hpprc/llmjp-kaken huggingface dataset:
呼気中の揮発性有機成分の選択的検出による早期肺がんの高感度スクリーニング

平成28年度、研究計画段階で研究実施場所として予定していた海外病院の事情により、一部計画の変更を余儀なくされた。そこで、主目的の達成に支障をきたすことなく、研究を遂行するためにヒトに最も近い霊長類を用いて、口腔状況、顎骨、歯列弓が近い霊長類コモンマーモセットを用いることとした。ライフサイエンスの分野において、マーモセットを用いた実験の重要性が注目されているが、コモンマーモセットに関する研究は少ない。本研究の結果が得られれば、臨床・基礎の橋渡し研究となりうると考える。平成29-30年度はマーモセットの口腔内状況、細菌叢を分析し、ヒトとの違いについて比較検討を行った。対象としたのは、マーモセット10頭(オス:4頭、メス:6頭)とヒト(男性:4名、女性4名)である。採取した唾液の口腔内状況、メタゲノム解析による細菌叢の解析を行い、ヒトとの比較検討を行った。口腔内状況(現在歯数、歯肉炎の有無、プラークおよび歯石の付着状況)を診査し、唾液を採取して、細菌叢の解析を行った。細菌叢の解析では、採取した唾液から核酸を抽出し、シーケンスライブラリの作成、イルミナ社シーケンサーを用いてシーケンス解析を行なった。得られた配列データからOTUを作成し、QIIMEを用いて系統解析を行い、各サンプルの細菌叢プロファイルを作成した。その結果、ヒトとコモンマーモセットで共通して存在する細菌が多く認められた。また歯肉に炎症所見が認められる個体には、ヒトと同様の歯周病と関連のある可能性のある細菌(属レベル)の存在が認められた。さらにマーモセットの口腔細菌叢はヒトの口腔細菌叢に比べて多様性があり、個体間の口腔細菌叢の違いがヒトに比べて小さいことが認められた。本研究結果は、プロスワンに原著論文として掲載された。サンプルの輸送があり、当初の研究計画を大幅に変更することになった。変更後は、コモンマーモセットのヒト疾患モデルとしての有効性を検証することを目的として研究を推進している。研究計画変更後においては、進捗はほぼ予定通りであると言えるが、研究継続によってさらなる成果を得るために1年の期間延長を申請した。コモンマーモセットの平均寿命は20歳と比較的短いため、高齢化に伴う身体機能の変化等を検討するには最適なモデルであると考える。今後の研究では、ヒト疾患モデルとしてのコモンマーモセットのヒト疾患モデルとしての有効性を検討する。口腔は外界とのヒトの唾液には様々なタンパク質が含まれており、疾患やストレス状況のマーカーとして用いられているものもある。コモンマーモセットの唾液成分についてはほとんど報告されていない。本研究では、ヒトでもっとも研究されているタンパク質のひとつである唾液アミラーゼの定量を行い、加齢との変化、ヒトの唾液アミラーゼとの違いについて比較、検討行う予定である。肺がんは、がんの中で死亡率が最も高い疾患であり、早期発見が生存率の鍵を握る。現在、肺がん検診として胸部X線や喀痰細胞診が行われているが、腫瘍の発生部位や大きさによっては発見が難しく、早期肺がんは見逃しも多い。呼気を用いた肺がん検出法が研究されているが、肺がん由来の臭い成分は微量であるため、口腔由来の揮発性有機化合物(VOC)の妨害を受けやすく、高感度に肺がんをスクリーニングするのは難しい。本研究では、申請者の口臭研究における実績をもとにして、呼気から口腔由来VOCを選択的に除去する方法を開発する。平成28年度は、ヒトに替わる実験動物としてマーモセットを用いて、マーモセットのプラークに含まれる代謝化合物について、ベースラインとなる分析を行った。対象としたのはマーモセット10匹(高齢メス4匹、高齢オス4匹、若年メス2匹)である。マーモセットの口腔内診査、およびプラークの採取を行った。マーモセットのプラーク採取として、滅菌した綿棒を用いて、歯の表面をぬぐい、滅菌水1mLを分注した滅菌チューブで懸濁した。プラーク懸濁液は180μLずつ、5本のチューブに分注後、ただちに-80度で保存した。サンプルは凍結乾燥処理後、キャピラリー電気泳動-飛行時間型質量分析計(CE-TOFMS)法により、メタボローム測定を行い、陽イオン性代謝物質と陰イオン性代謝物質の分析を行った。その結果、高齢メスと若年メスで検出量が有意に異なる代謝化合物が認められた。これらの代謝化合物の由来と、マーモセット代謝経路との関連についてさらなる分析を行う予定である。計画当初はヒトを対象に研究を進める予定であったが、サンプル採取場所の環境では適切なサンプル保存が難しいことが分かった。そのため分析対象を実験動物マーモセットに変更した研究計画を練り直した。そのため、当初計画に比べて若干遅れている。研究実施場所として予定していた海外病院の事情により、一部計画の変更を余儀なくされた。そこで、主目的の達成に支障をきたすことなく研究を遂行するために、口腔状況、顎骨、歯列弓がヒトにもっとも近い霊長類コモンマーモセットを用いることとした。ライフサイエンスの分野において、マーモセットを用いた研究の重要性が注目されているが、コモンマーモセットに関する報告は少ない。平成29年度はマーモセットの口腔内状況、細菌叢を分析し、ヒトとの違いについて比較検討を行った。

対象としたのは、高齢マーモセット8頭(オス:4頭、メス:4頭)、若年マーモセット2頭(いずれもメス)とヒト(男性:4名、女性4名)である。口腔内状況(現在歯数、歯肉炎の有無、プラークおよび歯石の付着状況)の評価に加えて、唾液に含まれる細菌叢の解析を行い、種による細菌叢の相違について比較、検討を行った。細菌叢の解析においては、採取した唾液から核酸を抽出し、シーケンスライブラリの作成、イルミナ社シーケンサーを用いたシーケンス解析を行なった。得られた配列データからOTUを作成し、QIIMEを用いて系統解析を行い、各サンプルの細菌叢プロファイルを作成した。その結果、歯肉に炎症所見が認められる個体には、ヒトと同様の歯周病と関連のある細菌の存在し、ヒトとコモンマーモセットで共通して存在する細菌も認められた。また、ヒトとマーモセットでは、口腔内細菌の多様性に有意差が認められた。細菌叢解析と並行して、唾液サンプルを採取したコモンマーモセットの咀嚼機能について臨床的な解析も行った。今後は細菌叢解析データと連携した分析を行い、コモンマーモセットの加齢に伴う口腔内細菌、唾液タンパク質、口腔内状況などの変化に関する解析を行い、ヒト疾患モデルとしての可能性について検討する予定である。サンプル採取を予定していた海外病院の事情により、研究計画の一部を変更することとなった。変更後は、主目的の達成に支障をきたすことなく、研究を遂行するためにヒトに最も近い霊長類を用いて、口腔状況、顎骨、歯列弓が近い霊長類コモンマーモセットを用いることとした。研究計画変更後においては、進捗はほぼ予定通りであると言える。平成28年度、研究計画段階で研究実施場所として予定していた海外病院の事情により、一部計画の変更を余儀なくされた。そこで、主目的の達成に支障をきたすことなく、研究を遂行するためにヒトに最も近い霊長類を用いて、口腔状況、顎骨、歯列弓が近い霊長類コモンマーモセットを用いることとした。ライフサイエンスの分野において、マーモセットを用いた実験の重要性が注目されているが、コモンマーモセットに関する研究は少ない。本研究の結果が得られれば、臨床・基礎の橋渡し研究となりうると考える。平成29-30年度はマーモセットの口腔内状況、細菌叢を分析し、ヒトとの違いについて比較検討を行った。対象としたのは、マーモセット10頭(オス:4頭、メス:6頭)とヒト(男性:4名、女性4名)である。採取した唾液の口腔内状況、メタゲノム解析による細菌叢の解析を行い、ヒトとの比較検討を行った。口腔内状況(現在歯数、歯肉炎の有無、プラークおよび歯石の付着状況)を診査し、唾液を採取して、細菌叢の解析を行った。細菌叢の解析では、採取した唾液から核酸を抽出し、シーケンスライブラリの作成、イルミナ社シーケンサーを用いてシーケンス解析を行なった。その結果、ヒトとコモンマーモセットで共通して存在する細菌が多く認められた。また歯肉に炎症所見が認められる個体には、ヒトと同様の歯周病と関連のある可能性のある細菌(属レベル)の存在が認められた。さらにマーモセットの口腔細菌叢はヒトの口腔細菌叢に比べて多様性があり、個体間の口腔細菌叢の違いがヒトに比べて小さいことが認められた。本研究結果は、プロスワンに原著論文として掲載された。
異方圧による選択的化学反応を利用した圧力応答性機能材料の創出

本研究の結果、ヘテロ環導入型インダンジオン二量体に関しての合成手法をある程度確立することが出来、これまでに4-ピリジル基、2-ピラジル基、2-チエニル基、3-メチル-2-チエニル基を導入したインダンジオン類とその二量体の合成に成功した。これらの結晶構造解析を行い、異方圧応答性を実現する上で重要な開裂活性C-C結合の平行化に成功した。また、4-ピリジル基導入体について加熱・冷却に基づくC-C結合の開裂・再結合と見られる挙動を確認した。さらに、4-ピリジル基導入体が分子性の細孔性結晶を形成したことは予想外の結果であり、分子認識・吸着材料としての展開も可能となった。本研究は一定方向のみの外圧、すなわち異方圧に対し選択的に応答して、発光・変色・伝導特性・強磁性等を示す分子システムの構築を目的とした。平成27年度には以下の成果が得られた。1.ピリジン、チオフェン、2-メチルチオフェン導入型インダンジオン二量体の合成と性質:既報のインダンジオン誘導体合成手法を参考に、フラビン、もしくはフタル酸誘導体を原料にピリジン、チオフェン誘導体を導入したインダンジオン単量体をそれぞれ合成した。これらは脱プロトン化した後、酸化剤として超原子価ヨウ素を用いたラジカルカップリング反応を鍵反応として二量化することに成功した。また、用いた酸化条件では二種のチオフェン導入体においてチオフェン骨格同士もカップリングしてしまうことが分かった。上記物質については、すり潰しによる圧力添加によっても望む色変化等は見られなかったが、結晶構造解析よりこれらの分子の固体状態の配列の解明に成功した。特にピリジン導入型インダンジオン二量体については、結晶中で開裂にかかるC-C結合の向きを同一方向にそろえることに成功した。このことは異方圧による開裂反応を誘起する上で非常に重要である。この結晶は溶媒を包接した空孔を形成しており、温度上昇に伴う溶媒の蒸発をTGA/DSC測定により確認することができた。得られたプロファイルに基づき、高温条件でのX線結晶構造解析を行った結果、加熱によって結晶性を保ったまま溶媒が系外へと移るのに対応して空孔をふさぐようにパッキングが変化することも見いだした。2.ジシリルシクロブタン誘導体の合成:結合開裂部位としてSi-Si結合を有するジシリルシクロブタン誘導体の合成はインダンジオン二量体の合成と同時進行で開始し、全6段階の反応中、第4段階目である2,3-ビス(ジエチルシリル)ナフタレンの合成まで成功した。ヘテロ環導入により、反応性が大きく変化することを予想して、初年度は報告例の多いインダンジオン骨格を分子主骨格として限定した。その結果、合成ストラテジーをある程度確立することが出来、これまでに3種類の化合物の合成とそれらの結晶構造解析に成功した。これらについて、狙った物性が発現しないこと、その他の物性測定が多少遅れていることは否めないが、合成ストラテジーを初年度にある程度確立できたことは置換基の変換といった今後の更なる分子設計において非常に重要な結果である。また、ピリジン導入体が分子性の細孔性結晶を形成することは予想外の結果であり、分子認識・吸着材料としての展開も可能となった。ジシリルシクロブテンについても合成完了間近であることから、全体としておおむね順調に進展していると言える。今年度は各種インダンジオン二量体の物性評価、量子化学計算によるC-C結合開裂エネルギーへの置換基効果を考慮した新規インダンジオン二量体の合成を試みた。1.ピリジン導入型インダンジオン二量体の物性評価ピリジン導入型インダンジオン二量体について、固体及び溶液中での温度可変ESRスペクトルによるC-C結合開裂能の評価を行った。ジフェニルエーテル中300 Kではシグナルは観測されなかったが、460 Kに加熱した時点でg = 2.0034に明確なシグナルが観測された。温度上昇に伴いシグナル強度は増加した。また冷却に伴いシグナル強度は減少し、300 Kでその強度は最大時の10%程度まで減少した。このことは加熱による中心C-C結合の開裂及び冷却に伴う再結合に対応すると考えられる。一方固体状態では300 Kで格子欠陥由来とみられる弱いシグナルが観測されるのみであり、520 Kでもシグナル強度の変化はほとんど観測されなかった。固体中の分子間相互作用に伴う転移点上昇によるものと考えられる。2.ピラジン、イミダゾール及びアントラセン導入体の合成検討中心C-C結合開裂の容易さは、炭素上のスピン密度の大きさと関連があることが量子化学計算及び各種フェニル導入体の結合エネルギーから示唆された。そこでより電子求引性の高いピラジン、より電子供与性の高いイミダゾールの導入を試みた。更に分子間ジオメトリーの固定のため、光二量化が可能なアントラセン導入体の合成を試みた。ピラジン導入体は合成に成功したが、すり潰しでの色変化等は観測されなかった。この結果は開裂にかかるC-C結合上のスピン密度が小さく、開裂に必要な電荷反発の寄与がより小さくなることと対応している。一方、イミダゾール、アントラセン導入体についてはインダンジオン単量体までの合成に成功したが、続くラジカルカップリングが進行せず二量体の合成には至っていない。

本研究の結果、ヘテロ環導入型インダンジオン二量体に関しての合成手法をある程度確立することが出来、これまでに4-ピリジル基、2-ピラジル基、2-チエニル基、3-メチル-2-チエニル基を導入したインダンジオン類とその二量体の合成に成功した。これらの結晶構造解析を行い、異方圧応答性を実現する上で重要な開裂活性C-C結合の平行化に成功した。また、4-ピリジル基導入体について加熱・冷却に基づくC-C結合の開裂・再結合と見られる挙動を確認した。さらに、4-ピリジル基導入体が分子性の細孔性結晶を形成したことは予想外の結果であり、分子認識・吸着材料としての展開も可能となった。平成27年度に合成に成功したヘテロ環導入インダンジオン二量体について、各種分光学的測定や温度可変ESR測定などにより、そのC-C結合開裂能を評価する。これらについては、ガラス・シリコン等の基板上での結晶膜の形成を行い、その配列様式を粉末X線回折等により明らかにしていく。加えて、量子化学計算によるC-C結合開裂エネルギーの置換基効果を見積もることで、適切な置換基の選択を行い、既に確立した合成ストラテジーを用いて新規なインダンジオン二量体の合成を行う。ジシリルシクロブタン誘導体については引き続き合成検討を行う。28年度が最終年度であるため、記入しない。構造有機化学28年度が最終年度であるため、記入しない。
口腔扁平上皮がんの遺伝子治療への試み -遺伝子導入法の検討-

E1AFは細胞外基質分解酵素マトリックスメタロプロテアーゼ(MMP)の転写を亢進し、口腔扁平上皮がんの浸潤性増殖と深く関わる一方で、細胞周期制御に関与しているp21waf1/cip1の転写を亢進することが知られ、E1AFの機能の多様性を示している。P53欠損肺がん細胞株を用いてCAT assayを行い、E1AFによるbaxの転写活性化について検索した。その結果、baxの転写活性はE1AFの濃度依存性に亢進し、E1AFと野生型P53を共導入することで相乗的に亢進した。一方、変異型P53とE1AFを遺伝子導入した際には、baxの転写活性の減弱が認められた。これらの結果より、E1AFがp53とともに、baxを介したアポトーシスの誘導に深く関与していることが示唆された。変異型p53とE1AFの共導入によりbaxの転写活性が減弱したことは、変異型p53がE1AFのもつbaxの転写活性化機能を積極的に抑制し、がん化を促進させる可能性のあることを示すものと考えられ、E1AFの相反する機能は、細胞のp53の状態と関係している可能性があるものと思われた。E4orf6はアデノウィルスの新しいウィルスがん遺伝子で、がん抑制遺伝子p53ファミリーの機能を抑制することで細胞のがん化を導くことが報告されている。今回、アポトーシス関連蛋白に対するE4orf6の影響について検索し、Bcl-2ファミリーのBNIP3のアポトーシス誘導能をE4orf6が抑制することを見出した。E4orf6はN末端側にNuclear Export Signal(NES)をコードする領域を持っている。E4orf6とBNIP3を293細胞に遺伝子導入し、レーザー共焦点顕微鏡により観察したところ、E4orf6は細胞質中でBMP3のミトコンドリアへの局在を変化させることが認められた。さらにBNIP3との結合にはNESを含むがんの悪性化に重要な役割を果たす領域が必要であった。これらの結果はE4orf6はBNIP3をターゲットにして細胞中で相互作用し細胞を悪性化することを示唆している。今後、E4orf6に相当するヒトがん遺伝子の同定を行うことによって、これを対象とした遺伝子治療が有効なものになってくることが考えられる。このためには、細胞・組織特異的なウイルスベクターの開発が望まれる。ヒトゲノムライブラリー(JCRB)よりヒトE1AFcDNAをプローブとしてgenomic clone λF1-20を得た。λF1-20の上流域をさらに5'-RACE法を用いて解析し、E1AF遺伝子の転写調節領域(プロモーター)のクローニングを行った。シークエンスの結果、E1AFの上流域には、TATA boxは認められなかったが、CAAT boxが存在し、p53、AP2、Sp1の結合配列が認められた。得られたE1AFプロモーター領域をルシフェラーゼ遺伝子を含むpGL2レポータープラスミドに組み込んだ。

このレポータープラスミドをE1AFが発現しているPC3やGOTO細胞に遺伝子導入し、その活性を調べたところ、約10倍の転写活性化が認められた。これに対して、E1AFの発現のみられないMCF7細胞では顕著な活性化は認められなかった。2.E1AFプロモーターで誘導されるBIKおよびBNIP3発現アデノウイルスベクターの構築pAd Bgl II CMV BGHpAのCMVプロモーターをE1AFプロモーターに置き換え、その下流にアポトーシスを誘導することが知られているBcl-2遺伝子ファミリーに属するBIKおよびBNIP3遺伝子を組み込んだpAd-E1AF-BIKおよびpAd-E1AF-BNIP3を構築した。このプラスミドとpJM17を293細胞にco-transfectionすることによって、recombinant Ad-E1AF-BIKおよびrecombinant Ad-E1AF-BNIP3アデノウイルスを得た。3.細胞への遺伝子導入とアポトーシスの誘導我々が既にE1AFを強発現していることを確認している口腔扁平上皮がん細胞HSC3、ヒト線維肉腫細胞株HT1080およひE1AFの発現のみられないヒト乳癌細胞株MCF7にウイルスを感染させ、そのアポトーシス誘導活性を検索した。その結果、HT1080では、ウイルス導入細胞で、アポトーシスの誘導が認められた。ヒトゲノムライブラリー(JCRB)よりE1AF遺伝子の転写調節領域(プロモーター)のクローニングを行った。シークエンスの結果、E1AFの上流域には、TATA boxは認められなかったが、CAAT boxが存在し、p53、AP2、Sp1の結合配列が認められた。得られたE1AFプロモーター領域をルシフェラーゼ遺伝子を含むpGL2レポータープラスミドに組み込みんだ。2.E1AFプロモーターで誘導されるBIKおよびBNIP3発現アデノウイルスベクターの構築pAd Bgl II CMV BGHpAのCMVプロモーターをE1AFプロモーターに置き換え、その下流にアポトーシスを誘導するBIK遺伝子を組み込んだpAd-E1AF-BIKを構築した。このプラスミドとpJM17を293細胞にco-trans fectionすることによって、recombinant Ad-E1AF-BIKアデノウイルスを得た。3.細胞への遺伝子導入とアポトーシスの誘導我々が既にE1AFを強発現していることを確認している口腔扁平上皮がん細胞HSC3、ヒト線維肉腫細胞株HT1080およびE1AFの発現のみられないヒト乳癌細胞株MCF7にウイルスを感染させ、そのアポトーシス誘導活性を検索した。lx105のHSC3細胞をヌードマウス舌に移植した。移植10日後より2日おきに、マウス舌にAd-E1AF-BIKあるいはコントロールベクターAd-E1AFprをインジェクションし、20日後にマウスを屠殺し、一部はホルマリン固定後、通常の病理組織標本を作製し、光学顕微鏡で観察した。その結果、Ad-E1AF-BIKを投与したマウスでは、腫瘍細胞はほとんど消失し、残存するものはアポトーシスを生じていることが示された。
極めて高い耐熱性と固体酸性を有するシリカモノレイヤーの環境触媒としての応用

アルミナ表面にSi(OCH_3)_4の化学蒸着を行なったところ、表面はシリカのモノレイヤーで覆われることがわかった。覆ったシリカモノレイヤーは極めて高い耐熱性を示し、約1200°Cまで高い表面積が保たれた。一方、アルミナにパラジウムを担持した触媒は450°Cにおけるメタンの完全酸化反応中にパラジウムのシンタリングによる速やかな劣化を示した。シリカを表面の1/4から半分をコーティングしたものを担体としたときには、パラジウムのシンタリングは抑制され、長寿命の燃焼触媒を得ることができた。これは熱安定性の高いシリカモノレイヤーによってパラジウムの表面拡散が抑制されたためと考えられる。シリカモノレイヤーが完全に覆った試料や、パラジウムを担持後にシリカで覆った試料ではこの効果が低いこともわかった。アルミナにパラジウムを担持した触媒は、当然ながら1200°C程度で焼成後には著しく失活する。しかし、シリカモノレイヤーで表面の半分程度を覆ったものを担体とした場合にはこの失活が抑制され、単味アルミナ担体のおよそ2倍の活性を1200°C焼成後に示した。これはシリカモノレイヤーの耐熱性によってパラジウムのシンタリングが抑えられたのみならず、シリカモノレイヤー特有の機能である耐熱固体酸性によってパラジウムへの相互作用が生じたためと推察される。以上のように、シリカモノレイヤーの化学蒸着によってアルミナ担体の機能を改善し、燃焼触媒を始めとする環境触媒として応用可能であることが示された。
地球および地球外天体内部における炭素の挙動に関する研究

地球中心部には主に鉄で構成される液体の外核と固体の内核が存在する。しかし地震波観測により求められた地球核の密度は、実験的に求められた鉄の値に比べて小さいことが報告されている。また地球核中の地震波の伝搬速度(弾性波速度)が鉄よりも遅い値を示すことが、近年の実験報告により明らかになりつつある。このことは地球核には主要構成成分である鉄の他に密度を軽くするような軽元素が含まれていることを意味し、さらに含まれる軽元素は鉄の弾性波速度を遅くする効果を持つことが必要である。軽元素の候補には水素、酸素、炭素、ケイ素、硫黄などが考えられているが、本研究では炭素に注目した。特に鉄炭化物のFe3Cに注目し地球核中での炭素の存在形態の制約をすることを目的に高温高圧実験を行った。実験は兵庫県の放射光実験施設SPring-8で、高温高圧その場X線回折実験による相平衡・融解実験および密度測定、非弾性X線散乱法による弾性波速度測定を行った。試料をダイヤモンドアンビルセルで加圧し、Fiberレーザーで加熱することによって地球内部の高温高圧環境を再現した。相平衡・融解実験から、Fe3Cは内核の圧力条件まで安定に存在できることを明らかにした。またFe3Cの高温高圧下における圧縮挙動を取得した結果、内核の温度条件を5000 Kと仮定すると、内核はFe3Cの密度で説明できることが明らかになった。しかし弾性波速度測定によるとFe3Cの縦波速度VPは内核のVPに比べ、約12%速いという結果を得た。内核が5000 Kと仮定すると、融点近傍で弾性波速度が急激に減少するPremelting effectや部分融解などを考慮すると内核の密度や弾性波速度をFe3C単相で説明できる可能性がある。26年度が最終年度であるため、記入しない。研究課題である高温高圧下でのFe-Si-C系やFe-CO2系の相平衡・融解実験では鉄炭化物の形成が予想される。鉄炭化物の一つとして、常温常圧から安定であるFe_3Cが挙げられる。地球内核の構成物の一つとしてFe_3Cの存在が予想されているが、現在報告されているFe_3Cの高温での安定性については70万気圧までと限られており、地球核の圧力条件である135364万気圧に届いていない。Fe-Si-C系やFe-CO_2系の研究を始める準備としてFe_3Cの高温高圧実験を行った。Fe_3Cの高温高圧条件での安定性を調べるために、放射光施設SPring-8でのその場X線回折実験を行い、230万気圧、4000Kまでの圧力・温度条件までFe_3Cが安定であることを明らかにした。また、Fe_3CはFe_7C_3+Liquidへ不一致溶融することが報告されており、X線回折パターンの消失による融解判定法からFe_3Cの不一致溶融点を200万気圧までの条件で決定した。液体である地球外核と固体である内核の境界圧力条件である330万気圧におけるFe_3Cの不一致溶融点は5400Kと見積もられた。現在の地球内核が500070OOKの温度条件であるとの予想から、地球内核の結晶化過程を推測すると、液体核からまず初めにFe_7C_3が結晶化し、続いてFe_3CからFe+Fe_3Cへと結晶化することが予想される。Fe-C系を考えた場合、地球内核はそれらの炭化物の層構造をなしており、近年報告されている内核の最内核構造や異方性の説明が可能であると考えられる。今後、研究課題であるFe-Si-CやFe-C-O系の多成分系の融解実験に着手し、地球中心部での炭素の存在様式について明らかにする。地球などの惑星内部では鉄炭化物の形成が予想されている。鉄炭化物の一つとして、常温常圧から安足であるFe_3Cがあり、地球内核の構成物の一つとして存在が予想されている。しかし、現在報告されているFe_3Cの安定性について高温条件下での研究例は70万気圧までと限られており、地球内核条件での報告はまだない。また、Fe_3Cの存在条件はFe-C二成分系におけるC量によっても決定される。Fe-C系の相平衡図は70万気圧まで報告されているが化学分析によつて直接C量を測定し報告は15万気圧までと低圧力条件においてのみである。Fe_3Cの相関係および融解関係を解明するため、放射光施設SPring-8で高温高圧その場X線回折実験を行った。その結果、343万気圧までの条件においてFe_3Cが安定であることを明らかにした。また、Fe_3CはFe_7C_3と液相へ不一致溶融することが報告されているが、X線回折パターンの消失による融解判定法からFe_3Cの不一致溶融点を200万気圧までの条件で決定した。地球外核と内核の境界におけるFe_3Cの不一致溶融点は5200Kと見積もられた。また60万気圧、2800Kの条件からの回収試料の化学分析を行った結果、Fe_3Cが不一致融解した時に生成されるFe_7C_3と共存する液相の中のC量は4.7wt.%と決定された。

この値は先行研究による15万気圧での結果に比べ、液相中のC量が減少している。これらのことから圧力増加によってFe_7C_3と共存する液相の中のC量は減少し、さらにFe-Fe_3Cの共融点組成の炭素量も減少しFe_3Cの存在領域も拡大すると予想される。地球内核の結晶化過程が現在の地球核の温度条件より高温から開始したと仮定すると、初めにFe_7C_3が結晶化し、続いてFe_3C、Fe+Fe_3Cと結晶化することが予想される。Fe-C系を考えた場合、地球内核はそれらの炭化物が層構造をなしており、近年報告されている内核中の最内核構造や異方性がこの分別結晶作用によって説明できる可能性がある。今後、Fe-Si-Cなどの多成分系の融解実験を行い、地球中心部での炭素の存在様式について明らかにする予定である。地球中心部には主に鉄で構成される液体の外核と固体の内核が存在する。しかし地震波観測により求められた地球核の密度は、実験的に求められた鉄の値に比べて小さいことが報告されている。また地球核中の地震波の伝搬速度(弾性波速度)が鉄よりも遅い値を示すことが、近年の実験報告により明らかになりつつある。このことは地球核には主要構成成分である鉄の他に密度を軽くするような軽元素が含まれていることを意味し、さらに含まれる軽元素は鉄の弾性波速度を遅くする効果を持つことが必要である。軽元素の候補には水素、酸素、炭素、ケイ素、硫黄などが考えられているが、本研究では炭素に注目した。特に鉄炭化物のFe3Cに注目し地球核中での炭素の存在形態の制約をすることを目的に高温高圧実験を行った。実験は兵庫県の放射光実験施設SPring-8で、高温高圧その場X線回折実験による相平衡・融解実験および密度測定、非弾性X線散乱法による弾性波速度測定を行った。試料をダイヤモンドアンビルセルで加圧し、Fiberレーザーで加熱することによって地球内部の高温高圧環境を再現した。相平衡・融解実験から、Fe3Cは内核の圧力条件まで安定に存在できることを明らかにした。またFe3Cの高温高圧下における圧縮挙動を取得した結果、内核の温度条件を5000 Kと仮定すると、内核はFe3Cの密度で説明できることが明らかになった。しかし弾性波速度測定によるとFe3Cの縦波速度VPは内核のVPに比べ、約12%速いという結果を得た。内核が5000 Kと仮定すると、融点近傍で弾性波速度が急激に減少するPremelting effectや部分融解などを考慮すると内核の密度や弾性波速度をFe3C単相で説明できる可能性がある。26年度が最終年度であるため、記入しない。Fe_3Cの安定性と融解実験に時間を割いてしまい、予定のFe-Si-C系の融解実験・Fe-CO_2系の相平衡実験に着手することが遅れている。しかし、地球中心核の300万気圧以上の超高圧発生技術は取得したので、今後多成分系の実験を素早く進めたい。現在、国内でダイヤモンドアンビルセルへのCO_2の気体封入は困難であることが分かった。Fe-CO_2系の相平衡実験にはCO_2の発生元としてMgCO_3のような炭酸塩を用いる必要がある。すでにMgCO_3は取得しているので、素早くFe-CO_2系の実験に着手したい。
フィンランドナショナルカリキュラムの構造:家庭科教育との関連で

フィンランドのナショナルカリキュラムの「家族および家庭生活」に関する教育内容を中心に翻訳し、その枠組みを明らかにするとともに、フィンランドの家庭科教員養成の方法について、養成カリキュラムの検討および交流授業とインタビュー調査等から分析を行った。本研究は、フィンランドのナショナルカリキュラムに関して、家族および家庭生活に関する教育内容を軸として全体的枠組みと構造を明らかにすることにより、我が国の学校教育における家庭科教育の位置づけと役割を明らかにすることを目的としている。平成19年度は、フィンランドの大学において家庭科教員養成授業の映像データを収集しその分析を行った。結果、個々の積極的参加による協同的な学習が展開する様子が明らかになった。また、家庭科教員の養成校においてアンケート調査を行った。授業実践およびアンケートの日本との比較研究は今後の課題である。授業実践のデータのみならず、ナショナルカリキュラムおよび家庭科とかかわる各種教材の収集も行った。現在翻訳および分析は中途である。〈平成20年度の研究成果〉(具体的内容)1.フィンランドナショナルカリキュウム家庭科関連科目の指導項目翻訳「自然と環境」,「体育」,「歴史」,「クラフトサイエンス」など2.インタビュー調査及び授業見学フィンランド国立ヨエンスー大学東サボンリンナ教員養成校の家庭科授業への参加と、指導教授とのディスカッション及び学生へのインタビュー調査3.上記大学の「2008年度家庭科教員養成カリキュラム」の翻訳(2009年度に継続予定)(意義・重要性)1.フインランドの子どもたちはは読解力,数学,科学などの学力が世界-である。技能教科である家庭科は中学校のみに置かれている科目であるにも関わらず、生徒の取り組み意欲の高い科目となっている。そこで家庭科履修までにどのような科目や生活体験によって家庭科の学習レディネスが形成されているか分析することは、わが国のカリキュラム改善の重要な参考になると考えられる。2.3.:児童・生徒の学力進展のためにどのようなカリキュラムと実際の授業によって家庭科教員養成がなされているか年間全体の養成カリキュラムの内容は、わが国の教員養成への重要な示唆が得られると考える。〈平成21年度の研究成果〉(具体的内容)1.平成19年度のヘルシンキ大学および平成20年度のヨエンスー大学東サボンリンナ教員養成校における家庭科教育実践調査結果の整理とまとめ2.「2008年度サボンリンナ教員養成校家庭科教員養成カリキュラム」の翻訳(2008年度から継続)3.日本家庭科教育学会において研究成果の発表4.フィンランドの義務教育および教員養成カリキュラムを構成する基礎理論の検討(意義・重要性)1.2:フィンランドの子どもたちの学力形成に及ぼす要因として,小・中学校のカリキュラムの内容とともに教員の質の高さが注目される。そこでフィンランドで主に家庭科教員養成を行っている国立大学であるヘルシンキ大学とヨエンスー大学東サボンリンナ教員養成校における家庭科教育法の講義や演習を見学・交流することにより,修士課程まで含めた教員の養成教育の視点から,フィンランド家庭科教育の児童・生徒の取り組み意欲の高さについて解明することを試みた。3: 3年間の研究成果を日本家庭科教育学会において発表し,「6年間を見通した教員養成の在り方」に対する示唆を行った。4:フィンランドの家庭科教育における「ナショナルカリキュラム」と「教員養成カリキュラム」を構成するための基礎理論について教育学論文を中心に検討している。
トリトン燃焼測定のための14MeV中性子2次元イメージ検出器の開発

大型ヘリカル装置(LHD)で14MeV中性子を測定し、LHDの重水素実験における高速トリトンの閉じ込め研究を行うことを目的として、14MeV中性子の計測においてバックグランドとなる2.5 MeV中性子とγ線をその発光軌跡で弁別する新たな14MeV中性子検出器の開発を実施している。10μmピッチのキャピラリープレートに液体シンチレータを充填して検出器ヘッドとし、中性子による発光軌跡を電子増幅CCDカメラで撮影する検出器を開発した。大阪大学核融合中性子源施設OKTAVIANに開発した検出器を持ち込み、2.5 MeVおよび14MeV中性子に対する応答特性の測定を行った結果、14MeV中性子による発光軌跡は、2.5 MeVによる発光軌跡より約30倍長いことを確認した。またフォトンファクトリーにおいてガンマ線・硬X線に対する応答を測定し、発光軌跡が複雑な曲線になることを明らかにした。さらに開発した検出器を2019年11月にLHDに取り付け、重水素プラズマ実験において、トリトン燃焼過程で発生する14MeV中性子の測定を試みた。その結果、14MeV中性子と思われる発光軌跡を確認した。しかし、電子増幅CCDカメラ自体のガンマ線等によるノイズが大きく、精度の高い測定には、電子増幅CCDカメラのガンマ線・中性子の遮蔽の強化が必要なことが判明した。遮蔽の強化については2019年度に実施する予定である。これまでの成果については、第34回国際トカマク物理活動(ITPA)計測トピカルグループ会合(2018年4月23日4月26日,米国・サンディエゴ)で発表を行なった。キャピラリープレートを用いた14MeV中性子検出器の製作が完了し、大阪大学核融合中性子源施設OKTAVIANに開発した検出器を持ち込み、2.5 MeVおよび14MeV中性子に対する応答特性の測定を行った結果、14MeV中性子による発光軌跡は、2.5 MeVによる発光軌跡より約30倍長いことを確認した。以上概ね順調に進展している。2019年度(最終年度)は、2018年度に判明した、電子増幅CCDカメラのガンマ線・中性子の遮蔽の強化を施すとともに、実際に大型ヘリカル装置(LHD)で14MeV中性子の測定を継続する。特に既存の14MeV中性子測定器との相互比較等・直線性確認等を行い、開発した検出器が重水素プラズマ実験における14MeV中性子測定手法として有効であることを示す。成果については、欧州プラズマ計測会議(2019年5月6日5月10日,ポルトガル・リスボン)で発表するとともに論文をJournal of Instrumentation誌に投稿予定である。またプラズマ・核融合学会等の国内学会での発表も予定している。さらに本研究全体の成果を報告書としてまとめる。

大型ヘリカル装置(LHD)で14MeV中性子を測定し、LHDの重水素実験における高速トリトンの閉じ込め研究を行うことを目的として、14MeV中性子の計測においてバックグランドとなる2.5 MeV中性子とγ線をその発光軌跡で弁別する新たな14MeV中性子検出器の開発を実施している。本年度はまず、10μmピッチのキャピラリープレートに液体シンチレータを充填した検出器ヘッドを開発した。富山大学のトリチウム施設の故障により遅れていた、大阪大学核融合中性子源施設OKTAVIANでの予備実験を実施し、14MeV中性子による発光奇跡がシミュレーション計算通り最大2mmの直線になることを確認した。またフォトンファクトリーにおいてMeV領域に硬X線に対する発光軌跡を測定し、発光軌跡が複雑な曲線になることを確認した。これらの結果を基に使用する高感度CCDカメラとして電子増倍型CCDカメラを採用することを決定して調達した。また光学系の設計を行い、検出器ヘッドからシンチレーション光を電子増倍型CCDカメラへ結像させるためのリレーレンズを設計を行った。リレーレンズとしては、カメラ用レンズを対にして使用することにした。最終的に検出器ヘッド、リレーレンズ、電子増倍型CCDカメラを組み合わせた検出器システムを完成させた。当該年度の成果についてはPlasma Conferece 2017で発表した。またRev.Sci.Instrum誌へ投稿するために論文の準備を行った。富山大学のトリチウム施設の故障により遅れていた、大阪大学核融合中性子源施設OKTAVIANでの予備実験を実施し、使用する高感度CCDカメラとして電子増倍型CCDカメラを採用することを決定して調達した。繰越を行なったが、年度目標であるた検出器システムの完成を達成した。2019年度(最終年度)は、2018年度に判明した、電子増幅CCDカメラのガンマ線・中性子の遮蔽の強化を施すとともに、実際に大型ヘリカル装置(LHD)で14MeV中性子の測定を継続する。特に既存の14MeV中性子測定器との相互比較等・直線性確認等を行い、開発した検出器が重水素プラズマ実験における14MeV中性子測定手法として有効であることを示す。成果については、欧州プラズマ計測会議(2019年5月6日5月10日,ポルトガル・リスボン)で発表するとともに論文をJournal of Instrumentation誌に投稿予定である。またプラズマ・核融合学会等の国内学会での発表も予定している。さらに本研究全体の成果を報告書としてまとめる。完成した検出器システムを大阪大学核融合中性子源施設OKTAVIANに開発した検出器を持ち込み、2.5 MeVおよび14MeV中性子に対する応答特性の確認実験を行うとともに、LHDに取り付け、重水素プラズマ実験において、トリトン燃焼過程で発生する14MeV中性子の測定を試みる。
東日本大震災による精神科医療の崩壊とシステムの再構築：「語らい」による事例研究

本研究は、東日本大震災によって壊滅状態に陥った福島県浜通りの精神科医療システムを再構築していくプロセスを、「語らい」という方法を用いて当時の状況を再現し、それをまとめていく事例研究である。事例は、津波によって浸水し、機能が止まってしまった沿岸部の精神科病院(事例A)と、原発事故によって精神科医療システムが崩壊してしまった相双地域(事例B)である。事例A、事例Bともに、震災によって新たなシステムに立て直すことができたが、その復興の過程には、これまでに培われてきた精神保健医療関係者の信頼関係とそのネットワークを基盤に、明確な復興への方針およびそれに向かう人々の協働があった。本研究は東日本大震災よって壊滅状態に陥った福島県浜通りの精神科医療システムを再構築していくプロセスを「語らい」という方法を用いてその時々の状況を再現し、それを事例としてまとめていく事例研究である。本年度は、以下の点について実施した。1.文献検討:東日本大震災における精神科医療に関する文献を収集して検討した。とくに福島県の原発事故と住民のメンタルヘルスに関する文献約200件を収集して分析し、原発事故が住民の生活に及ぼした影響について検討を行った。また、原発事故当時の被災地域の保健師や医療保健施設で働く看護師、関係職員等が体験したジレンマについて情報を収集し分析した。2.<精神科病院(事例A)>:連携研究者、研究協力者と福島県における震災直後の状況についてふり返り、当時の研究者らが置かれていた状況や精神科病院の被災状況についての意見交換を行うとともにインタビューの方法について検討し、インタビューガイドを作成した。3.<地域(事例B)>:被災地である相馬市、南相馬市の現地踏査を行い、震災を経験した医療保健従事者やインタビューの対象になる関係者と当時のことをふり返り、研究の打ち合わせを行った。また、分担研究者と震災直後から今日までの状況について時間経過に沿って明らかにしていく作業を開始した。なお、本研究を進めるにあたって、研究計画書を研究代表者が所属する研究倫理委員会に提出して倫理審査を受け、承認を得た。本研究は、東日本大震災によって壊滅状態に陥った福島県浜通りの精神科医療システムを再構築していくプロセスを「語らい」という方法を用いてその時々の状況を再現し、それを事例としてまとめていく事例研究である。本年度は以下の内容(調査)を実施した。1.<精神病院(事例A)>:研究代表者、研究分担者、連携研究者とともに、研究協力の承諾を得た精神科病院の看護部長と被災当時の精神科病院の状況について振り返り、語らった。看護部長には、被災当初の状況から今日に至るまでの5年間の精神科病院の変遷についても語っていただき、病院の震災当初から5年間の状況を把握することができた。病棟で患者とともに被災した看護者の体験については、時期的な問題もあって本年度は実施できなかったため、研究実施期間を延長して、平成28年度に行う予定である。2.<地域(事例B)>:被災地である相双地域で壊滅状態になった精神科医療の困難状況の中で、何とか精神科医療サービスをつなぎ、提供し続けた医療保健従事者に対して、研究代表者と研究分担者によるインタビューと語らいを実施した。研究協力に同意し、インタビューおよび語らいに参加してくれたのは、震災当時の相双保健所保健師および専門薬剤師、公立相馬総合病院事務職員、相馬市保健センター保健師、南相馬市保健センター保健師、新地町保健センター保健師で、総計14名であった。インタビューおよび語らいのデータは整理ししつつあるが、そのまとめとして、相双地域の精神科医療に震災当初からかかわり続けた福島県立医科大学こころのケアチームの語らいを計画していたが、平成27年度までに終えることができず、次年度に持ち越すことになってしまった。今後は、データを整理しながら、事例A、事例Bとしてまとめていく予定である。本研究では、実際に被災した専門職や行政職の方々と語らいながら被災状況を明らかにし、それを系統だった事例として構成していく作業を行っているが、語る方々が被災者であることから、時期や状況などを慎重に選ぶ必要があり、また、時間経過とともに職場の異動等もあって、データ収集に時間を要してしまった。そのため、データ収集に遅れが出てしまい、分析およびまとめも遅れることになった。本研究は、東日本大震災によって壊滅状態に陥った福島県浜通りの精神科医療システムを再構築していくプロセスを「語らい」という方法を用いてその当時の状況を再現し、それをまとめていく事例研究である。本年度は残されていた以下の課題(調査)を実施した。1.<精神科病院(事例A)>:研究代表者、連携研究者、研究協力の承諾を得た精神科病院(被災した浜通りの精神科病院)の看護部長、7名の研究協力者(看護師)とともに、被災当時の精神科病院の状況について振り返り、語り合った。とくに震災から5年余りが経過し、これまで語ってこなかった震災当時の患者ケアに対する看護師としての思いについても研究協力者は語り、被災した精神科病院の状況を明らかにすることができた。また、震災当時、訪問看護師として働いていた研究協力者は、地域で暮らす精神障害者たちが直面した問題について、語りたいと申し出、個別のインタビューを実施して記録として残すこととした。2.<地域(事例B)>:被災地である相双地域で壊滅状態になった精神科医療の困難状況の中で、精神科医療サービスをつなぎ、提供し続けた医療保健関係者に対して、研究代表者と研究分担者によるインタビューと語らいを実施してきたが、そのまとめ役となった福島県立医科大学こころのケアチームの語らいが残されていた。

本年度は、こころのケアチームのリーダーを囲み、チーム員であった研究分担者、連携研究者と研究代表者が、「語らい」の場を設けて当時のことを振り返り、語り合った。研究期間に収集したデータは、時間経過に沿って整理しながら、事例A、事例Bとしてまとめ、記録として残すとともに、研究成果を今後の災害対策に活用できるようにすることを検討した。本研究は、東日本大震災によって壊滅状態に陥った福島県浜通りの精神科医療システムを再構築していくプロセスを、「語らい」という方法を用いて当時の状況を再現し、それをまとめていく事例研究である。事例は、津波によって浸水し、機能が止まってしまった沿岸部の精神科病院(事例A)と、原発事故によって精神科医療システムが崩壊してしまった相双地域(事例B)である。事例A、事例Bともに、震災によって新たなシステムに立て直すことができたが、その復興の過程には、これまでに培われてきた精神保健医療関係者の信頼関係とそのネットワークを基盤に、明確な復興への方針およびそれに向かう人々の協働があった。福島県における東日本大震災関連の文献は、本研究課題に関したものだけでも200件以上あり、その収集と内容の分析に時間がかかってしまった。そのために<精神科病院(事例A)>と<地域(事例B)>における「語らい」によるデータ収集の実施が次年度に持ち越してしまった。事例Aについては平成28年9月頃までに「語らい」の場を設定し、震災を経験した看護師の語らいを終える予定である。事例Bについては、できるだけ早い時期に、福島県立医科大学こころのケアチームの語らいを終え、事例としてまとめる予定である。精神看護学,災害看護学データ収集「語らい」の準備は整っているので、今年度のできるだけ早い時期に実施し、遅れを取り戻したい。事例Aの精神科病院における語らいが継続となっていること、事例Bにおいては、福島県立医科大学こころのケアチームの語らいが残っているので、その費用が必要となる。データ収集が遅れたために、旅費の支出が予定より少なかった。物品費56,455円旅費300,000円,テープ起こし代150,000円の使用を計画している。物品費(図書,文房具, USBメモリ,ボイスレコーダー等)294,089円、旅費(国内・国外旅費)900,000円、人件費・謝金(データ整理のアルバイト料、研究協力者への謝金)100,000円、その他(テープ起こし,翻訳料,会議費等) 200,000円に使用する計画である。
内航水運の高度化に関する日伯共同研究の企画

本研究は、アマゾン川と瀬戸内海との水運上の類似性を踏まえた日伯共同研究の予備的な検討を目的としている。交付内定後にブラジルの内航水運の実施上問題となっている項目を整理した結果、当初想定していたアマゾン川本流における縦断方向の貨物水運と横断方向の旅客水運との錯綜は大きな問題ではなく、むしろ内陸部からの大豆等の農作物の輸送ルートとしてアマゾン川の水運を活用する運河プロジェクトの実現可能性の検討が重要な研究課題とであることがわかった。9月にブラジルに渡航し、最大の穀倉地帯であるマト・グロッソ州の連邦大学との研究交流、運河が計画されているパラグアイ川の視察、現在の大豆の積み出し港湾であるポルト・ベーリョ港の視察と物流業者ヒアリング、首都ブラジリアに戻っての運輪省水路局、在ブラジル日本国大使館、国際協力事業団事務所へのヒアリングをふまえ、ブラジリア大学にて今後の研究協力についての研究セミナーを開催した.その成果は以下のようである.1.内陸部からの大豆の愉送ルートの確立はブラジル政府の重要な政策である.2.アマゾン流域の森林を保護する立場から道路輸送に頼ることは問題が多い.3.現在計画中の運河はパンタナール湿地帯の自然環境保護上の問題がある.4.そのため、航走波等の影響の少ない船舶の開発が必要である.5.また大豆の輸送時期をコントロールする物流計画が重要である.6.さらに、大豆油等への加工工程を加えることにより輪送量を抑えることも必要となるため、地域経済への影響も踏まえた検討が必要である.7.4.-6.について日本からの学術的支援が強く望まれており、在ブラジル大使館および国際協力事業団の協力を仰き得ることが確認できた。
生検サンプルを必要としない血液を用いたミトコンドリア異常症の統合的検査法開発

(1)ミトコンドリアの基礎的機能解析:ミトコンドリアDNAの複製における7SDNAの役割、ミトコンリア内プロテアーゼClPXPによるmRNAの制御機構、マイトファジーの新規制御機構等を明らかにした。ミトコンドリア内翻訳因子p32の臓器特異的ノックアウトマウスを作製し、その病態を解析した。(2)ミトコンドリア病の診断システム:質量分析によるメタボローム、プロテオーム解析系を立ち上げた。ミトコンドリア病患者血漿のメタボローム解析を行い新規のバイオマーカー候補を見出し、ミトコンドリア病モデルマウスでも確認した。マイトファジー制御経路と新規のミトコンドリア病の原因遺伝子を同定した。[目的]ミトコンドリア機能低下に伴う代謝変化の解析[結果](1)p32-/-MEF細胞のメタボローム解析:p32はミトコンドリア内翻訳に必須蛋白質であり、そのノックアウトはミトコンドリア電子伝達系の強い機能不全を引き起こすことを報告している。まず、p32-/-MEF細胞をミトコンドリア機能不全のモデルとして、LC/MS/MSおよびGC/MS/MSを用いてエネルギー代謝並びアミノ酸代謝関連のメタボローム解析を行った。野生型MEFと比較して多くの代謝産物で2倍以上の変化を見出した。(2)ミトコンドリアDNA欠損細胞株におけるメタボローム解析:上記の代謝変化のミトコンドリア機能低下との関連の一般性を検証する目的で、ミトコンドリアDNAを欠損した細胞(143Brho0細胞)と欠損していない親株(143B)を同様にメタボローム解析を行った。p32-/-MEF細胞で観察された代謝変化に共通する代謝産物を10以上同定することができた。これらは、ミトコンドリア電子伝達系の機能障害に共通する代謝変化であることが示唆された。(3)MELAS患者血漿のメタボローム解析:上記で得られた代謝変化パターンがミトコンドリア病患者血漿でも得られるかを検証するために、最も患者数の多いミトコンドリア病であるミトコンドリアDNAにA3243G変異を持つMELAS患者と年齢と性をマッチさせた健常人3組において、その空腹時血漿のメタボローム解析を行った。(1)や(2)でも見られ、少なくともこれまで血漿解析で報告されていない3種の代謝産物において代謝パターンの変化が見出された。[考察」ミトコンドリア病患者血漿のメタボローム解析により、筋生検によらないミトコンドリア機能低下を検出できる可能性が示唆された。今後、さらに解析患者数と解析代謝産物項目を増やして検証していく必要がある。(1)ミトコンドリア機能解析用疾患モデルマウス(i)TFAM発現マウスとアルツハイマー病モデルマウス:両マウスを交配し、アルツハイマー病発症へのTFAM発現によるミトコンドリア保護の効果を解析中。(ii)新規TFAM発現マウスの作製:現在保有しているTFAM発現マウスは全身性の発現のため、臓器特異的なミトコンドリア保護作用の解析ができない。そこで、新たに臓器特異的発現可能なマウスを作製した。現在、神経と心臓に特異的に発現させるために交配中である。(iii)p32ノックアウトマウス:ミトコンドリア内翻訳反応に必要であるため、電子伝達系機能の維持に重要なミトコンドリア蛋白質p32の臓器特異的ノックアウトマウスを作製した。神経特異的ノックアウトではニューロンよりミエリン細胞がミトコンドリア機能低下に強く感受性で、そのために白質脳症を起こした(論文作成中)。心筋特異的ノックアウトでは、早期に拡張性心筋症を引き起こした(論文作成中)。現在、マクロファージ特異的ノックアウト、樹状細胞特異的ノックアウトマウスを用いて、免疫系におけるミトコンドリアの重要性を解析中である。(2)ミトコンドリア機能維持に関する基礎研究(i)ミトコンドリアDNA複製:ミトコンドリアDNAの複製後塩基修飾の解析中。(ii)ミトコンドリアRNA:ミトコンドリアRNAの代謝酵素を分解するプロテアーゼを同定した(論文作成中)。(iii)マイトファジー:酵母のマイトファジー必須の蛋白質であるATG32はSin3-Rpd3系により発現が制御されていることを報告した(J.Cell Sci.2014)。(3)ミトコンドリア機能異常患者の解析血漿の800以上の代謝産物のメタボローム解析をする系を確立し、MELASを中心とするミトコンドリア病患者13名の血漿のメタボローム解析を実施した。更に例数を増やしていく予定である。ミトコンドリア異常に起因する疾患の病態の把握と診断のために、3つのプロジェクトからなる研究を開始した。(1)ミトコンドリア機能維持機構の基礎研究、(2)ミトコンドリア検査診断システム、そして(3)体細胞ミトコンドリアDNA解析のである。これら3つのプロジェクトは、ほぼ所期の目的を達成することができた。以下成果の概要を記載する。(1)ミトコンドリア機能維持機構の基礎研究:機能不全ミトコンドリアを除去するマイトファジーの制御にMAPK1(Autophagy, 2015)、Sin3-Rpd3(J Cell Sci、2014)が必要であることを証明した。ミトコンドリアDNAの複製は核のDNAと大きく異なる二つも機構からなる。