hpprc/llmjp-kaken huggingface dataset:
実験動物ラット・マウス遺伝子の単体・複合体タンパク質立体構造モデルデータベースの構築

タンパク質の機能を推定するためには、その立体構造情報は必要不可欠である。特にヒトの医薬品の創製のために重要であると考えられる、実験動物であるラット・マウスを対象とし、そのゲノムにコードされた全タンパク質を対象にしたタンパク質立体構造の高精度モデルデータベースの構築を行った。まず、全自動ホモロジーモデリングシステムFAMSおよびタンパク質複合体の全自動ホモロジーモデリングシステムFAMSComplexの改良を行った。これらは、タンパク質立体構造予測の国際コンテストCASP7,タンパク質相互作用予測の国際コンテストCAPRIにおいて優秀な成績を示すことができた。これにより、さらに高精度のタンパク質予測立体構造の構築が可能となった。さらに、配列アライメントの作成およびその優先順位付けの技術、ならびに構築された立体構造の精度を評価する技術を確立した。これにより、タンパク質予測立体構造をデータベース化するに際し、単なる構造データのみの提供だけでなく、その信頼性といったデータベースを使用する上で有用な情報を提供することが可能となった。以上の改良と技術を用い、ラット・マウスのアミノ酸配列情報を元に大規模なタンパク質予測立体構造データベースを構築しRIKENFAMSBASEにおいてその成果をインターネットを通じて全世界に公開した。平成18年度は、まず、単体タンパク質の全自動ホモロジーモデリングシステムFAMSおよびタンパク質複合体の全自動ホモロジーモデリングシステムFAMS Complexの改良を目指して以下のことを行った。まずタンパク質予測法のコンテストストとしてタンパク質立体構造予測の国際コンテストCritical Assessment of Techniques for Protein Structure Predlction(CASP)において高い評価を受けているが、平成18年度にも開催されたCASP7に参加し同様に高い評価を維持することができた。具体的には、実験構造を鋳型としてモデル構築を行うTBM(Template Based Modeling)部門において全参加者187チーム中6位の成績を挙げることが出来、成績優秀者として研究代表者(梅山秀明)が招待講演も言った。これは、日本人として過去のCASPも含め6人目の偉業であり、前回のCASP6でも研究分担者(竹田真由子)が招待講演を行っていることから、高い評価を維持していることの明らかな証明であると考えられる。次に複合体に関しても同様に国際コンテストであるCritical Assessment of PRediction of Interactions(CAPRI)に出場することによってまずは高評価を受けることを目的とした。結果、本年度に出題されたRound9のターゲットの25番目において、(詳細は主催者側のウェブにも掲載http://capri.ebi.ac.uk/round9/R09_T25/index.html)全チームの提出の336構造のうち9位の成績を持つ構造を提出することが出来ている。以上を足がかりとしてアルゴリズムの更なる改良を試み単体および複合体の解析のハイスループット化を目指したい。まず、全自動ホモロジーモデリングシステムFAMSおよびタンパク質複合体の全自動ホモロジーモデリングシステムFAMS Complexの改良を行った。
「東南アジア世界研究のフロンティアと地域研究の手法確立」のための企画調査

1992年2月に重点領域設定を申請していた「総合的地域研究の手法確立...世界と地域の共存のパラダイムを求めて...」の文部省ヒアリングが1992年5月27日に行われ、6月25日には採択内定通知を受けた。上のヒアリングにおいて受けた審査委員会のコメントや、その後に開かれた文部省との協議の内容をとりいれて、計画の内容を組み替えたり、予算を圧縮したりし、最終的な計画案および予算案を文部省へ提出したのは、8月10日であった。この間、重点領域研究の計画研究班の代表者らが何度か京都に集り、協議を重ねた。計画研究班のメンバー全員による、はじめての打合せ会議を9月17日に京都において開催した。ここで、この重点領域研究の目標、目的、アプローチについて参会者の合意を形成するようつとめた。この結果をふまえて、11月初旬には、1総括班、6計画研究班の計画調書をそれぞれの研究代表者の所属する研究機関を通じて申請した。1993年2月18-19日の2日間、京都において、重点領域研究「総合的地域研究」の発足記念シンポジウムを開催した。計画研究への参加者全員ならびに公募研究班に応募した多くの研究者など合計約100人が1堂に会し、研究の進めかたに関して率直な意見を交わすことができた。このシンポジウムの記事を中心に、重点領域研究「総合的地域研究似(季刊誌)の刊行準備号を出版した(1993年3月末現在印刷中)。
コンポストに高付加価値を付与する好熱性キチン分解菌の酵素特性の解析

申請者は農産、食品廃棄物の資源化を促進させるための一手段として、キチン質を含む海産未利用資源を意識的に添加し、高速-高温発酵することで、高付加値発酵肥料を生産することを試みているが、その過程でエキソ型キチナーゼを菌体外に生産する高熱性細菌Bacillus atearothermophilus CH-4を分離した。本菌は極めて微弱なエンド型キチン分解活性しか示さなかった。本研究ではBacillus stearothermophius CH-4のエキソ型キチナーゼを精製単離しその諸性質を明らかにした。精製された本酵素は74kDaのモノマーペプチドであり、従来知られる常温菌の同種酵素のN末端アミノ酸配列との相同性は低かった。本酵素はn=2-6のアセチルキトオリゴ糖(Km=10^<-4>M)およびそれらのp-ニトロフェニル誘導体(Km=10^<-3>M)を非還元末端から加水分解すると共に、p-ニトロフェニル-beta-N-アセチルガラクトピラノシドにも作用した。(相対活性28%)ことより、beta-N-アセチルヘキソサミニダーゼの一種であることが明らかとなった。本酵素の至適pHは6.5、FeCl_2、ZnCl_2、CaCl_2、D-グルコサミン、およびD-ガラクトサミンの添加で活性化された。これに対し、HgCl_2,N-アセチルグルコサミンの添加は阻害的に作用した。本酵素の至適温度は75度であり、80度10分の熱処理によっても活性を完全に失わなかった。また、8Mの尿素処理後も活性を保持した。さらに本酵素は50%ジメチルスルホキシド、ブタノール、アセトニトリルなどの有機溶媒中でも水系における15-20%の活性を示した。
生物活性環状ペルオキシド化合物群の合理的合成法の開発

環状ペルオキシド構造を有する化合物群は抗マラリア剤、抗がん剤などの新たな医薬の候補として大きな期待を集めているため、その合理的合成法の開発を目的としてokundoperoxideを標的として合成研究を行った。シリルジエニルエーテルと一重項酸素とのDiels-Alder反応を用いるペルオキシド部分の立体選択的導入法を開発し、okunndoperoxideの初の不斉全合成を達成した。申請者は抗マラリア剤、抗がん剤などの新たな医薬として期待されるペルオキシド化合物群の新規合成法の確立を目指し、okundoperoxideの合成研究に取り組んできた。昨年度の研究においては、左側ユニットをα-イオノンから、右側ユニットをD-マンニトールから合成し、Juliaカップリングを用いて両者を結合させ、okundoperoxideの全炭素骨格を構築した。本年度はその結果を踏まえ、okundoperoxideの光学活性体合成に着手した。まず、ゲラニルアセテートを出発物質とし、シャープレスの不斉ジヒドロキシ化を用いて不斉を導入した。そこから14工程の変換を行い、左側ユニットとなるスルホンを調製した。これとD-マンニトールより調製した右側ユニットをJuliaカップリングを用いて結合させた。生成物のE/Z比は約1:1であったが、アセトニドを除去すると両者は分離可能となり、両者を用いて鍵反応である一重項酸素との[4+2]環化付加反応を行った。その結果、どちらの異性体からも反応は進行し、ジオール部分のエポキシ化と続く酸処理を行うことでokundoperoxideの不斉全合成を達成することができた。この際、両異性体から目的物が得られたことから、アリルエポキシドの開環はSN2'反応ではなく、アリルカチオン経由であるという新たな知見も得られた。今後は、機器分析に必要な十分量の試料を合成し、絶対立体配置の決定を行いたいと考えている。ペルオキシド構造を有する化合物群は抗マラリア剤、抗がん剤などの新たな医薬の候補として大きな期待を集めている。申請者はその中で2009年にScleria striatinuxの根から単離・構造決定された抗マラリア活性を有するokundoperoxideの合理的合成法の開発を目的として研究を開始した。Okundoperoxideは左右ユニットに分けて合成することとした。左側ユニットはα-イオノンを出発物質とし、シリルエノールエーテルへと変換後、オゾン分解、水素化ホウ素ナトリウム還元、TBS保護により2炭素減炭した化合物を得た。続いて内部オレフィンに対して水ホウ素化反応とDess-Martin酸化を行うことでケトンを得た。このケトンをShapiro反応に付すことで二重結合の異性化を行った。得られたオレフィンのアリル酸化はジオキサン中二酸化セレンを用いることで達成することができた。生じた水酸基をPMB基で保護し、TBSオキシ基を3工程でPTスルホンへと変換し、左側ユニットの合成を完了した。右側ユニットはD-マンニトールを原料とし、アセトニド保護の後、グリコール開裂とメチル基の導入、TPAP酸化によって調製した。このようにして得られた左右ユニットに対してLHMDSを用いてJuliaカップリングを行ったところ、E/Z比9:1で付加体を得ることができた。これによりokundoperoxideの全炭素骨格を揃えることができた。今後は鍵反応である一重項酸素との[4+2]環化付加反応の検討を行っていく予定である。ペルオキシド構造を有する天然有機化合物は数多く存在するものの、その合成法は確立されているとは言えない。本研究において、申請者はペルオキシド構造の合理的合成法の確立を目的とし、okundoperoxideの合成研究に取り組んでいる。申請者が考案した一重項酸素とジエンの[4+2]環化付加反応と続くアリルエポキシドの開環を鍵反応とするペルオキシドの構築法は新規かつ挑戦的なものであり、その前駆体となる化合物の合成まで完了したことは十分意義がある結果と考える。Okundoperoxideの全炭素骨格の構築に成功したので、今後は光学活性な左側ユニットを用いて鍵反応である一重項酸素とジエンの[4+2]環化付加反応と続くアリルエポキシドの開環の検討を行っていく予定である。その方法としてはゲラニルアセテートを原料とし、シャープレスの不斉ジヒドロキシ化を用いて不斉を導入することとする。この左側ユニットを用いて光学活性体合成を達成し、未だ未決定であるokundoperoxideの絶対立体配置の決定も行いたいと考えている。該当なし
情報提供機関の違いによるテレビからの口腔保健関連情報の分析

プライベートセクターであるテレビコマーシャル(TVCM)のうち日本の主要歯科衛生用品メーカー3社が1989年から2002年に放映したTVCM計82本を対象として健康情報の内容を分析した。商品別に分類したところ、歯磨剤(80.5%)が最も多く、次いで歯ブラシ(37.8%)であった。対象疾患は、歯周病(59.8%)と最も多く、次いで齲蝕(24.4%)であった。疾患への対策としては、齲蝕ではプラークコントロール(45.0%)が多く、フッ化物による歯質強化(15.0%)であった。歯周病については殺菌(55.1%)、プラークコントロール(12.2%)が多く取り上げられていた。本研究では、専門家が齲蝕予防で最重要視するフッ化物応用の情報提供が極端に少ないことが判明した。ブリックセクターを代表するメーカーなどの企業は、テレビを通じて提供する健康情報が及ぼす影響の大きさを認識し、望ましい情報提供のあり方を考慮する必要がある。目的:現代社会におけるマスメディアの影響力は大きく、特にテレビの情報伝達媒体力は最も大きいとされる。近年、多くの人々が健康情報を得るための重要な手段としてのマスメディアの重要性が保健医療分野においても認識されるようになり、医療情報を分析した研究が近年報告されるようになってきた。本研究では、テレビを通じた口腔保健関連情報のうち、公共性の高い機関から提供される情報を分析した。結果:番組のテーマごとに分類したところ、歯周疾患に関連したものが68件と最も多く、次いで摂食・咬むことの重要性を述べたものが60件、口腔と全身疾患との関連が57、う蝕が52件、地域保健活動の紹介が47件、口腔と栄養・食事との関連(食育)が46件、学会・イベント・記念日・活動などの紹介が38件であった。健康情報提供の対象者としては、子供も成人も含めた一般人を対象としたものが226件と最も多かった。次いで高齢者を対象としたものが141件、成人が86件、学童・幼児が57件であった。考察:う蝕や歯周病などの歯科の二大疾患に関する情報提供が多かったが、う職よりも歯周病に関するものが多く、また、歯科の二大疾患だけでなく口腔と全身の関係、摂食、食育など機能面などに着目した話題提供も多かった。今1回の対象とした日本歯科医師会から提供される歯科関連健康情報は、近年の歯科疾患の動向を反映しているものになっていた。目的:このマスメディアからの情報発信の重要性が保健医療分野においても認識されるようになり、「健康日本21」の中には目標達成のための環境づくりとして、「マスメディアの活用」が盛り込まれた。従来から重視されていた専門家が発信する直接的な健康情報の提供ではなく、特に歯科分野では、一般の人が無意識に受ける間接的な情報の検証はされていなかった。政府などのパブリックセクターと企業などのプライベートセクターとでは健康情報の内容や提供方法が大きく異なることは指摘されており、本研究では、プライベートセクターからの健康情報の内容を分析した。方法:日本の主要歯科衛生用品メーカー3社が放映するテレビコマーシャル(TVCM)を対象とした。TVCMは各社のアーカイブから直接入手した。対象年は1989年から2002年で、対象総数は82本であった。放映内容の分析は、事前に放映内容を確認した後に作成した分析表をもとに健康情報の内容の定量分析を行った。結果:商品別に分類したところ、歯磨剤(80.5%)が最も多く、次いで歯ブラシ(37.8%)、洗口液(28.0%)、その他(18.3%)であった。疾患への対策としては、齲蝕ではプラークコントロール(45.0%)が多く、フッ化物による歯質強化15.0%であった。考察:患者は潜在的にTVCMの影響を受ける。患者が持つ情報は必ずしも専門家と同じとは限らず、患者がどのような健康情報に接しているかを知ることは保健指導、健康教育などの際の需要な資料となる。

本研究では、専門家が齲蝕予防で最重要視するフッ化物応用の情報提供が極端に少ないことが判明した。専門家は患者が齲蝕予防とフッ化物がリンクしていないことを念頭に入れ、それに対応した保健指導に臨むことが必要である。また、パブリックセクターを代表するメーカーなどの企業は、テレビを通じて提供する健康情報が及ぼす影響の大きさを認識し、望ましい情報提供のあり方を考慮する必要がある。
フロイトの「情動」概念、特に「不安」概念の構成にみる生物学主義的言説とその諸相

本研究は、精神分析の創始者フロイトによる生物学の知見の援用や生物学からの語の借用に注目し、彼独自の心理学的言説、なかでも情動の問題の錬成におけるそれらの意義を検討し、その一部を明らかにした。とくに痛み、喪、不安などの不快な情動について後期の彼が行った身体的次元の問いの提起がトラウマをめぐる思索の深化を伴っていることを明確にした。また二〇世紀ヨーロッパ思想史の観点から彼の情動概念の重要性を指摘した。精神分析の創始者フロイト(1856-1939)についてしばしばいわれる「生物学主義」とは、生物学から術語を借用したり、「生物学」の語を利用したりするときに彼がとっているだろう何らかの態度を問題にするものである。本研究では、「情動」をめぐって散逸してみいだされる彼のそうした生物学主義的な言辞の数々を、ある一貫性を保ちつつ、また、身体や歴史性に関する問いをはじめとする自身に固有ないくつかの重要な問いを提起しつつ展開する言説として再構成することを目指す。この研究の意義は、直接には、フロイトの「情動」概念に関する従来の解釈の不十分な点を補うことにある。長期的な展望では、フロイトの生物学主義の全般的な再評価に、ひいては、20世紀の人文諸科学が様々な文脈で精神分析的なアプローチを利用して展開した身体論の再評価に向けて途を拓くことにある。本研究の二つの主要な軸は先行研究の検討とフロイトの著作の検討に存する。本年度は、最初の軸に関して、フランスの哲学者デリダの1960-90年代の仕事をとりあげた。デリダがフロイトの局所論と欲動論の再読解を通じて「情動」の問いの再開発にいたったことと、その再開発が他者論の文脈においてとくに高く評価されうることを明らかにした。第二の軸に関して、フロイトにおける個人心理学と集団心理学、文化論、社会論の分節に焦点をあてた。一般的観点から、1920年に行われた「死の欲動」の概念の導入をとりあげ、この導入が、(集団のなかで生きる個人の心理学としての)いわゆるメタ心理学の構築の水準における生物学主義的見地の組み込みをもたらしていることを明確にした。個別的検討において、「喪=悲しみ」と「愛」をめぐる言説をとりあげ、後期のフロイトによるこれらの情動の問いの深化のうちに、「痛み」や「享楽」が生じる場としての身体という考えが粗描されていることを明らかにした。情動の問題にかんしてフロイトの著作とデリダによるフロイト読解を研究した。フロイトにおける「痛み」の問題を考察した。1880年代のコカインの鎮痛作用の研究とヒステリー性疼痛の研究、「心理学草案」(1895年)、『快原理の彼岸』(1920年)、『制止、症状、不安』(1925年)をとくに検討した。「痛み」を心的かつ身体的な問題として定式化しようとするフロイトの努力が最終的に「準メタ心理学的」と呼びうる「痛み」の表象の錬成に通じたことと、その錬成において「痛み」の問題(ひいては不快な諸情動の問題)とトラウマの問題が連接されたことを明らかにした。研究成果をまとめ、論文をフランス語で執筆し発表した。フロイトにおける「不安」の問題の所在を考察した。『夢解釈』(1900年)と『制止、症状、不安』をとくに取り上げた。フロイトの生物学的な言葉遣いに注目しながら、彼がいう「去勢不安」と彼の概念装置のなかでそれがもつ特権的な重要性を再検討した。再検討を通じて、この特権性が「去勢コンプレクス」理論のみによるのではなく、この理論と「エディプス・コンプレクス」理論の分節に相関してもいることを明らかにした。『夢解釈』から「精神分析概説」までの著作のなかでこの分節の条件を追究する論文を日本語で現在作成中。デリダのフロイト読解を「情動」の問いとの関連で考察した口頭発表の要旨を発表した。「フロイトとエクリチュールの舞台」(1966年)から2001年の対談集にいたるまでのいくつかのテクストをとりあげた。彼の読解について、局所論の再開発、破壊欲動の再評価、書き手としてのフロイトへの注目という3つの軸を指摘した。その上で、彼の読解が、メタ心理学を完成させることの困難さという問題を掘り下げる作業を通じて、他者論における「情動」の問いの射程を主張する命題を練り上げるにいたったことを論じた。フロイトの「情動」概念について行われた従来の解釈の不十分な点を補うという、交付申請書に記載した目的を達成するための研究を、「喪=悲しみ」と「愛」という具体的な論点に即して実施できたから。

また、20世紀の人文諸科学が様々な文脈で精神分析的アプローチを利用して展開した身体論の再評価に向けて途を拓くという、より長期的な展望のもとで示した目的に関しても、それらの身体論の多くにおいて参照されている哲学者デリダの仕事を研究することによって、達成に向けた計画を一部実現することができたから。24年度が最終年度であるため、記入しない。ひきつづき、文献読解を中心的な作業とし、先行研究の検討とフロイトの著作の検討を二つの主要な軸としながら、研究を推進してゆく。研究成果については、随時、国内外の学会や研究会(日仏哲学会、日本フランス語フランス文学会、日本ラカン協会、国際精神分析・哲学学会など)、シンポジウムで口頭発表し、また、国内外の学術誌や学会機関誌、大学の紀要等で論文の形で発表する予定である。
心筋虚血再灌流障害における自然免疫応答のメカニズムの解明と治療法の検討

虚血性心疾患は、早期冠動脈再灌流が最重要治療であり、経皮経管的冠動脈再灌流療法や薬物的再灌流療法の進歩により、心筋梗塞サイズが縮小し、生命予後は改善してきた。しかし、いまだ世界的主要死亡原因であり、冠動脈再灌流後の心筋障害による心不全が、生命予後に大きく寄与している。内因性の自己免疫反応と、それに続く炎症反応が心筋障害をおこすといわれているが、メカニズムや有効な治療法はいまだ確立されていない。本研究では、Toll様受容体9の役割や内因性自己免疫反応、その詳細なメカニズムの基礎的研究を行い、新規創薬につながる分子標的を明らかにし、心筋虚血再灌流障害治療への応用を目指す。
ゴマリグナン類の抗がん作用の機能解明

生活習慣病ともいわれるがんや循環器系疾患および老化の原因の一つとして、活性酸素種による生体内障害であることが知られている。ゴマに含まれるゴマリグナン類はがんの発生要因の一つである活性酸素を除去する作用(抗酸化作用)を有する生理活性物質として注目されているが、抗がん作用(細胞増殖抑制作用)の機能解明は不明なままである。がん感受性細胞にK562細胞、ドキソルビシン耐性がん細胞にK562/DOX細胞を用いてゴマリグナン類の細胞増殖抑制作用の機能解明を行う。1マリグナン類の一種であるセサミン及びセサモールを処理することによりアポトーシス誘導が関与していることが分かった。このことから、アポトーシス誘導に関連している分子を見つけるために、セサミン及びセサモール10 μg/mLを処理したK562細胞或いはK562/DOX細胞からタンパク質を抽出後、トリプシン消化を行った。得られたトリプシン消化物をLC/MS/MSによりSWATHTM Acquisition with MS/MS法(非標識法)及びiTRAQ&reg;法(標識法)を用いて網羅的なタンパク質解析(同定・定量など)を行った。K562細胞或いはK562/DOX細胞においてセサミン及びセサモールを処理することにより明らかに増減するタンパク質が存在していることが分かった。2セサミン及びセサモール処理の毒性評価を、正常細胞としてラット由来の胸腺細胞を用いておこなった。未処理群と比較してセサミン及びセサモール処理しても細胞致死率と細胞シュリンク率にほとんど変化はなかった。3マウスを用いたin vivo実験により、セサミン及びセサモール処理による担がんマウスへの延命効果や健常マウスへの影響(副作用など)を検討中であり、血清中のメタボロミクス解析(解糖系、TCAサイクル、核酸代謝、尿素サイクル、脂肪酸代謝など)を行っている。セサミン及びセサモール処理によるアポトーシス誘導に関連する分子の同定。アポトーシス誘導が確認されたセサミン及びセサモール処理群とコントロール群(セサミン及びセサモー未処理群)のタンパク質抽出物を用いた。抽出したタンパク質をトリプシン消化後、タンパク質の同定と定量を行った。網羅的なプロテオミクス解析にA)SWATHTM Acquisition with MS/MS法(非標識法)及びB) iTRAQ&reg;法(標識法)を用いた。AとBの方法を用いることにより取りこぼしなく、セサミン及びセサモール処理によるアポトーシス誘導に関連する分子の同定と定量を行えた。その結果、K562細胞においてセサモミン処理により有意差をもって増加するタンパク質2種類、減少するタンパク質3種類、セサモール処理により増加するタンパク質3種類、減少するタンパク質1種類を同定・定量した。K562/DOX細胞においてはセサモミン処理により増加するタンパク質1種類、減少するタンパク質2種類、セサモール処理により増加するタンパク質1種類、減少するタンパク質2種類を同定・定量した。同定したタンパク質をパスウェイ解析した結果、アポトーシス誘導に関連する分子であり、相互作用する可能性を示す関連タンパク質であった。現在、関連タンパク質の機能解析及びin vivo実験の解析中であるが、研究計画全体としておおむね順調に進展している。K562細胞及びK562/DOX細胞に対するセサミン及びセサモールのアポトーシス誘導による抗がん作用(細胞増殖抑制作用)の解明セサミン及びセサモール処理による抗がん作用(細胞増殖抑制作用)はそれらによるアポトーシス誘導が関与することから、今回同定されたタンパク質の生物学的な機能の解明やパスウェイ解析を基にシグナル伝達経路を明らかにする。同定タンパク質がどの様な遺伝子と関連があるのかナレッジデータベースとして解析する。遺伝子、化合物、疾病、生物学的機能、パスウェイを検索し、詳細な働きやそれに関わる分子を抽出し、セサミン及びセサモール処理によるアポトーシス誘導のメカニズムを解明する。また、ウエスタンブロット法、免疫沈降法、ELISA法などにより、アポトーシス関連分子である活性化カスパーゼ分子と相互作用する分子であるかを明らかにする。更に、ELISA法の改良型である多項目同時測定システムを用いることによりアポトーシス関連分子を網羅的に定量し、セサミン及びセサモールの抗がん作用(細胞増殖抑制作用)に関与するレセプター、シグナル因子、制御因子などの分子を多角的に機能解明する。メタボロミクス解析を進めることによりセサミン及びセサモール処理による抗がん作用(細胞増殖抑制作用)をin vivo実験により評価する。生活習慣病ともいわれるがんや循環器系疾患および老化の原因の一つとして、活性酸素による生体内障害であることが知られている。ゴマリグナン類であるセサミン及びセサモール1 μg/mL10 μg/mLをK562細胞或いはK562/DOX細胞に添加し72時間培養後、細胞数をカウントした。その結果、セサミン及びセサモール10 μg/mLを処理することにより、5060%の細胞増殖抑制作用が認められた。がん細胞に対するセサミン及びセサモールの細胞増殖抑制作用を解明するために1アポトーシス誘導に関連する分子をウエスタンブロット法により確認した。

セサミン及びセサモールを処理することによりCleaved Caspase3及びCleaved PARPの著しい増加が認められたことから、アポトーシス誘導が関与していることが分かった。2Cleaved Caspase3及びCleaved PARP以外にアポトーシス誘導に関連している分子を見つけるために、セサミン及びセサモールを処理したK562細胞及びK562/DOX細胞からタンパク質を抽出し網羅的なタンパク質解析をSWATHTM Acquisition with MS/MS法(非標識法)とiTRAQ法(標識法)を用いて同定・定量した。明らかに増減するタンパク質が存在していることが分かった。現在、同定・定量したタンパク質の機能解明を検討している。セサミン及びセサモール処理によるアポトーシス誘導に関連する分子の同定。K562細胞及びK562/DOX細胞を5×105 cells/フラスコ/ mLにセサミン及びセサモールをそれぞれ1 μg/mL10 μg/mL添加する。3日間培養した後それぞれの細胞を回収し、セルカウント後、タンパク質を抽出した(処理群)。抽出したタンパク質を用いてウエスタンブロット法によりセサミン及びセサモール処理によるアポトーシス(抗Cleaved PARP抗体)誘導を確認した。アポトーシス誘導が確認されたセサミン及びセサモール処理群とコントロール群(セサミン及びセサモー未処理群)のタンパク質抽出物を用いて、同定と定量を同時に解析できる網羅的なプロテオーム解析(タンパク質発現解析)を2つの方法を用いて行った。A) SWATHTM Acquisition with MS/MS法(非標識法)B) iTRAQ法(標識法)。AとBの方法を同時に行うことにより取りこぼしなく、セサミン及びセサモール処理によるアポトーシス誘導に関連する分子の同定と定量を行った。その結果、有意差をもって増減するタンパク質を数種類、同定と定量した。その後、パスウェイ解析により相互作用する関連タンパク質を探索した。現在、関連タンパク質の機能解明を検討中であり、研究計画全体としておおむね順調に進展している。生活習慣病ともいわれるがんや循環器系疾患および老化の原因の一つとして、活性酸素種による生体内障害であることが知られている。ゴマに含まれるゴマリグナン類はがんの発生要因の一つである活性酸素を除去する作用(抗酸化作用)を有する生理活性物質として注目されているが、抗がん作用(細胞増殖抑制作用)の機能解明は不明なままである。がん感受性細胞にK562細胞、ドキソルビシン耐性がん細胞にK562/DOX細胞を用いてゴマリグナン類の細胞増殖抑制作用の機能解明を行う。1マリグナン類の一種であるセサミン及びセサモールを処理することによりアポトーシス誘導が関与していることが分かった。このことから、アポトーシス誘導に関連している分子を見つけるために、セサミン及びセサモール10 μg/mLを処理したK562細胞或いはK562/DOX細胞からタンパク質を抽出後、トリプシン消化を行った。
ハイブリッドペトリネットとディープラーニングを用いた作物生育モデリングと実証

過去の草丈・茎数・葉数などの生育指標データを利用し、ハイブリッドペトリネット用いて稲の基本生育モデルを作成した。また、ハイブリッドペトリネットのシミュレーション計算を行い、生育日数に対する草丈、茎数、葉数などの経時変化を明らかにした。基本生育モデルを実際の作物へ適用させるために、2018年春から直播水稲に関する上記生育指標データ、同年冬から麦(2019年5月収穫)の生育指標データに加えて地温・水分などの環境影響要素データを測定・蓄積してきた。九州沖縄農業研究センター試験圃場と福岡県生産者圃場においては、1週間間隔でマルチスペクトルカメラが搭載されたドローン(DJI Phantom 4 + Parrot Sequoia)によるリモートセンシング試験を行った。沖縄県農業研究センター試験圃場では12週間間隔で可視光カメラのみが搭載されたドローン(DJI Phantom 4)による空撮試験を実施した。また、空撮画像からサトウキビ草丈を推定するために、トータルステーション測量機器を利用し、試験圃場高さの測量を行った。可視光カメラとマルチスペクトルカメラで取得した画像は、稲・大豆・麦に関する空撮画像と生育変化(草丈、正規化植生指数NDVIなど)の時系列データとして蓄積し、解析した。「ハイブリッドペトリネットを用いた作物生育モデリング」に関連する「軽量型ドローンによる稲と麦の高解像度NDVI、施肥水準と収量の相関性」と「サトウキビ生産法人における実際のスケジューリング問題とその解法」についての論文2本が国際誌ジャーナルへ公表された。2018年始めから準備してきた特許出願に関しては、調査を継続しAIと融合することで、新しい知見を見出せる可能性がある。ハイブリッドペトリネットを用いた作物基本生育モデル構築は、分担研究者らと打ち合わせ、稲と麦の生育プロセスや生育指標の時系列変化などに対し、モデルの設計に必要な理論と方法を獲得した。これにより、生育プロセスをシミュレーションでき、任意時点の生育指標を推定することが可能となった。作物基本生育モデルを構築するために必要なデータ収集は、2018年春から稲・サトウキビ、同年冬からは麦に関する生育データ(草丈・茎数・葉数・植生指数など)と環境影響要素データ(積算温度・地温・水分)を計測し続け、相関分析を行なった。特にリモートセンシングについては、マルチスペクトルカメラが搭載された軽量型ドローンを用いて1週間隔で試験を行い、2テラバイト以上の画像データを蓄積し、ハイブリッドペトリネットとAIを利用した作物生育モデリングに関するデータ基盤を整備できた。また、基本生育モデルへ適用するための、作物生育期間の植生指数時系列データとその変化を明らかにした。以上によりH31年度に学術的な成果を出す事が可能と考えられる。研究課題全体は順調に進んでいる。ハイブリッドペトリネットによる稲と麦の基本生育モデルを設計し構築できたため、2019年5月収穫の麦に対する全生育期間データを利用しシミュレーション計算を行い、その結果を早期にオープン国際誌ジャーナルへ投稿する。また、この基本生育モデルに他の影響要素(防除や病害発生の有無)や生育指標(緑の正規化植生指標GNDVIなど)を考慮し、改良したモデルとその関連成果は国内学会において発表予定である。対象作物の稲・麦・大豆・サトウキビに対する生育データの計測は、2019年からも続けて行う。草丈・茎数・葉数の調査は生育適期に行い、マルチスペクトルカメラが搭載された軽量型ドローンを用いたリモートセンシングは生育期間を通し、1週間間隔で実施する。上記の作物基本生育成長モデルから圃場単位の作物全体生育モデルへ拡張し、そのモデリング方法の開発とシミュレーション計算を行う。その結果を作物の実際生育データと比較し、モデルの改良やモデリングの精度向上を目指す。また、圃場単位の作物全体生育モデルに基づき、AIを利用した作物生育状況の自動判別と予測プログラムを試作する。

ハイブリッドペトリネットを用いた作物基本生育モデル構築は、分担研究者らと打ち合わせ、稲と麦の生育プロセスや生育指標の時系列変化などに対し、モデルの設計に必要な理論と方法を獲得した。これにより、生育プロセスをシミュレーションでき、任意時点の生育指標を推定することが可能となった。作物基本生育モデルを構築するために必要なデータ収集は、2018年春から稲・サトウキビ、同年冬からは麦に関する生育データ(草丈・茎数・葉数・植生指数など)と環境影響要素データ(積算温度・地温・水分)を計測し続け、相関分析を行なった。特にリモートセンシングについては、マルチスペクトルカメラが搭載された軽量型ドローンを用いて1週間隔で試験を行い、2テラバイト以上の画像データを蓄積し、ハイブリッドペトリネットとAIを利用した作物生育モデリングに関するデータ基盤を整備できた。また、基本生育モデルへ適用するための、作物生育期間の植生指数時系列データとその変化を明らかにした。以上によりH31年度に学術的な成果を出す事が可能と考えられる。研究課題全体は順調に進んでいる。ハイブリッドペトリネットによる稲と麦の基本生育モデルを設計し構築できたため、2019年5月収穫の麦に対する全生育期間データを利用しシミュレーション計算を行い、その結果を早期にオープン国際誌ジャーナルへ投稿する。また、この基本生育モデルに他の影響要素(防除や病害発生の有無)や生育指標(緑の正規化植生指標GNDVIなど)を考慮し、改良したモデルとその関連成果は国内学会において発表予定である。対象作物の稲・麦・大豆・サトウキビに対する生育データの計測は、2019年からも続けて行う。草丈・茎数・葉数の調査は生育適期に行い、マルチスペクトルカメラが搭載された軽量型ドローンを用いたリモートセンシングは生育期間を通し、1週間間隔で実施する。上記の作物基本生育成長モデルから圃場単位の作物全体生育モデルへ拡張し、そのモデリング方法の開発とシミュレーション計算を行う。その結果を作物の実際生育データと比較し、モデルの改良やモデリングの精度向上を目指す。また、圃場単位の作物全体生育モデルに基づき、AIを利用した作物生育状況の自動判別と予測プログラムを試作する。学会発表と英文校正は次年度へ変更し、当初計画した購入機材・旅費などは必要最小限にし予算利用の節約に努力したためである。次年度は学会発表、英文校正、ドローンセンシング業務とデータ収集に関わる機材に使用する。
シングルチャネル－マルチポート制御インタフェース回路の研究

超高速光通信システムの中継・終超高速光通信システムの中継・終端装置において,極微細化されたデバイスの適用が進んでいる.システムのさらなる高速化と高ロバスト性の実現のためには,伝送信号の状態に応じた中継・終端装置の最適動作が必須であり,装置内回路の最適制御にむけて,装置制御インタフェースを複雑化することなく構築することが不可欠である.本研究においては,通信システム用中継・終端装置の制御インタフェース小型化と制御性向上を目的とし,装置内の複数回路をシングルチャネルで制御可能とするシングルチャネル-マルチポート制御方式を提案している.30年度は,1無線インタフェース高性能化のためのインタフェース回路を65nm-CMOSを用いて設計・試作した.2高性能受信回路実現にむけ,被制御ポートの識別情報抽出部において,前年度提案した回路構成法を適用した回路設計を実施した.3さらに,送信部変調方式の検討において,これまで検討してきた位相変調方式に加え,多値変調方式の適用の検討を実施した.4また,実績のあるアナログーデジタル混載信号処理方式に対し,オールデジタル信号処理方式で実現することも検討した.1に関しては,ポート制御信号の無線送受信における空間多重化による伝送容量増大および送受信感度の向上を図るために,多段階位相シフタ回路をTSMC 65nmプロセスにより試作し、動作を確認した.2に関しては,簡易アナログ-デジタル(AD)変換回路とカウンタ回路から構成される受信回路を180nm-CMOSによりレイアウト設計まで実施し,ポストレイアウトシミュレーションにより動作を確認した.3に関しては,65nm-CMOSデバイスにより送受信回路を設計・開発し,評価・検証により,動作を確認した.4に関しては,デジタル送受信プロトコルを創出し,実装の検討を行った.1提案システムでは,無線インタフェースを想定しており,高感度のインタフェース回路が必要となる.これに対して,65nm-CMOSプロセスで多相クロック信号発生回路を設計・試作し,動作を確認した.2前年度の回路ブロックレベルの設計に基づき,180nm-CMOS回路を用いて簡易AD変換回路を使用した受信回路をレイアウトレベルまで設計した.さらに,簡易AD変換回路の動作を解析するため,等価回路モデルを構築し,回路定数の最適化手法を提案した.365nmCMOSを用いて4値変調の送受信回路を試作し,評価・検証を実施した.高速動作を確認し,提案システムへの導入可否の検証を実施した.4簡易に変調可能なデジタル変調方式を創出し,8ポートの信号制御が可能となることを明らかにした.・受信回路のワンチップ化を検討する.180nm-CMOSデバイスによる受信回路ICの開発を実施する.・オールデジタル信号処理方式をFPGAボードに実装し,動作検証を実施する.・前年度試作した多段階位相シフタ回路の評価・検証を実施し,位相特性,雑音特性の観点から本システムへの適用の有効性を見極める.・試作した4値変調回路の詳細評価を実施し,送受信回路間距離を踏まえ,信号安定性の観点から動作特性を検証する.超高速光通信システムの中継・終端装置において,14ナノメートル-デザインルールにまで極微細化されたデバイスの適用が進んでいる.システムのさらなる高性能・高速化実現のためには,伝送信号の状態に応じた中継・終端装置の最適動作が必須である.本研究では,通信システム用中継・終端装置の制御インタフェース小型化と制御性向上を目的とし,装置内の複数回路をシングルチャネルで制御可能とする方式と制御回路構成を提案し,高性能制御インタフェースの実用化を目指している.29年度は,1無線インタフェースの高性能化にむけ,65nm CMOSデバイスによる受信インタフェース回路のレイアウト設計,2高機能受信回路の実現にむけ,受信信号に含まれるポート識別情報復調用回路のブロックレベルでの設計,3小型・低電力送信回路の実現にむけ,65nm-CMOS光通信用インタフェースシンセサイザの評価・検証を実施した.1に関しては,広帯域・低電力化およびノイズキャンセリング機能の高度化を目的として設計した65nm CMOSローノイズアンプ回路構成をベースに,レイアウト設計まで実施し,低電力(1mW)動作実現が可能となるICの試作を実施した.2に関しては,受信機能を小型・簡易に実現するために,復調回路とアナログデジタル変換回路の小型・高機能化を目指し,回路を機能ブロックレベルで検討・設計し,変調により送られるポート指定信号の復調が可能なことを明らかにした.3に関しては,研究室で所有している10GHzで動作可能な65nm-CMOSシンセサイザの変調回路特性を解析し,変調度の可変幅をスペクトル評価結果から明らかにした.1提案システムでは,無線インタフェースを想定しているため,高感度のインタフェース回路が必要となる.これに対して,65nm CMOSプロセスでローノイズアンプをレイアウト設計まで実施し,試作可能な設計データを構築した.ポストレイアウトシミュレーションにより,低電力性と低雑音特性を確認した.さらに,試作を実施し,Sパラメータ評価により利得,動作帯域,NF(Noise Figure),等の評価を実施した(継続中).2受信回路において,制御ポート識別信号と制御値信号の2系統の信号をシングルチャネル信号から抽出する必要がある.制御ポート識別信号は最終的にデジタル値(ポート指定値)に変換する必要があり,また他ポート制御時には制御値信号を維持する必要がある.これら機能を有する小型受信回路を実現するために,アナログデジタル混載回路の設計を機能ブロックレベルで設計した.3研究室で試作し所有していた10GHzで動作可能な65nm-CMOSシンセサイザICの変調

回路特性データを解析し,変調度の可変幅から,シンセサイザICによる送信回路の性能限界を明らかにした.超高速光通信システムの中継・終超高速光通信システムの中継・終端装置において,極微細化されたデバイスの適用が進んでいる.システムのさらなる高速化と高ロバスト性の実現のためには,伝送信号の状態に応じた中継・終端装置の最適動作が必須であり,装置内回路の最適制御にむけて,装置制御インタフェースを複雑化することなく構築することが不可欠である.本研究においては,通信システム用中継・終端装置の制御インタフェース小型化と制御性向上を目的とし,装置内の複数回路をシングルチャネルで制御可能とするシングルチャネル-マルチポート制御方式を提案している.30年度は,1無線インタフェース高性能化のためのインタフェース回路を65nm-CMOSを用いて設計・試作した.2高性能受信回路実現にむけ,被制御ポートの識別情報抽出部において,前年度提案した回路構成法を適用した回路設計を実施した.3さらに,送信部変調方式の検討において,これまで検討してきた位相変調方式に加え,多値変調方式の適用の検討を実施した.4また,実績のあるアナログーデジタル混載信号処理方式に対し,オールデジタル信号処理方式で実現することも検討した.1に関しては,ポート制御信号の無線送受信における空間多重化による伝送容量増大および送受信感度の向上を図るために,多段階位相シフタ回路をTSMC 65nmプロセスにより試作し、動作を確認した.2に関しては,簡易アナログ-デジタル(AD)変換回路とカウンタ回路から構成される受信回路を180nm-CMOSによりレイアウト設計まで実施し,ポストレイアウトシミュレーションにより動作を確認した.3に関しては,65nm-CMOSデバイスにより送受信回路を設計・開発し,評価・検証により,動作を確認した.4に関しては,デジタル送受信プロトコルを創出し,実装の検討を行った.1提案システムでは,無線インタフェースを想定しており,高感度のインタフェース回路が必要となる.これに対して,65nm-CMOSプロセスで多相クロック信号発生回路を設計・試作し,動作を確認した.2前年度の回路ブロックレベルの設計に基づき,180nm-CMOS回路を用いて簡易AD変換回路を使用した受信回路をレイアウトレベルまで設計した.さらに,簡易AD変換回路の動作を解析するため,等価回路モデルを構築し,回路定数の最適化手法を提案した.365nmCMOSを用いて4値変調の送受信回路を試作し,評価・検証を実施した.高速動作を確認し,提案システムへの導入可否の検証を実施した.4簡易に変調可能なデジタル変調方式を創出し,8ポートの信号制御が可能となることを明らかにした.・前年度試作したローノイズアンプICの詳細評価を実施し,電力・動作帯域・増幅度・雑音特性の観点から有効性を見極める.・受信回路のブロックレベルで機能検討している受信部動作の検証を進める.65nm-CMOSパラメータを用いて,検討した機能ブロックの動作検証をシミュレーションで実施する.
口腔・顎顔面形態の3次元計測の標準化に関する研究

三次元分析の基本となるCT画像の保存形式は、ボクセルモデル、サーフェイス(ソリッド)モデル、造形装置出力用モデル(STL等)、その応用分野が多岐に別れており、それら全ての情報を含んだ形の標準化は、ほぼ不可能に近いと考えられた。ボクセルモデルでは、Geometry fileでの保存が良好であり、サーフェイス(ソリッド)モデルでは、DXF,VRML,Wavefront形式あるいはASCII形式と今回使用したデータ形式も多岐にわたっていた。しかし、造形装置出力用ファイルは工業分野での標準化がなされている関係もあり、STL形式での保存がほぼ標準データ形式となっていた。CTの画像データは、DICOM3が事実上の標準となっており、三次元化する際の付加情報ファイルを別ファイルとして添付する方法が、診断用の医療画像との互換性の面で良好と考えられた。歯列模型情報の標準化については、歯列模型合成データファイル(DNT:(株)ユニスン)が独自形式ではあるが、ファイル用量も片顎約500KB程度となることから、ネットワークを利用したデータの転送に際しても有用ではないかと考えられた。さらに、口腔歯列模型に関しては、(株)ユニスンの協力により模型データの表示と計測が可能なアプリケーションソフトウエアをWindows上で開発した。口腔・顎顔面変形症(顎変形症、口唇・口蓋裂、再建)の治療は、X線CTや顔面形態計測装置により得られた三次元画像や立体模型を用いて行われて始めている。しかし、それらの三次元情報の取り扱いに関しては、原画像としての医療画像標準フォーマットとしてDICOM3の策定が行われているにすぎない。これまで行ってきた二次元、三次元画像の研究を基盤として、三次元計測の基準計測点、基準面などを規定し、多施設間の画像データの共有化という点にも着目して、計測点や基準面の情報を含んだデータフォーマットを検討することで、三次元的な治療計画と治療結果の評価に結びつけてゆくすることを目的した。CTスライス画像については、ファイル用量が大きくなる欠点はあるもののDICOM3を原則とした標準ファイルフォーマットの使用が好ましく思われた。また、CTの撮影条件としては、二次元セファロ分析との比較から前頭部Graberaから舌骨までの範囲とし、ピクセル解像度は512x512の画像とした。歯列模型については、歯列模型合成データファイル(DNT:(株)ユニスン)が独自形式ではあるが、安価な画像のViewer Softwareも存在し、ファイル用量も片顎約500KB程度となることから有用ではないかと考えられた。今後、ボクセルモデル、サーフェイスモデル、造形装置出力用モデル(STL等)に分けて標準化の必要性があると考えられました。また、三次元の計測情報をDICOM3に直接保存ができないため、別ファイルとして保存する必要性も考えられた。三次元分析の基本となるCT画像の保存形式は、ボクセルモデル、サーフェイス(ソリッド)モデル、造形装置出力用モデル(STL等)など、その応用分野が多岐に別れており、それら全ての情報を含んだ形の標準化は、ほぽ不可能に近いと考えられた。ボクセルモデルでは、Geometryfileでの保存が良好であり、サーフェイス(ソリッド)モデルでは、DXF,VRML,Wavefront形式あるいはASCII形式と今回使用したデータ形式も多伎にわたっていた。しかし、造形装置出力用ファイルは工業分野での標準化がなされている関係もあり、STL形式での保存がほぽ標準デ一夕形式となっていた。CTの生データ形式としては、DICOM3が事実上の標準となっており、3次元化する際の付加情報ファイルを別ファイルとして保存する方法が、診断用の医療画像との互換性の面で良好ではないかと考えられた。また、歯列模型情報の標準化については、歯列模型合成データファイル(DNT:(株)ユニスン)が独自形式ではあるが、ファイル用量も片顎約500KB程度となることから、ネットワークを利用した画像デ一夕の転送に際して有用ではないかと考えられた。さらに、口腔歯列模型に関しては、(株)ユニスンの協力により模型データを表示あるいは計測するWindows上のアプリケーションソフトウエアを新たに開発した。
形と動きのイメージデータベース-道祖神の計測と日本舞踊を例として-

道祖神のデータベース構築に関しては、まず文献調査を行い、道祖神の分類や存在地域を確認した。道祖神は長野県や山梨県、群馬県、栃木県といった中部山岳地方にほとんど存在しており、近畿地方には2カ所しか存在しない事が判明した。次に、近畿地方の数少ない道祖神を現地調査し、写真撮影や由来などを調べた。また、現代の道祖神的な石像として、兵庫県猪名川町の「彫刻の道」にて現地調査をおこなった。以上の結果を整理し、データベース構築のための基本資料としてまとめた。道祖神の計測に関しては、受動的な3次元計測手法であるステレオ法に関して検討した。ステレオ法の場合、左右画像の対応付け問題があるが、石像の表面特性を利用して、小領域ごとの対応をとる領域ベース法を考えた。領域ベース法の場合、小領域のサイズによって3次元計測の精度が決まるので、画像内の位置により小領域のサイズを変えて、対応付けの信頼性と計測精度の高さを両立させる「適応ウィンドウ法」を提案した。小領域のサイズを決定するための評価基準として、ラプラシアン・ガウシアンフィルタにより得られる多重分解能のZCと多段階のコントラストの画像空間内を小領域サイズを変えながら最適なサイズを探索するアルゴリズムを考案した。日本舞踊の計測とデータベース化に関しては、人間の動作を計測する手法を検討した。その結果、人間の腕動作などの回転系連接構造物の動作を加速度センサとジャイロセンサを用いた簡単なシステムでリアルタイムかつ高精度を計測する手法を提案した。2関節2軸の平面回転動作を行う簡易ロボットを用いて、シミュレーション精度検証を行い、計測原理の基本精度を確認した。
胎児中枢神経機能障害の発症機序と胎内治療に関する研究―特にメラトニンの抗酸化治療薬としての可能性について―

背景】胎児期における酸化的ストレスと出生後の脳障害との関連性が注目されている。我々はin vitro実験において、ラットの胎仔脳は低酸素ストレスには抵抗性であるが、フリーラジカル(FR)による酸化ストレスで容易に障害されることを明らかにし、胎児脳障害は、低酸素血症とは別に酸化ストレスが強く関与していることを明らかにしてきた。また、強力な抗酸化作用を有するmelatonin(M)は胎盤を容易に通過し,成熟ラット胎仔脳mitochondria(Mt)の酸化的障害を抑制する事を報告してきた。しかし実際に中枢神経機能障害を発症するのは、ほとんどが未熟児であるが、未熟児をモデルにした、酸化ストレスに対するMtの障害程度のデーターはなかった。【目的】今年度は,未熟胎仔脳を用い、酸化ストレスに対するMtの障害程度を成熟胎仔脳と比較するとともに,Mの経母体投与がMtの酸化的障害に及ぼす影響を検討した。【方法】1)妊娠16日と20日ラットの胎仔脳Mtを採取した。hypoxanthine 2.5μM, xanthine oxidase 0.02units/ml添加によりfree radical(FR)を発生させる環境下で,Mt呼吸活性(RCI)を酸素電極法で測定し,FRによるRCIの抑制程度を比較した。2)妊娠16日ラットを用い子宮動静脈を20分結紮後,30分再灌流したreperfusion(R)群,結紮の1時間前にM(10mg/kg)を母体に腹腔内投与したM群, sham opeのcontrol(C)群に分別した。3群の胎仔脳Mtを採取しRCIの測定と脂質過酸化物(LPO)をTBA法で測定した。【成績】1)FR添加によるRCIの抑制程度は妊娠20日の28±5%に比較し,妊娠16日では40±6%と有意に高値であった。2)RCIは,C群の2.70±0.11に比較し,R群で2.22±0.10と有意に低値を示したが,M群では2.53±0.08とR群より有意な高値を示した。LPOはC群の7.1±4.2nM/mgprotに比較し,R群で13.5±6.3nM/mgprotと有意に高値を示したが,M群では8.8±2.2nM/mgprotとR群より有意に低値を示した。【結論】未熟胎仔の脳Mtは成熟胎仔に比較し,酸化的障害を受けやすいことが明らかになった。Mの経母体投与は虚血-再灌流による未熟胎仔脳Mtの脂質過酸化を抑制し,Mt呼吸機能障害を著明に改善することが示され、未熟胎児の酸化的脳障害においてもMは抗酸化的に作用することが明らかになった。【背景】我々はin vitro実験において、ラットの胎仔脳は低酸素ストレスには抵抗性であるが、フリーラジカル(FR)による酸化ストレスで容易に障害されることを明らかにし、胎児脳障害は、低酸素血症とは別に酸化ストレスが強く関与していることを明らかにしてきた。【目的】本研究の目的は、強力な抗酸化能を有し、SODやGSH-Pxなどscavenger酵素活性をも亢進させるといわれているメラトニンに注目して、胎児中枢神経機能障害に対する経母体的抗酸化治療薬としての可能性を検討することである。また胎児循環の中心である胎盤に注目し、そのミトコンドリア機能についても評価する。【方法】19日齢のラットを用い、子宮動脈を20分間結紮後、30分間再灌流することにより、虚血-再灌流実験モデルを作製し、虚血-再灌流群(IR)、メラトニン前投与(M)群(10mg/kgを1時間前に投与し、20分間結紮、30分再灌流)、およびコントロール(C)群としてsham ope群の3群に分別した。3群の胎仔脳および胎盤のMt分画を我々の教室で開発した方法で採取し、Mt機能活性の指標であるADP/O ratioとRCIをクラーク型酸素電極を用い測定した。脂質過酸化物としてはLPOをTBA法で測定した。【結果】(1)胎仔脳におけるMtのRCI ADP/O ratioともC群に対し、IR群では有意に低値を示したが、M群ではIR群に比較し有意に高値を示した。胎仔脳におけるMt分画のLPOはC群に比較し、R群では有意に高値を示したが、この増量はM投与により有意に低下した。(2)胎盤におけるMtのRCIもC群に対し、IR群では有意に低値を示したが、M群ではIR群に比較し有意に高値を示した。ADP/O ratioもRCIと同様の結果であった。胎盤におけるMt分画のLPOはC群に比較し、R群では有意に高値を示したが、この増量はM投与により有意に低下した。つまり子宮動静脈のIRにより胎仔脳や胎盤のMt分画の脂質過酸化が亢進し、Mt呼吸機能が障害されることが示された。一方、MはFRによる胎仔脳や胎盤Mt分画の酸化的損傷を軽減し、Mt呼吸機能障害を著しく改善することが示された。【結論】メラトニンの前投与により、胎盤や胎仔脳の酸化障害を予防できたことから、メラトニンはFRによる胎児脳障害の発症予防に対して極めて有効であることが示された。