hpprc/llmjp-kaken huggingface dataset:
有機誘導体有機-無機自己組織体の創製

小さな構成要素が自発的な相互作用によって高度な組織体を形成する自己組織化現象で得られる材料は、電子材料、光機能性材料、触媒、分離材料などとして従来に無い革新的な機能の発現が期待される。本研究ではアモルファス状の金属水酸化物と有機カルボン酸との反応から、有機-無機層状複合体を形成するという有機誘導体型の組織体形成反応について様々な観点から検討を行い、多くの知見を得た。自己組織化反応は、室温付近の比較的温和な条件で進行し、溶媒などの条件を選定することで、かなりかさ高い有機化合物も反応することを確認した。これらの反応ではC00-金属結合が生成し、原料よりも熱的に安定な化合物の生成が確認された。XRDやIR、SEM・TEM等により組織体の結晶構造や複合体の形態等について詳細な検討を行い、得られた組織体が有機化合物の大きさ(種類)・反応量および溶剤の種類などによって板状あるいは繊維状形態を示す層状物質であることが分った。また、有機化合物と金属水酸化物との反応量によって板状の層状体から繊維状の層状体への変化が確認されるなど、自己組織化反応の機構が考察された。
デジタル一眼レフカメラを用いた中・高生による天体の測光観測の実践

中・高生が自ら天体の観測を行い,得られたデータの処理を通して,データ取得,分析,考察を科学的に行う技能を身につけさせることが本研究のねらいである。そのために,身近な機器になりつつあるデジタル一眼レフカメラ(以下デジカメとする)を観測に用いた。まず,レンズの前に回折格子を取り付けた市販のデジカメで,流星の分光観測を行った。観測の確率を上げるため,各流星群の時期に観測を行った。平成28年度は,中・高生5名が合同で計6台のデジカメで観測を行い,みずがめ座η,ペルセウス座,しぶんぎ座流星群の時期に,のべ約65000枚した。成功した画像データは1つだったが, 3次光まで写った状態の良いデータが得られた。分析の結果,それぞれの輝線は, Na, Mg, Si, O, Fe由来と見られた。以上の内容について,日本地球惑星科学連合(JpGU)2016大会高校生セッション, 1月の日本天文学会ジュニアセッション,日本地球惑星科学連合(JpGU)2016大会高校生セッション,及び2017大会高校生セッション等で中・高生が発表を行い,他校の生徒及び研究者等と議論し,観測方法や解析方法についての助言をいただくことで,研究の改善につなげることができた。実践を行った宮城県大崎市は,大学などの研究施設からはほど遠い場所にあり,中・高生が専門的な科学研究を行う上で決して恵まれた環境とは言えない。しかし,本実践により生徒が,比較的入手しやすい機器を用い,自らの手でデータを取得し,一連の研究活動を行い,継続することができており,本実践研究は同様の環境にある他の地域でも再現可能である。以上のことから,本実践研究における一定の成果が見られたと考え,ここに報告する。
麻痺側上肢の浮腫軽減を目指した非麻痺側上肢運動による新規アプローチの臨床実践検証

脳卒中後の麻痺側上肢の浮腫発生率は高く,拘縮,疼痛,静脈血栓等を惹起するため浮腫の管理は重要な課題である.研究代表者は,これまでの研究で麻痺側上肢の浮腫に関する研究に取り組み,非麻痺側ハンドグリップ運動が麻痺側上肢の静脈還流促進に作用することを発見した.次の過程として,非麻痺側ハンドグリップ運動による浮腫軽減への効果検証が期待される.さらに,浮腫と静脈還流の詳細な関係性解明には至っていないが,浮腫と静脈還流の定量評価によって解明は大きく進展する.本研究は1非麻痺側ハンドグリップ運動による麻痺側上肢の浮腫軽減効果,2定量評価に基づいた浮腫と静脈還流の関係性解明について臨床実践を通して検証する.脳卒中後の麻痺側上肢の浮腫発生率は高く,拘縮,疼痛,静脈血栓等を惹起するため浮腫の管理は重要な課題である.研究代表者は,これまでの研究で麻痺側上肢の浮腫に関する研究に取り組み,非麻痺側ハンドグリップ運動が麻痺側上肢の静脈還流促進に作用することを発見した.次の過程として,非麻痺側ハンドグリップ運動による浮腫軽減への効果検証が期待される.さらに,浮腫と静脈還流の詳細な関係性解明には至っていないが,浮腫と静脈還流の定量評価によって解明は大きく進展する.本研究は1非麻痺側ハンドグリップ運動による麻痺側上肢の浮腫軽減効果,2定量評価に基づいた浮腫と静脈還流の関係性解明について臨床実践を通して検証する.
抗加齢因子としてのオステオプロテゲリンの新しい機能の解析と臨床応用

加齢による歯槽骨吸収には破骨細胞の分化亢進と活性化が関与する。歯周病の原因となる嫌気性細菌の細胞壁成分であるLPSは、骨芽細胞に作用して、TLR4とMyD88を介して破骨細胞分化因子RANKLの増加と破骨細胞分化阻害因子OPGの減少を惹起させる。一方、骨組織は、吸収と形成が絶えず繰り返される動的組織で、破骨細胞による骨吸収に続き、骨芽細胞が正確に吸収部位に骨を作る。そのため、骨組織の形と量は生涯維持されている。これが骨代謝共役と呼ばれる現象である。骨粗鬆症や歯周病では、骨代謝共役は破綻し、吸収量が形成量を上回るために骨量は減少する。そのため、これらの疾患では、骨吸収を抑制することが重要な治療法となることは言うまでもない。歯周病と全身疾患との相互関係を解明する研究分野は、ペリオドンタルメディスンという1つの学問体系として構築されるに至った。現在まで、心臓血管疾患(cardiovascular disease: CVD)、関節リウマチ、糖尿病、誤嚥性肺炎、骨粗鬆症、腎臓病、早産・低体重児出産などが歯周病との関連を報告されてきた。さらに近年では、歯周病と悪性腫瘍やアルツハイマー病との関連も報告されている。我々は、中等度以上の歯周炎患者に対して標準的な歯周病治療を施行し、動脈硬化指数である心臓足首血管指数(Cardio Ankle Vascular Index: CAVI)を測定した。CAVIは、大動脈を含む「心臓(Cardio)から足首(Ankle)まで」の動脈(Vascular)の硬さを反映する指標(Index)である。歯周治療後に、69名の被験者のうち55名(80%)においてCAVI値は有意に低下した。今後、歯周病を単に口腔内に限局した疾患と捉えるのではなく、慢性炎症から動脈硬化への進展という観点を持ち、歯周治療が動脈硬化の治療と予防に有用かどうかについて、更なる検討を行う。歯周治療が動脈硬化の治療と予防に有用である可能性を示す結果が得られた。生命の危機を惹起する血液中のカルシウム濃度の変動を調節している最も重要な器官は骨である。骨は、我々の体を支え運動機能を担当しているのみならず、生命を維持するための臓器として絶えず動的に活動している。骨吸収と骨形成が絶え間なく繰り返されることにより、古い骨が新しい骨に置換されていく過程で血液中のカルシウム濃度は調節されている。この骨吸収と骨形成は、動的平衡の状態に保たれた共役(カップリング)現象を示す。しかし、様々な全身的要因により骨吸収が骨形成を凌駕すると、骨粗鬆症を発症することとなる。骨形成の亢進に先立って必ず骨吸収の亢進が認められることより、骨吸収と骨形成がカップリングしていることは予想されてきた。骨芽細胞由来の破骨細胞分化因子であるRANKLの発見(1997年)を経て、現在では、RANKL中和抗体が骨粗鬆症や高カルシウム血症の治療薬として臨床応用されるに至った。一方、RANKLのデコイ受容体であるオステオプロテゲリン(OPG)は、破骨細胞の分化を強く阻害する。したがって、OPG遺伝子欠損マウスとRANKLの高発現マウスは、共に骨粗鬆症となる。これらの骨粗鬆症マウスを用いた実験結果から、骨細胞が産生するOPGが皮質骨や歯槽骨の維持に重要な役割を果たしていることが、OPGの新しい機能として注目されてきている。すなわち、骨(オステオ)を保護(プロテクト)するサイトカインとして命名されたオステオプロテゲリン(OPG)の骨組織における生理作用の重要性が証明されたわけである。また、OPG欠損マウスは加齢と共に心肥大となり、アンジオテンシンII投与により、OPG欠損マウスは更に心肥大を呈し心機能が低下した。OPG欠損マウスは加齢と共に心肥大となり、アンジオテンシンII投与により、OPG欠損マウスは更に心肥大を呈し心機能が低下することが明らかとなった。

我々は、中等度以上の歯周炎患者に対して標準的な歯周病治療を施行し、動脈硬化指数である心臓足首血管指数(Cardio Ankle Vascular Index: CAVI)を測定した。CAVIは、大動脈を含む「心臓(Cardio)から足首(Ankle)まで」の動脈(Vascular)の硬さを反映する指標(Index)である。歯周治療後に、69名の被験者のうち55名(80%)においてCAVI値は有意に低下した。今後、歯周病を単に口腔内に限局した疾患と捉えるのではなく、慢性炎症から動脈硬化への進展という観点を持ち、歯周治療が動脈硬化の治療と予防に有用かどうかについて、更なる検討を行う。歯周治療が動脈硬化の治療と予防に有用である可能性を示す結果が得られた。RANKL遺伝子強発現マウス(RANKLTg)はOPG-/-マウスと同様に、破骨細胞性の骨吸収が亢進し、骨粗鬆症を呈する。OPG-/-マウスに対するアンジオテンシンII(昇圧剤)投与により、更に心肥大を呈し、心収縮力が悪化した。また、OPG欠損マウスに対するOPGの投与により、骨密度は上昇する一方、高血圧は低下し、心収縮力は改善した。OPGはRANKLのデコイ受容体であるので、OPG欠損マウスにおける高血圧がRANKL信号の遮断である可能性がある。RANKLTgおよび可溶性RANKL投与マウスにおける心臓血管疾患や糖尿病の発症の有無を詳しく解析する。(2)加齢疾患モデルマウスにおけるOPG発現および歯周病発症との関連解析高血圧治療におけるサイアザイド系利尿薬投与患者において骨量増加作用が認められることが知られている。また、心臓冠状動脈を通過した血液においてOPG濃度は高まり、アンジオテンシン阻害薬(降圧剤)服用患者では、OPG濃度は上昇しない。今回のOPG欠損マウスを用いた解析から、OPGは心臓の構築および機能を維持するために重要な役割を果たしていることが示された。そこで、老化促進モデルマウス(SAMP)、2型糖尿病モデルマウス(KK-Av/TaJcl)、動脈硬化モデルマウス(apoE欠損マウス)、アルツハイマー病モデルマウス、妊娠高血圧症候群モデルマウスなどを用いて、OPGの発現を各種臓器において解析する。(理由)加齢疾患モデルマウスを用いたOPG発現と歯周病発症との関連に関する実験が遅延したため。(使用計画)上記実験を早急に遂行する予定である。(理由)加齢疾患モデルマウスにおけるOPG発現および歯周病発症との関連解析実験が遅延したため。(使用計画)上記実験を早急に開始する予定である。
癌間質を標的とした抗腫瘍ウイルス封入血小板ベクターによる癌標的治療の新戦略

我々は、血小板をベクターにすれば癌組織への特異的な集積が可能になるのではないかと考え、血小板ベクターに抗腫瘍免疫活性のある不活性化したセンダイウイルス粒子(HVJ envelope;HVJ-E)を封入し、メラノーマを移植したマウスの尾静脈より投与することにより腫瘍抑制に成功した。さらにGFP遺伝子を発現させたマウスメラノーマ細胞株B16-F10を尾静脈より注入して肺転移モデルを作成し、HVJ-E封入血小板の尾静脈投与により、明らかな転移巣の抑制が認められた。NK細胞のケモカインであるCXCL10(IP-10)を封入した血小板ベクターを作成し腫瘍抑制に成功した。癌治療における課題の1つは、癌組織への標的化である。癌組織では癌細胞の血管内への侵入により微小出血が多発しているという発見に基づき、その部位に集積するフィブリンを標的とした抗体を用いた抗癌剤導入法も報告されている。この結果を基に、血小板をベクターにすれば癌組織への特異的な集積が可能になるのではないかと考えた。一方、不活性化したセンダイウイルス粒子(HVJ envelope;HVJ-E)は抗腫瘍作用を有する。しかしHVJ-Eは赤血球凝集作用があり、静脈内投与ができない。そこでHVJ-Eを封入した血小板ベクターの開発を試みた。マウスの血液より分離した血小板の活性化を防ぎつつHVJ-EとTyrode buffer中で37度で2時間作用させると血小板中に取り込まれることが分かった。1血小板あたり数十の粒子が取り込まれ、電顕でも確認できた。血小板をトロンビンで活性化するとトロンビンの濃度依存的にHVJ-Eが放出されることも分かった。HVJ-Eを取り込んだ血小板(PH complex)は赤血球凝集能を示さなかった。PH complexをマウスメラノーマ細胞B16F10と作用させると24時間以降、B16F10の生存率が低下した。しかしマウスの腫瘍組織から採取して培養した腫瘍血管内皮細胞の生存率は変化しなかった。PH complexをB16F10の腫瘍を皮下にもつマウスの尾静脈から投与し、24時間後に各組織の切片を作成して、血小板やHVJ-Eを検出すると腫瘍組織に特異的に集積しており、腎臓、肝臓、脾臓にはほとんど認められなかった。腫瘍組織ではフィブリン塊の部位に集積しており、多くは腫瘍組織内の血管に沿って検出され、一部HVJ-Eが腫瘍内に入っていることが明らかになった。腫瘍内ではPH complexの血小板が活性化されていることがCD62P抗体を用いた免疫染色で確認された。癌に対する新しいコンセプトに基づくDDSとして抗腫瘍活性を有するウイルスを封入した血小板ベクターを開発する。これは癌間質での多数の微小出血部位に血小板が集積し、活性化されて凝固因子を放出するということからヒントを得た癌間質標的DDSである。前年度では、既に抗腫瘍作用を有することがわかっている不活性化センダイウイルス粒子(HVJ-E)を血小板に封入し、メラノーマもマウスモデルにおいて静脈内投与により抗腫瘍効果を示すことができた。今年度は、免疫細胞の腫瘍内侵潤を促進するケモカインであるIP10(CXCL10)を封入した血小板をメラノーマモデルマウスに静脈内投与したところ、抗腫瘍作用が認められた。その解析を行ったところ、T cel, NK cellの腫瘍内集積が著明に見られた。一方、血小版だけでも抗腫瘍効果があり、そのメカニズムとしてFoxP3陽性の制御性T細胞を抑制できることが分かった。驚いたことに担がんマウスの血小板には抗腫瘍作用が認められなかった。その原因として、CD40 liganndによるシグナル伝達が推測され、担がんマウスも血小板ではこの発現が低いことが分かっている。HVJ-EのCantell株では複製不能のDI粒子が多く、この粒子中に含まれる564塩基のウイルスRNAがRIG-Iとの親和性が高いことが知られている。実際に、このRNAを合成して癌細胞(PC3)に導入するとインターフェロンロンベータやNoxa, TRAILの発現が高く誘導された。そこでこのDI粒子を血小板に封入してB16F10メラノーマ細胞に作用させると細胞死の誘導が起こった。マウスモデルでの検証を行っている。血小板ベクターに抗腫瘍免疫活性のある不活性化したセンダイウイルス粒子(HVJ envelope;HVJ-E)を封入し、メラノーマを移植したマウスの尾静脈より投与することにより腫瘍抑制に成功した。HVJ-Eは赤血球凝集作用があり、静脈内投与ができないが、それを解決する方法である。さらにGFP遺伝子を発現させたマウスメラノーマ細胞株B16-F10を尾静脈より注入して肺転移モデルを作成した。癌細胞5日後に腫瘍が肺に生着し転移巣が認められるので、その後HVJ-E封入血小板を2週間に5回尾静脈より投与した。PBS投与群や血小板のみの投与群と比較して明らかな転移巣の抑制が認められた。PBS群と比較してHVJ-Eを含まない血小板投与群でも腫瘍の抑制効果が見られた。この方法をHVJ-E以外の治療薬にも応用するため、NK細胞のケモカインであるCXCL10(IP-10)を封入した血小板ベクターを作成した。IP10はalpha-granuleに取り込まれdensegranuleには取り込まれておらず、thrombinの刺激により培地中に放出された。

IP-10封入血小板を皮内にメラノーマを移植したマウスの尾静脈から投与し、腫瘍組織でIP-10の放出を示唆する画像が得られた。2週間に5回投与する方法によりPBS群と比較して有意な腫瘍抑制が見られたが、血小板のみと比較するとIP-10封入群のほうが抑制傾向はあったが、有意差はつかなかった。やはり血小板自身に抗腫瘍作用があることが明らかになり、それを解析した結果、腫瘍組織中のFoxP3陽性の制御性T細胞が血小板の投与で抑制されることがわかった。しかしこの抑制効果は、健常マウスの血小板では認められたが、担癌マウスの血小板ではなかった。健常マウスと担癌マウスで血小板の成分を比較するとCD40Lの発現が前者では高かった。CD40とCD40Lの作用により制御性T細胞が抑制されるという報告があり、健常血小板での抗腫瘍効果はCD40Lを介した制御性T細胞の抑制であることが示唆された。我々は、血小板をベクターにすれば癌組織への特異的な集積が可能になるのではないかと考え、血小板ベクターに抗腫瘍免疫活性のある不活性化したセンダイウイルス粒子(HVJ envelope;HVJ-E)を封入し、メラノーマを移植したマウスの尾静脈より投与することにより腫瘍抑制に成功した。さらにGFP遺伝子を発現させたマウスメラノーマ細胞株B16-F10を尾静脈より注入して肺転移モデルを作成し、HVJ-E封入血小板の尾静脈投与により、明らかな転移巣の抑制が認められた。NK細胞のケモカインであるCXCL10(IP-10)を封入した血小板ベクターを作成し腫瘍抑制に成功した。当初計画したアデノウイルスの封入実験は大阪大学ではできなかったが、これは共同研究者のミネソタ大学の山本教授が行う予定であり、血小板ベクター作成の技術を教授した。それに代わって、組み換え蛋白のIP10を封入した血小板を作成し治療実験を行い、抗腫瘍作用を得ることができたが、その中で当初予期しなかった血小板自体に制御性T細胞を抑制して、抗腫瘍作用を発揮する能力を見出し、それが担がんマウスの血小板では衰えていることを発見した。おそらくCD40 ligandであろうと推測しているが、血小板の新機能を見出すことができた。以上より、当初より以上の進展をしていると判断した。27年度が最終年度であるため、記入しない。腫瘍治療学健常マウスの血小板の抗腫瘍作用、特に制御性T細胞のFoxP3抑制の分子機構を明らかにする。HVJ-E封入血小板を転移癌モデルに用いて、転移の抑制効果が得られるかどうか検証する。当初目指した通り、HVJ-Eを血小板に封入し、全身投与できること、腫瘍への標的化が可能なことをマウスモデルで示すことができた。HVJ-E封入の血小板ベクターをメラノーマを移植したマウスに全身投与し、抗腫瘍効果を評価する。またそのメカニズムを解明する。
中高年者の全身骨塩量,最大酸素摂取量および血液成分に及ぼす習慣的運動の影響

4076歳の女性65名(運動習慣がある者37名:51.5±9.3歳,運動習慣のない者28名:49.5±7.2歳)を対象に,二光子骨密度測定装置ルナーDPX(ルナー社)を用い全身および部分骨密度,脂肪,筋量などを測定した。さらに,トレッドミルによる負荷漸増法で最大酸素摂取量(VO_2max),最高心拍数(maxHR)を測定した。運動負荷前の空腹安静時,運動直後,30分後に採血し血中乳酸(LA),中性脂肪(TG),HDL-コレステロール(HDL-C),LDL-Cなどの血液成分濃度を測定した。以上の測定値をもとに,骨密度,筋量,VO_2max,maxHRおよび血中脂質濃度(TG,HDL-C,LDL-C)と加齢および運動習慣の有無や運動種目(ジョギング,水泳,サイクリング,ダンス,卓球等)との関連を調べた。運動群(n=37),非運動群(n=28)あわせて年齢との相関を調べると,VO_2max(γ=-0.433),maxHR(γ=-0.791),全身骨密度(γ=-0.566),筋量(γ=-0.331)との間に有意な負相関が認められた。一方,血中脂質や体脂肪量と年齢変化との間には有意相関はなかった。次に,5歳刻みで加齢による運動習慣の有無の差による影響を調べた。その結果,VO_2max,maxHRおよび最高乳酸濃度(LAmax)は運動群が有意な高値を示す年代が多かった。しかし,骨密度や筋量,血中脂質レベルには両群間に有意差がなかった。これは,運動習慣があるといっても個々人の運動量が異なるためと思われた。そこで,運動習慣の有無を無視して年代別(5歳刻み)にVO_2maxの多寡に基づいて2群に区別して比較してみた。その結果,骨密度や血中TC濃度には有意差はなかったが,VO_2max高値群の筋量が多く,TG,LDL-C濃度が低くHDL-C濃度が高い傾向にあった。全対象65名をVO_2maxに基づいて2群に分け比較すると,高VO_2max群は,全身,部分骨密度が高く,体重に比し筋量が多いことが示された。また,HDL-Cが高く,LDL-C濃度が低い傾向が認められた。
気候モデルによる温暖化予測の不確実性に関する研究:火山噴火気候応答実験による制約

本研究の目標は、異なる気候感度を持つ気候モデルの複数のモデルバージョンを用いて大規模火山噴火に対する気候応答実験を行い、観測と比較することにより、気候感度の不確実性に制約を与えることである。本研究で使う予定であった東京大学気候システムセンター(CCSR)/国立環境研究所(NIES)/地球環境フロンティア研究センター(FRCGC)全球大循環気候モデルの将来気候予測の結果が異なる複数のバージョンは、大気混合層海洋結合モデル(大気に厚さ50mほどの簡略化海洋を結合させたモデル)であった。昨年度の解析によって大気混合層海洋結合モデルでは海洋による熱吸収過程が正しく再現されないため、現実的な火山噴火応答を得ることができないことがわかった。このため、英国気象局ハドレーセンターによって開発された大気海洋結合モデル(海洋の物理過程を陽に解いたモデル)の結果の解析を行った。将来気候予測の結果が異なるモデルバージョンによる20世紀気候再現実験において、大規模火山噴火が起こった後の寒冷化に着目した。これまでの解析では、将来の気候変化が大きい(同じ二酸化炭素濃度変化を与えた場合、より温暖化が進む)と予測するモデルほど、火山噴火応答が大きくなる(火山噴火後の寒冷化が大きくなる)という単純な関係は確認できていない。モデル実験によるシグナルとノイズの問題と関係すると考えられるため、さらに解析を進めている。また本研究のもうひとつの目的は、申請者らが開発した解析手法を用いて、CCSR/NIES/FRCGC気候モデルの複数のバージョンが異なる将来気候予測を与える理由について調べることである。解析の結果、二酸化炭素増加した際の下層雲の振る舞いが重要であることが明らかになった。得られた結果を現在論文にまとめている。本研究の目標は、異なる気候感度を持つ気候モデルの複数のモデルバージョンを用いて大規模火山噴火に対する気候応答実験を行い、観測左比較することにより、気候感度の不確実性に制約を与えることである。今年度は火山噴火気候応答実験を行うための予備実験を行った。火山噴火応答実験は大気-海洋混合層モデルを用いて実行する予定だが、研究計画段階から予想していたとおり、このモデルによる火山噴火気候応答の再現性には問題があった。これは大気-海洋混合層モデルでは海洋の物理過程が簡略化されているため、気候変化時の海洋熱吸収過程が非現実的になってしまうためである。海洋混合層の厚さとともに海洋熱吸収に相当する熱フラックスを変化させることにより、大気-海洋混合層モデルにおいて現実的な気候応答を再現するための調整を行った。火山噴火機構応答実験のための予備実験を行う一方で、実験結果が得られた後に行う予定の解析手法の検討も行った。東京大学気候システムセンター/国立環境研究所/地球フロンティア研究センターによって開発された気候モデルには解像度の異なる2つのバージョンがあるが、これらは気候感度が大きく異なる。この原因について調べ、モデルにおける海洋および海氷の振る舞いがこの2つのバージョンの気候感度の違いに影響を与えることを明らかにした(成果をGeophysical Research Letters誌に発表)。また、本研究では研究代表者らが開発した簡易気候フィードバック手法を用いて気候フィードバックの妥当性について検討を行う予定であるが、この解析手法の改良も行った。こちらの成果は2007年4月にパリにおいて開催されるCloud Feedback Model Intercomparison Project会議において発表し、論文にまとめる予定である。
モデル選択法による統計的推論へのデータ前処理組み込みに関する研究

本研究の成果として必ずしも統計的方法になじみのない実問題の研究者の利用に供するためデータスクリーニング用汎用ソフトAICbased_Tool4DataVisualizationを開発公開した。多変数間の関係を見る道具として一般に広く使われているものとして相関係数行列があるが、それには次の2つの大きな欠点があった。(1)カテゴリ変数が扱えない(2)非線形関数関係が扱えない。本ソフトは、変数間に成り立つモデルの赤池情報量基準( AIC )を考えることにより(1) ́カテゴリ変数が扱え、かつ(2) ́非線形関数関係が扱えるようにしたものである。モデル選択法と検定法の統合を目指して、現代における統計的解析手法の適用対象と解析者たちの問題意識の所在を把握し、典型的な事例でデータが入手可能なものを選び出すことを行いつつ必ずしも文献化されていない課題の所在も探索の範囲に含めた。[改訂判統計的解析課題と方法に関する調査票]Q0課題の出典Q1解析の目的Q2データQ3方法Q4結論Q5利用された事前情報Q6想定される意思決定場面Q7モデリング+情報量規準による解析の可能性Q8[研究経過]特に医療分野において判明してきたこと(1)期待が高い手法は生存率解析Logistic解析(とCATDAP)因果解析(2 )一般的な認識不足事項として母集団標本の代表性「非統計的有意」.「1% vs 5%」「t分布vs正規近似」(3)統計サイドでもっと力を入れるべきテーマ「過多データ」からのりサンプリング。モデル選択と「区間推定」。本研究の目的はモデル選択法に検定法の長所を取り入れる方法を得ることによって検定法とモデル選択法の間の溝を埋め、統計的方法の適用範囲を広げることである。これを実現する手がかりを得るため、昨年度までの研究においては実質科学あるいは日常生活における統計的方法の適用事例のなかに当該分野における問題意識の本来の姿を読み取り、統計的課題の形に定式化されて得られた統計的解がそもそもの要求に応えるものとなっているか否かを詳細に点検することに努めてきた。そのため教科書や統計計算ソフトマニュアル、統計解析事例などを系統的に調査してきたが今年度の研究においては、我々自身の研究、特に脳科学分野における時空間データ解析の世界で、脳科学サイドからの要求と、統計科学側から提供される結果とを突き合わせてみることに力を注いだ。この結果脳科学の分野においては特に、現象の真の理解に必要な時間的空間的な解像度と、データの時空間解像度の差を埋める方法の開発に力を傾注すべきことが明らかになった。もうひとつ浮かび上がってきたのは「制度化された統計」の問題である。科学的研究の成果の公開にあたって統計的データ解析の結果を含めることが要求されるのが当たり前のことになっている。この「制度」によって、論文の質の最小限のレベル保証が実現されるようになったことのメリットは大きい。しかし、この「制度」がかなりの程度に時代遅れといいうべき段階の統計手法にとどまっているのが「制度化された統計の問題」である。ときとして、現在の統計学では普通とされる方法への理解に乏しい査読者にあたった論文の著者が不必要な統計処理を要求され、それへの対応に時間をとられるなどで円滑な情報の発信が阻害されるようなことが起こっている。この事態を改善するために、各分野の学術誌の査読者をターゲットとした統計リテラシー普及の必要性が明らかとなった。統計教育分野の専門家の助言を求め、これを参考にしつつ英米あるいは国内の大学で標準的に使われている統計学関連テキストを収集し、その内容の分析を行った。収集した文献はスポーツデータ解析から経済データ分析、医学・生理学関連の問題を扱ったものから、非統計学者向けの啓蒙に力点そ置くものまで多岐に渡り、統計的問題意識の所在を探る研究の基盤を構成するものとして適切なものとなった。これらの文献で扱われている問題を統一的視点で位置づけ、「統計的課題の分布」を把握することを目的とする「統計的解析課題と方法に関する調査用紙(proto type)」を用意した。調査の項目はQ0課題の出典、Q1解析の目的、Q2データ、Q3方法、Q4結論、Q5利用された事前情報、Q6課題の現実性/重要性、07モデリング+情報量規準による解析の可能性、の計8項目である。これまでの分析で、統計学的な問題への課題意識の分布と統計的方法論の分布にずれがあることが浮かび上がってきており、統計学教育の現場で使われているテキストは当然ののことながら、統計的方法論に力点がおかれた叙述になってえおり、日常的な「素朴」な問題意識の定式化にあたって問題を方法論の枠組みに押し込むことによってゆがめているおそれなしとしないことが観察された。

今年度の研究によって統計教科書以外に統計的課題を探すことの必要性も見えてきたということができる。モデル選択法にデータ前処理を組込む方法を実用化して実質科学諸分野の課題に統計的解決を与えられるようにすることを目指して研究を進めてきた。計画の骨子である実問題による性能評価にあたって、実問題の研究者自身による方法の適用経験にもとづく評価が必須であるが、必ずしも統計的方法になじみのない研究者の協力を得るために当初計画の研究期間を一年延長簡明なインターフェースを備えたデータスクリーニングソフトを開発し、公開した。モデリング、モデル評価など中核的部分に関しては代表者と分担者が協力して構築し、ユーザーインターフェースはR言語の専門家との緊密な作業を実施し、統計的処理結果の解釈を助ける結果表示法のに関しても充実したものとなった。現象解析の初期段階において多変数間の関係を見る道具として一般に広く使われているものとして相関係数行列がある。しかし、それには次の2つの大きな欠点があった。(1)カテゴリ変数が扱えない(2)非線形関数関係が扱えない。本ソフトは、変数間に成り立つモデルの赤池情報量基準( AIC )を考えることにより(1) ́カテゴリ変数が扱え、かつ(2) ́非線形関数関係が扱えるようにした汎用ソフトである。ファイル構成は(A)Rスクリプト:Visualize.infoStat_ver_1.2.R(B)説明書:AIC-based_Tool4DataVisualization.pdf(C)サンプルデータフォルダ(D)出力結果見本フォルダ。情報量統計学統計的課題の事例を含む多種の資料からなるべく均質の情報を抽出するための調査票を設計することを研究の端緒とした。適当な形の調査票の設計は「資料」なるもののモデリングともいえる創造的な面を多分に含むものであった。資料分析の結果、統計的情報処理の結果がいかなる意思決定場面で用いられるものであるかが重要なファクターであり、意思決定課題が要求する情報の形は必ずしも一定でなく、このような観点からの「調査票」の改良、資料の読み直しが必要となった。また最近注目を集めているいわゆる「ビッグデータ」の解析に関して業務データとして溜まってしまったデータの所期の目的からすると「目的外使用」とでもいうべき利用が課題とされるケースがあり、従来の統計的方法が自明としてきた「説明変数探し」とは全く性格が異なる「目的変数探し」とでもいうべき要望に応えることも視野に入れることが必要となった。計画の骨子である実問題による性能評価にあたって、実問題の研究者自身による方法の適用経験にもとづく評価が必須であるが、必ずしも統計的方法になじみのない研究者の協力を得るために簡明なインターフェースソフトを含むソフト開発のため計画の一年延長が必要と考えられるに至った。
生命機能の光制御のための機能性光増感ペプチドの開発

本研究では、光増感剤とペプチド/タンパク質を組み合わせた分子ツール(機能性光増感ペプチド:Functional Photosensitizing Peptide/Protein; FPP)を開発し、細胞機能を光で時空間的制御して観察する技術を確立する。FPPは光依存的に細胞質内に入っていく分子である。本研究ではFPPの開発を行うとともに、FPP技術を生殖・発生・細胞分化の光制御および機構解明に応用する。FPPの設計指針を確立することと、培養細胞および動物個体(初期胚)への適用を通じて生命科学の問題解決の実例を得ることにより、FPPの有用性と汎用性を示すことが目的である。H30年度は以下について取り組んだ。1)FPPの設計指針の検討:FPPの設計上、光増感剤を付加する位置と近傍配列は光応答性に影響する可能性が高いと考え、検討した。具体的には、Bimペプチドを機能部位とするFPP(光増感アポトーシス誘導分子)をベースに光増感剤の近傍配列を検討し、細胞質内導入効率を高めるためには疎水性のアミノ酸配列が適していることを見出した。2)細胞周期に合わせた一過的分子導入法の確立と、アポトーシスや細胞分化の光誘導への応用:光照射時に急激にFPPが細胞質内に届く仕組みを利用し、細胞周期に合わせた一過的FPP導入法の開発に取組んだ。FPPの例として光増感アポトーシス誘導分子を用い、細胞周期マーカーを見ながらレーザー光で特定細胞周期の1細胞を狙ってFPP導入を行った。本分子が引き起こすアポトーシスと細胞周期との関係が見えてきた。3)FPPを用いた人為的卵活性化、および、shRNA導入による初期発生の時空間制御:主としてH31年度以降に取り組む本項目の準備段階として、人為的卵活性化のためのFPPの作製に取り組み、初期胚の中の1細胞に対するRNA導入を検討のうえ可能にした。上述の通り、当初のH30年度計画どおりに、1) FPPの設計指針に関する検討、2)細胞周期に合わせた一過的分子導入法の確立、3) FPPを用いた卵活性化・初期発生の研究に関する準備、が進んでいるため。「FPPを用いた人為的卵活性化」については、生理的Ca2+オシレーションを誘導して卵活性化を導く新規のFPP分子を引き続き開発し、卵細胞内への光依存的な導入を試みる。導入条件の検討の後、FPPによるCa2+オシレーションの誘導をCa2+インジケーターを用いて観測し、その後の卵活性化の度合を発生能を目安に調べる。「FPPによるshRNA導入による初期発生の時空間制御」については、第一にEGFP(蛍光タンパク質)ノックダウンを指標にして光による時空間特異的なshRNAによるRNAi法を確立する。その後、初期の細胞分化に関与しそうな遺伝子の時空間特異的ノックダウンに取り組み、主としてICMとTEの2つの細胞系譜への分化のメカニズム解明を目指す。

その後、初期の細胞分化に関与しそうな遺伝子の時空間特異的ノックダウンに取り組み、主としてICMとTEの2つの細胞系譜への分化のメカニズム解明を目指す。
電波銀河の分子ガストーラス探査と磁場計測

本研究は、活動銀河核(Active Galactic Nuclei : AGN)のエネルギー源である降着物質が大質量ブラックホール周辺になす分子ガストーラスを観測し、密度・質量降着率・および角運動量輸送の鍵となる磁場を計測するものである。KVN (Korea VLBI Network)によって電波銀河NGC 1052を観測した結果、HCNおよびHCO+分子の吸収線を検出し、その空間分布からジェットに垂直なトーラス状に高密度分子ガスが存在し、回転に加え中心へ降着していることを明らかにした。この結果は査読論文(Sawada-Satoh S., et al., 2019, ApJ, 872, L21)に報告した。さらにALMA望遠鏡によってNGC 1052のトーラスにおける多種の分子吸収線(CO, HCN, HCO+, SO, SO2, CN, CS)および同位体(H13CN, HC15N, H13CO+)や振動励起吸収線(HCN v2=1, HCO+ v2=1)を発見した。また、ALMA望遠鏡によって5天体の電波銀河を観測し、そのうち4天体にトーラス起因の分子吸収線を検出した。これらの結果は国際研究集会(Torus 2018)にて招待講演で報告し、査読論文を準備中である。加えて、トーラスの磁場を計測する目的でALMA Cycle6に偏波観測を提案し、2天体の電波銀河の観測が採択され、2019年4月までに観測が実行された。観測データが配布され次第、解析を行う。分子ガス吸収線の観測はすでに解析を終え、一部は成果を出版済みであり、予定通りに研究が進んでいる。5天体の電波銀河でトーラス起因の分子吸収線をALMA望遠鏡で探査する試みもすでに解析を終え、4天体での検出を得た。この結果も出版に向けて予定通りに進んでいる。ALMA望遠鏡で観測できない北天の電波銀河については、NOEMA干渉計(フランス)による観測を申請し、採択された。トーラスの磁場計測を目指すALMAの偏波観測は、4倍を超える高い競争率の中で無事に採択され、予定通りに観測が実行された。解析の結果次第であるが、予定通りに進んでいると言える。解析済みの分子ガス吸収線観測結果については、最優先で論文にまとめ学術誌へ投稿する。NOEMA干渉計による北天の電波銀河における分子ガス吸収線探査、およびALMA望遠鏡の偏波観測による磁場計測については、観測データが配布され次第解析を行う。目標としている観測は全て実行されたので、本研究課題の枠内で新規の観測は行わない。しかし本研究課題で得られた、分子ガス吸収線の干渉計観測が活動銀河核の分子ガストーラスの構造・組成・物理量の計測に有効であるという知見を元に、さらに高い空間分解能が得られるEHT (Event Horizon Telescope)への観測提案を検討している。

しかし本研究課題で得られた、分子ガス吸収線の干渉計観測が活動銀河核の分子ガストーラスの構造・組成・物理量の計測に有効であるという知見を元に、さらに高い空間分解能が得られるEHT (Event Horizon Telescope)への観測提案を検討している。会計担当者の入力ミスにより初年度の執行額計算に誤りが発生し、会計システム上で予算残高不足であると表示され、購入予定だったハードディスクおよびSSDの発注を調達係から断られた。年度末に誤りに気付いたがすでに年度内の執行期限を過ぎていたため、初年度に購入できなかった。観測データが配布される前に、早急にハードディスクとSSDを購入する。
非可食系原料からの新規バイオマスプラスチックの創製と構造制御による高機能化

本研究では、非可食系バイオマスから新規で高性能なバイオマスプラスチックの合成と基礎物性評価を目的とした。木材抽出成分のキシランからポリ乳酸ステレオコンプレックス用の結晶核剤の開発に成功した。バイオマスベース基幹物質の一つであるグルカル酸を出発原料として、結晶性を有するグルカル酸エステルとグルカル酸アミドの合成に成功した。さらに、米ぬかから抽出されるフェルラ酸から2種類の共重合体の合成にも成功した。一方、微生物により生合成された超高分子量バイオポリエステルを、低分子量バイオポリエステルに少量混ぜることで、高強度繊維が作製できることを見出すとともに、その構造を大型放射光のX線回折により解明した。本研究は、プラスチック生産における石油依存および可食系原料の利用から脱却し、真の持続的な物質循環型社会を構築するために、非可食系バイオマスから新規なバイオマスプラスチックを創製することを目的とする。今年度は特に、米ぬかから抽出されるフェルラ酸と呼ばれる芳香族化合物を用いたポリマー合成および米国エネルギー省が提唱する12種類のバイオリファイナリー基幹物質の一つであるグルカル酸を用いた新規ポリマーの合成法の確立を行った。フェルラ酸単独での重合ポリマーでは熱溶融性を発現しなかったが、アミノ酸のとの共重合ポリエステルを合成することにより熱溶融性が可能なポリマーの合成に成功した。合成されたポリ(フェルラ酸-co-アミノ酸)共重合体は様々な有機溶媒にも可溶であった。一方、グルカル酸に関しては、反応過程で直鎖状化合物から環状化合物に変換するという現象が起こり、ポリマー化に関しては困難を極めたが、グルカル酸中に存在する4つの水酸基をアセチル基で置換したグルカル酸アセテートを合成し、これを用いたポリエステル化およびポリアミド化を試みた。その結果、ポリエステルについては、分子量3,0005,000と目的とするポリマーの合成はできなかったが、ポリアミド化においては分子量14,000の高分子ポリマーの合成に成功した。特に合成したポリグルカル酸アセテートアミドに関しては、水系および有機系溶媒のいずれにも溶解することから両親媒性ポリマーであることがわかった。フェルラ酸からのポリマー合成については、3種類の共重合体の合成に成功したが、分子量が高くなく、自立フィルムや繊維などを作製することはできていない。一方、フェルラ酸からのポリマーについては、直鎖状化合物から環状化合物に反応途中で転移することからポリマー化に苦労したが、鋭意検討することによりポリマー化の道筋が見えてきたことは非常に高く評価している。本研究は、プラスチック生産における石油依存および可食系原料の利用から脱却し、真の持続的な物質循環型社会を構築するために、非可食系バイオマス(ヘミセルロース、多糖類、農産廃棄物抽出成分など)から新規なバイオマスプラスチックを創製することを目的とする。特に、化学構造を制御することにより、機械的性質や熱的性質などの様々な物性が制御された高性能プラスチックの開発を行う。さらに、得られた各々のプラスチックに適した新規な成形加工・複合材料化技術を開発することにより、高強度・高弾性率繊維、高耐熱性フィルム、光学特性フィルムなどの部材化を行う。また、化学構造を制御することによりバイオマスプラスチックに環境分解性や生体内吸収性を付与できることから、農林水産用あるいは医療材料としての評価もあわせて行う。本研究では、新たなバイオマス化学産業創出に向けての基礎及び応用研究を総合的に推進する。本年度は、微生物が生産するプルラン、エビやカニの殻から得られるキチン・キトサン、コンブから抽出されるアルギン酸などの天然多糖類にも着目し、化学修飾や架橋によりプラスチック化に挑戦した。合成物の分子量、化学構造、ガラス転移点、融点、熱分解温度などの熱的性質、破壊強度などの機械的物性などを詳細に解析した。多糖類は一般に反応性の異なる2つまたは3つの水酸基を有している。これらの水酸基に異なる官能基を位置選択的に導入する、あるいは、導入する官能基の量を制御するなど、化学構造を精密に制御することにより、酵素分解性の制御を試みた。具体的には、位置選択的に異なる置換度を有するセルロースアセテートを合成し、セルラーゼを用いた酵素分解実験を行った。その結果、C6位の一級水酸基に導入された官能基の量が酵素分解性に大きく寄与することがわかった。。様々な高分子多糖類から多くの種類のエステル誘導体を合成することに成功した。プルランエステル誘導体は非常に優れた光学特性を、セルロースエステルでは酵素分解性制御など、これまでにない様々なすぐれた知見を得ることができた。

本年度は、ポリ乳酸ステレオコンプレックスの結晶化速度の改善を目指して、キシランエステル誘導体とのブレンドを行い、半結晶化時間に及ぼす配合比率と熱処理の及ぼす影響において解明した。微生物産生ポリエステルに関しては、高強度化に重要な寄与を及ぼすβ構造の形成機構を大型放射光の時分割X線回折法により解明した。また、新規な微生物産生バイオポリエステルの珍しい共結晶化挙動をX線回折と熱測定により明らかにした。グルコースから発酵合成により生合成されるバイオベースモノマーの基幹物質の一つであるグルカル酸を用いて、溶液重合法により高分子量なバイオベースポリアミドの合成に成功した。さらに、多糖類の一つであるカードランからは、2種類のゲル(ヒドロゲルとオルガノゲル)の合成に成功した。また、位置選択的セルロースエステル誘導体の酵素分解の結果から、6位に導入されたエステル基が酵素分解の阻害に大きな寄与を及ぼしていることを明らかにした。微生物産生ポリエステル、高分子多糖類、グルカル酸などのバイオベースモノマー機関物質のいずれからも、これまでの石油合成ポリマーとは異なる優れた性能を有する熱可塑性プラスチックの合成に成功している。また、繊維、フィルム、射出成型品への加工についても多くの試行錯誤を繰り返し、少しずつではあるが形になってきている。本研究は、プラスチック生産における石油依存および可食系原料の利用から脱却し、真の持続的な物質循環型社会を構築するために、非可食系バイオマス(ヘミセルロース、多糖類、農産廃棄物抽出成分など)から新規なバイオマスプラスチックを創製することを目的とする。特に、化学構造を制御することにより、機械的性質や熱的性質などの様々な物性が制御された高性能プラスチックの開発を行う。さらに、得られた各々のプラスチックに適した新規な成形加工・複合材料化技術を開発することにより、高強度・高弾性率繊維、高耐熱性フィルム、光学特性フィルムなどの部材化を行う。また、化学構造を制御することによりバイオマスプラスチックに環境分解性や生体内吸収性を付与できることから、農林水産用あるいは医療材料としての評価もあわせて行う。本研究では、新たなバイオマス化学産業創出に向けての基礎及び応用研究を総合的に推進する。本年度は、グルコースから発酵合成により生合成されるバイオベースモノマーの基幹物質の一つであるグルカル酸を用いて、グルカル酸に存在する4つの水酸基をアセチル基で保護した後、芳香環を有するアミドとの脱水重縮合によるバイオベースポリアミドの合成を行った。微生物産生ポリエステル(PHA)に関しては、第2成分が異なる2種類のPHAをブレンドすることにより、その相溶性や球晶成長様式などの解析を行い、実材料として利用可能かどうかの検討を行った。さらに、多糖類の一つであるカードラン(β-1,3-グルカン)を用いて、位置選択的に異なる置換基を有するヘテロエステル誘導体の合成手法の開発を行った。その結果、4種類の異なるカードランヘテロエステルを合成することに成功し、C2位に導入したエステル基が熱的性質に大きな寄与を及ぼすことを明らかにした。本研究では、非可食系バイオマスから新規で高性能なバイオマスプラスチックの合成と基礎物性評価を目的とした。
慢性腎臓病における低酸素転写調節因子の病態制御機構

尿細管間質の低酸素状態は、慢性腎臓病の病態増悪因子である。本研究では、低酸素誘導因子HIFに対する調節因子であるHIF3の機能解析を行った。HIF3は100-200程度存在するHIF標的遺伝子群のうち、lysyloxidase(LOX)の低酸素発現誘導を選択的に抑制した。また、複数のラットCKDモデル(尿管結紮モデル、I型糖尿病モデル)において、LOXの薬理学的阻害は細胞外基質の蓄積を抑制し、抗線維化作用を発揮した。HIF3によるLOXの選択的発現抑制は、低酸素腎における抗線維化機構として重要であると考えられた。当該年度は、低酸素転写調節因子であるHIF3がLOX遺伝子の発現を選択的に抑制する機序をin vitroで検討した。コンピュータープログラムによるモチーフ検索を行ったところ、LOX遺伝子のプロモーターには転写開始点より500塩基上流以内にHIF1結合エンハンサー(hypoxia-responsive element: HRE)が合計6個確認された。次にヒトLOXプロモーターをPCR法によってクローニングし、ルシフェラーゼレポータープラスミドを作製し、培養近位尿細管細胞(HK-2)に一過性トランスフェクションした。さらにHREの候補6個に対して遺伝子変異導入を行い、同様のアッセイを繰り返したところ、複数の機能的HREが同定された。HIF3の過剰発現実験によって、HIF3がそれら複数のエンハンサー対して独立して多段階で抑制的に介入したため、本現象はHIF3によるLOX発現の強力かつ選択的な抑制機序を説明し得るものと考えられた。さらに、LOXプロモーターへのHIF1結合はNOTCH1に依存することが報告されていたため、HIF3によるNOTCH活性への影響を調べ、NOTCH阻害によるHIF1遺伝子転写への影響を網羅的に検討した。低酸素刺激によりNOTCH1およびその標的遺伝子であるHes1の有意な発現上昇が認められたが、これらの変化はHIF3の過剰発現によって打ち消された。さらにはNOTCH阻害剤DAPTを用いて、HIF1標的遺伝子プロモーターの低酸素誘導に与える影響を網羅的に検討したところ、LOXの低酸素誘導のみが選択的かつ有意に抑制された。以上により、HIF3が低酸素下でLOXを選択的に抑制するメカニズムとして、複数のHREに対する協調的な抑制機構、およびNOTCH活性の抑制を介するHIF1結合の減弱化、の少なくとも2つが存在することが明らかとなった。当該年度は、「HIF3がLOXの低酸素発現誘導を抑制し、臓器障害時の組織線維化に拮抗する」という作業仮説の検証を試みた。同目的のため、HIF3およびLOXの発現・機能阻害実験をマウスおよびラットにて行い、同因子がCKDの尿細管間質病変の進行に与える影響を検討した。まず、既報に倣いin vivo siRNA法を用いてHIF3ノックダウン実験を試みた。予備実験として健常マウスに対してsiRNAを導入し、腎臓、肝臓、肺をはじめ多臓器において標的遺伝子のノックダウン効率を検討したところ、申請者らの検討では、肝臓において高効率に標的遺伝子のノックダウンが達成された一方、腎臓においては複数のsiRNA配列に対して有効な標的遺伝子ノックダウンが達成できなかった。よって、腎臓を標的とするin vivo siRNA法によるHIF3ノックダウンは、本研究目的に適していないと判断した。そこで次に、HIF3の標的遺伝子であるLOXを特異的阻害薬によって機能阻害する方針とした。LOXの機能阻害実験は、特異的阻害剤であるβ-aminopropionitrile (βAPN)を用い、既報に倣って遂行した(Higgins DF. J Clin Invest. 2007)。LOX阻害群および対照群のラットに対して尿管結紮モデル(UUO)を作製し、第7、第14病日に尿細管間質病変の組織学的評価を行った。免疫組織化学法によって細胞外基質(collagen I, III, fibronectin、αSMA)、間葉系マーカー(vimentin)の評価を行ったところ、LOX阻害によってこれらの陽性領域が小さくなり、尿細管間質病変が軽減する傾向が確認された。今後、他疾患モデルにおけるLOX機能阻害実験を同様に遂行し、本知見がどの程度一般化できるものなのかを検討する。ほぼ計画通りに作業仮説が検証されている。当該年度は、hypoxia inducible factor (HIF)-3の主要標的遺伝子であるlysyl oxidase(LOX)の機能阻害による尿細管間質病変への影響を検証した。前年度の研究成果により、LOXの特異的阻害剤であるβ-aminopropionitrile (βAPN)を尿管結紮モデル(UUO)ラットに投与したところ、細胞外器質タンパクの蓄積が抑制されていたことから、本年は同知見の外挿性をSTZ誘発I型糖尿病モデルにおいて検討した。ラットにSTZを投与し、3週間後に採材して病理組織評価を行った。免疫染色によって尿細管間質領域の細胞外基質(collagen I, III, fibronectin、αSMA)および間葉系マーカー(vimentin)の発現を評価したところ、LOX阻害群においてそれらの発現が有意に抑制されていた。また、βAPNによる抗線維化作用は、リアルタイムPCR法によるcollagen I, III, fibronectin、αSMAのmRNA定量評価によっても確認された。さらに、尿細管細胞の肥大・線維化シグナルに対する検討として、リン酸化(p)ERK、pAkt、pP70S6Kの発現検討を行った。

ウエスタンブロット法によってこれらのタンパクの手雨量評価を行ったところ、βAPN投与群においてこれらのタンパクがいずれも有意に低下していたことから、LOX阻害による抗線維化作用を説明する分子機構であると考えられた。腎臓におけるtransforming growthfactor (TGF)-β発現量を追加検討したところ、同発現はLOXの阻害により有意に抑制されることが明らかになった。以上により、LOXの機能阻害は様々なCKDモデルにおいて抗線維化作用をもたらすことが判明し、HIF-3による抗線維化作用を担う分子機序の一つであると考えられた。尿細管間質の低酸素状態は、慢性腎臓病の病態増悪因子である。本研究では、低酸素誘導因子HIFに対する調節因子であるHIF3の機能解析を行った。HIF3は100-200程度存在するHIF標的遺伝子群のうち、lysyloxidase(LOX)の低酸素発現誘導を選択的に抑制した。また、複数のラットCKDモデル(尿管結紮モデル、I型糖尿病モデル)において、LOXの薬理学的阻害は細胞外基質の蓄積を抑制し、抗線維化作用を発揮した。HIF3によるLOXの選択的発現抑制は、低酸素腎における抗線維化機構として重要であると考えられた。ほぼ計画通りに作業仮説が検証されており、おおむね順調に進展していると考えられる。平成28年度も引き続き、CKDモデルの腎線維化におけるLOX阻害の影響を調べる。本研究により、CKDの進行における低酸素遺伝子転写調節の病態制御上の意義がより明確になるものと期待される。腎臓内科学平成27年度以降は、CKDモデルの腎線維化におけるHIF3ノックダウンおよびLOX阻害の影響を調べる。本研究を通じて、CKDの進行において低酸素転写調節因子HIF3およびその主要標的遺伝子LOXが果たす病態制御上の役割を明確にすることを目標とする。