hpprc/llmjp-kaken huggingface dataset:
眼内レンズ表面への親水・疎水ミクロドメイン構造形成と細胞・タンパク質付着抑制

エレクトロウェッティングを用いて水と眼内レンズとの密着性を高め、この状態でArFエキシマレーザーの縮小投影露光にて、IOL表面に親水-疎水ミクロドメイン構造を形成させた。これによって、タンパク質や脂肪の付着を抑制する眼内レンズを開発した。一般的にプラスチックの表面改質法には、化学薬品処理、プラズマ処理等が用いられている。しかしこれらの改質法は、物理的に試料表面を粗面化しているため、材料表面が劣化するだけでなく、タンパク質や脂肪が沈着する。他方、水-試料間に高電圧を印加し、一時的に水との接触角を小さくするエレクトロウェッティング法がある。この手法は、電圧印加している状態では水との接触角を小さくすることは出来るが、電圧印加をやめると、再び接触角は元に戻ってしまう。そこで我々は、エレクトロウェッティング法の一時的に水と試料の密着性が高くなった状態を利用して、この状態でArFエキシマレーザーを照射することで、IOL表面に長期間安定な親水性を発現させた。IOLと合成石英の間隙に反応溶液としてH_2Oを注ぎ、この状態で合成石英とIOL間に高電圧を印加し、エキシマレーザーを縮小投影露光する。改質した試料の水との接触角を測定した結果、110°であるシリコーン製IOLの接触角を60°に改質するためには、レーザーのエネルギー密度27[mJ/cm^2]で、30000shot以上が必要であった。しかし、高電圧印加と光照射を併用して光表面改質を行った結果、1/10の3000shotで接触角を50°に改質することが出来た。改質した試料をフィブリン水溶液に浸漬させ、生体適合性のタンパク質指標であるフィブリン吸着テストを行った。その結果、20μm間隔に親水基を配列させたミクロドメイン構造では、シリコンーン製IOLでは1/5、PMMA製では1/20の付着量と、フィブリン付着が抑制している事を明らかにした。(1)成果概要:シリコーンゴムは、生体適合性、耐候性、酸素透過性などの優れた特性から眼内レンズ、コンタクトレンズなどの眼科用ポリマーに臨床応用されている。しかし、これを眼内に移植するとタンパク質や脂肪が表面に付着し、後発白内障などを起してしまう。そのため、生体適合性が高くタンパク質や細胞の付着しない眼内レンズの開発が望まれてきた。そこで、当該研究では、タンパク質や細胞を構成している化学種(-OH、-NH_2、-COOH)をArFエキシマレーザーまたはXe2エキシマランプを用いてシリコーンゴム表面に光化学的に置換し、官能基と蛋白質付着の関係を調べた。その結果、蛋白質の付着量は、-CE_3基<-COOH基<-NH_2基<-OH基の順に多くなり、かつ、各々の親水基の置換密度増加が、蛋白質付着量増加に依存することを明らかにした。さらに-OH基をマトリックス状に配列させたミクロドメイン構造では、タンパク質の付着嫌気性を発現できた。(2)実験方法:親水基と疎水基を交互に並べたミクロドメイン構造を形成するためにシリコーンオイルと合成石英ガラスの間隙に水を注入して、毛細管現象による薄液層を形成させる。この状態で、ステップ2(B)に示す様にマスクパターンを通したArFエキシマレーザー光を縮小投影露光する。この処理によって、露光部のみが親水性に改質され、親水性部と疎水性部が交互に並ぶFig.4の様なミクロドメイン構造が光化学的官能基の置換によって形成される。(3)実験結果:本手法を用いてでシリコーンゴム表面に形成した親水・疎水ミクロドメイン構造を、タンパク質であるフィブリンの付着テストを行った。その結果、未処理シリコーンオイルは、接触角が120°でフィブリンの吸収係数は0.001であったが、パターン状に親水基を置換して親水-疎水ミクロドメイン構造を形成した試料では、接触角が82°、吸収係数は0.0006と未処理の試料の3/5の付着量を示した。

しかし、高電圧印加と光照射を併用して光表面改質を行った結果、1/10の3000shotで接触角を50°に改質することが出来た。改質した試料をフィブリン水溶液に浸漬させ、生体適合性のタンパク質指標であるフィブリン吸着テストを行った。その結果、20μm間隔に親水基を配列させたミクロドメイン構造では、シリコンーン製IOLでは1/5、PMMA製では1/20の付着量と、フィブリン付着が抑制している事を明らかにした。
量子効果を用いたレーザ光マイクロエンジンに関する研究

最近、新たな原理に基ずくマイクロマシン用動力源の開発・マイクロ化により発生する流体物理現象の解明が重要課題として認識されてきた。これまでの研究によれば、表裏で可視光吸収率の異なるロータを有する光マイクロエンジンは気体分子の集団移動現象によりロータは回転しているが、その発生したトルクは非常に微少である。したがって、マイクロ化により固体表面同士の接触により生ずる摩擦などはせっかく発生させた駆動トルクの損失を増大させているので極力少なくさせることが重要であることが明らかにされている。そこで、本研究では顕微鏡付レーザ光マイクロエンジンを創製し、希薄気体効果と量子効果を応用したエンジン特性を実験的に明らかにすることを目的とする。本研究ではまず、幾何光学理論を用いてレーザ捕捉が可能なレーザ焦点位置を明らかにした。さらに主要研究設備備品である顕微鏡付レーザ光マイクロエンジンを設計制作した。レーザの集光には落射型蛍光顕微鏡を用いた。レーザ光はビームエクスパンダで広げた後、顕微鏡光学系で集光して、回転ロータに対して横から入射させる。戻ってくるレーザ光はダイクロイックミラとフィルタでカットし、同時に横から照明光を照射し回転ロータを同じ顕微鏡光学系で観察することができる構造にした。回転ロータやレーザ光位置決めは、回転ロータなどをのせたステージを移動させて行う。直径5ミクロンおよび10ミクロンのロータボス部分はポリスチレンラテックスを用いた。514.5nm波長のアルゴンイオンレーザなどは現有設備を用いた。回転ロータが設置されている微小ガラスボックスに純粋を満たし、10ミリワット程度のレーザを照射した場合、重力にて落下する微粒子はレーザ照射によりその進行方向特にレーザ強度が大きい方向に集積されるのがビデオ観察され捕捉されたことが実証された。最近、マイクロマシンに対する関心が研究者や技術者、産業界の間で急速に高まってきている。そのマイクロマシン開発において重要視されているものの一つに、アクチュエータの開発がある。現在、動作原理として静電気力、電磁力、圧電素子等を用いたアクチュエータが研究されているが、新しい動力源としてレーザ光を用いた分子気体効果、量子効果を応用したレーザ光マイクロエンジの特性を明らかにすることを本研究の目的とする。レーザ光マイクロエンジンは、エネルギー源が光であるため環境に優しく、エネルギー供給が非接触で行われるため構造が簡単であることなどが長所として挙げられる。従来の研究によれば、レーザ光マイクロエンジンの発生トルクは非常に微小であることが明らかになっており、そのため個体表面同士の接触(軸受部など)により発生する摩擦等の面積力を小さくすることが重要となってくる。そこで本年度は、軸受部の摩擦による発生トルクの損失を減少させるため、レーザ光の放射圧(光圧)を用いてロータを非接触で捕捉、浮上させることを目的とした研究を行った。いわゆるレーザ光マイクロエンジンへの光圧利用であり、これはレーザによる光トラッピング(レーザトラッピング)または光ピンセット技術と呼ばれる。しかし、レーザ光マイクロエンジンのロータ形状は光学的に非常に複雑であるため、本研究では研究初期段階として、直径が数μmの透明な球形微粒子にはたらく光圧、およびその微粒子のレーザトラッピングについての検討を行った。レーザトラップ実験装置の設計に際し、まず本研究の目的に沿った設計最低条件を明確にした。本研究ではレーザトラッピングをレーザ光マイクロエンジンのロータの浮上に用いることが最終目的であるため、レーザトラッピングにおける微粒子の浮上のための条件、浮上状況の解析等が必要であると考えられる。よって、上方からのレーザ光の入射および側面からの観察を設計最低条件として設定した。

また微粒子を三次元的に捕捉するためにはレーザ光を微粒子の上方で集光させて勾配力を散乱力や微粒子にかかる重力よりも大きくする必要があるため、微粒子に作用する光圧力の厳密な検討により捕捉に最適な集光用対物レンズの選択を行った。実験には5、10μmのポリスチレンラテックス微粒子の水溶液を用いた。これらをそれぞれガラスセルに注入し、顕微鏡のステージ上でレーザ光を照射した。レーザ光の勾配力により微粒子が焦点方向、すなわち視野の上方に向かって移動するのが確認された。この実験において、二点の改善が必要であることが判明した。1つは光学系の焦点位置の再検討、もう一つの対流の抑制である。最近、非常に関心の高いマイクロマシン開発において最も重要なポイントになっているのが、機械の微小化に伴う分子気体効果の顕在化と種々のエネルギを機械運動に変換する動力源(エンジンあるいはアクチュエータ)の問題である。本研究では微小な動力機械の例として、光による非接触エネルギ供給が可能な光マイクロエンジンを取り上げている。光マイクロエンジンは、光をエネルギ源とし、光エネルギを固体表面の温度上昇に一旦変換させた後、作動する雰囲気に依存する分子気体効果を用いて機械的な回転エネルギに変換させる。さらなるマイクロ化を進めるには固体表面同士の接触による摩擦等の面積力を減少させることが重要かつ課題となっている。そこで本研究では、光の放射圧(光圧)すなわち量子効果を用いた光エネルギの直接的力学エネルギ変換によるロータの非接触捕捉、制御(光トラッピングを可能にすることを目標としている。レーザ光を微小物体に照射すると、その光の持つ運動量は微小物体によって散乱されたときに方向が変化するが、その変化分は運動量保存則により微小物体に与えられる光圧である。本研究では量子光学に関する理論的および実験的研究により、この光圧による力は、以下の光の散乱に伴う散乱力や光の強度勾配に伴う勾配力などに分けられることを明らかにした。微粒子のレーザ光による光トラッピング(レーザトラッピング)ではこの勾配力が重要な役割をし、周囲の媒質よりも屈折率の高い微粒子が光強度勾配の存在する場に置かれた場合、微粒子は光強度の最も高いことろに引き込まれ、光軸に対して垂直な面内で二次元的に捕捉される。さらに顕微鏡光学系などを用いてレーザ光を強く集光して微粒子に照射すると、微粒子を三次元的に捕捉することも可能である。この場合、勾配力の方向が散乱力と逆向きの成分となり、この成分が散乱力より大きくなるように大きな開口数(N.A.)の対物レンズで強くレーザ光を集光することができれば、三次元的なレーザトラッピッグが可能となることが明らかにされた。
「対象喪失」による物理的関係の終結と心理的関係の継続に関する質的・量的研究

1.研究目的:「対象喪失」とは愛情や依存の対象を失う経験であり、具体的には近親死や失恋、住み慣れた環境や地位、自分の誇りや所有物などがある。本研究の主目的は、喪失体験後も継続するであろう喪失対象との心理的関係や、喪失対象が残したモノの心的機能について検討することであったが、本年度は特に以下に記す研究を行った。2.研究方法:(1)量的研究〓調査目的→昨年度の調査で「喪失体験から立ち直っていない」と答えた人に追跡調査を実施し、喪失体験後の心理的反応段階について、喪失の種類・状況別に再検討する。また遺品や思い出の品が残された者にもたらす意味・機能についても同時に検討。〓調査方法→調査会社のモニターを使用。昨年度の調査で喪失体験から立ち直っていないと答えた人、または新たに喪失体験があった人208名に郵送調査を実施。(2)質的研究〓調査目的→喪失対象が継続的にもたらす心理的影響や、喪失体験による生活上の変化について検討。〓調査(分析)方法→個人面接調査に協力して頂いた成人18名のデータを詳細に分析。分析方法は「修正版グラウンデッド・セオリー(M-GTA)」。3.研究成果(現在までの分析で得られた主な知見):(1)生活に変化をもたらす要因について検討したところ、喪失体験からの回復に時間がかかる場合、あるいは喪失原因が自分にあると考える場合、心理面でより否定的な変化が生じることが示唆された。(2)遺品の心的機能についてパス解析により検討したところ、遺品には残された者の心の支えとなる反面、回復を困難にするという逆機能が存在することが確かめられた。(3)上記の質的研究におけるデータを、M-GTAによって分析した結果、予期悲嘆の有無がその後の悲嘆プロセスに関連すること、完全に回復している人は喪失によって得た教訓について言及し、喪失対象と新たな関係を形成することなどが見出された。1.研究目的:「対象喪失(object loss)」とは、愛情や依存の対象を失う経験であり、その種類としては、近親死や失恋、住み慣れた環境や地位、役割、さらには自分の誇りや所有物などがある。本研究はこのような喪失体験後も継続するであろう喪失対象との心理的関係や、喪失対象が残したモノの意味・機能について検討することを主目的としているが、本年度は特に以下に記す2つの実証研究を行った。2.研究方法:(1)量的研究・調査目的→重大な喪失体験後の心理的反応段階について、喪失の種類・状況別に再検討する。また遺品や思い出の品が残された者にもたらす意味・機能についても検討する。・調査方法→調査会社のモニターを使用。オムニバス調査において質問紙調査への協力を承諾した日本全国の成人男女437名に郵送調査を実施。(2)質的研究・調査目的→喪失対象が継続的にもたらす心理的影響や、喪失体験による生活上の変化について検討。オムニバス調査において面接調査への協力を承諾した大阪近郊の成人男女18名に個人面接調査を実施。3.研究成果(現在までの分析で得られた主な知見):(1)喪失による回復過程は対象によって異なり、特に離別や身体機能の喪失は回復に多くの年月を要する。(2)男性に比べて女性の方が、また遺品や思い出の品を処分しないで保持している人の方が、侵入心像傾向(喪失対象が残された者の思考や行動面に侵入し続ける傾向)が強い。(3)思い出の品を保持し続けている人の方が、立ち直りが困難な傾向にある。(4)思い出の品には、喪失者の心を支える機能がある反面、侵入心像傾向を強め、喪失からの回復を妨げるという逆機能も存在する。(5)喪失体験によって多くの人が考え方や対人関係面で変化が生じたことを認めているが、特に否定的な変化があった人は回復に要する期間が長くなる。

(2)遺品の心的機能についてパス解析により検討したところ、遺品には残された者の心の支えとなる反面、回復を困難にするという逆機能が存在することが確かめられた。(3)上記の質的研究におけるデータを、M-GTAによって分析した結果、予期悲嘆の有無がその後の悲嘆プロセスに関連すること、完全に回復している人は喪失によって得た教訓について言及し、喪失対象と新たな関係を形成することなどが見出された。
高周波超音波プローブと母体血清マーカーを用いた癒着胎盤の診断に関する研究

癒着胎盤の超音波診断において、子宮筋層の菲薄化、前回帝王切開創部への侵入像などは癒着胎盤の直接的な病態を観察しているものであるが、穿通胎盤など程度の強いものでないと診断が難しかった。高精細な超音波トランスデューサーとドプラの画像情報を用いて病理組織診断に迫る癒着胎盤の超音波所見を得ることができた症例を経験し、報告した。子宮下部横切開の帝王切開2回既往のある子宮前壁を主に付着する前置胎盤を認めた。3.5MHzのconvexプローブでは膀胱と子宮の間の筋層が保たれており、同部の血流増強、膀胱やや頭側の子宮筋層と胎盤の間(clear zone)が不明瞭であることのみが分かった。しかし、18-24MHzのリニアプローブとSMIを用いると、highechoicな子宮漿膜は連続していたが、膀胱上縁中央に直径2cm程度に、筋層と筋層内を走行する血管が欠損している部分があった。Villous treeをSMIで追うと、子宮漿膜近くまで絨毛血管の血流を描出できた。また、終末絨毛は、癒着胎盤のない部分においては末梢が細くなっていたが、同部では終末絨毛も末端が拡大、鈍化していた。以上より、前置胎盤および前回帝王切開創部のPAS(穿通胎盤)と診断した。同症例の実際の胎盤の病理画像は超音波画像と同様の所見を認めた。高周波リニアプローブとSMIによる子宮筋と胎盤の詳細な観察によって、癒着胎盤の病理組織学的変化を直接的に捉えられることができたと考えられた。理論上の解像度は80μmであり、穿通胎盤などの程度の強いものでなくても、子宮筋層に侵入する絨毛組織、絨毛血管を超音波断層法で直接診断することが可能となれば、癒着胎盤の診断精度が向上し、母体の周産期予後の改善に繋がると考えられた。実際の癒着胎盤症例での超音波画像と病理所見の比較ができたため。症例数を増やし、再現性の検証を行う。各種胎盤異常の超音波所見と病理所見の比較を行い、生体内での癒着胎盤の未知な病態生理を明らかにする。超音波画像診断については検討がすすんでいるが、母体血清マーカーについては収集準備中で、血清の試薬などを購入していないため。来年度以降、検討を行っていく。
3次元有限要素法による地震断層の破壊過程と短周期波動の発生過程の解析

ジョイント要素を用いた3次元有限要素法によって断層運動のシミュレーションを行った。従来の断層モデルの解析は、あらかじめ多くのパラメータで断層の破壊を規定し、そこから発生する波動を算定するものが殆どであったが、本手法では規定する断層パラメータとしては降伏応力分布と動摩擦応力分布という強度に関する物理量のみであり、破壊は解放されるひずみエネルギーを原動力として自動的に伝播する。しかし、3次元有限要素法により断層運動を解析するためには、膨大な自由度数の非線形運動方程式を解かなくてはならない。本研究では、モデルに制限を設け、3次元動的モデルに適した有限要素法の解法を開発することにより、これを可能とした。1971年のSan Fernando地震の際に発生した断層をモデルに解析を行い、断層近傍の2地点の観測記録波形と本解析による波形を比較したところ、変位波形、速度波形、加速度波形のいずれも良い対応を示した。一方、本手法を将来おこるであろう地震の予測に用いる場合は、降伏応力分布と動摩擦応力分布を予め推定しなければならない。しかしながら、これらを推定するのは現時点では非常に困難であることから、確率論に基づいた解析を行う必要がある。ところが確率有限要素法を用いた3次元解析は計算時間が膨大となり、現在のコンピューターでは計算できないため、本研究ではとりあえず、2次元確率有限要素解析を実施した。まず、降状応力分布、初期せん断応力分布および動摩擦応力分布を個々に変動させてモンテカルロシミュレーションをおこない、これらの変動が震源近傍の変位波形および加速度波形に及ぼす影響について検討した。さらに、計算時間の短縮を図るために線形1次近似理論を非線形運動方程式に適用した手法を開発した。この手法による解析結果は、変動係数が比較的小さい場合には、モンテカルロシミュレーションによる結果と、かなり良い一致を示した。
公害物質の原点処理機の開発を目指した炎水界面反応による有機物の分解効率の検証

発ガン性,環境ホルモン活性などを示す公害物質には芳香族化合物や含ハロゲン化合物が多く,いずれも水酸ラジカルによる分解を極めて受けやすい性質の物質である。溶媒抽出の水層,ドラフトスクラバーの洗液,実験廃液などとして事業所での研究において発生するこれらの物質の炎水界面反応による分解条件を決定する。以って,それら有害廃液の原点処理機の開発の為の基礎データとする。公害物質のモデル化合物として,2-クロルプロピオン酸,ブロム酢酸,ヨード酢酸,p-クロル安息香酸,p-クロルベンゼンスルホン酸,フェノールを使用して分解過程を追跡した。ハロゲンイオンの放出はイオンクロマトにより,芳香族化合物の減少はUV吸光度により,酸性物質の増加はpHと中和滴定により追跡した。また反応溶液の急性毒性の変化はブラインシュリンプ・テストで追った。その結果,上述の物質は12時間程度でほぼ完全に分解されることが分かった。また芳香族化合物の分解はUV吸光度の減少でモニターでき,また上述の全ての物質の減少はpHの低下と酸性物質の量の増加でモニターできた。反応溶液の急性毒性を追跡すると,出発物質の分解のため一度減少した後,再び増加した。これはフレームからNOxが供給されることが原因であることが明らかになり,反応溶液を中和することで毒性を無くすことができた。次にノニルフェノールの分解試験を行なったところ5時間の反応でほぼ完全分解できた。これらの結果より,芳香族有害物質およびハロゲン化物の分解を本法で行なえることが明らかになった。また分解状況の追跡はUV吸光度,pH,ブラインシュリンプテストで簡便に行なえることもわかった。以上のほか,反応溶液からの蒸気を凝縮させることが可能な試験用反応槽の試作・試運転を行い使用できることを確認した。公害物質には芳香族化合物や含ハロゲン化合物が多く,いずれも水酸ラジカルによる分解を極めて受けやすい性質の物質である。また、生物系実験廃棄物として有害重金属を添加した細菌培養培地が発生する場合があるが,これは有機系廃棄物としても無機系のものとしても処理が困難である。処理法として含まれる有機物質を酸化処理して重金属廃液とすることが考えられる。その他、溶媒抽出の水層,ドラフトスクラバーの洗液,実験廃液などとして事業所での研究において発生するこれらの物質について、申請者の開発した炎水界面反応を用いた水酸ラジカル反応による分解条件を決定し、各事業所などで自作可能な廃棄物原点処理機の構造とその運用法の提案を行うことが本研究の目的である。ほとんど全ての有機化合物を酸化分解する場合に、ギ酸が副産物として多量に発生することが明らかになった。ギ酸はラジカル反応の抑制効果を有するため、有害物質の酸化分解中にもギ酸の発生により分解効率を低減させることが予想された。まずギ酸による有機物の酸化効率抑制効果の評価を行った。プロピルアミンの水溶液に対し酸素水素比が1:1、1:2、および1:5の酸水素炎を接触させる反応系において、溶液中のギ酸濃度が1%、5%、10%、20%、30%の場合における基質の減衰速度を求めた。溶媒にギ酸を添加しない時に比べて、酸素水素比1:5でギ酸濃度30%の時には基質の減衰速度が100分の1程度まで低下した。一方、実際の有害物質の分解中におけるギ酸の発生率は最大10%とした場合に相当する条件、すなわち酸素水素比1:1でギ酸濃度1%の時には、ギ酸無添加時に比べて基質の減衰速度は10分の1程度であった。この結果から、本法による有害有機物の分解処理において、酸素水素比が1:1の燃焼炎を用いて、発生するギ酸が1%を超えないような有害物濃度の廃液を処理する場合には十分な処理能力を得られるとの知見を得た。
生物医学研究推進のためのカニクイザルMHC多型情報基盤の整備

カニクイザルMHCクラスIおよびII遺伝子における多型解析法の開発ならびに200個体を用いたジェノタイピングから、新規アリルを同定し、MHCハプロタイプを推定した。また次世代シークエンサーを用いたMHCタイピング法を開発し、1, 222頭のカニクイザルを用いて比較的頻度の高いMHCアリルを有するMHCホモ接合体ならびにMHCヘテロ接合体を検索した結果、5頭のMHCホモ接合体ならびに43頭のMHCヘテロ接合体を特定した。さらに上記以外のMHCホモ接合体を検索した結果、計23頭のMHCホモ接合体を特定した。したがって本研究課題では、MHC多型の特徴付けとともにその選抜個体を生物医学研究に提供しうる環境基盤を構築した。ヒトに最も近縁な実験動物であり、かつ生物医学研究に高い資質を有するカニクイザルのMHC多型情報は圧倒的に不足している。本年度では、800等のカニクイザルについて腫瘍な8個のMHC遺伝子ならびにMHC領域に位置する5個のマイクロサテライトマーカーを用いた多型解析を実施し、MHCホモ接合体個体の特定MHC多型情報に基づく集団遺伝学的解析により、アリル頻度、アリルの分布およびそれら多型に基づくハプロタイプの推定を集団ごとに比較することにより、MHC多型を検出することを目的とした。その結果、3個体において使用マーカーすべてが同一多型を示したこと、これら個体間におけるリンパ球混合反応により、リンパ球の幼若化が起きなかったことから、遺伝学的のみならず免疫学的観点からも、これら3個体はMHCホモ接合サルであると特定された。研究分担機関である滋賀医科大学では、過排卵や顕微授精などの発生工学的技術を有しており、カニクイザルのiPS細胞もすでに樹立していることから、本研究にて得られた個体から、MHCホモ接合サル系統の作成、それらを用いたiPS細胞の安全性評価試験への適用やインフルエンザやガンに向けたペプチドワクチンの開発がよりいっそう進展すると考えられる。一方、比較的遺伝的均一性の高いフィリピン集団112個体についてのMHC多型解析をほぼ終了しており、今後、集団遺伝学的解析を進めるとともにMHC多型と感染症や薬剤感受性との関連性を探る予定である。フィリピン産112個体のクラスII遺伝子の多型解析より、13種類、17種類および12種類のMHC-DRA,MHC-DRB,MHC-DQBアリルがそれぞれ同定され、それらのうち、10種類は新規アリルであった。各MHC遺伝子において、最も頻度の高いアリルはDRA*010303(アリル頻度:39.1%)、DRB1*1007(37.5%)、DQB1*0608(34.4%)であった。これらアリルから構成されるDRA*010303-DRB1*1007-DQB1*0608ハプロタイプ頻度は34.4%であり、他のハプロタイプ頻度よりも圧倒的に高い頻度を示した。一方、HLA-DRB様のハプロタイプ構造を有するクラスI遺伝子の多型解析より、MHC-BおよびMHC-A領域は大まかに10種類および12種類のハプロタイプからそれぞれ構成されていたこと、B*490101-B*6502ハプロタイプおよびA*5202,A*8903-A3*1303ハプロタイプの頻度は17.9%,37.9%および17.0%と高い頻度を示したことから、これらMHC遺伝子を有する個体の選抜こそがMHC多型を均質化したホモ接合体サル群の作製に最適であると考えられた。そこでPCR-SSP法ならびにPCR-SBT法を用いたMHC遺伝子の簡易タイピング法を開発し、実際に100頭規模のMHCタイピングから上記遺伝子を有する個体の選抜に成功した。さらには、次世代シークエンサーを用いたMHCタイピング法も開発したことから、本年度ではこれら方法の駆使により、MHC多型選抜個体を早期に生物医学研究に提供しうる環境を構築した。最終年度である平成23年度では、これまでに培ってきたMHCタイピング技術を駆使して、約800頭におけるカニクイザルMHC(Mafa)遺伝子の多型解析、次世代シークエンサーを用いたDNAタイピング技術の開発および発現プロファイリングの3項目を実施した。まずフィリピン産112個体におけるMHCクラスII遺伝子の多型解析をおこなった結果、13種類、13種類、9種類、10種類、8種類および8種類のMafa-DRA,-DRB,-DQA1,-DQBl,-DPA1および--DPB1アリルがそれぞれ同定され、それらのうち18種類は新規アリルであった。これらアリルの組み合わせから42種類のMafaクラスIIハプロタイプが推定され、とりわけMafa-DRA^*01-DRB1^*01-DQB1^*01

ハプロタイプ頻度は32.6%であり、他のハプロタイプ頻度よりも圧倒的に高い値を示した。一方、MafaクラスI遺伝子の多型解析をおこなった結果、13種類のMafa-A1アリルが同定され、それらのうち、1種類は新規アリルであった。また3種類のアリル、すなわちMafa-A1^*01、-A1^*02および-A1^*03は、10%以上の高いアリル頻度を有した。さらに次世代シークエンサーを用いてMafa-B遺伝子の多型解析をおこなった結果、44種類のMafa-Bアリルが同定され、それらのうち、17種類は新規アリルであった。また、これらアリルの組み合わせから13種類のMafa-Bハプロタイプが推定され、とりわけB1ハプロタイプ(Mafa-B^*01-B^*01^B^*03)の頻度は23.6%であり、他のハプロタイプ頻度よりも高い値を示した。以上の結果から、MafaクラスII遺伝子をMafa-DRA^*01-DRB1^*01-DQB1^*01ハプロタイプを有し、MafaクラスI遺伝子をB1ハプロタイプならびにMafa-A1^*0l、-A1^*02、-A1^*03のいずれかを有する個体は高頻度でフィリピン集団に存在することを明らかにした。その後、1222頭における上記のMafaアリルを有する個体をスクリーニングした結果、Mafa全遺伝子ホモ接合体28頭およびMafa全遺伝子ヘテロ接合体43頭の計71頭を特定した。
Gliocladium属菌群の分類学的研究

従来日本各地及びニュ-ジ-ランドなどから収集した資料から分離してあった菌株250株によって、形態学的特徴による次のような類型区分ができた。(1)TrichodermaとG.virensの中間型。(2)G.virens.(3)G.virensとG.deliquescensの中間型。(4)G.deliquescens.(5)無色分生子をもつNectria属のアナモルフ群。(6)Hypocrea pallida群のアナモルフ。(7)その他のボタンタケ目以外のテレオモルフに由来すると考えられる無色分生子をもつGliocladium型菌群。上記(7)類型中の緑色分生子をもつGliocladium型菌群を、それらのテレオモルフのボタンタケ属の属内分類群(Doi,1969)と対照した結果、下図のような系統学的な配列が妥当であることが明らかになった。以上の結果から、緑色分生子をもつGliocladium型菌群は、Trichoderma型菌群との中間型もあり、それらのテレオモルフの類縁の近さからみても、Trichoderma属に統合して扱うのが適当と考えられる。なお、これらの菌群の種レベルの同定は、広く世界中のタイプ標本や他の重要標本と照合しなければならず、今後の研究課である。また、(7)の菌群およびGliocladium近似属の分類学的整理も、今後新たな菌株の蓄積による研究を待たねばならないことも明らかになった。
対抗的共進化は虫こぶ形成アブラムシ集団間の多様化を促すか‐選択圧測定による実証‐

選択圧の測定では、ゴール強奪に成功してゴール内に存在する個体と、強奪に失敗して葉上にいる個体を採集し、6つの形質サイズを計測して重回帰分析および部分最小二乗回帰を用いて各形質が受ける選択圧を定量した。前年までに収集したサンプル6集団に新たに3集団(北海道ウトナイ湖、山形県寒河江市、千葉県柏市)を加えて分析を行った結果、ゴール強奪種であるオオヨスジワタムシは、集団内に自身の占める割合が高くなるほど(即ち強奪対象の他種ヨスジワタムシが少なくなるほど)、体サイズ(6形質の第一主成分)に大きな正の選択を受けることが判明した。体サイズと同様、口針の末端節もアブラムシ集団内でのオオヨスジの割合が上昇するのに伴って強い正の選択を受けていた。口針はゴールをめぐる闘争の際、競争相手を刺突する武器として利用される。選択圧と形質の相対サイズの間には多くの場合相関がみられなかったが、口針と前脚脛節については選択圧との間で正の相関がみられた。オオヨスジの寄生性の起源については、熊本県、長野県、千葉県、山形県、宮城県、北海道各所でDNA抽出用のサンプルを採集した。各集団で約2040個体についてCOIのシーケンスを行い、現在宮城県と北海道のサンプル以外は分析を終えている。抽出とシーケンスに使用した個体はプレパラート標本とし、COI配列と形質サイズの相関を検討できるよう準備を整えた。サンプルの一部を分析したところ山形県では体サイズの異なる二つの遺伝子型が存在し、しかも集団間でその存在割合が異なっていることが判明している。翌年度、交付申請を辞退するため、記入しない。
マウス腫瘍におけるIgf2遺伝子のアレル特異的発現―DNAメチル化とp53の影響

マウスではIgf2の発現は胎生期では各臓器に見られるが、生後は脳の髄膜と脈路巣を除いて消失する。一方、マウス腫瘍ではIgf2の発現が亢進しており、また、臓器特異的にIgf2を発現するtransgenic miceではその臓器に腫瘍が発生することからIgf2のオートクライン機構は発癌メカニズムに深く関わっているものと思われる。Igf2はimprinting geneで父親のalleleのみが発現するが、そのimprintingにはIgf2遺伝子の特定領域のメチル化と、下流に近接するH19遺伝子のメチル化が関与することが示唆されている。本研究ではマウス腫瘍についてIgf2のallele特異的発現及びメチル化、H19の発現とメチル化、さらにp53遺伝子のIgf2の発現に対する影響を検討する。本年度はマウスIgf2遺伝子のpolymorphismを利用して、正常及び腫瘍細胞のIgf2のallele特異的発現及びメチル化を検討し以下の点を明らかにした。2.肝癌細胞ではP1、P2、P3プロモーターが活性化しているのに対し、正常肝由来細胞ではP2、P3プロモーターのみが活性化している。また、LOIの有無とIgf2の発現量には相関は見られない。3.正常肝組織では生後間もなくIgf2の発現が消失するが、初代培養肝細胞では再び発現する。しかし、この場合にはimprintingは維持されている。4.Igf2の5'上流にはdifferentially-methylaled region(DMR)が存在し、父親のアレルが特異的にメチル化されている。
山地森林流域における流出機構と物質循環に関する研究

本研究ではわが国に広く分布する新第三紀火山岩類から成る森林流域(筑波大学川上演習林川上試験流域)を対象として,浸潤から流出に至る水循環システムを基礎的に研究し,その成果を物質循環の解明に結びつけることを目的とした.得られた研究成果は次のようである.1.対象流域の斜面形はその縦断プロファイルから4つのタイプに分類される.水・物質の循環場である斜面土層はその断面形態および水文学的物理特性から3つのタイプに分類することができる.2.流域全体の終期浸潤能の平均値は260mm/hであり,わが国における林地の平均浸潤能に比較してやや高い値を示す.3.浸潤能の時間的変化はホートンの浸潤能曲線に示されるような滑らかな指数曲線を描かない.4.浸潤能に関与する各種因子の中で終期浸潤能と最も良い相関を示す因子は深度40cmにおける体積含水平である.5.トレーサー実験に基次ぐ浸潤後の流動経路から,降雨時における広義の浸透過程は, 1)第I層中における鉛直下へのマトリックス流. 2)第I層下端に沿う不飽和側方浸透流.3)第II層以深における粗大間隙を伝わる流れの3つに分類することができる.6.本流域の平均土層は1.6mである.7.各土層の体積含水率,間隙率,飽和度の頻度分布はほぼ正規分布となし,その分散は小さい.8.土層深の分布と体積含水率とから求められた流域貯留量は720mmである.9.水収支的に求められる流域蒸発散量は500mm前後と推定される.10.流域貯留量と年間流出量とから求まる河川水の滞留時間は0.80.9年,土壌水の平均降下浸透速度は1.82.0m/年と推定される.11.融雪期の流出と降雨時の流出ともに流出成分に大きな違いはなく,その大部分は流域内に貯留されていた古い水によって占められている.12.全リター落下量は天然広葉樹林で3.57トン/haカラマツ人工林で3.07ドン/haと見積られる.13.落葉量のピークは10月に見られ落枝量は57月に多い.本研究ではわが国に広く分布する新第三紀火山岩類から成る森林流域(筑波大学川上演習林川上試験流域)を対象として,浸潤から流出に至る水循環システムを基礎的に研究し,その成果を物質循環の解明に結びつけることを目的とした.得られた研究成果は次のようである.1.対象流域の斜面形はその縦断プロファイルから4つのタイプに分類される.水・物質の循環場である斜面土層はその断面形態および水文学的物理特性から3つのタイプに分類することができる.2.流域全体の終期浸潤能の平均値は260mm/hであり,わが国における林地の平均浸潤能に比較してやや高い値を示す.3.浸潤能の時間的変化はホートンの浸潤能曲線に示されるような滑らかな指数曲線を描かない.4.浸潤能に関与する各種因子の中で終期浸潤能と最も良い相関を示す因子は深度40cmにおける体積含水平である.5.トレーサー実験に基次ぐ浸潤後の流動経路から,降雨時における広義の浸透過程は, 1)第I層中における鉛直下へのマトリックス流. 2)第I層下端に沿う不飽和側方浸透流.3)第II層以深における粗大間隙を伝わる流れの3つに分類することができる.6.本流域の平均土層は1.6mである.7.各土層の体積含水率,間隙率,飽和度の頻度分布はほぼ正規分布となし,その分散は小さい.8.土層深の分布と体積含水率とから求められた流域貯留量は720mmである.9.水収支的に求められる流域蒸発散量は500mm前後と推定される.10.流域貯留量と年間流出量とから求まる河川水の滞留時間は0.80.9年,土壌水の平均降下浸透速度は1.82.0m/年と推定される.11.融雪期の流出と降雨時の流出ともに流出成分に大きな違いはなく,その大部分は流域内に貯留されていた古い水によって占められている.12.全リター落下量は天然広葉樹林で3.57トン/haカラマツ人工林で3.07ドン/haと見積られる.13.落葉量のピークは10月に見られ落枝量は57月に多い.本研究は、流域を単位とした森林生態系を対象として、系内における水循環を物質移動の担い手として位置づけ、時空間的に多様性に富む流域内での物質の移動と変化の過程を対象流域の流出機構との関連から明らかにすることを研究目的とした。以下に本年度の研究経過を報告する。1.研究対象流域として筑波大学川上演習林内の一小流域(0.143【Km^2】)を選定した。流域の地質は新第三紀飯盛山火山岩類に属する安山岩を基岩とする火山角礫岩から構成される。植生はカラマツを主に、一部にミズナラ、カンバ・アエデ類を含む落葉広葉樹が分布する。2.水・物質の循環場である流域斜面土層の物理特性を明らかにするため、種々の土壌物理特性試験を実施した。

その結果、対象流域の斜面形は4つのタイプに分類されること、土層はその断面態から3つのタイプに分類されることが明らかとなり、土層構造の面的分布図が作成された。3.観測井の設置により、斜面土層内の地下水流動を測定したところ、その流動系は土層構造のあり方に強く規制されていることが明らかとなった。また、この地下水流動系の空間的な差異は、地表に見られる種々の水文現象に大きく関与していることが明らかとなった。4.流域からの流出量を継続的に測定するため、流域末端にコンクリート製直角三角堰を設置し、自記水位計によって河川水位を自記記録するとともに、水位一流量曲線の作成を行った。また、太陽電池の導入により、河川水の水温・電気伝導度の連続記録を測定中である。5.流出機構の解明にはトレーサー法を採用し、1986年3月の融雪出水およびその後の降雨流出を対象に試水のサンプリングを行った。これら試水に含まれる環境同位体を現在分析中である。6.流域内における物質生産量を明らかにするため、植生を考慮して3つの試験区を設け、それぞれにリッタートラップ、分解ネットおよび地温計を設置した。調査は1985年11月から開始され、現在も継続中である。
アフリカ熱帯林におけるタンパク質獲得の現状と将来

アフリカ熱帯林における住民のタンパク質獲得活動の理解は,彼らの健康な生活と自然環境保護を両立させるために重要である。本研究は,その獲得活動の現状を把握し,新しいタンパク質生産の方法を見いだすことによって,この両立への手がかりを得ることを目的とした。研究の結果,住民の生業活動の時間的・空間的広がりは従来考えられていたものよりも広く,保護活動の立案においてこのことを考慮する必要があること,単に住民たちに家畜や養殖魚を渡して飼育を奨励するのでは不充分で,その受け皿になる住民組織,地域の経済・流通活動等を深く理解して導入を実施する必要があることが明らかになった。2010年度は本計画の初年度であり,コンゴ民主共和国,カメルーンを中心としたアフリカ熱帯林において住民のタンパク質獲得に関する調査をおこなった。研究代表者の木村と研究協力者の松浦は,コンゴ民主共和国ワンバ地区において調査をおこない,記録ノート留め置き方式による地域住民のタンパク質獲得活動の調査を開始し,また住民の自然保護活動へのかかわりと,ローカルNGOの活動についてのデータを集めた。その結果,家畜の飼養,魚の養殖活動がローカルNGOの重要な活動になりつつあること,獣肉や魚以外にも,豆類が重要なタンパク源となっていることが明らかになった。研究分担者の池谷はコンゴ民主共和国の首都キンシャサの近郊において,住民の重要なタンパク源となっているブタ飼養の状況を調査し,飼養場所の分布を明らかにした。また,ビール醸造の廃棄物などがブタの餌となっているという重要な観察をおこなった。このことは,都市型のタンパク質供給システムの解明という意味で重要である。研究分担者の北西と小松は,ガーナ共和国で調査をおこない,都市の市場,レストラン,家庭においては野生動物はほとんど食べられておらず,飼育,養殖した家畜や魚が主たるタンパク源になっていることを見出した。研究協力者の稲井は,カメルーン最北部における漁撈活動と,漁民の移動についての調査をおこない,漁民が地元での漁業の経験をもとに,はるか南の熱帯林にまで出稼ぎ漁に赴いているさまを明らかにした。2011年度は,本研究課題(5年計画)の2年目である。初年度は,内戦により人類学的な調査が中断していたコンゴ民主共和国に研究者を投入し,生態人類学的研究の本格的な再開をめざしたが,2年目にはその延長として,さらに新たな研究者を派遣し,おおむね順調な調査の展開をみた。具体的には,研究代表者の木村大治が,調査全体のアレンジメントとともに,生計活動に関する記録ノート留め置き調査を継続した。研究協力者の増田弘は,これまで個人的におこなっていたコンゴ川水系の漁撈活動調査の知識を生かして,調査地ワンバの漁携活動の同行調査をおこない,具体的な漁撈活動とその位置の記載,漁獲量の計測をおこなった。研究協力者の山口亮太は,長期間現地に滞在し,一日あたり数家族を対象として,タンパク質性食物を含む,家に持ち帰られた食料の重さをすべて計測するという調査をおこなった。この調査は,本研究課題の開始以前におこなわれた,記録ノート留め置きによる食料獲得量の調査を補完する重要なものである。また上記3人は,調査地に入る際,コンゴ河を遡るバンダカーワンバ間の12日間にわたるボートトリップをおこない,河川沿いの人々の生業活動,森林伐採等に関するデータを収集した。研究協力者の松浦直毅は,2010年度の調査を踏まえ,現地ローカルNGOの活動調査をおこなった。その過程で,彼らと協同して,実験的ブタ飼養のプロジェクトを立ち上げた。その活動の推移は,3年目以降に継続して観察していく予定である。本研究課題(5年計画)の4年目である2013年度は,現地調査を着実に継続するとともに,研究のまとめに向けての作業を進めた。現地調査は,2013年8月9月に,研究代表者の木村が,別経費で渡航した松浦直毅,高村伸吾とともにコンゴ民主共和国赤道州のフィールドを訪れ,漁撈キャンプにおける魚類資源獲得,ローカル・アソシエーションの共同家畜飼養の現状を調査した。その後木村と高村は,東部州の州都キサンガニ近辺において,野生獣肉をはじめとする森林資源が,コンゴ戦争の後に始まった地域住民の徒歩交易によって都市部に流れ出している状況の予備的な調査をおこなった。この予備調査は,本研究を土台とした新たな展開の糸口となりうるものである。また研究分担者の池谷は都市部におけるブタ飼養の調査を進めた。研究協力者の稲井啓之をヨーロッパに,矢野原佑史をカメルーンに派遣し,地域住民のタンパク質獲得に関する資料を収集した。本研究課題(5年計画)の3年目である2012年度は,2011年度に引き続いて着実に現地調査を進めた。

まず2012年7月10月に,研究協力者の増田弘を,長年にわたって研究代表者の木村を中心に調査を進めてきたコンゴ民主共和国赤道州イヨンジに派遣し,これまで手薄であった漁撈活動の実態の調査を進めた。増田は漁労キャンプに6週間にわたって滞在し,魚類資源獲得に関する詳細なデータを収集した。また研究協力者の山口亮太を2013年2月3月に同じイヨンジ村に派遣し,2011年度から継続している世帯ごとの食物の重量計測,罠の位置のGPS計測を進めた。研究分担者の小松かおりは,2012年8月から10月にかけて,カメルーン,ガーナ,ペルーにおいて広域調査をおこない,熱帯林におけるタンパク質獲得の比較データを収集した。研究分担者の池谷和信は,2013年3月にウガンダにおいて,都市近郊のブタ飼養の調査をおこない,2011年度のコンゴ民主共和国・キンシャサにおける同様な調査との比較データを得た。本研究課題の最終年度である2014年度は,研究の最終的なまとめのための現地調査ののち,成果出版をおこなった。現地調査は,2014年8月9月に,研究代表者の木村,研究分担者の松浦直毅,研究協力者の山口亮太が,コンゴ民主共和国赤道州のワンバ地域において,焼畑,罠猟の位置のGPS計測,地域住民の食料獲得の実測,ローカルNGOの家畜飼養などの活動調査をおこなった。それと並行して別経費で渡航した大学院生の高村伸吾が,東部州の州都キサンガニ西方におけるタンパク質性食物の交易活動の調査をおこなった。交易活動については,ワンバ地域からキサンガニ地域に至る森林中の徒歩交易ルートを,村の若者にGPSを持って歩いてもらうことによって実測することに成功した。この成果は,本研究課題の後継プロジェクトの基礎となるものと考えている。調査は,コンゴ民主共和国で発生したエボラ出血熱のため早期の切り上げを余儀なくされたが,関係諸機関と適切な連絡を取りつつ安全に退避することができた。26年度が最終年度であるため、記入しない。人類学,地域研究26年度が最終年度であるため、記入しない。計画1年目に開始したコンゴ民主共和国の村落におけるタンパク質獲得の調査は,2年目において新たな調査者を投入して調査を継続した結果,おおむね期待どおりのデータが集まりつつある。一方,コンゴ民主共和国において,調査地に入る交通費等が多額となったため,他地域の調査が手薄になり,比較データの取得を他の調査プロジェクトに頼らねばならない状況である。地域住民による野生獣肉・魚類資源獲得,それらの都市部への流出の現状,都市部における家畜飼養などの現地調査は着実に進んでいる。また本研究課題において明らかになった問題から,戦争後の地域の交易構造の再編成といった新たな研究展開への糸口が見えてきた。研究の終了に向けての成果発信として,英文論文集の刊行もおこなうことができた。計画は,2年目までの調査を継続し,着実にデータが集まりつつある。一方,収集したデータを先行研究と比較対照して位置づけ,論文にまとめていく作業はまだ手薄であり,今年度以降しっかりと進めていく必要がある。3年目以降の調査は,コンゴ民主共和国においてはこのままの体制で調査を継続する予定である。他地域の調査に関しては,研究分担者の小松かおりをガーナ,カメルーンに派遣して比較データを収集する予定である。今年度は最終年度であり,研究のまとめのための最後の現地調査をおこなう。
傾斜機能層への超音波エネルギーの閉じ込め

傾斜機能材料(FGM)中を伝播する超音波の数理解析は多くの応用技術を支える基盤となる.熱応力緩和型の傾斜機能材料はスペースプレーンの外壁に応用が予定されている.宇宙デブリ等の衝撃負荷に対するFGM材の動的強度や破損評価にはFGM内部を伝播する弾性応力波の挙動が基礎知識となる.また,作成(製造)されたFGM材の物性値(弾性係数や密度)評価に応用される超音波技術の基礎知識ともなる.従って,FGM材中を伝播する弾性波動の挙動解明は緊急の課題である.本研究では,表面がセラミックス,内部がステンレスとなる2成分系傾斜機能材料を解析対象とした.セラミックスとステンレスに挟まれたこのFGM層の上下壁では物性値(弾性係数と密度)の変化勾配が零,すなわち連続的な物性変化を想定した三角関数的変化を仮定した.衝撃負荷を想定した高振動数負荷がセラミックス側に作用する場合について,波動伝播特性を詳細に検討した.得られた結論は以下のとうりである.(1)面外SH波のみが生じる場合には,変位振幅の等高線は緩い楕円となり,波動エネルギーが表層に溜まることが示された.(2)面内波,P/SV波が生じる面内変形状態では,セラミックス層の表面に生じた表面Rayleigh波が内部で遅いSV波と重なる時に,変位には特異性が生じることが発見された.(3)特異変位場では,表面波の速度が速い領域側(表層側)で1位の特異性を示すが,遅い内部側では1位のゼロとなり,特異性が無い.このため,FGM層内で大きな変位変化が生じ,疲労や破壊の起因となることが危惧される.傾斜機能材料(FGM)中を伝播する超音波の数理解析は多くの応用技術を支える基盤となる.熱応力緩和型の傾斜機能材料はスペースプレーンの外壁に応用が予定されている.宇宙デブリ等の衝撃負荷に対するFGM材の動的強度や破損評価にはFGM内部を伝播する弾性応力波の挙動が基礎知識となる.また,作成(製造)されたFGM材の物性値(弾性係数や密度)評価に応用される超音波技術の基礎知識ともなる.従って,FGM材中を伝播する弾性波動の挙動解明は緊急の課題である.本研究では,表面がセラミックス,内部がステンレスとなる2成分系傾斜機能材料を解析対象とした.セラミックスとステンレスに挟まれたこのFGM層の上下壁では物性値(弾性係数と密度)の変化勾配が零,すなわち連続的な物性変化を想定した三角関数的変化を仮定した.衝撃負荷を想定した高振動数負荷がセラミックス側に作用する場合について,波動伝播特性を詳細に検討した.得られた結論は以下のとうりである.(1)面外SH波のみが生じる場合には,変位振幅の等高線は緩い楕円となり,波動エネルギーが表層に溜まることが示された.(2)面内波,P/SV波が生じる面内変形状態では,セラミックス層の表面に生じた表面Rayleigh波が内部で遅いSV波と重なる時に,変位には特異性が生じることが発見された.(3)特異変位場では,表面波の速度が速い領域側(表層側)で1位の特異性を示すが,遅い内部側では1位のゼロとなり,特異性が無い.このため,FGM層内で大きな変位変化が生じ,疲労や破壊の起因となることが危惧される.
がんサルコペニアの重症化予防を目的とした薬剤シーズの発見と運動療法介入研究

1)LM8細胞培養上清によるがん悪液質性C2C12筋管萎縮モデルに対し、LM8培養上清を添加することで筋萎縮効果を検討したところ、Control群では細胞質が太い筋管細胞が観察されたのに対し、LM8上清添加群では核周囲の細胞質が細い筋管細胞が観察された。また、筋萎縮マーカー遺伝子であるAtrogin-1とMuRF1のmRNA発現量が増加傾向にあった。次にColon-26細胞を用いてがん悪液質モデルマウスを作製し、骨格筋量を調査したところ、がんによる筋重量の減少が見られた。またtotal RNAを抽出しReal-timePCR法によって筋萎縮マーカー遺伝子のmRNAの発現量を検出し比較した結果、両遺伝子とも、C26群で高い発現量が見られた。2)split-luciferaseシステムを応用した筋芽細胞の融合過程を簡便に検出できるHiMy法(HiBiT-based myoblast fusion assay)を開発した。筋管誘導の過程を解析し、これまでに検出不可能であったごく初期の細胞融合現象を見出し、その過程を定量的に測定することが可能となった。本系が新たな細胞融合関連遺伝子や化合物の探索、機能評価に利用できることが示された。3)消化器がん手術を施行し,術前・退院時ともにADLが自立であった周術期患者63例をエントリーした。術後合併症の有無の2群間で各因子を比較し、術後合併症の有無を従属変数、p<0.10の変数を独立変数としたロジスティック回帰分析を行ったところ、術後合併症は24例(38%)に見られ、回帰分析にて、活動量が独立変数として抽出された。術前に活動量を増やすことで合併症発症リスクを軽減できる可能性があると考えられた。今後がん患者の手術治療における有益な情報を提供するものと考えられた。化合物ライブラリーからの抽出はまだ出来ていないが、筋芽細胞の融合過程を簡便に検出できるHiMy法(HiBiT-based myoblast fusion assay)を開発したことで、これまでに検出不可能であったごく初期の細胞融合現象を見出し、その過程を定量的に測定することが可能となった。今後、筋芽細胞融合に対し促進あるいは阻害効果が見られるものを選択し、スクリーニングで筋形成の促進効果が強く毒性の低い薬剤を抽出していく予定である。平成30年度に得られた結果を基にして以下の研究を行う。1)がん悪液質筋萎縮に対する薬剤シーズの抽出と探索された薬剤効果機序の解析を行う。培養筋芽細胞C2C12を使用し、化合物ライブラリーから1次スクリーニングで筋芽細胞融合に対し促進あるいは阻害効果が見られるものを選択し、2次スクリーニングで筋形成の促進効果が強く毒性の低い薬剤を抽出する。探索された薬剤を投与した担癌マウスに対して、筋組成や構造、筋の蛋白分解や合成経路の確認し、薬剤による筋萎縮抑制の分子機序をシグナル伝達系の観点から作用機序を解析する。なお、検体資料を薬用冷凍冷蔵庫(マイオバイオVT-208HC)にて保存する。2)がん悪液質筋萎縮に対する運動療法介入効果の検討を行う。坦癌マウスに対して、トレッドミルによる他動運動効果とランニングホイールによる自動運動効果を検討する。トレッドミル装置は傾斜0度、長さ50cm、幅7.7cmのものを使用し、速度(低速度群5m/min、高速度群15m/min)、時間(1日30分、60分、90分)について変化させ、筋萎縮を最も効果的に抑制できる運動強度を検証する。ランニングホイールによる運動では1日の回転数の計測により運動量を算出し、運動量と筋萎縮抑制効果を解析する。3)周術期および終末期がん患者を対象とした運動療法介入効果の臨床試験を行う。基礎研究で得られた結果に基づいて運動療法プログラムを作成する。運動療法の有効性を確認するために筋酸素飽和度計、筋量計、生体情報計測器、活動量計を用い、運動療法群とコントロール群との間での比較試験を行う。コホート研究より同定したリスク因子をアウトカムの代替指標として改善効果を検討する。