hpprc/llmjp-kaken huggingface dataset:
骨修復過程において性ホルモンを介してNOが果たす役割の解明

マウス及びトリプルNOS/-マウス、6週齢でOVXを行った雌性8週齢の野生型マウス及びトリプルNOS -/-マウスを用いて大腿骨骨幹部にドリルで直径1 mmの骨孔をあけて骨損傷モデルを作成した。術後1, 2, 4週目に骨損傷部位を動物用マイクロCTで撮影して骨修復過程における骨密度の経時的変化を測定した。また、雄性の野生型マウス、トリプルNOS -/-マウスについても同様の方法で骨損傷モデルを作成して損傷部位のBMDを経時的に測定した。各群の経時的な骨密度を比較検討して性差やNOの有無が骨修復過程に影響を与えるか否かを観察した。さらに骨損傷部位の石灰化状態の評価と骨形態計測を行うために、骨損傷モデル作成後1週目と4週目に屠殺したマウスの大腿骨を採取して非脱灰薄切標本を作成した。また、血中の骨代謝マーカーを測定するために、各群の骨損傷モデルを作成後、1,2,4週目に麻酔下に採血を行い血清を保存した。野生型マウス及びトリプルNOS-/-マウスの骨損傷部位の骨密度は、術後1週から4週にかけて時間依存性に有意に増加した。雌性の野生型マウスとトリプルNOS-/-マウスの骨損傷部位の骨密度を比較すると、術後1週目と4週目で野生型マウスでは有意に骨密度が増加していた。一方、雄性の野生型マウスとトリプルNOS-/-マウスの骨損傷部位の骨密度には差がなかった。また、野生型マウスの雌雄の比較では、雌性マウスの骨損傷部位の骨密度が術後1,2,4週目のすべての時点で雄性マウスに比して有意に高かったのに対して、トリプルNOS-/マウスの雌雄の比較では骨損傷部位の骨密度に差がなかった。野生型マウスにおける雌雄の骨修復状態の違いを非脱灰薄切標本による骨形態計測で評価した。術後4週目の標本では骨修復がかなり進んでおり、評価が困難であったため、術後1週の標本を用いて評価を行った。雌性マウスの骨量(BV/TV)と骨量幅(Tb.Th)は、雄性マウスに比して有意に高かった。一方で、類骨面(OS/BS)については、雌性マウスが雄性マウスより有意に低かったことから、雌性マウスでは石灰化速度が雄性マウスに比して亢進していることが示唆された。これらの事実から、野生型マウスでは、骨損傷の回復過程において性差があることがわかった。今年度の研究では骨損傷部位の骨密度の増加率から、野生型マウスにおける性差が修復速度に及ぼす影響が著明であることがわかった。そのため、損傷部位の骨形態計測に関しては、野生型マウスについての解析を主に進め、雌性の野生型マウスの骨密度の増加を裏付ける結果が得られた。これは性ホルモンが骨修復能に関与している可能性を示唆している。雌性の野生型マウスとトリプルNOS-/-マウスの骨損傷部位の骨密度を比較すると、術後1週目と4週目で野生型マウスではトリプルNOS-/-マウスに比し、有意に骨密度が増加していた。骨におけるNOの発現にはエストロゲン等の性ホルモンも関与しており、17β-estradiolはeNOSの発現を増加させ持続的にNOを産生することで骨芽細胞の分化増殖を促すと言われている(O'Shaughnessy MC, Biochem Biophys Res Commun. Nov 2; 277(3):604-10, 2000)ことから、NOの欠損がこの結果の一因であると考えて矛盾しない。今後は、性ホルモンが骨修復能に関与していることを調べるために、卵巣摘出マウスを用いて今年度と同様の骨損傷モデルを作成して骨修復速度を評価する予定である。
木質炭化素材を用いたPOPs分解複合微生物系の構築とバイオレメディエーション

本研究の最終目標は有害汚染物質の変換能に優れる担子菌と資化能に優れる細菌との複合微生物系を構築し、環境浄化資材としての可能性を検証することにある。対象化合物として近年問題となっている残留性有機汚染物質(POPs)に指定されているディルドリン、および今後POPsに指定される可能性があるエンドサルファンを用いた。まず、担子菌分離株ストックを用いて、ディルドリンを分解基質とした選抜を行った結果、未同定株YK543がディルドリンを分解可能であることが示された。また、GC/MS分析により代謝物が検出された。エンドスルファンを分解基質として選抜を行った結果、エンドスルファン、およびその主要な代謝物であるエンドスルファンサルフェートを分解可能な菌としてTrametes hirsutaが選抜され、複数の代謝物が検出された。エンドスルファンサルフェートはPhanerochaetechrysosporiumでは分解できないことが報告されている。代謝物について検討したところ、未同定の化合物を含む複数の代謝物が検出され、新規な分解経路の存在が示唆された。すなわち、安定で分解が困難なPOPsの構造を変換することに成功し、将来的に細菌との組み合わせによる完全分解系を構築するための布石となる成果を得た。本研究課題では、深刻な問題となっている環境汚染物質の微生物浄化を目的として、木材腐朽菌(白色腐朽菌)およびバクテリアに着目した検討を行なっている。本研究の最終目標は、両者の優れた点を組み合わせて、効率的なバイオレメディエーション技術を確立することにある。バイオレメディエーションモデルとしてダイオキシン汚染土壌を対象とした検討を行なった結果、土壌滅菌後、白色腐朽菌によるスラリー条件での処理により、実汚染土壌中の1,3,6,8-tetraCDDを分解可能であることを示した。バクテリアについては、ヘキサクロロベンゼン分解菌PD653を用いて分解代謝経路について検討し、初発の酸化的脱塩素反応を定性的に捕らえることが出来た。
尿酸トランスポーターの一塩基多型に着眼した腎不全進行因子の解明

今回、現在までに同意の得られたCKDステージG3aの患者(N=167)を対象に、ABCG2の推定機能と腎機能の低下速度を観測開始時、経時的平均値(台形法により算出)、観測終了時の三点で反復測定分散分析によって解析した。【方法】ABCG2の推定機能はABCG2遺伝子の変異によって推定した。126番目のグルタミンが終始コドンに変異するQ126Xは尿酸排泄能が消失し、141番目のグルタミンがリジンに変異するQ141Kは尿酸輸送能が半減する。この2つの一塩基多型は同じハプロタイプ上には存在せず独立したリスクと考えられるため、組み合わせによってABCG2の推定機能を100%・75%・50%・25%とした。反復測定分散分析においては進行程度のバイアスを排除するため、観測開始時のCKDステージで階層化し、中程度悪化であるステージG3aで階層化した患者群で解析を行った。【結果】CKDステージG3a群のCKD患者のABCG2推定機能別の腎機能の低下率において、25%群の腎機能低下率は、他群に比して有意ではないものの低下する傾向が認められた。観測開始時、経時的平均値、観察終了時の3点間における推定糸球体濾過量(eGFR)の経時的な推移から、ABCG2の推定機能別のeGFR低下速度に有意差が認められ(p=0.048)、中程度悪化群ではABCG2の推定機能がeGFRに影響することが判明した。【考察】腎機能が中等度低下している場合、ABCG2の著しい機能低下があると腎機能低下が速いことが明らかになった。しかしながら、観察開始時と観察終了時のeGFR低下率による解析では有意差を認めなかった。この原因としては階層化したCKDステージG3a群の例数が少ないことによる検出力の不足が考えられた。今後は更に症例数を増やし、検出力の向上を図るとともに、他のバイアスについても考慮し解析を行っていく。慢性腎臓病の患者数は、ある程度順調に確保することができた。また、遺伝子解析も順調に進行している。積極的に慢性腎臓病の患者数を増やすようにし、多数例での解析を行い、腎障害進行へのABCG2の関与を明確にする。今後、どの程度患者数を増やすことができるかが課題である。残額が58612円であり、次年度のDNA調製及び遺伝子解析などに次年度予算と共に用いる。
近交系マウス系統を用いた社会性の障害と回復に関わる分子基盤の研究

本研究では、遺伝的に均一な近交系マウスで低社会性と高社会性を示す2系統に着目し(それぞれBTBRとC57BL/6)、大脳皮質と基底核に注目したマイクロアレイによる比較トランスクリプトーム解析を行った。その結果、発現量の増加と減少を示す興味深い遺伝子がいくつか検出された(解析中・未発表のため、遺伝子名と発現データは未掲載とする)。また、ASDモデルマウスの一つであるCAPS2 KOマウスを用いて、同様の比較解析や行動解析を行った。小脳のアレイ解析では、開口放出関連のStx5aやSyt6の発現上昇、発達障害関連のRett症候群原因遺伝子MeCP2やオキシトシン受容体Oxtrの発現減少が検出された。自閉症スペクトラム障害(ASD)は社会行動の障害を特徴とする脳の発達障害で、ゲノム中の遺伝子の約1%が発症リスクに関連すると示唆されている遺伝要因が強い多因子疾患である。高発症率と有効な治療法が無いため、病因究明が待たれている。しかし、遺伝的多様性をもつヒトの多因子疾患を明らかにすることは極めて困難である。本研究では、遺伝的に均一な近交系マウスで低社会性と高社会性を示す2系統に着目し(それぞれBTBRとC57BL/6)、社会性の異なる形質および集団生活などの生育環境による部分的な社会性回復における比較エクソーム解析や比較トランスクリプトーム解析等を行う。また、ASDモデルマウスを用いて、同様の比較解析や行動解析を実施する。これによって、社会行動障害と社会性回復の分子基盤の解明をめざす。27年度は、社会行動テストの実験系の整備とトランスクリプトームの予備解析を実施した。また、ASD様の社会行動障害を示すモデルマウスとしてCAPS2 KOマウスを用いて、マイクロアレイによるトランスクリプトーム解析を実施し、現在データ解析中である。また、ストレスに対する行動と代謝生理の変化に関して解析を行い、慢性ストレス負荷時にストレスホルモンとインスリンの分泌に異常をもつことを明らかにした。マウス系統の海外からの輸送手続きと実験に利用できるまで個体数を繁殖までに時間を要した。従って、これら飼育マウスを使用した社会行動テストの確立、引き続くトランスクリプトーム解析まで全体的な計画の遅れがあった。しかし、それ以外は比較的順調に準備が進められ、モデルマウスを用いた関連研究が進むなど、遅れの中でも一定の達成度は確保できた。本研究では、遺伝的に均一な近交系マウスで低社会性と高社会性を示す2系統に着目し(それぞれBTBRとC57BL/6)、それぞれの脳の構造と機能をもたらす遺伝基盤を明らかにすることを目的とした。経費の関係で、比較エクソーム解析は断念し、大脳皮質と基底核に注目したマイクロアレイによる比較トランスクリプトーム解析を行った。H28年度は全体的な遅れを取り戻し、社会性の欠損と回復のマウス脳内における全エクソーム解析に集中して、ASD関連遺伝子の体系化(コアの発現ネットワークの予測)とキー候補遺伝子の同定をめざす。また、H27年度は不安やストレス関連の研究を行ったが、これらの疾患に関連する遺伝子やタンパク質も含めて、低社会性と高社会性を示すマウス脳内における発現分布の変化を免疫組織化学や定量的RT-PCR等で解析して、社会性関連脳領域を明らかにする。また、シナプス回路異常や社会性の異常が明らかになっているモデルマウス(CAPS2 KOとdex3マウスなど)を用いて、これらの発現データとの共通性と相違性を明らかにする。最終的に、ヒトの既知のASD関連遺伝子およびネットワークの理解に還元するとともに、ASDの血中診断マーカーや治療標的分子の候補がないかを検討する。分子神経科学マウス系統の導入と繁殖、および社会行動テスト等の確立に時間を要したため、次年度でRNAseq解析等を委託するための経費を必要とするため、H27年度予算の一部を繰り越した。H27年度の繰越金の主な使途目的は、マウス飼育とRNAseq解析、およびそれらのデータ解析にかかる経費への支出である。H28年度予算では、モデルマウスにも解析を適用しさらにデータを追加して、全体の検証実験およびASD関連遺伝子ネットワーク解析に要する経費に使用する。
マカク胎児型グロビン遺伝子の重複機構種内および種間変異の解明

旧世界ザルでもヒトのヘモグロビン(Hb)の場合と同様に重複遺伝子による2つ胎児型グロビン鎖が存在するという考え方が一般的である。ニホンザルの場合、タンパク質レベルでは1種の胎児型グロビン鎖しか知られていないが、筆者らの制限酵素地図による研究ではニホンザルにも間違いなく2つの重複胎児型遺伝子の存在することが、サザーン・ブロッテイング法と^<32>Pで標識したプローブを使用してのハイブリダイゼーション法で確認された。本学校教育学部では放射性同意元素の使用が禁止されているので、先ずはヒトの^Gγと^Aγグロビン遺伝子をPCR法で増幅するためのプライマーを利用して、すでに重複遺伝子の存在が確認されているニホンザル個体を試料にPCR法で重複遺伝子の存在が確認できるかどうかを試した。その結果、定性的に答えを得ることが極めて困難であるということが分かり、HPLC法を併用してPCR産物を定量することで結果を得ようと試みたがこれも現在のところうまくいかない。ヒトのプライマーを使用することに問題があるのかもしれない。結局、共同研究者のところで^<32>P標識プローブ(この場合、ヒトのもので代用可能)を使って先ずはニホンザルの次に多くの試料を入手しているカニクイザルの集団での重複遺伝子の存在頻度と様式を検索することになった。その結果は現在解析中である。ともかくも、サルのプライマーを使用してPCR法とHPLC法を併用して少量の試料から胎児型グロビン遺伝子の重複あるいは欠損遺伝子を検出する方法を確立し、重複遺伝子の存在様式と種内および種間変異の機構を解明したい。
読みにおける心的辞書機構とその機能のモデル化に関する認知心理学的研究

本研究では、漢字の構造が、意味を担う偏(部品)と、音を担う旁(部品)とから構成されていることに着目し、聴覚的(音声)あるいは視覚的(文字)に呈示された単語の認知における協調あるいは競合現象を利用して、心的辞書に対する音韻的・意味的アクセス経路について検討を加えた。左右に分離可能な漢字2字を視覚的に瞬間呈示すると、呈示されていない漢字が認知される。この錯誤結合現象を用いた視覚呈示実験の結果から、表意文字の読み処理過程においては、それを構成する部品が、心的辞書機構に表象されていることを確認した。この部品表象に対する処理は、単に形態、音韻、意味の処理として独立に行なわれているのではなく、三者間の相互関係によって支えられていると解釈された。さらに、聴覚・視覚呈示実験の結果、漢字で表記された単語では、それを構成する漢字(部品)が持つ意味によって単語としての意味性の了解が促進されることを確認した。これらの実験は、複数の読みをもつ漢字の単語の読みがユニークに決定される過程を解明する上で、心的辞書を介して意味処理が音韻処理に、また音韻処理が意味処理に、相互的に作用する過程の重要性を示唆している。心的辞書機構のモデル化は、そのモデルが基礎とする実験材料、つまり表音性と表意性の程度に依存して、あるいはその差異を反映して構築される傾向にあるが、本研究を通じて、両者に共通する心的辞書機構とその機能とを、より統一的に捉え、単語認知に係わる一般モデルを提起する可能性が存在すると考えられた。<刺激材料のデータベース化>漢字1語の形態、音韻、出現頻度、読みの種類などの関連情報を、漢字1語とそれを構成する部首(部品)について、データベース化し、これによって材料選定をより厳密に行なうためのシステムを構築しつつある。作業の結果、現時点において以下のことが明らかになった。1)左右分離漢字の比率:本研究で用いた分類方法によると、左右分離漢字と見なされる漢字は、JIS第一種に属する漢字2965字のうち、1668字であった。2)部品数:左右分離漢字(1668字)を構成する部品の数は857種類であった。3)部品の内訳:左右分離漢字の漢字構成上の左位置にのみ出現する部品は97種類、右のみに出現する部品は610種類、左右両方の位置に出現する部品は150種類であった。4)漢字同定の容易さ:右位置に出現する部品のバリエーションが左位置に出現するものよりも多い。このことは、もし左右いずれか一方の部品の形態情報にのみ依存して、ターゲット漢字の推定を行なう実験事態においては、右位置に出現する部品の方が同定のための有効な手がかりとなることを示す。さらに、部品によって、当該部品を共有する漢字数が異なり、結果的にその部品を含む漢字の候補数の差異が算出される。よってこの算出結果に基づいて、漢字の部品が認知された際の候補漢字の同定可能性を実験的に検討する道が開かれた。さらに、今後、それぞれの部品が持つ意味情報、音韻情報と、漢字全体の意味情報、音韻情報との関連性についての検討が望まれる。現在、漢字1語とそれを構成する部品(旁)との音韻情報の重なり(一致)の程度について集計を進めている。<実験装置の構成>漢字1字とその部分パターン(部首)を任意の位置に厳密に呈示するために高速呈示装置を必要としていたが、システムの構成とそのチューンアップについての技術的問題は、ほぼ解決された。現在、本装置による視覚刺激を用いた実験の遂行は可能になっているが、視覚と聴覚刺激との同時呈示による実験の遂行については、なお調整を必要としている。<実験の実施>上記の高速呈示システムの完成までに、現有の旧システムによって、予備実験を遂行した。実験はすべて個人実験で行ない、表記特性を考慮して以下の材料と要因(刺激呈示時間と刺激間間隔)について順次検討を加えた。

実験パラダイムとしては、2種類の文字又は数字を先行呈示し、その後に1種類の文字又は数字をテストパターンとして呈示し、先行するパターンが呈示されたか否かの判断を被験者に求める課題を用いた。反応の指標としては正答率と反応時間を用いた。視覚的再認法による以下の3種類の材料によるletter migration実験を遂行した。実験1.二桁の数字、2.ひらがな表記2文字(単語)、3.読みを制御した漢字、4.意味を制御した漢字。実験結果については、なお分析中ではあるが、数字よりも、かなが、またかなよりも漢字が、高い結合錯誤率を示し、特に漢字1語に対する視覚処理の初期段階において、音韻処理の介入を示唆するデータを得た。本研究では、漢字の構造が、意味を担う偏(部品)と、音を担う旁(部品)とから構成されていることに着目し、聴覚的(音声)あるいは視覚的(文字)に呈示された単語の認知における協調あるいは競合現象を利用して、心的辞書に対する音韻的・意味的アクセス経路について検討を加えた。左右に分離可能な漢字2字を視覚的に瞬間呈示すると、呈示されていない漢字が認知される。この錯誤結合現象を用いた視覚呈示実験の結果から、表意文字の読み処理過程においては、それを構成する部品が、心的辞書機構に表象されていることを確認した。この部品表象に対する処理は、単に形態、音韻、意味の処理として独立に行なわれているのではなく、三者間の相互関係によって支えられていると解釈された。さらに、聴覚・視覚呈示実験の結果、漢字で表記された単語では、それを構成する漢字(部品)が持つ意味によって単語としての意味性の了解が促進されることを確認した。これらの実験は、複数の読みをもつ漢字の単語の読みがユニークに決定される過程を解明する上で、心的辞書を介して意味処理が音韻処理に、また音韻処理が意味処理に、相互的に作用する過程の重要性を示唆している。心的辞書機構のモデル化は、そのモデルが基礎とする実験材料、つまり表音性と表意性の程度に依存して、あるいはその差異を反映して構築される傾向にあるが、本研究を通じて、両者に共通する心的辞書機構とその機能とを、より統一的に捉え、単語認知に係わる一般モデルを提起する可能性が存在すると考えられた。
エピジェネチックな因子反応を応用したナノマテリアルの次世代影響評価法構築

近年ナノマテリアルが抗菌効果等を目的に食品および化粧品に多く用いられるようになってきている。ナノマテリアルの生体に及ぼす影響は、主として生体内酸化ストレス増大によるものと報告されてきたが、その詳細な機構については不明であり、かつ次世代に及ぼす影響としては評価されてこなかった。一方、抗酸化作用と寿命延長に作用するサーチュインファミリーおよびエピジェネチックな因子との関わりが近年注目されて来ている。我々は、ナノマテリアルの酸化ストレス産生の機構の解明を行ない、その成果をもとに、ナノマテリアルの妊娠期ラットへの投与実験を併せ、サーチュイン因子及びエピジェネチックな因子を用いたナノマテリアルの次世代への影響評価が行なえるとの新しい着想を得、本研究の目的とした。本年度はまず、ナノマテリアルに抗菌剤として用いられるナノ銀粒子を選択し、細胞に投与し毒性をみてみたところ、5 ppbあたりから細胞生残率が有意に低下した。この生残率低下細胞からDNAを抽出して調べてみたところアポトーシスを誘導していることが確かめられた。また、アポトーシスを緩和する物質を探索したところ、カテキン及びレスベラトロール等の投与により細胞生残率が回復し、アポトーシス誘導に抑制がかかることが観察された。このアポトーシス制御において中心的な役割を果たす酵素「SIRT群」およびDNAメチレーション酵素群遺伝子のプライマーを作成し、正常細胞でその発現量を測定できること、レスベラトロール投与によりサーチュイン因子発現が有意に増大する事、およびDNAメチレーション酵素群遺伝子の発現量が定量化できること等を確かめた。また、新規購入したUV照射装置を用いて、PC12細胞およびヒト正常皮膚角化細胞を用いて、250,270,290および310nm波長照射によるそれぞれのLD50照射量を求め、さらに024時間範囲内でのUV照射後の細胞生残率とピリミジンダイマー生成量の変化を確認した。新規購入したキセノンランプ光源装置(UV照射装置)により、細胞内のDNA損傷マーカーであるピリミジンダイマーがUV照射で生成され、その量が免疫抗体法により定量化が可能なこと等が確かめられ、次年度以降の研究進展に大きく見通しが立った。併せてナノ物質であるナノ銀粒子によりアポトーシスが起き、それが抗酸化物質により軽減する傾向が確かめ、またサーチュイン遺伝子等の定量化に目途が立ったこと等大きな成果を得ることができた。ナノ物質投与によるエピジェネチックな因子等の変化を中心に研究を進める。併せてUV照射による酸素毒性亢進にナノ物質がどのように対応していくかをピリミジンダイマー生成量を指標に見究め、ナノ物質と抗酸化剤との相互作用的な機構についても研究を進める。またこの機構に関与すると思われるエピジェネチックな因子の変化を次年度に調べるための契機としたい。また、3年目から予定している動物実験のための予備実験を始めたい。サーチュインおよびエピジェネチックな因子遺伝子発現の定量化にはリアルタイムPCRを用いて行なうが、リアルタイムPCR用キットは高額(1キット10万円見当)なため、次年度に潤沢に使えるように節約して財源を確保した。次年度はこのキット使用に合わせてウェスタン用の高額消耗品を用いて研究を進展させる予定である。

併せてUV照射による酸素毒性亢進にナノ物質がどのように対応していくかをピリミジンダイマー生成量を指標に見究め、ナノ物質と抗酸化剤との相互作用的な機構についても研究を進める。またこの機構に関与すると思われるエピジェネチックな因子の変化を次年度に調べるための契機としたい。また、3年目から予定している動物実験のための予備実験を始めたい。サーチュインおよびエピジェネチックな因子遺伝子発現の定量化にはリアルタイムPCRを用いて行なうが、リアルタイムPCR用キットは高額(1キット10万円見当)なため、次年度に潤沢に使えるように節約して財源を確保した。次年度はこのキット使用に合わせてウェスタン用の高額消耗品を用いて研究を進展させる予定である。
根治不能口腔癌との共生を目指した新規治療法の開発

癌の浸潤・転移抑制が可能となれば、身体に非可逆的ダメージを与えること無く、自立可能な最低限の身体機能が維持された長期の担癌状態が期待できる。背景因子が同一の単一腫瘍細胞由来の性質の異なる2種類のクローン細胞(造腫瘍性と転移能の弱い細胞と高い細胞)を対象にしたプロテオミクスによる差次的発現解析で、Calreticulin(CARL)、Tropomyosin 1 alpha chain(TPM1)、Heat shock protein 90kDa betafamily member1(HSP90B1)の3種類のタンパク質に着目し、これらを標的として癌との共生につながる新規治療法の開発を目指す。
超伝導検出器を用いた軽い暗黒物質探索

近年の急速な宇宙論的観測の進展により,通常の物質は宇宙全体の僅か4.9%のみであるのに対して, 27%もの暗黒物質が存在していることが明らかになった.それ以降,世界中で暗黒物質の直接探索実験が加速的に進んでいる.直接探索実験は,弱く相互作用をする比較的重い暗黒物質(WIMP)や"アクシオン"に焦点を当てて進められて来た.しかし,非常な努力に関わらず暗黒物質の兆候は未だ発見されていない.そのために,最近は理論的な注目が比較的軽い(keV{MeVスケール)暗黒物質に集まっている.そのような状況のなか,超伝導クーパー対解離を応用した新しい超伝導放射線検出器を開発し,その原理を検証するのが本研究の目的である.我々はKID型素子を使って新しい放射線検出器の実現を目指している.平成30年度は実績のある理化学研究所で制作した超伝導素子と東北大学西澤記念センターで制作した超伝導素子を3Heソープション冷凍機を使用して,その性能を定量的に比較した.検出器の応答性は西澤記念センターで制作した方がすぐれる,一方,雑音レベルは理研の素子の方が良いことがわかった.統合的な性能を表す雑音等価電力では,ほぼ同等であるがわずかに理研の素子がすぐれていることがわかった.また,年度中に導入した希釈冷凍機の初期試験を行い, 24時間程度で10mK環境を実現できることを確認した.素子の性能も3Heソープション冷凍機の300mK環境と比べて, Q値にして1桁向上することを確認することに成功した.さらに, GEANT4シミュレーションで,前年に検出した241Amからの信号が何であるかを解明した.これらによりKID型素子を使って新しい放射線検出器の基礎特性を確認することに成功した.これは本検出器を暗黒物質探索へ使う最初の一歩であった.近年の急速な宇宙論的観測の進展により,通常の物質は宇宙全体の僅か4.9%のみであるのに対して, 27%もの暗黒物質が存在していることが明らかになった.それ以降,世界中で暗黒物質の直接探索実験が加速的に進んでいる.直接探索実験は,弱く相互作用をする比較的重い暗黒物質(WIMP)や"アクシオン"に焦点を当てて進められて来た.しかし,非常な努力に関わらず暗黒物質の兆候は未だ発見されていない.そのために,最近は理論的な注目が比較的軽い(keV{MeVスケール)暗黒物質に集まっている.そのような状況のなか,超伝導クーパー対解離を応用した新しい超伝導放射線検出器を開発し,その原理を検証するのが本研究の目的である.初年度である平成28年度には,冷凍機の準備, KID型超伝導検出器の開発,超伝導検出器の読み出し系の整備などを行った.冷凍機は約半日後に0.3Kに到達し, 100時間以上継続して運転できることを確認した.また, CALDER (cryogenic light detector for rare events search)実験を参考に,暗黒物質に感度を持つKID型超伝導検出器のデザインを開始した.まだ,デザインの最適化は完了していなが,デザイン方法に関しては十分なノウハウを蓄積することができた.読み出しはKEKがCMB実験用に開発したスキームを応用することを想定している.KEK CMBグループの承諾のもと専用電子回路と読み出しソフトウェアを得た.現在,本実験で使用するための準備を進めている.本来の用途にそった超伝導検出器ではないが,別用途用の超伝導検出器を動かすことに成功している.また,暗黒物質実験用の超伝導検出器のデザインも順調,おおむね研究は順調に進展している.近年の急速な宇宙論的観測の進展により,通常の物質は宇宙全体の僅か4.9%のみであるのに対して, 27%もの暗黒物質が存在していることが明らかになった.それ以降,世界中で暗黒物質の直接探索実験が加速的に進んでいる.直接探索実験は,弱く相互作用をする比較的重い暗黒物質(WIMP)や"アクシオン"に焦点を当てて進められて来た.しかし,非常な努力に関わらず暗黒物質の兆候は未だ発見されていない.そのために,最近は理論的な注目が比較的軽い(keV{MeVスケール)暗黒物質に集まっている.そのような状況のなか,超伝導クーパー対解離を応用した新しい超伝導放射線検出器を開発し,その原理を検証するのが本研究の目的である.我々はKID型素子を使って新しい放射線検出器の実現を目指している.平成29年度には, KID型素子の製作環境の整備とKID型素子のテスト環境の構築を行った.まず,東北大学西澤記念センターでの製作環境を整理した.自作が可能になりこれ以降はR&Dのペースが早く成った.また, KEK CMBグループの承諾のもと専用電子回路と読み出しソフトウェアを得た.合わせて,トリガー機能など自分達に必要な機能を改良/追加した.さらに, 241Amのγ線を照射して,各種の基礎パラメータの測定にも成功した.結果,現在は理論的に予想される雑音レベルと比較して,非常に大きい雑音があることがわかった.このままでは暗黒物質探索の感度を計算しても信じられる値にならない.雑音の原因は,ほぼ磁場と外部輻射だということがわかった.今後は,シールドを強化して,その結果をもとに暗黒物質探索の感度を評価していく.予想以上に大きな雑音があることが判明した.そのために,雑音源の追求と雑音低減に時間が必要になった.

近年の急速な宇宙論的観測の進展により,通常の物質は宇宙全体の僅か4.9%のみであるのに対して, 27%もの暗黒物質が存在していることが明らかになった.それ以降,世界中で暗黒物質の直接探索実験が加速的に進んでいる.直接探索実験は,弱く相互作用をする比較的重い暗黒物質(WIMP)や"アクシオン"に焦点を当てて進められて来た.しかし,非常な努力に関わらず暗黒物質の兆候は未だ発見されていない.そのために,最近は理論的な注目が比較的軽い(keV{MeVスケール)暗黒物質に集まっている.そのような状況のなか,超伝導クーパー対解離を応用した新しい超伝導放射線検出器を開発し,その原理を検証するのが本研究の目的である.我々はKID型素子を使って新しい放射線検出器の実現を目指している.平成30年度は実績のある理化学研究所で制作した超伝導素子と東北大学西澤記念センターで制作した超伝導素子を3Heソープション冷凍機を使用して,その性能を定量的に比較した.検出器の応答性は西澤記念センターで制作した方がすぐれる,一方,雑音レベルは理研の素子の方が良いことがわかった.統合的な性能を表す雑音等価電力では,ほぼ同等であるがわずかに理研の素子がすぐれていることがわかった.また,年度中に導入した希釈冷凍機の初期試験を行い, 24時間程度で10mK環境を実現できることを確認した.素子の性能も3Heソープション冷凍機の300mK環境と比べて, Q値にして1桁向上することを確認することに成功した.さらに, GEANT4シミュレーションで,前年に検出した241Amからの信号が何であるかを解明した.これらによりKID型素子を使って新しい放射線検出器の基礎特性を確認することに成功した.これは本検出器を暗黒物質探索へ使う最初の一歩であった.今年度中に暗黒物質探索実験用にデザインした超伝導検出器を動かせて,その動作原理を検証する予定である.懸念であった雑音源はほぼ判明したので,シールドの導入により雑音低減を行う.また,今年度は希釈冷凍機が使えるようになる予定なので,希釈冷凍機でのより良い性能評価も合わせて行う予定である.平成28年度の冷凍機調達が遅れ納品が平成29年3月になったこと.そのために全般的な研究の進捗が遅れてしまった.来年度は繰越し金を使い,平成29年度の見つかった大きな雑音を低減し当初の目標を達成する予定である.
ヘリコバクター・ピロリ菌cagYの多型と発癌因子CagAとの関連

研究の目的胃がん発症に深く関与するとされるヘリコバクター・ピロリ菌(ピロリ菌)の発癌因子の一つCagAはナノ注射針として機能するIV型分泌装置を介して胃上皮細胞内に直接注入され、宿主細胞の異常増殖を引き起こすと考えられている。近年の研究により、CagAの遺伝子多型による発癌強度の違いが明らかにされてきている。一方、IV型分泌装置の構造・分泌機構は依然不明な点が多い。本研究ではIV型分泌装置の構成遺伝子の中でもCagA同様に特徴ある繰り返し配列が認められる遺伝子cagYの多型と発癌因子CagAとの関連の解析を目的とした。研究方法以下の方法により、ピロリ菌cagYの多型と発癌因子CagAとの関連を比較検討した。1.これまでのcagA解析結果を基にピロリ菌培養・DNAの抽出精製・塩基配列解析によるcagYの遺伝子配列決定、多型解析をした。2.1)のピロリ菌タンパクを抽出、菌株間のCagA分子量の相違分析をした。3.1)2)の得られた結果を基に、cagY・cagAの多型解析結果によるCagA分子量分析の相違、疾患との関連を比較検討した。研究成果本研究で解析したピロリ菌疾患別臨床分離株35株(胃癌11,胃炎13,十二指腸潰瘍11)の分析結果より、菌体内における各菌株のCagA分子量はcagYの多型に連動していないことを確認し、さらに、その分子量はそれぞれのCagAの遺伝子解析から計算し得た分子量であることも確認した。IV型分泌装置の構成遺伝子cagYは発癌因子CagAに対し、菌体内においてはタンパク分子量の観点から直接的な関与はなく、また、遺伝子解析結果との確認より菌体内でのCagAの分子量的変化がないことが考察された。一方、多型解析と疾患との関連を比較した結果、CagAの遺伝子多型に加え、新たにcagYが疾患特異性に関与する領域を有していることが新しい知見として得られる成果となった。疾患との関連性が強いと報告されているCagAの分泌機構の一部を担う遺伝子cagYにも疾患との関連が示唆され、今後さらなる追究が必要と考える。
新技術・フェライトメッキを応用した光磁気ディスクの開発

1)光磁気ディスクでは, 812インチのディスクの全面にわたって一様かつ均一に良質の磁性膜を得る必要がある.この目的には従来のフェライトメッキ法は不適であったので,本研究では,新たに薄液膜法とスプレースピンコート法を開発し, 8インチディスク全面にわたって一様かつ良質の膜を形成することができた.2)スプレースピンコート法が最適の方法であることが判明したが,この方法では,無酸素水を用いるため量産に適さないことが明らかにされた.そこで我々は,反応液と酸化液のPHを適切化することにより,無酸素水を要せずにフェライトメッキ反応を行わせる方法を確立してこの問題を克服することができた.3)フェライトメッキ膜は多結晶であるため,光磁気メモリー媒体としては,表面および粒界における光散乱による媒体雑音が問題となる.そこで,表面平滑性のよくなるメッキ条件を決定し,またクリーンルームおよびフィルターの使用によりさらにそれが改善されることを明らかにした.さらに,デキストランまたはサッカロースを反応液中に添加してメッキすることにより結晶粒径を微細化することに成功した.4) Fe_<3-x>CoxO_4系フェライトメッキ膜では,組成xを変えることにより,光磁気メモリーに要求される数100-IKOe程度抗磁力が得られることを明らかにした.5)光磁気ディスク用基板に用いられるアクリル,ポリカーボネイトなどのプラスチックに対するフエライトメッキ膜の付着強度は,基板表面を空気プラズマにさらすことによって増大させられることを明らかにした.1)光磁気ディスクでは, 812インチのディスクの全面にわたって一様かつ均一に良質の磁性膜を得る必要がある.この目的には従来のフェライトメッキ法は不適であったので,本研究では,新たに薄液膜法とスプレースピンコート法を開発し, 8インチディスク全面にわたって一様かつ良質の膜を形成することができた.2)スプレースピンコート法が最適の方法であることが判明したが,この方法では,無酸素水を用いるため量産に適さないことが明らかにされた.そこで我々は,反応液と酸化液のPHを適切化することにより,無酸素水を要せずにフェライトメッキ反応を行わせる方法を確立してこの問題を克服することができた.3)フェライトメッキ膜は多結晶であるため,光磁気メモリー媒体としては,表面および粒界における光散乱による媒体雑音が問題となる.そこで,表面平滑性のよくなるメッキ条件を決定し,またクリーンルームおよびフィルターの使用によりさらにそれが改善されることを明らかにした.さらに,デキストランまたはサッカロースを反応液中に添加してメッキすることにより結晶粒径を微細化することに成功した.4) Fe_<3-x>CoxO_4系フェライトメッキ膜では,組成xを変えることにより,光磁気メモリーに要求される数100-IKOe程度抗磁力が得られることを明らかにした.5)光磁気ディスク用基板に用いられるアクリル,ポリカーボネイトなどのプラスチックに対するフエライトメッキ膜の付着強度は,基板表面を空気プラズマにさらすことによって増大させられることを明らかにした.1.光磁気メモリー媒体として要求される高い平滑性の問題を解決するために、薄液膜方式によるフェライトメッキ法を完成した。高い平滑性を得るには、反応条件を厳しく制御する必要があるが、従来の回転円板式やスプレー方式では装置が複雑なためその制御が極めて困難であった。基板との間に常に一定の厚さの反応液膜を形成させる反応セルを用い、原理に従い、反応液と酸化液とを交互にセル内に流すことにより極めて良質な平滑度を得ることができた。この方式では反応条件を厳密かつ容易に制御することが可能であり、光磁気ディスクを製造する上で実用化への最大の問題を解決できる見通しを開いた。2.1の新方式の開発と並行して、従来のスプレー方式を用いてCoフェライト垂直磁化膜の作製条件を検討した。この研究では実用化を図ることをも目的とし、まず、大型のスプレー方式のフェライトメッキ装置を造り、基板にハードディスク(3インチ)用のアルミ板を使用して、その全面にフェライトメッキを行なうことが可能かどうかについて検討を行なった。その結果、スプレー室内の酸素分圧、反応液の組成、基板温度、スプレー速度を小スケールで決定した条件とほぼ同一にすることにより、3インチディスクの全面に均一なCoフェライト膜をメッキすることに成功した。メッキ時間は15分で2000Åであり、大量生産の可能なことがわかった。3.2のスプレー装置を用いて、【Co^(2+)】,【Fe^(2+)】イオン濃度を変えて検討し、【Co^(2+)】/【Fe^(2+)】=0.4,pH7.4において(111)面に結晶配向したCoフェライト垂直磁化膜の生成することを見い出した。角形比は0.82であった。更に、磁場中において反応を行なうことを検討するために、磁場の方向や大きさを制御する附属装置を設計し一部完成させた。60年度に開発したスプレー方式のフェライトメッキ法をさらに改善し、8インチ光磁気ディスク用基板上に均一かつ良質の磁性膜を形成できるスプレースピナー法を開発した。即ちディスク基板を1200rpmまで回転できる装置をつくり、±1°Cの精度で温度を制御し、その上に反応液をスプレーし、酸化剤としては、空気を通気するか、酸の水溶液をスプレーしてフェライトメッキを行なった。最適メッキ条件を探査した結果、次の条件が得られた。

基板温度70°C,基板回転数400rpm,酸化剤の種類NaN【O_3】酸化液および反応液のスプレー量50cc/min,酸化液中のNaN【O_3】濃度1M/l。この条件下で反応装置全体をクラス1000のクリーンルーム中に置き、かつ反応液と酸化液をスプレーする直前にフィルター(ボア径0.2μm)を通すことにより、鏡面光沢を表面あらさ計で測定した平均あらさが100【A!°】以下の極めて良好のフェライト膜を8インチディスク全面にわたって推積することができた。なおマグネタイト(【Fe_3】【O_4】)膜は(100)面が膜面に平行に優先配向しており、Coフェライト(Cox【Fe_(3-x)】【O_4】)膜は(111)面が優先配向していた。膜の粒径は約1000【A!°】程度であった。さらに膜質の改善をはかるためには粒径を小さくしなければならない。そこでメッキの初期段階をSEM観察した結果、基板表面上のOH基上に吸着された金属イオンを核としてフェライトが生成していくことが裏付けられたが、すべてのOH基が吸着席になるのではなく、ある割合で一部のOH基しか吸着席にたり得ないことが明らかとなった。今後はこの割合を高めるようなメッキ方法と条件を探査することが光磁気ディスクとして完成するため、重要な課題となる。
高頻度・高分解能海岸地形データの生成と漂砂フラックス推定システムの開発

海岸侵食の対策は,ストック管理からフラックス管理への高度化が必要である,と関係者の間で共有されている.海岸の地先に土砂を貯めるストック管理には実績はあるが欠点も多い.その克服には,河川から沿岸域にかけての土砂移動を連続的にコントロールしながら海岸保全を図るフラックス管理の導入が必要である.本研究ではフラックス管理の実現に必要となる「高頻度・高分解能の海岸地形データ」の生成,これに基づき「漂砂フラックスを推定するシステム」の開発を,海象,漂砂系の状況が異なる太平洋(茨城県鹿島灘)と日本海(石川県千里浜)で行い,漂砂フラックスの時間変動と空間分布を推定する方法論を具体的に示す.海岸侵食の対策は,ストック管理からフラックス管理への高度化が必要である,と関係者の間で共有されている.海岸の地先に土砂を貯めるストック管理には実績はあるが欠点も多い.その克服には,河川から沿岸域にかけての土砂移動を連続的にコントロールしながら海岸保全を図るフラックス管理の導入が必要である.本研究ではフラックス管理の実現に必要となる「高頻度・高分解能の海岸地形データ」の生成,これに基づき「漂砂フラックスを推定するシステム」の開発を,海象,漂砂系の状況が異なる太平洋(茨城県鹿島灘)と日本海(石川県千里浜)で行い,漂砂フラックスの時間変動と空間分布を推定する方法論を具体的に示す.
若年性歯周病原性細菌のマルトース代謝に関する研究

細菌が特殊な菌体蛋白質を発現しこれを介して増殖に必要な栄養因子を効率よく取り込む系は細菌の増殖にあるいはその病原性に関わる重要な因子として注目されている。歯周炎の病因菌として有力視されているActinobacillus actinomycetemcomitans(A.a)が口腔内で十分利用できうると考えられる食物中のデンプンから唾液のアミラーゼにより産生されるマルトースやマルトデキストリン(alpha-1,4'-グルコオリゴ糖)に着目して,A.a.がこれらを基質として増殖した際の菌体蛋白について検討した。Y4株をはじめ供試したA.a.はグルコース,フルクトース,マンノース,キシロース,マンニトール,マルトース,マルトデキストリンを基質として利用し増殖した。マルトース,マルトデキストリンで増殖したA.a.菌体にのみ43kDaの外膜蛋白と40kDaのペリプラスム蛋白の発現の誘導が認められた。マルトース,マルトデキストリンでA.a.に誘導された43kDAの外膜蛋白は大腸菌でこれらの基質の取り込みに関わることが知られているマルトース誘導性外膜蛋白LamBにまた49kDaのペリプラスム蛋白は架橋アミロースに吸着しマルトース,マルトデキストリンでのみ特異的に溶出され精製されることから,マルトース結合蛋白MalEに類似しているが推測された。A.a.が口腔内で増殖に利用することができるマルトース,マルトデキストリンを基質として増殖する際には43kDaの外膜蛋白,40kDaのペリプラスム蛋白を発現していることが明かとなった。これらの糖類の菌体内への取り込みと利用にはペリプラスムの結合蛋白を介する輸送系(Osmotic-shock-sensitive transport system)がA.a.にも誘導されている可能性が示唆された。
Lattice and Charge Engineering of Spin Ice

磁性物質の新奇な性質を理解し、制御することは現代物性物理学の主目的の一つである。磁性体はしばしば、原子間の相互作用のフラストレーションのために、微視的なレベルにおいて競合関係が生じる。数々の磁性体はこのようなフラストレーションの特性を持ち、結果として固有の興味深い特性が発現する。本プロジェクトでは従来の理論の扱いを越えて、フラストレーションの効果を考慮することにより、希土類磁性体の一群において、局所的な拘束条件に起因して生じる磁性複合体構造が引き起こす、興味深い非平衡現象を見出すことができた。我々の発見は磁性体において、トポロジカル欠陥を制御するための新しい指針を与えることが期待される。物性物理学理論
導電性高分子・酵素修飾電極の電極近傍における電子伝達機構

電子伝達機構を究明するために、前年度同様安定した大きな検出電流を得ることを目的とした。1つの方法として電極面積を大きくすることも重要であると考えた。電極として炭素繊維織布を比較対照として用いた。この電極においても、導電性高分子同様、その導電は共役π電子によって伝達される。ただし、この系では2次元で電子伝達される。ここではカーボン表面を酸素プラズマ処理することによって官能基を導入し、その表面に沢山の酵素を固定化した。その結果60μg/cm^2を越えるグルコースオキシダーゼ(GOD)を導入することが出来、高密度のGODを持つセンサーを作製することが出来た。これを用いるとグルコースに対し60μA以上の大きい検出電流を得ることが出来た。この結果、検出電流が膜表面積に大きく依存していることを確認した。一方、ドーパントの影響を除くために、ドーパントフリーのセンサーを作製した。すなわち、イソチアナフテンと[1-(2-カルボキシエチル)ピロール]とを9:1で共重合することによって、ドーパントフリーの導電性高分子を作製し、この導電体にGODを固定化しセンサを作製した。ドーパントフリーのセンサーでは、再現性の良い検出電流を得ることが出来た。これを用いて厚さに関して検討したが、検出電流は厚さに対して、極大値を持つことを認めた。酵素固定化電極のバイオセンシング能力を高めるために、導電性高分子で修飾した電極表面に酵素を固定化したセンサーが注目されている。しかしこのような系でのセンシング過程の電子伝達機構は明らかにされていない。本研究ではこの点を中心として、研究を進めた。伝達機構を究明するためには、安定したセンシング能力を有するセンサーを作ることが先決である。そこでポリピロール誘導体(ポリ[1-(2-カルボキシルエチル)ピロール]を合成し、ここで用いた:グルーコースオキシダーゼ(GOD)をCMCを介して化学的に反応させ、共有結合させ、安定したセンサーを作出することが出来た。この導電性はドーパントを含むと導電性は上がるが、酵素反応に影響が出る。ここで用いたものでは、導電率10^<-5>S/cmであり、半導体領域にあり、十分実用的な値であった。ここで酵素を膜表面に固定化したが、24μg/cm^2存在していることがわかった。酵素活性のpH依存性は若干アルカリ側に移動したが、温度依存性と共にGODを介した反応過程とよく一致していた。この過程で生ずる電子は導電性高分子膜を通って、センシングされるが、膜を通る点で、膜の厚さとの関係が生まれる。実際に膜の厚さを薄くすることによって、電子の移動がトラップされないことが確認された。また、ドーパントを含まないイソチアナフテン系の導電性高分子を用いて、センサーを作製した。バンドギャップは1.0eVと小さいもので、より効率的なセンシングが可能になった。

ドーパントフリーのセンサーでは、再現性の良い検出電流を得ることが出来た。これを用いて厚さに関して検討したが、検出電流は厚さに対して、極大値を持つことを認めた。
C/EBPファミリー遺伝子欠損マウスを用いた生体防御反応の解析

本年度も昨年度に引き続きC/EBPファミリー遺伝子を欠損するマウスの作成と解析を行った。NF-IL6欠損マウスではin vivoにおいて精巣上体周囲の脂肪組織の発達が低下していることが明らかとなった。これはこれまでの脂肪細胞分化にはC/EBPやNF-IL6が重要であるというin vitroの実験結果と一致する。さらに個体レベルでの二次的な影響を除去するために、胎児繊維芽細胞をin vitroにてデキサメサゾン、インスリン、メチルイソブチルキサンチン存在下で培養した結果、対照マウスの繊維芽細胞は効率に脂肪細胞に分化したのに対してNF-IL6欠損マウスでは脂肪細胞に分化する割合が著明に低下していた。NF-IL6β欠損マウスはさらに解析を続けたが、対照マウスと比較して著明な異常は観察されなかった。しかし、NF-IL6/NF-IL6βダブルノックアウトマウスにおいては、in vivo,in vitroともにNF-IL6単独欠損よりも著明に脂肪細胞の分化が障害されていた。このことは、脂肪細胞の分化には両者がともに重要であることを示唆している。一方、CHOPはC/EBPファミリーに属するがDNA結合能を欠くために他のファミリー遺伝子とヘテロダイマーを形成してドミナントネがティブに作用すると考えているが、これを欠損マウスは現在のところ著明な異常は呈していない。今後のさらなる解析やダブルノックアウトマウスの作成が重要である。またIg/EBPは生存マウスが非常に少なく、胎生期か出産直後の死亡が考えられるが、死亡原因はまだ特定できていない。
老化モデルを用いた老化現象の理解

老化は様々な疾患の基盤となっており、老化制御を介した医療開発を行うためには、老化の分子基盤を理解する必要がある。一方でヒトの老化を解明するためには研究モデルを用いる必要があるが、ヒトの正常老化は多様な背景のもとに成立しており研究モデルにはなりにくい。これまでに行われてきた老化研究は、細胞老化を中心としたin vitroの細胞を用いた研究、線虫などの短命の実験生物を用いた研究、遺伝子改変を中心としたモデルマウスを用いた研究、サルなどの大動物を用いた長期間の介入研究、遺伝性老化症候群の遺伝子解析研究、そして老化症候群の患者由来iPS細胞を用いた研究がなされてきた。どの実験モデルも長所・短所があり、相互補完的に研究がなされてきた。本研究においても、近年の疾患iPS細胞研究の進歩、遺伝子改変技術の進歩などを組み入れた種々の老化モデルを用いた研究を行ってきた。これまでに老化発症・進展に関わる分子機序に着目した研究を行ってきており、カギとなる分子をいくつか特定している。それらの分子を遺伝子改変することにより、実験モデルで老化が制御できることが分かってきた。さらに同分子を標的として創薬展開することにより、老化制御を目的とした治療介入を目指して研究をおなっている。同分子はin vitroにおける老化表現型を強く進める作用があり、同分子を機能阻害すると、老化表現型が改善する。また遺伝子改変により、老化関連以外の大きな表現型を認めないことより、治療標的として適していることが示唆される。より詳細な分子機序を探索しており、治療方法の開発へつなげていく。老化は全ての高等生物において主要な疾患発症基盤となっており、老化と疾患発症の関係性は様々な疾患研究における中心的命題である。また超高齢化社会に移行している日本において健康長寿は戦略的課題となっており、長寿者における健康を維持する医療を開発するためには、老化を正しく理解して医学応用していく必要があると考えられる。老化制御を目指した医療開発を行うためには、長寿であるヒトの老化現象の分子基盤を理解する必要があり、ヒトの老化を研究するためには研究モデルを用いる必要がある。本研究においては、ヒト老化を模倣する実験モデルを作製し、その分子機序を解明することを目的とする。これまでにヒト老化モデルの作製に成功しており、現在はその分子機序の同定研究を行っている。現在、候補となるパスウェイを同定しており、同機序に介入することにより老化表現型が改善するかを検討していく。現在、候補となるパスウェイを同定しており、おおむね順調に進展している。本研究において、いくつかの老化モデルを用いて、老化発症機序の解明を目指した研究を行ってきた。in vitroの実験を主に用いて、に老化発症・進展に関わる分子機序に着目した研究を行ってきており、カギとなる分子をいくつか特定できた。それらの分子をin vitroおよびin vivoのモデルにおいて遺伝子改変することにより、実験モデルで老化が制御できることが分かってきた。具体的な創薬スクリーニングを行う前に、長期の老化制御を検証する研究を行っている。老化表現型は、実験モデルごとにかなり差があり、哺乳類を用いた検討が望ましいが、哺乳類の老化表現型において最も重要な寿命に関してはかなりの時間を要することになる。また同分子はin vitroにおける老化表現型を強く進める作用があり、同分子を機能阻害すると、老化表現型が改善する。これまでに行われてきた老化研究は、細胞老化を中心としたin vitroの細胞を用いた研究、線虫などの短命の実験

生物を用いた研究、遺伝子改変を中心としたモデルマウスを用いた研究、サルなどの大動物を用いた長期間の介入研究、遺伝性老化症候群の遺伝子解析研究、そして老化症候群の患者由来iPS細胞を用いた研究がなされてきた。どの実験モデルも長所・短所があり、相互補完的に研究がなされてきた。本研究においても、近年の疾患iPS細胞研究の進歩、遺伝子改変技術の進歩などを組み入れた種々の老化モデルを用いた研究を行ってきた。これまでに老化発症・進展に関わる分子機序に着目した研究を行ってきており、カギとなる分子をいくつか特定している。それらの分子を遺伝子改変することにより、実験モデルで老化が制御できることが分かってきた。さらに同分子を標的として創薬展開することにより、老化制御を目的とした治療介入を目指して研究をおなっている。同分子はin vitroにおける老化表現型を強く進める作用があり、同分子を機能阻害すると、老化表現型が改善する。また遺伝子改変により、老化関連以外の大きな表現型を認めないことより、治療標的として適していることが示唆される。より詳細な分子機序を探索しており、治療方法の開発へつなげていく。これまでにヒト老化モデルの作製に成功しており、現在はその分子機序の同定研究を行っている。現在、候補となるパスウェイを同定しており、同機序に介入することにより老化表現型が改善するかを検討していく。これまでに同定してきた分子各々について詳細な分子機序を解明することにより、治療標的となる分子もしくは分子機序を特定する。またそれらの分子の治療標的として妥当であることを、様々な実験モデルを用いることにより検証していく。計画通り研究は順調に進んでいるが、老化というテーマを扱う研究であり、時間をかけないと分からない現象を研究対象としており、次年度に引き続き研究する計画とした。老化表現型に関わる分子の特定してきた。今後の展開として老化制御を目的とした創薬を計画している。具体的な創薬スクリーニングを行う前に、長期の老化制御を検証する研究を行う必要がある。老化表現型は、実験モデルごとにかなり差があり、哺乳類を用いた検討が望ましいが、哺乳類の老化表現型において最も重要な寿命に関してはかなりの時間を要することになる。長期にわたり老化を制御できる分子を確認した後に、創薬展開するのが長期的には望ましいと判断し、次年度に引き続き研究を継続する必要が生じたため。計画通り研究は順調に進んでおり、引き続き老化マウスを用いた検討を行い、老化の分子機序を明らかとしていく。