hpprc/llmjp-kaken huggingface dataset:
月経周期を考慮した体組成管理法の開発

さらに,女性アスリートや指導者を対象としたセミナーにおいても月経周期に伴う体重・体組成の変化について本研究で得られた知見について情報を発信した.今後の課題として,性ホルモンの周期的変動が食欲および食事によるエネルギー摂取量に与える影響との関連性についても検討すべきであると考えられた.本研究で得られた結果に基づき,引き続き月経周期を考慮した体組成管理法の開発を目指す.成人女性は月経周期を有し,約一ヶ月周期で女性ホルモン濃度が大きく変動する.本研究は,月経周期に伴う体重・体組成の変化および運動時の脂質代謝への影響を観察することによって,月経周期のフェーズを利用した体組成管理法を開発することを目的とした.黄体期は体水分量および体脂肪量の増加によって体重の増加が引き起こされたが,一方で脂肪分解が促進し,有酸素運動を行うことで効率的に体脂肪を減少させる可能性が考えられた.このことから,月経周期のフェーズを考慮して運動頻度を変えることで体組成の変化に影響を与える可能性が示唆された.平成26年度の課題である「月経周期が体水分量の変動および脂質燃焼効率に与える影響の検討」は、予定通り遂行がなされた。現在は、より詳細のデータを分析中であり、順次学会等で発表する予定である。これまでの実験によって、月経周期の各フェーズで運動頻度を変えることが体組成変化に影響を与えることを確認した。今後は、被験者を追加し、性ホルモンやエネルギー摂取量との関連性についても合わせて検討することによって、月経周期を考慮した脂肪燃焼プログラムを開発する。さらに、研究で得られた成果は、女性アスリートやその指導者を対象とした講演で普及させることを目指す。運動生理学これまでの実験によって、月経周期に伴う体重、体水分量および脂肪燃焼量の変化をとらえ、月経周期を考慮した体組成管理法開発の妥当性を確認することができた。今後は、月経周期を考慮した脂肪燃焼プログラムの考案に取り組む。計画では、被験者を20名としていたが、被験者の選定が難航したため8名の実施となった。そのため、次年度使用額が生じた。採血に伴う消耗品について予算を計上していたが、すでに購入した物品で十分研究を遂行することができた。被験者を追加するため、その謝金として使用する。さらに、採血関連消耗品の購入、実験補助者への謝金として使用する予定である。採血関連消耗品を購入し、さらに実験補助者への謝金として使用する計画である。
インスリン依存症PI3 キナーゼが膵β細胞において増殖・再生・分泌に果たす役割の解明

我々は、PI3Kの活性化はβ細胞の機能・増殖に重要であり、その低下が2型糖尿病におけるインスリン分泌不全に寄与していると仮説を立てた。これを証明するため膵β細胞特異的にPI3Kの主要な調節サブユニットの一つであるpik3r1遺伝子をノックアウトしたマウスβpik3r1KOを、またもう一つの主要な調節サブユニットpik3r2 nullマウスとβpik3r1KOを交配させて、β細胞特異的な調節サブユニットの完全ノックアウト(βp85DKO)マウスを作成した。βpik3r1KOマウス、βp85DKOマウスでは、グルコース依存性のインスリン分泌障害のため、高度の耐糖能障害を呈しており、βp85DKOマウスでその障害はより顕著であった。このインスリン分泌の障害として、(1)PI3Kの下流であるAktの活性化の低下によりapoptosisが亢進しており、β細胞量の減少がβp85DKOマウスでは有意に認められた、(2)gap junction形成因子Connexin 36の発現が有意に低下しており、通常はグルコース刺激に対して認められるラ氏島全β細胞の同調的インスリン分泌が障害されていた、(3)インスリン分泌顆粒のexocytosisに重要なSNARE蛋白複合体を形成する分子の発現がclusterとして低下していることがcDNAマイクロアレイで確認された。多くの2型糖尿病患者では、グルコース応答性のインスリン分泌ことに第一相の低下を呈し、周期的同調的インスリン分泌oscillationの低下や、経時的なβ細胞量の低下を伴う。従って、本研究の成果から、インスリンシグナルの下流においてPI3Kが膵β細胞の機能や増殖に重要な役割を果たしており、2型糖尿病ではβ細胞のインスリン抵抗性(インスリンシグナルの低下)が、β細胞の量や機能の低下をもたらして病態を修飾していることが示唆された。PI3Kの活性化はβ細胞の増殖に重要であると考えられるが,これを証明するため膵β細胞特異的にpik3rl遺伝子をノックアウトしたマウスβpik3r1KOを,またpik3r2 nullマウスとβpik3r1KOを交配させて,β細胞特異的な調節サブユニットの完全ノックアウト(βp85DKO)マウスを作成した。PI3K調節サブユニット量は,ラ氏島においてβpik3r1KOマウスで80%程度低下しており,βp85DKOマウスではほぼ完全に消失していたが,他の臓器では全く変化がなかった。βpik3r1KOマウスではPI3Kシグナルは大幅に減弱しており,βp85DKOマウスではさらに減弱していた。両マウスとも,グルコース負荷によるインスリン分泌の低下が認められ,βp85DKOマウスでは特に耐糖能が著明であった。また,グルコースに対するインスリン分泌能は,両マウスともことに第1相の消失が認められ,βp85DKOマウスでは全体にインスリン分泌の低下が認められた。一方,KClに対する反応はほぼ正常であった。単離ラ氏島を用いてインスリン分泌を測定しても,両マウスのラ氏島でインスリン分泌の低下が確認された。一方,インスリン疫染色によってβ細胞量を評価すると,両マウスともβ細胞量が減少しており,ことにβp85DKOマウスの減少が大きかった。これらのことから,PI3K活性の低下によるβ細胞量の低下に加えてインスリン分泌能の低下も示唆された。

現在,cDNAマイクロアレイにて,遺伝子変化を網羅的にことにインスリン分泌機構に注目して検討している。PI3Kの活性化はβ細胞の機能・増殖に重要であると考えられるが、これを証明するため膵β細胞特異的にpik3rl遺伝子をノックアウトしたマウスβpik3rlKOを、またpik3r2 nullマウスとβpik3rlKOを交配させて、β細胞特異的な調節サブユニットの完全ノックアウト(βp85DKO)マウスを作成した。βpik3rlKOマウス、βp85DKOマウスでは、グルコース依存性のインスリン分泌障害のため、高度の耐糖能障害を呈しており、βp85DKOマウスでその障害はより顕著であった。このインスリン分泌の障害として、(1)PI3Kの下流であるAktの活性化の低下によりapoptosisが亢進しており、β細胞量の減少がβp85DKOマウスでは有意に認められた、(2)gap junction形成因子Connexin 36の発現が有意に低下しており、通常はグルコース刺激に対して認められるラ氏島全β細胞の同調的インスリン分泌が障害されていた、(3)インスリン分泌顆粒のexocytosisに重要なSNARE蛋白複合体を形成する分子の発現がclusterとして低下していることがcDNAマイクロアレイで確認された。多くの2型糖尿病患者では、グルコース応答性のインスリン分泌ことに第一相の低下を呈し、周期的同調的インスリン分泌oscillationの低下や、経時的なβ細胞量の低下を伴う。従って、本研究の成果から、インスリンシグナルの下流においてPI3Kが膵β細胞の機能や増殖に重要な役割を果たしており、2型糖尿病ではβ細胞のインスリン抵抗性(インスリンシグナルの低下)が、β細胞の量や機能の低下をもたらして病態を修飾していることが示唆された。
鋼製ワイヤーを用いた歴史的レンガアーチ橋の補修方法の確立に向けた研究

本研究では,歴史的レンガアーチ橋を対象として目地部に着目し,破壊強度について検討を行った.破壊強度に関しては,レンガー目地間の剥離強度およびせん断強度について,それぞれ供試体を作製し破壊実験を行った.その結果,石灰入りの目地材を用いた場合,現行のJIS規格のモルタルを目地材として用いた場合に比べて,破壊強度が低下することを確認した.また,せん断強度に比べ剥離強度の値が小さく,レンガ造においては剥離破壊が先行するものと予測した.実験結果を踏まえ,鋼製ワイヤーを用いた補修・補強効果について有限要素解析により検討した結果,剥離破壊に対する強度向上が期待できる結果となった.平成25年度は前年度に行った要素実験の結果をもとに,想定している各破壊形式に対して,破壊基準に関する定量的な評価を行った.本研究では,歴史的レンガアーチ橋を対象として破壊基準を定量的に評価することを念頭に置いている.ここで,レンガ造における破壊形式として想定しているのは,せん断方向への変形および曲げ引張によるレンガー目地境界における引張破壊(剥離破壊)である.地震多発国である我が国において,地震時に作用する水平力はレンガアーチ橋にとって崩壊要因としての影響が大きい.水平力の作用は,橋脚基部にせん断と曲げ引張の両方を生じさせ,レンガー目地間での破壊を促進させる働きをすることが考えられる.こうした作用に対して,現存するレンガアーチ橋の残存耐力を評価する必要がある.そこで平成24年度に実施した要素実験の結果をもとに,本年度は破壊強度の定量的な評価を行った.剥離強度を比較すると,石灰入りモルタル(明治・大正期の配合を考慮)を用いた場合に比べて,現行基準モルタルを用いた場合の方が1.3倍程大きい値となった.せん断強度においても,現行基準モルタルを用いた場合の方が,石灰入りモルタルを用いた場合よりも1.4倍ほど大きい値となったが,これは目地材における砂の配合質量比の影響により,レンガと目地材の境界面での摩擦力が大きくなるためだと考えられる.剥離強度とせん断強度を比較すると,いずれのモルタルを用いた場合においても,剥離強度に比べてせん断強度の方が3倍ほど大きい値となった.つまり,レンガアーチ橋の破壊形式としては剥離破壊が先行する可能性が高く,安全性の担保には剥離強度の確保が重要であると考えられる.一方で,要素実験の結果から,現行基準モルタルを用いた場合の方が石灰入りモルタルを用いた場合よりも水平力に対する抵抗が大きく,補修・補強に用いる目地材として適していると考えられる.平成24年度はレンガ造の破壊強度に着目し,構成則把握のための強度試験を実施した.具体的には,レンガと目地から構成される2種類のレンガ構造試験体を作製し,各々の物性試験を行った.レンガアーチ橋の被害事例を調べると,圧縮によるレンガのはく落や目地切れが生じているケースも存在するが,多くの場合において破壊の生じる原因となり易いのは,せん断方向への変形および曲げ引張によるレンガー目地境界における引張破壊(剥離破壊)である.地震時に橋梁に作用する水平力は,せん断と曲げ引張の両方を生じさせる.日本におけるレンガ造構造物の衰退の要因として,濃尾地震,関東地震での被害が大きく関わっていることから,せん断と曲げ引張に対する強度基準を把握することが必要である.まず使用する目地材に関しては,JIS規格の配合を行ったモルタルと石灰を配合したモルタルの2種類のモルタルを用意した.明治・大正期には,レンガ同士の凝結剤として石灰入りモルタルが使用されおり,既往の研究より得られている配合を参考に,最も代表的な配合質量比を用いて石灰入りモルタルの練り混ぜを行った.レンガ造試験体の剥離強度試験では,現行基準モルタルを用いた試験体の方が,石灰入りモルタルを用いた試験体より剥離強度が大きかった.ただし,結果のばらつきも大きく安定した値を得ることはできなかった.せん断強度試験においては,剥離強度試験と同様に現行基準モルタルを用いた場合の方が,せん断強度が大きくなった.また,現行基準モルタル,石灰入りのどちらを用いた場合も,レンガー目地境界の法線方向に作用する拘束荷重が大きくなるに伴い,せん断強度が大きくなった.さらに,拘束荷重とせん断強度の回帰分析を行った結果,どちらのモルタルを用いた場合も回帰直線が拘束荷重ごとの平均値上を通っており,構造物の死荷重とせん断強度との線形範囲における関係性について導くことができた.平成26年度は,レンガ造要素実験の結果に基づき,数値解析における破壊強度基準の定式化に取り組んだ.本研究は,歴史的レンガアーチ橋に対する補修・補強方法の考案を目的としている.本研究の対象は,我が国において文化財的価値および社会基盤としての重要性の両点を有する.これらを後世により良い状態で受け継いでいくためには,工学的見地から補修・補強の技術を確立することが重要である.レンガ造のような組積構造の破壊強度については,国際的にはISOをはじめ,ASMEやEURO CODEなどで規定されている.一方,我が国ではレンガ単体の所要の圧縮強度についてはJIS規格が存在するものの,組積構造に対する破壊強度には基準が用意されていない.また,国際基準では主にレンガー目地間のせん断強度が着目されているが,剥離強度の方がオーダーとしての数値が低く,崩壊開始への影響が大きいと考えられる.適切な補修・補強方法を確立するためには,対象構造物の残存性能を定量的に評価することが必要であり,破壊基準の設定は残存性能の評価に大きく影響する.これまでに行った実験より,レンガー目地間の破壊強度について各破壊形式に対応した数値が得られている.

この結果に基づいて,まずは数値シミュレーションによる破壊基準の定式化を目指した.破壊強度の算定には,レンガー目地間の接着面積と,載荷によってレンガ,目地それぞれに生じる内部応力の関係より求められる式とすることを念頭に置いた.要素実験に用いた試験体を有限要素モデルとして作成し,破壊基準のない状態で試験体に生じる応力の分布を求める数値解析を実施した.解析結果より得られた応力の分布より,試験体に生じる引張応力と圧縮応力の分布について,作用する荷重との関係性について求め,これを破壊基準とするように定式化を行った.平成27年度は,過年度の研究成果を踏まえ,鋼製ワイヤーによる補強効果に関して数値解析による検討を行った.これまでに実施した要素実験の結果より,地震などの外力の作用に対してレンガアーチ橋の崩壊を防ぐためには,レンガー目地間の剥離強度を確保することが必要であると考えられる.本研究では鋼製ワイヤーの使用により剥離強度が確保できると想定してきたが,荷重が作用した状態における効果については確認していない.そこでレンガ造を有限要素モデルとして作製し,目地部に鋼製ワイヤーを埋め込むことによる補強効果について検討を行った.過年度の実験結果および解析的検討を踏まえ,レンガ造の部分モデルに関してレンガー目地間で剥離が生じるような荷重を作用させ,その際の応力状態を確認することとした.数値モデル化において,鋼製ワイヤーと目地材であるモルタルの界面には,厳密には付着強度に関する定義が必要である.しかし,今回の検討ではモデルのメッシュ数を十分に細かく分割する必要があったため,計算負荷との関係から鋼製ワイヤーとモルタルについては節点を共有する簡易モデルとして作製した.また,ワイヤー径は2mmとし,物性地については硬鋼線に関するJIS規格の機械的性質より定義した.数値解析結果として,鋼製ワイヤーによる補強を施すことにより荷重作用下におけるレンガー目地間の剥離方向の応力度が低減され,破壊強度が大きくなった.また,補強策として鋼製ワイヤーによって囲む範囲を重ねることにより,剥離応力に達する分布範囲の拡大が抑制される結果となり,レンガ造構造物全体としては破壊の進展が抑制されるものと考えられる.上記の結果に対して検証実験を行う予定であったが,他業務との都合から実験を実施することができなかった.そのため,補強方法に関する解析的な検討によって得られた結果までを成果としてまとめることとした.本研究では,歴史的レンガアーチ橋を対象として目地部に着目し,破壊強度について検討を行った.破壊強度に関しては,レンガー目地間の剥離強度およびせん断強度について,それぞれ供試体を作製し破壊実験を行った.その結果,石灰入りの目地材を用いた場合,現行のJIS規格のモルタルを目地材として用いた場合に比べて,破壊強度が低下することを確認した.また,せん断強度に比べ剥離強度の値が小さく,レンガ造においては剥離破壊が先行するものと予測した.実験結果を踏まえ,鋼製ワイヤーを用いた補修・補強効果について有限要素解析により検討した結果,剥離破壊に対する強度向上が期待できる結果となった.平成26年度に行う予定としていた内容は,鋼製ワイヤーによる補強効果確認のための要素実験,レンガアーチ橋全体系の破壊シミュレーションおよび数値解析の結果に基づく補修・補強方法の検討である.
高品質高温超伝導体単結晶への位置制御された人工欠陥導入とその物性

高品質高温超伝導体単結晶、主に劈開による薄膜作製が可能なBi2Sr2CaCu2O8+yへの位置制御された微細孔の導入、およびその磁束線物性評価を行った。ミリングによる試料表面の過熱防止、ダメージ低減のため、30Kまで冷却可能な試料ホルダーをミリングチャンバー内に組み込み、同時に磁場下での抵抗測定が可能となるように改造を行った。さらに、この試料ホルダーは可動式であり、ミリングと物理加熱蒸着をin-situで行うことが出来る。イオンミリングによる試料作製と磁場下での磁束線フロー抵抗測定を同一チャンバー内で大気解放することなくできるため、大気中の水蒸気などによる試料劣化などの影響を受けることなく、物性測定を行うことが可能となった。試料の微細孔の導入に関して、Focused Ion Beamを用いて正三角格子・正方格子・ハニカム格子・ランダム配置といった対称性を持つ微細孔格子の導入に引き続き、空間的に非対称な形状を持つ孔(具体的には三角形)を正方格子状に配置した試料の作製を行った。正三角格子・正方格子・ハニカム格子など、面内対称性がある場合には、磁束液体相におけるマッチング効果の存在が、局所磁化測定・磁束線フロー抵抗測定から確認できた。一方、ランダム配置の場合には、磁束線フロー抵抗にマッチング効果は見られていない。空間的に非対称な孔形状の場合には、高温超伝導体で初めて磁束線フローでのラチェット効果を確認した。ラチェット効果の極性はマッチング磁場を境に急激に正負反転する。その物理的な起因はまだ不明であるが、従来超伝導体においては見られていないだけに興味深い。また、貫通孔だけでなく、表面に数10nmのメッシュ状構造を導入する事に成功し、僅かな表面構造にもかかわらず非常に顕著なマッチング効果が、磁束線フローに現れる事を見出した。高品質高温超伝導体単結晶、主に劈開による薄膜作製が可能なBi2Sr2CaCu208+yへの位置制御された微細孔の導入、およびその磁束線物性評価を行った。今年度は、ミリングによる試料表面の過熱防止、ダメージ低減のため、30Kまで冷却可能な試料ホルダーをミリングチャンバー内に組み込んだ。この試料ホルダーは可動式であり、ミリングと物理加熱蒸着をin-situで行うことが出来る。現在試運転中であり、所望のスペックを満たす性能である事を確認した。微細孔の導入に関して、Focused Ion Beamを用いて正三角格子・正方格子・ハニカム格子・ランダム配置など、様々な対称性を持つ微細孔格子の導入を行った。まだ微細孔の密度・サイズ等に関して、系統的に研究できてないため、今後引き続き試料作製・評価を行う。今後として、準結晶の対称性を持つペンローズ格子の導入や、EBを用いたパターニング、陽極酸化アルミナテンプレートを用いたより微細な規則孔格子の導入に取り組み、磁束線フローを人工的に導入した構造によって制御することを目指す。
細胞外タウ除去機構の破綻に基づくアルツハイマー病の病態解明と新規抗糖化療法の開発

抗糖化薬タキシフォリンがアルツハイマー病モデルにおいて,アミロイドβの蓄積による神経変性を抑え,認知機能障害を改善することを明らかにした.また,血管壁に沈着したアミロイドβはタウの蓄積を促進することから,タキシフォリンはタウの蓄積を抑える可能性も示唆された.研究者らのグループは現在,シロスタゾールの抗認知症効果を検証する医師主導治験を行っている.この度得られた結果を基に,タキシフォリンの有効性を検証する臨床試験を行うことを計画している.認知症の治療法開発において、これまでアミロイド仮説に則った治療法、すなわち、アミロイドβ(Aβ)の産生抑制やTauのリン酸化抑制を企図した治療法開発の試みはすべて失敗している。単剤での認知症抜本治療薬の開発が理想であるが、高齢認知症患者はAβやTauの異常のみならず、加齢や脳血管障害などの複合的な要因を伴っているため、単剤での治療は困難である可能性がある。従って抗がん剤や降圧薬と同様、多剤での認知症治療が現実的な目標である。米国ではゲノム情報に加え、ライフスタイル・環境要因の観点から患者をサブグループし、適切な医療を実現するPrecision Medicineが進められつつある。治療介入可能な新規危険因子の同定は、認知症治療に直結する確実性の高い研究戦略であると捉えられている。そこで、神経変性と血管変性の両者の性質を備える脳アミロイド血管症(CAA)が認知症発症にどのような影響を与えるか、という課題についてモデル動物を用いて解析した。Tau過剰発現マウスと血管指向性Aβ過剰発現マウス(CAAモデル)を交配した結果、CAAは脳梗塞や脳出血の原因となるのみならず、Tau病理、神経細胞脱落を促進し、認知機能障害を増悪させることを明らかにした。また、CAAモデル動物に対するシロスタゾール投与はAβクリアランスを改善することを先行研究で明らかにしているが、新たに今回の実験で用いた抗糖化剤drug XがAβ凝集を抑制し、CAAを改善させ、空間認知能力を改善させることを明らかにした(特許申請中)。脳血流や脳血管予備能に対する効果はシロスタゾールとdrug Xで相補的であったことから、作用点の異なる2種類の薬剤による多剤併用療法の可能性が示唆された。抗糖化薬drug Xが認知症モデル動物(Aβ過剰発現マウス)の認知機能を改善することが明らかとなったため。背景:認知症の大半を占めるアルツハイマー病は、長らく原因不明とされてきたが、最近の研究でAβの脳血管への蓄積(脳アミロイド血管症)が一因であることが明らかになった。しかし、これまでのアルツハイマー病研究は神経細胞の病態研究が中心であり、脳アミロイド血管症に焦点を当てた治療開発研究は十分になされていなかった。研究手法と成果:Aβが蓄積してできる「Aβオリゴマー(毒性をもつ立体構造)」が初期の脳アミロイド血管症の主因であると仮定し、アミロイド凝集抑制作用を有する物質「タキシフォリン」を脳アミロイド血管症モデルマウスに投与して、タキシフォリン非投与のモデルマウスおよび正常マウスと比較した。その結果、タキシフォリン群において脳内のAβオリゴマー量は大幅に減少し、脳血流量や認知機能も正常に近い状態まで回復することが明らかになった。具体的には、脳アミロイド血管症のマウス(認知症モデルマウス)にタキシフォリンを投与したマウスの脳内の状況と認知機能障害の程度について、タキシフォリン非投与のモデルマウスおよび野生型(正常)と比較した。その結果、脳内で重積して毒性を呈するAβオリゴマーの量はタキシフォリン投与群が非投与群の4分の1程度にまで減少していた。また、記憶の中枢である海馬へのAβ沈着量も、投与群は非投与群の半分程度であった。また、投与群の脳血流量はほぼ野生型と同等まで回復し、水迷路試験※による空間記憶能テストでも野生型と変わらない結果であった。今後の展望と課題:タキシフォリンにより脳内Aβが減少しただけでなく認知機能障害も回復させられることが明らかになったため、アルツハイマー病の有効な治療薬候補となると考えられる。今後は認知症新規治療薬としてヒトへの効果を確認するため、治験開始と臨床応用を目指す。タキシフォリンにより脳内Aβが減少しただけでなく認知機能障害も回復させられることが明らかになり、国際誌に発表を行った。我々は過去の報告で、脳アミロイド血管症(cerebral amyloid angiopathy: CAA)と密接に関連する乏血や虚血がAβ沈着を促進させることを報告した。一方タウは、GSK-3β等のリン酸化酵素によってその凝集性が亢進するが、GSK-3βは低酸素によって、活性が亢進することが知られている。今回我々は、慢性脳低灌流やCAAがタウ病理に与える影響を検討し、脳血管を標的としたタウの新規治療薬の可能性について検討した。3ヶ月齢の野生型マウスおよびP301S変異タウ過剰発現マウス(PS19)の右総頸頚動脈を結紮し慢性脳低灌流を誘導し、左右の海馬のリン酸化タウの蓄積を病理学的に解析した。PS19マウスとCAAモデルマウス(Tg-SwDI)を交配させ、ダブルトランスジェニックマウス(double-Tg)を作成し、CAA、慢性脳低灌流、タウ病理の関連を検討した。【結果】右総頸動脈を結紮したマウスでは、手術5ヶ月後においても脳血流量は非手術側の約90%であり、慢性脳低灌流が確認された。

PS19マウスの海馬では、非閉塞側に比して閉塞側で、タウのリン酸化が有意に亢進していた。脳血流量の低下はTg-SwDIマウスとPS19マウスを交配させたdouble-Tgマウスでも確認された。double-Tgマウスでは、Tg-SwDIマウスやPS19マウスに比して、Aβの沈着やタウのリン酸化が亢進しており、加えて神経細胞脱落およびastrocyteやmicrogliaの活性化が認められた。行動試験においても、double-Tgマウスでは、不安行動の異常や視空間記憶障害が増悪していた。慢性脳低灌流はタウのリン酸化を促進させた。CAAへの治療介入はタウ病理や神経細胞脱落にも有効である可能性が示唆された。抗糖化薬タキシフォリンがアルツハイマー病モデルにおいて,アミロイドβの蓄積による神経変性を抑え,認知機能障害を改善することを明らかにした.また,血管壁に沈着したアミロイドβはタウの蓄積を促進することから,タキシフォリンはタウの蓄積を抑える可能性も示唆された.研究者らのグループは現在,シロスタゾールの抗認知症効果を検証する医師主導治験を行っている.この度得られた結果を基に,タキシフォリンの有効性を検証する臨床試験を行うことを計画している.抗糖化薬Drug Xの認知症疾患への臨床応用を目指し、動物モデルを用いたメカニズム解明を進めていく。タキシフォリンにより脳内Aβが減少しただけでなく認知機能障害も回復させられることが明らかになったため、アルツハイマー病の有効な治療薬候補となると考えられる。今後は認知症新規治療薬としてヒトへの効果を確認するため、治験開始と臨床応用を目指す。29年度が最終年度であるため、記入しない。臨床神経学29年度が最終年度であるため、記入しない。
ワーク・ライフ・バランスからみた勤務形態による睡眠障害の女性生殖機能への影響解明

女性が働くことに対する社会的要請はこれからますます大きくなると思われる。仕事場における女性の働く体制を整えるために、特に夜間などのシフトワークを必要とされる仕事場での女性に固有の生理的活性や内分泌生殖機能への影響について検討を行った。一部動物実験を行い性差、年齢差による身体への影響をみた。その結果、年齢が高いほどシフトワークによる生理的活性(ROS)は強く影響が出ていることがわかり、回復も遅かった。しかし、雄ラットに比べると雌ラットのほうが夜間などの活動性では柔軟性が高いことが分かった。小学校入学前の子どもを持つ働く女性の家庭での身体への労働負担感が強くでていた。日本における近年の出生数減少に伴う将来にわたる持続的な労働力低下への懸念から、女性の就労に対する社会的要請はますます大きくなると思われる。現在、女性の就労状況は、未婚者の就業率は高いが結婚、妊娠とともに減少し、中高年になって増加するM字カーブとなり改善されていない。今、ワーク・ライフ・バランスを考えた、健康で働き続けることが可能な就労形態や環境を整えることが重要である。女性就労者における労働環境としての就労状況、職場ストレス、また、家庭での生活習慣を含めて、疲労を知る1つの要因としての睡眠の質と生殖障害について、女性のライフステージにおける夜間、不規則勤務、交代性勤務等による精神面におけるストレス状況と包括的睡眠レベルが障害されることによる生理不順や月経障害等の生殖機能への影響について調査を行う。(1)生活習慣、保健医療習慣、リプロダクティブ・ヘルス、子育て期における睡眠の質の悪化について、自覚的職業疲労評価、包括的睡眠評価と身体的機能評価との関連について評価を行う。睡眠はホルモンの影響をうけやすいため、男性よりも女性において排卵周期により影響の出やすい時期と受けない時期とに分かれることも考えられる。就労前後における唾液、尿サンプリングによって内分泌系への影響を明らかにする。妊娠にともなう睡眠パターンの変化などは容易に出現しやすいことから、勤務形態の差による睡眠障害と内分泌系への変化との関連性が生殖障害をもたらす可能性について調査研究を行うことは女性の勤務状況を考えるうえで重要であると思われる。(2)人においては条件設定の難しい夜間活動などを評価するために、動物実験において睡眠障害の影響における雌雄の性差を確認する。現在では、勤務形態は男性と同様に考えられることが多いことから、動物実験によって、睡眠覚醒ごとのプロラクチン、LH、エストロゲン、コルチゾールの分泌が睡眠障害によってどのように性差変化を行うか明らかにする。夜間勤務による活性酸素の増減、長時間労働にともなう細胞ゲルアッセイによるDNA障害への有無を実験によって測定する。早い時期に睡眠パターンの馴化、規則化をはかり回復の指標として活性酸素量の変化を使用することができるかを明らかにする。日本では、結婚、妊娠とともに女性の有業率が減少し、中高年になって増加する傾向が続いている。現在、ワーク・ライフ・バランスを考えた、働き続けることが可能な就労形態や環境を整えることが重要となっている。実現のためには、女性のライフ・ステージにおける職場環境や就労形態の実態把握と同時に、生活環境の分析なども必要である。内分泌系に影響を与える要因の1つ睡眠障害の存在を考慮し、交代制勤務者、夜間勤務者について睡眠障害と生殖障害や内分泌系のアンバランスなどについて女性特有の身体影響を検討することを目的として以下の研究を行った。1今年度は、就労状況、職場ストレス、生活習慣、睡眠の質と生殖障害について明らかにするために、ライフ・ステージごとに女性の夜間勤務や交代制勤務による精神面におけるストレス状況と包括的睡眠レベルが生殖機能(月経障害など)に及ぼす影響について、生物学的性差の観点から生活習慣、保健医療習慣、リプロダクティブ・ヘルスを評価できる質問票の試作作成のための文献検討を行い、自覚的職業疲労評価、包括的睡眠評価と身体的機能評価との関連について予備的な評価を行った。2.また、ラットを用いて夜間勤務による雌雄の性差を活性酸素、細胞ゲルアッセイなどによるDNA障害への負荷の有無について動物実験を行った。睡眠パターンの規則化をはかり指標として活性酸素を測定した。休息期強制的運動により、睡眠を障害し、休息期と活動期の後に、活性酸素の発生量、過酸化水素の反応量を測定し、雌雄差と加齢に伴う変化の観察を行った。その結果、若伶期は雄のほうが活性酸素の発生に個体差が見られ、雌の方が安定していた。また、加齢に伴い、休息期活動にもかかわらず活性酸素の発生は少ないが、回復には時間がかかることが明らかになった。女性のライフ・ステージにおける職場環境や就労形態の実態把握と同時に、生活環境の分析なども必要である。

内分泌系に影響を与える要因の1つ睡眠障害の存在を考慮し、交代制、夜間勤務者について睡眠障害と生殖障害や内分泌系のアンバランスなどについて女性特有の身体影響を検討することを目的とし動物実験も含めて以下の研究を行った。1.ラットを用いて夜間勤務による雌雄の性差と加齢によるDNA障害への負荷の有無について、活性酸素、細胞ゲルアッセイよる動物実験を行った。睡眠パターンの規則化をはかり指標として活性酸素を測定した。休息期に強制的に運動を行うことによって、睡眠を障害し、休息期と活動期の後に、採血を行い活性酸素の発生量、過酸化水素の反応影響による変化を測定し加齢による影響観察を行った。結果、加齢に伴い、休息期活動期にかかわらず活性酸素の発生は比較的少ないが、むしろ回復には時間がかかることが明らかになった。若伶期には雄のほうが活性酸素の発生に個体差が見られ、睡眠障害にともなう影響が雌よりも大きく雌の方が安定した状態をたもっていた。2.今年度は、女性就労者における就労状況、職場ストレス、生活習慣、睡眠の質と生殖障害について明らかにするために、ライフ・ステージごとに女性の夜間勤務や交代制勤務による精神面におけるストレス状況と包括的睡眠レベルが生殖機能(月経障害など)に及ぼす影響を自覚的職業疲労評価、包括的睡眠評価と身体的機能評価との関連について予備調査と評価を行い、生物学的性差の観点から生活習慣、リプロダクティブ・ヘルスを評価できる質問票の作成をおこなった。現在の労働形態の状況をみると経済の動きと共に大きな変化の傾向にあるが、いまだ、女性就労に関しては、結婚、妊娠とともに就業率が減少し、中高年に増加する様態が続いている。労働環境全体の就業率の低下などから、夜間、不規則勤務、長時間労働など健康への影響が心配される状況下にある。これまで以上に、ワーク・ライフ・バランスを考えた、働き続けることが可能な就労形態や環境を整えることが重要となっている。そのため、ライフ・ステージにおける職場環境や就労形態の実態把握と同時に、生活環境の分析なども必要である。内分泌系に影響を与える要因の1つ睡眠障害と生殖障害や内分泌系の変化について身体影響の検討を行うことを目的として動物実験も含めて以下の研究を行った。1.前年度に引き続き、ラットを用いて夜間勤務による雌雄の性差と年齢によるDNA障害への負荷の有無について、活性酸素、細胞ゲルアッセイなどを用いて実験を行った。明暗に馴化させ、活性酸素を測定した。休息睡眠時に強制的に運動を行い睡眠障害時と、活動期後に、活性酸素の発生量、過酸化水素の反応影響の変化を測定し加齢に伴う観察を行った。結果、成獣期の活動期であっても活性酸素の発生は若冷期と同程度であったが、回復には時間がかかり、細胞障害を惹起する可能性が高いことが推察された。若伶期では雄のほうが活性酸素発生の個体差が大きく、睡眠障害にともなう影響が雌よりも雄の方に強い影響が見られた。
神経系の糖鎖発現を規定するエピゲノム因子の探索

本研究の目的は、「神経科学」と「糖鎖生物学」の複合領域にさらに「エピゲノム」というPeaceを融合させ、神経系に特異的に発現する機能糖鎖群がなぜ神経特異的に発現しうるのか、また神経疾患が発症していく過程でどの糖鎖がどのような機構で発現異常を来していくのか、その2点を明らかにすることである。そのアプローチとして、1神経糖鎖が神経特異的たりうるメカニズム(基礎的知見の拡充)と、2神経疾患の発症に伴う糖鎖発現異常メカニズム(新たな疾患メカニズム)の2点を中心に進める。これまで、ほぼ全ての糖転移酵素(150種)のmRNA量を定量解析する系を立ち上げ、マウス初代培養ニューロン、アストロサイトなどをエピゲノム試薬で処理した際にどのように糖転移酵素mRNAの発現量が変化するかを解析した。これらの成果は現在論文としてまとめ、Proteomics誌に投稿し審査中である。またmicroRNAによる糖鎖の制御機構を明らかにするため、microRNAの生合成に必須なDicerとDroshaのノックアウト細胞を樹立した。現在これらの細胞における糖鎖変化を解析している。さらに、アルツハイマー病における異常な糖鎖の発現メカニズムとして酸化ストレスによるバイセクト糖鎖の発現上昇機構を明らかにした。これらの成果はBiochemical Journal誌に掲載された。また、本研究により樹立した糖転移酵素のmRNA定量システムを応用し、高脂肪食摂取時における糖転移酵素の発現を解析し、脂肪細胞の分化と増殖におけるシアル酸の役割を明らかにした。この成果は現在論文としてまとめている。27年度が最終年度であるため、記入しない。本研究の目的は、「神経科学」と「糖鎖生物学」の複合領域にさらに「エピゲノム」というピースを融合させ、神経系に特異的に発現する機能糖鎖群がなぜ神経特異的に発現しうるのか、また神経疾患が発症していく過程でどの糖鎖がどのような機構で発現異常を来していくのか、その2点を明らかにすることである。そのアプローチとして、1神経糖鎖が神経特異的たりうるメカニズム(基礎的知見の拡充)と、2神経疾患の発症に伴う糖鎖の発現異常メカニズム(新たな疾患メカニズム)、の2点を中心に進める。平成26年度では、ほぼ全ての糖転移酵素(150種)のmRNA量を定量解析する系を立ち上げ、マウス初代培養ニューロン、アストロサイトなどをエピゲノム試薬で処理した際にどのように糖転移酵素mRNAの発現量が変化するかを解析した。さらにmiRNAの生合成系因子のノックダウンの系をこれまでに確立した。同時に、これらエピゲノム因子の変化が起きた細胞におけるN型糖鎖プロファイルの変化を質量分析を用いて作製した。これらの成果は、第87回日本生化学会大会とSFG & JSCR 2014Joint AnnualMeetingで発表した。また疾患モデルとして、アルツハイマー病のモデルマウスの搬入飼育と病態解析を行った。今後さらにてんかん、多発性硬化症のモデルマウスの系を確立する予定である。これらモデルの脳における糖転移酵素の発現、糖鎖の発現プロファイルを作製し、正常マウスと比較してどのような糖鎖合成経路が疾患と関連するか明らかにする。現在までに、ほぼ全ての糖転移酵素遺伝子のmRNA発現量の定量法が確立できた。実際この系を使って初代培養ニューロンやアストロサイトに発現する糖転移酵素のプロファイル作製が完了した。また質量分析によって、細胞が発現するメジャーなN型糖鎖の構造プロファイルの作製法を確立した。これら、本研究課題の遂行に必須な分析系の確立が概ね完了している。一方で、疾患モデルマウスの確立は完了しておらず、平成27年度に行いたい。これらのモデル動物と解析系を使い、新たな糖鎖発現メカニズムを明らかにし、論文をまとめる形にしたい。

今後は、確立した系を用いて、神経細胞、グリア細胞、非神経系細胞での糖転移酵素プロファイル、糖鎖プロファイル、またこれらプロファイルのエピゲノム試薬投与による変化を比較解析することで、エピゲノム因子によって発現制御される神経特異的糖鎖とその生合成酵素を同定する。また、神経疾患モデルマウスより脳を摘出し、同様に糖転移酵素mRNAのプロファイル、糖鎖プロファイルを作製する。これらのプロファイルをコントロールマウスと比較し、疾患の発症・進行に伴う糖鎖の同定とその変動経路を明らかにしていく。さらにこれら糖鎖の発現を制御するエピゲノムメカニズムを培養細胞系で解析する。27年度が最終年度であるため、記入しない。
FGFシグナル関連因子が結膜瘢痕化に与える影響

緑内障に対する濾過手術の術後予後において、テノン嚢線維芽細胞の増殖に伴う結膜瘢痕化は、術後の眼圧再上昇による手術不成功となる原因のひとつであり、この瘢痕化を制御する因子の一つとしてfibroblast growthfactor(FGF)シグナルが考えられている。FGFシグナルには、血管新生を促進する作用もあり、濾過胞における血管新生は、濾過胞の瘢痕形成を促進させ、濾過手術の術後成績を悪化させる因子となる。したがって我々はまず、マウスの血管新生モデルを作成し、血管新生を抑制させる効果がある薬剤を検証するため、そのマウスの腹腔内にヘパリンを投与し、ヘパリンが血管新生を抑制する作用があることをしめした。また、ELISA法にて、ヘパリンは、FGFやその他血管新生にはたらくVEGFにも結合能があることがしめされた。ヘパリンの投与によって、FGFや:VEGFが外的ヘパリンにトラップされ、血管内皮細胞への作用が減弱している可能性が考えられた。FGFシグナリングに関連するERKのリン酸化は、生体内のヘパラン硫酸の欠損により減弱されることが報告されており、VEGFに関しても、VEGFレセプターtype2のリン酸化がヘパリンの投与により減弱し、そのシグナリングが減弱していることを抗リン酸化VEGFレセプターtype2抗体を用いてウェスタンブロットをおこない示した。以上のように、ヘパリンの投与により、FGFシグナリングを阻害し、濾過胞瘢痕化が抑制される可能性が示された。緑内障濾過手術後の濾過胞管理に関する新しい知見が本研究でえられた。テノン嚢線維芽細胞の増殖に伴う結膜瘢痕化は緑内障に対する濾過手術の治療効果に大きな影響を与える病態であり、この瘢痕化を制御する因子の一つとしてfibroblast growth factor (FGF)シグナルが考えられている。したがって我々はまずFGFシグナル関連因子が結膜瘢痕化に与える影響をin vivoにおいて病理学的に解析し、その分子生物学的機序、特に複数あるFGFシグナル経路のうち結膜瘢痕化に関連している経路を特異的阻害剤を用いて明らかにすることを目的として、研究をおこなった。まず、ヒトの濾過手術で形成される濾過胞と類似した動物モデルの作成を試みた。ラットの結膜下に経強膜的前房内留置針を刺入したところ、長期間にわたって安定した濾過胞が形成された。今後、ラット濾過胞形成モデルを用いて、結膜瘢痕化がFGFシグナル経路に依存するか、また、その下流シグナルがRas/Mitogen-activated protein kinase (MAPK)経路、phosphoinositide3-kinase(PI3K)/Akt経路、JAK-2/STAT-3経路によるものか分子メカニズムを解析する予定である。また、FGFシグナルが重要な役割を有するマウス血管新生モデルを作成し、FGFシグナルに対して調節作用があると言われているヘパラン硫酸をマウスに過剰投与することにより、血管新生を抑制することができた。結膜瘢痕化には、結膜組織の血管再構築が密接に関わっており、今後さらに検証を進めていく。
液晶の電気流体力学的対流のダイナミクスの研究

非平衡開放系においては、散逸構造と呼ばれるパターンが形成される.このパターンは、境界条件や外部パラメータ等の変化に伴い、さまざまな形へと非常に興味深い変化を見せる.本研究では、パターンの形成機構を明らかにするために、パターンの発展過程に関する研究を行った.水平配向されたネマチック液晶に電場を印加すると、あるしきい値以上においてロール状対流が生じる.これを偏光顕微鏡下で観察すると縞状のパターンとして見ることが出来る.このパターンのことをウィリアムズ・ドメインと呼ぶ.アスペクト比の大きなセルはほぼ2次元系と見なすことが出来る.この系において、一様状態(0V)と乱流状態(30V)の2つの初期状態から、印加電圧をジャンプさせ(12.67V)、ウィリアムズ・ドメインが形成される過程を観測した.パターンの形成過程は、ウィリアムズ・ドメインの振幅が成長する初期過程と、ウィリアムズ・ドメインの欠陥が消滅していく後期過程に分けることができる。パターンの形成過程を定量的に解析するために、観察した発展過程の画像より、振幅・フーリエスペクトルの幅・欠陥数の時間依存を求めた.発展過程は、振幅が成長して欠陥やロールの曲がりを含んだパターンが現れる過程と、それらの欠陥や曲がりの緩和によって完全な1次元周期パターンへと移行してゆく過程の2つの過程からなる.振幅は、印加電場をジャンプさせた後、わずかな遅れを伴って急激に成長し、早い時間で飽和する.欠陥数から求めた系の特徴的長さの時間依存はt^<1(/)2>則に従っており、平衡系での緩和過程の実験および理論とのよいアナロジーを示した.それに対し、ピーク幅より求めた系の特徴的長さの時間依存はt^<1(/)4>則に従い、欠陥数及び平衡系とは異なる結果を示し、全体としては平衡系とのアナロジーが完全に成り立たず、非平衡系独自のダイナミクスに従っている事が示唆された.非平衡開放系においては、散逸構造と呼ばれるパターンが形成される.このパターンは、境界条件や外部パラメータ等の変化に伴い、さまざまな形へと非常に興味深い変化を見せる.本研究では、パターンの形成機構を明らかにするために、パターンの発展過程に関する研究を行った.水平配向されたネマチック液晶に電場を印加すると、あるしきい値以上においてロール状対流が生じる.これを偏光顕微鏡下で観察すると縞状のパターンとして見ることが出来る.このパターンのことをウィリアムズ・ドメインと呼ぶ.アスペクト比の大きなセルはほぼ2次元系と見なすことが出来る.この系において、一様状態(0V)と乱流状態(30V)の2つの初期状態から、印加電圧をジャンプさせ(12.67V)、ウィリアムズ・ドメインが形成される過程を観測した.パターンの形成過程は、ウィリアムズ・ドメインの振幅が成長する初期過程と、ウィリアムズ・ドメインの欠陥が消滅していく後期過程に分けることができる。パターンの形成過程を定量的に解析するために、観察した発展過程の画像より、振幅・フーリエスペクトルの幅・欠陥数の時間依存を求めた.発展過程は、振幅が成長して欠陥やロールの曲がりを含んだパターンが現れる過程と、それらの欠陥や曲がりの緩和によって完全な1次元周期パターンへと移行してゆく過程の2つの過程からなる.振幅は、印加電場をジャンプさせた後、わずかな遅れを伴って急激に成長し、早い時間で飽和する.欠陥数から求めた系の特徴的長さの時間依存はt^<1(/)2>則に従っており、平衡系での緩和過程の実験および理論とのよいアナロジーを示した.それに対し、ピーク幅より求めた系の特徴的長さの時間依存はt^<1(/)4>則に従い、欠陥数及び平衡系とは異なる結果を示し、全体としては平衡系とのアナロジーが完全に成り立たず、非平衡系独自のダイナミクスに従っている事が示唆された.
上皮極性形成システム解明に向けたシステム構成因子の網羅的スクリーニング法の開発

多細胞生物にとって必須である上皮極性の分子メカニズムを解明するために、現在まで行われてこなかった遺伝子のすべてを解析する網羅的スクリーニング法の開発を行った。まず、すべての遺伝子の発現をそれぞれ抑制することができるsiRNAライブラリを使用するための適切な免疫蛍光染色の条件を確立した。本スクリーニング法は、互いに接着しない特殊な上皮細胞におけるZO-1(細胞間接着装置の構成タンパク)の形態を指標しており、その形態変化を数値として捉えることのできるアルゴリズムを構築した。その後、本スクリーニングを実行した。本研究の成果は、上皮極性を理解するための礎になるものと期待される。上皮細胞はシートを形成し生体の内側(生物的環境)と外側(外部環境)を区画整理し、生物的環境の恒常性を維持する。そのため上皮細胞は外側に面するアピカル面と内側に面するバソラテラル面でタンパク質の分布や機能が異なる極性を持つ。上皮極性は多細胞生物の生存にとって必須であり、その破綻はがんを含む様々な疾患の原因となる。しかしながら、現在まで様々な因子が同定されているが、網羅的な解析はされておらずその分子機構の包括的な理解はなされていない。互いに接着しない上皮細胞であるR2/7では、ZO-1を染色すると細胞膜直下にリングのように観察される。それを指標にした極性の変化を鋭敏に捉えられる観察法と、siRNAライブラリー、及びハイスループットな画像解析を利用したスクーニング法を開発することによって上皮極性因子の網羅的同定を目指す。まず、384穴プレートを用いて既知因子をノックダウンし、免疫蛍光染色を行い、細胞数、作用時間、染色の条件を決定した。免疫蛍光染色は1%PFA, 4%PFA, 10%TCA(氷上)による固定法を検討し、10%TCAが最適であった。R2/7の中には肥大したような細胞が観察されるので、それらを解析対象から除くために個々の細胞領域を認識する必要がある。そこで細胞質マーカーの一つであるGAPDHを同時に染色することで細胞領域の認識が可能になった。つづいて、ZO-1の変化を捉える画像解析法を検討した。ZO-1シグナルの面積を指標とし細胞数でノーマライズしたところ、極性異常に伴うZO-1の変化を数値として捉えることができた。さらに、GAPDHの染色像から細胞の辺縁部を規定し、辺縁部に重なるZO-1シグナルを指標とすると、その変化をより鋭敏に捉えることが可能になった。自動分注機によるノックダウン、免疫蛍光染色の検討を行い、siRNAライブラリーを用いたスクリーニングに進む。当初はZO-1の囲む面積を指標にする予定であったが、ZO-1のリングは途切れることが多く画像解析によってそれを規定することは困難であった。よって、ZO-1のリングの面積を指標とすることにしたが、問題なくZO-1の変化を数値として捉えることができた。ノックダウン、免疫蛍光染色の条件も決定し、予定どおりsiRNAライブラリーを用いたスクリーニングを進めていく。多細胞生物の生存に必須である上皮極性形成の分子メカニズムを解明するために、RNAiによる上皮極性関連分子の網羅的スクリーニング法の開発を行った。大規模なスクリーニングを行う場合、実験手技による再現性や、プレートのウェル間のばらつきが問題になるので、再現性と感度の高い検出アルゴリズムを構築する必要がある。そこで、コントロールとZO-1リングが縮小する変化を示すCDC42, PARD3, PARD6B, PRKCZ、拡大するLLGL2をそれぞれ8ウェルずつノックダウンし、ZO-1の免疫蛍光染色を行い、スクリーニング系の妥当性を評価する指標であるZ ́-factorを算出することで評価した。まず一細胞ごとのZO-1シグナルの面積を算出したところ、縮小型において高い検出力を示した。一方で拡大型は検出不能であったが、核領域と重なるZO-1シグナルのみを算出したところ、拡大型が検出可能となった。さらに、同時に検出した核領域以外のZO-1シグナルとの比を算出すれば、拡大型と縮小型の区別が可能になった。よって、縮小型、拡大型ともに検出力のあるスクリーニング系の構築が完了した。本スクリーニングを行うため、384ウェルプレートを用いて、自動分注機と自動洗浄機による細胞播種、免疫蛍光染色を行い、適切な染色方法を検討した。その後、18,152遺伝子に対するsiRNAが分注されたsiRNAライブラリー(計70プレート)を用いて、本スクリーニングを実行した。本研究課題によって、上皮極性形成システム構成因子の網羅的スクリーニングデータを取得することができた。siRNAライブラリーによるスクリーニングを行うにあたり、第一段階として自動分注機によるsiRNAノックダウンと免疫蛍光染色の条件検討を行う。方法確立後、約18,000遺伝子に対するノックダウンを施行し、免疫蛍光染色して画像をハイスループットに取得する。

画像解析によってスクリーニングを行い、上皮極性候補因子を抽出する。新規候補因子に対して、2種類以上の配列の異なるsiRNAによってノックダウンを行い、再現性を確認する。全体のデータを解析することによって、上皮極性形成システムの包括的な理解を目指す。また、特徴的な新規候補因子に対して、免疫蛍光染色による局在解析やGFPなどの蛍光タンパク質によるライブイメージング、さらには生化学的な解析を進める。29年度が最終年度であるため、記入しない。細胞生物学29年度が最終年度であるため、記入しない。
ワカメの安定同位体比・微量元素組成による東日本大震災の三陸沿岸生態系への影響解析

2011年から2013年の3年間に収集したワカメを指標とし、炭素・窒素同位体比および12元素(Mg・P・Ca・V・Mn・Fe・Zn・As・Rb・Sr・Cd・Ba)の濃度を分析することにより、震災前後の元素濃度の変化をモニタリングし、生態系への影響評価を行った。また、鳴門・中国・韓国においてもワカメを収集し、地域間差について比較を行った。震災前後において、三陸における炭素・窒素同位体比および12元素濃度に有意な変動は見られなかった。中国産では一部の試料で年次変動が見られた。地域間差においては有意差が見られ、三陸・鳴門・中国および韓国の4群に判別が可能であることが分かった。震災後の2012年に収集したワカメ試料について、安定同位体比分析および微量元素分析を行った。試料は、三陸・鳴門・中国および韓国において、2012年に素姓の明確な試料を採取した。各検体は、昨年度と同様にオーブンにて乾燥後、ミルにて粉砕し、元素分析計-質量分析計(EA-IRMS)を用いて炭素・窒素同位体比を測定した。また、粉砕試料をマイクロウェブにより湿式分解後、誘導結合プラズマ質量分析計(ICP-MS)を用いて、12元素(Mg・P・Ca・V・Mn・Fe・Zn・As・Rb・Sr・Cd・Ba)を測定した。2011年・2012年ともに、全てのワカメ試料において、炭素・窒素同位体比に大きな変動は見られなかった。2011年と同様に2012年についても、鳴門産の窒素同位体比は有意に高い傾向が得られた。瀬戸内海へ流入する陸域からの人間活動由来有機物が海域の食物連鎖に大きく寄与していると示唆される。2011年および2012年産のワカメについて12元素の組成を比較した。2011年および2012年に共通して、三陸産は全体的に他の地域よりも濃度が低く、鳴門産はMg濃度が比較的低く、中国産はBa濃度が比較的高く、韓国産はVおよびRb濃度が比較的高い特徴を持つことが分かった。ワカメは葉体で栄養分の吸収などを行うため、葉体中の微量元素組成は海水中の成分を反映していると考えられる。陸域からの流入に伴い、沿岸部では湾の環境特性が見られると考えられる。ワカメにおいても各湾に流入する成分の違いなども含めて生育環境の海水中の微量元素組成が異なることを反映していると考えられる。一部の元素では、年次変化による微量元素濃度の変動が見られたが、安定同位体比および微量元素組成の結果を組み合わせて判別分析した結果を、震災前の2011年と震災後の2012年で比較すると、三陸・鳴門・中国および韓国の4群に分かれ、震災前後で大きな変動は見られなかった。引き続き2013年の試料を含めて3年間での年次変動を検証する。一般的に、水界生態系において、一次生産者の炭素・窒素同位体比は、生育環境中の栄養塩の濃度やそれらの炭素・窒素同位体比、光合成時の環境(成長速度)などの影響を反映する。とくに、沿岸域の一次生産者の安定同位体比は、河川などによって流入する陸由来の有機物や人間活動由来の有機物の影響を受けやすい。よって、固着性の藻類であるワカメの炭素・窒素同位体比は、その生育環境を反映し、変動すると考えられる。今年度は、日本の食材としても価値の高いワカメについて、震災前に収集した試料について、炭素・窒素同位体比の比較に加えて、微量元素組成についても比較を行った。試料は、三陸・鳴門・中国および韓国において、2011年に素姓の明確な試料を採取した。各検体は、オーブンにて乾燥後、ミルにて粉砕した。粉砕試料を元素分析計-質量分析計(EA-IRMS)を用いて炭素・窒素同位体比を測定した。鳴門産の窒素同位体比は10.8±1.5‰(平均値±標準偏差)となり、三陸産(0.6±1.9‰)・韓国産(1.2±1.7‰)・中国産(1.7±1.9‰)よりも有意に高い傾向が得られた。瀬戸内海では,陸域からの人間活動由来の窒素同位体比の高い有機物が海域の食物連鎖に大きく寄与している可能性が報告されている。