hpprc/llmjp-kaken huggingface dataset:
小胞体・ゴルジ装置間のコンタクト部位の可視化と動態解析

生細胞での小胞体・ゴルジ装置間の膜コンタクト部位の可視化を行なうために、コンタクト部位では小胞体膜とゴルジ装置膜がごく近傍に存在するという点に着眼し、物理的な近接性をProximity Ligation Assay法にて証明した。さらにsplit-DHFRを用いた独創的なシステムを構築しリアルタイムに生細胞で膜コンタクト部位の可視化に試みた。その結果、可視化にあと一歩に迫る成果を現在得ている。感度を改善することで、可視化されたコンタクト部位の経時的定量的観察が可能になり、様々な刺激に対する動態を経時的定量的に観察することでコレステロールなどの輸送動態・調節機構を明らかに出来ることが期待できる。膜コンタクト部位と呼ばれる、2つの異なったオルガネラの膜が非常に接近することで物質の効率的な小胞非依存的輸送を行なう特殊な膜ドメインが存在すると提唱されているが、その実体は未だほとんど不明である。当応募課題の研究目的は、この膜コンタクト部位を可視化することでその実体を明らかにすることである。そのため「2つの異なったオルガネラ膜が物理的に近接する部位が機能的膜コンタクト部位である」という独自の仮説に立脚し、物理的な近接性を検出・可視化する方法の確立を試みた。まず、オルガネラ間に物理的に近接した部位が存在し検定することが可能かどうか検定するために、Proximity Ligation Assay(PLA)を用いて固定細胞における膜近接部位を検出したところ、ゴルジ装置、ペルオキシソーム、ミトコンドリアと小胞体の膜間で近接部位が存在することが確認できた。現在、この検出法の妥当性を、電子顕微鏡解析や膜コンタクト部位の構築に必要であると考えられている遺伝子の破壊と組み合わせて証明を進めている。次に、この近接部位を生細胞で可視化するために、申請書で提唱した2種類のsplit-proteinシステムの作製を試みたが、1split-GFPでは会合状態から蛍光性タンパク質状態に成熟するのに数十分のタイムラグを生じるという問題、2split-luciferaseではタイムラグは無いが感度に低くリアルタイムの検出に問題があることが判明した。そこで新たにsplit-DHFRのシステムを採用した。このシステムとラパマイシン-FKBP-FRBシステムを組み合わせることで、ラパマイシン添加により、生細胞において膜コンタクト部位の検出に成功した。現在、感度など改良を加えることでラパマイシン非添加時でも膜コンタクト部位を検出できるように工夫を行っている。
輪換田における作土硬化現象の発現機作に関する界面化学的研究

実際に作土硬化現象の生じている水田から土壌試料を採取することが困難であったため、福井県農業試験場の協力を得て、場内の連作水田から落水後、乾燥前の土壌を採取し、輪換田に模するために人為的に乾湿サイクルに供した。室温で乾燥後、再び水田での圃場容水量相当以上の水分含量にする際、単に土壌を湛水する系と、加える水に還元剤を渡河して強制的に還元する系を設定した。さらにこのサイクルを2回繰り返す系を設定し、水田から採取後無処理の系と合わせて、合計5系列で以下の実験を行った。一般理化学性測定の結果、本試料はハロイサイトを主要粘土鉱物とし、有機炭素含量約3%の細粒質灰色低土地であった。懸濁液中の微細粒子の乾燥質量と分光光度計で測定した濁度との間には直線関係が認められ、懸濁液の濁度を測定することで土壌の物理性に関する一指標である分散性を追跡できると考えられた。還元状態が進と二価鉄の溶脱が認められ、イオン吸着法によって判断される変異荷電画分が鉄の溶脱量に応じて減少し、荷電ゼロ点(ZPC)の低下が見られた。同時に代かきを想定した攪拌によって懸濁状態にした土壌の微細粒子の分散性は増加した。再度風乾した土壌では微細粒子の分散性は再び低下した。乾湿のサイクルによって主として鉄の溶脱に伴う土壌粒子の界面変化は明らかに認められたが、クラスト硬度計により測定された硬度には系列間に有意な差異は認められなかった。
架橋反応を利用した生吸収性HA/PLA複合材料の機械的特性および破壊靭性改善

平成20年度の研究では,前年度作製したバイモーダル型HA/PLLA複合材料に対してリン酸緩衝液を用いて加水分解試験を行った後曲げ特性評価を行い,モノモーダル型と比較することでHA粒径分布がHA/PLLAの分解特性に及ぼす影響について調べた.また,HA/PLLAの機械的特性・破壊靭性の改善を目的として延性生体吸収性高分子であるポリカプロラクトン(PCL)を添加し,PCL添加が機械的特性・破壊靭性および破壊メカニズムに及ぼす影響について調べた.得られた結果は以下の通りである.(1)バイモーダル型HA/PLLA複合材料の加水分解特性HA粒径がHA/PLLAの加水分解特性に及ぼす影響を調べるためにマイクロ(平均粒径:5□m)およびナノ(平均粒径:100nm)を15wt%分散させた材料を作製し,加水分解試験を行った後曲げ特性評価を行ったところ,マイクロを分散させた場合,加水分解期間が増加しても12週までは曲げ強度および曲げ弾性率は変化せず,18週で曲げ強度のみ低下した.ナノ粒子のみを分散させた場合,加水分解期間の増加に伴い曲げ強度は変化しないが,曲げ弾性率のみ低下していく傾向を示した.一方,マイクロとナノの割合を1:1で混合し粒径分布のバイモーダル化を行った場合,加水分解期間の増加に伴い,曲げ強度および曲げ弾性率はともに低下していく傾向を示した.PLLAにHAを10wt%分散させた複合材料にPCLを10phrブレンドすることで破壊挙動の延性化が可能であり,破壊靭性も改善できることがわかった.さらにリジントリイソシアネート(LTI)を1phr添加することによって破壊靭性はさらに改善できることもわかった.これはPCLブレンドによってマトリクスの延性変形が増大し,さらにLTI添加によってマトリクスの相容性およびHA粒子とマトリクスの界面強度が改善されたためと考えられる.平成19年度の研究では,骨の主成分であり生体親和性に優れるハイドロキシアパタイト(HA)および生体吸収性に優れるポリL乳酸(PLLA)を複合化した材料を作製した.HA/PLLAの機械的特性・破壊靭性の最適化を目的として粒径がマイクロ(平均粒径:5μm)とナノ(平均粒径:100nm)の2種類を用意し,HA粒径の違いが機械的特性・破壊靭性および破壊メカニズムに及ぼす影響について調べた.また,HA/PLLAの界面強度の向上を目的としてリジントリイソシアネート(LTI)を添加した材料を作製し,機械的特性評価ならびにミクロ構造および破壊メカニズムの関係について考察した.得られた結果は以下の通りである.(1)HA粒径の最適化HA粒径がHA/PLLAの機械的特性・破壊靭性に及ぼす影響を調べるためにマイクロおよびナノを5,10,15wt%分散させた材料を作製し,機械的特性・破壊靭性評価を行ったところ,マイクロの方がHA粒子の分散性が良く,機械的特性・破壊靭性にも優れることがわかった.また,マイクロとナノを複合して粒径分布のバイモーダル化を試みたところ,マイクロとナノの割合を1:1で混合した場合,その機械の特性・破壊靭性はモノモーダルの場合よりも優れた値を示すことがわかった.これはバイモーダル化することによってナノの分散性が改善され,それによりマイクロの界面剥離が抑制されたためと考えられた.HA/PLLAの界面強度を改善するために,HAを10wt%分散させた材料についてLTIを1および2phr添加した材料を作製して機械的特性・破壊靭性に及ぼす影響について調べた.LTIを添加しさらにその添加量を増加させることによって機械的特性・破壊靭性は増加する傾向を示した.構造観察の結果,LTIを添加することによって界面強度が改善され,それにより界面剥離による応力集中が抑制されさらにPLLAが架橋化しより強固な構造を形成するため,結果として機械的特性・破壊靭性が改善されたと理解できる.平成20年度の研究では,前年度作製したバイモーダル型HA/PLLA複合材料に対してリン酸緩衝液を用いて加水分解試験を行った後曲げ特性評価を行い,モノモーダル型と比較することでHA粒径分布がHA/PLLAの分解特性に及ぼす影響について調べた.また,HA/PLLAの機械的特性・破壊靭性の改善を目的として延性生体吸収性高分子であるポリカプロラクトン(PCL)を添加し,PCL添加が機械的特性・破壊靭性および破壊メカニズムに及ぼす影響について調べた.得られた結果は以下の通りである.(1)バイモーダル型HA/PLLA複合材料の加水分解特性HA粒径がHA/PLLAの加水分解特性に及ぼす影響を調べるためにマイクロ(平均粒径:5□m)およびナノ(平均粒径:100nm)を15wt%分散させた材料を作製し,加水分解試験を行った後曲げ特性評価を行ったところ,マイクロを分散させた場合,加水分解期間が増加しても12週までは曲げ強度および曲げ弾性率は変化せず,18週で曲げ強度のみ低下した.ナノ粒子のみを分散させた場合,加水分解期間の増加に伴い曲げ強度は変化しないが,曲げ弾性率のみ低下していく傾向を示した.一方,マイクロとナノの割合を1:1で混合し粒径分布のバイモーダル化を行った場合,加水分解期間の増加に伴い,曲げ強度および曲げ弾性率はともに低下していく傾向を示した.PLLAにHAを10wt%分散させた複合材料にPCLを10phrブレンドすることで破壊挙動の延性化が可能であり,破壊靭性も改善できることがわかった.さらにリジントリイソシアネート(LTI)を1phr添加することによって破壊靭性はさらに改善できることもわかった.

これはPCLブレンドによってマトリクスの延性変形が増大し,さらにLTI添加によってマトリクスの相容性およびHA粒子とマトリクスの界面強度が改善されたためと考えられる.
遠赤外線分光観測による銀河中心領域での星間雲の状態と星生成活動の研究

我々は、広視野の気球望遠鏡により、銀河面からの遠赤外[CII]スペクトル線サーベイ観測を行い、銀河中心領域において[CII]スペクトル線が異常に弱くなっていることを発見した。我々は、これを「銀河中心領域での星間輻射場がソフトである」ためであるという仮説を立てた。この仮説に従えば、銀河中心領域での高温の分子ガスの存在など、多くの謎が自然に説明される。その一方で、「銀河中心領域での星生成率が現在は低い」という、重要な結論も導かれる。この仮説の検証のためには、高空間分解能観測を欠かすことができない。そこで我々は、インドのTata Institute of fundamental research(TIFR)のグループとの協力により、大口径(1m)気球搭載望遠鏡による高空間分解能の遠赤外線分光観測を行う計画を進め、平成1年度にこのシステムの最初の観測に成功した。この時には、観測時期の関係から銀河中心そのものを観測することはできなかったが、今後の銀河中心観測のための大きな一歩となった。上記の仮説の検証のもう一つの手段として、ヨーロッパの赤外線衛星ISO(Infrared Space Observatory)を用いて分光観測を行った。ISOの観測では、銀河中心領域全体を観測することはできないが、遠赤外線波長領域全体の連続した分光が可能であり、空間的な領域は広いが限られたスペクトル線しか観測できない気球観測と、相補的な関係にある。これらの観測と同時に、今までの観測の結果を解釈するための理論計算を進めた。我々の今までの気球観測により、銀河中心領域では、[CII]スペクトル線が異常に弱くなっていることが見だされた。この仮説の検証のための一つの手段として、気球搭載望遠鏡を用いて、銀河中心領域の星間ガスを、今までよりも、高い波長、空間分解能で、複数のスペクトル線を用いて観測し、銀河中心領域の星間ガスの物理状態と星形成活動とを明らかにすることを計画している。そのために、今年度は、新たな気球観測機の開発に着手した。平成9年度には、分光器の開発、特に検出器(Stressed Ge:Ga Photoconductor)の2次元化に力を注ぎ、8X4という現在のところ世界最大の2次元アレイの試作に成功した。今後は、この検出器を用いた、ファブリ・ペロ-分光器の開発に力を注ぐ予定である。その開発にあたっては、ファブリ・ペロ-・エタロンの大口径化という技術的開発項目を解決しなければならない。上記の仮説の検証のもう一つの手段として、ヨーロッパの赤外線衛星ISOに分光観測も開始した。この観測では、銀河中心領域全体を観測することはできないが、遠赤外線領域全体の連続した分光が可能であり、領域は広いが、限られたスペクトル線しか観測できない気球観測とは相補的な関係にある。その他、本研究の開始のきっかけとなった従来の気球観測について、まとめの論文発表を行った。我々の今までの気球観測により、銀河中心領域では、[CII」スペクトル線が異常に弱くなっていることが見いだされた。この仮説に従えば、銀河中心領域での高温の分子がスの存在など、多くの謎が自然に説明される。

この仮説の検証のための一つの手段として、インド・タタ研究所との協力で、タタ研究所の1m気球搭載望遠鏡に、我々が開発してきたファブリ・ペロー分光器を組み合わせることによって、銀河中心領域の星間ガスを、今までよりも、高い波長、空間分解能で、複数のスペクトル線を用いて観測し、銀河中心領域の星間ガスの物理状態と星形成活動とを明らかにすることを計画している。今年度は、そのための機器開発を行い、準備も終了した。しかしながら、上空風が気球飛翔に適した状態にならず、今年度には観測実験を行うことができなかった。来年度十一月に次回の気球実験を行う予定である。上記の仮説の検証のもう一つの手段として、ヨーロッパの赤外線衛星ISOに分光観測も開始した。この観測では、銀河中心領域全体を観測することはできないが、遠赤外線領域全体の連続した分光が可能であり、領域は広いが、限られたスペクトル線しか観測できない気球観測とは相補的な関係にある。予備的な解析では、気球の結果を支持する結果が得られている。今までの我々の銀河中心領域の観測は、広域観測を行うことに重点をおいていたため、空間分解能が不足していた。しかし、銀河中心の謎に迫るためには、高空間分解能観測を欠かすことができない。そこで我々は、高空間分解能観測を実現すべく、大口径望遠鏡をすでに開発していたインドのTata Institute of Fundamental Research (TIFR)のグループとの協力を進めた。具体的には、我々の今まで使用してきた分光器をそのままTIFRの1m望遠鏡に搭載し、高空間分解能の遠赤外線分光観測を行う計画を進めてきた。そして、平成11年度に最初の観測に成功し、データ解析を進めた。同時に、今までの観測の結果を解釈するための理論計算を進め、結果を発表した。
ブドウ球菌ロイコシジン及びγヘモリジンの血球識別機構の解析

黄色ブドウ球菌のロイコシジン及びγヘモリジンは、二成分のタンパク質(ロイコシジンSとF、γヘモリジンHγIとHγII)から成る細胞崩壊毒素である。我々は両毒素の遺伝子を世界に先駆けてクローニングして、異種タンパク質と考えられていたロイコシジンFとγヘモリジンHγIが同一遺伝子産物である事実(F=HγI)を見いだした。本研究では、γヘモリジンの血球崩壊機構を解明するために、両毒素の二成分系が標的細胞の細胞膜において膜孔(membrane pore)複合体を形成する可能性について検討した。(1)大きさの異なる非電解質分子(ポリエチレングリコールまたは中性糖)を血球外液に添加した条件下で、ヒト赤血球に対するγヘモリジンの活性を測定し、γヘモリジンがヒト赤血球膜に内径約2.5nmの膜孔を形成する可能性を示した。(2)電子顕微鏡を使用した研究により、γヘモリジンは赤血球の膜表面に内径約7nm外径約3nmのリング状構造体を形成する事実を明らかにした。(3)ヒト赤血球に結合したγヘモリジンを界面活性剤で可溶化後にWestern Immunoblotした結果から、γヘモリジンの二成分は赤血球膜において約200kDaの複合体を形成する可能性が示された。以上の結果から、ブドウ球菌のγヘモリジンは赤血球膜で約200kDaの大きさの複合体を形成し、この毒素複合体が約2.5nmの膜孔を形成して細胞膜内外の浸透圧平衡を崩して溶血を起こすと考えられる。
土壌環境に触発された細根動態が駆動する土壌酸性化のメカニズムの実証

先行研究では、痩せた土壌に生育するスギは、細根量を増やすことが示された。樹木が稼ぐ光合成産物の行方は、ターンオーバーが短い葉と細根に集中し、枯死した器官は土壌に供給される。そこで細根量の増加は、土壌中における枯死根の重要性が相対的に上がることを意味すると推察される。葉に比べて細根の存在感が増すと、土壌はどのような影響を受けるのかを調べるために、葉と細根の室内培養実験を行ってきた。本年度は、分解過程で放出される液相・分解残渣(固相)の分析を進めた。その結果、葉と細根の分解物を定期的に通過させた人工雨のpH(酸性度の指標)は、実験期間前半は激しく揺れ動くものの、半年ほどで落ち着き、後半にかけてじわじわと低下する(酸性度が高くなる)こと、葉より細根の液は、実験初期も酸性度が高く、後半にはさらに高くなることを明らかにした。この現象は、葉より細根のほうがリグニンのような複雑な構造を持つ分解されにくい成分が多く含まれ、微生物が食べにくいことに起因していると推察された。また反応後の人工雨をEEM-PARAFAC解析にかけ、さらに分解呼吸量を測定したところ、細根は葉に比べて食べにくく、微生物を多く養うことができないこと、そのために発生する食べ残しによって、液の酸性度が高くなることが推察された。本試験の結果はScience of the Total Environmentに掲載された。以上より、樹木が環境に反応して葉と細根の存在比を変え、細根の枯死量が増えると、土壌は酸をより多く受け止めることになることが示唆された。土壌中に酸の消費経路は多様にあるため、今後、生成した酸の行方を解明する必要がある。平成30年度が最終年度であるため、記入しない。樹木が元来の性質として土壌を肥沃にするのか、もしくは栄養を枯渇させて土壌を痩せさせるのか、という問題の解は、人類が永続的に森林を利用するために不可欠な情報である。本邦の代表的な造林樹種であるスギは、痩せて酸性度の高い土壌ではますます土壌を酸性にし、肥沃で酸性度の低い土壌ではますます養分を蓄積し酸性度を弱めること、すなわち土壌酸性度に対しスギ林は正のフィードバック効果をもつこと、さらに酸性度の高い土壌の林分で細根量が有意に高いことを先行研究で明らかにした。本課題はこの先行研究を発展させ、より広範囲に調査地を設定し、フィードバック効果の普遍性を検証すること、土壌ー植物間相互作用が土壌酸性化の原因であるかを検証することを目的としている。本年度はスギ林で肥沃で酸性度の低い土壌と痩せて酸性度の高い土壌の2グループから、温度降水環境および林分条件が類似する土壌をもつ林分を資料から抽出し、そのうちの17か所のスギ林を踏査し、林分・土壌条件に問題がないかをチェックした。最終的に7林分で調査プロットを作成し、立木位置・樹高を測定、表層土壌および土壌オーガー試料を採取した。採取した土壌試料の化学性と、オーガー試料中の細根量について、測定を開始した。本課題では、スギと対照的な挙動をする樹種としてヒノキ林でも物質循環調査を継続している。その中では、ヒノキの活性を示すと考えられる細根呼吸量は、土壌酸性度には依存しない事が示され、ヒノキは土壌酸性に対する感受性の低さが改めて示された。また、スギ・ヒノキの根と葉について室内培養試験を行い、分解過程で生成する有機酸等の分解産物を擬似雨で定期的に回収し、その溶存有機物特性を3次元励起蛍光スペクトルにより解析した。根は葉より分解が遅く、樹木ー土壌間相互作用により土壌が痩せて細根量が増えると、森林土壌中の有機物の分解速度が変化する可能性が示された。初年度の目標であった調査地数の拡大、土壌化学性・細根量の計測の開始、室内培養実験の開始について、目標を達成している。昨年度に設置した複数のスギ林調査地において、土壌調査を行った。具体的には、各調査地につき10m四方のプロット4か所で土壌断面を作成し、各土壌断面から深さ40cmまで3深度で土壌試料および土壌円筒試料を採取した。その土壌試料について、pH、EC、置換酸度を測定した。その経時変化については、現在解析中である。昨年採取した土壌オーガー試料から、細根バイオマス量を求めた。痩せて酸性度の高い土壌では細根バイオマス量が高めの傾向にあった。さらに本課題では、課題開始時に新設した調査地以外にも、先行研究で設置した調査地における細根バイオマス量を求めている。その調査結果である「痩せて酸性度の高い土壌では、肥沃で酸性度が低い土壌よりも細根バイオマス量が有意に高く、スギが酸性あるいは貧栄養という立地環境に敏感に反応する樹種であること、反応する器官としては細根が挙げられること」を国際誌に報告した(Hirano et al., 2017. Forest Ecology and Management)。その中では、直径2mmを超える細根系を複数のヒノキ調査地で採取し、その次数特性を把握した。具体的には、次数別の根直径、根長、比根長などを算出した。さらに表層土壌の硝酸態、アンモニア態窒素濃度、全窒素全炭素濃度を測定し、細根形態との関連性を調べた。

その結果、直径2mmの細根系は五次根から七次根から成り、根端付近の一次から三次根が土壌環境によって変化を受けやすいことが明らかになった。この研究手法により、細根系における環境に敏感な部位や、細根に影響を与える土壌化学性を特定することが可能であることが示された。一連の結果を国際誌に報告した(Doi et al., Plant and Soil, in press)。計画にあった「スギ林における細根バイオマス量の土壌環境による変動」のみでなく、計画にはなかった「ヒノキ林の細根形態の種内変動」についての研究結果を、国際誌に投稿・受理されたことは、計画以上の進展と考える。スギ林では、昨年度までに採取された土壌の陽イオン交換容量を計測し、先行研究と同様に、肥沃で酸性度の低い土壌と痩せて酸性度の高い土壌の2グループ間では差がないことを確認した。この結果は、「土壌の酸緩衝能を決定する塩基」を蓄える能力は土壌間差がないのにもかかわらず酸緩衝能には差が生じていることを意味し、塩基の森林における循環量が土壌の性質に差異をもたらしていること、その傾向は調査地を増やしても堅牢であることを示している。肥沃な土壌に比べ痩せた土壌のスギ林では、葉のカルシウム濃度が低く、土壌の交換性カルシウム濃度と葉のカルシウム濃度の間に高い相関が認められ、スギのカルシウム要求量のぎりぎりを満たすような、タイトなカルシウム循環が営まれていると推察された(Tanikawa et al. 2017)。またヒノキ細根系には土壌の理化学性に敏感に反応する部位があり、形態バリエーションを持っていることを多調査地間の比較で明らかにしてきた。そのような形態は生理活性にも影響を与えているのかを確認するため、細根呼吸量を異なる調査地で2年間測定した。その結果、形態指標の一つである比根長(単位重量あたりの細根長)は呼吸速度と正の線形関係にあった(Miyatani et al. 2018)。つまり、形態は生理活性を良く反映すること、比根長に影響を与える土壌の化学性は、細根形態の変化を通し森林生態系の炭素循環に影響を与えることが示された。同様の細根形態の種内変動性が、スギにもあるかを確認するため、土壌環境の異なる4調査地で同時期に細根を採取し、その次数形態を解析した。その結果、細根はその次数ごとに異なる土壌の化学性に反応する傾向が確認され、スギでも細根形態は種内で変動することが明らかになった。スギ・ヒノキの根と葉について行った室内培養試験および野外リターバッグ試験について、解析を継続して行なっている。計画にあった「スギ林における細根バイオマス量の土壌環境による変動」のみでなく、計画にはなかった「ヒノキ細根の活性(呼吸量)と形態との関係」および「スギ林で循環するカルシウム量の推定」についての研究結果を、国際誌に投稿・受理されたことは、計画以上の進展と考える。先行研究では、痩せた土壌に生育するスギは、細根量を増やすことが示された。樹木が稼ぐ光合成産物の行方は、ターンオーバーが短い葉と細根に集中し、枯死した器官は土壌に供給される。そこで細根量の増加は、土壌中における枯死根の重要性が相対的に上がることを意味すると推察される。葉に比べて細根の存在感が増すと、土壌はどのような影響を受けるのかを調べるために、葉と細根の室内培養実験を行ってきた。本年度は、分解過程で放出される液相・分解残渣(固相)の分析を進めた。
高静磁場MRIに適用可能な低磁性生体用形状記憶・超弾性合金の開発

磁気共鳴画像(以下,MRI)診断は臨床において不可欠な検査法である.しかし,強磁場を用いるため体内に金属製医療器具が留置されている場合,新たな磁場が発生し周辺の画像にアーチファクトと呼ばれる欠損・不明瞭部が生じる.近年,医療器具に多く用いられているTi合金は比較的磁化率が低くアーチファクトの発生が小規模であるが,MRIの高静磁場化に伴いさらに低磁化率の生体用金属材料の開発が望まれている.本研究の目的はTiと同じく第4族に属しTiより低磁化率金属であるHfに着目しHf基形状記憶・超弾性合金を創製するとともに,低磁化率・反磁性元素で構成される貴金属Ag-Au基生体用形状記憶・超弾性合金の開発を行うことである.本年度の実績を以下に示す.1.純金属の磁化率測定とMRI撮像:開発する合金の素材となるHf, Nb, Ta, Mo, Ag, Au, Al, Snおよび比較材としてのTi, Zr,計10種類の純金属の磁化率測定を行い,従来報告されている値と概ね同等であることを確認した.次に先行研究を参考にして試料の形状を直径3 mm,高さ10 mmの円筒状として,久留米大学放射線医学教室において印加磁場3テスラでMRI撮像を行った.アーチファクトの形状・大きさと磁化率には一定の相関が見られ,詳細は連携研究者の協力のもと解析中である.2.Hf基合金の溶製:アーク溶解によるHf-Nb-Al,Hf-Nb-Sn合金の溶製を開始したが,HfはTi, Zrより予想以上に活性が高く,鋳塊の表面,特に底面に多量の酸化物の生成し,それらの抑制・除去法が課題として顕在化した.1.純金属の磁化率測定とMRI撮像:開発する合金の素材となるHf, Nb, Ta, Mo, Ag, Au, Al, Snおよび比較材としてのTi, Zr,計10種類の純金属の磁化率測定を行い,従来報告されている値と概ね同等であることを確認した.次に先行研究を参考にして試料の形状を直径3 mm,高さ10 mmの円筒状として,久留米大学放射線医学教室において印加磁場3テスラでMRI撮像を行った.アーチファクトの形状・大きさと磁化率には一定の相関が見られ,詳細は連携研究者の協力のもと解析中である.2.Hf基合金の調製:アーク溶解によるHf-Nb-Al,Hf-Nb-Sn合金の溶製を開始したが,HfはTi, Zrより予想以上に活性が高く,鋳塊の表面,特に底面に多量の酸化物の生成し,それらの抑制・除去法が課題として顕在化した.健全なHf合金の鋳塊を得ることは本研究の根幹をなすものであり,改善が必要である.この点が研究が遅れていると判断する理由である.3.Ag-Au-Al合金の調製:基本組成であるAg-25原子%Al合金において熱弾性マルテンサイト(以下,M)変態と形状記憶効果が起こることを確認した.1.純金属の磁化率測定とMRI撮像:純金属の磁化率とアーチファクトの形状・大きさとの関係を本研究の基礎データとして取りまとめる.2.Hf基合金の調製:溶解法の変更も含め酸化物の除去方法を検討し,健全な鋳塊を得ることを目的とする.その後,種々の組成のHf-Nb-Al, Hf-Nb-Sn, Hf-Mo-Al, Hf-Mo-Sn合金を調製し,示差走査熱量分析,電気抵抗測定により熱弾性M変態の有無を調査する.次にM変態が確認されたものについてM変態の終了温度から逆変態終了温度の範囲で引張試験を行い,形状記憶効果・超弾性特性を評価する.また,走査および走査透過電子顕微鏡による微細構造観察,磁化率測定,MRI撮像を行う.3.Al-Ag合金の調製:種々の組成のAg-Au-Al合金の溶製を行い,示差走査熱量分析,電気抵抗測定により熱弾性M変態の有無を調査する.次にM変態が確認されたものについてM変態の終了温度から逆変態終了温度の範囲で引張試験を行い,形状記憶効果・超弾性特性を評価する.また,走査および走査透過電子顕微鏡による微細構造観察,磁化率測定,MRI撮像を行う.以上の研究を加速させるために,,MRI診断に豊富な経験を有する久留米大学医学部放射線医学教室所属の田上秀一を研究分担者として追加した.分担者は開発合金を様々な生体部位を模したファントムやアガロースゲルに埋没させMRI撮像を行い,アーチファクトの発生の有無と発生の及ぼす出力の影響,発生したアーチファクト形状の解釈,アーチファクトに与える撮像モード(スピンエコー法,グラジェントエコー法)の影響等を考察する.さらには開発合金の医療デバイスへの応用を臨床医学の立場から提案・検討する役割を担う.磁気共鳴画像(以下,MRI)診断は臨床において不可欠な検査法である.しかし,強磁場を用いるため体内に金属製医療器具が留置されている場合,新たな磁場が発生し周辺の画像にアーチファクトと呼ばれる欠損・不明瞭部が生じる.近年,医療器具に多く用いられているTi合金は比較的磁化率が低くアーチファクトの発生が小規模であるが,MRIの高静磁場化に伴いさらに低磁化率の生体用金属材料の開発が望まれている.

本研究の目的はTiと同じく第4族に属しTiより低磁化率金属であるHfに着目しHf基形状記憶・超弾性合金を創製するとともに,低磁化率・反磁性元素で構成される貴金属Ag-Au基生体用形状記憶・超弾性合金の開発を行うことである.本年度の実績を以下に示す.1.純金属の磁化率測定とMRI撮像:開発する合金の素材となるHf, Nb, Ta, Mo, Ag, Au, Al, Snおよび比較材としてのTi, Zr,計10種類の純金属の磁化率測定を行い,従来報告されている値と概ね同等であることを確認した.次に先行研究を参考にして試料の形状を直径3 mm,高さ10 mmの円筒状として,久留米大学放射線医学教室において印加磁場3テスラでMRI撮像を行った.アーチファクトの形状・大きさと磁化率には一定の相関が見られ,詳細は連携研究者の協力のもと解析中である.2.Hf基合金の溶製:アーク溶解によるHf-Nb-Al,Hf-Nb-Sn合金の溶製を開始したが,HfはTi, Zrより予想以上に活性が高く,鋳塊の表面,特に底面に多量の酸化物の生成し,それらの抑制・除去法が課題として顕在化した.1.純金属の磁化率測定とMRI撮像:開発する合金の素材となるHf, Nb, Ta, Mo, Ag, Au, Al, Snおよび比較材としてのTi, Zr,計10種類の純金属の磁化率測定を行い,従来報告されている値と概ね同等であることを確認した.次に先行研究を参考にして試料の形状を直径3 mm,高さ10 mmの円筒状として,久留米大学放射線医学教室において印加磁場3テスラでMRI撮像を行った.アーチファクトの形状・大きさと磁化率には一定の相関が見られ,詳細は連携研究者の協力のもと解析中である.2.Hf基合金の調製:アーク溶解によるHf-Nb-Al,Hf-Nb-Sn合金の溶製を開始したが,HfはTi, Zrより予想以上に活性が高く,鋳塊の表面,特に底面に多量の酸化物の生成し,それらの抑制・除去法が課題として顕在化した.健全なHf合金の鋳塊を得ることは本研究の根幹をなすものであり,改善が必要である.この点が研究が遅れていると判断する理由である.3.Ag-Au-Al合金の調製:基本組成であるAg-25原子%Al合金において熱弾性マルテンサイト(以下,M)変態と形状記憶効果が起こることを確認した.1.純金属の磁化率測定とMRI撮像:純金属の磁化率とアーチファクトの形状・大きさとの関係を本研究の基礎データとして取りまとめる.2.Hf基合金の調製:溶解法の変更も含め酸化物の除去方法を検討し,健全な鋳塊を得ることを目的とする.その後,種々の組成のHf-Nb-Al, Hf-Nb-Sn, Hf-Mo-Al, Hf-Mo-Sn合金を調製し,示差走査熱量分析,電気抵抗測定により熱弾性M変態の有無を調査する.次にM変態が確認されたものについてM変態の終了温度から逆変態終了温度の範囲で引張試験を行い,形状記憶効果・超弾性特性を評価する.また,走査および走査透過電子顕微鏡による微細構造観察,磁化率測定,MRI撮像を行う.3.Al-Ag合金の調製:種々の組成のAg-Au-Al合金の溶製を行い,示差走査熱量分析,電気抵抗測定により熱弾性M変態の有無を調査する.次にM変態が確認されたものについてM変態の終了温度から逆変態終了温度の範囲で引張試験を行い,形状記憶効果・超弾性特性を評価する.また,走査および走査透過電子顕微鏡による微細構造観察,磁化率測定,MRI撮像を行う.以上の研究を加速させるために,,MRI診断に豊富な経験を有する久留米大学医学部放射線医学教室所属の田上秀一を研究分担者として追加した.
合成ムラミルペプチドによる低毒性リピドA類縁体の生体反応調節(BRM)作用の増強

細菌内毒素(LPS)ないしはその活性中心であるリピドAの抗腫瘍作用を医療に応用することを最終目標として、低毒性のLPSならびにリピドAの合成類縁体を供試し、MDPとの併用により、生体反応調節(BRM)作用を増強する条件を検討した。その結果、1.C3H/HeNマウスにMDPを静注後、4時間目に内毒素を静注すると、内毒素単独投与群に比較して、腫瘍壊死因子(TNF)、インターフェロン-α/β(IFN-α/β)ならびにインターロイキン6(IL-6)の血中レベルが著しく上昇した。2.同条件下で、低毒性の合成リピドA前駆体(LA-14-PP)は内毒素活性の強いE.coli型合成リピドA(LA-15-PP)と同程度ないしより強い上記サイトカイン類誘導作用を示した。しかし、LA-14-PPはガラクトサミン負荷マウスに対して、LA-15-PPと同程度の致死毒性を示すという問題点を残している。3.Bacteroides属のLPSは低毒性であることが知られている。そこでB.intermediusよりいくつかの方法でLPSを調製し、それらの化学ならびに生物学的性質を比較検討した。その結果、フェノール・クロロホルム・石油エーテル混液(PCP)で抽出したLPSは、同菌より通常の熱フェノール・水抽出したLPSに比較して、収率、純度の両面で優れていた。しかも同LPSは、E.coliLPSに比較して、ガラクトサミン負荷マウスに対する致死毒性が1/100以下でありながら、サイトカイン類誘導能は同程度であった。4.Bacteroides属のLPSは、MDP前投与マウスに致死的なアナフィラキシー様反応を惹起することがある。しかし、LPSを電気透析後、トリエチルアンモニウム塩化すると、他の生物活性の減弱を伴わずに、アナフィラキシ一様反応惹起作用が消失することが明らかになった。以上の成績を踏まえて、今後、より副作用の弱いMDP誘導体とBacteroidesLPSとを併用して、抗腫瘍活性を検討したいと考えている。
細胞成長を制御するAkt経路のシステム生物学

本研究では、Akt経路による細胞成長の制御メカニズムを周波数応答解析により明らかにする。我々はPC12細胞においてAkt経路が逐次一次反応で表現することができるローパスフィルタという信号処理特性を示すことを発見した。また、逐次一時反応経路において、刺激や阻害剤に対する感受性解析を行った結果、刺激に対しては上流より下流のほうが感受性が高く、逆に阻害剤に対しては上流より下流のほうが感受性が低くなることを理論的に見出した。この原理の発見は、薬剤応答の予測や創薬デザインなどに役立つことが期待される。Akt経路は細胞成長を制御することにより、細胞の増殖や分化などさまざまな現象を制御している。本研究では、Akt経路による細胞成長の制御メカニズムを周波数応答解析と1細胞レベルの分布解析を行うことにより明らかにする。我々はPC12細胞にEGFを様々な時間パターンで投与し、EGFRからAktを介して下流のS6まで伝わるシグナル伝達経路のダイナミクスとその特性を調べた。そしてEGFRの強い一過的な活性化よりも弱い持続的な活性化の方がS6の強い応答を引き起こし、上流と下流でシグナルの強度が逆転していることを発見した。我々は実験で観察されたダイナミクスを再現するシミュレーションモデルを作成しAkt経路の特性を解析した。その結果、Akt経路がローパスフィルタという信号処理特性を示すことを発見した。上流の強い一過的なシグナルは主に高周波成分、弱い持続的なシグナルは主に低周波成分で構成されているため、ローパスフィルタ特性によって弱い持続的なシグナルが選択的に下流へ伝えられてS6の強い応答を引き起こし、シグナルの強度の逆転が起きていた。また、我々はAkt経路のローパスフィルタ特性によって、ある種の抗がん剤(EGFR阻害薬)を投与した場合に投与しない場合よりもS6の応答が増加することを予測した。この予測を実験により確認し、EGFR阻害薬の作用を組み入れたモデルによって特徴を再現した。昨年度までに、我々はPC12細胞にEGFを様々な時間パターンで投与し、EGFRからAktを介して下流のS6まで伝わるシグナル伝達経路のダイナミクスとその特性を調べた結果、Akt経路が逐次一次反応で表現することができるローパスフィルタという信号処理特性を示すことを発見した。逐次一次反応はもっともシンプルな生化学反応であり、上記の特性はAkt経路に限らずシグナル伝達一般に認められる普遍的な性質であると考えられる。そこで、本年度は、逐次一時反応経路において、刺激や阻害剤に対する感受性解析を行った結果、刺激に対しては上流より下流のほうが感受性が高く、逆に阻害剤に対しては上流より下流のほうが感受性が低くなることを理論的に見出した。さらに、EGFやEGFR阻害剤などを用いてpEGFR、pAkt、pS6などのリン酸化をさまざまな細胞種において計測して、上流と下流の刺激や阻害剤に対する感受性の検証を行った。また、抗がん剤などの薬剤の濃度と、これに対する細胞の応答の強さとの関係は「感受性」と呼ばれ、薬剤の作用を知るうえで重要な指標として利用されている。しかし、この感受性がどのような仕組みにより調節されているかについてはこれまで不明だった。例えば、ある濃度の薬剤が標的分子を十分に阻害できても、細胞の応答を十分に阻害するためにはより高い濃度の薬剤が必要になる場合がある。さらに、分子の分解や不活性化などの負の制御機構が感受性変化を制御していることを見出した。この原理によって、薬剤により、標的分子を十分に阻害できても、最終的な応答は必ずしも十分に抑制できないことが明らかになった。本研究では、Akt経路による細胞成長の制御メカニズムを周波数応答解析を中心に行うことを目的とした。我々はPC12細胞にEGFを様々な時間パターンで投与し、EGFRからAktを介して下流のS6まで伝わるシグナル伝達経路のダイナミクスとその特性を調べた結果、Akt経路が逐次一次反応で表現することができるローパスフィルタという信号処理特性を示すことを発見した。そこで、逐次一次反応と感受性の関係を明らかにするために、逐次一次反応経路において、刺激や阻害剤に対する感受性解析を行った。その結果、逐次一次反応経路においては、刺激に対しては上流より下流のほうが感受性が高く、逆に阻害剤に対しては上流より下流のほうが感受性が低くなることを理論的に見出した。

さらに、PC12細胞だけでなくHUVEC、Swiss3T3細胞などさまざまな細胞種を用いて、上流と下流の刺激や阻害剤に対する感受性の検証を行ったところ、pEGFR、pAkt、pS6以外にもpERK、c-FOSなどのリン酸化や遺伝子発現において上流より下流のほうが感受性が低くなることを見出した。この感受性がどのような仕組みにより調節されているかについても理論的に解析したところ、分子の分解や不活性化などの負の制御機構が感受性変化を制御していることを見出した。この原理によって、薬剤により、標的分子を十分に阻害できても、最終的な応答は必ずしも十分に抑制できないことが明らかになった。この原理の発見は、薬剤応答の予測や創薬デザインなどに役立つことが期待される。23年度が最終年度であるため、記入しない。
簡便かつ鋭敏な細胞性免疫機能測定による水産用ワクチン有効性評価法の開発

1.細胞性免疫関連分子の活性に基づいた細胞性免疫機能測定法の開発:ノカルジア症に感染耐過したカンパチ由来の白血球をマイトジェンで刺激しウェスタンブロッティング法により解析したところ、カンパチIFNγの分子量と一致するバンドが検出された。一方、無刺激の白血球からは検出されなかった。また、ノカルジア症感染耐過カンパチの白血球培養上清から免疫沈降法においてもIFNγが検出された。以上より、IFNγの産生を指標としてノカルジア症に対する細胞性免疫誘導を評価できることが明らかとなった。2.鰭膜内接種法による細胞性免疫機能測定法の開発:抗原(ZymosanとStaphylococcus aureus)の違いにより、集積する細胞の種類や貪食率が異なることが明らかとなった。PHAの鰭膜内への投与により、鰭膜においてリンパ球、顆粒球及びマクロファージの増加が認められた。以上のことから、PHA投与によりin vivoにおける局所への白血球の浸潤並びに局所免疫反応と全身性免疫反応を観察できることが魚類において初めて明らかとなった。なお、鳥類や両生類で報告されているような顕著な二次応答は認められなかった。3.リンパ球による殺菌活性を指標とした細胞性免疫機能測定法の開発:これまでに白点病の病原体であるIchthyophthirius multifilis(白点虫)に対してCD8陽性Tリンパ球が傷害活性を示すことを明らかにしてきたが、本年度は白点虫への腎臓及び鰓由来の白血球の遊走活性を比較した。その結果、マクロファージや好中球は白点虫への遊走を示さず、腎臓由来のCD8陽性Tリンパ球のみが遊走能を示した。また、セロントではなくトロフォントを鰭膜内に注射した場合のみ、CD4+細胞及びCD8細胞の割合が、GATA3およびT-betのmRNA発現量が有意に上昇し、Tリンパ球が活性化することが明らかになった。平成30年度が最終年度であるため、記入しない。1.細胞傷害性誘導酵素グランザイムAの精製と特性解明:魚類においては、グランザイムの特性や機能は全く不明である。そこで本研究では、アロ抗原に対する細胞傷害活性に関与するグランザイム様酵素をギンブナ白血球より精製し、タンパク質レベルでの魚類グランザイムの同定および特性解明を試みた。セリンプロテアーゼ特異的阻害剤である3,4-Dichloroisocoumarin(DCI)を用いた時に細胞傷害活性およびZ-GPR-MCA加水分解活性(グランザイムA様活性)の阻害が確認された。また、グランザイムA様活性はアロ抗原移植により上昇した。グランザイムA様活性を持つ酵素を精製した結果、分子量は26.9kDa,至適pHは9.5であること、並びに哺乳類のグランザイムAと類似した基質特異性を有することがわかった。以上より、本酵素は哺乳類のグランザイムAに相当する機能を有することが示された。さらに、精製した酵素をコードする遺伝子を単離し顆粒球やマクロファージに発現する分泌型酵素であることを突き止めた。2.鰭膜内接種法による好中球機能測定法の開発:鰭膜内に投与した蛍光ビーズが長時間投与部位にとどまっていることが外部より観察することができた。ザイモザンを投与することにより鰭膜内へ好中球が遊走し、ザイモザンを貪食している様子を観察することに成功した。また、貪食好中球の割合をフローサイトメトリー解析により詳細に解析ができることを示した。鰭膜内にNBTを投与した結果、鰭膜の色が暗紫色に変化し、分離した好中球内においてNBTが活性酸素群により還元されることで生じる暗紫色のホルマザン顆粒が観察されたことから、生体内において呼吸バースト活性を解析することに成功した。以上より、生体内における好中球の機能解析手法の開発に成功した。細胞傷害活性に関与するグランザイム様酵素をギンブナ白血球より精製し、タンパク質レベルで酵素の特性を解析した。その結果、Z-GPR-MCAという基質を加水分解する哺乳類のグランザイムAに相当する酵素であること、並びに分子量や至適pHなどの特性を明らかにした。本酵素が加水分解する基質が明らかとなり、しかも酵素活性と細胞傷害活性が一致していることから、今後本酵素の活性値測定による簡便かつ鋭敏な細胞性免疫機能評価法の養殖魚への応用が期待される。また、鰭膜内にザイモザンを投与することにより好中球の遊走、貪食を外部から観察することができることを示した。また、鰭膜内にNBTを投与することにより生体内における呼吸バースト活性を解析することに成功した。本年度は、免疫細胞の動態の外部からの観察を可能とし生体内で免疫機能を測定する技術の開発に成功した。このことにより、今後のリンパ球やマクロファージの解析への足場を築いた。さらに、乳酸菌のEnterococcus faecalisの免疫賦活作用、特に細胞性免疫誘導能を明らかにし、今後細胞性免疫誘導アジュバントとしての活用の展望を示すなど、副次的な成果も得られた。1.細胞性免疫関連分子の活性に基づいた細胞性免疫機能測定法の開発:ギンブナで同定されたグランザイムAに相同な遺伝子はコイ目で進化した遺伝子と考えられ、ブリ等で見つけることはできなかった。そこで、海産魚において細胞性免疫機能を測定する方法として、細胞性免疫において重要な役割を果たすインターフェロン(IFN)γを新たな評価指標とし検討した。

カンパチの組換えIFNγを作製し、これに対するモノクローナル抗体を作製した。2.鰭膜内接種法による細胞性免疫機能測定法の開発:貪食の際に貪食細胞内のpHの低下に伴い蛍光を発する試薬を用い、Zymosan投与群に比べStaphylococcus aureus投与群において集積する貪食細胞が多いことが判明した。また、PHAを抗原として投与した場合鰭膜内のリンパ球の幼若化が認められた。また、好中球は造血部位である腎臓において分化し、血液を介して抗原接種部位の背鰭に遊走することを明らかにした。さらに、背鰭にPHA投与を投与した場合、腎臓や脾臓において好中球の増減及び脱顆粒が認められ、局所における刺激が全身的な反応を誘導していることが明らかとなった。3.リンパ球による殺菌活性を指標とした細胞性免疫機能測定法の開発:淡水性白点病の病原体である繊毛虫のIchthyophthirius multifilis(白点虫)に対して細胞傷害性T細胞が直接傷害活性を示すかどうかについて検討した。その結果、クローンギンブナの腎臓及び鰓より単離したCD4陽性細胞、CD8陽性細胞、マクロファージ及び好中球と白点虫をin vitroで1時間培養すると、CD8陽性細胞のみが接触していることが示された。このことから、CD8陽性の細胞傷害性T細胞が直接白点虫を傷害することが示唆された。ギンブナで同定されたグランザイムAに類似するセリンプロテアーゼ遺伝子に相同な遺伝子を、ブリ等のRNAseq解析結果から探索したが見つけることはできなかった。また、ゼブラフィッシュやメダカのゲノム情報を利用した遺伝子シンテニー解析からも、本遺伝子がコイ目で進化した遺伝子と考えられる。そこで、海産魚において細胞性免疫機能を測定する方法として、細胞性免疫において重要な役割を果たすIFNγを新たな評価指標とし検討し、カンパチの組換えIFNγを作製し、これに対する抗体を作製した。貪食の際に貪食細胞内のpHの低下に伴い蛍光を発する試薬を用い、抗原の種類による応答の違いについて検討した結果、Zymosan投与群に比べStaphylococcus投与群において集積する貪食細胞が多いことが判明した。また、PHA投与した場合には、鰭膜内のリンパ球の幼若化が起こり、好中球はPHA投与1日目には腎臓において減少し、その後脾臓及び末梢血において増加し、遅れて投与部位の鰭において増加することが判明した。さらに、背鰭にPHA投与を投与した場合、腎臓や脾臓において好中球の増減及び脱顆粒が認められ、局所における刺激が全身的な反応を誘導することが明らかとなった。白点虫に対して細胞傷害性T細胞が直接傷害活性を示すかどうかについて検討した結果、ギンブナの腎臓及び鰓より単離したCD4陽性細胞、CD8陽性細胞、マクロファージ及び好中球と白点虫をin vitroで1時間培養すると、CD8陽性細胞のみが接触することが判明し、CD8陽性の細胞傷害性T細胞が直接白点虫を傷害することが示唆された。さらに、組み換えIL-12で腎臓白血球を刺激することによりIFNγ遺伝子の発現上昇が認められ、IL-12によるナイーブヘルパーT細胞(Th)から細胞性免疫の誘導に関わるTh1細胞への分化誘導が示されるなど副次的な成果も得られた。
出生死滅過程をベースとする拡散近似とその応用

2.1の結果をさらに拡張して、BDPとして定式化される任意の確率的システムの分布を一般化したシステムに対する拡散近似モデルを構築した。この結果は、1996年1月に京都で開催された『情報通信ネットワークに関する性能評価モデルの総合的研究』シンポジウムで報告され、論文“Birth-and-death-based diffusion approximations for queues"として、同シンポジウム報文集(pp.289-300)に掲載されている。3.2の結果は、特殊な構造をもつマルコフ過程として定式化されるシステム・ベースへさらに拡張可能であることを明らかにした。この結果を2に加え、1996年5月に米国Lambertville,NJで開催されるIFIPS WG7.3主催のワークショップで“Diffusion approximations for queues with Markovian bases"という題目で発表する予定である。
真皮細胞における尿酸合成能の発見と生理・遺伝学的解析

昆虫の窒素老廃物である尿酸は、チョウ目昆虫では皮膚の真皮細胞に蓄積され、生息環境への幼虫の適応力を左右する重要な機能を担う。従来から昆虫の尿酸は哺乳類の肝臓に相当する脂肪体で合成されると考えられてきたが、申請者の事前実験ではカイコの真皮細胞で活発な尿酸合成が確認された。本研究では、ゲノム解析が終了しているカイコを使用して、脂肪体と真皮細胞で合成される尿酸を区別できる実験系を駆使し、尿酸合成における真皮細胞の役割を解明する。さらに、真皮細胞で尿酸を合成できず、成虫期には不妊となる変異体の原因遺伝子を同定し、昆虫の尿酸合成を支配する分子機構を解明する。
歯周病原細菌がもたらす脳神経系と免疫系のクロストーク

妊娠中の感染が自閉症や統合失調症に関わることが明らかになってきました。ウイルス感染の場合にはその分子・細胞実体が誘導された母体の活性化ヘルパーT細胞Th17であることが示され、脳神経系と免疫系のクロストークが解明されました。しかしながら、細菌感染によるTh17細胞の影響は未だに明らかではありません。本研究はニューロイムノロジーの視点から歯周病といった細菌感染症が脳システム発達に与える影響を解明し、細菌感染における脳神経系と免疫系の統合的理解を目的としており、以下のように研究を行いました。1)母体免疫活性化における胎児を取り巻く母体免疫環境の解析:細菌感染症を模して動物実験で汎用される大腸菌由来リポ多糖LPSを用いて、妊娠マウスにLPSを投与し、血清中IL-17aをvehicle投与マウスと比較解析しました。2)LPSによる行動学的表現型の解析:仔マウスの行動実験解析を行いました。研究計画に従って購入した超音波検出・解析システムおよびビデオ行動解析装置を有効に活用し、仔マウスに対して超音波発声アッセイ、3チャンバー社会的相互作用試験、ビー玉埋めテストといった行動実験試験で脳神経系発達を解析しました。3)病原性細菌によって誘発される胎児脳神経系発達の解析:胎児脳におけるIL-17レセプターのmRNA発現について、定量的PCRの手法を用いて解析を開始しました。このように細菌感染症が脳システム発達に与える影響の解析を研究計画に従って順調に進めています。細菌感染症が脳システム発達に与える影響について、研究計画に従って、LPSを用いて行動学的表現型の解析を進めています。作業仮設通りの解析結果が得られつつあり、研究計画に沿って進行していることから、予定通りにおおむね順調に進展していると考えられます。研究はおおむね順調に進行しており、予定通りの研究計画に従って研究を実施していくことで、成果をあげていきます。2年目に計画されている行動学的表現型の解析に本年度以上の経費を必要とするため、一部を次年度に持ち越すことになりました。研究は順調に進行しており、研究計画の本質が変わるものではありません。