hpprc/llmjp-kaken huggingface dataset:
非自己成分認識の新機軸―ターゲットサイズによる免疫反応制御機構の解明

体内に侵入した外敵を効率的に排除する免疫反応は、外敵の非自己成分を認識することで活性化される。その認識について新規な機構である「サイズ認識」機構を明らかにするためにEPLという昆虫免疫反応の一つである包囲化反応を促進するタンパク質、そして遺伝子の機能を調べている。昨年度は、このEPL遺伝子がどのような転写制御を受けているかを明らかにするために、詳細な遺伝子発現様式を調べるとともに、転写制御領域である5'上流域のクローニングを試みた。遺伝子発現様式の調査は、逆転写リアルタイムPCR法とin situハイブリダイゼーション法を用いて実施した。アワヨトウ幼虫にサイズの異なるポリスチレンビーズを注射後、継時的に血球細胞を回収し、EPL遺伝子の発現量を調べた結果、血球細胞が貪食反応を示す小さいサイズのビーズを注射したときは、遺伝子発現量に変動は見られなかったが、血球細胞が包囲化反応を示す大きいサイズのビーズを注射したとき、4時間目まで発現の上昇が見られることが確認された。またin situハイブリダイゼーション法を用いてEPL遺伝子を発現する血球細胞の特定を試みたところ、ビーズの周囲に付着した包囲化反応中の血球細胞から発現を示すシグナルが見られた。血球細胞種で見ると、顆粒細胞で発現が見られたもの、発現の見られない顆粒細胞も観察された。EPL遺伝子の転写制御領域は、アワヨトウゲノムDNAを制限酵素処理し、アダプター配列を結合し、EPL遺伝子のコーディング領域に作成したプライマーとでPCRを行うことで増幅した。その結果、EPL遺伝子の約1 kbpの5'上流域の配列を決定することができた。上流配列を検索した結果、免疫系遺伝子の転写制御領域に多く保存されているNF-kB結合配列やC/EBP結合配列などが見つかり、これらの転写因子がEPL遺伝子の転写に関わることが示唆された。EPL遺伝子を発現する血球細胞種を同定するためにin situハイブリダイゼーション法の確立を試み、現在までに顆粒細胞を含む付着性血球種の結果は得られている。EPL遺伝子のプロモーター活性試験を行うために必要な5'上流域の配列を得ることができた。EPLタンパク質に対する抗体を作成するために大腸菌での大量発現を試みているが、作成に必要な量に到達できていない。昨年度のin situハイブリダイゼーション法による解析では、EPL遺伝子を発現する非付着性血球細胞での観察はできなかった。これらの細胞種で発現しているかを確認するためにさらなる実験方法の改良を行い、発現血球種の同定を試みる。またEPLタンパク質の作用部位を明らかにするために、抗体作成を試みる。EPL遺伝子のプロモーター領域活性測定を行うために、アワヨトウの血球由来の培養細胞への遺伝子導入系を開発し、5'上流域の配列にルシフェラーゼ遺伝子をつないだレポータープラスミド導入によるプロモーターアッセイを行う。

EPL遺伝子のプロモーター領域活性測定を行うために、アワヨトウの血球由来の培養細胞への遺伝子導入系を開発し、5'上流域の配列にルシフェラーゼ遺伝子をつないだレポータープラスミド導入によるプロモーターアッセイを行う。ポリクローナル抗体作成の外注を予定していたが、達成できなかったため。
走化性シグナル伝達に関わる蛋白質複合体の構造と機能

細菌走化性シグナル伝達系は、システム全体の働きを分子レベルで理解するうえで有力なモテル系である.また,走化性受容体は,複数の化学物質のほか,温度やpHも認識する多機能センサーであり,HisキナーゼCheA,アダプターCheWと巨大クラスターを形成している.後者の性質はシグナル増幅や適応に重要である.本研究ではこれらを発展させつつ,膜貫通型受容体とリガンド,受容体どうしや他の蛋白質との複合体に焦点を当て,構造-機能連関を解析した.本年度のおもな成果は以下のとおりである.1.受容体-リガンド複合体の構造解析:セリン受容体のリガンド結合ドメインとセリンの共結晶を調製し,三次元構造を決定した.この結果,大腸菌受容体によるセリンとアスパラギン酸の識別機構だけでなく,セリン受容体へのセリンの結合過程を推定することができた.また,クエン酸受容体についてもリガンド結合ドメインを精製し,微結晶を得た.2.受容体-キナーゼクラスターの構造と機能:架橋解析により異種走化性受容体およびそれらと相同性をもつ酸化還元センサーが,細胞の極で共クラスターを形成することを見出した.また,1種の受容体に刺激が入力されると,別の種の受容体にも構造変化が伝わることが示唆された.受容体ダイマーおよび架橋オリゴマーを可溶化・精製し,分子集合状態を解析した.さらに,受容体脱メチル化酵素の局在が受容体のメチル化自体によって制御されることを見出した.3.コレラ菌アミノ酸走性受容体の同定と解析:コレラ菌は45種の受容体様蛋白質をもつが,それらのうちアミノ酸走性に関わるものを2種同定した.この2種のリガンド結合ドメインは互いに相同であるが,大腸菌のものとは全く似ていない.しかし,そのうち一方は,宿主体内でのコレラ毒素発現に関わることが示されている.そこで,これを精製して結晶化するため,発現系を構築した.走化性受容体によるリガンド認識セリン受容体Tsrとアスパラギン酸受容体Tarは厳密にリガンドを識別する.保存されていないリガンド結合残基を入れ替えてもリガンド特異性は変化しないことを示した.さらに,セリン非結合型(PDB登録済)および結合型Tsrリガンド結合ドメインの構造解析を行った.その結果,TsrとTarとに共通なリガンド結合残基の三次元的配置の違いがリガンド特異性を決定するという仮説が支持された.(投稿準備中).またクエン酸受容体Tcpは,クエン酸と金属-クエン酸複合体を別々のリガンドとして認識する.私たちは,金属-クエン酸走性のみが欠損した変異体を初めて単離し,Tcpホモダイマーのサブユニット界面に位置する残基が金属-クエン酸複合体認識に重要であることを示した.この結果をもとにして,サブユニットの協同的相互作用とアロステリックスイッチがリガンドの識別に関与するというモデルを提唱した.走化性受容体の細胞内局在と複合体形成走化性受容体は細胞極でクラスターを形成し,これがシグナル増幅や適応に重要とされている.そこでin vivo S-S架橋法を用いて受容体ダイマー間相互作用を調べた結果,メチル化によって極クラスター内での受容体ダイマーどうしの配向が変化すると推測された.さらに,メチル化により入出力の関係(ゲイン)が変化することを示唆する結果も得られた.一方,TarにGFPを融合し,局在過程を観察した.発現誘導後,まず菌体側面で蛍光ドットが見られ,やがて極の蛍光が強くなった.驚くべきことに,Tar-GFP菌体側面でらせん状に配置した.さらに,GFP-SecE,膜を透過できないMalE変異体とGFPの融合蛋白質を用いた観察,SecGの免疫蛍光染色による観察から,タンパク質膜透過装置Sec複合体自体がらせん状に配置することがわかった.この発見は,膜蛋白質の局在機構に新たな光を充てるものである.細菌走化性シグナル伝達系は、システム全体の働きを分子レベルで理解するうえで有力なモテル系である.また,走化性受容体は,複数の化学物質のほか,温度やpHも認識する多機能センサーであり,HisキナーゼCheA,アダプターCheWと巨大クラスターを形成している.後者の性質はシグナル増幅や適応に重要である.本研究ではこれらを発展させつつ,膜貫通型受容体とリガンド,受容体どうしや他の蛋白質との複合体に焦点を当て,構造-機能連関を解析した.本年度のおもな成果は以下のとおりである.1.受容体-リガンド複合体の構造解析:セリン受容体のリガンド結合ドメインとセリンの共結晶を調製し,三次元構造を決定した.この結果,大腸菌受容体によるセリンとアスパラギン酸の識別機構だけでなく,セリン受容体へのセリンの結合過程を推定することができた.また,クエン酸受容体についてもリガンド結合ドメインを精製し,微結晶を得た.2.受容体-キナーゼクラスターの構造と機能:架橋解析により異種走化性受容体およびそれらと相同性をもつ酸化還元センサーが,細胞の極で共クラスターを形成することを見出した.また,1種の受容体に刺激が入力されると,別の種の受容体にも構造変化が伝わることが示唆された.受容体ダイマーおよび架橋オリゴマーを可溶化・精製し,分子集合状態を解析した.さらに,受容体脱メチル化酵素の局在が受容体のメチル化自体によって制御されることを見出した.3.コレラ菌アミノ酸走性受容体の同定と解析:コレラ菌は45種の受容体様蛋白質をもつが,それらのうちアミノ酸走性に関わるものを2種同定した.

この2種のリガンド結合ドメインは互いに相同であるが,大腸菌のものとは全く似ていない.しかし,そのうち一方は,宿主体内でのコレラ毒素発現に関わることが示されている.そこで,これを精製して結晶化するため,発現系を構築した.
先端バイオイメージング支援プラットフォーム

生命科学の研究領域において、形態・機能イメージングは分子・細胞・組織から個体に至るまで汎用されており、その必要性は年々高まっている。一方、イメージング機器の多様化・先端化・高額化と操作技術や画像解析技術の高度化により、個々の大学等の研究機関において、先端的イメージング機器を集中的に整備・運用することは困難になってきている。本事業では、我が国における生命科学を包括した先端イメージングの支援を行うことを目的とし、最先端の光学顕微鏡、電子顕微鏡、磁気共鳴装置を所有し、先進的な技術開発を行っている生理学研究所と基礎生物学研究所を中核機関とし、各種の先端・特殊イメージング機器を運用している全国の大学・研究機関とともに、プラットフォームを組織し、活動を行った。(1)光学顕微鏡技術支援:分子や細胞、組織の時空間的な動態を高速、かつ高分解能で捉えるために、先端光学顕微鏡を用いた観察や、特殊観察技術に加えて、適切なプローブの選択・適用や、植物・海洋生物など特殊な試料調製、観察環境を要する対象について観察を支援する。(2)電子顕微鏡技術支援:先端電子顕微鏡による生体高分子複合体の立体構造観察、組織・細胞の三次元微細構造の観察、蛍光顕微鏡観察と同一の視野の微細構造観察等を支援するとともに、必要な試料調製法から観察までの技術指導を行う。(3)磁気共鳴画像技術支援:生体の構造と機能を、MRIを用いて可視化し定量解析する技術を標準化して提供することにより、脳画像等の研究を手がけている研究を支援するとともに、個々の研究への最適化を支援する。(4)画像解析技術支援:光学顕微鏡、電子顕微鏡、磁気共鳴装置などによって取得された画像から、形態や動態に関する情報を抽出し、定量的な解析法や可視化する技術を利用者の目的や要望に応じて段階的に支援する。上記の支援活動に加え、イメージング技術の普及を目的とした技術講習会や支援成果を発表する場となるシンポジウムなどを開催した。上記の支援活動をサポートするための総括班を設け、総括班の下に設置した事務局が、支援状況と成果の集約、ホームページの管理や広報活動を行った。平成28年度は以下の活動を通じて、本プラットフォーム事業の周知と支援課題の募集を行った。応募されてきた申請の審査を行い、採択課題の支援を開始した。広報:ホームページの構築、関連学会でのホームページやメーリングリスト、および各大学・研究機関ヘポスターを配付するとともに、日本植物生理学会、日本生理学会ではブース出展を行い、本プラットフォームの周知活動を行った。公募: 5月と10月の2回の募集を行った。プレコンサルテーションは随時受付とし、支援要望に対しての窓口は常に開いて、イメージング支援の相談を行うとともに、緊急性を鑑みて随時申請による採択も行った。公募については、学会やメーリングリストなどを通じた公募情報の案内や、ポスターを作成して大学や研究機関に送付して広く周知した。また、ホームページにも公募情報および審査システムについて掲載した。支援活動: 2回の公募と随時申請を通して、185件の課題を採択し、支援活動を開始した。その中には、Science誌やNature Cell Biologyを含む国際雑誌に掲載されるなど、既に成果に結びついた支援もある。また、イメージング機器操作技術及び画像解析技術についてのトレーニングコースを実施するとともに、支援担当者のスキルアップとイメージング技術の最新情報を共有するための講習会も開催した。評価:総括班に設置した外部委員を含めた総括支援活動運営委員会を2回開催し、当該年度の支援活動についての評価を行った。また、次年度の早い時期には、研究支援を受けた個々の研究者の支援内容に関する報告書、及び支援担当者からの報告書をとりまとめて、本プラットフォームの運営にフィードバックする予定である。シンポジウムおよびワークショップの開催: 2月に「The 1st ABiS Symposium `Towards the Future of Advanced Bioimaging for Life Sciences'」を開催した。本シンポジウムは、ABiS主催のもと、イメージング技術を取り入れている新学術領域研究「レゾナンスバイオ」と「植物新種誕生原理」にも共催していただき、生命科学分野におけるイメージング技術の最先端技術の情報の共有化を図った。また、Euro-Bioimagingのコーディネーターとシンガポール大学イメージングセンター長を招聘し、ヨーロッパとアジアのイメージング連携について紹介をしていただき、今後の国際的な連携の可能性を探った。加えて、日本生理学会では2つのワークショップに共催した。広報:本プラットフォームのウェブサイト上で事業内容の周知を行うとともに、4月に生命科学連携推進協議会企画の、5月には本プラットフォーム独自の支援説明会を開催する。また、関連学会の年会において、ブース展示や共催シンポジウムを実施し、生命科学の広い分野をターゲットとした周知活動を行う。公募:平成29年度も前期と後期の2回行う。前期は5月より、後期は10月より公募を開始する。ただし、プレコンサルテーションは随時受付とし、支援要望に対しての窓口は常に開いておき、緊急性の高い要望については随時申請を受け付ける。平成29年度より、応募・審査・成果報告をトータルに対応するオンラインシステムを稼働し、プラットフォームの利便性を高める。学会やメーリングリストなどを通じた公募情報の案内や、ポスターを作成して大学や研究機関に送付して広く周知する。また、ウェブサイトにも公募情報および審査システムについて掲載する。支援活動:平成28年度からの継続支援課題とあわせ、新規採択分の支援活動を進める。年度末には、支援状況や成果内容について、オンラインシステムを用い、支援者・利用者の双方から収集する。加えて、イメージング機器操作や画像解析技術についてのトレーニングを実施する。評価:研究支援を受けた個々の研究者の支援内容に関する報告書、及び応募・採択までのシステムや支援技術に関する要望などについてのアンケート調査を運営にフィードバックする。

また、総括班に設置した外部委員を含めた評価委員会において当該年度の支援活動の評価を行う。シンポジウムおよびワークショップの開催:ヒトを対象とした磁気共鳴画像に関する国際シンポジウムを9月に開催し、先端イメージング技術とヒューマンバイオロジーに関する情報共有を進める。また、先端モデル動物支援プラットフォームと合同で若手技術講習会を開催する。光学顕微鏡技術支援、電子顕微鏡技術支援、磁気共鳴画像技術支援、画像解析技術支援生命科学の研究領域において、形態・機能イメージングは分子・細胞・組織から個体に至るまで汎用されており、その必要性は年々高まっている。一方、イメージング機器の多様化・先端化・高額化と操作技術や画像解析技術の高度化により、個々の大学等の研究機関において、先端的イメージング機器を集中的に整備・運用することは困難になってきている。本事業では、我が国における生命科学を包括した先端イメージングの支援を行うことを目的とし、最先端の光学顕微鏡、電子顕微鏡、磁気共鳴装置を所有し、先進的な技術開発を行っている生理学研究所と基礎生物学研究所を中核機関とし、各種の先端・特殊イメージング機器を運用している全国の大学・研究機関とともに、プラットフォームを組織し、活動を行った。(1)光学顕微鏡技術支援:分子や細胞、組織の時空間的な動態を高速、かつ高分解能で捉えるために、先端光学顕微鏡を用いた観察や、特殊観察技術に加えて、適切なプローブの選択・適用や、植物・海洋生物など特殊な試料調製、観察環境を要する対象について観察を支援する。(2)電子顕微鏡技術支援:先端電子顕微鏡による生体高分子複合体の立体構造観察、組織・細胞の三次元微細構造の観察、蛍光顕微鏡観察と同一の視野の微細構造観察等を支援するとともに、必要な試料調製法から観察までの技術指導を行う。(3)磁気共鳴画像技術支援:生体の構造と機能を、MRIを用いて可視化し定量解析する技術を標準化して提供することにより、脳画像等の研究を手がけている研究を支援するとともに、個々の研究への最適化を支援する。(4)画像解析技術支援:光学顕微鏡、電子顕微鏡、磁気共鳴装置などによって取得された画像から、形態や動態に関する情報を抽出し、定量的な解析法や可視化する技術を利用者の目的や要望に応じて段階的に支援する。上記の支援活動に加え、イメージング技術の普及を目的とした技術講習会や支援成果を発表する場となるシンポジウムなどを開催した。上記の支援活動をサポートするための総括班を設け、総括班の下に設置した事務局が、支援状況と成果の集約、ホームページの管理や広報活動を行った。
抗菌光線力学療法を応用した誤嚥性肺炎コントロール―新規口腔カンジダ症予防法の開発

我が国の死因第3位である肺炎は,高齢者の誤嚥性肺炎が極めて高率を占めている。誤嚥により真菌性肺炎の原因になりうる常在菌のカンジダ菌(Candida albicans)は,抗真菌剤による治療を施しても多くが再発するため,耐性菌を産生しない新たな根本的治療法の開発が求められている。そこで申請者は,抗真菌剤とは異なる機序を用いる光励起色素でもある歯垢染色液色素の光励起で産生される活性酸素種による殺菌法のメカニズムの検討と確立すべく以下の研究を行った。当該年度は,本抗菌光線力学療法において光増感物質として用いる歯垢染色液の色素と照射に用いる光の波長の検討を行った。まず,紫外可視光分光光度計を用い,歯垢染色液に用いられる各種色素の吸光スペクトル波長の測定を行った。この結果,歯垢染色液色素のうち赤色を用いたものは,ピークを500 nm前後としたスペクトル波長が認められた。次にin vitro X-band electron spin resonance (ESR;電子スピン共鳴)法を用い,歯垢染色液色素の吸光スペクトルをもつ波長のLight emitting diode (LED)を照射し,これら色素が光励起することにより産生される活性酸素種の探索と同定を行った。この結果,至適光源は緑色光であることが判明した。この緑色LEDを用い照射強度および歯垢染色液の色素濃度変化に伴う活性酸素種産生の変化をin vitroX-band ESR法を用いて検討した。今回産生された活性酸素種は一重項酸素であり,スーパーオキシドやヒドロキシラジカルは産生されないことを確認した。当該年度は「歯垢染色液色素を光励起し生成する活性酸素種産生至適波長の探索」として歯垢染色液色素の吸収波長計測し同定し,同定された波長による蛍光波長同定することが目標であった。よって歯垢染色液色素の吸光波長スペクトル同定および活性酸素種の同定,また照射出力と歯垢染色液濃度による活性酸素種量の変化を検討を行ったことにより概ね順調に進呈していると考える。当初の計画通り,2019年度はCandida albicansの歯垢染色液色素による染色に対し,照射機にて光励起を施した影響を生化学的検討にて行う。この検討には生存増殖活性を始めとした殺菌に対する検討と活性酸素種による酸化ストレスの検討を含むこととする。2020年度は2019年度の結果を踏まえ,in vivoカンジダ症モデルマウスを作成し,感染モデルを用いて同様の検討を行い,in vivoにおける抗菌光線力学療法の殺菌およびメカニズムの検討を行う予定である。(理由)当初よりも旅費,学会費の削減ができたこと,また,消耗品においては当該年度に一部購入を行わなかったため,使用予定額と実際の使用額に差額が生じた。(使用計画)

当該年度に購入を行わなかった消耗品の購入を中心とし繰越金は使用する予定である。また,次年度経費に関しては当初の予定通りの使用計画である。
遺伝的多様性が生物群集安定性に果たす役割についての実験的・理論的研究

・実験保有するヨツモンマメゾウムシの実験個体群9系統を使い、勝ち抜き型と共倒れ型の競争様式に注目して掛け合わせ、および累代飼育実験を行った。その結果、勝ち抜き型と共倒れ型の形質の遺伝様式は、いずれの系統間の組み合わせにおいても相加的であり、また、r-選択を排除した累代飼育により、中間型の競争様式においても安定する個体群を形成できることが分かった(Takano et al. 2001)。また、2種類のアカイロマメゾウムシにおいても、勝ち抜き型と共倒れ型の競争様式についても比較を行い、ヨツモンマメゾウムシの場合とは異なる形で、勝ち抜き型と共倒れ型の形質を具現化していることが明らかになった(Mano and Toquenaga投稿中)。競争様式においてはこのように、昨年度の実験で得られたようなアズキゾウムシの生活史形質(発育速度、産卵数)において見られるような、heterosisやinterbreeding depressionは検出できなかった。・理論実験では、マメゾウムシ個体群、あるいは群集に寄生蜂を導入して、系の安定性を調べる段階までいかなかった。そこで予測モデルとして、個体間相互作用によって生まれる時間的異質性(異時性:heterochrony)に注目した、寄主-捕食寄生者系の概念的モデルとして、broken-stick model(BSM)を提唱し、第49回日本生態学会にて発表予定である(中道・徳永2002)。<実験>本年度は保有するアズキゾウムシの実験個体群10系統を用い、交雑実験を行った。世界中から集められた10系統のうち、50年以上実験室で飼われているjC系統を軸に、残り9種類(雄雌を入れ換えた分も考慮すると18種類)の掛け合わせを行い、発育日数、総産卵数、孵化率を計測した。その結果、heterosisになるもの、およびoutbreeding depressionになるものが各1系統ずつ発見され、残り7系統は、すべて掛け合わせによるこれら3形質への影響は検出できなかった。来年度はこの結果に基づき、遺伝的効果の現われた2系統とjC系統の掛け合わせを行い、heterosisとoutbreeding depressionの両面から、遺伝的多様性が寄主-寄生蜂群集の安定性にもたらす影響を考えて行く。<理論>古典的なNicholson-Baileyの寄主-寄生蜂モデルに、寄主の方だけに単純な遺伝機構を導入し、さらに寄生蜂の攻撃能力が寄主の遺伝子型で左右されるようなモデルを構築したところ、寄主-寄生蜂系が安定するパラメタ領域が増加する傾向が見られた。来年度は時間的不均一性も導入するために、individual-based modelの構築を行う。<成果>実験結果、および理論モデルの成果を第48回生態学会で発表するとともに、現在投稿準備中である。
共役した水溶性フタロシアニン二量体の合成と光線力学的治療法への応用

共役フタロシアニン二量体は、NNIR領域に大きな吸収を持っており、光触媒能と二光子吸収能を持っていることを確認している。本研究では、NNIR領域での光触媒反応のメカニズムの解明と新規水溶性共役フタロシアニン二量体の合成に成功した。現在、深部の癌へPDTの実用化を目指している。共役した二核フタロシアニン錯体の合成を試み、それらの錯体の合成に成功した。それらの錯体には、800900nmに非常に大きなQ-bandのような吸収帯を持っているため、フタロシアニン同士が共役していることが確認されたことから、目的とする近赤外領域を用いた光線力学治療(PDT)にとって非常に適切な錯体の合成が行えたことを確認した。また、亜鉛(II)二核錯体、パラジウム(II)二核錯体を用いて、DPBFという基質を用いて光触媒能を有するかどうか、検討を行った。その結果から、活性酸素の補足剤であるDPBFの非常にスムーズな分解が進行したことから、これらの二核錯体は、780nmよりも長波長側の近赤外領域の光を用いても光触媒としての能力を有することが確認できた。このように、近赤外領域のみでの光触媒能を示す金属錯体は、非常に珍しいため、今後の実用化に期待できることが確認された。現在、これらの錯体を用いた光線力学的治療の実用化に向けて、錯体を水溶性にしなければならないことから、8個16個のカルボキシル基を導入したフタロシアニンの合成を試みたところ、単量体のフタロシアニン金属錯体については合成することができて、メタノールなどの極性溶媒に可溶なことが、NMRやUV-visスペクトル測定から明らかになった。さらに、これらの錯体は、弱アルカリ条件で水に可溶であり、フタロシアニン環同士の会合が無いことが、UV-visスペクトルやNMRスペクトルの結果から確認された。現在では、水溶性の二核フタロシアニン金属錯体の合成を試みている。共役した二核フタロシアニン金属錯体の合成を試み、亜鉛イオンや銅イオンやパラジウムイオンを導入した錯体の合成に成功した。それらの錯体には、800900nmに非常に大きなQ-bandのような吸収帯を持っており、目的とする近赤外領域に吸収帯を有する錯体の合成を確認した。さらに、これらの二核錯体は780nmよりも長波長側の近赤外領域の光を用いても光触媒としての能力を有することが確認できた。現在、これらの錯体を用いた光線力学的治療の実用化た向けて、錯体を水溶性にしなければならないことから、8個16個のカルボキシル基を導入したフタロシアニンの合成を試みたところ、単量体のフタロシアニン金属錯体については合成することができて、メタノールなどの極性溶媒に可溶なことが、NMRやUV-visスペクトル測定から明らかになった。さらに、本年度から、フタロシアニンとサレンの融合型錯体の合成を試み、ニッケルイオンと銅イオンを導入した錯体の合成に成功している。これらの錯体も、780nm付近の近赤外領域に大きな吸収帯を有することから、同様にPDTの光増感剤としての可能性を試験している。
細胞極性制御因子による皮膚幹細胞の維持機構

哺乳類の上皮細胞の極性を制御する蛋白質aPKCλ(atypical protein kinase C lamda)の皮膚における役割を調べるために、表皮特異的にaPKCλを欠損させた変異マウスを作製した。この変異マウスでは、毛周期が異常になり、進行性の脱毛、および表皮と脂腺の分化異常をきたした。これらの異常は、aPKCλの欠損により毛包幹細胞の休眠誘導因子(Fgf18とBmp6)の発現が低下し、毛包幹細胞の休眠状態が破綻するためであることを見出した。以上の結果から、aPKCλは毛包幹細胞の休眠状態を制御することにより、皮膚幹細胞の維持に関わっていることが明らかになった。脱毛のメカニズムを調べるためにに以下の実験を行った。1昨年度に解析した毛嚢バルジ幹細胞のマーカーに加え、新たにLgr5、P-cadherin、keratin 6、Lrig1、S100A6などのマーカーの発現を野生型と変異マウスで比較した。2毛嚢バルジ幹細胞はCD34とintegrin α6が共陽性となる。野生型、変異マウスそれぞれの表皮を酵素処理して単細胞化した後、フローサイトメトリーでCD34とintegrin α6で共陽性となる毛嚢幹細胞の数を比較した。3細胞極性のマーカーを用いて、変異マウスの表皮細胞で細胞極性が変化しているか調べた。以上の結果から、aPKCλ表皮欠損マウスでは毛嚢バルジ幹細胞が減少していることが明らかになった。このことは、aPKCλが毛嚢バルジ幹細胞の維持に必要な因子であることを意味している。表皮が肥厚するメカニズムについては、創傷治癒、および発癌に関する予備的実験を行った。aPKC (atypical protein kinase C)の一つ、aPKCλ(lamda)を表皮基底細胞特異的に欠損させたマウス(cKOマウス)を作製したところ、変異マウスは脱毛をきたした。脱毛をきたしたメカニズムについて、以下の実験を行った。1毛包形成期と毛周期で複数の観察点を取り、肉眼、及びHE染色でcKOマウスでは、脱毛がいつ、どのように起こるのかを詳細に解析した。2Ki67、およびリン酸化ヒストンH3抗体を用いて染色を行い、cKOマウスでは毛包の増殖細胞が減少しているかどうかを検討した。3毛嚢バルジ幹細胞マーカーであるKeratin 15、CD34、Sox9などの発現を蛍光免疫染色で調べた。4cKOマウスでは、毛包のアポトーシスが亢進しているか、活性化caspase3抗体の免疫染色によって検討した。また、創傷治癒に関しては、予備的な実験を行った。申請時の予備的な実験の結果では、cKOマウスでは成長とともに表皮が菲薄化しているように見えたが、その後の解析によりむしろ表皮がコントロールマウスに比べて肥厚していることが判明した。哺乳類の上皮細胞の頂端基底極性(apical-basal polarity)の形成には、進化的に保存されたaPKC (atypical protein kinase C)-PAR (partition defective)システムが重要な役割を果たしている。本研究は、aPKC-PARシステムを構成する分子の一つ、aPKCλ(lamda)の表皮における役割を調べるために、aPKCλを表皮細胞特異的に欠損させたマウス(cKO)を作製し、以下のことを明らかにした。1cKOマウスは加齢とともに進行性の脱毛をきたし、約1年で全脱毛となる。2cKOマウスでは、表皮肥厚、脂腺過形成をきたす。3cKOマウスでは、毛周期が異常となる(成長期の遷延化)。4cKOマウスでは、種々の幹細胞マーカーの発現時期、発現部位に異常をきたす。5cKOマウスでは、毛包幹細胞を休眠状態に保つKeratin6, Fgf18, Bmp6の発現が低下する。6cKOマウスでは、フローサイトメトリーで定量すると、毛包幹細胞が次第に枯渇する。以上の結果から、次のようなメカニズムが考えられた。cKOマウスでは、aPKCλの欠損により、毛包幹細胞は休眠状態を保てなくなり恒常的に活性化状態となる。その結果、表皮細胞、脂腺細胞は活発に分裂、増殖し、表皮肥厚、脂腺肥大をきたす。一方、毛包細胞も活発に増殖し続け成長期が遷延化するが、次第に幹細胞プールが枯渇し脱毛となる。本研究により、「毛包幹細胞の休眠状態の維持」、というaPKCλの新しい機能が明らかになった。この研究成果は、2014年のヨーロッパ研究皮膚科学会、および日本研究皮膚科学会でPlenary sessionに選ばれ口演発表を行った。また、現在J. Invest. Dermatol.に印刷中である。

皮膚科学細胞極性制御因子aPKCλを表皮特異的に欠損させたマウスで脱毛をきたすメカニズムを、毛嚢バルジ幹細胞の観点から明らかにするという課題については、予定していた実験がほぼ終了し、現在これまでの結果をまとめる論文を作成中である。また、創傷治癒、および発癌実験についてもパイロット実験が終了した。おおむね当初の計画通りに進んでいる。蛍光免疫染色を行うに当たり、論文で報告されている通りの抗体を、条件通りに使用してもうまく染まらないことがあったが、他の抗体を試すなどして克服できている。創傷治癒、および発癌実験はマウスの数を多くして、これまでの結果の再現性をみる実験を行う。また、正常マウスに比べ、aPKCλ欠損マウスの皮膚で発現が増減している遺伝子をスクリーニングし、皮膚幹細胞の維持に関わる新たな因子を探索する。基本的には当初の計画通りに進めていく。今年度は、マイクロアレイを用いるなどして、cKOマウスにおいてコントロールマウスより発現が増減している遺伝子を網羅的に探索する計画を中心に行う。見つかった候補遺伝子については、実際に発現が増減しているか、リアルタイムPCR法で確認し、さらに蛋白質レベルでも検証する。cKOマウスの表皮の異常については、細胞増殖、および表皮の分化マーカーの発現をコントロールマウスと比較するなどして解析していく。残額は57円と小額であり、申請した予算どおりに計画が進んでいると考えている。マウスの管理飼育費や研究遂行上に必要な試薬類、消耗品の購入に充てる。また、次年度は本研究計画の最終年度にあたるので、投稿論文の英文校正、国内外での学会発表の旅費に充てる予定である。主に、マイクロアレイ解析、リアルタイムPCRを用いた発現解析、抗体の購入に使用する。大型機器の購入の予定はない。年度末には、学会での発表も予定している。
火災時のコンクリート床の温度上昇と変形の研究

同一調合のコンクリートの試験体で、熱線法により熱伝導率を、加熱圧縮試験機により応力ひずみ特性を測定した。温度は100°Cから800°Cまで100°C毎とした。この結果を用いて、無載荷のコンクリート梁をJIS加熱曲線に従って加熱した場合の温度上昇と応力分布、たわみの変化を30分間まで計算した。これより断面内の熱応力の時間変化が明らかになった。温度上昇はコンクリートの熱分解を考慮した、熱、水分の同時移動式を用いている。しかしこの計算では、材料を均質として取り扱っているので、骨材とモルタルの間の熱応力による破壊、爆裂を予測する事はできない。このため骨材およびコンクリートの爆裂の実験を行なった。骨材およびコンクリートの加熱実験では試験体を800°Cの炉に入れ、急激な加熱を行なうものである。骨材単体として、安山岩、花崗岩およびチャートを用いた。安山岩では破壊せず、花崗岩は結晶界面から崩れた。チャートは節理のあるものは破裂した。これらの骨材を用いコンクリートを作成した。作成に際し真空脱気、圧縮養生し、空隙率を小とした。安山岩のものは微細なひび割れが、花崗岩のものは大きい亀裂が、チャートのものは表面でチャートの破裂による剥離部分が生じた。これは骨材の破壊の性質とよく一致することがわかった。次に、加熱に対し安定な安山岩を骨材とし、通常の方法で空隙率を操作せず作成養生した飽水状態のコンクリートを、常温から1000°C/30分の割合で加熱した。試験体中心温度が250°C前後に達すると爆裂し、細片となった。三個の試験体すべて同様な結果となり再現性がある。しかし100°Cで乾燥させ含水率を小としたものは爆裂しない。本実験での破壊の性状は前述のものと異なるので、水蒸気圧による爆裂と考えるのが妥当である。またこの破壊性状はこれまでの文献には報告されていないものである。加熱圧縮試験最初鉄の押し棒を用いたがこれでは、押し棒の温度が上がりすぎ、熱損失も大で試験体の上下温度が均一にならなかったので、ジルコニアの押し棒にしたので問題点は解決された。然しこれを用いた各温度に対する試験を続行中である。レーザースペックルパターンによる歪測定は装置の調整中である。熱伝導率測定電気炉で100°Cから800°Cまで100°C毎に熱伝導率を測定した。熱伝導率は熱線法により測定した。直径5cm長さ10cmの円筒試験体中心軸上に1.0mmのニクロム線の熱線に0.3mmのCA熱電対を溶接したものを埋め込んだ。モルタル、コンクリート各3体、粗骨材を粉砕し小粒径としたコンクリート1体を測定した。デジタルプログラム調節計で炉の温度上昇を0.77°C/minに設定し設定温度で定常に達した後、熱線へ通電、切断、設定温度まで冷却する。これを3サイクル行った。コンクリートの結果では小粒径骨材は他の3体に比べ平均的な値で温度に対し滑らかな変化を示した。骨材は不均質なので、小粒径化は一つの有効な方法と考えられる。次に、モルタル、コンクリートの結果から骨材の熱伝導率を推定した。これと別に加熱速度を大とした場合の爆裂(表面剥離)発生の有無を調べるため、珪酸カルシウム板で急速加熱箱をで作りガスで加熱したところ珪酸カルシウム板が爆裂剥離した。これは今まで予測しなかった現象である。コンクリートより均質な材料であるので、温度上昇率、繊維の非等方性、含水率等の影響について検討を始めた。

しかし100°Cで乾燥させ含水率を小としたものは爆裂しない。本実験での破壊の性状は前述のものと異なるので、水蒸気圧による爆裂と考えるのが妥当である。またこの破壊性状はこれまでの文献には報告されていないものである。前年度に行った同一調合のコンクリート試験体の熱伝導率と応力ひずみ特性の結果を用いて、無載荷のコンクリート梁をJIS加熱曲線に従って加熱した場合の温度上昇と応力分布、たわみの変化を30分間まで計算した。これにより断面内の熱応力の時間変化が明らかになった。温度上昇はコンクリート熱分解を考慮した、熱、水分の同時移動式を用いている。しかしこの計算では、材料を均質として取り扱っているので、骨材とモルタルの間の熱応力による破壊、爆裂を予測する事はできない。このため骨材およびコンクリートの爆裂の実験を行なった。骨材およびコンクリートの加熱実験では試験体を800°Cの炉に入れ、急激な加熱を行なうものである。骨材単体として、安山岩、花崗岩およびチャートを用いた。安山岩では破壊せず、花崗岩は結晶界面から崩れた。チャートは節理のあるものは破裂した。これらの骨材を用いコンクリートを作成した。作成に際し真空脱気、圧縮養生し、空隙率を小とした。安山岩のものは微細なひび割れが、花崗岩のものは大きい亀裂が、チャートのものは表面でチャートの破裂による剥離部分が生じた。これは骨材の破壊の性質とよく一致することがわかった。次に、加熱に対し安定な安山岩を骨材とし、通常の方法で空隙率を操作せず作成養生した飽水状態のコンクリートを、常温から1000°C/30分の割合で加熱した。試験体中心温度が250°C前後に達すると爆裂し、細片となった。三個の試験体すべて同様な結果となり再現性がある。
VARTM法を用いたナノ微粒子分散による機能化複合材料の成形法の開発

VARTM法によるカーボンナノチューブ(CNT)の分散が,FRPの力学特性に及ぼす影響を評価した.その結果,1wt%のCNT分散によりCFRPのモードIき裂進展開始時の層間破壊じん性値が向上した.構造物の振動減衰に及ぼすCNT分散の影響を評価し,樹脂では5wt%の混練により損失係数の向上が見られた.GFRPでは5wt%のCNT分散によりガラス転移温度は低下したものの,損失係数の最大値は増加した.VARTM法によるカーボンナノチューブ(CNT)の分散が,FRPの力学特性に及ぼす影響を評価した.その結果,1wt%のCNT分散によりCFRPのモードIき裂進展開始時の層間破壊じん性値が向上した.構造物の振動減衰に及ぼすCNT分散の影響を評価し,樹脂では5wt%の混練により損失係数の向上が見られた.GFRPでは5wt%のCNT分散によりガラス転移温度は低下したものの,損失係数の最大値は増加した.積層構造を有するFRPは,面外衝撃等により容易に層間はく離を生じ,大幅な圧縮強度の低下を招くなど,構造用材料としての信頼性に課題が残されている.そのため, FRPの層間高じん化に関する研究が数多く行われている.中でも注目されているのが, FRP層間に高じん性の微粒子を散布し,き裂進展を遅延させるインターレイヤと呼ばれる手法である.近年では,ナノレベルの微粒子により樹脂の破壊を遅延させる試みが行なわれている.このようなナノ微粒子をFRPの層間,もしくは全体に分散する手法として,真空補助樹脂含浸(VARTM)法を用いた方法が提案されている.VARTMは船舶等の大型構造用途の複合材料作製を飛躍的に簡易化,低コスト化できるため,ナノ微粒子による高じん化を大型構造に適用する手法として適しており,近年その研究が報告されている.本研究では,ナノ微粒子が層間破壊じん性に及ぼす影響について,破壊メカニズムの観点から検討を行なった.カップスタック型CNT(CSCNT)をVARTM法により炭素繊維基材中に分散し, CFRP積層板の層間破壊じん性に及ぼす影響を評価した.その結果, CSCNTを混練することによりモード1層間破壊じん性の向上が見られたがモードII層間破壊じん性への影響は見られなかった.試験片の破面観察を行った結果,モードI層間破壊じん性試験では層間の樹脂が凝集破壊を生じており,その破面上に多数のCSCNTが見られた.そのため,樹脂中に含まれるCSCNTがき裂に対する抵抗として寄与することによりModeI層間破壊じん性が向上したと考えられる.一方,モードII層間破壊じん性試験では強化繊維と樹脂との界面破壊が主として生じており,樹脂中にはCSCNTが観察されるものの, CSCNTが破壊に対する抵抗に寄与しなかったと考えられる.昨年度の研究成果では,カップスタック型CNT(CSCNT)を混練した炭素繊維強化プラスチック(CFRP)の層間破壊じん性に向上が見られなかった.その原因として,CSCNTの樹脂中への分散が不十分であることが考えられ,実際に顕微鏡による観察では,樹脂中で直径数十マイクロメートルのCSCNTの凝集体が確認された.そこで,本年度は塗料や炭素粉末の分散に用いられる市販の分散剤を用いて,分散剤の種類と量,超音波の照射時間を変えながら,光学顕微鏡でCNTの分散状態を観察し,分散条件を検討した.その結果,樹脂中の凝集体は細分化され,その直径はサブマイクロメートルとなった.次に,構造体へのCNT分散を想定し,層間破壊じん性に加えて振動減衰特性への影響を評価した.動的粘弾性測定装置(DMA)を用いて,周波数およびひずみ,温度依存性を評価した.試験モードは,デュアルカンチレバーおよび3点曲げを用いた.はじめにCSCNTを分散した樹脂,次にガラス繊維強化プラスチック(GFRP)にCSCNTを分散したものについて評価した.その結果,アスペクト比(AR)が10のCSCNTを5wt%分散させた樹脂において振動減衰特性の向上が確認された.またひずみ依存性については,CNT濃度が高い場合に影響が大きく,ひずみ量の増加に伴い振動減衰特性は向上した.樹脂の温度依存性については,CNT分散によってより低い温度で,弾性率の低下が生じた.これは,分散の際に用いた薬品の影響であると考えられる.GFRPでは,CNT分散により振動減衰特性の向上が示された.ただし,CNT分散による粘度上昇に伴い,繊維含有体積率(Vf)が低下した.そのため,Vfの影響が除外できず,振動減衰特性に関するCNT分散の影響を明確に評価することができなかった.
新しいがん個性規定遺伝子の同定による包括的診断システムの確立と臨床応用

癌転移は癌患者の予後を決定する重要な因子であるが、癌細胞因子のみならず宿主因子も作用する複雑なメカニズムを有し、その分子機序には不明な点が多い。転移機構の解明のため、本研究では臨床組織(癌部、非癌部、転移部)から得られたサンプルを用い、その遺伝子発現をdifferential display法により包括的に解析した。その結果、転移癌組織で発現差を認める新しい遺伝子を同定した(GenBank登録AB040147)。このヒト転移関連遺伝子はマウスRho family molecule Rnd1と97%のホモロジーを有し、細胞接着に関連することが報告されている(Nobes et al. J Cell Biol 1998)。さらにPCRリアルタイム定量法(ABI7700)を用いて遺伝子発現差を詳細に解析するとともに、Rhoキナーゼ阻害剤との反応解析などの治療応用をめざした研究を進めている。次にマウス腫瘍モデルを用いて、肺と肝臓に対するそれぞれの高転移癌細胞株を樹立した。親株は1020%の転移率であるが、高転移癌細胞株は100%の転移率を示した。それぞれの遺伝子発現の差をDNA microarrayを用いて網羅的解析を行なった結果、肺転移株ではRho family GTPase, retinoblastoma binding proteinなど、肝転移株ではcyclin D1,Dead box protein, tubulin alphaなどが特異的に高発現していた。また、cytochrome P450,crystallinなどの発現減弱を認めた。これらのhuman homologueは、実際の臨床組織でも遺伝子発現差が認められており、現在その臨床応用を進めている。さらに、我々が同定した癌転移関連遺伝子の一部は分化誘導剤によって発現制御される遺伝子群と共通しており、分化誘導療法による網羅的遺伝子解析と癌治療への開発を進めている。本研究により、がんの個性に応じた包括的診断システム確立と治療応用を目的とした重要な結果が得られた。
低リン血症性くる病マウスの象牙芽細胞でのオステオカルシンの過剰発現に関する研究

Hypマウスは,X連鎖性低リン血症性ビタミンD抵抗性くる病(XLH)の疾患モデルマウスであり,骨および象牙質石灰化不全を有している。我々はこれまでに,骨や象牙質の石灰化に関与するオステオカルシン(OC)mRNAの,形成途上のマウスの骨や歯における発現量を定量し,Hypマウスでは野生型マウスより有意に多くOC mRNAを発現していることを示した。本研究では,HypマウスにおけるOC mRNA発現量の増加が血中リン濃度の低下に起因するのか,あるいは象牙芽細胞の異常によるのかを検討した。その結果,1.生後2日齢のHypマウス雄(-/Y)の血中リン濃度は,同胞の遺伝子的には正常なマウス雄(X/Y)と同程度であったが,歯胚におけるOC mRNA発現量は有意に高かった。2.生後2日齢のHypマウス雄(-/Y)の象牙前質の幅は,同胞の遺伝子的には正常なマウス雄(X/Y)より有意に広かった。これは,Hypマウスの象牙質形成異常の特徴の一つである。3.胎生17日齢のHypマウスと野生型マウスの歯胚を取り出し,同一条件で10日間培養した結果,Hypマウスの培養歯胚におけるOC mRNA発現量は野生型マウスと比較して有意に高かった。また,野性型マウスの歯胚を低リン濃度の培地で培養した場合,通常の培地で培養した歯胚と同程度のOC mRNA発現量を示した。4.骨芽細胞様細胞株MC3T3 E1にXLHの原因遺伝子であるPhex遺伝子のアンチセンス配列を強制発現させることにより,Phexの発現を抑制した結果,石灰化ノドゥールの形成が抑制され,OC mRNA発現量は有意に上昇した。今回の研究は,HypマウスにおけるOCmRNAの過剰発現は,血中リン濃度の低下に起因するのではなく,骨牙芽細胞や象牙芽細胞といった硬組織形成細胞自体の異常が原因である可能性を示唆している。さらに,OCmRNAの過剰発現には,Phexの機能異常が関与している可能性が示唆された。我々はこれまでに,骨や象牙質の石灰化に関与するオステオカルシン(OC)mRNAの,形成途上のマウス歯胚における発現量をReal-time RT-PCR法で定量し,Hypマウスの歯胚は野生型マウスより有意に多くOC mRNAを発現していることを示した。本研究では,Hypマウスの歯胚におけるOC mRNA発現量の増加が血中リン濃度の低下に起因するのか,あるいは象牙芽細胞の異常によるのかをin vivoおよびin vitroで検討した。その結果,1)生後2日齢のHypマウス雄(-/Y)の血中リン濃度は,同胞の遺伝子的には正常なマウス雄(X/Y)と同程度であったが,歯胚におけるOC mRNA発現量は有意に高かった。2)生後2日齢のHypマウス雄(-/Y)の象牙前質の幅は,同胞の遺伝子的には正常なマウス雄(X/Y)より広かった。3)胎生17日齢のHypマウスと野生型マウスの歯胚を取り出し,同一条件で10日間培養した結果,Hypマウスの培養歯胚におけるOC mRNA発現量は野生型マウスと比較して有意に高かった。今回の研究は,HypマウスにおけるOCmRNAの過剰発現は,血中リン濃度の低下に起因するのではなく,象牙芽細胞自体の異常が原因である可能性を示唆している。また,Hypマウスにおける象牙質形成異常の原因は,血中リン濃度の低下のみではない可能性が示唆された。今後は,HypマウスにおけるOCmRNAの過剰発現と象牙質形成異常との関係を究明する予定である。

4.骨芽細胞様細胞株MC3T3 E1にXLHの原因遺伝子であるPhex遺伝子のアンチセンス配列を強制発現させることにより,Phexの発現を抑制した結果,石灰化ノドゥールの形成が抑制され,OC mRNA発現量は有意に上昇した。今回の研究は,HypマウスにおけるOCmRNAの過剰発現は,血中リン濃度の低下に起因するのではなく,骨牙芽細胞や象牙芽細胞といった硬組織形成細胞自体の異常が原因である可能性を示唆している。さらに,OCmRNAの過剰発現には,Phexの機能異常が関与している可能性が示唆された。
健康起因事故に関する危険因子の特定と社会環境の相互作用に関する疫学研究の展開

2018年度では、20092012年度のベースライン調査に参加し、20142017年度の5年後追跡調査に参加しなかった対象者に追跡調査を実施した。その結果、66名の参加者に対して調査を実施することができた。また、2017年度までの既存データを用いて、日本語版Epworth Sleepiness Scale(JESS)による主観的な眠気の評価と交通事故経験との関連について縦断的な分析を行った。その結果、JESSのスコアの第1四分位群に対して第4四分位群では交通事故の多変量調整オッズ比が2.12倍と有意に高く、日中の眠気が強いほど交通事故のリスクが高くなることを明らかにした。さらに、Psychomotor Vigilance Task(PVT)をによる客観的な眠気の評価と交通事故経験との関連について縦断的な検討を行った。その結果、平均反応時間第1四分位群に対して第4四分位群では多変量調整オッズ比は2.79倍と有意に高く、また反応遅延回数についても第1四分位群に対して第4四分位群では多変量調整オッズ比は1.83倍と有意に高く、平均反応時間が遅く、また反応遅延回数が多いほど交通事故のリスクが高くなることを明らかにした。これらの研究結果については、第77回日本公衆衛生学会総会にて、「地域住民における主観的な眠気と交通事故との関連:東温スタディ」ならびに「地域住民における客観的眠気と交通事故経験との関連:東温スタディ」としてポスター発表を行った。本年度は66名の対象者に対して追跡調査を実施することができた。また、健康起因事故の危険因子についても、主観的眠気ならびに客観的眠気との関連を明らかにすることができ、本年度は計画通り進んでおり、研究進捗状況は概ね順調であると考える。本年度では、申請者らが共同運営しているコホート研究「東温スタディ」において、2009年度ならびに2014年度の受診者約450名を対象に追跡調査を実施する。また、既に調査を終えた約1,700名の疫学データを用いて、「軽度認知障害」「睡眠問題」「生活習慣(カフェイン飲料など)」「注意力」といった健康課題と交通事故との関連をコホート解析する。さらに、事故経験者の居住地域の地理情報から、当該者の居住地域の環境について地理学的・社会心理学的考察を行う。
冬鬱病の発現機序に関する基礎的研究-健康女性における生体リズムの季節変動-

本研究は、冬季に過眠、過食、易疲労感を主症状とする冬季鬱病の発現機序を解明する目的で健常人を対象に基礎的検討を行った。すなわち睡眠構造ならびに生体リズムにおける季節変動を検討した。また、冬季鬱病は性差があり、女性での発症が多いとされていることから、女性を対象に選んだ。初年度は女性を対象とするため、生体リズムないしは睡眠構造が月経周期でどのように変動するかを検討した。その結果、メラトニンリズムの位相は月経周期内では変化しないこと、睡眠構造には変動が認められ月経期、卵胞期の高体温相に較べて黄体前期、黄体後期の低温相ではstage4の出現率が減少していることがわかった。そこで、2年度は、初年度の月経周期の所見を踏まえ、月経期あるいは卵胞期の高温相において、終夜睡眠脳波ならびに生体リズムの記録を行った。これらの実験は日長時間の最も変化する夏季と冬季において行ない、その結果を比較検討した。また、冬季に、5000ルクスの高照度光を照射し、その際の覚醒度、睡眠覚醒リズム、睡眠特性を検討した。その結果、夏季に較べて冬季では就床時刻が遅れ、体温リズムも位相が遅れていた。また、睡眠構造ではstage4,stage3+4が冬季で有意に増加し、REM潜時が冬季で遅れる傾向が認められた。以前、施行した健常男性の検討でも、睡眠構造に季節変動が認められたが、冬季で深睡眠であるstage4,stage3+4が有意に減少するという結果であった。また、メラトニンリズム、体温リズムでは冬季に位相が後退していた。このことから健常人でも性差により冬季における生理学的な変化が異なる可能性が窺われた。ついで、冬季に施行した夕方の高照度光照射では、就床時刻が遅れる傾向がみられた。また、主観的評価としては、入眠困難、覚醒度の増加ならびに意欲の亢進というような精神機能への変化を呈するものが認められ、健常人においても高照度光が生理学的指標に影響を及ぼすことが示唆された。以上のように、札幌においては健常人の生体現象には季節変動の存在することが認められ、鬱病例との比較検討を行なう予定である。近年、高緯度地方で報告されている季節性感情障害、特に冬季鬱病は欧米では女性に高率に発症するとされ、北海道地区の予備的な疫学研究でも女性に多く認められた。この冬季鬱病の原因は不明であるが、高照度光で症状の改善が得られる、あるいは発症に季節が関連することから、この病態の発現機序には生体リズムの季節変動が関連するとの仮説が考えられている。そこで、女性例における種々の生体リズムの季節変動を検討し、男性例との比較検討を行う。しかし、季節変動を検討する前に月経周期における生体リズムあるいは睡眠の変動を把握しておくことが必要である。このような月経周期の変動をふまえた上で、種々の生体リズムがどのように変化するかを検討する。そこで今回は若年成人女性11名を対象にし、月経周期を、月経期、卵胞期、黄体前期、黄体後期の4期にわけ、各期における終夜睡眠ポリグラフ、深部体温リズム、自覚的睡眠感を記録した。うち4名については安定した生体リズムを示すメラトニンの24時間変動を調べた。