hpprc/llmjp-kaken huggingface dataset:
p38シグナル伝達系による免疫制御に関する研究

一方、これらのES細胞からキメラ、ヘテロマウスの作成に成功したため、現在Cre-splicerマウスと交配しin vivoでの耐性遺伝子除去を試みている。免疫系における細胞増殖および細胞死のシグナル伝達への関与が想定されているストレスキナーゼp38による免疫調節機構を明らかにする目的で、p38活性を部分欠損するmkk3、mkk6ノックアウトマウスを用いて自然免疫応答を検討した。各マウスより骨髄細胞を採取しMCSF存在下で骨髄マクロファージを分化誘導しLPS刺激に反応して分泌される炎症性サイトカインを検討した。その結果、mkk3およびmkk3-/-6+/-マウスにおいてTNFα、IL-12、IL-10の分泌が顕著に減少することが判明した。IL-12は活性化T細胞をTh1に強力に分化させることが知られている。したがってp38活性が低下した本ノックアウトマウスでは抗原提示細胞の機能異常によりTh1細胞分化が抑制される可能性が強く示唆された。一方、IL-10はT細胞抑制に働くことからIL-10の分泌低下は免疫系全般の抑制解除に影響する可能性が考えられた。マクロファージにおける他のmediatorの関与を明らかにする目的で半定量RT-PCR法によりiNOSの誘導を検討したところmkk3-/-6+/-マウスにおいて同遺伝子の発現誘導が顕著に抑制されており炎症制御機能への関与が示唆された。さらにマクロファージの貪食機能を検討するためFITC標識E.Coliの食作用を検討したところ、mkk3-/-6+/-において有意に貪食が遅延していた。以上の結果から、p38はマクロファージの貪食、殺菌、炎症性サイトカイン分泌のすべての過程において重要な働きを負っていることが判明した。現在mkk3のコンディショナルノックアウトマウス作成途上でありマクロファージにおいてp38活性をほぼ完全に抑制することで免疫制御への関与の解明の進展が期待される。
ブレーンタイリングによる箙ゲージ理論の研究及びその応用

20世紀物理学の最大の成果は一般相対性理論と量子力学であるが、この二つは両立しないことが知られている。超弦理論は、この二つを矛盾なく統合する量子重力の理論の最有力候補である。この超弦理論において本質的な役割を果たすのがDブレーンと呼ばれるものであり、本研究はDブレーンを扱う方法(その例として本研究の表題にあるブレーンタイリングがあげられる)を駆使し、超対称ゲージ理論や超弦理論の理解を深め、量子的な幾何学とは何かを理解しようとするものである。研究の最終年度にあたる本年は、これまで著者らが提唱してきた結晶の溶解模型を使って、BPS状態の数え上げにおける壁超え現象をさらに精密に理解することを目標とした。より具体的には、筆者はカリフォルニア工科大学の大栗、Sulkowskiの両氏と共同でBPS状態の数え上げに現れる分配関数を行列模型の立場から再解釈した(Communications in Mathematical Physicsに受理済)。これはBPS状態の数え上げの問題に行列模型のテクニックを応用することを可能にするものであり、一例として我々は行列模型のスペクトラル曲線上の位相的弦理論がBPS状態の数え上げを再現することを示した。筆者はさらに統計力学系との対応を調べ、6月に京都に開催された会議のプロシーディングとしてまとめた。本研究は筆者がプリンストン高等研究所に移動するに伴い中断となったが、関連した研究を現在も継続しており、またいくつかのフォローアップ論文もプレプリントサーバーにあがっており、さらなる発展が期待される。本年度は3年間の研究期間の初年度であるにも関わらず、既に多くの成果を生み出しており、学術論文に投稿して受理された論文は本年度中のみで8本にのぼる。本研究の成果は多岐にわたるが、大きく分けて1.ブレーンタイリングと箙ゲージ理論に関するこれまでの研究の整理及び場の理論のソリトン理論への応用2.Heterotic弦理論とF理論のduality3.M2-brane上の理論への応用4.位相的弦理論と結晶融解の模型、壁超え公式となっている。1.これまでのブレーンタイリングや箙ゲージ理論についての研究の成果を、自身のこれまでの研究成果を含めてレビュー論文としてまとめた。さらに、このことの副産物として、ブレーンタイリングのテクニックの一部が、ブレーンタイリングと類似した系であるソリトン系に適用可能であることを示した。2.F理論を用いた現象論が近年注目を集めているが、Heterotic-F理論dualityを用いて、F理論においてどのような物質場が現れるかを詳細に調べた論文を早い時期に提出した。3.Bagger,Lambertの模型のオービフォールドを議論したほか、いわゆるABJM理論の拡張としてブレーンタイリングによって記述される箙Chern-Simons-matter理論を考え、それに対応する重力側の幾何を決定するアルゴリズム及びその数学的証明を与えた。また、これらのM2-brane上の理論に現れる数学的構造であるLie-3 algebraを拡張した構造の興味深い例を見つけた。4.位相的弦理論と結晶の融解模型に関する研究を行った。この成果は、BPS不変量の壁超えに関する近年の数学の発展に刺激を受けたものであり、物理学と数学の境界領域のホットなトピックとして、さらなる進展が期待される。本年度の研究が示すように、本研究の主題であるブレーンタイリングで培われてきた技術は、実に様々な分野と絡められて議論されるようになってきており、さらなる応用が期待される。本研究の主たる目的は、ブレーンタイリングに代表されるDブレーンと呼ばれる超弦理論の重要な登場人物を扱う方法を駆使し、量子的な幾何学とは何かを理解しようとするものである。昨年度から続く研究の大きな成果としてはブラックホールの状態を数え上げる結晶の溶解模型を提唱したことである。さらに筆者は、結晶の原子を集めて熱力学極限を取ることで古典的な幾何が再現されることを示した。これは、結晶の原子が時空の原子としての役割を果たすことを示唆しており、量子重力において幾何学がどう変更されるかに関する大きな示唆を与えるものである。また、超弦理論における状態数の数え上げにおいて存在する壁超え現象を明らかにする簡明な方法を編み出し、その分配関数と位相的弦理論の分配関数との間の簡明な関係式を明らかにした(Publ.RIMSに投稿中)。これは、それまで数学的な詳細に依存しなければ導出できなかった結果を簡潔に説明すると同時に、新たな数学的予言を与えるものになっており、その一部はごく最近の数学の論文によって証明されるに至っている。私はまた、超弦理論を応用する分野の一つとして、非相対論的AdS/CFT対応に現われる時空について調べた。非相対論的AdS/CFT対応においては、Schrodinger対称性と呼ばれる対称性が現われるが、問題はこの対称性がどれほど強くAdS側の時空の構造を規定しているかである。そして、均質空間と呼ばれる時空については、Schrodinger対称性によって時空の構造が一意に決まってしまうという一意性定理を示した。これは、新たなAdS側での解探しに指針を与える重要な結果である。

この超弦理論において本質的な役割を果たすのがDブレーンと呼ばれるものであり、本研究はDブレーンを扱う方法(その例として本研究の表題にあるブレーンタイリングがあげられる)を駆使し、超対称ゲージ理論や超弦理論の理解を深め、量子的な幾何学とは何かを理解しようとするものである。研究の最終年度にあたる本年は、これまで著者らが提唱してきた結晶の溶解模型を使って、BPS状態の数え上げにおける壁超え現象をさらに精密に理解することを目標とした。より具体的には、筆者はカリフォルニア工科大学の大栗、Sulkowskiの両氏と共同でBPS状態の数え上げに現れる分配関数を行列模型の立場から再解釈した(Communications in Mathematical Physicsに受理済)。これはBPS状態の数え上げの問題に行列模型のテクニックを応用することを可能にするものであり、一例として我々は行列模型のスペクトラル曲線上の位相的弦理論がBPS状態の数え上げを再現することを示した。筆者はさらに統計力学系との対応を調べ、6月に京都に開催された会議のプロシーディングとしてまとめた。本研究は筆者がプリンストン高等研究所に移動するに伴い中断となったが、関連した研究を現在も継続しており、またいくつかのフォローアップ論文もプレプリントサーバーにあがっており、さらなる発展が期待される。
均質化理論によるセル状材料の微視的座屈と巨視的不安定の大規模マルチスケール解析

本研究では,最初に,申請者らが構築した有限変形の均質化理論を拡張し,周期セル状材料の微視的分岐条件を議論した.この結果,微視的分岐点での固有速度場を決定する境界値問題に加えて,その固有速度場は微視的分岐点での巨視的変化に影響しないことを示す直交条件が導かれた.次に,このような有限変形の均質化理論と微視的分岐条件に基づく有限要素法プログラムを作成した.上述の有限要素法プログラムを用いて,六角形弾塑性ハニカムの面内微視的分岐と巨視的不安定を解析したところ,巨視的軟化域において周期長さに依存する長波長の微視的分岐が起きた.この分岐は2重分岐であり、波形に加えて位相という自由度を有すること,またその分岐モードには縦波成分と横波成分が含まれることがわかった.さらに分岐後解析を行った結果,単軸圧縮では,負荷方向に垂直な一つのセル列に圧縮変形が局所化することが示された.また等二軸圧縮では,長波長の微視的分岐が3つのセル壁方向に同時に起きるため,微視的分岐は非対称となることがわかった.つづいて,四角形弾性ハニカムの面内二軸分岐問題を解析した.この結果,第一分岐点で長波長分岐が生じ,微視的分岐荷重は周期セル数の増加に伴って減少することが示された.また,巨視的不安定条件の成否を調べたところ,周期長さが十分に大きい長波長分岐が起きる直前で,せん断形の巨視的不安定条件が満足された.そこで,この巨視的不安定条件を詳細に検討し,長波長分岐荷重の近似値を解析的に評価した.この近似的評価は,単軸圧縮および等二軸圧縮の両場合とも有限要素解析の結果およびエネルギー法による評価結果とよく一致した.本研究では,最初に,申請者らが構築した有限変形の均質化理論を拡張し,周期セル状材料の微視的分岐条件を議論した.この結果,微視的分岐点での固有速度場を決定する境界値問題に加えて,その固有速度場は微視的分岐点での巨視的変化に影響しないことを示す直交条件が導かれた.次に,このような有限変形の均質化理論と微視的分岐条件に基づく有限要素法プログラムを作成した.上述の有限要素法プログラムを用いて,六角形弾塑性ハニカムの面内微視的分岐と巨視的不安定を解析したところ,巨視的軟化域において周期長さに依存する長波長の微視的分岐が起きた.この分岐は2重分岐であり、波形に加えて位相という自由度を有すること,またその分岐モードには縦波成分と横波成分が含まれることがわかった.さらに分岐後解析を行った結果,単軸圧縮では,負荷方向に垂直な一つのセル列に圧縮変形が局所化することが示された.また等二軸圧縮では,長波長の微視的分岐が3つのセル壁方向に同時に起きるため,微視的分岐は非対称となることがわかった.つづいて,四角形弾性ハニカムの面内二軸分岐問題を解析した.この結果,第一分岐点で長波長分岐が生じ,微視的分岐荷重は周期セル数の増加に伴って減少することが示された.また,巨視的不安定条件の成否を調べたところ,周期長さが十分に大きい長波長分岐が起きる直前で,せん断形の巨視的不安定条件が満足された.そこで,この巨視的不安定条件を詳細に検討し,長波長分岐荷重の近似値を解析的に評価した.この近似的評価は,単軸圧縮および等二軸圧縮の両場合とも有限要素解析の結果およびエネルギー法による評価結果とよく一致した.本研究では,最初に,申請者らが構築した有限変形の均質化理論をセル集合体に適用できるように理論的枠組みを拡張した.次に,このように拡張した均質化理論を用い,微視的分岐条件を議論した.この結果,微視的分岐点での固有速度場を決定する境界値問題に加えて,その固有速度場は微視的分岐点での巨視的変化に影響しないことを示す直交条件が導かれた.つづいて,上に述べた有限変形の均質化理論と微視的分岐条件に基づく有限要素解析プログラムを作成した.その際,サブストラクチャ法を取り入れることにより,セル集合体の大規模マルチスケール解析を行い得るような高効率のプログラムを開発した.このように開発した有限要素解析プログラムを用いて,セル状材料の代表例である六角形ハニカムの面内微視的座屈と巨視的局所化を解析したところ,巨視的軟化域において周期セル数に依存する長波長の微視的分岐が起きた.この分岐は2重分岐であり,波形に加えて位相という自由度を有すること,またその分岐モードには縦波成分と横波成分が含まれることがわかった.さらに,分岐後解析を行った結果,分岐モードの縦波成分の方が横波成分より優勢であり,負荷方向に垂直な一つのセル列に圧縮変形が局所化することが示された.このような圧縮型の巨視的局所化の進行は,巨視的不安定の開始条件と符号することも明らかとなった.なお,等二軸負荷では,長波長の微視的分岐が3つのセル壁方向に同時に起きるため,微視的分岐は非対称となった.本研究では,最初に,申請者らが構築した有限変形の均質化理論を拡張し,周期セル状材料の微視的分岐条件を議論した.この結果,微視的分岐点での固有速度場を決定する境界値問題に加えて,その固有速度場は微視的分岐点での巨視的変化に影響しないことを示す直交条件が導かれた。

次に,このような有限変形の均質化理論と微視的分岐条件に基づく有限要素法プログラムを作成した.上述の有限要素法プログラムを用いて,六角形弾塑性ハニカムの面内微視的分岐と巨視的不安定を解析したところ,巨視的軟化域において周期長さに依存する長波長の微視的分岐が起きた.この分岐は2重分岐であり,波形に加えて位相という自由度を有すること,またその分岐モードには縦波成分と横波成分が含まれることがわかった.さらに分岐後解析を行った結果,単軸圧縮では,負荷方向に垂直な一つのセル列に圧縮変形が局所化することが示された.また等二軸圧縮では,長波長の微視的分岐が3つのセル壁方向に同時に起きるため,微視的分岐は非対称となることがわかった.つづいて,四角形弾性ハニカムの面内二軸分岐問題を解析した.この結果,第一分岐点で長波長分岐が生じ,微視的分岐荷重は周期セル数の増加に伴って減少することが示された.また,巨視的不安定条件の成否を調べたところ,周期長さが十分に大きい長波長分岐が起きる直前で,せん断形の巨視的不安定条件が満足された.そこで,この巨視的不安定条件を詳細に検討し,長波長分岐荷重の近似値を解析的に評価した.この近似的評価は,単軸圧縮および等二軸圧縮の両場合とも有限要素解析の結果およびエネルギー法による評価結果とよく一致した.
エネルギーフロー解析による静穏構造設計手法の開発

本研究では,機械構造物の固体音対策として,構造物内の振動エネルギーの流れを表す振動インテンシティを用いた低騒音構造設計の新しい指針を導いた.この指針は,振動伝達パワーの抑制と促進を行うというものである.新たに振動インテンシティのモード展開式を導出し,それに基づき,設計指針の獲得,設計手法の開発を行い,数値シミュレーション及び実験によって手法の有効性を検証した.本研究では,機械構造物の固体音対策として,構造物内の振動エネルギーの流れを表す振動インテンシティを用いた低騒音構造設計の新しい指針を導いた.この指針は,振動伝達パワーの抑制と促進を行うというものである.新たに振動インテンシティのモード展開式を導出し,それに基づき,設計指針の獲得,設計手法の開発を行い,数値シミュレーション及び実験によって手法の有効性を検証した.3ヵ年計画の1年目として,単体構造物(はり,平板)での検討成果の整理と実験検証および複合構造物での検討として,計画した5つの項目について検討を行った.以下にそれぞれの成果を示す.(1)「単体構造物の検討成果の整理および論文の作成」として,振動インテンシティの固有モード展開式に含まれるクロスモード関数の物理的意味を明らかにすると共に,算出の容易な固有モードからクロスモード関数を簡易に予測する方法を提案したことを論文としてまとめ,投稿した.現在査読中である.(2)「単体構造物の検討成果の実験的検証(平板を対象)」に関して,固有モードを計測することにより振動インテンシティを計測する手法についてはりを対象に検討を行った.実験モード解析により計測した固有モードを多項式近似することで精度よい振動インテンシティを評価できることを明らかにした.しかしながら,平板での検討には至ることができなかった.(3)「複合構造物検討用振動インテンシティ算出プログラムの作成」として,複数の一様はりおよび一様平板を組み合わせた構造体および複雑形状の構造体の振動インテンシティを算出するプログラムを完成させた.(4)「複合構造物での振動インテンシティのモード展開式の有効性の検証」に関して,二本のはり,二枚の平板をそれぞれ複合した構造物において,単体はりや単体平板と同様に,モード展開式が有効であることを確認した.(5)「複合構造物での振動と放射音および低騒音構造のあり方の検討」について,はじめに,単体構造物を対象に,振動インテンシティ,振動変位,放射音の関係を調査し,振動インテンシティが渦型となる場合には振動変位および放射音も小さくなることを明らかにした.複合構造物での検討までには至らなかった.3ヵ年計画の2年目として1年目の検討成果の整理および論文の作成を行うと共に,以下について検討を行った.「はり構造物の振動インテンシティを考慮した構造設計の検討」として,有限要素法に基づき,有限要素の質量や剛性を設計変数として,振動インテンシティおよびクロスモード関数の感度解析手法を目指した.しかしながら,クロスモード関数の感度の導出に苦心し,目標は達成できず,現在も引き続き検討を行っている。次に,「加振位置選択法による箱型平板構造物での所望インテンシティ分布の実現法の検討」として,振動インテンシティのモード展開に基づき,所望のクロスモード関数を主として励起するための加振位置選択法を確立した.現在,投稿論文を執筆中である.なお,「実構造物の一様平板定義に基づく振動インテンシティ算出精度の検討」については着手せず,次年度に実構造物のままで有限要素法により振動インテンシティを算出すると共に,振動インテンシティのモード展開を試みることとした.また,今年度の大きな成果は,振動インテンシティを用いた機械構造物の低振動低騒音化のコンセプトとして,「伝達パワーの促進と抑制による固体音低減コンセプト」を提案したことである.このコンセプトの有効性を,複数の平板で構成される構造物を対象に,数値シミュレーションおよび実験により検証した.平成22年度の研究実施計画では,(1)これまでの検討成果の整理および論文の作成,(2)はり構造物の振動インテンシティを考慮した構造設計の検討,(3)加振位置選択法による箱型平板構造物での所望インテンシティ分布の実現法の検討,(4)実構造物の一様平板定義に基づく振動インテンシティ算出精度の検討,の4つであった.平成23年度において,(4)を除いて計画通り実施でき,それぞれ以下の成果を得た.(1)について:平板構造物を対象とした振動インテンシティを,固有モードの重ねあわせで表す定式化(振動インテンシティのモード展開式)を行い,学会誌に掲載された.また,その定式化に基づき,考案した固体音低減コンセプトについても整理を行い,学会誌に掲載された.(2)について:一本の一様はりを対象に,振動伝達パワー抑制を行うための構造変更設計手法を開発した.本手法は,振動インテンシティのモード展開を利用し,その基幹関数であるクロスモード関数(固有モードによって定まる)の設計変数に対する感度を用いて,振動伝達パワーの促進と抑制に基づき,構造変更設計を行ったものである(現在,最終整理と投稿論文の準備を進めている)(3)について:平板の振動インテンシティのモード展開式を用いて,特定の振動インテンシティ形態を実現するための,加振点選択手法を提案し,現在,投稿論文の査読中である.
一般曲線座標系における三次元非圧縮粘性流れの差分解法に関する研究

本研究では,三次元複雑形状に非圧縮粘性流れ場の解析に適する高精度・高効率の高レイノルズ数差分スキ-ムとその計算プログラムが開発された。本スキ-ムは従来の物理速度を写像(計算)空間で求める解法とは異なり,写像空間の座標軸方向の速度成分である反変速度を未知変数に採用しているので,固定壁境界条件や固期境界の取扱いが正確で,乱流モデルの導入も容易となる利点がある。そのために,まず反変速度で完全に記述された曲線座標系の運動方程式がナビエ・スト-クス変程式から新たに誘導された。次いで,MAC法から派生したSMAC法あるいは部分段階法を曲線座標格子に拡張した陽的時間進行差分スキ-ムが提案された。MAC法と同様に写像空間の食違い格子を用いて,連続の条件を恒等的に満足させ,圧力の市松模様の震動の発生を完全に押えることができる。さらに,台形則を適用した陰的スキ-ムに拡張され,近似因子化法と陰的部分に粘性項を考慮することにより安定化と計算時間の短縮が図られた。これらの陽的・陰的スキ-ムでは,対流項をQUICK法または3次TVD法で離散化して反変速度の運動法程式が解かれる。後向きステップのある二次元および三次元ダクト流れ,二次元キャビティ流れの数値シミュレ-ションや回転している相対座標系での軸流送風機のロ-タを通る流れの解析により,本解法の妥当性が検証された。上述の陰的スキ-ムは,クランク・ニコルソン法とニュ-トン反復法を用いて非定常スキ-ムにも拡張された。二次元の翼列とステップ・ダクトを通る高レイノルズ数非定常流れの直接シミュレ-ションより,翼後流中への渦放出過程あるいはステップ背後の再循環域での渦挙動が可視化された。なお,低レイノルズ数形乱流モデルを用いた翼列まわりの乱流解析も行われ,直接シミュレ-ションによる時間平均流れと良く一致することが示された。最終目標である三次元非圧縮粘性流れの効率的差分解法の完成をめざして、本年度は曲線座標格子を用いた二次元流れの差分スキ-ムの開発を行った。まず、複雑形状の流れ場の境界条件を精度良く取り扱うため、基礎方程式のナビエ・スト-クス方程式を一般曲線座標系に拡張し、未知変数の反変速度と圧力を別々の格子点に定義する食違い格子に部分段階法あるいはSMAC法と△形式近似因子化法を適用して、連続の条件を恒等的に満足しSpurious誤差の発生を完全に取り除いた陽的な定常スキ-ムを提案した。ついで、計算効率を高めるため、台形則を選択的に適用した陰的SMACスキ-ムを確率した。二次元後方ステップ流れの数値シミュレ-ションより、陰的スキ-ムは陽的スキ-ムに比べてク-ラン数が1桁も大きくとれCPU時間で4倍も加速性のある高効率で安定なものであることが検証された。また、再付着長さや壁面せん断応力分布に対いする既存の実験および計算結果と比較し、本スキ-ムの精度および収束性が吟味され、本スキ-ムは十分な精度を有することが実証された。なお、高レイノルズ数流れに対しては、修正QUICKスキ-ムあるいはTVDスキ-ムの上流差分を適用することにより、解の安定化がはかられた。

さらに、上記陰的スキ-ムにニュ-トン反復法を適用した非定常陰的スキ-ムへの拡張を行い、二次元翼列流れの非定常シミュレ-ションを行った。翼負圧面および圧力面からの巻き込みによって生じた渦列の後流中への周期的放出過程が動画化された。以上のように、本年度の研究は計画通り実施され、効率的二次元定常ならびに非定常差分スキ-ムが開発された。現在、次年度の目標である三次元差分スキ-ムの研究が一部着手され、そのコ-ド化がはかられている。これにより、複雑なタ-ボ機械内部流れの解析が期待される。最終年度である本年度の研究計画に沿って,以下の研究を行った。1.曲線座標系における三次元非圧縮粘性流れの差分スキ-ムの開発前年度の二次元スキ-ムの開発を踏え,流れの支配方程式であるナビエ・スト-クス方程式を曲線座標方向の速度として定義された反変速度と圧力を未知変数とした基礎方程式に新たに変換した。これは,従来の反変速度を導入しながら写像面で物理速度を解く方法とは異なり直接的に反変速度を解くもので,境界条件を正確に取扱うことができる.また,これにより曲線座標系でSMAC法を容易に適用することができ,連続の条件を恒等的に満足させた効率的三次元陰的差分スキ-ムを構築することができた。2.三次元複雑流れの数値シミュレ-ションへの応用上記陰的スキ-ムを用いて,解の収束性,各種境界条件の取扱いを検証した。また,高レイノルズ数スキ-ムの安定性を図るため,2次上流差分または3次TVD法を用いた。具体的には,段付きダクト流れのシミュレ-ションを行い,(i)ステップから剥離したせん断層の再付着線はスパン方向に非一様である,(ii)下流側ダクトのコ-ナ-部での境界層はかなり加速される,ことなどの知見が得られた。また,回転している相対座標系において軸流送風機のロ-タを通る三次元流れも解析され,カラ-グラフィックによる流れの可視化も試みられた。3.高レイノルズ数スキ-ムのための乱流モデル従来用いられてきたkーεモデルの最大の欠点であるレイノルズ応力の非等方表現を代数応力方程式モデルに基づき評価した。その結果,上記欠点を克服するため最近提案されている非等方kーεモデルは,応力方程式モデルと一貫性があることが証明され,より実用的な乱流モデルの開発に指針を与えることができた。
軟体動物幼生におけるバイオミネラリゼーション －幼殻の構造とその形成機構－

本研究は、生物がつくる殻の形成プロセスについて解明することを目的とした。その過程において予測とは異なる結果が得られたため、当初の予定を変更し、以下のような実験を行った。まず、アコヤガイ幼殻についてXRDやラマン分光法など、いくつかの手法を用いて分析を行った。その結果、アコヤガイ幼殻にはACCが存在しないと結論づけられた。次に、事前の研究計画では、アコヤガイのほかに、ヤカドツノガイ、カモガイ、ヨーロッパモノアラガイなどを用いるとしていたが、実際にはアコヤガイ、セタシジミ、クサイロアオガイ、ヒラマキガイを用い、二枚貝-巻貝間での差異をより詳しく見ることとした。その結果、構造としては、外層と内層に柱状コントラストを有する三層構造を呈する点で共通していたが、二枚貝類と巻貝類では、その間に形成される中層について、違いがみられた。すなわち、二枚貝類は中層が粒状のコントラストであるのに対し、巻貝類の中層では二枚貝類における構造よりも、結晶が横に伸長する傾向が見られた。この結果はこれまでに観察されてきた先行研究の図を見ても、概ね一致していると考えられる。このことから、おそらく軟体動物の祖先における幼殻の形態は外層と内層に柱状コントラストを有する三層構造であると考えられるほか、アコヤガイにおける非晶質炭酸カルシウム(ACC)探索の結果が二枚貝類全体に適用できる可能性が示唆された。また、二枚貝類と巻貝類では、TEMで観察した際の有機物の含まれ方が異なるという結果も得られた。事前の予定では、幼殻におけるタンパク質の局在を調べることとしていたが、貝類幼殻がACCを経由した殻形成を行わないという結果が出たうえ、知己の研究者から、幼殻には想定していた種のタンパク質が含まれていないという報告があった(竹内、私信)ため、タンパク質の局在解析を行う予定を取りやめ、前述のようにいくつかの種の構造解析を行った。また、ACCを経由する殻形成を行うとされる陸生甲殻類の脱皮周期を追った殻形成プロセスを解析し、どのような違いがあるのかを調べた。
複合金属活性種の電気化学的創生とin-situ分光測定

いずれの錯体も非プロトン性溶媒中で可逆な1電子還元過程を示す。酸化還元電位(E^<O,>)に及ぼす配位子の影響を見ると,[M(mpyt)_4VO]のE^<O,>は相当する[M(pyt)_4VO]のE^<0,>よりも約110mV負電位にあり,ピリジン環の4位のメチル基の電子供与性の影響を受けている。また,中心金属の白金とパラジウムを比較すると,[PdL_4VO]のE^<O,>は相当する[PtL_4VO]に比べて約140mVだけ還元され易くなっていて,PdとPtのイオン化電位の差の影響を受けている。In-situ可視吸収スペクトル測定の結果より,[PtL_4VO]錯体の1電子還元体は安定に存在するが,[PdL_4VO]錯体のそれは-15°Cでも徐々に分解することが分かった。還元反応中心を明らかにするために,還元体[PtL_4VO]^-とヨウ化アルキルとの反応について検討した。その結果,1電子還元生成物[Pt(pyt)_4VO]^-がMeIと反応するEC機構で電極反応は進行している。[Pt(pyt)_4VO]^-,[Pt(mpyt)_4VO]^-ともにMeIとの反応性はEtIよりも大きく,また[Pt(pyt)_4VO]^-[Pt(mpyt)_4VO]^-を比べると[Pt(mpyt)_4VO]^-の方が求電子剤との反応性が大きいことがわかる。以上の1電子還元体[PtL_4VO]^-へのRIの反応性より、[PtL_4VO]の還元中心はPtであると結論づけられる。化合物中に異なった種類の金属を組み込んだ複合金属錯体は,単一の金属では存在しない性質や高い機能性を発現することが期待される。本研究では,架橋配位子としてN,S配位する2-pyridinethiolate(pyt)およびそのメチル誘導体4-methyl-2-pyridinethiolate(mpyt)を用い,白金(II)あるいはパラジウム(II)とバナジウム(IV)を組み込んだ異核複核錯体[M^<II>L_4V^<IV>O](M=Pt or Pt,L=pyt or mpyt)を合成し,それらの酸化還元挙動をin-situ分光電気化学を含む電気化学測定により検討した。さらに,-電子還元生成物へのヨウ化アルキル(MeI,EtI)の付加に対する反応性を電気化学測定により検討した。
介護施設における「福祉避難所機能」調査と運営支援に係る「研修教材」開発

本研究は災害時、介護施設の「業務維持」に加えて発生する「福祉避難所運営」と「派遣支援」の機能向上に有用な「研修教材の開発」を目的に4年計画で取り組むものである。当該年度は事例研究をベースにしたエスノグラフィックアプローチにより、災害発生から平常時に至る介護施設の災害過程を構造的に分析し、その結果を福祉避難所運営に必要な機能との関連で考察した。1)エスノグラフィックアプローチによる事例分析対象は、筆者らがこれまでに行ったフィールドワークデータの内、新潟県下5施設の被災施設(震災)及び山口県下2施設、愛知県下1施設の被災施設(豪雨・土砂災害)、計8施設(内訳:特別養護老人ホーム5施設、障害者支援施設3施設)である。災害発生時から平常時に至るまでの内容を被災状況と災害対応者の証言をもとに分析し、福祉避難所機能に共通する5つの対応課題を抽出した。2)福祉避難所機能としての5つの対応課題福祉避難所機能としての対応課題は、エスノグラフィックアプローチによって集積した事例をもとに帰納的に対応内容を抽出すること、質的内容分析の手法(マイリングのカテゴリーシステム)によって、演繹的に課題を類型化することを試みた。その結果、1設備・ライフラインの損害に対し業務維持は可能であるか、2備蓄・救援物資に応じて介護内容を維持することは可能であるか、3緊急入所・避難者にも対応できる設備・マンパワーはあるか、4マンパワーを維持し変化に対応できるネットワークがあるか、5福祉避難所を閉所できるしくみ(閉所するための資源)があるかという5つの視点で、共通した課題が存在することが明らかになった。本研究の目的は災害時、介護施設の「業務維持」に加えて発生する「福祉避難所運営」と「派遣支援」の機能向上に有用な「研修教材の開発」である。これまでの取り組みから、介護施設における福祉避難所運営に必要な機能として、5つの対応課題があることを明らかにした。それらは、1設備・ライフラインの損害に対し業務維持は可能であるか、2備蓄・救援物資に応じて介護内容を維持することは可能であるか、3緊急入所・避難者にも対応できる設備・マンパワーはあるか、4マンパワーを維持し変化に対応できるネットワークがあるか、5福祉避難所を閉所できるしくみ(閉所するための資源)があるかという5つの視点であり、これらの視点は施設種別や被害状況にかかわらず、共通する対応課題である。次の段階はこれらの研究成果を「教材」に仕立てることであり、当該年度はこれを目標としていた。一方、これまでに明らかとなった福祉避難所運営機能の内、3緊急入所・避難者にも対応できる設備・マンパワーはあるか、4マンパワーを維持し変化に対応できるネットワークがあるか、の2つの対応課題は、具体的な対応内容を教材に記すまでの実態的なデータが不足していることが明らかになった。そこで、これに対応すべく追加調査を設計し実施した。具体的には、近年各県域でネットワーク化が進められている災害派遣福祉チーム(DCAT等)の組織化の実態と具体的な活動内容を捉える調査を加えた。この調査では、平時や災害時活動に同行し、組織体制及び具体的な活動内容の収集と、教材に盛り込むべき視点を考察した。これらの成果は日本介護福祉教育学会での発表及び2本の学術論文として成果報告し、現在教材の執筆を進めているところである。これまでの調査・分析の結果から見出された今後の研究の推進方策は次の2点である。1)介護施設に必要な「福祉避難所機能」を柱とした教材開発本研究では、介護施設に必要な福祉避難所機能を5つの対応課題として類型化した。ここで捉えた対応課題は、事業種別や災害規模によらず共通する対応課題といえる。今後はこれらの対応課題をふまえて教材を作成するにあたり、再度事例性を重視した構成に整え直す必要があると考える。その理由は、介護施設に求められる災害対応は、刻々と状況が変化する災害過程に応じた手探りの実践であるという特性をもつ点である。特に、福祉避難所運営に必要な機能は、時間軸をもとに計画的に対応できるものばかりでなく、限られた備蓄と制限を受けた設備、不足するマンパワーにいかに対応できるかとという、極めて個別性の高い実践であり、これらは一般的な解説よりも、事例をもとに福祉避難所運営の方法や視点等の機能を理解することが有用と考えるためである。尚、事例を重視した教材とする点では、研修教材として活用するうえで、効果的な対象が限定されやすい課題も想定される。この点は、次年度モデル研修を行うことにより教材の効果検証をはかる。2)福祉避難所を閉所するために必要な機能分析本研究において明らかになったことは、福祉避難所の開設や運営だけでなく、閉所するための課題が存在していることである。また、この課題に対する先行研究はほぼ皆無といってよい。そこで、今後は施設という事業所の運営だけでなく、地域単位での資源や関連する制度をふまえて研究を進めることで、福祉避難所を閉所するためのしくみ化や資源開発につながる成果を得るための研究を応用的に展開することを目指す。本研究は災害時、介護施設の「業務維持」に加えて発生する「福祉避難所運営」と「派遣支援」の機能向上に有用な「研修プログラムの開発と導入」を目的に4年計画で取り組んでいるものである。

研究初年度に当たる当該年度は、筆者らがこれまでに実施した震災によって被害を受けた新潟県下4つの被災施設(高齢者・身体障害者入所施設)の調査データに、新たに豪雨・水害によって被害を受けた山口県下2つの被災施設(高齢者入所施設)のデータを加え、災害過程の再分析を行い、災害発生時から平常時に至るまでの主要な変化を整理した。その結果、次のことが明らかになった。1)被災時における介護施設の主要な変化介護施設の災害過程は、1設備・ライフラインの損害程度と代替品による業務変化、2救援物資と介護業務・介護内容の変化、3緊急入所・避難施設としての役割の変化、4震災直後から平常時に向かう過程でのネットワークの変化、5通常業務に戻る過程でのマンパワーの変化という5つの変化で整理できることが再確認され、この結果は震災・豪雨・土砂災害等の災害種別によらず、共通する災害過程であることが明らかになった。また、本研究の軸である「福祉避難所機能」においては、3の変化が該当し、開設及び運営支援のためには、上記の5つの変化に対応した対策を講じることが必要であることが示唆された。2)派遣支援の実態把握にかかわるデータの不足一方で福祉避難所運営における「派遣支援等」の具体的活動に関わるデータが圧倒的に不足していることも明らかになった。そこでこれに対応すべく災害派遣福祉チーム員(DCAT)養成及び登録を全国に先駆けて行っている岩手県の取り組みを視察し、登録員2名(社会福祉士、介護支援専門員・介護福祉士)を対象に活動と内容に係るインタビュー調査を行った。この内容は現在分析中であり、次年度さらに追加調査を行う予定である。本研究は災害時、介護施設の「業務維持」に加えて発生する「福祉避難所運営」と「派遣支援」の機能向上に有用な「研修プログラムの開発と導入」を目的にしている。具体的には、過去7年間に発生した地震・水害・土砂災害に焦点を当て、1被災地における介護施設の実態調査、2発災から復旧に至るまでの災害過程の実態把握、3そこでの介護内容、福祉避難所運営、派遣支援のための機関・地域等との連携に着目した分析、4それらの実態を研修(演習)教材に加工し、福祉避難所設置・運営を目的とした研修プログラムの開発と導入を4年計画で取り組むものである。当該年度は、前者12の中核である被災施設の災害過程の再分析を行った。具体的には、これまでに筆者らが行ってきた震災による被災事例(高齢者・障害者福祉施設)の実態調査で把握したデータに、豪雨・土砂災害による被災事例(高齢者施設)を追加することにより、災害種別による共通性や差異性を把握した。ここでは、テキストマイニングと質的内容分析法を採用し、「災害過程の主要な変化」を種別と時間軸にそって類型化することを試みた。この結果、震災、豪雨・土砂災害等の災害種別によらない共通する5つの変化が存在することが示唆された。今後は、これらの主要な変化をベースに福祉避難所調査を行うと共に、現在不足している派遣支援に係る全国的な組織化や活動内容の動向を把握し、福祉避難所機能との関連で派遣支援において求められる視点の考察を目的とする。本研究は災害時、介護施設の「業務維持」に加えて発生する「福祉避難所運営」と「派遣支援」の機能向上に有用な「研修プログラムの開発と導入」を目的に4年計画で取り組むものである。当該年度は、1東日本大震災で被災した介護施設及び福祉避難所(岩手県下4事業所)を視察し「業務維持」に必要な視点及び、これに加えて発生する福祉避難所等の避難所機能について調査し、2この結果を基に静岡県で取り組まれている「静岡県災害福祉広域支援ネットワーク(静岡DCAT)」の登録員養成研修に盛り込むべき研修内容及び視点について考察した。
植物性抗酸化成分による内因性および外因性ニトロソアミンの生成阻害

(1)外因性ニトロソアミン生成のモデル系として5-ヒドロキシトリプタミンと30種のアミノ酸またはそれらのメチルエステルをpH4.0で亜硝酸と反応させた。その結果、5-ヒドロキシトリプタミン-システアミン系で極めて強い変異原物質が生成し、LC-MSで分子量が267の2-(5-hydroxy-4,6-dinitro-3-indolyl)ethanolと推定される黄色結晶を分離した。本反応系に抗酸化性を有する茶葉抽出物(緑茶、紅茶、黒茶、ルイボス茶)やワサビ抽出物(沢ワサビ、西洋ワサビの葉、根茎)や既知フラボノイドを添加すると、当該変異原の生成が著しく抑制された。(2)内因性ニトロソアミンのモデル系として変異原性と発がん性が認められないプロリンに着目し、大根ジュースと共にヒトが摂取したところ、血中、尿中ニトロソプロリンが経時的に増加した。プロリン摂取時に緑茶抽出物やワサビ抽出物、フラボノイド含有食品(タマネギ)を摂取することによりニトロソプロリン量が減少する傾向が見られたが個人差があった。そのメカニズムについて検討中である。ヒトの癌発生には主として食事因子(35%)と喫煙因子(30%)など生活習慣が関与している。なかでもニトロソアミンは各種生物に発がん性を示し、臓器特異性を有し、食品のみならず、水、大気中にも存在すること(外因性ニトロソアミン)、および生体内で二級アミンと亜硝酸塩より酸性下で容易に生成し、さらにマクロファージの活性化に伴い、アルギニン由来の一酸化窒素からも生成すること(いずれも内因性ニトロソアミン)が指摘されている。外因性ニトロソアミンのモデル反応系を確立するために30種のアミノ酸(そのメチルエステル)に糖モルの5-ヒドロキシトリプタミンを加え、0.2M酢酸緩衝液(pH4)と0.9MNaNO_2を等量加え、37°Cで60分間反応させた。反応終了後、過剰のNaNO_2を0.9Mスルフアミン酸アンモニウムで分解した後、S. typhimurium TA100を用いてAmes法で変異原性を検定した。その結果、2.5μmolあたり、cysteamineHClが2731、L-cysteineが2171、L-cystineが788の復帰変異コロニーを誘発した。そこで、これらの反応系をジメチルアミン-亜硝酸系とともにニトロソアミンのモデル系として用いることにした。一方、植物試料として、茶葉(緑茶、紅茶、黒茶、ポ-レイ茶)、沢ワサビ(葉、根茎)、西洋ワサビ(葉、根茎)より各抽出物を調製したのち、フェントン試薬-チオバルビツール酸法により抗酸化活性を検定したところ、強弱があるもののいずれも陽性を示した。そこで、ビタミンCおよびビタミンEを陽性対照物質として上記植物抽出物を先のモデル反応系に添加して、変異活性の変化を調べた。茶葉が最も強く変異原性を抑制し、沢ワサビ、西洋ワサビ抽出物にも抑制効果を認めた。現在、各反応系についてニトロソアミン生成量を検討しているが、これらの実験結果は、植物成分がニトロソアミンの生成を抑制している可能性を強く示唆するものであった。
視覚系視床-皮質投射の成熟における求心路神経活動の役割

哺乳類大脳皮質一次視覚野の片眼遮蔽による可塑的変化は発達脳の可塑性のモデルとして数多くの研究がなされており、神経活動そのものに依存した競合メカニズムが考えられている。すなわち、両眼からの入力線維が視覚野ニューロンとのシナプス結合をめぐって互いに競合し、より活動の弱い遮蔽眼由来の入力線維がシナプス結合を維持できずに退縮するという仮説である。この仮説では、2つの入力線維の相対的な活動強度の差によって、どちらの入力が維持されるかが決定される。この「シナプス競合仮説」は、様々な種類の視覚遮断により、入力線維活動を弱くする実験によって支持されてきた。この仮説が正しいならば、一方の入力線維の活動を弱くする替わりに、人為的に強くしてやっても、視覚遮断のように可塑的変化は観察されるはずである。もしそうならなければ、これまで報告されてきた視覚遮断の影響は、シナプス競合によるものではなく、入力線維の活動低下による退縮を反映したものと解釈される。このような「片眼刺激」実験はシナプス競合仮説が成立するための基本的な検証であるにもかかわらず、これまで報告されてこなかった。そこで本研究では、電気刺激を一方の視神経に直接与えることで「片眼刺激」とし、実際に眼優位性の可塑性を誘発することができるかどうかを検討した。生後4-5週の仔ネコを用い、両側の視神経束上に刺激電極を慢性的に留置した。さらに第一次視覚野及び外側膝状体に集合電位記録用の電極を慢性的に留置した。麻酔から覚醒後、シナプス長期増強を起こす刺激として知られているθバースト状の高頻度刺激を片側の視神経に約2日間慢性的に与えた。この間、動物は覚醒、非拘束で、摂食や飲水は自由である。慢性電気刺激終了後、視覚野ニューロンの光反応性を電気生理学的に調べ、眼優位性などの受容野特性の変化を調べた。その結果、実験に用いた7匹の動物全てにおいて、視覚野ニューロンは'慢性電気刺激を与えた側の眼に対する光刺激により強く反応する傾向が見られた。方位選択性や受容野の大きさなどには、刺激側、非刺激側の間に有意な差は認められなかった。これらの結果は、外部より与えた電気刺激による入力線維の活動の不均衡のみで、眼優位性の可塑性を誘発することができることを示している。哺乳類大脳皮質一次視覚野の片眼遮蔽による可塑的変化は発達脳の可塑性のモデルとして数多くの研究がなされており、神経活動そのものに依存したメカニズムが考えられている。しかし、その神経活動の実体、すなわち視覚系のどの部位がどのように活動することが重要であるのかという問題は、神経系の機能がどのように形態を調節するのかという問題に直接結びつく重要なものでありながらいまだほとんど解明されていない。その理由としては、眼瞼縫合等の操作ではその効果を定量的に評価できないことが考えられる。現在広く研究されているもう一つの可塑性のモデルにシナプス伝達の長期増強・抑圧(LTP/LTD)がある。

LTP/LTDの研究は実験条件のコントロールも比較的容易であり、可塑性の分子メカニズム等へのアプローチに有効な足がかりとなるが、視覚野におけるシステムレベルの可塑性において、そのようなシナプス伝達効率の変化が実際に起こっているかどうかは未だ明らかでない。本研究はこれらの問題に答えるために、一方の眼からの入力を伝える視床-皮質間シナプスにおいてLTP/LTDを誘発した場合、1)皮質ニューロンの眼優位性もまたLTP/LTDの程度に応じて変化するかどうか、2)コラム構造に形態変化が観察されるかどうかを調べる。今年度は、LTPを誘発するとされる刺激を視神経に直接与えることで、実際に眼優位性の可塑性を誘発することができるかどうかを検討した。生後4-5週の仔ネコを用い、両側の視神経束上に刺激電極を慢性的に留置した。さらに第一次視覚野及び外側膝状体に集合電位記録用の電極を慢性的に留置した。また、両側の眼球にテトロドトキシンを注入し、網膜の電気活動を遮断することで、電気刺激以外の入力を完全に遮断した。麻酔から覚醒後、シナプス長期増強を起こす刺激として知られているθバースト状の高頻度刺激を片側の視神経に約2日間慢性的に与えた。この間、動物は覚醒、非拘束で、通常の生活を送っている。慢性電気刺激終了後、テトロドトキシンからの回復期間をおいて、視覚野ニューロンの光反応性を電気生理学的に調べ、眼球優位性などの受容野特性の変化を調べた。その結果、実験に用いた7匹の動物全てにおいて、視覚野ニューロンは慢性電気刺激を与えた側の眼に対する光刺激により強く反応する側向が見られた。方位選択性や受容野の大きさなどには、刺激側、非刺激側の間に有意な差は認められなかった。これらの結果は、外部より与えた電気刺激による入力線維の活動の不均衡のみで、眼優位性の可塑性を誘発することができることを示している。哺乳類大脳皮質一次視覚野の片眼遮蔽による可塑的変化は発達脳の可塑性のモデルとして数多くの研究がなされており、神経活動そのものに依存した競合メカニズムが考えられている。すなわち、両眼からの入力線維が視覚野ニューロンとのシナプス結合をめぐって互いに競合し、より活動の弱い遮蔽眼由来の入力線維がシナプス結合を維持できずに退縮するという仮説である。この仮説では、2つの入力線維の相対的な活動強度の差によって、どちらの入力が維持されるかが決定される。この「シナプス競合仮説」は、様々な種類の視覚遮断により、入力線維活動を弱くする実験によって支持されてきた。この仮説が正しいならば、一方の入力線維の活動を弱くする替わりに、人為的に強くしてやっても、視覚遮断のように可塑的変化は観察されるはずである。もしそうならなければ、これまで報告されてきた視覚遮断の影響は、シナプス競合によるものではなく、入力線維の活動低下による退縮を反映したものと解釈される。このような「片眼刺激」実験はシナプス競合仮説が成立するための基本的な検証であるにもかかわらず、これまで報告されてこなかった。そこで本研究では、電気刺激を一方の視神経に直接与えることで「片眼刺激」とし、実際に眼優位性の可塑性を誘発することができるかどうかを検討した。
多能性幹細胞Muse細胞の遊走・分化制御機構の解明

生体組織に存在する腫瘍性を持たない多能性幹細胞であるMuse細胞は直接血管内や局所に投与するだけで、傷害組織へ遊走・集積し、組織に応じた細胞に自発的に分化して組織修復を行う。Muse細胞は傷害組織から放出される遊走因子であるsphingosine 1-phosphate (S1P)を受容することで傷害組織特異的に遊走することが明らかにされているが、Muse細胞の遊走制御機構については十分に明らかにされていない。本年度は、Muse細胞の傷害組織への遊走の分子メカニズムを明らかにするために、Muse細胞の遊走を制御するmicroRNAの探索を試みた。前年度までに四塩化炭素投与による肝障害モデルマウスの血清を用いたボイデンチャンバーによる遊走試験において、骨髄間葉系幹細胞由来Muse細胞を肝障害モデルマウスの血清に曝露すると、曝露後24時間までにMuse細胞以外の間葉系幹細胞(非Muse細胞)に比べ高い遊走能を示した。次に、接着状態または浮遊状態のMuse細胞を肝障害モデルマウスの血清に曝露し、12時間後のmicroRNAの発現をマイクロアレイにて網羅的に解析した。その結果、肝障害モデルマウス血清曝露したMuse細胞で多くのmicroRNAの発現が変動することが明らかになった。本年度は前年度に引き続き、マイクロアレイデータを解析するとともに、変動の見られたmicroRNAについて、quantitative RT-PCRで経時的な変化を解析し、その動態を明らかにした。また、異なる細胞ソースでも同様の現象が起こるのか確認するために臍帯組織由来Muse細胞でも遊走試験を行い、同様の挙動を示すことを確認した。本年度は肝障害モデルマウスの血清曝露によるMuse細胞内のmicroRNAの経時的な変動をより詳細に解析することができた。しかし、前年度に接着状態と浮遊状態におけるmicroRNAの発現変動に大きな違いがあることも見出されたことから、遊走に関わるmicroRNAの選定とその経時的な動態の解析に時間を要した。現在、選定したmicroRNAをMuse細胞に導入し、特性解析を開始している。本年度は選定したmicroRNAをMuse細胞に導入またはinhibitorにより阻害し、遊走関連因子への影響を遺伝子発現解析やボイデンチャンバーを用いた遊走試験における遊走効率を評価する。特に遊走効率を亢進させる因子が同定された場合、その因子を導入したMuse細胞を肝障害モデルマウスに移植し、生体内での遊走効率を評価する。同様の効果が異なる細胞ソースのMuse細胞でも見られるかも同時に検討を進める。四塩化炭素投与による肝障害モデルマウスの血清を用いたボイデンチャンバーによる遊走試験において、骨髄間葉系幹細胞由来Muse細胞を肝障害モデルマウスの血清に曝露すると、曝露後24時間までにMuse細胞以外の間葉系幹細胞(非Muse細胞)に比べ高い遊走能を示した。その結果、接着状態と浮遊状態で変動するmicroRNAのパターンは異なること、接着状態に対して、浮遊状態においてより多くのmicroRNAが変動することが明らかになった。生体に投与されたMuse細胞は浮遊状態であることから、浮遊状態のMuse細胞におけるmicroRNAの発現変動がより生体の状況を反映していると考え、現在、浮遊状態のMuse細胞における肝障害モデルマウス血清曝露後のより早期のmicroRNAの発現解析と変動したmicroRNAのターゲット遺伝子の選定を進めている。本年度は肝障害モデルマウスの血清曝露によるMuse細胞内のmicroRNAの変動を確認することができた。また、接着状態と浮遊状態におけるmicroRNAの発現変動に大きな違いがあることも見出された。生体に投与されたMuse細胞は浮遊状態であることから、浮遊状態のMuse細胞におけるmicroRNAの発現変動がより生体の状況を反映していると考えたことから、浮遊状態のMuse細胞についてより詳細な解析が必要であると考えられる。また、遊走に関わるmicroRNAの選定には、肝障害モデルマウス血清曝露後のmicroRNAの一時的な変化だけでなく、経時的な変化をとらえる必要があると考えられたことから、現在より早期のmicroRNAの発現解析を行っている。

前年度までに四塩化炭素投与による肝障害モデルマウスの血清を用いたボイデンチャンバーによる遊走試験において、骨髄間葉系幹細胞由来Muse細胞を肝障害モデルマウスの血清に曝露すると、曝露後24時間までにMuse細胞以外の間葉系幹細胞(非Muse細胞)に比べ高い遊走能を示した。次に、接着状態または浮遊状態のMuse細胞を肝障害モデルマウスの血清に曝露し、12時間後のmicroRNAの発現をマイクロアレイにて網羅的に解析した。その結果、肝障害モデルマウス血清曝露したMuse細胞で多くのmicroRNAの発現が変動することが明らかになった。本年度は前年度に引き続き、マイクロアレイデータを解析するとともに、変動の見られたmicroRNAについて、quantitative RT-PCRで経時的な変化を解析し、その動態を明らかにした。また、異なる細胞ソースでも同様の現象が起こるのか確認するために臍帯組織由来Muse細胞でも遊走試験を行い、同様の挙動を示すことを確認した。本年度は肝障害モデルマウスの血清曝露によるMuse細胞内のmicroRNAの経時的な変動をより詳細に解析することができた。しかし、前年度に接着状態と浮遊状態におけるmicroRNAの発現変動に大きな違いがあることも見出されたことから、遊走に関わるmicroRNAの選定とその経時的な動態の解析に時間を要した。現在、選定したmicroRNAをMuse細胞に導入し、特性解析を開始している。本年度は現在進めている浮遊状態のMuse細胞に肝障害モデルマウスの血清を曝露し、曝露後12時間より早期のmicroRNAの発現変動を解析し、特に発現の変動が大きい因子を同定する。同定したmicroRNAをMuse細胞に導入またはinhibitorにより阻害し、遊走関連因子への影響を遺伝子発現解析やボイデンチャンバーを用いた遊走試験における遊走効率を評価する。特に遊走効率を亢進させる因子が同定された場合、その因子を導入したMuse細胞を肝障害モデルマウスに移植し、生体内での遊走効率を評価する。本年度は選定したmicroRNAをMuse細胞に導入またはinhibitorにより阻害し、遊走関連因子への影響を遺伝子発現解析やボイデンチャンバーを用いた遊走試験における遊走効率を評価する。同様の効果が異なる細胞ソースのMuse細胞でも見られるかも同時に検討を進める。本年度はマイクロアレイ解析に使用するサンプルについて詳細な条件検討を行ったことから、当初計画していたmicroRNAのマイクロアレイ解析が本年度中にすべて終わらなかった。また、接着状態と浮遊状態のMuse細胞におけるmicroRNAの発現変動に大きな違いがあることやmicroRNAの発現について経時的な変化をとらえる必要性が生じたため、遊走に関連するmicroRNAの選定を行うことができなかったため、これらについては現在サンプルを調整しており、次年度に行う予定である。