hpprc/llmjp-kaken huggingface dataset:
高性能担持体を用いるオンサイト処理による新規な海岸原油汚染土壌浄化法の研究開発

この事は浄化時間が長くなるとともに、分解菌の活性が低下することに関係していると考えられる。(4)汚染海岸土壌中での分解菌の成育を促進させることが浄化率向上に関係していると考えられたので、定期的に栄養源を添加して検討した。その結果、分解菌が産出する分解酵素活性が増加することを見出した。(5)さらに、数種の酵素賦活剤(無機塩や界面活性剤)の添加により酵素活性が増加すること、その最適添加濃度も見出している。しかし、栄養源添加と酵素賦活剤との組合せについては検討していないので、これらの検討による浄化率の向上についてさらに検討が必要と考えられる。また、高濃度の原油(C重油)汚染(15,000ppm)海岸土壌の浄化の検討も必要と考えている。さらに、原油(C重油)汚染海岸土壌の浄化だけでなく、原油(C重油)よりもNSO部やアスファルテン部の割合が高く原油(C重油)よりも浄化が難しいと考えられる原油(アスファルト)汚染海岸土壌の浄化や、原油(C重油)よりも脂肪族及び芳香族炭化水素部の割合が高く原油(C重油)汚染海岸土壌よりも浄化がし易いと考えられる原油(A重油)汚染海岸土壌の浄化も今後の検討課題と考えている。石油分解菌を担持した担持体を用いて、以下の結果を得た。(1)高性能担持体を用いる海岸原油汚染土壌の浄化、浄化法の開発:2種の分解菌(NG007, S133)を最適混合割合で担体に担持させて作製した担持体(浄化材)を用いて、海岸原油(C重油)汚染(1,000ppm)土壌の浄化時に、分解菌の成育の促進と酵素活性を高めるため、定期的に栄養源や栄養源と酵素賦活剤を添加して浄化(0120日間)した。浄化率は、各々97%, 99%(120日処理)で、栄養源無添加のそれらの約1.1倍増加した。また、この方法を用いて、海岸原油(C重油)汚染(15,000ppm, 30,000ppm)土壌の浄化を行った結果、各々69%, 60%(120日処理)浄化できる事も見出した。さらに、この方法を用いて、海岸原油(アスファルト)汚染土壌の浄化も行った。汚染濃度1,000ppm, 15,000ppmの土壌でも、各々82%, 54%浄化(120日処理)できた。海岸原油(A重油)汚染土壌では、汚染濃度(1,000ppm, 15,000ppm)でも栄養源添加のみで各々96%, 95%浄化(120日処理)できる事も見出した。(2)浄化率を高めるため、分解菌の成育を促進する方法の開発:浄化時に定期的に栄養源や栄養源と酵素賦活剤を添加すると、分解菌の成育が促進され、酵素活性が約1.31.7倍増加する事も見出した。(3)石油分解菌によるPAHs分解:海岸土壌中での石油分解菌(SM46)の担持体によるPAHs分解時に、酵素賦活剤(1種)と栄養源(1種)を添加すると、菌が産出する酵素活性が高まり、ベンゾ[a]ピレン他3種のPAHs(50ppm)が約2080%分解(30日処理)できる事を見出した。これらから、石油分解菌を担体に担持して調製した高性能担持体(浄化材)を用いる海岸原油汚染土壌を浄化する方法を開発した。天然からの海水及び塩基性下で原油分解能を有する菌を用いて、この菌を担持して調製した浄化材を用いる海岸原油汚染土壌の浄化法について検討した。原油分解菌により、海水条件下で数種のPAHs(多環芳香族炭化水素)が分解できること、海岸原油(C重油)汚染土壌中のC重油が分解できること、分解菌(1種)を担持した浄化材により海岸土壌中の数種のPAHsが分解できることを見出した。さらに、2種の分解菌を担持した浄化材により海岸原油(C重油、アスファルト、A重油)汚染土壌が効率的に浄化できることを見出した。これらの結果を基に、原油分解菌を担持した浄化材を用いるオンサイト海岸原油汚染土壌浄化法を開発した。本年度の研究計画を実施し新規な成果を幾つか得た。
テトラサイクリン制御性発現系を用いた常染色体優性多発性嚢胞腎モデルマウスの作製

常染色体優性遺伝性多発性嚢胞腎(ADPKD)はPKD1遺伝子あるいはPKD2遺伝子の異常を原因とする、最も頻度の高い遺伝性腎疾患である。今回私は、ADPKDの病態解明ならびに将来的な治療へ向けて、pkd1遺伝子をターゲットとする疾患モデルマウスの作製に取り組んだ。1.昨年度クローニングしたマウスpkd1遺伝子(全長cDNA)を発現ベクターに組み込み、培養尿細管細胞に遺伝子導入し、その蛋白発現を確認した。それを受精卵へ注入しトランスジェニック(Tg)マウスの作製を試みているが、大きな(約13kb)遺伝予であるためか、難航している。テトラサイクリン制御性発現系pkd1モデルマウスに必須であるpkd1-Tgマウスの作製が困難なことが予想されたため、疾患モデルとして後述するダブルノックアウトキメラマウスの作製を念頭に置き、まずGFP(Green fluorescent protein)遺伝子をノックインさせ、pkd1遺伝子をノックアウトするターゲティングベクターを作製した。それをマウス胚性幹細胞(ES細胞)に導入し、得られた相同組み換え体を持つES細胞を用いて、pkd1ノックアウト・GFPノックインマウスを作製した。現在はヘテロマウスの段階であり、今後は交配により系列化したホモマウスおよびヘテロマウスを作製しその解析を行う。2.ES細胞においてpkd1の2つの遺伝子対が両方ともノックアウトされるpkd1遣伝子ダブルノックアウト細胞を上述の相同組み換え体を利用して作製した。今後はその陽性ES細胞をマウス初期胚に導入し、偽妊娠マウスに移植し、pkd1遺伝子ダブルノックアウトキメラマウスを作製する。このマウスはpkd1遺伝子の発現が全くない(null)細胞と正常細胞が混在するため、PKD遺伝子のツーヒットが原因とされるヒト多発性嚢胞腎(ADPKD)に近い病態を示すことが予想される。常染色体優性遺伝性多発性嚢胞腎(ADPKD)は遺伝性腎疾患の中でも最も頻度の高い疾患で、その責任遺伝子としてPKD1遺伝子とPKD2遺伝子が同定されているが、その機能についてはまだ解明されていない。今回私は、ADPKDの病態解明ならびに将来的な治療へ向けて、pkd1遺伝子をターゲットとする疾患モデルマウスの作製に取り組む。今年度は、まずpkd1ノックアウト/TET-Aノックイン・マウスの作製において必要なマウスpkd1遺伝子エクソン1を含むゲノムのクローニングを行った。具体的にはマウス129ゲノムライブラリーのスクリーニングを行い、得られたクローンをもとに制限酵素地図を作製した。来年度は、それをもとにpkd1遺伝子のエクソン1のATG部分をノックアウトし、同時にテトラサイクリン制御性発現系の転写調節遺伝子(TET-A)をノックインさせるターゲティングベクターを作製する予定である。また、Tet-A配列の下流にマウスpkd1遺伝子を導入したトランスジェニックマウスの作製において必要なマウスpkd1遺伝子(cDNA)のクローニングを行った。具体的にはcDNAライブラリースクリーニングとPCR法を併用し、得られたcDNAクローンを各種制限酵素で切断し、全長がつながるようにプラスミドベクターに組み込んだ。約10数個の断片を制限酵素部位を参考に連結させ全長のcDNAを作製した。来年度は、その全長cDNAをシークエンスで確認を行うとともに、pkd1蛋白が発現するかどうかを確認し、テトラサイクリン制御性発現系(Tet-off)ベクターへの全長マウスpkd1遺伝子の組み込みおよびトランスジェニックマウスの作製を予定している。

今回私は、ADPKDの病態解明ならびに将来的な治療へ向けて、pkd1遺伝子をターゲットとする疾患モデルマウスの作製に取り組んだ。1.昨年度クローニングしたマウスpkd1遺伝子(全長cDNA)を発現ベクターに組み込み、培養尿細管細胞に遺伝子導入し、その蛋白発現を確認した。それを受精卵へ注入しトランスジェニック(Tg)マウスの作製を試みているが、大きな(約13kb)遺伝子であるためか、難航している。テトラサイクリン制御性発現系pkd1モデルマウスに必須であるpkd1-Tgマウスの作製が困難なことが予想されたため、疾患モデルとして後述するダブルノックアウトキメラマウスの作製を念頭に置き、まずGFP(Green fluorescent protein)遺伝子をノックインさせ、pkd1遺伝子をノックアウトするターゲティングベクターを作製した。それをマウス胚性幹細胞(ES細胞)に導入し、得られた相同組み換え体を持つES細胞を用いて、pkd1ノックアウト・GFPノックインマウスを作製した。現在はヘテロマウスの段階であり、今後は交配により系列化したホモマウスおよびヘテロマウスを作製しその解析を行う。2.ES細胞においてpkd1の2つの遺伝子対が両方ともノックアウトされるpkd1遺伝子ダブルノックアウト細胞を上述の相同組み換え体を利用して作製した。今後はその陽性ES細胞をマウス初期胚に導入し、偽妊娠マウスに移植し、pkd1遺伝子ダブルノックアウトキメラマウスを作製する。このマウスはpkd1遺伝子の発現が全くない(null)細胞と正常細胞が混在するため、PKD遺伝子のツーヒットが原因とされるヒト多発性嚢胞腎(ADPKD)に近い病態を示すことが予想される。
孤立化高分子を利用した次世代機能材料の開発

末端にそれぞれチオフェン基、オリゴエチレングリコール基を有する両親媒性分子を設計し、これを鋳型とするメゾ構造シリカの構築に、ゾル・ゲル法を用いて成功した。更に、塩化鉄(III)を酸化剤として用いると、シリカのチャネル内に充填されたチオフェンが酸化重合し、洗浄による酸化剤の除去により、ポリチオフェン由来の蛍光が観測された。蛍光波長のピークトップは、両親媒性分子単独を重合させた場合と比べ長波長シフトしており、シリカチャネル内ではポリマーの有効共役長が延びている可能性が示唆された。メゾ構造シリカにおいて、一つのドメイン中ではチャネルの方向は揃っているものの、よりマクロなスケールではドメイン間のランダマイズにより方向は無秩序である。マイクロメートルスケールでのチャネルの配列方向の制御のために、リソグラフィーの技術を利用してシリコン基盤に加工した溝上でゾルゲル反応を行う手法が提案され、実際に配列が制御されたメゾ構造シリカが構築されている。そこで、この技術を開発した研究グループとの共同研究により、ポリチオフェンの配列制御を試みた。ゾル・ゲルの条件を最適化して調製したサンプルを溝の長軸、短軸方向に切断し、TEMによる観察を行ったところ、溝の長軸方向にシリカチャネルが配列していることが確認された。更に、この手法で調製したサンプルの蛍光偏光解消実験から、ポリチオフェンの配向制御にも有効であることが分かった。本年は、機能性置換機を有するイオン性界面活性剤を用いてメソポーラスシリカを形成するという独自の手法で、アラニンの長鎖エステルがアンモニウム塩を介して共有結合的にシリカ表面に導入された有機無機複合体の構築に成功した。本複合体の持つ内部空孔の特異性を調べるため、反応場としての検討を行ったところ、本複合体が方向族や脂肪族のアルデヒドやケトンのアセタール化を触媒することが明らかとなった。例えばベンズアルデヒドに対するエタノールの反応について、複合体のエタノール洗浄液では触媒活性が観察されなかったのに対し、濾物の懸濁液は活性を示し、複合体が触媒作用を持っていることが確かめられた。さらに、アラニン誘導体が存在しない系やシリカゲルと界面活性剤が共有結合的に連結していない系では反応は進行せず、アラニンの長鎖エステルがアンモニウム塩を介して共有結合的にシリカ表面に導入された構造が触媒活性の発現に重要であることが示唆された。また、反応の時間変化を追跡した結果、反応は誘導期を持ちながらS字上の反応曲線を示すことが分かった。一方、複合体をあらかじめエタノールに一晩懸濁させたサンプルでは、誘導期を示さず、エタノール処理によりシリカゲル表面が変化を起こし触媒作用が発現していることが推測された。
駅前広場における交通流とサービス水準に関する研究

駅前空間の設計・計画において考慮すべき要件は多い.本研究においては,十分な対応の図られていなかった交通流の特性の把握方法を整理するとともに交錯を伴う歩行者交通流の観測・分析を行い,特に改札口前空間でのサービス水準評価方法を提示することを目的に検討を行った。1.交通処理・運用上の課題の整理:駅前広場の施設設置や利用者の属性等によって交通運用の状況が異なることから,施設要素の組み合わせパターンをもとに課題を整理した.2.歩行者交通量の観測:運用形態・錯綜挙動の異なる2カ所の駅改札口前空間の選び,ビデオカメラ・レコーダを用いて歩行者の挙動を記録した.その際併せて被験者に当該交通流における歩行の快適性についての評価をしてもらった.3.現象分析および評価構造の検討:分析例少ない歩行者交錯流を多角的に分析し,その特性を把握した.またその場の歩行者の意識構造をSD法を用いて分析し,快適性の寄与要因の構造を明らかにした.4.改札口前空間のサービス水準の検討:現象分析結果とSD法による結果とを対比して,当該空間の歩行者に対するサービス水準の評価するための基準の検討を行い,その方法の提案を行った.5.滞留者に関する分析:対象空間に存在する各種施設との位置関係で滞留特性を説明するモデルを開発し,分析を行った.また,滞留者と歩行者との関連分析を通じて,滞留者密度の大きな場合と小さな場合とでは構造的にその状況が異なることが知られた.さらに滞留者の必要空間を,歩行者との関連で等量表現を試みた.分析を通じて,個人滞留とグループ滞留とではかなりその特性に差があることが知られた.駅前空間の設計・計画において考慮すべき要件は多い.本研究においては,十分な対応の図られていなかった交通流の特性の把握方法を整理するとともに交錯を伴う歩行者交通流の観測・分析を行い,特に改札口前空間でのサービス水準評価方法を提示することを目的に検討を行った。1.交通処理・運用上の課題の整理:駅前広場の施設設置や利用者の属性等によって交通運用の状況が異なることから,施設要素の組み合わせパターンをもとに課題を整理した.2.歩行者交通量の観測:運用形態・錯綜挙動の異なる2カ所の駅改札口前空間の選び,ビデオカメラ・レコーダを用いて歩行者の挙動を記録した.その際併せて被験者に当該交通流における歩行の快適性についての評価をしてもらった.3.現象分析および評価構造の検討:分析例少ない歩行者交錯流を多角的に分析し,その特性を把握した.またその場の歩行者の意識構造をSD法を用いて分析し,快適性の寄与要因の構造を明らかにした.4.改札口前空間のサービス水準の検討:現象分析結果とSD法による結果とを対比して,当該空間の歩行者に対するサービス水準の評価するための基準の検討を行い,その方法の提案を行った.5.滞留者に関する分析:対象空間に存在する各種施設との位置関係で滞留特性を説明するモデルを開発し,分析を行った.また,滞留者と歩行者との関連分析を通じて,滞留者密度の大きな場合と小さな場合とでは構造的にその状況が異なることが知られた.さらに滞留者の必要空間を,歩行者との関連で等量表現を試みた.分析を通じて,個人滞留とグループ滞留とではかなりその特性に差があることが知られた.駅前広場の計画・整備に当たって考慮すべき要素は多岐にわたる。本研究では、十分な対応が図られていなかった各主体やそれらの組み合わせから成る交通流の特性の把握方法を整理するとともに、交錯を伴う歩行者交通流の観測・分析を行い、それらに基づいてサービスレベル評価の方法論を提示することを目的に検討を行った。1.交通処理・運用上の課題の整理;駅前広場の施設配置や利用者の属性等によって交通運用の状況が異なることなら、これまでに整理された施設要素の組み合わせパターンを参考にして交通運用上の課題を整理した。2.歩行者交通流の観測;運用形態・錯綜挙動形態の異なる2か所の駅前広場を選び、ビデオカメラ・レコーダを用いて歩行者の挙動を記録した。その際併せて被験者にその場に歩いてもらい、当該交通流における歩行の快適性についての評価をしてもらった。3.現象分析および評価構造の検討;これまでのところあまり分析されていなかった歩行者交錯流を記録画像に基づいて多角的に分析し、そうして場所における歩行挙動の特性を把握した。またその時の歩行者の意識構造をSD法を用いて分析し、快適性の寄与要因の影響構造を明らかにした。4.駅前広場空間のサービス水準の検討;現象分析結果とSD法による分析結果とを突き合わせて、当該空間の歩行者に対するサービス水準を評価するための基準の検討を行い、その方法の提案を行った。駅前空間の設計・計画において考慮すべき要件は極めて多い.本研究においては,昨年度の検討結果を踏まえてこれまで十分には行われていなかった滞留空間の検討を行うことにした.作業・分析内容は次のようになる.1.基礎的状態量の読みとり:改札口前の空間を取り上げ,1メートル角のメッシュに切り分けた分析対象スペースにおける滞留者と歩行者の状態量を記録し,詳細分析の基礎的情報とした.2.滞留者の分布状況:待ち合わせ等の目的で改札口前に留まる人たちの滞留状況は,個人滞留とグループ滞留とではかなりその特性に差があることが推測されることから,この2者を区別してデータの読みとりをおこなった.3.滞留者の分布状況の説明

モデル:検討対象空間にある各種施設との関連において滞留挙動は大きく異なることから,これらの施設との位置関係で滞留特性を説明するモデルを設定し,分析を行った.4.滞留者と歩行者との関連分析:同一空間を利用する両主体の分布特性は対象空間に存在する施設との関連でその状況は様々に変化することから,歩行者の状況も取り込んだ分析を実施した.滞留者密度の大きな場合と小さな場合とでは構造的にその状況が異なることが知られた.5.滞留者の必要空間の推定:歩行者との関連で等量表現を試みた.
食用ハスを利用した球根植物の球根形成制御機構の解明

本研究は,日長で球根形成が制御できる食用ハスを利用して,日長(光周期)と植物ホルモンとの関係を分子レベルで明らかにし,国内外,どの研究者も明らかにできていない球根形成制御機構を解明することを目的にしている.初めに,日中の球根の肥大時期を特定するために,球根の生育を容易に観察できるハスの養液栽培の確立を目指した.養液は,Yoshida nutrient solutionを使用し,それぞれ,1,1/5,1/25,1/125倍に薄めた養液内で5週間(長日条件下)栽培した.その結果,1および1/5倍に薄めた養液で栽培すると葉が枯死する個体が観察されたが,1/25および1/125倍に薄めた養液では,そのような個体が見られなかった.次に,分子レベルで球根形成が概日リズムで制御されているか調べるために,これまで,多くの植物で光周期を制御していることが知られているCO(CONSTANS)およびFT(FLOWERING LOCUST)遺伝子の単離・同定を行った.Degenerate primerを用いてPCRを行った結果,目的とするサイズのフラグメントが検出された.そして,そのフラグメントの塩基配列を決定したところ,これまで知られているCO遺伝子と相同性が高い遺伝子が一つ,FT遺伝子と相同性が高い遺伝子が二つ単離された.次に,長日条件下および短日条件下で葉のCO遺伝子の発現量を解析した.球根が形成される短日条件下において,COの発現量の増減はほとんど観察されなかったのに対し,球根が形成されない長日条件下では,明期開始12時間後にCO遺伝子の発現量が高くなり,その後,低下した.このことから,CO遺伝子は球根形成を抑制するために働いている可能性が示唆され,その遺伝子は明期開始12時間後に発現することがわかった.本研究は,日長で球根形成が制御できる食用ハスを利用して,日長(光周期)と植物ホルモンとの関係を分子レベルで明らかにし,国内外,どの研究者も明らかにできていない球根形成制御機構を解明することを目的にしている.初めに,日中の球根の肥大時期を特定するために,球根の生育を容易に観察できるハスの養液栽培の確立を目指した.養液は,Yoshida nutrient solutionを使用し,それぞれ,1,1/5,1/25,1/125倍に薄めた養液内で5週間(長日条件下)栽培した.その結果,1および1/5倍に薄めた養液で栽培すると葉が枯死する個体が観察されたが,1/25および1/125倍に薄めた養液では,そのような個体が見られなかった.次に,分子レベルで球根形成が概日リズムで制御されているか調べるために,これまで,多くの植物で光周期を制御していることが知られているCO(CONSTANS)およびFT(FLOWERING LOCUST)遺伝子の単離・同定を行った.Degenerate primerを用いてPCRを行った結果,目的とするサイズのフラグメントが検出された.そして,そのフラグメントの塩基配列を決定したところ,これまで知られているCO遺伝子と相同性が高い遺伝子が一つ,FT遺伝子と相同性が高い遺伝子が二つ単離された.次に,長日条件下および短日条件下で葉のCO遺伝子の発現量を解析した.球根が形成される短日条件下において,COの発現量の増減はほとんど観察されなかったのに対し,球根が形成されない長日条件下では,明期開始12時間後にCO遺伝子の発現量が高くなり,その後,低下した.このことから,CO遺伝子は球根形成を抑制するために働いている可能性が示唆され,その遺伝子は明期開始12時間後に発現することがわかった.
ポリエチレンのゲル電界紡糸と高配列・高配向ナノ繊維の創製

3年間の研究期間に亘り,ポリ-α-オレフィンの一環としてアイソタクチックポリプロピレンを取り上げ,その電界紡糸を試みた。その結果,高温加熱条件下でイオン液体を添加することで電界ゲル紡糸に成功した。さらに,紡糸糸を高速回転コレクター上に採取し,引き続いて延伸を施すことで高配列・高配向した繊維の作製と,その構造・物性評価を試みた。その結果,単に高速回転コレクター上に採取するだけでは繊維中の微結晶の配向は観察されず,後延伸によりはじめて高度に微結晶が配向することを見出した。また,延伸に伴い結晶化度が飛躍的に上昇し(73%),ナノファイバーでは20倍までの高い延伸倍率が可能となった。さらに,それに伴い弾性率と強度が上昇し,各々,22GPa,710MPaの値を得た。この際,マクロなサイズのフィルムとの構造・物性比較の比較を行うと,フィルムでは延伸倍率は15倍が最大であり,弾性率,強度とも各々,9GPa,560MPaに留まった。これらの値は上述の物性値に及ばず,ナノファイバーの優位を示すことができた。このことは当初予想したように,ナノファイバー化に伴って材料欠陥の減少が寄与しているものと考えられた。これまで-α-ポリオレフィンのナノファイバー化についていくつかの報文が発表されているが,いずれも単に繊維径としてのナノ化に留まっていた。しかしながら一方,本萌芽研究により,高配列した高強度・高弾性率ポリプロピレン・ナノ繊維の創製に成功したことは同材料を構造材料として利用する可能性を示したことを意味し,成功裡に研究を推移させることができた。今後ナノ繊維を充てん繊維とする複合材料の創製へと展開する予定であり,さらに同手法をポリエチレン・ナノ繊維,次いで超高分子量体へと展開していく計画である。ポリオレフィンの一環としてアイソタクチックポリプロピレンを取り上げた。まず高温での紡糸を可能とするアタッチメントを従来の装置に組み込むことに成功し,予備実験の結果,良好に動作することを確認した。次いで,デカリンを溶媒として電界紡糸を試みたが十分な結果は得られなかった。そこでデカリンに対して導電性を付与する目的でイオン液体を添加した希薄溶液を用いると,高温加熱条件下で電界ゲル紡糸に成功した。紡糸後,高速回転コレクター上に繊維の採取を行った。その結果,イオン液体の添加量の増加に伴って繊維径が減少し,引き続いて延伸を施すことで高配列・高配向した繊維が得られることを見出した。2倍延伸後には直径が2μmまでの繊維が含まれており,今後紡糸条件,延伸条件の最適化を図ることにより,ナノ次元の直径を有するポリオレフィン・ナノ繊維が得られることが期待できる。繊維の構造と物性を検討した結果,同繊維中で高度に微結晶が配向していることを確認することができ,延伸に伴って弾性率と強度が上昇した。このように,本萌芽研究は当計画に従って順調に初年度を推移することができた。平成21年度は引き続き本研究を発展させ,高強度・高弾性率ポリプロピレン・ナノ繊維創製の精密化を図ると共に,同手法をポリエチレン・ナノ繊維,次いで超高分子最体へと展開する計画である。さらに,より微細化した繊維に対応するため,ナノ繊維について単繊維での構造と物性を的確に評価する手法の確立に取り組んでいく計画である。昨年度に引き続き,ポリ-α-オレフィンの一環としてアイソタクチックポリプロピレンを取り上げ,その電界紡糸を試みた。昨年度には高温加熱条件下でイオン液体を添加することで電界ゲル紡糸に成功した。今年度はイオン液体の添加濃度,紡糸条件の精密化を図ることで最適条件を見出した。さらに,その条件で紡糸後,高速回転コレクター上に繊維の採取を行い,引き続いて延伸を施すことで高配列・高配向した繊維の作製と,その構造・物性評価を試みた。このように,本挑戦的萌芽研究は順調に二年目を推移することができた。平成22年度は最終年度にあたり,引き続き本研究を発展させ,高強度・高弾性率ポリプロピレン・ナノ繊維を充てん繊維とする複合材料の創製を図ると共に,同手法をポリエチレン・ナノ繊維,次いで超高分子量体へと展開する計画である。

その結果,単に高速回転コレクター上に採取するだけでは繊維中の微結晶の配向は観察されず,後延伸によりはじめて高度に微結晶が配向することを見出した。また,延伸に伴い結晶化度が飛躍的に上昇し(73%),ナノファイバーでは20倍までの高い延伸倍率が可能となった。さらに,それに伴い弾性率と強度が上昇し,各々,22GPa,710MPaの値を得た。この際,マクロなサイズのフィルムとの構造・物性比較の比較を行うと,フィルムでは延伸倍率は15倍が最大であり,弾性率,強度とも各々,9GPa,560MPaに留まった。これらの値は上述の物性値に及ばず,ナノファイバーの優位を示すことができた。このことは当初予想したように,ナノファイバー化に伴って材料欠陥の減少が寄与しているものと考えられた。これまで-α-ポリオレフィンのナノファイバー化についていくつかの報文が発表されているが,いずれも単に繊維径としてのナノ化に留まっていた。しかしながら一方,本萌芽研究により,高配列した高強度・高弾性率ポリプロピレン・ナノ繊維の創製に成功したことは同材料を構造材料として利用する可能性を示したことを意味し,成功裡に研究を推移させることができた。今後ナノ繊維を充てん繊維とする複合材料の創製へと展開する予定であり,さらに同手法をポリエチレン・ナノ繊維,次いで超高分子量体へと展開していく計画である。
マウス脳における性差形成の基盤となる核内受容体のエピジェネティック制御とその改変

[1]マウス脳の発達・性分化に伴うDNAメチル化情報解析:前年度までに、エストロジェン受容体ERαとアンドロジェン受容体ARの解析を終了し、脳領域特異的発現状況を反映したメチル化パターンを得た。本年度はERβとプロジェステロン受容体PRとグルココルチコイド受容体GRの解析を引き続き進行し、いずれも雌雄特異的な使い分けが扁桃体にあることを明らかにした。[2]核内受容体遺伝子座位から発現する内在性非翻訳RNAの単離同定と組織学・生化学的解析/in vitro、in vivoの系における非翻訳RNA導入によるDNAメチル化改変と表現系解析:前年度までに全長の取得に成功したERα、PR、ARの内在性アンチセンスRNAについて、時期・領域特異性を発達にしたがって解析し、新生児期に発現性差が形成されていることを明らかにした。取得した非翻訳RNAの発現ベクターを用いて、トランスジェニック動物作製し、配列特異的DNA脱メチル化/mRNA発現上昇/性行動異常を示した。CAGプロモーター制御下にARas・ERαasを全身性に強制発現するトランスジェニックマウス(ARas-Tg・ERαas-Tg)を作製したところ、遺伝子特異的脱メチル化/mRNA発現上昇が認められた。サイズに性的二型性のある神経核について、正常成体のメチル化性差は、ERαでは分界条床核がARでは腹内側核に認められ、いずれもメスで高メチル化状況にあった。ARas-Tgメスでは腹内側核がオス様に拡大していた。これらのTgメスには妊性があるが、いずれもメス型の性行動であるロードシスを殆どせず、特にARas-Tgメスについてはオス型の性行動であるマウンティング行動も頻繁に観察された。したがって、ERαas・ARasは個々のコード遺伝子の発現を介して構造的・機能的脳性分化に関与することが示唆された。ほ乳類において、ゲノムDNAのメチル化は細胞の分化全能性を制限し、個体に特徴的な遺伝子発現機構に関与している。脳の性的二型性に関連するといわれてきた遺伝子群は、雌雄に共通して存在する染色体上にあることから、その発現差違の形成はDNAメチル化を含むエピジェネティック制御下にあることは間違いない。本年度は、ホルモン情報伝達系に中心的役割を担う核内受容体遺伝子群(エストロジェン受容体ERα、アンドロジェン受容体AR)について、神経核レベルでのDNAメチル化状況とその性差形成を中心に解析した。プロモーター領域を含む転写開始点上流のメチル化状況をバイサルファイトシークエンス法により調べたところ、視索前野、分界条床核、腹内側核、海馬、扁桃体、弓状核において、-200bpから-1kbまでに神経核毎にメチル化パターンの異なる領域があることが明らかとなった。ERαの場合、オスにおいては調べた神経核間での差違は認められなかったが、メスにおいては分界条床核のみ高メチル化状況にあった。同様に、ARにも性差が認められ、腹内側核においてメチル化状況が異なっていた。以上より、エストロジェン、アンドロジェン、プロジェステロンいずれの受容体のメチル化状況にも組織/雌雄特異性を認めており、脳の性差形成には発達早期からのエピジェネティックな機構が機能していることが示された。更に、得られた性特異的メチル化のシスエレメントをプローブとして、ゲノム上の性差記憶に関わる候補であるRNA分子群の取得に成功した。これらのRNA分子についてin vivoとin vitroの両側面から強制発現系を新規に構築し、次年度における機能解析のための材料を整えた。
循環血液中fibrocyteの心血管組織リモデリングでの役割の解明

循環血液中の骨髄由来fibrocyteが線維芽細胞や、筋線維芽細胞に分化し、創傷の治癒にかかわっていることが報告されている。この研究課題において心筋リモデリングや動脈硬化など線維化をともなう病態においてFibrocyteがどのように影響するかをマウスモデルを用いて検討したが循環器疾患におけるFibrocyteの繊維化における役割は少ないことが示唆された。野生型マウス(C57BL/6)を用いて心筋圧負荷、心筋虚血、各モデルにおいて、病変局所でfibrocyteがどの程度存在するか調べた。モデルマウスの作成は既報に従い気管内挿管し全身麻酔をおこない、左冠動脈前下降枝を結紮し心筋梗塞モデルを、また、16G針を胸部大動脈にあてがい結紮することにより圧負荷モデルを作成した。モデル作成後Day0, 3, 7, 14に心筋組織をの採取と採血を行った。末梢血液サンプルはEACSで、fibrocyte関連細胞表面マーカーを検討した。結果CD34+/collagen type1+細胞はすべてのタイムコースにおいてコントロール群で0.03±0.012%、モデル作成群で0.01±0.018%であった。さらに、同細胞においてCD34+/CD11b+、collagen type1+/CD45-の検討をおこなったところ我々の検討ではCD34+/CD11b+細胞が0.01±0.011%であった。collagen type1+1CD45-細胞は0.00±0.014%であった。よってコントロール群と比較し有意な増加は確認できなかった。また既報に従い組織におけるCD34/collagen type1の2重染色でCD34+/collagen type1+を繊維化部位におけるfibrocyteとして検討した。結果モデル作成後に組織における繊維化の増加は認められたがCD34+/collagen type1+細胞に関してはコントロール群と比較し有意な増加を確認できなかった。以上のことから野生型マウスにおける心筋圧負荷、心筋虚血という環境下においてはfibrocyteの心筋繊維化における影響は少ないことが示唆された。今後さらなる心筋線維化リモデリングメカニズムを明らかにする検討を進めるために我々独自で発見した線維化促進遺伝子の遺伝子改変モデルマウスでの検討を考えている。これまで我々が得られた知見と我々独自で発見した遺伝子との関連を通して心不全や不整脈発症の今まで不明であった分子機構が明らかになれば心不全の病態の理解や不整脈の治療法の開発に貢献するものと考える。モデル作成後Day0,3,7,14に心筋組織をの採取と採血を行った。末梢血液サンプルはFACSで、fibrocyte関連細胞表面マーカーを検討した。collagen type1+/CD45-細胞は0.00±0.014%であった。結果モデル作成後に組織における繊維化の増加は認められたがCD34+/collagen type1+細胞に関してはコントロール群と比較し有意な増加を確認できなかつた。
咬合咀嚼刺激による唾液中代謝物質の網羅的解析

本研究では、咬合咀嚼刺激と唾液成分との関連を明らかとするため、メタボローム解析を用いて、咬合咀嚼刺激による唾液中の代謝産物の変化を網羅的に解析した。その結果、臼歯部欠損患者群と残存患者群の唾液代謝産物を比較したところ、全部で137のピーク値が同定され、主成分分析より2群間に代謝プロファイルの違いが認められた。また、臼歯部残存患者における安静時唾液群と刺激唾液群の比較を行ったところ、全部で116の唾液代謝産物のピーク値が同定され、主成分分析より2群間にに代謝プロファイルの違いが認められた。以上の結果から、咬合咀嚼刺激が代謝産物レベルで唾液成分へ質的な変化を与えていることが示唆された。本研究では、インプラントや義歯などの咬合治療を行った患者から分泌された唾液に対して、先端解析技術であるキャピラリー電気泳動-質量分析装置を用いて咬合咀嚼刺激による唾液中の代謝産物の変化を解明し、咀嚼機能回復による唾液の分子生物学的意義を明らかとし、咀嚼健康医学の確立を目指す。本年度、本学附属病院研究倫理審査委員会より承認を受けた後、本学附属病院に来院された咬合治療を必要とする患者(有顎者、総義歯・部分床義歯・インプラント義歯)の同意のもと、唾液の採取に着手した。そして、共同研究先である慶応義塾大学先端生命科学研究所にてキャピラリー電気泳動-質量分析計を用いて唾液タンパクを計測し、メタボローム解析を用いて網羅的に検討している段階である。唾液中には、DNA、RNA、タンパク質といった高分子の他にも、比較的低分子であるアミノ酸、有機酸、脂肪酸などが多く存在し、その種類は数千種に及ぶ。この低分子の代謝産物を網羅的に解析するメタボローム解析は、表現型に最も近い解析法であり、唾液全体の働きを包括的に理解するのに非常な有効な手法であることが予測される。この手法を用いて、咬合咀嚼刺激による唾液中の代謝産物を検出するとともに、唾液量や咬合力測定を併用し、咬合咀嚼刺激による唾液を総合的に評価しているところである。各患者における咬合状態、治療前後における唾液タンパクの代謝産物の変化を評価し、インプラントや義歯などの咬合治療による唾液の分子生物学的意義を解明することをゴールとする。咬合咀嚼は、全身の健康及びQOLの向上を図る。この背景には、唾液の役割が大きく関わっており、唾液の量や性状は健康維持に関わる免疫機能に影響すると考えられている。既に、咀嚼刺激による唾液量の上昇については報告されているが、その成分変化については明らかとなっていない。本学研究倫理審査委員会の承認のもと、長期的な咬合咀嚼刺激による影響を明らかにするため、本学附属病院に来院された両側臼歯部残存患者と両側臼歯部欠損患者の安静時唾液を採取し、キャピラリー電気泳動-質量分析装置を用いてメタボローム解析を行った。さらに、短期的な咬合咀嚼刺激による影響を明らかにするため、両側臼歯部残存患者における安静時唾液と刺激唾液を採取し、メタボローム解析を行った。臼歯部欠損患者と残存患者の唾液を採取し、唾液代謝産物を比較した結果、全部で137のピーク値が同定された。主成分分析の結果により、臼歯部残存患者群と臼歯部欠損患者群との間に代謝プロファイルの違いが認められた。その一例として、Gly-Leu等が検出された。また、臼歯部残存患者における安静時唾液と刺激唾液の比較検討を行ったところ、全部で116の唾液代謝産物のピーク値が同定された。主成分分析の結果により、安静時唾液と刺激唾液との間に代謝プロファイルの違いが認められた。その一例として、Isopropanolamine等が検出された。以上の結果から、咬合咀嚼刺激が代謝産物レベルで唾液成分へ質的な変化を与えていることがメタボローム解析により明らかとなった。歯科補綴学咬合咀嚼刺激による唾液流出の変化と特定代謝産物の検出を達成させることが初年度の目標である。まず、本学附属病院研究倫理審査員会より承認を受け、本学附属病院に来院された咬合治療を必要とする患者(有顎者、総義歯・部分床義歯・インプラント義歯)の同意を数名得た。

そして、唾液の採取に着手し、共同研究先である慶応義塾大学先端生命科学研究所にてキャピラリー電気泳動-質量分析計を用いて唾液タンパクを計測した。現在、メタボローム解析を用いて網羅的に検討している段階であり、本実験を遂行するためのプロトコールの確立を達成した。インプラントや義歯などの咬合治療前に測定を行った患者の治療後における唾液タンパクについて再度解析を行い、咬合咀嚼刺激における唾液代謝産物の変化を唾液量と咬合力等も含めて総合的に評価していく。本研究では、個人差による影響も考慮し、さらなる多くの症例数の解析を行う予定である。実験に同意をしてくれる患者が予想以上に少なく、解析費用を使用しなかったため。次年度は、当初の予定通り実験に同意をしてくれる患者をリクルートし、咬合咀嚼時の唾液を解析する。
がん親和性パーソナリティが肺癌患者の予後に与える影響についての前向き研究

対象:平成10年にがん専門施設に入院中であった肺癌患者95人(男性70人・女性25人、49歳以下17人・50歳代と60歳以上それぞれ39人)を対象とした。データ収集:診療録および主治医から次の情報を得た。1)ベースライン時の臨床データ:病期、病理組織診断など。2)治療内容:手術、放射線療法、化学療法など、追跡期間に施されたすべての治療方法。3)診断日から約5年目での生存情報ならびに死亡日と死因。また、日本語版Short Interpersonal Reactions Inventory(永野ら、2001)を用いてGrossarth-Maticekらの提唱する疾病親和性・健康的パーソナリティ(タイプ1タイプ6)を測定した。解析:診断から6ヶ月以内であった68人を解析対象とし、Cox比例ハザードモデルを用いて人口統計的要因、臨床的要因、およびパーソナリティ要因と生存との関連を検討した。結果:タイプ1得点が高い患者およびタイプ4得点が低い患者では、診断時の病期が進行している傾向にあった。単変量解析ではタイプ1およびタイプ5得点が高いことが不良な予後と関連していたが、年齢、一般状態、および病期を補正するとタイプ1と予後との関連は不明瞭となり、タイプ5のみが有意な予後規定因子として残った。結論:肺癌患者において、タイプ5パーソナリティが不良な予後規定因子である一方、タイプ1やタイプ4は独立した予後因子ではないかもしれない。本研究の意義:パーソナリティとがんについての過去の文献を系統的にレビューしたが、肺癌についての文献は稀少であり、Grossarth-Maticekパーソナリティについての研究は皆無であった。我が国における肺癌の重要性を考えれば、より規模の大きな研究、できれば各病期ごとの層別解析が可能な研究によって追試を行っていく必要があると考えられた。本年度の研究実績対象平成10年2月から11月にかけて、国立病院九州がんセンター呼吸器部に入院中であった肺癌患者のうち、本研究への協力を同意した95人を対象とした(協力率94%)。性別は、男性が70人、女性が25人、年齢分布は49歳以下が17人、50歳代と60歳以上が、それぞれ39人であった。データ収集診療録および主治医から、以下の情報を得た。1)ベースライン時の臨床データ:臨床病期、病理組織診断、その他。2)治療内容:手術、放射線療法、化学療法など、追跡期間に施されたすべての治療方法と、それぞれの治療の効果(根治性、応答性など)に関する情報。3)疾患の再発の有無と時期、診断日から5年目での生存情報。患者が死亡している場合は、死亡日と死因。同病院への通院を中断した患者、あるいは他院へ転院・転医した患者については、患者本人、転院・転医先、または家族と連絡をとり、情報を得た。この作業は、すべての対象者について完了することができた。現在、解析結果をまとめており、来年度中には報告書ならびに論文作成まで終了する予定である。本年度の研究実績解析:約5年間の生命予後追跡が可能であった肺癌患者95人のうち、診断から6ヶ月以内であった68人を解析対象とした。Cox比例ハザードモデルを用いて人口統計的要因、臨床的要因、およびパーソナリティ要因(Grossarth-Maticekによるタイプ1タイプ6パーソナリティ)と生存との関連を検討した。単変量解析では、タイプ1およびタイプ5得点が高いことが不良な予後と関連していたが、タイプ4と予後との関連は有意ではなかった。

さらに、本標本において有意な予後規程因子であった年齢、一般状態(performance status)、および病期を統計的に補正すると、タイプ1と予後との関連は不明瞭となり、タイプ5のみが有意な予後規定因子として残った。結論:肺癌患者において、タイプ5パーソナリティが不良な予後規定因子である一方、タイプ1やタイプ4は独立した予後因子ではないかもしれない。本研究の意義:パーソナリティとがんについての過去の文献を系統的にレビューしたが、肺癌についての文献は稀少であり、Grossarth-Maticekパーソナリティについての研究は皆無であった。我が国における肺癌の重要性を考えれば、より規模の大きな研究、できれば各病期ごとの層別解析が可能な研究によって追試を行っていく必要があると考えられた。
生物ナビゲーションのシステム同定と革新的ロギングデバイスの開発

本研究は、ナビゲーションをシステム科学的手法により体系的に研究することを目的とする。ヒトや動物のさまざまなナビゲーションを数理モデルとして理解・解明し、将来的な予測や制御を目指す。ナビゲーションをナビ計測、ナビ分析、ナビ理解、ナビ検証のステップに分類し、ナビ計測のためのログボットの開発とナビ理解のためのシステム同定手法の開発を行う。ログボットはGPS、カメラ、マイク、気圧計、加速度計などを搭載するオンボードコンピュータ搭載のロガーデバイスである。H30年度はログボットの改良を行い、イベント駆動機能の強化を実施した。搭載デバイス(主に加速度計)データをオンボード処理し、採餌行動を検出し、ビデオカメラを起動する試験において、高い確率で採餌が確認された。耐久性の改善を行い、屋外での利便性を高めた。野外動物への装着を継続的に実施した。イベント駆動機能高度化のため、防水機能やより高度なプロセッサの搭載に向けて設計を行った。とくに、B01生態班、A02データ科学班と共同して、ログボットをオオミズナギドリに装着し、データ取得を試みた。B02神経活動班との共同により、ロボット顕微鏡を用いて線虫の行動計測を行うとともに、行動解析結果に基づいて光による神経刺激を行うシステムを開発し、行動中の脳活動計測を実施した。さらに、A02データ科学班と共同し、複数種類の動物の行動から軌跡に異常を持つ個体群の分類を実施した。言語解析手法を利用した移動軌跡の分析技術を開発し、ウミドリデータを解析した。また、3次元点群に基づく行動予測モデルの開発、位置姿勢推定手法の開発、対象追跡とプロジェクションマッピング手法の開発、群集行動解析モデルの開発などを実施した。2光子顕微鏡イメージング、カルシウムイメージング、線虫ゲノム編集、遺伝子と成長遅延など、生命科学分野における重要な研究成果を得た。H30年度は、ログボット試作機の装着実験を着実に実施している。イベント駆動機能を搭載し、加速度データの機械学習によるビデオ機能起動実験は良好な成績を残している。今後、ビデオ解析を行う予定である。また、行動モデルの開発とモデルに基づく移動軌跡の異常検知を実施し、複数の動物種において検知可能であることを確認した。このモデルの性能確認の一環として、野外試験により、行動に基づくセンサ制御(イベント駆動)を実施した。言語解析手法を利用した移動軌跡の分析技術、3次元点群に基づく行動予測モデル、位置姿勢推定手法、対象追跡とプロジェクションマッピング手法、群集行動解析モデル、水環境モニタリングセンサはログボットデバイス開発の基礎として重要な成果である。2光子顕微鏡イメージング、カルシウムイメージング、線虫ゲノム編集、遺伝子と成長遅延などの成果は生命科学分野の重要な知見である。ログボットの改良と生態行動計測応用に関し、イベント駆動実験を推進し、より広い種の動物で実施する。主に採餌行動の抽出を行い、採餌行動のビデオ解析を目指す。B01生態班との共同により、多種類の動物にログボットを装着し、行動計測を行う。A02データ科学班との共同により行動分類アルゴリズムを開発し、ナビゲーションシステムのモデリング手法を開拓する。B02神経班との共同により、行動中の脳活動計測に取り組み、介入実験を実施する。脳科学の観点からイメージング、遺伝子と行動・疾患表現に関する研究を推進し、領域研究推進のために計測、分析、理解、検証のサイクルを着実に実施する。ログボットはGPS、カメラ、マイク、気圧計、加速度計などを搭載するオンボードコンピュータである。本年度はログボットの試作を行い、防水機能も付与して27グラムを達成した。ログボットの性能調査のため、地上におけるGPS精度、カメラ機能、加速度計測などを実施した。産業用ロボット手先にログボットを装着して、各種センサの精度検証を試みたが、ロボットの繰り返し精度の不足のため、信頼性のあるデータ検証は実施できなかった。しかし、H29に新規に産業用ロボットを購入し、精度検証を行い、設計通りの性能が達成できていることを確認した。ログボットの野外動物への装着について、継続的に実施した。試作機から改良機、防水機能強化機などを製作し、生態系の研究班に配布して実験を行った。初回試作機では失敗したものの、耐水性の不足を補強して実データの取得に成功した。また、コネクタ不良などが見られたので、改善を行い、屋外での利便性を高めた。一方で、B02神経活動班との共同により、ロボット顕微鏡を用いて線虫の行動計測を行うとともに、行動解析結果に基づいて光による神経刺激を行うシステムを開発し、行動中の脳活動計測を実施した。また、A01データ科学班と共同し、機械学習により、線虫の行動から遺伝子変異を持つ個体のクラス分類を実施した。ログボット試作機の装着実験を実施したこと。神経活動計測を実施したこと。データ科学に基づく行動モデリングを実施したことなどにより、おおむね順調に進展している。H29年度にはロボットの精度検証を実施し、設計通りの性能が得られていることを確認した。また、野外試験も実施し、行動に基づくセンサ制御を実施した。これは当初の計画を前倒しで実施できたことになる。

ヒトや動物のさまざまなナビゲーションを数理モデルとして理解・解明し、将来的な予測や制御を目指す。ナビゲーションをナビ計測、ナビ分析、ナビ理解、ナビ検証のステップに分類し、ナビ計測のためのログボットの開発とナビ理解のためのシステム同定手法の開発を行う。ログボットはGPS、カメラ、マイク、気圧計、加速度計などを搭載するオンボードコンピュータである。H28年度はログボットの試作を行い、防水機能も付与して27グラムを達成した。ログボットの性能調査のため、地上におけるGPS精度、カメラ機能、加速度計測などを実施した。産業用ロボット手先にログボットを装着して、各種センサの精度検証を試みたが、ロボットの繰り返し精度の不足のため、信頼性のあるデータ検証は実施できなかった。しかし、H29に新規に産業用ロボットを購入し、精度検証を行い、設計通りの性能が達成できていることを確認した。ログボットの野外動物への装着について、継続的に実施した。試作機から改良機、防水機能強化機などを製作し、生態系の研究班に配布して実験を行った。とくに、B01生態班、A02データ科学班と共同して、ログボットをオオミズナギドリに装着し、データ取得を試みた。H28年度試作の初回試作機では失敗したものの、H29年度に耐水性の不足を補強して実データの取得に成功した。また、コネクタ不良などが見られたので、改善を行い、屋外での利便性を高めた。一方で、B02神経活動班との共同により、ロボット顕微鏡を用いて線虫の行動計測を行うとともに、行動解析結果に基づいて光による神経刺激を行うシステムを開発し、行動中の脳活動計測を実施した。さらに、A01データ科学班と共同し、機械学習により、線虫の行動から遺伝子変異を持つ個体のクラス分類を実施した。ログボット試作機の装着実験を実施したこと。神経活動計測を実施したこと。データ科学に基づく行動モデリングを実施したことなどにより、おおむね順調に進展している。H29年度にはロボットの精度検証を実施し、設計通りの性能が得られていることを確認した。また、野外試験も実施し、行動に基づくセンサ制御を実施した。これは当初の計画を前倒しで実施できたことになる。本研究は、ナビゲーションをシステム科学的手法により体系的に研究することを目的とする。ログボットはGPS、カメラ、マイク、気圧計、加速度計などを搭載するオンボードコンピュータ搭載のロガーデバイスである。H30年度はログボットの改良を行い、イベント駆動機能の強化を実施した。
マトリックス蛋白からみた尿路結石の分子機構と脂質代謝異常の解明

本研究は、これまで各施設が行っていた研究を統合し尿路結石の形成機序を解明することを目的とした。研究は各研究施設で実施した。それらからのデータ解析を含めた討議をe-mail等にて行い以下の実績を得た。臨床上、尿路結石症と動脈硬化、脂質代謝異常の関連があることを示した。マトリックス蛋白からみた尿路結石の分子機構と脂質代謝異常の解明のためのin viv0実験系として腎のダメージを最小限に抑えたラット蓚酸カルシウム結石誘発モデルを確立した。ラットに高コレステロール食を与えることで、カルシウムを過剰に投与するだけで容易に腎結石が誘導でき、脂質代謝異常と尿路結石の関連性を示した。結石研究にヒ陪養細胞系としてHK-2細胞(正常ヒト近位尿細管上皮細胞由来)が有用であることを示した。非I型シスチン尿症の原因遺伝子BAT1のcDNAの同定に成功しその染色体DNA構造を解明した。シスチン尿症患者より収集した末梢血を用いてBAT1につき7種,rBATにつき5種の遺伝子変異を検出した。ヘパラン硫酸がCaOx結晶形成過程のみならず、蓚酸による尿細管細胞の傷害をも軽減することにより、結石形成を阻止していることを示した。新しいHMG-CoA還元酵素阻害剤pitavastatinを長期投与し,血清コレステロール値に対する効果と,MMP-2および-3濃度が有意に上昇する一方,MMP-9およびTIMP-1,-2には変化をもたらさないことを明らかにし、結石予防への可能性を示した。血管平滑筋細胞とマクロファージ系細胞との共存培養系および動脈硬化モデルマウスの解析により、動脈硬化に伴う石灰化の発症機構において血管平滑筋細胞でのアルカリフォスファターゼが重要な役割を果たしており、尿路結石形成との類似点を示した。脂質代謝と尿路結石形成の関連性がより明らかになり今後も両分野の専門家での共同研究が必要であると考えられる。
植物のメリステム形成機構の分子遺伝学的解析

双子葉植物の芽生えは胚軸と幼根の先端に茎頂(SAM)と根端分裂組織(RAM)があり、発芽後はこれらの分裂組織から植物の全ての部分が作られる。本研究の目的はこれらの分裂組織形成機構をシロイヌナズナを材料に分子遺伝学的に明らかにする事であり、本研究で次の点を明らかにした。胚発生過程におけるSAM形成とカルスからの不定胚形成過程で、CUC1,CUC2(Cup-shaped cotyledon)遺伝子が重要である。本研究で、これらの遺伝子産物が転写因子として機能する事、CUC1の異所的な高発現植物は子葉の上に異所的な不定芽を形成し、この過程でSTM (Shoot Meristemless)遺伝子が子葉上で異所的に発現する事、またこれらの遺伝子がカルスからの不定芽誘導を強める事を明らかにした。側根形成時に新しいRAMが作られ、その時オーキシンが重要なはたらきをする。本研究で、この過程で転写調節因子SLR(solitary root ; IAA14)が内鞘細胞が細胞分裂を再開する時に機能する事、この遺伝子に変異を持つSlrは側根が形成されないが、この変異株のサプレーサー変異の一つであるssl2(Supressor of Solitary Root 2)は、側根形成が回復し、それはクロマチンをリモデリングする事で転写を抑制すると考えられるタンパク質をコードする事を明らかにした。双子葉植物の芽生えは胚軸と幼根の先端に茎頂分裂組織(SAM)と根端分裂組織(RAM)があり、発芽後はこれらの分裂組織(メリステム)から植物の全ての部分が作られる。本研究の目的はこれらのメリステム形成の分子機構をシロイヌナズナの突然変異株を材料に分子遺伝学的に明らかにする事であり、本年度は次の点を明らかにした。1,SAM形成機構;我々は胚発生過程におけるSAM形成とカルスからの不定胚形成過程において、CUC1,CUC2(Cup-shaped cotyledon)遺伝子が重要である事を既に示していた。本年度は、これらの遺伝子産物が殖物細胞中で転写因子として機能する事を明らかにした。そして、このタンパク質のC末端側は転写活性化能を持ち、N末端側のNACドメインにSAM形成の特異性が存在する事を明らかにした。更に、CUC1,CUC2の発現を人工的に調節できる系をつくり、SAM形成過程で特異的に発現する遺伝子群の網羅的な解析の足掛かりを確立した。また、cuc1あるいはcuc2の単独変異株のサプレッサーやエンハンサーを多数得ており、側枝形成に異常を示す変異株も得ている。2,RAM形成機構;側根形成時に新しいRAMが作られるがその過程でオーキシンが重要なはたらきをする事をすでに示していた。我々はこの過程で重要なはたらきをする転写調節因子SLR(solitary root ; IAA14)を単離して解析している。その結果、側根のRAM形成過程においてSLRは内鞘細胞が細胞分裂を再開する時に機能する可能性が強く示唆された。また、この遺伝子に変異を持つslrサプレーサー変異を多数単離し、遺伝学的な解析を始めた。そのうち幾つかはSLRの最初の変異とは別の位置に再び変異が入り2重変異となったサプレッサーであり、残りは別の遺伝子に変異が入ったサプレッサーである。現在、その一部に対してマップベースクローニングを行っている。また、野生型とslrからmRNAを抽出し、それを用いてデフェレンシャルデスプレーやアレイを行い、RAM形成時にSLRによって制御される下流遺伝子を探している。本研究の目的はこれらの分裂組織形成機構をシロイヌナズナを材料に分子遺伝学的に明らかにする事であり、本年度は次の点を明らかにした。2,RAM形成;側根形成時に新しいRAMが作られ、その時オーキシンが重要なはたらきをする。