hpprc/llmjp-kaken huggingface dataset:
α-ビス(リン酸水素)スズ(IV)への芳香属アミンのインターカレーション

α-ビス(リン酸水素)スズ(IV)(以下α-SnPと略)と芳香族アミン溶液とをアミン/α-SnPモル比(r)を変えて25°Cで混合し,アミンのインターカレーションを試みた。基礎研究の観点から,直鎖式アルキルアミンのインターカレーションをアミンの水溶液およびベンゼン溶液とα-SnPを2日間反応させ,再調査した。r=1.71,3.41で得られたインターカレーション化合物では,アミンのアルキル鎖はα-SnPの層に対して67.7°傾いて配列しており,さらにr=0.85で得られたブチル-ノニルアミン/α-SnP化合物のアミンのアルキル鎖中にはkinkと呼ばれる欠陥構造が存在することが明らかになった。次に,芳香族アミンのうち,アニリン,ピリジン,アルキルアニリン,クロロアニリン,およびフェニレンジアミンのインターカレーションを検討した。アニリンのベンゼン溶液とα-SnPとを4日間混合した結果,r=17.1以上でアニリンはa-SnPにインターカレートされた。アルキルアニリンのベンゼン溶液とα-SnPとをr=34.1で4日間混合した結果,p-アルキルアニリンはa-SnPにインターカレートされた。一方,o-トルイジンおよびo-エチルアニリンはα-SnP層間内にインターカレートされなかったが,これらのm-およびp-異性体は,インターカレートされた。直鎖式アルキルアミンのインターカレーションで得られた結果とアニリン,アルキルアニリンのインターカレーションで得た結果を比較して,層間水が関与するインターカレーションの反応機構を明かにした。フェニレンジアミンのインターカレーションについては,実験の再現性等で問題があるため,今後の研究によらねばならない。また,ピリジンは水溶性であるため,層間水が関与するインターカレーションの反応機構をこれを用いて詳しく検討する予定である。α-ビス(リン酸水素)スズ(IV)(以下α-SnPと略)とアミンの水溶液あるいはベンゼン溶液とを混合し,アミン/α-SnP比(以下rと略)を変化させて反応を行った。基礎研究の観点から,反応時間2日で直鎖式アルキルアミンのインターカレーションを再調査した。rが1.71,3.41の条件で得られた化合物では,アミンのアルキル鎖はα-SnPの層に対して67.7°傾いて配列しており,さらにrが0.85で得られたn-ブチル-nノニルアミン/α-SnP化合物のアミンのアルキル鎖中にはkinkと呼ばれる欠陥構造が存在することが明らかになった。一方、芳香族アミンのインターカレーションについては,代表的な芳香族アミンとしてアニリン,ピリジン,および4-n-アルキルアニリンを選び,反応時間4日として実験を行った。上述の直鎖式アルキルアミンのインターカレーションではアミン不足条件(r=2.0以下)でさえ,アミンはα-SnPの層間内に取り込まれていたのに対し,rが17.1,および171以上で各々アニリン,およびピリジンがα-SnPにインターカレートされた。この原因はアニリンおよびピリジンの塩基性の弱さに基づくと考えられた。r=34.1の条件で得られたアニリン/α-SnPインターカレーション化合物では,アニリンがα-SnPの層間内に二分子層を形成していると考えられた。

一方,r=256の条件で得られたピリジン/α-SnPインターカレーション化合物では,ピリジンがα-SnPの層間内に水平に配列し,単分子層を形成していることがわかった。さらに,r=34.1で得られた4-n-アルキルアニリン/α-SnPの化合物については,4-n-アルキルアニリンはα-SnPの層間内で二分子層を形成し,そのアルキル基はα-SnPの層に対し約85°傾いて配列していることがわかった。α-ビス(リン酸水素)スズ(IV)(以下α-SnPと略)と昨年度検討しなかったフェニレンジアミン,クロロアニリン,トルイジン,エチルアニリンのインターカレーションを検討した。α-SnPとフェニレンジアミンのエタノール溶液,およびクロロアニリン,トルイジン,エチルアニリンのベンゼン溶液とをアミン/α-Snpの混合比(以下rと略)を変えて25°Cで4日間混合し,反応させた。1.r=6.83の条件下では,m-フェニレンジアミンはα-SnPにインターカレートされていなかった。一方,o-およびp-フェニレンジアミンは,r=3.14以上でα-SnP層間内にインターカレートされた。2.o-およびp-クロロアニリンはr=17.1でα-SnP層間内にインターカレートされなかった。3.o-トルイジンおよびo-エチルアニリンはr=34.1の条件でα-SnP層間内にインターカレートされなかった。この原因として,これらのアミンがα-SnP層間内に取り込まれるときに,アミノ基に隣接するアルキル基が立体障害を引き起こしているためだと推測された。一方,これらアミノのm-およびp-異性体は,同じ混合比r=34.1でα-SnP層間内にインターカレートされた。昨年度検討したアニリン,p-アルキルアニリンの結果と今年度のトルイジンおよびエチルアニリンについての実験で得たデータとを併せて,層間水が関与するインターカレーションの反応機構について投稿中の論文で考察した。この結果に基づいて,今後はアミンのインターカレーションへの水の関与を検討する予定である。4.発展的な課題として,α-SnPと(テトラエチルオリソシリケート+直鎖式ブチルアミン)混合ベンゼン溶液を混合し,α-SnP層間のケイ酸による架橋を試みたが,ケイ酸エチルはα-SnPの層間に取り込まれず,この試みは成功しなかった。
力学応答性高分子複合体の動的らせん形成を利用する生体内応力の検出

微小領域で発生する力を検出・測定できるナノ材料は、細胞中で働く力や動き及びその作用を分析する手法への応用が考えられため、細胞の分化などの生命現象の解明や癌医療・再生医療に貢献する新技術を創出することが期待される。本研究では、超分子化学的手法により独自に開発した刺激応答性らせん状高分子複合体の創製技術を利用し、新たに外力によって光学特性変化を導くことを原理とする力学応答性プローブの開発を進めている。今回、開発に成功した技術を以下に記す。1.高発光効率を示すプローブの創製:従来、ポリチオフェン誘導体などの一般に量子収率の低い共役高分子とらせん多糖との複合化に成功していたが、量子収率の高いポリフルオレン誘導体との複合体は得られていなかった。今回、主鎖骨格を新たにデザインしたポリフルオレン誘導体を合成した結果、らせん多糖との複合化が可能となり、量子収率が水中で0.7を超えるプローブを得ることに成功した(従来系では0.04程度)。2.プローブと高分子マトリックスとの複合化法の開発:延伸などの力学作用に対する応答性を評価するために、プローブを高分子マトリックス中に分散・固定化したフィルム等を作製した。ここでは、クリックケミストリーの利用により、プローブにポリエチレングリコール鎖やポリNイソプロピルアクリルアミド鎖などを任意の割合で導入できる技術を開発した。その結果、プローブが均一に分散性した製膜性の良いフィルムを調製できることを確認した。現在、力学刺激に対する応答性について検証を進めている。以上のように、多様な分子設計が可能な本刺激応答性高分子複合体は、本研究目的である細胞に利用可能な力学応答性プローブをはじめとして、種々のナノスマートマテリアルを開発するために有用な新素材となりうることを見出した。
高還元雰囲気中微量ＣＯ検出のための新規センサの開発

CuO担持酸化スズ材料の高感度化のためのベース材料の候補として、SnO2-In2O3を還元雰囲気用COセンサ材料として見いだした。SnO2-In2O3系の大きな感度発現について、検知メカニズムの観点からの検討を行い、SnO2の微粒子状態にCuOが高分散担持されたことによる反応場の増加が感度発現に重要であることがわかった。また、Rh、Pt、Pdを1wt%担持したSnO2が室温付近で還元雰囲気中の微量COに応答および良好な応答性を示すことを新たに見いだした。1.前年度、CuO担持酸化スズ材料の高感度化のためのベース材料の候補として、SnO2-In2O3を見いだしたが、安定性の面で不十分なことがわかった。そこで、SnO2-ZnO系について組成比の検討を行った。その結果、Sn:Zn=5:5の組成において110°C乾燥の状態でZnSn(OH)6の結晶構造をとることが確認され1辺が約1μmの立方体状の形状の集合体であることがわかった。さらに、焼成を110°Cから900°Cまで行ったところ600°CでSnO2結晶子径は3.1nmと微粒子化することがわかった。これはSnとZnが均一に分散していたことより、焼成中のSnO2結晶成長を抑制したと考えられる。今後、形状制御されたことで新たなセンサ特性の発現が期待できる。2.SnO2-In2O3系の大きな感度発現について、検知メカニズムの観点からの検討を行った。我々が見いだした手法であるTPRと抵抗測定を組み合わせた測定を行った。その結果、複合材料でCuに由来する還元温度が低下するとともにSnO2由来の新たな還元ピークの増加が認められることからSnO2の微粒子状態にCuOが高分散担持されたことによる反応場の増加が感度発現に重要であることがわかった。また、今年度導入した電気化学測定機を用いたインピーダンス測定による界面抵抗の検討から、バルク抵抗全体の変化が認められ我々の提案しているセンサ感度発現のメカニズムを実証できた。3.高感度化および応答性の改善のためにCu以外の貴金属の効果について検討した。その結果、Rh、Pt、Pdを1wt%担持したSnO2が室温付近で還元雰囲気中の微量COに応答および良好な応答性を示すことを新たに見いだした。1.SnO2-In2O3系の大きな感度発現について、検知メカニズムの観点からの検討を行った。また購入した電気化学測定機を用いたインピーダンス測定による界面抵抗の検討から、バルク抵抗全体の変化が認められ我々の提案しているセンサ感度発現のメカニズムを実証できた。2.高感度化および応答性の改善のためにCu以外の貴金属の効果について検討した。3.CuO担持酸化スズ材料の高感度化のためのベース材料の候補として、SnO2-In2O3を見いだしたが、安定性の面で不十分なことがわかった。その結果、Sn:Zn=5:5の組成において1辺が約1μmの立方体状の形状の集合体であることがわかった。4.最終年度では、前年度までに見いだしたSnO2-ZnO系の形状制御した粒子の調製条件の検討および触媒活性などの特性を評価しセンサ材料としての可能性を検討し、新たなセンサ材料として有望であることを示した。1. CuO担持酸化スズ材料の高感度化のために複合酸化物の調製を行った。調製した試料は、SnO2-In2O3、SnO2-ZnO、SnO2-TiO2の3種類について、組成および焼成温度を検討した。XRD測定より、Snと混合金属原子との比が8:2から6:4の範囲で約3-5nmの約1/4のSnO2結晶子サイズへと減少したものを調製できた。SnO2-ZnOについては、焼成前の前駆体の状態からSnZnOの結晶構造が確認でき、焼成で一度分解して微細なSnO2を形成したと推定した。2. SnO2-In2O3、SnO2-ZnOについて、CuOの担持を試み、測定条件とセンサ感度の最適化を行った。SnO2-ZnOについては、CuOによる感度の向上の傾向は見られたが、十分な感度は得られなかった。

一方、SnO2-In2O3については、測定前の還元条件を100°Cに低温化することで、1000 ppm COに対し測定温度135°Cで感度約338という従来の数百倍の感度を得ることに成功した。この高感度化は、SnO2-In2O3の複合化に伴うSnO2の微粒子状態にCuOが高分散担持されたことによる反応場の増加によるものであると考えている。3. CuO担持SnO2を用いて、還元状態の評価をTPRと抵抗測定を組み合わせた測定を行うことでセンサ感度発現のメカニズムの検討を行った。SnO2については、水素による還元ピークに伴う抵抗変化が現れ、抵抗増加を伴うピークは、SnO2表面の還元によると推定した。さらに、CuOを担持した場合、CuOの還元に伴うピークがCuOの担持状態によって異なる結果が得られるとともにSnO2の表面の還元量がCuOが高分散した状態のときに大きく現れるとともに抵抗変化の増加を伴うことがわかった。このことは、今後のセンサ素子の測定条件やCuOの担持方法の最適化の指針とすることができる。本年度の計画は、感度向上のためのメカニズムの検討および材料設計であり、感度発現については、CuOとSnO2の接合部分が感度発現に重要な役割をもつことをインピーダンス測定からも確認できた。感度向上に関しては、SnO2-In2O3の微粒子化によるCuO高分散させるセンサ材料のメカニズムをもとにSnO2-ZnO複合材料を用い形状制御された材料を新たに調製することができ、今後の新しいセンサ材料となり得る結果が得られた。また、応答性の改善のために貴金属の効果を測定温度範囲を室温からに拡張して測定したところ、室温付近でCO感度を示す全く新しい知見を得ることができ、安定性の面で有利なセンサを得られる可能性を示した。本年度の計画は、感度向上のための材料探索およびメカニズムの検討が中心であり、感度向上については、CuO担持複合材料を用いることで従来得られていないような高い感度を発現することを示すことができた。また、感度発現についてもCuOとSnO2の接合部分が感度発現に重要な役割をもつことを推定できた。まず、ベース材料として、SnO2、ZnO、In2O3およびこれらを組み合わせた複合酸化物の検討を行い、応答部分には、CuOを担持することでCOを検知することができた。素子構造について、再現性の検討については電極間距離を厳密にすることで素子抵抗の再現性を得ることができた。還元雰囲気のセンサ挙動としては、TPR測定と抵抗変化の同時測定を行うことで、CuOの分散状態と抵抗変化の関係を新たに見出し、検知メカニズムの解明につながる重要な結果を得ることができた。今後の推進方策)今後の方針としては、現在提案しているSnO2を用いたセンサの還元雰囲気でのCO感度発現のメカニズムの検証と高感度化することができた材料を用いて、実条件に近づけた雰囲気での安定性の測定および10-1000 ppmの微量CO濃度依存性の測定を行うことで実用センサ材料としての可能性を評価し3年間の総括を行う。1.実条件でのセンサ特性評価(山浦(研究代表者)担当)CuO担持SnO2-In2O3試料および貴金属担持SnO2試料を用い、CO濃度依存性の測定および共存ガスの評価および安定性の評価を行う。2.総括(山浦(研究代表者)担当)今後の方針としては、引き続きSnO2-In2O3系を中心にベース材料の検討とCuOの分散方法を最適化することで感度の向上を目指すとともに、実条件に近づけた雰囲気での安定性の測定や5-200 ppmの微量CO濃度での測定を行うことで実用センサ材料としての可能性を評価する。また、センサ材料の物性を分散状態の面から検討を行い感度の向上を目指す。
人間の視聴覚判断における逆行性要因の影響

本研究課題では,視覚的形状および魅力判断において逆行性要因による影響が見られるのか否かを調べることを目的として,実験研究を行った。視覚的形状の実験の結果,我々の視覚的形状が逆行性要因によって実際とは異なって知覚されること,さらに直後に提示される刺激に似る方向で歪みが生じることを示した。さらに,魅力判断の実験の結果,直前の判断は直後の判断から離れる方向に歪みが生じることを明らかにした。これらの結果は,我々の意思決定が先行文脈と後行文脈からそれぞれ異なった影響を受けていることを示唆している。本研究課題では,人間の基本的な知覚機能である時空間の知覚に焦点を当て,時間と空間の知覚に及ぼす逆行性要因の影響を心理物理学的手法を用いて調べ,そのメカニズムを解明すること目的として実験研究を行ってきた。年度の前半では,初年度に我々が発見した,空間的位置の知覚が逆行性要因によって歪む現象が,視覚的注意の移動によって生起することを様々な実験研究によって確かめた。さらに上記の現象が閾下刺激によっても生起することを示し,我々の空間知覚が逆行性要因によって歪む際には必ずしも意識的な注意が必要ないことを明らかにした。また,年度の後半には,人間の好悪判断などの主観的な意思決定においても,逆行性要因の影響を受ける可能性を示すデータを得た。これらの研究成果をもとに,平成24年度は,海外の学術雑誌に5本の査読付き学術論文が採択された。学会における研究発表に関しては,国際発表を5回,国内発表を1回,招待講演を2回行った。本研究課題で取り上げる,「逆行性要因による空間知覚の歪み現象」は,非常に単純な状況下において見られることから,日常生活においても頻繁に生起していると考えられる。さらに,我々の知覚が時間を遡って歪められる現象を解明することは,人間の知覚メカニズムの時間的側面を明らかにすることができると考えられる。本研究課題では,人間の時間と空間の知覚に及ぼす逆行性要因の影響を心理物理学的手法を用いて調べ,そのメカニズムを解明すること目的として実験研究を行ってきた。年度の前半では,前年度までに我々が明らかにしてきた,空間的位置の知覚が逆行性要因によって歪む現象が,空間だけでなく形状の知覚においても生起することを発見し,その生起要因を明らかにした。また,年度の後半には,人物の評価をするときなど,高次な認知活動においても逆行性要因の影響が認められた。これらの研究成果をもとに,平成25年度は,海外と学術雑誌に1本の査読付き学術論文と国内の学術雑誌に1本の査読付き学術論文が採択された。学会における研究発表に関しては,国際発表を1回,国内発表を3回,招待講演を2回行った。本研究課題「逆行性要因による空間知覚の歪み現象」は,計画段階では時空間知覚といった,人間の認知おける比較的低次のプロセスを対象としていたが,研究を進めていくにつれ,魅力評価といった高次プロセスにおいても逆行性要因の影響が認められた。このように我々の認知及び知覚が時間を遡って歪められる現象を解明することは,人間の認知・知覚メカニズムの時間的側面を明らかにするために重要な知見であると考えられる。本研究課題では,人間の基本的な知覚機能である空間の知覚に焦点を当て,空間知覚に及ぼす逆行性要因の影響を心理物理学的手法と神経科学的手法を用いて調べ,そのメカニズムを解明すること目的として実験研究を行ってきた。年度の前半には,我々の空間的位置の知覚が逆行性に歪むこと,さらにその生起過程において,視覚的注意が大きく関与していることを心理実験によって明らかにした。また,年度の後半には,空間知覚と密接な関係をもつ時間知覚においても,逆行性要因によって主観的時間の長さが影響を受けることを明らかにした。これらの結果は,我々が時空間を知覚する際に,対象となるイベントの直後に生起した要因によって,直前の知覚が書き換えられることを示している。これらの研究成果をもとに,平成23年度は,海外の学術雑誌に3本の論文が採択された。学会における研究発表に関しては,国際発表を2回,国内発表を7回行った。本研究課題では,人間の基本的な知覚機能である時空間の知覚に焦点を当て,時間と空間の知覚に及ぼす逆行性要因の影響を心理物理学的手法を用いて調べ,そのメカニズムを解明することを目的として実験研究を行ってきた。年度の前半では,平成25年度の後半に発見した,高次な認知活動における逆行性要因の影響に関する実験研究を行った。さらに,刺激の出現だけでなく,消失においても逆行性要因によって空間の知覚が歪むことを確かめた。

実験の結果,視覚刺激の消失によって観察者の注意を操作したとき,たとえ物理的な変化が無くても特定の位置に注意が向けられることにより,視覚空間が歪められることが明らかになった。さらに,最終的な手がかり刺激の配置は同じであるにも関わらず,試行開始時の手がかり刺激の数の違いによって視覚空間の歪みが異なった。これらの結果は,視覚空間の歪みが手がかり刺激の位置に向けられた注意によって引き起こされることを示している。年度の後半では,これまでの研究成果をまとめ,学術会議および研究会の招待講演等で発表した。本研究課題で取り上げる,「逆行性要因による空間知覚の歪み現象」は,非常に単純な状況下において見られることから,日常生活においても頻繁に生起していると考えられる。さらに,我々の知覚が時間を遡って歪められる現象を解明することは,人間の知覚メカニズムの時間的側面を明らかにすることができると考えられる。これらの研究成果をもとに,平成26年度は学会発表を3回,招待講演を3回行った。認知心理学平成24年度は基本となる現象の生起メカニズムを明らかにすると共に,発展研究の可能性を示すことができた。研究期間全体で国際誌3本の受理を目指すことを目安としていたが,1年目と2年目を合わせて,国際誌8本と国内誌1本の掲載が決まったことから,当初の計画以上に進展していると判断した。本研究課題では,空間知覚に及ぼす逆行性要因の影響のメカニズムを解明することを目的としていたが,平成25年度は逆行性要因の影響が空間知覚だけでなく,形状知覚や魅力評価に及ぶことを明らかにした。研究期間全体で国際誌3本の受理を目指すことを目安としていたが,初年度から現在まで国際誌10本の掲載が決まったことから,順調に進展していると判断した。本研究課題では,空間知覚に及ぼす逆行性要因の影響のメカニズムを解明することを目的としているが,平成23年度は基本となる現象の生起要因を明らかにした。研究期間全体で国際誌3本の受理を目指すことを目安としていたが,初年度で国際誌3本の掲載が決まったことから,順調に進展していると判断した。平成24年度は,逆行性要因によって空間知覚が歪む現象の生起メカニズムを明らかにすると共に,発展研究の可能性を示した。次年度以降では,こうした逆行性要因によって知覚が歪む現象が,我々の意思決定において,どこまで影響を与えるのか,その限界および境界を明らかにする。これらの研究成果は,国内外の学会で発表するとともに,認知,知覚関係の専門誌に投稿する。今後は人聞の知覚だけでなく,より高次な認知活動における逆行性要因の影響に関するそデルの作成と研究発表を行う。研究成果は,国内外の学会で発表するとともに,認知,知覚関係の専門誌に投稿する。平成23年度は,逆行性要因によって空間知覚が歪む現象の生起要因を明らかにしたが,次年度以降ではモダリティの要因を組み込むことで多角的なアプローチを行う。具体的には,手の運動に対して,視覚的な逆行性の歪みが影響を与えるのか否か,を明らかにする。物品費として使用する。
抗癌剤と樹状細胞ワクチン療法の併用による抗腫瘍効果の増強の検討

1.抗癌剤投与後のマウス皮下腫瘍の増殖抑制効果の検討2.抗癌投与後のマウスのin vivoでの免疫学的評価paclitaxel【○!R】を300μg腹腔内投与したマウスから腫瘍接種後30日目に脾臓を採取し、CD4及びCD8T細胞をビーズにて回収し、CT26を標的にしてELISA及び細胞傷害活性を施行した。正常マウスと腫瘍摂取後30日目の無治療担癌マウスを対照にした。正常マウスや無治療担癌マウスでは、CT26に対する腫瘍特異的なIFN-γ産生や細胞傷害活性は認められなかった。抗癌剤投与マウスでは1245±67pg/mLのIFN-γ産生と19%±4%の細胞傷害活性が認められた。3.樹状細胞ワクチン投与後のマウス皮下腫瘍の増殖抑制効果の検討8週のBalb/c miceの皮下に大腸癌細胞株(CT26)を接種し、接種後10日目に樹状細胞ワクチンを投与した、ワクチンマウスは無治療マウスより腫瘍増殖は抑制された(p<0.05)。抗癌剤投与マウスは樹状細胞ワクチン投与マウスよりも更に増殖抑制が有意に認められた(p<0.05)。4.樹状細胞ワクチン投与後のin vivoでの免疫学的評価樹状細胞ワクチンを投与したマウスから腫瘍摂取後30日目に脾臓を採取し、CD4及びCD8T細胞をビーズにて回収し、CT26を標的にしてELISA及び細胞傷害活性を施行した。樹状細胞ワクチン投与マウスでは2375±103pg/mLのIFN-γ産生と23%±5%の細胞傷害活性が認められた。マウスの大腸癌細胞株CT-26を用いて皮下腫瘍モデル及び肺転移モデルを作製した。皮下腫瘍モデルでは1x10^5の細胞を皮下に注射することで1週問後に4-5mm大の結節を形成した。肺転移モデルでは1x10^<5n>の細胞を尾静脈から注射することで1週間後に肉眼視できる1-2mm大の結節を20-40個形成した。次に同じモデルで、腫瘍細胞を接種1週間後の担癌状態のマウスにシスプラチン、アドリアマイシン、5-FUを腹腔内に投与した。治療スケジュールは腫瘍細胞接種後7日目に1回投与とした。シスプラチンは0.5,1.0,2.0,5.0,10.0mg/kgのうち1.0mg/kg以上にて有意差をもって、肺転移モデル、皮下腫瘍モデル両方で腫瘍増殖抑制効果が認められた。しかし5.0mg/kg以上では副作用が認められ、2.0mg/kgを至適投与量とした。同様にアドリアマイシンでは0.5mg/kg、5-FUは20mg/kgを至適濃度とした。次にCT-26モデルで、皮下腫瘍に対してCT-26から抽出したlysatesをパルスした樹状細胞で治療を行った。皮下に腫瘍を接種後3日目から3日おきに3回樹状細胞を投与すると有意に腫瘍増殖を抑制し拒絶するマウスも認められた。しかし7日目からの投与では腫瘍増殖は抑制されるが拒絶は認められなかった。肺転移モデルでは腫瘍を接種後3日目から3日おきに3回樹状細胞を接種すると有意に転移結節の個数は抑制され、転移結節を拒絶するマウスも認められた。しかし7日目からの投与では、転移結節はまったく抑制されなかった。皮下腫瘍モデル及び肺転移モデルを用いて、抗ガン剤と樹状細胞の併用効果を検討していく予定である。
不登校児童生徒を対象とする「多様な教育機会」に関する組織論的研究

今年度は不登校児童生徒の支援を行うフリースクール等に対する運営費補助事業を実施している自治体の事例調査に注力した。全都道府県・政令市・特別区における当初予算事業の説明資料や教育委員会による「点検・評価報告書」等をもとに調査対象となる自治体を抽出した結果、福岡県、鳥取県、札幌市がフリースクール等に対する運営費補助事業を実施していることが判明した。本調査では各自治体における補助要綱の比較をはじめ、当該事業に関する公文書および担当職員ならびに一部のフリースクール等の指導員に対する聞き取り調査の結果をもとに3自治体の比較を行った。2007年度に福岡県が指導員の人件費を含むフリースクール等の運営費補助事業を開始したのを嚆矢として札幌市(2012年度)、鳥取県(2014年度)が続いて導入した。札幌市および鳥取県が補助要綱を策定する際に福岡県の補助要綱が参照されたのが確認されたが、審査基準や補助対象費目の算定基準は各地で異なる。日本国憲法89条により「公の支配」に属さない教育事業に対する公金支出が禁止されていることがフリースクール等に対する財政支援を困難にしていると指摘されている。本調査を通じて、1事業実施後の現地調査を行い監査による使途統制を行っている、2事業主体を法人に限定している場合はそれぞれ根拠法に従い行政による監督を受けている、3公の利益に沿わない場合は是正しうる手段が確保されていること等により憲法との整合性が保たれていることが明らかになった。さらに、フリースクール等の多様性を尊重するために、監査の際にフリースクール等の教育内容に関する指示や命令は行われていないことも明らかになった。教育機会確保法の見直しに際し、適切な普通教育の機会を保障する観点から、政府による財政支援については一定の基準を満たすフリースクール等に対する補助も含めて議論する余地があると考えられる。研究計画書に記載した2018年度に実施すべき課題は概ね順調に遂行できている。調査2における不登校支援機関に対する質問紙調査については、例年新たな研究成果が数多く公表されていることから、質問票や調査方法について再検討を行っている。2019年度より、公立の不登校特例校を対象とした調査を開始する。なお、調査にあたっては、昨今の教員の勤務状況を踏まえ、協力者に極力負担をかけない方法を吟味する。また、質問紙調査については上述の通り例年各所から公表される研究成果を注視し、必要に応じて調査方法を柔軟に再考し、真に効果が期待される研究を遂行する。公文書の開示請求に係る費用が予定よりも低く済んだため。今年度より開始する調査に必要な旅費として使用する。
亜鉛栄養指標の開発と応用

亜鉛栄養指標の開発と応用現在臨床で汎用されている血清ないし血漿亜鉛濃度は、検出感度が低く、血清(血漿)亜鉛の著明な低下はむしろ亜鉛欠乏症の症状発生の後であり、潜在的亜鉛欠乏症の診断はできない。申請者は、亜鉛安定同位体ならびに誘導結合プラズマ質量分析装置を用い亜鉛消失速度定数を測定する方法を考案し、血漿亜鉛と比較した結果、より鋭敏な指標であることを明らかにしたが、装置や高度の分析技術を要するため、臨床での利用は現時点では難しい。アンギオテンシン変換酵素(ACE)は亜鉛酵素として知られ、一般にその活性は亜鉛の摂取状態を反映すると言われているが、低亜鉛摂取によりACE活性が上昇するという報告もある。そこで、3周令のWistar系ラットを、飼料中Zn濃度が021mg/kgの範囲で8群(各群811匹)に分けて3週間飼育し、血漿及び肺組織中のACE活性を測定した。体重及び肺重量は飼育中Zn濃度が912mg/kgでbreak pointを示した。血漿ACE活性は飼料中Zn濃度が低いもの程より高値をとった。Zn添加によるACE活性の上昇(亜鉛効果Zneffect)は、血漿では飼育中Zn濃度が低いほど顕著になる傾向が見られたが、個体差が大きく必ずしも鋭敏な指標ではないと推察された。肺1g当たりのACE活性は、飼料中亜鉛濃度が9mg/kg以下で用量依存性に低下したが、全肺中総ACE活性値(肺重量とACE活性値の積)は、肺重量と同様、飼料中Zn濃度の上昇と共に増加したが、9mg/kg以降一定となった。以上の結果より、低亜鉛飼料の摂取により成長が遅延し、低体重、肺重量の低下を生ずるが、アンギオテンシン変換酵素は、他の構成成分に比較してより保存され、総量は低下するが、濃度はむしろ上昇することが明らかとなった。飼料中亜鉛濃度と血漿亜鉛飽和率の間には、著明な用量-反応関係が認められたが、break pointは体重増加量とほぼ一致しており、体重増加量と飽和率はほぼ平行していた。生化学指標による潜在性亜鉛欠乏症の診断には、更に検討を要することが示唆された。
炎症性腸疾患における可塑性上皮細胞脱分化機構の解析と粘膜再生治療への応用

本年度は当初研究計画に従い「ヒト内視鏡生検組織を用いた高可塑性細胞集団の単離・培養法開発」や「高可塑性細胞の生体投与による大腸炎粘膜再生効果の解析」等を行った。その結果、以下の様な成果を得ている。1.ヒト大腸内視鏡検体を用い、健常粘膜・潰瘍性大腸炎寛解期粘膜・潰瘍性大腸炎活動期粘膜の各々についてオルガノイド培養を実施した。いずれの粘膜を用いてもオルガノイドの樹立は可能であった。2.上記1にて採取したヒト大腸内視鏡検体について解析したところ、健常粘膜の幹細胞領域に限局してUBD遺伝子の発現を認めた。同遺伝子は潰瘍性大腸炎活動期粘膜において腸上皮に広く発現を認めた。同遺伝子の発現は抗TNF-a抗体の治療効果に応じて速やかに抑制された。3.樹立したヒト大腸上皮オルガノイドについて、Notch活性化及びTNF-a添加刺激を加えると、UBD遺伝子の発現が誘導された。同遺伝子の発現は抗TNF-a抗体の添加により速やかに抑制された。これら結果から、潰瘍性大腸炎活動期粘膜の腸上皮においてNotch及びTNF-a依存的にUBD遺伝子の発現が誘導されることが示された。正常環境の腸上皮において幹細胞領域に限局して発現するUBD遺伝子が、炎症環境においては広範な腸上皮に発現が誘導されることから、UBD分子の発現誘導機構やUBD分子機能が腸上皮の「可塑性」に寄与している可能性が考えられた。また、併せてDSS腸炎マウスへの移植系を確立し、蛍光標識した腸上皮オルガノイドの生着を確認した上で解析を行った。平成30年度が最終年度であるため、記入しない。本年度は「Atoh1系譜追跡レポーターマウス」の樹立を行い、これを用いた可塑性分泌型腸上皮の脱分化可視化モデルを用いた動態解析を行った結果、以下の様な成果を得ている。1.恒常状態においてAtoh1+細胞が幹細胞性を再獲得し得るか否かについて、作成したレポーターマウスを用いた解析を行った。この結果、恒常状態においても一定の頻度でAtoh1+細胞の幹細胞性獲得の指標となるクローナル・リボンの形成がみられた。同リボンの形成頻度は小腸よりも大腸粘膜でより高い頻度で見られ、大腸Atoh1+細胞がより高い頻度で恒常的に可塑性を発揮している可能性が考えられた。2.炎症粘膜の再生過程におけるAtoh1+細胞由来脱分化細胞の動態を解析するため、レポーターマウスを用いたDSS腸炎モデルを作成し、解析した。その結果、腸炎による損傷から再生する過程においてAtoh1+細胞はより多くのクローナル・リボンを形成することにより潰瘍の修復に積極的に参加していることが明らかとなった。この際に増加するAtoh1+細胞の遺伝子発現プロファイルについてマイクロアレイを実施することにより明らかとしており、これにより幹細胞性の再獲得を促す複数の候補シグナル経路が同定されている。3.消化管腫瘍におけるAtoh1+細胞由来脱分化細胞の動態を解析するため、レポーターマウスを用いたAOM-DSS腫瘍モデルを作成し、解析した。その結果、同腫瘍内のAtoh1+腫瘍細胞がクローナル・リボンを形成し得ること、同リボン内にLGR5・CD44等の腫瘍幹細胞マーカーを共発現する腫瘍細胞が含まれること、が明らかとなった。同結果から、AOM-DSS腫瘍内においてAtoh1+腫瘍細胞が腫瘍幹細胞の性質を獲得している可能性が示された。当初計画におけるモデルマウス作成と動態解析は終了しており、これを通じたAtoh1+細胞の脱分化・幹細胞性獲得を制御する機構の解明につながる知見も既に得られていることから、当初計画に沿って概ね順調に進捗していると考えている。本年度は当初研究計画に従い「Atoh1系譜追跡レポーターマウス」を用いた「高可塑性細胞のオルガノイド培養による体外脱分化誘導法の開発」、及び「ヒト内視鏡生検組織を用いた高可塑性細胞集団の単離・培養法開発」を行った。1.体外炎症環境におけるAtoh1+細胞由来脱分化細胞の誘導法開発:Atoh1+細胞レポーターマウスの大腸上皮を用いてオルガノイド培養を行い、Atoh1+細胞由来脱分化細胞の誘導を試みた。前年度のマイクロアレイで得られた結果を基に、複数の炎症性サイトカイン(TNF-a等)及び細菌菌体成分(Flagellin等)を適切な濃度で組み合わせ、これをオルガノイドの添加することによりAtoh1+細胞に由来するクローナル・リボンの形成を誘導可能であることが明らかとなった。2.ヒト小腸内視鏡検体を用い、健常粘膜・クローン病寛解期粘膜・クローン病活動期粘膜の各々についてオルガノイド培養を実施した。3.上記2にて樹立したヒト小腸上皮オルガノイドについて、マイクロ流路を用いたシングルセル解析法により、幹細胞集団に関する解析を実施した。その結果、クローン病活動期粘膜に由来するオルガノイドでは特殊なSmoc2/LGR5発現パターンを有する幹細胞集団が内在している可能性が示された。4.上記2にて樹立した各ヒト小腸上皮オルガノイドについて、"高可塑性細胞集団"が含まれる可能性を検証するため、単一細胞によるオルガノイド再構成能を検討した。その結果、クローン病活動期粘膜に由来するオルガノイドではオルガノイド再構成

能を有する細胞が高い頻度で含まれることが明らかとなった。当初計画における体外脱分化誘導法とヒト内視鏡生検組織を用いた解析は終了しており、これを通じたAtoh1+細胞の脱分化・幹細胞性獲得を制御する機構の解明につながる知見もすでにえられていることから、当初計画に沿って概ね順調に進捗していると考えている。本年度は当初研究計画に従い「ヒト内視鏡生検組織を用いた高可塑性細胞集団の単離・培養法開発」や「高可塑性細胞の生体投与による大腸炎粘膜再生効果の解析」等を行った。その結果、以下の様な成果を得ている。1.ヒト大腸内視鏡検体を用い、健常粘膜・潰瘍性大腸炎寛解期粘膜・潰瘍性大腸炎活動期粘膜の各々についてオルガノイド培養を実施した。いずれの粘膜を用いてもオルガノイドの樹立は可能であった。2.上記1にて採取したヒト大腸内視鏡検体について解析したところ、健常粘膜の幹細胞領域に限局してUBD遺伝子の発現を認めた。同遺伝子は潰瘍性大腸炎活動期粘膜において腸上皮に広く発現を認めた。同遺伝子の発現は抗TNF-a抗体の治療効果に応じて速やかに抑制された。3.樹立したヒト大腸上皮オルガノイドについて、Notch活性化及びTNF-a添加刺激を加えると、UBD遺伝子の発現が誘導された。同遺伝子の発現は抗TNF-a抗体の添加により速やかに抑制された。これら結果から、潰瘍性大腸炎活動期粘膜の腸上皮においてNotch及びTNF-a依存的にUBD遺伝子の発現が誘導されることが示された。正常環境の腸上皮において幹細胞領域に限局して発現するUBD遺伝子が、炎症環境においては広範な腸上皮に発現が誘導されることから、UBD分子の発現誘導機構やUBD分子機能が腸上皮の「可塑性」に寄与している可能性が考えられた。また、併せてDSS腸炎マウスへの移植系を確立し、蛍光標識した腸上皮オルガノイドの生着を確認した上で解析を行った。本年度計画は概ね順調に推移していることから、当初計画に沿い、次年度以降はオルガノイド培養技術を用いたAtoh1+細胞の脱分化再現系の構築・解析を進める方針である。本年度計画は概ね順調に推移していることから、当初計画に沿い、次年度以降はオルガノイド培養技術を用いた大腸炎の組織再生モデル解析等を進める方針である。平成30年度が最終年度であるため、記入しない。
新しい遺伝病の原因となる亜鉛トランスポーターＺｉｐ１３：その構造と機能を解明する

本研究は、骨軟骨・歯牙・皮膚などの硬組織や結合組織の形成に重要であり、その機能不全が新規エーラス・ダンロス症候群の原因になる亜鉛トランスポーターZIP13蛋白質の特徴解明を目標に実施された。本研究によってヒトZIP13蛋白質の基本的な生化学的特徴の解明に成功し(Bin,J.Biol.Chem.2011)、さらに新規エーラス・ダンロス症候群の病原性変異ZIP13タンパク質はプロテオソーム依存的な経路によって分解を受けることを解明した(投稿中)。これら一連の研究によって、ZIP13蛋白質の特徴と当該疾患の発症メカニズムを提示することができた。申請者は、亜鉛トランスポーターZIP13が硬組織と結合組織の形成とBMP/TGF-βのシグナル伝達の制御に関与し、その機能不全が新規エーラス・ダンロス症候群の原因になることを見出した。本申請研究は、亜鉛トランスポーターZIP13がどのように健康と病気に関わるのか、ZIP13が制御する生命現象の機序について生化学的・分子生物学的・構造学的解析から解明するものである。昨年度までに、ヒトZIP13蛋白質はホモ2量体を形成すること、ZIP13蛋白質は亜鉛を輸送する細胞内亜鉛トランスポーターであることを初めとする、ヒトZIP13蛋白質の基礎的な生化学的特徴付けに成功した。糖鎖が付加されていないZIP13は膜蛋白質としては分子量が小さく、結晶化を目的とする真核生物の膜蛋白質としての優位性を有しており、これらの結果は原著論文(Bin,J.Biol.Chem.2011)、総説論文(Fukada,J.Biol.Inor.Chem.2011; Fukada, J.Bone.Miner.Meta.2013)、およびプレスリリースによって発表した(平成24年RIKEN RESEARCH「Moving a mandatory mineral」)。現在は、ヒトZIP13蛋白質の特徴のさらなる解明とともに、新規エーラス・ダンロス症候群の病原性変異型ZIP13(G74D型ZIP13)蛋白質の分子基盤の解明を進めている。この1年間の研究によって、G74D型ZIP13蛋白質はプロテオソーム依存的な経路によって分解を受けることが判明し、詳細な解析を進めている。一方で、申請者らは骨代謝に関わる別の亜鉛トランスポーターZIP14が鉄代謝を制御していることを見出し(Nam, Haematologica 2013)、トランスポーターの基質特異性が亜鉛シグナルの特異性の決定に関わる可能性を示した。申請者は、亜鉛トランスポーターZIP13が骨軟骨代謝・歯牙・皮膚などの硬組織や結合組織の形成に重要であり、その機能不全が新規エーラス・ダンロス症候群(脊椎手掌異形成型エーラス・ダンロス症候群spondylocheiro dysplastic Ehlers-Danlos syndrome: SDC-EDS)の原因になることを見出した。本申請研究は、「ZIP13がどのようにこれらの組織形成に関わるのか」、その分子メカニズムを解明するものである。昨年度までにヒトZIP13タンパク質の基礎的な生化学的特徴付けに成功し、これらの結果は原著論文(Bin,J.Biol.Chem.2011)、総説論文(Fukada,J.Biol.Inor.Chem.2011; Fukada, J.Bone. Miner. Meta.2013)から発表した。平成25年度は、SCD-EDSの2種類の病原性変異ZIP13タンパク質(G64D型とΔFLA型)の特徴の解明を進め、これらの病原性変異ZIP13タンパク質はプロテオソーム依存的な経路によって分解を受けることが判明した(現在リバイス中)。一方で、申請者らは亜鉛トランスポーターZnT8が亜鉛シグナルによる組織間の情報伝達に必要であること、その異常は2型糖尿病と強く相関することを示した(Tamaki, J. Clin. Invest. 2013)。すなわち、亜鉛トランスポーター自身が亜鉛シグナルの多様性と特異性の決定要因であること、その機能の破綻は疾患の原因となることが強く示唆された。申請者は、亜鉛トランスポーターSLC39/ZIPファミリーに属するZIP13が硬・歯・結合組織の発生に重要であり、BMP/TGF-βのシグナル伝達に関与し、さらにヒトにおけるその機能不全が新規エーラスダンロス症候群の原因になることを発見した(Fukada, PLoS ONE 2008)。本申請研究は、ZIP13がどのような形をとり、どのようにしてBMP/TGF-βのシグナル伝達を調節しているのか、構造学的解析からZIP13が関わる生命現象の機序解明を目指すものである。この目標達成のためにヒトZIP13蛋白質の立体構造解析を試みており、その研究過程において、まずヒトZIP13蛋白質の生化学的な解析を試みた。

その結果、我々はヒトZIP13リコンビナント蛋白質の大量産生系と精製方法を確立し、「ヒトZIP13蛋白質はホモ2量体を形成する」ことや「ZIP13蛋白質は亜鉛を輸送する細胞内亜鉛トランスポーターである」ことを初めとするヒトZIP13蛋白質の様々な生化学的特徴付けに成功した。膜蛋白質としては分子量が小さくかつ糖鎖が付加されていないZIP13は、結晶化を目的とする真核生物の膜蛋白質としての優位性を有している。哺乳類の亜鉛トランスポーターの構造はまだ解かれておらず、今回我々が得た結果は、ヒトの健康に関わる亜鉛トランスポーターの構造を結晶解析等によって原子レベルで解明するための大きなステップである。これらの結果は原著論文(Bin,J.Biol.Chem. 2011)と総説論文(Fukada, J.Biol.Inor.Chem.2011)、および下記のプレスリリースによって発表された。・平成23年理化学研究所プレスリリース「ヒトZIP13が二量体を形成して亜鉛トランスポーター機能を発揮」・平成24年RIKEN RESEARCH「Moving a mandatory mineral」ZIP13が骨・歯・結合組織関連の遺伝性疾患の原因遺伝子として同定されたことは、ZIP13の整形外科領域・歯科領域・皮膚科領域の研究対象としての重要性を示すものである。本申請研究では、ZIP13タンパク質の特徴と構造解析とZIP13病原性変異型(G74D型ZIP13)蛋白質の特徴解明を研究目標に掲げており、この1年間で申請者らはG74D型ZIP13蛋白質がプロテオソーム依存的な経路によって分解を受けること、この分解によってG74D型ZIP13蛋白質の発現量が顕著に減少すること、細胞内の亜鉛動態が変化することを見出した。さらに、G74D型とは異なる病原性変異型ZIP13である3アミノ酸欠損型ZIP13(ΔFLA型ZIP13)蛋白質の解析も並行して行っており、ΔFLA型ZIP13蛋白質もプロテオソーム依存的な経路によって分解を受けること、この分解によってΔFLA型ZIP13蛋白質の発現量が顕著に減少することが明らかになった。昨年度までに、「ヒトZIP13リコンビナント蛋白質の産生系と精製系の構築」と「ヒトZIP13蛋白質はホモ二量体を形成する」ことを初めとするヒトZIP13蛋白質の基本的な特徴を見出した(Bin,J.Biol.Chem. 2011)。一般的に膜蛋白質の立体構造解析には技術上の多くの困難が存在するが、ヒトZIP13蛋白質の安定化を誘導するモノクローナル抗体の作製が進行中であり、優秀な抗体が取得できればヒトZIP13蛋白質の構造解析を進めるうえで大きなステップとなると思われる。本申請研究では、1)ZIP13に結合する分子の同定と機能解析、2)ZIP13の構造解析、3)ZIP13病原性変異体(G74D型ZIP13)のタンパク質の特徴の解明を研究目標に掲げている。ZIP13が骨・歯・結合組織関連の遺伝病の原因として同定されたことは、ZIP13の整形外科領域・歯科領域・皮膚科領域の研究対象としての重要性を示すものである。しかしながら、ZIP13に関する論文は申請者らが2008年に初めて発表したものであり(Fukada et al., PLoS ONE 2008)、未解決の問題が数多く残されている。
多民族の強度近視患者を対象としたゲノムワイドな相関解析

本研究において、多民族(日本人、台湾人、中国人、中国系シンガポール人)の強度近視患者を対象としたゲノムワイドな相関解析(genome-wide association study:GWAS)を実行し、全ての民族集団において共通に強度近視の発症リスクと有意な相関性を示す2箇所の遺伝子領域を同定した。本研究で見出された遺伝情報は、強度近視の発症メカニズムおよび強度近視の病態の解明につながることが期待される。強度近視の本邦の有病率は世界一の水準にある。このような眼疾患の予防、治療に当たっては、個人における継続的な生活習慣の改善および疾患の早期発見が極めて重要であり、疾患の予防および治療に先立った疾患の発症要因の十分な解明が必要とされる私達は、強度近視の発症に関与する遺伝要因の同定を目指し、数年前より、Affymetrix社のHuman Mapping GeneChip 500K Array Set(500,568個のSNPs)を用いて、日本人集団(強度近視患者500例以上、健常者500例以上)を対象としたゲノムワイドな関連解析(genome-wide association study: GWAS)を行っている。本研究では、このGWASにより得られた結果を評価するため、新たな集団を用いて、再現性の検討を行う。平成23年度までに、日本人のGWASで有意な相関を示したSNPを対象に、新たな日本人集団および海外人種集団(中国人および台湾人)用いて相関解析を行い、人種を超えて強度近視との相関を示唆する遺伝子領域を複数同定している。平成24年度は、平成23年度までに同定された遺伝子領域を対象に、より詳細な遺伝子解析を実行した。すでに得られている疾患感受性候補領域の遺伝子変異の情報をもとにimputatuion analysisを行うとともに、疾患感受性候補領域に任意にSNPを設定したfine mappingを実行した。この結果、各遺伝子領域において、強度近視の発症に最も顕著に相関・作用する遺伝子変異が見出された。このような眼疾患の予防、治療に当たっては、個人における継続的な生活習慣の改善および疾患の早期発見が極めて重要であり、疾患の予防および治療に先立った疾患の発症要因の十分な解明が必要とされる。平成24年度までに、人種(日本人、中国人、台湾人)を超えて強度近視の発症に相関・作用する遺伝子変異を見出している。この結果を確固たるものにするため、平成25年度は、新たな日本人集団および海外人収集団(シンガポール人)を用いてさらなる追認試験を行い、再現性を確認した。本研究で同定された遺伝情報は、近視の発症のメカニズムおよび病態の解明に大きく貢献すると考えられる。さらに、同定された遺伝情報は近視の先進的な診断と治療に結びつき、幅広い実用的な応用を産出することが期待される。私達は、数年前より、日本人強度近視検体を対象として、Affymetrix社のHuman Mapping GeneChip 500K Array Set(500,568個のSNPs)を用いて、ゲノムワイドな相関解析(genome-wide association study: GWAS(一次スクリーニング))を行っている。平成22年度までに、患者500検体以上および健常者500検体以上について解析が終了しており、日本人強度近視患者と有意に相関するSNPを網羅的に同定している。平成23年度はGWAS(一次スクリーニング)で網羅的に同定したSNPについて、新たな日本人集団を対象にTaqManアッセイ法を用いて相関解析(Replication study:再現性の検討(二次スクリーニング))を行った。さらに、二次スクリーニングにおいて有意な傾向を示したSNPについて、他人種(中国人および台湾人)の集団を対象にTaqManアッセイ法およびダイレクトシークエンシング法を用いて相関解析(三次スクリーニング)を行い、人種を超えて強度近視と真に相関する疾患感受性遺伝子の同定を試みた。その結果、人種を超えて強度近視と相関する可能性を示す複数の疾患感受性候補遺伝子を見出した。現在、同定した遺伝子領域を対象に網羅的にSNPを設定し、強度近視の発症に最も顕著に相関・作用するSNPの特定(fine mapping)を行っている。本研究では、日本人強度近視患者を対象としたGWASで有意性を示したSNPについて、新たな集団を対象に相関解析(再現性の検討)を行い、強度近視と真に相関する遺伝要因を同定する。その後、さらに、同定された遺伝情報をもとに、遺伝子の機能解析を行い、強度近視の発症機序の解明を行う。現在までに、GWASで得られた結果について、新たな日本人集団および海外人種集団を対象とした再現性の検討を完了しており、強度近視の疾患感受性候補遺伝子を見出している。さらに、各候補遺伝子領域を対象とした詳細な解析を実行し、各領域において、強度近視医の発症リスクに最も顕著に相関を示す遺伝子変異を見出している。以上より、本研究は当初の研究計画のとおり、「おおむね順調に進展している。」といえる。今後引き続き研究を進めることで、当初の目標を達成できると考えている。

平成23年度は日本人集団のGWAS(一次スクリーニング)で得られた結果の追試(再現性の検討)を行うため、新たな日本人集団および海外人種集団(中国人および台湾人)の検体収集を行い、その後、収集された検体を用いてGWASの追試を行う計画であった。当初の計画の通り、新たな日本人集団および海外人種集団の検体収集が順調に行われ、それら検体を用いたGWASの追試を完了し、強度近視の疾患感受性候補遺伝子を複数同定することが出来た。以上より、本研究は実施計画の通り順調に進展していると言える。平成24年度までに、人種を超えて強度近視に相関を示す遺伝子領域を複数同定している。この結果を確固たるものにするため、平成25年度は、新たな日本人集団および海外人収集団を用いて、さらなる再現性の検討を行う。対象とする集団およびサンプル数を増やして解析を実行することで、得られる結果の信頼性が格段に上昇することが期待される。さらに、候補遺伝子を対象とした機能解析も実行する。得られた遺伝子変異の情報をもとに、病因アリルによる遺伝子発現量の相違の解析、in situ hybridizationによる疾患感受性遺伝子の局在の解析、およびタンパク質の立体構造解析などを行い、候補遺伝子が強度近視の発症にどうのように関与するかを検討する。以上に示した実験法はいずれも研究代表者または研究分担者が得意とするものであり、今後の研究が滞りなく進展することが期待できる。平成23年度までに同定した強度近視の疾患感受性遺伝子領域の網羅的解析を行う。同定した遺伝子領域を対象にimputation解析を行うとともに、網羅的なSNP解析を行い、本病の発症に最も顕著に相関・作用するSNPの特定を行う。その後、確定した遺伝情報をもとに、疾患感受性遺伝子の機能解析を進める。本研究の成果は、遺伝子診断の基礎となり、健康診断などでの迅速な強度近視の遺伝子診断を可能とし、重度の視力低下に繋がる強度近視の早期予防が可能となり、本人に与える医学的価値は大変高いと考えられる。また、モノクローナル抗体、標的分子結合ペプチドや酵素阻害剤などの強度近視の発症・進行予防薬の開発も可能にし、その医学的意義は大変高いと言える。該当なし次年度は平成23年度までに見出した遺伝子領域の詳細な解析を行うとともに、疾患感受性遺伝子の機能解析を行う予定である。したがって、遺伝子解析に用いる試薬・酵素類の費用、遺伝子発現系をみるためのRT-PCR費用などが本研究に必須のコストであり、研究費のほとんどは実験に使用する消耗品費に使われる。特に、網羅的なSNP解析で用いるTaqManアッセイ用の試薬・酵素類が研究費の主になると考えられる。