hpprc/llmjp-kaken huggingface dataset:
DHA・EPA刺激による膵β細胞インスリン分泌増強作用における分子機構の解明

膵β細胞で非常に多く発現している遊離脂肪酸受容体1(GPR40)は中長鎖脂肪酸が結合するとグルコース依存性インスリン分泌を増強するが、その制御機構は不明である。本研究では長鎖脂肪酸DHA・EPA刺激によるグルコース依存性インスリン分泌増強作用、並びに腸管ホルモンGLP-1との同時刺激によるインスリン分泌相加・相乗作用の分子機構を検討し、そのメカニズムを定量的・総合的に解明する。実験と理論の独創的アプローチでGPR40・GLP-1レセプター(GLP-1R)の下流シグナル系のクロストークを検討すると共にDHA・EPAとGLP-1との同時刺激によるインスリン分泌の効率性・安全性を検討し安心・安全な糖尿病治療の実現を目指す。EPAは濃度依存的にβ細胞株INS-1のグルコース依存性インスリン分泌を有意に増加させた(平成29年度)。GPR40シグナル伝達系下流因子であるPKCのactivator(PMA)も同様に、グルコース刺激によるインスリン分泌を有意に増加させた。またPMA存在下でGLP-1R刺激を行うと、それぞれ単独の刺激によるインスリン分泌を相乗的に増加させたPMAのインスリン分泌相加・相乗作用は、GLP-1Rシグナル伝達系下流因子であるPKAの阻害剤で抑制されたことから、GLP-1とGPR40の下流シグナル制御のクロストークが示唆される(平成30年度)。数理β細胞モデルを用いた理論研究では、PKAおよびPKCの活性化による細胞内カルシウム濃度の増加は、主にIP3Rの活性化が重要な要素であることが明らかとなったことから、IP3RがGLP-1とGPR40の下流シグナル制御のクロストークの主要要素であると考えられる。平成29年度は、マウス膵島β細胞がグルコース刺激によってバーストを発生させる生理的条件下において、DHA・EPA刺激がどれだけインスリン分泌増強作用をもたらすか、さらにGLP-1とDHA・EPAの相加・相乗作用を検討する。A)マウスisletにおいて、DHA・EPAによるGPR40刺激がインスリン分泌を惹起するのか、またその作用にグルコース濃度依存性が認められるか、さらにDHA・EPAのどちらがより有効にインスリンを分泌させるかを検討する。B) DHA・EPA刺激によるインスリン分泌増強作用メカニズムの検討。GPR40を刺激するとGq/11-phospholipase C (PLC)ーDAG・IP3系シグナルカスケードが活性化するため、DAGーPLC-IP3を介するIP3Rの活性化、あるいはDAGーPKCーCaMKIIを介するRyRの活性化によってCa2+遊離が惹起され、インスリン分泌が増強すると考えられる。そこでDHA・EPA刺激によるCa2+動員に由来する成分を検討する。b-1: PKC・CaMKII阻害薬がもたらす影響を検討。b-2: PKC・CaMKII阻害薬で抑制されなかった要素がRYRやIP3R阻害薬で抑制されるかを検討。C)GLP-1R・GPR40
学際的ネオウイルス学アプローチによるモルビリウイルスと哺乳動物共進化の解明

モルビリウイルスは、従来、非常に限られた宿主動物にのみ強い病気を引き起こすと考えられてきた。しかい、近年、本来の宿主動物とは異なる目の動物にも致死的な感染を起こすケースが確認されている。モルビリウイルスの宿主域は、モルビリウイルスの受容体結合タンパク(Hタンパク)が、感染しようとする動物(もしくはヒト)の受容体SLAMに結合できるかどうかが、非常に大きな決定要因である。開発した定量的H-SLAM機能的相互作用解析系を用いたキメラSLAM、ならびに点変異SLAMの機能的解析から、SLAMのN側最末端のアミノ酸一点変異で、ヒトまたは動物のSLAMの機能的な差異が生まれていることを示した。さらに既報のMV-H/SLAM複合体構造を鋳型として、既報構造の欠損部と補完した完全型の麻疹ウイルス(ヒトのモルビリウイルス)-HとヒトSLAM複合体構造を構築した。その結果、ヒトSLAMのN末端部分が麻疹ウイルスHタンパクと有効な相互作用を形成していることを証明した。分子動力学(MD)シミュレーションによって、特定の一点変異による結合自由エネルギー(ΔG)の変化を解析し、当該変異によってHとSLAMの相互作用が大きく変化することを証明した。さらに、SLAMの残基毎のゆらぎ(RMSF)を評価し、SLAMのN側最末端のLOOPドメインが大きく揺らいでおり、フラグメント分子軌道法に基づく高精度第一原理計算による相互作用エネルギー(IFIE)解析によって、SLAMのN末最末端領域の特定残基と麻疹ウイルス-Hの特定の残基とのCH/Π相互作用形成が示された。そこし、開発した定量的H-SLAM機能的相互作用解析系を用いて解析を行い、その相互作用が、モルビリウルスの宿主域決定に重要な意義があることが証明された。平成30年度が最終年度であるため、記入しない。地球上に現存することが分かっている8種のモルビリウイルス(MoV)の宿主特異性は、受容体SLAMの利用能に大きな影響を受けている。SLAM遺伝子の変異により特定のMoV感染から免れるように進化した個体は、次第に集団の中で優勢になったとも予想され、一方、SLAM遺伝子の変異に適応するように、MoVも進化を続けたと考えられる。これまでにもSLAM進化とMoV進化との関連(共進化)が報告されている。本研究課題は、MoVとSLAMに関して、これまでの遺伝子解析、ウイルス学研究のみでは十分には解明できなかったタンパク質の機能的側面や計算化学的側面、地球環境生態学的側面を補完し、ウイルスと哺乳動物共進化の明確な一例を示すことを目的としている。計算化学とバイオインフォマティクスを融合した第四次革新手法を用いて、回避感染進化に関わるSLAM上のアミノ酸を予測した。また、H-SLAM間相互作用エネルギーを変化させる点変異の効率的理論予測法を開発した。実際のH-SLAM間相互作用の評価については、膜融合を指標にして定量的に解析する系を開発した。各種MoVのHタンパクと22種の様々な哺乳動物SLAMとの相互作用を解析した。MeV Hタンパクは、霊長類SLAMへの特異性が明確であったが、牛SLAMも効率的に利用できた。逆に、CDV Hタンパクは、広域な動物種のSLAMを利用できたが、ヒトを含む特定の霊長類のSLAMが利用できなかった。PPRV、RPVのHタンパクも、比較的広域な動物種のSLAMを利用できたが、CDVとは異なる特徴的な性質が見られた。今後、計算化学のデータと膜融合解析データを統合的に解析し、鍵となる点変異の抽出を行い、その点変異を再びH-SLAM間相互作用エネルギー解析と膜融合解析で評価して、MoVと哺乳動物SLAM遺伝子の共進化の全容解明を目指す計画である。イヌジステンパーウイルス(CDV)、小反芻獣疫ウイルス(PPRV)、麻疹ウイルス(MeV)、牛疫ウイルス(RPV)の野生株Hタンパクと22種の様々な哺乳動物SLAMとの相互作用を解析した。アザラシジステンパーウイルス、クジラモルビリウイルスについては、二種使用の大臣確認の審査中である。このことは、MeVがRPVから進化してきたことと関連していると考えられる。この結果は、近年のCDVの宿主域拡大を考える上で重要である。また、Lionから分離されたCDVは、イヌSLAMの利用能が低く、CDVの進化を考える上で興味深い。

モルビリウイルスの宿主域は、モルビリウイルスの受容体結合タンパク(Hタンパク)が、感染しようとする動物(もしくはヒト)の受容体SLAMに結合できるかどうかが、非常に大きな決定要因である。開発した定量的H-SLAM機能的相互作用解析系を用いたキメラSLAM、ならびに点変異SLAMの機能的解析から、SLAMのN側最末端のアミノ酸一点変異で、ヒトまたは動物のSLAMの機能的な差異が生まれていることを示した。さらに既報のMV-H/SLAM複合体構造を鋳型として、既報構造の欠損部と補完した完全型の麻疹ウイルス(ヒトのモルビリウイルス)-HとヒトSLAM複合体構造を構築した。その結果、ヒトSLAMのN末端部分が麻疹ウイルスHタンパクと有効な相互作用を形成していることを証明した。分子動力学(MD)シミュレーションによって、特定の一点変異による結合自由エネルギー(ΔG)の変化を解析し、当該変異によってHとSLAMの相互作用が大きく変化することを証明した。さらに、SLAMの残基毎のゆらぎ(RMSF)を評価し、SLAMのN側最末端のLOOPドメインが大きく揺らいでおり、フラグメント分子軌道法に基づく高精度第一原理計算による相互作用エネルギー(IFIE)解析によって、SLAMのN末最末端領域の特定残基と麻疹ウイルス-Hの特定の残基とのCH/Π相互作用形成が示された。そこし、開発した定量的H-SLAM機能的相互作用解析系を用いて解析を行い、その相互作用が、モルビリウルスの宿主域決定に重要な意義があることが証明された。今後、計算化学のデータと膜融合解析データを統合的に解析し、鍵となる点変異の抽出を行い、その点変異を再びH-SLAM間相互作用エネルギー解析と膜融合解析で評価して、MoVと哺乳動物SLAM遺伝子の共進化の全容解明を目指す計画である。平成30年度が最終年度であるため、記入しない。
圧電ナノワイヤーアレイの作製と発電特性

本研究の目的は、機械的エネルギーから電気エネルギーへの高変換効率を可能とするナノジェネレータの開発、およびブロックコポリマーテンプレートプロセスによる、圧電特性をする超高密度ナノワイヤーアレイ(PCNAs)フィルムの創製と、ナノジェネレータとしての圧電特性の評価である。本年度は、超高密度ナノワイヤーアレイ(PCNAs)フィルムの創製のため、さまざまな酸化物のナノワイヤーアレイの作製およびロッドの直径や長さなどの制御の検討・最適化を目的とした。ブロックコポリマーテンプレート法にゾルーゲルプロセスを融合することにより、超高密度ナノワイヤーアレイ(SiO_2,TiO_2,など)、特に、Ta_2O_5圧電ナノワイヤーアレイを作製することに成功した。また、本研究の目的とするナノジェネレータの作製に重要な上部ナノ電極を設計することに成功した。さらに、用いている液晶性ブロックコポリマーの重合度制御、組成比制御により、可変なナノワイヤーアレイのシリンダー直径、高さ、および密度と、電流や電圧出力などの電気特性など、その相関関係を検討した。また、より超長ナノワイヤーアレイの創製のために、まず、濾過法でブロックコポリマーのミクロ相分離薄膜による水平シリンダー型を作製した。次に、このようなミクロ相分離薄膜テンプレートにより超長ナノワイヤーアレイ(SiO_2,TiO_2,Ta_2O_5など)を作製した。これにより、ブロックコポリマーの合成及び、ナノジェネレータ開発手法ヘフィードバックし、高変換効率な機械的エネルギー-電気エネルギー変換の実現を目指すことができた。本研究目的は、ブロックコポリマーテンプレートプロセスによる圧電特性を有する超高密度ナノワイヤーアレイ(PCNAs)薄膜の作製と、ナノジェネレータとしての圧電特性の評価である。検討事項は以下である。1)圧電ナノワイヤーアレイのロッドの直径、長さおよび密度と電流効率の相対関係の評価2)ブロックコポリマーマスクを用いたウエットエッチング法によるナノジェネレータ用上部ナノ電極の作製3)機械的エネルギーから電気エネルギーへの高変換効率を可能とするナノジェネレータの開発圧電ナノワイヤーアレイは、他のナノデバイスと組み合わせたときにそれらを作動させることができる、新たなエネルギー供給型のナノデバイスとして応用が期待される。本年度は、ブロックコポリマーテンプレート方にゾルーゲルプロセスを融合することにより超高密度Ta_2O_5圧電ナノワイヤーアレイを作製することに成功した。今後は、本年度得られている超高密度Ta_2O_5圧電ナノワイヤーアレイと、白金コートナノホールシリコン型ナノ電極との接合を検討し、機械的エネルギーから電気エネルギーへの高変換効率を可能とするナノジェネレータの開発を目指す。また圧電ナノワイヤーアレイのロッドの直径、長さおよび密度と電流効率の相対関係の評価を検討する。
社会システムと自己組織性

本研究の成果として、『社会秩序の起源』と題する書物を準備し、この秋頃には完成する予定である。その章立ては、1.存在と同一性、2.モーフォジェネシス、3.自己の起源、4.心の秩序、5.心のフィジックス、6.社会秩序の起源、7.力と自由、である。社会学ではすでに社会システム論が一般理論として存在するが、本研究は社会システム論に代わる一般理論の構築の試みである。社会システム論がその基盤とするシステム論に対して、本研究は物理学における非線形力学における複雑性あるいは自己組織性の概念を理論の基礎とする。また、システムの概念に対して現代物理学における場の概念を使用する。社会学は西欧起源の学であり、その思考は同一性の概念によって組み立てられている。周知のように20世紀の思想はこの同一性の概念に対する批判を中心として展開した。だが脱構築の思想に見られるように、同一性に対する代替案はいまだ提示されていない。私は自己組織性の概念が主体と同一性の思想に対する代替的な思想となると考える。自己組織性とは形態形成であるから、これをモーフォジェネシスと呼ぶ。本書はまず主体と同一性をめぐる現代の思想的状況を概観したのち、2において自己組織性の理論を定式化する。この応用として、3において生命の概念を検討する。そののちに心と動機付けの概念を、自己組織性の概念を使用して説明する。本研究は心は自己組織的に動機付けられる、という仮説から他の命題を演繹する、仮説・演繹型の理論として構築されている。本研究全体の目標は、複雑性の科学の観点と方法を社会学に導入し、この観点から新たな社会理論を形成することにあり、具体的には『社会秩序の起源』と題する著書にまとめることである。本書は論文集ではないので今年度は論文を執筆せず本書の執筆の準備に集中した。その経過は、2002年7月の早稲田社会学会のシンポジウム「複雑性とシステムへの新たな視点-ミクロ・マクロ関係を問い直す」における報告「自己組織性と秩序形成」と、同11月の第75回日本社会学会大会(大阪大学)における報告「自己組織性と規範」において公表した。複雑性の科学の焦点は自己組織性の概念にある。自己組織性は一般の物理系にも見られるが、生命が代表的な例である。本書では最初に複雑性の科学を概観した後で、生命に自己組織性の理論を適用する。本年度の前半は生命と自己組織性の研究を行った。自己組織性の考え方からすると、生命とは自律的にふるまう高分子の相互作用が秩序を自発的に生み出す過程と考えられる。それが細胞という場である。この自己組織性の理論を社会に適応するのが本書の目標だが、本年度の後半は規範の概念の検討を行った。社会における自律的な要素は個人であり、自律的な個人の間の相互作用はカオスに帰結する。したがって規範・規則によるコントロールが必要である、というのが社会契約説に代表される近代の典型的な社会観であり、現代社会学にも大きな影響を与えている。しかし、自己組織性の理論からすると、自律的な要素の間の相互作用は必然的にコンフリクトになるとは限らず、むしろある条件のもとではこの相互作用は自発的な秩序形成を引き起こす、ということになる。この秩序は、規範による秩序とは異なり内在的に生み出される秩序である。これは新たな秩序観であるといえる。これらのことが明らかになった。本研究は複雑性の科学の観点からの社会理論の構築を目指すものであり、その成果を「社会秩序の起源」と題する著書にまとめる予定である。2003年度は複雑性の科学の観点を社会秩序に関する理論に導入する基礎理論に集中した。従来の社会理論は個人に能動性を与え、その結果発生するコンティンジェンシー(不確定性)を規範によって解決するものである。これは社会システム論と呼ばれている。

これに対して相互作用を強調する立場があり、現象学的な志向性を共有している。だがこの、しばしばミクロと呼ばれる立場は、マクロ的な構造とのリンクへの関心が希薄であった。複雑性の科学とは力学系の理論である。複雑性の観点から社会理論を構築することは、社会を一つの力学系と見ることである。力学糸とはその名の通りダイナミクスであるから、この観点は社会学では社会システム論より相互作用論に親和的である。そこで、力学的(ダイナミクス)の観点からの社会理論の中心的なテーマは、諸個人の相互作用からマクロ構造が創発する道程を記述することになる。このことはすでに複雑性の科学が生命について取り組んでいることである。すなわち現行の分子生物学とは異なる、生命への力学的アプローチとは、分子的相互作用から細胞や多細胞系がいかにして創発するか、という問題への取り組みである。このマクロ秩序の生成の機構については、複雑性の科学、すなわち複雑な力学系の理論においてかなりの蓄積が存在するので、それを利用することができる。諸個人の相互作用が自発的にあるアトラクタに集まり、そこで安定した相互作用を反復するようになる。この時、秩序が生成しているわけである。さらにこの社会秩序はそれ自身動的なものとして理解されている、動的安定性の機構だから、進化するものである。これまでの研究の一端を、2003年度日本社会学会大会で、「アイデンティティとアフォーダンス」と題して報告した。本研究の成果として、『社会秩序の起源』と題する書物の刊行を準備している。その概要を記す。社会学における一般理論は社会システム論がある。しかしシステムの概念は自然科学の分野でもそうだが、十分な一般性をもたない。むしろ物理学における場の概念と自己組織性すなわち非線形力学の理論が、社会に関する一般理論の基盤を提供すると考える。さらに、これまでの社会学的な理論には西欧固有の文化の影響が多大であったことも無視できない。20世紀後半の西欧思想の自己検討からも明らかなように、西欧思想は存在あるいは同一性の概念を核心として展開してきた。そしてこの存在=同一性の概念そのものに問題があることが示されたのである。世界を並立する存在の集合として記述する観点を離散体的世界観、世界を連続的な場の運動と見る見方を連続体的世界観とそれぞれ呼ぶなら、西欧思想は離散体的世界観によるものである。それに対して現代の自然科学とりわけ物理学の観点は力と場の概念による連続体的世界観である。本研究は社会についての連続体的世界観による一般理論を構築する作業である。デカルトの「われ思う、ゆえにわれあり」という命題は思考を主体とその存在へと還元するものだが、われわれは逆に主体とその存在を思考へと還元し、思考を力として把握する。物理学におけると同様に、この力はその周囲に場を生成させる。個人はコギト的な主体ではなく思考という力がチャージされた複雑な力学系として理解される。こうして社会は思考的な力のチャージとしての様々な力学系の間の相互作用と秩序形成の過程として理解される。この観点から社会的な秩序形成の一般的な構造を示したのが本研究である。
がん体質制御の分子機序

がん体質は、がん原遺伝子/がん抑制遺伝子などに生じる変異の状態を反映するが、発がんの抑制、あるいはがん化した細胞の活動を制御する新たな方策を開拓するためには、がん関連遺伝子の本質的な機能と制御機構に関する分子レベルでの理解が重要となる。そこで本研究では、Src型がん原遺伝子産物(Src family kinase ; SFK)に焦点をあてて、それらの機能および制御機構の解析を通して、がんの悪性化、特に浸潤転移能獲得のメカニズムを明らかにすることを目的とした研究を行い以下の成績を得た。1.上皮系がん細胞やSFKの制御因子Cskをノックアウトした動物組織を用いた解析より、上皮系細胞のSFKが、上皮系から間葉系への形質変換(EMT)および細胞の運動性の制御に重要であること、また、細胞骨格系蛋白質(Cortactinなど)の制御を介して細胞増殖および細胞極性の維持を担う細胞間接着を制御することを明らかにした。さらに、これらの現象がCskによってコントロールされることから、がん浸潤転移の制御ポイントの一つとしてCskが機能する可能性を示した。2.SFKの機能の場であるラフトに局在する膜蛋白質Cbp(Csk binding protein)を同定し、Cbpが細胞接着などSFKシグナルの最初期ターゲットとなること、またCbp/Csk複合体を介するSFK制御系が存在することを示した。3.線虫のSFKおよびCskを同定し、それらが発生過程において細胞運動の方向性を決定するシグナル伝達系で必須の役割を担うことを明らかにした。また、下流因子としてRac経路を同定し、SRC-1が細胞骨格系の制御を介して細胞運動をコントロールしていることを示した。4.Cskの結晶構造を明らかにした。その情報に基づき、Cskを介するSFK制御機構の分子的基盤を明らかにした。がん体質は、がん原遺伝子/がん抑制遺伝子群に蓄積した変異の状態や、免疫能力によって主要な部分が決定されると考えられている。個々人のがん体質を特定して、がんの発症の予防や、がん化した細胞の活動をコントロールする方策を創出するためには、やはりがん関連遺伝子群の本質的な機能と制御機構に関する充分な理解が必要となる。我々は、がん細胞の浸潤転移との関連性が指摘されているSrc型がん原遺伝子群(Src family tyrosine kinase ; SFK)に焦点をあてて、それらの機能と制御、特に細胞の接着や運動性における作用機序の解析を進めている。SFKの機能に関してはこれまでに膨大な研究の蓄積があるが、それらの本質的な作用機序に関しては未だに不明な点が多く残されている。また、浸潤転移誘発の原因の一つと考えられているSFK制御系破綻のメカニズムは全く不明のままである。そこで本研究では、これらの課題を分子レベルにまで掘り下げて完全に解明することを目的とした研究を行い以下の成績を得た。1)SFKの制御因子であるCskの機能を調節することによって、がん細胞の上皮-間葉系形質の変換(EMT)が調節されることが見出され、がんの浸潤転移の新たな制御ポイントの一つとしてCskが機能する可能性が示された。2)Csk結合Raft局在膜蛋白質Cbpが、細胞接着やEGFシグナルにおけるSFKの最初期ターゲットであることを見出した。また、Cbp-Cskを介するSFK制御系の可視化を試み、SFKの機能および制御の現場を捉えることに成功した。特異的な神経細胞でSrcを過剰発現およびCskをノックアウトしたマウスの作製に成功し、SFK/Cskが細胞の移動、位置決定の機構で重要な役割を担う可能性を示した。3)SFKの機能の本質をさらに掘り下げて解明するために、線虫のSFKとCskを新たに同定し、進化の過程を通してSFKが常にCskによる制御下で機能することを明らかにした。

4)Cskの結晶構造を解析し、CskがSH2ドメインに結合するリガンドによって活性調節されることを分子レベルで解明した。がん体質を特定して、がんの発症の予防やがん化した細胞の活動をコントロールする方策を創均するためには、がん関連遺伝子群の本質的な機能と制御機構に関する充分な理解が必要となる。我々は、がん細胞の浸潤転移との関連性が指摘されているSrc型がん原遺伝子産物(SFK)に焦点をあてて、それらの機能と制御、特に細胞の接着や運動性における作用機序の解析を進めてきている。本研究ではSFKの機能および制御機構をさらに詳細に解析し以下の成績を得た。1.上皮系がん細胞のSFK活性が上皮から間葉系への形質変換および細胞の運動性の制御に重要であること、またその現象が基質への細胞接着能に依存することを明らかにした。2.上皮系組織特異的にCskをKOしてSFKを活性化すると、基底層細胞の異常増殖と分化の遅延に伴って表皮が著しく肥厚化することを見いだした。細胞接着機構の異常によって増殖・分化の極性が失われていることから、上皮組織の増殖や分化の制御にもSFKによる接着制御機構が大きく寄与することが明らかとなった。3.Raft局在膜蛋白質Cbpが、細胞接着などSFKシグナルの最初期ターゲットとして機能し、また、Cbp-Cskを介するSFK制御系が生細胞で機能していることを示した。また、ホモログとして膜蛋白質LIMEを同定し、SFKが多様な膜結合アダプター蛋白質によって制御されることを明らかにした。4.線虫の発生過程においてもSFKが細胞の運動性の制御に必須の役割を担うことを明らかにした。以上の知見より、SFKの重要な機能の一つが細胞の接着に依存した細胞機能の制御にあることが示唆され、現在、その制御を直接担うSFK基質の機能解析を進めている。がん体質は、がん原遺伝子やがん抑制遺伝子などのがん関連遺伝子の変異の状況を反映するが、がん化の抑制、あるいはがん化した細胞の活動をコントロールする新たな方策を開拓するためには、がん関連遺伝子の本質的な機能と制御機構に関する分子レベルでの理解が重要となる。そこで、Src型がん原遺伝子産物(Src family kinase ; SFK)に焦点をあてて、それらの機能および制御機構の解析を通して、がんの悪性化、特に浸潤転移能獲得のメカニズムを明らかにすることを目的とした研究を行った。1)表皮組織特異的にCskをKOしてSFKを活性化すると、基底層細胞の形質が変化し、細胞間接着の破綻、細胞外基質との接着能の亢進、細胞骨格系の攪乱、アクチン結合蛋白質Cortactinのリン酸化の亢進に伴うInvadesomeの形成などが認められた。また、神経堤由来の上皮様細胞でも同様な現象が認められたことから、SFK/Cskが上皮系細胞の形質維持、特に細胞極性の維持を担う細胞間接着を細胞骨格系を通して制御することが明らかとなった。2)線虫の発生過程においても、SFK(SRC-1)が細胞運動の方向性を決定するシグナル伝達系で必須の役割を担うことを明らかにした。また、下流因子としてRac経路を同定し、SRC-1が細胞骨格系の制御を介して細胞運動をコントロールしていることを示した。
創外固定器の応用による関節を造成するシステムの開発

現在、機能障害をきたした関節疾患患者には人工関節手術が行われているが、欠損した軟骨を再生する手段があれば、特に青壮年期の関節疾患患者にとっては朗報である。骨髄組織に存在する未分化間葉細胞の潜在能力を利用して関節軟骨を再生させる手段を見いだすことを目的にして本研究を行った。創外固定器にコンピューター制御の持続的他動関節運動装置を接続した関節造成装置を考案し、家兎の膝関節において大腿骨および脛骨の軟骨・軟骨下骨を全切除しこの関節造成装置を装着した。関節面を非接触状態にした牽引モードで持続運動を行わせると、8週以上で硝子様軟骨の形成がみられた。家兎の膝関節に持続的に牽引を加え、関節面を非接触に保ちつつ自動運動を可能にする創外固定器を作製し、大腿骨の荷重部関節面の軟骨下骨を貫く径3mmの全層欠損を作成し、この創外固定器を装着して自動運動を行わせた。関節面に牽引力がかかるようにして運動させた牽引運動群では4週で硝子様軟骨による修復がみられた。正常軟骨に対する荷重の影響を知るために、家兎の膝関節運動を妨げることなく関節面を完全免荷する装置を考案し、完全免荷が関節軟骨に与える影響について検索した。3週から軟骨細胞の形態変化が生じ、9週では軟骨の厚みが減少し軟骨基質の変化を含む構造上の変化が生じていた。以上より、骨端部には軟骨を再生する潜在能力が存在し、軟骨再生を生じさせるためには非接触状態で適切な運動を行わせる必要があり、一方軟骨組織を維持するためには適切な荷重が必要であることが明らかになった。1、相対する骨面に作用する圧を管理しつつCPMの速さを可変的に変えられる関節造成システムの作製。動物実験用の関節造成システムの製作はは本研究課題の根幹をなすものである。すなわち、本システムは目的とするシステム開発に必要な基礎デ-タ-を収集するためのオリジナル製品である。白色家兎の膝関節の本来の関節軟骨を全摘後、脛骨上端を平らに、大腿骨下端を半円状に形成する。(この成形過程を可及的に画一化させるためのテンプレ-トはすでに完成し得た。)この後、転がり回転の軸を持つ創外固定装置を大腿と下腿にキルシュナ-鋼線で装着させる。本機は、ユニバ-サルジョイントでパルスモ-タ-と連結され駆動力が伝達される。関節可動域は0-150度、10度毎に設定可能である。回転頻度は0-15回/日。本機は、骨切り相対面に間隙を置くことも、創外固定装置に取り付けたバネにより固定角度の変化に応じて骨切り相対面に異なる圧が加わるようにしてある。創外固定装置は転がり回転の軸を持つので角度変化に応じて相対する骨切り面は移動していく。従ってバネの特性を変えることで理論的には連続的な圧変化に対応した、骨切り面に出現する間葉系組織の組織形成の様子が観察しうることとなる。以上の創外固定装置をすでに完成し、15回/日の条件で骨切り相対面に間隙を置いたときと、0.286kgf/degの常数のバネをかけた時の組織形成状態を追跡中である。今後は、受動的可動訓練の回数を15回から変化させ、また、バネの種類も変えて組織形成の状態を観察、分析することで、以下の計画を実行していく予定である。2、動物実験で作製した関節の組織学的、レ線的観察を行う。3、動物実験により至適な軟骨を形成する機械的条件、即ち圧、CPMの速さを明らかにする。人に応用しうる関節造成システムの基礎的モデルとなるような動物実験用の関節造成システムを試作し、成熟家兎を用いて実験を行った。

この装置は関節軟骨を全摘出した後受動的可動域訓練を行えるようにコンピューター制御のcontinuous passive motion(CPM)システムを創外固定装置に組み込んだものである。成熟家兎の膝関節軟骨を全摘出し、海綿骨を関節と同様の形態に削り、大腿骨と下腿骨に鋼線を刺入して創外固定器を装着し、大腿骨と下腿骨にかかる圧力、受動運動の速度と回数を変化させ軟骨を形成する至的条件を検索した。各モードで実験を行ったあと大腿骨遠位部と下腿骨近位部で切断し、骨及び関節周囲軟部組織を含む薄切切片を作製し、軟骨形成の有無を組織学的に検索した。関節にかかる力学的要素を一定にするため実験動物を空中に吊す必要があるが、このために長期生存が困難であるという問題点が生じた。実験動物の吊り下げ器具を改良することにより8週以上の長期飼育が可能となった。まず、関節軟骨を全摘出して海綿骨で新しい接触面を形成した後、手術直後から圧迫力を加えて受動的関節運動を行わせた。この系では接触面には線維組織しか形成されず、術直後から圧迫力を加え続けることは軟骨形成には不利であることがわかった。ついで、手術後一週間の待機期間をおいた後、牽引力を加える実験を行った。この系では手術後10-12週で接触面に硝子様軟骨が形成されていることが確認された。現在4週、8週における組織学的変化を検索中である。家兎の膝関節において軟骨の全層欠損を作製した後創外固定器を用いて連続関節運動を行なわせ関節軟骨を造成する目的で実験を行なった。平成3年度は一定の軟骨全層欠損を作製するための手術器械、連続運動を行なわせるための装置の開発を行ない、一定のモデルの作製と圧迫または牽引力を加えながら連続関節運動を可能にすることができた。この実験を行なうためには実験肢を運動が可能になるよう保持しながら長期間家兎を飼育する必要があり、そのための工夫も必要であった。同時に摘出した標本を一魂として硬組織標本にする方法を検討し、それを可能にした。平成4年度は圧迫力を加えた場合と牽引力を加えた場合で8週以上経過したものの変化をみることを主たる目的とした。実験条件が厳しいためにかなりの脱落例が出たが、牽引力を加えながら連続関節運動を行なわせることにより、軟骨全層欠損を作製した骨面の上に硝子様軟骨の形成を認めた。圧迫力を加えた場合は軟骨形成は起きなかった。平成5年度は短い時期のモデルを作製し、軟骨形成がどの時期から起こるかを検討した。6週までの群では軟骨形成は認められず、少くとも8週間の連続運動が必要であることが明らかになった。
モビルスーツ型全身生活動作支援ロボットの製作と移動式ニューロリハビリ法の効果検証

上肢および下肢を補助可能な全身動作補助機開発した.本装置は歩行やADLを補助可能とする.本装置を用いた歩行時の脳活動を計測し,ニューロリハビリテーションの効果を検討した.その結果,トレッドミル上では装置に慣れてくると脳活動が低下するため,腕振りが重要であり,トレッドミル上よりも移動しながら訓練をすると脳活動が活性化することを確認した.上肢および下肢を補助可能な全身動作補助機開発した.本装置は歩行やADLを補助可能とする.本装置を用いた歩行時の脳活動を計測し,ニューロリハビリテーションの効果を検討した.その結果,トレッドミル上では装置に慣れてくると脳活動が低下するため,腕振りが重要であり,トレッドミル上よりも移動しながら訓練をすると脳活動が活性化することを確認した.本研究目的:生活動作をしながらニューロリハビリ(神経機能回復訓練)を行うために,(1)手ごろな価格,(2)場所を選ばず使用可能,(3)全身動作を安全に補助可能な「モビルスーツ型動作支援ロボット」を設計製作する。本装置により日常生活動作でリハビリし,近赤外分光法,脳磁図・筋電図を用いて,脳神経科学的,運動生理学的に効果検証し,医学的根拠により新規手法を確立する.●平成22年度:モビルスーツ型動作支援ロボットの機構部・制御部の設計製作(1)体幹支援ユニットの製作体幹前傾起立,体幹直立起立の2通りの方法に使用できる補助機を製作した.本装置はユニット単体でも使用可能であり,モータを使用せず,ガススプリングにより起立・着座を適度な補助力を発生できるものとした.また,人間の前面からの補助タイプ,背面からの補助タイプの2通りを製作した.(2)上肢・下肢・体幹支援ユニットの統合上肢・下肢ユニットを統合し,また小形制御システムをART-LINUX搭載SH4マイコンにて構築した.体幹ユニットは機械設計のみ終了.全身動作制御法を導入する前に,本装置をニューロリハビリ用全身動作入力装置として歩行訓練に使用した.単に下肢ユニットのみの補助では乗り物としての効果はあるが,訓練には腕振り動作の補助があると効果があることを確認した.(3)起立・立脚姿勢補助可能な自動追従リフトの製作走行リフトを改造し,歩行訓練中の上下動を許容しながら免荷し,歩行訓練者の歩行速度および進行方向に応じてジョイスティックにて追従操作可能なリフトを製作した.訓練者への自動追従は次年度完成予定本研究目的:生活動作をしながらニューロリハビリ(神経機能回復訓練)を行うために,(1)手ごろな価格,(2)場所を選ばず使用可能,(3)全身動作を安全に補助可能な「モビルスーツ型動作支援ロボット」を設計製作する.本装置により日常生活動作でリハビリし,近赤外分光法,脳磁図・筋雷図を用いて.脳神経科学的,運動生理学的に効果検証し.医学的根拠により新規手法を確立する.●平成22年度:モビルスーツ型動作支援ロボットの機構部・制御部の設計製作(1)体幹支援ユニットの製作体幹前傾起立,体幹直立起立の2通りの方法に使用できる補助機を製作した.本装置はユニット単体でも使用可能であり,モータを使用せず,ガススプリングにより起立・着座を適度な補助力を発生できるものとした.また,人間の前面からの補助タイプ,背面からの補助タイプの2通りを製作した.(2)上肢・下肢・体幹支援ユニットの統合上肢・下肢ユニットを統合し,また小形制御システムをAPT-LINUX搭載SH4マイコンにて構築した.体幹ユニットは機械設計のみ終了.全身動作制御法を導入する前に,本装置をニューロリハビリ用全身動作入力装置として歩行訓練に使用した.単に下肢ユニットのみの補助では乗り物としての効果はあるが、訓練には腕振り動作の補助があると効果があることを確認した.(3)起立・立脚姿勢補助可能な自動追従リフトの製作走行リフトを改造し,歩行訓練中の上下動を許容しながら免荷し,歩行訓練者の歩行速度および進行方向に応じてジョイスティックにて追従操作可能なリフトを製作した.●平成23年度:平成23年度:生活基本動作(起立・着座・歩行・物体把持移動)の筋活動・脳血流変化計測による支援効果の医学的検証トレッドミル上では,装置に慣れてくると脳活動が低減するが、腕振りがそれを防止してくれる可能性がある.また,見晴らしの良い廊下で実験をすると,腕振りがなくても,補助されていても脳活動が活性化する.腕のリハビリについても同様で,第3者が操作して制御しながらリハビリすると,脳活動は低減するが,たとえ装置に補助されていても自分が操作することにより,活性化する.以上より,リハビリ時のモチベーションが非常に重要であると考えられる.
新規プロセスに基づいた銀ナノワイヤからなる次世代型導電膜の作製法の構築

銀(Ag)からなる微小なワイヤ(ナノワイヤ)を合成するための新しい方法を探索した.銀の原料と有機分子を混ぜて,加熱するだけで自発的に銀のナノワイヤが生成する,新しい方法を開発することに成功した.反応条件を系統的に調べ,銀ナノワイヤの形成機構を明らかにするとともに,その結果,再現性良くかつ高濃度,高収率で得るための新しい方法を確立した.さらに,明らかにした.次に,得られた知見を元に,基板上に原料を塗布し,基板上で銀ワイヤの薄膜が形成するための反応条件を調べ,銀ナノワイヤからなる導電膜を作製することに成功した.銀ナノワイヤからなる透明導電膜ならびに微細配線の作製を検討した.導電性と透明性を確保する上で細くかつ長いナノワイヤを用いることが非常に重要であり,そのようなワイヤを調製することを目的に,我々が開発した新規調製法に関して,調製条件の系統的な探索を行った.具体的には,保護剤である三級アミンを用いたナノワイヤ合成に関して,還元剤の種類,合成温度,保護剤の種類,銀原料の種類,さらには組成比を検討し,合成法を確立するととも生成メカニズムを反応速度の観点から考察した.その結果,銀ナノワイヤのアスペクト比が各外部因子により大きく変化することが分かった.特に,加熱温度や三級アミンのアルキル鎖,還元剤の種類で大きく変化した.最終的に,得られたナノワイヤーの中で最も細いものは直径は20nm程度であり,長さは20μm以上であった.以上の合成法は,銀ナノワイヤの合成法として極めて珍しいものであり,学術的に意義深いものである.三級アミンは従来球状粒子にのみ用いられてきたが,ナノワイヤーの合成にも有効であり,得られるナノワイヤの構造制御にも有効であることがわかり,工学的にも非常に価値があるものであると考える.次に,薄膜化を目的に基板処理方法を検討した.種結晶を担体に固定化し,それを起点に結晶が成長して得られるナノワイヤについて調べた.処理時の蒸発をおさえる目的で,高分子を含有させた用いた.スピンコーターで薄膜化したナノワイヤ薄膜と比較した.さらに中空のカプセルを作製し,銀ナノワイヤの原料を埋包させて,インクジェット印刷に適用できるように工夫する検討も行った.作製した導電膜の導電性と銀量の関係を調べ,導電膜作製に必要な最適量を見出すことを検討し,その結果,導電膜の作製に成功した.今後,面積をさらに拡大していくことが課題である.また,微細配線についても検討し,塗布したパターンで銀ナノワイヤを作製した.銀(Ag)からなる微小なワイヤ(ナノワイヤ)を合成するための新しい方法を探索した.銀の原料と有機分子を混ぜて,加熱するだけで自発的に銀のナノワイヤが生成する,新しい方法を開発することに成功した.反応条件を系統的に調べ,銀ナノワイヤの形成機構を明らかにするとともに,その結果,再現性良くかつ高濃度,高収率で得るための新しい方法を確立した.さらに,明らかにした.次に,得られた知見を元に,基板上に原料を塗布し,基板上で銀ワイヤの薄膜が形成するための反応条件を調べ,銀ナノワイヤからなる導電膜を作製することに成功した.本研究の目的は、我々が独自に開発した銀(Ag)ナノワイヤの合成法、すなわち原料に熱を加えるだけで銀ナノワイヤが自己組織的に形成する方法を,透明導電膜ならびに微細配線の回路作製に応用することである。従来,銀ナノワイヤの合成には「ポリオール法」が用いられており,数多くの成功例が報告されている.しかし,手法を工学的な用途に用いる場合,使い方によっては原理的に適用できない時もあり,新たな合成法を開発することは重要である.我々が開発した新規法はポリオール法に無い長所もあり,その点を活用して銀ナノワイヤの導電膜や回路を作製する.レアメタルを用いない導電膜作製法の開発は,工学的にも非常に重要である.本年度は,銀ナノワイヤ薄膜の作製について検討し,その導電性を評価した.同時に有機物カプセルを合成し,ナノワイヤならびにその薄膜形成の材料として評価した.以前,実施者がフラスコ内での合成で用いていた原料をそのまま基板上での合成に転用しても全く銀ナノワイヤは形成せず,溶媒の種類や加熱温度など反応条件を変えて色々と検討したが,目的の構造体を得ることはできなかった.その原因を探索した結果,原料中の有機成分が銀塩と反応する前に基板上から消失してしまうことが原因と分かった.そこで,原料の改良を行い,再び,ナノワイヤの合成を試みた.すると,多数のナノワイヤ状構造体が生成したことがTEM,SEMならびにXRD測定により確認した.以上から,基板上でも加熱するだけで銀ナノワイヤを自己形成させる合成方法を初めて見いだした.薄膜の導電性を評価した結果,バルクと比べて性能がかなり低いことがわかった.これは薄膜化した効果以上に,残存した有機物が電気伝導を妨げていることが予想される.次年度はこの点を改良することで,高性能な導電膜の作製を検討する.当初に設定した課題の一つである基板上での銀ナノワイヤの合成とその薄膜化に成功した.従来のフラスコ内で行なっていた化学反応を基板上で展開する場合に,新たなパラメーターの影響が顕著となり,全く異なった結果が得られた.特に表面積が大きいことによる原料の揮発が,予想以上に大きな障害となった.そのため,新たな材料の探索から始め,反応条件を検討した結果,最終的に,課題を達成することができた.また,上記の研究を通して,基板上で化学反応を行うための基礎的知見を収集することもできた.

これを元に次年度での研究を展開する.一方で,得られた薄膜の導電性を測定したが,目標値を超えることはできなかった.これは残存する有機物や銀の表面酸化の影響が考えられるため,次年度において改善していく必要がある.印刷法を用いて、透明導電膜の作製を試みる。透明導電膜に要求される条件は「電気伝導性」と「透明性」である。目標とする物性値は、平均透過率が80%以上、抵抗率が10 μΩ/cm以下である。原料液の塗布量と、得られる銀ナノワイヤ膜の電気伝導度ならびに透明度の関係を明らかにする。通常の導電体は、可視域の光吸収が大きいため、透明導電膜を作製することは困難であるが、銀ナノワイヤは可視領域に吸収が無い。そのため、ナノワイヤ膜の厚みを薄くすれば十分高い透明度が確保できると考える。さらに、原料液の塗布と加熱処理を繰り返すと、極めて長く伸びた銀ワイヤの薄膜が得られると考えられるため、高い電気伝導度とともに高い透明度も達成できると予想される。印刷法で基板上に原料液のパターンを作製し、乾燥、加熱処理することで、銀ナノワイヤからなる回路を作製する。熱処理時に、インクの粘性が下がり、作製したパターンが崩れる可能性がある。そこで、温度を上げるとゲル化する有機材や、融点の高い高分子などを混在させる。有機溶剤乾燥時にも、高分子やゲル化剤が骨組みとなって、作製したパターン構造を維持でき、この問題が解決できると予想する。また、加熱処理時の有機物の揮発はかなり早くなると予想する。インクジェットを用いて、原料液を精密に平面状(2次元)ならびにライン状(1次元)、点状(0次元)にして反応を行い、その現象を明らかにする。光学顕微鏡と加熱プレートを組み合わせてリアルタイムで現象を追跡する。暗視野顕微鏡を用いると、ナノワイヤでも顕微鏡で観察できるようになる。揮発などの現象をin situで調べ、閉じこめられた領域で結晶化がどのように進行するのか等について明らかにする。同時に、本申請課題の達成までに行った問題解決法をまとめ上げ一般化することで、その方法論を構築する。銀ナノワイヤ合成用試薬,被覆剤合成用試薬,合成用器具,分析消耗品,溶剤・溶媒等試薬など消耗品を中心とした研究費の使用を計画している.新規化合物を有機合成して,その評価を行う.また,当大学の分析センターに設置された,透過型電子顕微鏡などの大型装置を使用するため,その利用料を計上する.また,本課題に関連する知見を学術論文に投稿する際の投稿料ならび英語校閲費を使用する.同時に,微細配線の回路を作製するためにインクジェット印刷に必要な器具を購入する.具体的には,インクジェットヘッド(加熱ヒータ付き高粘度液対応)・京セラIJHK(1台×735千円)の購入を計画している.
PCクラスタを用いた光度と位相変化に伴う中性子星のサイクロトロン線の研究

宇宙において最も強い磁場を持つ天体が中性子星であり,その磁場強度を直接測定できる唯一の方法が本研究テーマであるサイクロトロン吸収線(以下,吸収線)のエネルギーである.中性子星の中には伴星を伴う場合があり,伴星からガスが降り積もることでX線を放射している.この降着ガスの運動は強磁場に沿って一次元運動し,星表面近くで衝撃波発生により急激に減速されるため無視されてきた.しかし,降着円柱の壁付近では輻射圧の減少のためガス運動の減速が弱くなると考えられる.本研究では,吸収線形成はこの壁付近の領域が支配的になることに注目し,二次元で考えることで今までの一次元標準モデルで解決できなかった問題を解明する.宇宙において最も強い磁場を持つ天体が中性子星であり,その磁場強度を直接測定できる唯一の方法が本研究テーマであるサイクロトロン吸収線(以下,吸収線)のエネルギーである.中性子星の中には伴星を伴う場合があり,伴星からガスが降り積もることでX線を放射している.この降着ガスの運動は強磁場に沿って一次元運動し,星表面近くで衝撃波発生により急激に減速されるため無視されてきた.しかし,降着円柱の壁付近では輻射圧の減少のためガス運動の減速が弱くなると考えられる.本研究では,吸収線形成はこの壁付近の領域が支配的になることに注目し,二次元で考えることで今までの一次元標準モデルで解決できなかった問題を解明する.
多成分分析によるプレミアム蜂蜜の品質保証と偽装防止

UHPLC多波長検出器PDA及び液体クロマトグラフィー質量分析器(LC-MS/MS)による国内外の蜂蜜成分の多成分分析に関しては、校正に使うための内部標準物質の検討を進めたところ、UV検出及び質量分析のいずれにも利用可能なForchlorofenuronを用いる予定である。加熱調理・処理に伴うマヌカ蜂蜜の成分変化について検討したところ、加温・加熱に伴い、蜂蜜中の特定の成分(メチルグリオキサール(MGO)及び2'-methoxyacetophenone (MAP))が減少し、一方で加熱指標であるヒドロキシメチルフルフラールHMFは増加した。特にMGOは機能性成分として期待される物質であり、その成分減少は大きな問題となる。一方で、配糖体レプトスペリンなど、加熱に安定な成分もあり、添加した蜂蜜の量を保証する指標の一つとなることが期待される。成分変化の少ない手法でマヌカ蜂蜜入りのグミを試作も行った。生体利用性・機能性発現機構に関しては、マヌカ蜂蜜に豊富に含まれるレプトスペリンの代謝について、培養細胞及び動物を用いた検討を2017年度より継続して進めた。培養細胞によるレプトスペリンの代謝物として、メチルシリンゲート、及び、メチルシリンゲート代謝物であるシリング酸、グルクロン酸・硫酸抱合体も認められた。レプトスペリンを投与したマウス血中からもメチルシリンゲート及びシリング酸をLC-MS/MSによりUHPLC-四重極型タンデムマスを用いて新規に検出定量した。マクロファージ系細胞による脱抱合反応も確認した。また、レプトスペリンは培養細胞では分解されず、ある種の細菌群により糖鎖が切断されてメチルシリンゲートを生じることを見出した。このため、生体内においてレプトスペリンは大腸で分解を受けると予想され、腸内細菌叢を介してその機能性を発現していることが予想される。蜂蜜成分の分析については、UHPLC多波長検出器PDA及び質量分析器を用いた解析を継続して進めている。多検体を網羅的に分析するには、機器・カラム劣化や溶媒調製の差異を補正するための適切な内部標準物質を選定する必要性を感じている。内部標準の候補分子Forchlorofenuronについて実用上問題が無いか、検討中である。また、PDAのピーク(UV-Vis波形)や既知化合物との比較だけでは物質の同定が困難である場合もあり、2019年度では精密質量分析器Q-TOF(四重極-飛行時間型タンデムマス)も用いる予定である。UHPLC-PDA及び質量分析器を利用した加温・加熱に関わる蜂蜜中の成分変化については、予定を上回り大きく進捗しており、特定成分の減少機序にも迫りつつある。日本フードファクター学会、日本農芸学会や韓国におけるシンポジウムにおいてもその成果の一部を発表した。2019年度中にも国際学会での発表を予定しており、また学術論文としても投稿予定である。マウスや培養細胞を用いた蜂蜜成分(配糖体)の代謝研究については、脱抱合反応との関連について新たな知見が得られており、一端、体内で抱合された代謝物でもマクロファージなどによりグルクロン酸抱合体は脱抱合されることを見出した。つまり、炎症部位で脱抱合体(アグリコン)として存在する可能性がある。脱抱合により生じるメチルシリンゲートやその代謝物シリング酸はいくつかの機能性が報告されている分子であり、メチルシリンゲートやその配糖体であるレプトスペリンの機能性は、代謝物シリング酸を介して発揮されている可能性も示唆される。代謝については、腸管モデル細胞(Caco-2)を用いた検討を進めており、そのデータが得られ次第、これまでの成果と合わせて2019年度内に論文投稿を予定している。UHPLC多波長検出器PDAや四重極-飛行時間型Q-TOF質量分析器(あるいはタンデム四重極型)を用いた国内外の蜂蜜の多成分分析・解析を行い、データを蓄積する。百花蜜が多い国産蜂蜜は成分が複雑であることが予想されるが、分析時に適切な内部標準物質を組み込むことで、精密かつ再現性の高い分析を目指す。蜂蜜機能性成分の代謝解析では、マヌカ蜂蜜に豊富に含まれるレプトスペリンとそのアグリコンであるメチルシリンゲート代謝の検討を引き続き進める。それぞれの体内動態を明らかにしつつ、2019年度は主に腸内細菌叢との関連に焦点をあてる。マウスを用いて、体内の代謝物を検出定量し、その動態解析に合わせて腸内細菌叢の変動を糞便(DNA解析)や尿(インドキシル硫酸分析)などを試料として調べる。また糞便中の短鎖脂肪酸なども調べることで、腸内細菌を介した蜂蜜の機能性を明らかにしたい。また、pilot研究となるが、ヒト試験(日常的な蜂蜜摂取量)による代謝、機能性や腸内細菌叢に与える影響についても予備的に確認したい。培養細胞を用いた機能性解析については、Caco-2、HepG2、RAW細胞株を用いた分子レベルでの検討を引き続き行う。特に、マヌカ蜂蜜に豊富に含まれるメチルグリオキサールMGOは生体異物でもある点に着目し、成分による細胞応答についても分子生物学及び生化学的手法により検討する。蜂蜜に含まれる複数成分の同時吸収代謝が、それぞれの代謝(例えばglyoxalase系によるMGO代謝)に与える影響についても検討したい。加熱調理・処理に伴う蜂蜜成分の変化に関する研究を更に進め、蜂蜜二次産品(商品)にどの程度の蜂蜜が添加されたのか「成分量で認証」する仕組みを構築する。

成分を損なわない加工調理法・製造法を開発できれば、上述のpilot研究でも蜂蜜投与物として利用可能となる。UHPLC多波長検出器を用い、HPLCによる分析に比べて1検体10分(測定時間比1/3)、感度はHPLC以上とする条件を構築し、国産蜂蜜及びニュージーランド産、モンゴル産などの蜂蜜を分析した。多くの国産蜂蜜で類似したピークが観測され、単一の花に由来する蜂蜜というラベルであっても実際にはマルチフローラル蜂蜜である可能性が示唆された。ただし、花蜜に共通して存在している成分によることも考えられ、更なる解析が必要である。一部の蜂蜜について、花蜜そのものを採取し、蜂蜜にその成分が含まれるか調べたところ、花蜜には存在するが、蜂蜜に含まれないピークも見つかった。蜂が巣箱に蜜を持ち帰り、貯蔵する間に、分解する成分もあることがわかった。また、液体クロマトグラフィー質量分析器(LC-MS/MS)による蜂蜜成分の解析を進めている。生体利用性・機能性発現機構に関する検討では、マヌカ蜂蜜に豊富に含まれるレプトスペリン及びメチルシリンゲートの代謝について、マウスや腸・肝臓由来の培養細胞を用いた検討を進めた。マウスでは蜂蜜投与群とレプトスペリンあるいはメチルシリンゲート投与群に代謝速度やプロファイルに違いが認められた。の培養細胞による検討からは、メチルシリンゲートのメチルエステルが切断されてシリング酸を生じることがわかり、阻害剤や精製酵素を用いた検討から、カルボキシルエステラーゼ1(CES1)がその反応を媒介していることがわかった。シリング酸には種々の機能性が報告されており、蜂蜜摂取に伴う健康増進に役立っている可能性がある。二次産品における成分変化についても、予備的な検討を開始しており、加温・加熱に伴い、特定の成分が減少することが示唆された。一方で、安定な成分もあり、添加した蜂蜜の量を保証する指標(マーカー)として有用となることが期待される。成分分析については、希少なモンゴル産の蜂蜜やニュージーランド産蜂蜜、国産蜂蜜などを試料とし、UHPLC多波長検出器を用いた解析を進め、成果も得られつつある。質量分析による網羅的な解析法の構築が予定より遅れているものの、その他については、特に大きな問題もなく順調に進展している。このUHPLC及び質量分析器を利用して加温・加熱に関わる成分変化を予定よりも前倒しで進めており、今年度、学会発表予定である。マウスや培養細胞を用いた代謝研究についても、予定よりも進んでいる。中でも培養細胞による検討から、肝臓の細胞ではメチルシリンゲートのみが代謝され、他の成分はほとんど変化しないことがわかった。またメチルシリンゲートの代謝に伴い,メチルシリンゲートの硫酸抱合体やグルクロン酸抱合体に加えシリング酸が生じるが、シリング酸は抱合反応を受けにくいこともわかり、体内における滞留時間が長くなることが予想された。シリング酸はいくつかの機能性が示唆されている分子であり、メチルシリンゲートやその配糖体であるレプトスペリンの機能性が、シリング酸を介して発揮されている可能性が示唆された。UHPLC