hpprc/llmjp-kaken huggingface dataset:
磁場による高周期14族元素三重項感応性化学種の創製

(1)光化学的手法によるゲルマノンの新規発生法の開発:環状ゲルマノキサンの光脱離およびジゲルマノキサンの2段階励起などの光化学的手法を用いて,ゲルマノンの新規発生法の開発に挑戦した。フェニル基を有するジゲルマノキサンでは,1段目の励起(266 nm)で生成するゲルモキシラジカルは短寿命であるが,370 nmに非常に強い過渡吸収を与えた。そこで,平成28年度に購入したps-LDパルスレーザーを用いて,選択的に2段目の励起を行ったところ,新しい過渡種の発生が確認された。現在,この過渡種の帰属を行っている。(2)磁場効果を用いた三重項ビラジカルの発生と反応性の解明:オクタイソプロピルシクロテトラゲルマンの光反応は,従来,ゲルミレンの発生が主反応であると信じられてきた。研究代表者の若狭は詳細な捕捉実験や物理化学的手法を用いて本反応を再検討し,Ge-Ge結合の結合解裂によるビラジカルの発生が主反応であることを明らかにした。生成する一重項ビラジカルは,ラジカル間距離が短いので交換相互作用が大きく,ゼロ磁場ではスピン変換できず50 ns程度で再結合する。しかし,磁場を印加すると,Zeeman分裂したビラジカルの三重項状態と一重項状態が適当な磁場で交差するので,一重項から三重項へスピン変換する(レベル交差機構による磁場効果)。よって,これまで全く報告例がない三重項ビラジカルを作ることができる。そこで,環状オリゴゲルマンから三重項ビラジカルを発生を0-10 Tの強磁場下で調べた。28年度が最終年度であるため、記入しない。高周期14族元素感応性化学種(二価化学種,ラジカル,多重結合化学種等)はその特異な反応性から,新反応開拓のための感応性化学種として期待されている。特に,高周期14族元素は重原子特有の大きなスピン軌道相互作用により,容易に三重項状態にスピン変換する。よって三重項状態からの全く新しい反応が期待できる。しかしこれまで,スピン状態やスピンダイナミクスを考慮した研究はほとんどない。本研究では,電子スピンと強く相互作用する磁場を用いて,高周期14族元素(ゲルマニウム,ケイ素)の三重項感応性化学種の創製と,その反応性ならびにスピンダイナミクスの解明を目標とした。さらに,殆ど利用されてこなかった三重項化学種を用いた新反応開拓を目指した。平成27年度は,以下の3つ課題について重点的に研究を行った。150 Tパルスマグネットの開発:現有のパルスマグネットを改良し,小型で強磁場を発生できるパルスマグネットの開発を行った。従来よりビッタ板を小型にしたが,ボア(磁場空間)もφ25からφ20にすることで,2500Vの充電でも従来と同様に30 Tを発生できた。2三重項ゲルミレンの発生と反応性の解明:超強磁場により誘起されるスピンクロスオーバー現象を用いた三重項ゲルミレン発生の準備研究として,三重項増感反応を用いたゲルミレンの発生の可能性を過渡吸収スペクトルにより調べた。直接励起と吸収波長は同じだが反応性が異なる過渡種の発生を確認した。3光化学的手法によるゲルマノンの新規発生法の開発:ゲルマノキサンの2段励起光反応を用いたゲルマノンの新規発生法の開発に挑戦した。4安定ゲルマノンの光物性と光反応性:松尾らが開発したEind基を有する安定ゲルマノンについて,光物性と光反応性を調べた。150 Tパルスマグネットの開発:ボアが小さく従来より低い充電電圧でより高磁場を発生できるパルスマグネットの開発に成功した。一方,構造上の強度の問題で現時点で50 Tを発生することには,成功していないが,さらに改良を進める予定である。2三重項ゲルミレンの発生と反応性の解明:ゲルミレンの吸収波長の変化を期待して三重項増感反応を行ったが,予想に反して吸収スペクトルは変わらないが,反応性が異なる化学種の発生に成功した。三重項であるため,2量化できず減衰が遅くなったものと考えられ,新規な三重項ゲルミレンの発生として期待がもてる。3光化学的手法によるゲルマノンの新規発生法の開発:ヘキサフェニルジゲルモキサンからのレーザー光照射でトリフェニルゲルモキシラジカルを発生させ,さらに二段階励起でPh-Ge結合を切ってゲルマノの発生を試みた。2段階励起で340nm付近の吸収の吸収の増加が初めて観測され,新しい化学種の生成が確認できた。4安定ゲルマノンの光物性と光反応性:Eind基を有する安定ゲルマノンの過渡吸収を初めておこなった。(2)磁場効果を用いた三重項ビラジカルの発生と反応性の解明:

オクタイソプロピルシクロテトラゲルマンの光反応は,従来,ゲルミレンの発生が主反応であると信じられてきた。研究代表者の若狭は詳細な捕捉実験や物理化学的手法を用いて本反応を再検討し,Ge-Ge結合の結合解裂によるビラジカルの発生が主反応であることを明らかにした。生成する一重項ビラジカルは,ラジカル間距離が短いので交換相互作用が大きく,ゼロ磁場ではスピン変換できず50 ns程度で再結合する。しかし,磁場を印加すると,Zeeman分裂したビラジカルの三重項状態と一重項状態が適当な磁場で交差するので,一重項から三重項へスピン変換する(レベル交差機構による磁場効果)。よって,これまで全く報告例がない三重項ビラジカルを作ることができる。そこで,環状オリゴゲルマンから三重項ビラジカルを発生を0-10 Tの強磁場下で調べた。150 Tパルスマグネットの開発:ビッター板の構造(特に冷却水用のホール位置)を改良して,構造上の強度を高める。2三重項ゲルミレンの発生と反応性の解明:初めて観測された反応性が異なる化学種について,より詳細に反応ダイナミクスおよび捕捉剤との反応を検討する。さらに,三重項ゲルミレンであれば磁場にによる反応性の制御が期待できるので,磁場効果により三重項であることを明らかにする。3光化学的手法によるゲルマノンの新規発生法の開発:ヘキサフェニルジゲルモキサンの2段階励起で新しい化学種が発生が確認できたので,その化学種がゲルマノンであるかの確認実験をおこなう。4安定ゲルマノンの光物性と光反応性:まったく未知である,ゲルマノンの光物性と光反応性は物理化学的手法を駆使して明らかにする。特に,カルボニル化合物との比較に焦点をおく。5磁場効果を用いた三重項ビラジカルの発生と反応性の解明:オクタイソプロピルシクロテトラゲルマン((iPr2Ge)4)の光反応は,従来,ゲルミレンの発生が主反応であると信じられてきた。そこで,環状オリゴゲルマンから三重項ビラジカルを発生させ,未知の三重項ビラジカルについて反応性を調べる。28年度が最終年度であるため、記入しない。
PQBP1はcGASによるI型インターフェロンの発現誘導をどのように抑制するのか

cGASタンパク質はDNAウイルス等に対する自然免疫にとって重要なDNAセンサー分子であり、DNAを結合したcGASはSTINGを介してI型インターフェロンの発現を誘導する。最近、免疫細胞に存在するPQBP1がcGASに結合し、cGASによるI型インターフェロンの発現誘導を抑制することが明らかにされた。しかしながら、PQBP1がcGASとどのように結合し、どうやってI型インターフェロンの発現誘導を抑制するのかについての詳細なメカニズムは不明なままである。本研究では、cGASとPQBP1との相互作用を詳細に解析し、cGASとPQBP1が関与する炎症反応の制御を立体構造の観点から解明する。
妊娠高血圧症候群の病態形成に対するトロホブラスト由来exosomeの関与

妊娠高血圧腎症は,母児ともに生命に関わる重篤な疾患である。妊娠高血圧腎症の初期の病態形成は,絨毛外トロホブラスト(絨毛細胞)の増殖・浸潤障害に伴う胎盤形成不全である。high mobility group AT-hook 1(HMGA1)は癌細胞の増殖・浸潤に関与しており,元来,細胞の核内においてのみ機能を発現していると考えられてきた。しかし,我々の研究によって,HMGA1は核外移行だけでなく,妊娠高血圧腎症の発症前,妊娠初期において着床部位に放出されていることが発見された。しかし,それは微量であり,エクソソームによる細胞外への蛋白輸送に依存していると考えられる。
FGF徐放ゼラチンビーズとポリグリコール酸シートを用いた新しい肺気腫治療

1肺気腫モデルイヌの作成:イヌの左下葉底区気管支を、気管支鏡のチェンネル孔を介して挿入したバルーン付きカテーテルで閉塞した後、5mlの蒸留水に希釈したブタ膵臓由来エラスターゼ300IU/Kgをカテーテルより注入、5分間気管支を閉塞する。4週間後には左肺底区を中心とした肺気腫が完成する。2頭で予備実験を行い、目的の部位に肺気腫が完成していることを組織学的に確認した。上記の方法で7頭の肺気腫犬を作成した。2FGF徐放ゼラチンシートの作成:酸性ゼラチンに蒸留水を加え、室温で30分膨潤させる。40°Cで30分撹拌して溶解させ、5%ゼラチン水溶液を作成する。20mlずつとりわけ、それぞれに40ulのグルタルアルデヒドを加える。バランスディッシュ(80mm×80mm)に20mlずつ流延し、室温で約30分静置してゲル化させる。12時間以上4°Cで冷却したあと、20mm×80mmに切り分けて0.1Mグリシン水溶液500ml中に移し、1時間静かに撹拌する。グリシン水溶液を蒸留水に置換し、室温で1時間ずつ2回撹拌したあと-80°Cで凍結乾燥させてゼラチンシートが完成する。EOSガス滅菌したゼラチンシートに、2ug/uLのbasic FGF溶液を室温で3時間浸漬させ、bFGF徐放ゼラチンシートを作成した。3PGAシートの貼付:全身麻酔下に右下側臥位とし、左腋窩に10cmの小開胸を行う。肺底区に肉眼的に肺気腫が完成していることを確認し、同部にゼラチンシートを貼付する(数か所縫着)。胸壁との癒着を避けるため、ヒアルロン酸ナトリウムとカルボキシメチルセルロースを成分とした生体吸収性バリアを貼付する。現在のところFGF群を3頭、コントロール群を2頭行った。シート貼付1カ月後に左下葉を摘出して組織学的検討を行い、単位面積あたりの肺血管数ないし肺胞間距離を計算する予定である。
金属酸化物に固定化された低原子価希土類錯体の構造

ゼオライトに固定化したユーロピウムやイットリビウムのアミド錯体は加熱下で排気することにより、固体強塩基性が発現する。本研究では、イットリビウム種のXPSやXANESのin situ測定に成功し、その活性種の同定を行い、塩基性活性種がユーロピウム(II)イミドあるいはイットリビウム(II)アミドであることを見いだすことができた。しかしながら、希土類種がゼオライト表面で不均一であるため金属酸化物表面におけるこれら活性種の幾何学的構造を見いだすことは困難であった。前年度の研究により、アルミナ上にこれらのアミド錯体を展開することにより均一な活性種が得られることが見いだされ、またこの試料は、ゼオライトに固定化されたものより2桁高い活性を示すことも見いだされいている。本年度の研究では活性試験に対し、in situ XAFSを中心にルミネセンス、標識化合物を用いたトレーサ反応実験などにより希土類表面錯体の幾何学的構造ならびに塩基点の特定を含む塩基性発現機構の解明を中心に検討を行った。その結果、高活性な触媒上の表面錯体は窒素で架橋された希土類イオンを複数個含むアミド種であり、これが強塩基点であることを見いだした。また、この表面錯体は高温排気により分解し、高分散状態となり失活することも分かった。シリカなどの低活性担体ではこの様な凝集した表面種は形成しにくく結果として固体塩基としてはパフォーマンスが低くなることが分かった。今後、高性能触媒を調整する手段としてはイオン性の高い金属酸化物担体を用いればよいものであると結論された。
透明骨格標本プラスチックの開発と理科実験授業でのICT活用法の研究

1 :プラスチック化技術の改良本研究では、透明骨格標本のプラスチック包埋法を改良し、新たに独自開発した。以前は、プラスチック作成にポリエステル樹脂を使用していたが、完成まで1週間かかり、さらに試料が白濁化する欠点があった。今回は、新たに紫外線硬化アクリル樹脂を使用することで、約1時間で完成という作業時間の大幅短縮を実現し、さらに白濁化の解消にも成功した。ポリプロピレン製の容器の中に、5mm以下の厚さで流しこんだ樹脂に紫外線を2分照射し、樹脂を硬化させ、プラスチックの層をつくった。この操作を繰り返して、多層をつくり、最終的に十数mmの厚みの透明骨格標本プラスチックを作成した。試料となる透明骨格標本は、層と層の間に挟み込む形で封入した。5mm以内の層を重ねたのは、それ以上の厚みで作成すると内部に紫外線が届かず、未硬化の樹脂が残留してしまうためである。さらに、この作成法では、素早い硬化によりグリセリンと樹脂の混濁を回避したため、他の樹脂で生じる白濁という問題も解消できた。2 :最適な生物試料の選定新潟大学理学部附属臨海実験所にて、多種にわたる海水魚を採集できた。これらで透明骨格標本プラスチックの作成を行い、試料に適する海水魚を選定することができた。試料としては、体調5cm以内の小型魚や幼魚が良く、厚みの少ない個体が適していた。採集可能で試料に適した種としては、メジナ、チャガラ、アミメハギ、ウミタナゴ、アジ等が挙げられる。これらはすでにプラスチック包埋に成功した。3 : ICTを活用した中学理科実験への導入の検討試料の撮影時にICT機器を活用した。デジタルカメラのマクロ撮影を検討し、透明骨格標本プラスチックの撮影に適した機器を選定した。iPadの有効性も調べ、プリンターとのWIFI等での連携も検討できた。データをプリンターで即時印刷する手法や機器の液晶で拡大する手法が実験授業で有効であることが判明した。
再生核理論を用いたソボレフ不等式の最良評価とその応用

本研究の主題は,ソボレフ不等式の最良評価(最良定数,最良関数計算)を求めることである。連続版のソボレフ不等式においては,トムソンケーブルの連続版と2M階微分作用素(低階項なし)に対する自由端条件のそれぞれの場合について,ソボレフ不等式の最良評価を得た。連続版ソボレフ不等式の最良評価と並行して進めてきた離散版ソボレフ不等式の最良評価については,メビウスのはしご,C60フラーレンバッキーボール,切頂正4,6,8面体,テプリッツグラフのそれぞれについて,離散ソボレフ不等式の最良評価を得た。こうした結果は今後のソボレフ不等式の最良評価を行う上で,足がかりとなる重要な結果といえる。本年度は研究計画の初年度に当たるが,これまでの研究で求めてきたグリーン関数のデータを再生核理論の立場から整理し直し,連続・離散版ソボレフ不等式の最良評価を求めた.連続版については,完全ローカットフィルターに対応するソボレフ不等式の最良評価とトムソンケーブルの連続版に対応した最良評価を得た.トムソンケーブルの連続版の場合の最良定数は第2種変形ベッセル関数を用いて表すことができた.離散版については,特に有限グラフに対する離散ソボレフ不等式の最良評価(最良定数,最良ベクトル)を得た.具体的には正多面体(正四面体,正六面体,正八面体,正十二面体,正二十面体),メビウスの梯子,d-有限正則グラフを対象とした離散ソボレフ不等式を扱った.いずれの場合も,グラフ上のグラフラプラシアンに対して離散定常熱方程式を考え,対応するグリーン行列を求めた.複素ベクトル空間にグラフラプラシアンを用いた内積を定義し,内積からSchwarzの不等式を適用することにより離散ソボレフ不等式を得ることができた.その最良定数はグラフラプラシアンの固有値を用いた調和平均の逆数として得られた.特に,メビウスの梯子に対応する離散ソボレフ不等式の最良定数では格子点の数を無限大としたときの極限値を得ることができた.この結果は対応する連続版のソボレフ不等式の最良定数に対する近似になっている可能性が高いと考えている.こうしたの離散ソボレフ不等式の最良評価は,今後の離散ソボレフ不等式の最良評価を得る,あるいは応用するための足がかりとなる重要な結果といえる.本研究結果については,いずれもそれぞれの内容に関連の深いジャーナルに受理済みである.d-有限正則グラフを対象とした離散ソボレフ不等式については,現在論文を作成中である.本年度は当初の研究計画通り,これまでの研究で得られているグリーン関数のデータを再生核理論の視点に基づいて整理し直した。具体的には,未整備であった2M階微分作用素(低下項なし)に対する自由境界値問題のソボレフ不等式の最良評価(最良定数,最良関数計算)を得ることができた。2M階微分作用素に対するグリーン関数は,再生核の性質をもつように,対称直交化法という手法により構成することができた。その際,Whippleの定理が重要な役割を果たした。そのグリーン関数がある適切なヒルベルト空間と内積に対して,再生核となる。この事実に基づいて,内積からソボレフ不等式を導出後,グリーン関数の対角線値を調べることにより最良定数が得られた。本研究成果は,すでに関連の深いジャーナルに投稿,出版済みである。計画初年度から上記のような連続版ソボレフ不等式と平行して進めていた離散版ソボレフ不等式についても昨年度得られた成果の内の2つを整理し直した。1つ目は,C60フラーレン上での離散ソボレフ不等式の最良評価(最良定数,最良ベクトル計算)である。物理的には,得られた最良定数がC60フラーレンの固さに関連することが分かった。2つ目は,C60フラーレンでの枠組みを拡張したd-有限正則グラフに対応している離散ソボレフ不等式の最良評価である。こちらは,対応するグラフを正多面体グラフから重み付き有限正則グラフへと拡張して,一般化グラフラプラシアン上の離散ソボレフ不等式を定式化して,その最良評価を得た。本研究成果については論文を執筆中であったが,新たに重み付き有限正則グラフがあるテプリッツグラフの和の形で書けることが分かった為,全ての結果をテプリッツグラフでの視点に基づき現在再整理している。本年度整理し直した離散ソボレフ不等式の研究成果については,連続版のソボレフ不等式同様,いずれも関連の深いジャーナルに投稿予定である。本年度も昨年度に引き続き,当初の研究計画通りに,これまでの研究で得られてたグリーン関数のデータを再生核理論の視点に基づいて再整理を行った。並行して,これまで扱われることのなかった有限グラフ上の離散版ソボレフ不等式の最良評価(最良定数,最良ベクトル計算)に取り組み,ある特別な場合の有限グラフに限って,2種類のソボレフ不等式の最良評価を得ることができた。本研究成果の具体的な内容としては,平成25年度に研究成果の一つとしてすでに報告済みである「5つのプラトン正多面体上の離散ソボレフ不等式」の続きとして,5種ある切頂正多面体のうちの切頂正4,6,8面体とC60フラーレン上に対して離散ソボレフ不等式を導出,それぞれのソボレフ不等式に対して最良評価を得ることができた。

切頂正4,6,8面体およびC60フラーレンのいずれの多面体の場合においても,各頂点に適切な番号付けを行うことで,離散ラプラシアン行列を導入した。離散ラプラシアン行列のグリーン行列と擬グリーン行列は各々適切なベクトル空間に内積を導入することで再生行列となることが分かった。この過程は,連続版ソボレフ不等式の導出とほぼ同様であった。こうした事実に基づいて,内積から2種類の離散ソボレフ不等式を導出後,グリーン行列および擬グリーン行列の対角成分を調べることによりそれぞれのソボレフ不等式に対応した最良定数が得られた。その際,これまで蓄積してきたグリーン関数のデータと連続版ソボレフ不等式の最良評価の手法が重要な役割を果たした。本研究成果は,すでに関連の深いジャーナルに投稿・出版済みである。本年度は研究計画3年目であったが,論文の投稿に若干の遅れが見られるものの,全体としてはおおむね当初の研究計画通りに進んでいる。昨年度に引き続きこれまで求めてきたグリーン関数のデータを再生核理論の立場から整理し直すことができたために,これらの蓄積されたデータをもとに離散版ソボレフ不等式の最良評価を成果として得ることができた。本年度得ることができた結果は,今後の連続・離散ソボレフ不等式の最良評価に対する統一的手法の解明につながると考えている。本年度はC60フラーレンや切頂正4,6,8面体の延長線上にある頂点次数が一定となるdー有限正則グラフについての結果を再整理して論文としてまとめることができた。本結果については,現在関連の深い雑誌へ投稿中である。研究計画最終年度の成果は,これまで連続版ソボレフ不等式の最良評価と並行して進めてきた離散版ソボレフ不等式の最良評価(最良定数,最良関数計算)を,有限グラフ,特に重み付きテプリッツグラフへと拡張されたことである。具体的には,重み付きテプリッツグラフ上に一般化されたグラフラプラシアンAを定義することにより,対応する2種類の離散ソボレフ不等式を導出,最良評価を得られた。最良定数はグリーン行列あるいは擬グリーン行列を用いて計算される。また,それらの最良定数は行列A+aIまたは零固有値を除くAの各固有値の調和平均の逆数として表されることが示された。本研究成果は,これまでの研究対象であった無向グラフを,今後有向グラフへと発展させる際の足がかりになる結果と言える。研究期間全体を通じて得られた成果としては,2M階微分作用素の自己共役境界値問題において,特に自由端境界条件をもつ場合に対応するソボレフ不等式の最良評価およびトムソンケーブルの連続モデルに関する最良評価が得られた。また,連続版ソボレフ不等式の最良評価と並行して進めてきた離散版のソボレフ不等式に関しては,最終年度の結果の基になった正多面体,メビウスの梯子,C60フラーレンバッキ-ボールおよび切頂正4,6,8面体上の離散ソボレフ不等式を導出,その最良評価をそれぞれの場合に得られた。こうした研究結果は,今後の連続・離散ソボレフ不等式の最良評価に対する統一的手法の確立を行う上での重要な情報になると考えられる。本研究の主題は,ソボレフ不等式の最良評価(最良定数,最良関数計算)を求めることである。連続版のソボレフ不等式においては,トムソンケーブルの連続版と2M階微分作用素(低階項なし)に対する自由端条件のそれぞれの場合について,ソボレフ不等式の最良評価を得た。連続版ソボレフ不等式の最良評価と並行して進めてきた離散版ソボレフ不等式の最良評価については,メビウスのはしご,C60フラーレンバッキーボール,切頂正4,6,8面体,テプリッツグラフのそれぞれについて,離散ソボレフ不等式の最良評価を得た。
非イオン性高分子柔軟材料の電場による高速大変形過程の分子シンクロナイゼーション

過年度の成果の中に、イオンドラッグに由来するゲルの変形と、それをクローリング変形に応用できることを示した。その際に、ゲルの先端部で微妙な振動現象を確認しており、等研究室の荻原の修論に記載されている。それをゲルのシンクロナイズドバイブレーションに応用できないかを意図して検討を継続していたが、それを具現化できた。ただし、系はゲル系ではあるもののイオンドラッグを誘起できる系ではない。原理の詳細は今後発表される予定である。本年度の、その他の成果は、以下のように要約できる。(1)イオンドラッグを用いるゲルポンプの試作。これは、イオンドラッグを生じることの知られているポリビニルアルコールのジメチルスルホキシドゲルを用いたもので、この場合には、重畳した溶媒がゲル中のイオンドラッグに誘起された流動を生じることを実証したものである。微細化した流路系に適用できるポンプの可能性を示唆するものである。(2)ポリウレタン系の駆動材料は、スパッタした金を電極とする系では、各種の構造変化等によっても駆動性能を飛躍的に増大するには至っていない。一方では、ナフィオン、フレミオン系に無電解メッキを施した系で極めて大きな成功を納めていることが知られている。我々も、ピロールをポリウレタンに含浸した状態で重合することで導電層をポリウレタン内部に生成させることによる駆動性能の増大を検証した。その結果、含浸層の形成だけでは駆動性能は改善されず、含浸重合時に延伸することで電極面積を増加することで10倍以上の変形を達成できることを示すことができた。(3)ポリ塩化ビニル可塑化ゲルでは、クリープ誘起形屈曲変形を提案し、エレクトロタクシスという概念を提唱した。この系では、電極に非対称性を導入することで駆動速度を200倍に高速化でき、100度の屈曲を30ミリ秒で誘起できること、繰り返し誘起歪みが400%を達成できることを示した。非イオン性の高分子材料は電場で大きな歪みを誘起するとは期待されていなかったが、本研究ではそれを克服できることを示している。それも、誘電性の溶媒で膨潤したゲルから溶媒を含まない誘電性のエラストマーまでの広い材料にわたってである。要点は注入電荷の分布の制御であるが、それに伴うポリマーや分散媒としての溶媒や可塑剤の特性により、多様な変形挙動を得ることができる。本年度は、ゲルの場合については、ゲル内で分散媒の溶媒牽引による移動を、界面を経由して他の相に伝播できることを示し、相間のエネルギー的なシクロないゼーションを示唆した。これにより、新規なデバイスなどへの応用の可能性を示した。また、可塑化したポリマーでは「走電性」を示す物理架橋タイプの柔軟材料を用いて、その特性を各種可塑剤について検討した。その結果、混和物の分散構造が重要な影響を持ち、そうした構造に応じた電場応答と変形挙動を示していることを明らかにした。これらの現象が生体の「走化性」に形態変化上の類似性を持つことから「走電性」(Electrotactic Deformation)と呼ぶことにした。この現象は、いくつかの条件が揃った場合に、一般に起こりえるものである。分散媒のあからさまな材料内での溶媒牽引のような移動を伴わない場合で、電荷のホッピング移動と界面での放電速度が遅い場合に生じることが示された。すなわち、電荷注入が電極上でのタッキングを強め、それによるクリープ変形が生じることが必要である。こうした現象の制御法も明らかにし、各種材料への適用が可能であることを示した。エラストマーについても、同様の原理が適用でき、高速大変形を効果的に誘起できるようになった。材料内の電荷分布の検証も進行中であり、現象的に解釈してきたことがらのいくつかが実証的に示せる段階に近づいている。

この系では、電極に非対称性を導入することで駆動速度を200倍に高速化でき、100度の屈曲を30ミリ秒で誘起できること、繰り返し誘起歪みが400%を達成できることを示した。
広域震度分布の高精度シミュレーションに基づく関東直下の被害地震の震源モデル推定

関東の直下で1900年以前に発生した大地震の震源特性の詳細(深さ、メカニズム)を、I)日本列島の高密度強震観測網(K-NET, KiK-net, SK-net)で捕らえた近年の中小地震の波動伝播特性と、II)超高速並列計算機「地球シミュレータ」による大規模数値計算との比較から明らかにした。これまでの首都圏直下地震として、1855年安政江戸地震(M7)や1894年明治東京地震(M7)などM7クラスの大地震の震度分布について、日本列島全体にわたる広域震度分布に着目し、震度の空間分布性状の異常の有無などから震源の発生深さを明らかにするとともに、現在の高密度アレイ観測に基づく詳細な震度分布と震源メカニズムと照らし合わせることにより詳しい評価を行なった。この震源モデルを用いて、過去の大地震の揺れをコンピュータシミュレーションにより評価した。同時に、首都直下および、関東周辺で発生する大地震が作り出す長周期地震動の首都圏における影響評価のために、2006年能登半島沖の地震における長周期地震動の伝播特性を、関東の強震計および自治体震度計の高密度アレイ解析から進めた。また、1944年東南海地震の地震動を、機械式強震計の煤書き記録の解析を進めた。そして地球シミュレータを用いた大規模コンピュータシミュレーションにより関東平野で長周期地震動の発生伝播課程を詳しく評価した。関東の直下で1900年以前に発生した大地震の震源特性の詳細(深さ、メカニズム)を、1)日本列島の高密度強震観測網(K-NET, KiK-net, SK-net)で捕らえた近年の中小地震の波動伝播特性と、2)超高速並列計算機「地球シミュレータ」による大規模数値計算との比較から明らかにすることを目的に、近年の関東直下のM56クラスの中小地震の震度分布の空間把握と、直下型地震の強震動シミュレーションによる波動伝播の特長について詳しく考察を行った。つぎに、首都圏直下でこれまでに発生した1855年安政江戸地震(M7)の震度分布と1894年明治東京地震(M7)の震度分布およびユーイング型円盤地震計による強震記録の復元と解析を行った。これらの地震の関東の震度分布および、日本列島全域の広域震度分布に着目し、震度の空間分布正常と異常震域の有無などから震源の発生深さを明らかにした。千葉県北部の深さ40km前後の地震では、震源の直上から離れた横浜で震度が大きくなる現象が複数の地震で見られたことから、地殻・マントルの減衰特性の水平不均質についてモデル化し、減衰インバージョンの結果との比較考察を行った。高密度アレイ観測に基づく詳細な震度分布と震源メカニズムとの比較により震源の深さについて考察した。この結果、安政江戸地震は浅い、地殻内地震の可能性が、また明治東京地震は、やや深い、太平洋プレート/フィリピン海プレート境界の地震である可能性が高いことが示された。関東直下で発生した地震に見られる震度分布の異常(異常震域)を調査し、千葉県北西部の深さ6080kmの深さで発生する逆断層型の震源メカニズムを持つ地震において、埼玉東京横浜にかけての広い範囲で震度が大きくなることを明らかにした。表層地盤モデルと深部地殻・マントル(太平洋プレート、フイリッピン海プレートとこれに起因するマントルウエッジ)をモデル化した、地震波動伝播の2次元および3次元数値シミュレーションを実施し、異常震域がプレート内を地震波が東京横浜方向に良く伝播することにくわえて、千葉県直下の高減衰域(Low-Q)において短周期地震動の減衰がきわめて大きいことが原因であることを明らかにした。同時に、逆断層型の地震のS波放射特性がこの異常震域のパターンを強め、横ずれ断層型の地震では異常震域がよく見られないことも示すことができた。本結果は、被害分布や、古文書から推定されている過去の関東の大地震の震度分布との対応から最適な震源モデル(深さ、マグニチュード、断層破壊方向、メカニズムなど)を推定するための重要な手がかりとなる。

たとえば、1855年安政江戸地震や1894年明治東京地震は東京湾北部を震源とするM7クラスの地震であるとこれまで考えられているが、仮に震源が千葉県北西部の、フイリッピン海プレートと太平洋プレートが接する深さ70km程度の地震であったとしても、観測された震度分布の特徴を説明することができるため、これらの地震の震源の再考が必要になる。本研究課題の最終年度にあたり、これまでの関東直下のプレート境界・プレート内地震の震源モデルの推定に加えて、やや離れた内陸および海溝で発生した大地震による長周期地震動の生成・伝播に関する補足研究を実施した。そして、広域震度分布に加えて、地震波形(長周期地震動の生成)の特徴からも関東直下の大地震の震源特性を明らかにした。まず、2007年中越沖地震における、関東平野での長周期地震動の生成伝播特性を、高密度強震観測(K-NET,KiK-net,SK-net)データ解析と、強震動シミュレーションの比較から詳しく調査した。首都圏・甲信越地方の深部地下構造モデルと表層地盤モデルを用いたコンピュータシミュレーションを実施し、関東平野での長周期地震動の再現を確認した。また、2004年中越地震との比較から、都心部で生成する周期38秒の表面波の波形性状の再現性を確認した。これより、大地震の震源の位置と規模が特定できれば、平野で生成する長周期地震動は現在のシミュレーション技術により高精度に評価可能であり、そして過去の大地震の震源モデル推定も同様に可能であることを確認した。また、高精度シミュレーションに基づく首都直下地震の震源モデル推定や、強震動予測のために、次世代スパコン(京速計算機)の利用を想定した大規模波動伝播・強震動シミュレーションコード(3次元分割差分法)の整備を行った。地球シミュレータとIBM Blue/Geneスパコンを用いた大規模計算を実施し、並列大規模計算の有効性を確認した。
全身・全臓器透明化を用いた癌微小環境解析技術の構築

透明化技術は、近年もっとも注目を浴びている生命科学関連技術の一つであり、国内外の様々な研究グループが生体組織透明化に取り組んでいる。これらの組織透明化技術の開発は主に神経科学研究の分野において発展してきており、マウス脳の透明化は新たな知見を生み出し始めている。申請者らが2014年に報告した透明化試薬は、光の散乱因子である脂質を高度に除去する性能に加えて、光を吸収するヘムを代表とする生体色素を高効率に脱色する性質を有しているため、既存の透明化技術と比較して、全身の様々な臓器に適用可能な透明化試薬である。申請者は自身が報告した透明化手法を光の散乱の観点から最適化することによって、成獣マウスの全身一細胞解像度イメージングを可能とする透明化試薬を2017年に発表した。開発した透明化試薬はヘム、ミオグロビンなどを始めとした生体色素を溶出することによって光吸収を抑制し、脂質を取り除いた後に高屈折率溶媒で屈折率を均一化することによって光散乱を抑制する。この新規透明化試薬は既存の手法では困難であった成獣マウスの一細胞解像度イメージングに必要な透明度を達成した。この透明化手法をさまざまなマウスがん転移モデルへと応用することにより、全身のがん微小転移の一細胞解像度イメージングに成功した。このように開発した組織透明化手法を生物発光イメージングや病理学的な解析といった従来の手法と組み合わせることにより、臓器・個体レベルでの網羅的1細胞解析の基盤技術を構築した。この技術は今まで捉えきることができなかったがん微小環境を臓器・個体レベルで正確に捉え、抜本的治療に資する先駆的技術となることが期待される。申請者らは2017年に成獣マウスの全身・全臓器を高度に透明化する手法を開発した。この透明化手法は様々な担がんモデルマウスに応用することが可能であり、脳、肺、肝臓、腸管などへのがん転移を包括的観察することが実現した。開発した組織透明化手法を用いてがん微小環境を構成するがん細胞、免疫細胞、血小板などを臓器レベルで網羅的細胞解析することに成功しつつある。これらの解析技術を用いることでin vivoでのTGF-β依存的な転移機構解明に取り組んで知る。がん根治を達成する上で、がん再発の原因となるがん幹細胞、抗がん剤抵抗性がん細胞、およびがん転移に有利な性質をもつ上皮-間葉分化転換後のがん細胞の理解は非常に重要な意味を持つ。また治療感受性などの観点においてがん細胞だけではなく血管・リンパ管、間質細胞などがん細胞を取り巻く様々な微小環境の理解は同様に重要な意味を持つ。個体における多様な状態を取っているがん細胞の性質を上皮-間葉分化転換の観点から探索する。本研究では、全身がん病態の個体レベルでの一細胞解析技術を開発し、抜本的治療に資する基盤技術を確立する。特に神経科学研究の分野において応用されており、マウス脳の透明化は新たな知見を生み出し始めている。申請者らの開発した透明化試薬は、光の散乱因子である脂質を高度に除去する性能に加えて、光を吸収するヘムを代表とする生体色素を高効率に脱色する性質を有しているため、既存の透明化技術と比較して、全身の様々な臓器に適用可能な透明化試薬である。申請者は自身が報告した透明化手法を光の散乱の観点から最適化することによって、成獣マウスの全身一細胞解像度イメージングを可能とする透明化試薬を開発した。この技術は今まで捉えきることができなかったがん転移を臓器・個体レベルで正確に捉え、抜本的治療に資する先駆的技術となることが期待される。申請者らが2014年に開発した透明化手法は幼生マウスの全身一細胞解像度イメージングを可能にしたものの、成獣マウスの全身一細胞解像度イメージングおよび様々な臓器に生じるがん微小転移の可視化に応用することは困難であった。そこで光の散乱を抑制するという観点から透明化手法を改良に取り組み、成獣マウスの全身・全臓器を高度に透明化する手法を開発した。この透明化手法を腎癌同所移植モデルマウスに対して応用することによって、肺や腸管など全身に疎に存在するがん微小転移巣を一細胞解像度で観察することを可能とした。また本手法は14種類のマウスがん転移モデルに応用することが可能であり、脳、肺、肝臓、腸管などへのがん転移を包括的観察することが実現した。開発した組織透明化手法を病理学的な解析や生物発光イメージング法といった従来の解析手法と組み合わせることにより、個体レベルでの網羅的細胞解析の基盤技術を構築した。これらの組織

透明化技術の開発は主に神経科学研究の分野において発展してきており、マウス脳の透明化は新たな知見を生み出し始めている。申請者らが2014年に報告した透明化試薬は、光の散乱因子である脂質を高度に除去する性能に加えて、光を吸収するヘムを代表とする生体色素を高効率に脱色する性質を有しているため、既存の透明化技術と比較して、全身の様々な臓器に適用可能な透明化試薬である。申請者は自身が報告した透明化手法を光の散乱の観点から最適化することによって、成獣マウスの全身一細胞解像度イメージングを可能とする透明化試薬を2017年に発表した。開発した透明化試薬はヘム、ミオグロビンなどを始めとした生体色素を溶出することによって光吸収を抑制し、脂質を取り除いた後に高屈折率溶媒で屈折率を均一化することによって光散乱を抑制する。この新規透明化試薬は既存の手法では困難であった成獣マウスの一細胞解像度イメージングに必要な透明度を達成した。この透明化手法をさまざまなマウスがん転移モデルへと応用することにより、全身のがん微小転移の一細胞解像度イメージングに成功した。このように開発した組織透明化手法を生物発光イメージングや病理学的な解析といった従来の手法と組み合わせることにより、臓器・個体レベルでの網羅的1細胞解析の基盤技術を構築した。この技術は今まで捉えきることができなかったがん微小環境を臓器・個体レベルで正確に捉え、抜本的治療に資する先駆的技術となることが期待される。申請者らは2017年に成獣マウスの全身・全臓器を高度に透明化する手法を開発した。この透明化手法は様々な担がんモデルマウスに応用することが可能であり、脳、肺、肝臓、腸管などへのがん転移を包括的観察することが実現した。開発した組織透明化手法を用いてがん微小環境を構成するがん細胞、免疫細胞、血小板などを臓器レベルで網羅的細胞解析することに成功しつつある。これらの解析技術を用いることでin vivoでのTGF-β依存的な転移機構解明に取り組んで知る。がん根治を達成する上で、がん再発の原因となるがん幹細胞、抗がん剤抵抗性がん細胞、およびがん転移に有利な性質をもつ上皮-間葉分化転換後のがん細胞の理解は非常に重要な意味を持つ。また治療感受性などの観点においてがん細胞だけではなく血管・リンパ管、間質細胞などがん細胞を取り巻く様々な微小環境の理解は同様に重要な意味を持つ。個体における多様な状態を取っているがん細胞の性質を細胞周期、幹細胞性、上皮-間葉分化転換の観点から探索する。また血管・リンパ管の可視化に関する予備検討は既に開始しており、がん浸潤・転移におけるがん細胞と血管・リンパ管の相互作用に取り組む。多様な細胞表現型を獲得したがん細胞およびがん細胞とがん微小環境の相互作用を臓器レベルで観察するための実験系を確立することで全身における腫瘍内不均一性の理解に取り組む。本研究では、全身がん病態の個体レベルでの一細胞解析技術を開発し、抜本的治療に資する基盤技術を確立する。
新規雌性尿中生理活性物質の分離精製と中枢神経系内活性化部位の同定

申請者らは雄ラット鋤鼻器生スライスカルシウムイメージングバイオアッセイ系を用いて,雌ラット尿中に雄ラット鋤鼻感覚細胞を活性化させる生理活性物質が含まれることを見いだしている。本研究では,その技術を用いて,HPLCにて分離精製した尿分画を成分分析して尿中新規生理活性物質(新規フェロモン)を同定する。同定した新規フェロモンを雌雄ラット個体に暴露して,中枢神経系の活性化された部位を検出し,フェロモン効果の出力系回路を特定する。高次中枢における神経制御の,雌雄・成長レベル・性成熟の度合い・性腺の有無という条件による違いを比較検討する。
生活習慣病予防を目指したフレンチパラドックスの作用機構解明

赤ワインに含まれるポリフェノール・レスベラトロールは、生体において核内受容体PPARαの活性化を介して生活習慣病予防に関与する可能性を見出した。また、レスベラトロール四量体バチカノールCについても同様にPPAR活性化を示すことを見出した。さらに、培養細胞系でPPAR活性化とCOX-2発現抑制を指標として食品成分の機能評価を行い、6種類の精油を同定し、さらにその中で、タイムとレモングラスについてはその有効成分を同定した。赤ワインに含まれているポリフェノール,レスベラトロールは、「フレンチパラドックス」に関与する物質として注目を集めている。現在のところ、レスベラトロールの効果はその抗酸化活性に起因しているという考え方が主流であるが、その作用機構については未だ明らかではない。一方、リガンド依存性転写因子PPAR(peroxisome proliferators-activated receptor)は現在3種類のサブタイプα,β/δ,γが知られており、生活習慣病に対する薬剤の標的タンパク質として世界的な注目を集めている。本研究では、フレンチパラドックスの作用機構が赤ワインの抗酸化活性に起因するだけではなく、生活習慣病予防の標的であるPPARを介して働くのではないかという我々の仮説を検証することを目的に研究を行っている。本年度は、レスベラトロール、および関連物質を投与した各臓器での遺伝子発現を検討した。その結果、肝臓において、PPARαに依存して発現することが知られている複数の遺伝子が誘導されること、その誘導はPPARαノックアウトマウスでは認められないことを明らかにした。小腸、白色脂肪組織、骨格筋においても同様な検討を行ったところ、臓器により発現が異なるものの、PPARαに依存している遺伝子群を同定できた。一方で、高脂肪食に添加して与えた場合には、PPARに依存した誘導が認められない遺伝子があること、レスベラトロール投与量や期間の相違も影響を及ぼすことがわかった。今後は、レスベラトロールと共にどのような食餌を摂取するのが良いか、そしてこれらの分子作用機構や個体レベルにおける作用機構を明らかにしていく予定である。1.前年度に続き、レスベラトロール投与の生活習慣病予防効果に関わるPPAR下流遺伝子群の発現について検討した。レスベラトロールを添加した普通食(AIN-93G)を一定期間摂取させたマウスの肝臓では、アシルCoAオキシダーゼ(脂肪酸の酸化に関与),カルニチンパルミトイルトランスフェラーゼ1(脂肪酸の輸送・酸化に関与),FABP1(脂肪酸の輸送・代謝に関与),Cyp4a10(脂肪酸の酸化に関与),アヂィポネクチン受容体1型・2型(脂肪酸燃焼の促進に関与),FGF21(ケトン体合成に関与),Sirt1(寿命延長に関与)各遺伝子の発現が増加した。一方、PPARα欠損型マウスでは、これらの遺伝子の発現増加は見られなかった。以上の結果より、レスベラトロールは、脂肪酸の代謝や燃焼,抗老化作用等に関与する遺伝子の発現を、個体レベルでPPARα依存的に誘導し、この分子作用機構を介して、生活習慣病予防に寄与する可能性が考えられた。2.前年度に続き、PPAR活性化およびCOX-2発現抑制を指標とした種々の食品成分の機能性評価を行った。この評価法を用いていくつかの精油成分の機能性を評価したところ、これまでにタイム油から両効果をもつ成分として、カルバクロールを同定している。今回、バラ油成分について検討したところ、PPARα,β/δ,γの選択的活性化能をもつとともに、COX-2発現抑制効果をもつ2つの主要成分,シトロネロールとゲラニオールを同定した。レスベラトロールは、「フレンチパラドックス」に関与する分子として注目されている。我々は、生活習慣病予防の標的分子として認められているPPARの3種類のサブタイプ(α, β/δ, γ)を、レスベラトロールが選択的に活性化することを培養細胞系で明らかにしている。今年度は前年度に引き続き、PPARα欠損型および野生型マウスにレスベラトロールを連続摂取させ、個体レベルでの作用について検討した。レスベラトロールを摂取した野生型マウスでは、血漿のトリグリセリドと総コレステロール濃度がPPARα依存的に減少した。さらに、野生型マウスの肝臓では、脂肪酸の取り込み,輸送,酸化、寿命延長等に関与する酵素の遺伝子発現誘導が見られた。PPARα欠損型マウスでは発現誘導が見られなかったことから、これらの遺伝子はPPARα依存的に誘導されることが明らかとなった。さらに、レスベラトロールを1年以上摂取させたところ、野生型マウスではレスベラトロール摂取によって生存率に差が認められ、寿命延長効果の可能性が見出された。以上より、レスベラトロールは個体レベルにおいてPPARα活性化能をもち、この分子作用機構を介して生活習慣病予防に関与する可能性が示唆された。さらに、食品機能成分の生活習慣病予防の作用機構の解明を目指し、我々はPPAR活性化よびCOX-2発現抑制を指標とした食品成分の機能性評価を行っている。これまでに、この方法を用いて、タイム油から両効果をもつ成分としてカルバクロールを同定するとともに、バラ油成分についての評価を行っている。今年度はレモングラス油の評価を行った。
インスリン抵抗性状態における乳酸シグナルの病態学的意義の解明

乳酸と糖脂質代謝及びインスリン抵抗性に関しての臨床研究は、前年度までの登録サンプルからの重回帰分析で、空腹時乳酸値高値の説明変数として、血清GPTが正に、血清ビリルビンが負に有意となった。肝線維化の指標とは有意な相関を認めず、サブ解析でGPT>GOT抽出症例で肝機能正常群と比べて有意に乳酸値は増加していた。筋肉量及びメトフォルミン使用の有無などの治療薬でのサブ解析では血清乳酸値と有意な結果は認められなかった。血糖値に関しては有意な相関は認めなかった。GPT増加、血清ビリルビン低下における感度、特異度の高い乳酸のカットオフ値は、現在のサンプル数ではROC曲線から決定できず、追加登録によるサンプル数増加後に解析を行う予定である。GPT>GOTでエコー上脂肪肝を認めた10例において、日常臨床での栄養指導・生活習慣指導での半年間の観察研究によるGPTや血清乳酸値を含めたパラメータの推移を解析したが、GPTなどは、ほとんど改善を認めず、再度、前向き臨床研究として同意のもと積極的な介入による検討を開始している。今までの結果から空腹時乳酸値は、肝障害の指標としての新規血清マーカーとなりうることが推測され報告した(Ishitobi M, Hosaka T, et al. Diabetes Res Clin Pract. 2019 Mar;149:1-8)。In vivoでの解析では、飽和脂肪酸でのインスリン抵抗性メカニズムとAMPKとの関与を報告(Morita N, Hosaka T et al, Journal of Diabetes Research ID9256482 2018)した。現在も乳酸シグナルの関与について同時乳酸添加で、乳酸レセプター、レセプター下流セカンドメッセンジャー蛋白、酵素の発現、解析と飽和脂肪酸でのインスリン抵抗性メカニズムへの関与について解析を進めている。臨床研究に関しては、当初の予定通り糖尿病患者での登録、解析が修了して、論文報告をおこなった。前向きの解析および健常者のデータ登録については、研究代表者の所属施設移動にともない、現在移動先での協力施設のリクルートをおこなっており、予定より遅れている。培養細胞での実験に関しては、インスリン抵抗性状態として、脂肪毒性によるインスリン抵抗性のメカニズムの解析、報告は終了しており、同様に研究代表者の施設移動もあり、移動先での細胞実験の立ち上げ準備が終了した。臨床研究に関しては、移動先での協力施設のリクルートのため、県、市関連医療施設を当たっており、1,2施設協力施設のめどが立ち、移動先での倫理委員会の承認も済んでおり、今後登録が開始される。培養細胞での実験に関しては、移動先での細胞実験の立ち上げ準備が終了して、乳酸シグナルの関与の実験を脂肪細胞、培養肝細胞株、培養骨格筋細胞で研究を始めている。また、乳酸レセプターだけでなく、トランスポータの関与も実験から示唆され、細胞内に取り込まれた細胞内代謝とインスリンシグナルの関与も否定できないため、細胞または単離組織を使ってのプロテオームおよびメタボロームによる網羅的解析からのアプローチもおこなう計画も立てている。当大学倫理委員会承認後に糖尿病、肥満外来患者を対象として、乳酸、一般の生化学採血(ミネラル、骨代謝マーカーも含む)に加えて、血清インスリン、悪玉サイトカイン(MCP1,TNFa;)、アディポネクチン、血清脂肪酸分画、体重、体組成、運動、活動量調査、食事量調査をおこない、110人程度の登録が終了している。現在、解析を進めており、血糖値、HbA1cなどと乳酸は相関せず、内臓脂肪、脂質、GOT、インスリン抵抗性指標と単相関を認め、アディポネクチンと逆相関を認めている。三分位に分割してもインスリン抵抗性が高値の群で優位に空腹時血清乳酸値の高値を認めた。また、メトフォルミンの有無、運動頻度に有無などには血清乳酸値は相関は認めず、それらの結果から空腹時乳酸値は、血糖コントロールでなく、インスリン抵抗性の指標としての新規アディポカインと考えられた。現在、寄与因子に関しての統計学的解析を開始している。インスリン抵抗性状態での乳酸シグナルの関与についてのin vivoでの解析では、まず、脂肪細胞培養株3T3-L1脂肪細胞で、パルミチン刺激で細胞内酸化ストレスと細胞内炎症惹起により、炎症性サイトカインであるMCP1が分泌される系のメカニズムの解析を行っている。パルミチン酸は、ERKやJNKシグナルを介してMCP1の発現を制御しており、その抑制には、運動のシグナルに関与していると推測されているAMPKの関与を見出した。AMPKは、NFkBなどの炎症シグナルの発現を抑制することで転写レベルでの抑制が考えられ、現在その上流のシグナルの解析を進めており、そのメカニズムの解明後乳酸シグナルの関与について同時乳酸添加で解析を進める予定である。臨床研究に関しては、当初の予定通りの登録が完了している。一方で、予定としていた対象群となる健常者のデータは、未だ登録を開始しておらず、まずは現在の糖尿病、肥満患者のデータ解析を行いそれらの結果から必要と判断すれば、人間ドックなどでのデータ登録を考えている。培養細胞での実験に関しては、現在インスリン抵抗性状態として、脂肪毒性によるインスリン抵抗性のメカニズムの解析を進めており、その解析に関して予定よりも時間がかかっており、そのメカニズムの解明後に乳酸の関与の実験も行う予定である。

前年度に続いて、当大学倫理委員会承認およびUMIN臨床試験登録後、糖尿病、肥満外来患者を対象として、乳酸と一般の生化学採血(ミネラル、骨代謝マーカーも含む)に加えて、血清インスリン、悪玉サイトカイン(MCP1,TNFα)、アディポネクチン、血清脂肪酸分画、体重、体組成、運動、活動量調査、食事量調査をおこない110人程度の登録が終了した。その中からエントリー基準に満たさない人を除外として、解析をおこなった。血糖コントロールの指標と乳酸は相関せず、内臓脂肪、脂質、GOT、インスリン抵抗性指標と単相関を認め、アディポネクチンと逆相関を認めていた。更なる解析としてステップワイズ解析をおこない乳酸値高値の説明変数として、血清GOT及び血清ビリルビンが有意となった。肝線維化の指標の一つであるFib4 indexとは相関を認めず、筋肉量とは負の相関を認めた。この結果から空腹時乳酸値は、血糖コントールでなく、線維化前の早期脂肪肝の指標としての新規アディポカインと考えられた。現在、肝障害から脂肪肝が推測できる患者について生活習慣の介入をおこなって乳酸値を含めたパラメータの推移を前向きに検討している。インスリン抵抗性状態での乳酸シグナルの関与のin vivoでの解析では、3T3-L1脂肪細胞で、パルミチン刺激で細胞内酸化ストレスと細胞内炎症惹起によるMCP1が分泌メカニズムの解析から、パルミチン酸は、ERKやJNKシグナルを介してMCP1の発現を制御しており、その抑制には、運動のシグナルに関与していると推測されているAMPKの関与を見出し報告した(Morita N, Hosaka T etal, Journal of Diabetes Research ID9256482 2018)。現在、乳酸シグナルの関与について同時乳酸添加で解析をおこなっている。臨床研究に関しては、当初の予定通り糖尿病患者での登録が終了。健常者のデータとして人間ドックなどでのデータ登録を考えてはいたが、解析より乳酸値と血糖コントロールとは相関は認めておらず、現在脂肪肝患者の前向きの解析を始めている。また、ROC曲線からGOT、ビリルビンを反映するきれいなカットオフ値は決めることができずN数を増やすべく、リクルートをおこなっている。培養細胞での実験に関しては、現在インスリン抵抗性状態として、脂肪毒性によるインスリン抵抗性のメカニズムの解析は終了して、乳酸の関与の実験を行っている。データから今後培養肝細胞株にての乳酸シグナルの研究も始めたい。乳酸と糖脂質代謝及びインスリン抵抗性に関しての臨床研究は、前年度までの登録サンプルからの重回帰分析で、空腹時乳酸値高値の説明変数として、血清GPTが正に、血清ビリルビンが負に有意となった。肝線維化の指標とは有意な相関を認めず、サブ解析でGPT>GOT抽出症例で肝機能正常群と比べて有意に乳酸値は増加していた。筋肉量及びメトフォルミン使用の有無などの治療薬でのサブ解析では血清乳酸値と有意な結果は認められなかった。血糖値に関しては有意な相関は認めなかった。GPT増加、血清ビリルビン低下における感度、特異度の高い乳酸のカットオフ値は、現在のサンプル数ではROC曲線から決定できず、追加登録によるサンプル数増加後に解析を行う予定である。