hpprc/llmjp-kaken huggingface dataset:
MSF/14-3-3蛋白質及びその標的蛋白質との複合体の構造解析

ラット肝ミトコンドリアへの前駆体蛋白質の輸送過程を解析し、さらにミトコンドリア輸送促進因子MSFと前駆体蛋白質の相互作用の解析を行った。【1】ミトコンドリアへの蛋白質輸送には細胞質とマトリクスのATPと内膜の膜ポテンシャルが要求される。これらのエネルギーを順次除去して輸送を行うことにより。前駆体蛋白質がマトリクスに到達するまでに6種類の輸送中間体を効率よく捕捉する系を組むことに成功し、それらの中間体の性質の解析をおこなった。これによって、外膜と内膜の輸送装置を生化学的に解析する道がひらかれた。【2】ミトコンドリア輸送には細胞質シャペロンであるMSFとHsp70が必要であることを明かにしてきたが、今回は外膜受容体Tom70、Tom20の細胞質領域、Hsp70、MSF、3種類の前駆体蛋白質すべてを精製し、これらを用いて前駆体と受容体の相互作用を水溶液系で解析した。その結果、(1)Tom70への前駆体の結合には、その種類にかかわらずMSFが必要であり、Tom20への前駆体の結合にはHsp70が必要であること(2)これら2種類の受容体は前駆体のミトコンドリア標的シグナルを特異的に認識するがその認識機構は両者で明確に異なること(3)2つの受容体間での前駆体の授受が可逆的であることを明かにした。これによって受容体による前駆体の認識機構を解析することが可能となった。【3】哺乳類ミトコンドリアの受容体としてTom30/metaxinを見いだした。
末梢神経系を介した記憶修飾機構の解明

我々は従来より、水溶性が高く血液脳関門を通過しないと考えられる薬物paeoniflorinの中枢作用を検討しているが、本薬物の作用を手掛かりとして末梢神経系による記憶修飾機構について検討した。[1]1.今回paeoniflorinの記憶障害改善作用について更に検討をすすめたところ、本薬物は老齢ラットにおける明暗弁別学習障害を改善し(投稿中)、前脳基底核を破壊したラットで認められる放射状迷路行動学習障害も著名に改善する(投稿中)ことが明らかとなった。2.paeoniflorinのscopolamine誘発放射状迷路行動障害改善作用に対するアドレナリン拮抗薬の影響を検討したところ、本薬物の記憶障害改善作用はalpha1 antagonistのprazosinにより抑制されたが、alpha2 antagonistのyohimbineによっては影響されなかった。また、同作用はbeta antagonistのpropranololおよび中枢に入らないbeta1 antagonistであるatenololによっても完全に抑制された。以上よりpaeoniflorinの記憶障害改善作用にはアドレナリン神経系、特に末梢のbeta1-アドレナリン神経系が関与していることが明らかとなった。[2]scopolamineによる放射状迷路行動障害に対するアドレナリン拮抗薬の影響を検討したところ、scopolamineによる障害はbeta antagonistのpropranololおよび中枢に入らないbeta1 antagonistのatenololによって増悪した。以上をまとめると、少なくとも末梢のbeta1-アドレナリン神経系が中枢作用である「記憶」を修飾しうることが明らかとなった。詳細な作用機序についてはさらに検討が必要である。
看護系大学3年次編入学における教育プログラムの開発

本研究は、看護系大学3年次編入生への看護学修得に向けた教育プログラムの開発を目的とする。編入生独自に展開されるプログラムの中で、編入生の看護学修得上の学習課題を明らかにし、看護学修得の効率化を図る指導について検討した。この結果を踏まえ意図的に教育プログラムを展開することにより、自らの現状を真摯に受け入れ、課題を自覚することを通して看護学修得への畏敬の念を個々が認識し、看護学の探究心の発露につながることが分かった。平成21年度は、研究の第一段階として、ます学士課程入学時における編入学生の抱える看護学修得上の学習課題について研究を行った。研究者の所属する大学において、編入生がどのような目的を持って入学してきたのかを踏まえ、編入学生の学習課題をその看護実践レポートの分析を通して明らかにした。これは、多様な背景を持つ編入学生が、大学にて看護学を学んでいく上での学習課題を明らかにしたものである。今後編入学生を教育する上での方向性を示唆するものと考えられた。また、編入学生からのインタビューを通して、学生自身が考える課題と比較し、その乖離を確かめることとなった。これらを踏まえ、今後は具体的な教育内容を考える基礎資料を作成していく予定である。さらに、編入学制度を実施している看護系大学2校に対しインタビューを依頼し、どのような問題があるかなど意見交換を行った。インタビューからは、新設される看護系大学において、編入制度が実施されているが、編入生が看護学を大学で学ぶという観点での教育には、確固たる方向性が見出されていないことが可能性として考えられた。大学において看護学を学ぶことについて、編入生には臨床経験を重ねてきているという背景を踏まえ、学びの意識の高さを尊重しつつ、自己の限界を自己評価し、自己教育力を身につけていくための授業や演習が用意される必要があると思われるが、現状では、十分な準備ができていないまま編入生を受け入れている看護系大学があることが予想される。今後、これについてさらに全国調査を重ね、編入生に対する教育の骨子について提言していく内容の研究を重ねる予定である。平成22年度は、本研究の第二段階である全国大学への調査を行うという計画であった。しかし、全国調査の前に3年次編入生の大学での学習課題に対する認識と教育による変化を把握し、対象群に対する更なる理解を深める必要性があると判断し、分析を行った。その結果、編入生の学士課程入学直後における課題に対する認識は、看護実践をより良くするための専門知識の獲得など看護実践者としての課題を自覚していた。3年次を修了し、普遍科目、専門基礎科目、専門科目など履修がすすむと、科学的な根拠を据える思考過程の習得や自己評価することが意識化されていたがその困難さを実感していた。ここから臨床経験をもつ編入生は看護学の修得状況を自己評価し、学習課題を自ら定めることを困難とすることが示唆され、平成21年度の研究結果を重ねると編入生の学ぶことへの意識の高さを尊重したプログラムの開発が必要であると考えた。また、教育内容の具体的な検討として模擬患者を活用した演習がどのような教育効果をもたらすのかについて検討した。これにより、看護学を修得するを分析する視点の意義を明らかにした。以上から研究結果を踏まえ、3年次編入生の看護学の修得を目指して自己の限界を自己評価し、自己教育力を身につけていくための授業や演習が用意される必要があると思われる。全国の編入制度を導入している看護系大学に対し、編入生の教育課程の実態と課題について調査し、編入生に対する教育課程の骨子について提言していく研究を重ね、教育プログラムを開発していく予定である。平成23年度は、3年次編入生の看護学の修得を目指した教育プログラムを実際に展開した。この教育プログラムの展開には研究分担者も加わっている。その結果、編入生は個々の看護実践を導く認識を自己評価し、看護学修得上の学習課題を学生なりに自覚したという成果が得られた。特に、自己の実践を振り返り、看護の発展可能性を探るという作業は、看護実践を対象化し、真摯にその意味を受け止め、看護学の中に位置づけることであることが明らかとなった。この結果については、今後さらに分析を進め、学会発表予定としている。さらに、本研究の第二段階である全国大学への郵送調査も実施した。全国の3年次編入制度を実施している看護系大学へ、編入生独自の教育プログラムを行っているかなど教育課程の実態と課題についてアンケートを作成し、調査した。回収率が27%と低いという結果は、編入制度に対する看護系大学の関心の度合いを反映しているものと思われる結果となった。アンケート内容についても、定員割れ、学力の低下、編入生の履修上の困難さなどが現れていた。編入生への教育は、保健師資格取得を主軸においたもの、看護学修得を目指したものと大きく分かれており、大学によって異なっていた。実態についてインタビューを受け入れ可能と回答した2大学には訪問しインタビューを行った。

いずれも編入生への独自プログラムは用意しておらず、一般の学生と同様に学習を積み重ねるが、編入生自らが望む科目が選択できないなどの問題を抱えており、如何に編入生の要望にこたえていけるかを探っているということであった。学士を持たずに大学院進学が可能となった現在、編入制度の存続についても様々な意見に分かれているところであり、今回の調査によって明らかとなった動向は分析を終えて今後学会発表ならびに学会誌での発表を控えている。この課題を踏まえ、今後も編入生教育について提言をしていく予定である。
表皮細胞系列維持に関わるマイクロRNAの同定

マイクロRNA(miRNA)は遺伝子の発現調節を司る機能分子であり、近年さまざまな疾患の病態を知る新しい手がかりとして注目されている。本研究では表皮の増殖・終末分化に関わるmiRNAを探索し、その下流にある遺伝子の発現調節機構とシグナル伝達およびその制御について研究を展開してきた。まず、ヒト表皮角化細胞を培養し、Ca^<2+>誘導により発現の変化するmiRNAをマイクロアレイによりスクリーニングした。その結果、Ca^<2+>存在下ではhsa-let7b、hsa-miR-29aなどのmiRNAの変動を認めた。さらに、これらmiRNAの変化を定量的逆転写PCRによって確認した。次に、これらmiRNAの前駆体あるいはインヒビターのトランスフェクションを行い、角化細胞の機能に関連する遺伝子の発現を解析した。その結果、hsa-miR-29aの阻害により、トランスグルタミナーゼ1(TGM1)遺伝子の発現が有意に抑制され、TGM1はhsa-miR-29aの下流で制御を受けることが示唆された。TGM1欠損マウス表皮では、17-β-ヒドロキシステロイドデヒドロゲナーゼ7やコレステロール25-ヒドロキシラーゼなどの脂質代謝に関わる遺伝子発現やプロテアーゼ活性化受容体のアゴニスト候補であるカリクレイン関連ペプチダーゼ遺伝子の変動が検出されることから、hsa-miR-29aはこれら角層バリア関連遺伝子発現を上位で制御し、表皮細胞系列の特性維持に不可欠な役割を果たすことが示唆された。マイクロRNA(miRNA)は複数の遺伝子の発現調節の鍵を握る機能分子であり、未知の疾患病態を解明する手がかりとして、その重要性が明らかにされつつある。これまで表皮角化細胞の終末分化機構に関わるシグナル伝達系や機能遺伝子の解明は進んだが、表皮細胞系列の維持機構や表皮の発生・成熟、増殖・分化のマスタースイッチについては未だ明らかではない。本研究では、表皮の増殖・分化に関わるmiRNAを同定することにより、表皮角化細胞系列の機能維持機構の解明に寄与することを目的として研究を進めている。本年度は、ヒト表皮角化細胞を培養し、Ca誘導により発現の変化するmiRNAをマイクロアレイにより解析した。Ca存在下、非存在下に培養した角化細胞からそれぞれ全RNAを抽出し、その品質をコスモアイにより検討後、蛍光標識プローブを作製し、ヒトmiRNAマイクロアレイに対してハイブリダイゼーションを行った。その結果、hsa-let7bなどを含め、複数のmiRNAの変動を認めた。さらに、これらmiRNAの前駆体あるいはインヒビターのトランスフェクションにより、実際に、培養角化細胞の形態、増殖異常を示唆する変化が認められた。現在、これらをトランスフェクションした角化細胞における角化関連マーカーの発現解析を行っており、特定のmiRNAが表皮角化細胞の増殖・分化に及ぼす;機能解析を進めている。次年度には、これらmiRNAに対するジゴキシゲニン標識アンチセンスプローブを作製し、マウスの表皮発生過程におけるそれぞれのmiRNAの発現を解析し、機能的に重要と想定されるmiRNAを検出する予定である。マイクロRNA(miRNA)は遺伝子の発現調節を司る機能分子であり、近年、腫瘍をはじめさまざまな疾患の病態を知る新しい手がかりとして注目されている。本研究では、表皮の増殖・終末分化に関わるmiRNAを探索し、その下流にある遺伝子の発現調節機構とシグナル伝達およびその制御について研究を展開してきた。本年度は、角化細胞の終末分化に関連するmiRNAを同定する目的で、細胞外Ca^<2+>鴛濃度上昇により終末分化誘導をかけた培養ヒト角化細胞からRNAを経時的に抽出し、リアルタイム逆転写PCR反応を行いてmiRNAの変動を検討した。昨年度、マイクロアレイ解析によりスクリーニングしたmiRNAのなかで、hsa-miR-29aを含め複数のmiRNAの変動を確認できた。その結果、hsa-miR-29aの阻害により、トランスグルタミナーゼ1(TGM1)遺伝子の発現は対照に比較して有意に抑制された。

TGM1欠損マウス表皮のマイクロアレイ解析では、17-β-ヒドロキシステロイドデヒドロゲナーゼ7やコレステロール25-ヒドロキシラーゼなどの脂質代謝に関わる遺伝子発現やプロテアーゼ活性化受容体2(PAR2)のアゴニスト候補であるカリクレイン関連ペプチダーゼ6遺伝子の変動が検出され、角層細胞間脂質分子の配向に乱れが観察されることから、hsa-miR-29aはこれらバリア関連遺伝子発現を上位で制御し、表皮細胞系列の特性維持に不可欠な役割を果たすことが示唆された。
視覚障害者IT支援技術トレーナー養成プログラムの研究

視覚障害者にコンピュータを指導する上で不可欠となるコーシピュータに関する知識、支援技術に関する知識と技能、視覚障害教育において求められる専門性に立脚した指導方法を明らかにし、指導者養成のための基準となる手引書を開発することが本研究の目的であった。研究の最終年度に当たる本年度は、以下のことを行った。・情報活用能力に基づく問題解決力を高めることがコンピュータ教育の目的であることを明らかにした。・視覚障害生徒がコンピュータを学習するうえで初等教育段階で習得すべきことを明らかにした。・視覚障害生徒にコンピュータを教えるうえで指導者があらかじめ学んでおかなければならないこと、必要な準備を明らかにした。・コンピュータを学習するうえで視覚障害生徒が直面する障壁を具体的かつ理論的に示し、その障壁を乗り越えるための指導方法を提示した。・コンピュータ教育における触覚教材の重要性を明らかにした。・コンピュータ教育において指導すべき内容を基本から応用まで網羅的にまとめた。・最新の支援機器についての情報を整理した。・ロービジョンの生徒への指導方法を整理した。以上を踏まえ、視覚障害生徒向けコンピュータ教育指導書の作成を行った。またそれを実際に、筑波大学附属視覚特別支援学校の中学部の「自立活動」および高等部の「情報」の授業で用い、その教育効果を測定した。本研究は、視覚障害の特性に配慮したコンピュータの標準的な指導方法を明らかにし、指導手引書を作成することをめざしている。本年度は、国内調査としては筑波大学附属盲学校を、海外調査としては英国の、リソースベースが設置されている小学校、中等教育を提供する盲学校、継続教育カレッジを、それぞれ中心に研究を実施した。後者についての研究成果を以下に示す。1.リソースベースであるマークイートン小学校では、子どもの概念発達の段階に即し、情報技術教育にさまざまな段階を設定して指導を行っている。PCを用いた最も初期の学習は、原因と結果の学習であり、画面のどこを触っても音のフィードバックがあるというものである。2.視覚障害児に対するICTの指導における配慮事項を標準化しまとめた手引き書は策定されておらず、多分に教師個々の力量に依存している。3.マークイートン小学校では、教材は実物、模型、触図、PC教材など多岐にわたっていたが、特に触察の力を高めることに重点が置かれていた。継続教育カレッジでは、DAISY教材が多く作成され、図や表などの視覚情報は音声化して説明されていた。英国では、段階的に触察能力を高めるための教材として、立体コピーのワークブックセットが作成され、市販されていた。また、RNIBでは、触察教材作成の基準を標準化する取り組みが行われていた。4.英国には視覚障害者への支援技術指導者のための資格(BTCS)がある。しかし、BTCS取得者のうち、学校や専門学校等の教育現場で支援教育に関わっている人はいなかった。5.ウースター盲学校や継続教育カレッジでは、生徒が必要なときにいつでもPCと支援機器を自由に使用できる環境が整えられている。視覚障害者にとってPCと支援機器は、自ら能動的に外界に働きかける態度、問題を解決する能力を育成するためのツールとして捉えられている。本年度は米国において、複数の盲学校、リソースセンター、リハビリテーション訓練センター等を中心に調査を実施した。その成果を以下に示す。1.テキサス盲学校、ワシントン盲学校など、きめこまかな特別支援教育を実施している盲学校では、近年生徒数は増加傾向にあり、とくに高等教育への進学を希望する生徒のうちに、そうした盲学校への入学を望む者が増えている。2.盲学校では点字、録音、拡大図書以外に、教材として、模型、触図、PC教材なども効果的に利用していた。3.IT支援機器はどの盲学校も充実しており、専門のIT技術者を職員として採用している。4.インターネットを用いたオンライン教育が充実している。5.intellikeyなど児童のためのIT教育用のツールが充実している。6.視覚障害児に対するICT指導のための指導手引書は作られていない。また1年間のつくば大学付属盲学校での情報教育実験により、IT指導の手引きに含めるべき必須事項を抽出した。またいくつかの効果的な指導手法を開発した。
植物の紫外線防御機構としてのフラボノイド生合成の分子機構

本研究は平成2年3月30日締結の神戸大学理学部(以下神大)とアルバ-ト・ルディヴィクス大学生物学部(以下ア大学)における教育及び学術上の協力協定に基づき3か年間に亘り植物の紫外線防御機構について行なわれたものである。この間神大側の研究代表者橋本徹教授の定年退官により新勝光助教授が代表者となり、またア大側でもHans Mohr教授の転出によりEckard Wellmann教授が代表者となったが、研究は支障無く継続され所定の成果を挙げて終結した。神大からは平成3年橋本教授(3か月)と鶴見助手(4か月)、同4年橋本教授(3か月)、同5年新助教授(1か月)と研究生・先浜博士(1か月)がそれぞれア大に出張し、ア大からは平成4年Wellmann教授が神大に2週間滞在し、それぞれ紫外線の植物作用、植物光形態形成、植物の紫外線防御機構、地球上の紫外線環境などについて学術講演並びに研究を行なった。学術講演は次の通りである。研究成果としては、(1)アントシアニン及び他のフラボノイドは紫外B領域に強い吸収帯をもつが、紫外B光及び赤色光との共同作用に依り植物の表皮組織で形成され、紫外B光除去フィルターとして作用し、植物組織を有害な紫外光から守っていることを確認した(Wellmannら)。(2)フラボノイド生成誘導には紫外光によるDNAの損傷ではなくて、290nmに極大吸収をもつ紫外B光受容体の光吸収が関与することを作用スペクトルによって確証した(橋本ら1991,1993)。(3)紫外B光によって野性の紅色酵母Rhodotorula minutaが285nmに極大吸収をもつ物質を細胞壁より生成することを見出した。またこの酵母細胞は紫外B光の照射により可逆的にK^+を放出することを見出し、紫外B光によって駆動されるK^+チャンネルの存在を示唆した。この紫外効果の作用スペクトルは270nmに極大値を示し、DNAを標的としない紫外光作用である(橋本、秦1993,準備中)。(4)ホウキモロコシ芽生えを強い紫外B光で照射すると、第一節間がコイルを形成しながら異常成長をするが、この紫外B光反応の作用スペクトルはDNAの損傷の関与することを示唆していたが(橋本ら1985)、紫外B光によるチミン二量体生成量をチミン二量体の抗体を用いたラジオイムノアッセイ(RIA法)によって定量した結果、コイル形成の度合いはチミン二量体の生成量と密接に相関していることを確認し(鶴見ら、準備中)、紫外B光の傷害作用はDNAの損傷によることを裏付けた。(5)紫外B光の傷害作用におけるDNA損傷の重要性に鑑み、Wellmannの抗体の他、金沢大学の二階堂教授の抗体を用いてRIA法とEnzyme-linked immunofiltration assay(ELIFA法)の優劣の比較検討を行ない、目的に応じた使い分けの必要なこと、及び放射性同位元素取り扱い設備を要しない点ではELIFAが優れていることなどを明らかにした(新、先浜ら、準備中)。これら3か年に亘る研究の結果、植物の紫外B光抵抗性の研究は今後、DNA損傷を指標として、フラボノイドのフィルター効果と光回復酵素の生成や活性化の面から追及する必要性が明らかにされ、それを行なう基礎固めがなされた。なお、これらの成果は環境庁地球環境研究の紫外線環境プロジェクトに反映され、同プロジェクトの一部として平成6年度からこの研究は継続実施される予定である。この紫外効果の作用

スペクトルは270nmに極大値を示し、DNAを標的としない紫外光作用である(橋本、秦1993,準備中)。(4)ホウキモロコシ芽生えを強い紫外B光で照射すると、第一節間がコイルを形成しながら異常成長をするが、この紫外B光反応の作用スペクトルはDNAの損傷の関与することを示唆していたが(橋本ら1985)、紫外B光によるチミン二量体生成量をチミン二量体の抗体を用いたラジオイムノアッセイ(RIA法)によって定量した結果、コイル形成の度合いはチミン二量体の生成量と密接に相関していることを確認し(鶴見ら、準備中)、紫外B光の傷害作用はDNAの損傷によることを裏付けた。(5)紫外B光の傷害作用におけるDNA損傷の重要性に鑑み、Wellmannの抗体の他、金沢大学の二階堂教授の抗体を用いてRIA法とEnzyme-linked immunofiltration assay(ELIFA法)の優劣の比較検討を行ない、目的に応じた使い分けの必要なこと、及び放射性同位元素取り扱い設備を要しない点ではELIFAが優れていることなどを明らかにした(新、先浜ら、準備中)。これら3か年に亘る研究の結果、植物の紫外B光抵抗性の研究は今後、DNA損傷を指標として、フラボノイドのフィルター効果と光回復酵素の生成や活性化の面から追及する必要性が明らかにされ、それを行なう基礎固めがなされた。なお、これらの成果は環境庁地球環境研究の紫外線環境プロジェクトに反映され、同プロジェクトの一部として平成6年度からこの研究は継続実施される予定である。本研究の計画時には、単離細胞核を用いたin vitroのDNA転写実験がフライブルグ大で成功したと伝えられたが、実際はそうではないことが判明したため計画を変更し次の実験を行った。UVーB光効果の一つとして植物の成長阻害があるが、その一例として橋本ら(1984)はホウキモロコシ暗黒芽生えが片側からの照射により第一節間がコイルを形成することを報告していた。本実験では鶴見、橋本、Wellmannは、この現象とUVーBによるチミン二量体形成との因果関係を調べ次の結果を得た。暗黒で育てたホウキモロコシ芽生えにUVーB照射を行うと、DNAの中にチミン二量体が形成され、コイル形成に関与する第一節間成長帶5mm切片当りの二量体の量が4×10^<-14>モル、即ち2×10^<10>分子以上に達するとコイル形成が起る。このいき値以上のチミン二量体形成に伴い、照射側の表皮に縦方向に走る線状の細胞壊疽が起り表皮の亀裂が生じる。この亀裂からの水の蒸発により細胞の膨圧が低下し、伸長成長の低下がもたらされる。UVーB照射後UVーA(360nmを中心肢長とする光源)を照射するとチミン二量体は元の単体に復帰し(光回復)、コイル形成は起きなかった。またUVーB照射後苗を高温度に保ったところコイル形成を見なかった。これらの実験結果は上述のコイル形成の仕組が正しいことを裏付けている。来年度は、互に作用スペクトルの異なるフラボノイド形成とイソフラボノイド形成に関与するDNAの転写をcDNA釣り上げ法(ノ-ザンハイブリダイゼ-ション)によって調べ、チミン二量体形成との関連の有無を追求する予定である。神戸大学からは橋本徹教統が平成4年10月9日から平成5年1月3日までアルバート・ルディヴィクス大学に出張して、赤色光信号細胞内貯蔵型についてセミナーを行い、フラボノイド合成酵素のcDNA調製、実験、口頭試問による学生の成績評価に参加した。また平成5年度の研究計画について打ち合わせを行った。
デザイン理論によるエネルギー最小化構造の総合的研究

代数的組合せ論のデザイン理論的観点から、エネルギー最小化構造の探索を行った。ユークリッド空間の中の有限点配置でモーメント一定という条件の下、多くのポテンシャル関数に対して、エネルギーを最小にする構造の探索をするプログラムを作成した。そのプログラムを用いて、特に平面上で、エネルギー最小化構造のパターンを観察した。球面上の調和指数デザインの有限版を、符号理論でよく研究されているハミングスキームと呼ばれる空間上で考察し、その構成、分類を行った。球面tデザインはできるだけ少ない点でできるだけよく球面全体を近似する為の有限点配置で、tはその近似の良さを表すパラメータとなっている。球面デザインにはよく知られているFisher型不等式と呼ばれる頂点数に関しての自然な下界が知られており、その下界で等号が成り立つものをtight球面デザインと呼ばれ、エネルギー最小化の観点からもよい配置であるUniversally optimal codes(UOC)を与えること、またその構造にはグラフ理論として良い性質を持つアソシエーションスキームが付随することが知られていた。2014年度に行った研究計画遂行としては、本研究代表者の先行研究(離散幾何学の材料科学への応用)に基づき、主に(グラフ理論としての)エネルギー最小化モデルやナノクラスター安定構造(ピーナツ型ポリマー等)について、国内会議6件、国際会議1件に参加し、情報収集を行った。特に台湾で行われた「The 3rd Institute of Mathematical Statistics Asia Pacific Rim Meeting」に参加し、有限上半平面(アソシエーションスキームの一種)のRamanujanグラフ的観点からの分類についての講演を行い、数理統計学的観点からみた多くの離散モデルについての情報収集を行った。またユークリッド空間への球デザインの自然な拡張であるユークリッドデザイン(ここでもTightという概念が考えられる)において、全体のMomentが一定であるという条件の下、Completely monotoneポテンシャル関数に対して、Tightユークリッドデザインがエネルギー最小構造を与えるかどうかのプログラミングを構成した。2015年度は2014年度の研究成果の一つであるエネルギー最小化構造を求めるプログラムの応用について研究を行った。特に東京大学の藤田誠氏、藤田大士氏らによる「セレノフェン配位子を用いた巨大MnL2n錯体の自己集合」の研究において得られたunexpected構造が数学的にはDeza-Dutourらにより研究された「Goldberg-Coxeter construction(GCC)を正八面体に適応して得られる構造の類」になっていることを藤田大士氏との議論により発見した。また彼らのexpected構造の類に対しても数学的にDeza-Dutourらの研究のある種の一般化によって説明することのできる構造であることを発見した。またこの構造の一般化により、化学に現れる新しい幾何構造の予想を行うことができることが分かった。また前年度のプログラムの応用として、結合された頂点間が等距離であるという条件の下、正8面体にGCCを適用してできる無限系列で球面に実現できるものの中で、彼らが合成した新しい幾何構造は球面1-デザインだけでなく、2-デザインとなるものと対応していることが観察された。初年度の研究成果の一つである、「頂点数、頂点の乗っている同心球の半径達、およびポテンシャル関数を与えた時に、ポテンシャルエネルギーを最小にする構造を近似的に求めるプログラム」を実際に化学で行われている研究に応用することができたことは一つの比較的大きな成果だと思う。また数学の材料科学への応用についての研究成果を材料科学者、化学者、物理学者の集まる国際会議で発表できたことは今後研究を推し進めるうえで重要な成果だと思う。本研究課題期間全体を通して、球面デザイン及びそれに関連する組合せ構造の研究を行った。2014年度ではユークリッド空間におけるエネルギー最小化構造の候補としてのUOCの定式化の研究を行い、有限点集合の全体のモーメント一定という条件の下、多くのポテンシャル関数に対して、エネルギー最小構造を与えるプログラムを作成した。UOCの探索シミュレーションは球面版ではなされていたが、ユークリッド版ではなされておらず、このプログラムにより、ユークリッド空間でもUOCの幾何構造の解析ができるようになった。2015年度では東京大学の藤田誠氏、藤田大士氏らによる「セレノフェン配位子を用いた巨大MnL2n錯体の自己集合」の研究において得られたunexpected構造がGoldberg-Coxeter construction(GCC)を正八面体に適応して得られる構造の類になっていることを藤田大士氏との議論により分かった。また、結合された頂点間が等距離という条件の下、正八面体にGCCを適応して球面上に実現できるものの球面デザイン的特徴づけを行った。2016年度では離散空間上の有限点配置のエネルギー最小化構造の候補としてのデザイン理論的観点から、調和指数球面デザインのハミングスキーム版、すなわちハミングスキーム版調和指数デザインの研究を行った。調和指数デザインに対して、Fisher型不等式、線形計画限界式、及び素数個数の文字上のハミングスキームに対する調和指数デザインの組合せ構造の特徴づけを行った(田上研究室の堀亮太氏との共同研究)。現在まで、調和指数デザイン(通常のデザインとして以外)具体的構成は全く与えられていなかったが、調和指数デザインの組合せ構造の特徴づけは具体的構成を考察する上で、大変有用な情報を含んでおり、調和指数デザインの研究のさらなる発展に大いに役立つと考える。

球面上の調和指数デザインの有限版を、符号理論でよく研究されているハミングスキームと呼ばれる空間上で考察し、その構成、分類を行った。本研究の最終目標は、数学的観点からエネルギー最小構造を決定することである。初年度は2年度以降の研究の為の本研究に関連する情報収集を主に行ってきたが、多くの離散構造に対して半正定値計画法の応用があることがわかり、その方法について知ることができた。特にグラフに対するEuclideanDistortion最小化への半正定値計画法の応用はグラフを固定し、そのグラフ構造を持ったエネルギー最小化構造の決定にもそのまま応用可能であると思われる。また、Tightユークリッドデザインを応用し、2次元のエネルギー最小化構造の候補を与えるプログラムが得られたので、今後はその理論的裏づけを行うことになる。初年度の研究の目標は数値実験としての構造決定であったので、研究は順調に進展していると言える。現在の所、前年度に計画していた研究である「抽象的グラフ構造を与えてから、そのユークリッド空間への埋め込みでエネルギー最小になるものの決定問題」は解けていないので、この研究をさらに進めていた行きたい。またグラフのエネルギーについての情報収集は行ったものの、そのユークリッド空間への埋め込んだ構造のエネルギーとの関連もまだ分かっていないので、この部分の解明をさらに推し進めていきたいと思っている。代数的組合せ論初年度はエネルギー最小化構造に関する情報収集を主に行ってきたので、今後はその応用を考えて行きたい。特に、Euclidean Distortionに適用された方法である抽象的グラフ構造を与えてから、そのユークリッド空間への埋め込みがエネルギー最小になるようなものを決定するという構造決定方法は、何も条件を与えず、これまでの単にUOC構造を直接計算するよりも数値実験の計算速度が飛躍的に改善されることが期待される。また半正定値計画法のエネルギー最小化問題への定式化を行い、数値実験で得られた構造の理論的裏づけを行いたい。特に2次元で得られた構造に対して、数学的に厳密に最小化構造を決定したい。また抽象的な構造としてのグラフそのものにもエネルギーの概念があり、広く研究されている。今後の研究としては、その概念とユークリッド空間に埋め込んだ構造のエネルギーとの関連についても調べて行きたい。また逆にグラフのエネルギー問題に対しても半正定値計画を立てることができないかも考えて行きたい。今年度は主に論文執筆を行わず、研究のみを行っていたので、論文投稿費、論文添削費などが生じず、当該計画よりも23129円の余剰金が生じた。今年度は主に情報収集を行い、ソフトウェアの購入が遅れた為、当該計画よりも31428円の余剰金が生じた。
ＨＩＦ－１α発現幹細胞の動態・可視化に基づくグリオーマ病理組織診断基準の確立

グリオーマは、いまだ予後不良な腫瘍である。本研究において、低悪性度グリオーマには存在せずに最も悪性度の高い膠芽腫特異的に存在する細胞として、HIF-1αを発現し静止期にある腫瘍幹細胞が特定された。それらは虚血性壊死巣と血管の間の領域(ニッチ)に局在していた。そのニッチを培養膠芽腫細胞spheroid内に再現したところ、HIF-1α発現静止期腫瘍幹細胞が出現し、spheroidの造腫瘍能が増強された。本研究により特定された腫瘍幹細胞とそのニッチは、グリオーマの予後不良な病態の中枢を担うと考えられ、その可視化に基づく新たな病理組織診断基準の確立は、グリオーマの予後改善への貢献が期待される。グリオーマ患者の予後改善には、腫瘍組織内に潜む腫瘍組織再構築能の高い階層上位の腫瘍幹細胞を可視化し排除することが必須と考えられている。我々は、高い骨髄組織再構築能を有する骨髄幹細胞と同様、HIF-1αを発現しG0期にあるグリオーマ幹細胞に高い組織再構築能があるとの仮説のもと研究を遂行している。G0期マーカーとしてRNA polymerase IIのserine残基がリン酸化されていないこと(以下、RNAIISer-P陰性)、幹細胞性格としてSox2陽性を指標とし、平成24年度までに、HIF-1α陽性/Sox2陽性/ RNAIISer-P陰性を示す細胞がヒト膠芽腫(grade IV)手術摘出組織内に存在することを示した。平成25年度は、症例数を増やし検討するとともに、組織形態計測にて詳細な組織内局在の解析を行った。その結果、HIF-1α陽性/Sox2陽性/ RNAIISer-P陰性を示す細胞は、星状膠細胞腫grade IIおよびgrade IIIの組織内には存在が証明されず、膠芽腫(grade IV)組織内の大きな壊死と血管の中間部位のみに局在することが明らかになり、適度な低酸素状態にある微小環境がニッチとなることが示唆された。さらに、幹細胞性格としてNanog陽性を指標とした解析も行ったが、同様の結果が得られた。従来から、膠芽腫の予後不良因子とされている大きな壊死巣に依存した局在であることから、HIF-1α陽性/Sox2陽性(あるいはNanog陽性)/ RNAIISer-P陰性細胞は、膠芽腫の予後不良を規定する階層上位のグリオーマ幹細胞であることが示唆された。さらに我々は、膠芽腫細胞株を用いたspheroid培養系にて、上記ニッチ(壊死と血管に規定される適度な低酸素環境)の構築を試み、正常酸素濃度下で培養したspheroidには認められないHIF-1α陽性/Sox2陽性(あるいはNanog陽性)/ RNAIISer-P陰性細胞が、適度の低酸素濃度下に培養したspheroid内に出現することが示され、組織切片にて特定した新たな幹細胞ニッチをin vitroにて構築することに成功した。グリオーマ組織内には、予後不良の原因となる高い腫瘍組織再構築能を有する階層上位の腫瘍幹細胞が潜んでおり、それらの幹細胞の排除が患者の予後改善には必須である。しかし、それらを特定する有用なマーカーは確立されていない。これまで我々は、骨髄組織の再構築機構の解析を通じ、高い組織再構築能を有する階層上位幹細胞が、HIF-1αを発現しG0期にあることを見出した。本研究では、グリオーマの予後不良の原因となる幹細胞も同様の表現型を示すとの仮説のもと、ヒトグリオーマ手術検体の解析を行い、これまでに下記の成果を得た。グリオーマの有効な治療を開発するためには、腫瘍組織内に潜む腫瘍組織再構築能の高い階層上位の腫瘍幹細胞を可視化し標的とすることが必要と考えられる。我々は、高い骨髄組織再構築能を示す骨髄幹細胞と同様に、HIF-1αを発現しG0期にあるグリオーマ幹細胞に高い組織再構築能があるとの仮説のもと研究を遂行している。平成25年度までに、膠芽腫組織内の大きな壊死巣と血管との中間部位にHIF-1α陽性/Sox2あるいはNanog陽性/RNAIISer-P陰性を示す腫瘍細胞が局在することを明らかにしてきた。平成26年度には、ヒト膠芽腫由来細胞株を用いたスフェロイド培養系を中心にin vitroの解析を行った。スフェロイド培養を行う時のインキュベーターの酸素濃度と時間を種々に変化させたところ、5%酸素で24時間培養するとHIF-1α陽性/Nanog陽性/RNAIISer-P陰性を示す細胞がスフェロイド内に出現した。

一方、同じ5%酸素でも9時間の培養の場合や、正常酸素濃度(20%)の場合には、上記の表現型を示す細胞は認められなかった。次に、種々の酸素濃度・時間で培養したスフェロイドを解離させsingle-cell suspensionとし、スフェア形成アッセイを行ったところ、HIF-1α陽性/Nanog陽性/RNAIISer-P陰性を示す細胞が出現する条件ではスフェア形成能が有意に高いことがわかった。以上のことから、膠芽腫組織内に見出されたHIF-1α陽性/Sox2あるいはNanog陽性/RNAIISer-P陰性腫瘍細胞は、組織内の酸素濃度に反応して出現し、腫瘍形成能の亢進に深く関与していることが示唆された。病理学本研究計画は、治療抵抗性・再発など、グリオーマの予後不良を規定する階層上位の腫瘍幹細胞を組織切片上にて可視化し、腫瘍の真の全摘出を可能とする病理組織診断基準の提唱を目的とし立案された。平成24年度までに、グリオーマの病態を規定する腫瘍幹細胞候補として、HIF-1α陽性/Sox2陽性/ RNAIISer-P陰性細胞をヒト膠芽腫(grade IV)組織内に可視化したが、さらに、平成25年度は、症例数を増やすとともに、幹細胞性格のマーカーとしてSox2に加えてNanogを用いた解析、組織形態計測による組織内局在の詳細な解析を進めた。その結果、【研究実績の概要】に記載した通り、HIF-1α陽性/Sox2陽性(あるいはNanog陽性)/ RNAIISer-P陰性細胞の存在が、グリオーマの組織予後不良因子と相関することが示され、グリオーマの予後を規定する腫瘍幹細胞が可視化されたとともに、それら幹細胞の潜む新たなニッチが特定されたと考えている。さらに、HIF-1α陽性/Sox2陽性(あるいはNanog陽性)/ RNAIISer-P陰性細胞が出現し潜むニッチをin vitroで構築することにも成功しており、それら幹細胞とニッチの存在がグリオーマ組織の再構築能に及ぼす影響を、分子レベルで評価解析するためのin vitro実験系も確立した。当初の検索対象領域であった腫瘍辺縁部・周囲脳組織における幹細胞の可視化が示されてはいないが、上記の通り、研究計画はおおむね順調に進展していると考えている。本研究では、グリオーマの病態を規定する階層上位の腫瘍幹細胞の表現型(マーカー)を特定し、組織切片上にて可視化する系を確立し、グリオーマの真の全摘出を可能とする新たな病理組織診断基準の提唱を目的としている。ヒトグリオーマ手術検体の解析とともに、グリオーマ幹細胞のマウス脳内移植系を用いた解析を駆使し研究を進めるが、平成24年度は、ヒトグリオーマ手術組織検体を用いた解析が主体となった。これまで、【研究実績の概要】に記載した知見を得た。すなわち、HIF-1α陽性・Sox2陽性を示すG0期グリオーマ幹細胞が、これまで検索した症例においては、星状膠細胞腫grade IIとgrade IIIでは検出されず、予後不良な膠芽腫組織内に有意に検出されたこと、膠芽腫の特徴であり予後不良な組織所見として挙げられている壊死に依存して局在していることから、グリオーマの予後を規定する階層上位の幹細胞が可視化された可能性がある。今後は、Sox2以外の幹細胞マーカーを用いた解析、グリオーマ幹細胞移植系を用いた組織再構築能の解析を計画しているが、現時点において、階層上位幹細胞の可視化マーカー候補の一つは得られ、研究はおおむね順調に進展していると考えている。これまでの研究成果を踏まえ、平成26年度は下記の解析を計画している。
膵内分泌細胞の分化初期過程の解析―膵幹細胞移植をめざして

我々は膵移植治療に向けて、β細胞への分化過程を明らかにし、膵内分泌細胞の幹細胞を特定することを目的としている。そのため、ラット90%膵切除モデルを用いて、分裂期のS期の細胞を標識するBrdU(Bromodeoxyuridine)で細胞増殖の動態を経時的かつ細胞種別に観察してきた。(Arc Histo Cyto 62、337-346、1999)この実験系列において、(1)膵内分泌細胞の再生過程を観察し(Arch.Histol.Cytol 2003 in press)、また(2)神経マーカーであるPGP9.5(protein gene product9.5)が膵発生および膵管結紮後膵炎の再生過程において、内分泌細胞のprogenitor cellのマーカーであることを見出した。(EJ49(1),61-74,2002)さらに、これらの実験系列を用い、(3)膵内分泌細胞の転写因子とされるPDX-1血清とその他の転写因子と合わせながら、免疫組織化学法を駆使し、術後24時間という超早期に着目したところ、術後数時間よりA.:腺房中心細胞にPP(Pancreatic polypeptide)とPGP9.5が出現し、しかもこれらの細胞にBrdU陽性であった。さらに、B:腺房部に外分泌顆粒を保持し、内分泌細胞の特徴である細胞質の明るい細胞が出現し、これらがPDX-1陽性であることが確認された。これらは腺房中心細胞が膵幹細胞になりうること、腺房細胞も内分泌細胞に分化することが90%切除膵でもおこることが確認された。我々はこれらのA、Bの細胞について、免疫組織化学法(免疫電顕)にて検討中である。我々は膵移植治療に向けて、β細胞への分化過程を明らかにし、膵内分泌細泡の幹細胞を特定することを目的としている。そのため、(1)ラット90%膵切除モデルを用いて、分裂期のS期の細胞を標識するBrdU(Bmromodeoxyuridin)で細胞増殖の動態を経時的かつ細胞種別に観察してきた。(Arc Histo Cyto 62、337-346、1999)(2)神経マーカーであるPGP9.5(protein gene product 9.5)が膵発生過程およ膵管結紮後膵炎の再生過程において、ある一定の時期に導管細胞に発現し、後に消失していくことから、GP9.5は内分泌細胞のpmgenitorcellのマーカーであることを見出した。(in press,2002)この2つの実験系列を用い、90%切除後再生膵で膵内分泌細胞がいつ、どんな細胞(総胆管から腺房中心細胞まで)から分化決定し、それがどのような系譜によりβ細胞に分化し、増殖していくのか。免疫組織化学法て観察した。その結果、従来は90%切除後1日以降の観察で、導管細胞ではどんなホルモン陽性細胞もBrdU陰性であった。しかし、術後24時間以内の超早期の観察に注目したところ、腺房中心細胞にPP(Pancreatic polypeptide)とPG : P9.5が出現し、しかもこれらの細胞にBrdU陽性であった。また、術直後より、総胆管細胞は50%以上somatostatin陽性、BrdU陽性となるが、PGP9.5陽性細胞は少数であっん90%切除後、総櫨細胞にsomatostatin陽性かつβ細胞の転写因子であるPDX-1が多数陽性となることが知られているが、総胆管細胞は長期にわたって観察するもラ氏島へと成長する像は少ない。つまり、内分泌細胞は太い導管細胞からラ氏島へ成長するのではなく、腺房部(腺房中心細胞あるいは介在部導管)の細胞がラ氏島へと成長するものと考えられ、PGP9.5陽性の腺房中心細包はより分化能力の高い細胞であり、今後、さらに転写因子とPGP9.5の関係を観察し、さらに幹細胞が限局できるなら、それをさらに分離移植することに着手したいと考えている。

これらは腺房中心細胞が膵幹細胞になりうること、腺房細胞も内分泌細胞に分化することが90%切除膵でもおこることが確認された。我々はこれらのA、Bの細胞について、免疫組織化学法(免疫電顕)にて検討中である。
大規模ブラソフシミュレーションによる宇宙プラズマのスケール間結合の研究

ポストペタフロップスコンピュータ用プラズマシミュレーション技術である第一原理ブラソフコードの研究開発を行った。超多次元保存則である無衝突ボルツマン(ブラソフ)方程式を高精度かつ安定に解き進めることかできる数値解法を開発し、10,000コア以上のスカラ型超並列計算機に向けた並列化を行った。また宇宙プラズマ中の様々なマルチスケール現象に対して適用を行い、世界で初めて磁化天体のグローバルブラソフシミュレーションに成功するとともに、速度シア層におけるケルビン-ヘルムホルツ不安定性において、流体スケールの境界層渦構造の発展が、粒子スケールのイオンジャイロ運動に大きく影響を受ける結果を得た。本研究グループがこれまでに開発してきた並列版多次元ブラソフコードを用いて、日本国内において最近配備されたスカラ型スーパーコンピュータにおける性能評価を行った。東京大学のFX10・76,800コア(4800ノード)で実効効率16.9%、並列効率96%、理化学研究所の京コンピュータ・65,536コア(8192ノード)で実効効率15.3%、並列効率83%、九州大学のCX400・16384コア(1024ノード)で実効効率16.2%、並列効率72%を達成した。また、これらの成果により、HPCI「京」若手人材育成利用課題に採択された。また本研究では、計算格子スケールの数値ノイズを除去できる性質を持つブラソフコードによってイオンジャイロ運動と天体表面への帯電効果を同時に扱い、弱磁化小天体のグローバルブラソフシミュレーションを世界で初めて成功した。太陽風プラズマの圧縮によって昼側にバウショックが現われ、夜側にはウェイクと呼ばれる低密度構造が現れることを再現した。本研究では特に、太陽風イオンのウェイク内への侵入過程について着目した解析を行った。その結果、昼側の閉じた磁力線付近に現れる磁気圏境界面で太陽風イオンが反射し、その一部が惑星間空間磁場によって加速され、ジャイロ運動によって夜側ウェイク領域に運ばれることが分かった。これらの成果は現在論文として投稿中である。また本課題の超高解像度計算が京コンピュータを用いて進行中である。無衝突プラズマの運動論分布関数を記述するブラソフ方程式は移流(輸送)項及び回転流の項のみから成る。本研究ではこれまでの3次精度保存型・無振動スキームを4次精度に拡張し、超並列ブラソフコードに導入した。さらに、超並列ブラソフコードの性能評価を東京大学のHitachi HA8000、名古屋大学のFujitsu HX600とFX1、太陽地球環境研究所のDELL R815、九州大学のHitachi SR16000などの国内の主要なスカラ型スーパーコンピュータにおいて行った結果、4次精度手法の計算速度がこれまでの3次精度手法とほとんど変わらず、1,000以上のコアを用いた場合でも10%以上の実行効率と80%以上の並列効率を達成することを示した。太陽風と天体との相互作用に関する研究は、これまでは流体シミュレーションが主流であり、粒子シミュレーションは並列化の問題のために大規模計算には至っていない。本研究では超並列ブラソフコードを用いた天体規模のグローバルスケールのシミュレーションに世界で初めて成功した。本年度は、プラズマ風と磁場を持たない誘電性の天体との相互作用について研究を行い、天体後方に現れるウェイクと呼ばれるプラズマ密度が薄い領域の電場の構造と極性が惑星間空間磁場(IMF)に依存することを明らかにした。さらに、天体へのプラズマ粒子の帯電によって生じた電場が低密度領域では遮蔽されずに、対流電場として磁化プラズマをウェイク内に引き込む役割を果たすことを示した。従来のスキームの高精度化に成功し、それを用いて天体スケールのグローバルブラソフシミュレーションに世界に先駆けて成功した。また、弱い固有磁場を持った天体と太陽風との相互作用のシミュレーションも計算が順調に進んでいる。4次精度手法の5次精度への拡張を試みるとともに、東京大学と九州大学に平成24年度に導入される超並列スーパーコンピュータ上でベンチマークテストを実施する。また、弱磁場天体と太陽風プラズマとの相互作用のシミュレーションやケルビンーヘルムホルツ不安定性の大規模シミュレーションを継続し、データ解析を行う。Intel Sandy Bridge Dual Xeon搭載、大容量メモリ高速計算機(\984,900)を導入し、コード開発とデータ解析の高効率化を図る。研究協力者の深沢圭一郎(九州大学・助教)、成行泰裕(富山大学・准教授)らと、アルゴリズムの高精度化や超並列ベンチマークの打ち合わせを行う。研究協力者の大学院生と共に、国内外の学会において成果発表を行う。
抗糖尿病合併症食品の検索、機能性とその機構の解明

ビタミンB_6の仲間であるピリドキサミン(PM)には抗糖尿病合併症機能がある。PMを多く含む食品は抗糖尿病合併症機能が期待される。そこで、まず食品中のPMを定量できる高感度の定量法を開発した。そして、代表的な食品中の含有量を明らかにした。ついで、PMの機能の機構を明らかにするため、ラットにPMを投与して分析をおこない、PMには大量に投与すると糖新生を昂進する作用があることがわかった。本課題は、糖尿病合併症の予防と治療に資するため、糖尿病合併症の発症を抑制するビタミン成分を豊富に含む食品を特定すると共に、その食品の機能性と機能発揮機構を明らかにすることを目的として研究を行った。まず、[○!ア]前年度に確立した食品分析法により、抗糖尿病合併症ビタミンであるピリドキサミンとピリドキサミン5'-リン酸の含有量を各種食品について分析した。鶏ささ身、鶏レバー、卵黄、卵白、ニンジン、ニンニク、食べる煮干について含有量を明らかにでき、これらの中で食べる煮干がピリドキサミン5'-リン酸を非常に多く含むことがわかった。また、これらの中では、鶏レバーがピリドキサミンをもっとも多く含んでいた。次いで、[○!イ]抗糖尿病合併症機能の有効性と、機能発揮メカニズムを明らかにするため、モデル動物として野生型マウスと糖尿病発症マウスに、抗糖尿病合併症ビタミンであるピリドキサミンを添加した飼料を与えて、効果を調べた。その結果、ピリドキサミンの投与により、糖尿病マウスの肝臓における糖新生が抑制されていることが明らかになった。このことは、ピリドキサミンが糖尿病合併症を防ぐ新たな機構であるとあると思われる。すなわち、従来見出されていたピリドキサミンの抗糖尿病合併症機構は活性カルボニル化合物やAGE生成の抑制によるとされているが、今回得られた結果は、この機構ではない新たな抗糖尿病合併症機構でピリドキサミンが作用していることを示唆している。さらに、食品の機能性を把握するためにヒト尿中のピリドキサミンとその関連化合物の濃度を分析する必要があり、尿分析法を開発した。まず、(ア)確立した食品分析法により、抗糖尿病合併症ビタミンであるピリドキサミンとピリドキサミン5'-リン酸の含有量を各種食品について分析した。前年度に分析した鶏ささ身、鶏レバー、卵黄、卵白、ニンジン、ニンニク、食べる煮干に加え、人乳、牛乳、各種刺身ついて含有量を明らかにできた。次いで、(イ)抗糖尿病合併症機能の有効性と、機能発揮メカニズムを明らかにするため、モデル動物として野生型マウスに、抗糖尿病合併症ビタミンであるピリドキサミンを添加した飼料を与えて、効果を調べた。その結果、ピリドキサミンの投与により、野生マウスの肝臓における糖代謝酵素群のmRNAの発現量が変動していることがわかった。そして、これらマウスでは、糖尿病の症状はしめさないものの血糖のクリアランスが抑制されていることが明らかになった。このことは、ピリドキサミンの投与に当って、注意すべき結果であるといえる。今後、その他の食品群の分析に加え、人乳中の各種ビタミンB6含有量が授乳府の食事内容でどのように変動するかを調べる必要がある。研究代表者が考案した全酵素(4-ピリドキソラクトン転換)-HPLC法(Yagi, T.et al.J.Nutr.Sci.Vitaminol, 56, 157-163, 2010)により、鶏肝臓、鶏ささみ、卵黄、卵白、ニボシ、ニンジン、ニンニク中のビタミンB6化合物、特に、ピリドキサミンと、ピリドキサミン5-リン酸を正確に測定できた。これ等の内で鶏肝臓が最もピリドキサミンを多く(17.9nmol/g)含有しており、また、ニボシがピリドキサミン5'-リン酸を最も多く(22.9nmol/g)含有していることが分かった。糖尿病合併症の予防と治療に大量に投与される可能性のあるピリドキサミンの薬理効果をマウスを用いて調べた。ピリドキサミンを大量(200mg/日)に飲用させたマウスで糖新生関連タンパク質をコードする遺伝子の発現レベルに変化が認められた。Phosphoenolpyruvate carboxykinase, pyruvate kinase, pyruvate dehydrogenasekinase 4はピリドキサミン投与で有意に増加した。一方、peroxisome proliferator-activated receptor γcoactivator-1α, carbohydrate response element-binding protein, glucocorticoid receptor, glucose 6-phosphataseは有意に減少した。ピリドキサミン投与により、糖尿病は惹起されなかったが、マウスのグルコースクリアランスが低下した。また、ピリドキサミン投与によりピルビン酸からの糖新生活性が増加した。