hpprc/llmjp-kaken huggingface dataset:
痛み（感覚）センサーとしての筋膜の新たな基礎医学的役割の確立

また、遅発性筋痛の末梢性感作に重要な神経成長因子が筋のみならず、筋膜でも発現増大することがわかった。これらの結果は遅発性筋痛を予防し、効果的な運動処方の立案に有用であると考えられる。また、計画当初は予定していなかったが、本年度より、光遺伝学を用いた新規筋・筋膜性疼痛モデルの開発に着手した。具体的には、アデノ随伴ウイルスベクターを用い、光活性化タンパクであるチャネルロドプシン2を骨格筋の局所部位に発現させ、電気刺激ではなく、青色光照射によりin vivoで骨格筋を収縮させることに成功した。また、チャネルロドプシン2を含むプラスミドをエレクトロポレーションにより骨格筋内に導入し、青色光照射により経皮的に骨格筋を収縮させることに成功した。今後はチャネルロドプシン2を骨格筋内の任意の部位に発現させ、光照射により骨格筋特異的、かつ、限局した部位のみを反復収縮させ、肩こりや腰痛に特徴的な限局部位の"コリ"を実験的に作製し、新たな筋・筋膜性疼痛モデルの確立を目指す。また、このような骨格筋の光遺伝学操作は、高齢者に多いサルコペニアの有効な治療法にもつながると期待できる。環境生理学(含体力医学・栄養生理学)侵害受容を担う感覚センサー組織としての筋膜の新しい基礎医学的役割を明らかにし、これに関する論文発表、学会発表(招待講演を含む)、また著書の執筆も行った。おおむね順調に成果が出ている。痛覚過敏における筋膜組織の重要性や、また、当初の計画にはなかったが、アクティブな収縮要素としての筋膜の新しい役割についても明らかにしつつある。筋膜の侵害受容(痛み受容)に関する末梢神経・脊髄機構の一端が明らかになり、おおむね順調に成果が出ている。これに関する学会発表(招待講演を含む)や論文、また著書の執筆も行った。また、当初の計画にはなかったが、アクティブな収縮エレメントとしての筋膜の新しい役割についても明らかになりつつある。H26年度は、引き続き、痛覚過敏モデルを用いた病態時の筋膜侵害受容の変化やそのメカニズムの解明を中心に進める。また、当初は計画していなかったが、アクティブな収縮エレメントとしての筋膜の新しい役割についても明らかにし、忘れ去られた筋膜組織の新しい基礎医学的役割の確立を目指す。H24年度は主として、正常時の筋膜の侵害受容に関する研究成果を得た。H25年度以降は、痛覚過敏モデルを用いた病態時の変化やそのメカニズムを中心に進める。試薬や消耗品等の発注に際し、複数の業者から見積をとることを徹底したため、予定していた予算に若干の余裕が生じた。次年度に持ち越す予算は、当初は実験計画に入っていなかった筋膜の収縮能に関する検討を行うために使用する。筋膜への定量的ピンチ刺激に必要な装置をH24年度に購入予定であったが、刺激方法を較正ピンセットで代用できたため、出費が抑えられた。H25年度はこの分をアクティブな収縮エレメントとしての筋膜の新しい役割に関する研究に使用する。微弱な筋膜の収縮能を計測できるフォースランスデューサシステムの購入などに充てる予定である。
情報ネットワークや分散システムにおける独立分散管理に関する研究

Internet等の情報ネットワークや、Grid等の分散システムにおいて、各ユーザ等の意志決定主体が、独立に自己の利益を追究する状況(独立分散管理)が将来想定される。本研究は、そのような場合に起こり得る問題の検討を行った。独立分散最適化による性能劣化パラドックスの発生の可能性が知られており、その可能な大きさを示した。また、そのような性能劣化が起こる、特殊な場合、および、かなり広い条件等を明らかにした。独立分散管理として、例えば、Internetにおいて、多数の独立なプロバイダが、自己の顧客のパケットのみの性能向上を追究し経路選択する状況が考えられ、GRID等の分散システムにおいて、各ユーザが、自己の計算の処理コスト(応答時間)を追究し負荷分散する状況が考えられる。一般に、独立分散管理することにより、システム全体の利用効率が向上し、全ての個人・企業体・組織体に効用がもたらされると信じられている。しかし、独立分散管理の下で、新たな装置を増強すると、かえって、全てのユーザに対する応答性が悪化する逆説的な現象の存在が指摘されている。このような現象を、パラドックスと呼ぶ。本研究では、独立分散管理における、パラドックスの発生条件、および、その被害がどの程度になり得るかについて、明らかにし、その防止策、および、パラドックスの起こらない集中型管理方式のFairness、等に関する見通しを得つつある。経路選択、負荷分散、フロー制御を含む広範囲の問題に視点を置いて研究成果を得つつある。今年度は、特に、情報ネットワークや、分散システムについて、理論的な追究と数値的な検討・シミュレーション実験を行った。まず、パラドックスがいかなる状況で起こるかを、より詳細に究極めることを行った。以下のような問題に対しある程度の成果を得ている。1.パラドックスの大きさの程度を計る指標を検討した。2.その指標に基づき、パラドックスがどのような場合に大きくなるかを、追究した。3.かなりネットワークのフロー制御に関して、独立分散管理の不都合さが存在することを示した。4.独立分散管理による、各ユーザ間の公平さを実現しながら、パラドックスの害をもたらさない、新しい管理方式の発見を試みた。関連研究を行っている研究者達の研究を調査し、国際会議などに出席し発表することによって、交流をはかった。今年度相当分に対しては、情報ネットワークや、分散システムについて、理論的な追究と数値的な検討を行った。パラドックスの状況を求め、それがどの程度の大きさになり得るかを、詳細に究めることを行った。次の問題に対しある程度の成果を得、準備をした。パラドックスの大きさの限界を幅広く一般的なシステムについて検討した。ネットワークのフロー制御を中心として、独立分散管理の不都合さや一般的存在条件を示した。異なる分散意志決定の程度を持つ意志決定者が共存する場合の意志決定解を、かなり複雑な一般的なシステムについて求め検討した。独立分散管理による、各ユーザ間の公平さを実現し、かつパラドックスの害がない、新しい管理方式の追究を深めた。数値的な検討を行うための実験環境を整備した。さらに、関連研究を行っている研究者達の研究を調査し、共同研究を行うなどして、交流を深めた。一般に、独立分散管理することにより、システム全体の利用効率が向上し、全ての個人・企業体・組織体に効用があると信じられている。しかし、独立分散管理の下で、逆説的な現象の存在が指摘され、その現象を、パラドックスと呼ぶ。今年度相当分に対しては、情報ネットワークや、分散システムについて、検討を行った。パラドックスの状況を求め、それがどの程度の大きさになり得るかを、詳細に究めた。非常に一般的な場合について、パラドックスにつながり得る、独立分散管理の不都合さの一般的存在条件を示した。

特にネットワークのフロー制御を中心として、異なる分散意志決定の程度を持つ意志決定者が共存する場合の意志決定解を、かなり複雑な一般的なシステムについて求め検討した。独立分散管理による、各ユーザ間の公平さを実現し、かつパラドックスの害がない、新しい管理方式の追究を深めた。数値的な検討を行うための実験環境を整備した。さらに、関連した研究者達と交流を深めた。独立分散管理として、例えば、Internetにおいて、多数の独立なプロバイダが、自己の顧客のパケットのみの性能向上を追究し経路選択する状況が考えられ、GRID等の分散システムにおいて、各ユーザが、自己の計算の処理コスト(応答時間)を追究し負荷分散する状況が考えられる。一般に、独立分散管理することにより、システム全体の利用効率が向上し、全ての個人・企業体・組織体に効用がもたらされると信じられている。しかし、独立分散管理の下で、新たな装置を増強すると、かえって、全てのユーザの応答性が悪化する逆説的な現象の存在が指摘されている。この現象を、パラドックスと呼ぶ。本研究では、独立分散管理における、パラドックスの発生条件、および、その被害がどの程度になるかについて、明らかにし、その防止策、および、パラドックスの起こらない集中型管理方式のFairness、等に関する見通しを得つつある。経路選択、負荷分散、フロー制御を含む広範囲の問題に視点を置いて研究成果を得つつある。今年度は、昨年度に引き続き、情報ネットワークや、分散システムについて、理論的な追究と数値的な検討を行った。まず、共通の資源のプールから、各意志決定者が資源の利用を競い合う状況において、その均衡点(Nash均衡)では、Pareto非最適である、非常に一般的な条件を示した。そして、Nash均衡状態に対して、どの意志決定者にとっても、それよりも、効用が悪くないPareto最適な状態の存在条件を求めた。また、一般的な待ち行列網で表される、情報ネットワークにおいて、各意志決定者が、Nash均衡における効用に比例して大きい効用を与える、Pareto最適状態が存在を示した。その他、情報ネットワークに対する、高度なゲーム理論的追究を行った。
積極的特別予防と責任非難

本研究は単年度終了を前提とし、(1)責任非難に代わる新たなる責任論としての積極的予防論の網領的展開と、(2)犯罪論体系内への組入れ(犯罪論体系の再構築)という2つの目的を、1)近時の量刑論の批判的考察を通じた、責任論としての積極的特別予防論において犯罪構成要素として考慮されるべき諸事由の抽出・体系化、2)アンケートによる実務における責任と量刑並びに責任と予防の関係の理解、実務上特別予防的観点から扱われている事由の抽出・体系化、及び、3)上述の2段階の統合による理論化、という方法により達成しようとしたものである。1)については、近時の多くの業績を渉猟した後、中止未遂を特に取り上げて、体系化の為の基本的判断枠組みを考察し、後掲の論文「積極的特別予防と責任非難」に纏めた。責任非難と積極的一般予防に関する従前の研究と併せ、目的の(1)はほぼ目途がついたといい得る。2)については、アンケートのサンプル数が十分には集まらなかったものの、実務家の判断実体を知ることのできる有益な情報が収集できたと思われる。実務では犯罪の成立を根拠付ける責任非難という観念と量刑を基礎付ける事情の集合体である量刑責任という観念との併存に対して殆ど疑問がない、というようなことはその好例であろう。情報の解析には、サンプル数の問題であって、予想外の時間を要し、未だ完全には終了していないが、中間報告として後掲「量刑と責任・予防に関するアンケート」報告に纏めた。3)における統合は、申請時から、若干の時間的な超過が予測されたが、一刻も早く終了し、犯罪論体系内への組入れ(犯罪論体系の再構成)を完成して、実務・学界に提示し、批判を仰ぎたいと考えている。
ICTを活用した高齢者の排泄自立を支えるための包括的排泄ケア連携プログラムの開発

本邦は超高齢社会となり、高齢者の自宅での生活の継続と尊厳を支援する地域包括ケアシステムの構築が喫緊の課題となっている。自宅生活の中でも、特に「排泄」は高齢者の自立と尊厳を維持する大きな鍵となる行為である。しかし、医療機関から在宅まで継続した排泄自立ケアの連携は寸断状態であり、アセスメントからケアまでを包含する情報共有ツールが存在していない。そこで本研究は、各機関における排泄自立ケアの課題を明確化し、多機関が連携して排泄自立ケアを実践できるICT化された包括的排泄自立ケア連携プログラムの開発を目的とする。平成30年度は、介護保険施設における排泄自立ケアプラン作成に関する課題を明確化することを目的とした。【方法】全国の居宅介護支援事業所、介護老人保健施設、介護老人福祉施設から各500施設を選定し、常勤で勤務するケアプラン作成担当者(計1500名)に対して無記名自記式質問紙調査を実施した。調査内容は、「排泄ケアプラン作成時の情報用紙の項目」、「排泄ケアプランの具体的内容」、「排泄自立ケアプラン作成時の課題」、「多機関との連携状況」とした。【結果・考察】介護保険サービスにおける排泄自立ケアプランは、サービス種別によりケアプラン立案や情報収集項目の内容に違いがあることが明らかとなった。この背景には、介護報酬や施設の役割、利用者の状況等が影響していることが示唆された。また、多機関との連携については、居宅介護支援事業所のケアプラン作成担当者が有意に連携が図れており、介護保険施設における多機関連携の課題も明らかとなった。本研究の目的は、多機関が連携して排泄自立ケアを実践できるICT化された包括的排泄自立ケア連携プログラムの開発である。そのため、平成30年度は各機関における地域連携の課題を明確にすることを目標とした。当初は、排泄ケアに主に関わっているスタッフを対象に全国調査を実施する予定であったが、文献検討を進める中で、介護保険サービスの要となるケアプランにおいて、排泄自立にむけたケアプラン作成がどのように行われているか、まずはそこから明らかにすることが必要であるという見解に至った。そのため、実際にケアを実施しているスタッフの排泄自立ケアへの取り組みは、31年度に実施することとした。そのため、進捗状況にやや遅れが生じている。平成31年度は、介護保険施設において排泄自立ケアを実際に多職種でどのように支援しているか、その具体的な内容について明らかにする。対象施設は、「在宅復帰率50%超」、「ベッドの回転率10%以上」など、より在宅復帰を目指して厳しい条件を満たしている在宅強化型老健とし、そこで常勤として勤務している多職種を対象とする。調査方法は、関係者のなまの声を体系的に整理でき、新しい考え方や解決の方法を創造できるとされているグループインタビュー法を用いて実施する予定である。そこから、要介護高齢者の排泄自立を促す支援への示唆を得ることとし、最終的には、地域包括ケアシステムの構築に寄与する多機関・多職種協働モデルの生成を目指す。

対象施設は、「在宅復帰率50%超」、「ベッドの回転率10%以上」など、より在宅復帰を目指して厳しい条件を満たしている在宅強化型老健とし、そこで常勤として勤務している多職種を対象とする。調査方法は、関係者のなまの声を体系的に整理でき、新しい考え方や解決の方法を創造できるとされているグループインタビュー法を用いて実施する予定である。そこから、要介護高齢者の排泄自立を促す支援への示唆を得ることとし、最終的には、地域包括ケアシステムの構築に寄与する多機関・多職種協働モデルの生成を目指す。今年度、アンケート調査回収集数が当初見込んでいたものから20%程度少なかったため、次年度への繰り越し使用額が生じてしまった。平成31年度は、今回行った実態調査をもとに、より自立支援に取り組んでいる在宅強化型老健を全国より3施設選定し、排泄自立を目指して実際に多職種でどのように支援しているか、その具体的内容についてグループインタビューを実施する予定である。そのため前年度予定した予算は、次のように今年度支出し、データ収集・分析を行っていく。使用内訳は、物品費(ICレコーダーなど)、旅費(インタビュー調査交通費、学会発表など)、人件費(調査に伴う謝金など)、その他(協力者謝礼、会場費など)とする。
超短時間領域におけるグラフェンの電子・格子結合ダイナミクスの研究

1.試料作製:グラフェン試料はGOS型に加えて、欠陥の少ない剥離グラフェン及びCVDグラフェンを、超高速測定及びバイアス効果の観察に供した。2.デバイス作成およびバイアス効果測定解析手法の確立:始めに90 nm酸化膜/Si基板上に剥離グラフェンを付着させた。光学顕微鏡により単層グラフェンの付着確認後、その上に電子線リソグラフィー法により金電極を作成した。周波数48THz付近にGモード(グラフェンの炭素間伸縮振動モードに起因するピーク)の存在を顕微ラマンにより確認した後、超高速分光測定に供した。50Vの電圧印加したとが、このピークの周波数変化は0.05 THzと小さかった。デバイス構造に問題があると考え、イオン液体を用いた手法へと方針を転換した。イオン液体に浸したCNT電極に電圧を印加した状態でポンプープローブ測定した結果、40 THz及び48 THzにそれぞれ、Dモード、Gモード(欠陥に誘起される振動)のコヒーレントC=C伸縮振動を明瞭に観測することができた。これらのピークの振幅、周波数及び寿命は電圧印加によって大きく変化した。特に高電圧印加ではGモードの強度が極端に減少した。これはフェルミ面が光励起のエネルギーを超えると、フォノン励起が起こりにくくなったことによる。これは、電子格子相互作用に係わるコーン異常効果の消滅により、周囲に自由電子のない“裸の"フォノンの運動に対応する興味深いダイナミクスを示す。3.グラフェンの波束ダイナミックス:検出光を波長分解することにより、欠陥における電子の弾性散乱によっておこるDモードのフォノンが、非常に高い波数を持ったフォノン波束としてふるまうことを示すことができた。これは光学フォノンの波束励起例としては初めてのものであり、ナノスケールの検出や、操作などの分野に応用できる可能性があり、当初予測しなかった重要な成果である。24年度が最終年度であるため、記入しない。1.グラフェン試料作成グラフェンは、主として不純物添加シリコン基板上のSiC薄膜の真空での高温処理法により作成した(GOS:Graphene On Silicon)。GOSは試料面積は十分大きく超高速測定に有効であるが、欠陥を多く含まれる。そのため、欠陥の少ない剥離グラフェンおよびCVDグラフェンの作製も併せ行った。2.グラフェンのコヒーレント光学C=C振動の検出GOS試料について、グラフェンの高周波数の光学振動モードである結晶ピーク(Gモード)および構造乱れピーク(Dモード)のコヒーレントフォノンを高い感度で検出することが出来た。グラフェンに特異的な電子-格子間相互作用ダイナミクスを調べるため、特にコヒーレントD-モードフォノンの観測データについて、周波数変動(フォノンチャープ)や緩和時間の詳細な解析を行った。その結果、観察されたフォノンチャープは広い周波数領域を持つフォノンの重ね合わせにによって起き、光学フォノン波束がグラーフェンの結晶粒界から内部に向かって伝搬する現象に対応することが分かった。3.コヒーレントGモードフォノンのゲート電圧効果およびそのためのデバイス作製グラフェン表面に金蒸着した(2層)グラフェンデバイスを作製し、グラーフェンとシリコン基板間に直流のゲート電圧を印加した状態で、コヒーレントフォノンの測定(室温)を行った。G-モードの周波数に僅かであるが、電圧の効果が認められた。ゲート電圧の印加に接触抵抗の問題が少ないと考えられるイオン液体を使う方法も検討している。4.その他:共同研究Siのグラフェン構造の創成及び光学特性について、東工大の平山グループとの共同研究を開始した。

グラフェン及びそれらのデバイスの作製を幾つかの手法で行い、それらのコヒーレントC=C伸縮振動を超短時間領域で観測し、グラフェン構造に由来する特異な電子-格子間(e-ph)相互作用ダイナミクスの一端を既に捉えた。また、直流電圧印加試料についても超高速e-ph相互作用の観測を開始した。24年度が最終年度であるため、記入しない。直流電圧印加下での超高速e-ph相互作用ダイナミクスのより効率的測定・解析を行うために、1)試料特性(面積、電気的接触特性、耐電圧性)に優れた電圧印加デバイスの作製、2)超高速検出の高感度化(積算回数、励起光パワーの増加など)、3)熱雑音を除去するなどのために極低温測定の高度化を計画する。
神経成長因子に対する応答性の調節機構ー受容体レベルの研究ー

1.PC12細胞での神経成長因子(NGF)受容体のモジュレーション外液K^+濃度の増加に伴い、^<125>IーNGFの細胞表面への結合量・細胞内への取り込み量が共に増加した。高K^+処理と同じ効果は、ベラトリジン等の脱分極剤によっても引き起こされた。低いNGF量(0.011ng/ml)を投与したPC12細胞に限り、高K^+培地中で突起形成能が増強した。これらの結果は、高K^+処理が細胞の接着を高めると共に、細胞へのNGF結合量を高めることによると考えられた。カテコールアミンによっても細胞への^<125>I-NGF結合量は変化した。2.神経伝達物質放出の調節機構PC12細胞のドーパミン放出を高める高K^+処理の効果は、ホルボールエステル(TPA)による前処理でさらに増強された。高K^+処理による細胞内Ca^<2+>濃度の増加はTPA処理により弱められた。TPA処理による高K^+下のドーパミン放出量の増加は、ニカルディピン、Cd^<2+>、Co^<2+>で阻害、ベラパミルで部分的に阻害された。これらは、プロティンカイネースCが、高K^+に応答した細胞のドーパミン放出をニカルディピン感受性Ca^<2+>チャンネルの修飾により調節している可能性を示している。3.NGFとNGF受容体との相互作用へのGTP結合蛋白質の関与細胞膜への^<35>S-GTPγSの結合が、細胞を前もってNGF処理することにより高められた。種々のヌクレオチドをパルス電圧法を用いて細胞内に導入した後、PC12細胞への^<125>I-NGF結合量の変化を調べた。その結果、GTPγS及びGTPを導入した際、明らかに^<125>I-NGF結合量が増加した。GTP、GTPγSを導入した細胞では、短時間のNGF処理による突起形成が増強された。これらは、NGFとNGF受容体との結合の過程にGTPを必要とする系が存在することを示唆している。PC12細胞は2種のNGF受容体を持ち, NGFとの相互作用によって交感神経様細胞に分化することが知られている.我々はNGF受容体レベルでのモジュレーションが,細胞のNGFに対する応答性を調節している可能性を検討した.まずイオン環境を変えてみると, ^<125>I-NGFの結合は外液のK^+イオンによって変化することを見出した.結合量を調べると表面への結合及び細胞内への取り込み共に増加していた. K^+イオンの効果は可逆的でありベラトリジンのような脱分極剤によってもひきおこされた. ^<125>I-NGFの結合量の増加は2種のNGF受容体レベルで,みかけ上の結合量が増加するように起った. K^+イオンの生物学的な効果は顕著ではなかったが,低いNGF量(0.011ng/ml)を投与したPC12細胞を高K^+培地に移すと,突起形成能が増強された.この効果はNGF濃度が高い時には見出されなかった.長時間のNGF処理では高K^+の効果は著しくなかった.高K^+は細胞の接着を高める以外に, NGFの結合を高めることによってその効果を増強していると考えた.

現在カテコールアミン等による^<125>I-NGF結合の調節を検討中である.2.PC12細胞の神経伝達物質の放出の調節機構PC12細胞の高K^+処理によるドーパミンの放出はホルボールエステル処理によって増加した.この増加の理由を本研究課題と9関連で調べた.ホルボールエステル処理下では高K^+により増加する細胞内Ca^<2+>は低下する.一方増加するドーパミン放出はニカルジピン, Cd^<2+>, Co^<2+>で対照細胞のそれよりより効果的に阻害された.ラパミルでは部分的にしか阻害されなかった.このことからプロテインカイネースCが高K^+によるドーパミンの放出をニカルジピン感受性のCa^<2+>チャンネルの修飾という形で増加させていると判断した. NGF処理の効果も調べている.1.神経成長因子(NGF)とNGF受容体との相互作用-GTP結合蛋白質(G蛋白質)の関与-NGF作用にG蛋白質が関与するかどうかを、GTPアナログを細胞内に導入したPC12細胞への^<125>I-NGF結合量を調べることにより検討した。GTPアナログ細胞内導入には、パレス電圧法を用いた。パレス電圧法により細胞内に導入される^<35>S-GTP_γS量は、パルスの回数・強さ及び細胞懸濁液中のGTP_γS濃度に依存して増加した。異なるGTP_γS濃度1-100μM)下でパルス電圧をかけた後、細胞表面への^<125>I-NGF(100pM)の結合量を測定した。^<125>I-NGFの結合量は、処理したGTP_γS濃度に依存して増加し30μM GTP_γSでピークをもった。このGTP_γSの効果を他のヌクレオチドと比較すると、GTP(800μM)が次いで大きく、GMPは多少効果をもつが、GDP、ATPは効果を持たなかった。2GTPアナログによるNGF結合のモジュレーションは、NGFの活性を左右する。PC12細胞は、NGFの作用により突起を形成し交感神経様細胞に分化する。1において、細胞へのNGF結合がGTPによりモジュレーションされることが明らかとなった。そこで、GTPアナログの細胞内導入が、細胞の突起形成に影響するか調べた。GTP_γS導入(細胞外GTP_γS濃度1-100μM)による細胞の突起形成は見られないが、GTP_γS導入後短時間のNGF処理を行った場合に限り、GTP_γSを導入していない細胞に比べ細胞の突起形成率が高まった。最も効果的なGTP_γS濃度が数10μMである点、他のヌクレオチドの中では、GTP(800μM)が同程度の効果をもつ点が、1つの結果と一致している。1.2の結果は、NGFとNGF受容体との結合の過程にGTPを必要とする系が存在することを示唆している。
呼吸波形解析を活用した新たなCOPD治療戦略の構築 ―呼吸の安定化を目指して―

慢性閉塞性肺疾患(COPD)の重要な自覚症状は労作時呼吸困難である。労作時呼吸困難は、身体非活動性をもたらし、ADLやQOLに影響を及ぼすだけでなく、独立した予後不良因子である。そのため、実臨床において、呼吸困難感を評価することは重要と考える。現在、労作時呼吸困難の原因は低酸素血症や高炭酸ガス血症、動的肺過膨張などがいわれているが、それだけでは説明がつかない労作時呼吸困難感を自覚する症例をしばしば経験する。そこで、申請者は労作時呼吸困難の原因として、呼吸パターン(不規則呼吸)も関与していると考えた。本研究では、まず、respiratory inductanceplethysmography(RIP)を用いて、15分安静時の呼吸波形をモニタリングし、得られた呼吸波形から一呼吸毎の一回呼吸時間(吸気時間+呼気時間)、一回換気量の変動係数(標準偏差/平均×100)を算出し、呼吸不規則性指標とする。そして、呼吸不規則性指標と労作時呼吸困難やQOLとの関連を検討する。また、エルゴメーターでの運動時にも同様にRIPを用いて呼吸波形を収集し、安静時の呼吸不規則性と運動時の呼吸不規則性との差異を検討する。さらには、経時的に追跡調査を行い、呼吸不規則性指標が増悪や予後と関連するかどうか検討する。最終的には薬物や呼吸法の指導(口すぼめ呼吸や腹式呼吸に加え、メトロノームを用いた呼吸のリズム調整)などの治療介入を行った患者に対して、呼吸の安定化が得られるかどうか、呼吸の安定化が労作時呼吸困難やQOL、身体活動性の改善につながるかどうか検討したい。安静時の呼吸波形のモニタリングを行い、労作時呼吸困難や健康関連QOLとの関連を検討した。現時点での症例数は44名(男性41名、女性3名)、年齢71.0±8.3歳(平均±標準偏差;以下同様)、BMI 21.5±3.5kg/m2、%FEV1 68.5±23.5%であった。労作時呼吸困難が強いほど、一回換気量の変動数係数は高値を示しており、MRCで評価した労作時呼吸困難には、一回換気量の変動係数と%FEV1が関連していることが分かった。また、SGRQで評価した健康関連QOLも一回換気量の変動係数が関連していることが証明できた。呼吸波形のモニタリング後1年間経時的に追跡調査したところ、44名中14名で増悪を認めたが、増悪にも一回換気量の変動係数が関連していた。すでに、日本呼吸器学会、American Thoracic Society (ATS)で報告しており、現在、論文での報告に着手している。さらに、治療効果と呼吸不規則性との関連性や、薬物や呼吸法の指導などの治療介入を行った患者に対して、呼吸の安定化が図れるかどうか検討していきたい。呼吸不規則性指標がCOPD患者の労作時呼吸困難や健康関連QOL、増悪と関連していることが証明できた。今後の推進方策としては、治療介入により呼吸の安定化が図れるか検討していきたい。そこで、薬物治療や呼吸リハビリ(口すぼめ呼吸や腹式呼吸に加えて、メトロノームを用いた呼吸リズム調整)前後の呼吸波形解析を予定している。本年度では安静時の呼吸波形のモニタリングを行い、労作時呼吸困難やQOLとの関連を検討した。現時点での症例数は44名(男性41名、女性3名)、年齢71.0±8.3歳(平均±標準偏差;以下同様)、BMI 21.5±3.5kg/m2、%FEV168.5±23.5%であった。MRCで評価した労作時呼吸困難は%FEV1と一回換気量の変動係数と関連を認めていた。

また、呼吸不規則性指標はSGRQで評価した健康関連QOLとも関連していることが分かった。慢性閉塞性肺疾患(COPD)の重要な自覚症状は労作時呼吸困難である。労作時呼吸困難は、身体非活動性をもたらし、ADLやQOLに影響を及ぼすだけでなく、独立した予後不良因子である。そのため、実臨床において、呼吸困難感を評価することは重要と考える。現在、労作時呼吸困難の原因は低酸素血症や高炭酸ガス血症、動的肺過膨張などがいわれているが、それだけでは説明がつかない労作時呼吸困難感を自覚する症例をしばしば経験する。そこで、申請者は労作時呼吸困難の原因として、呼吸パターン(不規則呼吸)も関与していると考えた。本研究では、まず、respiratory inductanceplethysmography(RIP)を用いて、15分安静時の呼吸波形をモニタリングし、得られた呼吸波形から一呼吸毎の一回呼吸時間(吸気時間+呼気時間)、一回換気量の変動係数(標準偏差/平均×100)を算出し、呼吸不規則性指標とする。そして、呼吸不規則性指標と労作時呼吸困難やQOLとの関連を検討する。また、エルゴメーターでの運動時にも同様にRIPを用いて呼吸波形を収集し、安静時の呼吸不規則性と運動時の呼吸不規則性との差異を検討する。さらには、経時的に追跡調査を行い、呼吸不規則性指標が増悪や予後と関連するかどうか検討する。最終的には薬物や呼吸法の指導(口すぼめ呼吸や腹式呼吸に加え、メトロノームを用いた呼吸のリズム調整)などの治療介入を行った患者に対して、呼吸の安定化が得られるかどうか、呼吸の安定化が労作時呼吸困難やQOL、身体活動性の改善につながるかどうか検討したい。安静時の呼吸波形のモニタリングを行い、労作時呼吸困難や健康関連QOLとの関連を検討した。現時点での症例数は44名(男性41名、女性3名)、年齢71.0±8.3歳(平均±標準偏差;以下同様)、BMI 21.5±3.5kg/m2、%FEV168.5±23.5%であった。労作時呼吸困難が強いほど、一回換気量の変動数係数は高値を示しており、MRCで評価した労作時呼吸困難には、一回換気量の変動係数と%FEV1が関連していることが分かった。また、SGRQで評価した健康関連QOLも一回換気量の変動係数が関連していることが証明できた。呼吸波形のモニタリング後1年間経時的に追跡調査したところ、44名中14名で増悪を認めたが、増悪にも一回換気量の変動係数が関連していた。現時点では、おおむね順調に評価できていきているが、治療効果と呼吸不規則性との関連が検討できていない。今後、薬物や呼吸法の指導などの治療介入を行った患者に対して、呼吸の安定化が図れるかどうか検討していきたい。
生産革新・組織革新と雇用・人事システム-自動車産業・電気機器産業の実証研究-

日本の自動車・同部品メーカーならびに電気機器メーカーの国内外における生産拠点を訪問し、工場見学や詳細なヒアリングを実施し、あわせて関連資料の収集などを行った。1990年代後半以来の作業組織・企業組織再編について、開発・生産技術・製造・販売の全プロセスを視野に入れた分析を行い、同時に、これらと関連して展開した雇用・人事システムの変化についても把握に努めた。こうした調査を通じて、1990年代に展開された生産革新・組織革新が現在、第二段階を迎えており、コスト削減や生産の柔軟性確保の主要舞台が、製造現場における持続的改善よりも、上流の開発段階における生産革新に移り、開発・生産準備・製造の各部門間の分業関係が再編成されたこと、また、こうした生産革新に並行して組織の革新と新しい雇用・人事管理の模索がなされていること、こうした第二段階の特質を明らかにすることができつつある。以上の調査研究と並行して、スウェーデンとの比較研究も進め、スウェーデンの研究者との研究交流を継続した。また、「生産革新」と雇用・人事システムについて調査研究を進めている研究者と交流し、研究成果を交換した。三年間にわたる調査研究の直接的な成果の一端は、社会政策学会第114回大会(2007年5月19日)における三本の報告、パリで開かれた15th GERPISA International Colloquium(2007年6月)における二本の報告、あるいは専門雑誌論文、研究分担者の単著という形で研究者に対して発表した。平成17年度には調査、工場訪問を次のように実施した。第一に、日本の自動車メーカー一社について、少量生産に対応した組立ラインの考え方、ベルトコンベアラインとの対比等々について補足調査を行った。第二に、セル生産方式が1990年代に定着した電気機器産業のメーカーにおいて、serialflow型の分割セル生産とは異なる、長いサイクルタイムの組立作業に基づくセル生産について、見学・ヒアリングを実施した。第三に、ある自動車メーカーとその系列の部品企業数社を対象に、雇用・人事システムの変化について、女性従業員活用と次世代育成支援策に重点をおいてヒアリング調査を行った。第四に、日本の生産革新を比較検討する素材として、英国の日系自動車工場とスウェーデンの自動車エンジン工場を訪問し、リーン生産方式の導入・展開の実態についてヒアリングし、工場を見学した。第五に、自動車メーカーの雇用・人事システムのここ数年における新たな展開について、資料収集を中心とした補足調査を行った。平成18年度の研究実績は、第一に、これまでに調査を行った日本の自動車企業二社について、近年の作業組織・企業組織再編について調査を継続するとともに、二社以外の自動車企業ならびに自動車部品企業にも実態調査をひろげた。また、フォーマルな工場見学・ヒアリングを実施した企業について、様々なルートを探してヒアリングを実施するとともに文献資料を収集し、とりわけ、雇用・人事システムの変容について多くの情報を得ることができた。これらの調査については、国内学会および国際的研究ネットワークGERPISAの国際会議において、平成19年度の早い時期に報告する準備を進めている。第二に、1990年代以降における「生産革新」と雇用・人事システムについて調査研究を進めている研究者と交流し、研究成果を交換した。第三に、日本で展開されてきた生産革新の特質をクリアにするために、対比事例としてスウェーデンなどを取り上げ、スウェーデンの研究者との研究交流を継続した。なお、スウェーデン語で書かれた彼らの研究成果の一部を翻訳するために科学研究費を使用した。第四に、これまでの一連の調査研究の成果を、研究参加者各自の視点から取りまとめ、論文化を進めた。以上のような調査研究を通じた平成18年度の主な成果は、次ぎのような事実を調査により把握できたことであった。1990年度初頭に「完結工程」「半自働化」「機能別にモジュールに分割したメイン・ライン」等のコンセプトが生み出され、1980年代以前とは段階を異にする自動車生産システムが確立されたが、2000年以降、この新生産システムがさらにステップアップし、SPS(キット・システム)、サブ・アッセンブリー化、メイン・ラインの「定番地」「定工数」「定作業」化が進み、ステップアップした新生産システムのコンセプトに基づいた新工場が稼働を開始し、あるいは新工場建設に入っている。

調査としては、中国で稼働する日本の自動車・同部品ならびに電気機器の生産拠点を訪問し、工場見学や詳細なヒアリングを実施するととともに、国内外において関連資料の収集などを行った。こうした調査を通じて、1990年代に展開された生産革新・組織革新が現在、第二段階を迎えており、その第二段階の特質を明らかにすることができつつある。その成果の一端については、社会政策学会第114回大会(2007年5月19日)において三本の報告を行った。第二段階の特徴点として中心的に明らかにしようとした点は、自動車産業における「完結工程」「モジュール/ユニット」や電気機器産業における「セル生産」を土台として、この基盤の上にICT技術が結びつけられ、生産性・コストや造りやすさを製品開発段階から織り込み、同時に、生産準備を並行して進めて低コスト生産に向けた生産技術を生産技術開発部門で追求する仕組みが整備されたことである。コスト削減や生産の柔軟性確保の主要舞台が、製造現場における持続的改善よりも、上流の開発段階における生産革新に移り、開発・生産準備・製造の各部門間の分業関係が再編成された。以上の調査研究と並行して、スウェーデンとの比較研究も進め、その成果を15th GERPISA International Colloquium(2007年6月)で報告し、製造現場での「変化と異常への対処」にかかわる分業関係の日本・スウェーデン比較の日本語論文を英語で公表した。また、ボルボ・ウッデバラ方式を開発した研究者がウッデバラ方式のエッセンスをまとめたスウェーデン語文献を、英訳して公表する作業を進め、近く刊行の予定である。
DNA分子起源の解明による生命分子起源の検証

DNAの分子起源に新しい知見を与えるべく、DNAの生合成機構を新たな側面から解析するとともに、得られた成果をDNA関連化合物の工業的生産へと応用した。具体的には、現在、リボヌクレオチドが基質とされているデオキシリボヌクレオチド生合成に関して、解糖系中間体、アセトアルデヒド、核酸塩基といった太古の自然環境にも存在し得た化合物からの生合成の可能性を、大腸菌の核酸生合成の人為的改変により実証した。また、核酸医薬の原料となる修飾ヌクレオシドの酵素合成法を確立した。本研究では、deo経路による酵素的デオキシリボヌクレオシド(dNS)逆合成が生細胞内で行われる環境を見いだすべく、大腸菌をモデルとして、ribonucleotide reductase(NRD)機能が欠損した条件下にてdeo経路による酵素的dNS逆合成が機能するかどかの検証を試みる。本年度はその端緒として、大腸菌(BW38029株)が有する3種のNRD(nrdAB、nrdEF、nrdDG)のうち、必須遺伝子とはされていない2種のNRD (nrdEF、nrdDG)の破壊株の構築を行った。すなわち、nrdEF、nrdDGをコードする遺伝子を相同組換え法で破壊することで、二重遺伝子欠損株(ΔnrdEFΔnrdDG)を得た。続いて、ΔnrdEFΔnrdDG株を対象に、ゲノム上のdeo遺伝子を除去した三重遺伝子欠損株Δ3株(ΔnrdEFΔnrdDGΔdeo)を構築し、この三重遺伝子欠損株(Δ3株)にdeo遺伝子をプラスミドで導入することで、deo遺伝子の発現を人為的に制御できる株(Δ3/pBRdeo)を構築した。本Δ3/pBRdeo株において、deo遺伝子の人為的高発現のもと、必須遺伝子とされるnrdABの脱落が実現できれば、deo経路による酵素的デオキシリボヌクレオシド(dNS)逆合成が生細胞内で機能する可能性を示すことができると考えられた。そこで、アラビノース誘導性温度感受性発現ベクター(pKD46)に必須遺伝子であるnrdABをクローニングしΔ3/pBRdeo株に導入した株(Δ3/pBRdeo/ pKD46nrdAB)について、nrdAB誘導発現条件下(アラビノース含有培地)でのゲノム上のnrdABの破壊を試みた。破壊操作後、薬剤耐性を保持して生育可能な菌株が得られている。この菌株は、ゲノム上のnrdABが破壊された株(Δ3/pBRdeo/ pKD46nrdAB/ΔnrdAB)である可能性がある。本研究では、deo経路によるデオキシリボヌクレオシド(dNS)逆合成系が生細胞内でribonucleotide reductase(NRD)機能を代替しうるかどうかを検証する。昨年度は、大腸菌(BW38029株)が有する3種のNRD(nrdAB、nrdEF、nrdDG)のうち、必須遺伝子とはされていない2種のNRD (nrdEF、nrdDG)ならびに、ゲノム上のdeo遺伝子を除去した三重遺伝子欠損株を構築し、この三重遺伝子欠損株にdeo遺伝子をプラスミドで導入することで、deo遺伝子の発現を人為的に制御できる株(Δ3/pBRdeo)を構築した。本年度は、Δ3/pBRdeo株におけるnrdABの破壊を試みたが、必須遺伝子であるnrdABの破壊株は得られなかった。そこで、Δ3/pBRdeo株に残存するnrdAB由来のdNS合成活性をNRD阻害剤であるhydroxyurea(HU)にて阻害する条件下で、dNS逆合成系が実際に機能してΔ3/pBRdeo株の生育を担保できるかを検証した。まず、Δ3/pBRdeo株が、生育を阻害する濃度のHU存在下にてデオキシリボース要求性を示すことを確認した。続いて、dNS逆合成系の基質となるグルコース、アセトアルデヒドの添加を検討したが、アセトアルデヒドの毒性が高く生育を確認できなかった。これを回避すべく、ピルビン酸デカルボキシラーゼを共発現し、ピルビン酸添加による間接的なアセトアルデヒド供給系をΔ3/pBRdeo株に組み入れたΔEF/ΔDG/Δdeo(pACYC-pdc/pBR-deo)株を構築した。本菌株は、Δ3/pBRdeo株の生育を阻害する濃度のHU存在下、グルコース、ピルビン酸のみを炭素源とする完全合成培地にて生育可能であったことから、dNS逆合成が生細胞内でNRDの機能を代替しうる可能性が示された。当初予定の、「deo経路による酵素的デオキシリボヌクレオシド(dNS)逆合成が生細胞内で行われる環境を見いだす」に関して、本年度予定した、「検証を可能とする形質転換体の取得」を完了した。次年度の検討に必要な材料(Δ3/pBRdeo/ pKD46nrdAB株)の作製が、確実に行えたと言える。

応用微生物学本年度得られた形質転換株、すなわち、ゲノム上のnrdABの破壊が予想された株(Δ3/pBRdeo/ pKD46nrdAB/ΔnrdAB)を37°Cにて培養することで、pKD46nrdABの脱落を誘導し、最終的に37°Cにて生育した菌株におけるゲノム上のnrdABの破壊とpKD46nrdABの脱落を確認する。nrdABの破壊とpKD46nrdABの脱落が観察されれば、必須遺伝子nrdABの脱落をdeo遺伝子の高発現が相補したこととなり、当初の研究目的が達成される。nrdABの破壊とpKD46nrdABの脱落が観察されなかった場合は、依然nrdABの必須性が否定できないこととなるが、ゲノム上にnrdABを保持するΔ3/pBRdeo株を対象に、NRD阻害剤であるヒドロキシウレアを用いた培養条件の検討や、デオキシリボヌクレオシド基質の高濃度での供給を可能とする培地条件・代謝制御の検討を行い、外的要因との組み合わせによるNRD欠損状態の創出とdeo遺伝子高発現による相補の可能性を検討する。
光及び中性子散乱法を用いた高分子水溶液高圧物性の時空間解析

本申請者は昨年度において小角中性子散乱法を用いて高分子の高次構造へ与える圧力効果を研究し、相分離に重要な働きをする疎水性相互作用が高圧下で低下することを明らかにした。また、タンパク質であるβ-ラクトグロブリンへの圧力効果を調べることで、疎水性相互作用が低下する変化が高圧下で普遍性に見られる現象である可能性を示した。本年度は、高分子水溶液への圧力効果をミクロな観点から理解するために、中性子準弾性散乱法を用いて水和水のダイナミクスの測定を行った。用いた高分子は温度、圧力誘起相分離を示すpoly(N-isopropylacrylamide)(PNIPA)である。まず、大気圧下において昇温による水和水のダイナミクスの変化を調べた。低温、相溶状態においては水分子は高分子と水素結合を形成しており、バルク水と比べて小さい拡散係数の値を示す。また、相分離温度においては水和水は脱離するため、水和水の拡散係数は急激に上昇する。一方、高圧下においては低圧下と同様に相分離温度に応答した拡散係数の上昇を示す。しかし、この拡散係数の温度変化は大気圧下の変化と比べて連続的になっており、この傾向は高圧下になるほど顕著である。中性子準弾性散乱法においては、溶媒中の重水素分率を調整することで高分子の振動モードを検出することが可能である。それによると、高分子の振動モードも水和水の変化に対応して、高圧下においては転移が連続的になることが明らかにされた。また、高圧下における水和水の緩慢な変化は水素結合の低下を意味しており、この変化が高圧下において疎水性相互作用が低下することの起源であることが実験的に示された。今年度に行った課題研究には以下に述べる2つの方向性があった。1つ目は、高分子構造に対する圧力効果の定量的な評価。2つ目はこれまでに得られた圧力効果の知見を、高分子よりも複雑な構造を持つタンパク質に対しても適用することである。それぞれに対する結果を以下に述べる。1、希薄系ブロックコポリマー水溶液を用いて実験を行った。希薄系を用いることでミセル間に働く相互作用を無視する状況を作り出すことができる。そのため、単一ミセルの構造変化のみを抽出できる。まず動的光散乱装置を用いてブロックコポリマーが形成するミセル領域の相図を作成する。温度を上げるとミセル形成が始まり時間相関関数の緩和時間が増大する。この点をミセル化点と決定した。この相図に基づき、ミセル化点より上の温度で小角中性子散乱測定を行いミセル構造の変化を観察した。得られた散乱データはPedersenにより提案された球状ミセルモデルを用いて解析を行った。その結果、低圧下においてミセル形成は温度、圧力に対して非常にシャープな変化をした。一方、高圧下においてミセル形成は非常に連続的な変化を示した。ブロックコポリマーミセルは高分子間の疎水性相互作用により形成されると考えられている。そのため、ミセル形成の変化を考慮すると高圧下での疎水性相互作用は低圧下に比べ減少していると考えられる。さらに、ミセルの構造内部に注目すると高圧下で形成されるミセルは内部の水含有率が高い(右図)。これは、疎水性相互作用が高圧下で弱まることに加え、高圧下で水の密度が大きくなることに起因する。2、β-ラクトグロブリン(β-lg)タンパク質を用いた、圧力誘起ゲルと温度誘起ゲルの比較。β-lgは牛乳タンパク質の主要成分であり、生命科学の分野で最も多く研究対象となるタンパク質の一つである。β-lgはある濃度以上で変性するとゲル化することが知られている。従来の我々の研究から物質問の凝集に本質的な役割を果たす疎水性相互作用は加圧により減少することが分かってきた。本研究ではこの知見がタンパク質等の高分子よりも複雑な構造を持つタンパク質に対しても適用可能かどうかを調べることである。ゲル化点の決定は動的光散乱を用いて行った。ゲル化過程を動的光散乱で追跡すると圧力誘起のゲルは温度誘起のゲルと比べてゲル化過程が非常に連続的である。この結果は高圧下で疎水性相互作用が減少したと考えられ、我々の従来の知見と非常に良く一致する。また、ゲル化過程と同一の条件で小角中性子散乱を行うと温度誘起と圧力誘起のゲルで右図に示す違いが見られた。温度誘起のゲルは疎水性相互作用により強く凝集するために、ゲルのユニットが複数のβ-lgから成る。一方、圧力誘起ゲルは疎水性相互作用の凝集力が弱いためにそのような大きなユニットは得られなかった。以上から、疎水性相互作用の圧力依存性の普遍性が理解された。

低温、相溶状態においては水分子は高分子と水素結合を形成しており、バルク水と比べて小さい拡散係数の値を示す。また、相分離温度においては水和水は脱離するため、水和水の拡散係数は急激に上昇する。一方、高圧下においては低圧下と同様に相分離温度に応答した拡散係数の上昇を示す。しかし、この拡散係数の温度変化は大気圧下の変化と比べて連続的になっており、この傾向は高圧下になるほど顕著である。中性子準弾性散乱法においては、溶媒中の重水素分率を調整することで高分子の振動モードを検出することが可能である。それによると、高分子の振動モードも水和水の変化に対応して、高圧下においては転移が連続的になることが明らかにされた。また、高圧下における水和水の緩慢な変化は水素結合の低下を意味しており、この変化が高圧下において疎水性相互作用が低下することの起源であることが実験的に示された。
31P核を用いた溶液NMRによる量子演算システムの開拓

量子情報処理は古典情報処理とは異なり、|0>、|1>の状態に加えて重ね合わせ状態|y>=a|0>+b|1>を演算に用いる。これにより、古典情報処理では有限時間内に解くことが不可能な巨大数の素因数分解等の問題を、量子情報処理では効率的に解くことができることになる。量子情報処理を行なうには情報の最小単位として量子ビットが必要となり、溶液NMRを用いた量子情報処理における量子ビットにはNMR観測核種が対応する。現在、1H、13C、19F、15N等の核種を量子ビットとした研究が数多く報告されるなか、我々は量子ビットとして31P核に着目し、研究を行なっている。31P核の特徴として、複数の化学結合が生成可能であること、及び比較的大きな磁気回転比を持つことが挙げられる。この31P核固有の性質により、31P核を分子内に有する量子ビット分子は演算に必須な強いロングレンジカップリングが可能である。本研究では、3核の31Pを量子ビットとして分子内に有する3量子ビット分子の数種類についてスピン緩和時間の測定を行うとともに、一部についてはスピン-スピン結合の相相対符号を決定し、NMR量子情報処理に必要となる初期化と呼ばれる操作を論理ラベル法によって行なうことに成功した。残る他の分子に関しても、論理ラベル法などの比較的単純なスピン系列に基づくNMR量子演算処理であれば実行できる程度のスピン緩和時間を持つことが明らかとなった。量子情報処理は古典情報処理とは異なり、|0>、|1>の状態に加えて重ね合わせ状態|y=a|0>+b|1>を演算に用いる。現在、^1H、^<13>C、^<19>F、^<15>N等の核種を量子ビットとした研究が数多く報告されるなか、我々は量子ビットとして^<31>P核に着目し、研究を行なっている。^<31>P核の特徴として、複数の化学結合が生成可能であること、及び比較的大きな磁気回転比を持つことが挙げられる。この^<31>P核固有の性質により、^<31>P核を分子内に有する量子ビット分子は演算に必須な強いロングレンジカップリングが可能である。今年度は、3核の^<31>Pを量子ビットとして分子内に有する3量子ビット分子3,4-dihydro-1,3,4-triphosphacyclopenta-[a]indene (Chart 1)のスピン-スピン結合の相対符号を決定し、NMR量子情報処理に必要となる初期化と呼ばれる操作を論理ラベル法によって行なうことに成功した。この結果は現在論文執筆中である。
初期胚・多能性幹細胞培養におけるオクタン酸を中心とした脂肪代謝の研究

市販されているヒト体外受精培養液には、遺伝子組み換えアルブミン製剤を含めて500uM-1000uM程度のオクタン酸が含まれており、遺伝子組み換えアルブミンのみを用いた場合は100uM程度と非常に低い。さらにF1マウスおよび純系マウスを用いて、オクタン酸126uMの基礎培養液に0-1200uMのオクタン酸を加えて培養すると、800uM-1200uM添加群で明らかに発生スピード、着床率が低下し、胚盤胞の遺伝子発現・出生後体重にも差が見られた。本研究では、現在アルブミンの安定化剤としてほぼすべての初期胚培養液に添加されている中鎖脂肪酸オクタン酸(以下OA)の、マウス初期胚の増殖・分化、および初期胚から由来する胎仔への影響を検討する。本年度、OA添加血清アルブミンによるマウス胚培養実験に関しては、B6C3F1マウスとICRオスマウスの交配による受精卵を用いて行い、遺伝子組み換えアルブミン(OA不含;IBUKI , BioVerde)にOAを適当量添加してタンパク源として加え培養した。その結果、2細胞期を培養72時間後の胚盤胞発生率はOA不含で77%であったのに対してOA1000μM添加群では100%と高く、一方3000μM添加群では57%と低下した。このことからOAはマウス胚培養における胚発生効率に影響し、非添加群より1000μM程度の添加群でむしろ発生率が高い可能性があり、以後の実験は500-1000μMのOAをIBUKIに添加して行うのが妥当であると考えられた。なお、同位体を標準品として用い、質量分析により測定した体外受精培養液中のオクタン酸濃度は510-806μMであり、遺伝子組み換えアルブミンを用いた培養液であっても624μMと高値であった。このOA(C8:0)濃度は、C10:0からC18:0の飽和脂肪酸濃度が10-100μM程度であるのに比較して高かった。なおOAのマウス胚への取り込みの確認とその代謝の検討、マウス胚性幹細胞樹立に於けるOA濃度の影響についてはまだ解析中である。平成27年度、非放射性同位元素を用いた溶液中のOA濃度測定系の確立に時間がかかったことから、胚培養についての影響解析は終わっているが、そのメチル化解析・胎仔への影響、およびOAの細胞への取り込み・ES細胞培養系へのOA添加の影響までの解析することができなかった。ヒト体外受精培養液には、添加する血清成分の低温滅菌のためにアルブミンの変性を防ぐ物質として短鎖脂肪酸であるオクタン酸が添加されているが、このオクタン酸の受精卵への悪影響が懸念されている。そこで今年度マウス胚を用いて、体外受精培養液へのオクタン酸添加の影響を解析した。遺伝的背景を均一にするため実験に用いるマウスは雄、雌とも純系(C57BL/6N Crl、日本チャールスリバー)を用い、各胚で受精からの時間を一定にするために体外受精により胚を作成した。培養液へのオクタン酸添加濃度0、400、800、1200uMの各群で体外培養での胚発生、および移植による産仔への発生、そして産後の発育(体重等)を観察するとともに、発生した胚盤胞で遺伝子発現解析を行った。胚培養の結果、72時間での胚盤胞発生率は0、400、800、1200uM添加群でそれぞれ58.8、37.0、29.0、14.8%で、400uM以上の添加で発生スピードが低下する傾向を認めた。96時間の胚盤胞発生率は同様に0、400、800、1200uM添加群でそれぞれ93.8、87.0、73.0、80.2%で、800uM以上の添加で発生スピードが低下する傾向を認めた。72時間で胚盤胞に発生した胚の移植実験では、0、400、800、1200uM添加群で総着床数はそれぞれ61.3、60.3、48.9、28.0%、産仔数はそれぞれ23.8、28.8、20.2、8.6%で、いずれも1200uM添加群で着床・産仔への発生が低下する傾向を認めた。96時間で胚盤胞へ発生した胚の遺伝子発現解析では、インプリント遺伝子を含む遺伝子の発現変化が見られた。しかし産後8ヵ月までの飼育では、各群に生存率・体重等の明らかな差は認められなかった。