hpprc/llmjp-kaken huggingface dataset:
鋼構造ブレース接合部の耐震設計法の高度化と残存耐震性能評価手法の開発

近年の地震被害でも自明なブレース骨組の弱点となっている接合部の終局性能について,ブレースの座屈を伴う不安定挙動やブレースの偏在といった接合ディテールに着目した検討を行い,現行の設計法の高度化に必要な基礎的知見を得た.さらに,震災時の避難・防災拠点となる屋内運動場の合理的な残存性能評価手法の開発に向けて,主要な耐震要素となるブレースの,接合部を含めた損傷過程を定性的に把握することで,損傷と残余性能の関係についての基礎資料を得た。ブレース接合部の設計法の高度化に向けて,引張ブレースの塑性変形能力を担保する上で必要な接合部設計条件およびガセットプレート端溶接接合部の合理的な耐力評価法について検討を行った。1.接合部の面外曲げ剛性に着目した引張ブレースの静的繰り返し載荷実験および数値解析を行い,ガセットプレートの面外曲げ剛性が接合部耐力に及ぼす影響を把握した。以上の実験および解析結果から,所定の接合部耐力を発揮させるために必要なガセットプレート面外曲げ剛性について評価した。また,ブレースの十分な塑性変形能力を担保する上で,実質必要となる接合部係数を材料降伏比を踏まえ検討し,おおおむね現行の設計法が要求する値と対応することを確認した。2.ガセットプレート端溶接接合部における現実的な応力伝達機構およびそれに基づく耐力評価方法を構築するために,ブレース付骨組の部分架構実験および有限要素解析を実施した。実験によって妥当性を検証した解析モデルを用いて,現行の設計法の適用性を検証するとともに,現行の設計法では考慮できていない主架構変形によって溶接部に作用する応力の同定を可能にする力学モデルを構築し,主架構変形による応力を陽にとらえたガセットプレート端溶接部の耐力評価法を提案した。本年度は,昨年度に生じた東北地方太平洋沖地震における鉄骨ブレース構造の地震被害の分析を行うとともに,引張ブレースが偏心して取り付く接合部の静的繰り返し載荷実験を実施した。この実験結果より,ガセットプレートの面外曲げ剛性が接合部耐力に及ぼす影響を把握するとともに,その定量的評価に向けて数値解析を併せて行った。得られた結果を以下に要約する。1)保有耐力接合を満たす接合部詳細をとなる場合でも,面外曲げ剛性が小さいガセットプレートの片面に接合したブレースでは,第1ボルト位置での有効断面破断耐力は設計で期待した耐力を下回り,十分な塑性変形能力を発揮する以前に破断する可能性がある。2)ガセットプレートの面外曲げ剛性が小さくなるほど,接合部耐力が低下し,破断位置に対応する第1ボルト孔下部での歪集中が顕著となる。3)数値解析より,ガセットプレートの面外曲げ剛性の減少に伴い,第1ボルト孔位置での歪集中が増大することを確認するとともに,その定量的情報を得た。4)上記の実験結果と,実際の地震被害との相関性について検討した。本研究課題では,ブレース接合部の設計法の高度化に資する研究成果を挙げることを大きな目的とし,そのうち,本年度は引張ブレース接合部を対象とし,実験と数値解析を実施し,設計法の構築に向けた基礎資料を得ることができた。当初の研究計画を概ね遂行し,来年度に向けての実験計画も今年度中に終えることができたので,総合的に本研究課題は概ね順調に進んでいると判断できる。ただし,本研究課題が掲げるもう一つの課題であるブレース接合部の耐震残存性能評価に関しては,研究成果を挙げられなかったので,今後効率的に研究を推進していき,具体的な成果に結びつけていく必要がある。平成25年度は,主にブレース付露出柱脚の耐震設計法について,重点的に検討を行うとともに,平成24年度により継続的に行っている引張ブレース接合部の設計法へ反映させる評価手法の取りまとめを行う。主な実施計画は以下のとおりである。1.柱脚部分架構実験を行い,架構におけるブレース付柱脚の実際の振る舞いを把握し,具体的な設計における留意点とその方策を明らかにする。本実験では,柱脚の保有性能の把握だけでなく,柱脚がブレース付骨組としての耐震性能にどのような影響を与えるか定量的評価に結びつけられる知見を得る。2.この実験では,併せて柱脚の破壊過程を具に観察することで,柱脚の耐震性能の推移と損傷過程の関係性を明らかにし,耐震残存性能の評価手法の確立を目指す。・柱脚部分架構実験(5体×400千円)=1200千円・柱脚部分架構実験治具=400千円・1軸歪ゲージ(100枚×0.8千円)=80千円
トロポノイドジチオクラウンエーテルを用いた水銀の液膜輸送と理論解析

クラウンエーテル類は,それらが様々な金属イオンと錯体を形成することが判明して以来,ホストーゲストの化学において重要な役割を果たしていると同時に,高選択的に金属イオンを捕捉する新規イオノフォアの開発が注目されている.一方,環状α-ジケントであるトロポロンエノールは,金属イオンと錯体を形成する.これらの事柄を踏まえて,筆者は,錯形成可能な二つのファンクションを持つトロポン環を有するクラウンエーテルのホストーゲストの化学に興味を持ち,実際、トロポノイドクラウンエーテルを種々合成した.それらトロポノイドジチオクラウンエーテルのいくつかは,水銀イオンのみを捕捉することが分かっている.これまで,ジチオクラウンエーテルと塩化第二水銀の錯体構造は,単純な化合物についてはX線解析によって行われており,さらに,複雑な化合物については分子力学計算(CAChe Mechanics)や半経験的分子軌道計算(Fujitsu ANCHOR II)によって推定されている.本研究では,トロポノイドジチオクラウンエーテル-水銀錯体の半経験的分子軌道計算(CAChe MOPAC ver.94)を行った.そして,仮想分子"トロポノイドジチオクラウンエーテル"-リチウム錯体について,非経験的分子軌道計算(ab initio,CAChe Mulliken ver.1.1.1)を行った.計算の結果,トロポンカルボニル基が金属イオンとの錯形成において重要な役割を果たしていることが分かった.また,使用するハミルトニアン(AM1,PM3)によって異なる結果となり,半経験的分子軌道計算を錯体に適用する場合には注意が必要であることも判明した.クラウンエーテル類は,それらが様々な金属イオンと錯体を形成することが判明して以来,ホストーゲストの化学において重要な役割を果たしていると同時に,高選択的に金属イオンを捕捉する新規イオノフォアの開発が注目されている.一方,環状α-ジケントであるトロポロンエノールは,金属イオンと錯体を形成する.これらの事柄を踏まえて,筆者は,錯形成可能な二つのファンクションを持つトロポン環を有するクラウンエーテルのホストーゲストの化学に興味を持ち,実際、トロポノイドクラウンエーテルを種々合成した.それらトロポノイドジチオクラウンエーテルのいくつかは,水銀イオンのみを捕捉することが分かっている.これまで,ジチオクラウンエーテルと塩化第二水銀の錯体構造は,単純な化合物についてはX線解析によって行われており,さらに,複雑な化合物については分子力学計算(CAChe Mechanics)や半経験的分子軌道計算(Fujitsu ANCHOR II)によって推定されている.本研究では,トロポノイドジチオクラウンエーテル-水銀錯体の半経験的分子軌道計算(CAChe MOPAC ver.94)を行った.そして,仮想分子"トロポノイドジチオクラウンエーテル"-リチウム錯体について,非経験的分子軌道計算(ab initio,CAChe Mulliken ver.1.1.1)を行った.計算の結果,トロポンカルボニル基が金属イオンとの錯形成において重要な役割を果たしていることが分かった.また,使用するハミルトニアン(AM1,PM3)によって異なる結果となり,半経験的分子軌道計算を錯体に適用する場合には注意が必要であることも判明した.これまでに合成されたトロポノイドジチオクラウンエーテル類は,水銀に対してのみ親和性を示すことが分かっている.我々は,他のチオクラウンエーテル類に見られないその特異性の由来を明らかにするために,今回計算化学的手法を用いた.まず,おおよその母体構造を分子力学計算(Sony Tektronix社CAChe Mechanics)により求め,それを基に水銀錯体を組み立てた後,同じくMechanics計算を行い,仮の錯体構造とした.引き続き,半経験的分子軌道計算(CAChe MOPAC,PM3ハミルトニアンを使用)を行い,母体とその水銀錯体の構造を比較・検討した結果,水銀がポリチオエーテル環の空孔にフィットすることが明らかとなった.本来ならば直ちに非経験的分子軌道計算(ab initio法)に移るべきであるが,現在所有するSony Tektronix社CAChe Mulliken (Version 1.1.0)では水銀が取り扱えない.そこで,ポリエーテル環に酸素のみを含む仮想分子,“トロポノイドクラウンエーテル"に関して,母体とそのリチウム錯体の構造を求めた.一般に水銀錯体の構造解析に関しては,今のところMOPACが最も信頼性が高い.しかしながら,あくまでもMOPACは半経験的計算法なので,さらに精度の高い計算(非経験的分子軌道計算)を行わなければならないのは自明である.なお,平成7年度中にCAChe Mullikenが2.0にバ-ジョンアップされ,水銀の計算が可能となる予定であったが,間に合っていない.これまでに合成されたトロポノイドジチオクラウンエーテル類は,水銀に対してのみ親和性を示すことが分かっている.筆者は,他のチオクラウンエーテル類に見られない特異性の由来を明らかにするために,昨年度に引き続き計算化学的手法を用いて錯体の構造,および物性を求めた.これまで,トロポノイドジチオクラウンエーテル-水銀錯体について半経験的分子軌道計算(CAChe MOPACPM3)を,仮想分子"トロポノイドジチオクラウンエーテル"-リチウム錯体について非経験的分子軌道計算(CAChe Mulliken)を行ってきた.今年度は,異なるハミルトニアン(AM1)を用いてトロポノイドジチオクラウンエーテル-水銀錯体の構造解析を行った.さらに,"トロポノイドクラウンエーテル"-マグネシウム錯体についても計算を行い,電子状態を調べた.

本研究により,トロポノイドジチオクラウンエーテルが水銀イオンと錯形成する場合,トロポンカルボニル基の寄与が重要であることと,半経験的分子軌道計算(MOPAC)をクラウンエーテル錯体に適用する際には,計算結果が用いるハミルトニアンに依存することが判明した.なお,非経験的分子軌道計算ソフトウェア(CAChe Mulliken)のヴァージョンアップ(ver.1.1.1→2.0)により,水銀のab initio計算が可能となるはずであったが,本研究期間には間に合わなかった.従って,新規イオノフォアの分子計算・合成には至っていない.
高齢者の咀嚼能力評価法(部分床義歯とインプラント補綴の比較)

21世紀には超高齢化社会を迎える我が国では、国民の健康への関心がますます高まり、中でもよく"咬む"ことの大切さが新聞、ラジオ等で報道されている。しかしながら、歯科医療の現場を見てみると、"どれくらい咬めているのか"という咀嚼能力の評価は未だ患者サイドの主観に頼ることが多く、診断や治療効果における咀嚼能力の客観的評価の確立が望まれている。本研究では、補綴物の治療効果の1例として、中でも近年増加傾向にあるインプラント補綴に着目し、部分床義歯との比較を行うことを目的とした。被験者は、65歳以上の自覚的にも他覚的にも疾病のない健康な高齢者で、咀嚼能力測定法としては、臨床応用に適し物理的にも非常に安定感がある人工試料カプセルを用い、ゴムカプセル内に封入された色素内包顆粒が外力で破壊され色素が漏出してくることから、その濃淡により咀嚼粉砕能力をエネルギーで表示する方法を用いた。この方法は回収率も高く100%であり、測定方法においもて被験者を前にしてリアルタイム(12分)で測定結果を知ることができるなどの多くの利点を持つことから、我々はこの人工試料カプセルに注目し、インプラント装着者用としては基本の硬度カプセルを、部分床義歯装着者用としては基本の約1/2硬度の軟性カプセルを製作し、各被験者の同意を得て、部分床義歯装着時とインプラント補綴物装着時における咀嚼能力の測定を行った。今後、データ数を増やし、得られたデータの分析から、部分床義歯装着時に比べインプラント補綴物装着時には、どの程度咀嚼能力の向上が見られたかを把握し、補綴物の治療効果の1例としてのインプラント補綴物の場合についての客観的評価を確立する予定である。
分岐軸索内における区画標識としてのチューブリン修飾の機能解明

軸索の分岐形態の調節は適切な神経回路の構築や可塑性おいて非常に重要であるが、神経細胞が特定の枝を識別し、伸長・退縮を調節する機構は解明されていない。従来研究の問題は、軸索内で枝という「区画」を認識するために必要な「標識」が不明であったことである。申請者らは、軸索輸送の不均一な分配により、単一軸索における枝ごとの退縮の違いが生じることを明らかにした。さらに、チューブリン分子の翻訳後修飾が枝の識別に関わる区画標識として機能する可能性を示した。本研究では光遺伝学的にチューブリンの修飾酵素の活性を制御することで、特定の部位における翻訳語修飾の機能解析を可能とする実験系を確立することを目的とする。本年度は、最近チューブリンの脱チロシン化酵素として同定されたVasohibin1 (VASH1)を光により操作する手法を検討した。VASH1の活性に必要なサブユニットであるSVBPを光スイッチ分子であるCRY2および蛍光タンパク質mCherryと融合した。光照射依存的にCRY2と結合するCIBNを細胞膜に局在させ、青色光を細胞に照射することで、SVBPを細胞膜にトラップできることを確認した。さらに、mTagBFP2と融合したVASH1を同時に細胞に発現させ、その局在を解析した結果、SVBPと共に細胞膜へ移行する様子が観察され、約70%のVASH1を細胞膜にトラップできることを確認した。これらの結果からVASH1-SVBPの相互作用を利用して光依存的に脱チロシン化酵素を細胞膜へをトラップできたと考えられる。チューブリンのチロシン化/脱チロシン化を制御するための修飾酵素として、研究の計画当初ではチロシン化酵素であるTTLを標的とすることを想定していた。これは脱チロシン化酵素が明らかになっていなかったためである。しかし、その後VASH/SVBPの複合体が脱チロシン化酵素であることが報告された。酵素複合体の活性には制御サブユニットであるSVBPとの結合が必要であることに着目し、脱チロシン化酵素の制御を優先的に進めた。計画変更による遅れはあったものの、狙い通り光依存的に酵素を制御できるという結果が得られており、全体として概ね順調に進展していると考えられる。今後は光スイッチのシステムを完成させていくのと並行して、当初の研究計画の通り、チューブリン修飾と軸索の形態の調節についての解析を進めていく。本研究は主に人為的にチューブリンの翻訳後修飾を変化させることを目的としているが、今後のさらなる研究の展開を考え、内在的な修飾の制御機構についても同時に研究を進めていく。本研究では特定の枝において光遺伝学的に修飾酵素の活性を操作し、チューブリン修飾を変化させることで、区画標識として機能の証明を試みる。初年度は、CRISPR/Cas9による遺伝子編集技術により内在性のチロシン化酵素TTLを抑制し、その評価を可能とするシステムを構築した。これによりチューブリン分子の特定の修飾を阻害することで、軸索形態にどのような変化が生じるかを解析することが可能となった。光スイッチ融合タンパク質について、非神経系の細胞を用いて光依存的な分子の会合と、イメージングによる解析が可能であることを確認し、条件の最適化を行った。5分間隔の断続的な青色光パルス照射を行うことで、照射エリアでの分子の会合を維持しながら、長期的な細胞の変化を観察できることが示された。また、微小管の修飾についての機能や区画に依存した制御機構について解析を進め、分岐軸索の枝長に依存して枝の区画での微小管の標識が制御されるというフィードバックの存在を明らかにした。チューブリンの修飾酵素の遺伝子について、初代神経細胞を用いたゲノム編集の実験系を構築した。また、光スイッチの実験系について、予備検討を行なうとともに、コンストラクトの作成に着手している。光スイッチについてはキネティクスの観点から当初の予定を変更してCRY2とCIB1の結合領域を用いることにした。また、研究の計画段階では不明であったが、チューブリンの脱チロシン化酵素がVasohibin/SVBPの複合体であることが報告された。このため、本酵素複合体についてもコンストラクトを作成していく。これら変更はあったものの、準備は順調に進んでいるのに加え、微小管の修飾の制御について新たな知見が得られており、全体として概ね順調に進展していると考えられる。

本研究では光遺伝学的にチューブリンの修飾酵素の活性を制御することで、特定の部位における翻訳語修飾の機能解析を可能とする実験系を確立することを目的とする。本年度は、最近チューブリンの脱チロシン化酵素として同定されたVasohibin1 (VASH1)を光により操作する手法を検討した。VASH1の活性に必要なサブユニットであるSVBPを光スイッチ分子であるCRY2および蛍光タンパク質mCherryと融合した。光照射依存的にCRY2と結合するCIBNを細胞膜に局在させ、青色光を細胞に照射することで、SVBPを細胞膜にトラップできることを確認した。さらに、mTagBFP2と融合したVASH1を同時に細胞に発現させ、その局在を解析した結果、SVBPと共に細胞膜へ移行する様子が観察され、約70%のVASH1を細胞膜にトラップできることを確認した。これらの結果からVASH1-SVBPの相互作用を利用して光依存的に脱チロシン化酵素を細胞膜へをトラップできたと考えられる。チューブリンのチロシン化/脱チロシン化を制御するための修飾酵素として、研究の計画当初ではチロシン化酵素であるTTLを標的とすることを想定していた。これは脱チロシン化酵素が明らかになっていなかったためである。しかし、その後VASH/SVBPの複合体が脱チロシン化酵素であることが報告された。酵素複合体の活性には制御サブユニットであるSVBPとの結合が必要であることに着目し、脱チロシン化酵素の制御を優先的に進めた。計画変更による遅れはあったものの、狙い通り光依存的に酵素を制御できるという結果が得られており、全体として概ね順調に進展していると考えられる。今後は光スイッチのシステムを完成させていくのと並行して、内在性のチューブリン修飾酵素阻害による軸索の分岐形態の変化を解析していく。前述した通り、修飾酵素のうち、新たに発見された脱チロシン化酵素の複合体についても対象に含める。これは内在性の酵素の阻害により、軸索の形成に異常が起こることに加え、制御サブユニットであるSVBPとの結合が酵素活性に必要であるため、本研究課題の狙いである光スイッチを用いた酵素活性の制御が行いやすいためである。今後は光スイッチのシステムを完成させていくのと並行して、当初の研究計画の通り、チューブリン修飾と軸索の形態の調節についての解析を進めていく。本研究は主に人為的にチューブリンの翻訳後修飾を変化させることを目的としているが、今後のさらなる研究の展開を考え、内在的な修飾の制御機構についても同時に研究を進めていく。端数として残った12円を次年度に繰り越した。極めて少額であり、使用計画に影響するものではない。消耗品に組み込み、当初の使用計画どおり一般試薬や培養関連の試薬の購入に当てる。
人為起原物質による生態系撹乱のリスク評価における公衆衛生学的諸因子の役割

人間の健康は環境諸条件への適応の諸相を反映している。生態系撹乱は直接的、また間接的に人間の健康水準を左右する。この生態系撹乱による健康リスクは,健康決定要素(居住環境,医療など)に対する公衆衛生活動の働きかけによって多分に修飾されるものと考えられる。そこで人為超源物質,生態系撹乱,リスク,公衆衛生学的諸要因の相互関係を明らかにする自的で,健康諸指標の地域差比較,時代差比較に主眼をおいて検討した。〔方法〕京浜工業地帯ならびに京葉工業地帯に焦点をあて,神奈川県からは横浜市,川崎市をはじめ16市,14町,1村また千葉県から19市,9町,2村について,市区町村別の様々の健康指標ならびに社会指標を経年的に比較検討した。〔結果〕(1)訂正死亡率:京浜工業地帯における男性死亡率は東京圏全体値を上回っており,女性,乳児ではそのような傾向はみられなかった。労働環境,労働条件に起因する要因による男性過剰死亡をうかがわせた。(2)死因別死亡率:京浜工業地帯ではガンによる死亡が全国レベルを上回っているが,京葉工業地帯では逆に低い傾向にあった。東京圏におけるガン死亡は、都市化現象を示す社会指標と関連が示唆されるため、歴史が古く工業地域の中に市街化が進んだ混在型京浜工業地帯と,臨海工業地帯の発達に対して区画化をはっきりさせて住宅地を開発した分離型京葉工業地帯の差があらわれたと考えられた。〔まとめ〕環境におけるリスク評価のためには健康影響を鋭敏に把握するための健康諸指標を開発しなければならないものと考えられた。
19世紀日本北方地域を対象とした地域情報の構築とその利用

本研究では、19世紀において江戸幕府が日本の北方地域を対象とした絵図・地図をどのように作製し、利用していたのか、を検討することを目的とした。従来の日本北方の地図史研究では、北海道・樺太・千島などの全体図や小縮尺の地図に関わる研究が主流であるとともに、それらを作製した幕府などの調査隊の人物史に関する研究が中心であった。そこでこれまであまり注目されてこなかった大縮尺の沿岸図・地域図をとりあげた。具体的な事例としては、幕府役人である目賀田帯刀作製の『延叙歴検真図』を中心に、歴検図の写本間の比較およびその前後に作製された他の絵図・地図類と比較しながら、第二次幕府直轄期である安政年間以降における江戸幕府の北方経営の一端について考察した。本研究では、絵図・地図を一貫して「情報」という視点から扱い、絵図・地図を作成するための情報収集のあり方・ネットワーク、絵図・地図に描かれた情報内容と表現方法、出来上がった絵図・地図の作製意図とその社会的役割、の3点に着目した。それらを踏まえたうえで、歴検図のカヴァーする地域が、東西蝦夷地と北蝦夷(樺太)で構成されていることに着目し、両地域における地域情報の構成・構築のあり方にも注目した。政治的権力が地域情報を直接に把握するうえで、大縮尺の地図は重要な手段である。本研究で取り上げた絵図は、測量された近代的な地図ではないものの、権力による幕末蝦夷地の情報把握という目的においては近代期以降の地形図と同様の役割を果たすものであると考えられる。その際、もうひとつ重要な論点として、報告者が考える地図の役割には、近代国家が備えなければならない「権威的」かつ「象徴的」な存在としての国土図、という側面があることを指摘しておきたい。また、幕末の蝦夷地を考える際に重要な問題として、「樺太」地域をどのように位置づけるのか、ということが挙げられる。樺太は幕末において「北蝦夷」と称され、幕府作製の絵図・地図上には明確に蝦夷地として描かれるようになる。そこには、江戸幕府による明確な境界画定の意図を読みとることができよう。しかし、東西蝦夷地と同様に、その絵図・地図は、和人による一方的な地域認識・地域表現であり、アイヌを始めとした多様な人々の存在を歪め、無視し、和人の土地としての蝦夷地を創出する手段のひとつであったことも忘れてはならないと考える。本研究では19世紀日本において,江戸幕府・松前藩など当時の政治的権力が日本の北方地域をどのように情報構築し,その情報を利用したのかを明らかにすることを目的としている。今年度は主に「蝦夷地」を対象とした地図作製のあり方を考察するために,関連文献の収集および各地の史料保存機関において絵図・地図の閲覧・撮影を行なった。また絵図・地図だけでなく同時期における関連の地誌書も調査し,可能ならば複写を行なった。その結果,19世紀半ば(幕末期)において,政治的権力による「日本」という国家の領域確定,その領土としての「北海道」の創出が行われたこと,その手段として北方地域の情報収集,地図作製が行われたことを明らかにした。これは,「北海道」が所与のものではなく創り出された空間であるということである。この問題については,さらに,北の大国ロシアとの関係そしてアイヌの人々との関係を検討していく必要があろう。しかし、東西蝦夷地と同様に、その絵図・地図は、和人による一方的な地域認識
近縁種との比較を通したモンシデムシ亜科の育児行動の進化の解析

親による子への投資は進化生態学の中心的テーマの一つである。特に昆虫にみられる様々な育児行動は性選択や配偶行動などの観点から、またハチ、アリなどの真社会性昆虫へ至る進化の道筋としても注目されている。モンシデムシ属の昆虫はネズミなど小型の脊椎動物の死体を地中に埋め込み、それを餌として幼虫を育てる亜社会性昆虫である。彼らの育児行動は昆虫の中でも特に高度なもので、その生態について様々な報告がある。最近シデムシ科の系統関係がほぼ明らかになり、系統関係を考慮した比較法が可能になった。さらにモンシデムシ属に近縁で、比較するに適当でありながらその生態がほとんどわかっていなかったコロシデムシに関する研究をすることによって、これまでモンシデムシ属で得られている知見と併せてどの様な形質が育児行動の進化につながったのかが検証できると考え、研究を行った。本年度の主な研究内容は以下の通りである:1.コクロシデムシの配偶行動の違い・・・コクロシデムシの配偶形態を観察によって確かめるとともに、繁殖成功度を分子マーカーを用いることで測定した。その結果はすでに論文としてまとめ、受理された。2.コクロシデムシの防衛行動・・・コクロシデムシはこれまで子への投資を行わないとされていたが、産卵後もその場に長くとどまる。この行動は子を防衛しているのではないかと考え、競争者、捕食者からの防衛の効果を調べた。さらにモンシデムシ属に近縁で、比較するに適当でありながらその生態がほとんどわかっていなかったコクロシデムシに関する研究をすることによって、これまでモンシデムシ属で得られている知見と併せてどの様な形質が育児行動の進化につながったのかが検証できると考え、研究を行った。本年度の主な研究内容は以下の通りである:1.モンシデムシ属とコクロシデムシの配偶行動の違い・・・2属間で繁殖習性が大きく異なる事から、種内競争や配偶行動にも違いがみられるのではないかと考えた。そこでモンシデムシ属のヨツボシモンシデムシと、コクロシデムシ属のコクロシデムシを用い、2種の行動を比較した。その結果は15年度日本昆虫学会にて発表し、現在論文として投稿中である。3.コクロシデムシの托卵行動・・・コクロシデムシの特徴的な行動としてモンシデムシ属への托卵が報告されているが、報告されている托卵される種は限られている。托卵されない種はなぜされないかについて検証した。その結果は15年度動物行動学会にて発表し、現在投稿準備中である。本年度の主な研究内容は以下の通りである:1.コクロシデムシの防衛行動・・・コクロシデムシはこれまで子への投資を行わないとされていたが、産卵後もその場に長くとどまる。この結果は16年度日本昆虫学会にて発表し、現在投稿準備中である。2.コクロシデムシの配偶行動・・・昨年の調査でコクロシデムシは資源防衛型一夫多妻の配偶システムを持つことが分かったため、本年はオスによるメスのガードがどの時点まで継続するのかの行動観察と、各オスの繁殖成功についてDNAマーカーを用いて検証する実験を行った。托卵されない種はなぜされないかについてさらに検証した。

その結果は16年度動物行動学会にて発表し、現在投稿準備中である。親による子への投資は進化生態学の中心的テーマの一つである。特に昆虫にみられる様々な育児行動は性選択や配偶行動などの観点から、またハチ、アリなどの真社会性昆虫へ至る進化の道筋としても注目されている。モンシデムシ属の昆虫はネズミなど小型の脊椎動物の死体を地中に埋め込み、それを餌として幼虫を育てる亜社会性昆虫である。彼らの育児行動は昆虫の中でも特に高度なもので、その生態について様々な報告がある。最近シデムシ科の系統関係がほぼ明らかになり、系統関係を考慮した比較法が可能になった。さらにモンシデムシ属に近縁で、比較するに適当でありながらその生態がほとんどわかっていなかったコロシデムシに関する研究をすることによって、これまでモンシデムシ属で得られている知見と併せてどの様な形質が育児行動の進化につながったのかが検証できると考え、研究を行った。本年度の主な研究内容は以下の通りである:1.コクロシデムシの配偶行動の違い・・・コクロシデムシの配偶形態を観察によって確かめるとともに、繁殖成功度を分子マーカーを用いることで測定した。その結果はすでに論文としてまとめ、受理された。2.コクロシデムシの防衛行動・・・コクロシデムシはこれまで子への投資を行わないとされていたが、産卵後もその場に長くとどまる。この行動は子を防衛しているのではないかと考え、競争者、捕食者からの防衛の効果を調べた。
胃癌における血球由来exosomeを介した新たな癌の進展機序の解明と臨床への応用

赤血球が分泌した小胞体が胃癌細胞や腹膜細胞に取り込まれる様子を蛍光免疫染色法で確認した。胃癌患者の赤血球由来の小胞体を取り込んだ胃癌細胞は、腹膜との接着能、創傷治癒能、遊走能が亢進することが確認された一方で、こうした現象は非担癌患者の赤血球由来の小胞体を胃癌細胞に取り込ませても観察されなかった。胃癌患者赤血球由来の小胞体を取り込んだ胃癌細胞内の遺伝子変化を網羅的に解析したところ、いくつかの癌遺伝子の発現が亢進していることが確認された。担癌患者(胃癌、大腸癌、膵癌)及び健常対照者の末梢血液を遠心方で分離して得られた赤血球を利用して実験を行った(血小板、白血球については未だ実験検討中)。赤血球をRPMI1640にexosomeを除去したFBS(Exo-FBS, SBI社)を添加した培養液と混和して24時間incubationを行ったのちに得られた培養上清を回収し、超遠心法にて上清中に含まれる血球由来exosome(EDM:erythrocyte-derived microvesicles)を抽出した。このEDMをPKH67でラベリングし、蛍光免疫染色法にて、腹膜中皮細胞(MeT-5A)に取り込まれている様子を確認した。また、wound healing assayにおいて、胃癌細胞(MKN74)及び大腸癌細胞(colon26)は、担癌患者由来EDMを添加すると健常対照者由来EDMやnon treatment群と比較して有意に創傷治癒能が亢進した。また、同様の系で浸潤・遊走アッセイを行ったところ胃癌患者由来EDMは胃癌細胞株の遊走能を更新させたが、浸潤能は差を認めなかった。胃癌患者由来のEDMを胃癌細胞に取り込ませ、中皮細胞の接着アッセイを行うと、胃癌患者由来EDMは両細胞株の接着能を亢進させた。大腸癌患者由来EDMにおいては有意差を認めなかったものの接着能が亢進する傾向を認めた。各種細胞機能アッセイの結果より、EDMは癌細胞に取り込まれることで、悪性形質を変化させている可能性があると考えている。以上の結果より、EDMを取り込むことで変化する細胞内分子の同定を現在試みている。癌細胞由来のexosomeを使用した実験系はこれまで当研究班で確立されたプロトコールがあるが、癌患者の血液由来のexosomeについては大量にストックができず、アッセイの度に新たに抽出から行う必要があるため、実験に至るまでに時間を要する。担癌患者(胃癌、大腸癌)及び健常者の末梢血液から得られた赤血球を培養液に混和して24時間incubationを行ったのちに得られた培養上清を回収し、超遠心法にて上清中に含まれる血球由来exosome(EDM:erythrocyte-derived microvesicles)を抽出した。このEDMをPKH67でラベリングし各細胞株(胃癌;MKN74、大腸癌;HT29、正常中皮細胞;MeT-5A)の培養液に添加、蛍光免疫染色法にて各細胞株に取り込まれる様子を確認した。EDMを各細胞株の培養液に添加すると、wound healing assayにおける創傷治癒能、migration assayにおける遊走能、adhesion assayにおける中皮細胞との接着能を亢進させた一方で、浸潤能は変化を認めなかった。この結果より、「EDMは癌細胞に取り込まれることで、悪性形質を変化させている可能性がある」と考え、癌患者由来EDMを取り込ませた胃癌細胞株、健常者由来EDMを取り込ませた胃癌細胞株、未処理の胃癌細胞株からRNAを抽出し、マイクロアレイ解析(アジレント社)を行った。癌患者由来EDMの取り込みで発現が亢進した候補分子について、他の癌患者由来EDMでvalidation studyを行い、同様の変化を認めたRPS15A, EIF1の2分子に注目した。これらはすでに他癌種でearly translationや血管新生への関与(RPS15A)やAgo2やmiR-451のbiogenesisに関与(EIF1)することが報告されている。これらの変化に、赤血球中に大量に含まれるmiRNAが関与しているとの仮説を立て、EDMから抽出したRNAを用いたmicroarray解析(東レ社、3Dgene)を行い、2つのarray結果からEDMによる分子変化のメカニズムについて検討を行っている。EDM並びにEDMを取り込んだ各種細胞株よりRNAを抽出し、PCR arrayを用いて変化する分子の同定を試みる予定である。また、exosome内には豊富にmicroRNAが含有されていることから、EDM内のmicroRNAに着目し、同様にmicroarrayを用いて癌悪性度関連microRNAの同定を試みる。

同定した分子を候補に、担癌患者の術前・術後・化学療法中に採取した血液より抽出したEDMを用いて、癌進展並びに治療感受性のバイオマーカーとしての可能性についても検討を行う予定である。また、現在ストックしている血小板、白血球についてもmicrovesicleを分泌することが確認できれば、EDMと同様に検討を加えていく予定である。消化器外科学
新たな細胞死necroptosisによる治療抵抗性膵癌微小環境改変と治療への応用

膵癌はこの30年でほとんど予後の改善が見られていない。治療を困難としている要因に薬剤耐性が挙げられ、従来の抗癌剤によるapoptosisに耐性をもつことは治療における大きな障壁となっている。近年発見されたプログラム細胞死のひとつであるnecroptosisはapoptosisのfail-safe機構としての役割もあり、apoptosis耐性克服の一助となる可能性がある。今回我々はapoptosis耐性の膵癌細胞にnecroptosisを誘導し、放出された分子を詳細に解析することでその促進的、抑制的役割を明らかにし、その微小環境改変作用を治療効果の増強に応用することで治療抵抗性の克服を目指す。本研究の目的はapoptosis耐性の膵癌に対して、一部でシグナル経路を共有しているnecroptosisを誘導し、さらにnecroptosisを来した癌細胞から放出される内因性分子による微小環境改変作用を応用し、治療抵抗性を克服する新規治療法を開発することである。本年度はヒト膵癌切除標本を用いた免疫染色において、膵癌細胞においてnecroptosisの実行に必要なRIP3やMLKLが発現していることを確認した。また、複数のヒト膵癌細胞株、KPCマウス由来の膵癌細胞を用いた実験で、RIP3とMLKLを同時に高発現している膵癌細胞においてのみ薬剤によるnecroptosisの誘導が可能であり、それらの細胞ではTNFとカスパーゼ阻害薬などを組み合わせたapoptosisの誘導には不応性であることが分かった。Apoptosisを来した膵癌細胞の上清を癌細胞に添加しても遊走・浸潤能に影響を与えなかったが、necroptosisを来した膵癌細胞の上清を癌細胞に添加すると遊走・浸潤能の亢進を認めた。また、それぞれの死細胞上清を膵星細胞に添加したところ、apoptosis上清は膵星細胞の遊走能を亢進させたのに対して、necroptosis上清は影響を与えなかった。ヒトの膵癌細胞におけるnecroptosis関連タンパクの発現解析によって膵癌がnecroptosis実行のポテンシャルを有していることが確認でき、さらに細胞株を用いた実験からRIP3, MLKL高発現の膵癌細胞においては薬剤誘導性のapoptosisに不応性でありながら、necroptosis誘導が可能であることが確認できた。またnecroptosisが微小環境中に、CXCL5やMIP-3αを放出している可能性について確認し、癌細胞への直接作用ではあるが、CXCL5が遊走能・浸潤能の亢進に影響を与えている可能性が示された。以上からおおむね計画通りに実験は進んでおり、2の評価とした。necroptosis上清、あるいは特定された因子が微小環境へ与える影響について詳細に検討していく。具体的には膵自然発癌マウスモデルへの薬剤投与によるnecroptosis誘導と免疫細胞やその他間質細胞などの各種免疫染色による病理組織学的解析、in vitroにおけるマクロファージなどマウス由来細胞との共培養実験、発現・形質変化の解析などを行っていく。

necroptosis上清、あるいは特定された因子が微小環境へ与える影響について詳細に検討していく。具体的には膵自然発癌マウスモデルへの薬剤投与によるnecroptosis誘導と免疫細胞やその他間質細胞などの各種免疫染色による病理組織学的解析、in vitroにおけるマクロファージなどマウス由来細胞との共培養実験、発現・形質変化の解析などを行っていく。
グラファイト／Ｃ６０／グラファイト構造におけるナノベアリング機構の解明

グラファイト/C60/グラファイト構造での超低摩擦の理解には,すべり運動でのC60分子の応答を明らかにすることが重要である。本研究は,ナノケールのすべり距離を制御して動摩擦を測定できる新しい装置の開発し,C60分子のナノすべり運動に対する応答を明らかにしすることを目的とした。研究の結果,C60蒸着膜では探針のすべり運動に伴ってC60分子の回転や傾き運動が起こり,C60蒸着膜表面では探針はなめらかなすべり運動を起こすことが明らかになった。本研究の目的は,『グラファイト/C60/グラファイト構造(Gr/C60/Gr)におけるナノベアリング機構の解明』であり,この系に特異な現象である低摩擦状態を動摩擦力のエネルギー散逸測定よって明らかにすることである.具体的には,AFM探針で荷重を測定し,QCMを利用して動摩擦のエネルギー散逸をすべり距離の制御して測定できる装置を開発し,動摩擦力とすべり距離の関係を明らかにする。これによりC60分子運動が明らかになると期待される。これまでにグラファイト-Si3N4探針,C60-Si3N4探針間での動摩擦力とすべり距離の関係を測定した。測定の結果,すべり距離がそれぞれの基板の格子間隔以下では動摩擦力はすべり速度に比例する粘性摩擦であり,格子間隔より十分に大きくなるとすべり速度に依らないクーロン摩擦となることが明らかになった。さらに、これらのすべり距離依存性は、エネルギー散逸として粘性摩擦項があるトムリンソンモデルで良く説明できる。これは動摩擦の主要な素過程は1つであること意味する。この結果は学会で発表し,論文として報告している。さらに平成24年度はGr/C60/Grの予備実験としてGr/Grにおいて動摩擦力とすべり距離の関係を測定した。本研究の目的は,『グラファイト/C60/グラファイト構造(Gr/C60/Gr)におけるナノベアリング機構の解明』であり,この系に特異な現象である低摩擦状態を動摩擦のエネルギー散逸測定よって明らかにすることである.具体的には,代表者・鈴木と分担者・三浦が共同開発したすべり距離を格子間隔以下まで制御可能な装置を用いて,Gr/C60/Grのエネルギー散逸について,ベアリング機構の視点からすべり距離依存性を,C60分子の熱運動の視点から温度依存性を測定し,グラファイト2表面間の散逸と比較・計算することにより,C60分子の役割を明らかにする.これまでの研究において,グラファイト-Si3N4探針,C60-Si3N4探針間での動摩擦とすべり距離の関係を測定し、すべり距離がそれぞれの基板の格子間隔以下では動摩擦はすべり距離に比例する粘性摩擦であり,格子間隔より十分に大きくなるとすべり距離に依らないクーロン摩擦であることが明らかになった。これらのすべり距離依存性は粘性摩擦項があるトムリンソンモデルで良く説明できる.平成25年はC60-Si3N4探針間での動摩擦がC60膜を用意する基板の平坦度とどのように関係すかを明らかにするために,平坦金基板の作製とその基板上でのC60膜の動摩擦特性を測定した.測定の結果,平坦C60薄膜の動摩擦が著しく小さいことが明らかになった.また,低荷重の測定を可能とするように,これまで利用した自己検知AFMカンチレバーに加えて,光てこAFMカンチレバーでの測定を可能とした.グラファイト/C60/グラファイト構造での超低摩擦の理解には,すべり運動でのC60分子の応答を明らかにすることが重要である。摩擦で失われるエネルギーは国民総生産(GNP)の約数パーセント(10数兆円)に上り、エネルギー利用の効率化には摩擦の軽減・潤滑が求められている。2003年、研究分担者・三浦らは、グラファイトに蒸着されたC60単分子層をグラファイトで挟んだ構造(Gr/C60/Gr)を用意してAFMによって水平力を測定した。その結果、探針荷重が100 nN以下では水平力が非常に小さい低摩擦状態であることが明らかになった。研究の目的は、『グラファイト/C60/グラファイト構造(Gr/C60/Gr)におけるナノベアリング機構の解明』であり、この系に特異な現象である低摩擦状態を動摩擦のエネルギー散逸測定と数値計算によって明らかにすることである。平成23年度は、新しく開発した水晶マイクロバランス(QCM)と原子間力顕微鏡(AFM)を組み合せた装置による動摩擦のエネルギー散逸測定を、室温・大気圧下の条件で(1)Si3N4探針とグラファイト(Gr)基板、(2)Grフレーク探針とGr基板で行った。測定の結果、(1)においては、動摩擦のエネルギー散逸は、探針のすべり距離が基板の格子間隔以下ではすべり距離に比例して増加し、格子間隔以上では依存しない振る舞いを示すことが明らかになった。この測定結果は、1次元トムリンソンモデルで説明でき、動摩擦のエネルギー散逸の機構はすべり距離に依らないことを意味する。一方、(2)では(1)と比較して格子間隔以下において動摩擦のエネルギー散逸が大きい。これはGrフレークには異なる動摩擦のエネルギー散逸の機構を持つことを示唆する。

摩擦で失われるエネルギーは国民総生産(GNP)の約数パーセント(10数兆円)に上り,エネルギー利用の効率化には摩擦の軽減・潤滑が求められている.現在、原子間力顕微鏡(AFM)を始めとする新しい実験法の開発により,原子・分子スケールで摩擦のメカニズムの解明を目指すナノトライボロジーが発展している。2003年,研究分担者・三浦らは,グラファイトに蒸着されたC60単分子層をグラファイトで挟んだ構造(Gr/C60/Gr)を用意してAFMによって水平力を測定した。その結果、探針荷重が100 nN以下では水平力が非常に小さい低摩擦状態であることが明らかになった。研究の目的は、『グラファイト/C60/グラファイト構造(Gr/C60/Gr)におけるナノベアリング機構の解明』であり,この系に特異な現象である低摩擦状態を動摩擦のエネルギー散逸測定と数値計算によって明らかにすることである。本研究は新しく開発したAFM-QCM装置を利用しナノすべりの動摩擦測定を行った。AFM-QCM装置は、AFM探針では荷重を測定し、QCMではすべり距離の制御してエネルギー散逸を測定する。実験ではナノベアリング機構を明らかにするためにC60分子が自由に回転できる吸着基板として平坦金を準備し、平均膜厚5分子と1分子であるC60蒸着膜について5 nN程度の微小荷重で動摩擦測定を行った。測定の結果をグラファイト基板と比較することで、C60蒸着膜すべり距離が小さい領域ではエネルギー散逸が大きいことが明らかになった。これはC60分子に探針によるずりが加わることでC60分子の転がり等が起ることで説明される。また数値計算によると転がりにより探針のスティック-スリップ運動が抑制される。以上からC60分子の運動がこの系の動摩擦の特性を決めていることが明らかになった。物性物理学(実験)現在までにグラファイト-Si3N4探針,C60-Si3N4探針間での動摩擦力とすべり距離の関係を測定し,すべり距離がそれぞれの基板の格子間隔以下では動摩擦力はすべり速度に比例する粘性摩擦であり,格子間隔より十分に大きくなるとすべり速度に依らないクーロン摩擦となることを明らかにした。この結果は学会で発表し,論文として報告している。また,Gr/C60/Grの予備実験としてGr/Grの測定も行っている。以上から(2)おおむね順調に進展していると評価した。本研究ではAFM探針と基板と動摩擦を水晶マイクロバランスを利用して動摩擦を測定する新しい装置を利用して,これまでにグラファイトーSi3N4探針,C60-Si3N4探針間での動摩擦とすべり距離の関係を測定した.測定の結果,すべり距離がそれぞれの基板の格子間隔以下では動摩擦はすべり距離に比例する粘性摩擦であり,格子間隔より十分に大きくなるとすべり距離に依らないクーロン摩擦であることが明らかにした.これらは既に論文として報告している.平成25年度は平坦C60薄膜の動摩擦が著しく小さいことが見出され,C60ナノベアリング機構の重要な因子が明らかになったと考えている.
ブドウ球菌の動く遺伝因子「SCC複合体」の新規遺伝子構造と分子疫学的性状解析

黄色ブドウ球菌は医療機関での分離率が感染起因菌の中で最も多く,コアグラーゼ陰性ブドウ球菌(CoNS)と合わせると30 %を超える。ブドウ球菌属細菌は,可動性遺伝子エレメントStaphylococcus Cassette Chromosome (SCC)の水平伝播により遺伝情報を共有すると考えられている。最も良く研究されているSCCとしてメチシリン耐性を担うmecA遺伝子をコードするSCCmecが挙げられる。SCCmecは多様性に富み,現在I-XIIIの13種類の型が報告されている。本研究期間を通じ,北海道から分離されたSCCmec II型のMRSAにおいて,ACME保有率が0.85%から4.5 %まで継続的に上昇したことを明らかにした。これはACMEが組織への定着・生存へ有意に働き,宿主ブドウ球菌に選択的優位性を与えるという仮説に矛盾しない結果である。更にACMEを含むSCC複合体の多様な遺伝子構造を明らかにしてきた。最終年度は,北海道から分離されたMRSAのSCC複合体中に新たなSCCmec型を見いだし,国際的な命名委員会より新規のXIV型と認定された。以上の結果はSCCが遺伝子再編により更に複雑化していること,その一因としてSCCの水平伝播が関与していることを示す。継続的な調査による動態の把握が必要と思われる。Staphylococcus Cassette Chromosome (SCC)はブドウ球菌ゲノムにおける可動性の遺伝子エレメントで,メチシリンをはじめとした抗生物質・重金属等に対する耐性遺伝子が,種間あるいは種内で受け渡しされる際の『運び屋』として機能する。SCCには多くの遺伝子型が知られているが,ブドウ球菌属の中でもコアグラーゼ因子陰性種(CoNS)のSCCは多様であり,CoNSからコアグラーゼ陽性の黄色ブドウ球菌へと新規SCCが水平伝達されるという仮説が考えられている。本申請課題では,我々がCoNSゲノムに新たに見いだした新規SCCを中心に,わが国における分布状況を調査し,保有株の細菌学的・分子疫学的性状を明らかにする。得られた知見は,論文発表やデータバンクへの登録などを介して他研究者とも共有し,耐性菌の伝播や流行の様態を予測する際に応用可能な基礎的データとする。本年度は,代表的なコアグラーゼ陰性ブドウ球菌(CoNS)のひとつ,S. haemolyticusについて解析を行った。既に研究室に保存されている臨床検体より分離された30菌体を対象としてStaphylococcus Cassette Chromosome (SCC)の構造を調べた。黄色ブドウ球菌のSCCに比べてCoNSのSCCは多様であり,黄色ブドウ球菌で確立されている解析法を適用できない場合も多く,遺伝子構造の解析に予測以上に時間を要した。Staphylococcus Cassette Chromosome (SCC)はブドウ球菌ゲノムにおける可動性の遺伝子エレメントで,抗生物質・重金属等に対する耐性遺伝子が,種間あるいは種内で水平伝播する際の『運び屋』である。ブドウ球菌属の中でもコアグラーゼ因子陰性種(CoNS)のSCCは多様であり,CoNSから黄色ブドウ球菌へと様々なSCCがもたらされたとの仮説が考えられている。代表的なSCCとして,ブドウ球菌のメチシリン耐性を担う遺伝子mecをコードしているSCCmecが知られており,ブドウ球菌の分子疫学解析に広く用いられている。他方,アルギニン代謝系酵素をコードする遺伝子群を持つSCCとしてACMEが知られており,菌の宿主組織への定着を高め,低pH耐性を付与するといった優位な形質を菌体に付与すると考えられている。申請者らは,本邦における主要な遺伝子型であるタイプII型のSCCmecを持つMRSA(MRSA-II)にII'型ACMEを見出し,その後も継続して分布状況や性状を精査している。H27年度に解析したS. haemolyticusのSCC解析で,当初考えていた遺伝子構造と異なる結果が得られた。それらの検討に,ルーティンで行っているPCRだけではなく,配列決定,サザンブロッティング等の手法を用いる必要があった。黄色ブドウ球菌のSCCに比べてCoNSのSCCは多様であり,黄色ブドウ球菌で確立されている解析法を適用できない場合が多く,遺伝子構造の解析に予測以上に時間を要した。ブドウ球菌属細菌はわが国の主要な感染起因菌である。中でも血液凝集素コアグラーゼを分泌し,様々なタンパク性毒素を産生する黄色ブドウ球菌は,医療機関で分離される感染起因菌の中で23.9 %を占め,最も多い。ブドウ球菌属の他細菌はコアグラーゼを持たずコアグラーゼ陰性ブドウ球菌(CoNS)と総称される。CoNSは病原性は低いが耐性獲得が早く,多剤耐性菌の割合も高いことから新規耐性遺伝子作成プールと位置づけられている。Staphylococcus Cassette Chromosome (SCC)はブドウ球菌ゲノムにおける可動性の遺伝子エレメントで,メチシリンをはじめとした抗生物質・重金属等に対する耐性遺伝子が,種間あるいは種内で水平伝播する際の『運び屋』として機能する。メチシリン耐性を担うmecA遺伝子をコードするSCCmecはその代表例であり,その型別判定や遺伝子配列の比較解析がブドウ球菌の分子疫学解析に適用されている。他方,アルギニン代謝系酵素をコードする遺伝子群を持つSCCとしてACMEが知られており,菌の宿主組織への定着を高め,低pH耐性を付与するといった生物学的に優位な形質を菌体に付与すると考えられている。

本年度は,昨年度に2013-2014年に北海道内の医療施設から分離されたMRSA中の3株に見出されたspeG遺伝子を含む新規のACME-SCCmec複合体に着目し,その全領域の配列の決定を行なった。既存の配列とは異なる新規の配列を含んでいると予測された為,次世代シークエンス法による決定を行なった。現在解析を進めている。更に,2015年以降に収集したMRSAの中に,我々が代表的なCoNSである表皮ブドウ球菌臨床分離株に見出したACME亜型と類似の配列を見出した。CoNSからの水平伝播の可能性を示唆するものと考えている。課題の研究開始当初は,コアグラーゼ陰性ブドウ球菌(CoNS)を中心にSCCの遺伝子構造解析を行なっていた。黄色ブドウ球菌のSCCに比べてCoNSのSCCは多様であり,黄色ブドウ球菌で確立されている解析法を適用できない場合が多く,遺伝子構造の解析に予測以上に時間を要した。平成28年度より,解析対象検体における黄色ブドウ球菌の比率を高め,黄色ブドウ球菌でのSCC新規構造を元にCoNSのSCC配列決定に応用する方針に変更した。平成29年度は次世代シークエンス法を用いるなどして,黄色ブドウ球菌ゲノムの新規SCC構造のデータ集積に努めた。黄色ブドウ球菌は医療機関での分離率が感染起因菌の中で最も多く,コアグラーゼ陰性ブドウ球菌(CoNS)と合わせると30 %を超える。ブドウ球菌属細菌は,可動性遺伝子エレメントStaphylococcus Cassette Chromosome (SCC)の水平伝播により遺伝情報を共有すると考えられている。最も良く研究されているSCCとしてメチシリン耐性を担うmecA遺伝子をコードするSCCmecが挙げられる。SCCmecは多様性に富み,現在I-XIIIの13種類の型が報告されている。本研究期間を通じ,北海道から分離されたSCCmec II型のMRSAにおいて,ACME保有率が0.85%から4.5 %まで継続的に上昇したことを明らかにした。これはACMEが組織への定着・生存へ有意に働き,宿主ブドウ球菌に選択的優位性を与えるという仮説に矛盾しない結果である。更にACMEを含むSCC複合体の多様な遺伝子構造を明らかにしてきた。最終年度は,北海道から分離されたMRSAのSCC複合体中に新たなSCCmec型を見いだし,国際的な命名委員会より新規のXIV型と認定された。以上の結果はSCCが遺伝子再編により更に複雑化していること,その一因としてSCCの水平伝播が関与していることを示す。継続的な調査による動態の把握が必要と思われる。コアグラーゼ陰性ブドウ球菌(CoNS)ブドウ球菌の臨床検体の収集を新たに開始する。収集にあたっては民間臨床検査機関や札幌医科大学付属病院の協力を得る。CoNSのSCCは多様性が高く,既報の配列データを適用できないなどの問題があった。次世代型シークエンスの導入なども考慮しながら,遺伝子構造解析を進める予定である。新規の構造を示唆するデータが出た場合は,SCCの全長の配列を決定し,データバンクに登録する。コアグラーゼ陰性ブドウ球菌(CoNS)ブドウ球菌の臨床検体の収集を開始する。