hpprc/llmjp-kaken huggingface dataset:
ヒアルロン酸が歯周組織細胞の生物学的機能に及ぼす作用とその作用機序に関する研究-フリーラジカルによるヒアルロン酸機能の装飾-

歯肉線維芽細胞あるいは歯肉上皮細胞を用いたin vitroの系において炎症メディエーターがヒアルロン酸産生とその分子量およびヒアルロン酸産生酵素におよぼす影響について検討した。その結果、IL-1βおよびTGFβは歯肉線維芽細胞のヒアルロン酸産生を亢進させたが、TGFβはIL-1βより高分子量のヒアルロン酸産生を誘導した。またIL-1βはHAS1、2、3全てのサブタイプmRNA発現を上昇させるのに対しTGFβはHAS1mRNAのみを強く上昇させ、HAS1が高分子ヒアルロン酸産生に関与することと一致した結果であった。次にヒアルロン酸の分解に関与すると考えられるヒアルロニダーゼの遺伝子発現に及ぼす影響についても検討を加えた。その結果、IL-1βおよびTGFβは3種類のヒアルロニダーゼ遺伝子(Hyal1,2,3)発現を変化させることはなかった。一方、歯肉上皮細胞はIL-1β+TNFα刺激あるいはアデノシンレセプターアゴニストである2CADO刺激を受けると誘導型NO産生酵素mRNAを発現し、また培養上清中にNOの安定した代謝産物NO_2^-+NO_3^-を上昇させることが明らかとなった。NOは細菌に対しては抗菌的に働き、生体に対しては炎症性メディエーターとして機能する。さらにNOあるいはNO由来のperoxynitriteがヒアルロン酸を低分子化することが知られている。また高分子のヒアルロン酸が低分子化すると高分子の際には見られなかった種々のproinflammatoryな生物活性を有することが明らかになってきた。従って歯周炎の炎症局所では組織修復のためのヒアルロン酸の産生亢進が認められる一方、同時にNOなどのフリーラジカルの作用を受けて炎症反応の中でヒアルロン酸の低分子化が進み、炎症の増悪という悪循環が生じている可能性が示唆される。歯肉上皮細胞(HGEC)を継代培養し、SV40 T antigenによって不死化を試みline化した細胞epi4を樹立した。HGECおよびepi4を用いて誘導型一酸化窒素合成酵素(iNOS)の発現能について判定量的RT-PCRを用いて検討すると、IL-1βとTNF αの共刺激あるいはアデノシンアゴニストである2CADP刺激は両細胞のiNOSmRNA発現を亢進した。さらにfluorometric assayを用いて培養上清中のNOの代謝産物であるNO2-+NO3-量について検討を行ったところ2CADOはepi4からのNO代謝産物を亢進させることが明らかとなった。さらにこのiNOSmRNAの発現、NO代謝産物の亢進はA1、A2aアデノシンレセプターサブタイプ特異的アゴニストを用いても同様の現象が確認されることから少なくともアデノシンレセプターA1、A2aを介してiNOSmRNAの発現およびこのiNOSを介してNOが産生されていることが強く示唆された。しかしながらHGFにおいてはこのような現象は確認されなかった。一方、HGFのヒアルロン酸合成酵素(HAS)のサプタイプmRNA発現についても検討を行った。IL-1β、TNFα、bFGはHAS 1、2、3mRNAいずれも亢進させる傾向を示したのに対し、TGFβはHAS1mRNAのみを強く亢進させた。HAS1、2は高分子量のHAS3は低分子量のヒアルロン酸の合成を触媒することが知られており、これらの知見から種々のサイトカイン刺激が異なった分子量のヒアルロン酸合成に関与していることが示唆された。歯肉線維芽

細胞を用いたin vitroの系において炎症メディエーターがヒアルロン酸産生とその分子量およびヒアルロン酸産生酵素におよぼす影響について検討した。その結果、IL-1βおよびTGFβは歯肉線維芽細胞のヒアルロン酸産生を共に亢進させ、その産生されたヒアルロン酸はともに高分子量のものが多く産生されていた。またTGFβは高分子量のヒアルロン酸産生に関わるHAS1mRNAのみを強く、IL-1βはHAS1、2、3全てのサブタイプmRNA発現を上昇させることと一致してTGFβがIL-1βに比してより高い分子量のヒアルロン酸産生が認められた。次にヒアルロン酸の分解に関与すると考えられるヒアルロニダーゼの遺伝子発現に及ぼす影響についても検討を加えた。その結果、IL-1β、TGFβともに3種類のヒアルロニダーゼ遺伝子(Hyal1,2,3)発現を変化させることはなかった。このことからIL-1β、TGFβ刺激によって線維芽細胞は低分子ヒアルロン酸を直接合成しないあるいはヒアルロニダーゼ活性によるヒアルロン酸の低分子化は生じない可能性が示唆された。一方、歯肉上皮細胞はアデノシンレセプターアゴニストである2CADO刺激を受けると誘導型NO産生酵素mRNAを発現し、また培養上清中にNOの安定した代謝産物NO_2^-+NO_3^-を上昇させるが、細胞内cAMPを上昇させ、またcAMP responsive element binding protein(CREB)のリン酸化を促進することが示され、アデノシンレセプター活性化によるNO産生にはこのシグナル伝達系の関与が示唆された。
非肥満者における低炭水化物食が血液脂質代謝マーカーへ与える影響

肥満者の減量へ効果をもたらす低炭水化物食は、主食を抜くことにより誰にでも簡単に継続できるダイエット法として肥満者のみならず非肥満者においても普及している。しかしながら、減量を必要としない非肥満者において、低炭水化物食が健康指標へ与える影響は十分に検討されていない。本研究では、低炭水化物食と血液脂質代謝マーカーとの関連を検討し、保健指導の現場において適切な処方を提案するためのエビデンス構築を目指す。
抗腫瘍活性を有する脱水素型ジケトピペラジンの生合成酵素系の解明と物質生産への応用

Cyclo(leuccyl-phenylalanyl)(CFL)の両側鎖の脱水素体albonoursinの生合成前駆体,をCFLと推測し,培養2日目のalbonoursin生産菌KO23株の培養液にCFLを添加したところalbonoursin生成の増加が観察された。さらに休止菌体,無細胞抽出液を酵素とする反応でもCFLからalbonoursinへの変換が認められ,KO23株がCFLからalbonoursinを合成する酵素系を有することが明らかになった。本反応は酸素非依存性であり,最適水素受容体としてphenazine methosulfate(PMS)が最も優れていることを明らかとし,新たな本酵素活性測定法を確立した。続いて,本酵素系を精製したところ,CFLから片側脱水素体を経てalbonoursinへの合成を触媒する画分とCFLから片側脱水素体への反応のみを触媒する画分を分離することができた。次に,CFLからalbonoursinへの脱水素反応の生合成中間体としてCFLの酵素反応液からCΔFL,CF△Lを単離した。最後に,基質をCFL以外のDKP,すなわちCGF,CAF,CFFに変えて反応を行ったところ,側鎖の両側または片側が脱水素されたと考えられる化合物の生成が認められ,そのうち,CGΔF,CAΔF,CΔFΔFを単離した。このように調製した脱水素体のうち,CΔFΔFのみがウニ胚卵割阻害活性を示したことから生理活性発現には両側鎖ともに脱水素されていることが必須であることが明らかとなった。またCΔFΔFの活性がalbonoursinより強かったことから,他の脱水素型DKP類の中により強い活性を示す化合物が存在することが示唆された。2,5-ジケトピペラジン類(DKP)には側鎖のα,β位が脱水素された脱水素型DKPが存在し,我々も以前にcyclo(phenylalanyl-leucine)(CFL)の両側鎖の脱水素体(albonoursin)を,放線菌Streptomyces sp.KO2388株の培養物より単離した。今回,CFLを,その構造からalbonoursin生合成前駆体と推測し,培養2日目のKO2388株培養液にCFLを添加し、さらに2日間培養したところalbonoursin生成の急激な増加が,基質の添加量に応じて観察された。さらに休止菌体反応でもCFLからalbonoursinへの変換が認められ,その反応の最適温度は50°C,最適pHは10.0であった。以上の結果からKO2388株がCFLからalbonoursinを合成する酵素系を有することが明らかになった。次に本菌を超音波破砕したところ,膜画分ではなく,無細胞抽出液中にこの変換酵素活性を認め,その最適pH(8.0),最適温度(60°C),温度安定性(50°Cまで)を決定した。pH8.0,50°Cで変換反応を行ったところ,1000mg/lのCFLから620mg/lのalbonoursinが生成した。次に基質をCFL以外のDKP,すなわちcyclo(Gly-Phe),cyclo(Ala-Phe),cyclo(Phe-Val),cyclo(Phe-Phe),cyclo(Phe-Ser)に変えて反応を行ったところ,全ての反応液抽出物中にUV吸収波形から側鎖の両側または片側が脱水素されたと考えられる化合物の生成が認められた。2,5-ジケトピペラジン類(DKP)には側鎖のα,β位が脱水素された脱水素型DKPが存在し,我々も以前にcyclo(phenylalanyl-1eucine)(CFL)の両側鎖の脱水素体(albonoursin)を,放線菌Streptomyces sp.KO2388株の培養物より単離した。

昨年度の研究で,本生産菌がCFLからalbonoursinへの脱水素反応を触媒する酵素系を有していること,本酵素系が無細胞抽出液中に安定に抽出されること,さらにCFL以外のDKP類も基質となり脱水素反応を受けることを明らかにした。本年度は本脱水素系の水素受容体としてphenazine methosulfate(PMS)が最も優れていることを明らかにし,PMS-DCIPを用いる本酵素活性の測定法を確立した。またCFLからalbonoursinへの脱水素反応が片側のアミノ酸が脱水素された中間体,すなわちcyclo(Leu-dehydroPhe)もしくはcyclo(dehydroLeu-Phe)を経て起こることを明らかとした。これら2種の中間体およびCFLがalbonoursinとは異なりウニ胚の受精阻害を示さなかったことから,生理活性発現には両側鎖ともに脱水素されていることが必須であることが明らかとなった。さらに,本酵素系を硫安分画とイオン交換クロマトグラフィーで精製したところ,CFLから片側脱水素体を経てalbonoursinへの合成を触媒する両分とCFLから片側脱水素体への反応のみを触媒する画分を分離することができた。このことから,CFLからalbonoursinへの脱水素反応は少なくとも2種類の酵素により触媒されることが判った。昨年度,albonoursin生産菌Streptomyces sp.KO2388株がcyclo(Leu-Phe),CFLからalbonoursinへの脱水素酵素系を有すること,その反応が片側のアミノ酸が脱水素された中間体を経て起こることを明らかにした。また,本酵素系を部分精製したところ,CFLから片側脱水素体を経てalbonoursinへの合成を触媒する画分とCFLから片側脱水素体への反応のみを触媒する画分を分離することができたことを報告した。今年度は,物質生産に本反応を応用することを試みた。17種の環状ジペプチド類について本酵素反応を行い11種の基質から脱水素反応生成物が確認された。これらのうち,イソプレニル化されたdehydro HisとPheからなり,細胞周期阻害活性を示す(-)-phenylahistin((-)-PLH)に注目した。CFLの2種類の片側脱水素体はウニ胚卵割阻害活性を示さず,両側脱水素体であるalbonoursinのみ阻害活性を示す事実から,(-)-PLHの脱水素体は更に高活性を示すことが期待された。本酵素系で(-)-PLHの脱水素反応を行い,生成物を単離し(Z)-dehydrophenylahistin((Z)-ΔPLH)と同定した。同様にcyclo(His-Phe)(CFH)から,(Z,Z)-CΔFΔHと(Z)-CΔFHを得た。ウニ胚卵割阻害活性測定試験を行ったところ,CFHと(Z)-CΔFHは活性を示さなかったのに対し,(Z,Z)-CΔFΔHは(-)-PLHと同程度の,(Z)-ΔPLHはその250倍以上も高い阻害活性を示した。これらの結果から,二重結合とイソプレニル基の存在がウニ胚卵割阻害活性発現に大きく関与していることが分かった。
神経幹細胞に対する気分安定薬の薬理作用と作用機序の解析

双極性気分障害の治療に用いられる気分安定薬(リチウム、バルプロ酸、カルバマゼピンなど)の薬理作用には、不明な点が多い。リチウムには成体脳の海馬における神経細胞新生を促進する作用があると報告されていることから、気分安定薬の成体脳神経幹細胞に対する効果を検討した。気分安定薬を投与したマウスの脳では脳室下層に存在する神経幹細胞が増加していた。また、神経幹細胞を検出する培養法であるneurosphere assayに気分安定薬を添加すると、神経幹細胞の自己複製能が亢進することが観察された。そこでneurosphere法を用い、気分安定薬添加による神経幹細胞内でのシグナル活性の変動を検討し、気分安定薬の共通薬理作用の同定を試みた。まずこれまでに気分安定薬の薬理作用として報告されている、GSK-3β活性の抑制やイノシトール枯渇の有無を調べたが、髄液中治療域濃度の気分安定薬にはそのような効果は認められなかった。一方、神経幹細胞の自己複製能の亢進に重要と考えられているNotchシグナルについて検討を行ったところ、髄液中治療域濃度の気分安定薬存在下で培養したneurosphereでは、Notchシグナルが活性化していることがわかった。Notchシグナルの活性化は、リチウムを投与したマウスの脳室下層においても観察された。今後は、気分安定薬がNotchシグナルを活性化させる際の分子標的を明らかにする必要がある。本研究は、気分安定薬の共通の薬理作用を解明して新たな治療法開発に結びつくだけでなく、双極性気分障害の病態理解にも役立つと考えられる。
タキキニンで誘導されるプロスタグランジンによるマウス初期卵胞成長機構の解明

2週齢マウス卵巣において、神経ペプチドの一種、タキキニンが複数のシグナル伝達経路を介してプロスタグランジンH合成酵素(Cox-2)の遺伝子発現を上昇させることを明らかにした。さらに、幾つかのプロスタグランジン(PG)受容体の活性化が、マウス二次卵胞の成長を誘導することも明らかにした。以上の結果から、2週齢マウス卵巣において、TK/COX-2/PG受容体シグナル伝達経路が、ゴナドトロピン非依存期の二次卵胞の成長を促進することが示された。(1)2週齢マウス卵巣内におけるCOX-2の局在解析:マウスのタキキニン(TK)受容体であるNK-1,-2,-3のアゴニストを卵巣組織へ投与するとCOX-2遺伝子の発現が上昇する。そこで受給者らは、卵巣組織内におけるCOX-2の作用部位を特定するため、免疫染色によりCOX-2の局在解析を行ったところ、COX-2は二次卵胞の顆粒膜細胞において強く発現していること、およびCOX-2とNK-1,-2,-3との二重免疫染色の結果から、両者はほぼ完全に共局在していることが明らかになった。(2)COX-2阻害剤が2週齢マウスの卵胞成長に与える影響の解析:三次元培養法を用いてマウス二次卵胞にCOX-2阻害剤であるCelecoxibおよびNS-398を投与し、その影響を観察した。その結果、卵胞の成長は著しく阻害された。またCOX-1の阻害剤であるOxaprozinに卵胞成長阻害活性はなかった。(3)2週齢マウス卵巣におけるプロスタグランジン(PG)G2/PGH2の下流のPG受容体サブタイプの種類を特定:(1)、(2)の結果、マウスの卵胞成長に重要な役割を果たすことが明らかになったCOX-2は、アラキドン酸からPGG2/PGH2を生合成し、さらにPGH2から各組織特異的なPGサブタイプ合成酵素が5種類のPGサブタイプを生合成する。マウスには8種類のPG受容体サブタイプが存在するが、2週齢マウスにおける卵巣での発現プロファイルは不明である。そこで受給者らは、RT-PCR法によりPG合成酵素や受容体サブタイプの遺伝子発現解析を行った。その結果、2週齢マウスPGE2,PGF2α,PGI2の合成酵素遺伝子、およびPGE受容体であるEP2,EP4とPGF受容体であるFP遺伝子の発現が明らかになった。また、(3)で発現が明らかになった各PG受容体アンタゴニスト投与時などのマイクロアレイ解析を行った。生物学研究計画は全て予定通りに進行している。当初の計画通り、平成26年度では以下の実験を行う。(1)2週齢マウス卵巣内におけるPGサブタイプの定量、PG受容体サブタイプの局在解析研究実績の概要(3)で発現が明らかになった2週齢マウス卵巣内におけるPGサブタイプの定量をELISA法で、PG受容体サブタイプの局在解析を免疫染色で行う。(2)各PG受容体サブタイプの作用解析各PG受容体サブタイプの作用解析を三次元培養法により行う。もし、三次元培養法による形態観察で顕著な変化が見られなかった場合はCell culture insertを用いた器官培養系での卵巣組織のBrdU取り込みによる細胞増殖活性測定や、発現部位が明らかで、かつ、その部位が分離法の確立されている卵胞構成細胞(顆粒膜細胞や間質細胞など)であるならば、卵胞構成細胞の初代培養系を用いた増殖活性測定実験の実施なども考慮する。
食品劣化及び生体老化における脂質グリケーション反応の分子基盤解析

糖尿病などの高血糖によりタンパク質と糖のグリケーション反応(メイラード反応)が発生することが従来から知られていたが、我々は全く新しい概念である「脂質のグリケーション」が食品の中や生体膜で起きることを世界ではじめて証明した。本研究では、食品と生体における、脂質グリケーションと脂質過酸化および細胞機能障害の相互関係を解明するとともに、脂質グリケーションを阻害できる食品成分を明らかにすることを目的とし、下記の研究を行った。(1)脂質のグリケーションによる食品の品質・栄養価・機能性の変化の解析種々の加工食品の糖化脂質(アマドリ型の糖化リン脂質,Amadori-PE)の存在量を調べ、粉ミルク、マヨネーズ、チョコレートなどに糖化脂質が多く生成蓄積し、これら食品の褐変や劣化に関与する可能性が明らかにした。また、ビタミンB6群のピリドキサールリン酸(PLP)のアルデヒド基がエタノールアミン脂質(PE)のアミノ基と脱水縮合し、脂質グリケーションを抑制することがわかった。さらに、糖尿病ラットの血漿におけるAmadori-PEの異常蓄積を、PLPの摂取により効果的に阻害できることを認めた。(2)高血糖における生体膜脂質グリケーション産物の検出定量と精密化学構造解析リニアイオントラップ型ハイブリッド質量分析装置により、血漿脂質のAmadori-PEの選択的な検出方法を開発し、Amadori-PEは健常者の血漿には少なく、腎臓病を併発した糖尿病患者に多いことを認めた。特に2位にアラキドン酸およびドコサヘキサエン酸をもつAmadori-PEで、II型糖尿病患者と健常人との差が大きかった。血漿のAmadori-PE濃度は過酸化脂質濃度と正の相関を示し、Amadori-PEが、膜脂質過酸化と細胞障害を惹起して、糖尿病の増悪化につながる可能性が示唆された。糖尿病など高血糖によるタンパク質と糖のグリケーション反応が従来から研究されてきたが、我々は全く新しい概念である「脂質のグリケーション」が食品の中や生体膜で起きることを世界ではじめて証明した。脂質グリケーショシは食品の変性や細胞機能の障害に密接に関与すると推定されたので、本研究では、食品と生体における脂質グリケーション、脂質過酸化、細胞機能障害の相互関係を解明するとともに、脂質グリケーションを阻害できる食品成分を明らかにすることを目的とし、下記の研究を行った。(1)脂質のグリケーションによる食品の品質・栄養価・機能性の変化の解析脂質と糖に富む加工食品は、その製造工程で脂質グリケーションが進みその産物が生成蓄積する可能性がある。そこで、先に我々が開発したAmadori-PEを定量できるUVラベル化剤によるHPLC-UV法を用いて、種々の加工食品の糖化脂質(アマドリ型の糖化リン脂質,Amadori-PE)の存在量を調べた。その結果、粉ミルク、マヨネーズ、チョコレートなどに糖化脂質が多く生成蓄積しており、これら食品の褐変や劣化に関与する可能性が明らかとなった。(2)高血糖における生体膜脂質グリケーション産物の検出定量と精密化学構造解析リニアイオントラップ型ハイブリッド質量分析装置によるAmadori-PEの選択的な検出方法を利用し、糖尿病患者の血漿脂質からAmadori-PEの分析に成功した。さらに、Amadori-PEは健常者の血漿には少なく、腎臓病を併発した糖尿病患者に多いことを認めた。血漿のAmadori-PE濃度が高いと、過酸化脂質濃度も高値となった。よって、Amadori-PEは高血糖状態で生じ、膜脂質過酸化と細胞障害を惹起して、糖尿病の増悪化につながる可能性が示唆された。

(3)生体内グリケーションの新指標としてのアマドリ型糖化脂質分析の有効性の検証と簡易免疫定量法の開発上記(2)の結果を受けて、Amadori-PEの高血糖障害指標(糖尿病指標)としての臨床活用に向けて、簡便かつ選択性の高いAmadori-PEの免疫定量法の開発に着手した。(4)脂質グリケーション産物による血管新生誘発などの細胞障害性とその作用の分子機構の解明糖尿病性網膜症の原因とされる血管新生がAmadori-PEによって引き起こされることを培養細胞試験で証明し、現在、この血管新生促進メカニズムの機構を遺伝子レベルで解析している。(5)糖尿病予防に向けた脂質グリケーションを抑制できる食品成分の同定と効能評価脂質グリケーションが効率よく進行するin vitro反応系を新たに構築し、ここに種々の食品素材・成分を加え、脂質グリケーションの阻害活性を評価した。その結果、活性の高いものが数種認められ、例えば、ビタミンB6群のピリドキサールリン酸(PLP)は、Amadori-PEの蓄積を効果的に阻害することがわかった。さらに、ストレプトゾトシン誘発糖尿病ラットの血漿におけるアマドリ-PEの異常蓄積を、PLPの摂取により効果的に抑制できることを見出した。以上より、PLPなど食品成分の脂質グリケーション阻害という新機能が明らかになりつつある。このように、本研究は計画通りに順調に推移している。本年度は下記の研究を行った。(1)脂質グリケーション産物による食品の品質・栄養価・機能性の変化昨年度に脂質グリケーションを抑制できるビタミンB6群のピリドキサールリン酸(PLP)を見出した。その阻害メカニズムは、PLPのアルデヒド基とエタノールアミン脂質(PE)のアミノ基の脱水縮合であり、このため脂質グリケーション(PEとグルコースの反応)が競争的に阻害されることがわかった。(2)高血糖における生体膜脂質グリケーション産物の検出定量と精密構造解析ラット臓器中のAmdori-PEをLC-MS/MSで定量した。グリケーションの基質になるPEが他臓器より多く分布する脳での糖化脂質の蓄積を証明した。この結果より糖尿病性痴呆への脂質グリケーションの関与が示唆された。(3)生体内グリケーションの新指標としてのアマドリ型糖化脂質分析の有効性の検証と簡易免疫定量法の開発(4)脂質グリケーション産物による血管新生誘発などの細胞障害性とその作用の分子機構の解明これまでに糖尿病性網膜症の原因とされる血管新生がAmadori-PEによって引き起こされることを培養細胞試験で証明した。この血管新生促進メカニズムを調べ、内皮細胞増殖へのAmadori-PEの関与が強く示唆されため、現在、遺伝子レベル解析を進めている。(5)糖尿病予防に向けた脂質グリケーションを抑制できる食品成分の同定と効能評価種々の食品・農産物から脂質グリケーションを抑制できる成分を探索し、これまでに見出したPLPに匹敵する活性を示す成分を同定しつつある。糖尿病予防に着目した効能評価(動物実験)を経て、今後のヒト試験につなげる予定である。(1)脂質グリケーション産物による食品の品質・栄養価・機能性の変化
微小液滴および液膜中に於ける分子物性の顕微分光測定とその温度依存性

これまで、固/液界面が関与した分子高次会合体(J会合体)形成過程に注目し、固相表面に存在するアニオンサイトと分子との静電相互作用、及び分子間の双極子相互作用に基づく自己組織化過程の寄与により、固/液界面ではバルク中で形成するものとは分光的に異なったJ会合体が組織化されることを見出した。従って、この種のJ会合体の構造は界面形成特有の構造やモルフォロジーを有することが期待される。規則正しいアニオンサイトを有し、表面構造が規定されたマイカを固相に用いて、マイカ/水溶液界面に形成するシアニン色素分子のJ会合体の詳細を分光測定及び構造観察の双方の観点から研究を行った。分光測定に基づく光学機能、即ち、J会合体の先鋭な吸収極大波長やその線幅、或いは発光寿命は、温度などの外的な摂動を殆ど受けず、また色素分子の濃度依存性も観測されず、J会合体の成長に依らないことが明らかとなった。一方、原子間力顕微鏡によるその場観察によると、J会合体は高さが数ナノメートルで、広さがサブマイクロメートルに及ぶメゾスコピックサイズのドメイン構造を形成する事、また、色素濃度の増加に伴いVolmer-Weber型の成長をする事が明らかとなった。更に、固相であるマイカ表面のアニオンサイトの配列の影響を受け、形成及び成長のエピタキシャルな異方性が初めて観測された。これらの結果を考察すると、原子間力顕微鏡で観測された単一のJ会合体メゾスコピックドメイン内で励起子相互作用のdisorderが存在している事、即ち、コヒーレントに分子が相互作用しているサイズは実際に観測されたJ会合体ドメインよりもかなり小さい事が分かった。従って、単一J会合体はコヒーレントな会合体の集合構造であるという重要な知見が得られた。メゾスコビックな微小領域に於いては界面現象が大きく関与する事が期待される。これまで、界面が関与した分子会合形成促進現象に注目し、ガラス/水溶液界面領域中に形成する高次会合体(J会合体)の発現を見出している。このJ会合体が、ガラス表面に存在するアニオンサイトと分子との間の静電的な相互作用によって形成すること、また、顕微分光法や全反射蛍光分光法を駆使することにより、バルク溶液中に形成するJ会合体とは異なる物性を持ち、界面近傍のみに形成することを新たに証明した。また、そのJ会合体形成挙動の濃度依存性、或いは冷却加熱装置による温度依存性を詳しく調べたところ、J会合体の吸収帯の揺らぎが観測された。これはガラス/水溶液界面に形成するJ会合体は比較的ルーズな構造を取っている事、また高濃度下や低温下ではより規則正しく配列することに起因している事を示した。更に、表面構造が明確であり規則正しいアニオンサイトを持つマイカを用いて、マイカ/水溶液界面領域に形成するJ会合体を研究した。このJ会合体はガラス/溶液界面に形成するものに比べて、温度や濃度に対してその吸収帯に揺らぎは無く、従ってより分子間相互作用が強く、またそのためにより規則正しい配列を持つことが示唆された。その構造をAFM(原子間力顕微鏡)によりその場覗察する事に成功し、その結果、J会合体は数百ナノメートルに及ぶドメインを形成する事、更に重要なことは、従来予想されでいた単分子層の構造ではなく、およそ5ナノメートルの高さに成長した多分子層の3次元構造を取ることを初めて見出した。従って、今後、その分子間相互作用の及ぶ領域や分光物性との関連、或いは単一のJ会合体の分光特性に注目し研究してゆきたい。
第一原理分子動力学法の反応経路地図解析と励起ダイナミクスへの展開

量子化学計算に基づく化学反応機構の解析には、固有反応座標(IRC)が用いられている。IRCは反応物、遷移状態構造、生成物を結ぶ最小エネルギー経路として定義されており、近年開発が進められている反応経路自動探索法によってIRCの系統探索が可能になり、静的反応経路ネットワークの概念が生まれた。一方、化学反応機構の理解には反応ダイナミクスも重要な役割を果たす。ポテンシャル関数を必要としないab initio分子動力学(AIMD)法により全自由度の分子運動が考慮されたAIMD古典軌道が得られるが、膨大な時系列データであるため反応に関与する情報を抽出するのは難しい。素反応過程に対応するIRCのネットワーク上に古典軌道を射影できれば、AIMD古典軌道が辿る動的反応経路をより詳細に議論可能になる。申請者はこれまでに反応経路ネットワークに基づいてAIMD古典軌道を解析する新しい方法論を開発してきた。本年度はAIMD古典軌道を表現する舞台である反応経路ネットワークを適切な座標空間に射影することを目指し、古典的多次元尺度構成法(MDS)による多次元ネットワークの次元縮約に取り組んだ。古典的MDSは多変量解析の一種であり、多次元データをそれらの距離関係が保たれたような低次元空間に埋め込む手法である。本年度は古典的MDSの方法論を定式化し、汎用的プログラムとして整備した後、2種類のIRCや反応経路ネットワークに適用することで、過去の研究で示唆されていたIRCの特徴や化学的直観に合致するような二次元反応経路地図が作成可能になった。本研究は2018年7月にJ. Chem. Theory Comput.に投稿した。また、3年目に計画している励起状態反応への適用を見据えて、スチルベン誘導体における励起状態ダイナミクスの解析を行い、研究成果を2018年11月にChem. Phys.に投稿した。当該年度では、申請時には想定していなかった反応経路ネットワークの可視化に取り組んだ。これまでの反応経路ネットワークは反応経路自動探索法によって求めた数十から数百の分子構造をIRCの連結関係や研究者の直観に基づいて配置してきたため、3N-6次元空間(Nは原子数)における分子の位置関係がうまく反映されていないという問題点があった。静的反応経路にのみ着目して化学反応を議論するのであれば、分子の位置関係を考慮する必要はないが、運動エネルギーなどの動的効果によってIRCから逸脱し、他のIRCへ乗り移る(IRC-jump)動的反応経路を射影するためには、IRC経路だけではなく分子の位置関係も重要になる。本年度は数理科学的手法を導入することで、化学反応に対する知見なしに適切な座標空間に反応経路ネットワークを射影することが可能になった。申請時には計画していなかった古典的MDSよる反応経路地図の可視化に成功したので、反応経路地図上にAIMD古典軌道を射影する計画である。具体的には、AIMD計算から求めた動的反応経路がIRCから逸脱することが知られているOH- + CH3F →[CH3OH...F]-のSN2反応のIRCを古典的MDSによって可視化し、その座標空間上に古典軌道の各点をマッピングする。また、並行して、これまで開発を進めてきたAIMD古典軌道解析法を励起状態反応へ拡張させる。励起状態反応は垂直励起後、励起状態ポテンシャルの勾配を感じながら運動を開始するため反応ダイナミクスに基づく議論が重要である。2019年度は当初の計画通り、1,2-ブタジエンの光励起反応に着目し、垂直励起後に到達するフランクコンドン領域からポテンシャル交差領域を経て基底状態へ失活する様子を追跡する。

当該年度では、申請時には想定していなかった反応経路ネットワークの可視化に取り組んだ。これまでの反応経路ネットワークは反応経路自動探索法によって求めた数十から数百の分子構造をIRCの連結関係や研究者の直観に基づいて配置してきたため、3N-6次元空間(Nは原子数)における分子の位置関係がうまく反映されていないという問題点があった。静的反応経路にのみ着目して化学反応を議論するのであれば、分子の位置関係を考慮する必要はないが、運動エネルギーなどの動的効果によってIRCから逸脱し、他のIRCへ乗り移る(IRC-jump)動的反応経路を射影するためには、IRC経路だけではなく分子の位置関係も重要になる。本年度は数理科学的手法を導入することで、化学反応に対する知見なしに適切な座標空間に反応経路ネットワークを射影することが可能になった。申請時には計画していなかった古典的MDSよる反応経路地図の可視化に成功したので、反応経路地図上にAIMD古典軌道を射影する計画である。具体的には、AIMD計算から求めた動的反応経路がIRCから逸脱することが知られているOH- + CH3F →[CH3OH...F]-のSN2反応のIRCを古典的MDSによって可視化し、その座標空間上に古典軌道の各点をマッピングする。また、並行して、これまで開発を進めてきたAIMD古典軌道解析法を励起状態反応へ拡張させる。励起状態反応は垂直励起後、励起状態ポテンシャルの勾配を感じながら運動を開始するため反応ダイナミクスに基づく議論が重要である。2019年度は当初の計画通り、1,2-ブタジエンの光励起反応に着目し、垂直励起後に到達するフランクコンドン領域からポテンシャル交差領域を経て基底状態へ失活する様子を追跡する。
ストレスによるゴナドトロピン分泌抑制におけるメラトニンの関与とその機構

(1)メラトニンのゴナドトロピン分泌抑制作用部位:脳室内メラトニン投与はナロキソン誘起LH分泌を抑制するが、NMDA誘起及びLHRH誘起LH分泌を抑制しないことを見出し、メラトニンのゴナドトロピン分泌抑制作用部位が視床下部内にあること、LHRH神経回路内でオピオイド作動部位より下位かつ興奮性アミノ酸作動部位より上位に存在することを明らかにした。(2)ナロキソン誘起ゴナドトロピン分泌に及ぼす各種ストレスの影響:緊縛拘束ストレスと感染性ストレスはともにナロキソン誘起LH分泌を著しく抑制し、3日間の絶食は軽度に抑制したが、24時間の絶食とフットショックストレスは抑制しないことを見出した。(3)松果体メラトニン分泌に及ぼす各種ストレスの影響:上記ストレスによるナロキソン誘起LH分泌抑制作用と血中メラトニン濃度の変化との間には有意の相関は見出されなかった。(4)各種ストレスによるナロキソン誘起LH分泌抑制における松果体の関与:緊縛拘束以外のストレスによるナロキソン誘起LH分泌の抑制に対する松果体摘出の効果は明瞭に確認されなかった。(5)感染性ストレスによるLH分泌抑制作用部位:LPS投与はナロキソン誘起及びNMDA誘起LH分泌を抑制するが、LHRH誘起LH分泌を抑制しないことを見出し、LPSのゴナドトロピン分泌抑制作用部位が視床下部内にあって、オピオイド作動性及び興奮性アミノ酸作動性神経より下位に存在することを明らかにした。LPSによる第3脳室底の上衣細胞(tanycyte)の強いc-fos発現を見出した。(6)その他の脳内因子の検出:脳室内への十分量のIL-1β投与がナロキソン、NMDA及びLHRH誘起LH分泌をいずれも抑制しないことを見出し、感染性ストレス、急性拘束ストレス、メラトニンによるゴナドトロピン分泌抑制の少なくとも一部はIL-1βを介さない機構によることを明らかにした。(1)メラトニンのゴナドトロピン分泌抑制作用部位の検討:卵巣摘出エス1・ロゲン処置ラットを用いて、ナロキソン(内因性オピオイド拮抗薬)誘起、NMDA(興奮性アミノ酸作動薬)誘起、及びLHRH誘起LH分泌に対する脳室内メラトニン投与の影響を検討した。その結果、脳室内メラトニン投与はナロキソン誘起LH分泌のみを抑制し、NMDA誘起及びLHRH誘起LH分泌を抑制しないことを見出した(投稿中)。この結果は、メラトニンのゴナドトロビン分泌抑制作用部位が視床下部内にあり、LHRH神経回路内でオピオイド作動部位より下位かつ興奮性アミノ酸作動部位より上位に存在することを示す。(2)ナロキソン誘起ゴナドトロピン分泌におよぼす種々のストレスの影響:ナロキソン誘起LH分泌に対する緊縛拘束ストレス、感染性ストレス(細菌性内毒素LPS投与)、絶食ストレス、及びフットショックストレスの影響を検討した。その結果、緊縛拘束ストレスと感染性ストレスはともにナロキンン誘起LH分泌を著しく抑制した。3日間の絶食はナロキソン誘起LH分泌を軽度に抑制した。24時間の絶食とフットショックストレスはナロキソン誘起LH分泌を抑制しなかった。これらの結果と上記ストレスによる松果体メラトニン分泌との相関を現在検討中である。(3)感染性ストレスによるLH分泌抑制作用部位の検討及びメラトニン作用部位との比較:LPS投与によるLH分泌抑制作用部位を検討した。その結果、LPSはナロキンン誘起LH分泌を抑制するが、NMDA誘起及びLHRH誘起LH分泌を抑制しないことを見出した(投稿準備中)。

この結果は、LPSのゴナドトロピン分泌抑制作用部位が視床下部内にあり、メラトニンの作用部位と類似していることを示す。従って、メラトニンによるゴナドトロピン分泌抑制と感染性ストレスにおけるLPSによる分泌抑制が共通の神経機構による可能性が示唆された。(1)松果体メラトニン分泌に及ぼす各種ストレスの影響:各種ストレスによるナロキソン誘起LH分泌抑制作用と血中メラトニン濃度の変化との間の相関を検討し、緊縛拘束以外のストレスでは有意の相関は確認されなかった。従って、ストレスによるメラトニン放出によるナロキソン誘起LH分泌のを抑制には、視床下部LHRH放出機構に何らかのメラトニン感受性亢進機構が働くものと推測された。(2)各種ストレスによるナロキソン誘起LH分泌抑制における松果体の関与:上記実験(1)と同様に、緊縛拘束以外のストレスによるナロキソン誘起LH分泌の抑制に対する松果体摘出の効果は明瞭に確認されなかった。(3)感染性ストレスによるLH分泌抑制作用部位の検討:前年度に続き、LPS投与によるLH分泌抑制作用部位を検討し、予備的結果とは一部異なりLPSはナロキソン及びNMDA誘起LH分泌を抑制し、LHRH誘起LH分泌を抑制しないことを見出した。この結果は、急性緊縛拘束ストレスによる抑制と同様であり、両ストレスのゴナドトロピン分泌抑制作用部位がともに視床下部内にあって、オピオイド作動性及び興奮性アミノ酸作動性神経より下位に共通の作用部位を持つことを示唆する。さらに、LPS処置により第3脳室底の上衣細胞(tanycyte)に強いc-fos発現を見出し、感染性ストレスにおけるtanycyteの関与を示唆した。(4)その他の脳内因子の検討:ナロキソン、NMDA及びLHRH誘起LH分泌に対するインターロイキン(IL)-1βの影響を検討し、脳室内への十分量のIL-1β投与がこれらにより誘起されるLH分泌をいずれも抑制しないことを見出した。この結果は、メラトニン、緊縛ストレス、感染性ストレスのいずれの効果とも異なっており、これらによるLH分泌抑制にIL-1βを介さない機構が少なくとも一部関与することが示唆された。
小学校児童の好む英語の授業と嫌いな英語の授業の質的分析

平成30年度は公立小学校4校を訪問し、合計5クラスの外国語活動の授業見学および録画、児童へのアンケート調査(振り返りを含む)を実施した。アンケートは5項目あり、4項目は選択式質問(英語授業の好意度、授業参加程度、英語学習意欲、各活動の好意度)、1項目は自由記述(当日の英語授業で「楽しかったこと」「楽しくなかったこと」について書き、理由を述べる)である。児童の高好意度の授業と低好意度の授業に関する、児童の振り返りのうち、主として自由記述の部分を計量テキスト分析(KH coder)を用いて試みた。結果、1)高好意度授業及び低好意度授業の振り返りの共通の出現回数の多い語は「ゲーム、クイズ、インタビュー、楽しい、面白い」などの活動自体の性質に関する表現と、「英語、みんな」などの集団での英語学習、クラスの雰囲気に関する表現であった。2)高好意度授業には頻繁に出現するが、低好意度授業にはあまり出現しない語は「できた」という成就感、達成感に関する表現や「知れる、分かる」などの新たな発見に関する表現であった。授業分析からは高好意度授業と低好意度授業間では次のような相違点が見られた。1)反復練習についてであるが、高好意度授業の反復練習には変化が見られるが、低好意度クラスには単調かつ過度な反復が観察された。2) ALTと児童一人一人とのやり取りに関してであるが、高好意度授業では、職業の名前の練習中、ALTの複数の児童一人一人とのやりとりが見られたが、低好意度授業ではそのようなやり取りは見られなかった。3)グループ活動に関してであるが、高好意度授業ではグループ内協力およびグループ間競争が見られたが、低好意度授業ではゲーム以外で、グループ活動は観察されなかった。勤務校のその他の業務(平成2830年度文部科学省委託事業『小学校英語教科化に向けた専門性向上のための講習開発・実施事業』)等による多忙さにより、本研究に当てる時間が相当制限された。また、本研究に協力可能な小学校を探すことも、予想以上に時間を要している。また、小学校訪問前日、インフルエンザで学級閉鎖になったため、授業見学が取りやめになったケースもあった。平成30年度末時点で、訪問学校数6校、見学授業数9学級にとどまり、データ収集および分析が十分ではない。さらに、23校小学校訪問をし、少なくとも10学級を越える見学授業数を確保する。データを統合し、理論的な立場(例えば、意味(Meaning)および形式(Form)への着目)から分析を深め、研究成果を国内外の学会で発信する。本研究の目的は、児童がどのような英語授業を好み、どのような英語授業を嫌うのであろうか。児童の好意度の高い英語授業と低い英語授業を比較しながら、それに影響を及ぼしている要因を、英語授業の質的分析を通して、明らかにしようとするものである。本年度は、文献検索・調査及び、これまでの自身の研究で収集したデータの再分析を行い、以下のようなことを確認した。1)HRTの英語教員免許の有無は、児童の英語授業好意度とは相関関係が見られないこと。言い換えれば、児童にとって、HRTの英語教員免許所有の有無は重要ではないことを示している。2)英語特区のように、英語授業時間数が多いと、児童の英語授業の好き嫌いの二極化が進む傾向にあること。3)HRTの英語授業に対する情意的影響の児童の英語授業好意度に対する影響を調査するためには、T1として英語授業をしているHRTが相当数存在することが前提である。4)児童の英語授業好意度を調査するためには、英語授業そのものを分析する必要があること。文献調査でわかったことは、英単語・英文の単純な繰り返しが多い授業は、児童の授業好意度が下がる傾向にある。さらに、児童の身近な生活に直結しているような話題は、児童の興味・関心を引く傾向にあることなどである。校務を含めて諸事情により、これまでの自らの研究成果の再確認にとどまり、また文献検索・調査を十分時間をかけて実施することができなかった。そのために、本研究自体があまり進捗していない状況である。相当に遅れていると判断してよい。小学校英語授業における望ましい活動というのはどのような特徴をもっているかについて、SLA研究および先行研究の観点から、実際の小学校の授業(児童の高好意度授業および低好意度授業)に見られる言語活動を分析した。Ortega(2007)は望ましい言語活動は次の3つの原理に沿っていると述べている。Principle 1: Interactiveである。Principle 2: Meaningful(言語形式に注意を払う;思考力を伴う)である。Principle 3: A focus on task-essential forms(その言語活動をする上で、当該の表現が必須である。Munoz(2007)によると、具体的操作期(711,12歳)の児童は、具体的事物を用いた活動、積み木を使う活動、身体運動を伴う活動、表現のまとまりを扱う活動、反復練習、楽しい活動を好む傾向があり、一方、形式的・抽象的操作期(11,12歳)にある児童は論理的・抽象的思を伴う活動、様々な学習スタイルを取り込むような活動、表現の分析・類推、知的興味関心を引き起こす活動、協力し合えるようなグループ活動、自尊心が損なわれないようなグループ活動などを好む傾向がある。上記の特徴が、児童の高好意度授業には見られ、一方低好意度授業には見られないのかを、小学校外国語授業で検証した。高好意度授業では、Alphabetソングを歌う際に、小文字b,d,fのように縦棒がある際は片腕を真っ直ぐ上げ、g, j等はしゃがむなどの身体運動を伴う活動があった。

また、文字のなぞりの活動(体験的活動)などがあった。さらに、スピーチ作成後、グループ内で発表し、その後グループ外でやり取りをするなど、インタラクティブな活動があった。一方、低好意度授業の特徴として、過度な反復練習が見られた。初年度(平成28年度)、校務の諸事情で研究が進まなかった。本年度は、その反省のもと、先行研究の調査を中心に研究を進め、ある一定の成果は上げた。しかし、やはり、校務に追われ、学校訪問はわずか2校に留まり、授業分析するには量が十分とは言えない状況である。本研究の延長申請を視野に入れながら、着実に研究を進めてゆきたい。平成30年度は公立小学校4校を訪問し、合計5クラスの外国語活動の授業見学および録画、児童へのアンケート調査(振り返りを含む)を実施した。アンケートは5項目あり、4項目は選択式質問(英語授業の好意度、授業参加程度、英語学習意欲、各活動の好意度)、1項目は自由記述(当日の英語授業で「楽しかったこと」「楽しくなかったこと」について書き、理由を述べる)である。児童の高好意度の授業と低好意度の授業に関する、児童の振り返りのうち、主として自由記述の部分を計量テキスト分析(KH coder)を用いて試みた。結果、1)高好意度授業及び低好意度授業の振り返りの共通の出現回数の多い語は「ゲーム、クイズ、インタビュー、楽しい、面白い」などの活動自体の性質に関する表現と、「英語、みんな」などの集団での英語学習、クラスの雰囲気に関する表現であった。2)高好意度授業には頻繁に出現するが、低好意度授業にはあまり出現しない語は「できた」という成就感、達成感に関する表現や「知れる、分かる」などの新たな発見に関する表現であった。授業分析からは高好意度授業と低好意度授業間では次のような相違点が見られた。1)反復練習についてであるが、高好意度授業の反復練習には変化が見られるが、低好意度クラスには単調かつ過度な反復が観察された。2) ALTと児童一人一人とのやり取りに関してであるが、高好意度授業では、職業の名前の練習中、ALTの複数の児童一人一人とのやりとりが見られたが、低好意度授業ではそのようなやり取りは見られなかった。3)グループ活動に関してであるが、高好意度授業ではグループ内協力およびグループ間競争が見られたが、低好意度授業ではゲーム以外で、グループ活動は観察されなかった。勤務校のその他の業務(平成2830年度文部科学省委託事業『小学校英語教科化に向けた専門性向上のための講習開発・実施事業』)等による多忙さにより、本研究に当てる時間が相当制限された。また、本研究に協力可能な小学校を探すことも、予想以上に時間を要している。また、小学校訪問前日、インフルエンザで学級閉鎖になったため、授業見学が取りやめになったケースもあった。平成30年度末時点で、訪問学校数6校、見学授業数9学級にとどまり、データ収集および分析が十分ではない。文献検索・調査を進め、児童の好意度が高い英語授業及び低い英語授業の特徴・特質・要因等を見極めるように努めたい。
豊かな食生活のための会食支援システムの開発研究

食卓周辺を対象としたICT活用を提案し、その具体例として会食支援システムの開発を進めた。ICT技術の活用により提供できるより豊かな食生活を、プロトタイプの開発を含めて示すことに成功した。(1)対面会食の分析(2)対面会食支援システム(3)分散会食に用いる映像の分析(4)分散会食支援システム(5)時差会食支援システム、の各項目において大きな成果をあげた。現在の食生活にはICT技術はあまり入り込んでおらず、今後ICT技術を活用することによって、どのようにより豊かな食生活を提供してゆけるかを調査し、プロトタイプの開発によって示すことが本研究の目的である。これまでに個人ユーザ向けの食事支援システムが開発されていることから、複数人による会食を支援対象としている。本年は、まず、3者による会食を映像音声で記録、分析した。その結果、食事時の会話行動は、食事のない時の会話行動と異なり、発話と身振りの平準化という現象が発生することを発見した。食事のない会話では、よく話す人とそうでない人が発生することが多く見られる。これに対し、食事を伴う会話では、よく話す人とそうでない人との会話量の差が少なくなるという現象である。食事を伴う会話はこれまでにほとんど分析されてきておらず、本研究のような計量的分析は皆無であった。ここで得られた結果は、コミュニケーションの制御可能性を示しており、また、コミュニケーション支援に対して重要な知見を提供している。これと並行して、対面会食支援システムの設計と実装を進めた。個人を対象として、食事状況を認識して適当なタイミングで料理を推薦するシステムをこれまでに開発しており、このシステムの技術を応用して、複数人がいる場合に適切なタイミングをはかり料理推薦および話題提供サービスを行う会食支援システムを開発した。現在の食生活にはICT技術はあまり入り込んでいない。今後ICT技術を活用することによって、どのようにより豊かな食生活を提供してゆけるかを調査検討し、プロトタイプの開発によってその実現可能性を示すことが本研究の目的である。この目的を達成するため、初年度は、会食行動を映像音声で記録・分析することにより、会食が単なる食事行動ではないこと、また単なる対人コミュニケーションとも異なり、食事を伴うコミュニケーションならではの良い面があることを明らかにした。また、対面の会食において適当なタイミングでの料理推薦と話題提供サービスを行うシステムの設計と実装を行った。二年目にあたる本年は、地理的に分散した複数人による分散会食支援システムを開発した。そもそも遠隔2地点間を接続した会食の様相が知られていないため、どのように互いを接続するのがよいかをプロトタイプを構成して実験した。大型液晶ディスプレイ、USBカメラ、スピーカ、マイクを一組としてその対からなる2地点間映像音声通信システムを構成し、カメラの撮影範囲がユーザの上半身のみの場合と、ユーザ上半身および食事の場合を作った。このように、会食に関わる映像が異なる場合にその会話がどのように異なるかを、実験的に検討した。そして、従来のビデオチャットシステムのように単に映像音声で二者を接続するだけでなく、リアルタイムの映像処理により、一方の遠隔ユーザをあたかも同じ場所にいるかのように他方のユーザに提示することができる分散会食支援システムの設計を考案し、開発した。ICT技術の活用により提供できるより豊かな食生活を、プロトタイプの開発を含めて示すことが本研究の目的であった。二年目には、2地点間映像音声通信システムによる分散会食支援システムについて研究を進めた。一つには、映像について食事の映し方の影響を実験的に検討した。もう一つには、リアルタイムの映像処理により、一方の遠隔ユーザをあたかも同じ場所にいるかのように同室感を備えて他方のユーザに提示することができる仕組みを考案し、開発した。最終年度は、二年目に開発したシステムの有効性を従来システムとの比較実験により示した。また、分散会食支援システムの対象ユーザを時間的に分散した二者にも拡げた。リアルタイムでユーザの食事状況を検出し、ユーザの食事状況に応じてビデオに録画された遠隔ユーザの食事状況を同調させる仕組みにより、擬似的な会食状況を作り出し、コミュニケーションの印象の改善や相手の存在感の強化に有効であることを確認した。この研究により、会食のコミュニケーションにおける効果を実証的に明らかにし、さらに、従来は同時に対面でしか実現できなかった会食コミュニケーションを空間的および時間的に離れていても実現できるようにした。研究目的である、会食支援システムの開発は予定通り進んでいる。

そのデザインに必要な会食時のコミュニケーションの分析も同様に予定通り進んでいる。これまですべて順調に進んでいる。24年度が最終年度であるため、記入しない。特に大きな研究計画の変更は必要なく、研究計画に沿って今後も推進する。
成人T細胞白血病の発がん分子機構解明と診断、治療への応用

成人T細胞白血病(ATL)はHTLV-1感染により長い潜伏期間を経て起こる予後不良の疾患である。しかし発症までの発症機序には不明な部分が残されており、その治療法も未だ確立されていない。まず発症機序に関してDNAのメチル化に焦点をあてて研究を進めた。我々はMCA/RDA法を用いて同一症例の病期の異なるサンプルを用いることにより、病期進行における低メチル化される遺伝子をスクリーニングし、いくつか候補遺伝子を発見した。そのうちのMEL1という遺伝子はPRドメインを持つMEL1Lと持たないMEL1Sという遺伝子が存在しており、ATLを発症しているサンプルやHTLV-I感染細胞ではMEL1Sのプロモーター領域が低メチル化状態であり、MEL1S蛋白を発現していた。一方、正常T細胞ではMEL1Sの発現は認めず、プロモーター領域はメチル化されていた。またMEL1S遺伝子を導入した細胞において,TGF-βの増殖抑制に対して抵抗性を獲得することを明らかにした。またATLの新しい治療法の一つとして最近、同種造血幹細胞移植が注目されている。我々は造血幹細胞移植の抗ATL効果の機序を検討するために平成15年4月より国立がんセンター中央病院幹細胞移植科と共同研究を行い、非破壊的同種造血管細胞移植後におけるATL細胞、特にTaxに対する免疫反応を検討している。ELISPOT法を用いて長期生存例において解析を進めているが、移植後ドナー細胞においてTaxに対する免疫反応を示すIFNγの産生を認めた。現在、解析数の増やすと共に、その機能解析を行っている。成人T細胞白血病(ATL)はHTLV-I感染により発症する悪性腫瘍であるが、発症まで平均60年という長い期間の潜伏期を有し、その詳細な発症機序は今もなお不明である。現在、ATLの発症機序のメカニズムの解析をDNAメチル化による制御、およびHTLV-Iの組み込み部位を中心に行っている。まずMethylated CpG island Amplification/Representational Difference Analysis(MCARDA)法を用いて病期の異なるサンプルを用いることにより、病期進行に伴い高メチル化、低メチル化される遺伝子をスクリーニングした。いくつかの候補遺伝子に関してはその発現ベクターをATL細胞株に組み込むことにより、候補遺伝子による増殖、アポトーシスへの影響を検討している。さらにATLにおけるHTLV-Iの組み込み部位に関する知見はランダムな組み込み等の報告がなされているが、多数症例での検討は未だされていない。現在、ATLにおけるHTLV-I provirusの組み込み部位がどのような分布になっているかを解析している。ATL症例DNAをInverse-Long PCR法を用いて増幅し、解析したところプロウイルスの組込みの部位はランダムであり、そのうち半数以上がTranscriptional Unitに存在した。このことからHTLV-Iプロウイルスの組み込みは転写単位というクロマチン構造がオープンな部分に起こりやすいことが示唆された。またATLの特徴的症状のひとつである高Ca血症はRANK-RANKL経路を経て破骨細胞の分化誘導がおこることによって発症する。RANKL発現ベクターをトランスフェクションしRANKL発現ATL細胞株を樹立した。