hpprc/llmjp-kaken huggingface dataset:
iPS細胞を用いたSCVTdP疾患概念の構築と新規治療方法の開発

SCVTdP患者からiPS細胞を作製した。同iPS細胞とコントロールiPS細胞から心筋細胞を分化誘導、精製し、電気生理学的解析、分子生物学的解析を行った。電気生理学的解析として行った細胞外電位解析、活動電位解析、パッチクランプによる解析により、疾患特異的な表現型を同定しえた。詳細な機能解析を続け、治療方法の開発へ繋げていく。Short-coupled variant of torsade de pointes(SCVTdP)は、1994年にLeenhardtらにより報告された、比較的新しい疾患概念である。器質的心臓疾患の無い若年成人が連結器の短い心室性期外収縮に続く多形性心室頻拍を呈し、突然死の高いリスクを有する。その後も症例報告は散発的に認めるが、まとまった報告はなく、患者数、有病率、発症原因等は不明である。しかし高率に心室細動から突然死を認め、予後が悪く厳重な管理が必要であることは認識され、日本循環器病学会ガイドラインにおいて診断基準も提示されているが、疾患原因や治療方法等に関しては全く分かっていない。本研究においては、患者ゲノムに記録された全遺伝情報を保持している患者特異的iPS細胞を用いて、SCVTdPの病態解明、疾患概念確立と治療方法の開発を目的とする。これまでにSCVTdP患者からiPS細胞を作製し、同iPS細胞由来心筋細胞を用いた電気生理学的解析系を構築した。さらに同実験系を用いることによりSCVTdPに特異的な電気生理学的特徴を見出した。SCVTdP患者からiPS細胞を樹立し、電気生理学的解析系を構築した。今後は同解析系を用いて病態の解明にあたる。循環器内科SCVTdP患者から採血を行い、末梢血・センダイウィルス法によりiPS細胞を樹立した。同iPS細胞から心筋細胞を分化誘導し、その後の研究に用いている。iPS細胞、iPS細胞由来心筋細胞ともに種々のマーカー発現を確認した。同心筋細胞を用いて分子生物学的・電気生理学的検討を行いコントロールと比較する。iPS細胞由来拍動心筋細胞を用いて多点電位記録システム、パッチクランプやカルシウムイメージを行いコントロールと比較することにより、電流の変化、カルシウム動態の変化や薬剤の感受性等の指標で、コントロールとの差異を見出す。SCVTdP-iPS細胞由来心筋細胞において、心筋細胞マーカー発現や活動電位波形などに差異は認めていないが、高頻度のEAD出現、心筋再分極の不安定性、細胞内カルシウム過負荷が観察されている。さらに、これらの原因となる分子機序を特定することにより、疾患概念を確立させ、新規治療方法を開発していく。特に経費を要するのはiPS細胞の維持培養及び分化誘導である。研究計画を着実に遂行するために2014年度は最小限のiPS細胞の維持培養及び分化誘導のみを行い細胞の機能解析を行った。2015年度は積極的にiPS細胞の維持培養及び分化誘導を行い、研究を完成させる予定である。2015年度は積極的にiPS細胞の維持培養及び分化誘導を行い、予算内で可能な限り多くの心筋細胞を作製して、研究を完成させる予定である。
サイバーセキュリティ情報交換のためのセマンティック情報検索手法に関する研究

この4年間の研究では、組織の壁を超えた効率的なセキュリティ情報交換を促進すべく、ネットワーク上から必要かつ信頼できるセキュリティ情報を特定・発見する技術を構築することを目的として実施してきた。将来拡張性も担保するセマンティックデータ構造を構築し、それを用いた知識ベースを構築することで、必要な情報を必要なエンティティに届ける技術基盤を構築してきた。また、その技術の有効性を示すべく、最終年度には組織内のIT資産の脆弱性を自動的に検出する技術のプロトタイプを構築し、提案技術とそれを用いた知識ベースの有用性を示した。当初の計画の通り、今年度は昨年度の成果を踏まえ、情報の信頼度を考慮したシステムの発展を主眼として活動を実施した。情報の信頼度を考慮するための方法として、送信者のなりすましを防ぐ必要があり、そのために署名を利用するアプローチを検討した。単純な1-wayの情報送信における署名検証手続きは簡単であるが、我々の情報検索手法は、3-wayのメッセージ交換を利用しているため、工夫が必要な状況であった。我々は下記のアプローチを考案した。まず情報登録者はあらかじめ署名鍵を用意しておき、それを用いて登録情報に署名を付与する。またその際の時刻情報も付与して送信する。また、この際に、情報登録者の公開鍵証明書も付与して送信する。受信したデータベース側は、その公開鍵証明書の正当性を検証し、その後、署名がなかった従来の方式どおり、情報登録者にhttp/httpsにてアクセスし、情報を取得する。最後に、データベース側は、最終的に受け取った情報と、最初に受け取った公開鍵証明書を利用して、署名を検証する。なお、リプレイ攻撃を最小化するため、本3-wayメッセージ交換が有効な時間をタイムアウトにより区切ることとした。本方式は既に本年度、実装済みであり、本システムを利用して、来年度の研究に活かしていくことができると考えている。また、本研究成果は論文という形にまとめ、現在、論文投稿中である。本年度は、構造化されたセキュリティ情報の検索技術を確立することに主眼を置き、そのプロトタイプの構築を実現した。セキュリティ情報の検索技術においては、各種セキュリティ情報をリンクして横断検索を実現するが、それらの情報がそれぞれ異なるスキーマ(情報構造)を持っている点に困難があった。本研究では、本問題を解決し、かつ将来的に新たなスキーマが登場した際の拡張性を備え、さらには古い情報を持っていることによるセキュリティリスク発生を回避するための情報アップデート方式を構築した。。具体的には、検索を実現するのに必要なアーキテクチャとそれに必要なロールを定義し、それぞれのロールにおける情報構造と処理プロセスを定義した。特に、各種情報を集約するRegistryというロールでは、受け取ったXML情報をXSLTによりRDFに変換することにより、各種スキーマの違いを緩衝することを実現している。このRDFの構造は、我々が従来取り組んできたセキュリティオペレーション情報オントロジに基づき定義した情報カテゴリと、各種業界規格を動的にリンクすることにより実現されているが、この構造こそが、情報構造の柔軟性と拡張性を実現する工夫となっている。すなわち、情報カテゴリ部分は安易な更新を許さないが、それにリンクされる各種業界規格は積極的な更新を可能にしているため、情報構造を柔軟に拡張しつつ、全体のリンク性を担保している。また、本方式のプロトタイプを構築し、本システムのパフォーマンス評価を実施した。その結果、本システムの拡張性、柔軟性、及び処理速度のスケーラビリティに優れていることが明らかになった。上記成果は、国内の研究会、及び国際学会でのポスターセッションにて発表したと同時に、現在、full paperを海外学会に投稿中である。本年度は、これまでの成果を取りまとめて評価し、paper化することに注力した。これらの研究成果により、各種サイバーセキュリティ情報をリンクし、必要な情報を必要な時に銃弾検索する技術について一定の成果を収めて終了することができると考えているが、本研究のために構築した実装については、もう少し改修を重ねることにより、その構造を別のpaperとして記述したいと考えている。個の作業については、2015年度への積み残しとした。[今年度の成果の概要]今年度の成果は大きく2つ存在する。1つ目は、昨年度までに構築したメカニズムを用いて知識ベースを構築し、その知識ベースを活用した脆弱性自動検知技術を構築した点である。成果として、IEEE International Conference on Pervasive Computingにて発表を実施するに至った。2つ目は昨年までに構築したメカニズムにリンクする情報としてIODEF-SCIというインシデント情報のデータモデルとそれを活用したツールを構築した点である。成果として、IEEE/IFIP Conference on Network Operations and ManagementSymposiumにて発表を実施するに至った。両成果とも、本研究の主眼であるdiscovery mechanismとセマンティック検索技術の有効性を示す、ユースケースとなっている。[研究機関全体を通じた成果の概要]この4年間の研究では、組織の壁を越えた効率的なセキュリティ情報交換を促進すべく、ネットワーク上から必要かつ信頼できるセキュリティ情報を特定・発見する技術を構築することを目的として実施してきた。

将来拡張性も担保するセマンティックデータ構造を構築し、それを用いた知識ベースを構築することで、必要な情報を必要なエンティティに届ける技術基盤を構築してきた。また、その技術の有効性を示すべく、最終年度には組織内のIT資産の脆弱性を自動的に検出する技術のプロトタイプを構築し、提案技術とそれを用いた知識ベースの有用性を示した。今年度は投稿したpaperがすべて採録されたため、不採録による再投稿の必要性がなく、すべての作業を滞りなく終了することができた。サイバーセキュリティ本研究は3年間の研究であり、一度終了をするものの、現在のプロトタイプの実装については今後の別の研究に活かしていきたいと考えている。そのため、この実装の改修を重ね、その実装についてのpaper執筆作業から、新たな研究をスタートしたいと考えている。当初の計画通り、順調に進んでおり、大きな問題は生じていない。プロトタイプとして動くシステムも存在している。しかしながら、publicationという観点では、今年度は投稿をしたものの採録に至らず、未だ成果となっていないため、「おおむね順調に進展している。」とする。本年度は、検索自体を実現する技術を提案し、またそのプロトタイプを構築することにより、来年度以降に生かすことを目的としてきた。上述の通り、情報検索を実現する技術を提案し、本提案方式が矛盾なく動作することをプロトタイプを構築して検証することに成功した。さらには、本プロトタイプを用いて方式を評価し、本提案方式の将来拡張性、柔軟性、スケーラビリティについて優れていることを示すのに成功した。さらには、実装可能性についても検討した。現在のインターネットの現状では、本提案方式をそのまま実装することは困難であるが、その差異を吸収する補助モジュールを用意することに成功し、これを用いることにより、既存のインターネットに即時に適用できるソフトウェアを構築するのに成功した。上記のことから、当初の計画以上の進捗があると考えているが、現時点では、本ソフトウェアをインターネット上で定常運用できるようなソフトウェアとしての完全性までは担保できていない。定常運用する際には、ソフトウェアそのものの脆弱性やその悪用防止など、様々な考慮すべき項目があるが、今回のプロトタイプ構築は方式の検証を目的としているため、その部分については範囲外としている。計画書に記載の通り、本年度の研究成果は次年度以降の研究の土台となるものであり、来年度以降に検討する技術方式は、本プロトタイプ上に付加機能として追加することができるようになっている。よって、本年度は、土台となるに足る成果を創出することに成功したと考えている。
自殺問題・対策についての言説の内容分析

自殺や自殺対策への社会の受け止め方が一通りではなく、むしろ複数の力のせめぎあいとして理解すべきではないかと仮定し、自殺をめぐる言説について検討した。19年度には自殺に関する新聞記事を分析し、自殺報道は、おおまかに6つのカテゴリーによって構成されていること等を見出した。また、20年度には、自死遺族支援者の語りを分析し、自殺を「見えないが壊れやすいものを絶対に壊れないように扱う」ことの困難さと、接触を回避しようとする方向を示す声が入り混じる複雑な様相から現状を分析した。【目的】わが国の自殺をめぐる状況は、時代とともに質的に変化を遂げており、メディアの言説がそれを反映している可能性は高い。つまり、自殺をめぐる言説についての内容分析は、従来「自殺に対する偏見」と呼ばれてきた内容も視野に入れつつも、より広く、わが国における自殺の社会構成的な側面を明らかにするアプローチである。本研究では、新聞報道の内容分析から、自殺問題の構造を明らかにすることにより、わが国における自殺問題のありようについて考察することを目的とする。【方法】データ収集には、各新聞社の提供する電子記事検索サイト(朝日新聞:聞蔵II、読売新聞:ヨミダス文書館)を使用した。データベースで記事の検索が可能であった1985年から2006年の記事のうち、一面の見出しに「自殺」の語が含まれているものを取り出し、記事の見出し文のみを分析対象とした。分析対象とした見出しは朝日新聞では79件、読売新聞では114件であった。分析にはテキスト型データ解析ソフトウェア「Word Miner」(日本電子計算株式会社)を用い、テキストマイニングを行った。なお、分かち書き処理には、Happiness/AiBASE(平和情報センター)が採用されている。【結果と考察】朝日新聞、読売新聞において抽出されたクラスターの内容を比較したところ、両紙で類似した結果が得られることが明らかになった。たとえば、第5クラスターは、自殺報道において使用される語のうち、特定の状況で用いられるキーワードから構成された。これは犯罪を起こした容疑者の自殺に関する記事の場合であり,自殺手段が見出しに明示され,自殺を図る、死亡するという表現が用いられる。これらの内容的検討から、新聞記事の一面見出しにおける自殺報道は、おおまかに、いじめ,犯罪者,過労,実態および経済的動機、汚職事件、集団自殺の6つのカテゴリーによって構成されていることが示唆された。【目的】自殺や自殺対策への社会の受け止め方が一通りではなく、むしろ複数の社会のエージェントによる力の関係=ダイナミクスとして理解すべきではないか、という仮定のもとに、自殺をめぐる言説について、従来「自殺に対する偏見」とよばれてきた内容も視野にいれつつ、より広く、わが国における自殺の社会構成的な側面を明らかにすることが目的である。昨年度は新聞を対象にテクストの内容分析を行ったが、本年度は自殺対策に取り組む者に面接調査を行い、より現実的な言説の構成を検討した。【方法】自殺問題の当事者と非当事者の立場をいわば「架橋する」遺族ケアに取り組む支援者8名に面接調査を行った。並行して、自死遺族、医師、自殺予防に関心をもつ学生の意見を検討した。【結果と考察】自死遺族の姿は、家族の自死に自責の念を持ち、他者からも責任を追及される存在であり、自らは自死について語らず、周囲から孤立し、自死をめぐる社会活動に対しても抵抗感を示しており、その体験はさまざまで一様にとらえにくい存在であると、支援者から記述された。さらに、このような自死遺族との関わりについて、支援者は「遺族の心情は遺族でない者にはわからない」「わかるわけがないから傷つけたらどうしよう」という〈遺族の心情の理解の困難〉〈遺族の心情を傷つけることへの恐れ〉を語り、遺族の心情は、同じ体験をしていない遺族でないもの(「非遺族」)にはわからない不可視なものとされていた。その上で、遺族の心情は、傷つきやすく、取り扱いに注意しなければならない不可触なものとして、扱われているようにも見えた。その他の調査協力者からも、自殺を「見えないが壊れやすいものを絶対に壊れないように扱う」ことの困難さと、その対象への接触そのものを回避しようとする方向を示す声が入り混じって提示された。しかし「わからないとおもいつつ...反対の声を聞く勇気も必要」といった、乗り越えていくための模索の言説が、それぞれの立場で生成されていた。
嫌気/好気環境下で生息する特殊微生物の機能解明によるリン等の資源回収の高効率化

本研究の最終的な目的は微生物によるリン等の資源濃縮回収システムの開発である.我々の研究グループは余剰汚泥としてではなく高濃度リン濃縮液として回収する事でエネルギーを使わない画期的なリン回収を考案している.本年度は,実排水を用いた長期通水試験を行い,一貫したリン回収システムの確立と処理性能及びエネルギー,コスト評価を行った.1.リン資源濃縮回収システム完成させるための具体的な研究フローとして、実排水を用いたプラントスケール実験を2年間継続して行った.その結果、低濃度にリンが含まれた下水から約20倍のリン濃縮液を回収する事ができ,研究実施計画に記していた一貫したリン回収システムを達成する事ができた.一方で,春から夏にかけての気温変化によりリン回収性能が安定しないといった問題が発生した.この原因として,リン蓄積微生物(PAOs)の代謝を阻害する亜硝酸の発生,硝化反応によるpHの低下が考えられた.また,実施した処理場は硫酸イオン濃度が高く,硫酸還元細菌が過剰に発生し,PAOsと基質競合している可能性が示唆された.そこで,PAOsへの有機物負荷をコントロールし,硫酸還元菌を取り除いた.更に,脱窒工程を取り入れ,硝化反応を抑制した結果,リン除去能力の回復が見られ,安定した処理が可能である事が示唆された.2.これまで,実用化を目指すための次のステップとして海洋性PAOsの機能解明を行う必要があると考え研究を進めてきた.その結果,海洋性PAOsの培養に成功し,耐塩性についての評価を行った.更に,海洋性PAOsが集積された微生物について特性を明らかにするためメタゲノム解析を行った.3.嫌気好気法により希少資源であるレアメタルの排水からの濃縮回収が可能であると考え,実験を行った.その結果,微生物による回収は実証されたが,処理は安定せずいくつかの課題が残った.本研究の最終的な目的は微生物によるリン等の資源濃縮回収システムの開発である.我々の研究グループは余剰汚泥としてではなく高濃度リン濃縮液として回収する事でエネルギーを使わない画期的なリン回収を考案し,実験による実証を行い,特許を出願している.このリン濃縮回収プロセスは,運転コスト,エネルギーの点で余剰汚泥によるリン回収プロセスより遥かに優れており,次世代の排水処理プロセスとして日本のみならず世界中に普及すると確信している.環境中に拡散されてしまった資源を濃縮し再利用するアイディアは,持続可能な循環型社会の構築の観点から大変有効な技術であり,申請者は本濃縮回収のアイディアを速やかに社会に還元したいと考え研究を進めている.本研究では最初のステップとして下水からのリン回収技術を目標としているが、申請者はこれまでに海水からのリン濃縮回収を実証しており,実用化を目指すための次のステップとして海洋性PAOsの機能解明を行う必要があると考え研究を進めている.また,申請者は上記の研究中に嫌気好気環境下で特定の金属が濃縮される現象を確認しており,希少資源であるレアメタルの排水からの濃縮回収が可能であると考えている.申請者はリン濃縮回収システムの確立をステップとしつつ,本濃縮回収プロセスの更なる発展系に挑戦する.リン資源濃縮回収システム完成させるための具体的な研究フローとして、研究1.リン蓄積生物保持担体の選定及び制御操作の検討、研究2.汚泥酸生成物による嫌気有機物源の検討、研究3.実排水を用いたプラントスケール実験、研究4.海洋性PAOsのゲノム解析、以上4つのテーマを目標とする。本研究の最終的な目的は微生物によるリン等の資源濃縮回収システムの開発である.我々の研究グループは余剰汚泥としてではなく高濃度リン濃縮液として回収する事でエネルギーを使わない画期的なリン回収を考案している.本年度は,実排水を用いた長期通水試験を行い,一貫したリン回収システムの確立と処理性能及びエネルギー,コスト評価を行った.1.リン資源濃縮回収システム完成させるための具体的な研究フローとして、実排水を用いたプラントスケール実験を2年間継続して行った.その結果、低濃度にリンが含まれた下水から約20倍のリン濃縮液を回収する事ができ,研究実施計画に記していた一貫したリン回収システムを達成する事ができた.一方で,春から夏にかけての気温変化によりリン回収性能が安定しないといった問題が発生した.この原因として,リン蓄積微生物(PAOs)の代謝を阻害する亜硝酸の発生,硝化反応によるpHの低下が考えられた.また,実施した処理場は硫酸イオン濃度が高く,硫酸還元細菌が過剰に発生し,PAOsと基質競合している可能性が示唆された.そこで,PAOsへの有機物負荷をコントロールし,硫酸還元菌を取り除いた.更に,脱窒工程を取り入れ,硝化反応を抑制した結果,リン除去能力の回復が見られ,安定した処理が可能である事が示唆された.2.これまで,実用化を目指すための次のステップとして海洋性PAOsの機能解明を行う必要があると考え研究を進めてきた.その結果,海洋性PAOsの培養に成功し,耐塩性についての評価を行った.更に,海洋性PAOsが集積された微生物について特性を明らかにするためメタゲノム解析を行った.3.嫌気好気法により希少資源であるレアメタルの排水からの濃縮回収が可能であると考え,実験を行った.その結果,微生物による回収は実証されたが,処理は安定せずいくつかの課題が残った.昨年度はリン蓄積生物保持担体の検討と,実排水を用いたプラントスケール実験を行った.

生物保持担体を検討した結果,リアクターのリン回収効率を70%まで向上させる事に成功した.更に,検討した担体を用いて、プラントスケールのリン回収リアクターを設計,作成し、実際に下水処理場に設置し実下水からのリン回収実験を行えた.これらは当初の目標通りの内容であり滞りなく進んでいる.現在、下水処理場にプラントスケールのリアクターを設置して運転中である.本リン回収プロセスではリン回収に初沈汚泥の酸発酵液を用いる予定であり,最適な酸発酵液を作成できる条件を実験により明らかにする.これらの実験結果を踏まえ,余剰汚泥発生ゼロの省エネルギー型資源回収リアクターを実現させる.
各種レーザーの同軸複合照射に関する研究:特に脳神経顕微鏡手術への応用

最初パルス発振CO2レーザー(以下PW)装置60Z(日本赤外線工業社製)を使用して連続発振型(以下CW)のそれとを同じパワーで比較して1/31/4の出力で同等の効果が得られ、その時の組織学的変化はPWの方がやや軽度であった。又照射周囲の血液脳関門の障害は直後より24時間後に大きいが、一週間後にはほとんど修復されている。PWレーザーは200300PPS、平均出力8W以下位がPWの特性を生かし、比較的安全に使用しうる。又PWの照射によって中央に蒸散による組織欠損があり、それは出力時間の延長に伴い深達度は増加した。一方PWのみでは切開に適しているが凝固止血には適さず、Nd:YAGレーザーではその逆である。そこで又CO2レーザーとNd:YAGレーザーとを同軸同時、又毎々単独に照射できる装置、130YZ(日本赤外線工業社製)を導入して脳表にレーザーを照射して出血のみられなかった頻度はNd:YAGレーザー単独照射>2種レーザー複合照射>CO2レーザー単独照射の順であった。また複合照射の場合Nd:YAGレーザーのパワーを高める程止血効果我あった。2種レーザー複合照射では単独照射に比べ、障害部位の深さ、口径ともに増大した。口径に増大にはNd:YAGレーザーの、深さの増大にはCO2レーザーの照射熱量増加が関与していた。このことから2種レーザーの混合照射により出血の少ない効率のよい手術が可能となることが明らかとなった。このレーザー手術の止血機構の解明のため超軟線撮影による微少血管造影の検討を行った。その結果YAGレーザーでは照射部位は著しい血管の狭少化が認められ、これがすぐれた止血能の機序であると考えられた。一方CO2レーザーでは照射した部位に近接した部分の血管は逆に拡張しておりそれが止血能については劣っている原因と考えられた。
ケモカインネットワークを標的とした食道癌新規悪性度診断と治療法の開発

食道扁平上皮癌は現行の集学的治療を行ってもなお予後不良な癌腫のひとつである。本研究ではケモカインネットワークを標的とした新たな食道扁平上皮癌悪性度診断法と,新たな癌治療の開発を目指して研究を行った。過去の手術検体を用いた検討では,CXCL12-CXCR4,IL8-CXCR2,CCL5-CCR5のケモカインネットワークがそれぞれ予後不良因子であると同時に,ケモカインネットワークの発現数が多いほど予後不良であることを示した。また,食道扁平上皮癌細胞株を用いた検討では,上記ネットワークの抑制により細胞増殖能を抑制できることを見出し,新たな治療標的となり得る可能性を示した。研究1.ケモカインであるIL-8およびそのレセプターCXCR2を高発現している食道扁平上皮癌細胞株TE4を用いてIL-8/CXCR2ネットワークの癌細胞動態への関与について実験を進めた。これまでに得られた知見は以下の通りである。1) TE4にIL-8を加えた血清で培養すると有意に細胞増殖能が促進される。2) IL-8を安定強発現させたTE4 transfectant (TE4-IL8over)は有意に細胞増殖が促進される。3) TE4をヌードマウスに移植し、IL-8を連日腹腔内投与すると腫瘍増殖能が促進される。4) CXCR2 antagonist (SB225002)を作用させると細胞増殖が有意に抑制される。研究2.食道扁平上皮癌切除検体45例におけるケモカイン(CCL21, CXCL12, IL8)・ケモカインレセプター(CCR7, CXCR4, IL8 receptor)のプロファイルと臨床病理学的因子や予後、との関連について検討したところ、ケモカインネットワークの発現数が多くなると有意に予後が不良となった。ほぼ当初の計画通りに研究が進んでいる。またこれまでのところ仮説に一致する結果が得られている。ケモカインネットワークは各種の急性・慢性炎症性疾患や免疫疾患に対する治療標的として研究がすすめられてきたが,近年悪性腫瘍との関わりも明らかにされつつある。我々は先行研究でIL-8-CXCR2,CCL21-CCR7の発現がそれぞれ食道扁平上皮癌の予後不良因子であることを示し,本研究ではCXCL12-CXCR4の発現が同様に食道扁平上皮癌の予後不良因子であることを示した。さらに,CXCL12-CXCR4ネットワークの刺激により食道扁平上皮癌細胞の増殖能が亢進すること,ネットワークの抑制により増殖能が抑制されることを示し,論文報告した。IL-8-CXCR2ネットワークについても,CXCR2選択的阻害薬やsiRNAを用いてネットワーク抑制を行うと食道扁平上皮癌の細胞増殖が抑制されることをin vitro, in vivoの双方で示し,論文投稿準備中である。また,食道扁平上皮癌臨床検体を用いた研究では,IL-8-CXCR2,CCL21-CCR7,CXCL12-CXCR4各々の発現が予後不良因子であるだけではなく,発現しているネットワーク数が多いほど予後不良であることを見出した。これらのケモカインネットワークの発現パターンは予後予測因子となるだけではなく,食道扁平上皮癌の治療効果予測因子となる可能性もあるため,対象となるケモカインネットワークを増やし臨床上有用なケモカインアレイを開発すべく研究中である。ケモカインネットワークの発現が食道扁平上皮癌の予後不良因子であると共に,新たな治療標的となり得るという仮説のもと研究を行い,IL-8-CXCR2,CCL21-CCR7,CXCL12-CXCR4の各々のケモカインネットワークについて仮説に一致する結果が得られている。平成28年度は動物モデルを用いてCXCR2阻害薬,CXCR4阻害薬のより癌細胞選択的な投与方法を検討することも計画していたが,より治療標的として優れたケモカインネットワークを同定することを目的に,計画を変更し新たなケモカインネットワークを対象に研究をすすめている。本研究では癌-宿主間でのケモカインネットワークに着目し,食道扁平上皮癌におけるリンパ節転移や血行性転移に関わる分子生物学的因子と転移成立機序の解明,さらに新たな治療法開発を目的として研究をすすめてきた。これまでの検討では食道扁平上皮癌手術検体におけるCCL21-CCR7, CXCL12-CXCR4, IL8-CXCR2の発現がそれぞれ予後不良因子であり,各ケモカインネットワークが治療標的となり得ることをin virto, in vivoの双方で示してきた。また,ケモカインネットワークの発現数が予後と相関することから,予後予測因子あるいは治療効果予測因子として臨床応用可能なケモカインアレイの開発を目指し,扱うケモカインネットワークの数を増やすべく新たなケモカインネットワークの探求を行ってきた。本年度はCCL5ネットワークについて検討を行い,CCL5およびそのレセプターであるCCR5,CCR3,CCR1の発現が同様に食道扁平上皮癌の予後不良因子であることを示した。さらに,CCL5,CCR5,CCR3,CCR1のうち発現している種類数で層別化すると,壁深達度やリンパ節転移といった病理学的因子とは独立した予後因子であることを見出し,論文投稿準備中である。

in vitroでは扁平上皮癌細胞株の増殖能がCCL5濃度依存性に亢進することを示し,逆にCCL5ネットワークを抑制することにより食道扁平上皮癌の悪性度を制御できる可能性について検討中である。食道扁平上皮癌は現行の集学的治療を行ってもなお予後不良な癌腫のひとつである。本研究ではケモカインネットワークを標的とした新たな食道扁平上皮癌悪性度診断法と,新たな癌治療の開発を目指して研究を行った。過去の手術検体を用いた検討では,CXCL12-CXCR4,IL8-CXCR2,CCL5-CCR5のケモカインネットワークがそれぞれ予後不良因子であると同時に,ケモカインネットワークの発現数が多いほど予後不良であることを示した。また,食道扁平上皮癌細胞株を用いた検討では,上記ネットワークの抑制により細胞増殖能を抑制できることを見出し,新たな治療標的となり得る可能性を示した。1)ほぼ当初の計画通りに研究が進んでいる。またこれまでのところ仮説に一致する結果が得られている。2)ケモカインとケモカインレセプターとのautocrineあるいはparacrineによってどのようなシグナル伝達系が亢進するのか、網羅的遺伝子解析法を用いてその機序を検討する。3)食道扁平上皮癌臨床検体約100例におけるケモカイン(CCL21, CXCL12, IL8)・ケモカインレセプター(CCR7, CXCR4, IL8 receptor)のプロファイルと臨床病理学的因子や予後、化学療法や化学放射線療法の治療効果との関連について詳細に検討を行い、臨床上有用なケモカインアレイの開発に着手する。4)食道癌細胞のEGFレセプターなどを介して、ケモカインレセプター阻害薬が癌細胞選択的に取り込まれるような新しいターゲティング療法を開発し、動物モデルでその効果を検討する。新たな研究対象としてCCL5に着目し研究を行う。CCL5ネットワークは古くから急性炎症や慢性炎症に関与するケモカインとして知られ,関節リウマチやHIVの治療標的として研究されてきた。Oncology領域においてもCCL5発現は胃癌や乳癌の予後不良因子と報告される一方,食道扁平上皮癌に関する報告はほとんどない。そこで,食道扁平上皮癌切除検体におけるCCL5ネットワークの発現を調べ,予後や臨床病理学的因子との関連を調べる。また,食道扁平上皮癌細胞株をCCL5添加培地で培養したときに細胞増殖能が亢進するか否か,CCL5受容体の選択的AntagonistであるUK227857添加培地で培養したときに細胞増殖を抑制できるか否か検討する。さらに,CCL5を強発現させた食道扁平上皮癌細胞株をヌードマウスの皮下に注入し,UK227857により腫瘍増殖が抑制できるか検討する。消化器外科学旅費および人件費・謝金を計上したが使用せず、消耗品費とその他に充てたため。旅費および人件費・謝金を計上したが使用せず,物品費とその他に充てたため。消耗品(試薬代)に全て充てる予定である。すべて試薬や実験動物,飼料などの消耗品に充てる予定である。
プロレニンの受容体結合による可逆的活性化に関する生化学的研究

最近、血圧調節機構として知られているレニン・アンジオテンシン系に新しい作用があることが分かってきた。その1つが血管新生促進作用である。それに加えて、酵素レニーンの不活性前駆体である「プロレニン」の生理作用解明研究が、プロレニン受容体の発見によって益々注目されてきた。プロレニンはその受容体と結合すると可逆的構造変化によって活性化する。また、プロレニン結合によって独自の細胞内シグナルを活性化すると考えられている。申請者らは、プロレニンの構造と機能についての研究の一環としてプロレニンの可逆的活性化について携わり、プロレニン受容体とのタンパクータンパク相互作用について研究を行っている。その中でプロレニン・プロセグメントの一部配列の合成ペプチド(HRP)がプロレニンと受容体との結合を阻害することを、in vitroおよび細胞膜上で、ごく最近見出した。そこで、本研究では、プロレニンの受容体結合機構を明らかにすることを主たる目的とする。具体的には、「プロレニンのどの部位が受容体結合で必須なのか」、および「プロレニン受容体のどの部位がレニンおよびプロレニンの結合に必須なのか」をin vitroで明らかにする。本年度は、すでに申請者らがプロレニンの可逆的活性化に必須である部位のペプチド(HRP)、およびプロレニン受容体の膜貫通領域よりN末端側を認識するペプチド抗体を作製し、組換え型プロレニン受容体、プロレニンおよびレニンを用いて、タンパクータンパク相互作用をBIACOREシステムで観察する測定系を構築した。その結果、プロレニン受容体は上記HRP、プロレニンおよびレニンと結合し、HRPはレニンおよびプロレニンの結合を阻害することを明らかとした。さらに、HRP以外の領域であるプロレニンとレニン分子の共通領域の配列(ヒンジ領域)ペプチドでもHRPと同様な結合阻害をもつことを明らかにした。それに加えて、酵素レニンの不活性前駆体である「プロレニン」の生理作用解明研究が、プロレニン受容体の発見によって益々注目されてきた。申請者らは、プロレニンの構造と機能についての研究の一環としてプロレニンの可逆的活性化について携わり、プロレニン受容体とのタンパク・タンパク相互作用について研究を行っている。本年度は、すでに申請者らがプロレニンの可逆的活性化に必須である部位のペプチド(HRP)、およびプロレニン受容体の膜貫通領域よりN末端側を認識するペプチド抗体を作製し、組換え型プロレニン受容体、プロレニンおよびレニンを用いて、タンパク・タンパク相互作用をBlACOREシステムで観察する測定系を構築した。その結果、半定量的ではあるが、プロレニン受容体は上記HRP、プロレニンおよびレニンと結合し、HRPはレニンおよびプロレニンの結合を阻害することを明らかとした。詳細は来年度に検討しようと計画している。本研究では、プロレニンの受容体結合機構を明らかにすることを主たる目的とする。本年度は、すでに申請者らがプロレニンの可逆的活性化に必須である部位のペプチド(HRP)、およびプロレニン受容体の膜貫通領域よりN末端側を認識するペプチド抗体を4種類作製した。また、組換え型プロレニン受容体の小麦胚芽無細胞抽出系でのin vitro生産条件を検討して、精製プロレニン受容体の調製法を確立した。得られた種々の抗(プロ)レニン受容体抗体、組換え型(プロ)レニン受容体、プロレニンおよびレニンを用いて、タンパク・タンパク相互作用をBIACOREシステムで観察する測定系を構築した。その結果プロレニン受容体はプロレニンの「ハンドル領域」配列を含んだペプチド(HRPペプチド)、プロレニンおよびレニンと結合することを観察し、それぞれの結合定数を算出した。そしてHRPはレニンおよびプロレニンの(プロ)レニン受容体への結合を阻害することを、in vitroの条件下で明らかにした。合わせて、FITCでラベルしたHRPペプチドは、構造上の問題があり、ほとんど(プロ)レニン受容体へは結合せず、使用には注意を要することも判明した。来年度は最終年度であり、これまでの研究成果を引き続き国際学会等で発表していくとともに、国際的な学術雑誌へ積極的に投稿し評価を得る予定である。

プロレニンはその受容体と結合すると可逆的構造変化によって活性化する。また、プロレニン結合によって独自の細胞内シグナルを活性化すると考えられている。申請者らは、プロレニンの構造と機能についての研究の一環としてプロレニンの可逆的活性化について携わり、プロレニン受容体とのタンパクータンパク相互作用について研究を行っている。その中でプロレニン・プロセグメントの一部配列の合成ペプチド(HRP)がプロレニンと受容体との結合を阻害することを、in vitroおよび細胞膜上で、ごく最近見出した。そこで、本研究では、プロレニンの受容体結合機構を明らかにすることを主たる目的とする。具体的には、「プロレニンのどの部位が受容体結合で必須なのか」、および「プロレニン受容体のどの部位がレニンおよびプロレニンの結合に必須なのか」をin vitroで明らかにする。本年度は、すでに申請者らがプロレニンの可逆的活性化に必須である部位のペプチド(HRP)、およびプロレニン受容体の膜貫通領域よりN末端側を認識するペプチド抗体を作製し、組換え型プロレニン受容体、プロレニンおよびレニンを用いて、タンパクータンパク相互作用をBIACOREシステムで観察する測定系を構築した。その結果、プロレニン受容体は上記HRP、プロレニンおよびレニンと結合し、HRPはレニンおよびプロレニンの結合を阻害することを明らかとした。さらに、HRP以外の領域であるプロレニンとレニン分子の共通領域の配列(ヒンジ領域)ペプチドでもHRPと同様な結合阻害をもつことを明らかにした。
福祉・環境・ジェンダーを視点とした家庭科の横断型カリキュラムの構造化と授業開発

平成11年の教育課程審議会答申において、福祉、環境、少子・高齢化、情報など、暮らしをとりまく課題を学校教育で学ぶ必要性が明記された。これらの学習課題は総合的な性格を有しており、各教科で実践するには、教科内容を領域を超えた横断的な視点から再編成し、総合的な学習アプローチをする必要がある。本研究ではこの点に視点をあて、福祉、環境、保育・家族、ジェンダー、いのちや健康、キャリアなど現代の基本的、永続的な生活課題を視点とした横断的な家庭科カリキュラム構造の理論的枠組みを構築するとともに、横断的な学習内容、方法についてモデル授業の開発とその検証を試みた。研究内容と成果は以下のようである。1.家庭科の各領域を横断的にまたがる総合的な学習が可能なカリキュラムの構造化にかかわる理論的研究をおこなった。具体的には、全体の理論枠組みを構築し、横断型カリキュラムの発達課題と学習題材にかかわる構造図を作成した。加えて教師の授業開発や授業の振り返りに用いる「学びの構造図」の有効性を検討した(荒井、全員)。また、家庭科カリキュラムにおける授業実践に基づくカリキュラム理論化の再構築を試みた(鈴木、全員)2.福祉、ジェンダーに関わる生活課題を整理し、横断型カリキュラムの検討とモデル授業の開発を行った(荒井)3.保育・家族に関わる現代的な課題を整理するとともに、保育・家族を関連させた学習カリキュラムの検討とモデル授業の開発を行った(綿引)4.「いのちと生活」に関わる小・中学校の横断的カリキュラムを検討するとともに、「いのち教育」について附属中学校教諭と共に2つの授業を開発した。(得丸)5.エネルギー・環境問題に関する問題点や課題を整理するとともに、小・中学生を対象にしたエネルギー・環境学習のカリキュラムを考案して、授業実践を試みた。(松岡)6.住生活の課題を整理し、児童・生徒が主体的に取り組むことのできる領域横断的なカリキュラムを検討した。また高等学校で「まちづくり」、小・中学校で「快適なすまい」をテーマに授業実践を行った。(神川)7.中学校技術・家庭において、キャリア教育の実践を前提とした副読本を作成し、授業における活用の可能性について評価した。また、アメリカ高校向けの教科書の関連箇所を翻訳し、中学校における授業を構想した。(鈴木)8.米国、北欧を中心とする他国のカリキュラム改革と授業の実際について海外調査を実施し、資料の分析と検討をおこなった。(荒井、綿引)平成11年の教育課程審議会答申において、福祉、環境、少子・高齢化、情報など、暮らしをとりまく課題を学校教育で学ぶ必要性が明記された。(荒井、綿引)本年度は、家庭科の横断型カリキュラムの構造化に関する理論的研究と関連の資料収集および基礎調査を実施した。年間で計4回の研究会を開催し、各分担部分の研究成果を報告しあうとともに、カリキュラムのマトリックスの学習題材について全体で討議し、研究の共有化と深化を図った。研究代表者および分担者の研究内容は以下の通りである。1.カリキュラム開発の枠組みについて、発達課題と目標、学習内容・方法、授業開発・実践・評価の相互の関係について検討した。また、北欧の2000年以降の教育改革とカリキュラム開発についてインタビュー調査と資料収集を行った。(荒井紀子)2.家庭科におけるエネルギー教育について関連資料を収集するとともに、小学生、中学生を対象とした授業計画を立て、一部実践した。(松岡英子)

3.住生活領域、家庭経営領域を融合した横断的カリキュラムとして、まず小学校では住居と生活時間の視点から住空間の快適性を検証する授業、高等学校では住居、福祉、環境を融合させ、伝統的住まいから町づくりまでを考えた授業を計画し、実践した。(神川康子)4.「いのちと生活」に関して、特に中学校段階での「自殺予防」に関する授業実践を行うと共に、国内外の資料を収集した。(得丸定子)5.アメリカ合衆国にて教育改革と家庭科カリキュラムについてインタビュー調査と資料収集を行った。また、子育て・ジェンダー・家族を関連させた授業案を作成した。(綿引伴子)6.小学校、中学校5年間のカリキュラムについて意思決定力の育成を視点に関連性や評価の可能性を検討した。また中学校において活用可能なワークブックおよび指導書を考案し、中学生に対して使用テストを実施した。(鈴木真由子)本年度は、昨年度のカリキュラムの構造化に関する理論的研究を土台に、各担当分野での授業開発とその実践を行った。全体として年間5回の研究会を持ち、授業とその振り返りについて内容の検討と共有化を図った。研究代表者および分担者の研究内容は以下のようである。1.カリキュラムの構造化に関わって、特に小中高校の横断型カリキュラムの発達課題と学習題材の関係を整理し、小、中、高校のマトリックス図を作成した。(荒井・全員)また、北欧のカリキュラム開発についてインタビュウ調査と資料収集を行った。(荒井紀子)2.エネルギー・環境問題に関する問題点や課題を整理するとともに、小・中学生を対象にしたエネルギー・環境学習のカリキュラムを考案して、授業実践を試みた。成果の一部を『エネルギー・環境学習フォーラム』にて発表した。(松岡英子)3.「いのちと生活」に関わる小・中学校の横断的カリキュラムを検討するとともに、「いのち教育」について附属中学校教諭と共に2つの授業を開発した。授業テーマは「自分を包む世界への信頼感を高める授業=インターネット掲示板への自殺志願者の投書を題材に-」と、「家族の声が聞こえますか-お父さん世代の自殺を防止するために-」である。(得丸定子)4.住生活の課題を整理し、児童・生徒が主体的に取り組むことのできる領域横断的なカリキュラムを検討した。そして、住領域と家庭経営領域を融合する形で、高校「となみ野のまちづくりを考えよう」、小・中学校「家族員にとっての快適なすまい」をテーマに授業実践を行った。(神川康子)5.米国の教育改革と家庭科カリキュラムについて、資料の分析を進めるとともに、保育・ジェンダー・家族を関連させた学習カリキュラムの検討とモデル授業の開発を行った。(綿引伴子)6.中学校技術・家庭(家庭分野)において、キャリア教育の実践を前提とした副読本を印刷・製本し、授業における活用の可能性について評価した。
多価イオンが伝導する新規な固体電解質の構築とガスセンシングへの応用

これまで固体電解質中の伝導イオン種としては1,2価イオンがよく知られているのに対し、3価以上の高価数カチオンは周囲に存在するアニオンとの強い静電気的相互作用のため固体中の伝導は困難であると考えられていた。しかし、3価イオン伝導に適した結晶構造や伝導イオン種を厳選することで、これまでに研究代表者らはナシコン型構造を有するM^<3+>イオン伝導体(M_<0.2>2Zr_<0.8>)_<20/19>Nb(PO_4)_3の開発に成功している。しかしながら、これらの機械的強度は低く、ガスセンサ材料などへの応用を考えると、さらなる機械的強度およびさらなる3価イオン伝導性の向上が必要であった。そこで本研究では、ナシコン型構造を有するAl^<3+>イオン伝導体(Al_<0.2>Zr_<0.8>)_<20/19>Nb(PO_4)_3、並びにSc^<3+>イオン伝導体(Sc_<0.2>Zr_<0.8>)_<20/19>Nb(PO_4)_3の機械的強度と3価イオン伝導性の向上を目指し、焼結助剤として酸化ホウ素を添加し、その3価イオン伝導特性を調べた。その結果、酸化ホウ素を68重量%添加することで、機械的強度が約2倍向上し、3価イオン伝導性も1.52倍向上することが明らかとなった。また、酸化ホウ素を添加して焼結を行ったAl^<3+>イオン伝導体(Al_<0.2>Zr_<0.8>)_<20/19>Nb(PO_4)_3をイットリア安定化ジルコニアと組み合わせた炭酸ガスセンサを作成した結果、Al^<3+>イオン伝導体の焼結性の向上により、酸化ホウ素未添加の(Al_<0.2>Zr_<0.8>)_<20/19>Nb(PO_4)_3焼結体を用いたセンサよりも優れたガス検出特性を示すことが判明した。しかし、3価イオン伝導に適した結晶構造や伝導イオン種を厳選することで、これまでに研究代表者らはタングステン酸スカンジウム(Sc_2(WO_4)_3)型構造を有する一連の3価イオン伝導体の開発に成功している。そこで本研究では、研究代表者らが世界で初めて開発することに成功したSc_2(WO_4)_3型3価イオン伝導体の研究成果を基に、地球上で安定に存在するリン酸塩を固体電解質母体に選択することで、あらゆる環境中でも安定で、かつ高いイオン伝導性を示す、より実用的な3価イオン伝導体の開発を目指した。また、開発した多価イオン伝導性固体電解質を用いてガスセンサを作製し、その実用化を目指した。ナシコン型構造を有し、2価の酸化物イオン伝導体と同程度の実用領域に達する高いAl^<3+>

イオン伝導性を示す(Al_<0.2>Zr_<0.8>)_<20/19>Nb(PO_4)_3を開発し、これに酸化物イオン伝導体としてイットリア安定化ジルコニアを組み合わせ、さらに検出極としてLiKNO_3を固溶させた(Gd_<0.9>La_<0.1>)_2O_3を用いたNOxガスセンサを作製した結果、従来の固体電解質型NOxガスセンサでは達成することが困難であった、250300°Cの中温領域で精度良くNOガス濃度を計測できるセンサの開発に成功した。また、これまで電子伝導が発現するために伝導イオン種としては不適当であると考えられてきたプラセオジムイオン(Pr^<3+>)を選択し、NASICON型構造を有する(Pr_xZr_<1-x>)_<4/4-x>Nb(PO_4)_3-NbPO_5コンポジットの開発にも成功した。このものの導電率はこれまでに得られているSc_2(WO_4)_3型3価イオン伝導体と比較すると100倍程度高い値であった。また、伝導イオン種は、電気分解によりプラセオジムイオンであることが明らかとなった。これまで固体電解質中の伝導イオン種としては1,2価イオンがよく知られているのに対し、3価以上の高価数カチオンは周囲に存在するアニオンとの強い静電気的相互作用のため固体中の伝導は困難であると考えられていた。しかし、3価イオン伝導に適した結晶構造や伝導イオン種を厳選することで、これまでに研究代表者らはナシコン型構造を有するM^<3+>イオン伝導体(M_<0.2>Zr_<0.8>)_<20/19>Nb(PO_4)_3の開発に成功している。しかしながら、これらの機械的強度は低く、ガスセンサ材料などへの応用を考えると、さらなる機械的強度およびさらなる3価イオン伝導性の向上が必要であった。そこで本研究では、ナシコン型構造を有するAl^<3+>イオン伝導体(Al_<0.2>Zr_<0.8>)_<20/19>Nb(PO_4)_3、並びにSc^<3+>イオン伝導体(Sc_<0.2>Zr_<0.8>)_<20/19>Nb(PO_4)_3の機械的強度と3価イオン伝導性の向上を目指し、焼結助剤として酸化ホウ素を添加し、その3価イオン伝導特性を調べた。その結果、酸化ホウ素を68重量%添加することで、機械的強度が約2倍向上し、3価イオン伝導性も1.52倍向上することが明らかとなった。また、酸化ホウ素を添加して焼結を行ったAl^<3+>イオン伝導体(Al_<0.2>Zr_<0.8>)_<20/19>Nb(PO_4)_3をイットリア安定化ジルコニアと組み合わせた炭酸ガスセンサを作成した結果、Al^<3+>イオン伝導体の焼結性の向上により、酸化ホウ素未添加の(Al_<0.2>Zr_<0.8>)_<20/19>Nb(PO_4)_3焼結体を用いたセンサよりも優れたガス検出特性を示すことが判明した。
担子菌による芳香族ニトロ化合物代謝機構の解明:遺棄化学兵器処理に向けた基礎的研究

昨年度までの研究により芳香族ニトロ化合物の分解は低窒素源濃度にて促進されることが示された。つまり、各培養条件における担子菌の細胞応答機構の解明は、実プロセスに向けて重要な基礎データの獲得につながると考えられた。Phanerochaete chrysosporiumをKirk液体培地(HCHN;28mMグルコース,24mM,N,HCLN;28mMグルコース,2.4mM,N)にて培養した。N源として、酒石酸アンモニウム等(計5種)を用いた。各条件下で4日間培養後、調製した細胞外タンパク質を二次元電気泳動に供したところ、発現パターンが大きく異なった。MALDI-TOF-MS解析で得たペプチドフィンガープリントを用いて、P.chrysosporium in silico protein databaseに対してMASCOT検索することでタンパク質を同定した。LN下では、マンガンペルオキシダーゼ、リグニンペルオキシダーゼや細胞外過酸化水素供給系と考えられているglyoxal oxidase、aryl-alcohol oxidase等が同定された。またN源によらず、全てのLN条件下にてリグニン分解酵素の誘導が確認された。HN下では、有機酸およびアミノ酸代謝に関わる酵素や糖質代謝関連酵素等、LNでは発現していないスポットが数多く検出された。HN下で共通して発現量の高いスポットとしてendo-β-1,3(4)-glucanase、exo-β-1,3-glucanaseが同定された。担子菌細胞壁および細胞外マトリックスはβ-1,3-glucanを主成分とするため、これらの酵素は細胞外マトリックス(グルカン層)の代謝に関わったと予想された。一方で、細胞内タンパク質のプロテオーム解析により、LNとHN条件間で代謝システムが大きく異なることが判明した。LN条件下では、窒素源の再利用や窒素同化に関わる酵素が数多く誘導された。さらに、1,4-benzoquinone reductaseに代表される芳香族化合物代謝酵素、解糖系、TCA回路およびペントースリン酸回路に関わる酵素の多くがLN条件下にて発現誘導を受けた。つまり、P.chrysosporiumはLN条件(リグニン分解条件)において、リグニン分解酵素だけでなく、リグニン分解産物である芳香族化合物の代謝に適した代謝システムを活性化させることで、効率的にリグニン分解を行うことが明らかになった。我々は本年度、担子菌による芳香族ニトロ化合物代謝機構の徹底解明、代謝反応を触媒する酵素系の解明を主な目標として研究を進めてきた。代謝実験の結果より、白色腐朽菌Phanerochaete. chrysosporiumの芳香族ニトロ化合物に対する代謝応答機構を俯瞰すると、ニトロ置換基の数により初発の反応が異なることがわかった。TNT、ピクリン酸等ニトロ基が多数置換している化合物ではニトロ基の還元が引き起こされる。一方、低置換化合物(4-nitrophenol;4-NP,4-nitrotoluene;4-NT)ではP450により水酸化を受けた(発表論文)。しかし、基質の構造により芳香環の直接水酸化反応とアルキル側鎖の水酸化を使い分けている様も観察された。最終的に、P. chrysosporiumは還元や水酸化により芳香環のイオン化ポテンシャルを低減させることで、巧みに代謝分解を行う機構が推定された。さらに、種々の芳香族ニトロ化合物添加に対するP. chrysosporiumの細胞応答機構の解析を行った。特に、二次元電気泳動法を用いたプロテオームディファレンシャルディスプレイ法により、代謝関連酵素の探索ならびに細胞応答機構の検討を行った。その際、担子菌による代謝経路が解明されている2,4-dinitrotoluene(2,4-DNT)、4-NT、4-NPを基質として用いた。その結果、2,4-DNT添加に対して誘導されるタンパク質が数多く存在した。特に、lipoamide dehydrogenaseやthioredoxin reductaseはニトロレダクターゼ活性を有することが知られていることから、2,4-DNT還元への関与が示唆された。本研究の主なターゲット基質であるピクリン酸の還元を触媒するか否かについても興味が持たれる結果となった。今後詳細に検討を行う予定である。さらに、解糖系、ペントースリン酸回路、TCA回路、抗酸化に関わる酵素および熱ショックタンパク質などが誘導された。4-NTや4-NPに対しても、代謝反応を行うと予測されるタンパク質が同定された。興味深いことに、P. chrysosporiumは各基質添加に対して異なるタンパク質発現パターンを示した。すなわち、本菌は置換基の種類や数を識別して各化合物に対して異なる代謝システムを提供していると考えられた。昨年度までの研究により芳香族ニトロ化合物の分解は低窒素下にて促進されることが示された。