hpprc/llmjp-kaken huggingface dataset:
蚕休眠ホルモン側鎖官能基が活性発現に果す役割の解析と強活性物質の創製

そこで次に、フェニルヘキサノイル-Pro-Arg-Leu-NH2をモデルとし、そのProのカルボニルをメチレンで置き換えた類縁体(フェニルヘキサノイル-1-ピロリジニルメチル-Arg-Lcu-NH2)を調製してみた。本類縁体は、トリプシン分解を若干受けるようであるが、明らかに抵抗性を示した。さらに、生物検定の結果、活性発現閾値は設計基準分子31より20倍ほど劣るが、本類縁体は誘導休眠卵総数を著しく増加させることが判明した。生物検定条件の制約から、全産下卵を休眠させるところまでは至っていないが、投薬時期を最適化すれば、生まれるすべての卵を休眠させることも可能と予想できる。現在、これらの結果に基づき、生物検定法の改良とともに、より強い活性を持つ新分子種を設計している。これまでの研究で休眠ホルモン(DH)のC末端トリペプチドアミド(PRL-a)が活性発現に必要な最小構造であり、そのN末端を芳香族脂肪酸で修飾すると活性が上昇することを見いだしている。本年度は上記誘導体やDH中のベンゼン環が活性発現に対して果たす役割の解析、すなわち、ベンゼン環自身が活性上昇をもたらすのか、あるいは、その親油性がその任を担うのか解析した。まず、PRL-aのN末端を炭素数16のパルミチン酸で修飾して、休眠誘導能をDHや非修飾体と比較した。その結果、活性発現閾値の点でDHには及ばないものの、この誘導体はPRL-a自身より20-30培強力な活性を持つことを明らかにできた。この結果は修飾基の親油性が活性上昇に大きく寄与していることを物語っている。さらに興味深いことには、現在使用している検定系で、この誘導体は産下卵中のおよそ7割を休眠させることも明らかになった。この事実は生物検定の条件を至適化すれば全産下卵を休眠させることができる可能性を示唆しており、興味深い。つぎにこの発見に基づき、修飾基の炭素数、すなわち、親油性の程度が活性上昇に与える影響について調べた。その結果、短鎖の場合には非修飾体と同程度の活性にとどまったが、それ以上に炭素数を増やすとめざましく活性が上昇し、炭素数16と18で最強となり、炭素数をさらに増やすと低下することが判明した。以上の結果をふまえて、今後生物検定系の至適化を目指すと共に、他の官能基が活性発現に果たす役割の解析と強活性物質の創製を目指していきたい。昨年度の研究では、パルミチン酸で修飾したトリペプチドアミド(C16-PRL-NH_2)が休眠卵数を大幅に増加させることを見いだしている。この結果に基づき、本年度は修飾脂肪酸の炭素数が上記活性増強に与える影響について調べることからはじめた。炭素数2から28までの脂肪酸で修飾したPRL-NH_2を調製し、生物検定を行った結果、炭素鎖が短い場合や長すぎる場合には、大きな効果が得られないが、炭素数16と18の場合に最大の活性増強能が見られることを明らかにできた。そこで、C16-PRL-NH_2を使用して、各種の蛋白質や多糖などの添加物を共存させ、活性を一層強める新投薬法の開発を図ったが、好ましい結果は得られなかった。これに対し、過去の研究では、雄蚕蛾頭部の有機溶媒抽出物から休眠ホルモンの活性発現に対する天然協力剤として新規親油性蛋白質を単離している。残念ながら、この協力剤は天然から大量に得られないため、新投薬法開発の目的には使用し難かった。そこで、別種の節足動物であるアマエビ殻の有機溶媒抽出物中に類似機能を示す蛋白質を検索した。その結果、休眠ホルモンの活性を10倍程度増強する新親油性蛋白質を単離構造決定できた。
岩佐又兵衛における集団制作システムの解明

江戸時代はじめの画家・岩佐又兵衛(1578-1650)の作品には、しばしば複数の異なる画家の様式が混在していることが指摘される。又兵衛が工房を組織して作画活動を展開していたことは、ほとんど疑いない。本研究の目的は、又兵衛の工房制作の様態を、実作例に即して明らかにすることである。そのために、広い意味での又兵衛作品の調査を重ねデータを集積したのち、作品ごとに認められる表現様式上の異同を抽出し分類することを試みた。岩佐又兵衛とその工房による絵画制作は、京・越前・江戸という3つの地域で展開され、そのまま3つの作画期にも対応している。それぞれの拠点と時期に応じてどの程度の規模の工房が組織され、また、どのような作画体制が整備されていたかを考えることは、いまだ不明な点の多い又兵衛の画業を明らかにするために必要なことだろう。この研究では、又兵衛の特徴を示す作品の様式分析、特徴の抽出とその分類という、美術史学の最もオーソドクスな手法によって工房制作の実態に迫ることを目指す。2ケ年のうち、初年度に当たる平成21年度は、又兵衛の落款をそなえる作例を中心に、作品調査を実施した。落款のある作品にも複数の画家の様式が混じること自体注意を要する事柄だが、それでも画題の選択や構図の作成などに又兵衛本人の何らかの関与を認めた上で、狭義の又兵衛様式の特徴を具体的に抽出することを試みた。この作業は、今後に調査を予定している、長大な古浄瑠璃絵巻群(MOA美術館所ほか蔵)をはじめとする多くの無落款作品との様式比較に際し、一定の基準点を設定することを意図してもいる。実際の調査は、越前在住期に描かれたと考えられる「金谷屏風」や「樽屋屏風」の数図(いまは掛幅に改装され諸機関に分蔵)、また、印章をともなう歌仙絵におよんだ。米国ではサンフランシスコ・アジア美術館に所蔵される「王昭君図」(もと「樽屋屏風」)の精察と写真撮影を許され、また、メトロポリタン美術館では、従来所在を把握することができずにいた「道蘊」印を有する歌仙絵の実見とデータ収集の機会にも恵まれた。なお、当初予定していたいくつかの重要な作品調査に関しては、諸般の事情によって平成22年度へと持ち越した。この研究は、岩佐又兵衛(1578-1650)が手がけた絵画作品の様式分析から、彼の作画活動の実態を実作例の観察によって解明することを主眼とするものである。2ヶ年の最終年度にあたる本年度は、おおよそ以下のふたつの内容によって研究を計画した。ひとつは、又兵衛とその工房が制作した作品の実地調査を継続すること。とりわけ本年度は、又兵衛の印章をともなわない絵画作品が調査の対象とした。具体的な作例として、<古浄瑠璃絵巻群>と総称されるいくつかの絵巻作品と源氏絵や伊勢絵、歌仙絵といった大和絵主題の絵画、および当世風俗に題材を得た絵画が念頭に置かれた。調査はおおむね計画通りに進み、国内の所蔵機関(者)、のべ8ヶ所・計65作品に及んだ。その中には、これまで存在を知られなかった作品の調査も2点含まれる。ふたつめは、2年間の実地調査によって蓄積されたデータの分類と総括である。研究成果の報告は、3篇の論文と1件の口頭発表によって行なわれる計画であったが、論文の刊行はすべて次年度に持ち越されることとなった。近日中に成稿を予定している論文では、又兵衛の工房制作の実態を究明するためのひとつの事例研究として、歌仙絵と源氏絵を取り上げている。また、口頭発表「岩佐又兵衛の《奇想》--金谷屏風における模倣性と創造性について」では、又兵衛の画業において比較的初期作と目される金谷屏風の数図を対象に、中国・明末版本からの図様摂取の様相を報告し、又兵衛の作画方法について新見解を打ち出している。
宇宙プラズマ静電孤立波からの電磁放射過程の研究

本研究では、大規模な電磁粒子シミュレーションにおける新しい計算手法としてメモリー効率よい電磁波吸収の実現法を、および2次元および3次元電磁粒子コードにおける電荷保存法による電流密度計算を高速化する方法を考案した。また、本研究では粒子コード特有の熱雑音の効果を排除した場合の結果について考察するために、粒子分布関数の位相空間での変化を追跡することのできるブラゾフコードを開発して、それにより電子ビーム不安定性による高次の非線形効果によりラングミュア波の高調波が増幅されて観測される現象を再現することに成功した。電子ビーム不安定性の非線形発展として静電孤立波が形成される過程について、従来は周期境界条件のシステムでしか確認されていなかったが、本研究で開発した自由境界条件のもとに電子ビーム源から電子ビームを放射する実験を初めて行い、放射された電子ビームが静電波と共に変調を受けてシミュレーションシステムをビーム速度で走行し電孤立波が形成される非線形過程が空間発展として展開されることを示した。さらに、1次元のモデルを2次元に拡張して、電子ビームによる静電波の不安定性に加えて、ホイッスラー波および低域混成波が電子ビーム源に近い部分で発生し、静電孤立波の2次元構造が変調を受けて空間発展することを示した。さらに、この過程で現れる2次元ポテンシャル構造に付随して現れる外部磁場に垂直な電場成分のために、ポテンシャル構造を形成している電子が一定方向にExBドリフトして電流構造が現れて電磁界が形成されることを示し観測結果と比較した。一方、これらの現象を駆動している電子ビームの形成メカニズムとして、磁気圏境界層における電流が時間変動することによって生じる大規模な誘導電場による加速の効果を調べ、実際に電子ビームがビューネマン不安定性を経て形成される過程が存在することを確認した。これらの電子ビーム不安定性によって生じる1次元の静電孤立波の構造と特性を理論的に解析した。さらに3次元ポテンシヤル構造について、その存在条件を明らかにした。開放系境界のモデルで2次元電磁粒子コードによる計算機シミュレーションを実行した。境界での電磁波の反射を少ない減衰領域で抑制する新しい数値計算法を考案した。これを組み込んで、電磁粒子シミュレーションを実行し、電子ビーム不安定性の非線形発展の結果、静電孤立波が形成されると同時に、斜め伝播の低周波電磁波が励起されることを明らかにした。この開放系のシミュレーションにおいては、電子ビームを境界から連続的に注入しており、その電子ビームと背景プラズマとが相互作用して静電波が励起される。電子ビームの先頭では、次元的な静電孤立波が形成されるが、電子ビームの注入点付近では、斜め伝播電磁波とのカップリングの結果、2次元的なポテンシャル構造へと変化してゆく。この2次元ポテンシャル構造の安定性と、そこからの電磁放射について、現在、詳細な解析を続けている。一方、ビームの先頭で形成される1次元のポテンシャル構造は相互に合体を繰り返してゆくが、この1次元構造の安定性について、理論的な解析をおこない、静電孤立波を蓄えられている静電エネルギーと運動エネルギーの比率について新たな知見を得た。また、本年度は、粒子コードにおける熱雑音の効果を排除するために、1次元のブラゾフ・コードを開発に着手した。また、粒子コードの並列化に関する技術開発として、京都大学宙空電波科学研究センターの電波科学実験装置に導入されているHPF(High Performance Fortran)を使って並列計算をする試験を行った。既存の1次元電磁粒子コードに数行の指示文を挿入することにより、並列計算が実行できることを確認し、MPI(Message Passing Interface)を用いた並列コードとの比較検討をおこなった。

この計算機シミュレーションに関する作業と並行して、過去8年余りのGEOTIAL衛星観測データのうち静電孤立波を含む波動データと粒子データを抽出して統計的解析を行い、静電孤立波の磁気圏における空間分布を明らかにした。宇宙プラズマからの静電孤立波は、最近の衛星観測においても磁気圏の色々な領域で観測されており、宇宙プラズマ中の基本的な非線形物理過程として、学会において注目を集めている。この静電孤立波の生成過程において、2つの独立した1次元的な孤立波が互いに引き合うことを理論的に解明した。開放系境界を具備した電磁粒子コードを使って、電子ビームを境界から連続的に注入し、電子ビームの注入点付近で形成される1次元的ポテンシャル構造が同時に励起される低域混成波によって変調を受けて2次元的なポテンシャル構造へと変化する過程を明らかにした。さらにこの2次元的なポテンシャル構造が外部磁場に垂直な電場成分をもっているためにExBドリフトして、電流構造を形成し、電磁的な孤立波を放射することが明らかになってきた。しかし、この微少な電磁放射を粒子コードで精度良く解くには、粒子特有の熱雑音を抑制する必要がある。このために、熱ノイズの無いブラゾフコードを開発して、そのテストとして、弱い電子ビームでラングミュア波を励起する基本的な計算機実験を行った。電子ビームによって励起されたラングミュア波にはその非線形分散により2次、3次、4次と続く高調波が存在することを確認した。これは、最近のYoon氏による非線形理論の妥当性を検証する成果として注目されている。また、これらの計算機実験で前提となっている電子ビームについて、磁気圏の境界層の電流が変動する際に生じる誘導電場によって加速された電子が引き起こす不安定性の計算機実験を行い、その非線形応答から2次的に弱い電子ビームが生成されるモデルを提唱した。これらの成果は国際学会等において口頭発表を行うと共に、米国地球物理学会誌(JGR)等に発表した。本研究課題では、宇宙プラズマ中における電子ビーム不安定性の非線形発展の結果生じる静電孤立波に注目して、その2次元、3次元モデルへの拡張を考え、静電孤立波からの電磁波動の放射過程の物理メカニズムを解明した。静電孤立波を1次元のBGK平衡解の一つとして扱い、その静電エネルギーと連動エネルギーの比率を求め、2つのポテンシャルが合体する際のエネルギーの散逸について理論的に明らかにした。2次元、3次元モデルにおいてはBGK平衡解は存在しないので、静電エネルギーは散逸してゆく。その時間発展を詳細に調べるために、2次元電磁粒子コードを用いて、大規模な計算機実験を行った。磁力線に平行なx軸とそれに垂直なy軸から構成される2次元において、磁力線に沿って、電子ビームをx軸の左端から一定の割合で注入して波を励起し、右端には開放境界を設けて、波動と電子ビームを吸収するように設定した。
造血器腫瘍原因遺伝子ＲＵＮＸ１ユビキチン化による分解機構を用いた新規治療法の開発

A: RUNX1は造血細胞の発生及び分化に重要な転写因子として知られている。最近の研究でRUNX1は、多くの造血器腫瘍の形成を促進すると報告されている。またそれら造血器腫瘍においてRUNX1の機能を阻害することで腫瘍細胞の増殖を抑制し、RUNX1依存性腫瘍モデルマウスの生存が延長する事からRUNX1は治療標的として期待が持てる。したがって、RUNX1依存性造血器腫瘍おいて、現段階で治療困難とされる患者さんへの治療効果が期待できる点がこの研究の意義及び重要性と言える。そこで申請者らは、RUNX1の分解誘導を促進する治療薬の開発を行うべく、まずRUNX1のユビキチン化による分解機構の解明を行ない、E3リガーゼSTUB1を同定した。さらに、STUB1を白血病原因融合遺伝子RUNX1-RUNX1T1保有細胞株に過剰発現すると、細胞増殖が抑制することを発見した。したがって、内因性のSTUB1によるRUNX1のユビキチン化及び分解を強制的に誘導すれば、RUNX1依存性造血器腫瘍の治療薬開発に繋がる可能性がある。そこで、RUNX1及びSTUB1に結合する低分子化合物をそれぞれ見つけ出し、それら化合物をつなぎ合わせる事でターゲットタンパク質の分解を強制的に誘導する低分子化合物“PROTACs"を作製することが本研究の主な目的である。B:申請者らは、RUNX1非分解型E3リガーゼRNF38及びDTX2を同定しており、これらE3リガーゼによるRUNX1の機能解析がもう一つのテーマである。RUNX1のユビキチン化修飾に関する研究は、分解型E3リガーゼに関しては報告があるが、それ以外の機能に関してはまだ不明な点が多く、今回発見したRUNX1非分解E3リガーゼ(RNF38, DTX2)は、ユビキチン化修飾という観点から新たな生物学的意義を見出せる可能性があるという点で重要であると言える。A:申請者らが考えている"PROTACs"という手法は、基質タンパク質及びE3リガーゼに結合する低分子化合物をそれぞれ見つけ、さらにそれら化合物をつなぎ合わせることで、強制的に目的のタンパク質の分解誘導を促すというものである。本年度はRUNX1及び基質E3リガーゼSTUB1に結合する低分子化合物を探索するための実験系を構築した。まず行ったのが、スーパーコンピューター(東京大学医科学研究所)を用いたバーチャルスクリーニングである。具体的にはRUNX1及びSTUB1タンパクそれぞれと、20万化合物(東京大学創薬機構)の構造データを用い、コンピューター上で“AoutDockViena"というソフトウェアを用いタンパクと化合物のドッキングシミュレーションを行なっている。(現在スクリーニング進行中である。)さらに、実際に候補化合物に標的タンパク質が結合するかどうかを調べるために、“ThermalShift assay"という手法を用いたいと考えている。この手法は、タンパクの変性温度を蛍光強度で検出するもので、タンパク質に化合物が結合するとタンパク質の熱安定性が増し、変性温度も上昇する。我々はその変性温度の差異を検出し、タンパクに結合する化合物を探し出そうと考えている。実際に、RUNX1に結合するDNA配列を入れることで濃度依存的な変性温度の変化を確認した。B:申請者らは、RUNX1の基質E3リガーゼを同定する際にRUNX1非分解型E3リガーゼRNF38及びDTX2を同定している。本年度、RNF38に関して特定の血球分画に対してRUNX1と強調しRUNX1の機能を高めることを発見した。さらに、RNF38はRUNX1のプロテアソーム及びオートファジィーによる分解を抑制している可能性を見出しこれらの知見を国際誌に発表した。以上の2点より、本研究課題は概ね順調に進行している。A:来年度は、実際にRUNX1及びSTUB1タンパクに結合する化合物を探索すべくバーチャルスクリーニングの結果を用い、実際に“ThermalShift assay"にかけ、RUNX1及びSTUB1に結合する低分子化合物を探索しようと考えている。さらに、見つけ出した化合物同士をつなぎ合わせることで、RUNX1分解型“PROTACs"を作成しようと考えており、合成設計計画を検討したい。具体的な手法としては“Click Chemistry"を用いる。この手法は、結合能反応性を持つ二つの官能基をRUNX1及びSTUB1に結合する化合物にそれぞれ付加し、その修飾を持った化合物同士が反応することで目的のタンパク質の結合を促す仕組みである。この手法は生体内で反応が生じる為、細胞膜透過性が良く、なおかつ合成が簡便である。このようにして、RUNX1-STUB1PROTACsを作成する。本年度、RNF38に関して特定の血球分画に対してRUNX1と強調しRUNX1の機能を高める事を報告した。来年度は、もう一つのE3リガーゼであるDTX2に関しての解析を進めようと考えており、現在までにRUNX1の機能を抑制し、RUNX1依存性細胞株の増殖を抑制するというところまで突き止めている。したがって来年度は、DTX2がRUNX1の機能を分解以外のユビキチン化修飾でどのように抑制しているのかを検討したい。

具体的には、分解以外のユビキチン化修飾として細胞内の局在変化やDNA結合能の変化などが知られており、DTX2によるRUNX1への局在変化の影響や、転写因子としてのDNA結合への影響を免疫染色や、ChIP-Seqなどを用いて検討したいと考えている。A: RUNX1は造血細胞の発生及び分化に重要な転写因子として知られている。最近の研究でRUNX1は、多くの造血器腫瘍の形成を促進すると報告されている。またそれら造血器腫瘍においてRUNX1の機能を阻害することで腫瘍細胞の増殖を抑制し、RUNX1依存性腫瘍モデルマウスの生存が延長する事からRUNX1は治療標的として期待が持てる。したがって、RUNX1依存性造血器腫瘍おいて、現段階で治療困難とされる患者さんへの治療効果が期待できる点がこの研究の意義及び重要性と言える。そこで申請者らは、RUNX1の分解誘導を促進する治療薬の開発を行うべく、まずRUNX1のユビキチン化による分解機構の解明を行ない、E3リガーゼSTUB1を同定した。さらに、STUB1を白血病原因融合遺伝子RUNX1-RUNX1T1保有細胞株に過剰発現すると、細胞増殖が抑制することを発見した。したがって、内因性のSTUB1によるRUNX1のユビキチン化及び分解を強制的に誘導すれば、RUNX1依存性造血器腫瘍の治療薬開発に繋がる可能性がある。そこで、RUNX1及びSTUB1に結合する低分子化合物をそれぞれ見つけ出し、それら化合物をつなぎ合わせる事でターゲットタンパク質の分解を強制的に誘導する低分子化合物“PROTACs"を作製することが本研究の主な目的である。B:申請者らは、RUNX1非分解型E3リガーゼRNF38及びDTX2を同定しており、これらE3リガーゼによるRUNX1の機能解析がもう一つのテーマである。RUNX1のユビキチン化修飾に関する研究は、分解型E3リガーゼに関しては報告があるが、それ以外の機能に関してはまだ不明な点が多く、今回発見したRUNX1非分解E3リガーゼ(RNF38, DTX2)は、ユビキチン化修飾という観点から新たな生物学的意義を見出せる可能性があるという点で重要であると言える。A:申請者らが考えている"PROTACs"という手法は、基質タンパク質及びE3リガーゼに結合する低分子化合物をそれぞれ見つけ、さらにそれら化合物をつなぎ合わせることで、強制的に目的のタンパク質の分解誘導を促すというものである。本年度はRUNX1及び基質E3リガーゼSTUB1に結合する低分子化合物を探索するための実験系を構築した。まず行ったのが、スーパーコンピューター(東京大学医科学研究所)を用いたバーチャルスクリーニングである。具体的にはRUNX1及びSTUB1タンパクそれぞれと、20万化合物(東京大学創薬機構)の構造データを用い、コンピューター上で“AoutDockViena"というソフトウェアを用いタンパクと化合物のドッキングシミュレーションを行なっている。(現在スクリーニング進行中である。)
アロマターゼ遺伝子欠損マウスにおける肥満と慢性炎症病態の関連性の解明

エストロゲンの発現が低下したアロマターゼ遺伝子欠損マウスでは、アロマターゼ欠損によって内臓脂肪および体重の増加を引き起こし、肥満によって脂肪組織中の単球走化活性因子(MCP-1)の発現が亢進し、末梢組織に浸潤することで、唾液腺にシェーグレン症候群類似の慢性炎症病変が生じることを報告している。この末梢組織に慢性炎症状態をきたしたアロマターゼ遺伝子欠損マウス、またはアロマターゼのインヒビターを投与したアロマターゼ抑制状態下のマウスを用いて、アロマターゼとマウスの顎関節における顎関節リウマチや、変形性顎関節症といった口腔領域でみられる慢性炎症病態との関連性を明らかにすることを目標に実験を行っている。これまでの研究では、アロマターゼインヒビターを腹腔内投与し、アロマターゼの機能を抑制したアロマターゼインヒビター投与マウスの内臓脂肪において、内臓脂肪中の炎症関連因子であるMCP-1、およびF4/80、TLR-4、NF-κBの発現の亢進を認めている。またアロマターゼインヒビター投与マウスの顎関節における病理組織学的検討をおこなったところ、アロマターゼインヒビター投与マウスの顎関節組織切片のHE染色、TRAP染色、サフラニンO染色では、アロマターゼ遺伝子欠損マウスと同様に、下顎頭の軟骨層の減少ならびにTRAP陽性破骨細胞数の増加を認めたことから、アロマターゼインヒビターの投与によるエストロゲン減少状態が顎関節の慢性炎症状態を引き起こし、顎関節リウマチや変形性顎関節症発症に関与している可能性が示唆された。アロマターゼ遺伝子欠損マウスの作製段階で時間を費やしており、先にインヒビター投与マウスの実験を進めているが、インヒビターの投与量、投与回数、投与間隔等について予備実験を行う必要があったため、実験条件を決定するのに予定より時間がかかっている状況である。また、インヒビターを投与するだけでは変形性顎関節症の症状が顕著に出現せず、さらにマウスを強制開口させて、機械的負荷を顎関節にかけた状態にすることで、インヒビター投与と病態悪化との関連が明白になるように強制開口状態のマウスを作製も進めているが、強制開口させることで食餌がうまく摂取できずにマウスの生存が困難となるなどの技術的な問題が生じたため、実験条件、手技を繰り返し検討することで時間を費やしてしまっている。ただ、現在は実験条件も整い、実験は順調に遂行出来ている。続けて、アロマターゼ遺伝子欠損マウスの作製を進めるととともに、アロマターゼインヒビター投与マウスを用いて、変形性顎関節症とアロマターゼの機能低下との関連を明らかにしていく予定である。その方法としては、アロマターゼインヒビター投与マウスと野生型マウスに強制開口させて、アロマターゼインヒビターの影響を検討するが、解析方法としては、病理組織切片を作製し、HE染色、TRAP染色、サフラニンO染色およびIL-1などの免疫染色を行う方法と、マイクロCTを用いて、下顎頭の形態や表面形状、ならびにBV/TVやTb.Th、Tb.Nなどの形態計測を行う方法を検討している。さらに、脛骨を回収し、RT-PCRにて骨組織でのMCP-1、F4/80、TLR-4、NF-κB、IL-1、IL-6、TNF-αなどの炎症マーカーの発現についても検討を行っていく予定である。アロマターゼは、エストロゲンを合成するために必要なステロイド代謝酵素であり、多様な生理機能に関わっている。アロマターゼ遺伝子欠損(ArKO)マウスは、エストロゲンが免疫システムに及ぼす影響を理解するための有用な動物モデルである。本研究では、エストロゲン欠乏による肥満状態を示し、唾液腺にシェーグレン症候群様の慢性炎症病変が報告されているArKOマウスを用いて、アロマターゼ欠損による肥満によって脂肪組織中のMCP-1の発現が亢進することと、顎関節での関節リウマチや、変形性顎関節症といった慢性炎症病態との関連性を明らかにすることを目的としている。これまでの研究で、ArKOマウスでは、野生型(WT)マウスと比較して体重の増加とともに、内臓脂肪である白色脂肪が有意に増加していることを認めた。また、ArKOマウスの内臓脂肪における遺伝子発現解析の結果、ArKOマウス内臓脂肪での炎症関連因子であるMCP-1、およびF4/80、TLR-4、NF-κBの発現の亢進を認めている。さらに、血清中のMCP-1量についてもArKOマウスで有意に高い値を示す事を確認している。ArKOマウスの顎関節における病理組織学的解析についてこれまでの検討で、ArKOマウス顎関節組織切片のHE染色、TRAP染色、サフラニンO染色を行ったところ、下顎頭における軟骨層の減少ならびにTRAP陽性破骨細胞数の増加を認めたことから、アロマターゼ欠損が顎関節の炎症状態に関与していることが示唆された。アロマターゼ遺伝子欠損マウス(ArKOマウス)の作製段階で予定よりも時間を費やしており、まだArKOマウスでの解析が開始できていない状況である。そのため、アロマターゼインヒビターを腹腔内投与することによるアロマターゼ減少状態モデルマウスおよび、卵巣摘出マウスにおける肥満と顎関節における慢性炎症状態の解析を優先的に行っている。

この末梢組織に慢性炎症状態をきたしたアロマターゼ遺伝子欠損マウス、またはアロマターゼのインヒビターを投与したアロマターゼ抑制状態下のマウスを用いて、アロマターゼとマウスの顎関節における顎関節リウマチや、変形性顎関節症といった口腔領域でみられる慢性炎症病態との関連性を明らかにすることを目標に実験を行っている。これまでの研究では、アロマターゼインヒビターを腹腔内投与し、アロマターゼの機能を抑制したアロマターゼインヒビター投与マウスの内臓脂肪において、内臓脂肪中の炎症関連因子であるMCP-1、およびF4/80、TLR-4、NF-κBの発現の亢進を認めている。またアロマターゼインヒビター投与マウスの顎関節における病理組織学的検討をおこなったところ、アロマターゼインヒビター投与マウスの顎関節組織切片のHE染色、TRAP染色、サフラニンO染色では、アロマターゼ遺伝子欠損マウスと同様に、下顎頭の軟骨層の減少ならびにTRAP陽性破骨細胞数の増加を認めたことから、アロマターゼインヒビターの投与によるエストロゲン減少状態が顎関節の慢性炎症状態を引き起こし、顎関節リウマチや変形性顎関節症発症に関与している可能性が示唆された。アロマターゼ遺伝子欠損マウスの作製段階で時間を費やしており、先にインヒビター投与マウスの実験を進めているが、インヒビターの投与量、投与回数、投与間隔等について予備実験を行う必要があったため、実験条件を決定するのに予定より時間がかかっている状況である。また、インヒビターを投与するだけでは変形性顎関節症の症状が顕著に出現せず、さらにマウスを強制開口させて、機械的負荷を顎関節にかけた状態にすることで、インヒビター投与と病態悪化との関連が明白になるように強制開口状態のマウスを作製も進めているが、強制開口させることで食餌がうまく摂取できずにマウスの生存が困難となるなどの技術的な問題が生じたため、実験条件、手技を繰り返し検討することで時間を費やしてしまっている。ただ、現在は実験条件も整い、実験は順調に遂行出来ている。アロマターゼ遺伝子欠損(ArKO)マウスはエストロゲンの産生異常におる不妊を呈し、今後実験に必要なだけのマウスの繁殖を行うにはまだ長時間を要すると推察される。このことから、ArKOマウスの繁殖を急ぐ事と併行して、In vivoでは野生型(WT)マウスを用いてアロマターゼインヒビター(AI)を腹腔内投与することで、後天的にアロマターゼの産生量を低下させたAI投与マウスを用いた解析、および生後1か月で卵巣を摘出することでエストロゲン産生を低下させた閉経期モデルマウスを作成することで、代替え的にエストロゲン欠乏状態でのマウス顎関節における炎症病態の解析を先行して進めていく予定である。また、In vitroでのマウス骨髄細胞から誘導した破骨細胞や、軟骨前駆細胞株におけるアロマターゼインヒビター添加時の分化・増殖に対する影響の検討など、アロマターゼ阻害による骨・軟骨系統細胞への影響についての解析も並行して進めていくことを考えている。続けて、アロマターゼ遺伝子欠損マウスの作製を進めるととともに、アロマターゼインヒビター投与マウスを用いて、変形性顎関節症とアロマターゼの機能低下との関連を明らかにしていく予定である。
微細藻類のオイルボディ工学による医薬品生産プロセスの開発

本研究では、オイル生産微細藻類Fistulifera solarisが有するオルガネラ、オイルボディへの疎水性化合物の輸送を可能とする“オイルボディ工学"を活用することで、医薬品原料(プロスタグランジン類)製造プロセスの開発を目的とする。平成30年度においては、前駆体であるC20脂肪酸(アラキドン酸、およびエイコサペンタエン酸)をプロスタグランジン類に変換する酵素であるシクロオキシゲナーゼの遺伝子をF. solarisに導入した。導入したシクロオキシゲナーゼ遺伝子は、高いプロスタグランジン生産性を示す紅藻オゴノリに由来し、緑色蛍光タンパク質(GFP)との融合タンパク質として発現させた。シクロオキシゲナーゼの組み換え発現は、形質転換体株の蛍光顕微鏡観察、およびウェスタンブロッティングにより確認した。得られた形質転換体株の内、シクロオキシゲナーゼの発現が良好な株について、免疫測定法、および質量分析法によりプロスタグランジン類の生産の有無を確認した。その結果、F. solaris野生株では確認されなかったプロスタグランジン類の生産が、シクロオキシゲナーゼ発現株において確認された。質量分析法により、アラキドン酸、およびエイコサペンタエン酸のいずれのC20脂肪酸を前駆体とするプロスタグランジン類も検出された。以上のように、シクロオキシゲナーゼ遺伝子の導入により、プロスタグランジン生合成用ホストの作出に成功した。さらに脂肪酸合成経路に関係するデサチュラーゼ遺伝子などを導入することで、プロスタグランジン類の前駆体であるC20脂肪酸の含有率を増加させることにも成功している。平成30年度において、当初予定していたF. solarisへのシクロオキシゲナーゼ遺伝子の導入によるプロスタグランジン生合成用ホストの作出に成功した。生産されるプロスタグランジ類の定性、および定量解析を進めており、作出したプロスタグランジン生合成用ホストの評価が順調に行われている。さらに、来年度に実施を予定している、プロスタグランジン類の前駆体となる高度不飽和脂肪酸の合成経路の場である小胞体へのシクロオキシゲナーゼの特異的発現に向けて、小胞体シグナルペプチドを融合したシクロオキシゲナーゼ遺伝子を導入した形質転換体株の作出を行っている。以上のことにより、本研究はおおむね順調に進んでいると判断している。平成31年度は、F. solarisを用いた効率的なプロスタグランジン生産プロセスの開発を行う。具体的には、平成30年度においてF. solaris内に組み換え発現させたオゴノリ由来シクロオキシゲナーゼに、小胞体局在シグナルペプチドを融合し発現させる。これにより、シクロオキシゲナーゼを小胞体に局在化させることができると期待される。これまでの解析から、小胞体はプロスタグランジン類の前駆体となる高度不飽和脂肪酸の合成経路の場であることが示唆されている。このことから、シクロオキシゲナーゼを小胞体に特異的に発現させることで、より効率的なプロスタグランジン類の生産が可能になると考えられる。藻体からのプロスタグランジンの検出には免疫測定法、および質量分析法による解析を採用する。生産されたプロスタグランジンを定量し、小胞体局在シグナルペプチドの融合が、プロスタグランジンの生産性に与える影響を評価する。また、藻体からのプロスタグランジン抽出法を複数検討することにより、生産されたプロスタグランジンが微細藻類細胞のどの区画(コンパートメント)に局在するか推定する。さらに、組み換え微細藻類の培養条件の検討も併せて実施し、統合的なプロスタグランジン生産プロセスの開発を実現する。本研究では、オイル生産微細藻類Fistulifera solarisが有するオルガネラ、オイルボディへの疎水性化合物の輸送を可能とする“オイルボディ工学"を活用することで、医薬品原料(プロスタグランジン類)の製造プロセスの開発を目的とする。平成29年度においてはプロスタグランジン(PG)の前駆体である高度不飽和脂肪酸の合成経路、細胞内局在、及び輸送経路の解析を行った。まず、F. solarisの培養に用いる栄養塩や培養温度、光照射条件(光量子束密度、および波長)といった種々の培養条件を検討することにより、高度不飽和脂肪酸を高度に蓄積する培養条件を見出した。この時の高度不飽和脂肪酸の蓄積量は、これまで報告された微細藻類の中で最も高い値であった。次いで、高度不飽和脂肪酸の輸送経路について解析した。これまでの検討から、脂質蓄積時において、高度不飽和脂肪酸は葉緑体、小胞体を経て合成され、オイルボディへ輸送されることが示唆されている。そこで新たに、脂質分解時における高度不飽和脂肪酸の細胞内動態を検証したところ、蓄積時とは逆にオイルボディから葉緑体へ輸送されていることが示唆された。このことは、高度不飽和脂肪酸はオイルボディにのみ局在するのではなく、細胞内のオルガネラ間を可逆的に、ダイナミックに移動していることを意味している。この結果から、高度不飽和脂肪酸からPGを合成する際には、葉緑体、小胞体、オイルボディ等、高度不飽和脂肪酸の輸送経路となるオルガネラのいずれかにおいてPG合成酵素を発現すればよいことが示唆された。なお、PG合成酵素であるシクロオキシゲナーゼの組み換え発現についても検討しており、形質転換体株の作出に成功している。平成29年度において、当初予定していたF. solaris細胞内における高度不飽和脂肪酸の細胞内局在や輸送経路の解析を実施することができた。

解析により明らかとなった高度不飽和脂肪酸の輸送経路となるオルガネラに局在するように、前躯体となる高度不飽和脂肪酸の合成酵素やPG合成酵素を発現させることにより、効率的なPG合成を行うことができると考えられる。F. solarisの各オルガネラに局所的に組み換えタンパク質を発現させるためのシグナルペプチドは既に解明されていることから、来年度において、上記のような代謝改変を実施することは可能であると考えられる。以上のことにより、本研究はおおむね順調に進んでいると判断している。本研究では、オイル生産微細藻類Fistulifera solarisが有するオルガネラ、オイルボディへの疎水性化合物の輸送を可能とする“オイルボディ工学"を活用することで、医薬品原料(プロスタグランジン類)製造プロセスの開発を目的とする。平成30年度においては、前駆体であるC20脂肪酸(アラキドン酸、およびエイコサペンタエン酸)をプロスタグランジン類に変換する酵素であるシクロオキシゲナーゼの遺伝子をF. solarisに導入した。導入したシクロオキシゲナーゼ遺伝子は、高いプロスタグランジン生産性を示す紅藻オゴノリに由来し、緑色蛍光タンパク質(GFP)との融合タンパク質として発現させた。シクロオキシゲナーゼの組み換え発現は、形質転換体株の蛍光顕微鏡観察、およびウェスタンブロッティングにより確認した。得られた形質転換体株の内、シクロオキシゲナーゼの発現が良好な株について、免疫測定法、および質量分析法によりプロスタグランジン類の生産の有無を確認した。その結果、F. solaris野生株では確認されなかったプロスタグランジン類の生産が、シクロオキシゲナーゼ発現株において確認された。質量分析法により、アラキドン酸、およびエイコサペンタエン酸のいずれのC20脂肪酸を前駆体とするプロスタグランジン類も検出された。以上のように、シクロオキシゲナーゼ遺伝子の導入により、プロスタグランジン生合成用ホストの作出に成功した。さらに脂肪酸合成経路に関係するデサチュラーゼ遺伝子などを導入することで、プロスタグランジン類の前駆体であるC20脂肪酸の含有率を増加させることにも成功している。平成30年度において、当初予定していたF. solarisへのシクロオキシゲナーゼ遺伝子の導入によるプロスタグランジン生合成用ホストの作出に成功した。生産されるプロスタグランジ類の定性、および定量解析を進めており、作出したプロスタグランジン生合成用ホストの評価が順調に行われている。さらに、来年度に実施を予定している、プロスタグランジン類の前駆体となる高度不飽和脂肪酸の合成経路の場である小胞体へのシクロオキシゲナーゼの特異的発現に向けて、小胞体シグナルペプチドを融合したシクロオキシゲナーゼ遺伝子を導入した形質転換体株の作出を行っている。平成30年度は、オイル生産微細藻類Fistulifera solarisにおいて、脂肪酸組成の改変技術を確立し、プロスタグランジン生合成用のホスト作出を実施する。具体的には、前年度に特定した、当該株の高度不飽和脂肪酸合成経路を参考に、ボトルネック酵素となり得る酵素のノックイン(過剰発現)を行う。ノックインの候補としては、葉緑体や小胞体に局在する脂肪酸
聴覚情報処理を担う機能モジュールの体系的な同定と解析

動物の脳は、感覚器によって受容された音がその個体にとって意味を持つか否かを瞬時に判別できる。しかし、どのような神経回路がどのような組み合わせで動作した結果、そのような判断を導いているのか、その神経機構は不明である。本研究課題では、動物の脳が音情報を認識する神経機構の解明を目指している。今年度は、前年度に確立したショウジョウバエの聴覚情報処理システムを解析する上で必要となる行動解析方法を利用して、野生型個体を用いた体系的な聴覚行動解析を行った。多様な人工音を作成してそれら刺激に対する応答行動を解析した結果、反応の閾値、刺激選択性、時間に伴う行動変化などを体系的に解明することができた。この結果は,今後、聴覚応答の選択性を担う責任遺伝子や責任回路を同定するための,必要不可欠な知見を提供すると期待できる。また、聴覚システムを構成する神経細胞群の解剖学的な同定解析も進めた。以前から使用している約4,000種類のGAL4エンハンサートラップ系統に加えて、今年度はさらに、脳画像データが公開されている7017種類のGAL4系統(アメリカ、Janelia farm由来)のスクリーニングを行い,解析に有用な系統群を同定した。これら系統群は,今後、聴覚神経回路の構成やその機能を調べて行く上で、重要なツールとなる。以上,本研究においてはショウジョウバエ聴覚系を体系的に解析するための基盤を構築するとともに、ショウジョウバエが示す聴覚行動の新規な特性を明らかにした。24年度が最終年度であるため、記入しない。そのために当該年度においては、ショウジョウバエの聴覚情報処理システムを解析する上で必要となる行動解析方法の確立に成功した。ここでは、以前までに確立していた、性的活性化に依存したオス同士の相互作用の解析法を応用し,コンピュータで作成した様々な人工音がそれぞれどのように行動変化を引き起こすかを定量化した。これにより,録音した求愛歌と同程度の配偶行動促進効果を持つ、人工求愛歌(求愛歌音を模した人工音)を作成することができた。さらに人工音を改変することにより、求愛歌を構成する様々な音要素がそれぞれ、どのように重要かを解明した。また、段階的な音量の雑音を混ぜた音の作成も行い、雑音の混在が行動に与える影響を解析した。これにより、配偶行動を促進できる雑音の混在度合いの閾値を決定した。以上の解析により、次年度に予定している、聴覚情報処理システムを構成する各二次聴覚経路の機能解析のための基盤が整備された。震災により実験動物の飼育が困難になり、一ヶ月ほど実験が停止した。また,研究室の引っ越しを行い、実験装置を新たに構築する時間が必要となった。しかし,おおむね研究計画通りに順調に進展している。引き続いて人工音を用いた行動解析を行い、求愛歌を認識する高次聴覚神経回路が、どのような機能モジュールの組み合わせで構成されているかを推定する。また、生理学的解析と行動学的解析を用いて二次聴覚経路の機能解析を行い、推定した各機能モジュールが、実際にどの高次神経回路に対応するかを解明する。
力学的検討による心臓リモデリング機序と虚血耐性低下メカニズムの解明

心臓のリモデリングの発生とその後の虚血耐性低下にエネルギー代謝バランスの変化が関与しているのではないかと考え,本研究では心臓から単離した心筋細胞を用い,細胞レベルにおいて検討した.肥大による心筋細胞の力学的特性変化を評価するために,本研究では高血圧自然発症ラット(SHR)の心筋細胞が発生する張力を測定し,通常血圧のラット(WKY)心筋細胞の発生張力と比較した.その結果,SHR心筋細胞の発生する張力はWKYラット心筋細胞と同程度であることがわかった.また,イソプロテレノール濃度と電気刺激頻度,細胞外カルシウムイオン濃度を変化し,心筋細胞の収縮性を変化させてもその傾向は変わらないことがわかった.その後,心筋細胞に微小管重合を促進・安定化するパクリタキセルや微小管重合を阻害するコルヒチンを作用させ,微小管量と微小管ネットワークの発達度合を調整し,細胞収縮性を測定した.その結果,心筋細胞の短縮量は微小管量や微小管ネットワークの発達度合によらず一定であり,短縮速度と弛緩速度がそれらに応じて有意に変化することがわかった.これらの結果から,微小管の量の増加あるいはそのネットワークの発達により,細胞の弾性は変化せず,粘性が増加することが明らかになった.心筋細胞が肥大化することによりその短縮率は変化しないが短縮率速度が増加することから,微小管量あるいはそのネットワーク構造が細胞の大きさの増加に対して相対的に減少していることが示唆される.しかし,微小管量の調節による短縮速度や弛緩速度の変化は少なく,それが原因で細胞肥大が発生したとは考えられない.他の細胞骨格についても同様の検討を行う必要があることが明らかになった.心臓のリモデリングの発生とその後の虚血耐性低下にエネルギー代謝バランスの変化が関与しているのではないかと考え,本研究では心臓から単離した心筋細胞を用い,細胞レベルにおいて検討した.肥大による心筋細胞の力学的特性変化を評価するために,本研究では高血圧自然発症ラット(SHR)の心筋細胞が発生する張力を測定し,通常血圧のラット(WKY)心筋細胞の発生張力と比較した.その結果,SHR心筋細胞の発生する張力はWKYラット心筋細胞と同程度であることがわかった.また,イソプロテレノール濃度と電気刺激頻度,細胞外カルシウムイオン濃度を変化し,心筋細胞の収縮性を変化させてもその傾向は変わらないことがわかった.その後,心筋細胞に微小管重合を促進・安定化するパクリタキセルや微小管重合を阻害するコルヒチンを作用させ,微小管量と微小管ネットワークの発達度合を調整し,細胞収縮性を測定した.その結果,心筋細胞の短縮量は微小管量や微小管ネットワークの発達度合によらず一定であり,短縮速度と弛緩速度がそれらに応じて有意に変化することがわかった.これらの結果から,微小管の量の増加あるいはそのネットワークの発達により,細胞の弾性は変化せず,粘性が増加することが明らかになった.心筋細胞が肥大化することによりその短縮率は変化しないが短縮率速度が増加することから,微小管量あるいはそのネットワーク構造が細胞の大きさの増加に対して相対的に減少していることが示唆される.しかし,微小管量の調節による短縮速度や弛緩速度の変化は少なく,それが原因で細胞肥大が発生したとは考えられない.他の細胞骨格についても同様の検討を行う必要があることが明らかになった.心臓のリモデリングの発生とその後の虚血耐性低下にエネルギー代謝バランスの変化が関与しているのではないかと考え,本研究ではその変化を階層レベル毎に検討する第1段として,心臓から単離した心筋細胞を用い,細胞レベルにおいて検討した.肥大による心筋細胞の力学的特性変化を評価するために,本研究では高血圧自然発症ラット(SHR)の心筋細胞が発生する張力を測定し,通常血圧のラット(WKY)心筋細胞の発生張力と比較した.そのために,顕微鏡のステージ上で太さの異なる2つのカーボンファイバで細胞の両端を把持し,細い方のカーボンファイバの変位量を測定することにより,心筋細胞を電気刺激したときに発生する力を求めた.その結果,SHR心筋細胞の発生する張力はWKYラット心筋細胞と同程度であることがわかった.また,イソプロテレノール濃度と電気刺激頻度,細胞外カルシウムイオン濃度を変化し,心筋細胞の収縮性を変化させてもその傾向は変わらないことがわかった.以前の研究では,細胞に負荷を与えない状態においてはSHR心筋細胞の収縮性がWKYラット心筋細胞より大きいことがわかっているため,本研究の結果から,心筋細胞の肥大化により細胞骨格の硬さが減少している可能性があることがわかった.以前の研究からは,細胞肥大化により,より多くのエネルギーを消費するように変化していることが示唆されたが,本研究の結果,実際の心臓でどのようになっているのかについてはさらに詳細に検討する必要があることが示唆された.心臓のリモデリングの発生とその後の虚血耐性低下にエネルギ代謝バランスの変化が関与しているのではないかと考え,本研究ではその変化を,心臓から単離した心筋細胞を用い,細胞レベルにおいて検討した.肥大による心筋細胞の収縮性変化と細胞骨格の1つである微小管の関係を検討するために,本研究では高血圧自然発症ラット(SHR)と通常血圧のラット(WKY)の心筋細胞に微小管重合を促進・安定化するパクリタキセルや微小管重合を阻害するコルヒチンを作用させ,微小管量と微小管ネットワークの発達度合を調整し,短縮量,短縮速度,弛緩速度を測定し,細胞収縮性におよぼす微小管の影響を検討した.

その結果,心筋細胞の短縮量は微小管量や微小管ネットワークの発達度合によらず一定であり,短縮速度と弛緩速度がそれらに応じて有意に変化することがわかった.これらの結果から,微小管の量の増加あるいはそのネットワークの発達により,細胞の弾性は変化せず,粘性が増加することが明らかになった.心筋細胞が肥大化することによりその短縮率は変化しないが短縮率速度が増加することから,微小管量あるいはそのネットワーク構造が細胞の大きさの増加に対して相対的に減少していることが示唆される.しかし,微小管量の調節による短縮速度や弛緩速度の変化は少なく,それが原因で細胞肥大が発生したとは考えられない.今後,他の細胞骨格にっいても同様の検討が必要であると思われる.
ジョセフソン素子ネットワークにおけるダイナミックス

NbとCuを使用したSNSブリッジを用い、三角形状にこの素子を配置して三素子を作製し、その電磁気的特性を調べた。ロックインアンプを用いた位相検波法による測定に先立ち、直流四端子法において精度を向上させた測定を行い、測定結果をResistively Shunted Junction(RSJ)モデルによる数値計算との比較により以下の知見が得られた。1)各素子間の相関が弱いと仮定した簡単な近似回路を用いることにより、これまで確立されていなかった、各素子の抵抗の値を決めることができた。これにより、三素子の数値計算にもちいるパラメータのほとんどを実験で決めることが可能になった。2)制御電流に対するゲート電流のしきい値特性に関しては、実験と数値計算の結果は定量的にもよく一致した。ただし、しきい値特性においてもループにトラップされる磁束の影響が顕著に現れることがわかった。3)電流-電圧特性に関しては、しきい特性ほどの一致はみられない。また、数値計算で見られる電圧のロッキングも観測されていない。これは、各素子の特性がRSJモデルで完全に説明できないためと思われる。以上の結果より、電流-電圧特性に関しては、素子の特性がよりRSJモデルで記述できる臨界温度T_c近傍での測定が重要であることが明確になった。T_c近傍での測定のため、熱雑音などのノイズの影響を受けにくい、ロックインアンプを用いた位相検波法による測定を現在試みている。ただし、ホルダーや接地の取り方に非常に敏感なため、電圧ロッキングの観測に十分な精度までにはいたっていない。なお、研究の一部は平成6年秋期応用物理学会学術講演会において発表した。
胎児,小児の中性脂質の生理機能と必要量算定に関する研究

[概要]日本人妊婦の母体血および臍帯血、85組の脂肪酸組成を定量分析し、n-3系、n-6系必須脂肪酸を中心に母体血、臍帯血間の相関を検討した。母体血、臍帯血にはn-3系列はドコサヘキサエン酸(22:6 n-3,DHA)、n-6系列はリノール酸(18:2 n-6)およびアラキドン酸(20:4 n-6,AA)が多く含まれ、飽和脂肪酸であるステアリン酸(18:0)、およびAA、DHAは臍帯血の方に多く含まれていた。また母体血のα-リノレン酸(18:3 n-3)とリノール酸(18:2 n-6)は臍帯血に比べ有意に多かった。それぞれの代謝経路上のエンドプロダクトであるDHAとAAは、逆に臍帯血で母体血に比べ有意に高かった。両者の相関はAA、DHAで認められた。母乳として初乳、育児用調整粉乳(市販品4社、8種類)の脂肪酸組成を分析した。初乳に比べ、調整粉乳はラウリン酸などの中鎖脂肪酸が多く、AA、エイコサペンタエン酸(20:5 n-3,EPA)、DHAなどの長鎖長の必須脂肪酸が少なかった。食事中の脂質、特に必須脂肪酸は人の体脂質組成に影響すると考えられているが、母乳は乳幼児にとって理想的な必須脂肪酸バランスの栄養源であると考えられることから、その脂肪酸組成を市販の育児用調整粉乳と比較するとき、AA、EPA、DHAの含量が調整粉乳では不足していた。燐脂質は多くの生理的機能を持ち、母乳中にも存在しているが、胎児や新生児の成長におよぼす生理的機能は明らかになっていない。コレステロールの生理的機能などと共に今後も胎児、新生児における栄養学的、生理学的機能の解明が必要である。コレステロールや脂肪酸は生体にとって重要な機能を持ち生体膜の形成と維持をするので,小児の成長と発達に応じてその必要量は増加する。一方コレステロールと不飽和長鎖脂肪酸は運動時や疾病時では消費量も一層増加し、成人より多くの量を必要とすると考えられる。このように成長発達及び生理的な色々な段階に応じ身体の要求量が変化することが推定されるので,必要量の算定は重要である。しかし、未だに基準値は提出されていない。本研究では胎児,新生児,乳幼児が必要とするコレステロール量の算定を試みると共にコレステロールや不飽和長鎖脂肪酸の組織内の欠乏によって起きる疾患の作成とその治療法の考案を目的とする。初年度の研究として、子白鼠を用いた実験的経口栄養法によって、新生児のコレステロール蓄積の様式を検討した。母乳で飼育した時には、3-8日(授乳期)、8-13日(離乳前期)の体重増加量は約7gであったが、コレステロールの蓄積量は12mgと21mgであり発達時期に応じてコレステロール含量の多い組織が増加していることを示唆した。身体へのコレステロールの蓄積は組織内合成と食物を通した体外からの取り込みによる。コレステロール合成の律速酵素であるHMG-CoA還元酵素のmRNAの生後発現量は脳と肝臓では異なっており、肝臓や心臓では大きな変化はなかったが、脳ではミエリン形成時期に一致して急増しその後形成前のレベルに戻った。腎臓では、出生時から日数に応じて減少続け成人のレベルに到達した。コレステロールや多価不飽和脂肪酸は、生体にとって重要な機能を持ち、生体膜の形成と維持に役立ち、乳幼児等においてはその成長と発達に応じて必要量は変化する。また、コレステロールと多価不飽和脂肪酸は、運動時や疾病時で消費量は増加し、成人より多くの量を必要とすると考えられる。

このように成長発達及び生理的な色々な段階に応じ身体の要求量は変化するものと推定され、その必要量の算定は重要である。研究の目的は胎児、新生児、乳幼児が必要とするコレステロール量の算定を試みると共に、コレステロールや多価不飽和脂肪酸の組織内の欠乏によって起きる疾患の作成とその治療法の考案を試みる。これらの研究目的を達成するため、東京大学医科学研究所(甲斐教授)らのグループとの共同研究において、病態モデルラットにおける脳でのコレステロール代謝をみた。麻疹ウイルス(MV)を感染させたラットの脳内ではコレステロールエステルが増加する。これはその構成脂肪酸の分析から、抹消からきたものではなく、脳内で合成されたものと推定された。そのような病態モデルでACATのmRNAの発現とコレステロールエステルの定量を試みた。それらの増加を確認したが、研究は継続中である。また、帝京大学小児科(阿部教授、現在は転出)の下では、胎児、乳児の成長、発達に及ぼすn-3およびn-6系列多価不飽和脂肪酸の栄養学的研究を行った。実験を担当した金子の学位論文として報告した。小児の栄養素として重要な鶏卵中の多価不飽和脂肪酸について、魚油投与家禽の鶏卵脂肪酸組成を調べ報告した。これら一連の研究通じて、小児に必要なコレステロール、必須脂肪酸量などの算定を行うべく基礎研究を継続している。胎児、乳幼児等においてはその成長と発達に応じて、コレステロールや多価不飽和脂肪酸など、細胞や生体膜の形成で重要な脂質の必須成分としての要求量は著しく増加し、成人の要求量とは異なるものと思える。また、コレステロールや多価不飽和脂肪酸は、運動時や疾病時などで消費量は増加すると考えられる。このように成長・発達・及び生理的な色々な段階に応じ体内での要求量は変化するものと推定され、その必要量の算定は適切な栄養素補給の視点で重要である。研究の目的は胎児、新生児、乳幼児が必要とするコレステロール量の推定、コレステロールや多価不飽和脂肪酸の組織内の欠乏によって起きる病態の解明にある。これらの研究目的を達成するため、帝京大学小児科(阿部敏明教授、現在は転出)グループと共同で、胎児、乳児の成長、発達に及ぼすn-3およびn-6系列多価不飽和脂肪酸の栄養学的研究を行った。実験を担当した金子の学位論文、その他(学術誌、後述)に報告した。小児の栄養素として利用が可能な鶏卵について、魚油を強化した食餌で飼育した家禽の卵黄脂質およびその多価不飽和脂肪酸組成について調べた。また、同鶏卵(DHA-rich)をヒト(成人ボランチア)に与え、毎日2個、12週間に渡って食べた場合のヒト血清脂質(コレステロール、及び多価不飽和脂肪酸組成)に及ぼす影響について調べた。更に、モデル実験としてマウスの胎児期における脳の発達とコレステロール代謝調節についてHMG-CoA還元酵素、LDLレセプターとVLDLレセプターのmRNAについて、また多価不飽和脂肪酸について、発達に伴う変動を調べた。それらの成果は実験を担当した花香の学位論文、他(後述)に報告した。