hpprc/llmjp-kaken huggingface dataset:
自己組織化ナノ構造物近傍における原子スケール応力・歪み評価手法の開発

本研究の目的は,量子力学に基づく第一原理計算により,自己組織化ナノ構造物に存在する界面近傍での応力分布を明らかにすることにある.その目的を達するために,Yuらのアルゴリズムに基いた重み付きBader積分プログラムの有用性を応力密度の積分において検討し,応力分布の高精度評価手法を確立した.その手法を半導体異材界面原子モデルへと適用し,界面応力が界面近傍に局在することを第一原理から明らかにした.本研究の目的は,量子力学に基づく第一原理計算により,ナノ構造物に存在する界面近傍での応力分布を明らかにすることにある.本研究最終年度である当該年度の計画では,半導体異材界面の応力分布の高精度評価手法の確立とその異材界面原子モデルへの適用を目的とした.得られた知見・成果を以下に記述する.1.応力密度3次元積分法の確立本研究では,第一原理計算によって得られた場の関数である応力密度をある部分領域で体積分して局所応力を評価する.部分領域としては,Bader球と呼ばれる一つの原子を含む閉領域を設定した.昨年度の研究では,妥当な応力分布を得るには高精度なBader積分法を用いる必要があることを明らかにした.本年度はYu-Trinkleアルゴリズムに基づく重み付きBader積分プログラムを作成し,その精度をNaCl結晶,H2O分子,積層欠陥・表面等の原子系で検討した.その結果,系の対称性を満たす形で応力分布が得られ,本手法の応力密度積分に対する有効性が示された.2.半導体超格子近傍の応力分布評価法の確立半導体界面応力分布を明らかにするため,上述の3次元応力分布計算法を各種の半導体界面モデルに適用した.GaAs/AlAs,GaN/AlNの(111),(100)等の複数の界面に対して計算を行った.その結果,界面近傍数原子層に及ぶ応力の広がりが明らかになった.また,界面応力の面方位依存性は,sp3ボンドの配向と界面の幾何学的関係に由来することが示唆された.研究期間を通じて得られた結果により,半導体界面の局所的な応力状態の第一原理計算手法が確立され,その界面応力分布が明らかとなった.得られた局所応力と局所的な原子構造との比較を通じて,界面応力の物理的背景を詳細に議論できる.本手法を更に大規模な原子系に適用することにより,ステップを含む界面での応力集中等が議論可能になると考えられる.本研究の目的は,量子力学に基づく第一原理計算により,自己組織化ナノ構造物に存在する界面近傍での応力分布を明らかにすることにある.その目的を達するために,Yuらのアルゴリズムに基いた重み付きBader積分プログラムの有用性を応力密度の積分において検討し,応力分布の高精度評価手法を確立した.その手法を半導体異材界面原子モデルへと適用し,界面応力が界面近傍に局在することを第一原理から明らかにした.量子ドットを実現する自己組織化ナノ構造物の生成機構は原子スケールの歪みに大きく支配される.本研究の目的は,量子力学に基づく第一原理計算により,ナノ構造物に存在する界面近傍での応力分布を明らかにすることにある.研究初年度である当該年度の計画では,半導体異材界面の応力分布を評価することを目的とした.得られた知見・成果を以下に記述する.1.電子密度,エネルギー密度,および応力密度の3次元積分法の検証応力分布は,第一原理計算によって得られた場の関数である応力密度を体積分することによって得られる.得られる応力密度は,量子力学におけるゲージ依存性の問題によって一意に決まらない.この問題を回避するため,Bader球と呼ばれる一つの原子を含む閉領域を求め,そこで体積分を行う.本研究では,電子密度の体積分によりBader電荷を求めるTangらの手法とYuらの手法を用いて,GaAs/AlAsおよびGaN/AlN(100)界面における各関数のBader積分を行い,その有用性について検証した.その結果,応力密度の積分においては期待した精度が得られなかった.このことで,応力密度の積分に更なるアルゴリズムの改良が必要となる可能性が示唆された.2.半導体超格子近傍の応力分布評価半導体界面近傍における応力分布を明らかにするため,GaAs/AlAsおよびGaN/AlN(111)界面における1次元応力分布を計算した.まず,これら超格子を構成する結晶の格子定数を各々評価した.過去の文献と良い一致が得られた.その値を用いて,上記の超格子について応力分布の評価を行った.その結果,応力分布は界面近傍数原子層に及ぶことがわかった.一方で,応力密度の積分計算では,応力密度の領域設定には高い精度が要求されることが明らかになった.応力密度をBader積分して3次元応力分布を計算することが目的であるが,従来の手法の検討の結果,応力密度の積分には精度が不足していた.一方で,1次元応力分布を評価した結果,応力密度を積分する場合には高精度に領域設定する必要があることに由来することがわかった高精度な3次元応力密度積分法を実現するため,従来の積分手法を改良する.具体的には,領域分割後に有限要素法による数値積分法を導入することで精度向上を狙う.初年度の研究費により,計算機資源は確保した.次年度の研究費は,主に論文校閲および学会発表等の研究結果公表に要する費用に充てる.
東南アジア・オセアニア海域における人類の海洋適応と海洋資源利用の環境文明史

今年度の研究成果としては、まずインドネシアのマルク諸島北部およびスラウェシ島北部を中心とした考古学調査で出土した遺物の分析や、琉球列島やオセアニアにおける考古学的データとの比較研究を発展させることができた点があげられる。また2014年2月から3月にかけては、その直接的な比較分析を実施すべく、オーストラリアの研究機関を訪ね、保管してある遺物を実見しながら比較したほか、インドネシアやマレーシアにおいても遺物分析を中心に考古学的データの検討と整理ができた。また琉球列島との比較においても、沖縄の県立博物館・美術館を訪問し、現地に保管されている遺物を実見できたほか、沖縄の考古学的データとの比較を通した研究成果の発表や論文化も行うことができた。25年度が最終年度であるため、記入しない。研究成果としては、これまでにインドネシアのマルク諸島北部およびスラウェシ島北部を中心とした遺跡発掘調査で出土・収集した遺物の分析の実施と、2013年の2月3月におけるハルマヘラ島北部のトベロ地区での先史遺跡を対象とした発掘調査の実施による新たな考古資料の収集がある。これら新たに収集した遺物のさらなる分析は2013年度への継続となるが、今年度に開始した分析としては、遺物サンプルの炭素年代測定、出土土器を対象とした胎土分析、出土石器の岩石鑑定分析のほか、各遺物の数量、重量等に関する整理や写真撮影、実測図の作成も実施することができた。このうち年代測定や胎土分析はまだ全てが終了していない状況だが、2013年度中には確実に結果がそろうため、遺跡の時代背景や遺物の詳細に関するさらなる考古データを踏まえ、本研究のテーマである東南アジアからオセアニアの海域世界における人類の移住史や海洋適応、あるいは島嶼適応へアプローチできる可能性が極めて高く、当初に予定していた本年度の成果は十分に達成できたと考えている。まず達成点の一つとして、インドネシア国内において遺跡発掘調査を実施できたことがあげられる。このうちインドネシアにおける発掘調査の許可を得る手続きはかなり複雑で、また長期に及ぶものであるが、滞在期間中にこれらの手続きを踏まえたうえで発掘調査まで実施できたことは、研究を遂行する上での重要なプロセス、成果であったと考えられる。さらに2013年2月3月に実施した発掘遺跡では、これまでの先行研究とは異なる時代・性格の遺跡より多種におよぶ考古資料を収集でき、中でも多様な形態をもつ土器や、フィリピン諸島方面でも出土が確認されている土器文様が出土したことから、新石器時代後期における海上交易や周辺世界との人の移動や流通にもアプローチできる可能性が出てきたことは大きな成果の一つであろう。今後の研究は大きく二つの方向で進める。一つは2012年度の発掘調査で出土した遺物となる大量の人骨のほか、動物骨、魚骨、貝類のさらなる分析を実施し、マルク諸島における人類の移住や資源利用、海上交易の歴史を明らかにしていく分析研究の継続である。二つ目に、最終年度となる2013年度は発掘調査を実施しないかわり、今後の研究において改めて発掘対象とできる良好で歴史的価値の高い遺跡の確認調査を実施し、その上で今後もインドネシアでの共同発掘調査を実施できるように、ジャカルタの国立考古学研究所や各地方の考古局、地方自治体関係者らとの良好な関係性を維持するための打ち合わせや、これまでの調査成果に関する報告会の開催や報告書の提出が重要となる。同じくインドネシア国内だけでなく、日本国内や海外においてもその成果を学術誌や国内外の学会等にて積極的に公表していく計画である。
米の品質形成に関する研究

1.籾の蒸散速度は高温,低湿度,強風条件で高く,水蒸気飽差と正の相関がある.インド型稲の籾は開花期の蒸散速度かとくに高く,強風による稔実障害,障害米の発生も多い.2.高湿による受精障害は開花前12日に最も著しい.障害は籾温35°C以上でおこり, 4044°Cで急進する.高温は開花前には花粉障害,開花中は葯の裂開阻害を助長する.3.インド型稲の花穎は充実遅く,クチクラワックスの集積も弱い,このことはインド稲が乾風障害を受け易い要因であろうと考察した.4.籾の毛茸はクチクラ化し難く,内腔に水分を満たしており,籾の表皮蒸散に重要な役割を果たすものと考えた.毛茸は強勢花で長く,弱勢花で短かい,また日本型稲で長く,インド型稲で短い.日本型陸稲は水稲より顕著に短い.5.籾殻の内部形態を観察し,毛茸は凹部を成す外表皮より派生することを認めた.また毛茸の基部に接して集水機能を果たすとみられる染色性の低い細胞群を認め,籾の脱水経路について考察した.6.長期貯蔵に伴う古米化の過程で,米飯のテクスチャーの硬さ的要素が高まり,粘着性および食味指数は低下した.また水溶液性たんぱく質含有率は減少した.7.古米化に伴い,白米中のグルタミン酸含量,そのアミノ酸中に占める割合,炊飯液のPHなどは減少し,遊離脂肪酸含有率は増加した.8.米のアミロースならびに結合脂質の含有率は低温登熟条件で高まる.古米化に伴い結合脂質は増加するが,アミロース含有率は変わらない.このことから結合脂質は米飯の物性を支配する重要な要因と考えられた.9.ふ系71号が高温で米粒の発育が助長され,粒質も向上するのに対し,レイメイは低温登熟性が高く,フジミノリは広温度域に高い適応性を示した.この現象矮性遺伝子の多面的発現の結果と考えられた.1.籾の蒸散速度は高温,低湿度,強風条件で高く,水蒸気飽差と正の相関がある.インド型稲の籾は開花期の蒸散速度かとくに高く,強風による稔実障害,障害米の発生も多い.2.高湿による受精障害は開花前12日に最も著しい.障害は籾温35°C以上でおこり, 4044°Cで急進する.高温は開花前には花粉障害,開花中は葯の裂開阻害を助長する.3.インド型稲の花穎は充実遅く,クチクラワックスの集積も弱い,このことはインド稲が乾風障害を受け易い要因であろうと考察した.4.籾の毛茸はクチクラ化し難く,内腔に水分を満たしており,籾の表皮蒸散に重要な役割を果たすものと考えた.毛茸は強勢花で長く,弱勢花で短かい,また日本型稲で長く,インド型稲で短い.日本型陸稲は水稲より顕著に短い.5.籾殻の内部形態を観察し,毛茸は凹部を成す外表皮より派生することを認めた.また毛茸の基部に接して集水機能を果たすとみられる染色性の低い細胞群を認め,籾の脱水経路について考察した.6.長期貯蔵に伴う古米化の過程で,米飯のテクスチャーの硬さ的要素が高まり,粘着性および食味指数は低下した.また水溶液性たんぱく質含有率は減少した.7.古米化に伴い,白米中のグルタミン酸含量,そのアミノ酸中に占める割合,炊飯液のPHなどは減少し,遊離脂肪酸含有率は増加した.8.米のアミロースならびに結合脂質の含有率は低温登熟条件で高まる.古米化に伴い結合脂質は増加するが,アミロース含有率は変わらない.このことから結合脂質は米飯の物性を支配する重要な要因と考えられた.9.ふ系71号が高温で米粒の発育が助長され,粒質も向上するのに対し,レイメイは低温登熟性が高く,フジミノリは広温度域に高い適応性を示した.この現象矮性遺伝子の多面的発現の結果と考えられた.1.米粒の平衡水分と温度ならびに湿度との関係:日本型2,インド型4,短稈インド型2の計8品種の籾を供試し、平衡水分率の検討を行った。またこれら品種の籾の乾燥ならびに吸湿速度についても検討を加えた。平衡含水率は水蒸気飽差が低い条件ほど高いが、同一飽差では高温ほど高い。水蒸気飽差が大きい条件下ではインド型の平衡水分率が低く、また乾燥速度も速い。しかし短稈インド型品種は、広い飽差条件での範囲で平衡含水率が高い。2.米粒の登熟過程における脱水機構:イネの花穎の毛茸から水分の放出される現象が観察された。毛茸の長さには品種間差異が認められるので、これについて検討中である。3.登熟期の米粒の食味形成に関する研究:1).米飯のテクスチャーでは登熟が進むにつれて硬さの減少と粘りの増加がみられる。この変化はグルテリン態たんぱく貭含有率の変化と同じ傾向であった。このことからグルテリン態たんぱく貭の集積が米飯のテクスチャー形成に重要な役割を果すことが示唆された。

穂揃期の窒素追肥により得られる高たんぱく米はグルテリン態たんぱく貭に富み、米飯は硬く、粘り乏しく、不味となる。テクスチャー値からみて、米の食味性にとって最適なたんぱく貭含有率の範囲が存在することを確認した。2).白米ならびに炊飯に付着する17種の遊離アミノ酸の動態を検討した結果、登熟が進むに従い総遊離アミノ酸含量は減少する。アミノ酸組成の割合は、炊飯付着のものでは可成り変化する。炊飯液中へのアミノ酸の溶出率は登熟後期には低下する。穂揃期の窒素追肥により、遊離アミノ酸含量および組成はほとんど影響をうけず、また炊飯液中への溶出率も変らない。一般的な食味声価の高い品種の米は白米中および炊飯米付着の各遊離アミノ酸含量がいづれも高い。とくに炊飯米付着のものの含量が高く、またグルタミン酸組成が顕著に高い。1.長期貯蔵にともなううるち米粒質の変化:古米化の進む過程で米飯のテクスチャーがどのように変化するかを日本稲とインド稲について検討した。テクスチャーの硬さ的要素であるそしゃく性は新米が最も低い値を示すが、籾貯蔵年数が長くなるほど高まる。一方粘着性は新米が最も高く、古米化が進むほど低下する。したがって食味指数は新米が最も高く、貯蔵年数が長いほど低下し、不味となる。2.もち米では貯蔵にともなうそしゃく性の変化は非常に少ない。また粘着性は新米よりは12年貯蔵したものが反って高い値を示す。しかし3年以上の貯蔵では減少する。3.古米化にともない水溶性たんぱく質の含有率は減少する。硬さ、そしゃく性などと水溶性たんぱく質含有率との間には有意な負の相関関係が認められる。4.籾米の乾燥過程において環境温度ならびに相対温度と米の平衡含水率との関係を検討した。平衡含水率の値は相対湿度が低いほど小さいが、相対湿度50%以下では両者の関係は対数函数的、50%以上では指数函数的である。平衡含水率は高温ほど低く、その割合は10゚Cにつき約1%である。5.籾の脱水機構につき籾がら表皮の毛茸の役割に着目して検討した。毛茸は日本稲で長く且つ密生し、クチクラ化し難く、内腔に水分を満たしており、とくに日本稲の登熟中期の活発な表皮蒸散に重要な役割を果すと考えられる。6.籾がらの内部形態の光学および走査電子顕微鏡による検討を行い、毛茸への集水過程を推論した。毛茸を派生する外表皮細胞は縦長の細胞で、外表皮の凹部を成し、凸部を形成し、クチクラ化の顕著な細胞とは質的な差異を示す。毛茸に接する2.3の細胞は染色性低く、多量の水分を集めて、毛茸へ蒸散水分を供給するものと思われた。内表皮に多く見られる小毛茸や気孔は米粒→籾がらへの水分の援受に関係すると考えられる。
療育を必要とする児とその家族(父親)への支援に関する検討

発達障害児の父親の多くは、生活上の世話やしつけ等を中心に育児を担っていた。また、配偶者からのアドバイスや児との関わりをとおして障害や児の特徴に理解を示していた。そして、療育的な関わりや心持ちで児と接し、父親自身も成長していることが考えられた。しかし、児の理解や育児等に不十分さがあり配偶者からストレスと捉えられていることも伺えた。実際、父親はソーシャルサポートを受ける手段が母親に比較すると少ない状況にあり、サポート相手が配偶者に限局していることや“父親同士のつながり"と“学ぶこと"をニーズとして求めていることから父親への育児支援体制整備やピアサポートの実施の必要性が急務であることが明確になった。療育を受けている児の父親たちの実態把握を目的として、協力施設において93名を対象に自記調査票を用い自由回答形式で調査を実施した結果、回収率は43.0%であるが、自由回答式で設問数が20題と多く対象者に負担をかけたにも関わらず、父親たちの現状や家庭における育児体制やその課題、ニーズを把握することができた。父親の現状は、子どもが療育を受ける前後で父親としての役割に変化があったと答えた者は26%で、変化がないと答えた者が大多数を占めていた。回答について両群で比較したところ、育児に関しては障害に理解を示しできるだけ子どもに合わせた関わりをしようという意識を持ち、実際に育児への参加が増えている傾向がみられた。家事についても、妻の負担の大きさを感じ実際に家事をする機会が増えたなど育児だけでなく家事にも積極的に参加し,育児においては療育的視点をもって関わろうとしていることが示唆された。その他には、妻への精神的サポートも行っている様子がうかがえた。しかし、変化がないと答えた者の中にも同じ傾向を示す者もいたので、役割変化に対する認識の違いを分析する必要性が次年度調査での課題となった。また、共通した傾向は、仕事に追われ育児や家事に参加できない状況があること、育児・療育にどう関わってよいかわからないこと、家事や育児への参加状況に差はあるものの主は母親が担い父親はサポーターとしての関わりであることから、性別役割分業意識を垣間見た。そのような状況から、大半の父親たちは育児に関して相談する場や障害に関して学ぶ機会を求めており、専門家から育児(子どもとの関わり方)について学びたいと同時に、同じ境遇にある父親たちからも経験から学び支え合いたいということであった。他にも、行政機関に対して制度やサービスの向上を求め、乳幼児健診における発達障害の早期発見や早期療育の導入することなど父親たちのニーズを把握できた。05歳児(未就学児)は発育・発達が著しく伸びる時期であり、育児として保護者の関わりが最も必要とされるが、それに伴って育児不安や負担を訴える保護者は多く、また増加している。各自治体の母子保健活動においても母親やその家族の育児支援に力が注がれており、そのニーズが高いことが伺える。加えて、療育が必要とされる児の場合、保護者の育児負担や不安は特徴的でそれに見合った支援の重要性はより一層求められている。また、現代において育児への父親の参加が重要視され、母親の育児不安を軽減するだけでなく子どもの精神発達を良好にするためにも必要とされている。しかし、療育を必要とする発達障がい児の家族支援については、実際に育児を担う母親が中心となることが多く、父親に対する支援に関する検討は十分とはいえない。父親は経済的に家族を支えることが主であることが多いため育児や療育への関わり方や必要とされる支援に関する調査の必要性は高いといえる。2014年に実施した父親たちの実態を把握するための基礎調査から、父親の療育を必要とする子どもの育児状況や意識・思い、育児不安や育児不安を解消するための方法に母親との共通点や差異があることが明確になった。他にも、父親たちの必要としている支援の内容から、母親とは違った父親たちへの具体的な支援方法を検討する必要性も示唆された。基礎調査では、対象者が少数であったためより明確な傾向を示すために今回の調査では、規模を拡大してN県内の就学前児を対象に療育を行っている療育施設を利用している児の父親・母親を対象とした。また、夫婦関係や地域社会との関連などの生活に満足していることは、父親と母親の両者の育児を含めた様々な不安度を低下させるということからも母親に対して同時に調査を行い、母親・父親間と夫婦間での比較を行い、父親に焦点をあてたより具体的な家族支援の検討を目的に研究を実施した。最終調査を実施し、父親と母親双方の状況を比較検討のため療育を必要とする児の育児に関する実情や思いの共通点や相違点、ソーシャルサポートとの関連性を明らかにし具体的な支援を検討することを目的にN県内の就学前児を対象に療育を行っている療育施設(39施設:平成27年度現在)を利用している児の父親・母親を対象とした。調査前に対象者が利用する施設長へ調査協力依頼と調査対象人数の報告依頼を行い、施設長より承諾を得られた施設の対象者でかつご本人の承諾を得られた場合のみ対象とし自記式調査紙郵送法で調査を行った。39施設中、8施設から承諾が得られ対象者470名に対し調査票を配布した。調査内容については副次的評価項目である(1)基本属性:父親・母親の状況、療育を受けている児の状況、

(2)育児に関する実状や思いの共通点や相違点(1子どもに関する父親・母親の認識、2育児状況(療育を必要とする子に関わる時間や関わり方、育児ストレス)、3育児に関する社会との関係は、2014年に実施した基礎調査を元に質問項目を作成し、主要評価項目である(3)ソーシャルサポートとの関連性1ソーシャルサポートの利用状況(内容・提供者)は、太田らが作成した項目を参考に、道具的サポート、情緒的サポート、情報的サポート、評価的サポートの4種類とした。4種類の枠組みの中で、山下らが作成した「発達障害の母親が抱える生活困難に関する事例のコード・マトリックス」と藤田らが作成した「ASD児を持つ母親が認知したソーシャルサポート」の項目を参考に、基礎調査の結果を合わせて質問項目を作成し、実際の利用状況を調査した。回収率は、39.1%(n=184)であった。発達障害児に関する父親・母親の認識や育児状況、育児に関する社会との関係を調査した。その結果、児の特性の認識は差がなかった。しかし、児の理解に関する認識では児の得意なこと、頑張っていることを知っている、児の頑張りや努力を誉める、児の成長を促す関わりを心がけているという点で母親優位であった。父親は児を理解しようと努力しているが、十分な理解には到達していない状況が伺えた。児の特性への対応では関心・注意をそらす、気を引く行動であれば無視をする項目に有意差がみられた。全項目が母親優位なことから、父親は療育の知識を必要とする対応方法を実施できていないことが伺えた。育児に関する意識では母親の方が育児への積極的に関わりに実感を持っているという結果であった。また、育児ストレスでは、母親の方が社会の差別意識や配偶者の育児の不十分さ、自身の児への対応の不配偶者との育児の方向性の相違をストレスと感じていた。また、母親は情報的サポートに関して療育を通じて知り合った友人や医療機関等で優位に差が出ている一方で父親は配偶者に限局していた。情緒的サポートも同様に父親は配偶者が唯一の相手であることに対し、母親は多くの手段を利用していた。評価的サポートでは、実母、福祉機関等に有意差がみられたが全て母親優位で父親は配偶者のみであった。道具的サポートでは育児の手伝いは母方祖母が担い、家事は母親がメインであることが伺えた。父親は大半が就労している背景から実際に職場の仲間や上司からサポートを受けていた。父親は、児の理解や関わり方について配偶者からのアドバイスをを通して障害や児の特徴について理解を示していることがわかった。しかし不十分さや相違から配偶者がストレスとして捉えられていた。また実際、父親はサポートを受ける手段が母親に比較すると少ない状況にあり父親へのサポート体制整備が急務であることが明確になった。発達障害児の父親の多くは、生活上の世話やしつけ等を中心に育児を担っていた。また、配偶者からのアドバイスや児との関わりをとおして障害や児の特徴に理解を示していた。そして、療育的な関わりや心持ちで児と接し、父親自身も成長していることが考えられた。しかし、児の理解や育児等に不十分さがあり配偶者からストレスと捉えられていることも伺えた。実際、父親はソーシャルサポートを受ける手段が母親に比較すると少ない状況にあり、サポート相手が配偶者に限局していることや“父親同士のつながり"と“学ぶこと"をニーズとして求めていることから父親への育児支援体制整備やピアサポートの実施の必要性が急務であることが明確になった。有効な回答が得られた内容について父親・母親間、夫婦間で(1)基本属性
歯周病治療に向けた歯肉組織のカドヘリン結合を調節するポリロタキサン足場の構築

歯科領域において歯肉炎および歯周炎の治療は、歯周病罹患者の減少に繋がる重要な課題である。そこで本研究課題では、歯肉上皮細胞の物理バリア機能を回復するための足場としてポリロタキサンを基盤とした生分解性フィルムを作製し、ポリロタキサンの表面分子可動性調節に基づく歯肉上皮細胞のカドヘリン発現の亢進と物理バリア機能回復による歯肉炎抑制効果について解析する。
高齢者の転倒発生における視知覚と姿勢制御と下肢筋力との関連

研究者のこれまでの研究結果では,ADLが自立している高齢者の転倒発生には,視知覚と姿勢制御の関連性が示唆されている。この2つの要因に視知覚を追加し,さらに下肢筋力との関連性を重ね合わせることで,転倒の身体的要因の明確化をねらい,転倒予防対策への足がかりを作ることが本研究の性格である。ヒトが二足立位歩行を始めたときから,転倒という現象に向き合うことが余儀なくされ,それとともに下肢筋力とバランス能力の強化が要求されることになった。しかし,これまで地域看護学領域では機材の簡易性,安全性,再現性,精度管理などの問題から地域に研究者が出向いての下肢筋力の測定は不可能とされ,下肢筋力と相関の高い握力測定などで代用されてきた。近年,人間工学やリハビリテーション医学の発展等により,安全で簡易で再現性の高い客観データが取得できる測定装置の開発が進んできた。本研究では,この簡易の下肢筋力測定装置を用い,地域で生活をしている身体的ADLが自立している高齢者を対象に,視知覚,姿勢制御,下肢筋力の3要素を含ませた調査を実施し,その3要素の関連性を具体化させてきた。これまで少人数の若年者を対象に,データの客観性,安全性,再現性について確認をおこない,さらにこの若年者のデータを基に地域の少人数の高齢者を対象にデータの確認をおこなった。分析結果から,視覚的刺激が強く,かつ下肢筋力が低値であるほど姿勢制御は不安定(重心動揺が大きくなる)になる傾向が認められた。昨年度は対象となる高齢者数を増やした調査を行った結果,これまでの分析結果を同様に。視知覚は姿勢制御と下肢筋力を有意に関連があることが伺えた。この結果を踏まえ,今後も地域で生活をする高齢者の転倒発生に関連した視覚,認知,筋力の3要素についての因果関係を追究し,転倒予防策につながるべく研究を目指す。研究者のこれまでの研究結果からADLが自立している地域の高齢者の転倒発生は、視知覚と姿勢制御が関連していることが分かってきている。高齢者にとって視覚的フィードバック(身体移動にともなう視野の変化を自己の体動によって補正する能力)の劣化が姿勢制御にマイナスの影響を与えていることを指示しているものと考える。このことから、高齢者の転倒発生は視覚情報が不正確に知覚されているか、あるいはその知覚情報が入力された後の情報処理の過程でなんらかの問題が生じ、姿勢制御への円滑な連動がなされていないために起こっている可能性が示唆される。言い換えれば、高齢者は若年者に比べて変化のある視覚情報を知覚してから、自己の体動により姿勢を補正し、安定した二足立位保持ができるまでに何らかの原因で時間がかかりすぎるために転倒しているのではなかという予測に基づいている。これを立証するためには、安定した二足立位保持の条件となる下肢筋力についても検討する必要性が生じてくる。従来、地域看護学領域で実施される調査等では、器材の簡易性や被験者への安全性から下肢筋力の測定は実施不可能とされることが多かった。しかし近年、筋力測定装置の開発が進み、簡易でかつ客観的で安全に下肢筋力の測定が可能となってきている。そこで本研究では、この簡易の下肢筋力測定装置を用い、転倒を発生させている要因である視知覚と姿勢制御との関連性をさらに具体化させるために、姿勢制御を左右すると考える下肢筋力という変数を加える。今年度はこの簡易の下肢筋力測定装置を用いて少人数の若年者を対象とし、データの客観性・安全性・再現性について確認した。次年度は、この簡易の下肢筋力測定装置を用いて、地域で生活をしている高齢者を対象にした小規模な調査の実施を計画している。研究者のこれまでの研究結果から、地域で生活をしている身体的ADLが自立している高齢者の転倒発生には、視知覚と姿勢制御の関連性が示唆されている。転倒発生における身体的要因としては筋力とバランス能力が大きく関与していることは多くの研究者から報告されている。この2つの要因に視知覚を追加し、さらに下肢筋力との関連性を重ね合わせることで、転倒の身体的要因の明確化をねらい、転倒予防対策への足がかりを作ることが本研究の性格である。ヒトが二足立位歩行を始めたときから、転倒という現象に向き合うことが余儀なくされ、それとともに下肢筋力とバランス能力の強化が要求されることになった。しかし、これまで地域看護学領域では機材の簡易化、安全性、再現性、精度管理などの問題から地域に研究者が出向いての下肢筋力の測定は不可能とされ、下肢筋力と相関の高い握力測定などで代用されてきた。近年、人間工学やリハビリテーション医学の発達等により、安全で簡易で再現性の高い客観データが取得できる測定装置の開発が進んできた。本研究では、この簡易の下肢筋力測定装置を用い、地域で生活をしている身体的ADLが自立している高齢者を対象に、視知覚、姿勢制御、下肢筋力の3要素を含ませた調査を実施し、その3要素の関連性を具体化させる。昨年は少人数の若年者を対象に、データの客観性、安全性、再現性について確認をおこなった。これを基に今年度は地域の少人数の高齢者を対象にデータの確認をおこなった。分析結果から、視覚的刺激が強く、かつ下肢筋力が低値であるほど姿勢制御は不安定(重心動揺が大きくなる)になる傾向が認められた。このことから視知覚は姿勢制御と下肢筋力を有意に関連があることが伺えた。次年度は対象となる高齢者数を増やした調査を実施する予定である。

研究者のこれまでの研究結果では,ADLが自立している高齢者の転倒発生には,視知覚と姿勢制御の関連性が示唆されている。この2つの要因に視知覚を追加し,さらに下肢筋力との関連性を重ね合わせることで,転倒の身体的要因の明確化をねらい,転倒予防対策への足がかりを作ることが本研究の性格である。ヒトが二足立位歩行を始めたときから,転倒という現象に向き合うことが余儀なくされ,それとともに下肢筋力とバランス能力の強化が要求されることになった。しかし,これまで地域看護学領域では機材の簡易性,安全性,再現性,精度管理などの問題から地域に研究者が出向いての下肢筋力の測定は不可能とされ,下肢筋力と相関の高い握力測定などで代用されてきた。近年,人間工学やリハビリテーション医学の発展等により,安全で簡易で再現性の高い客観データが取得できる測定装置の開発が進んできた。本研究では,この簡易の下肢筋力測定装置を用い,地域で生活をしている身体的ADLが自立している高齢者を対象に,視知覚,姿勢制御,下肢筋力の3要素を含ませた調査を実施し,その3要素の関連性を具体化させてきた。これまで少人数の若年者を対象に,データの客観性,安全性,再現性について確認をおこない,さらにこの若年者のデータを基に地域の少人数の高齢者を対象にデータの確認をおこなった。分析結果から,視覚的刺激が強く,かつ下肢筋力が低値であるほど姿勢制御は不安定(重心動揺が大きくなる)になる傾向が認められた。昨年度は対象となる高齢者数を増やした調査を行った結果,これまでの分析結果を同様に。視知覚は姿勢制御と下肢筋力を有意に関連があることが伺えた。この結果を踏まえ,今後も地域で生活をする高齢者の転倒発生に関連した視覚,認知,筋力の3要素についての因果関係を追究し,転倒予防策につながるべく研究を目指す。
細胞増殖制御系におけるシグナル伝達機構

細胞増殖のシグナルは、細胞増殖因子の細胞膜レセプターへの結合によって標的細胞に伝えられ、さらに増幅されて二次的メッセンジャーを介して細胞核に到達する。細胞増殖因子カスケードとよばれるこの一連の反応系を解明することを目的とする本研究は、今年度、申請書に記載した研究計画に従い、以下に述べるような研究成果を得た。1.ヒトインスリン受容体遺伝子に変異を導入し、インスリン作用発現には受容体のチロシンキナーゼ活性が必須であることを明らかにした。2.カルシウムプロテアーゼ(CANP)は、二次的メッセンジャーである【Ca^(2+)】やりん脂質の存在下に自己消化がおこり活性が発現することを見出した。3.活性型CANPの基質であり、シグナル伝達過程において中心的な役割を担っていると考えられるCキナーゼ(ウサギ)のCDNAクローニングを行なった。この結果、少なくともα,β,γ,δとよばれる4種のCキナーゼ分子が存在すること、さらにこれら4分子種の組織特異的発現が明らかにされた。4.リン脂質分解、Ca動員に引続いて細胞内に発生する遅いシグナル伝達に、IAP基質であるG蛋白質が関与していることが3T3細胞について示された。5.G蛋白質(ラットGs,Gi,Go)のαサブユニットのCDNAクローニングを行ないG蛋白質に共通なドメインと各G蛋白質に固有なドメインの存在を明らかにした。6.ras遺伝子に変異を導入し、GTP結結合能がトランスフォーム活性に必須であることを示した。7.分子遺伝学的解析が容易である酵母のシグナル伝達系については(1)分裂酵母におけるras相同遺伝子が接合フェロモンからのシグナル伝達系に関与していることが示された。(2)パン酵母のアデニル酸シクラーゼ遺伝子の欠失変異の解析から触媒中心ドメインおよびras遺伝子産物による制御に必須なドメインの一次構造上での配置を明らかにした。今後は、以上の成果を総合し、さらに発展させる計画である。
泌尿器癌の転移抑制におけるｐ１６機能性ペプチド全身投与の効果と毒性の検討

p16の機能異常は膀胱癌の進展に重要である。今回、マウス肺転移モデルにおいてp16ペプチド導入の転移抑制と毒性について検討した。6週齢の雌マウスにマウス膀胱癌細胞MBT-2を100,000個/100mL尾静注してマウス肺転移を作成し、P16ペプチドの単回、3回投与による肺転移抑制と毒性を検討した。肺転移は、対照群12/12例、単回群5/12例、3回群3/10例で、数、大きさともにペプチド群で有意に減少した。毒性は高容量ペプチド群で白血球増加が認められたが有意ではなく、他の血液異常、臓器の組織学的変化は認めなかった。以上、p16ペプチド全身投与は明かな毒性なくマウス膀胱癌の肺転移を抑制した。今年度は、膀胱癌肺転移のモデルを用いてマウスp16機能性ペプチドによる治療実験を実施した。膀胱癌肺転移モデルとしてC3H/HeNマウス(メス)にマウス膀胱癌細胞株MBT2 100,000個/0.1mLPBSを尾静注し、尾静注に成功した45匹をその後の実験に使用した。15匹ずつ3群に分類し、治療による転移形成性および生存率の差を各群5匹および10匹で観察した。治療はあらかじめ室温でインキュベーションしたマウスp16ペプチド80nMと導入用ペプチドWr-T50nMを0.1mLPBS尾静注した。対照群は無治療とし、治療群では1回治療群は細胞株投与後3日目に、3回治療群は3,5,7日目に治療を行った。結果は、細胞株投与14日目の転移形成性は無治療群100%(5/5)、1回治療群100%(5/5)、3回治療群40%(2/5)であった。生存率については18日目からマウスが死亡し始め、21日目までの生存率は対照群25%(2/8)、1回治療群50%(5/10)、3回治療群80%(8/10)であった。ただし21日目までの肺転移の形成を病理学的に観察したところ、対照群は100%、1回治療群80%、3回治療群80%であり、治療群は肺転移の数が少なくサイズも小さい傾向が見られた。現在、再度同モデル30匹を用いて治療の有無、治療回数による転移形成性を組織学的に検討中である。上記と同様の実験群において、細胞株静注後14日目に安楽死の上、肺を採取し、組織学的な転移形成性の評価、さらに治療群を中心に、p16発現、リン酸化Rbの発現、アポトーシスの評価を行う予定である。今年度は、研究遂行の基本となる泌尿器がん肺転移モデルの再現性を含め、まずモデル確立性を検証した。マウス肺転移巣に対してヒトおよびマウスp16ペプチドの全身投与による治療を予定しているため、まず使用予定の腎癌・膀胱癌細胞株におけるマウス肺転移形成とp16及び関連分子の発現状態、in vitroでのp16機能性ペプチド導入による増殖抑制効果を確認した。当初、膀胱癌細胞株としてマウス由来MBT2、ヒト由来RT112、腎癌細胞株としてマウス由来Renca、ヒト由来SN12Cを予定していたが、肺転移形成とin vitroの治療効果からさらにSKRC腎癌細胞株の検討も行った。1膀胱癌細胞株:ヒト由来RT112、マウス由来MBT2ともに、p16発現は欠損し、Rbリン酸化が亢進していた。MBT2は100,000個細胞の尾静注3週目には肺転移形成が確認されたが、RT112はアシアロGM1抗体処理を行ったNOD-SCIDマウスにおいて1000,000個細胞の尾静注でも肺転移を形成しなかった。2腎癌細胞株は肺転移形成が確認されているヒト由来SN12Cが、p16発現は低下しているものの、in vitroのp16ペプチド4mM16mMの導入で30%43%の抑制とやや抑制率が低かったため、抑制率が8590%であるSKRCシリーズのヒト腎癌細胞株が肺転移を形成するかどうかをまず検討することとした。しかしアシアロGM1抗体処理後のNOD-SCIDマウスにおいてもSKRC株106細胞の尾静注で肺転移形成を認めなかった。マウス由来Rencaの肺転移形成は次年度実施予定である。以上から、肺転移モデルをヒト由来SN12C株とマウス由来MBT2、Rencaで作成し、ヒトあるいはマウスp16ペプチドによる全身投与を行う予定である。

目的:p16INK4a(p16)はRbのリン酸化を制御しており、その機能異常は膀胱癌の発生進展に重要である。これまでp16のCDK結合ドメインを用いた機能ペプチドp16-MISのマウス膀胱癌細胞移植モデルにおける抑制効果を報告(Int J Oncol 2013;43:543)が、今回、肺転移抑制効果と毒性を検討する。方法:肺転移は6週齢の雌C3H/Heマウス34匹にp16欠損マウス膀胱癌細胞株MBT-2を10万個/100mL尾静注して作成し、14日後に肺転移巣を組織学的に検討した。対照群および投与回数により分類し、p16x1群は3日目に1回、p16x3群は3、5、7日目に3回投与した。p16-MISの配列はrrrrrrrrr-GPG-FLD TLV VLH Gで、導入用ペプチドWr-TはKETWWE TWW TEW WTE WSQ-GPG-rrrrrrrrr (Mol Cancer Ther 2004;3:1623)とした。両者をあらかじめ室温で1時間混合し尾静注した。肺転移は組織切片上で数と面積で評価した。またp16、リン酸化Rbの発現、アポトーシスを組織学的に評価した。毒性試験は、5週齢雌雄のC3H/Heマウス計15匹にペプチド単回低用量、複数回高用量投与における体重変化、血液検査、臓器組織学的評価を行った。結果:肺転移は対象群12/12例、p16x1群5/12例、p16x3群3/10例で、数は平均7.08±5.23個、1.91±3.29個、1.0±1.89個、大きさは3.19±2.30平方mm、2.51±1.57平方mm、1.34±0.986平方mmで有意差(対照vs p16x1: p=0014, 0.0183;対照vs p16x3: p=0.0007, 0.0296)を認めた。転移巣のp16発現は差がなく、リン酸化Rbの発現、あるいはアポトーシスは対照に比較して部分的に低下あるいは亢進していた。毒性は高容量群に白血球数増加傾向が認められたが有意差はなく、骨髄像にも明らかな所見はみられなかった。結論:マウス膀胱癌肺転移モデルにおいて、p16-MISの全身投与は用量依存性に転移形成を抑制することが示唆され、明かな毒性は認められなかった。腫瘍学膀胱癌の肺転移モデルは確立でき、p16ペプチドによる治療実験も反復して実施したが、腎癌肺転移モデルはp16感受性の高い細胞株の転移形成能が極めて低く、一方、肺転移能の高い細胞株がin vitroでp16ペプチド導入治療に抵抗性であったため。肺転移を形成する腎癌細胞株のin vitroのp16ペプチド導入に対する増殖抑制の再現性が不安定であったため、p16ペプチド導入による抑制効果の顕著なヒト由来癌細胞株の肺転移能をまず検討したため。結果的には当初の予定通り、ヒト腎癌細胞株SN12Cとマウス腎癌細胞株Renca、マウス膀胱癌細胞株MBT2を用いることとしたため、H25年度はさらに進展すると考えられる。膀胱癌肺転移モデルにおけるp16ペプチド治療効果を組織学的に解析中であり、必要に応じて追加実験を行う予定である。また平成26年度はマウスにおけるp16ペプチド静注の毒性を生化学的、組織学的に検討する予定である。p16ペプチド療法感受性の腎癌細胞株を用いた肺転移モデルは確立が困難であるので、膀胱癌肺転移モデルにとどめる予定である。肺転移モデルの可能性と限界は十分検討し得たと考えるため、今後は再現性の確認されているMBT2、SN12Cを中心にペプチドの全身的導入の効果、毒性の検討を行う。課題として研究経費があるため、治療前後の転移巣のマイクロアレイ遺伝子解析は、まず必要なp16関連分子の発現解析にとどめ、コスト削減をはかる予定である。経費は計画に基づいてほぼ予定通り使用したが、動物実験の物品費、飼育費、解析費に少額の誤差が発生したため。
脊髄Ⅹ層におけるノルアドレナリンの作用機序と慢性疼痛の病態解明

慢性疼痛の代表的治療薬である抗うつ薬はノルアドレナリン(NA)の再取り込みを抑制し、脊髄II層のNAを増加させることで鎮痛効果を発揮すると考えられてきた。しかしNAはX層に最も多く分布することが明らかになり、さらに申請者はin vitro脊髄スライス標本からの電気生理学実験により、NAが脊髄X層の抑制性シナプス伝達を有意に活性化させることを解明した。つまりX層が慢性疼痛の発症に大きく関与している可能性が示唆されるが、これまでにX層の機能を検討した報告はない。本研究の目的はX層におけるNAの反応を免疫組織学、電気生理学実験により多角的に検討することで、慢性疼痛の病態解明に寄与することである。
高分子固定化金属錯体の動的制御と精密合成化学

固定化したヨードインドール誘導体にパラジウム触媒存在下ピナコールボランとの反応を行うことにより固定化インドリルボラン誘導体を調製し、また続くアリールハライドとのパラジウム触媒クロスカップリング反応を用いて高分子上における精密合成を検討した。この高分子上のパラジウム触媒ホウ素化反応は、溶液反応で行うよりも選択に進行し、二量化反応などの副反応は全く見られず、調製した固定化したインドリルホウ素誘導体は、種々のインドールアルカロイド、特に最近生理活性が注目されているビスインドールアルカロイド類の合成を行った。特に、高分子担体上の特徴的な反応であるモノ官能基化反応を活用し、分子に反応点が二つある場合に、片方のみを高分子上の基質と反応させ、次いであらためて別の基質と反応させることにより非対称な修飾を可能とすることができた。ビスインドリルマレイミド誘導体はrebeccamycinなどに見られる基本構造であり、その誘導体のなかからPKC阻害剤として優れた活性を示すものが見出されている。固定化インドリルホウ素化合物をパラジウム触媒存在下、ジブロモマレイミドと反応させると、選択的モノ置換体が得られ、続いて別のインドリルホウ素化合物とカップリング反応を行い、非対称なビスインドリルマレイミド誘導体を合成し、ライブラリーの構築を行った。またビスインドリルピラジンは海洋天然物dragmacidin類の合成中間体として重要であり、またこのビスインドリルピラジン自体にも抗腫瘍活性が見出されている。ブロモヨードメトキシピラジン誘導体を用いてパラジウム触媒反応を行い、次いで別のインドリルホウ素化合物とカップリング反応を行うことでビスインドリルピラジン誘導体のライブラリー合成もおこなった。さらに高分子固定化と同様にフルオラスタグ化を用いる手法も検討した。有機金属あるいは金属錯体を高分子上に固定化した場合には、溶液中とは異なる環境が与えられ、その金属錯体の反応性を制御する方法論として展開が期待される。特に固定化による擬似的な高度希釈効果は、合成化学的にも有用であり、選択的な精密有機合成を達成する上でも利用価値が高いものと考えられる。精密有機合成における高分子固定化有機金属の有用性を制御化学の観点から明らかにするために、高分子担体上における種々の有機金属化合物の調製を行い、さらに新たな機能性高分子金属錯体の開発と新たな合成反応への展開を行うことを本研究の目的とした。医薬品化学においてインドール誘導体は重要な母核あるいは部分構造として認識されており、その多様な修飾を可能とする方法論の開発が精力的に行われている。すでに著者も固相担体上におけるインドール環の構築および修飾反応について報告しているが、種々の選択的な変換が可能なインドリルホウ素化合物の高分子への固定化について検討した。固定化したインドリルホウ素化合物は容易に調製することが可能であり、また高分子の効果を用いて選択的なモノ官能基化を行うことにより、種々のビスインドールアルカロイド誘導体の合成に有用であることが明らかとなった。高分子上における変換反応は、溶液反応と同じように円滑に進行する場合もあれば、反応によっては最適化が難しいものもあり、その適用範囲の検証は今後とも重要と考えられる。また高分子上におけるパラジウム錯体を用いる変換反応に関して著者は最近簡便なカルボニル化反応を開発しており、この反応をこの固定化インドリルホウ素化合物を用いる方法論と組み合わせることによりさらに多彩なビスインドリルアルカロイド類の合成が可能となるものと考えられる。
病因特異的治療の可能性を秘めた新規コレステロール合成経路代謝異常症の疾患概念確立

コレステロール合成経路酵素欠損による先天代謝異常症では多発奇形に種々の先天性皮膚・毛髪異常を伴うものがある。しかし、コレステロール合成経路酵素の欠損症は未だ大部分の酵素でヒトでの報告がない。研究代表者は毛根炎を伴う先天性無毛症と多発奇形を呈した兄弟例のエクソーム解析からコレステロール合成経路酵素をコードする新規候補遺伝子Xを同定した。本研究では新規候補遺伝子Xが無毛症を伴う先天奇形症候群を引き起こす遺伝学的・機能的証明を試み、病態解明に加えて病因特異的治療の提案を目指す。1.【モデルマウスの病理組織学的解析】皮膚特異的ノックアウトマウスでは細胞間のタイトジャンクションの異常が電子顕微鏡による観察で明らかとなった。また、タモキシフェン誘導による皮膚特異的ノックアウトマウスでは表皮の錯角化を認め、患者の皮膚生検像と合致していた。2.【モデルマウス由来細胞による病態解明の試み】無毛症を始めとする患者での表現型を起こす病態の解明を目指し、関連パスウェイのシグナル伝達を解析した。前年度に作成した遺伝子Xの皮膚特異的ノックアウトマウスのうち、タモキシフェン誘導による皮膚特異的ノックアウトマウスからマウス胎児線維芽細胞を樹立し、タモキシフェンによる遺伝子欠損誘導後、Sonic Hedgehogパスウェィの分子の発現誘導を観察した。遺伝子欠損マウス胎児線維芽細胞と野生型で比較したが、本パスウェイの下流分子の発現には有意な差は認めなかった。3.【モデルマウスの治療】タモキシフェン誘導による皮膚特異的ノックアウトマウスを用いて、病因特異的治療として抗高脂血症薬や産物の補充を外用または内服として試みた。試行したいずれの薬剤・投与法においても無毛症は薬剤の有無にかかわらず生じた。しかしながら産物の経口補充を試みた際に耳介や尾部といった先端部にやや改善傾向が見られた個体があり、再現性を確認している。1.無毛症を始めとする患者での表現型を起こす病態の解明前年度に作成した遺伝子Xの皮膚特異的ノックアウトマウスについて、病理学的検討を行い、一部は患者と合致する所見であることが明らかとなった。さらに関連パスウェイのシグナル伝達を解析した。タモキシフェン誘導による皮膚特異的ノックアウトマウスからマウス胎児線維芽細胞を樹立し、タモキシフェンによる遺伝子欠損誘導後、Sonic Hedgehogパスウェィの分子の発現誘導を観察した。2.モデルマウスの治療タモキシフェン誘導による皮膚特異的ノックアウトマウスを用いて、病因特異的治療として抗高脂血症薬や産物の補充を外用または内服として試みた。3.遺伝学的証明遺伝子Xの変異が無毛を呈する遺伝学的証明には血縁関係のないさらなる症例の同定が必要である。申請者の検索・照会では同定されなかったが、遺伝子Xの変異による無毛症症例が平成30年度に相次いで報告され、結果として遺伝学的証明がなされた。遺伝子Xの変異による無毛症の表現型が平成30年度に相次いで報告され、申請者の仮説を証明する形となった。しかしこれらの先行論文はもっぱら患者の臨床症状の報告にとどまっており、この表現型を取る病態の解明はほとんどなされていない。実際モデル動物による再現や病態の解析は全く行われておらず、また罹患組織・臓器での代謝ブロックの証明もされていない。申請者の研究はこれらの点において新規性があり、今後は速やかな論文化を図ることを優先事項とする計画である。1.平成29年度は遺伝子Xの皮膚特異的ノックアウトマウスを2種類作成した。コンベンショナルな皮膚特異的ノックアウトマウスは新生児死亡であったがヒゲを欠損しており、患者の表型系に類似していると思われた。皮膚バリア機能欠損による脱水よる死亡が確認され、これも患者の表現型に関連したものと考えている。さらに成獣での表現型解析のためにタモキシフェン誘導による皮膚特異的ノックアウトマウスを作成した。タモキシフェンによる遺伝子欠損誘導後、脱毛が得られ、患者の表現型を再現していると考えている。2.本酵素の変異による表現型の多様性や、疾患モデルマウスの機能解析のため、皮脂や各種臓器、細胞を材料とした中間代謝産物の測定系を立ち上げている。皮脂や各種臓器での測定系は確立し、現在この系を利用したin vitroでの酵素活性測定(主要経路・副経路)のため、条件検討を行っている。3.遺伝学的証明のため、国内の無毛症・乏毛症研究者に同一の表現型をもつ患者がいないか照合を行った。

現在のところ同様の患者はおらず、さらに国内外の稀少難病エクソームデータと照合するか検討中である。1.皮膚特異的ノックアウトマウスの作成と表現型解析平成29年度は皮膚特異的ノックアウトマウスの作成と表現型解析が目標の1つであった。遺伝子X改変マウスを作成し、無毛症を来すかを中心に表現型を解析し、遺伝子Xの変異によって患者の表現型が再現されるか示す予定であった。まず皮膚特異的ノックアウトマウスを作成したところ、ヒゲを欠損したマウスが得られた。このマウスは出生1日以内に死亡した。原因を解析したところ、表皮バリアの欠損による脱水であることが判明した。さらに成獣での表現型を解析するためにタモキシフェン誘導による皮膚特異的ノックアウトマウスを作成したところ、脱毛が得られた。これらのマウスの表現型は患者の表現型である無毛症と類似ないし合致すると考えている。2.コレステロール合成経路中間代謝産物の測定・酵素活性測定疾患モデルマウスから採取した組織での中間代謝産物の測定では、皮膚のみで基質・産物比の変化があり、代謝ブロックが起きていることが示唆された。in vitroの中間代謝産物の測定やそれをもとにした酵素活性測定の系については現在構築中である。サンプルの溶解条件や基質の濃度などについて条件検討を行っている。3.遺伝学的証明遺伝子Xの変異が無毛を呈する遺伝学的証明には血縁関係のないさらなる症例の同定が必要である。国内の無毛症・乏毛症研究者に照会したところ、当該症例と類似した症例はないとの回答であり、本症例の希少性が明らかとなった。国内外の稀少難病エクソームデータへの照合を検討しているところである。コレステロール合成経路酵素欠損による先天代謝異常症では多発奇形に種々の先天性皮膚・毛髪異常を伴うものがある。しかし、コレステロール合成経路酵素の欠損症は未だ大部分の酵素でヒトでの報告がない。研究代表者は毛根炎を伴う先天性無毛症と多発奇形を呈した兄弟例のエクソーム解析からコレステロール合成経路酵素をコードする新規候補遺伝子Xを同定した。本研究では新規候補遺伝子Xが無毛症を伴う先天奇形症候群を引き起こす遺伝学的・機能的証明を試み、病態解明に加えて病因特異的治療の提案を目指す。1.【モデルマウスの病理組織学的解析】皮膚特異的ノックアウトマウスでは細胞間のタイトジャンクションの異常が電子顕微鏡による観察で明らかとなった。また、タモキシフェン誘導による皮膚特異的ノックアウトマウスでは表皮の錯角化を認め、患者の皮膚生検像と合致していた。2.【モデルマウス由来細胞による病態解明の試み】無毛症を始めとする患者での表現型を起こす病態の解明を目指し、関連パスウェイのシグナル伝達を解析した。前年度に作成した遺伝子Xの皮膚特異的ノックアウトマウスのうち、タモキシフェン誘導による皮膚特異的ノックアウトマウスからマウス胎児線維芽細胞を樹立し、タモキシフェンによる遺伝子欠損誘導後、Sonic Hedgehogパスウェィの分子の発現誘導を観察した。遺伝子欠損マウス胎児線維芽細胞と野生型で比較したが、本パスウェイの下流分子の発現には有意な差は認めなかった。