hpprc/llmjp-kaken huggingface dataset:
HSV細胞間感染受容体の同定

本研究では、単純ヘルペスウイルス(HSV)による細胞間感染に焦点を当てて解析し、HSV細胞間感染を促進する宿主因子を新たに同定した。本因子は、HSV細胞感染に重要な役割を担っているウイルスタンパク質gEと会合し、gEに依存した細胞感染に必要であった。HSVは生体内においてはほとんど細胞外ウイルスを放出せず、細胞間感染に伝播を依存していると考えられている。すなわち、HSV細胞間感染の分子機構の理解は、新しい抗ウイルス戦略構築の一助になると考えられる。単純ヘルペスウイルス(HSV)はヒトに口唇ヘルペス、脳炎、性器ヘルペス、眼疾患といった多様な病態を引き起こし、関連する医療費はアメリカ合衆国で年間30億ドルと試算されるほど大きな問題となっている。本研究はHSVによる細胞間感染に焦点を当てる。これはウイルス粒子が細胞外に放出されず直接隣の細胞に感染する方法であり、HSVでは主要な感染経路であるものの、その複雑性からほとんど研究が行われていない。本研究では、HSVの細胞感染に重要な役割を担うウイルス糖タンパク質gE/gI複合体に注目する。gE/gIに結合し、細胞間感染を仲介する宿主因子、すなわちHSVの細胞間感染受容体を二種類のスクリーニングを行うことによって同定し、HSV細胞間感染におけるメカニズムを明らかにすることを試みている。HSVはVero細胞では巨大なplaqueを形成するが、HeLa細胞においてはほとんどplaqueを形成しない。HeLa細胞では細胞感染を仲介する因子が低発現となっているという仮説を立て、Vero細胞のcDNA libraryをHeLa細胞に導入し、HSVによるplaque形成能が上昇したものを選抜した。また感染細胞からgEを二重免疫沈降で精製後、超高感度質量解析装置(LC-MS/MS法)を用いることで、gEと会合する700種のタンパク質を同定した。これら二つのスクリーニングの結果共通する因子に注目して今後研究を進める予定である。ウイルスによる細胞間感染は、生体内における病態発現に重要であると考えられているものの、その具体的なメカニズムはほとんど明らかになっていない。本研究は細胞間感染に特異的に用いられる宿主因子を同定しようとする試みである。細胞感染の効率を上げる因子の探索、および細胞感染に必須なウイルス因子と会合する宿主因子の探索という全く関連のない二つのスクリーニングによって、同じ因子を得ることができたのは、驚くべきことであり、二重のスクリーニングの妥当性を示すものであるといえる。得られた因子はすでに、過剰発現によって細胞間感染を促進すること、gEと会合することが明らかになっており、今後実際にどのようにこの因子がHSVの細胞間感染に寄与するのか解析は比較的容易であると考えられる。本研究はHSVによる細胞間感染に焦点を当てている。本研究では、HSVの細胞感染に重要な役割を担うと考えられているウイルス糖タンパク質glycoprotein E/I (gE/gI)複合体に注目した。現在までのところ、gE/gが細胞間感染特異的にウイルスによる細胞侵入を引き起こすと考えられているが、その具体的なメカニズムや対応する宿主因子は報告されていない。これら二つのスクリーニングの結果共通する因子に注目して研究を進めた。本研究では細胞間感染に特異的に用いられる宿主因子を同定しようとする試みた。得られた因子はすでに、過剰発現によって細胞間感染を促進すること、gEと会合すること、発現抑制によって細胞間感染の効率が低下することが明らかになった。本研究では、HSVの細胞感染に重要な役割を担うウイルス糖タンパク質gE/gI複合体と相互作用する宿主因子に注目した。

当該因子は過剰によりHSVの細胞間感染を促進し、発現抑制によりHSV細胞間感染を阻害する。さらに当該因子に対する低分子阻害剤は、HSV細胞間感染を抑制した。いずれの場合も感染細胞を電子顕微鏡下で観察したところ、細胞内にウイルス粒子が蓄積しており、細胞内のウイルス粒子の輸送が阻害されていることが示唆された。またこのような電子顕微鏡像は、gE欠損体で報告があるものと同様である。すなわち、本研究で注目した因子は、HSV細胞間感染を引き起こすウイルス因子gEと相互作用し、その機能発現に寄与するものであると考えられた。HSVは生体内においてはほとんど細胞外へ放出されず、主に細胞間感染によって伝播すると考えられているが、その分子機構は不明であった。本因子は、HSV細胞感染を引き起こす宿主因子として初めての報告であり、本現象の理解は、効率的な抗HSV薬の創出に貢献すると考えられる。本研究では、単純ヘルペスウイルス(HSV)による細胞間感染に焦点を当てて解析し、HSV細胞間感染を促進する宿主因子を新たに同定した。本因子は、HSV細胞感染に重要な役割を担っているウイルスタンパク質gEと会合し、gEに依存した細胞感染に必要であった。HSVは生体内においてはほとんど細胞外ウイルスを放出せず、細胞間感染に伝播を依存していると考えられている。すなわち、HSV細胞間感染の分子機構の理解は、新しい抗ウイルス戦略構築の一助になると考えられる。HSVが巨大なplaqueを形成するヒト由来の細胞であるA549やHaCaTなどを用い、得られた因子のノックダウンあるいはノックアウトを試みる予定である。これらの処置によってHSVの伝播がどのように変化するのかを、plaqueの定量、電子顕微鏡解析を用いて解析する。とくにgEの欠損株においては、感染細胞におけるウイルスカプシドの局在が変化することが知られており、同様の現象がこの因子の阻害によって起きるか否かに注目する。また、この因子はほかの宿主因子と会合しシグナルを伝達することが知られており、その特異的な阻害剤が存在する。阻害剤を用いることで、HSVによるplaque形成やカプシドの局在に影響が出るか否かも解析する。阻害剤がHSVによる細胞間感染を阻害することが明らかになった場合は、マウス感染モデルにおいて当薬剤がHSVによる病態を阻害するかどうかも解析することで、生体内のおける細胞間感染の意義を示し、新たな抗HSV剤の可能性を提示したいと考えている。得られた因子がHSVの細胞間感染に寄与することは、本研究より明らかとなったが、その具体的なメカニズムは未だに不明である。HSVが巨大なplaqueを形成する細胞における当該因子の発現抑制下において、どのような変化が起きているのかを、今後電子顕微鏡解析や免疫染色などを駆使して解析することで、その具体的なメカニズムに迫り、さらにはHSV細胞感染の分子機構の一端を明らかにすることができると考えられる。
酵母の糸を用いたras様GTP結合蛋白質の制御因子の機能解析

rasガン遺伝子産物及びそのスーパーファミリー(低分子量G蛋白質)は、種々の制御因子(GDS,GDI,GAP等)により、活性を制御されることにより生体内のいろいろな反応をコントロールしている。GDIは、低分子量G蛋白質のGDP解離を抑制する因子として精製単離されたことより、低分子量G蛋白質のGTP結合型である活性型への変換を阻害する負の制御因子の可能性が考えられる。一方、活性型とGAPとの相互作用を阻害する因子としても同定され、正の制御因子である可能性も、考えられる。動物細胞より取得したGDIを酵母細胞内で発現させる系を確立し、in vivoにおける作用を酵母細胞をモデルに解析した。酵母細胞内で動物細胞のrhoGDIを発現させると生育に関して負に働き、細胞は、芽を出せずに丸く大きくなり、生育できなくなる。この表現形を抑制する変異株を取得した。優性変異株が単離され、原因遺伝子を同定し相当する変異は、低分子量G蛋白質をコードするCDC42であることを明らかとした。この変異は、動物細胞のrhoGDIを発現していないと致死となる変異株であり、GDIの発現を止めると細胞は、芽を多数同時に出し生育できなくなる。また、変異部位を同定したところ、CDC42蛋白質のGTPaseドメインの中に存在した。rasなどの低分子量G蛋白質のこれに相当する変異は、GTPase活性を落とすため、低分子量G蛋白質を活性型に留める優性変異に該当する。これらのことより、GDIは、酵母細胞内でCDC42蛋白質に主に働き、CDC42蛋白質の活性を阻害することにより酵母の生育を抑圧していることが示された。したがって、動物細胞のrhoGDIは、酵母細胞内において、低分子量G蛋白質を負に調節する機能を持つことが、明らかとなった。
医療のプロを育てるＥＳＰ教育のために―ジャンル分析に基づく語彙リストの開発と応用

医療系大学のESP(English for Specific Purposes)カリキュラム策定の基礎とするため,放射線科学を学ぶ学生のための語彙リストを作成した。学習者の母語での知識獲得レベルに合わせ専門知識レベルが異なる3つのコーパス(1)患者向け医療情報(PE),(2)入門レベルの大学教科書(TB),(3)学術研究論文(RA)を編纂し,それぞれから頻度,分布度,特徴度を条件として語を抽出した。その結果,308, 342, 370語(単位はword family)がそれぞれ抽出され,それらのテキストカバー率は12.0%, 12.7%,15.4%であった。本研究の目的は,ある特定の専門分野(放射線科学)における学習者の成長過程を想定して専門度が異なる複数のESPコーパスを構築し,学習に寄与する段階的なESP語彙リストを作成することである。本年度は,昨年度に引き続いてコーパスの拡充を行い,それぞれが約55万語、5つのサブコーパスから成る(1)患者向け医療情報コーパス(Rad PE),(2)専門教科書コーパス(Rad TB),(3)研究論文コーパス(Rad RA)を作成した。これらのコーパスを基に,頻度,レンジ,特徴度を指標にしてRad PEでは308語,Rad TBでは342語,Rad RAでは371語(単位はword family)を抽出,3つの暫定語彙リストを作成した。これらの語彙リストはそれぞれのコーパスにおいて,既存のAcademic Word Listに比べて高いカバー率を示した。3つのコーパス全てに出現した高頻度語はcell, cancer, digital, patients, organなど94 word familiesであった。さらに、これらの3つのコーパスがそれぞれ独自の特徴をもつジャンルと考えることが妥当であるかを検証するために,共通する上位頻度語についてサブコーパスレベルでコレスポンデンス分析を行ったところ,Rad PE, Rad TB, Rad RAに属するサブコーパスがそれぞれ群をなしてプロットされることが確認された。本研究の目的は,放射線科学分野の専門度が異なる4ジャンルのコーパスを構築し,専門英語を使う学習者の成長に応じた段階的な語彙リストを作成することである。本年度は,英語圏の高校教科書,大学入門専門書,学術論文の対象テキストを選定してデータ収集を開始し,ふたつの予備分析を行った。まず,当該分野のトップジャーナルであるRadiologyの原著論文282本(約123万語)のコーパスを利用して,BNC語彙リストのカバー率,282論文を13分類した場合の語の頻度と分布,Wang他(2008)によるMedical Academic Word Listとの比較,および単語連鎖の出現状況を調べた。その結果,頻度と分布度によりこの分野に特徴的な語と単語連鎖の存在が明らかになった。さらに,専門教科書Squire's Fundamentals of Radiologyの本文(約10万語)をコーパス化し,BNC語彙リストのカバー率,語の頻度と分布,単語連鎖,さらに対照コーパスをBROWNコーパスにした場合の特徴語の統計指標を調査し,研究論文の場合と比較することにより,二つのジャンル間の語彙の違いを分析した。カバー率の調査からSquire'sのほうがRadiologyよりも語彙の要求度が低く,研究論文を読むようになる前のリーディング教材として,専門分野の入門教科書は,学習者に対する語彙の負担がより少ないことを示唆した。分布・頻度調査では,上位に一般的には低頻度レベルの語も混じっており,汎用語彙リストを基準にした学習ではこの教科書を読むための語彙を効率よく習得できない可能性があることがわかった。単語連鎖については,撮影技術や画像に言及した表現が上位に多くみられ,研究論文のそれとは異なっていた。統計指標を使って加えたいくつかの語を含め,299語からなる暫定的な語彙リストを作成した。昨年度作成した単語リストはword familyを単位とした見出し語のリストであるため,見出し語以外の語形の頻度が高い場合(例えば見出し語clinicよりも形容詞形のclinicalのほうが遥かに頻度が高い)など,実際の使用状況との乖離が生じるという問題が明らかになった。さらに,基本となる10002000語レベルをリスト作成の対象から除外したことで,基本語が分野に特徴的に使用されているケースを取りこぼしている可能性がある。これらの欠点を補うために,本年度はmulti-word unit,特に単語連鎖と呼ばれる二語(bigram),三語(trigram),四語(4-gram)からなる表現を昨年度作成した3つのコーパス(患者向け医療情報[PE],専門基礎教科書[TB],学術研究論文[RA])からそれぞれ抽出し,単語リストを補う方法を模索した。例えば,患者向け医療情報コーパスからbigramの名詞句を抽出するとx ray(s), breast cancer, blood vessels, spinal cord, radiation therapy,side effects, coronary arteryなどが高頻度で出現し,単一の語だけをリスト化するよりも実践に役に立つ表現が抽出できることがわかった。

語彙リストの改良作業と並行して,実際の授業で使用している読解教材の語彙と語彙リストの関係を分析した。学生が1学期間に使ったリーディング教材の中にはPEリスト(299 word family)中の189 word familyが含まれていた。リストのカバー率は約11%で,授業で使用している読解教材には,オーセンティックな患者向け医療情報テキストに使用されている語彙がある程度含まれていることがわかった。今後の教材選択において作成したリストが活用できるであろうと考えられる。英語教育コーパス作成にあたり,紙媒体および電子媒体からのテキストデータ取得およびその整形を手作業で行わなければならず,作業時間が予定よりもかなり多く必要であった。作業を効率よく行うことができる程度の英語力とパソコンスキルを持つ学生アルバイトを長期間確保することが難しかったことが原因である。コーパスの拡充を優先したため,当初予定していた「肺疾患」限定の小規模コーパスを使ったテキストの質的分析は,量的分析を補完するものとして3年目に行うこととした。予備調査によって,学術論文と教科書では分野が同じでも語彙使用が異なり,一般英語専門教科書研究論文の順に基本1000語レベルのカバー率が下がり,専門度が上がるに従って低頻度語の割合が増えることが明らかになった。また,G-scoreによる統計手法を補完的に取り入れることで,頻度と分布度だけでは拾いきれない当該分野の特徴語がある程度は拾い出せることがわかった。最終年度にあたり,作成したリストを一旦公開して現場の放射線技師や専門科目の教員からのフィードバックを得,必要に応じて修正する。最終的な公開方法として,バイリンガル化や例文付与など,学習に役立つ形を検討し実現を図る。さらに,これまで数年間にわたって蓄積した学習者の産出テキストにおいて作成した語彙リストにある語彙がどのように使われているかを分析することで,医療系ESP教育の授業実践における学習者の産出データと,作成した語彙リスト内の語の関係を質的に分析することを通じ,内容重視型の英語教育が専門語彙の習得と将来の医療従事者としての自己の確立にいかに寄与しうるかを考察する。当初の計画から少し遅れているが,二年目前期には「肺疾患」に絞って4つのジャンル(高校レベルの教科書,一般向け医療情報,大学専門基礎教科書,研究論文)の小規模コーパス分析を行う。さらに,後期の「医学英語」授業において「肺疾患」を取扱い,学生のライティングデータを用いて専門語の使用状況をプロトコル分析しコーパスのデータと比較することで,量的研究と質的研究の融合を試みる。それと並行して,各サブコーパスの拡充をバランスを考えながら進める。特に一般向け医療情報についてはウェブサイト上からのデータ収集となるが,サイト選択根拠を明確にできるようにすることと,研究論文データに匹敵する量を収集できるかが課題となる。
ブラックホールを用いた高赤方偏移宇宙の探査に関する理論研究

今年度は連星中性子星合体に関する共同研究を行った。連星中性子星合体は2017年に初観測された。このイベントはGW170817と名付けられ、ガンマ線から電波に至る電磁波でも観測が行われた。ガンマ線の検出は、連星中性子星合体が短いガンマ線バーストの起源であるという説の証拠になる可能性がある。また、主に可視光、近赤外線において輝くマクロノバと呼ばれる天体は連星中性子星の合体時に合成された重元素の放射性崩壊によって駆動されている可能性があり、注目された。まず、検出されたガンマ線(以下GRB170817Aという)に関して、それが短いガンマ線バーストの証拠なるかを考察した。私は観測されたガンマ線の放射源が、コンパクトネス条件と呼はばれる光子が放射源から抜け出るための条件を満たすかを調べることで理論モデルに加えられる制限を調べた。その結果、連星中性子星合体では従来考えられていたジェット以外からもガンマ線は放射されることを意味する。また、マクロノバに関して、エネルギー源が重元素からの加熱かどうかをより詳細に検討した。連星合体後には一般に短いガンマ線バーストを駆動するような高エネルギー天体が形成されると考えられている。高エネルギー天体の活動はマクロノバを駆動する飛散物質にエネルギーを注入する可能性が考えられる。私は高エネルギー天体からのエネルギー注入を考慮して観測されたマクロノバの光度曲線の再現を試み、マクロノバは重元素加熱がなくとも再現されることかを示した。さらに、エネルギー注入機構として長時間によってジェットが駆動される場合を考え、今後のX線観測によって、ジェットの存在が確認できることを示した。最後に、より短時間でのマクロノバがどのような観測的特徴をもつかも考察した。平成30年度が最終年度であるため、記入しない。平成29年度は、重力波天体と関連した研究を主に行った。まず、連星ブラックホール合体の観測を受け、合体後のブラックホールが高速回転することに注目し、銀河系内の高エネルギー天体としての役割を論じた。重力波観測から得られた合体頻度を用いて銀河系内での個数を見積もり、さらに星間物質の降着を考慮することでブラックホールジェットの光度分布を求めた。その結果、連星合体後のブラックホールは銀河系内の宇宙線源になる可能性を明らかにした。さらに、同様の手法を銀河系の星形成史から示唆される孤立ブラックホールに対しても適用し、降着流の性質を精査することで、孤立ブラックホールがX線新星という突発天体を駆動している可能性を明らかにした。これまで孤立ブラックホールはその存在が予言されていたが、観測されたことがなく、ミッシングブラックホールとも呼ばれていた。本研究結果は、これらの一部が既に観測されていたことを示唆するため、今後の追観測とも関連して非常に重要である。また、連星中性子星合体の検出の報を受け、合体後に形成される超臨界降着するブラックホールからのエネルギー注入が可視赤外電磁波対応天体に与える影響を議論した。通常、可視赤外対応天体は重元素の放射性崩壊で駆動されると考えられているが、ブラックホールからのエネルギー注入だけで駆動できることを明らかにした。これは連星中性子星合体が重元素の起源か否かを議論する上で重要となる。本年度は当初計画していた合体前後の連星ブラックホールからの放射について議論することができた。特に、放射の光度分布を計算する手法を確立し、それを連星ブラックホールだけでなく、銀河系内の孤立ブラックホールにも適用することで、孤立ブラックホールによるX線新星モデルという従来の常識を覆すような知見が得られたことは非常に大きな成果である。また、連星中性子星合体の観測に迅速に対応し、ブラックホール降着という観点から電磁波対応天体を議論できたことは非常に有意義であった。この成果は当初は予定されていなかったものなので、計画以上に進展していると言える。

さらに、エネルギー注入機構として長時間によってジェットが駆動される場合を考え、今後のX線観測によって、ジェットの存在が確認できることを示した。最後に、より短時間でのマクロノバがどのような観測的特徴をもつかも考察した。昨年度観測された連星中性子星合体は、数十年に一度起こるかどうかの天文学的に非常に貴重な天体現象である。よって、連星中性子星合体との関連を意識しつつ、次年度は研究を遂行していく予定である。まず、連星中性子星合体後の超臨界降着ブラックホールに着目し、そこから駆動されるジェットのダイナミクスと放射を議論する。現在、アウトフローからの放射は残光として観測されているので、残光の理論計算からアウトフローの性質に迫れると期待できる。さらに、合体後の飛散物質について、その性質を調べる方法を提案する。以上の内容は、当初計画していた超臨界降着するブラックホールからの放射計算に対応している。平成30年度が最終年度であるため、記入しない。
学卒無業者へのまなざしに関する歴史社会学的研究

本研究は学卒無業者に対するまなざしの歴史的変化を明らかにすることを目的としている。それによって、学卒者に対する政策の妥当性を検討することを視野に入れている。平成17年度は以下の2本の論文に知見をまとめた。1朝日新聞の記事を分析することで70年代以前の若者へのまなざしを明らかにした。それによると、学卒無業者が多かった70年代以前には、若者が無業者になることが現代ほど問題になっていなかった。働くことが忌避されていた若者もいたことから、若者に対するまなざしの変化があったと考えられる。この知見を「フリーター問題とモラトリアム青年」の論文にまとめた。2ホームページに掲載された若年者就職支援施設の特徴を分析し、若者に対するまなざしに地域差があるのかどうかを検討した。その結果、施設の設置状況については都市部と地方で違いがあった。活動内容については、産業構造に影響を受けていた。たとえば実質職業紹介は、第二次産業比率が高いところで行われていた。分析結果から若者に対するまなざしをみると、若者が働くことに対するまなざしの地域差が含まれていなかった。地域によって問題視される就業形態が異なるにもかかわらず、若年者就職支援施設の設置には就業構造の地域性が反映されていなかった。この知見を「若年者就職支援における若者へのまなざしの地域間比較」の論文にまとめた。本研究は、学卒無業者に対するまなざしの歴史的変化を明らかにすることを目的としている。学卒無業者の定義に合致する人数を推計したところ、学卒無業者が問題視される以前の70年代以前には現在と匹敵する割合で学卒無業者になっていることが明らかになった。そのため本年度は長期的に学卒無業者に関する見出しが検索できる『朝日新聞戦後見出しデータベース』を用いて該当する見出しを検索し、その記事を分析した。その結果、以下の知見を得られた。(1)経済変動が70年代以前の高卒無業者数の推移に関連があったとは言い難い。(2)結核治癒者や夜間学生、女子等、就職することが忌避されている者も存在していた。(3)70年代にも若者気質の変化が記事として取り上げられていることから、近年の学卒無業者の増加理由として若者気質の変化を挙げるのは妥当ではない。以上の知見を日本教育社会学会第56回大会に於いて報告した。現在それをもとに論文にまとめている。また、以上の知見を踏まえて、次に学卒無業者へのまなざしの地域差について考察するため、典型的な地域においてヤングハローワーク等で若者支援を行なっている担当者に聞き取り調査を行った。これをもとに17年度も研究を継続する予定である。
自宅あるいは職場環境が原因で起こる間質性肺炎の原因真菌の同定

過敏性肺炎は環境中に存在するありふれた有機物・無機物が原因となるアレルギー性間質性肺炎であるため原因抗原の特定はしばしば困難である。本邦では真菌がその原因として多く、自宅あるいは職場環境の真菌が原因で起こる住居関連過敏性肺炎(home-related hypersensitivity pneumonitis: HRHP)はその一つである。本研究ではHRHPの診断能の向上のため、HRHP患者の気管支肺胞洗浄液(BALF)の真菌DNA及び血清抗体価について検討した。以上より、HRHPは様々な真菌が原因となっており、BALF中真菌DNAの解析と真菌に対する抗体価を検討することにより診断能が向上することが示唆された。過敏性肺炎は環境中の吸入物質が原因で起こるアレルギー性の間質性肺炎である。しかし、環境中に存在するありふれた有機物・無機物が原因であるため、原因抗原の特定はしばしば困難である。その結果、吸入抗原の同定がされずに診断されことが多く、本疾患の治療の基本である環境中からの原因抗原の排除は困難となり、疾患が進行する可能性がある。従って「原因抗原の同定」は診断治療の必須の項目であり、解決しなければならない喫緊の問題である。本邦では過敏性肺炎の原因は真菌がもっとも多く、自宅あるいは職場環境の真菌が原因で起こる「住居関連過敏性肺炎(HRHP)」はその一つである。そこで本研究ではHRHPの診断法を確立することを目的とし、3年間で以下の3つの項目を段階的に達成することを目標とした。HRHPのBALF中の抗原真菌の同定法の確立同定された真菌の抗原蛋白およびエピトープの同定抗原部位に対する単クローン抗体を作製し環境中の抗原測定系を開発する。本年度の研究では、HRHP患者の気管支肺胞洗浄液(BALF)から真菌DNAが検出可能で、さらに数種類の真菌を同定することが可能であったあることを証明した。この結果より本法がHRHPの診断ツールとして有用であることが分かった。従って最初の目標である「住居関連過敏性肺炎のBALF中の抗原真菌の同定法の確立」がほぼ達成できたと考えられる。さらに真菌特異的なユニバーサルプライマーが真菌全体のDNAを検出することが可能であることが分かったので、より多くの原因真菌の同定が可能となった。その結果、吸入抗原の同定がされずに診断されることが多く、本疾患の治療の基本である環境中からの原因抗原の排除は困難となり、疾患が進行する可能性がある。(1).HRHPのBALF中の抗原真菌の同定法の確立(2).同定された真菌の抗原蛋白およびエピトープの同定(3).抗原部位に対する単クローン抗体を作製し環境中の抗原測定系を開発する。さらに多数の原因真菌の候補を検出するため、症例数を増やしての検討および網羅的な真菌叢の検出を検討している。上記検討の結果、HRHPの原因真菌が複数明らかになる。引き続き2番目の研究項目である「同定された真菌の抗原蛋白およびエピトープの同定」を当大学人体病理学分野江石義信教授の教室と共同研究で行う。具体的には原因真菌のレパートリーの各々の真菌のcDNAの発現ライブラリーを作製し、BALF中より真菌DNAが検出された過敏性肺炎患者の血清とBALF中の免疫グロブリンでスクリーニンングを行う。免疫学的陽性プラークの同定を行い、抗原蛋白を決定する。特異性が明らかになった蛋白については、エピトープを明らかにし、血清、気管支肺胞洗浄液における抗体価をELISAで測定すると共に、患者末梢血、入手できれば気管支肺胞洗浄細胞のリンパ球増殖反応を施行し,特異的な細胞性免疫反応の誘導能を検討する。さらに多数の原因真菌の候補を検出するために、網羅的な真菌叢の検出を検討している。具体的には、「真菌特異的なユニバーサルプライマー」を明治薬科大学微生物学教室の杉田隆先生とともに設計し、同プライマーによりHRHP患者の気管支肺胞洗浄液(BALF)から抽出した真菌DNAが検出可能かを検討する。既に行っている予備的な実験では、真菌DNAが検出されているので、クローニングし、3050クローンのシーケンスを行う予定である。Respir Medの論文中で比較した他の肺疾患や健常者のサンプルにおいても真菌特異的なユニバーサルプライマーを用いて検討する。

クローン数が十分でないためにBALF中の真菌叢を網羅的に検出できない場合には、次世代シークエンサー(454 pyrosequencing)を利用し、網羅的真菌叢を検討し原因真菌を探索する。菌叢の比較はUniFrac distance metric法で解析し、Euclidean distance matrix法を用いてクラスター分析を行う。上記検討の結果、HRHPの原因真菌が複数明らかになる。引き続き2番目の研究項目である「同定された真菌の抗原蛋白およびエピトープの同定」を当大学人体病理学分野江石義信教授の教室と共同研究で行う。具体的には原因真菌のレパートリーの各々の真菌のcDNAの発現ライブラリーを作製し、BALF中より真菌DNAが検出された過敏性肺炎患者の血清とBALF中の免疫グロブリンでスクリーニンングを行う。免疫学的陽性プラークの同定を行い、抗原蛋白を決定する。特異性が明らかになった蛋白については、エピトープを明らかにし、血清、気管支肺胞洗浄液における抗体価をELISAで測定すると共に、患者末梢血、入手できれば気管支肺胞洗浄細胞のリンパ球増殖反応を施行し,特異的な細胞性免疫反応の誘導能を検討する。平成25年度の研究費は、研究発表のための旅費に使用する予定である。(研究代表者宮崎泰成20万円)平成25年度の研究費は、前記の様にcDNAライブラリーの作製のために使用する予定である。(研究代表者宮崎泰成40万円研究分担者杉田隆5万円江石義信5万円)
メカニカルストレス下の歯周病原因子による歯根膜線維芽細胞のシグナル伝達機構の解明

本研究は,ヒト歯周組織構成細胞を用いて,メカニカルストレスによる細胞内シグナル伝達機構の解明と,歯周病原因子である内毒素性リポ多糖(LPS)に対する細胞応答性や,この細胞受容体に加えられたメカニカルストレスの影響について調べた結果,一軸方向に伸展的なメカニカルストレスを加えられたヒト歯根膜細胞は, MAPKシグナリングカスケードを介して炎症性サイトカインを発現すること,歯周病原性因子による刺激を作用させた後に,同様のメカニカルストレスを加えると, MAPシグナリングカスケードを介した炎症性サイトカインの産生能が増強されることが分かった。以上より, LPSの病原性中心に対する細胞受容体は機械的変形による影響を受ける可能性が示唆されたが,さらなる研究が必要である。本研究は、ヒト歯周組織構成細胞を用いて、メカニカルストレスによる細胞内シグナル伝達機構を解明しようとするものである。また、歯周病原因子である線毛タンパク質、内毒素性リポ多糖(LPS)やその活性中心であるリピドAならびにリポタンパク質/リポペプチドに対する細胞応答性やこれら病原因子の認識にかかわる細胞受容体の発現に及ぼすメカニカルストレスの影響についても併せて明らかにしたいと考えた。本年度は、以下の結果を得た。1.本研究の主旨を理解し、実験参加に同意した複数名の提供者の歯根膜組織から細胞株を樹立した。これらの細胞株の遺伝子について、real time PCRで調べた結果、歯肉線維芽細胞と比較してHLA MHC-DR-αが強い陽性反応を示し、MMP-1も有意の差を認めた細胞株が2種類あった。しかし、HLA MHC-DR-βについては、歯肉線維芽細胞と発現量に差を認めなかった。上記結果より、以降の実験は、HLA MHC-DR-αとMMP-1に陽性反応を示した2種類の細胞株を採用した。2.得られた歯根膜線維芽細胞を用いて、細胞にメカニカルストレスとして、一軸方向に10%の伸展刺激を1分1伸展の速さで6時間にわたり加えた場合と、初期の1分間で10%伸展した状態にして、そのまま6時間経過させた場合でIL-6、IL-8の発現状態をreal time PCRで比較した。その結果、伸展回数が多いほうが発現量はやや多くなったが、有意な差を認めなかった。今回の結果からは、伸展刺激の加えるタイミング、頻度についてはIL-6、IL-8の遺伝子発現に与える影響は少ないと考えられた。今後、これらの細胞株が歯周病原因子の存在下で伸展刺激負荷細胞の情報伝達系にどのような影響を及ぼすのか調べるとともに、他の遺伝子の発現系への影響について調べる予定である。また、歯周病原因子である線毛タンパク質、内毒素性リポ多糖(LPS)やその活性中心であるリピドAならびにリポタンパク質/リポペプチドに対する細胞応答性やこれら病原因子の認識にかかわる細胞受容体の発現に及ぼすメカニカルストレスの影響についても併せて明らかにすることを目的とした。本年度は、メカニカルストレスを標的細胞に加える前に口腔状態に類似した環境を想定して、歯周病原細菌Porphyromonas gingivalis線毛の分離・精製を行い、前年度に樹立した歯根膜細胞株のうちHLA MHC-DR-αとMMP-1に歯肉線維が細胞と比較して強い陽性反応を示した2種類の細胞株が、この生成物に対して、TLR2チャネルを介してIL-6、IL-8の遺伝子発現を認めた。また、TLR2リガンドであるPam_3CSK_4合成物が上述した生成物と同程度のIL-6、IL-8サイトカイン産生能を示すことを確認した。次に、Pam_3CSK_4存在下で、一軸方向に10%の伸展刺激を1分1伸展の速さでメカニカルストレスを与えた結果、それぞれの単独刺激と比較して有意にIL-6、IL-8の遺伝子発現を示すことがreal time PCRを用いて示された。その他の遺伝子発現としてメカニカルストレス単独では時間的不安定な発現を示すMCP-1についても伸展刺激の開始後、150分をピークとする発現を認めた。しかし、細胞内シグナリングカスケードについては今回の結果からは、NF-κBの発現についてPam_3CSK_4単独刺激の場合と比較してメカニカルストレスによる増強を示す十分な結果が得られなかった。これは、ヒト歯根膜細胞においてはメカニカルストレスによる炎症性サイトカインの発現でNF-κBを介さない経路の可能性を示唆するのではないかと考えられた。

今後、これらの細胞株が歯周病原因子の存在下で伸展刺激負荷細胞の情報伝達系のどの遺伝子発現部位で影響のするのか調べるとともに、In vivo実験としてTLR2経路のノックアウトマウスもしくはブラキシズム様のメカニカル刺激モデル動物を作製し、これらの歯根膜細胞に及ぼす影響を調べる予定である。本研究は、ヒト歯周組織構成細胞を用いて、メカニカルストレスによる細胞内シグナル伝達機構の一端を解明し、また、歯周病原因子である内毒素性リポ多糖(LPS)やその活性中心であるリピドAならびにリポタンパク質/リポペプチドに対する細胞応答性や、これら病原因子の認識にかかわる細胞受容体の発現に及ぼすメカニカルストレスの影響について明らかにすることを目的とした。樹立した歯根膜細胞株のうち、歯肉線維芽細胞と比較してHLAMHC-DR-αとMMP-1に強い陽性反応を示した2種類の細胞株を用いて、一軸方向に伸展刺激を細胞に加えた結果、ヒト歯根膜細胞ではMAPKシグナリングカスケードを介して炎症性サイトカインを発現することが確かめられた。また,歯周病原性因子による単独刺激を作用させると,同様のMAPシグナリングカスケードを介して、炎症性サイトカインの発現が示された。さらに、歯周病原因子下で物理的刺激を上記の細胞に作用させると、MAPKシグナリングカスケードが反応して、炎症性サイトカインの産生能が増強される現象が認められた。本実験では特にIL-8mRNAの発現が量とともに時間的に持続的な発現に対して強く影響を受けることが示唆された。これは,相乗・相加的に一意的に作用を増強するだけではなく,伸展刺激は細胞表面性状等に影響を与え液性因子に対する感受性に作用する可能性を示唆する。一方で、NF-κBの発現量は少なく、MCP-1の発現にもばらつきを認め、MAPKシグナリングカスケードの三種類の中でも発現時間に差が認められたことから、細胞受容体に変形を加えることの影響をより詳細に調べる必要性が生じた。臨床的に,歯周病に罹患している歯周組織に咬合性外傷や矯正力等の過大な伸展性メカニカルストレスが加わると,持続的な炎症作用が強く作用することを示していると考えられる。なお、今回得られた知見の一部については、咬合力の負荷による歯周組織の変化や咬合高径に与える影響として国内外の雑誌に発表した。
金属酸化物の添加による反応促進効果を付与した高性能ジオポリマー開発への挑戦

コンクリート工学(建築・建設材料学)分野においては,東京電力福島第一原子力発電所の事故により発生した大量の放射性廃棄物の安全な処理・処分技術を開発すること,温室効果ガス排出削減による気候変動問題に対応することを目的として,アルミナシリカ粉末とアルカリシリカ溶液との縮重合反応によって形成される固化体であるジオポリマーの実用化が積極的に進められている。本研究では,ジオポリマーを用いた放射性廃棄物の固化処理・処分技術の確立のための萌芽的研究として,特に,高炉スラグ微粉末を主な活性フィラーとしたときに触媒効果を期待した微量の金属酸化物を添加したジオポリマーの反応メカニズムおよび性能発現メカニズムの解明に取り組み,固化処理に適した高性能ジオポリマーの開発を目的とした。今年度は,高炉スラグ微粉末を活性フィラーとしたジオポリマーの各種性状に,酸化亜鉛の添加率の変化が及ぼす影響について検討を行った。その結果,5.0 mass%の範囲内では,酸化亜鉛の添加率が増えるほど,フレッシュ性状としては,フロー値が大きくなり,終結時間が長くなること,硬化体性状としては,自己ひずみが小さくなることが明らかになった。一方で,酸化亜鉛を添加すると,その添加率によらず圧縮強度およびヤング率は小さくなること,中性化抵抗性が低下することが明らかになった。また,酸化亜鉛の添加は,始発時間,質量含水率,総空隙量,塩分浸透抵抗性に対しては,明確な影響が生じないことが明らかになった。ジオポリマーの最大の特長は,製造時の二酸化炭素排出量が少ないことや各種産業副産物が有効利用できることから,気候変動問題に対応できる点である。加えて,セメント・コンクリートの劣化原因となるアルカリシリカ反応,強酸,高温に対する抵抗性にも優れていることから,長期的な安定性が求められる用途,特に,放射性廃棄物の固化処分に利用することが検討されている。しかし,ジオポリマーの材料となるアルミナシリカ粉末やアルカリ溶液にはさまざまな選択肢があり,それらの材料の組合せによって性状が変化することから,ジオポリマーを実用化・高性能化するには,研究分野の成熟度としては萌芽期の段階といえる。これらの背景から,ジオポリマーを用いた放射性廃棄物の固化処理・処分技術の確立のための萌芽的研究として,特に,高炉スラグ微粉末を主な活性フィラーとしたときに触媒効果を期待した微量の金属酸化物を添加したジオポリマーの反応メカニズムおよび性能発現メカニズムの解明に取り組み,固化処理に適した高性能ジオポリマーの開発に取り組んだ。今年度は,酸化亜鉛を混和剤として用いたセメントペーストについての性状と,これに高炉スラグ微粉末,凝結促進剤を併用した場合の影響評価を目的とした検討を行った。その結果として,酸化亜鉛の添加により圧縮強度が増進すること,特にセメントの30%を高炉スラグに置換した調合の場合では,圧縮強度のより大きな増進が見られる事を確認した。今年度は,新材料開発プロセスとして,主に出発材料の調(配)合比を変えて,反応生成物および機械的性質の実験的取得を行ったが,酸化亜鉛の添加により圧縮強度が増進すること,特にセメントの30%を高炉スラグに置換した場合で,圧縮強度のより大きな増進が見られる事を確認したため,順調に進展していると判断した。次年度は,新材料評価プロセスとして,前年度までに得られた出発材料の調(配)合比のジオポリマーを中心として,性能評価に関する実験を行う。具体的には,固化体としたときに乾燥・湿潤といった環境変化に伴う収縮ひび割れが生じることにより内部へジオポリマーを侵食しうるイオンを含む水が侵入すること,内部にそのような水が侵入したときにジオポリマーおよび放射性元素が溶出することへの耐性である。今年度予定していた粉末試料の圧縮成型体の作製および収縮特性の取得の実施を次年度に実施する予定である。
初等・中等教育における新しいモノ作りのためのブレンデッド・ラーニングに関する研究

本研究は,ソーシャル・ファブリケーションやITを活用した21世紀型スキルとしてのプログラミングなどの「新しいものづくり」に対応したK-12における体系的なカリキュラムとブレンデッド・ラーニング型教授法の開発とそれを支える知的学修支援システムの基礎データを得るための試作に関する研究である.主な研究成果として,「新しいものづくり」における学びべき知識・技能を体系化して体系的なカリキュラムの開発,プログラミング等におけるブレンデッド・ラーニングで行う教育方法とその教材の開発,および学修支援システムの試作などを行い,それらについて実践を通した評価を行った.その結果,それらの有効性が確認できた.本研究は,デジタル化された物づくりによって地域の課題を協働で解決するソーシャル・ファブリケーションやITを活用した21世紀型スキルとしてのプログラミングなどの「新しいモノ作り」に対応したK-12における体系的なカリキュラムとブレンデッド・ラーニング型教授法の開発とそれを支える知的学習支援システムの開発に関する研究である。そのために,本年度は以下の研究を行った。(1)学ぶべき知識として,3Dモデラーによる設計の知識,製造機器に関する知識,素材に関する知識,情報技術(プログラミングやモラルなどを含む)に関する知識の整理を行い,K-12に対応した体系化なカリキュラムに関する基本的枠組みの構築を行った。これら構築したカリキュラムの一部について,構成主義に基づく学習活動と実証主義に基づく学習活動を組み合わせたスパイラル型学習活動をブレンデッド・ラーニングで行う教育方法と教材の開発を行い,公開講座や中学校での実践を通して,カリキュラム,教授方法の定性的・定量的な評価を行った。その結果,生徒の興味関心,意欲などに対して効果が期待できる事が確認できた。(2)知的学習支援システムとして,学習対象領域に関する知識モデルに基づいた学習支援が可能なeポートフォリオシステムの開発の検討を(1)の成果に基づき行い,ブレンデッド・ラーニングで活用するデジタルテキストに学習分析が可能な機能をHTMLウィジェットの基本設計を行った。本機能は学習者の学習状況を分析するツールとして期待できると考えられる。本研究は,デジタル化されたモノづくりによって地域の課題を協働で解決するソーシャル・ファブリケーションやITを活用した21世紀型スキルとしてのプログラミングなどの「新しいモノづくり」に対応したK-12における体系的なカリキュラムとブレンデッド・ラーニング型教授法の開発とそれを支える知的学習支援システムの開発に関する研究である。そのために,本年度は,以下の研究を行った。(1)前年度の収集した基礎データを基に,3Dモデルに関するスキルと知識を獲得するためのファブリケーション教育およびプログラミングに関するスキルおよび知識を獲得するためにロボティックス教材等を活用したプログラミング教育における学ぶべき知識の整理とモデルの改良を行った。(2)それら改善と,イングランドやアメリカのカリキュラムなどを参考にコンピュテーショナルシンキングの修得おを目的とした幼稚園年長組から高等学校までのK-12における体系的なカリキュラムの開発と教授法の開発を行った。特に教授法は,構成主義に基づく学習活動と実証主義に基づく学習活動を組み合わせたスパイラル型学習法による教材に基づいたブレンデッド・ラーニング型教授法の開発を行った。(3)前年度の評価結果を基に,知的学習支援システムとして,学習対象領域に関する知識モデルに基づいた学習支援および学習分析に必要な学習履歴等の取得を自動的に行う事が可能なeポートフォリオシステムの改良を行った。(4)小学生から高校生を対象としたデジタル・ファブリック,プログラミング等に関する講座を実施し,カリキュラム,学習方法,システムの定性的・定量的な評価を行った。その結果は,学会等において研究報告した。デジタル・ファブリケーション教育およびプログラミング教育における学ぶべき知識の整理とモデルの改良を行い,イングランドやアメリカのカリキュラムなどを参考にコンピュテーショナルシンキングの修得おを目的とした幼稚園年長組から高等学校までのK-12における体系的なカリキュラムの開発と教授法の開発を行った。また,前年度の評価結果を基に,知的学習支援システムとして,学習対象領域に関する知識モデルに基づいた学習支援および学習分析に必要な学習履歴等の取得を自動的に行う事が可能なeポートフォリオシステムの改良を行った。それらの開発および改良に対する実践的な評価として,デジタル・ファブリック,プログラミング等に関する講座や授業において実施し,カリキュラム,学習方法,システムの定性的・定量的な評価を行った。これらは,研究当初に定めた計画に対して順調に推移している。本研究は,デジタル化された物づくりによって地域の課題を協働で解決するソーシャル・ファブリケーションやITを活用した21世紀型スキルとしてのプログラミングなどの「新しいモノ作り」に対応したK-12における体系的なカリキュラムとブレンデッド・ラーニング型教授法の開発とそれを支える知的学習支援システムの基礎データを得るための試作に関する研究である.その主な特徴は,1.幼稚園年長組から高等学校までの体系的なカリキュラムであること,2.学ぶべき知識・技能を再構築し,学ぶべき知識・技能に基づくカリキュラムの開発,3.構成主義に基づく学習活動と実証主義に基づく学習活動を組み合わせたスパイラル型学習活動をブレンデッド・ラーニングで行う教授システムと教材の開発,4.知的学習支援システムとして,学ぶべき知識に関する知識モデルに基づいた学習支援が可能なeポートフォリオシステムの試作による基礎データ収集である.本研究では,次の研究課題に分けて実施した.(1)学ぶべき知識・技能として,設計の知識,製造機器に関する知識,素材に関する知識,情報技術(主にプログラミング)に関する知識の整理と体系化を行った,(2)学ぶべき知識.技能に基づいた幼稚園年長組から高等学校までのK-12における新しいモノ作りの体系的なカリキュラムを構築した,(3)プログラミングやものづくりを対象としたブレンデッド・ラーニングで行う教育システム(方法)と教材の開発を行った,(4)eポートフォリオシステムと学ぶべき知識.技能に基づいた教材の試作を行った,

(5)開発したカリキュラム,学習方法等の一部を小学生から社会人を対象とした実践を通して評価した.その結果,.学ぶべき知識・技能に基づく体系的なカリキュラムとブレンデッド・ラーニングが,「新しいモノ作り」教育を行う方法として有効であることが確認できた.本研究は,ソーシャル・ファブリケーションやITを活用した21世紀型スキルとしてのプログラミングなどの「新しいものづくり」に対応したK-12における体系的なカリキュラムとブレンデッド・ラーニング型教授法の開発とそれを支える知的学修支援システムの基礎データを得るための試作に関する研究である.主な研究成果として,「新しいものづくり」における学びべき知識・技能を体系化して体系的なカリキュラムの開発,プログラミング等におけるブレンデッド・ラーニングで行う教育方法とその教材の開発,および学修支援システムの試作などを行い,それらについて実践を通した評価を行った.その結果,それらの有効性が確認できた.ファブリケーションやプログラミングなどを含む「新しいモノ作り」に対応したK-12における体系的なカリキュラムの開発は,公開講座や県内の公立中学校での実践を通して,評価を行うなど着実な進展がみられる。また,ブレンデッド・ラーニング型教授法についてもモバイルラーニングとスモールステップに基づく実用的な実践を組み合わせた教授法を公立中学校において一部実践を行い評価を行った。さらに,その評価結果に基づきそれを支える知的学習支援システムの基本設計を行うなど,研究当初に定めた計画に対して順調に推移している。今後の研究推進方策としては,引き続き,初年度および2年目に評価実験および講座等で収集した各種定量・訂正的なデータを基に,学ぶべき知識の整理とカリキュラムモデルの改良を行い,幼稚園年長組がら高等学校までのK-12における体系的なカリキュラムの開発を行う。また,知的学習支援システムとして,学習対象領域に関する知識モデルに基づいた知的検索機能を有する学習支援および学習分析に必要な学習履歴等の取得を自動的に行う事が可能なeポートフォリオシステムの改良を行う。それらの開発および改良に対する実践的な評価として,デジタル・ファブリック,プログラミング等に関する講座や授業において実施し,カリキュラム,学習方法,システムの定性的・定量的な評価を継続的に実施し,その評価結果は,学会等において研究報告を行うと共にWebサイトから情報発信を行う。
植物の花粉管ガイダンスを司る受精因子の構造生物学的研究

受精は有性生殖において極めて重要な生命現象であり、植物においては種子植物の受粉に見出すことができる。雄しべで形成された花粉が雌しべの柱頭に付着すると、花粉から花粉管が伸長し卵細胞を有する胚のうへと導かれる(花粉管ガイダンス)。花粉管の誘導には胚のう中に存在する助細胞が分泌するLUREペプチドが関わっており、花粉管先端に存在するLURE受容体がLUREを認識することで卵細胞に向かって伸長することができる。本申請課題では、LURE-LURE受容体の複合体のX線結晶構造解析を研究の中核として、それらの間の相互作用解析を詳細に行うことで、花粉管ガイダンスにおける花粉管誘因因子の認識機構と結合特異性に関する構造基盤を構築することを目的とする。具体的には、シロイヌナズナのLUREとその受容体であるMIK、MDIS、PRKを対象とし、相互作用解析および個々のタンパク質の構造解析を進めるとともに、様々な組み合わせでのLUREペプチド-LURE受容体の複合体( MIK1/MDIS1/LURE複合体、PRK3/PRK6/LURE複合体など)の構造を明らかにし、花粉管ガイダンスの詳細な分子機構を解明する。本年度は、MDISの発現の発現領域を検討した。また、MIK2/MDIS1/LURE複合体およびMIK2/LURE複合体の結晶の改善のために、結晶化条件の最適化と広範な結晶化スクリーニングを行った。MIK2/MDIS1/LURE複合体およびMIK2/LURE複合体の結晶化に成功したものの、結晶の品質を構造決定可能なレベルにまで向上することができなかった。MDISの発現領域および発現系の検討を行う必要がある。MIK/MDIS/LURE複合体およびMIK/LURE複合体の構造解析に向けて、精製試料を用いて結晶化条件の検討を行う。また結晶化の成功率の向上のため、MDISおよびLUREについて試料調製方法の検討を行う。さらに、これまでとは異なる発現系(Sf9や哺乳動物細胞など)を用いた発現の検討を行う。
破骨細胞形成機構の解明

生体が発生し、かつその生命機能を維持するためには種々の様式の膜融合(あるいは細胞融合)が必要である。このような生理的膜融合のうち受精や筋形成における細胞融合あるいは細胞内物質輸送における膜融合の分子機構にはまだ不明な部分も多いが、これらを媒介する蛋白群が同定されつつあり、さらに複雑な分子間相互作用を伴っていることが確実となった。生理的膜融合は細胞同士あるいは細胞内小器官同士で認められるが、いずれの場合も接着分子およびそのリガンドなどを含む複数の蛋白の分子間相互作用が必要であることが示唆されており、その解析は困難を極めている。これまでに我々は、ウイルス誘導細胞融合の制御機構を研究して来た。ウイルス感染においては、ウイルスの侵入や細胞傷害機序として細胞融合は重要な役割を担っている。我々の研究グループは、ウイルス誘導細胞融合を制御している機能分子、Fusion Regulatory protein-1(FRP-1)とFRP-2を世界に先駆けて明らかにした。さらに、ウイルスによる細胞融合機構と生理的細胞融合(破骨細胞形成等)機構が共通している事を見出した。中でも、血液単核細胞の中には単球に4F2/CD98/FRP-1分子が選択的に発現しており、非常に興味深い事に、血液単球に抗FRP-1抗体を作用させると24時間以内に多核巨細胞が形成される事を見出した。4F2hc/CD98/FRP-1分子のノックアウトマウスを樹立したが、このノックアウトマウスは胎児の成長が停止し、胚性致死(生前死)を起こした。この事より、4F2hc/CD98/FRP-1分子は生存に不可欠であるか、また胎児期に重要な働きを担っていると考えられる。最近、CD98/FRP-1のコンディショナル・ノックアウトマウスの樹立に成功したため、この系を用い、CD98/FRP-1媒介破骨細胞形成の詳細な解析を行う予定である。本研究はFRP-1のリガンドが破骨細胞形成因子と何らかの関係があるとの仮説を手がかりに、破骨細胞形成の分子機構を明らかにする事を目的に行って来たが、骨粗鬆症の病態解明の興味深い側面を解明する基盤を築いたと考えている。更に、これらが骨粗鬆症の予防や治療に関しても有益な情報を得ることができると考えている。生体が発生し、かつその生命機能を維持するためには種々の様式の膜融合が必要である。FRPsは細胞接着因子としての活性を有している。FRP-1分子を刺激する事により、細胞融合を人工的にコントロール出来る様になり、このシステムを用いて、細胞融合とその制御の分子機構を明らかにし、世界に発信して来た。血液単核細胞の中には単球にFRP-1分子が選択的に発現しており、非常に興味深い事に、血液単球に抗FRP-1抗体を作用させると24時間以内に多核巨細胞が形成される事を見出した。この多核巨細胞を10日間程度培養すると、TRAP陽性、カルシトニンレセプター陽性、骨溶解活性陽性の破骨細胞様細胞に変化する事を証明した。本研究の真の目的は、破骨細胞の形成機構と破骨細胞形成因子の同定であるが、破骨細胞を誘導するシステムはこれまでにいくつか報告されている。しかし、我々のグループの見出した抗FRP-1抗体を血液単球に作用させる系は、最も単純な系であり、大量の破骨細胞を得る事の出来る優れた系である。この事は、FRP-1のLigandが破骨細胞形成因子である可能性を強く示唆するものである。これまでに行った研究で、FRP-1 Ligandが骨肉腫由来細胞において高度に発現している事を見出した。そこで、この骨肉腫由来細胞膜タンパク質でFRP-1と親和性を示すものをリガンド分子の候補としてクローニングする事を現在行っている。

4F2hc/CD98/FRP-1分子のノックアウトマウスを樹立したが、このノックアウトマウスは胎児の成長が停止し、胚性致死(生前死)を起こした。この事より、4F2hc/CD98/FRP-1分子は生存に不可欠であるか、また胎児期に重要な働きを担っていると考えられる。最近、CD98/FRP-1のコンディショナル・ノックアウトマウスの樹立に成功したため、この系を用い、CD98/FRP-1媒介破骨細胞形成の詳細な解析を行う予定である。本研究はFRP-1のリガンドが破骨細胞形成因子と何らかの関係があるとの仮説を手がかりに、破骨細胞形成の分子機構を明らかにする事を目的に行って来たが、骨粗鬆症の病態解明の興味深い側面を解明する基盤を築いたと考えている。更に、これらが骨粗鬆症の予防や治療に関しても有益な情報を得ることができると考えている。