hpprc/llmjp-kaken huggingface dataset:
脂質代謝酵素がストレス応答を制御する新規機構の解析

ASKファミリーシグナルを解析する目的で、線虫におけるゲノムワイドスクリーニングを行った結果、55個のASKファミリー活性化候補因子を単離した。それらの分子に対して、神経細胞の分化、自然免疫応答、酸化ストレス応答などを中心とした解析を行った。また、既知のp38活性化経路との相対的な関係について解析を行った結果、遺伝子XがASK1の上流活性化因子であることを明らかにした。われわれは、様々なストレスに対して鋭敏に応答して活性化するp38に注目し、その活性化状態を生きた線虫の個体において可視化できる系を構築し、p38の活性化に必要なシグナル分子群を、ゲノムワイドスクリーニングにより同定してきた。線虫における全遺伝子の86%に相当する16,757クローンのスクリーニングを行った結果、55の候補因子を単離した。脂質代謝酵素Xはこのスクリーニングで単離された候補因子の一つである。線虫における脂質代謝酵素Xの機能を主にスクリーニングに用いたレポーターを指標として解析した。指標はレポーター線虫の蛍光強度(線虫p38活性依存的に転写誘導される遺伝子のプロモーター下流にGFPをもつ)を用いた。線虫における脂質代謝酵素Xの欠失変異体は機能解析において必須であるが、これまでに酵素ドメインを欠失する変異体は単離されていないため、紫外線とテトラメチルスルホン酸を組み合わせたUV/TMP法を用いることで、欠失変異体を単離した。単離した欠失変異体に関しては、表現型に関する情報を収集した。表現型に関しては、線虫p38欠失変異体と共通する表現型、これまでに報告されている神経細胞の分化、自然免疫応答、酸化ストレス応答などを中心とした解析を行った。また、われわれはすでに線虫のNSY-1-PMK-1経路(哺乳類でのASK1-p38経路に相当する)を構成する分子の各種変異体を所有していたため、それらの変異体との遺伝学的相互関係を調べることで、既知のp38活性化経路との相対的な関係について解析を行った結果、XがNSY-1の上流活性化因子であることを明らかにした。今後は哺乳動物におけるシグナルの保存性ならびに機能の解析が重要と考えられる。本研究は、線虫を用いたゲノムワイドRNAiスクリーニングによって、ASK1-p38 MAPキナーゼシグナル伝達系の活性制御因子として新たに同定した脂質代謝酵素Xの解析を通じて、生体膜脂質が担うストレス応答機構を明らかにすることを目的としている。本年度は、RNAi法により、脂質代謝酵素Xの機能を低下させた線虫を用いて、そのストレス応答に対する抵抗性を検討した。ASK1遺伝子を欠損した変異体線虫は、酸化ストレス、小胞体ストレス、緑膿菌感染など様々なストレス負荷に対して脆弱性を示すことが明らかとなっている。Xをノックダウンした線虫において、小胞体ストレスならびに緑膿菌感染抵抗性を検討した結果、ASK1変異体線虫同様、脆弱性を示すことが明らかとなった。Xをノックダウンした線虫において、さらに、p38のホスファターゼであるVHP-1をノックダウンして、p38を活性化すると、緑膿菌に対する脆弱性が一部回復した。一方、ASK1変異体にXのノックダウンを行った結果、さらに脆弱性が亢進した。これらの結果から、Xは、ASK1-p38経路と、一部別の経路も介して緑膿菌に対して抵抗性を付与していることが示唆された。さらに、哺乳類培養細胞に発現させた、Xの哺乳類相同分子とASK1との共免疫沈降実験を行い、XとASK1が結合することを見いだした。よって、Xは、種を超えて保存された、ASK1の活性制御因子であることが示唆された。当初計画していた脂質代謝酵素Xのノックダウン線虫を用いて小胞体ストレスや緑膿菌などのストレス抵抗性試験を行い、予想通り、ASK1変異体線虫と同様、脆弱性を示すことを明らかにすることができた。また、哺乳類培養細胞系を用いた実験系も一部先行して解析を始めることができた。今後は、哺乳類培養細胞における脂質代謝酵素Xのノックダウン系を用いて、ストレス刺激依存的なASK1-p38シグナルの活性化に対するXの必要性を検討していくとともに、XによるASK1活性化の分子機構を生化学的・分子生物学的手法を駆使して明らかにしていく予定である。また、Xが産生する脂質成分YのASK1活性化への影響も同時に検討していく。次年度は線虫を用いた分子生物学的解析に加えて、哺乳類培養細胞を用いた生化学的解析の割合を拡張する予定である。そのため研究費の多くを生化学実験試薬の購入に充てる予定である。具体的な実験計画としては、まず脂質代謝酵素Xの内在性分子を検出するため、当研究室で確立されているラットリンパ節法によるモノクローナル抗体の作製を行う。脂質代謝酵素Xがどのようなストレスに応答してASK1-p38経路を活性化しうる因子であるかを検討するために、siRNAにより脂質代謝酵素Xをノックダウンした哺乳類培養細胞に、酸化ストレス、小胞体ストレス、病原体感染など、ASK1の活性化刺激として知られる各種の刺激を加え、ASK1の活性化に対する脂質代謝酵素Xの必要性を検討する。

また、脂質代謝酵素Xの欠失における脂質成分を解析することで、Xが産生する脂質Yや、他の生体脂質の変動を確認するとともに、その脂質変化のASK1-p38経路活性化に対する影響を検討する。またモノクローナル抗体によりマウス組織染色を行うことで、どのような組織・部位で発現しているかの検討を行い、脂質代謝酵素Xの生理機能についての情報を得る。また、新たにバイオクリーンベンチを導入することで、哺乳類培養細胞系による解析の効率を挙げることを計画している。
重イオンマイクロビームによる生殖細胞の放射線影響とバイスタンダー効果の研究

低線量の放射線被曝による生物効果や放射線マイクロビーム照射装置の開発により、ゲノムDNAが直接的な損傷を受けない場合でも、細胞は様々な放射線の影響を感受していることが、近年、示唆されてきた。なかでもマイクロビーム照射装置の開発により、直接放射線の被曝を受けなかった周辺の細胞においても、放射線の影響を感受し、様々な生物応答に至るバイスタンダー効果が存在することが知られてきた。本研究では、主に重イオンマイクロビーム照射装置ならびにブロードビーム照射装置を用いて、線虫の生殖細胞形成における放射線照射の影響、特にDNA損傷の修復、アポトーシス、そしてバイスタンダー効果に関する分子機構について解明することを研究目的とした。研究成果としては、線虫に、種々の放射線、(γ線、重イオン線、個体表層のみの重イオン線、直流強磁場)を照射し、DNAマイクロアレイを用いて全ゲノム2万遺伝子に対するそれぞれの応答性について明らかにした。また、放射線照射によるDNA損傷を修復するために細胞周期を一過的に停止し、修復後、再開するために働く、ユビキチンリガーゼ複合体を同定した。また、ヒト原ガン遺伝子abl-1の線虫における欠損変異体では、放射線照射時にアポトーシスを高頻度に誘導することが報告されていたので、線虫abl-1の欠損変異体を用いて、同様に、放射線照射時の遺伝子発現について網羅的な解析を行った結果、これらアポトーシスの誘導因子のさらなる発現上昇が確認されるとともに、p38 MPKを介した応答や活性酸素の発生などに関わる幾つかの分子で、abl-1の欠損変異体においては、発現が有意に低下する現象を確認した。また、放射線は細胞に活性酸素障害を与えることも予測されるので、ミトコンドリア障害時の発現変動との相関についても比較解析し、ゲノムレベルでの各種放射線応答の理解を深めた。本研究では、主に重イオンマイクロビーム照射装置を用いて、線虫の生殖細胞形成における照射の影響、特にDNA損傷の修復、アポトーシス、そしてバイスタンダー効果に関する分子機構について解明することを研究目的とする。本年度の研究として、線虫に、日本原子力研究所高崎研究所の重イオンマイクロビームならびに重イオン線ブロードビームの様々な照射条件を検討し、麻酔方法、固定方法、致死線量など基礎データを得た。その結果、特筆すべきこととして、(1)減数分裂期のパキテン細胞は、重イオン線照射においても、X線やγ線照射と同様に、初期胚と比べ高い抵抗性を示すこと、(2)同程度の卵致死線量において、X線ならびにγ線と重イオン線を比較した場合、線虫の減数分裂期のパキテン細胞におけるアポトーシスの誘導は、重イオン線照射の場合が明らかに高頻度に生じることが示された。また、特定の1個の成熟卵母細胞を観察しながらマイクロビームを照射する条件が完成した。次年度以降は、これらの研究をさらに発展させる。また、関連する研究として、線虫に放射線を照射することでcyclin dependent kinase inhibitor 1(CKI1)が蓄積することをMALDI-TOF MSを用いて明らかにし、このデータを含めた論文発表を行った。

なかでもマイクロビーム照射装置の開発により、直接放射線の被曝を受けなかった周辺の細胞においても、放射線の影響を感受し、様々な生物応答に至るバイスタンダー効果が存在することが知られてきた。本研究では、主に重イオンマイクロビーム照射装置を用いて、線虫の生殖細胞形成における照射の影響、特にDNA損傷の修復、アポトーシス、そしてバイスタンダー効果に関する分子機構について解明することを研究目的とする。本年度の研究成果として、線虫に、日本原子力研究所高崎研究所の重イオンマイクロビームならびに重イオン線ブロードビームの様々な照射条件を検討し、生殖幹細胞における細胞周期の停止ならびにアポトーシスの誘導は、放射線照射部においてのみ見出されること、つまり、線虫においては、これらの現象を放射線影響の最終指標として観察した場合には、間接的な影響(バイスタンダー効果)は見られないことを明らかにした。本結果は、International J.Radiation Biology誌に発表するとともに、今後は、体細胞でのマイクロビーム効果についても検討する。低線量の放射線被曝による生物効果や放射線マイクロビーム照射装置の開発により、ゲノムDNAが直接的な損傷を受けない場合でも、細胞は様々な放射線の影響を感受していることが、近年、示唆されてきた。本研究では、主に重イオンマイクロビーム照射装置を用いて、線虫の生殖細胞形成における放射線照射の影響、特にDNA損傷の修復、アポトーシス、そしてバイスタンダー効果に関する分子機構について解明することを研究目的とする。本年度の研究成果として、線虫に、種々の放射線を照射し、DNAマイクロアレイを用いた全ゲノム遺伝子に対する放射線応答性について解析を行った。その結果、放射線照射により発現が有意に上昇する353遺伝子を見出し、それらにはアポトーシスの誘導に関わる因子が含まれていることがわかった。また、ヒト原ガン遺伝子abl-1の線虫における欠損変異体では、放射線照射時にアポトーシスを高頻度に誘導することが報告されている。そこで、線虫abl-1の欠損変異体を用いて、同様に、放射線照射時の遺伝子発現について網羅的な解析を行った結果、これらアポトーシスの誘導因子のさらなる発現上昇が確認されるとともに、解毒作用や活性酸素の発生などに関わるcytochrome P450ファミリーの幾つかの分子で、abl-1の欠損変異体においては、発現が有意に低下する現象を確認した。今後は、これら遺伝子発現の調節機構をさらに検討していく。
Fas以外の新しいアポトーシス誘導抗原のクローニング

Fasを介さないアポトーシスを誘導する,骨髄腫細胞表面抗原のクローニングを試みた.骨髄腫細胞株KHM11を免疫原として用い,型のごとくマウスハイブリドーマを作成した.二回のcell fusionで103個のcloneを得た.96well plateに抗マウス-IgG抗体をcoat後,ハイブリドーマ上清中のモノクローナル抗体をクロスリンクさせ,最後にKHM11を添加し,その増殖をtritium thymidineの取り込みで測定した.その結果,すべてのcloneは,KHM11の増殖を最大10%程度増加させ,目的とするアポトーシス誘導抗体は得られなかった.フローサイトメトリーによる解析でもcell shirinkingを誘導するクローンが2個得られたものの,アポトーシスの誘導は確認できなかった.これらは当初の目的とは異なった結果であったが,ハイブリドーマfeeder用のマウス腹腔マクロファージ上清のみでもKHM11の増殖刺激が得られたことから,マクロファージ由来の何らかのサイトカインがKHM11の増殖刺激因子として作用していることが示唆された.事実IFN gammaはKHM11の増殖を刺激することが確認された.一方,骨髄腫細胞にはFasを介さない自然の培養条件でも起こるアポトーシスがあることが確認され,その程度は細胞株,症例間で異なっていることが確認された.今回は,アポトーシスを誘導する新しい表面抗原は得られなかったが,今後,このようなアポトーシスが惹起されるメカニズムを解明したい(平成8年度奨励A申請中).Fasを介さないアポトーシスを誘導する,骨髄腫細胞表面抗原のクローニングを試みた.骨髄腫細胞株KHM11を免疫原として用い,型のごとくマウスハイブリドーマを作成した.二回のcell fusionで103個のcloneを得た.96well plateに抗マウス-IgG抗体をcoat後,ハイブリドーマ上清中のモノクローナル抗体をクロスリンクさせ,最後にKHM11を添加し,その増殖をtritium thymidineの取り込みで測定した.その結果,すべてのcloneは,KHM11の増殖を最大10%程度増加させ,目的とするアポトーシス誘導抗体は得られなかった.フローサイトメトリーによる解析でもcell shirinkingを誘導するクローンが2個得られたものの,アポトーシスの誘導は確認できなかった.これらは当初の目的とは異なった結果であったが,ハイブリドーマfeeder用のマウス腹腔マクロファージ上清のみでもKHM11の増殖刺激が得られたことから,マクロファージ由来の何らかのサイトカインがKHM11の増殖刺激因子として作用していることが示唆された.事実IFN gammaはKHM11の増殖を刺激することが確認された.一方,骨髄腫細胞にはFasを介さない自然の培養条件でも起こるアポトーシスがあることが確認され,その程度は細胞株,症例間で異なっていることが確認された.今回は,アポトーシスを誘導する新しい表面抗原は得られなかったが,今後,このようなアポトーシスが惹起されるメカニズムを解明したい(平成8年度奨励A申請中).
一般英語力と実務・専門英語力の乖離是正のための基礎研究

本研究は、医学薬学における英語教育を中心に、一般英語教育と実務・専門英語の溝を埋めるために何が必要かを明示し、且つ、大学英語教育が到達すべきガイドラインを提示するという作業を通して、医学薬学以外の分野にも応用できる形で、一般英語教育と実務・専門英語の溝を埋める教育内容を開発するための方法論を確立することを目標とした。三好、高橋の研究(『語彙レベルからみた医学・薬学教材について』)から、一般向け健康・医療関連記事及び一般向け医療情報サイトとの語彙と医療従事者を対象とした情報、医療・薬学関係行政文書、医学論文等の語彙とでは質的な差があること、ジャンル内でも難易度もしくは語彙の多様性に差があることを明らかにし、語彙の多様性を考慮すると、テーマを固定し、徐々に英文レベルを上げる形で論文読解に進む形式が妥当との知見を得た。また、同じく三好、高橋の研究(『専門英語教育における文法指導について』)から、医学論文の構造を分析し、a.の接続、接続副詞、複文構造、b.法に関する形式と意味:法の助動詞、形容詞、副詞、法動詞、仮定法、c.情報構造:英文の情報構造に関する基本的知識から、情報の重要度、焦点等が理解できる。(右方移動構文)、d.等位構造と等位項の関係、e.比較表現、以上の文法項目を重点的に訓練すべきとの提言を行った。さらに、三好、内藤、戸澤(研究協力者)の研究(『ESP教材の段階的読解演習について-語彙学習の観点から』)から、Krashen(1985)の"i+1"モデルを読解演習に応用する可能性を論じ、テーマを絞り「段階的に英文レベルを上げていくという読解演習を導入することで期待される効果を明らかにし、その潜在的問題点を指摘した。研究最終年度であるため、上記の3点の論考と、昨年度のニーズ調査の結果について、報告書としてまとめた。本研究の目的は、国際化に対応できる人材育成を念頭に置いた英語教育のための基礎研究を行うことで、我が国の英語教育の質的向上に寄与することにある。このためには、一般英語教育と実務・専門英語の溝を埋める方法論を確立する必要がある。本研究は、医学薬学における英語教育を中心に、一般英語教育と実務・専門英語の溝を埋めるために何が必要かを明示し、且つ、大学英語教育が到達すべきガイドラインを提示するという作業を通して、医学薬学以外の分野にも応用できる形で、一般英語教育と実務・専門英語の溝を埋める教育内容を開発するための方法論を確立することを目標としている。本年度は、一般英語力と実務・専門英語で必要とされる英語力のギャップの全体像を把握するための英語使用実態調査と、ジャンル別のコーパスからなるデータベース作成に向けた基礎固めを行った。具体的には、英語使用の実態調査に向けたアンケート票を作成し、次年度に実施予定のインターネットを利用したアンケート調査に備えた。アンケート票では、フェイスシートに続いて、英語の使用頻度、使用技能、使用英語の種別、使用場面と状況に分けた項目を設定した。作成に際しては、個票の信頼度を一定水準に保つために、大学英語教育学会ESP北海道研究会において発表し、アンケート票の精激化を図った。データベース作成に向けては、基礎医学と臨床医学の各分野の有識者を訪問し、標準教科書、主要なジャーナル、新聞、雑誌、ホームページのリストを作成した。また、そのリストに基づいた資料収集を行うこと、データベース作成の際のフォーマットを決定することで、次年度以降に実施予定のデータ入力に備えた。本年度は、一般英語力と実務・専門英語で必要とされる英語力のギャップの全体像を把握するための英語使用実態調査を実施した。医師、看護師、薬剤師を中心とした医療従事者510名から回答を得た。このうち7割が英語を重要と位置づけ、4割が10年以上の英語使用暦があり、27%が日常的に英語を使用していた。英語の使用場面としては、論文や医療情報の読む(48%)が圧倒的に多く、専門誌の入手方法として、紙媒体が6割、電子媒体が4割という状況であった。使用場面としては、論文などの執筆・プレゼンを聞く(25%)、プレゼンする・患者と対話する(15%)が高い割合を示した。86%の人が一般英語が専門英語の基礎となると考えており、基礎力としては、英単語・熟語、リスニング、スピーキング、リーディングを重要視する声が大きかった。レベルとしては、高校卒業程度の英語力を想定する人が多く、内容としては、社会性にまで踏み込んだものを想定する人は1割未満であった。英語を学ぶ場面としては、5割以上が海外で生活をする、外国人教師から学ぶを選択したことからも分かるように、基礎力の育成のためにはオーラル技能をニーズとしてあげる結果となった。

三好、高橋の研究(『語彙レベルからみた医学・薬学教材について』)から、一般向け健康・医療関連記事及び一般向け医療情報サイトとの語彙と医療従事者を対象とした情報、医療・薬学関係行政文書、医学論文等の語彙とでは質的な差があること、ジャンル内でも難易度もしくは語彙の多様性に差があることを明らかにし、語彙の多様性を考慮すると、テーマを固定し、徐々に英文レベルを上げる形で論文読解に進む形式が妥当との知見を得た。また、同じく三好、高橋の研究(『専門英語教育における文法指導について』)から、医学論文の構造を分析し、a.の接続、接続副詞、複文構造、b.法に関する形式と意味:法の助動詞、形容詞、副詞、法動詞、仮定法、c.情報構造:英文の情報構造に関する基本的知識から、情報の重要度、焦点等が理解できる。(右方移動構文)、d.等位構造と等位項の関係、e.比較表現、以上の文法項目を重点的に訓練すべきとの提言を行った。さらに、三好、内藤、戸澤(研究協力者)の研究(『ESP教材の段階的読解演習について-語彙学習の観点から』)から、Krashen(1985)の"i+1"モデルを読解演習に応用する可能性を論じ、テーマを絞り「段階的に英文レベルを上げていくという読解演習を導入することで期待される効果を明らかにし、その潜在的問題点を指摘した。研究最終年度であるため、上記の3点の論考と、昨年度のニーズ調査の結果について、報告書としてまとめた。
マイクロバブルによる切削・研削加工環境の改善に関する研究

水溶性加工液は90%以上が水なので腐敗しやすい.本研究では,マイクロバブルを用いた独自の水溶性加工液の浄化法を考案した.マイクロバブルによる細菌類の不活性化作用および液中懸濁物質の分離作用を実験的に明かにした.加工液使用量を低減できる加工液供給法とマイクロバブル発生装置をハイブリッド化し,環境調和型加工液システムを構築した.さらに,マイクロバブル化したマイナスイオン混入空気によって水溶性加工液腐敗臭の悪臭抑制にも成功した.水溶性加工液は90%以上が水なので腐敗しやすい.本研究では,マイクロバブルを用いた独自の水溶性加工液の浄化法を考案した.マイクロバブルによる細菌類の不活性化作用および液中懸濁物質の分離作用を実験的に明かにした.加工液使用量を低減できる加工液供給法とマイクロバブル発生装置をハイブリッド化し,環境調和型加工液システムを構築した.さらに,マイクロバブル化したマイナスイオン混入空気によって水溶性加工液腐敗臭の悪臭抑制にも成功した.本研究では、提案した「マイクロバブルクーラント」に期待される各種の特徴のうち、まずは、研削加工液(研削液)として使用した場合の「加工特性に及ぼす作用」について検討した。マイクロバブルクーラントが供給できる環境対応型供給ノズルを開発し、平均直径が2050μmの微細気泡が水溶性加工液中に多量に混入されること、ならびに加工液を確実に研削加工点に供給できることを確認した。試作した研削液供給装置を用い、ステンレス鋼材を被削材としてWA砥石で平面プランジ研削実験を行った結果、窒素混入マイクロバブルクーラントを供給した本実験の範囲では、通常の研削加工液供給方法を使用した場合に比べて砥石摩耗体積量を1530%程度抑制できることを確認した。次に、同クーラントに期待される「加工液の浄化作用」について検討した。具体的には、(1)クーラント腐敗の要因と考えられる細菌の除去作用(除菌作用)および(2)クーラント内に浮遊する切屑や油分の除去作用について、主に水溶性研削液を対象としてマイクロバブルの効果を実験的に検討した。あらかじめ細菌を発生させた水溶性研削液中でマイクロバブルクーラントを530分間循環させた後、細菌検出器によって採取したサンプルを37°Cの恒温器内で24時間培養した結果、加工液中に1×10^6個/ml存在していた細菌はほとんど消滅し、1ヶ月以上経過しても細菌が発生しないことを明らかにした。また、マイクロバブルは加工液中の微細な切屑や摺動油を吸着して液面に浮上させて分離できる作用を持ち、加工液を容易に浄化できる効果があることがわかった。上記の結果により、本技術によって加工液自身の浄化および長寿命化が可能であることが明確となり、工場の製造現場で問題となっている水溶性加工液の腐敗抑制に大きく貢献できることを見出した。今後、上記の効果発現メカニズムなどの検討を行なう。本研究では、マイクロバブルクーラントの特徴のうち、前年度明らかにした「加工液浄化作用」の効果の発現理由の解明を試みた。まず、(1)クーラント腐敗の要因と考えられる細菌の除去作用(除菌作用)について、外気からバブルを供給する場合と、液中の溶解空気を使用する場合で比較し、この除菌作用は液中の溶存酸素量の影響を受けていないことを明らかにした。したがって、マイクロバブル自身が細菌の不活性化に作用し、マイクロバブル圧壊時に発生するフリーラジカルが起因していると考察した.次に、マイクロバブルは加工液中に浮遊する微細な切屑や摺動油を吸着して液面に浮上させて分離できる作用を持つため、(2)上昇して凝集させた切屑や油分を容易に除去できるクーラントタンク構造について検討した。タンク内の水位を上昇させて懸濁物質を飽和除去する方式、強制吸引によって除去する方式、スキージを利用する方式、送風による凝集効率の向上など、複数の懸濁物質除去装置を試作した。いずれの方式も、液面上に浮上した懸濁物質を除去するのに有効であった。また、懸濁物質の除去処理の効率化を考慮すると、加工に使用する加工液量自身を少なくすることが有効であるため、当該申請者らが考案したフローティングノズル法やフレキシブル導液シート法などの効果的加工液供給方法をマイクロバブルクーラント技術と併用する新しい環境に優しい加工技術を提案した。本研究の結果を踏まえて、現在、マイクロバブルクーラント技術の実用化に向けた取り組みを、国内の工作機械関連メーカーと共同で継続実施するに至っている。さらに、簡易イオン発生器を用いた加工液の腐敗臭除去についても検討し、意図的にイオン混入した腐敗水溶性加工液の悪臭が抑制できることを明らかにした。本研究成果は加工液自身の長寿命化に繋がり、製造現場で問題となっている水溶性加工液の腐敗抑制に大きく貢献できることを見出した。
地層処分シミュレータの構築に関する研究

平成15年度の成果は以下の通りである。<サブテーマ[A]地層処分シミュレータ用プラットフォーム>昨年度、地下水シナリオとその他の事象について、プラットフォーム(ミドルウェア)への実装可能性を検討した結果に基づき、地層処分シミュレータ(地下水問題および移流拡散問題)を開発した。また、サブテーマ[C]との共同作業として、PCクラスタ(Alpha x 10PE)、およびSMPクラスタ(SR8000)上において並列計算性能、大規模解析のフィージビリティスタディを行った。<サブテーマ[B]:人工バリア、岩盤中の核種移行解析エンジン>昨年度に開発された核種移行解析モジュールにおいて、地下水問題と移流拡散問題の連成を実施した。核種崩壊問題については、数値解析上の負荷が軽いことから後からのモジュールとしての追加が容易であると判断し、実規模問題および地球シミュレータ上での計算実施を優先させることとした。人工バリア、岩盤中の核種移行事象について、サイトスペシフィックな段階での評価を目指した問題設定、解析モデル作成を実施した。<サブテーマ[C]:クラスタコンピューティング環境整備>ノード間並列、ノード内並列のハイブリッド化、および、領域分割が前処理効果に及ぼす影響を定量的に評価し、地層処分シミュレータのPCクラスタ、およびSMPクラスタ(SR8000および地球シミュレータ)における並列計算性能、大規模解析のフィージビリティスタディを行った。研究全体を総合し、地層処分シミュレータの実現可能性を確認できた。また、確率的な評価の必要性など今後の課題について検討を行った。本研究では、地層処分システムの安全性評価における地下水シナリオとそこに必要な高性能シミュレーションの重要性に注目し、広領域不均質地質構造に対応できるよう10億自由度規模の有限要素並列解析による人工バリア、岩盤中の核種移行事象シミュレータを開発しサイトスペシフィックな段階での合理的評価を可能とすることを目的としている。本年度の成果は以下の通り:<サブテーマ[A]地層処分シミュレータ用プラットフォーム>地層処分シミュレータの全シナリオに必要なコード体系を抽出し、それら各コードについて、構造モデル、解析用入力データの構造、コード内部でのデータ構造を調査した。これに基づき、地層処分シミュレータのプラットフォームを構築するためのミドルウェアの詳細設計、具体的には、解析用入力データの構造、コード内部でのデータ構造、を行った。ミドルウェアのサポート機能は、並列入出力、解析モジュール間のデータ転送、線形ソルバ、である。最終ターゲットの構造モデルについてはまだ未確定である。<サブテーマ[B]:人工バリア、岩盤中の核種移行解析エンジン>核種移行解析に関する定式化、離散化、開発コード設計を行った。GeoFEM(^*注)熱流動解析サブシステムをベースに核種移行解析モジュールを開発し、移流拡散問題について精度の検証を行った。核種崩壊問題については、未着手である。<サブテーマ[C]:クラスタコンピューティング環境整備>MyrinetスイッチおよびMyrinetインターフェイスの導入は予算不足から見送られたため、HITACHI SR8000において、MPI/OpenMPのハイブリッド並列計算性能について調査し、良好な結果を得た。これはクラスタコンピューティング環境においても有効に機能する。平成14年度の成果は以下の通りである。<サブテーマ[A]地層処分シミュレータ用プラットフォーム>昨年度から開発中の地層処分シミュレータ用プラットフォームをSR8000および地球シミュレータに実装し、充分な性能が得られることを示した。当初予定していたSR2201、SX4については、それらが既に古い計算機となったため、検討対象から外した。

また、地下水シナリオとその他の事象について、プラットフォーム(ミドルウェア)への実装可能性を検討し、浸透流および移流拡散についてのプラグインに着手した(この部分については、サブテーマ[B]と作業は共通化されている)。<サブテーマ[B]:人工バリア、岩盤中の核種移行解析エンジン>核種移行解析に関する定式化、離散化、開発コード設計を昨年度に続いて行い。上記のように、GeoFEM (^*注)熱流動解析サブシステムをベースに浸透流および移流拡散についてのプラグインに着手した。核種崩壊問題については、未着手である。<サブテーマ[C]:クラスタコンピューティング環境整備>昨年度検討されたSR8000におけるMPI/OpenMPのハイブリッド並列計算性能を、地球シミュレータ上においても同様な性能が発揮されることを確認した。これはクラスタコンピューティング環境においても有効に機能する。本研究では、地層処分システムの安全性評価における地下水シナリオとそこに必要な高性能シミュレーションの重要性に注目し、広領域不均質地質構造に対応できるよう10億自由度規模の有限要素並列解析による人工バリア、岩盤中の核種移行事象シミュレータを開発しサイトスペシフィックな段階での合理的評価を可能とすることを目的としている。平成15年度の成果は以下の通りである。<サブテーマ[A]地層処分シミュレータ用プラットフォーム>昨年度、地下水シナリオとその他の事象について、プラットフォーム(ミドルウェア)への実装可能性を検討した結果に基づき、地層処分シミュレータ(地下水問題および移流拡散問題)を開発した。また、サブテーマ[C]との共同作業として、PCクラスタ(Alpha x 10PE)、およびSMPクラスタ(SR8000)上において並列計算性能、大規模解析のフィージビリティスタディを行った。<サブテーマ[B]:人工バリア、岩盤中の核種移行解析エンジン>昨年度に開発された核種移行解析モジュールにおいて、地下水問題と移流拡散問題の連成を実施した。核種崩壊問題については、数値解析上の負荷が軽いことから後からのモジュールとしての追加が容易であると判断し、実規模問題および地球シミュレータ上での計算実施を優先させることとした。人工バリア、岩盤中の核種移行事象について、サイトスペシフィックな段階での評価を目指した問題設定、解析モデル作成を実施した。<サブテーマ[C]:クラスタコンピューティング環境整備
ディーゼル排気微粒子が糖尿病とその合併症に及ぼす影響とメカニズム解明に関する研究

ディーゼル排気微粒子構成成分による感染性傷害の増悪とメカニズムの解明に関する研究糖尿病の合併症として重要なもに、感染症が挙げられる。ディーゼル排気微粒子(DEP)とその構成成分(経気道曝露)が細菌毒素によって引き起こされる感染症肺障害に及ぼす影響とその増悪メカニズムを検討した。DEPに含まれる有機化学成分は好中球性炎症を有意に増悪したが、炎症性サイトカインやケモカインの局所発現には影響を及ぼさなかった。DEPの核をなす残査粒子成分の経気道曝露は、好中球性炎症と肺胞出血を顕著に増悪し、炎症性サイトカインやケモカインの著名な発現増強も引き起こした。DEP全体を細菌毒素とともに暴露すると、肺傷害と炎症性タンパクの発現は、きわめて顕著に増悪した。これらの変化は、転写因子(NF kappa B)の活性化とよく相関していた。ディーゼル排気微粒子が血液凝固系に及ぼす影響に関する研究血管の狭窄性、閉塞性病変や血栓の形成は、糖尿病合併症の進展や発現の重要なステップである。DEPおよびその構成成分が凝固・線溶系に及ぼす影響を検討した。細菌毒素の経気道曝露により、フィブリノーゲンの上昇をはじめとする凝固形の活性化が観察された。DEPの核をなす残査粒子成分の併用気道曝露は、この変化をさらに悪化させた。ディーゼル排気微粒子が糖尿病の臓器合併症に及ぼす影響に関する研究DEPの経気道曝露が、糖尿病性腎症や脂肪肝に及ぼす影響を検討した。DEPの経気道暴露により、糖尿病性腎症の明らかな増悪は確認できなかった。一方、糖尿病に伴う脂肪肝に関しては、DEPの経気道暴露による増悪傾向が観察された。ディーゼル排気微粗子(DEP)による感染性肺傷害の増悪とメカニズムの解明に関する研究.DEPとグラム陰性桿菌由来の細菌毒素(lipopolysaccharide)もしくは真菌菌体成分(βグルカン)を、単独あるいは併用してマウスに経気道暴露した。細菌毒素の経気道暴露により好中球を主体とする気道炎症と肺水腫が惹起されたが、DEPの併用暴露によりこれらは顕著に増悪した。今回実験に用いた量のDEP単独では、ほとんど傷害は惹起されなかったDEPによる細菌毒素関連急性災症性肺傷害の増悪効果は、炎症性サイトカイン(IL-1等)、ケモカイン(MIP-1,IL-8,MCP-1等)、Toll-like receptorの局所発現や肺におけるNF-kappaBの活性化とよく相関していた。また、DEPによる炎症性肺傷害の増悪効果は、脂溶性溶媒により可能な限り有機化学物質を除去した残査粒子に強く観察され、抽出された化学物質にはあまり観察されなかった。炎症性蛋白の変動も傷害の強度と同様の結果を示した。一方、βグルカンの経気道暴露により、好中球と好酸球を主体とする炎症性傷害が誘導されたが、この病態はDEPによっては修飾されなかった。ディーゼル排気暴露が各種糖尿病モデルにおよぼす影響と感受性の相違に関する研究自然発症、肥満、糖尿病ラットを用いた実験では、ディーゼル排気(DE)暴露による糖尿病の発症や血管合併症進展の修飾は、暴露32週目までは、認められなかった。現在、暴露期間を延長して検討を続行してしている。また、自然発症、肥満、糖尿病マウスを用いた暴露実験も開始しており、今年度末から来年度早々にかけて解剖の上諸検討を行う。1.ディーゼル排気微粒子構成成分による感染性肺傷害増悪メカニズムの解明に関する研究糖尿病合併症として感染症は重要である。ディーゼル排気微粒子の構成成分の経気道曝露が細菌毒素による感染性肺傷害に及ぼす影響とその増悪メカニズムを検討した。

一方、ディーゼル排気微粒子の核をなす残査粒子成分の経気道曝露は、好中球炎症と肺胞出血を顕著に増悪し、炎症性サイトカインやケモカインの著名な発現増強も惹起した。2.ディーゼル排気微粒子が血液凝固系に及ぼす影響に関する研究糖尿病合併症として、血管病変や血栓形成は重要である。ディーゼル排気微粒子の構成成分が凝固・線溶系に及ぼす影響を検討した。細菌毒素の経気道曝露により、フィブリノーゲンの上昇をはじめとする凝固系の活性化が観察された。ディーゼル排気微粒子の核をなす残査粒子成分の併用気道曝露は、この変化をさらに悪化させた。3.ディーゼル排気微粒子が糖尿病の臓器合併症に及ぼす影響に関する研究ディーゼル排気微粒子の経気道曝露が、糖尿病性腎症や脂肪肝に及ぼす影響を検討した。ディーゼル排気微粒子により糖尿病性腎症の明らかな増悪は今のところ認められていない。しかし、糖尿病に伴う脂肪肝に関しては、ディーゼル排気微粒子の経気道曝露による増悪傾向が観察された。
芸術バリアフリーに向けたニーズと支援技術をつなぐバリアフリー映画評価システム

本年度は、昨年度に作成した調査項目に基づき、まずは本調査に向けた予備調査を実施した。その結果、視覚障害者や聴覚障害者に加え、その比較対象として健常者への調査を実施するためには、現状の6クリップでは条件が限られており、十分なデータが得られないことが判明した。また、一部クリップの不具合等も確認された。したがって、条件やクリップ数を増やすために、調査用クリップの追加製作ならびに修正を行い、4条件×6クリップの計24クリップに再編した。この24クリップを使って、まずは健常者5名に対して調査を実施し、データの収集を行った。視覚障害者・聴覚障害者については、昨年6月に施行された「障害者の文化芸術推進法」に伴い、字幕や音声ガイドを取り巻く状況が急速に変化しており、鑑賞環境やニーズがさらに複雑化している可能性が考えられたため、さらなるニーズ調査を実施することとなった。具体的には、1)映画のバリアフリー化の手法として使われてきた字幕や音声ガイドが、演劇のバリアフリー化に応用される取り組み、2)音声ガイドを肉声ではなく音声合成にて提示する取り組み、3)字幕をタブレット端末から提示する取り組み、4)音情報を振動にて提示する取り組み等、字幕や音声ガイドの新たな展開が模索されているため、そうした製作現場ならびに上映会等において、製作者及びユーザからの聞き取りを行い情報収集を行った。同時に、外国におけるバリアフリー上映会においても、昨年に引き続き情報収集を行った。当初は、昨年度に製作した調査用クリップを使って調査を進めていく予定であったが、予備調査の段階で現状の条件やクリップ数では必要なデータが得られないことが判明し、大幅なクリップの修正並びに追加製作が必要となった。具体的には、視覚障害者・聴覚障害者との比較対象として実施する健常者に対する調査において、やはり条件やクリップ数を増やしていかなければならないことが明確となった。したがって、1)音声ガイド有り・字幕有り、2)音声ガイド有り・字幕無し、3)音声ガイド無し・字幕有り、4)音声ガイド無し・字幕無しの4パターンのクリップをそれぞれ6クリップずつ、計24クリップ作成することとなった。作成したクリップに基づき、まずは健常者から調査を実施することとなった。現在5名に対して調査を行いデータを収集した。また、視覚障害者・聴覚障害者の調査については、調査用クリップの問題に加えて、映画のバリアフリー化の手法を演劇のバリアフリー化に応用する動きや、合成音声で提示される音声ガイドの実用化、タブレット端末で字幕を提示する取り組み等、字幕や音声ガイドを取り巻く状況が大きく変化していることから、調査は実施せず、引き続きこれらの製作現場や上映会等において、関係者からの聞き取り調査を継続し調査項目に反映させるための情報収集を行うこととなった。上記の理由により、研究目的の達成度を「(3)やや遅れている」とした。今年度、視覚障害者・聴覚障害者に対する調査の実施には至らなかったが、字幕や音声ガイドにおける最新の動向を把握できたことと、それらを踏まえた調査項目の策定が実現したため、次年度では視覚障害者・聴覚障害者に対する調査を実施し、詳細なニーズ抽出とバリアフリー映画の評価尺度を確立したいと考える。最終年度である今年度は、遅れている視覚障害者・聴覚障害者に対する調査を早急に実施し、詳細なニーズの抽出並びにデータの収集を行う。同時に、比較対象として実施している健常者への調査も併せて継続する。また視覚障害者と聴覚障害者が、同じ場面・シーンを観賞する場合、字幕や音声ガイドを介してどこまで場面を共有できているかを検証するための上映会並びに意見交換会を実施する。これら調査で得られた視覚障害者・聴覚障害者のニーズに基づき、バリアフリー映画等における音声ガイド・字幕の製作及び付与の方法についての評価システムを構築する。。また、同評価システムを音声ガイド並びに字幕製作の現場にフィードバックし、同システムを今後の映画をはじめとした映像メディア・舞台芸術等のバリアフリー化製作に反映させていく。なお、当初予定していた視覚と聴覚の両方に障害を併せ持つ盲ろう者や日本語未学習の外国人に対する調査については、クリップ製作の大幅な遅れや字幕や音声ガイドを取り巻く情勢の変化等に鑑み、本研究では直接的な調査を断念し、音声ガイドにニーズのある視覚障害者、字幕にニーズのある聴覚障害者に特化して、調査ならびに評価システムの構築を目指すこととした。初年度は、バリアフリー映画における視覚障害者並びに聴覚障害者の、最新のニーズを把握することから研究をスタートした。バリアフリー映画は、視覚障害者向けの音声ガイドと聴覚障害者向けの字幕を映画本編に付与することで実現されているが、ここ数年それら音声ガイド・字幕の提供方法や製作環境が大きく変化してきている。したがって、ユーザのニーズを正確に把握するためには、バリアフリー映画を取り巻く最新の動向を把握する必要があり、まずはバリアフリー映画制作の現場やバリアフリー映画上映会等において、関係者からの聞き取りを行い、情報収集を行った。また、日本語のみならず、外国語の音声ガイドや字幕製作の現状を把握するため、日本で製作されたバリアフリー映画の外国語化作業の現場並びに外国語によるバリアフリー上映会等においても併せて情報収集を行った。これらの最新動向を踏まえて、バリアフリー映画におけるユーザニーズの抽出を行うための、調査用上映素材の製作を行った。上映素材については、これまでユーザが一度も鑑賞したことのない素材を製作する必要がある。そのため、まだバリアフリー化されていない映画の一部を使い、音声ガイドと字幕を新たに製作し同映画に付与することとした。音声ガイド評価用として3クリップ、字幕評価用として3クリップの、計6クリップの調査用素材を製作した。製作した調査用クリップに基づき、視覚障害者及び聴覚障害者向けの調査項目の作成を行った。

また、比較対象として、健常者にバリアフリー映画を評価してもらうための調査項目を併せて作成した。当初は、すでにリリースされている既存のバリアフリー映画を素材とし、視覚障害並びに聴覚障害の当事者ユーザに対して、ニーズ調査を実施することとしていた。しかしながら、今日のバリアフリー映画を取り巻く状況を鑑みると、さまざまな方式による製作並びに上映が実施されており、また鑑賞するユーザのニーズも多様化していることから、現状の把握と情報収集を十分に行う必要があると判断した。したがって、まずは各バリアフリー映画の製作現場や上映会等において、関係者からの聞き取りやディスカッションを通じて、バリアフリー映画の最新動向を把握することに注力した。その結果、スマートフォンを利用した音声ガイド提示やメガネ型端末を利用した字幕提示等、新たな鑑賞方法が登場することにより、既存のバリアフリー映画の鑑賞方法との差異の中で、ユーザにも新たな課題やニーズが発生していることがわかった。また、日ごろからバリアフリー映画の評価等に携わるユーザにとっては、音声ガイドや字幕製作にモニターとして参画している作品も多く、既存のバリアフリー映画を調査素材とした場合、客観的な評価ができない可能性が高いこともわかってきた。そのため、今年度は既存のバリアフリー映画を使用したニーズ調査を行わず、現状ユーザがバリアフリー映画を鑑賞する際に直面している最新のニーズを踏まえた調査項目の作成と、調査用にまだバリアフリー化されていない映画を使った音声ガイドと字幕の製作を行うこととした。上記の理由により、研究目的の達成度を「(3)やや遅れている」とした。今年度、ニーズ調査の実施には至らなかったが、バリアフリー映画の現状とユーザの最新のニーズを踏まえた調査項目の策定と、調査に特化した音声ガイドや字幕を製作することができたことから、次年度の調査では、より客観的なニーズ抽出とバリアフリー映画の評価方法を確立することができると考える。本年度は、昨年度に作成した調査項目に基づき、まずは本調査に向けた予備調査を実施した。その結果、視覚障害者や聴覚障害者に加え、その比較対象として健常者への調査を実施するためには、現状の6クリップでは条件が限られており、十分なデータが得られないことが判明した。また、一部クリップの不具合等も確認された。したがって、条件やクリップ数を増やすために、調査用クリップの追加製作ならびに修正を行い、4条件×6クリップの計24クリップに再編した。この24クリップを使って、まずは健常者5名に対して調査を実施し、データの収集を行った。視覚障害者・聴覚障害者については、昨年6月に施行された「障害者の文化芸術推進法」に伴い、字幕や音声ガイドを取り巻く状況が急速に変化しており、鑑賞環境やニーズがさらに複雑化している可能性が考えられたため、さらなるニーズ調査を実施することとなった。
転写共役因子PGC-1αによる骨格筋ミトコンドリアのリポクオリティ恒常性の維持

カルジオリピン(CL)は脂肪酸が4つ結合したリン脂質であ理、ミトコンドリア内膜構造の形成・維持や呼吸鎖関連タンパク質などの機能調節に関わる。PGC-1αはミトコンドリア生合成を促進するため、同時にCLの量や質を調節している可能性があるが、CL生合成へのPGC-1αの関与には不明な点が多い。そこでPGC-1αが骨格筋CLの量と質に及ぼす影響、CL生合成に果たす役割を検討した。PGC-1αを過剰発現させた骨格筋ではCL量が著しく増加した。特にリノール酸を含むCLが顕著に増加した。また、CL生合成に関わる遺伝子のうちCDP-DAG合成を担うCds1、リノール酸をリン脂質に組み込むLPAAT2の発現が、PGC-1α過剰発現により増加した。CL生合成の律速であるCDP-DAG合成は、3種類の酵素(Cds1, Cds2, Tamm41)が触媒する。CL生合成に利用されるCDP-DAGは、Tamm41がミトコンドリア内膜で合成すると考えられているが、本研究においてTamm41の発現にPGC-1αの影響は認められなかった。CL生合成へのCds1の寄与は不明なため、Cds1をC2C12細胞に強制発現させ、その影響を調べた。その結果、Cds1の単独発現ではCL量は増えず、Cds1とPGC-1αを同時に発現させたとき、CL量とミトコンドリア膜電位が増加した。従って、PGC-1αは、Cds1の発現調節に加えて、CDP-DAGの利用にも関わる可能性が示され、これらの協調作用によってCL生合成が促進し、ミトコンドリア機能が高まったと考えられた。以上より、PGC-1αは、Cds1とLPAAT2の発現、ならびにCDP-DAG利用に関わる何らかの機能を調節することによって、CLの量と質を制御し、ミトコンドリア生合成に適応させていることが示唆された。計画していた研究内容を概ね実施することができた。また、次年度に予定している実験の一部を着手することができた。PGC-1αが制御するCLの脂肪酸クオリティ:骨格筋のCLにC18:2が集積する理由につき、ホスファチジン酸(PA)合成時にC18:2が組込まれる反応と、CDP-DAG合成段階の脂肪酸種認識機序に着目して検討し、CL(18:2)4増加に関与するPGC-1α標的遺伝子群を明らかにする。CL量やCLに結合する脂肪酸クオリティ操作が筋ミトコンドリアに及ぼす影響:CL生合成やリモデリングなどに関与することが見出された遺伝子について、それぞれの発現量を変化させたモデルを作製し、CL量やCLに結合する脂肪酸種の操作が筋ミトコンドリア機能に及ぼす影響を明らかにする。

CL量やCLに結合する脂肪酸クオリティ操作が筋ミトコンドリアに及ぼす影響:CL生合成やリモデリングなどに関与することが見出された遺伝子について、それぞれの発現量を変化させたモデルを作製し、CL量やCLに結合する脂肪酸種の操作が筋ミトコンドリア機能に及ぼす影響を明らかにする。
胆管細胞老化に着目した肝線維性多嚢胞性疾患の新たな治療法の開発

本研究は,代表的な肝線維性多嚢胞性疾患であるCaroli病と先天性肝線維症の新たな治療法の開発を目的とする.Caroli病と先天性肝線維症の動物モデルとして確立されたpolycystic kidney(PCK)ラットを用い,特に胆管細胞の細胞老化に着目して,肝内胆管拡張と肝線維化を同時に抑制しうる効率的な方策を見出すことを目指す.本研究は,代表的な肝線維性多嚢胞性疾患であるCaroli病と先天性肝線維症の新たな治療法の開発を目的とする.Caroli病と先天性肝線維症の動物モデルとして確立されたpolycystic kidney(PCK)ラットを用い,特に胆管細胞の細胞老化に着目して,肝内胆管拡張と肝線維化を同時に抑制しうる効率的な方策を見出すことを目指す.
細胞外マトリックスを標的とした新しいバイオターゲティング技術の開発とその応用

細胞は細胞表面のレセプター分子を介して細胞外マトリックスと結合することにより、増殖、分化、細胞死等の基本的な細胞機能の制御を受けている。細胞マトリックスは、細胞表層の単なる物理的なバリアーではなく、細胞が近傍の細胞を含めた外部環境から発信された情報を受け取り、それを細胞内部に伝達するインターフェスとしての役割を果たしている。本研究では、細胞外マトリックスが持つこのような役割に着目し、遺伝子工学の手法を用いて様々な生理活性蛋白質を不溶化したスーパーバイオマトリックスの構築を行う。具体的には、ラミニンの自己会合ドメインおよびアグリン(agrin)のラミニン結合ドメインを利用した生理活性蛋白質の基底膜へのターゲティング技術を確立し、基底膜の機能改変を通じて上皮・内皮細胞の形質発現を制御する新しい基盤技術の開発を行う。1)GFPとアグリン(agrin)のN末端ドメイン(AG)との融合蛋白質の発現ベクター、pAG1-GFP及びpAG2-GFPを構築し、表皮癌細胞A431に導入して、組替え蛋白質を発現させた。抗GFP抗体を用いたイムノブロットにより、細胞培養上清に融合蛋白質の発現を確認した。また、これらの融合蛋白質は基底膜様ゲルであるMatrigelに不溶化されることが確認された。各ラミニンとの結合親和性を、ELISA法により調べた結果、融合蛋白質はMatrigelと異なるラミニンとも結合することが分かった。以上の結果は、アグリン(agrin)のN末端ドメインが基底膜へのターゲティングに利用できることを示唆している。
非小細胞肺癌におけるVEGF非依存性の新規血管新生因子の同定

本研究では、非小細胞肺癌細胞株A549、EBC-1およびLu99に対して無血清培養を行い、1EBC-1のみ無血清培養条件下でも生存できること、2EBC-1の無血清培養上清が3次元血管モデルに対して血管新生を誘導すること、3その血管新生は抗VEGF抗体による抗中和実験およびEBC-1が発現するVEGFに対するRNA干渉では完全には抑制されなかったことが既に示されており、EBC-1はVEGFとVEGF非依存性の血管新生因子を分泌することが示唆された。また、EBC-1におけるVEGF非依存性の血管新生因子を明らかにするため、EBC-1の無血清培養上清に対してLC-MS/MSを用いたショットガン解析を行ったところ、41007個のタンパク質がこれまでの本研究で同定された。平成30年度では、この1007個のタンパク質の中からVEGF以外で血管新生を直接誘導する報告のある10個の候補タンパク質に焦点を当て、中和抗体およびRNA干渉を用いた実験を行った。その結果、タンパク質XがEBC-1におけるVEGF非依存性の新規血管新生因子であることを見出した(論文投稿準備中のためXと呼称する)。Xは本研究で使用した他の非小細胞肺癌細胞株A549およびLu99においても同等以上に発現していることが半定量PCR法で確認されたので、無血清培養下では生存できないLu99の培養上清(血清を含む)を、濃縮することなく高濃度のLu99由来分泌タンパクを含んだ培養上清を回収できる3次元培養モデルを新たに開発した。Lu99の3次元培養上清を3次元血管モデルに添加したところ、血管新生が誘導され、その血管新生はVEGFおよびタンパク質Xのどちらも関与しないことを見出した。現在、VEGFおよびタンパク質X非依存性の血管新生因子を探索中である。非小細胞肺癌細胞株Lu99が分泌するVEGFおよびタンパク質X非依存性の血管新生因子を探索するため、EBC-1およびLu99のmRNAマイクロアレイを行った。その結果、両細胞株もしくはLu99にのみ発現する6450個の遺伝子を同定した。そこで、EBC-1には発現せずLu99にのみ発現し、血管新生を直接誘導する報告のある3つの遺伝子に焦点を当て、抗中和抗体実験を行った。その結果、タンパク質Yの抗中和抗体がLu99の3次元培養上清による血管新生を完全に抑制することを見出した(論文投稿準備中のためYと呼称する)。平成31年度(令和元年度)では、タンパク質YがLu99の3次元培養上清が誘導するVEGFおよびタンパク質X非依存性の血管新生因子であることを裏付けるため、Lu99が発現するタンパク質Yに対してRNA干渉を処理した後のLu99の3次元培養上清を用いた血管新生実験を行う。

平成31年度(令和元年度)では、タンパク質YがLu99の3次元培養上清が誘導するVEGFおよびタンパク質X非依存性の血管新生因子であることを裏付けるため、Lu99が発現するタンパク質Yに対してRNA干渉を処理した後のLu99の3次元培養上清を用いた血管新生実験を行う。平成30年度では、申請額よりも必要経費が足りなくなったため試薬消耗品に使用する経費の前倒し申請を行った。前倒し申請額の残額は平成31年度(令和元年度)の交付額と合わせて実験に使用し、令和元年度内の論文受理(別刷りを含む)までを使用計画とする。
プラスチック廃棄物の回収再利用促進に適合するモノマー再生産技術の研究

本研究では、これまで環境中に廃棄されてきたプラスチックスが、貴重な有機資源の枯渇につながる社会問題であり、さらに廃棄物や焼却による地球温暖化問題など地球規模の環境破壊につながる大きな問題となっていることを憂慮して、プラスチックス回収再利用システムを有効に働かせるために、廃棄プラスチックを簡便な装置を使って原料モノマーへ回帰させる化学的リサイクル技術を目的とした研究に取り組んだ。先ずはポリエチレンテレフタレート(PET)の廃棄プラスチックを研究対象に選んで研究し、ついには無水エチレングリコール(EG)中での加アルカリ分解法による原料モノマー(テレフタル酸ソーダとEG)への化学的リサイクル技術を開発することに成功した。この技術は、化学的手法に基づくため、マテリアルリサイクルに要求されるほどの回収PETチップの純度は必要でなく、分別収集の工程を大幅に省力化可能であり、また、高純度の再生モノマーのテレフタル酸(TPA)とEGとが入手できる可能性を持っている。さらに加えて、使用する薬品はカセイソーダと硫酸の二つ(加水分解ではないことに注意)だけであり、産出する副産物は硫酸ナトリウムだけであることも実用化への有利な条件となっている。EG中のみならず、さらに低温での処理を目標とした検討の結果、無水アルコールに若干量のジオキサン等エーテル性溶媒を加えた処理反応系で、PETの加アルカリ分解が同様に高効率で達成できることが見いだされた。これらの研究は現在実証実験(試験研究)への展開準備中である。
GPR34を介する疼痛発症メカニズムの多様性の解明

研究代表者は、脊髄後角のミクログリアに発現するG-protein coupled receptor 34(GPR34)を介したシグナルが、マウスにおいて神経障害性疼痛を増悪することを見いだした。しかしGPR34はミクログリアだけでなく、肥満細胞やCD169陽性マクロファージにも発現する。本研究では、GPR34を介した神経障害性疼痛増悪において、ミクログリア以外の経路の有無を評価するために、可能性のある経路をそれぞれ欠損させ、GPR34を介する疼痛発症のメカニズムの多様性の存在を明らかにする。