hpprc/llmjp-kaken huggingface dataset:
音を認識するナノファイバーの開発

またそのサンプル溶液は273 Kに冷却するとオルガノゲルを形成した。このゲルをSEMにより観察すると、マクロポーラス構造(10μm)を持つキセロゲルであることが明らかになった。分子量分布を持つZPpolyがヘテロな集合化をすることで三次元網目構造を形成することで、このようなゲルの形成が可能になったといえる。我々の知りうる限り、有機超分子により形成されたマクロポーラスゲルは過去に報告されておらず、新奇な機能性マテリアルとして今後の展開が期待される。本研究課題では、音響学と化学の異色な組合せによる新しい科学の創造を目指し、音楽の音による動的な溶液の流れに反応することができるインテリジェントナノファイバーの発展を企てた。長鎖アルキル鎖と水素結合部位を有する色素分子を新しく合成し,音楽の動的音変化に応じて素早く整列する超分子ナノファイバーの構築に成功した。また、直鎖状のポルフィリンポリマーと二座配位子から、より高速な音応答性を示す可能性があるラダー状超分子二重鎖錯体の構築に成功し、それらが通常のポリマーと比較してより剛直で強い構造を有することを見出した。音楽の音で整列するナノファイバーの開発に成功し、その研究成果を論文として発表することができた。本研究成果は、ChemPlusChem 2014, 79, 516に掲載され、掲載雑誌の表紙、ChemistryViews、ワイリー・サイエンスカフェなどでハイライトされた。さらに上記研究は、朝日新聞(2014, 6/28)で大きく紹介された。新しく開発に成功したmeso-meso結合亜鉛ポルフィリン多量体からのラダー状超分子二重鎖錯体は、熱応答性マクロポーラスゲルを形成することがわかった。本発見は想定外であり、ラダー状超分子二重鎖が新しい機能性マテリアルとしてのポテンシャルを有することを示している。27年度が最終年度であるため、記入しない。合成化学(1) meso-meso結合亜鉛ポルフィリンポリマーからラダー状超分子二重鎖錯体を構築し、その音響配向挙動を直線二色性(LD)スペクトルから明らかにする。音響配向挙動に対する、ナノファイバーの長さ、太さ、硬さ、直線性、溶媒との親和性などの影響を詳細に調査する。一方、ポルフィリンの中心金属をコバルトなど6配位の金属に置換することで、無限構造を有する超分子ポリマーの構築を行い、その音響配向挙動を調査する。(2) PBI超分子ナノファイバーの融点、会合定数、そして集合化メカニズムと音響配向の関連性を調査する。引き続き、合成実験を中心に研究活動を行う必要があるため。また、最終年度において、国内および国外で活発な研究成果発表を行う予定である。ナノファイバーの音響配向に必要な化学的構造因子はいったい何であろうか?本現象を引き起こすために必要な分子の大きさ、構造、硬さ、溶媒との親和性など、まだほとんど明らかにできていない。
短鎖脂肪酸受容体GPR43による大腸粘膜上皮イオン輸送制御機構に関する研究

本研究では、短鎖脂肪酸を大腸菅腔内化学的刺激と捉え、(1)短鎖脂肪酸受容体の大腸での発現と(2)短鎖脂肪酸による大腸粘膜イオン輸送の制御機構を明らかにすることを目的として研究計画を作成した。短鎖脂肪酸の受容体としてはGPR43とGPR41が報告されている。そこで、これら受容体の組織内分布を検討するために受容体の抗体作成に着手した。作成した抗体についてその特異性を検討した後本研究に使用し以下のような結果を得た。短鎖脂肪酸受容体GPR43の発現分布についてラットを用いて検討し、GPR43はPYYを含む腸内分泌細胞に発現している事を明らかにした。またヒトの組織においてもGPR43の分布は基本的にはラットと同じであることを明らかにした(J.Mol.Histol.,38:135-142,2008)。続いて、ヒト大腸を用いRT-PCR法によりGPR41発現を検討した結果、GPR41がヒトの大腸(上行、横行、下行結腸及び直腸)で発現していることが観察された。Western Blotting法によりタンパク発現についても検討したところ、タンパクの発現は粘膜層のみに発現していることが観察された。この結果から、GPR41はGPR43と同様、粘膜上皮に発現していることが示唆された。短鎖脂肪酸の大腸粘膜イオン輸送に及ぼす影響についてUssing Chamber法により検討した。短鎖脂肪酸は、モルモット、ラット及びヒトの下部大腸において粘膜側からの投与により用量依存的に2相性の反応を示した。すなわち投与後直後に起こる下向きの電流の増加とそれに続く上向きの電流の増加である。下向きの電流の増加は各種阻害剤を用いた検討からカリウム分泌によるものであり、上向きの電流はクロライドイオン分泌によるものであることが示唆された。また、各種神経阻害剤を用いた検討から、カリウム分泌は粘膜上皮による直接的な作用により、またクロライド分泌はコリン作動性神経を介する反射であることが示唆された。消化管菅腔内からの刺激により消化管運動や粘膜上皮でのイオン輸送は容易に変化することが知られている。大腸には、400種類以上の常在細菌が存在し、消化管の中に一つの生態系を構築している。最近の研究から、これら常在細菌と消化管との相互作用が消化管の機能を維持するために重要であることが明らかにされつつある。申請者は、消化管内腔に存在する腸内細菌が産生する短鎖脂肪酸を一つの化学刺激と考え、菅腔内からの化学刺激により大腸運動や粘膜からのイオン輸送が、どのように制御されているかを研究し、短鎖脂肪酸が大腸運動に影響を及ぼすことを明らかにした。しかしながら、大腸菅腔内に存在する腸内細菌により産生される短鎖脂肪酸がどのような機構により受容され大腸機能に影響を与えているのかは不明のままであった。ところが、2003年になり、Gタンパク共役型オーファン受容体が発見され、これが短鎖脂肪酸の受容体であることが明らかにされた。このような背景を踏まえて、本年度は新規に発見された短鎖脂肪酸受容体の消化管での発現について検討を加えた。まず、GPR43とGPR41の消化管内での発現についてreal time RT-PCRにより検討した。その結果、GPR41の発現はGPR43に比較して各部位とも極めて弱いことが観察された。そこで、本年度はGPR43について詳細な検討を加えた。

GPR43は胃から下部大腸までの粘膜に発現していることが観察された。さらに、小腸と大腸を分けて比較すると、小腸では回腸末端で多く、大腸では下部大腸でその発現が高いことが観察された。また、粘膜と筋層とを比較した場合、粘膜に多く発現していることが観察された。さらに、免疫組織化学によりGPR43は大腸粘膜上皮組織では、PYY含有腸内分泌細胞に発現している事を明らかにした。昨年度は、短鎖脂肪酸受容体GPR43の発現分布についてラットを用いて詳細に検討し、GPR43はPYYを含む腸内分泌細胞に発現している事を明らかにした。本年度は、さらにGPR43の組織内分泌についてヒトの組織を用いて検討した。その結果、ヒトにおいてもGPR43の分布は基本的にはラットと同じであることが明らかとなった(J. Mol. Histol.,38:135-142,2008)。本年度は、GPR43に続きGPR41の組織内発現についても検討を加えた。材料にはヒトの大腸を用いた。大腸の全層を用いてRT-PCR法によりGPR41の発現を検討した。GPR41はヒトの大腸(上行、横行、下行結腸及び直腸)で発現していることが観察された。さらに、Western Blotting法によりタンパク発現についても検討したところ、タンパクの発現は粘膜層のみに発現していることが観察された。この結果から、GPR41はGPR43と同様、粘膜上皮に発現していることが考えられた。また、免疫組織化学によりGPR41もGPR43と同様にPYYを発現する腸内分泌細胞に局在することが明らかとなった。生理学実験としては、短鎖脂肪酸の大腸粘膜イオン輸送に及ぼす影響についてUssing Chamber法により検討した。その結果、短鎖脂肪酸は、モルモット、ラット及びヒトの下部大腸において粘膜側からの投与によりイオン輸送に影響を及ぼすことが明らかとなった。短鎖脂肪酸の粘膜側への投与により短絡電流は用量依存的に増加した。短絡電流は2相性の反応を示し、初めは下向きの続いて上向きの反応を誘発した。下向きの電流の増加は、各種阻害剤を用いた検討からカリウム分泌によるものであり、上向きの電流はクロライドイオン分泌によるものであることが示唆された。また、各種神経阻害剤を用いた検討から、カリウム分泌は短鎖脂肪酸の粘膜上皮細胞に対する直接作用であり、またクロライドイオン分泌は腸内神経系を介する反射作用によるものであることが示唆された。さらに、クロライド分泌にはコリン作動性神経の関与が示唆された。
腎不全に対してレドックス制御がもたらす治療的効果

腎臓の糸球体毛細血管の内側を覆う内皮細胞(endothelial cells,以下ECと略す)は腎臓での血流と糸球体濾過の調節に中心的な役割を果たす。この細胞の機能不全または障害は糸球体硬化や糸球体腎炎のみならず,腎不全,高血圧,水電解質異常などの重大な疾患群の原因となる。一般にEC機能は各種ホルモン,サイトカインだけでなく活性酸素(O_2,H_2O_2,OHなど),活性窒素(NO, ONOO^-, nitrosothiolなど),活性アルデヒド(acroleinなど)などのレドックス修飾因子によっても制御される。本研究の達成目標は,各種の腎障害,腎不全モデルにおける酸化ストレスまたはレドックス環境の変化を的確に評価し,そして,その変移の制御がもたらす効果を解析することにより,ヒトの急性・慢性腎不全に対する治療戦略を開発するための基礎データを蓄積することであった。研究成果を以下に示す。1.ラットの急性腎不全モデルにおいては腎臓での膜脂質やDNAの過酸化,活性窒素産生が亢進すること,抗酸化酵素,活性酸素消去剤や誘導型NO合成酵素阻害剤による治療がこれらの変化と腎不全発症を予防することを証明した。2.小児巣状糸球体硬化症の発症および増悪にmethylenetetrahydrofolate reductase遺伝子多型(特にTT型)が関与することを明らかにした。高ホモシステイン状態によって導かれる慢性的酸化ストレス亢進状態がこの種の難治性腎疾患の病態形成に寄与することが推定された。高ホモシステイン状態の制御による予防的・治療的効果も期待された。3.小児1型糖尿病患者においては,病初期から酸化ストレスとそれに連動したカルボニルストレスが亢進していることを特異的●マーカーを用いてはじめて証明した。心血管・神経系合併症を予防するためにも,早期よりの積極的な血糖コントロールの意義が再強調された。4.培養ヒト微小血管内皮細胞を用いて以下の事項を明らかにした。(a)過剰のNOは内皮細胞の細胞外基質への接着をcGMP非依存性に抑制した。内皮細胞のα_vβ_3integrinがNOにより酸化修飾されるためと推定された。(b)TNF-αにより活性化された内皮細胞への白血球の接着は共存する過剰のNOまたは抗酸化剤(PDTCなど)により低下するが,それはELAM-1、ICAM-1などの接着分子の発現が抑制されるためであった。これらの薬剤は,転写因子NF_<-κ>Bを負に制御することで接着分子の誘導を抑えると考えられたNOには炎症を惹起する作用と抑制する作用が存在するが,その機構はレドックス環境に依存すると思われた。5.窒素酸化物の相互変換機構を明らかにすると同時に,各種速度式を物理化学的に公式化した。生理学的あるいは病理学的環境下での活性酸素,活性窒素の生成状況を予測するための基礎データとなった。

これらの薬剤は,転写因子NF_<-κ>Bを負に制御することで接着分子の誘導を抑えると考えられたNOには炎症を惹起する作用と抑制する作用が存在するが,その機構はレドックス環境に依存すると思われた。5.窒素酸化物の相互変換機構を明らかにすると同時に,各種速度式を物理化学的に公式化した。生理学的あるいは病理学的環境下での活性酸素,活性窒素の生成状況を予測するための基礎データとなった。腎臓の糸球体毛細血管の内側を覆う内皮細胞(endothelial cells,以下ECと略す)は腎臓での血流と糸球体濾過の調節に中心的な役割を果たす。この細胞の機能不全または障害は糸球体硬化や糸球体腎炎のみならず,腎不全,高血圧,水電解質異常などの重大な疾患群の原因となる。一般にEC機能は各種ホルモン,サイトカインだけでなく活性酸素,活性窒素(NO, ONOO^-など)などのレドックス修飾因子によっても制御される。本研究の達成目標は各種の腎障害,腎不全モデルにおける酸化ストレスあるいはレドックス環境の変化を的確に評価し,そして,その変移の制御がもたらす効果を解析することによりヒトの急性および慢性腎不全に対する治療戦略を開発することである。今年度の研究成果を以下に示す。1.本研究に直接的に関連する事項:ラットの急性腎不全モデルにおいては腎臓での膜脂質やDNAの過酸化,活性窒素産生が亢進ずること,抗酸化酵素,活性酸素消去剤や誘導型NO合成酵素阻害剤による治療がこれらの変化と腎不全発症を予防することを証明した。また,小児巣状糸球体硬化症の発症にアンギオテンシン変換酵素遺伝子多型(特にDD型)が関与することを明らかにした。2.本研究に関接的に関連する事項:ラット下垂体における成長ホルモン分泌がレドックス制御を受けていること,小児アトピー性皮膚炎患者においては酸化ストレスが亢進していることを明らかにした。なお,これらの成果はすべて論文発表および学会発表の形で報告された。一般にEC機能は各種ホルモン・サイトカインだけでなく活性酸素(O_2,H_2O_2,OHなど),活性窒素(NO, ONOO^-, nitmsothiolなど),活性アルデヒド(acroleinなど)などのレドツクス修飾因子によっても制御される。本研究の達成目標は,各種の腎障害,腎不全モデルにおける酸化ストレスまたはレドックス環境の変化を的確に評価し,そして,その変移の制御がもたらす効果を解析することにより,ヒトの急性・慢性腎不全に対する治療戦略を開発するための基礎データを蓄積することであった。1.小児巣状糸球体硬化症の発症および増悪にmethylenetetrahydrofolate reductase遺伝子多型(特にTT型)が関与することを明らかにした。高ホモシステイン状態によって導かれる慢性的酸化ストレス亢進状態がこの種の難治性腎疾患の病態形成に寄与することが推定された。高ホモシステイン状態の制御による予防的・治療的効果も期待された。
音楽認知過程研究用および音楽教育支援用ワ-クベンチシステムの開発

本研究では,人間の音楽認知過程についての研究を遂行しやすくするためのワ-クベンチシステムの開発を目的としており,同時にその作業がそのまま人間の音声認知過程のモデル化につながるような形で進むことを目指すものであった.またさらには,そうしたモデルシステムによよって,音楽の学習・教育の過程に対する新しい視点からの研究の可能性を探ることも目標としていた.全3年度間の研究実績は大きくいって下記のようなものであった.1.調性認定過程のシミュレ-ション・モデリング:阿部による従来の成果を踏まえ,人間の調性認定過程の形式的モデル化を進めた.伝統的な,“仮説除去の過程"として調性認定過程を捉える考え方は,心理学的に妥当とは考えられず,新たに“調性スキ-マ"による漸進的予測の過程としてのモデルを構築した.2.リズム構造認定過程のシミュレ-ション・モデリング:調性認定過程と同様に,漸進的スキ-マ適用過程としてリズム認定過程を捉え,そこに働く内的処理規則の定式化に努めた.その結果,心理学的にはまだ妥当と見なせない部分も多いが,プロトタイプ的モデルを構築することができた.3.音楽学習過程の研究可能性に対する考察:人間の音楽スキ-マ習得の過程を探るための考察を行った.具体的には,音楽の習熟の程度の異なる被験者群を複数用意し,それらの習熟段階の差が,上記1,2のそれぞれの過程のシミュレ-ション・モデルのどのような部分の違いとして説明できるかを観察・分析した.その結果,こうしたモデルシステムを基礎にした音楽学習・教育過程の研究への新たな可能性を確認することができた.本研究では,人間の音楽認知過程についての研究を遂行しやすくするためのワ-クベンチシステムの開発を目的としており,同時にその作業がそのまま人間の音声認知過程のモデル化につながるような形で進むことを目指すものであった.またさらには,そうしたモデルシステムによよって,音楽の学習・教育の過程に対する新しい視点からの研究の可能性を探ることも目標としていた.全3年度間の研究実績は大きくいって下記のようなものであった.1.調性認定過程のシミュレ-ション・モデリング:阿部による従来の成果を踏まえ,人間の調性認定過程の形式的モデル化を進めた.伝統的な,“仮説除去の過程"として調性認定過程を捉える考え方は,心理学的に妥当とは考えられず,新たに“調性スキ-マ"による漸進的予測の過程としてのモデルを構築した.2.リズム構造認定過程のシミュレ-ション・モデリング:調性認定過程と同様に,漸進的スキ-マ適用過程としてリズム認定過程を捉え,そこに働く内的処理規則の定式化に努めた.その結果,心理学的にはまだ妥当と見なせない部分も多いが,プロトタイプ的モデルを構築することができた.3.音楽学習過程の研究可能性に対する考察:人間の音楽スキ-マ習得の過程を探るための考察を行った.具体的には,音楽の習熟の程度の異なる被験者群を複数用意し,それらの習熟段階の差が,上記1,2のそれぞれの過程のシミュレ-ション・モデルのどのような部分の違いとして説明できるかを観察・分析した.その結果,こうしたモデルシステムを基礎にした音楽学習・教育過程の研究への新たな可能性を確認することができた.本研究は、音楽音響の分析から音楽の心的表象のモデル化まで自由に進め得るような、人工知能的ワ-クベンチシステムの開発を目的としており、かつ、その際なるべくならば、その作業がそのまま人間の音楽理解過程のモデル化につながるような方向で進むことを目指すものでもある。そのような目標の下、今年度は、3年計画の初年度として以下のような作業を行った。1.音楽音響・人力解析システム開発:音楽音響を処理する上での特徴的要求、すなわち従来発達してきている音楽処理技術では要求されていない処理側面を整理し、それらの要求を充たすための理論的な検討を行った。2.音楽情報・内部記号処理システム開発:人間の音楽認知過程をモデル化する上で必要とされる情報側面とその記号的形式化の可能性について理論的な検討を行った。3.統合的音楽情報処理システム開発:1、2のシステムをどのように結び合わせるかについての基本的設計を行った。4.心理学的音楽認知モデル作成:(1)調性的体制化過程のモデル化:阿部の従来の知見を基に“調性的体制化"の処理ル-ルの定式化を行い、メロディ予測過程のモデル化にとりかかり始めた。(2)リズム認知過程のモデル化:音楽の構造的理解において調性とともに大きな位置を占める“リズム"の構造的認知過程のモデル化にとりかかり始めた。本研究は,人間の音楽認知過程についての研究を逐行しやすくするためのワ-クベンチシステムの開発を目的としており,同時に,その作業がそのまま人間の音楽認知過程のモデル化につながるような形で進むことを目指すものである。そのような目標の下,今年度は,3年計画の2年度目として,以下のような作業を行った。1.音楽認知過程モデル作成:システムの有効性のテストも兼ねて,次の2過程につきモデル化を試みた。(1)メロディ予測のシミュレ-ション:すでに阿部が明らかにしている“調性に基づいたメロディ認知ル-ル"の本システム上への実現と,それを利用した調性認定過程のシミュレ-ションを試みた。(2)リズム認知過程のモデル化:音楽の構造的理解において重要な役割を果たす“リズム"構造認定過程のモデル化を試みた。

2.教育工学的設計の基礎となる音楽学習過程の研究:例えば,音楽の知覚・記憶能力を効果的に高める学習ル-チンを発見するために,音楽学習過程に関する実験的検討を行った。本研究では,人間の音楽認知過程についての研究を遂行しやすくするためのワ-クベンチシステムの開発を目的としており,同時にその作業がそのまま人間の音楽認知過程のモデル化につながるような形で進むことを目指すものであった.またさらには,そうしたモデルシステムによよって,音楽の学習・教育の過程に対する新しい視点からの研究の可能性を探ることも目標としていた.本年度は,最終年度として主として下記の取りまとめ作業を行った.1.調性認定過程のシミュレ-ション・モデリング:阿部による従来の成果を踏まえ,人間の調性認定過程の形式的モデル化を進めた.伝統的な,“仮説除去の過程"として調性認定過程を捉える考え方は,心理学的に妥当とは考えられず,新たに“調性スキ-マ"による漸進的予測の過程としてのモデルを構築した.2.リズム構造認定過程のシミュレ-ション・モデリング:調性認定過程と同様に,漸進的スキ-マ適用過程としてリズム認定過程を捉え,そこに働く内的処理規則の定式化に努めた.その結果,心理学的にはまだ妥当と見なせない部分も多いが,プロトタイプ的モデルを構築することができた.3.音楽学習過程の研究可能性に対する考察:人間の音楽スキ-マ習得の過程を探るための考察を行った.具体的には,音楽の習熟の程度の異なる被験者群を複数用意し,それらの習熟段階の差が,上記1,2のそれぞれの過程のシミュレ-ション・モデルのどのような部分の違いとして説明できるかを観察・分析した.その結果,こうしたモデルシステムを基礎にした音楽学習・教育過程の研究への新たな可能性を確認することができた.
種子散布から子葉の出現までに21か月を要するオオバナノエンレイソウの種子休眠

オオバナノエンレイソウの種子が散布から出芽までに21ヶ月もの長期を要する理由を,胚成長,発根および出芽に必要な温度と光要求の側面から明らかにした。オオバナノエンレイソウの胚は,種子の散布時には小さく未発達であり,胚成長と発根のためには第1回目の低温を必要とし,発根した種子が出芽するためには,第2回目の低温が必要であった。種子の発根率は,変温条件よりも恒温条件で,また明条件よりも暗条件で高かった。(1)自生地からの種子採取2008年7月31日8月1日にかけて,野外の自生個体群から種子を採取した。採取した種子は,エライをゾームを除去して以下の実験に供試した。(2)室内での恒温器を用いた胚成長および発根のための実験温度勾配恒温器を用いて,野外の春→夏→秋→冬を模した温度区,春・夏・秋・冬のいずれかの温度条件を与えない区,恒温条件,変温条件を与える区などを設け,それらの処理区毎に明,暗の光条件組み合わせた17の発芽実験処理区を設定した。この後,毎月発芽調査を行っているが,調査期問は1年以上2年未満と長期にわたるため,その間,種子が置床されたシャーレを適切に維持する。(3)室内での恒温器を用いた子葉の出現の観察野外に種子を不織布に包んで埋土した。翌年の8月下旬から9月上旬にかけて発根した直後の種子を,小さなフルーツケースに深さ1cmで埋土し,恒温器を用いて様々な温度条件を与え,子葉の出芽のための温度条件を探る。(4)貯蔵の可能性乾燥5°C,乾燥室温,湿潤5°Cの方法で種子を貯蔵した。1か月毎に野外の植木鉢に播種して,出芽の状況を確認する。オオバナノエンレイソウの種子は,野外では種子が散布されてから子葉が地上部に出現するまでに21ヶ月を要することが確認されているので,平成21年度は平成20年度の実験系を正常に維持しながら観察を継続した。この作業は地味ではあるが失敗すると,さらに2年が必要となるので慎重さを要した。(1)温度と光が発根に及ぼす影響:2008年7月31日8月1日にかけて,野外の自生個体群から種子を採取し,エライオゾームを除去した。恒温器を用いて,野外の春→夏→秋→冬を再現した温度区,春・夏・秋・冬のいずれかの温度条件を与えない区,恒温条件,変温条件を与える区などを設け,それらの処理区毎に明,暗の光条件組み合わせた17の発芽実験処理区を設定した。播種後450日間発根状況を調査した結果,オオバナノエンレイソウは,播種から発根までに低温(0°C)を必要とし,最低でも300日を必要とすること,変温条件よりも恒温条件で,また明条件よりも暗条件で発根率が高まることが明らかとなった。(2)温度が子葉の出現に及ぼす影響:発根した種子を,赤玉土を入れたフルーツケースに深さ1cmで埋土し,恒温器を用いて様々な温度条件を与えた結果,子葉の出芽のためには,発根した種子が90日間15/5°Cに遭遇して根系をある程度発達させた後,2度目の低温(0°C)を120日間与え,更に15/5°Cに置く必要があることが明らかとなった。(3)まとめ:以上の結果より,オオバナノエンレイソウの種子が,野外では播種から出芽までに21ヶ月を要する理由は,種子が散布された後発根に第1回目の低温(冬)が必要であり,発根した種子が地上部に子葉を出現させるためには,さらに第2回目の低温(冬)が必要であるためと説明することができる。平成22年度における計画のうち,国際学会での口頭発表は実施できなかったが,オオバナノエンレイソウの種子貯蔵に関する実験の完了,これまでのDATAのまとめと解析,そして論文の投稿は計画通り実施できた。論文は5年間の平均IF=3,61のAmerican Journal of Botanyに投稿し受理された。以下にこれまでの研究によって得られた結果を要約する。(1)野外での胚成長・発根・出芽:オオバナノエンレイソウの種子は,野外では7月末に種子が散布されるが,その時の胚は小さく未発達の状態であった。その年の第1回目の冬を経た翌年7月から胚が成長し,胚成長に引き続いて9月までに発根が終了した。さらに,発根した種子から子葉が出芽するのは第2回目の冬を経た春であった。

(2)温度と光が発根に及ぼす影響:明または暗の光条件のもので,様々な温度を用いて種子を培養した結果,オオバナノエンレイソウは,播種から発根までに低温(0°C)を必要とすること,変温条件よりも恒温条件で,また明条件よりも暗条件で発根率が高まることが明らかとなった。(3)温度が子葉の出現に及ぼす影響:発根した種子に様々な温度条件を与えた結果,子葉の出芽のためには,発根した種子が根系をある程度発達させた後に,2度目の低温(0°C)を与える必要があることが明らかにされた。(4)種子の貯蔵:乾燥5°Cで貯蔵した種子は,8週間後も85%の発根率を維持し,湿潤5°Cで貯蔵した種子は,8ヶ月後も91%の発根率を示した。しかしながら,多くの植物種の種子の貯蔵で有効とされている乾燥-20°Cで貯蔵した種子は,ほとんどが腐敗した。
ミクロ輸送機構解明に基づく固体高分子型燃料電池の高性能化

本研究の目的は、固体高分子形燃料電池(PEFC)内部のミクロな諸現象に注目し、その理解をもとにPEFCのさらなる高性能化を目指すことにある。さらに、このような視点に立った取り組みがPEFC開発に必要であるという概念を世に問うことも意図している。上記目的実現のため、本研究では具体的に以下の3点に焦点を絞り取り組み、以下の成果を得た。1.固体高分子膜内のミクロ輸送現象:膜内の分子構造をモンテカルロ法により再現し、その中での陽イオンの輸送特性を定量評価するための古典分子動力学コードを開発した。これらによりプロトン輸送のポトルネック、膜内で拡散係数が低下する要因が明らかとなり、高イオン伝導膜開発の指針を与えることが可能となった。2.カソード側触媒におけるミクロ反応機構:カソード側触媒の性能向上が効率向上、コスト削減の重要課題であることに鑑みて、その反応機構を再現する量子分子動力学コードを開発した。これにより、カソード触媒表面での反応パス、律速過程が明らかとなり、理想的な脱白金・高効率触媒開発を睨んだ検討が可能となった。3.マイクロチャンネルにおけるガス流動検討:マイクロチャンネル内のガス流動管理がシステムとしての効率向上に重要であることに鑑みて、電気化学反応・熱流動の連成現象解析のための数値計算コードを開発した。これにより、温度・加湿などの運転条件やガス流れ方向などのパラメータに関する運転条件向上指針を与えることが可能となった。本研究では、ミクロな輸送機構の解明を通じて固体高分子型燃料電池の高性能化につなげることを目的としている。交付申請書に記した研究計画に基づき、本年度は以下の検討を行った。(1)固体高分子膜内の陽イオン輸送特性モデル化膜内のプロトン輸送は膜における抵抗(=損失)を決定する支配因子であり、このようなミクロ輸送機構解明のためのプロトン輸送のモデル化の前段階として、本年度は同じ陽イオンであるナトリウムイオンの輸送特性について分子動力学モデルを構築し、その輸送特性について検討を行った。その結果、膜構造も含めた適切なモデル化を行うことで、拡散定数に代表される膜内輸送特性を十分に予測しうることを示した。これにより、理想的な拡散定数を得るための膜構造を本モデルにより概ね予測可能であることが示された。なお、このモデル化の過程で、プロトン輸送モデル化が極めて困難であること、さらに、このような分子レベルでの損失機構解明においては膜内輸送よりもむしろカソード(酸素極)側での損失が支配的であり、こちらの検討の重要性が明らかとなった。(2)マイクロチャンネル内ガス供給方向のガス・水分分布計測一方、マイクロチャンネルを通じて供給されるガス・水分の輸送も性能を大きく支配する因子である。このようなミクロ輸送機構解明のための計測の前段階として、本年度はまず流れ方向に分割した電極を作製し、膜流れ方向の電流密度分布を測定した。モデル化により、この値から膜内の含水量分布を予測することが可能である。また、本年度はセパレーターの一部を可視化窓で置き換えた燃料電池セルを試作し、次年度以降の膜内ミクロ構造ならびにミクロ流動検討のための予備的検討を行った。交付申請書に記した研究計画に基づき、本年度は第一原理計算と触媒試験による触媒表面酸素吸着のモデル化と、マイクロチャンネル内ガス供給方向のガス・水分分布改善に関する以下の検討を行った。1.第一原理計算と触媒試験による触媒表面酸素吸着のモデル化(岡崎・伏信)PEFCにおける損失の支配的要因である、カソード側触媒表面での反応特性の定量評価のために、第一原理計算に基づいた数値計算モデルの構築を行い、Pt等の純金属表面におけるO2分子の解離吸着過程をシミュレートすることを可能とした。また、モデル検討のために、回転ディスク電極を用いた基礎的な触媒活性試験系を構築し、スパッタで作成したPt等の金属面の活性試験を可能にしている。

2.マイクロチャンネル内ガス供給方向のガス・水分分布改善(岡崎・多田・野崎・増田)初年度の検討で明らかになった流れ方向のガス・水分の分布をもとに、実験ならびに数値計算により膜内の含水量、燃料ガスの供給最適化のためのマイクロチャンネル・電極等システム構成要素のジオメトリー改善の指針を得ている。とりわけ、チャンネル内流動条件として重要なガス流れ方向と、ガスの加湿条件について詳細に検討し、一般に温度管理の観点から低加湿域ではカウンタ・フローにメリットがあることことなどを明らかにした。本研究では、ミクロな輸送機構の解明を通じて固体高分子型燃料電池の高性能化につなげることを目的としている。交付申請書に記した研究計画に基づき、ミクロな反応特性の解析と、マイクロチャンネル内の流動改善を並行して実施する。本年度は、これまでの成果と追加実験・計算により、原子・分子スケールならびにマイクロチャンネルスケールからのミクロ輸送特性解明と、それに基づくPEFC高性能化の指針を示すことを目的とする。1.膜内輸送・触媒反応の総合評価と原子・分子スケールでの高性能PEFC実現のための提案(岡崎・伏信)分子シミュレーションによる固体高分子膜内のプロトン輸送特性検討を行い、プロトン輸送を支配する膜内の水素結合構造を明らかにし、プロトン輸送の観点からは直線的かつ水素結合を十分に確保した膜構造が重要であることを示した。また第一原理計算によるカソード側触媒反応の理論的な検討と、これと並行して行っている触媒活性試験の結果より、反応生成物である水の脱着制御が重要であることを解明し、触媒開発における指針を示した。2.マイクロチャンネル内流動の総合評価と高性能PEFC実現のための提案(岡崎・多田・野崎・増田)昨年度までの検討結果を基に理論的検討を進め、アノード・カソード両極流路の流れ方向過電圧因子を分離しそれぞれを重ね合わせて議論することで、例えばカウンタフローの温度管理に関するメリットなどを示した。以上の検討により、プロトン輸送改善のための膜分子構造提案、カソード過電圧低減のための触媒開発指針、マイクロチャンネル熱流動改善のための条件指針を示し、PEFC高性能化の指針提示を行った。
非定常離脱衝撃波の実証実験とその動的制御を目指した理論構築

非定常衝撃波の積極的な工学応用を目指し、数値計算と弾道飛行装置を用いた実験によって、鈍頭物体前方に形成される離脱衝撃波の不安定性について調査した。離脱衝撃波が低比熱比、高マッハ数条件で不安定化することを実証実験によって確認し、その臨界条件が数値計算で予測できることを示した。また、飛行物体の前方形状が角を持つと、離脱衝撃波の不安定化に有利であり、そこで発生する音波が不安定性の誘起に重要な役割を担っていることを明らかにした。当該年度は,弾道飛行装置による実験と三次元数値計算によって離脱衝撃波の不安定性発生についての調査と解析を行った.弾道飛行装置による実験においては,これまでの予備研究を参考に飛翔体の検討を行い,サボを用いずに,円錐状のジュラルミンを円柱状のポリカーボネートに埋め込む形を採用した.これにより,再現性の良い実験結果が得られるようになり,20回を超える有効ショットを得ることができた.このうち,低比熱比気体であるHFC-134aを用いた全てのショットでは,衝撃波面に歪み,もしくは飛翔体の後流に非定常な乱れを観測することができ,非定常衝撃波が発生したと考えられる.一方で,空気中でのショットは全て衝撃波が定常であった.また,衝撃波面の歪みが大きかったショットでは,歪みが下流へと流れ去る様子が観察された.このような様子が三次元数値計算でも確認され,実験によって衝撃波不安定性を実証できたと考えられる.飛翔体の頭部を円柱形状に変更し,さらに空気とHFC-134aの混合によって比熱比を変化させた条件によって実験を行い,不安定性が出現する条件を調べたところ,これまで数値計算から得られていた予想の通り,頭部形状の端が鋭角にくびれ比熱比が小さい条件の方が,より不安定になりやすいことを実験からも確かめる事ができた.また,数値計算から全体安定性解析を行い,物体の角付近から出た音波が衝撃波面との間で増幅されることを示唆する結果を得た.ただし,これに関しては,今後さらなる調査が必要である.当該年度は,引き続き弾道飛行装置によって離脱衝撃波不安定性の発生条件を調べた.特にHFC-134aと空気の混合気体を用いることで,比熱比を調整した試験を行い,これまでよりも詳細に比熱比依存性を調べた.その結果,マッハ数が10程度では,比熱比が1.18付近に臨界条件があり,これまで数値計算で得られた結果と矛盾しないことがわかった.これは,実験で初めて臨界条件を求めたというだけでなく,数値計算の妥当性も同時に示した重要な成果である.ただし,三次元数値計算結果からは,飛行物体の姿勢も安定性の発生に影響する可能性が示唆されており,弾道飛行装置による実験では,完全な水平姿勢を実現することは困難であるため,今後は迎角の影響を注意深く解析する必要がある.また,二次元計算によって熱化学非平衡性の影響を調べたところ,現在行っている実験条件では熱化学非平衡性の影響はそれほど大きくないことがわかった.さらに,この現象と関連深い流れ場の数値解析にも取り組み,特に鈍頭を持つ極超音速中の円錐形状周りにおける衝撃層について,全体安定性解析を行い,実験結果と比較することで,全体安定性解析の有用性を示すことができた.そして,全体安定性解析とLES解析の比較を行うための準備を進めている.極超音速中の円錐形状については多くの実験結果があり,境界層遷移過程についてもこれまで深い議論がなされているため,まずはこの現象を対象として,実験との比較を通しながら不安定モードの抽出を行うことで,その解析手法を離脱衝撃波不安定性に応用できる.離脱衝撃波不安定性の臨界条件を実験的に示すことができた.これにより,数値計算の妥当性も同時に示すことができ,不安定性の発生メカニズム解明に向けて大きく前進した.LES計算による解析結果はまだ得られていないが,その準備を進めることができており,概ね計画通りであった.本課題で対象としている弧状衝撃波不安定性は,高マッハ数,低比熱比,さらに角を持つ鈍頭物体前方に現れることが,これまでの研究や,本課題の取り組みでわかってきている.しかし,不安定性の臨界条件を理論的に求めた例はなく,本課題によって三次元数値シミュレーションで示されたのみである.ところが,衝撃波を含む数値シミュレーションでは,数値的な不安定性も現れることが知られており,弾道飛行装置を用いた実験により臨界条件を確認しながら,その発生メカニズムについて考察することを目的としている.当該年度は,昨年度に引き続き弾道飛行装置によって実験条件を変えながら,これまでの数値計算による研究で得られた離脱衝撃波不安定性の臨界条件を確認する実験を行なった.特に高マッハ数領域における臨界条件を調べようと試みたが,実験装置の調整が十分でなく,目標とした領域の調査を完了することができなかった.しかし,比較的低いマッハ数では,依然として数値計算で得られた不安定臨界条件を支持する結果を得ることができた.

一方で,実験と同条件の二次元数値シミュレーションでは不安定性を確認することができなかったため,不安定性には三次元的効果が影響している可能性が高いことがわかった.同時に,極超音速中の境界層遷移過程を調べる全体安定性解析を動的モード分解によって行い,不安定モードとして広く知られている二次モードと思われる構造を抽出することができた.予測される不安定モードが抽出できるということは,弧状衝撃波に適用することで未知の不安定モードを抽出することも可能である.実際,数値計算によって,角より下流の境界層の発展が上流の不安定性に影響している可能性がわかってきており,不安定モード解析による今後の研究の発展が期待できる成果が得られた.非定常衝撃波の積極的な工学応用を目指し、数値計算と弾道飛行装置を用いた実験によって、鈍頭物体前方に形成される離脱衝撃波の不安定性について調査した。離脱衝撃波が低比熱比、高マッハ数条件で不安定化することを実証実験によって確認し、その臨界条件が数値計算で予測できることを示した。また、飛行物体の前方形状が角を持つと、離脱衝撃波の不安定化に有利であり、そこで発生する音波が不安定性の誘起に重要な役割を担っていることを明らかにした。実験により衝撃波の不安定性を確認することができた.また,機体種によって結果が変化したことや,数値計算のからも同様の結果が得られたため,不安定性の実証ができたと考えられる.1年目で実験により現象を実証できたことは計画通りであり,研究は概ね順調に進展している.引き続き弾道飛行装置による実験を行い,より多くの場合で臨界条件を調べ,数値計算との比較を行う.また,超音速風洞での実験も検討する.実験結果の豊富な極超音速中の円錐形状周りの解析も同時に進めることで,全体安定性解析による不安定モードの抽出方法について検討する.高温気体力学今後は,弾道飛行装置を用い,より多くの条件で実験を行うことで,不安定性が起きる条件を明らかにしていく.また,数値計算を用いた全体安定性解析をさらに進めていき,詳細なメカニズムの解明を目指す.研究代表者の予定が合わず,適当な国内会議で発表することができなかったため.次年度の研究成果と含めて,国内会議に出席し成果を報告する.
新しい心不全治療薬開発の試み

慢性うっ血性心不全の患者は現在世界で約1000万人おり65歳以上の入院を必要とする患者の疾患としてはもっとも多い。死亡率は年2050%である。しかし現在のところ確立された治療法はない。心不全治療薬は【○!1】心筋に対する負荷の減少と【○!2】心筋細胞収縮性の増強である。【○!2】の機序で作用する強心薬は血行動態と運動能力の改善により患者の生活の質(QOL)を顕著に改善する。しかし臨床試験において長期的投与により生命予後をプラセボよりもむしろ短縮するという結果となり、現在はもっぱら【○!1】による治療が主体となっている。従来の強心薬はすべて細胞内Ca過剰負荷による心不整脈の発生、エネルギー効率の低下、および心筋細胞障害を惹起しやすい。さらに心筋虚血再潅流後に生ずる気絶心筋(stunned myocardium)のような状態では、細胞内Ca上昇はもはや心筋収縮力を改善することが不能である。そこで現在ジギタリスとカテコールアミンに代わりうる強心薬として収縮タンパクCa感受性増強機序により強心作用を発揮するCaセンシタイザーが心不全治療薬として非常に期待されている。本研究では、Org30029がアシドーシスあるいはBDM(E-C uncoupler)の存在下で起こる収縮抑制を効果的に改善することをエクオリン負荷イヌ心室筋標本で明確に示した。本化合物は残念ながら効力(potency)の低さから臨床的な投与は見合わせられている。さらに新しいCaセンシタイザーとして、【○!1】levosimendan,【○!2】MCI-154,【○!3】SCH00013など強心薬の細胞レベルにおける作用機序が解明された。【○!1】と【○!2】に関しては現在その臨床試験において効果が検討されている。【○!3】については、基礎的な研究が終了した段階であるが、心拍上昇を起こさないCaセンシタイザーとしてその臨床効果が期待される。心不全治療薬としての新しい強心薬は患者の生活の質および運動耐容能を改善するが,生命予後に対して思わしくない作用を発揮するという報告が重なり,その開発はほとんど挫折に近い状況に陥った。しかし現在使用されている欠点の多い強心薬に代わりうる新しい作用機序による強心薬の開発が心不全という重篤な疾患に罹患している患者に福音をもたらすことに疑いはない。心不全治療における強心薬に要求される条件は,(1)強心作用を発揮するときに心臓エネルギー効率を悪化させないこと,(2)アシドーシスなどの病態生理学的な状況下でも強心作用を発揮しうることである。これらの条件を満たす可能性をもつ強心薬がCaセンシタイザーである。Caセンシタイザーは心筋細胞内Ca動員(トランスポート)のためのエネルギー(activation energy)を要しないこと,心筋細胞内Ca過剰負荷による心不整脈発生の危険性をもたないことなどの点から新しい心不全治療薬としての開発に大きな期待が寄せられている。本年度の研究において新しいCaセンシタイザーであるOrg 30029[N-hydroxy-5,6-dimethoxy-benzo[b]thiophene-2-carboximidamide hydrochloride]による強心作用がアシドーシスおよびBDM(2,3-butanedione monoxime)による心筋収縮抑制下で効果をもつかどうかをCa感受性発光蛋白エクオリン負荷摘出イヌ右心室筋標本を用いて検討した。アシドーシスおよびBDMはともに顕著な陰性変力作用を惹起したが,エクオリンシグナル(Caトランジェント:CaT)は増強または不変であり,収縮蛋白Ca感受性減少により作用を惹起することが示唆された。Ogr 30029は[Ca^<2+>]_o上昇やβ受容体刺激とは異なりこのような条件下でもCaTにほとんど影響を与えることなしに効果的に収縮増強作用を惹起した。この実験結果はCaセンシタイザーが心筋虚血などで起こる病態生理学的状況下でも使用しうる強心薬であることを示す。

さらに新しいCaセンシタイザーとして、【○!1】levosimendan,【○!2】MCI-154,【○!3】SCH00013など強心薬の細胞レベルにおける作用機序が解明された。【○!1】と【○!2】に関しては現在その臨床試験において効果が検討されている。【○!3】については、基礎的な研究が終了した段階であるが、心拍上昇を起こさないCaセンシタイザーとしてその臨床効果が期待される。慢性うっ血性心不全の治療は循環器系疾患の中でもっとも重要な位置を占めている。これはうっ血性心不全の死亡率の高さと、確立された治療法がないことによる。心不全治療薬は大きく二つに分類される。すなわち、心筋に対する負荷の減少と心筋細胞収縮性の増強である。最近の20年間、後者に対する期待が非常に大きかったが、短期的には、血行動態と運動能力の改善により、患者の生活の質(QOL)を顕著に改善するが、長期的投与により生命予後に対して好ましくない作用を発揮することが明らかになり、現在はもっぱら前者による治療が主体となっている。しかし、心不全の病態の本体は心筋細胞収縮不全であることを考慮すると、より勝れた強心薬の開発もまた重要な意義を持つ。ことに、現存する強心薬の欠点の大きいことは、心不全の治療における重要な問題点として認識されている。強心薬のもっとも不都合な点はその機序の延長線上で起こる。すなわち、Ca過剰負荷による心不整脈の発生およびエネルギー効率の低下による心筋細胞障害である。さらに心筋虚血再灌流後に生ずるstunned myocardium(気絶心筋)のような状態では、細胞Ca上昇は、もはや心筋収縮力を改善することが不能である。このような状況下においては、収縮タンパクCa感受性増強機序による収縮性の改善が大きな意義を持つことになる。この機序で作用する強心薬はCaセンシタイザーと呼ばれるが、現在、幾つかのCaセンシタイザーが開発の途上にあり、臨床的に有用な治療薬が開発される可能性が高い。本研究では、Org-30029がアシドーシスあるいはBDM(E-Cuncoupler)の存在下で起こる収縮抑制を効果的に改善することをエクオリン負荷イヌ心室筋標本で明確に示した。もう一つの興味あるCa感受性増強は、ホスホイノシタイド(PI)加水分解とともに起こる機構である。アンジオテンシン、エンドセリン、alpha-1受容体刺激は、Caトランジェント増強とともにCa感受性増強の機序で陽性変力作用を惹起する。これらの受容体刺激によるシグナル伝達過程の解明は、新しい強心薬開発の端緒となる可能性がある。本研究においてPI代謝促進が細胞レベルにおける調節機序として重要な役割を演じている可能性を支持する研究結果が得られた。慢性うっ血性心不全の患者は現在世界で約1000万人おり65才以上の入院を必要とする患者の疾患としてはもっとも多い。死亡率は年2050%である。しかし現在のところ確立された治療法はない。心不全治療薬は(1)心筋に対する負荷の減少と(2)心筋細胞収縮性の増強である。(2)の機序で作用する強心薬は血行動態と運動能力の改善により患者の生活の質(QOL)を顕著に改善する。
ホウ素濃度に応答したホウ素輸送体の蓄積制御メカニズム

ホウ素は植物の必須栄養素であると同時に、過剰条件では毒ともなる元素であり,その土壌からの吸収と植物体内での移行は厳密に制御されている。本研究の目的は,植物細胞がホウ素濃度を感知し,ホウ素輸送体BOR1の蓄積量を制御し、ひいてはホウ素の吸収と移行を制御する機構を解明することである。本年度は、ホウ素濃度センサー候補と考えられるCell wall-associated kinase(WAK)について逆遺伝学的解析を継続した。シロイヌナズナゲノムにコードされる25個のWAK様遺伝子のほとんどについてKnock-outが期待できる変異株を整備し、それぞれにおいてホウ素欠乏および過剰条件への感受性とBOR1の分解制御を解析した。その結果、BOR1の分解制御に関する変異株は得られていないが、ホウ素欠乏もしくは過剰に感受性を持つ変異株が複数見つかった。これらの変異株において欠損しているWAK様タンパク質は、ホウ素センサーとして働く可能性が考えられる。特にホウ素過剰条件に感受性が高い2つの変異株については、二重変異株を作成した。さらにこれら2系統の変異株において欠損している2つのWAK様タンパク質についてGFP融合タンパク質を発現する形質転換植物を作出した。また、免疫沈降・質量分析によりBOR1に結合する候補タンパク質を同定し、これらの変異株を整備した。今後、これらの実験材料を用いてホウ素濃度感知機構を明らかにしていきたい。本年度は、ホウ素輸送体BOR1が高ホウ素濃度に応答して分解される過程に重要なBOR1のアミノ酸配列を同定した。本成果は、ホウ素輸送体NIP5;1とBOR1の極性を持った細胞内局在とそのメカニズムの解析結果と合わせ、Proc.Natl.Acad.Sci.USA誌に発表した。続いて、ホウ素濃度センサー候補と考えられるCell wall-associated kinase(WAK)について逆遺伝学的解析を開始した。シロイヌナズナゲノムにコードされる25個のWAK様遺伝子のほとんどについて、Knock-outが期待できる変異株を整備した。これら変異株におけるBOR1の蓄積パターンには野生型と明確な差はみられなかったが、ホウ素過剰条件にやや感受性が高い変異株を2系統見いだした。したがって、これら2系統の変異株において欠損している2つのWAK様タンパク質が、ホウ素応答に関与している可能性が示唆された。また、BOR1をユビキチン化するユビキチンリガーゼ候補遺伝子をデータベースや文献情報に基づき選んだ。これらについても、Knock-outが期待できる変異株を整備した。
モガムリズマブによる皮膚障害の病態解明

PBMC解析については、他施設共同臨床試験MIMOGAstudyの検体を用いて行い、grade3以上の皮疹を発症した症例は非発症例と比較して予後良好な傾向が見られたが、PBMC解析ではFoxp3による制御性T細胞の解析、HTLV-1の蛋白Taxに対する特異的な細胞障害性T細胞の解析など何れも皮疹発症例と非発症例で顕著な相違はみとめなかった。皮膚障害モデルマウスについては、皮膚障害を発症した患者検体をNOGマウスに移植したが、皮疹の再現に至らなかった。遺伝子解析についてはアポトーシスに関与するPANX1の発現に差がある傾向がみられたがまだ少数例の検討であり今後多数例での解析を行う予定である。研究計画に基づきモガムリズマブを投与された患者の免疫モニタリングをおこなうMIMOGAstudyにおいて症例の登録、データの解析を進めた。モガムリズマブ投与後の患者PBMCについて、皮膚障害を発症した者としなかった者の比較においては、モガムリズマブ投与後の免疫モニタリング「MIMOGA試験」の検体をもちいておこなった。49例においてgrade2以上の皮膚障害を7例にみとめたが、grade1以下とgrade2以上の2群では症例数にかなりの偏りがあるものの、grade2以上の皮膚障害が出現した群のほうが、有意差はないものの、優れている傾向がみられた。一方で皮膚障害を発症した患者としなかった患者におけるPBMCでの比較は、CD4陽性T細胞が少なく、CD8陽性T細胞が増加している傾向はあるものの有意な差はなく、今後さらに免疫モニタリングを進め、抗Tax特異的CD8+Tリンパ球増加の治療予測因子としての可能性、皮膚障害との関連等について検討を進める予定である。また、ATLモデルマウスについては新たな症例で患者検体をNOGマウスに移植して生着させ、新たなモデルマウスを作製できた。一方で、皮膚障害をきたした症例についてはモデルマウス作製はしたもののモガムリズマブを投与しても皮膚障害やその他の明らかな免疫学的副作用をみとめず、モガムリズマブの皮膚障害モデルマウスとしてはまだ作製に至っていない。モガムリズマブの投与法やPBMCの追加移植による免疫系の再構築強化などにより、モデルマウス作製を目指すべきと考えられる。ATLモデルマウスについては新たな症例で患者検体をNOGマウスに移植して生着させ、新たなモデルマウスを作製できた。一方で、皮膚障害をきたした症例についてはモデルマウス作製はしたもののモガムリズマブを投与しても皮膚障害やその他の明らかな免疫学的副作用をみとめず、モガムリズマブの皮膚障害モデルマウスとしてはまだ作製に至っていないため。本研究の主要な目的であるモガムリズマブ皮膚障害の病態解明について、研究の手順をi)皮膚障害発症例と非発症例のPBMC解析ii)皮膚障害モデルマウス作製iii)患者検体およびマウス検体の遺伝子的な解析の3段階と定めて研究を開始した。まずPBMCの解析については、他施設共同臨床試験である「成人T細胞白血病リンパ腫に対するモガムリズマブ治療中の免疫モニタリング」MIMOGA studyの検体を用いて解析をおこなった。臨床試験登録開始から平成29年3月までに96例の登録を得た。そのうちCRFが得られて解析可能な70例でのデータでは、grade3以上の皮疹を発症した症例が15例あり、皮疹を発症しなかった症例と比較して予後良好な傾向が見られた。PBMCの解析ではCD4、CD25、CCR4等のATL特異的な表面マーカーや、Foxp3による制御性T細胞(Treg)の解析、そしてHTLV-1の蛋白Taxに対する特異的な細胞障害性T細胞(CTL)の検出などをおこなったが、皮疹発症例と非発症例で顕著な相違はみとめなかった。しかし今後grade1-2の皮疹症例についてもCRFを新たに追加する予定であり、比較的軽症例も含めた皮疹発症例での免疫学的特徴を探索する予定である。また、皮膚障害モデルマウスについては、皮膚障害を発症した複数の患者検体を免疫不全マウスであるNOGマウスに移植したが、皮疹の再現に至らず、モデルマウス作製に至らなかった。原因としてヒトとマウスの免疫系の相違、モガムリズマブ皮疹発症に関わる免疫担当細胞がNOGマウスで欠損している可能性などが考えられた。また遺伝子的な解析についてはモデルマウスが作製できておらず患者検体でのみ行ったが、アポトーシスに関与する分子PANX1の発現に差がある傾向がみられたがまだ少数例での検討であり、今後軽症例も含めた多数例での解析を行う予定である。皮膚障害モデルマウスについてはまだ成功しておらず、ひきつづきATL患者の細胞を移植してモデルマウスの作製を目指す。

まずは皮膚障害モデルマウスの作製を目指す。モデルマウスの作製に至っていない原因として、モガムリズマブの投与量の問題、また、マウス体内で皮膚障害を起こすためのドナー患者の免疫系の再構築が不十分である可能性が考えられる。モガムリズマブの投与量・頻度を増やすこと、またドナー患者のPBMCを追加で移植することなどを検討している。その後、モデルマウス間での皮膚障害の有無においての比較にもっていきたい。血液腫瘍学モガムリズマブ投与後の皮膚障害モデルマウスを作成し、解析する。モガムリズマブ投与後の皮膚障害モデルマウス作製が成功していないため、マウスの解析等を行えていないため。引き続きモデルマウスの作製を試みる。作製できたら解析を行う。