hpprc/llmjp-kaken huggingface dataset:
体格と味覚との関連についての実験的研究

以上の結果は、肥満に伴う糖・脂質代謝の変化と甘味味覚の鈍化との間に関係がある可能性を示唆している。次に、遺伝的に一定の多様性を持っているICR系マウスに同じ飼料を自由摂取させ、太りやすさと甘味味覚との関係を検討する実験を開始した。3週齢で搬入後、現在17週齢時点で、体重は最大64gから最小35gと大きく異なっている。これらの動物の味覚検査・生化学検査を行った後、生れつき甘味識別閾値が異なることが食物摂取の違いを介して体格に変化を引き起こすか否かを検討するため、甘味とエネルギー組成が異なる飼料を選択摂取させる実験を開始する。昨年までの研究で、飼料組成や給餌方法の違いでマウスの体格を変化させた時、痩せ群の甘味閾値はコントロール群と比べて敏感になり、肥満群は逆に鈍感になることがわかった。さらに、肥満群における甘味閾値の鈍化の程度は、痩せ経験の有無で異なっており、このことと血糖値およびインスリン濃度との間に関係がある可能性が示唆された。本年度は、生まれつきの甘味閾値および甘味嗜好の違いと体格の変化との関連について、さらに、太りやすさと甘味閾値との関連について検討するため、遺伝的に一定の不均一さを持つICR系マウスを用いて実験を行った。実験1:搬入直後(5週齢)に行った味覚検査結果をもとに、甘味閾値が敏感、普通、鈍感の3群に分けて飼育し体重変動を調べた。飼育期間を通じて3群間に有意な体重差は認められなかったが、甘味閾値が鈍感な群は、体重増加率が他の2群と比べて有意に低かった。実験2:搬入直後の味覚検査結果をもとに、甘味嗜好が強い、普通、弱いの3群に分けて飼育し体重変動を調べた。飼育期間を通じて体重、体重増加率ともに、3群間に有意差は認められなかった。これらの実験結果をマウスの体重増加率が高い、普通、低いの3群に分けて分析した結果、体重増加率の高いマウスは、成長とともに甘味閾値が敏感になる傾向が認められた。また、糖・脂質代謝に関与する生化学検査値は、甘味閾値による3群、甘味嗜好による3群、体重増加率による3群のいずれの3群間にも有意差は認められなかった。生まれつき太りやすい体質のマウスは、成長とともに甘味閾値が敏感になることから、これらのマウスが太りやすい食餌を好むかを調べることとした。エネルギー量は同じで組成を変えた飼料によるカフェテリア実験では、体重と食餌の好みに有意差は認められず、食餌中のエネルギー量を変えたカフェテリア実験、甘味味覚の親仔の関連を調べる研究の必要性が示唆された。
脂肪滴に局在する蛋白質分解機構の解析

肝細胞における超低比重リポ蛋白質(VLDL)形成の初期段階では、アポリポプロテインB100(ApoB)の翻訳に同期して脂質成分が付加され、脂肪滴がこの際の脂質を供給することが知られている。我々はこれまでの研究により、脂肪滴が、脂質付加されたApoBがプロテアソームやオートファジーで分解される足場ともなることを見だした。またこれらの蛋白質分解系を阻害すると、脂肪滴の周囲にユビキチン化したApoBが蓄積する特異な構造(ApoB-crescent)が出現することも明らかにした。プロテアソームで分解されるためには脂質付加後のApoBが小胞体内腔から細胞質側に輸送される必要がある。今回の研究ではその分子機構を明らかにするため、ApoB-crescentを大量に含む脂肪滴を精製し、質量分析法によるプロテオーム解析で複数の蛋白質分解関連分子を同定した。その内の1つ(X)の機能を阻害すると、脂質付加後のApoBは細胞質側に出ることができなくなり、Xが小胞体内腔から細胞質への逆行輸送に必須の成分であることが示唆された。また、他の蛋白質(Y)の発現を阻害すると、ユビキチン化されたApoBが脂肪滴の細胞質側表面に蓄積し、YがApoBのプロテアソームへの供与に必要であることが明らかになった。X,Yともに機能阻害によって小胞体内腔に脂質付加ApoBが蓄積し、特にYの阻害ではApoB分泌が有意に減少した。これらの結果は脂肪滴が脂質付加後ApoBの逆行輸送と分解の場であり、X,Yがその機構に重要な役割を果たす因子であることを示すものである。脂肪滴はリン脂質一重層で覆われ、コアに脂質エステルを有するオルガネラである。肝細胞の脂肪滴はVLDL(very low density lipoprotein)形成に必要な脂質を供給する。我々は先にプロテアソームやオートファジーなどの蛋白質分解経路を阻害すると、脂肪滴のまわりにユビキチン化したApohpoprotein B100(ApoB)が蓄積する特異な構造(ApoB-crescent)が出現することを報告した。ApoB-crescentは小胞体と脂肪滴が融合した構造であり、内腔には脂質付加されたApoBが蓄積していた。これらの結果は、脂肪滴が特殊な蛋白質分解の場として機能していることを示唆した。この分解システムに関与する分子を検索するため、ApoB-crescentを含む脂肪滴を精製し、質量分析法によるプロテオーム解析を行い、UBXドメインをもつ蛋白質を同定した。UBXドメインを含むいくつかの蛋白質は蛋白質分解に関与することが報告されているため、同定した蛋白質が脂肪滴上で同様な働きをしているのではないかと考え、(1)この蛋白質の細胞内分布を免疫蛍光染色と細胞分画を用いたウェスタンブロッティングで検索し、(2)cDNA、siRNAのトランスフェクションによる発現操作により蛋白質分解への関与を検討した。これらの検索により、脂肪滴が蛋白質分解の足場となることを示唆する結果を得ており、現在さらに種々の検討を進めている。
べん毛輸送装置構成蛋白質FliIリング-FliJ複合体の構造および機能解析

べん毛の軸構成蛋白質は基部体直下に存在し、9種類の蛋白質から構成されるIII型輸送装置によってATP加水分解エネルギーとプロトン駆動力を使って細胞内から細胞外へと輸送される。これまでにATPase活性を持つFliIと研究代表者が明らかとしたFliJの構造は、それぞれがF_1-ATPaseのα/βサブユニットおよびγサブユニットと酷似した構造を持つことが分かっている。そこで本研究では、輸送装置を構成するFliIとFliJに焦点を当て、べん毛ATPase複合体であるFliIリング-FliJ複合体の構造解析やFliJまたは他のべん毛蛋白質存在下におけるFliIのATPase活性やリング形成などを調べることにより、蛋白質輸送とATP加水分解反応の共役機構の解明を目指した。電子顕微鏡による複合体の観察と生化学的な解析から、FliJはFliIのリング形成とATPase活性に大きく影響すること、さらには、実際にF_1部分と同様のFliI_6 FliJ複合体を形成することを極低温電子顕微鏡による画像解析から明らかにした。そしてFliJの変異体解析により、FliJが輸送ゲートを構成するFlhAと結合領域を見いだし、FliI_6 FliJ複合体はFlhAと結合することでより強いATPase活性を発揮すること、つまりFliIのATPase活性は輸送ゲート直下でATPase複合体が出来たときに強い活性を発揮することが分かった。これらの成果から、べん毛タンパク質輸送装置がF型ATP合成酵素と類似の機構によりタンパク質輸送を行っていることが明らかとなり、III型蛋白質輸送の分子メカニズムの解明に大きく貢献できたと考えられる。
シリア語キリスト教圏における宗教伝承と文字文化の関係の研究

本研究「シリア語キリスト教圏における宗教伝承と文字文化の関係の研究」は、キリスト教=教典宗教という紋切り型の見方への重要な修正をもたらすべく、シリア語キリスト教が実は、古来文字文化を有する文化圏の中にありながら、かなり長期間(5世紀前半に至るまで)、自らの言語たるシリア語への翻訳文書という形では教典を有しなかったのではないか、つまり言い換えれば、シリア語キリスト教の(他言語を解さない)一般信者たちにとって、教典は長らく口頭翻訳ーいわゆるタルグムーの形でのみ知られていたのではないか、という仮説の当否を検討することを目的とする研究である。
X線像の高分解能・高拡大検出装置の試作

1.本研究は、光電子にX線が当たって形成される光電子増を電子光学的に拡大し、MCPもしくは能動型半導体素子(積層APS)で検出・記録する空間分解能50nm程度の2次元検出装置を試作することを目的としている。初年度では透過電子線による拡大像の分解能が60nmまで向上したが、同時に、X線ターゲットを用いて実験室に於いてX線励起による光電子増を50倍程度まで蛍光板上で観察できた。これにMCPを備えて実験を推進すると共に、放射光施設での実験を3回行った。2.以下に現状と問題点を述べる。(1)加速電圧15kVで、電子線像の分解能は、適切な対物絞りとステグマトールを用いて40nmまで向上した。(2)上の状態でもターゲットからのX線で励起して結像する場合には分解能がかなり悪くなる。それでも珪藻土の撮影で1μ前後の小孔は分解できた。(3)SOR光を用いた実験では、分光したX線の照射で生物試料HeLa細胞をホトカウンティングモードで撮影できた。10時間の長時間撮影でも安定で、波長による像の内部構造の違いを確認できた。像質は浜ホトのズーミング管の最良の物と同程度それより幾分良い程度であった。珪藻土の像から分解能は0.30.4μmと推定された。(4)試料前面の電界強度を上げることで分解能が改善できることが確認された。3.最終目標の高分解能を得るために、試料前面の電界強度を大幅に上げること、非点収差の完全な補正、積層APSの有効利用が行われている。将来的には像のフィルタリングが必要と思われるので、ウィーンフィルターを検討している。1.本研究は、光電面にX線が当たって形成される光電子像を電子光学的に拡大し、新しい能動型半導体固体素子(積層APS)で検出・記録する空間分解能50nm程度の2次元検出装置を試作することを目的としている。本年度では、これまでの予備テストで判明した電子光学的な問題点について種々の対策をとった結果、透過電子線による拡大像が大幅に改善され、更に、放射光施設ではなく、実験室においてもX線励起による光電子を結像させ、蛍光板上で低倍率(50倍)ながら目視し、像を撮影することに成功した。2.以下に問題点と採用した解決法を述べる。(1)電子線の強度の向上と軸合わせ。電子銃の加速電圧を5kVから15kVに上げ、自作の偏向コイルを付加することによって軸合わせを行った。(2)電子レンズの調整、倍率の較正、分解能。対物レンズの最適試料位置を決定し、対物絞りの効果を調べた。倍率較正の結果、最大3500倍まで可能であることが解った。分解能は15kVの電子線を用いて測定した結果、約60nmであることが解った。(3)X線強度の増強。X線ターゲットとしてAu膜(5000Å)を用いたが、光電面でのX線強度が当初極めて弱かった。ターゲットを出来るだけ光電面に近づける工夫をした結果、蛍光板上でX線像の目視に成功した。3.今後、最終目標である高分解能・高拡大像を得るために、積層APSを用いる予定で目下その駆動回路などの製作を急いでいる。

1.本研究は,光電面にX線が当たって形成される光電子像を電子光学的に拡大し,MCPもしくは能動型半導体素子(積層APS)で検出・記録する空間分解能50nm程度の2次元検出装置を試作することを目的としている.初年度では透過電子線による拡大像の分解能が60nmまで向上したが,同時に,X線ターゲットを用いて実験室に於いてX線励起による光電子像を50倍程度まで蛍光板上で観察できた.本年度では,MCPを備えて実験を推進すると共に,放射光施設での実験を3回行った.2.以下に現状と問題点を述べる.(1)加速電圧15kVで,電子線像の分解能は、適切な対物絞りとステグマトールを用いて40nmまで向上した.(2)上の状態でもターゲットからのX線で励起して結像する場合には分解能がかなり悪くなる.それでも珪藻土の撮影で1μ前後の小孔は分解できた.(3)SOR光を用いた実験では,分光したX線の照射で生物試料HeLa細胞をホトカウンテングモードで撮影できた.10時問の長時間撮影でも安定で,波長による像の内部構造の違いを確認できた.像質は浜ホトのズーミング管の最良の物と同程度かそれより幾分良い程度であった.珪藻土の像から分解能は0.30.4μmと推定された.(4)試料前面の電界強度を上げることで分解能が改善できることが確認された.3.目下,最終目標の高分解能を得るために,試料前面の電界強度を大幅に上げること,非点収差の完全な補正,積層APSの有効利用が行われている.将来的には像のフィルタリングが必要と思われるので,ウイーンフィルターを検討している.
X線CTとPTVを用いたコンクリート内部の変形計測手法の開発

既往の研究では,載荷や劣化によるコンクリート内部の膨張,収縮挙動について,理論モデルや画像相関法などを用いた推定にとどまっている.より実際の内部変形挙動を計測するため,研究代表者は,新たなX線CT装置を開発し,X線CTやPTVを用いた3次元での内部変形計測法を提案した.本研究では,提案した計測手法の開発を目的とし,指標の選定,基礎計測技術の確立,そして適用性確認を行った.その結果,ジルコニア球を指標とし,基準点を用いた座標変換により,圧縮試験時のコンクリート内部の変形を270μ程度の誤差までで計測できる手法を確立できた.本研究では,コンクリート内部の局所的な変形挙動を計測する手法を開発することを目的とし,トレーサーの選定,ポリマーコンクリート等による計測手法の確立,載荷や劣化したコンクリートへの適用性の3段階で研究を進める予定である.平成26年度は, X線CTによる計測で,適切に位置を同定できるトレーサーとなる粒子の選定を主に実施した.X線CTは,X線吸収係数の空間分布を計測する手法である.すなわち,コンクリート中の素材よりも密度が高く,0.123mm/pixelの画素で認識できる粒径の粒子を選定することが重要だと考えられる.そこで,密度が3.0g/cm3以上の粒子,アルミナ(密度3.98g/cm3),酸化鉄(密度4.90g/cm3),ジルコニア(密度6.06g/cm3)に着目した.それぞれの素材で0.3および0.5mmの粒子径を対象として,全体積中に0.5%混入したW/C=65%のモルタルを作製した.まず,X線CTにより得られた断面画像を確認した.その結果,0.3mmの粒径であれば,アルミナや酸化鉄を用いた場合には目立たなかったが,ジルコニアを用いた場合に白色の輝度が高くなった.また,粒子が大きいと,密度が低いアルミナでも粒子位置を確認できた.一方,混入したモルタルの圧縮強度を確認したが,粒子の種類や粒径に関係なく,45.446.6MPaとほぼ同程度となった.以上から,ジルコニアを加えたものが,モルタルとの輝度の差が出ており,粒子分離が可能だと考えられた.また,粒径の小さい方が,数が多くモルタル全体に分布しており,細かい応力の変形を求めることが可能だと考えられた.今後,計測精度との関係から,最終選定をしたいと考えている.また,年度後半では,3次元PTV計測のための基礎技術の検討を始めた.現在,その検討を継続している.平成27年度では,平成26年度の結果を受けて,ジルコニア球を用いたモルタルの内部変形計測を実施した.また,内部変形の計測精度を改善する方法を検討した.直径0.3mmのジルコニア球を混入したモルタルを載荷しながら本装置で撮影を実施しPIV計測を試みた.その結果,低ひずみ領域で供試体の高さ方向中央への軸方向の圧縮変形やポアソン変形が,また高ひずみ領域でせん断面が生じる様子が確認できた。以上から,ジルコニアを用いた内部変形計測が可能であることがわかった.より局所的な変形を計測するためには,ジルコニア球の個別の移動を計測することが重要である.そこで,測定点の計測精度を確認した.40個の直径約14mmのセラミック球を容器に詰め,静置した状態でX線CTにより重心座標を12回計測した.その結果,系統誤差は最大で約0.045mm,計測誤差も同様に最大で約0.016mmとなった.ただし,内部変形には規則性があったことから,固定した基準点を設けて,幾何変換(アフィン変換)を用いることで撮影機構上の誤差を減らすことを試みた.その結果,6回程度であれば,系統誤差0.012mm,計測誤差0.006mm以内の誤差で計測可能となった.この手法を応用し,XYZの各方向に0.01mmずつ12回移動させて移動距離を計測した.XYZ軸方向への移動に対する系統誤差は-0.0060.016 mm,その計測誤差0.011mm以内であった.以上の結果を受けて,現在,ジルコニア球を用いたモルタルの変形計測を,PTVを用いて行うことを試みている.本研究では,コンクリート内部の局所的な変形挙動を計測する手法を開発することを目的とし,トレーサーの選定,計測手法の確立,コンクリートへの適用性の3段階で研究を進める予定である.平成27年度は計測手法の確立を目的とした.変形の大きなポリマーコンクリートで試みる予定だったが,コンクリートの内部変形は小さく,より計測精度が求められる.そこで,選定したジルコニア球を混入したモルタルを用いて,計測手順の確認および計測精度の改善を実施した.結果として,予定どおり計測精度の改善方法を確立し,X線CT法とPTVを併用した内部変形計測の手順もおよそ確認できた.今後,その確立された計測手法での精度確認を行うことで,平成28年度から取り組むコンクリートへの適用性を確認するための準備ができてきたことから,おおむね順調と判断した.平成28年度には,選定した条件での計測手法を用いて,コンクリートの供試体の内部に生じる圧縮や引張による変形分布計測に対する適用性とその課題を検討した.まず,選定した条件での計測手法を用いて,0.3mmのジルコニア球を用いたモルタルの変形計測と側面に貼り付けたひずみ計測値との関係を考察した.その結果,内部変形計測での値とひずみゲージ値との差は,載荷荷重によりばらつきはあるものの178274μとなった.

このひずみの差は,長さ50mmを基長とすると0.0100.016mmの変形量に相当した.すなわち,昨年度までの研究結果で示された,X線CT装置による機械的な誤差(-0.0060.016mm)と同程度であった.よって,もう少し計測方法の改善が必要だとわかった.計測方法の改善の一つに,重心位置の計測精度向上が考えられた.そこで,粒径0.3,0.65,1.0mmのジルコニア粒子をモルタルに同体積混合し,粒子数の確認や精密移動台を用いて既知の移動量に対する計測精度に関する確認を行った.その結果,粒子数が大きくなるほど,計測精度が向上し,粒径1.0mmで0.005mm程度の誤差となった.しかし,計測範囲内の粒子数が大きく減少し,粒径1.0mmで粒子数が5000個程度となった.以上から,供試体によるX線CT法とPTVを併用した内部変形計測では,粒径1.0mmのジルコニア球を用いた場合に,精度良く全体的な内部変形を計測できることが明らかになった.局部的な計測には,粒径0.6mmのジルコニア球を用いて粒子数を増やすのが良いが,粒子同定精度の改善や画像解析手法の検討が必要であることがわかった.今後も,改善を進め,局部的な計測も可能なX線CT法とPTVを併用した内部変形計測手法を確立したい.既往の研究では,載荷や劣化によるコンクリート内部の膨張,収縮挙動について,理論モデルや画像相関法などを用いた推定にとどまっている.より実際の内部変形挙動を計測するため,研究代表者は,新たなX線CT装置を開発し,X線CTやPTVを用いた3次元での内部変形計測法を提案した.本研究では,提案した計測手法の開発を目的とし,指標の選定,基礎計測技術の確立,そして適用性確認を行った.その結果,ジルコニア球を指標とし,基準点を用いた座標変換により,圧縮試験時のコンクリート内部の変形を270μ程度の誤差までで計測できる手法を確立できた.本研究では,コンクリート内部の局所的な変形挙動を計測する手法を開発することを目的とし,トレーサーの選定,ポリマーコンクリート等による計測手法の確立,載荷や劣化したコンクリートへの適用性の3段階で研究を進める予定である.本年度は,平成26年度は,まずX線CTによる計測で,適切に位置を同定できるトレーサーとなる粒子選定を中心に実施する予定であった.結果として,予定どおりの研究が進行し,トレーサーの候補を選定することができた.また,その後の展開として,平成26年度から取り組む計測精度に関する第一歩を踏み出せていることから,おおむね順調と判断した.平成27年度の結果を受けて,平成28年度では,選定した条件での計測手法を用いて,コンクリートの圧縮強度試験などの計測を実施し,その適用性と課題を明らかにする.まず,選定した条件での計測手法を用いて,指標を入れたモルタルやコンクリートの圧縮強度試験を中心に,X線CT法やPTVでの計測の適用性とその課題を明らかにする.コンクリート供試体側面にひずみゲージも張り付け,実際の変形と画像計測の整合性を確認する.その上で,内部変形に関する考察を行う.W/Cや骨材の種類の異なるコンクリートに適用し,使用材料や配合が及ぼすコンクリート性状への影響を明らかにできるか検討する.また,乾燥収縮や凍結融解を行った後のコンクリートの内部変形計測を実施したいと考えている.この場合,長期間過ぎた後に実施した画像計測結果を比較することになり,機械誤差が増大する可能性がある.
比較ゲノム科学的解析に基づく動植物の新奇プログラム細胞死制御因子の探索と機能解析

動物・植物の双方から新奇プログラム細胞死制御因子を探索し,機能解析することを目的に研究をおこない,下記の点を明らかにした.比較ゲノム科学的解析より,ヒトのアポトーシス抑制因子IAP(Inhibitor of Apoptosis Protein)の機能的ホモログ候補として単離したシロイヌナズナAtILP1,AtILP2遺伝子は,タバコ培養細胞BY-2において過酸化水素誘導性細胞死を抑制する機能を持つことを明らかにした.さらに,AtILP1,AtILP2とGFP融合蛋白質はBY-2及びシロイヌナズナの核に局在することを明らかにした.これらの結果は,AtILP1,AtILP2が核に局在する新奇プログラム細胞死抑制御因子であることを示唆するものである.AtSmac遺伝子は,哺乳類においてIAPと相反する機能を持つSmac/DIABLOの機能的ホモログ候補として,シロイヌナズナより単離した.AtSmac遺伝子の過剰発現により,カビ毒FB-1誘導性細胞死が促進され,防御関連遺伝子や細胞死誘導時の液胞膜崩壊に関わるγVPE遺伝子の発現が上昇することを明らかにした.これらの結果は,AtSmacが新奇プログラム細胞死促進因子であることを示唆するものである.AtILPのパラログであるHsILP1のアポトーシス抑制メカニズムを解明するためにcaspase-3/7の活性抑制能を調べたところ,これらの活性抑制には関与しないことを明らかにした.この結果は,HsILP1はIAPとは異なる経路でアポトーシス抑制に関与することを示唆するものである.動物・植物の双方から新奇プログラム細胞死制御因子を探索し,機能解析することを目的に研究をおこなっている.シロイヌナズナに見出した2つの新奇IAPホモログAtILP1,AtILP2遺伝子を過剰発現させたタバコ培養細胞BY-2とシロイヌナズナを作成し解析をおこなっている.BY-2を用いた細胞死誘導系実験の結果,予備実験においてAtILP2過剰発現体株では過酸化水素による細胞死誘導が抑制された.この結果は,動物のアポトーシス抑制因子であるIAPと同様で,AtILPが植物細胞内でIAPホモログとして機能している可能性を示唆するものである.HsILP1の機能ドメインであると考えているBLDに変異を導入したmutated HsILP1を4種構築した.これらのアポトーシス抑制能を検証するに際して適当な細胞株を検討した結果,Jurkat cellが適当であるという結論に達した.今後,Jurkat cellを用いてmHsILP1のアポトーシス抑制能を検証する.3,シロイヌナズナにおけるSmac/DIABLOの機能的ホモログ因子の探索と機能解析哺乳類のSmac配列を基にHMMERを用いてシロイヌナズナにおける機能ホモログを探索した結果,これまでのところAtSmacと名付けた候補を一つ得た.このAtSmac融合GFPはミトコンドリアに局在することを明らかにし,さらにAtSmac過剰発現BY-2は過酸化水素,エリシター誘導性細胞死を促進する可能性を示唆する結果を得た.来度,以上の結果をふまえて、AtILP,AtSmacの植物における細胞死制御機構,HsILP1のヒト細胞における細胞死制御機構を明らかにする.動物・植物の双方から新奇プログラム細胞死制御因子を探索し,機能解析することを目的に研究をおこない,下記の点を明らかにした.比較ゲノム科学的解析より,ヒトのアポトーシス抑制因子IAP(Inhibitor of Apoptosis Protein)の機能的ホモログ候補として単離したシロイヌナズナAtILP1,AtILP2遺伝子は,タバコ培養細胞BY-2において過酸化水素誘導性細胞死を抑制する機能を持つことを明らかにした.さらに,AtILP1,AtILP2とGFP融合蛋白質はBY-2及びシロイヌナズナの核に局在することを明らかにした.これらの結果は,AtILP1,AtILP2が核に局在する新奇プログラム細胞死抑制御因子であることを示唆するものである.AtSmac遺伝子は,哺乳類においてIAPと相反する機能を持つSmac/DIABLOの機能的ホモログ候補として,シロイヌナズナより単離した.AtSmac遺伝子の過剰発現により,カビ毒FB-1誘導性細胞死が促進され,防御関連遺伝子や細胞死誘導時の液胞膜崩壊に関わるγVPE遺伝子の発現が上昇することを明らかにした.これらの結果は,AtSmacが新奇プログラム細胞死促進因子であることを示唆するものである.AtILPのパラログであるHsILP1のアポトーシス抑制メカニズムを解明するためにcaspase-3/7の活性抑制能を調べたところ,これらの活性抑制には関与しないことを明らかにした.この結果は,HsILP1はIAPとは異なる経路でアポトーシス抑制に関与することを示唆するものである.
パルス細線放電法によるカーボンナノチューブの合成〜低温成長プロセスの確立〜

これまでの研究において、パルス細線放電法を用いて炭素繊維を蒸発させることにより室温で、カーボンナノチューブを合成することに成功しているが、その収率は非常に低い。そこで、このパルス細線放電法を用いたカーボンナノチューブ合成の研究を進めるにあたり、カーボンナノチューブが成長する環境を整える必要がある。本研究では、450度以下で加熱を行ったチャンバー内に金属触媒を蒸着させた基板を設置し、パルス細線放電法を用いて炭素繊維を蒸発させることによって基板上へ炭素を供給し、基板上へのカーボンナノチューブの合成を行うことによって、これまでのカーボンナノチューブの合成方法に比べて低い温度で基板上へカーボンナノチューブを合成することを目的とした。そこで、パルス細線放電法を用いて基板上に炭素の蒸気およびプラズマを堆積させるためには、炭素が蒸発する状態を調べる必要があった。そのため、炭素繊維がパルス細線放電法を用いて蒸発した場合の蒸気およびプラズマの広がりの関係を高速度カメラを用いて調べた。次に、パルス細線放電法をカーボンナノチューブの合成方法として確立するためには、カーボンナノチューブの合成のみならず、パルス細線放電法で作製した触媒に関しても検証する必要がある。よって、パルス細線放電法を用いてニッケル細線を放電させ作製されたニッケル超微粒子を用いて、ACCVD法によるカーボンナノチューブの合成を行った。さらに、パルス細線放電法で合成した煤中にカーボンナノチューブが含まれていたが、その収率は低いため、カーボンナノチューブが成長しやすい環境に近づけることが必要である。しかし、現在のパルス細線放電法は、雰囲気を加熱出来ないため、電気炉などで加熱を行った中で炭素繊維にパルス大電流を流すことによって、炭素を蒸発させることの出来る装置の作製を行った。
持続可能な開発のための農学教育(Ag-ESD)に関する調査研究

【研究目的】「国連・持続可能な開発のための教育の10年」(「ESDの10年」)は、持続可能な社会を実現するために、2005年を初年度とし2014年までの10年間をかけて取り組む国連の計画である。本研究においては、筑波大学農林技術センターにおいて構築された「わが国の農学教育カリキュラムに関するデータベース(AgBase)」を用いて生物資源科学教育における農学ESD(Ag-ESD)の現状を探ることを目的とし、その第一歩として「環境」に関する授業科目数の長期的変動に関する調査研究を行った。【調査方法・計画】AgBaseは1983年から2006年までの間に日本の全ての農学関係大学(53大学)で開講された40万件以上にわたる授業科目を網羅した基礎的データである。AgBaseを用いて「環境」に関する科目を抽出し、過去26年間にわたる開設科目数の変化を解析した。【結果】AgBaseを用いて「環境」をキーワードとして開設科目名を解析したところ、1983年度には260科目であった「環境」関連科目数が、2007年には2,754科目と10.6倍に増加した。さらに、2007年度における「環境」関連科目の内訳を調べたところ、科目名の中に「環境」と同時に含むキーワードは、多い順に生物(326科目)、科学(271科目)、保全(159科目)、理学(154科目)、地域(143科目)、森林(127科目)、経済(121科目)および資源(108科目)であった。以上の結果から、「環境」に関する授業科目は過去26年間に大幅に増加したことが明らかとなり、Ag-ESD教育は生物資源科学教育の中で重要な位置を占めつつあることが明らかになった。
トポロジーから探るQCD物質の非摂動的性質

昨年度に構築したベリー位相やベリー曲率の効果を取り入れたトポロジカルな輸送理論に基づき、非可換ゲージ理論の高温・高密度プラズマの時間発展を記述する低エネルギー有効理論を構築した。これは、量子異常と散逸の効果を系統的に含む新しいタイプのランジュバン方程式(カイラルランジュバン方程式)であり、従来の理論に比べ、右巻きと左巻きの粒子を区別して時間発展を記述することができるという重要な利点を持つ。また、この理論は、昨年度に我々が見出した右巻きと左巻きの粒子数のアンバランスのよって生じる「カイラルプラズマ不安定性」を古典的な運動方程式によって記述することができる。このようなプラズマ不安定性は初期宇宙における電弱プラズマや相対論的重イオン衝突実験で生成されるクォーク・グルーオン・プラズマ(QGP)等で現象論的に重要になり得るにもかかわらず、これまでに考えられていた輸送理論では、右巻きと左巻き粒子の区別ができないために見落とされていた。我々のこの新たな有効理論によって、これらの系のダイナミクスが初めて定性的に正しく記述できると期待される。また凝縮系物理においても、近年ワイル半金属と呼ばれる3次元相対論的フェルミオンが低エネルギーで創発的に現れる物質が提案されている。このような系にトポロジカルな輸送理論を応用することで、新しいタイプの輸送現象が現れることを明らかにした。さらに、これらの研究とは独立に、高温強磁場におけるQCD物質に新しい臨界点が存在する可能性を模型に依らない一般的な議論によって示した。(抄録なし)量子電磁気学(QED)や量子色力学(QCD)では、右巻きと左巻きのカイラルフェルミオンの粒子数の差が電磁場中では量子効果のために保存せず、量子異常と呼ばれる。しかし、相対論的電子プラズマやクォーク物質の非平衡過程を記述する相対論的輸送理論では、量子異常の効果がこれまで見落とされていた。我々は物性系で知られたベリー位相とベリー曲率の効果を取り入れることで、輸送理論の枠内で量子異常を正しく再現するだけでなく、左右のカイラルフェルミオンの数に差があれば、外部磁場によって電流が流れるというカイラル磁気効果も記述できることを明らかにした。さらに、この新しい輸送理論は、場の理論から出発して、適切に系統的な微分展開をすることによって得られることも示した。近年、相対論的重イオン衝突実験において、非中心衝突で1018ガウスもの強大な磁場が作られることが理論的に示唆され、カイラル磁気効果が実験的に観測できる可能性が議論されている。我々はベリー曲率の効果を取り入れたブラソフ方程式を線形解析で解くことによって、左右のカイラルフェルミオンの数に差がある場合は、それを減らす方向に働くプラズマ不安定性があることを明らかにし、カイラルプラズマ不安定性と名付けた。これは、カイラル磁気効果は安定に存在しないことを意味する。この新しい輸送方程式によって、クォーク物質だけでなく、ニュートリノ気体等の時間発展を量子異常の効果を取り入れて記述することが可能になり、その将来的な応用が期待される。これらの研究とは独立に、有限密度QCDの負符号問題を回避するphase-quenching法が、QCDの相図のある領域では平均場近似で厳密となることを示した。さらに、高密度QCDにおけるディラック演算子の固有値と超流動ギャップを結びつける新しい関係式を導出した。当初の研究目的であった量子異常の効果を含む新しい輸送理論(トポロジカルな輸送理論)を構成するだけでなく、その応用として、クォーク物質等の相対論的プラズマに特有の新しいプラズマ不安定性(カイラルプラズマ不安定性)を見出すことが出来たため。まず、これまでの研究で明らかになったカイラルプラズマ不安定性が、線形解析を超えてどのように時間発展し飽和していくかを数値計算等によって明らかにする。このプラズマ不安定性は、相対論的重イオン衝突実験で生成されるクォーク物質、初期宇宙の電弱プラズマ、中性子星内部の電子プラズマ等で発現する可能性があり、その現象論的な帰結を検討する。

さらに、このプラズマ不安定性は、我々が構成した相対論的ポルツマン方程式だけでなく、従来考えられていなかったランジュバン型の理論によっても記述できると考えており、そのような理論の構築と応用も視野に入れている。(抄録なし)
小型抗体の実用化に向けた高機能性融合分子の創製

本年度は、質量分析法(MS)を用いて血清中のAGEs修飾タンパク質の同定を行った。MS測定において、網羅的解析および高感度な検出を可能とするためには、生体試料から標的物質を分離・濃縮する前処理技術が重要となる。抗体とプロテインA/Gビーズを用いた一般的な免疫沈降法では、血清を試料とした場合、以下の問題点が挙げられる。(1)血清に大量に存在するIgG抗体やアルブミンの除去操作が必要で、完全に除去するのが難しい。(2)プロテインA/Gビーズには血清由来の抗体も結合するので、抗体のモノクローン性が保証できない。そこで、GA-pyridineに特異的なscFvとGRPタグを融合させた機能性scFv-GRP分子を用いた新規AGEs分離・濃縮法を開発した。アルブミンや抗体の除去操作を行っていない健常人の血清試料を、大腸菌発現系によって調製したscFv-GRPとカードランビーズを用いて免疫沈降を行い、SDS-PAGEによって分析した結果、GA-pyridine修飾タンパク質を分離・濃縮していることが示唆された。得られた濃縮液をLC-MS/MSにより測定し、タンパク質の同定を行った。また、平成26年度に作製した、カルボキシメチルリジンに特異的な6D12scFvとGRPタグの融合抗体は、GA-pyridine特異的scFvとは異なるタンパク質を濃縮していた。よって、本手法はGA-pyridine以外のAGEsについても適用できることが示され、糖尿病合併症・動脈硬化症等の疾患・予防に有用なバイオマーカーの探索に貢献することが期待される。また、本手法は特許出願を行った。28年度が最終年度であるため、記入しない。1AGE(終末糖化産物)構造の一つであるCML(カルボキシメチルリジン)を特異的に認識するモノクローナル抗体6D12をもとに、一本鎖抗体6D12scFv遺伝子を作製し、大腸菌発現系を用いたリフォールディング法によってタンパク調製を行った。得られた6D12scFvを用いて、ELISA、SPR解析によって結合親和性を評価した。CMLに対する結合活性は確認できたが、6D12scFvを実用化するには親和性が不十分であった。そこで、ファージディスプレイ法による結合親和性の向上が必要であると考え、6D12scFvディスプレイファージの作製を行った。我々の研究室で確立されている方法によって6D12scFvディスプレイファージを調製し、Phage ELISAを行った結果、ディスプレイファージ上に6D12scFvが提示されていることが確認できた。2遺伝子工学的に連結させたscFv-ストレプトアビジン(SA)融合分子を大腸菌で発現させ、リフォールディング法により調製したが、四量体の形成効率が低かった。そこで、SAよりもリフォールディング効率が高いと考えられるタマビジン(TM)に変更したが、SA同様に全てのscFv-TMに四量体を形成させることはできなかった。よって、各分子を連結させた状態でリフォールディングさせるのは困難であると判断し、Sortase Aを用いた酵素的連結法による融合分子の調製を試みた。Sortase Aの基質配列を導入したscFv、TMそれぞれを我々の研究室で確立された適切な条件下でのリフォールディングにより調製した後、Sortase Aによる連結反応を行った。蛍光標識ビオチンを用いたイムノプレートアッセイを行った結果、遺伝子工学的連結法により調製したscFv-TMに比べて、酵素的連結法により調製したscFv-TMは高感度に抗原を検出した。糖尿病合併症、動脈硬化症に関与する終末糖化産物(AGEs)の生体内分布を明らかにするために、AGEsに特異的な一本鎖抗体(scFv)を用いた生体イメージングを目指している。IgG全長抗体に比べてscFvの分子量は約27kDaと小さく、短時間で血中から除去されてしまうので、scFvの形状ではイメージングに用いることは難しい。本年度は、AGEs構造体の一種であるGA-pyridineに特異的なscFvにヒト血清アルブミン(HSA)を融合させ、scFvの血中滞留性の向上を試みた。scFvは大腸菌による調製が可能であるが、HSAは17組ものジスルフィド結合を有しているために大腸菌での発現が困難である。そこで、HSAをピキア酵母による分泌発現で調製し、Sortase Aを用いた酵素的連結法によって融合分子scFv-HSAを作製した。連結反応により生成したscFv-HSAと未反応のscFv、HSAとの分離のために、アフィニティータグを付加させたコンストラクトについても検討した。アフィニティー精製により未反応タンパク質と分離した後、ゲル濾過クロマトグラフィーによって純度の高いscFv-HSAを得た。このscFv-HSAがscFv単独と同様にGA-pyridineに対する結合親和性を保持していることを表面プラズモン共鳴法(SPR)により確認した。また、RI標識したscFvおよびscFv-HSAをマウスに投与した結果、1時間後にはscFvがほぼ全て血中から除去されたのに対して、6時間後でもscFv-HSAは投与量の約50%が存在していた。また、scFv-HSAをマウス血清と混和して37°Cにて静置した後、ウエスタンブロッティングを行ったところ、scFv-HSAは分解されなかった。

よって、HSAとの融合により血中滞留性が向上し、scFv-HSAが生体内イメージングに応用できることが示された。平成26年度に引き続き、カルボキシルメチルリジン(CML)に高親和性を示す変異体の獲得を目指してファージディスプレイ法を行った。しかし、scFv遺伝子ライブラリーを持つ大腸菌の増殖が通常に比べて遅くなり、scFvを提示したディスプレイファージが得られなかった。大腸菌株の種類、ファージを分泌させる際の温度や時間など様々な条件検討を行ったが、ディスプレイファージは得られなかったことから、CML特異的scFvの発現が大腸菌内で何らかの毒性を示す可能性が考えられた。この問題を解決するには多くの時間が必要であると判断し、申請書にも記載していたAGEs構造体の一種であるGA-pyridineに特異的なscFvを用いて、生体内イメージングへと進めることにした。AGEs構造体を複数計画していたのは、得られた結果の比較ができることを考慮していたが、scFvを用いたAGEs測定法の開発が最優先であるため、GA-pyridineのみでも現状では支障はない。また、当初はタマビジン(TM)などのアビジン様タンパク質とscFvを連結させた融合抗体によるイメージングを計画していた。しかし、TMが四量体であるために、scFvの数(価数)が異なる融合抗体が生成され、均一な融合抗体を得ることは困難であると判断した。よって、血清中に最も多く存在するタンパク質で、血中滞留性に優れたHSAとの融合へと変更した。その結果、scFvの問題点であった「血中滞留性」を大きく改善することに成功したため、目的とする生体内イメージングへの応用が見えてきたと考えている。タンパク質発現に用いる宿主が異なる場合でも、Sortase Aによって各々の機能を低下させることなく融合分子として得られることから、Sortase Aの有用性を示すことができた。以上の理由から、自己評価を(2)とした。本年度は、質量分析法(MS)を用いて血清中のAGEs修飾タンパク質の同定を行った。MS測定において、網羅的解析および高感度な検出を可能とするためには、生体試料から標的物質を分離・濃縮する前処理技術が重要となる。抗体とプロテインA/Gビーズを用いた一般的な免疫沈降法では、血清を試料とした場合、以下の問題点が挙げられる。(1)血清に大量に存在するIgG抗体やアルブミンの除去操作が必要で、完全に除去するのが難しい。(2)プロテインA/Gビーズには血清由来の抗体も結合するので、抗体のモノクローン性が保証できない。そこで、GA-pyridineに特異的なscFvとGRPタグを融合させた機能性scFv-GRP分子を用いた新規AGEs分離・濃縮法を開発した。アルブミンや抗体の除去操作を行っていない健常人の血清試料を、大腸菌発現系によって調製したscFv-GRPとカードランビーズを用いて免疫沈降を行い、SDS-PAGEによって分析した結果、GA-pyridine修飾タンパク質を分離・濃縮していることが示唆された。得られた濃縮液をLC-MS/MSにより測定し、タンパク質の同定を行った。また、平成26年度に作製した、カルボキシメチルリジンに特異的な6D12scFvとGRPタグの融合抗体は、GA-pyridine特異的scFvとは異なるタンパク質を濃縮していた。
ヒ素誘導性皮膚癌発症メカニズムの解析と予知・予防法開発に向けた基礎研究

全世界で2億人以上の人々がヒ素汚染された井戸水を飲用水として利用し、多くの人々が皮膚癌や神経疾患を含む慢性ヒ素中毒を発症し、極めて重大な問題となっている。それにも関わらず、中毒の効果的な予知・予防、診断・治療法は全く確立しておらず、早急の確立が求められている。研究代表者らはバングラデシュのヒ素汚染地域におけるフィールドワーク及び研究室における実験研究により、胎盤増殖因子(Placenta Growth Factor, PlGF)がバングラデシュ在住のヒ素汚染水飲水者の尿で有意に上昇し、且つヒ素誘導性発癌に直接関与していることを明らかにした。平成25年度研究実施計画に基づき、以下の研究を行った。1.成体マウスへのヒ素飲水投与実験による各組織のヒ素蓄積量の測定:飲水投与に用いるヒ素濃度は、実際にヒトで飲水されている濃度を再現するため、過去の情報を調査したところ、最大で約30μMであった。そこで、飲水投与には0、0.3、3、30、μMの濃度を用いた。成体マウスへの飲水期間は2ヶ月とした。摘出可能な全ての臓器・組織、及び尿・糞・血液中を採取、ICPーMSによる元素測定用、分子解析用のサンプル調製を行った。ICPーMSによる元素測定のためのサンプル処理である灰化を行い、測定を行ったところ、3、30、μMでのヒ素濃度の有意な上昇が観察された。2.成体マウスへのヒ素飲水投与実験による各組織の増殖因子L発現解析:上記飲水投与実験で得られたサンプルからRNAを抽出、cDNA合成後リアルタイムPCRによる増殖因子Lの発現解析を行った。その結果、ヒ素暴露によって増殖因子Lの発現上昇が観察された。3.培養細胞実験によるヒ素誘導性皮膚癌発症と増殖因子Lの関連性の解析:ヒト皮膚角化細胞株(HaCaT)へのヒ素暴露は増殖因子Lの発現量を増加さ李ことが明らかとなった。HaCaTへのヒ素暴露は発癌の指標であるコロニー形成を誘発するが、siRNA導入法を用いた増殖因子Lノックダウンを行うと、コロニー形成が強く抑制された。これらの抑制効果がどのような細胞内シグナル伝達経路によって誘導されているのかを明らかにするために、可能性のある幾つかの癌関連シグナルに関する活性測定をウェスタンブロット法により解析した。その結果、少なくとの一部のシグナリングはヒ素暴露によって活性化され、ノックダウンによって活性が抑制されることが明らかとなった。平成26年度研究実施計画に基づき、以下の研究を行った。1.成体マウスへのヒ素飲水投与実験による各組織のヒ素蓄積量の測定:(続き):前年度に引き続き、成体マウスへのヒ素飲水投与を0, 0.3, 3, 30 μMの濃度を用いて行った。前年度では、皮膚、肝臓、腎臓におけるヒ素蓄積量の測定を行い、有意な上昇が認められたため、本年度は他の臓器等についても測定を行った。ICP-MSによる元素測定のためのサンプル処理である灰化を行い、測定を行ったところ、3, 30 μMでのヒ素濃度の有意な上昇が観察された。2.成体マウスへのヒ素飲水投与実験による各組織のL遺伝子及びタンパク質発現解析:1)において行われた飲水投与実験において採取した組織におけるL遺伝子及びタンパク質の発現レベルを測定した。その結果、ヒ素曝露によってL分子の発現が有意に上昇していることが明らかとなった。3.培養細胞実験によるヒ素誘導性皮膚癌発症と増殖因子Lの関連性の解析(続き):前年度に引き続き、培養細胞実験における解析を行った。増殖因子Lに対するノックダウン解析は、細胞内シグナル経路の特定の経路に対して影響しており、その経路の活性化は腫瘍形成の際に活性化される代表的な経路であった。この結果は、ヒ素曝露による発癌が、増殖因子Lを介して細胞内シグナル伝達経路を活性化することで引き起こされることを示唆している。4.妊娠マウスへのヒ素飲水投与実験:成体だけでなく、胎児期におけるヒ素曝露の影響を解析するため、妊娠が確認されたマウスに対してヒ素を飲水投与し、解析を行った。現在飲水投与及び解析を続行中である。平成27年度の研究計画に基づき、以下の研究を行った。1:成体マウスへのヒ素飲水投与実験による各組織のPlGF発現解析:26年度までに、成体マウスへのヒ素投与を0, 0.3, 3, 30 microMの濃度を用いて行っており、これらのマウスの皮膚、肝臓、腎臓、小脳、脳幹、大脳、尿、フン等におけるヒ素濃度の上昇が認められたため、サンプル中のPlGF濃度の測定を行った。PlGF遺伝子発現量の変化を測定するため、各組織からmRNAを抽出、cDNA合成の後、realtime-PCR法によりその発現量を測定した。その結果、一部の臓器でPlGF遺伝子発現量の増加が認められ、ヒ素曝露によるPlGF遺伝子発現増強の可能性が示唆された。タンパク質レベルでの発現変化を明らかにするため、組織切片を作成し、抗PlGF抗体を用いた組織免疫染色法によるPlGFタンパク質の検出を試みた。その結果、一部の組織でヒ素曝露によるPlGFタンパク質量の増大が検出された。この結果は、ヒ素曝露によるPlGF発現上昇は遺伝子発現レベルだけでなく、タンパク質レベルでも増大していることが示唆された。

2:妊娠マウスへのヒ素飲水投与実験による胚及び誕生仔のヒ素蓄積量の測定:成体だけでなく、胎児期におけるヒ素曝露の影響を明らかにするため、妊娠が確認されたマウスに対するヒ素飲水投与を実施した。その結果、ヒ素曝露によって退治での日その蓄積が観察された。3:ヒ素誘導性皮膚癌発症の予知・予防に利用できる新規分子の同定・解析:HaCaT細胞へのヒ素暴露によって発現が変動する分子をマイクロアレイ解析によって同定することにより、新たな関連分子の童貞及び解析を試みた。アレイデータにより選別された遺伝子の一つであるE分子は、HaCaT細胞へのヒ素曝露によってその発現上昇が確認された。E分子は発癌との関連が報告されており、ヒ素誘導性発癌の原因分子の一つであることが示唆された。全世界で2億人以上の人々がヒ素汚染された井戸水を飲用水として利用し、多くの人々が皮膚癌や神経疾患を含む慢性ヒ素中毒を発症し、極めて重大な問題となっている。それにも関わらず、中毒の効果的な予知・予防、診断・治療法は全く確立しておらず、早急の確立が求められている。研究代表者らはバングラデシュのヒ素汚染地域におけるフィールドワーク及び研究室における実験研究により、胎盤増殖因子(Placenta Growth Factor, PlGF)がバングラデシュ在住のヒ素汚染水飲水者の尿で有意に上昇し、且つヒ素誘導性発癌に直接関与していることを明らかにした。平成26年度研究実施計画では、以下の様な計画を立案していた。1.成体マウスへのヒ素飲水投与実験による各組織のヒ素蓄積量の測定、2.成体マウスへのヒ素飲水投与実験による各組織の増殖因子L発現解析、3.培養細胞実験によるヒ素誘導性皮膚癌発症と増殖因子Lの関連性の解析、4.妊娠マウスへのヒ素飲水投与実験とその解析。これらの計画全てにおいて計画は順当に進められ、いくつかの新しく、興味深い知見を得ることができている。これらの結果は、研究代表者が目的とする「増殖因子Lによる慢性ヒ素中毒発症メカニズムを解明すると共に、増殖因子Lを用いた慢性ヒ素中毒の予知・予防へ有用性を証明する」ために必要な結果であり、その目的達成に向けて順当に計画が進行していることを示している。「1.成体マウスへのヒ素飲水投与実験による各組織のヒ素蓄積量の測定」と「3.培養細胞実験によるヒ素誘導性皮膚癌発症と増殖因子Lの関連性の解析」では、研究目的を達成するために必要不可欠で、これまで不明だった様々な情報を提供した。「2.成体マウスへのヒ素飲水投与実験による各組織の増殖因子L発現解析」では、遺伝子発現レベルだけではなく、タンパク質レベルにおいても、ヒ素と増殖因子Lが深く関連していることを示しており、慢性ヒ素中毒発症メカニズムを解明と慢性ヒ素中毒の予知・予防への有効性を示している。さらに「4.妊娠マウスへのヒ素飲水投与実験とその解析」では、成体だけでなく、胎児期に対する影響を解析するために実験を開始している。以上の理由から、現在までの研究達成度は概ね順調に進展していると言える。毒性学本年度の研究結果は極めて新規性が高く、興味深いデータを示しており、さらなる解析が必要である。交付申請書に記載した、平成27年度研究実施計画と、今年度に得られた新たな知見に基づき、以下のように研究を遂行する。まず、26年度に引き続き、1.成体マウスへのヒ素飲水投与実験による各組織の増殖因子L発現解析、2.培養細胞実験によるヒ素誘導性皮膚癌発症と増殖因子Lの関連性の解析を行う。
鼓膜全面の振動解析法確立に向けたレーザードップラープローブの開発

レーザードップラーバイブロメーターを用いた鼓膜および耳小骨の振動解析を行った。ご遺体の鼓膜各部位の振幅に関して検討を行った結果、中心である臍部において最も振幅が大きいことを解明した。ご遺体の耳小骨を用いて固着モデルを確立し、耳小骨振動子(人工中耳)を用いることで固着した耳小骨においても耳小骨振動子が有用であることを確認した。中耳機能が正常な健常者に対し鼓膜振動を測定し、各音域における振動の実測値を解明した。測定1)御遺体に対し、鼓膜振動の解析を行った。鼓膜の部位別の振幅を比較し、最大振幅を認める部位がどこなのかを解析した。2)御遺体に対し、耳小骨の振動は、鼓膜が正常のままでキヌタアブミ関節およびアブミ骨底板を測定できるように後鼓室開放術を施し、外耳道から一定の音を入れることにより、正常の状態でのアブミ骨の動きと、接着剤でキヌタアブミ関節を固定した状態でのアブミ骨の動きを解析した。3)中耳機能が正常な者に対して鼓膜振動の解析を行った。結果1)鼓膜の振幅は中心である臍部が最も振幅が大きいことを解明した。2)アブミ骨をキヌタ骨と固着させることでアブミ骨底板の動きが減弱していることを確認し、耳小骨固着モデルを確立した。耳小骨に耳小骨振動子(人口中耳)をつけることで固着したアブミ骨底板を振動させることができることを確認し、耳小骨振動子の有用性を確認した。3)鼓膜振動の振幅は音圧および周波数により一定の傾向を示すことが解明した。まとめ本研究によりレーザードップラーバイブロメーターによる測定環境を整えることができた。プローブの開発に関しては時間的・費用的制約により成しえなかったが、今後の研究継続によりオリジナルの検査機器開発へつながっていくものと考えられる。polytec社のLaser Doppler Vibrometerを用いて鼓膜振動および耳小骨振動の解析を行った。購入したManupilatorは鼓膜面にLaserを当てるために必要であり、これを導入し顕微鏡に装着した状態で測定を行うことにより鼓膜の任意の位置の振幅を安定して計測することが可能となった。まず、御遺体に対し、鼓膜振動の解析と耳小骨振動の解析を行った。鼓膜振動の解析は鼓膜の部位別の振幅などを比較し、最大振幅を認める部位がどこなのかを解析し、中心である臍部が最も振幅が大きいことを解明した。耳小骨の振動は、鼓膜が正常のままでキヌタアブミ関節およびアブミ骨底板を測定できるように後鼓室開放術を施し、外耳道から一定の音を入れることにより、正常の状態でのアブミ骨の動きと、接着剤でキヌタアブミ関節を固定した状態でのアブミ骨の動きを解析し、アブミ骨底板の動きが減弱していることを確認した。耳小骨振動子をつけることで固定してもアブミ骨を振動させることができることを確認した。耳小骨固着モデルを確立し耳小骨振動子の有用性を確認した。また、中耳機能が正常な者に対して鼓膜振動の解析を行った。鼓膜振動の振幅は音圧および周波数により一定の傾向を示すことが解明され、症例数を増やすことや中耳モデルとの比較を進めることでさらなる検討を行っている。このデータは第21回日本耳科学会総会学術講演会のシンポジウムで発表した。御遺体および中耳機能正常な被検者に対しての鼓膜振動解析を行い、予定通り測定条件および解析につき、環境整備を行えた。今後は中耳機能正常者に加え、各種中耳疾患の患者の測定を行い、臨床的にどのように用いるのが良いかを検討していく。今後は中耳機能正常者の解析数を増加させることに加え、各種中耳疾患の患者の測定を行い、臨床的にどのように用いるのが良いかを検討していく。LaserDopplerVibrometer機器の有料レンタルを定期的に行い、測定数を増やす。また、安定した音圧をかけるためのスピーカーおよびマイクを購入する。平成23年度はManupilatorがオーダーメイドとなったため、作成に長期間かかり測定数が増やせなかったので、繰越額が発生した。次年度は測定回数を増やすことによりデータを蓄積する。