hpprc/llmjp-kaken huggingface dataset:
イオン駆動型トランスポーターの構造と機能に関する比較研究

ポリアミン輸送体、UDP-ガラクトース輸送体、Na^+/H^+アンチポーターについて次の研究成果を得た。1.UDP-ガラクトース輸送体(UGT)のクローニングと解析:マウスFM3A細胞の変異株Had-1細胞は、UGTを欠損する。我々は、この欠損の相補を指標として、alternative splicingによる生じた2種類の異なるUGTのcDNAを単離することに成功した。その結果、UGT2には396アミノ酸残基のORFが存在するが388番目のLysまでの配列はUGT1,UGT2に共通であり、C末端部分の数残基および3'UTR部分の配列のみが両者で異なることが明らかになった。UGTcDNAの発現実験を行ったところ、UGT1,2をHad-2細胞に導入して得られたtransformantはいずれも、Had-1のUGT欠損が相補されていることが示された。UGT1,2のそれぞれに特異的なペプチド抗体を用いた解析から、Had-1細胞中にはUGT産物が検出されないこと、Had-1/UGT1細胞中にはUGT1産物、Had-1/UGT2細胞中にはUGT2産物がそれぞれ発現していること、親株FM3A細胞中には抗UGT2抗体と交叉反応を示すタンパク質が存在することがそれぞれ明らかになった。以上の結果に基づいて我々は、8回膜貫通型の推定構造をもつUGT1,UGT2はUDP-ガラクトース輸送体の本体であると結論した。2.ポリアミン輸送系の検討:メンブランフィルター上で培養し、側底膜と頂端膜に分化した単層シートを形成させた腎尿細管由来のLLC-PK_1細胞を用いて、ポリアミンの輸送系について検討を行った。遊離ポリアミンの取り込みに関して、この細胞は側底膜側にも1種類、頂端膜側には高親和性および低親和性の2種類のポリアミン輸送系にもつことが明らかになった。ポリアミンの取り込みに関する競合実験の結果は、これらの輸送体がいずれもポリアミンのうちプトレシン(Put),スペルミジン(Spd),スペルミン(Spm)を輸送する能力を持つことを示している。現在までのところこの細胞には、特定のポリアミン骨格に特異的な輸送体は見出されていない。原尿中のポリアミンの再吸収に関与すると考えられる頂端膜側のポリアミン輸送系の性質についてさらに検討した結果、モノアセチルスペルミンがSpdの取り込みと競合しつつ,Spd輸送系を経由して実際に細胞内に取り込まれることが示された。これに対してジアセチルスペルミンはSpdの取り込みと競合しないだけでなく、頂端膜側からは全く細胞内に取り込まれないことが明らかになった。3.Na^+/H^+アンチポーター(NHE):ウシ腎臓の上皮組織におけるNHEの局在性について、NHE1,NHE3isoformに対するペプチド抗体を用いて検討したところ、NHE1は側底膜に、NHE3は刷子縁膜に局在することが明らかになった。

これに対してジアセチルスペルミンはSpdの取り込みと競合しないだけでなく、頂端膜側からは全く細胞内に取り込まれないことが明らかになった。3.Na^+/H^+アンチポーター(NHE):ウシ腎臓の上皮組織におけるNHEの局在性について、NHE1,NHE3isoformに対するペプチド抗体を用いて検討したところ、NHE1は側底膜に、NHE3は刷子縁膜に局在することが明らかになった。
歯の再生療法に向けた幹細胞分化制御機構の解明～毛との相同性、異同性に着目して～

本研究では歯と毛髪が同一部位に同時に形成されるIkkβ改変マウスを解析し、幹細胞から歯や毛髪への分化機能を明らかにすることを目的とした。幹細胞の可塑性、機能特性を明らかにすることで、幹細胞の歯の再生療法への応用の可能性を追求した。本年度は、NF-kBシグナルの減少しているマウスが6ヶ月を過ぎたあたりから致死となるため、1歳齢まで飼育させることができないことが確認され、NF-kBが過剰活性化するIkkβ-K5マウスを用いた解析に焦点を絞った。Ikkβ-K5マウスとNF-kBシグナルレポーターマウスのcompoundマウスの作成に成功し、その解析の結果、NF-kBの過剰な活性が、前歯のエナメル芽細胞直下の中間層細胞に強く認められた。しかし、最初にIkkβ-K5マウスに認められる異常は、エナメル芽細胞の断裂であり、エナメル芽細胞が中間層細胞によって制御されていることが示唆された。その後、表現系はエナメル芽細胞の著しい走行の乱れや歯髄内における硬組織を伴ったカプセル状構造物形成へと変化していった。それらの構造体は歯の放出とともに移動することが認められたが、その観察の中で、Ikkβ-K5マウスの前歯の萌出速度が著しく遅いことも明らかとなった。さらに、数ヶ月後にcervical loopの形態異常が確認されるようになり、同部位におけるSox2の著しい上昇が認められた。同時期に、頬側にしか認められないエナメルが舌側にも観察されるようになり、毛髪の異所性の形成も確認された。この毛髪は伸び続け、その異所性の毛髪の周囲に過剰歯が形成された。NF-kBシグナルが幹細胞の増殖と分化を制御していることが示唆された。平成30年度が最終年度であるため、記入しない。本研究では歯と毛髪が同一部位に同時に形成するIkkβ改変マウスを解析し、幹細胞から歯や毛髪への分岐ポイントにおける分化誘導メカニズムならびに毛包幹細胞の機能を明らかにすることを目的とし、毛包幹細胞の歯の再生療法への応用の可能性を追求する。さらに毛包幹細胞から歯胚形成細胞への変換による歯の再生療法の開発のため、毛包幹細胞の可塑性、機能特性を明らかにする。本年度は幹細胞、歯胚細胞、毛包細胞の位置関係を3次元的に把握することで、歯、毛髪の形成端の位置およびIkkβの過剰発現により引き起こされた幹細胞から歯胚細胞、幹細胞から毛包細胞における分子レベルでの変動の理解をするため、Ikkβ改変マウスの歯及び毛髪形成端の解析を行った。その結果、数種のNF-kB過剰活性マウスを検索したが、ほとんどのマウスでは歯における毛髪は認められず、他のマウスでも異所性の発毛は認められなかった。しかし、NF-kBシグナルが過剰に上皮内で活性化するマウス(Ikkb-K5マウス)を解析すると、歯と毛髪を同一部位に同時に形成する表現形が確認された。このマウスを形態学的手法を用い組織学的に観察すると、歯胚のcervical loopの形態異常が認められた。また、毛髪の形成は、cervical loopからやや近心側の上皮付近から形成されていることが明らかとなった。この毛髪の形成は6ヶ月齢以降のIkkβ-K5マウスで認められ、それ以前のマウスには確認できなかった。本研究目的のためには、cervical loopから近心にかけて連続した上皮の切片の獲得が必須となり、1つのサンプルからの獲得枚数が限定される。さらに本年度の研究成果より、毛髪の形成は6ヶ月齢以降のIkkβ-K5マウスでのみ認められることが明らかとなり、毛髪形成メカニズムの研究に使用可能なIkkβ-K5マウスを獲得するのに時間を要し、予定の実験を全て遂行することができなかった。本研究では歯と毛髪が同一部位に同時に形成されるIkkβ改変マウスを解析し、幹細胞から歯や毛髪への分岐ポイントにおける分化誘導メカニズムならびに幹細胞の機能を明らかにすることを目的とする。幹細胞の可塑性、機能特性を明らかにすることで、幹細胞の歯の再生療法への応用の可能性を追求する。本年度は、幹細胞遺伝子の変動などの検索を行ったが、実験に必要なNF-kBシグナル活性の変動の把握が免疫染色などに利用できるような適切な抗体がなく、他の方法を選択する必要が出てきた。セルソーティングによるNF-kBシグナル活性細胞の集積も必要であるため、よりNF-kBシグナル活性を簡便に可視化する方法が必要となる。そこで、NF-kBシグナル活性をGFPで確認できるレポーターマウスを作成した。作成したNF-kBシグナルレポーターマウスを観察したところ、生後すぐに、爪、歯胚、毛包に限局した強いGFPの発現を認め、その後全身の皮膚などにその発現が広がることを確認した。セルソーティングなどでGFP発現細胞を集積し、GFPの発現がNF-kBシグナル活性と一致することも確認した。毛髪などでNF-kBシグナルと関連性を有するEdaやEdarは、その適切な量(Fine tuning)により、毛髪などの形成を調節することが知られている。歯の幹細胞においてもNF-kB

シグナルのFine tuningを必要とするか検索するために、Ikkβ-K5マウスのようなNF-kBの過剰ではなく、NF-kBが減少しているマウスを作成し検索したところ、6ヶ月齢を超えてもIkkβ-K5マウスで認められるような表現形を示すマウスは確認できなかった。本研究目的のためには、Ikkβ-K5マウスにおけるNF-kBシグナルの活性の可視化が必須となる。そのためにIkkβ-K5マウスとNF-kBシグナルレポーターマウスのcompoundマウスの作成が必要となることに加え、前年度の結果から6ヶ月齢以降のマウスであることが表現形の観察に欠かせないこともあり、6ヶ月齢以降のIkkβ-K5;NF-kBシグナルレポーターcompoundマウスの作成に時間を要し、予定の実験を全て遂行することができなかった。本研究では歯と毛髪が同一部位に同時に形成されるIkkβ改変マウスを解析し、幹細胞から歯や毛髪への分化機能を明らかにすることを目的とした。幹細胞の可塑性、機能特性を明らかにすることで、幹細胞の歯の再生療法への応用の可能性を追求した。本年度は、NF-kBシグナルの減少しているマウスが6ヶ月を過ぎたあたりから致死となるため、1歳齢まで飼育させることができないことが確認され、NF-kBが過剰活性化するIkkβ-K5マウスを用いた解析に焦点を絞った。Ikkβ-K5マウスとNF-kBシグナルレポーターマウスのcompoundマウスの作成に成功し、その解析の結果、NF-kBの過剰な活性が、前歯のエナメル芽細胞直下の中間層細胞に強く認められた。しかし、最初にIkkβ-K5マウスに認められる異常は、エナメル芽細胞の断裂であり、エナメル芽細胞が中間層細胞によって制御されていることが示唆された。その後、表現系はエナメル芽細胞の著しい走行の乱れや歯髄内における硬組織を伴ったカプセル状構造物形成へと変化していった。それらの構造体は歯の放出とともに移動することが認められたが、その観察の中で、Ikkβ-K5マウスの前歯の萌出速度が著しく遅いことも明らかとなった。さらに、数ヶ月後にcervical loopの形態異常が確認されるようになり、同部位におけるSox2の著しい上昇が認められた。同時期に、頬側にしか認められないエナメルが舌側にも観察されるようになり、毛髪の異所性の形成も確認された。この毛髪は伸び続け、その異所性の毛髪の周囲に過剰歯が形成された。NF-kBシグナルが幹細胞の増殖と分化を制御していることが示唆された。Ikkβ-K5マウスの数を増やし、今後の実験に十分な量が確保できた。今後は予定通り、Ikkβ-K5マウスの幹細胞ニッチにおけるNF-kBシグナル活性の変動、各種幹細胞マーカー遺伝子の発現の変動量、各シグナル経路(Shh、Wnt、Bmp、Fgf, Notch)の変化を検索する。変動の認められた場合、その変動部位の同定も行う。上記以外の分子変化をマイクロアレイにて検索する。また、幹細胞マーカー遺伝子改変マウスとNF-kB関連遺伝子改変マウスのcompoundマウスを作成し、その形態的変化も検索する。作成したIkkβ-K5;NF-kBシグナルレポーターcompoundマウスが6ヶ月齢となり、今後の実験に十分な量が確保できた。今後は予定通り、表現形の有無とNF-kBシグナル活性の変動との関連性、Ikkβ-K5マウスの幹細胞ニッチにおけるNF-kBシグナル活性の変動と各種幹細胞マーカー遺伝子発現の変動との相関関係、NF-kBシグナル活性の変動と各シグナル経路の変化との連動性を検索する。
ナノ秩序構造を有する液晶を活用する高機能イオン輸送材料の開発

液体のような流動性と結晶のような秩序構造を兼ね備えた液晶の特徴をうまく活用することにより、リチウムイオン電池の電解質としての応用が期待されるイオンを高効率で輸送する新しいナノ材料を開発した。分子の形と分子間相互作用をデザインし、有機化学合成を駆使することで、一次元から三次元のナノイオンチャンネル構造を形成する機能性液晶材料を創製した。液晶のナノ相分離構造を活用した高性能・高機能イオン輸送材料を構築することを目的とする。そのために、精密な分子設計・ナノ集合構造制御・マクロ配向構造制御を行う。特に、以下の機能発現を目指す。(1)液晶ナノ構造を活用する高速輸送(2)外部刺激によるイオン輸送制御(3)選択的イオン輸送液体のような流動性と結晶のような秩序構造を兼ね備えた液晶の特徴をうまく活用することにより、リチウムイオン電池の電解質としての応用が期待されるイオンを高効率で輸送する新しいナノ材料を開発した。機能性分子の自己組織化を利用して,ナノからマイクロメートルレベルで秩序構造を有する高機能材料を構築することは重要である。中でも,組織化された動的な秩序構造を有する液晶を電子,イオン・物質を輸送する動的な機能材料として応用することは極めて有望である。本研究では,液晶のナノ相分雌構造を活用した高性能・高機能イオン輸送材料を構築することを目的とした。以下の3種類の液晶性分子集合体の開発を行なった。(1)イミダゾリウムイオン液体と水酸基を有する液晶分子とを非共有結合により分子組織化することで,高イオン伝導性を示すカラムナー液晶材料を開発した。(2)棒状あるいは扇状分子構造を有するスピロピラン誘導体と酸性分子の自己組織化により,スメクチック液晶性あるいはカラムナー液晶性を発現する新しいイオン伝導性分子集合体を構築した。(3)有機イオン伝導材料であるアンモニウムイオン液体の化学修飾により,三次元的なイオンチャンネル構造を有する双連続キュービック液晶性イオン輸送材料を構築した。機能性分子の自己組織化を用いたボトムアヅプ型のアプローチは、秩序構造を有する高機能性ソフトマテリアルの構築に有用である。特に、動的な秩序構造を有する液晶をイオン・電子・物質を輸送する機能材料として応用することは極めて有望である。本研究では、液晶のナノ相分離構造を活用した高性能・高機能イオン輸送材料を構築することを目的とした。外部刺激に応答して構造や特性の変化する自己組織性分子集合体の構築を指向した結果、電場応答性を有する一次元イオン伝導液晶を得ることができた。具体的には、プロピレンカーボネートと扇状のメソゲン部位を結合したカラムナー液晶性分子を設計、合成した。カーボネート部位はリチウムイオンに配位することから、液晶複合体の形成が可能である。この複合体を電極セル中に封入し、交流電場を印加すると、カラム構造が電場に対して平行に配向することを見出した。電場による配向制御の後、複合体のイオン伝導度は約4倍上昇した。電場という外部刺激により、液晶性イオン伝導体における伝導方向の制御を達成することができた。さらに、酸性度変化に応答して、構造や極性が変化する刺激応答性液晶材料を構築した。扇状分子骨格を有するスピロピラン誘導体と酸性分子の自己組織化により、カラムナー液晶性が発現した。外部刺激に応答する新しいイオン伝導性分子集合体を得ることができた。機能性分子の自己組織化を用いたボトムアップ型のアプローチは、秩序構造を有する高機能性ソフトマテリアルの構築に有用である。本研究では、液晶のナノ相分離構造を活用した高性能高機能イオン輸送材料を構築することを目的とした。一次元にイオンを伝導する液晶材料の構築を目指し、プロピレンカーボネート基を有する扇状分子やオリゴエーテル部位を持つ大環状分子を設計合成し、これらの分子をカラムナー液晶相に組織化することに成功した。液晶性カーボネート分子とリチウム塩との複合体においては、交流電場印加により、カラム構造がマクロに一軸配向することを見出し、未配向試料に比べてイオン伝導度を約4倍上昇させることができた。さらに、三次元にイオンを伝導する双連続キュービック液晶性アンモニウム塩に関して、そのイオン伝導メカニズムを核磁気共鳴スペクトル分光によるイオン拡散定数の測定により明らかにした。液晶相においては、アニオン伝導が支配的であるのに対し、等方性液体相においては、アニオンとカチオンが対を形成して伝導することがわかった。イオンおよび電子の両方を伝導する液晶材料を開発した。イミダゾリウム塩構造を有するオリゴチオフェン分子は、イオン層および電子伝導層が交互に積層したナノ相分離構造を形成し、電場印加による電気二重層形成とホール注入により、電解液がなくてもエレクトロクロミズム特性を示すことを見出した。本研究では、液晶のナノ相分離構造を活用した高機能イオン輸送材料を構築することを目的とした。三次元的に連結したナノイオンチャンネル構造を有する双連続キュービック液晶性イオン輸送材料の構築を日指し、アンモニウム塩やホスホニウム塩部位を有する扇状分子を設計合成した。室温で双連続キュービック液晶相を発現するイオン性分子の開発に成功した。シンクロトロン放射X線を利用して、液晶ナノ相分離構造を解析した。

双連続キュービック液晶相における三次元イオンチャンネルの形成およびチャネル内部でのアニオンの位置を明らかにした。また、双連続キュービック構造をマクロに配向制御しなくても効率的にイオンを輸送できることを実証した。また、超分子的な相互作用を利用して双連続キュービック液晶性イオン輸送材料を構築することにも成功した。イミダゾリウム型イオン液体とジエタノールアミン骨格を有するメソゲン分子からなる複合体は、両者の複合化比率を変えることにより、層状構造・カラム状構造・双連続キュービック構造などの多様なナノ相分離液晶構造を発現し、イオン伝導体として機能することが分かった。マルチカラー発光するイオン性液品材料の開発も行なった。4-フェニルピリジニウム基などを有するトリポッド構造を有する分子が、カラムナー液晶性を発現し、分子内電荷移動により液晶状態で効率良く発光する現象を見出した。
胎児期のカルシウム不足は、仔の成獣期に高血圧や慢性腎疾患を引き起こすのか？

【目的】胎内の低栄養が胎児のエピジェネティクスに影響し、成人期にメタボリックシンドローム(metabolic syndrome:MS)や慢性腎疾患(Chronic Kidney Disease: CKD)を引き起こすことが報告されているが、低たんぱく以外の原因は解明されていない。しかし、申請者はMSの構成因子である肥満、糖尿病に関しては、その新たな原因が低カルシウム(Ca)栄養であることをラットを用いて証明したが、高血圧やCKDに関しては未検討である。また、MSはCKDの発症のリスクを高めるという知見が多数報告されている。そこで、「胎児期のCa不足は胎児のエピジェネティクスに影響し、仔の成獣期における高血圧やCKDの発症率を高める」という仮説を証明する。【方法】妊娠中に低Ca栄養状態であった母ラットから出生した仔に関して以下の項目を研究する。1成獣期において高血圧およびCKDが発症していることを明らかにする。2成獣期におけるGCに関する解析をおこなう。研究課題の仮説どおり、実験群のラットに高血圧を認めたが、原因検索をより精緻に行うために、残血清をもちいて、申請時に予定のなかった各種ホルモンの測定を追加実験として行う予定である。そのため、補助事業期間を延長した。2019年度にこれらの評価を行う予定である。「研究の目的」胎内の低栄養が胎児のエピジェネティクスに影響し、成人期にメタボリックシンドローム(metabolic syndrome: MS)や慢性腎疾患(Chronic Kidney Disease: CKD)を引き起こすことが報告されているが、低たんぱく以外の原因は解明されていない。胎児期における母体の低Ca状態を予防すれば、CKDの進行により年々増加する新規透析導入患者数(現在の総透析患者数:約32万人)や心血管疾患患者数の減少に大きく貢献できると考える。「研究計画・方法」申請者らは、母獣の低Ca栄養は、成獣期における肥満、血清glucocorticoid(GC)の上昇、インスリン抵抗性の獲得を発見し、CKDに深い関連のあるMSを惹起しうることを証明してきた。「胎児期のCa不足はGC関連遺伝子にエピジェネティックな変化(DNAのメチル化)を生じ、仔の成獣期における高血圧やCKDの発症率を高める」という仮説を証明する。本研究では、妊娠中に低Ca栄養状態であった母ラットから出生した仔に関して以下の項目を研究する。Day21において、オス、メスともに実験群はコントロール群と比較して有意に体重が低値であった。Day200のメスは、実験群、コントロール群において収縮期・拡張期血圧に有意差を認めなかった。しかし、Day200のオスで、実験群はコントロール群よりも有意に収縮期血圧が上昇していた。Day21において、オス、メスともに実験群はコントロール群と比較して有意に体重が低値であり、Day200のオスで実験群はコントロール群よりも有意に収縮期血圧が上昇していたことは確認出来た。しかし、組織・血清・尿検体を解析中であるが、一部はnegative所見であった。また、未解析の項目や、血清・尿中の各種バイオマーカーが検討出来ていない項目もある。

また、MSはCKDの発症のリスクを高めるという知見が多数報告されている。そこで、「胎児期のCa不足は胎児のエピジェネティクスに影響し、仔の成獣期における高血圧やCKDの発症率を高める」という仮説を証明する。【方法】妊娠中に低Ca栄養状態であった母ラットから出生した仔に関して以下の項目を研究する。1成獣期において高血圧およびCKDが発症していることを明らかにする。2成獣期におけるGCに関する解析をおこなう。研究課題の仮説どおり、実験群のラットに高血圧を認めたが、原因検索をより精緻に行うために、残血清をもちいて、申請時に予定のなかった各種ホルモンの測定を追加実験として行う予定である。そのため、補助事業期間を延長した。2019年度にこれらの評価を行う予定である。今後、以下を明らかにしていく。1)成獣期におけるCKDの出現I尿所見の検討iたんぱく尿の出現iiCKDの早期マーカーであるLiver-type Fatty Acid-Binding Protein(L-FABP)やMegalinの上昇iiiクレアチニンクリアランス(Ccr) (mL/h/100 g body weight)の低下II腎病理所見の評価i糸球体の硬化、メサンギウム細胞の増殖、間質の繊維化ii糸球体数の低下iii糸球体肥大(面積の増加)3)成獣期におけるGCに関する解析I血清GC(コルチコステロン)の上昇IIGC関連遺伝子の検討i11βHSD-1腎でのメチル化およびたんぱく発現の変化ii11βHSD-2腎でのメチル化の増加とたんぱく発現の低下iiimineralocorticoidreceptor:MR腎でのメチル化の増加とたんぱく発現の低下未解析データの解析および、検討出来ていない組織学的評価、および各種血清・尿中バイオマーカーを測定・検討していく。Day200でサクリファイスした各種検体をディープフリーザーで保存しているが、まだ測定が出来ていない。【理由】各種検体の測定が遅れているため。【使用計画】方法・計画に従い、適宜速やかにすすめていく。実験ラットの管理を、外部施設に委託せざるを得なかったため、実験進行に遅滞が生じた。また、研究課題の仮説どおり、実験群のラットに高血圧を認めたが、原因検索をより精緻に行うため、残血清をもちいて、申請時に予定のなかった各種ホルモンの測定を追加実験として行う予定である。このため、補助事業期間を延長させて頂いた。実験方法・計画のとおり、適宜すすめていく予定である。
特異的光線力学療法のためのフタロシアニン型新規増感剤内包高分子ミセルの創製

本研究においては、光線力学療法に用いられるポルフィリン系光増感剤を取り上げ、治療効果を妨げる凝集を防ぐための分子設計としてデンドリマー化を行うこと、並びにポルフィリンデンドリマーを高分子ミセル中に内包することにより、光増感剤の患部への送達・集積が可能で、集積時にもクエンチングによる治療効果の低下がみられない新規光増感剤の創製を目的としている。以下に、本年度に行った予備的実験結果について具体的に報告する。亜鉛を中心金属とするポルフィリン骨格より、世代が異なり末端にアニオン性の官能基を有するデンドリマーを合成し、ポリエチレングリコールとカチオン性であるポリリシンからなるブロック共重合体とを混和することにより、光増感剤を内包する高分子ミセルを調製した。光増感剤としてのデンドリマーポルフィリンを内包する高分子ミセルには、1)一重項発生量子収率が高く、2)皮膚透過性に適合した分光特性があり、3)水溶液中での分散特性に優れ、4)光照射時の毒性に比べて、光非照射時の毒性(暗毒性)が極めて低く、5)治療対象となる組織へ集積し易いなどの特性があることを解明した。これらの特性を全て併せ持つような光増感剤は実際の治療への適用可能性が極めて高いため、現在はデンドリマーの世代の違いの効果を精査すると共に、培養細胞実験による薬剤としての機能評価へと研究を進展しつつある。培養細胞実験による評価結果次第では、研究計画を前倒しして、平成16年度中の実験用動物を用いた評価系への進展も視野に入れている。
固相－気相反応場による非酸化物系材料の非加熱ワンステップ合成への挑戦

リチウムイオン二次電池用正極材料に使用する粉体の構造としては、ナノ粒子を一次粒子とする多孔質造粒体が適していると考えられる。このような構造の正極粉体の合成プロセスに機械的手法を適用することによって、合成プロセスの省エネルギー化や簡便化が期待される。さらに、本手法を確立することにより、非酸化物系正極材料の短時間合成への応用も期待される。そこで平成27年度はその第一歩として、酸化物系正極材料を対象とし、摩砕式ミルと呼ばれる粉砕機を用いた機械的手法による粒子合成において合成粒子の粉体特性が電池特性に及ぼす影響を系統的に調査した。合成対象としてコバルト酸リチウムを選定し、処理時間やカーボン添加が電池特性に及ぼす影響について調査を行った。その結果、処理時間の延長やカーボン添加によって、初回放電容量が向上した。さらに、合成された粉体に対して短時間の熱処理を行い、熱処理温度が粉体特性および電池性に及ぼす影響を調査した。その結果、造粒体構造は維持されたものの、熱処理温度が高いほど一次粒子径が増大し、電池特性に影響を及ぼすことを見出した。また、本手法を全固体リチウムイオン二次電池用正極粉体の作製へ応用することを目的として、コバルト酸リチウム/固体電解質ナノ粒子複合造粒体の作製を試みた。固体電解質としてLi1.3Al0.3Ti1.7(PO4)3(LATP)を用いた。機械的複合化処理を行った結果、LiCoO2とLATPのナノ粒子同士が均質に分散した複合造粒体を得ることに成功した。また、全固体電池の評価を行った結果、コバルト酸リチウム/LATP複合造粒体を用いた場合には、全固体電池として作動した。以上の結果から、摩砕式ミルを用いた機械的手法による粉体合成プロセスが、コバルト酸リチウムをはじめとする様々な複合ナノ粒子の作製に適用可能であることが明らかとなった。翌年度、交付申請を辞退するため、記入しない。
イネjuvenile-adult相転換期を制御するQTLの同定および育種的活用

本研究は、日本と海外のイネ品種間における成長速度の違いを支配する遺伝子を同定し、それらの遺伝子が農業形質にどのような影響を及ぼすのかを明らかにすることにより、新たな品種改良に利用できる可能性について検証を行う。これらの研究を通じて得られた知見を活用し、収量が多くて広い地域で栽培できる品種の育成を試みる。
気道上皮細胞増殖因子遺伝子導入による急性・慢性肺傷害治療にむけた基盤研究

慢性肺傷害に対する治療法の検討において、ブレオマイシン連続皮下投与により肺線維症モデルを作製し、線維化が生じた後にKGF発現アデノウイルスベクターを気道内投与する治療効果の検討を行った。ブレオマイシンの投与は2回行うことにより8週間まで継続して線維症の状態を保つことが可能となった。未治療群に対して、KGFアデノウイルス投与群では、有意に肺の線維化を減らし、肺のエラスティシティーの低下を防いだ。結果として生存率も有意に向上させた。この効果は低容量(1.Ox10^8PFU)のベクター投与でも認められたが、高容量(1.Ox10^9PFU)においては更に顕著な生存率改善効果がみられた。一方、KGFを発現しないコントロールベクターでは、容量依存性に死亡率が増加することから、ベクター自体による障害の可能性が示唆された。線維化を起こす前に治療を開始し、KGFをはじめとするgrowth factorや他の抗炎症作用を持つ薬剤に効果があるとの報告が数多くみられるが、これらは急性肺傷害治療もしくは繊維化の予防としての意義はあるものの、肺線維症の治療とは結論づけられない研究であった。今回我々の用いたモデルは繊維化が起こった後に治療を開始することから、本研究成果は「肺線維症の治療」としての臨床的な意義が高いと考えられる。本研究の成果により、今後(1)KGFベクターによる線維化治療効果の機序の詳細な検討、(2)長期観察を含めた副作用等の検討、(3)炎症を減少させるウイルスベクターの開発、等を行い、臨床応用に向けた取組をすすめる礎が築かれたと考えられる。急性肺傷害モデルの研究では、損傷を大きくすると治療開始までにほとんど全ての動物が死んでしまい、損傷を小さくすると肺への影響が小さいために治療の有無による差がほとんどみられなくなるというように、条件設定に難渋している。今後最適な条件(損傷)を決めるためにさらに予備実験を継続する。上記の事情により、肺線維症モデルでの研究を今年度に先行して始めた。BLM投与後4週目の生存率はKGF群で93%、1w1群で63%、control群で80%であり、KGF群では高い傾向はあるものの有意差はなかった。Hydroxyproline assayでは2週目のKGF群でcontrol群に比し有意に高かった(p<0.05)が、4週目にはcontrol群とほぼ同程度まで減少した。動脈血液ガス分析では酸素化に差はなかった。病理組織では、HE染色で4週目の時点ではKGF群とcontrol群の間でPathology Indexには差がなかった。Masson's trichrome染色では4週目にKGF群でcontrol群に比べて線維化は軽い傾向がみられた。以上より、4週の段階ではベクター投与による炎症の影響が残っていることが考えられたため、今後より長期の観察を行い検討を加える。成果発表坂本聖子、馬場靖子、矢澤卓也、後藤隆久、倉橋清泰:ブレオマイシン肺線維症マウスにおけるkeratinocyte growthfactor(KGF)発現アデノウイルスベクターによる治療効果の検討.第15回バイオフィジオロジー研究会、2007.2、京都慢性肺傷害に対する治療法の検討において、ブレオマイシン連続皮下投与により肺線維症モデルを作製し、線維化が生じた後にKGF発現アデノウイルスベクターを気道内投与する治療効果の検討を行った。この効果は低容量(1.0x10^8PFU)のベクター投与でも認められたが、高容量(1.0x10^9PFU)においては更に顕著な生存率改善効果がみられた。

一方、KGFを発現しないコントロールベクターでは、容量依存性に死亡率が増加することから、ベクター自体による障害の可能性が示唆された。線維化を起こす前に治療を開始し、KGFをはじめとするgrowth factorや他の抗炎症作用を持つ薬剤に効果があるとの報告が数多くみられるが、これらは急性肺傷害治療もしくは繊維化の予防としての意義はあるものの、肺線維症の治療とは結論づけられない研究であった。今回我々の用いたモデルは繊維化が起こった後に治療を開始することから、本研究成果は「肺線維症の治療」としての臨床的な意義が高いと考えられる。本研究の成果により、今後(1)KGFベクターによる線維化治療効果の機序の詳細な検討、(2)長期観察を含めた副作用等の検討、(3)炎症を減少させるウイルスベクターの開発、等を行い、臨床応用に向けた取組をすすめる礎が築かれたと考えられる。
ヒト骨格筋幹細胞の機能は加齢と共に低下するか？：サルコペニア治療のための細胞解析

骨格筋には筋サテライト細胞と呼ばれる幹細胞が存在し、筋機能の維持に貢献している。ヒト筋サテライト細胞の加齢に伴う性質変化を明らかにするため、様々な年齢の被験者のヒト筋サテライト細胞に由来する不死化筋細胞を樹立した。細胞増殖および筋分化能を比較検討したところ、個人差を超えるほどの年齢差による差異は認められず、80歳以上の骨格筋組織も、高い増殖分化能を持った筋幹細胞を含んでいることが明らかになった。1成人由来未分化筋細胞の増殖及び筋分化を抑制あるいは促進する因子の同定2成人由来未分化筋細胞のストレス刺激に対する細胞応答の解明1.成人由来未分化筋細胞は、増殖培地pmGM中で培養すると24-30時間の細胞周期で分裂する。この迅速な細胞増殖は、ウシ胎児血清FBSと培地添加物Ultroser Gに依存していた。Ultroser Gは、成長因子等の混合物であり、組成は公表されていない。そこで、FBSと筋細胞の増殖制御への関与が報告されている7因子(bFGF, HGF, IGF-I, IGF-II, PDGF, IL-6,グルココルチコイド)の増殖促進効果を、多検体用画像解析装置(GE社、In Cell Analyzer2000)を用いて詳細に検討した。FBSについては、濃度依存的な増殖促進効果は認められたものの、高濃度(20%)のFBSを添加した場合でも、単独ではきわめて僅かな効果しか認められなかった。一方、20%FBSと7因子全てを添加すると、20%FBSとUltroser Gに匹敵する高い増殖促進効果が認められた。FBS以外の7因子を様々に組み合わせて増殖促進効果を検討したところ、bFGF, HGF, IGF-Iおよびグルココルチコイドの4因子を加えると、ほぼUltroser Gに匹敵する増殖促進が認められた。2.成人由来未分化筋細胞に、高濃度の過酸化水素(0.5-1 mM)を負荷すると、細胞死が誘導された。しかし、細胞死をもたらさない、軽微な酸化ストレス(50 μM過酸化水素、2時間)に曝されると、細胞は細胞周期をG1で停止し、S期には入らなかった。このとき、bFGFとグルココルチコイドを添加すると、成人由来未分化筋細胞における細胞周期の停止は解除された。平成27年度に予定していた、下記の研究項目については、概ね順調に達成することができた。1成人由来未分化筋細胞の増殖及び筋分化を抑制あるいは促進する因子の同定2成人由来未分化筋細胞のストレス刺激に対する細胞応答の解明研究実施計画では、ストレス刺激として、酸化ストレスの外に、小胞体ストレスおよび温度ショックを予定していたが、酸化ストレス刺激に対する応答に焦点を絞って解析した。1.成人由来未分化筋細胞のストレスに対する応答を抑制あるいは促進する液性因子の探索成人由来未分化筋細胞は、増殖培地pmGM中での細胞増殖には、培地添加物Ultroser Gが必須であることが、前年度の研究から明らかになった。グルココルチコイド受容体アンタゴニストを添加するとpmGM中での細胞増殖は著しく抑制された。前年度の研究により、培地添加物Ultroser Gの増殖促進作用は、bFGF, HGF, IGF-1およびグルココルチコイドによって代替可能であることが示されたが、この4因子の中でもグルココルチコイドがヒト未分化筋細胞の増殖に必須の因子であることが明らかになった。マウス未分化筋細胞のストレス応答をヒト未分化筋細胞と比較検討した結果、著しい違いがあることを明らかにした。マウス未分化筋細胞は、軽微な酸化ストレス(100 μM過酸化水素、2時間)に曝されると、核の肥大化というヒト筋細胞には見られない特徴的な形態変化を示した。この時、細胞増殖は抑制されたが、ヒト未分化筋細胞のような明確な細胞周期のG1期停止は認められなかった。また、酸化ストレスによる細胞増殖の抑制は、グルココルチコイドによって解除されなかった。グルココルチコイドに対する応答性は、ヒトとマウスの未分化筋細胞で、大きく異なっていることが、明確に示された。動物実験の結果をヒトに外挿するうえで、考慮すべき課題が提起された。2.高齢者由来骨格筋細胞の増殖及び筋分化能力の解明82歳および86歳の女性骨格筋から樹立した不死化未分化筋細胞の増殖能および筋分化能を、成人由来未分化筋細胞(42歳女性由来)と比較検討したところ、いずれについても明確な違いは認められなかった。平成28年度に予定していた、研究項目「成人由来未分化筋細胞のストレスに対する応答を抑制あるいは促進する液性因子(成長因子、ホルモンなど)の探索」および「高齢者由来骨格筋細胞の増殖及び筋分化能力の解明」については、概ね順調に達成することができた。平成28年度に、別の研究課題において、実施を計画していたサルコペニア患者由来の不死化筋細胞の樹立は、研究目的に適合する筋組織が入手出来なかったため、実施しなかった。それにともない、追加研究項目として計画していたサルコペニア患者由来不死化筋細胞の解析は中止した。若齢者および80歳以上の高齢者の骨格筋から分離した筋幹細胞に実験操作を加えて無限に分裂増殖することのできる不死化ヒト筋細胞を樹立した。不死化筋細胞を培養し、提供者の年齢による性質の差異を検討した。

若齢者由来の筋細胞は、24-28時間周期で盛んに分裂するが、分化誘導条件で培養すると、速やかに分裂を停止して細胞融合し、筋管細胞(未熟な筋線維)に分化した。高齢者由来の筋細胞も、若齢者由来の筋細胞と同程度の細胞周期で盛んに分裂し、分化条件下では高い筋分化能を示した。若齢者由来筋細胞が増殖するためには、副腎皮質ホルモンと成長因子(線維芽細胞成長因子2、幹細胞成長因子、インシュリン様成長因子I)の作用が必須であることが明らかになった。高齢者由来の筋細胞も、若齢者由来筋細胞と同様に、増殖には副腎皮質ホルモンと成長因子を必要とし、液性因子要求性に違いは認められなかった(*)。従って、高齢者の骨格筋組織中にも、若齢者と同様の高い増殖分化能力を持つ、筋幹細胞が存在すると考えられる。高齢者における筋再生能力の低下は、筋幹細胞そのものの機能不全ではなく、筋幹細胞をとりまくホルモンなどの微小環境要因が原因となってもたらされるのではないかと考えられる。ヒト筋細胞は、酸化ストレスに曝されるとG1期で分裂を停止するが、副腎皮質ホルモンを作用させると分裂を再開する。一方、マウス筋前駆細胞は、細胞増殖に副腎皮質ホルモンを必要とせず、酸化ストレスに曝されても、G1期で停止せず、細胞分裂に異常を生じて死滅することが明らかになった(*)。すなわち、マウス筋細胞のストレス応答は、ヒト筋細胞とは大きく異なっていた。酸化ストレスは、老化をもたらす重要な要因であり、骨格筋の加齢変化に関して、加齢モデル動物を用いた実験結果を、そのままヒトに外挿することの危険性が示唆された。(*は、最終年度に実施した研究の成果)骨格筋には筋サテライト細胞と呼ばれる幹細胞が存在し、筋機能の維持に貢献している。ヒト筋サテライト細胞の加齢に伴う性質変化を明らかにするため、様々な年齢の被験者のヒト筋サテライト細胞に由来する不死化筋細胞を樹立した。細胞増殖および筋分化能を比較検討したところ、個人差を超えるほどの年齢差による差異は認められず、80歳以上の骨格筋組織も、高い増殖分化能を持った筋幹細胞を含んでいることが明らかになった。当初の研究実施計画(下記123)を大きく変更をする必要はないと考えている。加えて、研究推進方策として以下の点について実施を検討したい。(1)当該研究とは別の研究課題において、サルコペニア患者由来の不死化筋細胞を樹立する予定である。樹立できた場合は、サルコペニア患者由来の不死化筋細胞と成人ヒト筋細胞および高齢者由来筋細胞の性質を比較検討する。(平成28年度以降)1高齢者由来未分化筋細胞の増殖及び筋分化能力の解明:成人由来未分化筋細胞の解析によって明らかになった液性因子が、高齢者由来未分化筋細胞の増殖及び筋分化に与える影響を、画像解析(核数の定量)、増殖マーカーおよび分化マーカーの抗体による検出、EdUの取り込みによるDNA合成の検出、および細胞内シグナル分子のイムノブロットによる動態解析によって調べる。2高齢者由来未分化筋細胞のストレス刺激に対する細胞応答の解明:高齢者由来未分化筋細胞のストレスに対する細胞応答を調べ、成人由来未分化筋細胞の応答と比較検討する。成人由来未分化筋細胞との違いが明らかになった場合は、そのストレス刺激に係わるシグナル系の動態について、抗体染色およびイムノブロットを用いて検討し、作用機序を明らかにする。
搬送系で発生するフラッタのアクティブ張力制御による制振

本研究は、光ファイバーケーブルや紙などのような高速で搬送されるシステムで発生する空気力と構造物との連成振動の発生機構の解明と制振方法の開発を目標に、平成9年度から10年度までの2年間に亘って行われた。発生機構の解明については、紙を対象に研究を行い、制振システムの開発についてはケーブルを対象に行った。解析においては、有限要素法によって定式化を行った。構造系の記述に用いた補間関数を紙に作用する流体力の記述にも用いることにより、流体構造連成効果を含めて解析することに成功した。連成系の支配方程式を変動成分について線形化し、複素固有値解析により安定性解析を行った結果、フラッタが発生し始める限界流速と張力の関係を予測することに成功した。また、フラッタの発生モードは進行波であることを初めて明らかにした。理論結果の妥当性は、実験によって確認された。したがって、本研究によって、2次元流れにさらされた紙や光ファイバーのフラッタ挙動は解明されたと言って良い。しかしながら、各パラメータの物理的な意味や現象に対する寄与の度合いについては今後の検討が待たれるところである。次に、制振システムの開発に関しては、風によるケーブルの自励振動を対象に選んで検討を行った。その結果、張力を5%程度変動させただけで、振動振幅を許容値以下に押え込むことが可能であることを見出した。機構設計に関する研究を行った後で、搬送システムへの応用が今後期待されるところである。本研究でとりあげる内容は、光ファイバーや紙の製造工程のような搬送系で発生するフラッタの張力制御による安定化である。そのためには、現象の解明と制御手法の研究の両方から研究を進める必要がある。今年度の研究では、製紙機械や印刷プレス機で発生するフラッタの発生限界速度を求めることを目的として、有限要素法を構造系と流体系の両方に適用し、流れにさらされた状態で、張力を受ける紙に作用する流体力を周波数依存性を考慮に入れた形で正確に求め、複素固有値解析することによって、フラッタの発生限界を理論的に求めた。また、小型風洞によって流速を変えながらフラッタの発生限界及び発生振動数、発生モードについて検討を行い、理論の妥当性について検証した。その結果、紙のフラッタは高次モードで発生し、位相差を持った進行波の形で観察されることが明らかになった。また、張力構造物の制振制御についても検討を開始した。パラメータ制振の原理を応用して、弦の振動を圧電素子を用いてアクティブに制振する方法を提案し、実験によってその有効性を確認することも行った。具体的には、斜張橋のケーブルで問題となっている、渦励振および後流励起振動をアクティブに制振することを目指して大型風洞実験を行い、その有効性を確認した。その結果、圧電素子を用いたパラメータ制振においては、渦励振については制振に有効な適当な印加電圧が存在すること、後流励起振動については、印加電圧が高いほど抑制効果が大きいことが明らかになった。
第二次大戦後日本綿業の国際環境に関する研究

本研究の課題は、戦後日本の綿業をめぐる国際環境を、主として貿易関係におけるアジア間競争の観点から実証的に明らかにすることであった。「第二次大戦後日本綿業をめぐる国際環境」(1997年11月刊)およびその英文版である“International Circumstances surrounding the Postwar Japanese Cotton Textile Industry"(1999年3月刊)においては、主としてイギリスで収集した資料と日本の既存の研究をつきあわせることによって、1946-1960年の時期に、日本が再び最大の綿布輸出国として世界市場に君臨した過程を論じた。その要旨は、従来のようにこれを日米関係、あるいは日米英関係の中でのみ捉えるのでは不十分であり、日本綿業の技術革新や製品の高度化を最も直接に迫った要因は、冷戦体制と民族独立という大きな政治変動をくぐり抜けて、日本、中国、香港、インドの四カ国(地域)によって綿布の世界市場において演じられた激しいアジア間競争であった、というものである。それには、産業構造の高度化を強く志向し、そのためにはリストラを厭わない日本の産業政策や、イギリスの植民地香港が、ガットの志向する自由貿易体制を事実上極めて忠実に実行したことも、大きく貢献した。しかし、アジア間競争を激化させたより深い理由は、従来この四カ国が輸出していた低開発国の綿布市場が輸入代替工業化によって狭まっていった結果、保護主義に走る欧米市場も含めたグローバルな競争をするほかはなくなったこと、言い換えればこの四カ国に限らない広範なアジア、アフリカ諸国の工業化であったように思われる。平成9年度7月15-16日にマンチェスターで開かれた国際会議で、本研究の構想を発表し、数人の研究者(とくにProfessor Douglous Farnie)から有益なコメントを受けた。4-6月に日本で行った入力と7-9月に主としてロンドンで追加した資料の加工作業の成果は、「戦後日本綿業をめぐる国際環境-アジア間競争復活の構造-」として、11月に日本語で発表した。その後さらにこれを改稿して、英文で発表する準備を進めている。また来年度には期間を1970年頃まで延長して、作業を続ける予定である。発表した論文の主な主張は、戦後日本綿業が急速に復活し、1960年まで再び世界最大の輸出国になった国際的背景として、これまで指摘されてきた冷戦下の有利な国際環境、アメリカの棉花輸出利害との補完性などに加えて、インド、中国、香港、パキスタンなどとの激しいアジア間競争に促された技術革新と市場の開拓があったこと、アジアの綿業の発達・輸入代替によるアジア市場の収縮と、欧米市場の保護主義化の中で、日本の輸出は品質と輸出先をめまぐるしく変化させながら発展したが、その過程で香港などとの競争的協調関係の形成が重要な役割を演じたことなどである。実証的には、コットン・ボードのデータを徹底的に検討することによって、綿織物輸出量のデータについて従来よりも正確な理解を示すことができたと考える。ただ日本の政策の果たした役割については、十分な考察ができなかった。今後日本の資料をより深く吟味することで、突破口を見つけたいと考えている。「第二次大戦後日本綿業をめぐる国際環境」(1997年11月刊)およびその英文版である“International Circumstancessurrounding the Postwar Japanese Cotton Textile Industry"(1999年3月刊)においては、主としてイギリスで収集した資料と日本の既存の研究をつきあわせることによって、1946-1960年の時期に、日本が再び最大の綿布輸出国として世界市場に君臨した過程を論じた。

その要旨は、従来のようにこれを日米関係、あるいは日米英関係の中でのみ捉えるのでは不十分であり、日本綿業の技術革新や製品の高度化を最も直接に迫った要因は、冷戦体制と民族独立という大きな政治変動をくぐり抜けて、日本、中国、香港、インドの四カ国(地域)によって綿布の世界市場において演じられた激しいアジア間競争であった、というものである。それには、産業構造の高度化を強く志向し、そのためにはリストラを厭わない日本の産業政策や、イギリスの植民地香港が、ガットの志向する自由貿易体制を事実上極めて忠実に実行したことも、大きく貢献した。しかし、アジア間競争を激化させたより深い理由は、従来この四カ国が輸出していた低開発国の綿布市場が輸入代替工業化によって狭まっていった結果、保護主義に走る欧米市場も含めたグローバルな競争をするほかはなくなったこと、言い換えればこの四カ国に限らない広範なアジア、アフリカ諸国の工業化であったように思われる。
マイクロ直接メタノール形燃料電池の有害排出物軽減と性能劣化軽減研究

小型携帯機器電源用自然給気式直接メタノール形燃料電池(DMFC)の作動中オフガス中および非作動放置中の未燃焼メタノール,アルデヒドなど有害排出物の排出特性を解明し、かつ軽減手法を見出した。また、これらの作動条件における性能劣化の特性を明らかにした。マイクロ機器の電源に用いるDMFC(直接メタノール形燃料電池)はシステムの簡素化のために,ポンプを用いず自然給気により空気を供給し作動させる方法が検討されている。しかしDMFCの解決すべき課題の一つである燃料として用いるメタノールのクロスオーバー(電解質膜内の透過)によりカソードへ透過したメタノールがそのままオフガス中に含まれて大気に放出される可能性がある。平成19年度は,大気開放を模擬させたi-NA(Induced Natural Aspiration)空気供給装置を試作し,カソードへ供給される空気量の計測とオフガス中の排出未燃焼メタノール濃度を計測し,供給する空気の燃料に対する比率や未燃焼メタノールとアルデヒド排出レベルなど基本的な特性を把握した。この結果,メタノールの排出量は,通常の作動条件(例えば5wt%メタノール水溶液使用,電解質膜厚175ミクロン使用,作動温度40°Cなど)で,作業環境基準の許容値である300ppm前後の排出があること,メタノールとアルデヒドの排出は,クロスオーバーするメタノール量と大きな関係があること,クロスリークしたメタノールを酸化させるための必要量以上の空気が供給されても未燃焼メタノールとアルデヒドの排出は残存することなどを明らかにした。また,カソードの触媒機能を高めることで軽減することなども確認できた。以上の結果を踏まえて,平成20年度では,カソードの触媒機能強化によるメタノールとアルデヒドの排出軽減を中心に研究に取り組む。また,停止放置中のまたノール排出特性と性能劣化発生有無の確認にも取り組む。1.研究の意義と目的:エネルギー利用効率が高くかつ再生可能燃料の使用が可能な直接メタノール形燃料電池(DMFC)は,他の二次電池よりエネルギー密度が高いことからマイクロ燃料電池として携帯電話やパーソナルコンピュータなど小型携帯機器の電源として開発が進められている.しかしながら,人体に接触した状態でまたは身近で使用するため,燃料であるメタノールや関連物質の排出に関しては細心の注意が必要である.本研究では,システムの構成が簡単である自然給気式DMFCのオフガス中のメタノールなどの有害排出物の排出特性を解明し,かつ軽減手法を見出した.2.研究成果の概要:(1)排出特性:パーフルオロスルフォン酸系電解質を用いた場合,作動中の自然給気式DMFCのオフガス中から労働環境基準濃度である200ppm以上のメタノールが検出された,さらにホルムアルデヒドも検出された.また,電池を非作動で放置した場合も同様に両物質が排出されることもわかった,これは,クロスリークしたメタノールの酸化に必要な量の空気が供給されていることから,電極触媒における空気の利用が不十分であるためである.(2)軽減手法:供給空気の流路により近い位置であるGDL(ガス拡散層)の外側に新たな白金を主体とする触媒層を設けることにより,作動中・非作動放置中いずれの場合でもメタノールとホルムアルデヒドの排出を皆無にすることができた.この効果は,電極触媒の白金量増加より,またGDLに白金触媒を担持させた場合より大きいことも確認した.メタノールクロスオーバーの低いハイドロカーボン系電解質電解質膜を用いることによって両物質の排出を軽減できることも明らかにしたが,ゼロにはならなかった.
ＲＮＡ結合タンパク質Ｄ８による寿命・代謝制御機構の解明

D8はRNA結合ドメインと、タンパク質複合体形成にかかわり、ユビキチン化に寄与するとされているRINGdomainを持つタンパク質であるが、その生体内における機能はほとんど分かっていない。本研究においては、D8欠損マウスが雄特異的な長寿命の表現型を呈し、肥満抵抗性を有することを見出したことを発端として、代謝制御を軸としたD8による寿命制御機構の解明を目指した。本年度の研究過程において、D8はin vitroにおいて脂肪細胞分化のマスターレギュレーターPPARγのmRNAの3'UTR領域に結合し、その発現制御を介して脂肪細胞分化を制御することを見出した。加えて、前年度までの研究から、in vivoにおいてD8欠損マウスは雄特異的にインスリン感受性が亢進していることが確認されたが、この効果に雄特異的なインスリン感受性の変化には、女性ホルモン・エストロゲンが関与していることを見出した。また、D8欠損マウスは、高脂肪食や遺伝性過食による肥満およびインスリン抵抗性の獲得に対しても抵抗性を有することが明らかとなった。さらに、D8欠損マウスにおいてインスリン感受性の変化が変化している分子メカニズムを明らかにするため、D8の結合タンパク質・RNAの同定を目指した。その結果、D8結合タンパク質を質量分析器にて、結合RNAを次世代シーケンサーにて同定することに成功した。今後は、これらの結合因子がD8の機能に対して与える影響を検討し、D8による代謝・寿命制御機構を解明したいと考えている。26年度が最終年度であるため、記入しない。最初に、D8欠損マウスの表現系解析を行った。その結果、D8欠損マウスは加齢に伴う肥満に対して抵抗性を有し、脂肪組織量の顕著な減少が確認された。また、絶食・再摂食刺激や肥満負荷、摂取カロリーの制限によるD8発現量の変化は、脂肪組織において顕著に認められた。以上の結果から、D8の代謝機能臓器を脂肪組織であると考えた。そこで、in vitroの脂肪細胞分化誘導実験を、D8が欠損した培養細胞を用いて行った。その結果、D8の欠損は、脂肪細胞分化の主要調整因子: PPARγシグナルを抑制し、脂肪細胞分化を抑制することを見出した。この結果は、in vivoのD8欠損マウスの脂肪組織と一致した。さらに、in vivoのD8欠損マウスは、雄特異的にインスリン感受性が亢進することを見出した。この時in vivo, in vitroにおいて、D8欠損によってインスリンシグナルが増強されることが分子レベルで確認された。以上の結果より、D8の欠損はインスリン感受性を亢進することを見出した。続いて、D8によるインスリン感受性制御機構の検討を行った。近年、老化が糖尿病の原因になると示唆されている。そこで、D8欠損によるSenescenceの変動を検討したところ、D8の欠損によってSenescenceマーカー遺伝子の発現が抑制されることがin vivo, in vitroで認められた。以上の結果から、D8欠損マウスの脂肪組織ではSenescenceが軽減され、インスリン感受性が亢進することが示された。最後に、D8が抗肥満・糖尿病の治療の標的となるのかを検討するため、D8欠損雄マウスに対して高脂肪食負荷を行い、インスリン感受性を検討した。その結果、D8欠損雄マウスは高脂肪食負荷に伴う肥満に対して抵抗性を持つとともに、インスリン感受性の悪化が緩和されていることが示された。当初の計画通り、本年度ではin vivoのD8欠損マウスの代謝に関与する表現系を見出すことに成功した。さらに、in vitroの培養細胞系におけるD8の機能の検討や、抗肥満・糖尿病治療薬としてのD8の検討も行うことができ、その機能するシグナルの同定まで行えたため、非常に順調に進行しているといえる。今後は、どのようにD8が代謝制御を行っているのか、その分子機構を明らかにしたいと思っている。具体的には、D8の結合タンパク質を質量分析器で、結合RNAを次世代シークエンサーを用いて明らかにしたいと考えている。

現在、D8の免疫沈降が、抗体の問題で困難であるため、生化学的手法を用いてリコンビナントのD8タンパク質を作製し、結合タンパク質・RNAの同定を行いたいと考えている。