hpprc/llmjp-kaken huggingface dataset:
長寿命型構造架構を実現する超高強度ひずみ硬化型セメント系複合材料の開発

引張強度25MPa以上の高強度と引張終局ひずみ2%以上の高靭性を併せ持つ、超高強度ひずみ硬化型セメント系複合材料の実現を目標に、これら材料を実現する材料設計に関する各種の検討を実施した。最終年度はカーボンナノチューブ繊維等のナノ繊維および繊維長さ0.10.8mm程度の極短繊維とその他繊維との複合混入効果について調合設計的検討を実施した。カーボンナノチューブ繊維の混入効果を明らかにするため、長さ6mmの高強度ポリエチレン繊維とカーボンナノチューブ繊維を複合混入し曲げ試験を実施したところ、カーボンナノチューブ繊維の混入率の増加に応じて最大強度が上昇し、軟化挙動の勾配が穏やかに変化することが明らかとなった。したがって、ナノレベルの繊維であってもひび割れ界面における繊維架橋力に影響を及ぼすことが証明された。また、これまでセメント系材料にあまり使用されていなかった繊維長さ0.10.8mm程度の極短繊維の複合混入効果を明らかにするため、長さ6mmの高強度ポリエチレン繊維と繊維長さ0.10.8mm程度の極短繊維を複合混入し曲げ試験を実施したところ、繊維長さ0.10.8mmと極短繊維であるのにも関わらず、その繊維混入率の増加に伴って最大強度が上昇し、初期ひび割れ以降の不安定な荷重低下が抑制されることが明らかとなった。また、極短繊維混入率を増加させることで、初期ひび割れ以降の不安定な完全になくなり、初期ひび割れ直後から硬化挙動を発現することが確認された。したがって、繊維長さ0.10.8mm程度の極短繊維であっても材料の高強度化に十分に寄与することが明らかとなった。これらの知見を総合し、2種類の金属繊維と0.5mmの極短繊維を複合混入することで、引張最大強度22MPa、引張終局ひずみ2.1%という性能を実現できることを明らかとした。本研究の目的は、従来のコンクリート構造よりも大きな地震荷重等に対して安全で、尚且つライフサイクルが長い新しい長寿命型構造架構を実現するため、引張強度で25MPa以上の超高強度と引張終局ひずみで2%以上の高靭性を併せ持つ画期的な「超高強度ひずみ硬化型セメント系複合材料」の開発である。本年度は主に物性の異なる繊維を適切にハイブリッド化するマルチファイバーテクノロジーについて検討し、結果として一軸引張強度23MPaという目標値に近い超高強度を実現しうる材料設計手法を見出した。具体的にはセメント系材料に発生する各ひび割れのレベルに応じた適切なひび割れ補強繊維を混入するという材料設計手法であり、マクロレベルのひび割れを補強する金属繊維、メゾレベルのひび割れを補強する短い金属繊維、ミクロレベルもしくはナノレベルのひび割れを補強するミクロ(ナノ)繊維という3種類の繊維を適切に組み合わせることで、上記の超高強度が実現可能であることが確認された。特に非常に高い引張強度を実現にあたり重要となるのが、ミクロ(ナノ)繊維の存在であることが明らかとなり、セメント系材料のひび割れ先端部に発生する破壊進行領域を適切に繊維架橋できる非常に小さなミクロ(ナノ)繊維を混入することが、長い金属繊維等を多量に混入するよりもひび割れ架橋特性により効果的であることが明らかとなった。なお、今年度の研究ではミクロ(ナノ)繊維としてカーボンナノチューブやセルロースナノファイバー、粉体状の化学合成繊維の混入が引張強度を著しく向上させる効果があることが明らかとなっている。1年目の本年度の研究において、セメント系材料の引張強度として目標設定した強度レベルにほぼ近い数値を出すことが出来ており、材料の設計手法の確立という観点では非常に順調に研究が進んでいるため。本年度は昨年度に引き続きマルチファイバーテクノロジーという着眼点から、主に0.1mm0.8mm程度の微小繊維およびカーボンナノチューブやセルロースナノファイバーがモルタルマトリクス中に混入された時の引張強度、靭性能への影響を検討した。結果として0.1mm程度の微小繊維であっても他の短繊維と適切に複合混入することで、ひび割れ発生以降の繊維架橋による曲げ強度の上昇に著しく効果を発現することが明らかとなった。また、カーボンナノチューブやセルロースナノファイバーのようなナノサイズ直径の繊維(繊維長さはマイクロオーダー)を混入することで、より長い繊維との複合効果が発現し、引張強度が著しく増大することが明らかとなった。これらは微小繊維やカーボンナノチューブなどのナノ繊維がひび割れ先端近傍における破壊進行領域をひび割れ補強出来ているためだと考えられる。また、カーボンナノチューブやセルロースナノファイバーが大きな混入効果を発現する調合について検討したところ、水セメント比がより小さい場合の方がより大きな混入効果が現ることや、複合混入する繊維の混入量等によってもナノファイバーの混入効果発現が変化することが明らかとなった。本年度の研究において、1年目の研究成果をベースに長繊維、短繊維と組み合わせるナノサイズ繊維や微小繊維の複合効果を明らかにすることが出来ており、超高強度FRCCを実現する材料設計の確立という観点ではおおむね順調に研究が進んでいる。

最終年度はカーボンナノチューブ繊維等のナノ繊維および繊維長さ0.10.8mm程度の極短繊維とその他繊維との複合混入効果について調合設計的検討を実施した。カーボンナノチューブ繊維の混入効果を明らかにするため、長さ6mmの高強度ポリエチレン繊維とカーボンナノチューブ繊維を複合混入し曲げ試験を実施したところ、カーボンナノチューブ繊維の混入率の増加に応じて最大強度が上昇し、軟化挙動の勾配が穏やかに変化することが明らかとなった。したがって、ナノレベルの繊維であってもひび割れ界面における繊維架橋力に影響を及ぼすことが証明された。また、これまでセメント系材料にあまり使用されていなかった繊維長さ0.10.8mm程度の極短繊維の複合混入効果を明らかにするため、長さ6mmの高強度ポリエチレン繊維と繊維長さ0.10.8mm程度の極短繊維を複合混入し曲げ試験を実施したところ、繊維長さ0.10.8mmと極短繊維であるのにも関わらず、その繊維混入率の増加に伴って最大強度が上昇し、初期ひび割れ以降の不安定な荷重低下が抑制されることが明らかとなった。また、極短繊維混入率を増加させることで、初期ひび割れ以降の不安定な完全になくなり、初期ひび割れ直後から硬化挙動を発現することが確認された。したがって、繊維長さ0.10.8mm程度の極短繊維であっても材料の高強度化に十分に寄与することが明らかとなった。これらの知見を総合し、2種類の金属繊維と0.5mmの極短繊維を複合混入することで、引張最大強度22MPa、引張終局ひずみ2.1%という性能を実現できることを明らかとした。29年度は引張強度の目標値である25MPa以上を安定的にクリアできる超高強度材料の材料設計についてさらに検討を進めると共に、その強度レベルを保ちながらさらに高靭性なひび割れ破壊特性を示すことが可能な調合設計について検討を進める予定である。また、従来、この手の材料の評価に使用されてきた薄板のダンベル型試験体よりも、より大きな断面を有する試験体を使用する大断面試験体による評価方法を確立できるように、試験方法について検討を進める予定である。また、この大断面試験体による試験結果と従来のダンベル型試験体による試験結果を比較し、超高強度繊維補強セメント系複合材料の寸法効果を明らかにする予定である。30年度はナノサイズファイバーを含めた材料設計を確立し、引張強度の目標値である25MPa以上を安定的にクリアできる調合について検討を進めると共に、強度レベルを保ちながらもさらに高靭性なひび割れ破壊特性を実現可能な調合について検討を進める予定である。これらの調合の性能を確認するために、従来の薄板状の試験体より大きな断面で一軸引張試験を行える引張試験方法について新たな治具を作成し、大断面引張試験方法に関する検討を行う予定である。研究を進めていく上で必要に応じて研究費を執行した。(理由)研究を進めていく上で必要に応じて研究費を執行した。(使用計画)研究計画に変更はなく、前年度の研究費も含め、当初の予定通りの計画を進めていく。研究計画に変更はなく、前年度の研究費も含め、当初予定通りの計画を進めていく。
随意運動を発現する／しない皮質内回路機構

本研究では、自らの意思をもって行動を「実行する」または「実行しない」ラットにおいて、大脳皮質の錐体細胞や介在細胞がどのような機能的情報を符号化しているのかを探った。頭部固定下でスパウトレバーを用いた前肢Go/No-go運動課題を遂行するラットにおいて、一次運動野と二次運動野の発火活動を16または32chシリコンプローブを介してマルチニューロン記録を実施した。その結果、一次運動野と二次運動野は機能的な活動がかなり類似しているものの、二次運動野はより高次の脳機能情報を表象することなどを見出した。本研究は、目的と意思をもって行動を「実行する」あるいは「実行しない」ラットの大脳皮質運動野において、単一の錐体細胞や介在細胞が近傍の神経細胞に与える興奮性または抑制性インパクトを実測することを目指すものである。そのために、研究代表者が確立した行動学的手法と電気生理学的手法を発展させ、傍細胞記録によるナノ刺激法またはチャネルロドプシン2発現細胞への光刺激法を、マルチニューロン記録法と組み合わせる。実測した細胞間インパクトに基づき、運動発現に関わる錐体細胞と介在細胞の相互作用を示す機能的配線図を完成させて、行動の実行と非実行を担う皮質回路上の運動情報の形成と流れ方の仕組みを解明する。平成24年度は、一次および二次運動野のマルチニューロン記録実験を実施した。まずラットに頭部固定下で「前肢Go/No-go運動課題」を数日間で学習させた。それらのラットが運動課題を遂行中に、一次または二次運動野に挿入した16チャンネルのシリコンプローブから多数の神経細胞の運動関連活動を同時に記録した。神経細胞の多くは、前肢の動きや保持の際に活動が亢進した。このようなマルチニューロン記録実験を数十頭のラットを対象に実施した。その結果、一次運動野、二次運動野ともに機能的に類似しており、特に、No-go行動に特異的に活動する細胞は存在しないことがあきらかとなった。これらの実験結果は、中間報告として国内学会で発表をおこなった。平成25年度は、その前年度に実施した一次および二次運動野のマルチニューロン記録実験から得られた実験データを詳細に解析した。具体的には、頭部固定下で「前肢Go/No-go運動課題」を学習したラットが運動課題を遂行中に、一次または二次運動野に挿入した16チャンネルのシリコンプローブから多数の神経細胞の発火活動を同時に記録したところ、神経細胞の多くは前肢の動きや保持の際に機能的な発火活動が亢進することが確認できた。これらの一次運動野と二次運動野の神経細胞は、基本的発火特性は非常に類似していた。機能的な運動関連活動も、時間的経過、方向選択性ともに類似しており、両領域ともにNo-go行動に特異的に活動する細胞は存在しないことも明らかとなった。しかしながら、ほぼ同様の前肢運動であっても、行動上の状況が異なる場合には(報酬の獲得を目的とするオペラント的反応の場合と、飲水のためのコンシュマトリー(完了的)反応の場合)、特に二次運動野で機能的活動がより大きく修飾を受けることが判明した。これらの研究所見は、中間報告として論文として投稿しているところである。本研究では、自らの意思をもって行動を「実行する」あるいは「実行しない」ラットにおいて、大脳皮質運動野の錐体細胞や介在細胞が近傍の神経細胞に与える興奮性または抑制性インパクトを実測することを目的とした。そのために、研究代表者が確立した行動学的手法にマルチニューロン記録法や傍細胞記録法などの電気生理学的手法を組み合わせて、運動発現に関わる錐体細胞と介在細胞の相互作用を示す機能的配線図を完成させ、行動の実行と非実行を担う皮質回路上の運動情報の形成と流れ方の仕組みを解明することを目指した。平成26年度は、すでに確立した行動課題(スパウトレバーを用いた前肢Go/No-go運動課題や外発性/内発性運動課題)を遂行しているラットの一次および二次運動野におけるマルチニューロン活動の記録を十分に実施し、実験データベースの構築と解析を進めた。具体的には、頭部を固定したラットにスパウトレバーを操作する前肢Go/No-go運動課題あるいは外発性/内発性運動課題を学習させ、一次または二次運動野の前肢領域に16または32チャンネル・シリコンプローブを挿入して機能的なマルチニューロン活動を記録した。次に、スパイク・ソーティングなどの一次解析を経た後に、課題関連行動と発火頻度や同期性との関係を定量的に解析した。その結果、一次運動野と二次運動野は機能的な活動がかなり似通っているものの、二次運動野はより高次の脳機能情報を表象すること、両領域の発火同期性は確かに存在するが機能的な発火頻度の変化とは比較的独立であること、などを見出した。

これらの研究成果は学会や研究会で発表するとともに、一部は学術誌に原著論文として発表し、現在、残る研究知見も学術誌に論文投稿中である。本研究では、自らの意思をもって行動を「実行する」あるいは「実行しない」ラットにおいて、大脳皮質運動野の錐体細胞や介在細胞が近傍の神経細胞に与える興奮性または抑制性インパクトを実測することを目的とした。そのために、研究代表者が確立した行動学的手法にマルチニューロン記録法や傍細胞記録法などの電気生理学的手法を組み合わせて、運動発現に関わる錐体細胞と介在細胞の相互作用を示す機能的配線図を完成させ、行動の実行と非実行を担う皮質回路上の運動情報の形成と流れ方の仕組みを解明することを目指した。平成27年度は、すでに確立した行動課題(スパウトレバーを用いた前肢Go/No-go運動課題や外発性/内発性運動課題)を遂行しているラットの一次および二次運動野におけるマルチニューロン活動の記録データを整理し、実験データベースの構築と詳細な解析を進めた。具体的には、頭部を固定したラットにスパウトレバーを操作する前肢Go/No-go運動課題あるいは外発性/内発性運動課題を学習させ、一次または二次運動野の前肢領域に16または32チャンネル・シリコンプローブを挿入して機能的なマルチニューロン活動を記録した。次に、スパイク・ソーティングなどの一次解析を経た後に、課題関連行動と発火頻度や同期性との関係を定量的に解析した。その結果、一次運動野と二次運動野は機能的な活動がかなり似通っているものの、二次運動野はより高次の脳機能情報を表象すること、両領域の発火同期性は確かに存在するが機能的な発火頻度の変化とは比較的独立であること、などを見出した。これらの研究成果は学会や研究会で発表するとともに、一部は学術誌に原著論文として発表した。現在、残る研究知見も学術誌に論文投稿中である。本研究では、自らの意思をもって行動を「実行する」または「実行しない」ラットにおいて、大脳皮質の錐体細胞や介在細胞がどのような機能的情報を符号化しているのかを探った。頭部固定下でスパウトレバーを用いた前肢Go/No-go運動課題を遂行するラットにおいて、一次運動野と二次運動野の発火活動を16または32chシリコンプローブを介してマルチニューロン記録を実施した。その結果、一次運動野と二次運動野は機能的な活動がかなり類似しているものの、二次運動野はより高次の脳機能情報を表象することなどを見出した。本研究では、当該年度までに得てきた十分な実験データを対象として深く掘り下げた解析を施し、実際に運動野の機能的な発火活動や同期性の特性を解明することにつながった。これらの研究成果は、すでに学会や研究会で発表するとともに国際的な学術誌に原著論文としても発表済みである。また、次なる論文も投稿を終え、いずれ発表されることが見込まれる。以上の理由により、本研究はおおむね順調に進展しており、最終年度には研究課題全体としての目的も遅滞なく達成されると考えている。27年度が最終年度であるため、記入しない。神経生理学最終年度に向けて、実験データの収集および解析を多角的な視点から熟慮して完了するとともに、これまでの研究成果を総合的にまとめ上げて、国際学術誌に原著論文として発表する予定である。現時点で数十頭以上のGo/No-go運動課題を遂行するラットからのマルチニューロン活動データを蓄積しており、その定量解析も計画通りに進んでいる。
リンの酵素的酸化反応を利用した二酸化炭素からのポリエステル微生物合成

本課題では、水素細菌の高い二酸化炭素資化能に着目して、水素以外の物質から還元力を供給する仕組みを開発することで、水素細菌を安全にかつ独立栄養的に培養することを目的とした。水素の代わりに我々が注目したのが、リンの酸化反応であり、これによって得られる還元力で、水素細菌が二酸化炭素を固定してバイオポリエステル(PHA)を合成するのかを調査した。その結果、リンの酸化によって得られた還元力を二酸化炭素固定とPHA合成の両方に利用させることはできなかったものの、大腸菌を宿主に用いた場合に、得られた還元力をPHA合成に利用させることは可能であった。本提案課題では、リンの酵素的酸化反応を利用して微生物細胞内での補酵素再生系を強化し、バイオポリエステル合成の効率化および二酸化炭素の資源化を試みることを目的としている。平成27年度は、NADHおよびNADPHの両補酵素をリンの酸化反応を利用して再生するために、両補酵素に対して高い活性を示す酵素変異体を作成した。この変異体酵素を発現させるためのプラスミドを構築し、まずは大腸菌内で機能的に作用するかを確かめた。組換えた大腸菌を培養しゲル電気泳動により分析したところ、目的サイズのタンパク質の発現が認められた。また、酵素活性測定を行い、目的とする酵素活性を検出することができた。さらには、組換え大腸菌の培養において、培養液をキャピラリー電気泳動で分析し、リンの酵素的酸化反応に由来する反応生成物を確認した。これらにより補酵素の再生系が構築できていることが確認できた。初年度は主に実験系の構築に主眼を置いた準備段階だったので、次年度以降ポリエステル合成と補酵素再生系をリンクさせ、合成の効率化および二酸化炭素の資源化について検討を進める。初年度は主に準備段階のため、実験は当初の予定通り進んだ。今後は、実際にポリエステルの合成を行い補酵素再生の効果を検証する。本提案課題では、リンの酵素的酸化反応を利用して微生物細胞内での補酵素再生を強化し、バイオポリエステル合成の効率化および二酸化炭素の固定化を行うことを目的としている。昨年度は準備段階として、補酵素NADおよびNADPをリンの酸化反応を利用して再生するために、両補酵素に対して高い活性を示す変異体酵素を作成した。今年度(平成28年度)は、インビトロ系においてリンの酸化を利用した補酵素再生系を構築し、まずはモノマー供給に係るレダクターゼとリンクさせ、モノマーの合成反応が進行するのかを調べた。その結果、インビトロ系では正常に機能し、リン酸を酸化することでモノマーを合成する還元力が供給されることを確認した。次に、この補酵素再生系をポリエステル合成細菌である水素細菌に導入し、インビボ系における補酵素再生の強化を試みた。しかしながら、キャピラリー電気泳動で培養液の生成リン酸濃量を確認したところ、その量は僅かであり、リンの酵素的酸化が想定していたほど進行していないことが明らかになった。すなわちこの結果は、補酵素再生が僅かにしか強化されていないことを意味する。また、水素細菌は二酸化炭素を直接資化することができるが、補酵素再生を強化することによる二酸化炭素の資化促進は確認できなかった。そこで、宿主を大腸菌に変え、インビボ系にて補酵素再生の強化を試みた。大腸菌系では、リンの酸化が観察され、補酵素供給が強化されることが確認できた。最終年度は、補酵素再生強化により大腸菌の代謝にどのような影響が現れるのかを調べる。当初予定していた水素細菌では、補酵素再生の強化による二酸化炭素の固定化促進効果が確認できなかったため。これまでに、補酵素NADおよびNADPをリンの酸化反応を利用して再生するために、両補酵素に対して高い触媒活性を示す変異体酵素を作成し、インビトロ系においてその活性の評価を行った。結果、インビトロ系では正常に機能し、リンを酸化することでモノマーを合成する還元力が供給されることを確認した。次に、水素細菌内にNADPH再生サイクルを構築し、補酵素再生を強化することによる二酸化炭素の資化促進を試みた。しかしながら、リンの酸化は観察されるものの、期待したような二酸化炭素の資化促進効果を確認することができなかった。そこで最終年度(平成29年度)は、宿主を大腸菌に変え、補酵素再生強化により大腸菌の代謝にどのような影響が現れるのかを調べた。まず、大腸菌を宿主とした発現系を構築し、インビボ系でもNADおよびNADPが再生されることを確認した。次に、バイオポリエステル合成とリンクさせ、グルコースからのポリエステル収率が向上するかどうかを調べた。その結果、窒素源を欠乏させた培養条件において、3倍程度対糖収率が向上することを確認した。このことは、リンの酸化によって得られた還元力がバイオポリエステル合成に利用されたことを意味している。計画当初はリンの酸化によって得られた還元力を二酸化炭素固定とポリエステル合成に利用することが目的であったが、両目的の同時達成はできなかったものの、ポリエステル合成に利用する目的は達成することができた。その結果、リンの酸化によって得られた還元力を二酸化炭素

固定とPHA合成の両方に利用させることはできなかったものの、大腸菌を宿主に用いた場合に、得られた還元力をPHA合成に利用させることは可能であった。当初の予定通り実験を進める。また、二酸化炭素の資源化を視野に入れて、宿主として独立栄養細菌の利用を開始する。大腸菌の宿主系では、補酵素の再生強化によるポリエステル合成の効率化について詳細な検討を行う。今後は宿主を大腸菌に変え、補酵素再生強化が大腸菌の代謝にどのように影響するのかを調べる。また、なぜ水素細菌では補酵素の再生強化できなかったのかについても考察を行う。高分子生合成消耗品および試薬類の購入を当初の計画より抑えることができたから。消耗品および試薬類の購入を当初の計画より抑えることができたから。残金は、次年度以降に人工遺伝子合成や抗体作成などに使用する予定である。残金は、次年度以降に試薬代および消耗品代として使用する予定である。
慢性病をもつ人のセルフケア能力を高める看護支援プログラムの検討

本研究は、セルフケア能力の質問紙(Self-care Agency Questionnaire、以下、SCAQ)を活用する「慢性病をもつ人のセルフケア能力を高める看護支援プログラム」を作成し、その成果を検討した。慢性病をもつ人のSCAQの得点は、この支援プログラムの実施後に有意に高くなっていた(p<0.05)。支援プログラムの展開により、看護師は、患者の生活に目を向けて一人ひとりに合わせた理想とする看護ができるという実感を得ていた。この支援プログラムは、セルフケア能力を高める看護支援として有効であることが示唆された。今後は、本プログラムのロールモデルを含めた視覚教材を充実させていきたい。平成24年度は、セルフケア能力の質問紙(Self-care Agency Questionnaire、以下、SCAQ)を活用した「慢性病をもつ人のセルフケア能力を高める看護支援プログラム」の展開と、その効果を検討するための調査を実施した。この調査は、所属機関の研究倫理審査委員会の承認を受けて実施している。また、「慢性病をもつ人のセルフケア能力を高める看護支援プログラム」は、紙媒体で作成した資料を活用してもらっているが、ロールモデル等に関する視覚教材の希望があったため、支援プログラムを展開する看護師が見て学べる、DVDの作成にも取り組んだ。支援モデルの展開と効果の検討平成24年度25年度にかけて、「慢性病をもつ人のセルフケア能力を高める看護支援プログラム」に沿って支援を展開してもらい、同意が得られた人に質問紙調査と面接調査を実施し、看護支援プログラムの効果を検討している。平成24年度は支援の展開と質問紙調査(SCAQの継時的な回答と支援内容の記載)を実施した。セルフケア能力を高める看護支援プログラムを活用した支援を展開している看護師と慢性疾患を持つ人に調査に協力してもらい、支援プログラムの前後でSCAQの得点がどのように変化するかを経時的に追い、有意差を検討することで支援プログラムを評価している。また、支援プログラムを展開している看護師に、支援の具体的内容を自由記載用紙に記入してもらい、その内容を質的に分析している。平成24年度は、主に支援プログラムの展開と質問紙調査を実施しており、面接調査は25年度に実施する予定である。2.支援プログラム:看護師向けの視覚教材(DVD)の作成紙媒体の支援プログラムの内容をさらに理解してもらえるように、視覚教材DVD(講義編:26分と、ロールモデル編:29分)を作成した。この効果については、平成25年度に検討していく予定である。平成25年度は、セルフケア能力の質問紙(Self-Care Agency Questionnaire、以下、SCAQ)を活用した「慢性病をもつ人のセルフケア能力を高める看護支援プログラム」の展開とその効果を検討するための調査を実施し、成果をまとめた。また、この看護支援プログラムの視覚教材に関する調査を行い、成果をまとめた。1.支援モデルの展開と効果の検討「慢性病をもつ人のセルフケア能力を高める看護支援プログラム」に沿って支援を展開してもらい、その効果を検討した。2回以上の質問紙調査(SCAQの回答)に協力が得られた16ケースで、看護支援プログラム前後のSCAQの有意差を検討した。SCAQ全体得点、および、3つの構成概念「選択する能力」「生活の中で続ける能力」「支援してくれる人をもつ能力」において、支援後に有意に得点が高くなっていた(p<0.05)。15名の看護師への面接調査結果から、この支援プログラムにより、看護師は<患者の生活を捉えることができる><看護師が変わり患者も変わる>と感じていた。また、この支援プログラムを展開することにより、看護師は、<理想とする看護ができる>という実感や<看護する喜びとやりがい>を感じていた。2.看護支援プログラムの視覚教材(DVD)の検討看護支援プログラムの視覚教材DVD(講義編:26分、ロールモデル編29分)について、19名の看護師に面接調査を実施した。講義編は、内容的にわかりやすく、「できることを一緒に探す」「強みを伸ばす」などの<セルフケア支援の要点>が理解できるとされた。ロールモデル編は、講義編よりもさらにわかりやすく、<具体的な支援のイメージがつく>とされた。ロールモデル編では、<患者が主体的な選択ができるような関わり>に関する具体的な支援方法の理解が深まっていた。多様な事例での視覚教材:ロールモデル編の開発の希望があった。平成23年度は、「慢性病をもつ人のセルフケア能力を高める看護支援プログラム案」の作成と、支援プログラム展開のための準備を行った。1.慢性病をもつ人のセルフケア能力を高める看護支援プログラム案の作成国内外の慢性病をもつ人の特性やセルフケア能力に関する文献、看護支援プログラムに関する文献などについての文献検討を実施した。その上で、SCAQの活用を含めた「慢性病をもつ人のセルフケア能力を高める看護支援プログラム案」を作成した。

「慢性病をもつ人のセルフケア能力を高める看護支援プログラム案」の検討と洗練を行うために、看護師および慢性病をもつ人に対する面接調査を実施した。看護師に対する面接調査に同意が得られたのは4施設であり、患者に対する面接調査に同意が得られたのは2施設であった。看護師には、参加者の希望に応じてグループインタビューもしくは個別インタビューを実施している。患者には個別インタビューを実施している。本研究は、日本赤十字看護大学研究倫理審査委員会の承認(2011-80)を受けてから、実施した。2.看護支援プログラム展開の準備「慢性病をもつ人のセルフケア能力を高める看護支援プログラム」に興味があるということで、著者への講義依頼の希望があった3施設において、セルフケア能力を高める支援やSCAQに関する講演を行い、3年間の本研究プログラムの基盤となる仲間作りを行った。また、看護師への個別サポートの希望があった1施設に関しては、複数回施設に出向いて、「セルフケア能力を高める支援」に関する看護師の相談に個別に応じた。また、日本看護技術学会学集会のキーセッションにおいて、「セルフケア能力を高める看護支援」に関する講演を行い、また、著者が所属する大学においてセルフケア研究会を定期的に開催しセルフケア支援に関する議論をするなかで、看護支援プログラム展開のための準備を進めた。当初の計画に沿いながら、平成24年度25年度にかけて、SCAQを活用した「慢性病をもつ人のセルフケア能力を高める看護支援プログラム」の展開とその効果を検討するための質問紙調査と面接調査を実施している。調査期間が平成25年度まで継続していることもあって、質問紙調査の実施時期が少し延長している。これに伴い、質問紙調査に協力してくれた看護師や患者に対する面接調査は、平成25年度から実施することとなった。また、支援プログラムを看護師がより良く理解し実施できるように、紙媒体の「看護支援プログラム」の冊子に加えて、当初の計画にはなかった視覚教材(DVD)の作成にも取り組んだ。計画はやや遅れているが、平成25年度には進行を早めて、調査を進め、研究成果をまとめ公表する予定である。概ね順調に進展していると評価した理由は、平成23年度に予定していた「慢性病をもつ人のセルフケア能力を高める看護支援プログラム案」の作成と、支援プログラム展開のための準備を順調に進めることができたと考えたからである。1.慢性病をもつ人のセルフケア能力を高める看護支援プログラム案の作成予定通り、「慢性病をもつ人のセルフケア能力を高める看護支援プログラム案」を作成し、その妥当性を検討するための面接調査を看護師および慢性病者を対象として実施している。面接日時は、参加者の希望に応じて調整しているため、一部の参加者の面接は平成24年度に実施することとなった。順次得られたデータより、分析を進めているところであり、概ね順調に進展していると評価した。2.看護支援プログラム展開の準備
精度の良い非侵襲的脳血流および脳循環予備能定量評価法の開発

脳血流トレーサ定速持続静注下に連続SPECTを施行し、1回採血により局所脳血流を簡便に定量する方法(定速持続静注法)を開発し、本法のacetazolamide負荷脳血流予備能試験への応用を試みた。正常ボランティアを対象に、acetazolamide投与前後の局所脳血流値の変化をTc-99mECDと本法を用いて定量的にモニタリングしたところ、actazolamide投与後、直後より局所脳血流は20-30%増加し、ほぼ投与後15分まで、この血流増加は持続することが判明した。また、同時に施行したXe-133SPECT法による血流増加程度とも良い相関が認められ、本法による脳血流予備能試験の妥当性が示された。また、I-123IMPにても同様の検討を行ったが、IMPにおいても本法により血流増加を経時的にモニタリングすることが可能であった。また、本法を用いることにより、最短で2分ごとの血流定量画像を作成することが可能であった。これらの結果をふまえて、脳血管障害患者における本法の有用性をTc-99mECDを用いて検討したところ、未だ少数例ではあるが、血流増加程度においてXe-133SPECT法と良好な相関が認められている。本法は、従来法では不可能である脳血流の持続的モニタリングが可能であり、血流予備能検査のみならず他の脳賦活試験へも応用可能であり、臨床レベルで施行可能な方法として期待される。現在、脳血流予備能試験における臨床データの蓄積を行うとともに、他の脳賦活試験への応用を検討中である。1脳血流トレーサ定速静注下の血液中のトレーサ濃度の検討:健常ボランティアを対象に各種脳血流トレーサ(I-123IMP,Tc-99m HMPAO,Tc-99m ECD)を定速静注下に経時的に採血を施行し、血液中の脂溶性分画中のトレーサ濃度の変化を検討した。定速静注により,いずれのトレーサ血液中濃度変化も1ないし2指数関数で近似され、静注開始後510分でほぼ平衡状態となることをが明らかとなった。特にTc-99mECDは、最も早く濃度が平衡に達し脂溶性分画中の放射能の割合も高かった。2脳内トレーサ動態の検討、最適撮像時間の決定:Tc-99mECDを用いて基礎的検討を行った。脳動態SPECTの脳集積曲線と経時的な動脈血液中脂溶性分画の濃度変化からコンパートメントモデル解析の手法を用いてTc-99m ECDの脳内動態を明らかにした。その結果、投与後510分で、脳内放射能は、定速静注法の理論どおり時間に対して直線的に上昇することが確認され、SPECT加算撮像時間は1015分および1520分が適当と考えられた。3正常例での検討:定速静注法の妥当性を証明するために、Tc-99m ECDを用いて、正常成人ボランティア10例を対象に標準的定量法であるXe-133ガス吸入法との比較検討を行った。定速静注法を適用した結果、良好な血流画像が得られ、得られた値も報告されている脳血流値とTc-99mECDの一回循環での抽出率の積に近い値であった。また、Xe-133ガス吸入法による局所血流値との間に相関が認められ、簡便な血流定量法としての妥当性が証明された。
超微結晶cBN砥粒を用いた次世代超高速研削システム開発

本研究は,ナノメータオーダの超微細一次cBN粒子が緻密に結合した結晶構造を有する新しいタイプの超微結晶cBN砥粒(UcBN)を開発すると共に,それを用いた次世代高性能UcBNホイールを試作し,その研削性能を評価したものである.この結果, UcBN砥粒は従来のcBN砥粒の24倍の破壊強度をもち,優れた耐摩耗性と研削性能を発揮することを明らかにした。さらに, UcBNを用いた超高速研削システムの構築を試み, 200m/s以上の超高速度条件においてもUcBN砥粒が優れた摩耗性および研削性能を示すことを明らかにした.本研究は,ナノメータオーダの超微細一次cBN粒子が緻密に結合した結晶構造を有する新しいタイプの超微結晶cBN砥粒(UcBN)を開発すると共に,それを用いた次世代高性能UcBNホイールを試作し,その研削性能を評価したものである.この結果, UcBN砥粒は従来のcBN砥粒の24倍の破壊強度をもち,優れた耐摩耗性と研削性能を発揮することを明らかにした。さらに, UcBNを用いた超高速研削システムの構築を試み, 200m/s以上の超高速度条件においてもUcBN砥粒が優れた摩耗性および研削性能を示すことを明らかにした.本研究は,ナノメータオーダの超微細一次cBN粒子が緻密に結合した結晶構造を有する新しいタイプの超微結晶cBN砥粒(UcBN)とそれを用いた次世代高性能cBNホイール並びにcBN超高速研削システムを開発することを目的とする.化学的気相成長法(CVD)により作製した高純度・高結晶性hBNを超高圧・超高温の条件下で無触媒・直接転換することにより,粒径数十nmから数百nmの超微細一次cBN粒子からなる多結晶型超微結晶UcBNを合成した.さらに,これまで検討してきた均一組織を有するビトリファイドホイールの製造法「コーティング法」を適用し,耐摩耗性と研削性能に優れた超微結晶UcBNホイールを開発した.これらの両手法を融合して開発したUcBNホイールは,従来のホイールに比べて,耐摩耗性に優れ,一桁以上高い研削比(10万以上)が得られるなど画期的性能を発揮することを明らかにした.ほとんど摩耗しないので,従来の砥石でみられるような膨大な資源の消費がなく,省資源型研削ホイールとしても注目される.また砥粒と金属との摩擦係数が低いことから,研削熱の発生が少なく,高品位加工が可能であると同時に,研削液の使用を低減することができる.全体として,研削加工の高能率化・高精度化,高品位化,自動化・無人化など先端研削技術の発展に貢献すると共に,21世紀の環境調和型生産加工システムを構築するための重要な役割を担うようになることが期待される.本研究は,ナノメータオーダの超微細一次cBN粒子が緻密に結合した結晶構造を有する新しいタイプの超微結晶cBN砥粒(UcBN)を開発すると共に,それを用いた次世代高性能cBNホイール並びにcBN超高速研削システムの構築を試みたものである.これまで数年にわたって実施してきた超高速研削に関する研究成果を基盤に,5軸制御型磁気軸受スピンドルを用いた超高速研削加装置を試作し,これに昨年度開発した超微結晶UcBNホイールを融合させた超高速cBN研削システムを作製した.さらに,この加工システムを用いて,cBNホイールのドレッシング条件の最適化を図ると共に,ホイール周速度200m/sでの超高速研削性能実験を行い,加工精度,加工表面品位,加工能率等の基本的加工特性とプロファイル研削,鏡面研削,マクロ研削等の各種加工方式への応用について検討した.その結果,超微結晶cBN砥粒は従来のcBN砥粒に比べて,周速度200m/sの超高速研削においても優れた耐摩耗性を示し,従来のcBN砥粒の数倍以上の高研削比が得られること,研削抵抗および比研削エネルギーが低いこと,さらにホイール寿命が長く,クーラント使用量の低減が図れることなどが確認され,本研究の成果は,全体として,研削加工の高能率化・高精度化,高品位化,自動化・無人化など先端加工技術の発展に寄与することが期待される.これまで数年にわたって実施してきた超高速研削に関する研究成果を基盤に,5軸制御型磁気軸受スピンドルを用いた超高速研削加装置を試作し,これに昨年度開発した超微結晶UcBNホイールを融合させた超高速cBN研削システムを作製した.さらに,この加工システムを用いて,cBNホイールのドレッシング条件の最適化を図ると共に,ホイール周速度200m/sでの超高速研削性能実験を行い,加工精度,加工表面品位,加工能率等の基本的加工特性とプロファイル研削,鏡面研削,マクロ研削等の各種加工方式への応用について検討した.その結果,超微結晶cBN砥粒は従来のcBN砥粒に比べて,周速度200m/sの超高速研削においても優れた耐摩耗性を示し,従来のcBN砥粒の数倍以上の高研削比が得られること,研削抵抗および比研削エネルギーが低いこと,さらにホイール寿命が長く,クーラント使用量の低減が図れることなどが確認され,本研究の成果は,全体として,研削加工の高能率化・高精度化,高品位化,自動化・無人化など先端加工技術の発展に寄与することが期待される.
ムラサキツユクサ雄蕊毛による異なる環境変異原間の相乗効果の研究

環境制御した培養液循環栽培装置内でムラサキツユクサBNL4430株(青/ピンクのへテロ株)の若い花序をもつ根つきshootsを大量に育て、雄蕊毛におけるピンク色体細胞突然変異誘発頻度を指標として、異なる変異原間の相乗効果の研究を継続した。これまでに、単一作用型のアルキル化剤であるメチルメタンスルホン酸(MMS)、硫酸ジメチル(DMS)、エチルメタンスルホン酸(EMS)、N-メチル-N-ニトロソウレア(MNU)、N-エチル-N-ニトロソウレア(ENU)のうち、MNUはX線と加算効果しか示さないが、他はすべてX線と明白な相乗効果を示し、X線との相乗効果とその現れ方がこれらアルキル化剤のSwain-Scott基質係数(s)、すなわちMMS:0.88、DMS:0.86、EMS:0.67、MNU:0.42、ENU:0.26と必ずしも一致しないことが判明していた。そこで、やはり単一作用型のアルキル化剤である硫酸ジエチル(DES)とX線との相乗効果を調査したところ、明白な相乗効果が見られたものの、その現れ方は、やはりs直とは一致しなかった。また、MMSとEMSの間では明白な相乗効果が見られたのに対して,MNUとEMSは単に加算効果しか示さなかった。Promutagenであるマレイン酸ヒドラジド(MH)、o-フェニレンジアミン(PDA)、N-ニトロソジメチルアミン(DMN)のいずれもが、X線照射後処理では明白な相乗効果が現れるのに対して、処理後X線照射では相殺効果が見られ、ペルオキシダーゼ活性が、前者では高まるのに対して、後者では抑えられ、この酵素がこれらpromutagenの活性化に関与していることが判明していた。ただし、DMN、PDA、MH処理中X線照射は、それぞれ相乗、加算、相殺効果を示した。Promutagenでありかつ二作用型のアルキル化剤である1.2-ジブロモエタン(EDB)処理中のX線照射は明白な相乗効果を示したが、MHとEMSは常に相殺効果を示した。ムラサキツユクサBNL4430株(青/ピンクのヘテロ株)の若い花序をもつ根つきshootsを環境制御した培養液循環栽培装置内で大量に育て、雄蕊毛における変異原誘発ピンク色体細胞突然変異頻度を指標として、異なる変異原間の相乗効果の研究を行った。これまでに、monofunctionalなアルキル化剤であるメチルメタンスルホン酸(MMS)、硫酸ジメチル(DMS)、エチルメタンスルホン酸(EMS)およびN-メチル-N-ニトロンソウレア(MNU)のうち、MMS、DMS、EMSはX線と明白な相乗効果を示すが、MNUはX線と加算効果しか示さないことが判明していた。MMS、DMS、EMS、MNUのSwain-Scott基質係数(s)がそれぞれ0.88、0.86、0.67、0.42であり、s値が小さいほど点突然変異をもたらすグアニンのO-6のアルキル化を起こすとされ、s値がX線との相乗効果の有無と関係していると思われたため、S値が0.26と小さいN-エチル-N-ニトロウレア(ENU)とX線の相乗効果を調べたところ、予期に反してENUはX線と明白な相乗効果を示した。これらアルキル化剤とX線との相乗効果の現れ方も比較したが、やはりs値とは一致せず、相乗効果はs値と直接的な関係をもたないことが判明した。

除草剤として使われ、promutagenであることが知られているマレイン酸ヒドラジド(MH)についても、X線照射後MH処理すると明白な相乗効果が現れるのに対して、MH処理中またはMH処理後にX線照射するとしばしば相殺効果が見られることが判明していた。そこで、MHとX線を同様に組合せ処理した若い花序におけるペルオキシダーゼ活性を測定したところ、X線照射後MH処理ではこの酵素の活性が高まるのに対して、MH処理後X線照射では活性が抑えられることが判明し、この酵素がMHの活性化に関与していることが明らかとなった。環境制御した培養液循環栽培装置内でムラサキツユクサBNL4430株(青/ピンクのヘテロ株)の若い花序をもつ根つきshootsを大量に育て、雄蕊毛におけるピンク色体細胞突然変異誘発頻度を指標として、異なる変異原間の相乗効果の研究を継続した。これまでに、単一作用型のアルキル化剤であるメチルメタンスルホン酸(MMS)、硫酸ジメチル(DMS)、エチルメタンスルホン酸(EMS)、NーメチルーNーニトロソウレア(MNU)、NーエチルーNーニトロソウレア(ENU)のうち、MNUはX線と加算効果しか示さないが、他はすべてX線と明白な相乗効果を示し、X線との相乗効果がこれらアルキル化剤のSwain-Scott基質係数(S)、すなわちMMS:0.88、DMS:0.86、EMS:0.67、MNU:0.42、ENU:0.26と必ずしも一致しないことが判明していた。そこで、アルキル化剤とX線との相乗効果の現れ方も比較したが、やはりS値とは一致しなかった。また、MMSとEMSとの間でも明白な相乗効果が見られた。除草剤として使われているpromutagenのマレイン酸ヒドラジド(MH)についても、X線照射後MH処理では明白な相乗効果が現れるのに対して、MH処理中または処理後にX線照射をするとしばしば相殺効果が見られ、ペルオキシダーゼ活性が、X線照射後MH処理では高まるのに対して、MH処理後X線照射では抑えられ、この酵素がMHの活性化に関与していることが判明していた。そこで、やはりpromutagenであるoーフェニレンジアミン(PDA)とNーニトロソジメチルアミン(DMN)のX線との相互作用を調べた結果、PDA、DMNとも、処理前X線照射では明白な相乗効果を、処理後X線照射では相殺効果を示し、MHの場合と一致した。しかし、PDA処理中X線照射は加算効果を、DMN処理中X線照射は相乗効果を示し、MHの場合とは一致しなかった。また、1,2-ジブロモエタン(EDB)処理中のX線照射も明白な相乗効果を示した。これまでに、単一作用型のアルキル化剤であるメチルメタンスルホン酸(MMS)、硫酸ジメチル(DMS)、エチルメタンスルホン酸(EMS)、N-メチル-Nニトロソウレア(MNU)、N-エチル-Nニトロソウレア(ENU)のうち、MNUはX線と加算効果しか示さないが、他はすべてX線と明白な相乗効果を示し、X線との相乗効果とその現れ方がこれらアルキル化剤のSwain-Scott基質係数(s)、すなわちMMS:0.88、DMS:0.86、EMS:0.67、MNU:0.42、ENU:0.26と必ずしも一致しないことが判明していた。そこで、やはり単一作用型のアルキル化剤である硫酸ジエチル(DES)とX線との相乗効果を調査したところ、明白な相乗効果が見られたものの、その現れ方は、やはりs値とは一致しなかった。
アミノ酸シグナル伝達経路の解析

蛋白質の生合成は、細胞が生きていく上で必要不可欠なプロセスである。一方、アミノ酸は受動的なマテリアルとして要求されるだけではなく、能動的なシグナルとしても働きうる。本研究は、アミノ酸シグナル伝達という普遍的な分子基盤を理解することを目的とした。生化学的手法とショウジョウバエを用いた遺伝学的手法を組み合わせて研究を行い、解糖系の代謝酵素GAPDHがアミノ酸シグナルに関わることを示唆する結果を得た。また、栄養摂取により誘導されるインスリン様ペプチドの遺伝子発現を調節する転写因子を明らかにした。さらに、個体成長を制御する新規の分泌性“おとり"インスリン受容体(SDR)を同定した。アミノ酸は、蛋白質やペプチドを合成するための、重要な栄養素である。酵母からヒトまで進化的に保存されたTOR複合体は、アミノ酸シグナルに応答し、蛋白質生合成を調節する。しかしながら、アミノ酸シグナルの実体は、未だに未解明である。本研究は、アミノ酸シグナル応答という普遍的な分子基盤の一端を理解することを目的とする。本研究提案では、生化学的手法と遺伝学的手法を組み合わせて研究を展開する。平成23年度の研究として、以下の2点を計画した。1:生化学的な手法により新規アミノ酸シグナル関連蛋白質の同定を行う。2:二次スクリーニングとして、ショウジョウバエを用いた遺伝学的な表現型解析を行う。当初の予定通り、アミノ酸シグナルに関与する分子RagA/Cの新規結合蛋白質を生化学的手法により同定した。さらに、哺乳類培養細胞を用いた実験およびショウジョウバエを用いた遺伝学的解析により、同定した蛋白質の機能解析を進めている。また、ショウジョウバエにおいて、栄養摂取により生産され個体成長を促すインスリン様成長因子に着目し、その発現機構を明らかにした(岡本ら、PNAS、2012)。さらに、ショウジョウバエのインスリン様成長因子の発現に関わる転写因子は、哺乳類インスリンの発現にも関与していることを明らかにした。今後は、栄養源であるアミノ酸のシグナルとインスリン様成長因子の発現調節についても解析を進めていく。これらの解析を通して、多角的な研究課題の推進が可能になると考える。アミノ酸シグナルに関与する分子Ragの新規結合蛋白質を生化学的手法により解析し、糖代謝酵素の一つであるGAPDHを同定した。最終年度はショウジョウバエの分子遺伝学を利用して、アミノ酸シグナル伝達経路におけるRagとGAPDH相互作用の生理的意義を解析した。アミノ酸センサーとして働き個体成長に重要な役割を果たす内分泌器官の脂肪体に着目し、遺伝学的相互作用を解析した。RagとGAPDHの遺伝子発現をRNAi法により抑制することで、栄養依存的な個体成長における抑制効果が相乗的に観察された。さらに、栄養摂取状態に応じたRagやGAPDHの細胞内局在を解析する目的で、transgenic flyの作成を行っている。並行して、ショウジョウバエ個体におけるアミノ酸シグナルの重要性および生理的意義を明らかにする目的で、遺伝学的解析を行った。2011年度、栄養摂取により生産され個体成長を促すインスリン様成長因子の発現調節機構を明らかにした(岡本ら、PNAS、2012)。しかしながら、栄養シグナルと発現調節の間には、不明な点が残されている。最終年度は、インスリン様成長因子を発現する神経内分泌細胞がどのように栄養シグナル、特にアミノ酸シグナルを受容認識しているのか解析した。その結果、脳グリア細胞がアミノ酸シグナルの認識に重要な役割を果たすことが明らかになった。インスリン様成長因子を発現している神経内分泌細胞自身が細胞自立的にアミノ酸を認識しているわけではなく、細胞間の相互作用が重要であることを意味している。さらに研究を進めることで、個体レベルでのアミノ酸認識機構と個体成長の間をつなぐ分子基盤の理解が深まるものと考えられる。当初の予定通り、アミノ酸シグナルに関与する分子Ragの新規結合蛋白質を生化学的手法により解析し、糖代謝酵素の一つであるGAPDHを同定した。さらに、この結合はRag GTPaseのGTP・GDP依存性があることを確認した。また、哺乳類培養細胞を用いた解析から、GAPDHの発現抑制によりアミノ酸シグナルが減弱すること、同時にTOR複合体の局在異常が起こることが観察された。よって、GAPDHとRagの結合は、アミノ酸シグナルにおいて何らかの意義を持つ可能性が考えられる。並行して当初の予定通り、ショウジョウバエ個体におけるアミノ酸シグナルの重要性および生理的意義を明らかにする目的で、遺伝学的解析を行った。

しかしながら、栄養シグナルと発現調節の間には、不明な点が残されている。2012年度は、この研究結果をさらに発展させ、餌由来の栄養分として蛋白源が重要であること、栄養依存的な発現調節には転写因子Foxoが関与すること、Foxoの局在機能はチロシンリン酸型膜貫通蛋白質Alkが重要であること、を明らかにした。また、個体サイズを指標としたRNAiスクリーニングを行い、インスリン様成長因子の“おとり受容体"として機能する新規の分泌性蛋白質SDRを見いだした(岡本ら、Gene Dev、2013)。SDR変異体は、通常の餌では致死性を示さないものの、希釈された餌では蛹期における致死性を示した。これらの結果により、栄養レベルに応じた個体成長の調節機構が重要であることを示した。当初の予定通り、アミノ酸シグナルに関与する分子RagA/Cの新規結合蛋白質を生化学的手法により同定した。さらに、哺乳類培養細胞を用いた実験およびショウジョウバエを用いた遺伝学的解析により、同定した蛋白質の機能解析を進めている。申請書に記載した「研究の目的」に対して、順調に進展していると判断する。25年度が最終年度であるため、記入しない。当初の予定通り、アミノ酸シグナルに関与する分子RagA/Cの新規結合蛋白質を生化学的手法により同定し、その性状解析を行った。さらに、哺乳類培養細胞を用いた実験およびショウジョウバエを用いた遺伝学的解析により、機能解析を進めている。また、2011年度の結果をもとにして、栄養状態に応じたインスリン様成長因子の発現調節機構を解析した。栄養シグナルと成長因子調節機構の間を理解することは、生物学上の重要課題であると考える。本年度の成果により、アミノ酸シグナルに応答する細胞や組織を明らかにし、成長因子の発現調節へとつながる細胞間シグナル伝達を理解するための、実験基盤が整えられたと考える。また、ショウジョウバエを用いたRNAiスクリーニングにより、新規の成長制御因子を同定した(岡本ら、Gene Dev、2013)。この結果はプレス発表を行い、複数の新聞メディアに取り上げられた。この蛋白質は、アミノ酸シグナル伝達そのものには直接関与しない。しかしながら、個体成長には栄養源が必要であるため、個体レベルにおけるアミノ酸シグナルの生理的意義を理解する上で、重要な知見になると考えられる。またこの蛋白質は、栄養状態に応じた発現分泌制御を受けない恒常的な成長制御因子であることが明らかになった。この蛋白質の変異体解析をさらに進めることで、アミノ酸シグナル応答と成長調節機構の分子基盤がさらに解明するものと考えられる。来年度は、本年度の結果をさらに発展させ、RagとGAPDH結合に関する生理的意義を解析していく。
ボツリヌス神経毒素による神経伝達物質放出機構の解析

神経情報受容・細胞内伝達系にはG蛋白質を含む制御系が存在することが明らかにされているが、神経伝達物質の放出系がどのような制御系に依っているかに関しては不明な点が多い。この研究は、ボツリヌス神経毒素の神経伝達物質放出阻害作用を利用して、神経終末前膜における伝達物質放出機構の分子的基盤を解明することである。この研究では、毒素結合性物質の分離精製を試み、当該物質の神経終末における局在を電子顕微鏡的に観察し、その生理的機能について以下のように検討した。1)ラット脳シナプトゾ-ムの1%コ-ル酸ナトリウム可溶性画分をToyopear1 HWー50sでゲル濾過し、巨大分子と低分子の2種類の画分を得た。前者は、分子量20万以上のタンパク質数種類とガングリオシドの複合体であり、毒素とともにマウスに注射すると、毒素活性を上昇させ、後者は分子量数万以下の糖タンパク質で、毒素活性を抑制した。2)毒素活性化画分に対する抗体で、ラット脳シナプトゾ-ムを免疫組織化学的に染色したところ、前膜が全体的に染まるが、中でもアクティブゾ-ン付近が強く染まっているように見えた。また、この抗体は、毒素と毒素結合性物質との反応を阻害したが、毒性を阻害する活性は示さなかった。したがって、毒素と結合する巨大分子複合体は、伝達物質を含むベシクルの移動やベシクルからの放出に直接関与しているのではないかと考えられた。3)毒素活性阻害画分は毒性を強く阻害するから、これに対する抗体を作製し、2)と同様の検討を行おうとしたが、抗体価が上がらず、どの動物にも共通の分子である可能性が示唆された。4)これらの結果から、毒素分子に結合する低分子群が、むしろ、神経伝達分子放出系において重要な機能を果たしていると考えられる。