hpprc/llmjp-kaken huggingface dataset:
ワイヤー状遷移金属クラスターのノンコリニア磁性

低次元有限系磁性としての興味やナノ磁性材料への応用が注目される、鉄ナノチェーンおよびナノクラスターについて、その構造と磁性をノンコリニア第一原理分子動力学法を用いて理論的に研究し、下記の点について明らかにした。(1)5量体から7量体のワイヤー状のFeクラスターでは,原子間距離を変化させたとき,磁性が,平行配向からノンコリニア配向へ(またはその逆へ)変化しうることを明らかにした.ノンコリニア磁性の発現には,単に3d電子間の相互作用だけでなく,4s電子等の非局在電子との相互作用(いわゆるRKKY相互作用)の寄与が関わっていることを示唆した.構造を最適化した場合,特に偶数クラスターで2量体化が起こり,2量体を単位として磁気モーメントが反強磁性的に配向することを明らかにした.(2)鉄直鎖クラスターを安定に存在させるために、5員環で両端の閉じたカーボンナノカプセルに鉄直鎖クラスターを内包させ、その構造と磁気モーメントを求めた。鉄原子1個を内包させた正12面体ナノカプセルはエネルギー的に安定でないが、2量体から4量体のFe直鎖クラスターはチューブ状のナノカプセル内で直鎖構造を保ったまま安定に存在することがわかった。裸直鎖クラスターでは強磁性な平行配向するのに対し、チューブ内での磁気モーメントは、反強磁性的(反平行)に配向することがわかった。磁気モーメントの絶対値は裸クラスターに比べてかなり小さくなる。(3)現実の系では重要な問題となる酸化の問題について考えるため、鉄1量体から5量体に酸素原子を付着させた系の構造および磁気モーメントを求めた。酸素原子の数が鉄原子の数より少ない間は強磁性的な大きい磁気モーメントをもつが、酸素原子がそれ以上になるとFe-O間の超交換相互作用により鉄の磁気モーメントが反強磁性的に配向し、クラスター全体の磁気モーメントは0もしくは微小になる。また、鉄1-2原子に酸素原子を1-6付着させた負イオンクラスターの構造とイオン化ポテンシャルについても明らかにした。ノンコリニア密度汎関数法を用いて、遷移金属クラスターの電子状態を計算することにより、そのノンコリニア磁性について以下のことを明らかにした。(1)VからNiまでの一連の遷移金属元素について、安定構造である双ピラミッド型5両体クラスターの電子状態を計算し、Feクラスター、Mnクラスターについては、第1近接原子間の強磁性相互作用と、第2近接原子間の反強磁性相互作用の競合によるノンコリニア磁性が現われることを明らかにした。Crクラスターについては、反強磁性相互作用のフラストレーションに起因するノンコリニア磁性が現われることを明らかにした。また、V,Co,Niクラスターではコリニア磁性のみが現われることも明らかにした。(2)Cr,Mnの双ピラミッド7量体クラスターでは、正7角形の底辺原子サイトの磁気モーメントが144度および72度ずつ回転するらせん磁性をもつことを明らかにした。これらも(1)に記した近接原子間の相互作用で説明できる。(3)ワイヤー状5量体および7量体Feクラスターでは、原子間距離を変化させたとき、磁性が、平行配向からノンコリニア配向へ(またはその逆へ)突然変化しうることを明らかにした。

このことから、ノンコリニア磁性の発現には、単に3d電子間の相互作用だけでなく、4s電子等の非局在電子との相互作用(いわゆるRKKY相互作用)の寄与が関わっていることを明らかにした。低次元有限系磁性としての興味やナノ磁性材料への応用が注目される、鉄ナノチェーンおよびナノクラスターについて、その構造と磁性をノンコリニア第1原理分子動力学法を用いて理論的に研究し、下記の点について明らかにした。(1)5量体および6量体のFe直鎖クラスターの構造を最適化し、そこでのノンコリア磁性を明らかにした。6量体では構造が2量体化され、磁気モーメントも2量体単位で反強磁性的(反平行)に配向し、鎖長が大きくなるにつれて次第にノンコリニア磁性が現れる。5量体では原子数が奇数であるため、2量体化が弱い。磁気モーメントは、鎖長が大きいとき強磁性的(平行)に配向し、鎖長が小さくなるにつれて、扇状に開くノンコリニア磁性が現れる。磁気モーメントの大きさはどちらの直鎖クラスターでも3ボーア磁子程度である。(2)現実の系では重要な問題となる酸化の問題について考えるため、Fe1量体から5量体に酸素原子を付着させた系の構造および磁気モーメントを求めた。O原子の数がFe原子の数より少ない間は強磁性的な大きい磁気モーメントをもつが、O原子がそれ以上になるとFe-O間の超交換相互作用によりFeの磁気モーメントが反強磁性的に配向し、クラスター全体の磁気モーメントは0もしくは微小になる。(3)直鎖クラスターを安定に存在させるために、カーボンナノカプセルにFe直鎖クラスターを内包させ、その構造と磁気モーメントを求めた。3量体から5量体のFe直鎖クラスターはナノカプセル内で直鎖構造を保ったまま安定に存在することがわかった。磁気モーメントの大きさは裸直鎖クラスターに比べてかなり小さくなる。低次元有限系磁性としての興味やナノ磁性材料への応用が注目される、鉄ナノチェーンおよびナノクラスターについて、その構造と磁性をノンコリニア第一原理分子動力学法を用いて理論的に研究し、下記の点について明らかにした。(1)鉄直鎖クラスターを安定に存在させるために、5員環で両端の閉じたカーボンナノカプセルに鉄直鎖クラスターを内包させ、その構造と磁気モーメントを求めた。鉄原子1個を内包させた正12面体ナノカプセルはエネルギー的に安定でないが、2量体から4量体のFe直鎖クラスターはチューブ状のナノカプセル内で直鎖構造を保ったまま安定に存在することがわかった。裸直鎖クラスターでは強磁性な平行配向するのに対し、チューブ内での磁気モーメントは、反強磁性的(反平行)に配向することがわかった。これは、フェルミレベル付近の電子状態が反平行スピン状態の方がエネルギー的に有利なこと、および鉄・ナノチューブ間の超交換相互によるものである。また、磁気モーメントの絶対値は裸クラスターに比べてかなり小さくなる。(2)現実の系では重要な問題となる酸化の問題について考えるため、鉄1量体から5量体に酸素原子を付着させた系の構造および磁気モーメントを求めた。酸素原子の数が鉄原子の数より少ない間は強磁性的な大きい磁気モーメントをもつが、酸素原子がそれ以上になるとFe-O間の超交換相互作用により鉄の磁気モーメントが反強磁性的に配向し、クラスター全体の磁気モーメントは0もしくは微小になる。また、鉄1-2原子に酸素原子を1-6付着させた負イオンクラスターの構造とイオン化ポテンシャルについても明らかにした。
思春期のソーシャル・スキルに影響する胎児期及び幼児期の環境要因に関する検討

本研究は,出生コホート研究(A自治体の保健縦断調査)を基盤として,学童期・思春期における「ソーシャル・スキル」に影響する胎児期及び幼児期の環境要因を明らかにすることを目的とする。解析は,学童期・思春期ソーシャル・スキル(SS)データと妊娠届出時の母親の生活習慣と妊娠前後の環境データをリンケージし、SSへの影響要因を階層線型混合モデルにて小中学校別に評価した。結果,小学生と中学生の妊娠前後の母親の生活習慣・周囲環境の各項目について,小学生では性別が女児やSSのバランスが良い,中学生では性別が女児,加えて母親の妊娠前の「海藻類」の摂取頻度が多い場合,SS得点が有意に高くなることが示唆された。本研究は,1988年より現在まで20年以上に及ぶ胎児期から思春期の出生コホート研究(母子保健縦断調査)を基盤として,学童期・思春期における「ソーシャル・スキル」に影響する胎児期及び幼児期の環境要因を明らかにすることを目的とする。胎児期から幼児期,さらに学童期・思春期におよぶ追跡研究は国際的にも数少ないことから,本研究における子どもを対象とした出生コホートデータは国内外において非常に貴重なデータである。特に、母親の生活習慣を含む胎児の暴露環境と後の子どものソーシャル・スキルとの関連を検討する点で独創的である。また、これらの成果を蓄積していくことは母子や思春期保健における支援方法に対し科学的根拠を提供する点で重要であり,かつ意義深い。平成26年度の計画に関して、現在行われている母子保健縦断調査を継続し,さらに思春期においての既存調査で使用している「思春期の心身の健康と生活習慣に関する調査」および年2回自治体と市中の小学校・中学校の協力により実施しているhyper-QUテストのソーシャル・スキル調査データを得ることとなっており、母子縦断調査データ及び思春期調査データを得た。また、各経年データのリンケージ作業、学会や自治体で実施されているhyper-QUテストの講習会への参加など、学童期・思春期保健に関する情報収集を行った。さらに、すでに収集されている平成23年度から平成25年度までのソーシャル・スキルデータ(hyper-QUテストのデータ)の基礎解析を実施し、時系列多変量解析(マルチレベル解析など)のモデル構築の準備作業を継続している。一方、平成26年度のソーシャル・スキル調査(hyper-QUテスト)データの取得は、現在、教育委員会と調整中でありデータ取得に至っていない。本研究は、1988年より20年以上に及ぶ胎児期から思春期の出生コホート研究(母子保健縦断調査)を基盤として、学童期・思春期における「ソーシャル・スキル」に影響する胎児期及び幼児期の環境要因を明らかにすることを目的とする。胎児期から乳児期、さらに学童期・思春期におよぶ追跡研究は国際的にも数少ないことから、本研究における子どもを対象とした出生コホートデータは国内外において非常に貴重なデータである。また、これらの成果を蓄積していくことは母子や思春期保健における支援方法に対し科学的根拠を提供する点で重要であり、かつ意義深い。平成27年度の計画に関して、現在行われている母子保健縦断調査を継続し、さらに思春期においての既存調査で使用している「思春期の心身の健康と生活習慣に関する調査」および年2回自治体と市中の小学校・中学校の協力により実施しているhyper-QUテストのソーシャル・スキル調査データを得ることとなっている。調査実施及びデータ収集に関しては、母子縦断調査データ及び思春期調査データを得た。さらに、すでに収集されている平成23年から25年度までのソーシャル・スキルデータ(hyper-QUテストのデータ)の基礎解析を実施し、時系列多変量解析(マルチレベル解析など)のモデル構築の検討を継続実施している。一方、平成26年度と平成27年度のソーシャル・スキル調査(hyper-QUテスト)データの取得は、現在、教育委員会と調整中でありデータ取得に至っていない。本研究では、研究目的に対し以下3点の実施計画を予定した。1.思春期(小学4年中学3年)のソーシャル・スキル評価(hyper-QUテストにて評価)2.胎児期(妊婦)から乳児期に収集した生活習慣や育児環境などの変数と学童期・思春期のソーシャル・スキルに関する収集変数のリンケージデータを一般化線形混合モデル解析(マルチレベルモデル分析)およびグラフィカルモデリングにて評価3.母子保健・思春期保健分野に実装可能なソーシャル・スキル発達支援への活用提案及び学会・ホームページ等による情報発信平成27年度は、上記1及び上記2の基礎解析と多変量解析を主に予定していたが、ソーシャル・スキル調査(hyper-QUテスト)データの取得について、現在、教育委員会と調整中であり、新データの取得を継続的に申請している。しかし、平成23年度から25年度までに得られているソーシャル・スキルデータによるデータリンケージや基礎解析、多変量解析は実施できており、おおむね順調に進展していると自己評価した。

胎児期から乳児期、さらに学童期・思春期におよぶ追跡研究は国際的にも数少ないことから、本研究における子どもを対象とした出生コホートデータは国内外において非常に貴重なデータである。特に、母親の生活習慣を含む胎児の暴露環境と後の子どものソーシャル・スキルとの関連を検討する点で独創的である。また、これらの成果を蓄積していくことは母子や思春期保健における支援方法に対し科学的根拠を提供する点で重要であり、かつ意義深い。平成28年度の計画に関して、現在行われている母子保健縦断調査、さらに思春期においての既存調査で使用している「思春期の心身の健康と生活習慣に関する調査」および年2回自治体と市中の小学校・中学校の協力により実施しているhyper-QUテストのソーシャル・スキル調査データを得る調整を行ってきた。しかし、調査関係機関との調整が順調に進まず、平成26年度、平成27年度、平成28年度のソーシャル・スキル調査データの取得に至っていない。従って、新データによる学会発表等も来年度以降となる。本年度は研究期間の最終年度であったため申請時の研究計画書に記載したデータ取得に至らなかった場合の対処のとおり、すでに収集されている2012年・2013年に取得済のソーシャル・スキルデータの基礎解析を実施し、胎児期・幼児期の育児環境を含めた時系列多変量解析(マルチレベル解析など)のモデル構築の検討を継続実施した。本研究は,出生コホート研究(A自治体の保健縦断調査)を基盤として,学童期・思春期における「ソーシャル・スキル」に影響する胎児期及び幼児期の環境要因を明らかにすることを目的とする。解析は,学童期・思春期ソーシャル・スキル(SS)データと妊娠届出時の母親の生活習慣と妊娠前後の環境データをリンケージし、SSへの影響要因を階層線型混合モデルにて小中学校別に評価した。結果,小学生と中学生の妊娠前後の母親の生活習慣・周囲環境の各項目について,小学生では性別が女児やSSのバランスが良い,中学生では性別が女児,加えて母親の妊娠前の「海藻類」の摂取頻度が多い場合,SS得点が有意に高くなることが示唆された。本研究では,研究目的に対し以下3点の実施計画を予定している。1.思春期(小学4年中学3年)のソーシャル・スキル評価(hyper-QUテストにて評価)2.胎児期(妊婦)から幼児期に収集した生活習慣や育児環境などの変数と学童期・思春期のソーシャル・スキルに関する収集変数のリンケージデータを一般化線形混合モデル解析(マルチレベル分析)およびグラフィカルモデリングにて評価3.母子保健・思春期保健分野に実装可能なソーシャル・スキル発達支援への活用提案及び学会・ホームページ等による情報発信平成26年度は、上記1及び上記2の基礎解析を主に予定していたが、ソーシャル・スキル調査(hyper-QUテスト)データの取得は、現在、教育委員会と調整中でありデータ取得に至っていない。しかし、平成23年から25年度までに収集できているソーシャル・スキルデータによりデータリンケージや基礎解析が実施できており、おおむね順調に進呈していると自己評価した。今後も引き続き、母子保健長期縦断調査を継続し、さらに前年同様、思春期の心身の健康に関する調査およびソーシャル・スキルの評価を実施し、必要なデータを得る。
電子回路中へのｃ‐ＤＮＡの自己集積化とｍ‐ＲＮＡ認識パターンの直接演算処理法

微小電極を構築した基板上で電気化学反応を制御することで、DNAやタンパク分子を接着、あるいは非接着する面を構築できる方法を確立した。(電気化学パターニング法)本方法では200μmφの電極対25対を集積した4mm四方の任意の位置に、タンパク分子を配列できることが明らかとなった。さらに従来試験管の中で遺伝子からタンパク分子を発現させる無細胞タンパク発現がこのような電極基板上でも進行し、このタンパク発現が電圧変化として検出できることを見出した。入力信号である遺伝子配列を一連の酵素群が精密に認識し、その結果タンパク合成が行われ、出力信号として検出できることが証明された。本研究ではDNAから遺伝子(塩基配列コード)が正確にコピーされる分子生物学機構を利用して、電子回路中に集積化したDNAが塩基配列の違いで特定の遺伝子を認識する相互作用を、電圧のON/OFFに置き換えて情報処理を行う有機体/物理デバイスの基本原理を開発する。そのため以下の2点について基盤研究開発を行うことを目標としている。1電子回路中に様々な塩基配列のc-DNA(タンパク生産の塩基配列コードを持つm-RNAからコピーしたDNA)を集積化する方法の確立を第1目標とする。2c-DNAは1塩基の違いで特定のm-RNAを認識する。最終目標として、m-RNAとc-DNAの認識を入力信号として出力信号パターンを直接演算する素子の基本原理を開発する。平成23年度には1の基盤技術を確立するため、基板表面のモデルとしてシリカ微粒子(10μmφ)を選定し、DNAを取り付けるための表面分子構造とDNA導入量の調査を実施した。調査の結果、固体表面にアミノ基を導入した場合、DNA類と強い相互作用を示すことが分かった。このような固体表面には、抗体のようなタンパク分子も同様に導入でき、さらに固定化した抗体と抗原タンパクが特異的に反応することも確認できた。課題1についてはその方向性を見出すことができた。平成24年度には1の基盤技術をさらに進展させるため、基板表面のモデルとして使用しているシリカ微粒子をガラス製ウェハー(5×8cm:1mm厚)に変更し、この表面のアミノ化とそのパターニング技術の調査を実施した。調査の結果、どのような反応条件においてもアミノ基の導入は確認できなかった。次年度はウェハーの材料を、シリコンなど他の材料に変えて、そのパターニング技術の確立を急ぐ。また2の基盤技術について検討も行い、微粒子表面に固定化した抗体と抗原タンパクの特異的反応を電気信号として検出するための要素技術を確立した。本研究では電子回路中に集積化したDNAが塩基配列の違いで特定の遺伝子を認識する分子生物学的現象を、微小電流へ変換して検出する有機/物理複合デバイスの開発を目標とした。そこで1基板上にDNAやタンパク分子を集積し、2これを認識した分子を出力信号として検出するための要素技術開発を実施した。1についてはアミノ基を導入した微粒子表面にDNAやタンパク分子は強く結合し、さらに結合したタンパクには特定の抗原タンパクが認識して結合することを確認した(H23年度)。次にアミノ化したガラス表面で同様の検討を行った(H24年度)。しかしガラス表面のアミノ化導入率は低く、DNAやタンパク分子は集積できなかった。そこでわずかに導入されたアミノ基に架橋剤で反応点を導入し、これにある種の高分子を積層させた。高分子の反応点では化学反応が理論的に進行するため、ガラス基板上にDNAやタンパク分子の接着面、あるいは非接着面を構築することができた。微小電極を構築した基板に同様の表面を構築した場合、電極の電気化学反応を利用して接着面や非接着面を構築する方法(電気化学パターニング法)を確立した。本方法では200μmφの微小電極25対を集積した4mm四方の任意の位置に、電気的制御でタンパク分子を配列化できることが確認され1の要素技術が確立できた。一方2の要素技術については、従来試験管の中で遺伝子からタンパク分子を発現させる無細胞タンパク発現法が、ガラス基板上の液滴でも良好に発現することを確認した。そこで微小電極を構築したガラス基板上で無細胞タンパク発現を行い、このタンパク発現が電圧変化として検出できることを確認した。(1)電子回路中に様々な塩基配列のc-DNA(タンパク生産の塩基配列コードを持つm-RNAからコピーしたDNA)を集積化する方法の確立を第1目標とする。(2) c-DNAは1塩基の違いで特定のm-RNAを認識する。

最終目標として、m-RNAとc-DNAの認識を入力信号として出力信号パターンを直接演算する素子の基本原理を開発する。本年度は(1)の基盤技術を確立するため、まず基板表面のモデルとしてシリカ微粒子(10μmφ)を選定し、この表面にDNAを取り付けるための官能基構築の基礎データの収集を実施した。まずシリカ表面には水酸基が存在しているため、アミノシラン化合物を脱水縮合反応させてアミノ基を導入した。この表面にDNAを構成する塩基の中で、アデニン(A)、シトシン(C)、ならびにグアニン(G)のみを連結させた合成DNA(Poly-A、-C、ならびに-G)を、アミノ基と水素結合で連結させた。このDNA鎖に、さらにアクリジンオレンジ誘導体を用いて標識化させ、シリカ表面のDNA導入量を調査した。通常固体表面への有機分子の導入は、化学反応で分子を共有結合させることが必須である。本研究では固体表面に導入したアミノ基がDNA類と強く相互作用するため、塩基配列にダメージを与えることなく容易に結合することが明らかになった。さらに抗体のようなタンパク分子も同じように表面に導入でき、この固定化した抗体と抗原タンパクが特異的に反応することも確認できた。平成24年度には1の基盤技術をさらに進展させるため、基板表面のモデルとして使用しているシリカ微粒子をガラス製ウェハー(5×8cm:1mm厚)に変更し、この表面のアミノ化とそのパターニング技術の調査を実施した。調査の結果、どのような反応条件においてもアミノ基の導入は確認できなかった。この点については、当初の目標を達成できなかった。平成25年度も調査を継続し、早急に要素技術の確立を目指す予定である。機能性分子の自己配列のために、固体表面にアミノ基を導入することで、DNA断片であるPoly-A、-C、-Gを水素結合で導入できる目処が立った。これは基板表面をアミノ基でパターニングすることで、溶液中に含まれるDNA断片を、基板平面に滴下するだけで、自立的に平面の任意の位置に固定化できることを示唆している。さらに、抗体のようなタンパク分子も水素結合で固定化できる目処が立った。このタンパクを介して、抗原タンパクが特異的に反応しているという副産物の結果も同時に得られた。これは、基板平面の任意の位置に固定化したタンパク分子に、さらに別の分子が連結可能であることを示唆している。これは当初の研究計画では予想しなかったものであり、今後このような手法を積極的に利用して電子回路中でDNA構築のための分子ツールとする目処が立ったため、おおむね順調に進展していると判断した。1電気分解によるAu反応部位表面のアミノ化微小電極を複数配列した電極アレーを作製し、電極上に固定化した機能性アミノ酸(アミノ基側末端が保護基でキャップされているもの)を電気的に任意の位置で保護基を脱離させる方法を確立する。原理としては、デバイス上に電解液を滴下し、任意の電極対を通電させ、負極から発生する水素イオンで保護基が脱離反応する条件を探索する。
植物ホルモンの網羅的分析によるアスパラガスの休眠生理の解明

休眠打破後の萌芽性が異なる品種と内生植物ホルモンの関係の解明について伏せ込み促成栽培とは、休眠中の冬に植物体を掘り出して、低温処理(低温の外気中に放置)により休眠打破し、再び温室内に埋めて(伏せ込み)、萌芽させ、促成的に冬に収穫する栽培法である。休眠打破後の萌芽性(芽から食用部分の若茎が次々に伸長する性質)が異なる3品種が存在している。休眠が浅い(`ウエルカム');休眠が中間(`ゼンユウヨーデル');休眠が深い(`ガインリム')である。伏せ込み促成栽培で、この3品種を用い、1年生の株を、低温(16°C)で休眠打破して、その後の萌芽状態を調査し、経時的に3品種の植物体を採取し、試験1の結果から活性型の植物ホルモンを全て分析する。以上の解析により、アスパラガスの休眠生理のメカニズムを解明し、効率の良い栽培に向けた科学的基盤を確立する予定であった。しかし,分析の際にジャスモン酸の分析に問題が生じて,この改善に時間がかかり,アスパラガスの材料は採取したが,分析には至らず,翌年度に持ち越した.分析の際にジャスモン酸の分析に問題が生じて,この改善に時間がかかり,アスパラガスの材料は採取したが,分析には至らず,翌年度に持ち越した.分析の際に問題が生じたジャスモン酸の分析は対処出来たので,採取したアスパラガスの材料の植物ホルモンを網羅的分析する.アスパラガスが萌芽するためには休眠打破が必要である。しかし、近年の地球温暖化の影響で休眠に必要な低温が得られず、春に萌芽が不十分となる障害が生じており、アスパラガスの生産性向上の為に植物ホルモンによる萌芽の制御機構の解明が喫緊の課題である。アスパラガスの内生植物ホルモンと温度との関連を、網羅的に分析し、萌芽性の制御機構を生理学観点から解明する。本研究では萌芽期のアスパラガスを用いてオーキシン(IAA)、アブシジン酸(ABA)、サイトカイニン類(iP、Z)、ジベレリン類(GA1、GA4)、ジャスモン酸類(JA、MeJA)の定量分析を行った。植物材料は異なる成長ステージ毎に採取したアスパラガス`ウェルカム ́を使用した。アスパラガスはりん芽部分から頭部、2cm部、中部、基部の4部位に切断して保管した。それぞれのサンプルを摩砕して80%エタノールを加え、安定同位体で標識した試薬を内部標準物質として加えた後、減圧濃縮や濾過、溶媒分画といった作業を経て、抽出・精製した。さらに、遠心乾燥した後、HPLCを用いて各植物ホルモンの分取を行った。最後にLC/MSを用いて内部標準法により各植物ホルモンの定量分析を行った。IAAでは、基部から頭部に向かって濃度が高くなる傾向が見られた。特に、生育初期段階において頭部でIAA濃度がかなり高かった。ABAでは、生育初期段階において、濃度は頭部で低く、基部へ向かうに従って高くなる傾向が見られた。一方、生育中後期段階においては頭部でABA濃度が高く、基部で低くなる結果が得られた。CK類でiPとZを比較すると、濃度は全体的にiPよりもZの方が高かった。GA類では、頭部と2cm部においてはGA1よりもGA4の濃度が高かったため、アスパラガスにおいてはGA4の方が多く生成されているのではないかと推察される。JA類では、一部を除いて頭部に向かって濃度が高く、基部へ向かうほど低くなる傾向が見られた。休眠現象の解明の基礎として、`ウエルカム'の植物体(繁茂した茎葉、若茎、地下茎、りん芽)の1年間の内生植物ホルモンの濃度変化(季節変動)を網羅的に分析するための材料が採取できた。若茎にかんしては研究実績の概要に記述したように詳細な分析を行った。アスパラガスの株の萌芽状態を調査した。伏せ込み促成栽培とは、休眠中の冬に植物体を掘り出して、低温処理(低温の外気中に放置)により休眠打破し、再び温室内に埋めて(伏せ込み)、萌芽させ、促成的に冬に収穫する栽培法である。休眠が浅い(`ウエルカム');休眠が中間(`ゼンユウヨーデル');休眠が深い(`ガインリム')。伏せ込み促成栽培で、この3品種を用い、1年生の株を、低温(16°C)で休眠打破して、その後の萌芽状態を調査し、3品種の植物体を採取できた。茎の伸長が急速な植物では伸長生理を制御する植物ホルモンも極端な状態になっていると考えられるので、アスパラガス若茎の伸長中の内生植物ホルモンの網羅的分析により、茎の伸長生理の解明が期待できる。そこでアスパラガスの伸長中の若茎を用いてオーキシン(IAA)、アブシジン酸(ABA)、サイトカイニン類(iP、Z)、ジベレリン類(GA1、GA4)、ジャスモン酸類(JA、MeJA)の定量分析を行った。植物材料は異なる成長ステージ毎に採取したアスパラガス「ウェルカム」を使用した。若茎は頭部、2cm部、中部、基部の4部位に切断して貯蔵した。それぞれのサンプルを摩砕して80%エタノールを加え、安定同位体で標識した内部標準物質を加えた後、減圧濃縮、濾過、溶媒分画で、抽出・精製した。

さらに、遠心乾燥後、HPLCを用いて精製した。定量はLC/MSを用いて、イオン化法は大気圧化学イオン化法,分析モードは選択イオンモニタリングモードで行った.内生植物ホルモン濃度は内部標準物質の回収率の補正による内部標準法で計算した.IAAでは、基部から頭部に向かって濃度が高くなる傾向が見られた。特に、生育初期段階において頭部でIAA濃度がかなり高かった。ABAでは、生育初期段階において、濃度は頭部で低く、基部へ向かうに従って高くなる傾向が見られた。一方、生育中後期段階においては頭部でABA濃度が高く、基部で低くなる結果が得られた。CK類でiPとZを比較すると、濃度は全体的にiPよりもZの方が高かった。GA類では、頭部と2cm部においてはGA4よりもGA1の濃度が高かったため、アスパラガスにおいてはGA1の方が主要な合成経路と考えられる。JA類では、基部へ向かうほど低くなる傾向であった。アスパラガスの伸長中の若茎を用いてオーキシン(IAA)、アブシジン酸(ABA)、サイトカイニン類(iP、Z)、ジベレリン類(GA1、GA4)、ジャスモン酸類(JA、MeJA)の定量分析を完了できたので、おおむね順調にしているため。休眠打破後の萌芽性が異なる品種と内生植物ホルモンの関係の解明について伏せ込み促成栽培とは、休眠中の冬に植物体を掘り出して、低温処理(低温の外気中に放置)により休眠打破し、再び温室内に埋めて(伏せ込み)、萌芽させ、促成的に冬に収穫する栽培法である。休眠打破後の萌芽性(芽から食用部分の若茎が次々に伸長する性質)が異なる3品種が存在している。休眠が浅い(`ウエルカム');休眠が中間(`ゼンユウヨーデル');休眠が深い(`ガインリム')である。伏せ込み促成栽培で、この3品種を用い、1年生の株を、低温(16°C)で休眠打破して、その後の萌芽状態を調査し、経時的に3品種の植物体を採取し、試験1の結果から活性型の植物ホルモンを全て分析する。以上の解析により、アスパラガスの休眠生理のメカニズムを解明し、効率の良い栽培に向けた科学的基盤を確立する予定であった。しかし,分析の際にジャスモン酸の分析に問題が生じて,この改善に時間がかかり,アスパラガスの材料は採取したが,分析には至らず,翌年度に持ち越した.分析の際にジャスモン酸の分析に問題が生じて,この改善に時間がかかり,アスパラガスの材料は採取したが,分析には至らず,翌年度に持ち越した.1年間(季節)の植物体の植物ホルモンの濃度変化の解明:休眠現象の解明の基礎として、`ウエルカム'の植物体(繁茂した茎葉、若茎、地下茎、りん芽)の1年間の内生植物ホルモンの濃度変化(季節変動)を網羅的に分析する。全てのサンプルについて、遠心分離によりアポプラスト液の採取を試みる。アスパラガスの株の萌芽状態を調査する。さらに、毎月、植物体を採取して植物ホルモンを分析する。試験1の萌芽と休眠期の植物体の全てから網羅的に植物ホルモンを分析した結果より、休眠の制御に関連すると判断される活性型の植物ホルモンを全て分析する。休眠打破後の萌芽性が異なる品種と内生植物ホルモンの関係の解明:休眠打破後の萌芽性(芽から食用部分の若茎が次々に伸長する性質)が異なる3品種が存在している。休眠が浅い(`ウエルカム');休眠が中間(`ゼンユウヨーデル');休眠が深い(`ガインリム')。以上の解析により、アスパラガスの休眠生理のメカニズムを解明し、効率の良い栽培に向けた科学的基盤を確立する。
出芽酵母HOG経路における高浸透圧感知機構の解析

出芽酵母HOG MAPK(HOG)経路は、酵母の高浸透圧刺激に対する生存応答を制御しているストレス応答MAPK経路で、酵母の遺伝学的利点を生かし解析が進んできた。HOG経路の上流は独立に活性化されるSLN1経路とSHO1経路から構成されている。これまでにHkr1/Msb2がSHO1経路の高浸透圧受容体として働くことを示してきたが、Hkr1/Msb2などの上流因子だけで下流の経路を直接制御しているとは考えにくく、高浸透圧感知の具体的な分子メカニズムは判明していない。これまで精力的に遺伝学的解析が行われていたにも関わらず、新たな因子が得られなかった可能性として、機能を重複する因子の関与が考えられる。そこでin silico解析に基づいて、SHO1経路上流で働くと思われ、かつ相同性をもつ機能重複因子を調べ上げ、その結果、Polarisomeと呼ばれるタンパク質複合体がSHO1経路上流で機能することが明らかとなった。今後は、PolarisomeとSHO1経路を構成する因子との結合やシグナルとの関連を詳細に調べ、その機能・役割を解析していく。これまでにHkr1/Msb2がSHO1経路の高浸透圧受容体として働くことを示してきたが、Hkr1/Msb2などの上流因子が下流の経路を直接制御しているとは考えにくく、高浸透圧感知の具体的な分子メカニズムは判明していない。HOG経路の強い活性化は出芽酵母の生育を阻害する。細胞外領域を大きく欠損した恒常的活性型Hkr1の過剰発現も出芽酵母の生育を抑える。特にHog1 MAPKの負の制御がないフォスファターゼ欠損変異株ではHOG経路依存的に著しい生育阻害を示した。この系を用い、SHO1経路の構成因子を単離する変異体スクリーニングを行った結果、SHO1経路に属する全ての因子の単離に成功した。しかし、未知の機構を解明する新たな制御因子は得られなかった。新たな因子が得られなかった可能性として、機能を重複する因子の関与が考えられる。そこでin silico解析に基づいて、SHO1経路上流で働くと思われる相同性をもつ機能重複因子を調べ上げ、それら遺伝子の破壊株を作製し、解析することにした。候補となるいくつかの因子に於いてSHO1経路への関与を示すデータが得られている。今後はそれら因子のSHO1経路との関連を解析していく。
日本列島最古の石器文化に対する多地域間の比較研究

今回の科学研究費補助金(奨励研究)の交付は、研究主題「日本列島最古の石器文化に対する多地域間の比較研究」に以下のような成果をもたらした。1.フランス・パリ市古人類古生物学研究所主催の「それぞれの大陸における先史時代最古の人類活動」(意訳)の国際シンポジウムに参加し、日本列島周辺諸国における更新世人類、特に原人、旧人、新人の諸段階に関する最新研究の知見を得ることが出来た。また、日本列島の実例を紹介することができた。更に、多数の諸外国研究者との情報交換が得られ、本研究の東アジア多地域間における編年学的な位置づけの方向性が得られた。特に韓国、中国、インド、インドネシア等の研究者との電子便やホームページ活動等の情報交換が出来、既に本主題研究に大いに役立ちつつあり、今後ますます重要となりうる。2.北海道内(札幌、幕別)の更新世人類文化の資料を実見し、担当研究者に資料内容について詳細な照会することができた。これまで報告されていた北海道内最古資料等に関して、新たな知見と研究上の課題も見出された。3.日本列島最古の資料である岩手県遠野市金取遺跡の資料に関する出張調査を実施することで、詳細な計測と観察データが得られた。また、最新の発掘成果の存在も知りえた。その結果、列島内の基本資料の知見が深められた。4.日本列島周辺のアジア諸国において比較対象資料に対し観察票の記載が開始でき、考古学上の数値を基礎とした体系的比較研究の途を開けた。以上、本研究助成制度は、日本列島最古の石器群を人類文化編年上に位置づける研究を飛躍的に進展させる効果が得られたのである。
Ischemic preconditioningによる虚血再灌流障害からの肝保護

短時間の臓器虚血と再灌流は、その後の長時間の虚血/再灌流後に生じる臓器障害を軽減する。この現象は、ischemic preconditioning(IP)と呼ばれる。我々は、ラットモデルを用いて、肝においても、IPは冷虚血/再灌流に起因する類洞内皮細胞障害、及びKupffer細胞の活性化を抑制し、肝移植後のレシピエントの生存率を改善することを報告した。IPの効果は、数時間で消失するが、24-48時間後に再出現し、数日間持続する後期効果を有することが、心臓において報告されている。この後期効果が示す心保護作用は多彩であり、持続時間も長いことから、臨床応用の有用性が高いと考えられる。そこで肝においても、IPが後期効果を有するか否か、有するのであれば、そのメカニズムを見出し、臨床応用の道を探ることを目的とし本研究を計画した。まず、温虚血再灌流障害に対し、IPが後期効果を示すか否かを検討した。ラット肝動脈及び門脈を30分、60分ないし90分遮断。血流再開後に生じる障害の程度を、肝細胞障害は血中ALT、LDH活性、類洞内皮細胞障害は血中Hyarulonic acid、Kupffer細胞活性化は血中TNFαを測定することで経時的に評価した。その結果、障害評価に適する、虚血時間の長さ、評価の時間を決定した。次に、IPが温虚血再灌流障害に対し、抑制作用を有することを確認した。さらに、IPの障害抑制作用に後期効果が存在するか否かを、IP施行から温虚血再灌流障害誘発までの時間を変えて検討を行い、後期効果の出現を確認した。現在、そのメカニズムにつき、アデノシンの関与、heat shock proteinの関与を想定して、検討を行っている。本実験の過程において、IPの早期効果は、IPによってKupffer細胞が産生する活性酸素が肝細胞に直接作用することで発揮されることを見出し報告した。短時間の臓器虚血と再灌流は、その後の長時間の虚血/再潅流後に生じる臓器障害を軽減する。肝においても、ラットモデルで、IPは保存/再潅流に起因する類洞内皮細胞障害、及びKupffer細胞の活性化を抑制し、肝移植後のレシピエントの生存率を改善することが知られている。その結果、障害評価に適する、虚血時間の長さ、評価のタイミングを決定した。現在、IPの障害抑制作用に後期効果が存在するか否かを、IP施行から温虚血再灌流障害誘発までの時間を変えて、検討している。

短時間の臓器虚血と再灌流は、その後の長時間の虚血/再灌流後に生じる臓器障害を軽減する。この現象は、ischemic preconditioning(IP)と呼ばれる。我々は、ラットモデルを用いて、肝においても、IPは冷虚血/再灌流に起因する類洞内皮細胞障害、及びKupffer細胞の活性化を抑制し、肝移植後のレシピエントの生存率を改善することを報告した。IPの効果は、数時間で消失するが、24-48時間後に再出現し、数日間持続する後期効果を有することが、心臓において報告されている。この後期効果が示す心保護作用は多彩であり、持続時間も長いことから、臨床応用の有用性が高いと考えられる。そこで肝においても、IPが後期効果を有するか否か、有するのであれば、そのメカニズムを見出し、臨床応用の道を探ることを目的とし本研究を計画した。まず、温虚血再灌流障害に対し、IPが後期効果を示すか否かを検討した。ラット肝動脈及び門脈を30分、60分ないし90分遮断。血流再開後に生じる障害の程度を、肝細胞障害は血中ALT、LDH活性、類洞内皮細胞障害は血中Hyarulonic acid、Kupffer細胞活性化は血中TNFαを測定することで経時的に評価した。その結果、障害評価に適する、虚血時間の長さ、評価の時間を決定した。次に、IPが温虚血再灌流障害に対し、抑制作用を有することを確認した。さらに、IPの障害抑制作用に後期効果が存在するか否かを、IP施行から温虚血再灌流障害誘発までの時間を変えて検討を行い、後期効果の出現を確認している。現在、そのメカニズムにつき、アデノシンの関与、heat shock proteinの関与を想定して、検討を行っている。本実験の過程において、IPの早期効果は、IPによってKupffer細胞が産生する活性酸素が肝細胞に直接作用することで発揮されることを見出し報告した。
発生初期段階における受精卵の放射線への応答と分子機構の解明

C57BL/6Nマウスを用いた体外受精により受精卵を採取し、0.1 - 1.0 Gyのガンマ線を照射した後、胚盤胞期胚までの発生を経時的に観察した。0.5 Gyのガンマ線では、媒精後4時間から7時間で胚盤胞への発生率の低下を認め、特に媒精後5時間がピークであった。そこで媒精後5時間の受精卵に0.1 Gyと1 Gyのガンマ線を照射したところ、1 Gy照射の場合には約半数が1-4細胞期で停止し、発生が続いている残り半分も大半が桑実胚から胚盤胞期胚の段階で発生が停止した。これに対し、0.1 Gy照射では1-4細胞期での停止はごく少数であったが、約半数が桑実胚から胚盤胞期胚の間で発生が停止した。媒精後5時間の時点でのガンマ線照射が、約3日後の桑実胚から胚盤胞期胚の段階で発生を停止させる分子メカニズムを解明するために、次世代シーケンサーを用いたトランスクリプトーム解析を試みた。まず、受精卵は潤沢な細胞の確保が難しいため少数の細胞からの次世代シーケンサー用ライブラリ作成を行う方法の確立を行った。SMART-Seq v4試薬を用いることでライブラリが作成出来ることを確認し、その過程で用いるバッファー等の条件検討も行った。現在0.1 Gyと1 Gyのガンマ線を照射した受精卵のうち、媒精後72時間で桑実胚まで発生している受精卵各10個を採取し、10個を一群としてライブラリを作成後、mRNA-Seqを行い、比較解析を行っている。これまでに受精卵に0.1 Gyと1 Gyという異なる線量の放射線を当てた際に起こる受精卵の反応を確認し、そのメカニズムを調べるための条件の選定行った。次に少数の桑実胚胚を単離し、次世代シーケンサー用のライブラリ作成をする検討を終えており、実際の条件でのシーケンスと比較解析を進めている。現在進めている桑実胚段階での遺伝子発現解析から胚盤胞期胚への過程での受精卵の停止に関わる分子メカニズムについて検討する予定である。また、1 Gyでの初期の発生停止についても同様に遺伝子発現解析からの分子メカニズムの検討を行う。条件等の検討が計画しているよりもスムーズに行い支出を抑えることが出来たため次年度使用額が発生している。今後のライブラリ作成試薬やシーケンス用試薬費用として使用する予定である。
幼児期の遊びにおける学習プロセスの構造化に関する研究

本研究は、幼児教育における学習者側の理解や能動的な意味形成を重視しそれを引き出すには教師による介入が欠かせないと考えるアプローチの理論化を目指す.具体的には、プレイショップと呼ばれる遊びのワークショップを保育現場と協働で実施し、幼児が参加するプロジェクト型のあそびを教師がどのように記録し構造化することが子どもの主体的で深い学びを引き出すのかを検討している。その背後には、近年ホリスティック型の保育アプローチとして高く知られているスウェーデンのレッジョ・インスパイアードがある。今年度は、上記の目的を達成するため、昨年度に実施した予備調査のデータを分析するとともに、さらなる理論的整理を進めた。文献研究はもとより、外部有識者の参加する国際シンポジウムや研究会を実施し、スウェーデンのレッジョ・インスパイアードと呼ばれる保育アプローチの理論的特徴が議論された。特に、このアプローチの根幹とされるペダゴジカル・ドキュメンテーションと呼ばれる記録方法が、子どもと大人の学習過程をいかに媒介し、学びの共同体を構成するのかを最新の海外実践の検討を通じて整理された。また、子どもの遊びにおける情動経験がいかなる意味世界を構築するのかを実証的に検討するため、プレイショップに参加した子どもの遊び体験の質とその体験を描いた描画表現との関連性を検討した。これらの検討は、日本国内の心理学系の学会で継続的に報告された。さらに、2018年度後半からは言語的文化的に多様な背景をもつ幼児を対象としたプレイショップも実施した。南米にルーツをもつ日本語を母語としない子どもたちと日本の大学生が共に遊ぶ場を月に1回程度設けた。言語を介在させずとも、子どもたちの遊びや対人関係における能動性を引き出し、意味生成を実現させるための援助や保育者としての発達条件を今後検討していく予定である。当該テーマに関する理論的検討については、研究会や国際シンポジウムの開催、学会への報告等を積極的におこなうことで、国内外の有識者から専門的知識を得ながら進めることができた。また、実践調査では、昨年度の予備調査のデータ分析及び、子どもの体験とその描出内容の実証的検討を進めるとともに、言語的文化的に多様な背景をもつ子どもたちを対象とした調査も実施することで、より包括的な視点から遊びの構造化に関する調査をおこなうことができた。次年度は本科研の最終年度として、理論的検討と保育現場における実践調査をおこなうと共に、当該テーマに関する最終的な理論的整理をおこなう予定である。まず、ペダゴジカル・ドキュメンテーションと呼ばれる記録方法が子どもと大人の学び(=遊び)をいかに媒介し、構造化するのかを明らかにするため、特に大人の遊びに対する振り返り場面に着目して詳細な分析をおこなう予定である。また、昨年度国内学会で報告をおこなってきた、幼児の遊び体験の質と意味世界の描出との関連性に関する一連の研究を、研究論文としてまとめ発表すること目指す。最後に、言語的文化的に多様な背景をもつ子どもたちを対象としたプレイショップの実施を通じて、言語的な関わりのもつ権力性を明らかにしつつ、非言語的な介入と子どもの能動性との関連や大人側の援助者としての発達過程を実証的に検討することが課題である。1予備調査の実施:2017年9月に札幌市にある私立幼稚園にて、予備調査をおこなった。研究計画に基づき、子どもの自発性を重視したプロジェクト型のプレイショップ(遊びのワークショップ)を設定し、遊びにおける幼児の探索活動の特徴および、幼児の探索(exploration)を媒介する保育者の援助や記録の在り方について検討をおこなった。2研究計画の立案に先立ち、スウェーデンで広がりを見せるレッジョ・アプローチの動向に関して文献整理を行い、論文にまとめた(「スウェーデンにおけるナショナル・カリキュラムとの比較にみる新幼稚園教育要領の課題」健康福祉研究2017)。またプレイショップの保育者養成における意義を石黒広明編『街に出る劇場:社会的包摂活動としての演劇と教育』(新曜社)の7章に「幼児との劇遊びで保育者になる」というテーマでまとめた。この著書は2018年前半に出版予定である。3スウェーデンの研究者との研究交流および国際シンポジウムの開催:2017年10月にスウェーデンのヨンチョンピン大学准教授であるMonica Nilssen氏と「国際児童青少年舞台芸術協会」に所属する子ども劇の演出家Bernt Hoglund氏を立教大学に招聘し、国際シンポジウム「ポストモダンからみたスウェーデンの就学前教育における学習、遊び、アート」を開催し、司会を務めた。4Monica Nilssen氏とBernt Hoglund氏を高崎健康福祉大学に招聘し、1の予備調査で実施したプレイショップに関するデータセッションをおこない、研究交流を深めた。5幼稚園の視察:子どもの自発性を重視したプロジェクト型保育を実践している和光幼稚園にて視察をおこない、現場の教員と研究交流および情報交換をした。予備調査が予定通りに実施され、本調査に向けての手がかりを得ることができ、理論化に向けての一歩を踏み出すことができた。具体的には、ドキュメンテーションと呼ばれるデータの客観性を重視した記録方法が媒介することにより、保育者の子ども理解が深化していく過程を見出すことができた。ドキュメンテーションは子どもの探索過程を参加者間で共有し視覚化することのできるツールであり、子どもの探索に対する多様な解釈、声を響かせる広場として機能していることが確認された。また、プレイショップは当該幼稚園では、新人研修の場としても位置づいており、現場の保育者や将来保育者を志す学生スタッフにも成果を還元する場となり高い評価を得ることができた。さらにスウェーデンに代表されるポストモダンの立場からの就学前の教育の在り方について、国際シンポジウムやデータセッションの実施を通じて議論を深め、今後の課題を確認することができた。

特に、スウェーデンにおける民主主義に対する意識の高さが、独自の保育アプローチを生み出す基盤になっていることが確認された。同時に、これまでの実践研究の意義を論文化したり、学会で報告することによって、プレイショップ実践の理論的な枠組みを明確化し、整理を進めることができた。本研究は、幼児教育における学習者側の理解や能動的な意味形成を重視しそれを引き出すには教師による介入が欠かせないと考えるアプローチの理論化を目指す.具体的には、プレイショップと呼ばれる遊びのワークショップを保育現場と協働で実施し、幼児が参加するプロジェクト型のあそびを教師がどのように記録し構造化することが子どもの主体的で深い学びを引き出すのかを検討している。その背後には、近年ホリスティック型の保育アプローチとして高く知られているスウェーデンのレッジョ・インスパイアードがある。今年度は、上記の目的を達成するため、昨年度に実施した予備調査のデータを分析するとともに、さらなる理論的整理を進めた。文献研究はもとより、外部有識者の参加する国際シンポジウムや研究会を実施し、スウェーデンのレッジョ・インスパイアードと呼ばれる保育アプローチの理論的特徴が議論された。特に、このアプローチの根幹とされるペダゴジカル・ドキュメンテーションと呼ばれる記録方法が、子どもと大人の学習過程をいかに媒介し、学びの共同体を構成するのかを最新の海外実践の検討を通じて整理された。また、子どもの遊びにおける情動経験がいかなる意味世界を構築するのかを実証的に検討するため、プレイショップに参加した子どもの遊び体験の質とその体験を描いた描画表現との関連性を検討した。これらの検討は、日本国内の心理学系の学会で継続的に報告された。さらに、2018年度後半からは言語的文化的に多様な背景をもつ幼児を対象としたプレイショップも実施した。南米にルーツをもつ日本語を母語としない子どもたちと日本の大学生が共に遊ぶ場を月に1回程度設けた。言語を介在させずとも、子どもたちの遊びや対人関係における能動性を引き出し、意味生成を実現させるための援助や保育者としての発達条件を今後検討していく予定である。当該テーマに関する理論的検討については、研究会や国際シンポジウムの開催、学会への報告等を積極的におこなうことで、国内外の有識者から専門的知識を得ながら進めることができた。また、実践調査では、昨年度の予備調査のデータ分析及び、子どもの体験とその描出内容の実証的検討を進めるとともに、言語的文化的に多様な背景をもつ子どもたちを対象とした調査も実施することで、より包括的な視点から遊びの構造化に関する調査をおこなうことができた。当初の研究計画に従い、今年度は予備調査を実施した私立幼稚園にて本調査を実施する予定である。調査はアクションリサーチ型で実施し、幼稚園の保育者と協働しながら、ドキュメンテーションと呼ばれる記録を媒介とした、幼児の遊びにおける学習過程の構造化に関して知見を得ることを目的とする。
がん化学療法における心筋オートファジーの制御による心筋保護と新規治療法の開発

私達は、抗がん剤による心筋障害モデルマウスにおいて、Curcumineを投与すると心筋オートファジーが惹起されることで心筋アポトーシスや心機能の低下が抑えられ、死亡率を劇的に改善することを示した。また、自律神経過緊張状態では心筋オートファジーが心保護に働くと共に、その過程にはmTOR非依存性御のAktシグナルが関わることを発見した。さらに、心不全の進展においてミトコンドリアタンパクの関わる脂質代謝やアミノ酸代謝が変化することを見出した。以上の成果は、心筋のオートファジーやエネルギー代謝の制御が、心不全の発症を抑える新しいがん化学療法の開発につながることを示す。本研究は、がん化学療法で現れる心筋障害の詳細なメカニズムと、化学療法の臨床で使われる薬剤についての心筋保護効果について、基礎と臨床両方のアプローチから、解明を進めるもので、平成26年度の研究実績は次のとおりである。(1)基礎研究についてまず、in vivoでは、抗がん剤によるマウス心筋障害モデルやミトコンドリア代謝調節因子の遺伝子改変マウス等を用意した。in vitroでは、初代培養心筋細胞、HL-1心筋細胞、各種がん細胞cell lineなどに遺伝子導入やノックダウン法を用いた培養細胞を用意した。次に、これらを用いて、特にクルクミンによる心筋オートファジー、心筋細胞アポトーシスに対する影響と心不全の進展に関する解析を行った。この結果、クルクミンは心筋オートファジーを介して、ドキソルビシンによる心筋アポトーシスおよび心不全の進展を抑制し、結果的にドキソルビシン心筋症マウスの生存率を上昇させた。この結果は、J Clin Exp Cardiolog 2015に掲載となった。また、心筋オートファジー惹起による、細胞内シグナル伝達とミトコンドリアの質的管理への影響について、交感神経惹起による心不全モデルを用いて検討し、AKT経路の惹起が心筋オートファジーを引き起こし、心保護に働くことを示した。この結果は、Biochem Biophys Res Commun. 2015に掲載となった。(2)臨床研究についてがん化学療法におけるG-CSFの心筋保護効果を検討するため、天理よろづ病院で抗がん剤治療を受ける乳がん患者を対象に、観察型臨床研究を構築し、天理医療大学および天理よろづ相談所病院の倫理員会の承認を得た。また、早期の心筋障害を検出する有効な心臓超音波パラメーターについて、レトロスぺクテイブに調査しているところである。この中間報告は、日本循環器学会にて発表した。申請者らはこれまでに、心不全の進展において、初期のミトコンドリアとオートファジーの制御がその後の進展にkeyとなることを報告してきた。また、臨床においては、curcumineを通常の抗がん治療に加える臨床試験を開始し、安全性と忍容性を確認したところである。しかしながら、これらの薬剤ががん治療の治療規制因子である心筋障害にどのように効果を及ぼすかはわかっていない。また、オートファジーをどのように制御すれば心不全の進展を抑止できるかどうかも十分に知られていない。そこで、本研究では、心不全や抗がん剤による心筋障害を、心筋オートファジーを制御することによって抑止する新規治療法の開発を目指して、臨床応用の礎となる基礎実験を実施している。現在までに、次の二点を明らかにし、それぞれ誌上報告した。まず、GFP-LC3トランスジェニックマウスおよびラット新生仔心筋細胞を使って、Curcumineを投与すると心筋オートファジーが惹起され、抗がん剤による心筋アポトーシスや心機能の低下が抑えられ、かつ抗がん剤単独投与による死亡率を劇的に改善した。次に、心不全が進行すると交感神経過緊張状態になることが知られるが、GFP-LC3を遺伝子導入した心筋細胞および浸透圧ポンプを皮下に植え込んだGFP-LC3トランスジェニックマウスを使って、自律神経過緊張状態では心筋オートファジーが惹起され心保護に働くとともに、その過程にはmTOR非依存性のAktシグナルが関与した。以上の成果は、将来的に心筋オートファジーの制御をターゲットにした新規治療法を考える上で、きわめて重要な知見と考えられ、現在次の段階として、観察型の臨床研究を実施しているところである。本研究の主目的である、抗がん剤による心筋障害を心筋オートファジーが抑制すること、さらにcurcumineがオートファジーを惹起して抗がん剤による心筋障害の進展を阻止することを基礎実験で示し、すでに誌上報告した。現在、観察型臨床研究の実施にとりかかっているところですでに倫理委員会の承認を得ており、当初の計画通りおおむね進んでいると考える。Curcumineに関する基礎研究として、昨年度までに、GFP-LC3トランスジェニックマウスおよびラット新生仔心筋細胞を使って、心不全初期にCurcumineを投与すると心筋オートファジーが惹起され、抗がん剤による心筋アポトーシスや心機能の低下が抑えられ、かつ抗がん剤単独投与による死亡率を劇的に改善することを報告した。また、心不全が進行すると交感神経過緊張状態になることが知られるが、GFP-LC3を遺伝子導入した心筋細胞および浸透圧ポンプを皮下に植え込んだGFP-LC3トランスジェニックマウスを使って、自律神経過緊張状態では心筋オートファジーが惹起され心保護に働くとともに、その過程にはmTOR非依存性のAktシグナルが関与し、心不全の進展には心筋代謝の制御が重要であることを示した。そこでこれらの成果をもとに、今年度は、心筋代謝に関わる次の二点を明らかにした。これらはがん化学療法における心筋障害を小さくする上でkeyとなる心筋代謝の改善という観点から重要な知見となった。