hpprc/llmjp-kaken huggingface dataset:
運動部活動への参加による時間的展望の獲得に関する研究-ライフスキルに注目して-

本研究の目的は,運動部活動への参加を通じて形成されたライフスキルに対する信念を基に,生徒が時間的展望を獲得できるプログラムを開発し実践することであった。その内本年度は,1)これまでの研究期間内に明らかにしてきた成果をまとめ,国内外に広く公表する,2)諸外国におけるスポーツ活動への参加とライフスキルの獲得に関する先行研究の検討する,ことが活動の中心となった。昨年度は,研究初年度に行った調査研究の結果構築された仮説モデルに基づき,実際に運動部活動場面に介入した実践研究を行った。そこで研究成果については,研究初年度からの成果を体系的にまとめた上で,ヨーロッパスポーツ心理学会及び日本スポーツ心理学会で発表を行った。また,日本スポーツ心理学会では,アスリートを対象としたライフスキル研究に関するシンポジウムに指定討論者として参加し,今後の研究の方向性について言及した。さらに,運動部活動を対象とした実践研究の成果については,研究紀要において紹介した。他方,北米を中心に実施されている,スポーツ活動への参加を通じたライフスキル獲得に関する研究成果についてもまとめた。その結果,1)理論的背景を有する介入実践を伴う実証的研究,2)スポーツ経験の実質的な内容を扱う研究,3)ライフスキルの獲得と関係する心理的側面を変数として扱う研究,が求められていることが明らかになった。本年度までの研究により,運動部活動への参加を通じた時間的展望の獲得は,1)実体験や部活動経験の振り返りを通じたライフスキルに対する信念の形成,2)ライフスキルに対する信念に基づいた運動部活動経験の肯定的解釈,を通じて行われることが明らかにされた。今後はライフスキルの獲得も含め,運動部活動の指導現場で実施可能な方法について,より具体的な事例の提供が求められよう。本研究の目的は,運動部活動への参加を通じて形成したライフスキルに対する信念を基に,生徒が時間的展望を獲得できるプログラムを開発し実践することである。その内本年度は,1)運動部活動に参加している生徒のライフスキルに対する信念の形成過程,2)時間的展望の獲得とライフスキルに対する信念の関係,を明らかにするために調査を行った。まず,大学生を対象に,ライフスキルに対する信念の強さを測定するための複数回の調査を行い,ライフスキル信念尺度を作成した。そして,当該尺度及び時間的展望に関する尺度を用い,入学直後の大学生を対象に高校時の運動部活動に関する調査を実施した。その結果,1)ライフスキルに対する信念の形成には,指導者や上級生の影響よりも,実体験や自らの体験を洞察することの方が相対的に強い影響を持つこと,2)ライフスキルに対する信念は運動部活動の肯定的解釈を通して,時間的展望の獲得に間接的に影響を及ぼすこと,3)協調性や礼儀と比較し,時間的展望の獲得には積極的思考や忍耐力といったスキルの獲得が相対的に強い影響を持つこと,が示唆された。本研究の結果,来年度以降に実施予定のプログラムには,1)ライフスキルに対する信念の形成に向け,実体験とそれに対する洞察を深める,2)ライフスキルの獲得に結びついた経験として,運動部活動を肯定的に意味づけるよう導く,3)失敗を成功の糧とする内容や,困難に耐え抜く経験を含めることにより時間的展望の肯定的変容を促す,などの活動を取り入れる必要性が認められた。なお,本研究から得られた知見については,国際・国内学会における研究発表(4件)及び,スポーツ指導者を対象とした講習会(1件)を通じて,広く公表した。その内本年度は,ライフスキルに対する信念の形成を促す運動部活動経験を明らかにするために,昨年度の研究において提唱した仮説モデルに従って,実際の高校運動部活動を対象にした介入研究を行った。まず,運動部活動の一環として郵便局における年賀状配達のアルバイトを取り入れている高校に協力を依頼し,仮説モデルに従って,ライフスキルに対する信念の形成及び時間的展望の獲得を促す介入を行った。介入の評価は,介入前後,3ヶ月後,半年後に質問紙調査,感想記入・インタビュー調査によって行った。次に,上記運動部と同様にアルバイトを取り入れている運動部を対象に,アルバイト実施前後に,ライフスキルに対する信念の形成及び時間的展望の獲得程度に関する調査を行った。さらに,部活動とは関係なく自らの意志でアルバイトに参加した高校生6名を対象に,アルバイト経験についてインタビュー調査を実施した。本研究の結果,仮説モデルに基づいた介入を行った運動部において,1)アルバイト実施前後で,ライフスキルに対する信念が肯定的に変容する,2)時間的展望に肯定的変容が認められた生徒は,アルバイト活動を運動部活動と関係づけて考える傾向が認められる,3)運動部活動経験を振り返ることによって,ライフスキルに対する信念及び時間的展望は肯定的に変容する,ことが確認された。なお,本研究から得られた知見については,国内学会における研究発表(2件)及び,スポーツ指導者及び運動部活動指導者を対象とした研修会・講習会(5件)を通じて,広く公表した。

また,日本スポーツ心理学会では,アスリートを対象としたライフスキル研究に関するシンポジウムに指定討論者として参加し,今後の研究の方向性について言及した。さらに,運動部活動を対象とした実践研究の成果については,研究紀要において紹介した。他方,北米を中心に実施されている,スポーツ活動への参加を通じたライフスキル獲得に関する研究成果についてもまとめた。その結果,1)理論的背景を有する介入実践を伴う実証的研究,2)スポーツ経験の実質的な内容を扱う研究,3)ライフスキルの獲得と関係する心理的側面を変数として扱う研究,が求められていることが明らかになった。本年度までの研究により,運動部活動への参加を通じた時間的展望の獲得は,1)実体験や部活動経験の振り返りを通じたライフスキルに対する信念の形成,2)ライフスキルに対する信念に基づいた運動部活動経験の肯定的解釈,を通じて行われることが明らかにされた。今後はライフスキルの獲得も含め,運動部活動の指導現場で実施可能な方法について,より具体的な事例の提供が求められよう。
海洋底熱水噴出環境下での硫化金属の水素還元システムの開発

海洋底は,大陸地殻と比較してはるかに形成年代が若く,また熱水噴出口は基本的に拡大軸に位置しているため,初期熱水性鉱床は海洋底の中でももっとも若い地域に多く分布すると推定される.この結果,露出鉱床であろうと,潜頭鉱床であろうと,陸上で開発される鉱床に比べて海底面からの開発深度は浅いと考えられ,このような海洋底熱水鉱床の特質を利用して,アクティブ・マイニング技術を提唱するために.海洋底熱水噴出環境下での硫化金属の水素還元システム開発を行った.この結果,水素を用いて黄鉄鉱を磁硫鉄鉱ならびに磁鉄鉱などのより還元性の低い硫化鉱物および酸化鉱物に転換できることを見いだした.さらに硫化物(硫化水素)の水熱反応により水素を生産できることを明らかにし,この水熱反応の基本的な反応メカニズムを解析することに成功した.この結果をさらに展開して,アルミニウムやアルミニウム廃棄物から水熱反応により水素を製造できることを明らかにした.このように水熱環境であれば金属や硫化物から水素を生産し,これを用いて金属硫化物を酸化物などの比較的扱いやすい鉱物として沈殿させる,アクティブ・マイニングの基礎概要を明らかにすることができた.海洋底は,大陸地殻と比較してはるかに形成年代が若く,また熱水噴出口は基本的に拡大軸に位置しているため,初期熱水性鉱床はは海洋底の中でももっとも若い地域に多く分布すると推定される.この結果,露出鉱床であろうと,潜頭鉱床であろうと,陸上で開発される鉱床に比べて海底面からの開発深度は浅いと考えられ,このような海洋底熱水鉱床の特質を利用して,アクティブ・マイニング技術を提唱するために.海洋底熱水噴出環境下での硫化金属の水素還元システム開発を行った.また,海洋底の熱水噴出口や地熱地域の熱を利用して,硫化物から水素を生産し,さらにその結果生じる硫酸塩類をバイオマスなどの還元材料を使ってもう一度水素製造が可能な硫化物へと転換する水熱反応システムの開発を行った.これらの加えて,アルミニウムと水の反応により,水素の形成する基礎反応と速度式について検討を行った.この結果,水素を用いて黄鉄鉱を磁硫鉄鉱ならびに磁鉄鉱などのより還元性の低い硫化鉱物および酸化鉱物に転換できることを見いだした.さらに硫化物(硫化水素)の水熱反応により水素を生産できることを明らかにし,この水熱反応の基本的な反応メカニズムを解析することに成功した.この結果をさらに展開して,アルミニウムやアルミニウム廃棄物から水熱反応により水素を製造できることを明らかにした.このように水熱環境であれば金属や硫化物から水素を生産し,これを用いて金属硫化物を酸化物などの比較的扱いやすい鉱物として沈殿させる,アクティブ・マイニングの基礎概要を明らかにすることができた.海洋底は,大陸地殻と比較してはるかに形成年代が若く,また熱水噴出口は基本的に拡大軸に位置しているため,初期熱水性鉱床は海洋底の中でももっとも若い地域に多く分布すると推定される.この結果,露出鉱床であろうと,潜頭鉱床であろうと,陸上で開発される鉱床に比べて海底面からの開発深度は浅いと考えられ,このような海洋底熱水鉱床の特質を利用して,アクティブ・マイニング技術を提唱するために.海洋底熱水噴出環境下での硫化金属の水素還元システム開発を行った.この結果,水素を用いて黄鉄鉱を磁硫鉄鉱ならびに磁鉄鉱などのより還元性の低い硫化鉱物および酸化鉱物に転換できることを見いだした.さらに硫化物(硫化水素)の水熱反応により水素を生産できることを明らかにし,この水熱反応の基本的な反応メカニズムを解析することに成功した.この結果をさらに展開して,アルミニウムやアルミニウム廃棄物から水熱反応により水素を製造できることを明らかにした.このように水熱環境であれば金属や硫化物から水素を生産し,これを用いて金属硫化物を酸化物などの比較的扱いやすい鉱物として沈殿させる,アクティブ・マイニングの基礎概要を明らかにすることができた.海洋底は,大陸地殻と比較してはるかに形成年代が若く,また熱水噴出口は基本的に拡大軸に分布しているため,初期熱水性鉱床は海洋底の中でも最も若い年代の地域に多く分布すると推定される.この結果,露出鉱床であろうと,潜頭鉱床であろうと,陸上で開発される鉱床に比べて海底面からの開発深度は浅いと考えられ,このような海洋底熱水鉱床の特質を利用し,アクティブ・マイニング技術の開発を提唱する.すなわち,現在既に存在する鉱床をただ単に探鉱して開発する受動的な鉱山開発(パッシブ・マイニング)から,今まさに鉱床が生成しているような比較的若い時代に形成した海洋底鉱床を対象にして,開発しやすく,かつ処理しやすい鉱石を沈殿させる能動的な鉱山開発(アクティブ・マイニング)の概念の可能性を検討する.この技術の創出により,レアメタルを含む資源の安定供給技術の開発に展開する.特にこの研究では,水熱反応を用いて,水と金属の反応および水と硫黄との反応から水素を製造し,これにより,硫化物の形成環境を改変させて,化学的に利用しやすい鉱石の沈殿を促すことを実験的に検討する.現在の主要な鉄鋼精錬は、酸化物(赤鉄鉱)をコークスで還元させ,その反応温度はおおむね1000°Cを超える.ここで研究するのは鉱石として硫化物を用い,これを水素で還元させて金属を得て,副産物として硫化水素を得る反応を想定している.硫化水素は水熱反応で水素とイオウに分解することができ,このとき発生する水素を硫化鉱物の還元に再び利用することになる.

このような反応ループを構成できれば,アクティブ・マイニングへの一つの布石となるであろう.アルミニウムと水との反応,ニッケルと水との反応についての基本的知見は得られ,海底熱水噴出孔でのアクティブ・マイニングや水素の発生メカニズムについての実験データを得ることができているため.金属と水,硫黄と水の水熱反応による水素製造反応についてはある程度の目処が立ったので,本年度はこれらの水熱反応プロセスの平衡論的解析,速度論的解析を進めるともに,海洋底熱水噴出孔での鉱物共生の実態の情報を得て,パッシブ・マイニングからアクティブ・マイニングへの転換要素を具体的に挙げられるようにする.主として,水熱反応用いるオートクレーブの購入とその実験に用いる薬品類,および学会発表などの旅費,さらに論文投稿のための英文校閲などの費用に支弁する. 23年度未使用額の発生は,東日本大震災の影響により,分析装置(ガスクロマトグラフ)が壊れ,その修理に時間がかかっているためである.修理は終了しているので,その分の実験を24年度に実施し,ガスクロマトグラフ分析に必要な消耗品(カラム類)を購入する.
重粒子線によるDNA損傷のLET依存性に関する研究

ヒト胎児由来細胞に、各種エネルギーに加速された炭素、ネオンイオンを照射し、突然変異頻度、染色体異常頻度およびDNA損傷程度を調べた。その結果、LETが100-200keVの放射線が最も致死効果および突然変異誘発効果が高いことがわかった。このLET領域では、染色体およびDNA損傷の程度も大きい。しかし、照射された細胞集団からHGPRT遺伝子座突然変異細胞を分離し、HGPRT遺伝子座における変化を、HGPRT遺伝子の9つのエクソンに対するプライマーを用いた多重PCR法で解析すると、LETの違いによって変化のスペクトラムが大きく、生物効果が強く現われる100-200LET領域で誘導される変異体では、欠失の程度が大きくすべてのエクソン(54kb)を大きく超えるが、さらに高いLET領域で生ずる変異体は、無欠失型が大半を占めることがわかった。高LET領域では、大掛かりな遺伝子欠損は致死に結びつきためではないかと予想している。これらの結果は、高LET放射線の生物影響を理解するためには、細胞内マイクロドジメトリーの重要性を示唆している。
補体制御因子による異種移植における超急性拒絶反応の抑制

MCPに関しては、pCAGGS (chick beta actine promoter)にMCP(CD46)のIntactなcDNAと3′Untranslated Regionのないdelta-3′UT-MCPさらにcytoplasmictail(CYT)部分を削ったdelta-CYT-MCPを挿入しトランスジェニックマウスを作成した。ScreeningはPCR及びSouthern blotにて確認し、免疫組織染色で発現の有無を検討した。RT-PCR法にてm-RNAも確認した。また上記3種類のplasmidをgene pulserにてCHO cellにtransfectionしclone化した後の発現をFACSにて検討した。pCAGGS/Intact-MCPを導入したマウスでは臓器での発現は認めなかったのに対し(0/11)、delta-3′UT-MCPおよびdelta-CYT-MCP導入マウスでは明らかに臓器での発現を認めた(5/6,4/4)。CHOcellでの発現はin vivoのdetaと一致しIntact-MCPでは発現を認めなかった。in vivo,in vitroともどのタイプでもm-RNAを確認した。これらの結果から、MCPの遺伝子構築中3′UTの125bpにその発現を制御していることが明らかになった。CR1に関しては、function domainの8-11のをRT-PCR法にてクローニングし、DAF(CD55)のPI-anchor部分を接続し、CHOcellでの発現を確かめた。
変動期のインドにおける都市労働者のセーフティーネットに関する複合的研究

経済自由化後のインドでは、フォーマル・セクターでも、解雇や工場閉鎖が大規模に行われている。そのため、工場労働者に対する経済・政治・社会の諸側面からの複合的な実証研究を行うことにより、都市労働者世帯の長期的な安定のために必要な方策について考察し、問題提起を行うことが本研究の目的である。今年度は、99年にインタビューしたムンバイーの生産労働者の中から、80年代に合法的に閉鎖した工場で雇用されていた労働者に対する追跡調査を実施し、下記の知見を得た。(1)女子の稼得労働に対する成人男性の意識の相違が、世帯収入に大きく関係している。これは、女子の稼得分以上の差異であり、(3)の現象と関連があると思われる。(2)ほぼ同様の社会経済状況であっても、子弟に対する教育や結婚に関する意識が大きく異なる。世帯全体に与える影響が大きい教育に関しては、労働者の世代による差異よりも、各人の意識や居住地域による差異の方が大きい。結婚については、現実的な経済状況を考慮して、社会的評価の低い届出婚を選択した場合と、多大な経済的負担を伴って社会的儀礼を行う場合とでは明確な格差が生じている。(3)女子の稼得労働に対する忌避観が非常に強い成人男性がいる世帯や、子弟に教育を継続させる意思が弱い男性がいる世帯では、現状を打破し上昇しようという意欲があまり見られず、相対的に経済状況もよくない。安定的な雇用を失った後、大半の者はインフォーマル・セクターに従事しており、経済的に極めて不安定な状態にある。全般的に、長期的な視野で将来設計を描けない者が多いため、次世代に、より深刻な影響を与えている。その問題は、特に子弟の教育や結婚に対する短絡的な行動に顕著に見られる。より安定的な家計を維持するためには長期的な生活設計を立てる必要があり、行政やNGOによる啓蒙活動と奨学金などの諸制度のより一層の充実が不可欠である。経済自由化後のインドでは、フォーマル・セクターでも、解雇や企業閉鎖が大規模に行われている。労働者に対する経済・政治・社会の諸側面からの複合的な実証研究を行うことによって、労働者世帯の安定のためにはどのような制度が必要であるのかを明らかにし、問題提起を行うことが、本研究の最終的な目的である。今年度は、99年にインタビューしたムンバイーの生産労働者の中から、ロックアウト中の工場で雇用されている労働者に対する追跡調査を実施した。ロックアウトから2年後の99年には、大半の労働者は操業再開に希望を持っており、再就職先を探す気力が欠如していたため、生活水準は極めて低かった。3年後の今回の調査では、労働者は操業再開の希望を持っておらず、本格的に将来を模索している。99年には全世帯がほぼ同様の経済状況にあったが、今回は、子弟の就労などにより生活水準が上昇した世帯、3年前のように世帯員が低賃金労働をすることで生計を維持している世帯、ほとんど収入のない世帯の3つに分かれる。すでに残高がないため3年前のように年金の前払いを受けて凌ぐことができず、金融業者からの借金が増大したり、援助してくれていた親族との関係が著しく悪化したりしていたケースも少なくなかった。また、家を売って帰郷した者は約20%である。将来設計については、師弟の教育と結婚に対する考えに大きな差異がある。教育を継続するためには、支援組織にアクセスする意欲やネットワークの有無が重大になっている。また、世帯が低収入で、結婚による生活の向上が見込めない場合であっても、借金や年金の前払いを利用して通常通りの儀礼を行い、社会的地位の維持をはかる世帯が大半を占める。一方で、忌避される傾向にある届出婚を行うことで、過分な支出を抑制し、生活の安定や長期的な将来設計を立てる世帯もある。支出額が大きいだけに、長期的には大きな差異が生じることは間違いない。

その問題は、特に子弟の教育や結婚に対する短絡的な行動に顕著に見られる。より安定的な家計を維持するためには長期的な生活設計を立てる必要があり、行政やNGOによる啓蒙活動と奨学金などの諸制度のより一層の充実が不可欠である。
原子核のパートン分布および構造関数

原子核中に束縛された核子のパートン分布関数および構造関数が単独の核子の場合と異なる。この媒質効果を定量的に評価し、具体的な原子核ターゲットに対して計算を行った。深非弾性散乱過程における中間子生成を記述する破砕関数も評価した。核子の有効クォーク模型として南部・ジョナ・ラジニオ(NJL)模型を利用し、核物質および有限な原子核を平均場近似の範囲内に記述した。ただし、平均場を求める際に核子の内部構造を考慮した。媒質中のパートン分布関数を計算するために、核子内のパートン分布関数と媒質内の核子の分布関数とのconvolutionを求めた。その方法を使って、スピンに依存する原子核のパートン分布関数を予言し、媒質効果の重要性を指摘した。パートン分布関数のフレーバー依存性も求め、その結果を使ってニュートリノ・原子核の深非弾性散乱のデータ(NuTeV実験)およびパリティーを破る電子散乱を記述した。主な結果として、媒質効果を取り入れることにより有名なNuTeV anomalyの問題を解決することができた。破砕関数を記述するときもNJL模型を用いた。高エネルギー領域における半包含的パイオン生成過程を記述するときに、ジェット模型を使って多重破際プロセスも取り入れた。計算結果と最近のデータ解析から得られた結果を比較し、多重破際プロセスの重要性を指摘した。平成19年度の研究実績は次の通りである:1)核子の横偏極パートン分布関数の計算:有効クォーク模型の枠組みを使って、核子中のクォーク横偏極運動量分布関数を求めた。計算結果が通常の縦偏極分布に近い値となった。その結果と電子・核子散乱における半包含的過程から得られた経験的な分布関数との関係について解析した。この部分はJefferson国立研究所と共同で行わ、成果がPhysicsLetters Bで掲載された。2)EMC効果のアイソスピン依存性:電子・原子核の深非弾性散乱における構造関数は原子核の中性子過剰(N-Z)にどれだけ依存するのかについて研究した。アイソベクトル平均場の影響で、原子核中のuクォークがより強い引力を感じ、uクォーク分布関数に対する媒質効果が大きなくなることを示した。従って、中性子過剰な原子核におけるEMC効果が大きくなることが分かった。その部分もJefferson国立研究所と共同で行われ、論文をPhysics Letters Bへ投稿する予定である。3)核子およびパイ中間子生成におけるクォークの破砕関数:電子・陽電子散乱および電子・核子非弾性散乱における半包含的過程におけるクォークの破砕関数を求めた。通常の分布関数と破砕関数との関係を一般に証明し、有効クォーク模型の枠組みを使って破砕関数を計算した。計算結果と実験の解析から得られた経験的な破砕関数との比較およびそれらの関連について解析した。その部分は東海大学の大学院生との協力で行われ、論文をNuclear Physics Aへ投稿する予定である。平成20年度の研究実績は次の通りである:1)原子核・ニュートリノ深非弾性散乱におけるNuTeV anomalyの解明:鉄を標的とした場合、ニュートリノ深非弾性散乱の実験データから導かれたWeinberg角度の値が標準模型の値と異なっている事実がNuTeV anomalyとして知られているが、その解析が単独の核子中のパートン分布関数に基づいている。本年度の研究で、我々が媒質効果および中性子過剩の影響を取り入れた原子核中のパートン分布関数を求め、ニュートリノ散乱データを解析した。その結果、媒質効果のアイソスピン依存性を取り入れた場合は実験データと標準模型におけるWeinberg角度の値と矛盾しないことが分った。その解析およびNuTeV anomalyの解明についての論文をPhysical ReviewLettersへ投稿した。2)パリティー保存を破る深非弾性散乱におけるEMC効果の予言:原子核・電子深非弾性散乱課程において、光子とWボゾン交換の干渉効果がパリティー保存の破れを引き起こし、非偏極原子核に対して電子のスピン非対称性(single spin asymmetry)が生じる。本年度の研究で我々が媒質効果および中性子過剰の効果を取り入れたパートン分布関数を使って、電子のスピン非対称性およびそれに伴う原子核の構造関数を理論計算で予言した。

中性子過剩が大きい原子核(鉛など)の場合はパリティー保存の破れの効果が大きくなり、実験で観測可能であることが分った。その解析の結果をPhysical ReviewLettersへ投稿する予定である。平成21年度の研究実績は次の通りである:1)原子核のパートン分布関数のフレーバー依存性:本年度の研究で原子核・ニュートリノ深非弾性散乱および原子核・電子深非弾性散乱におけるパリティー保存の破れを取り上げ、媒質効果が観測量にどれだけの影響を与えるのかについて定量的に評価した。数年前に話題となったニュートリノ散乱におけるNuTeV実験データの再解析を行い、媒質効果によるパートン分布のフレーバ依存性を取り入れることにより実験データを説明できることを指摘した。電磁気相互作用と弱い相互採用の干渉項から生じる電子散乱におけるsingle spin asymmetryを鉄および鉛ターゲットの場合は定量的に予言した。2)クォークの破砕関数:本年度の研究でクォーク・ジェット模型の考え方に基づき、クォークの多重破砕過程を取り入れ、クォークがパイ中間子へ破砕するプロセスについて研究した。素過程の破砕関数として南部・Jona-Lasinio模型の結果を使い、多重破砕過程を記述するためにジェット模型に従って素過程の繰り返しを表している積分方程式の解を求あた。Q^2発展方程式の解も求め、計算結果を最近のデータ解析から得られた経験的な破砕関数と比較した。このように作り上げた「NJL-jetモデル」はクォーク破砕関数に対する運動量およびアイソスピン和側を満たし、有力な枠組みであることを示した。
酸素発生反応を安定化させる光化学系ΙΙ表在性タンパク質の構造・機能・進化

光合成光化学系の機構を明らかにする上で多様性は大きな手がかりとなり得る。光合成生物はコアタンパク質間では保存性が高いが、コアタンパク質以外では多様性があり、とりわけ光化学系II表在性タンパク質は多様性に富んでいる。本研究ではシアノバクテリア、珪藻、紅藻、渦鞭毛藻などの種々の藻類から光化学系IIの単離精製を行い、多様性を利用して、機能・構造相関の解析を行った。その結果、PsbOとPsbVが膜タンパク質の二次構造に大きく影響を与えることを明らかにした。また、PsbQ'が第二次電子受容体の酸化還元電位を正方向にシフトさせることにより進化の過程で光阻害に対応できる能力を獲得したことを示した。酸素は従属生物にとって必須の分子であり、光合成光化学系II複合体は水を分解し酸素を供給することに特徴を持つ。この反応は光化学系II表在性タンパク質によって安定化されており、表在性タンパク質が遊離すると酸素発生活性は劇的に減少する。また、表在性タンパク質はPsbOを除いて生物種ごとに多様性に富んでおり、シアノバクテリア以外では局在位置すら明らかになっていない。表在性タンパク質の機能・構造を解き明かすことが酸素の供給のみならず、光合成の進化の解明に繋がる。本年度は、渦鞭毛藻(Symbiodinium sp. OAH-1) Synechocystissp.PCC6803、Thermosynechococcus elongatus BP-1、AcaryochlorismarinaMBIC11017、Cyanidium caldarium RK-1(紅藻)、Chaetoceros gracilis(珪藻)を材料として光化学系複合体の単離を試み活性を保持した標品の精製に成功した。また、Y. elongotes, C. caldariumの表在性タンパク質の大腸菌による大量発現系の構築に成功した。とりわけ、PsbQ'と呼ばれる第二次共生生物が獲得した光化学系IIの表在性タンパク質はその構造・機能が明らかになっていなかった。そのため、単離精製したT. elongatusの光化学系IIに大腸菌で大量発現させたC. caldariumのPsbQ'を再構成し、光化学系IIの酸化側の機能を光誘起差FT-IRの手法を用いて、また還元側の機能は第二次電子受容体であるQ_Aの電位より解析を行った。光誘起差FT-IRにおいて、水分解中心であるMn_4CaO_5クラスターのS_1→S_2状態の遷移に関する寄与はほとんど観測されなかったが、QAの電位はPsbQ'の結合により正へとシフトしていた。このことは、過剰な光に対する電子伝達逆反応において保護さよとして働いていると示唆された。表在性タンパク質の機能・構造を解き明かすことが酸素の供給のみならず、光合成の進化の解明につながる。本年度は、二次共生藻である珪藻・渦鞭毛藻等に特異的に存在する表在性タンパク質であるPsb31の結晶構造を報告した。このタンパク質は4本のヘリックスを持ち、単独で光化学系IIに結合しても酸素発生を回復することから表在性タンパク質の構造・機能・相関において重要な知見を与えた。また、Thermosynechococcus elongatus BP-1の光化学系IIに種々の組み合わせで表在性タンパク質を結合させ、光誘起差FT-IRの手法を用いて水分解中心であるMn4CaO5クラスターのS1→S2状態の遷移に関する寄与を調べたところ、PsbOとPsbVがタンパク質の二次構造に重要な影響を与えることを明らかにした。また、紅藻以降の二次共生生物に特異的に存在するPsbQ′タンパク質をPsbQ′を持たないシアノバクテリアに化学量論的に結合させることに成功した。この標品を用いて、閃光照射後の電荷再結合で観測される酸化側と還元側の変化が解析可能な熱発光の手法を用いて実験を行った結果、電子受容体QAの電位が正方向にシフトしている結論が得られた。これは、紅藻が新たに獲得したPsbQ′が過剰な光に対する電子伝達逆反応において保護作用として働いていると示唆された。光合成光化学系IIは水を電子供与体とする超分子複合体である。水分解反応は光照射により反応中心クロロフィルが励起されカチオンが生じる。

その空孔を埋めるために水分解により電子が供給されるが、その触媒部位は近年構造が詳細に明らかにされたMn4CaO5クラスターである。このMn4CaO5クラスターは光化学系II表在性タンパク質によって安定化されている。表在性タンパク質は種によって多様性があり、それぞれの機能を決定することが持続可能な光合成エネルギー変換に繋がる。酸素発生型光合成原核生物であるシアノバクテリアの光化学系II表在性タンパク質はPsbO, PsbV, PsbUの3つであり、これらを取り除くと酸素発生活性が大幅に低下することが知られていた。しかし、その分子機構は不明であったため光誘起差FTIR法を用いて解析したところ、3種の表在性タンパク質を取り除くと、Mn4CaO5クラスター周囲のタンパク質の大きな変化が観測された、そこにPsbOを加えると構造の一部が回復し、3種の表在性タンパク質全部を加えると元の構造に戻ることが確認された。これらの回復はCaCl2濃度変化によって差がみられたことから、表在性タンパク質をタンパク質の構造変化ばかりでなく、Caイオン、Clイオンの保持にも影響を与えていると考えられた。また、Mn酸化物による水分解反応について、その反応場を金や炭素に変えることによって高効率化に成功した。26年度が最終年度であるため、記入しない。光合成26年度が最終年度であるため、記入しない。種々の光合成生物から定常的に光化学系を単離精製する手法を確立し、また表在性たんぱく質の大腸菌を用いた大量発現系の構築に成功した。また、表在性タンパク質PsbQ'の機能に関しての知見が得られており、その位置に関してもESRを用いた手法により得られている。大腸菌による、光化学系II表在性タンパク質の大量発現、および精製系を確立した。珪藻に存在する光化学系II表在性タンパク質Psb31の構造を明らかにし、またPsbO, PsbV, PsbQ'機能を光差誘起差赤外分光法や熱発光、酸化還元滴定法等の種々の物理化学的測定によって明らかにした。当初の研究計画に従って、さらなる追加実験を行っている。本研究により光化学系II酸素発生反応を安定化する、表在性タンパク質の機能・構造相関解明に繋がる。研究分担者と物理化学的測定において協力をすすめ、生物の多様性を利用した光合成水分解系の解析を進める。また、光合成生物の酸素発生反応と環境応答を明らかにすることにより、生物による環境の多様性の維持を科学的に明らかにする。研究分担者と物理化学的測定において引き続き協力をすすめ、生物の多様性を利用した光合成水分解系の解析を進める。また、当研究室で開発した、光化学系II表在性タンパク質の再構成手法により、光合成生物の酸素発生反応と環境応答を明らかにし、生物による環境の多様性の維持を科学的に明らかにする。光合成酸素反応を原子レベルで解析を行うために、時間分解可能な装置のセットアップを行う。また、光化学系標品単離・精製のために生化学・分子生物学試薬の購入を行う。本研究で得られた成果報告を国際会議・学会等で行うため、旅費を使用する。当初計画していた備品の購入を科学技術振興機構で得た追加予算で購入したため、未使用分が生じた。
公共事業関係費の最適水準に関する理論的・実証的・構造的研究

公共事業関係費のGDPに対する水準が適切であるかどうかの判断は,単純な各国比較や時系列比較だけでなく,理論的・実証的・構造的アプローチが不可欠である.そこで,理論的分析では動学マクロ経済学のフレームで最適性を検証する.実証的分析では各国の社会資本ストック額および公共事業関係費と経済成長力に関する因果推論を実施する.さらに,構造的分析では,建設産業および入札制度,地理的要因などに着目し,わが国の公共事業の費用構造に関する特異性を分析する.これら,3つの分析を総合的に判断し,最終的にはわが国の公共事業関係費の最適水準を提案する.公共事業関係費のGDPに対する水準が適切であるかどうかの判断は,単純な各国比較や時系列比較だけでなく,理論的・実証的・構造的アプローチが不可欠である.そこで,理論的分析では動学マクロ経済学のフレームで最適性を検証する.実証的分析では各国の社会資本ストック額および公共事業関係費と経済成長力に関する因果推論を実施する.さらに,構造的分析では,建設産業および入札制度,地理的要因などに着目し,わが国の公共事業の費用構造に関する特異性を分析する.これら,3つの分析を総合的に判断し,最終的にはわが国の公共事業関係費の最適水準を提案する.
低糖質食摂取による耐糖能悪化のメカニズム

1.Wistar系雄性ラットに低糖質食と高糖質食を1日、3日、7日間投与し、経腹腔内糖負荷試験を施行した。その結果、3日間以上の低糖質食の処方によって、耐糖能が有意に悪化した。また、空腹時の血漿free fatty acid(FFA)濃度の増加とinsulinogenic indexの低下も伴っていた。2.同ラットに低糖質食と高糖質食を3日間投与後euglycemic hyperinsulinemicclamp法を施行した結果、低糖質食群のインスリン感受性が低下した。同様に両試験食を3日間投与後、膵島を分離しglucoseで刺激後のインスリン分泌を測定した結果、低糖質食群において有意に低下した。同様に、分離膵島をFFAで刺激後glucose-stimulated insulin responseを観察した結果、低糖質食群のインスリン分泌能が有意に低下した。さらに、分離膵島をFFAで刺激後triglyceride濃度を定量した結果、低糖質食群のtriglyceride分解速度が亢進した。3.同ラットに対し、FFAまたは生理食塩水を投与した後、経静脈内インスリン負荷試験を施行した結果、FFA刺激によりインスリン感受性が低下した。4.同ラットに低糖質食と高糖質食を3日間処方した後、肝臓と膵臓を摘出した。肝臓と膵臓のglucokinaseおよびpyruvate dehydrogenaseの活性を測定した結果、両酵素ともその活性には群間の差は観察されなかった。5.10,20,40,60,80週齢のSD系雄性ラットに低糖質食または高糖質食を7日間連続処方した後、経口糖負荷試験を施行した。その結果、加齢に伴い低糖質食摂取群の耐糖能が悪化、空腹時の血漿FFA濃度も増加していった。1)糖質の摂取量と「耐糖能」の関係Wistar系雄性ラット(10週齢)に糖質の摂取比10%(低糖質食)と60%(高糖質食)の試験食を1日、3日間、7日間投与し、翌日の午後3時(空腹時)に経腹腔内糖負荷試験を施行した。総摂取カロリー(80kcal/rat)と蛋白質摂取量(25%)は一定にし、脂質の摂取量を変えてpair-feedingした(16:0010:00)。また、高糖質食を対照に、1日絶食後の耐糖能も測定した。各群10匹のラットを用い、試験食の処方はrandomized cross-over designに従って、それぞれ1週間以上の間隔を空けて行った。その結果、3日間以上の低糖質食の摂取及び1日の絶食によって、有意に耐糖能が悪化した。また、耐糖能悪化は、空腹時の血漿free fatty acid濃度の増加とinsulinogenic indexの低下を伴っていた。2)糖質の摂取量と「インスリン感受性」の関係Wistar系雄性ラットに糖質の摂取比10%(低糖質食)と60%(高糖質食)の試験食を3日間投与し、翌日の午後3時(空腹時)にeuglycemic hyperinsulinemic clamp法を施行した。その結果、低糖質食の摂取によって、有意ではないもののインスリン感受性が低下した。3)糖質の摂取量と「インスリン分泌能」の関係Wistar系雄性ラットに糖質の摂取比10%(低糖質食)と60%(高糖質食)の試験食を3日間投与し、翌日の午後3時(空腹時)に膵島を分離しglucoseで刺激後in vitroのインスリン分泌を測定した。その結果、低糖質食の摂取によって、有意にインスリン分泌能が低下した。

Wistar系雄性ラット(10週齢)をランダムに2群に分け、糖質の摂取比10%(低糖質食)と60%(高糖質食)の試験食をそれぞれ3日間処方(pair-feeding)した。3日間投与の翌日午後3時に麻酔下で屠殺、膵臓を摘出後、ランゲルハンス島を分離した。ランゲルハンス島をin vitroで種々の濃度のFFAで刺激、glucose-stimulated insulin responseを観察した。その結果、FFA刺激により、低糖質食群のインスリン分泌能が有意に低下した。3)加齢と低糖質食摂取による「耐糖能」と「血漿FFA濃度」の変化10,20,40,60,80週齢のSD系雄性ラットに低糖質食または高糖質食を7日間連続処方し、最終投与の翌日午後3時に経口糖負荷試験を施行した。その結果、週齢の進行にともない低糖質食摂取群の耐糖能が悪化していった。さらに、空腹時血漿FFA濃度も漸増していった。FFA濃度の増加が、耐糖能悪化の原因と考えられた。1.膵島における脂質代謝の測定(in vitroの実験)Wistar系雄性ラット(10週齢)をランダムに2群に分け、糖質の摂取比10%(低糖質食)と60%(高糖質食)の試験食をそれぞれ3日間処方(pair-feeding)した。ランゲルハンス島をin vitroで種々の濃度のFFAで刺激した後、triglycerideの濃度を定量した。その結果、FFA刺激により、低糖質食群のtriglycerideの分解速度が有意に亢進した。Wistar系雄性ラットをランダムに2群に分け、低糖質食と高糖質食をそれぞれ3日間処方した。3日間投与の翌日午後3時に麻酔下で屠殺、肝臓と膵臓を摘出した。肝臓と膵臓のglucokinaseおよびpyruvate dehydrogenaseの活性を測定した。その結果、両酵素ともその活性には群間の差は観察されなかった。3.実験の総括ラットに3日間以上、低糖質食を処方することによって、耐糖能が悪化、同時に空腹時血漿FFA濃度が増加する。これは、Glucose-fatty acid cycleにおける脂質代謝の亢進によって、FFAの産生が亢進するためである。さらに、FFAの刺激によって膵島のインスリン分泌能が低下し、体組織のインスリン感受性が低下することが、低糖質食摂取による耐糖能悪化のメカニズムと考えられた。
予混合室付2流体アトマイザ内部の微粒化過程に関する基礎的研究

多量の液体を少ない空気流量で効果的に微粒化できる予混合室付2流体アトマイザは幅広い分野で利用されいる.しかし,内部の微粒化過程についてはほとんど解明されていない.この種のアトマイザにおける基本的な微粒化過程としては,(1)液滴の出口オリフィス通過時の再分裂,(2)オリフィス壁面に沿う液膜界面からの液滴発生および(3)オリフィス出口端での液膜の崩壊が考えられる.これらのうち,(1)については臨界液滴径などの従来の資料から,また,(3)については,出口端での液膜厚さがわかれば,気流中での液膜崩壊に関する資料からそれぞれ類推できよう.したがって,壁面に沿う液膜の加速ならびに液膜界面の崩壊が研究の要点となる.ここで,実際のアトマイザでは流動の観察が困難であるから,より大きな流路での実験が必要であることは言うまでもない.そこで本研究では,流路を風上方向にわずかに傾けることで任意の気流・液体の速度のもとで液膜厚さを自由に設定でき,しかもその傾角から液膜に作用する摩擦力が測定可能な実験装置,ならびに電気抵抗法に基づく界面波の波高・波速の計測装置を新たに製作して、液膜の界面性状や作用する摩擦力に及ぼす気流速度,液体速度,液膜厚さ,液体の物性値などの個々の流体力学的因子の影響を具体的に調べた.その結果,(1)液膜の界面性状は気液間の相対速度と液膜厚さに強く依存しており,巻波が発生する臨界の相対速度は液膜厚さが小さいほど大きくなること,(2)液膜に作用する摩擦力は巻波の発生にともなって急増すること,(3)巻波の波速は平均液体速度に比べて著しく大きいことなどを明らかにした.さらに,液膜界面の詳細な瞬間写真観察により,(4)界面からの液滴の発生は巻波の波頭部の崩壊に起因すること,(5)液滴が発生する臨界の相対速度は液膜厚さが小さいほど大きいことなどを明らかにして,2流体アトマイザの設計あるいは性能予測に有用な基礎資料を提示した.多量の液体を少ない空気流量で効果的に微粒化できる予混合室付2流体アトマイザは幅広い分野で利用されいる.しかし,内部の微粒化過程についてはほとんど解明されていない.この種のアトマイザにおける基本的な微粒化過程としては,(1)液滴の出口オリフィス通過時の再分裂,(2)オリフィス壁面に沿う液膜界面からの液滴発生および(3)オリフィス出口端での液膜の崩壊が考えられる.これらのうち,(1)については臨界液滴径などの従来の資料から,また,(3)については,出口端での液膜厚さがわかれば,気流中での液膜崩壊に関する資料からそれぞれ類推できよう.したがって,壁面に沿う液膜の加速ならびに液膜界面の崩壊が研究の要点となる.ここで,実際のアトマイザでは流動の観察が困難であるから,より大きな流路での実験が必要であることは言うまでもない.そこで本研究では,流路を風上方向にわずかに傾けることで任意の気流・液体の速度のもとで液膜厚さを自由に設定でき,しかもその傾角から液膜に作用する摩擦力が測定可能な実験装置,ならびに電気抵抗法に基づく界面波の波高・波速の計測装置を新たに製作して、液膜の界面性状や作用する摩擦力に及ぼす気流速度,液体速度,液膜厚さ,液体の物性値などの個々の流体力学的因子の影響を具体的に調べた.その結果,(1)液膜の界面性状は気液間の相対速度と液膜厚さに強く依存しており,巻波が発生する臨界の相対速度は液膜厚さが小さいほど大きくなること,(2)液膜に作用する摩擦力は巻波の発生にともなって急増すること,(3)巻波の波速は平均液体速度に比べて著しく大きいことなどを明らかにした.さらに,液膜界面の詳細な瞬間写真観察により,(4)界面からの液滴の発生は巻波の波頭部の崩壊に起因すること,(5)液滴が発生する臨界の相対速度は液膜厚さが小さいほど大きいことなどを明らかにして,2流体アトマイザの設計あるいは性能予測に有用な基礎資料を提示した.
アストロサイトのエネルギー代謝から見た虚血性神経細胞障害の機序と治療応用

(1):ラット培養初代ニューロン(以下N)では電位感受性Na^+チャネルの持続開口やNa^+イオノフォアを通じたNa^+ influx自体が細胞障害を来たす。(2):ラット培養アストログリア(以下A)においてもNa^+ influxがミトコンドリア機能障害から細胞死を惹起するが、Nとは細胞障害におけるNa^+ influxの役割が異なる。(3)細胞内redox stateはエネルギー産生の準備状態を示す。代表的なredox indicator色素である3-(4,5-dimethylthiazol-2-yl)-2,5-diphenyltetrazolium bromide (MTT)還元反応の基質特異性(すなわちエネルギー産生の基質特異性)をAとNにおいて比較検討した。グルコースによるMTT還元(タンパク量あたりで標準化補正)は、Aにおいて有意にNより高く、グルコースをエネルギー産生の基質として考えた際に、Aがより効率的に使用できる可能性が示された。脳内のグルコース利用についてはAが優位であり、Nはむしろ解糖系末端の中間代謝物質(乳酸/ピルビン酸)をTCA回路において利用している可能性を示した。(4)新奇蛍光redox indicatorであるAlamar Blueを用いて同様の検討をした。Alamar BlueはMTT以上に鋭敏に細胞内redox stateを捉えることが可能であり、Aでは細胞内グリコーゲンの蓄積量が大きな影響を有する。すなわちグリコーゲンの有無によって、エネルギー産生の主体が、解糖系/TCA回路の間でダイナミックに変化する。虚血性のエネルギー代謝破綻時にもAが耐性を有することの側面を示すものと考えられた。虚血時(脳梗塞)のグリア細胞の耐性機構の解明と、神経細胞保護治療に寄与する知見と考えられた。(1)細胞障害の定量的測定法として用いられる3-(4,5-dimethylthiazol-2-yl)-2,5-diphenyltetrazolium bromide(MTT)還元法は、細胞内redox stateの指標であり、一般にエネルギー代謝(ATP産生)におけるミトコンドリア活性(酸化的リン酸化能)を反映するとされる。ラット培養type-1アストロサイト(以下A)によるMTT還元反応の特性をニューロン(以下N)と比較検討し、両者のエネルギー代謝の差異を評価した。解糖系最終産物であり、TCAサイクルへのエントリー物質である乳酸とピルビン酸がMTT還元活性に及ぼす効果にはAとNで明白な差があり、AにおけるMTT還元反応はミトコンドリア活性を部分的に反映するが、むしろ解糖系活性の関与が大であること、すなわち、Aにおいて解糖系が、NにおいてTCAサイクルがATP産生に関与することを示す結果であった。(2)続いて低グルコース下の細胞障害をLDH放出を指標にAを用いて検討した。(1)の結果は、エネルギー代謝(ATP産生)という面からはAにおけるTCAサイクルの役割が低いことを示唆したが、無グルコース下72時間後に生じるA障害は乳酸、ピルビン酸投与により有意に抑制された。このことは細胞障害に際してはAにおいてもTCAサイクルが重要な役割を有することを示し、両者の解離がうまく説明できない。そこで両者での細胞内Na^+流入に差異があるという仮説をもとに、これをリアルタイムでモニターするシステムの構築を進めた。(3)細胞内Na^+濃度測定に用いる蛍光試薬sodium-binding benzofuran isophthalate(SBFI)は蛍光強度が低く測定が困難な為、これまで蛍光マルチプレート・リーダーを用いた測定の報告はない。本年度購入した蛍光マルチプレート・リーダーCytoFluor4000を用い、SBFIによる細胞内Na^+濃度変化をダイレクトに測定する系を構築中である。

現在、AおよびNにおいてNa^+チャネル・オープナーであるveratridineを投与した際に蛍光シグナルが経時的に増加する現象を捉えることに成功しており、間もなく細胞障害との関連を検討する実験にとりかかる予定である。(1)アストロサイトの細胞障害発生時の細胞内へのNaイオン流入動態を中心に、Na/Caイオン交換系、電位依存性Caイオン・チャネルの果たす役割等を報告した(Takahashi et al.,2000)。(2)オリゴデンドロサイトの虚血性細胞障害にカスパーゼー11の果たす役割(ノックアウト・マウス)、また汎カスパーゼ阻害作用を有するp35タンパクの発現による影響(Cre/loxPシステムによるオリゴデンドロサイト特異的p35発現マウス)を報告した(Shibata et al.,2000)。(3)細胞内redox stateの指標となる3-(4,5-dimethylthiazol-2-yl)-2,5-diphenyltetrazolium bromide(MTT)還元の特性をラット培養type-1アストロサイト(以下A)とニューロン(以下N)において比較検討した(Soc Neurosci Abstr 26:1895,2000)。MTT還元反応は従来知られているとおり、ミトコンドリア機能に依存した細胞内redox stateの指標ではあるが、ミトコンドリア活性のみの反映ではなく、細胞質における解糖系の寄与が大きいことが明らかとなった。特にAにおいては解糖系のキー・エンザイイムGAPDHの阻害薬であるiodoacetateによりほぼ完全にMTT還元反応は抑制された。またNにおいては解糖系とともにTCA回路の寄与も無視できず、特にNにおいてはピルビン酸が特異的に作用しグルコース以上に反応に寄与することが判明した。(4)MTT還元反応が細胞内エネルギー代謝の一般的指標となるかの確認の為、もう一つの蛍光redox indicatorであるAlamar Blueを用い検討した。MTTとは異なり、ミコトンドリア呼吸鎖のチトクロームCの直前で還元される特性を有し、より特異的にミトコンドリアの機能を反映すると考えられる。Alamar Blue還元にはピルビン酸の持つMTT還元反応に対する特異的な効果は認められず、これはMTT還元反応にのみ生じる現象と考えられ、さらに詳細を検討中である。(1)細胞内redox stateはエネルギー産生の準備状態を示す。代表的なredox indicator色素である3-(4,5-dimethylthiazol-2-yl)-2,5-diphenyltetrazolium bromide(MTT)還元反応の基質特異性(すなわちエネルギー産生の基質特異性)をラット培養type-1アストロサイト(以下A)とニューロン(以下N)において比較検討し報告した(Takahashi et al., Neurochemistry International40:441-448,2002)。
FOP病態初期線維性細胞増殖機構の解明及び治療候補化合物の評価

本研究では、1.希少遺伝性疾患である進行性骨化性線維異形成症(FOP)を抑える新たな候補物質の薬効評価及びメカニズム解明を行なった。その結果、AZD0530やTAK165にはFOPで生じる異所性骨化を抑える効果があることがわかった。さらに、TAK 165はmTORシグナル経路を調節する作用があり、直接ではないもののmTORシグナルを阻害していることを明らかにした。複数の薬剤を組み合わせることでより高い効果が得られる場合もあるため、今回の成果は、別の候補物質を提示することで、薬剤開発の可能性を高めるとともに、FOPが起こる分子メカニズムのさらなる解明につながると期待できる。また、2.新たに作製したドキシサイクリン誘導型遺伝子改変FOPモデルマウスを用いて、FOP病態進行初期過程の時間経過を確認できた。進行性骨化性線維異形成症(FOP)は骨格筋内に出現する異所性骨を主徴とする希少遺伝性疾患である。原因はBMP受容体であるACVR1の一部が突然変異により変化して、BMPシグナルを過剰に伝えることにより異所性骨が形成されることがわかってきている。現時点ではFOP病態の進行過程の中に、骨化巣出現前に起こる線維性細胞の増殖機構に対する理解がまだ少ない。また、FOPの進行を止める有効な治療方法の開発への期待が高まっている。本研究では、1新たに作製したドキシサイクリン(Dox)誘導条件下でACVR1の点突然変異分子hACVR1 (R206H)を発現するトランスジェニックマウス(FOPモデルマウス)を詳細に解析することにより、FOPの病態進行の初期過程を明らかにするとともに、2所属研究室で新たに同定されたFOP治療薬候補化合物の薬効評価を、FOPモデルマウスを使って行う。現在までに1FOPモデルマウスを用いて、アクチビンA、カルティオトキシン刺激による異所性骨化誘導条件の最適化が完了した。誘導開始から異所性骨が形成するまでに経時的にサンプル採取が完了し、病態進行初期のにおけるフレアアップの発生及び時間経過をほぼ確認できた。2FOP治療薬候補化合物の評価について、先行研究のin vitro病態再現系の解析で得られた治療薬候補化合物の治療効果を評価するため、最適化したFOPモデルマウスに治療薬候補化合物を投与し、異所性骨形成の阻害効果をマウス体内で検証した。5つの化合物の中、市販薬であるラパマイシンは強い異所性骨抑制効果を示した。ほかの2つ化合物は異所性骨の約50%を抑制した。さらに、FOP患者iPS細胞由来の間葉系間質細胞(FOP-iMSC)を用いて、この3つの化合物の作用メカニズムの一部を解明した。平成29年度計画の1FOP初期病態メカニズム解明のin vitro実験系の構築はやや遅れているが、2FOP治療候補化合物のin vivo評価は完了し、予定より早くメカニズム解明に進めていた。全体的には順調に進展している。予定通り1FOP患者iPS細胞由来間葉系間質細胞(FOP-iMSC)、及び変異を修復した遺伝的背景が同一の対照細胞(resFOP-iMSC)を用いて、増殖速度を指標としたin vitro評価実験系を構築する。構築した実験系に、BMPとその下流のシグナル分子、及び炎症性サイトカインなどの刺激を加え、FOP-iMSCの増殖を促進する分子を解明し、FOP病態進行との関係を明らかにする。また、FOPモデルマウスから得た経時組織サンプルを用いて、免疫染色など解析方法より、線維性細胞増殖シグナルが異所性骨の形成に寄与しているかをin vivoで検証する。2引き続きin vitro病態再現系を用いて、FOP治療効果がある化合物の異所性骨抑制作用のメカニズムを解明する。違った作用機序を持つ場合、候補化合物の低濃度添加と相乗効果のある薬剤をin vitro病態再現系でスクリーニングにより得た上に、in vivoでFOPモデルマウスに対する治療効果を探る。