hpprc/llmjp-kaken huggingface dataset:
水面分子ケミストリー:不均質化学反応のその場・超高感度検出

本研究は、液面の不均質化学反応を高感度・高時間分解能で追跡可能な手法の確立、および、液面での溶質分子の溶媒和状態と不均質化学反応の理解を深めることを目的とした。気液界面で起こる不均質化学反応の微視的な観点からの理解は、気相反応はもとより溶液内反応に比べて極端に遅れている。観測手段が限られ、界面の構造やそこでの溶質分子特性の理解が進んでいないことが問題である。液面では、蒸気圧ゆえに真空系の実験が普通できない。表面張力や表面電位測定などは、分子観測法としては間接的である。和周波発生分光法などの非線形分光法は、情報は豊富だが感度面に弱点がある。そこで、液面の分子から放出される光電子を検出することにより目的分子の表面選択的な高感度検出を実現し、液面からの分子脱離や液面への分子取り込み、液面での分子配向、さらには不均質化学反応のその場観測を行うことを試みた。2年計画の最終年度である本年度は、光イオン化信号の経時変化の測定と解析、光イオン化信号の入射角・偏光面・波長依存測定に基づいた分子配向の決定法の検討、シンクロトロン放射光を用いての実験に適する装置開発とそれを用いての実験を行った。具体的に、(1)pHやイオン強度等の液性をパラメータとする実験を行い、バルク濃度とバルク液性が表面分子におよぼす影響を明らかにした。(2)シンクロトロン放射光による実験の結果を解析し、ベンゼン、トルエン、ジベンゾジオキシンなどについて液面に分子を展開してからの表面分子密度の経時変化を明らかにした。(3)光イオン化信号の入射角と偏光面依存性の測定結果から液面上での分子配向を決定する手法をまとめた。本研究は、1)液面の不均質化学反応を高感度・高時間分解能で追跡可能な手法の確立、および、2)液面での溶質分子の溶媒和状態と不均質化学反応の理解に向けた研究を目的としている。表面張力や表面電位測定、エリプソメトリーは、分子観測法としては間接的である。和周波発生分光法などの非線形分光法は情報は豊富ながら感度面で致命的弱点を有している。そこで、液面の分子から放出される光電子を検出することにより目的分子の表面選択的な高感度検出を実現し、液面からの分子脱離や液面への分子取り込みや、液面での分子配向、さらには不均質化学反応のその場観測を行うことを試みている。2年計画で実施している第1年度である本年は、液面分子の光イオン化信号観測装置系を設計・試作・改良し測定条件を設定した。マルチチャンネルスケーラを導入し、分子の水面吸着にともなう経時的な信号変化の測定を行った。実験室においては、I.レーザー光を光源とした多光子イオン化を用いた水面分子の添加後経時変化の観測、分子科学研究所極端紫外光実験施設においては、II.シンクロトロン光を光源とした水面分子の光イオン化スペクトルの測定、およびその経時変化の測定とを実施している。特記すべき成果は、水面に添加された揮発性芳香族分子で、液体が蒸発した後に1時間以上経ても、水面に分子がある程度残存している実験的証拠を得たことである。界面張力が添加後5分で回復するという結果と大いに異なり、本法の有効性が示された。
連立一次方程式に対する数値解法の誤差解析

連立一次方程式に対する数値解法の誤差解析に関連するつぎのような研究を行った.1.1-ノルムに関する条件数の推定法の比較研究1-ノルムに関する条件数の推定法として有名な3つの方法(LINPACKなどにおいて用いられてきた方法,わが国で開発された塚本-名取の方法,LAPACKで用いられているHagerの方法)を計算時間,精度の面から比較した.計算時間の面からは,塚本-名取の方法がもっともよく,精度の面からはHagerの方法がもっともよかった.また,どの方法の計算時間も方程式を解く時間に比べると無視できる時間内に推定値が得らた.したがって,Hagerの方法を1-ノルムに関する条件数の推定法として用いるべきであるという結論が得られた.ただし,塚本-名取の方法はプログラミングが簡単であり簡便な方法としての存在意義はある.2.共役勾配法の誤差の複雑な振る舞いの解明近年Greenbaumによって確立された共役勾配法の後退誤差解析の手法を用いて,共役勾配法の誤差の複雑な振舞いと係数行列の固有値の分布との関係について調べることを目標として,研究を行った.その結果,後退退誤差解析の手法によって共役勾配法の誤差の複雑な振る舞いをある程度再現できることが分かった.しかし,この手法においては元の行列の次数をNとするとき10N程度の次数の行列の計算を正確に行う必要があり,計算時間や記憶容量の点で多くの実験が行えなかった。そののため,係数行列の固有値の分布との関係については従来から知られている結果「固有値が密集していれば収束が速い」以上のものは残念ながら得られなかった.連立一次方程式に対する数値解法の誤差解析に関連するつぎのような研究を行った.1.1-ノルムに関する条件数の推定法の比較研究1-ノルムに関する条件数の推定法として有名な3つの方法(LINPACKなどにおいて用いられてきた方法,わが国で開発された塚本-名取の方法,LAPACKで用いられているHagerの方法)を計算時間,精度の面から比較した.計算時間の面からは,塚本-名取の方法がもっともよく,精度の面からはHagerの方法がもっともよかった.また,どの方法の計算時間も方程式を解く時間に比べると無視できる時間内に推定値が得らた.したがって,Hagerの方法を1-ノルムに関する条件数の推定法として用いるべきであるという結論が得られた.ただし,塚本-名取の方法はプログラミングが簡単であり簡便な方法としての存在意義はある.2.共役勾配法の誤差の複雑な振る舞いの解明近年Greenbaumによって確立された共役勾配法の後退誤差解析の手法を用いて,共役勾配法の誤差の複雑な振舞いと係数行列の固有値の分布との関係について調べることを目標として,研究を行った.その結果,後退退誤差解析の手法によって共役勾配法の誤差の複雑な振る舞いをある程度再現できることが分かった.しかし,この手法においては元の行列の次数をNとするとき10N程度の次数の行列の計算を正確に行う必要があり,計算時間や記憶容量の点で多くの実験が行えなかった。そののため,係数行列の固有値の分布との関係については従来から知られている結果「固有値が密集していれば収束が速い」以上のものは残念ながら得られなかった.
Ara-CとAsparaginase/Hydroxyurea相乗効果の生化学的機序

2.B細胞株に於て、HU(1mM)の前処理により、Ara-Cの活性代謝産物であるAra-CTPの産生は著明に亢進したが、T細胞株では有意の変化はなかった。その機序として、Ara-Cリン酸化の律速段階であるDeoxycytidene(CdR)kinaseのHU処理による活性化が考えられた。本研究から、それは従来いわれているピリミジンdNTPプールの変化(dCTPの低下・TTPの上昇)そのものより、リボヌクレオチド還元酵素の抑制を介したde novo CdRの産生低下によることが明らかとなった。3.l-Aspとの相乗作用の検討では、まずl-Aspの抗腫瘍効果が、細胞内のアスパラギン合成酵素の活性と逆相関することを、l-Asp耐性株を作り明らかにした。これらを用いて、l-Asp前処理のAra-C代謝(Ara-CTPの産生・Ara-CのDNAへの取り込み)への影響を検討したが、l-Asp処理による有意の変化は無かった。その機序として, Ara-Cリン酸化の律速段階であるDeoxycytidine(CdR)kinaseの処理による活性化が考えられた.本研究から,それは従来いわれているピリミジンdNTPプールの変化(dCTPの低下・TTP)の上昇そのものより,リボテクレオチド還元酵素の抑制を介したde novo CdRの産生低下によることが明らかとなった.4.今後,患者から得た白血病細胞を用いて,培養細胞で得た知見を確認していきたい.2.まず、l-Aspの毒性のメカニズムを考える為、l-Asp耐性細胞をU937cellを用いて作成した。その結果、l-Aspの耐性度に比例して、アスパラギン合成酵素が上昇していることを見い出した。種々の白血病由来の細胞株を利用した実験も併せて、l-Asp感受性の主要な決定因子として、アスパラギン合成酵素活性が考えられた。更に、l-Asp耐性株を、l-Asp非添加の状態で、数ヶ月培養しても耐性は維持されることより、アスパラギン合成酵素の上昇を通じて獲得したl-Aspは、比較的安定なPhenotypeであることが判明した。3.次いで、l-Asp感受性及び耐性株を用いて、l-Aspの前処理がAra-C代謝に与える影響を検討した。両細胞に於て、l-Asp(10/ml)の14時間の前処理は、Ara-CTPの産生/Ara-CのDNAへの取り込みに全く、有意の効果を持たなかった。又、この事実は、細胞毒性の検討でも支持された。4.今後異なった細胞系や、Ara-Cの代謝に於る他のパラメーターを測定して検討することが必要である。
リハビリ教育訓練用ロボット開発のための四肢の運動制御の体系化

理学療法士の手技訓練用二関節脚ロボットを開発した。ロボットには従来の各軸を駆動する2つのアクチュエータに加えて、ヒトに備わっている二関節筋を模倣し、二つの軸に跨がって作用する第3のアクチュエータが装備されている。従来の単関節駆動型のロボットでは実現が困難であったヒトと同様な力出力、剛性特性が、本リハビリ教育訓練用ロボットでは、3つのモータを対応する拮抗筋の活動レベルを模擬した制御により実現した。社会生活に復帰するためのリハビリテーションに対する要望の高度化や,理学療法士数の飛躍的増加により,質の確保がますます重要となっている.そのなかで,実際に患者と向かい合って,評価や訓練を行うリハビリテーション手技の教育が重要となるが,療法士の資格を持たない生徒が実際の患者を診る機会は極めて少ない.膝関節の特性を種々の疾患に応じて制御可能な下肢ロボットの開発がなされているが,膝関節は股関節や足関節と二関節筋を介して関連しており膝関節の特性だけを再現したところで訓練生への教育効果は十分とは言えない.患者の四肢の力出力特性,粘性・剛性特性が忠実に再現される,二関節同時駆動アクチュエータを有するロボットが必要である.当該年度はこれまでの二関節筋に関する研究の成果をリハビリ教育訓練用ロボットに応用することにより,患者の疾患を模擬し,筋の活性度に基づいた作業空間での力,剛性を発揮するロボットの開発を行った.開発したロボットは、胴体、大腿、下腿を模擬した3リンク機構に、股関節筋、膝関節筋に相当するDDモータと、二関節筋に相当するに関節同時駆動DDモータを有し、各DDモータのトルクとサーボ剛性により拮抗筋の出力をエミュレートすることにより、ヒトの下肢の出力を再現可能となっている.試作ロボットを用いた性能試験により、3つのモータのサーボ剛性の組み合わせを変えることにより足先の剛性楕円の傾斜角を調整できることを確認した.しかし、DDモータのクーロン摩擦が無視できないため定量的には満足のいく結果とはならなかった.さらに、理学療法士などが外部からかけた力がDDモータにかからず摩擦力と相殺されてしまう問題点が明らかとなった.本年度は試作ロボットの問題点を解決すると共に理学療法士など実際に治療を行う専門家に訓練用ロボットを使用してもらい,二関節同時駆動アクチュエータを有する訓練用ロボットの有効性を検証する.社会生活に復帰するためのリハビリテーションに対する要望の高度化や,理学療法士数の飛躍的増加により,実際に患者と向かい合って,評価や訓練を行うリハビリテーション手技の教育が重要となるが,療法士の資格を持たない生徒が実際の患者を診る機会は極めて少ない.膝関節の特性を種々の疾患に応じて制御可能な下肢ロボットの開発がなされているが,膝関節は股関節や足関節と二関節筋を介して関連しており膝関節の特性だけを再現したところで訓練生への教育効果は十分とは言えない.患者の四肢の力出力特性,粘性・剛性特性が忠実に再現される,二関節同時駆動アクチュエータを有するロボットが必要である.当該年度は昨年度開発を行った、筋の活性度に基づいた作業空間での力,剛性を発揮するロボットの問題点を解決するため、DDモータのクーロン摩擦を測定し,制御系で補償した。その上で、各筋の活性度に基づく力発生パターンの再現、脚の剛性の評価を行い、各DDモータの出力を筋の活性度に基づいた制御により、ヒトの出力特性を簡単に再現でき、剛性楕円の主軸の傾きの調整も広い範囲で可能となることが確かめられた。更に、理学療法士が教育訓練用ロボットにかけた力がロボットに反映されるようにする改造を試み、各DDモータのキー結合部に圧電素子を挿入したトルクセンサーの開発を行った。理学療法士により足先にかけられた力は各DDモータの剛性に応じて分配され、変位することにより剛性楕円の主軸の傾きの自由度が確保できる。しかしながら、微小な力変化を検出するため圧電素子を採用したため校正に手間取り教育訓練用ロボットに実装するには至っていない。本研究課題は最終年度を終えたが、当初の目的の理学療法士による評価には至っていない。今後、開発した教育訓練用ロボットを理学療法士が安心して使用して頂けるよう改良を続ける予定である。
光音響イメージングに基づく臓器横断的なシンギュラリティ現象の解明

臓器横断的なシンギュラリティ現象の解明に資する技術として光音響イメージングを開発する。具体的には、観察深度と分解能、感度のトレードオフを解消可能なマウス機構付きハイブリッド光音響方式を実現するための要素技術を積み上げる。この独創的かつ、これまでにないイメージング技術を用いて、マウス1個体の経時変化と、輸送・拡散の概念を導入した動態解析から、全身性の現象を捉えて生命現象を俯瞰的に理解する切り口でシンギュラリティ現象を解明する。
近代バレエ成立過程の美学的・文化史的研究

舞踊学の分野において、わが国では特に、初期バレエ史について学術的な研究が立ち遅れている。分野の発展に寄与すべく、本研究は近代バレエの成立過程に焦点を当て、研究を行った。まず一次史料に依拠した研究基盤を堅固に整え、さらに初期バレエ成立の背景、およびその美学を理解するために、文化的・社会的なアプローチを行った。本研究の最大の成果は、バレエの原点となるフランスの舞踊様式〈la belle danse〉について、史料研究に基づいた信頼に足る学術的な実演を導き、その骨子を映像化したことである。クラシック・バレエの原点となったフランスの宮廷舞踏様式(バロック・ダンス)について、その基本的な技法を映像化し、さらに成果を公開することまでを視野に研究に着手した。同時に、バロック・ダンスからそれ以降のバレエへの展開、特にロマン派初期のバレエまで、本研究分担者との連携によりシームレスに網羅すべく、各自のテーマに添って研究を開始した。こうしたアプローチにより、バロック・ダンスの様式が明確にされ、それによって今日のバレエ・テクニックとの関連も整理されて、表現様式の変遷をたどる道筋が見えてくるだろう。さらに文化的背景を視野に入れ、バレエの持つ社会的な意味や役割などについても研究を進めていく。研究計画の中核に、一次資料に基づいたダンス映像の作成および公開を据えている。映像化に向けてのチーム編成や撮影手順など、具体的な調整のために予想以上の時間を要することになり、全体の進捗に影響が出た。本研究は、17世紀から19世紀までの西欧舞踊史、特にバレエ成立初期の歴史に関わる問題を扱っている。日本において学術的アプローチの蓄積がまだ多いとはいえない分野であり、研究目的の一つとして、第一次資料や基礎的な研究に関わる情報を集約させ、今後の学際的な研究に向けた道筋を開くことを挙げている。これについては、当該年度、各研究者が相互に基礎的なデータを持ち寄り、バレエ作品の初演状況を整理するなど、支柱となる部分については概ね揃えることができた。さらに17世紀から18世紀の歴史については、特に文献資料に基づく映像の作成を中心に据えて作業を進めている。クラシック・バレエ成立の歴史を辿る上で、その実践面において非常に重要な第一次資料とされる文献、ピエール・ラモPierre Rameau著『ダンス教師Le Maitre a Danser(1725)』の記述をもとに、その内容に即した実践方法について解釈の概要を固め、映像公開に向けた計画を進めている。また、ウェブサイトの立ち上げとコンテンツの公開に対して関連分野の専門家に意見を求め、今後の運用展開を見据えた設計を検討している。18世紀におけるバレエの歴史については、ジャン=ジョルジュ・ノヴェールJean-GeorgesNoverreの作品と業績に焦点を当て、研究が進められている。18世紀後半から19世紀初頭のバレエについては、フランス国立図書館における資料調査により、ガルデル兄弟ダンス映像の撮影と編集作業について当初の見込み以上に作業量が多くなったこと、またウェブサイト構築の方針についてより詳細な検討が必要になり、実現に時間を要するため。本課題は近代バレエを扱い、特に西欧の社会的・文化的な変遷を象るものとして、その成立過程に焦点を当てたものである。分担者と連携し、一次資料に依拠した研究を進めた結果、現代的な意味での舞台芸術とは異るバレエ/ダンスのあり方が浮き彫りにされた。さらに、実践的な成果を以て分野に貢献することを視野に、文献研究から導かれるダンス(実践的な踊り方)の映像化に向け、研究基盤を調えた。本年度中、18世紀ドイツのタウベルトによる大著“Rechtschaffener Tanzmeister" (Gottfried Taubert, 1717, Leipzig)をテーマとした国際学会において、研究・実践の両面について最新の成果を共有することができた。その結果を踏まえ、18世紀初頭のダンス様式について基本動作を捉え直し、一次文献に基づいた動画を収録、解説を施す作業に入った。18世紀の舞踊論を巡っては、「バレエを踊る身体」がどのように捉えられているのかを探った。特に、理論家であると同時に舞踊の実践家(ダンサー、振付家)でもあったノヴェールに焦点を当て、彼がその著作の中で「踊る身体」のいかなる位相を問題にしているのかを明らかにすると同時に、その問題意識が同時代の社会的・文化的背景といかなる関係にあるのかを考察した。19世紀前半のバレエに関しては、ガルデル兄弟の仕事に関する調査を続けてきたが、パリで調査したにもかかわらず、原資料があまり発見できなかった。そのためアイヴァ・ゲストの著作をもとに基礎的なデータを整理し、今後の研究に供するに留まった。次年度については、特に映像作成について具体的な成果を挙げることを第一の目標としている。さらに研究分担者との連携により、研究会等の企画を具体化する。動画の内容、ウェブサイトの運営、いずれについても当初予定していたよりも時間と費用を要することが明らかとなっているが、最終年度に渡って調整しつつ、成果をまとめていく。

また、ウェブ上のみならず、実際の講座や会議などを開催、成果を公開・共有する計画である。バレエ史研究の基礎的資料等の情報を取りまとめ、17世紀から19世紀までの歴史について、文献と実践、両面にわたる研究を進めるために必要なベースを作る。舞踊史主に、映像制作ならびにWeb制作に係る見積もりの確定に至らず、支払いが年度内に実施できなかったこと、また初年度に予定していた研究協力者の海外出張を、次年度以降に実施する運びとなったことによる。動画の撮影・編集およびウェブサイトの立ち上げについて経費・人件費調整中のため、次年度へ持ち越しとした。上記の事由により、今年度分の繰越金を加え、主に映像作成に係る経費として計上したい。その他、次年度以降、研究分担者を含め海外出張などが重なることが想定される。動画とウェブサイト関連の諸費用、成果公表のための講座や会議の開催、また学会・研修会等への出張に対し、研究費を使用する。
選択的ピロリ菌除菌治療への基盤創造を目的としたピロリ菌東アジア株の層別化

ピロリ菌は胃がん発がん細菌である.その発がん要因としてはIV型分泌装置を介してホスト細胞内に分泌されるCagAタンパクががんタンパクSHP2を活性化し異常増殖シグナルを生成すること等が分かっているが,非発がん型cagA株やcagA-株がいかにホスト細胞のゲノム変異・エピゲノム異常を引き起こし発がんに至るのか,世界中で研究が進むものの詳細は明らかになっていない.そこで本研究では,ヒトゲノムデータとピロリ菌ゲノム・DNAメチル化(メチローム)データを統合する申請者のオミックス解析技術を駆使して,ピロリ菌東アジア株110株の層別化により除菌すべきピロリ菌の特徴を解明する.ピロリ菌は胃がん発がん細菌である.その発がん要因としてはIV型分泌装置を介してホスト細胞内に分泌されるCagAタンパクががんタンパクSHP2を活性化し異常増殖シグナルを生成すること等が分かっているが,非発がん型cagA株やcagA-株がいかにホスト細胞のゲノム変異・エピゲノム異常を引き起こし発がんに至るのか,世界中で研究が進むものの詳細は明らかになっていない.そこで本研究では,ヒトゲノムデータとピロリ菌ゲノム・DNAメチル化(メチローム)データを統合する申請者のオミックス解析技術を駆使して,ピロリ菌東アジア株110株の層別化により除菌すべきピロリ菌の特徴を解明する.
ニューロン及びグリア細胞における細胞特量蛋白遺伝子の転写制御機構の研究

中枢神経系細胞はニューロンアストログリアオリゴデンドログリアの3種類の細胞から構成されているがその発生分化は殆ど解明されていない.我々はニューロン特量蛋白としてニューロン特量エノラーゼ(NSE)コレンストキニン(CCK)アストログリア特量蛋白としてS-100βオリゴデンドログリア特量蛋白として2′, 3′環状ヌクレオチド水解酵素(CNP)について夫々遺伝子クローニングを行い現在前3者では成功した.そこでこれらの遺伝子を使用して以下の転写実験を行った.(1)HeLa細胞由来の無細胞転写系を使用してNSE, CCK, S-100β遺伝子の転写を検討しNSE, CCKでは忠実な転写産物を得ることができた.プロモーター領域の固定を行うこともできた.しかしS-100βでは成功しなかった.脳核抽出液やニューロブラストームグリオーム培養細胞抽出液で試みたが未だ成功しなかった.(2)NSE, S-100βの遺伝子の5′隣接領域のDNA断片とCAT遺伝子或はlacZ遺伝子とを結合した融合遺伝子を作成し培養細胞に導入しinvivo転写実験を行った.欠失DNA断片を使用した結果プロモーター領域やサイレンサーなどの存在を立証した.(3)NSE, CCK, S-100βの遺伝子の5′隣接領域のDNA断片と結合して転写を制御すると考えられる脳細胞核内蛋白因子を検索し夫々の遺伝子に結合する蛋白の存在をゲルシフト分析法ExonucleaseIII法, DNaseIfootprinting法により証明することが出来た.この中S-100βについてはSouth-Wastern法でその蛋白の分子量を測定し約67000であることを見出した.中枢神経系細胞はニューロンアストログリアオリゴデンドログリアの3種類の細胞から構成されているがその発生分化は殆ど解明されていない.我々はニューロン特量蛋白としてニューロン特量エノラーゼ(NSE)コレンストキニン(CCK)アストログリア特量蛋白としてS-100βオリゴデンドログリア特量蛋白として2′, 3′環状ヌクレオチド水解酵素(CNP)について夫々遺伝子クローニングを行い現在前3者では成功した.そこでこれらの遺伝子を使用して以下の転写実験を行った.(1)HeLa細胞由来の無細胞転写系を使用してNSE, CCK, S-100β遺伝子の転写を検討しNSE, CCKでは忠実な転写産物を得ることができた.プロモーター領域の固定を行うこともできた.しかしS-100βでは成功しなかった.脳核抽出液やニューロブラストームグリオーム培養細胞抽出液で試みたが未だ成功しなかった.(2)NSE, S-100βの遺伝子の5′隣接領域のDNA断片とCAT遺伝子或はlacZ遺伝子とを結合した融合遺伝子を作成し培養細胞に導入しinvivo転写実験を行った.欠失DNA断片を使用した結果プロモーター領域やサイレンサーなどの存在を立証した.(3)NSE, CCK, S-100βの遺伝子の5′隣接領域のDNA断片と結合して転写を制御すると考えられる脳細胞核内蛋白因子を検索し夫々の遺伝子に結合する蛋白の存在をゲルシフト分析法ExonucleaseIII法, DNaseIfootprinting法により証明することが出来た.この中S-100βについてはSouth-Wastern法でその蛋白の分子量を測定し約67000であることを見出した.
呼吸困難における求心性迷走神経の役割に関する研究

呼吸困難に及ぼす求心性迷走神経活動の効果を調べる目的で、気道のi rritant receptor刺激症の強いHistamineで気道抵抗を上昇させた場合の呼吸困難感を、Lidocaine吸入による気道麻酔前後で調べたが、Lidocaine吸入後、呼吸困難の程度は有意に低下し、迷走神経活動の上場は呼吸困難感を増強させることを明らかにした。対象は健常男性6名である。呼吸困難の測定は(1) Histamine吸入により気道抵抗が上昇した状態、(2)外部抵抗を附加した状態、の2つの条件において行なったが、それぞれLidoca ine吸入前後で呼吸困難の測定を行ない、気道麻酔の呼吸困難に対する影響を検討した。Histamineの実験では、まず50my/deのHistamineエアゾールを吸入させ、気道抵抗を初期値の34倍まで上昇させた。次にあらかじめ得られたCO_2換気中の換気パターンをオシロスコープ上にデータレコーダよりプレイバックし、被検者に換気パターンを模する様呼吸させ、その時の呼吸困難感をVisnal anologne scaleにて測定した。又、換気中のoccl usion pressue (P_<0.1>)、分時換気量も同時測定し、呼気終末CO_2濃度は安静時と同じに保った。この呼吸困難測定はHistamineに4%Lidocaine吸入を加えた後同様にくり返し、Histamine単独と比較した。さらに、1.9cmH_2O/l/seeの外部抵抗を附加し、同様の測定法で呼吸困難を調べると供に、Lidocaine吸入の効果も検討した。Hi stamineで抵抗を上昇させた時の呼吸困難感はLidocaine吸入により、それぞれ、1.2±0.8 (平均±標準偏差)から0.6±0.4 (安静時)、4 .0±1.1から2.3±1.2 (P_<0.1>5cmH_2O時)、7.2±3 .3から5.6±3.6 (最大の換気時)と有意に低下した。これに対し、気道麻酔は外部抵抗附加時の呼吸困難を変化させなかった。以上のことは、肺の求心性迷走神経活動(この場合おそらくはirritont receptorからのもの)が呼吸困難を増強させることを示しており、これは少なくとも一部は、呼吸中枢を介さず高位中枢に直接作用しているのと考えられた。
異文化理解を深めるためのウェッブ資料の構築の試み

インターネット上で公開された留学に役立つ資料を収集、整理して、独自に開発する資料も追加して、体系的な使いやすいウエッブ資料を構築した。日本人の海外留学に役立つ資料日本に来る外国人の留学生に役立つ資料このウエッブ資料集は日本の教育機関にとって留学生の派遣や迎え入れに役立つ。このウエッブ資料集を通して、海外に留学を希望する日本人と海外から日本へ留学を希望する学習者へ異文化理解の情報を提供する。a.留学に関係する団体、それが所持する情報を体系的に提供する。b.留学体験者の情報を提供する。c.異文化理解や留学に関する散乱した情報を体系化して、提供する。d.英語圏の国々の生活、文化や教育の情報を提供する。e.日本の生活、文化、教育の情報を英語と日本語で提供する。f.日本語学習に役立つウエッブページを体系的に知らせる。2001年度に公開、更新したウエッブページの一覧は以下で見られる。単なるHTMLファイルのウエッブページより、より興味が持て、色々のことができるウエッブページの作成を検討した。インターネット上で提供されている個人で使用できる、検索エンジン、掲示板、メーリングリスト、チャットルームなどのCGIを利用できるサービスが、この研究にどのように生かされるかを検討した。ウエッブページの作成そのものでは、ジャバスクリプトが素人でも比較的簡単に利用できるので、それを利用して何が可能かを検討した。インターラクティブなウエッブページ作成の可能性を模索した。異文化理解を深めるためのウエッブ資料を収集した,特に英語教育などでも使用できる文化教材、中学生や高校生などが利用できるウエッブサイト、留学を希望する学生に役立つウエッブの資料、海外から日本に留学する学生に役立つウエッブ資料などを収集した。異文化理解を深めるために、学生にインターネットを使用させて自ら異文化理解を学習させることを検討した。ブラウザーの効果的な利用方法、Eメールやメーリングリストの利用、特にインターネット上の資料の評価や妥当な資料の収集方法、ウエッブページの作成などの効果的な教育も検討した。1一般に公開されているCGIを使用した掲示板,メーリングリスト,クイズ,チャットルームを試し,日本の学校で利用する方法を検討した。自分で作成するのは困難でも,既にあるものを利用する方法のみを検討するのであれば、可能性はある。2ジャバスクリプトを使用したインターラクティブなウエッブページを吟味した。ジャバスクリプトを利用したインターラクティブなウエッブページの試作もした。3デジカメや写真などを利用した,画像入りの種々のウエッブページの試作をした。画像を利用した,テキストの効果的な提示の研究をした。4異文化理解を深めるためのウエッブ資料の収集を続けた。特に英語授業で役立つものを中心に収集した。5日本文化紹介のページを試作し,公開した。日本文化紹介の図書のリストのウエッブページも作成した。6異文化理解を深めるために、学生にインターネットを使用させて自ら異文化理解を学習させることを検討した。ブラウザーの効果的な利用方法、Eメールやメーリングリストの利用、特にインターネット上の資料の評価や妥当な資料の収集方法、資料の提示やウエッブページの作成などの効果的な教育も検討した。特に提示方法の教育に力点をおいた。7異文化理解関連の資料を公開している人々のホームページのリンク集を作成した。8中学や高校の英語の先生方と掲示板などを通じて,異文化理解や英語教育へのインターネットの利用の議論を進め、現場で何が求められているか、何が問題なのかなどを検討した。9今までの研究の成果と問題点などを国際学会などで報告し,多くのフィードバックも得た。
膜内在性ADP-リボシル転移酵素による刺激伝達の調節に関する研究

1.ADP-リボシル化および脱ADP-リボシル化酵素活性の測定法の改良-動物組織あるいは培養細胞の粗抽出液を用いて上記修飾および脱修飾酵素活性を測定する条件を検討した結果、多くの場合ホスホジエステラ-ゼ活性が非常に強く、これを阻害しないと他の酵素の基質や反応生成物が分解されて活性測定し難いこと、この阻害にはEDTA+AMP(各1mM)あるいはIMP(5mM)の添加が有効であることを見出だした。2.ADP-リボシル化の新しい阻害剤の発見-約200種の化合物について、ADP-リボシルトランスフェラ-ゼ(ニワトリ肝臓核および七面鳥赤血球から精製)とポリ(ADP-リボ-ス)シンテタ-ゼに対する阻害効果を、in vitro反応系を用いて調査した。その結果、既知の阻害剤と構造の全く異なる多数の強力な阻害剤の存在が明らかとなった。その中には、トリプトファンの天然の代謝産物や各種ビタミンおよびビタミン様物質とその誘導体(レチナ-ル、k_2,k_3,α-リポ酸、不飽和脂肪酸など)が含まれていた。また、これらの効果がそれぞれの酵素に特異的なものと共通なものに分かれることを見出だした。3.膜内在性ADP-リボシル化酵素とアクセプタ-の解析-ラット脳より単離した膜画分が[^<32>P]または[^<14>C]NADからADP-リボ-ス部分を濃度、時間依存度に酸不溶性画分にとりこむことを見出し、その測定系を確立した。アクセプタ-となるアミノ酸は、阻害剤や安定性からアルギニンと推定された。
アメロジェニン/リボン状アパタイト複合化によるエナメル質代替材の開発

本研究は、アメロジェニンとリボン状アパタイトを複合化することによってエナメル質の代替材料となる複合体の開発を目指したものである。本年度では、エナメル質基質タンパク質の主成分であるアメロジェニンゲルの中で、エナメル質様アパタイト結晶の効率的な析出が主眼となった。アメロジェニンの生合成は、海外研究協力者である南カリフォルニア大学のDr.Janet Moradian-Oldakの研究グループによって行われた。カルシウムイオンの拡散を制御する陽イオン交換膜と、アメロジェニンを反応セル内に閉じ込めるための透析膜を組み合わせることによって、エナメル質形成のモデル実験系を作製した。この実験系で、アメロジェニンゲルの中でエナメル質結晶のようにc軸方向に長く成長したアパタイト結晶を成長させるための最適条件を検討した。その結果、弱酸性の条件で1ppm Fを共存させた時に、c軸方向に伸長したアパタイト結晶を密に配向成長させ、エナメル質に類似した構造を持つ組織を得ることができた。微量のFにより、アパタイト形成が促進され、成熟期のエナメル質結晶に類似したプリズム状の形態となり、結晶が高密度で形成されることがわかった。本研究成果の一部を2004年Gordon Research ConferenceのBiomineralization部門にて発表した。
理系女子を地方都市から輩出するための大学・高校・中学の３世代間交流に関する研究

本研究では女性エンジニア育成の観点から中学生・高校生・大学生(高等専門学校4・5年生)が連携しながら高度で能動的な学習に取り組むことができるようにするためには、どのような教育プログラムを提供すべきかを検討した。ここでは協調的な問題解決スキルを身につける教育プログラムを地域連携活動において構築した。世代の異なる者同士が集まり、プロジェクトを進めることで、学生は協調的な問題解決スキルを身につける。また、高校生には理系進路選択を思考する機会となる。中学生にとっては科学啓蒙イベントに参加し、それを科学系の部活として楽しむ機会を得ることができる。本報告はその取り組みについて示されている。本研究は協調的な問題解決スキルを身につける科学教育プログラムを地域連携活動において構築する。さらにそのプログラムは、地域のかかえる女性エンジニア不足を支援するために女子の理系進路選択に寄与できるものとする。具体的には女子大学生が推進するプロジェクトに女子高校生が参画し、理系進路選択の契機とする。プロジェクトは地域の科学啓蒙イベントを運営するものとし、中学生がゲスト(これに関しては男子・女子は不問とし広く参加してもらう)となる。世代の異なる者同士が集まり、プロジェクトを進めることで協調的な問題解決スキルを身につける。科学について話の花を咲かせる体制をつくることで、高校生の理系進路選択を思考する機会を増加させる。地域の中学生は科学啓蒙イベントに参加し、それを科学系の部活として楽しむ機会を得ることができる。本研究では大学・高校・中学の3世代間の学生・生徒の交流を通して科学に対して広角的な興味を持つようにし、特に女子生徒の理系進路選択を支援していこうというものである。ここでは3つの形態の異なるプロジェクトについて検討した。1)小規模空間でコミュニケーションを重視した科学啓蒙活動を実施するプロジェクトを検討し整備した。学生・生徒が1名に対して来場者が2名程度の規模を想定し、科学をテーマできる実験や工作講座を検討した。2)ユニバーサルデザインをテーマにチーム活動を実施するプロジェクトを検討し整備した。高齢者に使いやすいカップをチームでデザインするためのプロジェクトについて検討した。3)宇宙紀行ソフトMitakaを操作しながら独自のシナリオを披露するものを検討し整備した。Mitakaを投影するシステムについても検討した。自治体系科学イベントにおいて小規模空間の科学啓蒙講座を実施できたため。また、大学・高校・中学の3世代間交流によるデザインプロジェクトが実施できたため。平成28年度は昨年度に引き続き、以下について実施した。2)ユニバーサルデザインをテーマにチーム活動を実施するプロジェクトを検討・整備した。3)宇宙紀行ソフトMitakaを操作しながら独自のシナリオを披露するものを検討・整備し、高齢者施設での慰問において実践した。昨年度と同様に今年度も自治体系科学イベントにおいて小規模空間の科学啓蒙講座を実施できたため。平成29年度は昨年度に引き続き、以下について実施した。学生・生徒が1名に対して来場者が2名程度の規模を想定し、科学をテーマできる実験や工作講座を実施した。高齢者に使いやすいカップをチームでデザインするためのプロジェクトを実践した。3)宇宙紀行ソフトMitakaを操作しながら独自のシナリオを披露するものを検討・整備し、高齢者施設での慰問や地域での科学啓蒙イベントにおいて実践した。

本研究では女性エンジニア育成の観点から中学生・高校生・大学生(高等専門学校4・5年生)が連携しながら高度で能動的な学習に取り組むことができるようにするためには、どのような教育プログラムを提供すべきかを検討した。ここでは協調的な問題解決スキルを身につける教育プログラムを地域連携活動において構築した。世代の異なる者同士が集まり、プロジェクトを進めることで、学生は協調的な問題解決スキルを身につける。また、高校生には理系進路選択を思考する機会となる。中学生にとっては科学啓蒙イベントに参加し、それを科学系の部活として楽しむ機会を得ることができる。本報告はその取り組みについて示されている。当初の予定通りに推進する。今年度は昨年同様に小規模空間の科学啓蒙講座や大学・高校・中学の3世代間交流によるデザインプロジェクトが実施する。次年度は今年度と同様に小規模空間の科学啓蒙講座や大学・高校・中学の3世代間交流によるデザインプロジェクトを実施する。工学教育今年度購入を予定していたデザインプロジェクトにおけるプロトタイプ製作用3Dプリンタの購入を見合わせたためである。運営コストに関する調査に時間を要したためである。今年度購入を予定していたデザインプロジェクトにおける取材用・教材開発用機材購入を見合わせたためである。機種変更に関する調査に時間を要したためである。今年度中に購入する予定であった機材を次年度において購入する。これは研究推進の順序に変更が生じたためであり、研究全体の進捗における影響はない。
非組換え領域S遺伝子座における組換えの顕微観察

1Mbpを超えると考えられるバラ科リンゴのS遺伝子座においてハプロタイプ間で組換えが生じていることが減数分裂細胞におけるBAC-FISH解析で明らかになった。さらに花粉においても組換えSハプロタイプの存在が確認された。一方、交雑後の実生においては組換えSハプロタイプは確認されていない。一般に非組換え領域と考えられているS遺伝子座において一定数の組換えが生じていることが明らかになった。自家不和合性遺伝子座(S)の組換え頻度を詳細に解析するために、リンゴS遺伝子座のBAC-FISH解析を行った。その結果、二分子において低頻度で組換わったFISHシグナルのパターンが観察された。しかしながら、非特異的シグナルも僅かに検出されているため、複数のBAC-DNAをFISHプローブに用いて解析を進めているところである。加えて、花粉一粒ずつに対する、アリル特異的プライマーを用いたジェノタイピング法の確立に向けて、条件検討を行っている。自家不和合性遺伝子座は組換え抑制領域であるが、減数分裂細胞を使ってBAC-FISH解析を行ったところ、組換えが生じたと考えられるFISHシグナルのパターンを持つ細胞が多数観察された。BAC-FISH解析で、70の二分子における組換えの有無を調査し、その組換え頻度を決定した。>1 Mbpの物理的距離があると考えられているリンゴS遺伝子座(フロリーナ:S3S9)における減数分裂細胞及び花粉での組換え頻度を明らかにした。前年度はBAC-FISH解析で、減数分裂第一分裂終期二分子70細胞において、組換えが生じているシグナルパターンを示す細胞をいくつか見出した。今年度は、リンゴS遺伝子座に存在するF-box遺伝子について、SNPを利用したアリル特異的プライマーを設計し、花粉1粒ずつからDNAを抽出して全ゲノム増幅した後に、PCRを行う一連の解析手法を開発した。それを用いて84の花粉を調べた結果、S3ハプロタイプの花粉やS9ハプロタイプの花粉とは別に、組換えによってS3ハプロタイプのF-box遺伝子とS9ハプロタイプにあるF-box遺伝子を併せ持ったと考えられる組換え花粉が含まれていることが明らかになった。BAC-FISH解析による減数分裂細胞での組換えの顕微観察およびアリル特異的プライマーを用いた各花粉のジェノタイピングという2つの解析手法を開発した後に、組換え抑制領域であるS遺伝子座の組換えの有無を調査した。その結果、1 Mbpを超えるリンゴS遺伝子座において、組換えが生じていることを明らかにし、減数分裂細胞と花粉で観察される組換え頻度が明らかになった。リンゴS遺伝子座内の組換え頻度を明らかにすることを目的に、減数分裂細胞へのBAC-FISH解析と花粉のジェノタイピングを行ってきた。本年度は、交雑により得られた実生のジェノタイピングを行って、S遺伝子座内で組換えが生じた配偶子が受精し、組換えSが後代に伝達されるかを解析した。はじめに、リンゴ品種フロリーナ(S3S9)で開発したアリル特異的プライマーが、王林(S2S7)のDNAを鋳型としたPCRにおいて増副産物を生成しないことを確認した。次に、王林の雌蕊にフロリーナの花粉を受粉し、慣行栽培で種子を得た。種子を低温保存した後に播種し、実生を養成した。その後、S遺伝子座の両端にあるF-box遺伝子をS3またはS9のアリル特異的プライマーで増幅し、S3またはS9プライマーのみで増幅される非組換え花粉と、S3とS9プライマーの両方で増幅が見られる組換え花粉の有無を調査した。その結果、S遺伝子座内で組換えが生じた花粉が受精した実生は存在しなかった。減数分裂細胞や花粉で見られた組換えS遺伝子型が実生で検出されなかった理由として、受精競争において組換え花粉に負の選択圧が働いている可能性が考えられる。今後、実生サンプル数を増やして詳細に解析する予定である。FISH解析で用いたBACクローンの中には非特異的シグナルの形成が認められるため、FISH解析に用いるBACクローンの組み合わせを変えながら組換え頻度を検証する。また現在、リンゴ花粉でのジェノタイピング法を確立するために条件検討を行っており、最適条件が見つかり次第、すでに採集してある花粉でジェノタイピングを試みる予定である。見つかった組換え花粉が少数であるため、解析サンプルを増やして、多数の組換え花粉のDNAを得る。また、解析に用いているリンゴ品種フロリーナのS3ハプロタイプにおけるF-box遺伝子の並びが明らかにされていないため、BAC-FISH解析などから遺伝子の並びを決定する必要がある。細胞遺伝学申請書のとおり次年度で行う実験に必要な試薬等を実験の進行状況に合わせて購入するため、次年度使用額が生じている。補助事業期間である2年間で、研究の目的であるS遺伝子座の組換え頻度を明らかにすることができた。

一方、研究成果の発表のために、解析サンプル数を増やして次年度に再実験を行うなどさらなる解析が必要があると判断したため、次年度使用額が生じた。分子細胞遺伝学的解析やPCR解析に必要な試薬の購入、学会での成果発表のため旅費や論文投稿料などに使用する予定である。主にリンゴ花粉からのDNA抽出、ゲノム増幅、PCR解析に使用する試薬代に助成金を使用する。また、論文投稿料、英文校閲代金、学会発表(国内)のための旅費に使用する。
オリゴデンドロサイトの髄鞘化と軸索保護におけるプロスタグランジンの役割の解明

プロスタグランジン(PG)F2αがオリゴデンドロサイトの生理的機能に関わっているとの仮説を検証した。中枢神経系の主なPGF2α合成酵素であるprostamide/PGF synthaseがオリゴデンドロサイト系譜細胞に存在し、PGF2αが合成されていること、PGF2αに反応してオリゴデンドロサイトで細胞内Caが上昇することを示した。Prostamide/PGF synthaseノックアウトマウスを用いた初代培養実験から、オリゴデンドロサイト前駆細胞の分化初期段階の生存維持にPGF2αが必要であることが示唆された。一方、OPCからの成熟過程にはPGF2αの存在は必須ではなかった。平成24年度は、まず新たに当研究室で作製したprostamide/prostaglandin F synthase (PMPGFS)に対する抗体の特異性の検定を行った。PMPGFSを強制発現したHEK293細胞を用いた免疫細胞化学及びウェスタンブロットを行い、新たに作製した抗体が特異的にPMPGFSを認識していることを確認した。この抗体を用いて、ラット由来の初代培養ニューロン、アストロサイト、オリゴデンドロサイト、ミクログリアでのPMPGFSの発現を免疫細胞化学、ウェスタンブロットにより評価したところ、ニューロンで強い発現がみられ、各グリア細胞では低レベルの発現がみられた。一方、FPの発現をウェスタンブロット及びRT-PCRで検討したところ、ニューロンとともにオリゴデンドロサイト系譜細胞にも発現が見られた。このことから、げっ歯類脳において産生量の多いエイコサノイドであるPGF2aの主要な産生細胞はニューロンであり、オリゴデンドロサイトはニューロン由来のPGF2aを受けて何らかの応答をしている可能性が考えられた。また、本年度は、マウス由来のオリゴデンドロサイトの初代培養系の確立を試みた。胎生17日齢のマウス大脳皮質より単離した細胞を、PDGFとbFGFの存在下で培養し、再播種した後、さらにPDGFとbFGF添加培地で増殖させることによりオリゴデンドロサイト前駆細胞を、甲状腺ホルモン入り培地で分化させることにより成熟オリゴデンドロサイトを得ることに成功した。この培養系が確立したことにより、PGF2a産生の有無がオリゴデンドロサイトの生理機能及び病的状態における形質に及ぼす影響を調べるための準備が整った。本研究計画の目的は、オリゴデンドロサイト(OL)の生理機能と病態形成におけるプロスタグランジン(PG)F2alphaの役割を明らかにすることである。平成25年度においては、中枢神経系におけるPGF2alphaの主要な合成酵素であるprostamide/prostaglandin F synthase (PMPGFS)ノックアウト(KO)マウスより単離した初代培養OL系譜細胞を用いて、OLにおけるPGF2alphaの機能について検討した。胎生17日齢の野生型(WT)マウス由来のOL前駆細胞(OPC)は、無血清培地(DF+N2+0.1% BSA)にPDGF, bFGFを添加した培養条件で増殖維持が可能であったが、PMPGFS KOマウス由来のOPCは無血清培地に置換して24時間後に死滅した。これに対し、無血清培地中に1 microMのPGF2alphaを24時間毎に添加すると、KOマウス由来のOPCも生存、増殖を維持することが可能となった。PGF2alphaの添加は、無血清培地への置換後48時間はOPCの生存維持に必須であったが、その後はPGF2alphaの添加なしでも生存、分化が可能であったことから、PMPGFS由来のPGF2alphaは、未熟なOL系譜細胞の初期の生存維持に必須である可能性が示唆された。一方、KOマウス由来のOPCを、甲状腺ホルモンを添加した無血清培地で6日間培養して分化誘導すると、WTマウス由来のOPCと同程度の比率でミエリン塩基性蛋白(MBP)陽性の成熟OLが出現した(WT 39.1±4.5%, KO 35.7±1.5 %, n = 3)ことから、PMPGFS由来のPGF2alphaの有無はOL系譜細胞の分化には影響しないことが示唆された。本研究計画は、オリゴデンドロサイトの生理機能と病態形成におけるプロスタグランジン(PG)F2alphaの役割を明らかにすることを目的としている。23年度は、ラット由来初代培養オリゴデンドロサイトにおいて、PGF2alphaの合成、受容に関する分子の発現とその成熟段階による発現変化、及びオリゴデンドロサイトが実際にPGF2alphaに対して応答を示しうるか否かについて検討した。免疫細胞化学及びRT-PCRにより、最近新たに同定された中枢神経系における主要なPGF2alpha合成酵素であるprostamide/PGF synthase (PM/PGFS)が培養オリゴデンドロサイト、及びその前駆細胞で発現していることを見出した。

当研究室で開発した、PGF2alphaを直接免疫染色で検出する手法を培養細胞に応用したところ、成熟オリゴデンドロサイトでも前駆細胞でもPGF2alphaの産生が確認された。一方、PGF2alphaの受容体であるFPは成熟オリゴデンドロサイトでは発現しているが、オリゴデンドロサイト前駆細胞では発現が低いことを見出した。Fluo-4を用いて細胞内カルシウム濃度の変動を観察したところ、成熟オリゴデンドロサイトにPGF2alphaを作用させると細胞内カルシウムの上昇が観察されたのに対し、前駆細胞では細胞内カルシウムの変動はなかった。以上から、成熟オリゴデンドロサイトはPGF2alphaの作用を受け、細胞内カルシウムの上昇を介して何らかの応答をする可能性が示唆された。以上の結果は、PGF2alphaがオリゴデンドロサイトに対して何らかの機能を有する可能性を示すもので、PGF2alphaの脳内機能の解明に貢献しうるものと考える。研究計画では24年度にPMPGFSノックアウトマウス由来のオリゴデンドロサイトの形質を調べる予定であったが、マウス由来のオリゴデンドロサイトの初代培養系の確立に、当初の予定より時間を要したため、若干の遅れを生じている。ただ、平成24年度中に培養の技術が確立したので、25年度には研究を進展させることが可能である。一部研究内容の変更を加えたが、次年度以降の研究を進めるための基礎的なデータはほぼ出揃っており、研究計画の全体の流れの中では順調に進展しているものと考える。平成25年度には、PMPGFSノックアウトマウスと野生型マウスからオリゴデンドロサイト、ニューロン、アストロサイト、ミクログリアをそれぞれ初代培養し、PMPGFSの中枢神経系での発現細胞についてさらに詳しい解析を行う。オリゴデンドロサイトとその前駆細胞にFP受容体の阻害剤を加えた際の形質についても解析を行う。また、ノックアウトマウス由来のオリゴデンドロサイトの分化、生存、髄鞘形成能について解析を進める。最近、FP受容体が虚血における神経細胞死に関与することが報告されたので、ノックアウトマウスと野生型マウスからニューロンとオリゴデンドロサイトをそれぞれ培養し、試験管内での虚血モデルである酸素グルコース除去や、興奮毒性刺激を加え、虚血時におけるPGF2a産生の病的意義に関しても検討する。24年度には、研究所に新たに導入された定量PCRのシステムを利用し、PGF2alpha関連分子の成熟段階による発現変化を定量的に評価する実験を行う。また、PGF2alphaのオリゴデンドロサイトにおける機能を明らかにするため、合成酵素PMPGFSのノックアウトマウス由来の初代培養オリゴデンドロサイトの形質や、FP受容体のアゴニスト、アンタゴニストを作用させた際の培養オリゴデンドロサイトの変化について検討を行う。さらに、軸索とオリゴデンドロサイトの相互作用に関与するかどうかを知るために、AXISチャンバーを用いた共培養系の構築を行う。低酸素処理を行うためのチャンバー(1式15万円)を新たに導入する。
金属酸化物ナノ粒子のアレルギー性気管支喘息に与える影響およびそのメカニズム

金属酸化物ナノ粒子は、その特徴的な形状や性状から健康や環境への影響が懸念されている。本研究では、酸化亜鉛ナノ粒子と抗原の曝露がマウスアレルギー性気管支喘息に与える影響を検討した。その結果、酸化亜鉛ナノ粒子と抗原の曝露による気道閉塞の明らかな上昇が、抗原もしくは酸化亜鉛ナノ粒子単独曝露群と比較して認められた。さらに、肺への炎症細胞浸潤(特に好酸球)およびIgEの上昇が観察された。これらの結果より、酸化亜鉛ナノ粒子はアレルギー性気管支喘息を増悪化させる可能性が示唆された。金属酸化物ナノ粒子は、自動車、エレクトロニクス、パーソナルケア用品、日用品などの様々な分野で使用されている。しかしながら、種々ナノ粒子はその特徴的な粒子形状と粒子サイズなどに起因した細胞毒性を有すると考えられ、健康や環境への影響が懸念されている。また、アレルギー性気管支喘息患者の増加は環境汚染と密接な関係があることが指摘されており、今後金属酸化物ナノ粒子がアレルギー性気管支喘息の発症に影響を与える可能性が考えられる。そこで、本研究では金属酸化物ナノ粒子曝露のアレルギー性気管支喘息に与える影響を、実験的アレルギー性気管支喘息モデルを用いたin vivo実験により検討した。感作は、BALB/c系マウスに抗原としてovalbumin (OVA)を用いてday 0、1、2、14、15および16に鼻腔から肺へ投与することにより行い、抗原惹起は、day 28、29、30、および35にOVAを繰り返し直接気管内へ投与した。また、金属酸化物ナノ粒子として酸化亜鉛は、感作時のみに抗原と酸化亜鉛を混合したものを投与した。その結果、day 35において明らかな二相性の気道抵抗の上昇ならびに肺胞洗浄液中の炎症細胞浸潤が、OVA単独投与もしくは酸化亜鉛単独投与群と比較して認められた。また、抗原特異的IgE、Th2サイトカイン(IL-4, IL-5, IL-13)およびIL-1βの上昇も認められた。さらには、気道リモデリング(杯細胞の過形成)も観察された。これらの結果より、酸化亜鉛はアレルギー性気管支喘息を増悪化させる金属酸化物ナノ粒子である可能性が示唆された。酸化亜鉛は感作時においてアジュバント作用を示すことで、喘息反応を増悪化していると考えられた。本研究の目的は、金属酸化物ナノ粒子曝露のアレルギー性気管支喘息に与える影響について、マウス実験的アレルギー性気管支喘息モデルを用いたin vivo実験により明らかにすることである。金属酸化物ナノ粒子は、個々によって細胞毒性が異なる可能性があることから、平成23年度はアレルギー性気管支喘息の発症に影響を及ぼし得る金属酸化物ナノ粒子について明らかとすることを目標とした。感作は、BALB/c系マウスに抗原としてovalbumin (OVA)を用いて50 ug/30 uL/mouseでday 0、1、2、14、15および16に鼻腔から肺へ投与することにより行い、抗原惹起は、day 28、29、30、および35にOVA(200 ug/20 uL/mouse)を繰り返し直接気管内へ投与した。また、金属酸化物ナノ粒子として酸化亜鉛は、20 ug/mouseで、抗原による感作前1週間より1週間に3回気管内に繰り返し投与した。感作時は抗原と酸化亜鉛を混合したものを投与し、惹起時は抗原投与前30minに行った。その結果、day 35において明らかな二相性の気道抵抗の上昇が、OVA単独投与もしくは酸化亜鉛単独投与群と比較して認められた。また、気管支肺胞洗浄液中への炎症細胞浸潤ではアレルギー性疾患発症において重要であると考えられている好酸球浸潤が認められ、さらには血中に抗原特異的IgG1およびIgEの上昇が観察された。これらの結果より、酸化亜鉛ナノ粒子はアレルギー性気管支喘息を増悪化させる金属酸化物ナノ粒子である可能性が示唆された。今後、酸化亜鉛を中心に、a)感作成立時期もしくは症状発症時の酸化亜鉛曝露が喘息症状に与える影響、ならびにb)喘息症状増悪化のメカニズムについて解析する。平成23年度は、アレルギー性気管支喘息の発症に影響を及ぼし得る金属酸化物ナノ粒子について明らかにすることであった。金属酸化物ナノ粒子である酸化亜鉛を感作成立前からの長期曝露することにより、明らかな二相性の気道抵抗の上昇、気管支肺胞洗浄液中への炎症細胞浸潤、ならびに血中の抗原特異的IgG1およびIgEの上昇を引き起こすことを明らかとした。この結果は、酸化亜鉛が喘息症状の増悪化を引き起こす重要な金属酸化物ナノ粒子である可能性を見出したことを示しており、平成23年度の目標はおおむね達成されたと考えられる。