hpprc/llmjp-kaken huggingface dataset:
non-stop mRNAの品質管理機構およびその生理的意義の解明

本研究の成果として、高等真核生物におけるNSD分子機構において重要な因子を明らかにした。さらにNSDの標的となるmRNAとして他のmRNA分解機構で生じる分解中間産物を同定した。この成果はNSDが他のmRNA分解機構で生成するmRNA中間産物を分解するために必要な、普遍的なmRNA分解機構であることを示している。本研究は高等真核生物におけるnonstop mRNA decay (NSD)分子機構の全容解明と共に、NSDの生理的意義の解明を目的とし、初年度となる本年度は、(1)NSDの分子機構解明、(2)RNAシークエンスによるNSDの内在性標的RNAの同定を目的とし研究を行った。(1)高等真核生物におけるNSD分子機構に関し、ショウジョウバエ細胞を用いて詳細な解析を行った。酵母を用いた研究成果からNSDの主要関連因子としてリボソーム解離因子Pelota / Hbs1が報告されている。これに対しショウジョウバエにおけるNSDではPelota、Hbs1の関与は示されておらず、その分子機構は不明のままであった。しかし今回Pelota/Hbs1を同時にノックダウンすることでnonstop mRNAが安定化することを見いだした。さらに、この条件においてnonstop mRNAは高度にリボソームが結合した状態で維持されていることを確認した。これらの発見により高等真核生物におけるNSDにおいてもPelota/Hba1によるリボソームの解離が重要な役割を果たしていることを初めて明らかにした。さらに、ショウジョウバエ細胞では酵母よりもPelota/Hbs1によるリボソーム解離段階がNSD開始のトリガーとしてより重要になっていることを示す結果を得ている。また、付け加えてNSDと密接に関連している切断型nonstop mRNA由来の異常タンパク質の分解機構についても解析を行い、酵母で提唱されているモデルが保存されていることを確認している。(2)RNAシークエンスによるNSDの内在性標的RNAの同定に関し、(1)で同定したNSDの破綻条件を参考に予備的な実験を行ったが現在のところ内在性標的RNAの同定に至っていない。本年度は(1)NSDの分子機構解明、(2)RNAシークエンスによるNSDの内在性標的RNAの同定を目的とし検討と行った。中でも(1) NSDの分子機構解明に関して解析が予想以上に進み、これまで酵母を用いた解析から提唱されていたモデルとは異なる点が多数明らかになってきた。特に切断型nonstop mRNAの分解機構のPelota/Hbs1依存的なリボソームの解離が不可欠なステップとなっていること、主要なRNA分解酵素の切断型nonstop mRNAの分解への関与が従来考えられていたモデルでは説明出来ないことなどが重要である。また、NSDの生理的意義解明を目的とした切断型nonstop mRNA由来の異常タンパク質の分解機構については酵母モデルと同じ挙動を確認した。しかし、Pelota/Hbs1のノックダウンにより細胞全体のタンパク質の翻訳効率が著しく低下してしまうためPelota/Hbs1ノックダウン時の異常タンパク質を検出することが困難である等の問題がある。(2)NSDの内在性標的RNAの探索に関し、Total RNAを用いたRNAシークエンスでは内在性標的RNAを同定することは困難であった。これは完全長のmRNAに対し切断型mRNAの量が微量であるためと考えられる。このことから実験のスケールの大規模化が必要である。また内在性mRNAをショ糖密度勾配遠心法により精製した際、mRNAが非特異的に分解されることを確認している。切断型nonstop reporter mRNAや比較的短いmRNAでは特に問題にならないことから、この非特異的分解はmRNAの長さ依存的な分解であると推測される。また現行のショ糖密度勾配遠心法では後の操作の阻害物質となる試薬を含むため改めて検討する必要がある。これらの理由によりNSDの生理的意義解明に関し当初の計画から遅れが生じている。Nonstop mRNA decay (NSD)は終止コドンを持たない異常なmRNAを速やかに分解するmRNAの品質管理機構であり、酵母においてNSDの分子機構モデルが提唱されている。しかし、高等真核生物におけるNSD分子機構の解明は十分になされておらず、酵母NSD分子機構モデルがどの程度保存されているかは不明である。また、NSD研究は人工的なNSD標的レポーターmRNAを用いて研究がなされており、内在におけるNSDの標的RNAの全体像は明確に示されていない。そこで本研究は(1)高等真確生物におけるNSD分子機構の全容解明と共に、(2)NSDの内在性標的mRNA、およびその生理的意義の解明を目的とし研究を行った。本研究の成果として(1)NSDの分子機構解明に関し、ショウジョウバエ細胞を用いて詳細な分子機構を明らかにした。まず、酵母と共通する点として、NSD分子機構を特徴づける因子であるリボソーム解離因子Pelota / Hbs1の関与を明らかにした。また酵母と異なる点としてNSDの標的mRNAを分解する際に3'側からの分解は観察されいことが挙げられる。つまり高等真核生物におけるNSDではPelota / Hbs1によるリボソームの解離がより重要になっていることを意味している。ついで、(2)NSDの内在性標的mRNA、およびその生理的意義の解明に関し、NSDの内在性標的mRNAとして、ナンセンス変異を持つmRNAを分解する機構(nonsense mRNA decay (NMD))とsiRNAによるmRNAの切断により生成する5'側のmRNA断片を同定した。

つまり今回の発見は、NSDはmRNAを速やかに分解する機構(NMDやRNAiなど)と共役して、分解中間産物を分解する非常に普遍的な機構であることを強く示唆している。本研究の成果として、高等真核生物におけるNSD分子機構において重要な因子を明らかにした。さらにNSDの標的となるmRNAとして他のmRNA分解機構で生じる分解中間産物を同定した。この成果はNSDが他のmRNA分解機構で生成するmRNA中間産物を分解するために必要な、普遍的なmRNA分解機構であることを示している。本研究の目的である(A)NSD機構の全容解明と(B)その生理的意義の解明に関し、(A)NSD機構の全容解明に関して、本年度の研究が予想以上に進み、より詳細に検討することで従来モデルでは十分に考慮されていなかった点の重要性を明らかに出来ると考えている。このことから、NSD機構の全容解明に関して当初の予定を延長し、より入念に検討していく予定である。具体的にはPelota/Hbs1によるリボソームの解離段階、Ski-exosome複合体によるmRNA 3'-5'分解、Xrn1によるmRNA 5'-3'分解の切断型nonstop mRNA分解への寄与を検討し、一連の反応が連鎖的な反応であるのかリダンダントな反応であるのかを明らかにする予定である。(B) NSDの生理的意義の解明に関し、現行の計画では実験の長期化、大規模化が避けられない。そこで計画を変更し、NSDの標的であると予想される内在性RNAを直接解析する。特にこれまでの成果として、他のRNA分解酵素に影響を及ばすこと無くPelota/Hbs1のノックダウンのみで切断型nonstop mRNAが安定化することを見いだしており、候補の切断型mRNAがNSDの基質であるかどうかは容易に判別することが出来る。また候補の切断型mRNAとしては、分子内切断が報告されているRNA分解機構に着目する。mRNAの分子内切断はsiRNAやナンセンス変異含有mRNAの分解機構(NMD)など一般的にもよく知られ、その生理的意義がよく理解されているRNA分解機構で観察される。このことからこれらのRNA分解機構で生じる5' mRNA分解中間産物がNSDの基質であるかを中心に検討する予定である。これによって、NSDの内在性標的の大きなクラスターを明らかにでき、NSDの生理的意義を類推することが容易になると考えられる。分子生物学
乱れた食習慣による肝臓の炎症促進と機能不全：糖尿病・感染症への関与

インスタント食品や加工食品の多用は、現代人の食生活の特徴の一つと言える。これらの食品には様々な添加物が使用されているが、その健康影響については意見が分かれている。そこで発色剤や酸化防止剤として加工肉に多用されている亜硝酸ナトリウムの影響について検討した。Balb/cマウスに亜硝酸ナトリウム添加食(含有量0.09% ;日本での最大使用許可量の約13倍)を与え、60日間飼育した。対照群には、亜硝酸ナトリウム非添加食を与えた。実験食投与期間中の飼料摂取量、実験食投与後の体重および肝臓と腎臓の重量は対照群と実験群で有意差は生じなかったが、脾臓重量は対照群と比べて実験群で有意に増大した。脾臓で、がん原遺伝子およびストレス応答遺伝子の発現量が対照群と比べて実験群で増加した。好中球発現遺伝子(Mpo、Ly6gなど)の発現量も実験群で増加した。一方、マクロファージ関連遺伝子や、ヘルパーT細胞マーカー、NK細胞マーカーおよび成熟樹状細胞マーカーの発現量は、実験群で減少した。さらに炎症関連遺伝子(Tnf、Il6、Ifng、Il10、Il18、Tgfb、Tlr2、Icam1、Vcam1など)の発現量が対照群と比べて実験群で低下した。亜硝酸ナトリウムによる肝臓での遺伝子発現量の変動は、脾臓と比べて少なかった。脾臓で生じた炎症関連遺伝子の発現量の低下は、マクロファージやT細胞が減少したことによると考えられるが、その理由や個体の免疫系に与える影響については、現在検討中である。インスタント食品や加工食品に過剰に含まれる食塩や油脂に加えて、食品添加物も組織の遺伝子発現の変動を介して生活習慣病の発症・悪化に関与している可能性がある。現代人の乱れた食生活と疾患(生活習慣病)との関係を明らかにする目的で、多忙による「欠食・まとめ食い」が、人々の健康におよぼす影響について検討した。近年の研究から、生活習慣病をはじめとする様々な疾患の因子として、炎症反応が注目されている。そこで「欠食・まとめ食い」のモデルとして、実験動物(マウス)に絶食・復食を施し、炎症反応の誘導と生理機能への影響について調べた。前回の研究で、標準体重マウスに絶食・復食を施すと、肝細胞傷害が促進し、肝臓で炎症反応が誘導された。そこで今回、肥満マウスについても検討したところ、復食による肝細胞傷害の程度は標準体重マウスに比べて軽減したが、復食に伴う肝臓での炎症誘導は確認された。一方、正常時には、肥満マウスの白色脂肪組織で炎症促進が観察される。しかし、絶食により標準体重マウスの白色脂肪組織で脂肪分解が促進し、血中の遊離脂肪酸濃度が肥満マウスと同じレベルまで増加した。その後、復食に伴い白色脂肪組織で炎症性サイトカインやケモカイン濃度が肥満マウスと同レベルまで増大した。一方、肥満マウスでは絶食による脂肪分解や血中遊離脂肪酸濃度の増加は、標準体重マウスと比べてかなり軽減した。また復食に伴う炎症反応の促進は、標準マウスよりも遅延した。ここまでの結果から、「欠食・まとめ食い」により肝臓と白色脂肪組織で炎症反応が誘導されるが、標準体重の人の方が、肥満気味の人より、「欠食・復食」により炎症反応が誘導されやすいことが示唆された。「欠食・まとめ食い」による炎症誘導について、肝臓に加えて新たに白色脂肪組織、褐色脂肪組織での知見を加えることで総括的な検討を試みた。現代人の食習慣が、肝臓の炎症促進とそれに伴う機能不全を介して、糖尿病や感染症の原因になる可能性について検討することを目的とした。近年のライフスタイルの変化(多忙、利便性の向上、生活様式の多様化)は、「欠食・まとめ食い」や「レトルト・インスタント食品の多用」など食生活の乱れを招き、人々の健康を脅かすことが懸念される。前年度の実験で、「欠食・まとめ食い」により肝臓および白色脂肪細胞で、生活習慣病をはじめとする様々な疾患の因子である炎症反応の誘導と生理機能の変調を確認した。今年度は、「レトルト・インスタント食品の多用」の影響について、肝臓を中心に検討した。食品添加物であるかんすいを加えたエサをマウスに半年間摂取させ、各臓器への影響について調べた。尚、餌に加えたかんすいの量は、ヒトが普段の食生活で摂取する量と同程度とした。また、かんすい添加食のpHが中性であることをあらかじめ確認した。餌の摂取量はコントロール群と差がなかったが、半年間での体重増加率は有意に軽減した。肝臓でもストレス対応関連遺伝子の変動が確認されたが、予想に反して、腎臓でストレス対応因子、生体恒常性や生理機能の維持、炎症反応に関連する遺伝子の発現が影響を受けた。この結果を踏まえて、肝臓のみならず他の臓器への影響も加えて、包括的に疾患との関係を明らかにする必要性が生じた。現在、肝臓に加えて免疫関連臓器など多臓器への影響についても検討中である。乱れた食生活による疾患(糖尿病、感染症)の誘因について明らかにする目的で、「欠食・まとめ食い」に加えて、新たに食品添加物の長期間摂取による生体への影響について検討した。現代人の乱れた食生活が、肝臓をはじめとする各臓器の炎症反応の促進を介して、糖尿病や感染症の原因になる可能性について明らかにすることを目的とした。これまでに1多忙による「欠食・まとめ食い」、2インスタント食品の多用による「かんすいの長期間摂取」について、動物実験モデルにより検討した。

1「欠食・まとめ食い」の実験モデルとして、マウスを絶食後、復食させると、肝臓のみならず白色脂肪組織でも炎症関連遺伝子の発現の増大が確認された。白色脂肪組織での炎症関連遺伝子の発現は、一時的ではあるが、様々な疾患との関連が指摘されている肥満マウス(欠食・まとめ食いをしていない個体)の発現と同レベルまで達した。2人が普段の食生活で摂取する量と同程度のかんすいを含む餌を半年間マウスに摂取させた。かんすいの摂取により、体重が有意に低下した。また、かんすいを摂取したマウスでは、腎臓の重量がコントロールマウス(かんすい非摂取)の94%、白色脂肪組織の重量が85%にそれぞれ低下した。かんすいの摂取により血中遊離脂肪酸濃度が、コントロールマウスの115%に増加した。またかんすいの摂取により、肝臓でストレス関連遺伝子の発現の増大が確認された。さらに脾臓では、ストレス関連遺伝子に加えて、がん関連遺伝子の発現の増加も認められた。現在、肝臓、脾臓に加えて他臓器や筋肉での遺伝子発現の変動について調べている。加えて、各臓器の形態学的な変化についても検討中である。平成29年4月に千葉大学から相模女子大学へ移動した。移動に伴う新しい研究室の整備、講義の準備、動物実験の許可取得等で時間がかかり、予定していた研究実験をおこなう時間を十分確保できなかった。インスタント食品や加工食品の多用は、現代人の食生活の特徴の一つと言える。これらの食品には様々な添加物が使用されているが、その健康影響については意見が分かれている。そこで発色剤や酸化防止剤として加工肉に多用されている亜硝酸ナトリウムの影響について検討した。Balb/cマウスに亜硝酸ナトリウム添加食(含有量0.09% ;日本での最大使用許可量の約13倍)を与え、60日間飼育した。対照群には、亜硝酸ナトリウム非添加食を与えた。実験食投与期間中の飼料摂取量、実験食投与後の体重および肝臓と腎臓の重量は対照群と実験群で有意差は生じなかったが、脾臓重量は対照群と比べて実験群で有意に増大した。脾臓で、がん原遺伝子およびストレス応答遺伝子の発現量が対照群と比べて実験群で増加した。好中球発現遺伝子(Mpo、Ly6gなど)の発現量も実験群で増加した。一方、マクロファージ関連遺伝子や、ヘルパーT細胞マーカー、NK細胞マーカーおよび成熟樹状細胞マーカーの発現量は、実験群で減少した。さらに炎症関連遺伝子(Tnf、Il6、Ifng、Il10、Il18、Tgfb、Tlr2、Icam1、Vcam1など)の発現量が対照群と比べて実験群で低下した。亜硝酸ナトリウムによる肝臓での遺伝子発現量の変動は、脾臓と比べて少なかった。脾臓で生じた炎症関連遺伝子の発現量の低下は、マクロファージやT細胞が減少したことによると考えられるが、その理由や個体の免疫系に与える影響については、現在検討中である。インスタント食品や加工食品に過剰に含まれる食塩や油脂に加えて、食品添加物も組織の遺伝子発現の変動を介して生活習慣病の発症・悪化に関与している可能性がある。引き続き生活習慣病の誘引因子として、「欠食・まとめ食い」と炎症との関係について知見を重ねる。さらに食品添加物の長期間摂取が生活習慣病の誘導・悪化に及ぼす影響について、遺伝子レベルで解析する。
アジア二国における計画外妊娠のケースを対象とした育児支援プログラムの実践と評価

1.ベトナムと日本における育児状況に関する調査平成19年5-12月に3・4か月児健診を受診した須賀川市の母親392名と,同年10-12月に1-3か月児健診を受診したホーチミン市の母親294名を対象とした。特に,若く,初産で,予定外に妊娠した母親において,育児の自信がなくなる頻度が高いことが明らかになった。育児の自信は様々な育児状況と,母親の自己効力感に強く関連しており,自己効力感を高める育児支援が必要であることが示唆された。さらに,ホーチミン市医科薬科大学付属病院小児科医師が日本で育児支援研修を受けることにより現地との協力体制を強化し,越語のスクリーニング票の開発とその実用性を確認することができた。2.日本における育児支援プログラムの実施と評価須賀川市の平成18・19年度3・4か月児健診時に,QOL・自己効力感・うつ指標により育児困難ハイリスク者をスクリーニングし,カナダで普及しているNobody's Perfectを参考にした育児支援プログラムを平成19・18年度に4期実施した。データ収集が完了した参加者計18名(ハイリスク参加群)のプログラム参加前後の評価指標の変化を,平成19年5月から平成20年3月に3・4か月と9・10か月児健診の両方を受診したハイリスク非参加群(198名)、非ハイリスク群(38名)の指標の変化と比較検討した。QOLはハイリスク参加群のみで,自己効力感はハイリスク参加群と非ハイリスク群で上昇を認めた。育児に自信のない割合については,統計的に有意ではないが,ハイリスク非参加群よりハイリスク参加群の方がより低下し,非ハイリスク群では上昇した。参加者によるプログラム評価では,子育ての考え方が前向きになり,プログラムが役に立ったとほぼ全員が回答した。以上より,本プログラムの有効性が確認された。1.結果1)2国間比較育児支援プログラムの目的が前向きな育児であることから、平成16・17年度縦断研究のデータを用いて、対象2国における「育児の自信」について分析した。育児の自信が「ない」割合が日本では48%、ベトナムでは63%と高く、日本では計画外妊娠、初産、主婦が、ベトナムでは高学歴が関連していた。2)須賀川市育児支援プログラムの研修を保健師1人が受講し、試験的に2期実施した。参加者数は前期7人、後期6人だった。前期の評価結果、フェーススケール(QOL)が有意に改善した。育児の自信が「ある」は0人から2人に増加したが、自己効力感に変化は見られなかった。参加者による教室評価では、子育ての考え方が前向きになり、教室が役に立ったとほぼ全員が回答した。平成18年6月より対象者をスクリーニングするためのアンケートを、赤ちゃん訪問および3・4ヶ月健診時に開始した。同年9月までに回収した110人分のデータを用い、スクリーニング指標のカットオフポイントなどを検討した。また、「育児の自信」は母親のQOL、産後うつ、自己効力感に有意に関連することが明らかになった。3)ホーチミン市現地研究協力者2人が平成18年8月27日-9月1日に来日して、須賀川市の育児支援プログラムを見学し、研究計画について検討した。平成19年2月8・12日にホーチミン市医科薬科大学小児科外来の乳児健診にて、須賀市同様のスクリーニングの予備調査を実施した。940人に協力を依頼し、拒否はいなかったが、1ページ以上未記入が15人、本人以外の記入が2人いた。乳児健診は半日で150人程度を医師2人で診察しており、現状に合わせたスクリーニングの簡素化と小児科医との連携強化が必要である。2.今後の方向性須賀川市では対照群を設けたプログラム評価を実施する。ホーチミン市では育児困難のスクリーニング方法の検討を進める。

育児に自信のない割合については,統計的に有意ではないが,ハイリスク非参加群よりハイリスク参加群の方がより低下し,非ハイリスク群では上昇した。参加者によるプログラム評価では,子育ての考え方が前向きになり,プログラムが役に立ったとほぼ全員が回答した。以上より,本プログラムの有効性が確認された。
学術情報流通におけるプラットフォームのエコシステム形成と普及要因の解明

今年度は,1)学術情報プラットフォームのインテグリティに関する調査および2)電子ジャーナルプラットフォームのドミナントデザインに関する調査,3)プラットフォームに関する網羅的文献収集を行った。「学術情報プラットフォームのインテグリティに関する調査」に関しては,学術情報プラットフォーム上における撤回論文の提供状況について,調査計画の立案,予備調査および本調査(一部)を行った。「電子ジャーナルプラットフォームのドミナントデザインに関する調査」に関しては,主な商業出版社および学協会が提供している電子ジャーナルプラットフォームを対象に,どのプラットフォームがドミナントデザインとして電子ジャーナルプラットフォーム市場の支配を勝ち取ったデザインであったかを明らかにすることを目的に,文献調査,出版社ウェブサイト調査,電子ジャーナルプラットフォーム調査を行っている。「プラットフォームに関する網羅的文献収集」に関しては,昨年度同様にプラットフォーム研究および学術情報流通におけるプラットフォームを扱った文献の網羅的収集を継続した。収集した関連文献リスト(図書・雑誌論文・ウェブサイトなど)は,ホームページ上で公開・随時更新している(http://lis.human.mie-u.ac.jp/post/161536774281/how-platforms-reshape-scholarly-communication)。今年度実施した三調査に関して,順調にデータ収集がなされており,具体的な研究成果を得られる見込みが立っているため。来年度は,引き続き,三調査について調査を行い,学会発表および論文化を行う予定である。本年度は,1)プラットフォーム概念の整理および2)学術情報流通におけるプラットフォームの事例調査に向けた調査計画の立案を行った。プラットフォーム概念の整理に関しては,まず国内外のプラットフォーム研究関連の先行研究と学術情報流通におけるプラットフォームを扱った研究の網羅的文献探索を行った。前者に関しては,主に中心的研究者の著作やレビュー論文を対象に,エンジニアリング・デザイン(新製品開発,オペレーションズマネジメント,技術戦略)と経済学(産業経済学・産業組織論)におけるプラットフォーム概念(1製品プラットフォーム,2サプライチェーン・プラットフォーム,3産業プラットフォーム,4多面市場プラットフォーム)について整理した。一方,学術情報流通においては,特定のサービスをプラットフォームと呼ぶことはあるものの定義なしでの利用に留まっていること,プラットフォーム概念を扱った研究は学術雑誌の価格構造に関する経済学分野のものを除いて,ほぼ皆無であることが分かった。学術情報流通におけるプラットフォームの事例調査に関しては,特定商業出版社の電子ジャーナルプラットフォームを対象に,なぜ現在のような先導的役割を果たし,他社への強い影響力を保つことができたかを明らかにすることを目的として事例調査の研究計画を立案した。プラットフォーム概念の整理に関しては,当初の予定通り,網羅的文献収集と中心的研究者・研究の識別,文献レビューは実施できた。学術情報流通における事例研究に関しては,当初の計画であった特定のプラットフォームに限定しない全体像把握から,特定プラットフォーム(電子ジャーナル)に変更したものの,調査計画の立案は順調に進んでおり特段の問題はないと考えている。今後は,電子ジャーナルを対象に,ドミナントデザイン概念を用いて,特定商業出版社の電子ジャーナルプラットフォームがなぜ電子ジャーナルプラットフォーム市場の支配を勝ち取ちとることができたのか明らかにするための調査を行う。具体的には,主な商業出版社・学協会の電子ジャーナルプラットフォームを対象に,EJプラットフォームの1市場調査と2機能調査を行う予定である。当初予定していた物品費(図書,論文複写費)に関して,より安価な電子書籍版やオープンアクセスのものが多数該当していたため,差額が生じた。次年度使用額は,引き続き物品費にあてる。海外での学会発表を予定していたが,来年度へ変更したためその分が繰り越しとなった。
ＮＩＣＵ病棟における薬剤関連インシデント発生要因の解析と対策法の構築

【研究目的】新生児特定集中治療室(NICU)では、新生児という特性に加えて、循環管理や人工呼吸器管理を目的とした経静脈投与が多く、薬剤や用量が変更となる頻度も高いことから、医薬品、特に注射剤に関する安全管理は極めて重要な課題である。投与量や投与速度、配合変化等の確認に加え、24時間勤務するNICU病棟の多くのスタッフに対して、医薬品情報提供を適時的確に実施する体制が求められる。そこで本研究では、NICU病棟における薬剤関連インシデントの詳細を解析し発生要因を明らかにすることを目的とした。並行して薬剤関連インシデント低減に向けた対策を構築し、その有用性について評価した。【研究方法】1年間におけるNICU病棟における薬剤関連インシデント事例とその発生要因を分析した。加えて、薬剤師が病棟スタッフより受けた薬剤関連の質問や報告、薬剤師の記録を分析し、NICU病棟における需要の高い情報を選別した。その解析結果を基に、頻用薬剤の「輸液フィルター投与可否一覧」および「配合変化一覧」を作成し、スタッフへ配布・掲示を行い周知徹底した。また、電子カルテシステムで診療科ごとに設定している薬剤セット処方の入力画面に、注意すべき情報を表示させ、紙媒体の指示箋にも印字することで看護師への確実な情報提供を図り、投与直前にも確認可能とするなど、インシデント低減のための対策法を構築した。【研究成果】病棟スタッフのインシデント報告135件中、回避できる可能があったインシデントは11件、うち9件は薬剤師が不在となる夜間および休日に発生した。NICU病棟内の環境整備やオーダーシステムによる情報支援機能の設定前後1年間で、病棟スタッフによる薬剤関連のインシデント報告は11件から0件と著明に低下した。以上、本研究により実施した薬剤関連インシデント発生要因に基づく対策法の構築は、リスクマネジメントに有用であり、より安全な医療に貢献できることが示唆された。
機能集積表面を持つ単分散高分子ナノスフェア

水溶性マクロモノマーと疎水性モノマーのラジカル共重合を水-エタノール混合溶媒を用いて行うと、水に分散安定性の高い高分子ナノスフェアが生成する。本研究ではまず、分子量分布の狭いポリエチレングリコール(PEG)マクロモノマーとスチレンとも共重合系をモデル系として、レーザー光散乱法を用い、得られるナノスフェアの粒径を測定した。末端がメタクルロイルのPEGマクロモノマーは市販のものを、また、ビニルベンジル基を持つものは片末端に水酸基を持つPEGと、クロルメチルスチレンを反応させて用いた。得られたナノスフェアは水分散性が高く、PEG鎖で覆われていることが容易に類推される。次に、ポリ(N-イソプロピルアクリルアミド)鎖を表面集積したポリスチレンナノスフェアを合成し、その感熱応答性等について検討した。生体由来物質リポソームを薬物担体としたDDS研究は大きな成果を挙げているが、ポリスチレンのような非分解性微粒子をDDSに用いる例は多くはない。経口DDSの場合、担体が体外に排出されるならば非分解性の微粒子も用いる事が可能であると考え、この感熱応答性高分子鎖であるポリ(N-イソプロピルアクリルアミド)鎖を表面集積したポリスチレンナノスフェアがペプチド医薬(カルシトニン)の経口DDSに有効であることを明らかにした。通常は胃で分解されるために経口投与できないペプチド医薬は親水性のグラフト鎖のマトリックス内に包含することが出来、そのため酵素分解されずに胃から腸に運ばれ、次にナノスフェアが腸管粘膜に吸着した後ペプチドを放出し腸から効率よく吸収されると考えて矛盾しないin vitro及び動物実験結果が得られた。
常緑広葉樹林帯における温帯性樹木の遺存分布と成因に関する保全生物地理学的研究

第四紀の寒暖サイクルや近年の地球温暖化のような気候変化に伴って植物が分布を移動させる際に、連続的な分布域からはずれた小さな逃避地(ミクロレフュジア)に分布する小個体群が、移動の起点として重要である。本研究は、ミクロレフュジアの例として、暖温帯の常緑広葉樹林域に存在する温帯性樹木の遺存分布を、文献や標本データによって網羅的に調査して、保全上、重要な地域を選び出し、現地調査によって、遺存分布をもたらす生態的、地理的条件を調べた。さらに、花粉分析によって、その地域の過去の植生変遷を調べて、遺存分布が生じる植生史的背景を明らかにした。年度当初に、研究分担者である内山隆(千葉経済大学)、連携研究者である平吹喜彦(東北学院大学)および富田瑞樹(東京情報大学)の各氏と研究の進め方について打ち合わせた。温帯性樹木の分布情報については、九州、特に宮崎県と鹿児島県について文献情報を収集し、その情報を元に温帯性樹木の分布南限が集中する鹿児島県(紫尾山、霧島山系、高隈山)において2013年9月に現地調査を行った。また、11月に宮崎県立博物館において標本調査による分布情報の収集を行った。一方、関東地方については11月に、栃木県立博物館の標本調査による情報収集を行うとともに、温帯性樹木についての標本データベースを得た。さらに、千葉県清澄山系の現地調査を2013年10月と11月に、東京大学千葉演習林内において実施し、その分布環境を栃木県における分布データベースを活用して比較解析した。その結果は、第61回日本生態学会大会(2014年3月14日18日,広島)において、「常緑広葉樹林帯における温帯性樹木の遺存分布ー千葉県清澄山の例ー」原正利・青木慎哉(千葉中央博・分館海博)・富田瑞樹(東京情報大)・軽込勉(東大・千葉演習林)として発表した。花粉分析による植生史の検討については、常緑広葉樹林帯北限域に位置する千葉県君津市久留里および長崎県壱岐と対馬において、試料のサンプリング調査を実施した。堆積物の年代測定を実施したところ、久留里では約80005000年前、壱岐では約1.2万年前、対馬では約6000年前の年代値を得た。現在、解析を進めているが、久留里では約6000年前以降に針葉樹林期から照葉樹林期への移行が認められた。H26年度当初に、研究分担者である内山隆(千葉経済大学)、連携研究者である平吹喜彦(東北学院大学)および富田瑞樹(東京情報大学)の各氏と研究の進め方について検討した。また、6月には関東地方の重点的調査地域のひとつである房総丘陵の調査を東京大学千葉演習林との共同研究として実施するため、同演習林の説明会においてH25年度の研究実績とH26年度の研究計画について発表した。その後、九州、中国、四国地方、関東地方を中心に文献等の調査を行い、分布データベースの作成と分布集中地域の絞り込みを進めた。しかし、研究代表者である原の体調不良により、年度後半のデータベース作成作業は遅れ、11月12月に予定していた現地調査は実施できなかった。一方、花粉分析による植生史復元については極めて順調に進行し、長崎県対馬における現地調査を4月および11月に実施しサンプリングを行った。また、その試料の分析を進めた。年代測定も行って分析を進めた結果、対馬のサンプルは、完新世におけるモミの分布北限域の成立過程を解明する上で重要なものであることがわかった。モミは、本研究課題がターゲットとしている常緑広葉樹帯・落葉広葉樹林帯の境界域に特徴的に出現する種であり、その成果は本研究課題の目的に照らしても重要である。中国・四国の植生史についてのレビューも進めている。さらに、房総丘陵の植生史について、H25年度に実施した研究成果にも基づき、学会発表(1件)を行い、論文2報を公表した(印刷中)。その1篇は単なる花粉分析結果に留まらず、植生史変遷の背景となる地理的環境について解析したもので、本研究課題の進展上、重要な意義を持つ。当該年度の研究計画ついては、年度当初よりメール等で打ち合わせを進めていたが、7月に千葉市で、原正利(千葉県立中央博物館)、内山隆(千葉経済大学)および富田瑞樹(東京情報大学)の3名が集まり、特に調査上の重点地域のひとつである長崎県対馬の調査計画について具体的に検討した。9月初めには、現地の研究者およびハイアマチュアの協力も得て、長崎県対馬・壱岐の現地調査を行った。その結果、対馬では、山頂など高海抜域および渓谷沿いの低海抜域に温帯性落葉樹がまとまって分布する傾向が確認された。冬季の季節風にさらされる高海抜域の低温や強風、霧などの局所的な気候条件や露岩の存在、渓谷における地表攪乱が温帯性落葉広葉樹の遺存に影響していると推定された。壱岐では地形がなだらかで、対馬のような地形条件が存在せず、また、古代からの人為攪乱によって温帯性樹木の分布はほとんど見られなかった。全国的な分布データベースの作成と分布集中地域の絞り込みについては、その後、九州、中国地方、四国地方を中心に文献等の調査を行い、作成を進めた。これまでのところ九州北部が保全上の重要性が確認されつつある。一方、花粉分析による植生史復元については、植生と花粉組成との対応を調べるため、対馬の現地調査時に表層花粉を採取し、分析を進めた。また、11月には壱岐でボーリングによる堆積物採取を行った。

その分析は、まだ進行中であるが、最終氷期最寒冷期(LGM)以降の3回の寒冷期(1.8万年前、1.5万年前、1.2万年前)の植生変遷として針葉樹林と草原が劇的に変化してきたと推定される。1共同研究者との連携:研究分担者および連携研究者とはメールを活用し、また現地調査前には集まって打ち合わせを行った。2分布データベースの作成および分布集中地域の抽出:分布データベースの作成と重要地域の絞り込みは、当初の予定よりやや遅れているが着実に進めている。3花粉分析:2回の現地調査を行って、表層花粉および堆積物採取を行い、年代測定および分析を進めた。さらに植生史のレビューも行っている。1.昨年度までに保全上の重要性が確認された九州北部について、9月に原正利(千葉中央博)、平吹喜彦(東北学院大)、富田瑞樹(東京情報大)の3名で、福岡県の4地域(背振山、古処山、英彦山、平尾台)の現地調査を行い、温帯性樹木の分布状況と植生について調べた。現在、照葉樹林が卓越する同地域においては、温帯性樹木の分布はほぼ完全に山頂部に追い上げられており、東日本で見られるように、温帯性樹木が広範囲で低海抜地に残存することは無かったが、一方、急峻な岩塊地や石灰岩地などには、局所的に多数の種ががまとまって遺存分布する例も確認され、地質、地形条件が重要であると考えられた。2.花粉分析による植生復元については、長崎県の対馬市佐護川および壱岐市芦辺町で採集した資料について年代測定も実施して解析を進めたほか、11月に壱岐市勝本町で追加的堆積物試料を採取し、対馬市上県でボーリング可能地の視察を行った。これまでの分析結果から、対馬暖流が及ぶこれらの地域は、照葉樹林のレフュージアとなっていたと推定される一方、最終氷期盛期に成立していた針葉樹林から、温帯性の落葉広葉樹林ではなく、草本植生へと変化する例も認められた。これらのことから、国内においても、最終氷期以降の気候温暖化に伴う植生変化パターンには大きな地域差があり、現在の植物分布も、このような植生変遷パターンの違いによってもたらされていると考えられた。3.全国的な分布データベースの作成と保全上の重要地域の絞り込みについては、さらに文献等の調査を進めた。第四紀の寒暖サイクルや近年の地球温暖化のような気候変化に伴って植物が分布を移動させる際に、連続的な分布域からはずれた小さな逃避地(ミクロレフュジア)に分布する小個体群が、移動の起点として重要である。本研究は、ミクロレフュジアの例として、暖温帯の常緑広葉樹林域に存在する温帯性樹木の遺存分布を、文献や標本データによって網羅的に調査して、保全上、重要な地域を選び出し、現地調査によって、遺存分布をもたらす生態的、地理的条件を調べた。さらに、花粉分析によって、その地域の過去の植生変遷を調べて、遺存分布が生じる植生史的背景を明らかにした。共同研究者との連携:年度当初に研究分担者および連携研究者と打ち合わせを行った。分布データベースの作成および分布集中地域の抽出:年度前半は順調に進行したが、研究代表者の健康上の問題により、年度後半の研究は遅れざるを得なかった。また、関連する現地調査も実施できなかった。花粉分析:2回の現地調査を行ってサンプリングを実施し、年代測定および分析を進めた。1件の学会発表と2編の論文を公表した(印刷中)。
生き残り遺伝子Survivin解析による腎盂・尿管癌のアポトーシス制御の解明

1.survinアミノ酸配列よりポリペプチドを合成し、それを抗原としてウサギポリクローナル抗体、マウスモノクローナル抗体を作製した。しかし、作製した抗体はsurvivinを認識せず、蛍光抗体、免疫組織化学で増殖する細胞と癌細胞の核と細胞質に強く反応した。Western blotでは、22,60,85kdにバンドが見られた。2.マウスモノクローナル抗体を2回サブクローニングした。この抗体をY-49と呼ぶことにした。Western blotでは、22kdのバンドがより濃く鮮明となった。3.fkow cytometryで、増殖細胞のY-49標識率を検討した。PHA刺激正常ヒトリンパ球を用いてY-49標識率を検討したところY-49はS, G2/Mに強く標識された。4.免疫組織化学で各臓器と悪性腫瘍におけるY-49陽性所見を検討した。リンパ節、食道、胃、大腸、睾丸、卵巣などの細胞増殖が盛んな細胞にY-49が陽性であり、肝臓、肺、腎臓、甲状腺などではY-49陽性細胞は少数であり、脳ではY-49陽性細胞は殆ど見られなかった。悪性腫瘍細胞では殆どがY-49に陽性であり、悪性度が高いものほどY-49の陽性率が高かった。surv 11-AおよびSAA共にウェスタンブロットにて16,22,60,85kdの位置にバンドを有していた。surv11-Aは、16kdの位置に最も強いバンドを有していた。一方SAAは、60,85kdの位置に強いバンドを有していた。これら抗体を用いた免疫組織学的解析では、Surv 11-Aは主に胞体が染まり又SAAは主に腫瘍核が染色された。これらの結果よりは、Survivin蛋白は16kdにあり、SAA蛋白は60,80kdにあるものと考えられた。腎孟尿管癌標本を用いて更に免疫組織学的な解析を続行中である。1.survivinアミノ酸配列よりポリペプチドを合成し、それを抗原としてウサギポリクローナル抗体、マウスモノクローナル抗体を作製した。3.flow cytometryで、増殖細胞のY-49標識率を検討した。PHA刺激正常ヒトリンパ球を用いてY-49標識率を検討したところY-49はS,G2/Mに強く標識された。
太陽および天体プラズマに関連する多価イオンの分光研究

本年度はまとめの年度として、これまで立ち上げた研究の継続を進めるとともに、得られたデータの解析を進め、論文としてまとめたり、会議で発表したりするなど、成果を形として公表することに重点を置く計画であった。まず、国際会議としては、当該分野で最も権威があり参加者も多い原子衝突国際会議(ICPEAC2017、7月にオーストラリアケアンズにて開催)において、硫黄多価イオンの分光測定に関する成果と、鉄多価イオンの共鳴励起に関する成果の2件をポスターにて発表した。硫黄、鉄、いずれも天体物理において重要な元素であり、その発光の性質を調べることは、太陽コロナなどの天体高温プラズマ診断において有用である。前者については、極端紫外領域(160-300オングストローム)におけるS VIII-XIIIイオンの2s-2p遷移を小型電子ビームイオントラップで観測し、同定を行ったものである。この成果については論文としても投稿すべく、現在執筆を進めている。後者については、Fe XVおよびFe XVIイオンの電子衝突による3d励起過程に現れる共鳴励起過程を、極端紫外域にある3p-3d遷移強度の電子ビームエネルギー依存せいから調べたものである。この成果については既に論文として執筆し、天文分野で最も権威ある雑誌Astrophysical Journalに論文を投稿し、既に掲載されている。また、我々と同様の装置により多価イオンの分光研究を行っている上海復旦大学を5月に訪問し(先方からの依頼)、電通大の研究成果を報告するとともに、先方の研究状況を把握し、研究のすみわけなどについて議論する他、情報交換を行った。その他、次世代の短波長リソグラフィ光源に資するランタノイド系多価イオンの発光線観測については本研究の成果が認められ、研究期間終了後の17年11月に受入研究者の中村が国際会議にて招待講演を行っている。29年度が最終年度であるため、記入しない。本研究課題は、太陽コロナに代表される天体高温プラズマの分光診断において必要とされている多価イオンの分光実験データを、実験室の良く定義されたプラズマである電子ビームイオントラップを用いて測定・提供することが目的である。平成27年度は、太陽コロナにおける主要構成イオンである鉄多価イオンの分光測定を小型電子ビームイオントラップを用いて行った。鉄多価イオンの中でも、極端紫外域の分光観測による密度診断おいて重要となる10+から14+のイオンにおいて、密度に対して敏感な依存性を持つ発光線の強度を測定した。同時に、電子ビームの空間的広がりと、電子ビームとトラップイオンの空間的重なりを実測することにより、イオンが曝されている実効的な電子密度を実験的に決定した。これまでの研究では、何らかの理論計算に規格化することで間接的に電子密度を得ていたが、本研究では理論計算に一切頼ることなく電子密度を実測した上で、発光線強度比の密度依存性を得ることに成功した。その結果、10+から13+の発光線強度比に関しては、衝突輻射モデルによる計算と良い一致が見られたが、14+の発光線強度に関してのみ、モデル計算との著しい不一致が確認された。その原因の可能性の一つとして、エネルギー依存に着目した。一般にエネルギー依存は大きくないとされているが、実験を行ったエネルギー領域においては共鳴の寄与があることが予想されたため、共鳴過程観測のためのエネルギー掃引システムを立ち上げ測定を行った。その結果、二電子性共鳴捕獲からの自動電離を介した共鳴励起過程、およびそれに伴う発光過程を観測することに成功した。これらの成果を物理学会などで発表した。より高価数の鉄多価イオンについて実験を行うためには、高エネルギー型電子ビームイオントラップを用いる必要があるが、現在真空トラブルで使用できない状態にある。来年度以降の実験に向けてその修復作業を進めた。今年度得られた成果のうち、電子密度依存性の測定においては、当初計画していた通り、複数の鉄多価イオンにおいて実効的電子密度を実測し、電子密度依存性を測定することで、衝突輻射モデルの検証を行うことに成功した。加えて、当初計画では来年度以降に行う予定であったエネルギー依存測定、共鳴発光過程の観測を、そのシステム立ち上げから行い、観測まで成功することができた。極端紫外域の高分解能スペクトルにおいて、このような共鳴過程が観測されたことは過去にほとんどなく、困難な実験である。それを初年度から成功させたことから、当初の計画よりも大幅に進展しているということが言える。高エネルギー電子ビームイオントラップの復旧作業は、当初予期していなかったことがいくつかあったため、計画どおり順調であるとは必ずしも言えないが、大よそ想定の範囲であり、着実に進展している。今年度はまず昨年度からの継続として、電子ビームイオントラップを用いた鉄多価イオン発光線の電子密度依存性の測定を行った。複数の鉄多価イオンにおいて実効的電子密度を実測し、電子密度依存性を測定することで、衝突輻射モデルの検証を行った。加えて、昨年度成功した鉄多価イオンの共鳴励起過程の研究に関しても、発展的計測を行った。昨年度はFe14+イオンについて共鳴過程を観測することに成功したが、今年度はFe15+イオンについても共鳴励起過程を観測することに成功した。加えて、共鳴過程の断面積の計算をHULLAC、FACという複数の計算コードを用いて行い、実験結果との比較・評価も行った。鉄多価イオンのみならず、天文に深く関連するイオンの観測も行った。

例えば、太陽大気中での存在比の大きいSiイオンやSイオンなどについて、電子ビームイオントラップを用いて多価イオンを生成し、極端紫外領域の発光スペクトルの観測・同定を行った。その結果、これまでに観測例のない多くの未同定発光線を観測し、その波長を決定することに成功した。また、そのような未同定発光線の観測を多様な元素イオンで行い、原子データの蓄積に資するため、Eu、Gdなどのランタノイド系をはじめとする複数の重元素多価イオンの発光線スペクトルの観測を行った。これらのデータは短波長光源の開発に資するものである。これらの結果をポーランドで開催された多価イオン国際会議(HCI2016)をはじめとする複数の国際会議で発表した他、国内でも物理学会において発表した。より高価数の多価イオンの観測を行うため、現在真空トラブルで運転停止中である多価イオン源Tokyo-EBITの復旧作業を進めた。今年度は昨年度立ち上げた研究を継続することが主な課題であったが、それが順調に達成できたと同時に、副産物として、短波長光源開発に資する重元素多価イオンの未同定発光線の観測などの重要な成果も得られた。現在真空トラブルで運転停止中である多価イオン源Tokyo-EBITの復旧作業が完了しておらず、観測が始められなかったことは若干計画より遅れていると言えるかもしれないが、復旧も着実に進んでおり、来年度移行の運転再開に期待ができる状態になった。また、複数の国際会議でも発表し、そのいずれにおいてもポスター発表から口頭発表に選出されるなど、成果の注目度も高いことが実証された。本年度はまとめの年度として、これまで立ち上げた研究の継続を進めるとともに、得られたデータの解析を進め、論文としてまとめたり、会議で発表したりするなど、成果を形として公表することに重点を置く計画であった。まず、国際会議としては、当該分野で最も権威があり参加者も多い原子衝突国際会議(ICPEAC2017、7月にオーストラリアケアンズにて開催)において、硫黄多価イオンの分光測定に関する成果と、鉄多価イオンの共鳴励起に関する成果の2件をポスターにて発表した。硫黄、鉄、いずれも天体物理において重要な元素であり、その発光の性質を調べることは、太陽コロナなどの天体高温プラズマ診断において有用である。前者については、極端紫外領域(160-300オングストローム)におけるS VIII-XIIIイオンの2s-2p遷移を小型電子ビームイオントラップで観測し、同定を行ったものである。この成果については論文としても投稿すべく、現在執筆を進めている。後者については、Fe XVおよびFe XVIイオンの電子衝突による3d励起過程に現れる共鳴励起過程を、極端紫外域にある3p-3d遷移強度の電子ビームエネルギー依存せいから調べたものである。この成果については既に論文として執筆し、天文分野で最も権威ある雑誌Astrophysical Journalに論文を投稿し、既に掲載されている。また、我々と同様の装置により多価イオンの分光研究を行っている上海復旦大学を5月に訪問し(先方からの依頼)、電通大の研究成果を報告するとともに、先方の研究状況を把握し、研究のすみわけなどについて議論する他、情報交換を行った。
大腸菌の代謝・遺伝子発現の統合モデルの開発

細胞の代謝は転写、翻訳、酵素反応のレベルで制御されており、これらの複数の階層に跨ってどのように代謝が調節されているのかは大変興味深い。私は大腸菌の野生株や▲arcA株(硝酸条件)を複数の培養条件で連続培養し、トランスクリプトーム、メタボローム、代謝フラックスを測定し、それぞれの調節機構を明らかにした。また、測定したマルチオミックスデータを構築した動的モデルを使って統合することで動的モデルのチューニングを実施し、▲arcA株の遺伝子発現比を元にシミュレーションしたところ、予測された反応速度は実測フラックスとほぼ一致することを示した。異なる階層のオミックスデータを統合し、細胞内の調節機構を解明するためのプラットフォームとしての有用性を示すことができた。本年度,私は大腸菌に複数糖源を同時に利用して効率的な物質生産を行なうため,カタボライト抑制の調節メカニズムの解明を目指した.野生株の他,カタボライト抑制に関与する遺伝子(ptsG,pgi,crp)についても欠損・変異株を使ってグルコースとキシロースを糖源とした連続培養を行い,増殖速度に対するメタボロームや代謝フラックスの変化を測定した.実験と並列してシミュレーションを行なうための動的モデル構築も行なった.大腸菌中心炭素代謝経路の遺伝子発現制御および酵素反応を含むモデルとして,Usudaら(2010)のモデルを検討したが,必要な代謝に関する既知の制御が含まれていることからKadirら(2010)のモデルをE-Cellシステムに移植し,上記モデルの遺伝子発現制御を組み込み,統合モデルを作成している.さらにモデルのパラメータチューニングに必要な酵素活性をハイスループットに得るため,同位体標識を利用してin vitroで測定する手法を開発した.また物質生産への研究として,硝酸呼吸を利用した嫌気条件下における水素生産についての代謝工学を実施した.硝酸呼吸に関連した幾つかの遺伝子欠損株についてトランスクリプトームとメタボロームを測定し,また代謝フラックスを予測した.結果,硝酸を加えた嫌気培養では,硝酸を加えなかった場合に比べて細胞増殖が改善し,増殖に必要なNADPHを生産するため酸化的ペントースリン酸経路が活性化したことが示唆された.取得したデータはモデリングに利用する予定である.また硝酸呼吸を利用することで,嫌気条件においてもレドックスの制約を受けない経路設計が可能なことを示した.細胞代謝は転写、翻訳、酵素反応のレベルで制御されており、これらの複数の階層に跨ってどのように代謝が調節されているのかは大変興味深い。大腸菌は好気、嫌気、硝酸条件において大きく異なった代謝の表現型を示し、その仕組みは複雑である。例えばTCA回路の遺伝子発現はグローバルレギュレーターのArcやFnrによって調節されているが、そのフラックスレベルでの調節はよく分かっていない。我々は外部環境の変化に応じた細胞の遺伝子発現-代謝ネットワークの調節機構の解明を目的に、マルチオミックスデータの比較解析、及び取得したオミックスデータを動的モデル上に統合することを目指した。本年度は、大腸菌野生株を好気、嫌気、硝酸条件で、ΔarcA株を硝酸条件で連続培養し、トランスクリプトーム、メタボローム、代謝フラックスを測定し、それぞれの調節機構を考察した。特に硝酸条件下のΔarcA株ではTCA回路の遺伝子発現が増加し、硝酸を利用した呼吸鎖が働くことで、酸素がないにも関わらずTCA回路のフラックスが劇的に増加することを明らかにした。また反応毎の遺伝子発現量とフラックスを比較し、経路ごとに相関に違いがあることを示した。また、Kadirら(2010)の動的モデルに嫌気発酵経路を加え、メタボロームとフラックスを利用したチューニングを行うことで、各条件とも定常状態においてこれらの実測値を説明するシミュレーションを実現した。ΔarcA株については、遺伝子発現比を入力してシミュレーションを行ったところ、予測された反応速度は実測したフラックスとほぼ一致することを確認した。このように動的モデルは異なる階層のオミックスデータを統合するプラットフォームと成りうることを示した。本研究では、他にも同位体標識を利用してモデルパラメータをハイスループットに取得するための方法を開発し、大腸菌中心炭素代謝経路の酵素について検討した。
自発的運動による長寿遺伝子の活性化は２型糖尿病誘発性心不全を改善するのか

2型糖尿病OLETFラット(1か月齢)を16か月間回転カゴ付き飼育ケージで飼育した(回転群)。対照群は、標準飼育ケージで飼育したOLETF(標準群)である。高血糖と高HbA1cを示す標準群に対して、回転群の血糖とHbA1cは正常値であった。心エコーで標準群の左室弛緩機能は低下していた。圧カテーテルによる心機能解析で、標準群では±dP/dtの低下とtauの延長が見られたが、回転群の±dP/dtとtauは正常値であった。標準群の左室SERCA2a発現量は低下していた。DNAマイクロアレイにより回転群で25個の糖尿病関連遺伝子の発現に変化があり、これらの遺伝子発現と生理機能との関連を調査している。2型糖尿病モデルラットOLETF(5週齢)を16ヶ月間に亘り回転カゴ付き飼育ケージ(OLETF回転群)にて飼育したところ、これまでに下記の研究成果が得られた。対照群として、標準飼育ケージで飼育されたOLETFラット(OLETF標準群)とLETOラット(LETO群)を用いた。1)糖尿病の発症抑制について・・・OLETF回転群の血糖値とHbA1cは正常値であり、糖負荷実験の血糖値時間曲線下面積もLETO群と差がなかった。2)心不全の発症抑制について・・・糖尿病のOLETF標準群において、超音波画像解析により左室弛緩機能の低下が明らかになった。一方、OLETF回転群では、この左室弛緩機能の低下が見られなかった。3)腎不全の発症抑制について・・・OLETF標準群においては、尿量増加・尿中蛋白質/アルブミン増加・尿中尿細管障害マーカーの増加および血中尿素窒素増加・クレアチニン増加が見られた。一方、OLETF回転群では、これらの全ての値はLETO群に近いものであった。4)学習記憶能について・・・回避型学習を施した後50日目で、血中アミロイドβが増加しているOLETF標準群は学習記憶を保持していなかったが、OLETF回転群は学習記憶を保持していた。5)運動パフォーマンスについて・・・持久的運動能の測定・握力測定・金網ぶら下がり試験を行ったところ、OLETF標準群・OLETF回転群・LETO群の順番で運動パフォーマンスが高かった。6)骨微細構造について・・・大腿骨と腓骨における骨微細構造をCTスキャン画像解析にて調べた結果、OLETF標準群の腓骨の骨微細構造に明らかな変化が認められた。7)遺伝子発現について・・・骨格筋での遺伝子発現をDNAマイクロアレイ法により調べた。OLETF回転群において、糖尿病関連遺伝子1428個の内25個の遺伝子の発現に変化が見られた。2型糖尿病を自然発症するモデルラットOLETFを5週齢から1年以上に亘り回転カゴ付き飼育ケージにて飼育した(回転OLETF)ところ、現在、次の結果を得ている。回転OLETFの週当たりの自発的運動量は540 kmで個体差が大きく、総自発的運動量も広範囲であった。総自発的運動量が多いほど体重は小さかった。5ヶ月齢と8ヶ月齢では回転OLETFの摂餌・水量は、標準ケージで飼育したOLETF(標準OLETF)とLETO(標準LETO)に比して多かった。一方、糖尿病を発症した11ヶ月齢の標準OLETFの摂餌・水量は増加した。標準OLETFの血糖値は33週齢から増加したが、回転OLETFと標準LETOの血糖値は一定で増加しなかった。回転OLETFと標準LETOのOGTTでは、糖負荷後2時間で血糖値は100 mg/dl近くに減少した。一方、標準OLETFでは、糖負荷後2時間の血糖値は平均328 mg/dlであった。標準OLETFのHbA1c値は、平均9.4 %で、回転OLETF(6.1 %)と標準LETO(5.7 %)の値より高かった。これらの結果は、OLETFにおいて、毎日の自発的運動は、運動量の多少に関わらず、2型糖尿病の発症を完全に抑制することを示唆する。3群の運動パフォーマンスを比較すると、自発的運動量、持久的運動能、筋持久力、四肢握力のいずれにおいても、標準LETOが最も高く、次に回転OLETFで、糖尿病を発症した標準OLETFが最も低かった。この結果から、糖尿病は運動パフォーマンスの低下を伴い、また、糖尿病を発症していない回転OLETFは健常レベルの運動パフォーマンスを維持していないことが示唆された。2型糖尿病OLETFラットを1か月齢から17か月齢まで回転カゴ付き飼育ケージにて飼育した(O回転群)。