hpprc/llmjp-kaken huggingface dataset:
変異型レセプター型チロシンキナーゼの細胞内輸送を標的とした新規白血病治療法の開発

FLT3-ITDやKIT D816V変異はAMLに高頻度に認められ、予後不良因子として知られる。本研究では、膜輸送を阻害するchlorpromazine (CPZ)の抗白血病効果を検討した。変異RTKは、細胞内で異所性に、異常なシグナルを伝達しているが、CPZは変異RTKの細胞内輸送を障害し、その活性や下流分子の活性を阻害することで、AML細胞の増殖、生存を容量依存的に阻害した。異種移植の系において、CPZの投与はAMLの生着を阻害し、AML幹細胞にも毒性を示した。一方、正常造血細胞への毒性は軽微であった。以上より、CPZはAML根絶における有望な薬剤であると考えられた。申請者らは、クラスリン被覆小胞を介した物質輸送に関与する分子CALMの造血細胞における機能解析を行ってきた。その中で、変異型サイトカイン受容体を導入した白血病細胞株においてCALMの発現や機能を抑制した場合、腫瘍形成能が強く阻害される結果を得た。本研究では、この機序について詳細に解析し、サイトカイン受容体の細胞内輸送を操作することによる抗腫瘍効果について検討を行うことで、難治性の白血病に対する新たな治療法の基盤を確立することを目的とする。これまでの報告から、恒常的活性化型c-kit, Flt3(c-kit V814変異, Flt3 ITD変異)はそれぞれゴルジ体、小胞体に局在し、異所性のシグナルを細胞内に伝えることが知られている。CALM KOマウス胎仔肝由来の造血幹細胞(LSK)をFACSにて分離し、c-kit V814, Flt3 ITD (変異型RTK)をレトロウイルスを用いて導入した。その結果、KOマウスLSKにおける変異型RTKは、細胞質に散在し、エンドソーム、ゴルジ体、リソソーム、小胞体いずれとの共局在を示さなかった。次にc-kitV814変異, Flt3 ITD変異の下流に位置するシグナル伝達分子Akt, STAT5の活性を解析した結果、KOマウスLSKでは各々の活性が、野生型(WT)マウスLSK細胞に変異型RTKを導入した場合と比較して、著明に抑制されていた。現在、CALM分子内のクラスリン結合ドメインやAP180相同ドメインなどの機能ドメインを欠いたCALMをKOマウスLSKに導入することで、局在、および異所性シグナルの変化に寄与するドメインの同定を試みている。また、機能ドメインを欠くCALMを、変異型RTKを発現させたCALM KO細胞に導入し、白血病発症能について同系マウスへの移植実験を行うことで評価、解析を進めている。その中で、腫瘍原生を有する変異型造血因子受容体を導入した細胞株においてCALMの発現や機能を抑制した場合、腫瘍形成能が強く阻害される結果を得た。本研究では、この機序を詳細に解析し、造血因子受容体の細胞内輸送制御による難治性の白血病に対する新たな治療法の基盤を確立することを目的とする。これまでの報告から、恒常的活性化型c-kit, Flt3はそれぞれゴルジ体、小胞体に局在し、異所性のシグナルを細胞内に伝えることが知られている。昨年度までに、CALM KOマウス胎仔肝由来の造血幹/前駆細胞(LSK細胞)では、c-kit D814V, Flt3 ITD(変異型RTK)は特定の細胞内小器官に留まることが出来ず、細胞質に散在していること、また、下流へのシグナル伝達が著明に抑制されていることを見出した。本年度は、クラスリン被覆小胞の形成を阻害するchlorpromazine(CPZ)存在下で変異型RTK導入LSK細胞、白血病細胞株を培養し、細胞増殖、細胞周期に及ぼす影響について検討した。その結果、変異型RTKを有する細胞特異的に、CPZ処理により細胞増殖が著明に抑制され、G1期での細胞周期停止、細胞死が誘導された。これらの細胞では、CALM KO細胞と同様に、変異型RTKからの異所性シグナルが強く抑制されていた。一方、変異型RTK導入CALM KO LSK細胞に、全長ならびに分子内の機能ドメインを欠いたCALMを導入し、変異型RTKの局在変化を解析した結果、クラスリン結合ドメインを欠いている場合には、変異型RTKの局在、および下流へのシグナル伝達の回復は認められなかった。現在、CPZによる抗腫瘍効果について、白血病マウスモデルを用いて解析を進めている。その中で、変異サイトカイン受容体(RTK)を導入した白血病細胞株においてCALMの発現や機能を抑制した場合、腫瘍形成能が強く阻害される結果を得た。本研究は、この機序を詳細に解析し、変異RTKの細胞内輸送を操作することによる抗腫瘍効果を検討することで、難治性の白血病に対する新たな分子標的療法の基盤を確立することを目的としている。昨年度までに、クラスリン被覆小胞の形成を阻害するchlorpromazine(CPZ)が、Flt3ITDやc-KIT V816F変異を有する白血病細胞特異的に、細胞増殖を著明に抑制し、G1期での細胞周期停止、細胞死を誘導することを見出した。本年度は、引き続きin vivoにおけるCPZの抗白血病効果について検討を行った。

患者骨髄より単離した変異RTK(+)あるいは変異RTK(-)の白血病細胞をNOGマウスに移植し、白血病発症を確認後、CPZを有効血中濃度範囲内で8-10週間腹腔内投与した。変異RTK(+)白血病細胞を移植したマウスではCPZ投与により、白血病細胞の著明な減少を認め、生存期間の有意な延長を認めた。また、一部変異RTK(-)細胞を移植したマウスでも、白血病細胞の減少を認めた。生食を投与したコントロール群の白血病細胞では、変異RTKは膜表面以外の細胞内小器官に局在し、異所性に下流へのシグナルを伝達していた。一方、CPZ投与群の白血病細胞では、変異RTKは細胞質に散在し、シグナル伝達が著明に抑制されていた。以上の結果より、CPZ等により変異RTKの細胞内局在を操作することで、既存のTKIと異なる新たな機序で変異RTKの活性を制御できる可能性が示唆された。FLT3-ITDやKIT D816V変異はAMLに高頻度に認められ、予後不良因子として知られる。本研究では、膜輸送を阻害するchlorpromazine (CPZ)の抗白血病効果を検討した。変異RTKは、細胞内で異所性に、異常なシグナルを伝達しているが、CPZは変異RTKの細胞内輸送を障害し、その活性や下流分子の活性を阻害することで、AML細胞の増殖、生存を容量依存的に阻害した。異種移植の系において、CPZの投与はAMLの生着を阻害し、AML幹細胞にも毒性を示した。一方、正常造血細胞への毒性は軽微であった。以上より、CPZはAML根絶における有望な薬剤であると考えられた。平成26年度の計画として、クラスリン被覆小胞形成阻害剤の増殖抑制に関わる分子機序の解析、抗腫瘍効果についての解析を予定した。ほぼ計画通りに研究を遂行できていると考えられる。血液内科学平成27年度以降は、RTKの細胞内外の輸送制御におけるCALMの機能とCPZなどのクラスリン被覆小胞形成阻害剤の作用点との関連を明らかにするとともに、阻害剤の抗腫瘍効果について白血病マウスモデルを用いて評価を行う。平成25年度の計画として、1.恒常的活性化型c-kit, Flt3の細胞内局在、及びシグナル伝達におけるCALMの機能2.変異型RTKによる白血病発症におけるCALMの機能についての解析を予定した。本年度分は、主に試薬の購入に充当する費用として算出していたが、予定よりも少額に収まったため、次年度に繰り越すこととした。平成26年度以降は、RTKの細胞内外の輸送制御におけるCALMの機能とCME阻害剤の作用点との関連を明らかにするとともに、CME阻害剤の増殖抑制効果、抗腫瘍効果についての評価を行う計画である。次年度以降の遺伝子、タンパクの発現解析などに必要な試薬、細胞をFACSで単離するための抗体、実験動物等に研究費を使用する予定である。また国内、国外の学会における旅費、論文投稿料にも使用する予定である。本年度分は、主に実験動物の購入に充当する費用としていたが、予定よりも少額に収まった為、次年度に繰り越すととした。次年度以降の試薬、実験動物等の購入費用として使用する予定である。
活動銀河核の新しい距離測定法の確立と宇宙論的パラメータの測定

活動銀河核の長期間にわたる可視・近赤外線モニター観測は大変な労力を伴うものであるため、当初より観測の自動化と日本からの遠隔観測監視を目標として各種ハードウェア、ソフトウェアの整備を行ってきた。これにより天候の適・不適を判断しながら観測すべきターゲットを選び自動的に観測を遂行するシステムを構築するとともに、自動観測の進行状況を監視するシステムを構築し、現在では1ヶ月以上の期間にわたり現地を無人にて日本から観測監視をする体制で観測を行っている。観測システムの整備とともにモニター観測を遂行する活動銀河核の数を増やし、現在では約70個に達した。うち約半数は比較的近傍にあるやや光度の小さい活動銀河核(セイファート銀河)である。モニター観測の結果これら近傍活動銀河核のほとんどに有意な変光現象を検出するとともに、観測期間の十分な数個の活動銀河核について可視変光から近赤外線変光の遅延時間をこれまでにない高精度で求めることができた(NGC4151,Minezaki et al. 2004; NGC5548,Suganuma et al. 2004)。これらの測定から変光遅延時間が活動銀河核光度の二乗根におよそ比例することを確認し、われわれの提案する活動銀河核の光度距離測定法の有効性を確認するとともに、水素輝線の同様な遅延時間と比較して活動銀河核のbroad emission-line regionとダストトーラスの構造について知見を得た。さらに解析の工夫により赤方偏移z=0.35の遠方活動銀河核にも変光遅延現象を検出し遅延時間を測定することに成功した。これはこれまで遅延時間が測定された活動銀河核のなかでもっとも遠方の天体となっている。また偶然にも観測している活動銀河核にIa型超新星が出現し、Ia型超新星を利用した光度距離測定とわれわれの手法を比較検討する貴重な機会を捕らえたこととなった。・試験観測当初から観測を行なってきた近傍活動銀河核については長期間のモニター観測データが蓄積されてきた。これらを解析して近傍活動銀河核の2天体について可視変光に対する近赤外線変光の明らかな遅延を検出した。・我々が取得したデータはダストトーラス反響探査法の研究としては最も観測が密で高精度のものであるそこで遅延時間の定量測定において活動銀河核の変光特性と観測データの内挿エラーを考慮したより精密な誤差評価法を新たに考案した。・これにより近傍活動銀河核NGC 4151の可視変光から赤外線変光までの遅延時間を±4%というこれまでにない精度で測定することができた。・この精度は我々の提案するダストトーラス反響探査法による遠方天体の距離測定法においても±4%の距離誤差に相当し我々の提案する方法が宇宙論的パラメータの測定を行なうのに十分な精度を達成することが可能であることを示した。・遠隔自動観測のためハードウェアおよびソフトソフトウェアの整備を進めた。・観測天体選択も事前に指定するのではなく自動的に行なうため、観測天体スケジューラの開発を行なった。・これにより遠隔監視を行ないながら天体選択も含めた1晩程度の完全無人自動観測に複数晩成功している。・自動観測遂行のための開発整備に加えてそれらを監視して安全な観測を保証するための観測監視システムの整備に着手した。既に観測状況に大きな変化が発生した場合には観測関係者にメイルを送信するシステムが完成している。試験観測当初からモニター観測を行なってきた近傍活動銀河核NGC4151について、可視から近赤外線までの他波長の変光のデータを解析し、赤外変光の可視に対する遅延時間を高精度(±5%)で測定した。これまで我々はダストトーラス反響

探査法に基づいて遠方の活動銀河核までの距離を測定する方法を提案してきたが、それは活動銀河核の可視絶対光度と近赤外線変光遅延時間との相関によって確証することができる。文献中のデータと今回のNGC4151データとを合わせ、距離測定法を観測的に支持する相関が存在することを論文にまとめ、アストロフィジカルジャーナル誌に発表した(Minezaki et al.2004ApJ,600,L35)。試験観測当初から観測を行なってきたその他の活動銀河核についても解析を進め、いくつかの銀河核から近赤外線変光の遅延現象を検出した。さらに近傍活動銀河核および遠方クエーサなど、観測天体の追加を大きく進め、現在では70個近い活動銀河核を定常的にモニター観測を行うに至った。また、活動銀河核のダストトーラスの「サイズ」だけでなく、温度構造などの情報を得る目的で、近赤外線でモニター観測する波長帯の数も増やした。遠隔自動観測のためのハードウェアおよびソフトウェアの整備と改良も継続して進めた。観測天体のリストのなかから現在観測に適した天体を選び出す観測天体スケジューラも安定して動作するようになり、自動観測システムと遠隔監視システムについても信頼性の向上を中心に改良を進めた。これらの作業の結果、1ヶ月程度の完全無人自動観測に成功している。安全のために日本から観測状況の遠隔監視を行なっているが、観測は基本的に完全自動で行なわれるようになった。試験観測当初からモニター観測を行なってきた近傍活動銀河核NGC5548について、3シーズンにわたる可視から近赤外線までの多波長の変光のデータを解析し、赤外変光の可視に対する遅延時間を高精度(±5%)で測定し、同時期における水素輝線(Hβ)の変光の可視に対する遅延時間と比較して、ダストトーラスと広幅輝線領域の大きさと構造について議論した(Suganuma et al.2004ApJ,609,L5)。試験観測当初から観測を行なってきたその他の活動銀河核についても解析を進め、解析の工夫により赤方偏移z=0.35の活動銀河核にも可視変光に対する赤外変光の遅延現象を検出した。これは同様の遅延現象が知られている活動銀河核として最も遠方である。また偶然にも観測中の活動銀河核にIa型超新星が出現し、2種の距離測定手法の比較を行なう貴重な機会を捕えた。遠隔自動観測のためのハードウェアおよびソフトウェアの整備と改良も継続している。消耗品の定期的なメンテナンス交換のほかにワークステーションなど老朽化が始まっている物品についても一部交換を行なった。自動観測遠隔監視システムの信頼性向上に努め1ヶ月以上の完全無人自動観測を定常的に行なうにいたった。
芸術鑑賞時の感情と他者への共感に共通する神経学的基盤の解明

報告者はこれまでに、悲しい音楽が聴き手に悲しみだけでなく、心地よさなどの快感情をも生じさせることを明らかにし、博士学位取得後は理論的背景の検討を進め「共感」との共通点を多く見出した。本研究課題では、芸術鑑賞場面での感情と対人場面での共感に共通する神経学的メカニズムを特定することを主な目的としている。これまでに実施した研究成果として、共感特性の中でも「視点取得」が悲しい音楽に対する快感情に促進的に影響するとの示唆を得てきた。すなわち、他者の心理的立場を取ろうとする「視点取得」の傾向が高い者ほど、悲しい音楽を聴いた時に「悲しみ」だけでなく「心地よさ」など快の感情を体験する。しかしながら、この研究は児童のみを対象とした実験の結果であり、成人でも同様の傾向が観察されるかを検証することが必要であった。1年目は、主に成人を対象とした実験を実施し、共感特性のうち「視点取得」と悲しい音楽に対する感情反応が関連することを成人データにおいても確認した。2年目は、このデータを解析する過程で、共感特性だけでなく他の個人特性についても、悲しい音楽に対する感情反応との関連が明らかとなったため、より広範な個人特性を検討すべく、主に実験データの取得に従事した。従来は個人特性として、個人の共感特性に注目し、悲しい音楽に対する感情反応との関連を調べてきたが、性格特性やアレキシサイミア傾向、セルフモニタリング傾向など、感情反応と関連する他の個人特性との関連も調べたところ、これらの特性との関連も示唆された。上記の結果を受けて、これらの個人特性を包括的に取り扱い、共分散構造分析を用いたパス解析を実施するために、サンプルサイズの確保のため、5度に渡り音楽聴取集団実験を実施した。これにより、134名の幅広い年齢層(20歳代から70歳代まで)、また様々な職業に従事する一般成人のデータを取得することができた。今年度に生じた健康的な問題により、8ヶ月間研究活動を一時的に中断していたが、12月から研究活動に復帰している。活動を再開してから、まだ4ヶ月しか経過していないが、これまでの研究成果を国際学会にて研究発表し、現在はデータ解析をより精緻化して論文としてまとめる準備に取り掛かるなど精力的に取り組んでいる。当初の予定通り、最終年度は結果をまとめて投稿論文として成果を発表する予定である。これについては、これまでに蓄積した示唆に富む多様な結果を複数の論文として発表することが見込まれる。今年度は、前半に音楽聴取実験を実施し、後半に対人共感実験の実施を予定していた。個人の共感特性と悲しい音楽に対する感情反応について、これまでに実施した実験結果より、共感特性の中でも「視点取得」が悲しい音楽に対する快感情に影響するとの示唆を得た。つまり、他者の心理的立場を取ろうとする「視点取得」の傾向が高い者ほど、悲しい音楽を聴いた時に「悲しみ」だけでなく「心地よさ」など快の感情が生起することがわかった。ただ、これは児童を対象とした実験結果であり、成人でも同様の傾向が観察されるか定かではなかった。そこで、本年度はまず成人を対象として個人の共感特性と悲しい音楽に対する感情反応を調べることから始めた。音楽聴取実験で使用する音楽刺激の作成、予備実験の実施および実験結果の解析、それを踏まえた音楽聴取実験本実験実施および実験結果の解析は順調に進んだ。一連の実験においては、合計で90名の被験者からデータを得ることができ、結果の解析から、成人においては「視点取得」に加え、「共感的関心」といった共感特性が悲しい音楽を聴いたときにもたらす快感情に関連していることがわかった。本年度後半は、当初の計画では対人共感実験の実施が予定されていたが、前半で得られた実験結果の解析の視点を広げ、個人特性として共感特性だけでなく、性格特性と音楽聴取時の感情との関連についても解析を行った。将来的に、対人場面での共感との比較を行うにあたり、複数の個人特性の尺度から考察することでより洞察が深まると判断したためである。その結果、「経験への開放性」が悲しい音楽がもたらす快感情と関連することがわかった。「経験への開放性」は、知的好奇心や感受性を表す側面とも言われており、この特性が高い者は、内的、外的世界の両方に好奇心を持ち、感受性が強いともいえる。彼らは、ポジティブおよびネガティブな感情を鋭く経験するとも考えられている。当初計画では、本年度後半に対人共感実験実施が予定されていたが、音楽聴取実験について個人特性として性格特性という視点からの考察を深める実験を追加したという若干の修正はあったものの、ほぼ計画通りに進めることができた。

2年目は、このデータを解析する過程で、共感特性だけでなく他の個人特性についても、悲しい音楽に対する感情反応との関連が明らかとなったため、より広範な個人特性を検討すべく、主に実験データの取得に従事した。従来は個人特性として、個人の共感特性に注目し、悲しい音楽に対する感情反応との関連を調べてきたが、性格特性やアレキシサイミア傾向、セルフモニタリング傾向など、感情反応と関連する他の個人特性との関連も調べたところ、これらの特性との関連も示唆された。上記の結果を受けて、これらの個人特性を包括的に取り扱い、共分散構造分析を用いたパス解析を実施するために、サンプルサイズの確保のため、5度に渡り音楽聴取集団実験を実施した。これにより、134名の幅広い年齢層(20歳代から70歳代まで)、また様々な職業に従事する一般成人のデータを取得することができた。今年度に生じた健康的な問題により、8ヶ月間研究活動を一時的に中断していたが、12月から研究活動に復帰している。活動を再開してから、まだ4ヶ月しか経過していないが、これまでの研究成果を国際学会にて研究発表し、現在はデータ解析をより精緻化して論文としてまとめる準備に取り掛かるなど精力的に取り組んでいる。研究実施者は、これまでに悲しい音楽が聴き手に悲しみだけでなく、心地よさなどの快感情をも生じさせることを明らかにし、博士学位取得後は理論的背景の検討を進め「共感」との共通点を多く見出した。そこで、本研究課題では、芸術鑑賞場面での感情と対人場面での共感に共通する神経学的メカニズムを特定することを主な目的としている。これまでに実施した研究成果として、共感特性の中でも「視点取得」が悲しい音楽に対する快感情に促進的に影響するとの示唆を得てきた。すなわち、他者の心理的立場を取ろうとする「視点取得」の傾向が高い者ほど、悲しい音楽を聴いた時に「悲しみ」だけでなく「心地よさ」など快の感情を体験する。しかしながら、この研究は児童のみを対象とした実験の結果であり、成人でも同様の傾向が観察されるかを検証することが必要であった。したがって、まず最初に主に成人を対象とした実験を実施し、共感特性のうち「視点取得」と悲しい音楽に対する感情反応が関連することを成人データにおいても確認した。次に、このデータを解析する過程で、共感特性だけでなく他の個人特性についても、悲しい音楽に対する感情反応との関連が明らかとなったため、より広範な個人特性を検討すべく、主に実験データの取得に従事した。これらの個人特性を包括的に取り扱い、共分散構造分析を用いたパス解析を実施するために、この分析の要件を満たすサンプルサイズの確保が課題であったが、134名の幅広い年齢層(20歳代から70歳代まで)、また様々な職業に従事する一般成人のデータを取得することができた。健康的な問題により、8ヶ月間研究活動を一時的に中断した後、活動を再開してから、まだ4ヶ月しか経過していないが、これまでの研究成果を国際学会にて研究発表し、現在はデータ解析をより精緻化して論文としてまとめる準備に取り掛かっている。
戦後日本社会における社会運動の発生とそのメカニズム

主として2つの方向で研究を進めた。第1に、社会運動イベントデータの作成である。昨年度に引き続き、過去30年間の宮城県における社会運動の動向を知るために、新聞記事をもとに、運動の発生に関するデータを作成していった。まだ完成にまでは至っておらず、今年度も継続してデータ作成を行った。さらに同時並行的に全国データ作成もおこなっていった。朝日新聞の見出しデータベースによって、社会運動の主要なイベント行為(デモ、集会、ストライキなど)についてデータを抽出した。第2に、数理モデルの精緻化である。昨年度は政治と運動組織の関係に注目しながら期待効用モデルと交渉モデルを構築したが、これらのモデルはある一時点における運動の発生を扱っていた。今年度はこれらのモデルを精緻化した。さらにこれらのモデルを基礎にしつつ、運動の増減の時系列的変化を視野に入れた、進化ゲームモデルを構築した。進化ゲームによる分析をおこなうことで、運動の過程を分析することが可能となった。分析結果からは長期的には政治構造が閉鎖的であるものの、一時的に政治体が運動に親和的となる場合に抗議サイクルの波がつくられることが明らかとなった。また従来社会運動の数理モデルは、集合行為論の流れをくんでいたが、そうした研究との関連についても検討を加え、本モデルの特徴を検討した。研究の成果の一部は、第75回日本社会学会で報告した。さらに、社会運動研究おける数理モデルの役割についても、集合行為論を含むこれまでの数理モデルのレビューをおこない、検討した。今後データの完成を待って、モデルの検証を進めていく予定である。
機能的遺伝子導入細胞を用いた次世代細胞治療

近年、組織工学を応用した細胞治療が様々な分野で行われている。特にiPS細胞を用いた網膜色素細胞シート移植は大きな関心を集めている。そのほかにも、心筋再生、軟骨再生、骨再生など様々な機能不全に対して再生医療的治療の研究が進んでいる。東京女子医科大学では培養上皮細胞シートを用いた食道内視鏡的粘膜下層剥離術(ESD)後狭窄予防の臨床研究を実施し、安全性のみならず有効性も示唆された。腐食性食道炎や放射線化学療法後などの高度炎症環境下では治療効果が期待できない。治療効果を向上させるには、細胞生物学的解析に基づいた新たな技術開発が必要である。IL10KOマウスを用いた実験において、炎症性変化時におけるil10の効果が確認できた。線維芽細胞の挙動や炎症細胞浸潤との相関が認められており、炎症性変化の遷延が、肉芽瘢痕形成の線溶が抑制されていることが確認できた。さらに、次世代シークエンサーを用いた解析で、機能解析からも理論的に説明可能である。現在培養上皮細胞にIL-10遺伝子導入効率の検討を重ねている。導入効率や上皮細胞の増殖に与える影響が確認中であり、最適な導入法を検討中である。初代培養上皮での実験に関しては予備実験段階であり、今後の検討課題である。培養法に関しては臨床応用可能な技術を確立したが、腐食性食道炎や放射線化学療法後などの高度炎症環境下では治療効果が期待できない。(Kobayashi et al. World J Gastroenterol. 2014)炎症を伴う局所環境においては、組織工学よる組織構築だけでなく、局所の炎症を制御することが重要と考えた。現在、抗炎症性サイトカインに注目した病態解析研究を行い、解明できつつある。細胞生着性に関しては、in vitroでの検証を行っており、コラーゲンと細胞シートの接着性、進展性に関して、良好な関係にあることが証明された。抗炎症性サイトカインと食道狭窄の関連に関しては、血中濃度との関連性は証明されなかったため、局所での反応が重要と考えられた。また、遺伝子導入に関しては、CRISPR-Casシステムの遺伝子設計が終了し、現在導入細胞株の培養を継続している。臍帯上皮細胞のたんぱく解析により、扁平上皮基底細胞に近い構成であることが分かった。また、ジャンクション構造も近似しており、組織体として構造化も可能であることが分かった。また倫理委員会の申請のための書類作成も進行しており、臍帯上皮の供給が可能となった。導入細胞株の安定培養が実施されておらず、滞っている。現在、臍帯上皮細胞単離のための予備実験を行っており、倫理委員会の申請など本実験への移行が滞っている。細胞株の安定培養ができず、CRISPR-Casシステムの予備実験が滞っており、実験が進行していないため、早急に実験を遂行する。状況によっては外注作業による株化を検討する。また、臍帯上皮細胞の株化も併せて行うことで実験を推進する。当初予定していた導入細胞株の安定培養等を実施出来なかったため、培養や実験に必要な試薬等の購入をしていない。また、本年度と次年度に継続する細胞株の安定培養・CRISPR-Casシステムの予備実験や臍帯上皮細胞の株化等を行うため、それらに係る試薬等の購入を予定している。
携帯電話端末を利用したeラーニングにおけるユーザー動向の研究

今回の研究の対象である携帯ラーニングシステム「ポケット英辞郎」の延べ60万人のログデータを解析し、様々なユーザーパターンを抽出することに成功した.その中で筆者は,単語テストを利用しているユーザのエフィシェンシーモデルに着目した.前年度の研究から携帯コンテンツの中で英単語の4択問題をユーザが解いた場合、同コンテンツの利用頻度が長くなるにつれて、ユーザの4択問題の誤答が削減される傾向が多いことが見受けられたため、ユーザの理解度について更なる分析を行った。また今回の研究結果を複数の企業に公開し、それぞれの企業内教育においての携帯ラーニングの可能性や効果について議論をした.その中でも、プロ野球チームを運営する株式会社楽天野球団と勉強会を行い、球場内のアルバイト教育に携帯ラーニングが適切かどうかのヒアリングを行った。また海外においての携帯ラーニングの可能性についての情報交換を行うべく、フランス、リオン大学を訪問。携帯ラーニングを活用した英語教育等について議論を交わした。また本研究の比較対象として、前期、アルクから出版された書籍「東大よりハーバードにいこう!?」に連動した4択問題コンテンツを開発し,今期においても、同社から出版される書籍「5歳からのハーバード大学留学準備」に連動した携帯ラーニングのコンテンツを開発し、解析を続けている。今回の研究の対象である携帯ラーニングシステム「ポケット英辞郎」の延べ60万人のログデータを解析可能なデジタルフォーマットに変換・解析するために,ワークステーションを設置した.その後、ログデータを抽出し、解析ソフト上によって独自の分析を行った.その結果、様々なユーザーパターンを抽出することに成功した.その中で筆者は,単語テストを利用しているユーザのエフィシェンシーモデルに着目した.携帯コンテンツの中で英単語の4択問題をユーザが解いた場合、同コンテンツの利用頻度が長くなるにつれて、ユーザの4択問題の誤答が削減される傾向が多いに見受けられた.今後の方針としては、ユーザの利用頻度・時間などをひとつの解析軸として、英単語の正答率と重ねて分析を進めていく.また本研究の比較対象として、アルクから出版された書籍「東大よりハーバードにいこう!?」に連動した4択問題コンテンツを開発し,そのコンテンツ上でユーザがどのような行動を取るかの解析を始めた.今回の研究の対象である携帯ラーニングシステム「ポケット英辞郎」の延べ60万人のログデータを解析し、様々なユーザーパターンを抽出することに成功した.その中で筆者は,単語テストを利用しているユーザのエフィシェンシーモデルに着目した.前年度の研究から携帯コンテンツの中で英単語の4択問題をユーザが解いた場合、同コンテンツの利用頻度が長くなるにつれて、ユーザの4択問題の誤答が削減される傾向が多いことが見受けられたため、ユーザの理解度について更なる分析を行った。
イノシトールの選択的直接置換法の確立とバイオマスとしての利用展開

バイオマスとして期待できるミオ-イノシトールは反応性の似た6つの水酸基を持っているため、如何に一段階で必要な置換基を望みの位置に導入するかである。この課題はLiCl共存下のジメチルアセトアミドあるいはジメチルスルホキシドにイノシトールを可溶化させる事などの反応条件を設定する事で解決するに至り、望みの2つの位置あるいは1つの位置に効率良く置換基を導入できることとなった。この手法を基にして1,3-ジ置換体の酵素による非対称化で光学活性イノシトール誘導体が得られる事を見出した。これらの基礎的成果に基づいて機能性分子の開拓に向け種々検討し、バイオマスとしてのイノシトールの利用の可能性を探った。昨年度に1,3位ジ置換イノシトール並びに1位モノ置換体のそれぞれの選択的合成法を確立し、次年度には、その応用を手がけることとした。一つは、機能性材料の開発を目指し、界面活性剤と機能性の高分子の合成を試みた。前者については、いくつかのデザインした長鎖をもつアシル体やスルホニル体が簡便に合成できることがわかった。それらの水に対する溶解度からモノ体である事が必須で、機能性については界面張力を測定して評価してみた。その結果、もう少し水に溶解度のある誘導体をさらにデザインする必要があることがわかった。一方、イノシトール基盤のモノマーとしてメタクリル酸エステルを合成した。その高分子化でポリマーが得られることが分かったので、その性質を今後調べて行く。また、キラルイノシトール誘導体を得る手段として2つの方法を検討した。1,3-ジアシル体の酵素による不斉加水分解の検討では、前年度のアセチル体を官能基化した誘導体をいくつか合成し、その一つの1,3-ジ(クロロアセチル)体から光学収率の高いモノアシル体が得られることがわかった。このキラル体の効率的取り出し手法の確立を急ぎたい。一方、反応メディアとして使うLiCl/DMA溶媒系をイノシトールに限らずポリオール類の選択的置換反応として合成利用する事を検討した。その結果、グルコシドを始め各種のアルコールで選択的なアシル化やスルホニル化などが行えることがわかり、合成的利用価値のある方法ができあがったと考える。汎用性のある光学活性イノシトール誘導体を開発すべく検討を行ってきた。既に1-O-モノアセチルイノシトールが有望であることが分かっていたが、取り出しやすさなど実用面からすると、問題を残していた。そのため、最終年度にさらにいくつかの候補物質を探索してきた。その結果、対応する1,3-ジ(クロロアセチル)体のリパーゼによる加水分解で1-O-モノクロロアセチルイノシトールが光学純度良く得られることが分かった。酵素反応後、水中から簡便に取り出す手段として、長鎖チオールを作用させスルフィドとして直接抽出する方法が確立できれば、このモノアシル体が合成的に利用できる事が期待される。一方、LiClがDMA (N,N-ジメチルアセトアミド)あるいはTHF溶液中で、隣接して配位性官能基をもつ第2級アルコールを特異的に活性化することを見出し、その合成的利用と反応機構についてさらに検討した。その結果、隣接官能基として水酸基やエーテル基ばかりでなくフッ素やエポキシド、ケトン基なども活性化に関与することが分かり、バラエティーに富むアルコールやポリオール類の選択的置換反応ができ合成的価値があることが示せた。LiClの特異的活性化への関与について、スペクトル解析を行った。Li-NMRの測定から、アルコールとLiClが1:1で相互作用する様子がうかがえた。IRでも両者の相互作用が観察され、とりわけ活性化には塩素アニオンのアルコール水酸基との水素結合が重要である事が分かった。LiClの基礎的研究成果を活かして、イノシトールの簡便な官能基化が出きるようになった。本研究のバイオマスとしてのイノシトールの活用に有望な方法論となり、今後に期待される。この一環として従来合成困難なイノシトール1,3-ジ置換体が簡単に合成できたので、生物活性試験を行ったところ、細胞増殖阻害作用をもつ事が明らかとなった。イノシトールへの無保護による選択的アシル化について検討を行い、1,3-ジアシル置換体が収率良く得られる方法を見出した。芳香族アシル基の導入に比べ脂肪族系のアシル化については対応する無水物あるいは混合酸無水物をスズジピバラートの存在下で行う事で上手く行くことがわかり、各種ジアシル誘導体の直接合成が出きる事となった。一方、1位モノアシル体の合成は、用いるアシル化剤の当量数を限定することによって70%程の収率で行えることがわかり、合成的に使える方法になったと思われる。以上の置換基導入法の確立は今後、最終目標のバイオマスとしての利用に繋がって行くものと考える。

光学活性イノシトール誘導体を得る方法の開発について、酵素を利用するものについては1,3-ジアセチル体にリパーゼAを作用させることで収率75%、光学純度96%の1-O-アセチル体を得ることができた。この方法に基づいて合成的に利用出きる手法の開発に改善を加える。一方、キラル素子の導入による光学活性誘導体の合成法について種々検討を行ったが、上述の酵素法に優る条件を未だ得るに至っていない。23年度の計画を遂行中、反応系として利用するLiCl/DMAの反応媒体がポリオール類の反応の促進と選択性を上げることを見出した。逆に、この媒体では、一般の第一級、第二級アルコールの反応性が大きく低下することがわかった。この効果は主にLiClの影響によるものと考えられる。この事実は、糖類などのポリオール類の合成に役立つものと期待される。初年度に開発した選択的置換反応の手法を利用して、次の目標である機能性物質の創製のためにいくつかの候補化合物が合成できた。一つは界面活性能がみられ界面活性剤の開発に向け期待が持てることとなった。高分子の合成も簡便にできることがわかったことから、機能性物質の今後の開発に弾みがつくものと思われる。酵素反応によるキラルイノシトール誘導体の合成も期待の持てる状況にある。相まって、無保護イノシトールのリン酸化に目処がたったので、当初の目標であったPI3Pの合成に向けられる状況になってきた。このような状況から概ね順調な展開となっていると判定される。当該年度の計画した項目について、概ね成果が得られた。すなわち、目的を達成するために行う事項を提案し、それらについて種々検討を行った結果、イノシトールへの選択的な置換基の導入を行う方法論を提案できるに至った。キラル素子による光学活性イノシトール誘導体を得る計画については、もう少し検討を加えて合成的に使えるまでにする必要がある。その意味で、23年度の計画については、なお残す所があるが、概ね順調に進んだといえる。本研究の2年の成果の基礎的な結果をさらに詳細に詰めると同時に、それらに基づいて応用展開をはかり、PI3Pの合成、界面活性剤の開発並びに有用ポリマーの合成を達成したい。キラルモノアシル体の合成的利用ができる手法を確立できるところに近づいたので、これを合成手法としてを確立するとともに、光学活性イノシトールリン酸やイノシトールリン脂質類の短工程全合成に応用展開して目標を達成する。一方、1位アシル体、1,3位ジアシル体が選択的にできることになったことから、当初の計画の機能性物質の創製を種々検討する。その中心として、界面活性剤やハイドロゲル様の高分子樹脂等のデザインと合成を展開して行く。以上、最初の申請書の研究計画に従って研究の推進に努める。光学活性体の合成が多くなるので、高価な光学活性試薬類をはじめとして物品費に殆どを充てる。旅費として日本化学会春季年会(名古屋)と日本化学会中四国学会に参加と本成果の報告をするために充てる。次年度に使用することとなった研究費は、当該年度の研究費配分額が初期に定まらなかった事で高額のキラル物質や分析カラムの購入を見合わせる等の事情によって発生したもので、24年度において、光学活性関係の研究に必要な物品の購入に充てる。
脳虚血時における血液脳関門のグルコース輸送機能の測定と血糖変動の影響

1.脳虚血時の血液脳関門のグルコース輸送機能と血糖値の関係を調べるため、まず虚血に先立つ病態としてのショックがあたえる影響について調べた。具体的にはラットエンドトキシンショックモデルを作成して、脳内微小透析法にて脳内グルコースおよび乳酸値を測定し、血糖値の変動が、血液脳関門のグルコース輸送能にどのような影響をもたらしているのかを調べた。その結果、エンドトキシンによるショックにおいても、血液中のグルコースは、すみやかに脳内へ輸送されており、血液脳関門のグルコース輸送能は十分保持されていることがわかった。(Anesthesiology報告済。)2.同様に、低酸素血症のモデルにおいても、血液脳関門のグルコース輸送機能について調べた。その結果、グルコース輸液は、脳内の乳酸アシドーシスを進行させることがわかった。(Anesthosiolgy報告)3.酸素法測定と微小透析法を加えた乳酸組織濃度の連続測定装置を作成し、出血性ショックモデルにおける肝臓および筋内中の乳酸濃度の連続測定に成功した。(Ciroulatory ShockおよびAmerican Joanal of Physiology報告済)4.現在この乳酸濃度連続測定装置に加えて、グルコースの連続測定装置を作成中であり、また脳内への応用について試行中である。脳への応用が成功すれば、脳虚血モデルにおける最終段階の実験へ移行する予定である。
保健師による5歳児健康診断実施の条件-ヘルスアセスメントの活用-

本研究は、現在法整備が整っていない5歳児健診の実用の必要性と、保健師が診断業務を実施できる可能性についてエビデンスを収集し、保健師が診断できる条件を明確に示すことを目的としている。初年度は、全国での五歳児健診の実施状況を調査する計画であった。そのプレテストとして、研究代表者の自治体の市町村の実施状況を聞き取りで把握した。その結果から明らかになったことは、A県内では、5歳児健診を実施している自治体は県のモデル事業として9自治体、町の単独事業として3自治体、5歳児健康相談として1自治体が実施していた。。今年度、独自で実施している自治体にヒアリングを1か所のみ実施した。そこでは、医師が関与しない「相談」であることが分かった。また「臨床心理士」が5歳児の健康状態の最終判断をしておりフォロー児が7割にも及ぶことが分かった。その7割のフォロー児は、教室事業や巡回相談で保健師がフォローしているがその負担は大きい。今後、フォロー児のフォロー方法を含め検証が必要でる。また、他の自治体で実施している5歳児健診の内容は、自治体ごとに内容が異なっていた。法整備されていないためばらつきがあることは当然と考えるが、その方法の妥当性は検証が必要であろう。また、全国を対象とした調査を実施し、5歳児健診の内容に大きな差がないようモデル化を図る必要性が高いことがわかった。また、ヘルスアセスメントの定義を、系統だてて全身の健康状態をアセスメントする技術であることとメンバー間で共有した。そのため5歳児健康診断においては、身体的、精神的、社会的側面からアセスメントすることとなる。5歳児健診は、3歳児健診後のフォローをする重要な事業であり、就学に向けた重要な判断をする健診である。各自治体の内容のばらつきにより、判定のばらつきにもつながるため次年度は、全国調査を実施する予定である。初年度には、五歳児健康診断の全国での実施状況や、実施している理由や課題を把握する予定であった。しかし、研究者が所属する自治体の実施状況の結果からその内容に大きなばらつきがあることが分かったため、従来実施しているような乳幼児健診とは大きく異なる内容であることが確認できた。そのことにより、調査の実施内容を大幅に変更することになった。また、調査規模をサンプル調査を予定していたが、自治体独自で実施していることが判明したため、悉皆調査に変更する必要となった。これらのことにより、計画では、初年度に、5歳児健康診断での保健師の技術や機能に焦点を当てた調査、2年目にその課題や保健師の困難な点等に焦点を当てた調査を計画していたが、初年度の調査は見送り、2年目に5歳児健康診査の実施状況の詳細を把握する悉皆調査を実施することにした。本研究は、保健師の判断による5歳児健康診査を実施できるための、診断項目や手順を示すことを最終目的としている。現在もそれについては変更することはなく継続する。。

これらのことにより、計画では、初年度に、5歳児健康診断での保健師の技術や機能に焦点を当てた調査、2年目にその課題や保健師の困難な点等に焦点を当てた調査を計画していたが、初年度の調査は見送り、2年目に5歳児健康診査の実施状況の詳細を把握する悉皆調査を実施することにした。本研究は、保健師の判断による5歳児健康診査を実施できるための、診断項目や手順を示すことを最終目的としている。現在もそれについては変更することはなく継続する。初年度には、五歳児健康診断の全国での実施状況や、実施している理由や課題を把握する予定であった。しかし、研究者が所属する自治体の実施状況の結果からその内容に大きなばらつきがあることが分かったため、従来実施しているような乳幼児健診とは大きく異なる内容であることが確認できた。そのことにより、調査の実施内容を大幅に変更することになった。また、調査規模をサンプル調査を予定していたが、自治体独自で実施していることが判明したため、悉皆調査に変更する必要となった。
磁束線可逆効果を利用した超伝導体交流損失の低減

超伝導線材の交流損失を低減するために、マトリックスに埋め込まれているフィラメントを細線化することにより、磁束線の運動をピンニング・ポテンシャル内に制限し磁束線可逆効果を利用する方法がある。実際に金属系超伝導Nb-Ti極細多芯線や酸化物超伝導Bi-2223銀シーステープではこの効果が確かめられている。この現象の理論的な解明が望まれるが、これまでは臨界電流密度の磁界依存性を無視したCampbellモデルにより説明が試みられていた。このため、磁界依存性が大きい低磁界のところで理論と実験の違いが大きかった。本研究では、この問題を解決するために臨界電流密度の磁界依存性を考慮した修正Campbellモデルを考え、新しく超伝導体内部の磁束密度分布を求めることのできる二階の微分方程式を導き出した。そしてこの微分方程式を数値的に解き、内部の磁束分布から磁化を求め、最終的に交流損失の見積もりを行った。その結果、外部磁界を変化させたときの磁化曲線はマイナー曲線からメジャー曲線まで正しく一致しており、従来の不可逆な磁束線の運動を正しく求めることができていることが分かった。次に中磁界振幅では磁束線の動きは可逆運動を含み、完全に不可逆な臨界状態モデルの予想よりも小さな交流損失を得ることができた。また可逆運動が顕著なほど交流損失が小さくなる様子を確認することができた。したがって、実験結果をある程度説明することに成功した。今後は小振幅の計算では今回の課程が不十分であり計算ができなかったので、この点について研究を進める必要がある。超伝導線材の交流損失を低減するために、マトリックスに埋め込まれているフィラメントを細線化することにより、磁束線の運動をピン・ポテンシャル内に制限し磁束線可逆効果を利用する方法がある。実際に金属系超伝導Nb-Ti極細多芯線や酸化物超伝導体Bi-2223銀シーステープではこの効果が確かめられている。この現象の理論的な解明が望まれるが、これまでは臨界電流密度の磁界依存性を無視したCampbe11モデルによって説明が試みられたが、磁界依存性が大きい低磁界のところで理論と実験の外れが大きかった。本研究ではこの問題を解決するために臨界電流密度の磁界依存性を考慮したCampbellモデルを考え、新しく超伝導体内部の磁束密度分布を求めることのできる二次微分方程式を導き出した。そしてこの微分方程式を数値的に解き、内部の磁束分布から磁化を求め、最終的に交流損失の見積りを行った。その結果、外部磁界を変化させたときの磁化曲線はマイナー曲線からメジャー曲線まで正しく一致しており、従来の不可逆な磁束線の運動を正しく求めることができていることがわかった。したがって、実験結果をある程度説明することができた。しかし小振幅の計算では今回の仮定が不十分であり内部の磁束分布の計算ができず、交流損失を評価できなかった。これが今後の課題である。
皮膚三次元培養組織による慢性皮膚潰瘍再上皮化の実験的研究

三次元培養皮膚モデル、創傷治癒モデルを用い、正常皮膚と慢性潰瘍部の線維芽細胞真皮モデル上での表皮層形成、および再上皮化の相違の検討を試みた。慢性潰瘍部の細胞は増殖能が乏しく、表皮層形成、再上皮が共に不十分であった。代用に継代培養を重ねた線維芽細胞を用いた系、およびハイドロコルチゾンを投与した系を用いた。真皮モデルでは、収縮、硬度が抑制され、皮膚モデル、創傷治癒モデルでは表皮層形成が抑制された。褥瘡、糖尿病性潰瘍、虚血性潰瘍など難治性の慢性皮膚潰瘍では、肉芽創面での上皮化が遷延する。創傷治癒過程における表皮角化細胞の増殖と分化による上皮化は、生体内では肉芽創面に存在する線維芽細胞との細胞間相互作用により大きくレギュレートされていると考えられる。本研究では皮膚三次元培養組織による創傷治癒モデルを用い、細胞増殖因子の発現・反応の違いに焦点を当て、正常皮膚と慢性潰瘍部における再上皮化の相違を検討することを目的としている。平成21年度は、1.正常線維芽細胞による創傷治癒モデルの作製2.慢性潰瘍から採取した線維芽細胞による創傷治癒モデルの作製3.上記1.2.基本モデルの組織検討を目標とした。正常線維芽細胞による創傷治癒モデルでは、幅4mmに表皮欠損部を作製したところ、約3日で1-2層の未分化な表皮層が再生した後、重層化・分化をし、約7日で欠損部作製前と同様の重層化した扁平上皮層が再生された。免疫染色により、基底層・基底上層・顆粒層・角化層に特有の分化マーカーの発現を確認した。慢性潰瘍部から採取した線維芽細胞では、細胞自体の増殖能が乏しく、至適な培養継代数、細胞播種数に検討を要している。基本となる皮膚三次元培養組織では、線維芽細胞+コラーゲンマトリックスにより作製する真皮層の収縮・形成が正常線維芽細胞に比べて劣る。またコントロールとするため、同様に線維芽細胞+コラーゲンマトリックスの代わりに、無細胞真皮を用いたモデルを同様に作製しており、今後組織を検討する段階である。平成21年度は、1.正常線維芽細胞による創傷治癒モデルの作製2.慢性潰瘍から採取した線維芽細胞による創傷治癒モデルの作製3.上記1.2.基本モデルの組織検討を始めた。平成22年度は、慢性潰瘍部線維芽細胞による皮膚モデルでの表皮層の形成・再上皮化の検討を進めた。慢性潰瘍部の線維芽細胞は、細胞自体の増殖能が乏しく、同細胞を用いた皮膚モデルでは表皮層の形成が十分ではなかった。正常線維芽細胞では、約7日間で7-8層の扁平上皮層を形成するが、慢性潰瘍部の線維芽細胞では培養日数を長くしても、形成される扁平上皮層は厚くならなかった。また創傷治癒モデルでは、表皮層の再上皮化ができなかった。欠損部を作製した辺縁からの表皮細胞の遊走・増殖が抑制された。培養日数を長くしても、正常線維芽細胞モデルのような再表皮化は見られなかった。既知の主要な増殖因子により、優位に表皮層の形成が促進する結果はまだ得られていない。無細胞真皮モデルでも、同様に表皮層が十分に形成されず、表皮層の形成には線維芽細胞との細胞間相互作用があることが示唆された。今後、慢性潰瘍部線維芽細胞に皮膚モデルの表皮層形成を促進する増殖因子の検討を行う。また生体での血流不全を想定した低酸素分圧の環境でのモデルの作製を試みる。創傷治癒過程における表皮角化細胞の増殖と分化による上皮化は、生体内では肉芽創面に存在する線維芽細胞との細胞間相互作用に大きく関与していると考えられる。平成23年度は、慢性潰瘍を生じやすい老化した皮膚を想定し、継代培養を重ねた線維芽細胞による皮膚モデルを作製した。線維芽細胞とコラーゲンマトリックスからなる真皮モデルでは、マトリックスの収縮が抑制された。

同皮膚モデルでは、表皮層の形成が2-3層と正常線維芽細胞に比較して重層化が抑制された。培養日数による影響はなかった。創傷治癒モデルにおける再表皮化は、表皮細胞が遊走するのに要する時間が延長し、重層化が十分でなかった。既知の増殖因子では、創傷治癒モデルにおいて、bFGF外用で表皮細胞の遊走が促進されたが(優位差はなし)、正常線維芽細胞による再表皮化よりは劣っていた。皮膚モデルおよび創傷治癒モデルにおける表皮層形成(重層化)は促進されなかった。表皮角化細胞は、無血清培養では継代培養により増殖能が低下し、表皮層の慢性潰瘍モデル(継代培養線維芽細胞真皮および正常線維芽細胞真皮)の組織は構築されなかった。
腸内微生物社会は如何にして形成されるのか

海洋や土壌など、地球上のあらゆる環境中には多種多様な微生物共生社会が形成されており、環境生態系を維持している。われわれヒトを含む哺乳類全般も例外ではなく、その腸管内には1,000種類以上で100兆個にもおよぶ細菌群が高密度に生息している。この腸管内で構築されている微生物社会はヒトの健康維持・増進に有用であることが知られているが、微生物社会のバランスが崩れると大腸癌や炎症性腸疾患、アレルギーなどの疾患が誘発されることも報告されている。それ故、腸内微生物社会はわれわれの健康と密接に関わっているといえるが、個々の腸内細菌がどのように振る舞うことで腸管内における複雑な共生微生物社会を形成するのか、すなわち腸内微生物社会形成機構の分子基盤は不明であった。われわれはこれまでに腸内細菌と宿主との相互作用を明らかにするための解析技術として、次世代シーケンサーを用いたマイクロバイオーム解析や、NMRを用いたメタボローム解析など、種々のオミクス解析により得られた情報を統計科学的に集約する統合オミクス解析手法を考案した。本年度は、微生物社会形成機構の始まりを理解することを目的に、微生物社会の初期状態を構築する腸内細菌である大腸菌とビフィズス菌の2菌種をモデルとして選択し、宿主として無菌マウスにそれぞれ大腸菌またはビフィズス菌を単独定着させたノトバイオートマウス、および両者を定着させたノトバイオートマウスを作製した。これらのマウスの糞便を経時的に採取し、腸内細菌叢情報や代謝物情報を統合オミクスにより集約することで、腸内ミニマム生態系とも言える宿主ー大腸菌ービフィズス菌間の3者間ネットワークに基づく腸内微生物社会形成過程を表現する数理モデルを構築した。本モデルの解析から、腸内微生物社会の形成には微生物側の因子だけでなく、宿主側の因子も重要であることが示唆された。25年度が最終年度であるため、記入しない。われわれヒトを含む哺乳類全般も例外ではなく、その消化管内には1,000種類以上で100兆個にもおよぶ細菌群が生息しており、これらの細菌群が複雑に相互作用しながら腸内微生物社会を形成している。バランスのとれた腸内微生物社会はヒトの健康維持・増進に有用であることが知られているが、何らかの要因によりそのバランスが崩れてしまうと、いわゆる悪玉菌と呼ばれる有害菌が増加し、宿主にとって有害な腸内発酵(腐敗)を生じることで、大腸癌や炎症性腸疾患、さらにはアレルギーなどの疾患が誘発される。その一方で、ビフィズス菌や乳酸菌に代表される善玉菌そのものを摂取することで、バランスの崩れた腸内微生物社会を改善し、疾患の改善や予防を行うセルフメディケーションの重要性も示唆されている。したがって、腸内微生物社会がわれわれの健康と密接にかかわっていることは明白であるが、個々の腸内細菌がどのように作用することで、腸管内における複雑な共生微生物社会を形成しているのか、すなわち腸内微生物社会形成機構の分子メカニズムは不明であった。本年度は、微生物社会形成機構においてその初期状態を構築する細菌群である大腸菌とビフィズス菌の2者間の相互作用の詳細について明らかにすることを目的とし、まずは大腸菌およびビフィズス菌のそれぞれについて、in vitroおよび無菌マウスを用いたin vivoでの解析を実施した。核磁気共鳴装置(NMR)を用いたメタボローム解析結果から、大腸菌およびビフィズス菌定着マウスの糞便から、それぞれの細菌に特徴的な代謝産物が検出された。

今年度は研究計画書の実施計画に沿って、代表的な腸内細菌であり腸内微生物社会の初期状態を構成する大腸菌およびビフィズス菌について、in vitroおよび無菌マウスを用いたin vivoでの解析を行った。NMRを用いたメタボローム解析は実施したが、次世代シーケンサーを用いた細菌群の発現遺伝子群の網羅的解析については、現在進行中である。本研究課題の今後の方針は、当初の研究計画書通りに無菌マウスに腸内細菌をいくつか定着させたノトバイオートマウスを作製し、in vivoでの細菌間相互作用について統合オミクス解析を実施する。得られた各階層の網羅的情報を統計科学的に解析し、腸内微生物社会の初期状態の理解を目指す。25年度が最終年度であるため、記入しない。