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生体エネルギー代謝に及ぼす視床下部AMPキナーゼの調節作用

AMPキナーゼ(AMPK)は、酵母から哺乳動物に至るほとんどすべての細胞に発現するセリン/スレオニン・キナーゼである。AMPKは細胞内AMP濃度の上昇によって活性化され、グルコース、脂肪、コレステロール代謝の律速酵素をリン酸化して細胞内の代謝を制御する。本研究は、レプチン並びにその他の摂食行動調節物質が、視床下部AMPKに対してどのような調節作用を営んでいるかを明らかにするとともに、視床下部AMPKが摂食行動並びにエネルギー消費機構にどう関わるかを調べた。その結果、レプチンを始めとする多くの摂食抑制物質が、視床下部弓状核及び室傍核のAMPK活性を抑制すること、反対に摂食促進物質がAMPK活性を高めることをみいだした。また、アデノウイルスを用いて活性型、活性抑制型AMPKを発現させると、摂食行動が変化して体重が変化した。さらに、活性型AMPKを視床下部に発現させたマウスではレプチンの摂食抑制作用が起こらなかった。活性型AMPKを恒常的に発現させた時のマウスの摂食量、体重への影響を明らかにするため、レンチウイルスと神経細胞特異的プロモーターを用いて室傍核に活性型AMPKを発現させた。その結果、マウスは恒常的に過食となり肥満した。この実験結果から、視床下部AMPKが摂食行動の重要な調節シグナル分子であることが明らかとなった。レプチンによる骨格筋細胞での脂肪酸酸化促進機構にAMPKがどのような調節作用を営んでいるかを、C2C12細胞を用いて調べた。その結果、レプチンは、C2C12細胞においてもα2AMPキナーゼを介して脂肪酸酸化を促進し、その作用はα2サブユニットのsiRNAによってほぼ完全に阻害されることを見出した。また、β1サブユニットを持っα2AMPKは、細胞質に残りミトコンドリアでの脂肪酸酸化を促進、β2サブユニットを持つα2AMPKは核に移行してPPARαの遺伝子発現を促進した。これらの実験結果から、レプチンがAMPKの各サブユニットの機能を巧みに利用してPPARαの遺伝子発現とミトコンドリアでの脂肪酸酸化を同時に促進することが明らかとなった。AMPキナーゼは、酵母から哺乳動物に至るほとんど全ての細胞に発現するセリン/スレオニン・キナーゼである。AMPキナーゼは細胞内AMP濃度の上昇によって活性化され、グルコース、脂肪、コレステロール代謝の律速酵素をリン酸化して、細胞内の代謝を制御する。しかし近年、筆者らは、AMPキナーゼが単に細胞内のエネルギーレベルによって制御されるだけでなく、レプチンやアディポネクチンのようなホルモンによってもその活性が調節されることを明らかにした。すなわち私どもは、レプチンを動物に投与すると、骨格筋においてAMPキナーゼが活性化し、その作用を通して骨格筋での脂肪酸酸化を促進することを報告した(Minokoshi, Y. et al.,Nature 415:339-343,2002)。レプチン受容体は、視床下部に強く発現しており、生体のエネルギー代謝に重要な調節作用を営んでいる。従ってレプチンは、骨格筋だけでなく視床下部のAMPキナーゼにも作用を及ぼし、エネルギー代謝への調節作用(摂食量の低下とエネルギー消費の亢進)を営む可能性が高い。

そこで私どもは本研究において、レプチンを始めとする摂食調節因子が視床下部AMPキナーゼにどのような調節作用を営んでいるかを調べた。その結果、視床下部AMPキナーゼが多くの摂食調節因子の共通のシグナル分子であること、AMPキナーゼの活性変化が摂食行動を変化させること、AMPキナーゼは主として視床下部NPY/AGRPニューロンを制御することを見いだした。本研究の一部は、Natureに発表された(Minokoshi, Y. et al.,Nature428:569-574,2004)AMPキナーゼは、酵母から哺乳動物に至るほとんど全ての細胞に発現するセリン/スレオニン・キナーゼである。AMPキナーゼは細胞内AMP濃度の上昇によって活性化され、グルコース、脂肪、コレステロール代謝の律速酵素をリン酸化して、細胞内の代謝を制御する。しかし近年、筆者らは、AMPキナーゼが単に細胞内のエネルギーレベルによって制御されるだけでなく、レプチンやアディポネクチンのようなホルモンによってもその活性が調節されることを明らかにした。すなわち私どもは、レプチンを動物に投与すると、骨格筋においてAMPキナーゼが活性化し、その作用を通して骨格筋での脂肪酸酸化を促進すること(Minokoshi, Y. et al., Nature 415:339-343, 2002)、さらに視床下部AMPキナーゼがレプチンなどによる摂食行動の調節にも関与することを発見、報告した(Minokoshi, Y. et al., Nature 428:569-574, 2004)。そこで本研究では、摂食行動に及ぼす視床下部AMPキナーゼの調節機構をより明らかにする目的で、レンチウイルスを用いて視床下部室傍核に活性型AMPキナーゼを恒常的に発現させた。その結果、このマウスは、慢性的に摂食量が増加すること、さらにこのマウスは、対照動物と比べると明期には全く摂食せず、暗期にまとめて摂食することを見いだした。対照群は、暗期開始前より摂食行動が増加し、暗期開始から数時間で摂食行動がピークとなるのに対して、活性型AMPキナーゼを発現させたマウスは暗期開始よりゆっくりと摂食行動が増加し、午後2時頃にピークとなった。さらに興味深いことに、このマウスの摂食量増加作用は食事中の炭水化物量に依存することがわかった。AMPキナーゼは、酵母から哺乳動物に至るほとんど全ての細胞に発現するセリン/スレオニン・キナーゼである。すなわち私どもは、レプチンを動物に投与すると、骨格筋においてAMPキナーゼが活性化し、その作用を通して骨格筋での脂肪酸酸化を促進すること(Minokoshi, Y. et al., Nature 415: 339-343, 2002)、さらに視床下部AMPキナーゼがレプチンなどによる摂食行動の調節にも関与することを発見、報告した(Minokoshi, Y. et al., Nature 428: 569-574, 2004)。
三叉神経節ニューロンの興奮性に対するアドレナリンα_2受容体の役割-パッチクランプRT-PCR法を用いた解析-

アドレナリンα_2受容体により三叉神経節ニューロンの興奮性が変調するか否かを穿孔パッチ法、Single-cell RT-PCR法を用いて解析した。生後6-14日齢ラットより小型三叉神経節ニューロンを分離した。カレントクランプ下で膜電位は-57±1.2mV(n=26)であり,ほとんどのニューロン(72%)はアドレナリンα_2受容体作動薬であるClonidine、UK14、304の投与により濃度依存牲の過分極性応答を示した。この反応は膜抵抗の増加を伴っていた。Clonidine、UK14,304による過分極はα_2受容体拮抗薬(Idazoxan,1μM)により拮抗された。電流パルスにより誘発されるスパイク発火頻度は、Clonidineの投与により有意に滅弱した。ポルテージクランプ下において、Clonidine投与により大多数の細胞で、過分極パルス(保持電位-60mVで-120mVから-40mV)を与えて誘発されたI_h(Hyperpolarization-activated current))はClonidineにより有意に減少した。この効果はUK14,304投与により同様の効果が観察された。Clonidine、UK14,304によるI_hの抑制仮応はIdazoxanにより遮断された。I_h電流は、特異的拮抗薬である、ZD7288、Cs^+により抑制された。ClonidineによるI_hの抑制率とZD7288(20uM)投与による抑制率はほぼ一致した。一方、Single-cell RT-PCRより、単一の三叉神経節細胞において、アドレナリンα^<2A>受容体及びα_<2c>受容体のmRNAの発現が確認された。これらの結果より、三叉神経節ニューロンの興奮性は、アドレナリンα_2受容体の活性化により過分極することにより抑制され、その効果はI_hの減弱により発現することが明らかとなった。急性分離した三叉神経節ニューロンに穿孔パッチ法(Perforated patch-clamp)を適用しアドレナリンα_2受容体作動薬により三叉神経節ニューロンの興奮性が変調するか否かを解析した。生後6-14日齢のラットより三叉神経節ニューロンを単一細胞(直径、24.3±0.6μm)に分離後,実験を行った。電流固定下において、膜電位は-57.4±1.2mV(n=26),ほとんどのニューロン(72%)において、Clonidine(10-50μM)の投与により過分極性応答を示した。この変化はクロニジンの濃度依存性であり、膜入力抵抗の増加を伴っていた。Clonidineの効果は、より特異性のあるアドレナリンα_2受容体作動薬、UK14,304(10-20μM)により確認された。ClonidineおよびUK14,304による過分極性応答は、アドレナリンα_2受容体作動薬(Idazoxan,1μM)により拮抗された。一方、電流パルス(20ms,0.5-2nA)により誘発されるスパイク発火頻度は、Clonidineの投与により有意に抑制された。一方、電圧固定下において、過分極パルス(保持電位-60から-120mV)を与えて誘発され、I_h(Hyperpolarization-activated current)はClonidine、UK14,304投与により有意に減少した。この反応はIdazoxan,及び外液に加えたCs^+(2mM)により抑制された。

ClonidineによるI_hの抑制率とI_hの特異的拮抗薬、ZD7288(20uM)投与により抑制率はほぼ一致した。これらの結果より、三叉神経節ニューロンの興奮性は、アドレナリンα_2受容体の活性化により主に抑制され、その効果はI_hの減弱により発現することを示唆している。前年度、穿孔パッテクランプ法により得られたデーターより、小型三叉神経節ニューロンに対してアドレナリンα_2受容体の作用が確認されたので、Single-cell RT-PCR法を用いて急性分離した単一三叉神経節ニューロンにおいてアドレナリンα_2受容体mRNA(α_<2A>、α_<2B>、α_<2C>受容体)が発現しているか否かを解析した。急性分離後、パイペット内に回収できた、細胞体直径17-25μmの9個の小型三叉神経節ニューロンに対して、RT(Reverse-transcription)反応を行った。その後、PCR(Polymerase-chain-reaction)を行い6個の細胞でGHPDHの遺伝子(239bpのDNAバンド)が確認された。Positive controlには脳幹の組織を,Negative controlは逆転写酵素を含まないサンプルを用いた。GAPDH陽性のニューロン6個について、それぞれの細胞のc-DNAを用いて、アドレナリンα_<2A>、α_<2B>、α_<2C>受容体の発現を"マルチプレックスPCR"により解析した。その結果、α_<2A>受容体の遺伝子338bpのDNAが2つの三叉神経節ニューロンで発現が、観察された。一方α_<2C>受容体の遺伝子306bpのDNAの発現が1つのニューロンにおいて観察された。Positive controlには脳幹の組織をを用いた。α_<2B>受容体の発現は確認されなかった。以上の結果と前年度の結果を考え合わせると、三叉神経節ニューロンの興奮性の修飾に、アドレナリンα_<2A>受容体及びα_<2C>受容体の関与が重要であることが示唆された。
酵素活性計測用バイオセンサ-の開発

魚類の健康診断に使用するための(血液)酵素活性計測用のバイオセンサ-を試作し、その使用条件を検討した。1.乳酸脱水素酵素(LDH;乳酸+NAD→ピルビン酸+NADH)の活性は、ピルビン酸オキシダ-ゼ(ピルビン酸+リン酸+O_2+H_2O→アセチルリン酸+CO_2+H_2O_2)を固定した膜を装着した酸素電極を用いて測定した。操作条件はpH7.8,35°C、基質流速0.3ml/min(入口)、0.35ml/min(出口)、試料を含む緩衝液0.27ml/minとした。2.グルタミン酸ピルビン酸トランスアミナ-ゼ(GPT;アラニン+オキソグルタル酸→ピルビン酸+グルタミン酸)の活性も、上記と同様な電極を用いて測定した。操作条件は、pH7.0、25°C、基質流速0.5ml/min、試料を含む緩衝液0.6ml/minとした。3.上記2種のセンサ-を並列にしたシステムを構成して、LDHと、GPTの同時測定を行った。両酵素とも30°C、基質流速0.34ml/min(入口)および0.52ml/min(出口)、試料を含む緩衝液0.56ml/minとした。4.グルタミン酸・オキサロ酢酸トランスアミナ-ゼ(GOT;アスパラギン酸+オキソグルタル酸→オキサロ酢酸+グルタミン酸)の活性は、オキサロ酢酸デカルボキシラ-ゼ(オキサロ酢酸→ピルビン酸+CO_2)とピルビン酸オキシダ-ゼを固定した膜を装着した酸素電極を用いて測定した。操作条件は、pH7.8、23°C、基質流速0.08ml/min、試料を含む緩衝液0.2ml/minとした。いずれの酵素センサ-についも、酵素量と測定値とは良好な相関を示すが、その測定値が、従来法で測定した値と一致しない場合があり、血液酵素の測定のためには、なお細部の検討が必要と思われる。魚類の健康診断に使用する酵素活性計測用バイオセンサーの製作を行った。すなわち、ピルビン酸オキシダーゼ(ピルビン酸+リン酸+O_2+H_2Oー→アセチルリン酸+CO_2+H_2O_2)を装着した酸素電極を用いて、乳酸脱水素酵素LDH(乳酸+NADー→ピルビン酸+NADH)とグルタミン酸ピルビン酸トランスアミナーゼ(アラニン+晏-ケトグルタル酸ー→ピルビン酸+グルタミン酸)の活性を測定するものである。センサーは多孔質膜を介した二重構造をとり、下部に基質が循環している。基質は多孔質膜から定常的に上部の酵素活性計測部に拡散し酵素反応が起こる。このときの酸素消費量から活性を計測する。ニジマス血清について測定し、実用化が可能であることを認めた。1検体の測定に約20分を要するが、なお改良を検討している。下記のような酵素系を利用したグルタミン酸-オキサロ酢酸トランスアミナ-ゼ(GOT)活性計測用センサ-およびGPT-LDH活性同時計測用センサ-を試作し、その最適使用条件を設定し、魚の血中酵素活性を測定した。すなわち(1)の活性は(2)と(3)の酵素固定化膜を装着した酸素電極で測定する。測定条件はpH7.8、23°C、緩衝液0.2ml /min、基質液0.08ml /min、試料液量10μlとした。

GPT-LDH活性同時測定用センサ-は右図のようなシステムとした。GOTセンサ-は00.6unit間で、またGPT-LDHセンサ-はGPT550unit LDH3500unit/lまで測定可能であった。コイ、ヤマメ、ニジマスの血液酵素の活性測定の結果を、従来の測定法による値と比較すると、絶対値にかなりの差はあるが、相関性は良好なので、さらに改良を加えたい。
特発性間質性肺炎の病態における自己抗体の関与

臨床的検討は順調に進んでいるが、線維化機序の解明に関する検討が遅れている。臨床的検討については、順調に進んでいるが、自己抗体産生の機序と特発性間質性肺炎の関連についての検討が遅れており、細胞モデル、動物モデルを用いた検討を進める予定である。他の自己抗体に関する臨床的検討を続けながら、細胞、マウスモデルを用いた検討を実施していく予定である。当該年度では、細胞やマウスモデルを用いた実験を行うことができなかった。今年度は、検討ができなかった細胞、マウスモデルを用いた自己抗体の検討に必要な抗体、細胞等の購入に充てる。進捗状況が遅れており、次年度使用が生じた。細胞、動物モデルを使用した研究に使用予定である。
フラクトエミッション計測によるセラミックスの破壊素過程の解明

セラミックスおよびそれらの単結晶の破壊に伴うフォトンエミッションとエレクトロンエミッションについて検討し,破壊の素過程について考察した.以下の結論が得られた.(1)ノッチ入り試験片の3点曲げ試験行い,放出されたフォトンおよび電子の同時計測を行った.(2)フォトンエミッションのピークカウントは材料の種類に依存して大きく変化したが,その順番を材料の特性からうまく説明することはできなかった.(3)多結晶マグネシアと多結晶アルミナにおいて,フォトンエミッションのトータルカウントは粒径の影響を強く受けた.これは,粒径の変化に伴って亀裂進展経路が変化したためであった.(4)単結晶マグネシアと単結晶アルミナでは,フォトンエミッションの結晶方位依存性が認められた.(5)放出されるフォトンの波長分布を測定した結果,破壊した瞬間に紫外光あるいは紫色光が放出され,その後,赤外光あるいは赤色光がしばらく放出されることがわかった.これより,フォトンエミッションの放出メカニズムを提案した.(6)フォトンと電子の同時計測を行った結果,破壊した瞬間に電子もピークカウントを示すことがわかった.また,電子については,荷重を負荷した段階から,放出が始まり,マイクロクラッキングなどの微視的破壊が起こっていることが検出できた.セラミックスおよびそれらの単結晶の破壊に伴うフォトンエミッションとエレクトロンエミッションについて検討し,破壊の素過程について考察した.以下の結論が得られた.(1)ノッチ入り試験片の3点曲げ試験行い,放出されたフォトンおよび電子の同時計測を行った.(2)フォトンエミッションのピークカウントは材料の種類に依存して大きく変化したが,その順番を材料の特性からうまく説明することはできなかった.(3)多結晶マグネシアと多結晶アルミナにおいて,フォトンエミッションのトータルカウントは粒径の影響を強く受けた.これは,粒径の変化に伴って亀裂進展経路が変化したためであった.(4)単結晶マグネシアと単結晶アルミナでは,フォトンエミッションの結晶方位依存性が認められた.(5)放出されるフォトンの波長分布を測定した結果,破壊した瞬間に紫外光あるいは紫色光が放出され,その後,赤外光あるいは赤色光がしばらく放出されることがわかった.これより,フォトンエミッションの放出メカニズムを提案した.(6)フォトンと電子の同時計測を行った結果,破壊した瞬間に電子もピークカウントを示すことがわかった.また,電子については,荷重を負荷した段階から,放出が始まり,マイクロクラッキングなどの微視的破壊が起こっていることが検出できた.本年度の実施計画に基づいて,以下の研究を実施した.(1)電子検出用のチャンネルトロン検出管を設置し,本年度,備品として購入したマルチチャンネルスケーラー計測システムと接続することにより,光子と電子の同時計測を可能とした.(2)紫外域可視の光電子増倍管を別途購入して,破壊時に放出される光子のエネルギー分布を予備的に検討した.(3)単結晶MgOと単結晶Al_2O_3の破壊に伴うフォトンエミッションを計測したところ,き裂進展させる結晶面によって,フォトンの放出量が異なることがわかった.本年度の実施計画に基づいて,以下の研究を実施した.(1)相対密度99%,粒径2μmの多結晶アルミナの光子・電子の同時計測を行ったところ,光子の放出パターンと電子の放出パターンには,大まかな対応があることがわかった.ただし,詳細に見ていくと,必ずしも,完全に一致しているということではなく,若干の差異も存在した.(2)多結晶マグネシアおよび多結晶アルミナの光子のエネルギー分布について予備的に検討した.その結果,多結晶マグネシアでは,破壊直後には,可視光が放出されるが,数ミリ秒後には,主に赤外光の放出のみになることがわかった.また,多結晶アルミナでも同様の傾向が認められた.(3)多結晶マグネシアから放出される光子は,300-400nm,500-650nm,600-850nmであり,多結晶アルミナから放出される光子は,300-400nm,500-650nmであることがわかった.これらの発光は,多結晶マグネシアおよび多結晶アルミナのサーモルミネッセンスあるいはフォトルミネッセンスの発光ピークと対応しているので,破壊過程で放出された弾性エネルギーがエネルギー移動し,色中心などで光に変換されて発光するものと考察した.本年度の実施計画に基づいて,以下の研究を実施した.(1)粒径が異なる3種類の多結晶マグネシアを試料とし,3点曲げ試験によって破壊した際に放出される光子と電子の同時測定を行った.電子の測定も行うため,測定は10^<-8>Pa台の超高真空下で行った.破壊した瞬間に,光子と電子の放出は,共に,最大のカウント数となり,その後,150ms程度で減衰した.ただし,原信号で,光子のパルスと電子のパルスの対応を調べたところ,光子と電子が同時に放出されている訳ではなく,両者の放出メカニズムは異なっていることがわかった.(2)大気中で破壊に伴う光子放出を測定した場合には,粒径の増加と共に,最大カウント数が減少していく傾向であったが,超高真空下での測定では,顕著な粒径依存性は認められなかった.(3)粒径23μmおよび粒径112μmの多結晶マグネシアでは,荷重を負荷してから破壊するまでの間に,電子放出が認められたが,粒径75μmの試料では,検出できなかった.
医療用固定具に使用される生分解性ポリ乳酸のクラックレス微細加工技術の構築

脳外科手術においては生体適合性に優れることや診断画像の改善が可能となるポリ乳酸材料の固定具への適用が期待されている.本研究においては,加工時に材料に生じるマイクロクラックを抑制することを目的とした微細加工法について検討した.基礎的な二次元切削における微細切削挙動を高速度ビデオカメラにより詳細に観察した結果,せん断角が一般的なプラスチック材料と同じように極めて大きくなることを明らかとした.さらに、材料の粘弾性特性と加工時の切削温度の測定を実施し、ガラス転移温度に近い切削温度条件となる場合にクラックレスの加工面が創製されることを明らかとした.脳神経外科手術における最先端技術を支える医療部品の一つとして用いられている骨切り後の患部を固定する部品には、生体適合性や診断画像の改善の観点から脱アーチファクト材料であるポリ乳酸を使用することが有効とされているが、部品加工時に生じるマイクロクラックの残存が問題視されている。本研究では、ポリ乳酸部品の加工における信頼性向上を図るため、回転工具を用いて切り取り厚さを薄く制御することによる微細加工技術の構築を試みる。本年度は前年度の積み残し部分を実施するとともにクラックレスをを実現するための加工条件の最適化、微細切削機構について検討した。最適条件下における微細切削メカニズムの検証を行うため、微細加工後の加工表面の構造解析について、極低加速電圧走査電子顕微鏡を用いて極表面層の観察を実施した。しかしながら、当初想定していたような微細クラックを明確にとらえることができなかった。刃先稜線の鋭利さが影響していることが考えられるため、バインダレスナノダイヤモンド工具による微細加工を行い表面状態を把握している。一方、微細切削挙動を詳細に観察するため基礎的な二次元切削を試み、切りくず挙動を高速度ビデオカメラを用いて観察した結果、せん断角はプラスチック材料と同様大きい状態で切りくず生成されていることを明らかとしている。さらに、切削温度の測定を実施し、切削温度の観点から加工条件の有効性を検証している。脳神経外科手術における最先端技術を支える医療部品の一つとして用いられている骨切り後の患部を固定する部品には、生体適合性や診断画像の改善の観点から脱アーチファクト材料であるポリ乳酸を使用することが有効とされているが、部品加工時に生じるマイクロクラックの残存が問題視されている。本年度は前年度の積み残し部分を実施するととも材料側の温度制御を行いにクラックレス科に対する微細切削機構について検討した。前年度までに明らかとした適正条件を用いて微細加工後の加工表面について、極表面層の観察を実施した。適正条件においては微細クラックは観察されなかった。また、本来、数ワットのパルスレーザを用いた外部エネルギー供給法を確立する予定で研究を推進してきたが、微視的な出力調整が十分でなかったため、材料を別の方法で加熱するスタイルに変更しこの部分の調査を進めた。実際には微視的に汎用的な切削条件下において材料の温度制御を行うモデル的な実験を試み、適正切削条件の切削温度がクラック抑制に効果があることを検証した。また、バインダレスダイヤモンドを用いたボールエンドミル工具による自由局面の加工については加工実験は実施できたものの、最終的な加工後の評価にまで至っていない現状である。このため、最終的な実際の骨切り部分に使用する固定具の形状の加工については今後推進していくこととした。脳外科手術においては生体適合性に優れることや診断画像の改善が可能となるポリ乳酸材料の固定具への適用が期待されている.本研究においては,加工時に材料に生じるマイクロクラックを抑制することを目的とした微細加工法について検討した.基礎的な二次元切削における微細切削挙動を高速度ビデオカメラにより詳細に観察した結果,せん断角が一般的なプラスチック材料と同じように極めて大きくなることを明らかとした.さらに、材料の粘弾性特性と加工時の切削温度の測定を実施し、ガラス転移温度に近い切削温度条件となる場合にクラックレスの加工面が創製されることを明らかとした.脳神経外科手術における最先端技術を支える医療部品の一つとして用いられている骨切り後の患部を固定する部品には、生体適合性や診断画像の改善の観点から脱アーチファクト材料であるポリ乳酸を使用することが有効とされているが、部品加工時に生じるマイクロクラックの残存など仕上げ面品位が問題となる。本年度は、ポリ乳酸単体を供試材料とした二次元切削加工を用いた基礎的加工特性の把握と、クラックレス加工に向けた加工条件の最適化を試みた。まず、加工実験を実施する前段階として本実験で取り扱うポリ乳酸材料の微視的構造調査し、熱可塑性プラスチック材料における特徴的な特性である動的粘弾性特性を三転曲げ共振法により明らかとした。また、熱変形温度が55°C程度であることも明らかとした。当初、これらの材料特性を把握するのと並行して、微細加工を実現するため、グラファイトを超高圧・高温環境下で直接変化させたバインダレスナノ多結晶ダイヤモンド焼結体材料を用いた工具形状設計と製作を行う予定であったが、刃先の鋭利化がかなり難しく、回転工具の工具形状完成にまでは至らなかった。二次元切削用の工具形状については完成している。このため、これまで研究室でプラスチックの高精度加工に使用してきたダイヤモンド焼結体工具を用いて微細加工特性評価を実施した。

二次元切削加工においてはプラスチックス材料と同様の切りくず生成が確認された。また、微細加工特性評価においては切削速度12.0m/sまでの領域において、むしれ痕のない良好な加工表面が得られ、切削温度が熱変形温度を超えていない領域であることを確認した。研究実績でも述べているが、前年度分の実験内容を継続して実施したため、その分実験計画が遅れている。また、当初想定していたような微細クラックを明確にとらえることができなかったため。刃先稜線の鋭利さを向上させたバインダレスナノダイヤモンド工具を投入し再度微細加工を行い表面状態を把握している。微細切削挙動の検証については基礎的な二次元切削を試み、高速度ビデオカメラによる微視的な観察が実施できていることや切削温度の測定も予定していた段階までは完了している。加工表面の構造解析については十分な結果が出ていないものの、本年度分の6割程度は実施できたと考えられる。研究実績でも述べたが当初、微細加工用の回転工具の形状設計と製作を行う予定としていたが、研磨方法が十分でなく予定していた形状加工ができなかった。このため、本来ならば加工条件の最適化までを実施する計画に遅れを生じてしまった。しかしながら、二次元切削加工用の工具についてはグラファイトを超高圧・高温環境下で直接変化させたバインダレスナノ多結晶ダイヤモンド焼結体材料を用いた工具形状設計と製作は完了しており、加工特性の大まかな把握はできている。また、バインダレスナノ多結晶ダイヤモンド焼結体材料ではないものの、研究室では難加工材料である超耐熱性プラスチック材料の高精度加工を実現する際に使用していた工具材料を有している。これを、代用工具材料として微細加工実験の6割程度を実施している。微細な切れ刃の凹凸があるものの方向性を明らかとするには十分なデータを得られたと考えている。平成25年度は最終年度になるが、積み残している部分がある。この部分が最終年度の実施計画のキーポイントとなるため、まず“FT-IR-ATR法を用いた構造解析によるポリ乳酸の加工表面の検証と非接触3次元表面形状・粗さ測定機による表面残存クラック形態の微視的観察"を実施する。これをもとに本年度の計画である“レーザ照射を用いた外部エネルギー供給によるクラックレス加工表面の創製"を試みるものとする。さらに、実際の固定具の製作を試みる。平成24年度はまず前年度に積み残した予定分を実施する。これに加え、クラックレスを実現するための微細加工条件の最適化の内容を踏まえて、最適条件下における微細切削メカニズムの検証を行うため、微細加工後の加工表面の構造解析を行う。さらに、極低加速電圧走査電子顕微鏡を用いた超硬合金研磨面における極表面層の観察を行い、表面状態を把握する。構造解析と極低加速電圧走査電子顕微鏡については外部の専門機関を利用する。微細切削挙動を詳細に観察するため二次元切削加工を行い、高速度ビデオカメラによる切りくず生成状態を観察する。また、合わせて加工面の観察を行い、加工条件の有効性を検証する。
進行性鼻壊疽(NK/NKTリンパ腫)本態の解明と治療への応用:リンパ腫細胞の培養とその解析

進行性鼻壊疽(鼻性T/NKリンパ腫)の本態度を解明する目的で、患者病変部の生検組織からリンパ腫細胞を分離培養する試みを行ない、以下の知見を得た。1.合計10例の患者のリンパ腫細胞を解析した。表面抗原解析とT細胞リセプター遺伝子(TCR)の再構成の有無により評価したところ、NK細胞由来と考えられる症例が7例、γδT細胞由来と考えられる症例が1例、細胞種を確定できない例が2例だった。2.得られた細胞の染色体異常を検討したところ、NK細胞7例中6例において6番染色体長椀の欠損が存在したが、γδT細胞には異常がなかった。3.治療で寛解状態に至った患者でも末梢血中のEBV量が高値を示す症例があり、早期再発と関連している可能性がある。4.鼻性T/NKリンパ腫、慢性活動性EBV感染症患者から得た3つのEBV陽性γδT細胞は、すべてTCR遺伝子がVγ9-JγP/Vδ2-Jδ-3領域での再構成していた。以上の結果から、進行性鼻壊疽の本態は多くの場合NK細胞リンパ腫であるが、γδT細胞が病因細胞となることもあること、およびNK細胞の悪性化には6番染色体長椀の欠損が関与している可能性が示された。その部位には腫瘍抑制遺伝子クラスターがあると予想され、原因となる腫瘍抑制遺伝子の検索を行う必要がある。本研究から、進行性鼻壊疽はEBV陽性リンパ増殖性疾患として治療する事が重要である事が示され、造血幹細胞移植と組み合わた治療により治療成績を向上させることが可能になるだろう。また、得られたEBV陽性γδT細胞がすべて同じTCR遺伝子再構成パターンを示したことから、特定のγδT細胞亜集団とEBVとの関連が明かとなり、T/NK細胞へのEBV感染を研究する上で重要な知見である。進行性鼻壊疽の本態度を解明する目的で、患者病変部の生検組織からリンパ腫細胞を分離培養する試みを行い、以下の知見を得た。1.合計6例の患者のリンパ腫細胞を解析したところ、NK細胞由来と考えられる症例が5例、NK likeγδT細胞由来と考えられる症例が1例だった(細胞種は、フローサイトメーター(FACS)による表面抗原解析とT細胞リセプター遺伝子の再構成の有無により評価した)。したがって、NK細胞由来の進行性鼻壊疽が多数を占めるがNK likeγδT細胞由来の進行性鼻壊疽も存在することが明らかとなった。また、EBVは全例陽性で、細胞種の違いによる臨床症状の違いはなかった。2.進行性鼻壊疽は、進行の早い病気でありしかも壊死性の病変であることから確定診断に手間取る例が多く、その間に病気が急激に進展して鼻腔領域からの大出血により死亡する例も報告されている。これまでの研究から、進行性鼻壊疽はほぼ全例EBウィルス陽性のNKあるいはNK likeγδT細胞リンパ腫であることが明かとなている。したがって、生検から分離した腫瘍細胞をすぐにFACS解析して細胞種を決定し、またPCR法によりEBVの検索を行なうことにより進行性鼻壊疽か否かの判断を迅速につけることが可能となった。実際我々は上記方法により、生検を得たその日の内に診断をすることに成功し、その後の病理的評価と一致していた。

進行性鼻壊疽は予後が非常に悪い疾患であると認識されているが、我々は進行性鼻壊疽と迅速に診断し早期に治療を開始すれば予後を改善できると考えており、今回開発した迅速診断法による治療の早期開始と予後改善の取り組みを来年度以降の課題としたい。進行性鼻壊疽の本態度を解明する目的で、患者病変部の生検組織からリンパ腫細胞を分離培養する試みを行ない、以下の知見を得た。1.合計6例の患者のリンパ腫細胞を解析したところ、NK細胞由来と考えられる症例が5例、γδT細胞由来と考えられる症例が1例だった。細胞種は、フローサイトメーター(FACS)による表面抗原解析とT細胞リセプター遺伝子(TCR)の再構成の有無により評価した。2.得られた細胞の染色体異常を検討したところ(解析できた症例は、NK細胞3例、γδT細胞1例)、NK細胞には6番染色体長椀の欠損が共通して存在するが、γδT細胞の6番染色体には異常がなかった。3.EBウイルス陽性のリンパ性増殖疾患の患者から得られたNK細胞3例、γδT細胞2例、αβT細胞1例の染色体を解析したところ、6番染色体の欠損がNK細胞のうちの2例で認められたが、γδT細胞、αβT細胞には認められなかった。異常の結果より、EBウイルス陽性NK細胞増殖性疾患には6番染色体異常が密接に関与していることが示唆された。また、γδT細胞やαβT細胞にこの異常がなかったことは、6番染色体の異常がin vitroで培養した事に起因しているのではないことを示している。4.EBウイルス陽性γδT細胞のTCR遺伝子の再構成を詳しく検討したところ、すべてJδ-3領域で再構成していることが明らかとなった。EBウイルス陰性γδT細胞株ではそのような現象は見つかっていないため、EBウイルスが特定のγδT細胞サブタイプに感染している可能性が示唆された。今後、TCR遺伝子再構成の詳しい解析を進め、γδT細胞へのEBウイルス感染の詳細を明らかとしたい。進行性鼻壊疽の本態度を解明する目的で、患者病変部の生検組織からリンパ腫細胞を分離培養後に詳細な解析を行ない、以下の知見を得た。進行性鼻壊疽の再発と考えられる症例2例(NK細胞リンパ腫1症例、γδT細胞リンパ腫1症例)から、初発時と再発時に病変部および末梢血からEBウイルス(EBV)陽性リンパ腫細胞を長期培養することに成功した。得られた細胞についてEBV末端反復配列(TR)およびT細胞リセプター(TCR)遺伝子分析によるクロナリテイー解析、染色体分析を行った。その結果、EBV-TR解析により2症例とも初発時と再発時の細胞のクロナリティーが一致することが判明した。しかし、初発時と再発時の細胞の染色体パターンは著しく相違しており、2症例とも再発時の細胞の方が染色体異常の数が少なく、単純に初発時の細胞から再発時の細胞が派生したとは考えられない。この結果は、γδT細胞リンパ腫症例にたいするTCR遺伝子解析でも裏付けられた。この症例では、2つあるδ鎖遺伝子は初発時の細胞では何れも再構成していたが、再発時の細胞のδ鎖遺伝子は1本のみ再構成しており、他方は胚細胞型のままで再構成を起こしていなかった。この実験結果も、初発の細胞から時系列的に再発時の細胞が生じたとは考えられず、不死化したEBV感染細胞プールから独立に生じた細胞であることを示唆している。以上の研究結果は、進行性鼻壊疽の再発症例ではEBV陽性の不死化細胞が化学療法も残存し、新たなリンパ腫の発生母地となっていることを示唆している。したがて、初発時の治療に際し残存しているEBV感染細胞を根絶することが、長期的な予後を考える上で非常に重要と考えられる。
癌肉腫における上皮間葉二相性組織形成の分子機構

1.滑膜肉腫(synovial sarcoma、SS)腫瘍組織における上皮構造形成関連遺伝子の発現解析まずRT-PCR法により、SSにおけるクローディン(CLDN)遺伝子群の発現解析を行ったところ、CLDN4、CLDN7及びCLDN10が、上皮構造を呈する二相性滑膜肉腫において特異的に発現していることが判明した。次に各CLDNに対する抗体を用いた免疫組織染色を行ったところ、二相性滑膜肉腫組織の単層円柱上皮様領域にのみ、CLCN7とCLDN10が明瞭に染色された。CLDN4も一部に染色されたが、他の2種類と比較すると強度及び陽性率は低かった。2.CLND7及びCLDN10遺伝子の発現調節機構の解析次にCLDN7及びCLDN10遺伝子の発現調節機構を、luciferaseレポーターシステムを用いて解析した。その結果、CLDN7ではプロモーター領域のEts結合部位を含む断片に活性が存在しているが、CLDN10はEts結合部位を含まない断片に最も高い活性が認められ、両者が異なる制御を受けている可能性を示唆する結果が得られた。二相性滑膜肉腫で発現が高いことが知られているEts family転写因子の一つであるELF3の関与を検討した。RT-PCR法ではCLDN7の発現と完全に一致していた。免染組織染色ではCLDN7陽性細胞に強く陽性であったが、紡錘形細胞の一部にも発現が認められた。上記のレポーターシステムを用いた解析では、ELF3を共発現することにより、転写活性は著しく亢進し、クロマチン免疫沈降法によりEts結合部位にELF3が結合することが証明された。以上より、SSにおける上皮構造形成にはCLDN7が必須であり、その発現はELF3により制御されていることが明らかになった。
地下レーダーによる伏在活断層の位置認定手法の開発

活断層の詳細な位置を変動地形学的に認定することが困難な沖積低地や断層の末端部において,地中レーダーを用いて地下構造をもとにその位置を確認する手法を開発することを目的とした.この結果,活断層の通過位置が明らかな場所においては,記録パターンの乱れなどから地層の擾乱が認められる例が多かったが,それをもとに断層変位構造を特定することは困難であった.したがって,活断層の存在が明確ではない地域において,伏在する活断層の位置と構造を正確に予測することは困難といえる.地層の堆積状況の把握にはある程度乾燥した未固結の細粒堆積物であることが重要であり,日本のような湿潤で地下水位の浅い地域では,地中レーダーを活断層調査の有効な手法とするには極めて厳しい制約があることが明らかになった.活断層の詳細な位置を変動地形学的に認定することが困難な沖積低地や断層の末端部において,地中レーダーを用いて地下構造をもとにその位置を確認する手法を開発することを目的とした.この結果,活断層の通過位置が明らかな場所においては,記録パターンの乱れなどから地層の擾乱が認められる例が多かったが,それをもとに断層変位構造を特定することは困難であった.したがって,活断層の存在が明確ではない地域において,伏在する活断層の位置と構造を正確に予測することは困難といえる.地層の堆積状況の把握にはある程度乾燥した未固結の細粒堆積物であることが重要であり,日本のような湿潤で地下水位の浅い地域では,地中レーダーを活断層調査の有効な手法とするには極めて厳しい制約があることが明らかになった.初年度は活断層の位置と地下構造がトレンチ調査によって確定している地点で地下レーダー調査を実施し,地下構造とレーダー画像を比較検討することによって,地下レーダー画像から伏在活断層を認定する基本的な手法を検討するために調査法の改良と試験的調査を中心に,日本の横ずれ活断層の典型である四国中央構造線活断層系の徳島県吉野川北岸地域およびの和歌山県紀ノ川北岸地域において既知の断層線を対象に現地調査を実施した.1.波長の異なるアンテナの比較:波長が400MHz,200MHz,70MHzの三種類のアンテナの本調査への適性を現地調査で検討したところ,200MHzアンテナが分解能と探査震度を勘案すれば,活断層の地下構造調査に適していることが明らかになった.2.地下レーダーの記録の比較:地下レーダーでは,どこでも鮮明な地下構造記録を得ることができないことが明白になった.特に,断層変位を受けた地層や調査地域の水分条件が重要であり,活断層が位置することが確実な場所でも,調査断面記録からは活断層を認定することは困難であった.調査適地を慎重に選定することが不可欠であることが分かった.徳島平野低地部の地下水位が高い沖積層の断面記録では活断層は認定できなかったが,相対的に乾燥した段丘堆積物の断面記録では,断層位置を示す記録が得られた.一方,砂浜や内陸部の離水浜堤では,砂層の堆積構造が明瞭に記録され,このような場所での伏在活断層の位置の認定には有効である.3.機材の改良:次年度の調査を効率的に行うために,固定式の探査装置を機材(本体及びアンテナ)を一緒に運搬する移動装置を作成した.これによって,ケーブルの長さによって,最長50mに規制されていた調査側線長を大幅に改善することができた.本研究は,活断層の詳細な位置を変動地形学的に認定することが困難な沖積低地や断層の末端部において,地下レーダーを用いて地下構造をもとにその位置を確認する手法を開発することを目的とした.しかしながら,地層の堆積状況の把握にはある程度乾燥した未固結の細粒堆積物であることが重要であり,日本のような湿潤で地下水位の浅い地域では,以下の通り地下レーダーを活断層調査の有効な手法とするには極めて厳しい制約があることが明らかになった.1.周波数の異なるアンテナの性能:周波数の異なる電磁波を発生させる3種類のアンテナを用いてテストを行った結果,200kHzアンテナが地層の堆積構造を把握する例が多かった.2.断層変位構造の把握:(1)横ずれ断層では,島根半島鹿島断層を事例に活断層を横切る多くの測線で計測を行ったが断層変位構造を把握することができなかった.これに対して,四国中央構造線西部の板野断層では,相対的に乾燥した段丘面上の稲刈り後の水田の活断層推定位置にフラワーストラクチャーを示す構造を確認できた.(2)逆断層では,福井県若狭町能登野において三方断層が沖積扇状地を横切る測線で,地表の撓曲変形に対応して堆積物が緩やかに撓み下がる構造を把握することができた.3.機材の改良:次年度の調査を効率的に行うために,固定式の探査装置を機材(本体及びアンテナ)を運搬する移動装置を作成し調査側線長を大幅に改善することができた.4.乾燥した浜堤の堆積構造:鳥取県弓ヶ浜や徳島県鳴門市などの海岸で実施した調査では,砂層の堆積構造を明瞭に把握することが可能であった.このため,活断層が浜堤を横切るような場所を探し出し調査する必要がある.
成人期発達障害者の生涯学習支援システムの構築に関する研究

本研究では、1知的発達障害者が学習内容に取り組む際に自ら活動するためには論理的思考の獲得が必要であること、2取り組まれている学習内容と学習ニーズには差異が生じており、今後「コミュニケーション」「自己管理」に関する内容に取り組む必要があることが明らかになった。1に関して、申請者が主宰する知的発達障害者の生涯学習支援の取り組みであるオープンカレッジ東京にて、論理的思考の獲得をめざし、プログラムを開発・適用し、受講生の受講後の変容より一定の効果が見られた。今後は明らかになった成人期発達障害者の学習ニーズを踏まえ、多くの地域で活用できる、より汎用性のある「生涯学習支援システム」を開発する必要性がある。平成24年度は、平成23年度に実施した「成人期発達障害者支援機関を対象にした生涯学習支援の実態調査」のデータ解析および提供されているプログラムの類型化に取り組み、新たなプログラム開発の示唆を得る取り組みを行った。データ解析としては、1提供されているプログラムの学習内容の分析と、2それぞれの学習内容における学習方法の分析を観点として行った。結果は、成人期発達障害者を対象に生涯学習支援を提供する4機関(障害者青年学級、障害者福祉サービス事業所、特別支援学校、大学オープンカレッジ)のいずれにおいても、「行事的な活動」が多く実施されていた。そこで、学習内容と学習方法との関連を検討するために、「行事的な活動」に含まれる学習内容(項目)と学習者の基礎的学習能力との関連を明らかにする調査研究を行った。方法は、「行事的な活動」にある学習項目と基礎学習能力に関する項目を配したチェックリストを作成し、成人期発達障害者181名(平均CA29.5、平均MA4.5)を対象とし、その支援者に回答を依頼した。その結果、「行事的な活動」の学習項目として、移動、自発的文化活動、好みに沿った選択、規則の遵守、金銭を用いた地域資源の利用の5項目が抽出された。また、基礎的学習能力として、論理的思考、類別概念、文字・数・時間概念の3能力が抽出された。学習項目と基礎的学習能力との関連は、文字・数・時間概念とは自発的文化活動が、類別概念とは移動、好みに沿った選択、規則の遵守、金銭を用いた地域資源の利用が、論理的思考とは好みに沿った選択、金銭を用いた地域資源の利用が深い関連が認められた。学習活動に取り組むためには、基礎的学習能力である類別概念、文字・数・時間概念の能力とともに、より高度な論理的思考の獲得が必要であり、論理的思考の獲得をめざしたプログラムの開発が示唆された。成人期発達障害者を対象とした生涯学習支援において、昨年度実施した学習内容と方法に関する分析結果を基に、特に、論理的思考の獲得を目指したプログラム案(「ディスカバージャパン・・比べてみよう」)を作成した。同プログラムを成人期発達障害者に適用・実施するために、発達障害者を対象とした生涯学習支援の場としてオープンカレッジ東京を組織し、そこでプログラム案の実施を試みた。結果として、その効果(論理的思考の獲得状況)といくつかの問題点を明らかにした。得られた知見をもとに、さらにプログラム案の改良を試みた。また、「生涯学習支援システムの構築」を目指し、成人期発達障害者の相談支援事業を行っている4,159機関を対象に調査票を送付し、成人期発達障害者の学習支援の課題と展望を見出す調査研究を実施した。1079機関(回収率25.9%)から回答を得た。現在、学習支援のニーズ、求められる学習内容等に関して分析を行い、今後の「生涯学習支援システム」の構築に関する、考察を行っている。・研究目的:成人期発達障害者支援機関を対象に調査を行い、生涯学習支援の実態を明らかにする。・調査対象:東京都及び政令指定都市を持つ14都道府県の区市町村教育委員会が運営する障害者青年学級54か所、成人期知的障害者を対象としたオープンカレッジを提供する15大学、832か所の障害者福祉サービス事業所、特別支援学校333か所であった。・調査内容:調査より、成人期発達障害者の生涯学習支援における「学習プログラム」、「学習者の実態」、「支援システム」の3項目についてその内容を明らかにする。・結果と考察:1)障害者青年学級36か所(回収率66.7%)、11大学(回収率73.3%)、障害者福祉サービス事業所456か所(回収率54.8%)、特別支援学校171か所(回収率51.4%)より回答を得た。2)障害者青年学級では、「行事的な活動」が全ての学級で実施されていた。さらに、「文化・芸術活動」、「スポーツ・運動的な活動」「生活技能に関する活動」の実施率も高く「生涯発達と地域生活支援の4領域」から見ても4領域全てに渡って実施されていた。大学オープンカレッジでも、4領域全てに渡って実施されていた。

なかでも、「社会的な知識や情報に関する活動」、「自己管理に関する活動」の実施率が高かった。障害者福祉サービス事業所でも4領域全てに渡って実施されていた。なかでも、「行事的な活動」の実施率が高く、さらに「社会的な知識や情報に関する活動」、「コミュニケーションスキルに関する活動」、、「文化・芸術活動」、「スポーツ・運動的な活動」「生活技能に関する活動」が高率で実施されていた。特別支援学校では、対象が卒業生であることからか「行事的な活動」や、クラブ活動の延長としての「スポーツ・運動的な活動」の実施がほとんどであった。平成26年度は、「生涯学習支援システム」の構築をめざし、成人期発達障害者の学習支援の課題と展望を見いだすために平成25年度に実施した調査研究の分析を行った。調査の概要は、成人期発達障害者の相談支援事業を行っている4,159機関を対象に調査票を送付し、直近の調査内容3件から学習支援の課題と展望を見いだすものであった。調査の結果、1,065機関(回収率25.6%)から回答を得た。相談支援事業所が受けた直近の3件(計2,891件)のうち、調査対象が幼児期・学齢期、身体障害・精神障害であったものや記入不備を除いた成人期知的障害者に関する相談内容1,123件を分析対象とした。1,123件のうち学習内容に関するものは、168件であった。学習内容として最もニーズの高かった活動が「コミュニケーションスキルに関すること」(33.9%)であった。次いで、金銭管理等を含む「社会的な知識や情報に関すること」(25.0%)、調理、清掃等を含む「生活技能に関すること」(17.9%)、健康管理、障害受容等を含む「自己理解に関すること」(17.3%)であった。しかし、成人期支援機関が実際に実施している学習支援の内容は、「行事的な活動」(86.4%)、「スポーツ・運動的な活動」(68.7%)、「文化・芸術的活動」(62.2%)、「生活技能に関する活動」(50.0%)という結果であった。これらの結果より、成人期知的発達障害者の学習ニーズの高い活動の支援機関での実施率は低く、学ぶ場・機会の少ないことが推察された。一方で、実施率の高い「行事的な活動」はニーズとして挙げられる割合が低かった。このことは、1実施率が高いため既に学ぶ場・機会があること、2学習ニーズに変化が生じていることが考えられる。「生涯学習支援システム」の構築をめざして、さらなる調査研究等の必要性と、学習プログラムの開発・整備の必要性が求められる知的発達障害心理学平成24年度の研究計画に関し、研究目的「平成23年度に実施した成人期発達障害者支援機関を対象にした生涯学習支援の実態調査」のデータから、1提供される学習内容の分析および、2学習内容と学習方法の関連(学習内容・項目と学習者の基礎的学習能力との関連)に関する分析を行い、新たなプログラムとして、論理的思考の獲得をめざしたプログラムの開発が示唆された。1論理的思考の獲得を目指したプログラム案(「ディスカバージャパン・・比べてみよう」)を作成した。2同プログラムを成人期発達障害者に適用・実施するために、発達障害者を対象とした生涯学習支援の場としてオープンカレッジ東京を組織し、そこでプログラム案の実施を試みた。3実施結果をもとに、プログラム案の改良を試みた。
アルデヒド類の室内・作業環境基準設定のための基礎的研究

アセトアルデヒド、ホルムアルデヒドは大気中、食品中、タバコ煙中に広く存在しており、実験動物の呼吸器系に発癌を引き起こすことが知られている。特にホルムアルデヒドは建材の接着剤の重合剤として用いられているため、室内空気汚染の代表的な物質である。これらの物質の曝露を表すバイオマーカーを検索する目的で、これらの物質の引き起こす突然変異スペクトルと、DNA損傷に関する研究を行った。アセトアルデヒド、ホルムアルデヒドともDNAにイントラストランドクロスリンクを引き起こし、その結果、非常に高率にタンデム突然変異を引き起こすことがわかった。このタンデム突然変異は非常に珍しく、アルデヒド曝露のバイオマーカーとして有用であると考えられる。アセトアルデヒド、ホルムアルデヒドはグアニンのアミノ基と反応し、これを還元するとそれぞれN^2-エチルグアニン、N^2-メチルグアニンを生成する。これらのDNA損傷の誘導体を人間の尿中から検出する方法を確立した。これらも有用なバイオマーカーであると考えられる。これらのDNA損傷のデオキシヌクレオチド三リン酸体を合成し、DNAへの取りこみを調べたところ、これらの損傷は、他の損傷に比べて極めて良くDNAに取りこまれることが明らかになった。また、エチル体の損傷を部位特異的にDNAに導入し、突然変異の誘発を調べたところ、大腸菌のDNAポリメラーゼを用いた場合、突然変異を誘発することが明らかになった。アセトアルデヒドは大気中、食品中、タバコ煙中に広く存在しており、実験動物の呼吸器系に発癌を引き起こすことが知られている。アセトアルデヒドの引き起こす突然変異をシャトルベクターを用いて調べたところ、極めて特徴的なタンデム変異を引き起こすことが明らかになった。また、それが、DNAのイントラストランドクロスリンクが原因であることが明らかになった。アセトアルデヒドの引き起こす、イントラストランドクロスリンクの化学構造はまだ不明であるが、最近アセトアルデヒドの引き起こすモノアダクトが同定された。その内の一つにN2-ethyl-dGが知られているが、この損傷によってどの様な突然変異が誘発されるのか調べた。まず、ヌクレオチドプール中の損傷塩基がどの程度DNAに取り込まれるかを調べるために、N2-ethyl-dGTPを合成し、in vitroの系でDNAへの取り込みを検討した。大腸菌polI、牛pol α、pol β、pol δを用いて実験した結果、いずれのポリメラーゼを用いた場合も、N2-ethyl-dGTPはDNAによく取り込まれた。8oxo-dGTPを用いた同様の研究と比較すると、N2-ethyl-dGTPは8oxo-dGTPよりもはるかによく取り込まれることがわかった。ただし、取り込まれる相手はほとんどがCであり、直接突然変異の原因にはならないことが示唆された。しかし、N2-ethyl-dGTPが取り込まれた結果、DNAの構造を不安定にするなどの間接的なメカニズムで染色体異常を引き起こす可能性が示唆された。DNAのN2-ethyl-dGによる突然変異の誘発はただ今研究中である。