hpprc/llmjp-kaken huggingface dataset:
パターン認識受容体を介した植物免疫制御機構の解明

キチン受容体を介した植物免疫シグナル伝達機構について検討し、リガンドであるキチンオリゴ糖による受容体2量体形成、活性化機構を明らかにした。また、受容体の自己リン酸化部位とその機能を解析し、キチン応答に重要な部位を見出した。受容体直下でシグナル伝達系を制御する細胞質型受容体キナーゼ(RLK)PBL27を見出すとともに、植物免疫受容体はキナーゼの基質特異性によって異なるRLKを利用していることを示した。構造的に類似したキチン受容体と共生シグナル受容体が下流のシグナル伝達系を切り分けている構造基盤を明らかにするとともに、これらの進化的関連を推測する上で重要な新知見を得た。キチンによる植物免疫活性化機構を明らかにすることを目的に、これまでに同定したイネの2種類のLysM型キチン受容体分子、CEBiPおよびOsCERK1の相互作用、受容体複合体形成について検討した。その結果、cEBiPとOsCERK1がキチンオリゴ糖依存的に複合体を形成することを明らかにした。また、OsCERK1が膜貫通型の受容体キナーゼであるのに対して、CEBiPはGPIアンカー型タンパク質であり、また、原形質膜上においてOsCERK1よりもはるかに多くの分子が存在していることも見出した。これらの結果から、この受容体系の活性化には2種類の受容体のヘテロ複合体形成が重要な役割を果たすこと、また、この過程でGPIアンカー型分子の局在が報告されている脂質ラフトが関わることも示唆された。一方、シロイヌナズナにおいては受容体キナーゼCERK1がキチン応答に必須であることが分かっているが、CEBiP型分子がキチン応答に関わるかどうかは分かっていない。この点を明らかにするため、シロイヌナズナゲノム中に存在する3種のCEBiPホモログ遺伝子をタバコBY-2細胞で発現させ、それぞれのキチンオリゴ糖結合性を調べたところ、そのうちの1種のみが結合性を示した。一方、このCEBiPホモログを含むそれぞれの遺伝子の機能喪失型変異体のキチンオリゴ糖応答生を調べたところ、いずれの変異体でも野生型と同様の防御応答の誘導が認められた。これらの結果は、シロイヌナズナはイネとは異なり、イネCEBiPと極めて類似した生化学的性質をもつキチンオリゴ糖結合タンパク質をもっているが、この分子はキチンシグナル伝達には関わっていないことを示唆している。今年度得られた結果は、植物間で保存性の高いキチンシグナル伝達系の活性化機構を理解する上で極めて重要な知見を与えるとともに、双子葉植物と単子葉植物のモデル植物間でシグナルの認識と受容体活性化機構に思った以上の差異がある可能性を示すものである。前年度の検討から、シロイヌナズナではキチン結合性を示すCEBiPホモログが存在するにも関わらず、イネと異なり、キチンシグナル伝達には寄与していないことが示唆された。この点を明確にするため、3種のホモログ遺伝子全てをノックアウトした3重変異体を作出し、そのキチン応答性を調べた結果、キチン応答には変化が見られなかった。また、イネおよびシロイヌナズナのキチン受容体キナーゼOsCERK1/AtCERK1をベンサミアナタバコで発現させ、キチン結合性を調べた結果、AtCERK1はキチン結合性を示したがイネOsCERK1は結合しなかった。これらのことから、イネキチン受容体はリガンド結合分子としてのCEBiPとOsCERK1が複合体を形成することでシグナル伝達を行うが、シロイヌナズナではAtCERK1受容体キナーゼが単独でキチン認識、シグナル伝達を行っていると考えられることを明らかにした。一方、受容体複合体形成やシグナル伝達と脂質ラフトとの関係を明らかにするため、イネキチン受容体を構成するCEBiPとOsCERK1の原形質膜上での分布を調べた結果、これらの分子の一部がいずれも脂質ラフトに存在していること、脂質ラフトへの分布そのものはキチンオリゴ糖刺激によって変動しないことが明らかになった。受容体複合体形成・活性化機構の詳細を明らかにするためには、今後、これらの分子の動態を細胞生物学的手法等によってさらに詳細に検討する必要があると考えられた。受容体キナーゼCERK1の細胞内ドメインでin vitro自己リン酸化されるセリン・スレオニン残基をAla置換した変異型CERK1遺伝子を作成し、これらの遺伝子をcerk1変異体に導入した形質転換体を作出した。これら形質転換体のキチン応答性復帰を指標として評価した結果、キチンシグナル伝達に重要と考えられる数カ所の部位を同定した。キチン受容体CERK1直下のシグナル伝達機構を明らかにするため、CERK1と直接相互作用し、キチンシグナル伝達に関わる細胞質型受容体様キナーゼ(RLCK)の探索を行った。

イネにおいてキチンシグナル伝達に関わることが示されているRLCK185のシロイヌナズナホモログPBL27の機能解析を行ったところ、PBL27は原形質膜においてCERK1と相互作用し、キチンシグナル伝達および病害抵抗性に寄与することが明らかになった。PBL27のMAMP応答に対する寄与をさらに明らかにするため、キチンオリゴ糖およびフラジェリンペプチドflg22による活性酸素生成、カロース蓄積、防御応答関連遺伝子発現を調べた結果、PBL27ノックアウト変異体ではキチン誘導性のカロース蓄積や防御応答関連遺伝子発現が低下している一方で、flg22に対する応答は影響を受けていないことが明らかになった。FLS2/BAK1を介したflg22シグナル伝達では別のRLCKであるBIK1が重要な役割をしていることが知られていることから、これらの結果は異なるタイプのパターン認識受容体(PRR)は下流のシグナル伝達に異なるRLCKを利用していることを示唆している。この点をさらに明確にするため、大腸菌で発現したCERK1およびBAK1,FLS2それぞれのキナーゼドメインによるPBL27,BIK1のリン酸化を調べたところ、CERK1が選択的にPBL27をリン酸化したのに対し、BAK1はBIK1を選択的にリン酸化した。これらの結果は、異なるPRRはそのキナーゼドメインの基質特異性に基づいて異なるRLCKを選択・利用しているということを示唆している。以上の検討から、植物のパターン認識受容体がそのキナーゼの基質特異性にもとづいて下流のシグナル伝達系因子を使い分けているという興味深い事実を示すことができた。イネのキチン受容体であるCEBiPのリガンド認識、受容体活性化機構を調べるため、まず、CEBiP細胞外ドメインに存在する3つのLysMモチーフのどの部分にキチンオリゴ糖結合部位があるかを調べた。それぞれのLysMモチーフをキチン結合性のないCEBiPホモログの対応する部分と置換したキメラ分子の解析などから、結合部位は中央部のLysMモチーフに存在することを明らかにした。さらに、CEBiP細胞外ドメイン存在下におけるキチンオリゴ糖のSaturation Transfer Difference NMRの結果から、CEBiPとの結合に関わるエピトープをマッピングした。この結果とCEBiP細胞外ドメインの分子モデリングから、1分子のキチンオリゴ糖の両側の分子表面に2分子のCEBiPが結合して2量体形成することを明らかにした。これまでに得られた、キチンオリゴ糖存在下でCEBiPとOsCERK1受容体キナーゼが複合体を形成するという知見を総合すると、イネキチン受容体では、まず2分子のCEBiPが1分子のキチンオリゴ糖に結合することで2量体形成し、これが引き金となってOsCERK1を含む受容体複合体を形成し、OsCERK1の自己リン酸化、活性化につながると考えられた。これらの結果はリガンド結合分子と膜貫通型受容体キナーゼからなる複雑な受容体系の活性化機構解明に重要な手がかりを与えるものと考えられる。一方、受容体活性化にともなう受容体キナーゼの自己リン酸化に関しては、シロイヌナズナCERK1細胞内ドメインのin vitroリン酸化実験から合計40カ所のSer/Thr/Tyrリン酸化部位を同定し、それらをAla/Phe置換した変異体を用いた相補実験、機能解析を進めた。
百日咳毒素の活性構造の解明と百日咳の予防・治療への応用

百日咳毒素(PT)の構造解析、エピト-プ解析を進める為、抗PTモノクロ-ナル抗体による解析を更に充実させた。抗S1(10種)、抗S2(1種)、抗S3(2種)、抗S23(4種)、抗S4(3種)の20種の抗体を精製し、抗原結合能、PT中和能、マウス防御能を比較検討した。尿素処理PT、単離サブユニット、組換え遺伝子による部分欠落及び点変異抗原、百日咳菌変異株79G、35C、69D等の産生する変異PT、合成ペプチド等に対する各モノクロ-ナル抗体の結合能をELISAを駆使して比較した。PTの一次構造を強く認識するもの、立体構造を強く認識するもの等様々で、抗体との反応性からPTの変性度が予測可能であった。特に10種の抗S1抗体は夫々特異的性格を有し、拮抗的ELISAにより、防御能の高い抗体がPT上の共通の部位を認識していること、S1上丈でも少なくとも4つの異なる抗体結合領域を区別し得ることが分かった。モノクロ-ナル抗体のPT中和能として、PTの持つ多彩な生物活性中、ADPーリボシラ-ゼ(ADPR)、CHO細胞集合(CC)、ヒスタミン増感(HS)、白血球増多(LP)活性に対する阻害活性を調べ、百日咳菌の噴霧攻撃に対するマウス防御能と比較した。5種の抗S1と3種の抗S23が強いマウス防御能を示したが、それらの抗体の各PT中和能は異なっており、特に抗S1では抗CC及び抗HS活性が抗S23に比べて弱く、防御能との相関が認められなかった。CC及びHS活性はS2、S3に強く依存している活性と考えられる。現在までの解析では抗LP活性が防御活性と最も良く一致していた。又、PTのS1遺伝子のみの変異により、毒性は無いが防御抗原性の有るPT抗原の開発に成功したことから、PTの毒性にとって最も重要な活性構造がS1上に存在していることが明らかになった。百日咳菌の病原性における百日咳毒素(PT)の役割,特にPT構造との関係を解明する為, PT産生性の異なる異変株を用いて毒素産生性を毒素活性及び抗原性(モノクローナル抗体を用いたELISA及びイムノブロッティング等による)で調べ,病原性をマウス噴霧感染系及び脳室内攻撃系で調べた.その結果PT毒性の高い菌は病原性も強いが,病原性が必ずしもPT活性と平行しない菌株が見出されたのでPT以外の病原因子特に繊維状赤血球凝集素(FHA)アデニレートシクラーゼ(AC)の関与についても検討した.FHA, AC産生能の高い菌株はPT活性が弱くとも病原性が強い傾向が認められたが, FHA, AC活性が高くPT活性の無い非病原性の菌株も見出された.この菌株(79G)の産生するPTは毒性は示さないが抗PTモノクローナル抗体との結合性からPTのサブユニット1(S1)を欠損したS2, S3, S4から成るPTの部分抗原(79GPT)であることが判明し,将来のより安全で有効な百日咳ワクチン抗原としての可能性を検討している.79GPTの免疫原性, PT中和抗体産生性,感染防御抗原性についての予備実験が終了し,良好な成績が得られているので次年度からは詳細な検討を重ねることにより更に新らしい知見が得られる見通しである.

一方,百日咳感染後或いはワクチン接種後脳症の実験モデルとしてマウスでの脳症発現をPTとPT産生変異株の組合せ実験により試みた.マウス脳室内へのPT単独投与によりマウスを異常興奮から死へ導く(脳症様症状を誘発する)ことに成功した.今後,脳症のモデル系としての可能性について,脳の病理組織学的検討を進めると共に脳症状態の定量化を行うことが必須である.そして更に種々の変異株由来のPT或いは化学修飾したPTを用い,又モノクローナル抗体による中和反応を通してPTの構造と脳症様症状の誘発活性との関係を解析する.百日咳菌毒素産生変異株の中百日咳毒素(PT)及び繊維状赤血球凝集素(FHA)産生状の異なる8株を中心に各毒素と病原性の関連をマウス呼吸器感染系を用いて検討した。PT、FHA共に産生しない菌は噴霧投与菌の定着は認められず感染免疫も獲得されなかったが、PT欠損変異株は起病性は示さないが感染後強い免疫を与えた。変異株の病原性は産生されるPTの性状に依存している傾向が認められ、合成されたPT分子の菌体内外での安定性及び菌体外分泌性が大きく関与していると思われる。又アデニレイトシクラーゼ産生がPT作用を修飾している可能性も示唆されたので今後の検討課題となろう。次世代百日咳ワクチン株候補として毒性は無く抗原生は維持している変異株79Gの性状を検討した。79GはS1欠損PTを産生するがPTS1の遺伝子の解析の結果、親株S1の酵素活性発現に必須のcys^<41>をコードしているTGCがTACに変異しTyr^<41>に変化していた。79Gの産生するPTがS1の活性も抗原性も検出出来ない理由として、S1のcys^<41>がTyr^<41>に変わったことにより酵素活性が失われたのみならず立体構造の変化が他のサブユニットとの結合を妨げ、S1を不安定化し抗原性をも失わせたと考えられる。この事が79GのPT抗原産生量低下をもたらしている可能性が強いので今後菌体内のS1抗原を安定化させる方法を検討し無毒のPT抗原を大量に産生する条件を確立する計画である。一方、感染防御モノクローナル抗体1B7が認識する部位S1_<1-25>を化学合成し、FHA及び破傷風トキソイドとの結合抗原を調整し抗S1_<1-25>抗体を得た。この抗体はS1のみならず無傷毒素とも反応した。現在毒素中和性を検討中である。PTによるマウス脳症の試みはPTの脳室内注射により注射部位を中心とする脳室髄膜炎が認められたが、神経細胞あるいは脈絡叢の障害は認められず、ヒト脳症のモデル系としての可能性は未定である。百日咳毒素(PT)が百日咳ワクチンの最重要抗原であることは広く認められて来た。しかし同時に,5種のサブユニットからなる複雑な構造に加えて多彩な毒素活性を持つこのPTがワクチンの副作用の元凶とも考えられている。本研究においては,PTの構造と活性の関係を解析することにより,毒性の無い,しかも防御抗原性の有るPT抗原の開発を計画し,3年間でほぼ目的の達成を見た。PT上の異なるエピト-プを認識するモノクロ-ナル抗体20種を作成し,PT上の認識部位,PT毒性中和活性及びマウス防御能の関係を解析した。強い防御活性が抗S1のみならずS23抗体にも認められたが,その防御機構には差異があり,S1及びS23がPTの毒性発現に夫々異なった役割を果たしていることが裏付けられた。これらの防御抗体は一度感染発症を起こしたマウスに対しても,明らかな治療効果を示し,PTの作用過程がかなりユニ-クなものであることを示唆しており,特に末梢に一旦増加した白血球が減少して行く機構は興味の有る課題である。これらのモノクロ-ナル抗体との反応性を防御抗原性の指標に、毒性の無いPT抗原の開発を試みた。
メタボリックシンドロームに関連する腎障害の新しいターゲットの確立

昨年度に引き続き、アディポネクチンノックアウトマウスを用いて、腎臓におけるアディポネクチンの直接作用の有無を検討している過程で、受容体の有無及び局在を検討した。Real-timePCR法にて検討したところ、上皮細胞にアディポネクチン受容体が発現していた。また、動物研究をもとにメタボリックシンドローム(METS)の腎障害と内皮機能異常に関して検討した。METSの診断基準を満たす患者を対象に、微量アルブミン尿(一)群、微量アルブミン尿(+)群、顕性蛋白尿群の3群にわけ、それぞれを%FMD法で測定した内皮機能、動脈硬化の程度として心臓足首血管指数(CAVI)、血清アディポネクチン濃度、及び尿中NOx、及び酸化ストレスのマーカーとして8-OHDGを測定した。微量アルブミン尿と血清アディポネクチン濃度には有意な負の相関を認めた。また、3群間で比較すると血清アディポネクチン濃度は、微量アルブミン尿(一)群と比較し、後者2群では有意に低下していた。また、後者2群間で有意な差は認めなかった。また、CAVI値に関して3群間で有意な差は認めなかったが、内皮機能に関しては、微量アルブミン尿(+)群、顕性蛋白尿群は微量アルブミン尿(一)群に対して有意に低下していた。また、内皮機能とアディポネクチン濃度には弱いながらも有意な正の相関を認めた。一方、尿中Noxに関しては3群間で有意な差はなかったが、微量アルブミン尿(+)群、顕性蛋白尿群は微量アルブミン尿(一)群に対して高値傾向を認めた。8-OHDGは微量アルブミン尿(+)群、顕性蛋白尿群は微量アルブミン尿(一)群に対して有意に高値を認めた。以上から、METSの腎症には内皮機能障害が関与していると考えられる。また、内皮機能障害には低アディポネクチン濃度が関与していることも同時に示唆された。アディポネクチンノックアウトマウス(APN-KO)における腎機能低下の機序について検討するために以下の負荷モデルについて検討した。1)High fat/high sucrose(HF/HS負荷モデル)HF/HSを負荷しインスリン抵抗性を惹起することで腎障害への関与について検討した。モデル作成後adiponecthin^<-/->mice及び、adiponectin^<+/->miceでは蛋白尿を認めた。組織学的な検討ではadiponectin^<-/->miceは糸球体が腫大傾向にあり、メンサンギウム領域の軽度拡張を認めた。in vivo可視化法により両マウスの糸球体内のNOの減少を認め同一切片において活性酸素(ROS)は鏡像的に増加していた。adiponectin^<-/->miceの方がより顕著であった。尿中のNOxは低下し、8OHDGは増加していた。また、上記モデルの単離糸球体においてNADHとL-algininで活性酸素産生が惹起された。また、Diphenyliodiniumを負荷するとROSの産生低下を認めたことから、NADH/NADPH oxidaseとNOSが活性化し、活性酸素が亢進していたと考えられた。また、NADH/NADPHoxidaseの膜成分である、p22phox,細胞質成分であるp47phox p67phoxいずれもmRNAレベルでの増加を認めた。さらに、ニトロチロシンの生成が亢進していることも認めたことからNADPHoxidase由来のO^<2->の亢進とそれによるNOの消費、ONOO^-の形成が示された。2)片側腎臓摘出モデル3)angiotensin II負荷モデルにおいてもほぼ同様の結果を得ることができ、ROS/NO均衡変化が病態形成にお、いて重要な役割を果たすことが示された。
ダンス必修化に対応する即興表現を通したレジリアンス開発

中学校ダンス必修化に対応する即興表現の典型教材を選定・web発信し、教材の有効性を検証した。その為に即興表現の知見に基づき策定した典型教材(内容・方法)を中学生、大学生、教員に体験させた結果、初心指導者においても、短時間の研修で指導法習得が可能であることが分かった。また、即興表現がレジリアンス(立ち直る生命力)に有効かについて、中学生3万人へのダンス実施状況やレジリアンス傾向を事前調査した。そのデータを参考に、大学生・教員に即興表現を体験してもらい、その前後比較をした結果、体験後は「運動・ダンス好き」「レジリアンス尺度(精神的健康・精神的回復力)」が肯定的に変容したことが明らかになった。【研究の目的】即興表現の研究成果を小中高の教員に適用する為、3点を目的とした。(1)創作ダンスやリズム系ダンス指導における有効性の明確化(2)初心ダンス指導者にとって最低限身に付けるべき即興表現の技能や教授技術の精選(3)グローバル人材育成に欠かせない「レジリエンス」開発に及ぼす影響の明確化である。【平成26年度の研究実施計画】に基づき重要な研究実績があがった。1.即興表現指導者の実習受講、並びにインタビュー:(1)ブリギッテホイジンガー(独:マーブル大学)の研修を4/6日受講しダンス教育専門家養成の方法(コンテンポラリー・ダンス,創作ダンステクニック・即興・音楽)を把握。(2)ボニー・コーヘン(米:ボディマインドセンタリング創始者)の研修を5/2日受講し、内的感覚の重視とワークの方法を把握。(3)ローザ・ロペス(ベネズェラ:リベルタドール実験教育大学教授)のラテンダンスの研修を8/20日受講し文化的背景と笑顔で自由に踊る大切さを把握。(4)タンシンベン(英:プリマス大学客員教授)の講演を8/19日聞き、文化の壁を越えた身体教育の研究には「感覚と感受性」が重要である事を把握した。2.4つのモデル教授法選定・映像作成では、(1)師範型(2)言葉での誘導型(3)課題提示型の教授法に基づき教材選定を行い評価を得た。初心の中学校ダンス指導者が即興表現の技能を習得後、授業実践を行い映像を作成。(4)複合型指導では、岡本和隆教諭の指導した中学生が「第2回全国中学校リズムダンスふれあいコンクール」で文部科学大臣賞を受賞し「ダンスで彼らは成長できた」事によりレジリエンス(立ち直る生命力)を実証した。3.中学生18,622名に「レジリエンス」調査を実施した結果、「疲れ・怒り・悲しい」の3因子が抽出され、「疲れやすさ」「体がだるい」と答えた中学生が半数近くいた。本研究は、中学校ダンス必修化に対応した即興表現のレジリアンス(立ち直る生命力)への有効性を明らかにすることと、ダンスの教授法の提示を目的としている。平成27年度は、教員養成系学生360名と体育・保健体育教員200名に対して、即興表現を主としたダンスを実施しその効果を検証した。心身の健康指標は、レジリアンス尺度(精神的健康尺度・精神的回復力尺度)を用い、その解析を行うとともに、質的研究として、ダンス教材「新聞紙」の即興表現における自由記述分析を行った。その結果、次のことが明らかになった。1ダンス実習を通して「運動好き」「ダンス好き」「精神的健康」「精神的回復力」が肯定的に変容した。2精神的健康尺度は「憂鬱」「集中力欠如」「短気」「身体的症状」の4因子構造であった。精神的回復力尺度は「挑戦的」「情緒不安定」「感情コントロール」の3因子構造であり、各因子間に相関があった。3精神的健康尺度と精神的回復力尺度の各々の因子間においても、6つの因子間に相関が認められた。4大学生がダンス「新聞紙」で獲得した概念は、レジリアンスで大事にしている要素と類似していた。以上のことから、ダンスは心身のレジリアンスを高める効果が明らかになった。平成28年3月には中国の重点大学に指定されている北京林業大学のダンス専攻生に即興表現の授業を実施し、レジリアンス尺度の調査と即興表現に対する自由記述とダンス教師へのインタビューを実施した。その結果、即興表現が初体験である中国の学生にとっても、創造性や独自性を育成できることや、指導法に関しても肯定的評価を得ることができた。さらに、小学校・中学校のダンスの基本的内容と指導法を提示(ホームページ上)すると共に、リズム系ダンスの「リズムに乗り自由に踊る」指導法をDVDに作成した。本研究計画で掲げた5つの「目的」に対して、平成26・27年度までの進捗状況を記す。(1)「即興表現の教材に関する知見と諸外国の研究成果に基づいて、男女必修ダンス授業を中心に、効果的な即興表現の典型教材の特定する」ことについては、典型教材選定は済んだ。(2)「選定された教材を小中高校の教員に導入し、創作ダンスやリズム系ダンス指導における有効性を明らかにする」ことについては、創作ダンス教材の実践は済んだが、リズム系ダンスはDVD作成のみであり、その有効性の検証はまだである。(3)「初心ダンス指導者が最低限身に付けるべき即興表現の技能や知識や教授技術の精選を行う」ことについては、ダンス技能と知識に関する調査は済んだが、その分析はまだである。

(4)「即興表現と振り移し指導との比較を通し、即興表現がグローバル人材育成に欠かせないレジリアンスに与える影響を明らかにする」ことについては、中学生3万人と教員200名への質問紙調査は終了し、即興表現のほうが振り移しよりもレジリアンスに有効であることが分かった。(5)「即興表現のモデル教授法開発(各教材と指導スタイルを関連付けてパッケージ化)とweb発信」については、創作ダンスの3教材のWEB発信を行ったが、リズム系ダンスについてはまだである。本研究の目的は、即興表現の研究成果を小中高の教員に適用するため、1創作ダンスやリズム系ダンスの基本的内容である即興表現指導の明確化2初心ダンス指導者にとっての即興表現指導の教授技術の精選3グローバル人材育成に欠かせないレジリアンス開発にダンスが及ぼす影響の明確化である。平成28年度は、次の観点から目的を達成できる成果を得ることができた。1「即興表現の諸外国の研究」は即興表現の理論構築にあたるが、Body-Mind Centeringの創始者であるBonnie Cohen女史のワークショップ受講とインタビューから、即興表現の有効性に関する知見を得た。2「即興表現の教授技術の精選」については、教員免許更新講習受講者100名に教授技術のコツを提示し実践していただいた結果、初心指導者にとっても実践可能であることが検証できた。3「レジリアンス開発の有効性」については、即興表現を大学生に実施しその前後のレジリアンス尺度をみた結果、ダンスが及ぼす肯定的な変容が見られた。また、レジリアンスを測る「精神的健康尺度」と「運動・ダンスの好き嫌い」の関連を、中学生3万名、高校生約千名、大学生1,400名、教員約700名に大掛かりな調査ができた。その結果、「運動・ダンスの好き嫌い」群がレジリアンスに有効であること、精神的健康尺度の4因子のうち[憂鬱]因子は成長に伴い増加傾向に、[怒り]因子は成長に伴い減少傾向であることが分かった。4前述した即興表現教材の見える化を図るために「モデル教材のweb発信」を行い、多くの教員や教員養成系学生から、教育現場での実践の参考になるとの意見を頂いた。以上の結果より、「ダンス必修化に対応する即興表現を通したレジリアンス開発」に関する研究目的は、ある程度、達成できたと言える。本研究の目的は、即興表現の研究成果を小中高の教員に適用する為に、前述した研究実績に掲げた3つの観点をあげて行ってきた。平成28年度は、Body-Mind Centeringの世界的に著名なBonnie Cohen氏への聞き取り調査から即興表現に関する氏の言説を引き出せたことは、非常に特筆すべき成果であった。また、氏が日本の学校現場における即興表現のアクティブ・ラーニング的実践について高い評価をされたことは、今後の日本のダンス教育への視座となることでもあった。更に「ダンスがレジリアンス開発に有効か」についての検証も、3万人以上の対象者に対して行った実績は稀有であると共に、運動・ダンス好きの人はレジリアンスも高いことが実証されたことで、本研究の対象であるダンスとレジリアンスの強い関連性が示唆できた。加えて、初心ダンス指導者にとって即興表現の難しさを克服するためのモデル教材をweb化したことは、多忙化する中学校教師にとって「いつでも・どこでも・誰でも」が視聴しながら教材研究できるものとして、横浜市教育委員会指導主事からも高い評価を得ることができた。以上のことから、研究の目的の達成度は、おおむね順調に進展していると言える。
メニーコアプロセッサ向け高性能アプリケーション開発フレームワークの研究

メニーコアプロセッサを対象とした高性能アプリケーションの開発のための要素技術として、cache-awareなコード生成、SIMD化ループ変換、および計算・通信のパイプライン化を研究した。これらの要素技術と開発フレームワークを、超音波伝搬解析、PIC法プラズマシミュレーション、各種の線型方程式ソルバーなどの、実際的な高性能アプリケーションに適用した。その結果、たとえばPIC法プラズマシミュレーションにおいて、単一プロセッサレベルで従来実装の約8倍の性能向上を、また64ノードの大規模並列計算でマルチコアベースのシステムと比べて約10倍の性能向上を達成するなど、研究の有用性を示す重要な成果を得た。本研究の柱である以下の3つの高速化要素技法について、具体的なアプリケーションに基づくケーススタディを実施した。(1)cache-awareコード:FDTD法を対象に開発した時空間タイリングを、有限積分法による超音波伝搬解析に適用し、メニーコアプロセッサでは最内ループに対するloop-splittingを適用した上でタイリングを施すことが有効であることを明らかにした。またPIC法によるプラズマシミュレーションコードのためのcache-awareな粒子ソート法を考案し、予備的な検証によってその有効性を確認した。(2)SIMD化ループ:クリロフ部分空間法による線形ソルバーについて、ブロック化したCRS形式とIC分解前処理によるSIMD化の有効性を確認するとともに、メニーコアプロセッサについてはより高度なSIMD化が必要であることを明らかにした。またPIC法によるプラズマシミュレーションコードに対して、間接参照を排除したSIMD化可能なループ構成法を考案し、大幅な性能向上が得られることを明らかにした。(3)通信遅延隠蔽・削減:有限積分法による超音波伝搬解析を対象として、3次元分割された部分領域の計算と境界通信を5フェーズに分けて実施することで、計算と通信のオーバーラップを行う方法について、実装の基本検討を行った。またPIC法によるプラズマシミュレーションコードを対象として、粒子移動通信の回数削減と粒子ソートの組み合わせについて実装の基本検討を行った。本研究の柱である以下の3つの高速化要素技法について、具体的なアプリケーションに基づくコード開発を実施した。(1) cache-awareコード:FDTD法および有限積分法による超音波伝搬解析に対するタイリング手法として、(a)タイルを3次元的に組み合わせて直方体形状を得る手法を実装し、その性能を評価した。また新たに(b)タイルを3次元的に組み合わせるが直方体形状には限定しないものと、(c)タイルにカラーリングを施すことで同期操作を削減するもの、の2つの手法を検討した。PIC法によるプラズマシミュレーションコードのためのcache-awareな粒子ソート法を実装し、大規模並列シミュレーションによってその有効性を確認した。(2) SIMD化ループ:FDTD法と有限積分法について、(1)のタイリングと組み合わせ条件節を排除したSIMD化ループを実装した。またPIC法によるプラズマシミュレーションコードに対して、間接参照と条件節を排除したSIMD化ループを実装し、大規模並列シミュレーションによってその有効性を確認した。さらに、クリロフ部分空間法のブロック化IC分解前処理の実装についても改良を行った。(3)通信遅延隠蔽・削減: PIC法によるプラズマシミュレーションコードを対象として、粒子の境界移動通信回数の削減のための間歇通信コードを、粒子ソートと組み合わせて実装し、大規模並列シミュレーションによって性能を評価した。その結果、メニーコアプロセッサ内でのプロセス並列・スレッド並列の構成比が極めて重要であることが明らかになり、最適な構成比を求めることが新たな課題として見出された。cache-awareコード、SIMD化ループ、および通信削減の3つの手法を全て組み合わせた、PIC法によるプラズマシミュレーションコードを開発し、大規模並列シミュレーションによってこれらの有効性を実証した。このコードについては、単一ノードでの実装について学術論文1編を発表し、またマルチノード実装についても研究会発表と国際会議への投稿を行った。FDTD法・有限体積法のタイリングについては、研究実績概要の(1)(a)の手法を実装して詳細な評価を行った結果、(1)(b)や(1)(c)の新たな手法について検討する必要性を見出し、現在実装を進めている。通信遅延隠蔽・削減については、PIC法の評価によって新たな課題が見出されたため、これに応じて計算・通信の並行処理の実装を見直す検討を進めている。この他、クリロフ部分空間法のブロック化IC分解処理について、最新の実装に基づいた成果を国際会議で発表した。(1) cache-awareコード:FDTD法に対する新たなタイリング手法として新たに、(a)スレッドに割り当てる最適なサイズ・形状の直方体タイルを3次元的に組み合わせて得られる直方体とは限らないタイルを用いる方式と、(b)タイルにカラーリングを施すことで同期操作を削減する方式の、2種類のものを実装・評価し、それぞれについてこれまでの直方体タイル方式に対する優位性を確認した。また(a)について自動チューニングの基礎となるパラメータサーベイを行い、2次・3次キャッシュ容量に基づく最適スレッドタイル形状の設定に関する指針を得た。(2) SIMD化ループ:FDTD法の(1)(a)のタイリングと組み合わせて、格子点ごとの媒質定数の取得操作について、間接参照を排除しつつメモリ参照回数を最小化したSIMD化ループを実装した。またこのループと、構造格子から派生する疎行列とベクトルの乗算ループを対象として、間接参照を排除したループの構成に関する最適なチューニングパラメータを求める指針を得た。

(3)通信遅延隠蔽・削減: PIC法によるプラズマシミュレーションコードを対象とした、粒子の境界移動通信、電磁場の境界値通信、電流密度の総和計算のそれぞれについて、メニーコアプロセッサ内でのプロセス並列・スレッド並列の構成比と性能の関係を詳細に評価した。その結果、メニーコアプロセッサの1コアに関する通信性能をベースとした、最適な構成比を求めるための指針が得られた。またこの成果を国際会議IPDPS2017に投稿し、採択された。メニーコアプロセッサを対象とした高性能アプリケーションの開発のための要素技術として、cache-awareなコード生成、SIMD化ループ変換、および計算・通信のパイプライン化を研究した。これらの要素技術と開発フレームワークを、超音波伝搬解析、PIC法プラズマシミュレーション、各種の線型方程式ソルバーなどの、実際的な高性能アプリケーションに適用した。その結果、たとえばPIC法プラズマシミュレーションにおいて、単一プロセッサレベルで従来実装の約8倍の性能向上を、また64ノードの大規模並列計算でマルチコアベースのシステムと比べて約10倍の性能向上を達成するなど、研究の有用性を示す重要な成果を得た。cache-awareコードとSIMD化ループについては、基本的なアイデアの有効性を具体的なアプリケーションを対象として検証し、特にPIC法によるプラズマシミュレーションコードについて予想を上回る大幅な性能向上が得られることを明らかにした。またこれらについて、学術論文1編と国際会議論文3編を発表し、5件の招待講演も行った。一方、通信遅延隠蔽・削減については、実装の基本検討に留まり、性能評価を通じた有効性の確認・検証には到っていない。またクリロフ部分空間法の線形ソルバーについては、メニーコアプロセッサでの絶対的な性能が必ずしも満足できるレベルには達しておらず、フラグメント分子軌道計算についてはデータ構造の根本的改善の必要性が見出された。要素技法に関する新たな課題、すなわち新たなタイリング手法とプロセッサに割り当てるプロセス・スレッドの構成比最適化について、早急に実装と適用実験を実施する。またこれらはいずれも、タイルの構成法やそれに依存するSIMD化ループの構成法、およびプロセス間通信の最適化法に対して、チューニングすべき実装パラメータの増加をともなうものであるため、最適パラメータ探索空間の飛躍的な拡大に対応する必要がある。したがって当初の計画に沿って自動チューニングの適用を進めつつ、より効率的な探索方法の検討も併せて行う。28年度が最終年度であるため、記入しない。計算機工学有効性が検証できた要素技法については、これまでに設計・開発したコードをベースとして、アプリケーションコード全体に対する適用実験と評価を行う。
湖沼のプランクトン分子分類に基づく識別とモニタリングへの適用

琵琶湖の植物プランクトン133株を単離培養し、真核生物は18S、原核生物は16S rRNA遺伝子を増幅するためのユニバーサルプライマーを用いてPCRを行い、クローニングの後、塩基配列の全長解析を行った。琵琶湖で主に出現しやすいプランクトン塩基配列のアライメントにより、ターゲットとする18種を特異的に検出するためのプライマーの設計、また、それらを用いた定量的PCR(リアルタイムPCR)を用いた検出を試みたところ、顕微鏡観察で確認された種の検出ができた。また、藍藻類全体をターゲットとしたPCR-DGGE(変性剤濃度勾配ゲル電気泳動法)を用いて野外湖水の群集構造解析行ったところ、これまで報告のないピコプランクトン種のバンドが多数検出され、今後、分子分類を用いることにより長期のモニタリングだけでなく、プランクトン群集の多様性がより客観性の高い分析手法で明らかになると示唆された。水産資源を支える餌生物として、また、水環境の状態をあらわす指標として、プランクトンモニタリングがなされてきた。しかし、光学顕微鏡観察だけでは、酷似する微生物を正確に同定することは困難であり、湖沼生態系において環境評価をするには客観的な分析データが求められている。そこで、本研究ではDNAの塩基配列の違いを利用した分子分類によるモニタリング方法を開発し、実際のモニタリングに利用することを目指した。水産資源を支える餌生物として,また,水環境の状態をあらわす重要な指標として,顕微鏡観察による長期的なプランクトンのモニタリングがなされてきた。しかし,プランクトン種の中には,生活史におけるステージ,生理条件,雌雄の違いによって形態が大きく変化する種や,或いは,まったく別の分類群に属する酷似種が同水塊中に生息するため,これまでのモニタリングで一般的に用いられてきた光学顕微鏡観察では,十分な経験を有する技術者でも同一種がどうかの識別すら困難である場合や,種レベルでの同定が不可能な場合も多く,分類精度が一定しないという問題は,未だ解決されていない。近年,DNAのデータベース化によって細菌から高等植物まで遺伝情報に基づく分類識別が飛躍的に発展しており,分子分類に基づくモニタリングの実用化が期待されている。そこで,本研究では,プランクトンのモニタリングデータが豊富に蓄積されてきた湖の1っである琵琶湖をケーススタディーとして,湖沼のプランクトン遺伝子情報に基づく,迅速かつ正確で客観的な分類ならびに定量化手法を開発し,モニタリングに適用することを目的とする。初年度である平成19年度は,琵琶湖で生息するプランクトンの遺伝子情報を収集する必要があった。そこで,植物プランクトンを単離培養し,真核生物は18S,原核生物は16SrRNA遺伝子をPCRで増幅させ,クローニングを経てシーケンスを行った。琵琶湖の湖水から合計169株の植物プランクトン(緑藻類,珪藻類,藍藻類)の単離培養を行った。水産資源を支える餌生物として、また、水環境の状態をあらわす重要な指標として、顕微鏡観察による長期的なプランクトンモニタリングがなされてきた。しかし、プランクトン種の中には、生活史におけるステージ、生理条件、雌雄の違いによって形態が大きく変化する種や、或いは、まったく別の分類群に属する酷似種が同水塊中に生息するため、これまでのモニタリングで一般的に用いられてきた光学顕微鏡観察では、十分な経験を有する技術者でも同一種かどうかの識別すら困難である場合や、種レベルでの同定が不可能な場合も多く、分析精度が一定しないという問題は未だ解決されてない。そこで、本研究では、琵琶湖をケーススタディーとして湖沼のプランクトンの遺伝子情報に基づく迅速かつ正確で客観的な分類ならびに定量化手法を開発し、モニタリングに適用することを目的としている。平成19年度に琵琶湖のプランクトン133株の真核生物(18S)原核生物(16S)の塩基配列を解読し、データベースの構築を行ったので、平成20年度は、これらのデータを活用し、琵琶湖において頻繁に出現する植物プランクトン種17種についてのアライメントから特異的かつ定量的に検出できるリアルタイムPCR (SYBR Green)用のプライマー設計を行った。また、琵琶湖から採水した湖水中に含まれるプランクトンのDNAを抽出し、これらのプライマーを用いた検出試験を行い、モニタリングに利用できることを確認した。水産資源の餌生物として、また、水環境をあらわす指標としてプランクトンのモニタリングは有効であると考えられ、海洋・湖沼において長年継続的に行われてきた。近畿地方1400万人の水道水源を管理する滋賀県においても1977年に淡水赤潮が初めて発生したことをきっかけに、モニタリングを月12回、北湖および南湖で行ってきた。

しかし、プランクトン種の中には、生活史におけるステージ、生理条件、雌雄の違いによって形態が大きく変化する種や、或いは、まったく別の分類群に属する酷似種が同水塊中に生息するため、これまでのモニタリングで一般的に用いられてきた光学顕微鏡観察では、十分な経験を有する技術者でも同一種かどうかの識別すら困難である場合や、種レベルでの同定が不可能な場合も多く、分析精度が一定しないという問題は未だ解決されてない。そこで、本研究では、琵琶湖をケーススタディーとして湖沼のプランクトンの遺伝子情報に基づく迅速かつ正確で客観的な分類ならびに定量化手法を開発し、モニタリングに適用することを目的としている。平成21年度は、琵琶湖で優占しやすいプランクトン17グループを特異的に検出できるリアルタイムPCR用プライマーを設計したので、野外サンプルを用いた試験を行った。13グループについては、検境結果と同様の検出ができたが、顕微鏡観察では検出されていないにもかかわらず、陽性を示す場合もみられた。他種であっても類似のDNA塩基配列に反応する場合や、現在解読されている遺伝子情報だけでは、種レベルまでの識別が難しい場合も多い。今後、これらの課題について検討していく予定である。水産資源の餌生物として、また、水環境をあらわす指標としてプランクトンのモニタリングは有効であると考えられ、海洋・湖沼において長年継続的に行われてきた。近畿地方1400万人の水道水源を管理する滋賀県においても1977年に淡水赤潮が初めて発生したことをきっかけに、モニタリングを月12回、北湖および南湖で行ってきた。平成19年平成21年度までの研究において、既存のデータベースから琵琶湖で主に優占する植物プランクトンを検出する手法が開発できたので、平成22年度は、PCR-DGGE(変性剤濃度勾配ゲル電気泳動)を用いて、これまで顕微鏡観察で検出されてこなかったプランクトン種について経月モニタリングを行った。すると、琵琶湖でこれまでに報告されていないピコシアノバクテリアが検出され、分子分類の重要性が示された。さらにPCR-DGGE法を琵琶湖の植物プランクトンおよびバクテリアに適用し、季節変化、場所による組成の違いが見られ、技術者の検鏡能力に依存しない手法でモニタリングすることに成功した。
人工細胞壁を装着したプロトプラストによる有用物質生産システムの開発

人工細胞壁を装着した微生物および植物プロトプラストによる有用物質生産システムの開発研究を行い,下記の(1)(4)の成果を得た.(1)人工細胞壁として利用可能なアルギン酸のエリシター機能の発見人工細胞壁として利用可能なアルギン酸ゲルに注目し種々検討した結果,アルギン酸がエリシター物質であり,植物の有用物質生産を促進することを見い出した.アルギン酸の作用メカニズムの基礎的解析を行い,アルギン酸の認識部位が細胞膜上にあることを推定し,細胞壁を除去したプロトプラストではアルギン酸の感度が高くエリシター効果が著しく増大すること,アルギン酸のエリシター効果はH_2O_2やCa^<2+>を同時に作用させると相乗的に増大することを見い出した.(2)簡便な人工細胞壁装着法の開発細胞をアルギン酸ゲルで固定化した後,細胞壁溶解酵素を作用させ、ゲル内でプロトプラスト化反応を行う,微生物および植物で使用可能な,簡便で迅速な人工細胞壁装着法を開発した.(3)人工細胞壁を装着した植物プロトプラストによる有用物質生産システムの開発人工細胞壁としてエリシター機能を有するアルギン酸ゲルをニチニチソウプロトプラストに装着して培養した結果,Indole alkaloidsを細胞の数十倍の高速度で生産することに成功した.また,人工細胞壁としてアルギン酸ゲルを装着したワサビプロトプラストにH_2O_2を添加し培養するシステムを開発した結果,エリシター効果が相乗的に増大し,細胞の数十倍の高速度でのchitinase生産に成功した。(4)人工細胞壁を装着した微生物プロトプラストによる有用物質生産システムの開発Invertaseの工業生産用の酵母細胞からプロトプラストを調製し,人工細胞壁として物質移動能に優れたアルギン酸ゲルを装着し,カラム型リアクターで培養した結果,通常の細胞では細胞内に蓄積されるInvertaseを,細胞外に高速度生産させることに成功した。細胞壁を除去したプロトプラストの適応機能や物質移動能を最大限に利用することにより、生物細胞が有する潜在的な能力を最大限に引き出す新規なバイオリアクターシステムとして、プロトプラストの機能性のゲルを人工の細胞壁として装着する新規な有用物質生産システム(ゲルの種類を変えることにより、様々な機能を有する人工の細胞壁を自由に装着できる)を考案し、種々な検討を行った。人工細胞壁として利用可能な種々の天然多糖類を培地に添加してニチニチソウ細胞の懸濁培養を行った結果、アルギン酸を添加した場合に様々な抗菌酵素(5'-phosphodiesterase,chitinaseなど)やインドールアルカロイド(ajmalicine,catharanthine,tryptamineなど)の生産および細胞外への分泌が促進され、アルギン酸がエリシター様機能を有することが明らかとなった。次に、エリシター様機能を有するアルギン酸ゲルを人工細胞壁として装着した固定化ニチニチソウプロトプラストを用いて、インドールアルキカロイド生産を試みた。アルギン酸固定化プロトプラストでは、コントロールとして培養したアルギン酸固定化細胞やアガロース固定化プロトプラストに比べて多量のインドールアルカロイドが培養液中に放出された。固定化プロトプラストを蛍光顕微鏡[DMRBE/RD・ライカ社]で観察した結果、培養7日目以降、細胞壁の再生が認められた。プロトプラストの状態を長期間維持するために、ゲル内に移動可能な種々の細胞壁再生阻害剤の添加を検討した。

その結果、塩化カルシウムを培地中に添加することにより、長期間に渡りプロトプラストの状態が維持され、インドールアルカロイドの生産量が増大し、種々のインドールアルカロイドの比生産性は固定化細胞の数十倍を示した。以上の内容を論文として発表した(研究発表参照)。人工細胞壁の素材であるアルギン酸のエリシター機能を種々検討した結果、アルギン酸は様々な植物細胞の酵素やアルカロイドの生産を促進することが明らかになった。アルギン酸のエリシターとしての分類を試みた結果、アルギン酸は、ガラクチュロン酸と同様な生理活性を有しており、内在性エリシター様物質であることが明かとなった。また、アルギン酸が有するウロン酸特有のカルボキシル基がエリシター効果の発現に重要な役割を果たしていることが明かとなった。従来、植物細胞壁近傍に蓄積するために生産量が微量で、大量生産が困難であった機能性物質の生産について、ぺルオキシダーゼ生産をモデルに検討した結果、人工細胞壁として物質移動能に優れたアガロースを植物プロトプラストに装着することにより、培養液中にぺルオキシダーゼを多量に生産することに成功した。また、人工細胞壁の物理的機能(骨格としてプロトプラストを保護する)に注目し、培地の浸透圧を低下させて培養した結果、プロトプラストを破壊することなく、ぺルオキシダーゼの生産量をさらに増大させることができた。実用面での利用を考慮し、生存活性が高いプロトプラストに人工細胞壁(アルギン酸)を装着する新規な方法(細胞をアルギン酸ゲルで固定化した後に細胞壁溶解酵素を作用させる新規な固定化プロトプラスト作製する)を開発した。本法により、生存活性が高いアルギン酸固定化植物および微生物プロトプラストを短時間で簡便かつ大量に作製することが可能となった。本法を用いて、物質移動能に優れたアルギン酸ゲルを酵母プロトプラストに装着した結果、通常は、細胞壁と細胞膜に蓄積する高分子(分子量270,000)のインベルターゼを細胞外に大量生産することに成功した。以上の内容を論文あるいは口頭で発表した(研究発表参照)。人工細胞壁を装着した微生物および植物プロトプラストによる有用物質生産システムの開発研究を行った((1)、(2)に記載)。また、平成9年度本年度に行われた本課題の総括を行った。(1)微生物プロトプラストによる有用物質生産システムの開発転化糖の製造に用いられるインベルターゼは、分子量が27万と大きいため酵母細胞の細胞膜と細胞壁の間に蓄積し、細胞外にはほとんど分泌されない。そのため生産現場では、煩雑な菌体の破砕処理が必要となる。本研究では、インベルターゼの工業生産に用いられている酵母細胞からプロトプラストを調製し、人工細胞壁として物質移動能に優れたアルギン酸ストロンチウムゲルを装着し、細胞壁合成阻害剤を培地に添加し、カラム型リアクターで培養した結果、72時間にわたりプロトプラストの状態が維持され、細胞外に大量のインベルターゼが分泌生産され、高速度生産に成功した。(2)植物プロトプラストによる有用物質生産システムの開発人工細胞壁としてエリシター機能を有するアルギン酸ゲルを装着したワサビプロトプラストを用い、抗菌酵素であるキチナーゼの生産を行う過程で、酸素を通気して培養するとキチナーゼの生産が相乗的に増大することを見出した。
抗NMDAR2抗体とSLEに伴う中枢神経障害発症機序への関連性に関する研究

SLE80例の髄液・血清中の抗NMDAR2抗体価を測定し、SLEに伴う中枢神経障害(NPSLE)との関連性を検討した。NPSLE群血清抗NMDAR2抗体価は非NPSLE群に比べてわずかに高値を示した。精神症状群、局所症状群、複合型[精神症状と局所症状の両方がほぼ同時期に出現した場合])、非NPSLE群の4群間では特に有意差を認めなかった。髄液抗NMDAR2抗体価の検討ではNPSLE群が非NPSLE群に比べて、有意に高値を示し、4群間の検討では複合型が他の3群に比べて有意に高値を示した。局所症状群は非NPSLE群に比べて、有意に高値を示した。精神症状群では非NPSLE群に比べて有意差を認めなかった。髄液抗MDAR2抗体価は血清抗NMDAR2抗体価あるいは髄液抗リボゾームP蛋白抗体価と各々有意な正の相関を示した。髄液中の抗NMDAR2抗体がNPSLE、特に精神症状以外の局所症状を呈したNPSLEの発症・進展に関与している可能性が示唆された。次に抗NMDAR2抗体によるdsDNAへの結合、血管内皮細胞(EC)活性化を検討した。抗NMDAR2抗体価高値のSLE症例血清よりIgG抗NMDAR2抗体を精製した。精製IgG抗NMDAR2抗体は合成ペプチド(DWEYSVWLSN)、dsDNAにIgG濃度依存性に結合した。SLE14症例精製IgG抗NMDAR2抗体は陰性コントロールとしての5人の正常人由来精製IgGに比較して有意にヒト臍帯静脈由来ECに結合し、接着分子発現及びIL-6・IL-8産生を有意に増強した。血中の抗NMDAR2抗体は抗DNA抗体の一部を成し、中枢神経系血管EC表面に結合し、EC活性化を誘導し、それが血液脳関門の破綻に伴う自己抗体の血中から髄腔内への移行促進や髄腔内での自己抗体産生促進に繋がり、NPSLEの発症・進展を促進している可能性が示唆された。SLE65例の髄液・血清中の抗NMDAR2抗体価を測定し、SLEに伴う中枢神経障害(NPSLE)と抗NMDAR2抗体との関連性を検討した。SLE65例はアメリカリウマチ学会が提唱しているNPSLEの19の症候に基づいてNPSLE46例(精神症状群16例、局所症状群25例、複合型[精神症状と局所症状の両方がほぼ同時期に出現した場合5例])、非NPSLE19例に分類した。[結果]血清抗NMDAR2抗体価はNPSLE群18.5±21.3U/ml、非NPSLE群10.4±9.62U/mlで、有意差を認めなかった。髄液抗NMDAR2抗体価はNPSLE群16.0±26.2U/ml、非NPSLE群2.57±2.44U/mlで、有意差を認めた(P=0.0013)。髄液抗NMDAR2抗体価に関して各症状群で比較検討したところ精神症状群9.04±14.1CSFU/ml、局所症状群14.0±

19.3CSFU/ml、複合型42.5±53.6CSFU/mlであり、局所症状群と複合型が非NPSLE群に比べて有意に高値を示した(P=0.0024、P=0.0075)。精神症状群では非NPSLE群に比べて有意差を認めなかった。NPSLE症例における経過を追った髄液抗NMDAR2抗体価の検討では、NPSLE出現時に高値を示し、軽快にて低下した。血清抗NMDAR2抗体に関しては特に大きな動きを示さなかった。髄液中の抗NMDAR2抗体がNPSLE、特に精神症状以外の局所症状を呈したNPSLEの発症・進展に関与している可能性が示唆された。抗NR2 glutamate receptor(NMDAR2)抗体が抗DNA抗体の一部を構成しているか否か、血管内皮細胞(EC)に結合し、ECを活性化させるか否かを検討した。抗NMDAR2抗体価高値のSLE症例血清より合成peptide(DWEYSVWLSN : DWEYSはNR2 glutamate receptorのアミノ酸残基283-287に一致)カップリングSepharose HP担体カラムを用いてIgG抗NMDAR2抗体を精製した。SLE5症例の精製IgG抗NMDAR2抗体(IgG濃度40μg/mlよりの倍々希釈系列を作成)は合成ペプチド(DWEYSVWLSN)、ds-DNAにIgG濃度依存性に結合した。SLE14症例の精製IgG抗NMDAR2抗体、陰性コントロールとして5人の正常人由来精製IgG(IgG濃度20μg/mlよりの倍々希釈系列を作成)、陽性コントロールとしてIL-1β(5U/ml[17.86pg/ml])をconfluentかつ単層となったヒト臍帯静脈由来EC(HUVEC)に反応させたところ、SLE14症例の精製IgG抗NMDAR2抗体は5人の正常人由来の精製IgGに比較してIgG濃度依存性にHUVECに有意に結合し、IL-1βと同様に接着分子(ELAM-1、VCAM-1、ICAM-1)の発現及び、cytokine(IL-6、IL-8)産生も正常人5人由来の精製IgGに比較して有意に増強した。抗NMDAR2抗体は抗DNA抗体の一部を構成し、血中の抗NMDAR2抗体が中枢神経系血管のEC表面に結合し、EC活性化を誘導し、それが脳血管障害や血管炎(髄腔内への白血球浸潤、髄腔内でのcytokine濃度上昇、それに伴う自己抗体の血中から髄腔内への移行促進や髄腔内での自己抗体産生促進)に繋がり、それらの症状がCNSループスを発症させている可能性が示唆された。
地理的素材・手法を取り入れた総合的防災・減災教育プログラム開発

本研究課題では「地理的素材・手法を取り入れた総合的防災・減災教育プログラム開発」と題し,まちあるきで収集さ布田川日奈久断層(熊本)周辺並びに神城断層(長野)周辺に立地する小学校・中学校校長・教頭並びに教育委員会へのアンケート調査・ヒアリング調査・文献調査より,地域版ハザードマップ作成の課題と防災・減災教育の課題を明らかにする。現地調査による情報収集・資料収集から地理的情報を取り入れた防災教育教材の開発を行い,まち歩きで収集される地理情報を共有化するためのweb-GISを用いたツール開発を併せ持った防災・減災教育プログラムを開発する。