hpprc/llmjp-kaken huggingface dataset:
尿を用いて簡便推定したキサンチン酸化酵素活性とその概日リズムを考慮した尿酸値制御

高尿酸血症の患者数は800万人にも達する。この様な背景の中、高尿酸血症の初期治療として、食事・運動指導が行われている。患者は一定期間これらの指導に従うが、時間の経過とともに、制限のストレスを招き、治療に失敗するケースも多い。無理な制限などの精神的ストレスを与えず、食事・運動治療を継続することが重要である。高尿酸血症の一因として、尿酸の過剰生産がある。尿酸の前駆物質であるxanthineは、xanthine oxidase (XO)にて尿酸へと酸化代謝される。患者個々のXO活性やその概日リズムを考慮して、高尿酸血症を是正する生活指導情報を提供することを目的とする。
細菌特異的集積を示す光増感剤を用いた局所多剤耐性菌感染症に対する光学的診断・治療

光増感剤としてメチレンブルーを用いた光線力学的治療(MB-PDT)は、難治性MRSA膝関節炎モデルに対し、感染局所への好中球の遊走および集積を強力に賦活化して治療効果を発揮した。また、前処置としてMB-PDTを行えば、その後に感染を生じた時、速やかに好中球を感染局所に遊走・集積させて感染を抑制した。他方、MB-PDTにおける抗生物質(リネゾリドもしくはバンコマイシン)の併用効果は認められなかった。整形外科領域の術後感染はきわめて難治性であり、特にメチシリン耐性ブドウ球菌(MRSA)などの多剤耐性菌による感染は長期間の抗生物質投与と侵襲的治療を要し、患者のQOLが著しく低下するため、新たな治療法の開発が望まれている。我々は、局所の細菌感染症に対する光線力学療法(PDT)のin vivoにおける治療効果発揮に際して重要となる要因の探索を行っている。そこで初年度(H23年度)では第一に、MRSA感染症に対するPDTが治療効果を発揮するための光増感剤の特性につき検討し、数種類の実験試薬や食品着色料等について検討した結果、メチレンブルー(MB)とトルイジンブルー(TB)の2つが有効であることを明らかにした。そこで、長波長に光吸収域を有するMBを用いて、in vivoにおけるPDT(MB-PDT)の検討を行ったところ、治療効果が得られた光照射エネルギーの範囲は50ー80 J/cm2であった。また、MB-PDTは感染抑制効果を直ちに発揮するのではなく、PDT実施後2日目から遷延的に治癒効果を発揮した。第二年度(H24年度)では、MB-PDTによる細菌感染への治療効果のメカニズムにつき解析を進めた。その結果、至適条件下(照射エネルギー: 50ー80 J/cm2)におけるPDTは、感染局所に好中球を遊走・集積させる作用を発揮することがわかった。さらに、集積した好中球によるMRSAの貪食が、治療効果において重要な役割を果たすことがわかった。また、PDTを前処置として用いれば、その後のMRSA感染の増悪を抑制した。PDTは薬剤耐性菌による難治性の化膿性関節炎をはじめ、広く骨・関節領域における感染症の治療と予防のための新たな方法となることが期待される。第三年度(H25年度)では、抗MRSA薬であるリネゾリドまたはバンコマイシンの全身投与をMB-PDTと併用し、より強力な治療効果が得られるかどうかを検討した。その結果、リネゾリド投与+PDT併用群およびバンコマイシン投与+PDT併用群の治療効果はPDT単独実施群よりも劣っていた。これらの抗MRSA薬は炎症性サイトカインの活性を阻害するとされており、PDTの感染局所への好中球集積効果を阻害したため治療効果がむしろ低下したものと考えられた。そこで本年度では第一に、細菌感染症に対するPDTが治療効果を発揮するための光増感剤の特性につき検討した。In vivoにおける局所の細菌感染症に対してPDTが治療効果を発揮するためには、光増感剤が、(1)長波長域に最大光吸収帯を有する、

(2)殺細菌能力を有する、(3)白血球を傷害しない、の3つの条件を全て満たす必要がある。数種類の実験試薬や食品着色料等について検討した結果、これら3つの条件を全て満たしていたのは、メチレンブルー(MB)とトルイジンブルー(TB)の2つであった。そこで次に、長波長に光吸収域を有するMBを用いて、in vivoにおけるPDTの検討を行った。この検討に先立ち、経時観察が可能で、臨床像にできるだけ近い、難治性の膝関節炎モデルをあらたに確立した。イメージング手法によって細菌数カウントができるようルシフェラーゼ発現発光MRSAを用い、さらに難治性モデルとするためにポリスチレン微粒子を使用し、バイオフィルムを形成する難治性マウス化膿性膝関節炎モデルを作製した。上記モデルにおいて、MBを用いたPDT (MB-PDT)による治療効果が得られた至適な光照射エネルギーは50ー80J/cm2であった。また、MB-PDTは直ちに殺細菌効果を発揮するのではなく、PDT実施後2日目から遷延的な治癒効果を発揮した。今回の結果からMB-PDTはin vivoにおいて細菌感染症を有効に治療に導き得ることが示された。申請書提出当初の計画では、光増感剤として5-アミノレブリン酸(5-ALA)使用を予定していた。しかしその後の検討により、5-ALAを用いたPDTでは十分な細菌感染抑制効果が期待できないことが予想されたので、あらためて、細菌感染に対するPDTに適した光増感剤の選定を行った。その結果、メチレンブルー(MB)が検討した範囲においてはもっとも有効性の高い光増感剤であることがわかった。以降、H23年度計画で示した通り、発光細菌を用いた感染動物モデルを確立でき、in vivoにおいてMBを使用したPDTの検討も行い、感染動物モデルにおいて高い治療効果がもたらされることを示すことができた。さらに、H24年度計画で示した通り、in vivoにおけるMB-PDTの至適条件を決定して、局所における好中球の挙動を解析して治療効果のメカニズムを明らかにすることができた。以上の進捗状況を鑑みて、研究はおおむね順調に進展していると思料した。以後H23年度計画で示した通り、発光細菌を用いた感染動物モデルを確立でき、さらにin vivoにおいてMBを使用したPDTの検討も行い、感染動物モデルにおいて高い治療効果がもたらされることを示すことができた。二年間の研究成果として、MBを使用したPDTがマウス膝関節感染モデルにおいて高い治療効果がもたらすことが明らかになり、その効果メカニズムにおいて好中球の遊走・集積が重要であることを見出した。そこで以後はこの効果機序についてさらに追及していく。マクロファージや滑膜線維
群ロボットシステムにおける群知能の発現性とロバスト性の実証的解明の研究

直径120mm、高さ40mmの円柱状小型自律移動ロボット40台を製作した。このロボットは進行方向前面左右に2つのタッチセンサを、底部に駆動輪を、頭部にLED赤外線信号発信器と赤外線感知半導体受信器を、また進行方向に荷物センサーとアームを有する。タッチセンサーと受信信号とで、左右への方向変換と発信をする知能を有する。1)空間探査行動特性ロボットが障害物を回避して空間内を移動することで、ロボットと壁との相互作用によって、ロボットの台数が多くなると、ロボット群は極めてランダムな移動をするようになり、長い時間の経過によって、空間を万辺なく通過することが出来、空間探索の知能が発現することを実証して。その空間探索能力とロボットの台数、空間の形状を大きさについての特性を実験的に明らかにした。2)経路生成行動特性ロボットが障害物回避行動をする上に、定期的通信の能力とその受信によるマ-カ役能力を有すると、ロボットは定期通信の到達距離を単位に通信経路ネットワークを張ることが出来る。このようにして、ロボットは台数が多くなると目的地まで経路生成の行動を創発することを実証した。3)帰還行動特性マ-カの作る通信ネットワークを辿って、発信源のロボットまで、ロボットは与えられた荷物を複数で牽引して帰還出来ることを実証した。
ケルコゾア生物における“ミトコンドリア型解糖系”の理解に向けた基礎的研究

本研究では、ケルコゾア生物群における"ミトコンドリア型(Mt型)解糖系"の多様性・特性・進化を把握することを目的として研究を行った。ケルコゾア生物群主要6系統中5系統の生物群について、網羅的な"Mt型解糖系"酵素の探索を行ったところ、既に発見されている"Mt型解糖系"に相同な経路を持つのは2系統のみであることが明らかとなった。このことから、当該代謝経路はケルコゾア生物群の一部系統で遺伝子水平転移を通じて獲得された可能性が高いと考えられる。また本研究では"Mt型"解糖系酵素であるTPI-GAPDH融合タンパク質の抗体作成を試み、良好な特異性を持つ抗体が得られた。解糖系は全ての反応が細胞質内で起きるとされているが、この常識に反して原生生物の一群であるケルコゾア生物においては、その一部の反応がミトコンドリア内で起こることが予想されている。本研究ではケルコゾア生物群のミトコンドリア(Mt)型解糖系について、基礎的データを拡充することを目指している。平成26年度はケルコゾア生物群内におけるMt解糖系酵素の多様性を明らかにするため、これまで網羅的探索が行われてこなかった、ケルコゾアの2つの系統であるグラノフィローサおよびテコフィローサに属する2種の生物(いずれも未記載種。それぞれUG、UTとする)について、Mt解糖系の探索を行った。UG、UTについてmRNA配列の網羅的な解読を行い、トランスクリプトームデータを得た。またこれらに加え、別系統のケルコゾアグループ(インブリカータ)に属するPaulinella chromatophoraのトランスクリプトームデータに対し相同性検索を行い、それぞれの生物における解糖系酵素(TPI, GAPDH, PGK, PGAM, Enolase, PK)のオルソロガスタンパク質遺伝子を網羅的に探索した。その結果、Mt解糖系酵素を持つ生物特異的に見られるTPI-GAPDH融合タンパク質遺伝子はケルコゾア生物の中でも比較的最近分岐したと考えられるインブリカータおよびテコフィローサのみで発見された。このことからケルコゾア生物群の共通祖先は当該タンパク質を持たず、ケルコゾア生物群の進化の中において一部の系統で獲得されたことが考えられる。またこれまでクロララクニオン藻Bigelowiellanatansにおいて網羅的なMt解糖系酵素の探索が行われたが、そこにおいて発見されたMt解糖系酵素の同一系統遺伝子はケルコゾア全体では保存されていないことが明らかとなった。しかし、別系統のオルソロガスタンパク質がミトコンドリア移行シグナルを持つことが示され、ミトコンドリアに局在する解糖系酵素はケルコゾア全体に存在することが予想された。[ケルコゾアにおけるMt型解糖系の多様性と進化]前年度までの研究において、Mt型解糖系の代表的なタンパク質TPI-GAPDH結合タンパク質遺伝子を、大規模塩基配列解読が行われたケルコゾア生物について探索したところ、モナドフィローサと呼ばれるグループのみにおいて、相同タンパク質遺伝子が発見された。一方で、クロララクニオン藻類やグラノフィローサといったモナドフィローサに含まれない生物ではTPIーGAPDHタンパク質遺伝子は発見できなかった。この知見は、(1)モナドフィローサの共通祖先においてTPI-GAPDHを遺伝子水平転移によって獲得した可能性を提示するが、(2)ケルコゾア生物群の共通祖先がTPI-GAPDHを保持していたが、クロララクニオン藻やグラノフィローサの系統において二次的に失った、という可能性も排除できない。今年度はこれらの仮説を検証するため、モナドフィローサよりも進化的に早期に分岐した6種の生物について、それらのトランスクリプトームデータからTPI-GAPDHの探索を行なった。その結果、モナドフィローサ以外の生物においてTPI-GAPDH遺伝子は認められず、ケルコゾア生物群においてはモナドフィローサが独立して当該酵素を獲得した可能性が高い。[Mt型解糖系酵素の細胞内局在確認]ケルコゾア生物細胞内においてMt型解糖系酵素が実際にミトコンドリア内部で機能しているかどうか、直接的な検証を行うため、免疫電子顕微鏡解析に着手した。Paulinella chromatophoraのTPI-GAPDHに対する抗血清をウサギを用いて作成し、Wester Blot (WB)法によってその特異性を検証した。WBの結果、TPI-GAPDHの予想分子量の位置に高いシグナル強度をもつバンドが確認されたため、免疫実験に適した抗血清が作成できたものと結論づけた。本研究は(1)ケルコゾアにおけるMt型解糖系の多様性の把握および(2)Mt型解糖系酵素の細胞内局在検証、の2つの研究計画を含む。そのうち、Mt型解糖系多様性の把握については、予定していた実験および解析を遂行し、ほぼ研究が完了しているといえる。細胞内局在検証の研究も本年度中の実験完了を目指したが、タンパク質抗体作製の遅れから完了に至っていない。しかしながら、現在の時点で免疫解析に適したTPIーGAPDH抗血清の作成に成功しているため、実際の細胞内局在検証は来年度の早い段階で完了できるものと考えている。一部実験の遅れが見られるものの、全体の進行状況としては概ね順調であると判断した。解糖系は全ての反応が細胞質内で起きるとされているが、この常識に反してケルコゾア生物においては、その一部の反応がミトコンドリア内で起こることが予想されている。

本研究では、ケルコゾア生物群における"Mt型解糖系"の多様性・特性・進化を把握することを目的として研究を行った。まず当該代謝経路の多様性を把握するため、"ミトコンドリア型"解糖系の網羅的探索が未だに行われていないケルコゾア系統のうち、テコフィローサおよびグラノフィローサ生物群に属する未記載ケルコゾア生物UTおよびUGについて新規にRNA-seq解析を行い、トランスクリプトームデータを得た。また、公共データベースにおいて公開されたトランスクリプトームデータも含め、ケルコゾア生物群主要6系統中5系統の生物群について、網羅的な"Mt型解糖系"酵素の探索を行った。その結果、既に発見されている"Mt型解糖系"に相同な経路を持つのはインブリカータおよびテコフィローサ系統のみであることが明らかとなった。さらに、ケルコゾア生物群に近縁である原生生物(有孔虫)のトランスクリプトームデータからも"Mt型解糖系"は発見されなかったことから、当該代謝経路はケルコゾア生物群の一部系統で獲得された可能性が高い。また、分子系統解析の結果一部の"Mt型"解糖系酵素は珪藻を含むストラメノパイル生物群からの遺伝子水平転移によって獲得されたことが示唆された。本研究ではTPI-GAPDH融合タンパク質に関して細胞内局在確認を行なうことを目指し、当該タンパク質の抗体作成も行った。得られた抗体はP. chromatophora全タンパク質を用いたWBにおいて良好な特異性を見せたため、今後の細胞生物学実験において有用な抗体が取得できたと考えられる。本研究では、ケルコゾア生物群における"ミトコンドリア型(Mt型)解糖系"の多様性・特性・進化を把握することを目的として研究を行った。ケルコゾア生物群主要6系統中5系統の生物群について、網羅的な"Mt型解糖系"酵素の探索を行ったところ、既に発見されている"Mt型解糖系"に相同な経路を持つのは2系統のみであることが明らかとなった。このことから、当該代謝経路はケルコゾア生物群の一部系統で遺伝子水平転移を通じて獲得された可能性が高いと考えられる。また本研究では"Mt型"解糖系酵素であるTPI-GAPDH融合タンパク質の抗体作成を試み、良好な特異性を持つ抗体が得られた。解糖系酵素の細胞内における局在を細胞生物学的に検証する実験は比較的遅れているが、一方分子データを用いた多様性把握の研究は計画よりも大きく進展している。そのため研究全体においては概ね順調に進展しているといえる。(1)ケルコゾアにおけるMt型解糖系の多様性の把握および(2)Mt型解糖系酵素の細胞内局在検証のうち、(1)についてはほぼ完了したため、今後は(2)Mt型解糖系酵素の細胞内局在検証に注力する。Paulinella chromatophoraの細胞に対し、今年度作成したTPI-GAPDH抗血清を用いて免疫電子顕微鏡観察を行う。細胞内局在検証実験が終わり次第、研究計画(1)および(2)の成果をまとめ、学会発表および論文執筆を行う予定である。進化細胞生物学今後は、Mt解糖系酵素の多様性に関する研究を推進すると同時に、Mt解糖系酵素にGFPを融合させた組み換えタンパク質の導入を行うことで、ケルコゾア生物細胞内での当該解糖系酵素の局在を確認する。
相互結合型ニューラルネットワークによる青果物最適分荷シミュレーションソフトの開発

一般的に銘柄産地など市場から一定の評価を得ている産地では、各市場向けの出荷計画の大枠をその年の農産物の出荷開始前に決定するが、最終的な分荷は毎日の出荷会議の場で決定されている。この作業はごく限られた担当者(エキスパート)の過去の経験に培われてきた判断で行われている場合が多い。産地における分荷作業では、市場の需要構造をふまえ、リスクをおさえて販売金額を最大化する分荷計画が必要とされるが、本研究ではその参考指標を出力するシステムの開発について検討した。本研究ではニューラルネットワーク情報処理の手法を援用し出荷量が市場価格に与える影響を考慮したモデルを構築した。この手法は従来の手法とは異なり、学習過程による知識獲得や、農産物の需要構造を必ずしも線形とは想定していないことなど、応用面における柔軟性が高いと判断される。更に、ニューラルネットワークのアルゴリズムを改良し、分荷作業への適用を可能にした。システムは、Borland C++Builderで作成した。要求されるパソコンの性能としては、OSはMS-Windows95,98,NT以上であること、cpuはペンティアムII300MHz以上であることが望ましい。ディスプレイの解像度は800ドット×600ドット以上であればよい。1回の最適化に要する時間は上記性能のパソコンで40秒程度であり、ほぼ満足できる水準であると考えられる。ただし今後改良が必要と考えられる箇所も少なくなく、今後の課題としたい。本研究は、青果物の産地における出荷団体が、各市場に向けて農産物を分荷する際に、リスクを押さえつつ販売金額を最大化する分荷方法の指標を示すシステムを開発することである。その特徴としては、最適化アルゴリズムに出荷先市場の需給構造を学習によって把握したフィードバックを取り入れた、ニューラルネットワーク(Neural Network)情報処理の理論を援用することと、これをパソコンにおけるWindowsのGUI環境で動作するプログラムとして開発することである。このうち本年度の研究実績は大きく3つに分けられる。第一は、具体的なソフトの開発である。これについてはMS-DOS上のものであるが、最適化システムに相互結合型ニューラルネットワーク、市場構造の把握に階層型ニューラルネットワークを用いて、両者を組み合わせたシステムを開発し、妥当な分荷方法を示すことが可能であることが確認された。第二に、ビジュアルプログラミングの検討であり、これについてはプログラミング言語であるC++をによるビジュアルプログラミング開発環境のC++Builder(Borland)を中心に検討を行ったが、この開発環境がシステム開発に適していることが明らかになった。そして、これを用いて他の最適化アルゴリズム(ジュネティックアルゴリズム)を援用したシステムを開発した。第三は、本研究の研究内容を第23回国際農業経済学会において報告することである。これについては1997年8月にサクラメントにおいて開催された大会のContributed paperとして採択され、報告した。
太古代.緑色岩付加帯の地質学

太古代の緑色岩の付加体の実態を,西オーストラリア,ピルバラ地塊東部のマ-ブルバ-地域を例として研究した.同地域の地質は変成した玄武岩,遠洋性堆積物のチャート,それの少量の陸源性堆積物から構成される.それに島弧性の安山岩類が算出する.従来これらは全てが同一の場で噴出,堆積したものと考えられいたが,再検討の結果,最下部に玄武岩類,その上部に堆積物が重なり,それが断層によって繰り返すことが明らかとなった.これは基本的には玄武岩類が卓越する付加体と考えられるものであり,岩相の量比はことなるものの現在陸上部の多くの造山帯で見られる付加体と同じものとみられる.また玄武岩類は同時にコマチアイトとともに産出し,その産状は海洋地域において幾度も活動したプレート内部火山活動の様子を呈しており,プルームの活動が活発であったことを予想させるものである.また,チャートなどの堆積物はほとんどが熱水性の堆積物であり,熱水循環が極めて深部まで活発であったと見られることが明らかとなった.太古代のマ-ブルバ-地域の岩石サンプルは野外識別された地質の違いによって分類整理した.重点領域参加者によって精力的に研究されるデータベースとなっている.これら太古代の付加体は現生のものにおいては付加した海台と考えられるものと酷似した地質を示している.太古代の付加体と類似する付加した海台を検討するめに,日本列島の中で最も明瞭な北海道中央部の前期白亜紀付加体を調査比較した.その結果,下部玄武岩を貫く新期玄武岩(海台)が存在する実態が明らかにとなり,太古代の玄武岩,コマチアイトの地質にみられるプレート内部火山活動と同じ現象が観察された.太古代の緑色岩の付加体の実態を,西オーストラリア,ピルバラ地塊東部のマ-ブルバ-地域を例として研究した.同地域の地質は変成した玄武岩,遠洋性堆積物のチャート,それの少量の陸源性堆積物から構成される.それに島弧性の安山岩類が算出する.従来これらは全てが同一の場で噴出,堆積したものと考えられいたが,再検討の結果,最下部に玄武岩類,その上部に堆積物が重なり,それが断層によって繰り返すことが明らかとなった.これは基本的には玄武岩類が卓越する付加体と考えられるものであり,岩相の量比はことなるものの現在陸上部の多くの造山帯で見られる付加体と同じものとみられる.また玄武岩類は同時にコマチアイトとともに産出し,その産状は海洋地域において幾度も活動したプレート内部火山活動の様子を呈しており,プルームの活動が活発であったことを予想させるものである.また,チャートなどの堆積物はほとんどが熱水性の堆積物であり,熱水循環が極めて深部まで活発であったと見られることが明らかとなった.太古代のマ-ブルバ-地域の岩石サンプルは野外識別された地質の違いによって分類整理した.重点領域参加者によって精力的に研究されるデータベースとなっている.これら太古代の付加体は現生のものにおいては付加した海台と考えられるものと酷似した地質を示している.太古代の付加体と類似する付加した海台を検討するめに,日本列島の中で最も明瞭な北海道中央部の前期白亜紀付加体を調査比較した.その結果,下部玄武岩を貫く新期玄武岩(海台)が存在する実態が明らかにとなり,太古代の玄武岩,コマチアイトの地質にみられるプレート内部火山活動と同じ現象が観察された.
クロマチン変換因子INO80による染色体転座形成の制御

染色体転座は放射線や化学物質などによるDNA二本鎖切断の誘導とその修復エラーにより形成されると考えられているが、その詳細は未だ不明である。我々は、抗がん剤エトポシドによる11q23転座形成をモデルシステムとして、染色体転座形成の分子機構の解明に取り込んだ。本研究では、クロマチン構造変換因子INO80がRAD51の11q23転座切断点集中領域(BCR)への過剰な集積を促進すること、及びDNA損傷修復に関与するリン酸化酵素ATMがINO80複合体の構成因子をリン酸化することによりINO80及びRAD51の11q23 BCRへの過剰な集積を抑制し、転座形成を阻止することを明らかにした。染色体転座による遺伝情報の改変は、がん、白血病や先天異常の発生の根本的な原因となりえる。染色体転座は放射線や化学物質などによるDNA二本鎖切断(DSBs)の誘導とその修復エラーにより形成されると考えられているが、その詳細については未だ不明である。我々は、抗がん剤エトポシドによる11q23転座形成をモデルシステムとして、染色体転座形成の分子機構の解明に取り込んできた。本研究は、DSBs修復の制御機構に関連するクロマチン変換因子INO80の染色体転座切断点集中領域への集積とその分子機構の検討を中心に、染色体転座形成の分子機構の解明に取り組む。平成26年度は、INO80のリン酸化を中心とした翻訳後たんぱく質修飾と修飾部位の同定、さらにその修飾とATMの関連について生化学的な検討を行った。その結果、INO80のC末端にリン酸化部位が存在することが明らかになったが、ATMの直接的標的でないことが判明した。また、INO80とRAD51が相互作用があることが明らかになった。さらに、FISH法等を用いてINO80と11q23染色体転座形成の関連について検討したところ、INO80が11q23転座の形成抑制に重要であることが示された。ATM欠損細胞においてRAD51が11q23転座切断点集中領域に集積していることを我々は報告している。一方、酵母ではRAD51のDNA結合がINO80により制御されていることが報告されている。前年度の研究結果からINO80が11q23転座の形成抑制に重要であることが明らかになったため、平成27年度に、INO80がRAD51の11q23転座切断点集中領域へ集積の関連を検討した。その結果、INO80がRAD51の11q23転座切断点集中領域へ集積を制御していることが明らかになった。また、我々はINO80のリン酸化がATMの直接的標的でないことを判明したため、INO80クロマチン変換複合体の構成因子を着眼し、研究を行った。FISH法を用いた実験で一つの構成因子が11q23染色体転座形成に関連していることが明らかになった。さらに、その構成因子がエトポシドの処理に応じてリン酸化されること、とそのリン酸化がATMに依存であることを見出した。INO80がRAD51の11q23転座切断点集中領域へ集積を制御していることが明らかになった。また、INO80クロマチン変換複合体の構成因子が11q23染色体転座形成に関連していることが明らかになった。本研究は、DSBs修復の制御機構に関連するクロマチン変換複合体INO80と染色体転座形成の関連の解明に取り組んだリン酸化酵素ATMの欠損細胞においてクロマチン変換因子INO80及び相同組み換え修復因子RAD51が11q23転座切断点集中領域に集積していることと11q23染色体転座形成の関連性を我々は報告している。本研究は、生化学的及び細胞生物学的な研究方法で、INO80がRAD51の11q23転座切断点集中領域へ集積を促進することを明らかにした。また、INO80がATMの直接的標的でないことを判明したと同時に、INO80クロマチン変換複合体の一つ構成因子がDNA損傷を応じてATMによるリン酸化を発見した。

そのリン酸化の意義を検討したところ、この構成因子がINO80のクロマチンへの集積を促進する一方、そのリン酸化されたことによって、INO80及びRAD51の11q23転座切断点集中領域へ集積及びエトポシドによる11q23染色体転座形成を抑制することが観察された。以上の研究結果から、構成因子のリン酸化有無による正または負の調節でクロマチン変換複合体INO80が適当な相同組み換え修復機構を制御することで、修復エラーによる染色体転座形成を防ぐ新しい分子機構を明らかになった。この研究成果はゲノム修復機構を標的とした新しいがん治療法の開発につながることが期待できると考えられる。染色体転座は放射線や化学物質などによるDNA二本鎖切断の誘導とその修復エラーにより形成されると考えられているが、その詳細は未だ不明である。我々は、抗がん剤エトポシドによる11q23転座形成をモデルシステムとして、染色体転座形成の分子機構の解明に取り込んだ。本研究では、クロマチン構造変換因子INO80がRAD51の11q23転座切断点集中領域(BCR)への過剰な集積を促進すること、及びDNA損傷修復に関与するリン酸化酵素ATMがINO80複合体の構成因子をリン酸化することによりINO80及びRAD51の11q23 BCRへの過剰な集積を抑制し、転座形成を阻止することを明らかにした。平成26年度は、ほぼ予定の通りで研究を進めてきた。INO80がATMのリン酸化直接的標的でないことと、INO80-RAD51の相互作用が明らかになった。また、INO80が11q23転座の形成抑制に重要である実験結果が得られた。平成27年度に得られた研究成果を踏まえて、INO80クロマチン変換複合体の構成因子のリン酸化変異体を作製する予定である。その変異体の発現細胞を用いて、INO80/RAD51の11q23転座切断点集中領域へ集積及び11q23転座形成の影響を検討する予定である。分子細胞生物学ATM欠損細胞においてRAD51が11q23転座切断点集中領域に集積していることを我々は報告している。一方、酵母ではRAD51のDNA結合がINO80により制御されていることが報告されている。そのため、INO80によるRAD51の11q23転座切断点集中領域へ集積の関連を検討する予定である。また、INO80がクロマチン変換複合体として機能しているため、今後の推進はINO80のみならずその複合体の構成因子も調べる必要性があると考えている。本研究では、抗がん剤エトポシドによる11q23転座形成をモデルシステムとして、染色体転座形成の分子機構の解明に取り組んでいる。このために、DNA FISH法で11q23転座頻度の変化を調べる必要がある。従来使っていたFISHprobeが非特異的なシグナルが高く、細胞の計数もマニュアルで行ってきた。自動解析装置を用いることで、マニュアルで実験を行うより正確性及び再現性が上がることが知られている。このたび、申請者が所属する研究室において自動撮影及び解析できる顕微鏡が使用可能になったため、より正確なシグナルが検出できる新たなFISH probeの購入及び実験条件の検討を行った。本研究における研究費の効率的使用と実験精度の向上のため、DNA FISH法による11q23転座の頻度に関する一部の検討を平成28年度に行うこととした。本研究では、ゲノム損傷による染色体転座形成の分子機構の解明に、生化学的及び細胞生物的実験方法を用いて取り組んでいる。このために、現在染色体転座切断点集中領域に結合するタンパク質について、クロマチン免疫沈降法を用いて検討を進めている。クロマチン免疫
低分子RNAを介した染色体の空間的制御機構の解明

遺伝子の発現を抑制するへテロクロマチン(HC)構造は、核膜直下や核小体の近傍にクラスタリングされるが、その機構と意義に関しては、理解が遅れている。本研究では、分裂酵母をモデル生物に用いて、HCクラスター形成機構を明らかにすることを目的とした。染色体の腕部に、低分子RNAに依存するHCを人工的に誘導可能な系を構築した。この人工的に誘導したHCの核内における挙動を3C法(Chromosome Conformation Capture)により詳細に解析したところ、この領域が、セントロメアやテロメアといった既存のHC領域とクロマチンレベルで空間的に相互作用する結果を得た。本研究では、分裂酵母をモデル生物に用いて、核内におけるへテロクロマチンクラスター形成機構を分子レベルで明らかにすることを目的とする。分裂酵母のゲノム上に点在するヘテロクロマチンはRNAi依存的に核内で数カ所に集約されるが、その分子メカニズムは明らかではない。また、内在性のヘテロクロマチン構造を解析の対象にした場合、それに隣接するセントロメアやテロメアなどの染色体構造のクラスタリング機能に影響を受け、純粋にヘテロクロマチン構造のクラスタリング機能を解析することが困難であった。そこで、平成26年度は、染色体上の任意の場所にRNAi依存的にヘテロクロマチンを誘導する系の検討を行った。セントロメアヘテロクロマチン由来の配列を持つ転写ユニットをユークロマチン上に組み込んだ系において、RNAi依存的に転写産物が小分子RNAへと変換されることを確認した。ヒストンH3の9番目のリジンのメチル化修飾(H3K9me)の状況をクロマチン免疫沈降法で解析したところ、転写ユニットの周囲20kbsの領域がRNAi依存的にヘテロクロマチン化されることが分かった。この異所的ヘテロクロマチンはセントロメアヘテロクロマチン構造と比較して大きさやH3K9meの程度に遜色が無いことから、解析に理想的なヘテロクロマチンが構築できたと考えられる。今後、この異所的ヘテロクロマチンの座位をGFP-LacIとLacOシステムを用いて可視化し、その核内における挙動を解析する予定である。酵母から高等生物まで、構成的ヘテロクロマチンが存在する染色体領域は、核内で数カ所にクラスタリングされている。例えば、分裂酵母のテロメアへテロクロマチンはRNAi機構依存的に核内の数カ所にクラスタリングされる。このような染色体の異所領域を空間的にまとめて制御する仕組みは、核内における遺伝子の転写、複製、修復に関して、より高次な制御を可能にする大変重要な制御様式である。しかしながら、ヘテロクロマチンクラスター形成とその生物学的意義に関しては、詳細な研究がなされておらず研究が立ち後れている。そこで本研究では、分裂酵母をモデル生物に用いて、RNAiによるへテロクロマチンクラスター形成機構を分子レベルで明らかにし、その生物学的意義をsiRNAの合成と作用規則に焦点をあて解明する。平成26年度にRNAiに依存するヘテロクロマチンを染色体の異所にncRNA転写依存的に誘導する系を確立した。この領域のヘテロクロマチンはncRNAがコードされているゲノム領域の周囲20kbsほどに拡がって分布していた。平成27年度は、遺伝学的手法により、この20kbsのヘテロクロマチン構造が縮小するような変異体を取得した。興味深いことにこの変異体では、ncRNA上のヘテロクロマチンはRNAi依存的に形成されるが、拡張のステップに特異的に異常が見られた。この変異体を用いることによって、ヘテロクロマチンのサイズと核内での挙動に関して解析することが可能となった。異所的に誘導させたヘテロクロマチンのサイズを詳しく解析するとともに、このヘテロクロマチンのサイズが縮小するような変異体を得ることができたため、ヘテロクロマチンの核内制御に関してそのサイズと核内空間制御の間の知見が新たに得られると期待されるから。酵母から高等真核生物まで、ヘテロクロマチン存在ゲノム領域は核周縁部にクラスタリングされている。酵母ではテロメアヘテロクロマチン領域がRNAi依存的に核膜近傍にクラスターを形成していることがわかっている。このようなクラスター化は、離れたゲノム領域を効率良く制御する仕組みとして重要だと考えられるが、その意義と分子メカニズムに関しては十分な研究がなされていない。本研究では、ヘテロクロマチン構造を核の中でクラスターさせ、一括に制御する分子メカニズムを解明することを目的とする。平成27年度までに、RNAiに依存してヘテロクロマチンを異所的に形成する系の確立に成功しており、かつ、ヘテロクロマチンの拡張のみに異常を示す変異体を同定することができた。平成28年度は、この拡張変異体中において、ヒストン脱メチル化酵素だと考えられているタンパク質Epe1のヘテロクロマチン局在が上昇していることを明らかにした。また、以前に自らが単離したヘテロクロマチンの遺伝子サイレンシングに影響を与える核膜因子Lem2に関して共同研究を行い、核膜因子がヘテロクロマチン形成に重要な機能があることを示した(Tange et al. 2016)。興味深いことに、別のグループから、Lem2はEpe1と拮抗してヘテロクロマチンの遺伝子サイレンシングを促進することが報告された(Barrales et al. 2016)。これらの結果は、核膜因子によるヘテロクロマチンの拡張を空間的に制御する仕組みがあることを示唆している。これらの結果を考慮して、ヘテロクロマチンの拡張変異体や核膜因子の変異体を用いて解析を行う事で、本研究の理解がより深まると考えられた。

そのため、研究期間を平成29年度まで延長し、引き続き研究を行う。ヘテロクロマチンのサイズをコントロールする仕組みに関して、その分子メカニズムを明らかにできた。また、共同研究で、核膜因子によるヘテロクロマチン制御機構に関して報告出来た。染色体の異所領域を空間的に一カ所にまとめて制御する仕組みは、遺伝子の転写、複製、修復に関して、より高次な制御を可能にする大変重要な染色体制御様式である。このような染色体の空間制御は、不活性染色体領域であるヘテロクロマチンの制御においても採用されている。例えば酵母から高等生物まで、へテロクロマチンは、核膜直下や核小体の近傍にクラスタリングされることが分かっている。しかしながら、このヘテロクロマチンクラスター形成とその生物学的意義に関しては、詳細な研究がなされておらず研究が立ち後れている。そこで本研究では、分裂酵母をモデル生物に用いて、へテロクロマチンクラスター形成機構を明らかにすることを目的とした。分裂酵母では、ヘテロクロマチン構造は、セントロメアやテロメアといった染色体構造に隣接する形で存在しており、ヘテロクロマチン単独の核内挙動を解析することが容易ではなかった。そのため、前年度までに、染色体の腕部に、RNAiに依存するヘテロクロマチン構造を人工的に形成させる系を構築した。構築したヘテロクロマチンは他の内在性のヘテロクロマチンと比較して遜色のない規模であった。本年度は、人工的に作成したヘテロクロマチンの核内における挙動を、クロマチン間相互作用のレベルで明らかにするべく、3C法(Chromosome Conformation Capture)による解析を行った。その結果、ヘテロクロマチンを人工的に形成させた染色体腕部の領域が、セントロメアやテロメアといった既存のヘテロクロマチン領域と空間的にクロマチンレベルで相互作用する結果を得た。この結果は、RNAi依存的ヘテロクロマチン構造が、それ単独で核内においてクラスターを形成する能力を持つことを明確に示していた。遺伝子の発現を抑制するへテロクロマチン(HC)構造は、核膜直下や核小体の近傍にクラスタリングされるが、その機構と意義に関しては、理解が遅れている。本研究では、分裂酵母をモデル生物に用いて、HCクラスター形成機構を明らかにすることを目的とした。染色体の腕部に、低分子RNAに依存するHCを人工的に誘導可能な系を構築した。この人工的に誘導したHCの核内における挙動を3C法(Chromosome Conformation Capture)により詳細に解析したところ、この領域が、セントロメアやテロメアといった既存のHC領域とクロマチンレベルで空間的に相互作用する結果を得た。まったく新たな染色体領域にRNAi依存的ヘテロクロマチンを構築し、その構造が核内挙動を解析する上で理想的なものだと評価できたため。異所的に誘導可能なヘテロクロマチンの核内挙動をLacO-LacIシステムを利用して解析する。また、異所的に誘導したヘテロクロマチンだけでなく、内在性のヘテロクロマチンの挙動も同様の系を用いて解析する。
クロスフロー水車における出力特性に与える羽根車形状の影響に関する研究

近年、水力を利用したマイクロ水力発電が非常に注目されている。マイクロ水車の中でも、クロスフロー水車は、過去の研究実績も豊富にあり研究課題として多く用いられている。本研究では自作のクロスフロー水車実験装置を用いて、水車の出力特性を計測し、水車内の羽根車の羽根枚数を変更した際の出力特性の計測を行った。羽根車の羽根枚数による出力特性の影響に関する知見を得ることを主目的とした。具体的に、流量・水圧による水車の基礎的な特性詳細実験と羽根車の羽根形状の相違による水車の特性詳細実験を行い、最適羽根形状に関する技術的知識の取得とクロスフロー水車の特性に関する基礎的知識の取得を行った。実験で羽根車は、12枚と16枚のものを用いた。実験より、水車の羽根枚数が12枚と16枚で比較すると、トルクはポンプ駆動電圧を上昇させると増加することが分かり、回転数を増加させることによりトルクが一次関数的に減少することが明らかになった。また、軸出力もポンプ駆動電圧を上昇させると増加することが分かり、回転数を増加させていくと軸出力は増加する。しかし、ある回転数で最大値を迎え、さらに回転を上昇させると減少していくことが明らかになった。最大出力は、16枚羽で14.29W、12枚羽で12.97Wとなった。クロスフロー水車の実験結果より、以下のような結論を得ることができた。(1)クロスフロー水車実験装置の組み立てを行い、精密な実験装置系を完成させることができた。(2)基本的な回転数・トルク・水圧の測定がポンプ駆動電圧を可変させて実施することができた。(3)羽根車形状相違による影響を調べることができた。その結果、トルク・軸出力ともに16枚羽の方が若干12枚羽より上回ることが分かった。(4)本実験の最高効率は3割程度であったが、今後実験装置の改良を行うことにより効率を上昇させることが可能であると考えられる。また、製作過程において2枚のディスク円板にワイヤー放電加工等で溝を作製し、溝に合うように薄板を曲げて差し込み接着することで、任意曲線形状の羽根車を形成できることを考案した。研究成果は、平成24年3月に木更津工業高等専門学校で開催された「第3回高専技術教育発表会in木更津」と福島工業高等専門学校で開催された「平成23年度モノづくり教育研究支援センター研修会」で口頭発表した。
持続可能なエネルギー基盤としてのリニア波力発電システム設計と電力量最大化制御

(1)横磁束形リニア同期発電機の提案と最適設計法の研究:本研究では、リニアモータを波力発電機に応用するため、低損失化を目標とした発電機設計を研究する。(2)海洋波の予測と平均発電電力最大化発電機制御の実装と水槽試験による実証:本研究では、机上小型模擬装置および水槽試験用ミニモデルを用い、海洋波の予測と平均発電電力最大化のための発電機制御の実装と、その有効性検証を行う。(3)過去の計測データに基づく海洋波の予測と、それを反映した発電電力最大化制御:海洋波計測専門家と情報交換し、過去の計測データに基づく海洋波予測アルゴリズムを検討し、水槽実験用海洋波模擬データ用意する。
根室層群の花粉層位学的研究

平成1年度は北海道東部の根室層群上部の厚岸層・床潭層を中心に、一部浜中層・尾幌川層および門静層の試料を48個採集し、19試料につき花粉・胞子および植物性微プランクトンなどを検出し、検討した。厚岸湾周辺地域の厚岸層の7試料から565個体、落石湾周辺地域の厚岸層および床潭層の9試料から768個体、長節海岸の厚岸層の3試料から36個体を検出した。厚岸層および床潭層では、これまでの生層位学的見解によれば、厚岸層は底生有孔虫、アンモナイトおよびイノセラムスなどにより自亜紀最上部層(マ-ストリヒト階)であり、床潭層は有孔虫で中上部ダ-ニアンとし、コツコリス化石で下部ダ-ニアンとしている。厚岸層および床潭層はともに時代決定に有効と考えられる花粉・胞子を多く含むが、とくにTriprojectacites花粉群、Callistopollenites、Wodehouseiaなどの白亜紀最上部マ-ストリヒト期を示す花粉を産する。平成2年度は、昆布盛の床潭層、霧多布およびユルリ島の霧多布層(根室層群最上部)の花粉・胞子を検討した。昆布盛の床潭層の11試料中9試料から花粉・胞子、その他を746個体検出し、176種を識別した。これらは落石の床潭層に比較されるもので、その時代はマ-ストリヒト期である。霧多布層については。磔岩層が顕著で、泥質の細粒砕屑岩層は限られた分布を示している。霧多布では7試料中4試料から105個体を、ユルリ島では7試料中4試料から267個体の花粉・胞子、その他を検出し、138種を識別した。本層は床潭層および厚岸層と52種の共通種を有し、可なりの共通性を有しているが、大部分は出現期間の長い種類である。本質的な大きな差異は、Aquilapollenites、Callistopollenites、Wodehouseiaなどのマ-ストリヒト期特有の種類が検出されないことであり、新しくモクレン科の花粉が出現する。したがって、白亜紀ー第三紀境界は床潭層と霧多布層の間におくのが妥当と考える。霧多布層については。北海道東部(釧路-根室間)の根室層群上部の厚岸層・床潭層を中心に、一部浜中層・尾幌川層および門静層の研究試料を採集した。厚岸湾周辺地域では17個、落石湾周辺地域では14個、長節海岸で15回、奔幌戸で2個、計48個の試料中19個の試料につき花粉・胞子および植物性プランクトンなどを検出し、薄片260枚を作製した。それらを検鏡・鑑定・写真撮影・図版作製を行なっている。一般的に化石の保存は良くないが、地質時代を決定するのに有効と思われる多くの種類の検出が見られる。

厚岸湾周辺地域の厚岸層の7試料から565個体(羊歯植物等胞子は41.2%、裸子植物花粉は31.3%、被子植物花粉は24%弱、植物性微プランクトン・その他は3.5%)、落石湾周辺地域の厚岸層および床潭層の9試料から768個体(羊歯植物等胞子は36.2%、裸子植物花粉は31%、被子植物花粉は27.6%、植物性微プランクトン・その他は5.1%)、長節海岸の厚岸層の3試料から36個体(羊歯植物胞子は55.6%)、裸子植物花粉は13.9%、被子植物花粉は22.2%、植物性微プランクトンは8.3%の出現)を検出した。厚岸層および床潭層では、これまでの生層位学的見解(特に有孔虫およびナンノ化石)によれば、厚岸層は底生有孔虫、アンモナイトおよびイノセラムスなどにより白亜紀最上部層(マ-ストリヒト階)であり、床潭層は有孔虫で中上部ダ-ニアンとし、コッコリス化石で下部ダ-ニアンとしている。しかし、アンモナイト(未同定)も発見されており、白亜紀-第三紀境界問題は未だ問題が残っている。厚岸層および床潭層はともにAquilapollenites、Integricorpus、Hemicorpus、Orbiculapollis、Fubulapollis、Callistopollenitesなどに属する白亜紀最上部のマ-ストリヒト期に見られる花粉を産出した。今後、詳細な検討を要するが、花粉学的見解では、白亜紀-第三紀境界問題はむしろ霧多布層などの検討にかゝっている。根室層群浜中ー尾幌川層,厚岸層および床潭層の花粉・胞子の検討の結果,白亜紀最上部のマ-ストリヒト期の特徴を示す種類が多く見出され,白亜紀ー第三紀境界問題は平成2年度の研究をまって結論を得たいと考えた。先ず第一に,根室市昆布盛における床潭層の花粉・胞子群集を落石の床潭層のものと比較検討を行なった。11試料中9試料から羊歯植物・蘚類胞子,裸子植物花粉,被子植物花粉,菌類胞子,植物性微プランクトンなど746個体を検出した。菌類胞子および植物性プランクトンを除き,羊歯植物・蘚類胞子62種,裸子植物花粉54種,被子植物花粉60種,計176種を識別した。本層の花粉・胞子群集は落石の床潭層のものと比較できるものであり,その時代はマ-ストリヒト期である。胞子6新種,裸子植物花粉1新層3新種,被子植物花粉2新種については別に記載を行なう。霧多布層については礫岩層の発達が顕著で,泥質の細粒砕屑岩層は限られた分布を示している。霧多布では,西海岸付近で7試料を採集し,4試料から105個体の花粉・胞子その他を検出し,ユルリ島の7試料中4試料から267個体を検出した。これらから,羊歯植物・蘚類胞子57種,裸子植物花粉33種,被子植物花粉48種,計138種を識別した。本層の花粉・胞子中,床潭層および厚岸層に共通に産出する種類は52種あり,可なりの共通性を有しているが,これらは,大部分が出現期間の長い種類で占められている。本質的な大きな差異は,Aquilapollenitesの仲間の花粉が若干見られるが,マ-ストリヒト期を示す種類はない,Callistopollenites radiatostriatus,C.comisなどのマ-ストリヒト特有の種類が検出されない。新しくMagnoliaceae(モクレン科)の花粉が出現する。霧多布層の花粉・胞子群集の特徴は,上部白亜紀の特徴を残しながら第三紀特徴えの漸移的な性格をもつと考えらる。従って,床潭層と霧多布層の間に白亜紀ー第三紀境界を考えたい。
人工股関節術後の運動機能の向上に有効なトレーニング方法の開発

【目的】人工股関節置換術(THA)術後では,術後の合併症の予防に取り組みながら,より効率的に股関節機能や運動機能の向上に図ることが重要となる.一方, THA術後の在院日数の短縮が図られており,術後の機能回復が十分に得られないまま退院となる.このため退院後には入院中からのトレーニングを継続していくことが重要となる.本研究の目的は, THA術後早期におけるホームエクササイズの有用性について検討することである.【方法】対象はTHAを施行した34名とし,術後4週間の通常の理学療法を行った17名(Control群)と,通常の理学療法を行い,ホームエクササイズを4週間実施した17名(Ex群)に無作為に分類した.トレーニング方法は,仰臥位での股関節屈曲と外転運動,座位での膝関節伸展運動,側臥位での股関節外旋運動とし,運渤はセラバンドを用いた抵抗運動にて実施した.評価時期は術後4週と術後2ヶ月とし,項目は股関節外転筋力と膝関節伸展筋力, Timed up and go test (TUG), 5回立ち座りテスト(STS)とした.【結果】Ex群の股関節外転筋力は,術後4週とし比較して術後2ケ月に有意に高い値を示したが, Control群の股関節外転筋力は,術後4週と術後2ヶ月で有意差を認めなかった.膝関節伸展筋力とTUGに関しては,両群間ともに術後4週と比較すると術後2ヶ月で有意に改善し、それぞれの変化量に関しても両群間で有意差を認めなかった.STSに関しては,両群ともに術後4週より術後2ヶ月で有意に改善していたが,変化量についてはControl群(91.6%)と比較してEx群(81.8%)のほうが有意な改善を認めた.【結語】本研究の結果より, THA術後早期における運動機能の向上に対して退院後のホームエクササイズが有用であることが示された.【目的】人工股関節置換術(THA)術後では,術後の合併症の予防に取り組みながら,より効率的に股関節機能や運動機能の向上に図ることが重要となる.一方, THA術後の在院日数の短縮が図られており,術後の機能回復が十分に得られないまま退院となる.このため退院後には入院中からのトレーニングを継続していくことが重要となる.本研究の目的は, THA術後早期におけるホームエクササイズの有用性について検討することである.【方法】対象はTHAを施行した34名とし,術後4週間の通常の理学療法を行った17名(Control群)と,通常の理学療法を行い,ホームエクササイズを4週間実施した17名(Ex群)に無作為に分類した.トレーニング方法は,仰臥位での股関節屈曲と外転運動,座位での膝関節伸展運動,側臥位での股関節外旋運動とし,運渤はセラバンドを用いた抵抗運動にて実施した.評価時期は術後4週と術後2ヶ月とし,項目は股関節外転筋力と膝関節伸展筋力, Timed up and go test (TUG), 5回立ち座りテスト(STS)とした.【結果】Ex群の股関節外転筋力は,術後4週とし比較して術後2ケ月に有意に高い値を示したが, Control群の股関節外転筋力は,術後4週と術後2ヶ月で有意差を認めなかった.膝関節伸展筋力とTUGに関しては,両群間ともに術後4週と比較すると術後2ヶ月で有意に改善し、それぞれの変化量に関しても両群間で有意差を認めなかった.STSに関しては,両群ともに術後4週より術後2ヶ月で有意に改善していたが,変化量についてはControl群(91.6%)と比較してEx群(81.8%)のほうが有意な改善を認めた.【結語】本研究の結果より, THA術後早期における運動機能の向上に対して退院後のホームエクササイズが有用であることが示された.
肺サーファクタント蛋白ＳＰ－Ｄの肺線維症における防御的役割

血清中SP-D濃度は特発性肺線維症患者における重要なバイオマーカーであるが、肺線維化におけるその役割は不明である。我々は、SP-D産生をコントロールできるマウスを用いてブレオマイシン(BLM)誘発肺線維症モデルを作成した。SP-D産生マウスと比較しSP-D非産生マウスにてBLM誘発肺線維化が顕著であり、肺胞洗浄液中増殖因子(TGF-β、PDGF)の著明な上昇がみられた。SP-D非産生下BLM刺激にて肺でのマクロファージ、fibrocyteの著明な増加と同細胞からの増殖因子産生増加を認めた。以上からSP-Dがこららの細胞活性を制御することにより肺線維化を制御している可能性が示唆された。3.BLM刺激マウス肺のsingle cellsuspensionをフィブロネクチンコートdishで1週間培養後、接着細胞を回収しCD45によるpositive selectionによりマウス肺fibrocyteを分離しRNAを抽出した。real time PCRを用いてSP-D産生マウスと非産生マウス由来fibrocye間における違いを比較した。BLM刺激マウス由来fibrocyteからのTGF-beta1発現が増加しており、さらにSP-D非産生マウス由来fibrocyteではその傾向が顕著であった。またfibrocyteの肺への遊走に最も重要なケモカインレセプターであるCXCR4の発現がSP-D非産生マウスfibrocyteにて有意に増加していた。SP-Dを介したfibrocyteにおけるCXCR4発現の制御が肺へのfibrocyteの遊走に関わっていると考えられた。2.BLM投与マウスに対しタイムコースをとって気管支肺胞洗浄(BAL)を施行した。その結果、BLM刺激によりBAL液中の総細胞数が増加がみられたが、SP-D非存在下では総細胞数がさらに増加しており、特にマクロファージの増加が顕著であった。3.ELISA法を用いてBAL液中サイトカイン、増殖因子などを測定した。その結果、TNF-αをはじめとする炎症性サイトカイン濃度はSP-Dの有無により差はみられなかった。一方でSP-D非存在下でBAL液中のTGF-βやPDGF-AAといった増殖因子が有意に上昇していることが判明した。4.これらの増殖因子産生細胞を検討するためにマウス肺組織における免疫染色を施行した。その結果、主にF4/80陽性のマクロファージ系細胞においてTGF-β1、PDGF-Aが共染色されていた。以上からBLM誘発肺線維症モデルにおいてSP-DはマクロファージからのTGF-β、PDGFなどの増殖因子の産生の調節に関わり、肺線維化を制御している可能性が示唆された。2.フローサイトメトリーを用いてBLM刺激iSP-Dマウス肺におけるcollagen-1+CXCR4+CD45+fibrocyteの数を検討したところ、day14から21にかけてDox off (SP-D off)群にて肺におけるfibrocyteの占める割合が有意に増加していた。これらfibrocyteが骨髄由来細胞であることを証明するためにGFP発現マウスの骨髄をSP-D K/OマウスとC57BL/6マウスに移植しBLMを投与した。肺組織切片を用いた免疫組織染色にてコラーゲン1とGFPに対する2重染色を行ったところSP-D K/Oマウスにおいてwild typeと比較し有意にコラーゲン1+GFP+細胞、つまり骨髄由来線維芽細胞/fibrocyteが増加していた。3.BLM刺激SP-Dノックアウトマウスに対し外来性SP-Dを経気管的に投与することにより肺線維化を抑制するか検討した。SP-D投与群では非投与群に比較し著明に肺線維化の改善がみられ、コラーゲンアッセイにても肺含有コラーゲン量の有意な低下がみられた。呼吸器SP-Dを産生しないマウスではBLM誘発肺線維症が増悪することを証明し、そのメカニズムの一部はマクロファージからのTGF-β、PDGFなどの増殖因子の産生調整作用にある可能性について昨年度の時点で証明できていたが、さらに本年度にはマクロファージと同様に単球より分化し線維化に重要な役割を担っているfibrocyteに着目しSP-Dの有無による違いについて検討を行った。その結果、fibrocyteはSP-D非産生マウス肺において増加しており、さらにfibrocyteの肺への遊走において重要なケモカインレセプターであるCXCR4発現が増加していることが分かった。SP-DがfibrocyteにおけるCXCR4の発現制御を介して肺への遊走を制御している可能性が示唆された。SP-Dはマクロファージのみならずfibrocyteを制御することにより肺線維化を制御している可能性があることが分かった。