hpprc/llmjp-kaken huggingface dataset:
大規模カオスニューラルネットワークのダイナミクスの解析とその応用に関する研究

本研究では、生物のニューロンの重要な特性である相対不応性とアナログ性を考慮したカオスニューロンモデルをスイッチト・キャパシタ回路技術を用いて集積回路化した。このカオスニューロン回路は多数の入力の加算を容易に行うため電流入力とした。そのため、入力部に特別に設計した電流電圧変換回路を取り付けた。さらに、多数のカオスニューロンを結合して大規模なカオスニューラルネットワークを構築するために、シナプス回路を集積回路化した。ここで各シナプスでアナログ値の結合重みを記憶しておくために、カレントコピヤ-をサイクリックに使用して各重みを定期的にリフレッシュする電流モードシナプス回路を開発した。上記のカオスニューロンチップとシナプスチップを組み合わせ、小規模ではあるが必要な機能を全て持ったカオスニューラルネットワークを構築し、このネットワークにより以下の3つの基本的な問題について実験を行った。1)動的連想記憶:実験により、生物が行うようなダイナミックな記憶空間のカオス的検索が確認された。2)最適化問題の解法:例として巡回セールスマン問題を解いた。結果として、従来の方法よりきわめて優れた解法能力を確認できた。3)カオスの同期:ネットワーク中のカオスを協調させ同期的に動作させることができた。このシステムの挙動は実時間で観測可能なので、これを更に大規模に拡張してその振る舞いを解析することによりカオス結合系としてのネットワークが行う情報処理過程を力学的または情報科学的に解析することができる。このようなネットワークのさらなる大規模化と多次元同時並列観測システムの構築が今後の課題である。ここで、各シナプスでアナログ値の結合重みを記憶しておくため、カレントコピヤ-をサイクリックに使用して各重みを定期的にリフレッシュする電流モードシナプス回路を開発した。このシステムの挙動は実時間で観測可能なので、これを更に大規模に拡張してその振る舞いを解析することにより、カオス結合系としてのネットワークが行う情報処理過程を力学的または情報科学的に解析することができる。
ボルナ病ウイルス感染動物における発病機序解明の基礎的研究

本年度は昨年度に引き続き、ボルナ病ウイルス(BDV)の疫学調査、特に様々な疾病に罹患し病理解剖に付された馬138頭について抗体陽性率と疾病分類を調査した。まず始めに、ウエスタンブロット法による血清中BDV-p40とp24に対する抗体検査を行なった。その結果、病理解剖馬の陽性率は、BDV-p40 28.3%(39/138)、BDV-p24 14.4%(20/138)、両抗原に対して10.9%(15/138)が陽性であった。その疾病別内訳は、運動器疾患馬でBDV-p40 43.6%(17/39)、BDV-p24 45.0%(9/20)、神経系疾患でBDV-p40 12.8%(5/39)、BDV-p24 15.0%(3/20)、消化器系疾患で、BDV-p40 23.1%(9/39)、BVD-p24 15.0%(3/20)、その他の疾患では、BDV-p40 20.5%(8/39)、BDV-p24 25.0%(5/20)を示し、p-40,24いずれの抗原に対しても運動器疾患馬で40%以上の陽性率が認められた。さらに、顕著な歩行異常を呈した一例の脳内BDV-RNA(p24)検出をRT nested-PCR法で行った結果、脳内の数箇所からBDV-p24が増幅され、ISH及びIHCによる組織内のBDV-RNA、抗原検索により脳神経細胞にBDV陽性シグナルが同一部位で認められた。そこで、脳内抗原陽性部位におけるIL-4、IL-10、IL-12、TNF-α及びINF-γのmRNA遺伝子発現をRT-PCR法で調べた結果、非感染個体の同一部位と比較して抗原陽性部位におけるTNF-αとIFN-γmRNA遺伝子発現が亢進していた。一方、IL-12 mRNA遺伝子の発現は、BDV陰性個体で発現レベルが増加していた。また、IL-4とIL-10mRNA発現は、BDV感染の有無にかかわらず認められなかった。一般的に、TNF-αは、アストロサイトやミクログリアから産生されオリゴデンドロサイトに傷害性に働き、炎症性脱髄のエフェクターと考えられ、アストロサイトにMHC class I抗原を誘導する。IFN-γはオリゴデンドロサイトにMHC class I抗原を誘導することが知られ、その結果細胞傷害性T細胞の標的になる。本症例は、BDVの感染と脱髄、神経食現象が観察されていることから、上記のサイトカインが関与していることが示唆され、BDVの発症にこれらサイトカインの産生が引き金になっている可能性があり、BDV感染とサイトカイン産生の関係について詳細な研究が必要と思われる。本年度の研究は、主に家畜におけるボルナ病ウイルス(BDV)の疫学調査とその遺伝子レベルの比較解析を試みることを目的として、ウマにおける疫学的調査を行った。その調査過程で、突然の発熱後、神経症状と起立困難を呈したBDV抗体陽性妊娠馬1例を発見し、BDVの検索を行ったところ母馬及びその胎子の中枢神経からBDV-RNAが検出されBDVの垂直感染の可能性を示唆する結果を得た。本症例馬は、年齢11歳、妊娠8カ月齢のサラブレッドで、急性経過で神経症状を呈し起立困難で予後不良と診断され、病理解剖に付された。本症例馬と胎子由来の血清、脳脊髄液中のBVD抗体検査の結果、母馬の血清及び脳脊髄液中にBDV-p40とp24に対する抗体を検出したが、胎子は陰性であった。母馬と胎子の脳、PBMC及び臍帯血についてRT nested-PCR法でBDV-RNAp24領域の検出を行った結果、母馬の脳及び胎子の脳、PBMC及び臍帯血からBDV-p24が増幅され、それらの増幅されたBDV-p24領域の塩基配列を決定した結果、両個体に存在したBDV-p24の塩基配列は一致し、これまで報告されたヨーロッパ由来のStrain V.He/80,WT-1の塩基配列と高い相同性を示した(96.3-99.7%)。塩基配列に基ずくアミノ酸配列の相同性は100%であった。一方、ISHによる組織内のBDV-RNA検索の結果、母馬と胎子の脳組織においてBDV陽性シグナルが認められ、母馬では中枢神経系の複数箇所で陽性シグナルが認められたが、胎子は大脳、海馬及び間脳と限局していた。本症例は、ボルナ病ウイルスの垂直感染例の報告としては初めてであり、これまで不明であった伝播経路について新たな知見を得た。これまでに、妊娠馬及び胎子を対象としたBDVの疫学調査が行なわれていない事から今後も調査を継続し、垂直伝播の頻度と機序について調査する必要がある。この知見は学術雑誌に現在投稿中である。

その結果、病理解剖馬の陽性率は、BDV-p40 28.3%(39/138)、BDV-p24 14.4%(20/138)、両抗原に対して10.9%(15/138)が陽性であった。その疾病別内訳は、運動器疾患馬でBDV-p40 43.6%(17/39)、BDV-p24 45.0%(9/20)、神経系疾患でBDV-p40 12.8%(5/39)、BDV-p24 15.0%(3/20)、消化器系疾患で、BDV-p40 23.1%(9/39)、BVD-p24 15.0%(3/20)、その他の疾患では、BDV-p40 20.5%(8/39)、BDV-p24 25.0%(5/20)を示し、p-40,24いずれの抗原に対しても運動器疾患馬で40%以上の陽性率が認められた。さらに、顕著な歩行異常を呈した一例の脳内BDV-RNA(p24)検出をRT nested-PCR法で行った結果、脳内の数箇所からBDV-p24が増幅され、ISH及びIHCによる組織内のBDV-RNA、抗原検索により脳神経細胞にBDV陽性シグナルが同一部位で認められた。そこで、脳内抗原陽性部位におけるIL-4、IL-10、IL-12、TNF-α及びINF-γのmRNA遺伝子発現をRT-PCR法で調べた結果、非感染個体の同一部位と比較して抗原陽性部位におけるTNF-αとIFN-γmRNA遺伝子発現が亢進していた。一方、IL-12 mRNA遺伝子の発現は、BDV陰性個体で発現レベルが増加していた。また、IL-4とIL-10mRNA発現は、BDV感染の有無にかかわらず認められなかった。一般的に、TNF-αは、アストロサイトやミクログリアから産生されオリゴデンドロサイトに傷害性に働き、炎症性脱髄のエフェクターと考えられ、アストロサイトにMHC class I抗原を誘導する。IFN-γはオリゴデンドロサイトにMHC class I抗原を誘導することが知られ、その結果細胞傷害性T細胞の標的になる。本症例は、BDVの感染と脱髄、神経食現象が観察されていることから、上記のサイトカインが関与していることが示唆され、BDVの発症にこれらサイトカインの産生が引き金になっている可能性があり、BDV感染とサイトカイン産生の関係について詳細な研究が必要と思われる。
HER2陽性乳癌、胃癌におけるheregulinによる抗HER2薬の効果予測

HER2遺伝子増幅を有する乳癌細胞株、胃癌細胞株にヘレギュリンを接触するとラパチニブ、トラスツズマブに対する薬剤感受性が低下したが、T-DM1では低下しなかった。SKBR3、N87にヘレギュリン遺伝子を導入し、ラパチニブとトラスツズマブに感受性が低下したが、T-DM1では低下しなかった。N87ヘレギュリン導入株をマウスに移植し、ラパチニブ、トラスツズマブでは感受性低下が認められたが、T-DM1では変化が認められなった。トラスツズマブに耐性となったHER2陽性乳癌、胃癌患者の治療後癌組織のヘレギュリン発現が増加していた。癌治療のテーラーメイド化を推進するために、治療効果を予測するバイオマーカーの同定は重要である。HER2陽性乳癌、胃癌患者の血漿や組織におけるheregulinの発現と抗HER2薬に対する感受性との関連を調べ、そのバイオマーカーとしての意義を検討する。1)HER2陽性の乳癌、胃癌細胞におけるheregulin高発現の機能解析:HER2陽性胃癌、乳癌細胞株を用いて、heregulingの強制発現株を作成。コントロールとしてempty vectorを用いたmoch株を同時に作成。これらの細胞にて細胞増殖能、抗HER2薬を含む薬剤によるアポトーシス誘導能の変化などを調査。2)heregulinによる抗HER2薬耐性の機序の解明:HER2発現胃癌、乳癌細胞株にheregulinを付加することで、抗HER2薬による細胞増殖抑制能やアポトーシス誘導能に変化があるかを調べ、また、hergegulin強制発現株においても同様に調べる。さらに、HER2発現胃癌、乳癌細胞株にheregulinを付加することで、ウェスタンブロットでHER2ーHER3を含む下流シグナルの活性化や発現の変化を調べる。同様にhereguling強制発現株を用いて調べる。3)HER2陽性乳癌、胃癌患者の血漿や癌組織のheregulin発現量と予後、trastuzumab、pertuzumabなど抗HER2薬の効果との関連を調査:当院で治療中の乳癌患者を対象にtrastuzumab、pertuzumabおよびT-DM1を使用した患者の治療前後における癌組織や血漿を採取する臨床試験を計画、立案、IRBに申請し、承認の後に実施する。これらの検体と、西日本がん研究機構で行われた進行胃癌患者に対するS-1とtrastuzumabを併用する第二相試験で収集された血漿を用いてheregulingの発現と臨床的治療成績の相関を調べる。HER2陽性乳癌、胃癌患者の血漿や組織におけるheregulinのバイオマーカーとしての意義を検討する。1)HER2陽性の乳癌、胃癌細胞におけるheregulin高発現の機能解析。2)heregulinによる抗HER2薬耐性の機序を解明する。3)HER2陽性乳癌、胃癌患者の血漿や癌組織のheregulin発現量と予後、ならびにtrastuzumabやpertuzumabなどの抗HER2薬の効果との関連を調べる。HER2陽性胃癌患者と同乳癌患者の血漿検体の収集・解析と、細胞株を用いた基礎研究は順調に進んでいる。1)に関しては昨年度報告済2)N87,SKBR-3株におけるheregulin強制発現株(HRG)を用いて、抗HER2薬への感受性の変化を検討した。いずれの細胞HRG株においても、lapatinib, trastuzumabへの感受性低下が認められたが、T-DM1の感受性変化はわずかであった。HRG株ではAktのリン酸化が更新しており、lapatinib, trastuzumabの耐性化の要因と考えられた。survivinの発現レベルと薬剤感受性変化の間に逆相関が認められた(論文投稿中)。また、trastuzumabを含む化学療法前後のHER2陽性乳がん、胃がん患者20例の腫瘍サンプルにおいてheregulinのmRNA発現の上昇3例(15%)で認められた。3)27年度にWJOG7212Gに登録されたHER2陽性胃癌患者44症例の血漿におけるheregulinの測定を行った。抗HER2薬を含む抗癌剤の効果と血漿heregulin濃度との関連を統計学的に調べ、heregulin高値群で予後が良好であった。学会報告、論文提出予定である。以上よりheregulinはHER2陽性胃がん患者において予後及びトラスツズマブを含む化学療法効果予測のバイオマーカーとなる可能性が示唆された。また、近畿大学医学部で行っているcfDNA BC試験で収集されたHER2陽性乳癌患者の血漿中heregulinの濃度測定を行った。腫瘍組織のFFPEをもちいたmRNAの発現をRT-PCRを用いて測定したが、血漿中のheregulinのELISAでの発現との間に相関は認めなかった。抗HER2薬を含む抗癌剤の効果と血漿heregulin濃度との関連を統計学的に調べたが一定の関連は認められなかった。以上を学会報告、論文化の予定である。研究目的:1. HER2陽性乳癌、胃癌細胞株においてheregulinの機能解析を行う。2. heregulinによる抗HER2薬への耐性機序解明を行う。3.臨床サンプル(血液、癌組織)におけるheregulinの発現と抗HER2薬への感受性の相関を調べる。

研究結果:in vitroの実験でHER2遺伝子増幅を有する乳癌細胞株、およびHER2遺伝子増幅を有する胃癌細胞株にレコンビナントのヘレギュリンを接触させると、下流分子Aktのリン酸化上昇がみられ、ラパチニブ、トラスツズマブに対する抗腫瘍効果に関する薬剤感受性が低下した。トラスツズマブとDM-1のコンジュゲート(T-DM1)では感受性の低下が認められなかった。各々、複数の細胞株で検討しており、再現性に問題はないと考えられた。この細胞の中からSKBR3、N87にヘレギュリン遺伝子を導入し強制発現株を作成した。MOCH遺伝子導入株と比較し、ラパチニブとトラスツズマブに対する感受性が低下したが、T-DM1の効果に変化は認めなかった。さらにN87のヘレギュリン導入株、MOCH導入株をマウスに移植し、ラパチニブ、トラスツズマブへ、およびT-DM1の感受性に変化がみられるか検討した。in vitroの結果と同様にラパチニブ、トラスツズマブではヘレギュリン導入株で抗腫瘍効果に関する感受性低下が認められたが、T-DM1では変化が認められなった。以上より、抗HER2薬の種類によって、ヘレギュリンによる耐性化の程度に差が認められた。トラスツズマブを含む抗腫瘍薬で治療をなされたHER2陽性乳癌および胃癌患者の治療前後で癌組織のヘレギュリン発現が増加していた。HER2遺伝子増幅を有する乳癌細胞株、胃癌細胞株にヘレギュリンを接触するとラパチニブ、トラスツズマブに対する薬剤感受性が低下したが、T-DM1では低下しなかった。SKBR3、N87にヘレギュリン遺伝子を導入し、ラパチニブとトラスツズマブに感受性が低下したが、T-DM1では低下しなかった。N87ヘレギュリン導入株をマウスに移植し、ラパチニブ、トラスツズマブでは感受性低下が認められたが、T-DM1では変化が認められなった。トラスツズマブに耐性となったHER2陽性乳癌、胃癌患者の治療後癌組織のヘレギュリン発現が増加していた。HER2陽性胃癌患者と同乳癌患者の血漿検体の収集と、細胞株を用いた基礎研究は順調に進んでいる。1)HER2遺伝子増幅を有する胃癌細胞株であるN87と同乳癌細胞株のSKBR-3に、heregulinのトランスフェクションを行い安定発現株の樹立を行った。ELISAとwestern blottingを用いてheregulinの発現増加を確認している。抗HER2薬であるラパチニブやT-DM1の感受性を調べるため細胞増殖アッセイを行った。moch発現株と比べ、heregulin発現株では10倍以上のIC50値上昇を認めている。2)現在のところN87,SKBR-3株におけるheregulin強制発現株のAktやMAPKなど下流シグナルの活性化を認めておらず、抗HER2薬への耐性化メカニズムは解明されていない。今後の課題とし、in vivoも含め解明を進めてゆく。3)平成26年度には根治不能なHER2陽性胃癌患者の初回治療におけるトラスツズマブ、シスプラチン、ティーエスワン併用療法の効果を検討した第2相試験(西日本がん研究機構試験、プロトコールナンバー:WJOG7212G)に登録された55症例の治療前血漿の採取、保存が完了した。
遺伝性眼底疾患の原因遺伝子の分析

遺伝性眼底疾患はしばしば表現型に富んでおり、これまでは臨床像が既存の疾患概念からは非典型的である症例は診断が困難な場合があった。しかしそういう症例も分子遺伝の手法を用いることによって確実な診断を下すことが可能となり、その結果各疾患の表現型について新たな知見が得られた。眼底白点症では夜盲症以外に視機能が冒されることはないと考えられてきたが、原因遺伝子のRDH5遺伝子を検討したところ、実はこの疾患では加齢と共に進行性に視機能が障害される錐体ジストロフィーを発症する場合が多いことが判明した。さらに、小児でも黄斑変性を伴い矯正視力が不良な場合があることを明らかにした。これらは眼底白点症の疾患概念を変える知見である。先天網膜分離症は、黄斑部や周辺部の網膜が内層と外層に分離する疾患で、一般に網膜電図は陰性型を示す。先天網膜分離症の原因遺伝子であるXLRS1遺伝子を検討した結果、先天網膜分離症では網膜に白点を伴うこともあることが明らかとなった。また黄斑部網膜に変性萎縮が認められ、網膜電図は陰性型を示すという症例は、先天網膜分離症の場合があることが明らかになった。さらに、先天網膜分離症の症例の中には網膜電図が正常な場合があることも明らかになった。不全型先天停止性夜盲は名古屋大学で最初に報告されたの疾患であるが、近年原因遺伝子がCACNA1F遺伝子であることが判明したため、我々の症例についてもこの遺伝子の検討を行ったところ、全症例において変異が検出され、この疾患はこの遺伝子の異常により発症することが確認された。さらに、一般にこの疾患では眼底や視野には異常は認められないとされているが、網膜変性や視野の異常を伴う非典型的症例等も存在することも確認した。その他にも、他の遺伝性網膜疾患や遺伝性角膜疾患の原因遺伝子の同定も行い、各疾患の遺伝子異常と臨床像について多くの新たな知見が得られた。平成12年度の研究目標は、表現型が希有であったり診断が困難な症例を含めて、白点を有す先天性網膜分離症や、錐体ジストロフィーを伴う眼底白点症及び、不全型先天停止性夜盲の各々XLRS1遺伝子、RDH5遺伝子、CACNA1F遺伝子を検討し、判明した遺伝子の異常と臨床像について、その関係を検討することだった。その結果、白点を有す先天性網膜分離症4症例すべてに、既に報告のあるXLRS1遺伝子の変異が認められ、これらの症例は先天性網膜分離症の表現型の多型と考えられた。また眼底白点症の14症例すべてのRDH5遺伝子に変異が認められ、錐体ジストロフィーを伴う場合にもこの遺伝子の変異が認められた。これまで眼底白点症は視力視野色覚等は正常で夜盲のみを呈する非進行性の疾患と考えられていたが、今回の結果から判断すると、実はこの疾患では加齢と共に進行性に視機能が障害される錐体ジストロフィーを発症する場合が多いことが判明した。これは眼底白点症の疾患概念を変える知見である。これらの結果は既に欧米の雑誌に報告され、各疾患の遺伝子型と表現型に関する知見を深めることに貢献した。また不全型先天停止性夜盲のCACNA1F遺伝子の検討についても現在進行中であり、CACNA1F遺伝子異常には眼底の異常を伴うことがある等、表現型について新しい知見を得ている。さらに我々は今回の研究目的に附随して他の遺伝性網膜疾患や遺伝性角膜疾患の原因遺伝子の同定も行っており、角膜変性症の1症例については欧米誌に掲載予定である。

前年度眼底白点症(白点状眼底)のRDH5遺伝子を検討したところ、この疾患では夜盲症以外に視機能が冒されることはないと考えられてきたが、実は加齢と共に進行性に視機能が障害される錐体ジストロフィーを発症する場合が多いことを明らかにした。今年度はさらに、9才男子で、網膜の白点と中心窩の網膜変性が認められ、矯正視力が不良な症例についてRDH5遺伝子を検討したところ、この症例でもRDH5遺伝子に変異が認められ眼底白点症と診断された。この結果から、眼底白点症では加齢と共に網膜の変性を生じるだけでなく、小児でも黄斑変性を伴うことがあることが判明した。網膜分離症は、黄斑部や周辺部の網膜が内層と外層に分離する疾患で、一般に網膜電図は陰性型を示す。黄斑部網膜に変性萎縮が認められ、網膜電図は陰性型を示すという症例は、これまではどういう疾患に罹患しているか診断できなかったが、XLRS1遺伝子を検討した結果、そういう症例の中には網膜分離症に罹患している症例が含まれることが明らかになった。また、網膜分離症の症例の中には網膜電図が正常な場合があることも、遺伝子診断を施行することにより明らかになった。先天停止性夜盲が完全型と不全型に分類できるころは、名古屋大学で最初に報告されたのであるが、近年不全型先天停止性夜盲の原因遺伝子がCACNA1F遺伝子であることが判明したため、我々の症例についてもこの遺伝子の検討を行ったところ、全症例において変異が検出され、この疾患はこの遺伝子の異常により発症することが確認された。さらに、一般にこの疾患では眼底や視野には異常は認められないとされているが、網膜変性や視野の異常を伴う非典型的症例等も存在することも確認した。その他にも、他の遺伝性網膜疾患や遺伝性角膜疾患の原因遺伝子の同定も行い、新たな知見が得られた。
生涯学習としての「家族生活教育」のカリキュム開発研究

今日の日本社会では、家族をめぐる問題は、虐待や暴力など複雑で多様となってきている。その打開のためには、人や物にかかわる「家族生活」のトータルな支援・教育と、地域のネットワークづくりが必要である。そのことは、日本のみならず、グローバル・ウェルビーイングの観点から,世界共通の家族問題の打開のために必要な視点である。本研究は、日本で生涯学習として「家族生活教育」を行うために「家族生活アドバイザー」の資格化を視野に、その養成のための研修講座のカリキュラム開発を行うことを目指して行われた基礎的研究である。今日の日本社会において、家族をめぐる問題は複雑化で多様となり、虐待・暴力・殺人など危機的な状況も多く指摘されている。その打開のためには人や物にかかわる「家族生活」のトータルな支援・教育、地域のネットワークづくりが必要である。本研究は、学校教育のみならず社会教育まで含めた生涯学習としての「家族生活教育」のための「家族生活アドバイザー」講座を視野に入れたカリキュラム開発を行うことを目的としている。(1)先進事例(米国・台湾)における「家族生活教育」の実態と効果の解明のための文献研究と台湾の実地調査研究(台湾調査の結果については年度末に論文予定:正保・倉元・山下)(2)日本における家族に関する相談業務の実態と課題の解明の調査研究(ニーズ調査(1))の準備のための打ち合わせ(3)日本における家族・家庭生活に関する資格(生活改良普及員、消費生活アドバイザー、心理・教育カウンセラー等)の実態・課題の解明のための歴史的研究の文献収集(年度末に論文予定:木村)(4)カリキュラム開発と「家族生活アドバイザー」講座の教材開発:木村・倉元・正保・竹田・細江・永田(5)「家族生活アドバイザー」講座のパイロット講座の実施(夏期):8月22日・23日に実施:木村・倉元・正保・竹田・細江・永田がパイロット講座を実施した。(6)研究会開催(夏期):8月22日・23日以上、本年度は、代表者の産休取得のため、年度途中までの成果であり、当初計画の半分の実施にとどまっている。本研究は、学校教育のみならず社会教育まで含めた生涯学習としての「家族生活教育」のための「家族生活アドバイザー」講座を視野に入れたカリキュラム開発を行うことを目的とする(1)先進事例(米国・韓国・ニュージーランド)における「家族生活教育」の実態と効果の解明のための調査研究(21年度からの継続):米国(倉元,山下);韓国(正保,山下,倉元);ニュージーランド(正保)韓国における家族生活教育調査(2)日本における家族に関する相談業務の実態と課題の解明の調査研究(ニーズ調査(1)):全国の市区自治体の相談担当部署1,618件・全国の児童相談所218件・全国の大学における相談機関164件計2,000件を対象とし実施、現在集計中:(鈴木,永田,木村)(3)日本における家族・家庭生活に関する課題の解明のための歴史的研究(21年度からの継続):(木村)(4)21年度実施のパイロット講座の検証・内容と教材の再検討:(全員)(5)「家族生活アドバイザー」講座のためのテキスト『家族生活支援の理論と実践』の刊行:(全員)(6)「日本家政学会」におけるシンポジウム(5月末開催)ならびに原論部会とのセミナー(8月開催):仲間,鈴木,山下,正保,倉元)(7)研究会開催:(発表者:中間,倉元木村,他)今日の日本社会において、家族をめぐる問題は複雑化で多様となり、虐待・暴力・殺人など危機的な状況も多く指摘されている。本研究は、学校教育のみならず社会教育まで含めた生涯学習としての「家族生活教育」のための「家族生活アドバイザー」講座を視野に入れたカリキュラム開発を行うことを目的とする。1.先進事例(米国・台湾・韓国・ニュージーランド)における「家族生活教育」の実態と効果の解明のための調査研究にもとづく文献研究(資料の翻訳・分析と結果報告)2.日本における家族に関する相談業務の実態と課題の解明の調査研究:昨年度実施のニーズ質問紙調査のデータ入力・分析と結果報告3.日本における家族・家庭生活に関する資格の実態・課題の解明のためのヒアリング調査4.22年度実施の講座の検証と教材の再検討5.シンポジウムとセミナーの開催(「日本家政学会家政学原論部会」とタイアップ)6.「家族生活アドバイザー」本講座の実施(家政教育部会とタイアップした地域公開講座の開催)7.研究会開催

今日の日本社会において、家族をめぐる問題は複雑化で多様となり、虐待・暴力・殺人など危機的な状況も多く指摘されている。その打開のためには人や物にかかわる「家族生活」のトータルな支援・教育、地域のネットワークづくりが必要である。本研究は、学校教育のみならず社会教育まで含めた生涯学習としての「家族生活教育」のための「家族生活アドバイザー」講座を視野に入れたカリキュラム開発を行うことを目的とする。1.先進事例(米国・台湾)における「家族生活教育」の実態と効果の解明のための調査研究にもとづく文献研究(資料の翻訳・分析と結果報告)2.日本における家族に関する相談業務の実態と課題の解明の調査研究:ニーズ質問紙調査の分析と結果報告3.日本における家族・家庭生活に関する資格の実態・課題の解明のためのヒアリング調査4.受講生に対する調査:実施の講座の検証と教材の再検討5.シンポジウムとセミナーの開催(「日本家政学会家政学原論部会」とタイアップ)6.「家族生活アドバイザー」本講座の実施(家政教育部会および教員研修とタイアップした公開講座の開催)7.研究会開催8.研究の総括・報告書の作成研究計画の内容については、おおむね順調に進展しているが、自治体等へのヒアリング調査については、これまでのニーズ質問紙調査の分析と検討に基づき、本格的には最終年度の実施とすることとなった。24年度が最終年度であるため、記入しない。24年度は最終年度であることから、ヒアリング調査の本格実施とともに、研究のまとめを行い、その結果については、報告書を刊行予定である。
低次元多様体と結び目理論

この研究目的は結び目理論を利用して3次元・4次元多様体の分類理論を発展させることであり,1.結び目理論の基礎理論の充実,2.結び目理論の3次元・4次元多様体への応用,を重点に研究した.この研究の遂行のため,10月21日から10月24日までの間,大阪商工会議所賢島研修センターで会議を行った(参加者数は75名).講義内容を広く知らしめるため,報告集「Art of Low Dimensional Topology III」を刊行した.一般化されたThom予想とSeiberg-Witten理論の関連研究(上),3次元多様体のHeegaard分解に関するRubinstein-Scharlemann graphicの研究(佐伯,小林),絡み目の二次形式とザイフェルト行列との局所符号数の関係確立の研究(河内),曲面上のchord diagramのPoisson代数の研究(河野),結び目解消数問題へのSeiberg-Witten方程式の応用研究(川村),結び目のDehn手術がいつSeifert多様体かという宮崎との共同研究(茂手木),Kakimizu complexの構造についての作間との共同研究(平澤),hyperbolic knotの分岐被覆の研究(小島),Whitehead linkから得られるcusp付き双曲多様体の無限族の研究(秋吉),空間グラフの成分結び目の実現問題の安原との共同研究(谷山),コンピュータ利用による結び目表の作成法の研究(Aneziris), 4次元空間内の曲面の組合わせ動画法による基本変形の研究(佐藤),変形Vassilievスケイン加群の研究(葉広),S_5を対称群にもつ種数4の双曲閉曲面の立方体モデルの研究(西),量子PSU (N)不変量は多項式という横田との共同研究(高田),曲面の周期写像,signature cocycle,とη-不変量の関連研究(森藤),基本群がT^4と同型な閉4次元多様体の松本との共同の分類研究(倉薗)などがあった.この研究目的は結び目理論を利用して3次元・4次元多様体の分類理論を発展させることであり,1.結び目理論の基礎理論の充実,2.結び目理論の3次元・4次元多様体への応用,を重点に研究した.この研究の遂行のため,10月21日から10月24日までの間,大阪商工会議所賢島研修センターで会議を行った(参加者数は75名).講義内容を広く知らしめるため,報告集「Art of Low Dimensional Topology III」を刊行した.一般化されたThom予想とSeiberg-Witten理論の関連研究(上),3次元多様体のHeegaard分解に関するRubinstein-Scharlemann graphicの研究(佐伯,小林),絡み目の二次形式とザイフェルト行列との局所符号数の関係確立の研究(河内),曲面上のchord diagramのPoisson代数の研究(河野),結び目解消数問題へのSeiberg-Witten方程式の応用研究(川村),結び目のDehn手術がいつSeifert多様体かという宮崎との共同研究(茂手木),Kakimizu complexの構造についての作間との共同研究(平澤),hyperbolic knotの分岐被覆の研究(小島),Whitehead linkから得られるcusp付き双曲多様体の無限族の研究(秋吉),空間グラフの成分結び目の実現問題の安原との共同研究(谷山),コンピュータ利用による結び目表の作成法の研究(Aneziris), 4次元空間内の曲面の組合わせ動画法による基本変形の研究(佐藤),変形Vassilievスケイン加群の研究(葉広),S_5を対称群にもつ種数4の双曲閉曲面の立方体モデルの研究(西),量子PSU (N)不変量は多項式という横田との共同研究(高田),曲面の周期写像,signature cocycle,とη-不変量の関連研究(森藤),基本群がT^4と同型な閉4次元多様体の松本との共同の分類研究(倉薗)などがあった.
マイクロリアクタ内の気液二相流動の制御に関する研究

マイクロリアクタにおいて、気体と液体を混在させることは、その応用範囲を広げるために欠かせないものである。しかし表面張力や壁面の濡れの影響が大きくなるなどの問題からあまり進んでいない。チップ上に形成された流路に微細な気泡を生成する手法が必要となるが、こうした研究はこれまでなかった。そこで、マイクロ流路中にマイクロピペットを直接挿入し、微細な気泡を多数作成する混合器の開発と、それにより作製された気泡の挙動について実験を行った。混合器は、フォトレジストに流路のマスクパターンを転写して作製された型に、シリコンゴムの一種である液体状のPDMSを流し込み・硬化させることにより作られた。PDMSを流し込む前にあらかじめマイクロピペットが入る空間を作製し、PDMSを硬化させた後にマイクロピペット(先端の内径0.5ミクロン)を挿入し、エポキシなどでシール・固定をする。流路幅200ミクロン×130ミクロンである。このようにして作製した混合器に流量コントローラで窒素ガスを、シリンジポンプでエタノールを流した。今回は液体流量を0.3ccmに固定し、気体流量を0.025から1sccmの間で変化させ、流れの状態を高速度ビデオで撮影した。実験の結果として、気体流量が低い場合はかなり下流まで球状の気泡を形成しており、また気泡の間隔は不均一となることが分かった。一方、気体流量を大きくすると、気泡発生直後は変化が見られないが、気泡同士の合体・流路に沿っての圧力低下による気泡の成長などにより、下流に流れるに従い、気泡の大きさが大きくなり、流路径よりも大きくなるスラグとなることが分かった。また、発生直後の気泡直径を画像から測定した結果を調べると、強い流量による依存性はないが、低い気体流量で約60ミクロンの直径の気泡が得られることが分かった。
変動の時間的な伝搬を利用した、活動銀河核のＸ線放射機構の探求

複数の狭輝線I型セイファート銀河、Ark 564・Mrk 766・NGC 4051に、差分スペクトル法による成分分解を実施。その結果、降着率の高い前者2天体のスペクトルについては、ハードな一次X線成分を要求しないこと、反射成分の鉄輝線が幅広であることを確認。これらは、降着率が高くなるとハード一次成分が弱くなるという我々の描像を強化するものである。また幅広の鉄輝線の存在は、ソフト成分を放射するコロナが降着円盤の十分近くに存在することを示唆する。またNGC 4051については、これまで吸収体の変動として解釈されていたスペクトルの時間変化が、ソフト成分の強度変動のみによって説明できることを明らかにした。これは、セイファートI型AGN、NGC 3227で確認されたものと同様のことが、異なる種族であるNGC 4051でも同様に起こっていると考えられる。狭輝線I型セイファート銀河、Swift J2127.4+5654の軟X線・硬X変動の間にハードラグがあることを先行研究とは異なる手法で再確認した。また、このラグはスペクトルの状態によって現れたり消えたりすることを発見した。これは、軟X線と硬X線を放射する二つのコロナの間のジオメトリの関係性を反映していると考えられる。以上の複数の天体の結果を総合すると、銀河中心の巨大ブラックホールへ物質がどのように降着しているのか、考察できる。ハードコロナはRIAFと呼ばれる降着流であることが先行研究で提唱されている。ソフトコロナはこれより外側に存在し、また円盤のごく近くに存在すると考えられる。また、ハードラグがソフトな時間帯のみ存在することから、ソフトコロナが円盤を覆う割合が時間変化していると推定される。この現象は、ブラックホール連星Cyg X-1でも提案されており、大小の異なるサイズスケールを持つブラックホールで、共通の現象があることを示唆する。29年度が最終年度であるため、記入しない。「ひとみ」衛星搭載のHard X-ray Imager (HXI)に使用されるDouble-sided Silicon Strip Detector (DSSD)において、マイナスのエネルギーを持つイベントが出力される問題の原因究明のための実験を行った。様々なエネルギーのX線をDSSDに照射することで、低エネルギーほどこれらのイベントの割合が多いことがわかり、これらはDSSDの表面付近で発生していると考えられることがわかった。またX線ジェネレータとコリメータを用いて、DSSD上の極小領域にX線を照射しつつ、照射領域を徐々に変えることで、このイベントがDSSDのストリップの隙間で発生していることを明らかにした。これらのエネルギー依存性や位置依存性は、先行研究で示唆されているような、「ストリップ間の表面領域で電場の向きが反転する」というモデルで説明できることがわかり、その領域のサイズを定量的に決定することに成功した。以上の結果をモデリングし、Geant4ベースのシミュレーションに組み込み、HXIの検出器レスポンスに反映させ、この効果があった上でもHXIが要求性能を満たすことを確認した。これらの実験結果について日本物理学会秋季大会で講演した。「ひとみ」打ち上げに向けて、衛星全体の熱真空試験に参加した。打ち上げ直前には種子島宇宙センターにおける最終試験にも参加。打ち上げ後の初期運用に参加し、HXIの立ち上げおよび初期観測運用を行った。HXIが正常に起動し、目標性能を達成していることを確認した。セイファートI型活動銀河核IC4329Aの「すざく」データを時間変動スペクトル解析によって、当天体が複数の一次X線放射を持つことを明らかにしたことを論文にまとめ、PASJに投稿した。Double-sided Silicon Strip Detectorの実験で明らかになった負のエネルギーイベントは、シリコン半導体検出器ならば一般に起こり得るものであることがわかり、これらをX線観測に利用する際に問題となるであろう事象を定量的かつ物理的に評価することができたのはとても意義深い。「ひとみ」衛星は2016年3月末に通信不能に陥ったものの、既存の衛星で観測した活動銀河核のアーカイブデータを用い、それらを新しい切り口で時間変動解析することによって成果を上げることができている。IC4329AのNuSTARデータに対して、「すざく」データに用いたものと同様の手法で解析を行い、上記と一致する結果を得た。さらに、AGNが2つ以上の一次X線を持つという描像が、重力赤方偏移などの相対論的効果による解釈に対して、より大きな有意度を持つことを明らかにした。これらについて天文学会2016年秋季年会および7 years of MAXIにおいて発表した。狭輝線セイファートI型AGN、SWIFT J2127.4+5654のNuSTARデータに対して、差分スペクトル法による解析を行った。その結果として、狭輝線セイファートI型AGNのX線スペクトルも、2つの一次X線が存在するという描像で説明できることを明らかにした。また、これらの一次X線が、注目するタイムスケールを変えることでそれぞれの変動性も有無が異なることを初めて発見し、それぞれの一次X線についてその変動のタイムスケールを制限できた。これにより、セイファートI型と狭輝線セイファートI型のX線スペクトルを、質量と質量降着率という2つのパラメータで統一的に扱える可能性を示唆した。これらの結果について、天文学会2017春季年会で講演した。セイファート型の活動銀河核のNuSTARデータを用いて、硬X線でも我々の放射描像が成り立つことを検証した。

また、これまでに同様の解析がなされていなかった狭輝線セイファートI型活動銀河核の解析によって、通常のセイファートI型との統一的な放射描像での解釈の手がかりを得た。複数の狭輝線I型セイファート銀河、Ark 564・Mrk 766・NGC 4051に、差分スペクトル法による成分分解を実施。その結果、降着率の高い前者2天体のスペクトルについては、ハードな一次X線成分を要求しないこと、反射成分の鉄輝線が幅広であることを確認。これらは、降着率が高くなるとハード一次成分が弱くなるという我々の描像を強化するものである。また幅広の鉄輝線の存在は、ソフト成分を放射するコロナが降着円盤の十分近くに存在することを示唆する。またNGC 4051については、これまで吸収体の変動として解釈されていたスペクトルの時間変化が、ソフト成分の強度変動のみによって説明できることを明らかにした。これは、セイファートI型AGN、NGC 3227で確認されたものと同様のことが、異なる種族であるNGC 4051でも同様に起こっていると考えられる。狭輝線I型セイファート銀河、Swift J2127.4+5654の軟X線・硬X変動の間にハードラグがあることを先行研究とは異なる手法で再確認した。また、このラグはスペクトルの状態によって現れたり消えたりすることを発見した。これは、軟X線と硬X線を放射する二つのコロナの間のジオメトリの関係性を反映していると考えられる。以上の複数の天体の結果を総合すると、銀河中心の巨大ブラックホールへ物質がどのように降着しているのか、考察できる。ハードコロナはRIAFと呼ばれる降着流であることが先行研究で提唱されている。ソフトコロナはこれより外側に存在し、また円盤のごく近くに存在すると考えられる。また、ハードラグがソフトな時間帯のみ存在することから、ソフトコロナが円盤を覆う割合が時間変化していると推定される。この現象は、ブラックホール連星Cyg X-1でも提案されており、大小の異なるサイズスケールを持つブラックホールで、共通の現象があることを示唆する。NuSTAR衛星で観測された活動銀河核のデータに同様の時間変動解析を行い、硬X線でそれぞれの放射成分がどのような特徴(カットオフなど)を示すのかを調べる。セイファートI型に限らず、様々な種族の活動銀河核を系統的に解析する。これまでに観測されている複数の狭輝線セイファートI型活動銀河核を時間変動解析し、それらの共通点を見出す。また、狭輝線セイファートI型とセイファートI型の特徴(各放射成分の割合やパラメータ、変動性など)の共通点や相違点をまとめ、それらの放射描像がどのように異なるかを調べる。29年度が最終年度であるため、記入しない。
疎水性水和を利用した凍結時の氷結晶サイズ制御による農産物の長期保存法

水中におけるキセノン水和物のサイズ分布を検討した結果、圧力が高く温度が低いほどキセノン水和物のサイズが小さくなり、与えた条件下では、最小サイズの水和物が形成されるのは1°C、キセノンガス圧力1.0MPaであることが示された。またオオムギ子葉鞘細胞において、1°C,1.0MPaを適用したキセノン保存区では-20°Cの凍結保存区より顕著に高い生存率が維持され、細胞に与えるダメージが?ないことが示された。水及び植物細胞におけるキセノン水和物の形成とそれによる細胞膜の損傷について検討した。まず、超純水を用いて、110°Cでキセノン分圧を変えてキセノン水和物の結晶サイズ分布を検討した。その結果、温度及びキセノン分圧によって水和物のサイズが異なることが示された。また、与えた条件の中では、1°C、キセノン分圧1.0MPaのとき、水和物のサイズは最小になった。次に、この条件をオオムギ子葉鞘細胞に適用したキセノン保存区と、緩慢凍結および急速凍結の場合とを比較し、細胞の生存率を検討した。緩慢凍結は-0.34°Cmin^<-1>の冷却速度で、急速凍結は-5°Cmin^<-1>の冷却速度で、いずれも-20°Cまで冷却し、同温度で保存した。キセノン保存区では耐圧容器内を1°Cに設定して試料室にオオムギ子葉鞘を静置し、1.0MPaまでキセノンガスを圧入した後、水和物の形成開始後115h後に大気圧に復帰させた。緩慢凍結保存区では115h後に、急速凍結保存区では15h後に解凍した。保存後に細胞の原形質流動を観察し、顕微鏡観察した全細胞数(a)と流動が確認された細胞数(b)から細胞の生存率(b/a)×100%を算出した。その結果、いずれの区でも保存時間と共に生存率が低下したが、すべての保存時間においてキセノン保存区が凍結保存区よりも顕著に高い生存率を示した。これは、キセノン区において細胞膜の損傷が抑制された理由は、細胞内においてキセノン水和物と高度に構造化された液状水が混在したことによると考えられる。農産物組織のテクスチャーに関係する細胞膜の水透過性の変化を把握するため、NMRを用いた拡散係数の測定を行った。タマネギ組織をNMR用耐圧試料管に入れ、5°Cで分圧0.8MPaおよび0.5MPaまでXeを封入し、7日間保存した。その後大気圧まで戻し、Xeハイドレートを解離させた。この形成・解離後の組織と未処理で7日間保存した組織の水について、それぞれ、Stimulated echo法を用いたNMR(25MHz : NM-MU25A, JOEL)測定により、温度25°Cにおける見かけの拡散係数(cm^2s^<-1>)を測定した。ただし、拡散の観測時間(ms)は20-500msの間とした。その結果、未処理のタマネギ組織は、観測時間の増加に伴い見かけの拡散係数が減少する典型的な"制限拡散"現象を示した。これは,生鮮野菜の細胞膜の水透過性の低さに由来した現象であり、タマネギ組織の細胞膜の水透過に関する機能は、5°Cで7日間の保存後も保たれことが示された。この制限拡散は、5°CでXe分圧0.5MPaの条件下でも観測された。一方,約40%の水がXeハイドレートの形成に使われると推定される5°CでXe分圧0.8MPaの条件では、制限拡散がほとんど観測されなかった。この制限拡散の消失は、凍結・解凍後の野菜においても観測され、氷結晶の形成による細胞膜の水透過性の増大、すなわち、細胞膜へのダメージを示している。従って、Xeハイドレートも、その形成量が増加すると細胞膜ヘダメージを与えることが示された。以上、タマネギ組織において、組織内の液体の水が過剰にXeハイドレート形成に使われると細胞膜にダメージが生じることが確認された。超純水とオオムギ子葉鞘組織片を用いて、水中におけるキセノン水和物の結晶サイズ分布とオオムギ子葉鞘細胞の生存率について検討した。まず、水中のキセノン水和物について、その形成の初期過程に2つのパターンが観察された。多くの場合、水和物結晶が2次元的に拡大する現象が観察されたが、条件によっては各所に離散的に水和物の結晶核が出現し、これらが水表面で接合していく現象も認められた。結晶サイズについては、透過光顕微画像において結晶が形づくる2次元面積を求め、算出した等価円直径を5μm間隔で分類して、サイズ分布とした。その結果、圧力を1.0MPaに固定した場合、5°Cよりも1°Cの場合に結晶サイズ分布はより小さい方にシフトした。

一方、温度を1°Cに固定した場合、0.71.0MPaの圧力範囲で水和物結晶形成後1時間における最頻値は1.0MPaの場合に最も小さく、510μmになった。したがって、温度が低くキセノンガスの圧力が高いほど、微細な結晶核が均質に形成されると推察された。さらに、保存時間の経過に伴い、結晶サイズの最頻値が小さな値から大きな値にシフトすることから、時間と共にキセノン水和物が成長する傾向が示された。次に、オオムギ子葉鞘細胞では、活発な原形質流動が観測された細胞を1°Cで1.0MPaのキセノンガス雰囲気下に置くと十数分後に原形質流動が停止し、その直後に視野が暗化した。視野の暗化は、細胞内に微細な水和物結晶が形成されたことによる。これは、毎秒150枚で撮影した顕微画像に基づいた判断である。そこで、水和物の形成開始からの経過時間と-20°Cで氷結晶形成後の経過時間を同一にして子葉鞘細胞の生存率を比較した。その結果、氷結晶形成から1h後に細胞の生存率が30%40%まで低下するのに対し、キセノン水和物を形成させた細胞では99%、9h後でも約40%の生存率が示された。
上皮形成を司る転写因子XGRHによるWntシグナル阻害メカニズムの解明

Xenopus初期胚において表皮組織は、神経組織と拮抗的に形成されることがしられている。われわれは外胚葉の分化を制御する因子としてXenopus Grainyhead like 3(XGrhl3)を同定した。XGrhl3はXenopus初期胚予定表皮領域に特異的に発現し、神経胚期には神経板の前方に発現がみられる。外胚葉が表皮と神経に分化する際、BMPシグナルは表皮組織誘導因子として働く。これに対し神経組織が誘導される領域では、ChordinなどBMPアンタゴニストが発現しBMPシグナルを阻害している。このように神経誘導にはBMPシグナルの阻害が必須であることが知られている。Xenopus初期胚における優勢不能型XGrhl3やXGrhl3-MOを用いた解析から、XGrhl3はBMPシグナルの下流で機能し、表皮形成に重要な役割を果たしていることが明らかとなった。さらに興味深いことに、XGrhl3がWntシグナルを阻害する活性を持つことを見いだした。XGrhl3はWntシグナルによる二次軸形成を阻害する一方、内在性XGrhl3をKnockdownした胚では異所的なChordinの発現上昇が見られた。外胚葉予定神経領域におけるChordinの発現はWntシグナルに依存しており、XGrhl3はWntシグナルを阻害することでChordinの発現が予定表皮領域に広がることを防いでいると考えられる。Xenopus初期胚外胚葉は、表皮と神経という二つの組織に分化する。この過程にはBMPシグナルやWntシグナル、FGFシグナルなどいくつかのシグナルがクロストークしながら働いていると考えられる。表皮形成に重要なXGrhl3と、スクリーニングで同定された神経形成に関与する遺伝子群とを有機的に関運付けながら解析することで、神経形成過程のシグナルネットワークが明らかになることを期待している。
イスラーム法にもとづいて生活する子育て家庭に対する保育者の支援課題と展望

本研究では、まず、イスラーム教徒家庭の保護者が「保育者にして欲しいと思う配慮」のインタビューを行う。第2に、保育者がイスラーム教徒家庭の保護者に対して必要と思う配慮」のインタビューを行う。第3に、イスラーム圏の子育て支援を探るため、インドネシア共和国で「保育をする保育者」や「保育を利用している保護者」へインタビューする。結果をもとに「保護者対象のアンケート項目」と「保育者対象のアンケート項目」を作成する。第4に、調査を実施して日本の保育者に求められる子育て支援を明確化する。第5に、調査結果をもとに、≪イスラーム法にもとづいて生活する子育て家庭に対する保育者の支援課題と展望≫を明らかにする。
Wnt5aを基盤にした歯槽骨ー骨代謝回転制御法の開発

歯科矯正治療の治療期間を短くするため,サイトカインであるWnt5aによる骨代謝回転制御機構を解析し、歯槽骨代謝回転制御法を開発することを試みた。遺伝子改変マウスを用い、骨吸収と骨形成におけるWnt5aの役割を解析した。その結果,Wnt5aはWnt共受容体であるLrp5/6の発現を亢進し、Wnt古典経路による骨芽細胞分化を促進した。さらに,Wnt5aはWnt16による破骨細胞分化抑制作用を解除した。破骨細胞はsclerostinの発現を抑制する因子を分泌し、骨形成を促進した。以上より,Wnt5aが歯槽骨ー骨代謝回転を促進する可能性を示した。Wnt5aが骨代謝回転を維持する分子基盤は明らかではない。そこで本申請課題ではWnt5aがどのような分子を介して、骨代謝回転を制御するかを明らかにし、Wnt5aによる骨代謝回転制御機構の分子基盤を確立する。このため、平成25年度は以下の解析を行った。1.破骨細胞特異的Wnt5acKOマウスの解析:カテプシンKーCreマウスとWnt5a-floxedマウスを交配し、破骨細胞特異的Wnt5acKOマウスを作出した。マイクロCTを用いた解析の結果、8週齢の破骨細胞特異的Wnt5acKOマウスの大腿骨の骨量は、コントロールマウスに比べ有為に減少していた。この結果は、破骨細胞から分泌されるWnt5aが、骨量の維持に重要であることを示唆する。2.Wnt5aによる骨形成機構の解析:骨髄間質細胞由来であるST2細胞をWnt5a存在下で培養後、さらにWnt3a存在下で培養した。Wnt5aで前処理したST2細胞では、前処理しないST2細胞に比べ、Wnt3aによるWnt/beta-カテニンシグナルの増強が認められた。Wnt5aノックアウトマウスの頭蓋より調整した骨芽細胞様細胞をWnt5a存在下で培養したところ、Wnt/beta-カテニンシグナルの共受容体であるLrp5/6の発現が顕著に増加した。3.Lrp5強制発現による骨形成:Wnt5aKO由来の骨芽細胞にアデノウィルスを用いてLrp5を強制発現した場合、石灰化が回復するかを検討した。アデノウィルスを用いてLrp5を強制発現させたところ、Wnt5aノックアウト骨芽細胞様細胞で認められる石灰化不全が回復した。1.破骨細胞特異的Wnt5acKOマウスの解析:Wnt5acKOの大腿骨の骨形態計測を行った。その結果、Wnt5acKOの大腿骨では骨梁あたりの破骨細胞数に変化が認められなかった。一方、骨梁当たりの骨芽細胞数はWnt5acKOで、有為に減少した。さらに、骨形成速度もWnt5acKOで有為に減少した。これらの結果は、破骨細胞から分泌するWnt5aが骨形成を調節する可能性を示している。2.加齢に伴うWnt阻害因子の発現変化の解析:加齢に伴うWnt阻害因子の発現変化を解析する過程で、関節炎を誘導したマウスの関節骨では、Dkk1とSfrp4の発現が顕著に増加することが明らかになった。また対照マウスの関節骨では、Sfrp5の発現が高いのに対し、関節炎マウスの関節骨では、著明に減少した。3.5-FU投与による脂肪髄マウスの解析:Sfrp5は脂肪細胞から分泌することが報告されている。Sfrp5が脂肪細胞で発現するかを検討した。ST2細胞を骨芽細胞あるいは脂肪細胞へ分化させたときのSfrp5の発現をリアルタイムPCR法で検討した。Sfrp5は、脂肪細胞への分化に伴い著明に発現した。4.OPGーKOおよび野生型マウスにビスホスホネートあるいは抗RANKL抗体を投与した際のsclerostinの発現解析:リアルタイムPCR法を用いて、OPG-KOマウスの大腿骨におけるsclerostinの発現を検討した。野生型マウスに比べ、OPG-KOマウスではsclerostinの発現が顕著に低下した。OPG-KOマウスに抗RANKL抗体を投与し、破骨細胞分化を抑制すると、低下したsclerostinの発現が回復した。この結果は、骨吸収がsclerostinの発現を抑制する可能性を示している。(1) Wnt5aによる骨芽細胞分化促進作用の解明:Wnt5a-/-マウス由来の骨芽細胞は、石灰化不全を呈した。そこで、Wnt共受容体の発現を調べたところ、Wnt5a-/-マウス由来の骨芽細胞において、Lrp5/6の発現が著しく低下していた。Wnt5a-/-マウス由来の骨芽細胞において、Lrp5/6を過剰発現すると、石灰化不全が回復した。以上より、Wnt5aはLrp5/6の発現を亢進し、Wnt古典経路による骨芽細胞分化を促進することを明らかにした(Sci Rep 4, 4493, 2014)。(3)破骨細胞が分泌するsclerostin (Sost)発現抑制因子の解析:ラットの骨肉腫細胞であるUMR106は、Sostを過剰発現する。破骨細胞の培養から調整した培養上清の存在下でUMR106を培養したところ、Sostの発現が抑制された。