hpprc/llmjp-kaken huggingface dataset:
脳発達臨界期における修飾物質と環境による回路形成および行動の制御

1.脳障害モデルラットの、回路形成の変化妊娠ラットにMAMを腹腔投与し作製した小頭症ラットを早期脳障害モデルとして解析した。神経病理的には大脳皮質および海馬に異所性脳組織が存在していた。BrdUによる神経細胞の新生時期の解析および、各種神経伝達物質の免疫組織化学の解析から、この異所性脳組織は、大脳皮質の成分が移動障害を起こし発生したことが明らかとなった。また神経化学的解析から小頭症ラット脳では、セロトニンおよびノルアドレナリンが大脳皮質、海馬、視床下部で増加していた。2.脳障害モデルラットの行動の変化MAMラットでは、空間記憶学習の獲得が悪く、かつOpen fieldにおける多動的行動が顕著であった。このラットをエンリッチ環境で育てると、空間記憶の獲得率が上昇した。この効果は、新生仔期にセロトニン神経毒を脳内に投与し、セロトニン神経を破壊したラットでは起こらなかった。3.脳障害モデルラットの老化に伴う脳内変化12ヶ月齢のMAMラットでは、モノアミン神経軸索の変性が多数観察された。この変化は正常老齢ラットでは1824ヶ月齢で観察されるものである。さらに大脳皮質・海馬においてはこの変性神経軸索は異所性脳組織の周囲に観察されることから、老化に伴う神経回路の変更が示唆された。4.脳障害ラットモデルの学習能力回復に関する研究小頭症ラットは通常の飼育ケージで飼育された場合、記憶・学習効果がない。しかし豊かな環境(広いスペース、複数ラット、種々のおもちゃ等)で飼育すると記憶・学習効果が有意差をもって存在した。さらに、この記憶・学習効果が海馬での神経細胞新生に基づくことを明らかとした。本研究では、上記の中心的研究の他、(1)神経幹細胞の研究、(2)衝動的攻撃行動を起こすラットの研究(3)Zitterラットにおけるドーパミンリセプター変化の研究等も行った。発達過程でのセロトニンニューロンの破壊が、豊かな環境での飼育により増強される記憶・学習に対して及ぼす影響ならびに新生海馬神経細胞に影響する効果について検討した。さらに、このセロトニンの効果が、直接、神経幹細胞に対し働くのかどうかを確かめるため、neurosphere法を用いて、細胞分裂および分化について検討した。生後3日齢SD系ネズミの大槽へ特異的セロトニンの神経毒である5,7-dihydroxytryptamine(5,7-DHT)を投与し,海馬内へ投射するセロトニン線維を破壊した。このネズミを豊かな環境(E group)および通常の飼育ケージ(S group)2群に分け5週間飼育しMorris水迷路課題を用い記憶・学習を解析した。さらにBrdUを投与し,海馬歯状回において新生される神経細胞をラベルし解析した。対照例としては、5,7-DHTの代りに生食を投与し,同様の飼育および処置を施したものを作製した。neurosphere法における検討は、新生仔マウスの側脳室外側部取り出し、EGF, bFGF存在下に培養し検討した。対照例ではE groupにおいて有意の記憶・学習の増強と新生細胞の増加が親察された。一方,5,7-DHT投与を施した例ではE groupにおいて有意の記憶・学習の増強が認められたが,新生細胞の増加は認めらなかった。新生神経細胞の数と記憶・学習の増強の関係から、新たに、ある一定数の新生細胞が存在する事が必要であるとする、basal number hypothesisを打ち立てた。また、neurosphere法における検討から、このセロトニンの効果が神経幹細胞に対しての直接作用ではない事を明らかにした。

脳の臨界期すなわちさかんにシナプスが形成され、脳の配線が形成される時期に一致して、一過性に脳内アミン、特にセロトニンが増加する。この一過性に増加するセロトニンがその後の環境因子による刺激に対応しうる"柔らかい脳を造る"カギ分子であることを仮説として研究を進めている。本年度は、セロトニンと攻撃性の問題を取り上げて研究した。これまでわれわれは、ラット発達期のセロトニンの低下がマウスを攻撃するムリサイドを引き起こすことを明らかにしている。異種動物への攻撃は、捕食攻撃の1つとされているが、本年度は同種攻撃の起こる脳内メカニズムについて検討した。前脳へ投射するセロトニンニューロンと上行性カテコールアミン神経路を破壊したラットにドーパミン作動薬を投与すると、通常では観察されない異常な同種攻撃行動が観察された。実験対照として、何も手術をしないラット(C1)、セロトニンニューロンのみを破壊したラット(C2)、カテコールアミン神経路を破壊したラット(C3)、C1、C2、C3のそれぞれにドーパミン作動薬を投与したラット、C2およびC3の両方の破壊を行ったラット、およびまったく何もしないラットを用いた。これら実験対照ラットのいずれのグループにおいても異常な同種攻撃行動は観察されなかった。さらに異常攻撃行動が観察されたラットでは、挨拶行動などの社会的行動を示す時間が実験対照群にくらべ有意に短かかった。この事は、"キレる子供"を研究する上での1つの手がかりとなると考えられる。1.脳障害モデルラットの、回路形成の変化妊娠ラットにMAMを腹腔投与し作製した小頭症ラットを早期脳障害モデルとして解析した。神経病理的には大脳皮質および海馬に異所性脳組織が存在していた。BrdUによる神経細胞の新生時期の解析および、各種神経伝達物質の免疫組織化学の解析から、この異所性脳組織は、大脳皮質の成分が移動障害を起こし発生したことが明らかとなった。また神経化学的解析から小頭症ラット脳では、セロトニンおよびノルアドレナリンが大脳皮質、海馬、視床下部で増加していた。2.脳障害モデルラットの行動の変化MAMラットでは、空間記憶学習の獲得が悪く、かつOpen fieldにおける多動的行動が顕著であった。このラットをエンリッチ環境で育てると、空間記憶の獲得率が上昇した。この効果は、新生仔期にセロトニン神経毒を脳内に投与し、セロトニン神経を破壊したラットでは起こらなかった。3.脳障害モデルラットの老化に伴う脳内変化12ヶ月齢のMAMラットでは、モノアミン神経軸索の変性が多数観察された。この変化は正常老齢ラットでは1824ヶ月齢で観察されるものである。さらに大脳皮質・海馬においてはこの変性神経軸索は異所性脳組織の周囲に観察されることから、老化に伴う神経回路の変更が示唆された。4.脳障害ラットモデルの学習能力回復に関する研究小頭症ラットは通常の飼育ケージで飼育された場合、記憶・学習効果がない。しかし豊かな環境(広いスペース、複数ラット、種々のおもちゃ等)で飼育すると記憶・学習効果が有意差をもって存在した。
情報保護法制における人格的利益の保護に関する基礎的考察

著作権法が定める著作者人格権に関しては、著作権と比較して、いまだ十分に研究が進んでいない状況にある。情報技術が急速に発達する中で、著作者人格権のあり方を検討するにあたっては、その基礎理論に関する研究が不可欠である。本研究は、著作者人格権について、その基本的原理や特性を明らかにするため、他法における人格的利益の保護に関する議論(パブリシティ権や刑法における名誉毀損罪等)からの知見も考慮の対象とし、著作者人格権を相対化して捉えたえうで、わが国の著作者人格権の基礎となる法原理を明らかにし、解釈、立法論を検討する際の基本的視座を得ることを目的とする。
メニエール病に対する心理・社会的ストレスの影響と認知行動療法の適用に関する研究

本研究では,心理社会的ストレスの影響が強いメニエール病に対して,症状維持,悪化に関係する認知行動的要因について調査を行った。その結果,内耳症状に対する予期不安が生じ,コントロール可能性,脅威性の評価という認知的評価が不安を増大させ,回避行動にも繋がることが示された。さらに,身体的警戒が不安感受性を高め,内耳症状を強めることがわかった。本研究の目的は、心理・社会的ストレスが発症要因、増悪・再発要因、維持要因として作用するメニエール病患者に対し、問題となる認知的、行動的変数を調査により明らかにすること、また、調査結果で示された認知的、行動的問題を改善するための認知行動療法プログラムを開発し、その臨床適用と効果について実証的データを用いて検証することである。本研究においてメニエール病患者の認知的、行動的問題が明らかとなり、認知行動療法プログラムが開発され、その有効性が実証されれば、耳鼻咽喉科による内耳の治療と併せて認知行動療法を用いることにより心理・社会的ストレスのコントロールが可能になり、メニエール病の改善に繋がる新たな治療選択肢となり得る。平成20年度は、メニエール病患者における認知的、行動的問題について調査を実施するために、調査用紙の作成と調査計画立案を行い、次年度の調査実施に向けて準備を整えた。具体的には、まず研究を始めるに当たり必要な物品を揃えて環境を整備し、調査用紙作成に必要な文献・尺度収集を行った。さらに、臨床研究に必要な2つの研究協力病院を確保し、本学における予備調査、研究協力病院における本調査実施の計画を立てた。また、本研究の成果であるメニエール病患者に対する認知行動療法の効果に関する論文を本邦査読誌に発表する予定であり、そのための準備を進めた。平成21年度は、メニエール病患者における認知的、行動的問題について調査を実施するための準備を進めた。具体的には、次年度の調査実施に向けて、昨年度に収集した文献・尺度を元にして、調査用紙の作成を行った。また、本研究の進行と並行して、本研究の現時点までの成果を本邦学会でそれぞれシンポジウム、ポスター発表にて2回発表し、本邦査読誌2誌に掲載されることとなった。平成23年度は、産前産後・育児休業を経て、復帰後に調査を再開した。平成22年度にメニエール病と抑うつとの関係を示すデータをまとめて公表したが、平成23年度はさらに広範な調査を行った。本調査によって、心理・社会的ストレスの中でも、メニエール病との合併が知られており、メニエール病の発症要因、増悪・再発要因、維持要因になり得ると考えられる不安、抑うつ症状を取り上げて、不安、抑うつ症状の発現に関係する認知、及び行動の特徴を調べた。しかし、統計処理に十分なデータ数が確保できず、調査は現在も継続中である。さらに、本研究で予定していた認知行動療法プログラムについては、本調査によりメニエール病の認知的、行動的問題を明らかにして、治療ターゲットを定めた上で開発する予定であったが、本調査がまだ終了していないため、本プログラムの促進が今後の課題である。
炭素繊維強化炭素複合材料の機械的特性の最適化に関する研究

C/C複合材料は軽量で高温特性に優れることから、金属やセラミックスでは適用不可能な超高温域における耐熱構造材料としての適用が期待されているが、積層面内の強度靱性に比較して層間の強度靱性が著しく低いため(CFRPのおよそ1/10程度)、これが構造設計上の大きな制約となっている。本研究ではそのための方法として、わずかに板厚方向を強化した擬三次元強化C/C複合材料、及び積層材のマトリックス中に層間補強用にウイスカーを混入したC/C複合材料を検討の対象とし、C/C複合材料に対する最適設計のための基礎資料得ることを目的とした。本年度は主に基準となる二次元強化材(クロス積層材),マトリックスにSiCウイスカーを添加して層間を強化した二次元強化材について検討し、面内方向特性として引張および曲げ試験を行い、層間特性として層間せん断強度およびモードIおよびモードIIの層間破壊靱性の評価試験を行った。その結果SiCウイスカーの添加は層間特性の向上に対して極めて有効であり、5vol%の添加によって層間せん断強度で2.5倍,モードIおよびモードIIの破壊靱性値(臨界エネルギー開放率)でそれぞれ1.5倍および2.5倍に向上した。試験前後の材料組織観察および亀裂の進展状況の観察より、マトリックス自身および繊維束/マトリックス界面の強度の向上が層間特性を向上させたものと結論された。来年度は、本年度実施する事ができなかった、わずかに板厚方向を強化した擬三次元強化C/C複合材料についても同様の検討を行い、面内方向特性と層間特性の相関について検討する。
分子コシャペロンFKBP5による神経細胞内凝集機構の解明

本研究は分子コシャペロンFK506 binding protein 5 (FKBP5)が神経変性疾患における「細胞内凝集促進因子」である可能性について検討した。アルツハイマー病モデルマウス脳内においてFKBP5を過剰発現した結果、微小管結合タンパク質タウについて(1)タンパク質量の増加、(2)リン酸化の亢進、(3)神経細胞内での異所性局在を引き起こすことが明らかとなった。一方、タウの細胞内凝集形成については観察されなかった。したがって、FKBP5はアルツハイマー病においてタウの細胞内凝集形成の促進には寄与しないが、その病理メカニズムを修飾する可能性が示された。アルツハイマー病(AD)はアミロイドβ(Aβ)蓄積からなる老人斑と過リン酸化状態の微小管結合タンパク・タウからなる神経原線維変化(NFT)により特徴づけられる神経変性疾患である。これまでの研究から、Aβ蓄積からNFT形成を経て神経変性に至るという「アミロイド仮説」が提唱されているが、これら二つの病理の間をつなぐ病理カスケードについては不明なままである。一方、分子シャペロンを介したタンパク質品質管理機構の破たんは神経変性疾患の引き金になると考えられる。最近の研究から、分子コシャペロンであるFKBP5がHSP90との相互作用により神経細胞内のタンパク質異常凝集、特にタウ凝集を促進する可能性が示された。本研究では、我々が作製したADモデルマウス(Saito et al., Nat. Neurosci., 2014)・APPノックイン(APP-KI)マウスとFKBP5過剰発現(FKBP5-Tg)マウスの交配マウス(FKBP5-Tg x APP-KIマウス)を用いて、FKBP5がタウ凝集の促進とそれに伴う神経変性の増悪化を引き起こす可能性を検討した。解析にはAPP-KIマウス脳においてAβの十分な蓄積がみられる12か月齢、15か月齢のAPP-KIマウスとFKBP5-Tg x APP-KIマウスを用いた。解析にあたり、両者においてAβの蓄積に違いがないことをELISA法および免疫組織染色により確認した。タウについてウェスタンブロットならびに免疫組織染色により調べたところ12か月齢では顕著な差は認められなかったが、15か月齢のFKBP5-Tg x APP-KIマウスの大脳皮質では同月齢のAPP-KIマウスに比べて総タウ量の増加が認められた。同時にタウのリン酸化状態を調べたが、大きな変化はみられなかった。また、ガリアス銀染色によりNFT形成の有無を調べたが、15か月齢においてNFTは認められなかった。一方、海馬においてはいずれの現象にも顕著な変化は認められなかった。前年度の12か月齢、15か月齢における解析に引き続き、18か月齢、24か月齢のAPP-KIマウスおよびFkbp5-Tg x APP-KIマウスを用いて解析を行った。タウのリン酸化および細胞内局在を指標としてタウ病理について解析した結果、18か月齢および24か月齢のFkbp5-Tg x APP-KIマウス大脳皮質ではそれぞれ同月齢のAPP-KIマウスに比べて総タウ量の増加が認められた。特に、24か月齢ではタウのリン酸化の亢進(Phos-tag SDS-PAGEにより確認)と海馬CA1およびCA3領域における軸索から細胞体への異所性局在(免疫組織染色により確認)が観察された。また、ガリアス銀染色により神経原線維変化(NFT)の形成について調べたが、NFTの形成は認められなかった。以上の結果から、APP-KIマウスにおけるFkbp5の過剰発現はタウの細胞内凝集体形成には影響しないが、タウのリン酸化亢進と神経細胞内での異所性局在を誘起することが明らかとなった。したがって、アルツハイマー病モデルマウスにおけるFkbp5の過剰発現は、タウ病理の促進に作用する可能性が高い。今後は、Fkbp5の過剰発現がどのようにタウ病理の促進に作用しうるのかについて明らかにするため、培養神経細胞などを用いたメカニズムの解析が必要であると考えられる。これまで研究計画通りに解析が進んでおり、15か月齢のFKBP5-Tg x APP-KIマウスにおいては大脳皮質における総タウ量の増加を認めた。この結果から、FKBP5の過剰発現がタウの安定性に影響する可能性が示された。一方、リン酸化タウやNFTの形成などADでみられる病理像は認められなかった。また、海馬においてはいずれの現象もみられなかった。機能生物化学引き続きin vivo解析により、加齢マウス(18か月、24か月)におけるタウの量的・質的変化(特にリン酸化)、NFT形成などの病理像について生化学的・組織化学的に検討していく。

一連のin vivo解析終了後は、細胞レベルにおいて再現性を確認する。さらに、パスウェイ解析などのバイオインフォマティクスを駆使し、細胞内メカニズムの解析を行っていく。
衝撃波を応用した遺伝子導入装置の開発と閉塞性脳血管病変に対する遺伝子治療の確立

我々は独自に開発してきたQ-switched Nd : YAG laser pulse(1.65J/Pulse;6.4 ns pulse duration)を応用したPDS(Particle Delivery System)装置を用い、直径1μmの金粒子を約2000m/sの速度で、目的部位に到達させることが可能であることを示してきた。また、2.0%アガロースゲルを用いた実験系により、一定の硬度を持つターゲットに、エネルギー、stand-off distance、金属泊の厚さ条件を変えることで、ある程度到達深度をコントロールできることも明らかにした。すなわち、金粒子に遺伝子を付着させることにより生体内の任意の部位へ遺伝子導入が可能となりうることが示されたわけである。そこで、生体組織における到達深度を計測するため、マウスの皮膚および肝臓を標的とした金粒子の打ち込み実験を行った。マウスは3日後にsacrificeして組織標本を作製し、到達深度の計測とともに粒子周囲の局所生体反応を観察した。皮膚においては、平均約2mmの深さで真皮層に到達していたが、massiveな出血や、粒子進入経路の細胞壊死、炎症細胞の著明な集積などはみられなかった。また、肝臓においても、表面から最大で約10mm平均約4mm到達深度が得られた。粒子周囲には僅かに出血が認められたものの、組織障害はごく軽微であった。このことから、我々の開発したPDS装置は、金粒子に遺伝子を付着させることにより、安全かつ高率に生体組織に遺伝子を導入できる可能性があることが示唆された。当初我々は、これまで報告されてきたヘリウムガス等の高速気体を利用して衝撃波を発生させる従来のPDS(particle delivery system)の小型改良をめざしてきた。その理由は、閉塞性脳血管病変へ血管内からのアプローチによる遺伝子治療を想定していたためであるが、機器開発をすすめていく過程で、衝撃波を発生させた後のガス処理が大きな障壁となっていた。血管内に不要となった気体を放出する事は脳梗塞の発生を引き起こすため不可能である。そこで、高圧気体を使用せず、レーザーアブレージョンを利用して衝撃波を発生させる方法を着想した。この方法では、上記の問題をクリアーでき、機器の小型化も比較的容易である。さらに、粒子の発射方向もある程度任意に調整できる等、従来のPDSの改良よりも_管内遺伝子導入にとっては好都合であることが予想された。このため、予備実験として、Q-スイッチレーザービームを直径2、3mm程度の平坦な強度分布を持つように形成して、0.01から0.1mm程度の金属箔に照射すると、金属中に容易に直径2,3mmの5km/s平面衝撃波が生ずる事を確認した。この現象は、衝撃波が金属箔の反対の面で反射するとき、その面に非常に大きな加速度が生じることを意味し、DNAを付着させた金粒子を予め金属箔に付着させておけば、PDSとしての機能を十分果たすことができる。また、レーザービームのエネルギー強度を変えることで、金粒子の飛行速度を自由に調節することもできる。これらの結果から、本研究により、数年以内に全く新しい遺伝子導入機器を世界に先駆けて開発することが可能であると考えられた。2血管内PDSの試作、実用化この項目は来年度へ持ち越しとなった。Q-スイッチレーザービームを直径2、3mm程度の平坦な強度分布を持つように形成して、0.01から0.1mm程度の金属箔に照射すると、金属中に容易に直径2,3mmの5km/s平面衝撃波が生ずる事をこれまでに確認してきた。この現象は、衝撃波が金属箔の反対の面で反射するとき、その面に非常に大きな加速度が生じることを意味し、DNAを付着させた金粒子を予め金属箔に付着させておけば、PDS(particle delivery system)としての機能を十分果たすことができると考えられた。この物理学的基礎実験のデータを元に我々は新しいPDS装置を開発した。Q-switched Nd : YAG laser pulse(1.65J/pulse ; 64 ns pulse duration)を0.1mm厚の金属泊に当てることで衝撃波を発生させ、peak pressureを増強する目的で5mm厚のBK7glassoverlayを併用した。金属泊の背面に付着させた直径1mmの金あるいはタングステン粒子は、この装置により約2000m/sの速度で飛行し、目的部位に到達できることを確認した。さらに2.0%アガロースゲルをターゲットとした実験系により、金属泊からゲル表面までのstand-off distanceが6mmの場合、ターゲット表面の金属粒子の散らばりは直径07mmの円形の範囲内で収まり、かつ平均6mmの到達深度得られることが判明した。この実験系により、一定の硬度を持つ組織に、エネルギー、stand-off distance、金属泊の厚さ条件を変えることで、ある程度到達深度をコントロールする事が可能であることが示された。今後は、実際の生体組織への金属粒子の到達深度を測定するため、マウスの皮膚および肝臓への打ち込み試験を予定している。

すなわち、金粒子に遺伝子を付着させることにより生体内の任意の部位へ遺伝子導入が可能となりうることが示されたわけである。そこで、生体組織における到達深度を計測するため、マウスの皮膚および肝臓を標的とした金粒子の打ち込み実験を行った。マウスは3日後にsacrificeして組織標本を作製し、到達深度の計測とともに粒子周囲の局所生体反応を観察した。皮膚においては、平均約2mmの深さで真皮層に到達していたが、massiveな出血や、粒子進入経路の細胞壊死、炎症細胞の著明な集積などはみられなかった。また、肝臓においても、表面から最大で約10mm平均約4mm到達深度が得られた。粒子周囲には僅かに出血が認められたものの、組織障害はごく軽微であった。このことから、我々の開発したPDS装置は、金粒子に遺伝子を付着させることにより、安全かつ高率に生体組織に遺伝子を導入できる可能性があることが示唆された。
森林の形成と持続性に関する因子の分子生物学解析

植物-分解者-土壌の系での有機物、養分の蓄積、維持とリサイクルの中で初めて種の多様性が存在する。しかし、森林の形成と持続性保持に必要な因子については不明な点が多いので、リサイクル系に関与する生物群とその相互作用を土壌を含めて研究した。得られた成果の概要は以下のとおりである。1)植物のリサイクルの中心である細胞壁構成成分の生合成と生分解について、その主成分であるセルロースを取り上げて生化学的・分子生物学的に解析し、まとめた。2)乾燥地や塩分の多い土地の樹木は耐乾燥性の種子を有し葉も肉厚である。そこで、砂漠地帯に生育する植物の浸透圧調節無機物質を詳細に分析するとともに、その水系の無機成分についても解析した。3)森林生態系における物質循環のしくみを、熱帯林、温帯林、寒帯林について比較検討した。4)現有林と裸地、森林の形成途上にある小径木林内地のガス成分、水、養分、無機元素の移動の機構を解析し、樹木の根や微生物、土壌の関与を解析した。5)樹木と菌類の相互作用について解析するとともに、菌の種類と分類法の開発について解析した。6)樹木の害虫とその天敵システムの構築を葉ダニを例にとり解析し、健全な森林の育成の基礎的結果を得た。7)土壌の無機成分と高等植物との関係から森林の持続的形成に関わる因子について解析した。森林は植物-分解者-土壌の系での有機物、養分物質の蓄積、維持とリサイクルの上に成り立ている。このこのサイクルの中で初めて種の多様性が存在する。しかし、森林の形成に必要な因子はなにであるか、また森林の持続性の保持に必要な因子については不明な点が多い。そこで、本研究では最先端的な研究手法を用いてこのリサイクル系に関与する生物群とこの系の保持に不可欠な糖質・タンパク質・遺伝子群を同定し、その機能の向上ののための戦略の手がかりを得ることを目的としている。三年にわたる本研究課題のなかで初年度にあたる今年度の研究で得られた成果の概要は以下のとおりである。1)自然環境の元での樹木系植物構成成分の分解を分析したところ、C源ではセルロースのみが特異的に分解されるのではなく、セルロース・ヘミセルロース系マトリックス成分がほぼ均等に分解し、リグニンに富む残渣を形成するとともに、植食者のN源との比(C/N比)一定になる機構解明のヒントが得られた。このことから植食者の有する分解酵素系の予測と意義を推定した。2)植食者の昆虫であるシロアリによるセルロース分解における中腸のβ-グルコシダーゼの役割を明確にすることができた。3)森林における無機元素の動態を分析し、リターの持つ重みと酸性降下雨の影響を把握した。4)セルロースの生分解性を解明する基礎としてセルロース及びその誘導体の高次構造解析を行った。5)植物と菌間の相互作用を菌側のDNA多様性解析を行うことにより分析し、分子同定法を確立した。6)砂漠化に伴う土壌の劣化のメカニズムを解析するとともに根圏における無機窒素の動態を分析した。7)ダニ、天敵と植物間の相互作用物質の生体化学を元にした植物者の人為的制御と環境への影響を分析し、天敵の導入の有用性を明らかにした。植物-分解者-土壌の系での有機物、養分の蓄積、維持とリサイクルの中で始めて種の多様性が存在する。1)植物のリサイクルの中心である細胞壁構成成分の生合成と生分解について、セルロースを取り上げて解析した。2)乾燥地や塩分の多い土地の樹木は耐乾燥性の趣旨を有し葉も肉厚である。そこで、潮間帯に生育するマングローブの浸透圧調節物質を詳細に分析し、新規物質の存在の可能性を見い出した。3)心理生態系における物質循環のしくみを、熱帯林、温帯林、寒帯林について比較検討した。

4)現有林とh裸地、森林の形成途上にある小径木林内地のガス成分、水、養分、無機元素の移動の機構を解析し、樹木の根や微生物、土壌の関与を解析した。5)樹木と菌根菌の相互作用と菌根の形成を促進する因子について解析した。6)樹木の害虫とその天敵システムの構築を葉ダニを例にとり解析し、健全な森林の育成の基礎的結果を得た。植物-分解者-土壌の系での有機物、養分の蓄積、維持とリサイクルの中で初めて種の多様性が存在する。しかし、森林の形成と持続性保持に必要な因子については不明な点が多いので、リサイクル系に関与する生物群とその相互作用を土壌を含めて研究した。得られた成果の概要は以下のとおりである。1)植物のリサイクルの中心である細胞壁構成成分の生合成と生分解について、その主成分であるセルロースを取り上げて生化学的・分子生物学的に解析し、まとめた。2)乾燥地や塩分の多い土地の樹木は耐乾燥性の種子を有し葉も肉厚である。そこで、砂漠地帯に生育する植物の浸透圧調節無機物質を詳細に分析するとともに、その水系の無機成分についても解析した。3)森林生態系における物質循環のしくみを、熱帯林、温帯林、寒帯林について比較検討した4)現有林と裸地、森林の形成途上にある小径木林内地のガス成分、水、養分、無機元素の移機構を解析し、樹木の根や微生物、土壌の関与を解析した。5)樹木と菌類の相互作用について解析するとともに、菌の種類と分類法の開発について解析した。7)土壌の無機成分と高等植物との関係から森林の持続的形成に関わる因子について解析した。
ホルモン不応性前立腺癌の細胞増殖因子の究明

2.前立腺ガン患者における前立腺移行部体積と病理学的特性の検討3.前立腺ガンにおける増殖因子の手術標本における検討前立腺全摘標本におけるインシュリン様増殖因子を含む増殖因子抗体を用いて免疫組織染色をすることによりその局在と染色性を前立腺ガンの病理組織像と対比した。その結果前立腺移行部容積の大きいものはガン組織及びその周囲の各増殖因子が淡染される傾向にあった。以上の結果より移行部容積を増やす因子は癌細胞の増殖因子とは異なりむしろ抑制的に働いている可能性が示唆された。1.前立腺ガン患者における前立腺特異抗原(PSA)molecular formと病理学的特性の検討2.前立腺ガン患者における前立腺移行部体積と病理学的特性の検討3.前立腺ガンにおける増殖因子の手術標本における検討前立腺全摘標本におけるインシュリン様増殖因子を含む増殖因子抗体を用いて免疫組織染色をすることによりその局在と染色性を前立腺ガンの病理組織像と対比した。我々は本年度の研究においては以下の各項目に関して遂行してきた。2.前立腺ガンにおける増殖因子の手術標本における検討前立腺全摘標本におけるインシュリン様増殖因子を含む増殖因子抗体を用いて免疫組織染色をすることによりその局在と染色性を前立腺ガンの病理組織像と対比した。その結果標本数が少ないものの悪性度および前立腺における臓器内での進行度により各増殖因子が濃染される傾向にあった。今後は、標本数および各種増殖因子を用いて検討する予定である。1.前立腺ガン患者における前立腺移行部体積と病理学的特性の検討2.前立腺ガンにおける増殖因子の手術標本における検討前立腺全摘標本におけるインシュリン様増殖因子を含む増殖因子抗体を用いて免疫組織染色をすることによりその局在と染色性を前立腺ガンの病理組織像と対比した。
泥岩の高温高圧相変化と溶融関係:大陸地殻形成と高マグネシウム安山岩の成因

オーストリア,カーニック・アルプスで採取した泥岩について,8キロバールから14キロバールまでの圧力範囲で,700°Cから1150°Cまでの温度範囲で,256時間から407時間の保持時間で高温高圧実験を行った.8キロバール700°Cで菫青石+黒雲母+カリ長石+曹長石+石英+ルチル+チタノマグネタイト+気相の組み合わせ安定であった.この組み合わせのうち,8キロバール800°Cで黒雲母と曹長石が消滅し,新にスピネルとメルトが出現した.このことは,8キロバールでは,700°Cと800°Cの間の温度で,溶融を開始することを示している.8キロバール900°Cではカリ長石が消滅し自形のコランダムが出現した.この新に出現したコランダムは自形の石英結晶と直接しており,この条件では,スピネル+コランダム+石英が安定で,サフィリン+珪線石が不安定であることを示唆している.また,9キロバール1050°Cでは,超高温変成岩類に普遍的に観察される鉱物組み合わせである斜方輝石+菫青石+サフィリン+スピネル+珪線石+石英とメルトが出現した.このメルトは花崗岩質の組成を有していた.この事は,沈み込むプレートで地下深所にもたらされた泥岩もしくは泥質岩が地殻下部の条件で,部分溶融することにより,安山岩質マグマよりもむしろ花崗岩質マグマが発生し,地殼下部に超高温変成岩類を溶融残存物として貯蓄していく可能性を示唆している.14キロバール1150°Cの条件では,リキダス相としてコランダムが出現しメルト+気相と共生していた.このメルトの組成は安山岩質であった.この事から,泥岩や泥質岩の溶融の度合い違いにより,花崗岩質マグマから安山岩質マグマへの多様なマグマが発生する可能性を示唆している.平成14年度は以下のこを明らかにした.1.超高温変成岩に普遍的に見いだされる斜方輝石とサフィリンの間のFeとMgの交換反応の温度依存性を7キロバールから16キロバールの圧力範囲で,850°Cから1300°Cの温度範囲で調べ,これを定量化した.この反応が地質温度計として有効であることを示した.この温度計により,東南極リュッツホルム岩体ルンドボークスヘッタに産する菫青石・サフィリン・グラニュライトの最高変成温度が1000°Cを超えることを明らかにした.2.東南極エンダビーランド・マッキンタイヤ島に産するグラニュライトの最高変成温度を高温高圧力下での相平衡実験を行うことにより11キロバールの圧力条件で1000°Cから1050°Cであることを特定した.3.マグネシウムとアルミニウムに富む超高温変成岩類を構成する鉱物間の相平衡関係を特定するためにザクロ石(X_<Mg>=0:75)の安定領域を高温高圧力下で決定した.この組成の系は圧力低下に伴って,鉱物組成がザクロ石→ザクロ石+斜方輝石+サフィリン+石英→斜方輝石+サフィリン+石英と変化することを明らかにした.また,温度低下に伴い,斜方輝石+サフィリン+石英→斜方輝石+サフィリン+珪線石+石英と変化することを明らかにし,また,ザクロ石-斜方輝石間のFe-Mg分配を再検証した.以上の研究実績に加え,第44次南極地域観測隊に参加し,プリシスオラフ海岸地域やリュッツホルム湾沿岸地域各地の泥質岩起源の変成岩類をサンプリングした.(1)東南極ナビア岩体やリュッツオホルム岩体の泥質岩起源のグラニュライトについて7キロバールから15キロバールの圧力のもとで,850°Cから1200°Cの温度条件で,相平衡実験を行った.これらの岩石は,含水鉱物である黒雲母をモードで10%程度含んでいるが,7キロバールでは1050°C,9キロバールでは1100°C,11キロバールでは1150°C以下の温度ではメルトを生じなかった.温度上昇に伴い,斜方輝石+黒雲母+ルチル+スピネル+サフィリン+カリ長石,斜方輝石+黒雲母+ルチル+サフィリン+スピネル+メルト,斜方輝石+黒雲母+ルチル+スピネル+メルトへと共存する相の組み合わせが変化し,黒雲母は1150°Cの温度条件でも存在していた.これらグラニュライトの相平衡関係の実験的研究については現在印刷中および投稿中である.また,研究成果の一部は第9回国際南極地学シンポジウム(ポツダム)で公表した.(2)愛媛県伊豫市で採取した泥岩礫とオーストリア,カーニックアルプスで採取したデボン紀の泥岩について,総化学組成分析を行い,8キロバールの圧力で無水条件のもとで,800°C,850°C,900°Cで相平衡実験を行った.実験時間は2週間から1ヶ月とした.現在,8キロバール950°Cでの実験が進行中である.これらの泥岩では含水鉱物を含んでいるにもかかわらず(含水量は2wt%前後である),850°Cでメルトを生じなかった.

泥質岩起源のグラニュライトの実験結果と同様に,溶融開始温度が通常考えられている温度(700°Cから800°C)よりもかなり高い可能性が示唆される.オーストリア,カーニック・アルプスで採取した泥岩について,8キロバールから14キロバールまでの圧力範囲で,700°Cから1150°Cまでの温度範囲で,256時間から407時間の保持時間で高温高圧実験を行った.8キロバール700°Cで菫青石+黒雲母+カリ長石+曹長石+石英+ルチル+チタノマグネタイト+気相の組み合わせ安定であった.この組み合わせのうち,8キロバール800°Cで黒雲母と曹長石が消滅し,新にスピネルとメルトが出現した.このことは,8キロバールでは,700°Cと800°Cの間の温度で,溶融を開始することを示している.8キロバール900°Cではカリ長石が消滅し自形のコランダムが出現した.この新に出現したコランダムは自形の石英結晶と直接しており,この条件では,スピネル+コランダム+石英が安定で,サフィリン+珪線石が不安定であることを示唆している.また,9キロバール1050°Cでは,超高温変成岩類に普遍的に観察される鉱物組み合わせである斜方輝石+菫青石+サフィリン+スピネル+珪線石+石英とメルトが出現した.このメルトは花崗岩質の組成を有していた.この事は,沈み込むプレートで地下深所にもたらされた泥岩もしくは泥質岩が地殻下部の条件で,部分溶融することにより,安山岩質マグマよりもむしろ花崗岩質マグマが発生し,地殼下部に超高温変成岩類を溶融残存物として貯蓄していく可能性を示唆している.14キロバール1150°Cの条件では,リキダス相としてコランダムが出現しメルト+気相と共生していた.このメルトの組成は安山岩質であった.この事から,泥岩や泥質岩の溶融の度合い違いにより,花崗岩質マグマから安山岩質マグマへの多様なマグマが発生する可能性を示唆している.
精密温度制御による微小流路スラグ流を用いた迅速物質移動プロセスの開発

mmオーダーの微小流路において,スラグ流を形成できる最大の流路サイズを特定した.多段に流体を供給した場合,同一相に流体が合一することが実験でも数値流体力学シミュレーションでも明らかになった.これにより,気液反応のように反応によってスラグ体積が減少する場合は多段に原料流体を供給してスラグサイズを維持できる.スラグ形成時は温度を下げて粘度を上げることが,スラグサイズと物質移動距離を短くし,物質移動に有利なこともわかった.本年度はまず,2段階で流体合流を行ったときのスラグ形成を評価した。まずCFDソフトのFluentを用いて幅1 mm,流体合流部が10 mm離れて2箇所ある流路で水相と油相のスラグ流で水相が2段階で供給される状況を設定した。1段目で水相と油相,2段目で水相が追加供給されるものとした。2回の水相供給量は等しくした。水とトルエンの物性データとVolume of Fluid法を用いた。2段目の水相のスラグ長さは1段目のそれの2倍であった。この結果は2段目に供給した水相は1段目で生成した水相のスラグと合一することを示している。さらに実験も行った。流路の直径は1 mmで水と油相としてドデカンを使用した。実験でも同様のスラグサイズの傾向を得た。この結果から,気液スラグ流で気液反応を行い,気相のスラグが消費されるプロセスに有効であることが明らかとなった。さらに温度を2段変化させて物資移動操作を行った場合を想定した実験を行った。物質移動のモデル系として,ドデカン中フェノールを水相抽出を行った。内径1 mmのPTFEチューブを内径1.3 mmのユニオンティの入口と出口に接続し,フェノール(1000 ppm)が溶解したドデカンと蒸留水を流した。流路出口のフェノールの抽出濃度を測定した。実験では水とドデカンの合流点から出口までの距離を0.6 m,流量比を1:1とし,各相の流量を0.25-1.0 mL/minで変化させた。合流部を高温(40-80°C),ユニオンティを出てからが室温だと合流部が室温の場合に比べてスラグが長くなった。これはスラグ形成時の流体粘度が下がり,流体がスラグ状に切れるまでに時間がかかると考えると説明できる。物質移動速度の傾向は,高温ほどスラグが長くなり(物質移動を遅くする),粘度が下がり物質移動抵抗が下がる。このため,これらの効果が相殺し測定温度範囲内の影響は小さくなった。mmオーダーの微小流路において,スラグ流を形成できる最大の流路サイズを特定した.多段に流体を供給した場合,同一相に流体が合一することが実験でも数値流体力学シミュレーションでも明らかになった.これにより,気液反応のように反応によってスラグ体積が減少する場合は多段に原料流体を供給してスラグサイズを維持できる.スラグ形成時は温度を下げて粘度を上げることが,スラグサイズと物質移動距離を短くし,物質移動に有利なこともわかった.本年度はまず,流路サイズ,流量,温度条件,流路材料を変更してスラグ流が形成される流量領域,スラグ形成時の物質移動の進行度を評価した。液液二相系の物質移動性能評価のモデル系として,ドデカン中のフェノールを水相抽出を行った。内径dのチューブを内径dTのユニオンティの入口と出口に接続し,フェノール(1000 ppm)が溶解したドデカンと蒸留水を流した。出口からの試料について,紫外光270 nmの吸光度からフェノールの抽出濃度を測定した。実験では水とドデカンの合流点から出口までの距離を0.3 m,流量比を1:1とし,d(1.3-10.2 mm),dT(0.5-9.5 mm),液流量を変化させた。測定したフェノールの抽出濃度Cから,物質移動容量係数Kaが算出される。循環頻度(U/(d+2l), U:線速,l:スラグ長さ)とKaの関係を整理すると,Kaは流路サイズによらず循環頻度の増大とともに向上した。また,d = 9.5 mmではスラグは形成しなかったが,それ以下の径でスラグ流形成限界流量は22(d = 1.59 mm),40(d = 3.00),78(d = 6.33) mL/minと内径とともに増加した。d = 2.00 mmにおいて材質を変化させたときのQとKaから,ティとチューブの親水性,疎水性を統一するとスラグが安定しやすくKaも大きいことがわかった。親水ー疎水またはその逆ではユニオンティでスラグの側面に形成された膜がチューブで失われ接触界面積が小さくなるためと考える。温度を変化させて物資移動操作を行った場合,物質移動速度が温度上昇とともに下がった。これは平衡抽出率が下がり,物質移動の駆動力が下がるためである。また,温度によるスラグのサイズへの影響は小さいこともわかった。このことはANSYS FLUENTによる数値流体力学シミュレーションによっても確認できた。当研究課題の平成24年度の進捗としては,申請書提出当初の計画をおおむね達成できていると考えている。本年度の主な内容としては,流路サイズ,流量,温度条件,流路材料を変更してスラグ流が形成される流量領域,スラグ形成時の物質移動の進行度を評価することであった。

流路サイズと物質移動速度との関係は循環頻度という,この操作の特有の指標を導入して整理することができている。また,スラグ流を形成可能な流量と流路サイズの関係についても多数の流路径・流量条件での実験データが得られており,十分な知見が得られている。流路材料についても親水性のものと,疎水性のものでスラグ流の形成,とくに流路壁に液膜ができるかどうかが,この流れにおける物質移動操作に大きな影響があることを見いだせている。温度の影響についても,直接の温度分布の影響を実験的に見ることは困難であるため,数値流体力学シミュレーションを援用することで詳細な検討ができている。以上の観点から,本課題の実験,シミュレーション,考察は十分に進行しているといえる。2年目は,前年度に引き続き,スラグ流の形成サイズ,物質移動速度,物性の温度依存性,操作条件の関係のデータを必要に応じて追加する。反応・流体の性質に応じた操作や装置設計に有用な指標(無次元数)を確定させていく。上記が明らかになったところで,多段温度制御プロセスを構築し,温度の組み合わせの物質移動への効果や,スラグ流における伝熱性能を評価する。数値流体力学シミュレーションを援用して流動操作の工夫やスラグ形成への影響を詳細に検討する。多段温度制御を効果的に行うために,熱交換流体を複数流すことが可能な微小流路デバイス部品を試作する。これまでの知見を統合し,系の情報から,温度条件・装置条件などを決定できる,このプロセスの設計フローを確立する。複数の系で実験を行い,フローの有効性を検証する。多段の温度制御が常に有効とは限らないで,どのような条件のときに適用できるかという範囲を明らかにすることも視野に入れる。また,適用系の探索も並行して続け,より適切な系での実施を目指す。該当なし
調理加工における炭火加熱の特徴の解明

1.研究目的:昔から焼き物調理をする時に炭火を用いるとおいしくできると言われているが、その理論的根拠は明らかにされていない。そこで、炭火加熱の特徴を明らかにするために研究を行った。2.研究結果:平成10年度は、炭火で加熱すること、放射伝熱が強く、伝熱量の約70%であることが明らかになり、熱源がガスであっても電気であっても、伝熱量と放射伝熱の割合が等しければ、食品の表面温度の上昇は等しく、同様の焼き色が付き同程度の水分蒸発が起こることが確認された。しかし、官能検査を行うと焼きあがった食品の匂いに差があることが明らかになった。平成11年度は、この匂いの差について検討を行った。鶏肉を炭火とガスコンロの上に魚焼き網を乗せた条件で熱量と放射伝熱の割合を同等に調節した加熱条件で焼き上げ、その表面の着色が同程度であることを確認した後、匂い成分をエレクトリックノーズを用いて分析したところ、匂いに違いがあることが確認された。更に焼きあがった直後、食品を密閉してそのヘッドスペースガスをガスクロマトグラフィーを用いての分析したところ、その組成に差が認められた。炭焼きしたものは、ガスコンロ・焼き網のものに比較して、メチルブタナール、ヘキサナールなどが多く、焙焼香であるピラジン類やピロールの比率も異なることが明らかになった。この原因の一つは、熱源からの排ガスの違いによるものと考え、検知管を用いて分析したところ、炭焼きの場合はガス・焼き網の場合に比べて、水素、一酸化炭素の量が多く、酸素の量が少ないことが明らかになった。3.まとめ:炭焼きの特徴は、伝熱量の内放射伝熱によるものが多く、そのことが食品表面によい焼き色と香ばしい匂いをつける要因になっていることが明らかになった。更に、炭焼きでは排ガスの組成の違いにより、食品表面で生成されたり付着する成分が異なり、それが焙焼香の違いの原因になっていると考えられた。1.研究目的食品の直火焼きを行う際に木炭を用いると良好な成績のものが得られるとされており、昔から調理に利用されている。そこで、木炭焼の特性を明らかにすることを目的に実験を行った。2.実験結果(1)放射伝熱の割合について:炭火で加熱するとの伝熱方法は放射伝熱と対流伝熱が混在すると考えられので、全伝熱量の内放射伝熱の占める割合を特別に試作した熱流計で測定した。その結果炭火で加熱した場合の放射伝熱の割合は、約80%であり、ガスコンロの上に金属製の魚焼き網を置いた場合や、電気のヒーター(1.2KW)を用いた場合はほぼ同等な値を示したが、ガスコンロをそのまま使用したときには、約30%の値を示し、放射伝熱の割合は大きく異なった。(2)モデル食品の表面温度と焙焼成績:成形したはんぺんや鶏肉を使用し、被加熱物の受熱量が一定になるように調節して一定時間加熱したときの食品表面の温度を放射温度計で測定し、更に焼き色やクラスト層の厚さを測定した。その結果、放射伝熱の割合の同じには食品の表面温度はほぼ同じになり、表面の焼き色やクラスト層の厚さにも差が見られなかった。放射伝熱の割合が低いときには表面の平均温度は低く、焼き色が薄くむらが大きかった。(3)焙焼した食品の匂い:官能検査の結果、炭火で加熱したものと他の熱源を用いたものには差が認められた。

エレクトリックノーズを使用して測定した結果、炭火加熱のものは他の熱源とは異なるパターンを示した。3.まとめ実験結果より、炭火加熱は放射伝熱量が多く、食品の表面温度を上昇させよい焼き色をつけることが明らかになった。同等の放射割合を持つ熱源で焙焼すると同等の焼き色が着いたが、匂いには差があり、炭火焼のものは独特の香りがあることが明らかになった。今後は匂いの差について検討することが課題である。1.研究目的:昔から焼き物調理をする時に炭火を用いるとおいしくできると言われているが、その理論的根拠は明らかにされていない。そこで、炭火加熱の特徴を明らかにするために研究を行った。2.研究結果:平成10年度は、炭火で加熱すること、放射伝熱が強く、伝熱量の約70%であることが明らかになり、熱源がガスであっても電気であっても、伝熱量と放射伝熱の割台が等しければ、食品の表面温度の上昇は等しく、同様の焼き色が付き同程度の水分蒸発が起こることが確認された.しかし、官能検査を行うと焼きあがった食品の匂いに差があることが明らかになった。平成11年度は、この匂いの差について検討を行った。鶏肉を炭火とガスコンロの上に魚焼き網を乗せた条件で熟量と放射伝熱の割合を同等に調節した加熱条件で焼き上げ、その表面の着色が同程度であることを確認した後、匂い成分をエレクトリックノーズを用いて分析したところ、匂いに違いがあることが確認された。更に焼きあがった直後、食品を密閉してそのヘッドスペースガスをガスクロマトグラフィーを用いての分析したところ、その組成に差が認められた。炭焼きしたものは、ガスコンロ・焼き網のものに比較して、メチルブタナール、へキサナールなどが多く、焙焼香であるピラジン類やピロールの比率も異なることが明らかになった。この原因の一つは、熱源からの排ガスの違いによるものと考え、検知管を用いて分析したところ、炭焼きの場合はガス・焼き網の場合に比べて、水素、一酸化炭素の量が多く、酸素の量が少ないことが明らかになった。3.まとめ:炭焼きの特徴は、伝熱量の内放射伝熱によるものが多く、そのことが食品表面によい焼き色と香ばしい匂いをつける要因になっていることが明らかになった。更に、炭焼きでは排ガスの組成の違いにより、食品表面で生成されたり付着する成分が異なり、それが焙焼香の違いの原因になっていると考えられた。
麹菌界面活性タンパク質が固体表面上で示す分子機構の解明

私は、麹菌Aspergillus oryzaeが生産する界面活性蛋白質RolAの固体表面への吸着自己組織化機構、麹菌cutinase CutL1との相互作用・基質分解促進機構を研究しています。RolAは固体表面に吸着し、棒状の高次構造を形成するという特徴を有しています。また、RolAは固体表面に吸着後、同じくA.oryzaeが産生するcutinase CutL1を固体表面上にリクルートする性質も有しています。このRolAが固体表面に吸着した際に形成する高次構造の分子機構や、できたRolA膜の下層にCutL1が侵入する際の分子機構を解明するのが研究目的です。今年度は、蛋白質間相互作用解析装置である水晶発振子マイクロバランス法(QCM)の金電極を疎水性・正荷電性・負荷電性に改質し、RolAとの親和性及び表面に形成される構造を観察し、RolAの吸着・自己組織化機構の解析を行いました。この内容に関して現在論文執筆中です(研究発表(1)に記載)。また、高次構造形成機構の解析に使っていた固体表面の凹凸が大きすぎて高次構造形成に影響を与えている可能性が考えられたため、凹凸のない気液界面での膜、つまりLangmuir-Blogdett膜(LB膜)の作製を行いました。LB膜作成及び固体表面に転写したLB膜の観察の結果から、RolAは高次構造形成までに2回膜状態の遷移が起こっており、1段階目の遷移で高次構造が形成され、2段階目の遷移で高次構造が隙間なく敷き詰められていくことがわかりました。RolAの親水性膜、疎水性膜に対しそれぞれCutL1を作用させ、RolA-CutL1複合体の観察を行いました。その結果、CutL1は確かにRolAに特異的にリクルートされ、RolAと結合した構造をとっていることがわかりました。現在はこの現象についてさらに詳細な解析を行っています。このうち、表面改質の条件の探索に時間が掛かりましたが、その後の解析は順調に進んだため、ほぼ予定通りに推移しています。現在は、ラングミュアー膜の解析に移行しています。今後は、RolAで気液界面であるラングミュアー膜(L膜)を様々なpHで作製することで、RolAの自己組織化機構の解析を行います。また、作製したL膜を原子間力顕微鏡で観察することで、pH毎の自己組織化構造の違いから、自己組織化構造形成機構を解析します。さらにRolAのL膜に対しCutL1を作用させ、RolAのCutL1リクルート機構の詳細を解析します。

今後は、RolAで気液界面であるラングミュアー膜(L膜)を様々なpHで作製することで、RolAの自己組織化機構の解析を行います。また、作製したL膜を原子間力顕微鏡で観察することで、pH毎の自己組織化構造の違いから、自己組織化構造形成機構を解析します。さらにRolAのL膜に対しCutL1を作用させ、RolAのCutL1リクルート機構の詳細を解析します。
クロマチン制御機構の解析によるヘルパーT細胞分化メカニズムの解明

前年度の研究で核内オーファン受容体Nr4a2が制御性T細胞(Treg)の誘導に機能することを見出し、本年度は引き続きNr4a2によるTreg誘導メカニズムの解析、およびNr4a2によるTreg制御の生理学的意義、病態生理学的意義の解明を試みた。まずNr4a2をCD4^+T細胞に異所的発現させ、Nr4a2のT細胞分化に対する作用を解析した。実験の結果、Nr4a2はTregのマスター転写因子Foxp3の発現を強く誘導する一方、炎症性ヘルパーT細胞Th1,Th17の分化を著明に抑制することを見出した。次にNr4a2欠損マウス個体、およびマウスより取得したT細胞を用いて解析を行った結果、Nr4a2を欠損したT細胞はTregへの分化が著明に減弱する一方、Th1への分化が顕著に亢進することを見出した。さらにT細胞特異的Nr4a2欠損マウスでは炎症性大腸炎のモデル疾患であるDSS誘導性腸炎の著明な増悪を示した。これらの結果はNr4a2がT細胞分化において重要な役割を担っており、炎症性疾患の制御における重要な因子であることを示している。さらに、Nr4a2欠損Tregは分化状態が不安定であるうえ抑制機能に重要なCD25やTGF-βの発現が有意に減少しており、その結果抑制機能が著明に低下していることをin vitro, in vivoの実験で明らかとした。以上本年度の研究により、Nr4a2はT細胞分化およびTregの分化状態の維持、機能発現において重要な役割を担っており、炎症性疾患の発症の制御に関与している因子であることを解明した。本研究成果は2010年8月に開催された国際免疫学会で口頭発表を行った他、Nature Communication誌で発表された。免疫応答を負に制御することにより生体の恒常性を維持する制御性T細胞(Treg)の分化メカニズムの解明を行うことを目的とする。まず、Treg分化におけるキーファクターを同定するため、文献およびデータベースをサーチし、13種類の転写因子を候補因子としてピックアップした。それら13因子のTreg誘導活性を、Tregマーカー遺伝子であるFoxp3の発現を指標に解析したところ、数種類の因子(FoxP-regulatory factors, FRFs)がレポーターアッセイレベルでFoxp3誘導能を示し、中でも特に核内オーファン受容体FRF1は内在性のFoxp3の発現も強く誘導することが明らかになり、さらなる解析を行った。まずレポーターアッセイ、クロマチン免疫沈降法により、FRF1はFoxp3遺伝子のプロモーター領域、および第1イントロンに存在するCNS1と呼ばれるエンハンサー領域に、モノマーとして直接結合し、Foxp3の発現誘導を引き起こすことを明らかとした。さらにレポーターアッセイおよび共沈実験により、FRF1はNFAT,Smads,Runx1,Stat5のような既知のFoxp3発現制御因子と相互作用し、それらの機能発現を担っていることを見出した。また、クロマチン免疫沈降法により、FRF1はFoxp3遺伝子領域に活性化型ヒストン修飾を引き起こすことを見出し、現在その分子メカニズムの詳細な解明を試みている。さらに、フローサイトメトリーによる解析により、FRF1は炎症性サイトカインであるIFNγの発現を抑制することを見出したが、その抑制には直接のDNA結合能を必要とすることを解明した。さらにTreg発生過程でのFRF1の重要性を追求するため、現在T細胞特異的に欠損する遺伝子改変マウスを作製し、解析を進めている。