hpprc/llmjp-kaken huggingface dataset:
リニアモータ駆動超小型拍動型補助人工心臓の開発

2、慢性動物実験に使用するための、リニアモータ駆動補助人工心臓の開発を行った。ポンプハウジングはまず、3次元CADで設計を行い、マスターモデルをモデリングマシンによってアクリルブロックから切削加工した。マスターモデルからシリコーン型を作成し、真空注型法により硬質ポリウレタン製ポンプハウジングを製作した。試作人工心臓は、直径100mm、高さ51mm、重量740g、容積300mlであった。3、成山羊1頭(メス、56kg)を用いて、左室-大動脈バイパス左心補助モデル(ex vivo)慢性動物実験を行った。人工心臓は山羊左体側面に設置した。脱血管および送血管には1/2inchチューブを使用し、心臓(大動脈)からポンプユニットまでの長さはそれぞれ43cm、22cmとした。人工心臓は、手術術後、補助人工心臓はマイクロコンピュータによる完全充満完全駆出制御で駆動した。4、第1例目の慢性動物実験は、42日間の生存が得られた。実験終了理由は、実験開始から40日目にポンプ内部に血栓を認めたためである。ポンプ内血栓は流入および流出ポートの対角に位置するポンプ奥部に認められた。解剖所見として、腸管膜動脈梗塞が広範囲に認められた。ポンプハウジングやダイアフラムには顕著な亀裂や変形は認められなかった。ガイドと固定子を分離して摺動面を観察したところ、実験開始時と比較して顕著な磨耗や傷の増加は見られなかった。5、次年度は、慢性動物実験の結果を検討し、更なる改良を進める予定である。本年度は、平成15年度に行った慢性動物実験により得られた知見から問題点を洗い出し、3ヶ月生存を目指したリニアモータ駆動補助人工心臓システムの開発を行った。1、従来8mmであった可動子ストロークを10mmに延長したリニアモータを新規に設計・開発した。試作したモータは直径60mm、高さ24mm、重量465g、容積68mlで、ポンプ駆出側起動推力として100[N]以上の推力を発生させた。2、慢性動物実験で問題となったポンプ内血栓の発生を防ぐために、血液ポンプの形状および製作工程を変更した。血液ポンプハウジングおよびプッシャープレートは、硬質ポリウレタンを用いて真空注型法により製作した。ダイアフラムは、プッシャープレート上に直接セグメント化ポリウレタンをディッピングすることによって製作した。血液ポンプハウジングとダイアフラムを接着した後に、抗血栓性が優れたセグメント化ポリウレタンを用いてポンプ内面を複数回コーティングすることによって、血液接触面を平滑化することに成功した。3、慢性動物実験で問題となったリニアモータの発熱問題を改善した。サーモグラフィ装置を使用して従来モデルの表面温度分布を計測したところ、高温部位が偏在しており、リニアモータが発生した熱を適当に伝導、発散できていないことが確認された。そこで改善モデルでは、ハウジングに設けていた空冷用溝を減少させ、リニアモータとハウジングとの接触面積を拡大した。
建築鋼構造の崩壊余裕度とそれに及ぼす筋違いの役割

東日本大震災では、「想定外」という言葉が頻発した。想定外の地震に対する現実的な回答の一つは、「想定する力から崩壊までの余裕度(崩壊余裕度)」の定量化にある。建築鋼構造が最も多用される中低層建築物の崩壊までの余裕度は、通常よく用いられるラーメン構造ではなく筋違い付き骨組であるという知見があることを踏まえ、本研究では、筋違い付き骨組の設計と予備解析、筋違い付き骨組の崩壊余裕度に及ぼす筋違い性能の影響評価、新材料を用いた筋違いがもつ崩壊余裕度向上効果の評価、新材料を用いた筋違い性能評価のための構造実験、実践的設計規範の提案からなる研究計画に基づいて、筋違い付き骨組が崩壊余裕度に対してもつ力量の定量化をはかることを目的とした。最終年度である本年度においては、新材料を用いた筋違い性能評価のための構造実験と、実践的設計規範の提案に取り組み、以下の成果を得た。昨年度に考案した高強度鋼と低降伏点鋼を併用したハイブリッド型筋違いの履歴性能を、引き続き実大規模の筋違い実験から検討し、特に提案筋違いと周辺骨組との接合方法を構築するとともに、その設計要件を同定した。施工性を考慮した結果ガセットプレートを用いた接合によってピン支持を、またガセットプレートと筋違い端部にブロックを配することによって偏心を、それぞれ実現した。これらの接合形式をもつ試験体の履歴性状は、機械式ピンを用い、エンドプレート形式筋違い端部を意図的に偏心させた、いわゆる理想型偏心をもつ試験体の履歴性状と極めて近い結果となり、その妥当性が検証できた。これら一連の研究を踏まえ、提案筋違いに対する耐震設計手順を、初期剛性、引張下降伏耐力、降伏後剛性、引張最終耐力、圧縮耐力評価式としてとりまとめた。26年度が最終年度であるため、記入しない。建築鋼構造が最も多用される中低層建築物の崩壊までの余裕度は、通常よく用いられるラーメン構造ではなく筋違い付き骨組であるという知見があることを踏まえ、本研究では、筋違い付き骨組の設計と予備解析、筋違い付き骨組の崩壊余裕度に及ぼす筋違い性能の影響評価、新材料を用いた筋違いがもつ崩壊余裕度向上効果の評価、新材料を用いた筋違い性能評価のための構造実験、実践的設計規範の提案からなる研究計画に基づいて、筋違い付き骨組が崩壊余裕度に対してもつ力量の定量化をはかる。本年度は、筋違い付き骨組の設計と予備解析と筋違い付き骨組の崩壊余裕度に及ぼす筋違い性能の影響評価に取り組むとともに、新材料を用いた筋違いがもつ崩壊余裕度向上効果に関する一連の検討に着手した。代表的な中層建築鋼構造を採り上げ、それを筋違い付き骨組とした設計、近年用いられるようになってきた座屈補剛筋違い付き骨組とした設計、わが国で用いられる柱と梁を剛接合とした筋違い付き骨組とした設計、を実施し、互いの構造形式が持つ耐震性の優劣を比較したさらに、筋違いによって期待できる崩壊余裕度を更に向上させるために、筋違いに超高強度鋼を用いる工夫を検討した。高強度筋違いは早期座屈によって耐震性能が劣ると一般に認識されているが、座屈による耐力劣化に対する不合理な過大評価、高強度がもつ弾性限界の上昇、断面のコンパクト化による幅厚比の減少等、高強度筋違いの効用を考慮しつつ、提案筋違いの性能予測を図った。想定外の地震に対する現実附な回答の一つは、「想定する力から崩壊までの余裕度(崩壊余裕度)」の定量化にある。本研究では、(1)筋違い付き骨組の設計と予備解析、(2)筋違い付き骨組の崩壊余裕度に及ぼす筋違い性能の影響評価、(3)新材料を用いた筋違いがもつ崩壊余裕度向上効果の評価、(4)新材料を用いた筋違い性能評価のための構造実験、(5)実践的設計規範の提案からなる研究計画に基づいて、筋違い付き骨組が崩壊余裕度に対してもつ力量の定量化をはかる。本年度は、上記5課題のうち、(2)、(3)、(4)を実施した。(2)については、代表的な中層建築鋼構造を採り上げ、それを筋違い付き骨組とした場合、通常のラーメン構造とした場合、座屈補剛筋違い付き骨組とした場合等を対象に、漸増型時刻歴応答解析を実施した。筋違いを配することによって崩壊余裕度は確実に増すが、通常の筋違いと座屈補剛筋違いとの差が当初想定よりも小さいことが明かになった。(3)については、新材料として高強度鋼を用いることの長所を活かしつつ、筋違い全体の安定とエネルギー消費の確保と崩壊余裕度の向上を図るため、高強度鋼と低降伏点鋼を併用したハイブリッド型筋違いを考案した。二つの溝形鋼をバッテンプレートで繋いだもので、両者の降伏点の違いによって生じる偏心が低降伏点鋼の塑性変形を助長する一方で、高強度鋼が大きな変位領域まで弾性を保つという特長をもっている。また初期偏心を与えることによってこの特長が更に活かせることも確認した。(4)については、一連の筋違い要素実験から検討し、提案筋違いがもつ初期剛性、降伏後剛性、最大耐力、エネルギー消費能力と、これら特性に及ぼす初期偏心量と高強度鋼と低降伏点鋼の強度比の影響、を検討した。

東日本大震災では、「想定外」という言葉が頻発した。想定外の地震に対する現実的な回答の一つは、「想定する力から崩壊までの余裕度(崩壊余裕度)」の定量化にある。建築鋼構造が最も多用される中低層建築物の崩壊までの余裕度は、通常よく用いられるラーメン構造ではなく筋違い付き骨組であるという知見があることを踏まえ、本研究では、筋違い付き骨組の設計と予備解析、筋違い付き骨組の崩壊余裕度に及ぼす筋違い性能の影響評価、新材料を用いた筋違いがもつ崩壊余裕度向上効果の評価、新材料を用いた筋違い性能評価のための構造実験、実践的設計規範の提案からなる研究計画に基づいて、筋違い付き骨組が崩壊余裕度に対してもつ力量の定量化をはかることを目的とした。最終年度である本年度においては、新材料を用いた筋違い性能評価のための構造実験と、実践的設計規範の提案に取り組み、以下の成果を得た。昨年度に考案した高強度鋼と低降伏点鋼を併用したハイブリッド型筋違いの履歴性能を、引き続き実大規模の筋違い実験から検討し、特に提案筋違いと周辺骨組との接合方法を構築するとともに、その設計要件を同定した。施工性を考慮した結果ガセットプレートを用いた接合によってピン支持を、またガセットプレートと筋違い端部にブロックを配することによって偏心を、それぞれ実現した。これらの接合形式をもつ試験体の履歴性状は、機械式ピンを用い、エンドプレート形式筋違い端部を意図的に偏心させた、いわゆる理想型偏心をもつ試験体の履歴性状と極めて近い結果となり、その妥当性が検証できた。これら一連の研究を踏まえ、提案筋違いに対する耐震設計手順を、初期剛性、引張下降伏耐力、降伏後剛性、引張最終耐力、圧縮耐力評価式としてとりまとめた。26年度が最終年度であるため、記入しない。本研究では、筋違い付き骨組は通常のラーメンに比べて耐震性能が優れている、という前提に立っている。本年度の研究から、筋違い付き骨組の塑性変形能力を決する最大の要素は、筋違いと周辺骨組との接合、具体的にはガセットプレートの柔性と変形追従能力であること、ガセットプレートが適切に設計されておれば、通常の筋違いと座屈補剛筋違いによる差は僅かであることが明らかになった。これは、本研究の前提が適切であることを保証する材料に他ならず、今後の研究展開に一層の希望をもたらしている。また新しい材料の適用においても、一対の溝形鋼からなる筋違いのうち、一方の溝形鋼に高強度鋼を他方に普通軟鋼を用いるというハイブリット筋違いを考案し、それによって断面のコンパクト化、全体の安定、高いエネルギー消費能力の確保が可能となることを示すことができた。高強度鋼と低降伏点鋼を併用したハイブリッド型筋違いについては、幸いにも実験結果は当初想定挙動を確実に再現した。またこの開発途中で、初期偏心を与えることによってより優れた履歴性能を示しうることが判明し、その有効性についても一連の実験から検証できた。また、筋違い付き骨組の崩壊余裕度に及ぼす筋違い性能の影響についても、当初想定にほぼ近い結果を数値解析によって検証できた。本年度の検討を踏まえ、高強度鋼を用いた筋違いが有する構造性能を定量化すべく、一連の構造実験に先立つ予備実験と、その結果を補強するための精緻な数値解析の構築に取り組む予定である過去2年の検討結果を踏まえ、本研究の集大成として、筋違い付き骨組の耐震性能と崩壊余裕度の評価、新材料を用いた筋違いの挙動とそれによる耐震性能と崩壊余裕度の向上度に関連して、実践的設計規範の提案をめざす。
変形性関節症の治療標的を目指した軟骨細胞メカノトランスダクション機構の解明

本研究では、運動刺激は軟骨細胞において細胞外adenosineシグナル経路を介してMMP13の発現を制御していること明らかにした。我々の設定した培養条件下で軟骨細胞に運動刺激fluid flow shear stress(FFSS)を与えると開始3日後からMMP13の発現が上昇し、このMMP13の上昇は細胞外ATPシグナルによるものではなく細胞外ATPがその分解酵素によってadenosineに分解され、この細胞外adenosineがMMP13発現を促進していることを明らかにした。細胞外adenosine受容体であるA2B受容体はGタンパク質(Gq)結合受容体であることからPI3K/Ca++/Calmodulin/PKCシグナル経路を活性化すると推測される。炎症性サイトカインも同様にカルシウムシグナル活性化を介してMMP13を発現する。そこで、運動刺激及びサイトカインによるMMP13発現上昇に共通したシグナル経路を明らかにするためにドラッグライブラリーを使用したハイスループットスクリーニングでサイトカイン誘発性MMP13発現を抑制する低分子化合物を同定した。この内サイトカイン誘発性MMP13の発現を80%以上抑制する化合物は、運動刺激FFSSによるMMP13発現の上昇も抑制した。つまり、サイトカイン誘発性MMP13と運動刺激によるMMP13発現上昇を引き起こすシグナル経路はクロストークしていることが示唆された。また、同定した化合物の採用機序から微小管関連タンパク質によるカルシウムシグナル活性化がMMP13発現上昇に関与していることが明らかにした。さらに、この微小管結合タンパク抑制作用を有する低分子化合物を外傷性変形性関節症マウスモデルに経口投与すると軟骨変性を抑制した。したがって、同定した低分子化合物は病態修飾性変形性関節症治療薬の候補になると考えている。ATP分解酵素ecto-nucleotidase(CD39,CD73)ノックアウトマウスを用いた実験を行う予定であったが、他の研究グループから極めて類似した実験の結果が先に報告された。そこで、当初予定していたマウス実験は一旦休止とし、細胞実験でアデノシンシグナル、サイトカインシグナル、カルシウムシグナルのクロストークによるMMP13発現について詳細に進めることとした。運動刺激によるMMP13発現促進はカルシウムシグナルの活性化を介していることを明らかとしたので、運動刺激がどのようにカルシウムシグナル活性化を引き起こしているかを明らかとする。プール型CRISPRレンチウイルスライブラリーと時世代シーケンスを使用したゲノムワイドハイスループットスクリーニングを行いカルシウムシグナルの活性化経路、特に運動刺激受容体を明らかにする。また、カルシウムシグナルがMMP13発現の活性化を引き起こす転写メカニズムについても明らかとする。mmp13プロモーター制御下にGFPを発現する軟骨細胞を使用して、運動刺激によるMMP13発現を抑制するsiRNAを同定するためにゲノムワイドスクリーニングを施行した。mmp13プロモーター制御下にGFPを発現する細胞樹立において、BAC recombination法によるtransgene手技と、CRISPRによるknock in手技でGFP発現細胞を作成した。CRISPRで作成したGFP発現細胞はBACで作成した細胞よりGFP発現量が少なく、BACで作成したmmp13 promoter GFP細胞をスクリーニングで使用することとした。計画では、アデノシンを投与してGFPを発現させ、GFPを抑制するsiRNAをFACSで同定する予定であったが、アデノシンではFACSで分離に十分なGFP蛍光強度を得られなかったため、アデノシンシグナルの下流のシグナル分子に着目し、運動刺激によりこのシグナル分子Xが活性化するとGFPが発現する新たな細胞実験系を確立した。この実験系では、運動刺激によるシグンル分子Xの活性化で十分なGFP強度が得られることを確認した。新たな実験系の確立に時間を要した。現在、全ゲノムCRISPRレンチウイルスライブラリーの準備が整い、シグナル分子Xを利用した全ゲノムスクリーニングを行える状況が整った。また、DNAアレイ、転写因子アレイの結果から、運動刺激ではカルシウムシグナルが活性化していることを確認した。アデノシンによりMMP13依存性GFP傾向強度が予想より遥かに低かったため、最も重要な実験であるゲノムワイドスクリーニングが予定通りは行えなかった。そのため、新たなスクリーニング実験系を確立するために時間を要した。新たなスクリーニング系は予備実験で機能することが確認できたため、今年度はまず、運動刺激によるMMP13発現を制御する遺伝子をゲノムワイドスクリーニングで同定する。重要な実験で、実験系の問題が生じたものの新たな実験系の確立でリカバリーすることができ、ゲノムワイドスクリーニングは平成30年度までに終了予定であるため、十分に予定期間内に行うことができると考えている。運動刺激は軟骨細胞において細胞外adenosineシグナル経路を介してMMP13の発現を制御していること明らかとなった。まず、運動刺激による軟骨細胞の遺伝子発現の変化を明らかにするための実験系を確立した。マウス初代軟骨細胞を高密度で培養して、回転台上で培養してfluid flow shear stress(FFSS)を与えて遺伝子発現、特に軟骨変性のキータンパク質であるMMP13の発現変化を継時的にリアルタイムPCRで調べた。我々の設定した条件下で軟骨細胞にFFSSを与えると開始3日後からMMP13の発現が上昇することがわかった。

当初、軟骨細胞はFFSSを与えると細胞外ATPを分泌してそれが細胞シグナルを活性化することでMMP13を発現すると考えていたが、実際には細胞外ATPはその分解酵素ecto-nucleotidase(CD39,CD73)によってadenosineに分解され、細胞外adenosineは軟骨細胞でのMMP13発現を著しく上昇し、さらに細胞外adenosineを減少させるCD39/CD73阻害剤はFFSSによるMMP13発現促進を抑制することが明らかとなった。細胞外adenosine受容体であるA2B受容体はGタンパク質(Gq)結合受容体であることからPI3K/Ca++/Calmodulin/PKCシグナル経路を活性化すると推測される。実際、これらのシグナル分子の阻害剤は細胞外adenosineによるMMP13の発現上昇を阻害したため、当初の予定ではATP分解酵素ecto-nucleotidase(CD39,CD73)ノックアウトマウスが変形性関節症に耐性を示すかどうかを確認するための実験を行う予定であったが、今後の研究方針について変更を検討している。ATP分解酵素ecto-nucleotidase(CD39,CD73)ノックアウトマウスを用いた実験を行う予定であったが、他の研究グループから全く同じの実験の結果が先に報告された。また、興味深いことにその結果は我々の予想とは反対にATP分解酵素ecto-nucleotidase(CD39,CD73)ノックアウトマウスは軟骨変性を促進するもので、細胞アデノシンは軟骨変性に対して保護的に働くというものであった。この全く異なる結果が報告されたことから、一旦、我々の当初の研究計画の進め方を再検討した。当初予定していたマウス実験は一旦休止とし、細胞実験でアデノシンシグナルをさらに詳細に進めることとした。また、変形性関節症に重要な炎症性サイトカインとアデノシンとの関連性についても調べることとした。これまでのところ、炎症性サイトカインはインプラマソームの形成を介して軟骨変性を引き起こすことが知られているが、アデノシンによるMMP13の発現はインフラマソーム阻害剤によって抑制されることを見出した。このことは、運動刺激シグナルは細胞外アデノシンーインフラマソームシグナル経路を介してMMP13を制御していて、炎症性サイトカインとクロストークしていることが示唆される。本研究では、運動刺激は軟骨細胞において細胞外adenosineシグナル経路を介してMMP13の発現を制御していること明らかにした。我々の設定した培養条件下で軟骨細胞に運動刺激fluid flow shear stress(FFSS)を与えると開始3日後からMMP13の発現が上昇し、このMMP13の上昇は細胞外ATPシグナルによるものではなく細胞外ATPがその分解酵素によってadenosineに分解され、この細胞外adenosineがMMP13発現を促進していることを明らかにした。細胞外adenosine受容体であるA2
ミツバチカスト制を維持する制御物質の探索

本研究は「ミツバチ(Apis mellifera)のカスト制を制御する未知の情報伝達物質、semiochemicalsの発見」を目的とする。研究方法として、Johnstoneらの仮説に基づき、女王バチ分泌物質から情報伝達物質そのものを探索する従来法と異なり、ローヤルゼリーよりsemiochemicalsの前駆体の単離の企図した。その結果7種のヒドロキシ脂肪酸を単離構造決定した。これらは女王物質として知られる9-ODA同様、水酸基のエナンチオ混合部であることが判明しsemiochemicals前駆体の可能性が大いに想定された。本研究では、それらのうち3種のオキソ体への変換を完了しており、残るすべての化合物をオキソ体へ変換後、これら化合物群の生物活性試験を実施する。本研究は、天然物化学の立場よりミツバチカスト制を維持する制御物質(semiochemicals)そのものあるいはそれらの前駆体の発見を中心課題とする。1.前年(20)年度専らローヤルゼリーよりカスト制の制御物質の前駆体と想定されるヒドロキシ脂肪酸の単離に注力した。現在までに5種の有機酸の二量体と2種の配糖酸とともに8種のジヒドロキシ脂肪酸の単離に成功し、これら絶対配置を含む全構造を決定した。その結果、興味あることに、ジヒドロキシ脂肪酸の3位水酸基を除く他の二級水酸基はいずれもoptical isomerの混合物として存在している事実をつきとめた。Johnstonらの仮説、すなわち女王物質(9-ケト体)の代謝産物である9-ヒドロキシ体がoptical isomerの混合物としてローヤルゼリー中に存在していることを考慮すると、これらの脂肪酸のいずれかは、女王バチによってケト体に変換され、カスト制を維持する未知の制御物質の前駆体である可能性が大いに期待される。しかしながら、これら化合物を用いてミツバチの形態を観察するには量的に足りないため、目下ローヤルゼリーの主成分であるデセン酸より合成中である。2.今年(21)年度ミツバチに対する生物活性試験のために充分な量のケト体を合成するとともに、量的確保出来次第、ミツバチの形態観察をはじめとする活性評価を実施する。本研究は、天然物化学の立場よりミツバチカスト制を維持する制御物質(semiochemicals)そのものあるいはそれら前駆体の発見を目的とする。1.前年(20)度は、ローヤルゼリー中の脂肪酸、特にヒドロキシ脂肪酸を精査し、これまでに4,9-,4,10-dihydroxydecenoicおよび3,9-,3,10-,3,11-dihydroxydecanoic acidsなど8種の化合物を単離し、それら絶対配置を含む全構造を決定した。その結果、上記ヒドロキシ脂肪酸の3位水酸基はすべてR配置をもつが、他の位置にある二級水酸基はいずれもエナンチオ混合物として存在する興味ある知見を得た。2.今年(21)度は、Johnstonらの仮説に基づき、上記ヒドロキシ脂肪酸のケト体作製に注力した。ローヤルゼリーから得られたヒドロキシ脂肪酸を対応するケト体作製の合成原料とするには、主成分である10-hydroxydecenoic acidを除きいずれも極めて微量であることから、以下の方法によって、ヒドロキシ脂肪酸の増量を図った。まず多量に得られる10-hydroxydecenoic addの4位にブロモ基を導入後、ブロモ基を水酸基に置換することにより4,10-dihydroxydecenoic acidを得た。つぎに2-acetylcyclohexanoneより9-hydroxy-2-decenoic acidを合成した後、上記と同様の処理によって4,9-dihydroxydecenoicacidを得た。現在、これらジヒドロキシ脂肪酸のケト体への変換を遂行中であるが、上述した合成法は、アリル位へのハロゲン導入が困難で、ブロム体が低収率でしか得られないこと、またアリル位にMichael付加型の反応などによる副産物が生成するなど、目的とするケト体が極めて低収率でしか得られなかった。このため、反応条件ならびに酸化剤などの詳細な検討を行い、高収率でケト体を得る合成法を開発中である。本研究は、天然物化学の立場よりミツバチカスト制を維侍する制御物質(semiochemicals)そのものあるいはそれら前駆体の発見を目的とする。1.初年度(20)はローヤルゼリー中の脂肪酸、特にヒドロキシ脂肪酸を精査し、これまでに4,9-, 4, 10-dihydroxy-2-decenoicおよび3, 9-, 3, 10-dihydroxydecanoic acidなど8種の化合物を単離し、それら絶対配置を含む全構造を決定した。その結果、上記ヒドロキシ脂肪酸の3位水酸基はすべてR配置をもつが、他の二級水酸基はいずれもエナンチオ混合物として存在する興味ある知見を得た。

2.前年度(22)は、Johnstonらの仮説に基づき、上記ヒドロキシ脂肪酸のケト体合成に着手した。しかしながら、ローヤルゼリーから得られたヒドロキシ脂肪酸はいずれも極めて微量であり、ケト体への合成原料には不足するため、まずヒドロキシ脂肪酸の増量を図った。ローヤルゼリーより多量に得られる10-hydroxy-2-decenoic acidの4位にブロモ基を導入後、水酸基に置換することにより4, 10-dihydroxy-2-decenoic acidを得た。つぎに2-acetylcyclohexanoneより9-hydroxy-2-decenoicacidを合成した後、上記と同様の処理によって4, 9-dihydroxy-2-decenoicacidを得た。3.今年度(22)は、前年度に作製したヒドロキシ脂肪酸のケト体への変換を試みたが、ヒドロキシ脂肪酸が水酸基導入の困難さなどにより低収量であったこと、またアリル位酸化の際にMichael付加型の副反応が競合してしまうことなどから、目的物とするケト体は得られなかった。そこで、プロム基および水酸基の導入を介さず、アリル位メチレンを直接クロム酸で酸化する手法を検討したところ、4,9-dihydroxy-2-decenoic acidより、ケト体、4,9-dioxo-2-decenoicacidを得ることにはじめて成功した。本反応は低収率のため反応条件の検討が必要であるが、他のケト体合成にも応用可能な有用な方法といえる。
就農者の経営安定化に資する農産物サプライチェーンマネジメントの数理的研究

2018年度においては,農産物サプライチェーンでの意思決定を支援する数理モデル・情報システムの改善のみならず,実際の流通現場での実証実験を実施した.具体的には,数理モデルとして,昨年度より検討を始めた,市場流通と直売流通の中間的役割を担う産直流通に関する数理モデルを精緻化し,農産物の集荷場の立地最適化や,輸送コストの分担による利益や農家-小売店の最適マッチングの感度分析等を行い,産直流通モデルの有効性を検証した.結果として,農家の利益およびマッチングが起こらない農家数を減少させつつ,小売店の利益を向上できることが確認された.また,農家と小売店との契約に天候デリバティブのような金融商品を導入することで,金融工学で検証されているリスクの観点から,本研究で構築されている農産物サプライチェーンのリスク評価を行った.一方,農家と消費者を結ぶ情報システムの開発として,農産物に貼ったバーコードをタブレット端末で読み取ると生産者や農産物の情報を見ることが可能な「ベジスキャン」を開発した.このシステムでは,生産者や農産物の情報,圃場を紹介し,地方都市においては生産者、消費者は高齢者が多いことから,使いやすさの点にも考慮しつつ,情報という付加価値を付けることで生産者の所得向上や地産地消を促進させることを目的としている.このシステムのプロトタイプを用いて,広島にあるJA広島中央「となりの農家」高屋店にて実証実験を行い,現在収集されたデータ・情報の分析を行っている.申請時の計画通り,この2年間で農家の利益を確保しつつ,小売店の利益も向上させ,消費者の満足度も保つ農産物サプライチェーンの有効な制度設計が,数理モデルを通して明らかになってきた.そこでは,農家と小売店・消費者の間での適切な情報共有が必要となり,情報システムの開発が重要となる.2018年度において「ベジスキャン」を開発し,その実証実験まで実行できた点においても,農産物流通に関わる情報システムに開発は,順調に進展している.また一方で,今後有効とされる産直流通モデルにおいても,物流がボトルネックとなっており,その費用分担や配送最適化が必要不可欠であることが明らかになってきた.これらを考慮した数理モデリングも実行され,最適化問題として最適解を求解するだけでなく,感度分析等を行うことで,状況に応じたモデル適用の道筋ができた点において,数理最適化の観点も順調に進展している.現在,「ベジスキャン」の利用による効果検証を行うだけでなく,この情報システムが普及した際に必要となる農産物サプライチェーンモデルとの融合を次年度以降実施していくことで,理論と実践両面での高水準の成果が期待できる.現在までの進捗状況でも記載のように,2018年度までに,数理モデリング・情報システム開発両面において,当初の想定通り研究成果があげられている.今後,数理モデリングの観点ではゲーム理論,特に協力ゲームの中でのナッシュ交渉解等を利用した物流コスト負担モデルへの拡張や,配送の最適化も考慮した農家-小売店の最適マッチング等を考慮する必要がある.一方,情報システムの開発においても,「ベジスキャン」の実証実験で得られたデータ・情報を分析することで,年齢問わず農家や消費者が使いやすい,農産物の付加価値を高めやすい情報共有システムへと発展させる必要がある.さらに,数理モデルとの融合で,経営面での最適化も実践していくことが望まれる.以上の観点から,2019年度は数理モデリングと情報システムとの融合を中心に研究を行い,実証実験を重ねることで,実社会への適用可能性を高めていく.本年度では,生産量やその品質に対する不確実性が高い農産物のサプライチェーンマネジメントにおいて,農家と小売店,消費者といった全ステークホルダーが満足できる流通形態として,情報共有システムの利用と耕地契約制度を取り入れた数理モデルによる分析を行った.具体的には,農家が目標とする収益確保のための小売との直接契約および全量出荷を前提として,小売側が耕地面積を決定する流通モデルを構築し,各ステークホルダーが品質・収益の面で満足できることを示した.また,土壌や気候による農産物生産量への影響や,販売価格による需要変化の調査・分析を行った.さらに,情報共有システムを改良し,映像による直接的な対話形式を取り入れることで,情報共有の質の向上を目指した.以上の研究成果を発表し,議論を深めていく中で,農産物を農家から小売へと運ぶ流通部分を誰が担うかが,農産物サプライチェーンマネジメントにおける1つにボトルネックとなることが明らかになった.そこでその1つの解決方法として,既存の卸売流通や道の駅などの直売所販売の良さを取り入れた産直流通の数理モデルの検討を開始した.具体的には,農家が近くの適切な集荷施設に農産物を運ぶとともに,農産物を売りたい小売店の希望を情報システムに入力する.小売店も購入希望を入力し,マッチングが取れた農家・小売間で発生する流通費用を相互分担する流通形態を検討している.まずはこの状況の基本形態を数理モデルとして表現し,集荷施設や小売店までの距離と最適マッチングとの関連性を分析した.研究実績の概要の記入の通り,数理モデルの観点からは,農家・小売・消費者のステークホルダー間で、理想的な状況では品質・利益の観点から満足できるサプライチェーンが構築できることを示すことができた.今後は実フィールドに適用することで,理想的にはいかない状況における数理モデルの調整・修正が必要となってくるであろう.

また,研究を進めていく中で,農家から小売への農産物の配送費用を誰がどのように受け持つかが大きなボトルネックとなることが明らかになった点は,研究を深めていく中で大きな気づきである.今年度でその基本形態の数理モデルまで構築できたことから,来年度に分析を行うことで,より現実に即した数理モデルへと改良することが期待できる.以上の観点から,本年度までの研究進捗状況は,おおむね順調である.2018年度においては,農産物サプライチェーンでの意思決定を支援する数理モデル・情報システムの改善のみならず,実際の流通現場での実証実験を実施した.具体的には,数理モデルとして,昨年度より検討を始めた,市場流通と直売流通の中間的役割を担う産直流通に関する数理モデルを精緻化し,農産物の集荷場の立地最適化や,輸送コストの分担による利益や農家-小売店の最適マッチングの感度分析等を行い,産直流通モデルの有効性を検証した.結果として,農家の利益およびマッチングが起こらない農家数を減少させつつ,小売店の利益を向上できることが確認された.また,農家と小売店との契約に天候デリバティブのような金融商品を導入することで,金融工学で検証されているリスクの観点から,本研究で構築されている農産物サプライチェーンのリスク評価を行った.一方,農家と消費者を結ぶ情報システムの開発として,農産物に貼ったバーコードをタブレット端末で読み取ると生産者や農産物の情報を見ることが可能な「ベジスキャン」を開発した.このシステムでは,生産者や農産物の情報,圃場を紹介し,地方都市においては生産者、消費者は高齢者が多いことから,使いやすさの点にも考慮しつつ,情報という付加価値を付けることで生産者の所得向上や地産地消を促進させることを目的としている.このシステムのプロトタイプを用いて,広島にあるJA広島中央「となりの農家」高屋店にて実証実験を行い,現在収集されたデータ・情報の分析を行っている.申請時の計画通り,この2年間で農家の利益を確保しつつ,小売店の利益も向上させ,消費者の満足度も保つ農産物サプライチェーンの有効な制度設計が,数理モデルを通して明らかになってきた.そこでは,農家と小売店・消費者の間での適切な情報共有が必要となり,情報システムの開発が重要となる.2018年度において「ベジスキャン」を開発し,その実証実験まで実行できた点においても,農産物流通に関わる情報システムに開発は,順調に進展している.また一方で,今後有効とされる産直流通モデルにおいても,物流がボトルネックとなっており,その費用分担や配送最適化が必要不可欠であることが明らかになってきた.これらを考慮した数理モデリングも実行され,最適化問題として最適解を求解するだけでなく,感度分析等を行うことで,状況に応じたモデル適用の道筋ができた点において,数理最適化の観点も順調に進展している.現在,「ベジスキャン」の利用による効果検証を行うだけでなく,この情報システムが普及した際に必要となる農産物サプライチェーンモデルとの融合を次年度以降実施していくことで,理論と実践両面での高水準の成果が期待できる.次年度は,まず産直流通モデルの分析と精緻化を行う.
サリドマイドによるセレブロン機能阻害機構の解明

本研究で研究代表者は、催奇性を有する抗がん剤サリドマイドがいかなるメカニズムで標的タンパク質セレブロンの機能を阻害するのかを検証した。セレブロンはユビキチンリガーゼとして機能する。研究結果として、サリドマイドはセレブロンの酵素活性を下げるというよりも、認識する基質を変化させることが示唆された。薬剤結合後はサリドマイドがもはや元の基質を認識できなくなることが、結果として機能阻害として検出されていたと考えられる。昨年においてCRBNがサリドマイドだけでなく、その誘導体であるポマリドマイドやレナリドマイドにおいても主要な標的であることが判明し、CRBNからのCIの解離はそれら誘導体も促すことも判明したことから、CRBNの阻害機構解明において、各種サリドマイド誘導体も使用して行うことにしていた。本年度は、サリドマイドおよび誘導体によりCIが解離する際のCRBNタンパク質複合体についてより詳細な解析を行った。昨年度においてCul4がCRBNとCIの結合に必要とされることや、187-260のアミノ酸領域(CRBN全長は442アミノ酸)を欠損させたCRBN変異体においてはCIが結合しないことを明らかにしていたので、今年度は点変異体を作製し、CIとの結合量が変化するものを探索した。結果として、サリドマイド結合領域にあるアミノ酸W386に変異をいれたCRBNにおいてはCIの結合量が増大していた。継続して変異体探索を行い、CIが結合しない変異体の発見も次年度で目指す予定である。加えてCIが解離する際に、CRBNの主要な結合因子であるDDB1に未知の修飾があり、それの修飾が薬剤量依存的に減少することが判明した。さらにこの修飾はリン酸化やアセチル化ではなく、タンパク質であることが判明した。この修飾に対する抑制効果は、CRBNへの結合力の強さと相関があることも判明した。そこで、この修飾部位を欠損したDDB1変異体が含まれるCRBN複合体の機能を検証するために、DDB1点変異体をいくつか作成した。次年度で、その修飾部位を特定し、CIと修飾DDB1の機能的関係を立証する。そしてその関係を明らかにしたのち、修飾部位欠損DDB1変異体を発現させたゼブラフィッシュや多発性骨髄腫において、いかなる発生異常が生じるのかを解析するためである。前年度の今後の推進方策に基づいて、DDB1における未知の修飾部位の決定を行うため点変異体を作成して解析した。結果として、修飾が大幅に低下する変異体は得られたが、完全に消失するものは得られなかった。よって修飾箇所が1アミノ酸にとどまらない可能性が示唆された。また前年度からサリドマイド誘導体であるlenalidomide (len)やpomalidomide (pom)も用いて解析を行っている。前年度の解析によりCI複合体をlenやpomも解離させることが明らかになっていたため、CIをノックダウンしたのち、len, pom処理を行い、多発性骨髄腫株の増殖抑制がコントロール細胞に薬剤処理した場合と比べて変化するかどうかを検証した。結果として、CIをノックダウンすると増殖抑制活性が低下することが判明した。また一方で、CRBNがlen, pomが結合した場合は転写因子であるAiolos, Ikarosを認識し、ユビキチン化することが可能となることを明らかにした(Gandhi et al. BJH 2014)。ただしAiolosやIkarosが四肢形成など発生には関係するという報告はなく、ノックアウトマウスの形質も異なることからAiolos, Ikarosはサリドマイド・IMiDs催奇性の原因を担う因子ではないことが示唆された。これまでの結果を総合すると、サリドマイドやIMiDsはCRBNユビキチンリガーゼの機能を単純に阻害するのではなく、基質特異性を変化させる役割をもつ可能性が考えられる。すなわちリガンド結合により以前の基質は分解されなくなるので結果として、それが阻害しているように見えるのである。その過程でCIの解離が生じることが示唆されており、CIは結合基質が変換する際に具体的にどう関わるのかを明らかにすることが今後の課題となる。サリドマイド催奇性における主要な標的因子がセレブロン(cereblon, CRBN)であることは以前の申請者らの研究により明らかになったが(Ito et al. Science 2010)、サリドマイドがCRBNと結合した後、いかなる変化を分子レベルにおいてもたらすのかについては不明であった。新たな安全で優れたサリドマイド誘導体を開発する上で、サリドマイドによるCRBN機能阻害機構を明らかにすることは重要である。我々は以前にサリドマイド処理によりCRBNからCI(CRBN-interacting)複合体が解離することを明らかにしていた(Ito et al. Unpublished data)。本年度では、交付申請書に記載した計画に基づき、CRBNとCIの結合様式を解析した。

187-260(全442アミノ酸)の領域を欠損させたCRBNは、CI複合体との結合能が著しく低下していたが、一方で別のサブユニットであるDDB1, Cul4(Cul4A, Cul4B)との結合能も低下していた。さらに解析したところ、CRBNとCIが結合するためには、Cul4が足場として働く必要性があることが示唆された。平行して、本研究の途中でCRBNがサリドマイド副作用だけでなく、サリドマイドおよび誘導体ポマリドマイドの主作用においても重要であるという報告が出されたことから(Zhu et al. Blood 2011)、サリドマイドだけでなくより作用が強力なポマリドマイドにおいてもCI複合体がCRBNから解離するのかどうかを検証した。結果として、ポマリドマイドはサリドマイドより10倍程度、CI複合体の解離を促す活性が強いことが判明した。サリドマイドとポマリドマイドの薬効の違いの解明も、このCIとCRBN相互作用の解析を通して手がかりが得られることが期待される。昨年度でCRBNとCIの結合がCul4が足場として必要であることが判明し、今年度では、Cul4の足場に加えて、CRBNのC末の領域が結合量の制御に必要であることが示唆される結果を得た。また点変異体解析で、CIの結合量が増大する変異体を得ることができ、CI非結合型の変異体はまだ得られていないが、来年度で得られるのではないかと期待されるところまで進展した。また、CI解離と連動して、CRBNの主要な結合因子DDB1の修飾量が変化(この場合減少)することが判明したことは、本研究の大元の目的であるサリドマイドによるCRBN阻害の分子機構を明らかにするうえで大変大きな手掛かりが得られたものと考えられる。ただ本年度ではゼブラフィッシュや、昨年の推進方策に書いた多発性骨髄腫株を用いた解析まで届かなかったことから(1)とは言えず、(2)とした。CI複合体が相互作用するために必要なCRBNの領域を明らかにしただけでなく、Cul4がCIとCRBNが相互作用する上で足場となり得るデータを得られたので、当初考えていた以上に有益なデータが得られたものと考えている。また、より主作用の強いサリドマイド誘導体(ポマリドマイド)がサリドマイドよりCI解離能が強いことが判明したことは、予想外であり、CRBN機能阻害機構の明らかにするうえでの新たな手がかりが得られたものと考えている。ただし、Cul4が足場として重要であることが分かったからとはいえ、今年度では、CIのどのサブユニットがCRBNと結合するのかは突き止められなかった。以上、3点を統合して(2)とした。今年度の結果に基づいて、DDB1における修飾部位を決定し、その点変異体を作製する。そして、そのDDB1変異体と結合するCRBNにおいてCIは結合するのか、結合量に変化があるのかを検証する。また、そのDDB1変異体をゼブラフィッシュや多発性骨髄腫に発現させた際に、サリドマイドおよび誘導体の薬効がどう変化するのかを検証する。CIと非結合の変異体の作成もめざし、それが完成したならば、こちらもゼブラフィッシュや多発性骨髄腫に導入し、薬効を解析する。前年度で達成できなかったCIをノックダウンした際の表現型を検証する。並行して多発性骨髄腫においてもCIをノックダウンし、また薬剤を処理した際に効果に変化があるのかどうかを検証する予定である。
高強度・高弾性繊維強化先進複合材料の動的環境強度に関する研究

研究対象とした複合材料は1)炭素繊維強化エポキシ樹脂(CFRP)2種類(中温軟化型と高温軟化型)、2)炭素繊維強化PEEK樹脂(CFRTP)、3)アラミド繊維強化エポキシ樹脂(ArFRP)2種類(ケブラ49とデクノ-ラ繊維強化材)、4)炭化ケイ素ウィスカ(SiCw)強化高力A1合金の6種類である。アコ-スティックエミッション(AE)解析によるその場損傷評価、設備備品として導入した超音波顕微鏡(SAM)による内部損傷評価、走査型電子顕微鏡(SEM)による破面・表面観察等、種々の観察手段を総合的に組み合わせた研究を行い、引張り破壊と疲労破壊機構、疲労き裂進展機構を明らかにするとともに、水環境効果を検討した。SAMによる複合材料の層内剥離を始めとする内部損傷の2次元画像を得て、超音波顕微鏡フラクトグラフィ手法の有用性を明らかにするとともに、AE波解析においては、振幅、持続時間、周波数の多パラメ-タの3次元図示が複合材料の破壊プロセスのその場観察に有効であることを明らかにした。FRPの吸水性は樹脂に大きく依存するとともに、長時間浸漬後は吸水量が著しく増加して実用に供することが困難にある場合がある。エポキシ樹脂の吸水による延性化によりFRPの強度は向上するが、吸水による樹脂の劣化と繊維/脂肪界面の弱化によりFRPの強度は低下する。これに加うるに、アラミド繊維は吸水によりスプリッティングを起こして、ArFRPの強度低下を加速する。PEEK樹脂をマトリックスとするCFRTPのモ-ドI層間剥離進展抵抗は水環境中でもほとんど加速されず、エポキシ樹脂をマトリックスとするCFRPに比して損傷許容性が非常に高い。SiCw/A1合金ではSiCウィスカによる強度向上が著しいが、水環境中ではSiCウィスカとA1マトリックス間に局部電池を構成して強度が低下する。本年度は、樹脂基長繊維強化複合材料(FRP)として一般産業用炭素繊維強化複合材料(CFRP)(高強度タイプ炭素繊維/中温硬化型エポキシ樹脂)、航空機用CFRP(高弾性タイプ炭素繊維/高温硬化型エポキシ樹脂)平滑材と切欠き材、および化学式の異なる2種類のアラミド繊維(ケブラー繊維(デュポン社)とテクノーラ繊維(帝人))強化エポキシ樹脂(AFRP)を、また金属基長繊維強化複合材料(MMC)として、アルミナ長繊維強化アルミニウム(Al_2O_3/Al)平滑材を選んだ。以上の材料を用いてアコースティックエミッション(AE)解析によるその場損傷評価および設備備品として導入した複合材料用超音波顕微鏡による内部損傷評価を行ない、引張り破壊と疲労破壊機構および機械的性質と疲労に及ぼす環境(吸水)の影響を検討した。この結果、超音波顕微鏡により、複合材内部の界面剥離、層間剥離、樹脂割れなどの内部損傷に2次元画像を得ることができ、超音波フラクトグラフィ手法が複合材の内部損傷評価に対して有効であった。すなわち、性質の大きく異なる材料より構成される複合材料では、従来の均質材料に対して多用されてきた損傷評価技術により破壊機構を明らかにすることは不可能であり、本研究で採用した超音波顕微鏡フラクトグラフィおよびAE振幅、AE持続時間、AE周波数などの多パラメータによるAE波解析が有効であることが明らかになった。さらに、複合材の破壊の環境効果は、樹脂の劣化・延性化、界面強度の低下に強く依存して現れ、それらの程度により環境効果が異なることなどを明らかにした。研究対象とした複合材料は1)炭素繊維強化エポキシ樹脂(CFRP)2種類(中温硬化型と高温硬化型)、2)炭素繊維強化PEEK樹脂(CFRTP)、3)アラミド繊維強化

エポキシ樹脂(ArFRP)2種類(ケブラ49とテクノ-ラ繊維強化材)、4)炭化ケイ素ウィスカ(SiCw)強化高力Al合金の6種類である。アコ-スティックエミッション(AE)解析によるその場損傷評価、設備備品として導入した超音波顕微鏡(SAM)による内部損傷評価、走査型電子顕微鏡(SEM)による破面・表面観察等、種々の観察手段を総合的に組み合わせた研究を行い、引張り破壊と疲労破壊機構、疲労き裂進展機構を明らかにするとともに、水環境効果を検討した。SAMによる複合材料の層内剥離を始めとする内部損傷の2次元画像を得て、超音波顕微鏡フラクトグラフィ手法の有用性を明らかにするとともに、AE波解析においては、振幅、持続時間、周波数の多パラメ-タの3次元図示が複合材料の破壊プロセスのその場観察に有効であることを明らかにした。FRPの吸水性は樹脂に大きく依存するとともに、長時間浸漬後は吸水量が著しく増加して実用に供することが困難になる場合がある。エポキシ樹脂の吸水による延性化によりFRPの強度は向上するが、吸水による樹脂の劣化と繊維/樹脂界面の弱化によりFRPの強度は低下する。これに加うるに、アラミド繊維は吸水によりスプリッティングを起こして、ArFRPの強度低下を加速する。PEEK樹脂をマトリックスとするCFRTPのモ-ドI層間剥離進展抵抗は水還境中でもほとんど加速されず、エポキシ樹脂をマトリックスとするCFRPに比して損傷許容性が非常に高い。SiCw/Al合金ではSiCウィスカによる強度向上が著しいが、水環境中ではSiCウィスカとAlマトリックス間に局部電池を構成して強度が低下する。
アルツハイマー病の新たなバイオマーカーの探索

アルツハイマー病(AD)や非AD型認知症の簡便で迅速な血液・脳脊髄液バイオマーカー検査法の確立による疾患の早期診断と治療法の開発を進めた.1)血液tau,リン酸化tau (ptau)の存在を同定するために,ヒト中枢性タウ抗体(tauA/tauB)による免疫沈降法で,Tgtau P301Lモデルマウスの脳脊髄液および血液にタウの代謝分画を同定したが,末梢性および中枢性両者の分画で有り,中枢性タウ特異分画の確認がさらに必要であった.脳脊髄液および血漿でのα-synuclein測定の基礎的検討では臨床応用に十分な再現性が得られた.各種認知症疾患と各種非認知症性変性疾患105例の測定ではAD,軽度認知障害,正常対照の順に増加しており,パーキンソンでは低下が見られた.CSF As40,As42, tauおよび血液As40,As42測定値ともAD,軽度認知障害で相関が見られた.TDP-43では抗体を作成中し,高感度ECL測定系の基礎的検討を行っている.脳脊髄液プロテオミックスによって明らかにされた分子量3万以上のADのバイオマーカーとしての28候補は,特許申請のために,さらにバイオインフォーマティクス解析を加えた.アルツハイマー病(AD)や非AD型認知症の簡便で迅速な血液・脳脊髄液バイオマーカー検査法の確立による疾患の早期診断と治療法の開発を目的として研究を進めた.具体的には,1)血液tau,リン酸化tau (ptau)の存在を同定するために,ヒト中枢性タウ抗体(tauA/tauB)による免疫沈降法で,Tgtau P301Lモデルマウスの脳脊髄液および血液にタウの代謝分画を同定したが,末梢性および中枢性両者の分画で有り,中枢性タウ特異分画の確認がさらに必要であった.今後,さらに微量な血液tau分画の検索を行う必要がある.2)しかし,脳脊髄液および血液のα-synucleinのELISAによる同定は可能であり,ヒト脳脊髄液および血漿での測定の基礎的検討では臨床応用に十分な再現性が得られた.弘前大学物忘れ外来における各種認知症疾患と各種非認知症性変性疾患105例の測定ではAD,軽度認知障害,正常対照の順に増加しており,パーキンソンでは低下が見られた.CSFと血漿の比ではさらにこの変化が著明となっている.また,従来のCSFバイオマーカーであるCSF Abeta40,Abeta42, tauおよび血液Abeta40,Abeta42測定値ともAD,軽度認知障害で相関が見られた.TDP-43では抗体を作成中し,高感度ECL測定系の基礎的検討を行っている.3)脳脊髄液プロテオミックスによって明らかにされた分子量3万以上のADのバイオマーカーとしての28候補は,さらにバイオインフォーマティクス解析を加えて,特許申請を行っている.アルツハイマー病(AD)や非AD型認知症の簡便で迅速な血液・脳脊髄液バイオマーカー検査法の確立による疾患の早期診断と治療法の開発を進めた.1)血液tau,リン酸化tau (ptau)の存在を同定するために,ヒト中枢性タウ抗体(tauA/tauB)による免疫沈降法で,Tgtau P301Lモデルマウスの脳脊髄液および血液にタウの代謝分画を同定したが,末梢性および中枢性両者の分画で有り,中枢性タウ特異分画の確認がさらに必要であった.脳脊髄液および血漿でのα-synuclein測定の基礎的検討では臨床応用に十分な再現性が得られた.各種認知症疾患と各種非認知症性変性疾患105例の測定ではAD,軽度認知障害,正常対照の順に増加しており,パーキンソンでは低下が見られた.CSF As40,As42, tauおよび血液As40,As42測定値ともAD,軽度認知障害で相関が見られた.TDP-43では抗体を作成中し,高感度ECL測定系の基礎的検討を行っている.脳脊髄液プロテオミックスによって明らかにされた分子量3万以上のADのバイオマーカーとしての28候補は,特許申請のために,さらにバイオインフォーマティクス解析を加えた.血液tauの同定と測定系の開発:これまで開発した変異ヒトtauを過剰発現するTgTauP301LモデルマウスのCSFと血液を用いて,抗ヒトtau抗体(ビオチン化HT-7, BT-2)と新たに作成したヒト中枢性tauに対する抗体(tau-A,tau-B)を用いて,免疫沈降を行い血液ヒトtauの存在を同定した.ヒト血液で同様の方法を用いて中枢性,抹消性tauを同定し,質量分析解析による検証を行った.上記抗体セットによるECL法による微量ELISA測定系を開発しつつあり,我々のコホートで従来測定したヒトCSF Abeta40,Abeta42, tau値との相関を検討し,臨床的有用性を検証している.CSF α-synuclein,TDP-43の高感度ELISAの開発:CSF α-synuclein,TDP-43のELISAを作成し,ECL法による高感度測定系による微量測定を開発した.バイオマーカーの臨床的検討をAD,DLB,FTLD-TDPなどの非AD型認知症や神経変性疾患において行った.

プロテオミックスによって明らかにされた28候補マーカーの臨床的検証:CSFの質量分析によって,分子量3万以上の蛋白は142種類が同定されたが,このうち28のマーカーで既に報告されているもの以外の分子に関して,弘前大学神経内科もの忘れ外来で検討してきた447例のCSF,血液および脳病理所見を用いて臨床的検証中である.ELISAシステムの入手が困難である分子については,免疫沈降/Western blotによって検討しており,結果を統計処理して,各種マーカーの有意差検定,感度と特異性の評価を行い,臨床的有用性を検討している.血液tauの同定と測定系の開発において,モデルマウスとヒトで血液中枢性,抹消性tauを同定した.上記抗体セットによるECL法による微量ELISA測定系を開発しつつある.我々のコホートで従来測定したヒトCSF Abeta40,Abeta42, tau値,血漿Abeta40,Abeta42との相関を検討し,臨床的有用性を検証している.CSF α-synucleinにおいてはECL法による高感度測定系による微量測定を開発した.バイオマーカーの臨床的検討をAD,DLB,FTLD-TDPなどの非AD型認知症や神経変性疾患において既に行っている.プロテオミックスによって明らかにされた28候補マーカーの臨床的検証では弘前大学神経内科もの忘れ外来で検討してきた447例のCSF,血液および病理所見を用いてで臨床的検証中である.ELISAシステムの入手が困難である分子については,免疫沈降/Western blotによる検討しており,結果を統計処理して,各種マーカーの有意差検定,感度と特異性の評価を行い,臨床的有用性を検討している.血液tau,CSF α-synucleinにおいてはさらに我々の各種疾患コホートのCSF,血液を用いてバイオマーカーとしての臨床的検討を続ける.疾患診断感度,特異性,発症予測性を明らかにして,臨床的有用性を検証する.これまで測定したCSF Abeta40,Abeta42, tau (AD index: Abeta40/42 x Tau)および血液Abeta40,Abeta42測定値との相関統計解析をおこない,臨床的有用性をさらに検証する.ECL法による高感度多重測定系の立ち上げを行い,利用可能な測定キットを作成し,特許申請を行う.残りの約半数のプロテオミックスによって明らかにされた認知症疾患関連分子候補マーカーの臨床的検証をさらに進める.TgTauP301Lマウスの継続的大量飼育と常時健康状態チェックや大量のELISA,Western blotを行うために実験補助者への謝金および研究成果の発表や連携・共同研究者との研究ミーテイング開催のための,旅費と宿泊費を使用する.残りの,多くの研究費は高感度ELISA試薬,質量分析試薬,免疫染色,Western blotなどの生化学的研究試薬,マウスの飼育料および論文投稿料などの消耗品に使用される.