hpprc/llmjp-kaken huggingface dataset:
脊椎動物における温度依存型性決定初期因子、及び下流シグナルネットワークの解明

採択者を中心とした日米の国際研究チームは米国原産のアメリカアリゲーターをモデルとして温度依存型性決定を解明すべく、共同研究を行った。ワニの全ての温度受容膜チャネル「TRP」のサブタイプを単離し、ワニのTRPチャネルをパッチクランプ法により機能解析した結果、雄の性決定温度領域と近い温度で閾値を示すTRPV4チャネルを見出した。性決定への関与を実証するため、TRPV4チャネル活性を制御する薬剤を発生時期の卵に直接塗布し、性分化への影響を調べた。その結果、雄になる温度で孵卵し、薬剤によりTRPV4チャネルの活性を抑制すると、精巣分化(雄化)に重要な遺伝子の発現が特異的に抑制され、雌化(卵巣化や卵管の発達など)した個体が認められた。さらに雌誘導温度で孵卵してTRPV4チャネルの活性化剤を塗布した場合、精巣分化に関与する遺伝子の発現が生殖腺で誘導された(雄化)。生殖腺の精巣への分化にはTRPV4が温度受容因子としての関与する重要な結果が得られた、研究成果を国際誌であるScientific Reportsに発表した(Yatsu et al., 2015)。研究成果は国内のみならず、海外でも30もの海外ニュースサイト等で報道され注目を集めた。雄および雌に発生する温度で孵卵し、いろいろな発生段階での生殖腺における遺伝子発現をRNAseqで網羅的に調べるため、性決定直前から性分化の期間中のトランスクリプトーム解析を行った。遺伝子発現の雌雄差を発生段階ごとに比較解析した結果、性決定に重要と思われる候補遺伝子を見出した。雌雄で発現の差がある興味深い遺伝子として、KDM6BやJARID2等のヒストン修復、UCP2等のエネルギー代謝、及びC/EBPA等の転写制御に関連する遺伝子を見出した。エピジェネティクスや代謝制御など広範囲の温度影響・細胞活動が性決定時期に重要であることが予測され、国際誌であるBMC Genomicsに発表した(Yatsu et al. , 2016)。27年度が最終年度であるため、記入しない。多くの脊椎動物の性決定機構は遺伝型もしくは環境依存型に分類される。大多数の高等脊椎動物は、性染色体など遺伝的要因によって性が決まる遺伝型性決定を行うが、温度や個体密度等の外部環境により性が決定する環境依存型性決定を行う動物も見られる。特にワニや一部のカメ、トカゲなどの爬虫類は性染色体を持たず、発生時期の艀化温度により性が決まる「温度依存型性決定(TSD)」を示す。また、メダカなどの一部の魚類や両生類などは性染色体を保持しているにも関わらず、極端な艀化温度条件によって性分化に偏りが生じ、性転換することが報告されている。しかしながら、温度依存型性決定における根本的な分子機構、すなわち環境温度を受容し生体内のシグナルへ変換するメカニズムや、その下流の性決定シグナルカスケードへの誘導機構は未だ解明されてない。特に温度依存型性決定における温度受容初期誘因メカニズムの同定はこの研究分野の最大の課題と言える。本研究はアメリカアリゲーター・アカミミガメ・メダカの三種の実験動物を用いて温度依存型性決定のメカニズムの包括的な解明を目指しており、温度受容機構で知られているTRPイオンチャネルと温度依存型性決定の関係性に注目している。ワニの研究は、米国サウスカロライナ医科大学との共同研究で行っており、発生時期にTRPイオンチャネルをターゲットとした薬剤実験を行った。各発生ステージでワニの生殖腺サンプルを採取し、性分化の関連遺伝子、TRP等の発現定量解析や組織解析を行い、TRP機能阻害と性分化への影響を調べた。結果、特定のTRPチャネルを阻害する事により正常な性分化シグナルカスケードの誘導に支障が起きる事が判明し、近々に論文投稿予定である。また、RNA-seq解析も現在行っており、包括的な性決定のシグナルネットワークの解明に挑んでいる。ワニを用いた実験から得られた結果を基に、同様の実験と解析をメダカとアカミミガメで進めている。現在までの研究で、ワニTRPV4チャネルがワニ雄誘導温度である33度付近で活性化することを見出し、またTRPV4を薬剤操作する事により雄性分化シグナルカスケードの誘導を抑制される事を見いだしている。厳密に、ワニの生殖腺に置いて、amh、sox9、そしてdmrt1、いずれも雄性分に重要な遺伝子の発現がdosage dependentに抑制される。反対に雌性分化に重要な遺伝子、cyp19a1、foxl2の発現はチャネル活性状態に影響されない事を見出した。結果、生殖腺組織自体は性転換が見れなかったが、雄に置ける卵管の形成がみられ性発生に影響が見られた。上記のデータは論文にまとめられ上げ、現在PNASに投稿中である。また、各性発生ステージにおいて生殖腺のRNA-seq解析を行った結果、温度変動によりヒストン修復因子に発現変動が有る事が判明した。このヒストン修復因子は今まで性発生と関連性が他の生物では報告されていず、ワニが初めてであると思われる。RNA-seqの基礎データ、またヒストン修復をターゲットにした免疫染色、ChIPアッセイ、そして修復因子の定量pcrなどの結果をまとめた論文も近く投稿予定である。また、ワニを用いた実験に基づき、同様の実験をクサガメにて行い、ワニと同じTRPV4チャネルにより性決定、分化への影響を調べた。

組織学的には変異が見られず、TSDにおけるTRPV4の機能の保存性を確認がされなかった一方、別のTRPチャネルサブタイプを活性化する事により性転換らしき傾向がみられ、TSDメカニズムにおける多様性の可能性を見いだした。採択者を中心とした日米の国際研究チームは米国原産のアメリカアリゲーターをモデルとして温度依存型性決定を解明すべく、共同研究を行った。ワニの全ての温度受容膜チャネル「TRP」のサブタイプを単離し、ワニのTRPチャネルをパッチクランプ法により機能解析した結果、雄の性決定温度領域と近い温度で閾値を示すTRPV4チャネルを見出した。性決定への関与を実証するため、TRPV4チャネル活性を制御する薬剤を発生時期の卵に直接塗布し、性分化への影響を調べた。その結果、雄になる温度で孵卵し、薬剤によりTRPV4チャネルの活性を抑制すると、精巣分化(雄化)に重要な遺伝子の発現が特異的に抑制され、雌化(卵巣化や卵管の発達など)した個体が認められた。さらに雌誘導温度で孵卵してTRPV4チャネルの活性化剤を塗布した場合、精巣分化に関与する遺伝子の発現が生殖腺で誘導された(雄化)。生殖腺の精巣への分化にはTRPV4が温度受容因子としての関与する重要な結果が得られた、研究成果を国際誌であるScientific Reportsに発表した(Yatsu et al., 2015)。研究成果は国内のみならず、海外でも30もの海外ニュースサイト等で報道され注目を集めた。雄および雌に発生する温度で孵卵し、いろいろな発生段階での生殖腺における遺伝子発現をRNAseqで網羅的に調べるため、性決定直前から性分化の期間中のトランスクリプトーム解析を行った。遺伝子発現の雌雄差を発生段階ごとに比較解析した結果、性決定に重要と思われる候補遺伝子を見出した。雌雄で発現の差がある興味深い遺伝子として、KDM6BやJARID2等のヒストン修復、UCP2等のエネルギー代謝、及びC/EBPA等の転写制御に関連する遺伝子を見出した。エピジェネティクスや代謝制御など広範囲の温度影響・細胞活動が性決定時期に重要であることが予測され、国際誌であるBMC Genomicsに発表した(Yatsu et al. , 2016)。当初の計画に置いては、カメのモデルとして使われるアカミミガメを用いた実験を計画していたが、入手困難によりクサガメを用いた研究に変更し、そのためクサガメにはない基礎データの蓄積に時間を失った。器官培養の実験も企画したが、解剖の困難さ等により、良い結果は得られなかった。また、メダカを用いた実験はワニやカメの実験の方を優先したため、予定が多少遅れている。27年度が最終年度であるため、記入しない。ワニの研究で得られた結果をカメやメダカに応用する予定である。主にワニを用いた実験に基づき、同様の実験をクサガを行った結果、ワニとは別のTRPチャネルサブタイプを活性化する事により性転換らしき傾向がみられた。今年度はこの新たなTRPチャネルサブタイプを中心にカメの温度依存型性決定機構を調べ、ワニと一連の実験を予定している。また、発現解析などにより、ワニとの比較解析も行う予定である。アメリカアリゲーターを用いた実験においては予想以上に成果が得られたため、温度依存型性決定における更なる分子機構のメカニズムが解明された。
複製開始蛋白の機能ドメイン

ColE2プラスミドの複製開始蛋白(Rep蛋白、35Kda)は、複製開始部位(Ori、約35塩基対)の二本鎖DNAに特異的に結合してプライマーRNAを合成する。今年度の研究により以下の知見が得られた。1.DNaseIおよびDMSを用いるフットプリント法により、Ori領域内に少なくとも二カ所のReo蛋白の結合部位(相互作用領域)が存在することが示された。一方はRep蛋白の特異的な結合に必要な最小領域(Ori領域の片側半分)内にあり、他方は、Ori領域の残りの部分のプライマーRNAの鋳型部位に隣接している。前者の領域は、Rep蛋白により覆われるような状態になっており、一方、後者の領域の内、前者に隣接するプライマーRNAの合成部位付近は弱く覆われ、最初のDNA鎖合成が始まる部分はほとんど覆われていないと推定される。後者の領域は、DNA合成酵素Iが相互作用しプラマーRNAを利用できるような状態になっているものと考えられる。2.Rep蛋白とOri領域の相互作用の特異性の異なる4グループについてアミノ酸配列・塩基配置を比較したところ、両者に少なくとも三カ所の相互作用に関与する部位(配列・残基)があることが示唆された。3.Ori領域外の二カ所の領域(約100塩基対と約200塩基対)に複製開始反応に対する促進(エンハンサー)機能が存在することが解った。シスに存在するOri領域の構造に影響を与えているものさ推定される。4.Rep蛋白とOri領域の結合をゲルシフト法で検出できることが解った。これを利用してRep蛋白とOri領域との認識・結合に関与するアミノ酸・塩基の位置を特定することが可能になるものと期待している。5.Rep蛋白のC未端側にDNA結合能があることが示唆されたので、C末端側ペプチドを用いてOri領域との相互作用を解析する可能性を検討している。
乳酸菌が貪食細胞のアレルゲン除去に及ぼす影響評価方法

白血球の一種であるマウスマクロファージ培養細胞株J774.1細胞の貪食(異物の取り込み)作用を検討するため、これまで蛍光顕微鏡をもちいた観察を行ってきたが、作業中に細胞が乾燥してしまう問題があったため、蛍光顕微鏡による観察と異なる方法として、マクロファージ細胞の活動の指標となる遺伝子の発現をmRNA量を指標として測定した。マクロファージは、取り込んだ異物を消化するために細胞内のペルオキシソームやリソソームを用いる。今回はペルオキシソームの指標となるPXMP2遺伝子のmRNA量を測定した。しかし、マクロファージにリポテイコ酸やリポ多糖を添加しても、乳酸菌を添加しても、ペルオキシソーム増殖剤であるトログリタゾンやベザフィブラートを添加しても、PXMP2遺伝子のmRNA量の増加は認められなかった。これらのことから、ペルオキシソームを指標として乳酸菌の効果を測定することは困難であると考えられた。マクロファージが取り込んだ異物を分解する様子を評価するためには、リソソームに着目する方が良いかもしれないと予想されるため、今後の研究が必要である。一方、マクロファージが異物を取り込んだ後にその情報をTリンパ球に伝えるIL-12b遺伝子およびCCL12遺伝子のmRNA発現量は、リポテイコ酸、リポ多糖および乳酸菌の添加によって有意に増加した。市販の発酵乳食品から培養した乳酸菌でも、IL-12b遺伝子およびCCL-12遺伝子のmRNAの増加が認められた。CCL12遺伝子は乳酸菌の添加が多すぎるときに返って減少するのに対し、IL-12b遺伝子は乳酸菌の用量が多いときでも増加した。この2つの遺伝子に対する乳酸菌の作用の違いが、マクロファージを通じてリンパ球へのはたらき掛け方を変えることにより、アレルギーの抑制に繋がっている仮説が考えられる。白血球の一種であるマウスマクロファージ培養細胞株J774.1細胞に、細菌の細胞壁成分であるリポテイコ酸あるいはリポ多糖を添加し、蛍光ビーズの取り込みを蛍光顕微鏡で観察した。リポテイコ酸は黄色ブドウ球菌由来のものを購入して用い、リポ多糖も大腸菌由来のものを購入して用いた。リポテイコ酸あるいはリポ多糖を添加した細胞では、無添加細胞と比較して蛍光ビーズの取り込みが増加していた。リポテイコ酸あるいはリポ多糖の濃度を5段階に設定して実験したところ、添加した物質の用量依存的に蛍光ビーズの取り込みが増加した。上記の実験で用いたのは黄色ブドウ球菌由来のリポテイコ酸であるので、次に乳酸菌由来のリポテイコ酸がマクロファージの蛍光ビーズ取り込みに及ぼす作用を検討する必要がある。乳酸菌からリポテイコ酸を抽出し抽出物を確認する技術を有していないため、乳酸菌からリポテイコ酸を抽出せずに、乳酸菌そのものを培養して高圧蒸気滅菌で殺菌し、培養マクロファージに添加した。すなわち乳酸菌の培養液を試験管に入れて静置培養し、一晩培養後の培養液を高圧蒸気滅菌し、無菌的に遠心管に移して遠心分離で乳酸菌菌体を回収し、培養細胞用培養液で洗浄した。乳酸菌の菌数は顕微鏡下で血球計算板を用いて計数し、10倍ずつ5段階に希釈して用量反応関係を検討した。その結果、乳酸菌懸濁液をかなり希釈してもマクロファージの蛍光ビーズ取り込み促進効果が認められた。追加採択で秋から着手した。予算執行の遅れに比べれば、もともと研究室で所有している試薬・器具を活用して実験を遂行したため、それなりの成果を得た。白血球の一種であるマクロファージ培養細胞株J774.1細胞の貪食(異物の取り込み)作用を検討するため、平成28年度は蛍光標識ビーズを用いたのに対し、平成29年度はさらに実際のアレルギーの状況に近づけるため、卵アレルギーの主要な抗原であるオブアルブミンに対する貪食効果を検討した。タンパク質を蛍光標識する試薬を用いてオブアルブミンを蛍光標識し、マクロファージ細胞に添加した。滅菌した乳酸菌を添加して、蛍光標識オブアルブミンが細胞内に取り込まれる様子を蛍光顕微鏡で観察した。マクロファージに乳酸菌を添加しても、蛍光標識オブアルブミンは細胞内に取り込まれなかった。オブアルブミンに対する抗体を同時に添加して実験すると、蛍光標識アルブミンはマクロファージ細胞内に取り込まれ、乳酸菌を添加するとさらに取り込み量が増加した。このことから、乳酸菌を添加してもマクロファージのあらゆる貪食作用が増強されるのではなく、Bリンパ球の分泌する抗体が結合(オプソニン化)したアレルゲンに対する貪食が乳酸菌添加によって増強されることが示唆された。実験に最適な培養時間を検討し、蛍光標識オブアルブミン、抗体、および乳酸菌を細胞に添加してから3時間の時点で蛍光顕微鏡で観察することが最も適切であることが示唆された。ただし、この方法は蛍光顕微鏡の操作中に試料が乾燥してしまい、蛍光顕微鏡の中でも性能の良い共焦点レザー顕微鏡で観察しようとしたが、測定条件を試行錯誤しているうちに試料が乾燥して作業の続行が難しくなるという問題があった。またカバーガラスの押さえ方によって細胞が動いてしまったりして正確性に欠けた。マクロファージ細胞の貪食機能がだんだんと弱くなってきた。初めは蛍光顕微鏡の操作が分からなくなって良い画像が得られないと思っていた。並行して行っている別の研究でも遺伝子発現が弱くなってきていることや、細胞の増殖が遅くなってきていることから、細胞を繰り返して使用する「継代培養」を長く続けすぎて、培養細胞が変質している可能性が考えられる。今後は細胞を新たに購入して実験をやり直す必要がある。

白血球の一種であるマウスマクロファージ培養細胞株J774.1細胞の貪食(異物の取り込み)作用を検討するため、これまで蛍光顕微鏡をもちいた観察を行ってきたが、作業中に細胞が乾燥してしまう問題があったため、蛍光顕微鏡による観察と異なる方法として、マクロファージ細胞の活動の指標となる遺伝子の発現をmRNA量を指標として測定した。マクロファージは、取り込んだ異物を消化するために細胞内のペルオキシソームやリソソームを用いる。今回はペルオキシソームの指標となるPXMP2遺伝子のmRNA量を測定した。しかし、マクロファージにリポテイコ酸やリポ多糖を添加しても、乳酸菌を添加しても、ペルオキシソーム増殖剤であるトログリタゾンやベザフィブラートを添加しても、PXMP2遺伝子のmRNA量の増加は認められなかった。これらのことから、ペルオキシソームを指標として乳酸菌の効果を測定することは困難であると考えられた。マクロファージが取り込んだ異物を分解する様子を評価するためには、リソソームに着目する方が良いかもしれないと予想されるため、今後の研究が必要である。一方、マクロファージが異物を取り込んだ後にその情報をTリンパ球に伝えるIL-12b遺伝子およびCCL12遺伝子のmRNA発現量は、リポテイコ酸、リポ多糖および乳酸菌の添加によって有意に増加した。市販の発酵乳食品から培養した乳酸菌でも、IL-12b遺伝子およびCCL-12遺伝子のmRNAの増加が認められた。CCL12遺伝子は乳酸菌の添加が多すぎるときに返って減少するのに対し、IL-12b遺伝子は乳酸菌の用量が多いときでも増加した。この2つの遺伝子に対する乳酸菌の作用の違いが、マクロファージを通じてリンパ球へのはたらき掛け方を変えることにより、アレルギーの抑制に繋がっている仮説が考えられる。1年目は蛍光ビーズに対するマクロファージ細胞の取り込み機能を評価してきたので、次はマクロファージ細胞によるアレルゲンの取り込みを評価することで、研究の視点をアレルギー対策に近づける。マクロファージ細胞の取り込み機能に対する乳酸菌の促進作用が、蛍光ビーズの取り込みだけでなくアレルゲンの取り込みにも認められるかどうかを検討する。これまでマクロファージ細胞の貪食機能を評価してきたので、引き続いて、貪食したアレルゲンを細胞が分解している様子を評価するため、細胞の異物分解機能の指標となる遺伝子発現を測定する。また、研究の遅れを解消するための工夫を行う。実験を行っていて細胞の反応が悪くなってきたように思われるため、培養細胞を新たに購入することを考える。実験を一人で行うことが難しいと判断される場合、外部委託サービスを利用して解析を依頼することを考える。追加採択で秋からの執行であったため、当初計画の1年分の予算を執行できなかった。半年間で配分額のほぼ半分を執行したため、特別な遅れはなく適切に執行されていると考えられる。研究初年度に着手が遅くて平成29年度の助成額が多かったことに加えて、培養細胞の不調から平成29年度の後半にほとんど実験ができなかった。平成30年度は培養細胞を新たに購入して研究を再開する。一人で実験ができなさそうであれば、外部委託サービスを利用して解析を依頼することも検討する。2年目となる次年度には、計画よりも研究を推進していく。
ABO式血液型遺伝子の転写調節機構の解明

研究はABO式血液型遺伝子の転写調節機構の解明を目的として行われ、以下のことが明らかにされた。(1) 5'RACE Systemを用いた実験から、胃癌細胞、赤血球細胞系で転写が同様な位置から始まる。(2)胃癌細胞、赤血球系細胞を用いたプロモーターアッセイからABO式血液型遺伝子の転写において転写開始点付近(-117/+31)が必要条件である。(3)胃癌細胞を用いたプロモーターアッセイから転写開始点の上流3.2kbから4.Okbの領域に存在するミニサテライトが転写を促進する。そこには転写囚子CBF/NF-Yが結合する。(4) ABO式血液型遺伝子の転写開始点の周囲の約1.3kbの領域はCpG islandの特徴を持ち、転写開始点の上流1kbから2kbにかけてAlu配列が2つ向かい合わせに存在する。Methylation Specific PCR法、メチル化したレポーターを用いたプロモーターアッセイ、DNA methyltransferaseの阻害剤を用いた実験からプロモーター領域のメチル化が血液型遺伝子の組織特異的発現に関与していることが示された。また、癌細胞におけるABO式血液型抗原の欠失は癌化に伴うプロモーター領域のメチル化である可能性が示唆される。以上から、ABO式血液型遺伝子の転写調節の概要が解明されたことになる。ABO式血液型遺伝子の転写調節機構を調べた。ABO式血液型遺伝子の上流域4.7kbの全長又は一部をルシフェラーゼ遺伝子の前に挿入し、レポータープラスミドを作製し、プロモーターアッセイを行った。胃癌由来の培養細胞KATOIIIでの結果は転写開始点の下流31bpから上流117bpの領域、及び上流3.2kbから4.0kbの領域が促進的に働くことが判った。特に上流3.8kbから3.7kbの領域には43bpからなる塩基配列の4回繰り返し構造があり、それが転写活性増強に係わっていた。この43bpからなる塩基配列には転写制御因子CBF/NF-Yが結合することが胃癌細胞からの核抽出液を用いたバンドシフトアッセイによって明らかになった。CBF/NF-Yは3つのサブユニットからなるが、細胞分化に伴い3つのサブユニットが結合し、DNAに結合することが最近知られてきた。上皮細胞では細胞分化に伴ってABO式血液型が発現してくることが知られているが、この事実はCBF/NF-YがABO式血液型遺伝子の転写制御に関与するという結果とは合致するものである。また、近位プロモーター領域とエンハンサー領域の間の領域は転写活性に抑制的に働いているので、サイレンサー領域の存在が予想される。次に赤白血病細胞由来のHEL細胞と正常骨髄からのcDNAを用いて5'RACEを行い、赤血球糸細胞での転写開始点がそれぞれ翻訳開始点の上流20、9塩基であることがわかった。HEL細胞を用いてプロモーターアッセイを行い、転写開始点の下流31bpから上流117bpの領域が最大転写活性にとって必要かつ十分であるという結果を得た。この結果はKATOIIIからの結果と異なるもので、上皮細胞と赤血球系細胞でのABO式血液型遺伝子の転写制御は異なる責任領域が働いていることが結論づけられる。現在、赤血球系細胞での転写に特異的に働く因子の同定を行っている。ABO式血液型遺伝子の転写開始点の周囲の約1.3kbの領域はCpG islandの特徴を持っており、転写開始点の上流1kbから2kbにかけてAlu配列が2つ向かい合わせに存在する。プロモーター領域のCpG islandはDNAがメチル化されない状態ではヌクレオゾームがオープンな状態で、遺伝子の転写が可能であるか、DNAがメチル化を受けるとクロマチン構造が変化し、転写抑制に至る。ところで、tissue transglutaminase遺伝子の組織特異的発現にプロモーター領域のCpG islandのメチル化が関与していることが示されている。

そこで、血液型遺伝子のプロモーター領域のメチル化状態をbisulfite法を用いて調べたところ、血液型遺伝子の発現している細胞(KATOIII.MKN45、HEL、K562)ではプロモーター領域(-117/+31)にメチル化DNAは検出されず、発現していない細胞(MKN28、T98G、Jurkat)ではメチル化DNAが検出された。また、メチル化したレポーターを用いたプロモーターアッセイやDNA mcthyltransferaseの阻害剤を用いた実験からプロモーター領域のメチル化が血液型遺伝子の組織特異的発現に関与していることが示された。癌細胞における癌抑制遺伝子のメチル化、及び癌化に伴う細胞内のメチル化状態の変化が明らかにされてきた。ところで、癌細胞におけるABO式血液型抗原の欠失は遺伝子の欠損ではなく、メッセージの減少に基づくものであることをΦrntoftらが示した。以上から、癌細胞におけるABO式血液型抗原の欠失は癌化に伴うプロモーター領域のメチル化である可能性が示唆される。
抗酸化剤・抗ストレス剤を用いた白内障の抑制

ステロイド誘発鶏胚白内障モデルは、放卵後15日齢の受精卵にヒドロコルチゾンを投与することにより生じる白内障モデルである。その混濁は、ヒドロコルチゾン投与後約20時間後から生じ、48時間後には90%以上で生じる。この水晶体混濁は酸化ストレスによって生じるため、このモデルは抗酸化作用を持つ薬剤のスクリーニングとして有用なモデルであるとともに、その作成や薬剤投与が簡便な優れた実験モデルとされている。具体的には放卵後の受精卵を37°C、湿度68%で孵置し、15日齢で受精鶏卵気室部にヒドロコルチゾン0.50nmol/eggを投与する。薬剤の投与は、半減期が短いものでは、ヒドロコルチゾン投与後3時間後、10時間後、20時間後に行い、半減期の長いものでは、ヒドロコルチゾン投与後3時間後に1回投与する。ヒドロコルチゾン投与後48時間後に解剖を行う。鶏胚を摘出し、角膜輪部に切開を加え水晶体を摘出し、摘出水晶体の混濁の程度を15にスコア化し評価する。また摘出水晶体のチオール活性を測定することによって、水晶体中の還元型グルタチオン量を求める。過去の実験では水晶体の混濁と還元型グルタチオン量は負の相関が認められる。平成30年度はポリフェノール類を中心にいくつかの抗酸化物質を用いて、この実験を行った。フランス産の松皮に含まれるポリフェノール類であるピクノジェノールの投与実験では、投与により鶏胚の生存に問題がないことが確認された。またピクノジェノールの投与により水晶体混濁が抑制できる傾向が確認された。治療実験を行いたかったが、孵卵器の温度調節がうまくいかず、ステロイド誘発鶏胚白内障モデルでの混濁が弱かった。また寒期に産卵された卵では、経験上ステロイドに対する反応が悪いため、平成31年度に改めて治療実験をする必要がある。平成31年度は、ステロイド誘発鶏胚白内障モデルの他に、マウスの紫外線誘発白内障モデルを用いて、よりヒトに近いモデルで白内障を抑制できるか検証し、水晶体タンパクの解析を行い、白内障の病態そのものを明らかにする。ステロイド誘発鶏胚白内障モデルは、放卵後15日齢の受精卵にヒドロコルチゾンを投与すると、20時間後から水晶体核周辺帯に白色リングが出現し、48時間以内に90%以上の水晶体核質部が白濁するモデルである。このモデルは抗酸化作用を持つ薬剤のスクリーニングとして有用なモデルであるとともに、その作成や薬剤投与が簡便な優れた実験モデルとされている。平成28年度はいくつかの抗酸化物質を用いて、この実験を行った。ウコンの成分であるクルクミン、柿の葉の成分であるタンニン、緑茶に豊富に含まれる緑茶ポリフェノールが、ステロイド誘発鶏胚白内障モデルで白内障を抑制することが明らかになった。緑茶ポリフェノールは我が国古くから摂取されてきた成分で、抗酸化作用、抗腫瘍作用、抗菌、抗ウイルス作用を持つことが最近の研究で明らかになっている。緑茶ポリフェノールをステロイド誘発鶏胚白内障モデルに投与したところ、白内障の程度を抑制し、水晶体中の還元型グルタチオン量の減少を抑制した。緑茶ポリフェノールが白内障の進行を抑制しうる薬剤の候補であることが示唆された。平成28年度はステロイド誘発鶏胚白内障モデルに対する抗酸化剤の投与実験を行い、緑茶ポリフェノールが抗酸化能によって安定して白内障が抑制することが示された。次年度以降に他の白内障モデルで投与する薬剤の選定ができた。以上より、おおむね順調と言える。ステロイド誘発鶏胚白内障モデルは、15日齢の鶏受精卵にステロイド(ヒドロコルチゾン)を投与すると、48時間以内に約90%以上の水晶体において核質部が白濁するモデルである。この混濁は肝臓で生じる酸化ストレス(過酸化脂質)によって生じ、よって抗酸化作用を持つ薬剤のスクリーニングに有用なモデルであるとともに、その作成や薬剤投与が簡便であるため、優れた動物実験モデルと言える。具体的には放卵後の受精卵を37°Cで孵置し、15日齢で受精鶏卵気室部にヒドロコルチゾン0.50nmol/eggを投与する。薬剤の投与は、半減期が短いものでは、ヒドロコルチゾン投与後3回(3時間後、10時間後、20時間後行い、半減期の長いものでは、ヒドロコルチゾン投与後1回(3時間後)投与する。水溶性の薬剤は生理食塩水に溶解し、脂溶性のものはDMSOに溶解して投与する。

また摘出水晶体のチオール活性を測定することによって、水晶体中の還元型グルタチオン量を求める。平成29年度はいくつかの抗酸化物質を用いて、緑茶に豊富に含まれる緑茶ポリフェノールが濃度に依存してステロイド誘発鶏胚白内障モデルで白内障を抑制することを明らかにした。柿の葉の成分であるタンニンとウコンの成分であるクルクミンは白内障を抑制したが、抑制しうる濃度では、鶏胚の生存率が低かった。孵卵器の調子が悪く、実験が思うように出来ない時期があった。新たな孵卵器の購入に関して、価格面で折り合わなかった。このため研究はやや遅れており、早期の解決が必要である。ステロイド誘発鶏胚白内障モデルは、放卵後15日齢の受精卵にヒドロコルチゾンを投与することにより生じる白内障モデルである。その混濁は、ヒドロコルチゾン投与後約20時間後から生じ、48時間後には90%以上で生じる。この水晶体混濁は酸化ストレスによって生じるため、このモデルは抗酸化作用を持つ薬剤のスクリーニングとして有用なモデルであるとともに、その作成や薬剤投与が簡便な優れた実験モデルとされている。具体的には放卵後の受精卵を37°C、湿度68%で孵置し、15日齢で受精鶏卵気室部にヒドロコルチゾン0.50nmol/eggを投与する。薬剤の投与は、半減期が短いものでは、ヒドロコルチゾン投与後3時間後、10時間後、20時間後に行い、半減期の長いものでは、ヒドロコルチゾン投与後3時間後に1回投与する。ヒドロコルチゾン投与後48時間後に解剖を行う。鶏胚を摘出し、角膜輪部に切開を加え水晶体を摘出し、摘出水晶体の混濁の程度を15にスコア化し評価する。過去の実験では水晶体の混濁と還元型グルタチオン量は負の相関が認められる。平成30年度はポリフェノール類を中心にいくつかの抗酸化物質を用いて、この実験を行った。フランス産の松皮に含まれるポリフェノール類であるピクノジェノールの投与実験では、投与により鶏胚の生存に問題がないことが確認された。またピクノジェノールの投与により水晶体混濁が抑制できる傾向が確認された。治療実験を行いたかったが、孵卵器の温度調節がうまくいかず、ステロイド誘発鶏胚白内障モデルでの混濁が弱かった。また寒期に産卵された卵では、経験上ステロイドに対する反応が悪いため、平成31年度に改めて治療実験をする必要がある。平成28年度のステロイド誘発鶏胚白内障モデルの実験から、緑茶ポリフェノールが他の白内障モデルで投与する薬剤の選定ができた。平成29年度と平成30年度はラットのストレプトゾトシン糖白内障モデル、マウスの紫外線誘発白内障モデルを用いて、よりヒトに近いモデルで白内障を抑制できるか検証し、水晶体タンパクの解析を行い、白内障の病態そのものを明らかにする。平成30年度はラットのストレプトゾトシン糖白内障モデル、マウスの紫外線誘発白内障モデルを用いて、よりヒトに近いモデルで白内障を抑制できるか検証し、水晶体タンパクの解析を行い、白内障の病態そのものを明らかにする。平成31年度は、ステロイド誘発鶏胚白内障モデルの他に、マウスの紫外線誘発白内障モデルを用いて、よりヒトに近いモデルで白内障を抑制できるか検証し、水晶体タンパクの解析を行い、白内障の病態そのものを明らかにする。購入予定であった薬剤が研究室にあり、科研費で購入する必要がなかったため。
遺伝子移入により発現されたヒト・クラスII抗原の機能

HLAクラスII抗原はT細胞との相互作用において免疫応答を制御していることはよく知られている.HLAクラスII抗原は少くとも3種類(DR, DQ, DP)存在することが知られており,これらは同一の細胞上に同時に発現しているため,各々の機能を別個に解析することは困難である.そこで我々は, DR, DQ, DPのα鎖, β鎖遺伝子をマウスL細胞に導入し, DR, DQ, DP抗原を個々に発現している形質転換株を得た.これらを(1)MLR(mixed limphocite reaction), (2)アロリンパ法よる試験管内抗体産生にて使用し, DR, DQ, DP抗原の機能を検討した.(1)MLRにおいては,その刺激能の強さは, DR>DQ>DP抗原発現株の順であった.各抗原発現株の抗原量とMLR刺激能は平行しないことから,この刺激能の差は,発現している抗原量の差ではないと考えられる.むしろ, DR, DQ, DP抗原を認識する各T細胞クローンのプールの大きさによると考えることができる.MLRがL細胞に発現しているクラスII抗原によって惹起されていることは,各クラスII抗原に対する単クローン抗体による阻止試験により確認された.(2)アロリンパ法にIgG, IgM産〓を誘導する能力を検討したところ, MLRと同様,その誘導能はDR>DQ>DP発現株の順であった.この結果は,各クラスII抗原に対するアロヘルパーT細胞の量の差と考えることができる.しかし一方, DR, DQ, DP抗原はDRと異なり,ヘルパーT細胞のみならず抑制T細胞をも刺激するため抗体産生量が低いとも考えられるが, DR+DQ, DR+DPと形質転換株を混合しても抗体産生に抑制効果は認められず,抑制T細胞はこの反応の差に関与していないと考えられる.以上, MLR,アロ・ヘルパーT細胞に対する刺激能は,両者共, DR>DQ>DPの順であり,これは各クラスII抗原に反応するT細胞プールの大きさの差と考えられた.HLAクラスII抗原はT細胞との相互作用において免疫応答を制御していることはよく知られている.HLAクラスII抗原は少くとも3種類(DR, DQ, DP)存在することが知られており,これらは同一の細胞上に同時に発現しているため,各々の機能を別個に解析することは困難である.そこで我々は, DR, DQ, DPのα鎖, β鎖遺伝子をマウスL細胞に導入し, DR, DQ, DP抗原を個々に発現している形質転換株を得た.これらを(1)MLR(mixed limphocite reaction), (2)アロリンパ法よる試験管内抗体産生にて使用し, DR, DQ, DP抗原の機能を検討した.(1)MLRにおいては,その刺激能の強さは, DR>DQ>DP抗原発現株の順であった.各抗原発現株の抗原量とMLR刺激能は平行しないことから,この刺激能の差は,発現している抗原量の差ではないと考えられる.むしろ, DR, DQ, DP抗原を認識する各T細胞クローンのプールの大きさによると考えることができる.MLRがL細胞に発現しているクラスII抗原によって惹起されていることは,各クラスII抗原に対する単クローン抗体による阻止試験により確認された.(2)アロリンパ法にIgG, IgM産〓を誘導する能力を検討したところ, MLRと同様,その誘導能はDR>DQ>DP発現株の順であった.この結果は,各クラスII抗原に対するアロヘルパーT細胞の量の差と考えることができる.しかし一方, DR, DQ, DP抗原はDRと異なり,ヘルパーT細胞のみならず抑制T細胞をも刺激するため抗体産生量が低いとも考えられるが, DR+DQ, DR+DPと形質転換株を混合しても抗体産生に抑制効果は認められず,抑制T細胞はこの反応の差に関与していないと考えられる.以上, MLR,アロ・ヘルパーT細胞に対する刺激能は,両者共, DR>DQ>DPの順であり,これは各クラスII抗原に反応するT細胞プールの大きさの差と考えられた.HLAクラス【II】抗原の中、DR抗原及びDP抗原はMLR(mixed lymphocyteCulture)においてT細胞の増殖反応を惹起することがよく知られている。ところが、DQ抗原がこのようなT細胞刺激能を有しているかどうかは、不明である。我々はこのことを明らかにするため、DR2,DQw1のファージ・ライブラリーからDQαをDR3,DQw3のファージ・ライブラリーからDQβ遺伝子クローンを分離し、これらをマウスL細胞,ヒトT細胞株(CEM),ヒト前単球株(U937)に導入し、DQ抗原を発現させた。遺伝子導入にはリポソーム法を用い、pSU2-Neoを選択マーカーとした。得られた形質転換細胞株は、DQ抗原に対する単クローン抗体Len10,Hu-11に反応することがEPICS【V】で確かめられた。又、二次元電気流動でもDQ抗原のα,β鎖が発現していることが確認された。これら形質転換株を用いて、DQ抗原のMLRにおける機能を検討したところ、L細胞とU937はDQw1/DQw3の末梢血リンパ球の増殖反応をよく惹起することが判明したが、CEMのそれはこのような刺激能は示さなかった。CEMはリンパ球の増殖に必要な液性因子を産生しないか、又はリンパ球の増殖反応を抑制する機能があるのかも知れない。いずれにしろ、以上の結果はHLAクラス【II】

抗原の中、DQ抗原もDR,DP抗原同様リンパ球(T細胞)を刺激する能力があることを示している。我々は現在、DRα,β遺伝子を導入したL細胞を作製中である。これらDR+L細胞と【DQ^+】L細胞を用いて、DR抗原及びDQ抗原がin Vitro抗体産生系でどのような役割を果たしているのかを検討する予定である。
重金属中毒学のパラダイムシフト

重金属中毒学は、これまで主として産業中毒および公害の健康被害における病態や機序解明の科学として発展し、その成果は産業現場における中毒を激減させ、公害によって混乱した事態を整理し社会的な解決に向けて大きな寄与をしてきた。その反面、社会的な意味で問題が解決すると、科学的中毒学として必要な解明がなされないままになってしまっている。現在、鉛・水銀・カドミウム等のいくつかの金属で、低濃度の曝露の影響について注目されている。鉛の乳児期曝露の高次中枢神経機能における影響に閾値があるのか、魚食集団の胎児期メチル水銀曝露がどのような影響がどのような「量」でおきるのか、また米による低濃度のカドミウム曝露の影響が懸念されている。そこで本研究では、鉛・水銀・カドミウム等の重金属中毒学を総括し、何が足りないのか、今後研究の課題として何を検討すべきなのかを明らかにすることを目的しワークショップを開催した。その結果、病態や機序の解明が重要であることは、これまでと同様であるが、それだけでなく、ことに人における曝露リスクを明らかにすることと、特に低濃度曝露の場合には、交絡因子がなんであるのかを明らかにし、それを含めて、リスクを評価する、つまり感受性が一様でないことを前提とすることが、重要であると指摘された。これには遺伝的多型も含まれる。
デジタル財を伴う複数流通チャネル管理に関する研究

電子商取引の中でも音楽配信や電子書籍市場の進展が近年は著しい。このような背景の下で本プロジェクトではデジタル財登場後のメーカーの複数流通チャネルの管理問題を扱い,デジタル財登場が経済に与える影響に関する理論的考察を行い,以下の結果を得た。デジタル財の登場により,メーカーはその利潤を必ず増やすことができるが,物的財の販売数量は,増える場合も減る場合もある。さらに,費用面で劣位な小売業者の販売数量がゼロとなるようにメーカーが卸売価格を上げる場合がある。このような状況とデジタル財の品質がある条件を満たすほど低いことが重なると,物的財の小売価格が上昇し物的財を購入し続ける一部の消費者の厚生が下がる。本年度は、Mussa and Rosen型の垂直的差別化モデルにメーカーを導入して、デジタル製品の登場が物理的製品市場に与える影響を分析する論文を執筆し、ディスカッションペーパーとして公開した。この論文は研究目的に記した課題1と関連する(ただし、研究計画時の想定とは少し異なる)。論文では、物理的製品を高品質製品、デジタル製品を低品質製品と想定している。ただし、物理的製品の小売市場では費用条件が異なる2小売業者(小売業者Hと小売業者L)が活動する複占市場とし、デジタル製品はメーカー直販としている。上記の設定の下で、メーカーが物理的製品の卸売価格とデジタル製品の直販価格を決め、その後に物理的製品を扱う2小売業者が販売数量(メーカーへの発注量)を決める2段階ゲームのサブゲーム完全均衡を導出し、その結果とデジタル製品登場前の均衡の結果を比較した。得られた結果は以下の通りである。まず、デジタル製品の登場により、メーカーはその利潤を必ず増やすことができるが、物理的製品の販売数量は増える場合も減る場合もある。また、物理的製品の販売数量は扱う小売業者に依存して異なり、費用条件が優位な小売業者Lは販売数量を増やす一方、費用条件が劣位な小売業者Hは販売数量を減らす場合がある。さらに、物理的製品に関するメーカー限界費用がある条件を満たすほど低いと、小売業者Hの販売数量がゼロとなるように卸売価格を上げる場合がある。そして、このような状況とデジタル製品の品質がある条件を満たすほど低いことが重なると、物理的製品の小売価格の上昇する場合がある。つまり、物理的製品を購入する一部の消費者の厚生を下げることもあり得る。本研究の目的は,デジタル製品流通チャネルの登場が複数流通チャネルの管理問題に与える影響の理論的考察を行うことである。これまでに、Mussa and Rosen型の垂直的差別化モデルにメーカーを導入して、デジタル製品の登場が物理的製品市場に与える影響を分析する論文を執筆し、ディスカッションペーパーとして公開した。デジタル製品の登場により、物理的製品の販売数量は扱う小売業者に依存して異なり、費用条件が優位な小売業者Lは販売数量を増やす一方、費用条件が劣位な小売業者Hは販売数量を減らす場合があることや、物理的製品の小売価格が上昇し、物理的製品を購入する一部の消費者の厚生を下げることもあり得ることが明らかとなった。この結果を、2013年度日本応用経済学会秋季大会で報告し、論文の結果をより分かりやすく図示して説明する方法などについて、有益なコメントを得た。本研究の目的は,デジタル財流通チャネルの登場が複数流通チャネルの管理問題に与える影響の理論的考察を行うことである。特に出版産業を念頭に置き,出版産業の特徴(著作物再販,委託販売,返品制など)を取り込んだモデルの均衡分析および厚生分析を行うことである。本年度は研究の出発点として,電子書籍流通に関する事例を調べた。その中で、米国オライリーメディア社の紙の書籍と電子書籍(DRMフリー)のバンドル販売による割引や、同社がピアソン・テクノロジー・グループと共同で設立したサファリ・ブックス・オンライン(IT関連技術書やビデオ・トレーニングコースなどを定期購読料を徴収して運営するサイト)は、日本でも将来的に同様の戦略を実施する企業グループが登場する可能性もあり、モデル構築の際にも考慮すべき重要な事例である。また、事例調査と並行して経済学(産業組織論)や経営学(マーケティング・サイエンス)の分野において電子商取引を含む,複数流通チャネルの管理問題を分析した既存文献やネットワークの経済学(特に,間接的ネットワーク効果に注目したマルチサイド市場に関する研究)の既存研究を調査した。そして,課題1[電子商取引を扱った既存の水平的差別化モデルに,電子書籍専用端末購入の意思決定ステージを導入した多段階ゲーム分析]と課題

2[紙の書籍と電子書籍の両方を扱う流通業者を導入した場合への拡張]のためのモデルの構築を開始し,論文執筆の準備を行った。本研究の目的は、デジタル製品流通チャネルの登場がメーカーの複数流通チャネルの管理問題に与える影響の理論的考察を行うことである。本年度は、昨年度までにディスカッション・ペーパーとして公開していたデジタル製品の登場が物理的製品市場に与える影響を分析した論文を改稿し、2015年3月12日にイギリスのHull University Business SchoolにおけるSeminars in Economics(http://www.hull.ac.uk/php/ecskrb/Seminar/Seminars.html)で報告した。改稿のポイントは、日本における電子商取引、出版産業、音楽産業の現状に関する最新の統計を反映させること、および導出した理論的結果をより平易に説明することである。後者については論文では、以下のことを示していた。デジタル製品の登場により、メーカーはその利潤を必ず増やすことができるが、物理的製品の販売数量は増える場合も減る場合もある。また、物理的製品の販売数量は扱う小売業者に依存して異なり、費用条件が優位な小売業者は販売数量を増やす一方、費用条件が劣位な小売業者は販売数量を減らす場合がある。さらに、物理的製品に関するメーカー限界費用がある条件を満たすほど低いと、費用条件が劣位な小売業者の販売数量がゼロとなるように卸売価格を上げる場合がある。これらの結果を2小売業者の最適反応関数のシフトおよび交点の推移として、メーカーの費用条件で複数のケースに場合分けして図示した。今後は、上記セミナー報告で得たコメントを踏まえて、論文を2分割しメーカーの意思決定を明示的に取り扱わず小売市場にのみ焦点を当てた短編論文と、メーカーの意思決定を考慮し、紙の書籍と電子書籍の両方を扱う単一流通業者を導入した論文として公開し、学術雑誌へ投稿する予定である。流通チャネル分析、マーケティング・サイエンス、産業組織論研究目的に記した課題2[紙の書籍と電子書籍の両方を扱う流通業者を導入した場合への拡張]と課題3[著作権保有者の意思決定をモデルに導入して,著作権者と出版社の利害対立と社会厚生上の含意を分析]に取り組むまで至っていない。物理的製品とデジタル製品(出版産業にあてはめると紙の書籍と電子書籍)の両方を扱う流通業者を導入した場合への拡張は、Calzada and Valletti (2012) MarketingScienceが既に関連するテーマに取り組んでいることが明らかとなったため、この論文にはない新たな知見を得るために、モデル構築と分析が遅れている。課題1に関する基本モデルの完成にまで至っていない。平成25年度中には課題2[紙の書籍と電子書籍の両方を扱う流通業者を導入した場合への拡張]に関連する論文を完成させる。次に,課題
女子中等学校の文化と教養に関する比較社会史的研究

本年度は、昨年度に引き続きイギリス女子中等学校に関する資料(ISA、GSA関連の資料、およびGirls School Yearbookの関連記事)及び1920世紀前半にかけての少女雑誌、女性雑誌の動向と資料(Lady's Magazine, The Englishwoman's domestic magazine等の関連記事)を収集し、それらをもとにイギリスにおける女子中等教育の隆盛と女性の教養概念の形成とその特徴について分析した。その際とくに、アカデミックな能力や科学的学問観と並んで、「慎ましさ」のエトスやいわゆるaccomplishmentに関わる教育に注目し、その社会的意味や特徴について考察した。さらに、それらを戦前期日本における高等女学校の教育や課外活動と比較し、その共通点とちがいについても分析を行なった。こうした作業を通して、近代日本における女性の教養の特徴やその社会的意味を実証的な視点から明らかにする基礎をつくることができた。これらの分析結果については、部分的に報告書論文として掲載したが、現在、研究室紀要、研究科紀要に論文としてまとめる作業を行なっている。本年度は、研究目的・実施計画に照らして、日本における高等女学校の文化を下敷きとして、1850年代から1930年代のイギリス私立女子中等学校の文化や生活についての資料を収集し、分析を行なった。前半は、(1)日本の女学校における文化と教養についてまとめ、(2)それに基づいて比較の視点を構築し、(3)イギリス女子中等学校における文化と教養の特質に関する先行研究と基礎的資料を収集・分析した。これらに関する今年度の研究成果は以下のとおりである。
高齢者に対応した臀部ずれ力軽減のためのリクライニング式車椅子用背もたれの開発

平成30年度では、本研究課題である「高齢者に対応した臀部ずれ力軽減のためのリクライニング式車椅子用背もたれの開発」を進めるために、「背もたれ傾斜中における臀部ずれ力の変動と体幹の上方滑りのタイミング」について実験を実施した。その結果から、背もたれ後傾位から直立位まで後傾角度を変化させる際に、体幹は背もたれ面上を上方へ移動するが、その直後に臀部ずれ力の増大は制止し、減少へと転じることが示唆された。このことから、臀部ずれ力軽減のための背もたれには積極的に体幹を背もたれ面上を上方へ滑らせる機能が必要であるということが示された(第34回日本義肢装具学会学術集会にて発表、日本義肢装具学会誌印刷中)。脊柱後彎などの変形を有する高齢者や障害者に対しては、背もたれの形状をその身体形状に適合させることが望ましいとされている。そのための手段の一つとして、背もたれの背張り調整が使用されている。平成30年度には脊柱後彎変形を呈した高齢者を想定し、背もたれの背張り調整の有無が背もたれ後傾時の臀部ずれ力について検討することを目的とし、実験を実施した。その結果から、車椅子の背張り調整をすることによって,背もたれ後傾時における体幹の下方へのずれを阻害し、臀部ずれ力の増大を抑制し得るが、身体背部と背もたれ面の間に生じる力によって不快となる可能性が示唆された(第35回日本義肢装具学会学術集会発表予定(7月))。以上のことから、臀部ずれ力を軽減させるための背もたれに求められる機能として、体幹が背もたれ面上を滑ることを抑制することなく、あるいは背もたれ傾斜相によっては積極的に体幹を滑らせることが示唆された。このような機能を持つ背もたれの開発が今後の課題である。実験機器の納品が遅れているが、その機器を用いない方法で研究を進めている。計画当初の方法ではないことから「おおむね順調に進行している」としているが、研究自体の進捗状況としては順調に推移している。納品の遅れている実験機器が納品されれば、脊柱後彎に適応させた背もたれの屈曲角度が背もたれ傾斜中における背もたれへの力および臀部ずれ力に及ぼす影響について検討する。納品がさらに遅れるようであっても、背もたれの開発は進んでおり、その検証、成果報告を行う予定である。リクライニング式車椅子の背もたれ傾斜中に、車椅子の座面および背もたれと身体との間には、相対的な位置のずれが生じる。このずれは、背もたれ傾斜中における臀部ずれ力の増減の一つの要因になり得る(Kobara et al., Prosthet Orthot Int 2013)。平成29年度では健常者を対象として、車椅子の背もたれを傾斜させる際に起こる車椅子と身体の位置のずれのタイミングを分析し、どの角度で身体がずれ始め、臀部ずれ力が増大するのかを調べることで、背もたれが機能を発揮すべき角度を明確にする目的で実験を実施した。実験条件は、リクライニング式車椅子上での姿勢の崩れを想定し、臀部と背もたれとの距離3cm、6cm、9cmの3条件とした。背もたれ後傾40度から後傾10度まで起こしていく際の臀部ずれ力(背もたれ後傾位期、体幹ずれ直前期、背もたれ完了期)と、背もたれに対する体幹の相対的ずれが生じる際の背もたれ後傾角度を測定した。その結果、臀部位置にかかわらず体幹が上方へずれる直前に臀部ずれ力は背もたれ傾斜中で最大値を示し、その値およびその際の背もたれ角度は各条件間で有意差はなかった。リクライニング車椅子上座位における臀部位置が前方であるほど、背もたれを起こしていく際の臀部ずれ力は急激に増大する(Kobara et al., Prosthet Orthot Int 2013).しかしながら、体幹を背もたれ上で滑りやすくすることで、体幹が滑る直前で臀部ずれ力は背もたれ傾斜中において最大値を示すものの、その増大をある程度抑制することができ、それは臀部位置には影響されなかった。このことから、シートカバーにより能動的に体幹を上方へ滑らせ、そのタイミングは背もたれが傾斜すると同時に始まることが、臀部ずれ力の変動を抑制し得ることが示唆された。現在のところ、研究計画通りの進捗状況にはなっているが、背もたれ部の力を測定する機器を背もたれに装着する治具の詳細な仕様を詰めている段階であるため、その背もたれ力測定機器を使用した実験計画を進めることができない状況である。しかしながら、当該機器が使用できない場合での実験計画は進みつつあるため、現状では大きな問題にはならないと思われる。

その結果から、背もたれ後傾位から直立位まで後傾角度を変化させる際に、体幹は背もたれ面上を上方へ移動するが、その直後に臀部ずれ力の増大は制止し、減少へと転じることが示唆された。このことから、臀部ずれ力軽減のための背もたれには積極的に体幹を背もたれ面上を上方へ滑らせる機能が必要であるということが示された(第34回日本義肢装具学会学術集会にて発表、日本義肢装具学会誌印刷中)。脊柱後彎などの変形を有する高齢者や障害者に対しては、背もたれの形状をその身体形状に適合させることが望ましいとされている。そのための手段の一つとして、背もたれの背張り調整が使用されている。平成30年度には脊柱後彎変形を呈した高齢者を想定し、背もたれの背張り調整の有無が背もたれ後傾時の臀部ずれ力について検討することを目的とし、実験を実施した。その結果から、車椅子の背張り調整をすることによって,背もたれ後傾時における体幹の下方へのずれを阻害し、臀部ずれ力の増大を抑制し得るが、身体背部と背もたれ面の間に生じる力によって不快となる可能性が示唆された(第35回日本義肢装具学会学術集会発表予定(7月))。以上のことから、臀部ずれ力を軽減させるための背もたれに求められる機能として、体幹が背もたれ面上を滑ることを抑制することなく、あるいは背もたれ傾斜相によっては積極的に体幹を滑らせることが示唆された。このような機能を持つ背もたれの開発が今後の課題である。実験機器の納品が遅れているが、その機器を用いない方法で研究を進めている。計画当初の方法ではないことから「おおむね順調に進行している」としているが、研究自体の進捗状況としては順調に推移している。今年度(30年度)は当初の計画通り脊柱後彎が背もたれ傾斜中における臀部ずれ力増大に及ぼす影響および特徴の解明を行う予定である。実験に必要な機器は背もたれにかかる力の測定機器を背もたれに装着するための治具以外はそろってきているため、納入が遅れる場合は圧力分布測定器にて代用することで実施する。加えて、来年度(31年度)の計画である高齢者を対象とした検証実験の準備(協力施設との打ち合わせ、実験機器の整備)を行う。納品の遅れている実験機器が納品されれば、脊柱後彎に適応させた背もたれの屈曲角度が背もたれ傾斜中における背もたれへの力および臀部ずれ力に及ぼす影響について検討する。納品がさらに遅れるようであっても、背もたれの開発は進んでおり、その検証、成果報告を行う予定である。次年度使用額が生じた理由は、背もたれにかかる力を測定する機器を背もたれに設置するための治具の詳細な仕様が決定していないので、その費用を残しているためである。今年度の使用計画は、上述の当該治具が完成した際に、その費用を計上する予定である。また、11月に名古屋市で行われる第34回日本義肢装具学会学術大会で研究成果を発表する予定であるが、その際の旅費及び参加費を計上する。平成30年度に成果報告として論文を投稿し、採択された学術雑誌が掲載料の必要ない雑誌であったために次年度使用額が生じてしまった。令和元年度は、成果発表のための第35回日本義肢装具学会学術集会(仙台)の参加費およびその旅費、その他、論文投稿のための諸経費に使用する予定である。