hpprc/llmjp-kaken huggingface dataset:
音楽の人への効果に関与する新たなタンパク質の同定

本研究では,音楽が人に与える効果を明らかにするために,音楽によって誘導されるタンパク質を明らかにすることを目的とした。従来の研究では,音楽によって濃度が上昇するタンパク質に唾液IgAがあるのみであった。そこで申請者は,音楽により誘導されるタンパク質として増殖因子を候補として考えた。まず唾液TGF-β1について調べたところ,音楽刺激を与える前からコントロールより有意に低下した。この実験では被験者がコントロールか音楽刺激か知っていたため,期待感などの精神的な影響が現れたと考えられた。TGF-β1は細胞増殖などに対して抑制的に働くことが知られているため,精神的な効果により細胞増殖などを亢進するような方向に進むと考えられる。そして血清中のサイトカインが音楽により影響を受けるのか,抗体アレイを用いて解析した。すでに我々が音楽刺激に応答することを示している唾液NGFを指標に種々の音楽を試したところ,モーツアルトのピアノ協奏曲20番とチャイコフスキーの弦楽セレナードに対してよく応答した。次にこの2曲を用いて複数回実験を行い,唾液および血清NGFが最もよく応答する血清を選んだ。その血清の音楽刺激開始前をコントロールとして,音楽刺激中の血清を抗体アレイにかけた。その結果,174種類のサイトカインのうち,ENA-78とTIMP-1が2倍以上となった。また,IGF-IIとIL-18 Rbは1/2以下になった。今回は一例しか抗体アレイにかけられなかったため,今後多数の血清についてさらに解析を行い,この結果をより確実にする必要がある。音楽に対して応答すると考えた増殖因子あるいはサイトカインの増減を解析した結果,実際にこれらの中から音楽に応答する候補タンパク質が見つかった。これらはそれぞれの標的細胞に対して作用し,おのおのの機能を発揮すると考えられるため,音楽がもたらす効果として期待できる。本年度の計画は,1)私はすでに唾液の神経成長因子(NGF)が音楽に応答することを明らかにしているが(投稿準備中),さらに効率よく濃度を上昇させる音楽がないか調べる。2)その音楽を聴取した際の血液を採取し,分離した血清を用いて抗体アレイによりどのようなタンパク質が音楽聴取前に比べて増えているのか解析する。である。まず,唾液NGFの濃度を効率よく上昇させる音楽の選択については,これまでの結果から応答がよいと思われる6曲を選んで唾液NGFの濃度上昇を観察した。その結果,チャイコフスキー作曲弦楽セレナード(NF20001, Fine NF)とモーツアルト作曲ピアノ協奏曲第20番(OVXL-00031,オクタヴィアレコード)の応答がよかった。そこで,この2曲を用いて,それぞれ4回ずつ唾液と血液採取を行った。まず音楽聴取直前に唾液(-5分)と血液(-2分)を採取し,さらに音楽聴取開始4分後に唾液を採取し,7分後に血液採取を行った。そして,唾液と血清のNGF濃度を測定し,唾液NGFおよび血清NGFがそれぞれ直前の2.34倍および1.6倍に上昇したときの血清を選んだ。その血清を用いて,サイトカイン抗体アレイにより網羅的タンパク質量解析を行った。その結果,2倍以上に上昇したタンパク質が2種類,1.6倍以上に上昇したタンパク質が2種類,1/2以下に減少したタンパク質が2種類存在した。これまで音楽によって濃度が上昇することがわかっている生体成分は,唾液IgAと私が明らかにした唾液NGFだけであった。今回の研究により,音楽に応答するサイトカインがNGFだけでなくさらに4種類明らかになった。これらは細胞に作用するため,音楽の生理作用を考える上で重要な生体成分が同定されたことになると考えられる。
注湯プロセスの数理解析とシステム統合に基づく高精度注湯制御システムの開発

本研究では、鋳造業で用いられる取鍋傾動式自動注湯ロボットに対して、高速かつ高精度化を実現することを目的とした注湯流量制御を中核とする注湯制御システムを開発した。カルマンフィルタを用いた注湯流量推定システムを設計し、推定流量に対する注湯流量フィードバック制御システムを構築した。そして、注湯流量制御を基幹として充填重量制御をシステム統合することで、充填重量制御の高精度化が実現された。また、所望位置へ高精度注湯することを目的とした高精度落下位置制御が開発された。本研究では、鋳造業で用いられる取鍋傾動式自動注湯ロボットの高速高精度化を実現する注湯流量制御をベースとした注湯制御システムを開発した。まず、自動注湯ロボットではロードセルを用いて取鍋から流出する液体の流出重量の計測が可能である。そこで、計測流出重量から拡張カルマンフィルタを用いて注湯流量を推定する注湯流量推定システムを開発した。そして、推定注湯流量を所望の流量に追従させる注湯流量制御を提案した。本研究では、非線形特性を有する制御対象に2自由度制御システムを構成できるフラットネスベースド制御を用いて、注湯流量制御を構築している。注湯実験により、開発した注湯流量制御システムは、スラグ付着などの外乱が生じた場合でも注湯流量の高精度化が実現できることを確認した。更に、開発した注湯流量制御をベースとした注湯充填重量制御を開発した。その結果、流量のばらつきが減少し、充填重量の高精度化を実現した。特に、従来の充填重量制御では、目標充填重量が少ない場合の充填重量の高精度化が困難であったが、注湯流量制御に基づく充填重量制御によって、少ない目標充填重量での高精度化が可能となった。また、カメラシステムによる取鍋から流出する液体の落下位置計測システムを開発し、流出液体の落下軌跡モデルを提案した。落下位置計測実験により、従来の落下軌跡モデルでは出湯口での液体断面収縮による流速増加が考慮されていないために、実際の落下位置よりも手前に落下することが確認された。そこで、出湯口での断面収縮による流速増加を考慮した落下軌跡モデルを構築し、このモデルを基づいた落下位置制御を開発した。本研究の成果として、注湯制御システムで要求される充填重量、落下位置などの注湯パラメータ全体の高精度化を実現した。本研究では対象液体を水とした注湯実験を行ったが、今後は実用化を踏まえて溶融金属での注湯制御の有用性を検討していく。平成23年度は、本研究課題である注湯プロセスの数理解析とシステム統合に基づく高精度自動注湯制御システムの開発を目的に、注湯流量推定システムと流量制御システムの開発、および取鍋から流出する液体の落下位置制御システムの開発を行った。注湯流量推定では、Unscentedカルマンフィルタによる注湯流量推定システムを構築し、高精度な流量推定を可能にすることを示した。また、自動注湯ロボットの数理モデルをモータモデルと注湯プロセスモデルに分離し、それぞれに拡張カルマンフィルタを適用することで、推定アルゴリズムの実時間計算を簡便にした注湯流量推定を実現した。そして、推定された注湯流量を基に、Differential Flatnessに基づいた注湯流量制御システムを開発した。出湯開始角度のずれや取鍋にノロが付着した場合などの外乱が生じている場合にも高精度に注湯できることを示した。本研究によって、自動注湯ロボットの注湯流量推定および注湯流量フィードバック制御が初めて実現され、その有用性が実験により示された。流出液体の落下位置制御については、まず、取鍋を傾動させるモータへの指令電圧から、取鍋から流出する液体の落下軌跡までの数理モデルを導出した。注湯流量から平均流速を求め、平均流速から落下軌跡を自由落下問題より導出した。そして、注湯流量制御を基に、流出液体の落下位置を実時間推定し、所望の位置へ流出液体を注ぐように取鍋が前後方向へ位置制御される落下位置制御システムを構築した。実験結果より、注湯流量の変化や取鍋上下方向位置が変化しても高精度に所望の位置へ注湯できることを示した。上述のように、研究実施計画どおりに研究を進めており、鋳造設備業界に貢献する研究成果を生み出している。平成24年度では、鋳型内湯口の液面レベル制御の開発を行い、全ての制御システムを統合した注湯制御システムの有用性を実験検証する。研究実施計画では、平成23年度には「注湯流量推定と制御システムの開発」、および「流出液体の落下位置制御システムの開発」を計画しており、計画していた制御手法で実現でき、予定どおりに研究を進めることができた。研究実施計画通りに研究を進める予定である。しかし、2011年12月に所属を異動したため、実験設備の整備に時間を要する可能性がある。前所属先での実験装置を利用することで予定通りに研究を進める。2011年12月に所属を異動したため、実験設備の整備に時間を要する可能性があり、研究計画通りに研究を遂行する上で、前所属先での実験装置を利用することとする。その研究調査

旅費が必要となる。そこで、当初予定の実験補助費用180千円を研究調査旅費に充てる。当初予定の実験データの整理などの実験補助作業は代表者自らが行う。
2次流れを生成するふく射促進体による高温場での伝熱促進に関する研究

高温気体の熱エネルギ-の有効利用において重要な高温場での伝熱促進を図るため、ねじり方向の異なる一対のねじりテ-プを円管内に挿入し、2次流れ生成により対流伝熱を促進するとともに管壁・ねじりテ-プ間のふく射熱交換により伝熱を促進する方法を提案し、その伝熱性能を実験を主に明かにした。まず高温場でのふく射の効果を含めた本促進体の総合性能を明らかにするため、作動流体に最高800°Cの高温空気を用い伝熱実験を行った。その結果、空気温度500°Cの場合でふく射の効果により熱伝達率が常温の場合の1.5倍程度、平滑管の場合の3倍程度増加し、この促進効果は強制対流伝熱の寄与が小さい低Re数域でより大きいことが分かった。このふく射の効果について管壁・流体・促進体間の熱の授受の釣合に基づき解析を行なった結果、ふく射による伝熱の増加を理論的に予測することができた。これらの結果を用い、流量・圧力損失・伝熱量一定のもとでの必要伝熱面積の観点から促進体ピッチの影響を含め性能評価を行なったところ、本促進体により伝熱面積を3割以上減少できることが分かった。次に高Re数域での性能向上を図るため、流路を縦形として固体粒子を混入した実験を行なった。その結果適当な空気流速範囲で流路内に粒子が上昇する部分と下降する部分が生じ、この流動層的な状態で粒子添加により熱伝達率がねじりテ-プのみの場合に比べ約50%増加することが分かった。さらに赤外線放射温度計により粒子を含む流路内の温度状態を測定した結果、固体粒子が上昇・下降運動に伴って熱を輸送することが分かった。
インプラント周囲炎に罹患したチタン表面の除染法とFGF-2による骨再生の検討

インプラント表面に有機物が付着していると骨形成が抑制されることが報告されている。申請者らは、インプラント周囲炎に罹患したチタン表面に対する既存の除染の方法では、殺菌は出来るが細胞の足場となる細胞外マトリックスの付着を阻害する有機物が残存し、除染としては不十分であることを見出した。そこで、本研究では有機物分解作用を持っているOCl-とOH-を含むアルカリ性の電解次亜水を用いて、インプラント周囲炎によって汚染されたチタン表面を除染し、FGF-2(塩基性線維芽細胞増殖因子)を用いて骨形成を促進することで再オッセオインテグレーションの手法を確立する基礎的研究を行うことを目的とする。
動物との交流をめぐる認知症高齢者のコミュニケーションの発展性:縦断的観察から

本研究では、対人交流やコミュニケーションに支障を持ち、認知症治療病棟に入院している高齢者に、動物を活用したレクリエーション(Animal Assisted Activity : AAA)を実施し、継続的かつ詳細な観察や評価を通して患者-動物間、動物が存在する環境での患者間における、コミュニケーションについて詳細に記述し分析を試みた。対象病棟のケア職員に対しては質問紙調査を用いて、AAAの捉え方について調査した。参加高齢者に対してはコミュニケーションの様子について継続的にビデオを用いて観察した。参加高齢者の動物の行動や状態に関する発話は初めから比較的多く見られ、犬の心的状態に関する発話は少ないが徐々にみられる様子が観察された。本研究の目的は、対人交流やコミュニケーションに支障を持ち、認知症治療病棟に入院している高齢者に、AATや動物を活用したレクリエーションを実施し、継続的かつ詳細な観察や評価を通して患者一動物間、動物が存在する環境での患者間、患者-スタッフ間における、コミュニケーションのありようを詳細に記述し分析し、その発展性を検討することによって、精神看護領域におけるAAT活動の構築を目指す基礎的研究として資料を作成することにある。本年度は、まず研究の実施にあたり協力を得られた2施設の認知症病棟におけるアニマルアシステッドアクティビティ(AAA)実施に向けて、施設やボランティア団体との打ち合わせや手続きを行い、その後倫理委員会の承認を受けた。実際の研究を実施する前段階として対象者2名に4-6回のAAAを実施したのち、4名の対象者に対するAAAによる反応やコミュニケーションを記録した。同時に精神機能評価に関して尺度(GBS、MENFIS、N-ADL、MNスケール)を用いて記録し分析中である。また、対象病棟における職員に対してAAA前、6回実施後に、参加高齢者に関するアンケートを実施し、集計している。AAA実施前においては、2施設において46名の職員から回答が得られ、そのうち45名を分析対象とした。病棟でのAAAの参加経験の有無は、参加高齢者の犬、他の参加者、ボランティアに対する態度それぞれの項目において高齢者の意欲やコミュニケーションの発展に対する期待が高い傾向にあった。さらに、認知症対象者のAAAにおける参加中のコミュニケーションのビデオ観察からは、犬の行動や状態に関する発話は初めから比較的多く見られ、犬の心的状態に関する発話は少ないが徐々に見られる様子が観察された。本研究の目的は、対人交流やコミュニケーションに支障を持ち、認知症治療病棟に入院している高齢者に、AATや動物を活用したレクリエーションを実施し、継続的かつ詳細な観察や評価を通して患者-動物間、動物が存在する環境での患者間、患者-スタッフ間における、コミュニケーションのありようを詳細に記述し分析し、その発展性を検討することにある。本年度は、2施設の認知症病棟におけるアニマルアシステッドアクティビティ(AAA)実施により、昨年に引き続き、対象者に6回のAAAを実施し、その活動中の対象認知症高齢者反応やコミュニケーションを記録した。また、対象病棟における職員に対してAAA前、6回実施後、12回後に、参加高齢者に関する質問紙調査を実施し、集計している。AAA実施前の回収率は98.03%、6回後は86.66%である。現在12回後の質問紙を回収中である。職員に対する質問紙調査の分析からは、職員のAAAの参加経験が無い方が、AAAに対して高齢者の意欲やコミュニケーションの活性化という効果に期待が高い。同じ職員に6回後に調査した結果、AAA開始前よりも高齢者の犬・他者・ボランティアに対するコミュニケーションについて評価が低くなった。単に動物が訪問されるというだけで、他者とのコミュニケーションが自ずと活性化するというわけではないことを職員らが評価しているといえる。参加高齢者は「犬が好きである」という項目は高い評価を持続している。つまり、高齢者が犬に友好を示すことは職員からも読み取れるが、それが必ずしも認知症高齢者のコミュニケーションの活性化にはつながらないと感じていることが明らかになった。さらに、認知症対象者のAAAにおける参加中のコミュニケーションのビデオ観察からは、犬の行動や状態に関する発話は初めから比較的多く見られており、継続して分析中である。

これまで、高齢者に対しては、動物が存在することによって社会相互作用が促進されるという結論が導かれていた。この社会相互作用に影響する過程について、本研究で調査をすると、ケア職員は動物の存在が短期間に対象者のコミュニケーションや関心を期待するほどには促進しないと認識していることが明らかになった。それと同時に継続的長期的介入が、対象者の関心を抱かせ、コミュニケーションを楽しむことにつながると認識していることがわかった。AAAという場が動物と高齢者が一対一で対峙する場ではなく、発展的な会話が出現していることがわかった。他の参加者やボランティア、ケア職員がそれぞれの役割や立場から参加することにより会話や関係性がより発展したことについても明らかである。すなわち、動物を活用したアクティビティやセラピーは、その場を構成する人の力にも効果が大きく委ねられているともいえるだろう。ボランティアや職員の場を盛り上げようという会話、また認知症高齢者の反応を細やかな視点で読み取り、わずかな関心をも誘発させ、会話を発展していく入の力があってこそ、認知症高齢者の関心やコミュニケーションが発展していくことが明らかになった。
女性ホルモンと免疫機能の変動からみた中高年女性の運動の効果に関する研究

女性ホルモンの減少と運動が免疫機能および血清脂質に与える影響について検討した。4054歳の閉経期周辺の女性30名を対象に運動を中心とした教室を開催し、教室開始前、6カ月後および1年後の運動の影響について観察した。運動教室は週1回、90分とし、運動プログラムは有酸素運動(4060%VO_2 max)を中心に行った。また、参加者には教室開始時から1週間、毎日歩数を記録させ、その後に1日の歩数が2,000歩増となるように歩行を促した。結果の概要は以下のようであった。1.一日あたりの平均歩数について:対象者の一日あたりの平均歩数は教室開始後1週間では約6,000歩であったが、その後1ヶ月で約8,000歩となり有意差が認められた(p<0.01)。2ヶ月以降も約8,7009,100歩の間で推移した。2.月経状態(有経群と閉経群)による免疫機能および血清脂質の変化について:リンパ球増殖能とIL-2産生能において、初期値の比較では両群に差異は認められなかった。NK活性では、有経群で高値傾向を示したが有意は認められなかった。その後の変化では、有経群のリンパ球増殖能において6ヶ月後に増加傾向(約10%)を示し、1年後に有意な増加(28%)を示した(p<0.01)。閉経群では、6ヶ月後と1年後で増加傾向(約612%)を示した。IL-2産生能は、両群ともに1年後に有意な増加(約7080%)を示した(p<0.01)。血清脂質の初期値の比較では、TC(有経群:207mg/dl,閉経群:226mg/dl)、TC/HDL(有経群:3.81,閉経群:4.39)、LPO(有経群:3.2nmol/ml,閉経群:3.7nmol/ml)でそれぞれ閉経群が高値傾向を示し、HDL(有経群:58mg/dl,閉経群:55mg/dl)では閉経群が低値傾向を示した。その後の変化では、有経群のTCで1年後において約6%、閉経群で6ヶ月後において約13%それぞれ減少し、改善傾向を示した。HDLでは、両群で6ヶ月後と1年後において有意に高値を示した(p<0.1p<0.01)。TC/HDLでは、両群ともに6ヶ月後と1年後に有意な改善が認められた(p<0.1p<0.05)。以上の結果から、運動はホルモン環境に影響されることなくリンパ球機能および血清脂質を改善することが明らかとなった。このことから、継続的な運動は閉経期女性の健康の保持増進に好影響を及ぼすものと思われた。

TC/HDLでは、両群ともに6ヶ月後と1年後に有意な改善が認められた(p<0.1p<0.05)。以上の結果から、運動はホルモン環境に影響されることなくリンパ球機能および血清脂質を改善することが明らかとなった。このことから、継続的な運動は閉経期女性の健康の保持増進に好影響を及ぼすものと思われた。
バイオフィルムの形成を阻害する新規糖付加ペプチドの機能解析と利用

これまでに黄色ブドウ球菌のバイオフィルム(BF)の形成を阻害するLK(Glc)G (Kのε-アミノ基にGlucoseを付加)を見出した。LK(Glc)Gは細胞増殖を阻害し、BF形成時の接着様式を変化させることを明らかにした。一方、LK(Glc)GのBF阻害作用はKのε-アミノ基をアルキル基で修飾した場合には消失し、また、LやGの欠失によって減弱した。これまでに、メイラード反応により糖付加した食品由来タンパク質を分離源として得た新規ペプチドの中から黄色ブドウ球菌のバイオフィルム(BF)の形成を阻害するペプチドをスクリーニングし、LK(Glc)G (Kのε-アミノ基にGlucoseを付加)を得た。また、その作用機構について検討を行ってきた。阻害活性の発現に重要なペプチドの構造を明らかにすることを目的として、まずKのε-アミノ基に糖(Fructose、Maltose)を付加した時のBF阻害活性を調べた。その結果、Fructose、Maltoseを付加しても、Glucoseを付加した場合と同等のBF形成阻害作用が認められた。次に、Glc付加時のBF阻害作用が、Kのε-アミノ基の修飾に伴う等電点の変化に起因しているのかを調べるために、当該アミノ基をアセチル化したLK(Ac)GのBF阻害作用を調べた結果、BF形成阻害作用は認められなかった。また、Lのα-アミノ基をアセチル化した場合、Lのα-アミノ基とKのε-アミノ基の両方をアセチル化した場合についても、BF形成阻害作用は認められなかった。これらの結果より、LKGのBF阻害作用が発現するためにはKのε-アミノ基が糖類によって修飾されていることが重要であることが示唆された。次に、LK(Glc)GのLを欠失させたK(Glc)G、Gを欠失させたLK(Glc)のBF形成阻害活性を調べた。その結果BF形成阻害活性の強さはLK(Glc)G>LK(Glc)>K(Glc)Gの順となった。したがって、糖付加だけでなくペプチドの鎖長もBF形成阻害活性に重要であることが明らかになった。バイオフィルムとは吸着担体上に形成した微生物フィルムのことを指す。一旦形成されて成熟化してしまうと洗浄・殺菌が困難になるため、食品衛生上その形成防止が重要となる。本研究では、メイラード反応により糖付加した食品由来タンパク質を分離源として得た新規ペプチドの中から黄色ブドウ球菌のバイオフィルムの形成を阻害するペプチドをスクリーニングし、LK(glc)G (Kのε-アミノ基にGlucoseを付加)を得た。これまでに、本ペプチドを固相合成し、LK(glc)Gはバイオフィルム形成阻害作用を示すが、glcを付加していないLKGは示さないこと、LK(glc)Gは黄色ブドウ球菌の増殖速度を低下させることを明らかにしている。LK(glc)Gがバイオフィルム形成阻害作用を示す機構を調べた。まず、LK(glc)Gがethidium bromide染色性に及ぼす影響を調べた結果、染色性の増加は認められなかった。LK(glc)Gはクロラムフェニコール感受性にも影響を及ぼさなかった。したがって、LK(glc)Gには細胞膜を損傷させる作用や薬剤排出作用を低下させる作用はないことが示唆された。走査型電子顕微鏡でLK(glc)Gがバイオフィルムの形態に及ぼす影響を観察した結果、黄色ブドウ球菌の接着量が減少していることが確認され、同時に接着様式が変化している可能性が示された。LK(glc)Gの界面活性作用を調べた結果、バイオフィルム形成阻害作用を示すために必要な濃度の界面活性剤と比べて低く、バイオフィルム形成阻害作用を示さないLKGとはほぼ同等であった。したがって、LK(glc)Gの界面活性作用は接着様式の変化の直接的な原因ではないことが示唆された。平成23年度は最も時間を要すると予測される作用機構に関する検討に時間を割いた。現段階ではまだ作用機構の特定に至っていないものの、作用機構について重要な手がかりとなるデータを蓄積してきている。現在、バイオフィルム形成時に接着に重要な役割を果たす多糖類が分泌されるのかを、コンゴーレッド染色により明らかにするべく検討を行っている。一方、強いバイオフィルム形成阻害作用の発現に重要な糖の構造についても同時に検討を行っているが、糖によって付加しやすさが異なり、ペプチドの生成効率に差が生じてしまうため、糖付加率向上、付加の確認、また、その後の濃度調整に時間を要している。LK(glc)Gのバイオフィルム形成阻害スペクトルではバイオフィルムを十分に形成する実験系を構築中である。以上のように、検討予定の各実験項目について同時並行で基礎検討を行っている段階であり、データを公表できる段階には至っていない。(作用機構について)これまでの検討でLK(glc)Gは接着様式の違いを生じさせる可能性が示された。そこで現在、LK(glc)Gが接着に重要な役割を果たす多糖類の分泌を抑制するのかを検討している。(バイオフィルム形成阻害作用の発現に重要な糖の構造について)

これまでペプチドへの糖の付加には加熱を利用していたが、還元剤を利用することで糖付加率を向上させることが可能になると考えられる。今後、このようにして糖付加率を上げたサンプルから目的のペプチドを精製する系を確立したいと考えている。一方で、LK(glc)Gのバイオフィルム形成阻害活性を示すために必要なアミノ酸や解離基についても検討を行うべく、LK(glc)やK(glc)G、N末端およびKのε-アミノ基をアルキル化したLKGを合成して作用を調べていく。(LK(glc)Gのバイオフィルム形成阻害スペクトル)現在、保有している微生物株ではバイオフィルムの形成が十分でない場合があるので、各種微生物についてバイオフィルムを形成させ、様々な評価を行っている実績を有する研究者から微生物株を分譲してもらい、LK(glc)Gのバイオフィルム形成阻害スペクトルを調べていく。(LK(glc)Gの固定化の可能性について)これまでに、N末端およびKのε-アミノ基について、アルキル化したペプチドを合成している。ここで、修飾してもバイオフィルム形成阻害効果に影響がない解離基を明らかにし、その解離基を利用して固定を行う予定である。実験上の主たる支出は薬品(30万円)、消耗品(40万円)、質量分析装置借用費(7万円)である。また、バイオフィルムの形成・評価系を有している研究者を訪問し、バイオフィルムをよく形成する微生物株の分譲をお願いするとともに実験手法を教えていただく(旅費5万円)。食品科学工学会第59回大会において成果発表を行う(代表者と発表補助者の旅費15万円)。さらに実験補助者に謝金を支払う(3万円)。
ES細胞を用いた新しい免疫制御法に関する研究

NKT細胞は自然免疫と獲得免疫をつなぐ重要な免疫制御性T細胞の一つである。免疫制御におけるNKT細胞研究の今後の発展を考えた場合、NKT細胞の操作・移入により免疫寛容状態を人為的に誘導できるかどうかが重要なポイントである。またより強固で安全な免疫制御法を確立するためにはその際の分子メカニズムを詳細に知る必要がある。我々は本研究によりNKT細胞の操作・移入による人為的な免疫制御法の確立に向けて、ES細胞など未分化細胞からの樹状細胞やNKT細胞の誘導が可能であるかどうか検討した。またその際の分子メカニズムと制御法について検討を行った。まず、マウスES細胞を試験管内でOP9細胞とGM-CSFを用いて培養することで樹状細胞様の細胞を分化・誘導し、NKT細胞との共培養に用いた。ES細胞由来樹状細胞はCD11cやCD80/86を発現しており、α-GalCerをパルスしてからNKT細胞と共培養するとサイトカイン産生を誘導することが可能であった。この際、IL-10存在下で培養すると、NKT細胞、樹状細胞ともに炎症性サイトカイン産生の能力が低下し、逆にIL-10産生性が亢進した。NKT細胞の繰り返し刺激による樹状細胞側のIL-10の誘導は、生体内の樹状細胞で見られるよりは軽度であった。本研究で我々はPLA2のひとつiPLA2の異常により生体内でNKT細胞の比率が高まることを見出した。iPLA2の阻害剤BELを用いて胎仔胸腺培養を行うとNKT細胞の比率が増加し、NKT細胞の分化においてiPLA2の酵素活性が重要な役割を果たしていることが示唆された。骨髄幹細胞や胎児肝臓からの試験管内T細胞誘導においてNKT細胞を分化させることは困難であったが、このiPLA2機能を制御することでNKT細胞の分化効率が変化する可能性が示された。NKT細胞は自然免疫と獲得免疫をつなぐ細胞として重要な位置を占めている。本研究では、まずNKT細胞のサイトカインパターンの変化をもたらす因子の特定、メカニズムの解析を試みた。α-GalCerで頻回刺激したNKT細胞とナイーブなNKT細胞を用意し、そのクロマチンリモデリングについてChip assayにより解析した。その結果、IL-4/IL-13 (Th2)及びIFN-γ(Th1)のローカスはナイーブと刺激後でヒストンのアセチレーションに大きな違いは認められず、クロマチンレベルではない、おそらくシグナル伝達系の中でNKT細胞のサイトカイン産生パターンの変化が生じていることが推定された。また、我々は以前NKT細胞が樹状細胞機能に影響を及ぼすことを見出している。そこで、ES細胞由来樹状細胞を作製し、これにNKT細胞を作用させた際の樹状細胞側の変化について検討した。まず、マウスES細胞を試験管内でOP9細胞とGM-CSFを用いて樹状細胞に分化させた。この細胞はCD11cやCD80/86を発現しており、樹状細胞の特徴を兼ね備えていた。この分化させた細胞にα-GalCerをパルスしNKT細胞と共培養した後、樹状細胞側の変化を見た。その結果、脾臓由来の樹状細胞の場合と異なり、MHC classII、CD40、CD80/86の発現変化(刺激により上昇し刺激を繰り返すと変化しにくくなる)は軽微にとどまっていた。

また、サイトカインの産生(繰り返し刺激でIL-10優位となる)もごく少量しか見られなかった。NKT細胞は自然免疫と獲得疫をつなぐ重要な免疫制御性T細胞の一つである。我々は本研究によりNKT細胞の操作・移入による人為的な免疫制御法の確立に向けて、ES細胞など未分化細胞からの樹状細胞やNKT細胞の誘導が可能であるかどうか検討した。またその際の分子メカニズムと制御法について検討を行った。まず、マウスES細胞を試験管内でOP9細胞とGM-CSFを用いて培養することで樹状細胞様の細胞を分化・誘導し、NKT細胞との共培養に用いた。ES細胞由来樹状細胞はCDllcやCD80/86を発現しており、α-GalCerをパルスしてからNKT細胞と共培養するとサイトカイン産生を誘導することが可能であった。この際、IL-10存在下で培養すると、NKT細胞、樹状細胞ともに炎症性サイトカイン産生の能力が低下し、逆にIL-10産生性が亢進した。NKT細胞の繰り返し刺激による樹状細胞側のIL-10の誘導は、生体内の樹状細胞で見られるよりは軽度であった。本研究で我々はPLA2のひとつiPLA2の異常により生体内でNKT細胞の比率が高まることを見出した。iPLA2の阻害剤BELを用いて胎仔胸腺培養を行うとNKT細胞の比率が増加し、NKT細胞の分化においてiPLA2の酵素活性が重要な役割を果たしていることが示唆された。骨髄幹細胞や胎児肝臓からの試験管内T細胞誘導においてNKT細胞を分化させることは困難であったが、このiPLA2機能を制御することでNKT細胞の分化効率が変化するかどうか、今後検討する予定である。
非平衡・非一様・非従来型液体のガラス転移の研究

(1)非平衡ガラス転移について:(a)昨年度に引き続きアクティブマターの新規モデルの開発とその解析を行った。非マルコフ過程に従うランジュバン方程式では、散逸と揺らぎの二つの緩和時間がある、その両方が等しい場合が平衡系である。一方、揺らぎの緩和時間のみを有限にしたモデルが、最近研究されているアクティブマターである。我々は散逸の緩和時間も系統的に変化させたモデルを考案し、その解析を行った。その結果、その密度が抑えられ、超一様系が存在することが明らかになった。その指数は非整数でありこれまで発見された超一様性のモデルのいずれにも属さないのものである。(b)標準的なアクティブマターの模型であるAOUPモデルのガラス転移の解析を行った。従来にはない大きな「非平衡度」領域を幅広く探索し、その領域での動的不均一性を解析した。我々の解析結果は動的相関などに際立った相違が現れることを示唆している。(c)コロイド系とガラス系のジャミング転移近傍の非線形レオロジーと可逆不可逆転移について解析を行った。ジャミング転移点より低密度領域においてもその動的挙動は極めて多彩であり、粒子軌道は不可逆的になりうる。不可逆軌道の一部は、応力応答として巨視的に観測できることを明らかにした。また急冷したガラス系の応力応答の解析を行い、その非線形レオロジーが急冷速度と振動シアの振幅に大きく依存する事を明らかにした。(2)非一様ガラス転移について:ランダムピニング系のガラス相における残留エントロピーとダイナミクスの計算から、metabasin中のダイナミクスが残っており、ランドスケープの階層性に由来する残留エントロピーが有限であることを示した。(3)非従来系のガラス転移について:ultrasoft系の解析を行い、ガラス転移線上に起こる動的特異点付近でのStokes-Einstein則の破れを定量的に評価した。(1)非平衡ガラス転移について:(a)新規アクティブマター模型の提案と、新しいタイプの超一様性の発見は予想していなかったことである。超一様性はいくつかの非平衡模型で発見されているが、我々の指数は、それらのいずれとも異なる。さらにこの系は動的に揺らいでいる系であり、これまでの静的なモデルとは本質的な相違がある。その意味で今後研究が発展的に進むことが期待である。しかし今年度の解析はまだ限定的でさらなる系統的な解析が必要である。(b)AOUPモデルのガラス転移の研究の結果は、アクティブガラスの本質的には平衡ガラスと大きく変わらないという先行研究の結論に反するものであり、意義が大きい。しかしその相違の定量的な評価、物理的な起源についての解析は今後の課題である。(c)ガラス系とジャミング系の非線形レオロジーと可逆不可逆転移の問題では、多くの知見と成果が得られた。しかしそれ以上に、多くの課題が浮上し、この問題の奥の深さと今後の発展の可能性が明らかになった。その課題を顕在させたことが最大の成果かもしれない。(2)非一様ガラス転移について:プロジェクトとしては終盤となり解析と論文出版を行った。課題は多く残されているものの高い評価を得られる結果となった。(3)非従来系のガラス転移について:従来の典型的な系では見られないガラス転移の挙動、とくに大きなStokes-Einstein則の破れが成果である。この系の特異ダイナミクスはほぼ解析し尽くしたが、背後にあるであろう液体のポリアモルフィズムについては、今後の課題として残された。H31年度は、研究の三つの柱のうち、(1)非平衡系のガラス転移を数値的解析を中心に、研究を実施する。(a)アクティブマター系で、既に我々が明らかにした、超一様性を示すパラメータ領域のダイナミクスも解析を開始する。(b)アクティブマターのガラス転移においては、今年度は解析をさらに進める。特に、動的不均一性に注目し、システムサイズ依存性、質量依存性(ダイナミクス依存性)を詳細に解析し、ボンド相関長などを通した特徴的な長さの抽出を目指す。これにより非平衡系特有の揺らぎのガラス転移における本質を抽出する。(c)ガラス系、ジャミング系の可逆不可逆転移と非線形レオロジーの解析をさらに進める。これまでほとんど手続かずであったジャミング点の直近、臨界領域を開拓する。このジャミング転移点は、ジャミングをする前の母体となる液体の構造に敏感に依存する。つまり圧力を急上昇させる前のアニールを充分に行うとより高密度のジャミング状態が得られる。そのクロスオーバはMCT転移点に支配されている。我々は、液体をMCT転移点以下で系統的にアニールさせ、ジャミング転移点近傍の不可逆転移とレオロジーを詳細に解析する。これにより、ジャミング転移点以下でも、シアにより誘引されるシアジャミング現象や、線形応答領域(弾性領域)と流動領域(降伏領域)の中間相である非線形応答領域に探索を行う。これらの解析は、可逆不可逆転移、降伏転移、ジャミング転移、ガラス転移、そして新しいガラス転移相として脚光を浴びているガードナー転移を統一的に理解する試みである。(1)ガラス転移のフラジリティの物理的起源は明らかにするべく、我々は、粒子間相互作用の一つのパラメータのみをコントロールすることで、最もフラジリティの小さいシリカ的ガラスと、最もフラジリティが大きいソフトコアガラスをシームレスに繋ぐことができる単純液体モデルを考案し、その数値解析を行った。

その結果、フラジリティと、緩和指数、構造、比熱、Stokes-Einstein則の破れとの相関を明らかにした。(2)我々はDF理論の代表的なモデルであるFredrickson-Andersen(FA)模型を、ランダムな不純物が付加されたベーテ格子上での解析をさらに推し進め、多体相関関数を理論的、数値的に解析することでこのランダムピニングFA模型の動的不均一性の性質を明らかにした。(3)アモルファス系の低周波振動特性は,ガラス転移やジャミング転移の物理の根幹と深く関係している.我々は,粒子直径が周期的に変動させた高密度粒子系における弾性応答について調べた結果,粒径振動の周波数に応じて,得られる各粒子の変位場の応答が,基準振動解析で得られる振動モードの固有ベクトルと高い相関をもつことが分かった.今回の測定は,通常の分子動力学法をごく短時間解くだけで済むため計算コストが抑えられる。このため,非常に大きな系での振動特性の計算が可能となり,アモルファス系特有の低周波数領域における局在モード等の理解に繋がることが期待される。(4)周期剪断下にある粒子系に対する剪断振幅を増大させると,粒子軌道は可逆軌道から不可逆軌道へと変化する。特に希薄な系の場合,不可逆軌道を示す粒子数は剪断振幅に対して臨界点を境に連続的に増大する非平衡相転移(吸収状態転移の一種)が発見されている。ところが,高密度系での振舞いは余り理解されていなかった.我々は高密度系での上記問題を分子動力学法により取り組んだ結果,降伏現象を起源とする,不連続型の吸収状態転移を発見した。ガラス転移、ジャミング転移の平均場理論の研究はこの数年で急激に進んでいるが、我々の研究は、理論研究を有限次元のシミュレーションで検証することに成功しているほか、平均場理論の枠組みでは捉えられない、多様なダイナミクスを明らかにしたものであり、多角的にガラス転移、ジャミング転移の基礎的理解に資する点で、本研究課題の主目的に沿った研究が着実に進んでいると考える。更にこれらの関連研究として、自己駆動する粒子を用いた高密度分散系(アモルファス系)の振動特性や、高密度分散系の粒子軌道に関する非平衡相転移について次年度への発展につながる重要な結果が得られている。一方で、非平衡ガラス系の研究の検討に際し、その準備的研究のためガラス転移点よりも低密度、高温における同一モデルの液体状態の統計力学的な性質を同定した結果、当初の予測に反し、非自明かつ新規な現象を示唆する結果が得られた。(1)非平衡ガラス転移について:(a)昨年度に引き続きアクティブマターの新規モデルの開発とその解析を行った。非マルコフ過程に従うランジュバン方程式では、散逸と揺らぎの二つの緩和時間がある、その両方が等しい場合が平衡系である。一方、揺らぎの緩和時間のみを有限にしたモデルが、最近研究されているアクティブマターである。我々は散逸の緩和時間も系統的に変化させたモデルを考案し、その解析を行った。その結果、その密度が抑えられ、超一様系が存在することが明らかになった。その指数は非整数でありこれまで発見された超一様性のモデルのいずれにも属さないのものである。(b)標準的なアクティブマターの模型であるAOUPモデルのガラス転移の解析を行った。
学習モジュール組立型eラーニングシステムの開発と授業デザインの研究

従来のeラーニングは、学習順序があたかもレールの上を走るかのごとく固定化され、それをいかにスムーズに学習させるかということに研究の焦点が置かれてきた。この研究では、eラーニングにおける学習コンテンツの順序が固定化せず、コンテンツと学習機能をモジュール化し、教師がモジュールを自由に組み立て、授業設計することを可能とした「モジュール組立型eラーニング」の開発した。モジュール組立型により、eラーニングにおける新しい学習のプロセスが開発される契機となることが期待される。学習モジュール組立型eラーニングとして、必要なモジュールの洗い出し、検討を行った。たとえば、ドリル系モジュール、ディスカッション系モジュール、アセスメント系モジュールなどのカテゴリーで、それぞれいくつかのモジュールの形態を創出した。また、実際にシステムとして、プログラミングを行って、プロトタイプを作り上げることができた。今回は、本研究の根幹である、学習モジュール組立型eラーニングシステムのプロトタイプを構築した。まだ改善の余地もあるが、今年度はそれを実際に使ってさらなる改良を行う予定である。すでに本研究用に構築したモジュール型eラーニングシステムのプロトタイプについて、実際に試験運用を行った。その中で様々な改善点の検討を行った。実施に運用すると、予期しない問題点が顕在化し、本システムの研究を進めるには、改善の余地があることがわかった。特に、自由記述式の問題形式については、もともとその性質上eラーニングするのは難しいが、自動添削の仕組みを新規に構築する必要がある。そのため、必要な仕様の検討も行った。今年度は、全体的にシステムを改良し、実際に教育の現場で使用して、研究を進める予定である。本研究の基盤となるモジュール組立型のeラーニングシステムの構築と改良を行った。昨年に引き続き、必要な学習モジュールの洗い出しと選定、基本仕様の検討と決定、プロトタイプの作成を行った。学習モジュールについては、既存のeラーニングシステムで採用されている機能の他、情報共有システムやSNSおよびコミュニケーションツールを盛り込んだ。様々なeラーニングシステムを構築して実際に運用している経験から、ログイン、履歴管理、セキュリティ管理など付随する仕組みについても詳細な仕様の決定と設計を行った。英語の授業を支援するシステムといえば、eラーニングを中心に様々なものが開発ざれ、実用化されているが、ほとんどが決められたタスクを決められた順序で進めることが前提となっており、そこに、教師が簡単にコンテンツの内容や提示順序を変更したり、追加したりすることはできない。また、その多くは個別学習や自学自習には向いているが、教師が授業目標や学生の特性を見極めながら、協調学習タスクをシステムに盛り込むことは、従来のeラーニングはきわめて限定的にしかできなかった。今回の研究により、個々の学習コンテンツや学習機能をモジュール化し、教師が授業の前にモジュールを自由に組み立て、授業設計することを可能とした「モジュール組立型eラーニング」の開発と、それを使った指導方法の研究を目指した。今回開発したシステムにより、教師は自分の授業を目で見ながら組み立てる。学習者はできあがった授業のフローを見ることができる。教師、学習者双方に授業デザインが可視化される。これは従来のeラーニングではできなかったことである。教師は、まず教員用画面で、学習モジュールを組み立てることから始まる。できあがった授業フローは、学生も教師も「授業の進行状況」で、今取り組んでいるタスクが、授業全体の流れの中でどの位置であるかが一目でわかる。タスクの種類は、多肢選択や空所補充問題のようなeラーニング型のもの、フォーラムやファイルダウンロードのような情報共有型のもの、アンケートやディスカッションエリアのようなSNS型なもの、小テスト機能など種多様な学習モジュールを用意する。この方式により、授業に新たなアプローチが可能となる。また、単にドリルをさせるのではなく、フォーラム(BSS)やチャット、アンケートなどコミュニケーションツールを使うことで、様々な授業のアイディアが生まれる環境を作り上げることができた。今回構築した学習モジュール組立型eラーニングを実際に使って、問題点や課題を抽出し、改良を加える。その改良版を使って、各種検証作業に入る予定である。平成29年度は主に、システムの完成度を高めることと、基本的な授業スタイルのプロトタイプを作る。システムについては、プロトタイプを運用し、PDCAサイクルにより改善・改良を進める。具体的には、プロトタイプを試用し(DO、効果・評価(Check)を行う。さらに必要な改善・改良(Act)を実施し、新たな機能、モジュールの追加、仕様の見直し(Plan)を行う。改良されたシステムを運用するという具合に、計画的に改良・機能追加を進める。PDCAのサイクルで一つ一つのモジュールを開発し、評価をしていく予定であるが、現時点で計画しているモジュールと機能は以下の通りである。ドリル系モジュール(多肢選択問題・並べ替え問題など)、コミュニケーション系モジュール(フォーラム・チャットなど)、教育管理系(アセスメント、ファイル提出、アンケート)、マルチメディア系(音声・ビデオクリップ)などである。(2)授業開発のPDCA授業開発については、プロトタイプを利用した授業実施(Do)、その後授業の評価を授業者および学生に対してアンケートにより行う(Check)。

その後、授業の改善を検討し、新たな授業を立案し(Plan)、以後、PDCAのサイクルに乗って授業方法の開発と改善を行いながら、いくつかの授業のプロトタイプを作成する。eラーニング・英語教材システム開発今回はプロトタイプの制作のために、物品費を支出したが、予定していた各モジュールの設計が完全に完了できなったためである。実験用eラーニングシステムの改良を計画しているが、その仕様の詰めに時間を要している。学習モジュールの設計とさらに改良を進めるために、引き続き改良をすることと、外部の専門家の知見を得るために使いたいと考えている。次年度は、実験用eラーニングシステムの改良の仕様をまとめ、外部業者にシステムの構築を依頼する計画である。
症候性ラトケ嚢胞の増大機序における炎症性サイトカインとアクアポリンの関与

視力視野障害やホルモン分泌不全を呈する、症候性ラトケ嚢胞の嚢胞増大機序の一つに、水チャンネルを司るアクアポリンが関与していることが判明した。また、ラトケ上皮細胞がアンドロジェン受容体を発現することにより、下垂体での炎症の誘発、ラトケ上皮の増殖に関与すると推測された。アクアポリンやアンドロジェン受容体は、症候性ラトケ嚢胞の治療における標的分子となりうると考えられた。症候性ラトケ嚢胞の嚢胞増大機序を解明し、治療法の開発の基盤を確立するために、嚢胞分泌液におけるサイトカイン、ムチン蛋白の発現とその意味について臨床病理学的検討した。【対象と方法】症候性ラトケ嚢胞20例を対象にMRIで信号域と大きさを測定し、内分泌機能評価をおこなった。また、嚢胞内容液の各種サイトカイン(IL1α, IL-1β, IL2, IL6, IL12, TNFα)および蛋白、HCGb、コレステロールの発現を、嚢胞内容液と病理組織のおいて定量し、免疫組織化学的および臨床理学的に検討した。5例においてはプロテオーム解析をおこなった。【結果】1.臨床的特徴:男性7例、女性14例で1:2と女性に多く、平均年齢は52歳、腫瘍径は平均21mmであった。T1で高信号のものが蛋白濃度が有意に高かった(p<0.001)。2.嚢胞内容液のプロテオーム解析では、サイトカインとして、IL1b precursor、IL-6、IL-12p40、TNFaの炎症性サイトカインを同定した。3.嚢胞内容液では、測定しえた症例の大部分でIL-6(6682pg/ml)とIL-1b(155.63pg/ml)を高濃度に認めた。4.下垂体前葉機能低下症をきたしたものが14例(66%)にみられ、病理標本ではラトケ上皮や前葉に炎症細胞浸潤を認めた。嚢法内容液のIL-6が、機能不全をきたした症例で有意に高い傾向を示した(p=0.05)。5.病理学的に慢性炎症を伴う症例では、TNFaやIL-6が嚢胞上皮に発現していた。【考察】ラトケ嚢胞は炎症性サイトカインを産生分泌することにより、下垂体炎を誘発する可能性が高い。現時点では不可逆的な下垂体機能不全に陥る前に手術で摘出することが推奨される。抗炎症剤の投与が効果をもたらす可能性も高い。今後、計画に従い、嚢胞増大の機序を解き明かす予定である。症候性ラトケ嚢胞の嚢胞増大機序を解明し治療法の開発の基盤を確立するため、嚢胞分泌液におけるサイトカイン、ムチン蛋白の発現とその意味について臨床病理学的検討した。【対象と方法】症候性ラトケ嚢胞25例を対象に臨床病理学的、放射線学的、および内分泌学的評価をおこなった。また、嚢胞内容液の各種炎症性サイトカインおよび蛋白、HCGb、コレステロール、アクアポリン、HCGb、GnRH、GnRHRの発現を、嚢胞液測定と病理組織のおいて免疫組織化学的に検討した。【結果】1.臨床的特徴:男性7例、女性18例と女性に多く、平均年齢は52.12歳、腫瘍径は平均21.5mmであった。T1で高信号のものが蛋白濃度が有意に高かったが(p<0.001)、下垂体機能障害との相関関係はなかった。2.嚢胞内容液では、大部分でIL-6とIL-1bを高濃度に認めた。3.下垂体前葉機能低下症をきたしたものが18例(72%)にみられ、病理標本ではラトケ上皮や前葉に炎症細胞浸潤を認め、半数以上の症例で慢性期の炎症変化がみられた。アクアポリンは下垂体前葉細胞に発現し、一部のラトケ嚢胞上皮にも発現が見られた。HCGbはラトケ上皮や下垂体中間葉嚢胞周囲細胞、頭蓋咽頭腫に発現が見られた。MIB1はラトケ上皮にはほとんど認めなかった。【考察】ラトケ嚢胞は中間葉嚢胞周囲細胞や頭蓋咽頭腫と同一のlinkageを有し、トルコ鞍、下垂体の閉じられた空間で、繰り返し炎症性サイトカインを含む分泌液の産生、吸収をおこなうことにより、下垂体前葉に慢性炎症を引き起こしている可能性が高い。今後、計画に従い、嚢胞増大、縮小の機序を解き明かす予定である。【はじめに】症候性ラトケ嚢胞の嚢胞増大機序を解明し、治療法の基盤を確立するため、嚢胞液におけるサイトカインの発現、蛋白濃度の意味につき臨床病理学的および生化学的検討をおこなった。【対象と方法】症候性ラトケ嚢胞28例を対象とした。

各種サイトカインおよび蛋白の発現を定量し、病理組織においてはホルモン受容体、AQP1、4、炎症性サイトカインと受容体の発現を免疫組織化学的に検討した。【結果】1.嚢胞液のプロテオーム解析でIL1b、IL-6、IL-12p40、TNFαを同定し、その後の症例でも高濃度のIL-6、IL-1bを測定した。3.前葉機能低下症は75%にみられ、前葉に炎症細胞浸潤を認めた。嚢胞液のIL-6濃度が、機能不全をきたした症例で有意に高かった(p=0.05)。4.慢性炎症を伴う症例では、TNFαやIL-6がラトケ上皮に発現した。ホルモン受容体ではandrogen receptor(AR)のみが50%の症例でラトケ上皮に過剰発現を認めた。ラトケ上皮にAQP1を発現するものが90%、AQP4を発現するものが40%にみられた。AQP4陽性例の嚢胞液蛋白濃度はAQP4陰性、AQP1陽性例に比較して有意に低濃度であった(p=0.02)。IL6-RおよびTNF-R1はラトケ上皮に陰性であったが、TNF-R2は27%で陽性であった。【考察】ラトケ嚢胞はARの過剰発現により、マクロファージ遊走と炎症の誘発、および上皮増殖に関与すると考えられた。嚢胞蛋白濃度の違いは、ラトケ上皮に発現するAQP4のためと考えられ、嚢胞増大機序にAQPは関与すると推測された。ラトケ上皮が炎症性サイトカインによる損傷を受けないのは、受容体を有しないか、death domainを含まないTNF-R2のためと考えられた。【結語】ARおよびAQPは、症候性ラトケ嚢胞の治療における標的分子となりうると考えられた。1.当初予測した症例数に臨床例が足りていない(約60%)。2.培養条件が一定化せず計測値に影響を与えている。3.一部の抗体において、免疫染色状況が一定化しない。24年度が最終年度であるため、記入しない。1.症例数は年によって増減があるため、今までどおりに丁寧に説明し治療をおこなっていく。2.培地を工夫する。短い期間(5日以内)で測定する。In vitroでのラトケ上皮細胞への炎症刺激、抑制実験は今回は見合わせることにした。3.免疫染色については抗原賦活条件、pH、温度、希釈をととのえていく。
植物細胞内での内因性ストレス応答と有用物質生産

天然甘味剤としてすでに実用化されているステビア植物由来の甘味成分は、ステビオールの骨格に配糖化された構造の数種の化合物である。これらはステビアレバウディアナ属にのみ蓄積され、乾物あたり5-10%に達することが知られている。ステビオール骨格は、植物成長ホルモンであるジベレリンの前駆体であるカウレン酸から合成される。カウレン酸はHMG-CoA還元酵素が律速段階であるメバロン酸経路で合成されるので、(1)この植物では、メバロン酸経路が異常に活性化されており、過剰蓄積されるメバロン酸をカウレン酸に導き、(2)すべてのカウレン酸からジベレリンを合成するとホルモン作用が過剰発現してしまうので、(3)カウレン酸をステビオールへ変換できる酵素を獲得し、(4)ステビオールは水に不溶性であるので、配糖化することで水溶性を付与して細胞内移行を可能にして、(5)液胞にステビオール配糖体(ステビア甘味剤)として蓄積する、との仮説をたてた。平成4年度では、ステビア葉から2種の配糖化酵素を単離精製し、基質特異性や基質親和性、金属要求性、分子量、反応の最適pHなどを明らかにし、ステビア甘味配糖体はこれら2種類の配糖化酵素の作用によって合成されると結論した。平成5年度の研究において、ステビア葉から調製した葉緑体チラコイド膜に存在するHMG-CoA還元酵素の活性は、栽培種であるホウレン草チラコイドでの活性よりも160-300倍も高く、また同じキク科の野生種、セイダカアワダチソウのチラコイドより、約20倍の活性であった。しかしながら、ミクロゾーム画分と可溶性画分のHMG-CoA還元酵素は3種の植物ともほぼ同じ活性を示した。ステビアとセイダカアワダチソウのチラコイド膜の酵素はHMG-CoAに対してほぼ同等のKm値を示し、特異的阻害剤メバスタチンに対する阻害にも差は認められなかった。これらの事実は、ステビアでは数多くの機能性分子の合成に利用されるメバロン酸が、他の植物に比べて過剰蓄積する代謝異常が起こり、カウレン酸に変換することで処理するが、カウレン酸をステビオールに変換することで、メバロン酸過剰蓄積を回避して、生存を計っていることが検証できた。今後はなぜメバロン酸が過剰に合成される必要があるのかを明かにし、ステビア甘味剤を大量に蓄積させるために、ステビア甘味剤合成系の生化学的、分子生化学的知見を集大成して、絞り込まれた目的遺伝子を増幅させたトランスジェニック、ステビア植物の創成を目指す。ステビア植物は、乾物重当り1015%ものステビオサイドを蓄積することが知られており、ステビオサイドは天然甘味剤として利用されている。ステビア植物が何故多量のこれらの化合物を合成し、どこに蓄積するのかについて明らかにすることが本研究の目的である。