフォトニクス(株))は、光ファイバー内の信号を解析する目的で開発されたものを本研究に用いやすいように改良したものであるが、照射光の波長分布の解析や、微細領域(数mm^2)の花色評価に優れた能力を発揮した。このシステムを用いて、スプレーギクでは、つぼみへの紫外線照射によって花色変化(紫色が濃くなる)を誘導できることが明らかになった。さらに開花後の花への照射では花色変化を誘導できないこと、および、UV-Aよりも短い波長の紫外線が効果的であることが明らかになった。これらの成果を基に、スプレーギクの生産システムの中にこの技術を導入することを検討している。また昨年見出された、ビオラのプロッチ(目)部分が青色光によって白色から淡青色に変化する傾向は、本年度の実験によって統計的に有意な差として再び認めることができたが、同一品種内でも反応の有無が異なる場合があり、この反応には未知の要因が深く関与している可能性が示唆された。一方、エネルギー分野では、昨年度に製作した透光性太陽電池(太陽工業(株)・KN38)を屋根に設置したおよそ6m^2のガラスハウスを連続的に稼働させ、月ごとに発電量などの計測を続けている。また、補光用のLED点灯制御回路を試作し、その性能評価を行った。

そこで本年度は、まず、スプレーギクについて、花色の変化を誘導するのに適した紫外線の照射時期を検討したところ、開花の10日前、すなわち出荷の数日前に紫外線を照射すると顕著に花色が変化することが明らかになった。したがって、通常の出荷時期よりも少し早く採花して、低音貯蔵中に紫外線を照射すれば極めて低コストで花色を改善することか可能と考えられる。ただし、一部の花に紫外線によると見られる障害が認められたため、紫外線照射強度や用いる紫外線の波長に関してさらに条件を検討する必要がある。また着花数については、ビオラを含む数種の花卉苗に青色光または赤色光を照射し、これらの処理が着花数に及ぼす効果を検討した。その結果、単色光照射によって着花数は顕著に増加したが、照射光の波長に対する反応特性は、種によって、また一部では品種によっても異なっていた。このように、反応に一意性が認められないため、現状では処理の効果を予測するのは困難である。単色光を用いて着花数を制御するためには、さらに調査を進め、被照射植物側の条件を含めて着花数を変化させる必要条件を明らかにする必要がある。
北海道の小学生における多機能運動能力の発達および季節変動について

本研究は、北海道の小学生における多機能運動能力(SAQ能力とBSSC運動遂行能力)の発達および季節変動を検討することを目的とした。N Challengeの測定結果から、総合タイムは低学年・中学年・高学年のいずれの群においても、降雪期となる2月に有意な遅延が認められ、中学年群のスラローム走タイムにおいても2月に有意な遅延が認められた。BSSC運動の遂行能力について見てみると、いずれの群においても接地時間が2月に有意に遅延するとともに、RJ指数も有意に減少した。これらのことから、北海道の小学生における多機能運動能力は、降雪期に低下することが示唆された。本研究(20152016年度)の課題は、第一に小学生の多機能運動能力(走能力・巧緻性・敏捷性を含む)測定システムを開発し、その有用性を検証することである。第二に北海道に在住する小学生を対象に、横断的研究から小学校期の体力の発達様相を捉えるとともに、縦断的研究から体力の年間推移を検討し、特に冬季における体力の維持に着目して、北海道の子ども達の体力向上に貢献する基礎的データを収集することである。2015年度は、岩見沢市内の小学校の協力を得て、1年生から6年生の男女児童を対象に、多機能運動能力測定システム(N Challenge)およびリバウンドジャンプによるBSSC運動の遂行能力を測定し、各学年の新体力テストの測定結果との関連性を検討した。本研究の対象は、岩見沢市立岩見沢小学校の男女児童314名(1年生:59名・2年生:55名・3年生:52名・4年生:48名・5年生:60名・6年生:40名)であった。N Challengeの測定では、低学年の児童でも、設定されたコースを無理なく完走できたとともに、測定値の再現性・信頼性が高かったことから、至適なコースセッティングであったと考えられる。したがって、今回の設定によるコースセッティングを採用し、今後の測定を実施するものとした。N ChallengeおよびBSSC運動遂行能力と新体力テスト8種目(握力・上体起こし・長座体前屈・反復横跳び・20mシャトルラン・50m走・立ち幅跳び・ボール投げ)との単相関分析から、いずれの学年においても、N Challengeにおける各パラメーターの方がBSSC運動遂行能力の各パラメーターよりも新体力テストとの関連性が高かった。このことは、N Challengeが新体力テストにおけるパフォーマンスを推定できる指標となるものと考えられ、その有用性が高いことが示唆された。追加採択であったため、多少準備不足であったものの、岩見沢市内で2015年度から2017年度まで協力してもらうことのできる小学校を確保でき、安定した研究協力体制が得られた。また、岩見沢市教育委員会の全面的な理解の下、今年度実施の新体力テストのデータ提供も得られた。測定の実施に当たり、小学校側と綿密に日程を調整し、予定していた全児童の測定が実施できた。本研究(平成28年度)の課題は、北海道に在住する小学生を対象に、縦断的研究から体力の年間推移を検討し、特に冬季における体力の維持に着目して、北海道の子ども達の体力向上に貢献する基礎的データを収集することである。2016年度は、岩見沢市内の小学校の協力を得て、降雪期前後における多機能運動能力測定システムによるSAQ能力および極めて短時間の伸張ー短縮サイクル(Ballistic Stretch-Shortening Cycle : BSSC)運動の遂行能力を測定し、これらの能力の季節変動を検討した。本研究の対象は、岩見沢市立岩見沢小学校の男女児童332名(1年生:64名・2年生:58名・3年生:56名・4年生:49名・5年生:47名・6年生:58名)であった。測定は、降雪期前の6月下旬および降雪期となる3月中旬に実施した。昨年度、再現性・信頼性が高いことが確認された多機能運動システム・N Challengeを用いたSAQ能力とリバウンドジャンプによるBSSC運動の遂行能力を測定した。N Challengeの測定結果から、降雪期となる3月におけるターンのタイムが降雪期前の7月と比較して、有意に遅いタイムを示したものの、直線走・ハードル走のタイムは、3月の方が7月よりも有意に速く、総合タイムも降雪期前よりも短縮する傾向が認められた。このことは、SAQ能力については、冬季の影響を大きく受けないことを示していると思われる。BSSC運動の遂行能力について見てみると、いずれの学年においても接地時間が、降雪期となる3月に遅延する傾向が認められ、冬季において、動作時間を短縮する能力が減少するものと考えられる。また、2年生以上の学年では、滞空時間は7月と比較して3月の方が有意に高く、高い跳躍高の獲得能力は形態発育に伴って増大するものと考えられる。岩見沢市内で2015年度から2017年度まで協力してもらうことのできる小学校が確保でき、安定した研究協力が得られた。また、測定の実施に当たり、小学校側と綿密に日程を調整し、予定していた全児童の測定が、降雪期前と降雪期の両時期に実施できた。本研究(平成29年度)の課題は、北海道に在住する小学生を対象に、縦断的研究から体力の年間推移を検討し、特に発育との関連性に着目して、北海道の子ども達の体力向上に貢献する基礎的データを収集することである。平成29年度は、岩見沢市内の小学校の協力を得て、降雪期前後におけるSAQ能力およびBSSC運動の遂行能力を測定し、これらの能力と発育との関係性について検討した。

本研究の対象は、岩見沢市立岩見沢小学校の男女児童321名(1年生:48名,2年生:59名,3年生:58名,4年生:62名,5年生:47名,6年生:47名)で、1・2年生を低学年群、3・4年生を中学年群、5・6年生を高学年群に分類した。測定は、6月下旬および2月中旬に実施した。多機能運動システム・N Challengeを用いたSAQ能力とリバウンドジャンプによるBSSC運動の遂行能力を測定した。N Challengeの測定結果から、総合タイムはいずれの群においても、降雪期となる2月に有意な遅延が認められ、中学年群のスラローム走タイムにおいても2月に有意な遅延が認められた。また、形態おおよび各タイムの変化量との相関関係を検討したところ、中学年群において、体重の増加量が大きい児童ほど総合タイムが有意に遅くなることが認められ、巧緻性を必要とする動作に対し体重の増加がマイナスの影響を及ぼしているものと考えられる。BSSC運動の遂行能力について見てみると、いずれの群においても接地時間が2月に有意に遅延するとともに、RJ指数も有意に減少した。このことは、動作時間の短縮能力とBSSC運動遂行能力が冬季間に低下することを示していると考えられる。発育との関連性は認められず、機能的な要因が冬季間におけるBSSC運動遂行能力の低下に影響を及ぼしているものと思われる。本研究は、北海道の小学生における多機能運動能力(SAQ能力とBSSC運動遂行能力)の発達および季節変動を検討することを目的とした。N Challengeの測定結果から、総合タイムは低学年・中学年・高学年のいずれの群においても、降雪期となる2月に有意な遅延が認められ、中学年群のスラローム走タイムにおいても2月に有意な遅延が認められた。これらのことから、北海道の小学生における多機能運動能力は、降雪期に低下することが示唆された。【20162017年度】岩見沢市内の協力校の16年生の男女児童を対象に、N ChallengeおよびBSSC運動遂行能力を測定する。当初計画では、冬期間をはさみ計4回(6月・9月・12月・翌年2月)を予定していたが、協力校の学校行事予定を優先するため、7月と翌年2月の2回の測定実施となった。冬期間をはさんでの季節変動の影響については検討できるものと考える。これらの測定から、児童の多機能運動能力およびBSSC運動遂行能力の発達様相・発達の個人差・男女差を検討するとともに、これらの能力に及ぼす冬季の影響を検討する。【平成29年度】岩見沢市内の協力校の16年生の男女児童を対象に、N ChallengeおよびBSSC運動遂行能力を測定する。平成28年度と同様に、7月と翌年3月の2回の測定を実施する。冬期間をはさんでの季節変動の影響について、パターン化を実施し、児童の多機能運動能力およびBSSC運動遂行能力の発達様相・発達の個人差について詳細な検討を行う。体力科学、発育発達・物品費については、N Challennge用に購入予定の物品が当初予定予定を下回ったため。・人件費・謝金については、測定が予定より早く終了し、測定補助学生の拘束時間が予定していた時間を下回ったため。
スポーツ活動に伴う疲労骨折の発生要因と予防に関する研究

平成8年1月から平成9年6月までの1年半の間に全国の研究協力病院に訪れたスポーツに伴う疲労骨折の症例を収集した.統一症例票を用いて経過を観察し、発生要因を個体の要因、方法の要因、環境の要因、指導・管理の要因に分けて分析すると共に、主要症例について社会心理的な側面から面接により発生の背景を探り、早期復帰への対応を検討した.症例は、男性119例、女性115例の計234例、252骨折であり、年齢は、男性648歳(平均16.4±6.1歳)、女性932歳(平均17.2±4.1歳)で、高校生・中学生の割合が大きかった.部位別では、下肢が全体の82.1%を占め、体幹9.4%、上肢8.5%の順であった.動作別では、走る50.0%、跳ぶ・投げる7.3%の順であり、「走り込み」の運動による下肢の疲労骨折が目立った.発生要因としては、方法の要因が主要なものであり、特に「過度の量」の他に、「全面生の軽視」78.3%、「誤った運動形式」58.3%、「個別性の軽視」26.7%、「漸進性の軽視」41.7%と、質の誤りが多いことが明らかになった.また、発症から初診までの期間が短い程、スポーツに復帰する期間が短い傾向が見られたが、一方、受信が早くても、スポーツ復帰に20歳以上も要した例も見られた.社会心理学的な側面では、「人に後れをとりたくない」、激しい向上心、スポーツ特待生の立場等の要素があることが示された.選手・指導者に対して、疲労骨折が起こる経緯や保存的治療の重要性を認識させ、選手本人の負っている社会的・心理的ストレスを理解して治療を行うことが重要であると思われた.1.症例票の作成スポーツ活動に伴う疲労骨折の症例を全国から収集し、整理・分析するため、まず、統一症例票の構成・内容について検討した。その結果、発生状況、個人特性、骨シンチ・MRIを含む診断、治療、スポーツ現場への復帰過程を合理的に把握でき、なおかつ発生要因を(1)個人の要因、(2)方法の要因、(3)環境の要因、(4)指導・管理の要因とに分類して検討できる構成・内容を決定し、症例票を作成した。2.症例の収集・整理症例票を各分担研究者に配布して、北海道地区、東北地区、関東地区、中部地区、中国・四国地区、九州地区の症例を、前向きの研究手法で収集した。現時点で126症例となり、これについては第一回の分析を実施しつつ、あわせて平成9(1997)年6月末日まで同様な形で症例を収集することとした。3.個別研究の推進本研究の目標に即して、女性の特性、中高年者の特性、子どもの特性、競技・運動種目特性、発生メカニズムの基礎等、個別の研究課題を設定し、各分担研究者が、先行研究のレビューを行うと共に、症例分析からその課題について論考することを継続している。4.疲労骨折の病態の棟討従来、疲労骨折は、スポーツ活動に伴う骨組織の過労性病的変化ととらえられていた。しかし、スポーツに対するからだの適応と破綻の間のゆらぎという観点、および骨格全体を見つめる視点からすれば、疲労骨折は、ある局所における皮膚、皮下組織、筋・腱・靭帯を含めた骨格全体への過労性病的変化あるいは破綻とみることもできる。そうした病態概念についても検討中である。平成8年1月から平成9年6月までの1年半の間に全国の研究協力病院に訪れたスポーツに伴う疲労骨折の症例を収集した.統一症例票を用いて経過を観察し、発生要因を個体の要因、方法の要因、環境の要因、指導・管理の要因に分けて分析すると共に、主要症例について社会心理的な側面から面接により発生の背景を探り、早期復帰への対応を検討した.症例は、男性119例、女性115例の計234例、252骨折であり、年齢は、男性648歳(平均16.4±6.1歳)、女性932歳(平均17.2±4.1歳)で、高校生・中学生の割合が大きかった.部位別では、下肢が全体の82.1%を占め、体幹9.4%、上肢8.5%の順であった.動作別では、走る50.0%、跳ぶ・投げる7.3%の順であり、「走り込み」の運動による下肢の疲労骨折が目立った.発生要因としては、方法の要因が主要なものであり、特に「過度の量」の他に、「全面生の軽視」78.3%、「誤った運動形式」58.3%、「個別性の軽視」26.7%、「漸進性の軽視」41.7%と、質の誤りが多いことが明らかになった.また、発症から初診までの期間が短い程、スポーツに復帰する期間が短い傾向が見られたが、一方、受信が早くても、スポーツ復帰に20歳以上も要した例も見られた.社会心理学的な側面では、「人に後れをとりたくない」、激しい向上心、スポーツ特待生の立場等の要素があることが示された.選手・指導者に対して、疲労骨折が起こる経緯や保存的治療の重要性を認識させ、選手本人の負っている社会的・心理的ストレスを理解して治療を行うことが重要であると思われた.
生理活性環状ペプチドの合成と機能

我々はすでにジフェニルリン酸アジド(DPPA)及びジエチルリン酸シアニド(DEPC)が,有用なペプチド結合形成反応剤であることを立証して来たが,これら両反応剤を用いた生理活性環状ペプチドの合成を行った.1.ドラスタチン3の訂正構造の合成我々は海洋産抗腫瘍性環状ペプチドドラスタチン3の提出構造が誤りであることをすでに明らかにしているが,最近訂正構造が提出されたので,この訂正構造の合成を行った.現在天然品との同定を急いでいる.2.ダイデムニンAの合成ダイデムニンA, B, Cはホヤより単離された強い抗腫瘍性デプシペプチドである.我々はダイデムニンAの提出構造の合成を行い,これに成功した.しかしこの合成品は天然品と一致せず,提出構造に疑問が持たれた.この間に新たに訂正構造が提出された.そこでこの訂正構造の合成研究を行い,合成品が天然物と一致することを確証した.またこれら合成品について, L1210白血病細胞を用いて,細胞毒性につき検討し,いずれも強い細胞毒性があることを確認した.3.アベラニンA, Bの合成アベラニンA, Bは子のう菌より単離された血圧上昇活性を有する,ユニークな環状ペプチドである.我々はこの両者の簡便な合成方法について検討し,これに成功した.またこの合成により,絶対配置未決定であったアベラニンBについて,その絶対配置を確定した.また合成品はいずれも興味ある血圧上昇活性を有することを確認した.4.アシジアサイクラマイドの配座解析海洋産抗腫瘍性環状ペプチドアシジアサイクラマイドの溶液中及び結晶状態の配座解析を行った.我々はすでにジフェニルリン酸アジド(DPPA)及びジエチルリン酸シアニド(DEPC)が,有用なペプチド結合形成反応剤であることを立証して来たが,これら両反応剤を用いた生理活性環状ペプチドの合成を行った.1.ドラスタチン3の訂正構造の合成我々は海洋産抗腫瘍性環状ペプチドドラスタチン3の提出構造が誤りであることをすでに明らかにしているが,最近訂正構造が提出されたので,この訂正構造の合成を行った.現在天然品との同定を急いでいる.2.ダイデムニンAの合成ダイデムニンA, B, Cはホヤより単離された強い抗腫瘍性デプシペプチドである.我々はダイデムニンAの提出構造の合成を行い,これに成功した.しかしこの合成品は天然品と一致せず,提出構造に疑問が持たれた.この間に新たに訂正構造が提出された.そこでこの訂正構造の合成研究を行い,合成品が天然物と一致することを確証した.またこれら合成品について, L1210白血病細胞を用いて,細胞毒性につき検討し,いずれも強い細胞毒性があることを確認した.3.アベラニンA, Bの合成アベラニンA, Bは子のう菌より単離された血圧上昇活性を有する,ユニークな環状ペプチドである.我々はこの両者の簡便な合成方法について検討し,これに成功した.またこの合成により,絶対配置未決定であったアベラニンBについて,その絶対配置を確定した.また合成品はいずれも興味ある血圧上昇活性を有することを確認した.4.アシジアサイクラマイドの配座解析海洋産抗腫瘍性環状ペプチドアシジアサイクラマイドの溶液中及び結晶状態の配座解析を行った.
ライフスタイルを包括した統合型ニュートリオミクス研究の基礎と展開

食品を摂取した動物がどのような応答を示すかを、多数の分子を網羅的に解析するオミクス解析という手法で解析した。遺伝子発現量、タンパク質量、代謝物量など、様々な網羅的解析を組み合わせた。この方向の研究を推進するためのデータベースや解析ツールを改良し、その有効性を実証した。食品のみならず、運動や日内リズムなど関係する生活習慣の影響も合わせて解析することに成功した。本研究は、食事の内容に加えて、運動や生活リズムなど他のファクターを視野に入れ、各種の生体分子の網羅的解析を組み合わせて行って、食が生体に及ぼす影響を総合的に理解することを目的としている。まずこの目的において最も適切な運動モデルを設定するため、運動の方法、時間、強度の検討を行った。高脂肪食を摂取させたラットをトレッドミルで走行させ、遺伝子発現の変化を網羅的に解析したところ、グルココルチコイド受容体などの変化が認められた。また、トランスクリプトミクスとメタボロミクスの統合を目指し、既に得ているタンパク質栄養悪化(無タンパク質食摂食)ラットの肝臓を用いて、メタボロミクス解析に供した。TCAサイクルの中間体や、グルタチオン関連の変化が多く認められ、トランスクリプトミクス解析結果との多くの対応を見出すことができた。さらに、生体リズムが栄養素などの食事因子の効果にどのような影響があるかを調べる基礎データとして、短時間摂食後に末梢での発現が変動してくる時計遺伝子を肝臓のDNAマイクロアレイ解析により調べた。Per2遺伝子が摂食刺激の応答を非常に顕著に受けることなどが明らかとなり、今後食事と時間因子との組み合わせを解析する上でのツールとして有効であると考えられた。一方、ニュートリゲノミクスデータベース(http://www.nutrigenomics.jp)に関しては、インターフェースのさらなる改良や動作の高速化を図り、より便利なツールとして完成に近づけた。マイルドなカロリー制限によって、肝臓のプロヒビチンの量が上昇することを既にプロテオーム解析から明らかにしているが、本年度プロヒビチンの寿命延伸効果に関わるAMPKやRbに関して、マイルドカロリー制限ラット肝臓における遺伝子発現が増加していることなどを明らかにし、プロヒビチン経路がカロリー制限による健康効果に寄与していることを確認した。さらに、運動負荷と食品成分の相互作用を明らかにするため、2週間タウリンを与えICRマウスにおいて、トレッドミルにより30分運動をさせ、肝臓において脂質代謝や糖代謝に関わる遺伝子の発現を解析した。脂肪酸不飽和化酵素SCD1の発現がタウリン群で有意に減少しており、脂肪合成が減少していることが示唆された。タウリン投与の遺伝子発現に対する効果をDNAマイクロアレイ解析により調べた結果では、カルボン酸代謝、プロテインキナーゼ経路、細胞死抑制に関わる遺伝子群が顕著に発現変動していた。筋管細胞を用いての検討では、タウリンにより糖の利用が低下することが明らかとなり、エネルギー源として脂質の利用が向上していることが示唆され、長時間の運動を効率よく行うことに寄与していると考えられた。一方、ラットへのアミノ酸過剰投与の影響について、トランスクリプトームとメタボロームを組み合わせて解析を行い、両者で顕著な変化を示した因子についてクラスター解析に供したところ、両手法の結果は良く相関することが確認された。ニュートリゲノミクスデータベースについては、さらなる高速化を達成し、他のデータベースとの連携、データの拡充などさらに充実させた。Nutrigenomics Databaseに関しては、前年度同じ処理条件におけるトランスクリプトミクス、プロテオミクス、メタボロミクスのデータを統合して俯瞰できる機能を付与させてきたが、前年度までに取得したデータの解析に応用し、統合オミクス解析のツールとしての有効性を検証した。マウスおよびラットを高脂肪食で飼育し、同時にコーヒーポリフェノールや香辛料成分を摂取させ、肝臓、筋肉について、DNAマイクロアレイ解析を行って、その効果を網羅的に検討した。コーヒー成分では、PPAR gammaとその標的遺伝子の変動が顕著であることが見出された。また、プロテオミクス解析およびメタボロミクス解析を行ったところ、TCAサイクルや尿素サイクルの上昇が見られ、エネルギー産生の増加が示唆される一貫した結果が得られた。香辛料特にシナモンの摂取による遺伝子発現プロファイルの変化を既存のマイクロアレイデータと比較することで、香辛料の新たな機能性を解明することが可能となった。さらにロイシン摂取ラットにおいて、肝臓および血液のトランスクリプトームとメタボロームの解析を行い、それら両者からロイシン過剰摂取に応答するバイオマーカーを抽出する手法も確立した。一方、遺伝的高血圧易発症ラットモデルにおいて、妊娠時に低タンパク質食を与え、仔ラットの成長後の血圧を解析するとともに、腎臓等における遺伝子発現プロファイルの解析を進めた。胎児期栄養悪化により、カリクレイン・キニン系やアラキドン酸経路の遺伝子が多く変動していた。これにより、前年度までに進めてきた運動や生体リズムという要因に加えてライフステージの視野も取り込んでの統合オミクスとして発展させることができた。
新規血小板機能抑制分子セマフォリン3Aの抑制機構および抗血栓作用に関する検討

新規血小板機能抑制分子である可能性のあるセマフォリン3Aにおける血小板機能抑制メカニズムについて検討を行った。従来明らかにされていたRac-paxillinを介したactin重合阻害効果に加え、PI3 kinaseの下流に存在するRap1およびAKTをすることを明らかにした。この抑制機構はアゴニストによって異なっており、トロンビンやコンバルキシン刺激ではRap1、Aktともに抑制するが、ADP刺激においては、主にAKTのリン酸化を抑制していた。これらの結果から、セマフォリン3AのPI3 kinase系を抑制することにより血小板機能を抑制するが、ADP刺激においてはAKTを直接阻害するメカニズムが存在する可能性を明らかにした。Sema3Aは広範な血小板抑制を示すが、そのメカニズムを明らかにするため、トロンビンおよびGPVI受容体を刺激するconvulxinによる活性化シグナルに加え、ADP刺激による活性化シグナルに対するSema3Aの影響について検討した。Sema3Aはトロンビンおよびconvulxin刺激において、細胞内カルシウム濃度の変化やPKCの活性化に影響を与えなかったことからPLC系には影響を与えず、一方、AKTのリン酸化およびRap1の活性化は著明に抑制されたことから、PI3kinase系を抑制していると思われた。しかし、ADP刺激においては、Sema3AはAKT活性化を抑制するにもかかわらず、Rap1活性化には大きな影響を与えなかった。このことから、インテグリンの活性化に重要な役割を果たしていることが明らかにされているRap1の活性化に関し、アゴニストによってSema3Aの影響が異なっていることが明らかとなった。Sema3A発現アデノベクターの作成および精製方法の改良を加え、マウス血栓モデルに対する影響を検討するための基礎的な検討を行った。本年度は主にアディポネクチン・ノックアウト・マウス(Adiponectin KO mice)を用いて、マウス血栓モデルは露出したマウス頚動脈にレーザー光を照射し生成される血栓を顕微鏡下に観察し、コンピューターにて解析を行うことにより、従来報告されているようにAdiponectin KO miceにおいては、血栓形成が抑制されることを確認できた。Sema3Aは広範な血小板抑制を示すが、そのメカニズムはG蛋白共有型受容体を刺激するトロンビンやGPVI受容体を刺激するconvulxinによる活性化シグナルにおいては、細胞内カルシウム濃度の変化やPKCの活性化に影響を与えなかったことからPLC系には影響を与えず、一方、AKTのリン酸化およびRap1の活性化は著明に抑制されたことから、PI3 kinase系を抑制していると思われた。このことは、PI3kinassの下流に存在するGSK3βのリン酸化に対する検討においても確認された。一方、ADP刺激においては、PI3kinase阻害剤であるWortmanninやLY294002においてはAKTおよびRap1活性化ともに阻害されるのに対し、Sema3AではAKT活性化を阻害するのに対し、Rap1活性化は阻害されなかった。ADPによるRap1活性化には血小板上の2種類のADP受容体P2Y1およびP2Y12が関与しており、それぞれの特異的な阻害剤を加えた条件でSema3Aの影響を検討したところ、よりPI3kinase特異的であると考えられるP2Y1阻害剤を加えた条件下ではRap1活性化の抑制効果がみられた。このことから、ADP刺激においても、Sema3AはPI3kinase系の抑制に関与している可能性が考えられた。更に、血小板の活性化には、活性化を惹起するシグナルと維持するシグナルが存在しており、これらを血小板インテグリンαIIbβ3活性化を認識するPAC1抗体を用いて区別する実験系を我々は確立したが(Shiraga M, et al, Blood 108, 1509, 2006 (abst))、これを用いて、Sema3Aの血小板機能抑制シグナルを検討したところ、トロンビン刺激において、Sema3Aは活性化惹起シグナルと維持シグナルともに抑制する可能性が示された。Sema3A発現ベクターの改良を続けることにより、血栓モデルに対する基礎的な検討を行った。ウイルスベクターの濃縮方法を改善することにより、培養細胞においては発現が改善される可能性が示された。また、アディポネクチン・ノックアウト・マウス(Adiponectin KO mice)を用いて血栓モデル手技の改善を行った。昨年度までの検討において、Sema3Aにおいて認められた広範な血小板抑制効果は、PhospholipaseC系の抑制は関与せず、主にPI3 kinase系を抑制していることを明らかにした。本年度はADP刺激におけるSema3A抑制のメカニズムに関する検討を引き続き行った。ADPによるRap

1活性化には血小板上の2種類のADP受容体P2Y1およびP2Y12が関与しており、それぞれの特異的な阻害剤を加えた条件でSema3Aの影響を検討したところ、よりPI3kinase特異的であると考えられるP2Y1阻害剤を加えた条件下ではRap1活性化の抑制効果がみられた。しかしながら、Sema3AのRap1に対する直接的な抑制効果は明らかすることはできなかった。一方、ADPによるAktのリン酸化においてはSema3Aの抑制効果が認められた。Rap1, AktともにPI3kinaseの下流に存在するシグナル伝達分子と考えらえているが、これらの結果から、Sema3Aは少なくともADP刺激下においては、Aktを特異的に阻害するメカニズムが存在する可能性を明らかにした。また、血小板の活性化には、活性化を惹起するシグナルと維持するシグナルが存在しており、これらを血小板インテグリンαIIbβ3活性化を認識するPAC1抗体を用いて区別する実験系を我々は確立しているが(Shiraga M et al. Blood 108, 1509, 2006)、これを用いて、Sema3Aの血小板機能抑制シグナルを検討した。PI3 kinaseはαIIbβ3活性化維持機構に関与すると考えられているが、我々はトロンビンおよびconvulxin刺激において、Sema3AはαIIbβ3の活性化惹起シグナルも抑制することを明らかにした。Sema3A発現ベクターの改良を続けることにより、血栓モデルに対する検討を引き続き行った。ウイルスベクターの濃縮方法を改善することにより、培養細胞においてはSema3A発現を増加させる可能性が示された。またレーザー照射による血栓モデル手技の改善を行うことにより、Sema3Aの血栓形成抑制についての検討を行うことを可能とすることができた。
遺伝子療法と再生療法を併用した拡張型心筋症治療の開発

拡張型心筋症(DCM)に代表される重症心不全の治療法の確立は循環器疾患領域の重要な使命である。心筋障害を起こした細胞を正常化することは遺伝子治療でも困難である。心筋に分化し得る細胞として骨格筋芽細胞をδ-sarcoglycan(SG)遺伝子が欠損しているDCMハムスターのTO-2に移植する再生療法を試みた。方法および結果:予備実験としてTO-2と亜種の系のゴールデン(G)-ハムスターとの同種異系間皮膚移植を行い拒絶反応が起きないことを確認した。G-ハムスターの下肢より骨格筋を摘出し、継代培養した骨格筋芽細胞(SkM)をTO-2の左室自由壁に移植する。移植5週後、TO-2の心筋細胞にDiIの蛍光あるいはDAPIによる核の染色が認められ、それらおよび周囲の細胞にδ-SGの発現が認められた。非移植群TO-2心筋細胞にはδ-SGの発現は認められなかった。これらの結果から、G-ゴールデンのSkMがTO-2の心筋に生着した事が示される。レシピエントであるTO-2心筋細胞での骨格筋型のミオシン重鎖(MHC)の発現をWestern blottingにて解析した結果、ミオシンと同位置に明確なバンドが認められた。これらのバンドはG-ハムスターのSkMよりも濃く、非移植群のTO-2心筋では同位置のバンドは全く認められなかった。これらの事よりSkMは生着後に増殖分化することが示唆された。経時的に超音波診断装置にて収縮機能を、実験終了時にはカテーテル法にて心血行動態を測定し、種々のパラメーターを非移植群と比較したが、心機能の改善は認められなかった。移植を受けた心筋細胞のアポトーシスや繊維化の病理所見を検討したが、移植群と非移植群に明確な差は認められなかった。DAPIでラベルされた細胞でδ-SGを発現している細胞ではfastおよびslow-MHCが発現し、その発現の程度は前者の方が大であった。更にδ-SGを発現している細胞の一部ではconnexin43の発現が介在板(ID)にて認められた事より、移植した細胞はIDを介して融合している事が示唆される。移植15週後でもδ-SGの発現は認められた。以上の結果は移植した骨格筋芽細胞が長期間生着する事が示される。この方法は拡張型心筋症の治療開発に貢献できると考える。我々は特発性心筋症モデル動物であるTO-2ハムスター(TO-2)の心筋細胞に欠損しているδ-sarcoglycan(SG)遺伝子を組み込んだ組換えアデノ随伴ウィルス(recombinant adeno-associated virus ; rAAV)ベクターをin vivoにて導入し、長期にわたる遺伝子治療に既に成功している。これらは予防治療である為、今回は病態進展後の治療実験を計画した。しかし、心筋障害を起こした細胞を正常化することは遺伝子治療でも困難である為、心筋に分化し得る細胞として今年度は骨格筋芽細胞をTO-2に移植する再生療法を試みた。

方法及び結果:予備実験としてTO-2と同系統の正常動物のF1Bハムスター(F1B)との間で皮膚移植を行い拒絶反応が起きないことを確認した。F1Bから無菌的に骨格筋芽細胞を採取し、培養する。この培養細胞を開胸下にTO-2の心臓に直接注入した。5週後に心臓を摘出し、δ-SGの免疫染色を実施した。TO-2はδ-SG遺伝子が欠損しているため、δ-SG蛋白の発現がみられないが、F1Bにはδ-SG蛋白が発現している。骨格筋芽細胞移植後のTO-2の心臓では、心筋の一部の細胞にδ-SGの発現が認められ、正常のF1Bの骨格筋芽細胞がTO-2の心筋に生着し、心筋に分化したことが示された。この結果から特発性心筋症のモデル動物において、同系の正常骨格筋芽細胞移植が可能であることが示唆された。今後は細胞移植後の心機能と骨格節芽細胞の形態を観察し、骨格筋芽細胞が心筋様に分化するための最適条件を検討する。さらに臨床応用に向けてTO-2自身の骨格筋芽細胞を培養し、rAAVを用いてδ-SG遺伝子を組み込んだ後に心臓に細胞を移植する自家移植を目指し実験を進める予定である。拡張型心筋症(DCM)に代表される重症心不全の治療法の確立は循環器疾患領域の重要な使命である。心筋障害を起こした細胞を正常化することは遺伝子治療でも困難である為、心筋に分化し得る細胞として骨格筋芽細胞をDCMハムスターのTO-2に移植する再生療法を試みた。方法及び結果:昨年はTO-2と同系統の正常動物のF1Bハムスター(F1B)の骨格筋芽細胞を培養し、細胞移植を実施した。幼弱齢動物より採取した細胞の方が培養により多くの細胞数を増殖する事ができる。しかし、4週以下のF1Bを入手する事は不可能なため、今年度はゴールデンハムスター(G-ハムスター)を用いて実験を行った。TO-2系ハムスターと、それとは亜種の系のG-ハムスターとの相互間で皮膚移植を行い、拒絶反応が起きないことを確認した。3週G-ハムスターの骨格筋芽細胞の培養により、F1Bから培養した細胞より10倍量の細胞を移植する事が可能になった。TO-2を開胸し、左室心筋に3x10^6個のDiI(蛍光色素)染色後の骨格筋芽細胞を注入した。5週後に心臓を摘出し、DiIの蛍光を発する細胞を観察した。心筋の広範囲に蛍光が認められ、G-ハムスターの骨格筋芽細胞がTO-2心筋に生着する事が確認された。またWestern blottingにより骨筋型myosin HC蛋白が多量に発現する事が確認され、生着後に増殖することが示唆された。現在、移植後長期間飼育し、エコー及びカテ法にて心機能測定実験を実施中であり、細胞移植による心機能の改善が期待される。今までの結果から、移植された細胞にアポトーシスが観察されている。今後、アポトーシスを抑制し、心筋に生着するためのより良い条件を検討する予定である。方法および結果:DAPIにより核ラベルしたG-ハムスターの培養骨格筋芽細胞を開胸下にてTO-2の心筋に移植する。
エピゲノム可塑性に基づく腫瘍悪性化の解明

腫瘍悪性化の特徴として「脱分化」あるいは「幹細胞性の獲得」等を伴う胎児形質あるいは治療抵抗性に関わるドーマンシーを示すことが挙げられる。本研究では胎児形質あるいはドーマンシーにかかわるエピゲノム可塑性の本態について、新たな制御因子としてのnon coding RNAの同定、さらには一細胞レベルでのダイナミクスを明らかにすることによって、がん悪性化メカニズム解明を目指す。腫瘍悪性化におけるエピゲノム可塑性という広いテーマが掲げられた研究計画である。具体的には、1)Wntシグナル下流で標的遺伝子発現を制御するエピゲノム因子、2)TP53変異に伴うエピゲノム因子、3)クロマチンリモデリング異常、という3項目に取り組み、がん細胞の特性である幹細胞性やdormancyの獲得関わる分子メカニズムの解明に取り組むものである。研究代表者のこれまでのゲノム研究から得られた成果を基盤に、幹細胞性やdormancyの獲得に関与するエピゲノム変化の制御機構を理解することを目的とした研究課題であり、がん悪性化の本態解明を目指した学術的重要性が高い内容である。また研究計画は緻密に練られたものであり、研究期間内に研究目的を達成し学術の発展に広く貢献することが期待される。