hpprc/llmjp-kaken huggingface dataset:
不斉自己触媒反応の開拓に基づく不斉の発生と自己増殖の研究

キラルな分子が自己を合成する不斉触媒として作用する不斉自己増殖反応を開発した。キラルな2-アルキニル-5-ピリミジルアルカノールが不斉自己触媒となりジイソプロピル亜鉛のピリミジンカルバルデヒドへの不斉付加反応で合成収率99%以上かつ鏡像体過剰率99.5%ee以上というほぼ完全な不斉自己増殖反応を創製した。生成物を次の反応の不斉自己触媒反応として用いる10回の連続反応により、増殖率は6000万倍に達する。驚くべきことに鏡像体過剰率が低い不斉自己触媒を用いても生成物の鏡像体過剰率が向上することを見出し、生成物を次の反応の不斉自己触媒として用いることにより、0.1%eeから99.5%ee以上にまで鏡像体過剰率を向上させることに成功した。本反応を用いて不斉の起源の検証を行った。円偏光による不斉光分解で2%eeのL-ロイシンに誘起される不斉はわずか2%eeであり、天然ロイシンの100%eeとの関連は不明であった。2%eeのL-ロイシン存在下、ピリミジンカルバルデヒドとジイソプロピル亜鉛との反応を行い高い鏡像体過剰率のピリミジルアルカノールを得た。これにより円偏光の不斉を高い鏡像体過剰率の有機化合物の不斉と初めて関連付けることが出来た。またらせん炭化水素ヘリセン(円偏光により2%ee以下で不斉合成される)存在下でもヘリセンの不斉に対応したピリミジルアルカノールが高い鏡像体過剰率で得られた。さらに不斉の起源として提唱されている右および左水晶、塩素酸ナトリウムなどの不斉無機結晶存在下で不斉自己触媒反応を行うと不斉無機結晶のキラリティーに対応した絶対配置を持つピリミジルアルカノールが98%eeという極めて高い鏡像体過剰率で得られることを見出した。以上、円偏光あるいは不斉無機結晶という不斉の起源として提唱されている要因をもとに初めて高い鏡像体過剰率のキラル化合物を不斉合成することに成功した。キラルな5-ピリミジルアルカノールを不斉自己触媒として用いる5-ピリミジンカルバルデヒドのジアルキル亜鉛による不斉自己触媒的不斉アルキル化反応をすでに見出しており、本年度は、2位の置換基の効果について詳細に検討した。2位にアルキニル基、なかでも第3プチルエチニル基をもつ5-ピリミジルアルカノールを不斉自己触媒として用いたところ、合成収率99%以上、不斉収率99.5%e.e.以上というほぼ完全な不斉自己触媒反応となり、5-ピリミジルアルカノールがほぼ完全に自己増殖することを見出した。さらに、トリメチルシリルエチニル基をもつ基質もきわめて高エナンチオ選択的な不斉自己触媒となる。自己触媒でない不斉合成反応においてすら合成収率99%以上、不斉収率99.5%e.e.以上である例はきわめて少なく、本結果のように不斉自己触媒反応でほぼ完全な収率および不斉収率が達成できたことは、意義深いと考えられる。また、超低光学純度(0.1%e.e.)かつ触媒量の(S)-2-ブタノールを不斉開始剤として用い、5一ピリミジン力ルバルデヒドとジイソプ口ピル亜鉛とを反応させると、(S)-5-ピリミジルアルカノールが高い光学純度73%e.e.で得られた。

逆に、(R)-2-ブタノールを用いると、(R)-5-ピリミジルアルカノールが76%e.e.で得られた。本システムは、微量かつ超低光学純度化合物の絶対配置を検知する不斉顕微鏡として利用が可能である。また、2%e.e.のロイシンを不斉開始剤として用いた場合でも、対応する絶対配置を持つ5-ピリミジルアルカノールが得られた。ラセミ体のロイシンの円偏光による不斉分解で低光学純度(2%e.e.)が誘起されることが知られており、本研究結果は円偏光による微小不斉誘起を高光学純度有機化合物に初めて関連付けることに成功したものである。2-アルキニルピリミジルアルカノールが不斉自己触媒となり、ジイソプロピル亜鉛の2-アルキニルピリミジンカルバルデヒドヘのエナンチオ選択的付加反応において不斉自己増殖することを見出した。きわめて低い鏡像体過剰率(0.6%e.e.)の2-アルキニルピリミジルアルカノールを不斉自己触媒として用いたところ、量が自己増殖しながら鏡像体過剰率が著しく向上した。得られた化合物をつぎの不斉自己触媒反応の触媒として用いる操作を繰返すことにより、鏡像体過剰率は99%e.e.以上に達した。さらに、2位がメチル基の生成物を酸化開環することにより、アミノ酸であるバリンに鏡像体過剰率を低下させることなく誘導できた。これらにより、痕跡量のきわめて低い鏡像体過剰率のピリミジルアルカノールがあれば、これが不斉自己増殖しながら、鏡像体過剰率が向上し、さらに化学変換によりL-バリンが生成する化学ルートを確立したことになる。また、ジイソプロペニル亜鉛について、アルデヒドの高エナンチオ選択的な不斉アルケニル化反応を行った。つぎに、水晶存在下での不斉自己触媒反応を検討した。水晶には右水晶と左水晶とが存在し、両者は互いに鏡像異性体である。右水晶存在下でジイソプロピル亜鉛をピリミジンカルバルデヒドに作用させると、絶対配置がSである95-97%e.e.のピリミジルアルカノールが収率95-97%で生成することを見出した。左水晶存在下では絶対配置Rのピリミジルアルカノールが生成する。以上、本結果は、無機化合物である水晶が、有機化合物の不斉の起源となる得ることを示す意義をもつものである。2-アルキニルピリミジルアルカノールが不斉自己触媒となり、ジイソプロピル亜鉛の2-アルキニルピリミジンカルバルデヒドへのエナンチオ選択的付加反応において不斉自己増殖することを見出したことを元に、らせん構造をもつ不斉な炭化水素であるヘキサヘリセン存在下で不斉自己触媒反応を行った。その結果、(P)体のヘキサヘリセン存在下では絶対配置がSであるピリミジルアルカノールが95%e.e.で生成し、(M)体のヘキサヘリセン存在下では(R)-ピリミジルアルカノールが93%e.e.で生成した。円偏光による不斉合成で低いe.e.のヘキサヘリセンが得られることが知られているので、本研究は、キラルな物理力である円偏光と有機化合物の高いe.e.とを関連付けることに成功したことになる。また、重水素置換による不斉をもつ第1級アルコールを不斉開始剤として用いる不斉自己触媒反応を検討した。(S)-ベンジルアルコール-d存在下では、(R)-ピリミジルアルカノールが高いe.e.で生成した。さらに、d体の塩素酸ナトリウムの鏡像異性体存在下でジイソプロピル亜鉛をピリミジンカルバルデヒドに作用させると、絶対配置がSである98%e.e.のピリミジルアルカノールが生成することを見出した。
タンパク質とゲノムの相互作用を組織特異的に検出する方法の開発と応用

細胞内におけるタンパク質とゲノムDNAとの相互作用の解析は、遺伝子発現の制御機構の理解に重要である。これには、クロマチン免疫沈降法と呼ばれる手法が用いられるが、これに適した高品質の抗体が必要であるなど、現在はさまざまな技術的な制約がある。本研究は、目的タンパク質にビオチンタグなどの特定の短いアミノ酸配列を導入することで、タンパク質ーDNAの相互作用を動物胚の特定の組織で高感度に検出する、汎用性がきわめて高い方法の開発を行った。胚発生過程におけるダイナミックな遺伝子発現制御を理解する上で、タンパク質とゲノムDNAとの相互作用の研究は非常に重要である。この解析はクロマチン免疫沈降法(ChIP)と呼ばれる手法で通常行われるが、現在はさまざまな技術的な制約がある。本研究では、目的タンパク質にビオチンタグを導入することで、タンパク質ーDNAの相互作用を動物胚の特定の組織で高感度に検出する、汎用性がきわめて高い方法の開発を行い、Sox転写因子に応用する。ビオチンタグを用いることで、特異性の高い抗体の入手が不要になるばかりか、高い精製度のタンパク質-DNA複合体が得られる。さらに、ビオチン化酵素を特定の組織で発現させることで、その組織のみにおける相互作用が検出できる新規のシステムを構築する。ビオチン化配列は、最新のゲノム編集技術であるCRSPR-Casシステムを用いてゼブラフィッシュの内在遺伝子に挿入する。本研究課題では、モデル生物としてゼブラフィッシュを利用して、タンパク質ーDNA相互作用を生体内の特定の組織で高感度に検出する方法の開発を行った。この手法を、胚発生の制御に中心的な役割を果たしているSox11転写因子に応用し、胚の特定の組織におけるタンパク質のビオチン化のモデルケースとして取り上げた。本年度は、ビオチンタグを用いたChIPのゼブラフィッシュ胚における利用例がこれまでに報告されていないことから、まずこの手法を効率的に適用するための条件検討(ビオチン化酵素の発現レベル、固定条件など)を行った。次に、ビオチン化配列を、CRISPR-Casシステムを用いてsox11遺伝子にノックインする効率的な手法の検討を行った。これにより、一本鎖DNAを用いたノックイン方が本研究には適していることがわかった。本研究は、ゼブラフィッシュをモデル生物として利用しており、交配を通して得られる胚が実験には必須である。研究代表者は、平成27年度に大阪大学から高知工科大学へと所属が変更になった。これに際して、ゼブラフィッシュ飼育用の水槽設備の移設を平成27年の7月に行った。この水槽設備を再構築し魚を移動させたところ、水カビの異常繁殖が起こり、水槽システムの維持が非常に困難な事態となってしまった。このため、一部の魚のみを残して小規模で水槽システムを運用しつつ、水カビの異常繁殖の低減を計った。以上の理由により、水槽設備の移設後にゼブラフィッシュの胚を利用した研究が全く出来ない期間が生じてしまい、研究計画の遅延が生じた。このため、胚を利用する実験の一部を平成28年度に行う必要が生じた。クロマチン免疫沈降法(ChIP)は、細胞内におけるタンパク質とゲノムDNAとの相互作用を研究するためのすぐれた手法である。この手法は胚における遺伝子発現制御を解析する上でも重要な手法となり得るが、ChIPに適した高品質の抗体が必要となるなど、現在はさまざまな技術的な制約がある。本研究は、目的タンパク質にビオチンタグを導入することで、タンパク質ーDNAの相互作用を動物胚の特定の組織で高感度に検出する、汎用性がきわめて高い方法の開発を行うことを目的にしている。ビオチン化酵素を特定の組織で発現させることで、その組織のみにおける相互作用が検出できる新規のシステムを構築する。本年度は、ビオチンタグを用いたChIPをゼブラフィッシュ胚で効率的に行うための条件検討を引き続き行った。この実験では、ビオチンタグを付加したSox転写因子とビオチン化酵素のmRNAを胚に同時に顕微注入し、必要とされるビオチン化酵素の発現量を検討した。また、内在のビオチンだけでは、ビオチン化が十分でなく、ビオチンを飼育水に添加する必要があることも見いだした。さらに、予備的な実験からビオチンタグを別のタグとタンデムに連結して用いることで、格段にタグの応用範囲が広がる可能性が出てきたことから、ビオチンタグと組み合わせて用いるのに適したタグの検討を行った。FLAGタグを含めて複数のタグに関して、タグ・モノクローナル抗体・複合体回収のための磁気ビーズについて、さまざまな組み合わせを試してみたところ、ゼブラフィッシュにおいて効率的にChIPが実施可能な特定のタグ・抗体・磁気ビーズの組み合わせを複数見いだした。これに際して、ゼブラフィッシュ飼育用の水槽設備の移設を平成27年に行ったが、水槽設備の再構築に際し水カビの異常繁殖が起こり、水槽システムの維持が非常に困難な状態が長期化した。平成28年に入ってもこのような状況がしばしば生じたため、ゼブラフィッシュの胚を利用した研究が困難な期間が長期間にわたってしまった。このため、研究計画に遅延が生じたが、この問題はほぼ解決したため、今後は計画に沿って研究を進めることが可能である。細胞内におけるタンパク質とゲノムDNAとの相互作用の解析は、遺伝子発現制御などのゲノム機能の解明には重要なプロセスである。これには、クロマチン免疫沈降法(ChIP)と呼ばれる手法が用いられるが、ChIPに適した高品質の抗体が必ずしも用意できないなど、現在はさまざまな技術的な制約がある。本研究は、目的タンパク質にビオチンタグなどの特定の短いアミノ酸配列を導入することで、タンパク質ー

DNAの相互作用を動物胚の特定の組織で高感度に検出する、汎用性がきわめて高い方法の開発を行うことを目的にしている。本年度は、ビオチンタグを含めて様々なタグを用いたChIPにおける免疫沈降そのものの効率を定量的に測定するアッセイシステムの開発を行った。これまでは、免疫沈降において複合体が適切に回収されているかどうかを定量的に調べるのは困難であった。そこでHiBiT systemと呼ばれるNanoLucルシフェラーゼの2つの断片の相補性を利用した発光定量法を用いて、免疫沈降の効率をモニターする方法を開発した。この方法では、目的タンパク質に11アミノ酸のHiBiTタグを付加することで、免疫沈降された微量のタンパク質の定量を可能にしている。この手法を用いて、まず5種類のエピトープタグFLAG, HA, PA, Ty1, V5に対して高い親和性をもつモノクローナル抗体を選別した。さらに、5種類のエピトープタグとビオチンタグについて、ゼブラフィッシュ胚を用いてChIPを行い、タンパク質とDNAの架橋時間、各エピトープタグの抗体、並びに回収ビーズが免疫沈降におけるタンパク質の回収率に与える影響を調べたところ、条件によって回収率が異なることがわかった。同時に、タンパク質-DNA複合体が特異的に回収されているかをChIP-qPCRで調べたところ、種々の条件が複雑に影響を与えていることがわかった。細胞内におけるタンパク質とゲノムDNAとの相互作用の解析は、遺伝子発現の制御機構の理解に重要である。これには、クロマチン免疫沈降法と呼ばれる手法が用いられるが、これに適した高品質の抗体が必要であるなど、現在はさまざまな技術的な制約がある。本研究は、目的タンパク質にビオチンタグなどの特定の短いアミノ酸配列を導入することで、タンパク質ーDNAの相互作用を動物胚の特定の組織で高感度に検出する、汎用性がきわめて高い方法の開発を行った。以下の項目の研究を進めることにより、タンパク質ーDNA相互作用を生体内の特定の組織で高感度に検出する方法の開発を進める。(2)ゼブラフィッシュ胚の特定の組織でBirA酵素を発現させるためGAL4-UASシステムを利用する。このためのUAS-BirAトランスジェニックフィッシュを確立する。(3)ビオチンタグを利用したクロマチン免疫沈降法(bioChIP)をおこなう。(1)これまでの実験でChIPやタンパク質のアフィニティ精製にも利用可能な応用範囲が広いビオチンタグと別のタグをタンデムに連結したダブルタグの準備ができたので、今年度はこのタグ配列をCRISPR-Casシステムを用いてsox11遺伝子のコード配列のC末端相当部にノックインする。最終的にはsox11aならびにsox11bの両遺伝子に別の組み合わせのダブルタグ配列が挿入されたトランスジェニックフィッシュを確立する。(2)ゼブラフィッシュ胚の特定の組織でBirA酵素を発現させるためにGAL4-UASシステムを利用する。
バナビンの金属結合能とバナジウムの酸化還元反応

本研究では、高度にバナジウムを濃縮するスジキレボヤ由来のバナジウム結合タンパク質Vanabin2の金属結合部位の解明、SS結合の構造安定化および金属結合に対する寄与の解明、バナジウムの酸化還元反応と生理機能の解明を目指して、以下の研究を実施した。1.Vanabin2の金属結合部位に関する種々の変異体を作成し、金属結合能への影響を調べた。64番目のヒスチジンの近傍に位置するリジン残基が高親和性バナジウム結合に重要であることが分かった。2.Vanabin2の9対のSS結合をセリンに置換した変異体を作成したところ一部の変異体は非常に断片化しやすく、特に5番目のSS結合が構造の安定化に関わっていることが示唆された。調べた限りではシステイン残基はバナジウムとの結合に必須ではなかった。3.スジキレボヤGSTタンパク質(AsGST)の金属選択性とpH依存性を調べた。pH4.5においてAsGSTは鉄、銅、バナジウムと特異的に結合することがわかった。4.野生型Vanabin2を還元剤で処理した場合、決まった濃度範囲で複数の中間体が観察された。五価バナジウムの還元反応とVanabin2のシステインの酸化還元反応との関係をin vitroで調べた。この反応過程でVanabin2のシステイン残基に関する反応中間体の存在が示唆された。5.カタユウレイボヤのマイクロアレイを利用して、バナジウム添加に応答する遺伝子を網羅的に同定した。基本的な糖代謝経路は大きく変動しなかったが、ペントースリン酸経路の酵素群の有意な変動が認められた。またグルタチオン代謝系および幾つかの金属輸送体の発現変動が見られた。本研究では、高度にバナジウムを濃縮するスジキレボヤのバナジウム結合タンパク質Vanabinについて、Vanabin2の金属結合部位の解明、SS結合の構造安定化および金属結合に対する寄与の解明、バナジウムの酸化還元反応と生理機能の解明を目指して、以下の研究を実施した。1.Vanabin2の金属結合部位と予想されるアミノ酸に変異を導入した種々の変異体を作製した。得られた変異型Vanabin2の金属選択性・親和性をHummel Dreyer法によって調べたところ、バナジウム結合能が大きく変化するアミノ酸残基を見出した。2.Vanabin2を還元剤メルカプトエタノールとDTTおよびTCEPで処理した場合、それぞれ決まった濃度範囲で複数の中間体が観察された。3.Vanabin2の9対のSS結合の、金属結合能および構造安定化に対する寄与を調べるために、一連のセリン置換変異体を作成した。N末端側から6対のSS結合を欠損したSSm1-6変異体は非常に断片化しやすく、特に5番目のSS結合が構造の安定化に関わっていることが示唆された。4.スジキレボヤGSTタンパク質(AsGST)の金属選択性とpH依存性を調べた。平成19年度はスジキレボヤVanabin2の金属結合部位のより詳細な構造・機能解析と、酸化還元反応の解析を行った。また、昨年度実施に至らなかったカタユウレイボヤのマイクロアレイを利用した遺伝子の網羅的同定、酸化還元因子の定量を行った。1.金属結合能に大きな影響を与えることが明らかになったVanabin2のアミノ酸残基について、さらにアラニン以外のアミノ酸へ置換した一連の変異体を作成し、金属結合能への影響を調べた。CDスペクトル解析によってタンパク質の立体構造および金属結合部位の構造解析を行った。その結果、64番目のヒスチジンの近傍に位置するリジン残基が高親和性金属結合に重要であることが分かった。一方、これまで調べた限りではシステイン残基は結合に必須ではなかった。

2.野生型Vanabin2を用いて、バナジウムの酸化還元反応とVanabin2のシステインの酸化還元反応との関係をin vitroで調べた。その結果、Vanabin2は五価バナジウムの還元反応を大きく促進することがわかった。この反応過程でVanabin2のシステイン残基に関する反応中間体の存在が示唆された。3.カタユウレイボヤのマイクロアレイを利用して、バナジウム添加に応答する遺伝子を網羅的に同定した。基本的な糖代謝経路は大きく変動しなかったが、ペントースリン酸経路の酵素群の有意な変動が認められた。またグルタチオン代謝系および幾つかの金属輸送体の発現変動が見られた。
電子ダイナミクスによる電子集団運動の解析

ナノサイエンスには様々な時間スケールで起こる電子の運動が存在する。例えば、水素原子中の電子の軌道を古典モデルで扱った場合、電子の回転周期は150アト秒である。つまり非常に軽い電子そのものはアト秒オーダーで動き回っている事になる。通常の化学反応で見られる分子内の電子移動は原子核が反応バリアを越える時間スケールで起こる。一方、生体内の電子移動反応は、タンパク質内の電子移動過程ばかりでなく、比較的小分子であるキノンやシトクロムcなどの2000原子からなる非常に大きなタンパク質の拡散過程の時間スケールが必要である。このように電子の動的状態を記述する為のタイムスケールは系の構成要素や特性に大きく依存している。本研究では、分子の形状、構造変化に伴う電子の運動に着目し、集団的な運動を抽出する事を目的とした。平成21年度は、主に多電子動力学法の開発とその応用計算(Shigeta, Bull Chem. Soc. Jpn. 82, 1323 (2009))、人工核酸塩基の安定性解析(Matsui, J. Phys. Chem. B 113, 2790 (2009))、核酸誘導体の溶液内電子移動反応解析、半導体ナノドット界面での特異な電子移動現象の理論解析を行った(Sakurai et al. Jap. J. Appl. Phys. 49 014001 (2010))。その成果は文部科学大臣表彰若手科学者賞を受賞するなど、化学の分野で注目された。プロトンはその軽さ故に量子効果が最も効く原子であり、最も同位体の質量比が大きな原子でもある。同位体効果は核の量子効果、つまり「粒子性と波動性」の2重性を適切に取り扱うことで理解される。分子はゼロ温度においても静止しておらず、零点振動をしている。これは最も基本的な量子力学的効果である。しかし、動的な現象を解析するために現在広く行われている分子動力学計算では、核の運動は古典力学を用いて記述しているため、核の量子効果については範疇外であり、FTIRやラマン等の振動分光で捉えられる分子内振動すら適切に取り扱う事は出来ない。そこで、我々は準量子キュミュラント動力学法を提唱した。静的な理論として、量子論的な拡張変数を導入した、ポテンシャル超曲面解析による量子トンネル経路の探索や、基準振動解析の確立、また動的な理論として、核酸塩基対の水素結合における軽水素と重水素置換体の動力学的安定性(量子動的同位体効果)を解析する方法論を確立した(Shigeta et al. Bull. Chem. Soc. Jpn. 81, 1230(2008))。この手法では、古典的な座標ばかりではなく、量子論的なゆらぎ(古典座標からのズレ)も同時に評価している。そこで得られた情報から、密度分布を計算するための手法を提案した(Shigeta, J. Chem. Phys. (Communication)128, 161103(2008))。今後この手法は、前述した水素の密度分布の決定にも適用可能であり、本年度はその基礎理論を構築したこととなる。今までの業績と本年度の業績に関して、第58回日本化学会進歩賞(課題名「量子ゆらぎと熱ゆらぎの動的分子理論」)を受賞した。
eラーニングにおける多機能型eポートフォリオ・システムの開発

本eポートフォリオ・システムの特徴は、(1)個人のeポートフォリオを構造化し、ハイパーリンクでつなぐことにより、多様なパスで有用な他者情報の発見を支援する、(2)高度な検索機能により、キーワード検索、過去の優秀なレポートやテスト成績の良い学習者、相互評価の高い学習者などが容易に検索できる、(3)すべての階層で多様なアセスメント機能が用意されており、自己のリフレクションを誘発するだけでなく、優秀な他の学習者の発見に利用できる、などが挙げられる。実データより、本システムの有効性を示す。近年、学習理論において構成主義の台頭と共に、学習活動や課題、評価方法等の「真正性(authenticity)」が強調されている。真正な学習・評価においては、学習の中に評価が埋め込まれていることが特徴であり、真正な評価で用いられる学習者個人に関わる大量の電子データをeポートフォリオと呼ぶ。しかし、実際にはその概念さえ曖昧であり、現在、開発されている多くのeポートフォリオ・システムでは、レポートやプログラムなどの電子上の成果物を蓄積し、電子掲示板や自己評価機能、相互評価機能を付け加えることでリフレクションを誘発するものを指すことが多い。例えば、eラーニングに絞り込んだだけでも、学習評価に用いられるデータは、レポートなどの学習成果物の他にそれへの様々な評価結果、大量に蓄積された学習履歴や電子掲示板での議論過程、演習テスト結果、その他のテスト履歴、など大量で多岐にわたるデータが得られる。本研究では、eラーニングで大量に蓄積される多様な学習データを整理・格納し、さまざまな状況・目的に応じてポートフォリオの作成、評価、学習への活用を支援するシステムを開発する。さらに申請者がこれまで開発してきたLMSに実装し、実践することを目的とする。平成21年度は、実践運用されているeラーニングサーバーに、本研究費で購入したサーバーを接続し、eポートフォリオ・システムを構築、実践利用を開始した。近年、学習理論において構成主義の台頭と共に、学習活動や課題,評価方法等の「真正性(authenticity)」が強調されている。真正な学習・評価においては,学習の中に評価が埋め込まれていることが特徴であり、真正な評価で用いられる学習者個人に関わる大量の電子データをeポートフォリオと呼ぶ。平成22年度は、開発されたeポートフォリオ・システムを実際のeラーニング実践に積極的に利用し、eラーニングにおける有効なポートフォリオ活用モデルを構築した。また、更に過去の機能なしで実践された場合の評価との差異を検討し、効果分析を行った。本研究では、eラーニングで大量に蓄積される多様な学習データを整理・格納し、さまざまな状況.目的に応じてポートフォリオの作成、評価、学習への活用を支援するシステムを開発する。平成23年度は、前年度までの評価分析および実験結果をまとめ、論文投稿を行った。
天然多糖の構造活性相関に関する研究

グルカンの免疫機能調節活性を解明するため、まず、グルカンの腸管透過収の可能性検証をα-グルカンを用いて実施した。腸管細胞様に分化させたCaco-2細胞にα-グルカンを添加して透過液をグルカン抗体を用いたELISAで調べた結果、腸管細胞を透過しないことが確認できた。透過液をマクロファージであるRAW264.7細胞に作用させたが、免疫反応の指標は変化がなかった。一方で、添加した培養液中においてグルカンは代謝されて低分子化することが判った。次に、RAW264.7細胞におけるサイトカイン分泌を調べていたところ、LPSが誘導する炎症反応をシイタケ由来のレンチナンとパン酵母由来のβ-グルカンが抑制することを見出した。すなわち、これらのβ-グルカンそのものは炎症反応のメディエータであるNO産生を惹起しないが、LPSにより惹起されたNO産生を濃度依存的に抑制した。ところが、炎症関連遺伝子などの代表的な転写因子であるNF-κBの構成因子であるp65の核内移行を促進することが判った。また、一般にβ-グルカンのレセプターとして知られているdectin-1は、これらの作用にはが関与してないことを示唆する結果を得た。β-グルカンはマクロファージおよび樹状細胞において免疫賦活活性を示すことが多く報告されているが、本研究のように炎症反応に抑制的に作用することを示した知見は少ない。本研究において得られた結果に関する作用機構解明は、時間の関係で充分に実施できなかったが、このように新規な知見を得ることができたため、特別研究員の帰国後も双方で研究を継続実施して、これまでの結果と今後得られるであろう成果を取り纏めて公表することになっている。天然多糖の構造活性相関を解析するための「活性」に相当する研究を進めた。まず、当該の外国人特別研究員がこれまでに生物材料の取り扱い経験が全くなかったので、動物細胞の培養技術の習得から始めた。また、この技術習得期間に入手できるβ-グルカンやα-グルカンを調査・検討し、各種多糖試料を購入するとともに、今後大量に材料を必要とするときの設備や試薬などのセットアップを行った。技術習得修了に、β-グルカンやα-グルカンのマクロファージ免疫賦活活性の測定を実施した。すなわち、各種のグルカンを培養マクロファージ細胞であるRAW264.7細胞に作用させ、このときに分泌された一酸化窒素(NO)をNO_2として測定することで多糖の免疫賦活活性の指標とした。また、細胞に大腸菌由来のリポ多糖(LPS)作用させることで炎症を惹起させ、このときにグルカンを作用させることで炎症抑制効果も検討した。NOを産生させるLPSの作用時間や濃度を設定し、設定した実験条件下で、LPSの替わり、あるいはLPSと共存させてグルカンの細胞への処理を行った。その結果、評価試験に用いた4種のβ-グルカンは、それ自体がNOを産生させたりLPSが産生するNOを抑制したりする効果がないことを確認でできた。一方でα-グルカンとして用いた植物デンプン由来の酵素合成グリコーゲンは、LPSが産生するNOを抑制する効果はないものの、それ自体がNOを産生させる結果が得られた。他の4種のα-グルカンはβ-グルカンと同様に効果がなかった。今後は、多糖の種類を増やすとともに、TNF-αやIL-8などのサイトカインの分泌についても法化を行い、その後に、研究計画に従って腸管細胞透過システムを構築し、それを用いて腸管細胞とマクロファージのクロストークをおこす多糖の検索と作用機構解明を目指す。天然多糖類のうち、特にβ-グルカンについて免疫賦活活性の指標となるマクロファージからの一酸化窒素(NO)の放出活性を検討した。本年度は、β-グルカンについて昨年度の実験結果の再現性を検証し、いくつかのグルカンがマクロファージのNO産生能を高めることを見出した。また、α-グルカンについても検証したが、少なくとも用いた5種のα-グルカンについては、それ自体によるNO産生の亢進はなかった。さらに、リポポリ多糖で誘導した炎症状態の細胞におけるグルカンの作用も合わせて測定を実施した。その結果、酵母由来のβ-グルカンに効果があることを確認できたが、試薬として購入したLot間で異なる挙動が得られたため、再検討を計画している。また、いくつかの市販のグルカンにエンドトキシンが混入している可能性もあり、これらの予想外のトラブルにために実験の進行に若干支障がでているが、ほぼマクロファージを用いた検索段階は終了した。次に、グルカンの腸管透過収の可能性検証については、腸管細胞様に分化させたCaco-2細胞を用いた透過実験を構築する予備検討段階であり、来年度継続予定である。最後に、動物個体での免疫賦活作用検証については、培養細胞系で免疫賦活活性がなかったα-グルカンを投与する実験を実施した。その結果、α-グルカンは免疫賦活活性はないものの酵母β-グルカン同様に食物繊維様の作用を有し、盲腸重量の増加が見られた。また、脂質負荷試験では中性脂肪の吸収阻害効果が検証できた。

透過液をマクロファージであるRAW264.7細胞に作用させたが、免疫反応の指標は変化がなかった。一方で、添加した培養液中においてグルカンは代謝されて低分子化することが判った。次に、RAW264.7細胞におけるサイトカイン分泌を調べていたところ、LPSが誘導する炎症反応をシイタケ由来のレンチナンとパン酵母由来のβ-グルカンが抑制することを見出した。すなわち、これらのβ-グルカンそのものは炎症反応のメディエータであるNO産生を惹起しないが、LPSにより惹起されたNO産生を濃度依存的に抑制した。ところが、炎症関連遺伝子などの代表的な転写因子であるNF-κBの構成因子であるp65の核内移行を促進することが判った。また、一般にβ-グルカンのレセプターとして知られているdectin-1は、これらの作用にはが関与してないことを示唆する結果を得た。β-グルカンはマクロファージおよび樹状細胞において免疫賦活活性を示すことが多く報告されているが、本研究のように炎症反応に抑制的に作用することを示した知見は少ない。本研究において得られた結果に関する作用機構解明は、時間の関係で充分に実施できなかったが、このように新規な知見を得ることができたため、特別研究員の帰国後も双方で研究を継続実施して、これまでの結果と今後得られるであろう成果を取り纏めて公表することになっている。
スラブ光導波路化学センサーの開発

1.RFスパッタリング法により高感度スラブ光導波路の作製法を確立した。この導波路を導波路表面の物質の吸光検出に用いると、通常法に比べて約2000倍高感度であった。2.ガラス薄板(20200μm)を導波層とするマルチモードの高感度スラブ光導波路を新たに開発した。3.スラブ光導波路を流れ分析の吸光検出器に応用した。クマシ-ブリリアントブルーG-250やメチレンブルーおよび[Fe(phen)3]2+錯体等を対象に用いることにより、本検出器が溶液中の微量化学種の検出に効果的であることを実証した。4.表面を種々のシリル化剤で化学修飾したスラブ光導波路を作製し、その導波路が物質検出に効果的であることが分かった。5.ジメチルシリコーンで表面修飾を行った導波路を作製し、その導波路がカプリコートなどの界面活性剤を強く保持することを見いだした。これは、種々のセンサー開発の基礎となる方法である。6.溶液中及び導波路表面に吸着した物質を同時に測定する方法を開発し、メチレンブルーの吸着挙動の解明に応用した。7.2波長同時測定装置を試作し、導波路表面へのメチレンブルーの吸着挙動の解明に応用した。8.CCD検出器を用いる同時スペクトル測定装置を試作した。9.新たに半導体光位置検出器を用いる光導波路センサーの開発を行った。このセンサーは屈折率変化に対しても応答する。本年度の研究目標は(1)複光路方式、新たなレーザー光源の導入による測定システムの改善、(2)スパッタ法による高感度導波路の開発、(3)フローシステムにおける検出器としての応用の3点であった。それぞれに関する進捗状況は、以下のとおりである。(1)複光路方式の導入に関しては、予備的な実験を行い、その有効性が確かめられた。また、新たにグリーンHe-Neレーザー、アルゴンイオンレーザーなどを導入し、適用範囲が広がるとともに、フローシステムの実験に実際に適用した。今後、光源光と導波路の結合について、特に検討する予定である。(2)スパッタ装置の導入の遅れと、マイナーな技術的問題のため、現在、その成果は得られていない。今後、早急にこの問題の解決を計り、導波路の作製と評価を行う予定である。(3)この分野に関しては、研究の進展が見られた。まだ、オクタデシルシラン修飾光導波路を用い、[Fe(phen)_3]^<2+>錯イオンと陰イオン界面活性剤とのイオン対形成を利用することにより、Fe(II)イオンの高感度検出が可能であることを示した。また、カリウムイオン交換光導波路を、高分子フィルムで被い、フィルム中にpH応答色素と相関移動触媒を担持させることにより、二酸化炭素センサーを構築することができた。今後、さらに実用化のための検討を行う予定である。また現在、直接光導波路上に化学結合により機能性物質を導入する試みを検討中であるが、具体的な成果を得るまでには至っていない。1.高感度なスラブ光導波路の作製RFスパッタリング法により、基板を石英ガラスとして、導波層をコーニング7059ガラス、アルミナ、酸化タンタルとする光導波路の製作を行い、その吸光セルとしての評価を試みた。その結果、それぞれ、これまで使用してきた熱イオン交換による導波路に比べて10倍程度高感度な導波路が得られた。このうち7059ガラス導波路を鉄(II)イオンの検出に応用したところ、従来法に比べて10倍感度が上昇した。しかし、光減衰率がやや大きくこの改善が今後の課題である。また、導波路設計用計算プログラムを作成し計算を行った。

その結果、当初計画になかった方法であるが、ガラス薄板(20200μm)を導波層に用い、空気をクラッドとして、臨界角付近の光を導入することにより、非常に高感度な導波路が得られる可能性が示唆された。そこで実際に実験を行ったところ、実効光路長が30倍(熱イオン交換型導波路比)を得ることができた。現在、さらにその吸光セルとしての特性を検討中である。2.スラブ光導波路の表面化学修飾法の検討Self Asembled Monolayerの生成を試みた。オクタデシルシラン(ODS)単分子層の作製を検討したところ、接触角の測定から単分子膜の生成が確認された。これを流れ分析の吸光センサーに利用し、メチレンブルーの吸着挙動の検討に利用したところ、ガラス導波路に比べて吸着挙動に変化が生じることがわかった。今後、さらに官能基の導入に応用する予定である。1.ガラス薄板(20200μm)を導波層とするマルチモードの高感度スラブ光導波路を新たに開発した。この導波路は、石英ガラスをもちいることにより、紫外領域にも応用可能と考えられる。2.表面を種々のシリル化剤で化学修飾したスラブ光導波路を作製し、その導波路が物質検出に効果的であることがわかった。3.ジメチルシリコーンで表面修飾を行った導波路を作製し、その導波路カプリコートなどの界面活性剤を強く保持することを見いだしした。これは種々のセンサー開発の基礎となる方法である。4.溶液中の溶存している物質及び導波路表面に吸着した物質を同時に測定する方法を開発し、メチレンブルーの吸着挙動の解明に応用した。5.2波長同時装置を試作し、導波路表面へのメチレンブルーの吸着挙動の解明に応用した。CCD検出器を用いる瞬時スペクトル測定装置を試作し、メチレンブルーの吸着種のスペクトル測定に応用した。7.新たに半導体光位置検出器を用いる光導波路センサーの開発を行った。このセンサーは屈折率変化に対しても応答する。またメチレンブルーに対しては吸光測定よりも高感度であった。
日本式アクティブ・ラーニング型教授法開発・実践による６大学物理教育イノベーション

大学物理教育において、アクティブ・ラーニング型講義への具体的変革を日本に適した形で行い、暗記学習を本質的理解に変容させることが急務である。本研究では物理教育改革を全国に波及させるために次の3点を目的とする。16つの大学において、学習者と教員の特性を踏まえた日本式AL型物理教授法を開発し、その効果を検証する。2レッスンスタディ(授業研究)による協同的な教員支援体制を構築し、物理教育に関心が薄い教員も含め、継続的活動が教員の教授法に変革をもたらす効果を解明する。3全国複数の大学で日米研究者によるワークショップやシンポジウムを開催し、日本式AL型教授法の普及と全国的ネットワーク構築を図る。
中山間地域および離島における基礎自治体の地域包括ケアシステムの構築に関する研究

中山間地域や離島において地域包括ケアシステムを構築するために基礎自治体が取り組むべき課題を明らかにするため,主に以下の3点について考察した。第一に,基礎自治体と地域住民との関係性を分析した結果,一度築かれた関係は制度の対象とならなくなった後も維持される傾向があることが確認された。第二に,小規模自治体では,組織内部の意志決定や職員の自由裁量の度合いに有利性がみられた。第三に,地域包括ケアシステムの発見機能を分析した結果,地域住民の生活課題が顕在化しやすい一方で,地域の慣習に適合しない生活を送る住民は,地縁ネットワークから漏れやすい傾向にあることが確認された。今年度は,地域包括ケアシステムの機能要件のうち,≪発見≫に着目するため,地域社会の中で孤立をしがちな生活困窮者に焦点を当て,参与観察およびインタビュー調査を実施した。その結果,生活に困窮する世帯が身近な相談相手を持たず,地域社会から孤立した状況に置かれている状況が明らかとなった。対象者の中には,地域社会の中で何らかの人間関係を形成している者もあったが,近隣の住民には相談するどころか,むしろ困窮していることや生活保護を受給していることを知られたくないという傾向がみられた。さらには,匿名性が低い地域を離れて都市部へ移住する決断をした事例もあり,ソーシャル・キャピタルが豊かな地域が一部の地域住民に孤立や排除をもたらし得ることが確認された。このことは,地域社会における人間関係を強化すれば,すべての課題を把握したり,孤立を予防できたりするとは限らないことを意味するものである。次に,生活困窮者の支援についてであるが,地域社会の中に「居場所」をつくり出すことが奏功している場合が多い。特に支援団体のスタッフや同じ境遇にある人たちと共有する空間では,自分が生活に困窮していることを開示しても恥ずかしい思いをしたり,疎外されたりすることがない。社会的孤立に陥っている人びとの「居場所」を地域社会の中につくり出すためには,行政や民間支援団体などさまざまなアクターが協働し,耕作放棄地など地域の社会資源を活用することが有効であるという示唆を得た。本研究では,中山間地域や離島において地域包括ケアシステムを構築するために基礎自治体が取り組むべき課題を明らかにするため,複数の地域におけるフィールドワークの結果をもとに,主に以下の3点について考察した。第一に,地域生活支援において基礎自治体が果たしている役割を明らかにするため,特に基礎自治体と地域住民との関係性に着目した。分析の結果,人称性が高く,かつ,制度の対象とならなくなった後も関係が継続するなど,一度築かれた関係はその後も維持される傾向があることが確認された。一方,何らかの理由によって地域コミュニティとの接触を避ける住民は,基礎自治体との関わりも同様に拒む傾向がみられた。第二に,中山間地域および離島の地域特性が地域包括ケアシステムの構築にもたらす影響についてである。小規模町村の特性として,組織内部の意思決定や職員の自由裁量の度合いに有利性がみられた。一方,民間事業者の参入が乏しいため,基礎自治体および社会福祉協議会は中長期的な視点に立って地域支援を行うことよりも,地域住民の生活課題への個別的な対応に優先的に取り組まざるを得ないという課題も確認された。第三に,公私協働に基づく地域包括ケアシステムの構築・強化を展望するため,地域包括ケアシステムの発見機能に着目し,社会的孤立に陥っている地域住民の発見に焦点を当てて考察した。職住近接や日常生活圏が限定的であるために地域コミュニティ内での人間関係が濃密になり、地域住民の生活課題が顕在化しやすい一方で,昼夜逆転した生活を送る住民や自治会に加入していない住民など,地域の慣習に適合しない生活を送る住民は,地縁ネットワークから漏れたり,地域コミュニティから排除されたりする傾向にあるため,公的機関による介入の必要性が示唆された。平成23年度は研究計画に基づき、(1)当該地域の地域特性や地域包括ケアシステムに関するプレ調査、および(2)ケーススタディを実施した。(1)中山間地域や離島など条件不利地域における地域包括ケアシステムの構築に関するプレ調査を実施するとともに、調査協力者と次年度に行う本調査の内容・実施について調整を行った。対象地域は、山形県最上町、愛媛県今治市(岡村島)、東京都八丈町(八丈島)、長野県松本市安曇地区(旧安曇村)である。(2)上記の対象地域において、自治体や社会福祉協議会の職員に対してインタビュー調査を実施した。

インタビューの結果、(1)中山間地域や離島の場合、外国籍住民や多重債務者など社会的孤立への対応が困難な状況にあり、社会的孤立が地域からの転出に直結するリスクが高いこと、(2)社会的孤立の要因はつながりの希薄化だけではないため、既存の地縁ネットワークを前提としたつながりの再構築だけではこれらの対象の地域生活支援が困難であること、(3)これらのことから、過疎地域における地域包括ケアシステムを構想する際、既存の社会福祉政策に基づく制度から排除され、かつ、地縁ネットワークからも孤立している対象者像を想定する必要性があること、などの知見が仮説的に導かれた。本研究は、条件不利地域における社会的孤立、とりわけ地域社会における関係的孤立に焦点を当て、既存の社会福祉政策や地域福祉の取り組みを越えた支援機能の必要性を根拠づけるという重要性があり、その内実を明らかにすることは地域福祉研究に新たな視点を提供するという意義がある。昨年度までの研究成果より,次年度の研究を推進する際に必要となるフィールドの選定や分析枠組みの設定,調査デザインおよび仮説の生成を概ね終えている状況にある。本研究は3つの研究課題を設定しているが、このうち一つ目の研究課題、すなわち条件不利地域における地域生活支援の特徴を構造と機能の両面から明らかにするという課題については、平成23年度に実施したケーススタディにより、分析枠組みや仮説の生成に一定の成果をあげることができた。地域生活支援の優れた実践を分析することに加え、当該地域に住み続けることができずに転出した事例にも焦点を当てることにより、現行の地域生活支援の課題の整理を行った。一方、残りの研究課題については、今後予定する本調査の実施に耐えうる分析枠組みや仮説を生成するまでには至らず、平成24年度の課題として持ち越すこととなった。社会的孤立の状態にある人びとを対象に設定し,地域包括ケアシステムの構築を考察する。貧困と社会的孤立の相関など,どのような特性の人びとが社会的孤立に陥りやすいかということに加え,各地域の地域特性を視野に入れ,地域社会が社会的孤立をもたらす側面についても焦点を当て,考察を進めたい。また,社会的孤立に陥った人びとの包摂を追求する視座から,地域社会の中に「居場所」をつくるための方策についても考察の対象とする。(1)中山間地域および離島の地域特性が地域包括ケアシステムの構築に与える影響を明らかにする、(2)新たな公共の創出により、中山間地域および離島における地域包括ケアシステムの構築・強化を構想するという研究課題に取り組むため、研究課題の妥当性の検証や分析枠組みおよび仮説の生成を、平成23年度に実施したプレ調査の結果の分析および文献研究をもとに行う。そのうえで、それらを踏まえた本調査の調査項目を検討・確定し、一部の地域で先行的に本調査を実施する。関連図書の購入や文献複写の取り寄せ,社会調査を実施するための旅費,逐語録の作成やデータ入力に関する人件費,調査協力者への謝礼等に要する支出を予定している。前年度は、関連図書のリストアップや研究調査の打ち合わせなど、当初計画の内容すべてを実施することができず、これに伴って研究費の一部を執行することができなかった。このため、平成24年度はこれらの前年度にやり残した作業と、当初より予定していた今年度分の作業を同時に行い、そのための研究費を執行する。具体的には、分析枠組みや仮説の生成のために関連図書の購入や文献複写の取り寄せを予定している。また、本調査を実施するための旅費や調査協力者への謝礼を支出する。
ポリコ-ム遺伝子Mel-18とBmi-1の前後軸形成における機能

我々は、ショウジョウバエ・ポリコ-ム遺伝子群のひとつであるPosterior sex combs(Psc)の哺乳類ホモログmel-18を,癌抑制遺伝子のひとつとして単離した.Mel-18タンパクは,配列特異的なDNA結合タンパクであり、その結合は近傍のエンハンサー活性を抑制する.その機能は,mel-18欠失マウスを用いた解析から,(1)ショウジョウバエPscタンパク同様にホメオボックス遺伝子群の発現制御を介して,中軸構造の前後軸形成に必要であり,(2)リンパ球前駆細胞のIL-7に依存した増殖にも必須であることが示された。この表現型はプロト癌遺伝子として単離されたもうひとつのPscホモログbmi-1欠失マウスでも観察されたことから,mel-18とbmi-1とはお互いに相補的な機能を有していると考えられ、mel-18/bmi-1二重欠失マウスを作成した.その結果,二重欠失マウスでは,(a)mel-18またはbmi-1欠失マウスは周産期を生き延びるのに対し,二重欠失マウスは胎生期致死であり胎生9.5日までしか生存しえないこと.(b)ホメオボックス遺伝子の部位特異的な発現ドメインは完全に失われ,ユビキタツに発現されていたこと,(c)神経管や脊索を構成する細胞の形態が野生型とは著しく異なり,特に,細胞相互の接着やその増殖が阻害されていることが示された.これらの実験事実は,mel-18とbmi-1とは,ショウジョウバエ・ポリコ-ム遺伝子群同様に,遺伝的相互作用をおこし,協調的にホメオボックス遺伝子群の発現コントロールに寄与していることを意味している.そして,Mel-18とBmi-1遺伝子産物は,前後軸形成と細胞接着や増殖のコントロールというふたつの局面で作用することが示唆された.我々は、ショウジョウバエ・ポリコ-ム遺伝子群のひとつであるPosterior sex combs(Psc)の哺乳類ホモログmel-18を,癌抑制遺伝子のひとつとして単離した.Mel-18タンパクは,配列特異的なDNA結合タンパクであり、その結合は近傍のエンハンサー活性を抑制する.その機能は,mel-18欠失マウスを用いた解析から,(1)ショウジョウバエPscタンパク同様にホメオボックス遺伝子群の発現制御を介して,中軸構造の前後軸形成に必要であり,(2)リンパ球前駆細胞のIL-7に依存した増殖にも必須であることが示された。この表現型はプロト癌遺伝子として単離されたもうひとつのPscホモログbmi-1欠失マウスでも観察されたことから,mel-18とbmi-1とはお互いに相補的な機能を有していると考えられ、mel-18/bmi-1二重欠失マウスを作成した.その結果,二重欠失マウスでは,(a)mel-18またはbmi-1欠失マウスは周産期を生き延びるのに対し,二重欠失マウスは胎生期致死であり胎生9.5日までしか生存しえないこと.(b)ホメオボックス遺伝子の部位特異的な発現ドメインは完全に失われ,ユビキタツに発現されていたこと,(c)神経管や脊索を構成する細胞の形態が野生型とは著しく異なり,特に,細胞相互の接着やその増殖が阻害されていることが示された.これらの実験事実は,mel-18とbmi-1とは,ショウジョウバエ・ポリコ-ム遺伝子群同様に,遺伝的相互作用をおこし,協調的にホメオボックス遺伝子群の発現コントロールに寄与していることを意味している.そして,Mel-18とBmi-1遺伝子産物は,前後軸形成と細胞接着や増殖のコントロールというふたつの局面で作用することが示唆された.
ビタミンB12不足の臨床栄養学的意義に関する研究

【背景・目的】ビタミンB12(以下B12)は、胃酸によって食品から遊離し、胃の壁細胞から分泌された内因子と結合した複合体が、回腸末端から吸収される。すなわちB12の吸収において、胃が重要な役割を果たしており、胃切除後にはB12吸収障害のため、巨赤芽性貧血が起こる。しかし肝臓に大量のB12が貯蔵されているため、実際に貧血が起こるのは、手術の数年後とされている。しかしわが国では、胃がんのほとんどは萎縮性胃炎をベースとして発症するため、胃がんにて手術を受ける以前から、B12吸収障害が起こり、肝臓での貯蔵が少なく、より早期から貧血が発症すると仮説を立てて、調査を行った。【方法】胃切除予定患者及び術後患者を対象に、血中B12・葉酸・ホモシステイン(Hcy)濃度を測定した。【結果】B12濃度は、胃切除後患者が切除前患者より低く、両者とも健常者に比べ低値であった。B12欠乏者(220pmol/L未満)は術前患者で33%、術後患者で64.4%であり、術後患者の欠乏者のうち44%が術後経過2年以内であった。胃切除後患者では、B12濃度とHcy濃度に有意な負の相関関係がみられた。貧血を有する者ではB12・フェリチン濃度が低く、鉄欠乏性貧血とB12欠乏性貧血の合併が示唆された。【考察】胃がん患者において術前からおよび術後早期からのB12吸収障害が示唆された。また、鉄欠乏性貧血とB12欠乏性貧血の合併が示唆され、機序として吸収障害が考えられたが、日常臨床ではB12を測定しないため見落とされやすいと考えられた。以上、ビタミンB12吸収障害は、従来考えられているより、はるかに早期から起こり、臨床栄養学的に重要な課題と考えられた。(1)骨折リスク回避に基づいた血液中ホモシステイン(Hcy)・ビタミンB12・葉酸濃度のカットオフ値の検討<背景・目的>骨粗鬆症による新規椎体骨折リスクに基づいた血漿Hcy濃度、高Hcy血症回避のための血清B12・葉酸濃度のカットオフ値を検討した。<方法>新規椎体骨折発生を指標とし、女性骨粗鬆症患者1058名を対象としたコホート研究結果を分析した。<結果・考察>高Hcy血症者で新規椎体骨折発生率が有意に高く、骨折リスクに基づいたカットオフ値として9.55 nmol/mLが得られ、生存時間分析・Cox回帰分析にて妥当性が示された。血清B12・葉酸濃度のカットオフ値は510.5 pg/mL、6.3 ng/mLであった。骨折リスク回避には、従来の値より低い血漿Hcy濃度、高い血清B12・葉酸濃度が必要と考えられた。(2)高齢者におけるB12・葉酸栄養状態の調査<背景・目的>吸収障害等により、高齢者ではB12・葉酸が不足しやすい。近年高Hcy血症と筋力低下の関係が報告されているが、わが国での報告は乏しいので、この点を調査した。<方法>施設入居高齢女性67名に、血中B12・葉酸・Hcy濃度、下肢筋力・歩行速度を測定した。<結果・考察>過半数で高Hcy血症を認め、B12・葉酸が有意に関連し、下肢筋力に対し年齢・高Hcy血症は有意に寄与した。高齢者における高Hcy血症と筋力低下との関連が考えられた。(3)まとめ以上のことから、骨折リスク回避には、血漿Hcy濃度は従来の値より低く保つ必要があり、B12不足段階でも、高Hcy血症による骨折リスクの増加や筋力低下に関連することを見いだした。すでに2016年度中に英文論文1本が採択され、現在さらにもう1本英文論文を投稿中である。ビタミンは、その欠乏により、古典的な欠乏症を起こすが、近年それより軽度の不足であっても、疾患リスクを増加させることが注目されている。ホモシステインは、メチオニン代謝の中間代謝産物であり、ビタミンB12や葉酸不足により、高ホモシステイン血症をきたす。高ホモシステイン血症は、心血管障害や骨粗鬆症性骨折、認知機能障害など様々な疾患を引き起こす。近年、高ホモシステイン血症が身体機能を低下させることが報告されてきているが、ホモシステイン、葉酸、ビタミンB12と身体機能の関連についての結果は一致していない。高齢者における身体機能の低下は転倒リスクや骨折を増加させるため、栄養素の身体機能への影響を調査することは非常に意義があると考え、本研究を行った。京都府下の高齢者施設5施設における、施設入居高齢者入居者および利用者86名において血液中ホモシステイン、葉酸、ビタミンB12濃度の測定、身体機能指標として下肢筋力、握力、歩行速度の測定を実施した。身体機能指標の解析は性差と女性の比率が高いことを考慮して女性のみで行った。血漿ホモシステイン濃度の第3三分位では第1三分位よりも有意に握力が低かった(p=0.027)。また、血清葉酸濃度の第1三分位では第3三分位よりも有意に握力が低かった(p=0.002)。