hpprc/llmjp-kaken huggingface dataset:
イネα-アミラーゼのプラスチド局在化メカニズムの解明

そこで、タマネギ細胞における一過的発現観察系においてはプラスチド局在を示さなかったα-アミラーゼアイソフォームII-6と、I-1の301-369アミノ酸領域のキメラ遺伝子を構築し、GFPで標識してタマネギ細胞における細胞内局在を観察した。その結果、II-6/I-1-GFPはプラスチドには局在せず、I-1の301-369アミノ酸は局在化に必要だがこの領域だけでは十分でないことが示された。本研究は、プラスチド局在化シグナルの同定を目的の一つとしている。今年度の研究結果から、酵素活性・プラスチド局在化ともに301Trp・302Trpのデンプン結合部位付近の構造が重要であること、しかし必要な構造は異なることが示唆され、今後のプラスチド局在化シグナル同定のための新たな知見を得ることができた。(1)イネα-アミラーゼl-1(Amyl-1)ポリペプチド鎖に存在するプラスチド局在化シグナルの同定Amyl-1(W302L)のアミノ酸置換変異は局在化を抑制するものの活性には全く影響を与えず、W302Lは酵素タンパク質全体の立体構造に殆ど影響を与えないことを示しており、少なくともW302を含むタンパク質表面構造がプラスチド局在化に必須であることが示された。今年度は、Amyl-1ポリペプチド鎖の結晶構造解析を行いW302Lの変異が立体構造に与える影響を明らかにするために、大腸菌発現系によるAmyl-1の大量発現と精製を試み、大腸菌発現系で発現されたAmyl-1は、β-シクロデキストリン-アフィニティークロマトグラフィーにより精製できることが確認できた。今後、結晶構造解析を行うために大量発現・精製を行い、本来のポリペプチド鎖を持つAmyl-1と変異を導入した酵素タンパク質の立体構造等を比較することでプラスチド局在化シグナルの立体構造的特徴の解明が期待できる。(2)ゴルジ体-プラスチド間コミュニケーションの可視化解析これまでの研究結果から、ゴルジ体からプラスチドへの新奇の膜輸送経路の存在が示され、輸送小胞がプラスチド包膜をどのように通ってストロマへ運ばれるのかが次なる疑問となった。これを解明するためにプラスチド包膜マーカーとしてOsLACS9-GFPを構築しマネギ表皮細胞で一過的に発現させその細胞内局在観察を行った。その結果、OsLACS9-GFPはマーカーとして利用できることが確認できた。これを用いてゴルジ体-プラスチド間輸送の詳細な観察・解析を行う計画であったが、OsLACS9-GFPを発現させたタマネギ細胞においては、Amyl-1-GFPとプラスチドマーカーWxTP-DsRedの共局在が観察されにくくなり、OsLACS9-GFPの発現によりAmyl-1-GFPのプラスチド局在化が抑制されることが示された。その理由としては、(1)包膜上のGFPによる立体障害(2)OsLACS9が未知の輸送装置コンポーネントに影響(3)OsLACS9そのものが輸送装置コンポーネントでありOsLACS9-GFPがドミネガ的に働いている、などが考えられ、今後検証していくとともに新たに包膜マーカーを構築・作製して輸送機構の解明を目指す。(3)イネα-アミラーゼl-1のプラスチド局在化に関わるタンパク質因子の同定と機能解析Amyl-1-GFP、Amyl-1のC末端側を切断したAmyl-1(Δ101-428a.a.)-GFPおよびAmyl-1(Δ370-428a.a.)
ナバホ・インディアン社会における近代的な女性指導者像の創出

本研究は、米国ナバホ・インディアン居留地において、女性指導者として尊敬をあつめるミス・ナバホを対象とし、彼女たちの文化社会的役割の通時的変化に照準をあてたシステマティックな調査を行なうことによって、先住民女性の近代的指導者像が創り出されていったプロセスを考察するものである。研究対象期間は、初代ミス・ナバホ・ネイションが選任された1952年から2001年にいたる半世紀である。ミス・コンテストでは、ひとりの女性の身体とパフォーマンスを通して、共同体のモラルやその地域独自の歴史・文化観が示される。ミス・ナバホ・ネイション・ページェントは、1952年に美人コンテストとして始められたが、すぐに「容姿」は選定基準から抜け落ちてゆき、個人の知性や教養、伝統文化への知識を含めたナバホの代表者としての素養が重視されるようになった。当初は西洋的知性と教養、英語能力のみが求められ審査されたが、70年代になると伝統文化への知識が重視されるようになり、高度な技術が必要とされる羊の屠殺・解体が審査基準に加えられた。近年主流社会への同化が進み、この技術を実践できる若者は少数派となっている。それにもかかわらず、ナバホは成員の代表たる女性指導者に西洋的知識のみならず、伝統文化に対する高度な知識と実践を求めたのである。この背景には、社会的に影響力のある若者に難易度の高い伝統技術の実践を求めることによって、ナバホの伝統文化と民族アイデンティティを活性化させようとする政治的思惑が存在する。ナバホ社会が半世紀にわたって創りだした指導者像とは、伝統と近代文化をよく理解し、知性と教養、そして目的意識をもって社会問題に取り組む女性といえよう。ミス・ナバホは、ナバホの幅広い層に対して啓蒙活動を行うとともに、親善大使として各地を訪問して各国、各界の要人と対等に交流している。そして任期終了後、高等教育機関に進み教師や医師といった専門的職業に就いて社会に貢献している。社会・経済的に困難な立場にある先住民にとって、高等教育機関に進む者の割合は極めて少ない。以上より、近代的女性指導者は「ナバホ全体のロール・モデル」という特別な存在として創り出されていったのである。本年度は、アメリカ合衆国南西部に位置するナバホ・インディアン居留地にて現地調査によるデータ収集を重点的にするとともに、文献の検索・研究を行った。現地調査では、(1)1960年代から1970年代にミス・ナバホ・ネイションになった女性たちへの個別インタビュー、(2)2003年度のミス・ナバホ・ネイション・ページェントへの参与観察、そして(3)これまでにミス・ナバホ・ネイションの活動に関わった個々人へのインタビューを実施した。(1)については、ミス・ナバホ・ネイション経験者を個別に訪問し、ミス・ナバホ・ネイションになろうとした動機や当時のページュントの様子、ミス・ナバホ・ネイションとして活動した内容などについて調査した。(2)では、関連部署からの許可を得て準備段階からの参与観察を行い、現在の女性指導者像と女性指導者が選ばれていく過程についての調査と、その様子を映像メディアに記録した。(3)については、これまでのミス・ナバホの活動に関わった人々へのインタビューを行い、ナバホ・インディアンにとってミス・ナバホが果たす役割を中心に、それぞれの見解を記録した。本年度の調査では、1970年代初期までのミス・ナバホ・ネイションをめぐる状況が明らかとなった。それまでのミス・ナバホ・ネイションは、自宅や学校寮からナバホ自治政府の要請に応じて、行事に参加する形式となっていたので、任期中の私的自由度は大きかった。しかし、1970年代初めにミス・ナバホ・ネイション用の住居が設置され、トライバル・ヘッドクオーターに常駐するようになってからは、自治政府の要請する活動への参加が必須となり、ミス・ナバホ・ネイションは公的役割とみなされるようになっていった。これと同時期の1972年には、ミス・ナバホ・ネイションの任期終了者に奨学金が支払われるようトライブ予算が配分されるようになった。以上より、当時のナバホ政府がミス・ナバホ・ネイションの公的地位の拡大を、積極的に支持していたことをうかがい知ることができる。本年度は、アメリカ合衆国南西部に位置するナバホ・インディアン居留地にて現地調査によるデータ収集を重点的に実施した。現地調査では、(1)1970年代から1980年代にミス・ナバホ・ネイションになった女性たちへの個別インタビュー、(2)2004年度のミス・ナバホ・ネイション・ページェントへの参与観察、そして(3)これまでにミス・ナバホ・ネイションの活動に関わった個々人へのインタビューを実施した。(1)については、ミス・ナバホ・ネイション経験者を個別に訪問し、ミス・ナバホ・ネイションになろうとした動機や当時のページェントの様子、ミス・ナバホ・ネイションとして活動した内容などについて調査した。特に「羊の屠殺と解体」は、ページェントにおいて最も重要視される伝統的技術であるが、早朝から終了するまでの全ての過程の映像を撮影することが可能となったので貴重な研究データの収集ができた。(3)については、これまでのミス

・ナバホの活動に関わった人々へのインタビューを行い、ナバホ・インディアンにとってミス・ナバホが果たす役割を中心に、それぞれの見解を記録した。以上、本年度の研究は現地調査が中心であり、1970年代から1980年代を中心とするミス・ナバホ・ネイションとその役割をになった女性たちのライフヒストリーに関するデータ、および2004年度のページェントについての映像記録と参加者11名へのインタビューを中心とする研究データを重点的に収集したものである。本研究は、米国ナバホ・インディアン居留地において、女性指導者として尊敬をあつめるミス・ナバホを対象とし、彼女たちの文化社会的役割の通時的変化に照準をあてたシステマティックな調査を行なうことによって、先住民女性の近代的指導者像が創り出されていったプロセスを考察するものである。研究対象期間は、初代ミス・ナバホ・ネイションが選任された1952年から2001年にいたる半世紀である。ミス・コンテストでは、ひとりの女性の身体とパフォーマンスを通して、共同体のモラルやその地域独自の歴史・文化観が示される。ミス・ナバホ・ネイション・ページェントは、1952年に美人コンテストとして始められたが、すぐに「容姿」は選定基準から抜け落ちてゆき、個人の知性や教養、伝統文化への知識を含めたナバホの代表者としての素養が重視されるようになった。当初は西洋的知性と教養、英語能力のみが求められ審査されたが、70年代になると伝統文化への知識が重視されるようになり、高度な技術が必要とされる羊の屠殺・解体が審査基準に加えられた。近年主流社会への同化が進み、この技術を実践できる若者は少数派となっている。それにもかかわらず、ナバホは成員の代表たる女性指導者に西洋的知識のみならず、伝統文化に対する高度な知識と実践を求めたのである。この背景には、社会的に影響力のある若者に難易度の高い伝統技術の実践を求めることによって、ナバホの伝統文化と民族アイデンティティを活性化させようとする政治的思惑が存在する。ナバホ社会が半世紀にわたって創りだした指導者像とは、伝統と近代文化をよく理解し、知性と教養、そして目的意識をもって社会問題に取り組む女性といえよう。ミス・ナバホは、ナバホの幅広い層に対して啓蒙活動を行うとともに、親善大使として各地を訪問して各国、各界の要人と対等に交流している。そして任期終了後、高等教育機関に進み教師や医師といった専門的職業に就いて社会に貢献している。社会・経済的に困難な立場にある先住民にとって、高等教育機関に進む者の割合は極めて少ない。以上より、近代的女性指導者は「ナバホ全体のロール・モデル」という特別な存在として創り出されていったのである。
立体CG技術の応用による都市建造物属性情報の重層的可視化手法の研究

二ヵ年の研究機関の最終年度にあたる今年度は、研究自体のまとめに重心を移しつつ、以下のような研究実績を上げた。第一に、透明オブジェクトの立体視を試行した。これにより、前年度の属性情報の可視化を基盤とした、都市建造物の重層的可視化が基本的には可能となった。ステレオペアからの立体視というハードルにより一般応用可能な手法となるには至っていないが、抽象的可視化という観点から意義ある研究フェーズとなった。また、このように前年度から反復的に行われた試行を軸として、研究上の波及効果が発生した。そのような効果を第二以下の研究実績としてここに述べる。第二に、前年度の研究実績報告書で言及したスピニンオフ的研究である都市形状分析に関する論文が国際学術誌Computers, Environment & Urban Systemsでの出版に至った。第三に、その研究結果を整理したものが国際学会IEEESAINTでの発表論文となった。第四に、本研究により深めることが可能となった都市を対象とした可視化と形状に関する考察を基盤として、森林を対象とした樹冠形状の分析への端緒が開かれた。一般に都市を対象とした学術分野と森林を対象とした学術分野において分野横断的な試みを行うことは非常に困難であると考えられるが、本研究によって得られた形状と可視化という手がかりが基盤となって、学際的な分析手法の開発が可能となりつつあることは特筆に値する。第五に、本研究に至る年来の可視化関連の試みにより、当該研究者は国際写真測量リモート・センシング学会(ISPRS)の作業部会(WG)II/5 Communication and Visualization of Spatial Data副座長(Co-Chair)に今年度就任した。4年間の任期中に、国内外の可視化関連研究者との交流を深め、本研究で行った試みの発表と一層の進化を期待したい。俯瞰的に見ると、本研究はそれ自体の進化・深化と共に学際的試みを可能ならしめるノードとしての機能を果たしたと言い得る。建造物属性情報の重層的可視化手法という着想を実現するための要素技術の開発が分野横断的な新手法の開発・試行を可能とした。二ヵ年の研究期間の初年度にあたる今年度の研究実績は、以下の通りである。第一に、助成を受けて、CG都市景観構築環境を整備した。2003年度上半期時点においてほぼ最速のデスクトップ・コンピュータを導入し、既に保有していたリモート・センシング関連ソフトウェアの最新ヴァージョン、当該分野で標準的な3D CG作成ソフトウエアが動作する環境を構築した。第二に、モデル整備がほぼ完了した。東京都中心部(具体的には、渋谷駅周辺、品川駅周辺、新宿都庁周辺)の立体都市形状モデルを航測企業等の協力を得て確保した。また、その複数のモデルを、上記CG都市景観構築環境上で作動/処理可能なように整備した。第三に、上記のモデル整備の完了に伴い、属性情報の分類も進めた。モデルを可視化することにより、視覚的に、「属性のイメージ」を確認することが可能となった。次年度も文献収集を進め、実際のCG画像を参照し、CG素材として可視化された属性情報の有用性について考察する。第四に、上記の環境都市最観構築環境と立体都市形状モデルを用いて、試験的可視化を行った。本助成申請時の研究計画調書で述べた、属性情報のCG素材への変換・斜め上方からの可視化という二つの中間的な試行過程に着手し、複数回レンダリングを行い、有用な知見を導き出し得る画像を作成した。同研究計画調書で述べたように、この過程は、次年度も反復的に実行し、結果の統合手法の考察へと発展させる。第五に、スピンオフとして、上記第二、第三の実績項目によって弾みがついたことにより、,研究担当者の従来からの都市形状に関する一連の研究の区切りとなる論文が完成し、国際学術誌Computers, Environment & Urban Systemsへの投稿を平成15年08月に行った。平成16年03月に通知された査読結果は非常に良好で、同誌での掲載が決定された。同論文については、平成16年03月現在、最終編集作業中である。

一般に都市を対象とした学術分野と森林を対象とした学術分野において分野横断的な試みを行うことは非常に困難であると考えられるが、本研究によって得られた形状と可視化という手がかりが基盤となって、学際的な分析手法の開発が可能となりつつあることは特筆に値する。第五に、本研究に至る年来の可視化関連の試みにより、当該研究者は国際写真測量リモート・センシング学会(ISPRS)の作業部会(WG)II/5 Communication and Visualization of Spatial Data副座長(Co-Chair)に今年度就任した。4年間の任期中に、国内外の可視化関連研究者との交流を深め、本研究で行った試みの発表と一層の進化を期待したい。俯瞰的に見ると、本研究はそれ自体の進化・深化と共に学際的試みを可能ならしめるノードとしての機能を果たしたと言い得る。建造物属性情報の重層的可視化手法という着想を実現するための要素技術の開発が分野横断的な新手法の開発・試行を可能とした。
新たな機能性脂肪酸~奇数鎖脂肪酸~の抗炎症作用機序の解明

奇数鎖脂肪酸(Odd Chain Fatty Acids: OCFAs)はこれまでに疫学研究によって慢性炎症や肥満・糖尿病を抑える新たな機能性脂肪酸としての可能性が示唆されている。しかし、OCFAsの機能性研究はほとんど行われていない。そこで本研究では、OCFAsであるヘプタデカン酸(C17:0)、ペンタデカン酸(C15:0)に着目し、抗炎症作用・抗生活習慣病作用機序の解明を試みている。昨年度までに、マウスにおける長鎖奇数鎖脂肪酸の投与によって、IL-6やCOX-2など炎症関連遺伝子群の有意な発現抑制効果が認められた。そこで抗炎症作用につながる長鎖奇数鎖脂肪酸の生体内でのターゲット遺伝子の同定をクリックケミストリーの手法を用いて試みた。クリックケミストリーはアジドとアルキンが付加環化反応によって化学的に安定なトリアゾール環を生成することを利用して生体分子の蛍光標識や化合物の生体分子への付加反応を容易に検出することができる方法である。まず、ヘプタデカン酸(C17:0)にアジド基(-N3)もしくはアルキン(≡)を導入した誘導体の合成を行った。ヘプタデカン酸誘導体、LPSをRAW264.7に添加後、一定時間培養し、サイトカイン産生抑制効果で評価した。しかし、クリックケミストリーで用いた脂肪酸の炭素鎖にアルキンやアジド基を導入したC17:0-誘導体はIntaktのC17:0と同様の抗炎症作用を示さず、化学構造のわずかな違いが生理活性に大きな影響を及ぼし、クリックケミストリーの手法ではターゲットタンパク質の同定は困難であることが明らかとなった。そこで、クリックケミストリーと同様にアシル化タンパク質の探索ができるAcyl biotin exchange (ABE)法で探索した結果、600以上の奇数鎖脂肪酸ターゲットタンパク質を同定することが出来た。30年度は29年度に引き続き、奇数鎖脂肪酸による抗炎症作用につながる生体内でのターゲット遺伝子の同定をクリックケミストリーの手法を用いて試みた。ヘプタデカン酸誘導体、LPSをRAW264.7に添加後、一定時間培養し、タンパク質を抽出した。抽出したタンパク質を用いてウエスタンブロットにてp65の分解促進活性の有無を確認した所、ヘプタデカン酸と同様のp65分解促進効果を有する誘導体はなかった。ヘプタデカン酸はパルミチン酸(C16:0)やステアリン酸(C18:0)と炭素鎖が一つ異なることで抗炎症作用を示すことから、ヘプタデカン酸の化学構造の少しの変化で活性を失うことから、炭素鎖数を変更することや修飾部位の検討が必要であると考えられる。600以上の奇数鎖脂肪酸結合タンパク質のうち、炎症反応に関係するタンパク質に絞り、現在はLC/MSを用いてタンパク質のシステイン残基への結合部位の同定やsiRNAを用いてターゲットタンパク質の発現減少による炎症反応の亢進について評価を行っている。H30年度までに、奇数鎖脂肪酸による抗炎症作用機序につながる長鎖奇数鎖脂肪酸の生体内でのターゲット遺伝子の同定をクリックケミストリーの手法を用いて試みた。アシル化タンパク質の探索ができるAcyl biotin exchange (ABE)法で探索した結果、600以上の奇数鎖脂肪酸ターゲットタンパク質を同定することが出来た。H31年度ではそのうち、炎症シグナルに関連するタンパク質をピックアップし、siRNAを用いた遺伝子発現抑制やターゲット遺伝子欠損マウスの作出を行い、奇数鎖脂肪酸の抗炎症作用機序の詳細なメカニズムの解明を行う。具体的には、遺伝子欠損マウスを用いて、高脂肪食摂取による肥満・糖尿病モデル実験やデキストラン硫酸ナトリウム(DSS)の摂取による炎症性腸疾患モデルによって奇数鎖脂肪酸の抗炎症作用を評価する。これら実験に必要なタンパク質発現解析費(siRNA試薬、LC/MS解析試薬等)やターゲット遺伝子のノックアウト細胞やノックアウトマウス作出費用、動物飼育費等が必要となる。最近、長鎖奇数鎖脂肪酸(Odd Chain Fatty Acids: OCFAs)は疫学研究によって慢性炎症や肥満・糖尿病を抑える新たな機能性脂肪酸としての可能性が示唆されている。しかし、現在までにOCFAsの機能性研究はまったくといって無いに等しく、詳細な抗炎症作用機序や生活習慣病との関わりについてはほとんどわかっていない。そこで本研究では、OCFAsであるヘプタデカン酸(C17:0)、ペンタデカン酸(C15:0)に着目し、抗炎症作用・抗生活習慣病作用機序の解明を試みることとした。28年度は、OCFAs(C15:0, C17:0)の抗炎症作用機序を解明するため、急性炎症モデル、慢性炎症モデルである肥満・糖尿病を発症するモデルマウスにOCFAsを摂取させ、生活習慣病の軽減作用を確認した。肥満・糖尿病モデルマウスであるKK-Ayとその対照群(C57BL/6J)を高脂肪食(HFD)群、普通食(NFD)群さらにOCFAsであるC17:0を餌に混合した群に分けた後、長期飼育した。

その結果、C17:0摂取による体重や血糖値の低減効果は確認できなかった。しかし、血中トリアシルグリセロール値やコレステロール値はKK-Ay-NFD群やHFD群と比較してC17:0摂取群で有意に減少していた。さらにC17:0摂取群ではIL-6やTNF-a、MCP-1などの炎症関連遺伝子群の発現が対照群とKK-Ay-NFD群、KK-Ay-HFD群と比較して有意に減少していた。これらの結果より、OCFAs摂取は肥満・糖尿病における炎症惹起を低減する効果があることが示唆された。さらにOCFAsの抗炎症作用機序の解明を試みた結果、マウスマクロファージ様RAW264.7細胞を用いた実験により、炎症関連遺伝子発現に深く関与するNF-kB p65の分解を促進することによって炎症を抑制していることが明らかとなった。28年度は、長鎖奇数鎖脂肪酸(OCFAs)の抗炎症作用機序を解明するため、急性炎症モデル、慢性炎症モデルである肥満・糖尿病を発症するモデルマウスにOCFAsを摂取させ、生活習慣病の軽減作用を確認した。慢性炎症モデルマウスについては肥満・糖尿病モデルマウスであるKK-Ayとその対照群(C57BL/6J)を高脂肪食(HFD)群、普通食(NFD)群さらにOCFAsであるC17:0を餌に混合した群に分けた後、12週間飼育した。飼育中、血糖値やトリアシルグリセロール(TG)値など血漿生化学検査、糖負荷試験(OGTT)やインスリン負荷試験(ITT)を行った。また、解剖後、肝臓、白色脂肪および脾臓における炎症関連遺伝子発現をreal-time qPCRを用いて測定し、OCFAsの抗炎症作用について検討した。しかし、血中TG値やコレステロール値はKK-Ay-NFD群やHFD群と比較してC17:0摂取群で有意に減少していた。さらにOCFAsの抗炎症作用機序解析をマクロファージ様培養細胞であるRAW264.7を用いて行った結果、LPSやPMA曝露による炎症刺激時において、C15:0やC17:0の投与を行うとIL-6やIL-1b、COX-2などの炎症関連遺伝子群の発現が顕著に抑制されることがわかった。また、その抑制作用メカニズムとしてNF-kBの転写活性をNF-kBp65の分解を促進することで阻害していることが明らかとなった。長鎖奇数鎖脂肪酸(Odd Chain Fatty Acids: OCFAs)は疫学研究によって慢性炎症や肥満・糖尿病を抑える新たな機能性脂肪酸としての可能性が示唆されている。しかし、現在までにOCFAsの機能性研究はまったくといって無いに等しく、詳細な抗炎症作用機序や生活習慣病との関わりについてはほとんどわかっていない。そこで本研究では、OCFAsであるヘプタデカン酸(C17:0)、ペンタデカン酸(C15:0)に着目し、抗炎症作用・抗生活習慣病作用機序の解明を試みている。
患者・要介護高齢者の口腔機能管理を促進する歯科・看護・介護連携システムの構築

病院に勤務するヘルススタッフ374人を対象とし、病院ヘルススタッフの成人・高齢者う蝕予防対策、ならびにフッ化物利用に関する知識、意識および実施、多職種連携の実施状況、それらの現状・問題点を明らかにすることを目的として質問紙調査を実施し、その結果を第67回日本口腔衛生学会・総会にてシンポジストとして発表した。また、その研究は口腔衛生学会雑誌に投稿し、掲載された。看護学生1年生112人を対象とし、効果的な口腔アセスメント教育を実施するために、看護学生の教育ベースラインでの口腔アセスメントに関する意識・態度・セルフ実施状況を調査することを目的に質問紙調査を行い、その結果を第77回日本公衆衛生学会総会にて発表した。その後、その学生を対象とし、口腔アセスメントに関する教育プログラムを実施し、プログラム実施後にベースラインと同様の質問紙調査を実施した。教育プログラム実施前後の口腔アセスメントに関する意識・自信・セルフ実施状況を比較し、その教育プログラムの効果について結果をまとめ、次年度発表、論文投稿予定である。研究共同者の原やよいが精神障がい者5人を対象とし、精神障がい者の多職種連携のための歯科受診を阻害する要因を明らかにすることを目的としてインタビューを実施し、その結果を第45回福岡歯科大学学会総会・学術大会で発表した。5病院に勤務する919人の看護師を対象に、口腔アセスメント、歯科照会に関する態度、自信、実施状況に関する質問紙調査を実施し、口腔アセスメント、歯科照会に関する要因について分析し、その結果をまとめた。次年度発表、論文投稿予定である。当初の研究計画通り、口腔アセスメントおよび歯科照会の実施状況や、それらを実施する上での問題点を抽出するためのインタビューを実施し、問題点の構造化を行い、問題点が抽出された。5施設の病院で、看護師約900人を対象とし、質問紙調査により、広範囲で口腔アセスメントおよび歯科照会の実施状況および問題点を把握することができた。加えて、看護学生の口腔アセスメントおよび歯科照会に関する知識、態度、自信の状況について把握することができた。今後、明らかにされた看護師の口腔アセスメント、歯科照会実施の問題点を解決するための教育プログラムの作成、環境整備を実施し、協力病院を集める。その病院に勤務する看護師を対象として介入研究を実施するために、共同研究者、協力病院との連携を推進する。今年度に発表が間に合わなかったため、次年度発表、論文投稿予定であり、その分の次年度使用額が生じた。
魚類の外傷治癒過程における免疫-内分泌相互作用に関する研究

免疫系と内分泌系の相互作用は、魚類の健康、特に外傷や炎症後に重要な役割を持つことが考えられる。魚類において浸透圧調節作用ならびに免疫賦活作用を持つことが知られる成長ホルモン(GH)とインスリン様成長因子(IGF)-Iについて、バクテリアのリポ多糖(LPS)投与により誘発された炎症と免疫関連遺伝子の発現に及ぼす影響について研究した。ニジマスに対するLPSの腹腔内投与は、炎症誘発サイトカインである腫瘍壊死因子(TNF)-αとインターロイキン(IL)-Iの、末梢血白血球(PBL)といくつかの組織における発現を増加させ、実験的な炎症の惹起が示唆された。LPSの投与によるサイトカイン遺伝子の発現のピークを追って、PBLにおけるIGF-I mRNA量の有意な上昇が観察された。ニジマスへの相同なIGF-Iの投与は、鰓におけるTNF-・とIL-1mRNA量の増加を引き起こしたが、その他の免疫関連の組織、頭腎または脾臓においては、サイトカイン遺伝子の発現量に有意な変化は見出されなかった。GHならびにIGF-Iの投与は、鰓におけるナトリウム-カリウム-ATPアーゼ・ベータアクチン・サイクリン・カスパーゼ・リゾチームmRNA量を増加させた。GHとIGF-Iは、物理的、浸透圧的、ならびに病気によるストレスに対する適応過程における、免疫系、内分泌系ならびに浸透圧調節システムを橋渡しする重要な因子の候補であることが明らかとなった。内分泌系の情報伝達物質であるホルモンが免疫機能を調節し、逆に免疫系の情報伝達物質であるサイトカインが内分泌機能に影響を及ぼす現象は、哺乳類・鳥類で広く認められ、魚類においてもこの免疫-内分泌相互作用が、有用水産魚種の耐病性研究における新しい分野として注目されている。本研究では、組織損傷部位への白血球の流入をもたらす反応である炎症と、その治癒過程において、成長ホルモン(GH)・インスリン様成長因子(IGF)など免疫機能の活性化に深く関わるホルモンと、腫瘍壊死因子(TNF)など炎症性サイトカインについて、魚類白血球における発現動態を解析することにより、魚類における免疫-内分泌相互作用のしくみを明らかにする。平成19年度には、組織損傷部位における免疫-内分泌相互作用の分子生物学的解析を進めるために必要な技術を確立するため、精度・再現性の高い炎症反応誘起の実験条件について検討した。炎症反応に関連する遺伝子の発現を新たに定量するための、リアルタイムPCR法による測定系を立ち上げ、さらに魚類免疫系における内分泌系の役割を明らかにするため、組織試料および血液中の白血球を採取し、免疫系・内分泌系双方の関連遺伝子について解析を行った。炎症反応のマーカーとして有望な、TNF遺伝子の発現を定量するリアルタイムPCRを立ち上げ、また人為的な炎症の誘起方法として、リポ多糖(LPS)の腹腔内投与を検討したところ、LPS投与は血中コルチゾル濃度を上昇させるものの、通常のストレスでは低下を示すリゾチームや免疫グロブリンには影響がみられない一方、各種組織でのTNF発現を大きく上昇させた。次年度は時間軸を追った総合的解析を実施すると共に、GH-IGF系の発現についても、TNF等炎症性サイトカインと比較しながら解析することで、治癒過程における免疫-内分泌相互作用の動態について明らかにする。魚類の免疫機能に及ぼすホルモンの促進的な効果については、その水産資源管理と増養殖における利点から、各国の研究グループがさまざまな魚種において研究を進めているが、未だ限定された条件下で、かつ特定の因子の変動を個別に記録するに留まり、技術開発に向けた総合的な解析は国内外を問わずほとんど進んでいない。本研究では、組織損傷部位への白血球の流入をもたらす反応である炎症と、その治癒過程において、白血球におけるホルモンとサイトカインの発現動態を解析することにより、魚類における免疫-内分泌相互作用のしくみを明らかにすることを目的とする。

平成19年度には、組織損傷部位における免疫-内分泌相互作用の分子生物学的解析を進めるために必要な技術を確立するため、精度・再現性の高い炎症反応誘起の実験条件について検討し、また炎症反応のマーカーとして有望なサイトカイン・腫瘍壊死因子(TNF)遺伝子の発現を定量するリアルタイムPCRを立ち上げた。平成20年度は、炎症反応誘起後の時間軸を追った解析を行い、治癒過程における免疫-内分泌相互作用の動態について検討した。細菌由来のリポ多糖を腹腔内投与すると、白血球におけるTNF遺伝子の発現が上昇したが、610日後には定常値に戻り、治癒過程に入っていることが示唆された。この時のインスリン様成長因子(IGF)の発現量には、サイトカイン遺伝子の変化を追うかたちで有意な上昇が見られた。最終年度には、ホルモンの投与が炎症性サイトカインに及ぼす影響を調べ、治癒を促進する抗炎症作用の可能性について検証する内分泌系の情報伝達物質であるホルモンが免疫機能を調節し、逆に免疫系の情報伝達物質であるサイトカインが内分泌機能に影響を及ぼす現象は、有用水産魚種の耐病性研究における新しい分野として注目されている。本研究では、組織損傷部位への白血球の流入をもたらす反応である炎症と、その治癒過程において、成長ホルモン(GH)・インスリン様成長因子(IGF)など免疫機能の活性化に深く関わるホルモンと、腫瘍壊死因子(TNF)など炎症性サイトカインについて、魚類白血球における発現動態を解析することにより、魚類における免疫-内分泌相互作用のしくみを明らかにする。平成19年度には、精度・再現性の高い炎症反応誘起の実験条件について検討し、また炎症反応のマーカーとして有望なサイトカイン・腫瘍壊死因子(TNF)遺伝子の発現を定量するリアルタイムPCRを立ち上げた。平成21年度には、ホルモンの投与が炎症性サイトカインに及ぼす影響を調べ、治癒を促進する抗炎症作用の可能性について検証した。IGFの投与によるTNFならびにインターロイキン(IL)-I遺伝子の発現量に対する影響は、脾臓や頭腎ではみられなかったが、鯉では顕著な増加がみられた。損傷を受けた鯉において、IGFの投与が様々な遺伝子の発現におよぼす影響を調べたところ、細胞骨格であるベータアクチン、細胞増殖を調節するサイクリン、アポトーシスを起こすカズパーゼならびに非特異的免疫機能であるリゾチームの上昇がみられた。外界に広く接し損傷しやすい組織である鯉において、ホルモンが炎症性サイトカインの反応性を変化させる可能性がある一方、免疫機能を促進しつつアポトーシスと細胞増殖の昂進により組織の修復を促す効果を持つことが示唆された。
口腔癌における染色体不安定性の解析とその制御による分子標的治療応用への基礎的検討

1.p53の染色体不安定性への影響染色体不安定性の原因として中心体の過剰複製がある。そこで、口腔癌細胞株における中心体の過剰複製の有無を検討しところ、SAS/mp53細胞株において高頻度に過剰複製を認めた。2.SAS/neoおよびSAS/mp53細胞株におけるDNA損傷時の影響SAS/neoおよびSAS/mp53細胞株においてcyclinEおよびCDC4の発現は、変異型p53が導入されたSAS/mp53においてcyclin Eの発現は増強し、一方、そのE3ユビキチンリガーゼであるCDC4はその発現が低下していた。DNA損傷の影響を調べるためRT照射(4、10Gy)を行ったところ、SAS/mp53細胞株においてはRT照射によりCDC4の発現は誘導された。一方、SAS/mp53細胞株においてはその発現に差を認めなかった。SAS/neo細胞株においては、CDC4の発現誘導に伴い、cyclinEの発現低下を認めた。DNA損傷時のCDC4の発現誘導はp53依存性に誘導されると考えられた。上記2株(SAS/neo、SAS/mp53)にcyclinEを標的としたsiRNAを作用させたところ、SAS/mp53において中心体の過剰複製は減少した。cvclinEのノックダウンによるRT照射への影響を検討したところ、細胞増殖抑制効果は認めたものの、アポトーシス誘導に関しては明らかな差は認めなかった。本年度は、口腔癌細胞株における染色体不安定性の有無とcyckin E過剰発現の影響について検討を行った。1.口腔癌細胞株における染色体不安定性の有無染色体不安定性の原因として中心体の過剰複製がある。そこで、口腔癌細胞株における中心体の過剰複製の有無を検討した。過剰複製の認められた細胞株においては、現在FISF法にて詳細な検討を行っている。2.細胞株におけるcyclin Eの過剰発現と染色体不安定性との関連細胞株におけるcyclin EおよびCdc4の発現をWestern Blot法を用いて検討した。口腔癌細胞株におけるCDC4の発現は正常細胞に比較して減少しており、逆にcyclin Eの発現の増強を認めた。染色体不安性にはp53の関連が報告されており、'そのため、p53のstatusの異なる口腔癌2株(SAS/neo、SAS/mp53)を用いて同様の検討を行った。これらの細胞株におけるcyclin EおよびCDC4の発現は、変異型p53が導入されたSAS/mp53においてcyclin Eの発現は増強し、一方、そのE3ユビキチンリガーゼであるCDC4はその発現が低下しており、p53変異によるcyclin E発現の増強はCDC4発現の低下によるものと思われた。これら2株においての細胞増殖能には差はないため、p53変異とCDC4の発現の低下、および染色体不安定性の獲得に対してさらなる検討を行う予定である。3.口腔癌細胞株におけるDNA損傷の影響上記2株(SAS/neo、SAS/mp53)にシスプラチンを作用させたところ、SAS/mp53において感受性の低下を認めた。また、CDK2/cyclin Eの活性阻害作用を持つCDK阻害剤には放射線増強効果があり、cyclin E過剰発現が治療抵抗性に関与する可能性が示唆され、今後ノックダウンにより詳細に検討する予定である。
歯科用Ti-6Al-7Nb鋳造合金の化学熱処理による高力学機能化

現在、次世代の歯科用金属材料としてチタン合金が期待されている。しかし、チタン合金製品は、その材料の特質上、切削加工費が鉄鋼材料などと比較してかなり高額になる。そこで、チタン合金製品の切削加工コスト低減の手段として、鋳造により当初から材料を完成品に近い形状にできるニアネットシェイプ加工が有効であると考えられる。また、歯科では、鋳造品が極めて多い用いられている。しかし、鋳造により作製された製品では、そのミクロ組織が比較的粗大になり、引巣および偏析が生じる可能性があることから、機械的性質が劣ることが考えられる。そこで、鋳造製品の形状を変化させずに良好な機械的性質を得るためには、熱処理によるミクロ組織の制御が必要であると考えられる。ところで、チタン合金は、水素に対する固溶度が大きく多量の水素を吸収し、また比較的低温において容易に脱水素することが可能である。このことより近年、上記の性質を利用した水素吸脱処理を含む化学熱処理が考案され、チタン合金のミクロ組織の微細化に有効であることが報告されている。しかし、これらの化学熱処理は、主にTi-6Al-4V鋳造あるいは粉末合金についてのものであり、Ti-6Al-7Nb鋳造合金に化学熱処理を施した場合の力学的特性に関して詳細に評価・検討した報告は見当たらない。そこで、本研究では、種々の熱処理を施したTi-6Al-7Nb鋳造合金の疲労特性に及ぼす化学熱処理の影響について評価・検討を行うことを目的としている。両鋳造合金の化学熱処理材の疲労限は、各受け入れまま材のそれと比較していずれの場合にも約3040%向上していた。これは、受け入れまま材では比較的長い疲労き裂がコロニーまたは旧β粒内で発生する針状α組織であるのに対して、両鋳造合金の化学熱処理材ではコロニーおよび旧β粒内における粗大ラス状αの微細化および粒界αの消滅が生じ、微小疲労き裂発生および進展抵抗が向上したためと考えられる。両鋳造合金の受け入れまま材では発生した疲労き裂が徐々に成長しコロニー粒界あるいは旧β粒粒界で停滞した後破断に至るのに対して、両鋳造合金の化学熱処理材では微小疲労き裂発生および進展寿命(2a≦100μm)は、全寿命の約8090%であり、両受け入れまま材のそれより2倍程上昇した。これは、ラス状α相の微細化ならびにコロニーおよび旧β粒界が不明瞭化することで、長いすべりの発生抵抗が向上し、微小疲労き裂の発生および進展抵抗を高めるためと考えられる。この結果、化学熱処理を施すことによるラス状α相の微細化は、繰り返し応力下での有効すべり長さを減少させ、すべりを均一化させる効果があるため、受け入れまま材のそれと比較して、著しい疲労強度の向上を示すと考えられる。両鋳造合金の受け入れまま材では発生した疲労き裂が徐々に成長しコロニー粒界あるいは旧β粒粒界で停滞した後破断に至るのに対して、両鋳造合金の化学熱処理材では微小疲労き裂発生および進展寿命(2a≦100□m)は、全寿命の約8090%であり、両受け入れまま材のそれより2倍程上昇した。

しかし、チタン合金製品は、その材料の特質上、切削加工費が鉄鋼材料などと比較してかなり高額になる。そこで、チタン合金製品の切削加工コスト低減の手段として、鋳造により当初から材料を完成品に近い形状にできるニアネットシェイプ加工が有効であると考えられる。また、歯科では、鋳造品が極めて多い用いられている。しかし、鋳造により作製された製品では、そのミクロ組織が比較的粗大になり、引巣および偏析が生じる可能性があることから、機械的性質が劣ることが考えられる。そこで、鋳造製品の形状を変化させずに良好な機械的性質を得るためには、熱処理によるミクロ組織の制御が必要であると考えられる。ところで、チタン合金は、水素に対する固溶度が大きく多量の水素を吸収し、また比較的低温において容易に脱水素することが可能である。このことより近年、上記の性質を利用した水素吸脱処理を含む化学熱処理が考案され、チタン合金のミクロ組織の微細化に有効であることが報告されている。しかし、これらの化学熱処理は、主にTi-6Al-4V鋳造あるいは粉末合金についてのものであり、Ti-6Al-7Nb鋳造合金に化学熱処理を施した場合の力学的特性に関して詳細に評価・検討した報告は見当たらない。そこで、本研究では、種々の熱処理を施したTi-6Al-7Nb鋳造合金の疲労特性に及ぼす化学熱処理の影響について評価・検討を行うことを目的としている。両鋳造合金の化学熱処理材の疲労限は、各受け入れまま材のそれと比較していずれの場合にも約3040%向上していた。これは、受け入れまま材では比較的長い疲労き裂がコロニーまたは旧β粒内で発生する針状α組織であるのに対して、両鋳造合金の化学熱処理材ではコロニーおよび旧β粒内における粗大ラス状αの微細化および粒界αの消滅が生じ、微小疲労き裂発生および進展抵抗が向上したためと考えられる。両鋳造合金の受け入れまま材では発生した疲労き裂が徐々に成長しコロニー粒界あるいは旧β粒粒界で停滞した後破断に至るのに対して、両鋳造合金の化学熱処理材では微小疲労き裂発生および進展寿命(2a≦100μm)は、全寿命の約8090%であり、両受け入れまま材のそれより2倍程上昇した。これは、ラス状α相の微細化ならびにコロニーおよび旧β粒界が不明瞭化することで、長いすべりの発生抵抗が向上し、微小疲労き裂の発生および進展抵抗を高めるためと考えられる。この結果、化学熱処理を施すことによるラス状α相の微細化は、繰り返し応力下での有効すべり長さを減少させ、すべりを均一化させる効果があるため、受け入れまま材のそれと比較して、著しい疲労強度の向上を示すと考えられる。
抑うつ者の自伝的記憶の想起にみられる感情表出とメタ感情との関連性

本研究の目的は,抑うつ者の自伝的記憶の想起と感情及びメタ感情との関連性について明らかにすることであり,今年度の研究実績の概要は以下の通りである。1.昨年度分析・学会発表を行った抑うつ者の自伝的記憶にみられる感情表出と気分状態との関連性に関する研究を論文としてまとめた(弘前大学大学院教育学研究科心理臨床相談室紀要第4号)。ネガティブ感情よりもポジティブ感情が重要な働きをすることが示唆された。2.昨年度実施した自伝的記憶に関する調査データを分析し,自伝的記憶の機能に着目することの意義が示された(2007年第61回東北心理学会報告)。3.語りにみられる自伝的記憶の特徴についての面接調査を分析し,全般的な特徴を示した(2007年日本心理学会第71回大会報告)。さらに今年度は抑うつ傾向者の特徴について分析を進め,抑うつと自伝的記憶に関する先行研究の知見を語り場面においても確認すると同時に,非抑うつ者とは異なり抑うつ傾向者は幼児期のエピソードについてより情緒性の高い想起を行う可能性があるという新たな示唆を得た(2008年日本心理学会第72回大会で報告予定)。4.抑うつ者の自伝的記憶・気分・メタ気分の関連性を明らかにするための質問紙調査を計画し,大学生を対象に実施した。現在分析を進めているところであるが,抑うつ者の特徴的な想起のあり方が幾つか明らかになった(一部をInternational Congress of Psychology 2008で報告予定)。以上,抑うつ者の自伝的記憶に関して感情の働きを中心に,新たな知見が得られたと考えられる。モデル構築及びメタ感情への介入の効果検証という2つの課題が残されたが,前者については今後も上記4.の分析を進めまとめたい。後者については4.の調査研究で得られたデータをメタ感情の働きの違いに着目した新たな分析で検討した上で介入実験を計画していきたい。本研究の目的は,抑うつ者のエピソードの想起に伴う感情体験の表出の特徴を明らかにすること,そして「メタ感情」がどのように抑うつや気分と関連し,自伝的記憶の想起に影響するか明らかにすることである。これらを明らかにするため,今年度は1.近年の自伝的記憶に関する文献研究,2.「語り」にみられる自伝的記憶の特徴と感情表出に関する探索的研究の実施を計画した。研究計画1.に関しては,学会参加による資料収集を行い,文献の概観については現在も継続して整理・分析を進めている。研究結果については,次年度に学術雑誌に投稿する予定である。研究計画2.に関しては,次の3つの予備的研究を行った。(1)自伝的記憶の想起にみられる感情表出についての研究:大学生を対象として既に行っていた自伝的記憶と抑うつ,感情に関する調査データの分析を行い,どのような感情語が表出されるか,また感情表出と抑うつ傾向やその時の気分状態はどういった関連があるかを探った。結果,自伝的記憶の想起に伴って表出されるのはポジティブな感情語が多いこと,感情を多く表出する者はよりネガティブな気分状態にあること,また抑うつ傾向の高低では差がみられないことが明らかとなった。この結果は,第10回東北心理学会・北海道心理学会合同大会(東北心理学会第60回大会)で報告を行った。(2)自伝的記憶の想起と機能についての予備的研究:自伝的記憶の想起及び自伝的記憶の主観的機能に関する調査を,大学生及び一般成人を対象に行った。現在データ分析中であり,結果は平成19年の第61回東北心理学会で報告する予定である。(3)「語り」にみられる自伝的記憶の特徴と抑うつ・気分・メタ感情との関連性に関する探索的研究:大学院生7名を対象に面接調査を行った。現在データ分析中であり,結果は,日本心理学会第70回大会で報告する予定である。

モデル構築及びメタ感情への介入の効果検証という2つの課題が残されたが,前者については今後も上記4.の分析を進めまとめたい。後者については4.の調査研究で得られたデータをメタ感情の働きの違いに着目した新たな分析で検討した上で介入実験を計画していきたい。
ヒトパルボウイルスB19による樹状細胞機能異常を標的とした関節リウマチ治療法開発

本研究では、ヒトパルボウイルスB19(B19)感染後に関節リウマチ(RA)を発症した患者を経験したことから、サイトカイン産生やそのシグナルの異常によってどのようにして自己免疫異常が起こるのか分子レベルの機序を解明することを目的としている。現在、サイトカイン産生を抑制する抗炎症機能をもつ細胞としては、抑制性T細胞(Treg)が中心的であると考えられている。しかし、サイトカインシグナルによるTregの発生、維持に関する制御機構はほとんど知られていない。そこで、サイトカインシグナルの制御因子であるSOCS1のTregにおける機能について解析を行った。その結果から、SOCS1がTregにおいてそのマスター因子であるFoxp3の安定性およびサイトカイン産生抑制に寄与することが明らかとなった。本研究ではヒトパルボウイルスB19(B19)感染後に関節リウマチ(RA)を発症した患者を経験したことから、サイトカイン産生により自己免疫異常がどのようにして起こるのか、その機序を明らかにすることを目的としている。そこでサイトカインのシグナルを制御するSOCS1分子に着目した。本年度は自己免疫疾患を自然発症するSOCS1欠損マウスを用いてその抑制性T細胞(Treg)の機能に関して研究を行った。T細胞特異的SOCS1欠損マウスは皮膚炎や関節炎、自己抗体の上昇など自己免疫疾患様の症状を示した。その末梢CD4T細胞はほとんどがメモリータイプであり自己抗原などで活性化されていることが示唆された。一方でTregの数は増加していた。Tregの機能を調べるためにCD4+CD25+Tregを単離し、試験管内でナイーブT細胞の増殖抑制機能を調べたが正常であった。次に個体レベルでTregの機能を調べた。Rag欠損マウスにナイーブT細胞とTregを同時に移入して腸炎の発症を抑制する系で調べたところ、野生型Tregは腸炎を抑制するのに対しSOCS1欠損Tregは腸炎発症を抑制できなかった。このメカニズムを調べるためにRag欠損マウスにTregのみを移入したところ、SOCS1欠損Tregはマスター遺伝子であるFoxp3を失いやすくインターフェロンγ(IFNγ)を高産生した。SOCS1欠損Tregでは恒常的にSTAT1のリン酸化が起こっており、SOCS1はSTAT1を抑制することでTregの機能維持に必須の役割を果たしていることが示唆された。本研究ではヒトパルボウイルスB19(B19)感染後に関節リウマチ(RA)を発症した患者を経験したことから、サイトカイン産生やそのシグナルの異常によりどのようにして自己免疫異常が起こるのか分子レベルの機序を解明することを目的としている。現在抗炎症機能をもつ細胞としては抑制性T細胞(Treg)が中心的であると考えられている。TGFβやIL-10の供給源としてもTregは重要である。しかしサイトカインシグナルによるTregの発生、維持に関する制御機構はほとんど知られていない。そこで本年度は多くのサイトカインシグナルの制御因子であるSOCS1のTregにおける機能について解析を行った。まずSOCS1-floxマウスをFoxp3Creマウスと交配しTreg特異的SOCS1欠損マウスを作製したところ皮膚炎や肝炎などの自己免疫疾患様の症状を呈した。SOCS1のnTregにおける役割を解明するために、in vitro、in vivoでその抑制能を検討した。RAG2欠損マウスへのnaive T細胞とそれぞれのnTregの移入実験では、SOCS1欠損Foxp3陽性nTregを移入した方が腸炎の抑制効力が劣っていた。そこで、RAG2欠損マウスへそれぞれのnTregのみを移入して、nTregの運命を検討した。GFPでマーキングしたFoxp3陽性T細胞(>99% Foxp3陽性)を移入した所、4週後にWT nTregは約60%がFoxp3陽性を維持しているのに対して、SOCS1欠損nTregは40%までFoxp3陽性率が低下した。SOCS1欠損nTregを移入したRag欠損マウスではFoxp3陽性、陰性どちらの分画からもIFNγやIL-17の産生が認められた。これらの結果から、SOCS1がnTregにおいてFoxp3の安定性およびサイトカイン産生抑制に寄与することが明らかとなった。
ヒトにおける定性的かつ定量的な薬物代謝の肝細胞からの予測

プロトンポンプ阻害剤OMEPRAZOLE(OMP)をモデル化合物とし、その代謝をヒトまたはラットの肝組織を用いて検討し、肝固有クリアランス(CLint)を産出し、IN VIVOで得られた値と比較することでIN VITROからIN VIVOへの薬物代謝の予測方法の妥当性を検討した。IN VITROのCLintの産出は、肝ミクロソーム及び肝細胞系におけるOMPの代謝速度を肝臓1個当たりの代謝能力に換算することにより求めた。また、IN VIVOは、ラットまたはヒトに経口投与を行ない、AUCを求め、血中蛋白非結合率で補正しCLintを算出した。また、ラットでは、大腿静脈または門脈へ定速静注し、定常状態到達後の血中濃度、もしくは肝抽出率から肝クリアランスを求め、Well-Stirred Modelに基づきCLintを求めた。ラット及びヒトでの代謝パターンは、IN VITROとIN VIVOでほぼ一致し、定性的な予測が可能なことが示された。ラットのIN VITROにおいて、肝ミクロソーム系から求めたCLintが肝細胞系での値より若干大きくなったが、これはOMPの代謝が速いため、膜透過が律速過程になるためと思われる。またIN VITROからIN VIVOのCLintの予測においては、ラットでは、代謝の非線形性、実験系の違いを考慮すれば、比較的良く一致した。ヒトでは、用いた肝キクロソームが高齢者由来のものであり、血中濃度は健常成人のものであったため、後者のCLintの方が大であったが、代謝能の年令による差に関する報告例と矛盾のない結果であった。以上の結果から、OMPの代謝クリアランスに関する、ラットあるいはヒトでのIN VITROからIN VIVOの予測が、かなりの精度で可能であることが示され、今後、安全な医薬品開発への応用が期待できると思われる。
ヒトの色覚に潜む量子過程の解明と医学・工学的応用

(1)ヒトの色覚を司る赤・緑・青色錐体視物質に対し、吸収波長調節の機構をアミノ酸レベルで解明することに成功した。赤色と緑色錐体視物質の吸収波長の差が3アミノ酸残基の違いで説明できることを示した。(2)バクテリオロドプシンのM状態やキサントロドプシンの励起エネルギー移動の研究を行い、ヒトの錐体視物質とは異なるタイプの吸収波長調節機構を明らかにした。(3)これらの研究を行うために必要な方法を開発した。ヒトの色覚を担う赤・緑・青色錐体視物質に関して、吸収波長制御機構の解明を試みた。ホモロジーモデルに対する電子状態計算(SAC-CI+QM/MM法)によって、実験の吸収スペクトルの定量的かつ系統的な再現に世界で初めて成功し、タンパク質中で特異的に起こる励起エネルギーの青方シフトが、第一励起状態の主配(HOMO-LUMO0遷移)に関与する分子内電荷移動と、レチナールπ鎖上に形成されたタンパク質由来の静電場に起因することを突き止めた。また、各視物質の吸収波長制御おける物理的起源は、第一にタンパク質の生成する静電効果、第二に色素の捩れ構造にあることを解明した。さらに、吸収波長制御に大きく寄与する11アミノ酸残基を見つけ、これらの分子機構に関して、水素結合ネットワーク、アニオン結合部位、水酸基双極子の配向という観点から解明することに成功した。励起エネルギー移動(EET)の電子・電子相互作用項(PCI)を正確に計算するための手法(TDFI法)を考案し、キサントロドプシン中の2つの色素間(カロテノイド-レチナール)で観測されるEETに適用した。これまでの計算手法では再現不可能であったPCIの実験値をTDFI法は高精度で再現することに成功した。次に、タンパク質表面へのカロテノイド結合様式とEET効率との相関を探った。その結果、2つの色素の配置がEET効率に最も大きく寄与すること、2つの色素間距離は副次的な因子であることを突き止めた。これらの結果は、レチナールタンパク質の吸収波長をカロテノイド結合の観点から人工的にデザインするという新たな可能性を示した。(1)鳥類をはじめ多くの生物の中に紫外光(UV)を感知するレチナールタンパク質が存在する。本研究ではバクテリオロドプシン(bR)のM中間体に焦点を当て、レチナールタンパク質がUV光をセンシングする機構(カラー・チューニング)の解明に取り組んだ。SAC-CI法とQM/MM法を用いた電子状態計算によって、実験の吸収スペクトルの定量的な再現に成功した。この結果に基づいて励起エネルギーの分割を試みたところ、bRのM中間体ではレチナール色素の構造の捩れの効果がカラー・チューニングに最も大きな寄与をすることが分かった。更なる解析の結果、レチナール色素の捩れの効果の内、C6位の捩れの影響が最も大きく、C13位の捩れは2番目に大きな寄与であることを突き止めた。今回提案した機構は以前別の研究者によって提案されたもの(水素結合の影響)と大きく異なるが、その理由についても詳しく言及した。(2)エキシトンCDスペクトルの高精度な計算を可能とするTDFI-Matrix法を開発した。この計算手法を2量体形成したレチナール色素に適用した結果、実験で観測されるエキシトンCDスペクトルの高精度な再現に成功した。また、双極子-双極子(dd)近似やTrESP法による計算も行い、従来のCDスペクトルの計算で何が問題であったかを明確に示した(原点依存性やセルフコンシステンシーなど)。更に、溶媒効果や分子間相互作用による電子分極効果がCDスペクトルに与える影響についても定量的に評価した。その結果、溶媒効果はCDスペクトルの形状に大きな影響を及ぼすことが分かった。これらの結果から、タンパク質のような大規模系に対するCDスペクトル計算の可能性を示すことができた。