hpprc/llmjp-kaken huggingface dataset:
細胞極性に応じた局在オートファゴソームの形成と機能解析

腸管上皮組織は経口摂取された病原体や化学物質による損傷に対する物理的バリアとして重要であり、その恒常性維持の破綻は炎症性疾患の原因となる。これまでに我々はショウジョウバエをモデルとして用い、腸管上皮細胞におけるオートファジー不全がRef(2)P(p62ホモログ)タンパク質複合体蓄積を介して組織恒常性の破綻をおこすことを示してきた。本研究では、腸内細菌に対して上皮細胞が産生する活性酸素種(ROS)に応じて形成されるオートファゴソームが、上皮細胞内の極性に従い形成される分子機構の解明を目的とした。本研究ではまず、オートファジーの基質となりAtg8aと共局在するRef(2)P複合体が、腸管内常在菌に対して腸管上皮が産生する低レベルのROSによって形成され、そのオートファジーによる除去不全が上皮細胞接着異常とバリア機能破綻による炎症の原因であることを明らかにした。これは、オートファジー不全のもたらす腸管炎症の発端が常在菌であること、また菌を殺傷しない程度のROSに対する過剰な損傷応答がバリア機能破綻をもたらすことを意味する。次に、Ref(2)P複合体の腸管上皮細胞内局在を検討し、これが細胞の頂端側、しかも3細胞接着部位(TCJ)付近に局在していること、その形成がTCJ構成因子に依存することを明らかにした。これは、Ref(2)P複合体が細胞内の特殊な“場"に形成されている可能性を示唆する。さらに、このRef(2)P複合体の形成自体に、Hippo経路の上流因子dachsとJNK経路の上流因子dTRAF2が必要であることを明らかにした。また、ウイルス感染抵抗性反応として活性化されるJNK経路活性化の程度がRef(2)P複合体の量により制御されており、オートファジー不全個体の示すウイルス感受性がRef(2)P複合体蓄積によるJNK過剰活性化とそれによる全身性炎症によることを明らかにした。これまでに我々は、腸管上皮細胞におけるオートファジー不全がRef(2)Pタンパク質凝集体蓄積を介して組織恒常性の破綻をおこすことを示してきた。本研究では、腸内細菌に対して上皮細胞が産生する活性酸素種に応じて形成されるオートファゴソームが、上皮細胞内の極性に従い形成される分子機構を解明することを目的とする。そのため、腸内細菌叢の操作が容易、かつ腸管上皮細胞の遺伝学的、組織学的検討法が確立されているショウジョウバエをモデル生物として用い、細胞極性に応じて局在する選択的オートファゴソーム形成の分子機構を、活性酸素種刺激の受容、オートファゴソーム形成に必要な因子群の極性輸送の両面から検討する。平成28年度は、腸管上皮細胞内においてシグナルプラットフォームとして機能するRef(2)P凝集体が、カドへリン様因子Fatの機能抑制とその際に下流でHippo経路を活性化する因子Dachsに依存して形成されること、また、このRef(2)P凝集体と共局在したDachsタンパク質はオートファジーにより量的制御を受けていることを明らかにした。さらに、ROSによるRef(2)P凝集体形成機構の解明のため、腸管上皮細胞特異的にオートファジー不全を遺伝学的に起こしたショウジョウバエ成虫を用い、そのROS感受性を消失させるような遺伝子変異を探索する系の構築を終了し、ゲノム網羅的探索を開始した。我々はオートファジー異常を遺伝的要因とする炎症性腸疾患クローン病のショウジョウバエモデル系を確立しその分子機構を解析した過程で、腸内常在菌が与える微弱なシグナルによりおきるHippo経路の不活性化とそれによる腸管幹細胞の分裂促進がシグナルScaffoldタンパク質Ref(2)P複合体を介しており、それが正常な上皮細胞ではオートファジーによる量的制御を受けることにより不要な自然免疫応答が抑制されていることを明らかにした。本研究では、腸管上皮細胞に形成されているRef(2)P複合体の局在機構の検討、および、腸内細菌がもたらす刺激により形成するシグナルscaffoldとしてのRef(2)P複合体形成機構の2項目を目的としている。本年度は、シグナルscaffoldとしてのRef(2)P複合体形成における上皮細胞接着とそれを検知するカドへリン様因子Fatの重要性を明らかにした。Fatは上皮組織において細胞間接着の消失により不活化しHippo経路を活性化する。腸管上皮細胞においてFat発現を抑制するとRef(2)Pシグナルプラットフォームが形成されたことから、オートファジー不全によりおきる腸管幹細胞の異常分裂亢進が上皮細胞間の接着を異常にし、それがFatにより感知されることでRef(2)Pを介したHippo経路活性化が起きていると考えられた。したがって、本研究の項目1であるRef(2)P複合体の局在は、Fatの不活化によりリクルートされるDachsタンパク質の局在が規定していることが明らかとなった。本研究の項目2である腸内細菌がもたらす刺激により形成するRef(2)P複合体形成機構については、腸管上皮細胞の産生する活性酸素種によりどのような分子機構を経てこれが形成されるかを明らかにするためのスクリーニングの条件を決定、すでにゲノム網羅的探索を開始し、計画通りに進捗している。

これまでに我々は、腸管上皮細胞におけるオートファジー不全がRef(2)P/p62タンパク質凝集体蓄積を介して組織恒常性の破綻をおこすことを示してきた。本研究では、腸内細菌に対して上皮細胞が産生する活性酸素種(ROS)に応じて形成されるオートファゴソームが、上皮細胞内の極性に従い形成される分子機構を解明することを目的とする。そのため、腸内細菌叢の操作が容易、かつ腸管上皮細胞の遺伝学的、組織学的検討法が確立されているショウジョウバエをモデル生物として用い、細胞極性に応じて局在する選択的オートファゴソーム形成の分子機構を、ROS刺激の受容、オートファゴソーム形成に必要な因子群の極性輸送の両面から検討する。平成29年度は、平成28年度に得た結果である腸管上皮組織特異的オートファジー不全個体の示すROS感受性を消失させるような遺伝子変異を同定するゲノム網羅的探索を行い、ショウジョウバエ常染色体の98%以上を網羅するスクリーニングを完了、54の候補染色体領域を同定するに至った。さらに、組織学的手法による検討を行い、オートファジー不全腸管上皮細胞に生じるRef(2)P/p62シグナルプラットフォームが上皮3細胞接着部位(tricellular junction)の近隣に局在していることを明らかにした。この局在の分子機構解明のため、現在行っているH2O2をROSとして用いるスクリーニングに加え、ミトコンドリア損傷を介したROSを生じさせる薬剤であるパラコートを用いたスクリーニングを開始し、両者から得られる遺伝子群を比較することで、局在オートファゴソーム形成に関与する遺伝子群の絞り込みを行った。本研究では、腸管上皮細胞に形成されているRef(2)P/p62複合体の局在機構の検討、および、腸内細菌がもたらす刺激により形成するシグナルscaffoldとしてのRef(2)P複合体形成機構の2項目を目的としている。昨年度は、シグナルscaffoldとしてのRef(2)P/p62複合体形成における上皮細胞接着とそれを検知するカドへリン様因子Fatの重要性を明らかにした。本年度は、Ref(2)P/p62シグナルプラットフォームの細胞内局在部位について、さらに詳細な検討を行った。腸管上皮3細胞接着部位(tricellular junctions, TCJs)の欠落は、上皮のバリア機能の低下をもたらすと共に損傷応答としての幹細胞分裂の亢進を誘発する。また、加齢腸管においてはTCJsの消失がおきる。我々は、腸管上皮細胞においてRef(2)P/p62がTCJ付近にシグナルプラットフォームとなり得るDachsとの複合体を形成すること、また、Ref(2)P-Dachsの下流で活性化する転写因子Ykiの発現抑制により損傷応答を停止させたオートファジー不全上皮細胞では、Ref(2)P/p62プラットフォームが蓄積することを明らかにした。さらに、ゲノム網羅的探索により同定したDachs-Ref(2)Pを介した損傷応答に関与する遺伝子群には、細胞内膜輸送に関与する遺伝子が含まれており、現在これらのRef(2)Pシグナルプラットフォーム局在に対する関与とその分子機構の解析に着手している。したがって、この項目に関しては計画以上の進展を得ることができた。
規格の国際標準化の技術移転への寄与に関する研究

この研究は単年度計画であり、成果のまとめを除いては計画どおり進抄した。以下の実施計画に従って実績を記述する。1.システム多重構造表現のためのプログラムの作成(1)システム・アプローチのための手法の概観と試行(2)上記(1)の結果をもとに構造分析用プログラムを開発した。(3)(2)のプログラムを用いて、国際規格を技術移転のコアとする認知モデルを構築し、これによって発展途上国の技術開発における国際規格の役割概念を明らかにした。なお、このモデル分析においてはいわゆるISO-9000シリーズを具体的な国際規格として想定している。本項に関連して、統計・資料の調査を実施した。2.DYNAMOプログラムの作成とシュミレーションの実施従来からの研究代表者及び分担者の知識を整理し、かつこの分析において経験を積んでいる研究者2名の専門知識の提供を受け、以下の成果を挙げた。(1)ダイナモコンパイラに関する既存技術法の検証(2)システム多重構造表現に関する前項の成果を利用し、簡単な例について、構造因子間の関係を多変累解析技法によって推定し、技術移転の効果を例えば技術貿易指標、生産量に対する輸出量比などの指標の変化を観察しうるモデルを構築した。3.今後の深題技術移転に関する分析手法の背格はほぼ完成した。今後は、技術移転の成果を示すよりパラメターを探し、統計資料を活用した具体的研究を実行したい。
病因関連分子と治癒関連分子を基盤とした薬剤関連顎骨壊死の新規分子標的治療法開発

2003年に初めてビスフォスフォネート(BP)製剤関連顎骨壊死(BRONJ)が報告されたが,現在でもONJの発症メカニズムは不明で確定的な治療法はない.近年では抗RANKL抗体製剤,新規骨粗鬆症薬,ならびに血管新生抑制薬でもONJの発症が報告されており,治療法開発のためには,各種薬剤が引き起こすONJの総合的な理解と発症機構の解明が必要不可欠である.一方申請者らは2011年からONJの基礎・臨床研究に取り組み,その過程で抜歯誘発性高頻度発現型マウスBRONJを開発し,脂肪組織由来Stromal Vascular Fraction(SVF)細胞の移植がマウスBRONJを緩解することを証明したが,臨床応用可能な治療法の開発には至らなかった.そこで本研究課題は,各種薬剤がもたらすONJの発症機構(病因)の解明と,種々の細胞移植を実験ツールとした治癒機構の解明から病因関連分子と治癒関連分子を同定し,それらを基盤とした臨床応用可能な新しい分子標的治療法を開発することを目的とした.本年度は、現在まで高率で発現することが困難であった高頻度発現型抗RANKL抗体誘発性顎骨壊死(DRONJ)モデルの開発に成功し、既に開発済みの高頻度発現型BRONJモデルとの比較解析を詳細に行うことができた。その結果、高頻度発現型BRONJ様病変と高頻度発現型DRONJ様病変は、1)肉眼的所見は同じ、2)3次元的構造(硬組織)は同じ、3)組織形態学的な特徴(生きている骨、壊死骨、骨細胞密度、空の骨小腔、炎症性細胞浸潤状態、コラーゲン産生程度など)は同じ、という所見を得た(定量解析済み)。しかしながら、免疫病理学的には、脈管形成の程度とマクロファージの分布状態に大きな相違があることが明らかとなった。本年度は、今まで高頻度で発現させることができなかった抗RANKL抗体誘発性顎骨壊死様病変を高頻度で発現できることに成功し、さらに開発済みの高頻度発現型BRONJモデルと詳細な比較解析を行い、肉眼的所見と組織学所見は酷似するが、免疫病理学的には2つの病変は大きく異なることが分かった。以上のことはBRONJとDRONJの病因が異なることを示唆しており、今後の研究発展に大きく貢献できると判断したため、(2)おおむね順調に進展しているとした。次年度は、顎骨壊死を惹起する薬剤である、新規骨粗鬆症薬(Romosozumab:Amgen社に齧歯動物用の抗体を供与してもらえるか交渉中)や血管新生抑制薬(申請者は、血管抑制作用を持つVEGFAに対する中和抗体を使って論文を報告済み)を用い、さらなるモデル開発に挑戦する。さらに、現在までは抗癌剤を併用して作成していたが、骨吸収抑制薬、新規骨粗鬆症薬、ならびに血管新生抑制薬を単独投与した顎骨壊死モデルマウスの作成も同時に進める。開発された種々の高頻度発現型顎骨壊死モデルを詳細に比較解析することで、病態の相違を完全把握し、病因関連分子の同定に挑む。具体的な研究方法としては、薬剤関連顎骨壊死様病変を作成後にマウスを屠殺し、上顎、長管骨、顎下リンパ節、脾臓、骨髄、血清を採取する。その後、肉眼的所見、3次元的構造解析、組織形態学的解析、免疫組織化学的解析、遺伝子学的解析、タンパク質解析、血清解析などを行って、各種顎骨壊死様病変に共通する病態と相違する病態を明らかにする。

本年度は、今まで高頻度で発現させることができなかった抗RANKL抗体誘発性顎骨壊死様病変を高頻度で発現できることに成功し、さらに開発済みの高頻度発現型BRONJモデルと詳細な比較解析を行い、肉眼的所見と組織学所見は酷似するが、免疫病理学的には2つの病変は大きく異なることが分かった。以上のことはBRONJとDRONJの病因が異なることを示唆しており、今後の研究発展に大きく貢献できると判断したため、(2)おおむね順調に進展しているとした。次年度は、顎骨壊死を惹起する薬剤である、新規骨粗鬆症薬(Romosozumab:Amgen社に齧歯動物用の抗体を供与してもらえるか交渉中)や血管新生抑制薬(申請者は、血管抑制作用を持つVEGFAに対する中和抗体を使って論文を報告済み)を用い、さらなるモデル開発に挑戦する。さらに、現在までは抗癌剤を併用して作成していたが、骨吸収抑制薬、新規骨粗鬆症薬、ならびに血管新生抑制薬を単独投与した顎骨壊死モデルマウスの作成も同時に進める。開発された種々の高頻度発現型顎骨壊死モデルを詳細に比較解析することで、病態の相違を完全把握し、病因関連分子の同定に挑む。具体的な研究方法としては、薬剤関連顎骨壊死様病変を作成後にマウスを屠殺し、上顎、長管骨、顎下リンパ節、脾臓、骨髄、血清を採取する。その後、肉眼的所見、3次元的構造解析、組織形態学的解析、免疫組織化学的解析、遺伝子学的解析、タンパク質解析、血清解析などを行って、各種顎骨壊死様病変に共通する病態と相違する病態を明らかにする。
疾患特異的な表在性蛋白質の単離精製技術の開発と実証

非天然ビオチンの末端にスクシンイミド基(NHS基)を付加した新規誘導体を合成し、細胞表面へのラベル化実験を試みたところ、天然型のビオチン化試薬を用いた従来法と同様に表面蛋白質を精製できることが判明した。特に新手法では内在性ビオチン化蛋白質であるカルボキシラーゼ類を排除でき、細胞骨格蛋白質がリストされることが判明した。ヒトの転移癌のモデルマウスで試したところ、担癌マウスで1.5倍以上亢進する血管内皮蛋白質の種類について解析したところ、従来法でのみリストされる蛋白質が147種、従来法と新規法で共通にリストされる蛋白質が28種あったが、新規法でのみ亢進が認められた蛋白質が53種あることが判明した。体内を循環する癌細胞(CTC)は転移癌の原因であり、これを検出する抗体を取得できれば、革命的な診断薬や抗癌剤を開発することができる。一般に、抗体は分子量が約15万と大きく、細胞膜を通過できない。従って、癌細胞の表面に特異的に発現している蛋白質を単離精製する技術を開発すれば、CTCを認識する抗体を取得し、革新的な医薬品の創出が可能となる。本研究課題では、非天然のビオチン化試薬を合成し、癌細胞の表在性の蛋白質のみをラベル化し、非天然のビオチンのみを認識する改変型ストレプトアビジンを担持したビーズで単離精製する技術を開発するとともに、質量分析法を駆使して、癌細胞の表面に極微少量であっても有意に発現している新規な標的分子を探索する技術の開発に取り組んだ。ラベル化試薬については、非天然ビオチンの末端にスクシンイミド基(NHS基)とスルホン酸基を付加した誘導体を合成することに成功した。細胞表面へのラベル化実験を試みたところ、天然のビオチン化試薬を用いた従来法と同様に表面蛋白質を修飾できることが判明した。次に、マウスを用いた血管内皮のラベル化実験およびプロテオミクス解析を行ったところ、従来法では内在性ビオチン化蛋白質であるカルボキシラーゼがTop3にリストされたが、新規法ではこれらを排除でき、Topにフィブロネクチンがリストされるなど、狙い通りにデザインされていた。さらに、A20リンパ腫を播種した疾患マウスについても同様にプロテオミクス解析を行った。担癌マウスで1.5倍以上亢進する血管内皮蛋白質の種類について解析したところ、従来法でのみリストされる蛋白質が147種、従来法と新規法で共通にリストされる蛋白質が28種あったが、新規法でのみ亢進が認められた蛋白質が53種あることが判明し、Validationを行っている。今後、更なる解析を進め、より優位な抗原タンパク質の同定を進める予定である。担癌マウスで1.5倍以上亢進する血管内皮蛋白質の種類について解析したところ、従来法でのみリストされる蛋白質が147種、従来法と新規法で共通にリストされる蛋白質が28種あったが、新規法でのみ亢進が認められた蛋白質が53種あることが判明し、Validationを引き続き行っている。なお、構築された技術の優位性が確認されたため、特許申請を行った。癌細胞あるいは癌組織の表面抗原、特に癌細胞に繋がる新生血管の血管内皮に高発現している蛋白質は癌のマーカー蛋白質となることが知られ、これを検出することのできる抗体を取得できれば、画期的な診断薬や抗癌剤を開発することが可能となる。従って、癌細胞の表面に特異的に発現している蛋白質を単離精製する技術を開発すれば、癌組織/細胞を認識する抗体の取得が容易となり、革新的な医薬品の創出に繋がると考えられる。ラベル化試薬については、非天然ビオチンの末端にスクシンイミド基(NHS基)とスルホン酸基を付加した誘導体を合成し、マウスの血管内皮の蛋白質をラベル化し、これを精製して質量分析によってプロテオミクスで解析できることが判明した。また、従来法では除去できなかった内在性ビオチン化蛋白質を排除でき、フィブロネクチンをはじめとした細胞骨格蛋白質や膜蛋白質がリスト精製されることも判明した。

また、A20リンパ腫を播種した担癌マウスについてもプロテオミクス解析を行ったところ、癌部位で1.5倍以上亢進する血管内皮蛋白質として、従来法とは異なる蛋白質が53種もあることが判明した。このうち膜蛋白質が10種類も含まれ、癌の新たな抗原となりうるか、Validationを行っている。また、他の疾患モデルマウスを用いた解析も進め、本手法が新たな標的探索技術として利用価値があるか解析を進める予定である。非天然ビオチンの末端にスクシンイミド基(NHS基)を付加した新規誘導体を合成し、細胞表面へのラベル化実験を試みたところ、天然型のビオチン化試薬を用いた従来法と同様に表面蛋白質を精製できることが判明した。特に新手法では内在性ビオチン化蛋白質であるカルボキシラーゼ類を排除でき、細胞骨格蛋白質がリストされることが判明した。ヒトの転移癌のモデルマウスで試したところ、担癌マウスで1.5倍以上亢進する血管内皮蛋白質の種類について解析したところ、従来法でのみリストされる蛋白質が147種、従来法と新規法で共通にリストされる蛋白質が28種あったが、新規法でのみ亢進が認められた蛋白質が53種あることが判明した。A20リンパ腫を播種した担癌マウスについて、更に詳細なプロテオミクス解析を進め、少しでも可能性のある有意な抗原タンパク質の同定を進め、その蛋白質を認識する抗体を取得する予定である。一方、CTCについても本技術の有用性が認められたことを受け、臨床医との調整を行い、CTC細胞を用いたプロテオミクス研究について具体的な検討を進める予定である。構造生物化学
液晶反応場による特異的反応制御と新規方法論への展開

結晶としての規則性と液体としての流動性を合せ持つ液晶の高い異方性・配向性を使って、多岐にわたる有機反応を高度に制御し、酵素類に匹敵する高選択的高効率反応場(系)の構築を行い、新しいコンセプトに基づく反応制御系の確立とその要因解明を目的とした。今回、特に、従来成果の乏しい熱多分子反応に焦点を絞り研究を展開した。その結果、リン酸エステルのトリフルオロメタンスルホン酸によるオレフィンの脱離反応(2分子反応)では、トルエンなどの等方性相中ではほとんど認められなかった高い位置選択性が、スメクチック液晶やネマチック液晶中では明らかに認められた。また、水酸基の反転反応として汎用性の高い光延反応(4分子反応)では、等方性溶媒(ベンゼン)中では完全に反転した生成物が得られたのに対し、スメクチック液晶中では立体保持の生成物が高選択的に得られるという、興味深い知見が得られた。いずれの反応系も、規則性高い分子配列を持つ液晶独特の構造に起因しているものと思われる。本研究による萌芽的成果により、本分野の更なる展開が期待できるようになった。
PMQCにおけるユビキチン化制御分子の機能解明と治療的応用

本研究では,PMQC E3リガーゼがどのように異常タンパク質を認識し,異なる分解経路へ導くのかを結晶構造解析及びUbコード生成解析により解明する.また,siRNA表現型スクリーニングと無細胞合成系を利用した網羅的相互作用解析により,PMQC関連DUBを同定し,DUBがPMQC E3と協調してどのような基質のUbコードをどのように制御し,異なる分解経路へ導くのか,その作動原理を解明する.さらに,マウスオルガノイド及び個体レベルの解析から,嚢胞性線維症(CF)の治療標的分子としてのPMQC E3リガーゼの有効性を実証する.本研究では,PMQC E3リガーゼがどのように異常タンパク質を認識し,異なる分解経路へ導くのかを結晶構造解析及びUbコード生成解析により解明する.また,siRNA表現型スクリーニングと無細胞合成系を利用した網羅的相互作用解析により,PMQC関連DUBを同定し,DUBがPMQC E3と協調してどのような基質のUbコードをどのように制御し,異なる分解経路へ導くのか,その作動原理を解明する.さらに,マウスオルガノイド及び個体レベルの解析から,嚢胞性線維症(CF)の治療標的分子としてのPMQC E3リガーゼの有効性を実証する.
柑橘類搾汁残渣の有効利用について

柑橘類の搾汁残渣は果汁とほぼ同じ重量で生じ、その処理が問題となっているが、肥料や家畜のエサとして利用されるかゴミとして廃棄されるのが現状である。本研究では、搾汁残渣の有効利用を目的に、温州ミカンの搾汁残渣に水を加えて120°C、30分熱水抽出したものを凍結乾燥し、実験材料とした。ラットを用いた動物実験のために、AIN93Gの基準食、シュークロース25%を含む高糖質食、高糖質食に熱水抽出物を添加した柑橘食の3種を調整し、28日間にわたって摂取させた。結果として、搾汁残渣熱水抽出物は、ビフィズス菌菌数を増加させ、血清中の中性脂肪を熱水抽出物を含まない高糖質食に比べ、有意に減少させた。前年度の実験材料であった晩柑は、はっさくと夏みかんの混合物であったため、今年度は単一種で実験を実施することとした。温州みかんは、前年度に引き続き再現性を見るために、ゆず・はっさくは今年度あらたに供与された搾汁残渣から120°C30分の熱水抽出を行ったのち、凍結乾燥したものを試料とした。動物実験は、前年度と同様4週令のSDオスラットを用いた。前年度は、コントロール群と試料群の2群で実験をおこなったが、今年度は、あらたに健康な状態の標準食としてアメリカ栄養研究所発表のAINに準じて作成した10%のスクロースを含むスタンダード群、25%のスクロースを含むコントロール群、コントロール群に熱水抽出物を3%の割合で添加した試料群の3群を作成した。3日間の市販の固形飼料による予備飼育のち、4週間にわたって精製飼料で飼育を行った。その結果、盲腸内容物中にビフィズス菌が増加したものは、前年度と同様温州みかん搾汁残渣と、はっさく搾汁残渣であり、ゆずではビフィズス菌増加は認められなかった。一方、コントロール群に対する血清脂質の改善効果については、ゆずとはっさくで見られ、前者で中性脂肪とコレステロールの低下、後者で中性脂肪の低下とHDLコレステロールの増加が認められた。温州みかんでは、前年度に引き続き、肝臓における中性脂肪の低下がみられるのみで、血清の中性脂肪には変化が認められなかった。ビフィズス菌の増加については、食物繊維の糖組成が、血清脂質の改善効果については、主としてポリフェノールが働いているものと考えられるが、もっともポリフェノール含量が少なく食物繊維含量の多いゆずでも、血清脂質の改善効果は認められることから、両者の相互作用が存在するものと推察された。また、はっさく搾汁残渣で認められたHDLコレステロールの増加については、現在までのところ報告がない。本研究の試料である搾汁残渣は、毎年同じ状態のものが得られるとは限らないため、前年度の実験の再現性を検討した。今年度あらたに供与された温州ミカン、はっさく、ゆずの搾汁残渣から120°C30分の熱水抽出を行い、ろ液を凍結乾燥して動物実験の試料とした。動物実験は、前年度と同様4週令のSD系オスラットを用いた。飼料は、アメリカ栄養研究所発表のAIN93食にもとづく10%シュークロースからなるスタンダード群、25%シュークロースにより中性脂肪・コレステロールを上昇させようとするコントロール群、コントロール群に3%熱水抽出物を添加した柑橘群の3群とした。4週間の飼育実験ののち、温州ミカン、はっさく、ゆずともに血清と肝臓の中性脂肪、コレステロールがコントロール群に比べ、有意に低下した。温州ミカンの血清中性脂肪の低下は、本年度はじめてみられた現象である。これについては、本年度の温州ミカン搾汁残渣熱水抽出物のポリフェノール含量が、昨年度よりも高いことによると思われる(昨年度82mg、本年度108mg)また、ポリフェノールは中性脂肪の分解に関わる核内受容体PPARαを活性化するとの報告があるため、検討をおこなった。今回はっさくの肝臓でPPARαの活性化がみられたが、温州ミカンではみられなかった。PPARαは、脂肪酸のβ酸化に関係する酵素の転写因子としてはたらくため、その活性化は、脂肪酸のβ酸化の活性化を意味する。はっさくで活性化がみられ温州ミカンで見られない理由については、不明であり再検討を要する。搾汁残渣の熱水抽出物によるビフィズス菌増加活性は、Wistar系ラットの盲腸内容物を用い、試験管内での搾汁残渣含有培地による培養実験により、温州ミカン、はっさく、ゆずの搾汁残渣で確認することができた。【目的】

ジュースの搾汁残渣は、果実に比べビタミンCやポリフェノールといった有効成分が濃縮されている場合があるが、多くの場合家畜の餌となるか廃棄されている事が多い。本研究では、このような低価値の材料に注目し、付加価値を見出すことを目的とした。【方法】凍結乾燥した晩柑または温州みかんの搾汁残渣100gに蒸留水2リットルを加えて121°C30分熱水抽出を行ったものをさらに凍結乾燥し、実験材料とした。実験は、コントロール群と飼料の3%を搾汁残渣で置き換えた群(3%群)を設定し、これらの飼料でラット(SDラットオス)を4週間飼育した。【結果】血糖値と血清中総コレステロール含量は、コントロール群に比べ晩柑群で有意に低下していた。また、肝臓のコレステロール含量もコントロール群に比べ有意に低下しており、糞便中のコレステロールの排泄量についてはコントロール群に比べ、晩柑で有意に増加していた。一方温州みかん搾汁残渣では、これらの項目についてコントロール群との間に有意な差は認められなかった。以上の結果から、晩柑搾汁残渣には、血糖値を低下させ、コレステロールの生合成を抑制するかまたはコレステロールの排泄を促す活性があることが示唆された。また晩柑搾汁残渣は試験管内ではビフィズス菌を増加させたにもかかわらず、ラットの盲腸内容物中にビフィズス菌を増加させることができなかったが、一方、温州みかん搾汁残渣では盲腸内容物中にビフィズス菌が有意に増加していたが、血清脂質には変化がなかった。【考察】分析の結果、晩柑搾汁残渣熱水抽出物の総ポリフェノール含量は試料1gあたり354mgと高く、温州みかんはその3分の1であった。晩柑の結果からポリフェノール含量とコレステロール低下効果の関連が示唆された。ビフィズス菌増加とコレステロール低下には関係が見られなかった。温州みかん、ゆず、はっさくの3種の搾汁残渣で動物実験を実施するという当初の予定は、標準食であるスタンダード群、高糖質のコントロール群、試料群の3群で実施することが出来た。スタンダード群をあらたに設置したことは、標準食では搾汁残渣の作用があらわれず、コントロール群にのみ作用することを示すことが出来た点で、有意義であったと考えている。また、ビフィズス菌菌数の増加については、従来の培養法ではなく、FISH法(Fluorescent In Situ Hybridization法)で検討できるようになった。プローブを変えて、ビフィズス菌のみならず、悪玉菌であるクロストリディウムの菌数変化について現在実験中である。これまでに晩柑、温州みかん搾汁残渣について動物実験を終了し、もっとも活性が高かったのは、晩柑搾汁残渣であった。晩柑搾汁残渣は、夏みかんとはっさくが1対4で混合されたジュースの搾汁残渣であり単一の柑橘類ではないが、総ポリフェノール含量が1gあたり354mgで、これは温州みかん搾汁残渣の約3倍に相当した。温州みかんの搾汁残渣で同様に動物実験を実施したが、結果として血清や肝臓の総コレステロールや血糖値はコントロール群と変化が認められなかった。晩柑搾汁残渣では血糖値の低下と血清の総コレステロールのみならず、肝臓の総コレステロールも減少し、糞便中の総コレステロールの排泄まで高まっていた。これには晩柑搾汁残渣中に含まれる植物ステロールであるシトステロールの関与も考えれられ、シトステロール含量は晩柑試料中でもっとも高かった。血糖値のみならず血清コレステロールも低下させる晩柑搾汁残渣を見出すことができた点で、本研究はおおむね順調に進展しているといえる。温州みかん、ゆず、はっさくの搾汁残渣について、そのポリフェノールの組成を比較するために高速液体クロマトグラフィーの実験系を立ち上げる。
オピオイドおよび吸入麻酔薬が神経情報伝達制御に与える影響と作用機序に関する研究

吸入麻酔薬は、意識の消失とともに不随運動、嘔吐、心拍数以上などを併発する。この不随運動発生メカニズムの解析による神経ネットワークにおける麻酔機序の解明を目的とした。本研究は大脳基底核の入力部である線条体での不随運動に関する情報処理異常に起因すると考え、主にホールセルパッチクランプ法にて線条体投射ニューロンの電気整理学的変化を記録分析した結果、一過性に大脳皮質からの興奮性入力が増加すると同時に、線条体では抑制性入力がより強く抑制されることで、線条体神経回路が興奮状態に傾くことを明らかとなった。線条体での不均衡抑制がセボフルラン麻酔導入時にみられる興奮期の発生の一つのメカニズムと考えられる。吸入麻酔薬は,日常の麻酔臨床において臨床応用されているものの,その作用機序は未だ解明されていない.今回我々はPatch-clamp法を用いた神経細胞の静止膜電位変化,また線条体に存在する神経細胞のもつ発火パンターン様式,さらにDAMGO(オピオイド受容体アゴニスト)添付による吸入麻酔の影響を検討した.方法としてマウスに対して脳スライス標本を作成し,人工脳脊髄液(細胞外液)を還流しながら顕微鏡下に線条体の投射ニューロンであるMS(medium spiny)ニューロンに対してwhole-cell patch clampを行った.その後current clampモードによりその静止膜電位(RP)およびMSニューロンの発火を観察した。結果,吸入麻酔薬(セボルフランおよびイソフルラン:2MAC)を添付により,経時的に発火パターンの変化が観察された.また,この吸入麻酔薬(セボフルランおよびイソフルラン:2MAC)の添加より大脳皮質刺激による線条体でのEPSC,IPSCでは,それぞれに特徴ある変化が観察された.すなわち,ともに著しく抑制されることのであるが,この"抑制"は海馬CA1における変化とは明らかに異なっていた.また,これらの変化はDAMGO添付では出現せず,吸入麻酔薬の独自性が観察された.このように脳内における作用に"乱れ"が観察されるが,オピオイド受容体を介さないメカニズムで発症するこのと思われた.このように吸入麻酔薬負荷によりMSニューロンに変化を与え,吸入麻酔薬の可逆性を呈することから,吸入麻酔薬の脳内神経伝達の影響が示唆された.吸入麻酔薬の機序は未だ解明されたわけではないが,神経細胞やシナプス伝達効率を変化させている,と考えられている。今回,吸入麻酔薬の脳内ネットワーク活動への影響を検討するためマウス線条体および海馬の神経細胞を用いて観察した.方法は、マウス脳スライス標本を作成.人工脳脊髄液を還流しながら線条体および海馬体の神経細胞に対してpatch clamp法を行った。その後スライス表面に刺激電極を置き、興奮性および抑制性シナプス後電流(EPSC, IPSC)による細胞応答を検討した.その結果、マウス線条体投射ニューロンであるMidiuam Spiny細胞における神経細胞の静止膜電位:RPは約-70-80mVであった.そこへセボフルラン(Sevo : 2MAC)を還流させると,RPは変化ないもののそれぞれの細胞に特有の発火パターンは著明に変化した.このことからSevoはNaチャネルや整流性Kチャネルに影響を及ぼすものと推測された.また,IPSCのPeak値は線条体では65-75%の減少がおこり,いわゆる抑制作用の減少がみられた.これらの変化は可逆性をもって観察することができたが,線条体でのIPSCの変化は海馬での変化とは異なり,抑制作用を著明に増強したものとは考えられなかった.このような変化が吸入麻酔薬の作用機序そのものとは言い難いが,神経細胞における情報伝達に影響を与えることはメカニズム解析に関連する可能性が示唆された.作用機序が未だ解明されていない吸入麻酔薬であるが,脳内神経ネットワーク活動に与える影響を中心に作用機序の解明をはかた.そこで麻酔導入時にみられる"興奮期"の発症メカニズムを検討した.この興奮期では麻酔導入後の意識消失に続いて不随意な筋肉運動や自律神経を介した様々な反応が生じ,ほんの少しの外部刺激でも激しい反応を引き起こすことがあり,気管支痙攣などの重篤な合併症発生が懸念されている.この発症メカニズムの解析は導入中の重篤な合併症予防につながるものと思われ,臨床的にも極めて意義深いものと考える.実験はマウスの大脳皮質-線条体の細胞内電極:Whole-cell Patch Clamp

法により大脳基底核の入力中継点である線条体細胞,主にMedium spiny neuron:MS細胞の電気生理学的変化を記録分析した.吸入麻酔薬セボフルランは気化器を用いて気化状態として人工脳脊髄液にバブリングし,灌流投与した.セボフルラン5分投与は線状体における抑制性シナプス電流IPSCの振幅を65%と強力に抑制した.これは興奮性シナプス電流EPSCの28%の抑制より明らかに大きく,抑制系と興奮系の効果にアンバランスが生じていることが分かった.またテトロドトキシンを添加した微小電流解析では,セボフルランがIPSCの頻度を著明に低下させたため,シナプス前終末でのGABA放出確率の低下によると思われた.このように一過性に大脳皮質からの興奮性入力が増加すると同時に線状体では抑制性入力がより大きく抑制されることで,脳-線条体-視床という神経回路が興奮状態に傾くのではないか,と思われた.すなわち,この興奮-抑制の不均衡がセボフルラン麻酔導入時にみられる興奮期の発生のメカニズムの1つと思われた.
タイ産業における外国人労働者移入の諸要因に関する研究

平成30年度が最終年度であるため、記入しない。
レセプター機構におけるカルシウムイオンの役割

1.情報変換酵素ホスホリパーゼCのGTP結合タンパク質による活性調節胸線リンパ球,ヒト血小板より膜結合型およびサイトゾル型のホスホリパーゼCをカラムクロマトグラフィーにより分離,精製し,それらの酵素学的キネティックスを解析し,本酵素の多様性を明らかにした.さらに胸線リンパ球の精製ホスホリパーゼCが新規GTP結合タンパク質によって活性化されるという重要な新知見が得られた.一方, GTP結合タンパク質の多様性についても詳細な検索がなされ,脳由来の低分子GTP結合タンパク質が数種類,単離され,それらの機能との関連性が推測された.脳内γアミノ酪酸レセプターの刺激応答にイノシトールリン脂質代謝回転がカツプリングしていることが示された.血小板ホスホリパーゼCのGTP結合タンパク質による活性促進に対するサイクリックAMP(プロテインキナーゼA)の抑制作用を分離膜画分で検索し, 250KDaの膜タンパク質のリン酸化によりGTP結合活性が増大するためにGTP結合タンパク質へのGTP供給が阻害されることが明らかにされた.2.細胞機能発現におけるカルシウムイオンの役割視覚,味覚,臭覚におけるカルシウムイオンの作用をそれぞれ固有細胞で検討し,機能発現との関連性が具体的に示された.また,ある種の抗がん剤の耐性獲得にカルシウムイオンが重要な係わりを有しており,特異的な形質膜タンパク質とのカルシウム結合により薬剤放出が活発化され,抗がん剤耐性の機構が示唆された.さらに,骨芽クローン細胞のアラキドン酸5-リポキシゲナーゼの活性化にカルシウムイオンが必要であることが明らかにされた.1.情報変換酵素ホスホリパーゼCのGTP結合タンパク質による活性調節胸線リンパ球,ヒト血小板より膜結合型およびサイトゾル型のホスホリパーゼCをカラムクロマトグラフィーにより分離,精製し,それらの酵素学的キネティックスを解析し,本酵素の多様性を明らかにした.さらに胸線リンパ球の精製ホスホリパーゼCが新規GTP結合タンパク質によって活性化されるという重要な新知見が得られた.一方, GTP結合タンパク質の多様性についても詳細な検索がなされ,脳由来の低分子GTP結合タンパク質が数種類,単離され,それらの機能との関連性が推測された.脳内γアミノ酪酸レセプターの刺激応答にイノシトールリン脂質代謝回転がカツプリングしていることが示された.血小板ホスホリパーゼCのGTP結合タンパク質による活性促進に対するサイクリックAMP(プロテインキナーゼA)の抑制作用を分離膜画分で検索し, 250KDaの膜タンパク質のリン酸化によりGTP結合活性が増大するためにGTP結合タンパク質へのGTP供給が阻害されることが明らかにされた.2.細胞機能発現におけるカルシウムイオンの役割視覚,味覚,臭覚におけるカルシウムイオンの作用をそれぞれ固有細胞で検討し,機能発現との関連性が具体的に示された.また,ある種の抗がん剤の耐性獲得にカルシウムイオンが重要な係わりを有しており,特異的な形質膜タンパク質とのカルシウム結合により薬剤放出が活発化され,抗がん剤耐性の機構が示唆された.さらに,骨芽クローン細胞のアラキドン酸5-リポキシゲナーゼの活性化にカルシウムイオンが必要であることが明らかにされた.
女子アスリートの成人身長予測プログラムの開発

本研究の目的はトップアスリートを発掘する際に有用な日本人女子の予測身長プログラムを開発することである.シンクロ選手45名ならびに163cm以上の女子大学生34名を対象に出生時から15歳以上の身長記録データを収集した.BTT法による身長速度曲線パラメータおよび身長予測値,成熟時身長を比較,検討することで以下の内容が明らかとなった.BTT法による身長予測値と成熟時身長の間には相関関係が認められたが,成熟時身長が160cm以上の場合には身長予測値が実際より低く,160cm以下で実際より高く見積るという傾向が認められた.高身長者の発育パターンには,思春期の開始年齢が早く,思春期開始時点での成長速度が高いという特徴が認められた.子供の身長に対する両親の身長の影響については,父親よりも母親の身長の方がその影響は大きかった.トップアスリート発掘においてBTT法による身長予測値を用いる場合には,その基準値の設定には注意が必要であり,身長速度曲線パラメータの特徴や両親の身長といった他の観点からの評価を併用することで,その確度を高められるものと考えられる.本研究の目的はトップアスリートを発掘する際に有用な日本人女子の予測身長プログラムを開発することである.シンクロ選手45名ならびに163cm以上の女子大学生34名を対象に出生時から15歳以上の身長記録データを収集した.BTT法による身長速度曲線パラメータおよび身長予測値,成熟時身長を比較,検討することで以下の内容が明らかとなった.BTT法による身長予測値と成熟時身長の間には相関関係が認められたが,成熟時身長が160cm以上の場合には身長予測値が実際より低く,160cm以下で実際より高く見積るという傾向が認められた.高身長者の発育パターンには,思春期の開始年齢が早く,思春期開始時点での成長速度が高いという特徴が認められた.子供の身長に対する両親の身長の影響については,父親よりも母親の身長の方がその影響は大きかった.トップアスリート発掘においてBTT法による身長予測値を用いる場合には,その基準値の設定には注意が必要であり,身長速度曲線パラメータの特徴や両親の身長といった他の観点からの評価を併用することで,その確度を高められるものと考えられる.本研究の目的は,トップアスリートを発掘する際に有用な日本人女子の予測身長プログラムを開発することである.近年,日本スポーツ界では一貫指導システムが推奨され,サッカー,バレーボール,新体操などではエリートスポーツスクールが誕生し,将来性豊かな選手の早期発掘・育成・強化に力が注がれている.多くのスポーツ種目において,世界で通用する選手を輩出するには,体格面で海外選手にひけを取らない大型選手の育成が急務である.とりわけ容姿を重要視する芸術系スポーツや,バレーボールやバスケットボールなどの球技系スポーツにおいては高い身長が要求される.しかし日本国内ではスポーツタレント発掘のための成人身長予測法は開発されていない.TW2法という骨成熟からの評価をもとに成人身長を予測する方法があるが,信頼性,再現性に制限があり,手部レントゲンを撮影しなければならないため汎用性が低い.そこで,本研究によって日本人女子用の成人身長予測プログラムが開発されれば,高い身長が要求されるすべての競技スポーツ種目でこれを利用でき,我が国のトップアスリートのタレント発掘に多大な貢献ができる.平成19年度は,日本人女子アスリートの成人身長の予測方法としてBTT法が適しているかどうかを検討した.約50名の女子シンクロナイズドスイミング選手の身長発育記録を収集し,12歳までの発育記録からBTT法を用いて算出した成人身長予測値と,15歳になった時点での現量値を比較した.その結果,BTT法による身長予測は妥当であり,有用性の高いことが示唆された.平成19年度において,20012003年「競技者育成プ面グラム・エリート教育事業(日本水泳連盟シンクロ委員会)」応募者への追跡調査により収集した成熟時身長の判明者(40名)について,BTT法による予測身長と成熟時身長の比較ならびに,一般女子(非アスリート)を対象とする先行研究との比較分析を行った結果,以下の点が明らかとなった.1)シンクロ選手を対象とした成長速度曲線パラメータは,一般女子のそれらと比較して大きな違いは認められなかった.2)身長予測値と成熟時身長との間には,有意な直線的な相関関係が認められた(r=0.857).3)しかしながら,成熟時身長が160cm以上の場合は予測身長が低く見積もられ,それ以下では高く見積もられる傾向にあった.本研究では高身長者の見極めに用いる身長予測プログラムの開発が目的であることから,高身長者において予測身長が低く見積もられることは問題である.そこで,平成20年度では,165cm以上の高身長者を対象に身長データの追加収集を行い(34名),高身長者の持つ成長曲線パラメータの特徴を分析した.成熟時身長によって被験者を普通身長群(165cm未満,31名)と高身長群(168cm以上,28名)に分類し,BTT法による予測身長と成熟時身長の差を比較したところ,高身長群の予測身長が顕著に低く見積もられることが再確認された(普通身長群:-0.12±2.81cm,高身長群:-6.35±4.46cm).また,各群の成長速度曲線パラメータを比較した結果,1)最小成長速度年齢,最大成長速度年齢は,高身長群が0.6歳程度,有意に低く,2)最小成長速度,最大成長速度および最大成長速度時現量値は,高身長群が有意に高い値を示す,ことが明らかとなった.

こうした高身長者が示す成長曲線パラメータの特徴は身長予測における評価基準として活用できるものと考えられる.トップアスリートを発掘する際に有用な日本人女子の予測身長プログラムを開発することを目的とし,発育期のシンクロナイズドスイミング選手を対象に身長予測の方法を検証した.まず,過去6年間のシンクロナイズドメイミングのジュニアエリート選抜受験者約400名を対象に,BTT法を用いて成人身長予測値を算出した.BTT法は,アメリカのAuxalというソフトを用いて、出生時からの同時期に計測された身長値から身長成長加速曲線を出し,成人身長を予測するものである.BTT法から得られた成人身長予測値と実際の成人身長値(15歳/16歳時のほぼ最終身長到達値)とを比較し,BTT法の妥当性を検証した.その結果,BTT法による成人身長予測値は,高身長者は過小評価、低身長者は過大評価の傾向がみられたものの、BTT法による成人身長予測値は妥当なものと結論づけられた.この結果より,日本女子アスリートの身長予測において,BTT法を用いることは妥当と結論づけられた.つぎにシンクロナイズドスイミングのジュニアエリート41名を対象に,両親の身長を調査し,両親の身長と選手の身長との関係を検討した.重回帰分析の結果,対象データで求めた両親の身長から子供の身長を求める推定式の確かさは危険率1%の範囲で妥当なものであると言えた(分散分析結果).ただし,「両親の身長」要因だけで,子供の身長を説明している程度は約37%(修正済決定係数)であった.また,測定値と理論値の比較より,(1)両親の身長から子供の身長を推定した誤差は,測定値の±5%程度に収まることより,推定式は妥当であること,および(2)推定式の値は,高身長者は低く,低身長は高く,推定される傾向かおり,BTT法とは逆の傾向がみられた.結論として,(1)両親の身長だけでは,完全に結論は得られない.(2)BTT法との併用が重要.(3)BTT法も成長曲線パラメータを的確に見ることが重要であることが明らかとなった.
膜アンカー型細胞増殖因子のジャクスタクリン/パラクリン変換の分子機構

モンキー腎上皮由来Vero細胞にヒトproHB-EGFを発現した細胞株VeroH細胞を作成し、proHB-EGFのプロセッシングを免疫沈降法およびFACS分析により解析した。その結果、proHB-EGFの大部分は約1.5時間の半減期で細胞内に取り込まれ分解された。しかし、ホルボールエステル等によりC-キナーゼを活性化すると、proHB-EGFは約7分の半減期で分泌型HB-EGFへと効率よく変換された。このことは、HB-EGFのジャクスタクリン活性からパラクリン活性への変換がC-キナーゼを介する系路により制御されていることを示唆している。一方、CHO細胞に発現したヒト型proHB-EGFとマウス型proHB-EGFのジャクスタクリン活性に顕著な差異を見い出し、その原因をヒトーマウスキメラproHB-EGFを用いて解析した。その結果、proHB-EGFのN-末端プロセッシングがジャクスタクリン活性の発現に極めて重要であることを明らかにするとともに、このプロセッシングの担い手がエンドプロテアーゼの1つ、furinであることを示唆した以上、本研究によりproHB-EGFのジャクスタクリン活性はエンドプロテアーゼ、furinによる末端プロセッシング及びC-キナーゼ系路を介するC-末端プロセッシングにより制御されていることを明らかにした。
Ｘ線偏光測定による宇宙ジェットのエネルギー源の解明

ブラックホール(BH)から相対論的な速さで吹き出すジェットの生成機構は、天体物理学の未解決問題の一つである。莫大なパワーの供給源として、BHの自転エネルギーが有力説だが、観測的な検証は不十分である。そこで本研究では、2021年にX線偏光観測衛星を打ち上げ、X線偏光を用いた新プローブでBH自転速度を決めて、ジェットのエネルギー源がBH自転に起因するか検証する。偏光検出の天体数および精度を上げるには装置の高度化が必要であり、機械学習を用いた新手法を導入する。この方法はあらゆる天体の偏光観測に応用できるので、本研究により2020年代に花開くX線偏光天体物理学の発展を加速させる。
中国癌村発生要因としての遺伝毒性物質

中国「癌村」において、対象地域と癌村の複数場所で環境試料(遺伝毒物を含有すると思われる生活環境水)を得て、癌村周辺の工業地域の情報をもとに多様な化学物質の濃度を分析したところ。o,p'-DDTが環境水中に検出された。そこでその生態影響評価をメダカのDNAマイクロアレイを用いて行った。一方で、カドミウムに特化したイムノクロマトグラフィを活用した環境水や食品汚染調査(農作物および水産物)を中国海南省CDCと協力して実施した。地域住民の健康調査も重金属分析とともに行った。その結果、海南省水産物の鉛汚染は0.0050.717mg/kg、カドミウム河川汚染は0.100×10-30.648 mg/kgが検出された。本研究は癌村の生活環境水を対象として、(1)環境化学物質の一斉スクリーニング、(2)イムノクロマト測定法を用いた重金属類の検出、(3)DNAマイクロアレイ解析による発現遺伝子変動からの潜在的毒性影響評価を行い、これまで申請者が開発してきた機器分析手法や多くの発癌のバイオマーカーに危機解析手法を駆使し、癌のリスクアセスメントの新しい手法(環境リスク評価手法)を開発することで癌村の原因と考えられる幾つかの要因を明らかにすることを目的とし以下の研究を行った。(1)環境化学物質の一斉分析平成22年度はGC-MSD精度管理・相対定量データベースシステムを現地で立ち上げ、生活環境水の化学物質一斉スクリーニングを行う体制が整った。これにより標準物質を使用することなく、フェノール類などの含酸素化合物(81種類)、殺虫剤・除草剤・殺菌剤などの農薬(253種類)などの計334物質の一斉スクリーニングが可能となった。(2)イムノクロマト測定法を用いた重金属類の検出水中の重金属類を簡便かつ迅速に測定できる分析キットの開発を行った。平成22年度はカドミウム、鉛の抗体を活用し簡易版の開発を行い、カドミウムの簡易分析マニュアル作成等の成果を得られた。(3) DNAマイクロアレイ解析による発現遺伝子変動からの潜在的毒性影響評価平成22年度は、線虫DNAマイクロアレイ解析に用いるDNAチップとして、異物代謝関連遺伝子(約300種)に特化した自作カスタムチップを用い、ナノシリカの毒性リスク評価を行った。平成23年度は、以下の2項目について検討した。1)典型的な癌村での発癌の高い発症要因を推測:中国各地地域の水質調査を集計したところ、陳西省雲南省山東省遼寧省山西省河北省重度の水汚染が生じていることが判明した。海南省においては、雨季のサンプリングの水質が乾期より低いこと、農村部における生活飲用水の水質が低い事実が判明した。海南島農村部においてはとくに大腸菌総数と一般細菌総数の基準達成率がそれぞれ47.79%と86.60%と悪く、生活飲用水の衛生状況と遺伝毒性など発癌の高い発症要因との関連が示唆された。下水、汚水処理施設の不完備、地表水から地下水への混入、浸透が水質汚染の原因と考えられ、地域住民への包括的な化学物質のリスク管理・リスクコミニケーションを早急に実施する必要性が考えられた。2)いくつかの新規発癌関連バイオマーカーの同定:新規発癌関連バイオマーカー候補として浜松フォトニクス社の藻類の遅延発光を「指標とした手法開発に取り組んだ。遅延発光に関する成果は平成24年9月SETACAPにて報告予定である。今後、各種水質基準のプロファイリングと予測された潜在的毒性影響を総合的に比較評価する。生活環境水中で優先的にリスク評価の必要な因子を簡便かつ迅速に評価可能な生物学的測定法(藻類の遅延発光・特異抗体を利用したバイオセンサ等)を活用し、実環境中のリスクアセスメントのパラメーターや評価手法をデータベース化する。結果は地域住民への包括的な化学物質のリスク管理・リスクコミニケーションも試みる予定である。中国では癌発症病例が毎年200万人をこえ、その死亡人数は140万人に上る。中国の死亡人口の5人中1人が癌によるものとされ、悪性腫瘍の発生が心脳血管疾病の発生を超えて死亡原因の一位になっている。我々が調査を始めた平成20-22年までは中国で癌村の存在が公にされることはなかった。しかし、平成25年2月にその存在が公に認められるに至った。また、化学物質の食品汚染として中国の市場で売られているコメの約10%がカドミウムに汚染されている事実が報告されている。中国農業部が全国で実施した検査でも、28.4%から基準値を超える鉛、10.3%からカドミウムが検出されていた。

中国のコメの生産量は年間約2億トン、うちカドミウムに汚染されたコメは2000万トンに上る計算になるという。そこで我々は、中国海南省CDCと協力して、地域住民の健康調査および水質および農作物の重金属(カドミウムおよび鉛)と水産物の金属汚染調査を行った。即ち、海南省各都市における水産物の鉛とカドミウム含有量を測定し、水産物の鉛とカドミウム汚染状況を把握した上、分析と評価を試みた。その結果、カドミウムの河川汚染にはカドミウム用のイムノクロマトツールも活用して調査したところ汚染が確認された。また、魚類、軟体類、甲殻類と弁鰓類合計4種類238部のサンプルについて評価したところ、海南省水産物の鉛汚染量は0.0050.717mg/kg、カドミウム汚染量は0.100×10-30.648 mg/kgであった。これらの含有量は国内関連基準以下のレベルではあるものの一定レベルの鉛とカドミウム汚染が水産物で進んでいることが判明した。一方で、海南島は2つの癌村の存在が明らかとなり、その原因として河川水などの環境要因に加え、食品中の重金属(特にカドミウムおよび鉛)の影響が大きいことが示唆された。1)典型的な癌村での発癌の高い発症要因を推測やいくつかの新規発癌関連バイオマーカーの同定についてその目的を達成する研究成果をあげている。とくに遅延発光に関する成果は:H24年9月SETACAPにて報告予定である。24年度が最終年度であるため、記入しない。平成24年度は、各種水質基準のプロファイリングとバイオマーカー評価から予測された潜在的毒性影響を総合的に比較し、実環境中のリスクアセスメントのパラメーターや評価手法をデータベース化する予定である。