hpprc/llmjp-kaken huggingface dataset:
偽性低アルドステロン血症II型の原因遺伝子同定・機能解析と高血圧発症機序の解明

高血圧を呈する遺伝性疾患である偽性低アルドステロン血症II型:PHAII患者のgenomic DNAを用いて、これまでにPHAII患者において遺伝子変異が報告されているWNK1遺伝子とWNK4遺伝子の変異解析を行った。また、WNK-SPAK/OSR1シグナル伝達経路のmoleculeをコードするSPAK遺伝子とOSR1遺伝子の変異解析を同様に行った。その結果、いずれの遺伝子の翻訳領域においても遺伝子変異を認めなかった。(2)これまでにPHAII患者において遺伝子変異が報告されているWNK1とWNK4遺伝子と、その下流のmoleculeをコードするSPAKとOSR1遺伝子に変異を認めなかったため、これらの遺伝子以外の新規の原因遺伝子の存在が示唆された。まず、常染色体優性遺伝を呈し、高血圧や、腎臓におけるNaCl再吸収の増大、K^+イオンの排泄不全による高K血症、IV型(高K血性)尿細管性アシドーシスなどを特徴とする稀な疾患である偽性低アルドステロン血症II型:PHAIIと診断された患者のgenomic DNAを用いて、これまでにPHAII患者において遺伝子変異が報告されているWNK1遺伝子(28exon)とWNK4遺伝子(19exon)の変異解析を行った。GenBank DNAデータベースから得られた遺伝子の塩基配列をもとにして、Exon毎にプライマーの配列を設計し、それぞれにおいてPCR反応を行い、それらのPCR産物の直接塩基配列決定を、ABI Prism 310 DNA Autosequencer (Applied Biosystems)を用いて行った。その結果、両遺伝子の翻訳領域における遺伝子変異を認めなかった。WNK1遺伝子のintron1の欠失領域においては、報告されている欠失領域の両端にプライマーを設計しPCRを行ったが、欠失領域の存在を認めなかった。そこで、患者と非罹患者におけるWNK1遺伝子の全長cDNAをPCRにて増幅し、その差異について比較検討を行ったが、患者と非罹患者におけるPCRバンドの増幅の差異を認めなかった。これまでにPHAII患者において遺伝子変異が報告されているWNK1とWNK4遺伝子に変異を認めなかったため、これらの遺伝子以外の新規の原因遺伝子の存在が示唆された。これまでにPHAII患者において遺伝子変異が報告されているWNK1とWNK4遺伝子や、その下流のmoleculeをコードするSPAKとOSR1遺伝子に変異を認めなかったため、これらの遺伝子以外の新規の原因遺伝子の存在が示唆された。
８－１１世紀イングランド統一過程再考とブリテン諸島史、ヨーロッパ中世史への再定位

本年度は研究会での報告、論文・新刊紹介の執筆・投稿、史料翻訳を行った。王権の伸長過程に関しては、ウェセックス王権の拡大の中でとりわけ重要な時期の一つである「アングロ=サクソン人の王国」の時期(c.880-927)における王国集会に着目して研究を行った。従来この時期はウェセックスの支配がマーシア地域に拡大した時期とされてきたが、両地域の関係性はウェセックス王とマーシアの支配者であるエセルレッド・エセルフレド夫妻との間の関係性に終始し、特に後二者の権力の制限とウェセックス王権による統治への協力が語られてきた。その議論においては当時のマーシア地域の統治実態が見えてこなかったが、エセルレッド夫妻によって開催されたマーシア人の王国集会に着目することで、この時期のマーシア地域の統治実態の具体相を描き出すことができた。その結果ウェセックス王権は、既存の統治機構に変えて、自らの支配をマーシア地域に押し付けたのではなく、むしろマーシア人の集会の十全な働きにマーシア地域の統治を委ね、その集会に選択的に介入することで、マーシア地域への支配権の拡大を円滑に行い得たことが判明した。貴族と教会についても、上記の「アングロ=サクソン人の王国」の時期のウェセックスとマーシアの聖俗諸侯が基本的には別個の集団を形成しており、それぞれがウェセックス王、エセルレッド夫妻と共同で集会を通じてそれぞれの地域を統治していたことが確認された。一方でこの時期両地域の聖俗諸侯は集会、宮廷、共同の軍事行動を通じて交流する機会が増大し、婚姻関係を通じて両地域に利害関係を持つ者が増加するにしたがって、両地域の統合とその先にあるイングランド王国の形成に際して、それを橋渡しする役割を果たしたことが明らかになった。27年度が最終年度であるため、記入しない。本年度は学会・研究会での報告を中心に研究を行った。国内では3回、海外では1回の報告があった。またイギリスでは国内で入手することができない文献を収集するとともに、現地の研究者と交流し、短期留学に向けての足掛かりを得た。王権の伸長過程に関しては西洋中世学会の報告で特に8世紀のべーダにまでさかのぼって、ブリテン島におけるoverkingship (Overlordship)概念の変遷、実態について考察し、最終的にイングランド統一に至る歴史的展開の概念的背景を探った。その研究の過程で当初の8世紀からさかのぼり、6世紀以降のアングロ・サクソン諸王国の成立期に関する認識が不足しており、また今後の研究において不可欠であることを痛感し、研究時期を6世紀まで拡大して知識の増大に努めた。その成果の一部は来年度に口頭報告の形で公表する。貴族研究、教会研究については両者が王権と分かちがたく結びつき、さらに両者相互にも密接な関係が存在することを踏まえ、特に王家・貴族層と教会・修道院の土地授受関係等に着目しつつ、それによって形成されてゆく諸地域の連続性、独立性について、それら諸地域がイングランド統一の過程にどのように組み込まれてゆくのかという視点から研究を進めた。また本年度は研究を行う上で基礎となる辞書・参考図書類、一次史料を相当程度収集することができ、研究環境が格段に向上した。イングランド以外の諸地域に関する文献も徐々に収集しており、ブリテン諸島の歴史的展開の総合的把握という目的に向けて、着実に勉強を進めている。最後に海外での報告について言えば、当初は第2年次に予定していたが、一年早く実現することができ、今後の国際的な研究活動にむけて非常に有益であった。本年度は学会・研究会での報告、史料・学術書の翻訳作業を中心に研究を行った。国内で3回の報告があった。またイギリスでは国内で入手できない文献を収集し、昨年度知遇を得た研究者との交流を深めるとともに、新たな人脈も形成することができ、留学に向けて準備を進めつつある。王権の伸長過程に関しては、アングロ・サクソン諸王国の形成過程と関連させて論じるため、フイッチェ王国をとりあげ、その起源、支配者、民集団、地理的広がりについて考察した。そして群小諸国がやがて少数の大国に統合されていく過程を明らかにすることで、イングランド統一に至る歴史的展開の前史を整理することができた。貴族研究についてはアングロ・サクソン時代初期の諸王族が王国間、王家内の競合によって、貴族という王族から一段劣った地位へと変質してゆく過程に着目した。教会研究については特にローマ教会がブリテン島を司教区に分割し、階層構造を構築してゆく過程と諸王国の形成過程に相当程度の関連が見いだされるため、この点を切り口としてイングランド統一に教会が果たした役割を検討した。また本年度は文献をさらに充実させることができ、研究環境は引き続き向上している。特にブリテン諸島の歴史的展開を把握する上で言語の果たした役割の重要性を改めて認識し、ブリテン島における俗語文学、俗語とラテン語、韻文と散文、口承と記録に関する文献を収集し、古英語・古アイルランド語の学習を継続して行っている。最後に、本研究課題が対象とする811世紀のブリテン諸島の邦語の概説書は皆無と言える中で、最新の知見・方法論を反映した『オックスフォードブリテン諸島の歴史』第三巻の翻訳に携わったことは我が国におけるヨーロッパ初期中世史研究のみならず、文字史料に偏重することなく物質文化にも大いに配慮した研究手法の紹介・提示という点で、歴史学一般に寄与するものであると考えられる。

王権の伸長過程に関しては、ウェセックス王権の拡大の中でとりわけ重要な時期の一つである「アングロ=サクソン人の王国」の時期(c.880-927)における王国集会に着目して研究を行った。従来この時期はウェセックスの支配がマーシア地域に拡大した時期とされてきたが、両地域の関係性はウェセックス王とマーシアの支配者であるエセルレッド・エセルフレド夫妻との間の関係性に終始し、特に後二者の権力の制限とウェセックス王権による統治への協力が語られてきた。その議論においては当時のマーシア地域の統治実態が見えてこなかったが、エセルレッド夫妻によって開催されたマーシア人の王国集会に着目することで、この時期のマーシア地域の統治実態の具体相を描き出すことができた。その結果ウェセックス王権は、既存の統治機構に変えて、自らの支配をマーシア地域に押し付けたのではなく、むしろマーシア人の集会の十全な働きにマーシア地域の統治を委ね、その集会に選択的に介入することで、マーシア地域への支配権の拡大を円滑に行い得たことが判明した。貴族と教会についても、上記の「アングロ=サクソン人の王国」の時期のウェセックスとマーシアの聖俗諸侯が基本的には別個の集団を形成しており、それぞれがウェセックス王、エセルレッド夫妻と共同で集会を通じてそれぞれの地域を統治していたことが確認された。一方でこの時期両地域の聖俗諸侯は集会、宮廷、共同の軍事行動を通じて交流する機会が増大し、婚姻関係を通じて両地域に利害関係を持つ者が増加するにしたがって、両地域の統合とその先にあるイングランド王国の形成に際して、それを橋渡しする役割を果たしたことが明らかになった。イングランド王権の伸長過程についてはその前史としてのアングロ・サクソン諸王国の形成過程について、特にフイッチェ王国を事例として、群小王国から少数の大国への統合過程を整理した。貴族研究については上記の統合過程に伴う、王族から貴族への変質の実態について扱った。教会研究については教区への分割と諸王国の成立を連関的に考察した。また本研究は主に政治史、制度史に着目するものであるが、今回翻訳作業を通じて、ブリテン島の景観、領主制、社会階層やその衣食住、手工業・商業活動等の社会・経済史的側面について学ぶ機会を得た。それによって王権や貴族が拠って立つ社会へと視野が広がり、当初の研究目的を達成するためにも有益であった。27年度が最終年度であるため、記入しない。フイッチェ王国の研究によって明らかになったアングロ・サクソン初期の王国の成立過程を「トライバル・ハイデッジ」という史料に当てはめることで、8世紀までの諸王国の成立と相互の関係、政治秩序の実態について論じる。更に可能であれば、従来のアングロ・サクソン(ゲルマン)とブリトン(ケルト)という対比的な枠組みを廃し、特定の地域がたどった歴史的展開を新たな視点で考察する。その際考察に値する地域としてはブリトン系のキリスト教が継続した一方で、ローマ教会とアイルランド教会が競って布教に努めた現在のミッドランド西部にほぼ相当する地域をその一例として挙げることができる。また引き続き古英語、古アイルランド語に加えて、古・中ウェールズ語、古ノルド語の習得に努める。上記のテーマをはじめとして研究成果を論文、翻訳、新刊紹介等を通じて公表してゆく。
コラーゲンを複合した天然型のヒドロキシアパタイト焼結体の人工骨の開発

本研究は、分担者の広田のヒドロキシアパタイトの高圧低温焼結法を応用して、アパタイトと牛由来コラーゲンおよびヒアルロン酸とを低温で焼結する方法を開発することを目的として、世界に先駆けてこれに成功した。動物の骨格はアパタイトとコラーゲンの複合体であり、靭性強度がセラミックス単体に比べて高く、かつ弾性、粘性もはるかに高いうえに天然骨は常にリモデリングしている。アパタイトと有機質を複合して燃結し、リモデリングしやすく粘弾性のある人工骨を開発することは夢とされていた。我々はこの人工骨を、進化の各ステージを代表とする生物(水棲の原始脊椎動物の軟骨魚類のサメ、円口類のヌタウナギ、鳥類のウズラ、哺乳類の成犬など)に移植し、生体力学環境下で組織反応の観察を行った。牛由来のコラーゲン複合アパタイト低温sintering人工骨を哺乳類(成犬)とサメに移植した結果、哺乳類で著明な組織反応と細胞レベルの消化と細胞分化が認められたが、サメにおいては類骨と造血巣の誘導が認められた。牛由来のコラーゲンを含む人工骨が鮫の組織と反応しないことは重大な発見といえる。胎児の世界では個体発生の各ステージで窒素の代謝も軟骨魚類、両性類、爬虫類、哺乳類と一致して変化するから、主要組織適合抗原も個体発生に一致して円口類、軟骨魚類に存在しないことが強く推察された。牛コラーゲン複合のアパタイト人工骨で、哺乳類に見られる組織反応がないということは、軟骨魚類に組織適合抗原がない可能性が考えられる。これを検証する目的で、組織の移植実験を行った。種々の組織移植実験の結果、サメ同志の皮膚移植、サメの筋層へのゼノプスとマウスの筋肉の移植がともに生着した。これらの成果は、従来の自己・非自己で成り立つ組織免疫学の基本概念を揺るがす重大な発見である。合成アパタイトを用いて移植された個体の間葉細胞の遺伝子の機能発現により、ハイブリッド様式で人工的に間葉系高次機能細胞を誘導する実験手法を実験進化学手法として開発した。コラーゲン複合のアパタイトの人工骨には抗原性の問題とプリオン、クロイツフェルトヤコブ病の感染の問題である。コラーゲン複合アパタイトでは、生体材料となるコラーゲンをいかなる動物から得るかが問題となる。今日プリオンには対応するすべがないため哺乳類材料は近い将来先進国においては法律によってすべて使用禁止となる可能性が高い。原始脊椎動物に主要組織適合抗原がないとなれば、一気に2つの問題が解決される。平成6年度に行った実験では、結晶粒径が0.5μm以下のアパタイト粉末とコラーゲンおよびヒアルロン酸を含有する組成物粉体に、50vol%の水分を含有せしめ、40°Cの温度下で、200MPaの圧力を8時間加えることにより、成型体を形成することに成功した。現在、成型体に実際の骨に近い各5μm、20μmおよび0.2mmの径の孔ができるように種々の工夫を行っている。

また6年度に完成した天然型の二種類の人工骨(コラーゲン、ヒアルロン酸との複合体)を成犬の筋肉内に移植試験を行っている。成犬の筋肉内への移植実験で、コラーゲンを含有しない、高圧低温緻密焼結アパタイト(300°C、200MPa)では、従来のアパタイト焼結体では全く認められなかった白血球の造血巣が移植部周囲に認められ、本研究開発で得られた天然型人工骨の有用性が強く示された。また、本研究が一部を構成するヒドロキシアパタイトチャンバーを用いた「人工骨髄の開発に関する研究」(平成35年度文部省科研費試験研究(B)(1)03557107)を日本人工臓器学会において発表し、オリジナル賞第一位を受賞した(1994年10月、東京)。またthe 8th CIMETEC World Ceramics Congress(1994年6月-7月、フィレンツェ)“Successful Pressure Sintering of Hydroxyapatite-Collagen Composite"および日本口腔外科学会総会(1994年4月、大分)において「常温加圧法によるcollagen-apatite天然型人工歯根の開発」と題して発表し、出席者一同に衝撃を与えた。平成6年度に計画した天然型人工骨の高圧低温焼結法の開発はほぼ達成され、成犬への移植実験も順調に進んでいる。低温焼結されたコラーゲン-アパタイト複合体は、従来のアパタイトのように破壊試験で破断することなく、円柱が太く変形するのみであり、またカミソリで切ることもできるものであった。本複合体は、今日緻密体のみが完成しており、生体内で実用とするための多孔体化のための新たな技術が必要とされる。現在、機械的手法により多孔化を試み、これを成犬に移植する実験を行っている。また、実験進化学として内骨格に軟骨のみしか持たないサメとメクラウナギに本研究で開発した天然型のアパタイトを移植して骨髄造血の発生を観察している。これに成功すれば進化の原動力が主体力学であることが検証されることになり、生物学上の意味は極めて大きい。平成7年度には、6年度で得られた成果(第32回日本人工臓器学会、東京オリジナル賞1位受賞)を踏まえて、コラーゲンおよびヒアルロン酸を複合した高圧低温ヒドロキシアパタイト焼結体を、従来型の1200°Cで焼結したアパタイトを対照として、成犬の筋肉内に移植し、3か月および6か月経過時にこれらを摘出した。標本を作製した後に、組織反応の観察を行った結果、有機物複合アパタイトと、従来型の無機質アパタイトの周囲に著明な白血球誘導が認められ、筋肉内において消化管の一部のごとくの細胞配列状態と細胞の分化誘導現象が見られた。この所見から、細胞レベルの消化という概念が導入された。一方、アパタイトは脊椎動物を定義する唯一の物質であり、この宗族の進化の各ステージを画然と分け隔てる臓器もまた、アパタイトがその構成の主体を成す器官(骨髄造血臓器と釘植歯)である。この観点から実験進化学として、このコラーゲン・アパタイト複合体を、進化の各ステージを代表する動物(哺乳類-イヌ、鳥類-ニワトリ、両棲類-アフリカツメガエル、軟骨魚類-サメ)の筋肉内に移植した。1、2、3、6か月経過時に摘出し、標本を作製してこれらの比較観察を行った。これらの結果を、従来型のアパタイトの筋肉内における組織反応と比較した結果、すべての例で著明な造血巣の誘導が観察された。
慢性副鼻腔炎、滲出性中耳炎に対する14員環マクロライド系抗生剤の有効性の検討

16歳以上70歳未満の肝・腎機能に障害を持たない慢性副鼻腔炎症例12例を対象に14員環マクロライド系抗生物質投与前および通常投与量の半量にて3カ月継続投与後の血液および鼻汁を採取した。血清中のサイトカイン、免疫グロブリン、C3、C4、CD4細胞、CD8細胞、NK細胞活性量の測定値の変化は、免疫グロブリンにおいてはIg-G量が、前1751±375mg/dl、後1602±345mg/dlと有意な低下を認めたが、他の免疫グロブリンについては有意な差は見られなかった。C3、C4、CD4細胞、CD8細胞量においては投与前後での有意な変化は見られなかった。NK細胞活性については前43.9±22、後41.9±19と有意な差ではなかったが、症例ごとの重症度、臨床効果別に分類して検討したところ、軽症例(4例)では前38.3±11.5、後21.0±9.7、中等症例(5例)では前28.2±7.0、後43.8±5.6、重症例(3例)では前77.7±0.8、後66.5±6.3という結果が得られた。サイトカイン量の測定では投与前後においての変化は見られなかった。マクロライド療法における全身的な免疫学的作用の1つとしてNK細胞活性の変化が認められ、重症度、臨床効果の差により上昇あるいは低下を示したことより単に免疫賦活にのみ働くのではなく、免疫の調整作用があるのではないかと推察した。鼻・副鼻腔粘膜での局所への免疫作用の検討としては、鼻汁中の免疫パラメーターの測定を行ったが、鼻汁量および粘稠性の差がみられ、安定した測定が困難であったため有効なデータの収集には至らなかった。また、滲出性中耳炎症例での検討は症例数が少なかったため今回の研究より除外した。
若年女性のやせに関連する因子の探索的検討

やせや肥満の背景には、食事や運動だけでなく、喫煙や飲酒・睡眠などの生活習慣が関連している。多くの研究では、対象者の飲酒量と喫煙量には相関関係が見られるが、適量飲酒者の喫煙が糖尿病発症に及ぼす影響は明らかでない。そこで本研究では茨城県民の住民健診の縦断的データを使用し、飲酒・喫煙を層別化して組み合わせた際の糖尿病発症リスクを検討することを目的とした。結果は日本疫学会、日本糖尿病学会において発表された。【方法】対象者は、1993年に茨城県検診を受診した40-79歳の男性63865名とし、糖尿病罹患者(空腹時血糖値≧7.0mo1/1または随時血糖値≧11.1mol/lまたは糖尿病治療中)(n=3116)、データ欠損者(n=346)、継続受診しなかった者(n=16809)、喫煙または飲酒をやめた者(n=20671)を除外した22923名を2007年まで追跡した。喫煙は「なし、タバコ20本/日未満、20本/日以上」、飲酒は「なし、アルコール摂取量15g/日未満、15g-30g日、30g/日以上」に分類し、両者の組み合わせによる糖尿病発症リスクを検討した。リスク比はCox比例ハザードモデルを使って計算した。解析にはSAS9.3を使用した。【結果】非喫煙かつ非飲酒群と比較して、一日にタバコ20本以上の喫煙かつアルコール摂取量30g以上の群では糖尿病発症のハザード比は1.42(95%信頼区間: 1.21-1.67)となった。また、非喫煙群では、J字型の傾向を示した。一方喫煙群では、タバコ20本/日未満の群では、それぞれ1.26(0.94-1.69), 1.27(1.04-1.54), 1.38(113-1.68)、20本/日以上の群では飲酒量が増えるにつれて直線的に糖尿病発症のハザード比が上昇した。【総括】喫煙と飲酒が重なることで、どちらかのみを摂取している場合よりもさらに糖尿病発症リスクが上昇した。また、適量飲酒による糖尿病発症リスク低下の効果は、喫煙によって打ち消される可能性が示唆される。(抄録なし)【目的】やせや普通体型の思春期女性による減量行動は多くの国で問題視されている。これらの不自然な減量行動(Inappropriate weight lossattempts; IWLA)は、摂食障害への進展やうつ傾向などさまざまな問題を引き起こしうるが、IWLAに関連する因子については、個別でのリスクは報告されつつあるものの、多変量解析で関連因子が明らかとされた研究はない。そこで本研究では、多変量解析にて、IWLAに関連する因子の検討を行った。【方法】都内の女子中学生とその母親171組を対象に、断面調査を行った。ロジスティック回帰分析を用いて、減量行動に関連する因子を検討した。関連要因として、親子の身長、体重、減量行動の有無、ボディーイメージ、体型認識、自己評価メディアの影響の各項目について質問紙表を用いて調査した。母子ともに同一の質問紙を使用した。【結果】49%の女子中学生が減量行動を経験していた。しかし、対象者の中で実際に過体重であったのはわずか2.2%であった。また、肥満度、メディアの影響といった女子中学生自身の因子のみならず、母親のメディアの影響、自己評価が減量行動の独立因子であった。【考察】本研究により、若年女性のやせ過ぎにつながる減量行動の環境要因の詳細が明らかになった。本研究の結果は、過度の減量行動の予防のためには、本人のみならず母親を含めた対策が重要である可能性を示唆している。他国の先行研究によると、減量行動はかえって体重増加につながるという報告もある。よって思春期の減量行動が、本当に若年女性のやせ過ぎにつながるかは今後さらに前向き研究を行う必要があると考える。やせを解明する上で、痩せることによって生じる不都合を明らかにすることは非常に重要である。特に近年、急増する日本人糖尿病患者の特徴として、必ずしも肥満でないことが挙げられており、非肥満者に対しても生活習慣病の予防を徹底することが着目されている。また、血糖コントロールと体重変動の間には密接な関連があり、体重が増加すると血糖値も高くなることが多い。そこで、糖尿病患者における血糖コントロールの変動と、糖尿病の三大合併症である腎症のマーカーとなる微量アルブミン尿の発症について検討を行い、結果がDiabetdogia 2012Aug;55(8):2128-31.にて公表された。【背景・目的】、2型糖尿病患者において、HbAlcの変動が微量アルブミン尿の発症に影響を与えるかについて、HbAlc測定のためのインターバル期間を設定したうえで前向きにて検討した。【方法】対象者は、2000-2007年の間に糖尿病専門クリニックを初診した2型糖尿病患者のうち、20-79歳かつ正常アルブミン尿であった812名を対象とした。初診から1年間をインターバル期間とし、その間に測定したHbAlcから平均AlC、個人内変動(SD-AlC)を算出しベースラインデータとした。微量アルブミン尿は半年ごとに測定し、微量アルブミン尿の発症日をエンドポイントとした。発症しなかった群では最終微量アルブミン尿測定日を観察終了日とした。

Cox比例ハザードモデルを用いSD-AlCが微量アルブミン尿のリスクとなるか検討した。解析にはSPSSI6.0Jを用いた。【結果】4.3±2。7年の観察期間中193名が微量アルブミン尿を発症した。平均HbAlcで調整した後も、SD-AlCは微量アルブミン尿発症の有意な因子となった(ハザード比[95%信頼区間]:1.37[1.06,1.78],p=0.016)。さらに平均HbAlcとSD-AlCの影響力を比較するために、両者の単位を1SDに変換し再度比較したところ、ほぼ同程度となった(それぞれ1.23[1.07,1.43],p=0.005,and 1.20[1.03,1.39],p=0.016)。やせや肥満の背景には、食事や運動だけでなく、喫煙や飲酒・睡眠などの生活習慣が関連している。多くの研究では、対象者の飲酒量と喫煙量には相関関係が見られるが、適量飲酒者の喫煙が糖尿病発症に及ぼす影響は明らかでない。そこで本研究では茨城県民の住民健診の縦断的データを使用し、飲酒・喫煙を層別化して組み合わせた際の糖尿病発症リスクを検討することを目的とした。結果は日本疫学会、日本糖尿病学会において発表された。【方法】対象者は、1993年に茨城県検診を受診した40-79歳の男性63865名とし、糖尿病罹患者(空腹時血糖値≧7.0mo1/1または随時血糖値≧11.1mol/lまたは糖尿病治療中)(n=3116)、データ欠損者(n=346)、継続受診しなかった者(n=16809)、喫煙または飲酒をやめた者(n=20671)を除外した22923名を2007年まで追跡した。喫煙は「なし、タバコ20本/日未満、20本/日以上」、飲酒は「なし、アルコール摂取量15g/日未満、15g-30g日、30g/日以上」に分類し、両者の組み合わせによる糖尿病発症リスクを検討した。リスク比はCox比例ハザードモデルを使って計算した。解析にはSAS9.3を使用した。【結果】非喫煙かつ非飲酒群と比較して、一日にタバコ20本以上の喫煙かつアルコール摂取量30g以上の群では糖尿病発症のハザード比は1.42(95%信頼区間: 1.21-1.67)となった。また、非喫煙群では、J字型の傾向を示した。一方喫煙群では、タバコ20本/日未満の群では、それぞれ1.26(0.94-1.69), 1.27(1.04-1.54), 1.38(113-1.68)、20本/日以上の群では飲酒量が増えるにつれて直線的に糖尿病発症のハザード比が上昇した。【総括】喫煙と飲酒が重なることで、どちらかのみを摂取している場合よりもさらに糖尿病発症リスクが上昇した。また、適量飲酒による糖尿病発症リスク低下の効果は、喫煙によって打ち消される可能性が示唆される。本年度は英語の原著論文1本が公表され、投稿中1本、執筆中数本であること、国内外の学会で計20演題の発表を行ったことより来年度以降も成果が排出できることが予想される。本年度は英語の原著論文1本が公表され、執筆中数本であること、国内外の学会で計19演題の発表を行ったことより来年度以降も成果が排出できることが予想される。本研究にて、母子の関連をさらに詳しく検討する必要性が示された。そのため、同対象者にて母子のボディーイメージの関連因子、相互関係を検討し、論文化を進めている。さらに、急増する日本人糖尿病患者の特徴として、必ずしも肥満でないことが挙げられる。そのため、非肥満者に対しても生活習慣病の予防を徹底することは非常に重要である。
ヒト肺上皮前駆細胞を用いた難治性肺疾患の病態解明

ヒト肺組織より肺胞構成細胞を分離する技術を確立した.この技術を用いて,肺胞上皮前駆細胞と肺胞II型上皮細胞との遺伝子発現および細胞機能を比較検討した.その結果,慢性閉塞性肺疾患由来細胞における免疫反応の違い,また特発性肺線維症由来細胞においてインフルエンザウィルスが増殖しやすいなど疾患肺由来肺上皮細胞の機能異常が明らかとなった.これらの結果より,難治性肺疾患に対する新たな治療戦略の構築が可能になると考えられる.ヒト肺組織より肺胞構成細胞を分離する技術を確立した.この技術を用いて,肺胞上皮前駆細胞と肺胞II型上皮細胞との遺伝子発現および細胞機能を比較検討した.その結果,慢性閉塞性肺疾患由来細胞における免疫反応の違い,また特発性肺線維症由来細胞においてインフルエンザウィルスが増殖しやすいなど疾患肺由来肺上皮細胞の機能異常が明らかとなった.これらの結果より,難治性肺疾患に対する新たな治療戦略の構築が可能になると考えられる.1.AEPCs固有またはATII共通の遺伝子発現解析AEPcs固有またはATII共通の遺伝子発現を解析するためには,基準となるヒトATII細胞の存在が必要である.しかし,サト肺組織から純度の高いATIIを分離する方法は今まで報告されていない.そこで,まずヒトATII細胞分離法の確立を行った.その結果,上皮細胞に固有に発現する細胞表面マーカーを2種類以上用いることによって,ATIIを約95%以上の純度で分離することに成功した.この新規分離法を用い,様々な疾患肺由来のATIIとAEPCsの遺伝子発現を解析した.その結果,慢性閉塞性肺疾患(COPD : chronic obstructive pulmonary disease)由来のATII固有に発現する遺伝子群を同定することができ,現在論文作成中である.また,同じ新規分離法をマウス肺に応用し,同様に遺伝子解析を進めており,将来的なマウス肺疾患モデル確立を目指して研究中である.2.AEPCsよりATIIへの指摘分化条件の確立AEPCsをATIIへ簡便に分化させ,またその分化を評価する技術を確立することは,この細胞を用いた創薬に大変重要である.そのため,指摘分化条件の確立を目指した.その結果,3種類の増殖因子の組み合わせと細胞外基質の存在によって,以前より簡便にATIIへ分化させる技術を開発した.将来的な創薬クリーニングを目指した準備として,東北大学病院呼吸器外科および石巻赤十字病院呼吸器外科の協力の下,同意が得られた肺切除症例より肺組織の提供を受け,様々な年齢および疾患を背景とするAEPCs cell lineを拡充中である.1.AEPCsとATII遺伝子発現相違AEPCs固有またはATII共通の遺伝子発現を解析するためには,基準となるヒトATII細胞の存在が必要である.そこで,ヒトATII細胞分離法の確立を行い(Am J Respir Cell Mol Biol doi:10.1165/2011-0172OC),ATIIとAEPCsの遺伝子発現を解析した.その結果,AEPCでは上皮間葉移行(epithelial-mesenchymal transition)に関わる遺伝子がATIIに比べると強く発現していることが明らかとなった.一方,ATIIではAEPCsに比べ,EGFシグナル関係の遺伝子が強く発現しており,これらの遺伝子発現の違いが,それぞれの細胞の性質を規定していると考えられた(論文投稿中).2.新たなヒト肺組織幹細胞の検索AEPCs以外のヒト肺組織幹細胞候補を検索した.現在報告されている様々な幹細胞表面マーカーを用いて,ヒト肺組織免疫染色およびフローサイトメーターによる解析を行った.その結果,幹細胞マーカーの一つであるCD133は一部の肺癌細胞に発現していることが明らかとなった.しかし,CD133を用いては,コロニーを形成するようないわゆる正常幹細胞の性質を有する細胞を分離することはできず肺組織幹細胞マーカーとしては不適であることがわかった.他の幹細胞マーカーであるc-kitを用いると,成人肺よりコロニーを形成する細胞を分離することが可能で,肺組織幹細胞マーカーの候補となり得ると考えられた(New Engl J Med365:464-466,2011).しかし,このc-kit陽性細胞は成人肺にはほとんど存在せず反対に胎児肺の内皮細胞に多く存在することから,ヒト肺血管内皮の前駆細胞である可能性が示唆された.AEPCsは上皮系の幹細胞で有り,c-kit陽性細胞は内皮系の幹細胞であるため,これら細胞を用いることによって,細胞相互間の影響が解明できると考える.昨年度に引き続き,東北大学病院呼吸器外科および石巻赤十字病院呼吸器外科の協力の下,同意が得られた肺切除症例より肺組織の提供を受け,AEPCs cell lineを拡充を行った.2.疾患肺由来ATIIの機能解析:新規肺胞細胞分離法開発により,疾患肺由来の肺細胞機能解析が可能となった.そこで,慢性閉塞性肺疾患(COPD)由来のATIIにおける遺伝子発現を解析したところ,MHC class I pathwayに関与する遺伝子群の発現が増強していることがわかり,COPDの新たな病態解明につながると考えている(BMJ Open, 2012).また,線維化肺由来のATIIはパンデミックインフルエンザウィルスに易感染性であることを明らかした(J Infect Dis, 2013).3.AEPCs cell lineの拡充:昨年度に引き続き,東北大学病院呼吸器外科および石巻赤十字病院呼吸器外科の協力の下,同意が得られた肺切除症例より肺組織の提供を受け,AEPCs cell lineを拡充を行った.一部研究内容に変更があるものの,概ね予定通り進行している.

24年度が最終年度であるため、記入しない。いままで存在が確認されていなかったヒト肺組織由来幹細胞の研究である.難治性肺疾患の多くは,加齢と環境曝露によって発症する.本細胞は,疾患肺より抽出した細胞であるため,加齢や環境曝露によるエピゲノム修飾を受けた細胞群である.この貴重な細胞を用い,今後このエピゲノム修飾にも研究を進め,難治性肺疾患に対する新たな治療戦略を開発していき,組織を提供していただいた患者さんへの還元を目指す.24年度が最終年度であるため、記入しない。
肥満誘導性不安障害モデルマウスの腸内細菌叢に対する運動の積極的予防効果

運動習慣は、肥満予防とともに、精神疾患に対する予防効果も期待できるものと考えられるようになったが、不明な点も多い。そこで本研究では、食餌誘導性肥満モデルマウスの抑うつおよび不安行動に対する運動習慣の発症予防効果について検討することを目的とした。実験には、C57BL/6雄マウス4週齢(n=60)を、通常食餌安静(CDSED)群、通常食餌自発運動(CDWR)群、高脂肪食餌安静(HFDSDE)群、高脂肪食餌自発運動(HFDWR)群に分け、通常食および高脂肪食は自由摂取とし、自発運動には、24時間アクセス可能な回転ケージを使用し、10週間飼育した。行動テスト後、脳内(大脳と海馬)の各種遺伝子発現解析を実施した。その結果、オープンフィールドテストでは中央滞在時間に運動群で安静群と比較して高い値が示され、不安様行動の回避が観察された。一方で、ガラス玉覆い隠しテストでは、運動群で常同行動を示す傾向であった。強制水泳テストでは、運動群で無動作時間の短縮が生じており、うつ様状態の抑制効果が観察された。しかしシュークロース嗜好テストで観察された高脂肪食による無欲状態に対する運動の効果は観察されなかった。大脳でのBDNFおよびNPYの遺伝子発現に顕著な影響は観察されなかったが、海馬では高脂肪食による明らかな発現抑制が生じていた。脳内炎症性サイトカイン発現には、明らかな変化は観察されなかった。以上の結果より、運動による不安様行動、あるいはうつ様行動の抑制効果が示されたが、その影響は通常食および高脂肪食にかかわらず誘導されることが現在までの段階で明らかとなっている。研究はおおむね順調に進展しており、予定していた実験1については、すでにサンプリングまで終了している。順次、ターゲットとしている行動関連因子についての分析を進める準備も十分整っている。運動および高脂肪食餌摂取によるマウスの腸内細菌叢の変化についての解析は、糞便中細菌DNA抽出を終え、現在進行中である。高脂肪食餌摂取による不安行動を示すマウスが観察されるなど行動変容を示しており、仮説の妥当性が示されつつある。また、一部行動テストでは、運動による不安行動改善効果も観察されている。一方、この行動変容の要因として腸内細菌叢の関与の可能性も考えられることから、不安行動を示したマウスの腸内細菌叢の特徴について分析を進めるとともに、不安行動を示したマウスからの便移植を行うことで、腸内細菌叢の直接的な影響について、レシピエントマウスの行動への影響から検討していく。研究については順調に進んでおり、それに伴い適切に予算を執行している。一部、当初予定額より安価な消耗品購入額を実現できたため平成30年度の予算残高が生じたが、おおむね順調に予算の執行ができている。

次年度以降は、成果報告とともに不安行動を示したマウスからの便移植を行い、腸内細菌叢の直接的な影響について検討するため、不安行動を示したマウスの便移植によるレシピエントマウスの行動評価と行動関連因子の遺伝子解析を行う上で必要な試薬および消耗品の購入費として使用し、計画的な研究の実施を予定している。計画的な研究の実施にあたり、分析の準備・前処理の手伝いとしてアルバイト1名の雇用を予定している。最終的な成果報告として国際学術誌への投稿を念頭に研究を進めている。
セラミックス複合体創製のためのゾル・ゲル反応の設計に関する研究

セラミックス複合体は次世代材料の一つとして広く研究されている。本研究はその一環であり、低い熱処理温度でセラミックスを作り得るゾル・ゲル法を材料の複合化に展開し、従来は困難であった材料の組合せを可能ならしめることを目的として行われた。具体的成果は以下のようである。(1)CH_3Si(OC_2H_5)_3を原料として柔軟性のある有機/無機ハイブリッドを作製した。(2)(1)を焼成し従成法では得られない多量の炭素微粒子を孤立状態で分散したSiO_2ガラスを作成した。またこのゲルはSiO_4四員環を主体としたポリマ-から成り、熱処理によってそれがより開放的構造へと変化することを明らかにした。(3)SiO_2ゲル繊維にSiO_2微粒子を分散させることにより焼成過程でのクラックの発生を抑制し、ゾル・ゲル法で作られるSiO_2ガラス繊維の強度を約5割向上させることができた。(4)SiCウィスカ-、ムライト微結晶を分散したムライト組成のゲル体を焼成することにより、粉体プロセスを用いることなく1300°Cで高密度SiCウィスカ-/ムライト複合体を作ることができた。(5)耐摩耗性TiNコ-ティング、耐酸化性SiO_2ーTiO_2系コ-ティングを黒鉛材料に施すことができた。(6)複合体の基本材料となるセラミックス繊維(Zro_2,PbTiO_3,BaTiO_3)を調製することができた。以上の成果はまだ基礎的な段階であり、克服されるべき果題を残してはいるが、ゾル・ゲル法がセラミックス複合体の創製のための手法として有望であることを示すものであった。ゾル・ゲル法の特徴をガラス又はセラミックス複合体の作製に生かすために、下記のいくつかのハイブリッド、複合体を対象としてゾル・ゲル反応条件の確立を目指して基礎的な研究を進めた。1.SiO_2系有機/無機複合体の作製条件及びその一方の原料であるCH_3Si(OC_2H_5)_3(MTES)から作ったゲルの熱変化。2.異形態シロキサンポリマ-の複合化によるシリカガラスの作製3.ウィスカ-/ムライト複合体の試作4.セラミックス強化用ZrO_2繊維の作製と性質の測定1についてはMTES単独の熱変化の詳細な知見とを組合せ、200C′′付近まで柔軟性のあるハイブリッドを作ることができた。耐熱性を改善する課題が残っている。2では、線状シロキサンと球状シリカのハイブリッドゲル繊維を作り、焼成することにより線状シロキサンのみから作られたものより機械的強度の大きいものを得た。3易焼結性ウィスカ-/ムライト複合体を粉体プロセスを用いることなく作ることができた。しかし、ウィスカ-による収縮阻害のため残存するポアの除去が問題として残っている。4.2.0GPaの引張り強度をもつ2rO_2繊維が得られたので、これとムライトとの複合体の作製を次年度の課題とする。(2)(1)を焼成し従来法では得られない多量の炭素微粒子を孤立状態で分散したSiO_2ガラスを作製した。

またこのゲルはSiO_4四員環を主体としたポリマ-から成り、熱処理によってそれがより開放的構造へと変化することを明らかにした。(3)SiO_2ゲル繊維にSiO_2微粒子を分散させることにより焼成過程でのクラックの発生を抑制し、ゾル・ゲル法で作られるSiO_2ガラス繊維の強度を約5割向上させることができた。(4)SiCウィスカ-、ムライト微結晶を分散したムライト組成のゲル体を焼成することにより、粉体プロセスを用いることなく1300°Cで高密度SiCウィスカ-/ムライト複合体を作ることができた。(5)耐摩耗性TiNコ-ティング、耐酸化性SiO_2ーTiO_2系コ-ティングを黒鉛材料に施すことができた。(6)複合体の基本材料となるセラミックス繊維(ZrO_2,PbTiO_3,BaTiO_3)を調製することができた。以上の成果はまだ基礎的な段階であり、克服されるべき課題を残してはいるが、ゾル・ゲル法がセラミックス複合体の創製のための手法として有望であることを示すものであった。
学生の意識変容からみた家庭科・教育実習事前指導におけるビデオ教材の役割とその開発

教育実習事前指導では、教育実習に対して学生に具体的なイメージを持たせることにより、「教育的鑑別の力」(アイスナー)や、「教育的瞬間を判断する力」(ヴァン・マーネン)を培い、ひいては教職に関する「活動の中で働く知」である「暗黙知」(マイケル・ポランニー)の形成を促すことができると考えられる。本研究ではその方策の一つとしてビデオ教材を作成し、それを活用した実践研究を試みた。平成15年度の作成ビデオは、「高等学校の一日一家庭科教員を中心にして」ならびに「家庭総合の授業」である。ビデオ教材の内容は、女子栄養大学卒業生の家庭科教員の学校での一日の様子とその教員の教育実習や初任者の頃を振り返ってのインタビューを交えたもの、並びに家庭科教員による1年生を対象とした家庭総合の食物の安全性・食品添加物を内容とするものである。平成16年度の作成ビデオは、「家庭科教育実習生の授業」ならびに「家庭科教育実習生の一日」である。その内容は、女子栄養大学の家庭科実習生の授業で遺伝子組み換え食品やポストハーベストの説明を組み入れた食の安全性について、実習生がどのような意図を持って望んだのか、また実習生の指導担当の教諭による指導留意点等のインタビューをまじえた構成である。ビデオ視聴の調査結果では、受講生は、教員として教材研究は欠くことができないこと、あらゆる教育の場で生徒とのコミュニケーションが必要であること、先輩としての教師の言葉からは日々研鑽を重ね自分の教育観の確立が必要であること等を読み取っていたことが明らかにされた。また平成17年度の本研究では、中学並びに高校の家庭科教員を対象として教育実習生に望まれる資質について質問紙調査をしたが、その結果でも実習生に対して教材研究の深化、指導法の研究・工夫、授業後の反省であり、ビデオから教員として必要とされるものを読み取った受講生の視点と共通のものが伺えた。今日、教職課程教育において、学生に教職への理解を深めるとともに、専門的な知識・技能を主体的に自己の中に統合し、実践的指導力の育成を図るカリキュラムが望まれているが、本研究はそれを考える手がかりとなるものと考えられる。教育実習事前指導の際、従来、教育実習に関するビデオを用いて指導を行ない、同時に自由記述による調査を実施してきた。そこでは、教育実習に対して具体的なイメージを持つことができるようになったこと、実習に向う意欲が湧いたこと、留意点の理解を深めたことなど、受講生の意識の変容が明らかにされている。さらに、教育実習に向ってどのようなビデオ教材が有用と考えられるのかをたずねた調査では(1)教授者と生徒との意思疎通がまだ十分にとれずにいる場合の授業例(2)家庭科の授業例(3)授業の際の生徒の反応や表情を示したもの、等であった。教授・学習の過程のあり方を理解させ、教育実習事前指導をさらに充実させ効果を上げるために、平成15年度の本研究では以下2本の教材ビデオを製作した。一つは「高等学校の一日-家庭科教員を中心に-」である。この構成は、家庭科教員を中心として、高校での学校生活の流れとその教員の教育実習や初任者のころを振り返ったインタビューを交えた内容である。他の一つは「家庭総合の授業」である。これは高校一年生を対象に、「食生活の管理-食品添加物-」の内容で実験を交えて行なった授業の例である。

平成16年度は、これらを用いて行なった教育実習事前指導の実践の検討にそって、教育実習生の授業を中心としたビデオの製作を課題としている。さらに、岡山県のノートルダム清心女子大学を訪問し、教育実習事前・事後指導について担当者と意見交換をした。そこでは絵画療法を応用して学生に絵を描かせ、理想的な教師像を探る指導が行なわれていた。このインタビュー結果は現在、整理分析中である。教育実習事前指導では、教育実習に対して学生に具体的なイメージを持たせ、実習を通じて学生の学習効果をより高めるための方策を探り、その具体的な対策について研究開発を行ないそれに基づき実践をしてきた。平成16年度の本研究では平成15年度に作成したビデオ教材「高等学校の一日-家庭科教員を中心に-」ならびに「家庭総合の授業」について、女子栄養大学教育実習生(平成16年度)を対象とするアンケート調査によってその成果の検討を行った。ビデオ教材の内容は、女子栄養大学卒業生の家庭科教員の学校での一日の様子とその教員の教育実習や初任者の頃を振り返ってのインタビューを交えたもの、ならびにその家庭科教員の授業から構成されている。ビデオ視聴に関する調査の結果では、家庭科の教員の学校の忙しい一日の実際のイメージがつかめたこと、絶えず教材研究が必要なこと、生徒とのコミュニケーションがあらゆる教育の場で必要であること、また教育実習生の先輩である家庭科教員の語ることばから、教員として自分の教育観を確立させることを日々心がけ研鑽が必要であること等が、明らかにされた。平成16年度教育実習生の実習の実状については、「女子栄養大学紀要(第35号)」に、ビデオ視聴に関しては「言語と交流(第7号))にそれぞれ掲載した。平成16年度のインタビュー調査では、香川県の国立香川大学および香川大学教育学部付属坂出小学校を訪問して、担当教官と面談、情報交換した。そこでは、教育実習指導に当たって、一日実習学校を学生に訪問、参観させ、各自の実習期間中の学習課題を明確にさせた上で教育実習に参加させる指導が行われていた。この試みを実践することにより、教育実習への意欲、学生の学習効果が顕著になったとのことであった。また、平成16年度の本研究では平成15年度の課題をもとに女子栄養大学教育実習生の家庭科の授業(高等学校一年生)、ならびに教育実習の一日を追ったビデオ教材を作成した。これらの検討は平成17年度の研究課題となる。本年度は、本研究の最終年度であり、研究のまとめとして以下のことを行った。1平成15年度並びに16年度に作成したビデオ教材(平成15年度作成・「高等学校の一日-千葉県立君津青葉高校の例-」、「家庭総合の授業」、平成16年度作成・「家庭科実習生の一日」、「家庭科教育実習生の授業」)の成果のついて、視聴した学生を対象とした自由記述による調査の分析によって明らかになったことを、「言語と交流」並びに「女子栄養大学紀要」に発表した。2中学校並びに高等学校の家庭科教員を対象とした質問紙による調査に基づき、家庭科教育実習生に対して学校現場の教員がどのような要望を持っているのか分析した。その結果、最も望まれたのは、教材研究の深化、学習指導法の研究・工夫であった。また、授業後の反省もあげられていた。
人工シデロフォアを利用した高機能微生物センサーの開発

微生物を固定化する際の化学素子となるヒドロキサム酸型およびカテコール型人工シデロフォアとそれらの鉄錯体を数種類合成し,各種スペクトルおよび電気化学測定を用いて,それらの性質を評価した.これらの人工シデロフォア錯体を利用した微生物の培養実験から,ヒドロキサム酸型人工シデロフォアを錯体では,人工シデロフォアの末端置換基の形状により微生物内に取り込まれる速度に違いが生じること,またカテコール型人工シデロフォア錯体は大腸菌内に取り込まれることを確認した.得られた人工シデロフォア錯体を自己組織化法により作製した活性エステル修飾金基板と反応させることで金基板上へ修飾した.得られた人工シデロフォア錯体修飾金基板の評価は表面赤外分光法および電気化学測定により行い,金基板上への人工シデロフォア錯体の修飾の有無および被覆率について評価した.得られた修飾金基板を利用して,水晶振動子マイクロバランス法により微生物の吸着実験を行った.まずヒドロキサム酸型人工シデロフォア錯体を用いた修飾金基板では,シデロフォアの末端置換基の大きさに応じて吸着挙動に差が見られた.これはシデロフォア錯体と細胞表面のレセプターが貫入的な相互作用で結合しているため,置換基の大きさに応じて立体障害が生じたものと思われる.一方ヒドロキサム酸型およびカテコール型人工シデロフォア錯体修飾金基板を用いて各種微生物の吸着実験を行ったところ,利用した人工シデロフォアの種類と吸着される微生物に相関があることが見出された.これは微生物表面のレセプターが相互作用可能な人工シデロフォアの種類が決まっているために生じる現象であり,選択的な微生物の吸着に本システムが利用できることが判明した.また検出限界向上のための金ナノ微粒子に人工シデロフォア錯体を修飾し,得られた人工シデロフォア錯体修飾金ナノ微粒子を用いて,微生物に対する吸着挙動の測定を行った.人工シデロフォア錯体を修飾した基板を利用することで,各種微生物をセンシングすることに成功した.また用いた人工シデロフォアの形状や微生物側のレセプターの種類に応じて,吸着可能な微生物が決まること,つまり微生物を選択的に吸着可能であることを見出した.当初計画していた検出感度上昇のための人工シデロフォア錯体を修飾した金ナノ微粒子の合成も完了したため,概ね当初の計画通りに研究が進捗していると考えている.現段階ではセンサーとして水晶振動子マイクロバランス法を利用しているが,水溶液中での測定となるため,どうしても感度上昇および安定性向上の面で限界が生じている.今後はこれまでとは異なるセンサー素子上に人工シデロフォア錯体を修飾することで,より安定かつ感度良く微生物の吸着・検出を行う事の出来るシステムの構築を考えている.具体的には半導体センサーの利用や電気化学的手法による検出を考えている.微生物を固定化するための化学素子となる人工シデロフォアおよびそれらの鉄錯体を複数合成し,その基本的物性について各種スペクトル測定および電気化学測定により評価した.続いて,合成された人工シデロフォアの生理活性に関して微生物の培養実験により検討したところ,人工シデロフォアの末端置換基の形状により,人工シデロフォアが微生物内に取り込まれる速度に違いが生じることが観測された.次に,得られた人工シデロフォア錯体を自己組織化法により金電極上へ修飾した.金電極上への人工シデロフォアの修飾は,まず活性エステル基を有するジスルフィドをリンカーとし金電極上に修飾し,その活性エステル部位と人工シデロフォア鉄錯体の末端アミノ基を縮合反応させることにより,目的の人工シデロフォア修飾基板を得た.電極上への被覆率は,サイクリックボルタンメトリー測定による修飾された人工シデロフォアの酸化還元波の電流量から見積もられた.得られた人工シデロフォア修飾電極を用い,水晶振動子マイクロバランス法により微生物の吸着実験を行ったところ,微生物の種類,修飾されている人工シデロフォアの構造に応じて微生物の選択的な吸着が観測された.微生物の検出限界は現段階で10^4CFUmL^<-1>であった.続いて検出限界向上のための金微粒子であるにAu_<55>ナノクラスターを既知法に従い合成した.現在,更なる得られたAu_<55>ナノ微粒子への人工シデロフォアの修飾実験を行っているところである.微生物を固定化する際の化学素子となるヒドロキサム酸型およびカテコール型人工シデロフォアとそれらの鉄錯体を数種類合成し,各種スペクトルおよび電気化学測定を用いて,それらの性質を評価した.これらの人工シデロフォア錯体を利用した微生物の培養実験から,ヒドロキサム酸型人工シデロフォアを錯体では,人工シデロフォアの末端置換基の形状により微生物内に取り込まれる速度に違いが生じること,またカテコール型人工シデロフォア錯体は大腸菌内に取り込まれることを確認した.得られた人工シデロフォア錯体を自己組織化法により作製した活性エステル修飾金基板と反応させることで金基板上へ修飾した.得られた人工シデロフォア錯体修飾金基板の評価は表面赤外分光法および電気化学測定により行い,金基板上への人工シデロフォア錯体の修飾の有無および被覆率について評価した.得られた修飾金基板を利用して,水晶振動子マイクロバランス法により微生物の吸着実験を行った.まずヒドロキサム酸型人工シデロフォア錯体を用いた修飾金基板では,シデロフォアの末端置換基の大きさに応じて吸着挙動に差が見られた.

これはシデロフォア錯体と細胞表面のレセプターが貫入的な相互作用で結合しているため,置換基の大きさに応じて立体障害が生じたものと思われる.一方ヒドロキサム酸型およびカテコール型人工シデロフォア錯体修飾金基板を用いて各種微生物の吸着実験を行ったところ,利用した人工シデロフォアの種類と吸着される微生物に相関があることが見出された.これは微生物表面のレセプターが相互作用可能な人工シデロフォアの種類が決まっているために生じる現象であり,選択的な微生物の吸着に本システムが利用できることが判明した.また検出限界向上のための金ナノ微粒子に人工シデロフォア錯体を修飾し,得られた人工シデロフォア錯体修飾金ナノ微粒子を用いて,微生物に対する吸着挙動の測定を行った.人工シデロフォア錯体を修飾した基板を利用することで,各種微生物をセンシングすることに成功した.また用いた人工シデロフォアの形状や微生物側のレセプターの種類に応じて,吸着可能な微生物が決まること,つまり微生物を選択的に吸着可能であることを見出した.当初計画していた検出感度上昇のための人工シデロフォア錯体を修飾した金ナノ微粒子の合成も完了したため,概ね当初の計画通りに研究が進捗していると考えている.現段階ではセンサーとして水晶振動子マイクロバランス法を利用しているが,水溶液中での測定となるため,どうしても感度上昇および安定性向上の面で限界が生じている.今後はこれまでとは異なるセンサー素子上に人工シデロフォア錯体を修飾することで,より安定かつ感度良く微生物の吸着・検出を行う事の出来るシステムの構築を考えている.具体的には半導体センサーの利用や電気化学的手法による検出を考えている.