hpprc/llmjp-kaken huggingface dataset:
原子間力顕微鏡による二次元ハニカム格子状の単層SiGeの探索

そこで本年度は、様々な電気陰性度を持つ元素に対しても適用可能な元素識別法の開発も行った。これを利用することにより、AlやO, Nなどがドープされたシリセンの探索も可能となった。計画では本年度は単層SiGeの作製条件を突き止めることが目標であった。シリセン作製とAFM研究に適した系の検討は行えたが、母材のシリセンのAFM観察と相互作用力測定は予定通りに進まなかった。その結果、Geの蒸着実験も次年度への持越しとなった。その一方、Si(111)-(7×7)を基準試料として元素識別法のブラッシュアップを行った結果、従来法では取り扱えなかったAl, O, Nなども識別可能な手法を新たに見出した。これによりAlやO, Nなどの元素がドープされたシリセンの探索も可能となったため、研究の幅を拡げることができた。上記のように本年度中に二次元ハニカム格子状の単原子層試料においては元素識別まで達成できなかったが、元素識別法の適用可能な元素の種類を拡張することに成功したため「おおむね順調に進展している」という評価を行った。単層SiGeの母材としてシリセンを用いているが、原子分解能AFM観察と各原子サイト毎の相互作用力測定は想定より困難であることが分かった。この原因としては、Si(111)-(7×7)表面に比べて、4×4相のシリセン表面におけるSi原子同士の間隔が垂直・水平方向に非常に小さいことが挙げられる。現在は室温AFMにより測定を行っているが、今後は低温環境でのAFMや、より感度の高いAFMセンサーの使用などによりSN比を上げて研究を進める予定である。また、本研究では単層SiGeの作製のため、シリセンを母材としてGeを段階的に加えていく予定であった。しかし、シリセンにはGe以外の元素も添加できる可能性があることが理論側から報告されている。本年度開発した新たな元素識別法はSiと電気陰性度が異なる元素に対しても適用可能なので、今後はGe以外にもAlやO、Nなどがドープされたシリセンに対しても実験を行っていく。
マルチファイバー型非接触剛性イメージャを用いた内視鏡手術用触覚センサの開発

シリコンモデルでの実験シリコンラバーの中にシリコンボールを入れ、触覚センサーでスキャンし、ボールの大きさ(L)と深さ(D)を変えてデータを取り検出限界を調べた。臨床の経験上、肺腫瘤は、深さをD、大きさをLとすれば、L/D≧1を満たす時、胸腔鏡下にも腫瘤の局在を検知可能であるといわれている。本実験においてセンサーはL/D<1以上の検出能力を有し、触診より高感度であり、十分内視鏡下触知センサーとしての必要条件を備えていると考えられた。摘出肺での実験1開胸手術時の摘出肺での実験を行ったところ、センサーは肺の凹みの変化を感知し、肺腫瘍の局在診断が可能であった。センサーの改良このセンサーの問題点として対象物の色調によりセンサーの感度が変化することがあり、このセンサーでは表面の色調が単一でない肺での臨床応用は困難と考えられた。そこで噴射する空気に振動を与え、振動の位相差を利用して硬さの違いを感知する方法へと改良した。振動する空気が対象に当たるとその振動がずれてはね返ってくるが、ずれ方は対象の硬さの程度によって異なるという性質を利用した方法である。このセンサーは振動の位相差を感知するため、肺の色調による影響を受けない。またどの測定角度でも腫瘤が検出可能となった。横軸にノズルから出る周波、縦軸にセンサーが感知した周波をプロットし、モニター上にリサージュを描くことにより、腫瘍の検出をリアルタイムに表示できるようにした。摘出肺での実験2肺腫瘍手術後摘出肺6例に応用したが、肺の色、走査角の変化に影響を受けず腫瘤を感知でき、気管支等ともその走行から容易に識別可能であった。空気圧を0.05MPa-0.15MPa変化させたが、肉眼的に肺損傷は認めなかった。
要介護高齢者の味覚・口腔感覚の低下ならびに口腔乾燥と食品・栄養摂取との関連

要介護高齢者施設に入居している43名の高齢者(82.3 ±8.5歳)と自立生活を送る高齢者949名(79.9 ±0.8歳)を対象とし,心身の健康状態,服用薬剤の聴取,歯数や義歯使用有無の記録,最大咬合力の測定,四基本味による味覚域値検査を行った.要介護高齢者では,四基本味(甘味,酸味,塩味,苦味)の正答率がそれぞれ69.4%,14.3%,16.3%,8.2%であったのに対し,自立高齢者ではそれぞれ97.9%,70.8%,89.6%,43.8%と要介護高齢者より高く,有意差を認めた.また,ロジスティック回帰分析の結果,いずれの味質も,味覚の低下に対して「施設入居」が有意な変数であった.【目的】高齢者肺炎の多くは誤嚥性肺炎であるといわれており,誤嚥性肺炎は口腔常在細菌により引き起こされる.近年,多種多様な常在細菌叢を群衆としてとらえるマイクロバイオームが注目を集めており,口腔領域では口腔細菌叢と全身健康状態に関連があると報告されている.しかし,口腔細菌叢の構成と全身疾患との関連は未だ明らかではない.本研究は,高齢者の口腔細菌叢と全身状態との関連を解明することを目的とした.【方法】大阪府内の介護施設に入居する高齢者50名を対象に,口腔状態の記録,口腔機能検査,ならびに全身的既往歴,服薬中薬剤,生化学検査記録の調査を行った.このうち,15名の唾液から菌DNAを抽出し,次世代シークエンサーによる16S rRNAの網羅的解析を行った.【結果と考察】15名の対象者において,口腔清掃状態は良好に管理されていた.16S rRNA解析の結果,対象者の口腔細菌叢を構成する細菌として平均162菌種が同定された.口腔細菌叢と全身状態との関連を調べたところ,糖尿病罹患群ではActinobacteria,Firmicutes(門)が優勢であり,Bacteroidetes,Proteobacteriaが劣勢であった.さらに,属レベルではActinomyces,Selenomonas,Veillonellaが優勢であり,Porphyromonas,Prevotella,Neisseria,Haemophilusは劣勢であった.また,種レベルでの比較においては,糖尿病群でSelenomonas noxiaが優勢であった.糖尿病罹患の有無に関わらず,口腔の主要な菌属のひとつであるStreptococcusの中でStreptococcus pneumoniaeの占める割合が最も高かった.炎症性マーカーであるCRPやA/G比と口腔細菌叢との有意な関連はみられなかった.これらの結果は,糖尿病が口腔細菌叢の構成に影響を及ぼす一因である可能性を示唆している.目的:近年,多種多様な常在細菌叢を群衆としてとらえるマイクロバイオームが注目を集めており,口腔領域では口腔細菌叢と全身健康状態に関連があると報告されている.今年度は,高齢者の口腔細菌叢と全身状態との関連の解明を目的とした.方法:大阪府内の介護施設に入居する高齢者50名を対象に調査を行い,このうち15名の唾液中の菌のDNAを抽出し,16S rRNAの網羅的解析を行った.コントロール群として,若年者9名に同様に解析を行った.結果:高齢対象者の口腔細菌叢を構成する細菌として平均157.2菌種が同定された.一方,若年者では平均144.1菌種であった.次に,口腔細菌叢と全身状態との関連を調べたところ,糖尿病罹患群では非糖尿病罹患群と比較してBacteroidetes(門)が劣勢であった.また,若年者と比較してActinobacteria,Bacteroidetesが優勢であり,Fusobacteriaが劣勢であった.さらに,属レベルでは糖尿病罹患群でActinomyces,Selenomonas,が優勢であり,Alloprevotellaが劣勢であった.また,若年者と比較するとActinomyces,Rothia,Filifactor,Selenomonas,Synergistesが優勢であり,Virgibacillus,Abiotrophia,Veillonella,Fusobacteriumが劣勢であった.また,種レベルでは糖尿病罹患群でActinomyces israeliiおよびSelenomonas noxiaが優勢であった.これら2つの菌はいずれも口腔の常在菌であるが,糖尿病群では,組織液中の糖濃度上昇などに伴う宿主環境変化により,口腔細菌叢を構成する菌種や組成が変化した可能性がある.以上より,糖尿病が口腔細菌叢の構成に影響を及ぼす一因である可能性を示唆している.要介護高齢者の歯科検診,口腔機能検査は順調に進んでいる.また栄養士による詳細な食品摂取状況の調査も進んでいる.近年,多種多様な常在細菌叢を群衆としてとらえるマイクロバイオーム研究が注目を集めており,口腔領域では口腔細菌叢と全身健康状態との関連が報告されている.しかし,口腔細菌叢の構成と全身状態との関連は未だ明らかではない.

本研究では,自立高齢者と要介護高齢者の口腔細菌叢を解析し,比較した.自立高齢者16名,要介護高齢者15名(平均年齢はそれぞれ87.0±4.6,84.2±7.7歳)から唾液を採取した.唾液から菌DNAを抽出し,次世代シークエンサーによるメタ16S rRNA解析を行った.また,食事記録をもとに摂取栄養素を算出し,両群間で比較した.細菌叢構成を比較したところ,自立高齢者に比べ要介護高齢者では唾液細菌叢に占めるActinobacteria, Firmicutes(門レベル)の割合が高く,Bacteroidetes, Fusobacteriaの割合が低かった.要介護高齢者では,自立高齢者に比べてdiversity indexが小さく,細菌叢の多様性が低下していた.また,主成分による判別分析(OPLS-DA)から,両者が互いに特徴的なクラスターを形成していることが示された.摂取栄養素を比較した結果,自立高齢者に比べて要介護高齢者の各種ビタミン類(ビタミンA,B5,B9,B12,C,D,K),コレステロール,飽和脂肪酸(パルミチン酸,アラキジン酸)の摂取量が少なかった.腸内細菌の研究分野では,食習慣により腸内細菌叢のプロファイルが異なることが報告されている.本研究において,口腔細菌叢と摂取栄養素との関連を示す明確なデータはないものの,摂取栄養素が口腔細菌叢の構成に影響を与えている可能性が示唆された.要介護高齢者施設に入居している43名の高齢者(82.3 ±8.5歳)と自立生活を送る高齢者949名(79.9 ±0.8歳)を対象とし,心身の健康状態,服用薬剤の聴取,歯数や義歯使用有無の記録,最大咬合力の測定,四基本味による味覚域値検査を行った.要介護高齢者では,四基本味(甘味,酸味,塩味,苦味)の正答率がそれぞれ69.4%,14.3%,16.3%,8.2%であったのに対し,自立高齢者ではそれぞれ97.9%,70.8%,89.6%,43.8%と要介護高齢者より高く,有意差を認めた.また,ロジスティック回帰分析の結果,いずれの味質も,味覚の低下に対して「施設入居」が有意な変数であった.被験者の調査は順調に進んでいる.管理栄養士の分析がやや遅れ気味である.調査参加者数を増やして行きたい.歯科補綴学前年の結果を踏まえ,さらに被験者を増やす.管理栄養士の分析について,研究協力者を増やす,アルバイトの人数を増やすなどし,分析のペースを上げて行く.調査を予定していた候補者のうち,実際に調査に参加していただけた人数が,予想以上に少なかった.要介護高齢者を被験者としているため,当日の体調が悪かったり,入院したりするので,研究期間内に調査ができた被験者数が,予定より若干少なかった.調査対象の施設を増やし,調査対象者数を増やしたい.これによって,消耗品費や人件費・謝金が多く必要となる.口腔細菌検査には,マイクロバイオームの解析には,多額の費用が必要であるが,研究費の許す限りこれも試み,栄養との関係を解析してみたい.施設の職員や管理栄養士と密に連絡をとし,あきらめずに複数回調査試み,被験者数確保にに務める.
日本と中国におけるトキを主題とした環境教育の実践とその教育効果

本研究『日本と中国におけるトキを主題とした環境教育の実践とその教育効果』において、平成22年度に得ることができた諸成果を項目別に整理して以下に示す。1.「トキ教育モデル校(大分県竹田市立岡本小学校)」の校区である竹田市岡本地区を研究フィールドとして、岡本小学校の自然観察プログラムから日本文理大学の卒業研究までの「トキ教育に関連した環境調査・環境保全」における方法論の開発を継続的に実践した。また、その研究成果を、研究代表者等の共著で土木学会「第38回環境システム研究論文発表会講演集(2010年、要約査読)」に「鳥類および両生類による生物多様性型圃場に対する評価手法の検討」として掲載し、第38回環境システム研究論文発表会(2010.10.23、広島修道大学)で発表した。2.上記トキ教育モデル校の校区である竹田市岡本地区を研究フィールドとして、(社)大分県農業農村振興公社をはじめとする多様な立場による「トキ教育に関連した生物多様性を重視した圃場整備」における継続的な維持管理方法を開発した。また、その成果を題材にして、平成22年度生物多様性保全再生活動促進事業生物多様性ネットワーク活動支援事業(農林水産省)に応募し実績が認められた。また、上記公社との共同作業により研究実績をさらに積むことができた。3.「トキ教育モデル校」で実践してきた「トキ教育」の総合的・客観的評価を得るためのアンケート調査を実施し、その統計調査と分析を実施した。(現在、その研究成果を論文として執筆中)本研究『日本と中国におけるトキを主題とした環境教育の実践とその教育効果』において、平成20年度に得ることができた諸成果を時間順に整理(15、具体的内容も含む)し、以下に示す。1.トキ教育の教育効果を比較・検討するためのアンケート項目(日本語版)の作成(日本および中国における児童の「郷土意識・環境保全・トキ等の野生生物に対する意識」などを比較・検討するための統計調査をすることを目標に、アンケート項目を決定した。)2.トキ教育の教育効果を比較・検討するためのアンケート項目(中国語版)の作成(客観的な比較研究のために、日本版と同内容・同書式の中国版アンケート項目に翻訳した。)3.日本と中国におけるトキ教育実践校(新潟県佐渡市立行谷小学校、陝西省洋県朱鷺湖小学校)の現地取材の実施、およびアンケート調査の依頼(対照群の小学校も含む)4.日本と中国におけるトキ教育実践校(佐渡市立行谷小学校、陝西省洋県朱鷺湖小学校、対照群である別府市立南立石小学校)の教育効果に関する統計調査の実施とその分析(4の成果を、平成20年度末に、研究代表者等の共著で、日本比較文化学会誌「比較文化研究」に投稿。現在、査読中)5.上記調査の成果に基づいた「トキ教育」に関する教材開発および教育活動案の策定(トキの特徴を比較的短時間で理解できる「トキカード」、楽しみながらトキの生態を理解できる「トキゲーム」などの教材開発、学校教育「トキ教育モデル校〔大分県竹田市立岡本小学校〕」および社会教育「トキこども大使派遣事業〔九重ふるさと自然学校主催〕」におけるトキ教育の継続的な教育支援活動〔平成21年度を重点年度とする〕などを実施する予定)本研究『日本と中国におけるトキを主題とした環境教育の実践とその教育効果』において、平成21年度に得ることができた諸成果を項目別に整理して、次の15に示す。1.平成20年度までの研究成果を、研究代表者等の共著で、日本比較文化学会誌「比較文化研究」に、「日中におけるトキ〔Nipponia nippon〕を主題とした環境教育の概要とその教育効果に関する比較研究」として掲載した。2.平成19年度から本格的に開始した「トキ教育」に関する教材開発及び教育プログラムを、学校教育で継続的に実践しながら開発した。(「トキ教育モデル校【大分県竹田市立岡本小学校】」及び地元のNPO【(財)造園修景協会大分県支部・九重ふるさと自然学校】等との連携で実施した)3.2の「トキ教育モデル校」の上記成果(平成19年21年度)を連携・協働して整理し、(1)環境省主催「全国野生生物保護実績発表大会」、(2)(財)日本生態系協会主催「全国学校ビオトープコンクール」に応募した。その結果、各大会とも全国ベスト10に選ばれ、(1)の大会で「(財)日本鳥類保護連盟会長褒状」、(2)の大会では「金賞」を受賞した。4.上記「トキ教育モデル校」の校区である竹田市岡本地区を研究フィールドとして、岡本小学校の自然観察プログラムから日本文理大学の卒業研究までの、「トキ教育」に関連した「環境調査」及び「環境保全」における方法論の開発を継続的に実践した。5.4の日本文理大学の研究成果をまとめて、NPO法人おおいた水フォーラム(大分大学が事務局)主催「学生フォーラム(大分県内の4大学と大分高専の5校が連携して実施)」で、日本文理大学の代表発表者として杉浦研究室の卒業生が発表した。また、その研究成果を、研究代表者等の共著で土木学会「第38回環境システム研究論文発表会講演集(2010年、要約査読)」に「鳥類および両生類による生物多様性型

圃場に対する評価手法の検討」として掲載し、第38回環境システム研究論文発表会(2010.10.23、広島修道大学)で発表した。2.上記トキ教育モデル校の校区である竹田市岡本地区を研究フィールドとして、(社)大分県農業農村振興公社をはじめとする多様な立場による「トキ教育に関連した生物多様性を重視した圃場整備」における継続的な維持管理方法を開発した。また、その成果を題材にして、平成22年度生物多様性保全再生活動促進事業生物多様性ネットワーク活動支援事業(農林水産省)に応募し実績が認められた。また、上記公社との共同作業により研究実績をさらに積むことができた。3.「トキ教育モデル校」で実践してきた「トキ教育」の総合的・客観的評価を得るためのアンケート調査を実施し、その統計調査と分析を実施した。(現在、その研究成果を論文として執筆中)
天然物を素材とした抗がん剤耐性克服薬の開発

化学療法は癌の有効な治療法のひとつであるが、ほとんどの抗癌剤が効かなくなる多剤耐性の問題は癌化学療法の大きな障害となっている。最近、P-糖タンパク質が抗がん剤の細胞外排出を行うポンプとして機能していることが明らかとなってきた。従って、多剤耐性を克服するためにはP-糖タンパク質の機能を阻害する物質が有効と考えられる。そこで本研究では、天然物を素材として多剤耐性癌に有効な耐性克服作用をもつ化合物の探索を検討した。以下に本年度の研究成果の概要を報告する。薬用植物、海洋動物、微生物の抽出物について、ヒト卵巣癌の多剤耐性発現株2780AD細胞を用いて、その細胞内の抗癌剤ビンクリスチンの蓄積増加量を指標としてスクリーニングを行った。その結果、日本産イチイTaxus cuspidataより22種のタキサン骨格をもつ新規ジテルペン化合物タキサスピンAHおよびJWを分離した。このうちのタキサスピンB,C,Jおよび数種の既知タキサン化合物に上記耐性発現細胞においてビンクリスチンの蓄積増強作用が認められ、その強さは既知のP-糖タンパク質機能阻害物質として知られるベラパミルとほぼ同等であった。タキサスピンB,C,Jには、構造の類似した抗癌剤タキソ-ルのような顕著な微小管脱重合阻害作用や殺細胞活性は認められなかった。次に、活性の認められたタキサン化合物について、P-糖タンパク質とアジトピンとの結合阻害実験を検討した結果、これらの化合物は、P-糖タンパク質とアジトピンの結合をベラパミルと同程度か、それ以上の強さで競合的に阻害することが明らかとなった。今回数種のタキサン化合物にP-糖タンパク質機能阻害作用を見い出し、そのうちベラパミルに匹敵する作用をもつタキサン化合物には、P-糖タンパク質とアジトピンとの結合を競合的に阻害する作用が認められた。また、タキサスピンDには、タキソ-ルの1/21/3程度の微小管脱重合阻害活性が認められた。さらに、タキサスピンEにヒト上皮がん細胞KBに対して強い殺細胞活性が認められた。今後さらに新たな活性物質のスクリーニングを行うとともに、活性発現に重要な構造因子の特定を行うことにより、抗がん剤耐性克服薬の開発をめざした優れたリ-ド化合物するとともにin vivoでの耐性克服能を検討したいと考えている。現在がん化学療法において抗がん剤が効かなくなる多剤耐性が大きな問題となっている。最近、抗がん剤の細胞外排出にP-糖タンパクと呼ばれる膜タンパク質が関与することが知られており、本タンパクの機能を阻害する物質が多剤耐性克服に有効と考えられる。本研究では、種々の天然物とその合成類縁体を素材として、P-糖タンパク機能阻害物質の探索を行った。その結果、北海道産イチイ(Taxus caspidata)より数種の転位型タキサン骨格をもつ新規ジテルペン化合物(タキサスピン類)を分離した。

このうちの2種(タキサスピンBとC)には上記耐性発現細胞においてビンクリスチンの蓄積増強作用が認められ、その強さは既知のP-糖タンパク機能阻害物質として知られるベラパミルとほぼ同等であった。構造の類似した抗癌剤タキソ-ルでは逆にビンクリスチンの蓄積低下が観察されたこと、ならびにタキサスピンBとCではタキソ-ルのような顕著なチューブリン脱重合阻害作用や殺細胞活性は認められなかったことから注目すべき結果と考えられる。この他、当研究グループで以前単離した海綿動物由来のインドールアルカロイド、ホヤ由来のイミノキノン化合物、軟体サンゴ由来のジテルペン化合物などがP-糖タンパク機能阻害活性を示すことを見い出した。以上、今回活性を見い出した化合物はいずれもジテルペンと多環性アルカロイドに属することは興味深い。今後さらに新たな活性物質のスクリーニングを行うとともに、活性発現に重要な構造因子の特定を行うことにより、抗がん剤耐性克服薬の開発をめざした優れたリ-ド化合物を見い出したいと考えている。がん患者の増加に伴って、がん化学療法における抗がん剤の重要性はますます増加しているが、抗がん剤が効かなくなる多剤耐性が大きな問題となっている。最近、抗がん剤の細胞外排出にP-糖タンパクと呼ばれる膜タンパク質が関与することが知られており、本タンパク質の機能を阻害する物質が多剤耐性克服に有効と考えられる。本研究では、種々の天然物とその合成類縁体を素材として、P-糖タンパク機能阻害物質の探索を行った結果、昨年度までに数種の天然物にその活性を見い出してきた。以下に本年度の研究成果の概要を報告する。薬用植物、海洋動物、微生物の抽出物について、ヒト卵巣癌の多剤耐性発現株2780AD細胞を用いて、その細胞内の抗癌剤ビンクリスチンの蓄積増加量を指標としてスクリーニングを行った。その結果、北海道産イチイ(Taxus cuspidata)より数種の転位型タキサン骨格をもつ新規ジテルペン化合物(タキサスピン類)を分離した。このうちのタキサスピンJおよび数種の既知タキサン化合物に上記耐性発現細胞においてビンクリスチンの蓄積増強作用が認められ、その強さは既知のP-糖タンパク質機能阻害物質として知られるベラパミルとほぼ同等であった。タキサスピンJでは構造の類似した抗癌剤タキソ-ルのような顕著なチューブリン脱重合阻害作用や殺細胞活性は認められなかったことから注目すべき結果と考えられる。そこで、活性の認められたタキサン化合物について、P-糖タンパク質とアジトピンとの結合阻害実験の検討を行った結果、これらの化合物にはP-糖タンパク質とアジトピンの結合をベラパミルと同程度か、それ以上の結合阻害活性を示していることが明らかとなった。以上、今回数種のタキサン化合物にP-糖タンパク質機能阻害作用を見い出し、そのうちのいくつかの化合物にはP-糖タンパク質とアジトピンとの結合を競合的に阻害する作用が認められた。今後さらに新たな活性物質のスクリーニングを行うとともに、活性発現に重要な構造因子の特定を行うことにより、抗がん剤耐性克服薬の開発をめざした優れたリ-ド化合物とするとともにin vivoでの耐性克服能を検討したいと考えている。
グラム陽性菌における病原因子産生の分子機構

グラム陽性細菌における病原因子産生の分子機構=環境の感知から病原因子の産生までの情報伝達ネットワーク=を解明し、感染症の新しい治療・予防法を探索することを目的とした。1.細菌の毒素・酵素の産生は外部環境の因子により制御されている。ウエルシュ菌、デフィシル菌では毒素の産生は菌の増殖期、菌の密度(クオラム感受機構)、栄養基質、細菌間情報伝達物質(フェロモン様因子)により調節されている。ブドウ球菌の外毒素は主として対数増殖期産生され、表層因子(結合蛋白など)は静止期に多く産生される。菌に致命的なストレス(熱、抗菌剤)下ではそれに対応する応答蛋白が誘導され、その中には病原因子も含まれる。2.細菌は特定の環境条件を感受する装置(レセプター)を持っている。いわゆる2成分制御系のセンサー因子がこれに相当する。ウエルシュ菌では複数種の2成分制御系を同定し、黄色ブドウ球菌では亜鉛、重金属、pH,抗菌剤などを特異的に認識する機構の存在を確認した。3.全細胞内伝達系ネットワークを明らかにしなければならない。ウエルシュ菌の2成分制御系には促進系と抑制系があり、条件によっては促進形が抑制系として作用する。黄色ブドウ球菌では複数のσ因子の機能が明らかとなった。これらのことは、菌体内の情報伝達機構が極めて巧妙にバランス良く維持されていることを示しており、この精密配線図の解明(ポスト・シークエンスの機能解析)が急務であることがわかった。4.転写レベル、翻訳レベル、ペプチド鎖の機能蛋白分子への成熟過程段階の調節機構もある。このようなグラム陽性細菌の病原因子の産生機構が明らかになり、病原因子の産生を選択的に制御する物質、増殖を制御する細菌の産生する因子が存在することが証明され、これらを有効に利用することで、新しい薬剤の開発が可能性であるとともに、細菌の生態学的なアプローチで共生細菌叢を乱すことなく、病原細菌の増殖ないし病原因子の産生を制御できる可能性がより具現化した。黄色ブドウ球菌のアルカリショックに応答して発現する蛋白とその遺伝子(asp23)を同定した。遺伝子は数個の遺伝子群(aspオペロン)からなり、発現調節に関わるような特異的な構造は認められなかった。熱やアルカリショックに応答する転写調節因子を同定すべく、plcCとσ^Bをクローニングしたところ、それらの遺伝子もオペロンを形成し、発現は熱応答していたがアルカリには応答しなかった。アルカリショック蛋白の発現は再現性高く発現されるので、今後さらに解析を進める予定である。熱ショック蛋白遺伝子のHSP70の上流域には特異的な反復塩基配列があり、その部位に特異的に結合する蛋白の結合状態を直接原子力間顕微鏡で観察した。今後はその蛋白を同定し転写調節因子とともに発現機能に関わる詳細を検討する。ウエルシュ菌についてはコラゲナーゼ遺伝子のクローニングを行い、局在を決定した。また南極で分離されたウエルシュ菌の中で毒素を産生しない菌株の遺伝子構造を調べ、発現を調節する遺伝子は健在であるが、溶血毒素遺伝子とその近接遺伝子の一部が欠損しているものがあることを明らかにし、形質として毒素を産生しない菌株には色々な型の遺伝子変異があることをしめした。またウエルシュ菌の外毒素遺伝子の発現は、上位の調節遺伝子(virR/virS)により統括的に調節されていることを発見し、遺伝子構造の特徴、発現様式の特性などを明らかにした。

黄色ブドウ球菌の薬剤耐性を解析し、β-ラクタム剤などの細胞壁合成阻害剤により特異的に誘導される蛋白(35kDa)と遺伝子を同定した。この蛋白は膜蛋白であり、標準株黄色ブドウ球菌(メチシリン感受性)も保有し、染色体にコードされているが、この蛋白のみではMICに変化を与えるほど、強い耐性因子ではない。PBPとは異なるが、膜透過性に関与する可能性がある。水銀、カドミュウムなどの重金属により誘導される蛋白と遺伝子を同定した。この蛋白の遺伝子も標準黄色ブドウ球菌が保有しており、この欠失変異株は水銀やカドミュウムの低濃度で増殖が抑制される。熱ショック蛋白遺伝子の発現調節についてはHSP70オペロン内にコードされる遺伝子hrc37が、シャペロン蛋白の発現を調節していることを証明した。これらの発見は黄色ブドウ球菌の病原因子の産生調節機構を明らかにするために重要な事項である。ウエルシュ菌の病原因子遺伝子群の発現調節機構の解析がすすみ、細胞内情報伝達機構のより詳細なネットワークが明らかになり、また細胞間情報伝達に関与するフェロモン様物質が明らかになりつつある。ウエルシュ菌の外毒素遺伝子の発現は上位の調節遺伝子(virR/virS)により統括的に調節されていることを発見したが、単に外毒素の産生みならず菌の代謝経路の活性(フォスフォジエステラーゼなど)も調節していることがわかり、さらに、virR/virSの他にもこれに類似した高位調節系があることが判明した。ディフィシル菌の毒素産生調節に関与する因子とその関連遺伝子を解析して、アルギニンやビオチンの濃度が腸管毒の産生に関与していることが明らかになった。黄色ブドウ球菌のストレス耐性の機構を明らかにするために熱、抗菌剤、金属、酸化等のストレスで新しく誘導ないしは発現する因子を解析した。β-ラクタム剤などの細胞壁合成阻害剤により誘導される蛋白(35kDa)と遺伝子を同定し、この蛋白に対する抗体を作製し、その機能や細胞内局在を検索した。熱ショックでは多くの蛋白が誘導され、その中には抗酸化酵素系、DNAgylaseやポリメラーゼも含まれていた。水銀、カドミュウムなどの重金属により誘導される蛋白と遺伝子を同定したが、これは特に亜鉛の取り込み輸送の関与する膜蛋白であり、この遺伝子の変異では亜鉛耐性が低下した。毒素の産生に関与するシグマ因子の解析をすすめ、シグマB因子が重要な調節因子であることがわかった。ウエルシュ菌の病原因子遺伝子群の発現調節機構の解析では、細胞内情報伝達機構のより詳細なネットワークが明らかになり、2成分制御系に正の調節系と負の制御系があることが解り、それぞれの受容体-伝達系-作動遺伝子の関係を明らかにしつつある。また細胞間情報伝達に関与するフェロモン様物質も明らかになりつつある。ディフィシル菌の毒素
プラス鎖ＲＮＡウイルスの複製におけるウイルスと宿主の攻防

RNAウイルスは感染細胞内で宿主環境を変化させ、ウイルス自身の複製環境を最適化させる。HCVのNS4B蛋白質がCOPIとCOPIIに関わる宿主因子と相互作用して、細胞内膜構造を変化させウイルス複製環境を形成する機構を見いだした。さらにNS5A蛋白質結合宿主因子もウイルスゲノム複製効率を増強する機構に関与していた。また、原子間力顕微鏡を用いて、一本鎖RNAの全長構造解析法を確立し、HCV genome全長の構造を可視化、28S rRNA全長の構造解析法に成功した。さらに、ウイルスの出芽機構解明の観点から、細胞膜におけるエキソサイトーシス、エンドサイトーシスの過程をAFMで捉えることに成功した。HCVなどのプラス鎖RNAウイルスはウイルスゲノムが短く、コードされるウイルス遺伝子数は限られており、ウイルス複製増殖や病原性発現には、ウイルスタンパク質が多機能を有するとともに、多くの宿主因子を動員する必要がある。従って、HCVは、感染体と宿主の攻防を研究するために適したモデルである。網羅的な手法で見出した宿主因子について、ウイルス複製、粒子形成、成熟化における役割について解析していく。NS5A発現細胞からNS5Aに結合する膜蛋白を精製し,プロテオーム解析、およびsiRNAscreeningを行ったところ、翻訳および複製過程に関与している蛋白としてELVL1を見出した。ELVL1はHCV RNA、NS3およびNS5蛋白質と結合して、HCV RNAの翻訳と複製に関与していることが明らかとなった。ELVL1の共生発現によりHCV RNAのnuclease感受性が高まることから、ELVL1がHCV RNAの細胞内局在を制御していることが推測された。さらに“RNAを見る"ための技術開発を行った。原子間力顕微鏡下で1本鎖RNAを可視化するために、スペルミジンでコートした雲母片を基板に用いて、9Kbの1本鎖HCV RNAの構造解析を行った。AFM解析で求めたRNAの体積は塩基長に比例することから、体積測定がRNAを特定することと、特定の分子内ループの存在はAFM画像から検出できることが分かった。一方、藤田班との共同で2本鎖RNAのインターフェロン産生に必須なMDA5は、二本鎖RNAへの結合とATPase活性に依存して構造を球状に変化させること、MDA5の変異体では、RNA非存在下でも球状構造を示すことが分かった。プラス鎖RNAウイルスは複製複合体を含む膜小胞を形成しその中で複製することが知られているが、そのメカニズムについては不明である。研究代表者脇田はHCVの複製の場である膜小胞(DMV)形成のメカニズムと、HCVRNA翻訳とHCVRNA合成の調整メカニズムについて検討した。NS4B結合膜タンパクとしてPREBを見出した。PREBはCOPIIを介した小胞体輸送に関与するタンパクである。レプリコン細胞内でPREBはNS4Bと結合し、さらに新規産生HCVRNAと共局在した。また、PREBはNS4Bと結合して界面活性剤不溶性分画(DRM)に移行する。HCV複製複合体はDRMに存在する。PREBはHCV複製複合体を含むDMV形成に重要な役割を果たしていると考えられた。竹安分担者は原子間力顕微鏡AFMの技術により各種感染体のゲノム構造と動態を“まるごと"みて明らかにし、感染体ゲノム構造とその発現場としての真核細胞クロマチン/核内構造との相互作用を明らかにすることを目的としている。C型肝炎ウイルスは1本鎖RNAをゲノムとしており、そのゲノムを可視化するために「1本鎖RNAを如何に基板(通常は劈開した雲母片)上に吸着させ」、さらに「1本鎖RNAの本来の高次構造を如何に保つか」といった技術的な課題を解決し、「9Kbの1本鎖HCV RNAの構造解析」を行った。1本鎖RNA (Poly(A)-RNA、18SrRNA、28SrRNA、9kb-HCV genome RNA)は分子内でワトソン・クリック型塩基対を形成し、多くの複雑なループ構造をとるため、RNAの全長を計測することはできない。一方、AFM解析で求めた体積は塩基長に比例することから、「体積測定がRNAを特定する」また「特定の分子内ループの存在はAFM画像から検出できる」ことが分かった。プラス鎖RNAウイルスは複製複合体を含む膜小胞を形成しその中で複製することが知られているが、その形成メカニズムについては不明である。我々はこれまでに、プロテオーム解析およびsiRNAスクリーニングにて、NS4B結合膜タンパクとしてprolactin regulatory element binding protein (PREB)およびSurfeit 4 (SURF4)を見出した。PREBはSec12とも呼ばれ、COPIIを介した小胞体輸送に関与するタンパクとして知られている。HCV感染に伴いin vitroおよびin vivoでPREB発現の増加を認め、PREBはHCV複製複合体を含む膜小胞の形成・維持に重要な役割を果たしているものと考えられた。今年度はCOPIを介した小胞体輸送に関与するタンパクとして知られているSURF4に注目し解析を進めた。SURF4はHCV複製の場と考えられている界面活性剤不溶性分画に存在して、プラス鎖RNAウイルスの複製複合体を含む膜小胞の形成・維持に重要な役割を果たしているものと考えられ、その診断や治療の標的として期待できる。竹安分担者は感染体ゲノム-タンパク質複合体のナノメートルレベルの構造および感染体ゲノムの細胞内動態解析を担当した。

1kb以上のRNA分子の構造解析は技術的にこれまで困難だったが、1本鎖RNAを基板(通常は劈開した雲母片)上に吸着させ、1本鎖RNAの本来の高次構造を保つことによりHCV RNAの構造解析をおこなった。MATLAB-basedデータプロセッシングアルゴリズムにより画像からのデータを解析した。この解析法によりRNA分子のドメイン構造解析が可能となった。今年度の研究によりHCVのNS4Bに結合するSurf4を解析した。これによりERとゴルジ装置間のベジクル輸送を担当するCOPIとCOPIIに関与する分子がHCVの複製に関与留守事が明らかとなった。HCVなどのRNAウイルスが膜構造を変化させて利用するメカニズムが順調に解明されてきている。また原子間力顕微鏡を用いた解析ではHCV RNAの解析から大きなRNA分子の解析アルゴリズムを構築できている。プラス鎖RNAウイルスは複製複合体を含む膜小胞を形成しその中で複製することが知られているが、その形成メカニズムについては不明である。我々はこれまでに、プロテオーム解析およびsiRNAスクリーニングにて、NS4B結合膜タンパクとしてPREBとSURF4を見出した。PREBはCOPIIを介した小胞体輸送に関与するタンパクとして知られている。HCV感染に伴いin vitroおよびin vivoでPREB発現の増加を認め、PREBはHCV複製複合体を含む膜小胞の形成・維持に重要な役割を果たしている。SURF4はCOPIを介した小胞体輸送に関与するタンパクで、HCV複製の場と考えられている界面活性剤不溶性分画に存在して、プラス鎖RNAウイルスの複製複合体を含む膜小胞の形成・維持に重要な役割を果たしている。さらに、COPIIおよびCOPI関連タンパクのSec23, Sec24, Sec13, Sec31, SAR1, Sec16, RAB1, CSNK1のHCV複製における役割を解析した。竹安分担者は感染体ゲノム-タンパク質複合体のナノメートルレベルの構造および感染体ゲノムの細胞内動態解析を担当した。1kb以上のRNA分子の構造解析は技術的にこれまで困難だったが、1本鎖RNAを基板(通常は劈開した雲母片)上に吸着させ、1本鎖RNAの本来の高次構造を保つことによりRNA構造解析をおこなった。画像解析の自動化プログラムを開発し、28S rRNA全長の構造を予測した。この予測と結晶構造解析から提唱されている28S rRNAのモデルとを比較検討し、両者とも非常によく合うこと、また結晶構造解析からは不明であった部位の構造も予測可能であること、さらに、単離・精製の過程で、rRNAの構造は非常に安定であることが分かった。現在、80%が未知であるHCVのゲノム全体構造に解析に移った。本計画研究では「プラス鎖RNAウイルスの複製におけるウイルスと宿主の攻防」についてC型肝炎ウイルス(HCV)をモデルとして解析している。HCVなどのプラス鎖RNAウイルスはウイルスゲノムが短く、コードされるウイルス遺伝子数は限られており、ウイルス複製増殖や病原性発現には、ウイルスタンパク質が多機能を有するとともに、多くの宿主因子を動員する必要がある。
仕事・住まい・福祉が連携するサービスハブによるハウジングセーフティネットの構想

従来の福祉や住宅施策の脇役にいた脱ホームレス支援が、近年ハウジングのセーフティネット構想の中で注目を浴び、法律整備とハウジングの供給が一挙に始まった。本研究は、定住概念に対置する形で「暫住、暫居」という概念を導入し、その受け皿の中間ハウジングをサービスハブという機能で整理する。社員寮・飯場のサービスハブ化を通じた社会化の可能性の追究、就労困難層への就労支援や、仕事創出を含めた社会的就労の開発、非稼動層への日常生活支援を、サービスハブの概念のもとに見える化する。都市の最後のハウジングセーフティネットの地理的集中か分散かという、都市空間構造とセーフティネットの望ましい関係のあり方を提示する。
時計異常による乳癌発症モデルの開発

生体リズムの異常により発癌頻度が上がるとする疫学的データは多い。近年の研究で、時計遺伝子は全身の細胞で時を刻んでおり、生物時計が細胞代謝や細胞分裂など基本的な細胞機能と密接にリンクしていることが明らかになった。我々は高率に乳癌を発現する時計遺伝子改変マウスBreast Cancer Clock Gene Genetically Engineered Mouse1(BCCM1)を開発した。このマウスモデルは高率で癌腫を発現し、乳癌のトランスクリプトーム解析の結果、BCCM1では前癌状態が乳腺組織で長期間続いていることが強く示唆された。生体リズムの異常により発癌頻度が上がるとする疫学的データは多い.近年の研究で、時計遺伝子は全身の細胞で時を刻んでおり、生物時計が細胞代謝や細胞分裂など基本的な細胞機能と密接にリンクしていることが明らかとなった。我々は、高率に乳癌を発現する時計遺伝子改変マウスBreast Cancer Clock Gene Genetically Engineered Mouse 1 (BCCM1)を開発した。今回、このマウスの遺伝子解析により、生体リズム異常による発癌・癌進展の分子機構を検討した。BCCM1の癌腫は雄性では発症せず、雌性のみに発症した。経過観察での発現経過では、妊娠をエピソードに癌腫が明らかになるものが多いが、離乳後雌雄別に飼育し、全く妊娠が無いものも、16ヶ月後には大部分が癌腫を発生した。発癌には妊娠のエピソードが多い個体が発症する頻度が高い傾向が認められた。さらに、乳癌原発巣の腫瘍の大きさは種々あるが、大きなものには高率で肺転移が認められることが分った。さらに、分子機構特定のためのトランスクリプトーム解析を行なった。BCCM1乳腺(前癌状態)、BCCM1乳癌、BCCM1転移癌の各群で、同じ方向に変動する遺伝子は少ないが存在した。そのうち、PPAR-gammaとエストロゲンreceptor、progesterone receptorは著明に発現抑制されていた。PPAR-gammaの異常は抗炎症作用の減弱を生じる可能性を示唆する。すなわちBCCM1乳腺では明らかな炎症現象が起きている。それも非特異的免疫反応ではなく、T細胞、B細胞がからむ特異的免疫反応がおきている。従って、このマウスは前癌状態であること、すなわち、癌細胞の出現と免疫による消去のせめぎあいが長期にわたって継続しており、この状態はおそらく遺伝子変異またはepigeneticな変化を誘導する可能性を示唆する。時間生物学
地方政治システムにおける政治エリートのネットワークにかんする研究

概念的には政治家の影響力を政治内システムと政治外システムとでまず区別することが好ましいことを想案している。なぜならそれによって権力(影響力)測定のあいまいさが減るからである。さらにそこから政治システムの諸部分の自律性が明らかになる。政策決定や利益誘導に何の力も行使できない議員の存在理由が明らかになるのである。寡頭制と多元主義の測述は上記の識別によってのみ意味をもってくると思われる。従来の研究は地域社会の異なるセクターのリーダー層の関係に注目していたが、本研究はむしろ異なるレベルの青磁の連関に焦点を置いた。すなわち日本の地方政治は国政を抜きに論じることはできない。特に島根県の場合は41人の県議のうち31人が自民党議員である。そして3人の無派閥を除いて28人は3人の国会議員に系列化されている。大きい順に16、7、5人の構成である。これらに保守系の県新クラブ3人、5人の社会党、公明と民社各1である。各種委員会の主導権は自民党に独占されている。そして派閥間の均衡を重視したローテーションが人事の暗黙のルールとなっている。いいかえると権力の分散である。かくて圧倒的な権力エリート集団を発現することはできない。一方で国政レベルに系列化し、他方でクリーク間のバランスが配慮される。ただし野党から見た場合には自民党の寡頭政治である。しかし、二つの残された課題があり、それらの知見によって本研究は終了するはずである。一つは野党のインフォーマルな影響力は与党自民党の力と異なるか。第二に県議は政策決定にどの程度の影響力を行使できるか。行政と議会の関係を個別イシューをめぐって観察する必要がある。本年度の研究実施計画は島根県の政治的影響力者のプロフィールを作成することと,そのプロフィールをもとに面接聞き取り調査をすることであった.前者については『山陰首長・議員名鑑』(山陰中央所報社, 1984)が役立った.ただし主として県議会議員に焦点をおいた.面接はまだ完全ではないが,現時点で見出されたことと,確からしい仮説のいくつかを次のようにまとめることができる.(1)県議定数41のうち自民党議員が大半を占めている.自民党議員は企業経営者,農漁協幹部,代議士秘書などの経歴をもつ.社会党をはじめ他の政党の議員は労働組合その他の団体の職員もしくは活動家出身である.(2)異なる政治レベルの系列化が見られる.とくに自民党は竹下,桜内,細田という衆議院議員による系列化が著しい.竹下(現総理)系列が最大であることは自然である.この系列化はクリークの一形態をとっている.地盤や支援団体が明確になればなるほど,社会構造の政治系列による分節化がすすむように思われる.(3)しかしながら,複数の議員が同じ利益団体の支持を受けることがあり,また利益団体は複数の政治系列にコミットすることがある.そして議員の中にはマルチクリーカルにいくつかのクリークに参加し,結節の役割をはたしている.かれはそれによって実質的リーダーとなっている.これは政党の壁を越えることがある.系列化によるリーダーとフォロワーの分化と異なる構造が見出されることになる.概念的には政治家の影響力を政治内システムと政治外システムとでまず区別することが好ましいことを想案している。
光学的全視野計測法と粒子法による複合材料のき裂発生・進展メカニズムの解明

光学的全視野計測を用いた実験力学的手法と,粒子法に基づく力学シミュレーションから得られる知見を総合して、種々の複合材料におけるき裂の発生と,その進展や合体のメカニズムを明らかにした。破壊試験には内部にわたって破壊の進行の様相が観察できる円柱状の透明試験片を用いた。また、数値解析ではSPH法を改良して複合材料問題にも適用可能な独自の破壊シミュレーションシステムを開発した。鋳鉄やコンクリートなどのぜい性固体が圧縮力を受けると、圧縮方向といくらか角をなす方向に帯状の損傷領域が発生し、それが起点となってせん断型の破壊挙動を示すことがある。本研究では、モルタルおよびコンクリート試験片を製作し圧縮試験を行い、光学的手法により試験片表面全体における変位・ひずみ・応力を全視野計測を実施するとともに、き裂の発生と発生したき裂によるひずみの局所化問題に対して有効な粒子法による破壊解析を実施し、ぜい性材料、複合材料におけるき裂の発生・進展メカニズムを解明する目的である。本年度は,コンクリート材料に対して、次の2つの準備的な研究を並行して進めた。(1)電子スペックルパターン干渉(ESPI)計測による全視野変位・ひずみ計測中央部に孔を持つ長さ100mm、幅100mm,厚さ2mmの試験片を作成して、万能型引張圧縮試験機により圧縮試験を実施した。ESPIで変位分布やひずみ分布の変化に注意し、試験片材料のパラメータおよび孔の大きさはき裂の発生条件に及ぼす影響を詳細に調べた。(2)SPH粒子法を用いて、上記(1)の実験をシミュレーション解析開発されたSPH粒子法の精度を明らかにするために、まず、2次元非定常熱伝導問題に対して解析を行った。次に、小変形小ひずみ2次元弾性解析の適用性を確認したうえ、大回転大変形に適用するプログラムを開発した。本研究の目的は,モルタルやコンクリートなどのぜい性固体がある種の拘束条件下で圧縮荷重を受けるときに生じるせん断型の破壊メカニズムを明確にするために,光学的手法により試験片表面全体における変形やひずみの変化を連続的に計測しながら破壊試験を実施することである。同時に,観測される破壊メカニズムを解明するために,き裂の発生と発生したき裂によるひずみの局所化問題に有効な粒子法による破壊解析システムを構築して数値解析を実施し,圧縮力下に置かれたぜい性固体の破壊・損傷の挙動を予測可能にすることにある。本年度の研究では,透明で内部の破壊・損傷状態が把握できるPMMA(ポリメチルメタアクリレート)を試験片として用いて圧縮実験を実施し,電子スペックルパターン干渉(EPSI)計測により全視野変位・ひずみ計測を実施した。この試験では4チャンネルの動ひずみ計測・データ収集システムを購入して試験片表面の代表的な位置におけるひずみ変化を収集するとともに,EPSI計測で得た試験片表面のひずみ分布と比較することで計測精度の確認を行った。また,二次元の圧縮破壊問題をシミュレートするための粒子法解析システムを構築し,観測結果との比較や精度評価を行った。構築した粒子法解析システムは,計算に用いるコンピュータの性能の制限から十分に大きな数の粒子を用いた計算ができなかったが,計算の高速化と粒子の相互作用を評価するアルゴリズムの効率化など来年度の研究に向けての課題が明確になった。本研究の目的は,繊維充填材や強化コンクリート等、種々の複合材料におけるき裂の発生と,その進展や合体のメカニズムを,光学的全視野計測を用いた実験力学的手法と,粒子に基づく力学シミュレーション(SPAM)から得られる知見の総合により明確化することである。特に平成22年度は,き裂の発生と,発生したき裂によるひずみの局所化や,発生したき裂同志の合体などの複雑な破壊挙動解析に有力視されている粒子法に基づく破壊解析システムを構築して,複合材料におけるき裂の発生と進展・合体などの現象を予測可能とするシステムの開発を試みた。また,き裂の発生や進展の様子を直接観察して数値解析と比較できるようにするために,予切欠を導入したパイレックスガラスの円柱を試験片材料とした軸圧縮試験も実施した。この圧縮破壊実験においては,内部の破壊様相を高速度ビデオカメラで録画するとともに,試験片表面のひずみを全視野計測して数値シミュレーションと比較してシミュレーションで必要となる各種数値パラメータを算定した。また,コア数8の並列計算機システムを新たに導入し,システムに最適化したコードを開発することなどにより,従来に比べ35倍の計算速度で破壊現象をシミュレートできる高速な粒子法解析システムの開発に成功した。なお,数値解析は主として2次元問題に適用してその有効性を確認した。3次元問題を正確に解析するためには,更なる計算コードの最適化と,より多くの計算コアを有する並列計算設備が必要である。
自己炎症症候群モデル動物の樹立と治療標的の同定

自己炎症症候群は大関節優位な関節炎や関節破壊をきたすほか、皮膚炎や内臓障害等をきたすことから、小関節優位に関節炎や関節破壊を来す関節リウマチとは独立した疾患であると考えられている。症例数もすくなく、これまで様々な症状を再現するモデルマウスもなかったことから、病態の解明や治療法の開発の点で関節リウマチに遅れていた。そこで、自己炎症症候群の症状を再現するモデルマウスを樹立し、その病態を解明し、新たな治療法を開発することとした。自己炎症症候群はサイトカインであるIL-1のシグナルが亢進していると考えられており、アダルトにおいて誘導性にIL-1を過剰発現するモデルマウスとしてIL-1コンディショナルトランスジェニックマウス(IL-1 cTg)の作出を行った。IL-1 cTgはアダルトにおいて誘導性にIL-1が発現され、小関節には関節炎を発症せず、大関節に関節炎および関節を発症する、モデルマウスの作出に成功した。関節炎は100%の確率で発症し、比較的関節炎が発症しにくいとされるC57/BL6の系統においても100%の確率で関節炎を発症した。このことは、様々な遺伝子改変マウスがC57/BL6の系統で作成されているため、これらのマウスとの交配を容易にした。また、皮膚炎や肝臓等への炎症細胞浸潤など、ヒトの自己炎症症候群、特に成人スティル病の診断クライテリアを満たすモデルマウスの新規樹立に世界で初めて成功した。IL-1 cTgでは血清IL-6, IL-17の濃度がコントロールに比べて有意に上昇しているほか、増生した関節滑膜や軟骨下骨ではStat3の活性化が確認されたことから、これらの遺伝子欠損マウスとIL-1 cTgを交配し、これらの因子の発現を抑制したところ、IL-1 cTgに認められた関節炎等の様々な所見が消失する結果を得た。関節リウマチ(RA)は、主に手指などの小関節に多発性に発生する関節炎を主徴とする慢性炎症性疾患であり、関節の腫脹や疼痛などから日常生活動作にも支障をきたす。今日、Tumor necrosis factor alpha (TNFα)などの炎症性サイトカインを標的とする単クローン抗体など、様々な生物学的製剤が登場し、臨床応用されるようになってから、RAの治療成績は飛躍的に向上し、患者のQOLも改善するようになった。これらの治療法上の発展から、RAの病態の解明や治療標的の同定よりは、新たな治療法の開発が優先される開発競争の状況となった。一方で、成人発症スティル病などに代表される自己炎症症候群は、RAの類縁疾患ではあるものの、患者数も少ない難病であり、その病態の解明はRAに比べてさらに進んでいなかった。申請者は、成人発症する自己炎症症候群の病態に着目し、新たにアダルトオンセットの関節炎モデルの新規作出に成功した。本モデルは、アダルトにおいて100%の確率で関節炎を発症させることができる新規のマウスモデルで、自己炎症症候群に特徴的な大関節優位の関節炎を発症することを見出している。白血球数の増多や、皮膚症状、肝障害などを伴なうことも自己炎症症候群の特徴と合致していると考えている。現在、このモデルを用いてその病態の解明を進め、複数の治療標的を同定しており、その治療標的としての有用性を検証しているところである。本研究では、自己炎症症候群モデル動物の樹立と治療標的の同定を目指しているが、すでに自己炎症症候群モデル動物については、ヒトの自己炎症症候群と特徴がよく一致するアダルオンセットのマウスモデルの作出に成功している。本モデルでは、大関節炎を発症し、比較的関節炎を発症しにくいとされるC57/BL6バックグランドのマウスにおいても100%の確率で関節炎を発症することを見出している。すべてのマウスで関節炎が発症することから、このモデルを用いた解析はやりやすく、治療標的の同定にむけた解析を行い、すでに複数の治療標的候補の同定に至っている。以上のことから、本研究が概ね順調に進展していると判断できると考えている。自己炎症症候群はIL-1などの炎症性サイトカインのシグナルあるいは発現の亢進、好中球や単球・マクロファージ系の細胞の活性亢進などにより、全身的な炎症とともに、大関節優位の関節破壊、皮膚障害、脾腫、肝機能障害、白血球増多、などの一連の症状を呈する症候群で、成人スティル病など様々な疾患が包含されるが、いずれも希少疾患である。自己炎症症候群は大関節優位の関節破壊をきたすことから、手指などの小関節に多発性に発生する関節炎を主徴とする関節リウマチ(RA)とは区別される疾患群であるが、collagen induced arthritis (CIA)モデルのような疾患モデルが整備され病態解明が進んだRAとは異なり、未だ病態モデルがないのが現状である。今回、申請者は新たにアダルトにおいて、しかも一般に関節炎が発症しにくいと言われるC57/BL6バックグラウンドの系統において、100%の確率で関節炎を発症させることが可能なアダルトオンセットの関節炎モデルの新規作出に成功した。本モデルは、自己炎症症候群に特徴的なアダルトオンセットの大関節優位の関節炎のほか、皮膚障害、脾腫、肝機能障害、白血球増多、などの一連の症状を呈しており、自己炎症症候群モデルとして有用であると考えられた。このモデル動物を用いて、様々な炎症性サイトカインや転写因子の役割を解析し、治療標的の同定を試みており、すでに有望な治療標的も同定しつつあるところである。