hpprc/llmjp-kaken huggingface dataset:
脊柱特発性側彎症に対する治療法の開発

3.患者の脊柱に関するCT画像あるいはMRI画像から構築された3次元ボクセルデータに基づいて,既存の脊柱有限要素モデルを3次元ボクセルデータに適合するように変形させるモーフィング問題を定式化し,その解法を開発した.CT画像に基づく2次元有限要素モデルの変形,立位X線画像に基づく脊柱有限要素モデル全体の変形が可能であることを実証した.しかしながら,患者の脊柱有限要素モデルを構築して,座屈解析を行うことは今後の課題として残された.本年度は,臨床データに基づいた有限要素モデル構築方法の検討と,脊柱力学模型実験による座屈説の検証を行った.1.臨床データに基づいた有限要素モデルの構築CTデータは骨のX線吸収率に対応した3次元ボクセルデータである.その多くはDICOM形式で記述されている.本研究では,DICOM形式から骨密度分布を解析するプログラムを作成した.作成したプログラムを用いて,高齢の側彎症患者と松果体切除のニワトリの椎体に対する骨密度分布を解析した.今後は,3次元骨表面形状を抽出するプログラムを開発し,その表面形状データから,有限要素プリプロセッサを利用して,3次元脊柱有限要素モデルを構築する予定である.2.臨床モデルを用いた成長解析臨床データに基づいた脊柱有限要素モデルが構築できなかったので次年度の課題として残された.3.脊柱力学模型実験昨年度に続き,座屈説検証のための脊柱力学模型実験を行った.昨年度の脊柱力学模型では椎間板の剛性が不足していたことを踏まえて,椎間板と堆間関節を新たにシリコーンゴムで作成し,シリコーン系充填剤で椎骨と接着した.成長は,各椎体を上下中央面で分断し,板あるいは楔を挿入してねじ締結することで実現した.椎体の成長による座屈現象の発生を動特性の変化を計測することによって検出することを試みた.その結果,椎体を均一に成長させた場合,椎体前方に偏った成長を与えた場合,成長量の増加に伴って,共振周波数が僅かに減少し,共振時のひずみ周波数応答関数が急激に増加する屈折点が観測された.質量不変の下で起こったこの屈折現象は剛性が不連続に低下したことを意味する.分岐型の座屈現象は剛性の不連続な変動を伴うことから,本振動実験で観測された成長量の増加に伴うひずみ振幅曲線の屈曲点は座屈現象の発生を意味すると考えられる.本年度は,昨年度に引き続き,患者の医用画像データに基づいた有限要素モデルの構築方法の検討を行った.一方,脊柱力学模型実験の改良も重ねた.1.臨床データに基づいた有限要素モデルの構築CTやMRIなどの医用画像データはX線吸収率や水素原子などの核磁気共鳴の強さに対応したDICOM形式の3次元ボクセルデータである.本研究では,DICOM形式から3次元骨表面形状を抽出するプログラムを開発し,その表面形状データから,有限要素プリプロセッサを利用して,3次元脊柱有限要素モデルを構築する技術の開発を目指した.今年度は,患者のCT画像およびMRI画像から3次元ボクセルデータを構築し,骨部を抽出するプログラムを構築した.さらに,そのデータを教師データとする有限要素モデルをモーフィングによって構築するためのプログラム開発に着手し,基本的な機能を備えたモジュールの開発を行った.2.脊柱力学模型実験昨年度構築した脊柱力学模型では,成長は,各椎体を上下中央面で分断し,板あるいは楔を挿入してねじ締結することで実現した.本年度は,さらに挿入する板や楔の形状を変えた動特性の変化を計測し,実験的に成因を理解するためのシステムに仕上げていくことを目指した.今年度は,屍体実験の結果に基づいて構築した
膜レセプター発現型磁性ナノデバイスの構築及びその創薬への応用

本研究では、医療・環境分野に利用可能な機能性ナノ磁気微粒子の創製とその利用に向けて、磁性細菌が合成するナノサイズの磁気微粒子(磁性細菌粒子)上へ効率的な外来タンパク質アセンブル技術の開発を行うことを目的とした。近年、磁性細菌ゲノムの解読、粒子膜上のタンパク質解析の結果より、これらの情報を利用した研究が可能となった。そこでゲノム・プロテオーム情報をもとに、効率的なアンカー分子、プロモーター配列を選択し、機能性分子のアセンブルを試みた。磁性細菌粒子膜プロテオーム解析により単離されたタンパク質Mms13のアンカー分子としてのキャラクタリゼーションを行った。Mms13は膜2回貫通型タンパク質であることが予想され、C末端部位が粒子表面に局在していることが示された。さらに洗浄やウレア処理においても、Mms13が磁性細菌粒子に強固に結合していることが示された。そこで、これまで用いられてきたアンカー分子であるMagA、及びMms16、Mms13のC末端にルシフェラーゼを融合し、粒子上のルシフェラーゼ活性を比較したところ、Mms13は、Mms16の400倍、MagAの1000倍の活性を示した。またMms13を融合することにより、融合タンパク質の細胞内における磁性細菌粒子上への局在率が高くなり、効率的なアセンブルが可能であった。さらに多量のプロテインAアセンブルにも成功し、Mms13を利用した効率的なアセンブルが可能であることが示された。本技術を利用することにより、水溶性タンパク質をはじめ膜貫通タンパク質のアセンブルへも利用でき、応用範囲の広いアセンブル法の開発が行えた。本研究では磁性細菌Magnetospirillum magneticum AMB-1が細胞内で生合成する脂質二重膜で覆われたナノ磁性粒子上に、遺伝子工学的手法を用いて膜レセプターを発現させ、生体膜に近い環境下における膜レセプターの解析を行った。Gタンパク質共役型レセプター(GPCR)の1つであるD1ドーパミンレセプター(D1R)を用い、様々なGPCRに応用可能なナノ磁性粒子表面ディスプレイ法を確立した。磁性細菌から得られるナノ磁性粒子上には複数のタンパク質が存在しており、これらのいくつかは既にアミノ酸配列、塩基配列に関して解析が行われている。本研究ではナノ磁性粒子上に主要に局在するタンパク質(Mms16)をアンカー分子として利用し、D1Rを発現させたナノ磁性粒子を生合成することを試みた。D1R遺伝子のみまたはD1R遺伝子とMms16遺伝子からなる融合遺伝子をそれぞれシャトルベクターに組み込み、このベクターを大腸菌に導入した。大腸菌の形質転換体から得られた細胞膜画分を用いて発現解析、及びレセプターの機能解析を行ったところ、D1RおよびMms16-D1R融合タンパク質の発現量はほぼ同等であり、またそのリガンド結合量は同程度の活性を示していた。この結果より、D1RのN末端領域にMms16を融合することによるレセプター機能の低下は見られなかった。そこでD1R-Mms16遺伝子を組み込んだベクターを磁性細菌AMB-1に導入し磁性細菌の形質転換体を作製した。得られた形質転換体を細胞破砕後、磁気分離により組換えナノ磁性粒子の回収を行い、得たら粒子の機能評価を行った。D1Rを認識する抗体を用いて免疫反応を行ったところ、組換えナノ磁性粒子上にD1Rの存在が確認された。これよりD1RはMms16の誘導により、粒子上に局在したことが示された。さらに野生株から得られたナノ磁性粒子と組換え磁性粒子とのリガンド結合量を比較したところ、形質転換体から得られた粒子には高いリガンド結合能を保持していることが示された。これはナノ磁性粒子上に存在するD1Rが適切な構造を保ち局在しているためにその活性が保持されていることが示唆された。本研究では、磁性細菌が合成するナノサイズの磁気微粒子(磁性細菌粒子)上に膜貫通型のレセプターをディスプレイし、この機能性粒子を用いたリガンドスクリーニングシステムの開発を行うことを最終目的としている。本年度は、高感度スクリーニングを実現するために、膜貫通型レセプターの効率的な磁性細菌粒子上へのディスプレイに関する要素技術の開発を行った。さらに、膜貫通型レセプターを磁性細菌粒子上にディスプレイし、そのリガンド物質の検出を行った。1)膜貫通型レセプターの効率的な磁性細菌粒子上へのディスプレイ法の検討磁性細菌内で発現しているタンパク質を2次元電気泳動により展開し、高発現のタンパク質のアミノ酸配列を決定した。得られた配列からORFを決定し、各遺伝子の上流領域に対して、発現を制御するプロモーターの抽出を行った。プロモーターの特性はルシフェラーゼの発現により評価した。抽出したプロモーターのうち、3種類のプロモーターにおいて、高いルシフェラーゼ活性が得られた。さらに、栄養源添加を伴う硫化培養により磁性細菌を培養した結果、ルシフェラーゼ発現が安定、かつ高発現であるプロモーター配列が得られた。この結果は、硫化培養による磁性細菌粒子の大量生産において、機能性の高い外来タンパク質をディスプレイした粒子生産が可能であると考えられた。2)膜貫通型レセプターのリガンドスクリーニング膜貫通型レセプターとして膜7回貫通型のGタンパク質共役受容体(G protein coupled receptor : GPCR)の1つであるソマトスタチンレセプターを磁気微粒子上にディスプレイした。

磁性細菌粒子上のタンパク質であるMms16のC末端にソマトスタチンレセプターを融合し、磁性細菌粒子上への局在に成功した。さらにペプチドであるソマトスタチンとの結合能が示された。本研究では、医療・環境分野に利用可能な機能性ナノ磁気微粒子の創製とその利用に向けて、磁性細菌が合成するナノサイズの磁気微粒子(磁性細菌粒子)上へ効率的な外来タンパク質アセンブル技術の開発を行うことを目的とした。近年、磁性細菌ゲノムの解読、粒子膜上のタンパク質解析の結果より、これらの情報を利用した研究が可能となった。そこでゲノム・プロテオーム情報をもとに、効率的なアンカー分子、プロモーター配列を選択し、機能性分子のアセンブルを試みた。磁性細菌粒子膜プロテオーム解析により単離されたタンパク質Mms13のアンカー分子としてのキャラクタリゼーションを行った。Mms13は膜2回貫通型タンパク質であることが予想され、C末端部位が粒子表面に局在していることが示された。さらに洗浄やウレア処理においても、Mms13が磁性細菌粒子に強固に結合していることが示された。そこで、これまで用いられてきたアンカー分子であるMagA、及びMms16、Mms13のC末端にルシフェラーゼを融合し、粒子上のルシフェラーゼ活性を比較したところ、Mms13は、Mms16の400倍、MagAの1000倍の活性を示した。またMms13を融合することにより、融合タンパク質の細胞内における磁性細菌粒子上への局在率が高くなり、効率的なアセンブルが可能であった。さらに多量のプロテインAアセンブルにも成功し、Mms13を利用した効率的なアセンブルが可能であることが示された。本技術を利用することにより、水溶性タンパク質をはじめ膜貫通タンパク質のアセンブルへも利用でき、応用範囲の広いアセンブル法の開発が行えた。
ゆがみ補正と画像融合法を応用した手術ナビゲーション法の開発と乳癌温存療法への応用

造影CTによる乳癌手術ナビゲーション手法を開発し、60症例に臨床応用行った。断端陽性率はこれまでのMRIによる手術ナビゲーションよりも良好な成績を収めた。また、手術現場で超音波との画像融合も行いさらに精度の高い手法へと改良した。将来的な造影剤使用しない手法として、拡散強調画像の乳癌における有用性の検討も行った。拡散強調画像での乳癌描出能が高いこと、低b値を除くと診断能が高まること、抗ガン剤治療後画像で予後予測できることなどがわかった。乳癌温存療法の中核をなす温存手術は、残存のない腫瘍切除が必須であるが、他方、QOLの点からは最大限の乳腺組織を残すことが求められる。これら相反する要求を満たすため、腫瘍の進展範囲の正確な診断と手術範囲決定ナビゲーションへの応用が最重要の課題である。造影MRIにより正確な病変進展範囲の評価が可能となってきたが、手術時と検査時の病変の移動・変形などのため、手術範囲決定ナビゲーションへの応用は進んでいない。今年度は300症例以上にて乳房造影MRIおよび造影CTを行い、画像ゆがみ補正ソフトのためのデータ収集を行った。また、20例あまりに術前ナビゲーションを行った。具体的には造影CTのデータから皮膚面と腫瘍を3次元画像表示し、患者に投影し、切除範囲決定・切除した。背臥位と腹臥位とでは腫瘍の位置がずれることはよく知られているが、熟練した人間の目ではその位置ずれを容易に認識できる。コンピューターでもそのずれを認識することではないかと思い研究を開始したが、うまくいかず暗礁に乗り上がってしまった。ただし、上腕を固定すると腫瘍の移動が少なくなることがわかった。来年度は次善の策として超音波を組み合わせて術前ナビゲーションを行うことを考えている。派生的研究として、乳腺MRI拡散強調像の最適撮影条件についての研究を北米放射線学会で発表した。また、MRI(拡散強調像)の潰瘍性大腸炎の評価の有用性に関する研究、および乳腺MRIによる化学療法評価により予後予測できるという研究、を査読付き雑誌に発表した。背臥位と腹臥位とでは腫瘍の位置がずれることはよく知られているが、熟練した人間の目ではその位置ずれを認識できる。そこでコンピューターでの自動化をあきらめ、人間の認識能力を生かして手術範囲を決定するようにした。具体的には、造影CTの解釈時に造影MRIの所見を考慮して腫瘍の進展範囲を決定した。そして今年度は30例に術前ナビゲーションを行った。病変の近くにマーカーを置いてそこを中心に位置決めをするとずれが少なくなることがわかった。乳がんのMRI、および派生的に行っている食道がんのMRIの研究では下記のとおり2個の査読ある英字紙にて学術論文発表と2個の学会発表を行うことができた。それらでは、「MRI拡散強調画像で癌化学療法の効果を予測できること」、「造影MRIによる乳がん化学療法の効果予測ができること」、「3TのMRIでは従来と異なる脂肪抑制方法が有用であること」、「MRI拡散強調画像では部分容積効果が無視できないこと」が示され、臨床的に有用であった。腫瘍の進展範囲の正確な診断と手術範囲決定ナビゲーションへの応用として、近年進歩の著しい画像融合技術、3次元画像処理技術を応用して解決するのが本研究の目的である。ならびに腫瘍進展のより正確な診断のために造影MRIの撮影方法改善、将来的な手術ナビゲーションも念頭に非造影MRI(拡散強調画像)の乳がんにおける有用性も検討した。造影CTによる乳がん範囲決定と手術ナビゲーションへの応用を行った。試行錯誤の後、上肢を固定すると、乳房の形状の変化ならびに腫瘍の移動が少なくなることがわかったので固定具を使用することにした。

38例段階での検討では断端陽性率は15.8%とこれまでの背臥位造影MRIによるナビゲーションでの断端陽性率19.2%(同様の症例の腹臥位MRIで範囲決定して手術した場合の断端陽性は約40%であった)よりも低い値であり、手術ナビゲーションとしては最善の方法である可能性が示唆された。非造影MRI(拡散強調画像)などの研究では下記のとおり3個の査読ある英字紙にて学術論文発表と5個の学会発表を行うことができた。それらでは、「MRI拡散強調画像で癌化学療法の効果を予測できること」、「化学療法後のMRI拡散強調画像で予後を予測できること」、「3TのMRIでは従来と異なる脂肪抑制方法が有用であること」が示され、臨床的に有用であった。コンピューターによるゆがみ補正でMRIとCT画像の融合がうまくいっていないため。そのため造影MRIの所見を人間の目で判断して造影CTで癌術前広がり診断・術前シミュレーションを行っている。コンピューターでの自動化は失敗したため作業に手間がかかっているが、今年度は約30症例でシミュレーションを行った。24年度が最終年度であるため、記入しない。造影MRI所見を利用した造影CTによる癌術前広がり診断・術前シミュレーションを継続すること。また、前立腺などで実用化されている超音波とCT画像融合を取り入れ、当院にあるSPECT-CT所見を応用して超音波によるセンチネルリンパ節同定を計画している。
医薬品個別化適正使用のための薬物代謝酵素活性を定量測定する新規核医学診断法の確立

本研究では、医薬品の個別化適正使用のために最重要な個体差要因である薬物代謝酵素活性を放射性代謝物の特異的体内動態から定量測定可能な核医学診断法を確立する。申請者らは既に臨床で使用されている放射性医薬品を用いることで、薬物代謝酵素であるcytochrome P450 (CYP) 2C19とcarboxylesteraseの活性が測定可能であることを実験動物で証明してきた。これらを臨床応用し、より多くの精神神経疾患治療薬等の代謝に関与するCYP2D6をターゲットとし、様々な要因による薬物代謝酵素の活性変動を反映した血中放射性代謝物分析やイメージングによる核医学診断法を確立する。
酸化物の潤滑性を利用した溶着低減による環境対応型加工法の研究

本研究の目標は、酸化に着目して酸化物あるいは酸化膜の持つ潤滑性により工具への被削材の溶着現象の低減、あるいは複合酸化物系保護膜を生成させ、工具と被削材の直接接触を防いで拡散摩耗を防止して工具寿命を延長する環境対応型加工法を提供することである。本年度の研究では、医療用βチタン合金(Ti-15Mo-5Zr-3Al)の高酸素雰囲気加工および酸化物系保護膜生成と摩耗機構、潤滑性コーティング工具の耐溶着性能について検討した。医療用βチタン合金は、これまで行ってきたTi-6Al-4VやβCチタン合金(Ti-3Al-8V-6Cr-4Mo-4Zr)と同様に高酸素雰囲気での加工が摩耗抑制に有効で、酸素濃度28%辺りが適正濃度であった。また昨年度行った潤滑性コーティング( TiBON)について、今年度は膜厚の影響について調査した。全体膜厚を3μmとし、TiBONとTiAlN膜の厚さ比率を変更した工具を用意した。その結果、チタン合金およびインコネルどちらに対してもTiBON膜厚の厚い工具が最も長い寿命を示し、特にインコネルに対しては、膜厚2.5μmでTiAlNの約2倍の寿命が得られた。一方、酸化物系保護膜の生成について、数種のコーティング工具と超硬P種でCa脱酸鋼を切削し、生成したベラーグ膜と工具界面を所定の切削時間ごとにTEM観察した。切削開始10秒段階でベラーグ膜はすでに安定な状態に生成しており、ある時間までアモルファス上のベラーグが工具との接触界面で反応層を生じることなく付着しており(これまで推測されていた状態とは異なる)、ある時間経過後、工具材料と間で拡散反応を生じて工具を摩耗させることがわかった。本年度は、工具側の酸化によって溶着を防止する酸化物が供給される場合について、その可能性のあるコーティング工具(TiBONコーティング)を用いて、酸素濃度を変化させて工具の摩耗量変化とB濃度の影響を調査した。本コーティングは、高温で摩擦係数が0.35程度まで低下する。これは酸化の効果と考えられていたが、実験を行うと必ずしも高酸素状態で効果が得られなかったことや分析結果から、高温でのBNの軟化による潤滑効果だとわかった。またB濃度については、Ti6A14Vに対しては25%が、インコネル718に対しては15%のものが最も長寿命を示し、インコネル718ではTiA1Nコーティングに対して約3倍の寿命となり、好結果が得られた。次年度他のコーティングについても検討していく。また摩擦摩耗試験は、試験片の準備に手間取ったが完了し、これから実施試験を行うところである。本年度の研究では、医療用βチタン合金(Ti-15Mo-5Zr-3Al)の高酸素雰囲気加工および酸化物系保護膜生成と摩耗機構、潤滑性コーティングエ具の耐溶着性能について検討した。医療用βチタン合金は、これまで行ってきたTi-6Al-4vやβCチタン合金(Ti-3A1-8V-6Cr-4Mo-4Zr)と同様に高酸素雰囲気での加工が摩耗抑制に有効で、酸素濃度28%辺りが適正濃度であった。

また昨年度行った潤滑性コーティング(TiBON)について、今年度は膜厚の影響について調査した。全体膜厚を3μmとし、TiBONとTiAIN膜の厚さ比率を変更した工具を用意した。その結果、チタン合金およびインコネルどちらに対してもTiBON膜厚の厚い工具が最も長い寿命を示し、特にインコネルに対しては、膜厚2.5μmでTiAINの約2倍の寿命が得られた。一方、酸化物系保護膜の生成にっいて、数種のコーティングエ具と超硬P種でCa脱酸鋼を切削し、生成したベラーグ膜と工具界面を所定の切削時間ごとにTEM観察した。切削開始10秒段階でベラーグ膜はすでに安定な状態に生成しており、ある時間までアモルファス上のベラーグが工具との接触界面で反応層を生じることなく付着しており(これまで推測されていた状態とは異なる)、ある時間経過後、工具材料と間で拡散反応を生じて工具を摩耗させることがわかった。
糖尿病を母体とする肝細胞癌発症機序の解明ーVEGFを分子標的とした戦略

申請者は2013年5月から5年余り専ら肝臓内科医として公益社団法人鹿児島共済会南風病院で臨床に携わってきた。今回、背景が非アルコール性脂肪性肝炎(NASH)ではない糖尿病のみの患者からの肝細胞癌を我々は臨床病理をとおして12例経験した。(アルコールが原因と考えられた症例を除く)近年増加傾向にある非B非C肝細胞癌における糖尿病のリスク因子を解明し、肝細胞癌で苦しむ患者とその家族に貢献したい。究極的には、NASH例と非NASH例において血小板数に有意差を認めたことから、血小板に多く含有する血管内皮成長因子(VEGF)からのアプローチにより肝細胞癌の発症要因を解明する糸口にしたいと考えている。
活性酸素種による活性化されるイオンチャネル群の生理的意義解明

活性酸素種は生体内で様々な応答を引き起こす。形質膜越えのCa2+流入もその一つであるが、その分子実体については明らかにされていなかった。私はこれまでに活性酸素種により活性化されるチャネルとして、TRPM2,TRPC5の同定に成功した。本申請ではそれらの活性化機構及び生理的意義の解明を第一義としてきた。(活性化機構解明)チャネル結合蛋白質の同定を免疫沈降法にて試みたところ、TRPM2チャネルにはEFHC1蛋白質、TRPC5にはeNOS(endothelial NO synthase)蛋白質の同定に成功した。これらの蛋白質が結合することにより、TRPM2、TRPC5チャネル活性がそれぞれ増強されること、さらにeNOSに関してはNO産生活性も増加することを見出した。(投稿準備中)。また、EFHC1蛋白質は若年性てんかん症の原因遺伝子であり、R-type電位依存性Caチャネルとの結合が見られR-type電流が増強することにより神経細胞死が見られること、さらにEFHC1点変異によりR-type依存的な細胞死が抑制されることを明らかにした(Nat.Genet,36,842-846(2004))。(生理的意義解明)TRPM2、TRPC5遺伝子欠損マウスの作製を試みた。これまでにTRPM2遺伝子欠損マウスの解析を中心に行っており、免疫系細胞、特に単球などでのサイトカイン産生、好中球の遊走能減弱が見られた。TRPC5遺伝子欠損マウスはCre-loxPシステムを用いて現在作製中である。(投稿準備中)。
再灌流血中エンドトキシンの温阻血肝に及ぼす影響とKupffer細胞機能抑制の意義

温阻血肝の移植グラフトへの利用の可能性を探るため、温阻血肝に対するsublethalな量の流入門脈血のエンドトキシンに対する影響をKupffer細胞機能を抑制した温阻血肝と比較検討し、炎症性および抗炎症性サイトカインのバランスがいかなる状況になると温阻血肝のvaiabilityが維持されるかを調べた。【方法】SDラットに肝虚血前2日間GdCl3(7mg/kg)を投与しKupffer細胞機能を抑制したGC群と生食水を投与したNS群を作成した。全肝虚血による腸管の鬱血を回避するため、門脈-頚静脈間に体外シャントを造設後、肝門部で60分間の肝流入血行遮断を行った。再灌流時にsublethalな量のエンドトキシン(LPS:1mg/kg)を門脈内投与したGC-L群、NS-L群と対照として生食水を投与したGC-N群、NS-N群の4亜群に分けた。再灌流1、3、6時間目の血漿AST、TNF-α、Interleukin(IL)-10、Macrophage inflammatory protein(MIP)-2値、組織学的肝傷害および7日間生存率を検討した。【結果】(1)再灌流時のLPS投与により33%に低下した7日間生存率は、GdCl3前処置により83%に改善した。(2)NS-L群の血漿AST値は再灌流6時間目には5469±1301IU/Lに達し、他の3群に比し有意に高かった。(3)血漿TNF-α値は全群で再灌流1時間目に頂値を示した。NS-L群では1056±488pg/mlと著明に増加したが、GC-L群では有意に血漿TNF-α値の上昇は抑えられた。(4)血漿IL-10値は再灌流時のLPS投与により増加したが、TNF-αと異なり、NS-L群に比しGC-L群において有意に高かった。(5)血漿MIP-2値は再灌流3時間目に、NS-L群では2464±89pg/mlと著明に増加したが、GC-L群では651±137pg/mlと有意に抑制された。(6)6時間目のNS-N群の肝組織にはfocal necrosisをわずかに認めたが、NS-L群では好中球浸潤を伴う広範な肝壊死がみられた。GdCl3前処置は組織学的肝傷害を軽減した。【結語】Kupffer細胞は再灌流血中へのエンドトキシンの流入によりサイトカイン産生を増大させ、肝虚血・再灌流障害の進展に関与した。Kupffer細胞機能の抑制は、炎症性および抗炎症性サイトカインの産生調節を介して、本病態の進展防止に有効であった。

Kupffer細胞機能の抑制は、炎症性および抗炎症性サイトカインの産生調節を介して、本病態の進展防止に有効であった。温阻血肝の移植graftへの利用の可能性を探るため、再灌流門脈血中のエンドトキシンの影響をみた報告はない。この研究では正常肝と予めGdCl_3投与によりKupffer細胞機能を抑制した肝を用いて比較検討した。【方法】Kupffer細胞機能を抑制するため、GdCl_3(7mg/kg)を肝虚血前2日間投与したG群と生食水を投与したN群に門脈-静脈間シャントを作成後に60分の全肝虚血を行った。さらに両群につき再潅流時に正常ラットにとってsublethalな量(1mg/kg)のエンドトキシンを門脈内投与する群(NE群、GE群)を作成した。再灌流1、3、6時間目に血漿GOT及びTNF-α値、貧食指数(PI)の測定及び組織学的検討を行うとともに、7日間生存率を観察した。【結果】(1)正常肝の肝虚血前のPIは0.013±0.003であり、これはGdCl_3投与により0.007±0.001まで有意に低下した。(2)N群の血漿TNF-α値は再潅流1時間目に79.4±28.2pg/mlに達したが、6時間目には正常値まで低下した。一方、G群では再灌流1時間目においても14.1±7.3pg/mlと有意に抑制された。(3)血漿GOT値はN群、G群の両群とも虚血時間の長さに依存して上昇した。再灌流時にエンドトキシンが流入したNE群では再灌流6時間目には6,106±1,589IU/Lに達したが、GdCl_3を前投与したGE群ではその上昇が抑制された。(4)N群、G群とも再灌流後の7日間生存率は100%と良好であったが、NE群では38%に低下し、組織学的には肝組織中にfocal necrosisが散在し、好中球の集積も著明であった。GE群では肝組織中の好中球の集積は減少し、肝組織壊死の程度も軽減していた。【結論】正常肝は60分の全肝虚血に耐えうるが、再灌流血中にエンドトキシンが加わるとKupffer細胞が活性化され、TNF-α産生の増加および肝組織中への好中球の浸潤を引き起こし、生存率は低下した。このような状況下でのKupffer細胞機能の一時的な抑制は、肝虚血・再灌流障害を軽減しうる可能性が示唆された。本研究ではKupffer細胞機能を抑制した温阻血肝を用いて、再灌流血中のsublethalな量のエンドトキシンの影響を検討した。【方法】SDラット(約260g)に肝虚血前2日間GdCl3(7mg/kg)を投与しKupffer細胞機能を抑制したGC群と生食水を投与したNS群を作成した。全肝虚血による腸管鬱血回避のために門脈、頚静脈間に体外シャントを造設後、肝門部で60分間の肝流入血行遮断を行った。再灌流時にsublethalな量のエンドトキシン(LPS:1mg/kg)を門脈内投与したGC-L群、NS-L群と対照として生食水を投与したGC-N群、NS-N群の4亜群に分けた。再灌流1、3、6時間目の血漿AST、TNF-α、Macrophage inflammatory protein(MIP)-2値、肝組織中浸潤好中球数、組織学的肝障害および7日間生存率を検討した。【結果】(1)NS-N群およびGC-N群の7日間生存率は100%であった。NS-L群では33%のみが耐術したが、GC-L群では83%(10/12)と有意な生存率の改善を認めた。(2)NS-L群の血漿AST値は再灌流6時間目には5469±1301 IU/Lに達し、他の3群に比し有意に高かった。(3)血漿TNF-α値は全群で再灌流1時間目頂値を示した。NS-L群では1056±488pg/mlと著明に増加したが、GC-L群では有意に血漿TNF-α値の上昇は迎えられた。
TGF-βシグナル伝達とリンパ球分化、胃粘膜免疫応答、発癌メカニズムの関連解析

Tn細胞からTh17・Treg細胞への分化経路を、Smad2/3におけるリン酸化部位の差異に着目し検討したが、リン酸化部位の差が分岐点であるという仮説は証明出来なかった。さらに、免疫担当細胞などの間質細胞ではなく、特定の消化管上皮細胞領域にリンカー部のリン酸化されたSmad2/3が強発現しており、粘膜の増殖と関連していると考えられた。今後この細胞群を解析し、研究成果を発展させる予定である。1. Tn細胞からTh17・Treg細胞への分化におけるTGF-βシル伝達メカニスの解析末梢においてTn細胞からTh17・Treg細胞への分化に必要とされるTGF-βのシグナル伝達メカニズムを解析し、相反する作用を持つこれら二つの細胞がTGF-βという同じサイトカインからの刺激により分化するメカニズムを特にSmad2/3におけるリン酸化部位の差異に着目しつつ検討中である。2.胃疾患におけるTh17、Treg、TGF-βによる粘膜免疫応答、発癌メカニズムの解析コントロール群を含め各群のマウスを計画に沿って購入・処置後飼育し、ヘリコバクター短期・長期感染モデルなどを作製し実験の準備状態を整えている。またこれまでに作製した疾患モデルマウスの検体を用いて、特にSmad2/3におけるリン酸化部位の差異に着目しつつ各疾患モデルの病態解析を進めている。(1) C57BL/6マウス(Th1反応優位、ヘリコバクター胃炎強い、発癌あり)を購入し、生後8週にヘリコバクター・フェリスを1×10^8経口接種し、その後継続的に飼育し、現在最長のもので感染後1年が経過している。既に慢性萎縮性化生性胃炎のモデルは作製されたが(感染後3ヶ月まで飼育)、胃癌のモデルはさらに6ヶ月以上の持続感染が必要であり(感染後18ヶ月まで飼育)、現在も飼育を続けている。(n=20で設定)(2)慢性萎縮性化生性胃炎・胃癌のモデルマウスの組織検体にて、部位特異的抗リン酸化Smad2/3抗体を用い、免疫染色を予備的に施行した。胃粘膜の炎症・萎縮・過形成が進行するに従い、経時的にSmadのリンカー部がリン酸化されたpSmad2/3L陽性細胞が増加していた。一方完成された胃癌モデルにおいては、pSmad2/3L陽性細胞は正常レベルまで復していた。現在これら陽性細胞の炎症・発癌における意義を解析中である。1. Tn細胞からTh17・Treg細胞への分化におけるTGF-βシグナル伝達メカニズムの解析末梢においてTn細胞からTh17・Treg細胞への分化に必要とされるTGF-βのシグナル伝達メカニズムを解析し、相反する作用を持つこれら二つの細胞がTGF-βという同じサイトカインからの刺激により分化するメカニズムを、特にSmad2/3におけるCOOH末端部、リンカー部のリン酸化部位の差異に着目しつつ検討したが、Smadのリン酸化部位の差が異なる分化経路の分岐点であるという仮説は証明出来なかった。2.胃疾患におけるTh17、Treg、TGF-βによる粘膜免疫応答、発癌メカニズムの解析コントロール群を含め各群のマウスを計画に沿って処置後飼育し、ヘリコバクター短期・長期感染モデルを作製した。(1) C57BL/6マウス(Th1反応優位、ヘリコバクター胃炎強い、発癌あり)を購入し、生後8週にヘリコバクター・フェリスを1×10^8経口接種し、慢性萎縮性化生性胃炎のモデル(感染後3ヶ月まで飼育)、胃癌のモデル(感染後18ヶ月まで飼育)を作製した。(2)慢性萎縮性化生性胃炎・胃癌のモデルマウスの組織検体にて、部位特異的抗リン酸化Smad2/3抗体を用い、蛍光二重免疫染色を施行した。胃粘膜の炎症・胃底腺の萎縮・胃粘膜の過形成が進行するに従い、Smadのリンカー部がリン酸化されたpSmad2/3L陽性細胞が増加していた。pSmad2/3L陽性細胞は胃粘膜峡部に存在し、正常マウスではごく少数であったが、慢性胃炎モデルマウスでは、Ki67の免疫染色で示された増殖領域の拡大に伴って著明に増加していた。以上よりヘリコバクター胃炎においては、Smad2/3のリンカー部のリン酸化が促進されることが明らかになった。
自動運転車利用時に生じる乗り物酔いの低減効果を有する触覚信号に関する研究

自動運転技術を搭載した自動車が普及する過渡期において、ドライバーが他の乗員と同様に、常に車両挙動に対して受動的となり乗り物酔いが生じやすくなる可能性がある。一方、視覚情報はドライバーの脇見を誘発する懸念があり、触覚のように脇見を誘発しにくい手段を用いることが重要である。本研究では、ドライバーに自動運転制御の意図を振動で告知することで、乗り物酔いを低減する効果を有する新技術の確立を目的とする。1ドライビングシミュレータ(DS)を用いた自動運転における乗り物酔い要因の特定2自動運転制御の事前告知に対する振動提示方法の検討3DSと自動運転模擬車両を用いた振動提示の乗り物酔い低減効果の検証自動運転技術を搭載した自動車が普及する過渡期において、ドライバーが他の乗員と同様に、常に車両挙動に対して受動的となり乗り物酔いが生じやすくなる可能性がある。1ドライビングシミュレータ(DS)を用いた自動運転における乗り物酔い要因の特定2自動運転制御の事前告知に対する振動提示方法の検討3DSと自動運転模擬車両を用いた振動提示の乗り物酔い低減効果の検証
ウシ精子の走温性を調節する細胞内情報伝達機構

平成30年度は以下のことを明らかにした。1.走温性発現精子の細胞内カルシウム動態の解析:ベラパミル、ミベフラジルによるカルシウムチャネル阻害区ではいずれも走温性が阻害された。カルシウムチャネル阻害区の直線速度、曲線速度および尾部打頻度は、走温性発現区に比べ低下した。走温性発現精子のカルシウム濃度は、温度変化にともない変化した。カルシウムチャネル阻害区のカルシウム濃度の変化は緩慢であった。2.走温性発現精子の分子薬理学的調節機構の解明:tmACの阻害剤であるddAとsACの阻害剤である2CE添加区では、走温性が阻害され、sACおよびtmACのいずれも、ウシ精子の走温性の発現に関与することが示唆された。また、温度勾配条件下では、オプシン阻害剤であるヒドロキシルアミン(HA)添加区では両温域に移動した精子数に有意差はなく、ウシ精子の走温性におけるオプシンの関与が示唆された。3.走温性発現精子の運動の解析:温度勾配条件下では、対照区、ヒドロキシルアミン(HA)区における移動精子の直線速度、曲線速度、軌跡速度、尾部打頻度および尾部振幅のいずれにおいても有意差はなかった。また、温度勾配条件下では、対照区とカルモジュリン阻害剤であるW7区において、移動精子の直線速度、曲線速度、軌跡速度、尾部打頻度および尾部振幅のいずれにおいても有意差はなかった。以上のことから、ウシ精子が高温域に移動する走温性発現機構の解明には、直線速度、曲線速度、軌跡速度、尾部打頻度および尾部振幅以外の運動機能が関与していることが推察され、さらに異なる運動解析パラメータによる解析が必要であると考えられた。本研究は走温性の未解明な基礎的研究を完成し、走温性を利用した精子の新しい診断方法や評価法を畜産現場に応用・展開するための基礎となる研究を行う。平成27年度は以下のことを明らかにした。1.走温性発現因子の探索:顕微鏡に装着して2545°Cの温度域から任意の温度勾配を設定し、移動中の精子の運動を詳細に計測できる装置を利用して異なる温度勾配を設定し、精子を検査チャンバーに導入し検査した。高温度域に移動した精子数を計測し、走温性の発現開始温度、走温性維持の最適温度勾配を明らかにした。TritonX-100による除膜精子の運動、特に超活性化運動誘起条件を調べ、カルシウム、ATPの関与を確認した。2.走温性発現機構の解析:温度勾配装置による走温性の計測において、スライドグラスとカバーグラスの間隙が100μm、精子の移動経路が22×40mmのチャンバーに精子を導入することで運動性を詳細に、正確に解析できる方法を確立した。解析用ソフトウェア(Bohboh)の利用により、精子の移動方向の変化と尾部運動の詳細で正確な解析が可能になり、チャンバー内の温度勾配分岐部における精子の変化を調べた。10秒間、1000画像を記録後、ソフトウェアを操作し、指定した精子の頭部の解析から走温性に伴う移動性、方向の変化を調べた。温度勾配作製装置を利用したウシ精子の走温性の発現が可能となった。走温性発現開始温度、維持に最適な温度勾配、維持時間を確認できた。解析用ソフトウェア(Bohboh)の利用により、走温性発現精子の頭部、尾部の解析が可能になった。平成28年度は以下のことを明らかにした。1.走温性発現因子の探索:走温性発現精子のカルシウムイオン、カルシウム結合タンパクの関与を調べ、カルシウム欠培地内での負の走温性を確認するとともに、カルシウム結合タンパクである、カラクシン、カルモジュリンの阻害が走温性に影響し、移動精子が減少することを明らかにした。2.走温性発現機構の解析:継続して、走温性発現精子の移動性、方向の変化を調べ、速度、直線性、尾部屈曲の変化を確認した。3.走温性発現精子の細胞内カルシウム動態の解析:走温性発現精子のカルシウムの変化、動態を解析した。温度勾配、時間経過によるカルシウム濃度の変化を調べ、高温度域における精子のカルシウム濃度の増大を確認した。4.走温性発現精子におけるカルシウム作用機構の解明:カルシウム作用に関与する電位依存性チャネル、TRPCチャネル、細胞内放出チャネル、Cation channel of sperm (CatSper)関連チャネルのそれぞれの阻害剤である、ベラパミル、SKF、ライアノジン、ミベフラジルを添加し、それぞれの阻害作用に応じて精子の移動、方向を変化する走温性を調べ、TRPCチャネル、細胞内放出チャネルの関与を確認した。5.走温性発現精子の受精機能の解析:受精能獲得前後における走温性と走化性の発現を調べ、受精能獲得との関係を確認した。・カルシウム欠培地内での負の走温性を確認し、カラクシン、カルモジュリンの阻害による走温性発現精子の減少を明らかにした。・継続して、走温性発現精子の移動性、方向の変化を調べ、速度、直線性、尾部屈曲の変化を確認した。・走温性発現精子のカルシウムの変化、動態を解析し、高温度域における精子のカルシウム濃度の増大を確認した。

・電位依存性カルシウムチャネル、TRPCチャネル、細胞内放出チャネル、CatSper関連チャネルの阻害剤を添加し、精子の移動、方向を調べ、TRPCチャネル、細胞内放出チャネルの走温性における関与を確認した。・受精能獲得前後における走温性と走化性の発現を調べ、受精能獲得との関係を確認した。本研究は走温性の基礎的研究を完成し、走温性を利用した精子の新しい診断方法や評価法を畜産現場に応用するための研究を行う。平成29年度は以下のことを明らかにした。1.走温性発現機構の解析:継続して、走温性発現精子の移動性、方向の変化を調べ、速度、直線性、尾部屈曲の変化を確認した。2.走温性発現精子の細胞内カルシウム動態の解析:継続して、走温性発現精子のカルシウムの動態を解析した。温度勾配、時間経過によるカルシウム濃度の変化を調べ、高温域における精子のカルシウム濃度の増大、温度の上昇・下降に応じた精子のカルシウム濃度の可逆的変化を確認した。3.走温性発現精子におけるカルシウム作用機構の解明:継続して、電位依存性L型、T型カルシウムチャネル阻害剤であるベラパミル、ミベフラジルとSOCチャネル促進剤であるタプシガルギンを添加後、精子の走温性を調べ、ベラパミル、ミベフラジルによる阻害、尾部打頻度の低下、タプシガルギンによる発現を確認した。継続して、カルモジュリン阻害剤のW-7、カラクシン阻害剤のレパグリニド、およびTRPカルシウムチャネル阻害剤のSKF、TRPVカルシウムチャネル阻害剤のルテニウムレッド、RN-1734の添加による走温性の阻害、TRPカルシウムチャネル促進剤のGSK1016790Aの添加による走温性の発現を確認した。4.走温性発現精子の受精機能の解析:継続して、受精能獲得前後における走温性の発現を調べ、受精能獲得との関係を確認した。粘性培地:1%メチルセルロース添加BO液および非粘性培地:BO液の温度勾配における移動精子を調べ、それぞれ走温性を確認した。非粘性培地と比べ、粘性培地における走温性の発現は低下したが、超活性化運動を誘起するプロカイン処理および受精能獲得を誘起するヘパリン・カフェイン処理精子の発現の低下率は小さいことを確認した。研究代表者の大学の管理運営等に関わる業務が当初の予想以上に多くなった。あわせて、当初の研究計画の一部(走温性発現精子の分子薬理学的調節機構および受精機能の解析)を遂行するのに、想定以上に時間を要しており、完了には時間を要している。なお、平成29年度の進捗状況は以下のとおりである。・温度勾配、時間経過によるカルシウム濃度の変化を調べ、高温度域における精子のカルシウム濃度の増大、温度の上昇・下降に応じた精子のカルシウム濃度の可逆的変化を確認した。・カルシウムチャネル阻害剤であるベラパミル、ミベフラジルとSOCチャネル促進剤であるタプシガルギンを添加後、精子の走温性を調べ、ベラパミル、ミベフラジルによる阻害、尾部打頻度の低下、タプシガルギンによる精子走温性の発現を確認した。・カルモジュリン阻害剤のW-7、カラクシン阻害剤のレパグリニド、およびTRPカルシウムチャネル阻害剤のSKF、TRPVカルシウムチャネル阻害剤のルテニウムレッド、RN-1734の添加による走温性の阻害、TRPカルシウムチャネル促進剤のGSK1016790Aの添加による走温性の発現を確認した。・粘性培地:1%メチル
ナッジを活用したカフェテリア方式の大学学生食堂における食環境整備とその効果検証

学生食堂において大学生の野菜料理の選択を促進するため、本研究では、人間の行動心理を利用し、自然と望ましい方向へ行動を導くナッジ(nudge)の手法を用いた研究を実施する。研究1として、野菜摂取促進のためのデジタルサイネージ(電子公告媒体)の映像を作成し、学生食堂の食券売り場で流し、喫食者の食券購入の際の行動や野菜料理の選択の有無について検討を行う。研究2として、別の学生食堂にて、デジタルサイネージを含む複数のナッジの方法を食堂にて実施し、介入によって大学生の野菜小鉢の選択頻度が上昇するか、また、どのナッジの方法が最も有効であるかについて検討を行う。
社会政策の「公共性評価」に関する調査分析手法の開発

本年度の研究成果は、以下の通りである。1.社会政策・社会活動の「公共性(公共的価値)」に対する社会学的分析枠組みの構築「公共性(公共的価値)」を認識・評価するための立脚点は、政治学では「国家」、経済学が「市場」であるとすると、社会学は「市民社会」であるといえる。すなわち、社会学は市民社会における公共性の構成過程を経験的かつ規範的に捉える必要があり、そのために市民社会に内在した実践的な調査分析を行う必要がある。本研究ではまず、このような視点に基づいた公共性の社会学的分析枠組みを理論的に整理した。またその研究成果は、学会報告(「公共社会学とは何か」平成17年日本社会学会大会)並びに学術論文("What is 'Solution to Social Dilemma'"『西日本社会学年報』3号、「『新しい公共性』と民主主義の自律の理念」『社会学年報』34号)において公表した。2.社会政策・社会活動の「公共性(公共的価値)」に対する社会学的調査の実施上記の視点と枠組みに基づいて、(1)環境問題および(2)地域福祉問題に関する社会調査を企画・実施した。すなわち、(1)地域自治体および地域住民の「ごみ減量活動」に関して、東北大学文学部生活環境研究会の協力をえて、水俣市(および仙台市・名古屋市)を対象としたアンケート調査およびヒアリング調査を実施した。(2)地域ボランティア団体の「地域福祉活動」に関して、厚木市の市民団体「ヒューマンネットワーク厚木」の協力をえて、当該団体のメンバーを対象としたアンケート調査およびヒアリング調査を実施した。これらの調査において、公共的活動に携わる市民の規範的な自律ないしエンパワーメントの過程を捉えるための調査枠組みと調査項目を試験的に適用した。今後調査結果の分析および追跡調査によって、この調査枠組みの妥当性をさらに詳細に検討していく予定である。本年度は、まず、公共性の問題に関連する近年の理論研究の動向を調べ、資料並びに文献を収集し、その概要をまとめたうえで、公共性(公共的価値)をめぐる社会学的研究のための理論枠組みを構築した。それについては、次年度中に図書として刊行する予定である(土場学他編『正義の論理-公共的価値の規範的社会理論』勁草書房)。さらに、その成果を学会で報告し(第38回数理社会学会大会シンポジウム報告「『新しい公共性』の論理とリベラリズムの理念」)、また研究論文にまとめて専門学術誌に投稿した(投稿中)。こうした理論枠組みを踏まえて、現実の社会政策の公共性(公共的価値)を捉えるための調査分析手法について、専門研究者と意見交換しながら開発をすすめた。その結果、現段階で大枠において以下のような方針が定まった。すなわち、社会政策に関する行政の側の公共性評価はその「有効性(effectiveness)」を焦点としており、ゆえにそれを捉えるためには量的分析手法が適切であるが、社会政策に関する住民の側の公共性評価はその「妥当性(validity)」を焦点としており、ゆえにそれを捉えるためには質的分析手法が適切である。結局、それらを包括的に捉えるためには、量的分析と質的分析の結果を相互に「翻訳」するための調査デザインを考える必要がある。こうした方針を踏まえて、次年度では、専門研究者の協力をあおぎながら、具体的な社会政策の公共性評価を調査分析するための枠組みを構築し、ある特定の自治体を対象として試験的な調査を実施する予定である。
妊娠期間中の時系列多層情報解析による疾病前兆や病態進行の予測技術開発と適用

ライフログ情報とオミクス情報(トランスクリプトーム、尿中・血中メタボローム,メタゲノム)の情報について、多変量解析などの統計手法を用いて妊娠高血圧症候群などへのリスク因子の同定を進めている。リスク因子の同定にあたり、ライフログの特性を理解するために、妊娠中期、後期によって、妊娠期間中の一般集団が平均的にどのようなプロファイル(変化)を取るかについての理解を進めてきた。これらのプロファイルを基盤として、各疾患を発症した群でのプロファイルとの比較を進めている。特に、妊婦の病気の予兆を示す活動量、血圧、睡眠、体重増加量などのライフログや、血液中や尿中に含まれる特定の体内物質の変動パターンが、病気を発症しなかった妊婦と発症した妊婦との間で、大きく異なるパラメータの検出することに成功した。また、各属性の状態の予測と並行して、臨床情報により、早産や妊娠高血圧症などの発症、未発症を判別に関わる属性の同定を時点数が少ないデータ(時点数が6点以下、トランスクリプトーム、血中メタボロームなどの情報)についてロジスティック回帰などの解析を進めた。特に、共変量を追加することで、データ数がパラメータの推定に十分な数を確保できない場合がある。そこで、スパース学習法を用いることで、パラメータ推定と関連因子の同定を同時に進めている。なお、尿メタボロームについては他のデータに比べて時点数が多いことから、出産日付近のプロファイルについて詳細な解析を進めいくつかの知見を得ている。初年度は基礎的なデータの特性を把握することと簡単な統計解析を行うことを目標に進めてきた。初年度において両方の目的は達成しており、また、いくつかの知見がでていることから、順調に進んでいると考えている。初年度に得られた個々の知見について医学的、生物学的な観点での理解を深めていく。また、統計モデルについてより適切な方法を検討することで検出率や予測精度の向上に努める。詳細な解析支援を行える体制とすることで成果を創出する。
新規血清尿酸値制御因子を標的とした機能性食品成分の探索

近年の研究の進展により、痛風や尿路結石のみならず、動脈硬化症やアルツハイマー病などの多くの疾患の発症・進行に尿酸が深く関わること明らかになったが、尿酸の全身動態制御機構については、腎臓での尿酸再吸収を担うURAT1、GLUT9、消化管からの尿酸排出を担うABCG2に関して示されたのみであり、他の多くの経路の輸送を担う分子実体については不明のままである。そこで、本研究においては、血清尿酸値に関するGWAS解析や低尿酸血症患者のゲノム解析などにより見出された尿酸トランスポーター候補分子群について、種々のin vitro実験・in vivo実験および臨床検体を用いた解析を行い、各々の分子の生理機能を明らかにするとともに、尿酸トランスポーターを標的とする食品成分を見出し、活性成分を同定することを目的としている。得られる成果は栄養学・生理学分野のさらなる発展の礎となるとともに、新たな研究の方向性を切り拓くものである。研究開始3年度目にあたる本年度(平成30年度)には、以下の点を明らかにすることができた。●尿酸排出トランスポーターABCG2が主要な尿毒素の一つであるインドキシル硫酸の生理的な輸送も担い、慢性腎臓病の進行速度に影響を与える因子であることを示すことができた。●セリ科植物オカゼリ由来の生薬であるジャショウシに含まれるオストールが、尿酸再吸収トランスポーターURAT1の阻害活性を持つことを示すことができた。●痛風患者および高尿酸血症患者の解析からABCG2の新たな遺伝子変異を見い出し、見い出された変異がABCG2の機能低下をもたらすことを示すことができた。尿酸の全身動態制御機構に関する重要な知見を得ることができたため。また、新規血清尿酸値制御因子の探索研究、尿酸動態を制御する機能性食品成分の探索研究も順調に進んでいる。研究最終年度にあたる次年度(平成31年度)には、新規血清尿酸値制御因子の同定、尿酸動態を制御する機能性食品成分の発見を目指し、さらなる検討を進めていく。そこで、本申請研究においては、血清尿酸値に関するGWAS解析や低尿酸血症患者のゲノム解析などにより見出された尿酸トランスポーター候補分子群について、種々のin vitro実験・in vivo実験および臨床検体を用いた解析を行い、各々の分子の生理機能を明らかにするとともに、尿酸トランスポーターを標的とする食品成分を見出し、活性成分を同定することを目的としている。研究開始年度にあたる本年度(平成28年度)には、以下の点を明らかにすることができた。●尿酸排出トランスポーターABCG2による尿酸輸送が、尿酸合成阻害薬として臨床で用いられている既存の尿酸降下薬により強く阻害されうることを見い出した。この知見は、尿酸代謝や尿酸輸送に関わる分子は共通した基質特異性および阻害剤感受性を持ちやすいため、尿酸トランスポーターの機能に影響を与える食品成分を探索する上では選択性に留意する必要があること、尿酸降下薬がABCG2を介した相互作用を生じうることを示すものであった。●急性腸炎などの消化器疾患で認められる高尿酸血症の程度は、遺伝子多型の組み合わせから見積もられるABCG2の機能によって異なることを見出し、ヒトの腸管においてABCG2が尿酸輸送を担っていることを示した。このことは、ヒトの腸管上皮が物質の吸収だけでなく、排泄においても重要な役割を担っていることを示すものであった。尿酸の全身動態制御に関わる重要な知見を得ることができたため。新規血清尿酸値制御因子の探索研究、尿酸動態を制御する機能性食品成分の探索研究も順調に進んでいる。研究開始2年度目にあたる本年度(平成29年度)には、以下の点を明らかにすることができた。●痛風と診断された患者に関するゲノムワイド関連解析(GWAS)を行い、尿酸トランスポーターを含む複数のリスク遺伝子を明らかにすることができた。

●尿酸排出トランスポーターABCG2の機能低下を伴う遺伝子多型および遺伝子変異について詳細な解析を行い、よく見られる遺伝子多型と、稀に見られる遺伝子変異のどちらも痛風のリスク因子となりうることを示すことができた。尿酸の全身動態制御機構に関する重要な知見を得ることができたため。新規血清尿酸値制御因子の探索研究、尿酸動態を制御する機能性食品成分の探索研究も順調に進んでいる。近年の研究の進展により、痛風や尿路結石のみならず、動脈硬化症やアルツハイマー病などの多くの疾患の発症・進行に尿酸が深く関わること明らかになったが、尿酸の全身動態制御機構については、腎臓での尿酸再吸収を担うURAT1、GLUT9、消化管からの尿酸排出を担うABCG2に関して示されたのみであり、他の多くの経路の輸送を担う分子実体については不明のままである。そこで、本研究においては、血清尿酸値に関するGWAS解析や低尿酸血症患者のゲノム解析などにより見出された尿酸トランスポーター候補分子群について、種々のin vitro実験・in vivo実験および臨床検体を用いた解析を行い、各々の分子の生理機能を明らかにするとともに、尿酸トランスポーターを標的とする食品成分を見出し、活性成分を同定することを目的としている。得られる成果は栄養学・生理学分野のさらなる発展の礎となるとともに、新たな研究の方向性を切り拓くものである。研究開始3年度目にあたる本年度(平成30年度)には、以下の点を明らかにすることができた。●尿酸排出トランスポーターABCG2が主要な尿毒素の一つであるインドキシル硫酸の生理的な輸送も担い、慢性腎臓病の進行速度に影響を与える因子であることを示すことができた。●セリ科植物オカゼリ由来の生薬であるジャショウシに含まれるオストールが、尿酸再吸収トランスポーターURAT1の阻害活性を持つことを示すことができた。●痛風患者および高尿酸血症患者の解析からABCG2の新たな遺伝子変異を見い出し、見い出された変異がABCG2の機能低下をもたらすことを示すことができた。また、新規血清尿酸値制御因子の探索研究、尿酸動態を制御する機能性食品成分の探索研究も順調に進んでいる。研究二年度目にあたる次年度(平成29年度)には、新規血清尿酸値制御因子の同定、尿酸動態を制御する機能性食品成分の発見を目指し、さらなる検討を進めていく。研究3年度目にあたる次年度(平成30年度)には、新規血清尿酸値制御因子の同定、尿酸動態を制御する機能性食品成分の発見を目指し、さらなる検討を進めていく。研究最終年度にあたる次年度(平成31年度)には、新規血清尿酸値制御因子の同定、尿酸動態を制御する機能性食品成分の発見を目指し、さらなる検討を進めていく。