hpprc/llmjp-kaken huggingface dataset:
分光分析及び立体構造情報に基づくフラビンタンパク質の新規光反応機構の解明

本研究では近年発見した新規青色光受容体BLUFタンパク質の光反応機構の解明を目標に研究を進めてきた。昨年度までの研究で、1)紅色細菌のBLUFタンパク質AppAとラン色細菌のBLUFタンパク質Slr1694はともに発色団としてフラビンを結合しており、その吸収スペクトルは光照射により10nm程長波長シフトすること、2)その際フラビンC4=0のカルボニル基に新たな水素結合が形成されることを、主にFTIR法を駆使し示してきた。本年度はAppAのBLUFドメインの結晶構造を決定するとともに大腸菌のBLUFタンパク質YcgFの解析も同時に行なった。その結果以下のことを明らかにした。1)ラマン分光法によりAppAのBLUFドメインは光照射によりフラビンとアポタンパク質との相互作用変化を引き起こしていることを明らかにした。それらは昨年度までのFTIRの結果を支持するものであった。2)AppAのBLUFドメインの結晶構造から、フラビン環C4=0のカルボニル酸素はY21,Q63,W104と水素結合ネットワークを形成していることがわかった。それぞれのアミノ酸に部位特異的置換を施したところ、Y21とQ63は光反応に必須であり、W104はその後引き起こされるアポタンパク質の構造変化に重要な役割を果たしていることを明らかにした。このことからBLUFドメインが光を受けると、Y21からの電子によりフラビンが還元され、続いてQ63の側鎖の向きが反転し、その後W104Aのコンフォメーションが変化する、という光サイクル反応のモデルを提唱することができた。3)大腸菌のBLUFタンパク質YcgFの全長およびBLUFドメインを精製し、それぞれの光反応に伴う構造変化をFTIR法により解析した。その結果、N末端のBLUFドメインの構造変化が引き金となり、C末端のドメインの構造変化が引き起こされることを明らかにした。光受容体タンパク質は特定の色素を持つことにより光依存的にタンパク質、遺伝子機能を制御している。色素により受け取られた情報はタンパク質の構造情報に変換され、その後下流の因子へと伝達されると考えられるが、色素の光吸収後どのような変化が分子内で起こるのかはそれぞれのタンパク質で異なっており、その機構も不明な点が多い。本研究では近年光合成細菌より発見した新規青色光受容体BLUFタンパク質の光反応機構の解明を目標に研究を進めてきた。この研究で以下のような結果を得た。1)BLUFタンパク質はフォトトロピン及びクリプトクロムに次いで発見されたフラビンを発色団としてもつ新規の青色光受容体である。BLUFタンパク質の光反応サイクル機構を明らかにすることを目標に、数種のBLUFタンパク質の光反応サイクルに伴う色素及びタンパク質構造変化を、紫外可視光および赤外分光法により調べた。その結果フラビンとタンパク質間の特定の水素結合が青色光依存的に変化し、それが紫外可視光吸収スペクトル変化及びタンパク質構造変化を引き起こすことがわかった。また光反応サイクルの中間体の存在とその構造を示す結果を得た。2)ラン色細菌は光合成の効率を最大限に保つため光走行性能を持つことがしられている。変異体の解析からBLUFタンパク質はその光受容体であることがわかった。またこのBLUFタンパク質と相互作用する因子の同定を行った。その結果いくつかの候補タンパク質の同定に成功した。
人間のダイナミック動作の力学的解明とヒューマノイドロボット作業への応用

ダイナミック動作の例として,空手手刀による板割りをとりあげ理論解析を行った.空手手刀による板割りでは,手刀が板にインパクトする瞬間の運動量変化が板に対する力積として作用し,板を破断する.まず,人間の空手手刀動作を参考に,小型ヒューマノイドロボットを用いて,様々な空手手刀動作を生成した.次に,ヒューマノイドロボットが腕を振り下ろす際に手先の持つ運動量に着目し,腕振り動作中に蓄積される運動量と手先速度を計測した.さらに,手刀が板に持つインパクトする瞬間の運動量を,手先等価質量と手先速度の積で近似し,その近似運動量が最大となるような動作を自動生成する手法を開発した.本手法では,まず手先が板にインパクトする瞬間の運動量が最大で,かつ転倒安定性を考え,全身の角運動量が最小となるような評価指標を設定し,最適化手法によりインパクトの瞬間の姿勢と速度を決定する.次に,インパクトの瞬間から微小時間前の姿勢を,時間軸を逆にたどりながら最適化問題を解き,初期姿勢まで逆方向にインパクト前の動作を決定していく.さらに,インパクトの瞬間の姿勢から最終姿勢まで順方向の最適化問題を解いていき,順方向にインパクト後の動作を決定する.一般的なマニピュレータの動作生成では,初期状態と最終状態を決定してから動作を生成するが,本手法ではインパクトの瞬間の運動から動作を生成するため,インパクトの瞬間の運動を実現するのに適した初期姿勢および最終姿勢が自動的に選択される.このようにして,転倒の危険を最小にしつつ,手先の運動量を最大にする空手動作を自動生成する手法を開発した.人間のダイナミックな動作の例として,800年の伝統を持つ竹生島(ちくぶしま)流棒術を取り上げ,師範の動作のモーションキャプチャーを行った.人間のモデルを作成し,これらの動作を関節角度の時系列データとして保存した.これらのデータからヒューマノイドロボットの動作を生成することを本研究では目指しているが,本年度は師範の動きを記録したビデオを参考にして,ロボットの関節角度を直接動かし,そのときのデータを保存することで,動作の教示を行った.ヒューマノイドロボットが棒を両手で把持するとき,幾何学的な拘束が生じる.そのため,直接教示で生成した動作パターンを,この幾何拘束を満たすように修正した.また,スプライン補間を用いて,滑らかな動作に変換した.上半身の動作と下半身の動作は別々に生成し,これらを組み合わせて,全体の動作を生成した.全体の動作が不安定にならないかどうかを,動力学シミュレーションで確認し,不安定であれば動作を修正し,再度動力学シミュレーションで安定性を確認した.生成した動作は,左右の敵を突く四方払いと呼ばれる動作,および上段からの振り下ろし動作である.生成した動作を,人間サイズのヒューマノイドロボットで再現する実験を行った.この研究成果を,ロボット工学に関する国際シンポジウム(ISR2005)で発表した.さらに,四方払いにおいては,敵にみたてた木製の的を作成し,これらを棒による突きで倒すデモンストレーションも作成した.ダイナミック動作の例として,空手手刀による板割りをとりあげ理論解析を行った.空手手刀による板割りでは,手刀が板にインパクトする瞬間の運動量変化が板に対する力積として作用し,板を破断する.まず,人間の空手手刀動作を参考に,小型ヒューマノイドロボットを用いて,様々な空手手刀動作を生成した.次に,ヒューマノイドロボットが腕を振り下ろす際に手先の持つ運動量に着目し,腕振り動作中に蓄積される運動量と手先速度を計測した.さらに,手刀が板に持つインパクトする瞬間の運動量を,手先等価質量と手先速度の積で近似し,その近似運動量が最大となるような動作を自動生成する手法を開発した.本手法では,まず手先が板にインパクトする瞬間の運動量が最大で,かつ転倒安定性を考え,全身の角運動量が最小となるような評価指標を設定し,最適化手法によりインパクトの瞬間の姿勢と速度を決定する.次に,インパクトの瞬間から微小時間前の姿勢を,時間軸を逆にたどりながら最適化問題を解き,初期姿勢まで逆方向にインパクト前の動作を決定していく.さらに,インパクトの瞬間の姿勢から最終姿勢まで順方向の最適化問題を解いていき,順方向にインパクト後の動作を決定する.一般的なマニピュレータの動作生成では,初期状態と最終状態を決定してから動作を生成するが,本手法ではインパクトの瞬間の運動から動作を生成するため,インパクトの瞬間の運動を実現するのに適した初期姿勢および最終姿勢が自動的に選択される.このようにして,転倒の危険を最小にしつつ,手先の運動量を最大にする空手動作を自動生成する手法を開発した.
寺院遺構・信仰遺跡からみた脊振山信仰の研究

本研究は、背振山の山岳信仰を考古学的な証拠を元に、その信仰の実態を明らかにするというものである。本研究における学術的成果としては1背振山系を領域とした山中修行(峰入り)の存在を示した2背振山系における主要霊山の実態解明のデータを提示した3山岳信仰・霊場遺跡としての二丈岳の実態について、経塚の発見により新たなデータを提示した、という3点が挙げられる。本研究の調査成果については、学会発表、展示、展示図録作成、シンポジウム発表、報告書作成などにより広く公表することができた。平成25年度は研究の初年度であることから、まずは研究に必要となるPC,GPS,デジタルカメラ等の機器を購入して研究環境を整えた。その上で、寺院遺構・信仰遺跡から脊振山信仰の実態を明らかにするという研究目的達成のため、脊振山系の山岳霊場遺跡の一つ、福岡市西区今宿上ノ原所在の鉢伏山金剛寺跡の現地調査を行い、遺構平面図を作成すると共に、遺跡にある五輪塔などの石造物の実測調査を行い、その成果を『九州歴史資料館研究論集39』に公表した。また、同じく脊振山系に位置する脊振山上宮東門寺跡及び中宮霊仙寺跡にて採集している遺物の実測作業を進めた。さらに、脊振山に関連する山岳霊場遺跡として、書写山円教寺(兵庫県姫路市)、首羅山遺跡(福岡県糟屋郡久山町)、平山寺跡(福岡県宮若市)、英彦山(福岡県田川郡添田町)の現地調査を行い、脊振山との比較対照作業を行った。その中で、平山寺跡に関しては、現地調査の成果を公表すると共に、英彦山に関しては、英彦山に伝わる山の立体模型である「彦山小形」に関する調査を行った成果を公表した。また、研究に関連する学会への参加として、九州山岳霊場遺跡研究会、日本山岳修験学会等の学会に参加し、最新の研究動向等の情報を取得すると共に、山岳遺跡の研究者に指導を仰ぎ、関連情報の取得にも努めた。平成26年度は、脊振山系の稜線上の踏査を本格的に実施した。権現山・九千部山・石谷山坂本峠蛤岳脊振山金山三瀬峠雷山・女岳浮岳十坊山について、山岳信仰遺跡研究者の山本義孝氏と共に踏査を行い、それぞれの頂部において、磐座や護摩壇、華立(遥拝所)とみられる岩を数多く新たに確認することができた。権現山山頂の磐座については測量調査も行った。また、稜線周辺の主要地点として、契山・大興善寺(基山町)・万歳寺(鳥栖市)・乙子神社・別所毘沙門堂(那珂川町)・坊主ヶ瀧・花乱ノ瀧・池田大教坊・西油山天福寺(福岡市)・白糸の瀧・小蔵寺・二丈岳(糸島市)の現地踏査・確認を行い、脊振山系を取り巻く行場・霊場の様子を知ることができた。これらについても、山本義孝氏や、山寺研究者の藤岡英礼氏と現地調査を行い、有益なアドバイスを得た。さらに脊振山関連の霊場として、大分県国東半島の山岳霊場(長安寺・天念寺・両子寺)と大分県中津市雁股山についても現地調査を行い、脊振山との比較対照作業を行った。雁股山については、霊山としての性格に加え、中世山城でもあるため、山城としての側面からではあるが、調査成果を公表した。そして、研究に関連する学会として、九州山岳霊場遺跡研究会にも参加して最新の研究状況を知ると共に、研究者と意見交換を行うことができた。本年は、研究事業の3ヵ年目となり、年度前半に脊振山系の稜線上のうち、石谷山周辺および荒川峠獅子舞山長野峠の現地踏査、さらには周辺部の調査として、二丈岳の経塚の発掘調査、糸島周辺の山麓の行場の現地確認を、山本義孝氏や糸島市教育委員会の協力の元に実施した。それらの成果を踏まえ、9月には第36回日本山岳修験学会において、学会発表「脊振系の山岳信仰-山系所在の寺社・信仰遺跡の現地調査から-」を行うと共に、研究成果の公開として、糸島市立伊都国歴史博物館において企画展「国境の山岳信仰-脊振山系の聖地・霊場を巡る-」を企画・開催した。展覧会に際しては、展覧会図録についても作成した。また、展覧会期間中にはシンポジウム「国境の山岳信仰-脊振山系の聖地・霊場を巡る-」を実施し、岡寺のほか、研究協力をいただいた山本義孝氏(袋井市歴史文化館)・吉田扶希子氏(西南学院大学)の講演の後、パネルディスカッションを行い、本研究・展覧会の意義について総括した。本年の調査の中ではこれまで全くその存在が知られていなかった二丈岳の経塚を発見し、未盗掘の経塚を発掘調査できた成果が最も大きい。脊振山系の山岳信仰を考える上では新たに重要な知見を加えることができたといえよう。本来、27年度で研究事業は終了する予定であったが、二丈岳の経塚の予期せぬ発見など、新たに重要な調査内容が増加したため、事業を終了することができなかった。そのため、研究期間を1ヵ年延長している。佐賀県と福岡県との県境に聳える背振山系には、背振山、雷山、浮岳など、数多くの名だたる霊山があるものの、それらを一連に廻峰行の実践道場として全体を把握することはこれまでほとんど無かったため、それを目的とし、主に現地調査、関連遺跡・遺物調査を実施した。

現地調査に際しては、GPSを携帯して位置情報を取得、遺跡・遺構の測量調査・縄張り調査等による平面構造、立面構造の把握、地誌・絵図からの地名データの把握などを行うことで、これまで把握されていなかった背振山系の山岳信仰・霊場遺跡の実態を把握することができた。特に二丈岳においては、糸島市立伊都国歴史博物館の協力の下に、「穴観音」と呼ばれる岩屋の上に築かれた未盗掘の経塚を発見し、正確な実測作業を行いながら発掘調査することができ、平安時代後期に岩屋に納経された実態を知ることができた。本研究の成果については、山岳修験学会、七隈史学会等における学会での発表、九州歴史資料館研究論集、山岳修験等の学術雑誌における論文掲載のほか、糸島市立伊都国歴史博物館にて特別展「国境の山岳信仰-脊振山系の聖地・霊場を巡る-」を開催、あわせて図録の作成、さらにはミニシンポジウム「国境の山岳信仰」を行い、研究者のみならず、一般市民に対しても研究成果の普及を図った。なお、平成28年度(最終年度)は補足調査として、背振山系のうち、荒川峠羽金山獅子舞岳長野峠間の現地調査、一貴山地区の観音寺跡(観音屋敷)の現地調査を行った。また、井形進氏、小林啓氏の協力の下に、佐賀県神埼市千代田町大字嘉納字丙太田の銅製懸仏の美術工芸的側面からの調査、科学的調査を実施し、最終的に「背振山の山岳信仰の研究-背振山系山岳信仰・霊場遺跡現地調査報告書-」を作成した。この現地調査報告書に本研究における調査・研究内容を詳細に掲載している。本研究は、背振山の山岳信仰を考古学的な証拠を元に、その信仰の実態を明らかにするというものである。本研究における学術的成果としては1背振山系を領域とした山中修行(峰入り)の存在を示した2背振山系における主要霊山の実態解明のデータを提示した3山岳信仰・霊場遺跡としての二丈岳の実態について、経塚の発見により新たなデータを提示した、という3点が挙げられる。本研究の調査成果については、学会発表、展示、展示図録作成、シンポジウム発表、報告書作成などにより広く公表することができた。本研究における最大の課題であった脊振山系稜線上の踏査については、全行程約80kmのうち8割以上の行程を終えることができたため、計画以上に進展しているといえるが、調査を進める中で、想定していなかった関連地点が増えたため、割合としてはほぼ計画通りに進んでいるといえる。関連遺跡との比較対照作業、採集遺物の実測等のデータ作成については、ほぼ計画通り進んでいる。27年度までの調査成果を元に、最終年度となる28年度には若干の補足調査を行うとともに、調査報告書を作成・刊行し、研究を終える予定である。考古学脊振山系稜線上の踏査のうち、残された権現山九千部山石谷山の稜線上、雷山羽金山女岳の稜線上の踏査を遂行することで本研究の主要部分は終えることができる。また、稜線周辺の二丈岳(糸島市)、御手洗瀧(鳥栖市)、九千部山祈祷所(吉野ヶ里町)、稚児落し渕(那珂川町)の現地踏査を行い、関連資料調査として、修学院所蔵資料、脊振山経塚出土品、九州大学附属図書館所蔵の脊振山堺図、国立公文書館所蔵の訂正筑前国郡図を調査する予定である。これらの調査に際しては、山岳信仰遺跡研究者の山本義孝氏(袋井市歴史博物館)、民俗学研究者の吉田扶希子氏(西南学院大学)、中牟田寛也氏(伊都国歴史博物館)らの協力・指導を仰ぐ。そして、脊振山との比較対照作業として、大隅霧島、肥前天山、肥前黒髪山の実地踏査を行い、関連学会への参加として、日本山岳修験学会における学会発表を行う予定である。それらの調査成果として、調査報告書の作成、さらには伊都国歴史博物館における展覧会「国境の山岳信仰-脊振山系の聖地・霊場を巡る-(仮)」を伊都国博物館と共同で開催する。
イネの葉の塩ストレス障害におけるPST1遺伝子の関与

植物が塩ストレスを受けると地上部の塩含量の増加に伴い障害発現が起こるが,塩含量と障害は一致しないことが示唆されている.組織の齢が若いと塩含量が高い場合においても障害程度が低いことから,障害程度は組織の齢に依存していることが考えられる.しかし,若い組織における塩ストレス障害抑制機構は調べられていない.本研究では,イネ(Oryza sativa L.)の葉の基部・先端部の齢の違いを利用し,障害発現と塩の蓄積量の関係を明らかにすることを目的とした.また,抗酸化酵素活性,mRNAの発現を調べることで,部位における塩ストレス耐性の違いの原因が抗酸化酵素にあるかどうかを調べることを目的とした.塩ストレス下における抗酸化酵素活性の変化を調べたところ,先端部では塩含量の増加に伴いスーパーオキシドラジカル,過酸化水素の増加が観察された.また,障害を観察したところ,脂質過酸化物の増加,葉緑体の形態変化が観察された.また,障害発現と同時にスーパーオキシドディスムターゼとグアヤコールペルオキシダーゼ以外の全ての抗酸化酵素活性の低下が観察された.一方,基部では塩含量が先端部と同程度に増加しても障害は観察されなかった.抗酸化酵素活性を測定したところ,塩処理開始直後からカタラーゼとグルタチオンペルオキシダーゼの活性増加が観察され,カタラーゼにおいてはmRNAの発現も増加していた.このことから,抗酸化酵素の中でもカタラーゼとグルタチオンペルオキシダーゼがイネの塩ストレス障害抑制に重要な働きをしていることが示唆された.これらの結果から,若い組織では塩含量が増加しても抗酸化酵素活性を上昇させ,活性酸素を効率的に消去する耐塩性機構が備わっており,その機構は加齢に伴って失われていくことが示唆された.塩ストレス下における抗酸化酵素活性の増加抑制には加齢が関与していることから,今後,加齢に伴って抗酸化酵素活性を抑制する因子の探索を試みることでさらなる耐塩性強化が可能になることが示唆された。植物が塩ストレスを受けると地上部の塩含量の増加に伴い障害発現が起こるが、塩含量と障害は一致しないことが示唆されている。組織の齢が若いと塩含量が高い場合においても障害程度が低いことから、障害程度は組織の齢に依存していることが考えられる。しかし、若い組織における塩ストレス障害抑制機構は調べられていない。本研究では、イネ(Oryza sativa L.)の葉の基部・先端部の齢の違いを利用し、障害発現と塩の蓄積量の関係を明らかにすることを目的とした。また、抗酸化酵素活性、mRNAの発現を調べることで、部位における塩ストレス耐性の違いの原因が、抗酸化酵素にあるかどうかを調べることを目的とした。塩ストレス下における抗酸化酵素活性の変化を調べたところ、ストレス処理期間中、齢の進んでいる先端部では塩含量の増加に伴い活性酸素であるスーパーオキシドラジカル、過酸化水素の増加が観察された。また、障害を観察したところ、脂質過酸化物の増加、クロロフィル含量の減少、葉緑体、ミトコンドリアの形態変化が観察された。また、障害発現と同時にAPX、CATの抗酸化酵素活性の低下が観察された。一方、基部では塩含量が先端部と同程度に増加しても障害は観察されなかった。抗酸化酵素活性を測定したところ、塩処理開始直後から基部でのみCAT活性の増加が観察され、mRNAの発現も増加していた。このことから、抗酸化酵素の中でもCATがイネの塩ストレス障害抑制に重要な働きをしていることが示唆された。また、塩感受性植物では、塩ストレス下におけるCAT活性の増加は観察されていなかったが、それは組織の齢に依存していることが明らかとなった。これらの結果から、若い組織では塩含量が増加しても抗酸化酵素活性を上昇させ、活性酸素を効率的に消去する耐塩性機構が備わっており、また、その機構は加齢に伴って失われていくことが示唆された。植物が塩ストレスを受けると地上部の塩含量の増加に伴い障害発現が起こるが,塩含量と障害は一致しないことが示唆されている.組織の齢が若いと塩含量が高い場合においても障害程度が低いことから,障害程度は組織の齢に依存していることが考えられる.しかし,若い組織における塩ストレス障害抑制機構は調べられていない.本研究では,イネ(Oryza sativa L.)の葉の基部・先端部の齢の違いを利用し,障害発現と塩の蓄積量の関係を明らかにすることを目的とした.また,抗酸化酵素活性,mRNAの発現を調べることで,部位における塩ストレス耐性の違いの原因が抗酸化酵素にあるかどうかを調べることを目的とした.塩ストレス下における抗酸化酵素活性の変化を調べたところ,先端部では塩含量の増加に伴いスーパーオキシドラジカル,過酸化水素の増加が観察された.また,障害を観察したところ,脂質過酸化物の増加,葉緑体の形態変化が観察された.また,障害発現と同時にスーパーオキシドディスムターゼとグアヤコールペルオキシダーゼ以外の全ての抗酸化酵素活性の低下が観察された.一方,基部では塩含量が先端部と同程度に増加しても障害は観察されなかった.抗酸化酵素活性を測定したところ,塩処理開始直後からカタラーゼとグルタチオンペルオキシダーゼの活性増加が観察され,カタラーゼにおいてはmRNAの発現も増加していた.このことから,抗酸化酵素の中でもカタラーゼとグルタチオンペルオキシダーゼがイネの塩ストレス障害抑制に重要な働きをしていることが示唆された.

これらの結果から,若い組織では塩含量が増加しても抗酸化酵素活性を上昇させ,活性酸素を効率的に消去する耐塩性機構が備わっており,その機構は加齢に伴って失われていくことが示唆された.塩ストレス下における抗酸化酵素活性の増加抑制には加齢が関与していることから,今後,加齢に伴って抗酸化酵素活性を抑制する因子の探索を試みることでさらなる耐塩性強化が可能になることが示唆された。
ＥＲＫ１／２とＴ－ｂｏｘ転写因子の相互作用によるＥＳ細胞分化制御機構の解明

細胞の分化制御のメカニズムの研究は再生医療においてその基礎となるものである。ES細胞の分化においてはERK1/2 MAPK経路が非常に重要な役割を果たすことが知られている。また、T-box転写因子も発生過程における細胞分化において働くことが知られている。本研究はT-box転写因子とERK1/2 MAPK経路による多能性幹細胞の分化制御機構を明らかにすることを目的としている。私は、自身が作成した複数のT-box転写因子のノックアウトES細胞の分化誘導を行い、遺伝子発現等を解析することによって、T-box転写因子の必須の役割を示す結果が得られた。ノックアウトES細胞と過剰発現の実験による解析から、異なるT-box転写因子ごとに特異的な役割も存在することや、T-box転写因子の発現量を制御する機構の存在を示すデータも得られている。また、ERK1/2 MAPK経路が直接、T-box転写因子を制御するかどうかについては明確な結果は得られなかったが、ERK1/2 MAPK経路によってT-box転写因子の発現が制御されていることを示す結果が得られており、T-box転写因子とERK1/2 MAPK経路の関わりについての知見も得られた。以上のようにT-box転写因子とERK1/2 MAPK経路によるES細胞の初期分化の制御について明らかにすることができた。28年度が最終年度であるため、記入しない。本年度はT-box転写因子の機能解析のために複数のT-box転写因子のノックアウトES細胞を作製した。作成した変異体のES細胞を用いてシグナル伝達経路活性化に対する分化遺伝子発現の応答を解析した。また、様々な分化誘導実験を行い変異体の分化の異常を解析している。また、T-box転写因子のセリン、スレオニンをアラニンに置換した変異体の解析、ルシフェラーゼアッセイによるT-box転写因子の活性測定も行った。今後T-box転写因子の変異体のES細胞をより詳細に解析することでT-box転写因子とERK1/2の関係性を解析する予定である。T-box転写因子がノックアウトされたES細胞を作製でき、分化への影響の解析が順調に進んでいる。今後この変異体を用いた解析によってERK1/2との相互作用についても重要な知見が得られると期待できるため。今後は変異体の分化の異常についてマイクロアレイなどによる網羅的な発現解析などを行って詳細に解析し、ERK1/2 MAPKシグナル伝達経路との関係についても解析を進める予定である。
海外における平安文学及び多言語翻訳に関する研究

本年度も、海外の研究情報と翻訳本を収集する活動と共に、現地の大学及び国際交流基金とのコラボレーションとしての国際研究交流を実施した。出向いた国は、ペルー・アメリカ・ミャンマー・ルーマニアの4カ国であった。いずれも先生方や現地の研究者との有益な面談に加え、多彩な研究情報や資料と、情報として伝わっていなかった多くの翻訳本を入手することができた。特に今年度は、ルーマニア語訳『源氏物語』の情報と共に翻訳者との対談も実現したことは大きな成果となった。これらは、年度末に発行した報告書である『平安文学翻訳本集成〈2018〉』に収録している。また、翻訳書籍に関する展示も、昨年度に引き続き大阪観光大学の図書館で開催した。研究代表者が収集した各国語に翻訳された古典文学作品について、解題を付して展示を行ったものである。多くの学生、教職員の目に留まるようにした。各国語訳『源氏物語』の訳し戻しは、世界35言語に翻訳された『源氏物語』を、その言語を母語とする者(母語話者)と母語としない者(非母語話者)により、日本語への訳し戻しを行っている。今年度は、主にビルマ語訳『源氏物語』(ケィンキンインジィン著)の訳し戻し作業を行い、日本文化の変容を考察する基礎資料を作成した。このことは、研究会に翻訳者ご本人をお呼びし、ディスカッションをする中で翻訳について考えた。懸案のホームページ「海外へいあんぶんがく情報」(http://genjiito.org)は、年度末に無事に完成し公開することができた。これは、前回の科研で作成した「海外源氏情報」をさらに発展させた内容のホームページである。今後は、このホームページを情報公開の窓口として、これまでの研究成果を広く共有しながら本科研のテーマを追求し、深めていきたい。当初設定した、研究期間の4年間で調査研究によって解明する目標は、次の3点であった。1.世界各国で翻訳されている平安文学の総合的調査を実施し、各国の受容史と研究史を整理/2.江戸時代の簡約版『十帖源氏』を多国語翻訳し、日本文化の変容と理解について共同研究/3.ホームページや電子ジャーナル等のメディアを活用して、研究者が情報交換をする場所を提供この内、1は予想以上に情報が集まり、受容資料としての翻訳本も確実に収集点数を増やしている。また、3のホームページ[海外へいあんぶんがく情報](http://genjiito.org/)も年度末に稼働しだしたことにより、コラボレーションが具体的に実現しつつある。そうした中で、2の『十帖源氏』の多国語翻訳は、これまでの基盤整備を踏まえて実施するものであり、3年目の2019年度の課題となっている。この2年間で得られた情報と人脈を有効に活用して、多国語翻訳を進展させていきたい。また、このテーマの遂行にあたり、これまで構築した人脈を活かして幅広い多彩な翻訳を実現したい。本研究課題の今後の推進方策は、3年目に具体的に展開する『十帖源氏』の多国語翻訳の実施が中心となるはずである。『源氏物語』の第12巻「須磨」と第13巻「明石」を、翻訳の対象として予定している。そして、その成果はホームページのみならず、電子版『海外平安文学研究ジャーナル』に掲載して公開することとなる。電子版『海外平安文学研究ジャーナル』は、これまでに第6号まで発行している。次は、これまで2年間の成果を盛った第7号(今秋発行予定)と、本年度末に発行する第8号である。そこには、これまでに収集した情報と翻訳本、そして『十帖源氏』の多国語翻訳の掲載である。また、『海外平安文学研究ジャーナル〈ミャンマー編〉』の編集も最終段階となっている。こうした方向性を定めた研究を遂行していくことで、「1.翻訳から見た日本文化の変容」「2.『十帖源氏』の翻訳と研究」「3.共同研究基盤の整備」が関連しながら成果として公表できるものとなるはずである。また、「国際日本文学研究交流集会」の開催も、今後取り組むものである。これは、これまで研究環境が十全ではなかったために、実施が遅れていたものである。開催に向けての準備は整ってきたので、国内と海外で開催する段取りを進めているところである。研究代表者がこれまでに調査し収集した、世界各国語に翻訳された日本古典文学作品の翻訳書を、所属基盤機関である大阪観光大学図書館で、全6回にわたって公開展示した。これは、科研費による研究成果を広く公開したものである。国際交流に関しては、「翻訳家の目で見た日本古典文学の特徴」(2017年11月1日(金)、広島大学ライブラリーホール)に、研究協力者として情報収集と整理を担当している学生9名を引率して参加した。研究代表者はシンポジウムの司会進行を担当し、併せて『源氏物語』をロシア語に翻訳されたタチアナ・L・ソコロワ・デリューシナ先生や広島大学の学生との交流も果たした。また、インドとミャンマーの2カ国へ、資料の調査と収集及び研究に行った。インドでは「第9回インド国際日本文学研究集会」の打ち合わせを、国際交流基金ニューデリー事務所とハイデラバード英語外国語大学で実施した。そのため、前年度にホームページ上に公開した情報を再度整理して印刷版とした『平安文学研究ジャーナル《インド編2016》』(伊藤鉄也編著、250頁、2018(平成30)年2月)を持参して配布した。

ウルドゥー語やテルグ語など多数の辞書も入手した。ミャンマーでは、これまではないとされていた多くの日本文学・文化関連の翻訳書を確認できた。中でも、『源氏物語』の多国語翻訳においては、34種類目の言語となるビルマ語訳『源氏物語』を発見したことは、大きな収穫であった。このビルマ語訳『源氏物語』については、翻訳者と2度の対談を実施した。日本語への訳し戻しも含めて、日本文化の伝流と変容をテーマとする本科研において、あらためて取り組むことになる。日頃の研究成果を報告し討論する研究会は、6月に大阪で、1月に東京で実施した。その詳細は、『海外平安文学研究ジャーナル第7号』(2018年発行予定)で報告する。世界各国で翻訳されている平安文学の研究情報は、少しずつ国を拡げて集まってきている。これらは、[海外平安文学研究翻訳情報]として、大きなデータベースに育てているところである。その成果を踏まえて、今後は受容史と研究史の整理へと向かうことになる。ただし、江戸時代の簡約版『十帖源氏』を多国語翻訳し、日本文化の変容と理解について共同研究を展開することについては、思うように進展しなかった。これは、本科研における初年度であること以外に、研究代表者の所属機関が国文学研究資料館から大阪観光大学へと移り、研究環境が一新したことも原因となっている。これについては、2018年度に研究態勢を整え直して取り組む予定である。共同研究基盤の整備を目的として、世界各国の方々との情報交換やコラボレーションの窓口となるホームページ「海外源氏情報」(http://genjiito.org)を拡張して、[海外平安文学情報]のサイトを構築する計画を進めてきた。しかし、その業務を請け負った会社が情報公開の仕組みを構築できなかったため、このプロジェクトは2年目の2018年度の課題とすることにしたい。その経緯は、「【全10回一覧】昨春採択の科研(A)のホームページが公開できない理由」(http://genjiito.sblo.jp/article/183095783.html)に詳細に報告した通りである。多くの方々に研究成果としての情報が利活用していただけるように、公開を原則としたコラボレーションの手法での研究を推進していきたい。その他の研究課題については、順調に進展している。本年度も、海外の研究情報と翻訳本を収集する活動と共に、現地の大学及び国際交流基金とのコラボレーションとしての国際研究交流を実施した。出向いた国は、ペルー・アメリカ・ミャンマー・ルーマニアの4カ国であった。いずれも先生方や現地の研究者との有益な面談に加え、多彩な研究情報や資料と、情報として伝わっていなかった多くの翻訳本を入手することができた。特に今年度は、ルーマニア語訳『源氏物語』の情報と共に翻訳者との対談も実現したことは大きな成果となった。これらは、年度末に発行した報告書である『平安文学翻訳本集成〈2018〉』に収録している。また、翻訳書籍に関する展示も、昨年度に引き続き大阪観光大学の図書館で開催した。研究代表者が収集した各国語に翻訳された古典文学作品について、解題を付して展示を行ったものである。多くの学生、教職員の目に留まるようにした。
腎細胞癌の進展・転移におけるインターフェロン経路の役割の検討

腎細胞癌患者の摘出腎の癌組織と正常腎組織を用いて、インターフエロンαレセプター遺伝子(1型:IFNAR1と2型:IFNAR2)のmRNAとタンパク質の発現を、各々real time RT-PCR法とWestern blottingにて定性化・定量化した。局所浸潤や転移を有する進行腎癌の症例の癌細胞では、早期癌の症例のそれと比べ、IFNAR2のmRNAと蛋白質の発現が高いのに対し、IFNAR1は有意差がなかった。更に局所に限局した腎細胞癌においても、術後に転移を併発したものでは、再発を来さないものと比べ、IFNAR2のmRNAと蛋白質の発現が高い傾向にあった。また膀胱癌と精巣腫瘍においても、早期癌と進行癌とでIFNAR2のmRNAと蛋白質の発現を比較したところ、腎細胞癌と同様に、進行癌で発現が亢進していた。これらのことから、IFNAR2は癌の進行と関連しており、予後を推察する因子に成り得る可能性が示唆され、これらの成果を国際誌に投稿すべく準備中である。一方、IFNAR1とIFNAR2遺伝子の間に存在するインターロイキン10の、腎細胞癌における動向を調べるため、インターロイキン10のmRNAの発現をreal time RT-PCR法にて検討した。症例数が少なく統計学的な有意差は見いだせなかったが、早期癌に比べやはり進行癌での方が発現量が増大している傾向があった。腎細胞癌におけるIFNARの役割をより詳細に検討する上で、その遺伝子の近傍に存在しているインターロイキン10の動向は非常に重要だと考えられるので、今後とも検討していく予定である。腎細胞癌患者の摘出腎の癌組織と正常腎組織を用いて、インターフェロンαレセプター遺伝子(1型:IFNAR1と2型:IFNAR2)のmRNAとタンパク質の発現を、各々real time RT-PCR法とWestern blottingにて定性化・定量化した。これらのことから、IFNAR2は予後を推察する因子に成り得る可能性が示唆され、これらの成果を国際誌に投稿すべく準備中である。腎細胞癌との対比の意味で、他臓器癌でのインターフェロンαレセプター遺伝子の役割も検討しているが、膀胱癌と精巣癌においても、IFNAR2のmRNAとタンパク質の発現量は癌の異型度と進達度と正の相関関係を認めており、IFNARの発ガン・癌の進展における役割も今後とも検討していく予定である。腎細胞癌患者の摘出腎の癌組織と正常腎組織を用いてインターフェロンαレセプター遺伝子(1型:IFNAR1と2型:IFNAR2)のmRNAとタンパク質の発現を各々real time RT-PCR法とWestern blottingにて定性化・定量化した。局所浸潤や転移を有する進行腎癌の症例の癌細胞では、早期癌の症例のそれと比べ、IFNAR2のmRNAと蛋白質の発現が高いのに対しくIFNAR1は有意差がなかった。

一方、IFNAR1とIFNAR2遺伝子の間に存在するインターロイキン10の、腎細胞癌における動向を調べるため、インターロイキン10のmRNAの発現をreal time RT-PCR法にて検討した。症例数が少なく統計学的な有意差は見いだせなかったが、早期癌に比べやはり進行癌での方が発現量が増大している傾向があった。腎細胞癌におけるIFNARの役割をより詳細に検討する上で、その遺伝子の近傍に存在しているインターロイキン10の動向は非常に重要だと考えられるので、今後とも検討していく予定である。
ヘリコバクターピロリのアポトーシス誘導因子の精製

この研究で、H.pyloriが産生するアポトーシス誘導蛋白を精製し、その蛋白の同定を行うことに成功した。この蛋白は、これまでに知られているH.pyloriの病原因子とは全く違うものであるとともに、H.pyloriによる宿主細胞のアポトーシスの誘導に大きな役割を果たすものであることが分かった。この蛋白は、γ-glutamyl transpeptidase (GGT)であることが分かった。GGTがアポトーシス誘導に関与しているということはこれまでに報告がなく、新しい知見である。GGTは一般的にグルタチオンなどのγ-glutamyl基を含む物質からglutamyl基を遊離し、他のアミノ酸に転移する活性を持つとされるが、H.pyloriのGGTのアポトーシス誘導活性には基質としてグルタミンが関与していることが示唆された。なお、GGT活性はH.pyloriの特徴的な生化学的性状の一つで、この菌の同定の際の指標にもなるとされている。我々も臨床分離株83株について調べたところ、全ての株がこの蛋白を産生していた。このことは、全てのH.pyloriがアポトーシス誘導活性を持つことを示唆する。HP1118遺伝子を欠損させたisogenic mutant株は、親株に比べてアポトーシス誘導活性が有意に低かったため、GGTはH.pyloriのアポトーシス誘導活性の中で重要な役割を果たすものの一つであると考えられた。この研究により得られた結果はこれまでの常識を覆す側面を多く含んでおり、H.pyloriの病原性の研究に新たな突破口を開くとともに、今後の発展が非常に期待できるものである。この研究で私は、ヘリコバクターピロリのアポトーシス誘導因子の精製、同定を行った。ヘリコバクターピロリの菌体から、アポトーシス誘導因子を可溶化し、イオン交換カラム、疎水カラム、ゲル濾過カラムを用いて、目的の蛋白を精製した。精製過程におけるアポトーシス誘導活性の測定は、私が独自に見出したWSTによるassayと蛍光顕微鏡による測定で行った。このような方法で私が同定したアポトーシス誘導因子は、γ-glutamyltranspeptidase(GGT)であることが分かった。この蛋白をコードする遺伝子を欠損させた変異株は、アポトーシス誘導能が有意に低下したので、このGGTは、ヘリコバクターピロリのアポトーシス誘導活性に主要な役割を果たすものであることが分かった。つまり、GGTは主要な病原因子の一つである可能性が高い。このGGTは、これまでにへリコバクターピロリの病原因子と考えられてきたCagA蛋白、空胞化毒素、Lipopolysaccharide、ウレアーゼ等の様々な因子とは全く違うもので、今回の我々の発見はこの菌の病原性の研究を進めて行くにあたって新しい局面を開いたところである。GGTは、他の多くの細菌をはじめ、動物、植物細胞に広く存在する蛋白で、アミノ酸の取り込みに関与するとされているが、機能については不明な点も多く、特に細菌のGGTに関してはその生理機能については殆ど分かっていなかった。この研究による私の発見は、他の病原細菌の研究にも大いに役立つと思われる。それと共に、GGTがアポトーシスを誘導するという事実は、これまでに全く知られていなかったことであるだけでなく、作用メカニズムが、これまでに研究が進んでいる他の細菌毒素の概念とは全く異なるものである可能性が高く、今後さらなる研究で全く新しい毒素の作用機序が明らかになる可能性が高い。このように、今回の文部科学省科学研究費補助金で、非常に有用な研究結果を得ることが出来た。
動的制度設計における理論基盤の創出

本研究では,需給均衡をリアルタイムで実現する新しい動的メカニズム設計の一端を担う理論的基礎を構築することを目指す.具体的には,まず,再生可能エネルギー等に見られる特有の発電時間変化や天候による発電特性を表す数理モデルをマルコフジャンプ確率システムによって構築する.その後,インセンティブシュタッケルベルグ階層戦略に基づき,フォロワーをリーダのチーム最適解に誘因するロバストなオンライン誘因戦略を導出する.特に,時系列を組み込んだ動的平衡を達成する戦略設計アルゴリズムを得ることを目指す.これにより,需給均衡をリアルタイムで更新し,システムの安定した運転を確保することを目指す.官公庁,電力供給事業者に対し,電力事業における既存の制度や規制,再生可能エネルギーによる発電事業の現状,利用状況等を書籍,インターネットに掲載されている報告書や論文等によって調査した.また,アメリカ・カナダにおけるスマートグリッドの活用状況や,ドイツ・スウェーデンを中心とする欧州における再生可能エネルギーによる発電事業に対する制度設計を調査した.さらに,主な再生可能エネルギーの発電設備,特性,生産や普及状況等を文献によって調査した.一方,モデル作成に必要な再生可能エネルギーに基づく発電データの確保を試みた.同時に,再生可能エネルギーによる発電出力変動特性の数理モデルの作成に関して,既存の論文で報告されている結果を基盤に,改良を行った.すなわち,様々な気象データをもとに,太陽光や風力発電に関する天候変動および受給量の変動を不確定要素と捉え,ウィナー過程による確率微分方程式の改変を試みた.具体的には,既存の数理モデルに確定変動及び確率外乱を付加することによって,制御対象となる新数理モデルの検討を詳細に行った.結果として,プラントモデルの集合をマルコフ連鎖によるハイブリッドモデルとして再構築した.その後,確率動的ゲーム理論や制度設計に関する様々な論文や専門書を詳細に調査し,直接,メカニズムデザインが適用可能な数理モデルへの改良および改変を行った.同時に再生可能エネルギーの運用に関するメカニズムデザインの応用に関する文献の収集・調査を行った.従来の確率微分方程式によって記述される電力需給システムに対して,リーダーとフォロワーの二階層の上下構造を待つと仮定し,動的シュタッケルベルグゲームの応用を試みた.通常の動的シュタッケルベルグゲーム理論では,まず,リーダの戦略宣言後,フォロワーのコストが最小となるように,事前戦略を決定する.その後,このフォロワーの戦略の達成条件を最適化の拘束条件とし,最終的にリーダーが自身のコストの最小化問題を解いていた.しかしながら,この階層戦略では,メカニズムデザイン特有な均衡戦略の誘導は考慮されていない.そこで,階層型のインセンティブを考慮した動的シュタッケルベルグゲーム理論の導入を行った.電力需給に基づくモデルを参考に,確定外乱を含む一般的確率システムを考慮し,リーダがチーム最適解を達成する条件の下,マルチプルフォロワーに対して,ナッシュ均衡条件状態を満足するための必要条件の導出を行った.特に,連続時間及び離散時間確率システムの両方に対して,リカッチ微分方程式理論に基づく戦略決定設計アルゴリズムを完成させた.さらに,マルチプルリーダにおいても,同様な結果を得ることに成功した.これらの理論は,当初は,有限時間による結果が主であったが,無限時間の場合においても,同様な結果を導出した.また,解を得るための数値計算アルゴリズムの導出も行った.最後に,得られた理論の有効性を検証するために,数値実験によって,結果の正当性の検証を行った.その結果,フォロワーの如何なる最小化の手段によっても,リーダが事前に宣言したチーム最適戦略に誘導させることが可能であることを確認した.動的制度設計の基盤となるインセンティブ動的シュタッケルベルグゲームによる理論導出の大半を完了した.考慮された確率モデルは,モデル化誤差や確定外乱を考慮した一般化確率システムに基づいているため,電力需給システムへの適用も容易である.特に,計算機への実装が有用である離散時間システムにおいて,連続時間システムと同様な結果を得られた意義は大きいと考える.したがって,理論面では順調に進捗していると判断される.実社会における動的制度設計問題により近づけるために,まず,湖沼における藻の一種であるアオコの抑制制御システムに基づく数理確率モデルを参考にして,モデルの改変を行った.さらに,リーダー及びフォロワーの二階層構造を新たに導入することによって,問題設定の再構築化を行った.続いて,新しい確率戦略であるチーム最適問題を解くために,フォロワーへのインセンティブ構造を初めて導入し,非協力ゲームにおけるシュタッケルベルグ戦略の導出を行った.その結果,リアルタイムオークションやリアルタイムマッチング状態を満足するための動的戦略と比較し,ゲーム構造の基盤は異なるものの,リーダーでは,ナッシュ均衡を達成しつつ,与えられたインセンティブによって,フォロワーがリーダーのナッシュ均衡戦略を結論付けさせることを可能とした新戦略の構築に成功した.すなわち,当初目的通り,メカニズムデザインと同様な効用を生み出す動的戦略獲得に成功した.これらの戦略に対して,無限時間の場合,大規模非線形行列方程式を解くことによって得られることを示した.さらに,有限時間の場合には,大規模非線形差分方程式の解から計算できることも同時に示した.引き続き,戦略を求めるために解く必要のある大規模非線形行列方程式に対して,大規模半正定値計画問題を基盤とする数値最適化アルゴリズムを確立した.現在では,多数のリーダーやフォロワーを仮定し,マルコフ過程を有する離散時間・連続時間確率システムへの一般化も行っており,実問題への適用可範囲をさらに拡張している.一方では,未知な確定外乱を想定し,外乱抑制構造を持たせ,外乱による制御出力への影響を低減させることに成功している.当初の計画であるメカニズムデザインでの戦略構築から,離散時間・連続時間確率システムへの移行が容易なインセンティブシュタッケルベルグ戦略の導出に切り替え,問題及び戦略獲得アルゴリズムの再構築を行った.

そのため,有用性を確認するシミュレーションが当初計画より遅れており,結果として,国際会議での最新の研究結果の報告も半年ほど遅れている.連続時間マルコフジャンプ確率システムにおける混合H2/H∞制御理論に基づく誘因シュタッケルベルグゲーム問題を解いた.既存の結果と異なり,航空機や,電力システムの停電のようなシステム環境やモデルそのものが確率的に変動しても,リーダーの所望の戦略に誘因することを可能とする階層戦略の導出に成功した.これらの結果は,メカニズムデザインにおける基礎的な役割を果たすと考えられる.具体的な成果として,マルコフジャンプ確率システムに対して,モデル化誤差に起因する確定的外部入力に対し,H∞制約を考慮したリーダーのインセンティブスタックベルグ戦略の存在条件を導出した.このとき,評価関数の最適性も保証される.得られた階層戦略は,大規模線形連立型確率リカッチ代数方程式を解くことによって得られることを示した.インセンティブ構造は,フォロワーが協力型であるパレート戦略,もしくは非協力であるナッシュ均衡戦略のどちらを選択しても,最終的には,リーダーのチーム最適戦略に誘導されることが示された.これらの理論的結果の有用性を示すために,実システムである有限長通信連絡線モデルを基盤としたシミュレータにより,誘因シュタッケルベルグ戦略を数値的に解いた戦略によるシミュレーションを行った.以上の結果より,インセンティブシュタッケルベルグ戦略集合を求める実現可能性と有効性を示すことに成功した.最後に,通常,フィードバック戦略を仮定しているが,実際はそのような状況はまれである.そこで,出力フィードバック戦略による同一問題に対して,戦略が存在するための条件の導出も行った.一方では,複数リーダに対しても同様な戦略存在条件を導出した.本研究では,需給均衡をリアルタイムで実現する新しい動的メカニズム設計の一端を担う理論的基礎を構築することを目指す.具体的には,まず,再生可能エネルギー等に見られる特有の発電時間変化や天候による発電特性を表す数理モデルをマルコフジャンプ確率システムによって構築する.その後,インセンティブシュタッケルベルグ階層戦略に基づき,フォロワーをリーダのチーム最適解に誘因するロバストなオンライン誘因戦略を導出する.特に,時系列を組み込んだ動的平衡を達成する戦略設計アルゴリズムを得ることを目指す.これにより,需給均衡をリアルタイムで更新し,システムの安定した運転を確保することを目指す.再生可能エネルギーに基づく発電データの確保が予想以上に困難であり,代替措置として,既存の再生可能エネルギーに基づく発電モデルの探索に時間がかかっいる.
廃棄活性汚泥からの生物燃料生産効率化を目的としたカーボン金属ナノ複合材料の開発

本研究では、廃棄活性汚泥からの生物燃料生産効率化を可能とする革新的ナノ複合材料の開発を目指す。具体的には、廃棄活性汚泥の嫌気消化効率の向上を目的として、カーボン材料や金属ナノ粒子を活用した複合材料を探索・評価する。平成30年度における研究では、まず、異なる金属ナノ粒子(ヘマタイト、酸化ニッケル、酸化亜鉛)が水素ガス生成や反応槽内の嫌気性微生物群集構造、さらに微生物が作り出す可溶性代謝物に及ぼす影響を調べた。金属ナノ粒子は導電性を有することで微生物の酵素活性を高め、またバイオガス生産に係る微生物群の増殖を高める働きがある一方、高濃度で存在すると毒性を発揮することから、バイオガスを最大にする最適な金属ナノ粒子が存在することが明らかとなった。さらに、嫌気性消化からの水素・メタン生産を最適化するための運転条件を探索する目的で、温度、有機物負荷率、塩分および基質組成などのパラメーターを変化させ、嫌気性消化処理効率を調べた。その結果、塩分濃度に依存して微生物群集構造が大きく変化することで、処理効率が影響を受けることが明らかとなった。平成30年度の研究では、特に金属ナノ粒子が嫌気性消化の処理効率に及ぼす影響を対象とした実験を実施し、種々のパラメータが微生物活性やバイオガス生産に及ぼす影響を明らかにした。当該研究は、当初の予定通り実施され、研究進捗はおおむね順調であると判断する。平成31年度の研究では、廃棄活性汚泥からの水素・メタンガス生成に及ぼすカーボン材料(活性炭、グラフェン、酸化グラフェン、カーボンナノチューブ等)の影響を比較検討する。これにより、嫌気性消化の観点から採用すべき最良なカーボン材料を選定する。そして、前年度のナノ金属に関する知見に加え、廃棄活性汚泥からのバイオガス生成に及ぼすカーボンと金属の重量比の影響などについても検討を行うことで、嫌気消化効率の向上を可能とするカーボン-金属複合材料を開発する。
mGluR5特異的経口阻害剤RG7090による口腔癌の転移抑制療法の開発

われわれは、口腔癌細胞がケモカインレセプターCXCR4を利用し転移することを明らかにした。一方、CXCR4阻害剤は造血幹細胞の動員薬として米国で臨床応用されており、長期間投与した場合、血球系細胞への影響が危惧される。われわれは血球系細胞に発現していないCXCR4の標的分子として、metabotropicglutamate receptor (mGluR) 5を同定し、mGluR5特異的阻害剤がCXCR4システム依存的な口腔癌細胞の転移を抑制することを明らかにした(PLoS One8:e80773, 2013)。しかしながら、用いたmGluR5阻害剤は連日の腹腔内あるいは静脈内投与を必要とするため、実用的ではない。最近、新規mGluR5特異的経口阻害剤であるRG7090が開発され、大鬱病障害や脆弱性X症候群における有用性が報告された。RG7090は従来のmGluR5阻害剤に比べ半減期が長く、隔日経口投与が可能であるためmGluR5をより低侵襲かつ持続的に抑制することができる。そこで、本研究では、CXCR4システムを介した口腔癌の転移に対するmGluR5特異的阻害剤RG7090の効果を検討することを目的とした。まず、RG7090がmGluR5の機能抑制に及ぼす影響をCa flux assayにて検討した。mGluR5の特異的作動薬であるDHPG((S)-3,5-DHPG)でB88-SDF-1細胞を刺激すると、早期に細胞内Ca濃度の上昇を認めた。そこにRG7090 10nMを処理しassayを行い濃度上昇の抑制をやや認めた。また、in vivoにおいては動物実験計画書を提出の上、野生型マウス(C3H/HeN)の購入し、RG7090投与下における有害事象の有無を検討している。また、CXCR4経口阻害剤であるAMD070においては、経口投与継続にて口腔癌の転移抑制およびAMD070投与下における有害事象を検討し、多少の白血球増加は認めるも、造血幹細胞としての効果であり、投与量において問題はなかった。CXCR4阻害剤であるAMD070を用いた口腔癌の転移抑制、および有害事象について検討して良好なdataを得たが、RG7090での効果における再現性が十分でない。in vitroにおけるB88-SDF-1細胞におけるRG7090の再現性を確認し、mGluR5における機能抑制、非足場依存性増殖、細胞遊走、細胞浸潤の役割について検討していく。また、in vivoにおいて、ヌードマウスを用いてRG7090が転移抑制に及ぼす影響の再現性を確認していく。われわれは血球系細胞に発現していないCXCR4の標的分子として、metabotropic glutamate receptor (mGluR) 5を同定し、mGluR5特異的阻害剤がCXCR4システム依存的な口腔癌細胞の転移を抑制することを明らかにした(PLoS One 8:e80773, 2013)。現在、再現性を確認するため濃度を振り分けて遂行中である。また、in vivoにおいては動物実験計画書を提出の上、野生型マウス(C3H/HeN)の購入手続きを進めている。RG7090のin vitroでの濃度調整の再検討が必要であるため実験の遂行がやや遅れている。現在、MTTassayにて濃度による細胞毒性の有無を検討しながら適正濃度の決定を行っている。また、同時に同濃度でのCa flux assayを行っている。さらに、有害事象におけるin vivoの実験ではマウス購入手続き中であり実験が遅れている。