hpprc/llmjp-kaken huggingface dataset:
出芽酵母を用いたスフィンゴ脂質の代謝制御メカニズムと構造機能相関の解明

本研究では、出芽酵母における複合スフィンゴ脂質の構造多様性と多彩な生物機能の連関性を明らかにすることを目指した。その結果、複合スフィンゴ脂質のサブタイプの一つであるMIPCが細胞壁機能維持に重要であること、スフィンゴ脂質の総量の制御をすることで植物病原菌毒素やエンドサイトーシス機能不全に対する抵抗性を付与できること、複合スフィンゴ脂質の組成パターンが変化することで細胞内pHホメオスタシス崩壊下における細胞機能不全を補填できること、等を明らかにした。これらの成果は、複合スフィンゴ脂質の適正な量と質(構造多様性)が多彩な細胞機能維持に重要である、という理解に繋がった。本申請研究は、出芽酵母における複合スフィンゴ脂質の生物機能を、その構造多様性の観点から明らかにすることを目標としている。平成26年度は、以下の二つの課題について研究を行った。(1)これまでの研究代表者らの研究によって、複合スフィンゴ脂質MIPCの生合成酵素遺伝子とマンナン型糖鎖合成酵素遺伝子(MNN2)の二重破壊によって酵母が致死となることを見出していた。本研究では、この致死のメカニズムを詳細に解析するため、MNN2発現を部分的に抑制したMIPC生合成酵素欠損株を用いた。その結果、この二重変異株は、SDSや細胞壁溶解酵素のザイモリエースに対して高感受性となり、細胞強度が低下していることが判明した。このような表現型はMIPC合成酵素の単独欠損株でも弱いながら観察された。このことより、特定の構造を持った複合スフィンゴ脂質が細胞強度維持に重要であることが示された。(2)植物病原菌毒素であるSyringomycin Eは、細胞表面の複合スフィンゴ脂質に結合することで毒性を発揮する。本研究では、スフィンゴ脂質生合成の最初のステップを担うセリンパルミトイルトランスフェラーゼの負の調節因子であるOrm1, Orm2の欠損株が、Syringomycin Eに抵抗性を示すことを見出した。一方で、Orm2の過剰発現によってスフィンゴ脂質の生合成を部分的に低下させると、Syringomycin Eに高感受性となることがわかった。これらの結果より、細胞のスフィンゴ脂質の総量が本毒素の毒性の強さを左右する重要なファクターであることが明らかとなった。平成27年度は、以下の二つの課題について研究を行った。(1)これまでの研究代表者らの研究によって、液胞の酸性pH維持に関与する液胞プロトンATPse (V-ATPase)が欠損した酵母は、複合スフィンゴ脂質生合成損傷が誘導する生育阻害に対して高感受性を示すことを見出していた。本研究では、V-ATPase欠損株において複合スフィンゴ脂質の組成パターンが顕著に変化していることを見出した。具体的な変化として、1IPCの減少とMIPC, M(IP)2Cの増大、2セラミド部分の水酸化の減少、が観察された。興味深いことに、MIPC合成が欠損すると、V-ATPase欠損株の中性条件における生育低下が顕著に促進されることが判明した。さらに、セラミドの水酸化酵素をV-ATPase欠損株に過剰発現させても同様の効果が観察された。これらの結果は、V-ATPase欠損株の複合スフィンゴ脂質代謝変動は、液胞のpHホメオスタシス破綻に対して細胞を保護するための応答機構であることを示唆している。(2)エンドサイトーシスにおける小胞の陥入に関与するRvs167, Rvs161の欠損株においてスフィンゴ脂質総量が低下していることを新たに見出した。この低下はスフィンゴ脂質生合成の律速酵素であるセリンパルミトル転移酵素の負の調節因子であるOrm2の発現増大によって生じていることがわかった。Rvs167欠損株においてスフィンゴ脂質生合成を強制的に促進させると生育阻害が誘発された。一方で、スフィンゴ脂質生合成をさらに低下させるとRVS167欠損株の異常な表現型が緩和された。このことより、Rvs167欠損株におけるスフィンゴ脂質生合成調節の生理的重要性が新たに示された。本申請研究の目的のは、複合スフィンゴ脂質の構造機能相関と代謝制御の生理学的意義を明らかにすることである。本年度の研究によって、細胞内pHの調節能異常やエンドサイトーシスの機能異常下において、酵母は複合スフィンゴ脂質の量や組成パターンを調節することによって、これらの異常に対する適応を行っている可能性を示すことができた。以上のように、ほぼ当初の計画通りに研究が進捗していると判断した。平成29年度は、以下の二つの課題について研究を行った。(1)これまでに研究代表者らの研究によって、複合スフィンゴ脂質のサブタイプの一つであるMIPCが細胞壁機能維持に重要であることを明らかにしてきている(Mol Microbiol(2015)95,706-722)。本研究ではこのメカニズムを詳細に解明するために、MIPC生合成欠損による細胞壁機能損傷を補填するマルチコピーサプレッサーの探索をおこなった。その結果、エルゴステロールの生合成に関わるERG13遺伝子をマルチコピーサプレッサーとして同定した。MIPCとエルゴステロールの二重代謝異常株では、それぞれの単独代謝異常株と比較して、細胞壁強度の指標となるSDS感受性、ザイモリエース感受性が顕著に増大することがわかった。

さらに、MIPCとエルゴステロールの二重代謝異常株では、細胞壁機能異常を補填するシグナル伝達系(cell wall integrity pathway)のMAP kinaseであるSlt2のリン酸化が亢進していることも確認された。これらのことより、MIPCとエルゴステロールは協調的に細胞壁の機能維持に関与していることが示唆された。(2)セラミドに親水性頭部を付加して複合スフィンゴ脂質を生合成する酵素Aur1は、酵母の生育に必須である。本研究では、複合スフィンゴ脂質枯渇による生育損傷のメカニズムを明らかにする目的で、トランスポゾンミュータジェネシスを用いて、Aur1抑制による生育阻害に耐性になる遺伝子変異の探索をおこなった。その結果、8個の遺伝子を同定し、この結果より特定のストレス応答シグナル伝達系の活性化が、複合スフィンゴ脂質枯渇による細胞機能障害を補填していることを明らかにした。本研究では、出芽酵母における複合スフィンゴ脂質の構造多様性と多彩な生物機能の連関性を明らかにすることを目指した。その結果、複合スフィンゴ脂質のサブタイプの一つであるMIPCが細胞壁機能維持に重要であること、スフィンゴ脂質の総量の制御をすることで植物病原菌毒素やエンドサイトーシス機能不全に対する抵抗性を付与できること、複合スフィンゴ脂質の組成パターンが変化することで細胞内pHホメオスタシス崩壊下における細胞機能不全を補填できること、等を明らかにした。これらの成果は、複合スフィンゴ脂質の適正な量と質(構造多様性)が多彩な細胞機能維持に重要である、という理解に繋がった。本申請研究の目的の一つは、複合スフィンゴ脂質の構造機能相関を明らかにすることである。本年度の研究によって、複合スフィンゴ脂質MIPCが細胞強度の維持に関与することを新たに見出した。また、スフィンゴ脂質の代謝制御の生理学的意義を明らかにするという目的においては、植物病原菌毒素Syringomycin Eの毒性の強さが、スフィンゴ脂質の総量の変化によって左右することを新たに明らかにすることができた。以上にように、ほぼ当初の計画通りに研究が進捗していると判断した。複合スフィンゴ脂質の構造機能相関を解析していく中で、MIPCという複合スフィンゴ脂質が様々な環境適応に関与している可能性が浮かび上がってきた。今後は、MIPCの生理機能の分子メカニズムの解明を積極的に行っていく必要がある。脂質生化学MIPCがどのようにして細胞強度維持に関与するのか、その分子メカニズムの解明が今後の課題である。また本申請研究のもう一つの大きな目標であるセラミドの作用メカニズムの解明に関しては、現在セラミド代謝異常に抵抗性を示す酵母変異株を複数単離しており、これらの株の詳細な解析も今後の重要な課題である。平成28年度の研究計画として、複合スフィンゴ脂質MIPCの生理機能発揮の分子メカニズムをさらに追求すると共に、スフィンゴ脂質代謝異常による転写応答系に関する解析についても本格的に着手する予定である。これらの研究を円滑に進めるために平成28年度のみの研究費では不足する可能性があり、研究費の一部を繰り越した。
液化ジメチルエーテルによる、畜産廃棄物の脱水・乾燥プロセスの構築

本研究は、固形燃料として家畜糞乾燥物を得ることを念頭に、液化ジメチルエーテル(DME)を用いた常温での家畜糞の省エネルギー脱水プロセスを構築することを目的とした。液化DMEによる牛糞の脱水実験の結果、最適条件は、液固比:38mL/g、脱水時間70分であり、含水率を80%から5.7%まで低下させ、脱水残渣の低位発熱量を18倍に高め、臭気や自己発熱性を低下させることも可能となった。また、牛糞は下水汚泥よりも易脱水性であり、結合水量、および脱水に伴う収縮性が異なることが原因と考えられた。動物医薬品は疎水性が高い物質ほど抽出される傾向があり、DME抽出系は疎水性が支配的であることが示唆された。発生量の大部分が堆肥化され、畜産の盛んな地域では過剰供給となっている家畜糞の有効なエネルギー利用の方法が注目されている。本研究では、液化DMEを用いた家畜糞尿の脱水・乾燥プロセスを構築し、固形燃料として利用できる乾燥物を得ることを念頭に、牛糞の脱水・乾燥特性を把握するとともに、脱水に関わる主要因子を明らかにすることを目的とした。牛糞を粒径4.8mmに成型し、常温下、液化DME線速度0.38nm/hの条件で、液化DMEと含水率約80%の牛糞を接触させた結果、60分で脱水率88%、含水率34%となり、120分では脱水率98%、含水率は6%まで下げることが可能であった。また、組成の近い下水汚泥を同条件で脱水して比較した結果、最終的にはどちらもほぼ完全に脱水されるが、60min経過時点の脱水率では牛糞88%、下水汚泥81%であり、牛糞は下水汚泥よりも脱水性が高いことが分かった。さらに、DSC(示差走査熱量計)を用いて、液化DMEによる脱水段階毎の自由水量と結合水量:本研究では-30°Cで凍結しない水分と定義、を測定し、脱水挙動を調査した。この結果、牛糞では元々の結合水含有率が0.41[g/g-ds]であり、この結合水は、液化DMEにより、自由水がほぼすべて脱水されたのちに、脱水されることが明らかとなった。また、下水汚泥の結合水含有率は0.75[g/g-ds]と、牛糞より高く、下水汚泥と牛糞の脱水速度の差の一因と考えられた。また、脱水速度に影響するもう一つの要因として脱水に伴う試料の収縮が考えられ、牛糞では体積比で90%前後までしか収縮が起こらないのに対し、下水汚泥では体積比55程度まで収縮した。すなわち、牛糞の方が脱水が進行してもDMEと接触する表面積が保たれるため、下水汚泥に比較して脱水速度が速いものと考えられた。本研究では、固形燃料として利用できる乾燥物を得ることを念頭に、液化ジメチルエーテル(DME)を用いた常温での家畜糞の省エネルギー脱水プロセスを構築することを目的とした。以下に得られた知見を示す。・平成25年度はバッチ式で実験を行い、液固比は38(7バッチ)で含水率5.7%(70分)まで脱水でき、液固比、時間ともに流通式の半分程度で効率的に脱水が可能となった。この脱水挙動は動的なPeleg's modelで予測することが可能であった。・脱水後牛糞は、湿潤ベースの低位発熱量が、13.8kJ/g-wetとなり、従来の加熱乾燥の約半分のエネルギー投入で、脱水前の18倍程度に高めることができた。しかし約2%のDMEが脱水分離液に溶解する、あるいは脱水後牛糞に残留するため、この部分の回収が今後の課題である。・脱水後牛糞の自然発火性について、Frank-Kamenetskii式を用いて推定したところ、DME脱水後牛糞は、加熱乾燥後牛糞よりも、自然発火性が低下し、管理が容易になることが期待できた。この原因としては液化DMEにより、自然発火性の高いタール分が抽出されたことが考えられた。・牛糞の液化DME脱水にともなう、動物医薬品の挙動に関しては、酢酸アセトニトリルを溶媒とした超音波抽出の後、LC/MS/MSにより代表的な4種の挙動を評価した。

その結果、比較的疎水性の高いSulfamethxazol、Tylosinについては脱水とともに分離液に移行する傾向が見られ、逆に疎水性の低いAmoxycillin, Oxytetracyclinについては、脱水後牛糞に残留している傾向が見られた。このことより、液化DME脱水系は、主として疎水性で支配されていることが示唆された。発生量の大部分が堆肥化され、畜産の盛んな地域では過剰供給となっている家畜糞の有効なエネルギー利用の方法が注目されている。本研究では、固形燃料として利用できる乾燥物を得ることを念頭に、液化DMEを用いた常温での家畜糞の省エネルギー脱水・乾燥プロセスを構築することを目的とした。まず、平成23年度の流通式液化DME脱水・乾燥実験の結果から、本法のエネルギー消費量、所要面積を試算したところ、既存の発酵+ハウス乾燥+熱乾燥法と比較して所要面積は1/6以下に、かつ臭気問題も改善できると推算された。ただしエネルギー消費量は既存法が602kJ/kg-H2Oであったのに対し、本方式では1109kJ/kg-H2Oと高かったため、更なる省エネルギー化が必要である。対策は、低温廃熱源の利用が想定される。本法における所要エネルギーは、主に液化DMEの加圧液化・減圧気化(沸点-25°C、常温0.6MPaで液化)に由来するため、従来法よりも低温廃熱でのエネルギー消費量の改善効果が高いと考えられる。次に、流通式実験装置に代え、バッチ式実験装置を用い、常温下、液固比30mL/g、無攪拌で、含水率約80%の牛糞を60分処理した結果、含水率33.2%まで脱水された。流通式実験で同じ結果が得られた条件と比較すると、バッチ式では液固比を10mL/g低下でき、今後攪拌を加えることで更なる効率化(時間短縮、低液固比)が期待できた。本法での牛糞由来の動物医薬品の挙動については、まず分析に関する文献調査を行い、酢酸アセトニトリルを溶媒とした超音波抽出の後、USEPAのLC/MS/MSによるPPCP測定メソッドを参考にして行うこととし、対象は使用頻度が高く、性質の異なるものと文献で多く調査されているものを絞り込み、テトラサイクリン系、ペニシリン系、スルホンアミド系、マクロライド系、フルオロキノン系を測定することとした。平成23年度実施予定であった、(1)家畜糞尿の基礎物性や発生量の把握、(2)液化DMEによる家畜糞尿の脱水・乾燥特性の把握、(3)液化DMEによる家畜糞尿中の水分抽出メカニズムの解明とモデリングについては、当初予定より早く進行している。一方、(4)乾燥物(バイオマス燃料)、タール、排水の性状の把握、(5)液化DMEの回収・再利用性の把握、(6)動物用医薬品の挙動把握については、少し予定より遅れており、平成24年度において優先的に研究を進める。25年度が最終年度であるため、記入しない。本研究にて設定している実施すべき6項目について、これまでの達成度を以下に述べる。まず、1家畜糞の基礎物性や発生量の把握については、概ね順調に進展しており、肉牛糞を主対象としつつも、乳牛糞、豚糞、鶏糞をはじめとする種々の家畜糞について、含水率、有機分、元素組成、発熱量等のデータを蓄積している。また肉牛の成長にともなう組成の変化についても約2年間のデータを蓄積している。次に、2液化DMEによる家畜糞尿の脱水・乾燥特性の把握についても、概ね順調に進展しており、これまでに、肉牛糞を対象とした液化DME流通式脱水・乾燥実験について望ましい条件を明らかにするとともに、より実用化イメージに近いバッチ式での脱水・乾燥実験を進めている。3液化DMEによる家畜糞尿中の水分抽出メカニズムの解明とモデリングについても、概ね順調に進展しており、これまで示差走査熱量計を用いた牛糞中の難脱水成分の定量についてデータを蓄積し、水分抽出メカニズムを下水汚泥と比較する形で推定した。次に、4乾燥物(バイオマス燃料)、タール、排水の性状の把握については、現在、やや遅れている。
マントル遷移層の密度と地震波速度の計算機シミュレーション

本研究の目的は、原子間相互作用に基づく計算機シミュレーションを用いて、マントル遷移層を含む深さ300から900kmに至る地球マントルの物理・化学的性質を詳細に解明することにある。本研究により以下のような研究成果が得られた。1.410km及び660km不連続面の両者共、(Mg,Fe)_2SiO_4の割合が5060vol%の場合は、密度及びP及びS地震波速度変化の全てにおいて、分子動力学(MD)法による計算値は、地震波観測モデルSF99と誤差1σの範囲内で一致した。しかしながら、pyrolileあるいはpiclogite組成の如何にかかわらず、410km及び660km不連続面の両者とも、MDによる密度変化の計算結果は、地震波モデルPREMあるいはak135による値に比べてかなり小さいことが明らかになった。2.マントル遷移層の重要な構成鉱物であるパイロープ、メージャライト、グロシュラールガーネットにMD法を適用したその結果、上記3ガーネットとも、極めて高精度でそれぞれの結晶対称性、弾性定数の実測データを再現することに成功した。3.Mg_2SiO_4スピネル相について、温度2000K、圧力30GPaまでの温度-圧力-体積状態方程式を高精度で求めることに成功した。更にシミュレーションで得られた結果を、既存のMgOの温度-圧力-体積同時測定データと詳細に比較、検討した結果、MgO状態方程式と今回の.Mg_2SiO_4スピネル状態方程式が与える圧力値が、温度15002000K,圧力1823GPaの範囲に渡って、非常に良く一致する(誤差は平均:0.10.2GPa以内)ことを見出した。マントル内410km及び660km地震波不連続面はそれぞれ、(Mg,Fe)_2SiO_4、オリビンから変型スピネル、(Mg,Fe)_2SiO_4スピネルから(Mg,Fe)SiO_3ペロフスカイトと(Mg,Fe)Oへの相変化によると考えられている。平成13年度は、分子動力学(MD)法を用いた計算機シミュレーションにより、上記相変化に伴う密度、及びP及びS地震波速度変化を両不連続面を想定した高温高圧下で求め、得られた結果を、不連続面についての地震波観測データと詳細に比較した。結晶のポテンシャルエネルギーを、クーロン項、ファンデァワールス引力項、反発項から成る二体間相互作用の和で表した。加えて、酸素イオンについては、結晶内における多体相互作用を取り扱うべくbreathing shell modelを適用した。410km及び660km不連続面の両者共、(Mg,Fe)_2SiO_4の割合が5060vol%の場合は、密度及びP及びS地震波速度変化の全てにおいて、MDによる計算値は、地震波観測モデルSF99と誤差1σの範囲内で一致した。しかしながら、pyroliteあるいはpiclogite組成の如何にかかわらず、410km及び660km連続面の両者とも、MDによる密度変化の計算結果は、地震波モデルPREMあるいはak135による値に比べてかなり小さいことが明らかになった。これらの計算機シミュレーションによる研究に加えて、シミュレーション結果を実測値と比較するために、ダイアモンドアンビルセルを用いた高圧実験を行った。パイロープ-メージャライト系ガーネットはマントル遷移層の重要鉱物である。平成14年度は、分子動力学(MD)法を用いた計算機シミュレーションにより、パイロープ、メージャライト、グロシュラールガーネットの結晶構造と弾性定数を高精度で求めることを試みた。

その結果、3ガーネットとも、極めて高精度でそれぞれの結晶対称性、弾性定数の実測データを再現することに成功した。引き続いて、マントル遷移層を想定した高温高圧下における、それらガーネットの構造と弾性計算を継続中である。また、最近、地球深部を想定した高温高圧下における圧カスケールの精度が大きな問題になっている。我々は、マルチアンビルセルを用いた、金とMgOの放射光同時X線回折データに基づいて、従来良く用いられている金圧力スケールが、マントル遷移層の温度圧力条件下では、圧力を1.4(3)GPa低く見積もりすぎることを明らかにした。これらの計算機シミュレーションによる研究に加えて、シミュレーション結果を実測値と比較するため、Caを含んだ、パイロープ-メージャライト系ガーネットの単結晶をマルチアンビルセルを用いた高温高圧合成実験を用いて作成し、その結晶対称性を4軸自動回折計を用いて詳細に検討した。(Mg,Fe)_2SiO_4スピネルはマントル遷移層の最重要鉱物である。平成15年度は、分子動力学(MD)法を用いた計算機シミュレーションにより、Mg_2SiO_4スピネル相について、温度2000K、圧力30GPaまでの温度-圧力-体積状態方程式を高精度で求めることを試みた。結晶のポテンシャルエネルギーを、クーロン項、ファンデァワールス引力項、反発項から成る二体間相互作用の和で表した。加えて、酸素イオンについては、結晶内における多体相互作用を取り扱うべくbreathing shell modelを適用した。得られたシミュレーション結果を、高温における、既存のMgOとMg_2SiO_4スピネルの温度-圧力-体積同時測定データと詳細に比較、検討した。その結果、MgO状態方程式と今回のMg_2SiO_4スピネル状態方程式が与える圧力値が、温度15002000K,圧力1823GPaの範囲に渡って、非常に良く一致することを見出した。すなわち、両状態方程式が与える圧力値の差は、これらの温度圧力範囲で平均0.10.2GPaであることを見出した。今回求められたMg_2SiO_4スピネル状態方程式は、マントル遷移層が関わる高温高圧X線解析実験の際の圧力スケールとして特に有用である。加えて、ダイアモンドアンビルセルを用いた高圧粉末X線結晶回折実験により、(Mg,Fe)_2SiO_4スピネルの体積弾性率の鉄依存性を精密に求めた。
算数・数学学力の到達度水準に関する発達的研究

研究の最終年度では、複数のテスト版が複数の集団に実施された場合の尺度の等化研究を進展させた。等化とは、異なるテスト結果を比較可能にするために行われる項目母数・能力母数の推定値の調整作業である。研究の主たる目的である算数・数学の到達度水準について知るためには算数・数学学力の共通尺度の構成が必要である。このような学力差のあるデータにおける等化、すなわち垂直的等化と、項目母数・能力母数の推定を同時的に行なう同時尺度調整法が本研究データには適していると考えられたため、その是非をシミュレーションにより検討した。その結果、各集団ごとに学力の平均・分散を推定しつつ各母数の推定を行うのが良く、また共通項目数が増加するにつれて等化の成績は良くなるなどの結論を得た。以上の結果を元にして、算数・数学の到達度水準について知るために、その共通尺度作りを行った。すなわちデータとして小学校3年生中学校3年生の被験者総数4612人、テスト項目数697項目のデータについて同時尺度調整法により最終的な到達度水準を確定した。新教育課程では、相対評価から到達度評価へとの評価観の変更が期待されているが、その基礎資料としての共通尺度が最終的に確定されたため、各児童・生徒の算数・数学学力の発達をクラスの他の児童・生徒の発達的変化に係わりなく知ることが可能となった。つまり現在教育現場で強く求められている到達度評価的解釈を可能とする学力尺度を作ることができた。本年度は研究の主たる目的である算数・数学の到達度水準について検討を加えるために算数・数学学力の共通尺度作りを行った。このため、これまでのデータに、中学1年生494人、2年生451人、3年生432人の数学学力データを加え、更に小学校の4年生310人、5年生334人の算数テストの学力データを新規に収集して、最終的に小学校4年生中学校3年生の被験者総数8288人、テスト項目数790項目に達するデータを得た。このテストデータは、その多くが、項目反応理論の利用が可能となるように共通問題を含む等の編集を受けた上で収集されたものであり、その意味ではこれまでの最大規模のテストデータと言える。このデータをもとに算数・数学学力尺度の構成を項目反応モデルに基づきベイズ推定により行った。(このような多量のデータ、テスト版を同時に分析できるプログラムが存在しなかったため、その開発も行った)。その結果、各テスト項目の項目母数の推定値と被験者の能力母数の推定値を得ることができた。各学年ごとの能力母数推定値の平均は、小学校3年生から順に、-1.53、-1.04、-0.53、0.0、0.42、0.91、1.39となった(ただし6年生の標準偏差を1とする)。目的に示したように、新教育課程では、相対評価から到達度評価へと評価観の変更が期待されているが、その基礎資料としての共通尺度が構成されたため、各児童・生徒の算数・数学学力の発達をクラスの他の児童・生徒の発達的変化に係わりなく知ることが可能となった。本年度は、複数のテスト版が複数の集団に実施された場合の尺度の等化研究を進展させた。研究の主たる目的である算数・数学の到達度水準について検討を加えるために行われる算数・数学学力の共通尺度の構成に際しては、このような等化を行なう必要がある。昨年度は、ベイズ推定によりテスト項目と被験者学力の母数の推定を行なったが、ベイズ推定には母数に関する事前知識が必要となり、その設定が問題となる場合も考えられる。このためベイズ推定の代わりに、Bock&AitkinのEMアルゴリズムを用いて項目母数を推定する方法について検討した。

ただし本研究のテストデータは、複数のテスト版を複数の集団に実施したものであり、各版とも共通項目は必ずしも難易的に隣り合った版に存在するだけでなく、隔たった版にも存在しているという等化作業における困難さが存在する。また本研究で扱う算数学力では、学力平均の学年差が想定される。このような事情を考慮すると学力差のあるデータにおける等化、すなわち垂直的等化と、項目母数・能力母数の推定と同時的に行なう同時尺度調整法が本研究データには適していると考えられたため、これをシミュレーションにより検討した。その結果、テストの版数が2の時、被験者数が1500人と3000人の結果に差は余りなかった。また共通項目数が増加するにつれて等化の成績は良くなった。更に、一般的に各集団の母平均の差は、やや過小に推定された。この過小推定は、各集団の能力母数の母集団平均が固定されていたことによる可能性もある。このため、研究の最終年度に向けて各集団の能力母数の母集団平均の推定・更新を行う方法を更に検討し、良好な推定成績が選られた場合には、これにより全母数の推定を行なうことにした。研究の最終年度では、複数のテスト版が複数の集団に実施された場合の尺度の等化研究を進展させた。等化とは、異なるテスト結果を比較可能にするために行われる項目母数・能力母数の推定値の調整作業である。研究の主たる目的である算数・数学の到達度水準について知るためには算数・数学学力の共通尺度の構成が必要である。このような学力差のあるデータにおける等化、すなわち垂直的等化と、項目母数・能力母数の推定を同時的に行なう同時尺度調整法が本研究データには適していると考えられたため、その是非をシミュレーションにより検討した。その結果、各集団ごとに学力の平均・分散を推定しつつ各母数の推定を行うのが良く、また共通項目数が増加するにつれて等化の成績は良くなるなどの結論を得た。以上の結果を元にして、算数・数学の到達度水準について知るために、その共通尺度作りを行った。すなわちデータとして小学校3年生中学校3年生の被験者総数4612人、テスト項目数697項目のデータについて同時尺度調整法により最終的な到達度水準を確定した。新教育課程では、相対評価から到達度評価へとの評価観の変更が期待されているが、その基礎資料としての共通尺度が最終的に確定されたため、各児童・生徒の算数・数学学力の発達をクラスの他の児童・生徒の発達的変化に係わりなく知ることが可能となった。つまり現在教育現場で強く求められている到達度評価的解釈を可能とする学力尺度を作ることができた。
熱ショック蛋白質を標的としたがん細胞の温熱耐性克服

われわれが先に見い出したHsp40はバクテリアのDnaJの相同体である。細胞内ではHsp40はHsp70と挙動を共にしており、細胞内のHsp40およびHsp70の量は温熱耐性の程度とよく相関する。またHsp40とHsp70は変性蛋白質の凝集を防ぎ、ATPのエネルギーを使って元どうりに折りたたむよう機能していること、さらに細胞内においてもHsp40とHsp70は共同して熱によって変性した蛋白質の活性を回復するよう働いていることなどを報告してきた。熱ショック蛋白質(Hsp)の温熱耐性における役割を直接的に証明するためには、特定のHSpを条件的に高発現または発現抑制させる実験系が有効である。その1つにTet-on遺伝子発現系がある。まずHeLa細胞にpTet-onプラスミドを導入した。得られたTet-on HeLa細胞に、哺乳動物のDnaJ(Hsp40)相同体のうちのHSDJとHsp40のcDNAをpTREヴェクタ-に組み込んだプラスミドを導入して、doxycycline添加でHSDJおよびHsp40を高発現する細胞株を得た。HSDJとHsp40のそれぞれの発現はdoxycycline濃度依存的であり、約3倍の誘導がみられた。この条件下での細胞の温熱感受性について検討したところ、HSDJとHsp40のいずれを高発現しても温熱感受性には影響がなく、また、温熱耐性の発現も対照の細胞と比べて差はなかった。このことは、Hsp40やHSDJなとのDnaJ相同体単独では温熱感受性を変化させることはないことを示している。ただ、Hsp40を高発現した細胞に熱ショックを与えると、Hsp70やHSDJの誘導が抑制される。一方、HSDJを高発現する細胞ではこのような現象は認められなかった。このようなことから、Hsp40は細胞の熱ショック応答を負に制御していることが示唆された。
文書様式よりみた日唐古代官僚制の比較研究

本研究では、官人個人が皇帝・天皇や官司に対して提出する文書様式である表・状・啓のうち、特に上表文を取り上げて、唐の敦煌・吐魯番文書や『文苑英華』等所収のものと、日本の六国史や『菅家文草』等所収のものとを比較することによって、日本と唐の官僚制の中における官人個人の位置づけの違いを明らかにして、古代日本の官僚制と国家・社会のあり方の特質を解明し、国際会議で報告するとともに論文を作成した。平成19年度は、主に唐の表・状・啓についての史料・研究文献をできるだけ収集して整理・分析することを中心に研究を行った。唐の表・状・啓については、敦煌書儀から史料を収集し、科学研究費で購入したパソコンを使用して、書式の種類、発行年月日、差出人、宛先、書き出し文言、書き止め文言、内容、刊本、所蔵者などについて整理して目録を作成した。敦煌文書の書儀は、『法蔵敦煌西域文献』を購入して、フランスのペリオ文書所収のものについては、写真版を参考に、文字の異同などを確認するようつとめた。唐の表・状・啓について、『文苑英華』所収のものについて、事例を収集して整理した。以上をもとに、特に上表文について、唐においては、どのような場合に作成されるのか、時代的な変遷はどうであったかについて考察した。その際、唐令の規定において、上表文がどのような場合に作成されることになっているのかを参照して、実態を分析することにした。その結果、唐令の規定が比較的守られていること、時代が下ると皇帝に対する上表文は数的に減少することがわかった。また、表・状・啓に関する中国における研究文献を収集することにつとめた。研究成果の一部は、東洋文庫における研究会で口頭発表した。平成20年度においては、唐の上表文・奉表文について、敦煌書儀から史料を収集して整理・分析した。その際、活字本だけではなく、昨年度購入した敦煌文書の写真版『法蔵敦煌西域文献』を用いて、フランスのペリオ文書所収のものについては、文字の異同などを確認するように努めた。また、唐の上表文・奉表文の実例として、『文苑英華』所収のものを整理・分析した。表は、官人個人から皇帝に直接奉ずる文書で、令の規定では致仕や訴訟の上表と、皇帝行幸時の起居表、皇帝踐疏や元日、祥瑞出現時の賀表などがあった。実例から分類すると、謝表・賀表・凶礼慰哀奉慰表など礼儀的な性格の表と、奏事・論事・陳情などの表に二分される。表は唐初期には政治的な上申にも使用されたが、玄宗期以降、中書門下体制に移行すると政治的上申には奏状が使用されるようになった。しかし、唐代後半期にも、賀表や謝表など主に礼儀的な表は作成されつづけ、宋代の『司馬氏書儀』『慶元條法事類』には、「表(式)」「奏状(式)」の順序で規定されている。政務のための文書様式が政治機構の変化にともなって変化していくのに対して、表は、王朝交替を超えて、皇帝と官人の関係を理念的に表す文書様式として残っていったと考えられる。一方、日本においては、8世紀には上表・奉表とも数が少ない。9世紀になると上表・奉表とも増加するが、日本では賀などの奉表は、百官もしくは公卿から天皇に奉ずるもので、官人個人で奉じた例はない。日本では、天皇が必要に応じて官人の意見を徴収したり、官人個人が天皇に意見を進上する制度が発達しなかった。それだけ、日本古代の官僚制は身分制的性格が強く、個々の官人の自立性は低かったと言うことができる。平成21年度においては、唐の表・状・啓についての史料と日本の表・状・啓についての史料を収集・整理・分析することを継続し、日唐における表・状・啓について比較研究を試みた。唐の表・状・啓について、敦煌書儀および敦煌文書・吐魯番文書から収集して、初年度に購入した『法国国家図書館蔵敦煌西域文献』などの写真版などと文字の異同などを校訂するよう努めた。唐の表・状・啓については、『文苑英華』所収のものも併せて考察した。その結果、表・状・啓は唐初より存在するが、このうち表がもっとも公的性格が強く、状・啓には私的な書状も含まれ文書様式として複雑な性格を有すること、表は唐後半期にも作成され続け、状は皇帝宛の奏状以外にも上中書門下状なども現れることなどが明らかとなった。一方、日本の表・状・啓については『続日本紀』以降のものを検討した。日本の文書様式は中国から受容したもので、表について日本では官人致仕や訴訟の上表規定は継受したが、儀制令関係の賀表は継受しなかった。

日本でも9世紀以降立賀表を奉じることが盛んになるが、官人個人ではなく太政官や百官など組織が奉じる点が唐とは異なる。ここに、中国における皇帝と官人の関係と日本における天皇と官人の関係が示されていると考えられる。また、9世紀には上表や賀表の儀式次第が定められ、状が受容されて、唐とは異なる日本的な形で表・状は官人社会・貴族社会の中に定着していった。
高次元からのアプローチによる強相関伝導系の電気・磁気的性質の研究

本重点研究では,強相関伝導系の中心である重い電子系について,とくに,(1)メタ磁性(2)近藤絶縁体(3)超伝導を3本の柱としているが,本公募研究ではまず昨年からの継続課題として,(2)の近藤絶縁体の強磁場強磁場下での性質をさらに詳しく調べた。また,最近FeSiをも近藤絶縁体とみなす立場があるので,その模型として2バンドHubbard模型について調べた。さらに,(1)の重い電子系におけるメタ磁性について,予備的だが興味ある計算を行なった。本年度の成果は,以下のとおりである。(a)昨年明らかにした近藤絶縁体における磁場誘起絶縁体-金属転移の性格をさらに詳しく調べるため,自己無撞着2次摂動法を用いて,磁化過程および1電子スペクトル等の計算を行なった。その結果,相互作用Uの大きさにより,転移は1次または2次となることを明らかにした。(b)FeSiについてFu-Doniachの2バンド模型を自己無撞着2次摂動論により計算し,比熱と帯磁率の温度変化を求めた。この結果,Fu-Doniachの計算に間違いがあること,帯磁率の方が比熱よりも低温でピークを持つこと,などがわかった。(c)動的分子場近似をhalf-fillingからずらした周期Anderson模型に適用し,不純物問題を数値対角化法により解くことにより,メタ磁性的な磁化曲線を得ることができた。数値計算は主として東京大学物性研究所の並列スーパーコンピュータVPP500を用いて行なった。データ解析は既存のワークステーションおよび本科研費で導入したパソコン上で行なった。また,結果の図の出力のためのカラーのインクジェットプリンターを購入した。謝金(研究補助)は,大学院生による計算補助に対するものである。
インターフェロン誘導型抗ウイルス機構2-5Aシステムにおける機能制御の構造的基盤

本研究では、抗ウイルス薬として生体内で安定な2-5A類似化合物のデザインに役立てるため、(A)活性型ヒトRNase L/2-5A複合体の立体構造解析により、2-5AによるRNase Lの2量体化並びに活性化機構、RNase LによるRNAの認識・分解機構を解明し、(B)活性型ヒト2-50AS(系の正の制御因子)の立体構造解析により、2-5Aの合成機構を解明し、(C)ヒト2'-PDE(系の負の制御因子)の立体構造解析により、2-5Aの認識・分解機構を解明し、これらの立体構造情報に基づいて2-5Aを鍵分子として複数の蛋白質が離合集散する系の機能制御を原子レベルで理解することを目指している。今年度は昨年度に引き続き、各々の構造解析タンパク質に関し、以下の手順でリガンド存在下、非存在下の両方において、数百種類の結晶化条件のスクリーニングを行った。しかし、いずれに関しても、未だ結晶が得られていない。(1)大量発現条件(発現用ベクター・ホストの組み合わせ、培養温度、誘導条件など)の最適化。(2)大腸菌の大量培養。2025°Cでの低温培養により、可溶性画分の収量が増すことを確認済み。(3)数種類(親和性、イオン交換、ゲルろ過等)のクロマトグラフィーによる、蛋白質の精製。(4)蛋白質の濃縮、複合体の調製。(5)結晶化条件の探索及び最適化。また、昨年度、ヒトRNaseLに関し、生理機能の類似性は無いもののアミノ酸配列に類似性が認められる酵母由来Ire1タンパク質の立体構造情報(Leeら、Cell, 2008)に基づいてRNaseLのドメイン構造の推定を行い、C末端RNaseドメインの発現系をデザインした。今年度は、その発現系を用い、組換え蛋白質の発現精製を行った。少量であるが、再現性良く精製サンプルが得られ、現在結晶化条件の探索を進めている。今年度は、各々の構造解析タンパク質に関し、以下の手順でリガンド存在下、非存在下の両方において、数百種類の結晶化条件のスクリーニングを行った。(3)数種類(アフィニティー、イオン交換、ゲルろ過等)のクロマトグラフィーの組み合わせによる、組換え蛋白質の精製。また、RNaseLの2量体化機構解明のため、キナーゼ類似ドメインに関して発現系を構築し、組換えタンパク質の精製を行った。ゲル濾過の結果から、キナーゼ類似ドメインが2量体化に関与することを示唆するデータが得られた。また、今年度はヒトRNaseLに関し、生理機能の類似性は無いもののアミノ酸配列に類似性が認められる酵母由来Ire1タンパク質の立体構造情報(Leeら、Cell,2008)に基づいてRNaseLのドメイン構造の推定を行い、C末端RNaseドメインの発現系をデザインした。

その結果、C末端RNaseドメインを可溶性に得、3段階のクロマトグラフィーにより均一に精製することに成功した。本研究では、抗ウイルス薬として生体内で安定な2-5A類似化合物のデザインに役立てるため、(A)活性型ヒトRNase L/2-5A複合体の立体構造解析により、2-5AによるRNase Lの2量体化並びに活性化機構、RNase LによるRNAの認識・分解機構を解明し、(B)活性型ヒト2-50AS(系の正の制御因子)の立体構造解析により、2-5Aの合成機構を解明し、(C)ヒト2'-PDE(系の負の制御因子)の立体構造解析により、2-5Aの認識・分解機構を解明し、これらの立体構造情報に基づいて2-5Aを鍵分子として複数の蛋白質が離合集散する系の機能制御を原子レベルで理解することを目指している。今年度は昨年度に引き続き、各々の構造解析タンパク質に関し、以下の手順でリガンド存在下、非存在下の両方において、数百種類の結晶化条件のスクリーニングを行った。しかし、いずれに関しても、未だ結晶が得られていない。(1)大量発現条件(発現用ベクター・ホストの組み合わせ、培養温度、誘導条件など)の最適化。(2)大腸菌の大量培養。2025°Cでの低温培養により、可溶性画分の収量が増すことを確認済み。(3)数種類(親和性、イオン交換、ゲルろ過等)のクロマトグラフィーによる、蛋白質の精製。(4)蛋白質の濃縮、複合体の調製。(5)結晶化条件の探索及び最適化。また、昨年度、ヒトRNaseLに関し、生理機能の類似性は無いもののアミノ酸配列に類似性が認められる酵母由来Ire1タンパク質の立体構造情報(Leeら、Cell, 2008)に基づいてRNaseLのドメイン構造の推定を行い、C末端RNaseドメインの発現系をデザインした。今年度は、その発現系を用い、組換え蛋白質の発現精製を行った。少量であるが、再現性良く精製サンプルが得られ、現在結晶化条件の探索を進めている。
能動的な観察と考察を促すワークショップ型科学教育の開発

科学教育では,体験学習の重要性の認識のもと,様々な組織でワークショップ(WS)や体験教室が開かれている。しかし,それらを通じて得られる知識や学習姿勢の定着度は満足するレベルに達していない。その原因の一つとして,反復的な体験と学びが欠落していることがある。そこで,本研究では,錯覚という日常的に体験可能で,学びを反復できる事柄をとりあげ,一般ユーザにも利用できるWS型教育プログラムと実施環境を開発することに取り組んだ。運営到達度の指標作成のため,科学館等へのヒアリング,複数回のWSからデータを取得し検討した。情報公開の環境も整備した。本研究の取組みが評価され,表彰や教育機関からWSの依頼を受けた。科学教育では,体験学習の重要性が広く認識されている。この体験学習における能動的な発見は,反復的な観察の中で生じる。この反復的な観察は,科学一般の研究にとっても不可欠な手順である。本研究の目的は,プログラム外でも反復的な観察を行えるような,ワークショップ型教育プログラムを開発し,一般ユーザがこのプログラムを開発者不在の状況でも利用可能なシステムを構築することにある。これには申請者らが開発した,錯視パターンを付したブロック(錯視ブロック)を利用する。一般ユーザが教育プログラムを運営できたかどうかの判断基準を明確にするため,ワークショップ結果の数値化を目標に,錯視ブロックの組み方と空間認識能力との関係について調査し,一般ユーザにもこのプログラムを利用可能とする環境を整備するため,指標を作成して検証する。最後にプログラムの有効性を検討する。具体的な計画は以下の通りである。平成27年度は,現行のワークショッププログラムを改良し,パッケージ化するために,複数回のワークショップの実施を通した大量のデータ収集し,データの類型化を行う。また,類型化されたパターンと空間認識能力の関係を解明する。平成28年度は,ワークショップの素材作成に必要な情報公開の環境を整備する。前年度までの検討を基にワークショップ到達度の指標化とワークショッププロトコルのマニュアル化を行う。最後に,開発したワークショッププログラムの科学教育プログラムとしての有効性を検証し,本提案が一般ユーザにも利用可能であることを確認して,本研究を総括する。平成27年度は,現行のワークショッププログラムを改良し,パッケージ化するために,複数回のワークショップの実施を通した大量のデータ収集し,データの類型化を行う計画であった。計画通り,ワークショップを複数回実施し,大量のデータを収集した。得られた多数の作例データを基に,錯視パターンの組み方の類型と空間認識能力との関係の検討については,大量のデータを収集後に実施する必要があり,時間がかかるため,平成28年度も引き続き実施する。一方,翌年度実施を予定していた,ワークショップの素材作成に必要な情報公開の環境整備については,前倒して実施開始した。これらの変更は,全体の進行に影響はない。学校や自治体,NPO法人等でもワークショップや体験教室が開かれるようになってきた。しかし,多くの体験学習プログラムは,何度も体験することが難しく,知識や学習姿勢の定着が不十分であるという問題点がある。そこで,本研究では,科学教育プログラム体験後も,日常で反復的に行えるワークショップ型教育プログラムを開発することを目的とした。体験学習における能動的な発見は,反復的な観察の中で生じる。実世界でも多く生起しているが,意図的に探すまで気づきにくい錯覚現象を,本研究のプログラムのテーマに取りあげた。プログラム受講後,日常で錯覚を発見するという反復的な観察姿勢に繋がると考えたからである。平成28年度は,開発者不在の状況でも,一般ユーザが利用できるよう,ワークショッププログラムのパッケージ化を進めた。具体的には,ワークショップ素材の作成に必要な情報公開の環境整備,ワークショップ到達度の指標の作成,目的と対象に応じたワークショッププロトコルの修正と検証を行った。平成28年度は,科学教育プログラム参加者が,その1回の体験にとどまってしまうのではなく,日常生活でも反復できるよう,ワークショップの素材作成に必要な情報公開の環境整備を行った。また,これまでの検討を基に,到達度の指標化やワークショッププロトコルのマニュアル化を進めてきた。さらに,科学館関係者へのヒアリングを参考にし,多人数体験型と少人数探究型の2つのタイプのワークショッププロトコルの作成および有効性の検討を行った。学校や自治体,NPO法人でもワークショップや体験教室が開かれるようになってきた。そこで本研究は,科学教育プログラム体験後も,日常で反復的に行えるワークショップ型教育プログラムを開発し,一般ユーザがこのプログラムを開発者不在の状況でも利用可能なシステムを構築することを目的とした。本研究では,実世界でも多く生起しているが,意図的に探すまで気づきにくい錯覚現象をテーマに取りあげた。受講後も,日常で錯覚を発見するという反復的な観察姿勢につながると考えたからである。平成27年度は,ワークショッププログラムのパッケージ化に向け,複数回のワークショップの実施を通して大量のデータを収集し,データの類型化を行った。平成28年度は,一般ユーザが教育プログラムを運営できたかどうかの判断基準を明確にするための準備をすすめた。

具体的には,ワークショップ素材の作成に必要な情報公開の環境整備,ワークショップ到達度の指標作成,目的と対象に応じたワークショッププロトコルの修正と検証である。また,科学館関係者等へのヒアリングも行った。平成29年度は,これまでの研究成果を総括し,国際学会発表を行った。さらに,本研究の取り組みが表彰されたり,教育機関からのワークショップ実施の依頼を受けたりした。科学教育では,体験学習の重要性の認識のもと,様々な組織でワークショップ(WS)や体験教室が開かれている。しかし,それらを通じて得られる知識や学習姿勢の定着度は満足するレベルに達していない。その原因の一つとして,反復的な体験と学びが欠落していることがある。そこで,本研究では,錯覚という日常的に体験可能で,学びを反復できる事柄をとりあげ,一般ユーザにも利用できるWS型教育プログラムと実施環境を開発することに取り組んだ。運営到達度の指標作成のため,科学館等へのヒアリング,複数回のWSからデータを取得し検討した。情報公開の環境も整備した。本研究の取組みが評価され,表彰や教育機関からWSの依頼を受けた。平成28年度は,前年度から引き続き,錯視パターンの組み方の類型と空間認識能力との関係の検討を行う。また,前年度からの検討を基にワークショップ到達度の指標化とワークショッププロトコルのマニュアル化を行う。さらに,開発したWSプログラムの科学教育プログラムとしての有効性を検証し,本提案が一般ユーザにも利用可能であることを確認して,本研究を総括する予定である。平成29年度は,これまでの研究成果を総括し,学会発表および論文の投稿を行う。【受賞】第11回キッズデザイン賞「子どもたちの創造性と未来を拓くデザイン」クリエイティブ部門「経済産業大臣賞」(主催:キッズデザイン協議会,後援:経済産業省,消費者庁,内閣府)【招待ワークショップ4件】茨城県境町立境第一中学校,おいでよ!絵本ミュージアム2017にて2件(主催:福岡アジア美術館,NPO法人子ども文化コミュニティ他),MOTサテライト2017秋むすぶ風景(主催:東京都現代美術館)実験心理学・感性評価平成28年度に実施予定であったワークショップのパッケージ化に向けた実験的なワークショップを,実験協力者の都合等も含めて勘案した結果,平成27年度中に実施した。そのため,ワークショップに必要な消耗品や謝金費用の支出のために,平成27年度に前倒し支払い請求を実施した。前倒し支払い請求は,一万円単位での請求である。そのため,端数分が残額となり,次年度使用額が生じた。研究成果の発表に最適な学会が次年度夏に開催される。その学会参加および論文投稿にかかる費用の支払いは平成29年度に入ってからになるため,次年度使用額が生じた。
炎症性サイトカインによる破骨細胞性骨吸収に対するカルデクリンの分子機構の解明

野生型マウス長管骨由来骨髄細胞の初代培養を用いたLPSの破骨細胞分化誘導活性化にはRANKLによる前処理(プライミング)が必要であった.カルデクリンはRANKLによるLPS応答能を増強させるプライミングステップを抑制した.LPS環境下おいてカルデクリンはRANKLによるプライミング効果を抑制することより,さまざまな炎症作用に対する予防薬として期待ができると考えられる.これまでに破骨細胞分化過程において,カルデクリンはRANKL刺激によるカルシウム・カルシニューリン系を介する転写因子NFATc1を抑制することで破骨細胞の分化誘導を抑制することが明らかになっている.細菌感染に伴う骨の破壊吸収は,主としてグラム陰性菌の外膜成分であるリポ多糖( Lipopolysaccharide; LPS )が重要な病原因子の一つとして考えられている.カルデクリン( Caldecrin )は友村らによって精製・クローニングされた急性膵炎発症時に頻発する低カルシウム血症の惹起因子であるが,破骨細胞の分化を抑制する因子として,また成熟破骨細胞機能を抑制する因子として報告された.これまでに骨吸収促進因子である炎症性サイトカインによるリウマチ患者の滑膜線維芽細胞において発現増加するRANKL mRNAをカルデクリンが抑制することを見出し報告していることから、RANKL発現が亢進している炎症組織内での破骨細胞分化をカルデクリンが抑制することが示唆されている.カルデクリンの炎症性に作用する破骨細胞への抑制機構のメカニズムをより詳細に探り,解析していくことで,インプラント周囲炎のような炎症性骨吸収治療への創薬をめざす基盤研究として進めている.マウス骨髄由来マクロファージにRANKL添加により破骨細胞に分化する系を用いてLPS単独あるいはRANKL+LPSを添加すると破骨細胞の形成が阻害された.一方,低濃度のRANKL前処理によりLPS添加で破骨細胞が効率よく形成された.野生型マウス長管骨由来骨髄細胞の初代培養を用いたLPSの破骨細胞分化誘導活性化にはRANKLによる前処理(プライミング)が必要であった.カルデクリンはRANKLによるLPS応答能を増強させるプライミングステップを抑制した.LPS環境下おいてカルデクリンはRANKLによるプライミング効果を抑制することより,さまざまな炎症作用に対する予防薬として期待ができると考えられる.これまでに破骨細胞分化過程において,カルデクリンはRANKL刺激によるカルシウム・カルシニューリン系を介する転写因子NFATc1を抑制することで破骨細胞の分化誘導を抑制することが明らかになっている.細菌感染に伴う骨の破壊吸収は,主としてグラム陰性菌の外膜成分であるリポ多糖( Lipopolysaccharide; LPS )が重要な病原因子の一つとして考えられている.カルデクリン( Caldecrin )は友村らによって精製・クローニングされた急性膵炎発症時に頻発する低カルシウム血症の惹起因子であるが,破骨細胞の分化を抑制する因子として,また成熟破骨細胞機能を抑制する因子として報告された.これまでに骨吸収促進因子である炎症性サイトカインによるリウマチ患者の滑膜線維芽細胞において発現増加するRANKL mRNAをカルデクリンが抑制することを見出し報告していることから、RANKL発現が亢進している炎症組織内での破骨細胞分化をカルデクリンが抑制することが示唆されている.カルデクリンの炎症性に作用する破骨細胞への抑制機構のメカニズムをより詳細に探り,解析していくことで,インプラント周囲炎のような炎症性骨吸収治療への創薬をめざす基盤研究として進めている.マウス骨髄由来マクロファージにRANKL添加により破骨細胞に分化する系を用いてLPS単独あるいはRANKL+LPSを添加すると破骨細胞の形成が阻害された.一方,低濃度のRANKL前処理によりLPS添加で破骨細胞が効率よく形成された.細菌感染に伴う骨の破壊吸収は,主としてグラム陰性菌の外膜成分であるリポ多糖( Lipopolysaccharide; LPS )が重要な病原因子の一つとして考えられている.カルデクリン( Caldecrin )は友村らによって精製・クローニングされた急性膵炎発症時に頻発する低カルシウム血症の惹起因子であるが,破骨細胞の分化を抑制する因子として,また成熟破骨細胞機能を抑制する因子として報告された.これまでに骨吸収促進因子である炎症性サイトカインによるリウマチ患者の滑膜線維芽細胞において発現増加するRANKL mRNAをカルデクリンが抑制することを見出し報告していることから、RANKL発現が亢進している炎症組織内での破骨細胞分化をカルデクリンが抑制することが示唆されている.カルデクリンの炎症性に作用する破骨細胞への抑制機構のメカニズムをより詳細に探り,解析していくことで,インプラント周囲炎のような炎症性骨吸収治療への創薬をめざす基盤研究として進めている.マウス骨髄由来マクロファージにRANKL添加により破骨細胞に分化する系を用いてLPS単独あるいはRANKL+LPSを添加すると破骨細胞の形成が阻害された.一方,低濃度のRANKL前処理によりLPS添加で破骨細胞が効率よく形成された.LPSの破骨細胞分化誘導活性化にはRANKLによる前処理(プライミング)が必要であった.カルデクリンはRANKLによるLPS応答能を増強させるプライミングステップを抑制した.LPS環境下おいてカルデクリンはRANKLによるプライミング効果を抑制することより,炎症作用に対する予防薬としての期待ができる.これまでに破骨細胞分化過程において,カルデクリンはRANKL刺激によるカルシウム・カルシニューリン系を介する転写因子NFATc1を抑制することで破骨細胞の分化誘導を抑制することが明らかになっている.顎顔面口腔外科・歯科インプラント【材料および方法】