hpprc/llmjp-kaken huggingface dataset:
導波現象を利用する分光分析法の高感度化とその天然水分析への応用

石英やパイレックスのキャピラリ-(内径:1mm以下)中に高屈折率の溶媒を注入し、液体をコアとする光ファイバ-として、分光分析用のセルに活用した場合の評価を行った。当核研究グル-プは、吸光光度法について長さ50mのキャピラリ-セルによって、吸光度が約3x10^4に増幅できることを示した。本研究では特に蛍光光度法と光散乱法(比濁法)を中心に検討した。まず蛍光光度法については、キャピラリ-の一端から励起し反対側から蛍光を取り出す光学系で、蛍光強度とキャピラリ-の長さとの関係を調べたが、蛍光強度自身はキャピラリ-が短いとき(60cm)に最大となることが分かった。これは溶媒の励起光や蛍光の吸収と蛍光体の自己吸収によるものである。しかし12mまでの長さでは、S/N比で見た場合光路長の延長が感度を向上させる。この光学的配置では、蛍光の励起光源レ-ザ-光)に由来する光雑音を分離するため、ある程度のセルの延長が有効であることを示している。一方異なる光学配置としてキャピラリ-セルの側面から蛍光を取り出すシステムを検討した。励起光源を溶液へ導入する方法として、直接・間接など様々な方式を検討した結果、渦巻状セルから得られる蛍光強度が溶媒の屈折率変化に最も高い依存性を示した。検出器の視野から考えて渦巻セルの光路長は20cmであり、蛍光用長光路セルとしても有効である。渦巻セルを用いた鉛のフロ-インジェクション分析計を開発したが、検出限界として2ppbを得た。また環境試料中の鉛分析にも使用できることを示した。さらに光分散法(比濁法)への応用として、マグネタイトコロイドを分散させた溶液をキャピラリ-セルへ導入し、外部から磁場をかけると、多重反射の系でありながら強い磁気複屈折性を示しすことがわかった。このことを利用して磁気センサ-などへの活用も考えられる。導波現象は、低屈折率の媒体にとり囲まれた高堀折率媒体中を光などが全反射により低損失で伝達する現象であり、光ファイバ-等に利用されている。本研究では、屈折率差に由来する二相間での導波現象を、吸光光度法やケイ光光度法に適用して、超高感度な分析法とする事、およびこの天然水や環境試料分析への応用を目的とした。光源としては、Ar^+レ-ザ-の488又は514.5nmの発振線を用いて、フロ-セルへの導入し、ここからのケイ光を測定する系についてまず検討を行った。ケイ光光度法用フロ-セルとしては、光源を直接溶液相へ入射させる方式では、直線形と渦巻形のもの,又セル管壁より間接的に溶液相への光原光を導入する計6種類のセルを製作した。セルは全てパイレックス(n_D=1.474)製で、この屈折率を越える溶媒を満すと、導入された光は導波することになる。ケイ光剤を含む様々な屈折率の溶媒をこれ等のクロ-セルへ導入し、屈折率に対するセルからのケイ光強度変化を調べた。この結果渦巻型セルが溶媒の屈折率変化に対し、最も鋭敏なケイ光強度変化を示すことが明かとなった。このセルをケイ光検出器とする鉛イオンのフロ-インジェクション分析計を製作した。

ここではPb(11)イオンを大環状化合物cryotand222と錯結合させた後、エオシンとイオン対にしてクロロベンゼン(n_D=1.5248)へ抽出し、テフロン膜で分相後渦巻セルへ導入した。このシステムにおいて10ng/mLまでの鉛イオンが,迅速かつ多数の試料に対して分析可能となった。又環境標準試料NIES No2及びNBSNo1571について本法を適用し、良好な結果を得た。本年度購入したNaーYAGレ-ザ-については、海水試料に照射して生ずる光誘起の短寿命化学種の発生とそのモニタリングについて,その応用を計っている。導波現象は、低屈折率の媒体に取り囲まれた高屈折率のコア中を光などが全反射しながら伝播する現象である。本研究では、石英やパイレックスのキャピラリ-に、これ等よりも高屈折率の溶媒を注入し、液体をコアとする光ファイバ-とし、吸光光度法や蛍光光度法のセルとした場合の評価を行った.本年度は蛍光法を中心にこの方式の検討を行った。すでにキャピラリ-セルの一端から励起光を入射し、反対側の一端から蛍光を測定するシステムについて、セルの長さ、蛍光強度と蛍光体濃度の関係等を検討したが、この系では蛍光の自己吸収や励起光の容媒による減衰効果が複雑で、使用に多くの問題があることがわかった.そこで昨年度にひき続き蛍光をセル側面から測定する方法について、定量的考察を行った。.特にキャピラリ-セル内における光の経路とセルから発生する蛍光強度の関係を、統計学的手法であるマルコフの鎖を用いて理論的に説明する事ができた。さらにこの光学配置について、フロ-セルを磁極間に置いて外部磁場の蛍光に与える影響を調べた。試料溶液は蛍光色素とクグネタイトコロイドを混合・希釈したものを用いた。この溶液に磁場を印加すると、蛍光強度が変化するが、この変化の大きさは蛍光色素の種類によっても変わることを見い出した。今後この系についてはさらに詳細に検討を行っていく予定である。一方昨年度購入したNaーYAGレ-ザ-については、この第3高調波を海水ヘ照射することによって発生する水和電子を測定するシステムを、光ファイバ-を活用して製作した。この結果陸起源性発蛍光性有機物が、水和電子を発生していることを明かにすることができた。またこの過程が海水中の過酸化水素の発生に先行して太陽光により引きおこされる事を説明することができた。
汎関数解析

1.昨年度に得た研究上重要な成果であるkumanogo-Taniguchi型の定理の新証明の方法を深く研究した結果大変使いやすいものとなった。この結果は論文にまとめ、雑誌Funkcialaj Eqvaciojに投稿した。熊の郷直人氏の研究によると、ここで開発した方法によると、本来のkumanogo-Taniguchiの定理を改良することが可能と成ることが判明した。熊の郷氏は論文として発表予定である。また、従来の方法では取り扱い不可能な形の汎関数にたいしてもkumanogo-Taniguchi型の評価を証明することを目指したい。3.確率論研究者の間で確率論におけるWiener積分における無限次元Stationary Phase methodを作る動きが出てきた。我々の方法が生かせるか否かの議論をする研究会が、97年1月にあったが、これからもこの方面の確率論の研究者と密接な連絡をとって研究を進めたい。4.分担者水谷は、非線形の楕円型と放物型偏微分方程式の研究に有限要素法を適用して成果を上げ、これを発表した。5.分担者渡辺は、磁場のある場合のShrodinger方程式の散乱行列の位相の研究に研究成果をあげ、専門分野の雑誌に投稿した。
ユビキタスネットワークにおけるソフトウェアフレームワークに関する研究

本年度は,昨年度より研究を進めているリソース指向アーキテクチャにもとづいた機器連携フレームワークの応用例として,既存のホームネットワーク向けプラットフォームであるDigital Living Network Alliance(DLNA)などで利用されている機器探索プロトコルの機能を拡張し,直感的な機器選択をサポートすることが可能なフレームワークを中心に研究を行った.従来は,機器同士がケーブルで接続されており,ユーザが連携させる機器の組み合わせを直感的に把握することが可能であった.しかし,DLNAのようなネットワーク環境では,機器の組み合わせに配線の変更が必要なく,機器のレイアウトを柔軟に行うことが可能な反面,どの機器同士が接続されているのか直感的に把握することが難しい.また,ユーザは連携対象機器を機器探索プロトコルによって作成されたリストから選択する必要があり,手元にある機器を利用する際にも,直感的にそれらを選択する手段がなく,誰にでも使用できるシステムであるとは言い難い.今後さらなるネットワーク機器の増加が予想され,ユーザが効率的に目的の機器を選択可能な手法が必要不可欠である.提案フレームワークは,ユーザに身近な赤外線リモコンを使用し単純な操作を行うことで,ユーザ周辺の機器を容易かつ直感的に指定することが可能な仕組みを提供する.提案フレームワークはリソース指向アーキテクチャにもとづいてデザインされているため,インタフェースは柔軟で連携プロトコルも軽量である.このため,DLNA以外のプラットフォームにも適用可能であり,ユーザビリティの向上が期待できる.赤外線リモコンに代わる,より直感的な操作が可能で常に身につけておくことが可能な小型デバイスの開発にも着手しており,さらなるユーザビリティの向上と新たなユーザエクスペリエンスの創出が期待できると考える.本年度は(1)リソース指向アーキテクチャを用いた機器連携フレームワークの実装と評価(2)高品質なサービスを実現するためのフレームワーク要素技術の検討を中心に研究を行った.(1)では,機器連携のアーキテクチャにリソース指向アーキテクチャというWebサービスのアーキテクチャを適用し,機器連携サービスの設計手法の検討と共に,プロトタイプサービスの構築を通して既存フレームワークとの比較・評価を行った.リソース指向アーキテクチャの適用により,軽量かつ柔軟な連携プロトコルの実現とスケーラビリティの確保,およびオープンでWebとの親和性の高い連携プロトコルの実現を目指しており,本研究の目的であるグローバルネットワークを介した機器連携の実現とオープンなフレームワークの提供につながるものと考える.(2)では,(a)異種ネットワーク上の機器の動作タイミング制御手法,(b)キャッシュデータの効率的な無効化手法を中心に検討を行った.(a)は既存の手法が単一のネットワークで構成された環境を対象としているのに対し,複数の異種ネットワークで構成される実環境を想定しており,実環境に配置した様々なセンサデバイスから一斉にスナップショットデータを取得するなどの用途に応用できると考えている.(b)は地理情報のデータ構造に着目しブルームフィルタを用いることで,モバイル端末の消費電力削減やトラヒック削減とキャッシュデータの確実な更新という相反する要求の両立を目指しており,渋滞情報や周辺情報の配信に応用可能であると考えている.(a)および(b)の検討を通して,高品質なサービスを構築するための要素技術をフレームワークとして提供することで,本研究の目的であるエンドユーザやコミュニティによる新たな利用形態の発掘を促すことが期待できる.本年度は,昨年度より研究を進めているリソース指向アーキテクチャにもとづいた機器連携フレームワークの応用例として,既存のホームネットワーク向けプラットフォームであるDigital Living Network Alliance(DLNA)などで利用されている機器探索プロトコルの機能を拡張し,直感的な機器選択をサポートすることが可能なフレームワークを中心に研究を行った.従来は,機器同士がケーブルで接続されており,ユーザが連携させる機器の組み合わせを直感的に把握することが可能であった.しかし,DLNAのようなネットワーク環境では,機器の組み合わせに配線の変更が必要なく,機器のレイアウトを柔軟に行うことが可能な反面,どの機器同士が接続されているのか直感的に把握することが難しい.また,ユーザは連携対象機器を機器探索プロトコルによって作成されたリストから選択する必要があり,手元にある機器を利用する際にも,直感的にそれらを選択する手段がなく,誰にでも使用できるシステムであるとは言い難い.今後さらなるネットワーク機器の増加が予想され,ユーザが効率的に目的の機器を選択可能な手法が必要不可欠である.提案フレームワークは,ユーザに身近な赤外線リモコンを使用し単純な操作を行うことで,ユーザ周辺の機器を容易かつ直感的に指定することが可能な仕組みを提供する.提案フレームワークはリソース指向アーキテクチャにもとづいてデザインされているため,インタフェースは柔軟で連携プロトコルも軽量である.このため,DLNA以外のプラットフォームにも適用可能であり,ユーザビリティの向上が期待できる.赤外線リモコンに代わる,より直感的な操作が可能で常に身につけておくことが可能な小型デバイスの開発にも着手しており,さらなるユーザビリティの向上と新たなユーザエクスペリエンスの創出が期待できると考える.
歯周病原性細菌による歯肉上皮細胞の活性化

歯周疾患における歯肉上皮細胞の役割を検討するためにin vitrioで下記の実験を行った。まず、歯周病原性細菌の一つとして注目されているPorphyromonas gingivalisより超音波破砕産物(SE)、線毛蛋白ならびにリポ多糖(LPS)を調整した。これらをあらかじめ調べた至適濃度、至適時間で歯肉上皮細胞の培養液中に添加した。実験には歯肉上皮細胞にSV40 T antigen遺伝子を導入し、長期継代培養可能な細胞(OBA-9)樹立し、用いた。SEの刺激によりOBA-9はIL-1β,IL-6,IL-8,MCP-1,TNFα,cox-2などのmRNA発現の上昇を認めた。ところが、IL-1αのmRNAの発現には変化がなかった。また、線毛蛋白による刺激ではmRNA発現量の変化は少なく、LPS刺激では変化はほとんど見られなかった。IL-1βで刺激するとSEほどではないが上記mRNA発現量の増加が認められた。さらに、調べた炎症性サイトカインのうちMCP-1とIL-8のmRNA発現の増加量は他のサイトカインのそれよりはるかに大きいことが解った。また、蛋白質レベルでも同様の結果を得ることが出来た。さらに、遺伝子導入を行っていない歯肉上皮細胞においても上記の傾向を確認できた。以上の結果より、歯周病局所において歯周病原性細菌の菌体構成物により歯肉上皮細胞が活性化され炎症性サイトカインを分泌、とくに炎症細胞の走化性因子であるMCP-1ならびにIL-8を強く産生すると考えられ、歯肉上皮細胞が歯周炎発症、特に、歯肉の初期炎症に深く関与していることが強く示唆される。
形態知覚における局所的特徴の統合過程の研究

本研究は形態知覚において局所的特徴が一つのまとまりとして認識される過程を、心理物理学的・神経心理学・計算論的手法により研究することを目的としている。研究計画として、ある視覚刺激を呈示したときの脳内活動を、EEG等の装置を用いて測定することを掲げた。今年度の研究対象は、局所的構造、大域的構造を統一的に操作して研究するのにより適した刺激、ランダムドット(チェック)刺激を用いることであった。これによりテクスチャ処理から対称性処理への中間過程をより詳細に調べることが可能となった。局所的統計量として隣接する4チェックを、大域的統計量として左右対称図形をチェックで作成し、その脳内活動の差異をEEGで計測した。その結果、局所的構造と大域的構造の差異が提示パターンの時間・空間周波数特性の差として現れた。前者の方がチェックサイズ、時間周波数ともより高解像度において反応ピークが見られた。ランダムドット刺激を用いて大域的構造を調べた実験結果は、同心円への統合過程の脳内活動が、放射状や平行線に比べて大きくなること、またその応答潜時は、刺激呈示後180msecから230msecの間に行われていると考えられる。また同心円応答は、反応後1-2秒において減衰することを、知覚現象によく見られる順応過程と対応する事などをまとめて、第3回アジア視覚会議(The Third Asian Conference on Vision)で発表した。上記のランダムチェック刺激とランダムドット刺激を用いた両実験の結果は、ともに時間周波数特性が非常に類似していることから、同様の大局的構造を抽出する脳内過程を選択的に刺激したと考えることができる。よって本年度は昨年度の研究結果をより統一的な視点で支持する事ができた。本研究の目的は、形態知覚において一つのまとまった物体認識へ統合される情報処理過程を、心理物理学的・神経心理学・計算論的研究により解明することである。また研究計画として、ある視覚刺激を呈示したときの脳内活動を、EEG等の装置を用いて測定することを掲げた。今年度の研究対象は、実験刺激として局所的特徴を操作するのに有効なランダムドット刺激を用い、知覚的に形態性を持たないランダムなパターンとして知覚されるドット集合から形態性を持ったドット集合へと切り替わる時の脳内活動をEEGで計測することであった。まとまりのあるパターンとして同心円、放射状、平行線の3つをテスト刺激として用い、ランダムパターンのデータと比較した。これにより大局的な統合過程に関連付けられる脳内活動を選択的に抽出する事が可能となる。その結果、同心円への統合過程の脳内活動が、放射状や平行線に比べて大きくなることが解明された。その応答潜時は、刺激呈示後180msecから230msecの間に行われていると考えられる。また同心円応答は、反応後1-2秒において減衰することが分かった。これは知覚現象によく見られる順応過程を示唆しており、近年の神経生理学的研究によると、前線状皮質の神経細胞の発火において、この秒スケールの順応がよく見られるという結果と対応付けられる。さらに心理物理実験によれば、同心円が最も知覚されやすく、その次に放射状、そして平行線の順に知覚的にまとまり易さが並べられるという先行研究が存在し、また一例ではあるがその過程と順応過程との関係を報告した研究も存在する。本研究の結果はこれらの先行研究を矛盾無く統合するものであると言え、現在の形態知覚研究において重要な神経心理学的証拠となった。この研究結果は、ヨーロッパ視知覚会議(European Conference on Visual Perception 2003)で発表した。
癌幹細胞をターゲットにした肺癌分子標的治療の開発

メトホルミンは4つの肺癌細胞株すべてに抗腫瘍活性を示すが、作用に長期間を要すること、僅かにG0/G1集積を示すことからcytostaticな抗腫瘍活性が示唆された。In vivoでは既に一定の大きさに達した腫瘍に対しては効果を示さないが、ゲフィチニブで縮小した腫瘍の再増大を著しく抑制することが示された。ゲフィチニブ処理で残存した細胞はCD133およびCD24を強発現する細胞比率が高く、癌幹細胞である可能性を示唆する。メトホルミンはゲフィチニブ処理後の残存細胞に対しても抗腫瘍効果を保っており、メトホルミンの抗腫瘍メカニズム解明が、薬剤耐性を獲得した難治性癌の治療に関連することも期待される。昨年度の研究により、メトホルミンは細胞増殖抑制作用を示すが、腫瘍細胞非特異的であり、cytostaticであること、その機序は細胞株により異なるが、小細胞肺癌株ではアポトーシス誘導が、それ以外の細胞株(腺癌、扁平上皮癌、大細胞癌)では細胞周期のG0/G1ブロックが大きく関与すること、シスプラチンとは拮抗的に作用することが示され、その概略をOncology Reportsに論文発表した。今年度は、EGFR遺伝子変異を有するヒト肺腺癌細胞株を用いたマウスxenograftモデルにおいて、1)既に臨床的に確立された腫瘍に対してはメトホルミンは腫瘍増殖抑制効果がないこと、2)ゲフィチニブの腫瘍縮小効果に対して、なんらの相加・相乗効果も示さないこと、3)しかし、ゲフィチニブにより縮小した腫瘍においては、ゲフィチニブ治療中断による再増殖をメトホルミンは著明に抑制すること、を明らかにした。その機序につき一連のin vitro実験で検討した結果、メトホルミンはa)ヒト肺腺癌細胞に対してin vitroで抗腫瘍効果を示すが、その際、b)著明なアポトーシスは認められず、c)明らかな細胞周期シフトも生じないことが明らかとなった。しかしd)ゲフィチニブ処理によりCD133陽性細胞とCD44陽性細胞がenrichされることと、e)メトホルミンはこれら細胞に対しても有効に殺細胞効果を示すこと、が明らかとなった。CD133およびCD44陽性細胞は、他癌腫において癌幹細胞の候補と考えられており、ヒト肺腺癌においても、ゲフィチニブ処理によりCD133、CD44陽性の癌幹細胞は治療抵抗性であり、メトホルミンはこの癌幹細胞に対しても有効である可能性を示唆する結果と考えられる。平成24年度までの研究により、メトホルミンがヒト腺癌の幹細胞に対して効果を有することを示してきたが、本年度はその詳細な機序を明らかにするために実験を行った。とりわけ薬剤耐性と癌幹細胞性および上皮間葉移行(EMT)との関係を明らかにした。一方、in vivoにおける解析には、抗癌薬で縮小した腫瘍における生存癌細胞の同定が必要であり、この実験を可能とするために、PC9細胞にルシフェラーゼ遺伝子を導入し、蛍光顕微鏡で観察できる実験系を作成した。これらの成果は3つの原著論文(英文)および関連論文として公表した。4つのヒト肺癌細胞株(扁平上皮癌、腺癌、大細胞癌、小細胞癌の各細胞株)と2つの非癌細胞株に対する、メトホルミン、シスプラチンによる抗腫瘍活性をa)細胞増殖曲線b) colonogenic assayにより解析し、以下の結果を得た。1)メトホルミンは全ての肺癌細胞株に対し、用量依存的に増殖抑制効果を示したが、2つの非癌細胞株に対しても同様の効果を示し、腫瘍細胞非特異的であった。2)上記の増殖抑制作用は、メトホルミンの曝露時間が10日間の場合に認められるが、124時間では認められず、その作用がcytostaticであることを示唆した。3)Hoechst染色、caspase活性によりアポトーシスを解析した結果、小細胞肺癌株では著明なアポトーシス誘導を認めたが、それ以外の肺癌細胞株では認めなかった。一方、FACSによる細胞周期解析ではいずれの細胞株でもG0/G1期に集積する傾向を認めた。4)シスプラチンとの併用実験では、腺癌細胞株を除いた全ての細胞株で、メトホルミンはシスプラチンの抗腫瘍効果を減弱することが示され、特に高濃度シスプラチン曝露ではその効果は特に顕著であった。以上より、メトホルミンは細胞増殖抑制作用を示すが、腫瘍細胞非特異的であり、cytostatic効果であること、その機序は細胞株により異なるが、小細胞肺癌株ではアポトーシス誘導が、それ以外の細胞株(腺癌、扁平上皮癌、大細胞癌)では細胞周期のG0/G1ブロックが大きく関与すること、シスプラチンとは拮抗的に作用することが示された。

本年度の研究により、メトホルミンは癌治療に有用性がある可能性が強く示唆されたが、同時に臨床応用にあたっては併用薬剤の種類、用量、タイミングを考慮する必要があることが示唆された。以上はOncology Reportsに投稿し、in pressとなっている。申請時の計画通りの進展であり、次年度の研究準備も整っている。本年度の結果は、メトホルミンがヒト肺腺癌の幹細胞に対して効果を有することを示唆するものであるが、この詳細を明らかにするため、in vivoにおける、癌幹細胞性実験モデルを開発する。薬剤耐性細胞が癌幹細胞であることをin vivoで示すには、縮小した腫瘍を同定することが困難であり、研究遂行の支障となることが推測される。従って、腫瘍細胞(PC9細胞)にルシフェラーゼ遺伝子を導入し、蛍光顕微鏡で癌幹細胞あるいは上皮間葉移行細胞(EMT)を容易に鑑別できるようにし、ゲフィチニブで初期耐性を示す腫瘍細胞の特徴を癌幹細胞マーカー、およびEMTマーカー、その他の表現形を調べることにより明らかにし、メトホルミンがそれらの細胞にどのような影響を与えるかをそれらのマーカーの詳細な検討を行うことにより明らかにする。それにより、メトホルミンの癌幹細胞、EMTに対する役割を明らかにし、臨床的応用について検討する。1) In vitroにおけるメトホルミン+ゲフィチニブ併用実験(EGFR遺伝子変異を有するPC-9に対して)を行う。本年度と同様の方法に加え、癌幹細胞マーカー候補の細胞マーカーによりFACSソーティングを行い、phenotype毎の解析を行う。2) A549細胞、PC-9についてはシスプラチン耐性亜株が入手可能である。薬剤耐性株を用い、メトホルミンによる癌幹細胞障害により、薬剤耐性が克服可能かどうか予備的検討を行う。3)上記in vitroの結果に基づき、in vivoでの併用実験をヌードマウス(またはSCIDマウス)を用いたxenograftモデルを用いて行うことにより、cytotoxic agentsあるいはEGFRチロシンキナーゼ阻害薬によりいったん腫瘍縮小した後、再増大するモデルにおいて、メトホルミンを使用することによる再増大抑制効果を検討する。Cytotoxic agentsおよびEGFR-TKIによる治療では癌幹細胞が残存するためいったん縮小の後、間もなく再増大すると考えられるが、メトホルミンを併用し、癌幹細胞を特異的に障害することにより、再増大が抑制されると期待される。平成24年度の成果を論文投稿したので、掲載料、別冊費用がかかる。癌幹細胞、EMTマーカー解析のため、ハイブリダイゼーション・オーブンを備品として購入する。それ以外はマウス、プラスチック器具、薬品などに使用する。本年度は、当初計画よりも順調に結果がでたために、消耗品・動物の使用量が少なくて済み、繰越金が生じた。一方、本年度の成果により次年度はより発展的な研究を行う展望が開けたため、繰越金はこの研究に使用する必要がある。平成23年度の成果を論文投稿し、受理されたので、掲載料、別冊費用がかかる。本研究に係わる研究者の多くが細胞培養を頻繁に行うため、細胞培養のための遠沈器が不足しているので、備品として購入する。
私企業リンケージ型酪農生産システムの多角化戦略と可能性

本研究では、中国内モンゴル自治区(以下、内モンゴル)において、近年増加している乳業メーカーと個別酪農経営との契約生産による新たな生産システムに着目し、多角的な事業展開の可能性および乳製品消費の課題と将来展望を明らかにすることを目的とした。分析結果、乳業メーカーと個別酪農経営との契約生産における双方のメリットを明らかに、内モンゴルの経済発展および消費者の所得向上に対応した多角化事業が図られていること、酪農経営における飼養技術により生産格差が生じてきていることを明らかにした。本研究の目的は、中国内モンゴル自治区(以下、内モンゴル)において、近年増加している乳業メーカーと個別農家との契約生産による新たな生産システムに着目し、多角的な事業戦略の展開および可能性を見極めることである。本年度は、次年度以降の本調査のために、内モンゴルフフホト市周辺にて以下の2つの予備調査を実施した。第一に、乳業メーカー伊利と契約生産を行っている経営の調査を行った。本調査より以下の2点が明らかとなった。一つ目は、生乳及び乳牛の価格が著しい変動を見せていることである。具体的には、生乳の価格変動と連動し、乳牛の価格も激しく変動していることである。また、調査農家においては、乳牛の価格が高い時に乳牛を販売し、安価の時に乳牛を購入する戦略を立てているが、乳牛不足に陥っているため、生乳価格が高騰していること、そして乳牛の価格が高騰しているため、調査時点においては、希望している頭数での飼育状況でないことが明らかとなった。二つ目は、乳牛販売で得た利益でマンションを購入し不動産業を展開するなど、資産としての乳牛の価値が増大していることである。第二の調査としては、酪農生産の新たな動きに関する調査を行った。調査結果より以下の点が明らかとなった。生乳の販売のみならず乳製品の生産に展開する経営が出現していたことである。企業や大学と連携し、農場内や大学内に乳製品の製造工場を建設し、乳製品の製造を行う動きが見られた。ただし、市場で普及している大手乳業メーカーの牛乳やヨーグルトなどとの商品の差別化を行い、いかに消費者を獲得することができるか、などいわゆるベンチャー企業の萌芽期にみられる問題が存在しており、今後の対応が課題としてみられた。2015年度は、以下の2点について研究を実施した。第一に、昨年度の事前調査を基に、中国内モンゴルにおける酪農生産システムの現状について、再度聞き取り調査を実施した。そのなかで、大手乳業メーカーが従来実施してきた「企業+牧場園区+農家」モデルの見直しを検討していることが明らかとなった。本調査より、牧場園区に居住している農家との契約生産を見直し、企業が自身のもつ大規模牧場に生産を集中させる方針を示している可能性が示唆された。このような動きが具体化すれば、2008年に発生したメラミン事件のような世間を揺るがす大事件が再び生じる可能性が考えられる。この意味においても、今後の企業の方針および牧場園区および農家の意向を詳細に検討していく必要があると考えられる。次いで、本年度は、内モンゴルにおける一般消費者を対象に生乳消費の意識調査の調査設計を行った。現在、アンケートを配布し、集計を行っているところである。次年度以降、分析を開始する。乳業メーカーが実施してきた従来のモデルに関し、方向転換(企業戦略の変更)の可能性が示されこと。また、その事態のために、現場の酪農家の生産意欲に大きな影響を与えていることが聞き取り調査より明らかとなった。これらの状況を鑑み、現地の共同研究者と研究計画の見直しを行う必要性が生じた。本研究の目的は、中国内モンゴル自治区(以下、内モンゴル)において、近年増加している乳業メーカーと個別酪農経営との契約生産による新たな生産システムに着目し、多角的な事業展開の可能性および乳製品消費の課題と将来展望を明らかにすることである。2016年度は、以下の2点の研究を実施した。第一に、昨年度まで継続してきた内モンゴルにおける酪農生産システムの現状について、聞き取り調査を実施した。その結果、大手乳業メーカーでは、大規模牧場への集約化を進めており、そのスピードが加速度的に早まっていることを明らかにした。この結果は、内モンゴルにおける小規模零細農家を淘汰する意味合いも含んでおり、今後、注目していく必要性が示唆された。第二に、牛乳の安全性・リスクに対する意識について内モンゴルの大学生を対象に意識調査を行った。分析の結果、以下の3点が明らかとなった。第一に、牛乳購入に対する意識として、6割以上の学生で「やや不安である・かなり不安である」と回答しており、依然として牛乳消費に対する不信感が高いことが明らかとなった。第二に、牛乳購入時において重視する項目としては、「製造年月日・消費期限」および「健康」を重視していることが明らかとなった。第三に、幼少期より牛乳を消費していた学生、認証表示を重視している学生において牛乳の購入頻度が高かった。この結果より、幼少期に牛乳の飲用を促すとともに、牛乳の品質や安全性を担保するような認証表示の理解・普及が進めば、牛乳消費の継続性が図れる可能性が示唆された。

研究計画では、最終年度に成果をまとめ書籍を出版する予定であったが、昨年度までの基礎調査より様々なデータを取集することができたため、予定より早く書籍を出版することができたため。本研究の目的は、中国内モンゴル自治区(以下、内モンゴル)において、近年増加している乳業メーカーと個別酪農経営との契約生産による新たな生産システムに着目し、多角的な事業展開の可能性および乳製品消費の課題と将来展望を明らかにすることである。2017年度は、以下の3点の研究を実施し、総まとめを行った。第一に、昨年度末に出版した書籍の検討を内モンゴルの研究者とメール等を使用し、検討を行った。昨年度以上に、大手乳業メーカーでは、大規模牧場への集約化を進めており、そのスピードが加速度的に早まっていることが明らかとなった。第二に、最終成果報告も含め現地での検討会およびミニシンポジウム(研究会)を開催した。昨年からの酪農経営の飼養状況の変化として、乳牛の価格が大幅に下落していることが明らかとなった。また、中小・零細の経営では、日乳量が相対的に低いため、乳業メーカーとの取り引きが劣悪な環境下にさらされていることが明らかとなり、昨年示唆していた状況よりも悪化していることが明らかとなった。その一方で、近年では、乳牛ではなく、肉用牛の肥育への動きが見れれること、さらには、ドバイや香港への輸出を行うメーカーが出現してきていることが明らかとなった。また、企業的な経営として、羊の多面的利用(衣服から薬用、食肉など)が活発に行われてきていること、ラクダや馬へも事業展開が図られていることも明らかとなった。最後に、これまでの研究を通じて、国内への技術移転(食品産業クラスター形成)の可能性を検討するために、平成29年度日本農業経営学会研究大会地域シンポジウム「都市近郊農業における多様な事業展開と新たな挑戦ー糸島の「食」と「農」の連携と将来展望ー」を開催した。そこでは、特に内モンゴルにおける酪農生産を取り巻くクラスター形成の日本輸入の可能性を検討した。本研究では、中国内モンゴル自治区(以下、内モンゴル)において、近年増加している乳業メーカーと個別酪農経営との契約生産による新たな生産システムに着目し、多角的な事業展開の可能性および乳製品消費の課題と将来展望を明らかにすることを目的とした。分析結果、乳業メーカーと個別酪農経営との契約生産における双方のメリットを明らかに、内モンゴルの経済発展および消費者の所得向上に対応した多角化事業が図られていること、酪農経営における飼養技術により生産格差が生じてきていることを明らかにした。本年度実施予定のアンケート調査に必要な調査を行うことはできた。ただし、内モンゴルでの酪農生産の動きは急激に変化しているため、現地の研究協力者と頻繁に連絡を取り合い、研究を遂行していくことが重要と思われる。内モンゴルの酪農生産においては、生産を取り巻く環境が大きく変わろうとしている。また、そのため、乳業メーカーへの聞き取り調査も従来より、厳しくなっており、予定していた調査が思うように実施できていないのが現状である。今後、共同研究者と蜜に連絡を取りながら、柔軟な対応を取り、幅広い視点から酪農生産システムの可能性を検討していく必要がある。今年度は、昨年度までまとめた研究成果を基に、成果報告を行い、国内外の研究者から様々な批判をいただきたい。
脳機能および身体機能の活性化における「ゲーム機リハビリ」の有用性

【目的】高齢者に対して単調で苦痛を伴うトレーニングを強要しても,運動の長期継続には大きな困難を伴う.むしろ運動自体を自発的に楽しみながら,結果として機能向上が果たせるプログラムを提供するべきであると考えて,新たに開発したゲーム機を用いて,ゲーム実施が心身機能に及ぼす影響について調査研究を行った.【方法】1.脳機能測定:前頭葉に生じる血流変化を,近赤外分光法NIRS(島津製OMM-2001)を用いて,無侵襲的に計測した.2.筋機能測定:表面筋電計(NORAXON製MYOSYSTEM)を用いて下肢・体幹筋群(前脛骨筋,腓腹筋,大腿四頭筋,ハムストリング,中殿筋,腹直筋,脊柱起立筋)の筋活動を定量的に測定し,積分処理(iEMG)を行って比較検討した.被験者として健常成人男性7名(平均年齢38.8歳)に対して,1)既存の業務用ゲーム機:W(ナムコ社製ワニ叩きゲーム),(2)新開発ゲーム機:H(へび退治ゲーム),3)筋力トレーニングマシン:M(膝関節屈伸,レッグエクステンション)を指示タスクとして,比較検討した.【結果】前頭葉における脳血流では,個体差が大きいながらも,HとWがほぼ同等の著明な活性化を示したが,Mでは殆ど活性化を認めなかった.下肢の表面筋電図では,大腿四頭筋を除く7部位の筋活動でHが最も大きな活動を示し,iEMGではいずれも5095%MVCであり,速筋の動員が認められた.大腿四頭筋ではMとHがほぼ同等であった.以上より,新開発ゲーム機は,前頭葉機能の活性化と,下肢や体幹の筋活動促進という本研究の初期目標を2点とも達成することが確認できた.【考察】今後は,新開発マシンを用いて高齢者を対象とした研究に進み,世代を超えて楽しみながら心身機能の向上が果たせるプログラムを増やしてゆきたい.1.試行テスト脳血流の測定部位を確定し,測定方法に習熟するための試行を行った.被験者は4名の健常成人男性とし,測定機材として,頭皮上から近赤外線を発光し,脳活動に伴って脳表層に生じる脳血流変化をリアルタイムで計測できる「光トポグラフィ装置OMM2001(島津製)」を使用,測定部位は,前頭葉の中でも特に意欲や意思決定に重要な司令塔である「前頭前野」をターゲット領域とする方針を決定して,以下の予備試験に備えた.2.予備試験(タスク設定と脳血流測定)脳血流測定における試行課題(タスク)として,次年度の本試験では複数の多様な運動コンテンツを用いる予定であるが,予備試験では,業務用ゲーム機(ナムコ社製ワニワニパニック)と,計算ドリル(公文式)の2種に限定して,健常男性4名で繰り返し試行し,前頭前野が最も活性化されるよう,測定条件を絞り込み,最滴化した.最終的には,6070秒間のタスクを,前後の閉眼安静2030秒間で挟み込むパターンで方法論を統一して,条件設定を完了した.3.中間結果タスク実施中には,何れの被験者においても「前頭葉の酸素化ヘモグロビンの増加」が認められ,中にはゲーム実施中に,計算ドリルの3倍ほどの脳血流増加が認められたケースもあった.しかし,被験者の嗜好性によってデータには著しいバラツキが認められ,個体差の処理が課題として残った.また,測定中の身体拘束が30分間を過ぎる頃より,血流波高そのものが徐々に低下傾向を示し,60分間が測定時間の限界であると結論された.4.本試験の計画策定(次年度へ向けて)上記の知見にもとづいて,被験者の個体差や経時的疲労に配慮した方法論を決定し,次年度の本試験で使用する.タスクの候補としては,業務用や家庭用の各種ゲーム,計算や音読等の学習療法,筋力トレーニングや自転車エルゴメータなどの運動療法等を予定している.【目的】高齢者に対して単調で苦痛を伴うトレーニングを強要しても,運動の長期継続には大きな困難を伴う.むしろ運動自体を自発的に楽しみながら,結果として機能向上が果たせるプログラムを提供するべきであると考えて,新たに開発したゲーム機を用いて,ゲーム実施が心身機能に及ぼす影響について調査研究を行った.【方法】1.脳機能測定:前頭葉に生じる血流変化を,近赤外分光法NIRS(島津製OMM-2001)を用いて,無侵襲的に計測した.2.筋機能測定:表面筋電計(NORAXON製MYOSYSTEM)を用いて下肢・体幹筋群(前脛骨筋,腓腹筋,大腿四頭筋,ハムストリング,中殿筋,腹直筋,脊柱起立筋)の筋活動を定量的に測定し,積分処理(iEMG)を行って比較検討した.被験者として健常成人男性7名(平均年齢38.8歳)に対して,1)既存の業務用ゲーム機:W(ナムコ社製ワニ叩きゲーム),(2)新開発ゲーム機:H(へび退治ゲーム),3)筋力トレーニングマシン:M(膝関節屈伸,レッグエクステンション)を指示タスクとして,比較検討した.【結果】前頭葉における脳血流では,個体差が大きいながらも,HとWがほぼ同等の著明な活性化を示したが,Mでは殆ど活性化を認めなかった.

下肢の表面筋電図では,大腿四頭筋を除く7部位の筋活動でHが最も大きな活動を示し,iEMGではいずれも5095%MVCであり,速筋の動員が認められた.大腿四頭筋ではMとHがほぼ同等であった.以上より,新開発ゲーム機は,前頭葉機能の活性化と,下肢や体幹の筋活動促進という本研究の初期目標を2点とも達成することが確認できた.【考察】今後は,新開発マシンを用いて高齢者を対象とした研究に進み,世代を超えて楽しみながら心身機能の向上が果たせるプログラムを増やしてゆきたい.
生体分子計測用テラヘルツ帯コヒーレントラマン分光手法の開拓

生体高分子のテラヘルツ帯の非線形,大振幅の振動モードは生体高分子の熱力学特性を支配し,その機能や反応に関与していると考えられている。そのような生体高分子のテラヘルツ帯振動モードを観測することを目的とし,周波数チャープさせたフェムト秒レーザーパルスを励起光として用い,信号を時間領域で検出する新しいコヒーレントラマン分光法(時間領域テラヘルツ帯コヒーレントラマン分光法)を開発し,さらにその高度化に取り組んだ。1.時間領域コヒーレントラマン分光の信号対雑音比を改善するために,これまでの低繰返し(1kHz)のフェムト秒レーザー増幅器ではなく,高繰り返し(82MHz)のフェムト秒レーザー発振器を励起光源に用いてコヒーレントラマン信号の検出を行うための装置改善を行った。40倍の対物レンズ対を用いてCS_2(二硫化炭素,常温で液体)を励起し,逆ラマン及びラマン利得信号の検出に成功した。高繰り返しによる積算効果で信号は安定したが,コヒーレントアンチストークス散乱光は検出できなかった。今後,背景光等による雑音レベルを低減し,検出感度を改善する必要があると思われる。2.また,分子固有のコヒーレントラマンスペクトル測定の障害となる非共鳴成分の抑制のために,周波数微分スペクトルを得るための技術開発を行った。時間領域コヒーレントラマン分光法では2つの周波数チャープした励起光を用いるが,2つの励起光の相対的な時間遅延Δτにより励起光のビート周波数(ラマン周波数に対応)が決まる。従ってΔτを変調することで励起光のビート周波数を変調することができる。そこで加振器を用いて薄いガラス板を一方の励起光の経路に抜き差しすることができる変調装置を試作した。動作確認のためテラヘルツ時間領域分光装置に組み込み,Δτ=0.23psを200Hz程度で変調できることを確認した。3.一方,テラヘルツ時間領域分光法により酵素タンパク質の一種であるAscorbic Acid Oxidaseの固有状態及びその変性状態のTHz帯吸収スペクトルの測定を行った。固有状態と変性状態とではわずかな吸収の違いが確認され,それぞれの状態での水和状態の差を反映していると思われる。以上のとおり,本年度は時間領域コヒーレントラマン分光の技術開発を行い,また溶液状態の酵素タンパク質のTHz帯吸収スペクトルを観測しタンパク質分子の水和状態についての有用な知見が得られた。時間領域コヒーレントラマン分光の信号対雑音比をの改善と広帯域化に取り組んだ。本手法では周波数チャープのかかったフェムト秒レーザーパルスを2つに分岐し、再び重ね合わせることで、差周波数一定の励起光を生成する。その干渉計に相当する光学系が不安定になると信号揺らぎが大きくなることが分かり、安定化することで、信号対雑音比を改善することができた。また、フェムト秒レーザー光源として、よりパルス幅が狭く(<40fs)、広帯域なスペクトル(半値全幅で約60nm)のものを用いることにより、約20THz程度まで測定帯域を拡げることに成功した。一方、コヒーレントラマン分光において常に問題となる非共鳴過程による背景信号を抑制するために、時間領域での微分信号検出を試みた。2つのPump光の光路に厚さ約140μmのスライドガラス(屈折率約1.5)を周期的に挿入することで、時間領域信号の微分、すなわちコヒーレントラマン信号のスペクトル微分を検出可能な「シェーカー」装置を構築した。微分スペクトルを検出することにより、比較的緩やかに変化する非共鳴過程による背景信号は抑制され、共鳴周波数付近で急激に変化する信号は強調される。シェーカーを用いた測定により、期待されたとおり、非共鳴過程による背景信号は抑制されたが、全体としての信号雑音比は大きく改善されなかった。原因としてはスライドガラスによる光路長変化が最適化されていなかったこと、シェーカー動作による機械的振動の抑制が十分でなかったことなどが考えられる。来年度はシェーカー動作の最適化を行い、実用的なシステムとして完成させる予定である。本研究課題では生体関連分子のテラヘルツ帯ダイナミクスを、振動分光法としてラマン分光と相補的な関係にある吸収分光により研究することも課題の一つとしている。今年度は、分子間水素結合によって多量体を形成すると考えられるプロピオン酸およびプロピオンアルデヒドの純液体をテラヘルツ時間領域分光法により測定した。その結果、プロピオンアルデヒドでは、50cm^<-1>よりも低周波領域でC-H...Oの弱い水素結合に起因する吸収が観測された。以上のとおり、本年度は時間領域コヒーレントラマン分光の技術開発を行い,またテラヘルツ時間領域分光法により、弱い水素結合についての有用な知見が得られた。周波数チャープのかかったフェムト秒レーザーパルスを2つに分岐し、再び重れ合わせることで、差周波数一定の励起光を生成し,コヒーレントラマン信号を観測するSpectral Focusingという手法がある。

本研究課題の「時間領域コヒーレントラマン分光法」はさらに周波数チャープを逆分散で補償することで,コヒーレントラマン信号および励起光を短パルス化して,時間領域でコヒーレントラマン信号を分離検出する世界的に類例のないユニークな手法である。THz帯(およそ30GHz12THz)のラマンシフト周波数領域で特に有効な手法であり,生体分子のTHz帯振動モードを観測し,生体分子の機能解明に役立てることを目的として開発されたものである。しかし,THz帯のラマン信号は一般に弱く,明瞭な分子振動のラマンバンドを検出することは,通常のラマン分光法においても困難であり,これまでに報告されている例もきわめて少ない。このためコヒーレントラマン信号の信号対雑音比(SNR)を改善することが重要である。当該年度は昨年度に引き続き,SNRを改善する試みを実施し,(i)試料に入射する励起光強度の最適化,(ii)励起光の偏光を制御することによる非共鳴バックグラウンドの抑制,によりさらにSNRを改善することができた。これにより,標準試料として用いているGaSeの複数の光学フォノンバンドをにより明瞭に観測することができるようになった。開発した時間領域コヒーレントラマン分光システムではフェムト秒レーザー光源として40フェムト秒のレーザー光源を用い,約300GHzから18THz程度(10cm^<-1>600cm^<-1>)までの測定帯域を得ることに成功している。本システムを用いて,水溶液状態の有機分子,タンパク質分子などの測定を行ったが,THz帯の振動モードの検出には残念ながら至っていない。一方,本研究課題では生体関連分子のテラヘルツ帯ダイナミクスを、振動分光法としてラマン分光と相補的な関係にある吸収分光により研究することも課題の一つとしているが,プロピオン酸およびプロピオンアルデヒドの純液体をテラヘルツ時間領域分光法により測定し,プロピオンアルデヒドでは、50cm^<-1>付近にブロードな吸収バンドが観測されC-H...Oの弱い水素結合の存在(およびこの水素結合による分子間振動)を示唆する結果を得ている。以上のとおり、本年度は課題とする時間領域コヒーレントラマン分光のSNR改善を達成し,またテラヘルツ時間領域分光法により、有機分子間の弱い水素結合についての有用な知見を得ることができた。
アミロイド蛋白による海馬軸索輸送の障害:アルツハイマー病との関連

近年のアルツハイマー病に関する研究成果は、アルツハイマー病の成因にアミロイド蛋白が深く関与していることを示唆してきた。しかし、その詳細は不明である。本研究では、アミロイド蛋白が培養海馬神経の軸索輸送に及ぼす影響を明らかにすることを目的とし、軸索輸送の側面からアルツハイマー病の発現機序を考察した。実験は、ビデオ増感顕微鏡を用いて培養ラット海馬神経細胞における軸索内粒子の軸索輸送をリアルタイムに観察することにより行った。アミロイド蛋白を培養海馬神経細胞に投与すると、順行性、逆行性に輸送される軸索内粒子数がただちに減少し、この効果は投与期間中持続した。アミロイド蛋白の濃度を上昇させると非可逆的進行性に粒子数の減少が起こった。同時にミトコンドリアの軸索内輸送も抑制された。特に、パッチパイペットを用いてアミロイド蛋白を細胞内に投与した場合、著しい軸索輸送の抑制が観察された。アミロイド蛋白の軸索輸送抑制作用は、タウ蛋白リン酸化酵素の一種Cdk5(サイクリン依存性キナーゼ5)の阻害薬であるbutyrolactne Iの前処置により阻害された。以上の結果から、アミロイド蛋白は海馬軸索輸送をミトコンドリアの輸送を含め抑制することが明らかとなった。この作用はCdk5の活性化を介してタウ蛋白をリン酸化して発現すると考えられた。アミロイド蛋白による軸索輸送抑制作用はアルツハイマー病の成因に関与すると考えられた。近年のアルツハイマーに関する研究成果は、アルツハイマー病の成因にアミロイドβ蛋白(Aβ)の凝集、蓄積が深く関与していることを示唆してきた。本研究では、Aβおよびその前駆物質であるアミロイド前駆体蛋白質(APP)が海馬神経細胞の軸索輸送の与える影響を明らかにすることを目的とし、さらに、これらの物質によって誘導される軸索輸送の障害がアルツハイマー病に関与する可能性について考察する。研究を開始する本年度は、第一に本研究に必要な実験手技を確立した。ビデオ増感顕微鏡を用いて軸索輸送を観察する手技はすでに会得している。さらに、本年度は、マウス胎児の海馬神経細胞の培養方法を確立した。また、パッチパイペットを用いてAβあるいはAPPを細胞内に投与しながら軸索輸送を観察するという世界でも例のない極めて高度な技術を獲得した。第二に、これらの技術を用いて、Aβを細胞外から、あるいは、細胞内に投与したところ、海馬神経細胞の軸索輸送は順行性、逆行性共にただちに抑制された。同時に、ミトコンドリアの軸索内輸送も抑制された。特に、細胞内に投与した場合、著しい軸索輸送の抑制が観察された。これらの結果から、細胞内外のAβは海馬軸索輸送をミトコンドリアの輸送を含め抑制することが明らかとなった。さらに、Aβの軸索輸送抑制作用はアルツハイマー病の一要因であることが推察された。次年度はAPPについても検討を行う予定である。近年のアルツハイマーに関する研究成果は、アルツハイマー病の成因にアミロイドβ蛋白(Aβ)およびその前駆物質であるアミロイド前駆体蛋白質(APP)が深く関与していることを示唆してきた。本研究では、AβおよびAPPが海馬神経細胞の軸索輸送の与える影響を明らかにすることを目的とし、さらに、これらの物質によって誘導される軸索輸送の障害がアルツハイマー病に関与する可能性について考察する。本年度は、前年度に確立したマウス胎児の海馬神経細胞の培養法とパッチパイペットを用いて細胞内に薬物を投与しながらの軸索輸送観察技術法を用いて、以下の実験を行った。APPを細胞内に投与したところ、Aβと同様に(Aβに関しては昨年度に検証済みである)、海馬神経細胞の軸索輸送は順行性、逆行性共にただちに抑制された。また、ミトコンドリアの軸索内輸送も抑制された。

このことは、Rhodamine 123で生体染色したミトコンドリアの軸索内輸送について調べた結果と一致した。これらの結果から、APPはAβと共に海馬軸索輸送をミトコンドリアの輸送を含め抑制することが明らかとなった。さらに、AβやAPPの軸索輸送抑制反応は、細胞死をもたらすよりずっと早く起こることから、これらの物質による軸索輸送抑制がやがて細胞死に結びつく可能性も示唆された。以上の結果から、AβやAPPによる軸索輸送抑制作用はアルツハイマー病の一要因であることが推察された。本研究は、アルツハイマー病と密接に関わるアミロイドβ蛋白(Aβ)の、培養海馬ニューロン軸索輸送に及ぼす影響を調べることにより、軸索輸送の側面からアルツハイマー病の発現機序を明らかにすることを目的とする。本年度は、ビデオ増感顕微鏡を用いて培養海馬神経における細胞内微細粒子の軸索輸送を直接的にリアルタイムに観察することにより、Aβの軸索輸送に及ぼす影響とそのメカニズムについて調べた。培養海馬神経細胞にAβを投与すると順行性、逆行性の軸索輸送はただちに減少し、この効果は投与期間中持続した。この作用は濃度を上昇させると可逆性を失った。このAβの軸索輸送抑制作用は細胞外液からCa^<2+>を除去しても消失しなかった。Cdk5(タウ蛋白リン酸化酵素の一種)阻害剤であるbutyrolactone Iを前処置した後にAβを投与すると、Aβの軸索輸送抑制作用は認められなかった。培養海馬細胞において、Aβの暴露によりニューロフィラメントのリン酸化が誘導された。以上より、海馬神経において、Aβは軸索輸送を抑制し、その作用はCa^<2+>を介さずCdk5の活性化を介してタウ蛋白リン酸化とニューロフィラメントをリン酸化し発現すると考えられる。
ヒト尿コロニー刺激因子の純化とN末端アミノ酸配列の解明および遺伝子クローニング

私達がこれまでに行ってきた研究からヒト尿コロニー刺激因子(CSF-HU)がヒト単球を刺激してヒト顆粒球コロニー刺激因子(G-CSF)の産生を促進させる作用をもった分子量80,000の糖タンパク質であること、さらにCSF-HUを静脈内投与することによって担癌患者の抗癌剤投与後の顆粒球減少症を予防できることが明らかとなった。将来CSF-HUを臨床的に用いるためには大量の純化CSF-HUが必要である。そこで本年度はCSF-HUの遺伝子クローニングを行うための基礎的実験を行ない、以下に述べる事項を明らかにすることができた。(1)すでに報告した方法(Hatake etal.J.Chromatography 344:339,1985)で純化CSF-HUを250μg調製した。この純化CSF-HUは分子量80000であり、分子量40000のサブユニットの2量体であった。(2)純化CSF-HUをトリプシン分解し、23のペプチドをえたところ、その大部分は以前Stanleyらが報告したCSF-1のアミノ酸と一致したが、2つのペプチド(合計40アミノ酸)はCSF-1にはないCSF-HU固有のものであったのでCSF-HUとCSF-1は似ているが明らかに別のタンパクであることが明らかとなった。(3)N末端アミノ酸の配列はGlu-Glu-Val-Ser-Glu-Tyr-Cys-Ser-His-Met-Ile-Gly-Ser-Gly.........であった。(4)このアミノ酸配列を規定するヌクレオチドプローベ(Prode 1643)を調製した。(5)Radioimmunoassay系を確立し、CSF-HUをコロニー法によらないで測定できるようになった。しかし正常人血清中のCSF-HUレベルを測定できるほど感度は高くなかった。(6)臨床第二相試験を実施して、CSF-HUの静脈内投与により癌化学療法後の顆粒球減少症を予防できることを統計的有意差をもって明らかとした。