hpprc/llmjp-kaken huggingface dataset:
老化制御因子による白血病発症抑制の分子機構

我々はこれまでATMおよびTERTが協調して造血幹細胞の機能制御を行っており、個体レベルの寿命にまで影響を与えていることを明らかにし、その制御機構として、TERTはATM欠損造血幹細胞をROSストレス状況下に惹起されるアポトーシスから防御していることを証明した。これらの結果から、TERTはATMが制御するDNAダメージなどROS以外の様々なストレスからも造血幹細胞を防御している可能性が示唆される。我々はこれらの結果を論文としてまとめ、昨年、Blood誌にPlenary paperとして掲載された。そのため24年度は、TERTが関与する造血幹細胞の制御機構を更に発展させるため、TERTと複合体を形成する因子による造血幹細胞の維持制御の分子機構について研究を広げる計画とした。TERTと結合することが報告されている分子のうち、幹細胞制御に関与する可能性があるものについて、造血幹細胞・造血前駆細胞・分化した血液細胞など様々な造血細胞分画に於ける発現をmRNAレベルで探索し、特に造血幹細胞および造血前駆細胞に特異的に発現しているものを同定した。我々はそのうち、核小体タンパク質であるGNL3およびその相同タンパク質GNL3Lに着目した。造血幹細胞で標的分子のノックダウンを行って幹細胞機能を評価する系を構築し、これらの分子をノックダウンした造血幹細胞による造血幹細胞移植を行ったところ、GNL3をノックダウンした造血幹細胞では長期再構築能が劇的に損なわれていた。今後、これらの分子による造血幹細胞の制御機構についてTERTとの関連を踏まえて詳細に解析し、造血幹細胞の老化制御機構について更に明らかにする。ATMとTERTのダブルノックアウトマウス造血幹細胞に於いて、両分子によるストレス応答と老化の分子機構を解析した。TERT単独ノックアウトは寿命に影響がないのに対し、ATM・TERTダブルノックアウトマウスはATMノックアウトマウスに対して更に寿命が短縮しており、各臓器における老化増進形質が認められた。このマウスでは造血組織においても老化形質が著しく進行していた。TERT単独ノックアウト造血幹細胞は連続移植を繰り返さなければ長期再構築能の低下が顕在化しないのに対し、ATM・TERTダブルノックアウトマウスは一次移植の時点でATMノックアウトマウスよりも低い再構築能を示し、造血組織の老化は造血幹細胞の機能低下に起因していると考えられた。その制御機構として、ATM・TERTダブルノックアウト造血幹細胞ではアポトーシスの増加が認められたが、ROSの蓄積レベルはATM単独ノックアウトとほぼ同等であったため、TERTはATM欠損造血幹細胞をROSストレス状況下に惹起されるアポトーシスから防御していると推測し、これを証明した。ATMはROS以外にもDNAダメージなど様々なストレスを制御しており、TERTはこれらの様々なストレスから造血幹細胞を防御している可能性がある。これらの結果より、ATMおよびTERTが造血幹細胞のストレス制御を行い個体レベルの寿命にまで影響を与え得ることを示唆した。ATMとTERTのダブルノックアウトマウスを用いて、造血幹細胞における両分子によるストレス応答と老化の分子機構を解析した。ATM・TERTダブルノックアウトマウスでは寿命の短縮や各臓器の老化増進が認められ、また造血組織および造血幹細胞においても老化形質が著しく進行していた。TERTはATM欠損下で造血幹細胞の長期再構築能を維持制御していることを示し、ATM・TERTダブルノックアウトマウスで見られた老化増進は幹細胞機能の低下に起因すると考えた。その制御機構として、TERT欠損によるテロメア長短縮やテロメア機能不全は認められなかった。ATM・TERTダブルノックアウトマウス造血幹細胞ではアポトーシスが増加していたため、TERTは造血幹細胞をATM欠損によるROS蓄積で惹起されるアポトーシスから防御していると推測し、これを証明した。このアポトーシス制御機構にはp38MAPKが一部関与していること、またTERTによりBCL-2の発現維持がなされていることを示し、造血幹細胞のアポトーシス制御にもBCL-2が関与している可能性を示唆した。これらの結果をまとめ、現在論文投稿中である。このアポトーシス制御機構にはp38MAPKが一部関与していること、またTERTによりBCL-2め発現維持がなされていることを示し、造血幹細胞のアポトーシス制御にもBCL-2が関与している可能性を示唆した。

これらの結果より、ATMおよびTERTが造血幹細胞のストレス制御を行い個体レベルの寿命にまで影響を与え得ることを示唆した。我々はこれらの結果を論文としてまとめ、Blood誌にPlenary paperとして採択・掲載された。(13.研究発表[雑誌論文]番号1)我々はこれまでATMおよびTERTが協調して造血幹細胞の機能制御を行っており、個体レベルの寿命にまで影響を与えていることを明らかにし、その制御機構として、TERTはATM欠損造血幹細胞をROSストレス状況下に惹起されるアポトーシスから防御していることを証明した。これらの結果から、TERTはATMが制御するDNAダメージなどROS以外の様々なストレスからも造血幹細胞を防御している可能性が示唆される。我々はこれらの結果を論文としてまとめ、昨年、Blood誌にPlenary paperとして掲載された。そのため24年度は、TERTが関与する造血幹細胞の制御機構を更に発展させるため、TERTと複合体を形成する因子による造血幹細胞の維持制御の分子機構について研究を広げる計画とした。TERTと結合することが報告されている分子のうち、幹細胞制御に関与する可能性があるものについて、造血幹細胞・造血前駆細胞・分化した血液細胞など様々な造血細胞分画に於ける発現をmRNAレベルで探索し、特に造血幹細胞および造血前駆細胞に特異的に発現しているものを同定した。我々はそのうち、核小体タンパク質であるGNL3およびその相同タンパク質GNL3Lに着目した。造血幹細胞で標的分子のノックダウンを行って幹細胞機能を評価する系を構築し、これらの分子をノックダウンした造血幹細胞による造血幹細胞移植を行ったところ、GNL3をノックダウンした造血幹細胞では長期再構築能が劇的に損なわれていた。今後、これらの分子による造血幹細胞の制御機構についてTERTとの関連を踏まえて詳細に解析し、造血幹細胞の老化制御機構について更に明らかにする。今年度は、今まで解析を進めてきたATMとTERTのダブルノックアウトマウスの造血幹細胞における制御機構の研究を進め、ATMとTERTの協調機構を解明して論文としてまとめ、雑誌BloodにPlenary paperとして採用されるに至った。当初目標としていた雑誌掲載を達成したので、おおむね順調に進展していると考える。TERTによる造血幹細胞の老化制御機構を発展させるため、老齢の野生型およびTERTノックアウトマウスの造血幹細胞を回収し、Real-timePCRアレイを用いて遺伝子発現の網羅的解析を行ったが、その結果予測以上の個体差にぶり、真にTERTによる制御を受ける分子を解析データから抽出することが困難であったため、現在、実験系の見直しを行っている。
核内受容体 PPAR の機能に着目した C 型肝炎関連肝癌の予防法の開発

C型肝炎関連肝癌発症は核内受容体PPARの活性化を必須因子として生じることを発見してきた。本研究では、C型肝炎ウイルスコア蛋白を発現するトランスジェニックマウスを用いて、PPARのアンタゴニスト(MK886)等の投与により肝発癌を妨ぐ試みを行った。高用量MK886(40 mg/kg/日)の投与により肝発癌を完全に阻止出来ることが確認されたが、一部のマウスに対する致死的毒性が生じるという問題点も確認された。HCVコア蛋白トランスジェニックマウスを増殖し、1グループ25匹以上のオスマウスに対して、次記の各処置を継続的に施した。(1)PPARαアンタゴニスト:MK886を4mg/kg/dayにて経口投与(2)PPARαサプレッサー:ケノデオキシコール酸を35mg/kg/dayにて混餌投与(3)エイコサペンタエン酸(EPA)を200mg/kg/dayにて経口投与---体重増加が見られるため、2ヶ月目より300mg/kg/dayに増量(4)臨床用量(8mg/kg/day)のベザフィブレートを投与するも、体重増加を抑制できないため、12mg/kg/dayに増量(5)臨床用量(4mg/kg/day)のフェノフィブレートを経口投与(6)必須リン脂質(EPL)を350mg/kg/dayにて混餌投与(7)自由摂食グループの55%当量の食事量で2週間維持したところ、体重が激減したので、75%当量70%当量にして、6週間以上観察した結果、70%当量が体重維持に最適な摂食量であることが分かり、カロリー制限グループとしてその措置を長期継続した。本研究計画は発癌頻度結果を得るまでに、1ストローク24ヵ月の連続飼育・処理を要する。本年度においては、約180匹のトランスジェニック・オスマウスを調整し、処理を継続し、生後9ヵ月経過時点で、1グループ4匹の解剖を行った。(3)(7)グループは体重量がほぼ一定に保たれ、脂肪肝・高中性脂肪血症・内臓脂肪蓄積などの病変は一切検出されなかった。24ヵ月経過時点で、肝発癌率が著しく低下することが期待される。(1)および(2)のグループは、予期されたとおり、体重が漸「増し肥満傾向にあるが、皮下脂肪蓄積が顕著であるものの、内臓脂肪蓄積や脂肪肝はほとんど見出されなかった。PPARαの作用が抑制されており、肝発癌が生じないことが期待される。当該年度の研究成果については、PPARalphaアンタゴニストの一種であるMK886は肝発癌を阻止する効果が中途半端であることが明らかになった(薬物未処理のモデルマウスの場合、30匹のマウス群において、生後約22カ月において、約10匹に肝発癌が生じるが、MK886投与の場合は6匹に単発肝癌を生じた)。投与量不足が原因と推定されるため、MK886投与量を3倍程度に増やし、従来と同様の投与実験を行う必要がある。従来の投与においては、副作用はほとんど検出されず、血清中の脂質量・炎症パラメーターは正常域にとどまった。従って、MK886投与量を3倍程度に増大しても副作用は現れないと推察される。当該年度の研究成果から、MK886の肝発癌阻止効果が向上することが期待できる結果が得られたことは意義深いものと考えられる。既存の抗高脂血症剤投与の場合、エイコサペンタエン酸(EPA)投与は28匹のマウスのうち11匹に単発肝癌を生じる結果となり、肝発癌阻止効果がないことが判明した。一方、2種のフィブレート系薬剤(ベザフィブレート・フェノフィブレート)を臨床用量で投与したところ、双方とも、2632匹のマウスのうち1匹のみ不明瞭なHCCを生じた。このHCCを組織学的に解析したところ、線維腫であり、良性との判定を得た。2種のフィブレート系薬剤の臨床用量投与が強力な肝発癌阻止効果を示す結果となったことは非常に重要な成果であり、PPARalphaアゴニストであっても、臨床用量投与ではPPARalpha活性化を生じないことに対する機構解明の重要性を示すものである。C型肝炎ウイルス(HCV)コア蛋白を発現するトランスジェニックマウスは20ヶ月程度の飼育で約30%の個体に肝癌を生じるが、この肝発癌を阻止する化合物の同定を目標とした研究を行ってきた。PPARalphaアンタゴニストであるMK886経口投与を初年度から始めたが、4mg/kg/日の投与では、25匹のマウスのうち5匹に小サイズの肝癌が生じ、発癌阻止作用としては不十分なレベルであった。昨年度から本年度にかけて、投与量を10mg/kg/日および40mg/kg/日に増加させた実験を行った。

10mg/kg/日投与の場合、27匹中4匹に小サイズの肝癌が生じたが、40mg/kg/日投与の場合、25匹中8匹が中途で死亡したものの、残りの17匹全てにおいて肝発癌は生じなかった。40mg/kg/日投与の場合、毒性はあるものの、PPARalpha活性化は十分阻止できるという予測が得られた。PPARalpha活性化の変化を調べるために、4mg/kg/日・10mg/kg/日・40mg/kg/日投与マウスから発癌を呈さない5匹ずつを選択し、肝臓を対象として、中性脂肪量・肝組織染色・MCADmRNA発現量・AOXmRNA発現量・PPARalpha mRNA発現量・PPARbeta mRNA発現量・PPARgamma mRNA発現量を調べた。40mg/kg/日投与マウスでは中性脂肪量はほとんど変化しなかったが、肝臓におけるPPARalphaの標的遺伝子であるMCADおよびAOXの発現は低下していた。PPARalpha自体の発現も低下していた。これらの結果は、予測通りに、MK886投与によりPPARalpha活性化が抑制されることを示唆した。持続的PPARalpha活性化に基づく肝発癌を阻止する方法について検討した結果、少なくとも4種類の化合物については明瞭な阻止効果の有無を判定出来た。その結果は当初の予断を超えるものであるが、それらの分子機構解明がなされていないレベルであるため。24年度が最終年度であるため、記入しない。MK886投与量を3倍程度に増大させ、副作用を伴わずに肝発癌を阻止する効果が有るか否かを検証すること。もし、阻止効果があれば、その分子機構を明らかにする。2種のフィブレート系薬剤の臨床用量投与が強力な肝発癌阻止効果を示すことが明らかになったため、それらに共通すると思われる分子機構を検索すること。
保育士養成課程における音痴克服にむけた指導法の開発

本研究の目的は、保育士養成課程に在籍する学生の「音痴」克服にむけた音楽技能面・心理面からのアプローチを用いた指導法を開発することである。平成17年度(研究最終年度)の研究成果は以下の通りである。まず、平成16年度に開発した指導モデルを用いて、保育士養成課程に在籍する「音痴」の学生を対象に、個別指導及びグループ指導の形態での歌唱指導を実施した。本事例における指導の特徴は、対象者に外的フィードバックを与えるだけでなく、その活用方法についても教授したことにある。成人の指導では、指導の目的を明確に伝えることが大切である。本研究においては特に保育者として将来子どもと関わる学生にとって、内的フィードバックのスキル獲得とその指導方法を経験として知ることが極めて重要であることが明らかとなった。さらに、保育士養成課程における音痴克服指導モデルの検討を行った結果、本研究の音楽技能面におけるアプローチの有効性が示唆された(2006年5月:日本保育学会第59回大会において「保育者養成における歌唱指導に関する研究-『音痴』克服の事例分析-」を発表)。また、心理面におけるアプローチの結果、対象者本人の音痴コンプレックスの克服に加え、対象者に援助した学生の「音痴」に対する認識の変容も確認できた。平成17年度の研究成果は、The 5th Asia Pacific Symposium on Music Education Research(2005年7月)、日本音楽教育学会第8回ゼミナール(2005年9月)、日本音楽教育学会第36回全国大会(2005年10月)において発表を行った。さらに、「『音痴』克服における内的フィードバックの重要性-成人対象者の歌唱指導事例分析を通して-」を音楽教育研究ジャーナル25号(2006年4月)に発表した。本研究の目的は、保育士養成課程在籍の学生を対象とした音楽技能面・心理面からのアプローチを用いた「音痴」克服にむけた指導法を開発することである。これにしたがって、研究初年度である本年度は以下のことを行った。まず、2004年4月8月は、研究代表者が既に歌唱指導を実施した「音痴」の成人対象者の追跡調査を開始した。指導終了後、小学校教諭となった対象者についてデータを収集し、分析を行った。さらに、Grenough LLC所長Grenough, M.へのインタビューを実施し、「音痴」克服における心理面の援助について、アメリカと日本での事情を比較、検討した。平行して、保育士養成課程における「音痴」克服のための指導の準備を開始した。それを受けて、9月12月にかけて、保育士養成課程における「音痴」克服のための個別指導とデータ収集を開始し、現在も継続中である。「音痴」の成人に対する指導実践事例を、過去に収集したデータも含めて歌唱技能面と心理面から分析し、研究成果の一部を、日本音楽教育学会第35回全国大会にて発表し、さらに博士論文として東京学芸大学連合大学院に提出した。(2005年3月、教育学博士の学位取得。)その際、資料収集・分析において、研究補助者2名を使用した。歌唱技能面については、内的フィードバックと外的フィードバックという視点から分析を行った。歌唱技能面と心理面における結果を総合して、対象者が、自身の歌唱を肯定的に受容できた時期と内的フィードバックに向上がみられる時期に一致がみられ、内的フィードバックは、歌唱技能面だけでなく、「音痴コンプレックス」克服のためにも重要であることを示した。2005年1月3月にかけては、第5回アジア・太平洋音楽教育シンポジウム(2005.7)での発表にむけて準備を開始した。そのため、2月にロンドン大学Green, L.教授と研究打ち合わせを行った。
疫学・保健統計学教育におけるミニマム・エッセンシャルズの設定と教育方法の改善

本研究は、公衆衛生看護学の立場から、保健師養成課程の教育内容である疫学および保健統計学のミニマム・エッセンシャルズ(案)、すなわち、保健師学生が卒業時に最低限、身につけておくべき内容(案)を提案することである。また、これらの内容の習得に効果的で実践的な教育方法について、一部実践結果も含め、関連資料の提示を行った。1.内外の看護に関連する疫学及び看護学生用の統計学の著書を収集すると共に、関連するHP上の情報及び関連文献を収集し、研究目的に関連し、看護の立場から検討すべき課題について実証的に分析・整理する作業に取り組んでいる。2.諸外国の看護系大学等の現地調査として、英国のKing's College London及び米国のUniversity of California、San Franciscoの看護学部を訪問した。両校とも統計学の教授方法ではPBLの活用や課題作り等に特徴がみられたが、疫学という科目はなかった。英国・米国の他看護系大学のHPによる調査結果からも、学部において疫学という科目設定は、英国では見あたらず、米国では一部の大学で設定されているにすぎなかった。その内容に相当する科目として、EBN、量的看護研究法等の科目が教授されていた。また、米国での研究者との討論で、「疫学と量的研究法は同じもの」という発言をし、これまで研究者の心中で未整理だったものが一つの明確な研究課題として意識化されたことは大きい成果だった。特に米国の研究者からは、疫学、統計学講義で使用している貴重な相当量のスライド及び関連するシラバス等を入手することができた。3.わが国の看護系大学としては、大分県立看護科学大学及び福岡県立大学看護学部を現地調査し、疫学・保健統計学のミニマム・エッセンシャルズの設定で考慮・検討すべき事項、教育方法、教材、教育上の工夫等についてヒアリングを行った。また、両校において講義スライド及びシラバスを収集した。4.教育学におけるミニマム・エッセンシャルズ設定に関する研究状況や統計学の効果的な教育方法に関する研究成果の現状について、教育学研究者との交流を通じて把握し、今後も継続する予定である。内外の各種資料の収集と分析に引き続き取り組んだ。次に諸外国の看護系大学の現地調査として、カナダのマクマスター大学、デンマークの首都カレッジ大学及び中国の香港大学の各看護学部を訪問した。マクマスター大学では主に地区診断に関する関連資料を、首都カレッジ大学では疫学を科目として位置づけており、教育内容、教育実施上の課題等の情報を、香港大学では看護学生の統計学教育の工夫に関する情報をWeb教材の視察とともに収集した。国内の現地調査としては、静岡大学工学部を訪問し、日本技術者教育認定機構の認定関連資料として学習・教育目標の参考事例・分野別要件自己点検票(教育)の書式の提供を受け、ミニマム・エッセンシャルズ設定の枠組み作り上の重要なヒントを得た。さらに、統計関連学会連合大会では、特に中等教育において統計学の教育方法の質向上のための多くの研究の蓄積があること、先進諸外国における中等教育の教育方法に学ぶ点があること、抽象的な統計学概念を具体的に学ぶための優れたソフトがアメリカで開発されていることを知り、学生に身近な事象を取り上げた授業の重要性とその具体化が課題であることを改めて思い知らされた。以上の知見に基づき、疫学・保健統計学の効果的な教育方法として有望なものを検討し、そのうちクリッカーシステムについては、研究代表者の疫学の講義で使用を試みたが、学生の評価は高かった。来年度は、TRUSTIAの活用も予定している。ミニマム・エッセンシャルズ設定については、今回の研究で収集した各種資料を分析し、ミニマム・エッセンシャルズ(より包括的な内容提示)、学習項目の例示、注という3段構造で提示する予定で作業を続けることとした。1)昨年度までの研究成果を踏まえ、保健師として疫学および保健統計学を学ぶ意義、活用場面を踏まえ、その理解の難易度の判断、収集した各種資料等の内容を反映させて、ミニマム・エッセンシャルズ(案)の設定作業を進めた。この内容について、疫学・統計学の専門家らの意見を問うた他、専用ホームページを通じた意見の収集、第21回日本疫学会学術集会でのポスター発表での討論等を通じて、本研究班としての最終的なミニマム・エッセンシャルズ(案)を設定した。2)オランダのエラスムス大学で、毎年、世界的に著名な疫学者を講師陣として迎え開催されているErasmus Summer Programme(第20回)に参加した。疫学の歴史的研究で名高いProf.Alfredo MorabiaのHistory of Epidemiologic Ideasを聴講し、疫学の考え方、エポックメイキングな方法の発展や論文等について、系統的に把握することができた。ここで得た内容の一部は、ミニマム・エッセンシャルズ(案)の作成に反映させた。3)教育方法の検討については、昨年度の疫学講義でのクリッカーシステムの使用実態等を評価し、第69回日本公衆衛生学会総会でポスター発表を行った。第15分科会の公衆衛生従事者教育のブースでの発表であり、参加者は保健師(教員)が大半であり、多くの好意的な意見を得た。4)Fathomについては、研究代表者が行った看護教員への講演で使用した。

また、研究代表者がC大学看護系大学院博士前期課程1年生への保健統計学の授業において、Fathomの学習用の英文の標準的なテキストの一部を資料として用い、学生個々人にFathomを実際に操作させつつ学習を行わせ、学生のレポートを評価した。5)以上の成果を報告書としてまとめ、全国の看護系大学へ送付した。報告書の主要部分は首都大学東京機関リポジトリで公開する予定である。
チオシアンの活性汚泥処理と硫化カルボニル発生の低減化

チオシアンの細菌による分解活性の向上、活性の安定化を目的として、1)独立栄養細菌であるチオシアン分解菌と、本細菌に対して活性促進作用を持つ従属栄養細菌の混合培養系における安定な分解活性維持のためのポピュレーションの変動、2)チオシアン分解時に代謝中間体であるCOSが気相中へ放出されるかどうか、について研究を行った。1.チオシアン分解活性T.thioparusのチオシアン分解活性は、純粋培養系よりも従属栄養細菌C株が共存していた方が高くしかも安定に保たれ、チオシアン分解後の両菌の比率をキノン組成を基に測定すると、C株は全体の約5%を占めていた。従属栄養細菌が共存することにより分解活性の高い細胞が増加していることがチオシアン加水分解酵素に対する蛍光抗体法によって確認された。2.チオシアン分解に伴うCOSの発生尚、本研究において申請したガスクロマトグラフは予定通り購入され、気相中のガス成分の分析に使用されている。T.thioparusをチオシアンを含む液体培地中で培養すると、ヘッドスペースには基質の約0.2%に相当する最大2.2μmolのCOSが検出され、分解に伴いCOSが気相中へ放出されることが明かとなった。エアレイションを増加させると基質量に対する気相中のCOSの比は6倍以上となり、培養条件によってCOS放出量が大きく影響を受けることが明かとなった。以上の結果は、微生物によるチオシアンの分解は大気のCOSレベルに何らかの寄与の可能性を示唆するものである。
活性化Wntシグナル強度の亢進が胃がん発生に及ぼす役割の研究

正常幹細胞の維持に重要なWntシグナルの異常な活性化は発がんにも関与している。胃がんにおいては3050%の症例でWntシグナルが活性化しており、胃がん発生に関与すると考えられる。一方、胃がんにはHelicobacter pylori感染に起因する慢性炎症反応が重要である。しかしながら、胃がんにおけるWntシグナルと炎症反応の関係については十分な解析がなされていない。これまでに報告者は胃がん細胞の活性化Wntシグナルが炎症性サイトカインであるTNF-αによってさらに高まることを報告しており、TNF-αによるWntシグナル亢進が胃がん発生に重要と考えている。そのため、昨年度に引き続きTNF-αとWntシグナルが腫瘍原性に及ぼす影響を明らかにする研究を行なっている。現在、胃がんモデルマウス(Ganマウス)を使用して実験を進めており、TNF-αをノックアウトしたGanマウスを作製中であり、2011年度以降に解析が行なわれる予定である。一方、TNF-αが胃がん細胞の活性化Wntシグナルをさらに亢進させる機序についても解析を進めており、詳細の解明にはまだ至っていないが、APC蛋白発現実験やNF-κB抑制細胞を作製した実験を行なってきた。それらの結果から、TNF-αによってβ-cateninのリン酸化レベルを蛋白合成およびNF-κB非依存的に低下させる機序が働いていると考えられた。異常なWntシグナルの活性化は発がんの原因として重要であり、胃がんにおいても3050%の症例でWntシグナルが活性化している。また、胃がんの発生にはHelicobacter pylori感染による慢性炎症が関与しているが、慢性炎症反応による胃がん発生の分子機序には不明な点が多い。これまでに私は、活性化マクロファージが産生するTNF-αが、胃がん細胞において活性化しているWntシグナルをさらに亢進させることを報告している。そこで、TNF-αによるWntシグナル亢進が、腫瘍細胞の腫瘍原性を高めて胃がん発生につながるとの仮説を立て、昨年度は本仮説を検証する実験を2種類に分けて行った。第1に、所属研究室にて樹立されている胃がんモデルマウスにTNF-αの中和抗体を投与後、Wntシグナルの転写因子であるβ-cateninを免疫染色やWestern blottingなどで解析した。その結果、胃がん組織における活性化型β-catenin量の減少が認められ、in vivoでもTNF-αがWntシグナルを亢進させていると考えられた。現在、TNF-αノックアウトマウスと胃がんモデルマウスを交配させており、胃がんにおける、TNF-αによるWntシグナル亢進の役割を解析する予定である。第2の実験はTNF-αによるWntシグナル亢進機序の解析である。胃がん細胞と大腸がん細胞を併用した実験から現在示唆される機序として、APCなどが関与するβ-cateninのリン酸化をTNF-αが抑制することが考えられた。現在、APC欠損大腸がん細胞株にAPCを再導入し、TNF-α存在下/非存在下でのWntシグナルを解析中であり、胃がん細胞におけるTNF-αによるWnt亢進機序の一部を明らかにできると考えている。
トランスジェニックマウスを用いたインターフェロンの癌抑制作用の解析

昨年度まではβ型インターフェロン(IFN)の遺伝子を導入したトランスジェニックマウスにおいてリンパ肉腫及び肝癌の発症頻度が有意に低くなることを見いだしてきたが、本年度は発癌抑制におけるIFNの役割を明確にするためにβ型及びγ型IFN遺伝子を破壊したマウスの作製を試みた。1.標的遺伝子組換えベクターとして、ネオマイシン耐性遺伝子とチミジンキナーゼ遺伝子を用いたポジティブ-ネガティブ選択用のベクターと共に、IFN遺伝子の発現を生体内で追跡できるようにlacZ遺伝子を組み込んだベクターも作製した。2.上述のベクターをE14もしくはA3-1のES細胞に導入し、PCRとサザンハイブリダイゼーション法により相同組換え体を検索した。β型IFNはE14細胞より3クローンが得られ、A3-1細胞からはPCR陽性のクローンが25個得られた。γ型IFNはA3-1細胞より3個のPCR陽性クローンを得ることができた。3.まず親株のES細胞よりキメラマウスを作製し、生殖系列に入るかどうかを検定したところ、A3-1細胞は高い効率(5匹のキメラのうち3匹)でES細胞由来のマウスが得られることが確認できた。そこで、β型及びγ型IFN遺伝子を破壊したESクローンを用いてキメラマウスを作製し、生殖系列への伝達を検定した。β型IFNはE14由来の1クローンとA3-1由来の3クローンについて、γ型IFNはA3-1由来の1クローンについて、それぞれ複数のキメラマウスを作製したが、現在までのところ生殖系列への伝達は認められていない。親株のA3-1は高い効率で生殖系列に伝達されることが確認されているので、今後もA3-1細胞を中心に生殖系列への伝達を目指していく。
膵外細胞におけるインスリン遺伝子発現抑制機構の解明に関する研究

インスリン遺伝子の発現は,膵B細胞に特異的に認められるので,膵外細胞では何らかの発現抑制機構が存在するものと想定される。そこでヒトインスリン遺伝子の5′上流の作用を検討した。その結果ヒトインスリン遺伝子のエンハンサー(-339169bp)を含む部位が,膵外細胞におけるインスリンの転写を抑制していることが明らかになった。さらにこの抑制効果は,フォルスコリンなどにより細胞内のcAMPレベルを上昇させると消失する事実を見いだした。この事は膵外細胞におけるインスリン遺伝子発現の抑制機構が,エンハンサーの部位のみでは説明できないことを示唆している。一方膵B細胞が,血糖上昇に反応してインスリンを分泌する際,糖認識機構として糖輸送担体(GLUT)の関与が注目されている。著者らは,膵ラ氏島からRNAを単離し,GLUT1(赤血球型)とGLUT2(肝型)のmRNAの存在を確認した。糖濃度を上げると,いづれのmRNAレベルも上昇することを確認した。次に肥満動物としてZuckerfattyラット,糖尿病モデルとしてWistar fattyラットを用い,GLUTについて検討を加えた。肝におけるGLUT2のmRNAを測定すると,5週齢のZucKer fattyやWistar fattyラットはそれぞれの対照群と差を認めなかった。しかし14週齢におけるZucker fatty,Wistar fattyラットの肝におけるGLUT2mRNAは,それぞれの対照群に比し高値であった。筋におけるGLUT4mRNAはZucker fatty,Wistar fattyラットとそれぞれの対照群の間に,実験終了時まで差を認めなかった。これらの事から、肥満や糖尿病動物では,GLUT2とGLUT4mRNAは,異なった調節をうけていることが推測され、さらにGLUT2mRNAの増加が,肥満の進展に関連していることが示唆された。インスリンは膵B細胞のみで生成され、インスリン遺伝子の発現は、組織特異的に制御されていると考えられる。そこで膵外細胞において、ヒトインスリン遺伝子か5′上流域により、いかにその発現調節が行なわれているか解析した。〔方法〕バクテリアのクロラムフェニコ-ル・アセチルトランスフェラ-ゼ(CAT)遺伝子を含む複合発現ベクタ-(pSVOCAT)に種々のDNA断片を連結してCATベクタ-を作製した。すなわち、pSVOCATにインスリン遺伝子プロモ-タ-を連結したもの(pHICAT)、プロモ-タ-とエンハンサ-領域を連結したものを作製し、さらにpHICATに約700塩基対、及び約2キロ塩基対の反復配列を順方向又は逆方向に連結したものを作製した。これらのプラスミドを膵外細胞にリン酸カリウシム沈澱法によりトランスフェクションした。一日培養後、CAMPアナログ、フォルボ-ルエステル、種々の濃度のブドウ糖を負荷した。さらに一日培養後、細胞成分を抽出し、CAT活性を測定した。〔結果〕エンハンサ-領域をpHICATに連結するとプロモ-タ-単独に比してCAT活性は著明に低下した。しかし細胞内cAMP濃度を上昇させるとこの抑制効果は減弱した。他の薬剤によってはCAT活性の変化は認めなかった。反復配列を連結するとプロモ-タ-単独に比してCAT活性は約20%に減弱し、逆方向の連結でも同様の効果が認められた。しかしエンハンサ-領域と異なり、細胞内CAMP濃度の上昇による影響は認められなかった。〔結論〕エンハンサ-領域は膵外細胞で遺伝子発現抑制効果を示したが、cAMP負荷によりこの抑制効果は解除されたので、この領域単独では膵外細胞におけるインスリン遺伝子の発現を完全に抑制するには不十分と推測される。膵B細胞の糖認識機構に,糖輸送担体(Glut)が関与している事が明らかになってきた。

そこで糖輸送担体のうちgeut 1遺伝子の発現調節機構を解明する目的で、CATアッセイを用いて同遺伝子の5'上流プロモ-タ-領域の解析を行った.ヒトgeut 1遺伝子の5'上流域約1kbをクロ-ニングし,その塩基配列を決定した.転写開始部位より252塩基上流にAPー1結合のコンセンサス配列(APー1配列),104塩基上流にAPー2配列が存在した。123塩基ならびに95塩基上流にはSp1結合のコンセンサス配列(GCbox)が存在した.さらに47塩基上流にCAAT box,31塩基上流にTATA boxを認めた。このGlut 1遺伝子の5'上流域を制限酵素を用いてその上流側より様々の長さに欠失させたDNA断片を,pSVOCATプラスミドのクロラムフェニコ-ルアセチルトランスフェラ-ゼ(CAT)遺伝子の上流に組み込み,種々のCATプラスミドを調製した.ついでリン酸カルシウム沈殿法でこれらのCATプラスミドをヒト癌細胞由来のHepG2ならびにHeLa細胞に導入しCATアッセイを行った.Hep G2細胞では最上流のAPー1配列の欠失のみではCAT活性は変化しなかった.しかしより上流側のGC boxとAPー2配列を欠失させることによりCAT活性の著明な低下を認めた.一方,HeLa細胞でのCAT活性の変化は,Hep G2細胞とほぼ同様の傾向を示すもののCAAT boxの欠失によりその活性が上昇するなどHep G2細胞とは一部異なる結果が得られた.この事からGlut 1遺伝子の転写調節機構は、細胞の種類により一部異なっている事実が明らかになった.
多重降下競争学習と超並列分散処理

本研究における競争(competition,競合)とは,複数個の情報処理エレメンとが,それぞれへの重み付き入力を比べ合い,最も適切なエレメントのみが出力をだせる方式をいう.この最優位ニュ-ロンは,自分自身への入力の加わり方,すなわち,入力重みを更新することができる.また,多重降下とは,学習の望ましさの規範であるコスト関数が,複数のコスト降下写像の合成になっている場合いをいう.従って,多重降下競争(競合)アルゴリズムは,明らかに従来の競合学習アルゴリズムよりも,計算論的に広範な能力を有している.平成2年度においては,多重降下競合学習アルゴリズムの骨格となるべき部分の作成を完了できている.ななわち,一括更新型と逐次更新型の両方に対して多重降下競合学習アルゴリズムを作成し,両者が対等であることを示した.ただし,変形のしやすさという立場からは,逐次更新型の方が扱いやすい.得られたアルゴリズムはその能力の広範さを示すために,いろいろな問題に適用された.まず,ユ-リッド空間における巡回セ-ルスマン問題に適用され良好な性能を発揮した.例えば,USA532都市セットについては,真の解よりも3.747%長いだけである.さらにこのアルゴリズムは,一般化されたN台の運搬車経路問題にまで拡張が可能であり,この場合の良好な近似解が初めて得られた.競合学習本来の適用分野であるパタ-ン情報処理に対しても,多重降下競合学習アリゴリズムを適用して,新たな結果を得ている.例えば,画像に適用して,最適化された特徴地図を得ている.この特徴地図を外部の教師信号で操作することにより,人間の表情の変形を得ている.超並列分散処理については,異質な並列性を共存させた計算環境を,エミュレ-タとして初めて作成し,これは平成3年度の研究に引き継がれることになる.本研究における競争(competition,競合)とは,複数個の情報処理エレメンとが,それぞれへの重み付き入力を比べ合い,最も適切なエレメントのみが出力をだせる方式をいう.この最優位ニュ-ロンは,自分自身への入力の加わり方,すなわち,入力重みを更新することができる.また,多重降下とは,学習の望ましさの規範であるコスト関数が,複数のコスト降下写像の合成になっている場合いをいう.従って,多重降下競争(競合)アルゴリズムは,明らかに従来の競合学習アルゴリズムよりも,計算論的に広範な能力を有している.平成2年度においては,多重降下競合学習アルゴリズムの骨格となるべき部分の作成を完了できている.ななわち,一括更新型と逐次更新型の両方に対して多重降下競合学習アルゴリズムを作成し,両者が対等であることを示した.ただし,変形のしやすさという立場からは,逐次更新型の方が扱いやすい.得られたアルゴリズムはその能力の広範さを示すために,いろいろな問題に適用された.まず,ユ-リッド空間における巡回セ-ルスマン問題に適用され良好な性能を発揮した.例えば,USA532都市セットについては,真の解よりも3.747%長いだけである.さらにこのアルゴリズムは,一般化されたN台の運搬車経路問題にまで拡張が可能であり,この場合の良好な近似解が初めて得られた.競合学習本来の適用分野であるパタ-ン情報処理に対しても,多重降下競合学習アリゴリズムを適用して,新たな結果を得ている.例えば,画像に適用して,最適化された特徴地図を得ている.この特徴地図を外部の教師信号で操作することにより,人間の表情の変形を得ている.超並列分散処理については,異質な並列性を共存させた計算環境を,エミュレ-タとして初めて作成し,これは平成3年度の研究に引き継がれることになる.
出産後1年間の睡眠覚醒リズムと夫婦のメンタルヘルスに関する縦断研究

妊娠期および産褥期の夫婦3組にを対象に、睡眠調査を開始した。妊娠34週時点で夫婦揃ったアクチグラフによる睡眠データの結果は以下の通りである。妻の睡眠データは、就寝時間23:07 (SD 0:34)、起床時間5:53(SD 0:14)、夜間睡眠時間405分(SD42.1)、睡眠効率99.9%(SD0.1)、夫の睡眠データは就寝時間0:04 (SD 0:29)、起床時間7:20(SD 1:07)、夜間睡眠時間437分(SD39.1)、睡眠効率88.9%(SD8.0)。以上のように、起床時間と就寝時間は夫婦間で異なり、妻の睡眠位相が約1時間夫より早い傾向がある、妻の睡眠時間が夫の睡眠時間より短いものの、睡眠効率は妻の方が夫よりも良好であるという結果となった。今後、症例を増やし、妊娠に伴い妊婦に睡眠パターンの変化が見られたケースにおいて、夫の生活リズムは影響を受けるのか否か、それらは夫婦の健康にどのような影響を及ぼすのかという観点から症例を増やす。さらに、妊娠期の妊婦の睡眠の変化と心身に及ぼす影響を検討するために、「妊娠期の睡眠、マイナートラブルおよび精神健康状態と睡眠衛生との関連」の研究に着手している。対象者を妊婦1妊娠経過が正常であること、3満20歳以上であること、の条件を満たす妊婦、約250名とし、質問紙調査法による横断研究である。質問紙の内容は、1基本属性、2ピッツバーグ睡眠質問票、3日本語版エップワース眠気尺度、4マイナートラブル評価尺度、5HAD尺度日本語版、6睡眠衛生チェックリスト、7昼寝習慣、8睡眠に関わる症状および身体計測値とする。分析は、睡眠の状態と精神健康状態やマイナートラブルとの関連、さらに生活習慣や身体計測値、妊娠週数を独立変数とし、睡眠衛生を従属変装とした多変量解析を行う。現在、データ収集協力施設と、データ収集に関する調整を行なっている。によって、妊娠中の睡眠異常の割合や生活習慣の影響を把握する。対象者確保が、遅れの1番の要因である。アクチグラフを用いた縦断研究に対する負担感が、現研究計画にはあると考えられる。そのため、当初の研究目的を到達させるために、複数の研究テーマを設定し、それらを総括する形でデータを考察し、結論を得る方策をとる。そのため、今年度は、妊婦を対象とした質問紙調査を実施する。自殺で亡くなった妊産婦が東京23区で20052014年の10年間に63人であった。また、昨今では父親の『産後うつ』も指摘されている。このように子育て期は、母親、父親双方への精神面での負担が大きいことが懸念されている。その原因の一つとして、新生児から乳児期に特徴的な睡眠覚醒リズムが両親の生活リズムを脅かしていることが考えられる。しかし、児の概日リズム確立までの期間に、両親の睡眠状態と精神的健康状態を縦断的に調査した研究は少ない。さらに、妊婦の生活リズムが新生児期から乳児期の睡眠覚醒リズムに関与することが指摘されるようになってきた。妊婦が規則正しい生活をすることによって、新生児期の睡眠覚醒リズムが促されるのであれば、両親の負担は軽減されると考えられる。本研究の目的は1)妊娠期から出産後1年間の両親と児三者の生活リズムの変化を明らかにする、2)両親の生活リズムとメンタルヘルスの関連性を明らかにする、である。本件研究では、妊娠期データ収集と分娩後データ収集の二つに分けて、データ収集項目の精選が必要であると考えた。初めに、妊娠期データ収集項目と方法について文献検討を元に選定した。現在までに、睡眠調査方法として、アクチグラフと睡眠日誌の他に主観的な睡眠状態を測る方法を決定し、妊娠期の夫婦を対象にプレテストを実施した。また、その他のデータ収集項目として、妊娠期の睡眠異常のスクリーニング、睡眠悪化による有害事象の把握方法、睡眠を悪化させる要因を検討している。今年度は、妊娠期の研究計画の検討のために、文献検討を行った。『妊娠』、『睡眠』、『夫婦』、『父親』のキーワードで、医中誌による検索を行い、過去5年間に公表された32件を検討対象とした。相応するキーワードを用いPubMedでの検索も実施し56件を検討対象とした。その結果、1.妊娠中の睡眠の変化および睡眠異常、2.睡眠悪化に伴う有害事象、3.睡眠の悪化要因の観点から先行文献を整理した。妊娠期は睡眠状態は悪化することが明らかであった。妊娠期の睡眠異常には、レストレスレッグス症候群、不眠症、閉塞性睡眠時無呼吸、悪夢、睡眠呼吸障害が取り上げられていた。睡眠の悪化に伴う有害事象は、妊娠糖尿病、子癇および子癇前症、早産、低出生体重児、抑うつ、不安、自殺念慮が指摘されていた。特に、妊娠初期の睡眠不足が産後の抑うつ傾向に関与する、抑うつは客観的に把握した睡眠状態よりも主観的な睡眠との関連が強いと報告されていた。妊娠中の睡眠悪化の関連要因は、BMI、年齢、労働時間、所得などの妊婦の属性に関わる内容の他に、過去および現在の虐待経験を指摘する論文もみられた。妊娠期の夫またはパートナーの睡眠を調査した論文はなかった。以上のことから、夫婦またはカップルに対して同時に睡眠調査を縦断的に実施する際には、アクチグラフによる客観的な睡眠調査法に加えて主観的な睡眠の質を尋ねる必要があると結論した。

また、その他のデータ収集項目として、妊娠期の睡眠異常のスクリーニング、睡眠悪化による有害事象の把握方法、睡眠を悪化させる要因を検討している。妊娠期および産褥期の夫婦3組にを対象に、睡眠調査を開始した。妊娠34週時点で夫婦揃ったアクチグラフによる睡眠データの結果は以下の通りである。妻の睡眠データは、就寝時間23:07 (SD 0:34)、起床時間5:53(SD 0:14)、夜間睡眠時間405分(SD42.1)、睡眠効率99.9%(SD0.1)、夫の睡眠データは就寝時間0:04 (SD 0:29)、起床時間7:20(SD 1:07)、夜間睡眠時間437分(SD39.1)、睡眠効率88.9%(SD8.0)。以上のように、起床時間と就寝時間は夫婦間で異なり、妻の睡眠位相が約1時間夫より早い傾向がある、妻の睡眠時間が夫の睡眠時間より短いものの、睡眠効率は妻の方が夫よりも良好であるという結果となった。今後、症例を増やし、妊娠に伴い妊婦に睡眠パターンの変化が見られたケースにおいて、夫の生活リズムは影響を受けるのか否か、それらは夫婦の健康にどのような影響を及ぼすのかという観点から症例を増やす。さらに、妊娠期の妊婦の睡眠の変化と心身に及ぼす影響を検討するために、「妊娠期の睡眠、マイナートラブルおよび精神健康状態と睡眠衛生との関連」の研究に着手している。対象者を妊婦1妊娠経過が正常であること、3満20歳以上であること、の条件を満たす妊婦、約250名とし、質問紙調査法による横断研究である。質問紙の内容は、1基本属性、2ピッツバーグ睡眠質問票、3日本語版エップワース眠気尺度、4マイナートラブル評価尺度、5HAD尺度日本語版、6睡眠衛生チェックリスト、7昼寝習慣、8睡眠に関わる症状および身体計測値とする。分析は、睡眠の状態と精神健康状態やマイナートラブルとの関連、さらに生活習慣や身体計測値、妊娠週数を独立変数とし、睡眠衛生を従属変装とした多変量解析を行う。現在、データ収集協力施設と、データ収集に関する調整を行なっている。によって、妊娠中の睡眠異常の割合や生活習慣の影響を把握する。対象者確保が、遅れの1番の要因である。平成30年度は、妊娠期データ収集を本格的に開始する。妊娠期のデータ収集開始時期は、妊娠中期(24週27週)および妊娠末期(妊娠32週35週)と考えていたが、妊娠初期の抑うつ傾向がその後のうつ状態と関与するという報告もあるため、データ収集開始時期を実施可能性の観点も含めて検討をする。その後、具体的なデータ収集に関して、研究協力機関と協議し、最終的に妊娠期データ収集を開始する。1組ごとにデータ収集を行い、各人の睡眠状態の把握および妊娠進行に伴う変化を、随時関連要因や睡眠異常の有無との関連で検討する。分娩後データ収集は、分娩後1週間・1か月・4か月・8か月・12か月に行う計画としていた。しかし、妊娠期同様に文献検討を行い、データ収集項目と方法の吟味、調査時期を検討し、分娩後データ収集について計画を再検討する。最終的な対象者数を50組と設定しているが、縦断研究であるため、脱落率30%と設定し、研究依頼する。アクチグラフを用いた縦断研究に対する負担感が、現研究計画にはあると考えられる。そのため、当初の研究目的を到達させるために、複数の研究テーマを設定し、それらを総括する形でデータを考察し、結論を得る方策をとる。そのため、今年度は、妊婦を対象とした質問紙調査を実施する。現在睡眠調査を行う方法として三次元加速度センサーを計画しているが、プレテスト段階であり既に保有している器械で実施可能であった。
ONIOM分子動力学法を用いた次世代化学反応理論の開発と酵素反応への応用

酵素の反応性を正確に評価するための熱振動の効果を新たに考慮した新規化学反応理論を構築することを目的とし、反応性と関係すると考えられる分子のエネルギーの揺らぎを解析した。その結果、自由度が同じでも環境が異なると環境の熱振動の効果によって反応部分のエネルギーが増幅することが分かった酵素の反応性を正確に評価するための熱振動の効果を新たに考慮した新規化学反応理論を構築することを目的とし、反応性と関係すると考えられる分子のエネルギーの揺らぎを解析した。その結果、自由度が同じでも環境が異なると環境の熱振動の効果によって反応部分のエネルギーが増幅することが分かったONIOM法は、酵素のような大規模分子を量子化学的に計算できる手法である。しかし、原子の熱運動は考慮していないため、系全体の熱運動がその機能と大きく関わっている場合には、そのままでは応用できない。そこで、ONIOM法と分子動力学法を統合したONIOM分子動力学法を開発した。ONIOM分子動力学法を、これまで、抗癌剤が体内で活性化され抗悪性腫瘍効果を持つ物質に変換される過程の中で最も重要な役割を果たすことから注目されている酵素、シチジシデアミナーゼに応用し、水溶媒中の実在酵素の脱アミノ化反応の分子動力学シミュレーションに成功した。本研究では、ONIOM分子動力学法を用い、更に、酵素の高い触媒反応活性の原因を解明している。本年度は、上述のシチジンデアミナーゼおよび人体を細菌から守るために重要な役割を果たしている酵素リゾチームに焦点を当て、活性サイトと結合した基質が周りの環境の熱運動によって受ける摂動を詳細に解析した。その結果、基質は、周囲のアミノ酸残基の熱運動による立体的な接触によって強い摂動を受け、構造およびエネルギーの揺らぎが増大していることが分かった。このような基質の揺らぎの増大は、通常、温度の上昇によって起こる現象であり、酵素が高い反応活性をもつ理由と関連していると考えられる。エネルギーの揺うぎと温度の関係は、理論式によって実証された。したがって、酵素のこのような環境の効果が高い触媒反応活性に寄与していると考えられる。これまでの化学反応速度論では、このような効果は露に考慮できない。そこで、このような効果を考慮できる新たな化学反応速度論の構築に取り組んでいる。酵素の反応活性に寄与している新たな因子を解明することで、酵素の作用機構の解明とそれを応用した創薬に貢献できると期待される。近年、申請者は、「環境の動的効果」という新たな概念を提唱した。これは、環境部分の熱振動が反応部分の熱振動(エネルギーの揺らぎ)を増大し、反応を促進するというものである。これらの結果は2007年にJPC(B)等で発表した。本研究の目的は、環境部分の熱振動の反応性への効果を明らかにして新たな化学反応理論を構築し、酵素の反応性評価に応用することである。我々は、細菌やバクテリアから人体を保護する上で重要な働きをする酵素として一般的によく知られているリゾチームにONIOM分子動力学法を応用し、活性サイトポケット内での基質のエネルギーの揺らぎが酵素の環境の熱振動の影響を受けていることを指摘してきた。酵素の環境の熱振動が基質のエネルギーの揺らぎを大きくし、反応性を促進している可能性がある。同様な環境の熱振動の効果を有機金属錯体反応でも見いだしてきた。しかし、中心部分のエネルギーの揺らぎは、環境の自由度にも依存する可能性がある。そこで、本年度は、自由度が同じで環境の異なるモデル分子、cis-Pt(H)_2(PR_3)_2(R=t-Bu,n-Bu)およびMe(R)C=C(R)Me(R=t-Bu,n-Bu)を採用し、自由度が同じ条件下での中心部分のエネルギーの揺らぎへの環境の熱振動の効果を調べた。その結果、自由度が同じでも分子の込み合いの程度が大きいと中心部分のエネルギーの揺らぎが大きくなり、これまでの計算結果を支持する結果を得ることができた。酵素は、活性サイトにおいて温和な条件下でも反応を効率よく行うことができるが、その理由は長い間明らかにされないままである。その理由を解明する糸口として、分子を反応部分と環境部分に分劇し後者の前者に及ぼす新らたな効果に着目している。反応座標の振動モードが示唆するように、大規模分子の反応部分は反応に直接関与する原子とその周辺に局在化しているので、反応部分と環境部分に分割する考え方は妥当であると考えられる。近年のONIOM法を代表するハイブリッドQM/MM法などのマルチスケールシミュレーションによるタンパク質め解析は、この考え方に立っている。そこで我々は、分子系全体の熱振動を考慮し、反応性を左右する新たな効果として反応部分のエネルギーの揺らぎを増幅させる環境部分の効果に着目している。そして我々が開発したONIOM-MD法を用い、まず簡単な有機分子や有機金属錯体などのモデル分子でその解析を行っている。反応部分のエネルギーの揺らぎは環境の自由度にも依存する可能性があるため、まず、自由度が同じでも分子の込み合いの程度が大きいと反応部分のエネルギーの揺らぎが大きくなることを確認した。ONIOM-MDシミュレーション中の分子全体のエネルギーの揺らぎは理論値と一致するが、反応部分のそれは、理論値の約2倍大きかった。この結果は、これまでの理論式から説明できない環境の効果の存在を示唆している。逆に中心部分の領域を広げると増大していたエネルギーの揺らぎは小さくなり、理論値に近くなった。

環境から受ける力の負荷の揺らぎが反応部分のエネルギーの揺らぎと関係していることが分かった。この反応部分のエネルギーの揺らぎの増大は、特定の構造パラメータには反映されていないことが分かったが、振動励起などを通して反応性に寄与していると考えられる。これらの関係を明らかにすることで新規反応理論の構築が期待される。
天然繊維/プラスチックコンポジットのリサイクル性の評価

天然繊維/プラスチックコンポジットは地球環境に優しい材料でなおかつリサイクル性が高い。しかし、リサイクルにより低下する性能どこまで抑えることができるのか、といった研究は今までほとんど無い。本研究においては、リサイクルにより変化(低下)するであろう性質を機械的性質、物理的性質、動力学的性質を検討することにより予測し、そのリサイクル性の評価を行うものである。様々な天然繊維、プラスチックを用いてコンポジットを調製し、動的粘弾性測定、示差走査熱量測定、熱重量分析測定、静的機械試験、走査型電子顕微鏡測定を行うことによってそのリサイクル性を評価する。複数回のリサイクルにより変化した物理・機械的性質、界面の状態を予想することができる。平成20年度はまずこれら物性・強度を測定した。また、示差走査熱量測定(DSC)を行い、コンポジットの熱的性質の測定を行った。さらに、熱重量測定(TGA)により、熱による重量減少・分解を検討し、コンポジットの耐熱性についての検討を行った。また、動的粘弾性測定(DMA)、走査型電子顕微鏡(SEM)、原子間力顕微鏡(AFM)を用いてコンポジットの混ざり合いについてマクロからミクロ、ナノオーダーで解析した。平成21年度は半年しか時間がなかったが、この2年間のリサイクル性の評価についてまとめ、Recylability Index(リサイクル可能指数)という新しい概念を作り出した。また論文作成、海外での研究発表を行い、広くこの結果を公表した。本年は、天然繊維/プラスチックコンポジットの原料として、セルロース、リグノセルロース、紙、古新聞、木材、木粉、ケナフ、もみ殻等の生物材料とポリエチレン、ポリプロピレンのような汎用オレフィン樹脂とを複合させることによりコンポジットを製造する。試料の調達、混錬り状況の確認、相溶化財の選定等の予備実験を行った。また、混練り機の熱容量が不足しているため、現在改造中である。また、今までに用いていた試料の示差走査熱量測定(DSC)を行い、コンポジットの熱的性質を検討した。タジュビディ博士は19年9月の来日で、まだ半年しか研究期間がない。混錬り機の改造等に時間がかかったが、現在ようやくデータを集積中であり、次年度以降に期待が持てる。19年度は天然繊維/プラスチックコンポジットの原料として、セルロース、リグノセルロース、紙、古新聞、木材、木粉、ケナフ、バガス、もみ殻等の生物材料とポリエチレン、ポリプロピレンのような汎用オレフィン樹脂とを複合させることによりコンポジットを製造した。また、これらブレンドの重量分率、相溶化剤の量を変化させ、様々なコンポジットの調製を系統的に行った。20年度はまずこれら物性・強度を測定した。こまた。リサイクル性の評価についても数回程度のリサイクル性の評価を行っており、来年度には大きな成果が期待できる。

また、動的粘弾性測定(DMA)、走査型電子顕微鏡(SEM)、原子間力顕微鏡(AFM)を用いてコンポジットの混ざり合いについてマクロからミクロ、ナノオーダーで解析した。平成21年度は半年しか時間がなかったが、この2年間のリサイクル性の評価についてまとめ、Recylability Index(リサイクル可能指数)という新しい概念を作り出した。また論文作成、海外での研究発表を行い、広くこの結果を公表した。