hpprc/llmjp-kaken huggingface dataset:
低摩擦耐摩耗ゴム系複合材料及び高摩擦耐摩耗プラスチック系複合材料の開発

本研究では,一般的に高摩擦を示すゴム材料と低摩擦を示すプラスチック材料に対して,「摩擦調整剤」として,安価で低環境負荷な植物由来の低密度粒子系材料を充填することにより,低摩擦ゴム複合材料と耐滑プラスチック複合材料を開発した.また,同複合材料の摩擦・摩耗特性の体系的な解明を行った.その結果,米ぬかを原料とする炭素粒子を充填することで,無潤滑下,水潤滑下においてゴム材料では成し得ない低摩擦を得ることが可能であり,また,竹粉粒子を充填することにより,水濡れ,油濡れ時に未充填の樹脂よりも高摩擦を得ることが可能であることが分かった.本研究では,一般的に高摩擦を示すゴム材料と低摩擦を示すプラスチック材料に対して,「摩擦調整剤」として,安価で低環境負荷な植物由来の低密度粒子系材料を充填することにより,低摩擦ゴム複合材料と耐滑プラスチック複合材料を開発した.また,同複合材料の摩擦・摩耗特性の体系的な解明を行った.その結果,米ぬかを原料とする炭素粒子を充填することで,無潤滑下,水潤滑下においてゴム材料では成し得ない低摩擦を得ることが可能であり,また,竹粉粒子を充填することにより,水濡れ,油濡れ時に未充填の樹脂よりも高摩擦を得ることが可能であることが分かった.本研究では,一般的に高摩擦を示すゴム材料と低摩擦を示すプラスチック材料に対して,「摩擦調整剤」として,安価で低環境負荷な植物由来の低密度粒子系材料を充填することにより,従来の材料開発の方向とは全く逆方向の概念のもとで,低摩擦ゴム複合材料と耐滑プラスチック複合材料を開発することを目的とする.平成25年度の研究実施計画としては,米ぬかを原料とする硬質多孔性の粒子を充填したゴム複合材料の開発・作製と,米ぬか粒子充填NBR複合材料の各潤滑下における摩擦・摩耗特性の解明の2点である.エチレンプロピレンジエンゴム(EPDM)をベースゴムとして,「摩擦調整剤」として米ぬかを原料とする硬質多孔性炭素粒子を混合し,成形することにより,EPDM複合材料を作製した.充填した炭素粒子の粒径は10 μm以下,充填率は5 mass%,10 mass%,20 mass%,40 mass%,60 mass%の5種類とした.また,ベースゴムの硬さとして,ショア硬さ50度,60度の2種類を用いた.これらの材料の機械的性質を測定した結果,充填率の増加に伴いショア硬さと圧縮弾性率は増加し,引張強さと破断伸びは520 mass%においてピークとなる傾向を示した.さらに,これらの材料に対して大気中無潤滑下における摩擦試験を行った結果,60 mass%の充填率において,0.25の摩擦係数というゴム材料として従来成し得なかった低摩擦を示すことが分かった.また,同充填率では摩耗も少なく,未充填のゴム材料の摩耗形態とは異なる摩耗形態が見られた.水潤滑下における摩擦試験では,特に低すべり速度領域において顕著に低い摩擦係数を示すことが明らかとなり,例えば起動・停止を繰り返す水中のしゅう動要素への応用の可能性が示唆された.本研究の目的は,一般的に高摩擦を示すゴム材料と低摩擦を示すプラスチック材料に対して,「摩擦調整剤」として,安価で低環境負荷な植物由来の低密度粒子系材料を充填することにより,低摩擦ゴム複合材料と耐滑プラスチック複合材料を開発することである.平成25年度では,米ぬかを原料とする硬質多孔性の粒子を充填したゴム複合材料の開発と,同複合材料の大気中無潤滑下及び水潤滑下における摩擦・摩耗特性の解明を行った.ベースゴムとしてエチレンプロピレンジエンゴムを,「摩擦調整剤」として米ぬかを原料とする炭素粒子を用いた.同複合材料では,充填率の増加に伴いショア硬さと圧縮弾性率は増加し,引張強さと破断伸びはある充填率においてピークとなる傾向を示した.また,大気中無潤滑下において,60 mass%充填した複合材料は,0.25の摩擦係数というゴム材料として従来成し得なかった低摩擦を示した.さらに,同充填率では摩耗も少なく,未充填のゴム材料とは異なる摩耗形態が見られた.水潤滑下においては,特に低すべり速度領域において顕著に低い摩擦係数を示し,例えば起動・停止を繰り返す水中のしゅう動要素への応用の可能性が示唆された.平成26年度では,竹を原料とする多孔性の粒子を充填したプラスチック複合材料の開発と,同複合材料の大気中無潤滑下,水潤滑下,食用油潤滑下における摩擦特性の解明を行った.母材としてポリプロピレンを,「摩擦調整剤」として竹粉粒子を用いた.同複合材料では,竹粉粒子の充填により,硬さが向上することが分かった.また,大気中無潤滑下において同複合材料は,未充填の材料と同等の摩擦係数を示し,水潤滑下において未充填の材料の約1.7倍も滑りにくく,かつ食用油潤滑下において約1.3倍滑りにくいという性質を有しており,例えば滑りにくい箸材料として好適であることが示唆された.トライボロジーほぼ当初の研究実施計画通りに研究が進んでいるため.平成26年度の研究実施計画としては,竹を原料とする多孔性の粒子を充填したプラスチック複合材料の開発・作製と同複合材料の摩擦・摩耗特性の解明,これまでに得られた結果のまとめと公表である.

プラスチック複合材料の開発の開発において,ポリプロピレン(PP),ポリアミド66(PA66)及びポリエーテルエーテルケトン(PEEK)の3種類を用いて,これらのプラスチック材料に,「摩擦調整剤」として竹を原料とする多孔性粒子を充填し,ペレットを作製後,射出成形することにより,竹粉充填プラスチック複合材料を作製する.竹粉の平均粒径は100 μm,竹粉の充填率は10 mass%,30 mass%,50 mass%,70 mass%の4種類とする.これらの複合材料の引張強さ,弾性率,密度,ビッカース硬さを明らかにし,プラスチックへの竹粉粒子充填が機械的性質に及ぼす影響を明らかにする.また,作製された竹粉充填プラスチック複合材料に対して,大気中無潤滑下,水潤滑下,油潤滑下において摩擦実験を行う.この摩擦試験より,高摩擦・優れた摩耗特性が得られる竹粉の好適な充填率を解明し,同複合材料が摩擦材料として利用可能な条件を明らかにすることで実用可能性を明らかにする.さらに,摩擦面の詳細な観察を通して,竹粉充填がプラスチック材料の摩擦・摩耗特性に及ぼす影響を解明する.平成25年度で得られた低摩擦ゴム複合材料の結果と平成26年度に得られる耐滑プラスチック複合材料の結果を合わせて,充填剤が摩擦・摩耗特性に与える影響を一般化し,公表する予定である.
体外受精卵のクオリティーを選別するマルチ卵重計の創製

本研究では、体外受精卵の非侵襲な精密診断法の開発を目指して、受精卵の重量と呼吸活性の連続測定が可能な、ピエゾ抵抗カンチレバに半導体センサを搭載したマルチ卵重計の創製を目的とした。受精卵を搭載可能にするため集束イオンビーム加工によってホルダ型ピエゾ抵抗カンチレバを作製し、カンチレバの共振周波数検出法および変位検出法を用いて、マウス受精卵およびウニ卵子の質量を測定することに成功した。また、受精卵質量を検証するため、沈降測定法を開発してマウス受精卵と未受精卵の密度および質量を測定した。さらに、Siナノワイヤセンサを開発して、イオン検出による呼吸活性の高感度測定の可能性を示した。本研究では、体外受精卵の非侵襲な精密診断法の開発を目指して、受精卵の重量と呼吸活性の同時連続測定が可能な、ピエゾ抵抗カンチレバに半導体センサを搭載したマルチ卵重計を創製する。平成26年度は、(1)カンチレバ型バイオセンサの磁気駆動方式への改良と液中連続測定システムの開発、(2)FIB加工による受精卵保持型カンチレバの作製について研究した。(1)では、高周波駆動を目指して、直径0.6 mmのパーマロイを芯材とした低インダクタンスの電磁石を作製した。ピエゾ抵抗カンチレバにCo薄膜を成膜して、ピエゾ抵抗からの信号を増幅して電磁石へ正帰還した結果、大気中では共振周波数での自励発振が確認できた。しかし、水中では発振が確認できなかった。そこで、カンチレバの変位を測定するシステムを作製して、受精卵と形状が近い直径90 μmのポリスチレンビーズを水中で搭載した結果、約770 ngの重量変化が得られた。液中連続測定システムについては、培養容器内にカンチレバを浸漬させて固定できるホルダを作製した。また、本研究費で導入したインキュベータ内にカンチレバセンサを設置して、環境制御した連続測定を可能とした。(2)では、集束イオンビーム(FIB)装置内に3軸移動機構を用いたマイクロマニピュレータを組込んで、内径90μmの穴を加工したパーマロイ薄片を作製することができた。これをカンチレバ先端へ接触させ、FIBによるカーボンデポジションを試みたが、接合部の形状、デポジション方法などを修正しても固定できなかった。なお、FIBを用いてカンチレバに受精卵を保持する穴や壁を加工して、2細胞期のマウス受精卵1つを搭載し、従来の加振法で共振周波数変化を測定した結果、約4.4 ngが得られた。これは、見積値の100分の1程度であることから、受精卵がカンチレバに固定されず質量の一部しか作用しなかったと考えている。平成27年度は、(1)磁性薄膜コートカンチレバを用いた磁気駆動方式の検討、(2)変位検出型カンチレバセンサの改良、(3)沈降測定法による卵子質量測定、(4)集束イオンビーム(FIB)加工による受精卵保持型カンチレバの改良、(5)電子線リソグラフィを用いたSiナノワイヤ(NW)バイオセンサの試作について研究した。(1)では、ピエゾ抵抗カンチレバにNi薄膜を成膜して、ネオジウム磁石を距離1 mmまで接近させたところ、0.95 μmの変位が得られた。しかし、前年度に試作した小型電磁石を用いて同様の測定を行った結果、変位は得られなかった。(2)では、交流ブリッジ回路を用いたカンチレバ変位検出システムを試作し、ピエゾ抵抗カンチレバを取付けて海水中に設置し、ウニ卵子を搭載した結果、質量約508 ngが得られた。(3)では、垂直に立てたガラス管に海水を満たし、上部から投入したウニ卵子の沈降速度を測定した結果、ウニ卵子の密度約1132 kg/m3、質量約450 ngが得られた。(4)では、受精卵保持のためFIBで穴加工およびカーボンピラー形成したホルダ型カンチレバを試作した。マウス受精卵を搭載し、圧電素子加振で共振周波数変化を測定した結果、質量約2.7 ngが得られた。(5)では、電子線リソグラフィを用いてSOI基板を加工して、長さ5 μm、幅500100 nmのSiNWを試作した。ソースメータ(本研究費で購入)を用いた電流電圧測定でオーミック特性を確認した。また、表面をアミノシラン処理後、生理食塩水で希釈したIgG抗体と反応させたところ、濃度563 fMのIgGで約16%の電流減少が得られた。前記(1)の磁気駆動方式への改良については、溶液中でカンチレバの変位がより大きくなるようNi薄膜を成膜後に電磁石で高磁束密度を印加したことで、ネオジウム磁石では変位が確認できた。しかし、小型電磁石では駆動が確認できなかったことから、磁性膜および小型電磁石の改良が必要であることがわかった。(2)のカンチレバ変位検出では、前年度はポリスチレンビーズの測定に留まっていたが、交流ブリッジに改造することでノイズが低減されて、海水中でウニ卵子の質量を測定できた点で進捗があったと考える。

さらに、新しく試みた(3)の沈降測定による値とほぼ一致したことから、世界で初めてウニ卵子の質量を測定できたと考えている。(4)のFIB加工ピエゾ抵抗カンチレバを用いたマウス受精卵質量測定では、カンチレバの共振周波数変化から質量を求めることができたが、(2)と(3)の結果および見積値と比べて100分の1の値であったことから、あまり進捗が得られなかった。これは、カンチレバへの受精卵の固定が不十分であることが原因と考えている。(5)のSiNWバイオセンサの試作では、電子線描画によるNWレジストパターンの形成条件および反応性イオンエッチングによるSiデバイス層のエッチング条件など各種加工条件を求めることができた。その結果、幅100 nmのSiNWセンサまで試作でき、NW表面処理により低濃度のIgG抗体を検出できた点で大きく進捗したと考えている。ただし、SiNWセンサを用いた受精卵から放出されるイオン測定ができていない点では、研究が遅れていると考えている。以上の理由より、研究が遅れている部分はあるが、多くの進捗した部分があるので、総合的にはおおむね順調に進んでいると考えている。本研究では、体外受精卵の非侵襲な精密診断法の開発を目指して、受精卵の重量と呼吸活性の同時連続測定が可能な、ピエゾ抵抗カンチレバに半導体センサを搭載したマルチ卵重計を創製する。平成28年度は、(1)LabVIEWを用いたカンチレバセンサ自励発振方式の試作、(2)変位検出用ホルダ型カンチレバセンサの作製、(3)2方向観察沈降測定法の開発、(4)フォトおよび電子線フォトリソグラフィを用いたSiナノワイヤ(NW)バイオセンサの試作、(5)リング型マルチ卵重計の試作について研究した。(1)では、培養液中でのカンチレバセンサの共振安定化を目指して、LabVIEWおよび電流アンプを用いて検出信号を駆動素子へ正帰還させる自励発振システムを試作した。(2)では、マウス受精卵の質量測定を行うため、集束イオンビーム(FIB)を用いて穴加工等を施したホルダ型ピエゾ抵抗カンチレバを作製した。マウス受精卵の質量測定を試みたが、カンチレバへの搭載ができず、測定に至らなかった。(3)では、ガラス管の中央を沈降する試料を選別するため、2方向から観察する沈降測定システムを作製した。ポリスチレンビーズを測定した結果、密度約1046 kg/m3、質量約386 ngが得られ、文献値密度1050 kg/m3とほぼ一致する値となった。(4)では、フォトリソグラフィで電極と絶縁膜、電子線リソグラフィでSOI基板に幅80300 nmのSiNWを形成してSiNWセンサを作製した。表面をアミノシラン処理後、低濃度IgG抗体と反応させた結果、濃度6 fMの超低濃度IgGで約5%の電流減少を得た。(5)では、周波数および変位検出による受精卵質量と半導体センサによるイオン濃度の同時測定を目指したリング型マルチ卵重計の試作を行った。フォトマスク作製からリングセンサの形状加工まで完了した。前記(1)の自励発振方式への改良は、当初計画の磁気駆動ではカンチレバの振動振幅が小さくピエゾ抵抗検出ができなかったことから、圧電素子駆動に変更した上で、ピエゾ抵抗検出信号を正帰還させて自励発振させた。これにより、LabVIEWで共振周波数の連続測定が可能になった。しかし、測定中に振幅が増加する問題があるため、プログラム修正を検討中である。(2)のカンチレバ変位検出では、前年度は海水中でウニ卵子の質量が測定できたので、マウス受精卵の質量を測定するため、FIBによるカンチレバへの穴加工と落下防止用のピラー加工を行った。実際にマウス受精卵の搭載を試みたが、カンチレバに載せても直ぐに脱落してしまい、質量測定ができなかった。
ホヤ卵内の母性遺伝情報の網羅的解析

生物の発生において,卵の細胞質中の母性因子が後の発生過程のさまざまな局面で大きな役割を果たすことが知られている.ホヤの卵は,初期胚の細胞の多くが自律的に分化する能力を持つモザイク卵として知られてきた.最近,卵には筋肉・表皮・内胚葉分化の決定因子や胚の前後軸形成や原腸陥入に関わる因子などが局在することが明らかにされている.ホヤのゲノムは脊索動物型のゲノムの基本セットであると考えられ,卵への遺伝子の導入による機能解析の容易さとも相俟って,ホヤはゲノム理解のための格好のモデル生物であると思われる.本研究では卵内因子として母性のmRNAに着目した上で,日本産マボヤ卵内mRNAの塩基配列とその胚発生での発現,さらに各遺伝子産物の発生における機能を網羅的に解析し,母性の遺伝情報を総合的に理解することが目的である.ホヤ卵内には1万弱の遺伝子が発現していると推測されている.そこでランダムにとった受精卵cDNAの両側約500bpずつの塩基配列の決定とwhole-mount in situハイブリダイゼーション法による各遺伝子の発現パターンの解析を精力的に行っている.これまでに既に3,000を越えるクローンについて塩基配列の決定を行った.得られた3'側の非翻訳配列はクローンの同定に,5'側の翻訳配列はコードされるタンパク質の正体を探るのに用いている.これまでの結果から,卵内メッセージのうち約24%のクローンについて既知の遺伝子との類縁関係が確認された.この中には,転写因子・プロテインキナーゼ・RNA結合タンパク質・分泌性シグナル分子などが,それぞれ複数種類ずつ見出された.また,互いに独立な約1,000クローンについて発現の解析を行ったところ,予想を上回る約6%ものクローンが初期胚内,特に多くのものが胚の植物極側後方の細胞質に局在して発現されることが見出された.生物の発生において,卵の細胞質中の母性因子が後の発生過程のさまざまな局面で大きな役割を果たすことが知られている.ホヤの卵は,初期胚の細胞の多くが自律的に分化する能力を持つモザイク卵として知られてきた.最近,卵には筋肉・表皮・内胚葉分化の決定因子や胚の前後軸形成や原腸陥入に関わる因子などが局在することが明らかにされている.ホヤのゲノムは脊索動物型のゲノムの基本セットであると考えられ,卵への遺伝子の導入による機能解析の容易さとも相俟って,ホヤはゲノム理解のための格好のモデル生物であると思われる.本研究では卵内因子として母性のmRNAに着目した上で,日本産マボヤ卵内mRNAの塩基配列とその胚発生での発現,さらに各遺伝子産物の発生における機能を網羅的に解析し,母性の遺伝情報を総合的に理解することが目的である.ホヤ卵内には1万弱の遺伝子が発現していると推測されている.そこでランダムにとった受精卵cDNAの両側約500bpずつの塩基配列の決定とwhole-mount in situハイブリダイゼーション法による各遺伝子の発現パターンの解析を精力的に行っている.これまでに既に3,000を越えるクローンについて塩基配列の決定を行った.得られた3'側の非翻訳配列はクローンの同定に,5'側の翻訳配列はコードされるタンパク質の正体を探るのに用いている.これまでの結果から,卵内メッセージのうち約24%のクローンについて既知の遺伝子との類縁関係が確認された.この中には,転写因子・プロテインキナーゼ・RNA結合タンパク質・分泌性シグナル分子などが,それぞれ複数種類ずつ見出された.また,互いに独立な約1,000クローンについて発現の解析を行ったところ,予想を上回る約6%ものクローンが初期胚内,特に多くのものが胚の植物極側後方の細胞質に局在して発現されることが見出された.
構成論的アプローチによる収縮環の収縮機構の解明

動物細胞の多くは分裂期になると形が丸くなり、赤道面に収縮環が形成される。収縮環は主にアクチン繊維とミオシン分子モーターから構成されており、アクトミオシンの収縮力で細胞膜をくびれさせることで細胞は分裂する。収縮環形成・収縮のメカニズム解明は細胞生物学における重要なテーマのひとつであり、これまでの研究から、赤道面近傍のみでアクチンの重合能とミオシンの収縮能が活性化されることでリングが形成・収縮する、という局所活性化説が広く受け入れられている。一方で、我々は細胞から単離したアクトミオシンを細胞サイズの球状閉鎖空間(油中液滴)に閉じ込めた人工細胞系をH26年度に構築し、アクチン重合活性の局所活性化シグナルが無くても収縮環様のリングが自発的に形成される条件を発見した。この人工細胞系を用いて、H27年度は自発的に形成したアクトミオシンリングがどのような条件で収縮するかを中心に調べた。その結果、双頭ミオシンの場合はATPの枯渇効果によりアクチン繊維に結合しているミオシンの密度が上昇すると、リングが自発的に収縮し始めることがわかり、収縮速度が収縮直前のリングの周長に比例するという収縮環の基本的性質を再現した。さらにATPが枯渇しない生理的条件で全長ミオシンを用いて同様の実験を行い、ミオシンがフィラメントを形成することがきっかけとなりリングの収縮が生じることも明らかにした。27年度が最終年度であるため、記入しない。動物細胞の多くは有糸分裂期になると細胞の形を丸く変化させ、赤道面に収縮環と呼ばれるリング状のバンドル構造を形成させる。収縮環は主にアクチン繊維とミオシン分子モーターから構成されており、アクトミオシンの収縮力で細胞膜をくびれさせることで細胞は分裂を行なう。初年度の平成26年度は収縮環が自己組織化される仕組みを調べるため、細胞から単離したアクトミオシンを細胞サイズの球状閉鎖空間(油中液滴)に閉じ込めた人工細胞系を開発した(Miyazaki, Chiba, Ishiwata, Protoc. Exch. (2015))。この人工細胞系を用いて、収縮環様のリングが自発的に形成されうるかを調査した。その結果、アクチンモノマー、ミオシンとアクチン繊維の束化因子を液滴に封入してアクチンを重合させると、「液滴サイズ<アクチン繊維の持続長」の条件を満たす場合は収縮環様のリングが自発的に形成されることを発見。アクトミオシン活性の空間制御シグナルが無いにも関わらず、リングは必ず赤道面に形成され、アクチン繊維に結合しているミオシン分子の密度の上昇によりリングは収縮した。これらの研究によって、収縮環形成における微小閉鎖空間の物理的寄与を明らかに出来たと考えられる(Miyazaki, Chiba, Eguchi, Ohki, Ishiwata, Nat. Cell Biol. (2015))。平成26年度は、細胞から単離・精製したタンパク質を細胞サイズの液滴に封入する技術を確立し、収縮能を持ったアクトミオシンリングを自己組織化させることに成功した。これらの研究によって収縮環の自己組織化機構における微小閉鎖空間の物理的寄与を明らかにすることができた。また、細胞サイズの油中液滴をリポソームに変化させる手法(界面通過法)を習得し、個々のリポソームのラメラリティー(膜の多重性)を顕微鏡下で計測する手法を開発。界面通過法で作製したリポソームは、90%以上の高効率で細胞膜と同じ単層の脂質二重膜から成っていることがわかり、モデル細胞構築に適したリポソーム作製法であることを示した(Chiba, Miyazaki, Ishiwata, Biophys. J. (2014))。平成26年度の研究によって、収縮環様のリング構造が自発的に形成される条件を明らにした。これらの研究成果を発展させ、平成27年度は収縮環の収縮機構の解明を目指す。収縮環のアクチン繊維は極性がランダムで長さも不揃いであることが知られている。

そのような無秩序なアクチンバンドルがミオシンによってなぜ収縮できるのか、物理的な仕組みは未だに良くわかっていない。平成26年度の研究から、ミオシンの濃度だけでなく、その状態(ダイマーかオリゴマーか)によってアクチンリングの収縮が制御されることが示唆された。そこで、平成27年度は、平成26年度に確立したリポソーム作製法を用いてアクトミオシンリングを内包したリポソームを作製し、リングの収縮によってリポソームが変形する条件を探る。さらにアクトミオシンの相互作用を定量化し、無秩序なアクトミオシンバンドルが収縮できる仕組みの物理的理解を目指す。27年度が最終年度であるため、記入しない。
冠攣縮性狭心症動物モデルにおけるカルシウムシグナル伝達機構の解明

本研究では、臨床例に即した冠攣縮性狭心症動物モデルであるヒトR257H亜型PLC-delta 1血管平滑筋特異的過剰発現マウス(PLC-TGマウス)を用いて、カルシウムイオンの動態に関わる細胞内シグナル伝達機構を解析し、カルシウム拮抗薬による冠攣縮抑制効果の機序を分子レベルで初めて明らかにした。本研究は冠攣縮性狭心症の病態の解明のみならず、難治性冠攣縮性狭心症の機序解明ならびにその治療法の開発という点においても十分に意義深いと考えられる。本研究の目的は、臨床例に即した冠攣縮性狭心症動物モデルであるヒトR257H亜型PLC-delta 1血管平滑筋特異的過剰発現マウス(PLC-TGマウス)を用いて、カルシウムイオンの動態に関わる細胞内シグナル伝達機構を解析することにより、カルシウム拮抗薬による冠攣縮抑制効果の作用機序を明らかにすることである。生後24週前後のPLC-TGマウスにおいて、経静脈的エルゴノビン投与により、体表面心電図にてST上昇ならびに房室ブロックが観察され、冠攣縮が誘発された。冠攣縮性狭心症の治療薬であるカルシウム拮抗薬(ジルチアゼム60 mg/kg/日)をPLC-TGマウスに14日間飲水中に連続投与することにより、冠攣縮は抑制された。一方、カルシウム拮抗薬による降圧の影響を除外するため、コントロール群として他の降圧薬(トリクロルメチアジド1 mg/kg/日)を用いて同様の実験を行ったが、冠攣縮は抑制されなかった。2種の降圧薬投与において、降圧の程度に差を認めなかった。PLC-TGマウスの大動脈における電位依存性L型カルシウムチャネルの蛋白発現をWestern blot法にて検討した。野生型と比較し、その発現は減少していたが、カルシウム拮抗薬投与により、その減少は有意に改善した。さらに活性型の電位依存性L型カルシウムチャネルはリン酸化されているが、カルシウム拮抗薬はそのリン酸化を抑制した。以上のことから、電位依存性L型カルシウムチャネルの発現ならびにリン酸化の変化が冠攣縮の病態に関与していることが示唆され、カルシウム拮抗薬によるL型カルシウムチャネルリン酸化の抑制が、冠攣縮を抑制する機序の一つである可能性が示された。生後24週前後のPLC-TGマウスにおいて、経静脈的エルゴノビン投与により誘発されたST上昇を伴う冠攣縮は、冠攣縮性狭心症の治療薬であるカルシウム拮抗薬(ジルチアゼム60 mg/kg/日)投与により抑制された。一方、他の降圧薬(トリクロルメチアジド1 mg/kg/日)投与では、冠攣縮は抑制されなかった。PLC-TGマウスの大動脈における電位依存性L型カルシウムチャネルの蛋白発現は野生型と比較し減少していたが、カルシウム拮抗薬投与により、その減少は有意に改善した。リン酸化に関与しているProtein kinase C (PKC)の活性を測定すると、PLC-TGマウスでは野生型と比較しその活性が亢進していた。カルシウム拮抗薬であるジルチアゼムはPKC活性を抑制した。さらに細胞内カルシウムの動態に関与しているAKAP150蛋白とIP3 Receptor type I蛋白の大動脈における発現は、野生型とPLC-TGマウスで差を認めなかった。以上のことから、電位依存性L型カルシウムチャネルの発現ならびにリン酸化の変化が冠攣縮の病態に関与していることが示唆され、カルシウム拮抗薬によるL型カルシウムチャネルの直接阻害と同時に、PKC抑制を介したL型カルシウムチャネルリン酸化の抑制が、カルシウム拮抗薬の冠攣縮治療の機序である可能性が示された。変異型PLC-delta 1(R257H)を血管平滑筋に過剰発現させたtransgenic mouse (PLC-TG)において、経静脈的エルゴノビン(50mg/kg)投与により誘発された冠攣縮は、カルシウム拮抗薬(ジルチアゼム60mg/kg/日、経口投与14日間)により抑制されたが、利尿薬(トリクロルメチアジト1mg/kg/日)投与では抑制されなかった。マウス大動脈における電位依存性L型カルシウムチャネル(Cav1.2)の蛋白発現は、PLC-TGマウスにおいて野生型マウスと比較して有意に低下していた。一方、活性型L型カルシウムチャネルであるリン酸化Cav1.2の発現は、PLC-TGマウスにおいて亢進し、さらにリン酸化蛋白の割合(p-Cav1.2/Cav1.2)はPLC-TGマウスにおいて有意に亢進していた。ジルチアゼムはリン酸化Cav1.2の発現を抑制し、リン酸化蛋白の割合を有意に減少させた。Cav1.2のリン酸化に重要な役割を担っているPKC活性は、PLC-TGマウスにおいて有意に亢進し、ジルチアゼム投与により抑制された。

以上のことから、電位依存性L型カルシウムチャネルの発現ならびにリン酸化の変化が冠攣縮の病態に関与していることが示唆され、カルシウム拮抗薬によるL型カルシウムチャネルの直接阻害と同時に、PKC抑制を介したL型カルシウムチャネルリン酸化の抑制が、カルシウム拮抗薬の冠攣縮治療の機序である可能性が示された。さらに細胞内カルシウムの動態に関与しているAKAP150蛋白のマウス大動脈における発現ついて、PLC-TGマウスと野生型マウスにおいてその発現に差を認めなかった。さらにAKAP150ノックアウト(AKAP150 KO)マウスとPLC-TGマウスを交配し、PLC-TG/AKAP150KOマウスを作製し、エルゴノビン投与により冠攣縮を誘発した。PLC-TGマウスで誘発された冠攣縮は、PLC-TG/AKAP150KOマウスでは抑制されなかった。以上から、PLC-TGマウスにおける冠攣縮発生機序へのAKAP150蛋白の関与は非常に限られている可能性が示唆された。本研究では、臨床例に即した冠攣縮性狭心症動物モデルであるヒトR257H亜型PLC-delta 1血管平滑筋特異的過剰発現マウス(PLC-TGマウス)を用いて、カルシウムイオンの動態に関わる細胞内シグナル伝達機構を解析し、カルシウム拮抗薬による冠攣縮抑制効果の機序を分子レベルで初めて明らかにした。本研究は冠攣縮性狭心症の病態の解明のみならず、難治性冠攣縮性狭心症の機序解明ならびにその治療法の開発という点においても十分に意義深いと考えられる。交付申請書に記載された平成26年度の研究計画がおおむね実行され、カルシウム拮抗薬による冠攣縮抑制効果の作用機序解明に向けて、非常に興味深い結果が得られており、上記区分(2)に該当すると思われる。循環器病学交付申請書の研究計画に沿った実験を進めていく。特に冠攣縮性狭心症患者から得られた培養皮膚線維芽細胞を用いた実験や、マウスの心臓ならびに大動脈を速やかに摘出し、ランゲンドルフ潅流装置による血行動態的な実験をすすめていく。さらに、L型カルシウムチャネルリン酸化を調節する他の因子についても研究を行っていく。交付申請書に記載された平成25年度の研究計画がおおむね実行され、非常に興味深い結果が得られており、上記区分(2)に該当すると思われる。今後は交付申請書の研究計画に沿った実験を進めていく。特にカルシウム拮抗薬によるL型カルシウムチャネルのリン酸化抑制機序の更なる解明を目指す。さらに、L型カルシウムチャネルの活性を調節する他の因子についての研究もすすめていく。
GPR141の遺伝子多型による歯周炎の診断・治療システムの構築

GPR141の発現と機能について解明することを目的として以下の実験を行っている。歯周炎患者及び健常者、計113人分の血清コチニン濃度を測定したところ、喫煙者で血清コチニン濃度とSNPの遺伝子型に相関を認めた。THP-1のLPS刺激、非刺激時のGPR141の遺伝子発現量を検討した。また歯肉結合組織を採取し、mRNAを抽出しGPR141の遺伝子発現量を検討したところ、有意な差を認めなかったものの歯周炎部位の方が発現量は高かった。以上からGPR141はニコチンにより発現量が変化する可能性が考えられる。またGPR141は歯周組織において、歯周炎で発現量が上昇する可能性が考えられる。歯周炎関連遺伝子を同定するためのゲノムワイド関連解析(GWAS)をアジアで初めて行い、関連の示唆される遺伝子GPR141(Gタンパク結合受容体141)を報告した。GPR141の遺伝的多型は歯周炎の感受性に関連するだけでなく、喫煙と遺伝子環境相互作用(G-E interaction)を有していた。本研究でGPR141の発現と機能、歯周炎との関連及び喫煙とのG-E interactionを研究する。歯周炎患者と、健常者の検体を収集しGPR141上のSNP(rs2392510)の遺伝子型を同定、血清コチニン濃度を測定し、歯周炎への遺伝的リスクと喫煙との関連を検討する。H27年時点で歯周炎患者114人を収集済みで、内113人はrs2392510遺伝子型同定済みであり、歯周炎患者130人、健常者46人を目標とする。血清中コチニン定量はELISAにて行う。血液からのDNAの抽出は外部機関であるビー・エム・エル(株)に依頼する。SNPの遺伝子型の同定はApplied Biosystems 7500HT Fast Real-Time PCR Systemを使用する。血中コチニン濃度とGPR141の関連より、喫煙を介した歯周炎へのリスクとなる遺伝子型を同定する。THP-1を培養し、LPS刺激時及び無刺激のTHP-1からmRNAを抽出し、RT-PCR SystemにてGPR141の発現を定量的に測定する。ルシフェラーゼアッセイによりGPR141の転写調節因子の影響を測定する。GPR141をノックダウンした、THP-1のサイトカインの定量をRT-PCRにて行う。以上からGPR141の炎症下での遺伝子発現の変化、炎症性サイトカインへの影響を測定し、歯周炎発症への経路を考察することで、歯周炎の新たなメカニズムの一端を明らかにする可能性が期待される。被験者は北海道医療大学大学病院、または北海道医療大学歯科クリニック、歯科及び内科を受診された歯周炎患者、健常者で、H27年時点で、歯周炎患者114人収集済みであり、内113人はrs2392510遺伝子型同定済みである。歯周炎患者130人、健常者46人を目標としているが、内科的臨床情報を得られる健常者は採血の同意がとり辛く特に収集が困難なため、現在歯周炎患者115人、健常者24人である。血液2mのDNAの抽出は、依頼する場合は臨床検査部で保管をしてもらう必要があり、臨床検査部の状況次第で一時保存が困難であった。血清中コチニン定量はELISAでCotinine ELISA kit(Abnova)にて32名分終えている。SNPの遺伝子型の同定はApplied Biosystems 7500HT Fast Real-Time PCR System、及びTaqManを使用する方法ではアレルの特定には経験と適切なプロトコールが必要であるため困難であった。北海道医療大学に保管中のTHP-1をRPMI 1640にて培養し、LPS刺激時及び無刺激のTHP-1から、ISOGENを用いてmRNAを抽出し、Applied Biosystems 7500HT Fast Real-Time PCR System、SYBR Green、特異的Primerを使用しGPR141の発現を定量的に測定したが、遺伝子型と発現量との関連を解析することで歯周炎へのリスクを検討することを目標として再度計画を検討した。GPR141の炎症下での遺伝子発現の変化、炎症性サイトカインに対する影響を確認し歯周炎発症への経路を検討する予定である。また、歯周炎患者から採取した歯肉結合組織からGPR141の発現をみることが可能であることを確認した。

SNPの遺伝子型の同定はApplied Biosystems 7500HT Fast Real-Time PCR Systemを使用する。血中コチニン濃度とGPR141の関連より、喫煙を介した歯周炎へのリスクとなる遺伝子型を同定する。THP-1を培養し、LPS刺激時及び無刺激のTHP-1からmRNAを抽出し、RT-PCR SystemにてGPR141の発現を定量的に測定する。ルシフェラーゼアッセイによりGPR141の転写調節因子の影響を測定する。GPR141をノックダウンした、THP-1のサイトカインの定量をRT-PCRにて行う。以上からGPR141の炎症下での遺伝子発現の変化、炎症性サイトカインへの影響を測定し、歯周炎発症への経路を考察することで、歯周炎の新たなメカニズムの一端を明らかにする可能性が期待される。GPR141の発現と機能について解明することを目的として以下の実験を行っている。歯周炎患者及び健常者、計113人分の血清コチニン濃度を測定したところ、喫煙者で血清コチニン濃度とSNPの遺伝子型に相関を認めた。THP-1のLPS刺激、非刺激時のGPR141の遺伝子発現量を検討した。また歯肉結合組織を採取し、mRNAを抽出しGPR141の遺伝子発現量を検討したところ、有意な差を認めなかったものの歯周炎部位の方が発現量は高かった。以上からGPR141はニコチンにより発現量が変化する可能性が考えられる。またGPR141は歯周組織において、歯周炎で発現量が上昇する可能性が考えられる。H27年現在、歯周炎患者114人収集済みであり、内113人はrs2392510遺伝子型同定済みである。歯周炎患者130人、健常者46人を目標としているが、採血の同意の取り辛い健常者は、協力を得やすい健康診断の結果を有する大学職員から収集することで対応している。血液2mのDNAの抽出は、依頼する場合は臨床検査部で保管をしてもらう必要があり、QIAamp DNA Mini Kitを使用し自分で全て行うこととした。被験者の血清コチニン濃度を32名分測定しており、残りの検体も行う予定である。SNPの遺伝子型の同定はApplied Biosystems 7500HT Fast Real-Time PCR System及びTaqManを使用するより、アレルの特定には310 Genetic Analyzer、BigDye(r) Terminator v3.1 Cycle Sequencing Kitを使用しシークエンスにて同定する方が確実と考え、計画をしている。ストック中のTHP-1を培養し、LPS刺激時及び無刺激のTHP-1から、mRNAを抽出しGPR141の発現を定量的に測定可能であることを確認したが、採血した血液からフローサイトメトリーを用いて単球を分離、培養し使用することで遺伝子型と発現量との関連を解析することとした。またGPR141の炎症下での遺伝子発現の変化、炎症性サイトカインに対する影響を確認し歯周炎発症への経路を検討する予定である。以上の実験からGPR141の歯周組織状態への遺伝的リスクの検討と、血清コチニン濃度との関連より喫煙を介した歯周炎へのリスクとなる遺伝子型を同定することができる可能性がある。医歯薬学歯周炎患者130人、健常者46人を目標とし検体採取中である。血液2mのDNAの抽出は、QIAamp DNA Mini Kitにて行う。血清コチニン濃度を測定する。
低分子量GTP結合蛋白Rhoファミリーによる膵癌細胞のMMP-1発現調節機構

平成13年度の研究目的は、膵癌細胞においてRac1蛋白によるMMP-1遺伝子転写調節に関わる転写因子を同定することであった。1.Rac1蛋白によって調節されるMMP-1遺伝子プロモーターのcis領域の同定持続活性型Rac1V12プラズミドと、プロモーター領域の5'側より削るdeletion constructをヒト膵癌細胞にco-transfectionし、ルシフェラーゼアッセイを行い比較検討した。その結果、-560bpと+76bpの間の遺伝子プロモーター領域に、Rac1蛋白によって調節されるcis領域が存在することが示唆された。同領域にはAP-1予想結合部位が数カ所存在する。MMP-1の基礎転写に必須とされかつ種々の刺激による転写に重要であると報告されている最近位のAP-1結合部位にPCR法によるsite-directed mutagenesisで変異を導入した。変異プロモーターと持続活性型Rac1V12プラズミドをco-transfectionし、ルシフェラーアッセイを行ったが完全に転写活性は失われなかった。したがってRac1によるMMP-1転写活性亢進に必要なcis領域は他の部位にも存在することが示唆された。2.ゲルシフト解析AP-1結合領域に相当するDNA配列を含む二本鎖oligo nucleotideをプローブとして標識し、Rac1V12プラズミドおよびempty vectorを遺伝子導入したヒト膵癌細胞から分離抽出した核蛋白をゲルシフト解析した。その結果AP-1のみでなく他の転写因子がRac1蛋白によるMMP-1遺伝子転写活性の亢進に関わっていることが示唆された。3.現在さらに詳細なプロモーター領域の検討を行っている。本年度の研究では、Rhoファミリーが膵癌細胞のMMP-1の遺伝子転写調節を行いうることを明らかにした。まずRho蛋白の特異的機能阻害剤ボツリヌスC3酵素でヒト膵癌培養細胞を処理し、TNF-alpha治療群と非治療群のMMP-1発現変化を、分泌蛋白レベル(ゼラチン・ザイモグラフィー)および遺伝子転写レベル(MMP-1の遺伝子プロモーター活性)で比較検討したが、ボツリヌスC3酵素処理によってMMP-1の発現変化は認められなかった。Rho蛋白のdominant-negative型のウイルス発現ベクターの感染によっても、同様に分泌蛋白レベルおよび遺伝子転写レベルでのMMP-1発現変化は認められなかった。したがって、膵癌培養細胞においては、TNFalphaによるMMP-1の発現亢進にRho蛋白が関与していないことが示唆された。一方、Rhoファミリーに属するRac1蛋白のdominant-negative型ウイルス発現ベクターを膵癌培養細胞に感染させたところ、TNFalphaによるMMP-1の発現亢進は、分泌蛋白レベルおよび遺伝子転写レベルの両方でほぼ完全に抑制された。さらに、I型コラーゲンをコートした8mm径poreをもつtranswellを用いて、cell motility assayを行ったところ、Rac1蛋白のdominant-negative型ウイルス発現ベクターのみが、TNFalphaによるcell motilityの亢進を抑制した。以上により、Rhoファミリーの中でRac1蛋白が、膵癌細胞におけるTNFalphaによるMMP-1の亢進を抑制することが示唆された。
半導体単層材料の大量生産プロセスの確立

MoS2とWS2材料のリチウムインターカレーションを利用した化学剥離による単層材料の効率的な作製方法に取り組んだ。剥離された単層材料の構造解析を電子顕微鏡によって行い、MoS2単層中に存在する金属相(1T)と半導体相(2H)の整合界面を明らかにした。WS2単層材料には、超格子構造を有する金属相(1T')が存在し、迷路状の格子パターンを呈していることを明らかにした。また、剥離されたMoS2とWS2は共に、Ptに匹敵する高い水素発生触媒として機能することが明らかとなった。これは、金属相(1T)の寄与と超格子に由来する局所ひずみが活性点として寄与することが考えられた。1,MoS2粉末から溶液を使わない方法(solvent free method)で、Liインターカレーションを行った。これによって、従来のブチルリチウム溶液を使う方法よりも効率的に単層化材料を作ることができ、大量生産への道筋をつけられた。具体的には不活性化雰囲気でMoS2粉末とLiBH4粉末をまぜて300°C3日反応させて、LixMoS2化合物を作製した。その後、水と反応させることでリチウムが水に溶け、単層MoS2が効率的に剥離された。このインターカレーションによってMoS2の原子構造は半導体相2Hから金属相1T構造へと変化したことを電子顕微鏡によって確認した。次に、水素発生触媒反応(HER)の特性を行ったところ、1T構造のものがPtに匹敵する高い触媒特性を有していることが分かった。また、MoS2は従来では終端原子が活性であることが知られていたが、1T構造では面内で触媒活性であることがわかった。2,遷移金属ジカルコゲン化物(MX2)の中で、これまで化学的剥離の報告例がなかった化合物(ReS2, PtS2)について、Liインターカレーションによる剥離・単層化を試みた。その結果、ReS2粉末からLiBH4粉末を使ったsolvent free methodによって、効率的に単層材料を作ることができた。電子顕微鏡によって、Re4クラスターによる超格子構造1T'が観察された。そして、高い水素発生触媒反応の触媒特性を有していることが分かった。PtS2粉末のLiインターカレーションによる剥離は、Ptがナノ粒子になってしまい層状試料とはならなかった。3,立体構造を持つナノ多孔質金属を鋳型として、その上に化学気相蒸着法を用いてグラフェンを成長させることによって、3次元ナノ多孔質グラフェンを作製した。電気デバイス特性を調べたところ、電子の移動度が最大で500 cm2/Vsを示した。1. MoS2粉末からブチルリチウム溶液を用いて、リチウムのインターカレーションによって単層MoS2を効率的に作製した。その後、高分解能走査電子顕微鏡によって、単層内に金属層(1T)と半導体層(2H)が混在していることが明らかとなった。電顕内で試料を数度ずつ傾け、回折像を系統的に観察することで、薄膜のゆらぎ(ripple(えくぼ)構造)を評価した。その結果、化学的処理によって作製したMoS2のripple構造は、機械的に剥離されたMoS2のripple構造とほぼ同じであった。また、1T相と2H相の界面は整合界面であることを明らかにし、金属/半導体整合界面による機能性デバイスへの可能性を拓いた。2.MoS2の場合と同様にWS2粉末からブチルリチウム溶液を用いて、リチウムのインターカレーションによって単層WS2を効率的に作製した。剥離する前、WS2は半導体である2H構造をとる。しかし、インターカレーション後は金属層である1T相が主相となる。300Cで加熱すると1T相は2H相へ変化することが分かった。1T相を高分解能走査電子顕微鏡で観察すると、特徴的な迷路のような超格子像が得られた。そして、水素発生反応(HER)の触媒特性を評価すると金属層(1T)相において、Ptに匹敵するような高い触媒特性が得られ、長時間(120h)、1万サイクル試験でも触媒は劣化しなった。Turn over frequencyは0.043s-1と評価され、従来報告のあったMoS2よりも約2倍高かった。これは超格子のジグザグの格子による局所ひずみによるものであると考えられる。第一原理計算と組み合わせることで、エッジ部が触媒活性点とする従来の現象だけでなく、マトリックス中の超格子が活性点になるという新しい現象であることを確認した。バルクMoS2から単層材料MoS2を化学的に大量に生産できる手法を確立し、その詳細な原子構造を明らかにした。

また、MoS2と同様に化学的手法による単層WS2の作製に成功し、水素生成反応(HER)において白金に匹敵する高い触媒能を明らかにしたので、社会的インパクトは大きいから。今後、種々の条件で作製されたMoS2とWS2の原子構造の詳細を調べると共に、これまでに報告されてないような新奇の半導体単層材料の創成につとめる予定である。該当なし
肺腺癌におけるc-Met遺伝子の増幅、過剰発現と機能解析

EGFR、METのco-activationを示す肺腺癌の一群が存在することに着目し、肺腺癌細胞株と原発性肺腺癌症例の遺伝子発現データを使って、遺伝子異常(EGFR,MET,HER2の変異、増幅)と、癌の増殖・浸潤遺伝子発現パターン、薬剤感受性などの細胞生物学的性質をある程度予測できるTTF-1,CK7,MUC1の発現に基づく分類を提案した(Matsubara et al,Am J Pathol,2010)。現在、EGFRとMETは肺腺癌の分子標的治療のターゲットとして注目されているものの、EGFRとMETの発現、活性化、遺伝子異常が互いにどのように関連しているのか、よくわかっていない。われわれは、40の肺癌細胞株(主に肺腺癌)は、その遺伝子発現プロファイリングによって、2群に分かれ、EGFRとMETのco-activationは、ある種の特徴的な肺癌の一群に集中することがわかった。すなち、Group I(n=22)は、(1)METとEGFRの高い活性化を示し、(2)EGFR、MET、HER2の遺伝子異常を高頻度に有し、なおかつ、(3)気管支上皮マーカー(TTF-1,MUC1,CK7)の高発現と、(4)MET,HER3,cox-2,laminin gamma2などの癌浸潤・増殖関連遺伝子を高発現するのに対し、Group II(n=18)は、(1)METとEGFRの活性化レベルは極めて低く、(2)EGFR、MET、HER2の遺伝子異常を全く有さず、(3)気管支上皮マーカー(TTF-1,CK7,MUC1)はtriple negativeを示し、(4)FGFR1,vimentin,TCF8の高発現を示した。薬剤感受性を調べたところ、Group IはGroup IIに比べ、cisplatinとpaclitacelに対して抵抗性を示すが、Gefitnibに対しては感受性を示した。さらに、我々は442例の肺腺癌症例の遺伝子発現データをもとにクラスター解析を行い、Group I、Group IIそれぞれに相当する群が、それ以外の群(気管支上皮マーカーを高発現するも、癌浸潤・増殖マーカーは低い群)より、いずれも、組織学的に低分化、かつ、予後不良であるが、術後化学療法によって生命予後の向上が見られたのは、Group II相当の症例のみであることを確認した。我々の分類は、分子標的治療、化学療法のどちらを肺腺癌治療の第一選択とするか、決定する上で非常に有効である。我々は、40の肺癌細胞株(主に肺腺癌)の遺伝子発現プロファイリングを行い、2群に分かれることを示した。さらに、我々は、新たな分子標的治療薬であるMET阻害剤(PHA665752)に対する肺癌細胞株41株の感受性についても検討した。MET遺伝子増幅こそは高感受性を示す最も重要な指標であったが、それのみではなく、METの高発現、高活性化もまた、特にKRAS変異株において、MET阻害剤への薬剤感受性を示す指標となることを示した。
協調処理モデルに基づくソフトウェア分散開発支援に関する研究

ソフトウェアの分散開発のような知的協同作業を計算機で支援する環境について、本研究ではそのあるべき姿を確立すべく、従来なされてきたような計算機構成、ネットワ-ク形態、プログラミング環境などハ-ドウェアやシステムソフトウェアに注目する下からのモデル化ではなく、人間の知的協同作業の抽象化という上からのモデル化を目指している。具体的には、我々がすでに提案している協調処理モデル、すなわち集団における自律的主体の協調動作や相互作用を抽象化する基本的枠組を提供するモデルに基づいてこれを実現する。研究実施計画に従って研究を進め、本年度は下記のような成果を得た。1.知的協同作業の分析:自律性を持つ主体の集団が全体として一つの目的に向けて作業を行う場合の協同作業について分析を行った。具体的な項目は、主体間の相互干渉、利害対立の調停や合意の達成などである。2.計算機上でのモデル化:上の分析結果に基づいて、知的協同作業における協調動作や相互作用のモデルを、すでに処理系を作成している協調処理言語の上に実現して評価した。具体的には、利害が一致する状況での協調、相補的な状況での協調、利害対立の解消と二者間の合意の達成などである。3.言語処理系の拡充と改良:上の成果を反映される形で、知的協同作業の支援に必要な概念や機構を現在の協調処理言語処理系に取り込み、その拡充と改良を行った。また自己言及機構と永続性機構の導入に成功し、さらにはLispからCに移行することで処理系の大幅な高速化を実現した。次年度は本年度の成果を受けて、知的協同作業の抽象化に基づくソフトウェア分散開発環境のプロトタイプを我々の協調処理言語の上に試作して実験と評価を行っていく予定である。
抗炎症性2型ミクログリアの選択的活性化によるアルツハイマー病治療法の開発

本研究では、アルツハイマー病(AD)の新しい治療方策として、抗炎症性の神経保護型ミクログリア(2型MG)を積極的に活用する戦略と、これを実現する薬物シーズの開発を行った。特に、T細胞系においてIL-4を誘導することが知られる合成レチノイドに注目した。(1)ある種のレチノイド類をADモデルのAPP23マウスへ経口投与すると、vehicle群と比較しレチノイド投与群において、脳内不溶性画分のAβペプチド量が有意に減少し、空間認知障害が有意に改善された。(2)レチノイド投与により、APP23マウスの大脳皮質のIL-4量は変動しなかったが、海馬IL-4量は増加傾向にあった。また、vehicle群とは対照的に、レチノイド投与群において、海馬IL-4量と空間記憶保持力とは有意な正の相関を示した。(3) in vitroにおいて、レチノイド添加はミクログリア細胞のIL-4受容体αの発現を増大させた。本研究成果は、レイノイドによるAD治療戦略に新たな手がかりを与えるものと考える。申請者はこれまでに、アルツハイマー病(AD)モデルマウスAPP23にIL-4/IL-13を脳内微量注入すると、脳内Aβ蓄積量が減少するとともに空間認知障害が有意に改善されることを見出した(Kawahara et al., 2012)。本研究では、IL-4誘導剤としてレチノイド類に注目し、APP23マウスのAD病態を改善させるかを調べた。RARアゴニスト・Am80 (0.5 mg/kg/d)とRXRアゴニスト・HX630 (5 mg/kg/d)をAβプラークが蓄積した8.5月齢のAPP23マウスに17日間連日経口投与し、空間認知能力に対する影響をモリス水迷路試験で調べた。また、脳内Aβ蓄積量に対する影響をAβELISA法で調べた。その結果、vehicle群と比較し、Am80/HX630の併用投与群では、APP23マウスの不溶性画分のAβペプチドが有意に減少し、空間認知障害が有意に改善された。このような改善作用は、それらの単独投与群では認められなかった。これらの結果は、レチノイドによる効率的なAD病態改善作用には、RARとRXRの同時活性化が必要であることを示唆する。さらに申請者は、レチノイドによる記憶改善作用における脳内IL-4の関与を調べた。Am80/HX630併用投与により、APP23マウスの大脳皮質のIL-4量は変化しなかったが、海馬IL-4は増加傾向にあった。また、vehicle群とは対照的に、Am80/HX630併用投与群において、海馬IL-4量とモリス水迷路試験で評価される記憶保持力が有意な正の相関を示した。また、in vitroにおいて、Am80/HX630共添加はミクログリア細胞のIL-4受容体αの発現を増大させた。これら結果は、APP23マウスにおける海馬IL-4シグナルの障害が、Am80/HX630併用投与により正常化されることを示唆する。申請者は「IL-4やIL-13により、ミクログリアのサブタイプの一つ(2型)が選択的に活性化され、Aβオリゴマーのクリアランス機能が顕著に誘導されること」を見出した(J. Immunol. 2008)。また、IL-4/IL-13をアルツハイマー病(AD)モデルマウス(APP23)の脳内へ直接微量注入すると、空間認知障害が改善されるとともに、投与側のAβ蓄積量が減少した(Neuroscience, 2012)。本研究では、IL-4誘導剤としてレチノイド類に注目し、レチノイドがADモデルマウスの空間認知能力と脳内Aβ蓄積量に与える影響を調べた。レチノイン酸受容体(RAR)アゴニスト・Am80とレチノイドX受容体(RXR)アゴニスト・HX630をAβプラークが蓄積した8.5月齢のAPP23マウスに2週間連日経口投与し、空間認知能力に対する影響をモリス水迷路試験で調べた。その結果、Vehicle群と比較し、Am80/HX630の併用投与群では、APP23マウスの空間認知障害が有意に改善された。