hpprc/llmjp-kaken huggingface dataset:
多発性骨髄腫におけるインターロイキン6の恒常的発現に関与する転写調節因子の研究

本研究の目的は多発性骨髄腫においてそのオートクライン増殖因子であるIL-6の恒常的発現の機序を明らかにすることである。まず骨髄腫細胞におけるIL-6遺伝子のプロモーター領域の転写誘導活性を検討するためにヒトIL-6遺伝子の5'上流約1kbまでの長さのDNA断片をクロラムフェニコール・アセチルトランスフェラーゼ(CAT)遺伝子の上流に組み込んだCATプラスミドを作成した。これをリポゾーム法により骨髄腫細胞株に導入したところCAT遺伝子の発現を認めた。このことから骨髄腫細胞においてIL-6遺伝子の5'上流のプロモーター領域の転写誘導活性を確認することができた。一方,ヒト神経芽細胞腫株SK-MG4においては転写活性化因子NF-IL6がIL-6遺伝子プロモーターの特定の塩基配列に結合することによりIL-6遺伝子の転写を活性化することが明らかにされている。我々は骨髄腫細胞におけるIL-6恒常的発現へのNF-IL6の関与の有無を明らかにする目的で骨髄腫細胞におけるIL-6とNF-IL6のmRNAの発現をRT-PCR法を用いて検討した。ヒト骨髄腫細胞株KMS-5とU266および新鮮分離骨髄腫細胞において,IL-6とともにNF-IL6 mRNAの発現を認め,その量はPHAとTPAで剌激した末梢血単核球と同等またはそれ以上と思われた。さらにNF-IL6結合領域の塩基配列を有する合成オリゴヌクレオチドをプローブとしてゲル・シフト・アッセイをおこない,前記の骨髄腫細胞株や新鮮分離骨髄腫細胞においてNF-IL6蛋白質の発現も確認することができた。NF-IL6mRNAは正常組織では発現しておらずLPSなどの剌激により一過性にその発現が誘導される。骨髄腫細胞においてはそのmRNAが恒常的に強く発現しており,その蛋白質も発現していることから骨髄腫細胞におけるIL-6恒常的発現にNF-IL6が関与している可能性が強く示唆された。本研究は多発性骨髄腫においてそのオ-トクライン増殖因子であるILー6遺伝子の恒常的発現の機序を明らかにすることを目的としている。まずヒトILー6遺伝子の5'上流約1kbまでの種々の長さのDNA断片をクロラムフェニコ-ル・アセチルトランスフェラ-ゼ(CAT)遺伝子の上流に組み込んだ種々のCATプラスミドを作成した。これをエレクトロポレ-ション法やリポゾ-ム法により培養細胞株に効率良く取り込ませ発現させるための条件を決定することができた。現在,これらのCATプラスミドを骨髄腫細胞株に導入してCATアッセイを行い,骨髄腫におけるILー6恒常的発現に関与するプロモ-タ領域の解明を試みている。また,ヒトILー6遺伝子の5'上流のDNA断片を^<32>Pでラベルしてプロ-ブとしてゲル・シフト・アッセイを行うことにより,骨髄腫に発現している。ILー6遺伝子プロモ-タ-結合蛋白質を同定することができた。一方,神経芽細胞腫株などにおいてILー6発現に,転写調節因子NFーIL6が関与していることが報告されている。このため我々は骨髄腫細胞におけるNFーIL6の機能の検討を行った。まず,ILー6及びNFーIL6のcDNAをそれぞれ特異的に増幅しうるプライマ-を考案しRTーPCR法により骨髄腫細胞株KMSー5と0266及び新鮮分離骨髄腫細胞におけるILー6mRNA及びNFーIL6mRNAの恒常的発現を確認することができた。さらに,NFーIL6結合領域の塩基配列を合成しこれを^<32>Pラベルしてプロ-ブとしてゲル・シフト・アッセイをおこないNFーIL6の蛋白レベルでの発現も確認することができた。これらのことから骨髄腫細胞におけるILー6恒常的発現にNFーIL6が関与している可能性が示唆された。

NF-IL6mRNAは正常組織では発現しておらずLPSなどの剌激により一過性にその発現が誘導される。骨髄腫細胞においてはそのmRNAが恒常的に強く発現しており,その蛋白質も発現していることから骨髄腫細胞におけるIL-6恒常的発現にNF-IL6が関与している可能性が強く示唆された。本研究の目的は多発性骨髄腫においてそのオートクライン増殖因子であるIL-6の恒常的発現の機序を明らかにすることである。転写活性化因子NF-IL6は,ヒト神経芽細胞腫株SK-MG4においてIL-1刺激によるIL-6遺伝子の転写活性化に重要な働きをしていることが明らかにされている。NF-IL6はIL-6プロモーター上の特定の塩基配列に結合することによりIL-6遺伝子の転写を活性化する核蛋白質である。NF-IL6 mRNAの各臓器における発現は正常な状態では認められないがLPSなどの刺激により一過性に誘導される。我々は骨髄腫細胞におけるIL-6恒常的発現へのNF-IL6の関与の有無を明らかにする目的で,骨髄腫細胞におけるIL-6とNF-IL6のmRNAの発現をRT-PCR法を用いて検討した。ヒト骨髄腫細胞株KMS-5およびU266においては,IL-6とともにNF-IL6mRNAの発現を認めその量はPHAとTPAで刺激した末稍血核球と同等またはそれ以上と思われた。一方,対照として調べたEBウィルス形質転換B細胞株においてはIL-6の発現は認められず,NF-IL6の発現もほとんど認めなかった。ついで8例の患者の骨髄穿刺激より分離した新鮮分離骨髄腫細胞を用いて検討したところ全例においてIL-6とNF-IL6 mRNAの発現を認めた。さらにNF-IL6蛋白質の骨髄腫細胞における発現を検討する目的で,NF-IL6結合領域の塩基配列を有する合成オリゴヌクレオチドをプローブとしてゲル・シフト・アッセイをおこなった。その結果,前記の二種類の骨髄腫瘍細胞株や新鮮分離骨髄腫細胞においてもNF-IL6蛋白質の発現を確認することができた。正常組織においてはNF-IL6 mRNAの発現はほとんど認めないにもかかわらず,骨髄腫細胞においてはそのmRNAが恒常的に強く発現しており,その蛋白質も発現していることから骨髄腫細胞におけるIL-6恒常的発現に転写活性化因子NF-IL6が関与している可能性が強く示唆された。
牛肉安全制度の比較分析〜モニタリング・シグナリング・インセンティブ制度に着目して

本年度は、途上国における食肉安全制度の事例分析のため、国内食肉需要が増大し、海外への輸出拡大の意向も大きいベトナムを分析対象国とし、Department of Animal Health(以下DHA)、畜産農家及びと畜場での調査を実施した。本研究は家畜の健康と食肉の安全を担保するリスクマネジメントシステムを構築するための不可欠な機能としてモニタリング(検査・監査)、シグナリング(表示)、インセンティブに着目したが、ベトナムにおけるそれらの有無と特徴を解明した。主要な解明点は以下の通りである。1. DAH (Department of Animal Health)による家畜のモニタリングとしては、農場段階検査、と畜前検査、枝肉検査がある。また、鳥インフルエンザの発生後、家畜疾病の伝染を防止する目的から、全国48か所に検査ステーションを設け、体制を強化している。検査料金の負担は検査される側にある。2.家畜の健康・食肉の安全を伝達するシグナリングとしては、枝肉への検査済みスタンプがある。生体への表示はないが、と畜前に異常が認められると隔離される。3.健康な家畜を飼養、安全な食肉を生産するための制度的なインセンティブ(本研究で解明してきた豪州等でみられるようなマネジメントの成果に応じた検査費用の削減)設計や良好なマネジメントによる有意な高価格化はみられない。4.ベトナムの食肉産業の中でも養豚・豚肉部門は生肉の輸出志向が強い。これまで香港やロシアへの輸出があるものの、動物検疫の問題により日本への輸出はできない。熱処理された加工肉の輸出は可能であるが積極的でない。DAHは豚肉(生肉)の輸入解禁を日本政府に文書で要求したことがあるが、回答は得られなかったという。現在は、動物検疫による輸出障壁を乗り越えるために、全国150地域にDesease Free Zoneを設け、輸出条件を満たそうとしている。本年度は牛肉の輸出大国でありかつ高水準の安全性を維持している豪州の牛肉衛生管理・品質保証制度、トレーサビリティシステムを日本と比較解明するために、食肉・家畜生産者事業団、穀物肥育場2カ所、と畜・加工施設2カ所、州政府2カ所の調査を実施した。解明した点は以下の通りである。1.豪州では、生産から小売にいたる牛肉フードチェーンの各段階で飼養・衛生管理と品質保証の制度が設計され、その枠組みの中で、各企業は衛生管理に取り組んでいる。制度に基づいた管理努力は食肉・畜産生産者事業団、州政府に監視されている。食肉・畜産生産者事業団は生産農家と穀物肥育場段階までを、州政府はと畜・加工場から食肉小売施設までを監視対象としている。企業、食肉関連団体、政府の連携によって衛生管理・品質保証制度が州レベルで機能している。2.また、肉牛・牛肉のトレーサビリティをシステム化するため、農場の牛に出荷の際の農場番号が記載されたテール(イヤー)タグ等の装着、肉牛の所有権が移転する場合には出荷者証明の添付と証明書中への農場番号の記入、と畜・加工場では外部機関の厳しい監視・指導下での肉牛の農場番号と枝肉の照合、が取り組まれている。3.日本と異なる点は、飼養・衛生管理と品質保証制度については、日本の繁殖農家、肥育農家段階では制度が存在しないこと、また、と畜・加工場ではHACCP原則に基づいた衛生管理・品質保証制度は存在するものの、まだ任意であること、である。また、トレーサビリティのシステム化については、農家段階からと畜場までの肉牛の個体識別管理が徹底されているが、枝肉等に処理した際の肉牛等の照合等、つまり牛肉のトレーサビリティはシステム化されていない点が明らかになった。本年度はドイツにおけるBSE対策としての畜産副産物の分類と処理方法の制度(畜産副産物に関する規則(EC/1774/2002))下の関係業界、すなわち、と畜場、レンダリング工場、ゼラチン工場の取り組みを調査し、と畜産副産物市場構造・行動の変化を解明した。主要な点は以下の通りである。1.ドイツのと畜場でのBSE検査(24ヶ月齢以上、日本は全頭)とSRM(特定危険部位)の除去(12ヶ月歳以上、日本は全頭)の条件は緩いが、それでもBSE検査費や畜産副産物、すなわちC1(危険度大)とC2(危険度小)とC3(食用に適する家畜のと体から生じたもの)の分別により20%程の費用増となっている。また、畜産副産物については供給側のと畜場が、処理業者となるレンダリング工場、バイオガス工揚、その他工場等に処理料金を支払っている。2.レンダリング産業は、C1は100120ユーロ/t、C2はC1とC3の中間、C3は2050ユーロ/tに処理料金を設定している。C3の集荷をめぐってはバイオガス工場と競合するが、バイオガス工場の処理料金は補助金のため割安となっている。調査対象と畜場の費用構成はSRM処分費が19%、焼却費が4%を占めるが、これらはBSE対策にともなって発生した費用である。収入構成は最も多いものから処理料金50.0%、行政会員29.3%、販売(バイオガス用、油脂化学用など)15.9%である。BSEを不活化するための133°C、3気圧、20分を上回る条件で畜産副産物を処理するための設備投資やランニングコストの増大と家畜の飼料原料としての販売先の損失による経営への影響は大きい。3.ゼラチン工場のC3の処理料金はと畜場によって差はあるが20ユーロ/tとバイオガス工場やレンダリング工場に比べて安い。

BSE対策としては原料取引において安全性に関する契約の締結、契約遵守の確認が行われている。本年度は、途上国における食肉安全制度の事例分析のため、国内食肉需要が増大し、海外への輸出拡大の意向も大きいベトナムを分析対象国とし、Department of Animal Health(以下DHA)、畜産農家及びと畜場での調査を実施した。本研究は家畜の健康と食肉の安全を担保するリスクマネジメントシステムを構築するための不可欠な機能としてモニタリング(検査・監査)、シグナリング(表示)、インセンティブに着目したが、ベトナムにおけるそれらの有無と特徴を解明した。主要な解明点は以下の通りである。1. DAH (Department of Animal Health)による家畜のモニタリングとしては、農場段階検査、と畜前検査、枝肉検査がある。また、鳥インフルエンザの発生後、家畜疾病の伝染を防止する目的から、全国48か所に検査ステーションを設け、体制を強化している。検査料金の負担は検査される側にある。2.家畜の健康・食肉の安全を伝達するシグナリングとしては、枝肉への検査済みスタンプがある。生体への表示はないが、と畜前に異常が認められると隔離される。3.健康な家畜を飼養、安全な食肉を生産するための制度的なインセンティブ(本研究で解明してきた豪州等でみられるようなマネジメントの成果に応じた検査費用の削減)設計や良好なマネジメントによる有意な高価格化はみられない。4.ベトナムの食肉産業の中でも養豚・豚肉部門は生肉の輸出志向が強い。これまで香港やロシアへの輸出があるものの、動物検疫の問題により日本への輸出はできない。熱処理された加工肉の輸出は可能であるが積極的でない。DAHは豚肉(生肉)の輸入解禁を日本政府に文書で要求したことがあるが、回答は得られなかったという。現在は、動物検疫による輸出障壁を乗り越えるために、全国150地域にDesease Free Zoneを設け、輸出条件を満たそうとしている。
ラフト形成におけるSNARE系の機能と作用機構の解明

最近、細胞のがん化、がん細胞の浸潤・転移に深く関与しているreceptor for advanced glycation end products(RAGE)が、ラフトと呼ばれるコレステロールに富んだ微小膜領域に局在化することが明らかになっている。さらに、ラフト形成には、細胞内小胞輸送が関与していることが明らかになっている。これらのことから、ラフト形成における細胞内小胞輸送の機能と作用機構を解明することは、生物学のみならず医学においても重要な課題となっている。そこで、本研究では、ラフト形成に関与している可能性が高いSNARE系構成因子であるシンタキシン-3に結合する新たな蛋白分子の同定を試み、p80とp270の二つの新たなシンタキシン-3結合蛋白質を同定することに成功した。このうち、p80は、新規のシンタキシン-3結合蛋白質であった。一方、p270は、細胞膜直下の主要細胞骨格構成因子であるα-フォドリンであった。α-フォドリンは、シンタキシン結合蛋白質であるMunc18やSNAP-25と競合的にシンタキシンに結合し、SNARE複合体形成を制御している可能性が示唆された。さらに、シンタキシンは、細胞膜直下でF-アクチンとメッシュワークを形成しているα-フォドリンとのみ結合する可能性が出てきた。α-フォドリンは、細胞運動において細胞骨格の再編成に関与しているが、本研究から、α-フォドリンが、細胞運動においてSNARE系を介して細胞内小胞輸送にも関与している可能性が出てきた。このように、本研究は予想以上に進展し、当初の目的はほぼ達成することができた。
超分子構造体の設計、合成と機能

超分子構造体に関する研究は、有機化学、無機化学、生物化学、物理化学、薬学など幅広い分野にかかわる総括的な研究であるが、超分子構造体としてそれらを総括した組織・研究は現在の日本には存在せず、欧米諸外国に比べ立ち遅れている。そこで、超分子構造体に関し広範囲にわたり強力かつ均整のとれた研究体制を組織し、総合的かつ組織的に研究を進めるために、今年度以下のような活動を行なった。1.10月4日、広島において、公開シンポジウム及び全体会議に向けての打ち合わせ会議を行ない、同時に本課題を重点領域の研究課題として発展させる必要があることを、出席メンバ-全員により確認した。2.12月10日、東京工業大学八十周年記念館において、「超分子機造体の設計、合成と機能」公開シンポジウムを開催した。演題は以下の通りである。戸田不二緒(東工大・生命理工)「超分子化学の基礎」、岩本振武(東大・教養)「金属含有超分子構造体による新機能発現」、上釜兼人(熊本大・薬)「シクロデキストリンの医薬への応用と課題」、木村栄一(広島大・医)「超分子構造体による分子認識」、太垣和一郎(大阪市大・工)「超分子構造体による反応の加速と制御」(参加者35人)3.公開シンポジウム終了後、同所において全体会議を行ない、超分子構造体に関する研究の現状について報告、討論を行ない、重点領域へ発展させる必要性について再確認し、申請を行なう準備作業を開始した。4.1月28日、東京工業大学において、重点領域研究申請に対する準備会議を行なった。その結果、申請領域名「超分子構造体のインテリジェント機能とダイナミックス」の平成4年度重点領域研究への申請を行なうこととした。
要支援・要介護高齢者の耳のケア効果に関する介入研究

要介護高齢者への耳のケア(耳垢除去)の効果を明らかにするため、12週間の耳垢除去の効果として聴力の変化および耳垢の性状と蓄積との関係を明らかにした。対象は施設高齢者10名19耳、耳垢除去は12週間2週毎外耳道の観察を行い、耳垢除去は'1/2閉鎖'の時点で実施した。その結果、耳垢除去前後の気導聴力および気骨導差は有意差をみとめ、耳垢除去による聴力改善が示された。耳垢の蓄積期間は「閉鎖なし→1/3・1/2閉鎖」が約8週間だったが、耳垢性状の差はなかった。I.研究の目的本研究の目的は、要介護高齢者に対して、長期的な耳のケアの介入による効果を検証することである。当初は、要支援・要介護状態にある在宅後期高齢者に対して、長期的な耳のケア介入による効果を検証するとしていたが、耳のケアニーズが高いのは、要介護度の高い高齢者であること、長期間の調査において、耳のケア状況を把握し易い環境であることを考慮し、施設に入居している要介護高齢者を対象とした。さらに、観察期間は、体調の変化等の影響を受けにくく、耳垢の蓄積が観察できる期間を考慮し、当初の1年間から3ヶ月間へと変更した。II.研究の実施計画1.耳のケア基準の作成耳のケアの観察、ケア実施、評価の一連のケア過程にそって、留意点や技術の要点を記したケア基準原案を我々の研究成果、文献レビュー、耳鼻咽喉科の医師等で討議し作成した。2.調査開始の準備1)施設の内諾:施設長へ研究の趣旨等を説明し、内諾を得た(平成21年3月26日)。2)倫理審査委員会の承諾:大分大学医学部倫理審査委員会にて承認を受けた(平成21年3月31目)。3)耳のケア基準の最終決定:現在、作成したケア基準に沿ってケアを実施中である。今後、研究組織メンバーと耳鼻咽喉科の医師等との討議により、耳のケア基準を決定する。4)調査内容の検討。3ヶ月間、対象を行動観察するため、施設職員と方法を検討中。調査開始は、平成21年5月下旬である。本研究は、要介護高齢者へ3ヶ月間の耳のケア(外耳道の観察・耳垢除去)を実施し、その介入効果の検証を目的とし、これに基づき高齢者の耳のケアプログラムを検討する。本研究は、12週間を1クールとして2クール実施した。1クール目の対象選定は、施設で暮らす要介護高齢者のうち(1) 75歳以上(2)要介護3以上(4)聴力検査・面接調査可能(5)現在耳疾患なし(6)鼓膜・外耳道に異常なしとし、該当者は10人。この基準では純音聴力検査を4割が実施不可だったため、2クールでは上記の基準に(7) MMSE14点以上を加え、さらに対象数の確保のため(1)(2)を除いた条件に該当する要介護高齢者を19人選定した。介入前に聴力検査、コミュニケーション、MMSE、BI等を調査し、その後、耳のケアとして外耳道の観察を2週間毎に実施した。この観察時、耳垢により外耳道が完全閉鎖もしくは1/2閉鎖において、軟骨部外耳道内の耳垢を除去した。除去前後は聴力検査、除去後にはコミュニケーション能力を調査した。ここでは2クール目の結果の一部を示す。分析対象は、19人のうち介入期間中の施設退所2人を除いた17人である。年齢82.8歳、女性10人58.8%、要介護2が10人58.8%、MMSE22.6点、BI57.7点。湿型耳垢8人47.1%乾型耳垢9人52.9%。耳垢により左右の外耳道が完全閉鎖もしくは1/2閉鎖の者が5人29.4%、そのうち左右とも完全閉鎖の者は1人5.9%。左右とも耳垢がない者は3人17.6%。聴力の分析対象は、本調査の機器で純音聴力検査が可能な耳に加え、信頼性を保っためMMSE21点以上に該当した19耳。12週間後の気導骨導差[四分法]は介入前と比べ、閾値が有意に低下した(前5.2>後2.0dB t=3.82 P=0、001)。耳垢除去を実施し聴力検査を行った9耳の気導骨導差[四分法]は、直前に比べ直後の閾値が有意に低下した(前5.8>後2.8dB,t=4.43 P=0.002)。この結果より、1/2閉鎖以上の耳垢除去は聴力改善の効果が示唆された。

現在、介入前後のコミュニケーション、生活上の変化および性状別の耳のケア効果について分析中である。[目的]要介護高齢者における耳のケア(耳垢除去)の効果の検証を目的として、12週間の耳のケアの介入を行い、(1)聴力の変化および(2)耳垢の蓄積経過と性状との関係を明らかにした。[方法]対象は、施設入所中の要介護高齢者のうち、外耳道の異常、退所、MMSE21点未満および聴力検査不可を除外した10名19耳である。耳垢除去の基準・調査方法として、初回観察・介入は、外耳道は耳鏡を用いて観察した。耳垢の性状は`湿型'と`乾型'2種類に、蓄積状態は`完全閉鎖' `1/2閉鎖' `1/3閉鎖' `閉鎖なし'の4段階で判定した。その後、`完全閉鎖'`1/2閉鎖'`1/3閉鎖'の耳に対して、ベビーオイルを塗布した小児用綿棒で軟骨部外耳道に付着した耳垢を拭き取った。12週間の観察・介入は、2週毎に外耳道の観察を行い、`完全閉鎖' `1/2閉鎖'の耳に対して耳垢除去を行った。聴力検査は、耳垢除去前後にオージオメーターにて0.5kHz、1kHz、2kHzの気導・骨導聴力を測定し、平均聴力(四分法)と気骨導差を算出した。[結果]初回観察時、耳垢により1/2閉鎖もしくは完全閉鎖の外耳道は7耳36.8%であった。これらの7耳は、12週後において、`1/2閉鎖' `1/3閉鎖'各1耳、`閉鎖なし' 5耳となった。耳垢除去前後に聴力検査を行った10耳のうち、「完全閉鎖→完全閉鎖」1耳を除外した9耳において、除去前に比べて除去後の閾値が有意に低下し聴力改善が示された(気導聴力:前35.4dB>後32.8dB P=0.043、気骨導差:前5.8dB>後2.8dB、P=0.002、t検定)。湿型耳垢(8耳)は乾型耳垢(11耳)より、`1/2閉鎖'と`完全閉鎖'の耳垢蓄積の割合が有意に高く、耳垢の蓄積期間は「閉鎖なし→1/3閉鎖・1/2閉鎖」が約8週であり、性状の差はみられなかった。[考察]耳垢除去の効果として、聴力改善が示唆された。耳垢除去の目安は約8週間であることが示され、この結果を目安にした予防的な耳垢除去は、聴力の維持・改善につながると考えられる。
バラ科果樹の休眠および季節的成長制御におけるDAM遺伝子の機能解明

本研究では,DAM遺伝子のバラ科果樹の休眠制御への関与を,形質転換体を用いた機能評価,遺伝解析,ならびに複数のバラ科果樹種における相同遺伝子の発現解析によって解明した.その結果,サクラ属果樹においてDAM遺伝子は休眠制御の主要遺伝因子として働き,休眠を正に制御することを形質転換実験により明らかにした.リンゴではFLCなど他の因子も重要な働きを担っている可能性を示し,休眠制御機構の一端を解明できた.今年度は、ウメ側芽の植物ホルモン内生量の季節変動を調査し、休眠深度との関連性を考察した。その結果、休眠性の異なるウメ2品種において、休眠覚醒に伴いABA内生量が低下し、その代謝物であるファゼイン酸内生量が増加することがわかった。また、オーキシンやサイトカイニンは開花直前に急激な増加がみられたことから、これらの植物ホルモンは休眠覚醒というよりは開花現象と関連があると考えられた。次に、リンゴより単離したDORMANCY-ASSOCIATED MADS-box(DAM)遺伝子の季節変動を調査した。リンゴゲノムを用いた系統解析より、リンゴには4つのDAM遺伝子が存在し、いずれも休眠から萌芽にかけて発現が低下することを明らかにした。また、そのうちの1つのDAM遺伝子は休眠期である11月から休眠覚醒期である1月にかけて大幅に発現が低下しており、休眠覚醒との関連性が示唆された。次いで、ウメF1分離集団を用いた解析を進めた。低温要求性の大小は遺伝的要因に加えて環境要因の影響を受けるが、2カ年の低温要求性調査結果より低温要求性が中程度の有意な正の年次相関が得られたことから、本集団を用いたQTL解析の有効性が示唆された。F1集団96個体よりDNAを抽出し、genotyping-by-sequencingライブラリーを作製した。Illumina HiSeq2500(PE=250)でシークエンスデータを得た後、StacksプログラムでSNPsデータを得た。総マーカー数431個よりJoinMap4.1を用いて最尤マッピング法で連鎖地図を構築したところ、730cMをカバーする8つの連鎖群からなる連鎖地図を構築できた。植物ホルモン解析の結果より、ABA代謝と休眠覚醒との関連性を明らかにでき、また、低温要求性の少ない品種ではABA生合成能が低いことを示唆する結果を得られた。当初の予定以上の成果が得られている。一方、GBS解析に関しては、当初の予定どおりに進まず、翌年繰越課題として実施したが、連鎖地図の構築に成功し、当初の目標をクリアできた。構築した連鎖地図を今後の研究にいかすことで、新たな遺伝的要因の探索につながることが期待される。総じて、順調に進展しているといえる。前年度までに、ウメ花芽の休眠覚醒には植物ホルモンのうちABAが特に顕著な働きをもつことを示す結果を得た。そこで今年度は、低温蓄積がウメ花芽のABAおよびその代謝物内生量に与える影響を調査し、休眠深度との関連性を考察した。その結果、多低温要求性品種である南高では、低温蓄積にともないABAが減少し、ABA代謝物であるファゼイン酸(PA)内生量が増加した一方、少低温要求性品種である二青梅では、低温遭遇初期にABA, PA内生量が急激に減少した。両者の休眠覚醒時期とABA内生量とはよく同調していた。以上の結果より、多低温要求性品種では低温遭遇にともない徐々にABA代謝が活発化しABA内生量が減少していくが、少低温要求性品種では低温遭遇直後にABA生合成自体が抑制されABA内生量が減少している可能性が示唆された。すなわち、ABA生合成や代謝活性の違いがウメの低温要求量の多少に関与していることが示唆された。次に、リンゴの休眠覚醒に関わる新規候補遺伝子を単離するため、トランスクリプトーム解析をおこなった。休眠芽において低温蓄積に伴い相関をもって量的に発現変動する遺伝子を探索した結果、6つの遺伝子が単離された。そのうちの3つはMADS-box遺伝子をコードしており2つはGDSL esterase/lipaseをコードしていた。残る1つはアノテーションがつかなかった。今年度は、前年度とは異なる分離集団を用いてGBSライブラリーを作製し、連鎖地図を構築した。来年度は異なる2つの集団においてQTL解析をおこない、低温要求性や萌芽・開花に関与する遺伝子座を同定する予定である。ウメの休眠覚醒に関わる植物ホルモンの関与をホルモノミクス解析から明らかにできた。また、リンゴの休眠覚醒に関わる新規転写因子の単離に成功し、DAM遺伝子以外の因子がリンゴの休眠に関与することを示す結果を得ることができた。一方、QTL解析については、連鎖地図の構築はできたが、QTL探索に用いるソフトの選定に時間を要し、今年度でのQTL同定はできなかった。今年度は、DEX誘導型ウメPmDAM6過剰発現リンゴを用いたウメPmDAM6下流制御機構の解析をおこなった。PmDAM6は落葉期の葉で発現が上昇し、休眠期の芽で発現が維持され、休眠覚醒期には発現が低下する。落葉期にDEX誘導型ウメPmDAM6過剰発現リンゴにDEXを処理すると落葉は促進されることからPmDAM6は葉において落葉を促進していると考えられる。そこで落葉期の葉、休眠覚醒期の芽においてDEX誘導時に特異的に発現変動する植物ホルモンを探索した。

落葉期の葉においてDEX誘導8,16,24時間後における植物ホルモン内生量を調査した結果、処理16時間後にジャスモン酸が上昇することがわかった。RNA-seq解析の結果、処理8時間後にはジャスモン酸生合成遺伝子の発現も上昇することが明らかとなった。よって、PmDAM6はジャスモン酸生合成を促進することで葉の老化や落葉を促進していることが示唆された。一方、DEX処理が休眠覚醒に与える影響については、DEXを芽内部へ浸透させる処理方法を検討中である。35S:PmDAM6過剰発現リンゴでは萌芽遅延が観察されているため、PmDAM6が萌芽遅延を引き起こすメカニズム解明が望まれる。次に、GBS法によるQTL解析をおこなった結果、低温要求量や萌芽期ならびにPmDAM6発現量を制御するQTLが検出された。2つの異なる分離集団から同領域にQTLが検出された。また、ウメやモモとやや遠縁なサクラ属果樹であるオウトウにおけるDAM遺伝子の発現解析をおこなった。ウメやモモと同様DAM5, DAM6遺伝子は休眠覚醒に伴って発現が低下した一方、DAM4遺伝子は休眠期間中の発現量が他のDAM遺伝子と比較して高く推移し、かつ低温遮断によって発現が消失するというDAM5,6とは対照的な発現変動を示した。今後はDAM4遺伝子の役割解明を目指したい。ウメではじめて、低温要求量QTLを検出することに成功した。サクラ属における、新規遺伝子座である可能性が高い。また、この領域には休眠因子DAM6の発現をトランスに制御する遺伝子が座乗しており、解析を進めることでDAM6の上流因子を同定できる可能性がある。また、DAM6がジャスモン酸経路を制御する可能性が示唆された。DAMの下流因子についてはこれまでまったくわかっておらず、新規の知見であり、学術的に評価される。有力な制御経路の同定に成功しており、当初の計画以上に進展している。今年度は、ウメPmDAM6過剰発現体ならびにDEX誘導型過剰発現体を用いて、休眠覚醒時におけるDAM6の影響を調査した。その結果、過剰発現により萌芽ならびに新梢成長の遅延が観察されたため、DAM6は休眠を維持し休眠覚醒を遅らせる働きをもつことがわかった。次に、芽のホルモン内生量を調査した結果、DAM6の過剰発現によってABA含量が増加しサイトカイニン含量が低下することが明らかとなった。すなわち、DAM6は休眠期に発現量が増加する過程でABAを増加させサイトカイニンを減少させるが、その後低温遭遇により発現が低下することでABAが低下しサイトカイニンが増加した結果、休眠覚醒がおこるという仮説がたてることができた。今後のこの仮説をさらに詳細なトランスクリプトーム解析などから検証する必要がある。次に、昨年度得られたウメ低温要求性のQTL解析結果について、既報のQTLとの比較解析をおこなった。その結果、ウメで得られたQTLはモモの低温要求性QTLと同領域であるが、オウトウとは異なる領域であることがわかった。すなわち、モモとウメでは低温要求性QTLが保存されていることがわかった。今後は、QTLに局在する遺伝子群について解析を進めることで遺伝子の実体にせまる必要がある。一方、リンゴの休眠覚醒に関わる新規候補遺伝子をRNA-Seq解析のアプローチから同定した。
兼業農業経営の存続可能性と限界に関する研究

本年度の調査研究の結果,以下の点を明らかに出来た。まず,兼業農業経営が存続する条件としては生産組織による補完が,特に九州地域の場合必要であることが明らかになった。その場合に機械利用組合型の生産組織化と協業経営型の生産組織化が可能である。機械利用組合型は一般には,農業機械の維持管理を考慮に入れればよいので,事業規模も大きくなく,集落の合意を得やすい。また,経理関係もさほど複雑にならずにすむ。しかし,組合運営を利用料金と支払い労賃との兼ね合いで行うため,機械の更新,故障の修理などの経費の調達に困る。したがって機械更新時に暗礁に乗り上げ,継続性の点で難点がある。これに対して,協業経営型は一般には,経営収支をプール計算によって行うため,分配や機械更新など金銭面では多少の余裕が出来る。新食料法の下では米の販売においても有利になる。しかし,事業規模が大きいので経営管理には複式簿記の知識と専従的に関わる人材を必要とし,制度的な手続きも複雑であるから専門的知識も必要である。この点兼業農家の中には会社事務経験を持った世帯員も存在するので,兼業農家を含んだ集団は有利である。しかし,次のような問題点も明らかになった。機械利用組合型ではオペレータによる作業委託が定着すると農地の流動化はかえって進まない傾向がある。協業経営型では農業生産法人への利用権設定をするということで形式的には流動化する。しかし,実際の畦畔管理,水管理,肥培管理を個別農家に再委託するなどして農地管理は行わざるを得ない。さらに,機械利用組合型では,組合としての収益を期待できないので,年々の費用と機械更新の積み立てを上乗せして料金設定をするか,機械更新費用を別途徴収するかしなければならない。この点に工夫がなされる場合には兼業農業存続の条件として機械利用組合が成立する。まず,兼業農業の統計的解析によって,3割程度の借地が第2種兼業農家によって行われている事実を明らかにし,第2種兼業農家の大半は「事実上の非農家」であるという説に対する疑義を提示した。つぎに,東北地方(秋田,宮城)と九州地方(福岡)の兼業農家の存立構造に関する比較検討では,稲作農業の生産構造(一毛作と二毛作,規模の大小,水利構造)に起因する生産単位の「均質性」と「多様性」が東北地方と九州地方では異なっており,それが兼業農業の存立にも作用していることが明らかになった。すなわち,東北では比較的大規模な生産構造の上で,稲作に依存した農業構造をとってきたため,専業での存立限界も九州に比べて高かったが,その分兼業対応が遅れ,多様な展開が限られるという傾向がみられたのである。さらに福岡県Y町において農業生産組織の存立している集落と,組織化されていない集落で農家悉皆調査を行い,同様に兼業化している場合でも組織化によって,生産力水準が平準化し,稲作作業効率も高まっていることが分かった。同時に,組織化された集落においては,作業効率が高まっていることから,兼業に従事しながらも借地や受託を拡大する兼業農家がみられ,今後の稲作担い手についての見通しが立てられるが,組織化されていない場合には,見通しは全く不明瞭であるという違いがみられた。兼業農家の中には,借地によって規模拡大を図る農家があるが,その場合の兼業先は比較的時間的に融通のきく職種であることが多い。従って兼業先に束縛された規模拡大の限界は,現在の10ha前後の経営規模では発生していない。

まず,兼業農業経営が存続する条件としては生産組織による補完が,特に九州地域の場合必要であることが明らかになった。その場合に機械利用組合型の生産組織化と協業経営型の生産組織化が可能である。機械利用組合型は一般には,農業機械の維持管理を考慮に入れればよいので,事業規模も大きくなく,集落の合意を得やすい。また,経理関係もさほど複雑にならずにすむ。しかし,組合運営を利用料金と支払い労賃との兼ね合いで行うため,機械の更新,故障の修理などの経費の調達に困る。したがって機械更新時に暗礁に乗り上げ,継続性の点で難点がある。これに対して,協業経営型は一般には,経営収支をプール計算によって行うため,分配や機械更新など金銭面では多少の余裕が出来る。新食料法の下では米の販売においても有利になる。しかし,事業規模が大きいので経営管理には複式簿記の知識と専従的に関わる人材を必要とし,制度的な手続きも複雑であるから専門的知識も必要である。この点兼業農家の中には会社事務経験を持った世帯員も存在するので,兼業農家を含んだ集団は有利である。しかし,次のような問題点も明らかになった。機械利用組合型ではオペレータによる作業委託が定着すると農地の流動化はかえって進まない傾向がある。協業経営型では農業生産法人への利用権設定をするということで形式的には流動化する。しかし,実際の畦畔管理,水管理,肥培管理を個別農家に再委託するなどして農地管理は行わざるを得ない。さらに,機械利用組合型では,組合としての収益を期待できないので,年々の費用と機械更新の積み立てを上乗せして料金設定をするか,機械更新費用を別途徴収するかしなければならない。この点に工夫がなされる場合には兼業農業存続の条件として機械利用組合が成立する。
乾燥地における農業の持続可能性―新疆タリム盆地オアシスにおける温室栽培を事例に―

本年度は対象地域(カシュガル市)における温室栽培の実態把握を,異なる年度に観測された衛星画像(2002年,2009年観測のQuickbird衛星画像)を用いて行った.その結果は以下の通りである.1.温室立地の特徴衛星画像と地形図(旧ソ連製地形図,新疆維吾爾自治区地図集)を組み合わせて温室立地を分析した結果,以下のような地形的特徴が明らかとなった.温室栽培では周年栽培を行うため,季節変動の少ない地下水を主な水源としている.そのため,地下水位が高く,取水しやすい地域に温室は立地する傾向がある.2.温室立地の質的変化2002年と2009年の衛星画像の判読から,対象地域内の温室面積は微増であった.ただし,分散型(小規模温室)と密集型(太規模温室)それぞれの温室立地に変化が見られ,分散型温室の減少と密集型温室の増加が確認された.また,2009年時点で確認された温室の約3割が2002年時から新たに建設・建て替えが行われ,変化したということが明らかになった.この温室規模の変化(分散型から密集型へ)は,現地での聞き取りから,温室の規模が大きくなることで,生産・出荷・販売が効率的に行えるようになり,生産性が向上させる為であるということが分かった.面積結果では微増であったが,温室立地の質的な変化があったといえる.3.都市化の進行と温室立地との競合課題として考えられるのは都市化の進行と温室立地との競合である.カシュガル市では,居住地と商業施設の建設拡大によって耕地の減少が進んでいる.1964年から2002年にかけて,耕地は14.8ha/年の減少が,2002年から2009年では81.0ha/年の減少となり,近年の都市化により耕地の減少が加速している.こうした状況を鑑みると,今後は温室面積の減少も考えられる.2010年にカシュガル市は経済特区に指定されたことで,企業・工業誘致が進み,今後ますます都市人口は増加し,それに伴う野菜需要も確実に増加していくことが予想される.そうした中で,カシュガル市の枠を超えた,温室栽培の生産拠点建設が必要になると考える.本研究の目的は対象地域において,現在増加傾向にある温室栽培の実態を把握し,乾燥地における持続的な農業として,その可能性について検討することである.今年度は1.衛星画像を用いた温室立地の特徴の抽出,2.現地調査から対象地域の水をめぐる課題について検討を行った.1.対象地域のCORONA衛星写真(1964年)とQuick Bird衛星画像(2007年:一部)を目視で比較検討した.カシュガル市中心部の居住域は周辺農村へ拡大し都市住民増加を示した.温室の分布は分散型と密集型,二つの特徴がみられ,前者は12棟単位で,後者はおよそ10100棟単位で分布していた.密集型の地点数は少ないが,温室の個体総数は半数以上を占めた.現在,温室建設に補助金が出されており,建設中の温室が各地で見られ,これらはある程度密集して建設されている.密集することで水路や通路整備が容易で,まとまった量を出荷できるという利点がある.行政の奨励策では温室の合理的な管理,栽培方法が求められ,今後は密集型の温室建設が進められていくと考えられる.そうした中,分散型温室の管理また再編成が今後の課題になると考えられる.2.カシュガル市は2010年経済特区となり,国内外からの企業誘致が行われ,第二・三次産業に従事する都市人口が激増すると見込まれる.経済発展による生鮮食料品需要,更に人口増加により,温室栽培への必要性も高まると考えられる.一方で,都市住民の増加,工業区における恒常的な使用量増,また農業用水の渇水期対策として政府によって井戸の掘削がカシュガル地区各地で行われており,生活,工業,農業など人びとの暮らしを取り巻く全てにおいて地下水利用量増加が見込まれる.温室栽培は河川・地下水両方を灌漑用水に利用しているが,季節に左右されない地下水からの灌漑が主となっている.当地の温室では節水対策(滴下灌漑)を施した温室はまだ少数で今後の対策が急がれる.本年度は対象地域(カシュガル市)における温室栽培の実態把握を,異なる年度に観測された衛星画像(2002年,2009年観測のQuickbird衛星画像)を用いて行った.その結果は以下の通りである.1.温室立地の特徴衛星画像と地形図(旧ソ連製地形図,新疆維吾爾自治区地図集)を組み合わせて温室立地を分析した結果,以下のような地形的特徴が明らかとなった.温室栽培では周年栽培を行うため,季節変動の少ない地下水を主な水源としている.そのため,地下水位が高く,取水しやすい地域に温室は立地する傾向がある.2.温室立地の質的変化2002年と2009年の衛星画像の判読から,対象地域内の温室面積は微増であった.ただし,分散型(小規模温室)と密集型(太規模温室)それぞれの温室立地に変化が見られ,分散型温室の減少と密集型温室の増加が確認された.また,2009年時点で確認された温室の約3割が2002年時から新たに建設・建て替えが行われ,変化したということが明らかになった.

この温室規模の変化(分散型から密集型へ)は,現地での聞き取りから,温室の規模が大きくなることで,生産・出荷・販売が効率的に行えるようになり,生産性が向上させる為であるということが分かった.面積結果では微増であったが,温室立地の質的な変化があったといえる.3.都市化の進行と温室立地との競合課題として考えられるのは都市化の進行と温室立地との競合である.カシュガル市では,居住地と商業施設の建設拡大によって耕地の減少が進んでいる.1964年から2002年にかけて,耕地は14.8ha/年の減少が,2002年から2009年では81.0ha/年の減少となり,近年の都市化により耕地の減少が加速している.こうした状況を鑑みると,今後は温室面積の減少も考えられる.2010年にカシュガル市は経済特区に指定されたことで,企業・工業誘致が進み,今後ますます都市人口は増加し,それに伴う野菜需要も確実に増加していくことが予想される.そうした中で,カシュガル市の枠を超えた,温室栽培の生産拠点建設が必要になると考える.
健足につけたセンサ信号を利用した電動下肢補そう具による快適歩行

アキレス腱断裂の保存療法に用いる電動補そう具(AAFO)に無線機能を付加した。健足に履いた補高靴の内部に荷重センサと無線モジュールを取り付け、情報を患足につけたAAFOで受信して代替足関節の角度をマイコン制御した。無線システムとしては小型、軽量、省電力で、混信がなく、ノイズに強い極近距離高ビットレートデジタル通信であるWSNモジュールを利用した。荷重センサとしてはフィルム型センサを用い、これを踵骨および中足指節関節下部にそれぞれ固定した。足裏荷重分布のモニターが歩行解析に極めて有効で、アクチュエータ制御に重要な立脚と遊脚の交番による体重移動のタイミングを、正確にモニタできることを明らかにした。今年度はAFOをつけた患足との高さのバランスを取るため、健足を補高し、圧力センサおよび駆動回路、無線送信回路を内蔵した底あげ靴の検討を行った。まず、基本構造について予備的な確認実験を行った。1、圧力センサとしては、肉厚が薄く、かつ軽量で、繰り返し荷重に耐え、特に局部的な荷重測定に向いたフィルムセンサ(Flexiforce)と、4mm程度のシリコンチューブに気圧センサ(Fujikura FXM-025kPGR)を接続することで、足裏の平均荷重の測定に優れる空気圧式センサの2種類について実験し、比較検討の結果、フィルムセンサを用いることとした。3、これらのデバイスを用いて歩行時の足圧変化の連続モニタ回路を試作するとともに、補高靴内に収納し、歩行時の足圧変化を測定した。測定波形は、圧力センサの装着位置およびクッション材の構造に大きく依存するため、マイコン側での歩行周期計測には更なる調整が必要である。4、左右の足圧測定など4回路のアナログ入力と、アクチュエータ制御用のPWM出力1回路の制御仕様を満たすよう、マイコン制御ボードの試作を行った。今後、平坦な床歩行および階段の昇降時の足圧波形変化を計測し、制御プログラムの設計にとりかかる予定である。本年度は、足に履く補足靴の中にワイヤレスセンサを取り付け、得られる健足の歩行信号を利用して患足の代替足関節の角度およびトルクをマイコン制御することにより、安定かつ快適な歩行を実現することを具体的な目的として研究を進めた。具体的には、1,補足靴内へ実装して荷重センサ出力を無線で送信する小型送信機および、下肢補そう具(AFO)に取り付ける受信機の選定を行った。伝搬距離は1m程度と至近距離であるが、他の無線信号との混信やノイズによる誤動作、またペースメーカー等、医療装置への影響があってはならない。これらの観点からIEEE802.15.4に規定されているワイヤレス・センサ・ネットワーク(WSN)を無線装置として用いることにした。これは2.4GHZ帯を用いた双方向無線システムで、受信感度はー95dBと高感度なので、2.33.6ボルトの低電圧でかつ15ミリアンペアの低出力で高品質な通信が可能であることを確認した。2,上記ワイヤレスセンサ回路を構成して、歩行時の足圧の変化を測定した。この結果、補足靴内の圧力センサの配置に依存した足圧変化を定量的に把握し、圧力センサの配置とゲイトサイクルに関する知見を得ることができた。予想通り、補足靴の圧力変化信号を用いることで、患側であるAFOの着地時の代替足関節角度制御を、スムーズに行えることを確認した。また、ワイヤレスセンサを用いたことにより、従来の有線通信では不可欠であった両下肢にまたがる信号線を不要とすることができた。着用時の取り回しが煩雑であり、かつ歩行時の引っかかりで損傷し易い脆弱な有線ラインを無くすることができた効果は、実用上非常に大きいことを確認した。3,以上の結果、歩行速度の変化にかかわらづ、安定かつ衝撃の少ない着地動作が可能となった。従来のAFO自体の荷重変化に基づいた制御では不可能であった快適な歩行を、代替足関節を設けた能動下肢補そう具(AAFO)で実現できる見通しを得た。研究課題『健足につけたセンサ信号を利用した電動下肢補そう具による快適歩行』(研究課題番号:25350677)は、平成27年度をもって3か年の研究期間の終了を予定していた。本研究の目的はアキレス腱断裂の保存療法等で用いられている下肢補そう具(AFO)の電動化を実現し、AFOを着けた患者が、歩行や階段昇降を自然に行えるようにして、患者の早期社会復帰とADLの改善を図ることにある。これまで健足に履く補足靴の中にワイヤレス荷重センサを取り付け、得られる健足の歩行信号を利用して、患足の代替足関節の角度およびトルクをマイコン制御する、新たな歩行制御方法の検討を行ってきた。しかし、新たに得た腱足の歩行信号データの解析および、これを用いた制御の最適化の検討は、新規なものであるため予定を越えて時間を要している。現在の研究状況では、引き続きの改良および再実験評価に時間が必要である。このため1年間の研究期間延長を申請したところ、ご了解を得られたので、現在の研究計画を継続して進めることとした。実験で得た歩行時の足圧変化データの解析および、これを用いた制御の最適化手法の検討に、予定を越えて時間を要しており、最終的な装置の詳細設計に至っていない。

健足に履く補高靴の中にワイヤレスセンサを取り付け、歩行時に得られるワイヤレスセンサからの足裏荷重分布に関する信号を、患足に取り付けたAAFO(動力付き下肢補そう具)に設けたレシーバで受信することにより、代替足関節の角度およびトルクをマイコンでリアルタイム制御することができる電動下肢補そう具を試作した。補高靴のセンサおよびAAFOの駆動電源には、それぞれ蓄電池を用いた。補高靴とAAFOをワイヤレス接続したことにより、歩行の妨げとなる煩雑な信号線を省略することが可能となり、軽量かつ扱い易いAAFOを実現できた。ワイヤレスシステムとしては軽量小型かつ低消費電力で安価なIEEE802.15.4制定のWSNシステム(TOCOS社TWE-Lite、伝送レートは115200bps)を用いた。試作装置を用いて平坦地での歩行実験を行った。健常者のゲイトサイクルは両足の交互動作によってスムーズに継続されるが、新たに提案した本システムで健足側の立脚情報を遅延なく遊脚側のAAFOに設けた代替足関節角度制御に生かすことが可能となった結果、歩行周期の変化に関わりなく、スムーズな踵着地が可能となった。これまでのAAFO単独での制御では実現できなかった歩行周期の変化に適応したスムーズな歩行を、初めて実現することができた。この点においては目標を達成する事が出来た。しかし、着地時に僅かながら衝撃や着地音が生じて違和感を感じた。これは試作装置の構造、特に緩衝機構の不備に起因すると想定され、改善の余地が認められる。本試作装置により、基本性能の確認を行う事ができたが、実用化には更なる検討が必要である。なお、本シズテムではワイヤレスシステムを用いたことにより、AAFOを使用する患者の発する各種生体信号や位置情報を病院にいる医師がリアルタイムでモニターすることも可能で、有益な付加価値と思われる。アキレス腱断裂の保存療法に用いる電動補そう具(AAFO)に無線機能を付加した。健足に履いた補高靴の内部に荷重センサと無線モジュールを取り付け、情報を患足につけたAAFOで受信して代替足関節の角度をマイコン制御した。無線システムとしては小型、軽量、省電力で、混信がなく、ノイズに強い極近距離高ビットレートデジタル通信であるWSNモジュールを利用した。荷重センサとしてはフィルム型センサを用い、これを踵骨および中足指節関節下部にそれぞれ固定した。足裏荷重分布のモニターが歩行解析に極めて有効で、アクチュエータ制御に重要な立脚と遊脚の交番による体重移動のタイミングを、正確にモニタできることを明らかにした。これまで計画に従って、ワイヤレスセンサ内臓補高靴の試作を行ってきた。歩行時の軸足荷重を測定するための荷重センサとバッテリーを内蔵し、ワイヤレス伝送機能を有する補高靴を試作した。近年、ブルートウース技術の急激な進展により、小型、軽量、省電力で、混信がなく、ノイズに強い極近距離高ビットレートデジタル通信が安価に利用できる状態となった。また、XBee等の無線モジュールも手軽に利用できる。これらを比較検討し、WSNを採用した。センサとしては、これまでも評価実績のあるFlexiForce(フィルム型荷重センサ)を採用し、これを踵骨および中足指節関節下部等に固定した。一方、AAFOにはアクチュエータ制御用マイコンに無線受信回路を付加した。この過程でセンサ位置、感度の最適化および混信対策について机上検討に引き続いて、実験的検討を行うことができた。しかし、・進歩の著しい小型無線システムの選定に時間を要した。・足圧分布測定システムの調達に時間を要した。
遺伝子改変マウスをモデルとしたDNA塩基除去修復欠損の分子病態解明

本研究では、活性酸素による酸化あるいは脱アミノ化などで生じた異常塩基を持つ核酸が細胞のゲノムDNA中、あるいは遊離ヌクレオチドプール中に蓄積した場合にどのような生体障害を引き起こすか、また細胞はどのようにそれに応答するのか、そして個体レベルの高次機能である脳機能や免疫機能などにどのように影響するのかを遺伝子改変マウスを用いて解析することを目的としてきた。これに対し、三年間の研究期間中に次に示すような成果を得た。遺伝子改変マウスを用いて、(1)核とミトコンドリアにおけるDNAやヌクレオチドプール中での酸化損傷塩基の蓄積が、蓄積部位により別々の経路を介して細胞死を誘導することを明らかにした。(2)上述の酸化損傷塩基や脱塩基部位を含むDNAに対する修復酵素や脱アミノ化プリンヌクレオチド分解酵素の欠損が、細胞レベルでは突然変異誘発やゲノム不安定化、細胞周期停止、細胞死などを引き起こし、個体レベルではパーキンソン病やハンチントン舞踏病のモデルマウスにおける脳の神経細胞機能低下、発生・発育過程におけるリンパ球を始めとする血液細胞の増殖不全ならびに発育遅延あるいは心機能異常、自然および薬剤誘導性腫瘍形成率の上昇、などを引き起こすことを明らかにした。ヒト末梢血リンパ球を用いて、(3)ゲノムに蓄積した酸化損傷の分布が特定の箇所で高くなっていることを観察し、個体レベルの遺伝情報の多様性の原動力となっている可能性を指摘した。1.脱塩基部位切断酵素APEX2欠損マウスにおいて、発育遅延、細胞周期異常を伴うリンパ球減少、抗体産生能の低下が起こることを明らかにし、Blood誌において発表した。2.細胞内におけるAPEX2複合体の同定のための研究を開始した。3.リンパ球に特異的に発現するDNAグリコシラーゼであるNEIL3のマウス個体における発現プロファイルなどを解析し、NEIL3欠損マウスを樹立した(論文投稿準備中)。現在欠損マウスのさらなる解析を進めている。4.塩基除去修復酵素同士の相補機能、または連続した反応の触媒などを証明するため、複数の修復酵素の欠損マウス同士の交配を進めた。現在、APEX2/NEIL3、APEX2/MUTYH、NEIL3/OGG1、NEIL3/NTH1の各二重欠損マウスが生まれ始めており、一部は既に解析を開始している。5.損傷ヌクレオチドであるイノシン3リン酸を分解するマウスITPAをコードするcDNAをクローニングし、ITPAタンパク質について解析した(DNA Research誌に掲載予定、印刷中)。さらにITPA欠損マウスを樹立し現在解析中である。6.DNAグリコシラーゼMUTYHが、基質である8-oxoグアニン:アデニン対からアデニンを除去した後に産物DNA(塩基除去修復中間体でもある)に結合した状態で残り、この産物の分解によるDNA切断を防いでいることを明らかにし、Nucleic Acids Research誌において発表した。7.DNAグリコシラーゼMUTYHが損傷塩基2-OH-アデニンを含むDNAを修復すること、ならびに家族性大腸腺腫症の原因となる変異型MUTYH(G382D)に相当するマウスMUTYH(G365D)がこの活性をほとんど欠損していることを証明し、Nucleic Acids Research誌において発表した。1.血液細胞特異的DNAグリコシラーゼであるNEIL3のマウス個体および細胞内における発現プロファイルを解析、同時にNEIL3欠損マウスを樹立し、The Journal of Biochemistry誌において発表した。更にこのマウスを詳細に解析して末梢白血球の有意な減少を明らかにして論文投稿の準備を開始した。また他の塩基除去修復関連酵素(OGG1、NTH1、APEX2)との二重欠損マウスを作成し解析を開始した。2.損傷ヌクレオチドであるイノシン3リン酸(ITP)を分解する酵素、ITPAを欠損したマウスを樹立し、このマウスが発育遅延を示し、出生後2週間で死亡することを明らかにして論文投稿準備を開始した。さらにITP結合タンパク質を精製、同定し、解析を開始した。3.その変異がヒトの家族性大腸腺腫症の原因となることが知られているアデニン