hpprc/llmjp-kaken huggingface dataset:
半導体-半導体境界層に形成したナノ構造金属相の安定性と機能性の研究

金属/半導体積層構造のキャラクタリゼーションを行うために、現有のオージェ電子分光分析装置に、抵抗加熱式真空蒸着装置を取付け、半導体(Ge)/金属(Au,Cu)/半導体(Ge)積層構造膜形成過程における表面を、オージェ電子分光法によりその場分析が可能な装置を製作した。これを用いて、AuとGeとの積層界面の組成急峻性が、試料作製時の積層順により全く異なることを確認した。この現象の表面エネルギーに基づく物理化学的検討は、現在進行中である。このナノ構造積層膜における電子輸送現象を調べるために、電気抵抗およびホール係数の測定をディジタルマルチメータのマイコン制御により行う装置を製作した。また、電子輸送現象測定用薄膜試料の微細加工のための描画装置を、マイクロポジショナーをマイコン制御することにより製作した。以上により、現在、ナノ構造薄膜の室温における電子輸送現象が測定可能となったが、さらにこれを室温から液体窒素温度までに測定温度範囲を拡張するための温度制御装置を製作中である。また、積層構造に用いられた非晶質Ge薄膜の安定性を見るため、高温における電気抵抗の温度変化を測定し、結晶化の起こる温度を測定した。Auを挟んだGe膜では、その結晶化が、Auがない時に比べて200300°Cも低い温度で起こることが分かった。この過程を電子顕微鏡内において観察し、Geの結晶化におけるAuの役割を解明するために、現在、加熱用試料ホルダーを準備中である。
「女性の健康」に関する研究領域を明確にするための企画調査

本企画調査は、女性の健康に関する研究を計画するに当たり、今後の重点課題を明確にし、日本における共同研究の企画を行うことを目的として実施した。調査方法は、女性の健康に関連する団体や学会、国際機関などの当該分野担当者に対する面接、研究論文や書籍など文献統合、インターネットを介した情報収集と分析を用いた。対象とした機関・団体は、国際機関、職能団体、女性の健康に関連した国際学会・学術団体、政策立案者としての政府機関、米国の教育研究機関であり、近接学問領域の研究者も対象とした。この結果、女性の健康の捉え方は、世界的に女性(women)という視点から、性別役割(gender)の考え方を含めた方向へと移行してきており、日本の政策においても政策立案時にgenderの視点が取り込まれ始めていることが明らかとなった。教育研究機関において実施されている当該分野の教育・研究は、学部における看護基礎教育の中ではなく、大学院レベルで実施されている。特にこの分野の実践家育成は修士課程において、また研究者育成は博士課程において行われている。しかし今後、ジェンダー・センシィティビィティの高い看護専門家の教育の必要性は高い。「女性の健康」の教育・研究で用いられている鍵概念は、ヘルスプロモーション・疾病治癒・予防などである。これらの結果から、この分野の今後の研究の方向性としては、男女差の違いを明確にしながら、健康増進・予防の視点からの研究が必要である。一例として、(1)生活習慣病予防の基礎データとして、体重コントロールに対する性差の分析、(2)喫煙に対する年代別、かつ性差の分析、(3)うつ病における性差の分析、(4)高齢化社会に向けて、50代の男女に対する情報通信技術を用いたセルフケア能力を高める健康教育方法の開発などである。
宣言的プログラミングにおけるソフトウェア発展の研究

ソフトェア発展はソフトウェア科学およびソフトウェア工学における重要なテーマである。佐藤は、以前、特定領域研究「発展機構を備えたソフトウェアの構成原理の研究」において極小変更の考えを用いたソフトウェア仕様の変更の研究を行い、仮説論理プログラミングによるプロトタイプシステムの開発も行った。本研究は、その研究をさらに発展させ、論理型プログラミングや関数型プログラミングのような宣言的なプログラミングに通用する,より一般的なソフトウェア発展の理論を構築することを目的とするものである.今年度では,このための基礎的な準備として以下の研究を行った.佐藤は,関数のない論理仕様に対する極小変更の自動化に向けて論理仕様を仮説論理型プログラムに変換し,その上での処理系で極小変更が自動的に行えるクラスの同定を行った.さらに,論理仕様に矛盾が生じたときに,その矛盾の一般化を用いて,より適切な更新ができるように,PAC learningの枠組みに基づいた極大矛盾除去の手法の検討を行った.龍田は,直観主義論理に基づく構成的なプログラム合成の研究において,二階古典自然演繹の強正規化性に関してCPS変換を用いたParigotの証明の誤りを指摘し,その原因であるCPS変換の継続消滅について論じ,オグメンテーションの概念を用いて証明を完成させた.新井は,命題論理の証明の複雑さについて,自動証明で頻繁に用いられるresolutionシステムとtableauxシステムの効率比較を理論的に行い,さらに、両システムを融合し新しい推論規則(symmetry rule)を導入したシステムの実装を行い,ここで初等的な組み合わせ論の問題を短時間で解くことに成功した.ソフトェア発展はソフトウェア科学およびソフトウェア工学における重要なテーマである。本研究は、その研究をさらに発展させ、論理型プログラミングや関数型プログラミングのような宣言的なプログラミングに通用する,より一般的なソフトウェア発展の理論を構築することを目的とするものである.今年度では,このための基礎的な準備として以下の研究を行った.佐藤は,関数のない論理仕様に対する極小変更の自動化に向けて論理仕様を仮説論理型プログラムに変換し,その上での処理系で極小変更が自動的に行えるクラスの同定を行った.さらに,論理仕様に矛盾が生じたときに,その矛盾の一般化を用いて,より適切な更新ができるように,PAC learningの枠組みに基づいた極大矛盾除去の手法の検討を行った.龍田は,直観主義論理に基づく構成的なプログラム合成の研究において,二階古典自然演繹の強正規化性に関してCPS変換を用いたParigotの証明の誤りを指摘し,その原因であるCPS変換の継続消滅について論じ,オグメンテーションの概念を用いて証明を完成させた.新井は,命題論理の証明の複雑さについて,自動証明で頻繁に用いられるresolutionシステムとtableauxシステムの効率比較を理論的に行い,さらに、両システムを融合し新しい推論規則(symmetry rule)を導入したシステムの実装を行い,ここで初等的な組み合わせ論の問題を短時間で解くことに成功した.
パッチクランプ法によるミトコンドリア内膜のイオン運送機構の研究

ミトコンドリアは有機・無機イオン、さらにタンパク質を含むより大きな物質を取り込み放出している。ミトコンドリア膜のイオン・物質運送のダイナミクスを調べることはエネルギー生産-転換共役系研究に欠かせない重要課題である。パッチクランプ法は、膜のイオン透過の動態を一分子レベルかつリアルタイム検用するための最も強力な分析手段である。我々はfused giant mitoplastsを用いてミトコンドリア内膜から初めてイオン選択チャネルを同定した。このチャネルはコンダクタンス約10pSでK^+に高い選択性を有する。さらにこのチャネルはマトリクス内ATP濃度が減少したときK^+を透過させる性質があることが判明した。このことからこのチャネルはATPセンサーとしてミトコンドリアのエネルギー共役膨潤一収縮サイクル、および動物したイオンや物質運送に強く関わっていることが強く示唆された。平成4年度の研究でこのチャネルは7量体のクラスターを形成することが確かめられた。またATP感受性K^+チャネルの特異的阻害材であるグリベンクラミドが呼吸活性を低下させることがわかってきた。すなわちK^+チャネル活性はミトコンドリアのエネルギー共役に関係していることが示唆された。受動的なイオン運送システムの理解のためにはさらにできるだけ多くのイオン選択性チャネルを同定する必要がある。また、カリウムチャネルの開閉がATPの他にどの物質によってコントロールされるのかを調べることは重要である。特にカルシウムイオンの役割を重点的に調べる。生体膜のカリウムチャネルの多くは細胞内外のカルシウムイオンによって調節されていることが知られており、ミトコンドリアにおいてもカルシウムイオンと共役したカリウムイオン運送が示唆され、またカルシウムイオンの酸化的リン酸化の関与も最近示唆されている。
ブーリアンモデルによる生体ネットワークの統合的な数理モデル化と解析

細胞内には様々な化合物が存在し、互いに化学反応を繰り返すことにより生命活動が維持される。これらの化合物と反応の関係は代謝ネットワークにより表現される。ブーリアンモデルの代謝ネットワークでは各ノードに0か1が割り当てられる。0は化合物が生成不可能、あるいは反応が起こらないことを示し、1は化合物が生成可能、あるいは反応が起こることを示す。本研究では、最小数の反応を追加して目的の化合物を生成できるようにする問題や、一方のネットワークでは目的化合物を生成可能なままで、もう一方のネットワークでは生成不可能にする問題等に対し、数理的に解析し整数線形計画法に基づくアルゴリズムを開発した。生命を維持するために生体内で行われている化学反応と化合物の関係を、ネットワークで表現したものを代謝ネットワークという。代謝ネットワークは生物種ごとに異なるが、ほぼ全ての生物種に共通する部分もある。例えば我々が米やパンを食べた時には小腸よりブドウ糖(グルコース)として吸収された後、ピルビン酸へと変換され、TCA回路でATPが産生されることによりエネルギーを得る(これを好気呼吸という)。一方で酸素を用いた呼吸を行わないような微生物では、ピルビン酸を乳酸に変換することより少量のエネルギーを得る(これを嫌気呼吸という)。代謝ネットワークにおいてAとBという化合物から、CとDという化合物を生成する化学反応は、AとBが両方必要であるという観点からAND関数を用いて表現することができる。一方で、反応1と反応2が同じ化合物を生成できると仮定すると、その化合物の存在条件は、反応1と反応2のどちらかあれば良いという観点より、OR関数で表現することができる。このように代謝ネットワークはAND関数とOR関数で表現されたブーリアンモデルで表現することができる。今年度の研究において、我々はある仮想的な生物がブーリアンモデルの代謝ネットワークにおいて、自然状態では産生できない化合物を産生するために必要な、最小数の追加反応を求める問題の研究を行った。この問題はNP完全問題と呼ばれる効率的に解くのが難しいクラスに属することを証明したうえで、我々はNP完全問題を解く計算手法である整数計画法を用いて、この問題を解く手法を開発した。研究の目的や実施計画では、代謝関連遺伝子を破壊した時の表現型の情報を用いて、代謝ネットワークを補完する問題の研究を行う予定であった。今年度は予定とは少し異なることになったが、2つの異なる代謝ネットワークにおいて、ひとつのネットワークの標的化合物は生成不可能になるものの、もうひとつのネットワークの標的化合物は生成可能なままの状態にするための最小数の代謝関連遺伝子の破壊方法を計算する問題の研究を行った。この問題をブーリアンモデルと基準モードを用いて数理モデル化し、NP完全性を証明したうえで、整数計画法に基づく手法の開発を行った。また善玉菌と悪玉菌の代謝ネットワークのデータを用いてコンピュータ実験を行い、提案手法がゲノムスケールの代謝ネットワークに対しても有効に機能することを示した。また研究成果をJournal of Computational Biology誌から出版した。最終年度には、代謝ネットワークの修正の計算方法に関する解説論文を執筆した。この解説論文においては、最小反応カット問題を代謝流束モデル、基本モード、ブーリアンモデルで定式化する手法について解説した。またブーリアンモデルの代謝ネットワークの最小修正問題に対してNP完全性を証明し、整数線形計画法に基づく手法を開発、実装して微生物のデータに対して適用し、GIW2015で口頭発表した。またブーリアンモデルの遺伝子制御ネットワークに関する研究として、与えられた定常状態に関する情報から、元の遺伝子制御ネットワークを推定したり、条件を満たすように最小の修正を加える問題の計算複雑さを解析して、IEICE誌に掲載された。また複数のブーリアンモデルの遺伝子制御ネットワークの制御手法を計算する整数線形計画法に基づく手法を開発し、BMC Systems Biology誌に掲載された。また木幅の制限されたAND/ORブーリアンネットワークの定常状態を計算する固定パラメータアルゴリズムを開発し、IEICEに掲載された。これらは研究目的に記載したブーリアンモデルの遺伝子制御ネットワークの定常状態を求めたり、制御したりする高速アルゴリズムの開発に相当し、研究計画は十分に達成された。平成26年度に行った研究は、当初予定していた内容とは少し異なるものの、大筋としては当初の目的に沿ったものであり、研究成果も順調に発表できていることから、おおむね順調に進展していると言える。バイオインフォマティクスのアルゴリズムブーリアンモデルに対する研究は継続して行いながら、ブーリアン以外のモデルについても研究対象を広げていきたい。また既存の研究結果との比較もより積極的に行っていきたい。当初予定していた研究計画のうち、代謝ネットワークをブーリアンモデルで数理モデル化して解析する研究については、PLOSONEより論文を出版することができた。遺伝子制御ネットワークの数理モデル化と解析については、まだ論文を出版することはできていないが、おおむね順調に進展しているといえる。今年度の使用額はほぼ予定通りであったが、前年度の残額の分が残っている。当初の予定通りに研究を進める予定である。論文掲載費の一部として使う予定である。
都市部における世代間交流プログラム実践評価指標と視覚教育媒体の有効性の検討

本研究は,地域における高齢者と子どもの世代間交流による,高齢者個人,子ども個人への効果を測定する尺度を開発することを目的とした.文献検討より尺度の理論的枠組みについて設定し,高齢者用,子ども用の観察項目を抽出した.暫定版尺度を使用し,実際の世代間交流プログラムの参加者である高齢者と子どもの観察を行い,構成概念妥当性の検討を行った結果,高齢者用3因子18項目,子ども用3因子16項目の尺度が完成した.本研究は,地域における高齢者と子どもの世代間交流による,高齢者個人,子ども個人への効果を測定する尺度を開発することを目的とした.文献検討より尺度の理論的枠組みについて設定し,高齢者用,子ども用の観察項目を抽出した.暫定版尺度を使用し,実際の世代間交流プログラムの参加者である高齢者と子どもの観察を行い,構成概念妥当性の検討を行った結果,高齢者用3因子18項目,子ども用3因子16項目の尺度が完成した.本研究の目的は、高齢者と子ども世代の交流を学術的・施策的に評価しうる指標の開発である。尺度のデザインはプログラムスタッフにより世代間交流プログラム参加者一人一人を評価する観察スケールとした。さらに世代間交流を促進するための視覚教育媒体の開発を行うことで、世代間交流プログラムの普及啓発を目指す。今年度は、観察スケールの項目の選定を行った。具体的には先行研究である世代間交流参加観察研究結果であるカテゴリ、サブカテゴリからと、看護学、教育学、心理学などの多分野からの文献検索結果を合わせて、評価項目として抽出した。それらを暫定版の尺度としエキスパートチェックを世代間交流分野における学識者や現場の実践者に依頼した。結果的に6箇所12名のエキスパートチェックを受け、示唆内容を反映させるべく研究グループによる議論が行われ、評価項目を選定し、最終的に子どもの25項目、高齢者26項目からなる観察尺度暫定版が完成した。なお、観察尺度の理論的枠組みについては、上位概念「互恵的ニーズ」中位項目「ジェネラティビティ」「psychological well-being」下位項目「教える/教えられる」「成功した人生の振り返りをする/過去からと過去について学ぶ」・「感情・情動」「他者とのコミュニケーション」に整理された。なお、本研究の実施にあたりA大学倫理審査会の承認を得た。今後、予備調査により尺度の洗練化を行い、さらに本調査により尺度の妥当性の検証を行うことが課題である。本研究の目的は、都市部地域における高齢者と子どもの世代間交流を評価し得る根拠に基づいた指標の開発である。世代間交流プログラム中における世代間交流による、高齢者個人、子ども個人への効果として、「教える/教えられるという行動面」「感情・情動面」「コミュニケーション」が活発になり、それらは観察しうるとの仮説のもと、高齢者個人、子ども個人の様子を実践者や研究者が観察してチェックする方式の暫定版観察スケールを作成した。今年度は、高齢者用27項目、子ども用26項目の暫定版観察スケールを使用した観察研究(予備調査)を行い、尺度の構成概念妥当性の検証を行った。対象は、継続した世代間交流プログラムに参加する60歳以上の高齢者120名、515歳の小中学生135名である。観察は、研究者ならびにトレーニングを受けた研究協力者により行われた。得られたデータの項目分析により、分布が偏っている項目や、観察者による観察がしにくく通過率が低い項目、IT分析にて尺度全体との相関が低い項目、GP分析により高得点群と低得点群の差がない項目は、尺度として弁別できないと考え、削除した。それらの項目を削除した後に因子分析を行い、尺度の構成概念妥当性を検討した。因子分析では、主因子法により、2因子、3因子、4因子にて検討したところ、3因子18項目、子どもは3因子16項目という最適解を得ることができた。今後は、その信頼性、妥当性を検証することが課題である。本研究の目的は、都市部地域における高齢者と子どもの世代間交流を評価し得る根拠に基づく指標の開発である。世代間交流による、高齢者個人、子ども個人への効果として、「教える/教えられるという行動面」「感情・情動面」「コミュニケーション」が活発になり、観察しうるとの仮説のもと、高齢者個人、子ども個人の様子を実践者や研究者が観察し、チェックする方式の暫定版観察スケールを作成した。今年度は予備研究を経て作成されたCommunity Intergenerational Scale for elders and children(CIOS-E,CIOS-C)の信頼性、妥当性の検証を目的に研究を進めた。CIOS-Eは22項目の主成分分析を行い,初期の固有値,因子のスクリープロットより,3因子構造,あるいは4因子構造と思われた.因子数を3や4と設定し,因子負荷量が0.35以下のものを除外し,最もきれいに収束したと考えられた18項目,3因子構造を採択した。累積寄与率は51.9%であった.なお,因子の内的整合性を示すα係数は,(1)0.916,(2)0.738,(3)0.706,18因子全体では0.872であった.またCIOS-Cについては、20項目の主成分分析を行い,初期の固有値,因子のスクリープロットより,3因子構造,あるいは4因子構造と思われた。因子数を3や4と設定し,因子負荷量が0.35以下のものを除外し,最もきれいに収束したと考えられた16項目,3因子構造を採択した.累積寄与率は49.2%であった.

なお,因子の内的整合性を示すα係数は,(1)0.842,(2)0.786,(3)0.773,16因子全体では0.867であった.因子間の相関は0.2740.49であった.今後は基準関連妥当性の検証として既存の尺度との併存妥当性の検証ならびに信頼性の検証として観察者間一致率の検証が課題である。
生細胞中の細胞骨格の運動および力学的性質の磁気的・光学的測定による定量的研究

細胞磁気計測の原理は、細胞に磁性粒子を導入し、これを磁化し細胞から磁界を発生させ、この細胞磁界を計測するというものである。磁性粒子は細胞内の食胞に存在するから、細胞磁気計測は食胞の運動の測定となる。磁化後、細胞磁界は緩和する。これは、食胞の方向をランダムにする細胞内の力によるものである。従って緩和の測定によって、食胞を動かすエネルギーや周囲の粘性などの推定ができる。本研究では、粘性の他に弾性も加えて、粘性要素と粘弾性要素が直列に接続された数理モデルを作った。このモデルを駆動する力は、ランダムな細胞内運動と外部から磁界によって食胞に与える回転力である。まず確率微分方程式で表せるこのモデルの性質を詳しく調べ、上記の緩和実験の他に、磁性粒子の磁化後、粒子の磁化に直接影響を与えない程度の大きさの磁界で食胞をゆっくり回転させ、その後その回転が弾性によってある程度もとに戻る様子を、細胞磁界測定によって測定する方法を開発した。これを用いて測定した結果をモデルによって解析し、モデルに含まれる2つの粘性要素、1つの弾性要素のパラメータ推定を行った。また、コルヒチンやサイトカインなど、細胞骨格に影響を与える薬品を用いてこの実験をすることにより、これらの力学的な要素に微小繊維、微小管などの細胞骨格がどのように寄与しているのか研究した。この結果、微小繊維と微小管を破壊したときに緩和曲線も粘弾性による反発も最も大きな影響を受けること、中間径繊維を破壊してもほとんど影響を受けないこと、単独の繊維としては微小繊維が緩和の発現にも外力に対する弾性に対しても大きな働きをしていることが分かった。光学的な測定に関しては、実験技術の習得に時間がかかったことと、繊維構造の大きさが顕微鏡の分解能を大きく超えることから、微小繊維が細胞磁気計測から得られた結果を裏打ちするという段階にはまだ達していない。細胞磁気計測の基本的な原理は、細胞(ここではハムスターの肺胞マクロファージを用いた)に磁性粒子を導入し、これを磁化し細胞から磁界を発生させ、この細胞磁界を計測するというものである。磁性粒子は細胞内の食胞と呼ばれる小器官に存在するから、細胞磁界を測定することは食胞の運動を測定することになる。これは、食胞の方向をランダムにするような細胞内の力によるものである。従って緩和の速度を測定することによって、食胞を動かすエネルギーとそれに対する抵抗となる粘性などの推定をすることができる。現在までに我々はこのエネルギーと、原形質を液体とみなしたときの粘性の大きさについて、細胞を様々な状態にして推定してきた。本研究ではそれらの成果をふまえ、粘性の他に弾性も加えて、食胞の周囲の構造を粘性要素と粘弾性要素が直列に接続されたモデルを作った。まず確率微分方程式で表せるこのモデルの性質を解析的に、また多くのシミュレーションによって調べた。次に、このモデルに適応した実験として、上記の緩和実験の他に、磁性粒子の磁化後、粒子の磁化に直接影響を与えない程度の大きさの磁界で食胞をゆっくり回転させ、その後その回転が弾性によってある程度もとに戻る様子を、細胞磁界測定によって測定する方法を考案し、それを能率的に行えるように実験装置やソフトウェアを改良した。

また、コルヒチンやサイトカラシンなど、細胞骨格に影響を与える薬品を用いてこの実験をすることにより、これらの力学的な要素に微小繊維、微小管などの細胞骨格がどのように寄与しているのか研究中である。来年度にこれを集中的に行い、細胞骨格と食胞の運動の関係に対して、矛盾のない説明ができるような結果を得たい。光学的な測定に関しては、実験技術の習得に時間がかかり、まだ思うような実績を上げていない。これを磁気計測と併用することにより、実験結果の確認に役立つと思われるので、是非成功したいと思っている。来年度の課題である。細胞磁気計測の原理は、細胞に磁性粒子を導入し、これを磁化し細胞から磁界を発生させ、この細胞磁界を計測するというものである。磁性粒子は細胞内の食胞に存在するから、細胞磁気計測は食胞の運動の測定となる。磁化後、細胞磁界は緩和する。これは、食胞の方向をランダムにする細胞内の力によるものである。従って緩和の測定によって、食胞を動かすエネルギーや周囲の粘性などの測定ができる。本研究では、粘性の他に弾性も加えて、粘性要素と粘弾性要素が直列に接続された数理モデルを作った。このモデルを駆動する力は、ランダムな細胞内運動と外部から磁界によって食胞に与える回転力である。まず確率微分方程式で表せるこのモデルの性質を詳しく調べ、上記の緩和実験の他に、磁性粒子の磁化後、粒子の磁化に直接影響を与えない程度の大きさの磁界で食胞をゆっくり回転させ、その後その回転が弾性によってある程度もとに戻る様子を、細胞磁界測定によって測定する方法を開発した。これを用いて測定した結果をモデルによって解析し、モデルに含まれる2つの粘性要素、1つの弾性要素のパラメータ推定を行った。また、コルヒチンやサイトカラシンなど、細胞骨格に影響を与える薬品を用いてこの実験をすることにより、これらの力学的な要素に微小繊維、微小管などの細胞骨格がどのように寄与しているのか研究した。この結果、微小繊維と微小管を破壊したときに緩和曲線も粘弾性による反発も最も大きな影響を受けること、中間径繊維を破壊してもほとんど影響を受けないこと、単独の繊維としては微小繊維が緩和の発現にも外力に対する弾性に対しても最も大きな働きをしていることが分かった。光学的な測定に関しては、実験技術の習得に時間がかかったことと、繊維構造の大きさが顕微鏡の分解能を大きく超えることから、微小繊維が細胞磁気計測から得られた結果を裏打ちするという段階にはまだ達していない。
インフルエンザ心筋炎における血管内皮機能障害の意義と治療に関する研究

インフルエンザウイルス心筋炎の機序は血管内皮機能障害であるという仮説がある。インフルエンザウイルスをマウスに接種し、インフルエンザウイルス心筋炎モデルを作成し、ノイラミニダーゼ阻害薬(ペラミビル)による効果をみた。組織学的に心外膜下及び血管周囲へのリンパ球浸潤と心筋細胞壊死を認め、心臓超音波検査にて収縮能低下を示し、ペラミビル投与により改善をみた。しかし心筋組織所見は軽度であり、心臓超音波検査にて急性期に明らかに心臓収縮能が低下することとは若干の乖離が見られた。治療群ではウイルスゲノム量の低下のみならず、各種炎症性サイトカイン、VCAM1の発現の低下がみられ仮説を支持する結果と考えられた。インフルエンザウイルスは心臓親和性が決して高くはないがパンデミックに際しては心筋炎合併例が増加すると考えられる。木戸らは血管内皮機能障害がインフルエンザ心筋炎の本質であるという仮説を提唱している。インフルエンザウイルスは細胞に感染する際に蛋白分解酵素であるトリプシンを必要とする。蛋白分解酵素阻害剤ガベキサートメシル酸塩がマウスのインフルエンザウイルス性肺炎においてその抗炎症効果により重症化を抑制することが小佐井らにより報告されているが、肺における効果は限定的である。一方インフルエンザウイルスの心筋細胞での感染成立にトリプシンが必須であると木戸らは報告している。そこでインフルエンザウイルスをマウスに経鼻接種し、肺炎および心筋炎を惹起させ、蛋白分解酵素阻害剤ガベキサートメシル酸塩の心筋炎における改善効果について検討を行った。無治療群、抗ノイラミニダーゼ阻害薬、ガベキサートメシル酸塩投与群に分け心臓超音波検査、肺および心臓における組織学的検討により肺炎と心筋炎を評価した。組織学的にはリンパ球が心外膜下及び血管周囲に浸潤し心筋細胞壊死を伴う心筋炎を認め、心臓超音波検査にて急性期に収縮能低下を示した。薬剤投与による改善効果については、ノイラミニダーゼ阻害薬投与群では心臓超音波検査による心機能評価、組織学的所見において改善をみたが、ガベキサートメシル酸塩投与群では無治療群に対して明らかな改善効果を認めなかった。昨年度の検討と合わせて考案するに従来から提唱されているウイルスという原因療法、ならびに心機能に対し有用性のあるRAS系阻害薬のみがマウスのインフルエンザ心筋炎モデルにおいて改善効果を示すと考えられた。インフルエンザウイルスは心筋への親和性は高くないが、我々の日本の疫学調査ではパンデミックにおいては心筋炎の合併率が上昇することが示唆された。本研究の目的はインフルエンザの合併症として頻度は低いが発生した場合は重篤である心筋炎について、その遺伝的素因による病像の相違の有無、発症機序の検討、ならびに有効な治療法の検討を行うことにある。治療薬としては抗インフルエンザ薬およびRAS系抑制薬について検討する。RAS系抑制薬には抗ウイルス効果はないが、抗炎症効果、特にインフルエンザ心筋炎において重要と考えられる血管内皮機能の改善効果が期待される。方法:複数の系のマウスに季節性インフルエンザウイルスAならびに今回大流行したインフルエンザウイルスA(H1N1pdm2009)を経鼻接種し感染を惹起させた。マウスは非治療群、抗インフルエンザ薬投与群およびRAS系抑制薬投与群に分け、死亡率と心臓の収縮能を検討した。また麻酔下で肺、心臓を摘出し、組織学的検討ならびに組織内のサイトカイン等炎症に関与する因子のmRNA発現の程度についても検討を行った。心臓の組織学的検討では心筋炎病変は心外膜下と血管周囲に限局し、リンパ球浸潤が主体であった。心臓組織中のウイルス量を定量的PCR法で評価したが、ウイルス量は肺に比して非常に少なかった。ノイラミニダーゼ阻害薬(ペラミビル)投与群ではマウスの死亡は抑制された。RAS系抑制薬は死亡の抑制は認めなかった。心機能の評価ではインフルエンザ感染マウスでは左心室径の拡大と収縮力の低下を認めた。ノイラミニダーゼ阻害薬投与により心機能低下は抑制され、組織内ウイルス量も少なかった。RAS系抑制薬はウイルス量を抑制せず、FSを改善した。従って抗インフルエンザ薬およびRAS系抑制薬は異なる機序によりインフルエンザ心筋炎を抑制する可能性が考えられた。我々はインフルエンザウイルスの心臓親和性はあまり高くないが、パンデミックに際しては心筋炎合併例が増加すると考えられることを報告した。今回の我々の検討では心臓親和性の高いコクサッキーウイルス心筋炎モデルで広範かつ心筋炎の組織所見が遷延するA/JやC3H/Heマウスではあまり心筋炎は軽度で、一方Balb/cマウスでは心外膜直下あるいは血管周囲にリンパ球浸潤と軽度の心筋壊死を伴う心筋炎病巣を認めた。

この点は以前我々の教室で血行動態的検討を行った報告や、木戸らの血管内皮機能障害がインフルエンザ心筋炎の本質であるとする報告と同様で、ヒトの典型的な心筋炎症例と共通する点であると考える。またインフルエンザウイルスが感染に際して必要とする蛋白分解酵素であるトリプシンも阻害すると考えられ、限定的ながら肺での効果が報告されている蛋白分解酵素阻害剤ガベキサートメシル酸塩の心筋炎における改善効果について検討を行った。しかしガベキサートメシル酸塩投与群では無治療群に対して明らかな改善効果を認めなかった。また心機能に対し有用性のあるRAS系阻害薬はマウスのインフルエンザ心筋炎モデルにおいて限定的ながら改善効果を示した。その機序にはやはり血管内皮機能障害に対する多面的効果が考えられる。抗インフルエンザウイルス薬であるノイラミニダーゼ阻害薬であるペラミビルはウイルス接種直後からの投与で、心臓ならびに肺の組織学的な炎症の改善、心臓超音波検査での心機能の改善、また炎症性サイトカインや心不全のマーカーであるBNPのmRNAの発現を減少させ有効であった。またVCAM1のmRNAも減少させており、その効果のメカニズムとして、ウイルス感染の改善のみならず血管内皮機能障害の改善も寄与していると考えられた。感染症内科学インフルエンザウイルスは心臓親和性が決して高くはないがパンデミックに際しては心筋炎合併例が増加すると考えられる。木戸らは血管内皮機能障害がインフルエンザ心筋炎の本質であるという仮説を提唱している。これまでの検討では心臓親和性の高いコクサッキーウイルス心筋炎モデルで広範かつ心筋炎の組織所見が遷延するA/JやC3H/Heマウスではあまり心筋炎は発症しなかった。一方でBalb/cマウスでは心外膜直下あるいは血管周囲にリンパ球浸潤と軽度の心筋壊死を伴う心筋炎病巣を認めた。しかしあくまでも心筋組織所見は軽度であり、心臓超音波検査にて急性期に明らかに心臓収縮能が低下することとは若干の乖離が見られた。この点は以前我々の教室で血行動態的検討を行った報告や木戸らが報告した内容と同じである。これはヒトの典型的な心筋炎症例と共通する点であると考える。本年度は蛋白分解酵素阻害剤ガベキサートメシル酸塩の心筋炎における改善効果について検討を行った。本剤はインフルエンザウイルスが感染に際して必要とする蛋白分解酵素であるトリプシンも阻害すると考えられ、限定的ながら肺での効果が報告されているが、ガベキサートメシル酸塩投与群では無治療群に対して明らかな改善効果を認めなかった。昨年度の検討と合わせて考案するに従来から提唱されているウイルスという原因療法は一定の効果が期待できる。心機能に対し有用性のあるRAS系阻害薬はマウスのインフルエンザ心筋炎モデルにおいて限定的ながら改善効果を示すと考えられた。その機序には血管内皮機能障害に対する多面的効果が考えられる。
ファイトプラズマの防除に向けた昆虫媒介のインターフェースとして働く脂質ラフト解析

本研究は、ファイトプラズマの防除に向けた昆虫媒介に関わる因子の探索を目的として解析を行った。ファイトプラズマは植物に感染して甚大な被害をもたらす植物病原細菌であり、感染植物を吸汁した昆虫の体内で増殖した後、新たに吸汁した健全植物に伝染するため、防除は極めて困難である。多くの病原細菌は、宿主の細胞に侵入するため細胞表面に結合する必要がある。ファイトプラズマと近縁な細菌であるマイコプラズマやスピロプラズマでは、宿主細胞に結合する接着因子が宿主への感染に必要であることが知られている。OYファイトプラズマのゲノム解読の結果、マイコプラズマやスピロプラズマで接着因子として知られているタンパク質と相同な領域(Mollicutes adhesin motif:MAM)を持つタンパク質をコードする遺伝子を見出し、P38タンパク質は植物・昆虫の両宿主内において発現していることを確認した。ファイトプラズマは感染宿主内でP38タンパク質を発現していることから、なんらかの機能を持つことが考えられた。本年度はP38タンパク質が宿主に対する接着性を有すること、特に昆虫宿主に対する接着性にはMAMが重要な働きをすることを明らかにした。ドットブロット解析により植物および昆虫宿主粗汁液に対するP38の接着能を調べたところ、強いシグナルが認められ、P38が宿主への接着に関与することが示唆された。さらにP38の接着に関与する領域を明らかにするため、変異導入したP38タンパク質を作出し、宿主粗汁液との接着性をELISAで解析した。その結果、植物に対しては明瞭な結果は得られなかったものの、昆虫粗汁液に対してはMAM領域依存的に接着性を持つことが明らかとなった。26年度が最終年度であるため、記入しない。本研究は、ファイトプラズマの防除に向けた昆虫媒介に関わる因子の探索を目的として解析を行う。これまでファイトプラズマの媒介昆虫の特異性決定に関わる因子として主要抗原膜タンパク質のAmpが同定されているが、ファイトプラズマの生活環および昆虫媒介プロセスにおいて普遍的に働く因子についての知見はほとんど無い。今年度は、ファイトプラズマOY系統のゲノムデータを元に作製したDNAマイクロアレイを用いて、植物感染時および昆虫感染時におけるファイトプラズマの遺伝子発現を網羅的に調べた。解析の結果、糖を分解する酵素や宿主細胞内で働く分泌タンパク質の他、物質輸送を行うトランスポーターや浸透圧を調節するチャネルなどを巧みに使い分けていることを明らかにした。ファイトプラズマは退行的進化により多くの遺伝子を失っているにもかかわらず、コードされているトランスポーターやチャネルを始めとした膜タンパク質は多く、これらがファイトプラズマの生存に重要な働きをしていると考えられた。さらに発現量の多い主要抗原膜タンパク質のAmpとは異なる膜タンパク質を得るため、ショ糖密度勾配遠心により分画したタンパク質層からAmpを検出し、Ampが含まれる画分の検討を行った。Ampの他にもファイトプラズマが持つタンパク質に対する抗体を数種類用いて同様の実験を行い、Ampとの分画を試みた。今後はAmpを含まない層の膜タンパク質に注目して、媒介に関わる因子の探索を行う。ファイトプラズマは植物に感染して甚大な被害をもたらす植物病原最近であり、感染植物を吸汁した昆虫の体内で増殖した後、新たに吸汁した健全植物に伝染するため、防除は極めて困難である。細胞内寄生の細菌は、宿主の細胞に侵入するため細胞表面に結合する必要がある。OYファイトプラズマのゲノム解読の結果、マイコプラズマやスピロプラズマで接着因子として知られているタンパク質と相同な領域を持つタンパク質をコードする遺伝子を見出し、解析を行った。発見した遺伝子から翻訳されるタンパク質は、推定されるアミノ酸配列から膜タンパク質であると考えられ、菌体表面に露出していると予想された。またゲノム解読を行ったOYファイトプラズマ以外の複数のファイトプラズマ系統でもこの遺伝子が高度に保存されていた。さらに、このタンパク質に対する抗体を作成してファイトプラズマ感染植物および感染昆虫でタンパク質の検出をしたところ、両感染宿主の粗抽出液で単一のバンドが得られた。そのため、ファイトプラズマは感染宿主内でこのタンパク質を発現していることが分かった。今後は、このタンパク質が宿主との結合に関与することを確かめるとともに、このタンパク質がOY-NIM系統の昆虫媒介能の喪失に関与しているのかを検証する予定である。

ファイトプラズマは感染宿主内でP38タンパク質を発現していることから、なんらかの機能を持つことが考えられた。本年度はP38タンパク質が宿主に対する接着性を有すること、特に昆虫宿主に対する接着性にはMAMが重要な働きをすることを明らかにした。ドットブロット解析により植物および昆虫宿主粗汁液に対するP38の接着能を調べたところ、強いシグナルが認められ、P38が宿主への接着に関与することが示唆された。さらにP38の接着に関与する領域を明らかにするため、変異導入したP38タンパク質を作出し、宿主粗汁液との接着性をELISAで解析した。その結果、植物に対しては明瞭な結果は得られなかったものの、昆虫粗汁液に対してはMAM領域依存的に接着性を持つことが明らかとなった。26年度が最終年度であるため、記入しない。今年度はファイトプラズマのマイクロアレイ解析を行い、トランスポーターやチャネルなどの膜タンパク質の発現が、宿主によって変動していることを明らかにした。これらの膜タンパク質はファイトプラズマの生存にとって重要な働きをしていることが考えられ、今後研究をする上で重要な知見になると考えられる。接着因子は宿主への感染の際に重要な働きをしていると考えられ、ファイトプラズマにおいて接着因子とされる遺伝子は見つかっていない。ファイトプラズマのゲノム情報を精査した結果、マイコプラズマやスピロプラズマの接着因子とアミノ酸配列の似た領域を持つホモログを発見した。ファイトプラズマにおける接着因子の候補を発見したことで、昆虫媒介におけるメカニズムの解明に近づいたと考えている。今回得られた発現変動パターンも参考にして今後の膜タンパク質の機能解析を進め、昆虫宿主とのインターフェースとして働く因子の探索を進める。接着因子候補であるたんぱく質の、宿主への接着能を調べるとともに、昆虫伝搬能を喪失したファイトプラズマ糸統において、このタンパク質が関与しているかどうかを調べる予定である。
ゲノム解析による潰瘍性大腸炎のサイトメガロウイルス薬剤耐性株再活性化の治療戦略

難治性潰瘍性大腸炎患者の腸管サイトメガロウイルス(CMV: cytomegalovirus)の再活性化においては、重症例では抗ウイルス療法選択が必要となるが、薬剤耐性CMV感染率は未だ不明である。本研究では潰瘍性大腸炎患者を対象とし、血液、腸管粘膜、糞便の最新ゲノム解析を行い本邦での薬剤耐性CMV感染率を明らかにする。さらに、糞便検体を用いた簡便なPCR法による迅速SNP解析検査で腸管の薬剤耐性CMV感染を診断できる新たな検査法を開発し、抗ウイルス薬選択のオーダーメイド化を臨床応用する。
高活性アモルファス酸化チタンを出発源とする高機能チタン酸物質群の合成

チタン酸化合物は,特異な性質と安定性から,光触媒や電極材料,吸着剤など,様々な分野への応用が期待されている材料であり,これらの機能向上のためには,粒子をナノサイズ化させ,高表面積・高活性化させることが重要である.チタン酸化合物の合成法として,水熱合成法や固相反応法などが挙げられるが,いずれも長時間・高温条件下で行われるため,大量合成には不向きである.さらに,長時間・高温条件下での合成は焼結による粒子の成長を促進するため,ナノサイズ化にも適さない.以上の点から,ナノサイズのチタン酸化合物をより温和な条件下で合成する手法が求められている.本研究では,まず,高表面積・高活性なアモルファス酸化チタンナノ粒子の合成法を見出した.そして,これを出発物質として用いることにより,これまで高温高圧条件下でしか合成できなかったチタン酸(H2Ti3O7)ナノチューブを常温常圧下で合成する手法を確立した.一般に従来の合成法では比表面積400 m2/g(内径3.0 nm)程度のチタン酸ナノチューブしか得られないとされているが,本研究で合成したチタン酸ナノチューブの比表面積は735 m2/g(内径0.7 nm)と高く,ナノサイズ化に成功したといえる.チタン酸ナノチューブは表面がプロトンで覆われているため,固体酸触媒として機能すると考えられるが,これまでチタン酸ナノチューブを固体酸触媒として用いた報告例は少ない.そこで,本研究では,グルコースからフルクトースを経てヒドロキシメチルフルフラールを得るバイオマス変換反応に着目し,合成したチタン酸ナノチューブの固体酸触媒能を評価した.その結果,チタン酸ナノチューブはブレンステッド酸点とルイス酸点の両方を有しており,さらに,新規法で合成したチタン酸ナノチューブは高い比表面積により酸量も多く,この反応系に対し高い触媒活性を示すことがわかった.チタン酸化合物(H2Ti3O7,Li4Ti5O12,,CaTiO3など)は,特異な性質と安定性から,光触媒や電極材料,吸着剤など,様々な分野への応用が期待されている材料であり,これらの機能向上のためには,粒子をナノサイズ化させ,高表面積・高活性化させることが重要である.チタン酸化合物の合成法として,水熱合成法や固相反応法などが挙げられるが,いずれも長時間・高温条件下で行われるため,大量合成には不向きである.さらに,長時間・高温条件下での合成は粒子の成長を促進するため,ナノサイズ化にも適さない.以上の点から,ナノサイズのチタン酸化合物をより温和な条件下で合成する手法が求められている.本研究では,まず,高表面積・高活性なアモルファス酸化チタン(TiO2)ナノ粒子の合成法を見出した.そして,これを出発物質として用いることにより,これまで高温条件下でしか合成できなかったチタン酸リチウム(Li4Ti5O12)を室温下で合成する手法を確立した.さらに,このアモルファスTiO2ナノ粒子を原料とし,LiOH水溶液と室温下で攪拌するという簡便な方法で,Li4Ti5O12ナノ粒子が合成できることを見出した.原料であるアモルファスTiO2ナノ粒子のUV-vis拡散反射スペクトルを測定すると,可視光域に構造欠陥由来の吸収がみられた.この欠陥部分が不安定なため,このアモルファスTiO2は容易にLiOHと反応し,Li4Ti5O12へ転移したと考えられる.一般に従来の合成法では50 nm以上のLi4Ti5O12しか得られないとされているが,本研究で合成したLi4Ti5O12ナノ粒子の粒子径は約10 nmと小さく,今後,電極材料などに応用する場合,有利に働くと考えられる.まず,高表面積・高活性なアモルファスTiO2ナノ粒子の合成法を見出し,これを原料として用いることで,これまで高温下でしか合成できなかったLi4Ti5O12ナノ粒子を室温下で合成することに成功した.さらに,このLi4Ti5O12ナノ粒子の粒子径は約10 nmと従来のものよりも小さく,電極材料として応用する場合に有利である.また,このアモルファスTiO2が高活性を示すメカニズムについても,UV-vis測定などで明らかにした.チタン酸化合物(H2Ti3O7,Li4Ti5O12,,CaTiO3など)は,特異な性質と安定性から,光触媒や電極材料,吸着剤など,様々な分野への応用が期待されている材料であり,これらの機能向上のためには,粒子をナノサイズ化させ,高表面積・高活性化させることが重要である.チタン酸化合物の合成法として,水熱合成法や固相反応法などが挙げられるが,いずれも長時間・高温条件下で行われるため,大量合成には不向きである.さらに,長時間・高温条件下での合成は焼結による粒子の成長を促進するため,ナノサイズ化にも適さない.以上の点から,ナノサイズのチタン酸化合物をより温和な条件下で合成する手法が求められている.本研究では,まず,高表面積・高活性なアモルファス酸化チタン(TiO2)ナノ粒子の合成法を見出した.そして,これを出発物質として用いることにより,これまで高温条件下でしか合成できなかったチタン酸リチウム(Li4Ti5O12)を室温下で合成する手法を確立した.一般に従来の合成法では50 nm以上のチタン酸リチウムしか得られないとされているが,本研究で合成したLi4Ti5O12ナノ粒子の粒子径は約10 nmと小さく,ナノサイズ化に成功したといえる.チタン酸リチウムは,一般的なリチウムイオン電池の負極材料であるグラファイトに代わる新たな負極材料として注目されている.

従来のグラファイトとは異なり,チタン酸リチウムは高い安全性とサイクル特性を示す物質である.しかし,チタン酸リチウムは高速充放電性能が低く,この解決のためには粒子をナノサイズ化することが重要とされている.そこで,本研究では,室温下で合成に成功した粒子径10 nmのチタン酸リチウムナノ粒子をリチウムイオン電池負極材料に応用し,電気化学測定を行った.その結果,従来法で合成したチタン酸リチウムの10倍の速さで充放電できるリチウムイオン電池負極材料であることが分かった.まず,高表面積・高活性なアモルファスTiO2ナノ粒子の合成法を見出し,これを原料として用いることで,これまで高温下でしか合成できなかったLi4Ti5O12ナノ粒子を室温下で合成することに成功した.さらに,このLi4Ti5O12ナノ粒子の粒子径は約10 nmと従来のものよりも小さく,リチウムイオン電池負極材料として用いたところ,高い安全性,サイクル特性,高速充放電性能を示す材料であることが分かった.チタン酸化合物は,特異な性質と安定性から,光触媒や電極材料,吸着剤など,様々な分野への応用が期待されている材料であり,これらの機能向上のためには,粒子をナノサイズ化させ,高表面積・高活性化させることが重要である.チタン酸化合物の合成法として,水熱合成法や固相反応法などが挙げられるが,いずれも長時間・高温条件下で行われるため,大量合成には不向きである.さらに,長時間・高温条件下での合成は焼結による粒子の成長を促進するため,ナノサイズ化にも適さない.以上の点から,ナノサイズのチタン酸化合物をより温和な条件下で合成する手法が求められている.本研究では,まず,高表面積・高活性なアモルファス酸化チタンナノ粒子の合成法を見出した.そして,これを出発物質として用いることにより,これまで高温高圧条件下でしか合成できなかったチタン酸(H2Ti3O7)ナノチューブを常温常圧下で合成する手法を確立した.一般に従来の合成法では比表面積400 m2/g(内径3.0 nm)程度のチタン酸ナノチューブしか得られないとされているが,本研究で合成したチタン酸ナノチューブの比表面積は735 m2/g(内径0.7 nm)と高く,ナノサイズ化に成功したといえる.チタン酸ナノチューブは表面がプロトンで覆われているため,固体酸触媒として機能すると考えられるが,これまでチタン酸ナノチューブを固体酸触媒として用いた報告例は少ない.そこで,本研究では,グルコースからフルクトースを経てヒドロキシメチルフルフラールを得るバイオマス変換反応に着目し,合成したチタン酸ナノチューブの固体酸触媒能を評価した.その結果,チタン酸ナノチューブはブレンステッド酸点とルイス酸点の両方を有しており,さらに,新規法で合成したチタン酸ナノチューブは高い比表面積により酸量も多く,この反応系に対し高い触媒活性を示すことがわかった.Li4Ti5O12はリチウムイオン電池負極材料としての応用が期待されており,その粒子径が小さいほど電池としての性能も上がるとされている.今後は,今回合成に成功したLi4Ti5O12
司法面接における開示への動機づけを高める要因の研究

本研究では,司法面接において被害体験があるにも関わらず非開示が生じるケースについて,1被害開示への動機づけの低さから非開示となるケースと,2被害開示への動機づけはあるものの,被害について思い出したり,語ることができず非開示となるケースに大別し,それぞれの子どもの動機づけのありように即した働きかけを検討することを目的とする。これらの検討をふまえ,子どもの“話せなさ"について体系的に捉える枠組みを示し,実務家向けの非開示ケースへの対応ガイドライン(草案)を作成することを目標とする。
口腔顎顔面領域の間葉系細胞内力学的刺激情報伝達系におけるMAPキナーゼの役割

メカニカルストレスにより口腔顎顔面領域の骨リモデリングが惹起され、骨格形態に変化が生じることが従来から知られているが、その詳細については未だ不明な点が多く残されている。一方、骨芽細胞や歯根膜細胞などの間葉系細胞にメカニカルストレスを加えると、サイト力インの一種であるインターロイキン-6(IL-6)が産生されることが報告されている。また、近年IL-6は可溶性IL-6受容体(SIL-6-R)と複合体を形成し、gp130を介して細胞内にシグナルを伝達することが知られている。本研究においては、間葉系細胞における力学的刺激情報伝達系の解明を目的とし、ヒト骨肉腫由来骨芽細胞様細胞株MG-63を用いてIL-6の影響ならびにその情報伝達系路について解析を行ったところ、以下の結果が得られた。1.MG-63ではIL-6受容体は検出されず、IL-6単独で同細胞を刺激しても何ら変化がみられないのに対し、IL-6/sIL-6Rを加えるとアルカリフォスファターゼ活性の上昇と増殖活性の減少が観察され、これらの現象はgp130に対する中和抗体によりブロックされた。2.IL-6/SIL-6Rの刺激により、gp130,JAK1,JAK2のチロシン残基のリン酸化が観察された。さらに、これらの細胞内情報伝達系路の下流に位置すると考えられるSTAT1,STAT3もリン酸化され、核への移行とDNAへの結合が観察された。3.IL-6/sIL-6R処理によりMAPキナーゼの活性化が観察された。以上の結果から、sIL-6Rの添加によりMG-63はIL-6の情報を核内に伝達し、細胞の表現型に変化を生じ、その際JAK-STAT系ならびにMAPキナーゼ系が密接に関与することが明らかとなった。したがって、これらの機構が口腔顎顔面領域の間葉系細胞内力学的刺激情報伝達系においても重要な役割を果たしうる可能性が示唆された。矯正治療を前提に便宜抜去されたヒト上顎第一小臼歯歯根膜よりoutgrowth法を用いて10%ウシ胎仔血清を含むD-MEM中で37°C、5%CO_2,95%Airの条件下で歯根膜細胞の培養を行った。細胞がコンフルエントになった時点でトリプシン-EDTAを用いて細胞をシャーレから剥がし、コラーゲンゲル中に包埋して三次元培養系に移した。その後、ゲルをシャーレから遊離させてメディウム中に浮遊させ、細胞を張力から解放させる刺激を加え、一定時間経過後、回収した培養上清をラット骨髄細胞培養系に加えたところ、活性型ビタミンD3存在下でTRAP陽性多核破骨細胞様細胞の形成を有意に促進した。さらに、これらの三次元培養された歯根膜細胞を継時的にRIPAbufferで処理して細胞内タンパクを抽出し、リン酸化チロシンを認識する抗体を用いたウェスタンブロット法を行ったところ、60kd付近のタンパクにチロシン残基のリン酸化の亢進が見られることが明らかとなり、さらにsrcに対するモノクローナル抗体を用いたウェスタンブロットを行ったところ、張力解放刺激に伴って一過性にsrcタンパクの発現が上昇することが確認された。

さらに、各種インヒビターを用いてゲルの収縮への影響を検討したところ、チロシンキナーゼのインヒビターであるGenisteinが30μMの濃度でゲルの収縮を一部阻害することが明らかとなり、チロシンキナーゼを介する系が歯根膜細胞の力学的刺激情報伝達に少なくとも一部関与する可能性が示唆された。メカニカルストレスにより口腔顎顔面領域の骨リモデリングが惹起され、骨格形態に変化が生じることが従来から知られているが、その詳細については未だ不明な点が多く残されている。一方、骨芽細胞や歯根膜細胞などの間葉系細胞にメカニカルストレスを加えると、サイトカインの一種であるインターロイキン-6(IL-6)が産生されることが報告されている。また、近年IL-6は可溶性IL-6受容体(sIL-6-R)と複合体を形成し、gp130を介して細胞内にシグナルを伝達することが知られている。本研究においては、間葉系細胞における力学的刺激情報伝達系の解明を目的とし、ヒト骨肉腫由来骨芽細胞様細胞株MG-63を用いてIL-6の影響ならびにその情報伝達系路について解析を行ったところ、以下の結果が得られた。1.MG-63ではIL-6受容体は検出されず、IL-6単独で同細胞を刺激しても何ら変化がみられないのに対し、IL-6/sIL-6Rを加えるとアルカリフォスファターゼ活性の上昇と増殖活性の減少が観察され、これらの現象はgp130に対する中和抗体によりブロックされた。2.IL-6/sIL-6Rの刺激により、gp130,JAK1,JAK2のチロシン残基のリン酸化が観察された。さらに、これらの細胞内情報伝達系路の下流に位置すると考えられるSTAT1,STAT3もリン酸化され、核への移行とDNAへの結合が観察された。3.IL-6/sIL-6R処理によりMAPキナーゼの活性化が観察された。以上の結果から、SIL-6Rの添加によりMG-63はIL-6の情報を核内に伝達し、細胞の表現型に変化を生じ、その際JAK-STAT系ならびにMAPキナーゼ系が密接に関与することが明らかとなった。したがって、これらの機構が口腔顎顔面領域の間葉系細胞内力学的刺激情報伝達系においても重要な役割を果たしうる可能性が示唆された。