hpprc/llmjp-kaken huggingface dataset:
骨髄キメラマウスを用いた移植心動脈硬化症促進機構の解明

心臓移植は末期心不全患者での救命の最終手段として、本邦でもその実施が開始された。しかし移植心臓では、免疫反応を介したレシピエント患者血中の単球がドナー冠動脈血管内皮下へ侵入することにより、冠状動脈硬化症の進展が促進され、長期生存患者での再移植の主要な原因となりドナー不足を深刻化させている。本研究ではマウスを用いて骨髄移植を行い、移植心臓でドナー冠状動脈硬化症の進展が促進される機構を骨髄由来細胞、特に単球の機能に焦点をあてて解析した。平成10-11年度の研究から既に(1)動脈硬化感受性マウスの血液細胞側に重要な原因があること、(2)動脈硬化抵抗性マウスの骨髄移植により動脈硬化の発症、進展を予防できる可能性が高いことを明らかにした。SJL/Jマウスの骨髄は強力な動脈硬化退縮作用を持つ。今後ApoEノックアウトマウスにSJL/Jの骨髄移植を行い骨髄キメラを作成し普通食飼育後、病変を評価したり、またミックス骨髄キメラマウスを作成し、退縮治療に必要な骨髄細胞の移植最低数を計測することでApoEノックアウトマウスの完成された動脈硬化病変がSJL/Jマウスの骨髄移植により退縮されるかを検討したい。この実験から骨髄移植を用いた治療が既に完成されたハイリスク動脈硬化症の退縮を目指した新しい治療法となりうるかが明らかになるであろう。またMCP-1トランスジェニックマウスを用いた動脈硬化モデルの作成にも着手する。この実験から得られる結果は、(1)心移植手術後の免疫反応により動脈硬化が促進することが予想される素因を有する患者を移植前に診断することを可能とする検査法を開発する基盤となる、(2)ドナー移植心がレシピエントに長期間生着するための有効な治療法の開発に貢献する、(3)移植心拒絶反応の早期診断法の開発や対策の策定に有用となる。動脈硬化の病態は、変性脂質の沈着した血管組織と、血液細胞・特に単球/Mφ系細胞との間の炎症反応の結果形成される。血液細胞の関与に関しては未解明の点も多い。高脂食負荷マウスでは動脈硬化病巣の進展は系統によって大きく異なり、動脈硬化抵抗性の系統では、遺伝学的解析で、複数の単一遺伝子座Ath1Ath8の関与が示唆されている。そのほとんどは同定に至っていない。我々は、動脈硬化病巣進展における骨髄由来細胞の関与を検討するため、高脂食投与でも病巣形成されないSJLあるいはC3H/HeJと、一定の病巣形成を認めるB10.SあるいはB10.BRとの間でMHC適合の組み合わせでallogenic bone marrow chimeraを作成し、一定期間の動脈硬化食投与後、病巣を脂肪染色し定量評価した。SJLをrecipientとした群においては、動脈硬化感受性マウスの血球に置き換わったallogenic chimeraで病巣形成を認め、その程度はdonor stfainであるB10.Sと同等であった。また、B10.Sをrecipientとした群ではSJL由来の血球への置き換わりにより、コントロールにくらべて病巣進展が抑制された。血清脂質値は病巣の変化を規定しておらず、両群では骨髄由来細胞が病巣形成に重要であった。SJLは、未知の単一遺伝子Ath7のため動脈硬化抵抗性であると言われており、以上の結果よりAth7が骨髄由来細胞に関連することが示唆された。一方、HDLコレステロールに関連する既知の動脈硬化抵抗性遺伝子Ath1を持つC3Hをrecipientとする群では、動脈硬化感受性マウス由来の血球を移入しても、病巣形成に対し変化は認めず、宿主側要因が病巣形成に重要であった。

現在SJL骨髄由来細胞のなかの、単球・Mφ系細胞がその動脈硬化抵抗性に重要であるとの仮説をたてさらに検討中である。心臓移植は末期心不全患者での救命の最終手段として、本邦でもその実施が開始された。しかし移植心臓では、免疫反応を介したレシピエント患者血中の単球がドナー冠動血管内皮下へ侵入することにより、冠状動脈硬化症の進展が促進され、長期生存患者での再移植の主要な原因となりドナー不足を深刻化させている。本研究ではマウスを用いて骨髄移植を行い、移植心臓でドナー冠状動脈硬化症の進展が促進される機構を骨髄由来細胞、特に単球の機能に焦点をあてて解析した。平成10-11年度の研究から既に(1)動脈硬化感受性マウスの血液細胞側に重要な原因があること、(2)動脈硬化抵抗性マウスの骨髄移植により動脈硬化の発症、進展を予防できる可能性が高いことを明らかにした。SJL/Jマウスの骨髄は強力な動脈硬化退縮作用を持つ。今後ApoEノックアウトマウスにSJL/Jの骨髄移植を行い骨髄キメラを作成し普通食飼育後、病変を評価したり、またミックス骨髄キメラマウスを作成し、退縮治療に必要な骨髄細胞の移植最低数を計測することでApoEノックアウトマウスの完成された動脈硬化病変がSJL/Jマウスの骨髄移植により退縮されるかを検討したい。この実験から骨髄移植を用いた治療が既に完成されたハイリスク動脈硬化症の退縮を目指した新しい治療法となりうるかかが明らかになるであろう。またMCP-1トランスジェニックマウスを用いた動脈硬化モデルの作成にも着手する。この実験から得られる結果は、(1)心移植手術後の免疫反応により動脈硬化が促進することが予想される素因を有する患者を移植前に診断することを可能とする検査法を開発する基盤となる、(2)ドナー移植心がレシピエントに長期間生着するための有効な治療法の開発に貢献する、(3)移植心拒絶反応の早期診断法の開発や対策の策定に有用となる。
極低温、超高圧下のSQUID精密磁化測定装置の開発とこれを用いた新奇量子相の研究

常圧下の高感度SQUID磁化測定の更なる整備を行い、数十mKに至る極低温度で、DC、および0.1 Hz以下に至る低周波を含むAC測定が可能になった。DC測定の感度は10-8 emu以上を達成することができた。さらにピストンシリンダーセルを用いた高圧力下測定の準備をほぼ終了することができた。今後、圧力誘起量子臨界現象の研究等にこの装置が大きな威力を発揮することが期待される。一方で、常圧下のセットアップを用いて非磁性籠状物質PrV2Al20やカイラルスピン液体物質Pr2Ir2O7、およびカゴメ格子反強磁性体Nd3Sb3Mg2O14の磁化測定を行い、重要な知見を得ることができた。常圧下における極低温高感度SQUID磁化測定に関して、測定系の更なる整備を行い、これを用いて非磁性籠状物質PrV2Al20やカイラルスピン液体物質Pr2Ir2O7の磁化測定を行った。特にPrV2Al20においては、磁化の温度依存性の測定から、2段多極子転移に対応する異常を確認することができた。また、Pr2Ir2O7は、わずかな組成のずれによって、低温で磁気秩序が生じることが分かっている。あらかじめ、比熱測定から0.4 K付近で転移が生じることが確認されている試料に対し磁化測定を行い、比熱測定に対応する磁化の異常を確認した。これらについては今後、より詳細を調べることが重要であると考えられる。一方で、上記のDC測定に加えて行う予定であったAC帯磁率測定においては、当初幾つかの不具合が有ったが、10 Hz以上の周波数における測定は行うことができるようになった。常圧下におけるSQUID磁化測定について整備を行い、DCの磁化測定に加えて、低周波におけるAC帯磁率測定も10 Hz程度までは行うことができるようになった。一方、常圧下の測定では希釈冷凍機を50 mK以下に保ったまま、試料のみを最低温度20 mKから数Kまで上昇させることが可能である。これは当初問題が無く行えていたが、ある時点で試料台へ比較的大きな熱流入によって試料台の最低温度が50 mKに留まる問題が生じており、現在対応中である。幾つかの問題は残っているものの、現状での装置を用いて非磁性籠状物質PrV2Al20やカイラルスピン液体物質Pr2Ir2O7の磁化測定を行い、微小単結晶試料のAC, DC磁化測定が可能であることを確認できた。最終年度は、前年度までに整備した、常圧下の極低温高感度SQUID磁化測定のセットアップに対し、これにピストンシリンダーセルを組み込むことで、高圧力下への拡張を試みた。圧力セル及び関連部品のデザイン、工作を終え、高圧力下測定の準備は概ね終えることができた。また、当該セットアップを用いたAC帯磁率測定について、測定周波数を0.1 Hz以下までさらに拡張した。さらに、これと並行して、前年度に引き続き、カイラルスピン液体物質Pr2Ir2O7の磁化測定を行った。比熱測定、電気伝導度、ホール電導度測定を組み合わせることで、組成のわずかな変化と非従来型異常ホール効果の間に相関があることを明らかにした。また、中性子散乱実験等から明らかになったカゴメ格子反強磁性体Nd3Sb3Mg2O14のキャント磁性を伴うスカラーカイラル秩序について、期待される強磁性成分をDC測定により検出することができた。研究期間全体を通じて、常圧下の高感度SQUID磁化測定について、測定系の更なる整備を行い、数十mKに至る極低温度で、DCおよび0.1 Hz以下に至る低周波を含むAC測定が可能になった。今後、高圧力下測定を進めることで、β-YbAlB4における量子臨界相の熱力学特性の確立や、その他の物質における圧力誘起量子臨界現象の研究といった進展が期待される。一方で、常圧化のセットアップを用いて非磁性籠状物質PrV2Al20やカイラルスピン液体物質Pr2Ir2O7、およびカゴメ格子反強磁性体Nd3Sb3Mg2O14の磁化測定を行った。特にPrV2Al20においては、磁化の温度依存性の測定から、Γ3非磁性結晶場基底二重項における2段の多極子転移に対応するわずかな異常を確認することができた。常圧下における測定に関して生じた幾つかの問題に関しては概ね解決したので、まずはピストンシリンダーセルを用いた圧力下測定に移りたい。まずは試料として、転移温度の圧力依存性がよく分かっている超伝導体を用いた測定を行うことで、基本的な性能のチェックを行う。

その後、まずは圧力下で量子臨界相の存在が指摘されているβ-YbAlB4の圧力下磁化測定を行いたい。低温物理。主に強相関電子系を対象とした、極低温における熱力学量の精密測定。
情報の科学的な理解を育成する教育手法の研究

本研究では、初等中等教育における情報教育の中で、情報の科学的な理解を効果的に扱うための教育手法であるコンピュータ・サイエンス・アンプラグドの本質を解明し、新学習指導要領における中学校「技術・家庭」および高等学校「情報」の授業で活用することが可能な改良と独自の教材開発を行った。本研究では、初等中等教育における情報教育の中で、情報の科学的な理解を効果的に扱うための教育手法であるコンピュータ・サイエンス・アンプラグド(以下、CSアンプラグド)の本質を解明し、新学習指導要領における中学校「技術・家庭」および高等学校「情報」の授業で活用することが可能な改良と独自の教材開発を行うことを目的とする。本年度では主に「CSアンプラグドが情報の科学的理解の教育に効果がある理由の分析」を行い、得られた仮説を「新学習指導要領の内容との対応分析および授業での評価実験」において検証した。作業としては、CSアンプラグドに含まれる12個の学習を分析し、学習者がどのような体験を通してどのような情報の科学的な内容を理解していくのかをモデル化した。続いて、新学習指導要領と比較し、どの単元でどの学習が利用可能かという対応付けを行った。分析は、連携研究者と協力して行うほか、ニュージーランドを訪問し、CSアンプラグドの考案者であるカンタベリー大学のTim Bell博士と意見交換を行い、妥当性を確認する予定であったが、両国の震災等の影響で訪問を延期した。実験授業については、高等学校普通教科「情報」において授業を設計し、実施した。生徒の反応と学習の成果を分析し、学会での報告と論文の投稿を行った。次年度以降に、引き続き中学校「技術・家庭」や他の高校での検証を進める予定である。本研究では、初等中等教育における情報教育の中で、情報の科学的な理解を効果的に扱うための教育手法であるコンピュータ・サイエンス・アンプラグド(以下、CSアンプラグド)の本質を解明し、新学習指導要領における中学校「技術・家庭」および高等学校「情報」の授業で活用することが可能な改良と独自の教材開発を行うことを目的としている。初年度である平成22年度には、「CSアンプラグドが情報の科学的理解の教育に効果がある理由の分析」を行い、得られた仮説を「新学習指導要領の内容との対応分析および授業での評価実験」において検証した。本年度は、CSアンプラグドに含まれる12個の学習により、学習者がどのような情報の科学的な内容を理解していくかというモデルを活用し、高等学校と中学校の新学習指導要領に適した教材の改良と、新しい学習教材を開発した。教材開発は、連携研究者と協力して進めた。CSアンプラグドの考案者であるカンタベリー大学のTim Bell博士のほかに、初等中等教育向けの情報科学コンテスト(Bebrasコンテスト)を行っている欧州の研究グループと連携し、リトアニアで意見交換を行った。実験授業は、中学校、高校、障害者訓練校で実施し、成果を論文としてまとめた。中学校「技術・家庭」の評価は論文として公開した。高等学校「情報」の評価は論文を投稿した。障害者訓練校の評価は英文の論文として公開した。初年度である平成22年度には、主に「CSアンプラグドが情報の科学的理解の教育に効果がある理由の分析」を行い、得られた仮説を「新学習指導要領の内容との対応分析および授業での評価実験」において検証した。平成23年度は、CSアンプラグドに含まれる12個の学習により、学習者がどのような情報の科学的な内容を理解していくかというモデルを活用し、高等学校と中学校の新学習指導要領に適した教材の改良と、新しい学習教材を開発した。本年度は、前年度までに開発した教材を高等学校や中学校などで利用し、評価を行った。教材開発は、CSアンプラグドの考案者であるカンタベリー大学のTim Bell博士のほかに、初等中等教育向けの情報科学コンテスト(Bebrasコンテスト)を行っている欧州の研究グループと連携し、リトアニアで意見交換を行った。実験授業は、高校で実施し、成果を論文としてまとめ公開した。今回のテーマに関する教育現場からの関心や期待が高く、評価実験などをスムーズに行うことができた。24年度が最終年度であるため、記入しない。本研究で扱っている教育手法は、小学校から社会人向けの職業訓練など、当初の予想以上に適用範囲や効果が高いことがわかってきた。最終年度である平成24年度は、得られた成果をまとめつつ、今後の研究の可能性についても考察を行いたい。
地方公営企業における広域的事業統合効果の検証

平成30年度は、地方公営企業である水道事業および下水道事業の長期パネルデータを構築する作業を完了し、計量経済学的手法による実証分析に着手しているところである。平成30年度は6月に一橋大学で開催された公益事業学会全国大会において成果発表を行い、5月には英国ラフバラー大学において日本の上下水道事業の政策の方向性について報告を行い、8月にはチェコ・プラハのACーEMMにおいて研究成果の報告を行った。また9月には下水道ワークショップを近畿大学において実施し、国土交通省、各自治体の下水道担当者、民間企業の下水道関係者に多数集まっていただき、下水道事業における実証分析について活発な意見交換を行った。さらには11月に英国において海外研究協力者とともに、実証分析のモデル開発について共同作業を行い、今後の研究の方向性について打ち合わせを完了したところである。平成31年2月には日本の下水道事業に関する英文ペーパーを作成し、現在近畿大学経営学部ワーキングペーパーとして出版を準備しているところである。また、2月初旬に研究分担者の名古屋市立大学中山徳良と共に、将来の水道事業の広域的統合の潜在的な経済性を計測した共同研究を2019年8月に開催されるヨーロッパ地域学会(ERSA)にて発表申請し、3月下旬において無事アクセプトされたところである。以上、本研究の目的である、日本の地方公営企業の広域的な事業統合の効果の検証のうち、主に定量的な評価についての研究が順調に進められているところである。国内学会報告1回、海外報告2回、および下水道事業に関する英文ペーパー1件、実証分析の成果を2019年8月のヨーロッパ地域学会(ERSA)で報告することが決定するなど、研究及び成果発表が順調に進められている。平成31年度においては8月にフランス・リヨンで開催されるヨーロッパ地域学会(ERSA)での研究報告を行うとともに、6月には公益事業学会全国大会において研究分担者の中山が大会委員長となり上下水道をテーマとしたワークショップおよびシンポジウムを開催する予定である。さらに、海外研究協力者とともに新たな分析モデルの開発を進めており、年度内にはその研究成果を英文論文として執筆する計画である。平成29年度は主に海外研究者を招へいし、国際共同研究をベースとした日本の水道・下水道事業の調査、および研究論文の執筆を行った。まず、平成29年9月19日から30日に英国ラフバラー大学デービッド・サール教授を招へいし、厚生労働省、日本下水道協会・国土交通省、新日本有限監査法人においてインタビュー調査を行った。さらに、平成30年1月13日から21日に同じく英国ラフバラー大学デービッド・サール教授およびスペインのナバラ国立大学パブロ・アロセナ教授を招へいし、20日には神戸大学大学院経営学研究科において国際水道ワークショップを開催した。両教授の滞在中には共著論文1編を完成させ、現在海外の学術誌に投稿中である。このほか、水道事業の広域的統合に関する実証分析について、研究成果の取りまとめを行った。この研究成果は平成30年6月9日に公益事業学会全国大会(一橋大学)において報告する予定である。さらに、研究分担者の名古屋市立大学中山徳良教授と平成30年2月22日に近畿大学経営学部において共同研究の打ち合わせを行い、平成30年度中に共著論文を執筆し平成31年6月に英国ロンドンで開催されるEWEPAにおいて研究発表することを確認した。平成30年3月24日から1週間においてオーストラリアのブリスベンにあるクイーンズランド大学のアントニオ・ペラシェ博士を訪問し、水道事業における最適な産業構造に関する分析について意見交換を行った。ペラシェ博士とサール教授とともに共同研究を進め、ターゲットとして平成31年の英国ロンドンで開催されるEWEPAにて報告することについて同意を得ることができた。海外の研究協力者を2名招聘し、日本国内において厚生労働省、国土交通省の担当者と意見交換を行い、今後の研究プロジェクトについて最大限の協力を得ることの確約を得ることができた。また、国際水道ワークショップを開催し、国内の政策担当者、学識者、実務家、企業関係者等と意見交換を行い、研究プロジェクトの方向性について確認をすることができた。さらには、海外研究協力者および研究分担者とそれぞれ共著論文の執筆について方向性とスケジュールの確認ができたことは確実な成果発表に向けて大きな前進となった。国内学会報告1回、海外報告2回、および下水道事業に関する英文

ペーパー1件、実証分析の成果を2019年8月のヨーロッパ地域学会(ERSA)で報告することが決定するなど、研究及び成果発表が順調に進められている。平成30年度においては、まず5月23日に英国ラフバラー大学において英国の水道・下水道事業の規制当局であるOFWAT、事業会社であるアングリアンウォーター、セブントレントウォーター、さらには英国の水道研究者とともにワークショップにおいてディスカッションを行う計画である。6月には公益事業学会全国大会において水道事業の広域化に関する実証分析の研究発表を行うことが決まっている。その後、8月には英国ラフバラー大学において共同研究の実証分析に関する共同作業を行い、9月には再度デービッド・サール教授を招へいし実証分析に取り組む計画である。同時に、研究分担者である中山教授とともに共著論文の執筆にとりかかる計画である。平成31年度においては8月にフランス・リヨンで開催されるヨーロッパ地域学会(ERSA)での研究報告を行うとともに、6月には公益事業学会全国大会において研究分担者の中山が大会委員長となり上下水道をテーマとしたワークショップおよびシンポジウムを開催する予定である。さらに、海外研究協力者とともに新たな分析モデルの開発を進めており、年度内にはその研究成果を英文論文として執筆する計画である。おおむね計画通りに支出しているが、英文校正費予算を10万円と設定したところ、実際は7万5千円と差額が発生した。また、消耗品としてセキュリティー機能付きのSSDを購入する予定であるが、現時点において共同研究者とのデータの共有の必要性がなく、次年度に購入することにしたところである。したがって、次年度使用額として発生した金額は平成30年度において英文校正費および消耗品費として執行する計画である。当初購入を予定していた洋書の納品が遅れたため、当該支出分の金額が次年度使用額として繰り越しとなった。すでに納品が完了しているため4月中に執行を予定している。
インターネットにおける効率的情報探索に関する研究

本研究では、インターネットに代表される大規模情報通信ネットワーク内に多くの情報が散在する状況において、必要な情報をいかに効率よく取得するかに関して様々な角度から検討した。この分野におけるこれまでの未検討課題として、情報探索に用いる資源の有効活用に関する検討、および被探索情報の発見が困難な場合における情報探索打ち切りの指針に関する検討があげられる。前者については、特にインターネットの場合、不特定多数のユーザに公開された多くのWWWサーバの中から探索者の必要とする情報(ターゲット)を効率的に探し出す手法を論じることになる。本研究では、探索に利用されるネットワークの通信帯域、およびネットワークを介して探索行為を実際に行う計算機の演算処理能力等の探索用資源を探索者が自由に配分できるものと仮定した場合における、その配分手法について検討を行った。このモデルでは一般にある情報源に多くの資源を配分した場合、単位時間あたりにそこからターゲットを発見する確率は高くなる。本研究ではこの場合における効率的な探索手法を示すことができた。後者については、実際のインターネットにおける情報検索が様々な形で実装されているにも関わらず、これまでに理論的な検討はほとんどなされていなかった。最も困難であるのは何らかの指針で探索の打ち切りを決定したにもかかわらず、実際にはどこかに存在する危険を押さえ込む手法、或いは打ち切り決定指針に関する妥当性の評価手法であり、今回この問題に関してさらなる検討を進めた。加えて、本研究では、ネットワーク探索エージェントを用いた情報探索手法を検討し、特に複数のエージェントを用いた場合に探索効率を上げる効果が大きいことも示した。本研究ではインターネットのような大規模情報通信ネットワークにおける情報探索の効率化について検討している。今年度の計画では、この分野の未検討課題2つについて明らかにすることを狙って研究を進めた。ひとつ目は、情報探索に用いる資源の効率的活用手法の検討である。これまでの研究では、ネットワーク内に数多く散在する情報源(インターネットの場合、不特定のユーザにアクセスを許す情報を格納するWWWサーバなどに相当)の中から目的とする情報を探し出す場合の効率の評価は、各情報源にその目的情報が存在する確率を仮定し、探索に要するコストのみから行っていた。しかし実際の探索を考えた場合、探索に用いる資源(通信に要する帯域、計算機の演算処理能力など)を確保し、これを適宜分配してパラレルに探索を進めることが多く、その際の資源の効率的な分配方法を確立することは非常に重要な問題となる。一般に、ある情報源を探索した場合にそこから目的情報が発見される確率は、その探索にかける資源の配分量が大きい程高くなる傾向にある。今回はこのようなモデルを仮定した場合の効率的な探索手法のひとつを提案し、その手法が有効であることを示した。もう一方の課題は、ネットワーク内の情報源を巡り、探索を繰り返し行っても、目的の情報が見つからない場合、どの時点で探索を止めるべきか、という問題である。ネットワーク内に目的の情報が存在するにもかかわらず、発見できない場合が問題になるが、統計的にそのようなケースを棄却する手法や、発見できなかった場合のペナルティを導入した手法などを既に検討している。このテーマではさらに、探索に要するコストと各情報源に目的情報が存在する確率とが与えられるモデルにおいて、エージェントを用いた探索を考えている。エージェントが単数の場合と複数の場合では問題が異なるが、それらの基本的な手法までは検討を行っている。今後はさらに具体的な探索手法を模索してゆく予定である。
B型肝炎ウイルス複製メカニズムの中心であるDNAポリメラーゼの構造基盤解明

B型肝炎ウイルス(HBV)のDNAポリメラーゼの構造決定を目指しタンパク質調製を行った。タンパク質発現用大腸菌等を使用してDNAポリメラーゼの発現を試みたが、可溶性画分に得ることは出来なかった。DNAポリメラーゼ機能ドメインのうちTP(1-200残基)ドメインとRHドメイン(691-843残基)は、不溶性画分に発現していたためタンパク質巻き戻し法を試みた。多種多様な可溶化剤、界面活性剤を用いて検討した結果、NV-10およびAmphipol A8-35を用いてTPドメインを、NV-10を使用しRHドメインを可溶化することに成功した。現在、これらサンプルを用いて結晶化スクリーニングを行っている。B型肝炎は、B型肝炎ウイルスが血液を介して肝細胞に感染、増殖することで引き起こされる疾患である。一部の患者では持続感染状態となり長期の潜伏期間の後、肝硬変を経て肝臓ガンにいたる重い症状を示す。このHBVの複製メカニズムの中心的役割を果たしているのが、HBV DNAポリメラーゼのPタンパク質である。Pタンパク質の構造情報解明による、複製メカニズムの解明と新たな抗ウイルス薬開発のための創薬基盤情報を明らかにする事を目的とした。Pタンパク質は全長843残基の一本鎖ポリペプチドからなり、4つのドメイン、ターミナルタンパク質ドメイン(以下TPドメイン)、スペーサー領域、逆転写ドメイン(以下RTドメイン)、RNA分解ドメイン(以下RHドメイン)からなる。現在までにどのドメインの構造情報もないため、ドメインのみの構造決定も価値ある情報を得ることが可能である。全長Pタンパク質を発現させる為に、スペーサー領域の長さを変化させたコンストラクト、大腸菌コドンに合わせ遺伝子合成を行ったコンストラクト、DNAの5'末端部分のコドン利用頻度を変化させたコンストラクトの大腸菌でのタンパク質発現を試みてきたが発現を確認できていない。GFP及び超酸性可溶性タグ用いた、各ドメインの可溶化では、TPドメインを可溶性画分として得る事に成功したが、後のタグ切断の段階でGFP及び超酸性可溶性タグの分離ができていない。また、これまでのドメイン分離法とは異なる予測ソフトを使い、タンパク質発現コンストラクトを作製した。TPドメインは1残基目から200残基目まで、RTRH複合ドメインは、303残基目から783残基目までである。このコンストラクトを用いて、大腸菌でのタンパク質発現を試みたが、可溶性画分には得る事はできなかった。しかしながら、不溶性画分には大量に発現したタンパク質があるため、リフォールディングの検討を開始した。B型肝炎は、B型肝炎ウイルス(HBV)が血液を介して肝細胞に感染、増殖することで引き起こされる疾患である。本研究は、Pタンパク質の構造情報解明による、複製メカニズムの解明と新たな抗ウイルス薬開発のための創薬基盤情報を明らかにする事を目的とした。Pタンパク質は全長843残基の一本鎖ポリペプチドからなり、4つのドメイン、ターミナルタンパク質ドメイン(以下TPドメイン)、スペーサー領域、逆転写ドメイン、RNA分解ドメイン(以下RHドメイン)からなる。タンパク質発現大腸菌や昆虫細胞を利用し、様々な長さの各ドメインのタンパク質発現条件の検討を行ったが、可溶化サンプルとして得ることは出来なかった。そこで、不溶性画分として得られたTPおよびRHドメインのタンパク質を用いて、可溶化剤であるNV-10、Amphipol A8-35、界面活性剤であるDDM、LDAOによるリフォールディングを試みた。その結果、TPドメインはNV-10、Amphipol A8-35にて、またRHドメインはNV-10にて可溶化することに成功した。現在は、このサンプルを用いて結晶化スクリーニングを行っている。本年度は、全長Pタンパク質の発現を成功させるべく、スペーサ領域の長さを変更したコンストラクト、5'末端付近のDNA配列のコドン使用頻度を変化させたコンストラクト、超酸性可溶性タグを挿入したコンストラクト作製を行い、大腸菌でのタンパク質の可溶化画分での発現を試みてきた。しかしながら、全長Pタンパク質の発現自体が少ないためか、可溶性画分にも不溶性画分にも発現を確認できていない。また、各ドメインとGFP及び超酸性可溶性タグ融合タンパク質のタンパク質発現は、可溶性画分にタンパク質を得る事に成功したが、TEVプロテアーゼ及びプレシジョンプロテアーゼによる切断効率が低かった。そこで、アミノ酸残基の挿入を行い切断効率を上げる事に成功した。

しかしながら、プロテアーゼによる切断後のNi-NTAによる精製において、GFP及び超酸性可溶性タグの除去が現段階でできていない。構造生物化学全長Pタンパク質及び各ドメインのタンパク質の発現において、GFP及び超酸性可溶性タグ付加による可溶性画分での発現を試みてきたが、タグ切断後、Ni-NTAによる精製でのタグ除去を行えていない。今後もGFP及び超酸性可溶性タグ切断後、Ni-NTAによる段階的溶出、陰イオン、陽イオン交換カラムによる精製等の精製条件の検討をさらに行っていく。原核生物である大腸菌とは異なり、真核生物由来の昆虫細胞であるSf9やHighFiveでの大量培養によるタンパク質発現を確認する予定である。また、大腸菌を用いたタンパク質発現では、大量の不溶性画分を得る事ができるため、不溶性画分からのタンパク質リフォールディングを検討する。各ドメインの不溶性画分からのリフォールディングを効率よく行うために、リフォールディング時に、DDMやLDAOといった界面活性剤や脂質などの添加物を加えて行う。全長及び各ドメインのタンパク質発現を可溶性画分として得るために、主に、タンパク質発現大腸菌を用いて行っていたため、昆虫細胞(Sf9及びHighFive)でのタンパク質発現を少量培養で検討してきた。今年度は、昆虫細胞の大量培養によるタンパク質発現確認を行うための専用培地購入に利用する。昆虫細胞での大量培養のため、和光の昆虫細胞培養用培地(PSFM-J1培地ワコー、液体)、ナカライのペニシリンストレプトマイシン溶液混合溶液を購入する。タンパク質発現確認のための精製も行うため、精製用レジン購入に利用する。
海岸観光地の地震津波発生時における対観光者リスクマネジメントに関する研究

これまでに相模湾沿岸各自治体における津波防災対策に関する観光および防災担当課へのヒアリング、ハザードマップの現状比較、過去の(特に鎌倉市)震災時の観光関連事業者の対応のレビューなどを積み重ねてきた。その結果、自治体による対策の限界や矛盾などを指摘することができた。2018年度の一つの成果は、自治体調査の結果を論文化して都市計画学会に投稿したことである。2018年度は、「観光者および観光事業者が現場で地震に遭遇した時にどのように対応するのか」という研究計画3に挙げた調査を実施した。由比ヶ浜(鎌倉市)、片瀬西浜(藤沢市)、サザンビーチ(茅ヶ崎市)の3箇所において、海開き後の日曜日に来訪した海岸利用者に対する対面アンケート調査を同時並行で行った。各海水浴場にて100名(一部超過)に対する回答を得ることができた。その結果、海水浴場によって来訪者属性が異なり、それに伴ってリスク意識も異なることなどが把握された。由比ヶ浜では海水浴場の海の家に対するヒアリング調査を行なった。アルバイトに現場を任せている店舗はリスク管理が整っていないことが明らかとなった。本調査の取りまとめは、2019年度に行うこととなった。前年度までに実施した津波避難シミュレーションのバージョンアップ、鎌倉を題材とした津波避難シミュレーション、観光事業者の震災時の避難誘導意識調査、自治体の観光防災計画の分析、スマトラ沖地震のその後のフォローアップなどを個々の研究者が継続しており、これらが本研究の総合的な成果となっている。申請時に予定していた研究項目は達成することができ、その都度論文化することができた。総合的な取りまとめと自治体へのフィードバックについては、延長した1年間で概ね達成できる見通しである。湘南海岸における災害発生時のリスクの存在を諸方面からの調査によって明らかにすることができ、このテーマは緊急に対応すべき事柄を含むものであることがわかった。その気づきから、研究メンバーは個々に調査研究を進めている。学生が多数参加する形で研究を進めることができたことは大きな収穫であった。調査への参加協力だけでなく、卒業論文や修士論文に本研究の一端を活用する学生が複数名誕生し、自治体に就職した者もいた。次世代につながる研究となったと言える。本研究は一年の延長申請が認められた。2019年度において実施予定としているのは、2018年夏の調査の論文化と研究全体の総括をわかりやすいテキストにまとめて自治体にフィードバックすることである。個々のメンバーにおいて、発見した課題を題材に発展的研究を行う。一部のメンバーは、新規課題(B)において引き続き研究を行う。本研究は観光地としての相模湾沿岸において、今後生じることが確実とされる大地震と津波災害に対して、どのような予防と対策が検討されているのか、とくに観光者に対する情報提供や誘導はどのように考えられているのかを明らかにし、課題を把握することを目的に実施しているものである。湘南地域と通称される相模湾沿岸自治体のうち6市町村(大磯町・平塚市・茅ヶ崎市・藤沢市・鎌倉市・逗子市)を対象フィールドに設定し、以下の調査項目を設定した。研究1:対自治体調査1防災担当各課および観光担当課へのヒアリング調査(津波防災、観光客への誘導)、2ハザードマップ等提供されている情報・媒体の収集、3現地における観光者避難の可能性の検証(実証実験およびヒアリング)研究2:湘南地域で最も古い観光地である鎌倉市を題材に、過去の震災における避難・復興の過程に関する文献調査研究3:諸外国の沿岸観光地における事例調査今年度はキックオフ会議と2回の研究会を開催した。キックオフ会議で研究会の目的を確認し、自治体調査における担当市町を決めた。第2回研究会では自治体調査の進捗確認および鎌倉市に関する歴史研究の報告がなされた。第3回研究会では、海外視察調査報告と腰越海岸における津波避難の実証実験結果報告、自治体調査の総括、ハザードマップの分析結果などの中間報告が行われた。研究会では報告事項が多く、十分な議論の時間がとれないことが課題として指摘された。とくに研究1の自治体調査結果からは、各市町の努力に比して、一つの観光地としてとらえた場合の情報共有や整合性などの問題が大きいことが浮き彫りになり、次年度においてこの点についてのとりまとめとフィードバックが必要であることが確認された。本研究課題は、研究1ー1として相模湾沿岸各自治体を対象とした津波災害対策に関するヒアリング調査を防災担当部局と観光担当部局に対して実施した。その結果、いずれの自治体においても、住民を対象とした津波災害対策は着実に進行しているが、観光客を対象とした対策は今後の課題となっていることが明らかになった。研究1ー2として県・自治体ハザードマップの比較を行ったが、凡例や参照データ等にばらつきがあるなど、相模湾沿岸域として統一された情報提供は行われていないことが明らかとなった。研究1ー3として腰越海岸にて観光客を想定した避難ルートの検証実験を行った。被験者が迷うことで津波到達時間内に避難が完了できないことが明らかとなった。ゲームエンジンを用いた津波シミュレーションシステムのプロトタイプを試作した。モデルの大規模化、粒子法による津波表現、避難者エージェントなどで既存開発環境での限界が見られた。研究2として鎌倉における関東大震災の復興プロセスを把握し、主要な観光資源である寺社の復興プロセスと、利用された避難場所の状況を明らかにした。各寺社の復興期間の長さは国宝の指定などによること、また「事前防災」も財源や各寺社の意向によることなどが把握された。資金などのサポート体制を見直す必要がある。一方、歴史観光地においては寺社も避難場所になり得ることが捉えられた。

研究3として海外先進地における調査を実施した。一ノ瀬はインドネシアのアチェ、海津はハワイ州ヒロを訪れた。アチェでは被害を受けた沿岸地域では土地利用規制を行っているものの土地利用のコントロールは必ずしも機能していない。観光客に対しても避難ルートの掲示以外には対策がとられていないことが分かった。ヒロでは都市計画により土地利用を変更し、津波警報システムと合わせて人的被害を最小化する努力が行われていた。相模湾沿岸自治体防災担当・観光担当それぞれに対するヒアリング調査のとりまとめを行い、一覧表に整理した。その延長となる第2ステップとして、沿岸域における観光関連事業者および観光者の防災意識調査を行うことを計画し、今年度は実施に向けて代表者の研究機関において倫理委員会の審査を受け、体制を整えた。これを受けて対事業者調査を茅ヶ崎市および平塚市において実施した。2地域の調査結果より、自治体が公表した津波浸水予測等に応じて現場での対応が異なること、場所に応じて防災対策そのものを委託しているケースがあること、予測に対して下方修正して限定的な対策を講じようとする傾向があることが明らかとなった。本研究で対象としている6自治体のうち、最も観光者に対する影響が懸念され、また被害程度も甚大であることが予測されている鎌倉市について、津波避難予測シミュレーション(実地調査)およびゲーム理論を用いた津波避難シミュレーションデータの作成を行った。その結果、前者より津波避難ビルに人々が避難しない・できないことが予測されること、後者より高齢者や子ども、土地勘がない観光者などは逃げ遅れる確率が高いことが明らかとなった。自治体による地域防災計画に関する先進事例調査を高知県および観光防災コンサルタントに対して行ったが、いずれの自治体も法改正への対応や限られた予算内での活動にとどまっていることが明らかとなった。「オレンジフラッグ」を開発した鎌倉市では「ミニフラッグ」を開発し、ようやく観光者に届く情報伝達手法の手がかりが得られたところであり、十分とはいえない。ハザードマップも自治体ごとに凡例の作成が任されており、国の基準はなく、隣接自治体間でも統一する機運がない。域外から訪れる観光者にとって信頼に足るツールになっているとは言えないなど、対観光者津波防災における現状での限界と課題が把握された。今年度の成果である津波避難シミュレーション、ハザードマップの比較調査、地域防災計画の現状調査等の実施等は概ね研究計画通りといえる。昨年度のアチェ、ハワイに続きスリランカ、高知、台湾などの他地域調査を実施することができ、これらは計画以上の成果といえる。初年度実施した6自治体の防災および観光担当課への悉皆ヒアリングによって把握された津波浸水予想や観光の発展度などの差異に応じて、本研究課題で想定したリスクの緊急度が異なることが明らかとなった。
第二言語習得研究成果を活用したより効果的な英語指導法の開発

2017年度同様、ほぼ計画通りに研究が進んでいると考えている。2018年度も研究代表者と分担者が一致協力して、国内外の主要な学会に出向き研究発表をし、論文や書籍の一部として刊行している。今後もこのペースを落とさないように励んでいきたい。本研究に関連した内容で、くろしお出版の『第二言語習得研究モノグラフシリーズ第3巻』には、研究代表者と分担者の研究論文(横田・白畑・須田と近藤の2本の論文)が掲載されることになっている。さらに、第4巻にも白畑が大瀧との共著で研究論文が掲載される。両方とも、2019年度に出版される予定である。さらに、EuroSLA2019,GALA2019にも研究発表の申し込みを行っており、海外の国際学会でも研究発表をする予定である。同様に、国内の学会でも研究発表をする予定である。本研究目的である、「効果的な英語指導法の開発」を目指し、まず、英語能格動詞の用法の習得に明示的文法指導がどの程度効果的に働くかについて、日本語を母語とする英語学習者(大学生)を対象に縦断的手法を用いて実験を行った。その結果、実験直後のみならず、数週間後にも効果が持続されていることが判明し、本研究で採用した明示的指導法は有効な方法であることが支持できた。さらに、初級・中級レベルの日本人英語学習者を実験対象者として、彼らの文処理過程における言語情報の影響について実験を行った。同様に、日本人英語学習者による指示表現と有生性の関連性について、代名詞と名詞句の選択がどのように行われるのかについても実験を行った。どちらの実験結果も、文法を明示的に教えることが大学生の英語学習者にはプラスに働くことが判明した。ただし、どの程度の期間効果が持続し続けるのかは今後の課題となった。次に行ったものが、主語名詞句の有生性、無生性の相違が第二言語習得に与える影響についてである。結論的には、非対格動詞における過剰受動化を引き起こす原因には、主語の無生性が大きく影響を与えているのではないかという仮説を提示するに至った。この仮説は、これまで誰も唱えなかった新しい主張である。研究代表者は、研究分担者と年数回のミーティングをおこなった。研究に対する意思疎通が上手くいったと思っている。当初の予定通り、各研究者が自分の研究割り当てを認識し、積極的に研究に取り組み、その成果を書籍、ジャーナルへの論文掲載、国内外の主要な学会での口頭発表などで発表したため、研究はほぼ研究計画通りに進んでいると言ってよいだろう。本研究目的は、第二言語習得の研究成果に基づいた外国語としての英語の効果的な教え方の開発である。したがって、第二言語習得理論、言語理論の研究をおろそかにしないために、理論研究のためのミーティングをこれからも続けていく。さらに、我々の研究は実証研究であり、実験的手法が伴うため、相当数の実験参加者が必要となるため、メンバーで互いに助け合い、今後も実験を遂行する。2年目は、1年目にはおこなわなかった、または時間的におこなえなかった言語習得項目を取り上げ、実験を行っていく。すなわち、主語名詞句の有生性の影響に関して、1年目は「主語名詞句が有生名詞句である方が過剰受動化が起こりにくい」という結論を出すまでで終了してしまったが、2年目は、有生名詞句を人間と動物に分け、習得に差が生じるかどうか調べる。さらに、主語となる無生名詞句も4つに下位区分(抽象名詞句、物質名詞句など)し、そのために習得上、有意な差が生じるのかどうか調査する。
き裂面の接触による分調波発生現象に対する非線形定常振動解析を用いた定量的評価

構造物・機械の超音波を用いた非破壊検査手法の一つである非線形超音波法についての研究を実施した.非線形超音波法において,入射波の二分の一の周波数成分を含む受信波が得られる場合があり,その解析のための新たな数値シミュレーション手法を開発した.開発した手法を用い,き裂が部材に存在することによる共振特性の変化,及びき裂面の接触の相互作用に起因して,特定の条件下で局所的に複雑な共振現象が発生することを確認した.これは分数調波共振と呼ばれる現象であり,この現象によって入射波の二分の一の周波数成分を有する散乱波が発生し得ることがわかった.平成27年度までは,接触を考慮したき裂による弾性波散乱問題の非定常振動解析を行ってきた.しかしながら,時間領域解法では,接触音響非線形性を伴う共振現象の詳細を調べることが困難であった.そのため,接触音響非線形性による分調波発生現象の再現のみならず要因を詳しく調べられる方法の提案が必要である.そのことを踏まえ,平成28年度から非線形定常解析手法の開発に着手した.非破壊検査の分野において,材料の非線形性を利用した非線形超音波法には検査可能範囲の拡大の可能性が期待されている.そこで,共振現象を積極的に用いた検査手法の開発のために,非線形散乱問題の定常解析を実行し,高調波・分調波の発生を伴う共振現象を詳しく調べることは重要である.平成28年度に実施した研究の主な内容は,き裂による弾性波散乱問題に対する境界積分方程式をベースとして非線形定常解析を実行するための数値解法の開発である.非線形ダイナミクスの分野で用いられている調和バランス法と境界要素法を結合させることによって,連立非線形方程式を定式化し,それをHomotopy法によって数値的に解く手法を提案した.本研究では2次元空間の解析を対象としているため, 2次元無限領域における面外波動場,及び面内波動場に対して解析手法の開発を行った.本研究内容に関しては国際会議2件,国内会議1件の報告を行った.また,国際会議に付随する査読付きプロシーディングスに論文を投稿中である.本研究では,接触条件を考慮したき裂による弾性波散乱問題に対する非線形定常解析手法の開発を行っている.計算コスト,精度,境界条件設定の自由度の観点から,境界積分方程式をベースとし,2次元面外波動問題,及び面内波動問題に対して定式化を行った.解析手法には調和バランス法と境界要素法を組み合わせた手法を用いた.境界条件の設定は,陽な形式で記述する必要があること,最終的に得られる連立非線形方程式のヤコビ行列の連続性が保持されることの2点に留意する必要がある.そのため,これらの条件を満足する適切な非線形ばねモデルを用いて,き裂面摩擦,及びき裂面の開閉を記述する境界条件式を導入した.また,最終的に得られる連立非線形方程式は適切な初期値を得ることが難しいため,Homotopy法によって求解を行った.面外波動問題に対しては,数値シミュレーションを実行し従来の非定常解析結果と比較することによって手法の妥当性を検証した.単一の周波数成分を有する入射波を用いた場合,偶数次の高調波成分は解析的にキャンセルされ,奇数次の高調波のみが発生することが確認できた.面内波動問題に対しても同様に,数値シミュレーション結果を従来の非定常解析結果と比較して提案手法の妥当性を示した.しかしながら,き裂面の開閉を考慮すると,き裂面摩擦のみを考慮した場合と比較してHomotopy法における解の収束が悪い場合がある.また,従来の非定常解析において分調波の発生が確認されていた条件において数値シミュレーションを実行し,本手法でもその発生が再現できることを確認した.分調波成分を考慮すると,定常解析における解の一意性が崩れ,Homotopyパスに分岐が生じることが確認できた.平成29年度は,平成28年度に調和バランス法を用いて定式化した,接触を考慮したき裂による非線形定常散乱問題を記述する境界積分方程式の求解,及び解の安定性解析を行った.上記の境界積分方程式は空間離散化を施すと,連立非線形方程式となる.単に入力パラメータを固定して解を求めるのではなく,入力パラメータを変化させたときの解の挙動を調べるため,numerical continuation methodを適用した.解析では,入力パラメータである入射周波数,及び静的な開口変位を変化させた場合の解の追跡を行った.その結果,共振が発生しやすいと考えられる特定の解析条件において,解の分岐が発生し,分調波成分を含む解が非自明解として現れることが確認された.得られた解の安定性を調べる必要があるため,Floquet理論に基づき,局所漸近安定性を調べるための境界積分方程式の定式化を行った.提案手法は基本的にHill's methodの応用であるが,最終的に非線形固有値問題に帰着されるため,Sakurai-Sugiura methodを用いて数値的に固有値を求めることで安定性の判別を行った.また,安定性解析の妥当性は,時間領域解析の結果と比較することによって確認を行った.安定性解析の結果によって,解の分岐を伴う分調波成分を含む解が安定解であることがわかり,解の分岐を伴う分調波共振によって分調波の発生が生じていることが明らかになった.平成29年度は本研究内容に関して国際会議1件,国内会議4件の報告を行った.また,査読付き論文は国内誌に1編掲載済,国際誌に1編投稿中である.

構造物・機械の超音波を用いた非破壊検査手法の一つである非線形超音波法についての研究を実施した.非線形超音波法において,入射波の二分の一の周波数成分を含む受信波が得られる場合があり,その解析のための新たな数値シミュレーション手法を開発した.開発した手法を用い,き裂が部材に存在することによる共振特性の変化,及びき裂面の接触の相互作用に起因して,特定の条件下で局所的に複雑な共振現象が発生することを確認した.これは分数調波共振と呼ばれる現象であり,この現象によって入射波の二分の一の周波数成分を有する散乱波が発生し得ることがわかった.平成28年度は2次元無限領域中の面外波動場,及び面内波動場における高調波発生現象の定常解析を行ってきた.解析結果は従来の非定常解析結果とよく一致し,その妥当性が示された.そのため,今後は提案手法を用いて接触音響非線形性を伴う共振現象を詳しく調べる必要がある.その一つが分調波発生現象であると現在考えており,Homotopyパスに生じる分岐を調べることによってアプローチしていく予定である.また,2次元半無限領域中の表面き裂による面内波動散乱問題に対して提案手法を拡張し,分調波発生現象を確認し詳細を調べる予定である.Homotopyパスの分岐を調べるにあたっては,連立非線形方程式の性質を調べることとなるため,連立非線形方程式と系の共振特性の関連性を調べ,そこから分調波発生現象に必要な要因を明らかにしてくことが重要である.また,得られた複数の解の内,安定・不安定の判別をしていく必要があると考えられる.半無限領域への拡張において,必要となるGreen関数の計算,及び境界条件の設定には特に問題は無いと思われる.しかしながら,Homotopy法における解の収束性がどのように変化するかは不明であるため,調べる必要がある.29年度が最終年度であるため、記入しない。応用力学29年度が最終年度であるため、記入しない。
マイオスタチンが織りなす骨格筋と脂肪組織の相互作用

骨格筋由来のTGF-βファミリー分子であるマイオスタチンが仲介する骨格筋と脂肪組織との相互作用の解明を行なった。マイオスタチン遮断法を開発し、独自に作製した筋量増大マウスを駆使し、マイオスタチン阻害により脂肪細胞のミトコンドリア数の増加、脂肪細胞の肥大化抑制や高脂肪食負荷時の脂肪肝の抑制を示した。脂肪組織と肝臓での効果は、骨格筋でマイオスタチンシグナルが抑制される事による副次的な効果である結果を得た。マイオスタチンと小分子RNAに着目した研究を推進させ、マイオスタチンの刺激や阻害で、複数の小分子RNAに発現変動が見られること、そして、それらが制御する分子の変動が、マイオスタチンによる筋肥大制御に関与している事を明らかにした。本研究の目的は、骨格筋と脂肪細胞の恒常性をダイナミックに制御している骨格筋由来の細胞増殖因子であるマイオスタチンに着目し、マイオスタチンが仲介する骨格筋と脂肪組織の相互作用を多角的に解明することにある。マイオスタチン阻害により精巣周囲、後腹膜、鼠径部の脂肪細胞の肥大化が抑制され、脂肪酸代謝系酵素の変動が確認された。マイオスタチン阻害では、高脂肪食負荷で生じる脂肪肝が観察されず、レプチン、総コレステロール、非必須遊離脂肪酸は減少し、アディポネクチンは上昇する傾向にあった。糖代謝の改善も確認された。肝臓では、ステアリン酸やパルミチン酸を不飽和化するSCD-1の低下が見られ、それに呼応して、オレイン酸の低下、ステアリン酸の上昇が見られた。申請者が発見した新規のフォリスタチン様分子FLRGとアクチビンが虚血障害における心筋の感受性に密接に関与することが判明した。アクチビンがマイオスタチン類似の筋形成抑制作用を有する事を遺伝子導入により明らかにした。次に、脂肪細胞の起源を探索する研究を行った。骨格筋と脂肪組織の恒常性維持に関する研究を計画していたため、骨格筋内に存在し脂肪細胞を供給する細胞を探索しこれまで未知であった細胞の同定に至った。筋芽細胞に分化する筋衛星細胞が脂肪細胞にも分化するという報告があったが、我々の解析では、筋衛星細胞の脂肪細胞への分化能は極めて低く、筋衛星細胞とは異なった間葉系前駆細胞が、骨格筋内の血管近傍に存在し、試験管内で白色脂肪に容易に分化することが分かった。筋形成と脂肪細胞産生のバランスを制御する新しい細胞を同定したこととなり、注目を集めた。本研究の目的は、骨格筋由来のTGF-βファミリー分子であるマイオスタチンが仲介する骨格筋と脂肪組織や肝臓との相互作用を多角的に解明することにある。マイオスタチン遮断する方法を独自に開発し、遺伝子改変マウスを作製してきた。そのモデルマウスやマイオスタチンノックアウトマウスを駆使した解析により、マイオスタチンが阻害された状態であると、皮下脂肪・内臓脂肪共に、脂肪細胞が肥大化しない事。その要因の一つとして、白色脂肪細胞のミトコンドリア数の上昇が見られる事。マイオスタチンを遮断すると高脂肪食を負荷しても、対照と比較して、筋量はさらに増加するが脂肪量の増大は抑制される事、肝細胞が脂肪酸を取り込む事で生じる脂肪肝が完全に抑制される事を示した。その効果は、骨格筋のマイオスタチンシグナルが抑制される事による二次的な効果である結果を得て、英文論文として発表した。マイオスタチンで筋肥大を生じさせる分子機構解明の一端として、マイクロRNAに着目した研究を推進させ、マイオスタチンの刺激やその阻害で、複数のマイクロRNAに変動が見られ、筋肥大に関与している事を明らかにした。アクチビンは、マイオスタチンと一次構造上のホモロジーが高く、細胞内情報伝達機構やホリスタチンで阻害されるなど、共通点の多いTGF-βファミリー分子である。遺伝子破壊マウスを駆使して、アクチビンにも筋量抑制効果があり、その効果はホリスタチンによって調節され阻害されることを示し英文論文として発表した。骨格筋由来のサイトカインであるマイオスタチンは筋量制御と共に他臓器、特に脂肪組織や脂肪沈着を起こす肝臓と相互作用する。本研究では、骨格筋と脂肪組織や肝臓とのクロストークを多角的な視点から解析した。マイオスタチン遺伝子破壊マウスや独自に作出したマイオスタチン阻害マウスで観察される筋肥大は、生下時には見られず、生後に急速に筋量が増加する。骨格筋においてマイオスタチンシグナルが遮断され細胞内に伝搬されないことが主体であり、脂肪組織への影響と脂肪量の減少、ミトコンドリアの増加、高脂肪食負荷での脂肪肝抑制効果は副次的な効果として生じる事が分かった。

骨格筋のタンパク質変化としては、特にグリコーゲンホスホリラーゼやピルビン酸キナーゼ等の量的及び質的変化が生じる事が、プロテオーム解析から明らかになった。マイオスタチン阻害による筋量増加の分子機構については不明点が多い。その一つのメカニズムとして、小分子RNAの発現制御があることを突き止めた。マイオスタチン阻害で骨格筋特異的なmyoRNA(206,486等)やこれまで筋での作用が不明であった複数の小分子RNAに発現変動が見られる事を見出した。そして、マイオスタチン阻害で、IGFシグナルの下流で活性化されることが知られている、Akt系シグナルやS6キナーゼ系の活性化が生じる事、その要因の一つとして、上記の小分子RNAを介する経路が関与する事が解析された。