hpprc/llmjp-kaken huggingface dataset:
掘削影響領域における水-応力連成挙動の解明と解析手法の開発

高レベル放射性廃棄物の処分に関しては,長期間,廃棄物中の放射性物質が人間とその生活環境に影響をおよばないことが必要最小限の要求であることから,いくつかの処分方法の中でも,深地層を利用した地層処分が有力視されている.しかしながら,処分坑道周辺岩盤の長期的挙動やそれに伴って変化する水理特性を室内試験やナチュラルアナログ的な研究から推定することは難しいため,複雑かつ長期に亘る岩盤挙動を精度良く表現するためには,普遍的な状況を再現しうるメカニズム立脚型の解析モデルが不可欠である.そこで本研究では,岩盤の長期変形,とりわけ不連続面の変形とそれに伴って変化する水理特性に着目した.本研究では1.亀裂を有しない供試体に対する静的平面ひずみ試験(一部,同時に透水試験)2.亀裂を有する供試体に対する静的平面ひずみ同時透水試験3.亀裂を有しない供試体に対する平面ひずみクリープ同時透水試験4.亀裂を有する供試体に対する平面ひずみクリープ同時透水試験という4つを軸に試験を実施した.その結果,以下のような知見を得た.・本供試体には,変形および亀裂内浸透流について拘束圧依存性がある.・蛍光染料を用いた透水試験より,亀裂を有しない供試体では,載荷にともなって発生する亀裂に,亀裂を有する供試体では,載荷にともなって変形する亀裂に流動が卓越することが判明した.・亀裂を有しない供試体でもかなりクリープ変形を呈するが,透水性の変化がないことが判明した.亀裂を有する供試体もクリープ変形を呈するが,そのほとんどは供試体の基質部分による変形で,亀裂そのもののクリープ変形は小さいことが予想された.しかしながら,亀裂を有する供試体では時間とともに透水性が増大したことから,透水特性を支配しているのは亀裂のクリープと考えられる.最終的に,これらの知見を反映させた数値解析モデルを構築し,実験との比較を行った.高レベル放射性廃棄物の処分に関しては,長期間,廃棄物中の放射性物質が人間とその生活環境に影響をおよばないことが必要最小限の要求であることから,いくつかの処分方法の中でも,深地層を利用した地層処分が有力視されている.しかしながら,処分坑道周辺岩盤の長期的挙動やそれに伴って変化する水理特性を室内試験やナチュラルアナログ的な研究から推定することは難しいため,複雑かつ長期に亘る岩盤挙動を精度良く表現するためには,普遍的な状況を再現しうるメカニズム立脚型の解析モデルが不可欠である.そこで本研究では,岩盤の長期変形,とりわけ不連続面の変形とそれに伴って変化する水理特性に着目した.本研究では1.亀裂を有しない供試体に対する静的平面ひずみ試験(一部,同時に透水試験)2.亀裂を有する供試体に対する静的平面ひずみ同時透水試験3.亀裂を有しない供試体に対する平面ひずみクリープ同時透水試験4.亀裂を有する供試体に対する平面ひずみクリープ同時透水試験という4つを軸に試験を実施した.その結果,以下のような知見を得た.・本供試体には,変形および亀裂内浸透流について拘束圧依存性がある.・蛍光染料を用いた透水試験より,亀裂を有しない供試体では,載荷にともなって発生する亀裂に,亀裂を有する供試体では,載荷にともなって変形する亀裂に流動が卓越することが判明した.・亀裂を有しない供試体でもかなりクリープ変形を呈するが,透水性の変化がないことが判明した.亀裂を有する供試体もクリープ変形を呈するが,そのほとんどは供試体の基質部分による変形で,亀裂そのもののクリープ変形は小さいことが予想された.しかしながら,亀裂を有する供試体では時間とともに透水性が増大したことから,透水特性を支配しているのは亀裂のクリープと考えられる.最終的に,これらの知見を反映させた数値解析モデルを構築し,実験との比較を行った.高レベル放射性廃棄物の処分に関しては,長期間,廃棄物中の放射性物質が人間とその生活環境に影響をおよばないことが必要最小限の要求であることから,いくつかの処分方法の中でも,深地層を利用した地層処分が有力視されている.しかしながら,処分坑道周辺岩盤の長期的挙動やそれに伴って変化する水理特性を室内試験やナチュラルアナログ的な研究から推定することは難しいため,複雑かつ長期に亘る岩盤挙動を精度良く表現するためには,いかなる条件においても普遍的な状況を再現しうるメカニズム立脚型の解析モデルが不可欠であると考える.そこで本研究では,岩盤の長期変形,とりわけ不連続面の変形とそれに伴って変化する水理特性に着目し,まず初年度(平成17年度)は,こうした連成挙動を把握するために実験を行い,そのメカニズムの解明を試みた.実験では,供試体として人工材料を採用したが,強度が高い場合,供試体に何も変化が現れないことが予想されるため,載荷試験機の性能を勘案して適当な配合を定めた.その後,材料特性(変形・強度特性)を把握するために人工的に発生させた不連続面を含む/含まない材料に対して静的試験を実施し,不連続面の有無による変形および透水性能の変化を確認した.変形が進み,局所化する段階で透水係数が大きくなるが,不連続面を有する場合は,変形が局所化する前に不連続面が変形するため,その時点で透水係数が大きくなることが判明した.さらに,同配合かつ不連続面を有する供試体にっいて,クリープ同時透水試験を実施した.これについてはサンプルが少ないため,次年度に引き続いて実施し,知見を得たいと考えている.

また,こうした実験を再現するために数値解析を実施した.解析では上述した全ての実験の再現が概ね可能だったが,モデルの改良および不明である境界条件の設定などが課題として残っているため,これについても次年度に引き続いて検討を行う.高レベル放射性廃棄物の処分に関しては,長期間,廃棄物中の放射性物質が人聞とその生活環境に影響をおよばないことが必要最小限の要求であることから,いくつかの処分方法の中でも,深地層を利用した地層処分が有力視されている.しかしながら,処分坑道周辺岩盤の長期的挙動やそれに伴って変化する水理特性を室内試験やナチュラルアナログ的な研究から推定することは難しいため,複雑かつ長期に亘る岩盤挙動を精度良く表現するためには,普遍的な状況を再現しうるメカニズム立脚型の解析モデルが不可欠である.そこで本研究では,岩盤の長期変形,とりわけ不連続面の変形とそれに伴って変化する水理特性に着目した.今年度は1.亀裂を有しない供試体に対する静的平面ひずみ試験(一部,同時に透水試験)2.亀裂を有する供試体に対する静的平面ひずみ同時透水試験3.亀裂を有しない供試体に対する平面ひずみクリープ同時透水試験4.亀裂を有する供試体に対する平面ひずみクリープ同時透水試験という4つを軸に試験を実施した.その結果,以下のような知見を得た.・本供試体には,変形および亀裂内浸透流について拘束圧依存性がある.・蛍光染料を用いた透水試験より,亀裂を有しない供試体では,載荷にともなって発生する亀裂に,亀裂を有する供試体では,載荷にともなって変形する亀裂に流動が卓越することが判明した.・亀裂を有しない供試体でもかなりクリープ変形を呈するが,透水性の変化がないことが判明した.亀裂を有する供試体もクリープ変形を呈するが,そのほとんどは供試体の基質部分による変形で,亀裂そのもののクリープ変形は小さいことが予想された.しかしながら,亀裂を有する供試体では時間とともに透水性が増大したことから,透水特性を支配しているのは亀裂のクリープと考えられる.最終的に,これらの知見を反映させた数値解析モデルを構築し,実験との比較を行った.
施設入所高齢者に対する尿意の確認に基づいた排尿援助方法の再構築

高齢者の尿意の訴え方と援助方法の実態,尿意の訴えの有無に関連する要因を明らかにし,尿意を訴える能力に応じた援助方法を検討した.対象者は介護施設に入所する17名で,排尿援助場面での尿意の訴え方で「自発的に訴える」3名,「援助者が確認すると訴える」7名,「援助者が確認しても訴えない」7名に分類された.援助者の確認に対して尿意の訴えの有無に関連する要因を分析した結果,言語障害の有無,認知機能,ADL,援助方法には関連がなく,意欲に有意差が認められた.また,尿意の訴えの有無には「トイレの認知」が影響していた.尿意の訴えを促すためには排尿援助のみならず生活意欲を高める援助が必要であることが示唆された.膀胱機能が維持しており尿意が不明瞭な高齢者に対し,尿意を確認する排尿援助を実施し,尿意の表出や尿失禁の改善などの有効性が示されたが対象者の選定には課題が残った.平成25年度は尿意の訴え方と援助方法の実態,尿意の訴えの有無に関連する要因を明らかにし,尿意を訴える能力に応じた援助方法を検討した.介護施設入所中で排尿援助に介助を要する高齢者を対象とした.調査内容および方法は,高齢者の尿意の訴えについては排尿援助の尿意の訴えの場面の行動観察により情報収集を行った.尿意の訴えに関連すると考えられる要因のうち言語障害の有無,援助方法,尿失禁率はカルテやスタッフからの聞き取りを行い,認知機能(NMスケール),認知症行動障害尺度(DBDS),N式老年者用日常生活動作能力尺度(N-ADL),意欲の指標(VI)については行動観察により研究者とスタッフで相互評価した.分析方法は,尿意の訴え方について,尿意を訴える群と尿意を訴えない群に分類し分析した.尿意の訴え方と言語障害の有無,援助方法との関連についてはχ2検定を,尿意の訴え方とNMスケール,DBDS,N-ADL,VI,尿失禁率についてはMann-Whitney U検定を用い分析した.対象者は17名で平均年齢は84.6歳,性別は男性6名(35.7%),女性は11名(64.7%)であった.対象の尿意の訴え方は,尿意を訴える群11名(64.7%),尿意を訴えない群6名(35.3%)であった.尿意の訴えと各項目との関連は,尿意を訴える者は尿意を訴えない者と比べ有意にN-ADL得点が高かった(P=0.029).また,尿意を訴える者は尿意を訴えない者と比べ有意にVI得点が高かった(P=0.008).尿意の訴えにはADLと意欲が関連し,尿意の訴えを促すためには,高齢者のもつADL能力を最大限活用し,排尿援助を含めた生活意欲を高めるための工夫が必要である.高齢者の尿意の訴え方と援助方法の実態,尿意の訴えの有無に関連する要因を明らかにし,尿意を訴える能力に応じた援助方法を検討した.対象者は介護施設に入所する17名で,排尿援助場面での尿意の訴え方で「自発的に訴える」3名,「援助者が確認すると訴える」7名,「援助者が確認しても訴えない」7名に分類された.援助者の確認に対して尿意の訴えの有無に関連する要因を分析した結果,言語障害の有無,認知機能,ADL,援助方法には関連がなく,意欲に有意差が認められた.また,尿意の訴えの有無には「トイレの認知」が影響していた.尿意の訴えを促すためには排尿援助のみならず生活意欲を高める援助が必要であることが示唆された.研究の目的は、尿意確認に基づく排尿援助方法を確立するために、膀胱機能評価を岩坪ら(2007)の方法に準じて行い対象者を選定し、尿意確認に基づく排尿援助方法を実施することでの尿意や排尿状態への効果を明らかにすること、そして、膀胱機能評価方法を実施することによる高齢者および援助者への心理・身体的負担を明らかにすることである。平成24年度は、膀胱機能評価を高齢者施設で実施するための予備調査を実施した。対象施設の排尿援助方法は約9割の者は排尿誘導が実施され、約7割の者が定時誘導(施設で決められた9時・12時・16時に排尿誘導されること)が実施されていた。尿意の訴えが不明瞭なため失禁を有する認知症高齢者1名に対し、援助者とともに膀胱機能評価を実施した。岩坪らの膀胱機能評価は1時間ごとのパットの確認が高齢者や援助者に負担感があるため実施頻度を考慮する必要があった。今回の調査では、岩坪らの膀胱機能評価を参考に排尿状態の確認は3日間(9時17時)実施し、1日目は定時誘導の時間に、2・3日目は施設の排尿援助時間ではすでに失禁を認めていたことから、援助時間の12時間前(1011時、1415時)にも排尿状態を確認する時間を追加し実施した。高齢者の膀胱機能は低下で、排尿間隔は24時間であった。評価後の援助者からの聞き取り調査では、定時誘導で入所者の排泄時間が集中し排泄動作の介助に追われているため心理的にも身体的にも余裕がない、排尿日誌に記録はしているがどのように解釈してよいのかわからない、尿量測定は慣れているが残尿測定のための残尿測定器の使用には抵抗があるなどの意見があった。

施設での排泄介助は主に介護職が役割を担っているが、排尿状態のアセスメントのためには医学的知識も必要となることから、特にアセスメントでは看護職のサポート体制を強化し、次年度も研究計画を遂行していきたい。膀胱機能評価方法を実施することによる高齢者および援助者への心理・身体的負担を明らかにするために、高齢者施設での予備調査を行った。研究計画を遂行するためには、研究協力者と対象施設で排尿のアセスメントに関して看護職のサポート体制をさらに調整する必要があることが明らかになった。対象施設の選定および研究の看護職のサポート体制の調整、さらに研究協力者は確保できている。研究計画は概ね順調に遂行できており、次年度も研究目的が達成できるようにしたいと考える。今年度は、対象施設で尿意確認に基づく排尿援助方法を実施することでの尿意や排尿状態への効果を明らかにすること。また、膀胱機能評価方法を実施することによる高齢者および援助者への心理・身体的負担を明らかにするために、対象施設のスタッフや研究協力者と協力しながら研究課題を遂行する。対象となる高齢者は認知症を有しており、負担感があってもストレートに表出することが難しいことが予想される。また、援助者も過酷な労働環境の中で勤務していることなどから、研究対象者への倫理的な配慮には十分に注意し研究計画を遂行する。尿意確認に基づく排尿援助方法決定のためには膀胱機能評価が必要不可欠となる。溢流性尿失禁のような治療を必要とする尿失禁を早期発見するためにも、膀胱内尿量測定は必要となる。当該研究費が生じたのは、現在保有している膀胱内尿量測定器の台数が現在ブラダースキャン1台であったため、機器の追加購入を検討していたためである。対象者が複数いることや対象施設の物理的環境などを考慮すると機器の確保は必要であった。今年度購入予定である長時間尿動態データレコーダー(ゆりりん)は、使用方法が簡便であることやポケットサイズで持ち運べることなどから利便性に優れており、これまで使用したことのない者(研究協力者や対象施設のスタッフ)にも受け入れやすいのではないかと考えている。
脳動脈瘤発生と成長のバイオメカニクス

21年度に引き続き、ヒトの臨床データと動物実験データを基に、脳動脈瘤の発生と成長の要因を明らかにした。1.患者CT画像に基づくリアリステイクモデルにより、瘤内の血流構造と壁面せん断応力の分布を調べた。特に、4段階の成長のCT画像がある患者の症例に絞って検討を行った。瘤内の血流構造は、光造形法によって作成されて動脈瘤モデル内流れをPIV法とLDV法によって計測した。その結果、瘤が発生する部位は、壁面せん断応力が低いが、その周辺はせん断応力が高いため、周辺でのせん断応力の勾配が高くなった。4段階での患者の症例で、その傾向が明瞭に現れた。そこで、本研究では、瘤の発生から成長に至る血行力学説として、発生は低せん断応力に依存し、瘤の周辺での高せん断応力勾配に依存するという新しい発生成長仮説を提唱し、論文に掲載した。2.動物による誘発脳動脈瘤の実験と誘発された瘤内血流の構造の解析ラットとラビットの頸動脈を腎動脈を結さつしてから、数カ月して脳動脈瘤が誘発される。ラットやウサギ内の脳動脈は1mm以下で細いため、マイクロCTによって脳動脈瘤の三次元形態を取得し、計算機で3次元補間を行い、瘤のモデルを作成した。さらに、血管壁内の弾性繊維と平滑筋の分布、MMP-2、MMP-9、iNOSなどの分布を蛍光抗体法によってイメージングを取得した。その結果、興味深い事に、ヒトのデータを基にして提案した発生成長仮説をよく裏付けている事がわかり、論文を投稿中である。発生成長に関する仮説はいくつか提案されているが、根拠が明確でない仮説も多いため、本研究の成果は極めて意義が深いと思われる。3.研究のまとめ:これら瘤成長の血行力学的要因をまとめて、新しい仮説を提唱し、さらに脳動脈瘤の治療法として、脳血管ステントの設計と実験を行い、破裂回避の有効な治療法である事を提案した。バイオメカニクス仮説を検証するために、患者のCT画像を基にする流体力学的解析と動物実験を行う。即ち、患者の脳動脈瘤のCT画像から再構築された瘤形状から、瘤内の血液流のリアリステイク解析を行い、当該患者の症状と対応させ、血流と破裂との対応関係を明らかにする。例えば、中大脳動脈瘤内の血流分布で、未破裂の診断を受けた例で、破裂の可能性のある例とでは、血流構造が異なっている。さらに、ラット及びウサギの脳血管内に動脈瘤を誘発させ、血管壁内の変化と血流との関係を調べ、瘤発生と成長に血流の力学的刺激がどのように作用するかを明らかにする。これらの結果から、瘤成長のバイオメカニクス的リスクファクターを確立させる。21年度では、患者のCT画像を基にした実形状モデルにおいて、血流構造と壁面せん断応力分布を計測して、流星長との関連に関して検討を行った。さらに、ラットの脳血管に形成させた脳動脈瘤内の流れと血管壁の構造やタンパク質の発現などの分子生物学的な検討も行い、流れの刺激による瘤の成長の可能性に関して検討を行った。その結果、壁面せん断応力の勾配の大きい部分では、弾性繊維を欠落させる酵素が発現し、成長を促進させ、その結果凹んだ瘤が成長する。瘤が成長すると必然的にその部分の壁面せん断応力は低下し、平滑筋を欠落させる酵素が発現する。このような2段階のプロセスによって、血行力学的な要因が瘤の成長に関わっている事が明らかになった。さらに、瘤の知慮に関しては、ステントの開発を行い、特にステントメッシュの幾何学的な形状によって、大きくステントの柔軟性が変化することがわかり、脳血管に適応するステントのデザインの可能性が明らかになった。

3.研究のまとめ:これら瘤成長の血行力学的要因をまとめて、新しい仮説を提唱し、さらに脳動脈瘤の治療法として、脳血管ステントの設計と実験を行い、破裂回避の有効な治療法である事を提案した。
卵子形成における生殖細胞自律的な性差の制御機構の解明

卵母細胞の分化における性染色体の必要性について詳細に解析した。まず様々な性染色体のセット(XX、XYおよびXO)をもつES細胞を用いて卵母細胞への誘導を試みた。その結果、XXをもつES細胞と比較して、XOやXYをもつES細胞から得られる卵母細胞の数は1/10程度であった。またXOとXYを比較した場合、XYの方が少数であった。詳細な解析の結果、このこれらの原因は、減数分裂の相同染色体の対合異常、X染色体上の遺伝子の発現低下、およびY染色体上の遺伝子が卵母細胞の分化を阻害していることが明らかとなった。これらの知見は、性染色体異常の個体の不妊の原因を追求する上で極めて有用な知見となった。平成28年度において以下の研究を実施した。2. XX-, XY-, XO-ES細胞からの始原生殖細胞の誘導と疑似卵巣培養:XX-, XY-, XO-ES細胞のそれぞれから始原生殖細胞、および得られた始原生殖細胞を用いて疑似卵巣を作製した。それらを培養することによりそれぞれのES細胞からの卵母細胞の分化を評価した。その結果、XO-, XY-ES細胞からの卵母細胞の分化は著しく阻害されていることが明らかとなった。3. RNA-seq解析と各性染色体構成における特異的発現遺伝子の単離:各性染色体構成において分化過程に違いを認める時期の卵母細胞を用いてRNA-seq解析を行っている。現在までに各細胞から得られたcDNAからライブラリを調整した。現在それらについてHiSeq2500を用いて解析している。4.卵子形成過程の観察と減数分裂時における性染色体の動態解析:それぞれのES細胞からの卵母細胞分化過程における染色体対合の動態を解析した。その結果、XO-, XY-ES細胞からの卵母細胞の分化過程においては染色体の対合異常がXX-ES細胞と比較して高いことが明らかとなった。本研究の進捗状況は、研究計画書の通りに、順調に進展している。XO-ES細胞の樹立については、欠損誘導ベクターのX染色体への標的組換えや染色体の欠損誘導をほぼ予想通りの時間で終えることができた。XX-, XY-, XO-ES細胞から卵母細胞の分化誘導については、我々が独自に開発した培養方法を用いて行い、十分に再現性のとれるデータを得ることができた。RNA-seqについては当初微量なサンプルからのライブラリの調整が困難かと思われたが、近年開発された方法を用いることにより、解析に十分な質をもつライブラリを調整できた。これらの積み重ねにより平成29年度中には論文作成・発表を行えると考えられる。ES細胞から卵子を分化誘導できる培養系を用いて、様々な性染色体構成(XX、XO、XY)をもつES細胞から卵子を誘導することにより、生殖細胞自身の性が卵母細胞形成に与える影響について解析した。その結果、以下のことが明らかとなった。XX-ES細胞から誘導した卵母細胞の数は、1回の実験あたり約200個であるのに対して、XO-、XY-ES細胞から誘導した場合はその数がそれぞれ約20個、約5個と有意に少なかった。またXOとXYの間にも有意差が見られた。この原因として、(1)減数分裂時の相同染色体の対合異常、(2)減数分裂の遅延、(3)Y染色体上遺伝子の負の影響が明らかとなった。(1)は免疫染色の結果、XO-ES細胞、XY-ES細胞由来のほぼすべての卵母細胞に相同染色体の対合異常が認められた。減数分裂の対合異常は卵母細胞の細胞死を引き起こすことから、この点がXO-、XY-ES細胞由来の卵母細胞の低形成の大きな要因となっていると考えられる。(2)の詳細な原因は不明であるが、卵母細胞における減数分裂の遅延により周囲の体細胞との相互作用が乱れ、卵母細胞が細胞死に至る可能性が考えられる。(3)については、XY卵母細胞に発現するY染色体上の遺伝子をXX-ES細胞に強制発現させると、卵母細胞の形成が阻害されることから、この遺伝子が直接的に卵母細胞の形成に負の影響をもつことが示唆された。本研究によって、性染色体異常個体で卵子形成能が低下する原因として考えられていた相同染色体の対合異常、減数分裂の遅延、Y連鎖遺伝子の阻害作用の全てにおいて生殖細胞自律的な影響があることが新たに明らかとなった。本研究の成果は現在論文にまとめ投稿の準備を行っている。平成29年度において、RNA-seqにより明らかになるXX卵母細胞とXOまたはXY卵母細胞性における遺伝子発現を経時的に詳細に比較することにより、各染色体構成における発現プロファイルの作成と性染色体の転写活性化状態を解析する。

またこれらプロファイル発現をもとにしたネットワーク解析によりそれぞれの性染色体構成に特異的な遺伝子ネットワークの同定を試みる。またこれらの解析により選定されたXX卵母細胞特異的な遺伝子群を誘導的発現ベクターに組み込み、XOまたはXYの性染色体構成をもつES細胞に導入する。導入されたES細胞から分化誘導した始原生殖細胞から卵母細胞を分化誘導する。この方法によりこの遺伝子群の機能的十分性を検討する。以上の成果をまとめて、本年度中に論文作成・発表を行う。生殖生物学
Study of giant resonances in neutron drip line nuclei - Related detector development for real-time particle identification

中間エネルギーにおける荷電交換反応は原子核のスピン・アイソスピン研究の強力な手段である。逆運動学(p,n)反応により、エキゾチック核を高ルミノシティーで研究することができるが、ガンマ線のバックグラウンドが存在する。中性子を明確にタグ付けすることをリアルタイムで行い、問題を解決する。私は新タイプのプラスチックシンチレータとデジタル読み出し系を組み合わせた装置を開発し、異なる粒子が作り出す信号の違いに感度を持たせた。このPANDORA(Particle Analyzer Neutron Detector Of Real-time Acquisition)システムのテストと最適化を行った。29年度が最終年度であるため、記入しない。実験核物理29年度が最終年度であるため、記入しない。
糖尿病性腎症重症化予防のための口腔健康プログラムの構築

血液透析導入の主要な原因疾患は,生活習慣病の一つで患者数が増加傾向を示している糖尿病の合併症の一つである糖尿病性腎症であり,糖尿病性腎症の重症化の予防は,患者のQOLの維持や,医療費の削減のためにも重要な課題となっている。一方,慢性歯周炎といった口腔疾患とII型糖尿病との関連も明らかとなっており,歯周健康状態の改善は糖尿病の血糖コントロールに関連する可能性が最近の知見より示されている。本申請研究では,糖尿病患者ならびに糖尿病性腎症患者の口腔健康状態の問題点を抽出し,問題点の改善を図るによって,最終的には糖尿病性腎症重症化予防のためのプログラムの構築をすることを目的とする。
銅錯体による分子状酸素活性化の精密制御と応用

銅錯体による酸素の活性化は、銅含有酸化酵素や銅を触媒とする各種有機合成反応における重要な化学反応プロセスであり、錯体化学、生物無機化学、触媒化学、有機合成化学などの広い分野で活発に研究されてきた。その結果、様々な単核および二核の銅-活性酸素錯体が合成され、それらの物性や反応性が明らかにされてきた。しかし、それらの構造や反応性の制御機構については不明な点が多く残されている。そこで本研究では、銅錯体による酸素活性化の精密制御と応用をめざして、比較的剛直な8員環の環状ジアミン骨格にピリジルアルキル基を導入した一連の多座配位子を用いて系統的に検討を行った。これにより、これまでに報告例の無い新規な銅活性酸素錯体の創成と、炭化水素化合物の触媒的酸化反応へと応用を目指した。まず、8員環の環状ジアミン骨格に、エピクロロヒドリンを作用させて得られるクロロメチル基を有するアミノアルコール誘導体にピリジルメチルアミンやピリジルエチルアミン誘導体をSN2反応で導入し、新規な三核化多座配位子を合成した。次に、グローブボックス中で、各配位子と銅(I)塩を反応させ、対応する銅(I)錯体を調製した。銅(II)錯体についても、各配位子を銅(II)塩と反応させて合成した。単結晶が得られたものについては、X線結晶構造解析法により構造を決定した。また、各銅錯体については、紫外可視吸収スペクトル、酸化還元電位、EPRなどを測定し、それらの物理化学的特性を明らかにした。さらに、銅(II)錯体と過酸化物との反応や、銅(I)錯体と分子状酸素との反応により生成する活性酸素錯体の物理化学的特性について詳細に検討すると共に、得られた活性酸素錯体の反応性の解明と触媒反応への応用を試みた。更に、7員環や6員環の環状ジアミン骨格を有する多座配位子を合成し、一連の銅(I)および銅(II)錯体を合成した、構造と物性を明らかにした。当初予定していた三核銅錯体の合成と構造決定、物理化学特性の評価、触媒活性については、予定通り検討を行った。しかし、期待していたような高い触媒活性が得られなかったので、次に、8員環、7員環、6員環のジアミン骨格を有する一連の単核化配位子を設計・合成し、銅(I)および銅(II)錯体の合成、構造決定、物理化学的特性評価を行うこととした。本年度は、配位子と錯体の合成と物性評価まで行った。新たに合成した8員環、7員環、6員環のジアミン骨格を有する一連の単核銅(I)および銅(II)錯体と各種基質との反応について系統的に検討を行い、反応機構をあきらかにする。得られた情報をもとにして、それらを触媒とするアルカンの触媒的酸化反応系の構築をめざす。

銅錯体による分子状酸素の活性化は、銅を含む酸化酵素や銅を触媒とする各種有機合成反応における重要な化学反応プロセスであり、錯体化学、生物無機化学、触媒化学、有機合成化学などの広い分野で活発に研究されてきた。その結果、これまでに様々な単核および二核の銅-活性酸素錯体が合成され、それらの物性や反応性が明らかにされてきた。しかし、それらの構造や反応性の制御機構については不明な点が多く残されている。そこで本研究では、銅錯体による酸素活性化の精密制御と応用をめざして、比較的剛直な6員環、7員環、8員環の環状ジアミン骨格にピリジルアルキル基を導入した一連の三座配位子を用いて系統的に検討した。更にその結果を基にして、これまでに報告例の無い新規な銅活性酸素錯体(単核銅(II)-オキシラジカル錯体や混合原子価二核銅オキソ錯体など)の創成と、不活性な炭化水素化合物の触媒的酸化反応系の構築をめざした。本年度は「銅錯体による酸素活性化の精密制御と応用」について、次に掲げたような項目について詳細に検討を行った。(1)環状ジアミン骨格を有する新規なN3系三座配位子の設計と合成を行った。(2)銅(I)および銅(II)錯体の合成と構造決定、および化学的特性の評価(構造活性相関の解明)を行った。(3)銅(I)錯体と分子状酸素の反応、および銅(II)錯体と過酸化物との反応に付いて検討し、生成する活性酸素錯体の同定を試みた。(4)銅錯体を触媒として用いたアルカンの触媒反応について検討した。当初予定していた三核銅錯体の合成と構造決定、物理化学特性の評価、触媒活性については、予定通り検討を行った。しかし、期待していたような高い触媒活性が得られなかったので、次に、8員環、7員環、6員環のジアミン骨格を有する一連の単核化配位子を設計・合成し、銅(I)および銅(II)錯体の合成、構造決定、物理化学的特性評価を行うこととした。新たに合成した8員環、7員環、6員環のジアミン骨格を有する一連の単核銅(I)および銅(II)錯体と各種基質との反応について系統的に検討を行い、反応機構をあきらかにする。得られた情報をもとにして、それらを触媒とするアルカンの触媒的酸化反応系の構築をめざす。反応機構についても詳細に検討し、不活性アルカンの効率的な酸化を可能とする錯体触媒化学の学理の創成をめざす。
ヒト分離培養胆道上皮細胞を用いた人工胆道モデルの作成と胆管損傷修復機序の解明

ヒト分離胆道上皮細胞(BEC)による3次元胆管様管腔構造再生過程を長期観察する為に、ヒト肝腫瘍由来有機能肝細胞株(FLC4)との共培養モデルやヌードマウスの皮下・腹腔・脾臓内接種モデルを作成したが、いずれもBECによる胆管様管腔構造の形成は認めなかった。胆道損傷修復機序解明モデルでBECの胆道上皮欠損部への再生過程を観察した。BECは上皮欠損部に棘状突起を出し隣接するBEC同士が棘状突起を介して連結しながらBEC数を増していく過程が確認された。1)ヒト由来有機能肝細胞株(FLC)とヒト分離胆道上皮細胞(BEC)の再生に重要な因子の評価2)FLCとBECの増殖曲線の作成について自己増殖性のあるFLCとBECの共培養での各細胞数比率を予測するために、各細胞の増殖曲線を作成した。BECは、4つのセルライン(B1,B2,B3,B4)について評価したが、BEC3は細胞増殖が極めて不良であったため除外した。FLCとBEC(B1,B2,B4)の培養0,1,2,3,4,7日目の増殖率は、FLCが1.0、0.65、1.53、4.2、7.3、18.3でBECの平均増殖率は、1.0、1.22、1.86、3.4、5.39、6.25であった。両細胞ともに倍加時間はほぼ4872時間の範囲で、培養7日目のFLCはBECの平均増殖率の約3倍であった。FLCは肝細胞癌由来で樹立された細胞株であるため増殖が速いと考えられた。現在、上記増殖曲線を参考にカルチャープレート上で増殖した細胞がコンフルエントになったときにFLCに対するBECの細胞比率が5%となる設定で、胆道上皮細胞の再生を形態学的に長期間観察している。ヒト由来有機能肝細胞株(FLC)の増殖速度はヒト分離胆道上皮細胞(BEC)の約3倍で、正常ヒト肝臓での肝細胞数に対する胆道上皮細胞数はおよそ35%であることから培養1週間目でのFLCとBECの細胞比率も正常ヒト肝臓と同様になるように細胞比率(FLC:BEC)6:1でカルチャープレートに蒔いて、継時的にBECの再生を位相差顕微鏡で観察した。培養開始後数日はFLCの増殖が目立ち顕微鏡視野のほとんどをFLCの細胞塊が占めた。BECは集束して敷石状の塊を徐々に形成しながら先に広範囲に細胞数を増したFLCの塊を圧迫するように成長した。BECの各細胞からは細い突起を出して隣接する細胞と連結しているように観察された。ほぼ1週間で細胞はコンフルエントとなった。その後第3週目まではほとんど形態学的な変化を認めなかったが、第4週目になるとFLC,BEC共にviabilityが低下し、5週目以降は形態学的観察を継続することは困難であった。長期間の形態学的観察が困難である原因は、培養スペースの大きさが一定であるため細胞数を増やし続ける2種類の細胞株の共培養では空間的限界が生じることが主要な原因と考えられた。この空間的な問題を解消するために培養をカルチャープレートからマウスに変更してBECの再生を検討した。ヌードマウスの投与部位は皮下、腹腔内と脾臓内で、まずはBECのみを培養液内またはコラーゲンゲル内に封入して各臓器に5X10^5個/body注入した。1ヵ月後マウスを犠牲死させ各臓器を摘出した。摘出時の肉眼的観察では皮下・腹腔内に細胞塊の形成などの所見は認めなかった。ただし脾臓内にBECまたはコラーゲンゲルを接種した群は、コントロールの脾臓と比較して軽度脾腫を認めた。現在、摘出した各臓器をHE染色による光学顕微鏡と走査型電子顕微鏡で形態学的検討を行なっている。ヌードマウスの皮下、腹腔内と脾臓内にヒト分離胆道上皮細胞(BEC)を培養液またはコラーゲンゲル内に封入して各臓器に5×10^5個/bodyずつ接種する実験を行なった。1カ月後マウスを犠牲死させ各臓器を摘出した。しかし脾臓内にBECまたはコラーゲン・ゲル接種群は、コントロールと比較して軽度脾腫を認めたことを平成18年度に報告した。平成19年度はこの摘出臓器の光学顕微鏡(光顕)による形態学的検討を行なった。皮下と腹腔内BEC接種群では投与部位にBECの増殖を示す所見はなく、BECの痕跡も認めなかった。

一方、BECの脾臓内接種群の一部では、脾臓内に円形の紡錘形細胞塊を認めBECの脾臓内増殖の可能性を示唆した。走査型電子顕微鏡(走査電顕)での検討では、皮下と腹腔内投与群ではBECの所在が不明であり、脾臓内接種群では視野の大部分が脾構築内に充満する赤血球が観察されるのみでBECの同定に至らなかった。いずれの群においても有意なBECの増殖・再生の所見を得るには至らなかったが、1)1ケ月という観察期間が短い可能性2)腹腔内接種では、BECが散逸してしまい細胞塊の形成に至らなかった可能性3)脾臓内のBECの評価には赤血球の除去が必要、が反省点として挙げられた。この反省点を踏まえて次のような追加実験を行なった。改善点は、1)実験群の観察期間を延長し1ケ,月、2ケ月、3ケ月の3群にする。2)腹腔内投与に関しては腹膜直下局所に膨隆疹を形成するようにBECを接種する。3)脾臓内の血液を排除するためにマウスを犠牲死させる前に心室内に穿刺して生理食塩水で灌流し十分に潟血する。である。現在、1・2・3ケ,月経過したところで順次、各臓器の摘出を行なっている。今後HE染色による光顕と走査電顕での形態学的検討を予定している。ヌードマウスの皮下、腹膜と脾臓内にヒト分離胆道上皮細胞(BEC)をPBS溶液またはコラーゲン・ゲル(CG)内に混在させ各臓器に5×10^5個/bodyずつ接種後、1・2・3ヶ月経過したところでマウスを犠牲死させてBECを接種した各臓器を摘出した。BECを接種した皮膚(皮下)、腹膜を光学顕微鏡で観察したが13ヶ月の何れの時期においてもBECの増殖を示す所見はなく、BECの痕跡も観察されなかった。またBECを脾臓内に接種した群ではBECとCGを一緒に接種した群において1ヶ月目に摘出した脾臓内でBECの円形の紡錘形細胞塊を認めた。しかしこれらのBECの細胞塊は2,3ケ月と接種観察期間を延長してもBECの細胞塊の増大や胆管様構造を形成する所見は得られなかった。BECをPBSと一緒に接種した場合でも1ヶ月目の脾臓内にBECの細胞塊は観察されたがBEC+CGの細胞塊と比較するとその大きさは小さかった。光学顕微鏡でBECの細胞塊が観察された脾臓の割面を走査電子顕微鏡で検討した。平成18年に施行した予備実験の経験から脾臓摘出前に左心耳を切開し体内循環血液を十分に洗いだしてから灌流固定したが、これらの処置を行なっても脾臓内赤血球の排除は十分ではなくさらなる工夫が必要と考えられた。走査電子顕微鏡での検討では、脾臓内に明らかなBECの細胞塊や胆管様管腔構造は観察されなかった。胆管損傷時の修復機序を解明する実験は、プラスチックシャーレ上に敷いたCG上にBECをconfluentにした状況で、CGの一部にのせたカバーカラスを除去し胆管欠損部を設定した実験系である。これまでCG上においたカバーグラスがゲルの上を滑るため安定したBECの欠損部分を作成することに難渋した。CGの硬度を上げることでCGとカバーグラスとのスリップが抑制できることが判明したため報告書作成までに本実験の結果を導きたい。
成熟B細胞分化増殖におけるc-Fosの機能解析

1.成熟B細胞が抗原刺激を受けた後の脾臓胚中心でのクラススイッチ過程におけるc-Fosの機能の解析持続発現型のc-Fosトランスジェニック(H2-c-fos)マウスや発現誘導型c-Fosトランスジェニック(Mx-c-fos)マウスを用いて以下の研究成果を得た。1)外因性c-Fosの発現を誘導した結果、IgGlへのクラススイッチ過程で細胞死(アポトーシス)に陥ることをTUNEL法で明らかにした。2) c-Fosにより誘導されたアポトーシスがBCL2によりブロックされることが明らかにした。以上の結果から、c-Fosはクラススイッチ過程における胚中心B細胞にアポトーシスを誘導することが明らかになった。すでにc-Fosは抗原刺激を受けたB細胞に発現誘導されることが知られているので、c-Fosが胚中心で自己抗原と反応するB細胞がアポトーシスにより排除される機序において重要な機能を担っていることが示唆された。2.成熟B細胞が骨髄において血球系幹細胞から分化増殖する過程でのc-Fosの発現とその機能の解析発現誘導型c-Fosトランスジェニック(Mx-c-fos)マウス由来の血球系幹細胞を用いて以下の研究成果を得た。1)正常マウスの骨髄より血球系幹細胞ををSCFとIL-7で刺激すると30分以内に一過性のc-Fosの発現誘導が起きることを明らかにした。2)血球系幹細胞が分化増殖刺激を受ける前に発現誘導剤を加えて外因性c-Fosの発現を誘導すると、SCFとIL-7の刺激を受けたにもかかわらず、その分化増殖を停止したドーマントな状態で生存することを明らかにした。以上の結果から、血球系幹細胞が分化増殖を開始する時一過性に発現誘導されるc-Fosの量が、その幹細胞がドーマントな状態にとどまるかどうかを決定している因子であることを明らかにした。成熟B細胞が抗原刺激を受けた後の脾臓胚中心でのクラススイッチ過程におけるc-Fosの機能を明らかにすることを目的として、以下の研究をおこなった。1)Mx-c-fosマウス由来の脾臓B細胞をLPSとIL-4を用いたInvitroの系で培養してB細胞をIgGl陽性B細胞へ分化させる。その時、B細胞のいろいろな分化段階に発現誘導剤を加えて外因性c-Fosの発現を誘導した。その結果、IgGlへのクラススイッチ過程で細胞死(アポトーシス)に陥ることをTUNEL法で明らかにした。2)H2-c-fosマウスは抗原刺激してもIgGの特異抗体の産生がみられない。そこで、免疫後のH2-c-fosマウスの脾臓における胚中心の形成能を免疫組織学的に解析したところ、胚中心の形成は著しく阻害されていた。このことから、H2-c-fosマウスの胚中心B細胞がIgGへのクラススイッチ過程でアポトーシスになっていることが疑われた。そこで、H2-c-fosマウスをIg-BCL2マウスと交配して、このアポトーシスがBCL2によりブロックされるかどうかをその胚中心の形成能で解析した。その結果、ダブルトランスジェニックマウスにIg-BCL2マウスと同程度の胚中心が見られたことから、c-Fosにより誘導されたアポトーシスがBCL2によりブロックされることが明らかとなった。

すでにc-Fosは抗原刺激を受けたB細胞に発現誘導されることが知られているので、c-Fosが胚中心で自己抗原と反応するB細胞がアポトーシスにより排除される機序において重要な機能を担っていることが示唆された。成熟B細胞が骨髄において血球系幹細胞から分化増殖する過程でのc-Fosの発現とその機能を明らかにすることを目的として、発現誘導型c-Fosトランスジェニックマウス由来の血球系幹細胞を用いて以下の研究成果を得た。1)正常マウスの骨髄より血球系幹細胞をFACSを用いて分離分取してストローマ細胞上でSCFとIL-7により刺激して成熟B細胞へ分化させる系を確立した。このとき、B細胞のいろいろな分化段階でのc-Fosの発現をNorthern法を用いて解析した。その結果、血球系幹細胞をSCFとIL-7で刺激すると30分以内に一過性のc-Fosの発現誘導が起きることを明らかにした。2)Mx-c-fosマウス由来の血球系幹細胞を上述のSCFとIL-7を用いたInvitroの系で培養してB細胞へ分化させる。その時、血球系幹細胞のいろいろな分化段階に発現誘導剤を加えて外因性c-Fosの発現を誘導した。その結果、血球系幹細胞が分化増殖刺激を受ける前に発現誘導剤を加えて外因性c-Fosの発現を誘導すると、SCFとIL-7の刺激を受けたにもかかわらず、その分化増殖を停止したドーマントな状態で生存することを明らかにした。しかし、SCFとIL-7の刺激を受けた後に発現誘導剤を加えて外因性c-Fosの発現を誘導しても、過剰のc-Fosによりその分化増殖を抑制することは出来なかった。すでに血球系幹細胞が分化増殖刺激を受けても、それらの全てが分化増殖に向かう訳ではなく、一部の幹細胞はドーマントば状態で分化せずに幹細胞に分化段階に止まることが知られていた。以上の結果から、血球系幹細胞が分化増殖を開始する時一過性に発現誘導されるc-Fosの量が、その幹細胞がドーマントな状態にとどまるかどうかを決定している因子であることを明らかにした。
分子認識型光開裂性イオン化プローブの構築と機能

質量分析法に課された課題の一つは,分析試料の分子識別・立体識別情報を得ることである。申請者らは,レーザー光線により効率的にイオンを発生する機能性分子の開発を目指して研究を行い、以下の成果を得た。1)マトリックスの支援なしにレーザー脱離イオン化を受け、効率的に検出可能であるポルフィリン誘導体を質量分析用の標識剤として開発した。2)ポルフィリン骨格を有する分子認識能を有するイオン化プローブを構築し,標的物質を選択的に検出する手法を開拓した。我々がこれまでに開発している開裂性の質量分析用分子標識剤を用いて、各種の誘導体を合成を試みた。クラウンエーテル型誘導体、テトラエチレン四酢酸(EDTA)誘導化など、様々なアプローチを試みた結果、最も効率的なルートとして、エチレンジアミン架橋により、EDTAユニットの導入により、目的とするイオン補足部位を有する光開裂性分子標識剤の合成に成功した。しかし、得られた分子種は、誘導か前の分子種と比較して、著しくイオン化能率が低下することが判明した。諸条件下におけるレーザー脱離イオン化質量分析(LDI-MS)による計測を行った結果、我々は、イオン化能率低下の原因を、分子種の極性の増大と、カルボキシル基による発生したイオンへの緩衝作用に依るものと推定した。分子内のイオン種が、質量分析におけるイオン化過程に影響を及ぼす可能性が強く示唆さらたことから、我々は、イオン補足部位として中性で疎水性の高い、テトラフェニルポルフィリン(TPP)をイオン認識ユニットとして導入することを計画した。既存の合成法を参考にして、TPPをモノアミノ体へと誘導することにより、容易に光開裂性分子の導入に成功した。得られた化合物は、LDI-MSにおいて、良好な応答を示すことを確認できた。ベンジル基,およびt-ブチル基は水酸基の保護基として優れた特性を有しており,高機能なエーテル系化合物を合成するために有用な化合物である。しかしベンジル基,t-ブチルエーテルの合成法は強塩基条件,強酸条件などの極限条件が適用される反応であり,他の官能基と共存可能な,温和で簡便な方法の開発が望まれていた。この様な背景の下,私達の研究目的である,分子認識型のデバイスの候補化合物を効率的に合成するためには,水酸基を簡便に保護する必要があった。そこでいくつかの検討を行った結果,3級アミン条件下において,ベンジルブロマイド,p-メトキシベンジルクロリドを作用させる求核的エーテル結合形成反応を開発した。また,アルコールに対して銅(II)触媒存在下,二炭酸ジt-ブチルをニトロメタン中で作用させることにより,容易に炭素ー酸素結合形成反応が進行することを見出した。これらの反応は,エステル化合物の共存下で進行させることが可能であり,ジオールの選択的なアシル化と組み合わせることにより,ラセミ化を生じることなく容易に光学活誘導体を得ることが可能である。また,一般に困難とされている3級アルコールなどの嵩高いアルコールへも適用可能であった。この様に高度な分子認識デバイスを合成するための重要な基本反応の一つを独自に開拓することに成功した。続いて,アミノ基を有する配位子候補としてビスオキサゾリン型分子の構築を進めた。これらの化合物の合成は,我々の研究成果以外にも既に多くの蓄積があり,既知の合成法に沿って合成を進め,鍵となるエステルを有するビスオキサゾリン化合物の合成を完了した。今後は,これまでに得られている各種のコンポーネントを組み合わせた分子種の合成を進める予定である。生命現象を制御する微量な低分子量成分を質量分析により検出するための分子ツールを開発することを目的として研究を行った。再現性良く高感度で質量分析を行うためには、効率的にイオン化する分子ツールが必要である。安定したイオン化機構が得られれば、分子により分子を識別し、選択的な検出が可能になる。光開裂により質量分析可能なイオンを発生する分子と分子認識を行う分子を用いて、標的分子を選択的に捕捉・検出する方法についての研究を行った。四酢酸エチレンジアミン誘導体、およびポリアミンに光開裂性分子を導入した新しい分子認識型光開裂性イオン化プローブの合成に成功した。次いで、合成したプローブ分子を用いて、様々な条件下においてレーザーイオン化による質量分析を行い、分子プローブとしての性能を評価した。その結果、標的分子を捕捉したと思われるシグナルが観察されるものの、分子認識部位および標的分子の構造が、最終的なイオン化効率に、概ね抑制的な影響を及ぼすことが明らかになった。各誘導体から得られた質量分析の結果を総合的に解析することにより、イオン性官能基による緩衝作用が主たる原因あることを示唆する結果を得た。これらの結果により、分子認識部位と光開裂性分子の組み合わせにより、標的を検出する試みは、原理的に可能であることが示された。しかし、目的とする検出感度には至らず、同時に分子認識とイオン化過程を分離して線型的条件として考慮することは妥当では無いことが判明した。

これまでの光開裂性イオン化プローブは、低分子化することにより効率化を達成してきた。今後は、より効率的にレーザーからのエネルギーを受ける分子システムとしての開発が必要であることが示唆された。有機化学目的として分子が計画した方法で容易に合成することができない。合成した分子が期待した機能を示さないなどの、達成を妨げる因子には遭遇したが、研究においては想定内の事態である。実験結果により、光開裂プロセスを経るイオン化の過程の一端を明らかにすることができた。そして、課題を克服するための新しいアプローチを提案して、新しい、誘導化分子を合成することに成功している。目的の化合物を合成する目処がほぼついており,より高度な分子認識素子へのアプローチも順調に推移している。分子の単離精製に課題が発生する可能性も予想されるが,基本的な分4種は既にそろっている。新しく合成した分子を用いて、様々な条件下でのレーザー脱離イオン化質量分析(LDI-MS)を実施し、誘導化条件の最適化を行う。次いで、イオン化現象の本質を解明するとともに、認識したイオンの種類と対イオンの影響などを明らかにする。最終的に、LDIーMSによる標的イオンの効率的な検出等を行える一般性の高い手法への情報を得る。研究目的達成を目指す。引き続き,高度な分子認識素子のデザインと合成を行う。必要に応じて新しい合成法を開拓する。次いで,合成した分4種を用いた測定を行う。分子デバイスの応答特性を検証して,分子の特徴の絞り込みを行う。合成用試薬の予期せぬ納期遅れにより、次年度での支払が生じた。試薬の僅かな遅れが、合成計画に及ぼす実質的な影響は無く、ほぼ計画通りに進行している。予定していない。
Elovl6による脂肪酸の質的変容が起こす多臓器代謝病態と脳行動異常のメカニズム

肝臓特異的Elovl6欠損マウスは高ショ糖食の給餌や肥満モデルob/obマウスとの交配により、対照マウスに比べてインスリン感受性が亢進した。肝臓のトランスクリプトーム解析およびリピドミクス解析により、Elovl6欠損およびインスリン感受性と相関する遺伝子Xおよび脂質Yを見出し、これらが肝臓のインスリン感受性を制御することを明らかにした。Elovl6欠損マウスを2型糖尿病モデルdb/dbマウスと交配すると、膵β細胞量とインスリン分泌量が増加することにより2型糖尿病の発症・進展が抑制されることを明らかにした。また、Elovl6欠損により神経新生が低下し、様々な脳機能異常が生じることを明らかにした。本年度は、肝臓特異的Elovl6欠損マウス、膵ベータ細胞特異的Elovl6欠損マウス、マクロファージ特異的Elovl6欠損マウス、脳特異的Elovl6欠損マウスの解析を行った。肝臓特異的Elovl6欠損マウスは、高ショ糖食を給餌すると、対照マウスに比べてインスリン感受性が亢進した。肝臓の遺伝子発現解析により、高ショ糖食で発現が上昇し、かつ対照マウスに比べて肝臓特異的Elovl6欠損マウスで発現が低下する遺伝子Xを見出し、アデノウイルスを用いてこの遺伝子Xを肝臓特異的Elovl6欠損マウスの肝臓で発現させると、肝臓特異的Elovl6欠損マウスのインスリン感受性の亢進が抑制された。また、脂質メタボローム解析により、肝臓特異的Elovl6欠損マウスのインスリン感受性と相関する脂質を見出した。膵ベータ細胞特異的Elovl6欠損マウスを2型糖尿病モデルdb/dbマウスと交配すると、膵ベータ細胞量の増加と糖尿病の改善が認められた。マクロファージ特異的Elovl6欠損マウスでは、高脂肪食の給餌や肥満モデルob/obマウスと交配した条件では、対照マウスと比較して肥満、インスリン抵抗性、炎症に大きな変化は認められなかった。現在、解析対象とする臓器・細胞を広げ、また2型糖尿病モデルdb/dbマウスとの交配および表現型解析を進めている。脳特異的Elovl6欠損マウスでは脳重量の増加、記憶学習障害、海馬神経新生の低下、樹状突起スパイン数の減少が認められ、ある脂質の補充により海馬神経新生の減少が回復する予備結果が得られている。肝臓および膵臓におけるElovl6の役割とそれに重要な脂質の候補を見出している。Elovl6欠損による脳機能の異常の概容を把握し、それを改善する因子が得られてきている。肝臓特異的Elovl6欠損マウスは高ショ糖食の給餌や肥満モデルob/obマウスとの交配により、対照マウスに比べてインスリン感受性が亢進することを見出した。肝臓のトランスクリプトーム解析により、高ショ糖食やob/obマウスの肝臓で発現が増加し、かつ対照マウスに比べて肝臓特異的Elovl6欠損マウスの肝臓で発現が低下する遺伝子を見出した。また、アデノウイルスを用いてこの遺伝子の発現を肝臓特異的Elovl6欠損マウスの肝臓で回復させると、インスリン感受性の亢進がキャンセルされることを確認した。これらの条件の肝臓サンプルで脂質メタボローム解析を行い、Elovl6の発現およびインスリン感受性の変化と相関する脂質を見出した。この脂質を培養肝細胞にふりかけるとインスリン感受性が変化し、またこの変化に関与する候補タンパZを見出した。膵ベータ細胞特異的Elovl6欠損マウスを2型糖尿病モデルdb/dbマウスと交配すると、ベータ細胞量とインスリン分泌量が増加することにより糖尿病の改善が認められた。またこの改善効果に、これまであまり着目されていなかったラ氏島の機能が関わっている可能性を示唆する予備結果が得られた。マクロファージ特異的Elovl6欠損マウスを高脂肪食で飼育したり、ob/obマウスと交配したが、脂肪組織の炎症関連遺伝子の発現に変化が認められたものの、インスリン抵抗性や炎症の改善は認められなかった。脳特異的Elovl6欠損マウスは脳重量の増加や各種行動異常が認められるが、それらの異常の原因として重要なElovl6の機能を見出した。各Elovl6コンディショナルKOマウスの表現型を確認し、その分子メカニズムに関する解析も進んでいるため。本年度は、肝臓特異的Elovl6欠損マウス、膵ベータ細胞特異的Elovl6欠損マウス、マクロファージ特異的Elovl6欠損マウス、脳特異的Elovl6欠損マウスを用い、脂肪酸伸長酵素Elovl6の多様な生理機能および病態への関与を、臓器・細胞レベルで解析した。肝臓特異的Elovl6欠損マウスの解析から、Elovl6を介して肝臓で産生され、インスリン感受性を制御する脂質とその作用メカニズムを明らかにした。この脂質はインスリン抵抗性のバイオマーカーや創薬標的として期待される。膵ベータ細胞特異的Elovl6欠損マウスから、2型糖尿病モデルdb/dbマウスのベータ細胞におけるElovl6の欠損がベータ細胞量とインスリン分泌量を増加させることにより糖尿病を改善する可能性を示唆する結果が得られた。マクロファージ特異的Elovl6欠損マウスの解析から、マクロファージのElovl