hpprc/llmjp-kaken huggingface dataset:
アミノ酸残基レベルの相互作用プロファイルを用いたタンパク質間相互作用予測法の開発

「相互作用ネットワーク解析による検証」を昨年度に引き続き、細胞走化性に関するタンパク質群について解析を行った。常在菌であるE.coliについてはすでに、MEGADOCKをもちいた網羅的タンパク質間相互作用予測を行い、従来のドッキングソフトウェアによる結果を比較した。さらに、極地的な環境に生息する高度好熱菌であるT.maritimaは、常在菌であるE.coliと異なるタンパク質群による細胞走化性ネットワークを形成している。これらのタンパク質相互作用部位の違いを相互作用プロファイル法を用いて解析した。この解析は「3.相互作用の探索空間の解析」の課題と関連していて、E.coliとT.maritimaの細菌走化性に関するタンパク質群における網羅的ドッキングによるタンパク質相互作用部位の探索結果を解析し、日本生物物理学会においてポスター発表を行い、インド工科大学マドラス校におけるシンポジウムで講演を行った。また、「相互作用プロファイルに基づいたドッキングツールの開発」について、昨年度にRe-dockingを実行するために必要な3つのステップ「1)初回ドッキング、2)相互作用プロファイルを用いたクラスタ解析による相互作用部位の特定、3)再ドッキング」を一括実行するためのソフトウェアを開発した。引き続き、ソースコードの公開と論文執筆の準備を行っている。「配列データベースへのインターフェース開発」については、既知のタンパク質間相互作用プロファイルに関連するアミノ酸残基の部分配列についてデータベースで関連配列を収集し、考察を行った。「Re-docking法の有効性の検証」では,結合状態および非結合状態のタンパク質立体構造を用いたRe-docking法を利用した計算を行った.比較的大量の計算が必要であるが,結合状態についてはすべて終了したが,非結合状態については現在進行中である.「配列データベースへのインターフェースの開発」については相互作用プロファイルを用いて既知の相互作用部位をデータベース検索するために必要なインターフェースを開発する目的で,MEGADOCK-WEBとよばれる予測結果データベースならびに表示系を実装した統合ウェブインターフェースのプロトタイプを開発した.これにより所望の相互作用予測をインタラクティブに可視化することが可能になるとともに,各種実験情報データベースとの接続も容易に実現可能とした.「相互作用プロファイルに基づいたドッキングツールの開発」においてはMEGADOCKのソースコードを下地に相互作用プロファイルに沿ったドッキング法を検討した.そこで手始めとして大幅な変更は加えず,ドッキング結果を用いた相互作用プロファイルの作成を一度の実行で可能とするようにソースコードに変更を行った.また,「相互作用ネットワーク解析による検証」について,細胞走化性に関するタンパク質群についてとくにCheAを中心にドッキング計算を実施した.また「相互作用の探索空間の解析」について,探索空間の特徴の解析を行った.ドッキングベンチマークデータセットにある3つのタンパク質(alpha-chymotripsin,actin,CDK2)について既知の相互作用タンパク質とそれ以外のタンパク質との相互作用表面の特徴が異なることを示し論文を投稿し現在審査中である.「Re-docking法の有効性の検証」については,当初予定していた東京工業大学のクラスタマシンを予算の理由で利用を断念し,現在は遺伝学研究所のクラスタマシンで計算中である.検証に必要なドッキング計算のうち半数以上は終了しており現在,非結合状態のタンパク質立体構造についてRe-docking法を適用している.「配列データベースへのインターフェース開発」については,これまでに開発してきたタンパク質ドッキングツールMEGADOCKによる効率的な相互作用予測法の確立を目的として,本年度はMEGADOCKのインターフェース開発と相互作用予測法の新規手法の開発に取り組みMEGADOCK-WEBと呼ばれる統合ウェブインターフェースのプロトタイプを開発した.一方で当初予定していた既知の相互作用データベースの整備に関しては今後の課題となる.「相互作用プロファイルに基づいたドッキングツールの開発」はMEGADOCKのソースコードの大幅な変更を控えたため実行速度が望めないため実用化にはさらなる工夫が必要である.「相互作用ネットワーク解析による検証」では「Re-docking法の有効性の検証」の結果を用いることで当初の予定を繰り上げて着手した.また,これまで扱ってきた細胞走化性のネットワークに着目することで比較的容易にタンパク質立体構造情報を整理することができて順調に計算が進行中である.「相互作用の探索空間の解析」についてもRe-dockingの計算結果を利用することで,当初の予定を繰り上げて解析を行い,論文を作成し審査中であり,この課題は評価関数に関連した問題なので引き続き解析を行っていく.「相互作用プロファイルに基づいたドッキングツールの開発」においてはMEGADOCKのソースコードをもとに相互作用プロファイルを用いてRe-dockingを実行可能にするツール群を作成した。これまで、Re-dockingのステップとして、1)初回ドッキング、2)相互作用プロファイルを用いたクラスタ解析による相互作用部位の特定、3)再ドッキングを手動で行ってきたが、ここで作成したツールを用いることで以上のステップを一括して行うことが可能になった。またRe-dockingの結果、正解候補構造を得るためのクラスタ解析について考察することが容易になり、Re-dockingによるタンパク質間相互作用予測精度の向上に寄与することが可能となった。本テーマはCBI学会および米国生物物理学会においてポスター発表を行った。「相互作用ネットワーク解析による検証」について,細胞走化性に関するタンパク質群についてCheAを中心としたドッキングを実施した.また「相互作用の探索空間の解析」について,ドッキング探索空間の特徴を相互作用プロファイルを用いて解析を行った.ドッキングベンチマークデータセットにある3つのタンパク質(alpha-chymotripsin,actin,CDK2)について既知の相互作用タンパク質とそれ以外のタンパク質との相互作用表面の特徴をクラスタ解析によって、それぞれが異なるクラスタに分類されることを示し論文を出版した[Uchikoga et al. 2016Biophysics and Physicobiology 13:105-115]。「相互作用ネットワーク解析による検証」について、当初のハブタンパク質として大きな構造変化を伴うタンパク質としてダンベル型タンパク質予測ツール

SOSUIdumbbellによって得られたタンパク質に着目する予定だったが、得られたタンパク質に対応する複数の異なる立体構造が得られなかったため、構造変化は大きくないが一般的に良く知られている複数種のタンパク質と相互作用するalpha-chymotropsin、actin、CDK2の三つについて解析を行った。この解析によって既知の相互作用タンパク質とそれ以外のタンパク質との相互作用表面の特徴が異なることが示され、Biophysics and Physicobiology誌で出版された。これは「相互作用の探索空間の解析」とも関わっており、本研究課題全体の他の研究項目についても重要な成果となった。「配列データベースへのインターフェース開発」については昨年度、MEGADOCK-WEBと呼ばれる統合ウェブインターフェースのプロトタイプを開発した。一方で当初予定していた既知の相互作用データベースの整備に関しても、ドッキングによって得られた相互作用部位に対応する部分配列を用いたPSI-BLASTを実行し、PSSMの利用を前提とした解析を開始した。「相互作用プロファイルに基づいたドッキングツールの開発」はMEGADOCKのソースコードの変更をせず、各ステップをシームレスに行うためのツールを作成し、「相互作用の探索空間の解析」へつなげることが可能となった。「相互作用ネットワーク解析による検証」では、細胞走化性のネットワークに着目することで順調に計算が進行中である。「相互作用ネットワーク解析による検証」を昨年度に引き続き、細胞走化性に関するタンパク質群について解析を行った。常在菌であるE.coliについてはすでに、MEGADOCKをもちいた網羅的タンパク質間相互作用予測を行い、従来のドッキングソフトウェアによる結果を比較した。さらに、極地的な環境に生息する高度好熱菌であるT.maritimaは、常在菌であるE.coliと異なるタンパク質群による細胞走化性ネットワークを形成している。これらのタンパク質相互作用部位の違いを相互作用プロファイル法を用いて解析した。
マウス精子幹細胞を制御する細胞間シグナル分子の同定

本研究の目的は、マウス精子幹細胞に発現する細胞膜タンパク・分泌タンパクを見つけ、それらの精子幹細胞における機能を解析して幹細胞維持・分化に関わる分子を同定することにある。精子幹細胞の遺伝子解析は、細胞数が非常に少ない(マウスの場合、精巣の細胞1万個に2個程度)ため、これまで非常に困難であったが、最近精子幹細胞(Germline Stem cells、またはGS細胞)の長期培養技術が確立されたために、GS細胞のmRNAを用いた解析が可能になった。SST-REX法(レトロウイルスライブラリーとBa/F3細胞を用いたシグナルシークエンス・トラップ法)によって得られたクローンはGSに特異性が高くなかったので、改めてGeneChipによるマイクロアレイを用いてGSに高発現してW/Wvマウスの精巣には発現しない遺伝子のうち膜タンパク・分泌蛋白を選び出した。このうち上位10種類についてin situ hybridizationを行ったところ、精細管の最外周(精原細胞)が特異的に染まるもの、真ん中あたりが特異的に染まるもの、最内周(減数分裂後の精子細胞)が特異的に染まるものがあった。精子の分化では精細管の最外周から内側に向かって分化が進むことが知られており、これらの遺伝子は分化段階特異的なマーカーといえる。特にこれらは膜タンパクであり、抗体による識別やソーティングに有用であると考えられた。いろいろな分化段階のマーカー遺伝子がGS細胞のmRNAで発現していることに関しては、培養中のGS細胞のpopulationの中には幹細胞だけでなくいろいろな分化段階の細胞があるものと考えられた。しかしGS細胞の培養において減数分裂まで進むことはないため、最も分化が進んだ精細管最内周に発現する遺伝子については、GS細胞でなぜ発現していたのかは不明である。また、精細管外周のごく一部の細胞だけがin situ hybridizationで染まる遺伝子もあり、これについては精原細胞のなかでも最も未分化な精子幹細胞である可能性が高い。本研究の目的は、マウス精子幹細胞に発現する細胞膜タンパク・分泌タンパクを多数クローニングし、それらの精子幹細胞における機能を解析して幹細胞維持・分化に関わる分子を同定することにある。まずGS細胞のmRNAよりSST-REX法(レトロウイルスライブラリーとBa/F3細胞を用いたシグナルシークエンス・トラップ法)によるスクリーニングを行った。約1千万のサイズのライブラリーから約350個のSSTクローンを単離し、シークエンスを行ったところ、53種類のcDNAが得られた。内訳は、分泌タンパクが22個、ゴルジ・小胞体タンパクが2個、I型膜タンパクが22個、それ以外の膜タンパクが7個であった。また同時に、GS細胞、精子幹細胞を欠くW/Wvマウス精巣、ES細胞、GS細胞由来のES様細胞であるmGS細胞からそれぞれRNAを抽出し、Affymetrix GeneChip MG430を用いて網羅的発現解析を行った。この結果、GS細胞特異的に発現する分泌タンパク・膜タンパクを同定することができた。このマイクロアレイの結果によればSSTにより得られたクローンはGS細胞への特異性が強くないものが大半であった。今後、マイクロアレイでGS細胞特異的な発現と考えられた遺伝子についてリアルタイムPCRでその発現特異性を確認し、精子幹細胞のマーカーとして使えるかどうかを検討する。さらに、それらの遺伝子産物が精子幹細胞の維持・分化に果たす役割を検討する予定である。

また、精細管外周のごく一部の細胞だけがin situ hybridizationで染まる遺伝子もあり、これについては精原細胞のなかでも最も未分化な精子幹細胞である可能性が高い。
福祉コミュニティの創生を目指した地域で支え合う地域拠点づくりに関する実践的研究

平成30年度は、引き続き前年度までの研究に取り組んだほか、主に以下の三点について取り組んだ。第一に、誰もが利用できる地域拠点を設置する意義を考察するために、地域拠点Aの利用状況調査を実施した。参加理由については「自分のため」「(障がい者も含めた)多くの人との出会いがある」など、誰もが利用できる場ならではの理由が挙げられたほか、「誰かの役に立っていると思う時」は「主体的に関われる時」「運営に関われる時」等が挙げられた。講座の開催を増やすことについては「自発的に考えて増えることが望ましい」「特に決めなくてもやりたいことが出来たらいい」といった意見があった。すなわち地域拠点における、参加者と共に場を創出するスタッフのアプローチは、他者との交わりのみならず参加者の主体性を生み出すと考えられた。第二に、地域住民が地域拠点に積極的に関わるための専門職のアプローチを検討するため、地域拠点Bにおいて誰もが利用できる食堂の運営の参与観察をおこなった。特に、一部の住民から持ち込まれた地域課題を専門職が把握した後、1他の住民が地域の課題として捉え、2住民主体による地域拠点を立ち上げ、3自主的に運営するために、どのように関わるのかという点に注目した。地域課題を自らの課題として捉え、自分たちに何ができるか検討する機会を初期の段階で頻繁に設けることが重要である旨が示された。第三に、地域拠点から離れた場所で定期的に開催されている地域イベントについてアンケート調査を実施した。「知り合った人がいる」が41%で、そのきっかけは「何度か顔を合わせているうちに知り合った」が48%で最も多く、拠点から離れていても参加型のイベントを定期的に開催することで、関係性が構築される旨が明らかになった。以上の取り組みを通じ、地域拠点を設置する意義および支え合う関係を創出するスタッフのアプローチ内容について考察を深めた。地域における住民の活動拠点(以下、地域拠点)を中心としたまちづくりの可能性について研究をおこなった。平成27年度は初年度のため、基礎的研究を実施した。具体的には第一に、地域課題に関心を寄せた運営がおこなわれている地域拠点の視察および運営に関するヒアリングの実施である。各拠点が課題として挙げた内容は、希薄化した地域における住民の繋がりの再構築の必要性、高齢者の孤独、子どもの貧困、障がい者の就労など多岐にわたった。一方、関係機関と連携した課題解決は今後の課題となっていた。また、運営の課題として運営費用の確保が挙げられた。地域拠点は課題解決の場の一つとして期待されるが、持続した運営のための方策が求められていると考えられる。第二に、横浜市A地区でケアプラザと協働した講座を開催した。参加者が何度か顔を合わせるうちに声を掛け合う姿がみられるようになった。次年度は地域課題をテーマに掲げ、住民が地域を改めて見つめる機会を設ける予定である。第三に、住民の主体的な活動を支援している行政機関への訪問およびヒアリングを実施した。分野別の法制度が整備されている現状においては、多世代が利用することができる「場所」を支援するというよりも市民の「活動」を支援するという考え方で支援がおこなわれていた。また、各部局との連携が課題になっていることが明らかになった。平成27年度の研究では、地域拠点が地域課題解決のための場の一つとして位置付けられるとするならば、地域拠点と専門職あるいは専門機関との連携体制をいかに構築するかが課題であると考えられた。さらに、住民の地域福祉活動が重要であるとされながら、その活動を支援する体制の構築が求められていることが明らかになった。研究成果は地域福祉学会および社会福祉学会で報告した。現在は多世代が利用できる場所を地域に設置することの意義を明らかにするための研究に取り組んでいる。地域課題に関心を寄せながら運営している地域拠点を訪問し、現状と課題を把握することができた。また、利用者層が限定されていないすなわち誰もが利用することができる(複数の分野にまたがる)地域拠点そのものを支援するというよりも、市民活動を支援するという姿勢で活動を支援している自治体にヒアリングすることができた。この成果は、次年度以降の研究に役立てることができる内容となった。平成28年度は事例として検証する地域拠点の活動記録の分析(平成27年度後半から取り組んでいる)および利用者に対するインタビュー調査を実施し、多世代が利用する場所を地域に設置することの意義を考察する。また、地域拠点を利用している者のみならず、その拠点がある地域住民が地域課題に目を向けられる機会を設定し、地域福祉活動の拠点として機能する可能性について検討する予定である。平成28年度は、多世代が利用することができる拠点を地域に設置する意義を検討した。具体的には大きく分けて3つの視点から研究に取り組んだ。第一に、約20年間活動を継続している地域拠点Aに焦点を当て、スタッフおよび参加者に対するインタビュー調査を実施するとともに、活動記録を収集した。これまでの研究成果から、多世代が利用する場においては、日常生活において出会うことが無い人との出会いがあり、他者理解につながること、さらに福祉教育の場になっていることが明らかになった。そこで平成28年度は開設当時の参加者に対するインタビュー調査をおこない、多世代が交流する場で過ごした経験を振り返るということを通じて、地域拠点の意義を検討した。また、活動記録を収集する作業では、業務日誌および発行誌などを手掛かりに、参加人数や行事の変遷を整理した。第二に、前年度に引き続き、横浜市B地域ケアプラザと協働したワークショップを開催した。

毎回、高齢者、障がい者、子ども、貧困などの領域からテーマを設定し関係者の話を聴くと共に、参加者がディスカッションをおこない、地域課題を理解した上で住民として何ができるのかについて考える機会を設けた。参加をきっかけに地域拠点を立ち上げた者もおり、拠点創出の契機となった。第三に、横浜市C地域ケアプラザにおいて、地域課題を解決するための方策の一つとして創出された、食を通じた地域拠点において参与観察を実施した。平成28年度の活動を踏まえ、次年度に本格的な活動を開始する。その他、前年度に引き続き地域拠点の参与観察を実施したほか、地域拠点Dにおいて定期的に開催されている地域イベントでアンケート調査をおこない、人の繋がりの構築の有無を把握した。研究成果は地域福祉学会等で報告した。当初の計画通り、これまで関わったフィールドを中心として参与観察を実施したほか、地域拠点の意義を見出すためのインタビュー調査、アンケート調査、資料収集などをおこなうことができた。とりわけ資料収集については、約20年間継続している拠点の活動記録を手掛かりに、参加人数の動向およびプログラムの変遷などについて整理することができた。また、一人の住民から寄せられた声を地域で共有し、食を通じた拠点の立上げを地域ケアプラザの職員が支援するなど、計画当初は予期していなかった発展的な展開もあった。この活動は、本研究の目的である「住民が支え合う関係を創出」するための地域拠点の形成に繋がると考えている。また、地域住民、関係機関および関係者が連携して地域拠点を創出し、地域住民が主体的に場を運営するための専門職のアプローチを分析する手がかりになると考えている。以上の理由から、研究はおおむね順調に進展していると自己評価した。平成29年度は、前年度までの研究に引き続き、多世代が利用することができる拠点を地域に設置する意義を検討した。具体的には各地域拠点において参与観察を実施したほか、主に以下の4点に取り組んだ。第1に、横浜市A地域ケアプラザと協働したワークショップを開催した。前年度はまち歩きを中心として、地域内における福祉実践に関する理解を深めることができたため、今年度はその内容を踏まえ、地域のマップ作りに取り組んだ。具体的には、A地域ケアプラザおよび地域内における複数の拠点にマップを掲示し、誰もが書き込めるよう工夫しながら作成した。この取り組みは地域情報を再発見する機会になったほか、関係機関との連携や、地域内の小学生との交流が生まれるなどの成果を生んだ。第2に、横浜市B地域ケアプラザにおいて、住民により持ち込まれた地域課題に対する取り組みとして創出されている、食を通じた地域拠点において参与観察を実施した。議論を重ねながら場を創出する過程において専門職のアプローチが重要である旨が明らかになった。第3に、地域拠点Cの活動記録を分析した。約20年間の活動内容を明らかにするため、現存する活動記録や、地域拠点Cから発行される印刷物を手掛かりに、利用人数およびプログラム内容の変遷をグラフ化したほか、運営体制の変遷について整理した。
カンピロバクター腸炎後ギラン・バレー症候群の発症機構:細菌側要因の分子基盤

カンピロバクター腸炎患者の3千人に一人がギラン・バレー症候群(GBS)を続発するが、GBS発症の規定因子は不明である。さらにフィッシャー症候群(FS)に代表されるように、GBSの臨床像は多彩であるが、臨床像の規定因子は明らかにされていない。カンピロバクター腸炎後GBSの発症機序として、菌体リポオリゴ糖(LOS)上のガングリオシド様構造によって、患者血中に抗ガングリオシド抗体が誘導され、GBS発症に至ると想定されている。これをヒントに、菌LOS合成関連遺伝子の構成パターンや遺伝子多型がGBS・FSの発症および臨床像を規定しているか検討を行った。LOS合成関連遺伝子座は、GBS患者由来株(138株)の68%がクラスAであり、腸炎株(103株中17%)と比べ高頻度であった(P<0.001)。クラスA株は、GMIとGD1aエピトープの両者を有していることが多く、このような傾向は他のクラスの菌株ではみられなかった。クラスAとBの遺伝子座に共通して存在するシアル酸転移酵素遺伝子cst-IIの多型分析を行った結果、cst-II(Asn51)株はGQ1b様LOSを、cst-II(Thr51)株はGM1やGD1a様LOSを高頻度に発現していた。Asn51株が分離された症例では抗GQ1b抗体の、Thr51株の症例ではGM1やGD1aに対する抗体の陽性率が高かった。さらに、Asn51株は、眼筋麻痺などの脳神経麻痺や運動失調と密接に関連している一方、Thr51株が分離されたほぼ全症例で四肢麻痺をきたしていた。GBS分離株の多くはThr51型であったのに対し、FS株の多くはAsn51型であった。クラスAとBの遺伝子座には、ガングリオシド様LOS合成に必要な糖転移酵素遺伝子がすべて含まれており、GBS・FS発症の強力な危険因子であることが示された。クラスA遺伝子座とcst-II(Thr51)型とは密接に関連しており、GM1/GD1a様LOSの合成が促進される結果、患者血中に抗GM1/GD1a抗体を誘導し、GBS発症のリスクを高めると考えられる。一方、クラスAかBかに関わらず、Asn51株はGQ1b様LOSを発現する結果、患者血中に抗GQ1b抗体を誘導し、FSを発症すると想定される。ギラン・バレー症候群(GBS)の原因病原体としてグラム陰性桿菌Campylobacter jejuniが最も高頻度である。C.jejuni腸炎後GBSの発症機序として、菌体リポオリゴ糖(LOS)上にガングリオシド様構造が存在することで患者血中に抗ガングリオシド抗体が誘導され、末梢神経に発現しているガングリオシドと結合し末梢神経障害をきたすと想定されている。

本研究では、ガングリオシド様LOS合成酵素遺伝子であるcst-IIの多型(Asn/Thr 51)を調べ、ガングリオシド様LOSやGBS患者の臨床像との関連を検討した。GBSおよびその関連疾患の患者糞便より分離されたC.jejuni 105株を培養し、ウエスタン・ブロットおよびTLC免疫染色でLOS上のガングリオシド・エピトープ分布の測定を行った。さらに、PCR・ダイレクトシークエンシングにてcst-II(876bp)の塩基配列を決定した。cst-II遺伝子は89株で検出され、cst-II(Asn-51)株はGQ1b様LOSを、cst-II(Thr-51)株はGM1やGDla様LOSを高頻度に発現していた。cst-II(Asn-51)株が分離された症例ではIgG抗GQ1b抗体の、cst-II(Thr-51)株の症例ではGM1やGDlaに対するIgG抗体の陽性率が高かった。さらに、cst-II(Asn-51)株は、眼筋麻痺などの脳神経麻痺や運動失調と密接に関連している一方、cst-II(Thr-51)株が分離されたほぼ全症例で四肢麻痺をきたしていた。GBS分離株の多くはcst-II(Thr-51)型であったのに対し、外眼筋麻痺を主徴とするGBSの亜型フィッシャー症候群の分離株の多くはcst-II(Asn-51)型であった。以上から、先行感染病原体C.jejuniの遺伝子多型により、菌体上のガングリオシド様LOSの構造が決まり、GBSの臨床像の多様性を規定していることが示唆された。自己免疫病の特性規定因子として、先行感染病原体の遺伝子多型を証明した研究報告は他になく、自己免疫病の発症機構に新しいパラダイムが形成されることが期待される。Campylobacter jejuni腸炎患者の千人に一人がギラン・バレー症候群(GBS)を続発するが、GBS発症の規定因子は不明である。本邦では腸炎患者由来株と比べGBS由来株は血清型HS:19の頻度が高いと報告されている。しかし、欧米諸国では同様の傾向は確認されていない。本菌感染後GBSの発症に、菌体リポオリゴ糖(LOS)上に存在するガングリオシド様構造が重要と考えられることから、その生合成に関わる酵素遺伝子座の解析がオランダ、ベルギーのGBS由来株を用いて行われ、GBS由来株はクラスA遺伝子座を有する頻度が高いことが報告された。今回、同様の傾向が本邦でもみられるかを検討し、さらにGBS発症の細菌側危険因子に関して包括的に解析した。LOS合成酵素遺伝子座は、GBS患者由来株(N=138)の68%がクラスAであり、腸炎株(17%)と比べ高頻度であった(p<0.001)。クラスAの菌株は、GM1とGD1aエピトープの両者を有していることが多く、このような傾向は他のクラスの菌株ではみられなかった。クラスAの菌株の多くはHS:19であり、クラスAの菌株の中でもGBS株では腸炎株と比べHS:19の割合が高く、より高頻度にGM1/GD1aエピトープを発現していた。単変量解析ではGBSの危険因子として、クラスA遺伝子座、HS:19、GM1様LOS、GD1a様LOS、cst-II(Thr51)が検出された。これらを変数としてロジスティック回帰分析を行った結果、HS:19型(オッズ比,16.5;95%信頼区間,4.0-68.8;p<0.001)とクラスA遺伝子座(オッズ比,5.6;95%信頼区間,2.1-15.1;p=0.001>が独立した危険因子として検出された。今回の検討の結果、欧米と本邦とで共通するGBS発症危険因子としてクラスALOS合成酵素遺伝子座が初めて同定された。クラスA
マイクロアトールの生物群集における多種共存促進と「住み込み連鎖」仮説の検証

塊状ハマサンゴのマイクロアトールをサンゴ礁のモデルと見なし,そこに成立する群集の発達にともなう共存種数の増加を大小のマイクロアトールで比較して「住み込み連鎖」仮説を検証するための野外調査を行なった。久高島の礁池で,マイクロアトール上および周辺の多様な微生息場所における底生生物の棲息状況しらべ,マイクロアトールの成長に伴って多様な生物が棲み込み,それらが生息場所を形成することによってまた新たな生物が棲み込むという棲み込み連鎖が成立していることを確かめた。魚類についても,習性の違いによってマイクロアトールの提供する多様な生息場所を利用していることが確認され,複雑化してさまざまな生息場所を提供する大型のマイクロアトールほど季節を問わず種多様性が高く,群集構造が安定していることを確認した。フタモチヘビガイがハマサンゴに埋在することにより,サンゴ群体の表面が平坦化してサンゴに対するブダイ類による捕食圧が軽減されることが,季節を問わず安定して常に見られ,場所や海域の違いを越えて普遍的に見られることを実証した。他に行なった海藻類や無脊椎動物の調査からも,多種共存の維持・促進機構としての住み込連鎖の妥当性を支持する結果が得られた。さらに,1998年の夏の異常高水温により,塊状ハマサンゴでも全体または部分的白化が認められたため,緊急課題として白化の状況とその後の追跡調査を行なった結果,白化したほとんどのハマサンゴ群体がおよそ半年で白化前の褐色の状態に戻り,マイクロアトール上の生物群集には,白化にともなう大きな変化は認められなかった。塊状ハマサンゴのマイクロアトールをサンゴ礁のモデルとして,それを足場として成立する生物群集の発達過程を群集構造の複雑化過程=多種共存の促進過程と捉え,多種共存・促進機構としての「住み込み連鎖」仮説を検証すべく研究を行なった。さまざまな大きさの塊状ハマサンゴ上において,微生息場所の構造とそれを作り出す生物の作用と役割を詳細に記載・分析するとともに生物の微生物場所利用を把握し,種組成や住み込み構造の動態を明らかにすることが目的である。沖縄県久高島において,礁池のマイクロアトール群から発達段階の異なる群体を20個程度選定して恒久的マークを付し,継続観察を開始した。特に,塊状ハマサンゴに埋没して生活する大型管棲動物の代表的な種として,フタモチヘビガイとイバラカンザシを取りあげ,これら2種の動物がハマサンゴ類に集中的に棲息することを明らかにした上で,これらが群体に埋在することによってハマサンゴが受ける利害を推測した。いずれの種も,ハマサンゴ表面のある一定面積を占有するため,それに相当する面積分だけポリプの数が減少する。ハマサンゴが被るそのような不利益に加えて,フタモチヘビガイの影響の及ぶ場所では,ハマサンゴの表面が平坦になることによってさらにポリプの数が減少していたが,イバラカンザシの場合にはそのような影響は見られなかった。また,イバラカンザシの存在は,ブダイによるハマサンゴの捕食を回避させる効果を持たないが,フタモチヘビガイが棲み込むとその効果が極めて大きいことがわかった。このように,一見不利益を被っていると考えられがちな埋在性動物の棲み込みにも被食回避効果があり,捕食者の存在の下ではホストにとっても利益をもたらしていることが示唆された。このような棲み場所提供者と棲み込み者の関係は,共進化的に強化されてきたものと考えられる。研究成果の一部を著書の中で発表した。塊状ハマサンゴのマイクロアトールを住み込み連鎖の複合体としてのサンゴ礁のモデルと見なし,それを足場として成立する生物群集の発達過程を群集構造の複雑化過程=多種共存の促進過程と捉えて,多種共存・促進機構としての「住み込み連鎖」仮説を検証することを目的として2年目の野外調査を継続した。沖縄県久高縞の礁池で、大小さまざまなマイクロアトールの上および周辺の多様な微生息場所における生物の生息状況を継続調査した。

特に魚類については,マイクロアトール頂上部,側面,下部および周辺部などにおける種組成や生息数を反復調査した。魚類はその習性の違いにより,さまざまな方法でマイクロアトールの提供する生息場所を利用しており,複雑化して多様な生息場所を提供する大型のマイクロアトールほど種多様性の高い魚類の集合が見られた。さらに,マイクロアトールの頂上には海藻類が繁茂して多くの第3次棲息者に棲み場所を提供していたが,生組織で覆われた側面にも骨格がむき出しになった死部に限ってパッチ状に海藻が付着し,それらの海藻上にも第3次棲息者として多数の有孔虫や巻貝類が棲息していることが確かめられた。また,ハマサンゴへの住み込み者である埋在動物のイバラカンザシとフタモチヘビガイについて,そのハマサンゴへの住み込みがサンゴの捕食者であるブダイ類による捕食圧の軽減に果たす効果を調べた結果,フタモチヘビガイの摂食のための粘液の及ぶ範囲内で宿主ハマサンゴの群体表面が平坦化し,著しく捕食圧を軽減していることが確かめられた。イバラカンザンにはそのような効果は認められなかった。塊状ハマサンゴのマイクロアトールをサンゴ礁のモデルと見なし,そこに成立する群集の発達にともなう共存種数の増加を大小のマイクロアトールで比較して「住み込み連鎖」仮説を検証するための野外調査(3年目)を継続した。久高島の礁池で、マイクロアトール上および周辺の多様な微生息場所における生物の生息状況を継続調査した。魚類については,前年度に引き続き2度調査し,魚類がその習性の違いにより,マイクロアトールの提供する多様な生息場所を利用し,複雑化してさまざまな生息場所を提供する大型のマイクロアトールほど季節を問わず種多様性が高く,群集構造が安定していることを確認した。フタモチヘビガイがハマサンゴに埋在することにより,サンゴ群体の表面が平坦化してサンゴに対するブダイ類による捕食圧が軽減されることが,季節を問わず安定して常に見られ,場所や海域の違いを越えて普遍的に見られることを実証した。他に行なった海藻類や無脊椎動物の調査からも,多種共存の維持促進機構としての住み込連鎖の妥当性を支持する結果が得られた。さらに,1988年の夏の異常高水温により,塊状ハマサンゴでも全体または部分的白化が認められたため,緊急課題として白化の状況とその後の追跡調査を行なった結果,白化したほとんどのハマサンゴ群体がおよそ半年で白化前の褐色の状態に戻ったことが観察された。マイクロアトール上の生物群集には,白化にともなう大きな変化は認められなかった。
適応制御理論による植物細胞の状態推定と機能制御に関する研究

本研究で我々は,Blasiusにより提案されているCAM植物1細胞モデルを用いてし,CAM生体リズムモデルを制御理論の立場から取り扱っている。これまで我々は,内部二酸化炭素量,細胞質のリンゴ酸および液胞内のリンゴ酸が観測可能と仮定し,測定するのことのできない分子レベルである液胞膜並びの巨視的平均値zや熱力学的平均場近似を用いて得られる液胞膜の非線形特性を推定する適応オブザーバを提案している。しかしながら,シミュレーションにより推定性能を検証しているが,安定性の証明に課題を残していた。また,我々は,推定した液胞膜並びをフィードバックすることにより,生体リズムの周波数を制御するには,限界があることを数値シミュレーションにより,指摘した。さらに,観測できる状態量を内部二酸化炭素量に限定した適応オブザーバを設計したが,液胞膜の非線形特性が未知の場合には,十分な性能が得られていなかった。そこで,今年度は,CAM生体リズムのダイナミクスにおいて,内部二酸化炭素量,細胞質のリンゴ酸が速い応答をするため,これをslow manifoldと呼ばれる代数方程式で近似することにより,2次ダイナミクスを持つslow systemを構成した。さらに,このslow systemを用いて,液胞膜並びと非線形関数を推定する1次元の適応オブザーバの構成し,その安定性を証明した.提案したオブザーバでは,入手可能な状態量は,内部二酸化炭素量および液胞内のリンゴ酸とすることができ,細胞質のリンゴ酸はslow manifoldを用いて,内部二酸化炭素量から近似値を求めることができることを示した。最後に,設計したオブザーバの性能をMATLAB/Simlinkを用いて検証した。生体リズムの研究は生物学における重要な研究テーマであり続けている.植物においても,光合成の日内リズム機構の解明が実験ベースで盛んに研究されている.特に,サボテンなどの多肉植物は,CAM型光合成(crassulacean acid metabolism,ベンケイソウ型有機酸代謝)と呼ばれる乾燥環境に高度に適応した炭素代謝機構を進化させており,昼夜サイクルの間のCAM代謝濃度の変化を表す非線形方程式系であるCAMモデルが提案されている.このモデルの内部状態を表す変数は,内部二酸化炭素濃度,細胞質内リンゴ酸濃度,液胞内リンゴ酸濃度,液胞膜並び変数の4つで,外的環境からの入力は,外気温,外部二酸化炭素濃度,光強度の3つであり,入力変数の設定値の広い領域において発生することが示されている.本研究では,BlasiusやBeckらの植物学者の提案しているCAM生体リズムモデルをシステム理論的に体系化するを目的としている.今年度は,部分状態から細胞内の全状態を推定する機構およびリズムを制御する機構を提案した.特に,測定のしやすい常態量である内部二酸化炭素濃度および入力変数である外気温,外部二酸化炭素濃度,光強度の情報から,適応オブザーバを用いて,内部状態量である細胞質内リンゴ酸濃度,液胞内リンゴ酸濃度,液胞膜並び変数と液胞膜の輸送特性を特徴付ける非線形関数を推定する機構を提案した.これを可能にするために,Fuzzy Basis Function Expansionを用いた.性能はMATLAB/Simulinkによる数値シミュレーションにより検証した.その結果,液胞膜の輸送特性を特徴付ける非線形関数が未知の場合には,十分な推定性能が得られなかったことから,今後は,その性能をあげる機構の提案を計画している.生体リズムの研究は生物学における重要な研究テーマであり続けている.植物においても,光合成の日内リズム機構の解明が実験ベースで盛んに研究されている.特に,サボテンなどの多肉植物は,CAM型光合成(crassulacean acid metabolism,ベンケイソウ型有機酸代謝)と呼ばれる乾燥環境に高度に適応した炭素代謝機構を進化させており,昼夜サイクルの間のCAM代謝濃度の変化を表す非線形方程式系であるCAMモデルが提案されている.このモデルの内部状態を表す変数は,内部二酸化炭素濃度,細胞質内リンゴ酸濃度,液胞内リンゴ酸濃度,液胞膜並び変数の4つで,外的環境からの入力は,外気温,外部二酸化炭素濃度,光強度の3つであり,入力変数の設定値の広い領域において発生することが示されている.本年度は,前年度提案した液胞膜並び変数および液胞膜非線形特性の適応推定器を,内部二酸化炭素濃度のみの観測のみから可能にする機構を,非線形ダンピングを用いて提案し,その推定精度を検証した結果,誤差はあるもののある程度の推定性能を持つことを確認した。また,外部入力の周波数に推定性能が依存していることから,試験信号の周波数の選定により,推定性能を上げられることを明らかにした。さらに,速いダイナミクスを無視した別の方式の適応推定器の可能性について,検証を行い,推定性能を向上させる可能性があることを指摘した。

そこで,今年度は,CAM生体リズムのダイナミクスにおいて,内部二酸化炭素量,細胞質のリンゴ酸が速い応答をするため,これをslow manifoldと呼ばれる代数方程式で近似することにより,2次ダイナミクスを持つslow systemを構成した。さらに,このslow systemを用いて,液胞膜並びと非線形関数を推定する1次元の適応オブザーバの構成し,その安定性を証明した.提案したオブザーバでは,入手可能な状態量は,内部二酸化炭素量および液胞内のリンゴ酸とすることができ,細胞質のリンゴ酸はslow manifoldを用いて,内部二酸化炭素量から近似値を求めることができることを示した。最後に,設計したオブザーバの性能をMATLAB/Simlinkを用いて検証した。
イルカはなぜ左利きか? その要因の探究

「並泳の左右性の分析・接触行動の左偏向の個体発達の分析・母子間の接触行動の左右性の比較・接触行動の個体群間比較」のために、2014年6月、7月、9月に伊豆諸島御蔵島にて野生ミナミハンドウイルカを対象に接触を伴う社会行動・同調行動を水中ビデオ撮影し、データ収集を行った。「並泳・接触行動の左右性の種間比較」のために、バハマ諸島にて撮影された野生マダライルカの接触行動の分析を行った。2003年から2011年に撮影されたビデオのデータを分析した結果、532例のflipper rubbing(ラビング、胸ビレで相手をこする行動)のうち251例が右ヒレで、281例が左ヒレで行われていた。6例以上のラビングが観察された18個体のうち、2個体において有意に左ヒレを多く使用していた。一方、有意に右ヒレを多く使用する個体はいなかった。一方、flipper touching(タッチ、胸ビレで相手に触る行動)は、119例中、65例が右ヒレ、54例が左ヒレで行われた。6例以上のタッチが観察された1個体においては有意な偏向は見られなかった。野生マダライルカにおけるラビングの分析結果(集団のうちの一部に左偏向の個体がいること、右偏向の個体がいないこと)は、これまで調べてきた飼育ハンドウイルカ(12頭中6頭が左偏向)、野生ミナミハンドウイルカ(20頭中9頭が左偏向)、飼育マダライルカ(4頭中3頭が左偏向)と同様であり、ラビングにおける左偏向はハクジラ亜目の中で共通している可能性が高まった。また、飼育イロワケイルカでは4頭中4頭すべてが左偏向を示し、ハクジラ亜目の中でも偏向の強さに種差がある可能性が考えられた。本研究課題は平成26年度が最終年度のため、記入しない。胸ビレで相手をこする社会行動であるラピングの胸ビレ使用の左右差の分析のために、水族館および野外にて調査を行った。鳥羽水族館にてイロワケイルカのオトナオス、未成熟オス、オトナメス2個体の計4個体の社会行動を観察し、胸ビレ使用の左右性を分析した。胸ビレを使用する社会行動は、タッピング、ラビング、タッチの3つに分けられたので、個体別、行動別に左右性を分析した。その結果、オトナオスは97%、未成熟オスは80%、オトナメスはそれぞれ61%、66%の事例で左ヒレを使用した。また、タッピングでは100%、ラビングでは5798%、タッチでは6293%の事例で左ヒレが使われた。イロワケイルカは、社会行動時に左ヒレを使用する傾向があるが、性別や社会行動によって左右差の偏りの強さが異なることが明らかになった。千葉県鴨川シーワールドおよび鹿児島県いおワールドかごしま水族館にて飼育バンドウイルカを、水中観察窓から目視観察及びビデオ撮影した。鴨川については2004年に収集したデータを再分析し、かごしまの個体は2012年8月から2013年3月に観察を行った。鴨川ではオトナメス3個体、コドモメス2個体、コドモオス1個体を対象に、858例のラビングを解析した。その結果、オトナメス2個体とコドモメス1個体が左胸ビレを有意に多く使用'した。かごしまでは766例のラビングを解析した。オトナメス5個体、コドモオス1個体のうち、オトナメス3個体が有意に左ヒレを使う傾向を示した。左偏向を示す個体が全個体の約半数存在すること、右偏向を示す個体はいないことが2園館に共通する結果であった。このことから、ラビングで左ヒレを多く使う傾向は、飼育環境によらず本種の特性である可能性が強まった。2012年6月11日7月13日、9月10日10月11日、伊豆諸島御蔵島において、ミナミハンドウイルカの接触行動・同調行動を目視観察および水中ビデオ撮影し、データを収集した。「並泳・接触行動の左右性の種間比較」のために、2013年5月、和歌山県太地町立くじらの博物館にて、マダライルカのオトナメス1頭、ワカオス3頭とスジイルカのワカオス1頭を対象に、接触を伴う社会行動の目視観察およびビデオ撮影を行った。その結果、635例のflipper rubbing(胸ビレで相手をこする行動)、160例のflipper tobody contact(胸ビレで相手に触る行動)を記録した。観察したマダライルカのうち3頭はflipper rubbing時に左ヒレを有意に多く使用することが明らかになった。一方、flipper tobody contactにおいては全ての個体において有意な左右性は認められなかった。11月、大阪・海遊館にて、オトナオス2個体、オトナメス2個体の接触を伴う社会行動のデータ収集を行った。その結果、オトナオスはほとんど接触を行わないことが明らかになった。2014年3月、名古屋港水族館にてバンドウイルカのオス2頭およびカマイルカのオス1頭の接触行動の予備観察を行った。

「並泳の左右性の分析・接触行動の左偏向の個体発達の分析・母子間の接触行動の左右性の比較・接触行動の個体群間比較」のために、2013年6月および7月、伊豆諸島御蔵島にて野生ミナミハンドウイルカを対象に接触を伴う社会行動・同調行動を水中ビデオ撮影し、データ収集を行った。また御蔵島観光協会より2008年から2010年までのビデオデータを借用し、ラビングの左右性の分析を行った。「並泳の左右性の分析・接触行動の左偏向の個体発達の分析・母子間の接触行動の左右性の比較・接触行動の個体群間比較」のために、2014年6月、7月、9月に伊豆諸島御蔵島にて野生ミナミハンドウイルカを対象に接触を伴う社会行動・同調行動を水中ビデオ撮影し、データ収集を行った。「並泳・接触行動の左右性の種間比較」のために、バハマ諸島にて撮影された野生マダライルカの接触行動の分析を行った。2003年から2011年に撮影されたビデオのデータを分析した結果、532例のflipper rubbing(ラビング、胸ビレで相手をこする行動)のうち251例が右ヒレで、281例が左ヒレで行われていた。6例以上のラビングが観察された18個体のうち、2個体において有意に左ヒレを多く使用していた。一方、有意に右ヒレを多く使用する個体はいなかった。一方、flipper touching(タッチ、胸ビレで相手に触る行動)は、119例中、65例が右ヒレ、54例が左ヒレで行われた。6例以上のタッチが観察された1個体においては有意な偏向は見られなかった。野生マダライルカにおけるラビングの分析結果(集団のうちの一部に左偏向の個体がいること、右偏向の個体がいないこと)は、これまで調べてきた飼育ハンドウイルカ(12頭中6頭が左偏向)、野生ミナミハンドウイルカ(20頭中9頭が左偏向)、飼育マダライルカ(4頭中3頭が左偏向)と同様であり、ラビングにおける左偏向はハクジラ亜目の中で共通している可能性が高まった。また、飼育イロワケイルカでは4頭中4頭すべてが左偏向を示し、ハクジラ亜目の中でも偏向の強さに種差がある可能性が考えられた。本研究課題は平成26年度が最終年度のため、記入しない。イロワケイルカとバンドウイルカにおける社会行動の左右性に関するデータを十分収集でき、これを分析し、両種において社会行動時に左胸びれを使用する個体が多いという結果を得て、学会発表を行うことができた。調査が困難な野生個体のデータ収集も、滞りなく行うことができた。マダライルカにおける社会行動の左右性に関するデータを十分収集でき、これを分析し、社会行動時に左胸びれを使用する個体が多いという結果を得て、国際シンポジウムにて発表を行うことができた。野生個体のデータ収集・分析に時間と労力がかかるため、今後は重点的に進める。野生個体のデータ分析に時間がかかるため、今後はアルバイトを雇用する等して進めていく。
情報認識膜を用いた新陳代謝可能材料の設計と細胞脱着機構の解明

細胞が発した分子シグナルを材料が認識し材料が細胞機能を自発的に制御する、生体システムに極めて近い新規な材料システムを開発した。死細胞のシグナル、カリウムイオンに応答して、その状態を劇的に変化させる情報認識膜上に細胞を培養した。情報認識膜とは、多孔基材の細孔表面に特定のイオンシグナルに応答し、表面を親水化・疎水化する分子認識ポリマーであるpoly-N-isopropylacrylamide-co-benzo-18-crown-6-acrylamide(NIPAM-co-BCAm)をグラフト重合法により固定化した構造を持つ膜である。この膜はカリウムイオンなどの特定シグナルを捕捉認識すると親水化する。一方、細胞は死滅すると恒常性が維持できなくなるために、細胞内部に高濃度で保持されていたカリウムイオンを流出する。細胞死が起きると人工膜界面が死細胞から流出したカリウムイオンを認識し、グラフト鎖が細胞の接着しにくい親水性となり、死細胞の脱着が起きる。実際に、紫外線で細胞死を誘導したところ、8割以上の死細胞が選択的に脱着した。また、シグナル応答膜が認識しない、リチウムイオンを高濃度に添加して細胞死を誘導したところ、同様に8割以上の死細胞が脱着し、細胞死の方法に依らず死細胞が脱着することを確認した。さらに、死細胞脱着後はカリウムイオンが拡散しグラフト鎖が元の収縮した状態に戻るため、周辺の生細胞が増殖することで元の状態に自己修復することが可能である。位相差顕微鏡で再生の様子を確認したところ、有意に再生が速まったことを確認した。さらに、このとき死細胞による炎症が拡大していないことを、IL-6を測定することにより確認を行い、細胞の活性が保たれていることをBrdUを用いることによって確認した。死細胞を選択的に脱着し、周辺細胞の活性を保つ本システムは、プライマリーカルチャーなどを培養困難な細胞培養法の確立に大きく貢献出来る可能性がある。また、バイオリアクターなどの長寿命化にも有効であると考えられ、新規なバイオマテリアルとして有用である。生体では情報伝達シグナルにより細胞内外の特定イオンや物質の濃度を調節することが可能である。人工膜中にセンサー(包接ホスト)やアクチュエーター(環境応答ゲル)を組み合わせ、細胞からのシグナルを認識することを試みる。本研究では、この情報シグナル認識機能を人工代謝機能へと応用した新規なハイブリッド型人工臓器を提案する。情報認識膜の表面に細胞を成長させる。細胞の一部が死滅すると全体の細胞へ悪影響を与え(生体では炎症など)、機能を維持できない。多くの細胞はカリウムポンプにより細胞内でカリウム濃度が高い状態を維持している。通常、細胞内部でのカリウムイオン濃度は4000ppmであり、血漿中の濃度は200ppmである。細胞が死滅すると細胞膜が破壊されカリウムイオンが外部へ流れ出す。膜がこの情報物質を認識し死滅細胞近辺だけポリマー鎖が膨潤し親水化すると、死滅細胞近辺の細胞が表面から剥がれる。さらに膜細孔も閉じ細胞質は透過側へは流れでない。拡散によりカリウムイオン濃度が低下するとポリマー鎖は収縮し、初めの状態と同じように細胞が増殖し細胞組織を再構成する。これを繰り返すことにより、常に組織は新しい細胞と代謝され、長期間機能を維持する。本年度は、提案したシステムの実現に成功した。昨年度までに開発した細胞培養膜上に培養した細胞に、紫外線照射により細胞を死滅したところ、死んだ細胞が選択的に系からはがれることを確認した。また、その新陳代謝システムでは、細胞が培養され、死滅部分が素早くリペアされることも確認した。

死細胞を選択的に脱着し、周辺細胞の活性を保つ本システムは、プライマリーカルチャーなどを培養困難な細胞培養法の確立に大きく貢献出来る可能性がある。また、バイオリアクターなどの長寿命化にも有効であると考えられ、新規なバイオマテリアルとして有用である。
消化管粘膜細胞保護に果たす抗酸化防御機構の役割

消化管粘膜あるいは血管内皮培養細胞を用いた研究で、胃粘膜細胞の抗酸化防御機構に関して、(1)内因性CuZn-SODがCuのキレート剤である(iot)yldithiocarbamatc(DDC)により特異的に阻害され、DDCによるSODの抑制によりH_2O_2による細胞傷害が増悪する。(2)胃粘膜細胞に細胞外GSHを負荷すると、H_2O_2による傷害は抑制され、この保護作用は胃粘膜細胞による細胞外GSHの摂取による。これは細胞外GSHが、細胞のY-glutamylranspeptidascにより水解を受け、cysteincとしての細胞内への取り込み、Y-glutamylcystcine synthctascによるGSHの再合成に基づく。この機序は、小腸細胞の細胞外GSH摂取機序とは異なるものであり、消化管の部位によりGSHの摂取に異同があることが示唆された。細胞傷害機序に関しては、(3)オキシダントが傷害に先行して脂質過酸化を引き起こし、この両者が鉄イオンのキレート化により抑制されることより、脂質過酸化は細胞傷害の主要な原因のひとつである。(4)GSH analogueであるGSH isopropylcsterは、GSHと同様の機序により胃粘膜細胞に摂取され、脂質過酸化の抑制により、オキシダントに対し保護作用を発揮する。(5)Hclicobactcr pylori起因性胃粘膜傷害の因子として注目されるmonochloramineの傷害性は、前駆物質であるH_2O_2より強く、細胞内GSHが保護作用を有する。壊死惹起物質であるエタノール(E10H)の傷害機序について、(6)E10Hへの被爆によりその濃度に依存して細胞よりsuperoxideが産生され、細胞内OSH酸化還元系の抑制により傷害が増悪するが、この現象は内皮細胞では認められないことより上皮と内皮ではE10Hの傷害機序あるいはE10Hの代謝機序が異なる。また、(7)胃粘膜細胞において研究代表者が提唱してきたオキシダントの細胞傷害機序は内皮細胞にも共通する普遍的な現象であることを明らかにした。培養ラット胃粘膜細胞を用いたin vitroの研究で、胃粘膜細胞の抗酸化防御機構に関して、以下の成績を報告した。(1)内因性Cu,Zn-SODがCuキレート剤であるdiethyldithiocarbamate(DDC)により他の抗酸化防御因子(細胞内GSH酸化還元サイクル、内因性catalase活性、glutathione-S-stransferase(GST)活性)に影響することなく特異的に阻害され、DDCによるCu,Zn-SODの抑制により過酸化水素による傷害が有意に憎悪される(J Clin Invest 1994;93:331-338)。(2)胃粘膜細胞を細胞外に負荷したGSHとともに培養すると、過酸化水素による傷害は有意に抑制され、細胞外GSHにより胃粘膜細胞内GSHが有意に上昇することに基づく。これは細胞外GSHが細胞のγ-glutamyl transpeptidase(γ-GTP)により水解を受け、分解産物であるcysteineとしての細胞内への取り込み、γ-glutamylcysteine synthetaseによるGSHの再合成に基づく(Gastroenterology 1994;106:1199-1207)。この機序は、従来小腸細胞で提唱されてきた摂取機序とは明らかに異なり、消化管においては部位によりGSHの摂取機序に異同があることを示唆した。