hpprc/llmjp-kaken huggingface dataset:
microRNAをターゲットとした間葉系幹細胞による神経膠芽腫浸潤抑制療法の開発

間葉系幹細胞(MSC)由来のexosomal miRNAが,GBM細胞(U87)の浸潤能に与える影響を解明するため,以下の実験を行った.4) MSCに過剰に発現されたmiRNAが,MSCが本来有するGBM指向性へ影響を与えるかを検証するため,3)と同様の組み合わせでmiRNAをMSCに過剰発現させ, transwell invasion assayを行った.この際,下のwellには,U87から得られたconditioned medium (serum free)を用いた.その結果,miR-127-3p,miR-127-3p+145-5p,miR-127-3p+145-5pの過剰発現によって,MSCのU87に対する遊走能が亢進することが明らかとなった.一方,miR-31-5p,miR-127-3p+145-5p+31-5pの過剰発現において,MSCの浸潤能が抑制されることが明らかとなった.1)細胞浸潤抑制作用を有するmiRNAを過剰に発現した間葉系幹細胞(hMSC)が、U87グリーマ細胞の持つ浸潤能に対してcontact dependentあるいはcontact independentに与える影響について、transwell invasion assayを用いて検証した。Contact dependentな効果を調べるために、miRNAを過剰に発現させたhMSCとU87細胞を共培養して、U87細胞の浸潤能の変化について検討した。一方、contact independentな効果を調べるためには、hMSCのconditioned medium内で一定期間培養したU87細胞の浸潤能を検討した。共培養の実験では、miR-145-5p、miR-31-5p、miR-127+145、miR-145+31、miR-127+145+31の過剰発現が、U87細胞の浸潤能を有意に抑制した。特に、miR-145+31の組み合わせが、最も強く浸潤能を抑制した。一方、contact independentでは、いずれのmiRNAの組み合わせも有意なU87細胞浸潤抑制効果は見られなかった。2) hMSC内に強発現したmiRNAが、共培養しているU87細胞内へと移動するかどうかについて検証した。alexa555-labeled miR-31を過剰発現させたhMSCとVybrant Dioで染色したU87細胞を共培養し、24時間後にはalexa555-labeled miR-31がU87細胞内に移行していることが観察された。上記の結果より、hMSCに過剰発現させたmiRNAは、contact independent mechanismではなく、contact dependent mechanismを介してU87細胞内へ移動し、U87細胞の浸潤能に影響を与えていることが明らかになった。特にmiR-145+31の組み合わせが、最も強くU87細胞の浸潤能を抑制していた。またmiRNAの細胞間の移動は、alexa555-labeled miR-31とVybrant Dioを用いた実験により可視化できた。平成26年度の研究結果では、miR-145+31の組み合わせは、hMSCに過剰発現させても、本来hMSCが持っているU87細胞に対する指向性に影響がないことを明らかにしている。それゆえ今後の方向性として、miR-145+31に注目し、研究を進めていくことが妥当であると考えている。以上の結果より、研究は概ね順調に進展しているものと思われる。1) ex vivoにおけるmiR-145-5p+31-5p過剰発現MSCがU87の浸潤能に与える影響2) miR-145-5pもしくは31-5pの標的となり、かつ浸潤抑制に関連した標的mRNAの同定miR-145-5p+31-5p過剰発現U87より抽出したmRNAを用いたマイクロアレイを行い、有意な変化のあるmRNAを同定した。それらのうち、浸潤能に影響を与える可能性のあるmRNAを過去の文献より抽出した結果、FSCN1が有意に抑制されていた。FSCN1の抑制は、RT-PCRでも確認された。U87細胞内において発現の程度が低く,かつ、MSC由来のexosomal miRNAにおいて発現が亢進しているmiRNAのうち,hsa-miR-127-3p,145-5p,31-5pをU87に過剰発現させることにより,U87の浸潤能が抑制されることが明らかとなった.また,上記3つのmiRNAを複数組み合わせても,U87の浸潤能は依然として抑制されていた.逆に,MSCにmiR-127-3p,miR-127-3p+145-5p,miR-127-3p+145-5pを過剰発現させ,U87のconditioned mediumをlower wellに用いたinvasion assayを行った結果,MSCのU87に対する遊走能は亢進することが明らかとされた.これらの結果は,miR-127-3p,miR-127-3p+145-5p,miR-127-3p+145-5pを過剰発現させると,MSCが本来有するGBM指向性を更に亢進させ,かつMSCから分泌されるexosomal miRNA-127-3pがGBMの浸潤能を抑制させる可能性を有している.以上の結果より,研究は概ね順調に進展しているものと思われる.2)次いで、miR-145+31のtargetとなるmRNAの発現変化を、マイクロアレイとRT-PCRにて検証する。特に、浸潤能に影響を与える可能性のあるmRNAの発現の変化に注目する。

3)上記実験が順調に進展し、時間と研究費に余裕があれば、in vivoにてex vivoの結果が再現可能かどうかを検証する。28年度が最終年度であるため、記入しない。脳神経外科miR-127-3p,145-5p,31-5p及びそれぞれを組み合わせて過剰発現させたMSCから分泌されたexosomeを含むconditioned mediumによるU87の浸潤抑制効果をtranswell invasion assayを用いて検証する.また,Cy3で標識されたmiRNA-mimicを用いMSCにmiR-127-3p,145-5p,31-5pを過剰発現させ,MSCから分泌されたCy3で標識されたexosomal miRNAが実際にU87内へ取り込まれることで証明する.マウスもしくはラットを用いたex vivo実験にて経費を使用する予定であったが、brain sliceモデルの作成に予定より時間がかかったため、予定していた動物の購入数より少なかった。そのため、残額が発生した。学会参加のための旅費が,当初予想していたより安い金額で収まったため.28年度が最終年度であるため、記入しない。
低緯度地域における流星バースト通信実験に基づく通信性能の解明と通信路のモデル化

流星バースト通信は流星が地球の大気圏に突入する際に発生する電離気体柱による反射現象を利用した通信方式である。これまで流星バースト通信の応用や実験は、中緯度地域や高緯度地域で行われていたが、低緯度地域において流星バースト通信の実験は過去に行われていなかった。本研究では、低緯度地域での流星バースト通信実験を継続的に実施し、低緯度地域における流星バースト通信の性能を明らかにする。本研究は、インドネシアのガジャマダ大学とウダヤナ大学との共同研究として実施する。
東京・大阪における動学的外部経済と内生的経済成長に関する時系列分析及び政策研究

本研究は、東京と大阪の大都市圏を研究対象として、1975年から2003年の主要産業に関する時系列データを用いて、動学的外部経済が内生的経済成長に与える影響に関する実証分析を行った。分析では、近年時系列に関する計量経済学の中で考案された、経済の構造的変化を想定した単位根検定と共和分検定に関する新しい分析手法を応用し、既存研究ではまだ分析されていないNetwork型の動学的外部経済を大都市圏内の交通ネットワークによる知識のスピルオーバー効果と定義した。分析の結果、Network型の動学的外部経済は製造業、金融、商業及び全産業において全要素生産性(TFP)に影響を与えていることが分かった。また、産業内の集積によるMAR型の動学的外部経済は製造業、金融、商業、サービス業及び全産業における全要素生産性に貢献している。しかし、産業の多様性によるJacobs型の動学的外部経済はサービス業にのみ影響を与えているが、産業内の競争によるPorter型の動学的外部経済は産業に影響を与えていないようである。今年度では、主に東京大都市圏(東京都、埼玉県、千葉県、神奈川県の1都3県)を研究対象として、1975年から2003年の主要産業に関する時系列データを用いて、動学的外部経済が内生的経済成長に与える影響に関する実証分析を行った。また、産業内の集積によるMAP型の動学的外部経済は製造業、金融、商業、サービス業及び全産業における全要素生産性に貢献している。しかし、産業の多様性によるJacobs型の動学的外部経済はサービス業にのみ、産業内の競争によるPorter型の動学的外部経済は製造業にのみ、影響を与えているようである。この研究成果の意義は次の通りである。まず、産業における集積と特化は製造業、金融、商業、サービス業及び全産業の全要素生産性の増加をもたらすと考えられる。一方、産業における多様性と産業内の競争が全要素生産性の向上に貢献するのはそれぞれサービス業と製造業に限られる。しかし、大都市圏内の交通ネットワークによる知識のスピルオーバーは製造業、金融、商業、サービス業及び全産業の全要素生産性の成長に寄与するものである。地域経済の成長を考える際には、こうした動学的外部経済の重要性を考慮する必要である。今年度では、主に大阪大都市圏(大阪府、京都府、兵庫県、奈良県、和歌山県、滋賀県の2府4県)を研究対象として、過去30年間の経済成長および社会経済構造に関する時系列の統計データを収集し、同圏域経済が抱えている課題を指摘するとともに、経済成長に関する要因分析を行った。その結果は次の通り。まず、大阪大都市圏経済が抱えている課題としては、経済地位の相対的な低下と支店経済化の傾向の強まり、企業活力の衰退と失業問題の深刻化、中心都市の空洞化と周辺地域の人口減少などが挙げられる。その中で、特に経済地位の相対的な低下は同圏域の最も重要な問題と考えられる。次に、大阪大都市圏の経済地位の相対的な低下の原因については、主に外部経済環境の変化と地域の内生的な経済成長力の欠如にあることが明らかになる。中でも、外部経済環境の変化としては産業構造の高度化と経済の国際化が考えられるが、地域の内生的な経済成長力の欠如については動学的外部経済に代表される都市化の経済性とネットワークの経済性がうまく働いていないのが主な理由である。これらの研究結果は、今後大阪大都市圏のみならず他の地域の経済成長を考える上で重要な意味があると思われる。特に、内生的な経済成長力を高めていくためには、動学的外部経済を生かすように都市化やネットワークの経済効果を強化させる公共政策が必要と考えられる。今年度では、これまでに行ってきた東京大都市圏と大阪大都市圏の内生的経済成長に関する研究成果を生かしながら、地域経済発展に関する政策研究を幅広く行った。主な成果は次の通り。まず、これまでの実証研究の結果を踏まえて、大都市圏地域における経済発展に資するための重要な経済政策をまとめてみた。

具体的には、大都市圏地域の経済発展を実現するために、資本や労働といった生産要素の投入が重要であるが、知識のスピルオーバーなど動学的外部経済も不可欠であること。この知識のスピルオーバーを強化するには、域内の交通・通信ネットワークの整備が前提である。研究の中では、日本の大都市圏地域の経済成長の経験を参考に、中国の武漢地域経済の将来展望を行い、地域経済成長を実現するための政策を提言した。次に、地域経済成長の結果として生じる地域間の格差について、戦後日本経済の経験を整理して、地域格差の原因などを分析した。それによると、戦後の日本経済は地域格差の拡大と縮小の繰り返しを経験した。また、こうした地域格差の変化は全国マクロ経済の動向と地域間の人口移動に密接に関連している。この経験を踏まえて、近年経済成長が著しい中国の地域格差の変化とその原因についても検討した。特に近年中国の地域格差には、高度成長期の日本と同様に、格差の縮小傾向が見られた。研究を通して、日本における地域経済発展の経験は中国経済にも大変参考になることを示した。
高密度分子トレーサ分子輝線による分子雲コアの進化の統計的研究

本研究は、100個あまりの若い天体が観測されている活発な星形成領域である「おうし座分子雲」内の高密度分子雲コアの完全なサンプルを取得し、それまで理論の枠をでることができなかった分子雲コアの形成過程を観測的に明らかにすることを目的としたものであった。我々は、おうし座領域全域(約39平方度)に対して名古屋大学の4メートル電波望遠鏡を用い、それまでの可視光及び赤外線のデータに頼らない《星形成領域(=分子雲コア)の網羅的な探査》をすすめてきた。^<13>CO、C^<18>O分子輝線を用いて、密度が10^3cm^<-3>以上の分子ガスの分布についての完全なデータベースが取得された(Mizuno et al.1995、Onishi et al.1996)。さらにC^<18>O分子輝線のデータベースをもとに、国立天文台野辺山宇宙電波観測所の45メートル鏡を用いてH^<13>CO^+分子による高角分解能観測を行ない、密度が10^4cm^<-3>以上の分子ガスの完全なサンプルを取得した。H^<13>CO^+分子によって検出された分子雲コアは、コアが自己重力により収縮する直前の段階のコアであると考えられる。我々は、このH^<13>CO^+が検出されるコアを遠赤外線で検出される原始星の一つ前段階の若い天体であると、初めて位置づけることにより、おうし座領域での「低密度の分子雲」→「分子雲コア」→「コアの収縮(“芯"の形成)」→「“芯"の中心部での原始星形成」→「分子雲コアの散逸」と変化する一連の星形成過程を統一的に理解することができた。統計的な解析から、分子雲コアの柱密度が典型的に約8×10^<21>cm^<-2>程度の値になると、原始星形成が始まると考えられることが明らかになった。また、H^<13>CO^+が検出される高密度コアで動的なコアの収縮がはじまり、約3×10^5年程度の時間で原始星コアが形成されること、そして形成された星のまわり(0.1pc程度)のガスが数十万年のタイムスケールで散逸していく等の知見が得られた。1)200-300GHz帯超伝導ミクサ受信器の開発を進めた。まず、ミクサマウントは、2つのバックショートによるチューニングを用いた導波管型マウントを採用し、4分1減高導波管を用いることにした。これは、インピーダンス整合をよりよくするためである。また、バックショートは20ミクロン厚のリン青銅によって製作した。超伝導素子としては、8個直列のSIS接合アレイを用いた。測定された電波電圧特性によると、リ-ク電流は少ない(Vm30mV)が、抵抗値Rがやや高めである。今後、電流密度を上げることによって、Rの値を下げることを計画している。このミクサを実験室で組み立て、250GHzで雑音温度測定を行ったところ、約50K(DSB)の雑音温度が達成されていることがわかった。

これは、国内では最もよい値であり、米国での測定値(約40K)に政敵する。これによって、本計画の実現に向けて確実な1ステップがふみ出された。2)名大4メートル短ミリ波望遠鏡によるC^BOJ=1-0スペクトルによる広域観測をすすめた。特におうし座領域では、約7,000点のスペクトルを得て、10^4cm^3の高密度領域をもれなくとらえることに成功した。このC^BOのデータに基づいて選び出された約100箇所について、よりコンパクトな分子雲コアの探索を行い、約10個余りのコンパクトなコアを発見した。この観測はH^<13>CO^+(J=1-0)スペクトルにより、45メートル鏡を用いて行ったものである。これらのコンパクトなコアの約半数は、「星のないコア」であり、これからまもなく星が生まれる可能性の高い部分と考えられる。この結果は、星形成の最も初期の段階であるプロトステラーコンデンセイション(星の「たまご」)を観測的に解明したものであり、天文学上の重要な成果である。本研究は、太陽系に最も近い星形成領域の一つであるおうし座分子雲に対して、名古屋大学4メートル電波望遠鏡で取得した^<13>CO,C^<18>O (J=1-0)スペクトルの掃天観測データをもとに、原始星前段階にある分子ガス塊(プロトステラーコンデンセーション=星の卵)の系統的な探査を行ない、その物理状態を統計的に明らかにすることを目的とした。観測はおうし座領域の約70%の広範囲を一様にカバーした。その結果、密度が10^5-10^6cm^<-3>と高く、大きさが0.1pc程度の非常にコンパクトで高密度なガス塊を計30個検出した。これらのガス塊の典型的質量は太陽の3倍程度であり、今後星が形成される可能性が極めて高い、星形成の直接結び付くガス塊(プロトステラーコンデンセーション)と考えられる。本研究により、プロトステラーコンデンセーションの偏りのないサンプルが取得でき、進化のタイムスケールを初めて統計的・観測的に推定することが可能となった。プロトステラーコンデンセーションの個数は原始星段階にある分子雲コアの数の数倍(3倍程度)であり、このことから、プロトステラーコンデンセーション内でガスが凝縮し、中心で原始星が形成されるまでのタイムスケールは、原始星段階のコアの寿命から、約数十万年程度であると考えられる。また、それまでのC^<18>O観測をもとに、密度が10^4cm^<-3>程度の密度の分子ガス塊(C^<18>Oコア)とプロトステラーコンデンセーションおよび原始星以降の若い星の分布を比較した。その結果、若い天体の数はC^<18>Oコアの質量にほぼ比例し若し天体1個あたりに付随するガスの質量は10太陽質量程度であることが明らかになった。これは10^4cm^<-3>程度のガスが10太陽質量程度あれば、1つの星形成領域を形成することができることを初めて観測的に示唆した結果である。以上のような結果を得て、研究は初期の目的を十分に達成し終了した。
レアバリアントの遺伝子発現量に及ぼす影響の俯瞰的解析

変異がコーディング領域にアミノ酸の変異を伴う形で入る場合には、自身が基盤Bで展開したように、タンパク質の立体構造情報を活用して影響を推定する手法の開発の実現性は高い。実際、別のプロジェクトにはなるが、構造へマッピングしMDで機能評価を行うこともできるようになってきた。一方で、変異が発現量に及ぼす影響はまだ未解明な部分も多く、非常にチャレンジングである。これに対して、これでまで我々が展開してきた遺伝子の発現量解析に関する研究とヒトを対象とした変異解析の基盤を活用し、変異の発現量に及ぼす影響の統計的な描像を明らかにすることを目指した。まず、基礎となるデータの収集と本格的な解析の前処理として、A549とK562細胞に着目し、発現量データの大規模解析をすすめた。また、転写因子結合部位の解析のために、公共データベースに存在するChIP-seqデータを収集し解析を行った。当初計画では、Cosmicに入っているより多くの細胞種での検討を行いたかったが、公共データベースのアノテーションの揺らぎなど、大規模な解析を阻む要因が多く、本計画では2種の細胞に限った解析になってしまった点は残念である。一方、これらの解析の実施に当たっては、Matataki (Okamura and Kinoshita, 2019)やChIP-seqのための正確なライブラリ長推定(Anzawa et al, in prep)など、独自の解析手法を開発することができた。今後は、この研究課題で開発した要素手法を活用しながら、より多種類の細胞に展開し、非コード領域における変異のインパクト解析の手法開発へとつなげたい。変異がコーディング領域にアミノ酸の変異を伴う形で入る場合には、自身が基盤Bで展開しているように、タンパク質の立体構造情報を活用して影響を推定する手法の開発の実現性は高い。チャレンジングではあるが、これでまで我々が展開してきた遺伝子の発現量解析に関する研究とヒトを対象とした変異解析の基盤を活用し、変異の発現量に及ぼす影響の統計的な描像を明らかにすることを目指す。本年度は、ヒト培養細胞のうち比較的データが多い337個のChIP-seqのデータを主にENCODEから収集し独自に開発を行ったパイプラインで再解析を行った。大規模な再解析を行うにあたっては、メタデータの欠損が1割程度存在したので、マッピング後のリード数の分布を特徴量として欠損しているメタデータを補完する手法の開発を行い対応することができた。手法に関しては生命医学情報学連合大会での発表を行った。発現量に関しては培養細胞系での整理を行い、比較的データが多いA549細胞をターゲットとして変異と発現量の関係の解析を進めていくこととしたが、予備的な検討として、ChIP-seqの結果の類似度を定義し、結合部位のクラスタリング解析を行い、細胞の種類や抗体の種類など生物学的な特徴との相関を検討し、実験グループでのバイアスが無いか等の検討を行い、次年度の解析のためのデータセットを確定した。制御領域の情報を当初はJasperなどの既知の転写因子結合部位情報を活用することを検討していたが、当初思っていた以上にChIP-seqのデータが利用できる環境が整ってきたので、後年に行う予定としていたChIP-seqのデータ収集と解析による調整領域の同定を行えた点で進展があった。その際、メタデータの欠損という問題があったが、データの深度分布に着目することで、データから欠けているメタデータを補完する手法の開発も行うことができた。これに対して、これでまで我々が展開してきた遺伝子の発現量解析に関する研究とヒトを対象とした変異解析の基盤を活用し、変異の発現量に及ぼす影響の統計的な描像を明らかにすることを目指す。本年度は、昨年度ターゲットして選んだA549細胞の変異と発現量の関係の解析を進めるため、調整領域の解析を進めた。具体的には、独自のChIP-seq法の大規模解析に適したパイプラインの構築を行った。また、ChIP-Seq法はRNA-Seq法などのような他のNGS手法と比較するとノイズが多く定量性に難があるのが現状であるので、A549細胞でのChIP-Seqデータを用いてピークコールの結果に対してそのペア間に類似度を定義することでクラスタリングを行い、結果を各種メタデータと共に示すことで、ChIP-Seq解析がどのような要因によりどの程度バイアスを受けうるか可視化を行うことで、バイアスの影響評価を行った。さらに、MACS2で用いられるピークコールの際のライブラリ長の推定に関する誤差を補正する手法として提案されていてる手法を実装しパイプラインに組み込んで合わせて利用することで、ピークコールの精度を向上させることができた。制御領域の情報を当初はJasperなどの既知の転写因子結合部位情報を活用することを検討していたが、後年に行う予定としていたChIP-seqのデータ収集と解析による調整領域の同定を行えた点で進展があった。特に、データベース横断的に大規模な解析を行うための大規模解析に適した独自パイプラインの構築を行うことができ、次年度以降の解析を加速することができる見込みが立った。一方で具体的な解析に関して少し後回しになっており、3年目に重点的に解析を行う。

変異がコーディング領域にアミノ酸の変異を伴う形で入る場合には、自身が基盤Bで展開したように、タンパク質の立体構造情報を活用して影響を推定する手法の開発の実現性は高い。実際、別のプロジェクトにはなるが、構造へマッピングしMDで機能評価を行うこともできるようになってきた。一方で、変異が発現量に及ぼす影響はまだ未解明な部分も多く、非常にチャレンジングである。これに対して、これでまで我々が展開してきた遺伝子の発現量解析に関する研究とヒトを対象とした変異解析の基盤を活用し、変異の発現量に及ぼす影響の統計的な描像を明らかにすることを目指した。まず、基礎となるデータの収集と本格的な解析の前処理として、A549とK562細胞に着目し、発現量データの大規模解析をすすめた。また、転写因子結合部位の解析のために、公共データベースに存在するChIP-seqデータを収集し解析を行った。当初計画では、Cosmicに入っているより多くの細胞種での検討を行いたかったが、公共データベースのアノテーションの揺らぎなど、大規模な解析を阻む要因が多く、本計画では2種の細胞に限った解析になってしまった点は残念である。一方、これらの解析の実施に当たっては、Matataki (Okamura and Kinoshita, 2019)やChIP-seqのための正確なライブラリ長推定(Anzawa et al, in prep)など、独自の解析手法を開発することができた。今後は、この研究課題で開発した要素手法を活用しながら、より多種類の細胞に展開し、非コード領域における変異のインパクト解析の手法開発へとつなげたい。2年目は、前年度に準備が整ったデータを利用して、変異と発現量の相関解析を行う。この際、平均発現量や変異データはセルライン毎に準備をし組織特異性の補正を行ったが、相関の解析は遺伝子毎に行うことで、より俯瞰的な変異と平均発現量の関係を見いだすことを目指す。また、調整領域の変異とコード領域の同義変異のそれぞれで平均発現量の差に対する影響を見る。調整領域に関しては、ENCODEのChIP-seqのデータを利用したヒストンや転写因子結合領域との関係の有無等、多角的に検討を加える。この際、一番懸念される問題として、変動幅の大きな遺伝子が少数しか見いだせないことであるが、既に個別の例では変異が発現量に影響を与える事がよく調べられているNRF2-Keap1シグナル伝達系を具体例として、初年度の組織特異性の補正法を見直す。また、制御領域に見いだせる変異で影響が強い変異が見つからない場合には、検討する領域を広げたり、複数の転写開始点を持つ遺伝子に関しては別の転写開始点の検討も行うとともに、信頼性の高いdbTSSのデータのあるセルラインを重点的に解析する。なお、最初は代表転写開始点のみを用いて解析の効率化を図るが、代表転写開始点の定義は菅野らのグループの研究を参考にする。制御領域の情報を当初はJasperなどの既知の転写因子結合部位情報を活用することを検討していたが、後年に行う予定としていたChIP-seqのデータ収集と解析による調整領域の同定を行えた点で進展があった。
EU諸国の廃棄物規制に対応した建築解体工事の実態調査研究

日本における建設廃棄物をめぐる問題は深刻であり、建設廃棄物のリデュース、リユース、リサイクル、廃棄物処理施設の確保など、様々な課題への対策を行うことが急務とされている。そこで本研究では、まずEU全体における廃棄物規制と、建設廃棄物の排出や処理の現状を調査した。そして、EUにおける建設廃棄物をめぐる動向や、EU全体としての方策について考察を行った。それから、オランダ、ドイツ、イギリス、フランス、オーストリア、イタリア、フィンランドのEU加盟7カ国とスイスにおける、建築解体工事と廃棄物処理に関する施策と現状について、文献調査、ヒアリング調査、現地視察を実施した。その調査結果をもとに、EU諸国における施策と現状の特徴について考察を行った。以上の調査結果と考察を基にして、EUにおいて、廃棄物のリデュース、廃棄物のリユース・リサイクル、有害廃棄物の適正処分、のそれぞれを実施するための施策や技術開発、システムについて整理し、考察を行った。そして、日本における施策と現状についてまとめた上で、EUと日本における、廃棄物規制に対応した建築解体工事、廃棄物処理について比較を行った。それから、今後の日本における展開について考察を行い、これから構築すべき、建築解体・廃棄物処理モデルを示した。今後の研究では、今回調査を実施したEU諸国の中で特に建設廃棄物に関する施策が充実していた、オランダ、ドイツ、イギリス、フランスについて、ざらに詳細な調査・分析を実施する。また、日本の建設廃棄物処理やリユース・リサイクルに関して追加調査を行い、EUと比較した日本の特徴を明らかにする。追加調査では、建設・設計段階や運用・改修段階における施策に関して、重点的に情報の収集を実施する。これらの追加調査と分析を実施する事によって、本研究で示した建築解体・廃棄物処理モデルをさらに発展させる。本研究では、EUにおける統一的な規制の中で、各国で異なる対応を行い、変化している建築解体工事の実態を明らかにすることを目的としている。この成果によって、同じ廃棄物規制によって、どのように廃棄物処理の方法が変化するのか、それに対応して建築解体工事がどの様に変化するのかを、先進国であるEUの実態から分析することにより、今後の日本における展開について提案することが可能となる。平成15年度は、まず、国内の解体状況を把握し、解体工事における問題点を抽出した。これに対して、海外での廃棄物規制及び廃棄物処理の実態調査実施と解体工事の調査をEU3カ国で実施した。イギリス、フランス、ドイツ、のそれぞれの国で、解体に関わるエンジニアリング組織、業界団体へのヒアリングを実施した。また、関連する資料を持ち帰った。ヒアリングの内容は、各国バラバラだが、充実した資料を入手したので一部翻訳した。また、来年度も継続して翻訳作業を行う。さらに、これら3カ国において、解体現場調査をそれぞれ1カ所づつ実施した。また、解体業者に対するヒアリング調査も行った。今年度の知見としては、解体工事の実態については日本とそれほど差はなく、廃棄物規制に関しては、フランスではむしろ日本より規制が甘かった。しかし、それぞれ有害物質に対する規制が厳しく、これが解体工事の初期段階での調査や有害物除去工事に時間をかけている点が大きく異なっていた。また、海外での廃棄物規制及び廃棄物処理の実態調査実施と解体工事の調査をEU3カ国で実施した。具体的にはイギリス、フランス、ドイツ、のそれぞれの国で、解体に関わるエンジニアリング組織、業界団体へのヒアリングを実施し、関連する資料を持ち帰った。

さらに、これら3カ国において、解体現場調査をそれぞれ1カ所づつ実施し、解体業者に対するヒアリング調査も行った。平成15年度の知見としては、解体工事の実態については日本とそれほど差はなく、廃棄物規制いに関しては、フランスではむしろ日本より規制が甘かった。しかし、それぞれ有害物質に対する規制が厳しく、これが解体工事の初期段階での調査や有害物除去工事に時間をかけている点が大きく異なっていた。平成16年度は、昨年の資料の分析作業を継続して行った。また、EUの解体に関連する法規制などを調査し、ある程度とりまとめた。また、オーストリア、イタリアの2カ国と、EUには加盟していないが隣接するスイスの解体現場および廃棄物処理場の現場調査と関連団体へのヒアリング調査を行った。平成16年度の知見としては、EU全体の規制の概要が明らかになったが、各国での対応に差があることが分かった。また現地調査では、廃棄物再利用方法を細かく規定して、それに対応した廃棄物処理が行われることにより、効率よくリサイクルが行われている実態を把握できた。本研究では、EUにおける統一的な規制の中で、各国で異なる対応を行い、変化している建築解体工事の実態を明らかにすることを目的として、調査を行った。具体的な研究の目的は、以下の3点となる。1.EU諸国の廃棄物規制によって廃棄物処理および建築解体工事がどの様に影響を受け変化するのかを明らかにする2.廃棄物規制・廃棄物処理と建築解体工事の関連を分析する3.日本において展開できる建築解体工事のモデルを提案する研究の方法は、以下の4点からなる。(1)EU諸国における廃棄物規制及び廃棄物処理の実態調査(2)EU諸国における建築解体工事の実態調査(3)EU諸国における廃棄物規制と建築解体工事の実態の分析(4)日本における解体工事のモデル提案このうち(1)から(3)までの調査を、次のように実施した。平成15年度と16年度には、まず、国内の解体状況を把握し、解体工事における問題点を抽出した。さらに海外での廃棄物規制及び廃棄物処理の実態調査実施と解体工事の調査を、平成15年度はイギリス、フランス、ドイツ、平成16年度はオーストリア、イタリアおよび関連国のスイス、本年度はオランダ、ドイツ、フィンランドの調査を行い、合計8ヶ国の事例調査やヒアリング調査を実施することが出来た。さらに昨年度と本年度には、収集した廃棄物処理に関連した法規制や技術資料あるいは論文に関して、翻訳作業と分析作業を行った。これら調査結果を整理しとりまとめて、解体技術には差がないこと、事前調査や有害物質除去に厳しいこと、再資源化のための規格が充実していることなどを明らかにしている。
火山灰土壌,特に黒ボク土の有機化学的特徴とその成因におよぼす植生の影響

メラニック・アンディソルおよびフルビック・アンディソル、それらの土壌有機物(腐植酸とフルボ酸)、また前者の主要植生であるススキと、後者の主要植生であるブナとコメラについて、アミノ酸組成、および非セルロース態炭水化物を構成する単糖類組成を分析した。また、土壌有機物の生成に関与すると考えられる微生物(カビとバクテリア)についても同様の分析を行った。得られた結果を総合的の検討するために多変量解析法の一つである主成分分析法を導入した。アミノ酸組成については、メラニック・アンディソルおよびフルビック・アンディソル間にアミノ酸組成の第1および第2主成分得点分布に差はみられず、土壌層位間の差がみられた。アンディソルとその主要植生、アンディソルと沖積土壌、アンディソルと土壌微生物(主にカビ)の間には主成分得点分布に差が見られるこたから、アンディソルのアミノ酸組成は直接的には植生および土壌微生物から独立し、固有のアミノ酸組成を示した。腐植酸のアミノ酸組成もアンディソルと同様の傾向を示したが、フラボ酸は酸性アミノ酸が多く、アンディソルおよびその腐植酸とは異なることが示された。単糖類組成についてもアミノ酸組成と同様に、アンディソルはその植生、土壌微生物、沖積土壌とは異なり固有の単糖類組成を示した。以上から、火山灰土壌の有機物(アミノ酸および単糖類)組成は、有機物の直接的な供給者であ植生、また、有機物の分解-再合成者である土壌微生物のそれとは独立していると考えられる。火山灰土壌の生成に,植生が大きな影響をおよぼすことが知られている。そこで,各種火山灰土壌(Melanic AndisolとFulvic Andisol)から抽出した腐植酸,および各種植生植物について,アミノ酸濃度とその組成,非セルロ-ス態炭水化物(植生についてはセルロ-ス態炭水化物も)濃度およびその組成を分析した。1.腐植酸のアミノ酸濃度は,メラニック・アンディソル(平均1.2μmol/mg C)に比較してフルビック・アンディソル(平均2.0μmol/mg C)で高かった。アミノ酸の組成は,両腐植酸とも中性疎水性,酸性,中性親水性アミノ酸グル-プの相対比が高いことがわかった。2.植生のアミノ酸濃度は,イネ科のチマキザサ(1.4μmol/mg C)とブナ科のコナラ(0.8μmol/mg C)が高い以外は,おおむね0.5μmol/mg C程度であった。アミノ酸の組成は,いずれも中性親水性,酸性,中性疎水性アミノ酸グル-プの相対比が高いことがわかった。3.腐植酸の非セルロ-ス態炭水化物濃度は,メラニック・アンディソル(平均60mg単糖類/g C)に比較してフルビック・アンディソル(平均75mg/g C)で高かった。単糖類組成はいずれもグルコ-ス,マンノ-ス,ガラクト-スの相対比が高いことがわかった。4.植生の非セルロ-ス態炭水化物濃度は,イネ科植物(200mg/g C)で高く,キシロ-スの相対比が高かった。植生のセルロ-ス態炭水化物濃度は,イネ科植物(100mg/g C)で高かった。単糖類組成は,いずれにおいてもグルコ-スの割合が高く,マンノ-ス,アラビノ-スがそれに続いた。日本の火山灰土壌のポリペプチドのアミノ酸組成を知る目的で,日本各地に分布する火山灰土壌(主にMelanic Andisol)から抽出した腐植酸の,アミノ酸濃度とその組成を分析した。また,火山灰土壌における腐植物質生成への微生物の関与を考察する目的で9種のカビと2種のバクテリアについてアミノ酸濃度とその組成を分析した。1.腐植酸のアミノ酸濃度は,200ー800μmol/g試料の範囲にあった。2.腐植酸のアミノ酸組成は,一般的に,酸性アミノ酸であるグルタミン酸,アスパラギン酸,中性親水性アミノ酸であるグリシン,アラニンの比率が10ー13%と高く,ついで中性疎水性アミノ酸,塩基性アミノ酸が続き,含硫アミノ酸は低い比率であった。3.カビのアミノ酸濃度は,570から1700μmol/

g試料の範囲にあった。4.カビのアミノ酸組成は,一般的に,酸性アミノ酸であるグルタミン酸,アスパラギン酸,中性親水性アミノ酸であるグリシン,アラニンの比率が高く,ついで中性疎水性アミノ酸,塩基性アミノ酸が続き,含硫アミノ酸は低い比率であった。5.以上の本年度およおび昨年度得られたアミノ酸組成(腐植酸,植生,微生物)をパラメ-タ-としてクラスタ-分析を行なった。その結果,本年度分析したカビの多くは植生に近縁のクラスタ-の位置したが,2種のカビは土壌腐植酸に近縁のクラスタ-の位置した。これらは,土壌腐植物質の生成には,土壌生態系での現存量の大きな部分を占めるカビの関与が大きいことを示唆する。本年度は,火山灰土壌(おもにMelanic Andisol),それらから抽出したフルボ酸,および新たに9種のカビのアミノ酸濃度とその組成を分析した.また,火山灰土壌に対する対照として沖積土壌のアミノ酸濃度と組成を分析した.1.火山灰土壌,フルボ酸,カビ,沖積土壌のアミノ酸濃度は,それぞれ630-3,700,760-4,100,1,100-8,600,1,600-2,100μmol/gCの範囲にあった.2.火山灰土壌のアミノ酸組成は,一般的に,酸性アミノ酸であるグルタミン酸,アスパラギン酸,中性親水性アミノ酸であるグリシン,アラニンの比率が高く,ついで中性疎水性アミノ酸が続き,塩基性アミノ酸アミノ酸は低い比率であった.3.フルボ酸のアミノ酸組成は,火山灰土壌および腐植酸とは異なり,グルタミン酸の比率が高かった.4.カビのアミノ酸組成は,昨年の分析結果と同様,酸性アミノ酸であるグルタミン酸,アスパラギン酸,中性親水性アミノ酸であるグリシン,アラニンの比率が高く,ついで中性疎水性アミノ酸が続き,塩基性アミノ酸の比率は低かった.5.沖積土壌のアミノ酸組成は,火山灰土壌および腐植酸に比較して酸性アミノ酸の比率が低かった.6.今までに得られたアミノ酸組成(火山灰土壌,腐植酸,フルボ酸,植生,微生物,沖積土壌)をパラメーターとして主成分分析を行なった.その結果,火山灰土壌(その腐植酸,フルボ酸)は,植生,カビ,沖積土壌とは異なる主成分分布をし,Andisolは固有のアミノ酸組成を示すことがわかった.
ヒトDNaseII遺伝的多型のプロテオーム解析

ヒトDNase IIの遺伝的多型はわれわれの研究室で発見された。DNase II多型は、優劣のある、常染色体の2対立遺伝子DNASE2^*HおよびDNASE2^*Lによって支配され、酵素活性の強弱によって3種類の表現型に分類できる、極めて珍しい遺伝形式を示す。その後、われわれは世界に先駆けてDNase II遺伝子クローニングに成功し、遺伝子座位が19p13.2-13.1に位置することを解明した。そのほか、DNase IIのスプライシング機構も明らかにしている。しかし、この遺伝子のエクソン部分やイントロン部分の配列に遺伝的多型の原因を求めることはできなかった。したがって、この遺伝子の5'上流域や3'下流域のヌクレオチド配列を解明することを研究の目的とした。DNase IIは活性強度に関する遺伝的多型性を有するが、その分子論的基盤として、(1)DNase II一次構造上のアミノ酸置換に基づく比活性の相違、または(2)プロモーター領域における変異による転写活性の変動に基づく酵素産生量の相違が想定された。初めに、DNASE2^*HおよびDNASE2^*Lホモ接合体のDNase II遺伝子解析から、open reading frameに相当するエキソン領域には両者間に相違は認められず、同一の塩基配列を持つことが明らかとなった。従って、(1)の仮説は否定された。次に、DNase II遺伝子構造に関する知見に基づき、その遺伝子上流の塩基配列を-2379残基まで決定した。そこで両対立遺伝子由来の遺伝子上流領域(-2229から79残基まで)のプロモーター活性をtransient transfection luciferase assayによって検討した。その結果、HepG2などの検査したすべての細胞において、DNASE2^*HはDNASE2^*Lに比較して5-30倍プロモーター活性の高いことが判明した。一連のdeletion reporter constructのプロモーター活性を調べたところ、両者の相違は近位プロモーター領域に存在していた。両者の塩基配列の比較から、-75残基において塩基置換が認められ、DNASE2^*HではG残基が、DNASE2^*LではA残基が同定された。
キラルカリックスアレーン誘導体の合成とその不斉認識能

剛直な大環状ファンの4つの水酸基に位置選択的にメチル基、エチル基やイソプロピル等の置換基を導入し不斉分子へ誘導する方法として異なる二つの方法論を見いだした。1)対応するハライドを用いる一段階合成法は置換基がメチル、エチル、プロピル基と大きくなるとラセミ体の二置換体が主として生成する。さらに、加える塩基を弱くすることでキラル体の選択性を向上できることも明かとなった。2)四置換体から不斉分子を合成する方法は、温和な四臭化チタンを用いる条件が最も効率的であった。メチル、エチル四置換体ではまずラセミ三置換体が優先的に生成し、さらに反応すると三置換体の減少につれてラセミ二置換体が生成してくることがわかった。このようにして得られたラセミ体の三さいし二置換体は液体クロマトグラフィーで完全に光学分割できた。分割した分子の残りの水酸基に捕捉部位となりうる官能基を導入する条件を検討した。酢酸エチル残基や鎖長の異なるポリエーテル鎖(n=3以上)を収率よく合成できた。得られた化合物の不斉認識能をアンモニウム塩の抽出で検討した結果、反対のキラリテイーを持つ1-フェネチルアミンを効率良く抽出することがわかった。また、アルカリ金属も良く抽出し環サイズが小さくなるにつれ、イオン径の小さいイオンを選択することがわかった。以上の様に今年度の課題は全て達成された。
高密度電子励起/格子励起損傷のシナジー効果と損傷組織発達

酸化物/窒化物セラミックスは,核燃料や核変換処理材料として期待される重要な原子力材料であり,線質やエネルギーが異なる種々の放射線の複合照射環境に置かれる。その照射損傷発達過程を理解するためには,複合照射損傷,すなわち高密度電子励起損傷とはじき出し損傷(格子励起損傷)の同時・重畳効果(シナジー効果)を点欠陥挙動の立場から明らかにすることが不可欠である。本研究では電子顕微鏡法ならびに放射光分光法を用いて,微細構造発達に及ぼす電子励起/格子励起のシナジー効果を点欠陥挙動の立場から追及し,微細組織発達過程が個々の放射線損傷の足し算とならないことを明らかにしていく。
エダラボンによる脊髄損傷の新規治療法の開発

フリーラジカル消去薬であるエダラボンの脊髄損傷に対する効果について研究した。エダラボンを加重30分前、同時、10分後に投与開始する群を作成し3 mg/kg/hで静注した。中等量エダラボン加重30分前投与群は、生食群と比較して有意に脊髄運動誘発電位の振幅が回復した。脊髄損傷後の脂質過酸化におけるエダラボンの効果を調べた結果、脊髄におけるmalonyldialdehydeは中等量エダラボン群が生食群と比較して有意に低値を示した。さらに、生食群と比較して有意に中等量および高用量エダラボン群で、脊髄損傷後の運動機能回復が認められた。本研究によって、エダラボンは神経保護作用を有することが示唆された。(目的)フリーラジカル消去薬であるエダラボンが脊髄損傷の新しい治療法になりうるか明らかにするために、電気生理学的および行動実験を行った。(方法)まず、全身麻酔下でラットの苦痛を完全に除去したのち、脊髄を錘にて加重し、脊髄損傷モデルラットを作成した。次に、予備実験の結果を踏まえ、Sham群、コントロール群、臨床用量エダラボン群(3 mg/kg/h)、高用量エダラボン群(10 mg/kg/h)の4群に分けて、大腿静脈から生理食塩水またはエダラボンを持続投与した。電気生理学的実験では電気的頭部刺激による下行性の運動誘発電位と、上肢および下肢刺激による上行性の感覚誘発電位を測定した。行動実験では、Basso-Beattie-Bresnahan (BBB) scoreによる運動機能障害を評価した。(結果)電気生理学的実験では、Sham群の運動誘発電位の振幅は全く変化せず、コントロール群はほとんど回復しなかった。さらに、高用量群は臨床用量群と比較し回復の程度は減少した。臨床用量が回復に効果的である可能性が認められた。一方、感覚誘発電位は上肢および下肢ともにSham群の振幅・潜時は全く変化しなかった。コントロール群は脊髄損傷によって著しい振幅の消失にいたったが、振幅・潜時の回復の評価は困難であった。次に、全身麻酔から回復したのち、Basso-Beattie-Bresnahan (BBB) scoreによる運動機能障害を評価した。Sham群は21点であったのに対し、コントロール群は5点に留まった。臨床用量群、高用量群は15点と運動機能の回復が認められた。今年度の研究目標のひとつである至適投与法を確立することができた。さらに、運動機能障害を中長期的に評価するために麻酔方法を確立した。したがって、概ね順調に研究は進展していると判断した。(背景)エダラボンはフリーラジカル消去作用によって脳梗塞治療薬として臨床使用されている。エダラボンが脊髄損傷にどのような効果をもたらすか不明である。電気生理学的にその効果を解明することが本研究の目的である。(昨年度までの研究成果および課題)錘加重法による脊髄損傷モデルラットにおいて、誘発電位は著しい振幅の低下または消失に至り、エダラボンの静脈内投与によって運動誘発電位の回復の推移は概ね良好な結果が得られた。一方で、体性感覚誘発電位は加重によって著しい振幅の消失に至ったものの、振幅回復の評価が困難な場合が見受けられた。錘加重法は侵襲の調節性が乏しいことが原因の一つとして考えられた。そこで上行大動脈の遮断時間を調整し、まず脊髄を虚血させて侵襲を加える方法を試みた。(方法)全身麻酔下で側開胸し大動脈を露出した。生食群の上行大動脈を10分間遮断し2時間後の上肢および下肢刺激による体性感覚誘発電位を測定した。(結果)遮断後、すみやかに体性感覚誘発電位は消失し、脳波も平坦脳波となった。2時間後に体性感覚誘発電位を測定したところ、振幅は回復し評価可能となった。遮断前の振幅および潜時と比較したところ、それぞれ上肢刺激では振幅63.9±6.1%に低下、潜時127.7±17.2%に延長し、下肢刺激では61.3±8.0%に低下し、31.9±9.4%延長した。また平均血圧は、遮断前87.1±10.0 mmHg、2時間後56.1±7.7 mmHgであった。体性感覚誘発電位の測定が困難であった状況を解決できる見込みが整い、概ね順調に進展していると判断した。今年度の研究結果から、エダラボンの至適投与によって運動機能の回復率を向上させる可能性が高まった。しかしながら、上行性の伝導障害を検索するために行った感覚誘発電位は、本研究モデルでは侵襲が強すぎる可能性があった。

次年度は、感覚誘発電位におけるエダラボンの効果も追加検討する必要があると思われる。ラットおよび試料等の購入費、電気生理学的実験等および解析の諸経費は、研究を遂行するために必要である。さらに、研究成果を社会に発信するために国内外の学会および学術雑誌で発表していく予定である。その為に研究費を適切に使用する予定である。脊髄髄損傷後の体性感覚誘発電位および運動誘発電位の回復の推移を、エダラボンと従来の治療法で比較検討する予定である。得られた研究成果は学会等で随時発表予定である。麻酔科学学会発表および論文発表ができる程の十分なデータの収集に至らなかったため、旅費および論文校正、論文投稿費の支出が当初の予定よりも少なかったことが主たる要因である。研究が概ね順調に進行し、研究補助員の雇用が予定雇用期間よりやや早期に終了したため。研究計画にそってデータが整い次第、適切に学会発表および論文発表をおこなう予定である。そのため旅費および論文校正、論文投稿費を適切に使用する計画である。実験動物の購入費用等に使用予定である。
分泌性ホスホリパーゼA_2酵素群の生体内機能に関する総合解析

細胞外リン脂質代謝酵素である分泌性ホスホリパーゼA_2(sPLA_2)酵素群の生体内機能を解明するために、各アイソザイムの欠損マウスと過剰発現マウスを導入し、その表現型を解析した。その結果、(1)雄性生殖器に発現している二種のsPLA_2(III, X)がそれぞれ精子の成熟と活性化に関わること、(2) sPLA_<2->Xが体毛形成、消化、神経機能に関わること、(3)樹状細胞特異的に発現しているsPLA_<2-> IIDが免疫応答の収束に関わること、(4)肥満に伴い脂肪細胞に誘導されるsPLA_<2-> Vがメタボリックシンドロームを抑制すること、を明らかにした。膜グリセロリン脂質のsn-2位を加水分解して脂肪酸とリゾリン脂質を生成する酵素ホスホリパーゼA_2(PLA_2)には多数の分子種が存在するが、細胞外に分泌されるsPLA_2ファミリーの各アイソザイムがどのような生体内機能を担っているのかについては殆ど不明であった。本研究は、各sPLA_2アイソザイムのトランスジェニックマウスおよびノックアウトマウスを用いて、それぞれの生体内機能を解明することを目指すものである。本年度は、以下の成果を得た。皮膚の病理所見はヒトのアトピー性皮膚炎や乾癬に類似しており、本酵素がこれらの皮膚疾患に関わる可能性について提唱した。本研究成果はBiochem Jに論文発表した。(2)sPLA_2群の雄性生殖における時空間的ネットワークを、以下の如く解明した。(i)sPLA_2-IIIは精巣上体管腔上皮細胞に発現しており、内腔を通過する精子細胞の膜に作用してリン脂質脂肪酸のリモデリングを制御することが判明した。sPLA_2-IIIノックアウトマウスでは精巣上体における精子膜リモデリングが損なわれるため精子の成熟が妨げられ、その結果運動性が低く、受精能を欠失した異常精子となる。このため欠損マウスの雄を交配に用いると産仔数が激減する。(ii)sPLA_2-Xは精巣の精原細胞に発現しており、成熟精子のアクロソームに貯蔵される。精子が活性化してアクロソーム反応を起こすと、活性型sPLA_2-Xがアクロソームから放出され、精子のアクロソーム反応を更に増強する。sPLA_2-Xノックアウトマウスの精子は、運動性は正常であるがアクロソーム反応が減弱し、その結果卵子との受精率が部分的に低下する。sPLA_2-Xの酵素反応代謝産物であるLPCをノックアウトマウスの精子に添加すると受精率が回復する。これらの研究成果は、二種のsPLA_2の全く新しい機能、すなわち雄性生殖の時空間制御を示した初めての知見であり、J Clin Investに連報で採択された。本研究は、各sPLA_2アイソザイムの過剰発現マウスおよび欠損マウスを用いて、それぞれの生体内機能を解明することを目指すものである。本年度は、アイソザイムのひとつであるsPLA_2-Xの生体内機能について以下の研究成果を得た。(1)sPLA_2-Xと体毛形成:sPLA_2-Xは毛周期の増殖期に呼応して毛包最外層(外根鞘)に限局して発現していることを見出した。sPLA_2-Xの過剰発現トランスジェニックマウスは第一毛周期に脱毛と表皮肥厚を伴う皮膚異常を示した。一方、sPLA_2-X欠損マウスの皮膚では毛包外根鞘の不全のため体毛関連遺伝子群の部分的な発現減少が認められた。したがって、sPLA_2-Xは皮膚組織において毛包に時空間的に発現し、体毛形成の制御に関わるアイソザイムであることが明らかとなった。(2)sPLA_2-Xと生殖、消化、神経機能:sPLA_2-Xは雄性生殖器、消化管、末梢神経繊維に分布している。各発現部位における本酵素の機能を解明した。(1)生殖:sPLA_2-Xは精子のアクロソームから遊離され、尖体放出反応に関わる。このため、欠損マウスは受精率が低下する。(2)消化:sPLA_2-Xは消化管粘膜細胞から内腔に分泌され、食餌より摂取したリン脂質の消化に関わる。このため、欠損マウスでは脂質の消化吸収が乱れて結果的に脂肪蓄積の減少を示す。(3)神経:sPLA_2-Xは末梢神経繊維に分布し、神経突起伸長を促進する作用を持つ。このため、欠損マウスでは末梢性疼痛応答が軽減し、逆に過剰発現マウスでは痛覚が増大する。これらの研究成果は、sPLA_2-Xの全く新しい機能(体毛、生殖、消化、神経)を示した初めての知見であり、J Biol Chemに連報で採択された。

本研究は、各sPLA_2アイソザイムの過剰発現マウスおよび欠損マウスを用いて、それぞれの生体内機能を解明することを目指すものである。本年度は、sPLA_2-IIDと-IIFの生体内機能について以下の研究成果を得た。(1)sPLA_2-IIDと免疫応答収束:sPLA_2-IIDはリンパ組織のCD11c陽性細胞(樹状細胞)に高発現していることを見出した。sPLA_2-IIDの欠損マウスにハプテン誘導接触性皮膚炎を施すと、炎症は正常に惹起されたが、皮膚炎後期の炎症収束が見られなかった。sPLA_2-HDは所属リンパ節において抗炎症性の脂質メディエーターの産生に関わり、これが欠損するとTh1免疫応答のブレーキがかからず、炎症収束が遅延するものと結論した。(2)sPLA_2-IIFと皮膚恒常性:sPLA_2-HFは表皮の顆粒層に発現していることを見出した。全身性または皮膚特異的sPLA_2-IIF過剰発現マウスを作出したところ、表皮の過増殖と過分化が顕著であり、顆粒層や角質層に分布する分化マーカーの発現が著しく増加していた。一方、sPLA_2-IIF欠損マウスの皮膚では、加齢に伴い外見的な皮膚異常が顕在化し、組織学的には角質の不全が認められた。また、欠損マウスでは経皮水分蒸散量が有意に増加しており、またバリア脂質形成に重要な要素である角質弱酸性化が消失していた。更に、欠損マウスでは表皮細胞の分化が損なわれていることがわかった。これらの研究成果は、従来機能未知であった二種のsPLA_2アイソザイムの生体内機能を初めて解明したものであり、現在投稿準備中である。