hpprc/llmjp-kaken huggingface dataset:
食品抗原・機能性食品成分摂取による小腸上皮内リンパ球の遺伝子発現変化の解析

腸管上皮内に存在するT細胞である小腸上皮内リンパ球(IEL)に注目し、食品抗原摂取によりIELに生じる変化を解析した。卵白アルブミン(OVA)特異的T細胞レセプター遺伝子トランスジェニックマウス(DO11.10マウス)にOVAを含む飼料(卵白食)を3日間自由摂取させた場合、IEL中のCD4^+ IEL細胞数が増加し、IELの細胞表面分子の発現に変化が認められた。IELの遺伝子発現変化をDNAマイクロアレイ法を用いて解析したところ、対照飼料(カゼイン含有食)摂取群と比較して、98遺伝子が発現上昇し、24遺伝子が発現低下した。前者には細胞周期・増殖や免疫に関連する遺伝子が多く認められた。免疫関連遺伝子のうち最も発現上昇が顕著だったインターロイキン10(IL-10)について検討したところ、卵白食群のIELでIL-10分泌量の増加が認められた。IL-10遺伝子発現はCD4^+ IELサブセットでのみ顕著に認められ、その発現は他の腸管リンパ組織のCD4^+ T細胞よりも著しく高かった。CD4^+ IELにおけるIL-10遺伝子の発現は通常のBALB/cマウスにおいても認められた。卵白食摂取によりDO11.10マウス由来CD4^+ IELの細胞あたりのIL-10発現は上昇せず、一方全IELにおけるCD4^+IELの数が増加したことから、卵白食摂取による全IELのIL-10発現上昇はCD4^+ IEL細胞数の増加が主に関与していることが示唆された。また、各IELサブセット間で遺伝子発現の比較を行ったところ、グランザイムAの発現が他のIELサブセットと比べCD4^+IELサブセットで顕著に低いことが判明した。IL-10は一部の制御性T細胞の機能に重要であることから、CD4^+ IELが腸管粘膜における免疫応答の制御に関与する可能性が考えられ、食品抗原摂取によりその機能が増強されることが示唆された。腸管上皮内に存在するT細胞様の細胞である小腸上皮内リンパ球(IEL)に注目し、DNAマイクロアレイの手法を用いて遺伝子発現の観点からIELの特性について検討を行った。CD4陽性IELと脾臓CD4陽性T細胞との間で異なる発現を示す遺伝子に由来するDNA断片(約1200種)を用いて、スライドガラスを用いたDNAマイクロアレイチップを作製した。IELはT細胞レセプター(αβ型、γδ型)や細胞表面分子(CD4分子、CD8ααホモダイマー、CD8αβヘテロダイマー)の発現の違いにより、主に5つのサブセットに分類できる。上記DNAマイクロチップを用いて、脾臓CD4陽性T細胞と各IELサブセットの間の遺伝子発現を比較解析した。すなわち、BALB/cマウスからIELの各サブセットおよび脾臓CD4陽性T細胞、脾臓CD8陽性T細胞を、セルソーターを用いて精製した。それぞれの細胞からRNAを抽出した後、蛍光標識したcDNAプローブを作製し、DNAマイクロアレイ解析を行った。その結果、他の細胞に対するアポトーシス誘導能を示すグランザイムAはIELのいずれのサブセットにおいても、CD4陽性あるいはCD8陽性の脾臓T細胞と比較して著しく発現が高いことが明らかとなった。しかし、CD4陽性IELサブセットにおける発現は、他のIELサブセットと比べると顕著に小さいものであった。

また、全体的な遺伝子の発現パターンの解析から、IELサブセットは大きく3つのグループに分類できることが示唆された。卵白アルブミン(OVA)特異的T細胞レセプター遺伝子トランスジェニックマウス(DO11.10マウス)に対し、OVAを含む飼料(卵白食)あるいは対照飼料(カゼイン含有食)を3日間経口摂取させた場合に、小腸上皮内リンパ球(IEL)で生じる遺伝子発現変化についてDNAマイクロアレイ法を用いて解析した。卵白食群で発現が上昇した遺伝子98個、低下した遺伝子24個が検出され、発現上昇したものには細胞周期・増殖や免疫に関連する遺伝子が多く認められた。免疫に関連する遺伝子のうち最も発現上昇が顕著だったインターロイキン10(IL-10)についてさらに検討したところ、遺伝子発現と同様に卵白食群のIELでIL-10分泌量の増加が認められた。これらの現象はIL-4やインターフェロンγでは認められなかった。IL-10遺伝子の発現はIELサブセットの中でもCD4^+ IELサブセットでのみ顕著に認められ、その発現は他の腸管リンパ組織のCD4^+ T細胞よりも著しく高かった。CD4^+ IELにおけるIL-10遺伝子の発現は通常のBALB/cマウスにおいても認められた。卵白食摂取によりDO11.10マウス由来CD4^+ IELの細胞あたりのIL-10発現は上昇せず、一方全IELにおけるCD4^+ IELの数が増加したことから、卵白食摂取による全IELのIL-10発現上昇はCD4^+ IEL細胞数の増加が主に関与していることが示唆された。IL-10は一部の制御性T細胞の機能に重要であることから、CD4^+ IELが腸管粘膜における免疫応答の制御に関与する可能性が考えられ、食品抗原摂取によりその機能が増強されることが示唆された。
超伝導送電ケーブルの低交流損失化に関する基礎研究

本研究の目的である「超伝導ケーブルの低損失化」を実現するために、本年度は、当初の研究計画に従い、主に以下の項目について検討を試みた。(1)数値解析による超伝導テープ線内の電流分布推移と交流損失の定性的・定量的評価(2)同軸多層型超伝導モデルケーブルの試作と交流損失の測定(3)数値解析による低交流損失化を実現する撚りピッチに関する設計指針の検討まず、(1)と(3)の数値解析を用いた低交流損失化の検討では、前年度に構築した、同軸多層撚り型ケーブルの構成パラメータ(撚りピッチ、撚り半径、撚り方向)を直接取り扱える電流分布評価方法を用いて、各層電流の均流化を実現するケーブル構成パラメータと交流損失との関係について詳細なる理論的考察を試みた。その結果、各層における使用可能なテープ線数の制約から、撚りピッチが大きい程交流損失を抑制できることがわかった。また、各層の撚り方向をできるだけ統一する方が撚りピッチを大きくすることができ、低交流損失化に効果的であることがわかった。また、各層に使用するテープ線数はできるだけ同じにする、すなわち、各層電流のみならず各層電流密度を均一化することが、低交流損失化には有効であることがわかった。また、(2)のモデルケーブルを用いた交流損失の測定精度改善の検討については、従来の電圧タップを用いた電気的測定法と、液体窒素の気化量から損失量を評価する熱量法について検討を試みた。電気的測定法については、測定回路外からのノイズが測定精度を低下させることから、測定回路におけるノイズ対策について検討を試み、交流損失の測定精度を向上させることに成功した。また、熱量法については、HTSテープ線を用いて交流損失評価方法の検討を試みたが、外部からの熱侵入の影響などにより、目標とする損失値の測定実現までには至らなかった。本研究の目的である「超伝導ケーブルの低損失化」を実現するには、以下の項目に関する検討が重要となる。(1)超伝導ケーブルの電流均流化を実現するケーブル構成パラメータの評価(2)超伝導ケーブルにおける電流分布の定性的・定量的評価(3)超伝導テープ線および超伝導ケーブルにおける交流損失の測定方法(4)超伝導テープ線内の電流分布および交流損失の定性的・定量的評価本年度は、研究計画に従い、(1)から(3)の項目を中心に研究を進めてきた。(1)、(2)の項目においては、同軸多層撚り型ケーブルを取り上げ、ケーブルを構成するパラメータ(撚りピッチ、撚り半径、撚り方向)とケーブル内の電流分布との関係を明確にした。また、超伝導テープ線における非線形な電流電圧特性を考慮することによって、すべての電流領域における電流分布の評価を可能にした。同評価に用いた理論計算法は、超伝導ケーブルの最大許容電流容量の検討に有効である。しかし、このようなケーブルの最適化には、(4)の項目における、超伝導テープ線内の電流分布および交流損失の定性的・定量的評価が不可欠となる。よって、本年度は、(3)の項目うち、超伝導テープ線における交流損失測定技術に関する検討を行った。これにより、超伝導テープ線では、テープ線表面に電圧リードを取り付け、その間に発生する電圧の抵抗成分をロックインアンプによって精度良く抽出することにより、交流損失を精度良く測定できることがわかった。しかし、超伝導ケーブルでは、この測定方法をそのまま適応することができないため、電圧リードの取り付け方や取り付け方位置などについて新たに検討する必要がある。そのため、次年度は、数値解析による超伝導テープ線内の電流分布評価と併行して検討していく予定である。
医療的ケアを必要とする子どもと家族への高度実践看護ケアガイドラインの開発

本研究の目的は小児看護専門看護師が行う高度実践看護に注目し、「医療的ケアを必要とする子どもと家族へのケアとキュアを融合した高度実践看護ケアガイドライン」の開発であり、平成30年度は、小児看護専門看護師を対象にしたインタビューとBennerら(1994)の解釈的現象学のアプローチによる分析を目標に取り組んだ。所属機関の研究倫理審査委員会の承認を得る手続きを行い、平成3031年度の研究実施内容の承認を得た。また、高度実践看護、小児看護、質的研究に関する研修会や学術集会への参加および文献検討を継続し、十分なサンプルと確実性の担保、分析の真実性に関する評価方法の記述の必要性等、論文化における示唆を得た。研究参加者の選定基準に該当する公益社団法人日本看護協会の専門看護師の認定を受けた小児看護専門看護師を対象にネットワークサンプリングを行い、同意の得られた16名に、一人あたり2回の最小限に構成されたインタビューガイドに基づいたインタビューを行い、医療的ケアを必要とする子どもと家族へのケアとキュアを融合した小児看護CNSの高度実践看護の明確化のための分析に取り組んでいる。平成30年度に取り組んだ分析の結果、「医療的ケアを必要とする疾患や障がいをもつ子どもの力」と「医療的ケアを必要とする疾患や障がいをもつ子どもにとっての普通」を見出した。心身が傷つかないような代弁をしながら、子どもの今の力を十分に生かすケアを実践していた。さらに子どもと家族の生活経験を豊かにし、子どもの命と安楽をまもるためにお母さんが工夫を重ねたケアや子育て観をもとに、子どもと家族の希望する暮らしがかなうケアを提案しながら、子どもの自立をフォローしていく高度な看護を実践していることが明らかになった。分析においては、ケアとキュアを融合した高度実践看護における小児看護専門看護師の個別の高度実践看護ではなく、共通性と差異を明らかにすることを目標としている。ケアとキュアを融合した高度実践看護の分析の記述、さらに熟読して記述を洗練しつつ再度分析することで、より広い文脈から見えてくることを発見する分析過程に時間を要しているため遅れている。平成31年度は継続して、範例となる事例の解釈、テーマ分析、共通性、相違点を読み手が認識できるような一連の代表的事例の記述を展開すると同時に、参加者にデータ分析の妥当性を確認する。そして、ケアとキュアを融合した小児看護専門看護師の高度実践看護を貫く柱、構造あるいはストーリーラインを見出すための分析を進め、医療的ケアを必要とする子どもと家族へのケアとキュアを融合した高度実践看護の構造化を目標とする。データの安全な取り扱いと保存のために高スペックパソコンを平成30年度に購入する必要性がでてきた。又、データ守秘性の確実な保持と研究進行促進のために、初期データのテープ起こしを依頼するプライバシーマークとISO9001認証取得の認定事業者の価格設定が想定よりも高いが活用の必要性がでてきた。さらに、研究への協力を同意する参加者へのインタビューを貸会議室で行い、参加者には謝礼とは別に交通費を支出することにしたため前倒し請求を行った。

参加者の交通費、貸会議室費の支出不用および低価格での使用等から未使用額が発生した。2019年度は参加者にデータ分析の確認をする際の貸会議室費、謝礼費、交通費の支出として使用する。
オートファジーに必須なＰＡＳの生化学的解析による膜形成機構の解明

オートファジーは真核生物が普遍的に備える細胞内分解系である。細胞は栄養飢餓に陥ると、オートファジーを誘導し、自身の細胞質成分を分解・再利用することにより、飢餓時の生存維持に重要な役割をはたしていることが明らかとなっているが、オートファジーを誘導する分子メカニズムの詳細は不明な点が多い。出芽酵母では、オートファジーが誘導されると、多くのAtgタンパク質が液胞近傍の1点に局在し、オートファゴソームの形成を媒介するPAS (pre-autophagosomal structure)を構築する。PAS形成において最上流に位置するのが、足場となるAtg1複合体の形成である。Atg1複合体はAtg1, Atg13, Atg17, Atg29, Atg31から構成され、Atg13は複合体形成に中心的な役割を担う。Atg13は構造的特徴によって、N末端のHORMAドメイン, C末端の天然変性領域と大きく2つに分けられる。これまで、申請者らはC末端の天然変性領域がAtg1複合体の形成に必須な役割をはたすことを報告してきた。一方、N末端のHORMAドメインもオートファジーに必須な領域だが、その分子機能はよく分かっていなかった。昨年度、申請者はAtg13のHORMAドメインと物理的に相互作用する因子を探索し、Atg9と結合することを見出していた。Atg9はゴルジ体由来の小胞(Atg9ベシクル)に局在する膜タンパク質である。Atg9ベシクルはAtg1複合体が形成すると、PASに局在し、膜形成の核として機能する。本年度は変異解析を行い、HORMAドメインが飢餓に応答してAtg9ベシクルをPASへとリクルートするのに機能することが見出した。以上の研究成果はProc. Natl. Acad. Sci. USA誌に受理された。26年度が最終年度であるため、記入しない。細胞は栄養飢餓に陥るとオートファジー(自食作用)を誘導し、自分自身を分解・リサイクルすることで飢餓を生き抜いている。出芽酵母では、オートファジーが誘導されるとまずPASと呼ばれる"オートファゴソーム形成の足場"が構築される。PASの形成は細胞内の栄養状態によって厳密に制御されており、細胞が栄養飢餓に陥ると直ちに形成されるが、一方、栄養を添加し、栄養状態が改善すると10分ほどで離散する。しかしながら、どうやってPASの形成が制御されているのか、その分子機構の理解は遅れていた。PASの形成にはAtg1,Atg13,Atg17-Atg29-Atg31複合体が必須であり、これらの因子が栄養飢餓に伴い、Atg1-Atg13,Atg13.Atg17相互作用を上昇させ、Atg1.Atg13-Atg17-Atg29-Atg31複合体を形成することが必須である。私はこのPAS形成に重要なAtg1.Atg13,Atg13.Atg17相互作用に着目し、Atg13のC末端領域のリン酸化はAtg1-Atg13相互作用に、Atg13の中央の領域のリン酸化はAtg13.Atg17相互作用に関与することで、栄養飢餓に応答したPAS形成を制御していることを見出した。これらの成果はこれまで謎であったPAS形成の制御機構に迫るものであり、オートファジーの誘導のメカニズムの理解に資するものと確信している。現在、これらの研究成果について投稿準備中である。また、選択的オートファジーの分子機構についても共同研究を行い、その成果をJBC誌に報告した。オートファジーが誘導されると、細胞質成分を取り囲んだオートファゴソームと呼ばれる球状の2重膜構造体が形成され、その外膜がリソソーム/液胞と融合することにより、オートファゴソームの中身は分解される。細胞は栄養飢餓に陥ると、オートファジーを誘導し、自身の細胞質成分を分解・再利用することにより、飢餓時の生存維持に重要な役割をはたしていることが明らかとなっているが、オートファジーを誘導するメカニズムの詳細は不明な点が多い。これまでの解析により、オートファジーの誘導には、オートファジーに必須なタンパク質の集合体、PAS (pre-autophagosomal structure)の構築が必須であることが知られている。出芽酵母では、このPASを構成するタンパク質のうち、Atg13が中心的な役割を果たしている。富栄養条件下では、Atg13は高度にリン酸化されているが、栄養飢餓に応答し、速やかに脱リン酸化すると、Atg1, Atg17との相互作用が強まり、Atg1複合体(Atg1-Atg13-Atg17-Atg29-Atg31複合体)を形成する。Atg1複合体はさらに高次な集合体を形成し、PASを構築するため"足場"として機能する。PASには、膜の供給源のひとつであるAtg9ベシクルやAtg8をはじめとした膜形成に必須なたんぱく質が機能単位毎に決まった順序で局在し、オートファゴソーム形成が進行する。昨年までにPAS形成の分子機構を明らかにするため、私たちは微生物化学研究所の野田主席研究員らとの共同研究により、Atg1複合体形成に必須なAtg1-Atg13相互作用とAtg13-Atg17相互作用の結晶構造解析を行い、得られた構造情報をもとに変異解析を行った。

結果、Atg13の相互作用表面に位置するSer残基のリン酸化がAtg1複合体形成の制御に機能することを見出した。本年度は、以上の研究内容をNature structural molecular and biologyに投稿し、受理された(申請者は共筆頭著者である。)。オートファジーは真核生物が普遍的に備える細胞内分解系である。細胞は栄養飢餓に陥ると、オートファジーを誘導し、自身の細胞質成分を分解・再利用することにより、飢餓時の生存維持に重要な役割をはたしていることが明らかとなっているが、オートファジーを誘導する分子メカニズムの詳細は不明な点が多い。出芽酵母では、オートファジーが誘導されると、多くのAtgタンパク質が液胞近傍の1点に局在し、オートファゴソームの形成を媒介するPAS (pre-autophagosomal structure)を構築する。PAS形成において最上流に位置するのが、足場となるAtg1複合体の形成である。Atg1複合体はAtg1, Atg13, Atg17, Atg29, Atg31から構成され、Atg13は複合体形成に中心的な役割を担う。Atg13は構造的特徴によって、N末端のHORMAドメイン, C末端の天然変性領域と大きく2つに分けられる。これまで、申請者らはC末端の天然変性領域がAtg1複合体の形成に必須な役割をはたすことを報告してきた。一方、N末端のHORMAドメインもオートファジーに必須な領域だが、その分子機能はよく分かっていなかった。昨年度、申請者はAtg13のHORMAドメインと物理的に相互作用する因子を探索し、Atg9と結合することを見出していた。Atg9はゴルジ体由来の小胞(Atg9ベシクル)に局在する膜タンパク質である。Atg9ベシクルはAtg1複合体が形成すると、PASに局在し、膜形成の核として機能する。本年度は変異解析を行い、HORMAドメインが飢餓に応答してAtg9ベシクルをPASへとリクルートするのに機能することが見出した。以上の研究成果はProc. Natl. Acad. Sci. USA誌に受理された。26年度が最終年度であるため、記入しない。今年度はPAS形成の制御に必須なAtg13のリン酸化を同定することができたため、概ね順調に進展していると考えている。論文が受理されたため。今後も引き続き、Atg1-Atg13,Atg13-Atg17相互作用に着目し、PAS形成のメカニズムを明らかにしたいと考えている。ごく最近、Atg13のC末端領域のリン酸化に加え、N末端領域もAtg1-Atg13相互作用の制御に必須であることを見出しており、どうやってN末端領域とC末端領域が協調し、Atg1-Atg13相互作用を制御しているのか明らかにし、PAS形成の分子機構の理解を推し進めたい。本年度はさらに詳細なドメイン解析を行い、Atg13にはAtg17との結合領域が2つ存在し、一方はAtg1複合体形成、他方はAtg1複合体が高次な集合体を形成するのに必要であることを明らかにした。さらにAtg13はAtg1複合体形成とは異なるドメインを介して、Atg9と結合し、Atg9ベシクルのPAS局在に機能することも見出した。
IESによる黒潮の傾圧場の変動に関する基礎的研究

本年度は,足摺岬沖の沖合域と沿岸域に設置されていた2測点のIES(inverted echo sounder:倒立音響測深器)の音波伝達時間のデータから,各々の海域でのGEM(gravest empirical mode)法を用いて水温・塩分の鉛直断面を推定し,海面力学高度の時系列を求め,2測点間の黒潮の傾圧流量の時系列変動を記述した。船舶によって間欠的に行われてきたCTD観測データから計算した海面力学高度と,同じ時期のIESデータから求めた海面力学高度を比較したところ,両者の差のrms(root-mean-square)値は,沿岸域で3.2cm,沖合域では2.5cmであった。一方,同じCTD観測データの海面力学高度偏差を,衛星海面高度計の海面高度偏差と比較すると,rms差は沿岸域で3.6cm,沖合域で2.9cmだった。これらのことから,IES観測による海面力学高度の推定は,衛星海面高度計と同程度以上の精度で行えることが確認できた。また,表層近くの季節躍層内に限定されたステリック・ハイト成分を,単純な年周期の正弦波を用いて近似した場合,その誤差は衛星海面高度計では5cm程度なのに対し,音波の伝達速度を使って観測するIESでは2cm程度に収まることが,CTD観測データを用いて試算された。また,黒潮変動に関する知見や,IES解析結果の対比に用いるためのデータセットの整備を今年度も行い,淡青丸KT05-23次航海による四国沖ASUKA測線の現場観測データや,衛星海面高度計データと漂流ブイ観測を用いた海面での絶対流速場による黒潮流軸変動の記述に関する記述などを追加/延長した。特に,黒潮流軸の変動は,IESデータから求めた沿岸と沖合の2測点間の黒潮傾圧流量の時間変動に強い影響を及ぼすことが確認された。さらに,3年間の成果をまとめて報告書を作成した。IES(inverted echo sounder:倒立音響測深器)は,海底に設置して海底と海面の間の音波往復時間を時間的に連続して測定する測器である。音波往復時間は,その場所の主水温躍層の上下動をよく反映するとされているが,最近の研究により,さらに音波往復時間が水温や密度の鉛直分布に変換できることが分かってきた。この変換方法は,GEM(gravest empirical mode)と呼ばれている。1993年から,四国沖で黒潮を横断しているASUKA側線上の,黒潮の沿岸側と沖合側の2地点で実施しているIESの連続観測によって,音波往復時間に関する記録が,約10年間にわたってほぼ連続して得られている。今年度は,このASUKA測線上の黒潮域で同時に実施された多くのCTD/XBT観測(観測船による水温・塩分の鉛直分布の観測)データから,これらの沿岸側と沖合側の測点に合わせて最も精度の高いGEMの変換テーブルを作成した。IESで観測された音波往復時間が,同時に得られたCTD/XBT観測データから計算で求めた音波往復時間とよく対応すること,GEMを使ってIESデータから求めた水温・塩分の鉛直分布から計算した海面力学高度が,CTD/XBT観測データから求めたそれとよく一致することなどを確かめた。しかし,同時に衛星海面高度計によって観測された海面高度の時間変化に較べると,IESデータから求めた海面力学高度の時間変化の振幅はやや小さかった。この不一致を現在検討中である。本年度は,係留計測中であったIES (inverted echo sounder:倒立音響測深器)を回収し,データの観測期間の延長を試みた。

黒潮の岸側の観測点に設置されていた2系のIESは,海洋研究開発機構の淡青丸による東大海洋研究所の共同研究航海KT04-13によって両機ともに回収に成功し,2002年7月から2004年7月までのデータを延長した。ただし,黒潮の沖側の観測点に設置していた2系のIESは,残念ながら両機とも船上からの切り離しコマンドに応答がなく,回収することができなかった。さらに本年度は,IESのデータ解析時に併用するための黒潮変動に関する知見や,結果の対比に用いるためのデータセットの整備を行った。まず,前述の淡青丸KT04-13次航海において,四国沖ASUKA測線においてCTDおよびLADCP観測を行い,黒潮を横切る断面の密度場および流速場の鉛直的な構造を計測し,IES観測からGEM (gravest empirical mode)法を用いて求める傾圧密度場が,流速場とどのように対応するかについての知見を深めた。また,衛星海面高度計データと漂流ブイ観測を用いて海面での絶対流速場を記述し,黒潮流軸の位置変動を記述することで,黒潮に対してどのような場所でIESが観測を行っているかの情報を得ることに成功した。さらに,海面高度計と沿岸潮位のデータ解析を行ったところ,沿岸水位が黒潮の変動と良い対応関係にあることが判明した。このため,今後,沿岸側のIESデータと黒潮変動との対応関係をより詳細に調べる予定である。本年度は,足摺岬沖の沖合域と沿岸域に設置されていた2測点のIES(inverted echo sounder:倒立音響測深器)の音波伝達時間のデータから,各々の海域でのGEM(gravest empirical mode)法を用いて水温・塩分の鉛直断面を推定し,海面力学高度の時系列を求め,2測点間の黒潮の傾圧流量の時系列変動を記述した。船舶によって間欠的に行われてきたCTD観測データから計算した海面力学高度と,同じ時期のIESデータから求めた海面力学高度を比較したところ,両者の差のrms(root-mean-square)値は,沿岸域で3.2cm,沖合域では2.5cmであった。一方,同じCTD観測データの海面力学高度偏差を,衛星海面高度計の海面高度偏差と比較すると,rms差は沿岸域で3.6cm,沖合域で2.9cmだった。これらのことから,IES観測による海面力学高度の推定は,衛星海面高度計と同程度以上の精度で行えることが確認できた。また,表層近くの季節躍層内に限定されたステリック・ハイト成分を,単純な年周期の正弦波を用いて近似した場合,その誤差は衛星海面高度計では5cm程度なのに対し,音波の伝達速度を使って観測するIESでは2cm程度に収まることが,CTD観測データを用いて試算された。また,黒潮変動に関する知見や,IES解析結果の対比に用いるためのデータセットの整備を今年度も行い,淡青丸KT05-23次航海による四国沖ASUKA測線の現場観測データや,衛星海面高度計データと漂流ブイ観測を用いた海面での絶対流速場による黒潮流軸変動の記述に関する記述などを追加/延長した。特に,黒潮流軸の変動は,IESデータから求めた沿岸と沖合の2測点間の黒潮傾圧流量の時間変動に強い影響を及ぼすことが確認された。さらに,3年間の成果をまとめて報告書を作成した。
超短パルス光発生器のマイクロチップ化の研究

我々は将来に向けて可変波長レーザーの機能を一枚のチップ上に実現する「集積型可変波長レーザー」の研究を総合的に進めてきた。その中で分布帰還(DFB)を使った導波型色素レーザーを開発したが、このレーザーは有効長が5mm以下と短いために、ナノ秒のNd:YAGレーザーで励起すると自動的に数10ピコ秒のスパイク発振を起こした。本研究の目的は、一枚の平面導波路上に構成されたプラスチック色素レーザーにおいて、1ps以下の超短パルスを発生する1チップのデバイスを開発することにある。2年間にわたり行った研究成果をまとめると、以下の通りである。1.ローダミン6G色素ドープしたPMMA導波路に沿って分布帰還(DFB)をかけ、ナノ秒オーダーのパルスNd:YAGレーザーで励起した際、約50psのスパイク発振をすることを見出した。2.導波路に沿って可飽和色素DODCIを混入してやるとスパイク発振のパルス幅が約20psに短縮した。3.さらに、ローダミン6GとDODCIを混入した導波路に沿って、励起光をマスクして交互に増幅部と吸収部を作り、そこを通過させることにより数psのパルスまで圧縮されることを見出した。4.コンピュータシミュレーションで、より損失の少ない導波路を作成することによって1ps以下までの上述の方法でパルス圧縮可能なことを示した。本年度行った研究とその成果は以下の通りである。1.ロ-ダミン6G色素をドープしたPMMA導波路をパルスNd:YAGレーザーで二方向から励起し、干渉によってDFBレーザー発振を得た。2.DFBレーザーの発振は緩和発振のため多くのスパイクより成り立っている。干渉縞をクエンチする方法により2本目以下のスパイクの発生を抑え、単一スパイク化することを実証した。そのときのパルス幅は50ps程度であった。3.このような方法で抽出した単一スパイクをさらにフェムト秒パルスにまで圧縮するためにロ-ダミン6Gと可飽和色素DODCIを交互にドープした導波路を通過させるパルス圧縮器を提案し、コンピューターシミュレーションで1ps以下のパルス発生が可能なことを示した。4.その際ロ-ダミン6GとDODCIを混合してドープし、格子状マスクで励起光を遮るという簡単な構造の素子でも、同様のパルス圧縮が可能なことを計算で示し、予備的実験を行った。次年度は、このような素子を用いてさらに短パルス圧縮の実験を行う予定である。

3.さらに、ローダミン6GとDODCIを混入した導波路に沿って、励起光をマスクして交互に増幅部と吸収部を作り、そこを通過させることにより数psのパルスまで圧縮されることを見出した。4.コンピューターシミュレーションで、より損失の少ない導波路を作成することによって1ps以下まで上述の方法でパルス圧縮可能なことを示した。
加速度エソグラム作成による動物行動計量分析

加速度時系列データから簡便にスペクトログラムを作成し、k-means法による自動判別を行い,いくつかの行動にカテゴライズするソフトウェアーEthographerを作成した。本ソフトを用いることで、複数種類の対象動物から得られた加速度時系列データを簡単に解析する事が可能となり、対象動物毎の生理・生態学上の発見に加えて,種間比較による研究成果が得られた。加速度時系列データから簡便にスペクトログラムを作成し、k-means法による判別を行ったうえでいくつかの行動カテゴライズを自動的に行うソフトウェアーを作成する。このソフトを用いることで、複数種類の対象動物から得られる加速度時系列データを解析し、対象動物毎の行動生態研究や,種間比較研究を進める。初年度に当たる本年度は,過去に動物搭載型記録計(データロガー)によって得られている時系列データを用いた解析を進めつつ,時間周波数解析が簡便に行えるソフトウエアの開発を行った。研究分担者である坂本健太郎によって開発されたソフトEthographerは,市販の時系列ソフトウェアであるIgor Proの中で作動する解析ソフトである。ウェーブレット変換を用いた時間周波数解析を実行し,さらにk-mean法によるクラスター分析によって行動パターンの自動分類が簡単にできるものである。従来,研究者が水生動物の鰭を動かす頻度や体軸角度を調べる目的で加速度計を対象動物に取り付けてデータを得ていた。しかし,32Hzといった高頻度で記録される加速度時系列記録は,事前に意図していた情報以外の数多くの行動情報を含んでいる。Ethographerは,客観的な基準に基づいて加速度波形を分類できるだけでなく,事前に予測していなかった発見を掘り起こすといったデータマイニングにも貢献できる。Ethographerは日本バイオロギング研究会のホームページ上で公開した(2008年3月)。今後,新たにデータロガーを用いたバイオロギング研究を進めるユーザーにとって,使いやすい解析ソフトを提供することができた。本年度の調査フィールドは南極から熱帯に至り,対象動物は魚類,爬虫類・鳥類・哺乳類へとまたがっている。オオミズナギドリ調査(岩手県釜石市三貫島),アカウミガメおよびアオウミガメ調査(岩手県大槌町),マンボウ調査(岩手県大槌町),カワウ調査(千葉県愛知県),ペンギン調査(英国南極基地のあるシグニー島),オオウナギ調査(インドネシア)を実施し,野外環境下における動物より加速度時系列情報を取得した。2年目に当たる本年度は,動物搭載型記録計(データロガー)によって新たに得られた時系列データを用いた解析を進めつつ,時間周波数解析が簡便に行えるソフトウエアの開発を行った。研究協力者である坂本健太郎によって開発されたソフトEthographerは、市販の時系列ソフトウェアであるIgor Proの中で作動する解析ソフトである。ウェーブレット変換を用いた時間周波数解析を実行し、さらにk-mean法によるクラスター分析によって行動パターンの自動分類が簡単にできるものである。従来、研究者が水生動物の鰭を動かす頻度や体軸角度を調べる目的で加速度計を対象動物に取り付けてデータを得ていた。しかし、32Hzといった高頻度で記録される加速度時系列記録は,事前に意図していた情報以外の数多くの行動情報を含んでいる。Ethographerは,客観的な基準に基づいて加速度波形を分類できるだけでなく、事前に予測していなかった発見を振り起こすといったデータマイニングにも貢献できる。その後、研究会会員がそれをダウンロードして解析した研究成果が得られつつある。データロガーを用いたバイオロギング研究を進めるユーザーにとって、使いやすい解析ソフトの一つになりつつある。本年度の対象動物は魚類・爬虫類・鳥類・哺乳類へとまたがっている。オオミズナギドリ調査(岩手県釜石市三貫島)、アカウミガメおよびアオウミガメ調査(岩手県大槌町)、マンボウ調査(岩手県大槌町)、カワウ調査(千葉県愛知県)、ペンギン調査(フランス亜南極基地のあるケルゲレン島)を実施し、野外環境下における動物より加速度時系列情報を取得した。本年度は計4年間の研究期間の最終年度前年度に相当する.昨年度までに開発した時間周波数解析が簡便に行えるソフトウェア(Ethographer)は、市販の時系列ソフトウェアであるIgor Proの中で作動する解析ソフトである。Ethographerは,客観的な基準に基づいて加速度波形を分類できるだけでなく、事前に予測していなかった発見を掘り起こすといったデータマイニングにも貢献できる。日本バイオロギング研究会のホームページ上でEthographerを公開したところ、研究会会員がそれをダウンロードして,自らが得た時系列データを解析するといったパターンが定着しつつある.Ethographerは,データロガーによる時系列ダークを解析するユーザーにとって、使いやすい解析ソフトの一つになりつつある。本年度も引き続き各種野外調査を進め,対象動物は魚類・胆虫類・鳥類・哺乳類へとまたがっている。

さらに,共通の測器を用いて得られたデータを種横断的に比較する事により,体サイズと体の動きの関連性について議論するスケーリングの研究成果が得られた.ミズナギドリ目鳥類を対象とした飛翔行動のスケーリング論文と,ペンギン類を対象とした遊泳行動のスケーリング論文を公表する事が出来た.動物の行動を詳しく分析し、客観的にその特徴を抽出するために、時間周波数解析が簡便に行えるソフトウエア(Ethographer)が開発された。これは、市販の時系列ソフトウェアIgor Proの中で作動する解析ソフトであり、ウェーブレット変換を用いた時間周波数解析を実行し、さらにk-means法によるクラスター分析によって行動パターンの自動分類を簡単に行う事が出来る。従来、研究者が水生動物の鰭を動かす頻度や体軸角度を調べる目的で加速度計を対象動物に取り付けてデータを得ていた。しかし、32Hzといった高頻度で記録される加速度時系列記録は,事前に意図していた情報以外の数多くの行動情報を含んでいる。Ethographerは,客観的な基準に基づいて加速度波形を分類できるだけでなく、事前に予測していなかった発見を掘り起こすといったデータマイニングにも貢献できる。日本バイオロギング研究会のホームページ上でEthographerが公開され、研究会会員がそれをダウンロードして,自らが得た時系列データを解析するといったパターンが定着しつつある.Ethographerは,データロガーによる時系列データを解析するユーザーにとって、使いやすい解析ソフトの一つになりつつある。本年度も引き続き各種野外調査を進め,対象動物は魚類・爬虫類・鳥類・哺乳類へとまたがっている。さらに,共通の測器を用いて得られたデータを種横断的に比較する事により,体サイズと体の動きの関連性について議論するスケーリングの研究成果が得られた.その内容は英語で記された原著論文にて公表され(Sato et al.2010,Watanabe et al.2011)、さらに、「巨大翼竜は飛べたのか」(平凡社新書)という一般書籍として出版されている。2011年3月にオーストラリアのホバートにおいて開催されたシンポジウムBio-logging IVにおいて、本研究に関係する発表がなされ、また、シンポジウムに併せて開催されたワークショップにてデータ解析についての発表がなされた。
生理活性物質の徐放を自由にコントロールできる新規ゼラチン担体の開発と応用

人体に無害な材料を使用した薬剤徐放性担体の、構造の安定化を図り、効果的に徐放される条件を検討する。主に骨形成促進作用を有する薬剤を用いる。本研究は、新規担体の機能性を検証することを目的とし、生理活性物質を担持させ、効果的に徐放させる条件を検討し、骨治癒に臨床応用可能な担体の開発を最終目標とする。具体的には以下の通りとする。1新規担体と薬剤間の結合様式を解明し、薬剤の保持方法を追求する。2薬剤が結合可能な担体の成分比を最適化する。3口腔内局所投与の臨床応用の可能性を探る。
電気自動車を接続したスマートグリッドの構築に関する制度設計の経済学的研究

近年、太陽光発電などの再生可能エネルギーや電気自動車の活用が環境政策の重要課題となっている。本研究は、スマートグリッドと電気自動車との効率的な接続により太陽光発電と電気自動車の双方の普及・活用を目指す政策の効果を解明する。そのため、スマートグリッドを効率化する税制や料金体系に関する経済理論を構築し、太陽光発電と電気自動車の普及・活用のための政策立案と、その効果の実証的分析を行う。H30年度は、太陽光発電システムの普及を促す政策の効果の解明を目的として、太陽光発電システムの需要構造を分析した先行研究を概観することで、効率的な普及を実現するための要因を把握するとともに、普及政策の効果を検討した。その結果、太陽光発電システムへの投資には大きな不確実性を伴うため、固定価格買取制度などの固定的な金銭的インセンティブとともに、リースなどの不確実性を低下させる取引形態の普及促進が効果的であることがわかった。また、太陽光発電システムの導入におけるピア効果のため、その普及においてコミュニティーの役割が重要視されていることもわかった。この成果については、論文「太陽光発電システムの需要構造と普及政策の効果」にまとめ、大学紀要に掲載した。また、電気自動車とガソリン車が混在する過渡期の最適な自動車税制の解明を目的とし、2006年から2015年までのデータを用いて、Berry et al. (1995)のランダム係数ロジットモデルにより自動車の需要構造を分析し、得られた需要構造をもとに、走行距離に応じた課税が導入された場合のシミュレーションを行った。この成果を論文「Consumer Valuation of Future Costs versus PurchasePrices: AStudyof Japan's Auto Market」にまとめ、日本経済政策学会の国際会議で報告した。太陽光発電や電気自動車関連データの収集・整理作業を国会図書館や業界団体などで開始したが、都道府県レベルのデータの入手に遅れが生じている。太陽光発電と電気自動車との接続に関する文献調査を行うとともに、実証実験に参加することで太陽光発電と電気自動車との接続の実態と課題の把握を行う。また、太陽光発電や電気自動車関連データの構築を行う。そして太陽光発電と電気自動車との接続に関するモデルを構築し、太陽光発電と電気自動車の双方の普及・活用を目指す政策の効果を解明する。再生可能エネルギー関連データの入力作業が完了していないため、次年度使用額が生じた。
新時代の国語科教育に資するリテラシー概念の再構築

研究成果は、以下の三点である。1)リテラシーという枠組みから、カリキュラムなど各国の母語教育実践を相対化し、共通の準拠枠のなかで位置関係を概観した。OECDなど国際機関が各国の教育改革について協働を促進していること、高度情報化社会の到来とともに各種メディアが各国の母語教育に取り入れられ、母語教育の論拠の部分についての共通点が可視化しやすくなったことから新たな可能性が拓かれた。結果、現時点で、教養主義的リテラシー、機能主義的リテラシー、クリティカル(社会文化的)リテラシーの三類型を同定できた。2)オーストラリア連邦で改革が進められている学習者の到達度を重視したカリキュラム/評価システムとしてのOutcome Based Education(アウトカムにもとづく教育)や、同連邦ビクトリア州における新たな基礎基本を打ち出した試みであるNew Basic Project(新しい基礎プロジェクト)をはじめとする各国(他に、アメリカ合衆国、イギリス、メキシコ)におけるさまざまな新たな教育的潮流の実態について現地調査を実施した。その結果、基本哲学としてのリテラシー概念と、具体的な方略としてのさまざまな教育改革とのあいだの連関が明確になった。3)研究の一環として、平成18年9月24日、国際研究シンポジウム「これからのことばの学びには何が必要か」を東京・学習院女子大学にて開催した。オーストラリアから3名の専門家、日本側からはICT教育で活躍する中川一史氏(金沢大学)を招聘し、100名近いオーディエンスとの学的交流の機会を設け、大変に好評を博した。なお本企画はオーストラリア大使館より「2006年日豪交流年企画」としての公式の認定を受けた。また内容については日本教育新聞(平成18年10月16日号)で取り上げられた。1年目の成果としては、諸外国における事例調査と、それにもとづく研究協議とが挙げられる。事例調査としては、研究者ごとに設定した各自のテーマに応じて、オーストラリア連邦、イギリス、アメリカ合衆国、メキシコにおける実地調査に従事し、現地の学校における実践事例の視察、学会への出席、現地研究者へのインタビューなどによって、リテラシー概念についての内包・外縁と、その社会文化的な文脈との相互関係を明らかにするとともに、有益な情報(レジュメ、文献、インタビュー・授業実践を収録したテープ)の収集につとめた。たとえば、オーストラリア連邦西オーストラリア州では、同州のカリキュラムを入手するとともに、カリキュラム作成者へのインタビューや、現地の学校における実践事例を4例視察する機会に恵まれた。こうした調査をとおして得た情報は、研究者全体で共有できるよう、研究協議会の席上において報告され、必要に応じて、情報交流の機会を設定し、共有データ化をはかった。研究協議においては、国や事例ごとの差異について議論するとともに、リテラシー論としての様相のカテゴリー化に向けた基礎作業などを行い、包括的なパースペクティブからのアプローチが可能になるよう先行情報のマッピングを推進することに従事した。また、研究成果をもとに、PISA調査の背景にあるリテラシー観の位置づけについても検討した。こうした1年目の成果は、それぞれの研究者によって論文として公刊された。

その結果、基本哲学としてのリテラシー概念と、具体的な方略としてのさまざまな教育改革とのあいだの連関が明確になった。3)研究の一環として、平成18年9月24日、国際研究シンポジウム「これからのことばの学びには何が必要か」を東京・学習院女子大学にて開催した.オーストラリアから3名の専門家、日本側からはICT教育で活躍する中川一中氏(金沢大学)を招聘し、100名近いオーディエンスとの学的交流の機会を設け、大変に好評を博した。なお本企画はオーストラリア大便館より「2006年日豪交流年企画」としての公式の認定を受けた。また内容については日本教育新聞(平成18年10月16日号)で取り上げられた。
ヒト間葉系幹細胞の水溶性スタチンによる活性化-心臓再生医療での役割

インビトロ心筋誘導アッセイシステムを用いたヒト骨髄間葉系細胞のスタチン前処置下共培養実験において、心筋誘導効率の改善を認めた。スタチンがAkt活性化作用を有する事から、Aktの阻害剤であるwortmanninを投与した共培養実験を行い、スタチン投与群による心筋誘導改善効果が抑制されることを証明した。ヒト骨髄間葉系細胞において、スタチン前処置下共培養にて心筋誘導効率がコントロール群に比して改善するが、各種スタチン間での心筋誘導効率に対する作用の違いについて検討を行った。またこの作用が骨髄由来の間葉系幹細胞以外にも見られる現象であるか否かを、それぞれ由来のプロフィールの異なるヒト間葉系幹細胞で研究を行った。心筋誘導効率の変化と発現遺伝子の関係について、遺伝子マイクロアレイによって比較し(特にレセプター遺伝子の変化に注目)、心筋誘導効率の改善が認められる細胞でのみ増加している遺伝子を10数種類選択し、さらにリアルタイムPCRを用いて定量的に評価し、心筋誘導にどの遺伝子が関与しているかの検討については現在行っている段階である。また、ヒト骨髄間葉系幹細胞およびヒト羊膜間葉系幹細胞に対する水溶性スタチンの効果・生体位心での検討については、心筋梗塞モデルを作成してスタチン前処理した間葉系細胞の移植を行い、左心機能評価、左心室内圧測定、心筋梗塞領域(マッソントリクロム染色)の計測・新生血管数(CD34染色)計測、EGFP陽性細胞及びその細胞の心筋への分化を心臓特異的トロポニン-I染色によって、免疫組織化学的に検証し、間葉系細胞の心筋分化へ及ぼす影響について今後検討を進めていく予定である。インビトロ心筋誘導アッセイシステムを用いたヒト骨髄間葉系細胞のスタチン前処置下共培養実験において、コントロール群に比し、心筋誘導効率の改善を認めた。この改善効果は水溶性、脂溶性スタチン双方において再現性をもって示された。また、この改善効果の機序として、細胞死や増殖に関与するAktの下流に存在するGSK3βとその標的蛋白であるβcateninは、細胞の分化に関わるWntsignalingにおける重要な因子であり、スタチンがAkt活性化作用を有する事に着目し、Aktの阻害剤であるWotmanninを投与した共培養実験を行い、スタチン投与群による心筋誘導改善効果が抑制されることを証明した。また、ヒト骨髄間葉系幹細胞および羊膜間葉系幹細胞に対する水溶性スタチンの効果・生体位心での検討については、心筋梗塞モデルを作成してスタチン前処理した間葉系細胞の移植を試みた。左心機能評価、左心室内圧測定、心筋梗塞領域(マッソントリクロム染色)の計測・新生血管数(CD34染色)計測、EGFP陽性細胞及びその細胞の心筋への分化を心臓特異的トロポニン-I染色によって、免疫組織化学的検証を行っているが、アデノウイルスのロット変更によるEGFP遺伝子導入の条件調整に多大な時間を要し、アッセイ系の安定化を図るのに難渋した。コントロール群の心筋梗塞モデルは得られたが、スタチン群の心筋梗塞モデルの作成を、現在も行っている段階である。
物理的刺激による骨格筋可塑性発現機構の解明とロコモティブシンドローム治療への応用

本研究では、機械的刺激や温熱刺激などの物理的刺激による骨格筋応答および熱ショックタンパク質(HSPs)発現の変化を検討した。その結果、物理的刺激は骨格筋量の増大を引き起こすと共に、筋衛星細胞数の増加、HSPs発現の誘導やAkt/p70 S6 kinaseの活性化を引き起こすことが確認された。しかしながら、これらの変化は熱ショック転写因子1(HSF1)の欠損により減弱・抑制された。したがって、物理的刺激による骨格筋量の変化を修飾する因子として、骨格筋におけるHSPs発現の誘導などのHSF1依存性のストレス応答の存在が考えられた。骨格筋は可塑性に富んだ器官であり、細胞外刺激に適応して構造的・機能的に変化する。種々の物理的刺激によって骨格筋量と機能の維持向上がもたらされる際に、熱ショックタンパク質(Heat shock proteins:HSPs)の発現も増加することが報告されている。骨格筋の量的・機能的適応にHSPsが関与している可能性が指摘されているものの不明な点が多い。本研究は3年計画で実施され、本年度はその1年目に当たる。本年度の検討項目は、機械的刺激後の骨格筋応答とHSPs発現との関係とした。実験対象の筋組織には、HSF1-KOマウスと野生型マウスのヒラメ筋を用いた。マウスに機械的刺激(ヒラメ筋の協働筋である腓腹筋を切除し、ヒラメ筋に対して過剰な機械的刺激を継続的に負荷する)を加え、骨格筋量、Pax7陽性筋衛星細胞数、HSPs発現量の変化を評価した。HSF1-KOマウスの骨格筋量の増加率は、野生型マウスと比較して有意に低値を示した。野生型マウスのPax7陽性筋衛星細胞は実験期間中早期に増加が認められた。また、HSPsの応答は一様でなく、HSPs毎に異なる経時的変化を示した。また、HSF1-KOマウスのHSPs発現量ならびに変化は、野生型マウスと比べて少ない傾向が認められた。以上より、機械的刺激による骨格筋肥大の一部にHSF1を介したストレス応答が関与していることが示唆された。本研究では、哺乳類骨格筋においてHSPs発現を制御している熱ショック転写因子1(heat shock transcription factor 1:HSF1)の機能に着目し、HSF1欠損(HSF1-knock out:HSF1-KO)マウスを用いて、物理的刺激による骨格筋応答およびHSPs発現の変化を追究する。そして、機械的刺激、温熱刺激など物理的刺激による骨格筋の量的かつ機能的応答におけるHSPsの役割を解明する。本研究は3年計画で実施され、本年度はその2年目に当たる。本年度の検討項目は、温熱刺激後の骨格筋応答とHSPs発現との関係とした。マウスに温熱刺激(41°C、60分間)を負荷し、骨格筋量、Pax7陽性筋衛星細胞数、HSPs発現量の変化を評価した。野生型マウスの骨格筋量とPax7陽性筋衛星細胞数は温熱刺激後に増加したが、HSF1-KOマウスでは変化を認めなかった。したがって、HSF1の欠損は温熱刺激による骨格筋肥大を抑制させることが示唆された。また、温熱刺激後のHSPsの応答は一様でなく、野生型マウスにおいてHSP70ファミリー(HSP72、HSP110)の発現量が増加した。HSP25の発現量は両マウスにおいて増加が認められた。以上より、温熱刺激による骨格筋肥大には、HSF1あるいはHSF1依存性のストレス応答が寄与していることが示唆された。本研究では、物理的刺激による骨格筋応答およびHSPs発現の変化を追究する。本研究は3年計画で実施され、本年度はその3年目の最終年度に当たる。本年度の検討項目は、神経内分泌系の関与がない環境における、温熱刺激後の骨格筋応答におけるHSPsの役割とした。実験対象には筋組織と筋細胞を用いた。筋組織はマウスのヒラメ筋を用い、温熱刺激(41°C、60分間)がタンパク質合成に関わる細胞内シグナル伝達因子であるAktやp70 S6 kinase(p70S6K)に及ぼす影響を評価した。筋組織のAkt、p70S6Kのリン酸化レベルは温熱刺激後に増加した。

また、筋細胞はマウス骨格筋由来筋芽細胞C2C12を用い、温熱刺激後の筋タンパク質量、HSPs発現量、タンパク質合成に関わるシグナル伝達因子の応答を評価した。筋細胞に対する温熱刺激により、HSPs(HSP70、HSP110)の発現量ならびにAkt、p70S6Kのリン酸化レベルの増加と、筋タンパク質量の増加が認められた。以上より、全身性の温熱刺激だけでなく、骨格筋細胞を対象とする温熱刺激もHSPs発現の誘導ならびにタンパク質合成の促進を引き起こすことが示唆された。本研究では、機械的刺激や温熱刺激などの物理的刺激による骨格筋応答および熱ショックタンパク質(HSPs)発現の変化を検討した。その結果、物理的刺激は骨格筋量の増大を引き起こすと共に、筋衛星細胞数の増加、HSPs発現の誘導やAkt/p70 S6 kinaseの活性化を引き起こすことが確認された。しかしながら、これらの変化は熱ショック転写因子1(HSF1)の欠損により減弱・抑制された。したがって、物理的刺激による骨格筋量の変化を修飾する因子として、骨格筋におけるHSPs発現の誘導などのHSF1依存性のストレス応答の存在が考えられた。本年度の検討項目は、温熱刺激後の骨格筋応答と熱ショックタンパク質(Heat shock proteins:HSPs)発現との関係である。これまでの検討により、熱ショック転写因子1欠損(heat shock transcription factor 1-knockout:HSF1-KO)マウスと野生型マウスを用いて、温熱刺激による骨格筋肥大における筋衛星細胞ならびにHSPsの変化を評価し、HSF1を介したストレス応答の影響を検討した。その結果、HSF1の欠損は温熱刺激後のHSP70ファミリーの誘導を抑制するだけでなく、筋衛星細胞数の増加ならびに骨格筋量の増加も抑制することを確認した。以上より、本研究課題はおおむね順調に進展している。リハビリテーション科学本研究は3年計画で実施され、平成27年度はその3年目の最終年度に当たる。これまでの検討により、機械的刺激ならびに温熱刺激による骨格筋肥大の一部に熱ショック転写因子1(heat shock transcription factor 1:HSF1)を介したストレス応答が関与していることが示唆された。そこで本年度の検討項目は、培養骨格筋細胞を対象に、神経内分泌系の関与がない環境における、温熱刺激後の骨格筋応答における熱ショックタンパク質(Heat shock proteins:HSPs)の役割とする。また、HSPs発現の誘導が局所的な温熱刺激により引き起こされるかを明らかにする。実験対象には筋細胞と筋組織を用いる。筋細胞はマウス骨格筋由来筋芽細胞C2C12を用い、温熱刺激後の筋タンパク質量、HSPs発現量、タンパク質合成に関わるシグナル伝達因子であるAktやp70 S6 kinaseの応答を明らかにする。また、筋組織はHSPs発現を制御している熱ショック転写因子1のノックアウトマウス(HSF1-knock out(HSF1-KO)マウス)と野生型マウスのヒラメ筋を用い、HSF1ならびにHSF1を介したストレス応答が温熱刺激後のタンパク質合成に関わる細胞内シグナル伝達物質に与える影響を検討する。さらに、温熱刺激後の骨格筋応答におけるHSPsの役割について、得られた結果を取りまとめ、成果の発表を行う。本年度の検討項目は、機械的刺激後の骨格筋応答と熱ショックタンパク質(Heat shock proteins:HSPs)