hpprc/llmjp-kaken huggingface dataset:
心拍停止モデルラットを用いた飲酒者の心肺蘇生による心拍再開抑制作用に関する研究

しかしながら、低酸素曝露開始から自発呼吸停止までにかかる時間(ΔT)は、S群105±16.3(秒)、E1群90±7.6(秒)およびE3群75.7±8.5(秒)と各群間で有意差が認められ、ΔTはエタノール濃度依存性に短縮することが示された。エタノール投与群の心拍回復率が良好であったのは、エタノール投与群のΔTが対照群に比して短いことが主な原因と考えられた。法医学本研究の目的は、飲酒由来のエタノールが心臓の拍動再開能力に抑制的な影響を及ぼすか否か、また、影響を及ぼすとすればどのような機序が関与しているのかを動物実験から明らかにすることである。我々はこれまで、低酸素曝露で自発呼吸停止状態となったラットを用いた心拍停止モデル実験を行っており、呼吸停止から心静止に至るまでの心電図、心拍数および血中酸素飽和度などの経時変化に関する基礎的データを得ている。さらに、自発呼吸の停止したラットを心静止群および非心静止群に分けてCPRを行った結果、自発呼吸停止後の非心静止ラットは、実験的心肺蘇生モデル動物として使用可能と考えられるデータが得られている。以上の研究経過は本研究目的に沿っており、おおむね順調に進展しているものと考える。今後も研究実施計画に沿って研究を推進する。エタノール投与ラットを用いて心拍停止モデル実験を行い、それらの心拍回復率、心電図および血中酸素飽和度などのデータを対照ラットと比較検討する。また、エタノールの心拍回復抑制作用機序を検討するために、ナトリウムチャンネル阻害薬であるリドカインやカルシウムチャンネル阻害薬であるベラパミルを前投与したラットを用いて、心拍停止モデル実験を行う。さらに、mRNA解析用に心筋を採取し、小胞体ストレス関連蛋白(GRP78, CRT, CHOP)をRT-PCR法で測定する。得られた研究結果を取りまとめ、学会や論文等で成果発表を行う。
トランスポーター膜タンパク質の構造生物学的研究

本研究課題では、トランスポーター膜タンパク質の構造生物学研究を行い、以下の成果を得ることができた。1.多剤排出トランスポーターMDR1の構造生物学研究バキュロウイルス-昆虫細胞(Sf+)発現系を用いて大量発現させることに成功した。また、その大腸菌ホモログMsbAについてX線解析に利用可能と思われる結晶が得られた。2.胆汁酸特異的排出トランスポーターBSEPの構造生物学研究上記発現系を用いてラットBSEPを大量発現させるとともに、その精製を行い電気泳動的に均一な標品を得ることができた。3.極長鎖脂肪酸輸送トランスポーターPMP70の構造生物学研究PMP70をメタノール資化性酵母Pichia pastorisを用いて発現させるための実験を行った。しかし、結晶化に適していなかったため、その原因を探る目的でPMP70の膜局在化にかかわるキャリアータンパク質Pex19pとその受容体Pex3pの機能解析を行った。4.ATP依存性カリウムチャンネルSUR1-Kir6.2複合体の構造生物学研究浮遊培養が可能である動物培養細胞HEK293の誘導体細胞を用いてSUR1とKir6.2を共発現させることに成功し、SUR1閉鎖薬により遮断されるチャネル活性も観測した。また、電子顕微鏡による単粒子線解析を行なった。5.その他のATP依存性酵素の基質結合部位の特徴と反応メカニズムについてATPを用いて基質を活性化することにより、化学エネルギーを光に変換することができるホタルのルシフェラーゼについて、立体構造を決定し、反応メカニズムの構造基盤を解明した。トランスポーター膜タンパク質の立体構造を明らかにすることを目的として1)多剤排出トランスポーターMDR1、2)胆汁酸特異的排出トランスポーターBSEP、3)極長鎖脂肪酸輸送トランスポーターPMP70、4)ATP依存性カリウムチャンネルSUR1-Kir6.2複合体、それぞれを取り上げ、X線結晶解析と電子顕微鏡による単粒子解析を目指した研究を行なった。1)多剤排出トランスポーターMDR1バキュロウイルス-昆虫細胞(Sf-9)発現系を用いて大量発現させることに成功している。そこで、その系を30リットル規模にスケールアップして、100ミリグラム程度の精製タンパク質を調製する系を確立した。また、精製したタンパク質を用いて、可溶化条件、溶媒条件などを検索して、結晶化に適した条件の探索を行なった。2)胆汁酸特異的排出トランスポーターBSEPバキュロウイルス-昆虫細胞(Sf+)発現系を用いて大量発現させることに成功した。3)極長鎖脂肪酸輸送トランスポーターPMP70PMP70の発現に適した系を探索する目的で、まずPMP22の大量発現系の構築を検討したところ、メタノール資化性酵母Pichia pastorisを用いて大量発現させることに成功した。浮遊培養が可能である動物培養細胞HEK293の誘導体細胞を用いてSUR1とKir6.2を共発現させることに成功した。得られた細胞を用いてカリウムイオンチャネル活性を測定したところ、SUR1の閉鎖薬により遮断されるチャネル活性を観測することができた。トランスポーター膜タンパク質の立体構造を明らかにすることを目的として、1)多剤排出トランスポーターMDRI、2)胆汁酸特異的排出トランスポーターBSEP、3)極長鎖脂肪酸輸送トランスポーターPMP70、4)ATP依存性カリウムチャンネルSUR1-Kir6.2複合体、それぞれを取り上げ、X線結晶解析と電子顕微鏡による単粒子解析を目指した研究を行なった。1)多剤排出トランスポーターMDR1野生型MDR1がいまだ結晶化しないため、ATP結合部位近傍に部位特異的アミノ酸置換を導入することで、安定性に優れた変異型MDR1を取得した。そして、バキュロウイルス-昆虫細胞(Sf-9)発現系を用いて大量発現させるた。その結果、立体構造を認識していると思われるモノクローナル抗体との親和性が上昇しており、結晶化に向いていることが示唆された。現在、この変異型MDR1の結晶化を継続中である。2)胆汁酸特異的排出トランスポーターBSEPバキュロウイルス-

昆虫細胞(Sf+)発現系を用いて調製したタンパク質を用いて、BSEPを初めて均一にまで精製することができた。3)極長鎖脂肪酸輸送トランスポーターPMP70PMP輸送キャリアーであるPex19pとPMP70の融合タンパク質を大腸菌を用いて調製したが、結晶化には至らなかった。そこで、PMP70をメタノール資化性酵母Pichia pastorisを用いて大量発現させるための予備的実験を行った。昨年度、SUR1とKir6.2の共発現に成功したHEK293の誘導体細胞を用いて同複合体を10l規模で大量発現させるための実験系を確立した。得られた細胞を用いてカリウムイオンチャネル活性を測定したところ、SUR1の閉鎖薬により遮断されるチャネル活性を観測することができた。トランスポーター膜タンパク質の立体構造を明らかにすることを目的として、1)多剤排出トランスポーターMDR1、2)胆汁酸特異的排出トランスポーターBSEP、3)極長鎖脂肪酸輸送トランスポーターPMP70、4)ATP依存性カリウムチャンネルSUR1-Kir6.2複合体、それぞれを取り上げ、X線結晶解析と電子顕微鏡による単粒子解析を目指した研究を行なった。1)多剤排出トランスポーターMDR1野生型MDR1がいまだ結晶化しないため、MDR1の大腸菌ホモログMsbAを発現精製して結晶化を行なったところ、X線解析に利用可能と思われる結晶が得られた。そこで、分解能の向上を行ったところ、6Å分解能まで改善が見られた。2)胆汁酸特異的排出トランスポーターBSEPこれまで得られた精製BSEPは、結晶化に適していないことが明らかになったため、ホモログタンパク質を好熱菌から探索したところ、始原菌由来のものなどについて結晶を得ることができた。3)極長鎖脂肪酸輸送トランスポーターPMP70Pichia pastorisで発現させたヒトPMP70は結晶化に適していなかったため、その原因を探る目的でPMP70の膜局在化にかかわる受容体Pex3pの機能解析を行った。昨年度、精製できたSUR1とKir6.2の複合体を用いて電子顕微鏡による単粒子線解析を行なった。ネガティブ染色を行なわず、極低温電子顕微鏡を用いて分解能の向上を目指したデータ収集を行なった。
日本食の食感動性に関わる要因解明に向けた統合的評価手法の確立

食べることは、少なからず人の心を動かす。特に日本食は、季節感や香り、盛り付けなど、さまざまに人の情動に深く訴えかける要素を有している。しかしながら、食事のどのような要素が人の情動に作用しているかどうかについて、系統的な研究は行われていない。本研究では、日本食がもつ食感動性の要素を明らかにすることを最終目標とし、それに向けた主観的な気分状態と自律神経活動評価、唾液線活動ならびに精神的発汗などの客観的指標との相互関係性を解析可能にする統合的手法の確立を行う。これにより、食の新しい機能性訴求にも繋がると考えている。
脂質キュービック相の単結晶領域の作製と相転移研究への応用

脂質と水など2成分で構成されるリオトロピック液晶キュービック相の相転移、構造解析などを行った。キュービック相から別のキュービック相への相転移について、相転移前後での方位関係を明らかにした。これをもとに相転移のモデルを構築した。また世界で初めてキュービック相のX線単結晶構造解析を行い、得られた電子密度図から2分子膜のゆらぎが場所に依存することを示した。リオトロピック液晶ヘキサゴナル相の単一ドメインの作成法についても研究を行った。脂質モノオレインのII型キュービック相の単結晶領域を用いて、ダイアモンド型からジャイロイド型へのキュービック相の間での相転移を調べた。直径0.5mmの細管中の単結晶中で相転移を起こさせることによりダイアモンド型とジャイロイド型を共存させ、X線回転結晶法により結晶方位を精度よく調べた。この結果、相転移の前後で特定の方位が対応するエピタキシャル関係が存在することを明らかにした。ダイアモンド型の結晶方位[111]と[-110]がジャイロイド型の結晶方位[101]と[010]した。これを元に相転移過程のモデルを作成した。キュービック相では脂質の膜面がチャネルを形成するように水の存在する空間を隔てるが、その水チャネルの構造がダイアモンド型では4分岐、ジャイロイド型では3分岐となる。このため水チャネルのダイアモンド型の一つの4分岐構造が、相転移によりジャイロイド型では二つの3分岐構造となる。今回の結果からこの過程で水チャネルの一つの方位が保存し、他の部分の角度変化は最小となるように変化していることが明らかとなった。これにより保存される方位がこれまでの予想とは異なることを示し、理論的に基づくモデルの修正を求めるものとなった。同時にこの相転移過程の解析はより進んだ実験が必要となることが明らかとなった。また他の相についても単結晶作成を進めているが、すでに単結晶の得られているものもある。相転移の測定に関しては、脂質モノオレインのII型キュービック相の単結晶領域を用いて、ダイアモンド型からジャイロイド型への相転移を測定することに成功し、論文を発表している。単結晶領域の作成に関しては、他の物質となるがII型ヘキサゴナル相の単一領域(単結晶領域)の作成にも成功しており、結果をまとめた論文を投稿中である。これ以外にも複数の物質においてキュービック相の単結晶領域の作成には成功している。このため研究計画は順調に進んでいると考えている。脂質のII型キュービック相の単結晶領域を作成することには成功していたので、glyceryl monooleyl ether (GME)を用いてII型ヘキサゴナル相(HII相)の単結晶領域(モノドメイン)の作成を試みた。キュービック相と同様に細管中を用い、外部から水を浸透させることによりL2相からHII相への転移をゆっくりと起こさせた。この方法により単結晶領域を作ることに成功した。細管の直径が1mmのときには、HII相のc軸が細管の長軸に対してやや波打ちながらもほぼ平行の直線型になった。細管の直径を0.2mmにすると、c軸は外壁に沿って円を描くようになりリング型の構造になった。これらの構造はHII相のヘキサゴナル構造が見える部分が直線型では露出するが、リング型では露出しない点で大きく異なる。中間の直径の細管ではこれらの構造が両方見られることも多く、二つの構造の安定性は直径サイズや水の浸透の仕方などと関係していると考えられるが、いまのところは分かっていない。キュービック相の単結晶領域の作成については他の物質などでも行っている。また単結晶の質を上げる試みも行っている。申請時点で「研究計画・方法」にあげたものに関しては概ね順調に進んでいる。キュービックII相につづいて、ヘキサゴナルII相の単結晶領域の作成に成功した。また昨年度にキュービックII相の単結晶領域を用いたキュービックII相間での相転移の測定を行い、相転移前後での方位関係から、あらたな相転移のメカニズムを提案することができている。「研究計画・方法」にあげたもののうち、「温湿度制御の実現」に関しては予算の都合で水蒸気発生装置が購入できなかったため行っていないが、温度制御までは実現している。単結晶試料の高分解能化に関しても試みており、単結晶の質は上がりつつある。リオトロピック液晶は脂質などの両親媒性物質と水などを混合した系で観測される。リオトロピック液晶で観測される相は、周期的な構造を持つが、液晶であるため流動性も持つ。脂質モノオレインのII型キュービック相の単結晶領域を用いて、ダイアモンド型からジャイロイド型へのキュービック相の間での相転移を調べ、その方位関係を明らかにした。そして相転移のモデルも提唱した。次に細管内でのII型ヘキサゴナル相(HII相)の単結晶領域(モノドメイン)の作成を試みた。作成できた単結晶領域は二つの型に分けられ、単結晶の長軸方向が細管の長軸方向と一致するもの、そして単結晶の長軸方向が細管の外壁に沿って円を描いているもののを見出した。最後に私は脂質モノオレインと水を混合した系で観測される2型のキュービック相のP型、D型、G型すべてについて単結晶を作成し、X線構造解析を行った。これはリオトロピック液晶のキュービック相として世界で初めてのX線単結晶構造解析の例となる。それぞれ試料について脂質2重膜構造が観測でき、電子密度の高い脂質頭部、低い炭化水素鎖、そして水の領域が明瞭に区別できた。

そして脂質炭化水素鎖末端のメチル基の位置する二重膜の中央部が、P型、D型、G型の対応する極小曲面上に来ることが示された。また脂質2重膜のゆらぎが、脂質2重膜の位置する極小曲面のガウス曲率に依存していることが示された。この特徴はP型、D型、G型すべての2型キュービック相で観測された。このため脂質モノオレイン/水系のキュービック相では共通した特徴と考えられる。リオトロピック液晶は流動性を持つ液晶の単結晶構造解析であるため、本質的に揺らぎが大きく得られたX線データの空間分解能は高くない。しかし精度よくデータを測定すれば、今まで得られていないさまざまな重要な情報が獲得できることを示した。脂質と水など2成分で構成されるリオトロピック液晶キュービック相の相転移、構造解析などを行った。キュービック相から別のキュービック相への相転移について、相転移前後での方位関係を明らかにした。これをもとに相転移のモデルを構築した。また世界で初めてキュービック相のX線単結晶構造解析を行い、得られた電子密度図から2分子膜のゆらぎが場所に依存することを示した。リオトロピック液晶ヘキサゴナル相の単一ドメインの作成法についても研究を行った。今後はさらに多くの物質も含めてキュービック相・ヘキサゴナル相の単結晶領域の作成を進めていく。またそれらを利用した相転移研究も進めていく。現状のデータ解析の方法ではX線回折から電子密度を求めることは可能であるが多大な労力が必要である。それを簡単に行えるような技術的な開発も進めていく。今後はこれまでに行ってきた研究のより一層の高度化を行っていく。また現在まで研究は概ね順調に進んでおり、当初の計画よりも研究を進展させるための試みも行っていく。ソフトマター物理・生物物理
タンパク質の誤局在、過剰産生ストレスに対する膜構造変化を伴う細胞応答

培養細胞に小胞体膜タンパク質を過剰発現させると細胞内に特殊な膜構造物(クリスタロイド小胞体、cER)が誘導されることが知られているが、私は偶然、ミトコンドリア(Mt)移行前駆体酵素(SPT45K)を過剰発現させたときにも同様の膜構造が誘導されることを見出した。小胞体(ER)内腔局在性GFPをレポータータンパクとして使用し、過剰発現によるcER形成能を各タンパク質で定量的に評価したところ、すでに報告のあるアルデヒド脱水素酵素(ALDH)、またSPT45K以外に他のMtマトリックス移行前駆体タンパク質(pOTC, pAd)もER凝集物形成を誘導することが明らかとなった。また、ALDHのER局在化配列をEYFPのC末に連結したキメラタンパク質はこれまでにはない非常に強力なER凝集物誘導能を有していた。ALDH, SPT45KによるcERの誘導は、それらのオルガネラ移行配列を欠失したタンパク質ではまったく引き起こされないので、タンパク質の構造に依存していることはもちろんであるが、更にその発現量にも依存していた。すなわち、細胞は細胞質におけるタンパク質の質と量を認識して、それに応じた新規の小胞体膜構造物を誘導する応答系を有していると解釈された。本研究では細胞質におけるタンパク質の過剰発現を研究対象としており、ER内腔でのタンパク質の過剰発現により引き起こされる変性タンパク質応答(UPR)とはその発現場所が異なっている。実際、cERを誘導する条件ではUPRは作動していないことがルシフェラーゼを用いたレポーターアッセイ系で確かめられた。また、「ヒートショック応答」も作動していないという結果であった。cERの形成は従来考えられてきた「ER膜タンパク質の過剰発現による人工産物」というよりも、もっと積極的に生理的意味を持つもの(たとえば、変性しやすいタンパク質の過剰蓄積による細胞毒性の緩和など)ではないかと考えられた。小胞体(ER)内腔局在性の蛍光タンパク質発現クローン(pEF/myc/ER/EYFP)をレポータータンパクとして使用し、クリスタロイド小胞体(cER)形成細胞などをカウントすることにより、調べたいタンパク質を過剰発現させたときのcER形成能を定量的に評価することができた。過剰発現によりcER形成が誘導されることを確認している、アルデヒド脱水素酵素(ALDH)、ミトコンドリア(Mt)局在型セリン:ピルビン酸アミノ転移酵素前駆体(SPT45K)以外に他のMtマトリックス移行前駆体タンパク質(pOTC, pAd)も過剰発現によりER凝集物(おそらくcER)形成を誘導することが明らかとなった。また、ALDHのER局在化配列をEYFPのC末に連結したキメラタンパク質,EYFP-C(ALDH)はこれまでにはない非常に強力なER凝集物誘導能を有することが明らかとなった。本研究でER膜タンパク質ではないMt移行前駆体タンパク質もER凝集物形成能があることが複数の例で示されたので、cER形成はER膜タンパク質の過剰発現で引き起こされるという従来の考え方は修正が必要となった。免疫電顕で検出された、cER上の濃縮されたユビキチン(Ub)シグナルが過剰発現されたタンパク質自身に付加されたUbによるものかどうかを調べたところ、外来性のUbの共発現でALDHでは確かにタンパク質自身に付加したと思われるUbスメアーが検出された。一方、SPT45Kではスメアーは検出されなかった。産物のUb化とcER形成が直接、関連しているかどうかは今のところ不明である。ER内腔でのタンパク質の過剰発現では「変性タンパク質応答(UPR)」などの一連の細胞応答が引き起こされることが知られている。本研究では細胞質におけるタンパク質の過剰発現の効果を調べようとしており、その発現場所が異なっている。cERの形成は従来考えられてきた「ER膜タンパク質の過剰発現による人工産物」というよりも、もっと積極な生理的意味を持つもの(たとえば、変性しやすいタンパク質の過剰蓄積による細胞毒性の緩和など)ではないかと考えられた。

本研究では細胞質におけるタンパク質の過剰発現を研究対象としており、ER内腔でのタンパク質の過剰発現により引き起こされる変性タンパク質応答(UPR)とはその発現場所が異なっている。実際、cERを誘導する条件ではUPRは作動していないことがルシフェラーゼを用いたレポーターアッセイ系で確かめられた。また、「ヒートショック応答」も作動していないという結果であった。cERの形成は従来考えられてきた「ER膜タンパク質の過剰発現による人工産物」というよりも、もっと積極的に生理的意味を持つもの(たとえば、変性しやすいタンパク質の過剰蓄積による細胞毒性の緩和など)ではないかと考えられた。
デザイン上流過程支援のためのAMを導入した多様解導出システムの基礎構築

本研究では,多様な形状を生成する多様解導出システムにAdditive Manufacturing(AM)技術を導入し,デザイン上流過程における発想支援と加工の統合的なデザインシステムの基礎構築を行った.本システムを用いることで,デザイン対象に対する具体的な条件が不明確な段階においても力学面と意匠面を両立したデザイン案を形状出力することが可能である.本システムを片持ち梁の形状デザインや下駄の形状デザインに適用することで,多様な形状を生成から出力を実施できることを確認し,デザイン上流過程における発想支援の可能性を示した.本研究においては,少ないデザイン目標・条件下で多様な形状を生成可能な多様解導出システムにAdditive Manufacturing(以下,AM)を導入し,デザイン上流過程における発想支援と加工の統合的なデザインシステムの構築を目的としている.本年度においては,多様解導出システムへAMを導入した際に生じる新たな意味(機能性)や意味によりもたらされる価値の整理を行うとともに,多様解導出システムで生成された形状の力学特性を満足するための形状変換アルゴリズムの検討および作成を行った.具体的には,AMの導入による特徴として,多様な形状試作をベースとした発想支援の可能性とユーザの嗜好に合致した形状の獲得に寄与することが示された.また,タイプの異なる形状(解)導出の必要性や形状生成から出力までのプロセスの構築などの課題が挙げられた.これらに基づき,骨のリモデリングに着目した3次元形状変換アルゴリズムを作成し,試行している.「研究実績の概要」で述べたように,本研究は,2015年度における研究実施計画の目標である「自己組織的に力学特性を満足化するアルゴリズムの作成と試行」等を達成し,投稿論文として執筆も開始している.今後も引き続き,研究および成果発信を推進していく予定である.本研究においては,少ないデザイン目標・条件下で多様な形状を生成可能な多様解導出システムにAdditive Manufacturing(以下,AM)を導入し,デザイン上流過程における発想支援と加工の統合的なデザインシステムの構築を目的としている.本年度においては,前年度に明らかになったAM導入による課題に基づき,骨のリモデリングに着目した3次元形状変換アルゴリズムを作成した.具体的には,目的関数を用いない局所的な評価による形状変換,生成された多様な形状(初期形状)の形状特徴の保持といった「形状の多様性の保持」と「力学条件への満足化」を実現するアルゴリズムを実装した.また,生成された形状のAMによる出力を先行して実施し,問題なく出力されることを確認した.「研究実績の概要」で述べたように,本研究は,2016年度における研究実施計画の目標である「形状変換アルゴリズムを実装した基本システムの構築と形状出力の試行」を達成し,2017年度実施予定の事例適用についても先行して開始している.なお,その過程において本研究課題に用いている3Dプリンタの性能に依存した形状出力時の問題点が挙がったため,材料変更等の考慮が必要になることがわかった.この点については2017年度計画において考慮していく予定である.本研究においては,少ないデザイン目標・条件下で多様な形状を生成可能な多様解導出システムにAdditive Manufacturing(以下,AM)技術を導入し,デザイン上流過程における発想支援と加工の統合的なデザインシステムの基礎構築を目的としている.本年度においては,前年度までに作成した3次元形状変換アルゴリズムにおけるパラメータと,変換された形状特徴との関係分析を行い,それに基づくパラメータの設定指針を示した.具体的には,3次元片持ち梁の形状生成において,アルゴリズムのパラメータである要素減少閾値Dthを30%から40%に設定することで,本研究課題において求められる力学面と意匠面を両立した形状が導出できることを示した。また,これらの条件を用いて,下駄の形状デザインへ事例適用を行うとともに,本デザインシステムの発想支援への有用性検証を行った.その結果,事例適用としては,下駄の形状デザインにおいても多様な形状の導出と出力が可能であることを確認した.また,発想支援の有用性検証においては,出力された多様な形状をシステムの使用者に提示することで,使用者の思考が刺激され,新奇性のあるアイデア創出に寄与する可能性が示された.以上の結果から,多様解導出システムによる多様な形状の生成からAM技術を用いた形状出力までを統合したデザインシステムの基礎の構築がなされ,デザイン上流過程における発想支援の一助とした.本研究では,多様な形状を生成する多様解導出システムにAdditive Manufacturing(AM)技術を導入し,デザイン上流過程における発想支援と加工の統合的なデザインシステムの基礎構築を行った.本システムを用いることで,デザイン対象に対する具体的な条件が不明確な段階においても力学面と意匠面を両立したデザイン案を形状出力することが可能である.本システムを片持ち梁の形状デザインや下駄の形状デザインに適用することで,多様な形状を生成から出力を実施できることを確認し,デザイン上流過程における発想支援の可能性を示した.本研究は現時点で,研究実施計画に基づき順調に遂行されている。2016年度の研究では,AMの多様解導出システムへの組み込みと基本システムにおける形状生成および形状変換アルゴリズムのブラッシュアップを並行して実施し,具体的な事例への適用を試行する.本研究は現時点で,研究実施計画に基づき順調に遂行されている。最終年度である2017年度の研究では,意匠性と力学特性の両者が求められる人工物デザインへ事例適用を行い,提案システムの有用性を示す.また,実装したアルゴリズムにより生成された形状の特性を分析するとともに形状変換アルゴリズムのブラッシュアップを並行して実施し,AMを導入した多様解導出システムの基礎を構築する.デザイン学出張旅費を節約したため生じた.事例適用の試作作成時に必要となる3Dプリンタ用のフィラメント購入に使用する.
消費者の感性品質評価モデルに基づく凍結乾燥操作最適化システムの開発

本年度の研究目的は、揮発性香気成分の分析手法としてガスクロマトグラフィ・オルファクトメトリー法(以下、GC/O)を適用することにより、溶液系食品材料の香気成分およびその特性に対して凍結乾燥プロセスの設定温度条件が及ぼす影響を定量的に評価するとともに,乾燥前の香りが良好に維持される最適温度条件を探索することである。GC/Oは従来、ガスクトマトグラフィ質量分析では検出が困難であった香気成分をヒトの嗅覚器官を検知器として組み込んだガスクロマトグラフ装置を用いて検知する手法である。また、本実験ではGC/Oの一手法であるCharm分析を採用し、検知された各香気成分を同定するとともに、その香りを予め選定された官能評価用語によって特定される特徴香に分類するとともに,その強度を数値化した。具体的には、固形分濃度40%のコーヒー濃縮液を予備凍結および乾燥温度条件を変化させて作成した凍結乾燥コーヒーに関してGC/Oによる香気成分分析および各特徴香の強度の評価を行った。その結果、予備凍結および乾燥温度の変化に伴って各特徴香の強度が変化し、特に、「醤油香」や「酸香」などの特徴香については両温度条件に対する依存性が確認された。また、特徴香のバランス(以下、アロマプロファイル)についても両温度変化に伴って変化することが明らかとなった。さらに、これらの結果に基づいて、各特徴香度の強度と凍結および乾燥温度との間には非線形の相関が存在すると仮定して各特徴香の強度を予備凍結および乾燥温度の関数として表現することにより、異なる温度条件で得られるコーヒー試料の香りを予測することが可能となった。また、この相関関係から凍結乾燥前のコーヒー濃縮液の香りに最も近い凍結乾燥品を得られる予備凍結および乾燥温度を探索した結果、凍結温度-40°C、乾燥温度32°Cが最適解として得られた。
Ｔｈ１７細胞、制御性Ｔ細胞に着目した腎障害機序の検討

GM-CSFはTh17細胞の炎症惹起作用において重要な役割を果たしているとされ、腎障害モデルにおけるTh17細胞の役割を考えるにあたって、GM-CSFそしてT細胞が活性化される際に重要な役割を果たすco-stimulatory factorについても検討を加える必要があると考えた。まず、naive T細胞をagonistic抗体の存在下で培養し、培養上清中のGM-CSF濃度を測定した。その結果、GITRのagonistic抗体であるDTA-1を使用した際に特異的にGM-CSFの産生増加を認めた。GITR/GITR-ligandの相互作用がGM-CSF産生において重要な役割を果たしていることが示唆された。GITR-ligand欠損マウス由来細胞を用いて詳細な解析を行った結果、腹腔内B1-B細胞のに最も強く発現しており、脾臓B細胞、脾臓DCにも中等度に発現していることが分かった。GITR-ligand欠損またはWTマウス由来の腹腔内B1-B細胞を抗原提示細胞(APC)としてnaiveT細胞を培養した結果、培養上清中のGM-CSF濃度は前者において有意に低値であった。GM-CSF産生のみならず、Th1、Th17条件下においてAPCとしてGITR-ligand欠損マウス由来の腹腔内B1-B細胞または脾臓B細胞を用いるとWT由来の細胞を用いた場合と比較して、有意にIFN-γあるいはIL-17の産生が低値であった。さらに、サイミジンをマーカーとして用いた細胞増殖assayの結果、APCとして腹腔内B1-B細胞を用いた方が脾臓B細胞を用いた結果よりも細胞増殖が有意に亢進しており、WTマウス由来細胞を用いた場合と比較してGITR-ligand欠損マウスは細胞増殖が有意に乏しい結果であった。これらの結果から、GITR-ligandは細胞増殖を亢進する作用があり、サイトカイン産生増大に作用することが示された。これらの作用が、腎障害モデルにおいてどのような作用を示すのかを検討するにあたり、ループス腎炎モデルに着目し、薬剤誘発性のプリスタン投与腎炎モデルマウスを作成しており、今後引き続き検討を行う予定である。27年度が最終年度であるため、記入しない。1)腎尿細管間質の障害に対するIL-17およびTh17細胞の関与の検討シスプラチン腎症の原因については、innate, adaptive双方の免疫応答の関与が示唆されているが、特にT細胞の関与については、T細胞欠損マウスにおいてシスプラチンによる腎障害が軽減されたという報告以上の詳細は明らかでない。そこで、T細胞の中でもIL-17およびTh17の関与を明らかにするため、IL-17ノックアウトマウス、CD4+細胞特異的なRorcノックアウトマウスを用いることとし、それぞれのマウスの準備を終え、現在、評価に適正なシスプラチン投与量の調整と病理組織の検討をすすめている。2)腎尿細管間質の障害に対する制御性T細胞の役割の検討1)の評価が済み次第、順次検討を行う予定である。3)RORγtおよびFoxp3のdouble positiveの細胞の分化経路の検討RORγt、Foxp3のdouble positiveの細胞が、腸管粘膜固有層でのCD4陽性、RORγt陽性細胞のうち約1520%をしめ、これまでの報告と同様であることを確認した。In vivoでこのdouble positive細胞の分化経路を検討するためにトリプルレポーターマウスを作成した。パイエル板においては、Rorc陽性細胞のうち、36%がFoxp3陽性のdouble positive細胞(Foxp3陽性のうち4.19%がRorc陽性のdouble positive細胞)であった。また、腸管粘膜固有層での結果では、Rorc陽性細胞のうち、16.8%がFoxp3陽性のdouble positive細胞(Foxp3陽性のうち3.6%がRorc陽性のdouble positive細胞)であった。今後、RorcとFoxp3のdouble positive細胞をソートし、分化経路の検討を行う予定である。

さらに、サイミジンをマーカーとして用いた細胞増殖assayの結果、APCとして腹腔内B1-B細胞を用いた方が脾臓B細胞を用いた結果よりも細胞増殖が有意に亢進しており、WTマウス由来細胞を用いた場合と比較してGITR-ligand欠損マウスは細胞増殖が有意に乏しい結果であった。これらの結果から、GITR-ligandは細胞増殖を亢進する作用があり、サイトカイン産生増大に作用することが示された。これらの作用が、腎障害モデルにおいてどのような作用を示すのかを検討するにあたり、ループス腎炎モデルに着目し、薬剤誘発性のプリスタン投与腎炎モデルマウスを作成しており、今後引き続き検討を行う予定である。腎障害の評価に適正なシスプラチン投与量の調整と病理組織の検討に時間を要している。研究を遂行するにあたって基礎となる部分の条件検討に時間をかけたためであり、今後、目標通りの研究達成を目指す。27年度が最終年度であるため、記入しない。腎障害モデルとして使用しているシスプラチン腎症に関して、犬を用いた実験モデルにおいて尿中のGM-CSFが増加するとの報告がある(McDuffie J.E. et al.: Cytokine, 2010)。GM-CSFに関しては、多発性硬化症の動物実験モデルである、EAEモデルにおいてGM-CSFに対する中和抗体を投与することで症状の増悪を抑え、回復を促進するとの報告があり、その他にも自己免疫性疾患の増悪因子となることが報告されている。現在では、GM-CSFはTh17細胞の炎症惹起作用において重要な役割を果たしているとされ、腎障害モデルにおけるTh17細胞の役割を考えるにあたって、GM-CSFそしてT細胞が活性化される際に重要な役割を果たすco-stimulatory factorについても検討を加える必要があると考えた。そのため、GM-CSFの産生に関して特異的に作用するco-stimulatory factorを同定し、現在その機能の解析についてもあわせて進めている。
遷移金属酸化物人工格子における新規物質設計とフィリング制御

3d遷移金属を含む酸化物を組み合わせ人工格子・超格子を作製することで、その多様な性質をさらに発展させることを試みた。YBa_2Cu_3O_7と(La,Sr)MnO_3を組み合わせた超伝導体/強磁性体多層膜を作製し、超伝導層が十分厚い領域では低温で強磁性と超伝導が共存することを明らかにした。高温超伝導体の非常に高い上部臨界磁場によるものと考えられる。また磁性体である(La,Sr)MnO_3,(La,Sr)CoO_3や、金属的伝導性を持つ(La,Sr)_2NiO_4をSrTOi_3と積層し、界面におけるミスマッチングを利用して面内応力をかけた人工格子を作製した。どの人工格子にも共通して、積層周期を短くするにつれキャリアー濃度が減少した時と同様な物性変化が見られた。界面ストレスによって実際にキャリアー濃度が減少したのか、それとも別の効果があるのか現在検証中である。このような積層型人工格子の作製に界面平坦性の制御が重要という観点から、薄膜作製技術の向上についても検討した。表面平坦化基板とバッファー層の組み合わせや、レーザーの2重照射が効果を上げている。このような死語多と平行して、遷移金属酸化物の電子状態を明らかにするという観点から、(La,Sr)CuO_4及び(La,Sr)NiO_4の金属-絶縁体転移に伴う状態密度変化を走査トンネル分光法を用いて評価してきた。両系ともリジッドバンドモデルは破綻しており、キャリアードープに伴い価電子帯、伝導帯両方のバンド端から裾を引く形でフェルミエネルギー上に状態が現れた。キャリアードープされた強相関系に共通の特徴ではないかと考えている。
合成ガスを用いる石炭ー石油系重質油のコプロセス処理

高硫分石炭と石油系重質油のコプロセッシングによるクリ-ン燃焼の製造において、基礎となる下記の三項目の研究を進めた。(1)モデル化合物を使用する石炭ー重質油コプロセッシングアントラセンとベンゾチオフェンの石炭モデル化合物と石油系溶剤のコプロセッシング反応を水素あるいは合成ガスを用いて触媒の存在下で行った。合成硫化鉄触媒を使用した時、反応温度350ー400°Cでアントラセンの水素化は容易に進むが、ベンゾチオフェンの脱硫反応はあまり進まなかった。NiMo/Al_2O_3とCoMo/Al_2O_3触媒を使用した時、水素化と脱硫反応は共に著しく進行した。また合成ガスシステムでは水性ガス転化反応の進行が水素化と脱硫反応に大きく影響することを認めた。(2)石炭ー重質油コプロセッシングNiMo/Al_2O_3触媒を使用する石炭ー石油系溶剤のコプロセッシングにおいて、パラフィン系とナフテン系の混合溶剤にテトラリンを加えた時水素システムでは著しい石炭転化率の向上を示したが、合成ガスシステムでは水素供与性溶剤のほかに、水性ガス転化反応の促進が石炭転化率の向上に役立つように見受けられる。(3)Mo/Al_2O_3系脱硫触媒の硫化処理条件Mo/Al_2O_3、CoMo/Al_2O_3およびNiMo/Al_2O_3系脱硫触媒に対する硫化処理とチオフェンの水素化脱硫反応およびシクロヘキセンの水素化反応において、NiMo/Al_2O_3触媒は未硫化および硫化処理後も最も高い活性を示した。またシクロヘキセンの水素化処理においてNiMo/Al_2O_3触媒を硫化処理すると、未硫化の場合に比べて水素化分解活性が著しく抑制され水素化と脱硫の機能が大きく向上することが明らかになった。
あかつきデータ同化が明らかにする金星大気循環の全貌

世界初の本格金星気象撮像探査機「あかつき」の軌道投入以前、金星大気の観測は断片的であり、数値モデルには仮定が多く、スーパーローテーション(四日循環)の存在に象徴される金星大気の循環構造はほとんど未知であった。本研究では、我々が開発を進めてきた地球シミュレータ上の金星大気大循環モデル(AFES-Venus)を元に金星大気データ同化システム(ALEDAS-V)を構成し、「あかつき」観測と矛盾せず力学的に辻褄のあった金星大気循環場の生成を試みる。金星大気中の未知な擾乱を同定し、その分布と角運動量輸送、物質輸送と雲構造などを明らかにしスーパーローテーションにいたる金星大気大循環の構造を解明する。
血管内皮のリポ蛋白の取り込みに及ぼす流れの影響

動脈硬化症の局在的発症のメカニズムを明らかにするために,血管壁のリポ蛋白(コレステロールの担体)の取り込み量におよぼす流れ(せん断応力・せん断速度)および水透過性の影響を,培養内皮細胞単層と蛍光ポリスチレン微粒子をそれぞれのモデルとして用いて調べた。その結果,内皮細胞単層に水透過性を与えない場合は,実験を開始してから,30分あるいは2時間の間に内皮細胞に取り込まれた微粒子量は,流れを負荷した場合の方が負荷しない場合に比べて有意に多かったが,24時間流れを負荷した細胞の2時間の間に取り込んだ微粒子量は,流れを負荷しない場合の取り込み量とほぼ同じであった。また,細胞に取り込まれた微粒子は,細胞内,つまり細胞の小胞内に取り込まれていたことが観察された。これらの結果から,せん断応力の変化により,細胞の小胞輸送能が増加することが分かった.一方,内皮細胞単層に水透過性を与え,その水透過速度を生理的範囲の値に保った場合は,流れを負荷しない場合の方が,流れを負荷した場合に比べ,取り込む微粒子の量が多いことがわかった。さらにその取込量の上昇は壁せん断応力が非常に低い範囲(1 dynes/cm^2以下)で起こることがわかった。これは内皮細胞表面上において巨大分子の流速依存性濃縮現象が起こっていることによると考えられる.また,本実験の結果,せん断応力の変化による細胞内小胞輸送能の増加よりも,この濃縮現象による内皮細胞表面近傍の濃度変化の内皮細胞の物質取り込みに大きく影響することがわかった。これらの結果から,動脈硬化症の局在化にリポ蛋白の流速依存性濃縮現象が深く関わっていることが示唆された。動脈硬化症の局在的発症のメカニズムを明らかにするために,血管壁のリポ蛋白(コレステロールの担体)の取り込み量におよぼす流れ(せん断応力・せん断速度)および壁透過性の影響を培養内皮細胞単層と蛍光ポリスチレン微粒子をそれぞれのモデルとして用いて調べた.その結果,内皮細胞単層に水透過性を与えない場合は,実験を開始してから,30分あるいは2時間の間に内皮細胞に取り込まれた微粒子量は,流れを負荷した場合の方が負荷しない場合に比べて有意に多かったが,24時間流れを負荷した細胞の2時間の間に取り込んだ微粒子量は,流れを負荷しない場合の取り込み量とほぼ同じであった.また,細胞に取り込まれた微粒子は,細胞内,つまり細胞の小胞内に取り込まれていたことが観察された.これらの結果から,せん断応力の変化により,細胞の小胞輸送能が増加することが分かった.一方,内皮細胞単層に透過性を与え,その水透過速度を生理的範囲の値に保った場合は,流れを負荷しない場合の方が,流れを負荷した場合に比べ,取り込む微粒子の量が多いことがわかった.これは内皮細胞表面上において巨大分子の流速依存性濃縮現象が起こっていることによるものであると考えられた.また,本実験の結果,せん断応力の変化による細胞内小胞輸送能の増加よりも,この濃縮現象による内皮細胞表面近傍の濃度変化の方が内皮細胞の物質取り込みに大きく影響することがわかった.これらの結果から,動脈硬化症の局在化にリポ蛋白の流速依存性濃縮現象が深く関わっていることが示唆された.ラットを用いて動脈壁に蛍光微粒子を取り込ませる実験は,血管壁自体の蛍光が強く,定性的に取込量を測定できなかった.次年度において,取り込ませる物質を換え,再度試みる予定である.動脈硬化症の局在的発症のメカニズムを明らかにするために,血管壁のリポ蛋白(コレステロールの担体)の取り込み量におよぼす流れ(せん断応力・せん断速度)および水透過性の影響を,培養内皮細胞単層と蛍光ポリスチレン微粒子をそれぞれのモデルとして用いて調べた。
瘢痕抑制による加齢黄斑変性の新しい治療法の開発

先進国の主な社会的失明原因である加齢黄斑変性に対する新しい治療法の開発に取り組んできた。まず、新規物質CTLA2 alphaによる脈絡膜新生血管の抑制に成功した。また、すでに臨床応用されている経瞳孔温熱療法を用いることにより脈絡膜新生血管の発生を抑制するような抗血管新生作用を示す変化がBruch膜周辺でおこることを発見した。さらに眼内増殖性疾患全般の治療法開発に向け、PPAR gammaによるヒト網膜色素上皮細胞の上皮間葉移行制御方法の開発に成功した。加齢黄斑変性のモデルマウスを作成するためにマウスに網膜光凝固にて脈絡膜新生血管を作製し、本来免疫抑制物質として同定されていたcytotoxic Tlymphocyte antigen-2 (CTLA2) alphaが眼組織において角膜や網膜色素上皮といった血管新生を阻害している部位で特異的に発現していることを発見した。そこでこのCTLA2alphaに免疫抑制効果以外に血管新生抑制作用があるのではないかとの仮説のもと全身投与による脈絡膜新生血管の抑制効果を免疫組織化学的に検討した。また同様の血管新生抑制作用の検討をin vitroの評価系として血管内皮細胞の培養系を用いて行った。その結果CTLA2alphaはモデルマウスにおいて優位にCNVの発生を抑えた(p=0.01)。またマウス血管内皮細胞の増殖を有意に抑制していた(p=0.0286)。加齢黄斑変性は先進国における社会的失明原因の首位を占める疾患であり、その克服は眼科領域に置いて非常に重要な課題である。この研究成果は加齢黄斑変性において、劇的な視力低下をもたらす原因である脈絡膜新生血管(CNV)の発生を抑制することによる新たな治療薬の候補となる。また、さらに脈絡膜新生血管の瘢痕化のコントロールを目的としてヒト網膜色素上皮細胞であるARPE19と家兎の網膜色素上皮細胞の培養細胞を用いてPPARgammaによる上皮間葉移行による瘢痕形成の抑制作用を検討しており、いくつかのPPARgamma作用薬にてin vitroでの瘢痕抑制作用を確認している。これらは加齢黄斑変性の脈絡膜新生血管の瘢痕化による視力低下を予防できる可能性があると考えられる。加齢黄斑変性のモデルマウスを作成するためにマウスに網膜光凝固にて脈絡膜新生血管を作製し、本来免疫抑制物質として同定されていたcytotoxic Tlymphocyte antigen-2(CTLA2)alphaが眼組織において角膜や網膜色素上皮といった血管新生を阻害している部位で特異的に発現していることを発見した。また、既に臨床応用されている経瞳孔温熱療法による網膜の温度上昇により、網膜内のBruch膜における抗血管新生因子の増加や加齢黄斑変性のマウスモデルにおいて発症する脈絡膜新生血管の形成を抑制することを発見した。
構造物のヘルスモニタリングに関する研究

地震被害を受ける構造物の損傷程度をすばやくそして的確に把握することは地震防災の主要課題の一つを形成している。本研究では、Wavelet理論を用いたヘルスモニタリング手法の開発を主軸とし、その一環として本年度は実際の鉄骨骨組に対する崩壊実験を実施した。鉄骨骨組には変位計、荷重計、歪ゲージなどを約300点にわたって張り巡らし、局部の損傷開始と進展を同定するとともに、局部損傷と構造体全体の性能の相関を明らかにした。また初期欠陥と損傷の進展にどのような関係があるかを調べるために、構造体の一部の溶接接合部に対して意図的な溶接欠陥(未溶着部)を設けるとともに、梁端部と柱の接合位置に意図的なくい違いを配した。実験では漸増繰返し載荷を基本とし、変位振幅を次第に増やしてゆくことによって損傷を蓄積させ、一方で全体の抵抗力を計測することから、構造体としての性能劣化を測った。この実験から、微細な溶接亀裂や床スラブコンクリートの亀裂が変位振幅の増大とともに増えてゆくが、特に接合部近傍の亀裂の進展は全体挙動にほとんど影響を及ぼさない結果となった。また通常の耐震設計で考える変位振幅の4倍程度の大変形時に、梁端部下フランジの一つが破断し始め、断面の約50%が欠損するまで割れが進行した。しかし、この破断によって破断接合部近傍の応力は急変したが、他のスパンにおける応力状態はほとんど変化しなかった。これらの実験結果を参照しつつ、昨年度提案した損傷同定手法がどの程度本実験結果による損傷進展を追跡できるかを検討した。その結果、破断による応力変化は破断近傍に限られているため、破断個所に対して適切なセンターを配置していない限り、破断という損傷を同定することが極めて難しいことが再認識された。鋼構造骨組を対象に、周波数感度をベースにした損傷同定方法を提案した。特に梁の損傷が柱の損傷に先立つことを踏まえ、梁の損傷を陽に考慮できるように、一般化骨組モデルを用いる同定方法を検討した。一般化骨組モデルは、ある床レベルに位置するすべての柱梁接合部が同一の回転角を持つという仮定を設けるもので、これによって、当該床レベルに位置するすべての梁を一つの回転バネで、また各層に存在するすべての柱を一本の代表柱で、それぞれモデル化できる。このモデルを周波数変化による感度解析を通じた損傷同定法に適用することから、回転バネのバネ剛性の低下特性が導かれ、それを用いて柱梁接合部(具体的には梁端部)の損傷程度が同定できることを明らかにした。また低次モードに限られた周波数情報とデータ信号にノイズが含まれる場合についても検討を進め、モード数、ノイズのレベルと同定精度の関係を考察した。さらに、同定のためのセンサー個数が限られている場合、どの部分にセンサーを配置することによってもっとも精度の高い損傷同定が得られるかにも考察を展開し、構造物全体の振動モード変化を最初に求め、ついで振動モード変化の大きい部分を取り出した部分構造について、振動モード変化をより詳細に検討することから損傷個所を特定してゆく(ハイブリッド)手順を検討した。次年度では実大鋼骨組載荷実験を実施し、損傷の進展をつぶさに観察することを予定している。本年度はその予備検討として、鋼骨組の設計、鋼骨組の振動特性解析、センサー配置個所の選定等も実施した。
下垂体前葉組織の老化および腫瘍化に伴うミトコンドリアの変化に関する研究

近年、細胞内の酸素代謝、エネルギー産主の要であるミトコンドリアの代謝障害が老化や種々の変性疾患の成因に大きく関与していることが知られようになってきた。内分泌組織の一つである下垂体は細胞内代謝が盛んでありミトコンドリアの活性も高い。下垂体前葉細胞の加齢や腫瘍化に伴う内分泌活性の低下とミトコンドリアの変化について検索した。その結果、(1)ミトコンドリアは活発な酸素代謝を反映して、スーパーオキシドジスムターゼ(以下SOD)に代表される酸化的ストレス(活性酸素種)からの防御機構を豊富に有している、(2)ミトコンドリアに局在するMnSOD(SOD2)は酸化的ストレスにより著名に誘導される(発現が増加する)、(3)SODあるいはミトコンドリアにおける呼吸系酵素の基礎活性は加齢による変化をうけにくい(4)正常・腺腫ともに加齢によりオンコサイトと呼ばれるミトコンドリア数の異常に増加した細胞が増加する、本細胞の出現は内分泌活性の低下をもたらす、(5)オンコサイト化の病態は加齢と関係したミトコンドリア代謝障害の一型:すなわち連鎖的呼吸反応は低下しているが、一部の酵素活性の見かけ上の亢進、機能低下に対するミトコンドリア数の代償性増加と考えられる(6)放射線照射(および加齢)などによる酸化的ストレスは種々の程度の共通したミトコンドリア代謝障害(病態はオンコサイトと同一)をきたし、内分泌活性の低下に関与する、(7)酸化的ストレスはミトコンドリアDNAの障害(欠失)をきたすが、その障害とミトコンドリア機能の低下に直接の関係はみられにくい、などの結論が得られた。各年齢層の正常下垂体前葉組織と非機能性(ホルモン非産生)下垂体腺腫(オンコサイトーマおよびナルセル腺腫)・機能性(ホルモン産生)腺腫を対象とし、前葉細胞の加齢や腫瘍(腺腫)化および前葉・腺腫細胞の放射線照射に伴うミトコンドリアの変化、特に酸化還元系酵素(チトクロームCオキシダーゼ)や活性酸素種の分解系酵素(CuZnMnSOD)活性を検討した。前葉細胞では基礎状態においては少なくとも加齢による酵素活性の低下は認められなかったが、ミトコンドリア代謝障害を来しているオンコサイトは若年者に比し有意に増加していた。腺腫細胞の酵素活性は概ね正常の前葉細胞に比し低下していたが、特に非機能性腺腫では機能性腺腫より有意に低下していた。一方、放射線照射により前葉組織の線維化、星状ろ胞細胞の増加、扁平上皮化生に加えて前葉細胞のミトコンドリア代謝異常(上記酵素活性の亢進などオンコサイトと類似の病態だが、細胞の大きさは変わらず)が認められ、内分泌活性の低下に関与しているものと考えられた。腺腫細胞の放射線照射による影響も前葉細胞と基本的に同様であったが、より軽度であった。以上の結果から下垂体前葉細胞が腫瘍化、放射線照射などにより内分泌活性低下を来した場合、種々の程度のミトコンドリア代謝障害を来していることが推測された。特にオンコサイトにみられるミトコンドリア代謝障害(酵素活性の見かけ上の亢進とミトコンドリア数の代償性増加)は加齢、腫瘍化、放射線照射後などに共通して認められた。正常下垂体前葉組織と下垂体腺腫から抽出したミトコンドリアDNAを用いたlong PCRおよひ次失を有するミトコンドリアDNAの定量的な増幅を現在試みているが、これまでのところ残念ながら有意な結果は得られていない。これは主にミトコンドリアDNAが酸化的損傷を受けているためにPCRにより増幅されにくくなっているためと考えられている。

さらに、欠失のないミトコンドリアDNAに由来する長い断片の増幅効率が低くなり、欠失のあるミトコンドリアDNAに由来する短い断片ばかりが増幅されてしまうものと考えられ、結果として確かに非機能性下垂体腺腫、特にオンコサイトーマや放射線治療後(すなわちミトコンドリアの障害の強いと考えられる腺腫)においてはミトコンドリアDNAの酸化的損傷が大きいことは窺えたが、現時点での欠失ミトコンドリアDNAの定量的評価は困難となっている。一方、加齢に伴うミトコンドリアDNAの損傷はこれまでに比べてより軽度であると考えられる。またミトコンドリアDNAの障害(欠失)とミトコンドリア機能(前年に検索した酸化還元酵素やSODの酵素活性)との関係に関しても、検体数は少ないものの少なくとも両者の間に明確な負の相関は認められていない。以上の結果からは、加齢を含めた酸化的ストレスにより腫瘍性・非腫瘍性いずれにおいても下垂体前葉細胞のミトコンドリアDNAが損傷をうけていることは間違い無いが、そのことが直ちにミトコンドリアの機能障害と関連しているものではないものと考察された。