hpprc/llmjp-kaken huggingface dataset:
細菌のダイナミックな細胞骨格：その動作原理を求めて

本課題研究では、細菌スピロプラズマのユニークな遊泳運動を生み出す細胞変形の仕組みについて、いくつかの理論的成果を得た。特にリボン状の細胞骨格に関する構造生物学的データを元に連続体力学的モデルを構築し、細胞のらせん形状が生まれる仕組みとその形状を理論的に明らかにした。また、一細胞計測データをもとに細胞の剛性を決定した。さらに、弾性リボンのもつ新しい幾何力学的な性質をマクロ模型による実験と理論を組み合わせて明らかにし、細胞力学の観点からそれらの結果を議論した。本研究の成果は、細胞スケールにおいて運動性が創発するために力学がどのような役割を果たすか、というより基本的な問題に新しい知見をもたらす。研究計画の初年度である本年度は、おもに二つの方向から研究を行った。ひとつは、スパイロプラズマ細胞のらせん形を特徴づける膜-細胞骨格系のモデルとして,やわらかいチューブの内壁に,弾性リボンが固く張りついた複合構造を考え,リボンのねじれや収縮といった変化に対して,複合材全体の構造がどのように変化するのかを、構造力学的な視点から理論的,数値的に解析した。この複合材はさまざまならせん形状をとるが、そのピッチ角がリボンの収縮率やねじれ率にどのように依存するのかを明らかにした。さらに、この複合材では、スパイロプラズマにみられるキンクの形状まで再現することがわかった。実際の菌体がもつらせん形状を実験的に定量化(ピッチ角や半径など)すれば、そこからリボンの収縮率やねじれの周期などをこのモデルにもとづいて算出することが出来る。この実験は,現在,連携研究者である宮田教授の研究室(大坂市立大)にて進行中である。モデルと理論計算による成果は現在,国際誌にて査読中である。細胞骨格をなすリボンがどのようにしてねじりを生み出し収縮するのか,という中心的な問題は未解明であり,次年度の研究課題である。もうひとつは、リボンの力学的性質をマクロな実験とモデル計算から明らかにする研究を行っている。これは分担研究者の田中准教授(横浜国立大)と行っており,ねじれとひっぱり(圧縮)をうける弾性リボンの座屈不安定性や塑性変形を、理論,シミュレーション、およびマクロ実験から明らかにした。この成果も国際誌において査読中である。本年度は、研究計画の初年度にあたるが、およそ予定していた通りの成果を得ることが出来た。本年度に得られた成果はどちらも論文としてまとめ、現在、学術論文誌において査読中である。申請書では、初年度の課題の一つとして,スピロプラズマの力学特性を光トラップなどの微小操作技術を使って測定し(連携研究者の担当),その解析や理論モデルとの比較などを行うことで、生きた菌体と死んだ菌体の剛性率の変化を検出するということを提案していた。しかし、その後の予備的な計算から,この差異は実験的な検出限界を下回ることが予想されたため、この計画は中止した。かわりに、リボンそのものの幾何学的、力学的なユニークさを特徴づけるマクロ実験と計算を新たに計画し、それを遂行した。その結果、大変興味深い結果がえられている。一方,課題研究の主目的であるスピロプラズマの構造の仕組みについては、リボンの収縮率やねじれ率と、全体のらせん構造のピッチ角を結びつける理論モデルを提案し,それを解析するところまで完遂することができた。以上により、おおむね順調に進展していると考えている。らせん型の細菌スピロプラズマは、右巻きと左巻きのらせん形を動的に切り替えながら流体中を推進する。原核真核を問わず、どのような細胞運動においても、これほど劇的で大規模な内部変形は他に例がないが、にもかかわらず、スピロプラズマは鞭毛や繊毛といった標準的な運動装置を持たない。そのため、本質的に全く新しいマシナリーを備えた細菌であると考えられてきたが、その動作機構は今も謎に包まれている。本研究では、この驚異の細胞運動を引き起こす「膜--細胞骨格系」の動作原理を、物理学的アプローチを駆使して解明することを目指している。本年度は、主に三つの方向性から研究に取り組んだ。順番に説明する。ひとつ目は、連携研究者の宮田真人教授(大阪市大)のグループにおいて、スピロプラズマの構造解析がすすみ、細胞の極を定義する内部装置と細胞骨格を定義するリボンの分子構造が明瞭になってきた。さらに、光ピンセットを用いて細胞の弾性を測定し、我々のシミュレーションおよび理論計算と比較することで細胞の基本的な弾性定数を決定した。これらをインプットとして運動を駆動する仕組みについて仮説を提案し、そのエネルギー的考察を発展させている。二つ目は、スピロプラズマの細胞形状を実現する力学的な仕組みを、複合材料の視点から考え、理論的に考察した。硬いリボン状の細胞骨格が(相対的にそれより)柔らかい膜のチューブを裏打ちしており、リボンの伸縮が行われるとき、全体としてどのような構造が出現し、らせんのパラメータが各要素の伸縮率や弾性率からどのように決まるのか、という問題を理論的に定式化した。最後は、弾性リボンの基本的な力学特性を、スケールアップモデルの物理実験と理論、シミュレーションを組み合わせ明らかにした。これは細菌の構造力学だけでなく、他の物理システムや工業デザインにも応用可能な知見である。研究計画は順調に進展し、アウトプットも出ている。連携研究者の宮田教授のグループ(大阪市大)および中根助教が所属する西坂教授グループ(学習院大)の精力的な研究のおかげで、スピロプラズマの構造とうごきにかんする新たな実験データが数多く生まれている。これらの最新の成果にアクセスできる研究体制にあることが、本計画の順調な推進を支えている。

また分担研究者の田中准教授のグループ(横浜国立大)とは弾性リボンのスケールアップモデルの実験的な研究を共同で推進しており、その基本的な力学特性について重要な研究成果をあげることが出来た。現在、類似の計測システムを立命館でも構築しており、さらにこの方向で研究を推進する準備を進めている。以上に加えて、本研究の主なアプローチである計算的研究は順調に進んでおり、全体として期待どおりの進み具合であるといえる。らせん型の細菌スピロプラズマは、右巻きと左巻きのらせん形状を周期的に切り替えながら微小な流体空間を毎秒数ミクロンというはやさで推進する。本質的にまったくあたらしい運動マシナリーをそなえた細菌であると考えられてきたが,その動作機構はいまも多くの謎に包まれている。本研究課題の目的は,この驚異の細胞運動を可能にする「膜--細胞骨格」複合系の力学的な動作原理を,定量的な生物実験データをもとに物理学的なアプローチで多角的に調べ,明らかにすることである。本年度は3年計画の最終年度にあたる。これまでの2年間は順調に成果を積み上げてきたが,最終目標である動きの仕組みの全容解明には至っておらず,まだやるべきことが数多く残されている。本年度はまず,らせんの状態(右巻きと左巻き)を双安定な内部状態としてもつ弾性フィラメントのモデルを構築し,その数値シミュレーションとスケーリング解析をつうじて,菌体を伝わるキンクの伝搬速度に対するスケーリング関係式を提案した。これらの結果は,しかし,連携研究グループである宮田研(大坂市立大理学部)での測定結果とはうまく一致しなかった。このため,実際の細胞では粘性環境に応じてトルクが変動するなどのより複雑な仕組みが関与していると予測される。また弾性率測定の精度を改善し,スピロプラズマの細胞弾性がほぼその細胞骨格に担われること,それがアクチンフィラメント様のバンドルからなるプロトフィラメントによると考えたときの弾性率とうまく一致することを確かめた。スケールアップモデルからのアプローチとしては,弾性リボンの飛び移り座屈にかんする新たな現象を見いだし,その仕組みを理論,シミュレーション,実験を組み合わせて完全に解明した。これらの力学的な性質はスケールを問わず普遍的なものであり,細菌細胞スケールの力学特性を理解するためにも重要な知見を与えるものである。本課題研究では、細菌スピロプラズマのユニークな遊泳運動を生み出す細胞変形の仕組みについて、いくつかの理論的成果を得た。特にリボン状の細胞骨格に関する構造生物学的データを元に連続体力学的モデルを構築し、細胞のらせん形状が生まれる仕組みとその形状を理論的に明らかにした。また、一細胞計測データをもとに細胞の剛性を決定した。さらに、弾性リボンのもつ新しい幾何力学的な性質をマクロ模型による実験と理論を組み合わせて明らかにし、細胞力学の観点からそれらの結果を議論した。本研究の成果は、細胞スケールにおいて運動性が創発するために力学がどのような役割を果たすか、というより基本的な問題に新しい知見をもたらす。
形態と表面物性が変化する感温性粒子の調製と細胞取り込み制御

本研究では,温度応答性コア-コロナ型微粒子の,コロナのLCSTとコアのTgを種々変化させた微粒子を調製し,温度変化にともなう微粒子の表面物性や形状変化が細胞取り込みに与える影響を明らかにすることを本研究の目的とした。ATRP法および末端変換法を用いることで分子量11000,34-43°Cの範囲でLCSTを制御したPIDマクロモノマーを調製することができた。このPIDマクロモノマーをPMA,MMAとmethanol/water混合溶媒中で分散共重合を行い,約700 nmの粒径を有する球状微粒子を得た。コアのPMAとMMA組成を変化させることによりTgを制御でき,MMA含量の増加とともにTgが高くなる傾向を示した。得られた微粒子含有PVAフィルムをコアのTg以上の温度で一軸延伸し,アスペクト比(長軸/短軸比)が4-5程度のロッド状微粒子を調製できた。得られた種々形状を有する微粒子を用い,マクロファージへの取り込みに与える表面物性と微粒子形状の影響を解析したところ、表面物性の違いにともなう微粒子の細胞取り込みを比較すると,微粒子の形状によらず,37°Cで微粒子表面が親水性の場合,微粒子は細胞内への取り込みが抑制され,微粒子の表面が疎水性の場合,細胞内への取り込みは多くなった。また,微粒子の表面が親水性から疎水性へ変化する境界にある微粒子の場合は,細胞内への取り込み量は中間的な値を示した。一方,形状の違いにともなう微粒子の細胞取り込みを比較すると,表面物性によらず球状微粒子のほうがロッド状微粒子よりもマクロファージへの取り込みが増大することが明らかになった。これは,マクロファージがロッド状微粒子と接触する角度,すなわち接触面の大きさによって取り込みが変化するためと考えられるまた,微粒子表面の親水性・疎水性の違いが取り込みを抑制・促進したのではないかと考えられた。平成30年度が最終年度であるため、記入しない。本研究では、形状と表面物性が環境温度で変化し、細胞内取り込み制御を実現しうる感温性コアーコロナ型微粒子の調製を目的にした。特に、生理的温度近傍で物性が大きく変化する微粒子を調製するため、本年度は、コロナ高分子の転移温度の制御と、微粒子コアのガラス転移温度(Tg)の制御を目的に実験を行った。まず、微粒子のコロナを形成する感温性高分子の合成では、クロロメチルフタルイミドを開始剤に用いた原子移動ラジカル重合(ATRP)によりNーイソプロピルアクリルアミド(NIPAAm)とN,N-ジメチルアクリルアミド(DMAAm)との共重合を行い、転移温度を32-44°Cの範囲で制御した。この高分子をマクロモノマーとしてブチルメタクリレート(BMA)との共重合を行い、微粒子を得た。本微粒子は生体温度近傍で分散・凝集変化が生起したことから、コロナ鎖の温度応答性を制御し表面物性を生体温度で変化しうる微粒子を得ることに成功した。次に、コアのTgを制御するために、プロピルメタクリレート(PMA)とメチルメタクリレート(MMA)とを感温性マクロモノマー存在下で重合を行い、コアTgの異なる微粒子を得た。コアを形成する高分子のTgは本年度予算で購入した示差走査熱量分析装置を用い測定を行い、共重合組成により35-60°Cの範囲で制御できることを明らかにした。コアTgを50°Cに有する微粒子含有フィルムを加熱しながら一軸延伸し、フィルム成分を溶解後ロッド状微粒子を得た。形状は走査型電子顕微鏡で確認した。ロッド状微粒子は、37°Cの下で形状変化を起こさない一方、微粒子表面のコロナ高分子が脱水和し疎水性表面となるため凝集することを明らかにした。以上の材料を組み合わせることで、温度変化で表面物性と形状を制御する微粒子設計の基礎的検討が達成できた。本研究は、生体温度近傍の前後で表面物性と微粒子コアのガラス転移温度を制御することで、表面物性と微粒子形状を生体温度近傍で制御しうる微粒子の調製と細胞への取り込み制御を明らかにするために研究を行っている。本年度は特に、微粒子表面に存在するコロナ鎖の転移温度制御と微粒子コアとなる高分子のガラス転移温度の制御を目指して研究を行った。コロナの転移温度の制御は、論文を参考にしながら共重合により制御可能であり、さらに末端官能基変換が比較的効率的に(80%の変換率)行えたことから転移温度を制御した感温性マクロモノマーの調製を行うことができた。加えて、微粒子コアを構成するモノマーをプロピルメタクリレートとしたことで、得られた高分子のガラス転移温度が比較的容易に生体温度近傍に制御しうることを明らかにすることができた。以上より研究は概ね順調に進展していると考えた。本研究では、形状と表面物性が環境温度で変化し、細胞内取り込み制御を実現しうる感温性コア-コロナ型微粒子の調製を目的にしている。

本年度は、37°Cで微粒子表面が比較的親水性の微粒子で形状の違いのみが細胞との相互作用に与える影響を明らかにするために、コロナには転移温度を45°Cに有するポリ(N-イソプロピルアクリルアミド-co-N,N-ジメチルアクリルアミド)(P(NIPAAm-co-DMAAm)を、コアにはガラス転移温度を43°Cに有するポリ(プロピルメタクリレート-co-メチルメタクリレート)(P(PMA-co-MMA)を用いた微粒子を調製した。微粒子を含有する水溶性フィルムの一軸延伸を行いアスペクト比(長軸/短軸)が4.0程度のロッド状微粒子を得た。種々異なる温度でのロッド状微粒子の形状変化を追跡するとともに、温度変化に伴う分散状態の変化から表面物性変化を明らかにした。表面が比較的親水性で、形状の異なる微粒子とマウス肺胞由来マクロファージとの相互作用を37°Cにおいて、比較検討した。マクロファージによる微粒子の取り込み挙動を比較すると、球状の微粒子はその表面が比較的親水性であってもロッド状微粒子に比べ24時間の接触で2倍近い取り込みが起こることが明らかになった。すでに親水性表面と疎水性表面を有する微粒子では比較的疎水性表面を持つ微粒子がより細胞に取り込まれることが明らかになっているが、比較的親水性表面を有する微粒子であっても、微粒子形状が細胞取り込みに与える影響が大きいことが示された。この結果は、細胞と微粒子との接触面積の違いが大きく影響するものと考えられる。今後、生体温度近傍で表面物性も変化する微粒子との相互作用を比較検討することで、微粒子の形状、表面物性が細胞取り込みに与える影響を明らかにしていく。本研究は、生体温度近傍の温度前後で表面物性と微粒子コアのガラス転移温度を制御することで、表面物性と微粒子形状を同時に、または独立に制御しうる微粒子の調製と細胞への取り込み制御を明らかにするために研究を行っている。本年度は特に微粒子表面の物性は比較的親水性に維持したまま微粒子形状が細胞取り込みに与える影響に着目して研究を推進した結果、微粒子形状が細胞取り込みに影響し、ロッド状よりも球状微粒子の取り込みが促進されたことが明らかになった。従来比較的疎水性で球状の微粒子が細胞取り込みに影響することが知られていたのに対し、本研究では、表面の親水性・疎水性の効果よりも形状が影響することを明らかにした結果は、興味深い。この変化に表面物性の変化が与える影響を議論することで、微粒子の形状と表面物性がどのように細胞内への取り込みに影響するかを議論できるものと思われるため、本研究は概ね順調に進んでいるものと考えられる。本研究では,温度応答性コア-コロナ型微粒子の,コロナのLCSTとコアのTgを種々変化させた微粒子を調製し,温度変化にともなう微粒子の表面物性や形状変化が細胞取り込みに与える影響を明らかにすることを本研究の目的とした。ATRP法および末端変換法を用いることで分子量11000,34-43°Cの範囲でLCSTを制御したPIDマクロモノマーを調製することができた。このPIDマクロモノマーをPMA,MMAとmethanol/water混合溶媒中で分散共重合を行い,約700 nmの粒径を有する球状微粒子を得た。コアのPMAとMMA組成を変化させることによりTgを制御でき,MMA含量の増加とともにTgが高くなる傾向を示した。得られた微粒子含有PVAフィルムをコアのTg以上の温度で一軸延伸し,アスペクト比(長軸/短軸比)が4-5程度のロッド状微粒子を調製できた。得られた種々形状を有する微粒子を用い,マクロファージへの取り込みに与える表面物性と微粒子形状の影響を解析したところ、表面物性の違いにともなう微粒子の細胞取り込みを比較すると,微粒子の形状によらず,37°Cで微粒子表面が親水性の場合,微粒子は細胞内への取り込みが抑制され,微粒子の表面が疎水性の場合,細胞内への取り込みは多くなった。また,微粒子の表面が親水性から疎水性へ変化する境界にある微粒子の場合は,細胞内への取り込み量は中間的な値を示した。
「ねたきり老人」の口腔機能の改善に関する臨床的研究

1.在宅「ねたきり老人」については,これまでの往診治療や保健指導の効果を追跡調査するために,自治体の保健婦などとともに訪問して,口腔診査などを行った。今年度に新たな往診を求められた症例もあった。2.多数の「ねたきり老人」あるいはそれに準じた人たちが収容されている施設として,特別養護老人ホ-ム「桔梗荘」,「白百合荘」,身体障害者療護施設「梓荘」,「太陽の園」精神薄弱者更生施設「今井学園」,「ひかり学園」を訪問し,入所者全員の口腔診査結果をもとにこれまでの取り組みの効果について調査した。3.「ねたきり老人」あるいはそれに準じた人たちの口腔機能の特徴として,多数歯の欠損により咀嚼機能の著しい低下を認める者がきわめて多かった。とくに在宅療養者では,齲蝕や歯周疾患が長期間放置され,口腔清掃もきわめて不良となっている者が少なくなかった。しかし,巡回歯科診療が繰り返された施設の入所者では,歯科疾患はほとんど一掃され,口腔清掃も適切な指導を受けた施設職員の介助によって,かなり良好に維持できるようになることが明らかとなった。こうした人たちの口腔機能の改善には,日常生活の介助者が重要な役割を果担うものであり,そうした人たちに対する指導と訓練方法の確立が必要であると考えられた。4.多数歯欠損者では,有床義歯の装着により咀嚼機能の改善が得られた症例も少なくなかったが,中等度以上の知能障害を合併する者では,可撤式義歯の使用に対するレディネスが失われることが明らかとなった。中高年者の歯の喪失を防ぐ保健システムを確立することの重要性が,あらためて示唆された。5.全身疾患の合併のため,不用意な歯科診療には重大な危険を伴うような症例でも,入院歯科治療によって口腔機能はもちろん,全身的にも著しい改善がみられることが少なくなかった。1.在宅あるいは施設入所中の有病高齢者(いわゆる「ねたきり老人」)を訪問し、その口腔機能の状態と歯科医療需要についての実態調査を行った。1)多数の「ねたきり老人」が収容されている施設として、特別養護老人ホーム(桔梗荘、白百合荘)、身体障害者療護施設(梓荘、太陽の園)を訪問し、入所者全員の口腔審査を実施した。2)在宅「ねたきり老人」の歯科医療要求に対しては、往診の形で積極的に対応した。3)調査対象となった高齢有病者のほぼ全員において、歯科的な問題が存在していることが明らかとなった。4)多数歯の欠損による咀嚼機能し著しい低下が認められる者が多かった。適合のよい義歯を装着している者は少なく、とりわけ知能障害を伴う高齢者では、きわめて不良な状態で放置されていた。5)残存歯についても、高度な齲触や歯周疾患が放置されている者が少なくなかった。6)本人が直接的な医療要求として訴えることがそれほど多くはないとはいえ、適切な治療処置と保健指導を行うことにより、口腔内の炎症症状し緩解、口臭の消失、咀嚼機能の向上など、全身状態の改善に大きく寄与できると考えられる症例が少なくなかった。2.往診あるいは施設内での出張診療の形式で、有病高齢者の歯科治療を実施し、効果的でしかも安全な治療方法について検討しつつある。1)設備や器械の面での制約があるとはいえ、かなりの治療処置が可能であり、患者の精神的・肉体的負担の面ではむしろ有利と考えられた。2)高度の循環器疾患を合併している者が多く、症例によっては病院歯科との密接な連携が必要であると考えられた。1.「ねたきり老人」については、自治体の保健婦などとともに訪問し、口腔機能の状態と歯科医療需要についての実態を調査した。この際の具体的な歯科医療要求に対しては、往診の形で対応した。2.多数の「ねたきり老人」あるいはそれに準じた人たちが収容されている施説として、特別養護老人ホ-ム「桔梗荘」、「白百合荘」、身体障害者療護施設「梓荘」、「太陽の園」、精神薄弱者更生施設「今井学園」、「ひかり学園」を訪問し、入所者全員の口腔診査を行った。保健指導、歯石除去などの予防処置及びある程度までの治療処置は、巡回診療または出張診療の形で実施した。3.「ねたきり老人」の口腔機能の特徴として、多数歯の欠損により咀嚼機能の著しい低下を認める者がきわめて多かった。在宅者では、齲蝕や歯周疾患が長期間放置され、口腔清掃もきわめて不良となっている者が少なくなかった。しかし、巡回歯科診療が繰り返された施設の入所者では、歯科疾患はほとんど一掃され、口腔清掃も適切な指導を受けた施設職員の介助によって、かなり良好に維持できるようになることが明らかとなった。4.多数歯欠損者では、有床義歯の装置により咀嚼機能の改善をはかるように、積極的に取り組んでみた。しかしながら、中等度以上の知能障害を合併する者では、可撤式の義歯の使用は困難なことが多く、この点に関して、数量化II類による検索を行い、義歯使用の可能性についての判別要因を明らかにしつつある。5.全身疾患の合併のため、不用意な歯科診療には重大な危険を伴うと考えられる症例が少なくなかった。このような場合には、入院させて十分な全身管理下に治療を行った。呼吸・循環機能の監視には、自動血圧計、心電図などさまざまなモニタ-を試みたが、パルスオキシメ-タ-が最も有用であった。

1.在宅「ねたきり老人」については,これまでの往診治療や保健指導の効果を追跡調査するために,自治体の保健婦などとともに訪問して,口腔診査などを行った。今年度に新たな往診を求められた症例もあった。2.多数の「ねたきり老人」あるいはそれに準じた人たちが収容されている施設として,特別養護老人ホ-ム「桔梗荘」,「白百合荘」,身体障害者療護施設「梓荘」,「太陽の園」精神薄弱者更生施設「今井学園」,「ひかり学園」を訪問し,入所者全員の口腔診査結果をもとにこれまでの取り組みの効果について調査した。3.「ねたきり老人」あるいはそれに準じた人たちの口腔機能の特徴として,多数歯の欠損により咀嚼機能の著しい低下を認める者がきわめて多かった。とくに在宅療養者では,齲蝕や歯周疾患が長期間放置され,口腔清掃もきわめて不良となっている者が少なくなかった。しかし,巡回歯科診療が繰り返された施設の入所者では,歯科疾患はほとんど一掃され,口腔清掃も適切な指導を受けた施設職員の介助によって,かなり良好に維持できるようになることが明らかとなった。こうした人たちの口腔機能の改善には,日常生活の介助者が重要な役割を果担うものであり,そうした人たちに対する指導と訓練方法の確立が必要であると考えられた。4.多数歯欠損者では,有床義歯の装着により咀嚼機能の改善が得られた症例も少なくなかったが,中等度以上の知能障害を合併する者では,可撤式義歯の使用に対するレディネスが失われることが明らかとなった。中高年者の歯の喪失を防ぐ保健システムを確立することの重要性が,あらためて示唆された。5.全身疾患の合併のため,不用意な歯科診療には重大な危険を伴うような症例でも,入院歯科治療によって口腔機能はもちろん,全身的にも著しい改善がみられることが少なくなかった。
ジストログリカンの機能修復による筋ジストロフィーに対する治療戦略

糖転移酵素LARGEを過剰発現する遺伝子改変マウスを作出した。同マウスは正常に誕生、発育し、その骨格筋ではジストログリカンのラミニン結合能が著明に亢進していた。このマウスを先天性筋ジストロフィーのモデルマウスであるdy^<2J>マウスと交配して、LARGEによるモデルマウスの治療実験を試みた。誕生したマウスにおいて筋ジストロフィーの改善は認められず、筋線維の変性はむしろ増強傾向を示した。福山型先天性筋ジストロフィーをはじめとする先天性筋ジストロフィーは、α-dystroglycan(α-DG)の糖鎖修飾の異常により基底膜のlamininとの連携が断たれることがその筋細胞壊死の原因と推測され、α-dystroglycanopathyと総称されている。最近、糖転移酵素と推測されているLargeによりα-DGの機能が著明に修復されることが明らかにされ注目を集めている。本研究はこのLargeの持つα-DG機能修復作用を利用してα-dystroglycanopathyに対する治療法の開発することを目的としている。本年度は我々が新規に作出したLargeを過剰発現するトランスジェニックマウスの解析を進め、in vivoにおけるLargeのα-DG機能修復作用について検討した。Largeトランスジェニックマウスをウエスタンブロット法、免疫蛍光抗体法で解析した結果、骨格筋、心筋、脳、末梢神経、腎臓などを含む各種臓器においてα-DGの高分子量化と糖鎖修飾の著明な亢進を認めた。また、ブロットオーバーレイ法、in situオーバーレイ法の結果から同マウスの各種臓器においてα-DGのlaminin結合能、agrin結合能が著増していることが明らかとなった。さらに心筋、腎臓、肝臓などにおいては基底膜におけるlamininの発現が亢進していることが確認され、同マウスは通常よりも構造的に強固な基底膜を有しているものと考えられた。これらの結果から、Largeはα-dystroglycanopathyに対する分子標的治療として有用である可能性が強く示唆された。福山型先天性筋ジストロフィーをはじめとする先天性筋ジストロフィーは、α-dystroglycan (α-DG)の糖鎖修飾の異常により基底膜のlamininとの連携が断たれることがその筋細胞壊死の原因と推測され、α-dystroglycanopathyと総称されている。最近、糖転移酵素と推測されているLARGEによりα-DGの機能が著明に修復されることが明らかにされ注目を集めている。本研究はこのLARGEの持つα-DG機能修復作用を利用してα-dystroglycanopathyに対する治療法を開発することを目的としている。本年度は培養細胞を用いてLARGEの過剰発現が細胞に及ぼす影響を細胞生物学的に解析するとともに、LARGEトランスジェニックマウスをα-dystroglycanopathyのモデルマウスと交配して表現型の改善効果を検討した。始めにLARGE遺伝子をレンチウイルスベクターによりHeLa細胞に導入し、LARGE安定発現株を得た。このLAREG高発現HeLa細胞をコントロールと比較したところ細胞接着能の亢進と共に細胞増殖能、細胞浸潤能の低下を示した。これらの結果からLARGEの過剰発現が癌治療へ応用できる可能性が示唆された。次にLAREGトランスジェニックマウスとα-dystroglycanopathyのモデルマウスであるfukutinノックアウトマウス、POMGnT1ノックアウトマウスとの交配を行った。これらノックアウトマウスは胎生致死という最重症の表現型を示すが、LARGEトランスジェニックマウスとの交配ではこの表現型に変化は認められなかった。現在より表現型の軽いモデルマウスとの交配を行っており、来年度はこれらマウスに対する治療効果を検討する予定である。ジストログリカン(DG)は筋細胞膜に存在する蛋白質であり、基底膜中のラミニンと結合することにより細胞膜を安定化し、各種のシグナルト伝達に関与している。近年、福山型先天性筋ジストロフィーやラミニンα2鎖欠損先天性筋ジストロフィーではDGとラミニンとの結合が破綻することが筋細胞壊死の原因と考えられるようになっている。一方で糖転移酵素LARGEによりDGのラミニン結合能が著明に亢進することが明らかとなっている。本研究の目的はこのLARGEの持つDG機能亢進作用を用いた筋ジストロフィーに対する治療の可能性を探ることである。本年度は研究代表者らが作出したLARGEを過剰発現するトランスジェニックマウス(LARGE Tgマウス)をラミニンα2鎖欠損先天性筋ジストロフィーのモデルマウスであるdy2Jマウスと交配し、同マウスにおける筋ジストロフィーの病像がどのように変化するかを検討した。LARGE遺伝子が導入されたdy2Jマウス(dy2J/LARGEマウス)はDGの著明なラミニン結合能の亢進を示した。しかし予想に反してdy2J/LARGEマウスはdy2Jマウスよりも生育が悪く、骨格筋の変性壊死もより強く認められた。この原因を探るべくDNAマイクロアレイ解析を行ったところ筋繊維の分化や線維化にかかわるに係わる遺伝子の発現変動を認めた。

dy2Jマウスはラミニンα2鎖の点変異による基底膜の形成異常が原因と考えられており、LARGEによるDGのラミニン結合能の亢進により基底膜の構造強化が期待された。しかし逆にLARGE遺伝子の導入によりdy2Jマウスにおける筋線維の変性壊死は増悪する結果となった。この原因としてDNAマイクロアレイ解析の結果からDG-ラミニン結合の増強により何らかの細胞内シグナル伝達に変化が生じた可能性が推測され、今後検討されるべき課題と考えられた。
Ｈｅｒｅｇｕｌｉｎを介した大腸癌肝転移のメカニズムの解明とその治療法の研究

大腸癌肝転移の際に,肝細胞がHeregulin(HRG)を産生する機序を解明する目的で検討した.免疫組織学的にヒトの肝転移手術検体の88.7%で,転移巣周囲の直接傷害された肝細胞ではなく,その周囲の肝細胞で,腫瘍の遠位よりは近位でHRG産生が認められた.ジメチルニトロソアミンによる肝傷害モデルでは,投与後1日目からHRGのmRNA量が増加し,傷害された肝小葉中心域ではなく,その周囲のグリソン領域に免疫染色され,ヒト検体と同様の結果を示した.部分肝切除でも残存肝細胞にHRGの発現がみられた.以上から, HRGは肝臓の傷害から再生の際に残存肝細胞で発現する可能性が示唆された.本研究では以下の3点, 1)大腸癌肝転移の際に,肝細胞がHeregulin(HRG)を産生するメカニズム, 2)大腸癌肝転移細胞が発現するErbB3(HRGのレセプター)やErbB2に対する分子標的療法の検討, 3)大腸癌における肝転移および肺転移特異的遺伝子・分子の同定とそのメカニズムの解明を目的とする.目的1)では,ヒトでのHRG産生を確認するため,当院で肝転移切除された手術検体(53症例)を免疫組織的に検討し,47例(88.7 %)に,転移巣周囲の,直接傷害された肝細胞ではなく,その周囲の肝細胞にHRGの発現を確認した.そのうちの20症例で,肝転移腫瘍から2 cm以内(近位)とそれより離れた(遠位)肝細胞のHRG産生を比較し,70 %(14例)に,近位の肝細胞での増加を認めた.[第71回日本癌学会総会(2012年)で報告].このことから,肝転移した癌細胞が周囲の肝細胞に傷害を与え,傷害した肝細胞の周囲の肝細胞からHRGが産生される可能性が示唆されたため,ラットにジメチルニトロソアミン(DMN)を投与し,定量性RT-PCRおよび免疫組織染色で調べたところ,DMNにより傷害を受けた中心静脈周囲の肝細胞ではなく,その周囲の門脈域の肝細胞にHRG産生を確認し同様の結果を得た.またラット部分肝切除でも,残肝でHRGの発現上昇を確認したことから,肝細胞が産生するHRGは,肝傷害のみならず肝再生にも関与する可能性が示された[第101回日本病理学会総会(2012年)で報告].目的2)では,共同研究者が作製した新規ErbB3抗体に検討を加え,新規抗体は大腸癌細胞のHRGによるErbB3のリン酸化を阻害すること,ヒト組織中の大腸癌細胞を認識することを確認した.目的3)では,高肺転移ヒト大腸癌細胞の作製を継続中で,次年度中に細胞株を樹立し検討する予定である.本研究では以下の3点, 1)大腸癌肝転移の際に,肝細胞がHeregulin(HRG)を産生するメカニズム, 2)大腸癌肝転移細胞が発現するErbB3 (HRGのレセプター)やErbB2に対する分子標的療法の検討,また,3)大腸癌における肝転移および肺転移特異的遺伝子・分子の同定とそのメカニズムの解明を目的とする.目的1)では,ヒトでのHRG産生を確認するため,当院で肝転移切除された手術検体を免疫組織的に検討し,47/53症例に,転移巣周囲の直接傷害された肝細胞ではなく,その周囲の肝細胞に発現を確認した.そのうちの20症例で,肝転移腫瘍から2 cm以内(近位)と以上(遠位)の肝細胞のHRG産生を比較し,14例に近位の肝細胞での増加を認めた.さらに,ラットにジメチルニトロソアミン(DMN)を投与して肝傷害を誘導すると, DMNにより傷害を受けた中心静脈周囲の肝細胞ではなく,その周囲の門脈域の肝細胞にHRG産生を確認し,肝転移した癌細胞が周囲の肝細胞に傷害を与え,傷害を受けた肝細胞の周囲の肝細胞からHRGが産生される, HRG産生のメカニズムの一端を明らかにした.目的2)では,共同研究者が作製した,新規ErbB3抗体が,ヒト組織中の大腸癌細胞を認識すること,さらに大腸癌細胞のErbB3のHRGによるリン酸化を阻害することを確認し,新規抗体が分子標的薬となりうる可能性を示した.目的3)では,既に樹立した高肝転移ヒト大腸癌細胞の新たな性質として,GRP78を高発現すること,Isthiminが癌細胞表面のGRP78に結合してミトコンドリアの機能不全を引き起こしてアポトーシスを導くことを確認した. GRP78は癌細胞,特に転移性癌細胞などの高悪性度の細胞に高発現する傾向があることから, IsthiminによるGRP78を介した分子標的療法の可能性を示した.大腸癌肝転移の際に,肝細胞がHeregulin(HRG)を産生する機序を解明する目的で検討した.免疫組織学的にヒトの肝転移手術検体の88.7%で,転移巣周囲の直接傷害された肝細胞ではなく,その周囲の肝細胞で,腫瘍の遠位よりは近位でHRG産生が認められた.ジメチルニトロソアミンによる肝傷害モデルでは,投与後1日目からHRGのmRNA量が増加し,傷害された肝小葉中心域ではなく,その周囲のグリソン領域に免疫染色され,ヒト検体と同様の結果を示した.部分肝切除でも残存肝細胞にHRGの発現がみられた.以上から, HRGは肝臓の傷害から再生の際に残存肝細胞で発現する可能性が示唆された.

大腸癌において重要な予後因子である肝転移のメカニズムの解明は,その治療法を探る上で重要である.本研究では,我々が報告した, SCIDマウスを用いた実験的大腸癌肝転移の際に肝細胞が産生するheregulin(HRG)に着目して,以下の3点を明らかにすることを目的とする.1)大腸癌肝転移において,肝細胞がHRGを産生するメカニズムについて解明する.2)大腸癌肝転移巣に対して(HRGのレセプターである)erbB3やerbB2を介した分子標的療法の検討を行う.3)大腸癌における肝転移および肺転移特異的遺伝子・分子を同定し,そのメカニズムについて解明する.今年度は主に目的1)に対して研究を進展させた.ヒトでのHRG産生を確認するために, 2002年から2012年までに当院で肝転移巣を切除された37例の手術検体を用いて,肝転移巣周囲の肝細胞におけるHRGの発現を免疫組織化学染色にて調べ, 31例(84 %)に発現を確認し,ヒトでもマウスと同様に, HRGが肝転移に関わっている可能性があることを示した(第100回日本病理学会総会にて発表).また肝転移した癌細胞が,周囲の肝細胞に傷害をおこしてHRGを産生させている可能性を検討するために,ラットにジメチルニトロソアミンを投与して肝傷害を引き起こし, HRG発現をmRNAの定量性RT-PCRにて,また免疫組織化学染色にて調べ,傷害を受けた肝細胞の周囲の肝細胞に, HRG産生が有意に上昇することを確認した(第70回日本癌学会総会にて発表).これらの結果から,大腸癌肝転移の際に,転移した癌細胞が何らかの傷害を転移巣周囲の肝細胞に引き起こし,傷害を受けた肝細胞の周囲の肝細胞からHRGが産生されること.転移した癌細胞はこのHRGを利用して転移巣で進展している可能性があることが示唆された.研究の目的1)に関しては,HRGはマウスの肝転移のみならず,ヒトの肝転移の際も,転移巣周囲の肝細胞から産生されること.また,肝転移した癌細胞が周囲の肝細胞に何らかの傷害を与えた結果,傷害を受けた肝細胞の周囲の肝細胞からHRGが産生されることが判明し, HRG産生のメカニズムの一端が明らかになった.さらに,肝細胞が産生するHRGは,肝傷害時のみならず,肝再生時にも関与する可能性が示された.これらの知見は,前述の2回の全国学会で報告することができた.今年度に予定していた高肝転移大腸癌細胞と親株細胞のDNAマイクロアレイでの検討は,次年度に行なうこととなった.この点以外では平成24年度に予定していた目的1)のための計画はほぼ達成したと考える.研究の目的2)に関しては,共同研究者が作製した新規ErbB3抗体に検討を加え,新規抗体は大腸癌細胞のHRGによるErbB3のリン酸化を阻害すること,ヒト組織中の大腸癌細胞を認識することを確認し,新規抗体が分子標的薬となりうる可能性を示した.今後新規ErbB3抗体が腫瘍細胞に与える影響などを詳細に検討し,分子標的薬となりうるのかを調べていきたい.既存の分子標的薬を用いた腫瘍細胞への影響の検討はまだ行なっていない.研究の目的3)に関しては,高肺転移ヒト大腸癌細胞の作製を継続して行い,次年度中の細胞の樹立をはかっており,予定から遅れている.研究の目的1)大腸癌肝転移において,肝細胞がHRGを産生するメカニズムについて解明することに関しては,ヒトの肝転移巣の免疫染組織化学染色やラットの傷害肝の実験から,肝転移した癌細胞が,何らかの傷害を転移巣周囲の肝細胞に引き起こし,傷害を受けた肝細胞の周囲の肝細胞からHRGが産生されることが判明し, HRG産生のメカニズムの一端が明らかになった.これらの新たな知見は, 2度の全国学会で報告することができた.今年度に実施を予定していた高肝転移大腸癌細胞と親株細胞のDNAマイクロアレイでの検討は,次年度に延期して行なうことになった.この点以外では,平成23年度に予定されていた目的1)のための実験計画はほぼ達成したと考える.研究の目的
個別化した睡眠の改善による学生の欠席・不調の改善

●概要研究は順調に進捗しています。●詳細2018年度の目的はRCTの実施にありました。全日制高校5校、通信制高校1校、フリースクール1校から、計約3000名の一次スクリーニングが行われ、うち約200名が実際の割付対象となり、もともとの睡眠の問題の重症度(PSQIスコア)および欠席状況で層別化した上での1:1の乱数による介入群と対照群との割付が行われ、介入を実施しました。これはumin登録(UMIN000029711)したプロトコルに基づく介入であり、事前に計画された必要参加者数を満たしました。2019年3月までは観察期間となっており、今後はアウトカムデータの収集と解析を行う予定です。全日制高校5校、通信制高校1校、フリースクール1校から、計約3000名の一次スクリーニングが行われ、うち約200名が実際の割付対象となり、もともとの睡眠の問題の重症度(PSQIスコア)および欠席状況で層別化した上での1:1の乱数による介入群と対照群との割付を行い、介入を実施しました。これはumin登録(UMIN000029711)したプロトコルに基づく介入であり、事前に計画された必要参加者数を満たしています。介入は全て無事に終了し、2019年3月末までが観察期間となっています。2019年度は2019年3月までの観察期間後のアウトカムデータを収集し、統計的な解析および学術発表を行っていく予定です。●概要研究はおおむね計画通り進捗しています。●詳細2017年度の目的は(1)(2)の2つありました。(1)睡眠の問題に対する睡眠衛生の問題の包括的調査とパターン別リスクファクターの同定:本研究を実施するにあたってその基礎エビデンスとなる、「どのような生活習慣がより睡眠の問題を引き起こしやすいのか」「生活習慣の間で睡眠に与えている影響力はどの程度異なるのか」について調査研究が完了しました。高校生においては光の問題(夜にデジタルデバイスの光を浴びることや、逆に朝に太陽光を浴びないことなど)やカフェインの問題が特に大きな睡眠へのリスクファクターであることが示されました。(2)マニュアルとプロトコルの作成,測定方法の決定と調達:(1)に基づいて生活習慣介入の優先順位をつけることができたため、マニュアル・プロトコルは完成しました。一方、睡眠表をつけるためのアプリケーション開発が2018年4月段階で完了していません。●実績(1)基礎調査・研究は完了し、論文化も達成しました。(2)睡眠状態を記録するアプリケーション開発は遅延しています。(3)現在介入研究へ参加する各種学校のリクルートを実施しており、2校(見込みサンプル数合計1000)が確定、その他3校程度が現在打ち合わせ進捗中です。現在若干の遅延があるアプリケーション開発については、客観的指標をより収集するために、睡眠日誌の存在は優先度が高いため、これを早期に完了させていきます。2018年度は研究協力校における介入と、その度後調査を主に行ってまいります。研究校募集と研究成果の社会的還元を兼ねて、適宜セミナー等での発信も行っていく予定です。睡眠日誌作成用のスマホ用アプリケーション開発が遅延しており、開発業者への最終支払が完了していないため、次年度使用額が生じた。次年度において開発を完了させ、支払いを行う予定。論文化の進捗が遅れており、英文校閲やオープンアクセス化等の論文投稿にかかる費用が後ろ倒しとなっているため、次年度使用額が生じています。鋭意論文執筆を進める予定です。
オオムギ遺伝資源におけるβ-アミラーゼ活性の多型分析

オオムギのβ-アミラーゼの活性ならびに耐熱性はビールを醸造するうえで重要な特性である。予備調査の結果、β-アミラーゼの耐熱性にはA(高)、B(中)、C(低)の3型があり、更にB型は等電点電気泳動のパターンによって2型に分かれることが知られている。本研究では大麦・野生植物資源研究センターが保有する約6,700のオオムギ栽培品種を供試して耐熱性の品種変異を評価し、(1)大部分がA、B、Cの3型に分かれること、(2)A、B、C型は明らかな地理的分布を示し、B型が中近東の起源中心に分布し、A型は東アジア、C型はヨーロッパからエチオピアに偏在すること、(3)A、B、Cの中間ならびにA型よりも耐熱性が強い系統やC型よりも弱い系統も少数存在すること、(5)β-アミラーゼの活性を完全に欠く変異体がチベットとネパールの2ヵ所に存在すること、(5)等電点電気泳動のパターンに関して、B型の中にはすでに知られているBIとBII型の他に新たなBIII型とBIV型が1系統ずつ見出された。また、系統発生的にBII型が祖先型であり、BI型は北欧で起源して南と東に分布を拡げたとみられることが明らかになった。これらの事実はオオムギの起源と地理的分布について重要な知見であり、また、耐熱性の育種に貴重な遺伝資源を見出したものである。特にβ-アミラーゼ欠失型の変異体は醸造原料として全く新しい素材を提供するものである。またA型を越える高度耐熱性系統(スーパーA)はビール醸造効率を著しく高めることが期待され、ビール醸造業界でも注目している。次に、いずれもB型に属ずるSteptoe×Morex(S/M)とHarrington×TR306(H/T)の倍加半数体各150系統と親品種を用いて耐熱性のQTL解析を行った。H/Tでは有意なQTLが見出されなかったが、S/Mでは2Hと4H染色体上に有意なQTLが見出された。2H上のQTLは作用価が小さかったが、4H上のQTLは作用価が大きく、これはBmy1上のアイソザイムBI型とBII型を分ける複対立遺伝子とみられた。本研究では大麦・野生植物資源研究センターが保有するオオムギの栽培品種6,525品種を供試して耐熱性の品種変異を評価し、(1)大部分がA、B、Cの3型に分かれること、(2)A、B、C型は明らかな地理的分布を示し、B型が中近東の起源中心に位置し、A型は東アジア、C型はヨーロッパからエチオピアに偏在すること、(3)A、B、Cの中間ならびにA型よりも耐熱性が強い系統やC型よりも弱い系統も少数存在することと、

(4)β-アミラーゼの活性を完全に欠く変異体がチベットとネパールの2カ所に存在することが明らかになった。これらの事実はオオムギの起源と地理的分布について重要な知見であり、また、耐熱性の育種に貴重な遺伝資源を見出したものである。特にβ-アミラーゼ欠失型の変異体は醸造原料として全く新しい素材を提供するものであり、ビール醸造業界でも注目している。次に、いずれもB型に属するSteptoe×Morex(S/M)とHarrington×TR306(H/T)の倍加半数体各150系統と親品種を用いて耐熱性のQTL解析を行った。H/Tでは有意なQTLが見出されなかったが、S/Mでは2Hと4H染色体上に有意なQTLが見出された。2H上のQTLは作用価が小さかったが4H上のQTLは作用価が大きく、これはBmy1上のアイソザイムBI型とBII型を分ける複対立遺伝子とみられた。オオムギのβ-アミラーゼの活性ならびに耐熱性はビールを醸造するうえで重要な特性である。予備調査の結果、β-アミラーゼの耐熱性にはA(高)、B(中)、C(低)の3型があり、更にB型は等電点電気泳動のパターンによって2型に分かれることが知られている。本研究では大麦・野生植物資源研究センターが保有する約6,700のオオムギの栽培品種を供試して耐熱性の品種変異を評価し、(1)大部分がA、B、Cの3型に分かれること、(2)A、B、C型は明らかな地理的分布を示し、B型が中近東の起源中心に分布し、A型は東アジア、C型はヨーロッパからエチオピアに偏在すること、(3)A、B、Cの中間ならびにA型よりも耐熱性が強い系統やC型よりも弱い系統も少数存在すること、(4)β-アミラーゼの活性を完全に欠く変異体がチベットとネパールの2カ所に存在すること、(5)等電点電気泳動のパターンに関して、B型の中にはすでに知られているBIとBII型の他に新たなBIII型とBIV型が1系統ずつ見出された。また、系統発生的にBII型が祖先型であり、BI型は北欧で起源して南と東に分布を拡げたとみられることが明らかになった。特にβ-アミラーゼ欠失型の変異体は醸造原料として全く新しい素材を提供するものである。またA型を越える高度耐熱性系統(スーパーA)はビール醸造効率を著しく高めることが期待され、ビール醸造業界でも注目している。
新規血小板活性化受容体CLEC-2とポドプラニンのリンパ管発生での役割

腫瘍細胞の膜蛋白であるポドプラニンは,血小板凝集を惹起して癌の転移を促進する.ポドプラニンの血小板側の受容体について,山梨大学大学院医学工学総合研究部臨床検査医学講座は,新規血小板活性化受容体CLEC-2であることを発見した.ポドプラニンは正常リンパ管内皮細胞にも発現しており,ポドプラニン欠損マウスや、抗血小板剤を投与した妊娠マウスから生れた仔にリンパ管発生異常が認められるという学会発表(Vasc.Pharm.2006;45:190)を考えると,血小板のCLEC-2とリンパ管内皮のポドプラニンの相互作用がリンパ管発生に何らかの役割を果たす可能性がある.今回,リンパ管発生における静脈からのリンパ管分離について,CLEC-2とポドプラニンの役割を検討した.リンパ管内皮細胞の遊走反応は,VEGF-Aにて有意に亢進されたが,リコンビナントhuman CLEC-2,血小板共存においては有意に抑制された.HUVEC(ヒト臍帯静脈血管内皮細胞)の遊走反応は,血小板共存,リコンビナントhuman CLEC-2では変化を認めなかった.胎生期にリンパ管と血管の前駆細胞よりなる脈管から,血管内皮細胞とリンパ管内皮細胞に分化した細胞が遊走して,リンパ管と血管が分離するといわれている.我々の実験結果から,この過程でポドプラニンが発現したリンパ管内皮細胞は血小板のCLEC-2と接触すると遊走が抑制され,発現のない血管内皮細胞は抑制されず、両者の分離が促進されることが示唆された.腫瘍細胞の膜蛋白であるポドプラニンは,血小板凝集を惹起して癌の転移を促進する.ポドプラニンの血小板側の受容体について,山梨大学大学院医学工学総合研究部臨床検査医学講座は,新規血小板活性化受容体CLEC-2であることを発見した.ポドプラニンは正常リンパ管内皮細胞にも発現しており,ポドプラニン欠損マウスや、抗血小板剤を投与した妊娠マウスから生れた仔にリンパ管発生異常が認められるという学会発表(Vasc.Pharm.2006;45:190)を考えると,血小板のCLEC-2とリンパ管内皮のポドプラニンの相互作用がリンパ管発生に何らかの役割を果たす可能性がある.今回,リンパ管発生における静脈からのリンパ管分離について,CLEC-2とポドプラニンの役割を検討した.リンパ管内皮細胞の遊走反応は,VEGF-Aにて有意に亢進されたが,リコンビナントhuman CLEC-2,血小板共存においては有意に抑制された.HUVEC(ヒト臍帯静脈血管内皮細胞)の遊走反応は,血小板共存,リコンビナントhuman CLEC-2では変化を認めなかった.胎生期にリンパ管と血管の前駆細胞よりなる脈管から,血管内皮細胞とリンパ管内皮細胞に分化した細胞が遊走して,リンパ管と血管が分離するといわれている.我々の実験結果から,この過程でポドプラニンが発現したリンパ管内皮細胞は血小板のCLEC-2と接触すると遊走が抑制され,発現のない血管内皮細胞は抑制されず、両者の分離が促進されることが示唆された.
フライアッシュによるアルカリ骨材反応抑制対策の実用化研究

まず,フライアッシュがコンクリートのアルカリシリカ反応の抑制に効果があることを実験により確認した.次に,高炉スラグやシリカヒュームなどとの比較や,組み合わせて使用した場合の効果についても確認を行った.また,化学分析を通じて反応性骨材の反応速度の評価を行った.一次元拡散モデルに基づく数値計算モデルに,測定した反応速度を組み込むことで,モルタルの膨張挙動が予測可能となることを示した.提案する数値計算法を用いて長期予測を行うことで,混和材の抑制効果が定量評価できることが示された.まず,フライアッシュがコンクリートのアルカリシリカ反応の抑制に効果があることを実験により確認した.次に,高炉スラグやシリカヒュームなどとの比較や,組み合わせて使用した場合の効果についても確認を行った.また,化学分析を通じて反応性骨材の反応速度の評価を行った.一次元拡散モデルに基づく数値計算モデルに,測定した反応速度を組み込むことで,モルタルの膨張挙動が予測可能となることを示した.提案する数値計算法を用いて長期予測を行うことで,混和材の抑制効果が定量評価できることが示された.近年、アルカリ骨材反応を抑制するため、フライアッシュや高炉スラグ等の混和材による抑制対策を活用することが期待されている。そこで本研究では、種々の反応性骨材、混和材、セメントを組み合わせ、アルカリ環境レベルと骨材反応性に応じた混和材の抑制効果を実験的に確認した。その結果、アルカリ骨材反応を抑制するために要する混和材の添加量は骨材の反応性やアルカリ環境レベルに影響されることや混和材の種類による抑制効果の違い、セメントの種類による膨張量の違いがあることが示された。また、混和材の抑制機構を検討するため、細孔溶液分析を行ったところ、混和材のASR抑制機構のひとつとしで混和材がアルカリ分を吸着・消費するという抑制機構があり、その吸着・消費量は混和材の種類によって異なることが示された。混和材の抑制効果を実験的に確認するには長時間を要するため、実用に際しては短時間で混和材の抑制効果を確認できる何らかの方法が必要である。本研究では骨材の反応性の化学分析とモルタルの膨張過程を予測できる数値解析モデルのハイブリッドによってこの問題が解決可能だと考え、既存のハイブリッド法であるU.F.O.モデルを改良・拡張し、混和材の効果が評価可能なモデルの構築を行った。事前の予想通り、フライアッシュとシリカヒュームの抑制効果はアルカリの消費だけでは表現できないことが示されたので、適当な低減係数を設定することで各混和材の抑制効果を表現できるようにした。種々の実験結果によって修正U.F.O.モデルの検証を行ったところ、計算結果は実験結果とおおむね整合した。また、このモデルでは長期的な膨張挙動を予測できるので、アルカリ骨材反応に対する性能照査の実現の可能性が示された。しかし、初期アルカリ量や材齢によっては誤差が大きくなる場合があるので、今後も実験結果の再現性を向上させるためモデルの改良が必要である。近年、アルカリ骨材反応を抑制するため、フライアッシュや高炉スラグ等の混和材による抑制対策を活用することが期待されている。当該年度では、混和材によるASR抑制機構を解明するために、モルタルの細孔溶液の抽出と成分分析を実施した。550MPaの圧力でモルタルを圧搾し、絞り出した細孔溶液の元素組成をICPで定量分析した。その結果、フライアッシュや高炉スラグといった混和材をセメントに添加すると、細孔溶液のアルカリ量が減少することが明らかとなった。このことから、混和材のASR抑制機構のひとつとして、混和材がアルカリ分を吸着・消費するという抑制機構があり、その吸着・消費量は混和材の種類によって異なることが示された。また、混和材の組み合わせ使用が抑制効果に与える影響について、モルタルバー法により試験をしたところ、混和材の抑制効果はおおむね足し合わせ可能であることが明らかとなった。組み合わせ方法を工夫することによって、強度等の性能を保持したまま、ASRの抑制を図ることが可能になると期待される。そこで本年度は、骨材の反応性に関する化学分析方法について検討を行った。既往の化学法に基づき、浸漬時間と溶解シリカ量の関係を求めたところ、反応が収束に至るまでは、時間に比例してシリカが溶出することが確認できた。この結果と、カナダ法によるモルタルの膨張量との関係を比較したところ、両者の温度依存性はアレニウス則で整理されることが示された。また、アレニウスプロットの傾きは両者で大きく異なることから、溶解シリカ量と膨張量は一意に対応しないことが明らかとなった。骨材の粒径の影響については、従来、反応量は表面積に比例すると考えると整理できるとされていたが、今回の化学分析によって、従来言われていたほど粒径の影響はないことが示された。