hpprc/llmjp-kaken huggingface dataset:
固-液界面に形成される新規液体ナノ構造、水素結合分子マクロクラスターの研究

全反射ラマン散乱測定による分子マクロクラスターの分子運動性の評価我々は表面力測定、ATR-FTIR、吸着等温線測定により、アルコール(カルボン酸)-シクロヘキサンなどの2成分液体中のシリカ表面にアルコール(カルボン酸)が水素結合により厚み数10nmにおよぶ規則構造を形成することを見いだしている(水素結合分子マクロクラスター)。さらに全反射ラマン分光法を用い、より固-液界面近傍(数10nm)の局所的な液体の構造とそのダイナミクスを選択的に評価した。昨年度までに、全反射ラマン散乱測定システムの構築と、エタノール-シクロヘキサン2成分液体中の測定を行った。ガラスプリズム界面近傍の水素結合OH伸縮振動ピーク(νOH-bonded)はバルク中のνOH-bondedピークより低波数シフトしており(結晶状態のピークに近い)、バルク中より強固な水素結合の形成が示唆された。エタノール濃度上昇に伴い、νOH-bondedピークは高波数シフトし、これは濃度上昇に伴うエタノール分子の運動性の増加を示唆している。本年度は、2成分液体中の分子マクロクラスター形成によりガラス表面間に発現する長距離引力の理論解析を行い、分子マクロクラスターとバルク溶液間の界面エネルギーの評価を行い、ラマン散乱測定の結果と比較した。例えばメタノールマクロクラスターとバルクの界面エネルギーは、バルクのメタノール-シクロヘキサン界面エネルギーの10倍以上と見積もられた(7.2mN/m)。これはクラスター形成によりOH基が配向し、界面に高密度に存在するためと考えられ、全反射ラマン散乱で得られた結晶状態に近いνOH-bondedピークと対応している。また、濃度上昇に伴い界面エネルギーは減少し、これは分子運動性の増大を示唆しており、全反射ラマン散乱で得られたνOH-bondedピークの高波数シフトとの対応がみられた。全反射ラマン散乱測定による分子マクロクラスターの構造評価法の確立これまでに固-液界面における液体の吸着や構造化を研究する手法として、表再力測定、ATR-FTIR、吸着等温線測定を組み合わせた新規方法論を用い、2成分液体中のシリカ表面に水素結合により形成される新規分子組織体の発見に至っている(水素結合分子マクロクラスター)。さらに全反射ラマン分光法を用いることで、より固-液界面近傍(数10nm)の局所的な液体の構造とそのダイナミクス評価を行うことを目指す。本年度はシリカ表面に形成される分子マクロクラスターの微弱な全反射ラマン散乱シグナルを安定して測定可能なシステムの設計、構築を行った。全反射フマン散乱光の強度はレーザー光の入射角と散乱角度に強く依存するため、レーザー光の入射角、ラマン散乱光測定角度を独立に再現性よく制御可能となるように測定システムの設計を行った。具体的には同じ回転中心をもつ2つの独立した回転ステージを組み合わせ、一方の回転ステージで入射レーザ光の角度を独立に制御し、もう一方の回転ステージでは試料セルからの散乱光を検出する角度を独立に制御可能とした。また試料セルと高屈折率ガラス製の半円筒プリズムは、レーザー光の全反射位置を中心に回転するように設計し、これらを組みあげた。これまでに全反射ラマン散乱測定システムの構築と予備的な実験を行っており、今後は実際に測定を開始する。全反射ラマン散乱測定による分子マクロクラスターの構造評価我々は表面力測定、ATR-FTIR、吸着等温線測定により、アルコール(カルボン酸)-シクロヘキサンのような水素結合性液体と非極性液体の2成分液体中のシリカ表面にアルコール(カルボン酸)が水素結合により厚み数10nmにおよぶ規則構造を形成することを見いだしている(水素結合分子マクロクラスター)。さらに全反射ラマン分光法を用いることで、より固-液界面近傍(数10nm)の局所的な液体の構造とそのダイナミクスを選択的に評価することを目指す。昨年度までに入射角と散乱光測定角を独立に制御可能な全反射ラマン散乱測定システムの設計と構築を行っており、本年度はこのシステムを用いてエタノール-シクロヘキサン2成分液体中の半円筒ガラスプリズム表面に形成されるエタノールマクロクラスターの全反射ラマン散乱測定を行った。その結果、以前に測定したATR-FTIRスペクトルと同様にエタノール濃度0.1mol%において、ガラス表面でのエタノールクラスター形成を示す水素結合OH伸縮振動ピークの観測に成功した。この水素結合OH伸縮振動ピークはバルク中のエタノールの水素結合OH伸縮振動ピークより低波数シフトしており(結晶状態のピークに近い)、バルク中より強固な水素結合を形成していると考えられる。エタノール濃度を0.3,1.0,2.0mol%と上げていくと、このピークは徐々に高波数シフトし、バルク中のピーク波数に近づいた。これは濃度上昇に伴うエタノール分子の運動性の増加を示唆すると考えられ、従来我々の提案しているモデルと一致する。今後、他のアルコール、カルボン酸などの測定を行い、分子種による違いの検討、また金表面に調製した自己組織化膜表面を用いた表面増強ラマンへの展開をはかる。

昨年度までに、全反射ラマン散乱測定システムの構築と、エタノール-シクロヘキサン2成分液体中の測定を行った。ガラスプリズム界面近傍の水素結合OH伸縮振動ピーク(νOH-bonded)はバルク中のνOH-bondedピークより低波数シフトしており(結晶状態のピークに近い)、バルク中より強固な水素結合の形成が示唆された。エタノール濃度上昇に伴い、νOH-bondedピークは高波数シフトし、これは濃度上昇に伴うエタノール分子の運動性の増加を示唆している。本年度は、2成分液体中の分子マクロクラスター形成によりガラス表面間に発現する長距離引力の理論解析を行い、分子マクロクラスターとバルク溶液間の界面エネルギーの評価を行い、ラマン散乱測定の結果と比較した。例えばメタノールマクロクラスターとバルクの界面エネルギーは、バルクのメタノール-シクロヘキサン界面エネルギーの10倍以上と見積もられた(7.2mN/m)。これはクラスター形成によりOH基が配向し、界面に高密度に存在するためと考えられ、全反射ラマン散乱で得られた結晶状態に近いνOH-bondedピークと対応している。また、濃度上昇に伴い界面エネルギーは減少し、これは分子運動性の増大を示唆しており、全反射ラマン散乱で得られたνOH-bondedピークの高波数シフトとの対応がみられた。
腫瘍抑制因子p53活性化によるインスリン抵抗性発症の新しい分子機構の解明

肥満は先進国における主要な健康課題であり、その対策が望まれている。脂肪肝についても肥満との関連やインスリン抵抗性との関連から、その分子基盤が探索されている。DNAチップによりObマウスなどの肥満脂肪組織において腫瘍抑制因子であるp53の発現が亢進していることを見い出し、さらにp53がsterol regulatory element-binding Protein-1 (SREBP-1)や脂肪合成系諸酵素の抑制に関与していることをp53欠損マウスを用いて明らかにした。すなわち、p53が脂肪細胞における脂肪蓄積の抑制機構として重要な役割を果たしていることを見出した。p53が肥満時に脂肪細胞で活性化を受ける機序については現段階では不明であるが、p53はDNA障害以外にも低酸素や熱ショックなど幅広いストレスにより誘導されることが知られていることから考えると、肥満も広い意味で脂肪細胞にとってのストレスであり、インスリン抵抗性は一種のストレス応答であると見ることが可能かもしれない。このように、我々は、肥満に伴うインスリン抵抗性の病態は、おそらく脂肪細胞でのネガティブフィードバック機構の発動に端を発する生理/病理現象であろうという仮説を立て、検証を続けている。p53経路もその機序のひとつと位置付けて、インスリン抵抗性とp53の活性化について、検討を加えてきた。今回、2つの動物モデルを用いることにより、p53がp21発現亢進を介して脂肪肝の発症機序に関与していることを見出した。脂肪肝のモデルとして肥満を伴うObマウスおよび肥満を伴わないSREBP-1過剰発現マウスを用い、これらのモデル動物の脂肪肝においてp53発現が誘導されていることを明らかにし、p53が脂肪肝の病態において重要な役割を果たしていることが明らかとなった。日本人の主要死因である動脈硬化性疾患の危険因子である糖尿病、高脂血症、高血圧などの生活習慣病は、遺伝素因とともに生活習慣の欧米化に起因する肥満やインスリン抵抗性を基礎として発症する。DNAチップによりObマウスなどの肥満脂肪組織において腫瘍抑制因子であるp53の発現が亢進していることを見い出し、さらにp53がsterol regulatory element-binding Protein-1(SREBP-1)や脂肪合成系諸酵素の抑制に関与していることをP53欠損マウスを用いて明らかにした。すなわち、P53が脂肪細胞における脂肪蓄積の抑制機構として重要な役割を果たしていることを見出した。さらにインスリン抵抗性とP53の活性化について、以下のような機構を想定し、インスリン抵抗性をストレス応答という観点から解明しようとしている。(1)P53は細胞増殖に抑制的に働くことから、PI3-kinaseやMAP kinaseなど細胞増殖と深い関わりのあるインスリンシグナル伝達経路に拮抗的に作用して、インスリン抵抗性を惹起する機構。(2)脂肪細胞におけるP53の活性化がアディポサイトカインの発現促進または抑制を生じ、それによって骨格筋や肝臓でのインスリン抵抗性を惹起する機構。これらの作業仮説を遺伝子改変動物を作成して実証したいと考え、脂肪細胞におけるp53の過剰発現がもたらす影響をトランスジェニックマウスを作製することによって解析している。
オレフィン類と1酸化炭素の不斉リビング共重合

本研究は、生体高分子に匹敵する、キラリテイならびに分子量を精密に制御された高分子を不斉リビング重合によって合成することを目的とした。この目的のため、光学活性な遷移金属錯体を触媒として用い、オレフィン類と一酸化炭素の不斉交互共重合反応を行った。申請者は平成7年度、キラルホスフィンホスファイト配位子BINAPHOS{BINAPHOS=2-(diphenyl-phosphino)-1,1′-binaphthalen-2′-yl 1,1′-binaphthalen-2,2′-ylphosphite}のPb(II)錯体が、プロピレンと一酸化炭素の共重合に触媒活性を示すことを、ごく初期的な実験ではあるが明らかにしていた。当該年度は、さらに高効率な高分子合成反応を開発すると共に、得られる光学活性な共重合体の物性について研究を進め、また、この触媒反応における配位子の役割についても明らかにした。まず、より精密に構造の制御された共重合体(ポリケトン)の合成のため、厳密な反応条件の最適化を行った。特に、触媒前駆体である金属錯体の構造や、反応におけるオレフィンと一酸化炭素、各々の分圧や反応温度、溶媒などの要因を詳しく検討し、高い分子量と狭い分子量分布、さらに高いモル旋光度をもつ高分子生成を実現した。また、本重合がリビング重合で進行していることも、反応時間と分子量の関係から明らかにした。さらに、反応機構について詳細な錯体化学的考察を行い、その全容を解明した。
顔面播種状粟粒性狼瘡とバザン硬結性紅斑病変部からの結核菌の検出

【対象】顔面播種状粟粒性狼瘡11例,尋常性狼瘡2例(4標本),陰茎結核疹1例を対象とした。【方法】1.5-10μにスライスしたホルマリン固定パラフィン包埋標本数枚を滅菌チューブにとり,プロテイナーゼK処理を行う。2.それぞれサンプルを,ヒトβグロビンをコードするDNA領域を増幅するプライマーを用いたPCRで増幅し,アガロースゲル電気泳動を行う。3.2で増幅の見られたサンプルについて,結核菌固有のDNAを増幅するプライマーによるPCR後,アガロースゲル電気泳動で特異的DNAバンドを検出する。陰性のサンプルについては,そのPCR産物を用いて再度同様のPCR,アガロースゲル電気泳動を行う。【結果】顔面播種状粟粒性狼瘡11例のなかで,PCRによりヒトβグロビンDNAの増幅が見られたのは9例,尋常性狼瘡では2例(3標本),陰茎結核疹では1例であった。顔面播種性状粟粒性狼瘡9サンプルでは結核菌のDNAは全く検出されなかった。真正皮膚結核では3サンプル中2サンプルで結核菌のDNAが検出された。結核疹の1サンプルでは結核菌のDNAは検出されなかった。
化学災害データによる組織のモメンタムの計量化と組織学習モデルの構築

組織は無意識のうちに組織慣性に従うため,成否に関わらず同一行動を繰り返すとされる.そのことが組織の失敗の繰り返しと,成功から失敗への転換を生む.本プロジェクトは,化学災害の繰り返しに着目した組織内学習と,技術導入が作り出す組織間をつなぐネットワークとイノベーションに着目した組織間学習に関する研究を実施した.これにより,組織の内と外で行われる双方の学習を通じて,組織慣性の存在と,常に組織を良い方向に進める戦略的モメンタム発生のメカニズムについて,組織横断的なアーカイバルデータを用いて実証した.さらに,繰り返す化学災害発生のメカニズムと,技術導入が生み出すイノベーションとその限界効果を実証した.2015年度は、本課題に関する文献調査とデータ収集・インタビュー・事例調査・分析結果の対外的な発表をおこなった。文献調査では、組織のモメンタムのメカニズムを説明できる可能性がある理論の収集をした。データ収集はリレーショナル化学災害データベースを利用し、データに企業名の掲載が無いことや不足情報があり、新聞や雑誌のデータベースから追加データ収集も行った。インタビューは分離技術会の協力で実現し、化学災害の研究者や現場の専門家に対して行った。事例調査も過去の事故や化学災害に関する記事の検索により行った。以上の現段階で集められた文献・データ・インタビュー内容・事例から、研究目的である組織の行動の方向性を意味する、組織のモメンタムを実証するための仮説構築と統計分析を行った。結果は、分離技術会の講演会や経営情報学会と日本大学主催の学会で発表し、分離技術会の「分離技術」に分析結果の報告の掲載が決定している。さらに、組織学会での大会発表が決定し、投稿論文も査読中である。その他に、本研究には2つの研究の派生があった。まず、工場の技術知識移転が組織のモメンタムに影響を与えると考え、日本のマザー工場制に着目した。グローバル工場の知識移転に関する理論研究調査と、自動車産業のグローバル工場データを収集し、ネットワーク分析を行った。結果は複数の学会で発表をし、経営情報学会誌にセレクションペーパに選定されて論文として掲載された。もう1件は、新規開発のサプライチェーンゲームを利用した研究である。災害や事故が、サプライチェーン内組織の行動や学習の方向性決定要因を検討した。成果は複数の国内学会、国際学会だけでなく、工学教育に論文として発表した。以上から、本研究は派生した研究や多くの対外発表と大きな成果があるが、データ収集途中であり、今後は研究を組織のモメンタムのメカニズム解明のためにまとめる。本研究が計画以上に進展している大きな理由は、3点ある。まず、雇用したデータ入力等の研究サポート者が優秀であり、データ収集時に気が付いたことについて細かく報告してくれたことである。これにより、自分でデータ入力をしなかったにも関わらず、それに近い情報が得られ、分析時のデータ解釈の大きな助けとなった。さらに、共同研究として多くの人と協力できたことである。組織のモメンタムの分析に対して、化学災害以外のデータの利用ができたことは、多角的な視点による分析ができたうえ、データを超えた普遍性もおぼろげながら見えてきた。最後に、分離材料会からの協力が得られたことである。頻発する化学災害に懸念を持ち、様々な活動を行っている団体や所属者からの分析結果の強力な支援は、経営学視点からの研究内容に現場の人や化学災害の研究者からの正当性をつけ、大きな説得力を得ることができた。以上のことは、本研究に多くの人が関わることにつながり、研究成果として対外的な発信力を高める大きな要因になると考える。研究課題について、国内学会発表を行った後、論文として投稿・採択された。具体的には、6月の国内学会である2016年度組織学会研究発表大会において「プロセスマネジメントが繰り返す化学災害に与える影響:組織のモメンタムの方向転換に関する実証研究」の発表を行った。その際の助言をもとに内容を修正した、「戦略的モメンタムが組織慣性に与える影響ープロセスマネジメントと繰り返される化学災害に関する実証研究」の投稿を論文誌「組織科学」へ行い、採択された。本研究内容は化学災害の防止という観点から、化学企業や事故の研究者にも広く知ってもらうことが重要である。そのため、学会誌「分離技術」から依頼されて、「ホットストーブ現象が繰り返す化学災害に与える影響ーマクロデータを用いた統計分析による実証ー」において、研究成果を経営学の専門家でなくても分かりやすいように、平易な言葉や事例を用いた説明を行った。この他に、本研究のキーワードである「組織のモメンタム」のメカニズムを多角的に解明するために、派生的な研究として、江戸時代の藩校や自動車工場、オンラインサプライチェーンゲームを利用したデータ等を収集して、化学災害と同様のメカニズムが認められるかの検証も継続中である。これらの研究成果は、それぞれ国内学会である日本経営学会、経営情報学会にてすでに発表を行っている。以上のことから、2年目の研究成果として順調な進捗であると考える。初年度は、理論の探索、データ収集、分析を行った。今年度である2年目で国内学会発表と国内学会誌としては高い権威を持つ「組織科学」において論文として採択されている。さらに、経営学以外への普及を目的として、初年度は一般の方が多く参加する外部講演会にて本研究内容を紹介し、さらに現場の専門家への安全に関する講演を行っている。そのうえで、2年目で化学企業の現場の専門家が多く参加する学会にて、平易な言葉による研究成果の発表を行った。当初予定では論文投稿が3年目であったが、成果がよくまとめられたことと、現場の専門家からの反響が大きかったため、日本語論文としての投稿を前倒しで行った。

しかし、その分、国際学会への発表が遅れた。そのため、「当初の計画以上」ではなく、「おおむね順調」と判断した。国際学会や英語論文投稿については、今後対応することが可能と考えている。最終年度は、申請テーマの組織のモメンタムのメカニズムの実証に関する具体的な対象であった化学企業の爆発事故の研究が、前年度投稿した組織科学に査読論文として掲載された。そのため、最終年度は本研究テーマの長期的な継続のために、対象を広げて複数の研究を行った。その結果、多くの研究を新たに開始しただけでなく、関連研究の国際学会発表や、経営情報学会よりAIS関連国際発表奨励賞をいただいた。また、研究成果の普及のために、中央大学で2件の招待講演をおこなった。今年度着手した研究は、組織のモメンタムのメカニズムが、産業や時代、地理空間による変化を実証するためのものである。データは、化学産業の原材料、化学産業の技術の導入と導出、日本映画の制作委員会、江戸時代の蘭学者の師弟関係といったネットワークデータを新たに収集した。新たな手法は、従来利用したネットワーク分析ソフトウェアに比べてグラフィック性能が高く、昨年度導入したGephiのより高度な利用や、新たに地理空間の変化を多変量解析するためにArcGISを用いた地理空間加重回帰分析、共分散構造分析、テキストマイニング、機械学習によるデータ分類に取り組んだ。その結果、次の研究が今後の知識ネットワークが組織のモメンタムに与える影響のメカニズムに関する研究として有望なテーマと考える。1化学産業における原材料供給と技術導出入ネットワークが爆発事故に与える影響、2日本映画の制作委員会のネットワークがイノベーションに与える影響、3江戸時代のデータを用いた、地理的・空間的特性を考慮した知識ネットワークが藩のパフォーマンスに与える影響。上記の研究は、これまでの化学産業を対象とした研究をさらに発展させるだけでなく、映画産業というまったく異なる産業でも同様の検証を行い、さらに江戸時代という異なる時代を対象とすることで、今後は本研究成果の発展を目指す。組織は無意識のうちに組織慣性に従うため,成否に関わらず同一行動を繰り返すとされる.そのことが組織の失敗の繰り返しと,成功から失敗への転換を生む.本プロジェクトは,化学災害の繰り返しに着目した組織内学習と,技術導入が作り出す組織間をつなぐネットワークとイノベーションに着目した組織間学習に関する研究を実施した.これにより,組織の内と外で行われる双方の学習を通じて,組織慣性の存在と,常に組織を良い方向に進める戦略的モメンタム発生のメカニズムについて,組織横断的なアーカイバルデータを用いて実証した.さらに,繰り返す化学災害発生のメカニズムと,技術導入が生み出すイノベーションとその限界効果を実証した.本研究は、今後は海外への学会発表とデータの継続的な収集、分析精度の向上のための分析方法の改善を進める。
パーキンソン病患者のQOL向上の為の新たなリハビリシステムの創生

本研究はパーキンソン病患者のQOL向上を目的とし、我々は低周波振動刺激が筋固縮症状に及ぼす影響を調査するために、低周波全身揺動装置の開発を行った。患者に対する臨床試験の結果、固縮と四肢の運動に有意な改善が認められた。また、固縮症状を客観的かつ定量的に評価するために、医師に代わり患者の前腕を機械的に屈伸させ評価する前腕揺動装置と計測システムを開発した。用意した機械的擬似前腕を用いてそれらの評価を行い、優位性と改善点を明らかにした。本研究では患者が楽なように仰臥位で横たわり,前庭系へ刺激を与えるよう頭頂から足先方向に水平に往復する全身振動装置を改良した.本装置は最大周波数が1 [Hz],最大振幅は120[mm]まで,体重100[kg]程度まで動作することができる.振動暴露後の評価として,バランス性を評価するための加速度センサーおよび無線計測システムを準備した.またストレス性計測のための唾液アミラーゼ計測装置と簡易脳波測定装置を準備した.また筋固縮症状を実現する疑似上肢を製作した.間欠的断続的抵抗を感じる歯車様固縮と、あたかも鉛管を捻転させるようにギシギシと一定的持続的抵抗を感じる鉛管様固縮を表現するような擬似上肢を複数製作した.筋固縮症状を定量的に評価するための上腕遥動装置を開発した.被験者は座位でリラックスでき,かつ可動台にシンプルかつ安全に前腕を固定し,肘関節を中心に正弦波的な前腕の搖動動作を行う.回転中心には搖動時の肘角度を測定する角度センサーを取り付けた。搖動動作は臨床医の診断動作に合わせた動作を模する.本システムは肘を台に乗せ,前腕を約90度まで屈曲させる動作を繰り返し行い,入力トルクと出力角度を計測するシステムである.前腕および肘関節を,慣性モーメント・粘性抵抗・非線形ばね抵抗を持った剛体リンク機構とし数学モデル化を行い,入力トルクと出力角度波形から,線形分数変換および既約分解表現によって各物理パラメータの推定計算を行うシステムを構築した.改良した全身振動装置は,床面からベッド面まで約35[cm]と低く,高齢者やパーキンソン病患者でも楽に乗り降りできるように設計した.ただし安全柵や起き上がるための手すりがなく,まだまだ患者に優しいとは言えない部分があるため,次年度の改良課題である.また本装置は最大周波数が1 [Hz],最大振幅は120[mm]まで動作できるが,0.8[Hz]以上で振動させると,人によっては不安や恐怖感を感じる可能性があるため,最大振幅では行わないようにする.上腕遥動装置は肘関節を中心に屈曲動作を行うが,人間関節の可動範囲外に動作させてはならない.そのためリミットスイッチや非常ボタンによる緊急停止措置や,常時計測している角度を用いプログラムによる動作範囲制限など安全面に最大限に配慮を行った.(1)パーキンソン病患者に対して全身振動を与えた場合振動が平衡感覚に与える影響を調べることを目的として,実験に使用する正弦波水平全身振動装置の改良を行った.この装置の動作原理はサーボモータの回転をベルトとプーリを介して,クランクに動力を伝えベッドを動かしている.ストロークは120mmである.振動数は0.05Hz1.00Hzの間で0.05Hz刻みで変更することができる.この装置を用いて健常者に対する振動実験を行った.被験者の人数は計9人である.実験条件は,振動数は0Hz,0.5Hz,0.75Hz,1.0Hzの4種類,振幅120mm振動曝露時間は10分で行った.それぞれの振動数での振動曝露の直後,5分後,10分後,15分後のデータを測定した.測定方法は閉眼歩行,閉眼片足立ち(利き足の逆),アミラーゼストレステストの計3種類を行った.本実験結果では閉眼歩行と閉眼片足立ちの数値は実験前と比較して平衡感覚が向上した可能性を呈するものがあった.またアミラーゼストレステストでは全体的に実験前よりもストレス値が減少した.また分担研究者は引き続きパーキンソン病患者への臨床試験を続けており,全身振動による症状緩和を長際している.(2)上肢運動機能の定量評価システムの構築のため,昨年度製作した装置をカバーの再製作や電源装置の収納スペースの確保等を行った.また装置の改良によりモータにかかるトルクの大きさが変わったため,各ゲインの再選定を行った.試行的に被験者に体験してもらったところ肘がすれてしまうと被験者からの意見があったため,腕と肘を置く部分の改良が必要である.研究のロードマップでは平成28年度は(1)装置の改良および臨床試験,(2)関節リンク機構の数学モデル化および既約分解表現に基づく定量評価,(3)健常者およびPD患者への臨床,(4)実用可能な装置への改良,を行うことを目的とした.この目的に対し進歩状況はほぼ達成しているものの,前腕揺動装置において被験者が接触する部分への配慮が必要であることが確認されたため,おおむね順調に進展していると判断した.本研究では,パーキンソン病の運動系諸症状の緩和を目的として,前庭系を刺激するために仰臥位で頭頂から足先方向に水平搖動する全身振動装置の実用化に向けた改良を行った.機械的にはリンク等の稼動部品の強度向上と防音対策により,動作時の騒音は57dBから53dBに減り被験者の不安感を低減させることができた.

この改良による性能向上により約200kgの荷重を1Hzの周波数まで安全に動作することができるようになった.また電気的には万が一に備えて通常の遮断器の他に漏電遮断器を併用し,さらに緊急停止スイッチを設けるなどして安全性の冗長を図った.その他,被験者昇降時の際や操作者の使用の際に触れる可能性がある全ての箇所にクッションや面取りを施し,使用時の安全性を向上させた.これらの結果,実際の診療施設やリハビリテーションの現場においても安全に利用でき,医療スタッフが簡単かつ安全に操作できる装置に到った.次に,筋固縮症状を医師に代わり肘の動きの固さの評価を行う前腕搖動装置の開発と疑似上肢による肘関節の抵抗の推定実験を行った.実験装置は主に実際の診療現場で使用するための安全策を施した.また擬似上肢には角度に比例する機械的ばね抵抗を収め,入力トルクと出力角度波形から既約分解表現を用いた推定計算をMATLABにより行った.その結果,実測によるばね抵抗値に対して良好な推定値を求めることができなかった.これは実験データ測定時のサンプリングタイムが粗いことと,角度センサのゼロ位置のずれの調整で解決すると思われる.また筋固縮症状のもうひとつの臨床評価方法で,医師が上腕2頭筋の付根を指で押さえ,動作時の緊張度を触診により評価する臨床に対し,本研究では硬度計による数値化を提案し,上腕筋模型を対象にした筋収縮の測定実験により妥当であることを示した.本研究はパーキンソン病患者のQOL向上を目的とし、我々は低周波振動刺激が筋固縮症状に及ぼす影響を調査するために、低周波全身揺動装置の開発を行った。患者に対する臨床試験の結果、固縮と四肢の運動に有意な改善が認められた。また、固縮症状を客観的かつ定量的に評価するために、医師に代わり患者の前腕を機械的に屈伸させ評価する前腕揺動装置と計測システムを開発した。用意した機械的擬似前腕を用いてそれらの評価を行い、優位性と改善点を明らかにした。改良した全身振動装置を用いて健常者およびパーキンソン病患者に全身振動負荷を与える臨床試験を行い,運動機能およびパーキンソン病症状の変化をHoen-Yahrの重症度判定や,統一パーキンソン病評価スケール(UPDRS),timed up and go test (TUGT)などで調べ、効果の高い振動周波数や振幅,暴露時間を調査する.また開発した前腕遥動装置を用いて筋固縮症状の評価を行うとともに,臨床医による診療結果とを照合し、重症度の判定基準を整備する。いずれの装置においても使用中に安全面に十分に配慮し,必要があれば随時改良を行う.引き続き前庭系への低周波数の振動刺激を用いて筋固縮症状の改善を調査する.また,その評価のため作製した前腕搖動装置をさらに改良して装置の軽量・小型化および使用法の簡素化をはかり、実際の診療施設やリハビリテーションの現場で医療スタッフが簡便に使用できる装置として普及を目指す.人間医工学300,000円は研究分担者への配分額であるが、平成27年度に臨床試験を行うにあたり被験者となるパーキンソン病患者群が、想定していたよりも症状が重く、度重なる臨床試験に耐えられないと判断したため、次年度使用額が生じた。60万円は研究分担者の未使用によるものである.4,522円は購入予定品の品切れによるものである.平成28年度は「青森県パーキンソン病友の会」に働きかけて、続けて通うことのできる患者群を構成し、臨床試験に臨む。
プラズマとプリオン病原体のナノ粒子・構造体相互作用

医療器具を介した感染が院内感染の主要部分を占めるなか、高圧蒸気滅菌などの既存の滅菌方法では、医療器具や機器は処理に耐えられないことが問題とされている。近年これらの機材に対応可能な過酸化水素ガスプラズマ滅菌方法が提案されているが、毒性残留物(過酸化水素)の危険性などが指摘され始めている。さらに細菌由来のエンドトキシンの残留は、発熱などの症状を引き起こすが、過酸化水素ガスプラズマ滅菌ではエンドトキシンには効果がないと報告されている。一方で、ウイルスやプリオンに対するプラズマの効果については、ほとんど明らかになっていない。そこで、本研究では、プラズマ処理後のサンプル変化の生化学的解析を行うことで、ガスプラズマとプリオン病原体やウイルスとのナノサイズで起こる相互作用について調べた。本年度は、窒素ガスプラズマ処理後のプリオンの性質を調べるため、PMCA解析とマウスバイオアッセイにより解析を行った。その結果、窒素ガスプラズマ処理(1.5kpps)により15分以内にプリオンの試験管内増殖能力が低下し、30分でプリオンの感染性が低下することが明らかとなった。一方、インフルエンザウイルスは5分以内に検出限界以下にまで感染性が低下し、不活化された。窒素ガスプラズマの発生時には、熱、紫外線、酸化ストレス発生が起きていることが確認されている。インフルエンザウイルスの場合、窒素ガスプラズマ処理による不活化メカニズムとしては、酸化ストレス(過酸化水素関連物質)が最も寄与しているとの結果が得られた。プリオンについては不活化に寄与している因子は現在のところ明らかとなっておらず、この3因子のうちどれがプリオンの試験管内増殖能や感染性の低下に貢献しているのか今後解析が必要である。25年度が最終年度であるため、記入しない。近年これらの機材に対応可能な過酸化水素ガスプラズマ滅菌方法が提案されているが、毒性残留物の危険性などが指摘され始めている。そのような中、本研究では、N2ガスプラズマをナノ粒子であるプリオン病原体と反応させることで、N2ガスプラズマがプリオン病原体に与える影響の解析を行った。昨年度までに、エンベロープウイルスであるインフルエンザウイルスをプラズマ処理し、プラズマ処理によりウイルスが不活化されることを示した。さらに、インフルエンザウイルスがプラズマ処理により不活化されるメカニズムとして、酸化ストレスが最も寄与していることを明らかにした。それらを発展させ、本年度は、プリオン病原体の窒素ガスプラズマ処理を行い、その生化学性状の変化の一つとして、試験管内増殖能の変化について解析を行った。その結果、窒素ガスプラズマ処理(1.5kpps)により15分以内にプリオンの試験管内増殖能力は顕著に低下することが明らかとなった。N2ガスプラズマの発生時には、熱、紫外線、酸化ストレス発生が起きていることが確認されており、この3因子のうちどれがプリオンの試験管内増殖能低下に最も寄与しているのかの解析が今後必要である。当初の計画通り、プリオンの試験管内増殖能に与えるプラズマの効果の解析を行うことができた。1窒素ガスプラズマ処理後のプリオン病原体接種マウスの発症時期がどこまで伸びるかを調べる2窒素以外の気体のガスプラズマの場合、試験管内増幅能や感染価は変化するのかを調べる。
在宅介護家族の災害時健康管理支援システムの構築

全国の地域包括支援センターと居宅介護支援事業所を対象とし、926事業所を利用している在宅介護家族の災害時の健康管理支援体制に関する実態と課題を明らかにした。A市内の訪問サービスと通所サービスの全ての事業所を対象とし、72事業所の利用者の個別災害時健康管理支援の計画と、災害時の連携と役割について分析した。以上の結果より、要支援者と要介護者の災害の備えを進めていくためには、行政、在宅関連施設、および地域住民とともに進めていく必要性が示唆された。学生も含めた在宅医療職の防災ネットワークをつくるため、在宅介護家族の災害時健康管理支援に関する共同学習会を3回行った。さらに地域住民に防災健康教育を行った。本研究は、在宅療養者とその家族の災害時健康管理支援システムの構築が目的であり、在宅介護家族の災害時の健康管理の備えの充実を目標とする。そのために本年度は、まず全国の在宅介護家族の災害時の健康管理支援体制に関する実態と課題及び地域の特徴を明らかにすることを目的として、在宅介護家族の災害時健康管理支援体制の全国調査計画を立案した。本研究の遂行にあたり、研究代表者が所属する金沢大学医学倫理審査委員会の承認を得た。調査対象は、地域包括支援センターと居宅介護支援事業所とし、各施設を利用している在宅介護家族に関する以下の内容を調査した。調査用紙は、先行研究および東日本大震災に関する実態調査結果を参考にして、各施設の防災対策と被災経験、災害時要援護者リスト、在宅療養者の個別の災害支援計画、介護家族の自助力、介護家族に対する地域の共助力、行政や地域の防災関連機関との連携、および個人情報の管理の現状と課題に関する調査項目を作成した。調査方法は、連結不可能匿名化による半構成的質問紙調査法とした。調査依頼施設は、当初の計画では、回収率は30%前後を想定して3000施設への郵送を計画していたが、24年度の類似の施設への質問紙調査の回収率は約20%であったため5000施設に増やすこととした。地域包括支援センター1500施設と居宅介護支援事業所3500施設を利用者数の比率に応じて47都道府県から無作為に抽出した。今後、本研究は、5000施設宛に調査の協力依頼文と調査用紙一式を郵送し、回収した調査データを解析して、全国の実態と課題及び地域の特徴を明らかにする。本結果を基にして、さらに在宅介護家族のケアを担当している施設の機能と役割を明らかにし、災害時健康管理支援のモデルシステムを構築して、モデルシステムの成果の全国への普及を目指すものである。本研究は、在宅介護家族の災害時健康管理支援システムを構築して災害時の健康管理の備えを充実することを目標として24年度から実施している。25年度は47都道府県の地域包括支援センターと居宅介護支援事業所のうちの計929か所(回収率18.9%)から調査協力の同意を得、全国の要支援・要介護高齢者と療養者と家族の防災に対する備えと自助力、地域住民の共助力、地域の防災体制に関する無記名自記式質問紙調査による実態調査を行った。本調査は、研究代表者が所属する金沢大学医学倫理審査会の承認を得てから実施した。回答内容を分析した結果、在宅介護家族は避難に対して不安感はあるが平常時からの備えは不十分であること、地域住民組織の在宅介護家族に対する避難支援活動の積極性、および地域の防災体制における被災時に備えた備蓄、被災時の支援体制の課題、災害時の情報管理に関する課題が示された。さらに、事業所職員自身の防災対策と災害時の業務体制、これまでの被災経験と災害支援経験の内容が明らかになった。また、地域住民と行政と関係機関との連携と協力の必要性と課題が示された。以上の結果を集約した調査報告書を作成し、調査報告書を希望する調査協力施設と関連施設に配布した。研究結果の一部を専門学会で発表した。次に、これらの全国の結果を踏まえ、災害時の健康管理に備えた在宅関連事業所の連携と各事業所の機能を明らかにするため、A市内の全ての在宅関連事業所を調査対象として、各事業所の災害に対する備えと災害時の業務体制、地域連携、利用者の自助・共助力、災害時支援計画と防災訓練、被災経験と防災学習に関する自記式無記名質問紙調査用紙を作成した。本調査の実施にあたっては、研究代表者が所属する金沢大学医学倫理審査会の承認を得た。調査用紙の発送は26年4月中旬の予定である。本研究は、在宅介護家族の災害時健康管理支援システムを構築して災害時の健康管理の備えを充実することを目標とし、24年度から実施している。25年度に全国の地域包括支援センターと居宅介護支援事業所のうちの929事業所から協力を得、在宅介護家族の防災に対する自助力、共助力、地域の防災体制に関する質問紙調査を行い、これらの実態と課題を明らかにした。本結果を集約した実態調査報告書を作成し、協力事業所と関連施設に配布して調査結果を公表した。25年度に要支援高齢者について分析した結果を国内の専門学会で発表した。26年度は要介護高齢者の結果も全て総合して解析し、その結果の一部を国内の専門学会で発表した。また、分析結果の一部を27年度に専門の国際学会で発表予定(確定)である。さらに現在、専門の国際誌に投稿中である。次に全国調査結果をもとにして、在宅関連事業所の災害時の連携と機能を明らかにすることを目的とし、26年度に質問紙調査を行った。

対象はA市内の全ての地域包括支援センター、居宅介護支援事業所、訪問介護、訪問入浴介護、訪問看護、訪問リハビリテーション、通所介護、通所リハビリテーション、認知症対応型通所介護の計482事業所とし、地域と施設間の災害時の連携に関する質問紙調査への協力を依頼した。72事業所(回収率14.9%)から協力を得、事業所・地域・在宅介護家族の防災対策、災害時の個別支援計画の必要性、地域と施設間の平常時と災害時の連携の実態と課題を明らかにした。本結果を集約した連携調査報告書を作成し、協力事業所と関連施設に配布して調査結果を公表した。以上の調査結果を踏まえ、在宅介護家族の防災に備えたケアプランの作成について検討するワーキングメンバーを26年度に公募し、検討会を2回開催した。参加者は所属先も職種も様々であり、参加者全員で防災に関する学習、研究報告、防災食の試食、意見交換を行った。本研究は、在宅介護家族の災害時の健康管理の備えの充実を目標として、災害時健康管理支援システムの構築に関わる研究を4年間実施してきた。まず、25年度に全国の地域包括支援センターと居宅介護事業所のうちの929事業所から協力を得、利用者と地域防災体制に関する質問紙調査を実施した。その結果の一部を今年度の国際専門学会で発表した。また、国際専門雑誌に投稿して掲載となった。次に、この全国調査結果をもとにして、26年度に在宅関連施設の連携と機能に関する質問紙調査を実施し、A市内在宅関連施設のうちの72事業所から協力を得た。現在、その結果を専門学会および専門雑誌への公表準備中である。26年度から在宅介護家族の防災ケアネットワークづくりを目指して、地域医療・福祉・介護など様々な在宅支援専門職による災害時の健康管理支援に関する検討会、および施設間の平常時の連携を深めて災害時の支援体制を構築するための共同学習会を継続して開催している。今年度は3回目の検討会を実施した。また、本検討会では本科研の結果を継続して報告し、実践現場への研究成果の普及を図っている。さらに、在宅療養者と家族とケア支援者が共同で災害に備えることを目指して「金沢高知式災害備えチェックシート」を開発し(金沢医科大学中井寿雄氏と共同研究)、在宅介護家族と支援者が使用できるように改良して普及を目指している。この結果の一部は今年度の国内専門学会で共同研究者として発表し、国内専門雑誌に投稿して掲載予定となった。以上の本研究の成果は、研究協力施設、主要な在宅関連施設、および研究者のホームページで公表して広く普及を目指している。全国の地域包括支援センターと居宅介護支援事業所を対象とし、926事業所を利用している在宅介護家族の災害時の健康管理支援体制に関する実態と課題を明らかにした。A市内の訪問サービスと通所サービスの全ての事業所を対象とし、72事業所の利用者の個別災害時健康管理支援の計画と、災害時の連携と役割について分析した。以上の結果より、要支援者と要介護者の災害の備えを進めていくためには、行政、在宅関連施設、および地域住民とともに進めていく必要性が示唆された。学生も含めた在宅医療職の防災ネットワークをつくるため、在宅介護家族の災害時健康管理支援に関する共同学習会を3回行った。さらに地域住民に防災健康教育を行った。26年度に実施した在宅関連事業所の連携に関する質問
神経細胞死とアポリポ蛋白受容体について

アポリポ蛋白E(ε4)がアルツハイマー病発症の危険因子とされている。しかし、その遺伝子産物であるApoE4が、アルツハイマー病の病態機序にどのように係わっているかは不明である。そこで、ApoEのイソ蛋白の違いが神経細胞死に関連する可能性を想定し、実験を行った。ApoEは細胞膜に存在するApoE受容体を介して取り込まれることが知られている。そこで神経細胞に発現しているApoE受容体(LDL受容体、VLDL受容体、apoE2受容体等)の受容体を強制発現するCHO細胞を作製し、この培養細胞系を用いてApoEイソ蛋白の細胞毒性をMIT法あるいはWST法により検討した。3種のヒトApoE受容体cDNAを発現するネオマイシン耐性のCHO細胞を得た(CHO/LDLR、CHO/VLDLR、CHO/apoER2)。これらの細胞の培養系にリコンビナントApoE2,3,4(150mM)を添加し、継時的に抗ApoE抗体による蛍光抗体法で細胞内のApoE動態を検索した。いずれの細胞においてもApoE3,4では添加後30分頃より細胞質内に特異蛍光を認め、その強度は3時間後まで増強していった。それ以降、特異蛍光は細胞の辺縁に局在するようになり、やがて消退していった。ApoE3,4を取り込んだ細胞は核が肥大し、かつプラスチック皿より剥離する傾向を示した。ApoE2を添加した場合は、どの細胞も微弱な蛍光しか発さず、また形態変化も認めなかった。ApoEを添加後3時間の時点でMIT法により細胞毒性を調べると、どの細胞においてもApoE4>3>2の順に細胞毒性効果を認めた。次にH_2O_2の毒性とApoEの効果との相関を調べるために、これらの細胞でまずH_2O_2の細胞毒性を調べた。0mM0.5mMまでの濃度では、用量依存的な細胞毒性が認められた。そこで、0.25mM濃度のH_2O_2の細胞毒性状態において、ApoEイソ蛋白の効果を調べたところ、ApoE4>3>2の順にH_2O_2毒性を助長する傾向が認められた。ApoE2については、その取り込み効率が低いので評価はできないが、ApoE3とApoE4を比較した場合、ApoE4の方が細胞内からの細胞毒性効果が強いことが明らかとなった。
高温超伝導体を用いた高性能押出し高分子絶縁直流超伝導モデルケーブルの試作

本研究においては、申請者らが推進してきた世界的にもユニークな押出し高分子絶縁超伝導ケーブルに対して高温超伝導体を適用しかつ直流化することを計画する。本研究で試作するケーブルは、コアパイプ上にテープ状に形成された高温超電導体(ビスマス系)を配置し、半導電層を含めたエチレンプロピレンゴム(EPR)絶縁を被った構造である。モデルケーブルによる直流臨界電流の測定及び冷却時のクエンチ電流に及ぼすEPRゴム収縮による超伝導導体への応力の影響を測定し、評価した。その結果、モデルケーブルにおける直流臨界電流は超伝導導体が流し得る電流とほぼ同じであること、極低温のゴム収縮が及ぼすクエンチ電流の影響がほとんどないことが確認された。さらに、本ケーブルでの特筆すべき特徴である押出し高分子電気絶縁に関しては、材料として対象となるEPRの充填材に焦点をあて、その種類および配合量をパラメータとして直流絶縁に最適な特性を有するものの選択を行った。その結果、充填剤配合量を変化させたものとしてもEPRの機械的特性は、配合量の影響を殆ど受けないことがわかった。また極低温における空間電荷注入量の面からも検討を行ったが、充填剤の有無、配合量の影響は殆どなく、トリーの発生原因となる電荷の注入が室温に比べて極めて少ないことがわかった。ケーブルの冷却試験において、ケーブル中央付近で液体ヘリウム温度維持や、ケーブル両端までの液体ヘリウム貯め込みに成功した。また、超電導導体を含むエチレンプロピレンケーブルの冷却試験において、安定した超電導導体の動作温度を得ることができた。また低密度ポリエチレン絶縁ケーブル及び架橋ポリエチレン絶縁ケーブルにおいては、液体ヘリウム冷却で絶縁層が破損したが、エチレンプロピレンゴム絶縁ケーブルでは絶縁層にクラックなどの発生は認められず、極低温において良好な機械的特性を有することが確かめられた。従って、本直流高温超伝導モデルケーブルの試作から得られる成果は、将来の電力系統の地中送電方式において主要な役割を果たすことが期待される直流高温超伝導ケーブルへの展望を開かせるものである。モデルケーブルに上る直流臨界電流の測定及び冷却時のクエンチ電流に及ぼすEPRゴム収縮による超伝導導体への応力の影響を測定し、評価した。さらに、本ケーブルの特筆すべき特徴である押出し高分子電気絶縁に関しては、材料として対象となるエチレンプロピレンゴム(EPR)の充填材に焦点をあて、その種類および配合量をパラメータとして直流絶縁に最適な特性を有するものの選択を行った。その結果、充填剤配合量を変化させたとしてもEPRの機械的特性は、配合量の影響を殆ど受けないことがわかった。従って、本直流高温超伝導モデルケーブルの試作から得られる成果は、将来の電カ系統の地中送電方式において主要な役割を果たすことが期待される直流高温超伝導ケーブルへの展望を開かせるものである。

本研究においては、申請者らが推進してきた世界的にもユニークな押出し高分子絶縁超伝導ケーブルに対して高温超伝導体を適用しかつ直流化することを計画する。本研究で試作するケーブルは、コアパイプ上にテープ状に形成された高温超電導体(ビスマス系)を配置し、半導電層を含めたエチレンプロピレンゴム(EPR)絶縁を被った構造である。モデルケーブルによる直流臨界電流の測定及び冷却時のクエンチ電流に及ぼすEPRゴム収縮による超伝導導体への応力の影響を測定し、評価した。その結果、モデルケーブルにおける直流臨界電流は超伝導導体が流し得る電流とほぼ同じであること、極低温のゴム収縮が及ぼすクエンチ電流の影響がほとんどないことが確認された。さらに、本ケーブルの特筆すべき特徴である押出し高分子電気絶縁に関しては、材料として対象となるエチレンプロピレンゴム(EPR)の充填材に焦点をあて、その種類および配合量をパラメータとして直流絶縁に最適な特性を有するものの選択を行った。その結果、充填剤配合量を変化させたとしてもEPRの機械的特性は、配合量の影響を殆ど受けないことがわかった。また極低温における空間電荷注入量の面からも検討を行ったが、充填剤の有無、配合量の影響は殆どなく、トリーの発生原因となる電荷の注入が室温に比べて極めて少ないことがわかった。従って、本直流高温超伝導モデルケーブルの試作から得られる成果は、将来の電力系統の地中送電方式において主要な役割を果たすことが期待される直流高温超伝導ケーブルへの展望を開かせるものである。
Srcキナーゼシグナルとがん細胞の接着・運動制御

Srcキナーゼは乳癌、大腸癌などで活性が報告されている。我々はSrcキナーゼによるマトリックスメタロプロテアーゼ(MMP)の分泌の亢進がどのように制御され細胞の浸潤が促進されるのかを調べてきた。我々は今回の研究を通し、サイトカインであるTNFalpha,またIL-1betaがSrc、FAKのシグナルを介してMMPの分泌を促進し、浸潤を亢進することを明らかにした。また、一酸化窒素により、Src, FAKがニトロソ化され、その活性が亢進し、それが癌細胞の浸潤へとつながることを明らかにした。本研究の主眼点は、Srcシグナル伝達系による癌化細胞の接着と運動制御を介した浸潤・転移活性化機構を、申請者らが確立した独自の系を用いて解明する事にある。原がん遺伝子産物のSrcキナーゼは、ヒト乳癌、大腸癌で高頻度に活性化が報告され、その浸潤・転移活性化機構の解明は癌制圧にとって重要な課題である。本研究は、Src依存シグナル伝達系が、如何にして細胞接着を破壊し、細胞間質を分解するマトリックスメタロプロテイナーゼ(MMP)の分泌を活性化するか、癌細胞の運動を活性化するかを明らかにする事を目的とする。申請者らは、既にFAKやRas-MAPK等のシグナル伝達因子がMMPの分泌や細胞接着を制御すること、Srcシグナル伝達系は、癌細胞のヒアルロン酸合成を活性化し、細胞周囲にヒアルロン酸リッチマトリックスを形成すると共に、ヒアルロン酸-CD44のジグナルを介して運動性とMMP分泌を活性化する事を明らかにしている。これらの成果にもとづき本研究は、条件依存発現制御系を用いて癌細胞の接着・運動に決定的なSrc依存シグナル伝達系を解析する。また、cDNA Array法、cDNA遺伝子導入法、siRNA等を用いて、新規の浸潤・転移制御因子の同定とその制御を目指す。更にこれらの結果をもとに、Src依存シグナル伝達系による細胞接着・運動制御機構の全容を明らかにし、新たな制癌治療の方法論を確立する事を目的として計画した。本年度は,ギャップ結合の機能制御に特に焦点を当てて解析を進めた。細胞は,コネキシンの6量体からなるギャップ結合を形成し,細胞間の情報伝達を行っている。Src癌化細胞では,このギャップ結合の機能が抑制され,細胞間の情報伝達が遮断されている。この時,コネキシン43のチロシンリン酸化が観察される事から、この情報の遮断はリン酸化に基づくと考えられてきた。しかし我々は,他のシグナル伝達系の関与もあり得ると想定し、Rasシグナルについて検討を行った。その結果、ドミナントネガティブRasやGap1mを条件依存性にSrc癌化細胞に発現しても,またRasの阻害剤マヌマイシンでSrc癌化細胞を処理しても,コネキシン依存細胞間情報伝達が回復する事を確認した。この結果は,コネキシンのリン酸化だけではギャップ結合の機能阻害は起きず,Rasシグナルの活性化が必要である事を示す。Srcキナーゼの代表的な基質であるFAKは、それ自身がチロシンキナーゼ活性を持ち、細胞の運動や接着に必須の役割を果たすことが明らかになっている。本年は,ひとの腹部腫瘍のうちでも,膵臓癌とならんで最も難治性の癌である胆管細胞癌において,その浸潤にFAKが重要な役割を担う事を明らかにした。胆管癌は,胆石を随伴し、慢性の炎症が背景にあると言う特色を持つ。そこで、炎症性サイトカインの代表であるTNFαの胆管細胞癌に対する作用を検討した。悪性の胆管癌から分離された細胞株CCKS1をTNFαで刺激すると、細胞死は誘導されないが、マトリックスを破壊するマトリックスメタロプロテイナーゼ9(MMP-9)産生を活性化する。その結果,癌細胞はTNFα依存性に浸潤能を獲得する。TNFα刺激下でのFAKシグナル活性化有無と意義を明らかにする為に、まずFAK遺伝子欠損細胞を用いて実験を行った。その結果、TNFα刺激による細胞のMMP-9を産生は、FAKを必要とする事が明らかになった。更に、胆管細胞癌CCKS1において、TNFα刺激下にSrcによりリン酸化を受けるとされる397位のチロシン残基のリン酸化と、FAKキナーゼ活性の活性化を示すとされる925位のチロシン残基のリン酸化を検出した。そこで、FAKに対するsiRNAを設計し,その効果を胆管細胞癌で調べたところ、FAKsiRNAは,TNFαによる胆管細胞癌のMMP-9産生と浸潤の活性化を抑制する事が明らかになつた。

以上の結果は、FAK siRNAおよびFAKの阻害剤が胆管細胞癌の制癌療法として活用可能である事を示していると言える。本研究の主眼点は、Srcシグナル伝達系による癌化細胞の接着と運動制御を介した浸潤・転移活性化機構を、申請者らが確立した独自の系を用いて解明する事にある。原がん遺伝子産物のSrcキナーゼは、ヒト乳癌、大腸癌で高頻度に活性化が報告され、その浸潤・転移活性化機構の解明は癌制圧にとって重要な課題である。本研究は、Src依存シグナル伝達系が、如何にして細胞接着を破壊し、細胞間質を分解するマトリックスメタロプロテイナーゼ(MMP)の分泌を活性化するか、癌細胞の運動を活性化するかを明らかにする事を目的とする。申請者らは、既にFAKやRas-MARK等のシグナル伝達因子がMMPの分泌や細胞接着を制御すること、Srcシグナル伝達系は、癌細胞のヒアルロン酸合成を活性化し、運動性とMMP分泌を活性化する事を明らかにしている。これらの成果にもとづき本研究は、癌細胞の接着・運動に決定的なSrc依存シグナル伝達系を解析する。また、新規の浸潤・転移制御因子の同定とその制御を目指す。更にこれらの結果をもとに、Src依存シグナル伝達系による細胞接着・運動制御機構の全容を明らかにし、新たな制癌治療の方法論を確立する事をめざす。本年は、Srcの基質であるSHPS-1が、がん抑制遺伝子としての機能を持つこと、Srcキナーゼが活性化されたヒト乳がん細胞にSHPS-1を強発現すると足場非依存細胞増殖能を選択的に抑制することを明らかにした。また、Srcの基質であるβ-cateninが微小管の中心体への結合と伸展に必須の役割をすることを明らかにした。さらに、SrcファミリーキナーゼのYes、Lynの持つCCモチーフの機能に注目し、実験を行い、Src同様Yes、Lynのキナーゼ活性制御にも、CCモチーフが重要な役割を担うことが明らかになった。ギャップ結合はコネキシンの6量体からなる細胞間接着構造であり、低分子量の物質を直接細胞間で交換している。Src癌化細胞ではギャップ結合が阻害されている。我々は以前、Rasのシグナルがギャップ結合の阻害に関与していることを報告している。詳しく解析した結果、AKTの活性化もギャップ結合の制御に関与していることを見出した。Src癌化細胞にドミナントネガティブAKTを導入すると、ギャップ結合の回復が観察された。また、AKTの活性を薬剤を用いて抑制することによっても、同様にギャップ結合の回復が見られた。TNF-alphaの刺激により、ギャップ結合が抑制されることが報告されているが、この抑制にはAKTの活性が関与していることを見出した。AKTの活性をドミナントネガティブ、また薬剤を用いて抑制することで、TNF-alphaによるギャップ結合の阻害が抑えられた。一酸化窒素(NO)は様々な蛋白をニトロソ化し、酵素活性を制御する。NO産生試薬であるSNAPを細胞に加えると、細胞運動が亢進する。この時のFocal Adhesion Kinase(FAK)の局在と活性を調べると、FAKは細胞運度方向の先端に局在し、リン酸化が亢進している。FAKはSNAPによる細胞運動の亢進に必須であり、また癌細胞のSNAPによる浸潤にも関与していた。FAKのSNAPによる活性には、Srcが関与しており、Srcは498番目のシステインのニトロソ化により活性化され、FAKを活性化していた。