hpprc/llmjp-kaken huggingface dataset:
部位特異的なDNAメチル化によるヒトCDH1遺伝子発現制御機構の解析

ヒトがん細胞におけるCDH1遺伝子のエピジェネティックな不活性化において、DNAメチル化とヒストン修飾がどのように相互作用しているかを解析した。CDH1遺伝子の発現が抑制されている膀胱がん細胞T24、胃がん細胞HSC41では両者ともプロモータ領域が高度にメチル化され、ヒストンも低アセチル化状態にあった。ヒストンH3の9番目のリジン残基(H3K9)は両細胞ともメチル化されていた。しかしヒストンH3の4番目のリジン残基(H3K4)はT24細胞ではメチル化されていなかったが、HSC41細胞ではメチル化されていた。また同じ発現抑制細胞である肝がん細胞Li21ではプロモータ領域は低メチル化状態にあり、ヒストンH4の高アセチル化、H3K4、H3K9両方のメチル化が見出された。このように同じ発現抑制細胞間でもDNAメチル化、ヒストン修飾の実態には大きな差があることが見出された。しかしいずれの細胞もプロモータ領域が不活性クロマチンを形成し、転写因子の結合を阻害していた。これらの細胞をDNAメチル基転移酵素阻害剤で処理した場合Li21でのみCDH1遺伝子の発現回復が見られたが、ヒストン脱アセチル化酵素阻害剤処理では発現回復は見られなかった。これらの結果は、DNAメチル化がCDH1遺伝子発現抑制に重要な役割を果たしていること、またDNAメチル基転移酵素阻害剤処理による発現回復には特定の条件が必要であることを示している。ヒト培養がん細胞株MCF-7、SW1116(以上グループA、CDH1遺伝子を発現)、Lu65A、MKN1、T24(以上グループB、発現抑制)、HSC41、Li21(以上グループC、発現抑制)のDNAをメチル化DNA結合カラムクロマトグラフィーで解析した。グループAの細胞のCpGアイランド由来のDNA断片は低塩濃度分画に、グループBの細胞由来のDNA断片は高塩濃度分画に、グループCの細胞由来のDNA断片はA、B中間の分画に検出された。これらの結果は遺伝子発現の抑制とCpGイランドのメチル化が関連しているが、メチル化のパターンには大きな差があることを示している。重亜硫酸修飾法により、グループAの細胞のCpGアイランドはメチル化されていないこと、グループBの細胞のCpGアイランドは全般的に密度高くメチル化されていることが示された。またグループCでは、HSC41はCpGアイランドの5'末端と3'末端にメチル化CpG配列が密度高く存在していたのに対し、Li21ではプロモータ部位の存在するCpGアイランド5'末端はほとんどメチル化されておらず、そこから1キロ塩基対程度離れた3'末端が密度高くメチル化されていた。in vivoフットプリント解析およびDNA分解酵素感受性部位の解析を行った結果、SW1116では転写因子が細胞内で結合していることが示されたが、T24、HSC41、Li21ではプロモータ部位への何らかの因子の結合は見られなかった。またSW1116ではクロマチン構造がほどけていることが示されたが、T24、HSC41、Li21ではプロモータ部位が不活性クロマチン構造をとっていることが示唆された。以上の結果は、CpGアイランドの高密度メチル化、プロモータメチル化は発現抑制に必須ではないことを示している。これまでの研究でヒト培養がん細胞におけるCDH1遺伝子の不活性化にはCpGアイランドのメチル化が関与すること、またその実態は細胞ごとに異なることを明らかにした。本年度はDNAメチル化と密接に関連したヒストンアセチル化の実態について解析した。一般にヒストンアセチル化は遺伝子発現促進に、脱アセチル化は発現抑制に関与することが知られているが、アセチル化ヒストンに対する抗体を用いたクロマチン免疫沈降法により、CDH1遺伝子が発現しているSW1116細胞ではCDH1遺伝子のCpGアイランドがヒストンH3、H4とも高度にアセチル化された状態にあることが明らかとなった。発現が抑制されているT24、HSC41細胞ではヒストンH3、H4とも低アセチル化状態にあった。

しかし同じく発現が抑制されているLi21細胞ではヒストンH3は低アセチル化状態にあったが、ヒストンH4は高度にアセチル化されていた。これらの結果は、不活性化遺伝子のCpGアイランドはDNAメチル化のみならずヒストンアセチル化にも多様性が存在し、異なる転写抑制複合体が関与していることを示唆している。またDNA脱メチル化剤処理により遺伝子発現は回復したが、ヒストン脱アセチル化酵素阻害剤処理では遺伝子発現は回復せず、また細胞によりヒストンアセチル化の程度が大きく異なった。これらの結果はCDH1遺伝子の発現抑制はDNAメチル化が主たる役割を果たしていること、また細胞によりヒストン脱アセチル化酵素阻害剤に対する感受性に差があることを示唆している。ヒトがん細胞におけるCDH1遺伝子のエピジェネティックな不活性化において、DNAメチル化とヒストン修飾がどのように相互作用しているかを解析した。CDH1遺伝子の発現が抑制されている膀胱がん細胞T24、胃がん細胞HSC41では両者ともプロモータ領域が高度にメチル化され、ヒストンも低アセチル化状態にあった。ヒストンH3の9番目のリジン残基(H3K9)は両細胞ともメチル化されていた。しかしヒストンH3の4番目のリジン残基(H3K4)はT24細胞ではメチル化されていなかったが、HSC41細胞ではメチル化されていた。また同じ発現抑制細胞である肝がん細胞Li21ではプロモータ領域は低メチル化状態にあり、ヒストンH4の高アセチル化、H3K4、H3K9両方のメチル化が見出された。このように同じ発現抑制細胞間でもDNAメチル化、ヒストン修飾の実態には大きな差があることが見出された。しかしいずれの細胞もプロモータ領域が不活性クロマチンを形成し、転写因子の結合を阻害していた。これらの細胞をDNAメチル基転移酵素阻害剤で処理した場合Li21でのみCDH1遺伝子の発現回復が見られたが、ヒストン脱アセチル化酵素阻害剤処理では発現回復は見られなかった。これらの結果は、DNAメチル化がCDH1遺伝子発現抑制に重要な役割を果たしていること、またDNAメチル基転移酵素阻害剤処理による発現回復には特定の条件が必要であることを示している。
ククモウイルス属ウイルスの複製酵素の種間相互作用機構の解明

キュウリモザイクウイルス(CMV)とラッカセイわい化ウイルス(PSV)は、3分節グノムを持つククモウイルスに属する。ククモウイルスは複製酵素構成成分がRNA1、2それぞれにコードされ、複製には両成分(1aタンパク質、2aタンパク質)が必須である。両ウイルスの複製様式ならびに進化・適応を解明するため、RNA1、2を交換したシュードリコンビナントを人工的に作製し、タバコプロトプラストではPSV RNA1とCMV RNA2の組合せでは複製し、CMV RNA1とPSV RNA2の組合せでは複製しないことを示した。それら複製酵素成分のシュードリコンビナントの相互作用する部位を酵母Two hybrid法を用いて解析し、両ウイルスとも1aタンパク質のC末端領域と、2aタンパク質のN末端領域が相互作用することを証明した。特に、シュードリコンビナントではPSV1aタンパク質C末端領域と、CMV2aタンパク質N末端領域のみ相互作用し、逆の組み合わせでは相互作用しないことが示された。さらに、プロトプラストでのノーザン解析の結果、PSV RNA1とCMV RNA2の組み合わせではゲノム複製はするものの、コートタンパク質翻訳に必要なサブゲノムの転写がほとんどないことが明らかとなった。従って、感染細胞での複製は、複製酵素構成成分である1aタンパク質と2aタンパク質の相互作用が必須であるが、サブゲノムの転写には、さらに他の要因が必要であることが強く示唆され、それがシュードリコンビナントが自然界で発生しにくい原因と考えられる。相互作用した2aタンパク質のN末端領域は、単一ゲノムを持つタバコモザイクウイルスには存在しない領域であると推測されることから、この2aタンパク質のN末端領域はウイルス遺伝子の重複か、宿主遺伝子から獲得したもので、それがククモウイルスの進化と適応に重要な役割を果たしたと推測される。ククモウイルス属ウイルスはRNA1,RNA2,RNA3の3分節ゲノムを持ち、RNA1,RNA2が複製酵素成分をコードしており、RNA3はコートタンパク質と移行タンパク質をコードしている。2種のククモウイルス、キュウリモザイクウイルス(CMV)とトマトアスパーミィウイルス(TAV)の間のシュードリコンビナント実験で、CMV RNA2+3とTAV RNA1+2を混合接種した場合、子孫ウイルスではTAV RNA1+CMV RNA2+CMV RNA3となり、複製酵素成分の種間雑種が生ずることは既に報告した。本年度は、種間雑種複製酵素が認識する3'末端構造について解析を行った。上記シュードリコンビナント、あるいはTAV RNA1+2とCMV RNA3とのシュードリコンビナントをNicotiana benthamianaに感染させ、そこから回収したそれぞれのRNA3の3'末端非翻訳領域(3'NCR)について解析した。その結果、いずれの場合にもCMV RNA3の3'NCRがTAV RNAの3'NCRに組換わった分子が認められ、ウイルスゲノム間の組換えがかなりの頻度で起こることが示唆され、特に複製酵素成分の雑種は、高頻度で複製の際の鋳型の乗り換えを起こすことが示唆された。それら3'NCRの組換えは、CMVとTAVの相同領域での組換えよりも非相同領域での組換えの例が多数を占め、その際、TAV RNAの3'NCRに存在する約20塩基のインターナルプロモーター様配列が重要であることが示され、ククモウイルスでの3'NCR組換えには特異性があることが示唆された。
ウシ白血病ウイルス感染個体由来Tax蛋白による細胞増殖制御機構の解析

ウシ白血病ウイルスBLVにコードされるタンパク質の1つである転写活性化因子Taxは、BLVエンハンサーに作用しウイルス遺伝子発現を活性化するばかりでなく、細胞の不死化能およびトランスフォーメーション能をも有することから、感染個体における白血病発症に積極的に関与する癌遺伝子と考えられている。昨年度までに申請者は、Tax上の特定のアミノ酸残基を他の残基に置換すると、BLVエンハンサーに対するTaxの転写活性化能が著しく上昇することを見いだした。さらにこの高活性型Taxは、野生型Taxでは活性化不可能である細胞側増殖関連遺伝子c-fosの発現をも活性化可能であること等を明らかにしてきた。本年度において申請者は、高活性型Taxがウイルスの性状および白血病発症に及ぼす影響を調べるため、野生型および高活性型tax遺伝子を有する感染性BLV分子クローンをそれぞれ作成し、in vitroおよびin vivo感染実験を行った。各BLVクローンを株化細胞に導入したところ、高活性型クローンを導入したのもでは、ウイルス遺伝子の発現量、ウイルス粒子産生量、および伝搬能力すべてにおいて野生型に比べ上昇しているのが観察された。これより、高活性型はその高いBLVエンハンサー活性化能により、ウイルス増殖能を増強させることが明らかとなった。次に上記の感染性分子クローンをBLVを人為的に感染させることが可能であるヒツジに接種後、定期的にウイルス感染細胞の割合やウイルス遺伝子発現量の推移を調べた。in vitroの結果とは異なり、野生型と高活性型との間で差異は見いだされず、高活性型は感染個体内でのウイルス増殖には影響しないことが明らかとなった。我々はウシ白血病ウイルスBLVのエンハンサー配列LTRに対し、野生型Taxに比べ著しく高い転写活性化能を示す高活性型BLV Tax変異体を7種類同定した。これらの変異体はすべてアミノ酸残基240位から265位の間にミスセンス変異を有することから、この領域付近を介してTax蛋白の活性が抑制的に制御されていることが示唆された。変異を導入したLTRを用いたシス配列解析から、高活性型によるLTRの活性化には野生型Taxの標的配列のみで十分であることが明らかとなった。次に、野生型Taxでは活性化不可能なHTLV-I 21bpエンハンサーおよびc-fos遺伝子エンハンサーに対する転写活性化能を調べたところ、2つの高活性型変異体が両エンハンサーとも活性化した。これらの変異体のc-fosエンハンサー上の標的配列を特定するため、変異を導入したエンハンサーを用いて転写活性化能を調べた。HTLV-I Taxがc-fosエンハンサー上のCArGボックスを標的とするのと異なり、高活性型は主にCRE配列を介して転写を活性化することが明らかとなった。さらに各tax遺伝子導入細胞内でのc-fos mRNA量をRT-PCR法により調べたところ、非導入および野生型導入細胞に比べ高活性型導入細胞で顕著に高いc-fos mRNAの発現が認められた。これより高活性型Taxはc-fos遺伝子の発現を活性化することが示された(以上現在投稿中)。さらに我々は、高活性型taxを有する感染性ウイルス分子クローンを構築し、Taxの活性がウイルス性状に及ぼす効果について検討した。高活性型分子クローンでは、今回調べたウイルス遺伝子の発現量、複製量、および伝搬能力すべてにおいて上昇が観察された(現在投稿中)。
低リンストレスに対する呼吸系応答戦略機構の解明

本研究では、低リンストレスに対する植物の応答機構について、呼吸系バイパス経路、根からの有機酸分泌、個体の成長の関連性を明らかにすることを目的とした。(1)低リン下で根から有機酸を分泌するシロイヌナズナを用いて、低リン下におけるバイパス経路AOXの応答と生理的役割を解析した。リン充足条件で栽培した野生株(WT)とAOX1a欠損変異株(aox1a)を比較した。低リン下のWTでは地上部・根の両方でAOX1a遺伝子が誘導され、AOX最大活性の指標であるシアン耐性呼吸速度が増加した。他のバイパス経路のNDA2やNDB2も誘導された。一方、低リン下のaox1aでは、シアン耐性呼吸速度は増加せず、また他のバイパス経路の遺伝子発現はWTと差がなかった。低リン下の呼吸速度やリン酸含量はWTとaox1aでは差がなかった。低リン下の生重量は、地上部も根でもaox1aの方が高い傾向であった。一方、根からの有機酸の分泌量はWTの方が多かった。低リン下のシロイヌナズナでは、AOXが誘導され、有機酸合成時の還元力酸化にはたらくことにより、成長よりもリン獲得のための有機酸合成・分泌が優先されていると考えられる。(2)クラスター根をもつシロバナルピナスとクラスター根をもたない近縁種のホソバルピナスを用いて、呼吸系の低リン応答を比較した。低リン下で根を増やすホソバルピナスは根の重さあたりの呼吸速度が低く、シアン耐性呼吸速度も低かった。一方、低リンでクラスター根をつくるシロバナルピナスは、重さあたりの呼吸速度が高く、シアン耐性呼吸速度も高かった。低リン下のシロバナルピナスでは、根だけではなく葉でもAOXタンパク量が多く、ホソバルピナスは、低リン下でもAOXタンパク質は誘導されていなかった。27年度が最終年度であるため、記入しない。リンは、植物の成長にとって必須な無機栄養である。植物の低リンストレスに対する応答戦略として、有機酸などを分泌して根の近傍にある不溶態リンを溶かして利用するタイプと、根の量を増やして利用可能な形のリンを探すタイプの2つに分けることができる。(1)シロイヌナズナを用いて、低リン下におけるバイパス経路AOXの応答と生理的役割を解析した。リン充足条件で栽培した野生株(WT)とAOX1a欠損変異株(aox1a)をリン欠乏条件に移行し、生重量、有機酸含量・分泌量、リン酸含量、呼吸鎖遺伝子発現量の変化を比較した。リン欠乏条件下のリン酸含量にはWTとaox1aでは差がなかったが、有機酸分泌量はWTの方が多かった。一方、生重量はaox1aの方が高かった。(2)クラスター根をもつシロバナルピナスとクラスター根をもたない近縁種のホソバルピナスを用いて、低リン応答を解析した。低リン下では、シロバナルピナスはクラスター根をつくり、ホソバルピナスは根への分配を増加した。成長解析の結果、ホソバルピナスはシロバナルピナスよりも純同化率が高かった。純同化率に影響する要因として根の呼吸に注目した。ホソバルピナスは呼吸速度が低く、シアン耐性呼吸速度も低かった。ホソバルピナスは、根の呼吸消費を抑え、かつ効率の高い呼吸を行っていた。有機窒素量や炭素量などから、根の構成コストを求めた。シロバナルピナスのクラスター根が最も構成コストが高く、ホソバルピナスの根の構成コストは低かった。低リン下では、ホソバルピナスはコストの低い根を多くつくることでリンを獲得する戦略をとり、シロバナルピナスでは、リン獲得能力の高いクラスター根をつくることでリンを獲得する戦略をとっていた。(2)クラスター根をもつシロバナ

ルピナスとクラスター根をもたない近縁種のホソバルピナスを用いて、呼吸系の低リン応答を比較した。低リン下で根を増やすホソバルピナスは根の重さあたりの呼吸速度が低く、シアン耐性呼吸速度も低かった。一方、低リンでクラスター根をつくるシロバナルピナスは、重さあたりの呼吸速度が高く、シアン耐性呼吸速度も高かった。低リン下のシロバナルピナスでは、根だけではなく葉でもAOXタンパク量が多く、ホソバルピナスは、低リン下でもAOXタンパク質は誘導されていなかった。27年度が最終年度であるため、記入しない。2つの課題を設定して研究を進めている。(1)のモデル植物のシロイヌナズナを使う研究は、栽培条件の設定などに時間がかかり、サンプル数が少ないデータもあったが、低リン下ではaox1a株の方が成長が良いなど思いもかけない結果が得られている。(2)のルピナスを使う研究では、順調に進んでおり、班会議での発表も好評であった。現在、論文を投稿中である。シロイヌナズナを使う研究は、サンプル数を増やし、得られたデータの確実性を高めたい。CE-MSの測定も行う予定である。ルピナスを使う研究は生理生態学的な手法で明らかにした現象の生理的メカニズムを調べていく予定である。
高バックドライバブルな円形油圧シリンダの開発と制御系設計

人間支援ロボットには軽量・高速制御可能・高バックドライバビリティの3点が要求されるが、これらを同時に満足するアクチュエータが存在しなかった。そこで、軽量かつ高速制御可能である電気静油圧アクチュエータにおけるバックドライバビリティの改善を目的とし、以下の2点を目標仕様とした。1.従来の回転型油圧アクチュエータの容積効率が70%以下であったのでこれを直動シリンダ並の90%以上とする。2.同アクチュエータにおいて始動トルクを1/10以下とする。これらの仕様を達成する新しい機構と計測制御技術を開発する。まず、電気静油圧アクチュエータにおける圧力損失をモデル化することで、反力推定において相関係数0.98の非常に精度の高いモデルを獲得することに成功した。さらに、軸ねじれトルクを共振比制御によって補償することで、電気静油圧アクチュエータの共振を抑制する安定化制御を設計する事を可能にし、従来手法の5倍ほどになる非常に広い制御帯域を実現し、同時に、ソフトウェアの改良だけで始動トルクを5分の1ほどにすることに成功した。また、二つの油圧ベーンモータを組み合わせることで球体関節形油圧アクチュエータを開発し、直交する異なる動作を一つのアクチュエータで実現した。さらに、空気圧シリンダを油で駆動し2つのシリンダを用いて電気静油圧アクチュエータを構成した。その結果、容積効率99.3%の非常に高い効率を実現し、ロボットハンドに適した小型油圧アクチュエータとなることを見出した。これを用いて交差式四節リンク機構を駆動することでバックラッシのないフィンガロボットを開発した。並びにフィンガロボット5本からなるロボットハンドを開発した。以上のソフトウェア並びにハードウェアの改善を併用することで、当初の設計仕様を達成しただけでなく、球体アクチュエーションやロボットハンドの開発にまで成功し、当初の予定を上回る成果を得た。平成28年度は大別して二つの研究を行った。第一に球体関節駆動型油圧アクチュエータの設計である。申請時には円形油圧シリンダを設計することで高バックドライバブルな油圧アクチュエータを開発できると考えていたが、この発想を更に推し進めた結果2自由度駆動可能な球体関節アクチュエータとできることを見出した。現在、仕様決定とCADによる設計を行い、3Dプリンタによる試作機を設計した段階にある。おおよそ仕様通りの動作ができることを確認した一方で、作動油のリークが大きいことが判明したため今後は作動油のリークを低減させる機構を開発する。第二に圧力損失モデルの確立とそれを用いた反力推定技術である。これは当初の予定では平成29年度に達成する予定であったが、研究が著しく順調であったため当初より前倒しした。この結果、作動油の圧力損失が作動油の圧力、油圧モータの角速度と角加速度で記述される非線形関数であることを確認した。この圧力損失を重回帰分析を用いてモデル化した結果、反力推定の推定誤差を従来と比較して70%以上削減することに成功した。正しい反力を推定することは外力へ倣う高バックドライバブル化制御には必須である。実際、このモデル化に用いた油圧モータは無制御時での始動トルクが26Nmであったが、提案した反力推定手法を用いた力制御を実装することで4.2Nmまでに低減することに成功した。このようにハードウェア、ソフトウェアの両方の側面から当初の研究目標を大幅に上回る成果を獲得した。申請時の予定では、平成28年度の研究は円形油圧シリンダの設計と解析のみであった。しかし、以下のように当初の予定を上回る2つの結果を得た。1.1自由度駆動可能な円形油圧シリンダではなく2自由度駆動可能な球体関節駆動形油圧アクチュエータとできることを発見し、その設計と解析を行った。既に3Dプリンタを用いた試作も行っており、仕様通りの2自由度駆動が可能なことをあきらかにしている。一方、作動油のリークが大きいことが判明したためその解決策を研究協力者櫻井久稔らと協議した。その結果、シリンダの可動部にベーンと呼ばれる羽をつけることにより作動油のリークを大幅に低減できること、アクチュエータに外殻をつけることで外部リークを回収できること、以上の2点の改良策を見出した。現在これらを取り入れて再設計している段階にある。2.平成29年度に達成予定であった圧力損失モデルを確立することに成功し、圧力損失が油圧モータの慣性力と圧力効率の低下の二者によって発生していたことをあきらかにした。そこで、慣性力を角加速度情報より推定し、圧力効率を重回帰分析を用いて圧力と角速度の非線形関数としてモデル化することにより圧力損失モデルを確立した。当該圧力損失モデルを用いた高精度反力推定技術を確立し、従来手法と比較して70%以上の反力推定誤差を低減することに成功した。さらに、提案した反力推定技術を用いて高バックドライバブル化制御を実装した結果、油圧モータの始動トルクが26Nmから4.2Nmまで低減した。本研究課題での最終目標の一つは始動トルクを十分の一以下とすることであるため、初年度にして既に最終目標達成まであと僅かな地点まで到達したのである。平成29年度の研究は2自由度駆動可能な球体関節駆動形油圧アクチュエータの第二試作機の開発と広帯域・高バックドライバビリティの開発を行った。1.平成28年度に設計した二つのベーンモータを組み合わせた球体関節形油圧アクチュエータの第二試作機を完成させ、直交する異なる動作を一つのアクチュエータで実現出来ることを実証した。

また、提案したアクチュエータが高いバックドライバビリティを有することも併せて確認した。今後は作動油の漏れのさらなる低減を目指して、アクチュエータ内部に漏れ防止用のゴムシートを挿入することで改良する。2.電気静油圧アクチュエータにおける圧力損失をモデル化することで、反力推定において相関係数0.98の非常に精度の高いモデルを獲得することに成功した。さらに、軸ねじれトルクを共振比制御によって補償することで、電気静油圧アクチュエータの共振を抑制する安定化制御を設計する事を可能にし、従来手法の5倍ほどになる非常に広い制御帯域を実現した。同時に、ソフトウェアの改良だけでバックドライブトルクを5分の1ほどにすることに成功した。開発した球体関節形油圧アクチュエータにこれを実装することでさらなるバックドライバビリティの改善が見込まれる。しかし、油圧ポンプの非線形性に由来する僅かな静止摩擦の影響により、力応答の立ち上がりにわずかな無駄時間が生じてしまった。よって、平成30年度は油圧アクチュエータだけではなく油圧ポンプの改良も併せて行うことでさらなる力制御性能の向上を目指す。以上をまとめると、円形シリンダの開発、広帯域・高バックドライバビリティの開発いずれにおいても2年目にしてほぼ最終目標まで到達したと言える。しかし、上記したようにそれに伴い当初想定していなかったさらなる課題点もあきらかになった。ハードウェア、ソフトウェアの両面から申請時の予定を大きく超えているからである。まず、ハードウェアの面では、申請時の予定では1自由度駆動可能な円形シリンダを製作可能であると考えていたが、実際にはベーンモータを組み合わせることで、これを2自由度駆動とできることを見出した。すでに基礎原理を確認できる第二試作機の製作と試験まで完了しており、これをさらに改良すれば高いバックドライバビリティと省スペース化を両立できる人間支援ロボットに適した新しいアクチュエータが実現できると見込まれる。また、申請時は油圧アクチュエータのみに注力していたが、油圧ポンプ自体にも高いバックドライバビリティを実現するための課題があることをあきらかにし、直動の油圧シリンダと回転型の油圧ポンプを組み合わせることでこれを解決しようとしている段階にある。さらに、申請時に想定していなかった配管の影響の重要性もあきらかにした。この影響を低減するために、ロボットのリンクに「血管」のように配管を製作することで、高い剛性と省スペース化を両立する方法を着想し、こちらも製作を開始している段階にある。一方、ソフトウェアの面においては、申請時では平成30年度の時点で電気静油圧アクチュエータの広帯域化・高バックドライバビリティ化を達成することを目標としていたが、平成29年度時点ですでに制御系のみで制御帯域を5倍、バックドライブトルクを5分の1にすることに成功している。あとは製作したハードウェアと統合することで目標としていたバックドライバブルトルクを10分の1にすることも容易であると考えられるため、1年を残した段階ですでにソフトウェアに関わる研究は当初の目標を達成したと言える。人間支援ロボットには軽量・高速制御可能・高バックドライバビリティの3点が要求されるが、これらを同時に満足するアクチュエータが存在しなかった。
TP及びIPの免疫系における役割の解析

1.胸腺でのTP及びIPの役割を解析するため、胸腺萎縮モデルを用い、受容体欠損マウスで見られる表現型について検討した。通常、マウスに適量のLPSを投与すると24時間以降に胸腺の萎縮が見られるため、この時の胸腺重量及び胸腺細胞のサブセットの経時変化を野生型マウスと受容体欠損マウスについて比較検討したが、現在までに野生型マウスと受容体欠損マウスとの間で有意な差は認められず、他の実験系も含めて更なる検討が必要である。2.IP欠損マウスに接触皮膚炎モデルを適用し、野生型マウスとの表現型の比較を行った。IP欠損マウスでは野生型マウスと比較してハプテン感作後の所属リンパ節でのリンパ球数の有意な増大が起こるなど、免疫反応の増悪が認められた。一方、in vitroの系で、IPアゴニストがT細胞の増殖及びサイトカイン産生を抑制するという結果を得た。またIPのリガンドであるPGI2は樹状細胞などの抗原提示細胞により主に産生されることが明らかとなり、これらの結果からPGI2-IPシグナルは獲得免疫においてT細胞の増殖と分化を制御し、過剰な免疫反応を抑制していると考えられる。3.プロスタグランジン受容体の一つであるEP1の欠損マウスの免疫系における役割の解析も行った。このマウスに接触皮膚炎モデルを適用させると野生型マウスと比較して免疫反応の有意な減弱が認められた。詳細なメカニズムを解析した結果、このマウスではハプテン感作後のリンパ節でIFN-γ産生細胞数が野生型マウスと比較して有意に減弱しており、Th1型細胞の分化異常があることが明らかとなった。さらにin vitroの系で、EP1アゴニストがナイーブT細胞からTh1型細胞への分化を促進することも明らかとなった。これらEP1欠損マウスの表現型はIP欠損マウスで認められた表現型と逆のパターンを示すものであり、個々のプロスタノイドがそれぞれ異なった免疫反応の制御に関わること示唆している。これらの結果は現在、論文としてまとめ、投稿中である。1、まず胸腺におけるTP及びIPの役割を解析すべく、マウスへのLPS投与による胸腺萎縮モデルの確立を行い、主にIP欠損マウスで見られる表現型についての検討を行った。通常、マウスに適量のLPSを投与すると24時間以降に胸腺の萎縮が見られる。この時の胸腺重量及び胸腺細胞サブセットの経時変化を野生型マウスとIP欠損マウスについて比較検討した。現在までのところ、野生型マウスとIP欠損マウスとの間で優位な差は認めていないが、オータコイドとしての性質上、プロスタノイドの効果は限定的であると考えられるので、引き続きLPSの投与濃度等について検討中である。2、IP欠損マウスに接触皮膚炎モデルを適用し、野生型マウスとの表現型の比較を行った。IP欠損マウスでは野生型マウスと比較して免疫反応の増悪傾向が見られ、またハプテン感作5日後の所属リンパ節においてリンパ球数の優位な増大を認めた。一方、in vitroでの混合リンパ球反応では、IP特異的アゴニストがT細胞の増殖及びサイトカイン産生を抑制するという結果を得ている。3、上記の研究に加えて、プロスタグランジン受容体の一つであるEP1の欠損マウスの免疫系における解析も進行中である。このマウスに接触皮膚炎モデルを適用させると野生型マウスと比較して免疫反応の有意な減弱が認められる。またハプテン感作5日後のリンパ節においてIFN-γ産生細胞が野生型マウスと比較して有意に減弱しており、Th1型細胞の分化異常が認められた。EP1欠損マウスの表現型はIP欠損マウスで認められた表現型と逆のパターンを示すものであり、個々のプロスタノイドがそれぞれ異なった免疫反応の制御に関わること示唆している。EP1欠損マウスから得られた知見を元に、IPを介したシグナルがT細胞の分化を制御する可能性も視野に入れつつ、免疫系での役割について更なる解析を進める予定である。

詳細なメカニズムを解析した結果、このマウスではハプテン感作後のリンパ節でIFN-γ産生細胞数が野生型マウスと比較して有意に減弱しており、Th1型細胞の分化異常があることが明らかとなった。さらにin vitroの系で、EP1アゴニストがナイーブT細胞からTh1型細胞への分化を促進することも明らかとなった。これらEP1欠損マウスの表現型はIP欠損マウスで認められた表現型と逆のパターンを示すものであり、個々のプロスタノイドがそれぞれ異なった免疫反応の制御に関わること示唆している。これらの結果は現在、論文としてまとめ、投稿中である。
流れの可視化・画像処理と数値計算を併用した流場の同時多量計測システムの開発

複雑な3次元流場をより効率的に計測することを目的として、画像計測法と数値シミュレ-ションの長所を相補的に用い、複数な3次元流場を簡便かつ精度良く計測する複合計法の可能性について検討し、以下の成果を得た。1.計測平面より法線方向に複数本配置された梯子型電極より発生する水素気泡をLLS光源を使用して可視化し、3次元流場内の任意の2次元断面の流速分布を同時多量的に計測するシステムを開発した。この方法を円柱、2次元翼、数式船型の周辺流場計測に適用した結果、輝度や形状の不安定性のため,2値化画像の特徴抽出処理によるアルゴリズムでは、精度を充分に上げることは困難であることが判明した。2.水素気泡法による流脈画像の輝度分布波形を逐次追跡して抽出し、波形の移動量より流速を計測する新しい手法を開発した。この手法を一様流とWigley模型の流場に応用した結果、対応づけの誤りによる過誤ベクトルの発生を大幅に減少できることがわかった。また相関量の定量的評価によって過誤ベクトルの客観的な除去が可能であることを確認した。4.数式船型(WIGLEY DOUBLE HULL)船尾の複数面内流速場について、連続条件を用いた求積法によって計測値の3次元再構成計算を行った結果、積分方向への誤差の蓄積により、正確な流場の再現が困難であることが判明した。そこで、変分解析の手法を応用した反復解法による3次元再構成計算を行い、適切な境界条件を与えることにより、誤差の蓄積の少ない3次元流速値が得られることを確認した。1.高精度解析のための流れの可視化手法の開発電気分解によって生じた水素をトレーサとして用いるにあたり、諸々の工夫と新しい試みを行なった。まず、水素気泡発生のための電流を短形波で与えることによって、気泡は寸断された。ある長さをもつ線分となるため、画像解析に都合のよい、画像がえられることが確められた。また水素気泡の発生を移動可能なプローブ状のもので行うことにより、適切な画像がえられることがわかった。2.画像解析における対応づけとり込まれた画像の対応づけを上記のような長さをもった画像である点を利用した、新しい方法で実施した。ターンテーブルを用いて検証を行ったところ、十分な精度で速度が解析されていることが確かめられた。3.3次元面内流の計測1mWigley模型を用いて、水平面上の面内流の計測を実施した。レーザスリット光線をトラバースすることにより、3次元空間の計測を実施し、熱線流速計による計測値と比較した。その結果、±3画素程度の誤差範囲で計測されていることが確かめられた。4.数値計算による3次元流速ベクトルの再構成連続の条件式を満たすように計測された面内流速(流速の2成分)をもとに、3次元ベクトルを再構成する。画内流速は誤差を含むため、変分原理による方法を用いた。球の理論値について方法の検証を行ない、Wigley模型の伴流域について応用した。いずれもまだ精度的に問題はあるものの、方法として原理的には可能であることが確かめられた。次年度は、信頼性と精度の向上のための工夫・改良を行なう。1.非圧縮性流体の連続条件を用い、計測領域外端を境界条件とした変分法によって、複数の面内流速分布より流場の3次元再構成を行なうプログラムを開発し、ポテンシャル流中の球の後流及び画像計測によって得られたWigley船尾伴流分布に適用することにより、この手法の妥当性を検討した。その結果、初期条件として与えられる面内流速場の精度が充分であれば、この方法によって精度良く3次元再構成出来ることが確認された。

また、この方法では、境界条件の与え方によりその結果が大きな影響を受けることも判明したので、物体表面条件を境界条件として導入するために、現在プログラムを改良中である。2.面内流の計測精度向上を目的として、水素気泡法で得られる流脈画像の特徴を利用した新しい流速計測法を開発した。本方法では、水素気泡法で得られた流脈画像に対して、その輝度分布の尾根線を検出し、この輝度分布波形に対してデジタル信号処理を施すことにより、流体の移動量を算出する。輝度分布波形の移動量検出には、FFTによるフィルタリング波形に対して相互相関係数を評価関数とした平均移動量を求め、その値を基準として局所移動量を算出するという手法を用いた。こうすることにより、局所移動量は平均移動量に対して2次的な量になるので、局所移動量が平均移動量に比べて大きく異なるものを、過誤ベクトルとして棄却することが可能となった。以上の方法を、回流水槽中の一様流計測に適用し、過誤ベクトル発生の防止及び計測精度の向上という面で有効であることを確認した。前年度に開発した水素気泡法による流脈画像の特徴を利用した面内流速場の計測システムに改良を施し,その適用限界及び計測精度を評価した。さらに,数式模型船の船尾流場計測に適用してその手法の妥当性を調べた。(1)流脈追跡アルゴリズムの改善本方法は、流脈追跡によって抽出された流脈上輝度分布波形の時系列デ-タに対し信号処理を施すことによって流速を計測する。そのため流脈追跡の精度が全体の計測精度を大きく左右する。そこで1ステップ前の流脈座標デ-タの座標値及び曲率を参照して流脈の延長方向を決定するアルゴリズムを開発し、誤追跡の発生を大幅に減少させることが出来た。(2)一様流の画像計測本計測法の適用限界及び計測精度を評価するため,流速0.1m/s0.4m/sの一様流の画像計測に適用した結果、流速0.3m/sまでは、精度良く計測出来ることが明らかになった。これは、実計測に適用するには必ずしも充分ではないが,従来の2値化画像の特徴抽出にもとずく手法に比べ、適用限界、計測精度ともに大幅に向上し、本方法の有効性が確認された。(3)数式模型船の船尾伴流計測3次元流場への適用性を評価するため,数式模型船の船尾流場に対し,本計測法を適用した結果,船体近傍の攪乱の大きい領域以上では,3次元性の強い流場に対しても適用可能であることが明らかになった。
腸内細菌とIL-5産生細胞のクロストークに着目した、大腸の恒常性維持機構の解明

腸内細菌の構成バランスの破綻は、炎症、代謝、神経疾患等の発症の起因となるため、これら疾病の予防や治療では、腸内細菌叢を正常な状態に保つことが重要である。申請者らは、定常状態の大腸で、IL-5産生ILC2が好酸球を介してIgA産生を調節し、腸内細菌叢の制御と関連することを明らかにしている。一方、大腸ILC2のIL-5産生の制御機構は不明な点が多い。本研究では、腸内細菌及びその代謝物による、定常状態の大腸IL-5産生制御機構の解明を目指している。本年度は、腸内細菌とIL-5産生との関連を確認した。無菌マウスの腸管では、通常マウスに比べIL-5 mRNA発現が低下していた。さらに無菌マウスに通常マウスの腸内細菌を再構成し、IL-5発現が通常マウスと同等に回復することを確認した。また、菌体成分の認識受容体TLRのアダプタ分子MyD88を欠損するマウスの大腸において、IL-5発現が有意に低下していることを確認した。以上より、腸内細菌が腸管IL-5発現を制御していることより強く示唆された。定常状態の腸管における主要なIL-5産生細胞は2型自然リンパ球(ILC2)であり、TSLP、IL-2、IL-7、IL-25、IL-33がILC2のIL-5産生と関連する。腸内細菌がこれらの因子の発現を調節するか検討したところ、IL-2、IL-25発現が有意に低下しており、腸内細菌による腸管のIL-5発現調節に、IL-2及びIL-25が関連している可能性が示された。H30年度の検討項目であったIL-5産生に関わる腸内細菌の探索と、H31年度以降に予定していた腸内細菌による、ILC2活性化因子の発現制御の解析を入れ替えて実施したが、全体としては概ね順調に進捗していると判断した。H31年度は、主にIL-5産生に関わる腸内細菌の探索について実施する。無菌マウスまた抗生物質で腸内細菌を除去したマウスに、通常マウスの腸内細菌の菌体成分、または菌の代謝産物を投与し、腸管のIL-5産生が回復するか否かを解析する。さらに、抗菌スペクトルの異なる抗生物質を処置し、グラム陽性菌、グラム陰性菌を選択的に腸管から除去する。これらのマウス大腸のIL-5発現を定量PCR法で解析し、IL-5発現が減少した処置からIL-5発現を制御する腸内細菌がどの分類に属するか解析する。H30年度の検討項目と、H31年度以降に予定していた検討項目を一部入れ替えて実施したため、繰越金が発生した。
2-セレノアザ芳香族化合物の特性を利用したオレフィンおよび小員環化合物の合成

1)2-(2-オキソアルキルセレノ)ベンズアゾール(1:X=S,0,N-Me)にアリル系グリニヤール試薬を反応させて合成したセレノアルコール2(X=S,0,N-Me;R^2=HまたはMe)を塩基で処理すると1,4-ジエン3が生成することを明かにした。2)各種のセレノケトン1(X=S,0)をアルコール4に還元する反応を、立体化学を含めて検討した。さらに、この反応で合成したanti-アルコール(anti-4)からはE-オレフィン(E-5)が生成し、syn-アルコール(syn-4)からはZ-オレフィン(Z-5)が生成することを明かにした。3)2-(ベンゾイルアルキルセレノ)ベンゾチアゾール(1:R=R^1=Ph)にトリブチルホスフィン共存下アルコール(R^20H)を反応させると、アルキルセレノベンゾチアゾール6が収率よく得られることを見いだした。4)2-(3-ヒドロキシアルキルセレノ)ベンズオキサゾール7の新しい合成法と、7に塩基を作用させてセレネタン8を合成する反応を開発した。また、7の置換基の種類によっては、セレネタンの前駆体であるスピロ化合物6が得られることも明らかにした。1)2ー(2ーオキソアルキルセレノ)ベンズアゾ-ル(1:X=S,O,NーMe)にBF_3・OEt_2共存下アリル系グリニヤ-ル試薬を反応させると、対応するカルボニル付加体(2:X=S,O,NーME;R_2=HまたはMe)が収率よく得られる。セレノアルコ-ル2を塩基で処理すると1,4ージエン3が生成することを明かにした。2)アザ芳香族ー2ーセロンのセレン原子に各種の有機基を結合させる反応を検討した結果、2ー(ベンゾイルアルキルセレノ)ベンゾチアゾ-ル(1:R=R^1=Ph)にトリーnーブチルホスフィン共存下アルコ-ルを反応させると、アルキルセレノベンゾチアゾ-ル4が収率よく得られることを見いだした。この反応でアルコ-ルとして1,2ージオ-ルを用いれば、上の述べたオレフィン合成の出発物質となる各種の2ー(2ーヒドロキシアルキルセレノ)ベンゾチアゾ-ル5が合成できる。3)セレンーカルビノ-ル中心間の炭素鎖長の異なる一連の2ー(ヒドロキシアルキルセレノ)ベンズイミダゾ-ル6を合成し、塩基との反応を検討した。その結果、n=1のときにはオレフィンが得られ、n=2のときにはセレネタンが生成することが分かった。これらの反応は、イミダゾリル基のSe→0転位を含む機構で説明できる。一方、n=3および4のときには分子内求核置換反応によりそれぞれオキソランおよびオキサン誘導体が得られることが明らかになった。1)オレフィンの合成各種のセレノケトン1をヒドリド還元して対応するセレノアルコール2を合成する反応を、立体化学を含めて検討した。その結果、オキサゾール誘導体1(X=0)ではsyn-アルコール(syn-2)生成が優先し(NaBH4還元)、チアゾール誘導体ではanti-アルコール(anti-2)生成が優先する(NaBH_4、Zn(BH_4)_2、BH_3・SMe_2還元)ことを見いだした。また、anti-アルコールからはE-オレフィン(E-3)が生成し、syn-アルコールからはZ-オレフィン(Z-3)が生成することを明らかにした。2)セレネタンの合成2-(3-ヒドロキシアルキルセレノ)ベンズオキサゾール4の新しい合成法と、4に塩基を作用させてセレネタン5を合成する反応を開発した。また、4の置換基の種類によっては、セレネタンの前駆体であるスピロ化合物6が得られることも明らかにした。
視神経浮腫へのアクアポリンの関与と、その制御による治療効果の検討

ラット視神経を挫滅すると、AQP4発現は1.8倍に増加した。また視神経アストロサイトに一酸化窒素を暴露すると、AQP4発現亢進と細胞容積の増大が認められた。AQP4チャネルをTGN-020 (5.0 mg/kg)で阻害すると、網膜神経節細胞はより顕著に減少し、BAX/Bcl-2も神経傷害性を示した。グルタミン酸は視神経挫滅により有意に増加したが、TGN-020はグルタミン酸代謝に関連するタンパク発現を抑制した。またTGN-020はグルタミン酸によるAQP4発現亢進と、グルタミン酸代謝を抑制した。AQP4チャネルの阻害はグルタミン酸代謝を障害し、神経障害を増強する可能性が示唆された。ラット視神経を挫滅して、1,2, 4, 7, 14日後に視神経を摘出し、auaporin-4(AQP4), AQP9の発現をwestren blotで定量し、また発現の局在を免疫組織科学的に検討した。westren blotでは、AQP4は挫滅後1日目で有意に発現量が亢進したが、その後減少に転じ、7日後にtrough levelになった。一方、AQP9は徐々に発現が増加し、sham controlに比べ、7,14日後に有意に増加していた。免疫組織学的には、挫滅部ではAQP4はday 4以降減少し、同部位にはAQP9の発現が増加していた。したがって、視神経挫滅後のAQP4, AQP9の発現変化には、大きな差が認められた。AQP4は脳浮腫の発症および吸収の両過程に関与している。したがってAQP4発現量の一過性上昇と、その後のdown-regulationは、外傷性視神経浮腫の主要な原因と考えられた。AQP9はその発現パターンからみて、神経保護的に作用していると考えられた。AQP9の増加は、外傷後の乳酸アシドーシスに起因していると考えられ、乳酸除去と浮腫軽減に関与していると考えられる。上記の結果をふまえ、AQP4, AQP9の発現機序の差をin vitroの系で検討した。神経変性過程で普遍的に関与する一酸化窒素(NO)に注目した。ラット視神経から単離培養した培養アストロサイトに、一酸化窒素自発発生化合物であるSNAP(100 μM)を添加し、westren blotでAQP4, AQP9の発現量を定量すると、SNAP(100μM)は暴露4-24時間でAQP4発現を有意に増加させたが、AQP9発現増加はAQP4に比較して軽度であった。NOによるAQP4発現には、cGMP、PKGの系が関与していると考えられた。aquaporin 4(AQP4)阻害剤の投与により、脳浮腫が軽減することが報告されている。ラット視神経挫滅モデルを用いた研究から、ラット視神経では挫滅翌日にAQP4が1.8倍にまで増加することがわかっている。AQP4の初期増加を抑制することで、視神経浮腫が抑制される可能性、および神経保護作用につき検討した。ラット視神経を挫滅し、その直後にAQP4阻害剤であるTGN-020 (5.0 mg/kg)を腹腔内投与した。1週間後に網膜神経節細胞数の変化をTUJ-1染色で評価し、網膜のBAX/Bcl2をreal-time PCRで測定した。またラット視神経由来の培養アストロサイトを用い、TGN-020のグルタミン酸からグルタミンへの変換におよぼす影響を、グルタミン・グルタミン酸定量キット(Sigma)で測定した。その結果、挫滅1週間後の網膜神経節細胞は、対照2014±91.3 (n=6)、crush群1010±150.4 (n=11)、TGN-020群743±371.2/mm2 (n=7)で、TGN-020は有意に網膜神経節細胞数を減少させた(P=0.047, t-test)。またBAX/Bcl2の解析でも、TGN-020の投与は神経傷害的に作用していることが明らかになった。またTGN-020は視神経培養アストロサイトに作用し、1.0-100nMの濃度で、用量依存的にグルタミン酸からグルタミンへの変換を阻害した。したがって視神経挫滅モデルを用いた検討では、AQP4阻害剤はむしろ神経傷害的に作用し、網膜神経節細胞死を助長する結果となった。その機序として、AQP4がグルタミン酸代謝過程に関与していることが明らかになった。すなわちAQP4阻害剤により、視神経傷害時に生じるグルタミン酸がさらに増加し、その結果神経傷害的に作用したと考えられた。ラット視神経挫滅モデルを用いて、視神経損傷とaquaporin (AQP)発現変化を検討した。その結果、AQP4は視神経損傷直後に一過性に発現が亢進し、視神経浮腫の原因と考えられた。一方、一酸化窒素(NO)は培養アストロサイトの実験系でAQP4発現亢進と細胞容積の増大を惹起し、cytotoxic edemaをひきおこすと考えられた。その機序として、NOがguanylate cyclaseを活性化し、cGMPからprotein kinase Gを介した系が働いていることが明らかになった。視神経損傷時にはグルタミン酸とともにNOも発生するので、視神経挫滅でみられた受傷直後のAQP4発現亢進の原因と考えられた。

次いでラット視神経挫滅直後にTGN-020でAQP4を抑制し、その効果を免疫組織学的、生化学的に検討した。その結果、TGN-020投与群では、視神経挫滅後に生じる網膜神経節細胞死が、プラセボ群に比較して顕著に認められ、BAX, Bcl-2遺伝子発現の結果からも神経障害的に作用することが明らかになった。その原因として、グルタミン酸の代謝にAQP4が関与している可能性を検証した。実際に視神経挫滅により、組織内グルタミン酸濃度が上昇していた。グルタミン酸を代謝するグルタミン酸合成酵素およびGLASTの発現は、TGN-020投与群で有意に抑制された。さらに視神経培養アストロサイトを用いたin vitroの実験系でも、TGN-020によりグルタミン酸代謝が抑制される結果が得られた。これらの結果から、AQP4は外傷による視神経浮腫の原因として重要であるが、AQP4チャネルはグルタミン酸代謝にも深く関与し、同チャネルの阻害はグルタミン酸毒性を増強する可能性が高いことが示唆された。ラット視神経を挫滅すると、AQP4発現は1.8倍に増加した。また視神経アストロサイトに一酸化窒素を暴露すると、AQP4発現亢進と細胞容積の増大が認められた。AQP4チャネルをTGN-020 (5.0 mg/kg)で阻害すると、網膜神経節細胞はより顕著に減少し、BAX/Bcl-2も神経傷害性を示した。グルタミン酸は視神経挫滅により有意に増加したが、TGN-020はグルタミン酸代謝に関連するタンパク発現を抑制した。またTGN-020はグルタミン酸によるAQP4発現亢進と、グルタミン酸代謝を抑制した。AQP4チャネルの阻害はグルタミン酸代謝を障害し、神経障害を増強する可能性が示唆された。AQP4阻害剤が視神経挫滅モデルでは神経傷害的に作用することを明らかにし、その機序として、AQP4がアストロサイトのグルタミン酸取り込みと、グルタミンへの変換に必須であることを明らかにできた。眼科ラットを用いて、自己免疫性視神経炎を作成し、AQP4の発現変化を経時的に解析し、炎症性視神経浮腫とAQP4の関連を明らかにする。視神経AQP4,AQP9の発現変化を惹起するモデルとして、視神経挫滅モデルが有用であることがわかった。視神経浮腫、血管バリア機能など、病的変化との関連を明らかにすることで、AQP4,AQP9の病的意義があきらかになると考えられる。平成26年度までは、ラット視神経挫滅モデルを用いた研究を行った。平成27年度は新たに自己免疫性視神経炎をラットで作成し、炎症性視神経浮腫とAQP4の関連を研究する。in vivoの系として、視神経挫滅にともなう視神経浮腫、血管バリア機能の変化を検討し、現在得られているAQP4,AQP9の発現変化と比較して、その病的意義を明らかにする。in vitroの系として、アストロサイトの主要な生理的意義であるグルタミン酸処理に注目し、この機能に対するAQP4の関与を検討する。具体的には、視神経アストロサイトにグルタミン酸を暴露し、AQP4,AQP9とともに、グルタミン酸合成酵素の発現量を定量し、AQP4阻害剤を暴露してグルタミン酸処理におけるAQP4の関与を明らかにする。視神経炎では炎症性浮腫が必発であるが、AQP4発現との関連は不明で、浮腫の本体が細胞傷害性浮腫が主体化か、血管性浮腫が主体化かなど不明な点が多い。視神経炎とAQP4の関連を明らかにするため、bovine myelin basic protein(MBP)とcomplete Freund's adjuvantを用いて、Lewisラット(雌)に実験的自己免疫性視神経炎を作成する。
近世中後期国益思想の展開

本研究は、近世中後期に見られる国益思想について、歴史的意義を明らかにした。具体的には砂糖国産化に尽力した武蔵国川崎領大師河原村の名主池上幸豊を素材に、従来の五穀中心の増産思想=封建思想から、甘蔗砂糖を始めとした商品作物育成を奨励する思想=国益思想へと転換することを明らかにした。また、この国益思想を支えるネットワークとして、実学者、国学者、そして政治家の三つのグループが存在したことを明らかにした。科学研究費補助金が採択された本年度は、資料収集と調査を中心に行った。また同時に、かかるテーマで集積された課題を活字化することを行なった。資料収集・調査については、これまで金銭的な理由で収集しきれていなかった基本的な文献を中心に収集することができた。研究成果については、2010年度刊行した拙著『近世瀬戸内塩業史の研究』において、瀬戸内塩田において見られる、国益思想と封建思想の相剋を明らかにした成果を盛り込むことができた。また、幕藩制社会の下、砂糖国産化が見られるようになる背景を明らかにすると共に、近世中期以降の和菓子生産にも大きな影響を与えたことを明らかにした(拙稿「砂糖国産化と池上幸豊」『和菓子』第18号)。また、国益と類似のキーワードである国権の問題について、日本経済思想史研究会12月期例会において、「大久保利通の経済思想-国権の道は経済から-」と題し、近代を展望した報告を行なった。かかる議論は、当日の議論を踏まえて、2011年5月に開催される社会経済史学会大会においてパネル報告「日本の近代化過程における経済政策思想-官民二分論を超えて-」の一つとして「大久保利通の経済政策思想」を報告する予定である。なお、この間の研究でかかる国益思想の普及にはネットワークがもたらした意味が大きいということが明らかになってきている。2012年度は、かかる視点に立ちながら、いくつかの学会でネットワークを基本とした研究報告をすることを考えている。池上家は、武蔵国川崎領大師河原村(現川崎市)の名主を代々務める家である。とりわけ池上幸豊(太郎左衛門)は、砂糖の殖産化の推進に尽力し、埋め立てによる新田開発(海中新田開発)や、砂糖殖産化事業を積極的に推進した。池上幸豊は、農民身分として名主役を務めるだけでなく、当時の権力者である田沼意次を始めとして、趣味として嗜んでいた和歌の師匠である成島道筑、医学者でありながら高麗人参の育成に尽力した田村藍水、学者としてエレキテルなどの発明をした平賀源内など、歴史的にも著名な人物との付き合いがあった。かかる視点は、身分制社会の近世において、身分を超えた広い人間関係を示すものとして注目できる。そして、本研究テーマの主題である国益という表現を使用し、甘蔗砂糖の育成を推進した人物としても知られている。(拙著『近世の地域経済と商品流通』岩田書院、2007年)。恐らく、池上幸豊は、日本の歴史上、国益という表現を初めて積極的に使用し、国益を着想の軸に据えた発想(=国益思想)で行動した人物といえるだろう。本研究では、かかる池上幸豊を取り上げ、国益思想に至る背景について、池上氏自身からと社会的な背景の二つの側面から明らかにしつつある。また、同時に、国益思想がつながる、国権の問題について、これまで自身が研究テーマとしていた大久保利通を再検討を進めた。また、個別事例だけでなく、大久保利通での国権の問題を検討しているように、近代以降の国権、国策などの問題についても検討を進めつつある。とりわけ池上幸豊(太郎左衛門)は、埋め立てによる新田開発(海中新田開発)や、砂糖国産化事業を積極的に推進した。池上幸豊は、農民身分として大師河原村の名主を務めるだけでなく、当時の権力者である田沼意次を始めとして、趣味として嗜んでいた和歌の師匠である成島道筑、医学者でありながら高麗人参の育成に尽力した田村藍水、学者としてエレキテルなどの発明をした平賀源内など、歴史的にも著名な人物との付き合いがあった。そして、本研究テーマの主題である国益という表現を使用し、甘蔗砂糖の育成を推進した人物としても知られている(拙著『近世の地域経済と商品流通』岩田書院、2007年)。本研究では、かかる池上幸豊を取り上げ、国益思想に至る背景について、池上氏自身からと社会的な背景、そして先に紹介した、実学者、政治家、国学者の三つのネットワーク(人的関係)から明らかにしてきた。

また、同時に、国益思想が近代以降につながることになる、国権や国策の問題について、これまで自身が研究テーマとしていた大久保利通などを再検討することで研究を進めることができた。24年度が最終年度であるため、記入しない。池上幸豊の国益思想について、これまで収集した史料を中心に著作としてまとめる。また、翻訳書の刊行(これは共同作業)などにも努力する。また、新たな研究展望としての、国権、国策の問題については、研究報告や論文発表などを通じて成果を提示していきたい。