hpprc/llmjp-kaken huggingface dataset:
Pannexin3の機能を応用した新骨再生療法の開発

○Panx3 KOマウスを用いてPanx3の新機能の探求について。Panx3 KOマウスの作製に成功し、その表現系を探求できた。結果として、新生児Panx3 KOマウスは体のサイズが小さく、骨形成に異常が認められた。軟骨性骨化および膜性骨化に形成遅延が認められ、結果、骨の石灰化の異常を示していた。この原因の詳細を探求した結果、Panx3 KOマウスにおける軟骨細胞および骨芽細胞は分化が抑制され、それぞれの前駆細胞の増殖が亢進していた。さらに、軟骨骨境界における軟骨細胞から骨細胞への置換にも異常が観察され、Panx3が軟骨性骨化における軟骨細胞の最終分化に重要な働きがあることもわかった。つまり、Panx3がVEGFなどの血管新生亢進因子の発現を制御し、破骨細胞の軟骨骨境界へのリクルートを亢進することにより、アポトーシスに至った肥大軟骨細胞の貪食を促進することにより、骨細胞への置換を誘発することが示唆された。このことより、Panx3は軟骨細胞および骨芽細胞の分化過程において、増殖期から分化期へ変換するスイッチの役割を担っていることが示唆され、それぞれの細胞の分化に重要な因子であることが解明された。つまり、Panx3は骨形成における新規の必須マーカーであると言える。27年度が最終年度であるため、記入しない。March 1st出版のJCSにおいてfeaturearticleに選出され、Journal groupのblogに以下のように紹介されました。
超音速分子ビ-ムによる光励起反応の制御と原子層エピタキシャル成長メカニズムの研究

本研究は3年計画で、超音速パルス分子ビ-ムの光励起による膜形成前駆物質の制御および前駆物質と基板表面の相互作用、薄膜形成初期過程、特に原子層エピタキシ-のメカニズム解明を目指している。我々は、SiH_2(GeH_2)ラジカルを前駆物質とするSi(Ge)薄膜のlayer by layer成長モデルを提案しており、本研究の主な目的のひとつは、この理論モデルの実験的検証にある。今年度は、SiH_4のパルス分子ビ-ムをエキシマ-レ-ザ-(F_2:波長157nm,ArF:193nm,KrF:248nm)により励起し、SiH_2の選択生成を目標として実験装置を構築した。実験装置はタ-ボ分子ポンプとロ-タリ-ポンプからなる複合ポンプ(大阪真空製)を排気系とする真空溶器(背圧10^<ー9> Torr)とJordan社製超音速分子線バルブを基本構成要素としている。純度99.9999%のSiH_4ガスを60μsのパルス分子ビ-ムとして真空容器中に導入し、この分子ビ-ムと直交する方向に分子ビ-ムパルスと同期してエキシマ-レ-ザ-を照射しSiH_4を励起する。(エキシマ-レ-ザ-は平成3年3月末に導入の予定)光分解生成物の同定には、四重極質量分析計を用い、イオン電流の検出は二次電子増倍管により行なわれている。さらに、繰り返し測定を行なうことにより、測定の高感度化をはかるとともに時間分解測定も可能にしている。この目的のために、ディジタルメモリ-を用いて四重極質量分析計の信号処理をおこなっている。これら実験装置の機能に関しては、N_2ガスによるパルス分子ビ-ムを用いて確認済みである。以上の実験とともに我々は、Dr.N.Kosugiにより開発されたab initio分子計算プログラムGSCF 3(東京大学大型計算機センタ-)を利用してSiH_4の励起状態ポテンシャル曲面の計算も行なっており、二つの分解過程(SiH_4→SiH_2+H_2,SiH_4→SiH_3+H)に対応するポテンシャル曲面を検討した。
リンク解析に基づく自然言語処理・テキストマイニング技術の開発

リンク解析技術を活用した,自然言語処理テキストマイニング技術を開発した.ある種のリンク解析法が用いる, 2節点間の全経路を考慮した類似度計算法にヒントを得て,自然言語文を構文解析する際に障害となっている,文内の並列構造の解析(並列構造の有無・範囲同定)技術を考案した.さらに,自然言語データをネットワーク(グラフ)として表現し,リンク解析手法を適用する際に障害となる「ハブ」(数多くのグラフ節点と結合した節点)の影響を調査し,その悪影響を軽減するグラフ構築法を提案した.リンク解析技術を活用した,自然言語処理テキストマイニング技術を開発した.ある種のリンク解析法が用いる, 2節点間の全経路を考慮した類似度計算法にヒントを得て,自然言語文を構文解析する際に障害となっている,文内の並列構造の解析(並列構造の有無・範囲同定)技術を考案した.さらに,自然言語データをネットワーク(グラフ)として表現し,リンク解析手法を適用する際に障害となる「ハブ」(数多くのグラフ節点と結合した節点)の影響を調査し,その悪影響を軽減するグラフ構築法を提案した.平成21年度は,自然言語文の構文解析タスクの一つである並列句解析のうち,日本語並列句および,ネストした並列句の解析,という、より困難な問題に取り組み,これらの問題におけるアラインメントグラフ上のコスト学習法の実用性を示したことが主な成果である.具体的には,アラインメントグラフを機械学習法の一種である系列学習パーセプトロンと組み合わせ,日本語文においても並列句同士の類似度が適切に学習できることを実証した.英文の並列句がほぼ間違いなく「and」「or」といった並列句マーカーを伴うのに対し,日本語の並列句は「と」といったマーカーは必ずしも並列句を導くとは限らない.例として,「清水寺と二条城に行った」,「友達と二条城に行った」はいずれも助詞「と」を含むが,前者は並列句を含むが,後者は含まない.このように日本語並列句解析は,「並列句の範囲同定」に加え「並列句が存在するか否かの判定」という処理も必要とされ,問題はより困難である.我々はこのような問題に対しても,グラフ形状を工夫する(バイパスと呼ばれる経路を追加する)ことで対処した.また,並列句はしばしばネストして文中に出現するが,従来のアラインメントグラフを用いる並列句解析法ではこのような文を扱うことが不可能であった.我々は,このような文についても,アラインメントグラフとともに構文規則に基づく制約を併用し,効率良く学習・解析が可能であることを示した.本年度の主要な成果は以下の通り(1)前年度開発した系列アラインメントの重み学習法に文法制約を組み合わせる並列構造の推定法を発展させ,その有効性を検証するとともに誤り傾向の分析を行った.文法的な制約(並列句どうしはオーバーラップしない,等)を文法規則によって強制したうえで,並列句の範囲同定には並列句間の単語列の編集距離を素性として用い,パーセプトロン学習によって素性重みを最適化する(2)リンク解析手法を非グラフデータに適用する際には,一旦データをグラフに変換しなければならない.そのための手法としては一般に,k-近傍グラフ(データ点各々について,最も類似するk個のデータ点を辺で結ぶ)が用いられる.我々はこのグラフ変換法を自然言語データ(語義曖昧性解消用のベンチマークデータ)に適用し,評価・分析を行った.その結果、少数のハブと呼ばれる数多くの節点と接続された節点が生成され,後続のリンク解析に基づく半教師あり学習の精度に悪影響を与えることがわかった.その原因はk-近傍関係が非対称であることにより,これを解消するための簡単な手法を考案した.(3)自然言語処理でリソース拡張のためにしばしば用いられる,ブートストラップ(自己トーレニング)法において,初期シード選択およびストップリスト構築にリンク解析を用いる手法を考案し,予備調査によって有効性を確認した(2),(3)については,平成23年度に,より詳細な評価を多くの自然言語データを用いて分析し,公表することを予定している本年度は,高次元データのハブ節点に着目し研究を行った.ハブとは,データ集合中で,他の数多くのオブジェクトと類似したオブジェクトのことである.自然言語データをはじめとする高次元データでは,本質的にハブが存在する可能性が高いこと(「次元の呪い」と総称される現象の一つである)が報告されている(Radovanovic et al.2010).グラフに基づく手法もその影響を大きく受けるため,これに関する更なる調査を行った.まず,一般のグラフに基づく半教師あり法(Zhu et al.およびZhou et al.の各種ラベル伝搬法など)は,データがグラフとして表現されていることを仮定しており,その際にはk近傍グラフを用いることがほとんどである.われわれは,k近傍グラフがハブを多く出現させることを指摘し,一方,相互k近傍グラフと呼ばれるグラフが相対的にハブを軽減することを実験によって示した.さらに,KleinbergによるHITSと呼ばれるグラフ節点の重要度算出(ランキング)手法と,自然言語処理分野で用いられる知識獲得法の一種であるEspressoブートストラッピング法との類似性にれは前年度・前前年度の本研究の一環として指摘し・発表した)に基づき,HITS上位オブジェクトをトピックドリフト(ブートストラッピングをはじめとするself-training法で,本来獲得したいクラス以外のオブジェクトばかりが獲得されてしまう問題)の予防に積極的に活用する方法を提案し,その有効性を実験によって示した.なお,HITS法で上位にランキングされる事例は,ハブの一種とみなすことができ,従来その負の側面が指摘されてきたが本研究では,ハブを,一種の「負例」として活用した.
がん幹細胞糖鎖の構造と機能

膵がんは5年生存率が10%未満と最も致死的な難治癌であり、有効な治療法が存在しない。また再発性が高く、標準治療薬である塩酸ゲムシタビン(GEM)で治療しても膵がんの増殖と転移を抑えることができず、しかも投与後まもなくGEM耐性を獲得することが問題となっている。そのためGEM耐性膵がんに対する新たな治療薬の開発が切望されている。こうした中、糖鎖は細胞表層に局在し、癌化に伴い構造が劇的に変化することから、創薬標的として期待される。これまでの研究において、rBC2LCNレクチンと呼ばれるレクチンが膵がんに結合すること、そして薬剤処理によりその反応性が増強されることを見出していた。本年度は、液体クロマトグラフィーと質量分析を用いて2種の膵がんゼノグラフトモデルマウスに発現するN型、及びO型糖鎖の構造を解析した。さらに、膵がんゼノグラフトモデルからrBC2LCN固定化ビーズに結合する糖タンパク質群をエンリッチして、電気泳動後、LCMSを用いてrBC2LCNの糖タンパク質リガンド群を同定した。同定された糖タンパク質候補に対する抗体を用いて、ウエスタンブロット法と免疫染色によりさらなる検証を行った。一方、rBC2LCNに対するウサギポリクローナル抗体を作製し、血中のrBC2LCNを検出するためのサンドイッチELISA法を構築した。また、血中のrBC2LCN抗体を測定するためのELISA法を構築した。さらに、緑膿菌由来毒素に対する抗体を用いて、血中の緑膿菌由来毒素の濃度を測定するためのサンドイッチELISA法を作製した。rBC2LCNもしくはrBC2LCN-PE38をマウスに投与し、血中のrBC2LCN、rBC2LCN-PE38の濃度、及び中和抗体の濃度を測定した。さらに緑膿菌由来毒素を融合させたrBC2LCN-PE38を作製し、膵がん移植マウスモデルに投与することで、抗がん作用を調べるとともに、安全性についての評価を行った。平成30年度が最終年度であるため、記入しない。研究代表者はヒトiPS/ES細胞に発現する糖鎖をレクチンアレイで網羅解析した結果、ヒトiPS/ES細胞に特異的に反応するレクチンとしてrBC2LCNを発見するとともに、rBC2LCNを用いてヒトiPS/ES細胞を検出・除去する新たな技術を開発してきた。最近、このrBC2LCNが膵がん幹細胞に強く結合することを見出した。そこで本研究では、膵がん幹細胞の糖鎖構造を明らかにする。次にrBC2LCNが認識する糖タンパク質マーカーを同定し、その構造と機能を明らかにする。更に、rBC2LCNを用いて膵がんを殺傷除去するための新たな技術を開発する。最終的には最大の難治がんである膵がん幹細胞糖鎖の構造と機能についての理解を深めることを目的とする。本年度は膵がん幹細胞用の性質を示す癌細胞株を含む各種膵がん細胞株、膵がんゼノグラフトモデルから採取した癌部の糖鎖プロファイルをレクチンアレイで解析した。その結果、膵がん及び膵がん幹細胞様の膵がん細胞株に発現する糖鎖プロファイルを取得することができた。またゼノグラフトモデルの膵がんの癌部からヒドラジン分解で糖鎖を切り出し、液体クロマトグラフィーと質量分析を用いて定量的な糖鎖構造解析を実施した。更に、rBC2LCNレクチンが反応する糖タンパク質を、質量分析を用いたプロテオミクス的手法で網羅的に解析した。また糖結合特異性から選抜した計20種のレクチンを用いて、薬剤処理前後の膵がんゼノグラフトモデルへの反応性を解析した。薬剤融合型rBC2LCNを用いて、膵がん細胞株への殺傷効果を検討した。当初の予定していた通り研究を遂行し、成果を挙げることができた。最近、このrBC2LCNが膵臓がん幹細胞に強く結合することを見出した。本研究では、膵臓がん幹細胞の糖鎖構造を明らかにする。更に、rBC2LCNを用いて膵臓がんを殺傷除去するための新たな技術を開発する。最終的には最大の難治がんである膵臓がん幹細胞糖鎖の構造と機能についての理解を深めることを目的とする。本年度は膵がんに発現するrBC2LCN陽性糖タンパク質をプロテオミクスで同定した。発現している糖タンパク質についてはリコンビナントタンパク質を調製し、糖鎖構造解析を行った。更に、膵がんゼノグラフトモデルの癌部の定量的糖鎖構造解析を実施することで、発現している糖鎖構造の決定を行った。膵がんに発現する糖鎖構造をほぼ決定することができた。更に、膵がんに特異的に反応するレクチンのキャリアタンパク質を複数同定した。

そのためGEM耐性膵がんに対する新たな治療薬の開発が切望されている。こうした中、糖鎖は細胞表層に局在し、癌化に伴い構造が劇的に変化することから、創薬標的として期待される。これまでの研究において、rBC2LCNレクチンと呼ばれるレクチンが膵がんに結合すること、そして薬剤処理によりその反応性が増強されることを見出していた。本年度は、液体クロマトグラフィーと質量分析を用いて2種の膵がんゼノグラフトモデルマウスに発現するN型、及びO型糖鎖の構造を解析した。さらに、膵がんゼノグラフトモデルからrBC2LCN固定化ビーズに結合する糖タンパク質群をエンリッチして、電気泳動後、LCMSを用いてrBC2LCNの糖タンパク質リガンド群を同定した。同定された糖タンパク質候補に対する抗体を用いて、ウエスタンブロット法と免疫染色によりさらなる検証を行った。一方、rBC2LCNに対するウサギポリクローナル抗体を作製し、血中のrBC2LCNを検出するためのサンドイッチELISA法を構築した。また、血中のrBC2LCN抗体を測定するためのELISA法を構築した。さらに、緑膿菌由来毒素に対する抗体を用いて、血中の緑膿菌由来毒素の濃度を測定するためのサンドイッチELISA法を作製した。rBC2LCNもしくはrBC2LCN-PE38をマウスに投与し、血中のrBC2LCN、rBC2LCN-PE38の濃度、及び中和抗体の濃度を測定した。さらに緑膿菌由来毒素を融合させたrBC2LCN-PE38を作製し、膵がん移植マウスモデルに投与することで、抗がん作用を調べるとともに、安全性についての評価を行った。研究計画通り、膵がん、特に薬剤耐性膵がん幹細胞に発現する糖鎖構造と機能を明らかにすることにより、膵がんに対する新たな治療法の開発につながる基礎的知見を得る。膵がんに特異的に発現している糖タンパク質に対する抗体を作製する。平成30年度が最終年度であるため、記入しない。
心筋梗塞に伴う心筋のexpansion,並びに心不全の実験的検討

心筋梗塞後の心筋のexpansion、並びにそれに伴う心不全の出現に及ぼす種々の因子を検討する目的で以下の実験を行なった。実験対象としてはすべてラットモデルを用い、あらかじめ行なった手術により、覚醒下に冠動脈閉塞並びに任意の時間において再潅流を行なった。1.心筋梗塞後のexpansionの出現過程に対する検討:心エコー法を用い、in situ heartにおけるexpansionの出現過程を経時的に検討した。Infarct expansionは冠動脈結紮直後より出現し、以降7日目まで経時的にその程度が増加した。全変化の75%は24時間以内に出現した。冠動脈結紮15分以内の早期再潅流によりexpansionは可逆性変化を示し、その可逆性の有無は心筋壊死出現の有無に依存していた。2.再潅流のexpansionに及ぼす影響:expansionの程度は冠動脈閉塞7日目に摘出した病理標本心にて検討した。1時間の再潅流は心筋梗塞サイズを減少させ、expansionを抑制した。6時間における再潅流では心筋梗塞サイズは不変であり、有意なexpansionの抑制は見られなかった。しかしながら、壊死心筋の吸収の促進が認められ、晩期再潅流は梗塞心筋の治癒過程を促進すると考えられた。3.expansionに及ぼす種々の負荷の検討:アンジオテンシンII受容体(AT1)拮抗薬剤の投与のより、梗塞サイズは不変であるが、expansionは抑制されることが判明した。dobutamineにて心収縮力を増加させるとexpansionが増加する傾向が認められた。4.高血圧に伴った心肥大がexpansionに及ぼす影響:SHRラットでは著明な高血圧にもかかわらず、WKYラットと比べexpansionは抑制されており、心肥大はexpansionを抑制することが示唆された。心筋梗塞に対する晩期再潅流時期が左室形態及び心筋壊死過程に及ぼす影響【目的】近年、再潅流寮法が広く行なわれ、再潅流時期が問題となっているが、その検討は梗塞サイズを中心に行なわれ、梗塞心筋の形態変化についての検討は充分でない。今回、ラットの覚醒モデルを用い梗塞サイズを変化させない時期に行った晩期再潅流が左室形態、特に梗塞部expansion(EXP)及び心筋壊死過程に及ぼす影響を検討した。【方法】WKYラットを麻酔下に開胸し,左冠動脈に糸をかけ閉胸、覚醒下に冠閉塞、再潅流できるモデルを作製した。術後一週間後に覚醒下で冠動脈を閉塞、6時間晩期再潅流群(LRP群)を作製、再潅流をしない群(0群)と比較検討した。梗塞一週間後に血行動態計測し、屠殺、心臓を固定後、横断面にて6等分し、各スライスで、HE染色施行した。再流はmicrosphereで確認した。心筋梗塞量は各スライス面で左室全面積と梗塞面積を計測、合計しその比(%MI/LV)で表示した。EXPの判定のため、dilationの指標として非梗塞心室中隔外周径に対する梗塞左室自由壁外周径の比(FW/IVS)を、thinningの指標として梗塞中心部壁厚(Wth)を用いた。また梗塞心筋治癒過程に対する検討として線維化されていない残存壊死心筋量(N)を計測し梗塞量に対する比(%N/MI)を求めた。【結果】梗塞1週間後にて左室圧、LVEDP、左室dp/dtは3群間で有意な差はなかった。左室形態の変化を以下に示した。

【結語】梗塞後6時間の晩期再潅流では非再潅流心筋梗塞に比して、梗塞サイズ、EXPには影響しないが、残存壊死心筋量を減少させ治癒機転、線維化を促進させる事が当研究より判明した。1)再潅流時期が心筋梗塞後のexpansionの程度及び心筋壊死修復過程に及ぼす影響の検討ラットを用いた覚醒下に冠動脈を閉塞、再潅流しうるモデルを用いて、我々は平成2年度において閉塞後6時間の晩期再潅流では心筋梗塞サイズ、expansionの軽減は認められないものの、梗塞部心筋壊死組織の修復過程が促進することを報告した。平成3年度においては閉塞後1時間の早期再潅流を行った。その結果として、早期再潅流は梗塞サイズをを減少させ、梗塞中心部の心筋壁厚の菲薄化を防止expansionの程度も軽減することが判明した。また、晩期再潅流同様に梗塞部の心筋壊死過程を促進していた。2)高血圧及びそれに伴う心肥大の存在がexpansionの伸展に及ぼす影響SHRを用いて覚醒下に広範囲心筋梗塞を作成し、正常血圧であるWKYラット群と梗塞サイズ、expansionの程度を比較した。組織学的検討は梗塞作成後7日目に行った。本研究は未だ進行中であり最終的な結果は得られていないが、これまでの検討ではSHRではWKYに比し冠閉塞後の死亡率が著しく高い。また同程度の梗塞サイズで比較すると、expansionの指標の内、心室のdilationの程度には差がないものの、梗塞部心筋壁厚のの梗塞前壁厚に対する比(thinning index)SHRでむしろ大であり、SHRでは梗塞部心筋の菲薄化が抑制されている結果を得ている。平成4年度は以下の検討を行なった。実験モデルはすべての既報のあらかじめ手術にて左主幹動脈周囲に掛けた糸を体外から牽引することにより覚醒下に任意の時間にて冠動脈閉塞並びに再灌流をなし得るラットモデルを用いた。1。高血圧に伴った心筋肥大のexpansionに及ぼす影響--前年度から引き継いで検討を行ない、SHRではWKYに比べ高血圧の存在にもかかわらず、梗塞後のexpansionの程度が抑制されること、特に梗塞部心筋の正常心筋に対するthicknessがwkyに比べて保たれていることを観察した。2。再灌流の梗塞部心筋における炎症細胞浸潤に及ぼす影響:冠動脈閉塞後1時間並びに6時間にて再灌流を行ない、再灌流後16時間、並びに3日後に心を摘出し、炎症細胞浸潤の程度を閉塞持続非再灌流群と比較した。16時間後においては好中球の浸潤が著明であったが、その程度は両再灌流にて増加していた。また3日後ではmonocyte/macrophageの浸潤が有意であったが、その浸潤の程度も両再灌流群で非再灌流群より著明であった。3。心筋梗塞後のexpansion並びに心不全形成に対するアンジオテンシンII受容体拮抗薬の影響:あらかじめアンジオテンシンII受容体(AT1)拮抗薬(TCV-116)を投与しておいたラットでは対象群に比べ、冠動脈結紮後の死亡率の低下が認められ、冠閉塞10日後における血行動態においては、左室拡張末期圧の低下、心拍出量の増加が見られた。また、expansionに指標としてのFW/IVSは保たれ、またthinningの指標であるWThも対象群より厚かった。
患者－看護師相互作用プロセスにおけるケア効果を引き出す最適プロセス設計の開発

本研究の目的は、人間の呼吸、心拍、自律神経系などの生理的変化を測定し、可視化することにより、看護ケア(技術)の効果を確認、そのメカニズムを解明することである。本年度のプロジェクト会議は7回実施され、これまで継続してきた3つのケア開発の英文雑誌への投稿と、各ケア開発の今後の課題について検討し、3年間の報告書としてまとめた。新たな発展的研究課題にむけた取り組みとして、「歩行運動を伴う横隔膜呼吸法」のシミュレーション実験を行った。これまでの実験では、「手を挙げる」「足を踏み出す」など人間の動作レベルの動きによる横隔膜呼吸法と自律神経活動の変動を個々の単位動作として計測してきた。そして上肢・下肢の運動と呼吸法を組み合わせ、自律神経活動を測定する基礎実験では、手足の動きに連動して横隔膜が上下し、深い呼吸が促進されることを確認してきた。課題は単位動作を日々の生活に取り入れる工夫と介入効果の持続性であった。本年度のシミュレーション実験において、「歩く」動作を組み入れた理由は、歩行動作は人間が1日のうちで最も自然に横隔膜呼吸を促す強力な腹圧がかかる動作であり、呼吸を意識することで、安静時の自律神経活動がスムーズに副交感神経優位に変化し、呼吸による効果がより明確になると考えたからである。測定機器は、心拍変動リアルタイム解析プログラム(MemCalc/Bonaly Light;GMS)を用いた。被検者は、心疾患等のない健康な女性であり、60歳代の女性1名と50歳代の女性1名であった。上肢運動と上下肢運動の自律神経活動の変化は、先行実験と同様であり、上下肢を組み合わせた内容は自律神経活動バランスによい刺激となっていた。そのあとに続く歩行動作のデータ解析により、歩行動作を伴うことにより横隔膜呼吸が無理なく促され、リラクセーション効果の持続時間を一定時間維持できる可能性が明らかになった。平成30年度が最終年度であるため、記入しない。本研究の目的は、人間の呼吸、心拍、自律神経系などの生理的変化を測定し、可視化することにより、看護ケア(技術)の効果を確認、そのメカニズムを解明する。具体的には、1「呼吸法(横隔膜呼吸法)」のプログラムを最適設計としたモデルの開発、2「頸部、腰部の温湿布を併用した上肢マッサージ法」のリラクセーション効果の検証、3「言語的コミュニケーションを活用した意識的な足浴法」の効果検証である。本年度の成果として、1.「呼吸法」ケア開発では、横隔膜呼吸法の基本的要素を取り出し、簡便な動作を伴いながら最適効果が得られるプログラムを試作し、シミュレーション実験(被験者12名)を行った。特に上肢の挙上と下肢の動作の組み合わせに効果が認められた。本年度、学会報告予定である。2.「マッサージ法」ケア開発では、基礎実験(成果は関連学会に投稿中)を経て、地域住民約80名を対象とした介入効果(看護師ー被験者の相互作用)を検証する段階に進んでいる。この実験で最も高い効果を確認した看護ケア技術を自律神経の変動解析データにより可視化した(H29年度学会報告予定)。3.「足浴法」は、これまでの実績をもとに地域住民の縦断的データを採取する方向で計画を見直し、研究倫理審査会の承認を得た。修正の主な点は、基盤となる理論を再検討し、あわせて実験プロトコールの改善を実施した。以上の3つのケア開発に関わる平成28年度のプロジェクト会議は12回開催され、自律神経の変動解析を正確に行うための測定機器の検討と見直し、分析会議を繰り返し、新たな知見を得た。本研究は3つの看護ケア技術の開発を目的としている。各ケア開発を担当する責任者が無理なく作業工程を進められるよう、進捗会議を継続的に開催したことが評価できる。また基礎研究に参加する被験者へのアプローチ方法も事前の準備を十分したうえで実施したため、サンプルサイズに限界はあるものの分析対象となるデータ採取が順調にすすんだことも評価できる。H28年度に計画を変更した主な点は、測定機器の変更である。3つのケア開発が同時に進んでいるため、実験データ採取が重なる時期がある。今後、3つのケアともに実験フィールドが大学内から臨床フィールドに移る。そのため本研究のかなめとなる自律神経の変動解析を行う測定機器としてTAS9VIEWを順次、購入し、3つのケアのデータ採取に支障がないよう研究環境を再整備できたことも大きな理由の1つである。具体的には1)「呼吸法」ケア開発の目的は、横隔膜呼吸運動の有用性を定量的に評価することである。評価は、1呼吸運動の前、中、後の自律神経活動指標の推移とパターン傾向、2被験者の特性(安静時の自律神経活動の傾向や精神的健康指標の傾向)と自律神経活動指標の推移とパターン傾向の定量的可視化である。結果として、上下肢の動きと連動した横隔膜呼吸運動は自律神経活動バランスの適正化に効果があることが確認された。2)「足浴法」ケア開発の目的は、クリニックに来院する45歳から65歳の中高齢者を対象に看護師の介入による効果を縦断的に評価することである。

結果として、被験者の足部への認識や生活習慣の変化、自己効力感の変化や、介入前・中・後の生理的変化と心理的変化を定量化する。結果として行動変容が認められた被験者は12名のうち半数であった。身体症状(歩行や動作、特に足部の疲労など)の改善傾向はほぼ全員に認められた。介入前後の自己効力感には有意差はなかった。3)「マッサージ法」ケア開発の目的は、訪問看護師が行う地域住民を対象とした看護介入の効果を評価することである。結果として、約80名の地域住民の半数が慢性疾患を有し、マッサージ法によるリラクセーション効果が認められた。介入前・中・後の自律神経活動の変化は変化率で比較すると無介入群に比較し有意な効果を確認した。また被験者の属性との関連も明らかになり、開発したプログラムの一定の効果が確認された。本プロジェクト工程の各段階で研究成果を報告し実績を開示しながらプロセスを進めた。平成29年度のプロジェクト会議は12回開催され、自律神経の変動解析を正確に行うための分析会議を繰り返し、新たな知見を国内外で報告した。本研究は3つの看護ケア技術の開発を目的としている。各ケア開発を担当する責任者が無理なく作業工程を進められるよう、進捗会議を継続的に開催したことで年間を通して研究成果を国内外に報告できた点は評価できる。研究成果は、国際学会(4件)、国内学会(3件)に報告した。また国内専門分野の雑誌の投稿1件の最終査読結果を終了し、H30年度9月掲載予定の論文が1件、国際学会誌への投稿準備中の論文2件をまとめることができた。これらの工程を可能にしたのは、3つの実験機器がそろい、3つのケア測定が各臨床フィールドで同時に使えるようになったことである。限られた時間にデータ採取が可能となったことは研究を進める上でおおいに有効であった。また、基礎研究から臨床研究に進む段階で必要となる研究倫理審査についてはかなりの準備時間を必要とするが、十分吟味したうえで被験者への説明、協力依頼を行っているため、質の高いデータ収集が可能となっていることもおおむね順調に進めることができた理由の1つである。そして、H29年度に新たに加えた基礎実験では、歩行動作を伴う実験データを採取するため、動作時で測定可能な機器を購入した。予算執行の計画もほぼ予定どおりに実施できた点も評価できる。本研究の目的は、人間の呼吸、心拍、自律神経系などの生理的変化を測定し、可視化することにより、看護ケア(技術)の効果を確認、そのメカニズムを解明することである。本年度のプロジェクト会議は7回実施され、これまで継続してきた3つのケア開発の英文雑誌への投稿と、各ケア開発の今後の課題について検討し、3年間の報告書としてまとめた。新たな発展的研究課題にむけた取り組みとして、「歩行運動を伴う横隔膜呼吸法」のシミュレーション実験を行った。これまでの実験では、「手を挙げる」「足を踏み出す」など人間の動作レベルの動きによる横隔膜呼吸法と自律神経活動の変動を個々の単位動作として計測してきた。そして上肢・下肢の運動と呼吸法を組み合わせ、自律神経活動を測定する基礎実験では、手足の動きに連動して横隔膜が上下し、深い呼吸が促進されることを確認してきた。課題は単位動作を日々の生活に取り入れる工夫と介入効果の持続性であった。
Na^+/H^+交換輸送系の構造と機能:細胞増殖因子による活性化のメカニズム

Na^+/H^+交換輸送体(NHE1アイソフォーム)は様々な増殖因子シグナルおよび浸透圧変化や細胞伸展刺激等の機械的シグナルに反応して活性化される。本研究では、活性化の分子機構を明らかにするため、カルモデュリン(CaM)と輸送体との相互作用を検討した。その結果、i)NHE1は高親和性Ca^<2+>/CaM結合タンパク質の一つであること、ii)輸送体細胞質ドメインのアミノ酸残基636-656(A)と656-691(B)の領域にCaMに対する親和性の異なる(それぞれ20nM,350nM)二つの結合部が存在することが明らかになった。CaM結合部位の生理的役割を明らかにするため、A領域に変異を導入しCaM結合能を失ったいくつかのタンパク質を繊維芽細胞で発現させてその機能を調べ、次の結果を得た。変異導入により、i)交換活性のpH_i感受性が増加し、タンパク質が恒常的に活性化状態になること、ii)Ca^<2+>イオノフォア添加に伴う細胞内Ca^<2+>上昇による活性化が消失すること、iii)増殖因子および高浸透圧刺激による細胞内アルカリ化の程度がそれぞれ50%,80%阻害されることがわかった。以上の結果は、CaM結合部位はそれ自身"pHセンサー"に対して阻害作用があり、細胞内Ca^<2+>増加によるCa^<2+>/CaM結合に伴って阻害作用が解除され、その結果輸送体が活性化されるというメカニズムによって説明できる。さらに今回の結果は、このメカニズムが細胞外シグナルによる活性化に関与することを示唆している。恐らくCaMは細胞外の異なったタイプのシグナルを輸送体の"pHセンサー"に伝達する重要な"transducer"の一つとして機能しているであろう。Na^+/H^+交換輸送体(NHE)は細胞膜に普遍的に存在し、細胞内のpH,Na+濃度、細胞容積を制御している。平成4年度は、この輸送体の活性調節の機序を二つの側面から分子レベルで解析し、次の知見を得た。1.輸送体のリン酸化。増殖因子による活性化に伴い特定のセリン残基のリン酸化が増加することが知られている。細胞質ドメインのいくつかの欠失変異タンパク質を作成してリン酸化ペプチドマップによるリン酸化部位の同定を行い、増殖因子感受性部位を含むすべての主要なリン酸化部位が細胞質ドメイン内のC末側領域(アミノ酸636-815)に存在することを明らかにした。他方、この領域を欠失した変異タンパク質を発現している細胞では依然として増殖因子による活性化が見られるので、輸送体自体のリン酸化は必須ではないことが明らかになった。従って輸送体の活性化には何らかの細胞内制御因子が関与していると考えられる。2.カルモデュリン(CaM)との相互作用。この輸送体の活性調節に関与する細胞内制御因子の一つの候補であるCaMと輸送体との相互作用を調べ次の知見を得た。(1)NHE1(アイソフォーム1)はCa^<2+>イオンの存在下で高親和性にCaMに結合する。(2)CaMの主要な結合部位は輸送体細胞質ドメインの636番目から始まる約20個のアミノ酸からなる領域である。(3)この領域にCaM結合が起こらなくなるような変異を導入すると、最大輸送活性はあまり変化しないが、増殖因子や高浸透圧刺激による輸送活性の促進効果が著明に阻害される。以上のことから、細胞質ドメインの中間に位置するCaM結合部位が、CaMの結合あるいは別の機構でNHE1の輪送活性を最大限に活性化することに関与していると結論された。

しかし、CaM結合だけでは活性調節のすべてを説明することは不可能であり、他の必須の細胞内制御因子を同定することが必要である。Na^+/H^+交換輸送体(NHE1アイソフォーム)は様々な増殖因子シグナルおよび浸透圧変化や細胞伸展刺激等の機械的シグナルに反応して活性化される。本研究では、活性化の分子機構を明らかにするため、カルモデュリン(CaM)と輸送体との相互作用を検討した。その結果、i)NHE1は高親和性Ca^<2+>/CaM結合タンパク質の一つであること、ii)輸送体細胞質ドメインのアミノ酸残基636-656(A)と656-691(B)の領域にCaMに対する親和性の異なる(それぞれ20nM,350nM)二つの結合部位が存在することが明らかになった。CaM結合部位の生理的役割を明らかにするため、A領域に変異を導入しCaM結合能を失ったいくつかのタンパク質を繊維芽細胞で発現させてその機能を調べ、次の結果を得た。変異導入により、i)交換活性のpH_i感受性が増加し、タンパク質が恒常的に活性化状態になること、ii)Ca^<2+>イオノフォア添加に伴う細胞内Ca^<2+>上昇による活性化が消失すること、iii)増殖因子および高浸透圧刺激による細胞内アルカリ化の程度がそれぞれ50%,80%阻害されることがわかった。以上の結果は、CaM結合部位はそれ自身“pHセンサー"に対して阻害作用があり、細胞内Ca^<2+>増加によるCa^<2+>/CaM結合に伴って阻害作用が解除され、その結果輸送体が活性化されるというメカニズムによって説明できる。さらに今回の結果は、このメカニズムが細胞外シグナルによる活性化に関与することを示唆している。恐らくCaMは細胞外の異なったタイプのシグナルを輸送体の“pHセンサー"に伝達する重要な“transduce"の一つとして機能しているであろう。
多核金属触媒の分子設計に基づく炭素循環型人工光合成システムの開発

本研究では最終的な目標として,水と二酸化炭素からギ酸と酸素を生成する炭素循環型人工光合成システムの開発を目指し,水の酸化と二酸化炭素のギ酸への還元を触媒する金属多核錯体の設計を行った。具体的には,酸化触媒としてジイミン系配位子を含むマンガン8,12,13,14核オキソ錯体を合成し,それらの詳細な構造や酸化還元特性について検討を行った。また,還元触媒としてはSPPS型4座配位子によるNiM異種金属2核ヒドリド錯体(M = Rh, Ir)や直鎖状4座ホスフィン配位子を用いた銅2,4核ヒドリド錯体を合成し,その構造を明らかにするとともに二酸化炭素との反応を行った。本年度は以下の項目について研究を行った。(1)混合原子価マンガン多核錯体と光増感剤の連結による水の光酸化触媒の分子設計を目指し,多座カルボキシラト配位子(KTA)を用いたMn13Mn17クラスターの末端部に種々のジアミン系配位子を導入し,得られた多核金属錯体について種々の分光法及びX線結晶構造解析により詳細な分析を行った。また,KTA配位子を修飾することにより様々な多座カルボキシラト配位子を新たに合成し,少数核のマンガンクラスターの合成を試みた。今後,得られたクラスターの詳細な分析を行い,光増感剤との連結により水の酸化触媒能について評価を行う予定である。(2)生体を模倣した二酸化炭素の還元触媒の開発を目指し,異種金属二核金属錯体による二酸化炭素還元触媒の分子設計について研究を行った。ヘテロドナーSPPS型四座配位子を用い二座ホスフィン部位に配位された金属中心にNi(II), Pd(II), Pt(II)等の10族金属を,またチオラト架橋された金属にはRh(III), Ir(III)等を組み入れた一連の二核錯体を合成し,これら異種金属二核中心が捕捉するヒドリド種の性質や反応性について系統的な研究を行った。さらに,NiRh及びNiIr錯体を用いた二酸化炭素のギ酸への還元反応についても検討を行った。また,元素戦略に基づき多座ホスフィンにより支持されたCu2核ヒドリド錯体を合成し,温和な条件下での二酸化炭素のCu-H-Cuへの挿入を経由したギ酸への還元反応を見出した。本年度は昨年度に引き続き以下の項目について研究を行った。また,KTA配位子を修飾することにより様々な多座カルボキシラト配位子を新たに合成し(KTAイミド等),少数核のマンガンクラスターの合成を試みた。これらの結果をOrganometallicsとChem. Asian J.に発表した。平成25・26年度に引き続き以下の項目について研究を行った。また,KTA配位子を修飾することにより様々な多座カルボキシラト配位子を新たに合成し(KTAイミド等),少数核のマンガンクラスターの合成を試みたが,Mn4クラスターは得られず構造が異なる種々のMn13クラスターが得られた。Mn17クラスターの酸分解により平面型Mn8クラスターは得られたが,この場合も適切なMn4中心の構築には至っていないため,光増感剤との連結により水の酸化触媒能については今後の検討課題である。ヘテロドナーSPPS

型四座配位子を用い二座ホスフィン部位に配位された金属中心にNi(II), Pd(II), Pt(II)等の10族金属を,またチオラト架橋された金属にはRh(I/III), Ir(I/III)等を組み入れた一連の二核錯体を合成し,これら異種金属二核中心が捕捉するヒドリド種の性質や反応性について系統的な研究を行った。さらに,NiRh及びNiIr錯体を用いた二酸化炭素のギ酸への還元反応についても検討を行った。また,元素戦略に基づき多座ホスフィンにより支持されたCu2核ヒドリド錯体を合成し,温和な条件下での二酸化炭素のCu-H-Cuへの挿入を経由したギ酸への還元反応を見出した。さらに,様々な多座配位子を用いCu2Cu16ヒドリドクラスターを合成し二酸化炭素との反応を検討した。本研究では最終的な目標として,水と二酸化炭素からギ酸と酸素を生成する炭素循環型人工光合成システムの開発を目指し,水の酸化と二酸化炭素のギ酸への還元を触媒する金属多核錯体の設計を行った。具体的には,酸化触媒としてジイミン系配位子を含むマンガン8,12,13,14核オキソ錯体を合成し,それらの詳細な構造や酸化還元特性について検討を行った。また,還元触媒としてはSPPS型4座配位子によるNiM異種金属2核ヒドリド錯体(M = Rh, Ir)や直鎖状4座ホスフィン配位子を用いた銅2,4核ヒドリド錯体を合成し,その構造を明らかにするとともに二酸化炭素との反応を行った。水の光酸化触媒の分子設計については,まだ合成の途中で,高活性な触媒の開発には至っていないが,二酸化炭素の還元反応について論文発表を行った。それ以外の研究は順調に進展している。錯体化学,有機金属化学,生物無機化学,ナノ分子化学今後は計画どおり研究を進め,混合原子価マンガン多核錯体と光増感剤の連結による水の光酸化触媒の分子設計を行い,水の光酸化と二酸化炭素の還元を組み合わせた系の開発を目指す。水の光酸化触媒の分子設計については,まだ合成の途中で,高活性な触媒の開発には至っていない。今後は計画どおり研究を進め,混合原子価マンガン多核錯体と光増感剤の連結による水の光酸化触媒の分子設計を行い,水の光酸化と二酸化炭素の還元を組み合わせた系の開発を目指す。
小学校における学級の機能変容と再生過程に関する総合的研究

本研究の目的は、わが国の小学校に置ける「学級」の歴史的、構造的な特質を踏まえながら、「学級がうまく機能しない状況」がどのようにしてもたらされるかを究明することを通じて、学級を再生させるいくつかの道筋を探り出すことである。本年度の研究実績は次の通りである。1.学級システムの比較研究前年度までの文献研究、現地調査等の成果を踏まえ、諸外国(アメリカ、ドイツ、韓国)の学級システムについて、比較研究の視点から検討を行った。その上で、わが国の直面する「学級がうまく機能し状況」がどのような構造的課題を持っているのかを考察した。2.児童に対する質問紙調査、学級担任調査の実施と分析平成12年度に実施した「学級・学校経営の実態に関する調査」と同じ対象校から抽出した386校の小学校5年生を対象に、集合自記式質問紙調査を実施した(平成14年12月)。質問内容は、学級の様子、友人関係、教師との関係、家族関係、規範意識、自己認識、イライラ感など、37項目を設定した。同時に、学級担任に対する質問紙調査を実施し、担任の属性や学級、学校の属性について質問した。295校より回答があった(回収率:76.5%)。今回は、現在の小学校5年生の特徴を明らかにすると共に、学級の様子を示す指標を点数化し、「学級の健康度」という指標に置き換え、学級を単位として「授業がうまく機能しない状況」について分析を行った。その結果、この問題は、地域の特徴や学級規模だけに起因するのではなく、多様な要因が複合的に絡み合っていることが改めて確認された。さらに分析した結果、(1)授業のわかりやすさ、(2)教師の学級経営能力、(3)規範意識という3つの視点から、「授業がうまく機能しない状況」を読み解くカギがあることがわかった。すなわち、子どもたちは教師に対して、授業改善を図ることと公平心を持って問題解決に的確に対応することを求めていることが明らかとなった。そして、規範意識の形成には家庭での教育力が影響していることがアンケートの分析からわかった。このことは、学校だけではなく、家庭教育の重要性を指摘していると言える。3.最終報告書の作成以上の成果を最終報告書としてまとめた。そのため、最終報告書は、第1部は、小学校5年生の調査分析を、第2部は、諸外国の学級経営、第3部は文献解題から構成されている。本研究は、小学校における「学級がうまく機能しない状況」を多面的に捉え直すことによって、閉塞状況にある小学校の学級づくりに対して学術的な貢献を行うことを目的としている。今年度は、小学校でのフィールドワークや文献レビューを行い、その結果を踏まえながら意見交換等を実施した。理論的・経験的な研究の成果を踏まえて、「学校経営の実態に関する調査」と「学級経営の実態に関する調査」の二種類の調査票をデザインした。その際にいくつかの中心的な研究課題を設定するに至った。主な課題は、以下の4点である。第一に、「学級がうまく機能しない状況」を促進する組織的要因はさまざまであるが、とりわけ学校・学級づくりの全国的な実態についてはいまだ明らかにされていない。

こうした研究の現状を踏まえて、学校組織と運営の全体像を概観することを第一の課題とした。第二に、現代教員社会の特徴である「私事化」「多忙化」「同僚性の変容」などがどのような物質的基盤をもっているのかという点についてもまったく分析がなされておらず、この点も調査票の中心的な内容として盛り込まれた。第三に、以上二つの構成要素が、「学級がうまく機能しない状況」とどのように構造的に連関しているのかを解き明かすこと、しかもそれがどのような外的条件によって増幅されるかを解明することを課題とした。第四に、現場の教師たちの声から立ち上げるような研究の遅れを踏まえて、小学校教師の「悩み」と「知恵」にかかわる自由記述欄を設けた。その上で、全国の公立小学校(分校は除く)から20分の1の抽出確率で無作為抽出された1,154校を対象に一年度間の実践について回答を求めた。なお、研究の趣旨を尊重し質問紙調査を年度末に実施したため、実際の分析は次年度に譲らざるを得なかった。本年度は、平成13年3月に全国の公立小学校604校(校長調査534票、教員調査6,614票)を対象に実施した「学校・学級経営の実態に関する調査」データの分析を行い、教育現実に即して理論の再構築を試みた。主な知見は、以下の通りである。1.過去1年の間に「『学級崩壊』があった」という回答は校長で26.0%、教員で32.4%であり、「学級崩壊」が小学校に一定程度拡がっている。2.「学級崩壊」の発生には教員同士の関係性(「率直に言いたいことを言いにくい雰囲気がある」など)も影響するが、関連の強さの点では「地域の様子」との関連が目立っている。3.発生した「学級崩壊」のうち、校長調査によれば85.1%(「著しく好転した」=20.6%、「やや好転した」=64.5%)が、教員調査によれば54.0%(同7.9%、46.1%)がそれぞれ好転したとみなすことができる4.「学級崩壊」への対応策としては、「学級担任に口頭でアドバイスした」が73.8%と最も多い。逆に、「学級担任を交代させた」「保護者に学校づくりにかかわってもらった」の実施率は9.2%にとどまっている。5.どの対応策が「学級崩壊」を好転させるかについて関連分析を行ったところ、最も高い確率で好転(回復)をもたらすのは「学級担任を交代させた」(好転した割合は87.5%)で、以下、「交換授業や合同授業を行った」「保護者に学校づくりにかかわってもらった」と続く。次年度は、外国の小学校との比較研究を踏まえながら、日本的な教育構造の実態を浮き彫りにするとともに、児童調査・保護者調査を実施し、「学級崩壊」への対応策を具体的に探っていく予定である。本研究の目的は、わが国の小学校における「学級」の歴史的、構造的な特質を踏まえながら、「学級がうまく機能しない状況」がどのようにしてもたらされるかを究明することを通じて、学級を再生させるいくつかの道筋を探り出すことである。本年度の研究実績は次の通りである。1.学級システムの比較研究前年度までの文献研究、現地調査等の成果を踏まえ、諸外国(アメリカ、イギリス、韓国)の学級システムについて、比較研究の視点から検討を行った。その上で、わが国の直面する「学級がうまく機能しない状況」がどのような構造的課題を持っているのかを考察した。その成果を最終報告書にまとめた。
鼻腔NK/T細胞リンパ腫発生要因の系統的解析

末梢性T/NK細胞腫瘍の一つである鼻腔NK/T細胞リンパ腫は全悪性リンパ腫の23パーセントを占める比較的稀なものであるが、その発生には地域差がある。つまりアジア、南米に多く発生し、EBウイルスが腫瘍細胞核内に検出される特有の疾患である。私共の20002005年の疫学研究により、本疾患発生と農薬使用との関連が明らかとなった(Int J Cancer 2006)。最近の文献によると農薬とリンパ腫の発生の関連についての報告が従来より多くなされている。又、イタリアからはダイオキシンとリンパ腫の発生についての報告もなされている。そこで農薬のNK細胞活性化機序を検討すべく、NK細胞株について、農薬とEBウイルス活性化の関連を調べることとした。30種以上の農薬を収集し、実験上の至適の農薬濃度の検討から開始し、充分な知見を得ている。そこで農薬の培養NK細胞の増殖促進効果やEBウイルス活性化について調べているが、これまでの所、有意の結果を得ていない。現在はEBウイルスの専門家である大阪大学微生物研究所の安居輝人准教授の指導のもと、実験条件を検討中である。20002005年の疫学調査は日本、中国、韓国の東アジア地区で行われたが、生活環境要因の異なると考えられるインドネシアで同様の調査を2006年より開始した。インドネシア大学をはじめインドネシアの6つの国立機関を通じて症例の収集を行いつつある。現在40例をこえる症例のデータを収集している。この検討は現在進行中である。鼻腔NK/T細胞リンパ腫はアジア、中南米に多く発生し、EBウィルスが腫瘍細胞核内に検出される特有の疾患である。私共の20002005年の疫学研究により、本疾患発生と農薬使用との関連が明らかとなった。(Int J Cancer 2006)。そこで農薬のNK細胞活性化機序を検討すべく、NK細胞株について、農薬とEBウィルス活性化の関連を調べることとした。そこで農薬の培養NK細胞の増殖促進効果やEBウィルス活性化について調べているが、これまでの所、有意の結果を得ていない。現在はEBウィルスの専門家である大阪大学微生物研究所の安居輝人准教授の指導のもと、実験条件を検討中である。2000-2005年の疫学調査は日本、中国、韓国の東アジア地区で行われたが、生活環境要因の異なると考えられるインドネシアで同様の調査を行う可能性について意見交換する目的で2008年6月初旬にジャカルタを訪問し、インドネシア大学及び国内主要5施設の研究者と意見交換した結果、調査実施とその条件について合意した。現在、調査が進行中である。
音響刺激による感音難聴におけるRacl/ROS/RhoA経路の検討

細胞の恒常性を維持するためにアクチンの整然とした集合は重要な要素である。一旦アクチン細胞骨格が音響外傷などのストレス刺激により障害されると細胞接着、透過性が変化する。内耳において正確な細胞骨格の構造は正常聴覚に必要であるが、その維持機構についてはほとんど解明されていない。Small RhoGTPaseはアクチン細胞骨格の調節因子であり、その中でもRac1、RhoAが非常に重大な働きをする。今回我々はラット音響外傷モデルを用いて蝸牛Small Rho GTPaseの役割を検討した。ラットは8kHzを中心としたオクターブバンドノイズを用いて110dB、3時間暴露した。直後には93.8dB(8kHz)、92.8dB(20kHz)、87.7dB(40kHz)の閾値の上昇を認め、1日後は78dB(8kHz)、79dB(20kHz)、82.7kHz(40kHz)と緩やかな回復を認め、1週間後51.2dB(8kHz)、54.3(20kHz)、70.2dB(40kHz)、3週間後51.2dB(8kHz)、51.8dB(20kHz)、67.7dB(40kHz)と聴力閾値は固定した。このラット音響外傷モデルを4つのグループ(音なし、音響暴露直後、1日目、7日目)に分けプルダウン法を用いて活性型Small Rho GTPase(Racl、RhoA)を測定した。音響暴露1日目で蝸牛内Rac1はより活性化され、逆にRhoAはより不活化することがわかった。つまり音響暴露は蝸牛内small Rho GTPaseの活性化、不活化に影響を与えることがわかった。活性型RaclはNADPHoxidaseを活性化し活性酸素を産生しRhoAを不活化する経路が他の組織でわかっており、音響刺激により蝸牛内においても同様のカスケードがあることが示唆される。
両親媒性リグノセルロース誘導体と生体高分子との相互作用の解明

リグニンを含むパルプをリグノセルロースと見なし、ヒドロキシプロピル化により、水及び有機溶媒に可溶な両親媒性誘導体を調製した。本年度は、両親媒性誘導体と生体高分子との相互作用による生体高分子の構造変化について検討した。さらに、相互作用を解明する基礎研究として、この誘導体の水溶液中の構造及び温度変化による形態変化についても検討を加え、この誘導体の基本的物性と利用法について考察した。牛血清アルブミン(BSA)を生体高分子として用い、誘導体との相互作用による形態変化を円二色性スペクトルにより調べた。BSAはリン酸緩衝液中で48時間2次構造変化は起こさなかったが、96時間以降α-helix構造に由来するコットン効果が減少して変性することが示された。一方、誘導体が存在してもBSAのスペクトルは変化せず、122時間後でも構造が保たれていることが分かった。このことは、誘導体が生体高分子を取り込むような相互作用をしていることを示唆しているが、その作用は生体高分子の構造を変化させるほど強くなく、単に運動性を抑制して変性を妨げていることを意味していると思われる。物質の取り込み現象を明らかにするために、先ず、誘導体の溶液構造を検討した。X線小角散乱から、この誘導体分子はかなり剛直な棒状高分子であることが示された。光散乱より、誘導体の会合物は球状の構造をしており、これらの結果、残存リグニンが棒状高分子を結びつけ巨大な球状構造を形成していることが明らかになった。また、誘導体は残存リグニン量が多くなると下限共溶臨界温度が低下して、体温付近で沈殿現象を生じることが示され、球状構造の空隙に取り込んだ物質を温度上昇で放出する温度感応性物質として利用できることが分かった。リグノセルロースとは、草本類や木本類などリグニンを有する木質バイオマスの総称でり、この研究では、針・広葉樹のチップを常圧酢酸パルプ化法により、リグニンを部分的に取り除き解繊したパルプをリグノセルロース原料とした。このリグノセルロースをヒドロキシプロピル化(HP)することで、水にも有機溶媒にも可溶な両親媒性物質に変換した。本研究では、両親媒性リグノセルロース誘導体と低分子及び生体高分子化合物との相互作用を解明することを目的としている。本年度は、低分子化合物として、疎水性度の異なる蛍光物質の吸着と、蛋白質分解酵素であるパパインという生体高分子との結合性について検討した。パパインとHP誘導体を混合すると、混合当初はHP誘導体がパパインの阻害剤として働いた。Lineweaver-Burk plotにより阻害定数を求めた結果、μMオーダーの阻害を示し、かなり強固にHP誘導体とパパインが結合することが示唆された。また、パパインのみでは、自食作用により活性が24時間で消失したのに対し、HP誘導体が共存した系では24時間後から逆に活性の復活が観察された。この活性は144時間後でも維持されており、活性の最大は混合直後の58%に達した。このことより、HP誘導体は自己分解を起こす蛋白質分解酵素の安定化剤として利用できることが示されたが、混合初期の阻害作用を抑制する研究が必要であることが分かった。