hpprc/llmjp-kaken huggingface dataset:
人工DNA結合タンパク質を用いたDNAウイルス耐病性農作物の創出

本研究の目標は、標的のDNAウイルスを人工DNA結合タンパク質により不活性化し、農作物へのDNAウイルス感染を防ぐ技術を開発することである。そのためまず、ウイルスを不活性化する人工DNA結合タンパク質をデザインし、その遺伝子を植物に導入し、目的タンパク質を発現する植物を作製した。さらに、作製した植物のDNAウイルスへの耐性を評価するために、植物DNAウイルスの感染系を構築した。植物DNAウイルスは、多種多様な農作物に感染し、現在も多大な経済的損失を与え続けているが、いまだ効果的な対処法が開発されていないのが現状である。ウイルスは、植物体内に侵入しても増殖しなければ発病しないと考えられるので、ウイルス増殖に鍵となるウイルスゲノムDNAの複製を何らかの方法で阻害することができれば、ウイルス病の発症を防ぐことが可能と考えられる。そこで本研究では、ウイルスゲノムDNAの複製を防ぐ人工DNA結合タンパク質を開発し、その遺伝子を植物に導入することにより、ウイルス耐病性を付与できるかどうかを検証する。そのために、本年度は、まずウイルスゲノムDNAの複製を防ぐようにデザインされた人工DNA結合タンパク質遺伝子の発現系を遺伝子組換え法により構築した。次に、アグロバクテリアの植物への感染力を利用して、構築した発現系を植物ゲノムに導入した。遺伝子導入された植物は、抗生物質への耐性により、選抜を行なっていった。同時に、植物DNAウイルスの感染系の構築も行なった。該当するウイルスのゲノム領域を複数の断片に分割し、それぞれのDNA断片を該当する合成オリゴマーのアニーリング及びクレノーフラグメントのフィル・イン反応により合成した後、オーバーラップを利用したPCRによる再構成により作製したウイルスゲノムDNAをバイナリーベクターへクローニングした。クローニング中に見られたPCRによる変異は、随時キットを用いて修復していった。そのため、本年度は、昨年度作成した人工DNA結合タンパク質遺伝子の植物への遺伝子導入を継続して行った。すなわち、当研究室で確立されているプロトコールにしたがって、アグロバクテリアの感染力を利用して、植物の組織切片に遺伝子発現系を導入していき、薬剤耐性にもとづいて遺伝子導入体を選抜していきながら、カルス、シュート、続いて、発根を順次誘導していった。さらに、得られた遺伝子導入体を順化し、ポットに移し、遺伝子組み換え植物を作製した。同時に、DNAウイルス感染系の構築も行った。昨年度に作製した、部分的にウイルスゲノムを有するベクターに、完全長のウイルスゲノムをクローニングし、ウイルス感染に必要なバイナリーベクターを構築した。さらに、このバイナリーベクターを用いてアグロバクテリアを形質転換した。得られた形質転換体DNAを抽出し、マッピングを行うことにより、作製したバイナリーベクターがアグロバクテリアに安定に保持されることも確認した。そのため、本年度、人工DNA結合タンパク質を発現する植物の作製を継続して行った。作製した植物について、人工DNA結合タンパク質遺伝子を有することを葉から抽出したDNAサンプルのPCRにより、人工DNA結合タンパク質を発現することを葉から抽出したタンパク質のウェスタンブロット法によりそれぞれ確認した。さらに、昨年度作製したDNAウイルス感染系が機能するかどうかを検証した。作製したバイナリーベクターを安定に保持するアグロバクテリアを用いて、野生型植物にウイルスを接種したが、我々の接種条件では病兆を示す植物を効率よく安定的に得ることができなかった。そのため、異なる亜型のウイルス感染系の構築を行った。初年度に行ったように、合成オリゴマーを出発物として用いたPCRによる再構成によりウイルスゲノムDNAを作製し、目的の亜型の感染用のバイナリーベクターを構築した。ほぼ予定通りに研究を進めることができたため。27年度が最終年度であるため、記入しない。蛋白質工学・遺伝子工学・植物工学当初の計画通り遂行していく予定である。効率よく研究が進んだため。当初の計画通り遂行していく予定である。次年度に、この金額を効果的に使用し、さらなる研究の進捗を目指す。
脳細胞の老化・変性におよぼす酸化的ストレスの影響に関する研究 ーード-パミン代謝とグルタチオンとの関連について

この結果、線条体チロシン水酸化酵素(TH)活性は、投与72時間後において対照1591±97.4に対しMeth330.5±44.3nmol/g/hと約20%に低下した。この機序に関与する酸化的ストレスの役割をあきらかにする目的で、demethyl sulfoxide(DMSO)50μl/bodyまたはglutathionの脳移行を良くするために誘導体化した薬剤YMー737 100mg/kg×4時間毎2回の腹腔内投与による防止効果をTH活性の低下防止を指標に観察した。ちなみにDMSOは水酸ラジカル(OH^・)のYMー737はO_2^ーの消去剤として知られている。この結果DMSO投与下ではTH活性678.4±161.0、YMー737投与下では332.7±155.3nmol/g/hで、Metham投与によるTH活性の低下がDMSOにより抑制され、YMー737 100mg/kg投与では抑制されないことがあきらかとなった。この効果よりMetham投与によるTH活性低下の機序にOH^・の関与が示唆されたためOH^・を定量化する目的でサリチル酸の同時投与を行い、サリチル酸とOH^・の反応生成物2,3ーdihydroxybenzoate(2,3ーDHBA)および2,5ーDHBAの定量を試みた。この結果Metham投与によってDHBAことに2,5ーDHBAが顕著に上昇し、DMSO投与下ではこの上昇が阻止される傾向がみられた。したがって、Metham投与下における線条体TH活性の低下とOH^・発生にかかわる部分があることがあきらかになった。脳内の遊離ド-パミン(DA)の自動酸化過程で生じるfree radicalが細胞の老化・変性に関与するとの仮定のもとにDA遊離作用とmonoamine oxidase阻害作用のあるMethamphetamine(Metham)をラット(SD系)に投与し、DAの遊離、代謝とこのときに生じるglutathione(還元型glutathione・GSH、酸化型glutathione・GSSGの変化およびDAの中間自動酸化体semiquinone型DAとGSHの反応生成物cysteinyl-DAの増加の有無について検討した。またDA合成の律連酵素TH活性に及ぼすMetham連続投与の影響についても検討した。Microdialysis法によって確認されたMethamによるDA遊離は15mg/Kg Metham投与後60120分が最大で、細胞外DAは約8倍に上昇した。816週令ラットに15mg/Kg Methamを投与し、線条体ホモジネ-トで測定したDAの値は投与60分後には変化なく、120分後には59.6%に減少していたが、DAの代謝産物であるDOPACはMethamにより減少、一方の代謝経路上にある3-MTはDA、DOPACの減少にみあう増加がなく最終代謝産物HVAも不変で、代謝経路不明のDAの存在が示唆された。10mg/KgMethamの連続投与によってTH活性は対照の71.5%と低下がみられたが、これは最近報告された他の研究者の値に近い。またこのTH活性の低下はあらかじめDAの合成を阻害することで防止されることから遊離DAに関連した変化と考えられている。Glutathioneの変化は15mg/Kg Metham投与後60分で総glutathioneに占めるGSSGの比率が線条体で22%の増加傾向がみられたが、遊離DAの増大に比較すると大きな変化ではなかった。cysteinyl-DAの変化もDAの遊離にみあうほど大きなものは得られていない(現在追加実験中)。したがってglutathioneの変化に関しては他のDA遊離様式をとる薬剤reserpineを用いた実験を行い比較したいと考えている。ひき続き今年度計画の実験の補充を行い、次年度の計画に沿った研究を進めたうえで課題に対する結論を出したい。
家族と看護師の協働による認知症高齢者の周術期ケアの実践と評価

急性期病院外科病棟において、家族と看護師の、入院時からの認知症患者情報の共有と情報を活用した療養環境の調整、入院中の家族機能の活用、せん妄発症時の睡眠環境調整のための外泊の効果について検討した。その結果、外泊群は在院群の約半数の日数でせん妄症状が消失し、認知症高齢者の術後せん妄の改善に自宅外泊が有効であることが示唆された。また入院時の患者情報を家族と看護師が共有することにより、家族の不安軽減や患者への積極的な介入が生まれた。次に、実践したケアプランの結果を分析・評価し、標準化を目的として、手術・外科的治療を目的とする認知症高齢者が多く入院する3つの病院の外科系・循環器系病棟で働く、中堅以上の看護師、病棟管理者を対象としたフォーカスグループインタビュー、個別インタビューを実施した。その結果、手術を受ける認知症高齢者の周術期ケアとして、(1)これまでの生活情報から導かれた認知症の行動・心理症状の把握と効果的な対応方法を含む術前ケア(2)慣れ親しんだ環境づくりと、家族が提供するパーソナルケアによる患者の安心と安全を守る術後ケア(3)家族の安心と患者の安心の相互作用を導く看護介入、の3つの骨子から構成された、手術を受ける認知症高齢者の周術期ケアの標準化プランを作成した。今後は本プランを活用した認知症高齢者に対する周術期ケアを実践し、さらに評価・修正を加える必要がある。手術を受ける知症高齢者の術前から退院までの期間で、家族の付き添いの有無による患者の発語行動、反応、危険行動等の違いとその内容を明らかにすることを目とした。対象はA県内の3つの地域中核病院の整形外科病棟に勤務する看護管理者3名と、勤務帯のリーダー業務を担当する中堅看護師6名である。方法は、入院時、術前、術直後、回復期、退院時における家族の付き添いの実際、患者ケアへの参加状況、家族付き添いの有無による患者の反応の違いを半構成的面接によりデータ収集した。面接データの逐語記録により、質的・帰納的に分析した。その結果、入院時における「対象理解・コミュニケーション」「環境適応」、術前における「対象理解・コミュニケーション」「治療遂行」、術直後における「治療遂行」「安全管理」、回復期における「治療遂行」「安全管理」「環境適応」、退院時における「退院調整」において、家族付き添いによる患者ケアへの意味づけ、効果の可能性が示唆された。しかし、家族付き添い終了後に、不穏行動、危険行動などの不安定な反応が患者に出現する事例がいずれの対象者からも報告された。以上の結果から、手術を受ける認知症高齢者の護において、家族のもつ機能を周術期ケアに活用する意義が明らかになったが、家族付き添い終了後の患者の反応を観察法により明らかにすること、家族自身がとらえる付き添いの意味づけを明らかにしていくことが必要であると考える。(1)手術を受ける認知症高齢者の術前から術後の期間で、家族との協働の必要性がある内容、時期、所要時間を明らかにし、個別ケアプラン作成基準の基礎的情報を得ることを目的とした。また、(2)家族との協働において重視すべき内容を明らかにすることを目的とした。(1)について、対象はA県内の地域中核病院であるB病院に入院し、大腿骨頸部骨折手術を受ける80歳以上の高齢者10名とした。このうち認知症あり群5名、認知症なし群5名に分け、術前から術後の8日間における看護必要量を、看護所要時間と看護記録字数量を測定し、両群を比較分析した。その結果、認知症あり群の看護所要時間は8日間合計、1日ごと、勤務時間帯ごとのいずれも認知症なし群に比べ長かった。ケアの内容では安全・安楽に関する内容が特に長く、観察・処置、日常生活援助もなし群に比べ長かった。(2)について、対象はA県内の地域中核病院であるC・D病院の整形外科に勤務する看護師各6名で、フォーカスグループインタビュー調査を行った。

その結果、認知機能のアセスメント、身体・精神状態のアセスメント、BPSDとその対応、夜間せん妄とその対応、危険行動と危険を予測した対応があがった。以上の結果から、個別ケアプラン作成にあたって含まれる内容として、患者の認知機能と身体・精神機能のアセスメント、BPSDや夜間せん妄に伴う危険行動の予測と危険行動への対応が、家族との協働ケアに含まれる中心的な内容であり、期間は周術期を通した期間、時間帯は日中および夜間であることが確認された。平成23・24年度は家族と看護師が協働して行う周術期ケアプランの作成・実践・評価、結果分析からのケアプランの標準化を研究目的とした。1公立病院外科病棟において、家族と看護師の、入院時からの認知症患者情報の共有と情報を活用した療養環境の調整、入院中の家族機能の活用、せん妄発症時の睡眠環境調整のための外泊の効果について検討した。その結果、外泊群は在院群の約半数の日数でせん妄症状が消失し、認知症高齢者の術後せん妄の改善に自宅外泊が有効であることが示唆された。また、入院時の患者情報を家族と看護師が共有することにより、家族の不安軽減や患者への積極的な介入が生まれた。次に、実践したケアプランの結果を分析・評価し、標準化を目的として、手術・外科的治療を目的とする認知症高齢者が多く入院する2つの病院の循環器系病棟で働く、中堅以上の看護師、病棟管理者を対象としたフォーカスグループインタビュー、個別インタビューを実施した。その結果、手術を受ける認知症高齢者の周術期ケアとして、1これまでの生活情報から導かれた認知症の行動・心理症状の把握と効果的な対応方法を含む術前ケア、2慣れ親しんだ環境づくりと、家族が提供するパーソナルケアによる患者の安心と安全を守る術後ケア、3家族の安心と患者の安心の相互作用を導く看護介入、の3つの骨子から構成された、手術を受ける認知症高齢者の周術期ケアの標準化プランを作成した。今後は本プランを活用した認知症高齢者に対する周術期ケアを実践し、さらに評価・修正を加える必要がある。24年度が最終年度であるため、記入しない。
超臨界流体物性制御によるレーザー支援ナノ材料合成および形態制御

超臨界二酸化炭素中でグラファイトターゲットにレーザー光を照射し,雰囲気流体の密度を調整しながらナノカーボンの生成を行った。得られたナノカーボンの形態観察および粒子径分布測定を行った結果,低圧および高圧条件下では,得られた粒子のほとんどが結晶性の低いアモルファスカーボンの凝集体であった。一方,臨界密度近傍(およそ8 MPa)の条件で生成した粒子には,孤立分散した球形粒子が多数観察された。その中でも,特に粒子径の小さなものは,高分解能TEM像および制限視野電子線回折像による観察結果より,結晶性が高く,その結晶格子間距離等からダイヤモンド構造を有しているナノ粒子である可能性が示唆された。本研究では,雰囲気流体として二酸化炭素を,ターゲット物質としては炭素を選択し,二酸化炭素が気体,液体および超臨界状態において炭素ターゲットへのレーザーアブレーションを行った。温度、圧力条件をいくつか変えて,二酸化炭素が気体,液体および超臨界流体となる条件において実験を行い,雰囲気流体の状態が生成粒子に及ぼす影響について検討した.得られたナノ粒子の形態を電子顕微鏡により観測すると同時に粒度分布を測定し,粒子形態および粒度分布に及ぼす雰囲気流体の密度の影響およびそれに伴う物性の影響について考察した。また,このようなさまざまな条件において生成したナノ粒子について,透過型電子顕微鏡(TEM)による形態観察,制限視野電子線回折図形による結晶構造解析およびラマン分光分析による全体の結晶性の評価を行い,その特性を評価するとともに,流体の密度が基板へのレーザー照射により生じるプルームへの影響から,粒子生成メカニズムを検討することで,生成粒子の形態および粒子物性に及ぼす雰囲気流体物性の影響について考察を行った。雰囲気流体が密度の小さな気体の場合には,得られたナノ粒子は結晶性の低いアモルファス状態で,凝集体を形成しており,一次粒子径も数nm程度と微小であったが,雰囲気流体の密度を増加させ,高圧の超臨界状態および液体状態にした場合には,得られたナノ粒子の一次粒子の平均粒子径は数十nmにまで増大するとともに,結晶性の高い球形ナノ粒子が孤立分散状態で数多く観察された.また,これら球形ナノ粒子のうち粒子径が数nm以下のものは結晶性が高く,高分解能TEMによる観察の結果,それらの結晶格子間隔がダイヤモンドに相当することが確認された.さらに,制限視野電子線回折図形からも単結晶体特有の回折パターンが確認され,解析の結果,これら微小粒子は立方晶ダイヤモンド構造を有することが確かめられた.生成粒子の分級を試みた際に観察されたポンプ由来と思われるコンタミの原因の特定に時間をとられたり,研究計画時に予定していた新規セルの製作が遅れているものの,これまでに行った種々の条件下でのレーザーアブレーションにより得られたナノカーボンの特性評価はおおむね順調に進展している.また,今年度は雰囲気流体物性として密度に着目し,液体,気体および超臨界状態と変化させた二酸化炭素中でのレーザーアブレーションにおいて,雰囲気流体の密度の違いにより,生成プルームの大きさや状態が大きく異なることを仮定したモデルの提案を行った.本モデルにより,プルーム内の温度・圧力変化を予測し,雰囲気流体の密度が,得られるナノカーボンの粒子形態等に大きく影響する可能性が示唆されている.今後,実験条件を拡張するとともに,一部の条件において再現性を確かめることで実験結果を検証する必要があるが,これまでに得られている結果の解析と理論的考察はおおむね予定通りである.本研究では,レーザーアブレーションの雰囲気流体として不活性な二酸化炭素を,ターゲット物質として様々な形態のナノ構造体を有する炭素を選択した。二酸化炭素を気体,液体および超臨界状態となる条件を選定し,特に臨界密度近傍でのレーザーアブレーションを行い,雰囲気流体の状態が精製粒子に及ぼす影響について検討した。得られたナノカーボンの形態を電子顕微鏡により観察すると同時に粒度分布を測定し,粒子形態および粒度分布に及ぼす雰囲気流体の状態の影響について,状態変化に伴う物性値の変化に着目して考察を行っている。昨年同様,ラマン分光分析等を用いた結晶性の評価も行った。特に,超臨界条件において高圧部での再現性を確認するとともに,8MPa付近の臨界密度近傍において重点的に実験を行った。この結果,低密度の気体中および超臨界条件での10MPa程度の高圧状態において得られた粒子は結晶性が低くアモルファス状態の凝集体であるのに対し,臨界密度近傍と液体雰囲気下で得られた粒子は,比較的結晶性が高く,孤立分散した球形粒子が多く観測された。また,これらの条件下では平均粒子径の増大も観測された。ラマン分光分析の結果,臨界密度近傍と液体雰囲気下で得られた結晶性粒子の多くはグラファイト構造をしていることが示唆されたが,その一部にナノダイヤモンドが含まれていることが高分解能TEMによる観察結果および制限視野電子線回折図形から示唆され,ラマン分光分析の結果と合わせて判断すると,ナノダイヤモンドの生成量は臨界密度近傍で増加している可能性が示唆された。液体および超臨界状態の8MPa付近の臨界密度近傍においてのみこれら結晶性粒子が生成され,ナノダイヤモンドの収量が増加する理由についてはまだ明らかと成っていないが,今後,雰囲気流体の物性変化を詳細に検討し,粒子生成メカニズムを仮定することでその影響について検討していく予定である。今年度は特に超臨界状態での高圧部と臨界密度近傍でのデータを中心に,再現性の確認を主に行った結果,昨年度までに得られたデータの再現性が確認でき,実験的にはおおむね順調に進展しているといえる。

しかしながら,液体および超臨界状態の8 MPa付近の臨界密度近傍においてのみグラファイト構造体やナノダイヤモンドなどの結晶性粒子が生成され,それ以外の低圧および高圧領域において,アモルファス凝集体が生成する理由についての考察や、臨界密度近傍の条件においてナノダイヤモンドの収量が増加する可能性についてはまだ明らかと成っておらず,今後,雰囲気流体の物性変化を詳細に検討し,粒子生成メカニズムを仮定することでその影響について検討していく必要がある。光学セルを有した超臨界装置を新たに設計・製作し,超臨界二酸化炭素中でグラファイトターゲットにレーザー光を照射し,ナノカーボンの生成を行った。雰囲気流体である超臨界二酸化炭素の圧力を変化させることで,その密度を調整して実験を行い,生成粒子の形態に及ぼす影響について検討した。得られたナノカーボンをTEMグリッド上に回収し,粒子の形態観察および粒子径分布測定を行った。低圧および高圧条件下では,得られた粒子のほとんどが結晶性の低いアモルファスカーボンの凝集体であったが,臨界密度近傍(およそ8 MPa)の条件で生成した粒子には,孤立分散した球形粒子が多数観察された。その中でも,特に粒子径の小さなものは,高分解能TEM像および制限視野電子線回折像による観察結果より,結晶性が高く,その結晶格子間距離等からダイヤモンド構造を有しているナノ粒子である可能性が示唆された。一方,ラマン分光分析による全体的な結晶性の評価においても,臨界密度近傍における条件で生成したナノカーボンは,他の高密度あるいは低密度な条件で得られたナノカーボンの形態(アモルファス粒子の凝集体)とは異なり,結晶性の高い粒子が比較的多く生成している結果を示していた。また,高感度カメラによるプルームの観察結果より,プルームサイズは雰囲気流体の密度増加とともに急激に減少し,高圧な粒子生成場を形成している可能性が示唆され,このような雰囲気流体の密度変化に伴うプルームサイズの違いが生成粒子の形態に影響を及ぼしている可能性が示唆された。超臨界二酸化炭素中でグラファイトターゲットにレーザー光を照射し,雰囲気流体の密度を調整しながらナノカーボンの生成を行った。得られたナノカーボンの形態観察および粒子径分布測定を行った結果,低圧および高圧条件下では,得られた粒子のほとんどが結晶性の低いアモルファスカーボンの凝集体であった。一方,臨界密度近傍(およそ8 MPa)の条件で生成した粒子には,孤立分散した球形粒子が多数観察された。進歩状況でも記述したとおり,今後,実験条件を拡張するとともに,一部の条件において再現性を確かめることで実験結果を検証する必要がある.また,雰囲気流体の物性制御による生成ナノ粒子の形態制御を実現するためには,実験結果の蓄積と合わせてより詳細な理論的考察を進めていく必要がある.
ウイルス感染検知に関与する細胞質内顆粒の機能解析

新型インフルエンザやSARSなど多種多様なウイルスが日々出現しており、ウイルス感染症は人々の健康を脅かす重大な疾患である。ウイルス感染センサーであるRLRは細胞質内のウイルスRNAを感知し自然免疫応答を発動する。しかしRLRがどうやってウイルスRNAを検知しているのかはよく分かっていない。本研究では、RLRが細胞質内に一過的に顆粒状に集積しウイルスRNAを検知し抗ウイルス応答を誘導していることを明らかにし、これをavSGと命名した。本研究では、ウイルスRNAセンサーであるRLRによるウイルスRNAの認識の細胞質内の局在に着目し、その局在部分の特定とそれに関与する新規分子の同定と機能解析を行い、RLRを標的とした新規抗ウイルス治療や予防薬への開発につながる知見を見出すことを目的としている。平成23年度はインフルエンザウイルスに焦点を絞り、ウイルス感染時におけるRLR、ウイルスRNA、抗ウイルス淡白、Stress Granule(SG)関連タンパクの凝集体であるantiviral SG(avSG)の蛍光顕微鏡を用いた形成メカニズムの解析を進めた。その結果、ウイルス感染に応じて形成されたavSGは、ミトコンドリア膜状に存在するRLRのアダプター分子であるIPS-1と近接して局在することが明らかになった。またインフルエンザウイルスのもつNS1タンパクによってavSGの形成及びIPS1集積を阻害していた。一方、酸化ストレスなどのストレスによって生じたSGはIPS-1とは近接してはいなかった。また平行して、RNAiを用いた遺伝子発現抑制実験を行っており、SGの形成に関与することが報告される数種類の分子がavSGの形成及び抗ウイルス応答に関与していることも確認できた。現在、avSGの生化学的解析を行うために、細胞から安定した状態でavSGを単離抽出する条件検討を行っており、今後はRLRのシグナルに関与する新規分子の同定を目指して解析を進めていきたい。本研究では、細胞質内ウイルスRNAセンサーであるRLRのウイルスRNA認識の局在に着目し、RLRによる抗ウイルス自然免疫応答を分子及び時空間的レベルで解明することを目的としている。平成24年度は、まずIAV感染細胞において形成されるRLR、ウイルスRNA、PKRなどの抗ウイルスタンパクの顆粒をantiviral Stress Granule (avSG)と命名し、avSGがRLRを介した抗ウイルス免疫応答に必須であることを報告した(PLoS One)。これまで内在性のmRNAの品質管理に機能していると考えられていたSGがRLRによる外来性のRNAの検知に関与していることを明らかにし、RLRを標的とした新規抗ウイルス薬への開発につながると期待される。次に、avSG形成を阻害するウイルスタンパク質の同定を行い、EMCVの持つウイルスタンパクの1つがavSG形成に関与する分子を切断し、avSG形成及びRLRを介した抗ウイルス自然免疫応答を抑制していることを見出した(投稿中)。さらに細胞質にはP-bodyと呼ばれるmRNAの分解に関与する凝集体も存在しており、P-bodyマーカー蛋白質として知られるDCP1aに蛍光ラベルした融合蛋白質を発現する細胞株を樹立し、avSGと近接してP-bodyが局在していることが明らかになった。さらにP-bodyのマーカー蛋白質に対するRNAiを用いた実験から、P-bodyにおいても抗ウイルス自然免疫応答への関与を示唆するデータを得た。また同時に、avSGの生化学的解析のために、細胞からavSGの単離抽出法の構築を行っており、現在までにホルムアルデヒドを用いた化学的クロスリンカー処理と窒素ガスを用いた窒素パージ法による2種類の抽出方法を用いてBufferや遠心条件などの検討し、avSGの抽出法の系が確立しつつある。avSG形成とRLRシグナルとの関係性は明らかになりつつあるが、生化学的解析のための条件検討に若干の時間がかかっており、当初の目的であった新規のRLR制御分子の同定は行えてはいない。しかし、化学的なクロスリンカーで処理することで改善しつつあり、出来るだけ早期に解析法を確立し実験を遂行していく予定である。24年度が最終年度であるため、記入しない。現在行っているavSGの生化学的解析法を確立させ、それらを用いることでRLRのシグナル伝達機構に関与する宇分子同定を進めていきたい。また蛍光標識したSGマーカータンパクを発現する細胞株は樹立できており、RLRも同様に蛍光タンパクとの融合タンパクを作製し、生細胞内でのavSG形成メカニズムの解析を加え、研究をさらに進展させていきたいと考えている。
割合的アイデアと比例的推論を基礎とした小学校高学年における算数カリキュラムの開発

児童が自然に持っている比例的推論を適当な外的表象を利用して自覚化し、意図的に利用できるようにした上で、割合概念の学習をこのベースの上に導入することで、程度を表現するある種の量として割合を導入することが可能となった.またそうした導入の結果として、単元の後半でも量的な感覚に依拠して自分の思考を制御しながら学習を進めることができ、さらに次年度の関連した内容の学習においても、同様の学習の様相が見られた.児童が自然に持っている比例的推論を適当な外的表象を利用して自覚化し、意図的に利用できるようにした上で、割合概念の学習をこのベースの上に導入することで、程度を表現するある種の量として割合を導入することが可能となった.またそうした導入の結果として、単元の後半でも量的な感覚に依拠して自分の思考を制御しながら学習を進めることができ、さらに次年度の関連した内容の学習においても、同様の学習の様相が見られた.割合的アイテアと比例的推論についてのこれまでの知見を検討した結果として、二重数直線あるいはこれのバリエーションと思われる表象が用いられているものの、一方において乗法的構造に関わる諸単元の間での統一的な見方を可能にする枠組みがカリキュラム構成の背後にあるのかが不明であり、他方において、子どもたちが算数で割合的なアイデアを学習する前にインフォーマルな形で持っている割合的な知識と算数で扱うフォーマルな理解との接続がはかられているのかについても曖昧であると考えられた。特に、この二つの結果の双方に関わる部分として、割合的なアイデアや比例的推論に関わる学習を支える算数的な表象が、子どもたちのインフォーマルな理解を引き出し、またフォーマルな知識の学習においても拠り所となるように、学習活動の系列を構成することがカリキュラム上重要であることが見出された。こうした算数的な表象を媒介にした割合的アイデアや比例的推論の展開という視点をもちながら、学習過程についてのデータの分析も実施した。問題解決の文脈におけるデータからは、学習者が図に働きかけることで生ずる創発的パタンが新たな情報をもたらすこと、またそうした働きかけと理解の深まりとの相互作用が重要であることが示された。また小学校4年生において実施した比例的推論の育成を目的とした教授実験におけるデータの分析では、4名の抽出児の学習過程に焦点を当てて分析を行ったところ、インフォーマルな理解をベースにした図への働きかけを継続して行った児童では比例的推論の自覚的あるいは意識的な利用が生じやすいことが示された。これらの成果をもとにすると、算数的な表象という側面に注意をむけながら、割合的アイデアや比例的推論に関わる理解をインフォーマルなものから発達させていくような活動系列の開発が次年度以降の課題になると設定された。第1年次において、比例的推論をベースとしながら乗法・除法で意味づけられる問題場面を扱う学習活動を小学校4年生で実施し、これを記録したが、第2年次の研究の一環として、このデータの初期的分析を行った。この活動では、数直線の上で乗法構造を意識化するための矢印表記を児童自身にかかせることを重視したが、データの分析から、今回のような学習活動をあまり経験せずに類似の問題に取り組んだ4年生の解決過程を記録した以前のデータに比べ、児童たちが数直線上での矢印をかく操作を通して数値間の乗法関係に注意を向けることが可能となっており、それにより必要な下位単位を作り出すことが柔軟にできるようになり、比例的推論をより自覚的に使えるようになっている様子が見出された。児童たちがこのように比例的推論を自覚的に利用できるようになっていることを確認した上で、比例的推論を基礎としたカリキュラム開発を具現化するために、小学校5年生で学習する内容で乗法構造を扱う「割合」単元を、比例的推論をベースにした形で構想した。割合概念の学習について比例的推論を生かしながら"ものの程度"を考える学習として捉え直すとともに、比例的推論により支えられた割合やそれに関わる乗法構造を意識化するためのツールとして、4年生でも学習した矢印表記を伴った数直線を取り入れた。このように構想された「割合」単元の学習活動(45分の授業で13時間相当)を、小学校5年生のクラスにおいて実施をした。実施にあたっては、クラス全体の様子を2台のビデオカメラで捉えるとともに、学習過程臨床的な考察に生かすため、5名の抽出児童の様子をそれぞれ1台ずつのビデオカメラで記録した。第2年次においては、小学校5年生の「割合」単元を、比例的推論をベースにした形で構想するとともに、実際の小学校5年生の1クラスにおいてその1単元の授業を実施し、クラス全体の様子、および5名の抽出児童の1単元分の学習過程をそれぞれ1台ずつのビデオカメラにより記録した。第3年次においては、このビデオ記録をもとに、子どもたちにどのような学習過程が生じたのかの分析を試みた。本研究の枠組みである比例的推論の利用、以前のデータの分析から見出された図などの外的表象への働きかけといった点を視点としながら、抽出児の学習過程を分析することにより、中学年に育成してきた比例的推論とその意識化を促す外的表象の利用を通して、児童が既有の比例的推論との関わりで割合を多面的に意味づけていくこと、割合に対する量的な感覚を保ちながら学習を進めることが可能となったことが示された。一方で、意識化については期待した乗法的関係の意識化により割合の3用法の判断を行うことができた児童もいたものの、量的感覚に基づく半思考的機能とでも呼ぶべき状態が続く児童も観察され、表象の表現機能から思考機能への移行が予想していたよりも困難であるとの課題も浮き彫りにされた。

また第3年次においては、第2年次に上のような学習を経験した児童が、第6学年の分数倍を含む割合の学習内容を同様の原理で学べるよう、その学習活動を開発し、6年生2クラスで実施した。その際にも、5年次と同一の抽出児童5名について、その学習過程を個別に記録した。
焼却炉から発生する主灰および飛灰中のアルカリ金属類の塩化揮発法による低減

2011年3月11日に発生した東日本大震災に伴う原子力発電所の事故によって、セシウム( Cs )などの放射性物質が流出し、特に放射性セシウム( Cs-134およびCs-137 )は発生する放射性元素のなかで揮発性が高いため、その流出量が多くなっている。このうちCs-137は、半減期が約30年であるため、放射能による環境への影響は長時間持続される。瓦礫や草木に付着および吸収された放射性セシウムは、焼却による減容化処理が実施されている。ごみと一緒に焼却炉に入った放射性セシウムは、800°C以上の高温燃焼条件で、一部は揮発もしくは液滴となって排ガスへ移動し、残りの放射性セシウムは、ごみの燃え残り(主灰)に固溶する。このうち、主灰に固溶した放射性セシウムは主にアルミナシリケートと結合し、難溶性のためその除染は簡単ではない。そこで、本研究では、高温下でのアルミナシリケートに固溶するアルカリ金属類(Na, K, Cs)の塩化揮発反応の測定を行い、セシウムの揮発速度に及ぼす競合元素や促進元素の影響を反応工学的観点から明らかにすることを目的に共同で研究を実施した。具体的な成果として(1)実験には放射性セシウムを含まない焼却灰および焼却灰にセシウム添加して模擬灰を作製して実験を行った。この結果、焼却灰に30%wtのCaCl2を添加した場合、1200°C以上の温度でセシウムの揮発率が90%以上を超えることを確かめ、Cs>K>Naの順に揮発しやすいことがわかった。(2)また、反応中間体として7001100°Cの温度範囲でCsCaCl3生成をX線回折装置にて検出。また、焼却灰に添加する塩化物としてCaCl2以外にMgCl2の効果についても評価した。28年度が最終年度であるため、記入しない。2011年3月11日に発生した東日本大震災に伴う原子力発電所の事故によって放射性物質が流出し、放射能による環境への影響が長時間持続されている。このうち除染廃棄物に含まれる放射性セシウムは、焼却炉内で800°C以上の高温燃焼条件で大部分が揮発して排ガスへ移動し、残りの放射性セシウムは、ごみの燃え残り(主灰)に固溶する。主灰に固溶した放射性セシウムはアルミナシリケートと結合し、難溶性のためその分離・除去は容易ではない。本研究の目的は、主灰に含まれるセシウムを塩化揮発法により、1/100以下に減らすための最適条件と同族金属(Na, K)の影響について、学術的観点から明らかにすることにある。本年度は、灰中のSiO2とアルカリ金属類との結合に及ぼす塩素源の影響を検討するため、CaOおよびFe2O3含有率の低い焼却灰を選択した。灰中の非放射性セシウムは29ppbであった。XAFS測定用の試料については、そのままではCs濃度が低いためCsを添加した試料灰(Cs;1wt%)を作成して実験に供した。揮発実験においては、焼却灰および試料灰に塩素源として一定量のCaCl2を混ぜ合わせ、環状電気炉内で空気を通気させ、7001500°Cの所定温度まで昇温し30分間保持した。処理後の試料の元素存在量を原子吸光およびICP-msで測定、固体中のセシウムとカルシウムの吸収端XAFS分析を行った。塩化揮発実験から灰中に結合したセシウムは、約800°Cから塩化揮発し、1200°C以上で9599%以上を揮発させることができた。カルシウムのK吸収端、セシウムのLII吸収端XAFS測定をした。試料灰の塩化揮発により、添加したCaCl2はアルミノシリケート構造に変化、CsはCsClではない水溶性の何らかの中間状態を形成後に揮発する可能性が示唆された。なお、揮発されずに残存Csは熱処理前と同じ状態にあると推定された。焼却灰に30%wtのCaCl2を添加して得られた各元素の揮発率を測定し、セシウムの揮発割合は、1300°C=1500°C>>1400°Cとなり温度と揮発割合に正の相関は見られなかったが、1200°C以上で9599%以上を揮発させることができた。加熱後の焼却灰は1300°Cでは焼結状態、1400°Cと1500°Cでは溶融した状態であり、試料の溶融状態と揮発率との間に関係あることが推察され、次年度に詳細に検討する。あいちシンクロトロン光センターで、各種条件の試料のカルシウムのK吸収端、セシウムのLII吸収端XAFS測定を行った。なお、揮発されずに残存Csは熱処理前と同じ状態にあることを明らかにした。

2011年3月11日に発生した東日本大震災に伴う原子力発電所の事故によって、セシウム( Cs )などの放射性物質が流出し、特に放射性セシウム( Cs-134およびCs-137 )は発生する放射性元素のなかで揮発性が高いため、その流出量が多くなっている。このうちCs-137は、半減期が約30年であるため、放射能による環境への影響は長時間持続される。瓦礫や草木に付着および吸収された放射性セシウムは、焼却による減容化処理が実施されている。ごみと一緒に焼却炉に入った放射性セシウムは、800°C以上の高温燃焼条件で、一部は揮発もしくは液滴となって排ガスへ移動し、残りの放射性セシウムは、ごみの燃え残り(主灰)に固溶する。このうち、主灰に固溶した放射性セシウムは主にアルミナシリケートと結合し、難溶性のためその除染は簡単ではない。そこで、本研究では、高温下でのアルミナシリケートに固溶するアルカリ金属類(Na, K, Cs)の塩化揮発反応の測定を行い、セシウムの揮発速度に及ぼす競合元素や促進元素の影響を反応工学的観点から明らかにすることを目的に共同で研究を実施した。具体的な成果として(1)実験には放射性セシウムを含まない焼却灰および焼却灰にセシウム添加して模擬灰を作製して実験を行った。この結果、焼却灰に30%wtのCaCl2を添加した場合、1200°C以上の温度でセシウムの揮発率が90%以上を超えることを確かめ、Cs>K>Naの順に揮発しやすいことがわかった。(2)また、反応中間体として7001100°Cの温度範囲でCsCaCl3生成をX線回折装置にて検出。また、焼却灰に添加する塩化物としてCaCl2以外にMgCl2の効果についても評価した。セシウムの塩化揮発による大量処理を行うには、微粉砕した主灰を直接溶融バーナーに供給し、数百μm以下の微粒子を高温酸素火炎中で加熱溶融・塩化揮発させてセシウムを気相に輝散させる方法が実用的であると考え、本年度は直接溶融バーナーによる試験を主として行う。メタン/酸素火炎中に数百μm以下に粉砕した灰を同伴させ、HClにより火炎内で灰中に含まれるセシウムを塩化揮発させるとともに粉体を溶融スラグ化する。既存の燃焼試験装置を改造し実験に使用する。主灰からのセシウムの塩化揮発に及ぼす火炎温度およびHCl濃度の影響を明らかにする。また、高温融体に炭素粉末を加えて、混合粉成形体の急速加熱により、鉄ー炭素系融体を発泡させて融液相に存在するセシウムの揮発塩素化の促進効果についても検討する。これらの成果はスラグなどの融体化学に関する国際会議(9月頃、プラハ(チェコ))で研究成果を発表し、専門家と研究交流を行う。28年度が最終年度であるため、記入しない。
幕末歌舞伎における河竹黙阿弥と市川小団次の研究

河竹黙阿弥の作品のうち幕末に上演された『青砥稿花紅彩画』『契情曽我廓亀鑑』『都鳥廓白浪』を取り上げ、各作品についてテクスト分析と演出分析をおこなった。また、いずれも黙阿弥研究に重要な作品でありながら、初演に忠実な台本が翻刻されていないことから、台本もしくは初演時に制作された合巻の翻刻をおこない、研究に供するために、その成果を広く一般に公開した。本研究は、歌舞伎作者・河竹黙阿弥と幕末の名優・市川小団次の提携の実態を、文字資料と絵画資料を活用して明らかにすることが目的である。歌舞伎の作品研究は、文字資料(テクスト)の分析が主流だが、本研究は文字資料のみならず、絵画資料(画像)をも活用することが特徴である。絵画資料によって、テクスト分析だけでは限界がある演出や作品解釈の変遷が浮びあがり、作者と役者の影響関係を示すことが可能となる。また絵画資料、なかでも役者絵の資料的価値を示しうる点で、幕末の歌舞伎研究にとどまらない意義があると考える。本年度は、黙阿弥研究に重要でありながら従来十分に研究されていない『契情曽我廓亀鑑』と『青砥稿花紅彩画』を取り上げ、作品研究をおこなった。『契情』は、小団次の一周忌に上演された作品である。小団次が急死したため、黙阿弥はその息子たち(市川左団次・子団次)の後見人となったが、本作にはそうした劇界の状況が当て込まれていることを分析した。一方の『青砥』は、黙阿弥の代表作だが、小団次ではなく、五代目菊五郎に対して書かれた作品である。歌舞伎でを重ねてきた日本左衛門の逸話を素材としているが、黙阿弥は日本左衛門とその一味を、歌舞伎の先行作の主流である大盗賊ではなく、極めて卑近な盗賊として描いており、それが小団次との提携で生まれた、いわゆる「白浪狂言」に則った造形であることを指摘した。さらに絵画資料(役者絵と合巻)を検証し、演出が完成する過程を詳らかにした。なおこの二作について、良質な活字本が刊行されておらず、それが研究停滞の一因であることと考え、作品研究を反映させ、初演時に台本に基づき制作された合巻(正本写)の翻刻を行い、影印と併せて刊行した。本研究は、歌舞伎作者・河竹黙阿弥と幕末の名優・四代目市川小団次の提携の実態を、文字資料と絵画資料を活用して解明することを目的とする。二年目の本年度は、黙阿弥の初期作『都鳥廓白浪』とその原作『桜清水清玄』の作品研究と、未翻刻台本と正本の翻刻をおこなった。『都鳥廓白浪』の初演は嘉永7(1854)年3月、黙阿弥が人気作者になる以前に書かれた初期作だが、小団次と提携するきっかけとして歌舞伎史に必ず記されている、極めて重要な作品である。本作は『黙阿弥全集』に収録されるも、現行上演されるのも三幕のみで、研究書や辞典には「全三幕」と記されてきた。しかし本来は全六幕の作品であり、従来公開されていない三幕の台本が、演劇博物館に所蔵されている。そこで作品の全貌を紹介するため、未翻刻台本を翻刻した。黙阿弥は本作をきっかけに自身の作風を確立したが、文政13(1830)年上演の2代目勝俵蔵作『桜清水清玄』の書き換え狂言であり、原作と比較することで黙阿弥の作劇法の分析が可能となる。これまで『桜清水清玄』の台本は翻刻されていなかったため、松竹大谷図書館所蔵の台本(全六冊)を翻刻した。また『都鳥廓白浪』の初演は、「お俊伝兵衛」という芝居と絡み合いながら、交互に展開する構成をとっていた。この「お俊伝兵衛」の件の台本は現存しないが、初演当時に制作された合巻(正本写)は「お俊伝兵衛」の件も併せて収録している。台本には残らない情報を記録する貴重な資料であることから、合巻の翻刻も併せておこない、作品の全貌を詳らかにした。そのうえで『都鳥廓白浪』の作品分析をおこない、黙阿弥の特徴的な作劇手法(世話描写の加筆、合理的な筋立て、など)が本作で確立したことを明らかにした。
クラスタ型並列サーバシステムのための細粒度適応型電力制御手法

インターネットサービスを提供するサーバ計算機システムの電力増加問題への対処として、システムの性能・電力のモデル化を行い、要求負荷に応じて各コンポーネントの速度や電源のオン・オフを細粒度に制御することでシステム構成を最適化し、サーバ計算機システムの省電力化を達成する手法を開発した。これにより、サービス品質を維持しつつサーバシステムの消費電力量を大幅に削減できるため、電力増加問題への有効な解決策になり得ると期待される。本年度はまず、インターネットサービスの提供を目的としたクラスタ型並列サーバ計算機システムを構築し、そのシステム上でウェブサーバを実行することで様々な実験を行い、性能や電力に関する基本データの採取を行った。特にサーバ用途のアプリケーションでは、CPUによる演算処理だけでなく、ディスクアクセスが性能および消費電力面においてボトルネックとなりやすいため、演算処理が中心となるリクエスト、ディスクアクセスが中心となるリクエスト、さらにはそれらが混合している場合など、様々な状況下で実験を行った。さらに、CPUの周波数やノード数(ディスク数)といったシステムの構成も変更しつつ実験を行った。そして、それらのデータを基にして、各リクエストの種類に対するリクエストレートと性能(応答時間制約を満たせる範囲内の処理スループット)、および消費電力の関係をモデル化した。このモデル化により、リクエスト状況に応じて応答時間制約を満たしつつ消費電力が最小になるシステム構成を求めることができるようになった。また、異なる種類のリクエストを各クラスタノードで混ぜて処理し、かつ各種類のリクエストは稼働ノードに均等に分散して処理させることが電力効率を最適化する上で有効であることがわかった。これらの知見を基に、あるリクエスト状況下でシステム構成を最適化するアルゴリズムを開発した。この開発したアルゴリズムを、いくつかのウェブサーバへのリクエスト状況を想定して評価をした結果、開発したアルゴリズムを用いることで、従来のウェブサーバに比べ消費電力量を大幅に削減できることがわかった。本年度は、インターネットサービスの提供を目的としたクラスタ型並列サーバ計算機システムの低消費電力化を目的として、前年度に開発したリクエスト状況に応じて応答時間制約を満たしつつ消費電力が最小になるシステム構成を求めるためのモデル化技術、およびシステム構成最適化アルゴリズムを、より汎用的なサーバ環境に適用できるように改良した。具体的には、複数階層に機能分散されているデータセンターなどのサーバ環境や、性能や電力消費の特性が異なる複数のサーバ計算機により構成されるシステムなども想定し、特徴の異なる複数種類のリクエストも考慮しつつ、リクエストレートと性能、および消費電力の関係をモデリングし、その上でリクエスト状況に応じて応答時間制約を満たしつつ消費電力が最小となるシステム構成を求めることができるようにアルゴリズムを改良した。そして、上記で述べたような現実に近いクラスタ型並列サーバ計算機環境の実験システムを新たに構築し、開発したアルゴリズムを用いた場合の性能(応答時間制約内にリクエストを処理できるかのサービス品質)、およびその時の消費電力について定量的に評価を行った。その結果、開発したアルゴリズムを用いることで、従来型のウェブサーバシステムに比べ消費電力量を大幅に削減できることがわかった。このため、開発したモデル化技術、およびシステム構成最適化アルゴリズムが正しく動作していることが確認でき、将来的な課題であるインターネットサービスを提供するための消費エネルギー増大の問題に対し、本研究課題で得られた技術、および知見は一つの有効な解決策となり得ると考えられる。
革新的な腸管発酵制御法:腸内細菌の嫌気呼吸の促進による発癌性二次胆汁酸生成の抑制

大腸癌のリスク因子として大腸内に生成される発がん性二次胆汁酸が知られている.本研究では,腸内細菌による胆汁酸の還元的代謝により生成される発がん性二次胆汁酸を低減させる新しい手法として,腸内細菌の嫌気呼吸を促進させ,胆汁酸の酸化的代謝を活性化させることを試みた.そこでラットにフマル酸を添加した飼料を摂取させ,盲腸内の嫌気呼吸の誘導を試みたところ,代表的な発がん性二次胆汁酸であるデオキシコール酸の低減可能性は示された.しかし,510%と高濃度のフマル酸添加必要であり,この濃度ではラットが下痢を起こすことから、実用的な抑制にはフマル酸のカプセル化等,添加方法の検討が必要である.1.目的:本研究では,大腸内に生成される発癌性二次胆汁酸を低減させる新しい手法として腸内細菌の嫌気呼吸の促進を基軸とするエネルギー代謝制御の有効性に関して検証する.2.方法:発癌性二次胆汁酸は腸内細菌による胆汁酸の還元的代謝で生成される.そこで電子受容体として有機酸の一種フマル酸を用い,フマル酸を添加した飼料をラットに摂食させ,腸管内でフマル酸呼吸と呼ばれる腸内細菌の嫌気呼吸を活性化させる.これにより胆汁酸の酸化的代謝を促進させ,発癌性二次胆汁酸の生成が低減するか検討する.そこで初年度はラットを2群に分け,コントロール群は基本飼料を,フマル酸群は基本飼料にフマル酸2ナトリウムを最大10%添加した飼料を摂取させ,2週間の試験飼育を行った.また次年度はフマル酸の盲腸への到達度を高めるためフマル酸を腸溶性カプセルに封じ込めてフマル酸2ナトリウムとして2%となるように飼料に添加し,10週間まで飼育した.いずれも最終日に解剖を行い,盲腸内容物を採取,胆汁酸生成量,有機酸生成量を測定した.3.結果:(初年度)フマル酸ナトリウム5,10%添加群ではフマル酸が還元されて生成したと見られるコハク酸生成が容量依存的に増大した.また,デオキシコール酸やリトコール酸といった発がん性二次胆汁酸生成量が有意に減少した.しかしフマル酸濃度が10%の場合,ラットが下痢を起すなど生育に悪影響が出た.そこで次年度はフマル酸カプセルを与えたが,残念ながら両群とも胆汁酸生成量,有機酸生成量に有意差は見られず,初年度のような効果は観察されなかった.4.意義・重要性:このような手法による発癌性二次胆汁酸生成抑制の可能性を検証した例はこれまで無く,野心的な試みである.初年度にその可能性が示されたことは本研究の大きな成果であったが,安定的にその効果を発揮するためにはなお克服すべき点が多いことも同時に明らかになった.大腸癌のリスク因子として大腸内に生成される発がん性二次胆汁酸が知られている.本研究では,腸内細菌による胆汁酸の還元的代謝により生成される発がん性二次胆汁酸を低減させる新しい手法として,腸内細菌の嫌気呼吸を促進させ,胆汁酸の酸化的代謝を活性化させることを試みた.そこでラットにフマル酸を添加した飼料を摂取させ,盲腸内の嫌気呼吸の誘導を試みたところ,代表的な発がん性二次胆汁酸であるデオキシコール酸の低減可能性は示された.しかし,510%と高濃度のフマル酸添加必要であり,この濃度ではラットが下痢を起こすことから、実用的な抑制にはフマル酸のカプセル化等,添加方法の検討が必要である.1.目的:本研究では、大腸内に生成される発癌性二次胆汁酸を低減させる新しい手法として、腸内細菌の嫌気呼吸の促進を基軸とするエネルギー代謝制御の有効性に関して検証する。2.方法:発癌性二次胆汁酸は腸内細菌による胆汁酸の還元的代謝で生成される。そこで電子受容体として有機酸の一種フマル酸を用い、フマル酸を添加した飼料をラットに摂食させ、腸管内でフマル酸呼吸と呼ばれる腸内細菌の嫌気呼吸を活性化させる。これにより胆汁酸の酸化的代謝を促進させ、発癌性二次胆汁酸の生成が低減するか検討する。本年度は飼料中に添加するフマル酸の濃度が胆汁酸代謝に与える影響を検討した。5週齢のWKAH/Hkm slc雄ラットに基本飼料(AIN-93準拠、20%カゼイン食)を摂取させ、予備飼育後、ラットを群分けし、コントロール群は引き続き同様の基本飼料を、フマル酸群は基本飼料にフマル酸2ナトリウムを1、5、10%添加した飼料を摂取させ、14日間の試験飼育を行った。最終日に解剖を行い、盲腸内容物を採取し、胆汁酸生成量、有機酸生成量を測定した。3.結果:胆汁酸生成量、有機酸生成量を測定した結果、フマル酸ナトリウム1%添加区ではコントロール群と有意な変化は認められなかったが、5、10%添加群では、フマル酸が還元されて生成したと見られるコハク酸が容量依存的に増大した。胆汁酸代謝に関しても、デオキシコール酸やリトコール酸といった発癌性二次胆汁酸生成量が有意に減少するなど、期待された結果が得られた。しかし、フマル酸濃度が10%の場合、ラットが下痢を起こし、体重増加が抑制されるなど、生育に悪影響が出た。このように、期待した効果を得るフマル酸添加濃度は510%と高く、かなり極端な条件を必要とすることが分かった。

初年度としては60%程度の達成率と考えているが、概ね順調に進展していると評価した。以下にその理由を述べる。本研究は「腸内細菌の嫌気呼吸の促進を基軸とするエネルギー代謝制御により、発癌性二次胆汁酸生成の抑制が可能か?」に関して、実験動物としてラットを用いて検証するもので、具体的には、(1)フマル酸添加食をラットに摂食させ、フマル酸の摂取が、(2)盲腸内発酵におよぼす影響、(3)発癌性二次胆汁酸生成におよぼす影響、(4)盲腸内細菌叢におよぼす影響、を調べ、これらのデータを統合して「腸内細菌のフマル酸呼吸促進による発癌性二次胆汁酸生成抑制の可能性」を検証する予定としている。この試みは勿論前例が無く、フマル酸の添加がどのような効果をもたらすかについては全く未知であり、チャレンジングな課題である。しかもフマル酸はTCAサイクルの中間体であることから、消化管内での吸収も起こりやすいと想像され、盲腸まで到達して所期の効果を顕すには直感的に困難が予想された。しかし、高濃度とはいえ、510%のフマル酸を飼料に添加することで、ある程度想定された盲腸内の嫌気呼吸の生起やそれと相関した胆汁酸代謝の制御が検出されたことは、極めて有意義な成果であると自己評価している。この結果を基にして、次年度の飛躍的な展開を目指している。以下の3点を検討する:1.フマル酸の添加方法に関する改善:初年度の結果から、効果を得るためには高濃度のフマル酸を飼料に添加する必要を認めた。これを改善するため、フマル酸を腸溶性カプセルに封じ込め、消化管内での吸収を極力抑え、盲腸への到達性を高めて効果を検討する。そのためにフマル酸カプセルを調整した(森下仁丹株式会社のご好意により調整済み)。来年度はこれを用いてフマル酸の効果を再検討する。ただし、カプセルを用いた場合は技術的な制約から、飼料中のフマル酸濃度を2%までしか高められないので、どのような効果が得られるかは試験結果を待たなければならない。2.胆汁酸循環量の増大:基本食で飼育すると胆汁酸循環量が低く、二次胆汁酸の代謝を調べるためにはやや検出感度に難がある。そこで、基本食を高脂肪食として行い、胆汁酸循環量を高めて試験する。3.腸内細菌叢の解析:もし適切なフマル酸添加条件が定まれば、盲腸内容物について菌叢解析を行い、胆汁酸代謝の変化と腸内細菌叢の変化の相関を明らかにする。平成23年度に実施したラット飼育実験等の支払に使用する。