hpprc/llmjp-kaken huggingface dataset:
気候系に影響を及ぼす南大洋の二酸化炭素と揮発性有機分子に関する研究

南大洋は北極海とともに全世界の海洋に先駆けて酸性化の影響が現れると予想されている。その結果、生物相の変化が生じ、VOCの生成に影響を及ぼすことが考えられる。このことから本研究では南大洋における海洋観測により、1海洋表層の酸性化、すなわち炭素循環の実態を把握するとともに、2生物活動に伴うVOC放出・生成過程の解明を目指している。平成24年度は、海洋地球研究船「みらい」(海洋研究開発機構)による南極海のオーストラリアおよびインド洋セクターの観測が12月から3月にかけて実施された(MR11-05航海)。この航海では、本研究で平成23年度から24年度にかけて開発した機器を用いて海洋二酸化炭素分圧とメタン分圧の連続観測データを得ることが出来た。海洋のメタン分圧の連続観測データが得られたのは世界でも例がなく、海洋メタンの分布と変動に関する新たな知見が期待される。また各層の採水点ではVOCの観測を船上で実施するとともに、海水試料を採取することが出来た。特に、これまで炭酸系データの蓄積がある昭和基地沖のリュッツオ・ホルム湾で集中観測を実施できたことは、南大洋における炭素循環変動解明の観点から大変有意義であった。当初の予定通り、平成23年度は、海洋二酸化炭素分圧(pCO2)とメタン観測(pCH4)に使用するWS-CRDSを用いた計測器(Picarro G2301)を購入し、既存の海洋二酸化炭素分圧測定装置に取り付けることが出来た。また、微量気体成分であるVOCの高精度計測のため、ヘッドスペース-水素炎イオン化検出器ガスクロマトグラフ測定装置を用いて分析することも可能となり、白鳳丸航海において実証試験を済ませることが出来た。pCO2とpCH4観測については既に確立した技術であり、実証試験も今年度「みらい」(海洋研究開発機構)の北極海航海で可能となったので、ほぼ予定通りの進捗状況である。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、平成24年度は、海洋二酸化炭素分圧(pCO2)とメタン観測(pCH4)に使用するWS-CRDSを用いた計測器(Picarro G2301)を既存の海洋二酸化炭素分圧測定装置に取り付け、南大洋で観測を実施することが出来た。主に南大洋の南緯60度以南の南極大陸に近い海域において東経約30170度の広範囲にわたり高分解能データの取得に成功した。また、本研究で構築した揮発性有機分子分析装置を用いて45観測点で表層水中のDMS及びイソプレンの測定を行い、さらにそのうち24点でDMS、11点でイソプレンの鉛直プロファイルの測定も行った。当航海で設定された全151観測点において炭酸系やその他の物理化学パラメータの鉛直分布も得られており、我々が得たデータの解析に用いることが可能である。それに加え独自にDMS及びイソプレンの測定を行った45点で植物プランクトン群集組成の指標となる色素分析・フローサイトメトリー用の試料や海洋メタン測定用の試料など、海水試料を多数採取した。平成24年度は、海洋二酸化炭素・メタン同時計測が早期に可能となったため、「みらい」の北極海航海でも観測を実施することができた。このことから当初の計画以上に研究が進捗している状況であると言える。
ハブメディア・コンテンツに着目した異種ソーシャルメディアマイニング

26年度は(1)ソーシャルメディアにおけるユーザの属性推定、及び(2)ソーシャルメディアにおけるユーザ行動の分析という研究に取り組み、主要査読付き国際会議での発表などの成果を得た。研究(1)では、ネットワーク上のノードの分類という広く研究されている手法の拡張を行った。ネットワーク上でのノードの分類を用いると、ソーシャルメディアユーザの属性推定のみではなく、他の様々なネットワークにおけるノードの属性推定が可能である。既存研究では接続ノード間の属性の相関をあらかじめパラメータとして指定する必要があった。例えば、あるソーシャルメディアでは同性同士が友人になるという相関が強いのに対し、別のソーシャルメディアでは異性同士が友人になる相関が強いことがある。提案手法では属性の相関に対するパラメータを指定することなく、どのような相関にも適用することが可能である。研究(2)では、Twitterにおいて、ユーザが他のユーザをフォローするという行動を分析した。また、Twitterにおいてユーザが他のユーザを"タグ付け"するという行動を、タグ付けを主とする他のソーシャルメディアと比較した。その結果、"フォロー"、"タグ付け"という行動に関する様々なパターンが発見された。例えば、相互にフォローしているユーザ同士は"friends"といったタグ付けをすることが多いのに対し、単方向でのみフォローしているユーザ同士は"sports"などのトピックを表すようなタグ付けをすることが多いことが分かった。これら2つの研究は、異種ソーシャルメディアの統合に繋がると期待される。ユーザの属性をキーとして様々なソーシャルメディアを統合していくことが可能であると考えられるし、またユーザの行動の根底に潜むパターンの解明により、異種ソーシャルメディアに共通するパターンをキーとしての統合が可能であると考えられる。26年度が最終年度であるため、記入しない。昨年度は、ソーシャルメディアにおける、ユーザ位置推定と実世界イベント検出の統合というテーマで研究に取り組み、特許の申請や学会発表、学会発表での表彰をされるなどの成果を得た。本研究の最終的な目的はソーシャルメディアを用いて実世界におけるイベント(地震、火事、犯罪など)を検出することである。例えば、関東圏にいるユーザが一斉に「地震だ」と投稿していれば、関東で地震が起こったのではないかと推測できる。これにより、災害対策や防犯、復興などに役立てることが出来る。イベントの検出をするためにはソーシャルメディアに投稿をするユーザがどこに住んでいるかを知らなくてはならない。しかし、ソーシャルメディア、例えばTwitterでは約75%のユーザは自らの居住地情報を公開していない。そのため、ユーザの居住地情報の推定が必要となる。ユーザの居住地推定を行う研究は既にいくつか存在するが、本研究ではイベント検出の手法と居住地推定の手法を投稿し、それらを再帰的に行う点が新しい。具体的には、既にわかっているユーザの居住地情報を用いて実世界のイベントを検出し、検出したイベントが起こった場所の情報を用いてその周辺にいるユーザの居住地を推定する。そして、推定されたユーザの居住地を用いて更にイベント検出を繰り返す。このサイクルにより、イベント検出と居住地推定の精度が相互に補完しあい、精度が高まっていくと考えられる。提案手法の有効性を検証するために、Twitterのデータを用いた評価実験を行ったところ、既存の居住地推定手法の精度を大幅に改善したほか、人目で見て妥当なイベントが検出されていることが実証された。昨年度は、ソーシャルメディアにおけるユーザの居住地推定というテーマで研究に取り組み、国際会議での発表、論文誌への採録などの成果を得た。昨年度はソーシャルグラフを用いた推定手法及びコンテンツを用いたオンライン推定手法の二つを提案した。前者の手法では局所的に注目を集めるユーザを特定し、それを用いてそのユーザに注目しているユーザの居住地を推定する。例えば、つくば市の天気予報アカウントに注目しているユーザはつくば市に住んでいる可能性が高いと考えられる。後者の手法では、時々刻々と投稿されるコンテンツに含まれる、地域性を持つ単語を用いてそのコンテンツを投稿したユーザの居住地を推定する。例えば、つくば市で地震が起こった際に「地震」という単語を含むコンテンツを投稿したユーザはつくば市に住んでいる可能性が高いとしてその確信度を逐次高める。二つの提案手法の有効性を検証するために、日米における二つのTwitterデータを用いた評価実験を行ったところ、既存手法の精度を大幅に改善したほか、局所的に注目を集めるユーザの特定が可能であり、また従来手法では不可能であったオンライン推定が可能であることが示された。

例えば、あるソーシャルメディアでは同性同士が友人になるという相関が強いのに対し、別のソーシャルメディアでは異性同士が友人になる相関が強いことがある。提案手法では属性の相関に対するパラメータを指定することなく、どのような相関にも適用することが可能である。研究(2)では、Twitterにおいて、ユーザが他のユーザをフォローするという行動を分析した。また、Twitterにおいてユーザが他のユーザを"タグ付け"するという行動を、タグ付けを主とする他のソーシャルメディアと比較した。その結果、"フォロー"、"タグ付け"という行動に関する様々なパターンが発見された。例えば、相互にフォローしているユーザ同士は"friends"といったタグ付けをすることが多いのに対し、単方向でのみフォローしているユーザ同士は"sports"などのトピックを表すようなタグ付けをすることが多いことが分かった。これら2つの研究は、異種ソーシャルメディアの統合に繋がると期待される。ユーザの属性をキーとして様々なソーシャルメディアを統合していくことが可能であると考えられるし、またユーザの行動の根底に潜むパターンの解明により、異種ソーシャルメディアに共通するパターンをキーとしての統合が可能であると考えられる。26年度が最終年度であるため、記入しない。ソーシャルメディアの統合には、実世界における位置情報という観点が重要になってきている。昨年度に実施した研究はソーシャルメディアのユーザと位置情報をと結びつけ、また実世界の出来事とソーシャルメディアとを結びつけた。この結びつきを基に他のソーシャルメディアを相互に結びつけることが可能である。昨年度の成果により、「研究の目的」の達成に向けておおむね順調に進展していると考えている。今後は昨年度に提案したイベント検出およびユーザの居住地推定手法を改善するためにより大規模、長期間のデータを用いた実験を実施する。その結果によりそれら二つのタスクの関連についてより深く調査し、また他のメディアに対する実験も実施する。さらに、ユーザの居住地推定には検出したイベントの情報のみでは十分であるとは言えないため、別の情報源の活用を模索する。
小児における口呼吸が誘発する異常咀嚼・嚥下機能の3次元動態解析

嚥下中の生理的な口唇の動きを定量評価し、嚥下時舌圧を同時評価することが目的である。成人男性9名を対象に、水5mlと20mlを口腔内に保持させて自分のタイミングにて一口で嚥下させた。モーションキャプチャを用いて嚥下中の口唇の動きとして左右の口角間距離の変化量を計測し、舌の動きとして舌圧を同期観察した。一口量の増加により、最大舌圧は変化しなかったが、口角間距離は大きく、口唇が作用して舌が挙上するまでの時間は短くなった。以上より、一口量の増加により舌の作用より口唇の動きを大きくすることで嚥下したことを示した。これらのことは、嚥下中の口唇の動きの客観的な評価ができたことを示唆した。嚥下動作における複数の関連器官の協調動態の簡便かつ客観的評価法が求められている。障害や加齢に伴う口唇機能低下は誤嚥性肺炎のリスクを増加させるため、嚥下時の生理的な口唇機能の評価法も望まれるが、口唇周囲筋の作用により、嚥下時に口角は外側へ伸展すると報告されているので、口角の動きの定量評価は、嚥下時の生理的な口唇機能の評価法になると考えられた。以上より、簡便な方法を用いて嚥下時の口角の動きを三次元解析し、嚥下時舌圧を同時評価し、嚥下時の口唇と舌の協調動態を検討した。健常成人男性9名を対象にモーションキャプチャを用いて嚥下時の口角の三次元動態を計測し、切歯乳頭部の嚥下時舌圧を同期計測した。5mLと20mLの水を一口で嚥下させ、各々3回計測し、嚥下時の最大舌圧値、最大口角間距離変化量、舌圧が最大となる時間と口角間距離変化量が最大となる時間の差(口唇ー舌時間)を算出した。上記3項目における水量の相違による差についてWilcoxon検定を行い、3項目の個体間変動と個体内変動を求めて解析した。一口量の増加に伴う最大舌圧値の差はなかったが、口角間距離変化量は有意に大きく、口唇ー舌時間は短くなったので、一口量が増すと、舌は安定して作用するが、口唇を大きく動かして補助してタイミングを調整するために口唇ー舌時間が短くなったと推察された。最大舌圧値と口角間距離変化量の個体内変動が個体間変動よりも小さかったことより、各被験者の舌の挙上と口唇の動きは安定しており、一口量の増加により、口角間距離変化量と口唇ー舌時間の個体間、個体内変動が小さくなったので、多量の水を一口で嚥下するには、舌と口唇のより密接な協調性が求められたと推察された。以上より、口角の三次元動態解析は、嚥下時の生理的な口唇機能の客観的評価法として有効であり、複数の関連器官の協調動態の評価は、嚥下動作の解明に繋がると考えられた。困難と予想された嚥下動作時の口唇の三次元動作解析によって、嚥下時舌圧との同時評価による口唇と舌の協調動態に関する英語論文が発表できた。嚥下動作は、頭頚部関連器官の複合的な協調運動であるため、協調動態の解明が困難である。また、口唇機能は嚥下動作において重要であるので、嚥下時の生理的な口唇機能の評価法の確立が求められている。口唇圧や口唇閉鎖力を評価した研究はあるが、嚥下時の口唇の動きに着目した報告は見当たらない。口輪筋を含む多くの筋の集合部であるモダイオラスが、嚥下時に口角を外側へ引くと言われている。よって、嚥下時の口唇周囲軟組織の三次元動態(口角の動き)と嚥下口腔期の主体をなす舌圧を同期観察することによって、嚥下時の口唇と舌の協調動態の解明を行うこととした。被験者は健康成人男性9名(平均年齢:25.4±2.1歳)とした。モーションキャプチャによる口唇運動記録は、左右口角部に1点ずつマーカーを貼付し、嚥下時舌圧測定は、小型圧力センサをシーネの切歯乳頭部付近に装着して同期計測した。被験者には、水5mlと20mlを口腔内に保持させて自分のタイミングにて一口で嚥下させた。また、嚥下時と安静時の口角間距離の差を求めるために、口唇を閉じて安静状態の計測を5秒間行った。嚥下時の最大舌圧値、嚥下時の最大口角間距離と安静時口角間距離の差(口角間距離変化量)、口唇から舌が作用するまでのタイミングを調べるために、舌圧が最大となる時間と口角間距離変化量が最大となる時間の差(口唇ー舌時間)を求め、上記3項目において、水量の相違による差についてWilcoxon検定を用いて検討した。一口量の増加により、舌圧に差はなかったが、口角間距離変化量は有意に大きく、口唇ー舌時間は短くなった。このことから、一口量が増加したために口唇の協調性がより求められ、舌よりも口唇の動きが嚥下を補助したと推察された。

以上より、嚥下時の口角の三次元動態解析は、生理的な口唇機能の客観的評価の手段として有効であることが示唆され、国際誌に成果を報告した。嚥下中の生理的な口唇の動きを定量評価し、嚥下時舌圧を同時評価することが目的である。成人男性9名を対象に、水5mlと20mlを口腔内に保持させて自分のタイミングにて一口で嚥下させた。モーションキャプチャを用いて嚥下中の口唇の動きとして左右の口角間距離の変化量を計測し、舌の動きとして舌圧を同期観察した。一口量の増加により、最大舌圧は変化しなかったが、口角間距離は大きく、口唇が作用して舌が挙上するまでの時間は短くなった。以上より、一口量の増加により舌の作用より口唇の動きを大きくすることで嚥下したことを示した。これらのことは、嚥下中の口唇の動きの客観的な評価ができたことを示唆した。口唇の三次元動態と嚥下音を同時評価することで、咀嚼してから嚥下するまでの動作の定量評価をするシステムを確立したい。小児歯科学嚥下動作における口唇機能の生理的評価法に関する英語論文作成に時間を費やし、嚥下音の研究の進行が少し遅れたので。嚥下時の口唇の三次元動態解析に関する研究を英語論文に掲載できたので、嚥下音と口唇の三次元動態を同時評価するための追加計測・解析し、学会発表や英語論文の校正・投稿費用に使用する。
グリア細胞のタウ病理からタウオパチーの病態にせまる

認知症や運動ニューロン疾患を呈する症例の中には、神経細胞やグリア細胞の中にタウ蛋白が蓄積する病気があり、タウオパチーと呼ばれている。近年、運動ニューロン症状を呈する新しいタウオパチーの疾患概念が提唱された。その疾患はグリア細胞内に球状の構造を認めることからglobular glialtauopathy (GGT)と呼ばれている。我々はGGTの封入体には分子が小さく毒性が高いタウオリゴマーが多いことを見出した。タウオパチーでは疾患ごとにタウの分子(モノマーやオリゴマー等)の形態や含まれる量がちがい、そのことがそれぞれの疾患で見られる封入体の形態の違いに反映されていることが考えられた。近年、前頭-側頭型認知症や上位・下位運動ニューロン症状を呈し、グリア細胞優位にタウ蛋白が蓄積する特異な4-リピートタウオパチーの存在が認識されるようになり、そのような疾患群はglobular glialtauopathy (GGT)としてまとめられた。この疾患は臨床病理学的に興味深い所見を呈すると共に、神経変性疾患におけるグリア細胞の影響を考える上で重要な位置づけにある。この新しい疾患概念にあてはまる自験例を病理組織学的、生化学的に検討し、グリア細胞に蓄積するタウ蛋白の特性、およびそのグリア内異常蓄積により、どのようなメカニズムで神経細胞組織が障害されるようになるのかを明らかにすることが本研究の目的である。平成26年度の計画は、当教室の有するリソースの中からGGT症例をピックアップすることと、アストロサイトに蓄積しているタウ蛋白の特性の解析をすることである。これまで明らかになったことは以下の点である。1)新たな症例追加。26年度に新たに1例GGT症例を経験し、さらにこれまで診断がつかなかったタウオパチーのうち、1症例がGGTに該当することを明らかにした。2)市販のタウオリゴマー抗体(T22)を使用し、GGT症例と他のタウオパチーを免疫染色で比較した。その結果、タウオリゴマーはGGT症例でより多くの構造物を染めだし、他のタウオパチーとは差が認められることが明らかになった。3)凍結脳組織から抽出したタンパクの可溶分画でT22を用いてWestern blottingを行ったところ、GGT症例ではタウのtrimerが他の疾患よりも多く含まれていることが示唆された。臨床的に運動ニューロン疾患を呈する症例の中に、病理組織学的にグリア細胞優位にタウ蛋白が蓄積する特異な4-リピートタウオパチーが含まれることが知られている。アストロサイトやオリゴデンドロサイトの胞体にタウの蓄積をみるが、その形態はこれまで知られている他のタウオパチーとは異なり、globular glial tauopathy (GGT)と呼ばれている。この疾患は神経変性疾患におけるグリア細胞の影響を考える上で重要な位置づけにある。アストロサイトのタウ病理について病理組織学的、生化学的に検討し、蓄積するタウ蛋白の特性を明らかにすること、さらにそのタウ蛋白の蓄積によって神経組織がどのように障害されるのかを明らかにすることが本研究の目的である。平成26年度の研究で、GGTでは他のタウオパチーに比べてオリゴマーの含有量が多く、その多くがグリア細胞の中にあることがわかった。Western blottingの結果から、組織毒性を持つと報告があるtrimerが有意に多い可能性がある。平成27年度は、GGT同様に銀染色で染色性の低い構造物を有するPick病についてオリゴマーの関与を調べてみた。その結果、Pick病でもオリゴマー抗体陽性の構造物がみられ、それはGGTとは異なり神経細胞に優位に蓄積していることがわかった。また、剖検脳のアストロサイトをin vitroの系に移して培養をはじめ、今後の発現実験等に使用することを考えている。アストロサイトの持つ主要蛋白であるGFAPの遺伝子に変異のある症例(アレキサンダー病)で、アストロサイトにタウの蓄積を伴う非典型的な所見を呈する症例を経験した。本症例もアストロサイトとタウの関係にせまる重要な鍵を握るものとみて検討を進める。タウオパチーを広く対象としているうちに、GGTとよく似た染色動態をもつPick病についても、オリゴマーの関与が疑われる結果を得た。Pick病はGGTなどとちがい、3-リピートタウオパチーである。この結果から蓄積するタウの構造は4-リピート、3-リピートタウ関係なく同様の構造を取る可能性があり、タウオリゴマーという観点から疾患を再分類できる可能性がある。剖検脳からアストロサイトをin vitroの系に移して培養することを試みており、これまで複数回成功している。

平成27年度は、GGT同様に銀染色で染色性の低い構造物を有するPick病についてオリゴマーの関与を調べてみた。その結果、Pick病でもオリゴマー抗体陽性の構造物がみられ、それはGGTとは異なり神経細胞に優位に蓄積していることがわかった。平成28年度はGGTのタイプによってタウが蓄積する細胞に違いがあるかどうかを、タイプ2とタイプ3について検討した。その結果、タイプ3ではタイプ2に比べて有意にアストロサイトへの蓄積が多く、タイプ2では比較的オリゴデンドロサイト内への蓄積が多くみられた。タイプ2についての報告は少なく、国際学会にて報告し現在論文を製作中である。GGTはグリア細胞でのタウ病理が注目されているが、神経細胞内でのタウ陽性構造物の形態にも違いがみられ、現在その形成過程の検討を行っている。認知症や運動ニューロン疾患を呈する症例の中には、神経細胞やグリア細胞の中にタウ蛋白が蓄積する病気があり、タウオパチーと呼ばれている。近年、運動ニューロン症状を呈する新しいタウオパチーの疾患概念が提唱された。その疾患はグリア細胞内に球状の構造を認めることからglobular glialtauopathy (GGT)と呼ばれている。我々はGGTの封入体には分子が小さく毒性が高いタウオリゴマーが多いことを見出した。タウオパチーでは疾患ごとにタウの分子(モノマーやオリゴマー等)の形態や含まれる量がちがい、そのことがそれぞれの疾患で見られる封入体の形態の違いに反映されていることが考えられた。1)GGT症例の追加(新規1例、再検討1例)によって、GGTは6例となり、タイプの違うものの検討など、より臨床病理学的に詳細な検討ができている。2)タウオリゴマーの市販抗体が入手できたため、免疫染色やWestern blottingを予想よりも早く進めることができた。GGT症例で嗜銀性を持たないアストロサイトのタウはタウオリゴマーであることが示唆され、これは新しい知見であり意義が大きい。我々は他の疾患の検討を進め、Gallyas-Braak鍍銀法とタウオリゴマー免疫染色がちょうど裏表の関係にあることを確認した。3)TDP-43病理を伴った1症例について症例報告を行った。アストロサイトの形態が疾患を分類するうえで重要であるという観点からPSPとPNLAを検討し、専門誌に報告した。タウオリゴマーによる疾患の分類はさらに進めて、広くタウオパチー全体を組織学的に検討する。アストロサイトにタウオリゴマーを発現させてその細胞毒性について調べる。GGTのアストロサイトの検討から、アストロサイトはタウ蓄積の程度が強いほど本来持っているべきGFAPの量が少なくなっていることがわかっている。アストロサイトの機能障害について免疫染色法やWestern blottingで検討する。アストロサイトと神経細胞の共培養を試み、アストロサイトへのオリゴマー蓄積が神経細胞にどのような影響を与えるか検討する。
YY超雄両生類を用いたゲノム解析および雄決定遺伝子の探索

ネッタイツメガエルのYY超雄とXX雌から調整したゲノムDNAについて次世代シークエンサーHiSeq2500による150 bpのペアエンド解析を行い、それぞれ101.8Gおよび92.5Gのシークエンスデータを得た。CLC Genomics Workbenchシステムによって解析した結果、雌雄間で異なる塩基配列(DeletionおよびMNV、SMV、Insertion、Replacement)は、第1染色体(Chr1)から第10染色体(Chr10)それぞれの染色体において、115,283439,608箇所で確認された。各染色体の塩基数当たりの変異箇所の割合は0.190.44%となり、全体的な相同性としてChr6やChr8では比較的高く、Chr5やChr9では比較的低い傾向が見られた。また、各染色体における変異箇所のばらつきを見ると、Chr10以外の染色体については、両端側に変異箇所が多い傾向が見られた。YY超雄ーXX雌間の塩基配列の違いが多くの箇所で確認されたことから、今後さらに詳細なバイオインフォマティクス解析を進めると共に、RNA-seq解析等により雄決定候補遺伝子を絞っていく必要がある。さらに、雄決定候補遺伝子のノックアウトやトランスジェネシスを行うためのリソース作製および雌性決定様式の確認も行った。交配を繰り返すため、作製に数年を要するYY超雄を一回の交配で得るためにYY雌の作製に着手した。XY雄とXY雌の人工交配によって得られたYY超雄を含む幼生集団にエストロゲン処理を行った。現在、成熟させるために飼育を継続中である。また、幼生期にアンドロゲン処理を行った雄個体を用いて人工交配を行ったところ、100%雌の幼生集団が得られたことから、雌の性決定様式がXXであることが再確認された。今回得られたXX雄を用いた人工交配により、今後も全雌集団を作製することが可能となった。今年度は、「1次世代シークエンサーによる雄特異的ゲノム解析」「2FISHおよびPCRによる雄特異的ゲノムおよびY性染色体の同定」「3精巣分化過程のRNA-seq解析」「4雄特異的ゲノム領域のノックアウトおよびトランスジェネシス」の4項目について予定していた。1についてはCLC Genomics Workbenchシステムによって解析を行った。しかし、雌雄間で塩基配列に違いが見られる箇所が予想以上に多く、染色体上に散在していたため、雄決定候補遺伝子を絞るには至っていない。今後さらに、詳細なバイオインフォマティクス解析を行う必要がある。2については、CLC Genomics Workbenchシステムにより、パソコン上で染色体へのマッピングが可能であるため、FISHを行う必要は無くなった。3については、全雄幼生集団を作製するために必要なYY超雄が枯渇したため、再度YY超雄の作製を行うと共に、より短期間にYY超雄を得るためにYY雌の作製にも着手した。現在、成熟したXX雄とYY超雄の混在集団の中から、人工交配によってYY超雄の選別を行っている。4については、今後選別されるYY超雄の人工媒精によって得られる全雄集団の受精卵を用いて、ノックアウト実験を行うことになる。一方、全雌幼生集団の作製に必要なXX雄は得られているので、トランスジェネシス実験は可能である。その前に、さらに詳細なバイオインフォマティクス解析や精巣分化過程のRNA-seq解析等による雄決定候補遺伝子の選定が必要である。以上により、進行具合は「遅れている」という評価である。まずは、CLC Genomics Workbenchシステムを用いて、得られたゲノムシークエンスの雌雄間の違いについてより詳細に解析する必要がある。同時に、XY雄とYY超雄が混在した集団の中から、人工交配によりYY超雄の選別を行い、得られたYY超雄とXX雌を交配して全雄幼生集団を作製する。一方、XX雄とXX雌を交配して全雌幼生集団を作製する。そして、これまでに行った精巣または卵巣の分化過程における組織学的解析結果をもとに、精巣分化および卵巣分化が起こるステージ前後の遺伝子発現変化についてRNA-seq解析を行う。精巣分化特異的に発現している遺伝子に着目し、その塩基配列を先のゲノムDNA解析結果と照合して、精巣分化に関係することが予想される雄特異的ゲノム領域(雄決定候補遺伝子)を選定する。選定した領域について雄ゲノム特異的であることや精巣分化特異的な遺伝子発現が見られることなどをPCR法およびin situハイブリダイゼーション法により解析する。次に、選定された雄特異的ゲノム領域が雄決定に関係していることをノックアウト法およびトランスジェネシス法によって確かめる。ノックアウト法では、YY超雄とXX雌の交配によって得られる全雄集団の受精卵に、雄決定候補遺伝子に変異が入るように設計したベクターをインジェクションし、胚を発生させて精巣分化の阻害または卵巣分化が見られることを組織学的および分子生物学的に解析して確かめる。また、トランスジェネシス法では、XX雄とXX雌の交配によって得られる全雌集団の受精卵に、雄決定候補遺伝子を組み込んだベクターをインジェクションし、胚を発生させて精巣が分化することを組織学的および分子生物学的に解析して確かめる。トランスジェネシス法およびノックアウト法によって得られた幼生の一部は、成熟させるために飼育を継続する。最初に、ネッタイツメガエルYY超雄を用いた交配により得られた全雄幼生集団および卵核二倍発生法により得られた全雌集団を用いて、それぞれの生殖腺分化過程を組織学的に解析した。

Jamilら(2008年)により報告されているネッタイツメガエル性分化時期を参考にしてNKステージ47以降の幼生から取り出した生殖腺の組織切片を作製し、染色後に検鏡した。その結果、NKステージ47の生殖腺において、すでに雌雄間で異なる組織像が観察された。従って、これまでの報告よりも早いステージにおいて性分化が起こっていることが推察され、次年度に行う予定である精巣分化過程のRNA-seq解析用のサンプリング時期を決定するための貴重な情報になる。次に、全雄集団の個体が正常な雄として成熟することを確かめるために、YY超雄とXX雌を交配して得られた全雄集団を成熟させた。その成熟雄の精子懸濁液を用いて人工媒精を行い、得られた受精卵のふ化率を調べたところ、XY雄とXX雌の交配によって得られた成熟雄を用いた場合のふ化率と比べて有意差はなかった。また、どちらの成熟雄においても活発な精子形成像が観察された。従って、全雄集団は精巣分化を解析するモデルになると考えられる。さらに、YY雄とXX雌のゲノムDNA配列を比較して雄特異的ゲノム領域を特定するために、それぞれの個体から調整したゲノムDNAを用いて、次世代シークエンサーによるショートリード解析用ライブラリーを作成した。解析は現在も行っている。また、ショートリード解析後のゲノムDNAシークエンスデータのアセンブリをより確実にするために、ロングリード解析も併せて行っている。また、雄特異的ゲノム領域の染色体マッピングを行うために、染色体標本作製法を検討した。成体の心臓および肺、腎臓の細片を培養して得られた細胞を用いて、スライドグラス上に染色体標本を作製した。次世代シークエンサーによるゲノム解析および雄特異的ゲノム領域の染色体マッピングを行う予定であったが、まだ終えていない。しかし、ゲノム解析についてはすでにライブラリー作製を終えており、ゲノムDNAシークエンスデータの取得および解析を行うのみである。また、染色体マッピングについても染色体標本作製法をすでに確立している。従って、今後早い時期にそれらの計画を遂行できると考えており、全体として「やや遅れている」という評価である。また、今回の予定になかった精巣分化過程の組織学的解析や全雄幼生集団の精巣分化・発達の正常性の確認を行ったことから、今後行う予定である精巣分化過程のRNA-seq解析を速やかに行うことができると考えている。ネッタイツメガエルのYY超雄とXX雌から調整したゲノムDNAについて次世代シークエンサーHiSeq2500による150 bpのペアエンド解析を行い、それぞれ101.8Gおよび92.5Gのシークエンスデータを得た。CLC Genomics Workbenchシステムによって解析した結果、雌雄間で異なる塩基配列(DeletionおよびMNV、SMV、Insertion、Replacement)は、第1染色体(Chr1)から第10染色体(Chr10)それぞれの染色体において、115,283439,608箇所で確認された。各染色体の塩基数当たりの変異箇所の割合は0.190.44%となり、全体的な相同性としてChr6やChr8では比較的高く、Chr5やChr9では比較的低い傾向が見られた。
有明海浅海域及び沿岸低平地の生産環境と有効利用に関する研究

本研究により得られた研究成果は以下の通りである。干潟土の堆積機構を室内モデルを用いて解析した。とくに、干潟形成過程の中でも最も重要な要素である、波と流れの共存場における底泥の巻き上げ現象について、底面波動境界層付近の剪断応力および干潟域底泥の巻き上げ機構を検討した。その結果、共存場の定常流成分に対する底面波動境界層付近の剪断応力の理論界およびその分布性と共存場の物理的パラメータとの関連性を明らかにした。水田土壌の物理学性について検討した。土壌の透水性と土中の溶液濃度及び組成との相互関係を調べるために、高膨潤性のベントナイトと低膨潤性の有明粘土及び粘土・砂混合試料を対象に、NaClとCaCl_2の混合溶液の濃度を段階的に減少させる飽和浸透実験を行った。透水係数の低下には、粘土の種類、溶液濃度、Naの吸着割合に応じて異なる機構のあることを明らかにした。佐賀県白石町の水田跡地における箱型基礎工と床版型基礎の載荷試験結果の比較より、箱型基礎工法は床版型基礎工法の場合より沈下量を約1/2に制御できること、また、FEM解析によりこの実験結果を裏付けることができることを明らかにした後、佐賀県有明町の干拓地において、JA白石が水稲の育苗センターを建設した際の基礎として箱型基礎工を設計し、同センター施工後の基礎の沈下制御効果を実測により確認した。水田における農業用機械の安全走行性に関し、農業用履帯型車両のゴム履帯の走行抵抗について検討した。静力学に基づく履帯の走行抵抗解析及び実験によれば、転輪荷重による履帯の変形特性が転動抵抗の発生要因に大きく影響し、転輪荷重によって生じる履帯の転動抵抗は予測可能であることを明らかにした。研究代表者の甲本は、佐賀県白石町の水田跡地において試験的に施工した地盤改良工作による箱型基礎工と床版型基礎(いずれもサイズは7.4m×7.4m、深さはそれぞれ、4mと1m)の載荷試験結果を用いて、両基礎工法の沈下制御効果の解析を行った。実験によると、箱型基礎工法は床版型基礎工法の場合より沈下量を約1/2に制御できることが明らかとなった。また、FEM解析結果からもこの実験結果を裏付ける結果が得られた。分担者の瀬口は、干潟土の堆積機構を室内モデルを用いて解析した。とくに、干潟形成過程の中でも最も重要な要素である、波と流れの共存場における底泥の巻き上げ現象について検討した。その結果、共存場の定常流成分に対する底面波動境界層付近のセン断応力の理論界及びその分布性と共存場の物理的パラメータとの関連性が明らかとなった。分担者取出は、水田土壌の物理学性について検討した。土壌の透水性と土中の溶液濃度及び組成との相互関係を調べるために、高膨潤性のベントナイトと低膨潤性の有明粘土及び粘土・砂混合試料を対象に、NaClとCaCl2の混合溶液の濃度を段階的に減少させる飽和浸透実験を行った。透水係数の低下には、粘土の種類、溶液濃度、Naの吸着割合に応じて異なる機構のあることが明らかとなった。分担者松尾は、水田における農業用機械の安全走行性に関し、農業用履帯型車両のゴム履帯の走行抵抗について検討した。静力学に基づく履帯の走行抵抗解析及び実験によれば、転輪荷重による履帯の変形特性が転動抵抗の発生要因に大きく影響し、転輪荷重によって生じる履帯の転動抵抗は予測可能であることが明らかとなった。

研究代表者の甲本は、佐賀県白石町の水田跡地における箱型基礎工と床版型基礎の載荷試験結果の比較より、箱型基礎工法は床版型基礎工法の場合より沈下量を約1/2に制御できること、また、FEM解析によりこの実験結果を裏付けることができることを明らかにした後、佐賀県有明町の干拓地において、JA白石が水稲の育苗センターを建設した際の基礎として箱型基礎工を設計し、同センター施工後の基礎の沈下制御効果を実測により確認した。分担者の瀬口は、干潟土の堆積機構を室内モデルを用いて解析した。とくに、干潟形成過程の中でも最も重要な要素である、波と流れの共存場における底泥の巻き上げ現象について、底面波動境界層付近の剪断応力および干潟域底泥の巻き上げ機構を検討した。その結果、共存場の定常流成分に対する底面波動境界層付近の剪断応力の理論界およびその分布性と共存場の物理的パラメータとの関連性を明らかにした。分担者の取出は、水田土壌の物理学性について検討した。土壌の透水性と土中の溶液濃度及び組成との相互関係を調べるために、高膨潤性のベントナイトと低膨潤性の有明粘土及び粘土・砂混合試料を対象に、NaClとCaCl2の混合溶液の濃度を段階的に減少させる飽和浸透実験を行った。透水係数の低下には、粘土の種類、溶液濃度、Naの吸着割合に応じて異なる機構のあることを明らかにした。分担者の松尾は、水田における農業用機械の安全走行性に関し、農業用履帯型車両のゴム履帯の走行抵抗について検討した。静力学に基づく履帯の走行抵抗解析及び実験によれば、転輪荷重による履帯の変形特性が転動抵抗の発生要因に大きく影響し、転輪荷重によって生じる履帯の転動抵抗は予測可能であることを明らかにした。
グラフェンサンドイッチ構造を用いた科学反応の直視解析法の開発

本研究では科学反応を『原子分解能』で『リアルタイム』に観察する新たなその場観察手法の開発を目的とする。既存の技術でも、透過型電子顕微鏡(TEM)は原子分解能が得られており、液中での観察も実現されている。しかし、種々の科学反応(化学反応、生体反応など)をTEM内で任意に制御することは極めて困難であった。しかも液中試料の観察では、液体分子による電子ビームの散乱が起こるため分解能が大幅に低下するという致命的な問題があった。本研究は、それらの問題を同時に解決しうる全く新しい独自技術を開発することを目指す。
エックス線光子相関分光法によるケイ酸塩メルトの高圧下その場粘性測定

本研究の2年目にあたる平成30年度には、水ガラスのX線散乱測定をより広いQ領域で実施した。具体的には、フォトンファクトリー(PF)の小角散乱実験専用ビームラインBL-10Cにおいて、当該ビームライン用に製作した試料容器に水ガラスを封入し、Q = 0. 01 Å-1までの測定を実施した。また、同じ試料容器を非晶質の構造とその圧力変化の測定に実績のあるBL-18CおよびAR-NE1Aに持ち込み、Q = 15 Å-1までの測定を実施した。3ビームラインのデータは整合的であり、現在、それらのデータを統合して解析を行っている。また、平成29年度までの測定により、水ガラスに特徴的な低Q領域のピークが複雑かつ異常な圧力変化を示すことを見い出している。平成30年度には、その詳細を解明することを目的とした測定も実施した。現在、こちらのデータの解析も進めている。以上については、今年度中に、水ガラスの構造とその圧力変化についての論文にまとめたいと考えている。BL-10Cでの測定は、本研究の当初からの目的である「X線光子相関分光法(XPCS)による粘性測定の実現」に向けた予備測定として実施したものである。予備測定の結果を踏まえ、現在までにXPCSのための試料容器の設計を完了した。早急に試料容器を製作して、PFにおいて試験を行った後に、国内でXPCSが唯一可能なSPring-8に持ち込み、XPCS粘性測定のファーストリザルトを得たいと考えている。所属機関の放射光施設での予備的な測定を進めXPCSの測定を想定した試料容器の設計まで完了することができた。また、その過程で水ガラスに関するデータを蓄積することができた。しかしながら、XPCSでの測定まで進めることができなかったことは残念である。水ガラスを試料としたXPCSの測定をできる限り早く開始する。また、水ガラスに関して得たデータの解析を進め、論文として公表する。当初計画に比べて遅れている主な原因は所属機関の組織改編とそれに関連する職務内容の変更にある(PFの実験施設長を務めることになった)。今後、共同研究者からより多くの協力を得ることが必要と考えている。本研究の1年目にあたる平成29年度には、X線光子相関分光(XPCS)法によるケイ酸塩メルトの粘性測定を実現するための準備を進めた。(1)XPCS粘性測定には、コヒーレントX線の利用が必要であるが、その前段階として、所属機関の放射光施設であるPFにおいて、インコヒーレントX線を利用して、幾つかの試料の小角散乱を測定した。XPCS粘性測定では、試料の不均質に起因するスペックルの強度の時間変化を追うが、その空間的な平均を測定することに相当している。小角散乱強度が十分に大きい試料を準備することで、XPCS粘性測定のファーストリザルトを得ることに成功する確率を上げることができる。(2)小角散乱強度を測定した試料の中で、水ガラスは、散乱強度が大きいだけでなく適度な粘性を持つことから、XPCS粘性測定のファーストリザルトを得るための試料として、現時点で最有力の候補物質である。水ガラスは、低Q領域に顕著なピークを持つが、そのピークがどのような構造に起因しているか明らかになっていない。実空間での構造の情報を得るため、Q = 0.15 Å-1 15 Å-1の広い範囲で測定を実施した。今後、より低いQ領域の測定も行った上で解析を進める。(3)水ガラスの低Q領域のピークの圧力変化を測定した。このピークの圧力変化は単調なものではなく、かなり複雑なものであることが判明した。今後、(2)の結果も踏まえて、詳細な解析を進める。(4)現在、コヒーレントX線を利用できる国内の放射光施設は、SPring-8に限られる。SPring-8に所属するXPCSを専門とする研究者を訪問し、測定中の装置の見学とXPCS粘性測定法の確立に向けた今後の進め方についての意見交換を行った。所属機関の放射光施設で利用可能なインコヒーレントX線による予備的な測定は十分に進めることができた。また、粘性測定を実施する最初の試料に選定した水ガラスの構造とその圧力変化について興味深いデータを得ることができた。このように、X線を利用した測定は順調に進んでいるが、市販の粘性計を利用した予備的な測定を開始できていない点は、当初計画に比して不十分と言わざるを得ない。

BL-10Cでの測定は、本研究の当初からの目的である「X線光子相関分光法(XPCS)による粘性測定の実現」に向けた予備測定として実施したものである。予備測定の結果を踏まえ、現在までにXPCSのための試料容器の設計を完了した。早急に試料容器を製作して、PFにおいて試験を行った後に、国内でXPCSが唯一可能なSPring-8に持ち込み、XPCS粘性測定のファーストリザルトを得たいと考えている。所属機関の放射光施設での予備的な測定を進めXPCSの測定を想定した試料容器の設計まで完了することができた。また、その過程で水ガラスに関するデータを蓄積することができた。しかしながら、XPCSでの測定まで進めることができなかったことは残念である。インコヒーレントX線による水ガラスの構造の測定をより広いQ領域で実施する。特に、小角X線散乱の専用ビームラインにおいて、より低いQ領域までの測定を行う。さらに、その結果を踏まえで、コヒーレントX線による予備的な測定を開始する。水ガラスを試料としたXPCSの測定をできる限り早く開始する。また、水ガラスに関して得たデータの解析を進め、論文として公表する。当初計画に比べて遅れている主な原因は所属機関の組織改編とそれに関連する職務内容の変更にある(PFの実験施設長を務めることになった)。今後、共同研究者からより多くの協力を得ることが必要と考えている。XPCSを専門とする研究者と今後の進め方についての意見交換をする中で、開発要素の大きいコヒーレントX線による測定を高度化するための予算を確保すべきと判断し、回転粘度計の導入を見送ったことが主な理由である。コヒーレントX線(および、インコヒーレントX線)による測定を高度化するための経費として使用する計画である。所属機関の組織改編とそれに関連する職務内容の変更により当初計画に比べて遅れが生じていることが原因である。共同研究者からより多くの協力を得ることで遅れを最小限に留めたいと考えているが、今後の状況によっては、研究期間の1年延長を検討する。
多細胞微生物におけるセルラーゼ遺伝子群の機能解析と新技術への応用

細胞性粘菌の細胞壁はセルロースを主成分とし、その合成酵素は形態形成に重要な働きをしている。本研究では、セルロース分解酵素(セルラーゼ)に着目してその幾つかをクローン化し、形態形成に及ぼす機能とセルロース分解能について調べた。その結果、セルラーゼの一種セロビオヒドロラーゼの機能を阻害すると形態形成に影響を及ぼした。また、複数のセルラーゼが複合的に作用することで分解能を高め、分解活性は強く、セルロースを用いたバイオエタノール産生に有望であることが分かった。本研究は細胞性粘菌Dictyostelium discoideumの転写因子STATaの標的遺伝子として多く見られるセルロース遺伝子の形態形成における役割を明らかにすることを目的し、初年度は以下の実験を行った。1)新たに1つのエクスパンシン遺伝子(expL3)と5つのセルラーゼ遺伝子(エンドグルカナーゼ遺伝子としてcelC,celD,glcA、グルコシダーゼ遺伝子としてgluA、エキソグルカナーゼ遺伝子としてcbhA)をクローン化した。2)celDを除く全ての遺伝子について遺伝子破壊株を作製した。glcA遺伝子破壊株とcbhA遺伝子破壊株では形態形成の異常として表現型が観察された。特に、cbhA遺伝子破壊株では著しい形態の異常が見られた。3)celDを除く全ての遺伝子の過剰発現株を作製した。形態的な異常となって観察されたものはなかったが、glcA遺伝子とcelC遺伝子、及びcbhA遺伝子についてはセルラーゼ活性の増加が見られた。特に、cbhA遺伝子では増加が著しかった。初年度は細胞性粘菌が充分なセルラーゼ活性を有し、遺伝子改変によってそれらの活性が上昇することが示された。細胞性粘菌の適温が室温であることから、セルラーゼ活性の検出が室温で行われたにもかかわらず充分な活性を示したことは、細胞性粘菌がセルロースバイオマスを栄養源として利用し成育過程でグルコースを産生し、バイオエタノールの産生に利用可能な有望な生物であることを示している。他生物種のセルラーゼの至適条件は高温域と酸性側のpHにあるため、これらのセルラーゼを効率よく作用させるためには温める必要があり、そのために余分なエネルギーを消費する。もし、他種生物のセルラーゼと比較して室温で充分な活性を示すのであれば、余分なエネルギーの損失が無い点で非常に優れていると考えられる。本研究は細胞性粘菌Dictyostelium discoideumの転写因子STATaの標的遺伝子として多く見られるセルロース遺伝子の形態形成における役割を明らかにすることを目的し、初年度は1つのエクスパンシン遺伝子(expL3)と5つのセルラーゼ遺伝子(エンドグルカナーゼ遺伝子としてcelC, celD, glcA、グルコシダーゼ遺伝子としてgluA、エキソグルカナーゼ遺伝子としてcbhA)をクローン化した。これらについて遺伝子破壊株の作製と過剰発現株の作製を試みた。昨年度は、その続きとして積み残した課題を行った。1)新たにcelD遺伝子について遺伝子破壊株の作製を目指したが、これについては得られなかった。2)初年度得られたcbhA遺伝子破壊株の表現型が遺伝子再導入によって救済されなかったため、人為的な結果であることが示された。昨年度、cbhA遺伝子破壊株を再度作製したころ、発生が遅れ、子実体の柄が短くなる表現型が観察された。この表現型は遺伝子再導入によって救済された。これらの細胞性粘菌のセルラーゼ活性の検出が室温で中性領域のpHにおいて行われたもので、今後の課題として、細胞性粘菌のセルラーゼを効率よく作用させるための条件を検討する必要が有る。また、バイオマス分解の系としての有用性を示すためには、他の生物のセルラーゼとの活性を比較する必要が有り、次年度の課題として残された。本研究は細胞性粘菌Dictyostelium discoideumの転写因子STATaの標的遺伝子として多く見られるセルロース遺伝子の形態形成における役割を明らかにすることを目的し、初年度にクロンーン化した1つのエクスパンシン遺伝子(expL3)と5つのセルラーゼ遺伝子(エンドグルカナーゼ遺伝子としてcelC, celD, glcA、グルコシダーゼ遺伝子としてgluA、エキソグルカナーゼ遺伝子としてcbhA)について遺伝子破壊株と過剰発現株を作製することで機能解析を行ってきた。昨年度は、その続きとして積み残した課題について行った。1.CbhAタンパク質のセルロース結合能を調べるため、CbhA-GFPタンパク質発現株を作製し、セルロースビーズ(Avicel PH-101)に対して結合することを確認した。2.一昨年度に得られた新しいcbhA遺伝子破壊株の性質をさらに詳しく調べるために、胞子の発芽に対する影響を調べた。その結果、変異株では野生株のおよそ半分に低下していることが確認された。また、胞子内でCbhA-GFPは一様に局在するのではなく、顆粒状(おそらくprespore vacuoleと思われる)に存在していることが見られた。3.細胞性粘菌には存在しないCbh IIをコードするcDNAをTrichoderma reeseiから得てクローン化し、それを細胞性粘菌の発現ベクターにクローン化した。

現在、形質転換体の作製を試みている。4.細胞性粘菌の個々のセルラーゼによる協調的な作用についての可能性を調べるために、本研究で今までにクローン化された上記セルラーゼ遺伝子群及びストックセンターより購入したcelAとcelB遺伝子の全てに対する過剰発現株を用いてそれらを等量混合し、CMCを含む寒天培地でセルロース分解活性を測定した。その結果、単独の場合よりも遥かに強い分解活性が観察された。この結果は、細胞性粘菌においてもセルロソームとして機能している可能性を示しており、また、分解活性が非常に強いものであることから、バイオマス分解のツールとしての細胞性粘菌の有用性についても示された。
過敏性腸症候群とメタボリックシンドロームの病態共通性から新しい治療法を探究する

IBSの動物モデルである,LPSあるいは反復water avoidance stress (WAS)によって誘導される内臓知覚過敏と大腸透過性の亢進は,非選択的corticotropin-releasing factor (CRF)受容体拮抗薬,IL-1受容体拮抗薬,toll-like receptor 4(TLR4)拮抗薬で阻止された.またこれらの変化は,選択的CRF2受容体拮抗薬では阻止されなかったので,CRF1依存性の反応であるが,選択的CRF2刺激薬により抑制されたので,CRF2シグナルはCRF1シグナルを抑制する機能を持つことが明らかとなり,我々が2014年に発表した(Endocrinology 2014; 155: 4655),末梢CRFシグナルのバランス理論が成立することが明らかとなった.またCRFを末梢投与するとこれらIBSモデルと同様の消化管変化を惹起し,これらの変化もIL-1,TLR4シグナルを介する反応であり,末梢CRFシグナルのバランス理論が成立することを示した.上記の結果はストレスによってCRFシグナルが活性化されると,TLR4-サイトカイン系を刺激することにより消化管に微少な炎症が生じ,その結果として内臓の機能変化が生じ,IBSを発症する可能性を示唆している.一方慢性微小炎症,LPS,サイトカインの増加,消化管バリアー機能障害という今回のIBSモデルで認められた変化は,メタボリックシンドロームでも認められるため,両者には共通の病態が存在すると考えられた.そこでメタボリックシンドローム治療薬が,IBSモデルで認められる消化管変化を改善しないかを明らかにすることにした.その結果糖尿病治療薬であるmetformin, pioglitazoneが期待通りの作用を発揮することを確認し,これらがIBSの治療薬となり得ることを発表した.上記の研究実績により計画以上に進展していると判断する.また成果を3編の論文として既にpublishしている.今後はメタボリックシンドロームの他の治療薬を,このモデルでその効果を確認し,さらなるIBSの新規治療薬候補の探求を行っていきたい.IBSの動物モデルである,LPSあるいは反復water avoidance stress (WAS)によって誘導される内臓知覚過敏と大腸透過性の亢進は,非選択的corticotropin-releasing factor (CRF)受容体拮抗薬,IL-1受容体拮抗薬,toll-like receptor 4(TLR4)拮抗薬で阻止された.またこれらの変化は,選択的CRF2受容体拮抗薬では阻止されなかったので,CRF1依存性の反応であるが,選択的CRF2刺激薬により抑制されたので,CRF2シグナルはCRF1シグナルを抑制する機能を持つことが明らかとなり,我々が2014年に発表した(Endocrinology 2014; 155: 4655),末梢CRFシグナルのバランス理論が成立することが明らかとなった.またCRFを末梢投与するとこれらIBSモデルと同様の消化管変化を惹起し,これらの変化もIL-1,TLR4シグナルを介する反応であり,末梢CRFシグナルのバランス理論が成立することを示した.上記の結果はストレスによってCRFシグナルが活性化されると,TLR4-サイトカイン系を刺激することにより消化管に微少な炎症が生じ,その結果として内臓の機能変化が生じ,IBSを発症する可能性を示唆している.一方慢性微小炎症,LPS,サイトカインの増加,消化管バリアー機能障害という今回のIBSモデルで認められた変化は,メタボリックシンドロームでも認められるため,両者には共通の病態が存在すると考えられた.そこでメタボリックシンドローム治療薬が,IBSモデルで認められる消化管変化を改善しないかを明らかにすることにした.その結果糖尿病治療薬であるmetformin, pioglitazoneが期待通りの作用を発揮することを確認し,これらがIBSの治療薬となり得ることを発表した.上記の研究実績により計画以上に進展していると判断する.また成果を3編の論文として既にpublishしている.今後はメタボリックシンドロームの他の治療薬を,このモデルでその効果を確認し,さらなるIBSの新規治療薬候補の探求を行っていきたい.予定通り仕事は進んでいるが,当初予定した学会発表を中止し,論文作成に専念したことや,計上した試薬の使用が計画より少ない量ですんだこと,また論文添削費は,自分の英文作成スキル向上に伴い必要なかったこと,さらに休日に実験を自分で行う等で,研究補助者への謝金が発生しなかったことによる.本年度の実験中に,当初期待されていなかった新しい結果が得られたので,本来の計画に加えて,こちらの研究も合わせて遂行することにより,助成金を有効に使用する予定である.