hpprc/llmjp-kaken huggingface dataset:
モバイル機器を活用した魅力ある学習環境インタフェースの検討

本研究では,モバイル機器を活用したe-learning環境における学習支援のためのヒューマンインタフェースの検討を行なうことを目的としている。本年度はモバイル機器を用いた学習活動のうち,文章理解のための「読み」の特性を明らかとするために,特にスクロールの幅の違いが文章内容の理解にどのような影響を及ぼすかについて実験的検討を行なった。パソコンのブラウザ上に,一般的なPDAサイズ枠に合わせてテキストエリアを確保し,適度な難易度と考えられる課題文章を表示させ,ボタンをクリックすることで読み進めることができる。スクロール要因では1ページごとにスクロールするPS条件と1行ごとスクロールするLS条件を用意した。被験者には2つのスクロール条件を異なる2つの課題文章条件(文章要因)と組み合わせて行なわせた。文章内容のリハーサルを妨害させるためのタスクを課した後,課題文章に記載されている5つのキーワードが文章全体のどのあたりに記載されているかを回答させた。スクロール要因と文章要因の二要因分散分析を行なったところ,それぞれの主効果が有意であった(p<.05)。スクロール要因では,PS条件の方がLS条件よりも有意に高い精度でキーワードの位置を回答していることが示された。しかし,文章別で分析すると,一方の課題文章条件でスクロール要因が有意ではなかった。以上の結果より,すべてのケースではないものの,スクロールタイプの違いが「読み」という学習活動に影響を及ぼすことが示された。モバイル機器が学習活動において,補助的ではなく主役として活用されていく状況が増えていくことを踏まえると,スクロールを用いた「読み」の特性を明らかにしていくことは意義があると考えられる。本研究は、モバイル機器の中でも通信機能の使用可能なパームサイズのPDA (Personal Digital Assistants)をはじめ、携帯電話・PHS等を活用した魅力ある学習環境インタフェースの検討を行う。とりわけ、モバイル通信機器特有の限られた情報提示スペースをいかにデザインするか、ヒューマンインタフェースの観点より、学習支援ツールとしてのモバイル機器ヒューマンインタフェース改善の基礎的な研究として位置づけ、実験、調査を通して検討していくこととする。本年度は、モバイル機器の表示、特に文字サイズに着目し、Webページで表示される文字サイズおよび行間の違いによって、学習者の好みや見やすさにどのような影響を及ぼすか検討することとした。Webページ上に、携帯電話ディスプレイ、PDAディスプレイ、パソコンモニタのサイズに合わせたテキストエリアを確保した。そして、5種類の文字サイズ(文字サイズ要因)と3種類の行間(行間要因)を組み合わせた文章をそれぞれのテキストエリアに表示し、被験者に見やすさと好みについて評価させた。テキストエリアサイズ別に文字サイズ要因と行間要因による2要因分散分析を行ったところ、見やすさ、好みいずれについても交互作用が有意であった(p<.05)。これは、見やすさ、好みに対して、一定の規則性を見出せない傾向を意味し、個々の評定平均値に基づいたグラフからも、その評定にある種の規則性は見出すことはできなかった。続いて、見やすさと好みの評価の個人差に着目し評定全体の相関係数を求めたところ、Bartlettの検定では相関の有意性が認められた(p<.01)が、数値的には低かった。さらに、テキストエリアサイズ別に相関係数を求めたところ、見やすさと好みの間に個人内でズレがあることが示された。本研究は,モバイル機器を活用したe-learningコンテンツの学習効果を高めるためのインタフェースの検討を行うことを目的としている。限られた情報呈示スペースのモバイル機器においては,いかに効率的により良くコンテンツを呈示すべきかが非常に重要である。そこで,本年度は呈示されるコンテンツが文字ベースの文章である場合におけるスクロールに着目し,スクロールの違いが学習者の好みや読みやすさにどのような影響を及ぼすかについて検討することとした。特にスクロールの幅や速さに着自し,どのような条件において読みやすいインタフェースとなりうるかを実験的に検討した。パソコンのブラウザ上に,一般的なPDAサイズ枠に合わせてテキストエリアを確保し,文章を表示させ,3種類のスクロール幅要因(1行送り,半ページ送り,全ページ送りの3条件)と3種類の自動スクロール速度要因(遅い,速い,所定位置へのジャンプの3条件)の組み合わせで9種類の評定を行わせた。スクロールタイプ,好み,読みやすさ,幅,速さ,見やすさ,親しみやすさの7項目について回答を求めた。2要因の分散分析を行った結果,スクロールタイプ,好み,読みやすさ,見やすさ,親しみやすさの5項目において,共通する傾向が示された。いずれも交互作用が有意であり,多重比較を行ったところ,半ページ送りにおいて,遅いスクロールの方が所定位置へのジャンプよりも有意に好ましいスクロール速度であることが示された(p<.05)。一方,所定位置へのジャンプにおいて,半ページ送りよりも1行送りの方が有意に好ましいスクロール幅であるという評価が得られた(p<.05)。さらに,速いスクロールにおいて,1行送りの方が,半ページや全ページ送りよりも有意に好ましいスクロール幅であることが示された(p<.05)。

スクロール要因では1ページごとにスクロールするPS条件と1行ごとスクロールするLS条件を用意した。被験者には2つのスクロール条件を異なる2つの課題文章条件(文章要因)と組み合わせて行なわせた。文章内容のリハーサルを妨害させるためのタスクを課した後,課題文章に記載されている5つのキーワードが文章全体のどのあたりに記載されているかを回答させた。スクロール要因と文章要因の二要因分散分析を行なったところ,それぞれの主効果が有意であった(p<.05)。スクロール要因では,PS条件の方がLS条件よりも有意に高い精度でキーワードの位置を回答していることが示された。しかし,文章別で分析すると,一方の課題文章条件でスクロール要因が有意ではなかった。以上の結果より,すべてのケースではないものの,スクロールタイプの違いが「読み」という学習活動に影響を及ぼすことが示された。モバイル機器が学習活動において,補助的ではなく主役として活用されていく状況が増えていくことを踏まえると,スクロールを用いた「読み」の特性を明らかにしていくことは意義があると考えられる。
ICタグを用いた下水管渠の維持管理技術の基本設計

下水管渠内にICタグを設置し、管渠の維持と下水処理の効率化を図りうるようにすると同時に、管渠の生産から廃棄にいたるまでの材料としてのライフサイクル管理を行うためにコンセプトを構築した。管渠の生産から廃棄にいたるまでのライフサイクル管理には、Read OnlyとRead/Write型の400バイト近くのメモリーを有するチップを利用して、タグとすれば、記録用と管理用一時メモリーとして、現在の要求、つまり、生産管理、在庫管理、出荷時管理、施行管理、廃棄管理には十分応えられることを示した。管渠の維持には、管渠の沈下状況、言い換えれば流況の確保のための監視と、管渠本体の維持とがある。流況監視用には、電磁流量型の簡易センサーを配備し、必要事項を計測記憶させ、その後、データを送信できるようにする。運用時には、人工衛星あるいは携帯電話を利用した伝送形式が簡便である。管渠本体の維持・長寿命化には、マイクロリアクターを多数施致し、外部からの電磁波を受信にそれを電源化してアルカリを生産し、管壁の高pHを維持することや別途与えられたブロードバンドの超音波を用いて伝播速度と減衰から状況を把握できるようにすることができる。なお、金属性マンホールからの送信を可能にする電磁波の拘束装置が必要となる。今後、ユビキタス社会の到来にともない、電波の利用が広がり、より便利に、より安価に、インフラストラクチャーの利用と利用時の効率化が可能になっていくものと思われる。本年度の研究成果は以下の通りである。1)既往の特許を調査し、上水道管の漏水検知技術、鋼製マンホールの電波遮蔽を回避するための磁界にバイアスをかける技術について、特許が成立していることを明らかにした。これを受けて、特許に抵触しない方法を考える基礎を作り得た。2)下水管内に設置するICタグの機能を検討した。機能として、管渠特性(製造年月日、出荷年月日、製造工場、製品番号、管種、管長、管径、管材料)を製造工程、出荷時、購入時、工事中、設置後に検出できること、管渠内水流の流速を計測し路上まで受動的に発信できること、管渠内の水流の水質をマイクロリアクターとして分析できること、さらに、管渠内の水流の水質をマイクロリアクターとして調整できることを設定できることを確認した。3)電波法に抵触しない周波数帯を利用することによる路上での検出機能について検討した。深部に設置の場合わが国の規則では問題があることを明らかにした。4)路上で車両を運行しつつ受信する可能性について検討し、40km/secを可能にする問題点について、検討した。その結果、車両側の発信装置をかなり大型にする必要があることが明らかになった。この小型化は、課題である。5)ICタグの耐久性を管渠の材質にそろえるには、かなり厚手のコーティングが必要になると思われたので、素材を検討した。紫外線照射がほとんどないので、通常の高分子で問題ないとの結論に達した。
超イオン導電体の転移温度降下と低励起モード

(1)レーザー照射によって結晶表面近くに多くのフレンケル欠陥が誘起される可能な機構について調べた。レーザー光は局在イオンに直接作用するのではなく,先ず電子-正孔対もしくはエキシトンを作ることに作用し,それらの機構を通じてエネルギーが光からイオン系に輸送され,局在状態から非局在状態に転換する。電場の大きさがE10^5V/cm程度の光照射の下でこれらの効果は観測可能であろう。(2)超イオン相転移の発現機構について微視的に調べた。ハロゲンのp電子と金属のd電子のエネルギーレベルの接近していることが結晶ポテンシャルの他に新たに局在ポテンシャルを形成するための必須条件である。転移に伴う配位数変化はこの新しい局在ミニマムを絶対的なものにするためのイオン占拠の再配置と考えられる。(3)イオンプラズマ・モデルの巨視的見地から,陽イオンの超イオン導電体で観測されている低励起モードの温度依存性,圧力依存性を調べ,温度依存性に関しては実験を定性的に説明した。次に微視的見地から,Hubbard-Beeby理論を格子イオンと可動イオンの2成分系に拡張して,超イオン導電体の集団モードを計算した。Ag_2SのX線の実験データを用いて振動数を計算すると3.5meVの値が得られ,低励起モードの観測値に近いものであった。
分子単結晶における傾斜構造の実現と機能創出

物理的性質が異なる二つの化合物が、固体中で連続的にグラデーション様変化した傾斜構造は生体内や自然界では多く存在している。材料科学分野においてこれまで、傾斜構造によって興味深い機能が見出されている。いずれも、蒸着や化学気相成長で構造を傾斜制御しているが、分子結晶ではボルツマン分布で混合用が支配されるため組成や構造を固定することが困難になる。本提案では、分子性単結晶では実現できていない「傾斜構造」を実現することで、機能性分子性固体における新領域の開拓を目指す。
周期的後流の影響を受ける境界層に対する能動的・受動的遷移制御に関する研究

本研究の目的は、能動的、受動的境界層制御法を用いて、周期的後流の影響を受ける平板および単独翼表面上の境界層の強制遷移の制御を行い、翼列性能の向上を試み、また、そのメカニズムを明らかにすることである。研究成果は以下の項目にまとめられる。1受動的境界層制御下での周期的後流が境界層遷移に与える影響後流発生風洞を使用して周期的後流が平板境界層の遷移に与える影響を熱線流速計により詳細に計測した。この風洞は、回転円盤およびその外周上に取り付けられた円柱からなる後流発生器を絞りノズル出口に設置し、円柱からの後流が下流側テストチャンネル内に設置された供試体に及ぶように設計されている。受動的制御法としては、供試体表面に負の圧力勾配を付加する方法を採用した。ここでの実験の結果、負の圧力勾配の存在により境界層は安定化し、周期的後流による境界層の遷移点は下流側に移動することが確認された。しかし、運動量暑さに基づくレイノルズ数では180220で遷移していることが明らかになった。なお、このことはターボ機械の設計上重要な点である。また、後流内の相対的運動(negative jet)の方向により遷移点が変化することも確認された。2剥離泡に対する周期的後流通過の効果1と同様の装置を用い、鈍頭な物体の前縁近傍に発生する剥離泡に対して、周期的後流の通過がどの様な効果を持つかを、熱線流速計を用いて調べた。その結果、後流の通過直後に剥離泡は短くなり、通過後しばらくして定常状態にほぼ復帰することが確認された。このような剥離泡の周期的な変動は、結果として剥離泡以後の境界層の特性を大きく変化させていることも確かめられた。3能動的制御法に関する数値実験境界層の遷移を遅らせる方法として注目されている弾性壁(Compliant Surface)を物体表面の一部に取り付けたモデルを用いて、数値実験的に弾性壁の効果を明らかにすることを試みた。研究としては、まだ始まったばかりで、弾性壁モデルにはKrammerモデルを用い、流れ場の解析にはポテンシャル流解析法(境界要素法)を用いた。解析では、流れによる弾性壁の動的挙動を精度よく捉えることができた。今後、境界層への影響などを、数値的、実験的に明らかにしていく。
化学療法関連肝障害の外科手術への影響とその病態生理の解明

化学療法関連肝障害モデルとしてラットへOxaliplatinを1mg/kgから5mg/kgの濃度で週2回、2週間、4週間、8週間投与を行った。血液生化学検査では、AST、ALT、ALP、T.Bilに優位差を認めなかった。Oxaliplatinを3mg/kg以上の投与により体重減少を認め、Oxaliplatinの5mg/kg、週2回、4週間投与時のヒアルロン酸値に有意な上昇を認めた。急性期では肝臓は発赤しており、肝組織への免疫細胞の浸潤を認めた。晩期ではネクローシス様になっており繊維化もすすんでおり早期肝障害と晩期合併症の肝障害発症機序が異なると考えられた。このラット肝障害モデルに対して分岐鎖アミノ酸(BCAA)の連日投与を行った。分岐鎖アミノ酸(BCAA)によりヒアルロン酸の上昇が抑制されており、肝障害の軽減傾向が見られた。Oxaliplatinによる肝障害の原因が肝臓の内皮傷害または微小循環傷害と考えられたため、内皮傷害をおこすモノクロタリンを用いた肝障害モデルを用いて分岐鎖アミノ酸(BCAA)の効果についても検討した。モノクロタリンによる肝障害モデルにおいても分岐鎖アミノ酸(BCAA)の連日投与によりヒアルロン酸の上昇を抑制した。分岐鎖アミノ酸(BCAA)の肝障害に対する有効性が示唆された。またヒト肝臓標本における化学療法関連遺伝子の遺伝子解析を行ない、予後に関連する遺伝子群を同定した。本年度は化学療法関連肝障害モデルとしてラットへのOxaliplatin投与による肝障害モデルを作成した。ラットに対してOxaliplatinを1mg/kgから5mg/kgの濃度で週2回、2週間、4週間、8週間投与を行い、濃度および投与期間での肝障害について検討した。このラット肝障害モデルに対してヘパンによる肝障害の抑制について検討したが、ヒアルロン酸に有意差はなく抑制効果は認められなかった。また生存期間についても有意差を認めなかった。次に分岐鎖アミノ酸(BCAA)による有効性ついて検討した。分岐鎖アミノ酸(BCAA)の連日投与によりヒアルロン酸の上昇が抑制されており、肝障害の軽減傾向が見られた。Oxaliplatinによる肝障害の原因が肝臓の内皮傷害または微小循環傷害と考えられたため、内皮傷害をおこすモノクロタリンを用いた肝障害モデルを用いて分岐鎖アミノ酸(BCAA)の効果について検討した。モノクロタリンによる肝障害モデルにおいても分岐鎖アミノ酸(BCAA)の連日投与によりヒアルロン酸の上昇の抑制された。現在、Oxaliplatinによる肝障害モデルへ分岐鎖アミノ酸(BCAA)投与後の肝臓の電子顕微鏡のよる検討およびヒト肝臓標本における化学療法関連肝障害の網羅的遺伝子解析を行っている。化学療法関連肝障害モデルとしてはOxaliplatinによる肝障害モデルを作成した。この肝障害モデルでの濃度、投与期間による肝障害および肝障害以外の有害事象の発生を明らかにした。早期肝障害での抗癌剤投与後の肝障害の経時的推移、晩期肝障害モデルでの抗癌剤の投与回数による肝障害の変化の検討により早期肝障害と晩期合併症の肝障害発症機序の相違を明らかにした。Oxaliplatinによる肝障害でのヒアルロン酸の上昇、分岐鎖アミノ酸(BCAA)の投与による肝障害の軽減傾向を明らかにした。しかし、Oxaliplatin以外の5-FU、CPT-11による化学療法関連肝障害モデルを作成できていず、この検討が不十分であった。またラット早期肝障害、晩期肝障害の肝組織を用いてDNAマクロアレイによる網羅的遺伝子解析が出来ていない。ヒト

肝臓標本における化学療法関連肝障害の網羅的遺伝子解析が途中でありやや遅れていると考えられる。1)化学療法関連肝障害モデルの作成:5-FU、CPT-11による化学療法関連肝障害モデルを作成する。2)化学療法関連肝障害のメカニズムの解明:早期肝障害と晩期肝障害での肝障害発症機序の相違を明らかにしたので、これらの肝障害モデルの網羅的遺伝子解析により関連遺伝子を同定する。同定した遺伝子のsiRNAを用いた機能解析により早期肝障害と晩期肝障害での肝障害発症機序をさらに明らかにする。3)ヒト肝臓標本における化学療法関連肝障害の網羅的遺伝子解析:大腸癌肝転移の切除標本の網羅的遺伝子解析を継続する。同定した肝障害に関連した遺伝子のsiRNAを導入したヒト由来正常肝細胞株に抗癌剤を投与し細胞死などへの影響を検討する。4)化学療法関連肝障害モデルに対する肝切除の検討:ラット肝障害モデルに対して70%肝切除術を行ない、手術への影響を検討する。5)化学療法関連肝障害の予防法の開発:ラット肝障害モデルに対する分岐鎖アミノ酸(BCAA)の作用機序を解明する。肝障害関連遺伝子を標的としたsiRNAの合成費DNAアレイキットの購入費実験動物の購入費
損傷脳の機能回復における経験依存的な神経可塑性のメカニズム

本課題は、損傷した脳に発達脳に見られる高い可塑性を誘導し、損傷脳の機能再生の促進を目指す研究の第1段階であり、まず、大脳皮質視覚野に局所的な損傷を作成し、その後周辺皮質に起こる神経回路の再編成が、視覚刺激や電気刺激などで神経活動を誘発することで影響を受けるかどうかを明らかにすることとした。興奮性神経細胞死は、脳血管障害や外傷性脳障害などの脳損傷によって引き起こされる神経細胞死の基本機構であると考えられている。今回、成熟した大脳皮質(一次視覚野)を興奮性神経毒により損傷し、損傷部位およびその周辺領域の経過について、視覚入力がおよぼす影響を調べた。成熟Long Evans(LE)rat(生後84日から277日、オス)の一次視覚野に、興奮毒性をもつイボテン酸を微量注入した。一部の動物では皮質損傷後、両側の眼球を摘出し視覚入力を除去した。1週間後、動物を潅流固定した後、皮質切片を作成し、損傷領域の細胞構築をニッスル染色により観察した。さらに、隣接する切片について神経活動依存的に発現するZif268の免疫組織化学染色を行い、損傷部分の周辺領域における神経活動の変化についても検討した。眼球摘出群と眼球残存群で損傷領域の最大面積を比較した結果、眼球残存群よりも眼球摘出群の損傷領域の方が大きい傾向にあった。また、損傷周辺領域のZif268の発現を調べると、眼球残存群では皮質2層から6層までの全層で高い発現を示すのに対して、眼球摘出群では発現が減少していた。これらの結果から、眼球残存群では視覚入力により生じる神経活動が損傷の拡大を抑制している可能性が考えられ、視覚入力により生じる損傷領域およびその周辺領域での適切な神経活動が、損傷部位での機能回復に重要であると示唆される。本課題は、損傷した脳に発達脳に見られる高い可塑性を誘導し、損傷脳の機能再生の促進を目指す研究の第1毅階であり、脳損傷後の機能回復と、経験依存的な脳機能の発達に関わる神経活動や機能分子を比較することで、損傷脳と発達脳の可塑性がメカニズムを共有するかどうかを明らかにする。この2種類の経験依存的可塑性がそのメカニズムを共有する可能性はきわめて高く、発達脳での高い可塑性を損傷脳で再現することができれば、回復過程を大きく促進できると考えられる。そこでまず、大脳皮質視覚野に局所的な損傷を作成し、その後周辺皮質に起こる神経回路の再編成が、視覚刺激や電気刺激などで神経活動を誘発することで影響を受けるかどうかを明らかにすることとした。今年度は次のように損傷モデルを確立した。成熟ラットの大脳皮質一次視覚野にイボテン酸を微量注入することで、局所的な皮質損傷を形成した。神経細胞の損傷程度はNissl染色とMAP2免疫染色により評価した。注入量をコントロールすることで、約1mmのの皮質領域を安定して損傷することができた。この時、Nissl染色による細胞脱落の範囲より広範囲でMAP2染色性の低下が観察された。このことは、細胞脱落にいたらずともある程度のダメージを受けている細胞が損傷部位周辺に相当数存在することを示す。さらに、より現実的な損傷モデルとして、皮質の圧迫損傷のモデルを開発しつつある。これは皮質に直接定量的なインパクトを与えることで、再現性の高い損傷を形成するものである。最近我々は、視神経の部分損傷による視機能の低下が、損傷直後に網膜に電気刺激を与えることで防止できることを見出した(Miyake et al.2007)。この電気刺激の効果は、損傷により細胞死に至る過程にある細胞への保護作用と考えられることから、皮質損傷にも応用できる可能性が高い。今後は、化学損傷モデルで皮質に直接電気刺激を与え、MAP2染色性が低下した細胞のように、ダメージを受けているが脱落していない細胞への保護効果を検証する予定である。

これらの結果から、眼球残存群では視覚入力により生じる神経活動が損傷の拡大を抑制している可能性が考えられ、視覚入力により生じる損傷領域およびその周辺領域での適切な神経活動が、損傷部位での機能回復に重要であると示唆される。
震源域における地盤と基礎と重要生産・社会基盤構造物の応答評価とその予測法

震源域での重要生産・社会基盤構造物の高精度な耐震設計・診断法の確立を目指し,断層永久変位を含む断層近傍の特異な地震動を受ける震源域の構造物の3次元非線形応答解析法を開発した.本解析法では,震源域の地震動計算から基礎・上部構造物全体系の非線形応答解析の全てが応力・歪レベルで一貫して取り扱えるミクロモデルを開発した.試算例から,地盤と基礎の3次元非線形相互作用並びに震源域での地震動の空間分布特性の上部構造物に与える影響が大きいことを定量的に示した.震源域での重要生産・社会基盤構造物の高精度な耐震設計・診断法の確立を目指し,断層永久変位を含む断層近傍の特異な地震動を受ける震源域の構造物の3次元非線形応答解析法を開発した.本解析法では,震源域の地震動計算から基礎・上部構造物全体系の非線形応答解析の全てが応力・歪レベルで一貫して取り扱えるミクロモデルを開発した.試算例から,地盤と基礎の3次元非線形相互作用並びに震源域での地震動の空間分布特性の上部構造物に与える影響が大きいことを定量的に示した.震源断層近傍では、震源断層の破壊伝播特性、表層地盤特性に影響されて構造物基礎への入力地震動が空間的・時間的に大きく変動するため、震源断層・表層地盤・基礎・構造物系を一体として捉えた解析席モデルを構築し、構造物の3次元非線形応答挙動を評価する必要がある。本年度は、以上のような考え方を具体的に示すために、震源断層近傍の橋梁とガスホルダー・パイプライン、地中パイプラインの3次元非線形応答挙動を調べ、以下のような結論を論文として公表した。(1)橋梁や地中パイプラインのように多地点で地盤に支えられる構造物の応答は、構造物に入射される地震動の空間的・時間的変動に大きく作用される応答となり、震源断層の破壊伝播特性、表層地盤特性を組み込んだ一体的な解析モデルによる応答評価が必要となる。(2)ガスホルダーのような生産施設では、地震動の空間的変動特性よりも、杭、地盤の応答と基礎・上部構造物の動的非線形相互作用を考慮した3次元非線形応答挙動の評価が重要となる。(3)上記(1)と(2)のような解析的モデルによる検討とともに、表層地盤の振動特性を考慮し簡便にかつ高精度に地震動を推定する方法を開発し、福岡県や宮崎県の地震動記録を用いて、方法の検証を行い、成果を公表した。震源域では、振幅・振動数特性並びに位相特性の違う地震波があらゆる方向から伝播し、基礎を通じて構造物に入射されるため、震源から地盤・基礎・構造物系を一体として捉えて基礎・構造物の非線形応答挙動を分析しなければならない。現状では、震源から構造物に至る全体系を線形系モデルと仮定する場合には、全体系の地震応答挙動を正確に計算できる。しかし、非線形系としての取り扱いが必要となる構造物基礎周辺地盤から基礎・構造物系の応答を組み込んだ震源から構造物に至る全体系の3次元非線形応答挙動に関する合理的評価方法とその予測法は確立されていない。したがって、震源断層近傍では、震源断層の破壊伝播特性、表層地盤特性に影響されて構造物基礎への入力地震動が空間的・時間的に大きく変動するため、震源断層・表層地盤・基礎・構造物系を一体として捉えた解析席モデルを構築し、構造物の3次元非線形応答挙動を評価する必要がある。本年度は、以上のような考え方を具体的に示すために、表層地盤の各層の厚さと弾性定数を地表面の振動荷重による弾性波動を使って推定する方法と常時微動と近傍の強震記録を利用して表層地盤の震動特性を考慮した地震動の推定法を開発し、震源断層近傍の永久変位を含む地震動による橋梁の3次元非線形応答挙動を調べ、以下のような結論を論文として公表した。(1)震源断層近傍の橋梁の位置と断層を横断する橋梁等によって非線形応答特性が大きく異なり、震源断層上端の深さと橋梁の位置と断層の幾何学的位置が大きな要因であることわかった。(2)表層地盤の厚さと弾性定数を弾性波動を使って推定する方法の有効性を数値計算法により確認した。(3)地盤の数理モデルによる地震動の推定法とは別に、常時微動と近傍の強震記録を利用して表層地盤の震動特性を考慮した地震動の推定法の有効性を観測記録から検証した。したがって、震源断層・地盤・基礎・構造物系を一体化した解析モデルを構築し、その3次元非線形応答挙動の評価が必要である。本年度は、2000年から2008年間に起きた9個の被害地震の震源域での観測地震動記録から震源域の実地震動特性をモデル化し、上路式鋼アーチ橋の非線形応答挙動への影響を調べた。

また、震源域での断層による地盤の永久変位を含む地震動の計算方法の改良を行い、完全な剛性行列による地震動計算法の定式化に成功し、逆断層による上路式鋼トラス橋の3次元非線形応答挙動を調べ、以下のような結論を論文として公表した。(1)震源域の実地震動特性のモデル化と実地震動の位相波から、地震動上下成分と水平成分を推定する方法を提案し、震源域では上路式鋼アーチ橋の非線形応答挙動への上下動の影響が大きいことを示した。(2)無限弾性体の剛性行列と震源断層から放射される地震波変位の2つ物理量から震源断層による永久変位を含む水平成層地盤の地震動を計算するという完全な剛性行列による地震動計算法の定式化とその検証を行った。(3)逆断層では表層地盤の隆起や沈下といった地盤の上下成分の永久変位のため上路式鋼トラス橋の3次元非線形応答挙動は横ずれ断層とは大きく異なり、地震動上下動成分の影響が大きいことを明らかにした。
沖縄海域に生息する加害刺胞動物イソギンチャク類に関する研究

沖縄諸島海域に生息し、激しい刺傷被害を引き起こすことが知られているイソギンチャク類ウンバチイソギンチャク2種について、健康被害の実態についての疫学調査を行うとともに、タンパク質毒を分離・精製して、化学的性状を解明し、単離された毒素群の作用機序を探り、刺傷被害時における効果的な治療法開発の基礎となる知見を蓄積することを目的として研究を行ってきた。まず、疫学調査については、ウンバチイソギンチャク類自体の生息数が調査開始時より沖縄海域では年々減少し、今では一部の地域を除き、ほとんど見られなくなったこともあって、現在ではその健康被害はほとんど発生することはなくなった。上述のように、当該イソギンチャク類の激減により、ほとんど入手できなくなり、繰越し申請を行い承認されたわけであるが、今回も予想以上にサンプルの確保が困難であり、十分な実験はできなかった。これまでのところ、(1)フサウンバチイソギンチャクの刺胞球が酢酸により酢酸により毒素が失活すること、(2)その毒素は透析・限外ろ過等により、活性が10分の1になること、(3)分子量が20Kdaの塩基性タンパクは、赤血球溶血試験および競合阻害試験により、溶血活性が認められたこと、(4)N末端アミノ酸配列では、その遺伝子では他のイソギンチャク溶血毒遺伝子と平均40%の相同性が見られ、予測されるアミノ酸配列も平均56%の相同性が認められること、(5)特にトリプトファンリッチな領域は保存性が高く、溶血活性に強く関わっているものと推測されたこと、(6)新規と思われる4種類のタンパク毒のうち、120kDaのタンパクは強い致死性を示し、また50kDaのものは溶血活性を確認されたことなどの成果が挙げられる。現在さらに毒成分の活性機能と分子特性を解析中である。沖縄諸島海域に生息し、激しい刺傷被害を引き起こすことが知られているイソギンチャク類ウンバチイソギンチャク2種及びハナブサイソギンチャクについて、健康被害の実態についての疫学調査を行うとともに、タンパク質毒を分離・精製して、化学的性状を解明し、単離された毒素群の作用機序を探り、刺傷被害時における効果的な治療法開発の基礎となる知見を蓄積することを目的として研究を行った。疫学調査では、これまでの県の報告をまとめ、平成10年度から平成17年度の8年間に海洋危険生物による被害件数は2500件近くにのぼり、ハブクラゲによるものは半数近くを占めるが、イソギンチャク類による被害は43件(1.8%)と少なかった。うち12件の被害のあったウンバチによる事例は各地でみられ、その多くが軽・中等症であったが、中には腎不全を起こすような重症例も認められた。ハナブサによるものはそれ程多くはなく、受傷しても軽症ですむ例がほとんどであった。生息域に蘭しては、ウンバチは近年殆んど姿を見かけることが少なくなったが、最近になって慶良間諸島、奄美大島海域で生息が確認され、再び分布が広がる気配がある。また、ハナブサに関しては、本島各地の浅海の砂地に生息が認められた。次にタンパク質毒については、ハナブサの頂球にある刺胞から粗毒を抽出し、その活性を調べたところ、ウンバチのような溶血活性は認められなかった。以前の報告で、ウンバチイソギンチャク類の毒は溶血活性を持ち、その溶血毒は主に分子量が20KDaの塩基性タンパクであることが明らかにされたが、今回それ以外に、ウンバチにおいて、新規と思われる4種類のタンパク毒が見出された。その中の120kDaのタンパクは強い致死性を示し、また50kDaのものは溶血活性を示した。

現在さらに毒成分の活性機能と分子特性を解析中である。沖縄諸島海域に生息し、激しい刺傷被害を引き起こすことが知られているイソギンチャク類ウンバチイソギンチャク2種について、健康被害の実態についての疫学調査を行うとともに、タンパク質毒を分離・精製して、化学的性状を解明し、単離された毒素群の作用機序を探り、刺傷被害時における効果的な治療法開発の基礎となる知見を蓄積することを目的として研究を行ってきた。まず、疫学調査については、ウンバチイソギンチャク類自体の生息数が調査開始時より沖縄海域では年々減少し、今では一部の地域を除き、ほとんど見られなくなったこともあって、現在ではその健康被害はほとんど発生することはなくなった。上述のように、当該イソギンチャク類の激減により、ほとんど入手できなくなり、繰越し申請を行い承認されたわけであるが、今回も予想以上にサンプルの確保が困難であり、十分な実験はできなかった。これまでのところ、(1)フサウンバチイソギンチャクの刺胞球が酢酸により毒素が失活すること、(2)その毒素は透析・限外ろ過等により、活性が10分の1になること、(3)分子量が20Kdaの塩基性タンパクは、赤血球溶血試験および競合阻害試験により、溶血活性が認められたこと、(4)N末端アミノ酸配列で、その遺伝子では他のイソギンチャク溶血毒遺伝子と平均46%の相同性が見られ、予測されるアミノ酸配列も平均56%の相同性が認められること、(5)特にトリプトファンリッチな領域は保存性が高く、溶血活性に強く関わっているものと推測されたこと、(6)新規と思われる4種類のタンパク毒のうち、120kDaのタンパクは強い致死性を示し、また50kDaのものは溶血活性を確認されたことなどの成果が挙げられる。
器官再生への応用を目指したG蛋白共役受容体シグナルの研究

G蛋白シグナルの役割を再生医学に応用するため特に発生過程、血管新生での機能解析に勤めた。これに関連して以下の結果を得た。1、G蛋白シグナル共役受容体のうちGiシグナルを網羅的に阻害するため百日咳毒素をCrerecombinase依存的に発現するマウスを開発して血管系、神経系等での解析を行った。血管内皮ではとくに心内膜の間葉化にGiシグナルが重要である事を見出した。また神経系では神経管の閉鎖およびニューロンの移動にCXCR4以外にも関与する受容体があることを明らかにした。2、RhoファミリーのうちRhoJが内皮細胞の形態変化に重要であり血管新生に関与する事をトランスジェニック、ノックアウトマウスの解析から明らかにした。1)内皮特異的Gi阻害マウスの解析ROSA26遺伝子座よりCreリコンビナーゼ依存的にG蛋白シグナルを阻害する百日咳毒素トランスジンを発現するマウスを血管内皮特異的Tie-2Creマウスと掛け合わせた。胎生期致死の表現型を確認した。血液細胞に特異的なVav-iCreとの掛け合わせでは出血など血管系の障害を認めなかったので血管系の障害により胎生期致死が起こっていると考えている。2)内皮細胞間葉化の培養系の整備マウス内皮細胞株F2細胞を低血清濃度でTGFbeta刺激して培養すると4-5日目に間葉化の指標となる平滑筋型アクチンが陽性となることを認めた。TGFbetaに対する反応性、GPCRシグナルとの関係をより定量的に解析するためリポーターコンストラクトの使用を計画している。内皮細胞は一般にトランスフェクションが困難であるがF2細胞に対しては40-50%の一過性発現を得る方法を至適化できている。網羅的にGPCR,TGFbetaシグナルに伴う遺伝子発現変化を検討する刺激条件等をレポーターアッセイで決める実験を進めている。3)SIP欠損ES細胞の作製共同研究者からマウスを譲渡され施設内へ搬入した。施設規定による人工授精によるクリーニングの過程でダブルノックアウトがダブルヘテロとなったため導入後ダブルノックアウト-コンデイショナルーとなるように掛け合わせし直した。ES細胞作製に充分量の受精卵、ブラストシストを得るために掛け合わせを行っている。Giシグナルの血管発生に置ける役割の解明を目的としている。H21年度はGiシグナルを血管内皮細胞特異的に阻害するマウスを解析しその結果心内膜の間葉化にGiシグナルが重要であるとの知見を得た。内皮の間葉化を解析する目的で試験管内で内皮細胞の間葉化を観察できる系を確立した。すなわち内皮細胞株F2細胞を低血清濃度で培養しつつTGFベータで刺激することで20-30%の細胞が7日後に間葉系のマーカーを発現した。内皮細胞間葉化に重要でかつGiシグナルの下流にある遺伝子を検索するためアレイ解析を行い上記培養系でTGFベータあるいはGiシグナルの強力なアゴニストであるS1P(スフィンゴシンフォスフェイト)に反応する遺伝子を検索した。TGFベータに反応してTGFベータシグナルの調節因子の他いくつかの筋肉、間葉系の遺伝子が誘導されるのを認めた。S1P刺激に対しては6時間後の解析ではほとんどの遺伝子に変化がなく1-2時間で再度解析するなどの検討が必要と考える。ES細胞の内皮分化については分化誘導の培養条件の整備に努めた。とくに一旦Flk-1陽性に誘導した細胞の挙動を無血清培養下で観察できる事が可能になり今後、種々のG蛋白受容体アゴニストをテストする上でよいバックグラウンドになる。最近、リガンドが明らかになった内皮細胞に発現している受容体が2-3ありこれらのリガンドをFlk-1陽性細胞でテストしたい。S1P欠損ESについては十分な数のマウスを確保したので最近可能になって来ているMEK,GSK3阻害剤を用いた方法も導入して確立する予定である。G蛋白シグナルの血管内皮細胞に置ける機能の解明を目的として研究を進めた。ES細胞からの内皮分化におけるSIPの役割を解析するためSIP合成酵素であるSpk1,2のダブルノックアウトESの樹立を試みた。該当するマウスは得られているがSpk2欠損メスが妊娠効率が悪いため現在のところ樹立にはいたっていない。G蛋白シグナルに関わる内皮特異的なsmallG蛋白としてRhoJの機能解析を行った。RhoJはcdc42ファミリーであり細胞突起の形成を促進すると報告されていたが、内皮細胞特異的に強発現させられるマウスの系統を開発しその表現型を検討した。RhoJを強発現した内皮細胞は形態的に縮小し細胞突起の形成はむしろ阻害された。胎生初期からRhoJを内皮に強発現させると胎生致死の表現型がしばしば見られる事からこの細胞形態変化は内皮細胞に機能的にも影響していると考えた。

RhoJのノックアウトマウスも完成し解析をすすめている。現在まで胎生致死に至るような重度の表現型は認めていないが内皮細胞での重要性は示唆されるので成体での病態生理学的な意義を検討する予定である。またノックアウトalleleに挿入したGFPが発現のモニターに十分使えることが判明した。血管内皮とともにかなり純化した骨髄造血幹細胞にもRhoJは高発現しており幹細胞の他のマーカーとの関連や造血細胞の動態も解析できる基盤ができた。他に作製を予定していたP2Y5受容体ノックアウトはヒトの欠損型遺伝子変異で皮膚に症状があるが血管系の発生には問題がない事が報告されたので作製を中止した。
ANGPTL8機能異常による冠動脈疾患進展の機序解明と制御

ANGPTL8はマウスにおける膵β細胞増殖作用の報告から糖代謝への影響が注目されたが,元々はリポ蛋白リパーゼ(LPL)の活性を阻害する脂質代謝の重要分子である.ANGPTL8機能低下型変異であるR59Wは白人に比較して日本人に多いが,LPL活性正常群において機能低下型R59WはLPL活性亢進を介するHDL-C上昇だけではなく,血糖およびHbA1c低値に関連し,冠動脈造影において動脈硬化症進展がより軽症であった.さらに平均11年経過観察したコホートでは,変異保持者かつ観察開始時のLPL活性値が低い群はHbA1cの上昇が有意に高かった.ANGPTL8 (Betatrophin)は近年膵β細胞増殖作用が確認され新規糖尿病治療薬として期待されているが,同時に制御している脂質代謝での機能を含めヒトでの重要性は未確立である.ベータトロフィンはリポ蛋白リパーゼ(LPL)の活性を阻害することから別名Lipasin(Lipase inhibitor)と呼ばれるが,LPLの活性制御がベータトロフィンの作用として脂質代謝のみに影響するのか,あるいは糖代謝にも影響するのかは不明である.我々は脂質異常症患者および健康人を対象として機能低下型変異であるR59Wが,脂質代謝および糖代謝,さらに冠動脈硬化症に及ぼす影響について,ヘパリン負荷LPL活性との関連を検討した.その結果LPL活性正常群においては機能低下型R59WはLPL活性亢進を介するHDL-C上昇だけではなく,血糖およびHbA1c低値に関連していた.さらに機能低下型変異は冠動脈造影において冠動脈硬化症進展がより軽症であった.その一方LPL活性低下群においてはこの様な好ましい効果は得られず,逆にHDL-C低下,血糖およびHbA1c高値,さらにブドウ糖負荷試験におけるインスリン分泌能の低下に関連が見られ,LPL活性がベータトロフィン機能全体において重要な役割がある可能性を見いだした.この成果はAmerican Heart Association Scientific Sessions 2014(米国シカゴ)において報告した.ANGPTL8 (Betatrophin)はマウスにおける膵β細胞増殖作用が報告され新規糖尿病治療薬として期待されているが,リポ蛋白リパーゼ(LPL)の活性を阻害することから別名Lipasin(Lipase inhibitor)とも呼ばれており脂質代謝においても重要な作用がある.ヒトにおいてANGPTL8が抗糖尿病的であるのかは議論のあるところであるが,糖代謝と脂質代謝をまたぐ重要な分子である可能性がある.LPLの活性制御がベータトロフィンの作用として脂質代謝のみに影響するのか,あるいは糖代謝にも影響するのかは不明である.我々は205例のブドウ糖負荷試験をおこなった症例を平均11年経過観察した.観察開始時点で糖尿病が無かった症例で,ANGPTL8の機能低下型変異であるR54W変異保持者において,観察開始時のLPL活性値が低い郡においてHbA1cの上昇が有意に高かった.これは観察開始時の肥満度や空腹時血糖,HbA1c値とは独立した予測因子となることを見いだした.また糖代謝と脂質代謝の関連では家族性高コレステロール血症(FH)が注目されるが,このコホートにおいてFHの糖尿病新規発症は,非FHにくらべて有意に少ない結果であった.血中のANGPTL8濃度はFHの方が低く,その解釈にはさらなる検討が必要と思われる.この成果はAmerican Heart Association Scientific Sessions 2015(米国・オーランド)において報告した.概ね研究は順調に進展しているといえる.ANGPTLはマウスにおける膵β細胞増殖作用の報告から糖代謝への影響が注目されたが,元々はリポ蛋白リパーゼ(LPL)の活性を阻害する別名Lipasin(Lipase inhibitor)であり,同じファミリーのANGPTL3/4とともに脂質代謝の重要分子である.膵β細胞増殖作用自体は2016年に否定されたが,脂質・糖質代謝研究をつなぐ分子として依然重要である.LPLはTG水解し脂肪酸を細胞に提供する鍵であり,LPL完全欠損マウスは栄養利用障害で致死,欠損ヘテロマウスは糖代謝障害をきたす.我々は機能低下型変異R59Wの脂質・糖代謝,冠動脈硬化症への影響について,ヘパリン負荷LPL活性との関連を検討した.その結果LPL活性正常群ではR59WはLPL活性亢進を介するHDL-C上昇,血糖およびHbA1c低値に関連,冠動脈造影において冠動脈硬化症進展がより軽症であった.一方LPL活性低下群においてはこの様な好ましい効果は得られず,逆にHDL-C低下,血糖およびHbA1c高値,さらにブドウ糖負荷試験におけるインスリン分泌能の低下に関連が見られた.この成果は米国心臓病会議(シカゴ)において報告した.さらに我々はブドウ糖負荷試験後平均11年経過観察したコホートで開始時非DM症例の検討で,R54W変異保持者で観察開始時のLPL活性値が低い群ではHbA1cの上昇が有意に高かった.これは観察開始時の肥満度や空腹時血糖,HbA1c値とは独立した予測因子であった.また糖代謝と脂質代謝の関連では家族性高コレステロール血症(FH)が注目されるが,このコホートにおいてFHの糖尿病新規発症は,非FHにくらべて有意に少ない結果であった.血中のANGPTL8濃度はFHの方が低く,その解釈にはさらなる検討が必要と思われる.この成果は米国心臓病会議(オーランド)において報告した.これらの成果は論文化の予定である.

ANGPTL8はマウスにおける膵β細胞増殖作用の報告から糖代謝への影響が注目されたが,元々はリポ蛋白リパーゼ(LPL)の活性を阻害する脂質代謝の重要分子である.ANGPTL8機能低下型変異であるR59Wは白人に比較して日本人に多いが,LPL活性正常群において機能低下型R59WはLPL活性亢進を介するHDL-C上昇だけではなく,血糖およびHbA1c低値に関連し,冠動脈造影において動脈硬化症進展がより軽症であった.さらに平均11年経過観察したコホートでは,変異保持者かつ観察開始時のLPL活性値が低い群はHbA1cの上昇が有意に高かった.当該遺伝子の解析は予定通り進行しており,また薬物療法による影響の研究についても概ね予定通り進行している.薬物療法においてANGPTL8の影響を調べる研究を進めており,その結果が得られると期待される.特に近年は高脂血症治療薬において糖尿病の新規発症リスクが高まるとする報告が注目されているが,そのメカニズムには不明な点も多く,その解明の一部に寄与することが期待されている.脂質代謝今年度は予定通り薬物療法による当該分子の働きを明らかにしていく予定である.脂質治療薬が糖代謝に与える影響については昨今非常に注目されているところであり,有用な知見を得ることが期待できる.概ね予定通りであったが,解析検体の一部は少数だが次年度に持ち越して解析して有効に使用する予定である.解析予定の臨床サンプル採取の一部が,年度をまたいだため解析が次年度になったため.昨年度に生じた残額については今年度において小数の持ち越し検体の解析にあて有効に使用させていただく計画である.年度をまたいだサンプル数は少数であり,次年度の解析は予定通り施行可能である.
炎症反応と低酸素応答を調節するバイオプローブの作用機序と情報伝達の分子基盤の解明

4-Hydroxypanduratin Aとisopanduratin AがTNF-αによって誘導されるICAM-1の発現、NF-κBサブユニットp65の核移行、及びIκBαのリン酸化とプロテアソーム分解を阻害することを見出した。これらの結果から、4-hydroxypanduratin Aとisopanduratin AはTNF-αで誘導されるNF-κBシグナル伝達経路を阻害することが明らかになった。五環性トリテルペノイドの一つであるasiaticacidはICAM-1の低分子量化を誘導し、その糖鎖構造を高マンノース型に変換した。さらに、asiaticacidは、ICAM-1の細胞表面への発現を遅延させ、ICAM-1と小胞体マーカーcalnexinとの共局在を増加させた。したがって、asiatic acidは小胞体でのICAM-1の糖鎖修飾や小胞体からゴルジ体へのICAM-1の輸送に作用していることが明らかになった。炎症性サイトカインで誘導されるICAM-1の発現に対するkujigamberol誘導体の作用を検討した。細胞生存率に影響しない濃度において、kujigamberol BがICAM-1の低分子量化を誘導するが、kujiol Aにはその作用がないことが明らかになった。アスコルビン酸は、プロリン水酸化酵素の補因子である。アスコルビン酸が4-O-methylascochlorinによって誘導されるHIF-1αの蓄積、HIF-1αの転写活性の亢進、及びHIF-1αのプロリン564残基の水酸化の阻害を抑制することを見出した。一方、4-O-methylascochlorinは細胞内のアスコルビン酸濃度を少し減少させた。以上の結果から、4-O-methylascochlorinはおもにHIF-1αのプロリン水酸化のプロセスに作用してい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。Kujigamberolは、岩手県久慈産琥珀から単離された小分子化合物である。ヒト臍帯静脈内皮細胞human umbilical vein endothelial cells(HUVEC)をkujigamberolで前処理した後、interleukin-1αで処理した。Kujigamberolはintercellular adhesion molecule 1 (ICAM-1)の低分子量化を誘導したが、ICAM-1の細胞表面の発現を抑制しなかった。一方、kujigamberolは、vascular cell adhesion molecule 1やE-selectinの発現量を低下させたが、それらの低分子量化を誘導しなかった。Kujigamberolで処理した細胞のICAM-1は、castanospermineや1-deoxymannojirimycinで処理した細胞のICAM-1と同程度の分子量を示した。Kujigamberolは、タチナタマメ由来のα-マンノシダーゼに対する阻害活性を示さなかったが、酵母由来のα-グルコシダーゼに対して部分的な阻害活性を示した。以上の結果から、kujigamberolはHUVECの糖タンパク質のプロセシングに作用するが、その作用は糖タンパク質によって異なることが明らかになった。4-O-methylascochlorinは、HIF-1αのプロリン水酸化を阻害した。Hypoxia response element (HRE)応答性のルシフェラーゼレポーターを構築し、ヒト繊維肉腫HT-1080細胞にトランスフェクトした。4-O-methylascochlorinは、HRE応答性ルシフェラーゼ活性を顕著に亢進した。さらに、プロリルヒドロキシラーゼPHD2を一過的に発現させたHT-1080細胞において、4-O-methylascochlorinで処理すると、PHD2とHIF-1αの分子間相互作用が観察された。以上の結果から、4-O-methylascochlorinは、HIF-1αのプロリン水酸化を阻害することによって、HRE応答性遺伝子の転写活性化だけでなく、HIF-1αとPHD2の相互作用を安定化する作用も有することが明らかになった。本年度は、おもに炎症性サイトカインの情報伝達や遺伝子発現に対する小分子化合物の作用機序、及び低酸素誘導因子の情報伝達に対する4-O-methylascochlorinの作用機序の解析を行った。Kujigamberol、4-O-methylaschochlorin、allantopyrone A、五環性トリテルペノイドの作用機序について有意義な研究成果が得られ、論文発表と学会発表を行った。Tumor necrosis factor α(TNF-α)は、TNFレセプター1へのアダプタータンパク質TRADD、RIP1、TRAF2の動員を誘導する。ヒト肺がん腫A549細胞において、allantopyrone Aは、TNFレセプター1へのTRADD、RIP1、TRAF2の動員を阻害した。さらに、ヒト胎児腎HEK293T細胞において、allantopyrone Aは、TNFレセプター1の細胞外ドメインの架橋を誘導した。以上の結果から、allantopyrone Aは、TNFレセプター1の細胞外のcysteine-rich domainに結合し、架橋することによって、TNF-αによるシグナル伝達経路を阻害することが示唆された。Lymphotoxin β(LTβ)は、非古典的nuclear factor κB (NF-κB)シグナル伝達経路を活性化する。LTβによって活性化されるNF-κB応答性ルシフェラーゼ活性とNF-κB標的遺伝子であるICAM-1のmRNA発現に対するオイデスマン誘導体の影響を検討したところ、α-ブロモケトンやα,β-不飽和カルボニル基を有するオイデスマン誘導体が阻害活性を示した。

さらに、α-ブロモケトンを有するオイデスマン誘導体は、単一のα,β-不飽和カルボニル基を有するオイデスマン誘導体に比較して、NF-κBサブユニットRelBの核移行を強く阻害することが明らかになった。TNF-α及びinterleukin-1αによって誘導されるICAM-1の発現をアミノアクリジン誘導体の一つであるキナクリンが阻害することを見出した。キナクリンは、TNF-αによって誘導されるNF-κBサブユニットRelAのリン酸化及び核移行を阻害しなかったが、ICAM-1プロモーターへのRelAの結合を顕著に阻害した。さらに、キナクリンはTNF-α及びFasリガンドに対するA549細胞の感受性を増強すること、並びに抗アポトーシスタンパク質c-FLIPとMcl-1の発現を阻害することを見出した。本年度は、炎症性サイトカインの情報伝達と遺伝子発現、並びに低酸素誘導因子の情報伝達に対する小分子化合物の作用機序を解析した。Allantopyrone A、オイデスマン誘導体、キナクリン、アシアチン酸、panduratin誘導体等の作用機序に関する研究成果が得られ、論文発表と学会発表を行なった。4-Hydroxypanduratin Aとisopanduratin AがTNF-αによって誘導されるICAM-1の発現、NF-κBサブユニットp65の核移行、及びIκBαのリン酸化とプロテアソーム分解を阻害することを見出した。これらの結果から、4-hydroxypanduratin Aとisopanduratin AはTNF-αで誘導されるNF-κBシグナル伝達経路を阻害することが明らかになった。五環性トリテルペノイドの一つであるasiaticacidはICAM-1の低分子量化を誘導し、その糖鎖構造を高マンノース型に変換した。さらに、asiaticacidは、ICAM-1の細胞表面への発現を遅延させ、ICAM-1と小胞体マーカーcalnexinとの共局在を増加させた。したがって、asiatic acidは小胞体でのICAM-1の糖鎖修飾や小胞体からゴルジ体へのICAM-1の輸送に作用していることが明らかになった。炎症性サイトカインで誘導されるICAM-1の発現に対するkujigamberol誘導体の作用を検討した。細胞生存率に影響しない濃度において、kujigamberol BがICAM-1の低分子量化を誘導するが、kujiol Aにはその作用がないことが明らかになった。アスコルビン酸は、プロリン水酸化酵素の補因子である。アスコルビン酸が4-O-methylascochlorinによって誘導されるHIF-1αの蓄積、HIF-1αの転写活性の亢進、及びHIF-1αのプロリン564残基の水酸化の阻害を抑制することを見出した。
血管平滑筋ミオシン重鎖のアイソフォ-ムとその発現に関する研究

永井らはすでに平滑筋ミオシン重鎖(MHC)に2種類のアイソフォ-ムが存在することをcDNAクロ-ニングにより明らかにした。本年度の研究では、まずこれらのMHCアイソフォ-ムに対する特異抗体を推測されるアミノ酸配列をもとに合成したペプチドより作製した。次にこれらの特異抗体とcDNAプロ-ブを用いて、血管平滑筋におけるMHCアイソフォ-ムの発現をmRNA、蛋白、組織学的レベルで検討した。アダルトの血管ではcDNAクロ-ンSMHC40に対応するmRNAはSM1、SMHC29mRNAはSM2と呼ばれているMHCに蛋白合成されることがイムノブロット法により示された。一方発する過程の大動脈では、SM1は胎児期より一貫して発現しているが、SM2は新生児期以降遅れて発現することが、mRNAと組織レベルで示された。しかし蛋白レベル(SDS-PAGE)では胎児期血管平滑筋に特有の第三のMHCアイソフォ-ムが存在することが明らかになった。以上の結果は血管平滑筋が発生分化とともに形質変換を行うという最初の報告である。とりわけ収縮蛋白MHCが3種類のアイソフォ-ムとして存在し、その発現を変換させるという事実は、血管の収縮機構だけでなく、動脈硬化発症に伴う平滑筋の増殖を細胞分子レベルで解明する上で重要な知見である。