hpprc/llmjp-kaken huggingface dataset:
レドックス活性な錯体をユニットとした分子性環状構造体の構築と情報伝達素子への展開

本年度は、レドックス活性錯体であるRu三核錯体をユニットとした環状構造体の構造解析を行うことで、構造体の骨格構造を明らかにした。さらに電気化学的特性及び電子移動速度の評価を行うことで、架橋配位子によって環状体内部の電子移動速度が異なることを示し、分子型量子セルオートマトン(MQCA)素子として適した環状分子を見出した。本研究では前年までに構造を明らかにしていた2,2,2-ジアザビシクロオクタン(dabco)架橋環状六量体に加え、新たにピラジン架橋環状四量体と1,3-ジピリジルプロパン架橋環状二量体、三量体および四量体の分子構造を明らかにした。従来系においてMQCA素子を構成する環状体としては、環状二量体や四量体が想定されているが、前年度までの研究段階では、これらの環状体の分子構造は明らかになっていなかった。本年度の研究結果では、本研究で用いたRu多核錯体の環状四量体が、MQCAに理想的な正方形の分子構造を持っていることが示された。また、この環状四量体の電子移動速度の評価を行うと、MQCA素子として最適な電子移動速度を持っていることが示された。これらの結果は、本研究で合成した多核錯体の環状四量体が、MQCA素子として利用可能であることを示唆している。多核錯体ユニットを利用したMQCA素子の合成は、本研究が初めてであり、また、構造解析のみならず電子移動速度の評価や架橋配位子が与える影響の検討及び複数の分光学的手法による混合原子価状態の安定性の評価を行ったMQCA素子用分子の研究例としては世界初となる。さらに、これまで集積化例が限られていた多核錯体系において、安定な分子性構造体の構築に成功したことは、今後の錯体化学の発展に繋がる重要な研究成果と言える。レドックス活性錯体であるRu三核錯体をユニットとした環状構造体の合成、構造解析およびその電気化学的特性の検討を行った。Ru錯体の環状構造体の同定はこれまでESI-MSスペクトルによる質量分析や^1H NMRスペクトルによってでしか明らかになっていなかった。しかし、今回ユニット間を連結する架橋配位子として2,2,2-ジアザビシクロオクタン(dabco)を用いた環状6量体において、本年度の計画の一つであったX線結晶構造の解析に成功し、その分子構造を明らかにした。この構造解析は環状構造体の同定という点では最も重要であり、さらに、結晶構造中では六量体によって中空状のカラム構造が形成されているといった新たな知見も得られた。また、このdabco架橋環状錯体の電気化学的特性をサイクリックボルタンメトリー(CV)などによって評価したところ、環状構造体のユニット間では静電的な相互作用が働いていることを示す結果が得られた。今まではRu三核錯体間働く相互作用としては電子的な相互作用のみが注目されていたが、本発見によって静電的な相互作用も働いていたことが明らかになった。さらにユニット同士を接近させることでユニット間の相互作用が大きくなることも明らかにしており、これは静電的相互作用の存在を支持する結果である。本研究の目的としているRu三核錯体をユニットとしたMQCAは静電的な相互作用と電子的な相互作用のどちらを用いても構築可能であり、これら二つの相互作用は架橋配位子の分子設計によってコントロールすることが可能である。今後、環状構造体の電子移動速度などを明らかにしていくことで二つの相互作用の寄与を解析し、MQCAの構築に最適な分子設計を行っていく。今年度はRu三核錯体をユニットとした分子型量子セルオートマトン(MQCA)用環状構造体の電子移動速度定数を評価し、STM測定による環状構造の観察を行った。また、ピラジン架橋環状4量体においてCO脱離体の合成法も確立した。電子移動速度定数は、本研究の目的であるMQCAを用いた分子デバイスの応答速度に直接影響するものであるため、非常に重要である。実験としては、電子的な相互作用と静電的な相互作用を発現させるピラジン(pz)を架橋配位子に用いた環状構造体と、静電的な相互作用のみを発現させる1,4-ジアザビシクロオクタン(dabco)を架橋配位子に用いた環状構造体の電子移動速度を比較した。その結果、静電的な相互作用によってのみ生じる混合原子価状態よりも電子的相互作用が加わって生じる混合原子価状態の方が、電子移動速度が速いことが明らかになった。このことから、より速い電子移動速度定数を持つpzを架橋配位子として有する環状構造体の方がMQCAに有用であることが示された。またSTM測定によりdabco架橋体の分子像観察に成功した。この結果から、今後環状構造体における電子状態の直接観察が期待される。さらに構造体上のCO配位子脱離反応は、本研究の重要ポイントである構造体連結に必要不可欠な反応であり、MQCA用分子として最も有用な環状四量体において、CO脱離反応を確立した。来年度はこのCO脱離反応によって生成する構造体を用いて、MQCAの拡張を行う予定である。

本研究では前年までに構造を明らかにしていた2,2,2-ジアザビシクロオクタン(dabco)架橋環状六量体に加え、新たにピラジン架橋環状四量体と1,3-ジピリジルプロパン架橋環状二量体、三量体および四量体の分子構造を明らかにした。従来系においてMQCA素子を構成する環状体としては、環状二量体や四量体が想定されているが、前年度までの研究段階では、これらの環状体の分子構造は明らかになっていなかった。本年度の研究結果では、本研究で用いたRu多核錯体の環状四量体が、MQCAに理想的な正方形の分子構造を持っていることが示された。また、この環状四量体の電子移動速度の評価を行うと、MQCA素子として最適な電子移動速度を持っていることが示された。これらの結果は、本研究で合成した多核錯体の環状四量体が、MQCA素子として利用可能であることを示唆している。多核錯体ユニットを利用したMQCA素子の合成は、本研究が初めてであり、また、構造解析のみならず電子移動速度の評価や架橋配位子が与える影響の検討及び複数の分光学的手法による混合原子価状態の安定性の評価を行ったMQCA素子用分子の研究例としては世界初となる。さらに、これまで集積化例が限られていた多核錯体系において、安定な分子性構造体の構築に成功したことは、今後の錯体化学の発展に繋がる重要な研究成果と言える。環状錯体の構造解析、電子移動速度評価、STM観察による分子像の確認など分子レベルでの研究はほとんど達成されている。来年度の重要課題であるMQCA分子の連結化に必要となるCO配位子の脱離反応もうまくいくことを確認しており、研究は順調に進展していると言える。今後はMQCA分子の連結化及び基板表面への集積化を行うことを目標としている。本年度の結果からピラジンを架橋配位子として用いた環状構造体がMQCA素子として有用であることが示されているため、この分子のCO脱離反応から配位子導入をして、連結化を行う。また、直接観察可能な分子サイズであることも示されたため、基板上に配列化し、STM観察を行う予定である。
実験進化による非社会性昆虫への利他性創出

室内での進化実験により,非社会性昆虫に利他的な個体間相互作用を進化させるべく,貯穀害虫アズキゾウムシに着目した研究を行った.血縁選択理論に基づいて,豆内幼虫間血縁度を操作した処理区を作成し,10世代継代飼育した結果,高血縁度下で自己犠牲的に相手の適応度増加に貢献する形質が進化した.また広義の「社会性」創出という目的で,本種のメス間相互作用にも着目した.実験的に豆粒大のガラス玉に産卵させた場合,メスは豆上とは異なり他者が産卵済のビーズを選好した.さらに,本種を新規モデル生物とすべくゲノムアセンブリを行った.実証的研究と並行して,動物の社会的相互作用における適応的探索行動に関する理論研究も行った.室内での進化実験を行うことにより,非社会性昆虫に利他的ないし協力的な個体間相互作用を進化させることを目的に,貯穀害虫であるアズキゾウムシの幼虫期における資源競争形質に着目した研究を行った.血縁選択理論に基づき,個体間血縁度を高めることによって協力形質が進化することが期待されたため,ひとつのアズキ粒を共有する幼虫間の血縁度を高くした状態(単一メス由来の全きょうだいで共有)で進化させた系統と,低くした状態(複数メス由来の半きょうだいで共有)で進化させた系統(各3系統,京都大学・京極大助氏により確立,共同して維持)とで,孵化卵あたりの成虫羽脱率,一豆あたりの羽脱個体数と体サイズとの関係を比較した.また,国内各地の栽培アズキから得られたアズキゾウムシから新規に3系統を確立し,実験室内で9年80年経過した既存の9系統とを併せて,メスの産卵パタン(幼虫は豆間を移動できないため,豆内の資源競争は母虫の産卵に規定される)を比較した.並行して,複数メスによる豆上への産卵パタン(集中・ポアソン・一様分布)と豆内の幼虫間の血縁度との関係を理論的に検討した.産卵パタンの変化は産卵規制物質によって生じることが知られているが,解析の結果,幼虫間の血縁度が負(すなわち,豆内で相互作用する2個体が集団全体からランダムに取り出した2個体よりも同祖遺伝子を持つ確率が低い)になる条件が存在することが明らかになった.進化実験に関しては,血縁選択と交絡する性選択や密度依存選択の効果を排除することが必要であるため,資源競争実験について実験デザインを再検討する必要がある.理論的側面での理解の進展はあったが,遺伝マーカーを用いた研究が予定よりやや遅れているため,解析を行うことが急務である.室内での進化実験を行うことにより,非社会性昆虫に利他的ないし協力的な個体間相互作用を進化させることを目的に,貯穀害虫であるアズキゾウムシの幼虫期における資源競争形質に着目した研究を行っている.血縁選択理論に基づき,個体間血縁度を高めることによって協力形質が進化することを予測し,継代飼育を行っている.ひとつのアズキ粒を共有する幼虫間の血縁度を高くした状態(単一メス由来の全きょうだい)と,低くした状態(複数メス由来)とを作成し,(前年度とは異なり,新たに)他の飼育条件は統一することによって,血縁選択が結果の差をもたらしうる状況を作成した.また,上記に関連して,室内で維持中の由来の異なる6系統について,メス成虫が交尾前に経験した環境が産卵意思決定に及ぼす影響を調査した.結果には系統間差が認められ,一部の系統ではメスが交尾前の資源欠乏状態(産卵基質であるマメを入れない)を記憶して(産卵時に同じ資源量を与えられても)初期産卵速度をはやめるという,行動経済学における「正のコントラスト効果」と同様の産卵意思決定を示した.これは,餌摂取ではない感覚刺激の記憶がその後の意思決定に影響を及ぼしているという点で興味深い.京都市内で新たにアズキを栽培することで誘引したアズキゾウムシの系統を確立し,系統間比較の材料とした.研究成果については,第64回日本生態学会大会にてポスター発表を行った(大竹遼河・土畑重人).室内の進化実験に関しては,一部の処理系統が継代途中で絶滅するというアクシデントがあり,試行数の追加が必要な状態である.受託解析によるドラフトゲノム情報の取得に関してサンプル調製の時間がかかり,平成29年度までの期間延長を行うこととした.産卵意思決定の系統間差に関しては経済学・心理学への展開も期待される予想外の結果であり,進化実験と並行して今後発展が期待されるテーマとなった.平成29年度は,室内進化実験で一定の成果を得ることができた.アズキゾウムシにおいて,アズキ粒を共有する幼虫間の血縁度を高くした状態(単一メス由来の幼虫)で進化させた系統(高血縁度系統)と,低くした状態(複数メス由来の幼虫)で進化させた系統(低血縁度系統)とを作出し,10世代後の集団を同一の条件で飼育した.3系統作出したうちの2系統が生存し,一豆あたりの羽脱個体数(1または2個体)と羽脱個体の乾重との関係を調査したところ,1個体/豆では乾重は低血縁度>高血縁度であったのに対して,2個体/豆では高血縁度>低血縁度であった.これは,高血縁度系統では自らにコストになりつつも資源を共有する他者に利益になるような形質が進化するはずであるという血縁選択理論の予測を支持するものである.

系統数が減少してしまったことが痛手であったが,この結果は血縁選択理論に関する実証研究の射程を広げるものである.研究の過程で,本種において興味深い社会的相互作用が見いだされた(研究は修士課程学生の大竹遼河氏に依るところが大きい).本種のメスは一般に,他個体が産卵済みのアズキには産卵を忌避することがよく知られている.しかし,実験的に豆粒大のガラスビーズに産卵させた場合,驚いたことにメスは産卵済みのビーズを選好して産卵したのである.これは,実験条件下である種の集合性が誘導されたことを示しており,本研究課題の中心テーマである「社会性の創出」に新たな視点を与えるものである.平成29年度には,本種のゲノムアセンブリについても良好な結果が得られた.jC-F系統のオス1個体から,scaffold N50 = 1.85Mb,アセンブリサイズ583Mb(ゲノムサイズの75%)の配列を得た.得られた配列を用いて遺伝子予測や近縁種との比較等,解析を続けていく予定である.室内での進化実験により,非社会性昆虫に利他的な個体間相互作用を進化させるべく,貯穀害虫アズキゾウムシに着目した研究を行った.血縁選択理論に基づいて,豆内幼虫間血縁度を操作した処理区を作成し,10世代継代飼育した結果,高血縁度下で自己犠牲的に相手の適応度増加に貢献する形質が進化した.また広義の「社会性」創出という目的で,本種のメス間相互作用にも着目した.実験的に豆粒大のガラス玉に産卵させた場合,メスは豆上とは異なり他者が産卵済のビーズを選好した.さらに,本種を新規モデル生物とすべくゲノムアセンブリを行った.実証的研究と並行して,動物の社会的相互作用における適応的探索行動に関する理論研究も行った.引き続き,血縁選択による協力形質の進化が期待される条件での実験進化を行う.初年度は幼虫の資源競争形質に着目したが,平成28年度は交尾行動における雌雄間対立に着目し,オス間競争がメスに対してもたらすコスト(sexual harassment)が,競合するオス間の血縁度に応じて進化的に変化する可能性を検討する.初年度にあまり進捗しなかった遺伝マーカーを用いた研究を本年度は重点的に行う予定である.具体的には,既存のマイクロサテライトマーカーを用いて,複数オスと交尾したメスから得られたF1世代の父系割合(P2値)を調査することや,系統間の遺伝的関係をマイクロサテライトマーカーで評価し,掛け合わせによる染色体地図作成に相応しい系統組合せを探索することを計画している.また,野外より採集した個体からの新規系統作成を引き続き行う.進化実験に関しては試行数を増やした上で継続して行う.どの処理区も10世代が経過した時点で形質差の有無を調査する.産卵意思決定の系統間差に関しては,得られた現象が遺伝的基盤を持つものかどうかの確証とともに,差のある系統を混合することによる進化実験を行うことで,「正のコントラスト効果」の適応的意義について検討する予定である.ドラフトゲノム情報が取得でき次第,近縁種のヨツモンマメゾウムシでの情報を用いて配列の整理を行う予定である.進化生態学基金分の2年の研究計画の1年目が終了した時点での残額があるため.予算執行はおおむね計画した通りであり,研究自体の進捗には問題はない.解析委託しているアズキゾウムシの次世代シーケンスデータの納品がずれ込み,配列データに要する時間を考慮すると次年度に予算執行するのが妥当であると判断したため.当初の研究計画の通りに使用する.前年度からの進化実験,飼育とともに,平成28年度は主に遺伝学的研究にウェイトを移す予定である.大部分の予算は次世代シーケンスデータの受託解析に使用する予定である.その他の試薬・消耗品等については,在庫分で対応できるため問題ない.
生涯学習をめざした男女共学共修のための技術・家庭科の構造分析と指導法の開発

本年度の実施計画にしたがって,研究をおこなった.その結果を以下に示す.1.昨年度から行っている技術・家庭科の領域の再編成をめざして,現行学習指導要領の教育内容からキ-概念を抽出し,それらについて,10個あるいは14個のカテゴリーに0から2までの3段階のウエイトづけをすることによって,領域再編成のためのカテゴリー作りを行い,その結果,資源,情報,人間関係,食生活,衣生活,住生活の6つの領域を設定することができた.2.当初計画では,1で設定した6つの領域について,男女共学共修カリキュラムを設定し,授業を行う予定であったが,授業実践が不可能となったため(協力教諭の転勤)やむなく中止した.3.男女共学共修のための指導方法として,ISM法を用いた授業展開方法をその難易度によって15種類に分けて提案し,その中の8の方法を用いて「わたしたちと家族」の授業を実践し,分析を行った結果,男女共に個々の学習が保障されることが明らかになった.この研究については,赤崎によって論文化されている.4.男女共学共修のための指導方法として,共同研究者が提案している二次元イメージ拡散法を利用して授業を行った.その結果,学習者の考え方や行動の変容を期待することができる指導方法であることが明らかになった.5.教科としての歴史的な変遷をふまえることは大切であるが,教科論を振り回していては新しいカリキュラムの提案は不可能である.6.今後の課題として,カリキュラム提案のための研究状況を整えていくこと,ISM法を用いた15種類の授業展開方法を有効に利用できる中学校技術・家庭科の領域と題材を明らかにすること,二次元イメージ拡散法のデータ集計やグラフ化への作業手順の簡素化を図ることがあげられる.本年度の実施計画にしたがって,研究をおこなった.その結果を以下に示す.1.昨年度から行っている技術・家庭科の領域の再編成をめざして,現行学習指導要領の教育内容からキ-概念を抽出し,それらについて,10個あるいは14個のカテゴリーに0から2までの3段階のウエイトづけをすることによって,領域再編成のためのカテゴリー作りを行い,その結果,資源,情報,人間関係,食生活,衣生活,住生活の6つの領域を設定することができた.2.当初計画では,1で設定した6つの領域について,男女共学共修カリキュラムを設定し,授業を行う予定であったが,授業実践が不可能となったため(協力教諭の転勤)やむなく中止した.3.男女共学共修のための指導方法として,ISM法を用いた授業展開方法をその難易度によって15種類に分けて提案し,その中の8の方法を用いて「わたしたちと家族」の授業を実践し,分析を行った結果,男女共に個々の学習が保障されることが明らかになった.この研究については,赤崎によって論文化されている.4.男女共学共修のための指導方法として,共同研究者が提案している二次元イメージ拡散法を利用して授業を行った.その結果,学習者の考え方や行動の変容を期待することができる指導方法であることが明らかになった.5.教科としての歴史的な変遷をふまえることは大切であるが,教科論を振り回していては新しいカリキュラムの提案は不可能である.6.今後の課題として,カリキュラム提案のための研究状況を整えていくこと,ISM法を用いた15種類の授業展開方法を有効に利用できる中学校技術・家庭科の領域と題材を明らかにすること,二次元イメージ拡散法のデータ集計やグラフ化への作業手順の簡素化を図ることがあげられる.本年度の実施計画どおりに,研究をおこなっている.その成果を以下に示す.2.1の構造化した図を用いて,各領域間の構造分析を行い,さらに,技術系列および家庭系列の関連について検討した.3.技術・家庭科の歴史的な変遷から,技術科と家庭科は,その歴史や理念が異なっているということがいわれており,また,教員免許法や教員養成において,技術科と家庭科は,そのカリキュラム等からわかるように別教科として存在していることは明かである.さらに,中学校現場では,生徒は技術・家庭科を一教科として把握したとしても,その担当教員の所持免許および性別によって,技術・家庭科は技術科と家庭科の別教科であるとの認識を植え付けがちである.このような技術科と家庭科のこれまでの歴史的な変遷や基本理念の相違および現状を乗り越えて,中学校の一教科としての理念を打ち出し,それに基づいて内容構成していく手がかりを得た.4.男女共学共修の視点及び小学校,高等学校との一貫性の面から技術・家庭科の教育内容を再検討した.5.当初の計画にはなかったが,技術・家庭科の領域の再編成をめざして,現行学習指導要領の教育内容からキー概念を抽出し,それらを10個あるいは14個のカテゴリーを提示して,0から2までの3段階のウエイトづけをすることによって,領域再編成のためのカテゴリー作りを試みている.本年度の実施計画にしたがって,研究をおこなった.その成果を以下に示す.1.昨年度から行っている技術・家庭科の領域の再編成をめざして,現行学習指導要領の教育内容からキ-概念を抽出し,それらについて,10個あるいは14個のカテゴリーに0から2までの3段階のウエイトづけをすることによって,領域再編成のためのカテゴリー作りを行い,その結果,資源,情報,人間関係,食生活,衣生活,住生活の6つの領域を設定することができた.2.当初計画では,1で設定した6つの領域について,男女共学共修カリキュラムを設計し,授業を行う予定であったが,授業実践が不可能となったため(協力教諭の転勤)やむなく中止した.

3.男女共学共修のための指導方法として,ISM法を用いた授業展開方法をその難易度によって15種類に分けて提案し,その中の8の方法を用いて「わたしたちと家族」の授業を実践し,分析を行った結果,男女共に個々の学習が保障されることが明らかになった.この研究については,赤崎によって論文化されている.4.男女共学共修のための指導方法として,共同研究者が提案している二次元イメージ拡散法を利用して授業を行った.その結果,学習者の考え方や行動の変容を期待することができる指導方法であることが明らかになった.5.教科としての歴史的な変遷をふまえることは大切であるが,教科論を振り回していては新しいカリキュラムの提案は不可能である.6.今後の課題として,カリキュラム提案のための研究状況を整えていくこと,ISM法を用いた15種類の授業展開方法を有効に利用できる中学校技術・家庭科の領域と題材を明らかにすること,二次元イメージ拡散法のデータ集計やグラフ化への作業手順の簡素化を図ることがあげられる.
13C NMRによる真菌代謝の研究(形態形成機序解析への応用)

カンジダ・アルビカンスの示す酵母型から菌糸型細胞への形態転換は病原因子の一つと考えられてきた。私達はこの転換現象の解明のために両形態の細胞における代謝を、核磁気共鳴法を使って解析し、2年間の研究の結果、次のようなことを明らかにした。両形態の細胞の比較の際培養および測定条件を同一にして解析を容易にするために、変異株を用いた実験系を考案した。そして13Cで標識したグルコースと酢酸の代謝を調べたところ、次のような結果を得た。グルコースの代謝:酵母型細胞(野生株)では、グルコースの消費とともにトレハロースやアラビトールなどのポリオール、あるいはエタノールの蓄積がみられた。これに対して、菌糸型細胞(変異株)では、グルコースが消費されてもアラビトールの蓄積が殆ど検出されなかった。変異株から分離した酵母型細胞で増殖する復帰株は、野生株同様アラビトールを蓄積した。酢酸の代謝:酢酸はアセチルCoAを経て、直ちにTCA回路に入る。オキザロ酢酸から回路外へ出る経路があり、解糖系を逆行して糖新生系に流れる。[2-^<13>C]酢酸を代謝させたところ、酵母型細胞ではアラビトールの顕著な蓄積がみられたのに対して、菌糸型細胞ではアラビトールの蓄積が激減し、これに付随してクエン酸、リンゴ酸、アスパラギン酸の蓄積がみられた。復帰株は野生株同様の代謝を示した。糖新生系で産出されるトレハロースが両形態の細胞で同様に検出されることから、変異株でのアラビトールの激減はヘキソース・リン酸(HMP)シャントの活性低下を示唆する。以上のように、両形態の細胞での代謝上の相違を明らかにすることができた。アカパンカビでは細胞内NADPHの低下が集落形状に影響すると報告されている。カンジダ・アルビカンスでも、HMPシャントの活性低下によるNADPHの低下が細胞形態の変化に関連があるかもしれない。日和見感染症の起因菌であるカンジタ・アルビカンスの病原因子のひとつとして酵母型細胞と菌糸型細胞間の形態転換が考えられている。われわれは形態形成の機序を解析する目的で〓-NMRうを用いて酵母型細胞から菌糸型細胞への転換時の代謝を逐次追跡することを試みた。形態転換の系としてB.C.Monkら(1993)の方法を使った。すなわちスターブした酵母型細胞をpH4.5およびpH6.7の炭素源のない培地で37°C,2時間インキュベートした後、グルコースを添加することにより前者は酵母型発育、後者は菌糸型発育を誘発することができる。この系は高濃度の菌液を用いることができる点で従来の方法とは異なっており、本研究には最適であると思われた。実際pH4.5とpH6.7に調整したおよそ10^8CFU/mlのBaselA株の菌液に最終濃度で140mMになるように〓でユニフォームラベルしたグルコースを添加して37°Cで通気しながら150分間その代謝の様子をシグナルの変動をみることで追跡した。両方のpHにおいてグルコースの消費速度にはそれほどの差はみられなかったが、検出される代謝産物には大きな違いが認められた。すなわち、酵母型発育を示すpH4.5においてはエタノールの蓄積が特徴的なのに対して菌糸型発育を示すとされるpH6.7ではエタノールの蓄積の他におよそ75ppmあたりに複雑なシグナルを示す物質の著しい蓄積がみられた。

この結果は本菌が両方のpHで大いにグルコース代謝経路が異なることを示している。これが直ちに形態転換と関連した変化とは言えないが、何等かの手がかりを与えるものと考えられる。現在pH6.7の培養で特徴的に現れる代謝産物の同定を行っている。カンジダ・アルビカンスの示す酵母型から菌糸型細胞への形態転換は、病原因子の一つと考えられてきた。私達はこの転換現象の解明のために両形態の細胞における代謝を、核磁気共鳴法を使って解析した。両形態の細胞の比較の際、培養および測定条件を同一にして解析を容易にするために、変異株を用いた実験系を考案した。そして13Cで標識したグルコースと酢酸の代謝を調べたところ、次のような結果を得た。グルコースの代謝:酵母型細胞(野生株)では、グルコースの消費とともにトレハロースやアラビトールなどのポリオール、あるいはエタノールの蓄積がみられた。これに対して、菌糸型細胞(変異株)では、グルコースが消費されてもアラビトールの蓄積が殆ど検出されなかった。変異株から分離した酵母型細胞で増殖する復帰株は、野生株同様アラビトールを蓄積した。酢酸の代謝:酢酸はアセチルCoAを経て、直ちにTCA回路に入る。オキザロ酢酸から回路外へ出る経路があり、解糖系を逆行して糖新生系に流れる。[2-13C]酢酸を代謝させたところ、酵母型細胞ではアラビトールの顕著な蓄積がみられたのに対して、菌糸型細胞ではアラビトールの蓄積が激減し、これに付随してクエン酸、リンゴ酸、アスパラギン酸の蓄積がみられた。復帰株は野生株同様の代謝を示した。糖新生系で産生されるトレハロースが両形態の細胞で同様に検出されることから、変異株でのアラビトールの激減はヘキソース・リン酸(HMP)シャントの活性低下を示唆する。以上のように、両形態の細胞での代謝上の相違を明らかにすることができた。アカパンカビでは細胞内NADPHの低下が集落形状に影響すると報告されている。カンジダ・アルビカンスでも、HMPシャントの活性低下によるNADPHの低下が細胞形態の変化に関連があるかもしれない。
伊豆諸島三宅島の火山噴火による陸上生態系への影響と噴火後の回復過程

本年度は、昨年同様、火山活動による危険がなお強く残る山頂周辺を除く島の広い範囲で、植生と鳥類、土壌動物などの調査を行った。また、固定調査区を利用した植生被害の経時変化の調査なども継続して実施した。さらに、リモートセンシングデータと植生ならびに鳥類の分布状況との対応関係を解析し、リモートセンシングデータによる生態系被害の広域的な把握のための基礎資料を得た。植生の広域調査は、植物社会学的手法に基づき島内60カ所で行った。類型化された群落タイプは概ね被害の程度と対応していた。植生回復と鳥類群集の関係を島内の林道7本に沿って調査したところ、樹木植被率と鳥類の種数あるいは個体密度の間に概ね一定の正の相関が見られた。土壌動物については、9カ所で落とし穴トラップによる調査を行った。植生被害の経時変化について、村道雄山線および林道南戸線沿いの11調査区について調査結果の集計と解析を行った。これらの地点では被害は拡大傾向にあり、火山ガスの影響と考えられた。火山ガスの影響を受けて衰退する植物がある一方,ユノミネシダのように,噴火前にはほとんど見られなかった植物が繁茂している状況も認められた.リモートセンシングデータから計算される植生指数と、林道沿いの鳥類調査区域で得た樹木植被率の関係を区分線形回帰により解析した。鳥類の出現種数や個体密度についても、植生指数との相関は高く、リモートセンシングデータから島の森林における鳥類群集の種多様性や個体密度が、相当程度推定できる可能性があることがわかった。本年度は最終年度であるため,これまでの成果を総合し,噴火による諸生物や生物間相互作用への影響と,噴火終了後の回復過程のあり方を議論する研究集会を34回開き,成果の発表の仕方や今後の調査の継続必要性などについて議論した.本年度は、昨年同様、火山活動による危険がなお強く残る山頂周辺を除く島の広い範囲で、植生と鳥類、土壌動物などの調査を行った。本年度は最終年度であるため,これまでの成果を総合し,噴火による諸生物や生物間相互作用への影響と,噴火終了後の回復過程のあり方を議論する研究集会を34回開き,成果の発表の仕方や今後の調査の継続必要性などについて議論した.標高500mから上の森林は木々がなぎ倒され,崩壊していた.500mより下では,下に行くほど森林が徐々に姿をとどめ,夏には緑の量が次第に増加している状態が認められた.標高300mから下の森林では,木々が幹から直接葉を出している胴吹きの様子が見られた.標高100m以下の都道周辺では,森林は噴火前とほとんど変わらず,緑が色濃く残っていた.山腹でも都道周辺でも,スギやヒノキなどの造林地の多くは,降灰や火山ガスなどの影響を受けて赤茶色に変わっていた.造林樹木以外では,タブノキ,ヒサカキ,ホルトノキなどが強い影響を受けていた.島の動物相を象徴する鳥の世界は,生活の場である森林の被害の状況に応じて変化していた.標高400m付近から山を下っていくと,森林の緑の多さに応じて鳥の種数や個体数が増加していた.葉をつけている高木の割合と低木の割合の合計(最大で200%)を緑の多さの指標とすると,その割合が50%,100%,150%の時,鳥の種数はそれぞれ8種,12種,30種となっていた(5月中旬の記録).都道沿いにある大路池の森林では,冬にはアカコッコ,ヤマガラ,カラスバトなどの姿が目につかなかったが,春から夏にかけては,多くの鳥の密度が噴火前とほとんど変わらない程度にまで回復した.本年度は、火山活動による危険がなお強く残る山頂周辺を除く島の広い範囲において、植生と鳥類、土壌動物等の調査を行った。また、固定調査区を利用した植生被害の経時変化の調査等も継続して実施した。

類型化された群落タイプは概ね被害の程度と対応していた。植生回復と鳥類群集の関係を島内の林道7本に沿って調査したところ、樹木植被率と鳥類の種数あるいは個体密度の間に概ね一定の正の相関が見られた。回帰直線の傾きは時期によらずほぼ一定だったが、広い範囲でイイジマムシクイが群集に加入した分、Y切片は繁殖期でより大きかった。土壌動物については、9カ所で落とし穴トラップによる調査を行い、結果を解析中である。植生被害の経時変化について、村道雄山線および林道南戸線沿いの11調査区について調査結果の集計と解析を行った。これらの地点では被害は拡大傾向にあり、火山ガスの影響と考えられた。リターフォール量を調査した7調査区では、被害が大きいほど落葉および虫糞の量が少なく、落枝や樹皮の量はその逆の傾向を示し、被害地における生物生産と樹木枯死の変化を反映する結果となった。リモートセンシングデータから計算される植生指数と、林道沿いの鳥類調査区域で得た樹木植被率の関係を区分線形回帰により解析したところ、相関係数は0.880.97と高い値を示した。鳥類の出現種数や個体密度についても、植生指数との相関は0.810.88と高く、リモートセンシングデータから島の森林における鳥類群集の種多様性や個体密度が、相当程度推定できる可能性があることが示された。本年度は、昨年同様、火山活動による危険がなお強く残る山頂周辺を除く島の広い範囲で、植生と鳥類、土壌動物などの調査を行った。また、固定調査区を利用した植生被害の経時変化の調査なども継続して実施した。さらに、リモートセンシングデータと植生ならびに鳥類の分布状況との対応関係を解析し、リモートセンシングデータによる生態系被害の広域的な把握のための基礎資料を得た。植生の広域調査は、植物社会学的手法に基づき島内60カ所で行った。土壌動物については、9カ所で落とし穴トラップによる調査を行った。火山ガスの影響を受けて衰退する植物がある一方,ユノミネシダのように、噴火前にはほとんど見られなかった植物が繁茂している状況も認められた。リモートセンシングデータから計算される植生指数と、林道沿いの鳥類調査区域で得た樹木植被率の関係を区分線形回帰により解析した。鳥類の出現種数や個体密度についても、植生指数との相関は高く、リモートセンシングデータから島の森林における鳥類群集の種多様性や個体密度が、相当程度推定できる可能性があることがわかった。本年度は最終年度であるため,これまでの成果を総合し,噴火による諸生物や生物間相互作用への影響と、噴火終了後の回復過程のあり方を議論する研究集会を34回開き,成果の発表の仕方や今後の調査の継続必要性などについて議論した。
福祉国家形成と地域福祉実践の動態的関係-国際比較とソーシャルキャピタルの視点から

本年度は、昨年度に実施したインタビュー調査と文献調査をもとに、本研究における理論的枠組の確立および考察、それらの研究内容の発表をおこなった。本研究の目的は、ローカル・ガバナンスの確立におけるコミュニティ・ビルディングの有効性を検証することであったが、調査の結果、コミュニティ・ビルディングは地域福祉実践の一側面を表しているにすぎず、時代によってその重要性が変化することが確認された。具体的には、地域福祉の実践には福祉国家の給付政策に関わる側面と規制政策に関わる側面があり、コミュニティ・ビルディングの実践はその両者の土台となる事前実践としての位置づけが強いといえる。すなわち、地域福祉の実践の土台となる実践として、地域住民の帰属意識の形成やつながりの醸成があってはじめて、社会サービスの提供やアドボカシーの実践などが成立するのである。以上のような研究成果は、今後日本の地域福祉実践を分析するうえで重要な視点を提供しているといえる。日本という福祉国家が「高福祉高負担」という選択肢をとるか、「低福祉低負担」という選択肢をとるかによって、地域福祉の推進方向も順応する必要があるが、その選択をおこなう存在は住民であるべきであり、住民の意思決定を支援するうえで地域の専門職によるコミュニティ・ビルディングの実践がローカル・ガバナンスの確立において重要な意味をもっている。以上の研究成果をもとに、今後は日本におけるコミュニティ・ビルディングの実践がその後どのような発展を遂げるかについて研究を継続していく必要があると考える。本年度は、研究のための主要な概念の整理と国内外の研究対象都市におけるヒアリング調査の実施を主な研究活動としながら、国内外の学会にてこれまでの研究成果を報告した。1)福祉国家および福祉社会に関する文献の整理をおこない、本研究の柱となる武川正吾の『連帯と承認』の書評を2009年3月に発表した。2)アメリカのコミュニティ・オーガナイジングの歴史的変遷を、文献から整理し、同様のテーマで2008年6月に開催された日本地域福祉学会にて報告をおこなった。3)アメリカ国内で地域福祉の実践が盛んである主要3都市(ニューヨーク市、ロサンゼルス市、サンフランシスコ市)のNPOに所属するコミュニティ・オーガナイザーを対象としたヒアリング調査を実施した。質問紙を用いた半構造化面接をおこない、グラウンデッド・セオリーを用いて内容の分析をおこなった。4)国内の調査対象都市である島根県松江市、大阪府茨木市のコミュニティソーシャルワーカーを対象としたヒアリング調査を実施した。特に、民生委員との連携実践に関してヒアリングをおこない、これを国内外の学会において報告した。本研究の意義は、福祉国家と福祉社会の協働という分析枠組みを用い、アメリカ国内の地域福祉実践と日本国内の地域福祉実践を調査し、それを実証的に比較検討する点である。世界的な経済危機において、それぞれの国家が、どのように危機的状況に対応しているか、またその準備をしてきたかについて分析するうえで、本研究は重要である。
いつでもどこでもだれでも地震の揺れを体験できるバーチャルウェブ振動体感環境の構築

東海・東南海・南海地震や首都直下地震に対する地震防災戦略が策定されたにも関わらず国民の防災対策は遅々として進んでいない。その最も大きな原因は、地震災害の発生をまだ十分に「納得」せず、「わがこと」と捉えていないことにある。そこで、この研究では、国民が地震災害の発生の危険性について十分に「納得」し、さらに災害がわが身に降りかかったときの状況を「わがこと」と感じるためのウェブシステムを構築する。このウェブシステムは、インターネット接続環境さえあれば、時間や場所を選ばず、誰もが地震時に経験する揺れや、周辺の状況をリアルに体感できるものとする。平成22年度は、まず、相互分散運用でデータを相互参照できるシステムをWebGIS上に構築し、分散する地図・空中写真・標高・地下構造などのデータを利用して、当該サイトの立体地形・建物画像・地盤モデルなどを自動生成する新たなシステムを開発した。次に、PC画面上を床応答変位で移動する室内画像に、家具を転倒させる動画機能を持たせると共に、ウェブ上で、室内写真・屋外写真などを入力すると、当該居室の揺れを予測し、この床応答変位で写真をPC画像上で移動させるソフトを完成させた。さらに、相互分散運用型データベースシステム、WebGIS、強震動・応答予測システム、PC上を画像が移動する動画生成システム、床面と壁面と側面の動画を表示する3台のプロジェクターを同時制御するPCが、連携して動作する全体システムを構築し、Webを介した入出力で全てを制御できるバーチャルウェブ振動台を実現した。最後に、名古屋市域を対象としたプロトタイプシステムをウェブ上で公開した。これに加え、国や自治体が評価した地震動に対する揺れ体感も可能にした。その最も大きな原因は、地震災害の発生をまだ十分に「納得」せず、「わがこと」ととらえていないことにある。そこで、国民が地震災害の発生の危険性について十分に「納得」し、さらに災害がわが身に降りかかったときの状況を「わがこと」と感じるためのウェブシステムを構築する。このウェブシステムは、インターネット接続環境さえあれば、時間や場所を選ばず、誰もが地震時に経験する揺れや、周辺の状況をリアルに体感できるものである。本年度は、バーチャルウェブ振動体感環境を実現するための周辺設備の整備ならびにデータの整備を行うとともに、応答解析法の構築に着手した。まず、MatrixEngineを用いて、静止画像がCRT上を与えられた3次元床応答で前後左右上下に移動するアプリケーションソフトを作成した。さらに、複数のPCを同期させて、床面と壁面の画像を同時に制御できるとともに、任意のスケールで画像を描画したり、任意の倍率で画像が移動するアプリケーションソフトを完成させた。また、静止画像の中から矩形を切り取りその背面に別の画像を挿入することを可能にした。これに、合わせて名古屋市域の任意地点の空中写真や地盤データ、地形を取得できるWebGISを開発した。また、これらを制御・表示するPC・映像投影環境を整え、スタンドアローンのPCでバーチャル振動台も実現した。一方、擬似経験的グリーン関数法と地盤の逐次非線形応答計算法を用いて、名古屋市内の任意地点の地盤の揺れを予測する環境を整備した。合わせて、地震応答解析により任意階数の建物の地震応答を予測する機能を導入した。現時点で、本研究課題の目的である、いつでもどこでもだれでも地震の揺れを体験できるシステムのプロトタイプをほほ完成させることが出来た。
Suppressive subtraction法による消化器疾患の分子病態の解明

<背景と目的>本研究では、suppressive subtraction法により、病変特異的に発現する遺伝子群を同定し、原因不明の消化器疾患の分子病態の解明を目指す。mRNAを特異的に増幅するSMART-PCRにより極少量の臨床検体より解析に必要な量のcDNAを増幅、suppressive subtractionにより病変部と正常部の遺伝子発現の差異を迅速・高効率に検出する。<考察>SMART-PCRにより得られたcDNAは臓器特異的なband patternを示した。このcDNAに、controlとしてファージ由来のDNAを2000から4000分に1加え、同じcDNAをdriverとしてsubtractionを行うと、この加えたファージDNAのみを特異的に増幅することが可能であり、本法が数千分の1程度のわずかな遺伝子発現の相違を検出しうると考えられた。肝癌cDNAから周囲非癌部cDNAをsubtractionすることにより、FAK,GS,DCC,Gia,PGCなどの遺伝子が肝癌で特異的に発現していることを見いだした。また大腸癌から周辺正常大腸粘膜のsubtractionでは、同様にCEA,NCA,Bubl,Maspin,TOG,GABA-Rなどの遺伝子の発現を確認した。さらに、潰瘍性大腸炎ではSAA、慢性C型肝炎および自己免疫性肝炎ではIP10、原発性胆汁性肝硬変では種々のミトコンドリア遺伝子が発現していることを見いだした。以上より、本方法により消化器疾患に関連する遺伝子発現を臨床材料から同定することが可能であり、種々の病態の解明に有用であると考えられた。
リキッドバイオプシーを用いた腫瘍免疫能と放射線治療の解析

近年、腫瘍免疫機構が解明されつつあり、臨床においても免疫チェックポイント阻害薬が承認され効果が認められている。しかし、放射線治療と腫瘍免疫機構の関連については未解明の部分が多い。我々のグループではこれまで各種のがんにおいて、DNA損傷修復タンパク発現と放射線治療成績が相関することを報告してきた。そこで、本研究ではこれらの成果を発展させ、腫瘍免疫関連タンパクの発現と放射線治療成績の相関を解明し、臨床応用に結びつけることを目的とする。具体的には、(A)治療開始前の生検検体および術後摘出標本を用いた、腫瘍免疫関連タンパクの免疫組織染色による放射線治療効果予測、(B)血中のPD-L1(Programmed death ligand-1)測定による腫瘍免疫応答の解析、(C)腫瘍免疫の制御に関わる血中マイクロRNAの同定を行い、癌細胞の腫瘍免疫関連タンパクを用いた放射線感受性予測法の臨床応用と個別化放射線治療の実用化を目指す。2018年度は、2000年から2010年にかけて当施設で子宮頸癌に対する術前放射線治療を行った症例の治療開始前の生検検体および術後摘出標本を用いて、PD-L1・PD-1・CD8・HLA-1・FoxP3などの腫瘍免疫関連タンパクの免疫組織染色を行いこれらの治療による変化と予後との関連を評価した。この研究成果は論文化して現在International Journal of Radiation Oncology, Biology, Physics誌に投稿中である。今後は更なる治療効果予測精度の向上を目指し、異なる腫瘍免疫タンパクの探求、またリキッドバイオプシーから得られたバイオマーカーを加えて評価をしていく予定である。引き続き病理検体における腫瘍免疫関連タンパクの評価および血液サンプルの採取を継続する。サンプルが得られた患者群の臨床情報を収集し、局所再発や遠隔転移の有無といった放射線治療効果の予測因子に関連する生物学的因子の同定を進める。(理由)サンプル収集を優先させており、研究計画に差支えないことを前提に、一部の試薬や測定キットの購入を次年度に見合わせたためである。(使用計画)前年度に購入しなかった試薬を購入し、その他は概ね計画通りに使用する。
微生物由来細胞認識・破壊タンパク質(Parasporin)に関する研究

BT A11OO株由来の精製Parasporinから部分配列情報を得、本タンパク質の遺伝子クローニングを行った。その結果、構造遺伝子全長920bpを含む約3.4kbの遺伝子断片を取得した。現在BT由来の細胞認識・破壊タンパク質は配列の相同性からParasporin1から4の4種類に分類されているが、本タンパク質はこれらのいずれとも異なる全く新規なParasporinであることが明らかとなった。また、相同性検索の結果においてもデータベース上に相同性を示すタンパク質の情報は得られなかった。本タンパク質は約34kDaの前駆体タンパク質として発現され、ProteinaseKの作用によりC末端側約4kDaがプロセシングされではじめて細胞破壊活性を示すことが明らかとなった。また、本タンパク質の構造遺伝子の上流にはBacillus anthracisのキチン結合タンパク質と51.3%の相同性を示す遺伝子が存在し、Parasporin遺伝子とオペロン構造をとっていることが示され、本タンパク質と何らかの相関があることが示唆された。次に、本タンパク質の大腸菌による発現を行った。宿主発現系に大腸菌BL21(DE3)とpET32bを用い、前駆体タンパク質として発現を行った。その結果、目的タンパク質は封入体として発現されたため、尿素による可溶化と段階的透析による尿素除去によりリフォールディンゲを行った。この組換えタンパク質をProteinaseK処理することにより、白血病細胞であるmolt-4に対して細胞の破壊活性を確認した。しかしながら、活性型として発現させたタンパク質には細胞破壊活性は確認できなかった。BT A1100株が結晶性タンパク質をつくる培養条件を確定し、大量培養のスケールアップを行った。合計約100リッターの培養を行い、回収した結晶性タンパク質をアルカリ条件下で可溶化し、5.7リットル、約94gのタンパク質溶液から精製を行った。精製は以下の工程を経て行った。Butyl-Toyopeal 650M、硫安分画、DEAE-Sepharose FF、Q-Sepharose FF、Hexyl-Toyopeal 650C、以上の4種類のクロマトグラフィーを行った結果、部分精製品を約150mg得た。SDS-PAGEの結果、主要バンドを3本検出した。さらに、微量タンパク質精製用カラムであるTSKgel BioAssist Qにより電気泳動的に単一なタンパク質を約数百μg得た。ヒト白血病細胞であるmolt-4を用いて細胞損傷活性の測定を行った結果、約30kDaのタンパク質が目的タンパク質であることが示された。このサンプルを用いてEC_<50> (50%の細胞に損傷をあたえるタンパク質濃度)測定をMTT法を用いて行った結果、約0.3μgであることが明らかとなった。またN末端配列の解析を行った結果、AIFDVEADLIDN...の配列を示した。相同性解析を行った結果、データベース上に相同配列を示すタンパク質の情報を得ることはできなかった。現在、本細胞損傷活性タンパク質(Parasporin)の遺伝子を取得するための配列情報を得るため、本タンパク質の内部アミノ酸配列を検討している。
メカニカルストレスによる歯周組織構成細胞のシグナル伝達機構の解明

歯周組織構成細胞である歯根膜線維芽細胞に矯正治療時にかかるとされるメカニカルストレスをin vitroで与えた際に,同細胞内のMAPK経路が活性化された。その結果,炎症性サイトカインであるIL-6やIL-8の産生作用が誘導されることが示唆された。また,歯周病原性由来の病原因子であるPorphyromonas gingivalis線毛を,メカニカルストレス下において培養細胞に添加すると、炎症性サイトカインの産生が増加する結果が得られた。矯正治療中の歯周病の発症を予防するためにオーラルケアの必要性が重要であると考えられる。本研究は、ヒト歯周組織構成細胞を用いて、メカニカルストレスによる細胞内シグナル伝達機構を解明しようとするものである。また、歯周病原因子である線毛タンパク質、内毒素性リポ多糖(LPS)やその活性中心であるリピドAならびにリポタンパク質/リポペプチドに対する細胞応答性やこれら病原因子の認識にかかわる細胞受容体の発現に及ぼすメカニカルストレスの影響についても併せて明らかにしたいと考えている。本年度は、以下の結果が得られた。1.朝日大学附属病院に来院し、本研究の主旨を理解し実験参加に同意した5名の提供者の歯根膜組織から細胞株を樹立した。2.歯周病原細菌であるPorphyromonas gingivalisから線毛とLPS/リピドA、Fusobacterium nucleatumからLPS/リピドAをそれぞれ抽出・精製した。3.P. gingivalisリポタンパク質の化学構造を基にリポペプチドを合成した。4.細胞にメカニカルストレスとして伸展刺激を加えるにあたり、使用するシリコンチャンバーの表面コーティング剤と伸展率について検討した。伸展刺激負荷細胞の形態や定着性などを検討した結果、歯根膜細胞にはコーティング剤としてコラーゲンを用いて、10%の伸展率で実験を行うことが適していることが明らかとなった。今後、歯根膜細胞に様々な条件の伸展刺激(速度や回数)を加えることにより、その反応性を細胞質内タンパクのリン酸化、遺伝子発現および産生サイトカインなどを指標に調べる。また、得られた歯周病原因子による伸展刺激負荷細胞への影響について併せて検討していく予定である。また、歯周病原因子である線毛タンパク質、内毒素性リボ多糖(LPS)やその活性中心であるリピドAならびにリポタンパク質/リポペプチドに対する細胞応答性やこれら病原因子の認識にかかわる細胞受容体の発現に及ぼすメカニカルストレスの影響についても併せて明らかにしたいと考えた。1.前年度に引き続き、本研究の主旨を理解し実験参加に同意した2名の提供者の歯根膜組織から細胞株を樹立した。2.歯周組織構成細胞にメカニカルストレスとして、得られた歯根膜細胞を用いて、一軸方向に10%の伸展刺激を加えた。その結果、Western blottingから、MAPKシグナリングカスケードの動態としては、p38が刺激後1分でリン酸化を示し、ERK1/2は15分で,また,JNKは60分でリン酸化がそれぞれ認められた。RT-PCRおよびELISAの結果から炎症性サイトカインであるIL-6およびIL-8のmRNAは60分および240分で最も強く発現がみられ、それぞれの産生誘導もみられた。以上の結果から、本研究で用いた伸展刺激の条件下で、培養ヒト歯根膜細胞のMAPK経路が活性化されることが明らかとなった。また、同刺激により早期にp38ならびにERK経路が活性化されるが、JNK経路が遅延して活性化されることが示唆された。3.伸展刺激下で前年度に精製した線毛タンパク質を培養液中に添加したヒト歯根膜細胞の動態を調べた結果、lL-8の産生量の有意な上昇がみられた。以上の結果から一軸方向の規則的なメカニカルストレスが、細胞表面の構造に変化をもたらし、細胞内情報伝達系を介して炎症性サイトカインの産生を誘導することが考えられる。また、歯周病原因子の存在下では伸展刺激負荷細胞の情報伝達系に相加的な作用の影響を及ぼした。