hpprc/llmjp-kaken huggingface dataset:
捕食行動における左右性獲得の生態学的・生理学的研究

1.タンガニイカ湖から鱗食魚(Perissodus microlepis)の幼魚(体長27cm)を採集し、口部形態の左右非対称性と胃から得られた被食魚の側線鱗の形態を調べた結果、鱗食魚の発達に伴って、下顎形態の非対称性が大きくなり、同時に利き側から襲撃して得られた側線鱗の割合が増えることを見出した。さらに、同じ体長の鱗食魚では、下顎形態の非対称性が大きな個体の方がより多くの鱗を摂取出来ていることも明らかになった。したがって、鱗食魚の下顎形態の左右非対称な発達が、行動の非対称性の獲得に結びつくことを示した。2.淡水魚水族館「アクアとと(各務原市)」と協力して、P. microlepisの繁殖に成功し、稚魚の鱗食行動の発達を調べた。生まれて初めて行う鱗食行動では、被食魚の両側から襲っていて、稚魚期の捕食行動の左右性は弱いことを意味し、上記野外調査から得られた結論を支持した。3.P. microlepisの片目を一過的に失明させて、鱗食行動に及ぼす影響を調べたところ、襲撃側の利き目でターゲットを見ることが、迅速な鱗食行動には必要であることを見出した。さらに非利き目でも学習によって次第に鱗食行動が上達すること、および失明していた利き目が回復すると、本来の利き側から襲撃することを見出し、利き目の存在と学習の効果を明らかにした。26年度が最終年度であるため、記入しない。神経科学26年度が最終年度であるため、記入しない。研究計画は1頂調に実行されている。鱗食シクリッドの捕食行動の左右性が学習によって強化される可能性を示して,学会等で発表を行った.論文をまとめる段階に至っている.十分な成果が得られたと評価できる.左右性の獲得過程については、仔魚・幼魚の胃の内容物から被食魚の鱗の左右性を見分けることで解析でき、論文を投稿する準備段階に至っている。また、現地での水中観察から、鱗食魚の幼魚がプランクトン食の幼魚と混群を作り鱗食の練習期間ともいえる時期を持つことを明らかにできた。さらに、鱗食魚の若魚の行動観察から、鱗食魚の捕食被食相互作用においても、魚食魚と同様に交差捕食の卓越が生じていることも実証し、野外における左右二型の維持機構を解明できる見通しが立った。現地(タンガニイカ湖)で研究対象の鱗食シクリッドを採取するだけでなく、国内で産卵飼育することにもチャレンジし、淡水魚の水族館として有名な「アクア・トトぎふ」の協力を得られるようになった(担当:波多野順博士)。さらに視覚入力が左右性行動に果たす役割については、当初の研究計画にはなかったが、調べた結果重要な寄与があり特に左右性との関係において興味深い成果を得た。以上の理由により、当初計画以上に進展していると判断した。昨年度,標本数の少なかった小サイズの個体(標準体長35mm以下)を中心にタンガニイカ湖で鱗食シクリッドを採集し,胃内容分析を行う.食性が異なるタンガニイカ湖産シクリッドを用いて,摂食行動を発現するうえでキイとなる後脳ニューロン系の形態や生理学的特性を種間比較する.また,さまざまの発達段階の標本を用いて神経系の発達過程を検討する.次年度、タンガニイカ湖での最終調査を行う。鱗食魚2種の若魚の水中での行動観察を継続し、交差捕食の卓越についての定量的データを集積する。さらに鱗食魚を含む捕食者と被食者の全個体群について左右性の比率の年変動のデータも集積し、左右二型が群集レベルで頻度依存的に振動しながら維持されていることを周期解析で示す。鱗食シクリッドの遺伝子解析をめざし、国内での産卵飼育を実現する。研究成果をまとめて論文および国際学会で発表する。アフリカ・タンガニイカ湖に調査に行き鱗食シクリッドの採集および生態計測を行うことと,ニューロン活動および形態計測を行うための試薬等が必要であり,そのために必要な旅費と消耗品費を使用する.
BLR/ABL融合癌遺伝子導入による白血病化機序と新しい治療法に関する研究

【目的】マウスの増殖因子依存性血液細胞株におけるbcr/abl融合遺伝子の導入による自律増殖能の獲得については、2、3の報告が見られるものの、ヒトの細胞にbcr/abl融合遺伝子を導入し、その作用を検討した報告はまだ認められない。今回我々は、マウスとヒトの増殖因子依存性血液細胞株に対し、bcr/abl融合遺伝子を電気パルス法で導入し、その作用について検討した。【方法】増殖因子(GM-CSF,IL-3等)依存性マウス血液細胞株FDC-P2およびヒト血液細胞株HSM-911(北大癌研病理小林正伸先生より供与)にbcr/abl融合遺伝子(pGD'210:MPSVのLTRをプロモーターとし、p210cDNAとneo^Rgeneを組み込んでいる)またはそのベクター(pGD')を電気パルス法で遺伝子導入し、G418(neomycin analogue)1.0mg/mlを加えた培養で、遺伝子導入細胞を選択した。また、HSM-911においては、bcr/v-abl融合遺伝子(LTR(bcr-v-abl):MPSVのLTRをプロモーターとし、ヒトbcrとv-ablの融合遺伝子を組み込んでいる)を電気パルス法で導入した後、IL-3を加えない培養で自律増殖能を獲得した細胞を選択した。各細胞からDNAとRNAを抽出し、bcr/abl領域を増幅するPCR法で遺伝子の組み込みとその発現について検討した。また、導入細胞の形態、増殖様式についての検討を行った。【結果】bcr/abl融合遺伝子を導入し、G418に耐性となったFDC-P2およびHSM-911においては、PCR法でbcr/abl融合遺伝子の組み込みとその発現が確認された。bcr/abl融合遺伝子を導入したFDC-P2は増殖因子非依存性となったが、導入細胞からのIL-3産生は認められなかった。一方、HSM-911においては、bcr/abl融合遺伝子の導入によっても増殖因子依存性はとれなかったが、増殖因子(GM-CSF)を加えた培養で、originalなエステラーゼ陰性芽球様細胞から核の分葉傾向を示し、エステラーゼ2重染色でnaphthol-ASD-chloroacetate esteraseまたはα-naphthyl butyrate esteraseが陽性となった細胞群も認められた。また、これらの細胞においては、originalな細胞で陽性であったCD34やHLA-DRが陰性となり、originalな細胞で陰性であったCD10やCD41が出現するようになった。一方bcr/v-abl融合遺伝子を導入し自律増殖能を獲得したHSM-911においては、PCR法でbcr/v-ablの発現が確認されたが、導入細胞からのIL-3産生は認められなかった。【結論】bcr/abl融合遺伝子を導入することにより、FDC-P2は自律増殖を示すようになったが、HSM-911においては増殖因子依存性はとれなかった。しかし、bcr-v-abl融合遺伝子を導入することにより、HSM-911は自律増殖能を獲得するようになった。また、これらの遺伝子導入により自律増殖能を獲得した細胞からのIL-3産生は認められなかった。

一方、HSM-911においては、bcr/abl融合遺伝子の導入によっても増殖因子依存性はとれなかったが、増殖因子(GM-CSF)を加えた培養で、originalなエステラーゼ陰性芽球様細胞から核の分葉傾向を示し、エステラーゼ2重染色でnaphthol-ASD-chloroacetate esteraseまたはα-naphthyl butyrate esteraseが陽性となった細胞群も認められた。また、これらの細胞においては、originalな細胞で陽性であったCD34やHLA-DRが陰性となり、originalな細胞で陰性であったCD10やCD41が出現するようになった。一方bcr/v-abl融合遺伝子を導入し自律増殖能を獲得したHSM-911においては、PCR法でbcr/v-ablの発現が確認されたが、導入細胞からのIL-3産生は認められなかった。【結論】bcr/abl融合遺伝子を導入することにより、FDC-P2は自律増殖を示すようになったが、HSM-911においては増殖因子依存性はとれなかった。しかし、bcr-v-abl融合遺伝子を導入することにより、HSM-911は自律増殖能を獲得するようになった。また、これらの遺伝子導入により自律増殖能を獲得した細胞からのIL-3産生は認められなかった。
原子力安全法システムの設計

巨大化技術の安全システムは現代社会が抱える大きな課題である。本研究では巨大化技術の代表例として原子力を取り上げ、その安全法システムの問題点を摘出しその解決方策を検討した。本研究の半ばの2011年3月11日に東京電力福島第一発電所事故が発生したため、事故で露呈した原子力法システムの問題点の検討を追加した。解決策の検討ではしたがって、事故前の研究で抽出した問題点と併せ、包括的に解決する解決方策を検討した。本研究は東京大学に設置した原子力法制研究会の場を活用して進めている。研究会には大学の研究者や研究機関の研究者の他、規制官庁、電力事業者、重電メーカー、燃料加工メーカー等の産官学の実務者約50名が個人の資格で参加し、原子力法制の改善に向けた真摯な議論を重ねている。研究会の今年度の成果としてまず挙げられるのは、事前に調査を進めていた、現状の原子力法制の課題整理結果を6月に中間報告書として取り纏めたことである。報告書の第1章「役割分担」では原子力立地問題、運転再開問題、地元自治体との安全協定問題及び民間技術基準・規格問題に関する課題を整理した。第2章「規制の品質向上」では、バックフィット問題、原子炉等規制法における事業規制問題及び安全規制体制の問題を整理した、第3章「3S問題」では、規制の仕組みの問題、機微情報管理の問題及び申告制度の問題を整理した。この中間報告書の内容は9月に開かれた日本原子力学会秋の大会で研究代表者の諸葛から「日本の原子力安全規制法制の問題点について」と題して広く原子力学会員に説明し、意見聴取を行った。また、11月には原子力関係の有識者で構成される原子力システム研究懇話会で諸葛が報告して意見聴取を行った他その機関誌「原子力システムニュース」にも概要を投稿した。11月には研究分担者の城山教授と研究会の一員である菅原氏がフランスに出張し、原子力施設に関する国と地元自治体の関係の事例を調査した。その調査結果は原子力学会2010年春の年会に発表した。本年度は昨年度に取り纏めた中間報告書で整理した原子力法制システムの課題と改善方向をさらに深耕して改善の提言案の検討を進めた。その成果を2010年7月27日、原子力学会「原子力法制検討会」において報告した他、同年8月25日、東大鉄門講堂で開催した東大原子力法制研究会主催のシンポジウム「原子力法制システムの改革に向けて」において発表した。主要な研究成果の一つは安全規制体制の独立性強化と分散している安全規制組織の整理統合を提言したことである。現在の安全規制の行政組織が推進行政と同居し利益相反状態にあることを解消すること、原子力安全委員会と規制行政組織、さらには規制支援組織、さらには事業規制と放射線防護規制を統合して規制組織の専門性を高め、また、原子力安全規制の数少ない人的リソースの有効利用を図って、さらなる安全性向上を目指すべきことを提案した。もうひとつの主要な研究成果は原子力発電所の立地自治体と国との関係に関する提言である。国の説明責任を強化するとともに、自治体と国が直接コミュニケーションの場を持つ仕組みを構築することを提言した。具体的にはフランスのように国と自治体及び地域のオピニオンリーダーが参加する会議体を作る案や自治体に国の委託事務として施設周辺の放射線モニタリングを委託する方式等を提案した。モニタリング方式は、それが住民の安心を得る最も確実なツールであること、また、自治体にとって事業者を介さず、直接、国との情報交換の場が得られる点が有意義であるとした。本年度は、2011年3月11日に起きた東京電力福島第一原子力発電所事故の収拾過程で露呈した原子力安全法システムの問題点の抽出作業を実施した。主な問題点は以下の通りである。(カッコ内は本研究項目との関係を示す。)(1)政府、事業者とも事態を掌握できなかった(規制の品質向上)(2)政府に司令塔機能が欠如していた(法システムの制度設計)(3)原子力に関する専門性が欠如していた(規制の品質向上)(4)事故発生時の政府と事業者の責任の線引きが曖昧だった(法システムの制度設計)(5)パッチワーク的安全対策に安住し、体系化が不備(規制の品質向上)(6)国際的ハーモナイゼーションが欠如していた(規制の品質向上)(7)事故収拾過程における政府の重要情報の透明性が欠如していた(規制の品質向上)(8)緊急時の放射線安全規制に対する備えがなかった(法システムの制度設計)(9)複数基の事故が重畳する場合の備えがなかった(規制の品質向上)(10)複合災害を想定した防災対策の備えがなかった(規制の品質向上)前年度までの研究成果にこれらの問題点の改善策を盛り込み、(1)原子力安全規制体制についての提言、(2)原子力発電所の安全規制手続きの国際ハーモナイゼーション、(3)安全性向上に向けた具体的施策、(4)専門性向上に向けた具体的施策、(5)原子力規制行政の透明性向上の5項目に分類して原子力法制研究会の最終報告書として纏める予定である。
３Ｄプリンタによるものづくり教育を意識した教材開発研修カリキュラムの開発

本研究では3つの仮説を立てており、2018年度は以下の通りである。仮説1(学校現場において即時性と個別性が必要な教材の制作場面が多数存在する)については、2018年度に免許更新講習を実施した際に、参加した教員から、学校で使えそうな教材や利用場面を複数提案してもらっており、現在整理しているところである。また、安価な単色の3Dプリンタでは制作できない教材を考案するため、フルカラー出力の3Dプリンタを購入し、安定的に印刷する準備を整えている途中である。具体的な教材として、国土地理院のデータを活用した地形図等も考案しており、器機の調整が整い次第試作する予定である。仮説2(上記に類する教材の最低限の発想法と制作技能は、1日程度の研修で十分習得可能である)については、2017年度の免許更新講習でのカリキュラムを改良し、2018年度の免許更新講習においても実施し、評価を試みた。改善は、制作技能の効果的な修得に加えて、できるだけ多くの校種・授業での指導事例につながる題材の選定と提示に注力した。改善の結果、受講者の「更に学ぶ事への希望」と「講習の満足度」「教育現場での有用性の理解」「自力で制作する自信」について、それぞれ向上が見られた。本成果は、日本教育工学会第34回全国大会と第44回全日本教育工学研究協議会全国大会でそれぞれ発表し、参加者からもその成果を認められている。仮説3(開発した研修カリキュラムは児童・生徒の「ものづくり」教育に応用可能である)については、2019年度から取り組む計画であり、着手していない。仮説1では、即時性と個別性が必要な教材の制作場面を収集する必要がある。これについては、研究代表者と研究分担者による考案と、免許更新講習の受講者を通じて多少は集まっている。しかし、職場に3Dプリンタを置いて長期間を通じて協力いただける現職教員については、講習や学会発表の機会に募集しているが希望者がいない状況である。そのため、当初に予定していた程の多様な意見を得る機会が減っていると言える。また、フルカラー出力の3Dプリンタは、インクジェット部分のトラブルと業者による対応が遅れたため、十分な印刷品質を確保するところまでは進んでおらず、具体的な教材の試作と検討まで進められてはいない。仮説2については、受講者のアンケート結果では高い満足度と学習意欲を得ている。使用しているテキストも、2017年度に比べてより操作技能の修得のための説明が精緻になっており、提供している事例も増えており、概ね順調であると言える。仮説1の教材の制作場面でのアイデアの創出のためには、多様な意見が得られるよう工夫することが望まれる。そのため、協力いただける現職教員の募集を進める一方で、既存の報告や研究の収集の強化と、学習指導要領や教科書に基づいた利用可能な場面の洗い出しを行う予定である。仮説2については、2019年度は教材制作の発想を促す方法について力点を置いて改良を加え、免許更新講習で実践・評価を行う予定である。仮説3については、新たに子ども向け(主として小学校高学年)として、24時間程度で完了するカリキュラムの開発に着手する。また、年度内に2回程度の実践・評価を行い、子ども向けとして開発する際の留意点を検討する。実践のため、計画通りPCと3Dプリンタを買い増す予定であるが、安価で簡易なフルカラー出力の3Dプリンタが今年度末に発売されており、仮説1の試作の効率化と仮説2の充実も見越して用意する予定である。

また、フルカラー出力の3Dプリンタは、インクジェット部分のトラブルと業者による対応が遅れたため、十分な印刷品質を確保するところまでは進んでおらず、具体的な教材の試作と検討まで進められてはいない。仮説2については、受講者のアンケート結果では高い満足度と学習意欲を得ている。使用しているテキストも、2017年度に比べてより操作技能の修得のための説明が精緻になっており、提供している事例も増えており、概ね順調であると言える。仮説1の教材の制作場面でのアイデアの創出のためには、多様な意見が得られるよう工夫することが望まれる。そのため、協力いただける現職教員の募集を進める一方で、既存の報告や研究の収集の強化と、学習指導要領や教科書に基づいた利用可能な場面の洗い出しを行う予定である。仮説2については、2019年度は教材制作の発想を促す方法について力点を置いて改良を加え、免許更新講習で実践・評価を行う予定である。仮説3については、新たに子ども向け(主として小学校高学年)として、24時間程度で完了するカリキュラムの開発に着手する。また、年度内に2回程度の実践・評価を行い、子ども向けとして開発する際の留意点を検討する。実践のため、計画通りPCと3Dプリンタを買い増す予定であるが、安価で簡易なフルカラー出力の3Dプリンタが今年度末に発売されており、仮説1の試作の効率化と仮説2の充実も見越して用意する予定である。学会発表と参加費を大学内の個人研究費から支出したことに加え、教材の制作場面を広く情報収集するための現職教員の協力者が得られず、PCと3Dプリンタ、3Dスキャナーの購入を控えた事により残高が生じた。2019年度は、子どもを対象としたものづくり教育のための機材を用意する必要があり、その購入費の一部に充てる予定である。
分子集合体からプロトセルへの物理

本研究ではベシクルが生命機能を獲得する最初の一歩に着目し、ベシクルと化学反応の連携がもたらすベシクルダイナミクスに焦点を当てて研究を進めた。その結果、単純な化学刺激によりベシクルの駆動や変形などの生命機能に特有な現象を見出し、その機構が化学刺激による膜表面の界面張力や膜面積の変調であることを明らかにした。また、自己生産するベシクル系として、膜表面での加水分解反応を利用したリン脂質系の開発に成功した。さらに自己生産ベシクルの機構を解明するために、分子シミュレーション法を開発し、分子形状とベシクルの形状が連携することにより変形・分裂・再帰の性質が保証されることを明らかにした。本基盤研究では、ソフトマター分子集合体がプロトセルと呼ばれる最小限の生命機能を有するシステムへと発展する機構の解明を目指している。平成25年度は、1)化学刺激による機能発現、2)膜分子合成系と結合したベシクルの自己生産機構の解明、を中心に研究を進めた。1)化学刺激による機能発現では、ある種のイオンを局所的に吹きかけることにより、そのイオン種の濃度勾配により、その方向に向かって進む現象chemophoresisを世界で初めて見出した。このchemophoreisiはプロトセルのもつ基本的な性質、自己駆動、の最も単純な機構として注目されているものであり、膜分子と化学種の相互作用が機能を生み出す典型例だと考えられる。また、この様な化学刺激が自走性のみならず、膜変形をも生み出す事が明らかとなり、本研究の目的である化学刺激による機能発現に向かって、大きな一歩を踏み出せた。2)膜分子合成系と結合したベシクルの自己生産機構の解明では、リン脂質の両疎水部末端にイミン結合により親水基を導入したボラ型両親媒性分子を前駆体とし、イミン結合の加水分解を経て、安定なベシクルを与え得る新規リン脂質化合物の合成を目標に研究を行った。珪藻土に吸着させたグリセロホスホコリンを用いてホモ置換型リン脂質が合成できることを、モデル化合物により確認した。これにより、分子供給系と連動して自己生産するベシクルの開発に大きな一歩となった。さらに、その自己生産機構を明らかにする目的で、分子シュミレーションの方からのアプローチも進めた。球状ベシクルの外部に配置した脂質分子は球状ベシクルに取り込まれ、ベシクルの形状は球状から棒状、さらには2つの球状ベシクルが結合した形状を確認することができた。今後は、球ベシクルの分裂を再現するパラメーターの探索に務める。本基盤研究では、分子集合体(ベシクル)がプロトセルと呼ばれる最小限の生命機能を有するシステムへと発展する機構の解明を目指している。平成26年度は1)ベシクルの機能発現を化学的に制御する機構、2)ベシクルの自己生産過程のシミュレーション、3)膜分子合成系と結合したベシクルの自己生産系の開発を中心に研究を進めた。1)ベシクルの機能発現を化学的に制御する機構:外部からの化学刺激に応答して変形、駆動、融合などの様々な生命機能に関連したダイナミクスを示すベシクル系の開発とその機構の解明を行った。特に重要なのは化学刺激により膜分子の表面張力や分子断面積が変化することにより、様々な機能を化学的に制御できることが明らかになったことである。また、そのような変形を3次元解析することにより、そのキネティクスを定量的に評価し、flip-flopの速度定数・イオン結合による分子断面積の定量化などの物理的なパラメーターの定量化も可能なことを明らかにした。2)ベシクルの自己生産過程のシミュレーション:全原子モデルから粗視化モデルまで幅広く扱える分子動力学法を用いて、今までのモデル実験から明らかになっているシリンダー型と逆コーン型の2種類の脂質分子で構成したベシクルの自己生産過程をシミュレーションした。ベシクルが球状から棒状、ダンベル型に変形するに伴い、逆コーン型の脂質が内側に多く分布する傾向が観察された。3)膜分子合成系と結合したベシクルの自己生産系の開発:昨年度構築した、種々の疎水鎖を持つホモ型リン脂質の合成法を利用して、本年度は、様々な化学反応の起点となり得るベンズアルデヒド部位を疎水部末端に持つリン脂質を合成することに成功した。この脂質が水中で形成するベシクルは、分散媒として純水を用いた場合不安定であったが、嵩高い置換基を有するアミンの水溶液を用いた場合は安定であった。本基盤研究では、分子集合体(ベシクル)がプロトセルと呼ばれる最小限の生命機能を有するシステムへと発展する機構の解明を、1)ベシクルの機能発現を化学的に制御する機構、2)ベシクルの自己生産過程のシミュレーション、3)膜分子合成系と結合したベシクルの自己生産系の開発、を中心に研究を進めた。1)リン脂質ベシクルにpH刺激を与えると、リン脂質膜が加水分解をおこし、それによりベシクル表面に界面張力の勾配が生じてベシクルが駆動することを実験的に明らかにした。これは、化学刺激によって誘起される化学反応(化学エネルギー)が運動エネルギーに変換されて駆動を引き起こす現象の例として注目される。さらに、この研究の中から金属イオンがリン脂質分子に結合してその分子断面積を変調させることにより変形を引き起こすことを見出し、その3次元解析と膜弾性理論を利用して定量的に評価することに成功した。2)シリンダー型と逆コーン型の2種類の脂質モデルで作成したベシクルの分裂過程を再現することに成功した。ベシクルを構成する

2分子膜の外側と内側の脂質分子数差ΔNを大きくすると、ベシクルの形状は、ピーナッツ、分裂、stalkでつながったダンベル型となる。このことから、分裂を観察するためには、適切なΔNの領域が存在することを明らかにした。3)昨年度までに合成にした、親水基にホスホコリン基を有し、末端にさまざまな化学反応に利用可能なホルミル基を持つ長鎖アルキル基を疎水基として持つ、ベシクル形成可能な化学反応性リン脂質に対し、この前駆体となる親水性分子の合成を行った。種々の合成条件を検討した結果、両親水基末端に加水分解により脱離可能な親水基が導入された双頭極性型両親媒性分子を、高純度で得ることに成功した。これにより、膜分子としてリン脂質誘導体を用いた新しいベシクル自己生産系の構築が可能となった本研究ではベシクルが生命機能を獲得する最初の一歩に着目し、ベシクルと化学反応の連携がもたらすベシクルダイナミクスに焦点を当てて研究を進めた。その結果、単純な化学刺激によりベシクルの駆動や変形などの生命機能に特有な現象を見出し、その機構が化学刺激による膜表面の界面張力や膜面積の変調であることを明らかにした。また、自己生産するベシクル系として、膜表面での加水分解反応を利用したリン脂質系の開発に成功した。さらに自己生産ベシクルの機構を解明するために、分子シミュレーション法を開発し、分子形状とベシクルの形状が連携することにより変形・分裂・再帰の性質が保証されることを明らかにした。本計画研究は、ソフトマター物理(実験とシミュレーション)および合成化学の連携により、分子集合体(ベシクル)がプロトセルと呼ばれる最小限の生命機能を有するシステムへと発展する機構の解明を目指している。計画研究全体としては、今までほとんど知られていなかった分子集合体への化学作用により、様々なダイナミクスが誘起されることが明らかになり、そのようなダイナミクスの中には生命機能と密接な関係があるベシクルの融合や成長が含まれている。また、その過程のシミュレーションによるモデル化や、その知見を利用した合成化学の立場からの分子設計など、今までのソフトマター物理にはないアプローチが発展しており、全体として計画は順調に進んでいる。各プロジェクトの達成状況は以下に示す。1)ベシクルの機能発現を化学的に制御する機構:ベシクルの駆動、変形、融合などの基本的な機能を支配する機構がほぼ明らかになり、さらに予備的な検討によりベシクルのfeedingによる成長の可能性も視野に入ってきた。このような化学刺激によるベシクルダイナミクスの制御の道筋が見えてきたのは大きな進歩である。2)ベシクルの自己生産過程のシミュレーション:当初からベシクルの分裂をシミュレーションで再現することは難しいことが予想されている中で、様々な問題点を順調に解決することができているため。3)膜分子合成系と結合したベシクルの自己生産系の開発:提案書に記載した分子を合成することに成功した。また、導入した疎水部末端の置換基が、設計通り、アミン類とイミン結合が形成可能なことも確認できた。27年度が最終年度であるため、記入しない。ソフトマター物理最終年度であるので、ここの研究を進めながらそれらを統合してベシクルからプロとセルへの道の一里塚を築く。最大の目標は外部からの分子供給(化学刺激)を利用して自己生産するベシクル系の開発である。
注視情報から意図を推定する「人馬一体」型の車いすロボットの開発

車椅子ロボットは、老人ホームや病院などで欠かせないものになっている。その操作性の向上は高齢者や体の不自由な方の介護における負担を減らすことにつながるだけではなく、車椅子ロボット利用者の日々の生活の質の改善にも役に立つと考えられる。本研究の目的は、車椅子ロボットのユーザの走行環境に対する注視(Gaze)情報から、ユーザの意図(Intention)を推定し、推定された意図の情報を車椅子ロボットの走行に利用する手法を開発することである。
円偏光を不斉源とするらせん選択重合および選択的分解反応を経由する絶対不斉合成

円偏光のみを不斉源として、アキラルモノマーから光学活性な高分子、超分子会合体、およびそれらを前駆体とするキラル低分子化合物を合成し、光学活性な化学物質を使わずにキラル化合物を合成する絶対不斉合成を実現する。さらに生成したホモキラリティーを不斉源として新たなキラル化合物の合成を行いキラル情報の転写・増幅を実現することを目的とする。自ら見出したらせん置換ポリアセチレン膜の定量的光環化分解反応および光源に円偏光を用いることによるらせん巻方向選択分解、らせん選択重合とを結び付け、円偏光のみを不斉源とする高効率・高光学収率のホモキラリティーの創出、転写・増幅の実現を目指す。
新規GHファミリー134に属する酵素の機能・構造解析および生理学的役割の解明

β-マンナン(グルコマンナンおよびガラクトマンナン)は様々な植物に含まれる多糖で、環境中に存在する未利用バイオマスの一つであるため、バイオリファイナリーの原料として注目を集めている。申請者は、糸状菌Aspergillus nidulansが細胞外に分泌する既知のβ-マンナナーゼとはアミノ酸配列レベルで全く相同性を有さない新規β-マンナナーゼAnMan134Aを世界で初めて発見し、新しいGlycoside Hydrolaseファミリー134 (GH134)を創設した。本申請では、A. nidulansおよびその他の糸状菌が有するGH134に属する糖質加水分解酵素の機能・構造解析およびそれらの生理学的役割を明らかにすることを目指す。今年度は、麹菌A. oryzaeのゲノムにコードされているMan134AであるAoMan134Aの効率的なリコンビナントの発現、精製と構造解析を実施した。N-末端アミノ酸配列中にあるプロテアーゼ切断部位を除くことで、メタノール資化酵母での効率的なリコンビナントAoMan134Aの生産ができるようになった。またその後の精製によって高純度のAoMan134Aが調製できた。結晶化後、1.3オングストロームでのAoMan134Aの構造が明らかになった。β-マンナナーゼの発現系、対象にするGH134に属するβ-マンナナーゼを麹菌由来のAoMan134Aに変更することで、純度の高いβ-マンナナーゼを得られるようになったことは評価できる。また、AoMan134Aの結晶化条件を検討し、X線結晶構造解析ができるようになったこと、解像度が格段に向上したことはは大きな進展である。AoMan134Aの詳細な構造を明らかにする。また、植物病原性糸状菌Fusarium oxysporumのGH134に属するβ-マンナナーゼの機能および、その遺伝子破壊株を作製し、植物の細胞壁に含まれるβ-マンナンの分解能および植物病原性との関係について解析する。申請者は、糸状菌Aspergillus nidulansが細胞外に分泌する既知のβ-マンナナーゼとは全く相同性を有さない新規β-マンナナーゼAnMan134Aを世界で初めて発見し、新しいGlycoside Hydrolaseファミリー134 (GH134)を創設した。本申請では、A. nidulansおよびその他の糸状菌が有するGH134に属する糖質加水分解酵素の機能・構造解析およびそれらの生理学的役割を明らかにすることを目指した。今年度は、A. nidulansのゲノムにコードされているMan134AのホモログであるAMan134B、AnMan134CおよびStreptomyces属の放線菌が有するStMan134Aのリコンビナントの調製と機能解析を実施した。AnMan134B、AnMan134CおよびStMan134Aはすべてβ-マンナナーゼ活性を有していたが、AnMan134Cのkcat/Km値は他と比較して低かった。また、実験に用いたβ-マンナン以外の多糖に対して活性はなかった。A. nidulansのゲノムにコードされているMan134AのホモログであるAMan134B、AnMan134CおよびStreptomyces属の放線菌が有するStMan134Aがβ-マンナナーゼであることを明らかに出来たことは評価できる。また、AnMan134Aの結晶化条件を検討し、X線結晶構造解析ができるようになったことは大きな進展である。AnMan134Aの構造を明らかにする。

また、植物病原性の糸状菌Fusarium oxysporumのGH134に属するβ-マンナナーゼの機能および、その遺伝子破壊株を作製し、植物の細胞壁に含まれるβ-マンナンの分解能および植物病原性との関係について解析する。AoMan134Aの詳細な構造を明らかにする。また、植物病原性糸状菌Fusarium oxysporumのGH134に属するβ-マンナナーゼの機能および、その遺伝子破壊株を作製し、植物の細胞壁に含まれるβ-マンナンの分解能および植物病原性との関係について解析する。
仏教修法と文学的表現に関する文献学的考察-夢記・伝承・文学の発生-

本研究の概要は、最終年度の平成16年3月に発行した本研究成果報告書『仏教修法と文学的表現に関する文献学的考察』の「はじめに」に於いて詳論した。またその研究内容については、同報告書に論文等の形で結実させた。よって、以下に報告書目次を摘記し、ひとまずその説明にかえる。なお同書には論文を4本(荒木執筆は3本)、資料紹介2本(荒木担当は1本)を掲載したが、すべてこれまで未発表の初出原稿である。・はじめに一本研究の由来・目的・経緯・研究推進状況などについて(荒木浩)一、明恵夢記再読「明恵『夢記』再読-その表現のありかとゆくえ-」(荒木浩)二、海外発表のコンテクスト二-一、和歌陀羅尼説と文学「『沙石集』と<和歌陀羅尼>説について-文字超越と禅宗の衝撃-」(荒木浩)二-二、中世日本の二重の顔「中世の二重の顔-宝誌和尚像から落語まで-」(荒木浩)三、寺院調査と文献研究「持戒清浄印明」における相承と展開(中山一麿)「醍醐寺蔵『菅芥集』について-付翻刻」(中川真弓)「〔影印〕随心院本『寓言鉛』」(荒木浩)以上本文143ページ。また、本研究の関連研究の一つであった小野随心院研究は、一部を大阪大学文学研究科共同研究として展開、再組織し、また本科研とその共同研究を止揚して、平成17年度19年度の計画で、基盤研究B「小野随心院所蔵の文献・図像調査を基盤とする相関的・総合的研究とその展開」をスタートさせる。1、文献調査及び若手研究者との研究交流。随心院の聖教調査をはじめとして、密教を中心とした仏教文献の調査、および写真撮影(アナログ・デジタル)等を行い、日本文学に深く関わる文献の調査・分析を行った。またその調査に関連して、大学院生を中心に研究会を組織し、情報交換、及び院生他の論文成果へとつなげている。2、明恵『夢記』のこと。本研究の前提となる成果報告書『<心>と<外部>-表現・伝承・信仰と明恵『夢記』-』(2002年3月刊行)の再読、再検討を行い、今後の方針(『夢記』の問題解明のためには、明恵の密教修法と和歌との関連の分析も重要であることなど)を固める。同成果報告書は広く認知され、いくつかの図書館や研究機関からもとめられ、送付して、研究交流を行った.。3、国際的研究交流の実現。本科研の中心的課題の一つに、和歌陀羅尼という密教・神道・文学ほかに広く関わる重要な中世的概念があるが、その分析を聖教調査を通じて深め、その成果の一端を「『沙石集』と和歌陀羅尼説について」と題して、国際シンポジウム「ワークショップ-神道研究における新視点」(ドナルドキーン日本文化センター、中世日本文化研究所、国際神道学会共催、2002年10月、アメリカ・ニューヨーク・コロンビア大学)で発表し、2日にわたるシンポジウムにもすべて参加した。4、新たな研究方針の展開。平安後期から発展する勧修寺流藤原氏は、京都の勧修寺西堂での八講という法会を軸に、その一門の信仰・政治・財産等の結束を図り、その八講長者が一門の統括的長者となるが、その一族が深く文学や記録などに関わる、という本科研のテーマに関わる重要なケーススタディの一つであるが、その勧修寺流藤原氏をめぐって考察を進め、その一端を日本文学・日本史他が参加するインターディシプリナリな研究会(平安京文化研究会、2002年12月)で発表し、さらにその一部を公刊した(2003年3月刊行予定)。

今年度は、年度当初に立てた研究実施計画に沿って、次のような研究を推進した。1,随心院聖教の文献調査。研究代表者を中心に随心院聖教の研究会を組織し、ほぼ月一度のペースで随心院聖教文献の調査や分析を行った。また高解像度のデジタルカメラを使用して、研究用画像の撮影と保存を行い、撮影文書の整理・分析を継続中である。2,その他国内所蔵日本文学等の文献調査。東京大学史料編纂所、国文学研究資料館、内閣文庫などを中心に、中世日本文学や仏教、歴史文献などの調査を行い、紙焼き写真等の複写収集を進めた。また翻刻・分析等を継続している。3,国内・国際学会等への出席と情報収集・研究交流。国内学会へ出席して、情報収集を進めた。また、大阪大学文学研究科が推進するCOEプログラムの一貫として行われた国際日本文学研究のシンポジウムに参画した。4,中心的課題の一つである明恵『夢記』研究として、関連資料の調査・分析を行った。また大阪大学大学院の演習で、『夢記』と密接に関連すると考える『明恵上人歌集』を取り上げ、詳細に講読した。5,中心的課題の一つである「和歌陀羅尼」の中世的意味について、密教修法「阿字観」との関わりを考察し、随心院所蔵文献などを中心に、資料収集と分析を進めた。6,重要な密教寺院であった勧修寺を氏寺的な結束の場とする勧修寺流藤原氏を中心に、貴族と家、また宗教儀礼の関わりなどについて分析を進展させ、成果の一端を論文にした。本研究の最終年度にあたるこの年は、本課題研究をめぐって、大きな転機・分岐があった。1、本科研の関連研究の一部として継続して行ってきた随心院調査・分析研究について、共同研究を単独で立ち上げ、一年計画で成果報告を行うこととなった(2004年7月発足、大阪大学大学院文学研究科共同研究「小野随心院所蔵の密教文献・図像調査を基盤とする相関的・総合的研究とその探求」)。その研究の展開の詳細については、3月末刊行予定の同タイトルの共同研究成果報告報告書参照。2、研究代表者荒木の随心院所蔵文献についての調査・分析は、今年度も継続して行い、また今後も、文学部共同研究の成果も併せ、研究を展開する予定である。随心所蔵文献の撮影、また所蔵文献のデータベース化も、平成十五年度のエクセルファイル化を基礎として、現在も増補・展開中。3、荒木個人の研究と、これまで共同研究的に調査をともにしできた大学院生・大学院研究生の研究成果を、研究成果報告書として刊行。本課題研究の総体が、ほぼすべて同書によって窺えるように編集した。内容は研究代表者荒木の論文および研究総体の概括として、「はじめに-本研究の由来・目的・経緯・研究推進状況などについて」、「一、明恵夢記再読」(論文「明恵『夢記』再読-その表現のありかとゆくえ」所収)、「二、海外発表のコンテクスト」(二-一、和歌陀羅尼と文学、として論文「『沙石集』と<和歌陀羅尼>説について-文字超越と禅宗の衝撃-」を、二-二、中世日本の二重の顔、として論文「中世の二重の顔-宝誌和尚像から落語まで-」をそれぞれ所収)、「三、寺院調査と文献研究」として、荒木の資料紹介(影印)の他、大学院研究生中山一麿、大学院生中川真弓の資料分析・論文を収載。A4判総150頁ほど。掲載論文等はすべて本報告書オリジナルである。
薬剤反応性タンパク質定量に基づく抗癌剤感受性試験

本研究は、逆相タンパクアレイ(RPPA)を用いた微量検体からのタンパク質定量により、細胞生物学的判定に先立つタンパク質の量的変化から抗癌剤の感受性を推定しようと試みたものである。癌性腹膜炎細胞を使用予定であったが、十分量の検体を集積できず、研究全体としては培養細胞を用いた研究に重点を置く形となった。RPPAを使用した抗癌剤に対するタンパク質の量的変化に関する研究では、タンパク質の機能に関わらずタンパク質が群として分解・合成のタイミングを制御されていた。また、抗癌剤耐性として採取された細胞集団は、相互排他的に幹細胞性または上皮性のタンパクを発現していたが、抗癌剤とタンパク発現の関連は薄かった。当初の予定であった初代培養細胞からの分子生物学的な展開に関しては、高度進行胃癌の抗癌剤感受性試験症例が減少したため(年間数例)、症例集積が進んでいない。少ない症例数ながら、胃癌細胞株パネルから抽出した抗癌剤抵抗性に関連するタンパク質を腹膜播種症例で検討した。細胞株を用いた実験では、抗癌剤耐性にはPI3Kを中心とした増殖シグナルに関連するタンパク質が重要と思われたが、胃癌腹膜播種症例では著名といえる変化は認められなかった。実際、実験を進めていくとPI3Kタンパクの増強は、抗癌剤に不応性の集団に見られることがわかったが、その集団の選択にはタンパク発現ではなく転写制御のレベルのイベントが重要であることが示唆された。これにより現在の研究は、細胞集団の選択に必要な分子機構を阻害する化合物のスクリーニングへ徐々にシフトしている。一方で、ヒト胃癌細胞株の樹立、およびSCIDマウスを用いたヒト胃癌細胞株を用いた原発胃癌モデル、腹膜播種モデルをそれぞれ作製し、平行して抗腫瘍効果のある物質のスクリーニングを開始している。新規抗癌剤感受性試験を確立するために以下のような実験・観察を行った。(1)抗癌剤反応性タンパクの高次データモニタリング:培養細胞系を用いた試験管内モデルを用いて薬剤反応後のタンパク変化を追跡するシステムを確立した。本研究室で行っているライセートアレイ技術は多数の細胞サンプルをスライド上に集積しタンパク発現を定量的に解析するもので、薬剤添加に対応して38%のタンパクは上昇、32%のタンパクは低下を示した。明らかな変化を示さないタンパクも30%あった。アポトーシスが誘導される条件で細胞骨格タンパクとアポトーシス関連タンパクの発現動態の類似性が増加していた。また薬剤投与法に応じて細胞増殖に関わるタンパクと他のタンパクの類似性が増加していた。(2)抗癌剤による癌細胞集団交代現象の観察:高度進行・再発胃癌43例を対象とし、薬剤と細胞生存率のdose-response curveを考慮したWST法による細胞増殖アッセイにより検討した。各アッセイにおいて抗がん剤感受性が期待できるものからの期待順位によりその効果予測を行った。タキサン系薬剤の期待順位は高く、5-FUおよびシスプラチンは低い傾向があった。期待順位の低かった腫瘍の約半数は過去にこれら2剤による化学療法を施行されていた。また、期待順位の高い薬剤で治療された後に再発を来した症例では治療に用いた薬剤でのみ選択的にdose-response curveのパターンが変化していた。(3)胃癌術後化学療法効果予測マーカーNF-kB:胃癌においてNF-kB陽性の腫瘍は再発率においてハザード比が11.6倍であった。胃癌細胞株に5-FUを添加するとNF-kBが活性化されており、他のストレス反応タンパクであるp53の下流遺伝子をp53自体よりも強力に制御している可能性が示唆された。抗癌剤感受性試験は、これまで試験管内での抗癌剤による増殖抑制効果を基にした細胞生物学的な判定によって行われてきた。本研究では、当初再発胃癌を中心に抗癌剤感受性試験の対象となる臨床検体を用いて、我々の開発した逆相タンパクアレイ(Reverse-phase protein array, RPPA)を作製し、抗癌剤反応性ネットワークから抗癌剤感受性を判定しようという試みであった。しかしながら、抗癌剤感受性試験の対象となる癌性腹膜炎症例数が予想外に少なく、十分な数のサンプルが得られなかった。一方で、胃癌細胞株を中心とする癌細胞パネルから薬剤抵抗性コロニーを採取しRPPAを作製、そのタンパク発現を計測する「コロニーライセートアレイ法」については手技および解析法について確立することができた。コロニーライセイートアレイの確立をもとに研究は展開し、胃癌癌性腹膜炎を予防する天然化合物の同定、5-FU治療後に耐性を示した胃癌細胞に特異的に作用する分子標的化合物の同定に至った。消化器外科抗癌剤感受性

試験の対象となる高度進行胃癌症例の集積が進んでいないことから、ヒト胃癌細胞株を用いたスクリーニング系かた抽出した情報を基に研究を進めている。抗癌剤抵抗性細胞集団とPI3K発現の関係を検討した結果、転写レベルでの細胞集団選択を示唆する所見を得た。これは当初予想していなかったことであり、現在この薬剤選択性を阻害する化合物スクリーニングへと研究の方向性がシフトしてきている。タンパクの高次データによるモニタリングのために、培養細胞に5FU、CIS(cisplatin)、およびCPT(CPT-11)を3種類の濃度、2種類の投与法で添加し、37種類のタンパクについてその変化を24時間の時系列に従って細胞を回収し調整後直径100ミクロンのドットとしてニトロセルロース膜に転写しライセートアレイを作製、特異的抗体を用いた色素法による免疫染色でそのタンパク量を推定した。培養細胞により細胞採取からデータ出力までを確立した(Nishizuka et al,論文投稿中)。ヒト癌細胞による感受性試験に向けて整備を進めたい。抗癌剤感受性試験のための細胞アッセイについても定量性に関しての見直しを進めてきたが、前述のdose-response curveを考慮したWST法により、1アッセイ品質の担保、2アッセイスケールダウンによる定量性の確保、3高度進行・再発癌を対象とした治療指針の提供、というシステムを確立することができた(Matsuo et al, World J Surg Oncol, 2012)。臨床検体を用いる以上、その抗癌剤治療後の予後を追跡することは必須である。臨床データの追跡プロセスおよびライセートアレイ技術確立の過程で、培養細胞パネルの薬剤感受性とタンパク発現の組み合わせから5-FU感受性に関する2つのバイオマーカーを同定した(Ishida et al, PLoS ONE, 2012)。薬剤により耐性細胞集団が選択されることは「癌細胞」が集団と個で生物学的な振る舞いが異なる事実に基づき研究を進める必要がある。現在まで、この細胞集団選択に関わる機序が当初目的としていたタンパク質分画ではなく、転写レベルの制御であることを突き止めつつあり、特に抗癌剤治療後の腹膜播種再発の生物学的仕組みを明らかにできる可能性がある。現在は阻害剤を中心とした実験を継続しているが、将来的には治癒切除後の再発確率の高い群を同定し、適切な予防につなげる研究を目指したい。タンパク発現のモニタリングに関しては、各薬剤によるタンパク変動の変化をデータベース化し多剤併用時のsynergyについて迅速検索可能なシステムを構築したい。試行回数の限られる臨床検体のアッセイには参考となるデータベースの確立が急務である。新規抗癌剤感受性判定法に関しては論文発表を完了した。抗癌剤感受性試験は本研究継続中に医療保険収載となった。高度進行・再発症例に対する薬剤選択法として更なる確立を目指したい。バイオマーカー探索に関しては、論文発表を終了した。また、多施設共同の後ろ向き試験の症例登録を開始した。500例以上の手術検体を用いて免疫染色を行い臨床的有用性について検証する予定である。使用を予定していた試薬の使用頻度が予想より低く、購入が遅れたため。試験管内の実験比重が増えたため定期的に試薬を使用できると思われる。
オンラインスケジューリング手法を組み込んだ分散処理環境上の協調最適解法の開発

本研究では現在までに開発されている組合せ最適化問題に対する手法を用いて、大規模な最適化問題を分散環境上で効率よく解くための新たな機構の開発を目的とした。1.オンラインルーティング・スケジューリングアルゴリズムの開発実行時の分散環境における負荷、通信状態を考慮し動的に各プロセッサに割り当てる仕事やプロセッサ間の通信経路を最大負荷の最小化を目的として決定し、各プロセッサが少量の情報通信を行うことにより協調して解を導出する機構を構築することを試みた。上記の問題をオンラインルーティング・スケジューリング問題としてモデル化した。定式化したオンラインルーティング・スケジューリング問題に対して理論的解析を持つアルゴリズムを基に従来法の1つである貪欲法よりも良質な解を高速に求めるオンラインアルゴリズムを提案した。まず、オンラインに到着するジョブを効率よくマシンに割り当てる問題であるオンラインスケジューリング問題に対して、実験的に優れた性能を持つ貪欲法よりも良質な解を求めるアルゴリズムを提案した。さらに、提案アルゴリズムをオンラインルーティング・スケジューリングアルゴリズムに拡張した。2.協調最適解法の開発大規模なデータから知識を抽出するデータマイニングの代表的なパラダイムの1つであるクラスタリングについて考察した。データ間の類似性によりデータをグループ分けするクラスタリング問題に対するアルゴリズムを分散環境上に実現した。さらに、従来手法では困難であったノイズと必要なデータとの区別を入力パラメータに依らないで行う手法を提案した。分散環境での計算能力を活用することが大規模な問題を対象とする上で必須となってきている。しかし、分散環境上で協調して問題を扱う場合、一台のマシン上での機構を複数のマシンで等価に実現するには様々の問題が存在している。本研究では分散システムの性能向上を目的としてオンラインな問題について考察している。一般にシステムに与えられた仕事は先に仕事が処理されるマシンを決定するスケジューリングが行われた後にネットワーク上でのルーティングが行われていた。しかし、システムでの性能がネットワーク上での通信に大きく依存していること、また、大規模なシステムを構築する場合、ルーティングでの性能を考慮しないスケジューリングでは十分な性能向上は望めない。本研究では与えられた計算機環境で効率よく計算するため、利用可能なプロセッサ数、各プロセッサの能力、および、各プロセッサ間の通信速度などを入力として、オンラインに到着するジョブを処理するプロセッサとその通信経路を同時に決定するルーテイング・スケジューリング問題を新たに定式化し、本問題に対するオンラインアルゴリズムを開発した。シミュレーション実験により一般的に用いられている食欲法において、スケジューリングの質を損なうことなく、ルーテイングの質を改良できることが分かった。さらに、提案したルーテイング・スケジューリングアルゴリズムに基づいて分散実行する局所アルゴリズムを研究室と学部共有設備からなる118台のワークステーション上に実現し、スループットの最大化を目的とするアドミッションコントロール問題に対して一台のマシン上での集中的な手法と比較した。シミュレーション実験の結果よりルーテイング問題を考慮しない場合、アルゴリズムの性能がネットワーク上での通信に大きく依存していることが分かった。分散環境での提案手法の移植性を向上するため移動型パーソナルコンピュータ2台を増設した。
緑藻由来特異カロテノイド、シフォナキサンチンの抗肥満作用とその機構解明

緑藻由来特異カロテノイドであるシフォナキサンチンの抗肥満作用について評価した。シフォナキサンチンは前駆脂肪細胞である3T3-L1細胞の分化を強力に抑制した。このとき、脂肪細胞分化に関わる遺伝子の発現が有意に抑制された。また、肥満モデルマウスKK-Ayを用いた検討で、シフォナキサンチンの経口投与により、内臓脂肪が有意に低下した。さらに脂肪組織において、脂質合成に関わる遺伝子の発現が上昇し、脂質分解に関わる遺伝子の発現が低下することが見出された。以上の結果から、シフォナキサンチンは抗肥満作用を有する食品機能性成分として有用であることが示唆された。本研究は、「特異」カロテノイド、シフォナキサンチンの抗肥満作用を明らかにし、機能性食品や医薬品としての有効性を探るとともに、シフォナキサンチンの特異構造に基づく新規作用機構を見いだすことを目的とした。そのために本年度は以下の項目を実施した。(1)シフォナキ・サンチンの調製法の検討:シフォナキサンチンを含む食用緑藻として.ミル(Codium fragile)とクビレズタ(Caulerpa lentillifera)について、シフォナキサンチン含有量を比較したところ、ミルの含有量が比較的高いことが分かった。また、アセトン抽出後、カラム精製をすることで、シフォナキサンチンを7%含む抽出物を得ることができた。(2)シフォナキサンチンの脂肪細胞分化抑制作用機構の検討:HPLCを用いて精製したシフォナキサンチンを試料として、マウス由来3T3-L1細胞の脂肪細胞への分化抑制作用にについて、フコキサンチンと比較して検討した。その結果、シフォナキサンチンはフコキサンチンよりも低濃度で脂肪細胞への分化を抑制した。さらに作用機構について明らかにするために、遺伝子発現変動を調べたところ、シフォナキサンチンはフコキサンチンと同様にPPARγの発現を分化誘導初期において抑制することが明らかとなった。(3)シフォナキサンチンの血管新生に与える影響:肥満とも関連する血管新生に与えるシフォナキサンチンの影響を調べた。その結果、血管内皮細胞のFGF-2経路を阻害ずることで、血管新生を抑制することが明らかとなった。前駆脂肪細胞である3T3-L1細胞を用いてシフォナキサンチンが脂肪細胞の分化や成熟に与える影響を評価した。その結果、シフォナキサンチンは3T3-L1細胞の脂肪蓄積を有意に抑制し、脂肪細胞分化マーカーのmRNA発現レベルを有意に低下させることが見出された。さらに、分化した脂肪細胞でもシフォナキサンチンの添加により細胞内脂質蓄積量が減少し、脂質合成関連遺伝子のmRNA発現も有意に低下することを明らかにした。次に、動物実験による生体レベルでの評価を行った。緑藻ミル(Codium fragile)アセトン抽出物より得られたシフォナキサンチン濃縮物(純度73%)を試料として用い、肥満モデルKK-Ayマウスに一日1.5mgのシフォナキサンチンとなるように胃ゾンデを用いて投与したところ、6週間の連続投与によって、腸間膜脂肪重量の有意な低下が認められた。さらに白色脂肪組織において、いくつかの脂肪合成関連遺伝子の発現が有意に低下し、脂肪分解関連遺伝子の発現が有意に上昇した。以上の結果から、緑藻に特徴的に含まれるカロテノイドであるシフォナキサンチンは脂肪細胞の脂質合成を抑制し、さらに脂質分解を促進することで、抗肥満作用を示すことが明らかとなった。そのために本年度は、前駆脂肪細胞である3T3-L1細胞を用いてシフォナキサンチンが脂肪細胞の分化や成熟に与える影響を評価した。乾燥したミル(Codium fragile)を粉砕し、アセトンを加え、4°Cで一晩静置した。得られた抽出物をシリカゲルクロマドグラフィーおよびHPLCに供し、シフォナキサンチンを精製した。マウス由来3T3-L1細胞を脂肪細胞に分化誘導した時のシフォナキサンチンの影響を調べた。脂肪細胞分化に関連する遺伝子発現の経時的な変化は、リアルタイムRT-PCR法によって評価した。細胞内脂肪滴はOil-red O染色を用いて定量した。また、分化した脂肪細胞の脂質代謝に与えるシフォナキサンチンの影響についても検討した。

脂肪細胞に分化させた3T3-L1細胞にシフォナキサンチンを添加し、細胞内脂肪滴に与える影響を調べた。また、リアルタイムRT-PCR法を用いて脂質合成と分解に関連する遺伝子発現レベルを評価した。その結果、脂肪細胞分化マーカーであるC/EBPɑ、PPARγ-2、SCD-1及びaP2のmRNA発現レベルは脂肪細胞分化の進展とともに増加し、シフォナキサンチン添加により有意に低下した。さらに、分化した脂肪細胞でもシフォナキサンチンの添加により細胞内脂質蓄積量が減少し、脂質代謝に関する遺伝子LPL、FAS、ACCのmRNA発現も有意に低下したことから、シフォナキサンチンは成熟脂肪細胞の脂質代謝を促進する可能性も示された。本年度4実施計画に準じて検討を進めた結果、次年度以降につながる成果が得られており、当初の計画どおりである。25年度が最終年度であるため、記入しない。前駆脂肪細胞の分化抑制機構について、遺伝子発現変動レベルで明らかとなった。当初の研究計画通りに進め、次年度以降は動物実験による生体レベルでの評価や培養細胞を用いた詳細なメカニズムの解明を目指す。当初の研究計画通りに進め、次年度は動物実験による生体レベルでの評価を行う。また、培養細胞を用い、より詳細なメカニズムの解明を目指す。