hpprc/llmjp-kaken huggingface dataset:
癌転移能抑制に向けたヒトネスチン遺伝子高効率破壊ツールの開発

中間径フィラメントネスチンは細胞を柔軟化する機能を有しており、その遺伝子破壊により癌細胞の浸潤性が低下する。本研究では、癌細胞のネスチンを生体内でノックアウトすることで癌転移を抑制する新規治療法の開発を目的とする。平成30年度は、ヒト神経膠芽腫細胞KG-1-Cを用いて、マウスネスチンとの相同性が約60%であるヒトネスチンでも細胞柔軟化作用を有するかどうかを検証した。ネスチン遺伝子破壊を行ったKG-1-C細胞を細胞膜修飾材BAMにより基板上に物理的に繋留することで細胞接着力に依存しない状態での弾性率を原子間力顕微鏡を用いて測定した。その結果、元株と比較してネスチン破壊株の弾性率が上昇したことから、ヒトネスチンも細胞柔軟化に寄与しており、その遺伝子破壊によりヒト癌細胞の浸潤を抑制できると考えられた。さらに、生体内でのネスチン遺伝子破壊に利用するCas9-gRNA複合体を含有する小胞を培地上清から回収する条件の検討を行い、ウェスタンブロットにより回収した小胞がCas9を含有していることが確認できた。そこで、この小胞をネスチン高発現の高転移性マウス乳がん細胞に対して添加し、免疫染色によりネスチンの発現を確認したところ約16%の効率でネスチンが消失したノックアウト細胞を獲得することに成功した。本研究では、細胞を柔軟化することで癌転移を促進する中間径フィラメントネスチンを、生体内でノックアウトすることで癌転移を抑制する新規治療法の開発を目的とする。平成29年度は高効率にマウスネスチンのノックアウトが可能なgRNA配列の探索を行った。中間径フィラメントはヘッド、ロッド、テールの3領域で構成される。フィラメントの束化に寄与するロッドドメインにおけるgRNA配列を設計することで、繊維形成不全によるネスチンの消失が生じることを期待して、同領域におけるgRNA配列を探索した。gRNA配列予測ツールを用いてオンターゲットスコアの高いものから順に4配列を選択した結果、75%の確率でネスチンノックアウトを達成するgRNA配列を獲得できた。同配列を用いて次年度に生体内でのネスチンノックアウトを試みる。一方で、ネスチンKO効率とオンターゲットスコアの相関は低く、他のsgRNA設計ツールからオンターゲットスコアを求めると、KO効率と高い相関を示すsgRNA設計ツールも存在した。これらの結果は現存するsgRNA設計ツールに依存した最適標的配列の選択は未だ困難であり、細胞レベルのスクリーニングが必要であることを示唆している。また、Cas9-gRNA複合体を包含する細胞外分泌小胞の作成、及びこれを用いて高転移性マウス乳癌細胞におけるネスチンノックアウトに取り組んだ。HEK293T細胞に対してCas9及びgRNA配列を発現するベクターを導入し、細胞膜表面に赤色蛍光タンパク質が提示された細胞外分泌小胞を培養液から回収した。これを細胞に添加することでネスチンノックアウトを試みたが、現在のところネスチン発現が消失した細胞は確認されていない。今後はまず抗Cas9抗体を用いたウェスタンブロットを行い、小胞内にCas9-gRNA複合体が包含されているかを解析する。ネスチンノックアウトに用いるgRNAの性能評価が完了し、今年度の目標である生体内で使用する高効率遺伝子ノックアウト用配列の同定を達成したことから、研究は順調に推進している。そこで当初計画の前倒しを行い、Cas9-gRNA複合体を包含する細胞外分泌小胞の作成を行った。これを用いたマウス乳癌細胞におけるネスチンノックアウトが未だ確認されていないことから、次年度はまず目的の細胞外分泌小胞が形成されているかを確認するために、抗Cas9抗体を用いたウェスタンブロットで小胞内のCas9の検出を試みる。平成29年度に獲得した高効率マウスネスチンノックアウト用のgRNA配列を用いて、生体内におけるネスチンノックアウトに注力する。ウェスタンブロットで小胞内にCas9タンパク質が存在するか確認を行い、目的のネスチンノックアウト用小胞が作成できたかどうか評価する。さらに、pH感受性膜融合ペプチド等を用いて、細胞内にCas9-gRNA複合体を効率的に導入可能かどうか検討する。細胞に対して高効率にネスチンをノックアウト可能な系が確立できた後に、癌細胞を移植したマウスに対してネスチンノックアウトによる癌細胞の転移抑制効果を検証する。

さらに、ネスチン高発現のヒト癌細胞に対してネスチン遺伝子のノックアウトを行い、ヒトネスチンにおいてもマウスネスチンと同様にノックアウトによる転移能の抑制効果が認められるか確認する。別事業における海外研修を約2か月行ったことから、当初予定していた細胞培養用の培地や消耗品類の使用に至らなかった。よって次年度の消耗品費用として使用する予定である。
走行する平板の振動と周辺流体の流れに関する研究

振動しながら走行する平板と剛体平板に挟まれる薄い流体層の流れと減衰について数値シミュレーションにより計算を行った.モデルは初年度と同じく奥行き方向に十分長いモデルに対応する2次元のモデルと,3次元のモデルを考えた.まず,平板が1次モードで横方向に振動しながら一定速度で長手方向に走行する場合について計算を行った.平板が走行しないモデルと同様に平板と剛体平板間の流体には平板の振動に同期した流れ以外に定常流れと2次以上の高調波の流れが確認された.これらの流れは渦の形状を呈しているが,定常流れの渦は平板の長手方向への走行に大きく影響され,渦の形状が大きくひずむ.しかし,2次以上の高調波の流れについてはほとんど変化はなかった.次に,1次および2次の振動モードを合成し,振幅が最大となる位置が中央より後方にずれた形状で平板が振動する場合の計算を行った.この場合,まず平板の走行を考慮しないモデルでは定常流れと高調波の流れの渦の形状が1次モードのみの場合と比較して大きく変化した.また,定常流れでは後方から前方に向かう流れが現れる.さらに平板が走行する場合においては,定常流れが大きな影響を受け,複雑な渦形状を呈することがわかった.これらの特性は主に2次元のモデルについて得られたものであるが,3次元のモデルにおいても同様の傾向を示す.さらに,平板をシート,はりまたはシェルとしてモデル化し走行する平板の安定性と平板と剛体の間の流体の流れについても検討を行い,実験装置の設計を進めている.振動する平板と剛体平板に挟まれる薄い流体層の流れと減衰についてパーソナルコンピュータを用いた数値シミュレーションにより詳細な計算を行った.モデルとしては奥行き方向に十分長いモデルに対応する2次元のモデルと,3次元のモデルを設定した.平板が1次モードで振動している場合を仮定して計算を行い,以下に述べるような知見を得た.1.2次元モデルにおいて流れを解析した結果,平板の振動に同期した平板間から流出・流入する流れ以外に,定常流れおよび2次以上の高調波の流れが確認された.定常流れ・高調波の流れの特徴としては渦状の形状を有することにある.特に定常流れは平板の振動の腹で振動平板から剛体平板の向きに,節でその反対向きに流れるような渦を形成する.2.3次元モデルにおいても定常流れ・高調波の流れが発生する.流れは3次元的で複雑であるが,2次元の流れと同様に渦状の形状を有する.3.2次元および3次元モデルにおいて,振動平板に働く減衰力の定量的評価値として等価減衰係数を定義し,流体層内のエネルギーの散逸をエネルギー散逸関数を用いて求めることにより数値的に求めた.等価減衰係数は振動振幅および振動数に対して依存性を有し,振動振幅および振動数が大きくなるにしたがって増大する.これは,調和流れの大きさが振幅・振動数に比例するのに対して,定常流れおよび高調波の流れの大きさは振幅・振動数のべき乗に比例するためと考えられる.振動しながら走行する平板と剛体平板に挟まれる薄い流体層の流れと減衰について数値シミュレーションにより計算を行った.モデルは初年度と同じく奥行き方向に十分長いモデルに対応する2次元のモデルと,3次元のモデルを考えた.まず,平板が1次モードで横方向に振動しながら一定速度で長手方向に走行する場合について計算を行った.平板が走行しないモデルと同様に平板と剛体平板間の流体には平板の振動に同期した流れ以外に定常流れと2次以上の高調波の流れが確認された.これらの流れは渦の形状を呈しているが,定常流れの渦は平板の長手方向への走行に大きく影響され,渦の形状が大きくひずむ.しかし,2次以上の高調波の流れについてはほとんど変化はなかった.次に,1次および2次の振動モードを合成し,振幅が最大となる位置が中央より後方にずれた形状で平板が振動する場合の計算を行った.この場合,まず平板の走行を考慮しないモデルでは定常流れと高調波の流れの渦の形状が1次モードのみの場合と比較して大きく変化した.また,定常流れでは後方から前方に向かう流れが現れる.さらに平板が走行する場合においては,定常流れが大きな影響を受け,複雑な渦形状を呈することがわかった.これらの特性は主に2次元のモデルについて得られたものであるが,3次元のモデルにおいても同様の傾向を示す.さらに,平板をシート,はりまたはシェルとしてモデル化し走行する平板の安定性と平板と剛体の間の流体の流れについても検討を行い,実験装置の設計を進めている.
好中球の細胞分化調節による歯槽骨代謝制御システムの構築

本研究では、牛由来(bLF)および好中球由来ラクトフェリン(nLF)の骨代謝におよぼす作用を検討した。培養実験において、bLFは、骨髄マクロファージ(BMMφ)の破骨細胞分化を抑制し、未分化間葉系細胞の骨芽細胞分化を促進した。また、これらの細胞に対して、好中球のconditioned mediumを用いた培養、および、nLFを添加した実験においても、同様な結果が得られた。また、LFの受容体であるLipoprotein receptor-related protein 1の発現は、間葉系細胞およびRANKL刺激後のBMMφに認められた。平成25年度は、1)ウシラクトフェリン(bLF)の破骨細胞分化に対して作用する時期、2)好中球由来ラクトフェリン(nLF)の細胞分化への作用を解明することを目的とした。第一の目的のため、破骨細胞分化工程のRANKL刺激前後で、bLFを培地に添加し、破骨細胞形成を評価した。RANKL刺激後にbLF添加することで破骨細胞分化は抑制された。すでに我々は、RANKL刺激により、骨髄マクロファージにbLFの受容体であるlipoprotein related protein 1 (LRP-1)が発現することを明らかにしており、LRP-1発現とbLFの相互関係が確認された。また、bLF添加が、破骨細胞分化を制御するSiglec15の遺伝子発現を抑制したことにより、bLFによる破骨細胞分化制御作用がSiglec15シグナルに関わることが示された。さらに、ヒト由来LFの破骨細胞分化抑制作用も明らかにしており、ヒトにおいても、LFの骨代謝に対する関与が示唆された。第二の目的のため、チオグリコレート誘導好中球を腹腔滲出液より回収し、破骨細胞分化実験に用いた。次の条件下で破骨細胞分化誘導を行った。1好中球、骨髄マクロファージ、骨髄間葉細胞の共存培養、2好中球培養上清で培養、3Cell-Cell contactを除去するためトランスウェルを用いた培養。いずれの実験においても、破骨細胞分化は抑制された。これら結果は、好中球由来の因子により破骨細胞分化が制御されていることを示唆している。平成24年度は、ラクトフェリン(LF)の骨髄細胞に対する細胞分化作用とその制御メカニズムを解明することを目的とした。動物実験では、卵巣摘出ラットにLFを経口投与することで、骨量低下が抑制された。組織学的解析により、LF投与が骨形成を促進し、破骨細胞数を抑制することが明らかになった。培養実験では、骨髄において、LFは、間葉系幹細胞と単球マクロファージに対して作用し、それぞれ、骨芽細胞分化を促進、破骨細胞分化を抑制することが示された。骨芽細胞分化においては、Alkaline phosphataseの遺伝子発現を亢進し、一方、破骨細胞分化では、cathepsin K, calcitonin receptor, nfatc1の遺伝子発現を抑制することで、それぞれの分化を調節していることが示唆された。LFのレセプターとして知られるlipoprotein related protein 1(LRP-1)の発現を検索した結果、間葉系細胞株C3H10T1/2細胞においては発現が認められたが、単球マクロファージには発現は認められなかった。破骨細胞の分化過程におけるLRP-1発現を検索したところ、分化誘導に必須なRANKLの刺激により、LRP-1は発現した。RANKL刺激前にLFを添加しても、破骨細胞分化抑制効果は認められなかった。平成24年度の研究により、以下のことが明らかになった。1)ラクトフェリンは、骨粗鬆症モデル動物の骨量低下を抑制する。2)骨髄中の間葉系細胞と単球マクロファージは、ラクトフェリンの作用を受け、それぞれの分化が調節される。3)単球マクロファージは、RANKL刺激によりLRP-1を発現し、破骨細胞分化が抑制される。平成26年度は、1.牛ラクトフェリン(bLF)のペプシン処理生成物による破骨細胞分化、2.好中球による細胞分化調節機能に関して検討を行った。実験1において、経口投与したbLFは、胃や腸で分解されることが推測される。bLF経口投与後、血液中のLF濃度は、変化しなかったが、腹腔投与では、LF濃度の上昇が見られた。この所見より、経口投与したbLFは、腸から吸収されるまでに分解することが示唆された。タンパクは、胃でタンパク質分解酵素であるペプシンによって、加水分解をうけるため、ペプシン処理をしたbLFの破骨細胞分化に与える作用について検討した。bLF溶液にペプシンを加えて、37°Cで6時間インキュベーションすることで、bLFが分解されることをウエスターンブロッティングにより明確にした。骨髄マクロファージとRANKL刺激による破骨細胞分化系にペプシン処理bLFを加えると、破骨細胞分化を阻害した。

また、卵巣摘出マウスに対して、ペプシン処理bLFを腹腔内投与を行うと、骨量減少が抑制された。一方、bLFを腹腔内投与したマウスの骨量は、生食を投与したコントロールのマウスと有意な差は得られなかった。以上の結果より、bLFは、破骨細胞分化に対して、bLFは直接的に作用するのではなく、吸収前に分解されることで、効果的に働くことが示唆された。実験2において、チオグリコレート誘導好中球を腹腔滲出液より回収し、破骨細胞分化実験に用いた。次の条件下で破骨細胞分化誘導を行った。(1)好中球、骨髄マクロファージ、骨髄間葉細胞の共存培養、(2)好中球培養上清で培養、いずれの実験においても、破骨細胞分化は抑制され、破骨細胞分化マーカーであるNFATc1, cathepsinK, Calcitonin Receptorの発現を抑制した。口腔解剖学昨年度の段階で、研究の進行が若干、遅れていた。しかしながら、その遅延も改善され、現段階では、ほとんど実験計画どおり研究を遂行している。本研究で明らかにする項目のうち、1)ラクトフェリンの標的細胞の同定、2)ラクトフェリンにおける骨髄幹細胞分化調節メカニズムの解明、この二点を平成24年度の達成項目とした。標的細胞に関しては、間葉系細胞と単球マクロファージがラクトフェリンの作用を受けることが明らかになった。また、分化調節メカニズムに関しても、RANKL刺激後にラクトフェリン受容体であるLRP-1が発現し、転写因子であるnfatc1遺伝子発現を抑制することが示された。ラクトフェリンとLRP-1の結合に関しても、確認された。これらのことより、標的細胞の同定と分化調節メカニズムに関して、概ね解明したといえる。しかしながら、ラクトフェリン受容体LRP-1と破骨細胞分化の関連性について、不明なままである。したがって、予定より、若干遅れているといえる。平成26年度は、1)好中球による細胞分化調節機能、2)好中球の骨欠損修復への作用、3)遺伝子変異および病的マウスに対する好中球の治癒効果を検討する。第一の目的のため、骨髄マクロファージに発現するLRP-1をノックダウンし、骨髄マクロファージや骨髄間葉細胞との共存培養、好中球培養上清での培養、トランスウェルを用いた培養実験により、好中球の分泌物がLRP-1を介して、細胞分化を制御することを明らかにする。さらに、好中球が分泌する細胞分化調節因子を同定する。第二の目的のため、マウスの長管骨に骨欠損を作成し、その部位に好中球、または好中球誘導物質であるformyl-methionyl-leucyl-phenylalanineを注入し、骨欠損修復を試みる。本実験により、好中球の骨欠損修復能を明らかにする。さらに、マウスの頭蓋部にLPSを投与し、3時間後に好中球を同部位に注入することで、炎症性骨吸収に対する好中球の効果を検討する。これらの評価は、in vivoマイクロCTおよび組織学的検証により行う。第三の目的のため、RANKLのデコイ受容体であるosteoprotegerin (OPG)の欠損マウスを用いる。このマウスは、破骨細胞分化の促進により、骨粗鬆症や歯槽骨減少の歯周病と類似した病態を呈する。
高効率な環状脱水素反応の開発を基盤とする発光性ＣＮＴセグメントのボトムアップ合成

本研究課題では、縮環構造の形成に有利なベンゼン環配置を持った歪のない環状ポリフェニレン化合物を形成、温和な環状脱水素反応を鍵としてベルト状にπ共役系が広がったπ共役系化合物(CNTセグメント)の構築を目指して来た。また、モデルとする湾曲ナノグラフェン骨格の構築法を拡張することで、有限のベルト幅を持った湾曲カーボンナノリボン(CNR)類の構築、さらに、環状の堅固なπ共役系に期待される固体状態における発光機能の解明の課題を解決すべく研究を進めてきた。平成30年度は、立体的にかさ高い芳香環置換基であるメシチル基の導入による溶解性の確保の検討結果を基に、(1)奇数員環である7員環の導入による湾曲ナノグラフェン構造の構築と、(2)ハロゲン化合物の還元的カップリング反応によるリジッドな環状構造の構築に関する検討を進めることで、温和な環状脱水素反応を鍵としたベルト状にπ共役系が広がったπ共役系化合物(CNTセグメント)の構築法の探索を進めた。さらに、巨大な環状のフェニレンアセチレン化合物、密にベンゼン環が集積した環状のポリフェニレン化合物、すでに構築に成功した湾曲ナノグラフェンなど、堅固なπ共役系化合物の発光機能を、固体状態における高発光性の観点から検討を進めてきた。さらに、これまで我々が進めてきたCPPの一部をヘキサベンゾコロネン環で置き換えたフープ状の巨大な環状化合物については、巨大な芳香環を系内に含むにもかかわらず、容易な芳香環の回転挙動が見られることを見出し、論文投稿に至った。平成30年度は、当初3年間を予定した本研究課題の3年目として、初年度に導入した立体的にかさ高い芳香環置換基であるメシチル基が良好な可溶化基となり得る知見を基に、奇数員環を骨格構造に取り込むモデル湾曲ナノグラフェンとして、ナフタレン環を導入、分子内に7員環が形成されることで大きく湾曲する湾曲ナノグラフェンの生成の検討を進めた。実際にナフタレン環を導入した一つのポリフェニレン化合物の合成を行い、温和な条件下における環状脱水素反応を検討したところ、完全な縮環反応の達成には至らなかったものの縮環反応の進行が認められた。さらに、環状の縮環構造の形成を目指し、リジッドな環状構造をあらかじめ構築する試みとして、ハロゲン元素が導入された環状のポリフェニレン化合物の合成を進めた。残念ながら、当初検討を行ったハロゲン原子の導入を検討した合成中間体においては期待した反応の進行は認められなかったことから、還元的カップリング反応によるリジッドな環状構造の構築には現在までのところ成功していない。しかしながら、これらの知見は有意なベルト幅を持った完全な縮環構造の形成に有用な知見となり得るものと考えている。以上のように研究課題の3年度目として、計画した研究計画は、おおむね検討を終えたものと考えている。しかしながら、当初の補助事業期間(3年間)における研究から、多くの知見を得ることができたもののその多くが研究論文として投稿・発表までには至らなかった。得られた成果の社会への還元には、論文での発表まで完結する必要があり、論文投稿のための追加実験等の実施なども考慮して、1年間の補助事業期間の延長を行った。これまでに得られた成果の論文での発表が完了することで、本研究の目的がより精緻に達成されると考えている。当初の補助事業期間(3年間)における研究から、多くの知見を得ることができたもののその多くが研究論文としての投稿・発表までには至らなかった。得られた成果の社会への還元には論文での発表まで完結する必要があり、論文投稿のための追加実験等の実施なども考慮して1年間の補助事業期間の延長を行った。平成31年度は、当初3年間を予定した本研究課題の延長年度として、これまでの3年間における未発表の成果、(1)長鎖アルキル基の導入により可溶化したアームチェア型CNTの結合様式を持った環状ポリフェニレン化合物の構築と温和な環状脱水素反応による合成の検討結果、(2)さらに、立体的にかさ高い芳香環置換基であるメシチル基の導入により溶解性を確保したナフタレン構造を結合した環状ポリフェニレン化合物の構築と温和な環状脱水素反応による合成の検討結果の主に2つの研究成果について、論文投稿のための追加実験等の実施も含めて、論文発表として社会への還元を進めていく。本研究課題では、(1)環状の縮環構造の形成に有利なベンゼン環配置を持った「歪のない環状ポリフェニレン化合物」を形成、温和な環状脱水素反応を鍵として「完全な縮環構造よりなるベルト状にπ共役系が広がったπ共役系化合物(CNTセグメント)」の構築。(2)また、モデルとする「湾曲ナノグラフェン」骨格の構築法を拡張することで、有限のベルト幅を持った「湾曲カーボンナノリボン(CNR)」類の構築。(3)さらに、環状の堅固なπ共役系に期待される固体状態における発光機能の解明の3つの課題解決に向け、平成28年度は、溶解度の確保として新たに立体的にかさ高い芳香環置換基であるメシチル基を選択、CNTセグメントの一部分を切り取ったモデルナノグラフェン骨格の構築の検討から課題の解決を開始した。その結果、2つのヘキサフェニルベンゼン骨格をナフタレン構造で結合することのみで、縮環反応時に立体的な制約が働くことを明らかにした。同時に骨格形成時にかなり歪んだ湾曲構造の形成も同時に進行するという新たな知見も得ることができた。

また、これら湾曲ナノグラフェン骨格の構築を踏まえて、ナフタレン構造で結合した「環状のフェニレンアセチレン化合物」を経て、立体的にかさ高いメシチル基を導入した「環状のポリフェニレン化合物」を合成、温和な環状脱水素反応に耐えうる「環状のポリフェニレン化合物」の探索を進めた。さらに、これまで進めてきた長鎖アルキル基の導入により可溶化したキラル型CNTの様式を持った「歪のない環状ポリフェニレン化合物」の構築と温和な環状脱水素反応による「ベルト状のCNTセグメント」のボトムアップ合成の検討結果と、環状の堅固なπ共役系に期待される固体状態における発光機能の解明について論文発表に至った。平成28年度は、3年間を予定する本研究課題の初年度として、溶解度の確保として新たに検討した立体的にかさ高い芳香環置換基であるメシチル基が最終段階での環状脱水素反応において十分耐えうる置換基であること、ならびに、モデルナノグラフェン骨格の構築において、かなり良好な可溶化基となりえることを明らかにでき、可溶化の問題解決に大きな進展があった。また、モデル湾曲ナノグラフェンの構築の過程で、2つのヘキサフェニルベンゼン骨格をナフタレン構造で結合することのみで、縮環反応時に立体的な制約が働くことを明らかにできた。これらの知見は、縮環構造の形成に有利なベンゼン環配置の探索において新たな知見となり得るものと考えられる。さらに、ナフタレン構造で結合した「環状のフェニレンアセチレン化合物」を経て、「環状のポリフェニレン化合物」を合成、温和な環状脱水素反応に耐えうる「環状のポリフェニレン化合物」の探索まで研究を進めることができた。さらに、これまで進めてきた長鎖アルキル基の導入により可溶化したキラル型CNTの様式を持った「歪のない環状ポリフェニレン化合物」の構築と温和な環状脱水素反応による「ベルト状のCNTセグメント」のボトムアップ合成への検討結果と、環状の堅固なπ共役系に期待される固体状態における発光機能の解明について論文発表に至っている。以上のことから、研究課題の初年度として計画した研究はおおむね順調に進展していると考えている。本研究課題では、縮環構造の形成に有利なベンゼン環配置を持った歪のない環状ポリフェニレン化合物を形成、温和な環状脱水素反応を鍵としてベルト状にπ共役系が広がったπ共役系化合物(CNTセグメント)の構築を目指して来た。また、モデルとする湾曲ナノグラフェン骨格の構築法を拡張することで、有限のベルト幅を持った湾曲カーボンナノリボン(CNR)類の構築、さらに、環状の堅固なπ共役系に期待される固体状態における発光機能の解明の課題を解決すべく研究を進めてきた。平成29年度は、(1)初年度の研究成果を基に、温和な環状脱水素反応の条件検討をさらに進めるとともに、(2)大きく湾曲した骨格形成が期待される奇数員環を骨格構造に取り込むモデル湾曲ナノグラフェンの分子設計と合成、(3)また、シクロパラフェニレン(CPP)の様にあらかじめ環状のリジッドな構造の構築を試みてきた。その結果、良好な可溶化基となり得ることが明らかになったメシチル基を導入することで、これまで、困難であった温和な環状脱水素反応の条件検討をさらに進めることができた。また、奇数員環を骨格構造に取り込むモデル湾曲ナノグラフェンの分子設計としてナフタレン環を導入、分子内に7員環構造が導入された湾曲ナノグラフェンの生成が期待される結果を得た。
前方後円墳の類型化と地域性に関する歴史GISの応用的研究

前方後円墳について時期別や規模別分布、立地等に関して全国的視点の下に検討を進めた。その結果、時期別に見ると、1期は前方後円墳は圧倒的に近畿以西の西日本に集中しているのに対して、前方後方墳は相対的に東日本に多いことや前方後方墳は西日本では4期にほぼ消滅状態になることなど東西あるいは地方レベルでの地域差を詳細に明らかにすることができた。さらには地域毎の前方後円墳の動態と諸豪族との関連についても検討を試みた。また、全国の前方後円墳データベースを構築したので、これを活用して成果発信のためにデータベース利用者が興味・関心に応じて自ら各種分布図を作成できる「WebGISデータベース」を構築した。今年度は、まず『前方後円墳集成』(山川出版社)を基礎にデータベース化を進めた。データ入力は、当初予定した関東・四国地方に加えて中部・東北・中国地方についても主要部分は終了し、入力データのチェックと新資料によるデータの追加・更新を残す程度と順調に進んだ。また、史跡指定を受けたものを中心に新たに発見された前方後円墳の情報を追加したほか、『集成』刊行後の発掘調査報告書等により補充を進めている。なお、データ項目は、既に構築した近畿地方と九州地方の前方後円墳データベースとの整合性を考慮し、これらとほぼ同じとした。また、各地域の主要前方後円墳について立地や現況を中心に現地調査をした。調査は研究分担者および連携研究者の尽力もあり、当初予定の関東・四国地方のほか中国地方についても実施した。調査対象は築造時期、規模、副葬品等の特色、立地などを考慮して選定し、GPSによる正確な位置情報取得と現況写真撮影を行ない、立地地形等の観察を行なった。この結果、その立地や築造時期、規模などに地域差があることを確認した。例えば、四国の積石塚型の前方後円墳は、半数(11基)が高松市の石清尾山古墳群に、大半(20基)が讃岐中部から西部という、ごく限られた地域に分布する。さらに、そのほとんどが標高100200mの丘陵の尾根上端部に位置することは改めて注目される。対岸の中国地方にある山口県萩市見島の見島ジーコンボ古墳群も積石塚の群集墳として著名であるが、この中に前方後円墳は含まれない。この他の地域の積石型前方後円墳は、対馬のものが知られているが、小規模であり、その他は長野県などに少数分布するのみである。この独特の墳丘がきわめて限定された地域で採用されていることは、在地勢力の存在との関連をうかがわせる。GISデータベース化は分布論的アプローチには利便性が大きく、有意義であることを確認した。今年度は東北・関東・東海(愛知・静岡)・甲信(長野・山梨)及び中国(広島・岡山)の各地方を調査対象として、主要な前方後円墳の立地や現況等の現地調査を行なった。また、基本資料である『前方後円墳集成』の「地域の概要」に築造時期についての記載がある古墳についてはデータに追加した。さらに前方後円墳の位置データの入力・修正を行なった。このほか、『集成』刊行以後の新発見分を含め収集資料により順次データの追加・更新を進めた。作成したデータベースにより時期別の立地傾向や地域差に関して、以下のように若干の検討を行なった。平野・平地、自然堤防等の低地に立地する前方後円墳は全体の8.9%であるが、相対的に比高が高い山麓・丘陵に立地するものは48.5%を占める。これを時期別にみると中期に前方後円墳の立地が多様化することが明らかとなった。低地に立地するものは、1期では21基のうち墳長50mを超えるのは4基に過ぎず、しかも奈良・兵庫両県にのみであるのに対して、10期の古墳では34基のうち約72%の23基が墳長50mを超え、しかも19基は栃木・群馬・埼玉・千葉の各県に集中しており、地域的な様相が大きく異なっている事実が指摘できた。そこで、日本列島での東西差についてみると、前方後円墳の分布は西が2970基、東が2363基で、時期が推定された内の各時期の東の割合は1期では16.1%であったが、2期になると27.9%と急増し、3期は26.2%、4期は26.2%、5期は16.4%、6期は14.6%、7期は33.0%、8期は20.6%、9期は33.5%、と推移し、10期には65%を占め、234基に達する。また、10期については79%が台地・段丘上に位置するという立地上の特色がみられた。以上のように時期と地域を中心に若干の分析を試み、WebGISデータベースに収載する属性データの検討素材を得ることができた。最終年度であるためデータベースのデータ項目を確定させ、未入力データの補充入力を進めるとともに、『前方後円墳集成』刊行以後の新発見分を含め新たな発掘調査情報等を収集してデータの更新を行った。これと並行してWebGISデータベースを活用して成果をWebで発信するためのビューアの仕様について具体的に検討を進め、業者に制作を依頼した。本ビューアの特色は、Web上でデータベース利用者が自らの関心によって、属性データ等を組み合わせて分布図を作成できるというもので、Web上でストレスなく動作するように、データの容量をスリム化するために、画像を掲載する古墳の選別や属性データ項目の削減を行なった。また、未調査の山陰地方などで主要前方後円墳の立地環境を特に墳丘上からの眺望および周辺からの見え方にも注目して調査を行なった。今年度は10期編年による時期別分布や規模別分布等に関して詳細な検討を行なった。

時期別に見ると、1期は前方後円墳は圧倒的に近畿以西の西日本に集中しているのに対して、前方後方墳は相対的に東日本に多い。3期では総数が230基ほどに増加する。うち前方後方墳は66基と若干減少し、近畿以西では僅か7基となり、分布の東西差がより顕著になる。総じて墳丘の大規模化が顕著になり5期にピークとなる。4期では大古墳が地方にも複数みられる。6期には全体で144基と減少し、古墳の大規模化は収束し、7期になると増加に転じるが小規模化傾向が指摘できた。8期には毛野地域が大型古墳の集中地域となり、9期には406基と各時期を通じて最多となるが、100m超の古墳は18基しかなく、小規模化が進行している。10期には関東地方で爆発的な増加があり地域的な差が顕著となる。常陸地域を中心に古代豪族の拠点との関連にも注目して検討を試みたが、遺物に関するデータの内容が不十分であり、豪族毎の特色を見いだすには至らなかった。前方後円墳について時期別や規模別分布、立地等に関して全国的視点の下に検討を進めた。その結果、時期別に見ると、1期は前方後円墳は圧倒的に近畿以西の西日本に集中しているのに対して、前方後方墳は相対的に東日本に多いことや前方後方墳は西日本では4期にほぼ消滅状態になることなど東西あるいは地方レベルでの地域差を詳細に明らかにすることができた。さらには地域毎の前方後円墳の動態と諸豪族との関連についても検討を試みた。また、全国の前方後円墳データベースを構築したので、これを活用して成果発信のためにデータベース利用者が興味・関心に応じて自ら各種分布図を作成できる「WebGISデータベース」を構築した。『前方後円墳集成』の「地域の概要」の部分の記述をもとに前方後円墳の築造時期に関するデータの入力がほぼ終わり、上記のように時期別に立地の動向や地域的な差異等について検討することが可能となった。そのため、さらには前倒しでwebGISデータベースの基本仕様をほぼ固めることができ、全国版前方後円墳データベースに実装する機能について検討し、基本設計・プログラミング(WEB地図上での全国前方後円墳の基本表示・検索機能の設計・実装の一部試作)まで進めることができた。歴史地理学ArcGISを使用して作成したGISデータベースを活用し、前方後円墳の全国的スケールでの立地等の類型化をはじめ築造時期・規模・副葬品等に関する検討を進めて地域的特色の解明を図り、古代国家成立前夜の日本列島の前方後円墳からみた地域相を把握するよう努める。さらに、WebGISデータベース構築に向けて基本部分を前倒しで作成したので、今後は一般的なパーソナルコンピュータやweb環境で5,300基を超える前方後円墳のデータをスムーズに検索・表示できるように改良を進める。そのために上で挙げたような分析・検討をさらに深め、その結果を踏まえて、WebGISデータベースで有効な結果が得られるように搭載する属性項目について検討を進める。web上で利用者が主題図を作成できる機能の実装については十分な試行時間を確保して、完成度の高いものとするよう努める。また、並行して、調査未了地域の調査と補充調査により現況写真やデータの補充を進める。以上により、今年度中のWebGISデータベース完成をめざす。
超高密度磁気記録のためのエネルギーアシスト垂直媒体の開発と磁化反転制御

本研究では4 Tbit/in2を超える超高密度ハードディスクドライブに適応可能な高い異方性(Ku)を持つFePt記録媒体の実現とエネルギーアシストによる磁化反転制御を目指した。成膜中にC濃度を制御することにより、平均粒子径が6.2 nm、アスペクト比が1.9、磁化反転磁界が約4 TのFePt-C媒体の作製に成功した。また、反転磁界が4 Tを超えるFePt-C媒体に対して円偏光を用いることにより磁化反転磁界を0.2 Tにまで低減することに成功した。円偏光照射による磁化反転は、磁気円二色性による積算的な反転であることが明らかとなった。本研究は4Tbit/in2を超えるハードディスクドライブ(HDD)の実現のために、微粒子・狭分散・高アスペクト比・高異方性・低スイッチング磁場分散を満たすL10-FePtグラニュラー媒体の開発を行うと同時に、熱、高周波磁場および光のエネルギーアシストを行うことによる磁化反転制御を行うことを目指している。微細組織制御の中で現在最も制御が困難なのが、粒子サイズの低減である。本年度は高融点材料であるPt、Ir、WをFePt粒子の初期核とすることにより粒子の高密度化をはかり、粒子サイズの低減を目指した。しかし、高融点金属の初期核の密度はFePt粒子のそれと大きな違いはなく、これらの金属をシード層に用いるとFePtの配向性も失われてしまい、本方法での粒子サイズ低減は困難であることがわかった。エネルギーアシスト磁化反転の研究も同時に進めた。FeRhを用いた熱アシスト磁化反転のために、FeRhの作製を行った。350度付近で磁気転移が観測されたものの、薄い膜ではそれが観測されない。10nm以下の膜厚での規則化促進が今後の課題である。保磁力を15kOeに制御したFePt-C/FePtECC媒体を使って高周波磁場アシスト磁化反転を行った結果、約5 GHzで約500 Oeの反転磁場の減少が観測された。円偏光を用いた磁化反転実験では、FePt媒体では約20%の磁化反転が起こっていることが明らかとなった。本研究は4Tbit/in2を超えるハードディスクドライブ(HDD)の実現のために、微粒子・共分散・高アスペクト比・高異方性・低スイッチング磁場分散を満たすL10-FePtグラニュラー媒体の開発を行うと同時に、熱・高周波磁場および光のエネルギーアシストを行うことによる磁化反転制御を行うことを目指している。FePt媒体の微細構造制御では、成膜中にC濃度を変化させることによりアスペクト比が約2の柱状構造の作成に成功した。このときの平均粒子径が約6 nmであった。本プロセスでは、全膜厚の半分までC濃度を徐々に減らし、その後増加させている。最初にC濃度を減らすことによりePt成長中にCがFePt上に移動するのを避け、その後C濃度を増加させることにより粒子サイズの増加を避けることが狙いである。微細構造観察の結果、薄膜の成長中に粒子の合体が起こっていないことを確認し、それが柱状構造実現の鍵であると考えられる。本研究のもう一つの課題であるエネルギーアシスト磁化反転では、熱・高周波磁場・円偏光を印加することにより、磁化反転磁界の低減を目指している。FePt-C媒体に円偏光を照射することにより、円偏光の極性に応じた磁化反転を確認し、最大50%の磁化反転が定量的に観測された。さらに2 kOeという小さな磁場を印加することにより完全磁化反転が起きることも確認した。微細構造制御では最も難しいと予想していた柱状構造を、成膜プロセスの工夫により実現することができた。また詳細な微細構造解析により膜の成長中に粒子密度は変化していないことがわかり、粒子サイズ低減のための指針が得られた。また、エネルギアシスト磁化反転では、小さい磁場と円偏光の併用により完全磁化反転が実現できること、またそれが二色性による蓄積的な磁化反転であることを解明した。本結果は磁気記録分野に非常に大きなインパクトを与えている。本研究は4 Tbit/in2を超えるハードディスクドライブ(HDD)の実現のために、微粒子・狭分散・高アスペクト比・高異方性・低スイッチング磁場分散を満たすL10-FePtグラニュラー媒体の開発を行うと同時に、熱・高周波磁場および光のエネルギーアシストを行うことによる磁化反転制御を行うことをめざしている。FePt媒体の微細構造制御では、低スイッチング磁場分散の実現に向けてFePt粒子の配向制御を行った。スイッチング磁場の分散の要因の1つにFePt粒子の配向分散が挙げられる。我々のこれまでの研究により、FePt粒子は下地のMgO層にエピタキシャル成長しているので、FePt粒子の配向向上にはMgOの配向の改善が重要である。そのためにMgOの下に配向制御層としてCrBを挿入したところMgO下地およびFePt粒子の両方において配向が向上した。透過電子顕微鏡で微細組織を観察した結果、MgOがCrB/MgO界面から結晶化していることが明らかになった。本研究のもう1つの課題であるエネルギーアシスト磁化反転では、熱・高周波磁場・円偏光を印加することにおいて、磁化反転磁界の低減をめざしている。円偏光をアシストした場合には最大50%の磁化反転が観測されているが、完全磁化反転を実現する必要がある。

反強磁性的なスピン配列を持つ構造の交換結合を有効に利用することによりFePtにおいても円偏光のみで完全磁化反転が可能という論文がある。それを検証するために、本年度はFePt連続膜/Ru/CoPtの作製を行い反強磁性的なスピン配列をもつ条件の最適化を行った。本研究では4 Tbit/in2を超える超高密度ハードディスクドライブに適応可能な高い異方性(Ku)を持つFePt記録媒体の実現とエネルギーアシストによる磁化反転制御を目指した。成膜中にC濃度を制御することにより、平均粒子径が6.2 nm、アスペクト比が1.9、磁化反転磁界が約4 TのFePt-C媒体の作製に成功した。また、反転磁界が4 Tを超えるFePt-C媒体に対して円偏光を用いることにより磁化反転磁界を0.2 Tにまで低減することに成功した。円偏光照射による磁化反転は、磁気円二色性による積算的な反転であることが明らかとなった。微細構造制御では高融点金属を初期核に用いることによる粒子サイズの低減には苦労している。しかし、下地層として用いているMgO層の微細組織観察によりFePt粒子の成長メカニズムを検討した結果、MgO粒界がFePt粒子の膜面内方向の成長を阻害していることがわかった。MgO下地を工夫することによりFePt粒子サイズを低減できる可能性がある。また、エネルギーアシスト磁化反転の実験では、小さいながらも高周波磁場アシスト効果、円偏光アシスト効果が観測された。以上のことよりおおむね順調に進展していると評価できる。FePt媒体の微細構造制御では、柱状構造と粒子サイズの低減の両立を試みる。一昨年度、高融点金属をシード層として用いることによる粒子サイズの低減を試みたが、成膜温度が600°Cと高いためシード層の粒子合体が避けられなかった。本年度は高融点金属とCのグラニュラー組織をシード層として用い、柱状構造を有するFePt粒子のサイズの低減を試みる。また昨年度までに、粒子サイズの低減のために、基板温度を低減してFePt-Cの成膜を行った。FePt粒子サイズは約4nmまで低減するものの、L10規則度が低下してしまい高い異方性が得られなかった。今年度は第3元素を添加することにより約4nmの粒子サイズと高異方性を両立するようなプロセスの開発を行う。エネルギーアシスト磁化反転では、昨年度2 kOeの磁場を加えることにより円偏光による完全な磁化反転を実現した。円偏光のみで完全な磁化反転を実現するために反強磁性的な結合を利用する。また高周波磁場を印可した磁化反転磁場の低減は、FePt-Cグラニュラー薄膜の上にセミハード層を積層したECC媒体が適していると考えられる。計算により、効率的な磁化反転が得られるセミハード層と中間層の材料パラメータを検討する。28年度が最終年度であるため、記入しない。磁気記録FePt媒体の微細構造制御では、FePt粒子径低減のために下地層の制御を行う。現行媒体では下地層を2つのプロセスに分けて作製しており、記録層の粒子径を低減させるために2層目の下地は高ガス圧中で作製され表面に10nm程度の凸凹を誘起している。FePt媒体においても同様なプロセスが有効と考えられるため、ガス圧に注目して検討を行う。エネルギーアシスト磁化反転では、熱アシスト、高周波磁場アシスト、円偏光アシストのそれぞれにおいて以下のような方針で検討を続ける。
回帰分析に基づき推薦理由を説明する情報推薦システムの開発

本研究では,推薦理由の説明機能を有するモデルベース協調フィルタリングを回帰分析により実現することを目指している.2018年度では,(1)開発する推薦モデルの方針策定,(2)開発したモデルの推薦精度の評価法の検討,(3)線形回帰をベースとした3種類の推薦モデルの検討に取り組んだ.(1)本研究では,線形回帰モデルの偏回帰係数を推薦理由の説明に利用することを想定している.2018年度では,まず,2種類のスコア予測式(回帰式)の構築法を検討した.ひとつは,ユーザもしくはアイテム毎に回帰式を構築する方法,もうひとつは,factorization machinesと同様に,ユーザとアイテムを同時に1つの回帰式で扱う方法である.計算機実験等による検討の結果,前者には,計算コストや教師データ確保の観点での課題があることがわかり,2018年度は,後者のアプローチで進めることとした.(2)(1)を踏まえ,協調フィルタリングにおける推薦精度の評価法について文献調査を行った.スコアに時間情報が付与されている場合は,未来から過去のスコアを予測することは不適切なため,未来のスコアをテストデータとする方法を適用すべきであり,時間情報が付与されていない場合は,交差検証法やブートストラップ法が適用できることを確認している.(3)単純な線形回帰モデル,自己符号化器による次元削減を用いた線形回帰モデル,factorization machinesモデルの3種類の推薦モデルについて,推薦精度と得られる偏回帰係数の傾向を検証した.小規模ベンチマークデータセットを用いた実験より,factorization machinesモデルの推薦精度が最も高く,単純な線形回帰モデルと自己符号化器による次元削減を用いた線形回帰モデルでは,推薦精度と考慮すべき偏回帰係数の数がトレードオフの関係にあることを確認している.当初の計画では,開発したモデルの推薦精度の評価法を検討し,次元削減法を線形回帰モデルに適用し,小規模ベンチマークデータを用いた性能評価を予定していた.2018年度内にこれらを達成しており,おおむね順調に進展していると考える.2019年度では,2018年度の研究成果を踏まえ,線形回帰をベースとした推薦モデルを複数のベンチマークデータセットに適用し,推薦精度と考慮すべき偏回帰係数の数の関係を分析していく.さらに,図書の貸出履歴を用いた図書推薦システムの構築に取り組み,推薦理由の説明の観点での線形回帰モデルの協調フィルタリング応用に関する利点・欠点を明らかにすることや偏回帰係数の提示方法についても検討を進める.本研究では,推薦理由の説明機能を有するモデルベース協調フィルタリングを回帰分析により実現することを目指している.2018年度では,(1)開発する推薦モデルの方針策定,(2)開発したモデルの推薦精度の評価法の検討,(3)線形回帰をベースとした3種類の推薦モデルの検討に取り組んだ.(1)本研究では,線形回帰モデルの偏回帰係数を推薦理由の説明に利用することを想定している.2018年度では,まず,2種類のスコア予測式(回帰式)の構築法を検討した.ひとつは,ユーザもしくはアイテム毎に回帰式を構築する方法,もうひとつは,factorization machinesと同様に,ユーザとアイテムを同時に1つの回帰式で扱う方法である.計算機実験等による検討の結果,前者には,計算コストや教師データ確保の観点での課題があることがわかり,2018年度は,後者のアプローチで進めることとした.(2)(1)を踏まえ,協調フィルタリングにおける推薦精度の評価法について文献調査を行った.スコアに時間情報が付与されている場合は,未来から過去のスコアを予測することは不適切なため,未来のスコアをテストデータとする方法を適用すべきであり,時間情報が付与されていない場合は,交差検証法やブートストラップ法が適用できることを確認している.(3)単純な線形回帰モデル,自己符号化器による次元削減を用いた線形回帰モデル,factorization machinesモデルの3種類の推薦モデルについて,推薦精度と得られる偏回帰係数の傾向を検証した.小規模ベンチマークデータセットを用いた実験より,factorization machinesモデルの推薦精度が最も高く,単純な線形回帰モデルと自己符号化器による次元削減を用いた線形回帰モデルでは,推薦精度と考慮すべき偏回帰係数の数がトレードオフの関係にあることを確認している.当初の計画では,開発したモデルの推薦精度の評価法を検討し,次元削減法を線形回帰モデルに適用し,小規模ベンチマークデータを用いた性能評価を予定していた.2018年度内にこれらを達成しており,おおむね順調に進展していると考える.2019年度では,2018年度の研究成果を踏まえ,線形回帰をベースとした推薦モデルを複数のベンチマークデータセットに適用し,推薦精度と考慮すべき偏回帰係数の数の関係を分析していく.さらに,図書の貸出履歴を用いた図書推薦システムの構築に取り組み,推薦理由の説明の観点での線形回帰モデルの協調フィルタリング応用に関する利点・欠点を明らかにすることや偏回帰係数の提示方法についても検討を進める.2018年度の使用額はおおむね計画通りであったが,謝金や論文投稿関連費(掲載料や英文校正など)の執行が無かったため次年度使用額が生じた.次年度使用額については,当初計画どおり,謝金や論文掲載料,英文校正などに充てることとする.
男性の骨粗鬆症・骨折の予防を目的とした運動と食品成分の併用効果に関する研究

[目的]加齢や性ホルモンの低下に伴って、骨組織が運動刺激に対する反応性が低くなる可能性が指摘されている。男性ではアンドロゲンが骨形成において重要な役割を担っているが、骨吸収においてはエストロゲンがより重要な役割を果たしているとの報告がある。我々は大豆イソフラボンが"植物性の選択的エストロゲン受容体修飾因子"である可能性を示唆してきた。本研究では、大豆イソフラボン摂取と運動が男性の骨及びミネラル代謝に及ぼす影響を評価するため、パイロットスタデイを実施した。[方法]55歳-75歳の男性27名について試験を実施した。試験は倫理規定に基づき、十分なインフォームドコンセントを行なった上で開始した。[試験群]上記被験者を無作為にイソフラポン摂取群(CI群)、イソフラボン摂取+運動群(WI群)に分けた。[イソフラボンの摂取]大豆イソフラボン配糖体カプセル(アグリコン換算47mg/日)を毎日摂取した。対照群はブラセボカプセルを摂取した。[運動の実施]運動はウォーキング種目を選び、週3回、毎回45分とした。[測定項目]以下の項目について0,6,12ヶ月の測定を行なった。DXA法により身体組成を計測した。血中骨形成マーカー、尿中骨吸収マーカー、血中および尿中イソフラボン、ミネラル、血清脂質、血中テストステロン、LH、FSH、エストラジオール、甲状腺ホルモンの測定を行なった。[結果]被験者の平均年齢は61歳、平均体重66.6kg、平均身長166.9cm、平均体脂肪率22.1%であった。1年の介入後、WI群の全身及び体幹部の脂肪量は低下傾向を示した。大腿骨近位部のワーズ三角部の骨密度は両群で増加し、WI群の増加率はCI群に比べて有意に高値を示した。血中エストロゲン濃度、テストステロン及びその他のホルモン濃度に変化は認められなかった。血中及び尿中マグネシウム、銅、亜鉛濃度は全ての群において1年間で変化は認められなかった。以上の結果より、運動とイソフラボンの併用摂取は、閉経後女性の骨量減少を抑えるばかりでなく、中高年男性において大腿骨の骨密度を増加させる可能性が示唆された。男性ではアンドロゲンが骨形成に重要な役割を持っているが、骨吸収においてはエストロゲンがより重要な役割を果たしているとの報告がある。現在、選択的エストロゲン受容体修飾因子(SERMs)が高い関心を集めているが、我々は大豆イソフラボンが"植物性SERM"である可能性を示唆してきた。本研究では、歩行運動および大豆イソフラボン摂取が男性の骨代謝および脂質代謝に対する影響を検討する。[方法]55歳75歳の男性約50名を募集する。試験は当研究所「人を対象とする実験・調査等に関する倫理指針」に基づくとともに,十分なインフォームドコンセントを行なった上で開始する。[試験群]上記被験者を無作為に1)対象群、2)イソフラボン摂取群、3)運動群、4)イソフラボン摂取+運動群に分ける。

[イソフラボンの摂取]大豆イソフラボン配糖体カプセルを毎日摂取する。対照群および運動群はプラセボカプセルを摂取する。[運動の実施]運動はウォーキング種目を選ぶ。週3回、毎回45分とする。[測定項目]以下の項目についてbaselineの測定を行なった。DXA法により身体組成を計測した。血中骨形成マーカー,尿中骨吸収マーカー,血中および尿中ミネラル、血清脂質の測定,血中アンドロゲン、LH、FSH、エストラジオール、甲状腺ホルモンの測定を行なった。[結果]33名の被験者を募集し、baselineの測定を行なった。平均年齢は61歳、平均体重66.6kg、平均身長166.9cm、平均体脂肪率22.1%であった。全身骨密度は1.07g/cm2であった。総コレステロールおよびTGは高値を示した。血中ホルモン濃度および骨代謝マーカーは正常範囲内であった。血中マグネシウム、銅濃度は正常値を上回る者、また亜鉛は下回る者が多いが、平均値は銅を除いて正常範囲内であった。今後、6ヶ月と1年の測定を行なう予定である。[目的]加齢や性ホルモンの低下に伴って、骨組織が運動刺激に対する反応性が低くなる可能性が指摘されている。男性ではアンドロゲンが骨形成において重要な役割を担っているが、骨吸収においてはエストロゲンがより重要な役割を果たしているとの報告がある。我々は大豆イソフラポンが"植物性の選択的エストロゲン受容体修飾因子"である可能性を示唆してきた。本研究では、大豆イソフラボン摂取と運動が男性の骨及びミネラル代謝に及ぼす影響を評価するため、パイロットスタデイを実施した。[方法]55歳75歳の男性27名について試験を実施した。試験は倫理規定に基づき、十分なインフォームドコンセントを行なった上で開始した。[試験群]上記被験者を無作為に対象群(NI群)、イソフラポン摂取群(CI群)、イソフラポン摂取+運動群(WI群)に分けた。[イソフラポンの摂取]大豆イソフラボン配糖体カプセル(アグリコン換算47mg/日)を毎日摂取した。対照群はプラセポカプセルを摂取した。[運動の実施]運動はウォーキング種目を選び、週3回、毎回45分とした。[測定項目]以下の項目について6ヶ月の測定を行なった・DXA法により身体組成を計測した。血中骨形成マーカー、尿中骨吸収マーカー、血中および尿中イソフラボン、ミネラル、血清脂質、血中テストステロン、LH、FSH、エストラジオール、甲状腺ホルモンの測定を行なった。[結果]被験者の平均年齢は61歳、平均体重66.6kg、平均身長166.9cm、平均体脂肪率22.1%であった.CI群の右脚骨密度は6ヶ月間で有意に低下したが(p=0.02)、WI群では変化は認められなかった。また、右脚骨密度の6ヶ月間の変化率は両群問で有意な差が認められた。血中エストロゲン濃度は全ての群で低下したが、テストステロン及びその他のホルモン濃度に変化は認められなかった。血中及び尿中マグネシウム、銅、亜鉛濃度は全ての群において6ヶ月間で変化は認められなかった。以上の結果より、女性ばかりでなく、中高年男性においても運動とイソフラボンの併用摂取は大腿骨骨密度の滅少を抑制する可能性が示唆された。