hpprc/llmjp-kaken huggingface dataset:
レジスタンス運動による内分泌と成長因子局所分泌に関する活性機序解明と処方への応用

短時間高強度運動直後における活動筋からの代謝物の除去の促進がホルモンの分泌動態に及ぼす影響を検討した。成人男性8名を対象に、以下の2試技をそれぞれ異なる日に行わせた。(1)短時間高強度運動のみを実施する試技(2)短時間高強度運動終了後に、軽運動を行い活動筋からの代謝物の除去を促進する試技短時間高強度運動には、全力での30秒間自転車ペダリング運動を用いた。また、軽運動には、約70Wの負荷での20分間の軽ペダリング運動を用いた。運動前および運動後60分間にわたり連続的に採血をし、血液pH、血中乳酸、遊離脂肪酸、アドレナリン、ノルアドレナリン、成長ホルモン、コルチゾールおよびインスリン濃度の変化を比較検討した。その結果、運動時の最高パワー、平均パワーに両試技間で差はみられなかった。いずれの試技においても運動後に血中乳酸濃度は著しく上昇し、血液pHは運動前に比較して有意に低値を示した。一方、軽運動を付加した試技では、血液pHの速やかな回復(上昇)が認められた(試技×時間:P<0.05)。運動後におけるアドレナリンおよびノルアドレナリン濃度の変化には有意な交互作用は認められなかった。これらに対して、運動後終了後40分時点における成長ホルモンおよびコルチゾール濃度はいずれも軽運動を付加した試技が明らかに低値を示し、いずれに関しても有意な交互作用(試技×時間)が認められた(P<0.05)。上述の結果は、高強度運動直後に筋からの代謝物の除去を促進することによって、成長ホルモンおよびコルチゾールの分泌が抑制されることを示すものである。また、このことは、高強度運動に伴う活動筋での代謝物の蓄積が成長ホルモンおよびコルチゾールの分泌増大を刺激する要因であることを示唆するものである。平成17年度は、筋代謝環境の変化が一過性の運動に対する同化および異化ホルモンの分泌応答に及ぼす影響を検討した.成人男性23名を、水素イオンの緩衝作用を有するタンパク(カルノシン・アンセリン)を含んだドリンクを摂取する群(カルノシン・アンセリン摂取群、15名)およびプラセボドリンクを摂取する群(コントロール群、8名)に分類した.両群の被験者には、各種ドリンクを1日に2本、約4週間にわたり摂取させた.ドリンク摂取期間前後に、同内容のレジスタンス運動(両脚での膝伸展運動、5セット)を負荷し、運動前後における血中乳酸および各種ホルモン濃度の変化を検討した.その結果、カルノシン・アンセリン摂取群では、ドリンク摂取期間後において、レジスタンス運動後のアドレナリン、ノルアドレナリンおよび成長ホルモンの分泌応答が有意に低下した(P<0.05).一方、フリーテストステロンおよびコルチゾールの分泌応答には、ドリンク摂取期間前後において顕著な差は認められなかった.また、コントロール群においては、ドリンク摂取期間後にコルチゾールの分泌応答の有意な低下がみられたが(P<0.05)、その他のホルモンの分泌応答に有意な変化は認められなかった.上述の結果は、水素イオンの緩衝物質であるカルノシン・アンセリンを長期摂取することにより、レジスタンス運動後におけるアドレナリン、ノルアドレナリンおよび成長ホルモンの分泌応答が低下することを示すものである.なお.このことには、筋中カルノシン濃度の増加により筋緩衝能が改善し、筋代謝物の蓄積に伴う活動筋から中枢への求心性シグナルの減弱したことが関与しているものと推察される.上述の研究内容は、平成18年度に開催される関連学会において発表する予定である.本年度は,レジスタンス運動時の活動筋における代謝物の蓄積と各種ホルモンの分泌反応との関係を検討した.成人男性8名を対象に,以下の3試技をそれぞれ異なる日に行わせた.(1)レジスタンス運動のみを行う試技(RE)(2)レジスタンス運動の終了直後に,両脚基部を5分間加圧する試技(RE+Cuff)(3)両脚基部を5分間加圧する試技(Cuff)レジスタンス運動には両脚でのレッグエクステンション運動を用い,3セットの運動を行わせた.RE+Cuffでは,3セット目の運動終了直後から5分間,両脚の基部を5分間加圧した(約150mmHg).Cuffでは,運動は行わず,両脚基部の加圧のみを実施した.運動前および運動終了後に採血し,血液pH,血中乳酸,グルコース,遊離脂肪酸および各種ホルモン濃度を測定した.その結果、REでは運動終了3分後に血中乳酸濃度の最高値がみられたのに対して,RE+Cuffでは運動終了10分後に最高値が認められた.運動前後におけるノルアドレナリン濃度の変化には,REとRE+Cuffとの間に顕著な差は認められなかった.一方,成長ホルモンおよびコルチゾール濃度は,RE+Cuffが運動後20分以降に明らかに高値を示した.また,成長ホルモンに関しては,運動後20分の時点において,RE+CuffとREとの間に有意差が認められた.一方,加圧のみを行ったCuffでは,血中ホルモン濃度の有意な増加は認められなかった.上述の結果は,同一内容のレジスタンス運動であっても,運動終了直後に活動筋付近の血液循環を制限し,筋代謝物の蓄積を助長することによって成長ホルモンやコルチゾールの分泌反応が亢進することを示すものである.したがって,本研究の結果は,レジスタンス運動時における筋代謝物の蓄積と内分泌系の活性との関連を示唆するものであると考えられる.短時間高強度運動直後における活動筋からの代謝物の除去の促進がホルモンの分泌動態に及ぼす影響を検討した。

(1)短時間高強度運動のみを実施する試技(2)短時間高強度運動終了後に、軽運動を行い活動筋からの代謝物の除去を促進する試技短時間高強度運動には、全力での30秒間自転車ペダリング運動を用いた。また、軽運動には、約70Wの負荷での20分間の軽ペダリング運動を用いた。運動前および運動後60分間にわたり連続的に採血をし、血液pH、血中乳酸、遊離脂肪酸、アドレナリン、ノルアドレナリン、成長ホルモン、コルチゾールおよびインスリン濃度の変化を比較検討した。その結果、運動時の最高パワー、平均パワーに両試技間で差はみられなかった。いずれの試技においても運動後に血中乳酸濃度は著しく上昇し、血液pHは運動前に比較して有意に低値を示した。一方、軽運動を付加した試技では、血液pHの速やかな回復(上昇)が認められた(試技×時間:P<0.05)。運動後におけるアドレナリンおよびノルアドレナリン濃度の変化には有意な交互作用は認められなかった。これらに対して、運動後終了後40分時点における成長ホルモンおよびコルチゾール濃度はいずれも軽運動を付加した試技が明らかに低値を示し、いずれに関しても有意な交互作用(試技×時間)が認められた(P<0.05)。上述の結果は、高強度運動直後に筋からの代謝物の除去を促進することによって、成長ホルモンおよびコルチゾールの分泌が抑制されることを示すものである。また、このことは、高強度運動に伴う活動筋での代謝物の蓄積が成長ホルモンおよびコルチゾールの分泌増大を刺激する要因であることを示唆するものである。
微生物感染における炎症と免疫反応のケモカインによる分子制御

血中樹状前駆細胞ホーミング機序の解析正常及び炎症時のマウスの全身リンパ節・高円柱内皮細静脈(HEV)の詳細な免疫3重組織染色により、血中,pDC前駆体がHEVを介して血中からリンパ節に直接遊走し得る細胞群である事が強く示唆される結果を予備実験で得ていた。引き続き、血中mDCとpDC前駆体のホーミング分子をセレクチン、ケモカイン、インテグリンに着目し、FACSならびにPCRで発現パターンを解析した。pDC前駆体に関してはL-セレクチンとCXCR3がより高度に発現していたため、その機能を調べるべくまず凍結切片上でのHEV結合試験を行った。その結果、樹状細胞はリンパ球と異なり、正常リンパ節のHEVにはほとんど結合しないことが判明した。炎症時のリンパ節のHEVには、所属、非所属リンパ節を問わず結合する細胞群が認められ、これらがbDC前駆体のみであり、かつCXCR3のリガンドであるCXCL9/Migの中和抗体前投与によりHEVとの結合がきれいに阻害された。一方、L-セレクチンの中和抗体による阻害実験ではこのような阻害を認めず、逆にE-セレクチンの中和抗体でHEVとpDC前駆体の結合が阻害された。リンパ節HEVの免疫染色では、正常時にはほとんど認めなかったCXCL9とE-セレクチンが、P.acnes感染時には一過性ながら極めて強く発現するようになることを確認できた。以上の結果をもとに、短時間移入実験での阻害実験を試みた。同様に、pDC前駆体のみが炎症マウスの全身リンパ節に侵入することが明らかになった。このHEVを介した短時間のリンパ節遊走はCXCL9とE-セレクチンの共阻害によりほぼ完全に抑制された。一方、mDCは全身の末梢臓器に遊走し得たが、この短時間ではリンパ節への直接遊走は認められなかった。
海綿骨の組成と形態を模倣した炭酸アパタイトフォーム骨置換材の創製

前年度の検討により組成と構造が最適化された炭酸アパタイトフォーム(炭酸イオン含有量:約7%、連通孔気孔径:400900μm)について、細胞(in vitro)および実験動物(in vivo)を用いた骨伝導性評価を行いました。ラットの骨髄由来細胞(BMC)を用いたin vitro評価によると、本研究で得られた炭酸アパタイトフォームは細胞毒性を示すことなく、播種されたBMCが材料表面やマクロポアーの内部にまで良好に接着・進展する様子が観察されました。また、材料上に生着した細胞は良好に増殖し、すみやかに分化に移行する挙動が観察されました。次に、日本白色家兎の頸骨に作製した骨欠損にこの炭酸アパタイトフォームを埋入し、in vivo骨伝導性を評価致しました。4週間埋入後の組織切片を観察すると、炭酸アパタイトフォームのマクロポアーの内部には新生骨が形成している様子が観察され、その近傍では骨芽細胞により活発に骨形成が行われている様子が観察されました。また、埋入された材料の一部が破骨細胞により吸収されている様子も観察されました。以上の結果から、本研究で創製された炭酸アパタイトフォーム(炭酸イオン含有量:約7%、連通孔気孔径:400900μm)は骨リモデリングサイクルに取り込まれる骨置換材料として極めて有用であると結論付けました。本研究は、自家骨移植に多用されている海綿骨の組成と形態を模倣した完全連通気孔型炭酸アパタイトフォーム骨置換材の創製を目的とする。研究代表者らは、ポリウレタンフォームにハイドロキシアパタイトのスラリーを付着させ、高温でポリウレタンの焼却とハイドロキシアパタイトの焼結を行えば、海綿骨の形態に類似したハイドロキシアパタイトフォームを調製できることを既に明らかにしている。しかし、炭酸アパタイトは、熱的に不安定な化合物であるため、ハイドロキシアパタイトフォームの調製法を、炭酸アパタイトフォームの調製に直接応用することは不可能である。そこで本研究では、熱的に安定なαリン酸三カルシウム(αTCP)のフォームを前駆体として、それを炭酸アパタイトへ相変換する。今年度は、αTCPフォームをハイドロキシアパタイトフォームと同じ製法で調製し、これを炭酸塩水溶液中で処理することにより、フォームの連通気孔構造を保持したまま炭酸アパタイトへ相変換できるかどうかを検討した。αTCPフォームを炭酸アパタイトへ相変換するために、フォームを炭酸ナトリウム水溶液に浸漬し、100°Cから200°Cの温度で種々の期間水熱処理した。水熱処理後、フォームの形態を観察した結果、αTCPフォームの連通気孔構造は保持されていた。さらに、X線回折および赤外分光による組成分析の結果、200°Cで24時間水熱処理したフォームは、完全に炭酸アパタイトへ相変換したことが分かった。以上の結果より、αTCPフォームを前駆体として、炭酸塩水溶液中で相変換すれば、形態と組成が海綿骨のそれらに類似した炭酸アパタイトフォームを調製できることが明らかになった。昨年度の検討により,α-リン酸三カルシウム(α-TCP)のフォームを前駆体として,炭酸塩水溶液とともに耐圧容器に密封して処理すれば炭酸アパタイトのフォームが得られることが明らかになった。そこで,本年度は炭酸アパタイトフォームの調製条件を組成および機械的性質の観点から最適化する検討を行った。まず,α-TCPフォームの調製条件の最適化を行った結果,1°C/minで400°Cまで昇温してポリウレタンフォームを焼却し,続いて5°C/minで1500°Cまで昇温して5時間保持することでα-TCPを焼結させれば,型くずれせず前駆体として利用可能なα-TCPのフォームが得られることが分かった。次に,α-TCPから炭酸アパタイトへの相転移させるための処理条件の最適化を行った結果,6mol/Lの炭酸アンモニウム水溶液とともに耐圧容器に密封して200°Cで24時間保持した試料が,強度,構造,結晶性,炭酸含有量から判断して最適であることが分かった。その他に,ポリビニルアルコール(PVA)を懸濁液に添加して粘性を高めることで,より多くのα-TCP粒子をテンプレートに付着させフォームの強度を高める試みを行い,改善効果が認められた。さらに,生分解性の高分子をハイブリッド化させることにより,格段に強度が向上することも明らかにした。これらの炭酸アパタイトフォームおよびハイブリッドフォームは,最終年度に行う細胞実験や動物実験評価に使用される予定である。

また、埋入された材料の一部が破骨細胞により吸収されている様子も観察されました。以上の結果から、本研究で創製された炭酸アパタイトフォーム(炭酸イオン含有量:約7%、連通孔気孔径:400900μm)は骨リモデリングサイクルに取り込まれる骨置換材料として極めて有用であると結論付けました。
アクア・ノルディックウォ－ク用のハンド・ツールの開発と応用

前年度に試作した水中ノルディックウォーキング用のポール替わりの水掻き型のハンドツール(逆こうもり傘の形状で、水中ウォーキングでの腕振り時に水の抵抗によって開閉する機能を有する)各種から、腕の後方振り切り動作時に水圧を受ける傘形状を構成する塩化ビニールシートの厚さ、硬度、サイズ(傘形状の開き出し径)の各条件毎に水中ノルディックウォーキングへの応用試験を実施していた。当該年度では、前年度の試験結果を受けて、厚さの条件ではシート材の重量が手首動作の過負荷にならない0.3mm厚以内、硬度の条件では開閉機能を容易にする軟性素材を、更にサイズの条件では前後への腕振り動作時に身体接触が起こらない28cm径の条件を、其々出来る限りクリアすること、そして前年度試験に見られた腕の強力な後方振り切りにおけるシートの翻り(煽り風による傘のめくりあがり現象に同じ)を防ぐ構造の追加加工を課題としてツールの改善を試みた。この加工では、ツールのグリップ軸(ポールの握り手)辺縁のシートに補強用の硬質素材を接着させた。上述の改善を見たハンドツールを用いて健常な男子学生3名を対象に水中ノルディックウォーキング応用を試み、用具を持たない通常の水中ウォーキングに比べて水深を胸の高さまで深められる、腕の前後振動を円滑に行えるとともに水中での並進速度も高められる、このウォーキングが中断されるようなトラブル発生を見ない、呼吸循環系に見る運動負荷強度も高められる、などの研究上の進展効果を認めた。研究テーマを「水中ノルディックウォーキング方法の改善」に設定し研究計画段階でデザインしたポール替わりの無軸のハンドツールの試作段階を初年度に実施し初期の形状作製ができていたところ、当該年度ではその機能・形状の両面で改善を進め水中での実用試験でこのツールが実用段階に至っていると認められた。当該研究は、虚弱が進行して運動を要しながら歩行困難な有症状の高齢者・超高齢者や肥満者のために、より有効性が高いと想定される「水中ウォーキング」手法を提示する目的を以って行われている。今後は、それらの患者を対象に本ツールの応用試験を行い、その有効性を確かめ、運動効果をも観察する方策の研究になる。高齢者や病後虚弱者に好適な水中運動として水中ノルディックウォーキングを適用する運動手法の考案・実用を研究目的とした。陸上用のポールは水中ではポール軸が受ける粘性抵抗のためにウォーキング時にポールの前方振出しに困難が生じるので無杖のハンドグリップ型の水掻きツールをデザインし試作した。ラッパ管型の固定形状では腕の後方押し出し動作に適度な粘性負荷がかかり円滑な歩行が得られたがその後の前方振出しではラッパ形状による除水抵抗が障害になって上体が後方に曳かれて起きてしまう難点が観察された。次いで、その難点の克服として水掻きツールにこうもり傘の開閉機能を持たせて腕の後方押し出しでは開き出して粘性負荷を捉えられるようにし、前方振出しでは閉じて除水抵抗がかからないように試作した。水かき用の材料には軟性の樹脂膜を使い硬質の樹脂棒材で骨格機能を持たせた。このツールでの水中ノルディックウォーキングでは水中カメラを用いた動作分析によって無杖で行われる腕のポーリング動作もウォーキング動作も連続性、律動性、姿勢の安定性が円滑になり初期に求められた有酸素性運動として持続的に負荷出来る運動が構成されたと判断された。更に、この開閉型のハンドグリップ水掻きツールの最適サイズを探索すべく、目下ひらき出し内径290mmおよび330mmの2種類を比較・検討しているところであり、加えて、高強度の水掻き動作に適用した場合の耐容度とその改善を進めてこのツールの高度化を計っている。水中ウォーキングで適用する軟性樹脂薄膜を用いた開閉機能を有するハンドグリップ型の水掻きツールの試作が成り、その実用試験では従来の水中ウォーキングを超える運動負荷を課す実績が認められ、次年度に虚弱者等を対象に応用試験に供せられる見込みがたった。

研究テーマを「水中ノルディックウォーキング方法の改善」に設定し研究計画段階でデザインしたポール替わりの無軸のハンドツールの試作段階を初年度に実施し初期の形状作製ができていたところ、当該年度ではその機能・形状の両面で改善を進め水中での実用試験でこのツールが実用段階に至っていると認められた。本年に上述のツールの改善を見て、一般成人健常者、高齢者・超高齢者、有障がい虚弱者にそれぞれに最適なサイズのツールを決定し、それぞれに水中で重錘を下垂して沈降速度を計測し、それぞれの対象群に実用した時の負荷強度の基準値として適用する尺度を決定する。そして、各対象群で実用試験を行う。当該研究は、虚弱が進行して運動を要しながら歩行困難な有症状の高齢者・超高齢者や肥満者のために、より有効性が高いと想定される「水中ウォーキング」手法を提示する目的を以って行われている。今後は、それらの患者を対象に本ツールの応用試験を行い、その有効性を確かめ、運動効果をも観察する方策の研究になる。
重い電子系化合物に対する第一原理的理論アプローチの開発

長らく、本プロジェクトの中心課題である密度汎関数理論と動的平均場理論を融合したオリジナルコードの開発に従事してきたが、最終年度においてようやく電荷密度の自己無撞着計算までたどり着いた。そのベンチマークテストとして、典型的な重い電子系化合物であるCeRu2Si2の電子状態の計算を試み、これまで人工的に加えていた、f電子数を1に固定するための閉じ込めポテンシャルを外しても問題なく安定した計算を行えることを確認した。さらに、一般ユーザー向けにソースコードと入力ファイル、ヘルプファイルを充実するなど、ユーザーインターフェースの改善も行った。一般公開するまでにはまだしばらく時間が必要であるが、当初の計画通り、海外勢と肩を並べる程度にはコード開発が進んだと思われる。また、電荷密度の自己無撞着計算を考慮しない範囲であれば、CeCu2Si2の2粒子相関において、通常の磁気ゆらぎに加えて、4極子のような電気的軌道ゆらぎが増強されていることや、Yb系における価数転移の可能性が、その予備計算にも現れていることを示した。これらは関連する実験事実も多く、もう少し精度の高い計算において考察すべき問題であると考えている。さらに、動的平均場理論とは相補的な準粒子自己無撞着GW(QSGW)法を用いて、鉄系超伝導体、特に、FeSの電子状態を計算し、通常利用されるLDAやGGAといった交換相関ポテンシャルで問題となっている電子構造の有意なずれが改善されること、そして、dHvA測定の結果などを解析する上で非常に役立つことを示した。また、このQSGW法で得られたFeSeの有効模型に対してゆらぎ交換(FLEX)近似を適用することで、そのフェルミ面が実験で観測されているような形に変形することを示した。平成30年度が最終年度であるため、記入しない。1.当初の予定通り,単体セリウムCeやCeB6といった重い電子系の代表物質に対して,乱雑位相近似(RPA)の範囲内でスピン・電荷・軌道の各種相関関数(多極子相関関数)の計算を行った.その結果,例えば,CeB6の場合,LDA+U計算によるバンド構造に基づいた多極子相関関数において,フント結合の符号をマイナスに取ることで,実験で観測される反強的四極子秩序の発達が見られた.これは,電子相関によるバンド構造の再構成と縮退する軌道間の揺らぎが重要であることの現れであると考えられる.2.また,本プロジェクトの中心課題である,密度汎関数理論と動的平均場理論の融合に関しては,なんとか年度内に計算可能な状態にこぎつけることができた.現在,いくつかの典型例で計算のチェックしつつ,密度汎関数理論に基づいた電荷整合性を考慮した汎用プログラムの開発を進めているところである.3.超伝導状態の低エネルギー励起の第一原理的な導出に関しては,BCS超伝導体Zr2Coを対象として,Kramer-Pesch近似の範囲で,そのギャップ構造の解析を行っている.4.その他,群論的な考察により,多軌道系超伝導体においては,これまで考えられてきた以上に,多彩なギャップ構造が取り得て,縮退軌道をもつ電子系では,異方的s波超伝導が出現しやすいことが分かった.また,UPd2Al3やUCoGeのようなノンシンモルフィックな磁気空間群におけるギャップ構造ではラインノードが不可避であり,特に,UPd2Al3のようなケースでは,通常のフルギャップのs波超伝導が群論的には禁止されるということが分かった.予定通り,CeやCeB6の多極子相関関数をRPAの範囲内で計算し終えることができた.また,研究の核となる密度汎関数理論と動的平均場近似の融合には少し手間取ったが,初年度中に完成することができたため,今後は,相関関数の計算も融合し,重い電子系に見られる多彩な相転移を第一原理計算に基づいて研究する.本プロジェクトの中心課題である、密度汎関数理論(DFT)と動的平均場近似(DMFT)の融合に関して、テストケースとして、その電子状態が実験的によく理解されている典型的な重い電子物質CeRu2Si2について、その電子状態の計算を開発中のDFT+DMFTのコードを用いて行った。これまでのDFT+Uの計算とは違い、初期状態によらず、jz=±5/2のf^1状態が優位に安定化されることが分かった。また、この状態における多極子相関関数も計算し、磁気異方性については実験と整合するイジング異方性を確認することができた。現在、その他の典型物質に対して計算のチェックをしつつ、密度汎関数理論に基づいた電荷整合性を考慮した汎用プログラムの開発を進めているところである。また、動的平均場近似とは相補的な準粒子自己無撞着GW(QSGW)法を用いて、一連の鉄系超伝導体を対象として、電子状態の研究を行った。鉄系超伝導体では、重い電子系ほど深刻ではないが、LDAやGGAによるバンド構造やフェルミ面、および、その軌道成分が実験結果から微妙にずれており、超伝導のギャップ構造などを議論する上で問題となっている。ここで用いたQSGW法は半導体などのバンドギャップがLDA/GGAから大きく改善されるため、鉄系のような半金属でも有効に働くと考えられる。実際、QSGW法の適用により、鉄系のバンド構造は改善され、超伝導ギャップ構造に対しても有意な影響があることが示された。

さらに、前年度に大きく進展した超伝導の群論的な考察の発展として、UBe13やPrOsSb12、Pr1-2-20系において発現している超伝導が、その結晶場基底状態を反映した局所ペアからなる異方的超伝導である可能性についても研究した。本研究プロジェクトの中心課題である密度汎関数理論と動的平均場理論の融合において、核となるグリーン関数の抽出、および、それに基づく2体相関関数の計算が終了した。本年度中にスピン軌道相互作用を考慮した第一原理計算と動的平均場理論を融合した汎用コードが完成する予定である。長らく、本プロジェクトの中心課題である密度汎関数理論と動的平均場理論を融合したオリジナルコードの開発に従事してきたが、最終年度においてようやく電荷密度の自己無撞着計算までたどり着いた。そのベンチマークテストとして、典型的な重い電子系化合物であるCeRu2Si2の電子状態の計算を試み、これまで人工的に加えていた、f電子数を1に固定するための閉じ込めポテンシャルを外しても問題なく安定した計算を行えることを確認した。さらに、一般ユーザー向けにソースコードと入力ファイル、ヘルプファイルを充実するなど、ユーザーインターフェースの改善も行った。一般公開するまでにはまだしばらく時間が必要であるが、当初の計画通り、海外勢と肩を並べる程度にはコード開発が進んだと思われる。また、電荷密度の自己無撞着計算を考慮しない範囲であれば、CeCu2Si2の2粒子相関において、通常の磁気ゆらぎに加えて、4極子のような電気的軌道ゆらぎが増強されていることや、Yb系における価数転移の可能性が、その予備計算にも現れていることを示した。これらは関連する実験事実も多く、もう少し精度の高い計算において考察すべき問題であると考えている。さらに、動的平均場理論とは相補的な準粒子自己無撞着GW(QSGW)法を用いて、鉄系超伝導体、特に、FeSの電子状態を計算し、通常利用されるLDAやGGAといった交換相関ポテンシャルで問題となっている電子構造の有意なずれが改善されること、そして、dHvA測定の結果などを解析する上で非常に役立つことを示した。また、このQSGW法で得られたFeSeの有効模型に対してゆらぎ交換(FLEX)近似を適用することで、そのフェルミ面が実験で観測されているような形に変形することを示した。密度汎関数理論と動的平均場理論を融合したコードは概ね開発できたので,今後は,この計算に基づいて,フェルミ面や磁気異方性,さらには,多極子相関関数を具体的に計算していく.単体CeやCeB6,CeRh2Si2といった重い電子系の代表物質,さらには,ウラン系化合物に対して,多極子揺らぎを第一原理的に計算する.また,群論的な考察から明らかとなった多軌道超伝導の多様なギャップ構造を明らかにするため,電子格子相互作用の軌道・波数依存性を第一原理的に評価し,電子格子相互作用によるBCS超伝導でも異方的超伝導が出現する可能性について半定量的に調べる.超伝導状態の低エネルギー励起の第一原理的な導出に関しては,Zr2Coの解析が終わり次第,重い電子系のフェルミ面に即してElinberger方程式を評価する方法を具体的に実行する.本年度の早い段階において、密度汎関数理論に基づいた形で電荷分布の整合性を考慮したself-consistentループを完成させ、さらに、2体相関関数の評価までを含めて、コードの一般公開を目指す。得られた計算コードを利用して、セリウム系化合物に対する具体的な計算を実行し、その重い電子挙動を俯瞰することで、これまで手に入れにくかった電子状態の情報を定量的に引き出す。
代数多様体上の有理点の高さと分布の研究

(A)森田が中心となり,斎藤,佐藤,志甫,梶原が協力し,K3曲面の数論的性質、とくにK3曲面の2次元のコホモロジーの性質を調べ、対応する久賀-佐武のアーベル多様体の数論的性質、とくに定義体を研究した。(B)中村が中心となり森田,斎藤,佐藤,梶原が協力して,アーベル多様体の数論的性質を研究した。(C)小田,石田,尾形が中心となり,3次元以上の代数多様体に関して、トーリック多様体や保型関数のモジュライとして与えられる、代数多様体の数論的性質を研究した。(D)森田と田中が協力して,数論と密接に関連する数学基礎論の問題の研究を行った。(E)森田が平田と連絡を取りながら,Baker methodを改良した平田の方法により、具体的な代数曲線の上の有理点の高さと個数について、どの様な評価が得られるかを研究した。森田は,Abel曲面の2次元コホモロジーに関するTateの2つの予想や,Kummer曲面の2次元コホモロジーを調べ,さらにK3曲面の数論と関係が深いと思われる,久賀-佐武のAbel多様体の定義体などの数論的性質を研究した。中村は,アーベル多様体のcyclic torsionpointsを研究した。小田は,整凸多様体のMinkowski和に関する格子点の挙動を,トーリック幾何を通じて考察した。石田は,多様体のp進-意化のrigidityを研究した。また小田と石田は協力して,単体的凸多様体の面の特徴づけに関するStanleyの定理を,トーリック多様体の交叉コホモロジーとある種の消滅定理を代数的に定式化することにより,別証を与えた。田中は,2階算術の部分体系WKL_0の加算モデルの性質を研究し,またそれを使って有界算術やイデアルの計算論を研究した。尾形は射影的トーリック多様体の定義イデアルを研究した。斎藤は,保型形式に対応するガロア表現の数論的性質を研究した。平田はBaker Methodを使って代数曲線の有理点の高さを研究した。志甫は,正標数の体またはp進体上の代数多様体のクリスタル基本群の性質を研究した。(A)森田が中心となり,斎藤,佐藤,梶原が協力し,K3曲面の数論的性質、とくにK3曲面の2次元のコホモロジーの性質を調べ、対応する久賀-佐武のアーベル多様体の数論的性質、とくに定義体を研究した。
海洋産環状ペプチドの立体構造解析と生理活性相関

以前より,海洋生物由来のペプチドの取る立体コンフォメーションとその生理活性との相関性を解明する為,アメフラシやホヤから単離精製される一連の環状ペプチドの立体構造について研究している.特に,分子内2回対称を持つユリチアサイクラマイド及びアシジアサイクラマイドに関してX線結晶構造解析,HMRによる溶液構造解析,分子動力学計算等の手法を駆使し研究を進めるとともに,その立体構造と活性との相関性について検討してきた.今年度は,これら一連の環状ペプチドのうち分子内2回対称からわずかにずれているパテラマイドAを文献に従い化学合成し,結晶化を行ったところ晶系の異なる2種類の結晶が得られた,又アシジアサイクラマイドに関しても以前に報告しているものとは異なった結晶が得られた.これらのX線結晶構造解析及びこれまでの研究結果から,ユリチアサイクラマイド,アシジアサイクラマイド,パテラマイドAの立体構造は,C2対称で関係づけられるコンフォメーションを取ることを明らかにした.一方,化学構造が2回対称から大きくずれているパテラマイドDの立体構造が非対称のコンフォメーションを取ると報告されていることから,これら一連の環状ペプチドが取る立体コンフォメーションの差異と殺細胞活性との間には強い相関性が考えられるとともに,分子内対称構造からのずれがこれらの化合物の活性型コンフォメーションの形成に大きく関与している可能性を示唆した.以前より,海洋生物由来のペプチドの取る立体コンフォメーションとその生理活性との相関性を解明する為,アメフラシやホヤから単離精製される一連の環状ペプチドの立体構造について研究している.特に,分子内2回対称を持つユリチアサイクラマイド及びアシジアサイクラマイドに関してX線結晶構造解析,HMRによる溶液構造解析,分子動力学計算等の手法を駆使し研究を進めるとともに,その立体構造と活性との相関性について検討してきた.今年度は,これら一連の環状ペプチドのうち分子内2回対称からわずかにずれているパテラマイドAを文献に従い化学合成し,結晶化を行ったところ晶系の異なる2種類の結晶が得られた,又アシジアサイクラマイドに関しても以前に報告しているものとは異なった結晶が得られた.これらのX線結晶構造解析及びこれまでの研究結果から,ユリチアサイクラマイド,アシジアサイクラマイド,パテラマイドAの立体構造は,C2対称で関係づけられるコンフォメーションを取ることを明らかにした.一方,化学構造が2回対称から大きくずれているパテラマイドDの立体構造が非対称のコンフォメーションを取ると報告されていることから,これら一連の環状ペプチドが取る立体コンフォメーションの差異と殺細胞活性との間には強い相関性が考えられるとともに,分子内対称構造からのずれがこれらの化合物の活性型コンフォメーションの形成に大きく関与している可能性を示唆した.
刺激応答性ナノシェルによるケージド細胞の調製

刺激応答性の高分子複合体から成る殻(ナノシェル)で細胞を覆い、刺激を与えられて初めて機能を発揮するような「ケージド細胞」を調製する方法の開発を行った。本研究では、細胞の制御に用いる外部刺激として、時間的・空間的分解能が極めて高い光刺激を選択し、光分解性のナノシェルを開発した。ナノシェルの材料として、光分解性リンカーを介して生体適合性の高い高分子を集合化し、光分解性のヒドロゲルを開発した。この光分解性の集合体を交互積層法によって細胞表面に被覆する技術を開発し、被覆したケージド細胞は、光照射によってその伸展や接着、貪食がコントロールできることを示した。近年、ips細胞等の分化万能細胞から目的の細胞種に分化誘導する方法が確立し、細胞移植療法や再生医療などの発展が大いに期待されている。しかし、細胞の局在や機能を制御する技術が不十分であり、細胞が本来生体内で時空間特異的に発揮する機能を人為的に引き出せていないのが現状である。そこで、本研究では、細胞を刺激応答性の殻(ナノシェル)で覆い、刺激を与えられて初めて機能を発揮するような「ケージド細胞」を調製し、細胞機能の新しい制御法を開発することを目的とした研究を行った。光応答性のナノシェルの材料として、細胞適合性の高い光溶解性ヒドロゲルを開発した。四分岐のポリエチレングリコール(PEG)鎖の末端に光分解性リンカーを介してビオチンを修飾したポリマー(PB-PEG4)を、ビオチン-ストレプトアビジン(SA)相互作用によって架橋してゲルを作成した。このゲル中に細胞を包埋しても細胞は生存可能であり、さらに、光照射によってゲルを溶かして細胞を取り出しても、細胞毒性は見られなかった。次に、このゲルでマイクロサイズの粒子を被覆する技術を開発した。市販のSA修飾マイクロビーズに、PB-PEG4と蛍光標識したSAとを交互積層したところ、積層に応じて粒子径が増加し、粒子の蛍光が増した。また、この被覆した粒子に光を照射したところ、積層前の粒子径および蛍光に戻った。これらの結果より、マイクロサイズの粒子を光溶解性のシェルで覆い、光照射によってシェルを溶かすことに成功した。また、同様の表面を包むコンセプトで酵素や細胞の機能を制御できることを示す研究成果も得た。以上のように、ケージド細胞を調製するための基盤技術の開発に成功した。近年、iPS細胞等の分化万能細胞から目的の細胞種に分化誘導する方法が確立し、細胞移植療法や再生医療などの発展が大いに期待されている。前年度に開発した生体適合性の高い光溶解性ヒドロゲルを用いて細胞を包埋する方法について検討を行なった。光分解性リンカーを介してビオチンを修飾したポリエチレングリコール(PEG)脂質(PB-BAM)とアビジン、光分解性リンカーを介してビオチンを修飾した四分岐PEG鎖とを交互に積層することにより、細胞表層に厚みのあるシェルを形成することができた。また、このシェルが光照射によって溶解して細胞表層から拡散して消失することを、顕微鏡観察と蛍光フローサーとメーター解析により明らかにした。そこで、この刺激応答性ナノシェルで覆われたケージドHeLa細胞をコラーゲン表面の基板に播種し、細胞の伸展と接着がナノシェルによって制御できるかを調べた。その結果、光照射を施した細胞のみ明確に伸展し、接着性も向上する様子が顕微鏡観察によって明らかにされた。さらに、ケージド免疫細胞も調製し、ナノシェルによって貪食作用を制御できるかも検討したところ、光照射を施したケージド細胞のみが蛍光ビーズを貪食して細胞内に取り込む様子が顕微鏡観察によって示された。以上のように、ケージド細胞を調製し、その機能を評価することができ、現在本研究成果は数報の論文に分けて投稿準備中である。研究計画においては、平成24年度に、上記の基盤技術の開発と共に、ケージド細胞の調製法の開発も計画していた。実験計画どおりに、ヒト子宮頸がん細胞株HeLa細胞を光分解性のナノシェルで覆い、HeLa細胞の基板への接着を制御することを試みた。しかし、マイクロビーズを被覆した際と全く同様に交互積層法を行ったが、HeLa細胞の接着を完全に制限できるほどのシェルを細胞表層上に構築することが出来なかった。

そこで、現在、より厚みのあるシェルを作成するために、SA一分子ずつの積層ではなく、よりマクロなSA集合体を積層するための検討を行っている.以上の理由から、研究計画に比べて、到達度はやや遅れていると判断した.25年度が最終年度であるため、記入しない。まず、細胞の表層を十分に覆い尽くすことができる厚い刺激応答性シェルの被覆法の開発に注力する。被覆法の開発後、光応答性シェルで被覆した血管内皮細胞を用いて、マトリゲル担体上で血管内皮細胞のパターニングを行い、血管様構造のパターニングを行う。また、酵素や光で分解するケージド樹状細胞を調製し、腫瘍細胞の貪食の外部制御を試みる。25年度が最終年度であるため、記入しない。刺激応答性シェルの開発に必要なポリマーやペプチドといった消耗品を購入する。また、動物細胞実験およびその解析に必要な消耗品を購入する。シェルの材料となるポリマーやペプチドの精製を促進するため、液体クロマトグラフィーシステムも購入する。また、前年度の成果を発表し、細胞の外部制御技術についての情報を収集するため、国内学会への参加旅費も計上したい。
有限要素・剛体リンクハイブリッド型身体動力学シミュレーションモデルの開発

本研究課題では,剛体リンク動力学モデルと有限要素モデルを統合し,生体の軟部組織と外部環境との接触に起因する変形を考慮することのできる動力学シミュレーションモデルを開発する.研究成果としては,シミュレーションモデルを開発し,足部を弾性体とした2足モデルを用いた動力学シミュレーションを行った.具体的には,足部の有限要素モデルパラメータの同定およびモデルへの導入をしたこと,および動力学シミュレーションモデルの構築と検証したこと,が研究実績である.本研究課題では,剛体リンク動力学モデルと有限要素モデルを統合し,生体の軟部組織と外部環境との接触に起因する変形を考慮することのできる動力学シミュレーションモデルを開発する.研究成果としては,シミュレーションモデルを開発し,足部を弾性体とした2足モデルを用いた動力学シミュレーションを行った.具体的には,足部の有限要素モデルパラメータの同定およびモデルへの導入をしたこと,および動力学シミュレーションモデルの構築と検証したこと,が研究実績である.本研究課題では,剛体リンク動力学モデルと有限要素モデルを統合し,生体の軟部組織と外部環境との接触に起因する変形を考慮することのできる動力学的義足歩行動作シミュレーションモデルを開発する.今年度は,シミュレーションモデル開発の準備として有限要素モデルと剛体リンクモデルそれぞれの作成およびモデルの妥当性検証のための実験の準備を行った.具体的な研究実績は下記の3点でまとめられる.(1)足部の有限要素モデルの作成:足部の骨26を考慮し,それらを関節軟骨および靭帯で接続した有限要素モデルを作成し,予備的な検証として静的な荷重条件で応力解析を行った.(2)大腿義足シミュレーションモデルの作成:大腿義足使用者を剛体リンクでモデリングし,申請者が開発している順動力学的動作生成手法を導入することで実際の大腿義足歩行を定性的に再現する歩行動作を生成した.(3)カセンサシートを用いた接触力測定手法の検討:薄型力センサをアレイ状に配置し,接触力の分布状態を取得することができるシステムを製作し,計測実験による検討を行った.計測データはセンサの接触状態やその時間的な変動に大きく影響されることが明らかとなり,接触状態も含めて計測する手法の開発,あるいは接触状態を規定する計測プロトコルが必要であることがわかった.本研究課題では,剛体リンク動力学モデルと有限要素モデルを統合し,生体の軟部組織と外部環境との接触に起因する変形を考慮することのできる動力学シミュレーションモデルを開発する.本年度は,シミュレーションモデルを開発し,足部を弾性体とした2足モデルを用いた動力学シミュレーションを行った.具体的な研究実績は下記の2点でまとめられる.(1)足部の有限要素モデルの作成:足部の骨26を考慮し,それらを関節軟骨および靭帯で接続した有限要素モデルを作成し,静的な荷重条件で応力解析を行い,軟骨や靭帯の材料パラメータを検証した.(2)動力学シミュレーションモデルの構築と検証:研究代表者がこれまで構築してきた剛体リンク動力学モデルを基に,そこに有限要素動力学解析モデルを組み合わせ,力学的・変位境界条件を共有することでモデルの統合を行った.作成したモデルを用いて,足部を線形弾性体の平板で構成した2足モデルを構築し,動力学シミュレーションを行い,足部の変形を考慮した歩行シミュレーションが可能であることを検証した.
金属間に強い相互作用を持つ分子ヒステリシス錯体の合成とその性質

金属間に強い相互作用をもつと予想される、ピリジンメチルスルフォキシド、シアノベンゼンメチルスルフォキシド、メチルサルフィドベンゼンメチルスルフォキシドを配位子として用いて、ルテニウム複核金属錯体を合成した。研究の概要は以下のようである。上記の3種の配位子を合成し、アルゴングローブボックス内でペンタアンミンルテニウム錯体と反応させて、単核錯体と複核錯体を得た。得られたルテニウム錯体の電気化学挙動をサイクリックボルタンメトリーで調べたところ、複核錯体はいずれも分子ヒステリシスを示した。また、それぞれの錯体の酸化電位を測定した。さらに酸化によって起こる異性化速度を温度を変えて測定した。それらの速度は通常のスルフォキシド錯体のものと同程度のものであった。さらに、平衡定数を決定するため、2価2価錯体と3価3価錯体を混合して、それぞれの濃度比を回転電極により測定した。さらに走引速度を変えたサイクリックボルタンメトリーの結果をシュミレーションして、単核錯体を複核錯体のもっている電気化学的な反応機構をほぼ明らかにした。さらに、中間状態間の変換速度を求めるために、薄相サイクリックボルタンメトリーを遅い走引速度で測定した。さらに、この結果をシュミレーションすることにより中間状態間の変換速度を求めた。これによれば、速度は従来知られていたものに比べて、百倍以上も遅い速度であり、記憶時間が百倍以上も延びたことになる。この結果は、従来の考えから掛けはなれたものであり、極めて興味深い。また、ピラジン架橋ルテニウム複核錯体についても検討した。
ＡＲを用いたＷＷＷ情報の可視化による安心・安全支援システムの研究開発

本研究では,2つのシステムを開発した.1つは,WWW上の情報から安心・安全に関する空間情報を取得するシステムである.もう1つは,スマートフォン上のARによる安心・安全情報提供システムである.1つ目のシステムでは,WWWの探索と自然言語処理によって,安心・安全情報の取得と地図上へのプロットを実現する.2つ目のシステムでは,危険位置情報をスマートフォンに登録し,利用者が危険位置に近づいた時に,振動,音声やARにより危険位置を知らせることを目的とする.本システムを利用することによって,利用者の危険位置の回避と利用者の防災意識を高めることができたと考える.研究の全体構想としては、仮想空間と現実空間の融合による安心・安全な環境の創出を目的としている。本研究では、仮想空間側のツールをWWW(World Wide Web)、現実空間側のツールを携帯端末と設定する。具体的な研究目的の1つ目として、安心・安全に関する情報とそれに付随する位置情報の整理を行う。2つ目として、利用者が危険な位置に近づいた際、携帯端末上で音・振動・AR(拡張現実)を用いて、情報リテラシーの少ない子どもや高齢者でも簡単に安心・安全情報を受け取ることのできるシステムを研究開発し、日常的な安心・安全意識の向上を目指す。平成25年度の研究としては、安心・安全キーワードの選定とカテゴリ分けに関する検討を行い、情報伝達の空間範囲の研究として、危険位置の座標を中心にどの程度の空間範囲で音や振動を通して利用者に伝達を行うかを検討した。また、安心・安全情報更新手法の研究、安心・安全情報伝達に最適な位置確認手法の研究も行った。さらに、音・振動・ARによる情報伝達手法の研究として、子どもや高齢者の利用も考慮して、音・振動・ARによる情報伝達手法を検討し、安心・安全情報の種類に応じて、音・振動の最適な大きさ、種類、組み合わせ、ARの表示方法などを考案した。研究の全体構想としては、仮想空間と現実空間の融合による安心・安全な環境の創出を目的としている。平成26年度の研究としては、WWWからの安心・安全情報収集システムを拡張して、安心・安全に関する情報収集を行い、収集した情報の最適な整理方法を考案した。また、携帯端末による安心・安全情報伝達システムのプロトタイプを開発して、音・振動・ARによる安心・安全情報の伝達手法を検討して、音・振動の最適な大きさ,種類,組み合わせ,ARの表示方法を考案した。本研究では、仮想空間と現実空間の融合による安心・安全な環境の創出を目指した。仮想空間側のツールをWWW(World Wide Web)、現実空間側のツールを携帯端末と設定した。具体的な研究目的の1つ目として、安心・安全に関する情報とそれに付随する位置情報の収集と整理を行った。2つ目として、利用者が危険な位置に近づいた際、携帯端末上で音・振動・AR(拡張現実)を用いて、情報リテラシーの少ない子どもや高齢者でも簡単に安心・安全情報を受け取ることのできるシステムを研究開発し、日常的な安心・安全意識の向上を目指した。WWWからの安心・安全情報に関する情報の収集と整理においては、安心・安全キーワードの選定とカテゴリ分けに関する検討を行い、情報伝達の空間範囲の研究として、危険位置の座標を中心にどの程度の空間範囲で音や振動を通して利用者に伝達を行うかを検討した。また、安心・安全に関する情報収集を行い、収集した情報の最適な整理方法を考案した。携帯端末による安心・安全情報伝達システムの開発においては、安心・安全情報更新手法の研究、安心・安全情報伝達に最適な位置確認手法の研究も行った。また、音・振動・ARによる情報伝達手法の研究として、子どもや高齢者の利用も考慮して、音・振動・ARによる情報伝達手法を検討し、安心・安全情報の種類に応じて、音・振動の最適な大きさ、種類、組み合わせ、ARの表示方法などを考案した。さらに,システムを開発して、音・振動・ARによる安心・安全情報の伝達手法を検討して、音・振動の最適な大きさ,種類,組み合わせ,ARの表示方法を考案した。本研究では,2つのシステムを開発した.1つは,WWW上の情報から安心・安全に関する空間情報を取得するシステムである.もう1つは,スマートフォン上のARによる安心・安全情報提供システムである.1つ目のシステムでは,WWWの探索と自然言語処理によって,安心・安全情報の取得と地図上へのプロットを実現する.2つ目のシステムでは,危険位置情報をスマートフォンに登録し,利用者が危険位置に近づいた時に,振動,音声やARにより危険位置を知らせることを目的とする.本システムを利用することによって,利用者の危険位置の回避と利用者の防災意識を高めることができたと考える.携帯端末による安心・安全情報伝達システムの開発では、スマートフォンを用いた開発を行い、成果を学会等で発表する予定であったが、最近発展の著しいウェアラブルデバイスを導入することで、更なる効果が期待されるため、補助事業期間を延長した以外は、当初の計画通りに研究が進んでいることから、おおむね順調に進展していると考える。空間情報学今後も当初の計画通りに、成果を学会等で発表することを目的に、研究を推進する予定である。当初の計画通りに研究が進んでいることから、おおむね順調に進展していると考える。

携帯端末による安心・安全情報伝達システムの開発では、スマートフォンを用いた開発を行い、成果を学会等で発表する予定であったが、最近発展の著しいウェアラブルデバイスを導入することで、更なる効果が期待されるため、予定を変更して、ウェアラブルデバイスを用いた開発、実験等を行うこととしたため、次年度使用額が生じた。今後も当初の計画通りに、研究を推進する予定である。このため、ウェアラブルデバイスの開発、実験等と学会等での発表を次年度に行うこととし、未使用額はその経費に充てることとしたい。平成25年度に使用予定の旅費と謝金等が、平成26年度での使用に変わったため。平成25年度に使用予定の旅費と謝金等と合わせて、当初予定していた平成26年度の計画通りに使用する予定である。
エピジェネティック疫学の疾病予防への応用

血液白血球DNAのメチル化の程度を定量的に測定し、がんのバイオマーカーになりうるか、さらに生活習慣がメチル化にどう影響するかを解析した。その結果、血液白血球DNAにおけるIGF2遺伝子のメチル化程度は、がんのリスクと予後のバイオマーカーになりうる可能性が高いことが示唆された。また、IGF2遺伝子とTUSC3遺伝子のメチル化程度は、年齢や喫煙などで変化することがわかった。血球細胞DNAのメチル化頻度とがん化との関連の解析1.血球DNAのメチル化頻度の検討法の開発がん細胞では、すでに多くの遺伝子についてメチル化が報告されている。しかし、血球を含む正常細胞では、メチル化が検出される遺伝子は少なく、メチル化の頻度も低い。そこで、いくつかの候補遺伝子について、胃がん患者・健常人各35人の血球DNAにおけるメチル化の程度を検討した。その結果、N33は一部の正常血球DNAでもメチル化を示し、適当と考えられた。N33について定量的PCR法での条件も検討した。2.胃がん患者と対照健常人の血球DNAのメチル化の検討胃がん患者300人、および対照健常人300人の血球DNAのバイサルファイト処理を行った。N33について、定量的PCR法で血球DNAのメチル化を解析した。メチル化の程度が10%以上、5-10%、5%未満に分けると、各々の数は、対照健常人では19, 87, 189例、胃がん患者はで29, 86, 175例であった。3.血球DNAのメチル化の程度とがんの有無、および他の要因との関連の解析胃がん患者の血球DNAにおけるメチル化の程度と、健常人血球DNAのメチル化程度を比較して、差があるか否かを解析した。10%以上と10%未満に分けると、オッズ比は1.61(95%CI : 0.88-2.95, p=0.120)で、10%以上だとがんである可能性が10%未満の場合より1.61倍であった。また、年齢は、50歳未満、50-64歳、65歳以上に分けると、年齢が上がるにつれてメチル化頻度が有意に上昇した。メチル化とその他の生活習慣要因との関連も解析したが、有意差を示す因子は無かった。今後さらに、メチル化を調べる遺伝子を増やす予定である。もし、血球DNAのメチル化の程度が各臓器のメチル化の程度を反映するとしたら、血球DNAのメチル化をがんリスクの生体指標として新規がん感受性診断に利用できる可能性がある。材料として、性・年齢をマッチさせた胃がん患者と健常者の血球DNA各300例を用いた。予備的に検討した複数の遺伝子の中から選んだ遺伝子Aについて、メチル化をTaqManプローブを用いた定量的PCR法で解析した。胃がん患者のメチル化の平均は5.25%、健常者の平均は4.56%で胃がん患者の方が高かった(P=0.071)。全症例についてメチル化に影響する因子を、5%区切りで調べると、年齢が上がるにつれて有意に5%以上の例が増えた。さらに胃がん患者についてのみで調べると、高齢、喫煙歴有りで5%以上の例が有意に多かった。胃ではHelicobacter pylori(Hp)菌感染によりDNAメチル化が増えることが報告されているので、血清中のHpに対する抗体値を測定し、メチル化の程度との関連を調べた。胃がん患者では健常者よりHp抗体陽性者が多かった。しかし、胃がん患者と健常者の各々で、Hp抗体陽性者と陰性者の間でメチル化の程度に差は見られなかった。以上より、血球DNAにおける遺伝子Aのメチル化は胃がんの生体指標となる可能性が示され、新規がん感受性因子としてさらに他の遺伝子のメチル化程度を解析する予定である。(1)血球DNAのメチル化とがん化との関連およびメチル化に関与する要因の解析血液白血球DNAのメチル化の程度を定量的に測定し、がんのバイオマーカーになりうるか、さらに生活習慣がメチル化にどう影響するかを明らかにする研究を行った。性・年齢をマッチさせた胃がん患者(Case)と非がんコントロール(Control)、各299名の血液白血球DNAについて、がん抑制遺伝子TUSC3と、がん促進的なIGF2遺伝子の定量的メチル化解析を行った。TUSC3のメチル化はCaseの方がControlより高く、高齢者と喫煙者ではメチル化が高かった。また、ピロリ菌抗体陽性者は陰性者よりメチル化値が高かった。一方、IGF2のメチル化はCaseの方がControlより低く、高齢者と喫煙者ではメチル化が低かった。以上から血液白血球DNAのメチル化程度は、がんのバイオマーカーになりうる可能性があり、さらに生活習慣により変化することが示唆された。

(2)マイクロRNA miR-181cのエピジェネティックな発現抑制と胃がんとの関連胃がんにおけるマイクロRNA(以下miRNA)の発現低下とメチル化との関連性を明らかにするため、脱メチル化剤処理した胃がん細胞株を用いて、miRNAの発現プロファイルを調べた。その結果、miR-181cとmiR-432の2つに着目した。RT-PCR法によりmiR-181cは、複数の胃がん細胞株で脱メチル化剤処理による発現増加が認められた。miR-181cは、原発性胃がん組織16例のうち9例で発現が低下していた。miR-181cの機能を検討したところ、Precursor-miR-181cを導入した2つの細胞株で細胞増殖が低下した。cDNAアレイによりmiR-181cの標的遺伝子の探索を行ったところ、NOTCHやK-RASなどいくつかのがん遺伝子のmRNA量が低下していた。以上より、胃がんにおけるmiR-181cの発現低下にはメチル化が関与している可能性が考えられた。また、胃がんにおいてmiR-181cは細胞増殖やがん遺伝子の発現調節に関わるがん抑制的なmiRNAであると推測された。