hpprc/llmjp-kaken huggingface dataset:
林野火災時の風向・風速の推定法の開発と延焼拡大予測

本研究では、風洞をもちいた燃焼実験により、火災跡地の立木に残る燃焼痕(いわゆる樹木の片面燃焼痕)から火災時の現地の風向・風速を推定する方法について検討を行った。まず、風向については、いずれの実験条件においても、樹木の風下側の燃焼痕が風上側に比べて高い位置まで残っており、風向は樹木の燃焼痕から推定できることが明らかとなった。次に風速に関して、風上側の燃焼痕の高さは、風速が大きくなるほど低くなり、風下側の燃焼痕は風速とは無関係に直径が大きくなるほど高くなった。また、風下側の燃焼高と風上側の燃焼高の差(H_d)が、風速を推定する上で重要な因子であることが確かめられた。しかし、この結果を現地へ適用するためには、風洞実験と実際の林野火災とのスケールを考えると、風下側燃焼高と風上側燃焼高の比(H_r)も、重要な因子であると考えられ、次元解析の結果、次の実験式が導かれた。ただし、H=H_d×H_r,Dは材の直径,Uは風速,νは空気の動粘性係数火入れを利用した現地実験において、実験式の適用性を検討したところ、高い精度で火災時の現地の風速が推定できることが確認された。また、延焼拡大予測に必須の燃焼速度に関しても風洞実験の結果、燃焼速度が最大となる燃焼材料のみかけの密度が存在することが明らかとなった。今後、現地植生の状態から火災時の燃焼速度推定の可能性があり、林野火災延焼拡大予測につながると考えられる。日本における林野火災の現状を把握するため、1949年から1997年までの林野火災に関する資料(都道府県別の林野火災件数・面積、大規模林野火災の件数・面積等)を収集し、統計分析を行った。その結果、全国的には、1973年を境に、それまで増加していた林野火災が減少していることが確認された。しかしながら、最近10年では横ばいあるいは微増の傾向を示しており、その要因調査が必要であると思われた。また、出火原因はたばこの不始末等、そのほとんどが人為的なものである。林野火災件数でみると、京阪神の大都市を抱えた都府県が多く、先の出火原因を裏付けている。しかし、季節的には、林野火災、特に大規模林野火災の発生は2月から5月の春先に集中している。その大規模林野火災は、地域的にも集中しており、特に瀬戸内地方、北部九州地方で繰り返し起こっていることがわかった。すなわち、発生した林野火災が大規模なものに拡大するかどうかは、季節や地域等の自然的要因に支配されると考えられた。大規模林野火災は件数では全体の1%にも満たないが、面積では約50%を占め、自然災害としてみた場合、林野火災の問題は、発生そのものの減少よりも、大規模化させないことが特に重要であることが再確認された。大規模化すなわち延焼拡大のメカニズム解明に必要な、火災時の風向・風速を知るため、火災跡地の残存木の調査を実施したが、片面燃焼痕が鮮明に残る林野火災はなく、今後の林野火災において引き続き調査する予定である。その結果と片面燃焼および燃焼速度に関する風洞実験から、林野火災の延焼拡大予測法を確立させたい。風上着火:H/D=1.86×10^<-1>(U・D/ν)^<1.64>ただし、H=H_d×H_r,Dは材の直径,Uは風速,νは空気の動粘性係数火入れを利用した現地実験において、実験式の適用性を検討したところ、高い精度で火災時の現地の風速が推定できることが確認された。
脳・神経に特異的なアクチン関連タンパク質による遺伝子発現制御機構

クロマチン構造を介した遺伝子発現制御におけるArpNαの機能を解析する目的で、出芽酵母におけるオルソログであるAct3/Arp4の遺伝子発現制御における機能を解析した。まず、Act3/Arp4のATP結合能を調べたところ、弱いながらも結合が認められた。これは細胞核のアクチン関連タンパク質のATP結合能を示したはじめての結果である。Act3/Arp4のATP結合部位に変異を導入した酵母株を作成して、これを以降の解析に用いた。この株でのNuA4ヒストンアセチル化複合体の分子量をゲル濾過により解析したところ、野生株と比べて複合体の量が増加していることが認められた。また、アセチル化されたヒストンの量も増加していた。このことは、Act3/Arp4へのATPの結合がNuA4ヒストンアセチル化複合体の解離に必要であり、このATPの結合による複合体の解離によって、ピストンのアセチル化活性が制御されている可能性を示唆している。また、ArpNαの神経細胞分化への関与を解析するため、ArpNαを恒常的に発現するP19EC細胞を作成し、解析を行った。通常P19細胞は、レチノイン酸処理後に細胞塊を形成すると神経細胞に分化する。しかし、この細胞では、レチノイン酸の処理なしでも、細胞塊を形成することにより神経細胞様の形態への分化が観察された。また、この細胞ではE-およびN-カドヘリン遺伝子の発現の増大が観察された。この結果から、ArpNαが一群の遺伝子の発現制御を介して脳・神経細胞への分化に関与することが示唆された。ArpNαのターゲット遺伝子の検索我々は、既に胚性腫瘍細胞(EC細胞)を神経細胞に分化誘導させた際に、未分化状態では発現していなかったArpNαの発現が誘導されることを報告している。ArpNαはクロマチンリモデリング複合体SWI/SNFの構成因子であると同時に、転写コリプレッサーCtBPにも特異的に結合する。そこで、ArpNαのターゲットとして発現制御を受けている遺伝子を検索する。CtBPがカドヘリン遺伝子の転写制御に関与することに注目し、ArpNα安定発現EC細胞ではN-カドヘリンの転写が昂進していることを示した。ArpNαの神経細胞分化への関与の解析未分化EC細胞でArpNαを安定的に発現させたところ、レチノイン酸での処理がない条件でも、細胞塊を形成させるだけで神経細胞様の形態を示す細胞が出現した。現在、これらの細胞における神経細胞マーカー遺伝子の発現の検出を試みている。ArpNα、ArpNβ/Baf53特異的抗体の作成と、抗体を用いた解析ArpNαに特異的な領域を抗原として抗血清を作成した。また、同時にArpNβ/Baf53に特異的な領域を抗原とした抗血清を作成した。これらがウエスタンブロットではそれぞれの抗原に反応することから、現在、神経細胞に分化させたEC細胞に対してこれらの抗体を用いた蛍光抗体法を行なっている。これにより、ArpNαおよびArpNβ/Baf53の機能比較などが行えると考えている。さらに、今後、免疫沈降法でタンパク質間相互作用を検出することを計画している。アクチン関連タンパク質(actin-related protein;Arp)は、アクチンと同一祖先分子から進化した一群のタンパク質である。我々は、出芽酵母および脊椎動物において、細胞核に局在するArpを見出し、その解析を行っている。これらの核に局在するArpはクロマチンリモデリング複合体やヒストンアセチル化複合体などの構成因子であることも報告されている。我々は出芽酵母Arp4のヒトオルソログとして、hArpNα,hArpNβを見出した。

このうち、hArpNβは調べられた全ての組織で発現が認められたのに対し、hArpNαは脳・神経に特異的に発現が認められたことから、本研究ではhArpNαの解析を行った。P19細胞はレチノイン酸を用いた処理により神経細胞への誘導が可能なEC細胞である。hArpNαを恒常的に発現するP19細胞を樹立し、その遺伝子発現や神経細胞分化の解析を行った。RT-PCRを用いた解析により、hArpNα発現P19細胞では、E-カドヘリンおよびN-カドヘリンの発現が亢進していることを示した。また、hArpNα発現P19細胞に細胞塊を形成させた後に細胞を分散させ、さらに培養を続けたところ、レチノイン酸処理を行わない細胞においても、神経細胞に似た形態をとる細胞が出現することが示された。これらの結果は、hArpNαがクロマチン構造を介した遺伝子発現制御により、神経細胞の分化に関与することを示唆している。また、hArpNαのターゲット遺伝子として、E-カドヘリン、N-カドヘリンが候補として得られたので、今後、これらの遺伝子の発現制御へのhArpNαの関与について、さらに解析を行う。
無限自由度量子系の確率解析的手法による非摂動的スペクトル解析

場の量子論における,非相対論的PF模型,ネルソン模型,スピンボゾン模型のスペクトルを汎関数積分をつかって解析した.特に多様体上の場の理論, enhanced bindingとnon-enhanced binding,非局所的なPF模型の解析, UV切断のくりこみ,ギブス測度の無限体積極限(局所弱の意味)の存在などを非摂動的に示すことが出来た.場の量子論における,非相対論的PF模型,ネルソン模型,スピンボゾン模型のスペクトルを汎関数積分をつかって解析した.特に多様体上の場の理論, enhanced bindingとnon-enhanced binding,非局所的なPF模型の解析, UV切断のくりこみ,ギブス測度の無限体積極限(局所弱の意味)の存在などを非摂動的に示すことが出来た.研究計画調書に掲げた平成23年度の研究計画にそって研究実績の概要を述べる。番号は研究計画調書による.1(a)時間によらないstaticなローレンツ多様体上の自己共役なハミルトニアンを汎関数積分表示を用いて解析した。特に基底状態の存在・非存在を変数質量の減衰オーダーで特徴づけた.(Gerard, Suzuki, Panatiと共同研究)2(a)PF模型のenhanced bindingとno-bidingを示した。これによりF.Hiroshima and H.Spohn, AHP(2001)の結果と合わせると,結合定数の値による基底状態の存在・非存在のスイッチングを示すことができた.また臨界結合定数の値を評価した.(Spohn, Suzukiと共同研究)2(b)多体でかつ相対論的な運動項をもったネルソン模型のenhanced bindingの存在を汎関数積分表示を利用して示した.(Sasakiと共同研究)3(a)相対論的PF模型のスペクトルを汎関数積分を用いて非摂動的に解析した.特に本質的自己共役性,基底状態の一意性と減衰性を示した.また並行移動不変な場合にも同様な結果を得ることができた.4(a)ネルソン模型の紫外切断を確率論的手法によって外すことに成功した.熱半群の真空期待値を経路積分表示することにより,従来から知られていた手法とは全く異なる仕方で紫外切断を外した.さらにくりこみ項の新しい解釈を与えることに成功した.また擬リーマン多様体上に定義されたネルソン模型に対しても紫外切断を外すことに成功した.(Gubinelli, Lorincziと共同研究))5(a)磁場やスピンを一般化したシュレディンガー作用素を定義し,そのファインマンーカッツ公式を与え,スペクトル解析を行った.特に,ある確率過程のマルチンゲール性を応用して固有関数の指数減衰性や,また一般的な熱核の評価を利用して負の固有値の個数の上からの評価であるLieb-Thirring boundの一般化に成功した.(Ichinose Lorincziと共同研究)25年度補助金交付申請書「研究実施計画」に沿って述べる。記号番号は研究実施計画による。1.3-(い)Bernstein関数へ一般化されたPF模型のスピンがある場合への拡張はおおよそ完成した。現在論文にまとめている。スピンがない場合でも1)自己共役性2)空間的指数減衰性3)場のガウス型減衰性4)無限体積ギブス測度の存在などを示すことが出来、国際誌(Adv in Math 2014)から出版された。2.4-(い)汎関数積分によるUV切断のくりこみは24年度に完成と思ったが、大きなギャップが見つかった。しかし、25年度に無事に解決することが出来、現在Gubinelli, Lorincziと共同で論文を完成させ、国際誌に投稿中である。またその系として、並行移動不変な模型に対しても、宮尾忠宏(北大)と共同でくりこみ可能性を示し、プレプリントにまとめた。3.6 PF模型の基底状態のボゾン数の評価は完成に至らなかった。4.1-(あ,い),2-(あ,い,う)準相対論的PF模型の基底状態の存在を日高建(九大)と共同で示した。5.相対論的Nelson模型のUV切断のくりこみを考察した。くりこみ項の予想はついたが完成には至っていない。24年度の研究実施計画書に記載された計画に沿って実績報告する。その他研究の副産物として、スピンボゾン模型の汎関数積分による解析、Rabi模型の基底状態エネルギーのnocrossingの解析などを実施し、論文にまとめ国際誌に投稿中である.当初は暗中模索であったがnon-localな2階の微分作用素やdivergence formをもった一般的なシュレディンガー作用素(スピン,磁場を含む)の作る熱半群の経路積分表示がsubordinatorやポアッソン過程の導入で可能であることに気づいてから,研究に大きな発展があった。また場の量子論にもマルチンゲールなどの確率解析的な概念を導入すれば,汎関数積分表示の重要な応用が可能であることに気付いたため。25年度が最終年度であるため、記入しない。研究実績の概要で述べた中で、(1)準相対論的PF模型の汎関数積分による解析,(2)汎関数積分によるネルソン模型の紫外切断除去,に関して非常に大きな進展があった。(1)に関しては,ミニマル結合という特殊事情とnon-local(非局所的)な作用素という2つの困難からどうしても汎関数積分を上手く利用することが出来なかったのだが、解析接続のうまい方法,マルチンゲール性の証明,local weak収束という概念に気がついて研究が多いに進展した.残された問題もあるが予想以上の結果になった.

(2)に関しては,くりこんだハミルトニアンの下からの有界性をなかなか示すことが出来ず,困難を極めていたのだが,場の量子論の技術とシュレデインガー作用素の解析技術をつかって見事に証明することが出来た.その結果自己完結的で非常にきれいな結果になった.基本的には上記11.で述べてように,研究に大きな発展があったので,このまま研究を続行する予定である.ただし24年度,25年度の研究計画に掲げてあるものの中で確率2重積分の解析に関わるもの,フェルミ統計に関わるものは容易には解決できないと考えている.現在その解析に向けてベレジン積分やrough path解析の導入を考えている.25年度が最終年度であるため、記入しない。研究実施計画に沿ってひきつづき研究を行う計画である。3(b)スピンがある場合に研究を拡大する. 3(a)でスピンのない場合に大いに発展したのでこの拡大は自然なものと考えている.実際スピンがあってもすでに汎関数積分表示は与えられているので,困難はないと考えている.4(b)くりこまれたネルソンハミルトニアンが生成する熱半群の正値改良性を示す.4(a)で大きな進展があったので,この結果を利用できると考えている.さらに一般的に紫外切断のくりこみ理論の一般化も視野に入れて考察する.具体的には多様体上のネルソン模型,相対論的運動項をもったネルソン模型の汎関数積分による解析を考えている.6 PF模型のボゾン数の評価を与える.3(a)の手法を利用する計画である.その他(1)今年度進展をみなかった1(b)の多様体上の場の理論の解析も研究実施計画通りに試みる.(2)非可換調和振動子の解析に場の理論を応用する.
酵素基質相互作用を決定する動的構造制御

細胞内には、たんぱく質高次構造の形成反応を促進する仕組みがある。特に構造未成熟なたんぱく質の構造修復の仕組みは、我々生体内において不良たんぱく質の蓄積を防ぐために必要不可欠である。しかしながら、未だどのようにして細胞内の補助因子が構造未成熟なたんぱく質を認識し、構造修復のため働いているのか不明であった。Protein Disulfide Isomerase (PDI)ファミリーたんぱく質の1つであるPDIは哺乳動物細胞の小胞体において、立体構造形成前のたんぱく質にジスルフィド結合を導入およびジスルフィド結合を修復するなどの機能を担っている。PDIの結晶構造は4つのドメインから構成されるU字構造であり、動きに富むことが示唆されていたが、この動きがPDIの機能発現にどう関わるか不明であった。そこで、高速原子間力顕微鏡による1分子観察により、PDIが酸化還元依存的に動的構造を制御していることを明らかにした。さらに、BPTI、RNaseA、ラミニン、プラスミノーゲンといった形や大きさ、ジスルフィド結合の数が異なる様々な基質の構造未成熟な状態を添加すると、PDIは二量体へ会合し、その中央に形成される空間(キャビティ)に基質が取り込まれる様子を観察することに世界で初めて成功した。これによりPDIが触媒するたんぱく質の酸化的フォールディングの全く新しいモデルを提唱するに至り、生物と化学の学際的研究の国際誌Nature Chemical Biologyに、筆頭著者、研究責任者として発表した。平成30年度が最終年度であるため、記入しない。これまで我々は、PDIファミリー酵素の中でも特にP5が基質に素早くジスルフィド結合を導入することを見出したが、その作用機序は未だ不明であった。P5は酸化還元活性部位を含む2つのチオレドキシン様ドメイン(a0とa)と活性部位を含まない1つのチオレドキシン様ドメイン(b)で構成されているが、全長構造は未だ明らかではなかった。そこでP5全長の構造情報を取得するため、X線小角散乱実験を行った結果、P5は溶液中でa0ドメインを介した二量体を形成し、ドメイン間がフレキシブルなリンカーで結ばれることでダイナミクスに富んだ構造をもつことがわかった。二量体形成の相互作用部位を変異すると、サイズ排除クロマトグラフィーにおいて溶出位置がモノマーの位置にシフトし、SAXS解析からも単量体であることが示された。次に、P5およびP5モノマー変異体によって触媒されるRNase AとBPTIのフォールディング反応を解析した結果、P5とP5モノマー変異体は共に、フォールディング反応初期において素早くジスルフィド結合を導入するが、反応後期においては多くのフォールディング中間体やミスフォールド体を産出した。またルシフェラーゼを用いたシャペロン活性を調べた結果、P5はPDIよりも高い凝集抑制活性を示し、P5モノマー変異体は野生型よりもさらに高い凝集抑制能を示した。今後、生理的意味の解明に取り組む。PDIのプロジェクトに関しては、現在論文投稿中である。P5に関しては、全長構造の決定までこぎつけた。P5のプロジェクトにおいても、生理学的な意義の探求により、論文化を目指す。近年、P5が小胞体ストレス応答の因子IRE1の機能制御に関わっていることが示された。P5二量体構造が機能制御に関わっているか検証する。具体的には、IRE1の多量体をP5が解離するか、P5とIRE1のタンパク質間相互作用などを検証する。
日本ーカナダ共同学術研究 石炭高度利用プロセスの開発

本共同研究は,日本とカナダ両国間に締結されている「日加科学技術協力協定」に基づいて,日加両国の研究者が協力して,カナダの石炭からガソリンを始めてとする高価値液状物質と高性能吸着剤,製鉄用コークスなどを効率的に製造する新しい方法を開発することを目指す.さらに,本共同研究の推進によって日加両国により緊密な信頼・協力関係を構築し,長い将来に渡って石炭の安定供給と科学技術交流を継続できる途を開きたい.具体的には,両国の研究者の交流,カナダでの短期ならびに長期の調査研究,情報交換を実施する.1.昭和62年6月5日より6月20日の16日間,研究代表者橋本,分担者富田,玉井の3名は日加共同研究先となるBritishColumbia大学,Alberta大学,Alberta Research Council CARCL,カナダ鉱物,資源省エネルギー研究所(CANMET),Waterloo大学等を訪問し,具体的な共同研究のプログラムについて詳細な打合せを行い,Waterloo大学において,カナダ側の上記諸機関の参加を得て,共同研究の枠組み,長期的展望,成果の取り扱い等について協議し,今後の共同研究の進め方についての合意を得た.2.昭和62年7月10日から810週間に渡り,分担者はそれぞれ以下の研究機関に滞在し次の研究課題に基づき,共同研究を実施した.また,この研究の今年度のまとめとして中間報告書を作成した.(i)鈴木(CANMET)カナダ炭の接触ガス化特性ー鉄触媒の原子価状態についてバルマー炭チャーにFe(NO.ナ_<3.ニ>).ナ_<3.ニ>を担持してCO.ナ_<2.ニ>/CO混合ガスでガス化した結果, 950°Cで鉄は無触媒時の10倍のガス化速度を促進することがわかった.また,この促進効果は酸化・還元サイクリの数によることを明らかにした.(ii)阪田(British Columbia大学)カナダ炭のガス化特性に関する研究調査種々のカナダ炭の固定層,撹拌層ガス化を実施し,ガス化反応を解析し高灰分炭にも適用できる汎用性に富みかつ精度の高い相何式を提出した.また,固定層ガス化と微分層熱重量法により結果の対応について検討した.(iii)三浦(Waterloo大学)各種石炭転換プロセスで生成する固体の有効利用種々の条件下での熱分解チャーのガス化特性を定速昇温法によって解析する方法を提出した.また,それに基づき熱合解条件のガス化特性に与える影響を評価した結果,熱分解温度,酸処理により反応性が大きく異なり熱分解温度の低いチャーは2つの異なる反応から成っていること等が明らかとなった.気流層型装置により急速熱分解実験を行い,種々の因子の影響を検討した結果,熱分解生成物は化学組成のみならず灰分,石炭組織,含酸素化合物の働き等が影響していることを明らかにした.(v)京谷(Waterloo大学)カナダ炭の迅速熱分解および高温脱流カナダ炭の触媒迅速熱分解を実施して石炭中の鉱物は熱分解過程に関与しないこと,Na炭はフェノール,収〓を増加することを明らかした.迅速熱分解チャーのガス化特性を検討し, Smoky river炭では迅速熱分解により細孔表面積が増加し,ガス化速度が増加することを明らかにした.本共同研究は,日本とカナダ両国間に締結されている「日加科学技術協力協定」に基づいて,日加両国の研究者が協力して,カナダの石炭からガソリンを始めてとする高価値液状物質と高性能吸着剤,製鉄用コークスなどを効率的に製造する新しい方法を開発することを目指す.さらに,本共同研究の推進によって日加両国により緊密な信頼・協力関係を構築し,長い将来に渡って石炭の安定供給と科学技術交流を継続できる途を開きたい.具体的には,両国の研究者の交流,カナダでの短期ならびに長期の調査研究,情報交換を実施する.1.昭和62年6月5日より6月20日の16日間,研究代表者橋本,分担者富田,玉井の3名は日加共同研究先となるBritishColumbia大学,Alberta大学,Alberta Research Council CARCL,カナダ鉱物,資源省エネルギー研究所(CANMET),Waterloo大学等を訪問し,具体的な共同研究のプログラムについて詳細な打合せを行い,Waterloo大学において,カナダ側の上記諸機関の参加を得て,共同研究の枠組み,長期的展望,成果の取り扱い等について協議し,今後の共同研究の進め方についての合意を得た.2.昭和62年7月10日から810週間に渡り,分担者はそれぞれ以下の研究機関に滞在し次の研究課題に基づき,共同研究を実施した.また,この研究の今年度のまとめとして中間報告書を作成した.(i)鈴木(CANMET)カナダ炭の接触ガス化特性ー鉄触媒の原子価状態についてバルマー炭チャーにFe(NO.ナ_<3.ニ>).ナ_<3.ニ>を担持してCO.ナ_<2.ニ>/CO混合ガスでガス化した結果, 950°Cで鉄は無触媒時の10倍のガス化速度を促進することがわかった.また,この促進効果は酸化・還元サイクリの数によることを明らかにした.(ii)阪田(British Columbia大学)カナダ炭のガス化特性に関する研究調査種々のカナダ炭の固定層,撹拌層ガス化を実施し,ガス化反応を解析し高灰分炭にも適用できる汎用性に富みかつ精度の高い相何式を提出した.また,固定層ガス化と微分層熱重量法により結果の対応について検討した.(iii)三浦(Waterloo大学)

各種石炭転換プロセスで生成する固体の有効利用種々の条件下での熱分解チャーのガス化特性を定速昇温法によって解析する方法を提出した.また,それに基づき熱合解条件のガス化特性に与える影響を評価した結果,熱分解温度,酸処理により反応性が大きく異なり熱分解温度の低いチャーは2つの異なる反応から成っていること等が明らかとなった.気流層型装置により急速熱分解実験を行い,種々の因子の影響を検討した結果,熱分解生成物は化学組成のみならず灰分,石炭組織,含酸素化合物の働き等が影響していることを明らかにした.(v)京谷(Waterloo大学)カナダ炭の迅速熱分解および高温脱流カナダ炭の触媒迅速熱分解を実施して石炭中の鉱物は熱分解過程に関与しないこと,Na炭はフェノール,収〓を増加することを明らかした.迅速熱分解チャーのガス化特性を検討し, Smoky river炭では迅速熱分解により細孔表面積が増加し,ガス化速度が増加することを明らかにした.
PDXとCDK4阻害剤を用いた脱分化型脂肪肉腫の治療戦略の確立

成人の切除不能あるいは再発・転移陽性の肉腫は根治困難で、多くは、延命と症状緩和を目的とする薬物療法として、ドキソルビシンを中心とする汎用プロトコルが選択され、治療の個別化は進んでいない。本研究では、2系統の樹立済みCDK4陽性DDLSの患者由来ゼノグラフト(PDX)を利用して、ホルモン受容体陽性乳癌の治療薬として上市されたCDK4/6阻害剤を軸に、PDXの特性を利用して初めて可能となる遺伝子発現解析手法(インタラクトーム解析)を用いた網羅的で詳細な肉腫細胞と微小環境の相互作用解析から、進行再発DDLSの根治を目指した新規治療法開発の基礎的概念を確立する。
ルートプレートシステムによる根とシュートの相互作用のリアルタイム解析

セル成型苗に関する研究で,セルの形状が苗の生長に及ぼす影響を量的に詳しく解析した報告はあまりない.そこで本研究では,透明プラスチックフィルムを用いて形と容積が異なるセル(角形)を自作し,セルの形状がキンギョソウ実生苗の生長に及ぼす影響を経時的に非破壊で調査した.主な研究成果は以下の通りである.1.セルの形を表す指標として,尖り指数s(セルの深さd[mm]と上辺の長さa[mm]の比:d/a)を定義した.これとセルの容積v[ml]を用いることにより,セルの形と容積の影響を量的に解析することができた.2.セルの深さ(d)を10,20,30,40,50mm,セル上辺の長さ(a)を17.9,20.0,23.1,28.3,40.0mm,セル下辺の長さをa/2として実験を行った.播種後43日目(根鉢形成時)のキンギョソウ苗の地上部乾物重は,W=5.9+2.2s+2.0v-0.33s^2-2.0×10^<-2>v^2+0.83sv(R^2=0.92)で表された.苗の地上部乾物重は,セルの容積が大きく,尖り指数が高くなるほど大きくなった.セルの容積が同じ(v=9.3ml)で,形を変えたセルを用いて調査したところ,容積が同じでも,尖り指数が高くなるほど,苗の生長がよいことが明らかになった.3.播種後43日目のキンギョソウ苗の根乾物重は,W=7.9+4.2s+1.2v-0.90s^2-1.4×10^<-2>v^2+4.2×10^<-3>sv(R^2=0.71)で表された.根乾物重は,セルの容積が大きいほど大きくなったが,尖り指数の影響は受けなかった.根鉢形成時には,根は培地中に飽和していた.最終的な根乾物重は,セルの形とは無関係に,セルの容積のみで決まると考えられた.4.画像解析により経時調査を行った結果,セルの尖り指数が高いほど,根毛の発生程度がよく,葉色が濃く,根鉢の形成が早くなる傾向があった.セル成型苗に関する研究で,セルの形状が苗の生長に及ぼす影響を量的に詳しく解析した報告はあまりない.そこで本研究では,透明プラスチックフィルムを用いて形と容積が異なるセル(角形)を自作し,セルの形状がキンギョソウ実生苗の生長に及ぼす影響を経時的に非破壊で調査した.主な研究成果は以下の通りである.1.セルの形を表す指標として,尖り指数s(セルの深さd[mm]と上辺の長さa[mm]の比:d/a)を定義した.これとセルの容積v[ml]を用いることにより,セルの形と容積の影響を量的に解析することができた.2.セルの深さ(d)を10,20,30,40,50mm,セル上辺の長さ(a)を17.9,20.0,23.1,28.3,40.0mm,セル下辺の長さをa/2として実験を行った.播種後43日目(根鉢形成時)のキンギョソウ苗の地上部乾物重は,W=5.9+2.2s+2.0v-0.33s^2-2.0×10^<-2>v^2+0.83sv(R^2=0.92)で表された.苗の地上部乾物重は,セルの容積が大きく,尖り指数が高くなるほど大きくなった.セルの容積が同じ(v=9.3ml)で,形を変えたセルを用いて調査したところ,容積が同じでも,尖り指数が高くなるほど,苗の生長がよいことが明らかになった.3.播種後43日目のキンギョソウ苗の根乾物重は,W=7.9+4.2s+1.2v-0.90s^2-1.4×10^<-2>v^2+4.2×10^<-3>sv(R^2=0.71)で表された.根乾物重は,セルの容積が大きいほど大きくなったが,尖り指数の影響は受けなかった.根鉢形成時には,根は培地中に飽和していた.最終的な根乾物重は,セルの形とは無関係に,セルの容積のみで決まると考えられた.4.画像解析により経時調査を行った結果,セルの尖り指数が高いほど,根毛の発生程度がよく,葉色が濃く,根鉢の形成が早くなる傾向があった.
超臨界高周波プラズマによる新規プラズマプロセスの開発

電極間に高周波を印加し、プラズマを大気圧下で発生させる。その後、高圧ポンプにより二酸化炭素を供給して所定の圧力まで加圧する。このような方法で、超臨界を含む高圧下での高周波プラズマを発生・維持させる。本方法で得たプラズマの基礎特性として、温度を分光計測から評価した。さらに、線スペクトルの広がりから、密度の評価を試みたが、現時点で困難であることが明らかとなった。一方、応用として種々のナノ材料生成を行った。超臨界高周波プラズマの基礎物性を明らかにし、ナノ材料生成における反応条件を最適化することを目的としている。そのために、まず、高周波プラズマを超臨界二酸化炭素中で安定して発生するための装置の改良を行った。特に共振器・電極・整合器について、ネットワークアナライザーを用いて各パーツの最適化を行った。またこれまでの予備検討に用いてきた超臨界反応セルはその容量が10mlと小さかったため、基盤の設置や,導入配管の設置が困難であったので、新たに50mlの超臨界反応セルを製作し、この反応セル用の共振器・電極・整合器についても最適化を行った。その結果、高周波電力の反射をほぼゼロまで下げることに成功した。現在、超臨界状態でのプラズマ発生に関して、最終調整を行っている。基礎物性の解析についてはまず、超臨界二酸化炭素中でのプラズマの温度と密度の評価を試みた。温度についてはC2スワンバンド(515nm)に着目し、計測されたバンドスペクトルを計算値と比較することで、温度を評価することに成功した。その結果、圧力とともに緩やかに温度は増加し、20MPaでは4500K程度であった。密度については酸素の線スペクトル(777nm)の広がりから評価することを試みた。圧力と共に線スペクトルが広がっていることが明らかとなった。しかしながら、このような高い圧力下において、使用可能な理論がなく、密度の評価には到っていない。これらの結果は論文として出版された。超臨界高周波プラズマの発生,ならびに本プロセスによるナノ材料の生成が可能であることはすでに判明しており、そのプラズマの基礎物性,材料生成における反応条件、反応機構など、超臨界高周波プラズマにおける基礎特性については解明を進めている。昨年度末に購入した50mLを有する新しい反応セルに関し、これに対応する高周波回路・電極を開発した。従来の電極間放電に加え、筒状の電極を利用したプラズマジェットや片側の電極が誘電体で覆われている誘電体バリア放電など種々のプラズマ発生を可能とした。また、従来は数10MHz帯のみであったが、10kHz帯の利用も開始した。誘電体バリア放電ではアルゴンの超臨界状態下での放電の発生・維持に成功している。光電子増倍管や電流・電圧プローブを利用することで、この放電の波形を計測している。また、このアルゴン誘電体バリア放電では水を混入することで、OHの発光を得ている。1m級分光器を使った分光計測から、その詳細なスペクトルの計測を行い、計算コード(LIFBASE)のスペクトルと比較して、約500Kという温度を見積もった。なお、大気圧下のアルゴン誘電体バリア放電の温度は1000K程度であり、圧力の上昇とともに温度の現象が見られている。従来の超臨界二酸化炭素中の高周波放電では4000K程度であり、条件が大きく異なる低温プラズマを新たな反応場として得たことになる。これらを利用した材料開発を22年度に予定している。反応パラメータを様々に変化させて材料生成におけるプロセスパラメータの最適化と生成物の解析を開始した。超臨界二酸化炭素中のプラズマでは有機金属を投入することで、球状や棒状といった種々のナノ材料が産み出されることが明らかとなった。さらに、このような材料の生成量は圧力に強く依存していることがわかった。これらのことから、超臨界プラズマの反応場としての性質が圧力に強く依存しており、これらのことは圧力によって反応場を制御することが有効であることを示唆している。さらに、新たな反応場として超臨界アルゴンを用いたプラズマの発生をも試みた。超臨界アルゴン中に発生させた高周波プラズマジェットに有機金属を投入することで、金属ナノワイヤーの作製に成功している。また、このようなプラズマ中でのアルゴンの線スペクトルの広がりを計測し、既存のファンデルワールス広がりの評価式と比較することで、1MPaを超える圧力で、この評価式が無効となることも示した。これらの結果は前年度までに得られた「超臨界二酸化炭素中における高周波プラズマの広がり」に関する知見を補強するものであり、新たな評価式また、アルゴンプラズマ中では誘電体バリア放電も発生することに成功し、このプラズマが高圧力下においても、なお、非平衡であることを示した。上述のプラズマと同様に、有機金属などを投入してナノ材料の作製に取り組んだが、現時点では明確な生成物を得るにいたっていない。
溶媒の金属イオンに対する配位能を表わす尺度, 溶媒の配位力系列, の確立とその応用

(1)4種類のニトリル類溶媒{アセトニトリル(MeCN),プロビオニトリル(PrCN),ベンゾニトリル(PhCN),アクリロニトリル(AN)}8種類のアルコール溶媒,及び4種類のアミド溶媒中{ホルムアミド(fa), N-メチルホルムアミド(mfa), N,N-ジメチルホルムアミド(dmf)におけるNi^<2+>溶媒和イオンの電子スペクトルを測定し,これらの相対的な溶媒の配位力, coordination power(=CP),を決定した.(2)上記溶媒を用いてCd(ClO_4)_2の^<113>CdNMRスペクトルを測定した.化学シフトは,ニトリル系では, MeCN(25)>PrCN(22.3)>PhCN(10.3)>AN(14.0),アミド系ではfa(-44.7)>mfa(-49.4)>dmf(-50.6),となり,いずれの溶媒系列においてCPが大きいものほど^<113>CdNMRシグナルは低磁場側にシフトするという注目すべき結果を得た.このことは同じ官能基を有する溶媒のCPが極めて信頼できる尺度であることを示している.さらに金属-溶媒結合の性質は官能基によって著しく異なることが理解される.これは金属イオンの関与する反応,平衡,構造に及ぼす溶媒効果を解明するための一つの指針を与えている.(3)各種溶媒中におけるCd^<2+>, Cu^<2+>,Ag^+, Tl^+, Li^+,の半波電位,溶媒間移行のGibbsの自由エネルギー,錯体の安定度定数及び^<113>CdNMRシグナルに及ぼす溶媒効果についてCPから検討した. Cu^<2+>, Cd^<2+>イオンでは上記溶媒効果はCPと極めてよい相関があることを見出した.これはCu^<2+>, Cd^<2+>やNi^<2+>イオンに極めて近い性質を示すためであると結論された. Ag^+イオンではニトリル溶媒が大きなずれを示しAg-ニトリル結合が強いことが実証された.一方Li^+イオンでは逆にLi-ニトリル結合が弱いことが明らかにされた.以上のことからCPはhardness-softnessがNi^<2+>イオンに類似しているものには十分適用できると結論された.(1)4種類のニトリル類溶媒{アセトニトリル(MeCN),プロビオニトリル(PrCN),ベンゾニトリル(PhCN),アクリロニトリル(AN)}8種類のアルコール溶媒,及び4種類のアミド溶媒中{ホルムアミド(fa), N-メチルホルムアミド(mfa), N,N-ジメチルホルムアミド(dmf)におけるNi^<2+>溶媒和イオンの電子スペクトルを測定し,これらの相対的な溶媒の配位力, coordination power(=CP),を決定した.(2)上記溶媒を用いてCd(ClO_4)_2の^<113>CdNMRスペクトルを測定した.化学シフトは,ニトリル系では, MeCN(25)>PrCN(22.3)>PhCN(10.3)>AN(14.0),アミド系ではfa(-44.7)>mfa(-49.4)>dmf(-50.6),となり,いずれの溶媒系列においてCPが大きいものほど^<113>CdNMRシグナルは低磁場側にシフトするという注目すべき結果を得た.このことは同じ官能基を有する溶媒のCPが極めて信頼できる尺度であることを示している.さらに金属-溶媒結合の性質は官能基によって著しく異なることが理解される.これは金属イオンの関与する反応,平衡,構造に及ぼす溶媒効果を解明するための一つの指針を与えている.(3)各種溶媒中におけるCd^<2+>, Cu^<2+>,Ag^+, Tl^+, Li^+,の半波電位,溶媒間移行のGibbsの自由エネルギー,錯体の安定度定数及び^<113>CdNMRシグナルに及ぼす溶媒効果についてCPから検討した. Cu^<2+>, Cd^<2+>イオンでは上記溶媒効果はCPと極めてよい相関があることを見出した.これはCu^<2+>, Cd^<2+>やNi^<2+>イオンに極めて近い性質を示すためであると結論された. Ag^+イオンではニトリル溶媒が大きなずれを示しAg-ニトリル結合が強いことが実証された.一方Li^+イオンでは逆にLi-ニトリル結合が弱いことが明らかにされた.以上のことからCPはhardness-softnessがNi^<2+>イオンに類似しているものには十分適用できると結論された.
環境・経済・社会の統合的モデリングによる持続可能な農業システムの設計

環境影響を評価する手法であるLCA(ライフサイクルアセスメント)を、持続可能性(環境・経済・社会)の統合的モデリング手法として発展させる研究に取り組んだ。まず、環境保全型農業生産システムやバイオマス利用システムを対象とし、LCI(ライフサイクルインベントリ)データベースの精錬化と拡張を行った。次いで、持続可能性に関する評価指標の軸に加え、戦略の軸を加えた新たな概念モデルを提示した。さらに、以上を踏まえ、持続可能な農業生産システムやバイオマス利用システムがどのように設計できるかを検討した。環境影響評価手法であるLCA(ライフサイクルアセスメント)を、環境・経済・社会の統合的モデリング手法として発展させるため、LCI(ライフサイクルインベントリ)データベースの作成を行うと同時に、影響評価の方法論を検討した。具体的には以下の通りである。(1)LCIデータベースの精錬化と拡張有機農業等の環境保全型農業とバイオマス利用システムのデータの収集と加工を行った。その際には、フォアグラウンドプロセスに加え、肥料、農薬、機械、施設の製造等に関するバックグラウンドプロセスを対象とした。これまでに作成した農業生産システムのLCIデータベースを精緻化するとともに、データベースの対象範囲を拡張し、エネルギーおよびマテリアル変換システムも対象とした。(2)ライフサイクル環境影響評価モデルの拡張近年の食料生産とエネルギー生産との競合関係を分析する上で重要になるのは、土地利用の影響評価である。そのため、LCAにおける土地利用の影響評価手法の批判的再検討を実施した。その結果、間接的結果をいかに評価するかという課題が重要であること、また、LCAにおけるその方法は、attributionalに対するconsequentialなLCIモデルの適用であることが示された。また、生態系サービス、生物多様性、土壌の質に関する影響領域の重要性を再確認した。(3)環境と経済の統合的評価手法の再検討環境と経済の関係を考慮するための統合化手法を再検討した。環境効率の妥当性を多目的計画の観点から再検討すると同時に、環境指標と経済指標の関係を整理し、トータルコスト評価の視点から検討を加えた。LCAを持続可能性の評価手法として発展させるため、社会的側面を考慮した影響評価手法ならびに統合的評価手法に関する研究を主として実施した。(a)社会的側面を考慮した環境影響評価手法製品・サービスの社会影響を評価する社会LCAや社会影響評価等の研究成果を参考にしながら、持続可能な農業生産システムを設計する上で、どのような評価指標を用いるべきか等を検討した。社会LCAを実施するための前段の作業として、有機農業に取り組んでいる地域を対象に、社会影響評価指標に対する反応が有機農家と慣行農家の問でどのように違うかを検討した。用いた指標は、健康と社会福祉、生活環境の質、文化、家族・地域社会、制度・法、ジェンダー等と関わる。分析結果として、有機農家の方が社会的価値に相対的に反応しやすい傾向にあることが示された。(b)農業システムの持続可能性評価手法複数の持続可能性指標に基づいて総合的判断を行うための手法として、構成的アプローチの可能性を検討した。LCAと意思決定分析の双方の検討を通して、はじめからある人間の選好(価値判断)を引き出すのではなく、問題との相互作用の中で構成される選好を取り扱うことを目指す方法に可能性があることが示された。(c)LCI(ライフサイクルインベントリ)データベースの構築等LCIデータベースについては、環境保全型農業やバイオマス利用システムを対象とし、モジュール化の方法によって引き続き作成作業を行った。その際、産業連関表等に基づく従来の方法との違いを示した。さらに、ライフサイクル環境影響評価モデルについては、土地利用を中心に検討を加えるとともに、環境と経済の統合的評価手法についても再検討を実施し、昨年度までの研究内容を発展させた。LCA(ライフサイクルアセスメント)を持続可能性の評価手法として発展させるため、社会的側面を考慮した影響評価手法ならびに統合的評価手法に関する研究を主として実施した。1、LCI(ライフサイクルインベントリ)データベースの精錬化と拡張環境保全型等の農業生産システムとバイオマス利用システムを対象とし、データベースの精度を向上させるとともに、肥料・農薬等の背景プロセスを拡充した。これによって、より詳細なLCAが実施可能となった。2.社会的側面の評価水稲作地帯を事例にとり、社会的側面から有機農業を適切に評価する指標を探索するため、社会影響評価指標に対する農家の反応を検討した。これにより有機農業を実践している農家の特徴が解明され、持続可能性を数量的に把握する際の基礎的知見が得られた。3.環境・経済・社会に関する統合的評価持続可能性に関する評価指標の軸(経済、環境、社会)に加え、戦略の軸を加えた新たな概念モデルを提示した。これにより、例えば、複数の農村活性化プロジェクトについて、それらの相対的パフォーマンスを比較するだけでなく、特定の評価結果をもたらしたメカニズムが考察できるようになった。4.持続可能な農業システムの設計以上を踏まえ、持続可能な農業生産システムやバイオマス利用システムがどのように設計できるかを検討した。
三量体G蛋白質G12ファミリーの新しい機能調節機構の研究

G12ファミリー、Gα12とGα13は細胞内において、その著名な下流分子であるRhoAの活性化を通じて、stress fiberやfocal adhesionなど、多様な機能を担っている。私の所属している研究室および他の研究グループは、Gα12とGα13がPC12細胞やN1E-115細胞のようくな神経培養細胞株において、神経突起の退縮を引き起こすことをこれまでに報告した。しかしながら、G12ファミリーの初代培養神経細胞における機能に関しては、未だよく調べられていない。今回、私は常時活性型のGα12とGα13が海馬神経細胞において、Rho-kinase活性依存的に軸索成長円錐の崩壊と軸索伸長の阻害を引き起こすことを発見した。更に、Gα12とGα13にそれぞれ共役すると考えちれている、スロンビンおよびlysophosphatidic acid(LPA)受容体を刺激することによって、Rho-kinase活性依存的に軸索成長円錐の崩壊と軸索分枝化の抑制を引き起こすことを発見した。スロンビンおよびLPA受容体は、線維芽細胞において、それぞれGα12とGα13を介してstress fiberを形成されるということが報告されている。しかしながら、神経の機能と、これら二つの受容体とG12ファミリーの共役とめ関係はこれまで明らかにされてこなかった。そこで私は、ショート・ヘアピンRNA(shRNA)を用いることにより、Gα12やGα13の発現量を抑えると、スロンビンおよびLPAが引き起こす成長円錐の崩壊が抑制されることを発見した。更に、Gα12とGα13のダブル・ノックダウンを行うと、成長円錐の崩壊は更に抑制された。これらの結果は、メロンビンとLPA受容体がGα12とGα13双方に共役するということを示唆する。今日、三量体G蛋白質G12ファミリーの情報伝達系については、エフェクター分子を含めて基本的な情報伝達経路が明らかにされつつある。本研究の特色は、Gα13に結合する分子の同定から明らかにされるGα13の新しい活性調節機構の発見により、低分子量G蛋白質の機能の時間的、空間的な発現調節のシステムを解明し、その生理作用、特に神経系における重要性を見いだすことである。本研究で明らかにされる新しいシステムの発見は、分子として見かけ上、類似した機能を持つ複数の機能分子の存在意義を明らかにする上に大きなヒントになり、また、細胞内での多彩で精妙な機能発現調節を可能にする機構のモデルにもなる。私は、Gα12とGα13の差異について、細胞内局在という観点から、イムノブロッティング法や免疫蛍光細胞染色法を用いて検証してみた。その結果、私はGα12が細胞膜に局在するのに対して、Gα13は細胞質に局在するということを発見した。更に私は、Gα13との共役が知られているLPA(lysophosphatidic acid)受容体を刺激すると、Gα13の局在が細胞質から細胞膜へと移行することを見出した。これはG12ファミリーの下流にある低分子量Gタンパク質、RhoAの活性化とも対応しており、Gα13の移行が受容体を介したRhoAの活性化に機能的に深く関与していることが示された。これらの結果から、Gα12とGα13の異なる細胞内局在が、これら2つのタンパク質の細胞内機能の違いを生み出している一因であるということが推察される。また、それらのことと関連して、同様に細胞骨格を制御し細胞の形態を制御することが知られている、一回膜貫通型受容体DCCに関して、現在ウエスタンブロッティング法や細胞染色により、その細胞内機能についての検証も現在行っているところである。G12ファミリーは、Gα12とGα13という2つのメンバーから構成されている。私は、これらGα12とGα13の差異について、細胞内局在という観点から、イムノブロッティング法や免疫蛍光細胞染色法を用いて検証してみた。現在私は、三量体G蛋白質G12ファミリーの神経細胞における機能に着目し、ラット海馬初代培養細胞を用いて、これらタンパク質の神経機能について解析しているところである。本研究の特色は、三量体G蛋白質の機能の時間的、空間的な発現調節のシステムを解明し、その生理作用、特に神経系における重要性を見いだすことである。

私の所属している研究室および他の研究グループは、Gα12とGα13がPC12細胞やN1E-115細胞のようくな神経培養細胞株において、神経突起の退縮を引き起こすことをこれまでに報告した。しかしながら、G12ファミリーの初代培養神経細胞における機能に関しては、未だよく調べられていない。今回、私は常時活性型のGα12とGα13が海馬神経細胞において、Rho-kinase活性依存的に軸索成長円錐の崩壊と軸索伸長の阻害を引き起こすことを発見した。更に、Gα12とGα13にそれぞれ共役すると考えちれている、スロンビンおよびlysophosphatidic acid(LPA)受容体を刺激することによって、Rho-kinase活性依存的に軸索成長円錐の崩壊と軸索分枝化の抑制を引き起こすことを発見した。スロンビンおよびLPA受容体は、線維芽細胞において、それぞれGα12とGα13を介してstress fiberを形成されるということが報告されている。しかしながら、神経の機能と、これら二つの受容体とG12ファミリーの共役とめ関係はこれまで明らかにされてこなかった。そこで私は、ショート・ヘアピンRNA(shRNA)を用いることにより、Gα12やGα13の発現量を抑えると、スロンビンおよびLPAが引き起こす成長円錐の崩壊が抑制されることを発見した。更に、Gα12とGα13のダブル・ノックダウンを行うと、成長円錐の崩壊は更に抑制された。これらの結果は、メロンビンとLPA受容体がGα12とGα13双方に共役するということを示唆する。
生理活性ペプチドを用いた新規心血管神経脂肪保護再生療法の開発

メタボリックシンドロームは、内臓脂肪型肥満に加え、糖代謝異常、脂質代謝異常、高血圧といった動脈硬化危険因子をもつ病態であり、脂肪組織を含む全身の血管内皮機能が障害された状態と考えられる。一方、脂肪組織は多くの生理活性物質(アディポサイトカイン)を産生する内分泌器官であり、アディポサイトカイン産生調節機構の破綻がメタボリックシンドロームの発症に関与するとされている。そこで、メタボリックシンドロームにおける脂肪組織の血管内皮機能障害に着目し、血管内皮細胞と脂肪細胞の共培養系を確立し、脂肪における生理活性物質を含む液性因子を介した血管内皮細胞と脂肪細胞の相互作用に関し検討を行った。血管内皮と脂肪細胞の共培養の結果から、1)脂肪細胞における脂肪分解の促進、2)FFAによる血管内皮細胞の炎症性変化が認められ、共培養による脂肪分解に血管内皮細胞由来アディポサイトカインが関与する可能性が示唆された。更に、我々がこれまで研究を蓄積してきた生理活性ホルモンに関し、未知の保護再生作用の検索を行った。マウスリンパ浮腫モデルを用いた検討から、アドレノメデュリン(AM)に既報の血管再生のみならずリンパ菅新生作用を持つことを見いだした(CardiovascRes. 2008 ; 80(3) : 339-45)。更に、培養ヒトリンパ管内皮細胞を用いた検討から、AMは濃度依存性にその細胞増殖および遊走を促進した。更には、AMは同細胞におけるVCAM-1やICAM-1の発現を著明に抑制した。このように我々は、当初血管拡張因子として同定されたAMにおいて、これまで知られていなかったリンパ管新生、炎症抑制という新たな生理活性作用を明らかにした。本年度は,既知および未知生理活性物質の代謝制御因子としての作用を検討するため,以下の検討をおこなった。メタボリックシンドロームは,内臓脂肪型肥満に加え,糖代謝異常,脂質代謝異常,高血圧といった動脈硬化危険因子をもっ病態であり,脂肪組織を含む全身の血管内皮機能が障害された状態と考えられる。一方,脂肪組織は多くの生理活性物質(アディポサイトカイン)を産生する内分泌器官であり,アディポサイトカイン産生調節機構の破綻がメタボリックシンドロームの発症に関与するとされている。そこで,メタボリックシンドロームにおける脂肪組織の血管内皮機能障害に着目し,血管内皮細胞と脂肪細胞の共培養系を確立し,脂肪における生理活性物質を含む液性因子を介した血管内皮細胞と脂肪細胞の相互作用に関し検討を行った。トランスウェル法により3T3-L1脂肪細胞とMSS31血管内皮細胞を共培養したところ,血管内皮細胞数に比例して培養上清中の遊離脂肪酸(FFA)濃度は有意に増加した(P<0.01)。DNAチップを用いた共培養及び飽和脂肪酸であるパルミチン酸添加によるMSS31の遣伝子発現解析では,多くのサイトカイン、ケモカインを含む受容体結合蛋白・ペプチド遺伝子(共培養68個,パルミチン酸51個)が単独培養と比較し強発現(>1.5倍)していた。レポーターアッセイによる解析から,共培養及びパルミチン酸添加は血管内皮細胞におけるNFkB活性を有意に増加させた(P<0.05)。共培養,パルミチン酸添加共に遺伝子発現が増強していた候補アディポサイトカインを3T3L1に添加したところ,培養上清中のFFA濃度は濃度依存性に増加した(P<0.001)。血管内皮と脂肪細胞の共培養により,1)脂肪細胞における脂肪分解の促進,2)FFAによる」血管内皮細胞の炎症性変化が認められた。また,共培養による脂肪分解に血管内皮細胞由来アディポサイトカインが関与する可能性が示唆された。我々がこれまで研究を蓄積してきた生理活性ホルモンに関し、心筋、血管、神経、脂肪の保護再生を含む新たな生理活性作用の検索を行った。

本年度、我々はマウスリンパ浮腫モデルを用いた検討から、アドレノメデュリン(AM)に既報の血管再生のみならずリンパ管新生作用を持つことを見いだした(Cardiovasc Res. 2008;80(3):339-45)。即ち、同モデルにおいて、AMの持続投与により著明な浮腫改善ならびに病巣部における血管・リンパ管新生を認めた。更に本年度は、AMによるリンパ管内皮に対する生理作用およびそのメカニズム解析をin vitroにおいて行った。培養ヒトリンパ管内皮細胞において、AMは濃度依存性にその細胞増殖および遊走を促進した。これらの促進はAMのセカンドメッセンジャーであるcAMP、更にはその下流にあるErk1/2依存性の作用であることをcAMPアナログおよびMEK阻害剤、リン酸化Erk1/2の発現検討により証明した。更に、AMは培養リンパ管内皮細胞におけるVCAM-1やICAM-1の発現を著明に抑制したことから、AMはリンパ管内皮における炎症関連接着因子の発現抑制を介し、リンパ球浸潤抑制など炎症抑制作用を発揮するものと考えられた。このように我々は、当初血管拡張因子として同定されたAMにおいて、これまで知られていなかったリンパ管新生、炎症抑制という新たな生理活性作用を明らかにした。
クラスII主要組織適合抗原発現誘導細胞によるバセドウ症眼症発症モデル動物の作成

バセドウ病での随伴症である眼球突出の成因として、申請者らは球後組織におけるTSHレセプターの発現とそれに対する自己抗体(TRAb)の関与を提唱してきたが、今回本仮説の実証および新たな治療法の開発を目的として、クラスII主要組織適合抗原(MHC/CII)を利用したバセドウ病眼症発症モデル動物の作成を試みた。先ずMHC/CIIの転写発現誘導因子であるClass II transactivator(CIITA)をクローニングし、FRTL-5細胞にトランスフェエクションし、Northern blotを行ったところ、クラスI主要組織適合抗原には影響がなく、MHC/CII分子が特異的に発現誘導されること、およびTSH-Rは十分量発現していることを確認した。その後、MHC/CII陽性FRTL-5細胞をFisherラットに免疫し、約10週後、免疫・非免疫ラットの甲状腺重量、血中遊離T3等を測定したところ、両者間に有為差が無く、MHC/CII分子とTSH-R分子の共存のみでは、TRAbの産生に不十分であることが判明した。現在さらにcostimulatory moleculeであるB7.1を共発現させたFRTL-5細胞のクローニングを試みており、同様の実験を行う予定である。