hpprc/llmjp-kaken huggingface dataset:
ナビゲーション研究のための統計的データ分析基盤整備とヒト移動データ分析

本研究の目的はヒトを含む様々な動物種の様々な移動行動の分析に汎用的に利用できるデータ分析法を確立することである.近年,センサの発達により,ヒトや動物の移動行動を詳細に計測できるようになっており,これらのデータを活用してヒトや動物の行動分析を行うことは様々な分野において有用である.本研究では,移動行動データから知識を抽出する方法を開発するだけでなく,抽出した知識の信頼性を統計的に定量化することに重点を置く.移動行動データのうち,移動の経路データを扱う問題は経路データ分析(trajectory data analysis)と呼ばれている.経路データ分析分野では,経路データの分類,クラスタリング,セグメンテーション,変化点検出,特徴点検出などのさまざまな課題があり,様々なアルゴリズムが提案されている.しかしながら,これらのアルゴリズムは複雑な計算に基づいており,従来の統計的推測の枠組で信頼性評価を行うことは困難である.そこで,本研究では近年着目を集めている選択的推論と呼ばれる枠組を利用することで,この困難を克服するものである.2018年度は主に統計的比較経路分析の課題にとりくんだ.この課題は2群に別れたGPS軌跡データが与えられたとき,2群で出現頻度が統計的に有意に異なるような部分経路を発見する問題である.本研究では提案法の理論解析,アルゴリズム開発,ソフトウェア実装を行った.開発した方法をヒトを含む動物の経路分析に適用したところ,従来のアプローチよりもよい性能を示した.2018年度は主に統計的比較経路分析の課題にとりくんだ.この課題は2群に別れたGPS軌跡データが与えられたとき,2群で出現頻度が統計的に有意に異なるような部分経路を発見する問題である.この課題は検討すべき部分経路数が膨大であるという点で情報科学的にも統計科学的にも困難なものである.本研究ではランダム化に基づくラベル並べ替え検定と系列マイニングの方法を組み合わせることでこの困難を克服した.マイニング結果に対する統計的有意性を計算する方法は近年関連分野で生命科学分野で注目を集めているLAMP法という枠組に基づいている.本研究では提案法の理論解析,アルゴリズム開発,ソフトウェア実装を行った.開発した方法をヒトを含む動物の経路分析に適用したところ,従来のアプローチよりもよい性能を示した.2009年度は主に,経路データからstay pointやforaging pointとなどの特定の性質を持った部分経路を抽出し,その統計的信頼性を定量化する問題にとりくむ予定である.この課題は,経路データが与えられたとき,個体が一定時間滞在する場所や個体が探索のために周遊する場所を同定する問題である.既に,さまざまな計算手法が提案されているが,これらの計算手法で計算されたstay pointやforaging pointが正しいものであるのか,ノイズによるものなのかといった信頼性を定量化することはできていない.これらのアルゴリズムは一般に複雑なものであるので従来の統計的仮説検定の枠組を直接利用するのは困難である.本研究ではselective inferenceという方法に着眼することでこの課題に取り組む予定である.提案法の研究を進めるうえで近年関連分野で着目されている条件付き統計的推論という枠組にを利用する.本研究では提案法の理論解析,アルゴリズム開発,ソフトウェア実装を行う.開発した方法を動物行動分析に適用し,従来のアプローチと比較を行う.提案法をヒトや車の経路分析への適用する際の課題も検討する本研究の主目的の1つは様々な動物種の様々な移動行動の分析に汎用的に利用できるデータ分析法を確立することである.生物学研究では,雄と雌,野生型と変異型など,異なる2群の動物の行動の違いを発見することが重要である.このような要請に応えるためのデータ分析法として,平成28年度は,予測系列マイニング(predictive sequence mining)と呼ばれる方法を構築した.提案したデータ分析法を,海鳥と線虫の経路分析に適用し,提案法の有効性を検証した.前者では,この分析により,海鳥の雌雄で異なる飛行パターンを発見した.後者では,この分析により,ある遺伝的変異によって線虫の行動パターンが異なることを発見した.また,本研究のもう1つの目的はヒトの移動行動の計測と分析を行う基盤を確立することである.平成28年度は,その準備として研究代表者の所属する名古屋工業大学内のキャンパスに設置されたビーコンの位置データベースを作成した.動物移動データの汎用的分析法の1つであるpredictive sequence mining法を確立した.この分析法により,特定の群に特化した行動を抽出できるようになったが,抽出されたパターンの統計的信頼性の計算,重複パターンの排除方法などに関して引き続き研究を進める必要がある.本研究の目的は様々な動物の様々な移動行動の分析に利用できるデータ分析方法を確立することである.これまで,海鳥と線虫のデータ分析に適用し,その有用性を検証したが,今後は他の動物種の他の移動行動の分析にも適用していくことで同データ分析法を改良していく.ヒト移動行動データの計測と分析を行う基盤を確立するため,研究代表者の所属する名古屋工業大学内のキャンパスに設置されたビーコンの位置データベースを作成した.この位置データベースを用いて,キャンパス内のヒトの移動行動を高精度に計測できる環境が整った.本研究の主目的の1つは様々な動物種の様々な移動行動の分析に汎用的に利用できるデータ分析法を確立することである.生物学研究では,雄と雌,野生型と変異型など,異なる2群の動物の行動の違いを発見することが重要である.

このような要請に応えるためのデータ分析法として,平成29年度は,統計的変化点検知法を構築した.また,昨年度に開発した予測系列マイニング法を拡張し,発見された系列パターンの統計的信頼性を定量化できるようにした.提案したデータ分析法を,海鳥,線虫,蟋蟀の経路分析に適用し,提案法の有効性を検証した.また,本研究のもう1つの目的はヒトの移動行動の計測と分析を行う基盤を確立することである.平成29年度は,前年度に準備したビーコンの位置データベースを利用し,述べ400人程度のヒトの行動データを取得したデータ取得のため,学祭でイベントを開催し,被験者の同意をとったうえでデータ取得を行った.動物移動データの汎用的分析法の1つである統計的変化点検知法を確立した.この分析法により,移動系列中の変化点を検知することができる.既存の変化点検知法との違いは検知された変化点の統計的信頼性を適切に評価できることである.生物学研究においては,個体差の影響が大きいため,統計的信頼性の評価が不可欠であり,本手法により動物移動行動に関して信頼性のある知識を得ることができる.前年度の海鳥と線虫に加え,蟋蟀の移動行動データ分析にも適用し,その有用性を検証したが,今後は他の動物種の他の移動行動の分析にも適用していくことで同データ分析法を改良していく.ヒト移動行動データの計測と分析に関しては,前年度に構築したデータ収集システムを利用し,研究代表者の所属する名古屋工業大学内のキャンパスに設置されたビーコンを利用したヒト移動データの取得を行った.本研究の目的はヒトを含む様々な動物種の様々な移動行動の分析に汎用的に利用できるデータ分析法を確立することである.近年,センサの発達により,ヒトや動物の移動行動を詳細に計測できるようになっており,これらのデータを活用してヒトや動物の行動分析を行うことは様々な分野において有用である.本研究では,移動行動データから知識を抽出する方法を開発するだけでなく,抽出した知識の信頼性を統計的に定量化することに重点を置く.移動行動データのうち,移動の経路データを扱う問題は経路データ分析(trajectory data analysis)と呼ばれている.経路データ分析分野では,経路データの分類,クラスタリング,セグメンテーション,変化点検出,特徴点検出などのさまざまな課題があり,様々なアルゴリズムが提案されている.しかしながら,これらのアルゴリズムは複雑な計算に基づいており,従来の統計的推測の枠組で信頼性評価を行うことは困難である.そこで,本研究では近年着目を集めている選択的推論と呼ばれる枠組を利用することで,この困難を克服するものである.2018年度は主に統計的比較経路分析の課題にとりくんだ.この課題は2群に別れたGPS軌跡データが与えられたとき,2群で出現頻度が統計的に有意に異なるような部分経路を発見する問題である.本研究では提案法の理論解析,アルゴリズム開発,ソフトウェア実装を行った.開発した方法をヒトを含む動物の経路分析に適用したところ,従来のアプローチよりもよい性能を示した.2018年度は主に統計的比較経路分析の課題にとりくんだ.
シロイヌナズナの全成分研究

シロイヌナズナの種子を播種し二ヶ月後成長した植物体(全草)を収穫、メタノール冷浸抽出エキスを得た。比較的少量のサンプルで成分分析をしなければならないことを考慮し、手持ちの標準品の多いトリテルペン成分の検討から始めることにした。まずメタノールエキスに同量の20%水酸化カリウムを加え加温ケン化した。ヘキサンで脂溶性画分を抽出、TLC(展開溶媒:ベンゼン-アセトン系)で分離し、4,4-ジメチルステロール画分を得た。この画分につきLCMS解析を行ったところ、β-アミリン(60%)、ルペオール(20%)、シクロアルテノール(5%)、α-アミリン(5%)、タラキサステロール(5%)、ブチロスペルモール(3%)、及び、微量の未同定トリテルペン(2%)を検出した。シロイヌナズナからは、シクロアルテノール合成酵素、ルペオール合成酵素のcDNAがクローニングされており、また、ゲノム遺伝子解読から、これらの他に4種のオキシドスクアレン閉環酵素(OSC)相同遺伝子の存在が知られている。今回得られた情報は、ゲノム上の4種の機能未知OSCの同定において極めて貴重なものになると思われる。今後は、トリテルペンのみならず、フラボノイドなどの他の化合物群についても精査し、二次代謝生合成に関与する遺伝子の機能解明へ向けて、化合物レベルでの検討を進めたいと考えている。
成層乱流中のアクティブスカラー多重拡散

分子拡散係数の異なる2つの物質が共存する成層乱流中の乱流拡散を、水槽実験、数値計算、及び、乱流理論により解析した。水槽実験においては、屈折率の一様化、乱流格子の改良などにより、従来の数倍の時間にわたって乱流統計量の測定に成功した。これにより、運動エネルギーと位置エネルギーの時間周期的な交換、鉛直密度フラックスの振動現象を明確に捉えることに成功した。水槽実験装置を構築し、測定手法の確立を行った。乱流生成には、熊手状の格子、及び、通常のbiplane格子を鉛直向きに設置して、それを水平移動させた。前者は水平2次元撹乱、後者は通常の3次元撹乱の生成に用いた。そして、水平断面及び鉛直断面内の塩分濃度場をLIF法によって計測した。成層流体では深さによって密度が異なり、それによってレーザー光の屈折率が変化して光が直進しないという問題が生じる。本研究ではそれを避けるため、「屈折率の一様化」を行った。具体的には、初期に真水の入ったタンクに一定濃度のエチルアルコールを混ぜ、タンク内の塩分濃度増加による屈折率の増加をアルコール濃度の低下で相殺し、試験水槽に入る塩水の屈折率を常に一定に保った。また、数値計算(DNS)に関しては、スペクトル法によるDNSを周期境界条件のもとで行った。初年度は、最も典型的な場合として、2つのアクティブスカラーSとTが成層に同等に寄与するR=(dS/dz)/(dT/dz)=1(z:鉛直座標)の場合の解析を行った。エネルギー収支の解析により、複数アクティブスカラーSとTの存在により生じる位置エネルギーが、運動エネルギーKE、及び、位置エネルギーの総和PEを構成する他の2種の位置エネルギーと相互作用する過程を解析した。RDT理論に関しては、成層流体中のパッシブスカラー拡散に関するRDT理論をアクティブスカラー2つの場合に拡張した。解析解を簡単な形で表すのは困難なため、まず数値解を求めた。初期スペクトル形(初期条件)をDNSとそろえた条件下でエネルギー、フラックス、スペクトルを解析した。分子拡散係数の異なる2つの物質が共存する系における乱流拡散は、結晶合成、高分子溶液系、燃焼の他、気候変動を決定づける海洋大循環など、非常に多様な系において重要である。本研究では、熱・塩分・浮遊砂塵のような、密度成層の形成に寄与するアクティブスカラーが2種類存在する成層乱流中のスカラー多重拡散を、水槽実験(PIV, LIF)、大規模数値計算(DNS)、及び、RDT乱流理論により解明する。特に、複数アクティブスカラーが持つ、(1)多重散逸スケール効果、(2)相互作用効果、(3)多重成層効果による特異な乱流構造の解析を行い、それらが実用上重要な統計量である乱流スカラー拡散係数や位置・運動エネルギーに与える影響を解明し、多重拡散乱流モデル構築のキーポイントを解明する。平成23年度は、水槽LIF実験については、連続発振固体レーザー(488nm)に対して用いる蛍光染料としてまず安価なウラニンについてテストを行ったが、Photobleachingが短時間で生じるため、本実験には適さないことが分かった。次いで、Pyrromethene556(吸収波長492nm蛍光波長533nm)のテストを行い、Photobleachingに対する抵抗性もある程度強く、概ね良好な結果を得た。ただし、当初予定したローダミン110(吸収波長496nm,蛍光波長520nm)のテストがまだ行えていない。数値計算(DNS)に関しては、スペクトル法によるDNSを周期境界条件のもとで行った。本年度は特に、成層乱流中で流体に乗って動くパッシブな粒子の運動をラグランジュ的に追跡し、粒子拡散のプラントル数Pr、レイノルズ数Re依存性についての解析を行った。その結果、ラグランジュ的な水平拡散はPrに依存しないが、鉛直拡散においては、分子拡散が効いてくる長い時間スケールではPr依存性が現れ、高プラントル数の方が鉛直変位の2乗平均が小さくなることなどがわかった。RDT理論に関しては、二重拡散成層乱流に対してRDT理論による数値解を求めると同時に、上記の数値計算(DNS)の結果のプラントル数依存性をRDT理論を用いて説明した。本研究では、密度成層の形成に寄与するアクティブスカラーなどのスカラーが2種類存在する成層乱流中のスカラー多重拡散を、水槽実験、数値計算、及び、乱流理論により解析した。水槽実験においては、塩分濃度場と速度場の同時測定を行った。塩分濃度場の測定にはレーザー誘起蛍光法(LIF)を用いた。具体的には、ローダミン6Gを塩分と比例した濃度で流体に溶かし、ローダミン6Gの蛍光強度の測定により、その濃度と比例する塩分濃度を測定した。速度場の測定にはPIV(粒子画像計測法)を用いた。

ハーフミラーを用いて光を2つに分け、2台のCCDカメラを用いて、LIFとPIVの同時測定を行った。具体的には、移動乱流格子で生成した成層乱流の鉛直断面内の流れについて測定を行い、鉛直運動エネルギー、密度撹乱による位置エネルギー、鉛直密度フラックスの時間変化を解析した。その結果、従来の回流水槽や風洞を用いた実験と比べ、浮力振動の周期を単位とする浮力時間で数倍の時間にわたって実測することに成功した。それにより、運動エネルギーと位置エネルギーの時間周期的な交換、鉛直密度フラックスの振動現象、及び、それらの位相のずれ、を明確に捉えることに成功した。さらに、従来、乱流生成のために格子を移動させると初期の成層場が変化してしまう問題が知られており、繰り返し実験によるアンサンブル平均を困難にしていたが、格子の改良により、その問題を解決した。数値計算においては、複数スカラーが存在する場合のシュミット数(プラントル数)の違いによるエネルギースペクトルの変化を調べた。また、乱流理論に関しては、複数のスカラーが存在する場合の成層乱流に対するRDT理論を構築した。水槽HF実験においては、Pyrromethene556(吸収波長492nm,蛍光波長533nm)のテストを行い概ね良好な結果を得た点は今後につながる結果であった。ただし、当初予定したローダミン110(吸収波長496nm蛍光波長520nm)のテストがまだである。また、数値計算(DNS)については平成23年度にLagrange的に粒子拡散を追跡するプログラムを開発できたため、今後、オイラー的な解析のみならずラグランジュ的な解析も行え、今後の研究の展開を広げることができた。RDT理論に関しても、ラグランジュ的な拡散の数値計算結果を説明することができ、一定の成果が得られたと考えている。24年度が最終年度であるため、記入しない。水槽実験に関しては、当初予定した蛍光染料であるローダミン110(吸収波長496nm,蛍光波長520nm)のテストをまず行う必要がある。ややその上で、温度成層を入れた実験を進める。数値計算(DNS)については、2種のスカラーが共存する場合の計算を進めていく。その際、平成23年度に開発したラグランジュ的な粒子拡散のプログラムも併用して、オイラー、ラグランジュの両面からの解析を行い、当初の予定よりも進んだ解析を行えると考えている。RDT理論については、数値計算結果の説明(オイラー、ラグランジュ拡散共に)を通じてその有用性を明らかにしていく。以上3種の手法を総合的に用いて、複数のスカラーが混在する成層乱流中の拡散現象の解明を進める。
次世代中国古典文献データベース構築の基礎的研究

本研究では、単純な用例検索にとどまらない、学術的ニーズに合致した次世代中国古典文献データベースの構築を見据えて、その基礎的研究を行った。本研究申請時に掲げた目標のうち、(1)オンライン漢字・中国語辞書の構築については、『説文解字注』・『広韻』等の字書・韻書のデジタル化を完成させ、インターネットWWW上に公表した。(2)中国古典文献・漢文に適合したデータ形式の研究に関しては、詞の総集である『彊村叢書』、および段玉裁『詩経小学』・『詩経小学録』等をそれぞれ電子テキスト化するとともに、それぞれの文書の理論構造をXMLによってマークアップした。それによって、中国古典文献のさまざまな文体をXMLにより構造化するノウハウを蓄積した。後者については、同一作者の複数の著書を電子テキスト化し、その構造をXMLによってマークアップしたが、同形式が特定語彙の注釈を抽出して解釈のゆれを析出する上で非常に有用であることを確認した。なお、以上の文献についても、インターネットWWWを通じてデータを公開し、広く学会の便に供する予定である。(3)両者を連携させた検索システムの開発については、『説文解字』『広韻』等から抽出した漢字テーブルをもとに、スクリプト言語の一種であるPerlの機能を拡張し、韻律等に基づく文献正規表現処理の初期的な実験に成功した。これによって、文献を母音や子音のパターンによって統計的に分析する途が開けた。また、中国古典文献のWebを通じた流通に欠かせない、訓点文の表示についても、研究を進めツールを開発した。以上から、次世代テキストデータベースの基礎の確立という本研究の目的は、十分に達せられたと言えよう。本年度は、研究を遂行する上での基盤の確立を目的に、以下の各項について研究を進めた。第一に、本研究の目的に合致する文献を選定し、研究上有用なテキストデータベースを構築するのに最適なフォーマットを検討した。具体的目標の一つである長短句の韻文である詞については、韻律・格律の統計的分析を実現するためには、一定程度の質と量とが必要となるが、その条件を満たし、かつ著作権法上の問題をもクリアできる文献として、『彊邨叢書』を選定した。そのデータフォーマットについては、拡張性に優れ、文献を構造化してテキストデータベース化するのに好適なXMLフォーマットを採用し、『彊邨叢書』の詳細な分析を通じて、そのDTDを確定させた。以上の作業は、研究代表者・村越と研究分担者・千田が担当した。また、古典散文・論述文に関しては、研究分担者・種村が、辞書と連動した古典語彙と注釈の処理システムを構築するのに好適な文献として『段玉載緯書』を選定し、XMLフォーマットを策定した。これらの文献に関しては、北京書同文数字化開発技術有限公司とフォーマット等の問題を共同で検討した上で、同社にデータの入力を委託した。書同文社との交渉は、研究代表者・村越が担当した。また、高度な古典文献分析を実現するためには、辞書と連携した字句の意味論的・音韻論的検討が必要となるので、辞書データの整備が欠かせない。本研究では、研究分担者・千田が既にデータ化を完了させている『学生字典』、および『字源』に対して、校訂作業を進めるとともに、XMLフォーマットを検討した。特に、漢和辞典である『字源』には漢文引用に返り点が施されるが、その処理方法として、XML空要素タグを利用する手法を確立した。以上の作業は、研究分担者・二階堂および師が担当した。本年度は、初年度の成果をふまえて、研究を深化させた。まず、主たる研究・分析対象となる文献である、『彊邨叢書』『段玉載遺書』について、マークアップされたテキストデータを人文学研究に活用するための要件および必要な環境について検討を加えた。

その結果、『彊邨叢書』については、詞律のより繊細な分析を実現するために、韻目・平仄にとどまらず、韻母・声母をも弁別しうる音韻解析システムの構築が不可欠との結論に至った。音韻を分析するためには、当然のことながら漢字ごとの音韻情報を網羅したテーブルが必要となる。このため、音韻テーブル作成の基礎とするために、今年度は新たに『広韻』の全文デジタル化に着手した。韻律処理のための具体的システムとしては、研究分担者師がCHISEプロジェクトとの連携のもと、Perlの拡張モジュールの開発に成功している、また、『段玉載遺書』の注釈処理に関しては、向じ段玉載の『説文解字注』との注釈の比較対照システムの作成が、内容・分量の両面から評価データベースとして適切であるとの判断に至り、『説文解字注』の全文デジタル化作業にも着手した。本年度追加的にデジタル化に着手した両文献は、音韻学・文字学の基本文献でありながら、フリーデータが流通していなかった。本研究では研究成果公開の過程でテキストデータをも公開する計画であり、中国古典文献の音律・字義等の解析処理の普及に、大いに益することであろう。それらのデジタル化にあたっては、前年度に引き続き北京書同文公司と共同でDTDを作成し、同社にXMLフォーマットによるデジタル化作業を委託した。以上を通じて、最終年度に評価版データベースを作成・公開するための基礎をほぼ確立した。本年度は、これまでの研究成果を総合してテキストデータベース(電子図書館)のプロトタイプを公開するための作業を進めた。その結果、『彊邨叢書』『詩経小学』『広韻』『説文解字』『大唐秦王詞話』等の文献について、XML形式の元データを、XSLTプログラミングによってWeb表示するシステムを確立した。同時に、Webにおける漢文縦書き表示に関しても、研究を進め、一定の成果を得た。しかし、当初計画よりも予算が削減された影響から、一部のデータは校正作業が完了することができなった。この点は、データをGPLライセンスにてインターネットを通じて公開し、誰もが校正作業に参与できようにすることで、将来的に補完していく計画である。韻律分析システムについては、研究分担者・師を中心に、分析結果のビジュアライズ方法についての研究を進め、また既に完成させているPerlによる音韻分析モジュールに用いるデータテーブルの作成作業を進めた。ただし、テーブル作成に用いた『広韻』データについても、前述のように予算的問題からまだ校正が不完全である。しかし、現状でもデータの正確度は99%を越えており、『広韻』による中国古典文献音韻解析の基礎を確立したと言ってよかろう。最終的に、本研究を通じて作成されたデータベースの学術研究上の有効性について、研究分担者が各自の専門分野の立場から検討してその人文学研究への有効性を確認し、初期の目標である次世代中国語文献データベース開発の基礎を確立した。本研究の研究成果、および作成されたデータベースについては、研究成果報告論文集および附録CD-ROMやWWWを通じて公開し、広く学界の便に供する予定である。
宿主環境要因が個体レベルで膵がん悪性化に及ぼす影響の解析

膵臓特異的にK-ras変異体を発現させたPtfla(Cre/+)/LSL-K-ras(G12D/+)マウスに発生する膵がん組織よりC57BL/6J系統のマウスに同種移植可能な高分化/中分化型膵がん細胞株を5株樹立した。そのうち2細胞株は、C57BL/6J系統の肥満モデルマウスの皮下に移植すると増殖促進が認められ、膵臓への同所移植では、腫瘍内に顕著な脂肪浸潤が見られ、内臓脂肪への播種も観察された。膵臓がんリスク要因として個体レベルの解析が必要な肥満や糖尿病などが腫瘍形成に及ぼす影響を検討することができる同種同所移植モデルを構築することができた。膵臓特異的にK-ras変異体を発現させるPtfla(Cre/+)/LSL-K-ras(G12D/+)マウスを繁殖させ、得られた膵臓腫瘍組織から細胞培養を行い、培養細胞株を樹立した。また、一部の腫瘍組織は、直接シャーレで培養せず、C57BL/6Jマウスの皮下に移植し、移植株およびオリジナル腫瘍の病理組織像を比較し、同様な形態が維持されているかを調べて、数回継代移植してから培養した。樹立できた細胞株はサブクローン化し、C57BL/6Jマウスの皮下に移植して腫瘍形成能及びその組織型を調べた。低分化/未分化がんからは培養した全例から細胞株を樹立出来たが、高/中分化型がんから樹立出来たのは20例中13例であった。そのうちC57BL/6Jマウスの皮下に移植して腫瘍が増大したものは6株で、残り7株は、一旦小さい腫瘍を形成したが、1週間2週間で退縮した。また、形成された皮下腫瘍の組織型は元の腫瘍に似ている場合が多かったが、元々の腫瘍も組織が均一ではなく、高分化型の部分と低分化型の部分が混在しているものが多いので、同一の腫瘍から樹立された培養細胞でもクローンによって組織型が異なるものが見られた。樹立された細胞株を肥満モデルのAyマウスとそのWTマウスの皮下に移植して腫瘍増殖の違いを検討した結果、Ayマウスでの増殖が促進される細胞株とWTマウスと変わらない細胞株の2つに分かれた。Ayマウスで増殖が低下する細胞株はなかった。Ayマウスでの増殖が促進される細胞株は高/中分化型に多く見られた。高/中分化型の腫瘍組織では間質の量が低分化/未分化型よりも多く、がん細胞と間質細胞との相互作用によって腫瘍の増殖が促進されている可能性が考えられた。現在、その促進要因について検討中である。良性腫瘍からの移植株細・胞株樹立は成功していないが、高分化型がんからの細胞株樹立は順調に進んでいる。がん関連遺伝子の変異の有無の解析等が遅れている。高/中分化型がん由来の細胞株を肥満モデルAyマウス(アグーチを全身で高発現する)とWTマウスの皮下に移植して腫瘍の増殖を比較すると、2つの細胞株でAyマウスにおいて増殖促進が見られた。また、一番差が見られた細胞株をマウスの膵臓に同所移植すると、同様にAyマウスで増殖促進が見られた。この同所移植では、腫瘍内に顕著な脂肪浸潤が見られ、内臓脂肪への播種も観察された。皮下腫瘍、膵臓腫瘍と、同所移植したマウスの腹部内臓脂肪からRNAを抽出し、Agilentのアレイ解析を行った。さらに、Ayマウスで共通して発現が高い遺伝子を抽出し、リアルタイムPCRを行った。その結果、SAA3,MMP12,F4/80遺伝子の発現がAyの脂肪組織や腫瘍で上昇していた。これらは、炎症、マクロファージで発現していることが知られている。アグーチの高発現は内臓脂肪を蓄積させ、マクロファージを呼び寄せて活性化させると考えられる。これら由来のアディポカイン、サイトカインや、腫瘍内に浸潤した脂肪細胞やマクロファージが腫瘍増殖を促進する可能性が示唆された。高/中分化型がん由来の細胞株のうち7株は、一旦小さい腫瘍を形成したが、1週間2週間で退縮してしまうことから、現在、免疫不全マウスに移植した場合の腫瘍の増殖・進展について検討中である。膵臓発がんマウスモデルの膵臓病変から多数の移植株・培養細胞株を樹立するのに時間を要した。しかしながら、当初目標とした良性腫瘍の移植株・細胞株の樹立は成功せず、複数の分化型がんの樹立株を用いて解析を行っている。これらには宿主環境による影響を受ける細胞株と受けない細胞株があることが明らかとなり、解析に適した細胞株を絞り込むのにも時間を要したため、高脂肪食投与等の実験が遅れている。膵臓特異的にK-ras変異体を発現するPtfla(Cre/+)/LSL-K-ras(G12D/+)マウスを繁殖し、得られた膵臓腫瘍組織、もしくはC57BL/6Jマウスの皮下に継代移植した腫瘍組織から細胞培養を行い、培養細胞株を樹立した。中低分化がんからの細胞株の樹立はほぼ100%であるのに対し、高分化型がんからの細胞株の樹立率は6割程度であった。

樹立細胞株のうち、マウス皮下に移植して造腫瘍性が認められたものは3分の2で、元の腫瘍から分化度が変化している場合も見られた。高中分化型がんの細胞5株を肥満モデルAyマウス(アグーチを全身で高発現する)とWTマウスの皮下に移植して腫瘍の増殖を比較すると、2つの細胞株でAyマウスにおいて増殖促進が見られた。これらの細胞株をマウスの膵臓に同所移植すると、同様にAyマウスで増殖促進が見られた。同所移植では、腫瘍内に顕著な脂肪浸潤が見られ、内臓脂肪への播種も観察された。そこで、この増殖促進が高脂肪食によっても起きるかどうかを検討した。Ayマウスの皮下や膵臓に移植した場合に腫瘍の増殖促進が一番顕著に見られた高/中分化型がん細胞株を、高脂肪食投与により肥満させた野生型マウスの皮下または膵臓に移植し、通常食マウスに移植した場合との比較を行なったところ、皮下及び膵臓移植腫瘍の増殖促進傾向が見られ、特に同所移植において腫瘍内への脂肪浸潤や横隔膜への播種が多く観察された。高脂肪食による肥満はAyマウスほど顕著ではなかったが、腹部内臓脂肪が増加し、膵臓の血管周りへの脂肪蓄積が見られ、これら由来のアディポカインや、腫瘍内に浸潤した脂肪細胞やマクロファージが腫瘍増殖を促進したと考えられた。一方、宿主の肥満による影響を受けない細胞株もあり、宿主の肥満由来がん促進因子に対するがん細胞側の受容体の発現等を調べてその原因を明らかにすることが今後の課題である。膵臓特異的にK-ras変異体を発現させたPtfla(Cre/+)/LSL-K-ras(G12D/+)マウスに発生する膵がん組織よりC57BL/6J系統のマウスに同種移植可能な高分化/中分化型膵がん細胞株を5株樹立した。そのうち2細胞株は、C57BL/6J系統の肥満モデルマウスの皮下に移植すると増殖促進が認められ、膵臓への同所移植では、腫瘍内に顕著な脂肪浸潤が見られ、内臓脂肪への播種も観察された。膵臓がんリスク要因として個体レベルの解析が必要な肥満や糖尿病などが腫瘍形成に及ぼす影響を検討することができる同種同所移植モデルを構築することができた。平成28年度も、平成27年度に引き続き膵臓病変組織の移植・継代を行ない,良性腫瘍からの移植株樹立を目指す。また、樹立できた細胞株に関して,平成27年度は肥満モデルのAyマウスにおける増殖の検討は行ったが、平成28年度は高脂肪食やニコチン、膵炎誘導剤のセルレイン等を投与したC57BL/6Jマウスにおける腫瘍の増殖・進展や遺伝子発現等に及ぼす影響を検討する。また、C57BL/6Jマウスで一旦皮下腫瘍を形成したのちに退縮してしまう細胞株が複数あることから、それらの細胞株を免疫不全マウスに移植した場合の腫瘍の増殖・進展についても検討する。腫瘍の増殖促進・悪性化要因を見出し、その悪性化モデルを用いて抗炎症剤や抗高脂血症剤、糖尿病薬等の膵がん予防候補薬の腫瘍悪性化抑制効果を検討する。樹立できた細胞株に関して、平成29年度は高脂肪食を投与したC57BL/6Jマウスにおける腫瘍の増殖・進展や遺伝子発現等を検討する。発がんPtfla(Cre/+)/LSL-K-ras(G12D/+)マウスにおける膵臓腫瘍の発生頻度が低く、多くの細胞株を樹立するのに時間がかかったことから、培養細胞の遺伝子解析等がやや遅れ、予定より支出が少なかったため。
富士火山帯に堆積する福島第一原子力発電所由来の放射性核種の三次元分布測定

本研究は、東京電力福島第一原子力発電所の事故により大気中に放出された放射性核種を含んだ気塊(プルーム)の移動・沈降に関する情報を三次元的に実測し、放射性核種の拡散状態について推測することを目的としている。富士山および富士火山帯の土壌で放射性セシウムの高度分布を調査した結果、高度2500mより高い場所では原発事故由来の放射性セシウムが殆ど検出されなかった。また伊豆大島や三宅島では一定方向に放射性セシウム濃度の高い場所が偏っている傾向が明らかになった。これより福島第一原子力発電所の事故由来の放射性プルームの拡散状況に関する三次元的実測データの一部を得ることができた。本研究は、東京電力福島第一原子力発電所の事故により大気中に放出された放射性核種を含んだ気塊(プルーム)の移動・沈降に関する情報を三次元的に実測し、放射性物質の拡散状態について推定することを目的としている。富士山および富士火山帯の土壌(火成岩)を、平面及び高さの情報を包含した形でサンプリングし、原子力発電所の事故由来の放射能を測定することより、従来の土壌の放射能測定のみでは得ることができなかった、放射性核種を含んだプルームの三次元分布を、実測レベルで知ることができるものと考えられる。平成25年度は富士山の吉田ルートおよび三宅島のサンプリングと放射性セシウムの測定を行った。まずは、サンプリング地点の緯度、経度、高度をGPSで、空間線量率をサーベイメータで測定し、その後土壌を5cmの深さまで採取した。その後試料を研究室に持ち帰り、ガンマ線スペクトロメトリーで放射性セシウムCs-134とCs-137の605keVおよび662keVのガンマ線をそれぞれ測定し、放射性セシウムの沈着量の定量を行った。測定の結果、富士山、三宅島ともに福島第一原子力発電所の事故由来の放射性セシウムが確認された。富士山では高度2500mより低い高度で放射性セシウムが観察されはじめた。また御殿場ルートよりも全体的に放射能濃度は低い傾向にあった。三宅島の測定は現在も測定中である。これより、福島第一原子力発電所事故由来の放射性プルームの拡散状況に関する三次元的実測データの一部を得ることができた。平成24年度は富士山の御殿場ルートおよび伊豆大島のサンプリングと放射性セシウムの測定を行った。測定の結果、富士山、伊豆大島ともに福島第一原子力発電所の事故由来の放射性セシウムが確認された。富士山では高度2500mより低い高度で放射性セシウムが観察されはじめ、1800m以下ではCs-134、Cs-137ともに放射能濃度が高くなった。伊豆大島では、放射性セシウムは北東の海岸線沿いおよび三原山山頂に集中していることが明らかになった。富士山は御殿場ルート及び、吉田ルートと呼ばれている登山道沿いに高さ100m間隔でサンプリング、さらに伊豆大島(平成24・26年度)と三宅島では島の周回道路沿いにサンプリングし、それぞれの試料の放射性セシウムの測定を行った。

まずは、サンプリング地点の緯度、経度、高度をGPSで、空間線量率をサーベイメータで測定し、その後土壌を5cmの深さまで採取した。その後試料を研究室に持ち帰り、ガンマ線スペクトロメトリーで放射性セシウムCs-134とCs-137の605keV及び662keVのガンマ線をそれぞれ測定し、放射性セシウムの沈着量を定量した。これらの測定の結果、富士山、伊豆大島、三宅島とも福島第一原子力発電所の事故由来の放射性セシウムが確認された。特に富士山では高度2500mより低い高度で放射性セシウムが観測されだし、高度が下がる毎に指数関数的に濃度が上昇した。これより、福島第一原子力発電所の事故由来の放射性プルームは富士山付近では2500mより低い所を移動したことが確認され、プルームの拡散状況に関する三次元的実測データの一部を得ることができた。放射化学平成25年度に予定していたサンプリングは予定通り実施できた。しかし、試料の放射能が低いものが多かったことと、東京大学での測定が施設工事の関係でできなかったため、測定が若干遅れ気味であるが予測の範囲内である。次年度のサンプリングおよび測定の順番を工夫することにより、予定通り研究は遂行できるものと考えられる。平成24年度に予定していたサンプリングは予定通り実施した。また、ガンマ線スペクトロメトリーに関しても東京大学および明治大学で分担し順調に進行していたが、平成24年11月からは尚絅学院大学でも測定が可能となり、当初より早く測定を完了できた。現在、データの解析において、一部の試料で再測定・検算が残っているが、今年度の分はほぼまとまり、成果の一部を学会で発表をするために準備中である。平成24年25年度に引き続きサンプリングおよびガンマ測定を行う。富士山に関しては、これまでの結果から登山道に沿ってサンプリングをする必要はないと考えられるので、データをまとめた上で必要な箇所のサンプルをピンポイントで採取する。また、これまでの測定の結果伊豆大島の測定場所を増やした方が、より高精度の測定ができると予測されるため、伊豆大島にて再びサンプリングを行う予定である。これらの結果は、平成26年9月に開催される日本放射化学会等で発表を予定している。平成24年度に引き続き、平成25年度は富士山1ルート(吉田口ルートを予定)と三宅島雄山のサンプリングを行い、平成24年度同様にガンマ線測定を行う。また、これまでの研究により得られた測定データとシミュレーションのデータとを照らし合わせ放射性プルームの拡散状況をより詳細に調べる。さらに平成25年9月に開催される国際会議(APSORC2013)でこれらの成果の一部の発表を予定している。本年度のサンプリングは、サンプリングに行く人数が予定より少なかったため、レンタカーの台数および登山用具のレンタルに必要な経費、旅費が予定より少ない状態で研究を遂行できたため。次年度のサンプリングは研究機関最終年であり、サンプリングにかける日数および人数をふやして研究を行う予定である。そのため本年度より旅費の使用額が増える可能性が高いため、次年度使用額をそのまま旅費として使用する予定である。該当なし
バイオマスの有効利用を目指した超耐熱性エンドグルカネースの高機能化

申請者は、バイオマスの有効利用、特に植物炭水化物からアルコール生産を行うための前処理用酵素として期待されている超耐熱性糖質分解酵素(超耐熱性エンドグルカネース)の開発を目的に研究を行ってきた。近年、超好熱菌ゲノム解析プロジェクトで解読したゲノム情報から、超耐熱性エンドグルカネースを世界で初めて発見した。本超耐熱性エンドグルカネースは、今まで知られている如何なるエンドグルカネースよりも耐熱性が高いため、その有効性が大いに期待されている(特許出願中)。しかし、現時点では、固形植物炭水化物に対する活性が低い(期待値の約10分の1)ために、その実用化が滞っている。本共同研究では、植物炭水化物の構造解析技術を用いて、超耐熱性エンドグルカネースを改良し、植物炭水化物を有効利用することができる新規酵素を開発する。超耐熱性エンドグルカネースの改良は、超耐熱性エンドグルカネース遺伝子と植物炭水化物に対して高活性を示すエンドグルカネース遺伝子とを用いて、遺伝子シャッフリング技術で両酵素の欠点を克服することで行う。具体的には、本酵素の超耐熱性の性質を一部犠牲にして(耐熱性が20°C低下しても問題なし)、固形植物炭水化物に対して高活性(約10倍)を示す改良エンドグルカネースを構築する。今年度までに行った研究の結果、遺伝子シャッフリング実験の結果は、全て酵素活性が低下するという結果であった。しかし、基質結合部位の改良によって酵素活性の向上に成功した。しかし、活性の向上は2-3倍程度に止まり、熱安定性の低下は殆ど見られなかった。また、使用した基質により活性の向上の程度が異なっていた。今後、結晶構造解析による活性部位の詳細な情報を得ることで、これらの問題点を克服できると考えている。さらに、本研究から、本酵素の構造および活性に不必要な箇所が見出され、これらの部位を改良することにより酵素機能を向上できるとも考えられる。好熱菌アーケアのゲノム解析プロジェクトで解読したゲノム情報を用いて超耐熱性酵素の実用化研究を行った。特に木質バイオマスの有効利用、特に植物セルロースからアルコール生産を行うための前処理用酵素として期待されている超耐熱性セルロース加水分解酵素(超耐熱性エンドグルカネース)を好熱菌アーケアPyrococcus horikoshiiのゲノム情報から見いだしタンパク質工学的手法改良し、本酵素を大腸菌を用いて大量に発現させることに成功した。さらに、類似酵素の立体構造情報から、活性に関与すると思われるアミノ酸を見いだし、これらを変換することで高効率化したエンドグルカネースの作成を試みた。その結果、タンパク質中に存在するS-S結合を除去することで、耐熱性がわずかに低下するものの、本来のエンドグルカネースよりも活性が2倍以上に向上した酵素を調製することに成功した。さらに、キチンに特異的に結合すると思われるタンパク質を好熱菌アーケアのゲノム情報から見いだし、本酵素と融合させることで酵素の高機能化にも成功した。特に結晶性セルロースに対する加水分解活性を向上させることに成功し、現在、その機能解析と、遺伝子ランダム変異による高機能化を試みている。
曲面上の主分布および主曲率関数の振る舞い(外在的な性質と内在的な性質の関係)

まず今年度の研究実績を大まかに述べる:臍点を持たない曲面でその上の主分布の一つの積分曲線が全て測地線であるようなものを調べ,特にこのような曲面の曲率線を内在的におよび外在的に特徴づけた.まず曲率線の内在的な特徴づけについて説明する.臍点を持たない曲面は第一基本形式と二つの主分布(各点で主方向を与える1次元分布)からなる準曲面構造を持つ.以下のように曲面の準曲面構造を第一基本形式の局所的な表現の仕方によって特徴づけた.(u,υ)のを主分布と相性が良い局所座標とする.主分布の一つの積分曲線が全て測地線であるので,第一基本形式は局所的に、A^2du^2+dυ^2と表される(逆に第一基本形式がこのように表される曲面の主分布の一つの積分曲線は全て測地線である).Gauss曲率Kが恒等的に零であるならば,Aは局所的にA=α(u)υ+1と表わされる.Kは零にはならないと仮定する.このときAはA(u,υ)=1+A_1(u)A_2(u,υ)と表される,但しA_2は(A_2)_υ=sin(α_1(u)+α_2(υ))を満たしまたA_1,α_1,α_2は1変数関数でA_1>0およびα_1(u)+α_2(υ)∈(-π/2,π/2)を満たす.α_1が定数であることと曲面の各点の近傍が標準的な主方向平行曲面であることは同値である.また曲面の曲率線の空間曲線としての曲率および捩率を特徴づけた.Gauss曲率は零にならないと仮定する.測地線である曲率線の各々はある平面に含まれ,曲面の各点の近傍をうまく選ぶと測地線である曲率線は互いに合同になる.またもう一つの曲率線の族が平面曲線からなることと曲面の各点の近傍が標準的な主方向平行曲面であることは同値である.一般にこれら曲率線の曲率kおよび捩率_Tは上述のA, A_1,α_1を用いてそれぞれk=A_1/A, T=α'_1/Aと表される.以上のことに注意すると,今考察している曲面は二つある曲率線の族のそれぞれから互いに交わる曲線を一つずつとるとこれらによって局所的に決定されることがわかる.標準的な主方向平行曲面に対してはこのような曲線の対を生成対(generating pair)と呼んだ.Gauss曲率が恒等的に零であるときも,類似の結果が得られる.Mを2次元多様とし,gをM上のRiemann計量とする.またD_1,D_2をM上の二つの1次元分布とする.(M,g,D_1,D_2)が準曲面であるとは,D_1とD_2がMの任意の点でgに関して直交しているときにいうことにする(M,g,D_1,D_2)が準曲面であるとき,(g,D_1,D_2)をMの準曲面構造と呼ぶことにする.R^3の中の曲面で臍点を持たないものは準曲面とみなされる.準曲面(M,g,D_1,D_2)の各点でCodazzi-Mainardi多項式を零ではない定数倍を除いて定義することができる.Codazzi-Mainardi多項式を用いて,曲率がどこでも零ではない準曲面(M,g,D_1,D_2)に対しD_1,D_2が二つの主分布を与えるようなR^3への等長はめこみが存在するかどうかを判定するための方法を考案した.特にCodazzi-Mainardi多項式がどの点でも零であるならば必ずこのようなはめこみが局所的に存在することがわかった.また筆者が以前調べた主方向平行曲面の準曲面構造を調べ,特に標準的な主方向平行曲面を準曲面構造の観点で特徴付けすることができた.また平均曲率一定曲面の準曲面構造を調べた.1.昨年度に引き続き,今年度も臍点を持たない曲面の準曲面構造について調べた.但し今回の準曲面構造の二つの1次元分布は主分布ではなく各点で与える方向についての法曲率が平均曲率に等しいような分布(H分布)である.まずCodazzi-Mainardiの方程式をGauss曲率および平均曲率の勾配ベクトル場および準曲面構造から定まる標準的な前発散というベクトル場を用いて表した.そしてこのように表現されたCodazzi-Mainardiの方程式の両辺の回転を考えることによって,昨年度得られたCodazzi-Mainardi多項式の類似物を得た(後者を第二Codazzi-Mainardi多項式と呼び,前者のある関数倍したものを第一Codazzi-Mainardi多項式と呼ぶ).さらに第二Codazzi-Mainardi多項式と分布が主分布である準曲面構造から定まる第一Codazzi-Mainardi多項式の関係を得た.平均曲率一定曲面,Gauss曲率一定曲面および回転面の準曲面構造を調べた.2.BryantはS^3の曲面の共形的Gauss写像を定義し,そしてS^3の膀点を持たない曲面がWillmoreであることと曲面の共形的Gauss写像が極小であることは同値であることを示した.

このことに注目して,筆者は4次元de Sitter空間の極小曲面からS^3のWillmore曲面を構成した.さらにS^3の臍点を持たないWillmore曲面がR^3の極小曲面の立体射影による逆像であることと曲面の共形的Gauss写像によって導かれた計量についての曲率が恒等的に1であることは同値であることを示した.まず今年度の研究実績を大まかに述べる:臍点を持たない曲面でその上の主分布の一つの積分曲線が全て測地線であるようなものを調べ,特にこのような曲面の曲率線を内在的におよび外在的に特徴づけた.まず曲率線の内在的な特徴づけについて説明する.臍点を持たない曲面は第一基本形式と二つの主分布(各点で主方向を与える1次元分布)からなる準曲面構造を持つ.以下のように曲面の準曲面構造を第一基本形式の局所的な表現の仕方によって特徴づけた.(u,υ)のを主分布と相性が良い局所座標とする.主分布の一つの積分曲線が全て測地線であるので,第一基本形式は局所的に、A^2du^2+dυ^2と表される(逆に第一基本形式がこのように表される曲面の主分布の一つの積分曲線は全て測地線である).Gauss曲率Kが恒等的に零であるならば,Aは局所的にA=α(u)υ+1と表わされる.Kは零にはならないと仮定する.このときAはA(u,υ)=1+A_1(u)A_2(u,υ)と表される,但しA_2は(A_2)_υ=sin(α_1(u)+α_2(υ))を満たしまたA_1,α_1,α_2は1変数関数でA_1>0およびα_1(u)+α_2(υ)∈(-π/2,π/2)を満たす.α_1が定数であることと曲面の各点の近傍が標準的な主方向平行曲面であることは同値である.また曲面の曲率線の空間曲線としての曲率および捩率を特徴づけた.Gauss曲率は零にならないと仮定する.測地線である曲率線の各々はある平面に含まれ,曲面の各点の近傍をうまく選ぶと測地線である曲率線は互いに合同になる.またもう一つの曲率線の族が平面曲線からなることと曲面の各点の近傍が標準的な主方向平行曲面であることは同値である.一般にこれら曲率線の曲率kおよび捩率_Tは上述のA, A_1,α_1を用いてそれぞれk=A_1/A, T=α'_1/Aと表される.以上のことに注意すると,今考察している曲面は二つある曲率線の族のそれぞれから互いに交わる曲線を一つずつとるとこれらによって局所的に決定されることがわかる.標準的な主方向平行曲面に対してはこのような曲線の対を生成対(generating pair)と呼んだ.Gauss曲率が恒等的に零であるときも,類似の結果が得られる.
肥満誘導性炎症を抑制する麹成分の同定とその生成機構の解明

過去のマウスを対象にした実験において,「麹」には抗肥満作用やインスリン抵抗性改善作用があることがわかっているが,そのメカニズムは今のところ不明である.近年肥満に伴うインスリン抵抗性には脂肪組織の炎症が関与することが報告されており,麹の抗肥満効果は炎症の抑制を介した作用であることが示唆される.そこで本研究は,主に培養細胞を用いた肥満に伴う炎症モデルを用いて,麹の抗炎症作用の解明及び抗炎症成分の同定を試みた.平成29年度は,マウスマクロファージ細胞(RAW 264細胞)にLPSもしくはパルミチン酸を曝露することで炎症を誘導し,麹抽出物が炎症性メディエーター産生量に与える影響をリアルタイムPCR及びELISAにより調べた.その結果,麹抽出物はLPS誘導性炎症を抑制せず,パルミチン酸誘導性の炎症を特異的に抑制することが分かった.さらに炎症性メディエーターの上流にあるタンパクのリン酸化体の発現量の変化をウェスタンブロッティングにより調べたところ,麹がパルミチン酸によるp38MAPKのリン酸化を特異的に抑えていることが明らかになった.続いてシリカゲルカラムクロマトグラフィーを用いた抗炎症成分の分画・精製を行ったところ,クロロホルム画分(中性脂質画分),アセトン画分(リン脂質画分)の順に抗炎症活性が高く,メタノール画分(糖脂質画分)には活性が見られないことが分かった.そこで平成30年度は中性脂質画分に着目し,抗炎症成分のさらなる分画・精製を行った.ヘキサン/クロロホルムによってステップワイズ溶出したところ,比較的高極性の画分に高いTNF-α産生抑制効果が見られた.また麹脂質抽出物の成分分析を行い,各成分の純物質による抗炎症活性を測定した.その結果,麹に含まれていたリノール酸,リノレン酸には抗炎症効果が見られ,麹の抗炎症効果には不飽和脂肪酸が一部寄与していることが示唆された.過去のマウスを対象にした実験において,「麹」には抗肥満作用やインスリン抵抗性改善作用があることがわかっているが,そのメカニズムは今のところ不明である.近年肥満に伴うインスリン抵抗性には脂肪組織の炎症が関与することが報告されており,麹の抗肥満効果は炎症の抑制を介した作用であることが示唆される.そこで本研究は,主に培養細胞を用いた肥満に伴う炎症モデルを用いて,麹の抗炎症作用の解明及び抗炎症成分の同定を試みた.平成29年度は,マウスマクロファージ細胞(RAW264細胞)にLPSもしくはパルミチン酸を曝露することで炎症を誘導し,麹抽出物が炎症性メディエーター産生量に与える影響をリアルタイムPCR及びELISAにより調べた.その結果,麹抽出物はLPS誘導性炎症を抑制せず,パルミチン酸誘導性の炎症を特異的に抑制することが分かった.さらに炎症性メディエーターの上流にあるタンパクのリン酸化体の発現量の変化をウェスタンブロッティングにより調べたところ,麹がパルミチン酸によるp38MAPKのリン酸化を特異的に抑えていることが明らかになった.続いてシリカゲルカラムクロマトグラフィーを用いて,麹に含まれる抗炎症成分を分画し,各画分の抗炎症作用を調べた.その結果,クロロホルム画分(中性脂質画分),アセトン画分(リン脂質画分)の順に活性が高く,メタノール画分(糖脂質画分)には活性が見られないことが分かった.一方,これまでに糖尿病の予防効果などが報告されている奇数遊離脂肪酸は,製麹過程で10倍程度に増加するものの,今回の炎症モデルにおいては抑制効果を示さなかった.今年度の研究は概ね順調に経過し,パルミチン酸誘導性炎症に対する麹の特異的な抑制効果に関する論文は現在作製中であり,間もなく投稿できると考えている.過去のマウスを対象にした実験において,「麹」には抗肥満作用やインスリン抵抗性改善作用があることがわかっているが,そのメカニズムは今のところ不明である.近年肥満に伴うインスリン抵抗性には脂肪組織の炎症が関与することが報告されており,麹の抗肥満効果は炎症の抑制を介した作用であることが示唆される.そこで本研究は,主に培養細胞を用いた肥満に伴う炎症モデルを用いて,麹の抗炎症作用の解明及び抗炎症成分の同定を試みた.平成29年度は,マウスマクロファージ細胞(RAW 264細胞)にLPSもしくはパルミチン酸を曝露することで炎症を誘導し,麹抽出物が炎症性メディエーター産生量に与える影響をリアルタイムPCR及びELISAにより調べた.その結果,麹抽出物はLPS誘導性炎症を抑制せず,パルミチン酸誘導性の炎症を特異的に抑制することが分かった.さらに炎症性メディエーターの上流にあるタンパクのリン酸化体の発現量の変化をウェスタンブロッティングにより調べたところ,麹がパルミチン酸によるp38MAPKのリン酸化を特異的に抑えていることが明らかになった.続いてシリカゲルカラムクロマトグラフィーを用いた抗炎症成分の分画・精製を行ったところ,クロロホルム画分(中性脂質画分),アセトン画分(リン脂質画分)の順に抗炎症活性が高く,メタノール画分(糖脂質画分)には活性が見られないことが分かった.そこで平成30年度は中性脂質画分に着目し,抗炎症成分のさらなる分画・精製を行った.ヘキサン/クロロホルムによってステップワイズ溶出したところ,比較的高極性の画分に高いTNF-α産生抑制効果が見られた.また麹脂質抽出物の成分分析を行い,各成分の純物質による抗炎症活性を測定した.

その結果,麹に含まれていたリノール酸,リノレン酸には抗炎症効果が見られ,麹の抗炎症効果には不飽和脂肪酸が一部寄与していることが示唆された.平成30年度は活性成分の分画をさらに進め,抗炎症成分の同定後はその生成メカニズムを調べる予定である.そのために原料である米,麹菌の菌糸または胞子中の抗炎症成分含量を定量する.また製麹時における麹中の抗炎症成分の経時変化を調べるとともにLC-MS/MSを利用した代謝物解析を行う.また,抗炎症成分を増強する麹の製造法の開発を行う.麹原料,麹菌のスクリーニング,及び製麹条件(温度,湿度,水分)を検討する.当初パルミチン酸溶液の調製のため、サンプル密閉式超音波破砕装置の購入を予定していたが,今年度の実験ではすでに調製していたパルミチン酸溶液を使用したため,購入の必要がなかった.来年度必要に応じ購入予定である.