hpprc/llmjp-kaken huggingface dataset:
組織工学的手法を用いた新たな人工気管の開発と気管再生における上皮化機序の解明

標本は10%ホルマリンによる固定、パラフィン包埋し、気管欠損部の中央が観察できるよう水平断の標本を作製しhematoxylin & eosin染色を行った。移植後3日ではいずれの人工材料でも上皮形成は確認されなかった。移植後5日ではb-FGFなし群では上皮形成は認めず、b-FGF10ngで単層の上皮形成、b-FGF100ngで重層の上皮形成を認めた。移植後7日ではb-FGFなし群でも単層の上皮形成を認め、b-FGF10ng,100ng群では一部線毛細胞も確認できるようになった。b-FGF10ng群では上皮下層の炎症細胞侵入、b-FGF100ng群では線維芽細胞侵入も確認され厚みのある上皮下層が形成されていた。移植後14日では全ての人工材料において多列上皮を認めるようになり、線毛細胞も確認された。b-FGF10ng、100ng群では上皮下層に血管新生が確認された。b-FGFによる上皮形成および上皮下層の形成促進が確認され、濃度を変化させることで形成が助長されることも確認された。上皮および上皮下層の早期形成は外的刺激や感染防御につながり、結果的には気管再建術後の良好な経過を得るための一つの対策になる可能性があると思われた。
生理活性物質の動的均衡制御とリアルタイムイメージング技術開発による緑内障治療研究

ぶどう膜炎に伴う緑内障患者、血管新生緑内障患者の房水では、IL-6やMCP-1等の炎症性サイトカイン濃度が原発開放隅角緑内障患者と比べて高値であった。さらに3次元前眼部OCTを用いた前向き研究の結果、房水流出路となっている強膜弁縁の開口部の幅は時間経過とともに狭くなり、将来的な眼圧コントロールに関係することが示唆され、開口部の幅は房水中MCP-1濃度とも相関していることが明らかとなった。細胞レベルでの検討の結果、結膜線維芽細胞の筋線維芽細胞への形質転換をHDAC阻害剤が抑制することが明らかとなった。これらの結果は、新たな緑内障治療の可能性を示すものと考えられる。房水・硝子体液中の生理活性物質のプロテオミクス的解析を行い、眼内に局在する生理活性物質群の動的均衡と病的状態における均衡レベルのシフトが眼圧制御および網膜神経節細胞死に対して与える影響を解析している。まず、緑内障病型毎に房水サンプルを回収し、生理活性物質組成を評価した。その結果、正常眼(白内障眼)、原発開放隅角緑内障と比較して、ぶどう膜炎続発緑内障眼は炎症性サイトカインであるIL-6, -8、TNFαに加え、MCP1やVEGF濃度が上昇し、さらに血管新生緑内障では、更にその傾向が顕著であることが確認された。また、代表的な緑内障眼における生理活性物質であるTGFβ2が房水流出主経路に与える影響について解析した。培養ヒト線維柱帯細胞において、TGFβ2刺激による1型コラーゲン合成が、Smad2/3分子を介して生じており、p38キナーゼ選択的遮断薬を使用することで阻害することを証明した。さらに臨床研究として、濾過手術の前向き調査を行い、前眼部光干渉断層計(OCT)によって濾過胞形状を解析した。その結果、濾過胞形状の定量的解析を行うとともに、強膜フラップの性状についても評価を行い、術後12か月時点での眼圧が、術後0.5か月時点での濾過開口幅に規定されており、また、房水中MCP-1濃度がこの濾過開口幅に関連する可能性が示唆される結果を得た。眼内環境における生理活性物質の動的均衡とリアルタイムイメージング(real-time imaging; RTI)技術の開発により、緑内障病態解明を踏まえた治療研究を目指している。(1)網膜神経節細胞(RGC)軸索流のRTIによる緑内障視神経障害の病態解明(2)房水流出路の前眼部OCT装置を用いたRTI技術による手術治療の解析(3)緑内障手術に関連した結膜創傷治癒における炎症細胞挙動のRTI評価(4)房水流出路の細胞成分でのアクチン骨格を可視化するRTI技術による病態解明などの多面的なアプローチを展開した。難治緑内障である血管新生緑内障やぶどう膜炎緑内障における手術に対する抵抗の原因が、房水中炎症性サイトカイン濃度の上昇に由来するという仮説が浮かびあがった。これは、房水流出路のRTIで証明された漏出点の経時的収束が、過剰なサイトカインによる創傷治癒で閉鎖されていく状態が示唆された。生理的房水流出路については、房水中に含まれるRhoリガンドとなる生理活性物質が眼圧制御機構に深く関わることが、Rho-ROCKシグナルの阻害薬を用いた臨床研究で証明された。他方、ステロイド緑内障に対してROCK阻害薬が有効であることは我々の研究で解明されていたが、アクチン細胞骨格のRTI技術を用いて、ステロイドによる細胞骨格のクロスリンク構造が誘導され、機能異常を呈することが明確に解析することができるようになり、アクチン細胞骨格の脱重合によって、ステロイド誘導性変化を解消するROCK阻害薬の奏功機序と平仄の合うことが解明され、ステロイド緑内障に対する治療の位置付けを大きく進展させた。また、結膜創傷治癒の炎症細胞の挙動のRTI技術の開発とRGC軸索流のRTI技術の開発にも成功した。総括して、RTI技術を応用することで緑内障治療の理解を深める研究の基盤を構築する重要な成果を得ることができた。我々は、本研究計画において、眼内環境(特に房水)における生理活性物質の動的均衡とリアルタイムイメージング技術の開発によって、緑内障の病態解明を踏まえた治療研究を目指した。今年度の成果において、我々は、房水中のサイトカイン濃度が緑内障手術に対して重要な影響を与えていることを、厳格なスタディデザインで証明することができた。さらに、詳細な奏功メカニズムについては、動物実験と臨床研究を組み合わせることで、多面的な解析を行うことができ、これらはIOVS, PLoS Oneなどの一流学術雑誌に論文業績として発表することができた。さらに、我々の開発した緑内障手術(線維柱帯切除術)の房水流出経路のリアルタイムイメージング技術が、臨床的に有効な手段であることが解明されたことは特筆すべきである。さらに、結膜創傷治癒における炎症細胞挙動や網膜神経節細胞の軸索流のリアルタイムイメージング、房水流出路の細胞成分におけるアクチン細胞骨格の可視化を用いたリアルタイムのライブイメージング技術による病態解明などの多面的なアプローチは、我々のリアルタイムの「可視化」技術の応用が、緑内障研究にとって、きわめて重要な役割を果たすことが証明されたと考えている。今後、これらの成果を臨床面で応用していくことで、次世代型緑内障手術治療戦略が一新されるものと考えることができ、高く評価できるだけの実績を成し遂げたと判断している。

眼内環境における生理活性物質の動的均衡とリアルタイムイメージング(real-time imaging; RTI)技術の開発により、緑内障病態を踏まえた治療研究を目指している。本年度は最終年度であることから臨床応用にターゲットを置き(1)房水流出路の前眼部OCT装置を用いたRTI技術による手術治療の解析、(2)緑内障手術に関連した結膜創傷治癒における炎症細胞挙動のRTI評価を中心に行った。内眼手術既往のある緑内障濾過手術のハイリスク症例に対する前向き研究を実施し、前眼部OCTを用いたRTIによる濾過胞形状の解析により、術後早期の強膜フラップ縁の開口部の幅が、術後の眼圧コントロールに関係することが推察された。結膜創傷治癒に関する基礎研究として、動物モデルにおいて濾過胞の維持効果が報告されているROCK阻害剤が結膜線維芽細胞のTGF-β刺激による筋線維芽細胞への形質転換を抑制することを明らかにした。さらにエピジェネティクス薬のヒストン脱アセチル化酵素阻害剤であるボリノスタットは、TGF-βシグナルのSmad2、Smad3、p38、Aktのリン酸化を抑制し筋線維芽細胞への形質転換を抑制することを明らかにした。さらに結膜線維芽細胞培養上清中の血管新生関連サイトカインであるPDGF-AA、VEGFがボリノスタットにより減少し、ボリノスタットで処置した結膜線維芽細胞培養上清ではHUVEC細胞の血管形成が抑制されることを示した。これらの結果は、緑内障手術後の濾過胞維持という新たな緑内障治療法の可能性を示すものと考えられる。ぶどう膜炎に伴う緑内障患者、血管新生緑内障患者の房水では、IL-6やMCP-1等の炎症性サイトカイン濃度が原発開放隅角緑内障患者と比べて高値であった。さらに3次元前眼部OCTを用いた前向き研究の結果、房水流出路となっている強膜弁縁の開口部の幅は時間経過とともに狭くなり、将来的な眼圧コントロールに関係することが示唆され、開口部の幅は房水中MCP-1濃度とも相関していることが明らかとなった。細胞レベルでの検討の結果、結膜線維芽細胞の筋線維芽細胞への形質転換をHDAC阻害剤が抑制することが明らかとなった。これらの結果は、新たな緑内障治療の可能性を示すものと考えられる。房水・硝子体液中の生理活性物質のプロテオミクス的解析を行い、眼内に局在する生理活性物質群の動的均衡と緑内障病態における均衡レベルのシフトを解析を進行させている。十分な症例数の緑内障病型毎の房水サンプルを採取し、房水内生理活性物質組成と手術治療成績・濾過胞形態との関連解析を進行できている。また、細胞骨格分布や細胞-細胞間結合装置の評価に関しても、in vitro定量評価系や前眼部灌流システムをを用いて、房水流出路へのTGFβをはじめとする生理活性物質の影響を予定通り解析できている。以上のことから、おおむね順調に進展していると判断した。今年度の成果を踏まえて、平成28年度は、本研究計画の最終年度に相当することから、リアルタイムイメージングの「可視化」技術を、さらに臨床面へとフィードバックする研究を幅広く展開することを予定している。具体的には、前眼部OCTを用いた緑内障手術後の房水流出路についての解析では、房水吸収の場となっている濾過胞の定量的解析技術の開発による臨床研究を計画している。
持久性運動開始前の糖質摂取は本当にインスリン・ショックを引き起こすか

運動前の糖質摂取によって引き起こされるインスリンショック(運動誘発性低血糖)と呼ばれる現象について、主に朝食摂取の有無による違いに着目し研究を行った。本研究の結果、絶食条件だけではなく、実際のスポーツ現場に近い状態である朝食を摂取した条件においても、運動誘発性低血糖を発症する場合があることが明らかになった。さらに、低血糖の発症のしやすさには個人差が認められ、絶食条件においては、高いインスリン分泌能を有している者が、また朝食摂取条件においては、高い有酸素性能力を有している者が、運動誘発性低血糖を生じやすいことが明らかとなった。持久性運動の開始3060分前の糖質摂取は、運動開始直後に急激な血糖値の低下を引き起こし、運動パフォーマンスを損なう、所謂「インスリン・ショック」の原因となると言われている。しかし、これらの現象を報告した研究は、実験室内で長時間の絶食後に行われており、実際のスポーツ現場には当てはめることができない。そこで本研究は、実際のスポーツ現場に即した状況を設定し、運動開始30分前の糖質摂取が、運動開始後の血糖値および持久性パフォーマンスに及ぼす影響を検討することを目的として行った。平成27年度は、日本人若年男性9名を対象として、朝食摂取の有無が、インスリン・ショックの発生に及ぼす影響を検討した。被験者は朝食を摂取もしくは絶食の条件において、運動開始30分前に150gのグルコースを含む糖質飲料もしくはプラセボ飲料を摂取した後、最大酸素摂取量の75%の強度で60分の自転車運動を行った。60分の運動終了後、最大酸素摂取量の90%の強度で運動を行い、疲労困憊に至るまでの時間を計測することにより持久性パフォーマンスを評価した。糖質摂取条件において、運動開始直前における血糖値は、糖質摂取前と比較して有意に上昇したが、朝食摂取の有無に関わらず、運動開始15分後および30分後における血糖値は、糖質摂取条件とプラセボ摂取条件との間に認められなかった。また、持久性パフォーマンスにも条件間で差は認められなかった。以上の結果より、朝食摂取の有無に関わらず、日本人男性において運動開始30分前の糖質摂取は、運動中の血糖値低下を引き起こさない可能性が示唆された。しかしながら、個々の結果を見ると、朝食摂取+糖質摂取条件において、運動開始15分後に血糖値が60mg/dLを下回った者が9名中4名もいたため、今後、特に朝食摂取条件における、インスリン・ショック発生の個人差について検討する必要があると考えられる。本年度は、日本人男性においては、朝食摂取の有無に関わらず、運動開始30分前の糖質摂取はインスリン・ショックを引き起こさないという知見を得ることができた。しかし、平均値では差が認められなかったものの、朝食摂取条件において、9名中4名において運動中に低血糖が認められたことから、インスリン・ショック発生に個人差が存在する可能性が示された。絶食条件においては運動中に低血糖を起こす者は1名もいなかったことから、個人差こそ存在するものの、むしろ朝食摂取条件においてインスリン・ショックが起こりやすい可能性もあり得る。今後、さらに被験者数を増やし、インスリン・ショック発生の個人差を規定する要因を探索すると共に、動物実験によりそのメカニズムを検討する必要がある。昨年度の研究により、運動開始3時間前に朝食を摂取する条件において、持久性運動開始30分前の糖質摂取により運動中に低血糖が起こった者が数名確認された。そこで本年度は、運動前の糖質摂取による低血糖発生の個人差を規定する要因を明らかにするため、16名の若年日本人男性を対象として実験を行った。運動開始3時間前に朝食を摂取する条件と、一晩絶食の条件において、150gのグルコースを摂取した30分後に、最大酸素摂取量の75%の強度で60分の自転車運動を行わせた。両条件において、運動開始15分後における血糖値の平均値は低血糖の基準である70mg/dLを下回らなかったが、朝食摂取条件では7名、絶食条件では5名において低血糖が起こった。朝食摂取条件において、低血糖が起こった者は、正常血糖の者と比較して最大酸素摂取量が有意に高く、絶食条件においては、運動開始直前のインスリン濃度とインスリン初期分泌能が高かった。以上の結果より、若年日本人男性において、運動開始3時間前の摂食状況に関わらず、運動開始直前の糖質摂取により運動中に低血糖が起こる者が存在することが明らかになった。また、朝食を摂取した状態においては最大酸素摂取量が、一晩絶食の状態においては、インスリン初期分泌反応が高い者において、低血糖が起こりやすい可能性が示唆された。さらに、朝食摂取条件において最大酸素摂取量が高い者ほど低血糖が起こりやすい理由を明らかにするため、動物実験を行った。摂食時と絶食時でインスリン刺激による骨格筋の糖取り込み速度を測定したところ、遅筋線維優位型のヒラメ筋において、絶食時に比べ摂食時で有意に高い値を示していた。ヒラメ筋は糖輸送担体のGLUT-4が多く、持久性トレーニングにより適応した骨格筋に近い性質を持つことから、この実験結果は、最大酸素摂取量が高い者において摂食時に低血糖が起こりやすい理由を一部説明し得る。

さらに、低血糖の発症のしやすさには個人差が認められ、絶食条件においては、高いインスリン分泌能を有している者が、また朝食摂取条件においては、高い有酸素性能力を有している者が、運動誘発性低血糖を生じやすいことが明らかとなった。ヒト実験においては、さらに被験者数を増やし、インスリン・ショックが発生する者がどのくらいの割合で存在するかを明らかとすると共に、血糖上昇やインスリン分泌に関わる血中ホルモン濃度を分析することにより、インスリン・ショック発生の個人差を規定する要因を検討する。また、動物実験においては、朝食摂取条件と絶食条件において、糖質摂取後における骨格筋の糖輸送担体の局在や、インスリンシグナルに関わる酵素の活性を調べることにより、メカニズムを検討する。スポーツ栄養学年度末に実施した実験における血液分析の費用の支払いが、学内の締切に間に合わず、次年度の予算から支出することにしたため。次年度も引き続きヒトを対象とした研究を行うため、ヒト試験に必要な消耗品の購入、血液分析費用、人件費に充てる予定である。また、動物実験によるメカニズムの解明を行うため、実験動物や分析試薬の購入に充てる予定である。
木造住宅の地震時捩れ挙動の解明とパッシブダンパーを用いた制振設計法の提案

本研究では、木造住宅の偏った壁配置に起因した振れ振動問題を解消して地震被害を軽減すべく、パッシブ制振技術を適用することを提案し、その合理的な設計法を構築する。研究代表者がこれまで構築してきた、線形粘弾性ダンパーを小規模1層構造物に適用する場合の理論を展開するため、1)平面的に大きな住宅、2)弾塑性構造への応用を主な課題とした。まず、木造住宅における2×2スパンの床の力学モデルを提案した。これは、床の主な抵抗機構であるせん断パネルと、接合部の曲げ抵抗を表す回転バネからなる。既往研究では回転バネの影響を無視したモデル化がほとんどであるが、せん断パネルの剛性が低い場合にはそれを無視し得ないことを、1層2×2スパンモデルの動力学モデルによって明らかにした。これにより、床剛性が不足した建物の固有モードが精確に求められるようになり、振れ振動を抑制するための制振ダンパーの配置計画が、より合理的に行えるようになった。また、弾塑性構造への応用に関しては、構造物の終局状態での外力分布から、それに対応した変位モードを近似的に得る手法を提案した。これにより、今まで線形粘弾性ダンパーをもつ弾性構造に限っていた制振設計の理論を、弾塑性ダンパーをもつ場合や、架構の塑性化を許容した場合など、様々なケースに応用できるようになった。その他、これまでの理論の適用範囲を拡張するための検討として、水平二方向の地震入力が耐力壁や水平構面の応答におよぼす影響を、解析的に調べた。これまでの水平一方向の地震入力による最大応答と、水平二方向の地震入力による最大応答の相関性を示し、設計に活用するための具体的計算法を示した。
網膜酸化ストレス傷害に対する水素水点眼の効果

内眼手術と酸化ストレスの関連では、白内障超音波乳化吸引術(PEA)における角膜内皮障害の原因としてフリーラジカル特にヒドロキシラジカル(・OH)の関与が示唆されてきた。水素ガスがPEAにおける酸化ストレス障害から保護できるか検討を行った。ウサギを用い前房内でPEAを行い、水素含有眼内灌流液と通常の眼内灌流液の比較検討を行った。5時間後、角膜を摘出し、角膜浮腫、酸化ストレスマーカーのリアルタイムPCRと免疫染色を行った。角膜浮腫は有意に減少し、酸化ストレスマーカーも水素群で有意に減少した。今回の研究により、水素含有眼内灌流液はPEA由来の酸化ストレスから角膜内皮保護する結果を証明した。本研究は水素ガス溶解液点眼の内眼手術における眼組織、特に網膜における抗酸化ストレス効果を検討することを目的としている。第一段階として、眼科内眼手術で最も多い、白内障手術時における角膜内皮の細胞障害について検討を行っている。白内障手術では、超音波をかけ、水晶体を粉砕する。超音波発振により、活性酸素が生じることより角膜内皮が障害される。手術の灌流液に水素ガスを溶解させることにより、活性酸素をトラップし障害が軽減することが予想される。ウサギの前房内において、超音波をかけることにより、角膜内皮の障害されるが、水素ガスを溶解した群において、角膜内皮の障害が軽減されるか検討を行っている。本研究は、水素ガス溶解点眼の内眼手術における眼組織における抗酸化ストレス効果を検討することを目的としている。白内障手術では、超音波をかけ、水晶体を粉砕する、超音波発振により活性酸素が生じることにより角膜内皮が障害される。ウサギの前房内において、超音波を発振し、内皮障害を引き起こすことが可能となった。また水素を使用することにより、術後の角膜混濁の軽減を計ることができた。内眼手術と酸化ストレスの関連では、白内障超音波乳化吸引術(PEA)における角膜内皮障害の原因としてフリーラジカルの関与が示唆されてきた。我々の検証により実際に角膜内皮細胞が酸化ストレス障害を受けることが明らかとなった。内眼手術の中でも最も件数の多いPEAの組織傷害因子として活性酸素種、特にOH・が重要であることを確認し、内眼手術と酸化ストレスの関連を考える契機となった。一方、水素ガスは組織・細胞種を問わず自由に拡散してOH・を選択的に還元する新しい概念の抗酸化物質である。以前、我々はラット網膜の虚血-再還流障害モデルを用いて水素ガスを溶解した点眼液の効果を検討したところ、水素ガスは速やかに硝子体から網膜に到達して網膜厚の菲薄化を抑制した。そのため、内眼手術における水素ガス応用という着想に至り、眼科手術用眼内灌流液への水素ガス溶解を利用した研究に着手した。まず、内眼手術に必要な水素含有眼内灌流液の作製を試みた。水素ガスを充満したアクリル容器に眼内灌流液を24時間留置することで、60%の水素含有眼内灌流液を作製出来ることが分かった。続いて、この眼内灌流液を用いて、白内障超音波発射時に生じるフリーラジカルの減少効果をみた。そこで臨床で行っている手術と同様の条件でウサギの前房内で超音波発射を行い、角膜内皮の酸化ストレスを検討した。内皮細胞における酸化ストレスマーカーの免疫染色を行ったところ、陽性細胞数が水素含有眼内灌流液により有意に低下した。すなわち、眼内灌流液に含まれる水素はフリーラジカルの発生を抑制させ、角膜内皮への侵襲を軽減させる可能性があると考えられた。さらに硝子体手術における網膜光障害が起きているか検討した。酸化ストレスマーカーで検討したところ、光照射群において陽性細胞数が上昇していた。今後、水素眼内灌流液をして、侵襲軽減の効果について検討する。超音波を発振し、角膜内皮の障害を引き起こしているが、現在条件設定が難しく、検討を繰り返しているところである。酸化ストレスマーカーにて抗酸化ストレスの軽減があるか否か検討を行う。眼科超音波の条件を設定し、酸化ストレスマーカーにて抗酸化ストレスの軽減があるか否か検討を行う。購入予定の消耗品が18,018円より高額なため、次年度購入予定とした。購入予定の消耗品が45209円より高額なため、次年度購入予定とした。消耗品購入予定。消耗品購入予定。
高気相体積率・高粒子濃度の汚染系スラリー気泡塔内流れの把握と数値予測技術の開発

GTL(Gas To Liquid)技術の核心である気泡反応塔内部の高濃度・高気相体積率スラリー系固気液三相気泡流の理解・モデル化と数値予測技術の開発を目的として,1気泡の合体・分裂特性に及ぼす微小粒子の効果に関する基礎実験とモデル化,2高気相体積率・高粒子濃度の気泡塔内流動特性の把握と実験データベースの構築,3高気相体積率・高粒子濃度の固気液三相気泡流の計算手法の開発を実施した.GTL(Gas To Liquid)技術の核心である気泡反応塔内部の高濃度・高気相体積率スラリー系固気液三相気泡流の理解・モデル化と数値予測技術の開発を目的として,1気泡の合体・分裂特性に及ぼす微小粒子の効果に関する基礎実験とモデル化,2高気相体積率・高粒子濃度の気泡塔内流動特性の把握と実験データベースの構築,3高気相体積率・高粒子濃度の固気液三相気泡流の計算手法の開発を実施した.天然ガス有効利用技術として期待されている天然ガス液化技術やDME(ジメチルエーテル)直接合成技術では、Fisher-Tropsh合成反応塔、すなわち微粒子を固体触媒とする高気相体積率・高粒子濃度の汚染系スラリー気泡塔の開発が要となるが、本気泡塔内で生じる高気相体積率汚染系固気液三相多分散気泡流に関する知見は殆んどない状況にある。本研究では、この流れの理解・モデル化と数値予測技術の開発を目的として、(1)気泡の合体・分裂特性に及ぼす界面活性剤と微小粒子の複合効果に関する基礎実験とモデル化、(2)高気相体積率・高粒子濃度の汚染系気泡塔内流動特性の把握と実験データベースの構築、(3)高気相体積率・高粒子濃度の汚染系固気液三相気泡流の計算手法の開発を実施する。平成24年度は、要素研究(1)に関して、高濃度スラリーにおける気泡合体鴨分裂過程の観察用小規模狭並行平板間気泡流動観測装置を製作し、粒子体積濃度・粒子径をパラメータとして、2気泡が合体に要する時間を測定した。本実験により、気泡合体の粒子濃度・粒子径依存性に関する基本的知見が得られた。要素研究(2)については、中規模気泡塔を製作し、気相流量・流入気泡径・粒子径・粒子濃度・界面活性剤の濃度等を実験パラメータとした汚染系スラリー気泡塔流動試験を実施できる環境を整えた。また、粒子体積濃度・粒子径・気相流量をパラメータとして、粒子が気泡塔内気相体積率に及ぼす影響を調べた。要素研究(3)に関しては、既に開発済みのスラリー系固気液三相多分散気泡流計算手法を用いて、(2)で実施した実験条件で計算を実施し、実験結果との比較から改善すべき要素モデルを抽出した。また、(1)で得られる気泡合体に要する時間に関する知見を気泡合体モデルに、気泡分裂効率に関する知見を組み込み、現在の実験範囲では気泡合体効率・分裂効率のモデル修正により粒子の混在の影響を考慮できる見込みが得られた。親水性微細粒子の粒子径の減少とともに気泡の合体が促進され,その結果,気泡塔内ボイド率が減少することを平成24年度に見いだした.本年度は,これをモデル化するため,小規模狭平行平板間気泡流動観察装置を用いて種々の粒子径及び粒子体積濃度における疑似二次元気泡の合体過程を観察し,気泡が接触後に合体するまでに要する時間の実験データベースを構築した.また,実体顕微鏡と高速度カメラを用いた高時間・空間分解能の気泡合体過程観察を行い.粒子濃度増加及び粒子径の低下にともない,気泡間液膜の最終厚さが見かけ上増加する(合体が促進される)ことを示唆する画像を取得した.これらの実験データに基づいて,既開発の親水性粒子濃度の影響を考慮した気泡合体モデルを種々の粒子径に適用できるように拡張した.汚染系気泡塔実験を実施した.界面活性剤の効果で低気相体積流束では自由液面にフォーム層が形成され,これにより見かけ上全気相体積割合が高くなる事を確認した.気相体積流束が増加するとフォーム層が破壊されて全気相体積割合が低下するが,ある程度以上の気相体積流束では清浄系と同様に単調増加の傾向を示すことを明らかにした.気泡塔内部の各種局所量,すなわち局所気相体積割合,液相速度及び液相変動速度を電極プローブ及び既開発の液浸型小型LDVプローブにより測定した.その結果,数cm/s程度のガス空塔速度の非均質気泡流の乱流運動量輸送には塔径スケールの大規模渦構造による速度変動が支配的であることを明らかにした.粒子径の影響を考慮した上記合体モデルを既開発の三次元計算手法に組み込むことにより,粒子径の影響を良好に予測できることを確認した.また,大規模渦構造の液相速度変動への寄与が支配的な場合は乱流モデルを用いなくても良好な予測ができることを明らかにした.天然ガス有効利用技術として期待されている天然ガス液化技術やジメチルエーテル直接合成技術では、Fisher-Tropsh合成反応塔、すなわち微粒子を固体触媒とする高気相体積率・高粒子濃度の汚染系スラリー気泡塔の開発が要となるが、本気泡塔内で生じる高気相体積率汚染系固気液三相多分散気泡流に関する知見は殆んどない状況にある。そこで本研究では、この流れの理解・モデル化と数値予測技術の開発を目的とした。平成26年度は、要素研究

1気泡合体・分裂に及ぼす微粒子の影響及び界面活性剤が及ぼす気泡からの物質移動に関する実験とモデル化、2高気相体積率・高粒子濃度の汚染系気泡塔内流動特性の把握と実験データベース構築、3固気液三相気泡流の計算手法の開発について、これまでの成果をまとめて全体を俯瞰し、目的達成のために必要な追加実験、モデリング、計算手法拡張を適宜実施した。1については、これまでに得られた粒子濃度及び粒子径が気泡合体に及ぼす影響を数値計算用モデルとして再整理するとともに、界面活性剤が気泡からの物質移動に及ぼす影響を実験的・数値的に検討し、これらの成果を国際学術誌上で発表した。2については、非常に広い範囲の気相体積流束における気相体積率を種々の粒子濃度において計測し、これまでに例を見ない系統的実験データベースの整備を行った。その成果をまとめて気泡反応塔に関する国際会議において発表した。さらに、種々の気相入口条件における実験データベースも取得した。3これらの成果を基盤として開発した固気液三相流数値予測手法を用いて気泡塔内流動数値予測を行い、実験データとの比較を通してその妥当性を検証した。その結果、本技術により気泡塔内流動の良好な予測ができることを確認した。その成果は国際学術誌等で発表した。26年度が最終年度であるため、記入しない。混相流工学26年度が最終年度であるため、記入しない。当初の計画通り、実験実施環境を概ね整えることが完了しており、基礎データに関しても概ね収集できた。この結果、当初計画どおり、次年度は種々のパラメータ依存性に関するデータの収集およびその分析作業に問題なく移行できることから本判定とした。本研究の最終目的達成のために本年度実施すべき要素研究として,親水性微細粒子が気泡合体に及ぼす影響の実験的検討,そのモデル化と計算手法への組み込み,界面活性剤が高気相体積流束における気泡塔内流動に及ぼす影響の検討,及び気相体積割合及び液相速度などの気泡塔内局所量の計測と流動構造の把握を進めてきたが,上記の研究実績概要で述べたように,順調に課題を達成できている.これまでに得られた成果は国内外の主要な学術雑誌及び学術講演を通じて発表している.以上のことから,本研究は概ね順調に進展していると判断した.26年度が最終年度であるため、記入しない。当初計画どおり研究が進展しており、このまま計画通りに研究を遂行する予定である。前年度までの各要素研究の成果をまとめて全体を俯瞰し,本研究の目的,すなわち気泡の合体・分裂特性に及ぼす界面活性剤と微小粒子の複合効果を念頭に置いた基礎実験とモデル化,高気相体積率・高粒子濃度の汚染系気泡塔内流動特性の把握と実験データベースの構築,及び高気相体積率・高粒子濃度の汚染系固気液三相気泡流の計算手法の開発を達成するために必要な追加実験・追加計算及びモデルの修正を必要に応じて実施する.以上の開発作業を終えた後,計算手法最終検証用気泡塔実験を行い,計算手法の妥当性・有用性を最終確認する.また,これまでの成果を纏めて公表する.26年度が最終年度であるため、記入しない。
概念形成の脳内メカニズムの解明

本研究では、図形の大きさや時間間隔の長さを区別することにより大小の概念を形成するような認知機能に関する神経メカニズムを解明することを目的とした。大小の概念形成の課題をニホンザルに実行させる際に、前頭前野の9野から単一神経細胞活動の記録を行い、記録したテタを解析した。その結果は、9野の神経細胞が異なる時間間隔の長さ(1、2、4、5あるいは7秒)に選択的に活動した(PLoS ONE,2011,in press)。また、同課題を前頭葉が損傷された患者(主に9野の領域)に大小の概念形成課題を遂行させる際に、行動データ、主に概念形成の課題に関するエラー、反応時間および運動時間を調べた。9野が損傷された患者では、図形の大きさを区別する際、概念形成の課題に関するエラーおよび反応時間が有意に増加した。以上の結果から、9野が図形の大きさや時間間隔の長さなどの大小の概念に関する認知活動に重要な役割を果たしていることが示唆された。本研究では、図形の大きさを区別することにより大小の概念を形成するような認知機能に関する神経メカニズムを解明することを目的とした。平成20年度は、具体的に以下の研究計画を実施した。まず、大小の概念形成の課題(task)を開発した。課題では、形状は同一で大きさの異なる2つの刺激対象を提示し、大きい方、もしくは小さい方を選択させる。また、数種類の刺激対象を用いることで、大小の概念を被験者に抽出させる。次に、大小の概念形成の課題を用いてサルの訓練を進んでいる。訓練の第一段階では、刺激対象は左右とも同じ形状で、大きさのみ異なる。刺激対象の表示位置はtrialごとにランダムで変化する。大きい刺激対象と小さい刺激対象のどちらを選ぶかを指示するキューがGo-signalとなり、正しい方向ヘレバーを倒せば報酬のジュースが与えられる。エラーの場合報酬は与えられず、課題の開始に戻る。現在一種類の形状で、大きさのみ異なる刺激対象を用いた課題をニホンザル1頭に訓練している。いくつかの形状を学習させれば、前頭前野の46野や9野からから神経活動を記録する。また、同課題を人の被験者に使えるように現在改造している。動物モテルの研究を進みながら、前頭葉が損傷された患者に概念形成の課題を実行させ、課題遂行に与える影響を詳細に解析することによる概念形成に関与する脳の領域を確認する。本研究では、図形の大きさ(size)を区別することにより大小の概念(size concept)を形成するような認知機能に関する神経メカニズムを解明することを目的とした。開発した課題(task)では、形状は同一で大きさの異なる2つの刺激対象を提示し、大きい方、もしくは小さい方を選択させる。また、数種類の刺激対象を用いて、反復して行なう練習による、大小の概念を被験者に抽出させる。平成21年度は、具体的に以下の研究計画を実施した。まず、大小の概念形成の課題をニホンザルに訓練した。課題の成功率をあげるために努力しながら、前頭前野の46野や9野からから神経活動の記録を用意した。課題の成功率が80%以上になってから、単一神経細胞活動の記録を行う。次に、前頭葉が損傷された患者における、脳の損傷された領域が大小の概念形成課題の遂行に与える影響を調べることを着目した。ニホンザルに訓練するときに使われた課題を人の被験者に使えるように改造しており、すでに一部分の患者に概念形成課題に遂行させ、記録された行動データ、主に概念形成の課題を実行する際のエラーのパターン、反応時間および運動時間を解析した。今年度では、十分に訓練した動物に単一神経細胞活動の記録を行い、神経細胞活動と行動課題の関連を詳細に解析する。一方、人の被験者の集まりと分類を集中し、異なる損傷された領域が課題遂行に与える影響を詳細に解析する。動物から記録された神経活動の結果と人の被験者から集めたデータを有効に検討し、大小の概念形成に関与する脳の領域とその神経メカニズムを明らかにする。この研究の研究成果を国際学会や科学雑誌に発表する。開発した課題では、形状は同一で大きさの異なる2つの刺激対象を提示し、大きい方、もしくは小さい方を選択させる。また、標的の刺激対象を異なる時間(1-7秒)に提示し、短いあるいは長い時間間隔を認知させることにより、大小の概念を被験者に抽出させる。

平成22年度は、具体的に以下の研究計画を実施した。大小の概念形成の課題をニホンザルに実行させる際に、前頭前野の9野から単一神経細胞活動の記録を行い、記録したテタを解析した。その結果は、9野の神経細胞が異なる時間間隔の長さ(1、2、4、5あるいは7秒)に選択的に活動した(PLoS ONE, 2011, in press)。また、ニホンザルに訓練するときに使われた課題を人の被験者に使えるように改造し、前頭葉が損傷された患者(主に9野の領域)に大小の概念形成課題の遂行を遂行させ、行動データ、主に概念形成の課題に関するエラー、反応時間および運動時間を調べた。その結果は、9野が損傷された患者では、図形の大きさを区別する際、反応時間が有意に増加した。以上の結果から、9野が図形の大きさや時間間隔の長さなどの大小の概念に関する認知活動に重要な役割を果たしていることが示唆された。図形の大きさを区別する課題がニホンザルに最も難しかったが、データを獲得しながら、詳細的な分析を進んでいる。現在動物から記録された神経活動と人の被験者から集めたデータを有効に検討し、大小の概念に関与する神経メカニズムを解明する。さらに、この研究成果を全般的に科学雑誌に発表する。
結核菌由来メンブレンヴェシクルが菌の宿主内潜伏に果たす役割と分子機構の解明

昨今、いずれの細菌種もタンパク質や脂質、核酸で構成される直径30-500 nmのメンブレンヴェシクル(MV)を産生することが分かってきた。一方で疾患起因性から重要な結核菌のMVには宿主免疫抑制的な作用があると報告されているが、その分子機序は全く解明されていない。結核菌は宿主細胞内で数十年にわたる潜伏を果たす特異な性質を有しているが、その過程にMVが関与している可能性が高い。そこで、本研究は抗酸菌のMV産生制御因子とMV中に存在する宿主免疫抑制因子を同定し結核菌MVの宿主細胞内潜伏に果たす役割の解明を目的とする。
視覚障害学生に対する臨床医学のe-ラーニングと特別支援学校へのネットワーク構築

医療を学ぶ視覚障害者のための教材を充実させることを目的とした.骨・筋の解剖模型や経絡経穴カードに名称,機能を音声データとして記憶させたペン型UD Touch Memoにより音声を聞ける教材を作成した.また,「臨床医学」のビデオ教材およびE-Book教材を作成した.両教材により学生の学習意欲が高まり,学生の自己学習効果が向上した.図や画像,模型などを駆使して視覚情報保障の方法を工夫した多角的な教材は,視覚障害者に有用であることを示した.e-ラーニンクの題材となる教材の作成が最も重要な計画となる.最初から臨床医学全科目を網羅することは不可能であり,私の専門領域の中で直接授業を担当する神経内科学と老年医学に焦点を絞り,他の科目の教材の見本となるべき教材を作成する.その教材を学生に提供し,自己学習の補助として役立てる.それらを特別支援学校専攻科理療科教員へも普及させることにより,全国の視力障害学生が利用可能なものとする.その上でアンケートや質問・それに対する回答などを通して有用性の実証やネットワークの基盤を構築する医療を学ぶ視覚障害者のための教材を充実させることを目的とした.骨・筋の解剖模型や経絡経穴カードに名称,機能を音声データとして記憶させたペン型UD Touch Memoにより音声を聞ける教材を作成した.また,「臨床医学」のビデオ教材およびE-Book教材を作成した.両教材により学生の学習意欲が高まり,学生の自己学習効果が向上した.図や画像,模型などを駆使して視覚情報保障の方法を工夫した多角的な教材は,視覚障害者に有用であることを示した.本研究の目的は視覚障害学生に利用可能で,有用な教材作成が最も重要であり,画像添付,音声解説などが備わつた教材の作成を目指す.その結果ダ20年度は,私の専門領域の中で直接授業を担当する神経内科学と臨床医学総論に焦点を絞り,他の科目の教材の見本となるべき教材の作成に着手した.具体的には,その教材の基礎となる視聴覚教材の材料となる資料収集を中心に作業を進め,臨床医学教材オリジナルの神経症候学の写真スライド約2,000枚,不随意運動や神経症候のビデオ約500件を作成,編集した.この作業は本研究の中核であり,20年度にこの資料を確保できた点は大いに意義がある.e-ラーニング教材の元となるテキスト概要を作成し,原稿の構想およびキーワード説明集の作成を開始した.キーワードの目標は1語の解説を50100字として約3,000語と目標としている.20年度は数十語のレベルではあるが,徐々に増加しつつある.教材の完成原稿はできないが,「神経内科学」および「臨床医学総論」に関しては,e-ラーニング教材の骨格が完成した.この骨格となるテキストについて少数の程度の異なる視覚障害学生に利用を試行しているところである。この点に関して有用性が証明できれば,骨格の完成によりその後の教材作成の飛躍的に進展が期待できる.本研究の意義および重要性は,本学の臨床医学系科目におけるe-ラーニング教育を推進し,視覚障害者の自宅学習支援のためには教材を充実させ,本学の学生への教育に進歩をもたらし,はり師国家試験合格をはじめ,専門職への自立を促す.さらに,全国の特別支援学校専攻科理療科にも教材を提供し,相互交流を図ることである.本研究の目的は視覚障害学生に利用可能で,有用な教材作成を目指し,視覚特別学校に普及させることである.本研究のポリシーは,動画・画像添付,音声解説などが備わった教材の作成を目指すことである.平成21年度は,専門領域の中で直接授業を担当する臨床実習(診察学演習)、臨床診断学、神経内科学に焦点を絞り,他の科目の教材の見本となるべき教材の作成に着手した.その教材の基礎となる視聴覚教材の材料となる資料収集を中心に作業を進め,臨床医学教材オリジナルの神経症候学の写真スライド約2,000枚,不随意運動や神経症候のビデオ約500件を作成,編集した.それらのコンテンツを各キーワード毎に分類した.さらに,図の説明を音声で対応できるようした.基礎となるコンテンツとキーワード集を作成した.これらの資料を利用し,平成21年度は各科目の見本となるデモ教材を作成した.内容は,通常の授業教材にはパワーポイント式で画像・音声の挿入を行い,これらどこの大学や講演会等で実施されているものと同様である.さらに,本研究は自己学習教材の開発であり,視覚障害学生が利用できる電子ブック用教材をデモ用として作成した.また,点字教材,触図教材では,DAISY用,UDボイスペン対応のデモ教材を作成した.平成21年度はこれらデモ用教材までしか作成できていない.e-ラーニング自習用教材とするためには,できる限り多くのキーワード説明集の作成が必須である.キーワードの目標は1語の解説を50100字として約3,000語と目標としている.本研究の意義および重要性は,本学の臨床医学系科目におけるe-ラーニング教育を推進し,視覚障害者の自宅学習支援のためには教材を充実させ,本学の学生への教育に進歩をもたらし,はり師国家試験合格をはじめ,専門職への自立を促す.さらに,全国の特別支援学校専攻科理療科にも教材を提供し,相互交流を図ることである.残りの研究期間でこれらの完成を目指す.平成22年度は,神経内科学と臨床医学総論(臨床診断学)の教材を充実させ,学生教育に実践とアンケートを実施し,その結果をもとに自己学習の補助として役立てることを目標にした.(1)教材作成:(1)授業教材のDVD化:

「神経内科学」の過去の定期試験3回分,各試験につき約2時間の解説付きビデオ教材の自習用教材を作成し,学内LAN配信およびCDにて配付し,実際の試験直前学習に利用した,その結果,自己学習よりはるかに効率のよい学習ができ,ほぼ全員が再試験に合格した.(2)「授業教材の電子ブック化:「臨床診断学」の授業用資料としてパワーポイントを利用した副教材を作成した.その教材を利用し,有志学生に対して補講を実施した.その内容を電子ブック教材になるように改良した.さらに,音声解説や動画つき資料の作成を行っている.(3)動画・音声付き教材:「臨床診断学」,「神経内科学」の図表の解説はDAISY化を行い,音声での利用が可能となった.また,一部ではあるが動画・音声付きの教材のプロトタイプを作成した.(2)学生への教材配布およびその効果:「神経内科学」,「臨床診断学」の定期試験用の自習用教材を各学生に配付し,試験直前学習に利用した結果,学生の学習意欲が高まり,多くの学生の自己学習に有用であった.問題点として,視覚障害の強い学生は映像を直接見ることは困難であった.しかし,墨字プリントや点字資料と併用することで音声のみでも十分理解が深められ,試験での高点数につながった.学生からアンケートでも,利用率は約75%,今後このような教材の必要率は約90%であった.本研究の意義および重要性は,視覚障害者の自宅学習支援のためには教材を充実させ,本学の学生への教育に進歩をもたらし,はり師国家試験合格をはじめ,専門職への自立を促す.さらに,全国の特別支援学校専攻科理療科にも教材を提供し,相互交流を図ることである.1.研究の目的視覚障害者が自学自習するためのe-ラーニング教材を充実させ,本学の学生で検証する.2.成果(1)ビデオ教材:(1)教材作成:「神経内科学」の授業教材を過去の定期試験4回分,各試験につき約2時間の解説付きビデオ教材(電子ファイル)の自習用教材を作成した.学生へ4個のビデオ教材(電子ファイル)を学内LAN配信およびCDにて配付し,実際の試験直前学習に利用した.(2)評価:アンケートを実施し、この自己学習教材によりはるかに効率のよい学習ができ,ほぼ全員が再試験に合格した.(2)E-Book教材:(1)教材作成:「臨床診断学」のパワーポイントを利用した副教材を作成し,その内容を電子ブック教材になるように改良した.(2)評価;教材を利用し,有志学生に対して補講を実施し,教育の効率化を図り,学生からの意見を聴取した.定期試験用の自習用教材を各学生に配付し,実際の試験直前学習に利用した結果,学生の学習意欲が高まり,多くの学生では自己学習に有用であり,ほぼ全員から比較的良好な評価であった.(3)動画・音声付き教材:(1)教材作成:「臨床診断学」の図表の解説はDAISY化を行い,音声での利用が可能となった.また,臨床診断学の一部ではあるが動画・音声付きの教材のプロトタイプを作成した.(2)評価:少数例のみ使用内容を調査した。教材コンセプトはよいが、教材が未完成であるため評価はできていない。墨字プリントや点字資料と併用することで音声のみでも十分理解が深められ,試験での高点数につながった.問題点として,視覚障害の強い学生は映像を直接見ることは困難であり,説明等の工夫が必要である.
1930年代日本の金銭債務処理法制-農村負債整理組合法の史的分析

本研究の目的は、1930年代初頭の農山漁村経済更生運動下でおこなわれた、農村で組合を形成して負債を整理するという問題解決の方法およびその法過程について検討することである。具体的には、1933(昭和8)年に制定された農村負債整理組合法(昭和8年法律第21号)の施行過程において、組合形成の母体となった農業集落としての「むら」が負債整理の法過程において果たした役割と「組合」を用いた問題解決の方法、さらに同時期に実施された金銭債務臨時調停法(昭和7年法律第26号)との関係を調査・分析した。本年度は、国立国会図書館、法務図書館、国立公文書館および県立市立公文書館等における資料収集を継続した。収集した資料は、おもに各道府県における負債整理組合法の施行細則、実施手引書等、農村(都市)生活改善運動の啓蒙文書、京都地方裁判所や神戸地方裁判所における各種調停法施行時の統計、同法の実態調査等に関するものである。農村負債整理組合法は無限責任の負債整理組合を隣保共助の精神に則り、生活共同体の単位で設立し、債権者も債務者もまたいずれでもない人もすべてが組合員となって、負債の整理を目指すところに特徴がある。組合は、組合員の負債整理計画を検討し、償還方法その他条件の緩和に関する協定を斡旋し、組合員(債務者)に対する負債整理資金の貸付を行なう。この新たな貸付に対して組合員は無限責任を負うことになる。政府は、昭和恐慌期の負債については、「善良なる債務者の更生」のために、農村では生活共同体単位で無限責任を負わせて(条文上は有限責任組合の設置も認めているが)、負債整理を断行するとともに、都市部の小額(訴額千円以下)の紛争については、裁判所が関与した調停手続によって債務者保護に資する解決を図った。農山漁村経済更生運動から続く農村資金計画は、土地、資本、労力の分配の適正、生産販売購買の統制を、各種組合を通じて行なっていった。農業金融の合理化によって負債の固定化を防止しようとした。このような組合方式による負債整理と近代法とのかかわりについて、本研究では収集資料に基づいて分析した。その結果は論文として公表する。研究の目的は、1930年代初頭の農山漁村経済更生運動下でおこなわれた、農村で組合を形成して負債を整理するという問題解決の方法およびその法過程について検討することである。具体的には、1933(昭和8)年に制定された農村負債整理組合法(昭和8年法律第21号)の施行過程において、組合形成の母体となった農業集落としての「むら」が負債整理の法過程において果たした役割と「組合」を用いた問題解決の方法、さらに同時期に実施された金銭債務臨時調停法(昭和7年法律第26号)との関係を調査・分析している。本年度は、国立国会図書館、法務図書館、国立公文書館および県立市立公文書館等における資料収集を行った。収集した資料は、おもに各都道府県における負債整理組合法の施行細則、実施手引書等、農村(都市)生活改善運動の啓蒙文書、各種調停法施行の実態調査等に関するものである。また、協調会史料の分析を行った。農村負債整理組合法が対象とする負債は、農民が個人として行った金銭債務であり、契約主体は個人と個人あるいは個人と産業組合・銀行等であった。個人が為した債務にっき、契約時点では存在しなかった負債整理組合を創設して、無限保証責任を負わせるという負債の整理方法について、それを実施した行政の意図を中心に分析した。次年度は、負債整理組合法の効果と都市部における金銭債務臨時調停法との比較とに留意しながら、さらに資料の収集・分析を継続したい。

農業金融の合理化によって負債の固定化を防止しようとした。このような組合方式による負債整理と近代法とのかかわりについて、本研究では収集資料に基づいて分析した。その結果は論文として公表する。
IZUMO1-JUNOで制御される配偶子間膜融合

哺乳類の配偶子間融合は精子細胞膜上のIZUMO1と卵子細胞膜上のJUNOの相互作用を介して引き起こされる。本研究ではIZUMO1-JUNOによって制御されている配偶子間融合の分子メカニズムの解明に取り組んでいる。IZUMO1の機能解析を行っている過程で、Izumo1遺伝子が選択的スプライシングによってIZUMO1_v1とIZUMO1_v2の二つのアイソフォームを産生していることを新たに見出した。新規IZUMO1_v2が受精においてどのような役割を担っているのかを明らかにするため、本年度はIZUMO1_v2の解析を精力的に行いその結果を報告した(Saito et al., Sci Rep. 2019)。IZUMO1_v2は、IZUMO1_v1と異なる第1エキソンbから翻訳される52アミノ酸残基の長いシグナル配列を有している。Izumo1_v2のmRNAレベルでの発現量は非常に低いが、成熟タンパク質の配列はIZUMO1_v1と同じであること、IZUMO1_v2を発現させた培養細胞はIZUMO1_v1と同様に卵細胞に接着することから、IZUMO1_v2はオリジナルであるIZUMO1_v1のバックアップとして機能していることが示唆された。そこでIZUMO1_v1特異的なノックアウトマウスを作製しIZUMO1_v2のみを産出するオスマウスの表現系解析を行った結果、著しいIZUMO1タンパク質の減少にも関わらず産仔数や受精能への影響は最小限に止まることが明らかになった。本年度の結果から、精子に存在するIZUMO1タンパク質の量によって結果的に産仔数が左右されることを見出し、その関係性を示すデータも順次得られている。また、IZUMO1とJUNOそれぞれの機能に重要な役割を果たすアミノ酸残基に変異を挿入した変異型IZUMO1と変異型JUNOを持つ遺伝子改変マウスの作製、維持、そして表現型解析が順調に進んでいる。遺伝子改変マウスの表現型解析と卵子に存在する新規レセプターの探索を引き続き行う。新規レセプターの候補遺伝子が同定された場合は、その機能解析を精力的に行う予定である。哺乳類の受精では、精子細胞膜上のIZUMO1と卵子細胞膜上のJUNOの相互作用が足がかりとなって精子と卵子の膜融合が開始される。本研究ではIZUMO1-JUNO制御系における配偶子間融合に注目し、その作用機構の解析、そして新たに想定されている卵子上のレセプターの同定を通して、どのように配偶子が正しく融合するのかを分子レベルで解き明かすことを目的にしている。IZUMO1-JUNO制御系の機構解明に向けて、IZUMO1-JUNO複合体の立体構造から明らかになった“相互作用に必須なアミノ酸残基"に変異を挿入した、変異型IZUMO1と変異型JUNOのリコンビナントタンパク質を、哺乳類細胞発現系を用いて作製した。予想通り、変異型IZUMO1と変異型JUNOはそれぞれの相手となる配偶子への結合能を消失した。そこで、実際に配偶子上で発現する変異体の挙動解析を行うために、変異型IZUMO1トランスジェニックマウスと変異型JUNOノックインマウスを作製した。現在、これらの遺伝子改変マウスの表現型解析に取り組んでいる。次いで、配偶子融合に機能する新規卵子受容体を同定するために、未受精卵のcDNAライブラリーを用いたスクリーニング法を立ち上げた。計画通り変異型IZUMO1トランスジェニックマウスと変異型JUNOノックインマウスを作製し、その表現型解析が順調に進んでいる。一方、新規レセプターの探索は、リガンドとなるリコンビナントタンパク質の発現量が少ないため困難を極めているが、それを解決するために検出法の改良にも取り組んでいるので、おおむね順調に進展していると判断した。本年度の結果から、精子に存在するIZUMO

1タンパク質の量によって結果的に産仔数が左右されることを見出し、その関係性を示すデータも順次得られている。また、IZUMO1とJUNOそれぞれの機能に重要な役割を果たすアミノ酸残基に変異を挿入した変異型IZUMO1と変異型JUNOを持つ遺伝子改変マウスの作製、維持、そして表現型解析が順調に進んでいる。遺伝子改変マウスの表現型解析と卵子に存在する新規レセプターの探索を引き続き行う。新規レセプターの候補遺伝子が同定された場合は、その機能解析を精力的に行う予定である。今年度の前半は遺伝子改変マウスの作製段階であったため、マウスの使用数及び飼育費が抑えられた結果、次年度使用額が生じた。生殖に関わる遺伝子改変マウスの表現型解析には、マウスが性成熟するまでの長期飼育と配偶子の調達が不可欠であるため、マウスの維持費と購入費に前年度の残額を活用し研究全体の更なる円滑な進行に務める。遺伝子改変マウスの表現型解析が順調に進みマウスの使用数及び飼育費が抑えられたこと、また当初の予定より学会発表が遅くなり海外学会発表を次年度に予定しているため、次年度使用額が生じた。