hpprc/llmjp-kaken huggingface dataset:
伝統生薬チョウトウコウに含まれるアミロイドβオリゴマー化抑制物質の同定と作用機構

アルツハイマー病(AD)の原因物質であるアミロイドβ(Aβ42)のオリゴマー化(凝集)を阻害する薬剤は,AD治療・予防薬として有望である.このことから,天然物や機能性食品成分を中心にAβ42の凝集阻害剤の探索研究が世界中で行われている.本研究では,伝統生薬チョウトウコウのアセトン抽出物の凝集抑制能に着目し,カフェ酸トリテルペノイドエステルであるウンカリン酸ADを活性物質の一部として同定した.これらの化合物は,Aβ42凝集抑制物質としては新しい骨格をもつ.またオリゴマー形成に不可欠な核形成過程を選択的に抑制することから,線維伸長過程を抑える従来の凝集阻害剤とは異なる性質をもつことが判明した.アルツハイマー病(AD)の原因物質であるアミロイドβ(Aβ42)のオリゴマー化(凝集)を阻害する薬剤は,AD治療・予防薬として有望である.このことから,天然物や機能性食品成分を中心にAβ42の凝集阻害剤の探索研究が世界中で行われている.本研究では,伝統生薬チョウトウコウのアセトン抽出物の凝集抑制能に着目し,カフェ酸トリテルペノイドエステルであるウンカリン酸ADを活性物質の一部として同定した.これらの化合物は,Aβ42凝集抑制物質としては新しい骨格をもつ.またオリゴマー形成に不可欠な核形成過程を選択的に抑制することから,線維伸長過程を抑える従来の凝集阻害剤とは異なる性質をもつことが判明した.アルツハイマー病(AD)の原因物質であるアミロイドβタンパク質(Aβ42)は,オリゴマー化(凝集)することによって神経細胞毒性を示す.このことから,Aβ42の凝集阻害剤はAD治療薬として期待される.近年,漢方薬の抑肝散はAD病態の進行を遅らせることが知られており,すでに臨床で用いられている.しかしながら,Aβ42の凝集能への影響など作用機構の詳細はほとんど明らかになっていない.最近,本研究グループは,抑肝散の構成生薬の一つであるチョウトウコウ(アカネ科カギカズラUncaria rhynchophylla)のアセトン抽出物がAβ42の凝集能を強く抑えることを見いだした.本研究は,チョウトウコウに含まれる活性物質を単離・同定するとともに,その凝集抑制メカニズムを明らかにすることを目的としている.中国湖南省で採集されたチョウトウコウ(かぎ状の乾燥茎刺部)のアセトン抽出物を濃縮し,酢酸エチルと水で分配した.得られた酢酸エチル可溶区について,Aβ42の凝集能に対する抑制活性を指標にして,各種クロマトグラフィーにより分画した.凝集抑制能は,チオフラビンT蛍光法によって評価した.その結果,各種機器分析(NMR,MS,IR,旋光度)より,トリテルペノイドエステルであるウンカリン酸ADの4種類を単離・同定した.これらはいずれも既知化合物である.一方,チョウトウコウの薬理活性を示す主な成分であるイソリンコフィリンには凝集抑制能はなく,本研究によってチョウトウコウに含まれる凝集抑制物質が初めて明らかになった.ウンカリン酸ADのようなトリテルペノイドとフェルラ酸構造からなる化合物は,新しいタイプの凝集抑制物質である.特に,ウンカリン酸C, Dは凝集初期段階である核形成過程を抑えている可能性が高く,線維伸長過程を抑制する従来のカテコール系凝集阻害剤とは異なる作用をもつことが示唆された.アルツハイマー病(AD)の原因物質とされているアミロイドβタンパク質(Aβ42)は,オリゴマー化(凝集)することによって神経細胞毒性を示す.このことから,Aβ42の凝集阻害剤はAD治療薬として期待される.近年,漢方薬の抑肝散はAD病態の進行を遅らせることが知られており,すでに臨床で用いられている.しかしながら,抑肝散のAβ42の凝集能への影響など作用機構の詳細はほとんど明らかになっていない.最近,本研究グループは,抑肝散の構成生薬の一つであるチョウトウコウ(アカネ科カギカズラUncaria rhynchophylla)のアセトン抽出物がAβ42の凝集能を強く抑制することを見いだした.本研究は,チョウトウコウに含まれる活性物質を単離・同定するとともに,そのAβ42凝集抑制メカニズムを分子レベルで明らかにすることを目的としている.昨年度,活性物質の一つとして同定したウンカリン酸は,Aβ42の凝集初期段階である核形成過程を抑えていることが判明したことから,チョウトウコウの強い凝集抑制活性を説明する上で,Aβ42の凝集後期段階であるアミロイド線維伸長過程を抑える別の化合物の存在が示唆された.そこで本年度は,ウンカリン酸以外の活性物質の探索を行った.なお,凝集抑制能は,チオフラビンT蛍光法によって評価した.その結果,ウンカリン酸が含まれるフラクションよりも高極性側のフラクションに,より強いAβ42凝集抑制活性が見いだされたことから,アミロイド線維伸長過程の阻害に着目して,活性物質の単離および構造決定を進めている.アウトリーチ活動の詳細入江一浩,村上一馬,久米利明:化学を武器にアルツハイマー病に挑む,京都大学アカデミックデイ2014(京都大学百周年時計台記念館,京都市),平成26年9月28日.

生物有機化学ADの原因物質であるAβ42の凝集阻害剤として,チョウトウコウのアセトン抽出物から活性物質を単離・同定したことから,初年度の目標は達成した.また,同定したウンカリン酸は,凝集の初期段階である核形成過程を特異的に抑制していたことから,凝集後期の線維伸長過程を抑える従来のカテコール型凝集抑制剤とは異なるタイプの阻害剤であることも明らかになった.さらに,チョウトウコウの高極性画分に,より強力なAβ42凝集抑制能を見いだしたことから,新たな阻害剤の存在が示唆される.以上より、当初の研究計画以上に進展していると判断できる.前年度に,Aβ42の凝集抑制物質の一つとして同定したウンカリン酸C, Dは,Aβ42のモノマーと相互作用することで凝集初期段階である核形成過程を抑えている可能性が高い.本年度は,ウンカリン酸D(ウンカリン酸Cの幾何異性体)とAβ42との相互作用についてNMR法で解析する.具体的に,15Nで全標識したAβ42を用いて2次元1H-15N HSQCスペクトルを測定し,各アミノ酸残基の化学シフトの変化から作用部位を調べる.一方,転移交差飽和法より,ウンカリン酸D側の作用部位に関する情報を得る.これらのNMR測定は,医薬基盤研究所(大阪府茨木市)の共同利用装置である800 MHzのNMR装置(Bruker社製,AVANCE II)を用いて行い,赤木謙一博士にご助言いただく.さらに,チョウトウコウの高極性画分にもAβ42の凝集抑制能を見いだしたことから,本画分についても分画・精製を進めることによって,凝集阻害物質を単離・同定する.凝集阻害能は,前年度と同様にチオフラビンT蛍光法によって評価する.さらに,得られた化合物について,NMRを用いてAβ42との相互作用部位に関する解析も上記と同様に行う.
心筋の機能発現におけるCD38/サイクリックADPリボース情報達系の役割

病的な心肥大・心不全などの心臓疾患は患者数が増加傾向にあるが、その原因は一部の遺伝子異常によるものを除いて不明な点が多い。本研究では、我々が開発した全身でCD38/サイクリックADPリボース(cADPR)情報伝達系を欠損する「CD38ノックアウト(KO)マウス」を用いて、この情報伝達系が心機能・心筋収縮に果たす役割を解明する。(1)雄CD38-KOマウスの左心室は野生型マウスに比べ約20%重くなっていた(左心肥大)。(2)雄CD38-KOマウスの左心室心筋繊維の太さを組織学的に検討すると、心筋繊維が野生型に比べ約20%太くなっており、これが左心肥大の原因と考えられた。(3)野生型とCD38-KOマウスから心筋を分離し、0.5,1,2秒間隔で電気刺激を加え、筋張力を測定した。心筋張力は野生型とCD38-KOマウスで差が認められなかった。(4)上述の心筋張力測定時に心筋に予めCa^<2+>蛍光剤Fura-2を取り込ませ、心筋内Ca^<2+>濃度を測定した。電気刺激時の細胞内Ca^<2+>濃度は野生型とCD38-KOマウスで差がなかった。(5)野生型マウスとCD38-KOマウス心筋の細胞内Ca^<2+>動態に関与する蛋白質の遺伝子発現と蛋白レベルを検討すると、筋小胞体へのCa^<2+>の取り込みを担うSERCA2遺伝子とその蛋白レベルの上昇が認められた。(6)雌マウスの心筋では(5)の変化に加えて、筋小胞体からのCa^<2+>放出チャンネルである2型リアノジン受容体(RyR2)の発現の増大が認められた。一方、雄マウス心筋ではRyR2の発現には変化が認められなかった。以上の結果は雄のCD38-KOマウスの心肥大はCD38/cADPR系の欠損による心筋機能異常を代償するために細胞内Ca^<2+>のリサイクリングをより有効にするため、SERCA2が代償的に発現増大し、更に雌ではCa^<2+>放出そのものを増大させるためRyR2も発現が増大していると考えられた。雄ではRyR2の代償的発現増大が起こらないので、心筋繊維の肥大によってこれを代償していると考えられた。従って、CD38/cADPR系は心筋機能発現に重要な役割を果たしていることが明らかになった。病的心肥大・心不全などの心臓疾患は米国のみならず、日本における患者数も増加傾向にある。これら本態性心臓疾患の原因は、一部の遺伝子異常によるものを除いて不明な点が多く、その基礎的メカニズムの解明と新しい治療法の開発は、現代医学における最重要課題となっている。

本研究では、我々が開発した、全身でCD38/サイクリックADPリボース情報伝達系を欠損する「CD38ノックアウトマウス」を用いて、この情報伝達系が心機能・心筋収縮に果たす役割を解明する。今年度は以下の実験結果を得た。(1)CD38ノックアウトマウスおよび対照として正常マウスの心筋をとりホモジナイズして組織中のサイクリックADPリボース含量をラジオイムノアッセイ法により測定した。心筋細胞中のサイクリックADPリボース量はCD38ノックアウトマウス心筋では1020%程度に大きく減少していることが見いだされた。(2)CD38ノックアウトマウスおよび対照として正常マウスの心臓の左室重量・右室重量・心房重量を測定して比較した。生後3および9か月齢において、左室はCD38ノックアウトマウスで約20%重くなっており(左室肥大)、これはCD38/サイクリックADPリボース情報伝達系の欠損による代償性変化の一部と考えられた。(3)CD38ノックアウトマウスの心筋を組織学的に検討するため、まず光顕レベルで一本一本の心筋繊維の太さにつき、正常およびCD38ノックアウトマウス間で比較検討した。心筋線維幅はCD38ノックアウトマウスで約20%増大しており、左室肥大の原因と考えられた。(1)(3)の結果から、CD38/サイクリックADPリボース情報伝達系による細胞内Ca^<2+>プールからのCa^<2+>動員が正常の心機能維持に重要な役割を果たしていることが示唆された。このように今年度の研究計画は順調に進行し、研究目標は当初の計画通りに達成された。病的な心肥大・心不全などの心臓疾患は欧米のみならず、日本における患者数も増加傾向にある。これら本態性心臓疾患の原因は、一部の遺伝子異常によるものを除いて不明な点が多く、その基礎的メカニズムの解明と新しい治療法の開発は、現代医学における最重要課題となっている。本研究では、我々が開発した全身でCD38/サイクリックADPリボース情報伝達系を欠損する「CD38ノックアウトマウス」を用いて、この情報伝達系が心機能・心筋収縮に果たす役割を解明する。平成13年度の研究では以下の成績を得た。(1)野生型とCD38ノックアウトマウスから心筋(papillary muscle)を分離し、0.5,1,2秒間隔で電気刺激を加え、この際の張力をトランスジューサーで検出した。心筋張力は野生型とCD38ノックアウトマウスで差が認められなかった。(2)上述の心筋張力測定時に心筋に予めCa^<2+>蛍光剤Fura-2を取り込ませ、340nm/380nmの蛍光強度比から心筋内Ca^<2+>濃度を測定した。電気刺激時の細胞内Ca^<2+>濃度は野生型とCD38ノックアウトマウスで差が認められなかった。以上の結果と前年度に見出したCD38ノックアウトマウスの心肥大を考え合わせると、「CDノックアウト→CD38/サイクリックADPリボース情報伝達系の欠損→心筋機能異常→機能代償変化→心肥大」の可能性が考えられた。心筋機能の代償変化としては細胞内Ca^<2+>濃度上昇が野生型とCD38ノックアウトマウスで差がなかったことから、細胞内Ca^<2+>利用に関連した遺伝子・蛋白質発現変化の可能性が考えられた。本研究では、我々が開発した全身でCD38/サイクリツクADPリボース情報伝達系を欠損する「CD38ノックアウトマウス」を用いて、この情報伝達系が心機能・心筋収縮に果たす役割を解明する。平成14年度の研究では以下の成績を得た。
糸状菌の形態形成・分化を制御する糖転移酵素群の機能同定

Aspergillus nidulansにはO-結合型糖鎖合成に関与するα-1, 2-mannosyltransferase(Mnt)と推定される3種のMntが存在する。本研究では、A. nidulans Mnt(AnMnt)の機能同定を目指した。A. nidulans野生株とmnt破壊株のO-結合型糖鎖の構造や合成活性の測定を行った。また、Anmnt遺伝子を出芽酵母のmnt遺伝子3重破壊株に導入した相補性試験を行った。これらの結果から、AnMntAとAnMntCは酵母MNTとは異なり、O-結合型糖鎖修飾には関与していないこと、AnMntBは酵母Mntと一部類似した機能を持つことが、明らかになった。一方、Aspergillus属糸状菌に特異的に存在する細胞壁のガラクトマンナン糖鎖合成へのMntの関与について調べた。その結果、3種のMntはいずれもAspergillus属糸状菌に独特な細胞壁ガラクトマンナンのマンナン部分の合成に関与していることが示唆された。本研究では、A. nidulansを対象としてO-結合型糖鎖伸長に関与する糖転移酵素を同定し、その機能を明らかにすることを目的として以下の研究を行った。小胞体でO-結合型マンノース糖鎖付加された糖タンパク質へ、ゴルジ体でさらにマンノース転移反応を触媒すると推定されるMntの局在性を調べた。各mnt遺伝子にGFPタグを付与した融合遺伝子を構築し、A.nidulansへ導入した。mntB-gfp融合遺伝子導入株でのみ融合タンパク質が発現した。蛍光顕微鏡観察によりMntB-GFPがゴルジ体に局在することが明らかになった。ついでA.nidulansの野生株、mntA-、mntB-、mntC-破壊株を120°Cで90分オートクレーブ処理し、全糖タンパク質を抽出した。そのO-結合型糖鎖を切り出し、糖を蛍光標識し、HPLCにより糖鎖を分離した。マンノースに対する二糖糖鎖の量を比較した結果、野生株よりもmntA-及びmntC-破壊株では二糖の量が減少していた。従ってMntA及びMntCはO-結合型糖鎖の2番目の糖の転移に関与することが示唆された。A.nidulansゲノムデータベースより、ガラクトース糖鎖修飾で知られている分裂酵母のα-galactosyltransferase遺伝子と約30%の相同性を示す配列AN7652.3、AN1969.3、AN10041.3を見出し、それぞれgctA、gctB、gctCとした。A.nidulansで3つのgct遺伝子の破壊株を構築したが、いずれの破壊株も野生株との生育、形態、薬剤感受性等の表現型の相違は観察されなかった。従って各Gctはガラクトースではない他の糖鎖付加に関与しているか、あるいはガラクトース糖鎖はA.nidulansの生育には重要ではないことが明らかになった。本研究では、A.nidulansを対象としてO-結合型糖鎖伸長に関与する糖転移酵素を同定し、その機能を明らかにすることを目的する。A.nidulansのα-mannosyltransferaseをコードすると推定されるmntA、mntB、mntC遺伝子を出芽酵母のα-1,2-mannosyltransferase(kre2、ktr1、ktr3)3重破壊株に導入して、イムノブロットにより各mnt遺伝子が酵母菌で発現していることを確認した。酵母宿主細胞は温度感受性を示すが、mntB導入株では温度感受性を相補した。mntA及びmntC導入株では相補しなかった。以上の結果から、少なくともMntBは酵母のα-1,2-mannosyltransferase様の機能をもつことが明らかになった。一方、A.nidulansの野生株、mntA破壊株及びmntC破壊株の菌糸体からヒドラジン分解によってO-結合型糖鎖を切り出し、HPLCにより分析した。その結果、mntAとmntC破壊株において、野生株に比べ量の減少した二糖類と推定されるピークが認められた。質量分析解析により、この二糖類の還元末端は、既報のヘキソースとは異なる糖が結合していることが示唆された。さらに、A.nidulans野生株、mntAおよびmntC破壊株の膜タンパク質を酵素源、4MU-α-mannopyranosideを糖受容体、GDP-mannose(GDP-Man)を糖供与体として用いることにより、糖転移活性測定を行った。

その結果、各mnt破壊株においては、野生株と同様のMan-α1,2-Man及びMan-α1,3/1,6-Manに相当する糖転移産物が確認された。この結果は、mnt破壊株において糖転移活性が低下するという推測と異なるものであった。以上の結果より、MntA及びMntCは、出芽酵母のα-1、2-mannosyltransferaseとは異なる糖を転移する可能性が示唆された。本研究では、糸状菌Aspergillus nidulansを対象としてO-結合型糖鎖伸長に関与する糖転移酵素を同定し、その機能を明らかにすることを目的する。A.nidulansのα-mannosyltransferaseをコードすると推定されるmntA、mntB、mntC遺伝子を出芽酵母のα-1,2-mannosyltransferase (kre2、ktr1、tr3)3重破壊株に導入した。さらにO-結合型糖鎖が高度に付加されることが知られているキチナーゼ遺伝子(CTS1)を上記の3種のmnt発現酵母菌へ導入した。その結果、3種のmnt発現株とmnt非導入株とて生産されたCTS1pの糖鎖付加量に相違がなかった。次にA.nidulansのmnt破壊株に、O-結合型糖鎖が高度に付加されることが知られているA.awamoriグルコアミラーゼ遺伝子(glaA)を導入した。各mnt破壊株と野生株で生産されたGlaAとで分子量に差はなかった。以上の結果から、A.nidulansの3種のMntはO-結合型糖鎖修飾には関与していない可能性が示唆された。ついで、A.nidulansの野生株及び各mnt破壊株から細胞壁糖鎖(ガラクトマンナン)が付加した糖タンパク質を抽出し、β-1,5-ガラクトフラノースを認識する抗体を用いたイムノブロットを行った。細胞壁のガラクトフラナンはα-1,2-結合したマンナン主鎖の非還元末端付近で分岐状に付加している。野生株由来の細胞壁タンパク質からは抗体と反応するシグナルを得たが、mntA及びmntC破壊株ではシグナルは完全に消失し、mntB破壊株ではシグナル強度が著しく減少した。以上の結果から、mntはAspergillus属糸状菌に独特な細胞壁のガラクトマンナンのマンナン部分の合成に関与していることが示唆された。
退職看護職による遺族ケアシステム構築に関する研究

本研究の目的は、地域性を考慮した遺族支援体制の検討である。A地区40歳以上の住民2, 382名への調査では、10年以内に家族を亡くした方の6. 5%が心身の不調をきたしていた。調査結果を基にリーフレットを作成、周囲の声がけの重要性等の啓発活動、相談窓口の普及に努めた。民生委員に依頼した見守り活動から保健師の継続支援へつながる事例もあり、支援を要する方の見極めなど課題も残されたが、既存の住民組織を活用する有効性が示された。本研究の目的は、大切なご家族を亡くされた方を地域でどのように支えていくか、遺族支援システムを構築するための基礎資料を得ることである。平成20年度は、岩手県二戸市浄法寺総合支所から研究協力の同意が得られ、関係性を築きながら研究を推進してきた。浄法寺町は自殺予防・心の健康づくりが課題となっており、社会福祉協議会を中心に、高齢者の見守りなど住民同士が支え合う力を持つ地区である。患者・家族(遺族)会等は無いが、住民の多くは自然の成り行きにまかせ、死別を乗り越えていると予測される。しかし、近隣でご家族を亡くした方にどのように声をかけたらいいのか戸惑うとの声も聞かれていた。そこで、死別後に起こりやすい身体反応・遺族への対応について正しい知識を普及するために、保健推進員(退職看護職含む)・民生委員等を対象に、遺族サポーター(仮称)育成研修会を開催した(計3回・参加者約30名)。死別後の悲嘆反応は誰にでも起こり得ることを、地区組織の役割を担う方々に理解してもらうことができた。自死遺族への訪問指導を実施している青森県南部町の調査では、個人情報保護により対象者の把握に困難をきたしていること、訪問を拒否する例もあることから、平成20年10月からは、死因に関わらず64歳以下の方が亡くなった揚合の遺族訪問として実施していることがわかった。当初の研究計画では、家庭訪問による遺族支援を立案していたが、訪問という方法以外にどのような支援が可能であるのか、行政と検討を重ねている。平成21年度は浄法寺地区の住民を対象に、死別に対する考え方・遺族支援に対するニーズについて質問紙調査を実施し、地区の実状に合わせた支援方法を展開していく予定である。本研究の目的は、大切なご家族を亡くした方々を地域でどのように支えていくか、遺族支援システムを構築するための基礎資料を得ることである。平均21年度は、もともと地域が持つ力を活用しながら、どのように遺族支援を継続的に展開していくのかを明確にするために、岩手県二戸市浄法寺総合支所の協力を得て、住民の遺族支援に関するニーズ調査(自記式質問紙調査)を実施した。その結果、住民は近所に家族を亡くした方がいる場合、気にかけてはいるがどのように接すればいいか戸惑っている様子が浮かび上がった。一方、家族と死別した遺族は、その悲しみが落ち着いたと感じる時期はさまざまであったが、半数以上の人は周りの人が声をかけいくけたことを覚している方がいた。しかし、死別後「まだ落ち着いていない」と感じ、「気分が沈んでゆううつ」等自覚している方がいたことから、住民同士が支え合う地域作りや相談窓口の周知、相談窓口への橋渡し役として遺族サポーターの養成など、遺族ケアシステム構築の必要性が見出された。そこで、行政と繰り返し検討を重ね、これまでの住民組織を活用することが適切と考え、民生委員・保健推進員等を対象に研修会を開催し、死別後に起こりやすい身体反応や遺族への対応について知識の普及を図った。平成22年3月には、遺族と相談窓口(行政機関)の橋渡しをする役割として「遺族サポーター」を認定した。また、各地区の健康教室の場に出向き、調査結果の報告をした。さらに、遺族の相談窓口の普及を図るためにリーフレットを作成し、浄法寺地区に全戸配布した。平成22年度は、遺族サポーターの活動状況の把握、遺族の相談体制について検討を重ね、関係機関と調整をはかりながらシステム構築を目指す。本研究の目的は、大切なご家族を亡くした方を地域でどのように支えていくか、遺族支援システムの構築を検討することである。平成21年度は岩手県二戸市浄法寺総合支所と検討を重ね、保健推進員等を対象に研修会を開催、遺族と保健師の橋渡し役として遺族サポーター17名を認定した。その後、遺族サポーターの活動状況を把握、フォローアップ研修会を開催する予定だったが、活動の意識付けや支援方法に関する具体的な説明が不十分だったため、機能していない状況が明らかとなった。そこで平成23年1月から、民生委員20名の協力を得て、遺族の見守り活動を開始した。具体的には、担当地区で死別後2カ月以上経過した家族(特に子ども・配偶者を亡くした方)を訪問、相談窓口に関する案内等の配布、「お体に関する回答用紙」の配布・回収をしてもらい、民生委員が訪問で感じたことを記載する「連絡票」と共に支所に届けてもらった。

3月末までに民生委員12人が訪問を実施し、14世帯18人分の回答用紙が届けられた。保健師と研究メンバーが情報を共有し、民生委員に状況を確認しながら、必要時、遺族への電話相談や家庭訪問を実施した。その後、継続的に保健師が支援するケースもあった。民政委員の感想として「訪問をきっかけにいろいろな話ができて良かった」「民生委員の力だけで支援が必要な方を見つけ出すのは難しい」などがあげられた。活動の成果として、民生委員が実際に訪問することで活動の意義と必要性を確認できたこと、専門職の継続的な支援へとつなげられたことなどがあげられる。しかし、見守り活動継続の負担感、支援を必要とする方の見極め、専門職への橋渡しの判断など今後の課題も見出された。以上の成果・課題をふまえ、今後の遺族ケアシステム構築のあり方について「活動報告書」としてまとめ、支所に最終報告を行った。
ヒト腎癌に対する共刺激分子発現増強を介した化学免疫療法の新展開

ヒト腎癌株化細胞及び初期腎癌細胞を臨床的投与可能な低濃度のアドリアマイシンで短時間処理により、腎癌患者より作製した末梢血リンパ球(PBL)及び腫瘍浸潤リンパ球(TIL)に対する感受性増加効果が認められた。また低濃度のアドリアマイシン処理による腎癌細胞とPBLとの結合増強効果も認められた。さらに、低濃度のアドリアマイシン処理による腎癌細胞における時間及び濃度依存的なLeukocyte function-associated antigen-3(LFA-3)、Intercellular adhesion molecule-1(ICAM-1)発現増強が認められた。これらの共刺激分子の発現増強はアドリアマイシン誘導体であるエピルビシンやテラルビシンによる処理でも確認された。また、アドリマイシンによる腎癌細胞におけるFas、腫瘍壊死因子関連アポトーシス誘導リガンド(TRAIL)を介した細胞障害活性増強効果が認められた。TRAILのDeath receptor 2(TRAIL-R2)を新規分子標的とする免疫療法も検討したところ、抗TRAIL-R2に対するモノクロナル抗体Lexatumumabと低濃度のアドリアマイシンとの相乗的な殺細胞効果が認められた。相乗効果の機序として、RAIL-R2発現増強及び内因性カスパーゼカスケードの活性化を介したアポトーシス誘導によるものであることを明らかにした。我々は平成18年度から「ヒト腎癌に対する共刺激分子発現増強を介した化学免疫療法の新展開」というテーマで科学研究費(基盤研究C)をいただき、難治性・進行性腎癌に対する新たな抗癌療法の開発研究を行った。腎癌株化細胞ACHNと初期腎癌培養細胞のアドリアマイシン処理により、末梢血リンパ球(PBL)、腫瘍浸潤リンパ球(TIL)に対する感受性増強が認められた。低濃度のアドリアマイシン(0.1-1ug/ml)でACHN細胞を3-24時間処理したところ、腫瘍細胞に対するリンパ球の認識・結合において重要な役割を果たす共刺激分子Leukocyte function-associated antigen-3(LFA-3)、Intercellular adhesion molecule-1(ICAM-1)の発現が時間依存的に増強された。また、6症例の腎癌組織より作製した初期腎癌培養細胞においては、LFA-3はすべての症例で、ICAM-1は3例でアドリアマイシンによる発現増強が得られた。アドリアマイシン誘導体であるエピルビシンやテラルビシンによるLFA-3、ICAM-1の発現増強も認められた。さらに、腎癌細胞をアドリアマイシンで3時間処理後PBLとの結合が有意に増加された。これらの研究成果は2006年日本泌尿器科学学会で発表し、International Journal of Oncologyに投稿中である。また低濃度のアドリナマイシン処理による腎癌細胞とPBLとの結合増強効果も認められた。これらの共刺激分子の発現増強はアドリアマイジン誘導体であるエピルビシンやテラルビシンによる処理でも確認された。TRAILのDeath receptor2(TRAIL-R2)を新規分子標的とする免疫療法も検討したところ、抗TRAIL-R2に対するモノクロナル抗体Lexatumumabと低濃度のアドリアマイシンとの相乗的な殺細胞効果が認められた。相乗効果の機序として、TRAIL-R2発現増強及び内因性カスパーゼカスケードの活性化を介したアポトーシス誘導によるものであることを明らかにした。
サーファクタント投与による急性呼吸窮迫症候群の予防と内因性アポ蛋白に対する影響

1.アポ蛋白のmRNAの定量法の検討サーファクタントアポ蛋白AのmRNAの量は,相補的DNAオリゴマーを用いてNorthern blotting法をすることにより定量できることを確認した.アポ蛋白BとCはこの方法で定量できず,別の方法の検討が必要と考えられた.2.肺洗浄ラットに対するアポ蛋白A添加サーファクタントによる治療効果の検討肺洗浄により急性呼吸窮迫症候群を呈したラットに対して従来型サーファクタントとアポ蛋白Aを添加したものの両者を投与して治療効果を比較した.その結果,対照動物では動脈血酸素分圧(PaO_2)が100mmHg前後であるのに対して,従来型ではPaO_2が300mmHg台まで回復して,効果の持続は約3時間であった.アポ蛋白A添加によりPaO_2が400mmHg台まで改善し,効果は約5時間持続した.このことから,アポ蛋白Aの添加は治療効果を増強すると考えられた.実験終了後に肺を摘出して凍結保存してあり,平成11年度にアポ蛋白AのmRNAの定量を行う予定である.なおSP-A添加サーファクタントの活性を安定させるために時間を要したが,重要な知見と考えられた.3.防水剤によるサーファクタントの活性障害に関する追加実験防水剤によるサーファクタントの活性障害は,防水剤の中の有機溶媒が原因でなく,フッ素樹脂が原因であることを気泡型表面張力計で発見した.この知見は防水剤の吸入による呼吸不全の原因解明のために重要であり,Intensive Care Medicineに印刷中である.1.アポ蛋白のmRNAの定量法の検討サーファクタントアポ蛋白AのmRNAの量は,相補的DNAオリゴマーを用いてNorthern blotting法をすることにより定量できることを確認した.アポ蛋白BとCはこの方法で定量できず,別の方法の検討が必要と考えられた.2.肺洗浄ラットに対するアポ蛋白A添加サーファクタントによる治療効果の検討肺洗浄により急性呼吸窮迫症候群を呈したラットに対して従来型サーファクタントとアポ蛋白Aを添加したものの両者を投与して治療効果を比較した.その結果,対照動物では動脈血酸素分圧(PaO_2)が100mmHg前後であるのに対して,従来型ではPaO_2が300mmHg台まで回復して,効果の持続は約3時間であった.アポ蛋白A添加によりPaO_2が400mmHg台まで改善し,効果は約5時間持続した.このことから,アポ蛋白Aの添加は治療効果を増強すると考えられた.実験終了後に肺を摘出して凍結保存してあり,平成11年度にアポ蛋白AのmRNAの定量を行う予定である.なおSP-A添加サーファクタントの活性を安定させるために時間を要したが,重要な知見と考えられた.3.防水剤によるサーファクタントの活性障害に関する追加実験防水剤によるサーファクタントの活性障害は,防水剤の中の有機溶媒が原因でなく,フッ素樹脂が原因であることを気泡型表面張力計で発見した.この知見は防水剤の吸入による呼吸不全の原因解明のために重要であり,Intensive Care Medicineに印刷中である.
イメージトレーニング中の得手・不得手場面を顔面皮膚血流の反応から抽出する試み

顔面の皮膚血流が,味覚などの情動に伴って変化する.顔面の皮膚血流の反応からスポーツ動作イメージ中の不安場面を抽出することが可能であると予想した.バレーボール選手に1人称および3人称で,アンダーハンドおよびフローターのサーブ動作をイメージさせた際の顔面の皮膚血流を計測した.被験者が動作イメージを鮮明に得られた場合には,瞼部の血流増加反応が大きかった.この反応が他のスポーツの動作でも得られるのか,またスポーツの習熟に応じて増加反応が顕著になるのかについて検討すれば,動作イメージ時の顔面皮膚血流応答の記録から,得手・不得手場面を抽出することが可能になると考えられる.選手が競技に対して苦手意識を抱く場面を客観的に抽出することは可能だろうか.研究代表者は,顔面皮膚血流が情動に伴って特異的に反応することを報告(Kashima & Hayashi, PLOS One 2011等)して以来,イメージトレーニング中の顔面皮膚血流の変化から,苦手場面の抽出が可能と予想してきた.そこで本年度は,イメージトレーニング中に記録した顔面皮膚血流の変化から,苦手と関連して血流が部位特異的に変化するかを確認し,苦手場面を抽出することが可能か検討した.バレーボール経験が1年以上の大学生16名を対象に,レーザースペックル血流計を用いて顔の皮膚血流量を記録した.バレーボールにおけるサーブ動作の想起課題を実施させた.イメージは,アンダーサーブ1人称,アンダーサーブ3人称,フローターサーブ1人称,アンダーサーブ3人称の4条件とした.1試行を10秒のイメージと10秒のインターバルとし,1条件に16試行実施した.全課題終了時に各サーブが得意かを聴取した.顔面皮膚血流量は,サーブの種類×人称×血流解析部位(左目,右目,額,鼻,上唇,下唇)の分散分析を行った結果,サーブの種類×人称×血流解析部位で交互作用が認められた.瞼の血流はアンダーサーブ条件,フローターサーブ条件いずれにおいても,変化率が大きかった.鼻の血流は,どの条件でも変化率が最も小さかった.参加者15名が普段打つサーブはフローターサーブであると回答した.バレーボールのサーブ動作のイメージ時には両瞼の血流の増加と鼻の血流の増加がみられることが示された.慣れている動作イメージを行うと,瞼における血流量はさらに増加すると考えられる.本研究ではバレーボールのサーブ動作時のイメージに限定したが,運動イメージ時における共通の特異的な反応を見つけることで,イメージトレーニングの客観的評価として利用できる可能性が推察された.バレーボールのサーブ動作の運動イメージが,顔面皮膚血流反応と関連することが推察され,当初予定していた,,苦手・不安と関連して部位特異的に変化する部位の有無を確認できる可能性が高くなった.上記に加え,アメリカンフットボール選手にも同様の試行を行っており,現在解析中である.両種目において,同様の成果が得られれば,顔面皮膚血流応答から,運動の得手・不得手を判別できる可能性が示唆されると期待される.顔面皮膚血流の応答については,再度解析して精査する必要があるが,研究全体はおおむね順調に進捗している.なお,本研究成果の一部は本年10月に国際学会にて発表する予定としている.選手が競技に対して苦手意識を抱く場面を客観的に抽出することは可能だろうか.研究代表者は,顔面皮膚血流が情動に伴って特異的に反応することを報告(Kashima & Hayashi, PLOS One 2011等)して以来,イメージトレーニング中の顔面皮膚血流の変化から,得手・不得手場面の抽出が可能と予想してきた.そこで,イメージトレーニング中に記録した顔面皮膚血流から,苦手と関連して血流が部位特異的に変化するかを確認し,苦手場面を抽出することが可能か検討した.大学のアメリカンフットボール選手10名を対象に,レーザースペックル血流計を用いて顔の皮膚血流量を記録した.本人が得手・不得手と感じる場面を1分間程度連続的に繰り返して想起させた.この試行を3回繰り返した.得手・不得手は,左目,右目,額,鼻,上唇,下唇の血流に影響しなかった.昨年度実施した,バレーボール選手を対象とした研究では,得手・不得手の影響が瞼と鼻の血流応答に認められていた.今回は,短時間の動作を繰り返し想起させた実験設定が影響して,効果が見られなかったのかもしれない.今後は,実験設定の工夫が必要であることが暗示された.また,昨年度の研究成果をアメリカ精神生理学会にて発表した.バレーボール経験者大学生を対象に,サーブ動作の想起課題を実施させ,その際の顔面皮膚血流を計測した結果,サーブの種類×想起する人称×血流解析部位で交互作用が認められた.瞼の血流はアンダーサーブ条件,フローターサーブ条件いずれにおいても,変化率が大きかった.鼻の血流は,どの条件でも変化率が最も小さかった.バレーボールのサーブ動作のイメージ時には両瞼の血流の増加と鼻の血流の増加がみられることが示された.慣れている動作イメージを行うと,瞼における血流量はさらに増加すると考えられる.顔面の皮膚血流が,味覚などの情動に伴って変化する.顔面の皮膚血流の反応からスポーツ動作イメージ中の不安場面を抽出することが可能であると予想した.バレーボール選手に1人称および3人称で,アンダーハンドおよびフローターのサーブ動作をイメージさせた際の顔面の皮膚血流を計測した.被験者が動作イメージを鮮明に得られた場合には,瞼部の血流増加反応が大きかった.

この反応が他のスポーツの動作でも得られるのか,またスポーツの習熟に応じて増加反応が顕著になるのかについて検討すれば,動作イメージ時の顔面皮膚血流応答の記録から,得手・不得手場面を抽出することが可能になると考えられる.平成28年度にバレーボール動作を対象に取得したデータを再解析するとともに,アメリカンフットボール選手を対象に取得したデータの解析を進める.また,今回実験に参加した選手のフォローアップ記録を行い,動作がうまくなったことで,苦手意識が減るあるいは得意意識が向上することに伴い,今回観察された瞼と鼻の血流反応が減弱するかどうかについて検討する.トレーニングに伴う動作イメージへの心理負担が,顔面皮膚血流に現れるかどうかを明らかにしていく.運動生理学被験者募集の都合により,実験を開始する時期が遅くなり,予定していた学会発表ができなかったため,余剰が生じた.成果の一部を平成29年10月にヨーロッパで開催される学会で発表する予定としており(すでに抄録提出済み),そちらで使用する計画である.
気液相変化による液体の凍結のエクセルギー高効率利用への応用

エネルギー変換におけるエクセルギー効率向上のためには排熱源の温度を低下させることが有効であり、低温熱源を安定に得ることがエネルギー有効利用の見地から望ましい。低温熱源、すなわち冷熱の安定供給という見地から、従来より相変化を利用した冷熱保存(氷蓄熱)が検討されているが、従来の氷蓄熱器では伝熱管上に発生した氷による熱抵抗や水の凝固時の過冷却現象がエクセルギー損失を生んでいる。これは水の冷却を冷却された冷媒との顕熱移動によって行っていることに起因しているためである。したがってこの損失を抑制するためには顕熱移動をともなわない冷却方法を確立することが必要である。本研究では、相変化液滴の凍結(液→固相変化)にともなう潜熱をその液滴自身の蒸発(液→気相変化)による潜熱で移動させる冷却方法を検討しており、本年度は相変化物質として水を用い、液滴の蒸発・凍結挙動と凍結確率に対する雰囲気圧力や初期液滴径などの影響を、低圧雰囲気中で液滴を自由落下させる系において実験的に評価した。その結果、雰囲気圧力が水の気液・液固相変化が同時に生じると考えられる三重点になっても蒸発による水滴の凍結はほとんど生じず、雰囲気圧力をさらに低下させないと高い凍結確率が得られないこと、低圧雰囲気中に投入する液滴径が大きすぎると所定の冷却時間中には凍結にいたらず、逆に小さすぎると過冷却現象が顕著になって凍結確率が低下して、結果的に凍結確率の高い液滴径は本実験範囲では23mm程度であること、さらに液滴にフラッシュ蒸発が生じると液滴が分解し、そのショックによって過冷却解除が促進されて、微細な氷晶が比較的高い確率で得られることを明らかにした。
呼気硫化水素を用いた気管支喘息の難治化および増悪予測の検討

本研究では、1.継時的な誘発喀痰採取を行い、喘息患者を持続性好酸球優位型、持続性非好酸球優位型、混合型の3群に分類する.2.呼気および喀痰・血清硫化水素(H2S)濃度測定に加えて呼気一酸化窒素濃度(FeNO)測定も同時に測定を行い、上記3群間におけるこれらバイオマーカーの違いを検証する.3.対象患者に対して経時的に上記バイオマーカー(FeNO、呼気・喀痰・血清H2S濃度)に加え、呼吸機能、自覚症状を3年間モニタリングすることで、喘息フェノタイプごとに難治化予測(経年的呼吸機能低下、リモデリング)、コントロール不良状態(自覚症状の変化)、喘息発作(発作頻度)が予測できるか否かを検証する.本研究では、1.継時的な誘発喀痰採取を行い、喘息患者を持続性好酸球優位型、持続性非好酸球優位型、混合型の3群に分類する.2.呼気および喀痰・血清硫化水素(H2S)濃度測定に加えて呼気一酸化窒素濃度(FeNO)測定も同時に測定を行い、上記3群間におけるこれらバイオマーカーの違いを検証する.3.対象患者に対して経時的に上記バイオマーカー(FeNO、呼気・喀痰・血清H2S濃度)に加え、呼吸機能、自覚症状を3年間モニタリングすることで、喘息フェノタイプごとに難治化予測(経年的呼吸機能低下、リモデリング)、コントロール不良状態(自覚症状の変化)、喘息発作(発作頻度)が予測できるか否かを検証する.
強化型炭酸アパタイト骨置換材の細胞応答性と生体吸収性

骨欠損回復の最善策は現時点では自家骨移植だが、健全部位への侵襲、骨量の限界等の問題点がある。骨の無機主成分の炭酸アパタイト(CO_3Ap)は生体に調和し代謝により骨に置換されるため臨床応用が期待されるが強度面に改善の余地がある。これまでにカルシウム塩導入法による強化型CO_3Apの作製に成功したため、本研究では強化型CO_3Apの生体親和性・生体吸収性の調査を行った。結果、従来型に比べ吸収遅延は認めたものの、生体親和性・生体吸収性を併せ持つことが示唆された。昨年度までに成功していたカルシウム塩導入法を利用した炭酸アパタイトブロックの高強度化を適用して、炭酸アパタイトブロックの強化を行った。優れた生体親和性と骨伝導性を持つ一方で破骨細胞性吸収を受けない焼結ハイドロキシアパタイトブロックと生体親和性・骨伝導性・生体吸収性を併せ持つ従来型炭酸アパタイトブロックを対照群として用い、強化型炭酸アパタイトブロックの生体吸収性の調査のために破骨細胞を用いた細胞実験を行った。TRAP染色にて破骨細胞の同定を行ったところ、焼結ハイドロキシアパタイト、従来型炭酸アパタイト、強化型炭酸アパタイトのすべての試料上で破骨細胞が認められた。また、走査型電子顕微鏡を用いて細胞形態および破骨細胞性吸収窩の観察を行ったところ、すべての試料上で破骨細胞の接着・伸展を認めたが、破骨細胞性吸収窩については焼結ハイドロキシアパタイトでは認められず、従来型炭酸アパタイトと強化型炭酸アパタイトでは認められた。破骨細胞性吸収窩の面積を測定したところ、強化型炭酸アパタイトでは従来型に比べてやや小さいものの、2試料間に有意差は認められなかった。この結果は、破骨細胞性吸収を示すセラミック材料の気孔率およびミクロサイズの気孔の減少によって破骨細胞性吸収の遅延が起こるとの過去の報告と同調するものの、従来型・強化型炭酸アパタイトの両群間の破骨細胞性吸収窩の面積に有意差がなかったことから、強化型炭酸アパタイトにおいても十分な破骨細胞性吸収とそれに続く骨置換が期待される。細胞実験の結果から、強化型炭酸アパタイトにおける破骨細胞性吸収の遅延を認めたため、動物実験の期間を当初の予定より長期に設定すべく、すでにラット頭蓋骨に試料を埋入し飼育を行っている段階である。昨年度、強化型炭酸アパタイトブロックの生体親和性・生体吸収性の調査のために破骨細胞を用いた細胞実験を行ったところ、試料への破骨細胞の接着・伸展、破骨細胞吸収窩を認め、統計学的有意差はなかったものの、従来型炭酸アパタイトに比べて強化型炭酸アパタイトでは破骨細胞性吸収の遅延が起こる傾向が認められた。細胞実験の結果から、動物実験における強化型炭酸アパタイトの破骨細胞性吸収には当初の予測よりも長い時間がかかる可能性が高いと判断し、昨年度末より今年度にかけて10週齢オスSDラットの頭蓋骨への試料埋入を随時行った。埋入した試料は、対照群として優れた生体親和性と骨伝導性を併せ持つ一方で破骨細胞性吸収を受けない焼結ハイドロキシアパタイトブロックと生体親和性・骨伝導性・生体吸収性を併せ持つ従来型炭酸アパタイトブロック、目的試料として強化型炭酸アパタイトブロックを用いた。埋入後8週までは麻酔下でのμCTでの撮影が可能だったため継続的な画像評価を行ったが、ラットの成長に伴いμCTでの撮影が困難となり、埋入後5週、35週、70週での組織学的評価を行うこととした。組織標本でアパタイトが維持されるように非脱灰凍結切片の作製を行うため、専用フィルムとタングステンブレードを用いる川本法を採用し、HE染色とトルイジンブルー染色により評価を行った。すべての試料に骨伝導性を認めた一方、生体吸収性を持たないハイドロキシアパタイトでは試料の吸収が起こらず密度変化が認められなかったが、従来型・強化型炭酸アパタイトでは埋入後の期間が長くなるほど試料の辺縁からの吸収と試料の密度低下が認められた。また、従来型・強化型炭酸アパタイトでは試料表面の一部に破骨細胞とハウシップ窩と思われる像も認められた。現在はこれらの結果を基に、学会発表及び論文の執筆を準備している段階である。現時点で平成23年度に予定していた強化型炭酸アパタイトプロックについての破骨細胞を用いた骨置換性に関する検討では十分な結果が出ており、その結果から当初平成24年度に予定していたin vivoにおける強化型炭酸アパタイトの生体親和性・骨伝導性・生体吸収性に関する検討に着手した。一方、計画の若干の変更があうたために平成23年度に予定していた骨芽細胞を用いた細胞応答性に関する検討に関してはまだ着手できていないので、おおむね順調な進展とした。24年度が最終年度であるため、記入しない。焼結ハイドロキシアパタイト・従来型炭酸アパタイト・強化型炭酸アパタイトを埋入したラットの飼育を引き続き行い、マイクロCTによる継続的な画像評価と組織学的評価を行う。

また、動物実験を先行したために計画変更となり延期していた骨芽細胞を用いた細胞応答性に関する評価についても可及的速やかに開始する茅定である。24年度が最終年度であるため、記入しない。
ニワトリにおけるウイルス抵抗性Mx遺伝子を利用した抗病性育種

ニワトリMx遺伝子の多様性とin vitro感染実験を行った結果、631番地のアミノ酸がAsnの場合抵抗性、Serの場合感受性であることを明らかにしてきた。大学内のニワトリ飼育施設において、ロードアイランレッド系を用い、抵抗性ホモ型、感受性ホモ型、およびそれらのヘテロ型を産出する実験家系群を作成した。次に、ニワトリMx遺伝子の多様性と抗病性形質が、その祖先種である野鶏とどのような遺伝的関係を持っているか解析するために、赤色野鶏2種(ラオスおよびインドネシア由来)、灰色野鶏、緑襟野鶏、セイロン野鶏のMx遺伝子の抵抗性・感受性決定部位を含むエクソンの塩基配列を決定した。その結果、ラオス由来の赤色野鶏だけが抵抗性タイプで、他の野鶏は全て感受性タイプであった。このことから、ニワトリにおいてもともとMx遺伝子は感受性タイプが祖先型であるという仮説が導き出された。もし、この仮説が事実だとすると、ニワトリ近縁のキジ科のトリのMx遺伝子の631番地は感受性のSerでなければならない。そこで今回、ウズラと七面鳥のMx遺伝子のcDNAをクローニングし、その塩基配列を調べたところ、いずれも631番地は感受性タイプのSerであった。また、アヒルやガチョウを調べた結果でも感受性タイプであった。このことから、トリは本来感受性タイプのMx遺伝子が祖先型で、抵抗性タイプは家禽化に伴って新たに出現したと示唆された。今後は、感染実験を行って、実際に感受性であるのか確かめる必要がある。これまで20品種以上のニワトリを用いて、Mx遺伝子の多様性と抗病性研究を行ってきた。In vitro感染実験の結果、631番地のアミノ酸がAsnの場合抵抗性、Serの場合感受性であることを明らかにした。今回この置換が決定的な差異を生じているのか人工突然変異法(artificial mutation)で確かめるとともに、ミスマッチPCR-RFLP法により変異を簡易的に診断する方法を確立した。Mxの631番地のアミノ酸をAsnとSer間で人為的に置換させた。In vitro感染実験はMxcDNAを発現ベクターに組み込み、マウス3T3細胞に導入して、変異型水痘性口内炎ウイルスを用いて行った。両方向で人為的にアミノ置換させるよう設計されたMxcDNAにおいても、631番地がAsnの場合抵抗性、Serの場合感受性であった。このことは、遺伝子型と表現型が一致することを意味する。次に、ミスマッチPCR-RFLP法によりMx遺伝子が抵抗性あるいは感受性形質かを、おもに(独)家畜改良センター岡崎牧場の集団を用いて少量の血液からゲノムDNAを抽出し、解析した。白レグ、白ロック、ロード、三河、名古屋などの集団(合計約500羽)を用いて簡易診断したところ、全体でほぼ50%ずつの分布を示した。現在は、631番地のアミノ酸がAsnの場合抵抗性、Serの場合感受性であることが、個体レベルでも適用されるのか、in vivo感染実験を計画している。これまで30品種以上のニワトリを用いて、Mx遺伝子の多様性と抗病性研究を行ってきた。今回、このニワトリMx遺伝子における変異を、少量の血液からゲノムDNAを抽出し、ミスマッチPCR-RFLP法により簡易的に抵抗性あるいは感受性形質かを診断する方法を確立した。この簡易診断法を、(独)家畜改良センター岡崎牧場のニワトリ集団に応用することを試みた。白レグ、白ロック、ロード、三河、名古屋などの集団(合計約1,000羽)を用いて簡易診断したところ、全体でほぼ50%ずつの分布を示した。現在、産卵鶏の代表種である白レグと、日本在来鶏の代表種である名古屋について、Mx遺伝子抵抗性品種を作出すべく、選抜を開始した。

次に、ニワトリMx遺伝子の多様性と抗病性形質が、その祖先種である野鶏とどのような遺伝的関係を持っているか解析するために、赤色野鶏2種(ラオスおよびインドネシア由来)、灰色野鶏、緑襟野鶏、セイロン野鶏のMx遺伝子のプロモーター領域とC末端の抵抗性・感受性決定部位を含むエクソンの塩基配列を決定した。その結果、ラオス由来の赤色野鶏だけが抵抗性タイプで、他の野鶏は全て感受性タイプであった。また、ラオス由来の赤色野鶏だけがニワトリと類似の塩基配列を示した。ニワトリMx遺伝子の多様性とin vitro感染実験を行った結果、631番地のアミノ酸がAsnの場合抵抗性、Serの場合感受性であることを明らかにしてきた。大学内のニワトリ飼育施設において、ロードアイランレッド系を用い、抵抗性ホモ型、感受性ホモ型、およびそれらのヘテロ型を産出する実験家系群を作成した。次に、ニワトリMx遺伝子の多様性と抗病性形質が、その祖先種である野鶏とどのような遺伝的関係を持っているか解析するために、赤色野鶏2種(ラオスおよびインドネシア由来)、灰色野鶏、緑襟野鶏、セイロン野鶏のMx遺伝子の抵抗性・感受性決定部位を含むエクソンの塩基配列を決定した。このことから、もともとMx遺伝子は感受性タイプが祖先型であるという仮説が導き出された。もし、この仮説が事実だとすると、ニワトリ近縁のキジ科のトリのMx遺伝子の631番地は感受性のSerでなければならない。そこで今回、ウズラと七面鳥のMx遺伝子のcDNAをクローニングし、その塩基配列を調べたところ、いずれも631番地は感受性タイプのSerであった。また、アヒルやガチョウも感受性タイプであった。このことから、トリは本来感受性タイプのMx遺伝子が祖先型で、抵抗性タイプは家禽化に伴って新たに出現したと示唆された。今後は、感染実験を行って、実際に感受性であるのか確かめる必要がある。
高齢者・導入教育支援のための半球型副ディスプレイを使ったGUI 操作システムの研究

高齢者や初心者でも気楽に情報機器を操作することを主眼に,半球型の画像表示機能を持ったグラフィカル・ユーザー・インターフェイス操作システムの提案と基礎技術開発を行った。光の伝播を解析するためにWebアプリケーションソフトを開発し,半球型ディスプレイの光学設計を行い,光学系の試作,および光学特性の基礎評価を実施した。また,使用者の自然な動きをもとにして画面表示特性を切り替える手法の有効性を検証した。IT情報格差を是正するために,初心者が緊張せず使える形状で,高齢者の視覚認識支援機能を兼ね備えたヒューマンインターフェイスを検討することを目的として,マウス機能を持った半球型ディスプレイの設計検討を行った。半球型表示のための光学投影系を提案し,特性シミュレーションを行った。一般的な液晶ディスプレイに比べて色階調,コントラスト特性が劣化するが,実用的な画像表示が可能である事が分かった。光学系の試作を行った。特性最適化を検討するために,数値シミュレーションのための汎用的なWEBインターフェイスを開発した。これは計算変数指定や計算実行,結果閲覧をWEBブラウザを通じて行い,計算結果管理をデータベースにより行うものであり,WEBブラウザを動かすOSや機器に依存せず,携帯電話からも利用可能なものとなった。携帯電話の利用により,数値計算終了後の無計算時間を削減する事ができた。これにより計算機資源を有効活用できる事が明らかとなった。当該システムは,特定の計算に依存しないため汎用性が高く,光物性評価や電磁波伝搬解析にも有効であることが分かった。関連する研究業績IT機器操作支援,情報アクセスへの負荷軽減のために,人体の自然な動きや無線タグを利用した情報表示切り替えや情報提示方法について検討した。これにより,特別な機器操作訓練を必要とせず,情報にアクセスするための一知見を得た。IT機器を使った教育の効果を検討するために,タブレット型パソコンを使った授業に取り組んだ。明確な教育改善効果は現れなかったが,IT機器操作に慣れた19-20歳の学生と,不慣れな16-17歳の学生では,教育用IT機器に期待しているものが異なることが分かった。ユーザフレンドリーなIT機器操作を実現するために,半球型サブディスプレイを活用したGUIシステム実現のための基礎技術開発を行った。半球型ディスプレイの特殊な光学系を設計・シミュレートするためのWebアプリケーションを製作した。これを用いて半球型ディスプレイの光学設計を行い,光学系の試作,および光学特性の初期評価を実現した。これで得られた光学系の特性は,表面輝度不足のため実用的なヒューマンインターフェイスデバイスの要求を充足しなかった。これは試作費用を抑え,加工を容易にするために用いた樹脂材料の光透過率の低さに起因するものであるが,設計段階で予測していた値を示し,本研究の目的の一つである半球型ディスプレイの設計手法の確立,および考案した光学系の最適化に到達することができた。次のステップとして実用的なユーマンインターフェイスデバイスに必要な輝度を得るためにより透過率の高い光学材料への変更,より光束利用率の良い光学系への変更を試みた。現時点では,これを完了していない。従って,室内照明下など実際的環境下で一般ユーザが試用できる半球型ディスプレイの試作品を完成させ,半球型ディスプレイを使うことによる支援効果を評価するにはいたらなかった。また,Webアプリケーション開発で得た知見を,光学特性測定評価,電磁波伝搬解析,授業評価アンケート調査などに応用し,その成果を複数の学会・国際会議で発表した。IT機器操作におけるユーザ支援手法として,ユーザの自然な動きによりGUI画面表示の一部を拡大・縮小する仕組みを提案し,実装したシステムのユーザ評価の結果,その有効性が明らかとなった。この成果を学会発表した。これらの研究推進には研究代表者らが教育指導する学生も参加し,彼らも国内外の学会で成果発表を行った。本研究を学生教育指導のための機会とするとした目標も達成することができた。