hpprc/llmjp-kaken huggingface dataset:
バイオ燃料政策の環境・経済的分析及び政策展開が国際農産物需給に与える影響分析

さらに、課題1からの調査・分析により得られた調査・分析を用いて、第2世代型バイオ燃料の開発状況が国際バイオ燃料需給を通じて、農産物需給に与える影響予測を行った。また、バイオ燃料生産の導入によりバイオ燃料を生産する地域およびバイオ燃料に代替されるガソリンを生産する地域における環境と地域経済への影響を、地域間産業連関表と環境効率指標(CO2効率)を用いて分析した。その結果、バイオ燃料を導入することがバイオ燃料を生産する地域だけでなく、バイオ燃料に代替されるガソリンを生産する地域の環境効率の改善にも結びつくことが示された。
抽出・晶析分離を伴う生理活性ペプチドの酵素合成における素過程の解析

本研究では,生理活性ペプチドの酵素合成の例として,アスパルテーム前駆体の酵素合成反応を取り上げ,酵素反応と同時に反応生成物を抽出および晶析操作により分離する生成物分離型バイオリアクターを開発し,酵素反応-抽出・晶析分離操作における素過程を解析し,実験結果と比較検討することにより,生理活性ペプチドの酵素合成のための高効率バイオリアクターの設計・操作法の基礎を確立することを目的として研究を行った。本研究では,特に,遊離酵素水溶液を予めリアクター内に仕込み,原料基質を含む有機溶媒のみを連続的にリアアクター内に供給する新しい操作法を開発した。本合成手法においては,4種の主要な素過程,すなわち,(1)有機溶媒中より酵素水溶液中への原料基質の抽出,(2)酵素水溶液中におけるペプチドの酵素合成反応,(3)酵素水溶液中より有機溶媒中への生成物の抽出,(4)有機溶媒中における生成物の晶析,から成り立つ。本法に基づき,アスパルテーム前駆体の酵素合成反応の連続実験を行い,さらに各素過程を考慮して,水相・有機相中の原料基質・生成物濃度および転化率等に及ぼす諸操作条件の影響に関する理論的解析を行った。実験結果は解析結果に極めて良く一致し,本合成法においては,酵素反応速度およびアミン基質・生成物の抽出速度はかなり大きく,有機溶媒中から酵素水溶液中へのカルボキシル基質の抽出が律速過程になることが明らかとなった。これより,有機溶媒の滞留時間および撹拌速度を増加しカルボキシル基質の抽出速度を増加することにより,100%に近い転化率を得ることが可能であることが明らかとなった。本合成法により,極めて高い効率でペプチドの連続酵素合成が可能であり,遊離酵素を連続的に利用し得る点で,アスパルテーム前駆体のみならず,他の多くのペプチドの酵素合成に適用し得るものと期待される。本研究では、呈味性などの生理活性を有するペプチドの前駆体の酵素合成反応に抽出・晶析により生成物分離を組み込んだ系をとりあげ,酵素反応一抽出・晶析分離操作での素過程を解析し,生理活性ペプチド合成のための高効率撹拌槽型リアクターの設計・操作の基礎を確立することを目的としている。原料基質を有機溶媒から供給する合成法は,酵素反応-抽出分離操作の中でも,遊離酵素を連続利用できるなど,特に効率的に連続合成を行なうことが可能であるが,本合成法での主要な素過程は,(1)有機溶媒中より酵素水溶液中への原料基質の抽出,(2)酵素水溶液中における酵素合成反応,(3)酵素水溶液中より有機溶媒中への生成物の抽出,である。本年度においては,本操作法によりアスパルテーム前駆体を連続合成し,反応-抽出速度に及ぼす諸操作因子の影響を中心に検討を行った。前述の3素過程を考慮し,定常状態における酵素水溶液中及び有機溶媒中の原料基質・生成物濃度及び転化率に及ぼす諸操作因子の影響を理論的に解析した結果,極めて複雑な厳密解を得た。しかしながら,カルボキシル基質及び生成物の抽出速度は比較的速く,アミン基質に比べて転化率等に及ぼす影響が小さいことが実験的に明らかになり,それらの抽出に関しては平衡を仮定して解析することが可能であった。解析結果は実験結果と非常によく一致し,本合成法によれば,滞留時間もしくは撹拌速度を高めるなど,アミン基質の抽出速度を増加することにより,転化率を極めて高くすることが可能であることが明らかとなった。

また,酵素が高濃度,アミン基質が低濃度あるいはカルボキシル基質が高濃度の条件においては転化率の値が飽和し,これらの濃度の影響を受けないなどの興味深い結果も得られ,この条件下においては先の厳密解を近似式として簡略化できることを明らかにした。本研究では,ペプチドの酵素合成反応に抽出・晶析による生成物分離を組み込んだ系をとりあげ,酵素反応-抽出・晶析分離操作での素過程を解析し,生理活性ペプチド合成のための高効率攪拌槽型リアクターの設計・操作の基礎を確立することを目的とした研究を行った。本操作法では,予めリアクターに遊離酵素水溶液を仕込み,有機溶媒から原料基質を供給し,水相中で生成したペプチドを有機溶媒中に抽出・晶析分離することにより回収し,連続合成を行う。本連続合成法によると,遊離酵素を連続利用できるなど,効率的に連続合成を行うことが可能であるが,有機溶媒中から酵素水溶液中への原料基質の抽出,酵素水溶液中における酵素合成反応,酵素水溶液中から有機溶媒中への生成物の抽出,有機溶媒中での生成物の晶析が同時に進行するため,リアクターの設計・操作のためにはこれら素過程の解析が重要となる。これらの素過程を考慮し,定常時における各相中の各成分の濃度,転化率,生産性に及ぼす諸操作因子の影響を検討した結果,カルボキシル基質の有機溶媒中から酵素水溶液中への抽出が律速過程であり,この抽出効率,すなわち容量係数が転化率に直接影響することが明らかとなり,攪拌速度を高める,あるいは滞留時間を大きくすることにより容易に100%に近い転化率が得られることが明らかとなった。また,多量に生成物の結晶がリアクター内に滞留する場合においては,容量係数が晶析を伴わない系に比べて低下することが明らかとなったが、これは疎水性の高い結晶により有機溶媒の分散が抑制されたためであると考えられた。本操作法は,各種ジペプチド酵素合成系において有効であり,アスパルテーム前駆体の様なエステルに比べ,より有機溶媒に抽出されにくいペプチドアミドなどにおいても,定常的に操作を行うことにより,高転化率・高生産性を維持したまま連続合成することが可能であることが明らかとなった。
コラーゲン超分子構造の発現の解明とモデルペプチドを用いた検証

コラーゲン分子は会合して繊維を形成する際に、隣の分子と分子軸方向に67nm(D-stagger)だけズレて会合する。このズレは、X線小角回折でも3040次の子午線反射として観測されるほど厳密なものである。本研究では、このズレの形成機構をコラーゲンのアミノ酸配列と我々が最近明らかにしたコラーゲン分子の平均構造に基づき解明する。本年度の成果は以下の通りである。1、ヒトのI,II,III型コラーゲンに対して、アミノ酸配列中の荷電アミノ酸残基(Lys,Arg,Glu,Asp)のCβ炭素上に、対応する電荷(+1 or -1)を与え、我々が提案している7/2-helix構造に基づきCβ炭素の3次元座標を求めた。このようにして作ったコラーゲン分子2つを、平行に揃えた状態から5残基ずつ分子軸方向にずらせながら、各配置における分子間静電相互エネルギーを求めた。その結果、ホモトライマー([α1(I)]_3,[α1(II)]_3,[α1(III)]_3)では、1D(235残基=67nm)の時に最も安定であることを、明確に示すことが出来た。2、コラーゲン分子間相互作用では疎水相互作用も重要である。Leu側鎖間の疎水相互作用を始めてモデルペプチドの高分解解析から明らかにした。また、コラーゲン分子中で出現頻度の高いLeu-Hyp-Gly配列におけるLeu側鎖は、(+)gauche-trans構造しか取り得ず、棒状のコラーゲン分子からLeu側鎖は突き出ており、分子間相互作用に最適であることを示した。コラーゲン分子は会合して繊維を形成する際に隣の分子と分子軸方向に67nm (D-stagger)だけズレて会合する。(1)ヒトのI型コラーゲンのα1鎖とα2鎖のアミノ酸配列中の疎水性アミノ酸残基(Leu,Ile,Val,Met,Phe)を1、それ以外のアミノ酸残基を0とし、Fourier変換より求まる主たるピークを逆Fourier変換することで、配列中の疎水性アミノ酸の分布における周期を調べた。その結果、長周期としては233残基(67nm)の周期、短周期として21残基の周期が観測でき、前者はD-staggerに、後者は我々の提案しているコラーゲンの分子構造である7/2-helix構造におけるペプチド鎖1回転中のアミノ酸残基数に対応していることが分かった。この解析は、1次元のアミノ酸配列に対するものである。次に、分子の平均的な立体構造を7/2-helixに固定し、3次元的に分子間の疎水性アミノ酸間の相互作用を検討したが、現在までのところD-staggerを説明することは出来ていない。(2)一方、7/2-helix構造をとるコラーゲン分子上の部分電荷を用いて分子間相互作用を計算すると、隣の分子をDだけズラせた時にエネルギーの極小が観測された。今後は、静電相互作用による高次構造形成に更に詳細な検討を加える。
ナノコンポジット構造を持ち抗菌活性を有する歯科矯正用透明ワイヤーの開発

矯正歯科治療に用いられるマルチブラケット装置の外観の審美的改善を目的として、金属ワイヤーに匹敵する機械的特性等を有する透明な複合材料を開発している。当該研究課題を通して、層状珪酸塩のひとつであるモンモリロナイトを有機化および表面改質することで、ポリメチルメタクリレートならびにポリL乳酸とのナノスケールの強化構造を有する複合化に成功し、歯科矯正用透明樹脂ワイヤーの実現に向けて重要な成果を得ることができた。研究実施計画に従って、まずはこれまでの成果に基づいた実験内容の修正ならびに追加実験を行い、ポリメチルメタクリレート(PMMA)とシラン処理を施した有機化モンモリロナイト(OMMT)との複合材料(PMMA/シラン処理OMMTナノコンポジット)の3点曲げ試験を実施した。これらを通し、加温圧縮成形用治具と樹脂との間にエチレンテトラフルオロエチレン共重合体(ETFE)薄膜を介在させることでほぼ完全に気泡を含有しない試験片の作製が可能となり、試験結果のばらつきを小さくできるという重要な成果が得られた。次に、PMMA/シラン処理OMMTナノコンポジットの機械的特性の向上に向け、直接分散法のひとつであるsolutionintercalation法の工程に超音波照射を導入し、シラン処理OMMTの層間距離の増加または層剥離の促進を図った。具体的には、溶解液へ30, 60, 120, 180分間の4条件で周波数28 kHzの超音波を照射してプリプレグを作製し、ETFE薄膜を用いた加温圧縮成形で板状試験片とした。TEM観察からPMMA内でのシラン処理OMMTの分散性には照射時間依存のない良化を確認できたが、XRD測定では層間距離の増加または層剥離が起こったことを示す明確なデータは得られなかった。今後は周波数40 kHzの超音波照射による改善を目指す予定である。また、イリプスブレード型一軸ミキサを用いた溶融混練法によるナノコンポジット作製へ進む前に、母材ポリマーを結晶性ポリマーであるポリL乳酸(PLLA)に替えた場合のsolutionintercalation法の有効性を検討した。この結果、PLLAの結晶化温度はシラン処理OMMT添加の有無および添加量(2, 4 wt%)によらず110°C付近で一定であり、曲げ弾性率はシラン処理OMMTの添加無添加によって約1.3倍に向上できることを確認した。複合材料では他の破壊機序に先行してマトリックスポリマーの破壊が生じてはならないため、適切な可橈性を有させる必要がある。当該年度ではPMMA(アクリペットMD、三菱レイヨン社、東京)をマトリックス材として用い、ポリマーの可橈性を損なわずにナノコンポジット化する工程に関し、残された課題であった1.ナノコンポジット化に適した有機化モンモリロナイト(有機MMT)の極性の模索、ならびに2. PMMA/シラン処理有機MMTナノコンポジットを加温圧縮成形する際に生じる含有気泡の低減に対する解決を図った。具体的には、まず上記課題1.に対して数種の有機化方法を実施した結果、あらかじめ60°Cに加熱した脱イオン水に1wt%のモンモリロナイトを加えて1時間撹拌したうえで、重量イオン交換率が100%となるよう計量した四級アルキルアンモニウム(Dimethyl Dioctadecyl Ammonium)を投入した後にさらに1時間撹拌し、得られた溶液を遠心分離して沈殿物を採取・乾燥する方法が現時点においては有効であると結論した。次に、上記課題2.に対し、既に確立を済ませているsolutionintercalation法によりPMMA/シラン処理有機MMTナノコンポジットを作製し、同プリプレグを粉砕して微細粉末とし、各種温度・時間条件下で残留溶剤の揮発を行ったうえで加温圧縮成形に充てたが、いずれの条件においても成形試料への気泡混入を顕著に低下させるには至らなかった。上記実施内容のうち後者の結果に鑑み、当該助成により溶融混練法に必要なイリプスブレード型一軸ミキサを購入できたことで、成形試料の気泡含有の解決ばかりではなく直接分散法と溶融混練法とによる有機MMTの分散性、有機MMTへのPMMAの層間挿入あるいは有機MMTの層剥離の差異を検討できるようになり、今後の大きな進捗が見込める状況を確立できた。当該研究課題は矯正歯科用金属ワイヤーに替わるポリマー系複合材料ワイヤーの開発を目的として実施された。最終年度(平成26年度)には、結晶性ポリマーであり生分解性ポリマーであるポリL乳酸(PLLA)の基礎的特性評価および生体安全性評価に注力し、良好な成果を得るに至った。具体的な成果は以下のとおりである。なお、前年度までの成果を踏まえ、複合材料の強化材料には4級アルキルアンモニウムで有機化した後にアルキルトリアルコキシシランで表面改質したモンモリロナイト(s-OMMT)を用いた。(1)複合材料化:solutionintercalation法と溶融混錬法の2つの手法を実施した。

前者に関しては得られた熱可塑プリプレグの粉砕までの一連の工程を確立でき、後者に関してはPLLAの離型性の悪さを解決する段階に至ることができた。(2)熱的特性:示差走査熱量測定(DSC)の結果に基づいてPLLAの結晶化温度およびガラス転移点、融点、結晶化度はs-OMMTの添加率(0, 2, 4 wt%)の影響をほとんど受けないこと、さらに試験片の加温圧縮成形時のアニーリング処理は110°C、30分間が適切であることを明らかにした。(3)機械的特性:エチレンテトラフルオロエチレン共重合体(ETFE)薄膜を介在させる加温圧縮成形手法によってほぼ完全に気泡を含有しない試験片の作製が可能となり、わずか4 wt%のs-OMMT添加で約10%もの曲げ弾性率向上を可能とした。(4)生体安全性評価:ヒト骨肉腫細胞(MG-63)およびマウス骨芽細胞様細胞(MC3T3-E1)に対するs-OMMT(0.1-30 ppm)の曝露試験を行い、細胞生存率はMG-63で90%以上、MC3T3-E1で80%以上と高く、かつ明らかな細胞死を示すSEM像が確認されなかったことから、s-OMMTの安全性は高いと結論できた。歯科矯正学新規性の高い材料開発の領域では、特にその作製方法に通法と呼べるものはなく、作製方法のプロトコールの確立に多大な時間と労力が必要となる。当該研究年度においても、前年度と同様に種々の作製プロセス毎に手法の確立に期間を要したが、直接分散法を応用して作製した試料を用いた各実験において今後の展開に有益な結果が得られていること、ならびに溶融混練法による試料作製が可能となっていることで、直接分散法による試料との比較・検討を行うことが可能となったことは重要な進展であったといえる。引き続き有機化モンモリロナイト(OMMT)に対するヘキシルトリメトキシシラン(HTMS)およびオクタデシルトリメトキシシラン(OTMS)を用いるシランカップリング処理がナノコンポジット化およびその各種特性に与える効果に関する実験・評価を実施することに加え、ナノコンポジットへのベチュリンの導入による抗菌活性の付与を推進することで、平成26年度も当初予定のとおりの達成度が見込めると判断している。新規性の高い材料開発の領域では、特にその作製方法に通法と呼べるものはなく、作製方法のプロトコールの確立に多大な時間と労力が必要となる。当該研究課題においても同様で、種々の作製プロセス毎に手法の確立に期間を要したが、各実験から今後の研究展開に有益な結果が得られていること、ならびに溶融混練法による試料作製が可能となったことは大きな収穫であった。引き続き有機MMTに対するヘキシルトリメトキシシラン(HTMS)およびオクタデシルトリメトキシシラン(OTMS)を用いるシランカップリング処理がナノコンポジット化に与える効果に関する実験・評価を行うことで、平成25年度以降も当初予定のとおりの達成度を見込めると判断している。平成25年度に得られた結果を基にして実験内容の修正ならびに追加実験を行い、ポリメチルメタクリレート(PMMA)/シラン処理有機化MMT(OMMT)ナノコンポジットに関する物性および機械的特性に関する基礎データを得る。その中でも特に、シラン処理OMMTの分散性に与える40 kHzの超音波照射の効果に関する実験・評価は平成26年度の研究実施計画の冒頭に位置する重点項目となる。
スーパー食育教員・指導者養成（SSTT）のための基礎的研究

本研究は食育を推進する教員および指導者(スーパー食育指導者)を養成することを念頭においたものである。特に、食育を推進するために家庭科教育や技術科教育の連携と、この2教科を土台とした他教科(理科、数学科、社会科)との横断手法の開発を行った。また、社会教育的アプローチとして、味覚継承教育手法の開発を行い、鹿児島県沖永良部島における生産調整前の水稲を栽培し、高齢者と青少年の味覚の断絶を乗り越える実践を展開した。これらの成果は日本産業技術教育学会北海道支部、日本環境教育学会北海道支部の研究大会において報告し、教員養成課程学生が食育を通じて教科横断を展開する手法等の開発を行うことができた。本研究の目的は、平成26年度から実施されているスーパー食育スクール(SSS)を発展・普及させていくために、これを担うスーパー食育指導者養成(SSTT)のための基礎的研究を行うことである。これまで食育は栄養教諭の配置状況や指導体制に差があり、成果の科学的検証に課題があるとされてきた。これを平成26年度文部科学省では栄養教諭を中心としたSSSの展開を始めた。しかし、重要なことは栄養教諭の実践を支える一般教員の食育実践であり、ここでは科学的思考を伸ばし、地域・家庭・学校の生活を連結・創造できる指導者養成に関する検討が求められる。これら科学的な思考の助長を土台に“科学的味覚教育"、“栽培学習(生物育成)の理数連結教材開発"、“社会的味覚教育(地域伝承教育)"の連結・統合した基礎的研究を行うために本年度は、初年度に当たる。実施計画に基づき、3つのアプローチから検討を進めた。1家庭科教育アプローチ、2地域伝承教育アプローチ、3技術科教育アプローチである。平成27年度は、北海道釧路実践、北海道浜中実践、北海道浦幌実践、鹿児島県沖永良部実践、茨城県水戸実践を、上記3つのアプローチに配置し、検討を進めた。具体的には1家庭科教育アプローチにおいて、科学的味覚試験法の検討、フード・マイレージ教材開発、味覚共感教育法の検討を実施し、2地域伝承教育アプローチにおいて、味覚共有法の検討、味覚継承法の検討、フード・システムによる商品開発を実施し、3技術科教育アプローチにおいて、栽培学習の理数教科連結教材開発を実施した。研究成果として学会発表8本、学術論文5本(刊行予定2本含む)が挙げられ、計画に即した成果が挙げられているものと考えている。本年度は、計画に設定した3つのアプローチを同時進行させる初年度の位置付けである。実践研究を実施するのは北海道釧路実践、北海道浜中実践、北海道浦幌実践、鹿児島県沖永良部実践、茨城県水戸実践の5つである。まず、1家庭科教育アプローチにおいて、科学的味覚試験法の検討として、水や米の食味試験を教員や学生に対して実施し、多様な味覚評価になることを実感させた。フード・マイレージ教材開発では、小学生に対して価格志向と地産地消志向で二酸化炭素排出量を具体的に算出できる教材開発を行い、社会科の授業で実践した。味覚共感教育法は、家庭の味(おふくろの味)を地域の味として共有・共感させる方法の検討を行った。2地域伝承教育アプローチにおいて、科学的味覚試験法や味覚共感教育を元に、ワークショップでの味覚共有法の検討を行った。味覚継承法の検討では、生産調整前の水稲を復活し、高齢者と青少年の味覚を共有させ、継承させるために、水稲栽培を実践地の老人会に委託し、栽培することになった。フード・システムによる商品開発としてはPB商品として梅酒の開発を行った。3技術科教育アプローチにおいて、栽培学習の理数教科連結教材開発を行うために、道東における水稲、じゃがいも、金時豆、スイートコーン、ビートの比較栽培法を検討し、小学生が実践できる手法を開発した。これらを研究成果として学会発表8本、学術論文5本(刊行予定2本含む)を公表した。これら手法の汎用化を図るために、平成28年度も同じ試験を実施しながら検証を進める状況になっている。本研究の目的は、平成26年度から実施しているスーパー食育スクール(SSS)を発展・普及させる教員や指導者養成を行うための基礎的研究を行うことである。ここでの基本構想は3つのアプローチであり、それは1家庭科教育アプローチ、2地域伝承教育アプローチ、3技術科教育アプローチからなっている。まず、1家庭科教育アプローチの実績である。平成27年度までに栄養教諭が実施する食育指導を支援するために、一般教員が家庭科教育や総合的な学習の時間で対応できる食料移動と環境負荷に関する学習教材として、簡易型フードマイレージ(北海道東版、鹿児島県版、沖縄版)の開発を進めてきた。これら成果を『へき地教育研究』などに掲載した。続いて、2地域伝承教育アプローチの実績である。主要対象作物を生産調整前の自給作物としての水稲の復活とその味覚継承としている。そのため、沖永良部島における水稲栽培およびさとうきび生産の展開過程を整理し、これら成果を『釧路論集』(北海道教育大学釧路校)などに掲載した。地域への味覚継承として生産調整前の水稲を復活させ、集落で栽培し、食味試験を行う体制を整備してきた。この集落は、伝統芸能、方言、水稲栽培などの実践が総合的に評価され、むらづくりの表彰を受けることになった。集落が活性化すると、学校や行政との連携が図りやすくなることから、地域づくりがさらに進むと考えられる。近隣集落から水稲に対する問い合わせも行われるようになっており、本研究活動をきっかけにして、味覚継承教育の広がりが期待できる状況になっている。

さらに3技術科教育アプローチでは、一般教員が栽培学習、生物育成を通じて教科を横断し、科学的思考を育むアクティブ・ラーニング手法の開発を念頭においた各種作物の教材化検討を行った。これら成果は、関連学会に発表し、『北海道支部会研究論文集』(日本産業技術教育学会北海道支部会)に掲載された。平成28年度は、研究計画に設定している3つのアプローチを同時に進行させてきた。研究実績の概要にも記したが、1家庭科教育アプローチでは、フードマイレージの教材化を検討し、北海道浜中町の小学校で実践し、これら成果を『へき地教育研究』に掲載した。2地域伝承教育アプローチでは、鹿児島県知名町において生産調整前の自給目的の水稲を復活させ、それらを栽培する体制を整備した。これらを実践する地域は伝統芸能、方言、水稲栽培を総合的に行うむらづくり実践が評価され、表彰されるに至っている。研究的には、知名町のある沖永良部島における水稲とさとうきび栽培過程を整理し、『釧路論集』に掲載した。3技術科教育アプローチでは、栽培学習や生物育成を通じた教科横断、アクティブ・ラーニング手法の開発として水稲、豆類、いも類、果菜類の栽培を通した教材検討を行い、これらを関連学会に報告し、北海道支部学会誌に掲載した。平成29年度は、スーパー食育スクール(SSS)を発展・普及させる教員や指導者養成を行うための基礎的研究の最終年である。ここでの基本構想は3つのアプローチであり、それは1家庭科教育アプローチ、2地域伝承教育アプローチ、3技術科教育アプローチである。まず、1家庭科教育アプローチの実績である。平成27年度までに栄養教諭が実施する食育指導を支援するために、一般教員が家庭科教育や総合的な学習の時間で対応できる簡易型フードマイレージ体験ゲームの開発を進めてきた。これに食物アレルギーの普及啓発のための体験ゲームを組み合わせて、教員養成プログラムに導入した。これらを日本環境教育学会北海道支部研究大会に報告した。2地域伝承教育アプローチの実績である。主要対象作物を生産調整前の自給作物としての水稲の復活とその味覚継承としている。そのため、沖永良部島における検証と共に、北海道東地域において、幼稚園等での水稲栽培体験を展開し、教員養成課程プログラムに導入した。これは平成30年度の継続事業になっている。3技術科教育アプローチでは、平成31年度から改定される学習指導要領を意識し、教科横断型アクティブ・ラーニングとして食育・食農教育をとおした理科、算数(数学)などの横断手法に関する教材化及びプログラムの検討を行った。これら成果は、関連学会に発表した。更に、年間を通じた食育実践プログラムを教員養成課程プログラムと連動させる取り組みとして、親子の食農共育体験“あぐりちゃれんじ"を展開し、これら成果が農林水産省主催第一回食育活動表彰の消費・安全局長賞を受賞した。教員養成課程プログラムにおける食育実践の外部評価事例として位置付けることができ、指導者養成上大きな動機付けになった。本研究は食育を推進する教員および指導者(スーパー食育指導者)を養成することを念頭においたものである。
カント倫理学の可能性

本年度の科研費に基づいた研究は、何よりもハイナー・クレンメ教授(ドイツ・ハレ大学)の招待講演企画を中心になされた。早稲田大学における近代倫理研究会との協力によって、本企画はくり返しの研究会の積み重ねに基づく入念な準備の上で、3月25日から30日にかけて、合計4回のシンポジウムによって遂行された。シンポジウムの中では、単にクレンメ教授に講演を依頼するだけではなく、私を含めた日本人研究者からのドイツ語での発表や、若手研究者による特定質問、あるいは他の外国人研究者との連携を計画することによって、活発な議論の場を設けた。シンポジウム自体はオープンなものとし、かつ様々な機関に情報を伝えることで、多くのオーディエンスに出席をしてもらうことが可能となった。シンポジウムは一貫して、カント『道徳形而上学の基礎づけ』を主題としたものであり、倫理学の古典として知られている本書についての、ドイツでの最新の研究成果を日本で議論することが試みられた。すでに事前の研究会において、近年発表された『基礎づけ』についての様々な論文を検討することで現在の研究水準を確認し、その上でシンポジウムではそれらの議論の先には何があるのか、そして日本のカント研究・倫理学研究に何をもたらすのかが探求された。議論はとりわけ、クレンメ教授が現在研究の中心に据えている歴史的なアプローチについてなされ、これまでの日本の『基礎づけ』研究では看過されてきた、カントをとりまく時代背景の重要性について有益な示唆が得られた。本企画それ自体、あるいは本企画からの展開を近年中に発表することが計画される。26年度が最終年度であるため、記入しない。
薬物分解エステラーゼPON3の遺伝子多型と薬物動態に関する臨床薬理学的検討

パラオキソナーゼ(PON) 3は有機リン化合物を加水分解するエステラーゼであり、スタチナーゼとも呼ばれ、シンバスタチンやスピロノラクトンなどラクトン構造を持つ薬物の加水分解を担う酵素である。近年、PON3の抗動脈硬化作用や抗肥満作用が注目されているが、我々は欧米人に比し日本人でPON3活性が高い可能性を見出しており、動脈硬化発症の民族差の要因の一つとなる可能性も示唆される。PON3には遺伝子多型が存在するが、日本人におけるアレル頻度およびPON3の基質となるラクトン構造を有する薬物の薬物動態との関連は明らかではない。平成30年度研究では、日本人におけるPON3遺伝子多型のアレル頻度を明らかにし、臨床薬理学的にその基質となるラクトン構造を有する薬物の血中濃度とPON3遺伝子多型との関連を解析することを目的とした研究課題「パラオキソナーゼ3(PON3)に関する日本人の基盤データの構築」に関する臨床研究に着手した。健常人のサンプルを確保し、現在、PON3遺伝子多型解析の検討を進めている。またPON3活性の評価法をほぼ樹立した。PON3は抗動脈硬化作用や肥満との関連も指摘されており、PON3遺伝子多型や活性に個体間差が認められた場合、PON3と動脈硬化性疾患罹患との関連などPON3に関する研究の進展に大きく貢献することが期待される。これまでのシンバスタチン薬物動態研究より「PON3活性に白人と日本人では民族差が存在する」ことが示唆されるが、本研究成果はその根拠をPON3遺伝子多型と関連付けて提示出来る可能性を持つとともに、薬物分解酵素であり抗動脈硬化因子とも考えられるPON3に関する日本人の基盤データを構築する独創性の高い研究と考えられる。シンバスタチンラクトンおよびカンレノンの加水分解実験では、ヒト血清におけるシンバスタチンおよびカンレノンのCa依存性の加水分解が観察された。シンバスタチンとカンレノンの血清中加水分解能が相関する可能性が示唆された。血清HDL-コレステロール濃度とPON3濃度は有意に相関することが明らかとなり、さらに日本人血清中PON3濃度は10.6±3.7 μg/mL (n=33)であり、5倍程度の個人間変動が認められた。血清中PON3濃度とタンパク濃度に相関は見られなかった。白人では血清中PON3濃度は1.78 μg/mL(中央値)との報告があり(Aragon&egrave;s G. et al., J Lipid Res, 2011)、日本人で有意にPON3濃度が高値となる人種差が存在することが示唆された。浜松医科大学倫理委員会で承認を受けた「パラオキソナーゼ3(PON3)に関する日本人の基盤データの構築」に関する臨床薬理学的研究を継続する。また日本人におけるPON3活性と遺伝子多型の関連解析を進める。平成29年度研究では、日本人におけるPON3遺伝子多型のアレル頻度を明らかにし、臨床薬理学的にその基質となるラクトン構造を有する薬物の血中濃度とPON3遺伝子多型との関連を解析することを目的とした研究課題「パラオキソナーゼ3(PON3)に関する日本人の基盤データの構築」に関する臨床研究計画書を作成し浜松医科大学臨床研究倫理委員会の承認を取得した。健常人100名のサンプルはすでに確保し、現在、PON3遺伝子多型解析の検討を進めている。またPON3活性の評価法開発に向けた研究を同時に進めており、信頼性の高い解析法をほぼ樹立した。倫理委員会の承認を取得し、健常者サンプルも入手している。おおむね順調に進展している。平成30年度研究では、日本人におけるPON3遺伝子多型のアレル頻度を明らかにし、臨床薬理学的にその基質となるラクトン構造を有する薬物の血中濃度とPON3遺伝子多型との関連を解析することを目的とした研究課題

「パラオキソナーゼ3(PON3)に関する日本人の基盤データの構築」に関する臨床研究に着手した。健常人のサンプルを確保し、現在、PON3遺伝子多型解析の検討を進めている。またPON3活性の評価法をほぼ樹立した。PON3は抗動脈硬化作用や肥満との関連も指摘されており、PON3遺伝子多型や活性に個体間差が認められた場合、PON3と動脈硬化性疾患罹患との関連などPON3に関する研究の進展に大きく貢献することが期待される。これまでのシンバスタチン薬物動態研究より「PON3活性に白人と日本人では民族差が存在する」ことが示唆されるが、本研究成果はその根拠をPON3遺伝子多型と関連付けて提示出来る可能性を持つとともに、薬物分解酵素であり抗動脈硬化因子とも考えられるPON3に関する日本人の基盤データを構築する独創性の高い研究と考えられる。シンバスタチンラクトンおよびカンレノンの加水分解実験では、ヒト血清におけるシンバスタチンおよびカンレノンのCa依存性の加水分解が観察された。シンバスタチンとカンレノンの血清中加水分解能が相関する可能性が示唆された。血清HDL-コレステロール濃度とPON3濃度は有意に相関することが明らかとなり、さらに日本人血清中PON3濃度は10.6±3.7 μg/mL (n=33)であり、5倍程度の個人間変動が認められた。血清中PON3濃度とタンパク濃度に相関は見られなかった。白人では血清中PON3濃度は1.78 μg/mL(中央値)との報告があり(Aragon&egrave;s G. et al., J Lipid Res, 2011)、日本人で有意にPON3濃度が高値となる人種差が存在することが示唆された。研究計画書を作成し、浜松医科大学倫理委員会で承認を受けた。平成31年度、ラクトン型薬物投与中の患者を対象とする臨床薬理学的研究を継続する。さらに健常日本人における以下のPON3遺伝子多型解析の検討を進める。浜松医科大学倫理委員会で承認を受けた「パラオキソナーゼ3(PON3)に関する日本人の基盤データの構築」に関する臨床薬理学的研究を継続する。また日本人におけるPON3活性と遺伝子多型の関連解析を進める。遺伝子解析費用などを要するため。
GAによるRC部材の要求性能型耐久設計に関する研究

平成13年度に行った研究とその知見は以下のとおり。劣化環境条件として中性化、塩害、酸性雨、鉄筋腐食、ひび割れを水準としたRC部材の耐久を行い、各劣化をコントロールするパラメータ(材料・構法、維持管理計画)の最適化手法の目的とした一連の研究を行った。1.建築物美観劣化の評価に関する研究建築物の耐久性のコントロールを目的とした場合、外装材料の定量的評価が重要であるとの判断と、外装材料の美観データのおよびテクスチュアのデータが既往の調査研究からは不十分であったとの観点から、その耐久性状最も要求が厳しい美観性能の定量的評価に向けた研究を行った。特に、平成12年度に得られた、2次元フーリエ変換による建築物外装材料の美観性能に関する研究成果に基づき、代表的な建築外装材料の美観に関わる物性データの実地調査および実験的研究を行い、2次元フーリエ変換によるデジタル画像テクスチュア解析を行った。2.遺伝的アルゴリズムによる最適化アプリケーションの開発多目的最適化に加え複層構造の要求性能が与えられた場合の最適化手法が必要となることが明らかとなり、複層要求性能型多目的問題最適化手法に関する研究を行った。特に、要求性能の階層構造を明らかにするための調査検討行い、基礎的知見を得るとともに簡単な複層構造の要求性能探索モデルを作成し、テストケースにおける最適化を試しみた。本年度の研究において明らかとなった項目は以下のとおり。1.文献研究耐久性に関する要求性能を定義しなおし、オブジェクトデータの作成することを目的とし、要求性能、環境因子、評価性能のデータの収集を行った。特に、美観性能の評価手法について、2次元フーリエ変換による汚れの定量化や、コンクリートの表面形状測定、物体色の測定を行い、基礎的知見を得た。今後、これらの促進暴露による経時変化の把握を行う。2.遺伝的アルゴリズムによる最適化アプリケーションの開発遺伝的アルゴリズムの適用によるデータベース中の最適化プログラムを作成する。遺伝的アルゴリズムのスキーマ理論と要求性能のデータ構造をリンクさせることで、検証段階における冗長性を取り去ることが可能であると考え、多軸評価関数最適化遺伝的アルゴリズムの適用による支援プログラムのプロトタイプの試作を行った。評価関数を部材レベル、材料レベルなど複層化した異なる要求性能に応じて体系化し、実際の材料のデータベースのプロトタイプについて検討した。3.多目的最適化に関する検討建築物の耐久設計は、要求条件と複数の制約条件が与えられる多目的最適化問題として捉えられることができ、多目的最適化問題に関してより深い知見を得るための調査・研究を行い、その導出には解空間を各世代に保持しながら最適解の導出を行う遺伝的アルゴリズムが有効であることが明らかとなった。本研究では、Goldbergらにより提案された共存型GAに改良を加えた改良多目的共存GA(MOVGA)の開発を行い、多目的最適化ツールとして有効であるかとを確認した。以上の知見から、多目的最適化に加え複層構造の要求性能が与えられた場合の最適化手法が必要となることが明らかとなり、今後、複層要求性能型多目的問題最適化にかんするシステムの検討を行う予定である。
国文学データベースの学術情報網による国際共同利用に関する研究

本研究は1994年度から3ヶ年に渡って実施した。研究の目的は、国文学研究資料館に蓄積する各種の国文学データベースを、学術情報ネットワークを用いて、欧米の日本研究者に提供するための諸問題の調査研究と、実際に接続実験を通してその実現性を確認しようとするものである。(1)第1年度コペンハーゲンで開かれた欧州日本学研究集会(EAJS)の協力を得て、海外における日本語の処理システムやデータベースの実状および問題を調査し、まとめた。Oxford大学計算機センターの協力を得て、用意した日本語処理システムを実装し、各カレッジから直接国文学研究資料館へアクセスする技術を確立した。また、噺本大系CD-ROMを動作させることに成功した。College de Franceにおいて、共同研究計画を立案し、また接続実験を行い成功した。とりわけ、フランス国立図書館が進める電子化計画や世界的にも新しい電子出版物の納本制度について調査研究し、大きな知見を得た。イタリアでは日本研究者約30名から成る学会があり、これを母体とし、Venezia大学に拠点を置く合意が得られた。なお、正保版本歌集二十一代集を素材として、同国のコンピュータ上で動作確認を行った。米国、カナダにおけるテキスト処理技術と実態の調査研究を行った。SGML(国際標準電子化テキスト記述言語)テキストに対するOpen Textシステムの日本語への対応性を検証した。CETH(人文学電子化テキストセンター)との共同研究の合意を得た。(2)第2年度人文科学とコンピュータ国際会議(ALLCACH-95)の協力を得て、とくに国文学研究者の実態を調査し、海外の国文学研究者総覧作成の準備を開始した。国文学データベースへの直接接続実験を、オーストラリア(国立大学他)、英国(Oxford,Cambridge大学他)、仏国(College de France)、伊国(Venezia大学他)で実施し、成功した。情報ネットワークの実状と将来動向を調査した結果、趨勢はインターネットに移行しつつあった。日本語処理システム環境が各国毎に異なり、国文学研究資料館において事前準備を充分に行う必要があった。CD-ROMによる国文学データベースの利用環境の整備を行い(オランダ、ドイツ)、またテキストア-カイブの実態とその利用方法を、とくに進んでいる英国において調査研究し、日本語テキストへの適用性を探り、成果を得た。招へい研究者を交えてシンポジウム「コンピュータ国文学」を開き、研究成果の評価を行い、次年度への課題を含めまとめた。(3)第3年度チェコ、ポーランド、ハンガリーにおいて、日本研究者の実態、日本語の情報システムやデータベースの実態、要求事項などを調査した。インターネットなどの整備が進めば、直接国文学データベースへのアクセスが可能となり、教育、研究の活性化が進むため、大きな期待が寄せられた。米国を中心に大学など研究図書館のデジタル化が活発で、これらの実状の調査を研究項目に加えた。また、CD-ROMによるマルチメディア型国文学データベースを、米国(UCLA,Princeton大学他)で、実証実験を行い、ピュアシステムなどに高い評価を得た。一方、欧米では情報処理用漢字は日本・中国・韓国(CJK)をひとまとめで扱っているため、問題が大きい。そこで、中国について同じ漢字文化圏における共通の関心事である国際標準文字セットの技術動向、国家的対応方法などを調査研究し、意見交換を行った。総合的な取りまとめを、欧米の拠点とした英国(Oxford大学)、仏国(College de France)、伊国(Venezia大学)、米国(Princeton大学)で行い、実用化の見通しを得た。国際会議ALLCACH-96(ノルウェー)において、研究成果の発表を行った。高い関心が寄せられ、早期の実用化が強く期待された。また、CETH,College de Franceから2人の専門家を招き、「人文科学とコンピュータ」シンポジウムを実施し、これまでの評価を行った。研究成果の公開の1つとして、要望の高いインターネット上でのWWWサーバを立ち上げ、国文学研究資料館のホームページを開設し、目録およびテキストデータベースなどの試験公開を行った。最終的な研究成果報告書を作成した。

国文学データベースへの直接接続実験を、オーストラリア(国立大学他)、英国(Oxford,Cambridge大学他)、仏国(College de France)、伊国(Venezia大学他)で実施し、成功した。情報ネットワークの実状と将来動向を調査した結果、趨勢はインターネットに移行しつつあった。日本語処理システム環境が各国毎に異なり、国文学研究資料館において事前準備を充分に行う必要があった。CD-ROMによる国文学データベースの利用環境の整備を行い(オランダ、ドイツ)、またテキストア-カイブの実態とその利用方法を、とくに進んでいる英国において調査研究し、日本語テキストへの適用性を探り、成果を得た。招へい研究者を交えてシンポジウム「コンピュータ国文学」を開き、研究成果の評価を行い、次年度への課題を含めまとめた。(3)第3年度チェコ、ポーランド、ハンガリーにおいて、日本研究者の実態、日本語の情報システムやデータベースの実態、要求事項などを調査した。インターネットなどの整備が進めば、直接国文学データベースへのアクセスが可能となり、教育、研究の活性化が進むため、大きな期待が寄せられた。米国を中心に大学など研究図書館のデジタル化が活発で、これらの実状の調査を研究項目に加えた。また、CD-ROMによるマルチメディア型国文学データベースを、米国(UCLA,Princeton大学他)で、実証実験を行い、ピュアシステムなどに高い評価を得た。一方、欧米では情報処理用漢字は日本・中国・韓国(CJK)をひとまとめで扱っているため、問題が大きい。そこで、中国について同じ漢字文化圏における共通の関心事である国際標準文字セットの技術動向、国家的対応方法などを調査研究し、意見交換を行った。総合的な取りまとめを、欧米の拠点とした英国(Oxford大学)、仏国(College de France)、伊国(Venezia大学)、米国(Princeton大学)で行い、実用化の見通しを得た。国際会議ALLCACH-96(ノルウェー)において、研究成果の発表を行った。高い関心が寄せられ、早期の実用化が強く期待された。また、CETH,College de Franceから2人の専門家を招き、「人文科学とコンピュータ」シンポジウムを実施し、これまでの評価を行った。研究成果の公開の1つとして、要望の高いインターネット上でのWWWサーバを立ち上げ、国文学研究資料館のホームページを開設し、目録およびテキストデータベースなどの試験公開を行った。最終的な研究成果報告書を作成した。
CT手法による交流磁界の動画像再生

本年度は当初の計画通り,交流磁界を動画像再生するための実験装置を試作し,それを用いて実験を行うことにより本手法の有効性を確認した.その具体的経緯を以下に述べる.まず,交流磁界の動画像再生のための試作実験システムの仕様を決定した.ここでは,直径10mm程度の電磁石に基本周波数が200Hzの正弦波や方形波の交流電流を流したときに発生する磁界を測定できるような実験システムを製作するものとした.そして,ここで決定した仕様に基づき,実験システムを構成する各部のハ-ドウエア部分,及び動画像再生のためのソフトウエアを製作した.このシステムにより得られたデ-タを計算機で処理する際,扱うデ-タ量が膨大なものとなるが,本科学研究費の補助によるハ-ドディスク装置をデ-タ記憶装置として活用した.このようにして試作した実験システムにより,電磁石の形成する交流磁界分布の動画像化を行った.ここでは,交流磁界分布の投影デ-タの時間変化を各方向から測定し,この投影デ-タから,時間毎の磁界分布を再構成する.そして,時間毎に得られる複数の再構成画像を連続的に表示することにより,交流磁界分布の時間変化が動画像再生されるのである.この結果,円筒型電磁石の二つの面から交互に磁束が出入りしている様子や,200Hz及び400Hzの異なる周波数の電流を流した二つの電磁石の形成する交流磁界分布に対し,一方の電磁石上空の磁界分布が他方の2倍の周期で変化している様子等が良好に動画像再生された.上記の実験結果から,本動画像再生法が十分実用化への可能性を持つものであることが確認された.本年度は当初の計画通り,交流磁界を動画像再生するための実験装置を試作し,それを用いて実験を行うことにより本手法の有効性を確認した.その具体的経緯を以下に述べる.まず,交流磁界の動画像再生のための試作実験システムの仕様を決定した.ここでは,直径10mm程度の電磁石に基本周波数が200Hzの正弦波や方形波の交流電流を流したときに発生する磁界を測定できるような実験システムを製作するものとした.そして,ここで決定した仕様に基づき,実験システムを構成する各部のハ-ドウエア部分,及び動画像再生のためのソフトウエアを製作した.このシステムにより得られたデ-タを計算機で処理する際,扱うデ-タ量が膨大なものとなるが,本科学研究費の補助によるハ-ドディスク装置をデ-タ記憶装置として活用した.このようにして試作した実験システムにより,電磁石の形成する交流磁界分布の動画像化を行った.ここでは,交流磁界分布の投影デ-タの時間変化を各方向から測定し,この投影デ-タから,時間毎の磁界分布を再構成する.そして,時間毎に得られる複数の再構成画像を連続的に表示することにより,交流磁界分布の時間変化が動画像再生されるのである.この結果,円筒型電磁石の二つの面から交互に磁束が出入りしている様子や,200Hz及び400Hzの異なる周波数の電流を流した二つの電磁石の形成する交流磁界分布に対し,一方の電磁石上空の磁界分布が他方の2倍の周期で変化している様子等が良好に動画像再生された.上記の実験結果から,本動画像再生法が十分実用化への可能性を持つものであることが確認された.
Epstein-Barrウイルス関連悪性リンパ腫におけるEBV遺伝子変異と多様性

対象症例とした日本人症例における,ホジキンリンパ腫,鼻NK/Tリンパ腫,移植後リンパ増殖性疾患(PTLD),その他EBV関連疾患について,組織中のEBVの有無を検討し,陽性例についてそのEBV遺伝子のPCRやシークエンスによる多様性の検索と対比を続行した。その結果EBNA-2による型では9割以上がA型で,LMP-1C端30bp欠損は約7割が有し,EBNA-1第487番アミノ酸による5型への分類ではV-val亜型が約9割であり,組織型や腫瘍性/反応性での明らかな差はみられなかった。この傾向はEBV関連胃癌や反応性リンパ球での既報告とも一致し,日本人母集団の傾向を反映したものと考えられた。今回課題で中心的に行ったEBNA-1亜型に関する遺伝子変異についてはEBNA-1C端末約170個のアミノ酸分のゲノムを検討した結果,V-val型で5種,P-thrで2種,P-ala, Vleuで各1種類の配列がみられた。日本人で大多数を占めるV-val亜型(V-val(a))の配列は,既に部分的に報告されているV-val'とされている配列の変異部位にコドン533,553,594内の変異が加わったものであった。その他少数例でコドン529,584,587内の変異が追加されていたが腫瘍性変化による変異の増加は確認出来なかった。対照として他地域(Jordan)のEBVホジキンリンパ腫を検討したが,これではP-thr主体にV-val及びV-leu亜型があり,地域差が確認された。1.検索症例とEBV陽性率対象症例の選択のため,ホジキンリンパ腫,鼻NK/Tリンパ腫を中心に,移植後リンパ増殖性疾患(PTLD),その他疾患について,PCR検索により組織中のEBVの有無を検討した。EBV陽性率はホジキンリンパ腫(40例)の約8割(腫瘍細胞についてのISHによる検討では5割),鼻NK/Tリンパ腫(12例),PTLD(4例)では10割であった。2.EBVの亜型と多様性EBV陽性症例のPCRやシークエンスによる多様性の検索を行った.EBNA-2による型では9割以上がA型で,LMP-130bp欠損は約7割が有し,EBNA-1第487番アミノ酸による5型への分類ではV-val亜型が約9割であった。これらは日本人母集団の傾向を反映したものと考えられた。3.EBNA-1亜型に関する遺伝子変異EBNA-1 C端末約170個のアミノ酸分のゲノムを検討した結果,V-val型で5種,P-thrで2種,P-ala, V-leuで各1種類の配列がみられた。大多数を占めるV-val亜型の配列は,報告されたV-valの変異部位にコドン533,553,594内の変異が加わったものであった。4.進行中の実験LMP-1 C端領域,LMP-2のCTL認識配列を含む領域について、遺伝子変異を検索している。5.成果のまとめこれら結果については現在投稿準備中の段階である。この結果を一部含むホジキンリンパ腫とEBVについての和文総説を執筆し,PTLDの2症例については年度内の日本病理学会総会で発表予定である。
感染初期過程におけるチミジンホスホリラーゼの宿主応答の抑制機構の解析

TP(チミジンホスホリラーゼ)はチミジンをチミンと2-デオキーd-シリボースー1リン酸に可逆的に分解する酵素でDNA合成のサルベージ経路で働いている。TPは腫瘍に浸潤するマクロファージや末梢リンパ球、脾臓、クッファー細胞などで発現が高いことなどから免疫機構になんらかの機能をもつのではないかと予想し、TPのノックアウトマウスを作製して解析した。1)野生型マウスとノックアウトマウスにリステリア菌を腹腔内投与し、肝臓、脾臓内に残存する菌数を経時的に測定した。48、72時間でノックアウトマウスにおける残存菌数が著明に低くなっていた。このときの血中の種々のサイトカイン濃度を調べたところノックアウトマウスにおいてはIFN gammaの血中濃度の低下がみられなかった。またIL-10濃度は野生型ほど上昇しなかった。2)つぎにリステリア菌をマウス各五匹に感染させ、72時間後に肝臓、脾臓を摘出し各組織の初代培養を行った。ノックアウトマウス由来の肝臓細胞、脾臓細胞の培地中に放出されるIL-10の量はともに野生型由来のものより低下していた。これらのことは感染初期過程においてTPが何らかの機構を介してIL-10産生を誘導し宿主応答を抑制することを示唆する。3)DSSデキストランソデイウムサルフェイトを投与して大腸炎を人工的に作らせ、体重変化とIL-10産生を調べた。ノックアウトマウスの方が顕著な体重減少が認められ、大腸の単位蛋白質量あたりのIL-10産生量も著明に低下していた。4)腫瘍移植に対する抵抗性を比較した。マクロファージの標的細胞として用いられるEL-4リンフォーマ細胞を腹腔内に投与し、細胞数増加を調べたところベノックアウトマウスは明らかにEL-4リンフォーマの細胞増殖が抑えられていた。5)U937細胞、THP-1細胞はTPを内在的に発現する細胞でPMAとLPS刺激によってIL-10を産生する。このときTPの活性阻害剤を添加するとIL-10の産生が部分的に抑制された。現在TPがIl-10産生を誘導するメカニズムについて探索をすすめている。
体脂肪分布が臓器機能障害におよぼす影響についての大規模疫学研究

内臓脂肪の蓄積は心血管疾患や内分泌代謝疾患のリスク要因である。一方、皮下脂肪には遊離脂肪酸の代謝や貯蔵庫としての機能がある。しかし、皮下脂肪が多い者は内臓脂肪も多く、人を対象とした疫学研究で、内臓脂肪と皮下脂肪の生体影響を別々に評価するのは難しい。二重エネルギーエックス線吸収法(DXA法)は体脂肪の分布を精密かつ正確に測定する方法で、DXA法で測定した脂肪分布により、内臓脂肪と皮下脂肪の相対的インパクトが推察できる。本研究課題は、DXA法体脂肪測定装置搭載車両による住民ベースの体脂肪分布のデータから、体脂肪分布の多様性が心血管疾患や内分泌代謝疾患等の臓器機能障害に及ぼす影響について検討する。
ディープエッチング法による破骨細胞膜面の分化形態の検索

電子顕微鏡を用いての生物試料の構造解析に急速凍結固定を応用された例は数多いが硬組織細胞に応用された例は我々のグループをはじめ数は少ない。とくに骨組織細胞の構造解明に急速凍結を用いたものは我々の報告以外にない。しかし電子顕微鏡レベルで良好な急速凍結状態を得ることは非常に困難で再現性の悪いものであった。本研究の第一目的である破骨細胞の急速凍結についてはある程度の成果を挙げることができた。この種の細胞はpHや浸透圧の変化に弱く運動性に富む細胞であるので急速凍結固定を用いての電子顕微鏡検索は従来の報告には無い細胞の構造変化を明らかにすることができる利点がある。細胞質内に多数存在するとされてきた小胞は凍結固定像では3次元的な管状構造が連なったもので時としてそれらの構造内に吸収されつつある骨塩の一部が見られることから、これらの構造がカルシウムの輸送通路の一つであることを示唆するものである。また刷子縁の細胞膜はその一部に膜の結合装置に類似したものがみられ一種のreflexive gap junctionである可能性がある。この種の構造が持つ機能については現在も検索中である。膜面の分化形態についてもフリーズレプリカで明らかにされる刷子縁膜、明帯膜、細胞側面膜のそれぞれが膜内粒子の形態、分布密度とも異なっており特に刷子縁膜には特有の膜内粒子と高い分布密度から破骨細胞のもつ骨吸収機能に密接に関連した膜分化を示すことが明らかである。本研究の一環としてポリエチレングリコール包埋法で破骨細胞の細胞骨格要素の3次元構造を明らかにすることができた。Trabecular Lattice構造が部位によって異なり細胞の吸収機能とその変化がよく対応していた。この研究成果の報告は現在進行中である。平成2年度の研究計画として化学固定後凍結固定を行ない凍結レプリカを作成し骨細胞の細胞膜面の分化状態を詳細に透過型電子顕微鏡にて検討した。それらの研究成果については平成2年度歯科基礎医学学会総会にて発表した。凍結レプリカ法は破折面が細胞膜の疎水性結合面を通過するため細胞膜の内部を観察するための唯一の形態観察手法といえる。破折面に現れる粒子は膜蛋白粒子を示し細胞膜上の機能・構造蛋白であると考えられており、それらの形状・密度・分布状態を検討することは細胞の機能・構造をさらに理解する。現在まで硬組織を研究対象とし凍結固定を用いた研究はその技術的困難性からほとんどなされてこなかった。私たちは初めて骨細胞(破骨細胞・造骨細胞)を凍結レプリカ法で観察することに成功し興味ある所見を得ることができた。特に破骨細胞ではレプリカの上でも3つの膜ドメインを区別することができた。骨吸収に関わる刷子縁の膜では他の膜部分では見られない高い膜内粒子密度と、rod型の特有な粒子が存在することが判明した。Rod型粒子は破骨細胞の細胞外酸性化と関連するプロトンポンプATPaseの可能性を示唆した。また他の細胞膜面で見られない高い粒子密度は刷子縁膜の豊富な機能蛋白の存在を示した。骨に接着する面のいわゆるattaching clear zone(接着帯)は膜内粒子の欠如した部分が見られその部が骨面への接着に関わるものと思われる。造骨細胞間には特有なギャップ結合が存在したが、破骨細胞にはいかなる結合装置も見ることはなかった。そしてこの種の結合様式は造骨細胞の成熟と密接に関連していた。当初の目的の一つである無化学固定後の骨細胞ディ-プエッチング像解析する為には、骨硬組織の急速凍結時の解決すべき技術的諸問題があり平成3年度での研究目的の一つとしたい。