hpprc/llmjp-kaken huggingface dataset:
地理的剥奪指標に基づく近隣健康格差の分析

本研究の目的は(1)日本社会を対象としたADI指標(地理的剥奪指標)の提案と、(2)小地域(近隣地区レベル≒町丁字スケール)におけるADIと健康指標との関連性を近隣環境要因の媒介に着目した評価、の2点である。ADIについては、貧困・剥奪に関連した国勢調査の小地域統計資料を利用して算出し、各種の健康指標との関連性を分析した。結果として、主観的健康感やがんの生存率など、各種の健康指標の悪化と地理的剥奪の高さとの関連性を報告し、その背景となる近隣環境との関係を考察した。これらを通して、健康の地理学における学際的研究の推進とともに、日本における小地域統計を利用した統計の高度利用について検討した。地理的剥奪指標arealdeprivation index(ADI)は、貧困・剥奪の地理的集中を要約する小地域の地理的統計指標であり、健康水準や保健ニーズの地理的な社会格差を計測する基礎的尺度として用いられる。本研究の目的は(1)日本社会を対象としたADI諸指標の提案と、(2)小地域(近隣地区レベル≒町丁字スケール)におけるADIと健康指標との関連性を近隣環境要因の媒介に着目した評価、の2点である。これらを通して、健康の地理学をめぐる学際的研究の推進とともに、日本における小地域統計を利用した統計の高度利用について検討する。2012年度は、第1にデータの基盤整備を推進し、とくに1995年2010年に実施された国勢調査資料の小地域統計資料を整理して、ADI計算の基礎資料とした。第2に、日本版総合的社会調査資料等のミクロデータから得られる貧困・剥奪に関連した状態の予測モデルをベースとして、この小地域統計の重み付き指標としてADIを複数定義し、計算を実施した。ミクロデータと小地域統計の変数定義の整合性を高めるための小地域統計のデータ処理(例えば、母子世帯数の小地域推定など)についても、その方法論と妥当性の確認の上、適宜実施した。また、ADIについては、空間的マイクロシミュレーションにより、より高度に小地域統計から高次の統計表のクロス表の中身を推計するより厳密な推計方法も提案した。現時点では計算時間の問題等、解決すべき課題もあるが、継続してその有用性を検討する予定である。今後は、算出されたADIを基準として、がん等の疾患や、主観的健康感等の健康指標、運動等の健康関連行動の指標の近隣健康格差を検討する予定であるが、先行して実施した大阪府のがん患者の生存率に関する分析においては、ADIによる剥奪の地理的水準が高いほど、生存率が段階的に低下する明瞭な関係性が認められた。地理的剥奪指標arealdeprivation index (ADI)は、貧困・剥奪の地理的集中を要約する小地域の地理的統計指標であり、健康水準や保健ニーズの地理的な社会格差を計測する基礎的尺度として用いられる。2013年度では、以下の研究を実施した。第1に、基礎的な地理的情報の整備を継続し、センサスデータの重み付き剥奪指標と空間的マイクロシミュレーションによる全国小地域剥奪指標の作成を実施した。第2に、重みつき剥奪指標として定義されたADIを利用した健康指標との関連性分析、がん統計資料を中心に実施した。大阪府のがん統計資料を用いた結果、生存率の小地域間格差はADIと明確な関連を示す点を、ノンパラメトリックな生存率解析や空間統計分析を通して明らかとした。第3に、複数の調査地域資料を利用して、GISを基準とする小地域の地理的環境指標と歩行、運動習慣等の関連についても検討を加えた。その結果、歩行習慣と小地域環境指標(Walkability)などの関連が確認されたが、認知的な環境指標に比べて関連が弱いことが確認された。また、これら環境指標とADIとの関連は調査地域では明確ではないが、広域的な分布資料をもって検討を加えることが1つの課題である。これらの研究の進捗状況については、2013年8月に京都で開催された国際地理学連合(IGU)京都会議において、applied geographyとhealth and the environmentの2つのcommissionの合同セッションを中心に発表を行い、海外の研究者を交えた討論を行った。

ADIについては、貧困・剥奪に関連した国勢調査の小地域統計資料を利用して算出し、各種の健康指標との関連性を分析した。結果として、主観的健康感やがんの生存率など、各種の健康指標の悪化と地理的剥奪の高さとの関連性を報告し、その背景となる近隣環境との関係を考察した。これらを通して、健康の地理学における学際的研究の推進とともに、日本における小地域統計を利用した統計の高度利用について検討した。最終年度では、各研究分担者を中心に、国際誌を中心とした学会誌への論文発表や学会での報告を通して、成果の社会的発信に注力した。総じて、ADI指標を評価軸として健康指標との様々な関連が報告され、近隣の社会経済的な環境特性による居住者の健康への影響が示唆されたが、この関連を媒介する可能性のある買物環境や運動環境などのより具体的な環境指標については、ADIとの関連が必ずしも明確ではなかった。最終的に結果を総括し、健康の社会格差が地理的に表出する事実に基づいて、地理学者と健康科学領域の研究者の共同研究が果たす意義を議論した。とくにGIS環境の発達や多様な地理情報が利用可能となった現状では、従来よりも詳細な空間と健康の関連性が分析可能であり、それを一層推進する統計利用の体制や分析方法論の発達が期待される。ただし、現時点では地理的な環境そのものも変化する存在であり、それを考慮した動的な健康の地理的格差の分析は、今後に残された課題である。26年度が最終年度であるため、記入しない。地理学26年度が最終年度であるため、記入しない。本年度は予定された剥奪指標の計算を実施し、関連する論文・研究発表を実施しえた。予定された研究計画に従った研究実施がなされ、関連する論文、研究発表を進めることができた。とくにIGU京都会議では、当該科研の分担研究者によるまとまった研究成果の対外的な発信がなされた。地理的剥奪の健康への影響の経路について検討する視点を充実させるため、田淵貴大博士を新たに研究分担者に加え、場所による差別の経験とその地理的集積に関連した近隣環境の格差を検討すべき論点に加える。また、運動と近隣環境の関連性については、運動実施の具体的状況を把握するための調査資料を補足的に収集する。運動と近隣環境の関連性については、その関連性の弱さについて、補足的な検討が必要と思われた。具体的には、個人の環境の選択や近隣環境の変化による問題、また具体的な運動実施の場所(近隣以外での運動など)に関する情報である。これらを補足する資料については、昨年度補足的な調査を意図したが、調査実施者との関係で調査実施に至らなかったため、本年度の予算の範囲内で、補足的な情報の収集をはかるものとする。上記の変更に対応するため、翌年度の研究費とあわせて新たな分担者への分担金の配分(主として物品費と国内旅費)と、補足的調査資料の収集に関連したデータ入力やデータ入力機器の購入を行うほかは、当初の計画案に沿った研究費の使用を想定している。
顎機能異常における咬合の占める役割、特に顎関節と咀嚼に及ぼす影響について

顎口腔機能が正常である状態とは、それを構成する顎関節、咀嚼筋、咬合、およびそれらを支配している中枢神経系が生理的に調和して機能している状態の事である。なんらかの原因でそれら構成要素の一部に異常(障害が)生ずると、顎口腔系全体の調和が崩れ、それがある閾値を越えると、顎機能異常へと進行することが知られている。歯科補綴学は治療の目的から患者の咬合を直接扱う立場にあり、治療行為が反対に咬合の異常を招き、患者の顎口腔系の調和を乱し、顎機能異常を作ってしまう危険性をも同時に有している。従って、そのような医原性とも言うべき疾患を未然に防ぐためには、咬合に関する知識、特に、顎口腔系に調和する咬合に関する知識の必要性が考えられる。今回は、“顎機能異常における咬合の占める役割、特に顎関節と咀嚼筋に及ぼす影響について"の検討を目的とし、科学研究費補助金が支給され、咬合状態の変化が顎関節に及ぼす影響について検討した。平成元年度は、顎口腔機能に関する疾学的調査を実施し、咬合異常と顎関節や咀嚼筋の障害の関係について分析した。(1)咬合異常例に顎関節や咀嚼筋障害を有する傾向が認められたが、個々咬合異常との関係は明白でなかった。平成2年度は、咬合の変化に対する顎関節や咀嚼筋の反応について検討した。(2)片側の最後方臼歯を支台歯とする橋義歯(Br)例を用い、Brの装着、撤去による咬合変化に対して、顆頭位や咀嚼筋活動状態に平均的には一定の変化が認められた。顎口腔機能が正常である状態とは、それを構成する顎関節、咀嚼節、咬合、およびそれらを支配している中枢神経系が生理的に調和して機能している状態の事である。なんらかの原因でそれら構成要素の一部に異常(障害)が生ずると、顎口腔系全体の調和が崩れ、それがある閾値を越えると、顎機能異常へと進行することが知られている。本研究では、顎機能異常の原因と咬合の関係を探るため、顎関節や咀嚼筋に対する咬合の影響について検討を行っている。平成元年度は、その第一段階として顎機能異常の原因の一つとして、咬合の占める役割を検討するため、顎口腔機能がに関する疫学調査を以下の項目について実施した。(1)咬合分析:残存歯数、補綴装置の状態、歯牙状態(咬合面修復、齲蝕、動揺度、咬耗、等)、各種咬合位(咬頭嵌合位、後方歯牙接触位、作業側咬合位、平衡側、前方咬合位)における歯牙接触状態。(2)咀嚼筋機能分析:触診による臨床的評価、および筋電学的分析。(3)顎関節機能分析:触診による臨床的評価、およびx線写真による顆頭位、骨構造の分析。(4)咀嚼筋、顎関節分析結果と咬合分析結果の相互的因果関係の検討。

歯科補綴学は治療の目的から患者の咬合を直接扱う立場にあり、治療行為が反対に咬合の異常を招き、患者の顎口腔系の調和を乱し、顎機能異常を作ってしまう危険性をも同時に有している。従って、そのような医原性とも言うべき疾患を未然に防ぐためには、咬合に関する知識、特に、顎口腔系に調和する咬合に関する知識の必要性が考えられる。本研究では、顎機能異常の原因と咬合の関係を探るため、顎関節や咀嚼筋に対する咬合の影響について検討を行っている。平成2年度は、咬合の変化に対する顎関節や咀嚼筋の反応について以下の項目について検討した。(1)顎関節に対する影響について:片側の最後方臼歯を支台歯とする橋義歯(Br)例を用い、Br装着前後における、噛みしめ時の顆頭の挙動についてX線学的に検討したところ、Br撤去側顆頭は、平均的に数100μm後上方に偏位を示したが、個々の症例においては、異なった反応を示した。(2)咀嚼筋に対する影響につて:(1)の例において、同様にBr装着前後の、噛みしめ、歯牙タッピング、および咀嚼時の両側咬筋、側頭筋の挙動について筋電図学的に検討したところ、Br撤去側の筋活動とSP発現頻度は、平均的に減少傾向を示したが、個々の症例においては、異なった反応を示した。
ナノ・マイクロ熱輸送センシングとフォノンスペクトロスコピー

●超伝導薄膜の面内方向熱伝導率の高感度センシング超伝導薄膜の熱伝導率異方性を高感度にセンシングするためには,均一なメンブレン構造を形成する必要がある。本年度は,超伝導薄膜の基板材料に着目し,感度を飛躍的に向上させる新しいメンブレン構造形成技術を提案・開発した。まず,異方性センシングに適したメンブレン領域の大きさを決定するために,感度解析を行った。次に,メンブレン構造を形成するファブリケーションプロトコルを確立した。特に、本デバイス専用のウェットエッチング装置を独自に開発し,所望のメンブレン構造を形成することに成功した。作製したデバイスを用いて室温で面内方向の熱伝導率測定を行い,提案手法の妥当性を検証した。さらにクライオスタットを用いて熱伝導率の温度依存性センシングへの適用性を実験的に明らかにした。●セミクラスレートハイドレートの相変化・熱伝導率同時センシングセミクラスレートハイドレートは水分子によって作られる籠状格子の中に他の分子(ゲスト分子)が非対称に包接された構造を持つ結晶物質であり,ラットリング現象によって特異な熱輸送性質を有すると考えられている。本年度は,パリレンを蒸着した非定常細線プローブによってセミクラスレートハイドレートの熱伝導率-温度依存性を高感度に測定可能なシステムを構築した。特に,水和数に応じた結晶状態と熱伝導率の相関が明らかになっていない。そこで,まず特定の水和数に着目した純度の高いセミクラスレートハイドレートを生成する結晶化技術を構築した。次に,観察用石英窓を有する非定常細線用チャンバーを構築し,セミクラスレートハイドレートの結晶成長をリアルタイムに観察し,相変化温度をまたぐ広範な温度域で熱伝導率測定を行った。また,構築したシステムの妥当性を検証するために,トレハロース水溶液の熱伝導率-温度依存性センシングを行い,不確かさ評価を行った。平成30年度は,当初計画していた研究実施項目に関して全て達成することができている。超伝導薄膜の面内方向熱伝導率測定技術の開発に関しては,従来技術では加工が難しいペロブスカイト構造基板上のYBCO超伝導薄膜メンブレン構造を形成することに初めて成功しており,高感度な熱輸送性質センシング手法を構築することができた。さらに,優れた臨界電流特性を有するDyBCO超電導薄膜について,提案手法を用いて熱伝導率測定が可能であることを実験的に明らかにしており,当初の計画以上に進展している。また,パリレン蒸着による絶縁処理を施した非定常細線プローブを用いて,トレハロース水溶液の過冷却状態,ガラス状態における熱伝導率測定に初めて成功しており,本研究課題は当初の計画以上に進展しているといえる。今後は,ナノデバイスの劣化メカニズムの解明を目指し,過年度までに開発してきた革新的センシング手法を不確かさ・感度・空間分解能・時間分解能の面で深化させ,劣化加速試験を実施する。また,提案するフォノンスペクトロスコピー技術の妥当性を検証するために,超伝導薄膜の熱伝導率-温度依存性データを取得し,フォノン熱伝導モデルからフィッティング解析の適用を目指す。●環境制御型近接場光熱顕微鏡の開発【1次元材料】広範な温度域での1次元ナノ材料の熱輸送性質を明らかにするために,近接場光技術を用いた温度分布の超解像イメージング技術を新たに開発した。提案技術をフォノンスペクトロスコピー技術へと深化させるためには,広範な温度領域で1次元ナノ材料の熱輸送性質を測定する必要がある。従来技術ではプローブを近接場領域に保持するために,水晶振動子を用いた近接場制御システムを用いてきた。しかしながら,幅広い温度レンジでスキャンを行う場合,水晶振動子の温度依存性の影響が極めて大きく,安定して近接場領域にプローブを制御することは不可能である。そこで光学式近接場制御システムを導入し,環境制御型近接場光熱顕微鏡に適用可能な制御技術を構築した。また,高空間分解能化を達成するために,プローブを周期的に振動変調しロックイン検出によってノイズを低減することに成功した。●超高速周期加熱サーモリフレクタンス法による超伝導薄膜の異方性センシング【2次元ナノ材料】2次元ナノ材料である超伝導薄膜を周期的にレーザーで加熱し,試料表面の温度応答を光学的に検知することで,2次元ナノ材料の熱伝導率をセンシング可能な測定システムを構築した。提案手法を超伝導送電デバイスへ応用するためには,強磁場下において薄膜面内方向の熱伝導率測定とフォノンスペクトロスコピーによってフォノン散乱要因を明らかにし,超伝導薄膜のナノスケール熱輸送機序を解明する必要がある。本年度は,超伝導薄膜を自立メンブレン構造に加工し,周期加熱レーザーと観察用レーザーの位置を面内にスキャンすることで,面内方向の熱伝導率を測定する方法を提案した。感度解析を行い面内方向の熱拡散長とスキャンレンジを考慮し,適切な周波数範囲を決定した。また,測定に適したメンブレン構造を明らかにした。平成29年度は,当初計画していた研究実施項目に関して全て達成することができ,おおむね順調に進展している。環境制御型近接場光熱顕微鏡の開発に関しては,新しい制御手法を確立し,高感度な熱輸送性質センシング手法を構築することができた。本達成項目により,ミリメートルレベルの広い領域をナノレベルの空間分解能でセンシングが可能となり,当初の計画以上に進展している項目もある。また,超高速周期加熱サーモリフレクタンス法による超伝導薄膜の異方性センシングに関しては,強磁場下における面方向熱伝導率測定の実現に向けて,新しい測定原理を提案するに至った。

また,高感度測定に向けたメンブレン構造を明らかにしており,本研究課題はおおむね順調に進展しているといえる。●超伝導薄膜の面内方向熱伝導率の高感度センシング超伝導薄膜の熱伝導率異方性を高感度にセンシングするためには,均一なメンブレン構造を形成する必要がある。本年度は,超伝導薄膜の基板材料に着目し,感度を飛躍的に向上させる新しいメンブレン構造形成技術を提案・開発した。まず,異方性センシングに適したメンブレン領域の大きさを決定するために,感度解析を行った。次に,メンブレン構造を形成するファブリケーションプロトコルを確立した。特に、本デバイス専用のウェットエッチング装置を独自に開発し,所望のメンブレン構造を形成することに成功した。作製したデバイスを用いて室温で面内方向の熱伝導率測定を行い,提案手法の妥当性を検証した。さらにクライオスタットを用いて熱伝導率の温度依存性センシングへの適用性を実験的に明らかにした。●セミクラスレートハイドレートの相変化・熱伝導率同時センシングセミクラスレートハイドレートは水分子によって作られる籠状格子の中に他の分子(ゲスト分子)が非対称に包接された構造を持つ結晶物質であり,ラットリング現象によって特異な熱輸送性質を有すると考えられている。本年度は,パリレンを蒸着した非定常細線プローブによってセミクラスレートハイドレートの熱伝導率-温度依存性を高感度に測定可能なシステムを構築した。特に,水和数に応じた結晶状態と熱伝導率の相関が明らかになっていない。そこで,まず特定の水和数に着目した純度の高いセミクラスレートハイドレートを生成する結晶化技術を構築した。次に,観察用石英窓を有する非定常細線用チャンバーを構築し,セミクラスレートハイドレートの結晶成長をリアルタイムに観察し,相変化温度をまたぐ広範な温度域で熱伝導率測定を行った。また,構築したシステムの妥当性を検証するために,トレハロース水溶液の熱伝導率-温度依存性センシングを行い,不確かさ評価を行った。平成30年度は,当初計画していた研究実施項目に関して全て達成することができている。超伝導薄膜の面内方向熱伝導率測定技術の開発に関しては,従来技術では加工が難しいペロブスカイト構造基板上のYBCO超伝導薄膜メンブレン構造を形成することに初めて成功しており,高感度な熱輸送性質センシング手法を構築することができた。さらに,優れた臨界電流特性を有するDyBCO超電導薄膜について,提案手法を用いて熱伝導率測定が可能であることを実験的に明らかにしており,当初の計画以上に進展している。また,パリレン蒸着による絶縁処理を施した非定常細線プローブを用いて,トレハロース水溶液の過冷却状態,ガラス状態における熱伝導率測定に初めて成功しており,本研究課題は当初の計画以上に進展しているといえる。超高速周期加熱サーモリフレクタンス法による超伝導薄膜の異方性センシング【2次元ナノ材料】について本年度実施した解析により,超伝導薄膜の異方性センシングに際して均一なメンブレン構造を形成する必要があることが明らかになった。
副腎低形成症をきたす新規責任遺伝子異常を有する疾患モデルマウスの作製と病態解明

本研究の目的は遺伝子Aが先天性副腎低形成症の新たな原因遺伝子であること、Wnt-βカテニンシグナル伝達系のヒト副腎皮質の発生・分化における役割を明らかにすることである。本研究期間では、遺伝子Aの特定領域を欠失した疾患モデルマウスを作製・解析し、疾患モデルマウスの発生・分化障害のメカニズムおよび副腎皮質の発生・分化における遺伝子Aの役割を明らかにする。
ケルビンプローブフォース顕微鏡を用いた半導体ナノ構造の表面物性計測

静電引力の探針・試料間距離変化による影響を抑えながらポテンシャル測定を行う方法を提案することを目指し,タッピングモードAFMをベースとしたKFMのポテンシャルフィードバック回路にサンプル・ホールド回路を挿入するKFM測定系を提案した.このシステムは構成が簡単で取り扱いも比較的容易であるにもかかわらず,ポテンシャル計測においては実質的にNC-KFM並みかそれ以上の高空間分解能の計測が可能になることを指摘した。実際に測定系を組んでInAs量子ドットに対してポテンシャル計測を行い,ドット内部やその周辺のwetting layer部分に同心円状のポテンシャル分布を観測した.このポテンシャル測定における空間分解能は10nm以下と見積もられ,タッピングモードAFMベースとしては世界トップレベルのポテンシャル測定の空間分解能を実現した.さらに,今回提案したKFM測定系では試料・探針間に印加する交流バイアスの振幅が10mVp-p程度まで抑えられ,試料表面の電子分布やポテンシャル分布に与える影響を最小限に抑えられることもわかった.なお,一連の研究でサンプル・ホールド回路を用いるうちに,それがタッピングモードAFMの測定速度の向上に利用できる可能性を見出し,実際にサンプル・ホールド回路を市販のAFMに組み込んだところ,スキャン速度の向上を実現するという思わぬ収穫も手にすることができた.以上,本研究を通じ,KFMにおけるポテンシャルの測定精度を高めるためには,試料の清浄化や探針・試料間の距離,特にタッピングモード,あるいはノンコンタクトモードなどAFMの動作モードについて考慮することが重要であることを明らかにし,さらに,サンプル・ホールド回路を用いたKFMフィードバックシステムを提案するなど計測手法としてのKFMの性能向上を図った.これまでに我々は,ケルビンプローブフォース顕微鏡(KFM)測定に際して探針・試料間に働く静電引力が探針・試料間の距離に依存することをシミュレーションや実験を通して示してきた.KFMは、帳常,試料表面の形状を測定するためにカンチレバーを機械的に振動させながら,同時に試料・探針問に働く静電引力を取り込んでこれをロックイン検出することによってポテンシャルフィードバックを行うが,探針・試料間に働く静電引力には形状像測定に伴う探針・試料間距離の周期的な変化による影響が働いているにも関わらず,その影響は実際の測定においてはロックイン・アンプで丸め込まれてしまっている.そこで,静電引力における探針・試料間距離変化による影響を取り除いてポテンシャル測定を行うために,従来のタッピングモードAFMをベースとするKFMに対して,そのポテンシャルフィードバック回路にサンプル・ホールド回路を付加したKFM(以下,SH-KFM)を提案するとともに,その実証実験を行った.実際にSH-KFM測定系を構成し,GaAs平面基板上に形成したInAs裏子ドットに対してポテンシャル計測を行ったところ,InAs裏子ドット内部やドット周辺のwetting layer部分に同心円状のポテンシャル分布がはじめて観測された.SH-KFMのポテンシャル測定における空間分解能は10nm以下と見積もられ,タッピングモードAFMベースのKFMでは世界トップレベルと考えている.試料・探針間に印加する交流バイアスもノンコンタクトモードAFMベースのKFM並みかそれ以下に抑えられ,従って試料表面の電子分布やポテンシャル分布に与える影響も最小限に抑えられることがわかった.静電引力の探針・試料間距離変化による影響を抑えながらポテンシャル測定を行う方法を提案することを目指し,タッピングモードAFMをベースとしたKFMのポテンシャルフィードバック回路にサンプル・ホールド回路を挿入するKFM測定系を提案した.このシステムは構成が簡単で取り扱いも比較的容易であるにもかかわらず,ポテンシャル計測においては実質的にNC-KFM並みかそれ以上の高空間分解能の計測が可能になることを指摘した。実際に測定系を組んでInAs量子ドットに対してポテンシャル計測を行い,ドット内部やその周辺のwetting layer部分に同心円状のポテンシャル分布を観測した.このポテンシャル測定における空間分解能は10nm以下と見積もられ,タッピングモードAFMベースとしては世界トップレベルのポテンシャル測定の空間分解能を実現した.さらに,今回提案したKFM測定系では試料・探針間に印加する交流バイアスの振幅が10mVp-p程度まで抑えられ,試料表面の電子分布やポテンシャル分布に与える影響を最小限に抑えられることもわかった.なお,一連の研究でサンプル・ホールド回路を用いるうちに,それがタッピングモードAFMの測定速度の向上に利用できる可能性を見出し,実際にサンプル・ホールド回路を市販のAFMに組み込んだところ,スキャン速度の向上を実現するという思わぬ収穫も手にすることができた.以上,本研究を通じ,KFMにおけるポテンシャルの測定精度を高めるためには,試料の清浄化や探針・試料間の距離,特にタッピングモード,あるいはノンコンタクトモードなどAFMの動作モードについて考慮することが重要であることを明らかにし,さらに,サンプル・ホールド回路を用いたKFMフィードバックシステムを提案するなど計測手法としてのKFMの性能向上を図った.
「持続可能な社会づくり」の理解促進と態度変容を促す園児保護者対象のプログラム開発

本研究では、幼稚園の園児保護者の「持続可能な社会づくり」に対する理解の促進と態度の変容を目指したプログラムを開発、実施し、その効果を検証することを目的とした。その目的を達成するために、文献研究及び学会や先進園への視察を通して、プログラムに関する情報収集を行った。その結果、ESDの概念を知識として得ることにとらわれず、自らとかかわりのある場所や事柄と具体的にかかわる実践が有効であるとの学びを得た。その結果を受け、大学教員の指導も受けながら、保護者向けのプログラムを作成し、実施した。まず「座学を通した持続可能な社会づくり」として、保護者を対象に講演会を実施した。ここでは、なるべく保護者にとって身近に考えられる内容とした。さらに、「現場とのかかわりを通した持続可能な社会づくり」として、園児が遊んでいる幼稚園の森で、この森の生態系の話や園児の遊びを紹介しつつ環境整備を行う機会を三回もった。プログラム実施後、保護者を対象に内閣府が平成26年に行った「持続可能な開発のための教育(ESD)に関する世論調査」と同様の調査を実施した。その結果、内閣府が行った全国調査に比べ、ESDの認知度が有意に高く、「具体的な活動をイメージしづらい」という回答が有意に低かった。また「ESDに参加してもらうための効果的な取り組み」として、「テレビ番組や新聞記事などを通じた学習」という回答が有意に低く、自由記述で「自然と触れる」「地域の行事に参加する」という、参加型の回答が多く得られた。以上のことから、本プログラムは、単なる知識を得るのみでなく行動する人間を育成するというESDの理念に沿うものであり、保護者の「持続可能な社会づくり」に対する理解の促進と態度の変容に有効であることが示唆された。
光応答抽出法による無廃棄物型貴金属リサイクルプロセスの開発

本研究の目的は貴金属回収のための無廃棄物型化学システム「光応答型溶媒抽出システム」を構築することである。H20年度の研究成果の概要は以下の通りである。(1)アゾ基を含むスルフィド系ジアミド(SDA)配位子及びバイピリジン配位子を抽出剤として貴金属(Au、Pd、Pt)の高選択回収を試みた。SDA配位子はAu、Pdに対する配位力がバイピリジン配位子に比べてかなり強く、分子中の配位子の構造変化による金属イオンの吸脱着が難しい。配位力の弱いバイピリジン配位子が光応答に適している。(2)バイピリジン配位子を含むアゾ化合物(BDPDA)を用いて協同抽出剤の検討を行った。その結果、カルボン酸が協同抽出剤として適していることがわかった。Au(III)の抽出に対しては360nmのUV光照射でBDPDAをcis化して抽出を促進できるが、460nmの可視光照射では逆抽出できなかった。しかしながら、700nmの長波長の可視光を用いることで効率的にAuを逆抽出できることがわかった。Pd(II)抽出については光応答効果が認められなかった。Pt抽出については360nmのUV光と460nmの可視光照射で協同抽出剤を用いることなく効率的な光応答抽出が可能であった。光応答抽出法によりAu、Ptの分離回収が可能である。(3)簡単な油水二相流流動装置を用いて本法の実プロセスへの適用性を検討した。並流で水相(Auイオン含有水溶液)と油相(BDPDA+オクタン酸+クロロホルム)を流してUV照射をすることで流通系でもUV光照射によってAu抽出を促進できた。貴金属リサイクルシステムの構築には、システムの合理化による経済性の向上とともに資源保全・環境保全に対する考慮が必要であり、余剰な化学物質を使用することなくかつ高い貴金属リサイクル率を達成できる貴金属分離システムの研究開発が不可欠である。このために本研究では貴金属回収のための無廃棄物型化学システム「光応答型溶媒抽出システム」を構築する。本年度の研究成果は次の通りである。(1)貴金属(Au、Pd)に対する高選択かつ高速抽出が可能な配位子の分子設計SDA配位子としてN,N-dimethyldiphenyl-3,3-thiodipropionamide(TDPA)について検討した。高選択かつ高速に貴金属類(Au,Pd)を抽出することを確認した。また、硫黄ドナーと同様に貴金属を選択配位する窒素ドナー含有配位子についても検討した。2つのバイピリジン配位子(窒素ドナー配位子)をもつアゾ化合物BDPDAとハロカルボン酸(2-プロモオクタン酸)を用いた協同抽出系において、貴金属に対する高い光応答抽出能があることを見出した。(2) SDA配位子を用いた光応答抽出剤(アゾ化合物)の合成と光応答性の確認TDPAなどのSDA配位子をアゾカップリングした化合物(光応答抽出剤)の合成を試みたが、未だ成功してない。平成20年度も引き続きSDA配位子の合成を行い、光応答性を調べる。(3)貴金属類(Au, Pd)の光応答抽出試験2つのバイピリジン配位子をもつアゾ化合物BDPDAと協同抽出剤として2-プロモオクタン酸を用いた協同抽出系においてAu、Pdの光応答抽出を試験し、UV光と可視光照射下で分配比の違いが1020倍に達し、更に窒素ドナーのプロトネーションのために従来抽出が困難であった高酸性領域でも有効な抽出容量が得られることがわかった。

H20年度の研究成果は以下の通りである。●アゾ基を含むスルフィド系ジアミド(SDA)配位子及びバイピリジン配位子を抽出剤として、Cis-Trans転移を利用した目的貴金属(Au、Pd、Pt)の高選択回収を試みた。SDA配位子は金、Pdに対する配位力がバイピリジン配位子に比べてかなり強く、分子中の配位子の構造変化をさせることが難しく、配位力の弱いバイピリジン配位子のほうが光応答に適していた。●バイピリジン配位子を含むアゾ化合物(BDPDA)を用いて協同抽出剤について検討をした。その結果、カルボン酸が協同抽出剤として適していることがわかった。金の抽出に対しては360nmのUV光照射でBDPDAをCis化して抽出を促進できるが、460nmの可視光照射では逆抽出できなかった。しかしながら、700nmの長波長の可視光を用いることで効率的に金を逆抽出できることがわかった。Pd抽出については光応答効果が認められなかった。Pt抽出については360nmのUV光と460nmの可視光照射で協同抽出剤を用いることなく効率的な光応答抽出が可能であった。Au、Ptの分離回収に光応答抽出法が適用できることがわかった。●簡単な油水二相流流動装置を用いて本法の実プロセスへの適用性を検討した。並流で水相(Auイオン含有水溶液)と油相(BDPDA+クロロホルム)を流してUV照射をすることで流通系でも抽出を促進できた。
癌抑制遺伝子産物による遺伝子発現制御ネットワークの網羅的解析

我々は、p53の標的遺伝子であり、アポトーシス制御に重要なBcl-2ファミリー分子Noxaを同定し、解析してきた。本年度は、Noxa欠損マウスを作製して解析を行った。癌遺伝子であるアデノウイルスE1Aを遺伝子導入したマウス胎児線維芽細胞(MEF)にアドリアマイシン等のDNA損傷刺激を加えるとp53依存性のアポトーシスが誘導されるが、Noxa欠損MEFではこのアポトーシス誘導が減弱していた。このアポトーシス誘導の減弱は、ミトコンドリアでのBax及びBakの活性化レベルでの抑制によるものであり、実際にNoxaはBax/Bakの上流で働くことを明らかにした。更には、マウス個体にX線照射した際の急性に起こる個体死が、p53欠損マウスと同様にNoxa欠損マウスで低下していること、急性に起こる腸上皮細胞(cryptの幹細胞、絨毛上皮の分化した細胞共に)のアポトーシスの誘導がp53,Noxa共に低下している事を見出した。これらの結果から、実際にp53によるアポトーシスの誘導をNoxaが(全てでは無いものの、その一部を)媒介していることを明らかにした。一方、我々の発表の後になってNoxaと同様にp53によって発現誘導されるBH3-only因子PUMAの欠損マウスが作製され、Noxaと同様に様々なp53誘導性アポトーシスの制御に部分的に関わることが報告された。この結果と我々の解析と合わせてp53によるアポトーシスの誘導にはBH3-only因子の発現誘導が重要であることが明らかとなった。更に我々はp53によって誘導される新規標的遺伝子群(特に癌遺伝子の導入によってp53による誘導性が変化する)をマイクロアレイ法にて同定し、その機能解析の結果、p53による新たな機能を媒介する分子を複数同定した。特に、p53によって発現誘導される複数のユビキチンリガーゼE3の基質特異的アダプター分子を同定し、p53の新たな機能を解析している。この研究は、癌抑制の新たな分子機構を探るうえでも興味が有り、研究を更に進める予定である。
嗅覚系におけるcyclicADPリボースによるニオイ情報伝達機構の解明

嗅覚系の末梢受容器は嗅粘膜における嗅細胞である。嗅細胞表面に存在する嗅線毛上にニオイ分子に対するレセプターが存在することが知られており,そのレセプターとニオイ分子が結合すると,細胞内外でのイオン交換が行われ,電位が発生する。細胞内での伝達系として,これまでcyclicAMPを介する系とイノシトール3リン酸を介する系が知られていた。近年,膵臓のランゲルハンス島のインスリン分泌細胞や小脳のプルキンエ細胞において,セカンドメッセンジャーとしてcyclicADPリボースを介する系が証明され,嗅細胞における関与が示唆されるようになった。そこで,本研究では嗅細胞におけるcyclicADPリボースの関与について分子生物学的手法を用いての証明を試みた。まず,嗅細胞に対してニオイ刺激時のセカンドメッセンジャーを測定するために,従来用いられてきたカルシウムショック法を応用した手法を用いたが,cyclicAMP, cyclicADPリボースともにニオイ刺激による優位な増加は認められなかった。また,cyclicADPリボース合成に関与すると考えられているCD38分子の存在の証明を,マウス嗅細胞を用いて検討したが,証明はできなかった。以上の実験において有意な結果が得られなかった背景として,ニオイ刺激という瞬時で反応が終了してしまう感覚器系の反応を,生化学あるいは分子生物学的な観点から測定するところに,本研究の困難さがあるものと思われた。今後は電気生理学的な手法あるいは刺激による反応を瞬時に止めることが可能な実験系の開発が必要と思われる。嗅覚系の一次ニューロンは鼻腔内に存在する嗅細胞である。ニオイ分子は嗅細胞表面にある受容体と結合し,受容体が引き起こす反応が細胞内に電位変化をひきおこし,上位ニューロンへ伝達されるといわれている。この電位変化を起こすための細胞内伝達物質は,これまでcyclicAMPあるいはイノシトール三リン酸といわれていたが,近年,cyclicADPリボースが嗅細胞内セカンドメッセンジャーとしての機能を有するのではないかと指摘されるようになった。そこで我々は主に生化学的あるいは分子生物学的手法を用いて,嗅細胞内でのcyclicADPリボースの機能を追求した。本研究に先立ち,本年は嗅細胞からニオイ分子と受容体の直接の反応の場である嗅線毛を取り出し,そこでのニオイ刺激による細胞内セカンドメッセンジャーの変化を測定する手技の確立に務めた。具体的にはカルシウムショック法という手技を用いて嗅線毛をマウスから抽出した。次いで,既に特定のニオイ種で変化することが知られているcyclicAMPならびにイノシトール三リン酸の合成活性を測定した。現在のところ秒単位の変化に関しては測定が可能であるが,ニオイ刺激後のセカンドメッセンジャーの動的な変化はミリ秒単位であるため,秒単位の変化がミリ秒単位の変化を反映するものか現在検討中である。また,同時にcyclicADPリボース合成に関与するといわれているCD38分子の存在をウエスタンブロッティング法を用いて検討中である。まず,嗅細胞に対してニオイ刺激時のセカンドメッセンジャーを測定するために,従来用いられてきたカルシウムショック法を応用した手法を用いたが,cyclicAMP,cyglicADPリボースともにニオイ刺激による優位な増加は認められなかった。

以上の実験において有意な結果が得られなかった背景として,ニオイ刺激という瞬時で反応が終了してしまう感覚器系の反応を,生化学あるいは分子生物学的な観点から測定するところに,本研究の困難さがあるものと思われた。今後は電気生理学的な手法あるいは刺激による反応を瞬時に止めることが可能な実験系の開発が必要と思われる。
ヒト化 SCID マウス/可視化 HIV を用いた感染早期 HIV 播種動態と治療効果の解析

本萌芽研究では、早期(暴露後24 hr前後)の抗HIV薬剤投与によってもたらされる効果を検討することを目的とし、ヒトPBMC移植NOD/Scid/Jak3-/-マウスに蛍光発光HIVmCherryを感染させたAIDSモデルマウスに抗HIV薬の一つであるraltegravir(RAL)の投与を行い、薬剤効果の評価を行った。投与により、in vivo imagingによるmCherryシグナルは検出困難となり、リンパ節の腫脹は抑制された。血中HIV-1p24抗原量は全例(12例)で検出限界以下となる一方で、血中HIV RNAコピーは検出される個体が12例中2例あった。これら2例の個体ではhCD83陽性(単球-M /DC系)の細胞に感染が成立していることも示された。以上の知見から、RAL投与開始までの期間、HIV(接種後24時間以内)に感染が確立した細胞はRAL投与下においても持続的にウイルスを産生する可能性が示唆された。平成24年度本萌芽研究では、ヒトで実施不可能な感染初期の抗HIV薬を用いた治療・予防投与の評価、即ち、性的接触に伴うHIV暴露並びに偶発的暴露(針刺し事故等)の際の早期(暴露後24 hr前後)の抗HIV薬剤投与によってもたらされる効果を仔細に検討することを目的とし、ヒトPBMC移植NOD/Scid/Jak3-/-マウス(hPBMC-NOJマウス)に蛍光発光HIVmCherryを感染させたAIDSモデルマウスに抗HIV薬の一つであるraltegravir(RAL;インテグラーゼ阻害剤)の投与を行った。その後の薬剤効果の評価をin vivo imaging法、免疫染色法、血中HIV-1 p24抗原/HIV-RNAコピー量測定法で観察し、以下の所見が得られた。HIVmCherry感染hPBMC-NOJマウスの投与群と非投与群を比較すると、投与群では(1) in vivo imagingによる明瞭なmCherryシグナル検出は困難となり;(2)リンパ節の腫脹は抑制され;(3)血中HIV-1p24抗原量は全例(12例)で検出限界以下となる一方で、血中HIV-RNAコピーが検出される個体が12例中2例あった。さらに、その2例の血中HIV-RNA陽性マウスを詳細に検討したところin vivo imagingによって腹腔大網に微弱なmCherry蛍光シグナルが観察され、感染細胞の主たる分画は単球/樹状細胞系であることも明らかになった。これらの知見から、RAL投与開始までの期間、HIV(接種後24時間以内)に感染が確立した細胞はRAL投与下においても持続的にウイルスを産生する可能性が示唆された。以上のことより我々のモデルが治療によって抑制できないウイルス血症が生じる原因を検討するために有効な手段ともなり得ることが示された。
心筋ミオシン分子の構造改変による最適な強心効果の導入に関する研究

心筋ミオシン分子に構造改変を導入することにより力発生能力を増大させるための基礎的情報を得るため、2種類のモデルにおいてミオシンの分子構造とモーター機能との関係を考察した。1)哺乳類心筋ミオシンの2つのアイソフォームV1とV3はATPase部位、アクチン結合部位、軽鎖結合部位などの機能部位を含む7カ所で構造が異なっている。この2つのミオシンをモデルとしてインビトロ運動再構成実験によって力発生能力を比較し構造と機能との関係を考察した。幼若ラット(V1)および甲状腺機能低下ラット(V3)心筋から抽出したミオシンをカバーグラスに固定しその上に蛍光ラベルしたアクチンフィラメントをATPを含む溶液に浮遊させて導入するとアクチンフィラメントは滑り運動を行った。さらにフィラメントの尾端にマイクロスフィアを付着させこれを顕微鏡の対物レンズを通して導入したレーザービームによりトラップした。フィラメントはマイクロスフィアを引っ張りトラップの中心から変位したのでこの位置から力を推定した。2つのミオシンは無負荷滑り速度では大きく異なるものの平均力発生能力ではほとんど差がないことが分かった。2)細胞性粘菌ミオシン発現系を用いヒト家族性肥大型心筋症に見られる変異ミオシンを作成し機能を測定した。この結果ミオシン頭部の内反応性の高いSH基に近い部位の変異、および軽鎖結合部位にある変異で力発生能力が低下することが明らかになった。特に後者ではATPase活性は保たれておりエネルギー変換において重要な部位であることを示唆する。これらの結果に基づきさらに積極的な分子構造改変を行う予定である。
ユビキチン-プロテアソーム系タンパク質複合体の形成制御

細胞内の主要なタンパク質分解経路であるユビキチン-プロテアソーム系は、細胞周期の制御や植物の自家不和合性の発現など、様々な生理機能の調節に関わっている。本研究では、ユビキチン-プロテアソーム系に関係する新たな複合体を単離して形成制御機構を解析することを目的とした。イネで発見したプロテアソーム19S調節因子サブユニットの重複遺伝子産物の発現量をイネの様々な組織で調べ、組織による19S調節因子のサブユニット構成が異なることを明らかにした。また、酵母20Sプロテアソームのα7サブユニットに関しては、C末端側に位置するセリン残基のリン酸化部位を決定した。プロテアソームのどのサブユニットが翻訳後修飾をうけているか、ほぼ決定した。プロテアソームサブユニットの転写制御因子であり、プロテアソームの構成成分としても同定されている酵母のRPN4と相互作用するタンパク質を単離、同定した。多くのプロテアソームサブユニットと相互作用することが報告されているBud32に関しても、TAP法で相互作用するタンパク質を単離し同定した。Bud32複合体は、Kae1,Cgi121,Gon7を含む4つのタンパク質から出来ていることが明らかになった。これらのタンパク質はいずれも細胞質にも存在するが、核に局在することが明らかにした。Bud32の欠失二倍体株はこれまでに報告されているように、Bipolar buddingではなくランダムな出芽が起こったが、その他のタンパク質の欠失株では、Bipolar buddingが観察された。一倍体では、すべての欠失株でほぼ正常なAxial buddingが観察された。二倍体株からも、TAP法でBud32複合体の単離を試みた。構成タンパク質は、電気泳動では一倍体とほぼ同じような構成を示した。二倍体でもBud32は、同じ複合体を形成し、その機能を発揮すると考えられた。細胞内の主要なタンパク質分解経路であるユビキチン-プロテアソーム系は、細胞周期の制御や動物の抗原提示や植物の自家不和合性の発現など、様々な生理機能の調節に係わっている。本研究では、ユビキチン-プロテアソーム系に関係する新たな複合体を単離すること、ユビキチン-プロテアソーム系複合体の形成制御機構を解析することを目的とする。本年度は、イネで発見したプロテアソーム19S調節因子サブユニットの重複遺伝子産物の発現量をイネの様々な組織で調べ、組織による19S調節因子のサブユニット構成が異なることを明らかにした(Shibahara, et al.)。また、酵母の20Sプロテアソームのサブユニットのリン酸化部位を決定した。さらに酵母での20Sプロテアソームや19S調節因子の翻訳後修飾を網羅的に解析し、細胞周期や環境変化による翻訳後修飾の変化を解析するための基礎的なデータを得た。抗体カラムやタグを導入したサブユニットを酵母細胞で発現させることにより、様々な細胞から簡便にプロテアソーム複合体を調製できるようになった。今後は、翻訳後修飾と複合体構成や細胞の状態との関連を分析し、複合体の形成制御機構を解析する予定である。ユビキチン化酵素については、タグを導入したサブユニットを酵母細胞で発現させるベクターを構築した。酵母細胞での発現と複合体の精製法を検討している。導入するタグは、現在、Hisx6タグを検討しているが、より純度の高い複合体を得るためにTAPタグの導入も検討中である。複合体の組成や翻訳後修飾の解析に質量分析装置は必須である。

主としてESI-Qtofを用いたハイスループットな分析システムの構築も行っており、サブユニット組成や翻訳後修飾の解析に必要なシステムが完成しつつある。本年度は、プロテアソームなどの複合体の組成や翻訳後修飾を解析した。これまでにプロテアソームのどのサブユニットが翻訳後修飾をうけているか、ほぼ決定し、酵母20Sプロテアソームのα7サブユニットに関しては、C末端側に位置するセリン残基のリン酸化部位を決定した。これらの結果をふまえ、これらの翻訳後修飾が細胞の状態によって、どのように変動するかを解析した。酵母に熱ショックをあたえた後、プロテアソームを抗体カラムによって精製し、そのリン酸化の状態を2次元電気泳動とリン酸基特異的染色法を組み合わせて解析した。熱ショックを与えるとα7サブユニットが脱リン酸化されることが明らかになった。C末端にHisタグを導入したα7サブユニットを発現させた酵母細胞で同様の実験を行い、C末端に存在するリン酸化部位での脱リン酸化がおきているどうかを解析した。C末端ペプチドを単離して、質量分析装置で分析したところ、3ヶ所リン酸化されたペプチドの量がやや減少している結果を得た。この結果を、確認するために、熱ショックの温度や時間を変えて、リン酸化の変動をさらに解析しているところである。ユビキチン・プロテアソーム系のその他の複合体については、酵母のCullinを含む複合体を単離することを試みた。Tandem Affinity Purification Tag(TAP法)を導入したタンパク質を酵母で発現させ、IgGカラム、Calmodulinカラムの2つのアフィニティを利用して、温和な条件で複合体の単離精製を行ったが、Cullinの発現量が低く、十分な量の複合体を単離できなかった。同様にユビキチン結合酵素をTAP法で精製を試みた。こちらは発現量がやや多く、複合体を単離できそうである。TAP法の条件検討を含め、複合体の単離を行っているところである。本年度は、プロテアソームと相互作用が報告されているいくつかのタンパク質に関して、それと相互作用するタンパク質をTAP法などを用いて精製、同定した。酵母のCullinを含む複合体をTandem Affinity Purification Tag(TAP法)を導入したタンパク質を酵母から単離することを試みていたが、IgGカラムによる濃縮が上手くいかず、タンパク質の発現が確認できなかった。TAP Tagの導入に問題があることがわかった。現在、別の菌株によってCullin様タンパク質の複合体の精製を試みている。プロテアソームサブユニットの転写制御因子であり、プロテアソームの構成成分としても同定されている酵母のRPN4と相互作用するタンパク質を単離、同定した。RPN4は、非常に短寿命のタンパク質であることが明らかにされており、実際、酵母から抽出しても、かなりの分解産物が観察された。そこで、分解シグナルとなっているN末端側を欠損させたタンパク質を酵母で発現させ、それと相互作用しているタンパク質をTAP法によって単離し、質量分析によって同定した。熱ショックタンパク質やいくつかの核酸結合タンパク質の他に、リボソームの多くのサブユニットが同定された。
BTB蛋白を介したCullin3 E3リガーゼの新たな消化器疾患メカニズムの解明

癌細胞においてBTB蛋白-Cullin3-E3リガーゼは新たな治療タ-ゲットになる可能性が報告されている。Alphascreening assayを使用しCullin3と強く結合するBTB蛋白(BACK-Kelchタンパク質群)を同定した。BTB蛋白のSiRNAを使用し、大腸癌細胞増殖能に変化を認めるBTB蛋白(KLHL-X)を見出した。KLHL-Xの発現が大腸癌において増殖、浸潤に関与している可能性が示された。また、側方発育型大腸腫瘍(LST)の浸潤度と粘膜粘液形質に関する報告は認めていない。ヒト検体による検討で異所性胃粘液形質発現がLSTの悪性化や病期進行度と関連することが示された。今回、我々は消化管細胞におけるBTB-ZnFドメイン蛋白質-Cullin3-E3ユビキチンリガーゼ複合体が果たしている役割について検討することであらたな癌治療や抗炎症治療ターゲットを見出し治療に役立てることを本研究の目的としている。BTB-domain proteinとCullin3の蛋白精製とSiRNAの作成。コムギ胚芽無細胞蛋白質合成法を利用し、ZnF-BTB蛋白質遺伝子129種のタンパク質とCullin3蛋白を作成したものを共同研究の愛媛大学から提供頂いた。また、同様に共同研究所の愛媛大学から提供していただいた、129種類のZnF-BTB蛋白質に対するsmall interfering RNA(SiRNA)を提供していただいた。最後に、試験管内で合成したZnF-BTB蛋白質とCullin3蛋白を使用することで、Alpha screening assayにおいて、Cullin3と結合するZnF-BTB蛋白の同定を試みた。試験管内でCullin3と結合する可能性のあるBTB蛋白118種類を同定した。現在そのなかから癌細胞株で細胞増殖・遊走能・浸潤能に関連している蛋白の同定を試みている。Alphascreening assayにおいて、Cullin3と結合するZnF-BTB蛋白の同定を試みた。同定されたBTB蛋白が大量でそれぞれの機能解析を行うのが困難を極めている。ユビキチンタンパクは、不要な蛋白質に付加されポリユビチキン化することでプロテアソームに不要な蛋白を認識させ分解させる。このことにより生体内の蛋白質の分解、細胞周期やシグナル伝達、形態形成や分泌、オルガネラの構築、DNA修復、翻訳調節などにおいてユビキチン-プロテアソームシステムは非常に重要な役割を担っている。標的蛋白質に対するユビキチン化は3つのユビチキン酵素、ユビチキン活性化酵素(E1)、結合酵素(E2)、さらに転移酵素(ユビチキンリガーゼ)(E3)によって行われる。この中でユビチキンリガーゼンは作用基質を認識する重要な役割を担っている。最近までこの多種に及ぶユビチキンリガーゼの作用機構の詳細については大部分不明であった。今回、我々は消化管細胞におけるBTB-ZnFドメイン蛋白質-Cullin3-E3ユビキチンリガーゼ複合体が果たしている役割について検討することで以下の研究成果を得た。今回検討した胃癌細胞(GCIY, NUGC4, KATOIII, MKN28, MKN45, MKN74)と大腸癌細胞(HCT116, HT29, SW480, CaCo2)にCullin3はmRNAレベルでも蛋白レベルでも認められた。Cullin3のみのSiRNAでは形質発現に明らかな変化は認めなかった。Cullin3のSiRNAは蛋白レベルとmRNAレベルでCullin3が有効であることが確認された。Alphascreening assayを使用することで、試験管内でCullin3と結合する可能性のあるBTB蛋白118種類を同定した。118種類の候補BTB蛋白を、SiRNAライブラリーを使用して、胃癌細胞株と大腸癌細胞株で網羅的にSiRNAを行ったところ、細胞増殖能に変化を認める、胃癌細胞に対するBTB蛋白Aと大腸癌細胞に対するBTB蛋白Bを見出すことが可能であった。大腸癌は本邦においても罹患率、死亡率ともに増加しており、その発生機序解明と治療ターゲットの解析は非常に重要な命題となっている。今回、我々は大腸癌における以下の2点の発生機序と治療ターゲット・バイオマーカーについての検討を行った。検討1として、生体内で約183種類あるといわれているBTBドメインを有する蛋白質の機能解析はほとんど行われておらず不明な点が多いが、近年、癌細胞においてもBTBドメイン蛋白-Cullin3-E3ユビキチンリガーゼはあらたな治療タ-ゲットになる可能性が報告されている。大腸癌におけるBTBドメイン蛋白が果たしている役割について検討することであらたな癌治療ターゲットを見出し治療に役立てることを本研究の目的とした。183種類の候補BTB蛋白のうち、Alphascreening assayを使用することで、試験管内でCullin3と強く結合するBTB蛋白(BACK-Kelchタンパク質群)を同定した。BTB蛋白のSiRNAライブラリーを使用して、大腸癌細胞株で網羅的にBTB蛋白質のSiRNAを行ったところ、細胞増殖能に変化を認める、大腸癌細胞株に対するBTB蛋白(KLHL-X)を見出すことが可能であった。

BTB蛋白質の一種であるKLHL-Xの発現が大腸癌において増殖、浸潤に関与している可能性が示された。検討2として、大腸側方型発育腫瘍における、異所性胃型粘液形質発現を検討することで、腺腫から癌へと悪性化する時におきる粘液形質変化の関連と、大腸癌の浸潤度と異所性胃型粘液形質発現の関連につき検討して大腸癌の治療バイオマーカーとして使用できるかの検討を行うことを目的とした。大腸LSTにおける異所性胃粘液形質発現や腸型粘液、内分泌分化傾向やSOX2は腫瘍の発生や悪性化と関連して、これらの治療進行度をはかるマーカーになり得る可能性が示唆された。癌細胞においてBTB蛋白-Cullin3-E3リガーゼは新たな治療タ-ゲットになる可能性が報告されている。Alphascreening assayを使用しCullin3と強く結合するBTB蛋白(BACK-Kelchタンパク質群)を同定した。BTB蛋白のSiRNAを使用し、大腸癌細胞増殖能に変化を認めるBTB蛋白(KLHL-X)を見出した。KLHL-Xの発現が大腸癌において増殖、浸潤に関与している可能性が示された。また、側方発育型大腸腫瘍(LST)の浸潤度と粘膜粘液形質に関する報告は認めていない。ヒト検体による検討で異所性胃粘液形質発現がLSTの悪性化や病期進行度と関連することが示された。今後、同定されたBTB蛋白の消化器系癌細胞におけるin vivo・in vitroの役割ついてさらに検討していく予定である。また、ヒトの癌患者検体を使用して、癌と同BTB蛋白の関連について検討していく予定である。今後、同定されたBTB蛋白の消化器系癌細胞におけるin vio・in vitroの役割ついてさらに検討していく予定である。実験の進行が遅れており必要な機材や薬剤の購入を差し控えたため。今後実験の進行に伴い必要な機材や薬剤、動物を購入していく予定。今後実験の進行に伴い必要な機材や薬剤を購入していく予定。