hpprc/llmjp-kaken huggingface dataset:
メタ認知を基盤とする一般化の記号論的分析-分数除と小数除における一般化の考察-

一方,外延的一般化は,未知の対象を既有の知識に同化させることができないため,新たな知識を構成し,その知識の下で,既習事項を統合する一般化である。分数除をかけ算の特殊として処理する場合がその好例であり,分数を有理数に発展させるのであれば,わり算をかけ算に合理化する方向が選択されなければならない。本研究では,一般化にかかわるこうした区別を「一般化分岐モデル」として定式化した。「教育課程実施状況調査」では,小数除の立式に比して,分数除の立式に関する低い通過率が問題視されているが,こうした乖離は2つの一般化の質的差違に起因するものである,と本研究では分析した。3年間にわたる本研究の目的は,数学的一般化の視座から,学習過程を記述する理論的枠組みを開発するととともに,教授過程をデザインする規範的枠組みを開発することにある。すなわち,本研究では,数学的認識を一種の記号過程とみなしながら,記号それ自体を対象化する認知メカニズムを明らかにする。その上で,この「記号の対象化」がその後の一般化に果たす役割を明らかにする。具体的には小数除と分数除を題材としながら,両者の一般化の質的相違をまず明確にした上で,さらに分数除に関する学習過程を新たにデザインし,一般化の評価手法を開発する。このような3年間にわたる研究目的ならびに研究計画に照らしながら,2年目の本年度については,一般化に基づく学習過程をデザインするための基礎的枠組みを構築した。本年度の研究で注目した先行研究は,Dorflerの一般化理論とWittmannの教授単元(Teaching Units)である。前者については,平成14年度の研究において.その精緻化を行い.「一般化分岐モデル」を提案している。そこで,本年度は,Wittmannの教授単元に関する理論を主に検討した。その結果,氏の教授単元の理論には,「目的(objective)」「教材(material)」「問題(problem)」「背景(background)」という教授単元を構成する基礎的枠組みはあるものの,それを実践に移すための具体的枠組みに欠けることが明らかになった。そのため,本研究で提案している「一般化分岐モデル」とWittmannの教授単元の理論的接続を図った。そして,この理論的枠組みに基づいて,教授単元「スターパターン」を開発し,実証的研究を行った。授業実践の分析を通じて,上述の理論的枠組みの有効性,妥当性を検証することができた。なお,本年度の研究成果については,日本教科教育学会誌において「The Incorporation of Generalization in Teaching Units」と題する論文として公表している。このような3年間にわたる研究目的ならびに研究計画に照らしながら,最終年度である平成16年度の研究において,分数除の指導の改善について研究を行った。具体的には,平成14年度の研究では,Dorflerの一般化理論を批判的に考察しながら,「一般化分岐モデル」を新たに提案している。
聴覚フィードバックの定量的評価と吃音者における非流暢性の神経基盤に関する研究

本研究の目的は,吃音の原因のひとつと考えられる聴覚フィードバック機構の障害を,医工学的検査や神経科学的な手法に基づいて定量的に評価し,非吃音者における流暢性および吃音者における非流暢性の神経基盤を明らかにすることである.非吃音者においては発話の非流暢性を引き起こし,吃音者においてはむしろ治療効果を示す遅延聴覚性フィードバックを用いて発声の非流暢性を定量的に分析した.以下に本科学研究費によって行われた研究の主な成果を示す.(1)-(1)聴覚フィードバックによる発話のピッチ調節は発声方法によって変化する.(1)-(2)吃音者では発声の基本周波数の上昇によってピッチ調節量が大きくなるのに対し,吃音者では聴覚フィードバックに対する感受性が低くほとんど調節量が大きくならない.(2)-(1)遅延聴覚フィードバックによって発声音長が延長する.(2)-(2)遅延聴覚フィードバックの開ループ特性の分析により,発話が自動的に聴覚フィードバックに対し同期する「引き込み現象」が観測された.本研究の結果は聴覚フィードバックが発声の流暢性,非流暢性に重要な役割を果たしていることを示しており,吃音者の非流暢性の神経基盤を調べる上で非常に重要な基礎的知見である.本研究の目的は,吃音の原因のひとつと考えられる聴覚フィードバック機構の障害を,医工学的検査や神経科学的な手法に基づいて定量的に評価し,非吃音者における流暢性および吃音者における非流暢性の神経基盤を明らかにすることである.非吃音者においては発話の非流暢性を引き起こし,吃音者においてはむしろ治療効果を示す遅延聴覚性フィードバックを用いて発声の非流暢性を定量的に分析した.以下に本科学研究費によって行われた研究の主な成果を示す.(1)-(1)聴覚フィードバックによる発話のピッチ調節は発声方法によって変化する.(1)-(2)吃音者では発声の基本周波数の上昇によってピッチ調節量が大きくなるのに対し,吃音者では聴覚フィードバックに対する感受性が低くほとんど調節量が大きくならない.(2)-(1)遅延聴覚フィードバックによって発声音長が延長する.(2)-(2)遅延聴覚フィードバックの開ループ特性の分析により,発話が自動的に聴覚フィードバックに対し同期する「引き込み現象」が観測された.本研究の結果は聴覚フィードバックが発声の流暢性,非流暢性に重要な役割を果たしていることを示しており,吃音者の非流暢性の神経基盤を調べる上で非常に重要な基礎的知見である.本研究の目的は、吃音の原因のひとつと考えられる聴覚フィードバック機構の障害を、医工学的検査や神経科学的な手法に基づいて定量的に評価し、吃音者における非流暢性の神経基盤を明らかにすることである。非吃音者においては発話の非流暢性を引き起こし、吃音者においてはむしろ治療効果を示す遅延聴覚性フィードバックを用いて発声の非流暢性を定量的に分析した。平成19年度においては遅延聴覚性フィードバックだけでなく、周波数変調フィードバックの適用も併用し、吃音者・非吃音者の聴覚発話システムを定量的に分析した。実験により示唆された結果は以下の4点である。(1)聴覚フィードバックによる発話のピッチ調節は発声方法によって変化する。(2)吃音者では発声の基本周波数の上昇によってピッチ調節量が大きくなるのに対し、吃音者では聴覚フィードバックに対する感受性が低くほとんど調節量が大きくならない。(3)遅延聴覚フィードバックによって発声音長が延長する。(4)遅延性聴覚フィードバック下で単純なシラブルの繰り返し発声を行うと非流暢性が生じる。この現象は遅延量、繰り返し速度、繰り返し数によって変化する。これらの結果は聴覚フィードバックが発声の流暢性、非流暢性に重要な役割を果たしていることを示しており、吃音者の非流暢性の神経基盤を調べる上で非常に重要な基礎的知見である。また本研究の結果は、今後の吃音リハビリテーションに対して有用な情報を提供し、科学的な根拠に基づく吃音リハビリテーションの発展に貢献するのみでなく、これまで健常者だけでは不明瞭であった聴覚・発話相互作用の神経基盤解明につながるものである。本研究の目的は,吃音の原因のひとつと考えられる聴覚フィードバック機構の障害を,医工学的検査や神経科学的な手法に基づいて定量的に評価し,吃音者における非流暢性の神経基盤を明らかにすることである.非吃音者においては発話の非流暢性を引き起こし,吃音者においてはむしろ治療効果を示す遅延聴覚性フィードバックを用いて発声の非流暢性を定量的に分析した.平成20年度においては主に非吃音者の聴覚発話システムを定量的に分析した.また,遅延聴覚フィードバックの代わりに一度録音した音声を用いる(非同期聴覚フィードバック)ことにより,聴覚フィードバックに対する発話の効果の会ループ特性を同定した.実験により示唆された結果は以下の2点である.(1)遅延聴覚フィードバックによって発声音長が延長し,その延長効果に男女差がある(2)非同期聴覚フィードバックを用いることにより,発話が自動的に聴覚フィードバックに対し同期する「引き込み現象」が観測された.(1)の結果は聴覚フィードバックに対する感受性が男女で異なる可能性を示しており,同様に男女差のある吃音の罹患率との関係があるかもしれない.

また(2)の結果は聴覚フィードバックが発声の流暢性,非流暢性に重要な役割を果たしていることを示しており,吃音者の非流暢性の神経基盤を調べる上で非常に重要な基礎的知見である.また本研究の結果は,今後の吃音リハビリテーションに対して有用な情報を提供し,科学的な根拠に基づく吃音リハビリテーションの発展に貢献するのみでなく,これまで健常者だけでは不明瞭であった聴覚・発話相互作用の神経基盤解明につながるものである.
悪性脳腫瘍に対する自殺遺伝子とケモカイン遺伝子を併用した電気遺伝子療法の開発

1)自殺遺伝子を用いた治療実験ラットおよびマウス皮下腫瘍モデルを作製し、ルシフェラーゼ発現プラスミドを用いて、生体内電気穿孔法による遺伝子導入における最適な電気的パラメーターを決定した。さらに、GFP(green fluorescent protein)発現プラスミドを導入し、腫瘍内でのGFPの発現分布を検討した。以上で決定したパラメーターを用いて、ジフテリア毒素Aフラグメント遺伝子(DT-A)、単純ヘルペスウイルス・チミジンキナーゼ(HS-tk)遺伝子を用いた治療実験を行った。双方で有意な腫瘍増殖抑制が認められたが、特にHS-tk遺伝子を導入し、48時間後からGnciclovir (3mg/100gb.w.x2/day i.p.)投与を行ったマウスでは、バイスタンダー効果も付加され50-90%という著しい腫瘍の抑制効果が得られた。12個の腫瘍中4個の腫瘍は消失した。遺伝子導入の回数を増やすことにより、治療効果は有意に上昇した。また、この方法では、プラスミドの利点として、一定の期間をあけての繰り返し遺伝子導入が可能であること、治療効果は初期治療時の腫瘍サイズに依存し、その原因として固形腫瘍内での遺伝子の発現が不均一であること、などの知見を得た。本研究により、電気遺伝子療法は実際の生体内で効果的であることが明かとなった。プラスミドを用いた遺伝子療法の大きな利点の一つとして、各種のcombination gene terapyが、プラスミドを混合するのみで可能であるという点が有る。上記の自殺遺伝子を用いた治療に、IL-12発現プラスミドをを併用して行うcombinationelectro-gene therapyの治療実験を行った。IL-12はp40およびp30をそれぞれ別のプラスミドに組み込んで使用した。従って、combination therapyではHSV-TK遺伝子の発現プラスミドを含めて3種類のプラスミドを同時に導入した。治療効果はHS-tk単独の際よりも遥かに強力な抗腫瘍効果が得られた。腫瘍が消失した個体においては、腫瘍細胞に対する全身性の免疫の成立が確認された。1)遺伝子導入条件の確立ラットグリオーマ細胞株C6の皮下腫瘍モデルを作成し、luciferase発現プラスミド及びGFP発現プラスミドを用いて、導入効率の改善をはかった。生体内電気穿孔法用の電極は6本の電極を有するneedle arrayを用いて、電極に囲まれる範囲に均一な電場が形成されるようにした。電気穿孔のパラメーターである電圧とパルスの幅を変化させた。パルス数は8で固定した。また、パルスの間隔も1secで固定した。これにより、50msec,75Vのパルスが最も有効で、単にプラスミドを腫瘍内に注入した場合よりも160倍のluciferase活性を得ることが出来た。GFPの発現分布も腫瘍内の広い範囲に確認された。電場を回転させることにより、回転しない場合の約2倍の導入効率が得られることが明らかとなった。腫瘍内に注入するプラスミドの量は50μgが滴量であった。2)自殺遺伝子を用いた治療実験上記の如く確立した方法を用いて、治療実験を行った。HSV-TK遺伝子を発現プラスミドpCEP4に組み込み、この実験に使用した。皮下腫瘍内にプラスミドを注入後、上記の条件で電気穿孔を行い、遺伝子を導入した。

48時間後からGnciclovirを3mg/100gb.w.x2/day i.p.で投与し、治療を行った。腫瘍径を2日おきに測定し、腫瘍の増殖を測定した。コントロールとして、プラスミド注入のみにGcvを投与するもの、Gcvのみを投与するもの、電気穿孔法のみを加えるものを設けた。腫瘍の増殖は有意に抑制され、12個の腫瘍中4個の腫瘍は消失した。遺伝子導入の回数を増やすことにより、治療効果は有意に上昇した。今後は、ケモカイン遺伝子を加えて、治療の実験を行う予定である。1)自殺遺伝子を用いた治療実験ラットおよびマウス皮下腫瘍モデルを作製し、ルシフェラーゼ発現プラスミドを用いて、生体内電気穿孔法による遺伝子導入における最適な電気的パラメーターを決定した。さらに、GFP(green fluorescent protein)発現プラスミドを導入し、腫瘍内でのGFPの発現分布を検討した。以上で決定したパラメーターを用いて、ジフテリア毒素Aフラグメント遺伝子(DT-A)、単純ヘルペスウイルス・チミジンキナーゼ(HS-tK)遺伝子を用いた治療実験を行った。双方で有意な腫瘍増殖抑制が認められたが、特にHS-tK遺伝子を導入し、48時間後からGnciclovir(3mg/100gb.w.x2/day i.p.)投与を行ったマウスでは、バイスタンダー効果も付加され50-90%という著しい腫瘍の抑制効果が得られた。12個の腫瘍中4個の腫瘍は消失した。また、この方法では、プラスミドの利点として、一定の期間をあけての繰り返し遺伝子導入が可能であること、治療効果は初期治療時の腫瘍サイズに依存し、その原因として固形腫瘍内での遺伝子の発現が不均一であること、などの知見を得た。本研究により、電気遺伝子療法は実際の生体内で効果的であることが明かとなった。プラスミドを用いた遺伝子療法の大きな利点の一つとして、各種のcombination gene terapyが、プラスミドを混合するのみで可能であるという点が有る。上記の自殺遺伝子を用いた治療にIL-12発現プラスミドをを併用して行うcombinationelectro-gene therapyの治療実験を行った。IL-12はp40およびp30をそれぞれ別のプラスミドに組み込んで使用した。従って、combination therapyではHSV-TK遺伝子の発現プラスミドを含めて3種類のプラスミドを同時に導入した。治療効果はHS-tk単独の際よりも遙かに強力な抗腫瘍効果が得られた。腫瘍が消失した個体においては、腫瘍細胞に対する全身性の免疫の成立が確認された。
ＣＬＥペプチドをモデルとした植物モルフォゲンの進化と作用機構に関する研究

本研究では、シロイヌナズナの分裂組織を研究材料として、植物の幹細胞の活性を制御するペプチドホルモンの分子機構の解明を目指した。分子遺伝学的解析を展開した結果、まず、42のclv2エンハンサー突然変異体を単離してきた。これら全ての候補突然変異体のゲノムシーケンスを解読した。その結果、三量体G-proteinタンパク質を単離した。また、その他にも多数の新規シグナル因子を単離出来た。(1)CLV3ペプチドの移動様式の解明(2)CLV3下流因子の探索(3)ペプチド-受容体結合様式の解明(4)ペプチダーゼの単離(5)CLV3を利用した葉序決定機構の解析(6)CLEペプチドの機能的多様性に関する解析(7)CLEペプチドの各種植物における機能分化解析本研究では、シロイヌナズナの分裂組織を研究材料として、植物の幹細胞の活性を制御するペプチドホルモンの分子機構の解明を目指した。多細胞生物においてはヒトを含めた高等動物だけではなく植物でさえも確実に各細胞間で情報のやりとりを行っていて個体としての統一性を保っている。それでは、どのようにして各細胞は細胞自身の位置情報や環境、発生プログラムを認識して自分自身を分化させ、複雑な"個体"を形作っているのであろうか。私たちは、ヒャクニチソウの単離葉肉細胞を用いた液体培養系において、葉肉細胞から道管細胞への分化転換を誘導する培養系を実験系として利用している。その培地成分には、道管細胞への分化誘導因子(xylogen)とともに、分化抑制因子(TDIF)が存在することが予想され、その精製・同定を行った。その結果、TDIFが12アミノ酸からなるペプチドであり、植物ゲノムに保存されているCLEドメインの一部であったことが明らかになった。一方、CLEドメインを持つ細胞間情報伝達因子として予想されていたCLV3は、その構造は未知であるが、植物の茎頂分裂組織の構築に機能することが明らかとなっていた。そこで、CLV3ペプチドがやはり12アミノ酸の構造を持つのか否か、合成ペプチドを利用した解析等によりその構造を推定した。この12アミノ酸の合成ペプチドは植物に添加すると、CLV3遺伝子の過剰発現時と同様の表現型を示す上、受容体CLV1及びCLV2機能欠損株には効果を示さなかったことなどから、合成ペプチドもin vivoで機能的であることが示唆された。合成ペプチドの機能を評価できる寒天培養、及び液体培養を用いたアッセイ系を確立し、ある種の合成ペプチドが茎頂分裂組織のサイズ、活性に影響を与えることを明らかにした。また、in situ MULDI TOF-MS法を開発し、12アミノ酸から成るCLV3ペプチドを直接植物組織から検出し、同定した。CLV3の機能単位である12アミノ酸の化学合成ペプチド(CLV3ペプチド)は、野生型植物体の茎頂分裂粗放と根端分裂組織の縮小をもたらすことから、CLV3遺伝子の過剰発現と同等の効果を持つことが予想される。一方、clvl、clv2突然変異体は、CLV3ペプチドによる茎頂分裂組織の縮小効果に耐性を示し、地上部でCLVlとCLV2がCLV3を受容しているというこれまでの知見を強く支持する結果となった。CLV3ペプチドに耐性を示すサブレッサースクリーニングにより新規の受容体を新たに発見し、CLI1と名付けた。過剰発現の結果、茎頂分裂組織の縮小を誘導したことから、やはり、CLV3シグナル伝達系に関わる因子であることが示唆された。CLV3ペプチドホルモンの下流因子の探索のため、clavata2突然変異体を、さらに突然変異源処理し、エンハンサースクリーニングを行った。その結果、多数の候補突然変異体が単離された。次世代シーケンサーによる原因突然変異の探索の結果、BAM1遺伝子に突然変異がみつかった。このBAM1が、CLV3ペプチドホルモンのシグナル伝達に受容体として関与している可能性が極めて高いと考えられる。さらに、rpk2突然変異体にEMS処理し、エンハンサー突然変異体のスクリーニングを開始した。現在のところ原因遺伝子は特定できていないが、今後、これらの突然変異体の原因を調査することで、さらなる展開が期待できる。一方、シロイヌナズナにセンチュウを感染させる系を開発した。センチュウはCLE遺伝子を持ち、植物のCLEシグナル伝達系をのっとって、感染成立をすると考えられる。今後、センチュウ感染実験系を用いて、動物-植物相互作用に関わる研究も展開したいと間が得ている。このような実験から、ペプチドホルモンの生成、受容、シグナル伝達について幅広い知見が得られた。本研究では、合成CLEペプチドを用いて、ペプチド耐性を示すシロイヌナズナ突然変異体の網羅的単離を行っており、CLEペプチド下流候補遺伝子として8遺伝子を同定した。まず、42のclv2エンハンサー突然変異体を単離してきた。その結果、42の候補のうち、14突然変異体において、三量体G-proteinタンパク質のβサブユニット, agb1の遺伝子内に変異を検出した。また、γサブユニットの二重突然変異体, agg1 agg2もclv2の表現型を助長する事を示した。

また、42のclv2エンハンサー突然変異体のうち、3つの候補について、LRR-RLKをコードするBAM1遺伝子内に変異が生じ、このBAM1は、根端分裂組織において、RPK2とヘテロダイマーを作ってCLEシグナル伝達系の受容体として機能することが示唆された。さらに、そのほかユビキチンリガーゼ遺伝子、細胞質型キナーゼ遺伝子、受容体様遺伝子等が単離出来、ペプチドホルモンの分子機構について、多くの因子が、初めて、明らかになった。23年度が最終年度であるため、記入しない。
分裂酵母を用いた条件的ヘテロクロマチン制御の解析

分裂酵母を用いて条件的ヘテロクロマチンの確立に関する分子機構を明らかにした。分裂酵母は、セントロメアやテロメアなどの構成的ヘテロクロマチンの研究によく用いられていたが、細胞状態によって生じたり失われる条件的ヘテロクロマチンをもつか否かは不明であった。我々は、まず、mei4およびssm4におけるH3K9meが、細胞が栄養増殖をするときに存在し、減数分裂および胞子形成時には失われ、ふたたび栄養増殖を開始すると再確立することを示し、分裂酵母が条件的ヘテロクロマチンをもつことをはじめて明らかにした。次に、これらの条件的ヘテロクロマチンの確立に必要な因子の探索を行い、すでに、mei4およびssm4遺伝子mRNAの分解に必要であることが知られている蛋白質因子Mmi1とmRNA上のシス配列DSRが必要であることを示した。これらの結果から、mRNA分解経路であるDSR-Mmi1-Red1が分裂酵母条件的ヘテロクロマチンの確立を行うことが結論された。他グループによって、ヘテロクロマチンに特異的な修飾ヒストンである9番目のリジン残基がメチル化されたヒストンH3(以下、H3K9me)の存在領域がゲノム網羅的に同定され、既に知られていた構成的ヘテロクロマチンのみならず、減数分裂関連遺伝子mei4およびssm4遺伝子座にH3K9meが存在することが示されていた。さらに、近年、Mmi1と相互作用をすることが報告されたRed1がH3K9メチル化を行うメチル化酵素Clr4と相互作用をすることでH3K9me生成に必要であることを見出した。以上の結果は、mRNA分解経路であるDSR-Mmi1-Red1が分裂酵母条件的ヘテロクロマチンの確立を行うことを示しており、今後、同様の分子機構が高等真核生物で機能するか否かを明らかにすることで、高等真核生物の条件的ヘテロクロマチン制御の解明に資することができる。本研究成果は、Tashiro, S. et al. Genes to Cells, 18:327 (2013)として発表された。従来、条件的ヘテロクロマチンの存在が知られていなかった分裂酵母において、我々は、mei4, ssm4をはじめとする減数分裂に必要な遺伝子が条件的ヘテロクロマチンを構成し、当該遺伝子座におけるヒストンH3の9番目のアミノ酸リジン残基(H3K9)が栄養増殖期においてはメチル化され、減数分裂期においてはメチル化されていないことを見いだした。本研究では、このH3K9のメチル化制御の分子機構を明らかにすることを目的としている。既に、mei4, ssm4由来のmRNAは、それ等に含まれるDSR (determinant of selective removal)配列依存的にエクソームによって分解されることが知られており、そのmRNA分解には、Mmi1とRed1因子が必要であることが報告されている。我々は、本研究において、mei4, ssm4遺伝子におけるH3K9メチル化に、DSR, Mmi1とRed1が必要であり、またDSRに加えてDSRに隣接する機能未知の遺伝子領域の転写が必要であることを明らかにした。さらに、Red1はヒストンメチル化酵素Clr4と物理的相互作用をすることを見いだしたことから、mei4, ssm4遺伝子におけるH3K9のメチル化には、DSRとその近隣配列の転写に依存したMmi1-Red1-Clr4からなるヒストンメチル化酵素のリクルートメントが重要であると考えている。これまでに、分裂酵母セントロメア、テロメアなどの構成的ヘテロクロマチン形成において、RNAi経路が重要な役割を果たすことが知られている。

興味深いことに、上記H3K9メチル化修飾には、RNAi経路は必要ではないことから、今回、我々が明らかにした条件的ヘテロクロマチン形成機構は、これまでに知られていない新しい分子機構であり、今後、その制御について生化学的観点から解析したい。条件的ヘテロクロマチンは、細胞分化プログラムによるキューあるいは、細胞内外の環境変動に反応して、ゲノム上の特定の遺伝子領域にヘテロクロマチンが可逆的に形成されることをさす。それは、細胞分化、がん化、老化などの重要な生命現象の遺伝子プログラムの根幹をなす。また、その維持機構の理解は、細胞が特定の分化状態を記憶し機能を果たす分子機構を明らかにすることにつながる。さらに、その解除機構の理解は、生殖細胞や幹細胞などの未分化細胞が生体内で生理的に形成される仕組みを明らかにし、iPS細胞作成技術などによって人為的に多能性分化細胞を調製する技術の改善に役立つ。しかし、これまでに条件的ヘテロクロマチンがいかに形成・維持・崩壊するのか、その分子機構は多くが未解明なままであった。本研究は、分裂酵母という遺伝学的研究が容易な生物種において初めて条件的ヘテロクロマチンの存在を明らかにし、その形成機構の一つとしてDSR-Mmi1-Red1-Clr4からなる新規経路を同定したものである。従って、第1に、条件的へテロクロマチンがいかに形成されるのかを明らかにする端緒をつけたものといえる。また、第2に、本研究がこれまでに明らかにした経路について、今後、遺伝学的・生化学的手法を駆使することによって、条件的へテロクロマチンをより高い観点から理解する方法論を提供するものと言える。以上の理由により、「当初の計画以上に進展している」と自己評価をしている。平成23年度は、mei4遺伝子座を様々に改変した細胞株、および、mmi1, red1, clr3遺伝子変異株を用いた遺伝学的実験によって研究を進めてきた。平成24年度は、これらの実験結果から提唱するに至った、DSR-Mmi1-Red1-Clr4経路が実際に存在し機能することを生化学的な手法を活用しながら明らかにしたい。具体的には、蛋白質精製、質量分析機による蛋白質同定、蛋白質修飾の同定などによって、DSR RNAとMmi1, Red1, Clr4がリボヌクレオチド蛋白質複合体を形成しているかどうかを確認する。このようなヒストンメチル化酵素Clr4を含む複合体が実際に存在した場合には、それがどのような細胞外からのシグナルによって形成され、mei4やssm4などの特定の遺伝子にリクルートされ、ヘテロクロマチンを形成するのかを明らかにする。そして、蛋白質の翻訳後修飾、遺伝子の転写とヘテロクロマチン化因子との相互作用を中心に、生化学的手法と遺伝学的手法を組み合わせた研究を進めて、条件的ヘテロクロマチン制御機構の全貌の解明を進める。細胞培養試薬610千円蛋白質精製のための抗タグ抗体、ビースなどの試薬800千円DNA制限酵素、クローニングなどの分子生物学的実験試薬800千円
多様な活性の付与を指向した安定化ヘリカルテンプレートペプチドの開発

本研究では、『多様な活性の付与を指向した安定化ヘリカルテンプレートペプチドの開発』を目的とする。すなわち、クリック反応を指向したアジド基を含むアミノ酸を合成し、安定化ヘリカルペプチドに導入する。その後、様々な置換基をクリック反応を用いて導入することで多様な生理活性を付与する。本研究の完成は一つのペプチド分子をテンプレートとして、置換基を選択することで様々な生理活性ペプチドの創製が可能になる。ペプチドの構造および官能基に着目した研究は盛んに行われているが、これらのペプチドはその用途毎に合成しなければならず、合成の煩雑さもあり多種類のペプチドを合成するためには多大な労力と時間が必要であった。テンプレートを利用した多様な生理活性の付与が達成された場合、生理活性ペプチドの開発研究の効率化に寄与すると考えられる。クリック反応によるアミノ酸側鎖への活性付与を目指し、アジド基をもつアミノ酸(Azl)及びヘリカル構造を安定化するa,a-aminoisobutyric acid(Aib)からなるペプチドFAM-betaAla-(L-Azl-L-Azl-Aib)3-NH2(FAM: 5(6)-フルオレセイン)を合成し、CDスペクトルを用いてその二次構造を検討した。また、得られたペプチドに対しクリック反応を用いて種々の官能基の導入を行い、二次構造への影響やpost modificationによる機能化を検討した。その結果、合成したペプチドは安定なヘリカル構造を形成し、クリック反応を行うことで、PEG鎖あるいはグアニジノ基を導入することが可能であることを見出した。また、クリック反応を行なった後でもヘリカル構造を維持していること、細胞膜透過性を付与することが可能であることを見出した。本研究課題では、多様な生理活性付与を指向した安定化ヘリカルテンプレートペプチドの開発を目的とする。まず、固相合成したペプチドに対し固相に担持させたまま修飾を行い、様々な生理活性を示すペプチドの創出を目指す。ペプチドの構造&#8226;官能基に着目した研究は盛んに行われているが、これらのペプチドはその用途毎に合成しなければならず、合成の煩雑さもあり多種類のペプチドを合成するためには多大な労力と時間が必要であった。本手法の完成は一つのペプチドをテンプレートとして、post-modificationを行うことで、多様な生理活性を持つペプチドへの活性変換が可能となる。また、本年度は様々な生理活性の付与を指向したヘリカルテンプレートペプチドの創製を目的として、ペプチドデザイン、合成を行った。ペプチド上への官能基の導入方法としてはクリックケミストリーを利用する。まず、ジ置換アミノ酸あるいはβーアミノ酸にアジド基を導入した新たなアミノ酸(ビルディングブロック)を合成し、ペプチドに導入した。その後クリックケミストリーを行い、ペプチドに特定の官能基を導入することに成功した。また、合成したペプチドの二次構造解析を行い、ジ置換アミノ酸の導入によってペプチドのヘリカル構造を安定化していることを確認した。さらには、より膜透過能が高い膜透過性ペプチドの創製を目指し、オリゴアルギニンに化学修飾を行いその膜透過能の検討を行っている。研究計画通り、post-modificationを目的としたアジド基を含むジ置換アミノ酸の合成及びその二次構造解析を行い、種々の官能基を導入可能なペプチドの創製に成功した。また、ジ置換アミノ酸の導入によってそのヘリカル構造を安定化させていることが明らかになった。本研究は、安定化ヘリックスペプチドをテンプレートとして、post-modificationを行うことで多様な生理活性ペプチドを合成する。具体的には、1ヘリックス構造を安定化するジ置換アミノ酸及びβーアミノ酸にアジド基を導入したアミノ酸の合成、2合成したアミノ酸を用いてペプチドを固相合成し、NMRやCDスペクトルを用いて構造解析、3クリック反応を用いて多様な生理活性の付与、さらには、構造活性相関解析にも応用可能であることを示す。前年度までにpost-modifcationを志向したアミノ酸の合成を行い、ペプチドへの導入を検討した。本年度ではペプチドの合成及びその構造解析に関する検討を行った。ペプチドは詳細な構造解析を目的として液層で合成を行い、合成したペプチドを用いてCDスペクトルやNMR等を用いて構造決定を行った。その結果、アジド基を有するアミノ酸の導入及び、ジ置換アミノ酸を導入したペプチドが安定なヘリカル構造を形成することを見出し、本年度の目的である「多様な活性の付与を目的としたヘリカルテンプレートペプチド」となりうるペプチドの合成を達成した。さらに、これらのペプチドに対し、クリックケミストリーを用いた各種官能基の導入実験を行っている。これまでに多様な活性の付与を志向したアジド基導入型ペプチドを合成し、そのペプチドが安定なヘリカル構造を形成することを見出している。さらに、様々な置換気の導入実験を行っており、今後の生理活性物質の創製に繋がると考えている。ペプチドが機能を発揮するためには機能発現に必要な官能基が空間的に適切な位置に配置されることが必要である。そのため、ペプチド自体の構造を制御する方法論の確立は機能性ペプチドの開発のために必須である。そのため、ペプチドの構造と官能基に着目した研究は盛んに行われている。

しかし、これらのペプチドはその用途毎に合成しなければならず、合成の煩雑さもあり多種類のペプチドを合成するためには多大な労力と時間が必要であった。本研究では、『多様な活性の付与を指向した安定化ヘリカルテンプレートペプチドの開発』を目的とする。すなわち、クリック反応を指向したアジド基を含むアミノ酸を合成し、安定化ヘリカルペプチドに導入する。その後、様々な置換基をクリック反応を用いて導入することで多様な生理活性を付与する。本研究の完成は一つのペプチド分子をテンプレートとして、置換基を選択することで様々な生理活性ペプチドの創製が可能になる。CDスペクトルを用いて合成したペプチドの二次構造解析を行ったところ、ジ置換アミノ酸でAibおよびアジド基を有するAzlからならノナペプチドは安定なヘリカル構造を示すことを見出した。次にヘリカル構造を形成したペプチドに対し、クリック反応を用いて、各種官能基の導入が可能かどうかを検討した。まず、クリック反応の条件を精査し、その反応速度は遅く、全てのアジド基で反応が完結するまでに3日程度要することを見出した。さらに、クリック反応によりグアニジノ基を導入した場合、そのヘリカル構造が維持されていること、さらにはグアニジノ基の導入による細胞膜透過性の付与にも成功した。これらの知見は、生理活性ペプチドデザインにおける二次構造制御と適切なアミノ酸配列の両立を目指す上で効率的な手法であることが示唆される。本研究では安定化ヘリックスペプチドをテンプレートとして、post-modificationを行うことで多様な生理活性ペプチドを合成する。具体的には、1ヘリックス構造を安定化するジ置換アミノ酸にアジド基を導入したアミノ酸の合成、2合成したアミノ酸を用いてペプチドを固相合成し、NMRやCDスペクトルを用いて構造解析、3クリック反応を用いて多様な生理活性の付与、さらには、構造活性相関解析にも応用可能であることを示すことを目的とした。その結果、クリック反応の足場となるアジド基を有し安定なヘリカル構造を示す安定化ヘリカルペプチドの合成に成功した。さらに、クリック反応を用いて細胞膜透過性に必要なグアニジノ基を、ヘリカル構造を維持したまま導入可能であることを見出した。グアニジノ基を導入したことで、細胞膜透過性も付与することが可能であり、生理活性の付与にも活用できることが示唆された。クリック反応で導入する置換基や生理活性物質を選択することで、様々な生理活性の付与が可能であることが示され、本研究課題で期待した結果が得られたと考えている。
共役π電子系有機ナノフォトニック構造によるアクティブ光制御デバイスの創製

共役π電子系有機分子・高分子は、無機・半導体材料を凌駕する優れた非線形光学特性や超高速応答性を併せ持つものの、その低屈折率性や加工ダメージ等の問題により、本質的なナノ光学応用への展開が制限されてきた。本研究では、この問題を有機材料と異種材料(半導体)とをナノスケールで多次元的に組み合わせた独自の有機ナノ・ヘテロ格子構造の創製によって解決し、有機分子・高分子内の非線形光学機能や光位相をナノ光空間において操作することで、超小型・低消費電力な電気光学変調デバイスなどの有機アクティブ光制御素子を開発することに成功した。本研究の最終的な目標は、共役π電子系有機分子・高分子の光電子特性を、ナノ領域で最大限に引き出すと同時に、新たなアプローチから有機非線形機能や光位相をナノ光空間において操作し、極低消費エネルギー・超高速動作の非線形光スイッチング素子の実現や、光・電気ハイブリッド制御による革新的な有機アクティブ光制御素子を創出することである。研究初年度であるH22年度では、共役π電子系有機分子・高分子と異種材料(半導体)とをナノスケールで多次元的に組み合わせた独自の有機ナノ・ヘテロ格子構造の創製を目指し、それを実証した。有機ナノフォトニックデバイスの作製を実現するためには、有機材料特有の、分子への深刻な加工ダメージの問題や、波長オーダーの光閉じ込めを困難とする低屈折率性、デバイス耐久性の問題など、幾つかの大きな技術的バリアーを克服する必要があったが、本研究では、微細加工ダメージや低屈折率性の問題を解決する有機ナノ・ヘテロ格子構造を提案し、それを有機ソフトマテリアルの特性を活かした独自のプロセス技術を開発することによって作製し、その定量的な素子作製精度評価および光学特性評価を行った。また3次元時間領域有限差分(3D-FDTD)法による素子構造の理論的動作解析を素子作製とコンカレントに実行し、1チップ内で複数の光機能性(低ロス伝搬部、光非線形制御部、電気光学制御部等)を持つ有機ナノ光集積回路を実現するための最適化デザインを行った。研究開始2年目であるH23年度では、半導体材料を凌駕する超高速性(>THz)や高い電気光学係数(r_<33>>100pm/V)を併せ持つπ電子系有機非線形光学ポリマーとシリコンフォトニクスを融合させるプロセス技術を開発し、さらに位相変化量を大幅に増大させるナノスロット-フォトニック結晶導波路構造と組み合わせることで、極低消費エネルギー・超高速動作のシリコン・有機非線形光学ポリマー融合型スロット-フォトニック結晶電気光学(EO)光変調デバイスの実現を目指し、理論設計と素子作製評価を行った。ナノスロット空隙内に独自開発した有機EOポリマーを充填したSiスロットフォトニック結晶導波路を高精度に作製することに成功し、後工程において電極からSi導電層を介してEOポリマーへのナノポーリング処理を行うことでマッハツェンダ(MZ)型EO光変調器を実際にチップ上に構築した。また外部光ファイバからナノスロット内に高効率に光を導入するためのEOポリマーバス導波路を用いたスポットサイズコンバーターを新たに開発し、挿入損失1dB以下の極めて高い結合効率を実証した。またさらに3D-FDTD計算によりスロット幅やスロット内を伝搬するスロット-スローライトモードの分散特性を適切にデザインし、構造最適化を実施することで、100GHzを超える動作帯域、1V以下の低駆動電圧、50μm以下へのダウンサイジングを同時に実現可能であることを理論計算により明らかにした。本研究は、この問題を有機材料と異種材料とをナノスケールで多次元的に組み合わせた独自の有機ナノ・ヘテロ格子(ON-HeL)構造を創製することで解決し、有機分子・高分子の光電子特性を、ナノ領域で最大限に引き出すことを目標とし研究を実施した。さらに有機ナノ空間という新たなアプローチから有機非線形機能や光位相を操作し、極低消費エネルギー・超高速動作の非線形光デバイスや、光・電気ハイブリッド制御による革新的な有機アクティブ光制御素子の創出に取り組んだ。研究最終年度であるH25年度では、新規提案しているスローライトMZ型シリコン/有機EOポリマーハイブリッド1次元フォトニック結晶デバイスを開発し、有機非線形機能や光位相の操作手法を確立、従来のニオブ酸リチウム(LN)変調器の約1/1000の素子サイズにおいて、10倍以上の電気光学変調効率を達成するなど、極めて高性能な非線形光学(電気光学)特性を実証した。

本研究成果の一部について、論文出版(S. Inoue et al., Appl. Phys. Lett. 103, 171101 (2013))され、「有機電気光学ポリマーとシリコンを融合した超小型・高性能の「電気光学変調器」の開発に成功」という内容で、2013年10月22日付でプレスリリース(http://www.nict.go.jp/press/ 2013/10/21-1.html)された。その内容に関する記事が10月23日付の日経産業新聞に掲載された。また関連して、電子情報通信学会のニュース解説記事に掲載されるなど成果に対する高い反響を得た。次世代の大容量オンチップ光通信技術を実現するためには、超高速・電気光学(EO)変調デバイスの高集積化・低消費電力化が必要不可欠である。従来のシリコン光変調器は低コスト化、集積化に優れるものの、動作原理としてキャリアプラズマ効果を用いるため、変調帯域が数十GHz以下に制限される問題があった。一方、電気光学(EO)ポリマーは近年、材料性能であるEO係数が飛躍的に向上しており、さらに屈折率分散(光-高周波間)が非常に小さいため、低消費電力化と100GHz以上の超高速動作が見込めるが、屈折率が小さくデバイスサイズはcmオーダーとなり集積化が困難である。ここで本研究(H24年度)では、独自に開発した高い電気光学係数と超高速応答性を併せ持つ有機EOポリマーと、スローライト効果により非線形相互作用の増強が可能なシリコン1次元フォトニック結晶導波路とをハイブリッドしたマッハツェンダ(MZ)型EO光変調器を作製し、その動作実証に初めて成功したので報告する。有機EOポリマーとシリコンフォトニクスを融合するプロセス技術を開発し、ナノオーダーの高い加工精度と有機材料へのダメージ抑制を両立する要素技術を確立した。また提案するEOポリマー/Si融合型1次元フォトニック結晶は、EOポリマーの配向制御に適した構造であることが特徴であり、Siプラットフォームにおいて、バルク状態と遜色ない優れたポーリング特性を示した。非対称MZI素子(L=100μm)において、EO変調特性を評価した結果、スローライト効果による変調効率の向上、及び実デバイス内における極めて大きな電気光学係数(r33=343 pm/V)を達成した。これは現在実用化されているニオブ酸リチウム(LN)光変調器の10倍以上の性能であり、本デバイスの高い優位性を示す結果であると言える。素子作製・評価へ向けた実験技術開発、理論的アプローチによるデバイス構造の最適化デザインともに、当初の研究計画以上のペースで進行している。25年度が最終年度であるため、記入しない。素子作製・評価へ向けた実験技術開発、理論的アプローチによるデバイス構造の最適化デザイン、デバイス動作の実証ともに、当初の研究計画以上のペースで進行している。有機非線形光学材料とシリコンとをナノ領域で融合した
ネット小売普及以降の小売国際化現地化戦略モデル構築のための研究

平成30年度前半は平成29年度前半に行ったネット小売の既存研究の整理に基づいて確認できた具体的現地調査市場決定方針に基づいて、前年度のメキシコに次いで、ネット小売に不可欠な規制緩和が相対的に早期に進み、インフラ整備もなされている新興国であるアルゼンチン市場における現地調査をより綿密に行うことを決定した。現地ネット小売現地調査では、ネット小売を統括する団体であるCACE(アルゼンチン電子商取引会議所)の幹部、主要ネット小売企業(メルカード・リブレ、OLXなど)、現地小売の中核を担う配送業者(アンドレアーニ社等)、現地小売専門家(現地物流研究を行う大学教授)などインタビュー調査を行った。インタビューによって明らかになったのは、ネット小売の地方市場への浸透に関しては、バッグ・システムに影響するアルゼンチン・コストの存在から困難であること、国内よりも周辺国などの展開を重視する状況であった。特にアルゼンチンコストに関しては、特に政権と対立や連携を持ち強力となった労働組合の存在が強く影響している。特に地方でのネット小売に関しては新たに台頭したメルカードリブレなどのネット小売企業の方が既存の物流事業者や店舗を中心とした小売企業よりアレルギーがあり、結果として国内地方市場より周辺国への展開を重視するという状況を踏み出していた。同時にアルゼンチン小売市場で重要視されてこなかった地方市場へのネット普及に関する現地実態調査も行った。特に、クロリンダやフフイといった地方市場での現地調査は現地小売専門家も行っておらず、貴重性は高いと考えられる。理由1平成29年に行ったネット小売既存研究の整理とメキシコ実態調査での確認を踏まえて、平成30年度は当初の予定通り南米主要市場であるアルゼンチンを現地調査対象として絞り混み、綿密に調査を行うことができたことがあげられる。アルゼンチン小売市場での対象者の拡大(このこと自体は想定よりも事前調査がしっかりできたことによるプラスの側面もある)に伴う現地調査領域の一部変更があったが、アルゼンチンネット小売市場におけるこれだけ広範な対象への現地インタビュー調査はほとんど例がなく、一定の評価ができると考えられる。理由2上記の現地インタビュー調査と並行して行ったアルゼンチン地方郊外のネット小売事情の実態調査を行ったことにある。アルゼンチンの地方郊外に関しては、現地の専門家ですら実際に訪問したこともない地域を含んでおり、インタビュー調査においてもむしろ状況を調査するために訪問したインタビュー相手から実際の結果を逆質問される程貴重な情報であったようである。平成31年度は研究最終年度であるため、過去2年で現地調査を行った中南米における知見を踏まえて、中南米と並んでネット小売有望新興市場であるアフリカ市場において現地調査を行い、ネット小売普及以降の小売国際化現地化戦略モデルの構築に向けて、知見を蓄積していく予定である。特に、メキシコネット小売市場において重要論点であると分かったインフラ整備や教競合環境の急変に伴う急速な変化、アルゼンチンネット小売市場において重要論点であると分かった労働組合など現地の歴史的経緯を踏まえた雇用慣行などの部分と小売国際化現地化戦略モデルの関係については特に重要視して現地調査を行う予定である。また、最終年度であるため、平成30年度にも行った学会報告(日本商業学会全国大会報告)や論文や書籍発表を平成31年度も継続的に行い、頂いたコメントや批判を踏まえて、最終成果にまとめていく予定である。平成29年度前半は当初の計画通り、新興国市場のうちネット小売普及が相対的に早期に進む、中国、インドなどの市場におけるネット小売に関する既存研究を整理した。その結果を踏まえて、平成29年度現地予定地メキシコ及び中米地峡諸国、平成30年度現地調査予定地チリ、アルゼンチン、ブラジル、平成31年度調査予定地アフリカ市場の本研究における相対的重要性を検討した結果、ネット小売に不可欠な規制緩和が相対的に早期に進み、インフラ整備もなされている新興国の中では先進市場といえるメキシコにおける現地調査の相対的重要性が高いことが判明した。そのため、メキシコにおける現地調査をより綿密に行うことを決定し、平成29年度前半においてメキシコにおいて現地調査を当初予定よりもより綿密に行った。具体的には現地主要小売ウォルマート、リベルプールといった主要小売業者の店長やネット小売担当者、主要ネット小売企業(メルカードリブレなど)、現地のネット小売の中核を担う配送業者(メックスポストやフェデックスなども含む)、メキシコネット小売の専門家などインタビュー調査を行った。特に、AMVO(メキシコオンライン販売協会)のゼネラルディレクターに対するインタビューは日本人研究者としては初めて行ったものであり、非常に重要な知見を多く獲得できた。メキシコネット小売市場は通信規制緩和によるスマートフォンの急激な普及に対応したアマゾン・ドットコムの本格的事業展開開始に伴い、ネット小売が普及段階に入っている状況にあり、普及の障壁となっているインフラ整備の遅れを、既存小売の活用や先進諸国や中南米の他国での知見を活かして取り戻す段階にきている実態を明らかにできた。平成29年度前半における新興小売市場の中の中国インドといったネット小売先進国市場におけるネット小売既存研究の整理に基づいた、メキシコへの現地調査地域の絞り込みと計画よりも資金時間をかけたより詳細な現地調査により、新興国市場におけるネット小売普及条件の詳細と、そうした条件を充たした市場における物流インフラなどネット小売普及に向けた課題や、課題を解決するためにとりうる選択肢を明確にすることができた。上記のレビューにより、当初の研究計画では調査を行う予定であった中米地峡市場に関しては現地調査を行う重要性が相対的に低いことが判明し、中米地峡市場に関しては短期間での確認が行えることから、平成30年度の南米現地調査と合わせて行うことしたことにより、計画に遅れはなく、一部の現地調査予定の変更はあるもののおおむね順調に進展しているといえる。

平成30年度前半は平成29年度前半に行ったネット小売の既存研究の整理に基づいて確認できた具体的現地調査市場決定方針に基づいて、前年度のメキシコに次いで、ネット小売に不可欠な規制緩和が相対的に早期に進み、インフラ整備もなされている新興国であるアルゼンチン市場における現地調査をより綿密に行うことを決定した。現地ネット小売現地調査では、ネット小売を統括する団体であるCACE(アルゼンチン電子商取引会議所)の幹部、主要ネット小売企業(メルカード・リブレ、OLXなど)、現地小売の中核を担う配送業者(アンドレアーニ社等)、現地小売専門家(現地物流研究を行う大学教授)などインタビュー調査を行った。インタビューによって明らかになったのは、ネット小売の地方市場への浸透に関しては、バッグ・システムに影響するアルゼンチン・コストの存在から困難であること、国内よりも周辺国などの展開を重視する状況であった。特にアルゼンチンコストに関しては、特に政権と対立や連携を持ち強力となった労働組合の存在が強く影響している。特に地方でのネット小売に関しては新たに台頭したメルカードリブレなどのネット小売企業の方が既存の物流事業者や店舗を中心とした小売企業よりアレルギーがあり、結果として国内地方市場より周辺国への展開を重視するという状況を踏み出していた。同時にアルゼンチン小売市場で重要視されてこなかった地方市場へのネット普及に関する現地実態調査も行った。特に、クロリンダやフフイといった地方市場での現地調査は現地小売専門家も行っておらず、貴重性は高いと考えられる。理由1平成29年に行ったネット小売既存研究の整理とメキシコ実態調査での確認を踏まえて、平成30年度は当初の予定通り南米主要市場であるアルゼンチンを現地調査対象として絞り混み、綿密に調査を行うことができたことがあげられる。アルゼンチン小売市場での対象者の拡大(このこと自体は想定よりも事前調査がしっかりできたことによるプラスの側面もある)に伴う現地調査領域の一部変更があったが、アルゼンチンネット小売市場におけるこれだけ広範な対象への現地インタビュー調査はほとんど例がなく、一定の評価ができると考えられる。理由2上記の現地インタビュー調査と並行して行ったアルゼンチン地方郊外のネット小売事情の実態調査を行ったことにある。アルゼンチンの地方郊外に関しては、現地の専門家ですら実際に訪問したこともない地域を含んでおり、インタビュー調査においてもむしろ状況を調査するために訪問したインタビュー相手から実際の結果を逆質問される程貴重な情報であったようである。平成29年度研究実施の成果により、従来予定していた新興国市場のうち、南米(チリ、ブラジル、アルゼンチン)においてネット小売普及以降のバッグシステム(商品調達・商品供給)とフロントシステム(小売業務)が同時に移転し、創造的連続適応を行いつつある現地小売市場の実態関する現地調査に加えて、中米地峡諸国についても同年度に同時に行うこととした。
骨リモデリングにおけるＲＡ系関与機構とＡＲＢ骨保護作用：老年者高血圧治療の新概念

RA系の骨リモデリングにおける役割解明として、動物モデルを用いて骨形成系に及ぼす影響を検討したが明らかな影響は確認できなかった。しかし、アンジオテンシンII持続投与肋骨骨折モデルにて、軟骨細胞分化マーカーの発現亢進を伴う仮骨形成肥大・骨折修復遅延を認め、RA系の軟骨代謝における役割の一部を解明できた。また「高血圧・閉経後・廃用症候群患者に対するアンジオテンシンII受容体拮抗薬(ARB)の骨密度に及ぼす影響」での検討では、Ca拮抗薬群で骨吸収マーカーの亢進と骨密度低下を認めたのに対し、ARB群では骨吸収マーカー上昇抑制と骨密度低下抑制を認め、ARBの骨粗鬆症進展に対する優位性を示唆できた。高血圧患者に対する降圧剤投与と骨折リスクの相関については種々の報告が散見されるが、血圧調節機構あるいは降圧剤による血圧調節機序が骨代謝に及ぼす直接的な影響については未だ詳細な検討はなく、その分子メカニズムは明らかでない。そこで本研究では主たる血圧調節機構であるレニンーアンジオテンシン系(RA系)と炎症性サイトカインを制御する転写因子NFkBの連動に焦点を置き、アンジオテンシンIIあるいはアンジオテンシンII受容体拮抗薬投与が骨代謝さらには骨折治癒機転に及ぼす影響について、モデル動物における分子生物学的手法を用いて検討を行ってきた。これまでヒト臨床研究(高血圧・閉経後女性患者に対するアンジオテンシン受容体拮抗薬の骨粗鬆症予防効果に関する検討)において、アンジオテンシンII受容体拮抗薬(オルメサルタン)とRA系に影響しないカルシウム拮抗薬(アムロジピン)を用いた各種薬剤の骨密度・各種骨代謝マーカーへの影響・差異を時系列的に評価したところ、オルメサルタン投与群で骨密度の低下が抑制されることが示され、アンジオテンシン受容体の阻害により骨密度が保たれることが示唆された。またアンジオテンシンIIを投与する高血圧疾患モデルに骨折を発生させ、経時的に骨折部を観察したところ、修復時に形成される仮骨組織における骨基質蛋白の遺伝子発現には大きな変化はなかったものの、仮骨内に形成される軟骨組織において、軟骨細胞の肥大化の促進とアポトーシスの抑制がみられ、これにより内軟骨性骨化が著しく阻害され、骨折修復は遅延することが示された。さらにこれらの現象はアンジオテンシンII受容体拮抗薬(オルメサルタン)の投与により改善された。1)Osmotic minipompを用いたAng II infusionモデルマウス・骨折モデルマウスにおけるレニンーアンジオテンシン(RA)系と骨形成系との相関これまでの我々の検討で、骨粗鬆症モデルにおいてRA系が破骨細胞の活性化に伴い骨吸収を促進させることを報告してきた。本研究ではRA系が骨形成系に及ぼす影響を検討した。アンジオテンシンII(Ang II)投与やアンジオテンシンII受容体拮抗薬(ARB)投与によっても骨芽細胞の分化マーカー(オステオポンチン・オステオネクチン・オステオカルシン)やALP活性へ影響はなく、本研究ではRA系が骨形成系に及ぼす影響はないと考えられた。骨折モデルにおいてもRA系が骨芽細胞による仮骨の内軟骨性骨化に及ぼす影響は確認できなかった。しかしながら、Ang IIの持続投与による仮骨内の軟骨形成増加を偶然に確認でき、Ang IIの軟骨細胞代謝への影響という次の研究につながった。2)ヒト臨床研究「廃用症候群を有する寝たきり閉経後高血圧女性患者に対するアンジオテンシン受容体拮抗薬の骨粗鬆症予防効果に関する検討」高血圧・閉経後・廃用症候群という骨吸収系が過剰に促進された状況で、ARBの骨吸収抑制作用を検討した。対象患者では、骨形成系は正常であったが、ARB投与群・Ca拮抗薬投与群ともに骨吸収マーカー(デオキシピリジノリン・NTx・尿中ハイドロキシプロリン)は著明に上昇し、骨密度は著明に低下していた。Ca拮抗薬投与群では、経時的に骨吸収マーカーの有意な上昇と、骨密度の有意な低下を認めたが、ARB投与群では、骨吸収マーカーの上昇は抑制され、骨密度の有意な低下も見られなかった。今回の臨床研究でARB投与による骨吸収マーカーの抑制が認められ、RA系阻害による骨粗鬆症進展抑制効果が示唆された。(1)「高血圧・閉経後女性患者に対するアンジオテンシン受容体拮抗薬の骨粗鬆症予防効果に関する検討」:アンジオテンシン受容体拮抗薬(ARB投与群とCa拮抗薬(CCB)投与群にて、骨代謝に及ぼす影響を検討した。両群ともに経過とともに骨吸収の上昇傾向にあったが、骨吸収マーカー(デオキシピリジノリン・NTx・尿中ハイドロキシプロリン・ペントシジン)ではARB投与群でCCB投与群に比し有意に低値であり、ARBの破骨細胞活性化抑制作用が示唆された。骨形成マーカー(オステオカルシン・BAP)では両群で差はなかった。