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東日本大震災からの復興における障害者に関する福祉コミュニティの構築とその意義

本研究の成果として、まず被災地域では被災後に障害者福祉に関する事業所が、被災地内外からの支援によって増加したことが明らかになった。一方で、地域との連携不足や有効な手法の欠如などの理由で、市町村が実施する障害者の防災対策は充分に進展していなかった。一部の地域自立支援協議会では、地域社会と連携して防災に関する取り組みを実施している事例もみられる。被災した障害者が、地域社会との関係を重要な防災対策と意識している点を踏まえると、地域の主体や地方自治体との協働をすすめることで、福祉コミュニティが形成されていく可能性は高いことが考察できた。本年度はまず、沿岸被災自治体における被災後の障害福祉サービス等の復興実態把握として、岩手県内の津波被災自治体のうち4市の障害者福祉担当部局への聞き取り調査を実施した。町及び村は、元々障害者福祉を専門とする部局がなく、また圏域単位で動きが基本である点を踏まえ、調査対象外とした。聞き取り調査の結果、全ての自治体で、震災後、障害者福祉サービス量や事業所は減少するよりもむしろ増加に転じていることが明らかになった。また、震災後の新たな取り組みとして、事業者の連携に基づく防災対策や、被災地外の自立支援協議会との連携、障害福祉計画策定および評価への当事者の参加などが挙げられた。次いで、被災自治体による障害者福祉サービスの震災前後の変化をみるために、岩手県障害福祉担当部局より提供された2010年から2015年の障害者福祉サービスのデータを分析した。日中活動系サービスの事業所は、2010年は62か所あり、震災後の2011年には65か所、その後年23か所ずつ増加し、2015年時点では75か所となっている。また、2010年と2015年の間で増加した割合が高いのは、就労継続支援A型、生活介護、就労継続支援B型の3種であり、特定のサービスについては震災以前よりも大幅に増加したという実態が明らかとなった。さらに、上記データをもとに、被災した事業所と新規開設した事業所のうち調査協力を得られた6か所に対して、事業所の運営者に対してインタビュー調査を実施した。調査項目は、被災から事業再開・開始までの経緯、事業再開・開始から現在までの状況、事業所の活動への被災や復興の影響等である。結果について現在分析中であるが、被災事業所は、インフォーマルな支援等により、早い段階で復旧に至った点や、被災地外から拠点を形成して支援活動をしていた組織が、継続的にサービス提供を実施していることが明らかとなっている。研究計画では東北被災3件の自治体すべての聞き取り調査を予定していたが、岩手県内の自治体のみの実施となった。その理由は、県の障害者福祉部局からの事業所データーの提供があり、計画外の集計と分析業務が発生したためである。それによって、岩手県の震災前後の障害者福祉サービスの全体的な状況把握が可能となり、今後の調査活動に大きく寄与した。なお、他2県の自治体ヒアリングについては、次年度以降に実施する予定である。また、事業者へのインタビューについては順調に推移しており、計画どおりに進行している。本年度は障害当事者の聞き取り調査と、自治体へのヒアリング及びアンケート調査を実施した。まず、被災した障害当事者5名に対して、被災時の状況、避難の経緯、避難時等の生活、生活の復興状況、地域社会からの支援の実態、今後の防災対策の課題について聞き取り調査を行った。ほとんどの障害者が、避難所での生活は事前に無理と判断し、自宅に待機もしくは親類宅へと避難していた。避難生活においては、近隣住民からの物資提供や特別な配慮もみられたが、一方で地域が被災している状況で、障害当事者自身が特別な支援を受けることを気後れする傾向もみられた。また、今後の防災対策では、行政の対応の遅れが指摘されており、抜本的な防災対策の見直しを求めていた。さらに、地域社会からの支援を受けるため、日常的な関係構築の必要性も意識されていたが、手段や機会の不足が今後の課題のひとつとして挙げられた。自治体調査は、東北地方の市の災害時要援護者対策の実施状況についてアンケート及びヒアリング調査を実施した。アンケートは77市に配布し、47市から回答があった。調査では、個別計画の策定状況、障害者への対応の実態、また地域との協力の課題を明らかにすることを目的とした。調査の結果、個別計画の記載事項は自治体により異なり、取り組みの進捗状況には差がみられた。特に障害者への対策をみると、自治体によって対象となる障害種別や手帳の等級が異なり、高齢者と比較して対策が遅れていた。また、人員不足や地域との協力体制の未整備などの理由から、自治体は個別計画の策定に積極的な役割を果たしていなかった。さらに、一部の自治体では、地域の体制づくりへの支援や、行政のサービスセンターによる要支援者支援や地域への積極的な関与といった独自の運営体制を構築して、避難時要支援者対策を積極的に進めていることが明らかになった。本年度は、計画していた自治体調査は被災自治体を含めた東北地方全77市に対してアンケート調査を実施した。町村部を除いたのは、障害者福祉政策の実施が圏域単位で行われており同圏域の市が中心に行われている点、および災害時要援護者対策の進捗状況が市部と比較して遅れている点が事前ヒアリングにおいて把握できたからである。さらに、障害当事者へのインタビューも、様々な障害種別の対象者にアプローチできており、順調に推移している。

一方、昨年度に企画していた、自立支援協議会の調査は端緒の段階ではあるが、数か所への事前ヒアリングが終わっており、本格的調査の実施の準備は整っている。本研究の目的は、東日本大震災後における、被災地域の障害福祉サービスの実態変化と、当事者の暮らしと意識の変容から、震災からの復興における障害者に関する福祉コミュニティの構築とその意義を考察することである。まず、東日本大震災による被災の影響のあった地域に立地する、障害者福祉サービスを提供する事業所に対してヒアリング調査を実施した。その結果、震災により地域社会における諸課題が顕在化し、必要なサービス不足から障害者が地域外へ流出する場合もあったが、一方で震災を契機とした地域外からの人的および経済的な支援により、震災以前よりサービスを拡充する事例がみられた。さらに、被災経験のある障害当事者へのインタビューからは、震災発生後の避難生活において、近隣住民や関係者からの支援を受けたことから、震災後により地域での関係構築に意欲的になるといった影響が見受けられた。その一方で、周囲の理解や連携不足、さらには方法論が未整備なことから、実際に新たな地域防災対策にまでは至っていないことも明らかになった。最後に、市町村への災害時要援護者対策の実態のアンケート調査からは、障害者等への個別の避難支援計画の策定が進んでいないといった課題が明らかになった。その理由として、特に被災自治体ではまちづくりが未完結な点と、被災時において要援護者対策の効果がなかった点があげられる。結論として、本研究では、被災自治体においては、障害者の地域生活支援の再編と拡充が図られており、当事者の意識変化がみられることが明らかになった。一方で、今後の防災対策において、方法論の構築やより一層の連携の推進により、障害者福祉コミュニティの構築の可能性がみてとれた。本研究の成果として、まず被災地域では被災後に障害者福祉に関する事業所が、被災地内外からの支援によって増加したことが明らかになった。一方で、地域との連携不足や有効な手法の欠如などの理由で、市町村が実施する障害者の防災対策は充分に進展していなかった。一部の地域自立支援協議会では、地域社会と連携して防災に関する取り組みを実施している事例もみられる。被災した障害者が、地域社会との関係を重要な防災対策と意識している点を踏まえると、地域の主体や地方自治体との協働をすすめることで、福祉コミュニティが形成されていく可能性は高いことが考察できた。まずは前年度と同様の調査を、宮城県内の自治体や事業者を対象に実施していく。宮城県内は対象とする事業所や自治体が多いため、ヒアリング調査と共にアンケート調査の実施も予定している。さらに、前年度で調査対象とした市から、被災後に障害者福祉について新たなサービス及び地域資源の開発や、当事者や関係者のネットワーク構築に取り組む自治体を選び、より詳細な調査を実施する。対象としては、釜石市の自立支援協議会と協定を締結した横浜市西区の自立支援協議会や、震災後から被災地障害者支援センターの運営に関わった、愛知県名古屋市のAJU自立の家などを想定している。調査では、関係者へのヒアリングや、行政及び団体の活動資料をもとに、各主体の果たした役割や関係図を作成し、協働ネットワークの実態を整理し、各主体の関わり方や、ネットワーク形成の経緯と期待する役割、及び今後の障害者福祉に関する地域課題についても聞き取りを行なう。
子どもの心の減災支援基盤の構築‐学校における包括的な心の健康教育モデルの提言‐

目的は次の2点、1)学校現場における心の減災教育に関する現状と教員の意識を把握する、2)児童生徒を対象とした心の減災能力育成と心の健康な発達促進を統合したモデルに沿って心の減災心理教育プログラムを開発することである。結果は以下の通りであった。1)A県内の幼稚園,小学校,中学校,高等学校,特別支援学校の計1299校と教員1285名を対象とした質問紙調査の結果,心の減災心理教育を実践する学校は極めて少ないことが示された。2)通年3回型(ストレス対処法、認知修正、対人関係)心理教育プログラムの開発を行い、試行授業および効果測定を実施した結果、1回の授業でも効力感や自尊感情が向上することが示された。本研究の目的は次の2点にある。すなわち、1)学校現場における心の減災教育に関する現状と教員の意識を把握すること、2)児童生徒を対象とした心の減災能力育成と心の健康な発達促進を統合したモデルに沿って心の減災心理教育プログラムを開発し、効果測定による検討を行うこと、である。1)学校現場における心の減災教育に関する現状と教員の意識を把握:A県内の幼稚園,小学校,中学校,高等学校,特別支援学校の計1299校(小・中学校は県内90%以上の回収率)と教員1285名を対象とした質問紙調査の結果,学校での防災教育において心の減災心理教育を実践する学校は極めて少ないこと,教員は研修・知識習得や心理教育に対する強いニーズをもっていることなどが明らかになった。2)心の減災心理教育プログラム開発と効果測定:通年3回型(ストレス対処法、認知修正、対人関係)心理教育プログラムの開発を行い、小学校5,6年生を対象とした試行授業および効果測定を実施した。計23学級を対象として授業実施し、授業前後に効果測定質問紙を実施した。同時に教員に対する質問紙も実施した。結果は、ストレス対処法としての10秒呼吸法プログラム授業通して,地震発生時の効力感のみでなく、一般的効力感や一般的自尊感情も上昇することが示された。以上の結果より、災害に遭遇する前に心の減災に関する知識と対処スキルを獲得することで児童生徒の災害対処効力感を高め、被災時の心理的反応を軽減させるのみならず、その根底に自尊感情や対人関係スキル育成を置くことで、児童生徒の日常的なこころの健康増進に繋がることが示唆された。本研究は、子ども自身の心の減災能力と危機回避能力を心の健康概念の中に位置づけ、学校を核とした、包括的な心の健康促進に対する教育的支援モデルの基盤を構築することを目的とするものである。この目的にそって今年度は以下を実施した。1.防災教育に統合した心の減災心理教育プログラムの開発、試行実施、効果測定およびビデオ制作と指導案作成:学校現場において教師が実施できる防災教育と心の減災心理教育として、ストレス反応に対するリラクセーション学習を含むプログラムを開発し、複数の小学校において試行実施、効果測定を行った。その結果、1時間の授業におけるプログラムであっても子どもの基本的な自尊感情にも効果を及ぼす可能性が明らかになった。試行実施による改善を経て、指導案とビデオを制作した。2.小・中学校および特別支援学校教員を対象とした、防災教育と心のケアに関する現状調査とニーズ調査:愛知県内の約3000名の教員を対象とした大規模なアンケート調査を実施した。その結果、心のケアに関する教育は大部分の学校で実施されていないことが明らかになった。一方、多くの教員は、学校教育において心のケアに関する心理教育が必要であると考えているものの、自分たちに知識が乏しいことに対する不安がうかがわれた。これらの結果は、調査協力した各自治体、学校に報告書としてフィードバックを行った。3.高校生を対象とした、心の減災心理教育の実施者としての人材育成に関する試みとして1日研修を実施した。高校生は自らの心の危機回避能力の育成と同時に小・中学生に対する援助者としての育成も重要であることが示された。当初の最終目的であった子ども自身の心の減災能力と危機回避能力を心の健康概念の中に位置づけ、学校を核とした、包括的な心の健康促進に対する教育的支援モデルの基盤を構築することのうち、学校での現状把握と教員のニーズに関する大規模調査をふまえ、学校教師による心の減災能力育成を目指す心理教育モデルは試行改善を経て一応の完成をみた。最終年度である次年度は、さらに一層の心の健康促進に寄与するプログラムを発展開発する予定である。具体的には今年度開発した1回型プログラムを通年型プログラムに発展させ、試行授業、効果測定検証を経て完成させる予定である。同時に、これらのプログラムを学校現場で教師が有効に使用できるよう研修プログラムを作成する予定である。1.通年型心理教育プログラムの開発費用。
中国14巨大都市、済州島、父島における有機エアロゾル組成と吸湿特性の比較研究

南京で採取した冬と夏のエアロゾル試料を分析し、100種を超す有機化合物を解析した。試料中で最も高い濃度を示した化合物はレボグルコサンであった(160-484ngm^<-3>,av. 302 ngm^<-3>)。これはセルロースの燃焼過程で特有に生成する化合物であり、バイオマス燃焼のトレーサーである。この結果は、中国においては薪など生物燃料が主要なエネルギー源として使われていることと矛盾せず、それが大気汚染の重要なソースとなっていることを意味している。また、リグニンの熱分解生成物であるバニリン酸(21 ngm^<-3>)、シリンガ酸(14 ngm^<-3>)や、松脂の燃焼の際に(熱分解で)生成するデヒドロアビエチン酸(64 ngm^<-3>)も検出された。一方、植物起源の脂肪酸も高い濃度で検出された。しかし、ノルマルアルカンは植物の特徴的な奇数優位性を示さず、石炭・石油など化石燃料の燃焼による寄与が大きいことがわかった。冬においては、化石燃料燃焼とバイオマス燃焼が有機エアロゾルの主要ソースである。また、夏の試料では、シュウ酸など低分子ジカルボン酸が高い濃度で検出され、光化学反応による有機エアロゾルの生成が重要であることが明らかとなった。また、ほとんどの成分は昼間よりも夜間で2倍程度高い濃度を示し、冬季の夜間に形成された逆転層により汚染物質が地表付近に蓄積されることを意味している。中国内陸部と沿岸部の14巨大都市(北京、重慶、上海、香港など)で採取されたPM2.5エアロゾル試料を分析し、化合物レベルでの組成解析をおこなった。有機物は、西安・重慶など中国中西部において10 μgm^<-3>を超える極めて高い濃度を示した。このような値はこれまでに欧米や日本では報告例はない。これらはエアロゾル質量の2-7%、エアロゾル有機炭素の7-12%に相当する。冬においては化石燃料の燃焼起源のn-アルカン、PAH、および、生物燃料の燃焼によって生成するレボグルコサンが主要な有機物として検出された。また、夏に、フタレートが高い濃度で検出されたが、これは可塑剤としてプラスチック製品に広く使われているフタレートが蒸発したものである。本研究では、中国の巨大都市と西部北太平洋域の大気エアロゾルに注目し、そこに含まれる有機物の組成と濃度分布の特徴を明らかにするとともに、有機エアロゾルの大気環境へのインパクト、特に、その吸湿特性と雲凝結(水蒸気凝結)能力を評価することを大きな目標とする。世界で最も人口が集中しなおかつ急速な工業化が進んでいる中国内陸部と沿岸部の14巨大都市(北京、重慶、上海、香港など)に焦点をあてそこで採取されたエアロゾル試料を分析し、化合物レベルでの有機エアロゾルの組成解析を行うことを目的とした。本年度は、南京で採取した冬と夏のエアロゾル試料を分析し、100種を超す有機物の組成解析を行った。

エアロゾル試料中で最も高い濃度を示した化合物はレボグルコサンであった(Levoglucosan,160-484ngm^<-3>,av. 302ngm^<-3>)。この化合物は、セルロースの燃焼で生成することがわかっておりバイオマス燃焼のトレーサーである。この結果は、中国においては薪など生物燃料が主要なエネルギー源として使われていることと一致しており、同時に、それが大気汚染の重要なソースとなっていることを明らかになった。また、リグニンの熱分解生成物であるバニリン酸(vanillic acid,21ngm^<-3>)、シリンガ酸(syringic acid.14ngm^<-3>)や、松脂の燃焼の際に(熱分解で)生成するデヒドロアビエチン酸(dehydroabietic acid,64ngm^<-3>>も検出された。一方、植物起源の脂肪酸も高い濃度で検出された。しかし、ノルマルアルカンは植物の特徴的な奇数優位性を示さず、石炭・石油など化石燃料の燃焼による寄与が大きいことを明らかにした。冬においては、化石燃焼燃焼とバイオマス燃焼が2つの有機エアロゾル生成のソースであることがわかった。また、夏の試料では、シュウ酸など低分子ジカルボン酸が高い濃度で検出されており、光化学反応による有機エアロゾルの生成が重要であることも同時に明らかとなった。今回検出したほとんどの成分で昼間よりも夜間の方が2倍程度高い濃度を示した。この結果は、冬季の夜間の気温低下によって逆転層が形成された結果、汚染物質が地表付近に蓄積されやすい状況であったことを意味している。また、夜間に汚染物質の強い排出源(暖房のための生物燃料の燃焼など)がある可能性も指摘される。本研究の結果は、国際誌Environ. Sci. Technol.に発表された。平成18年度は、前年度に実施した中国14都市でのエアロゾル試料の解析をうけて、泰山(北京の南、約500kmに位置する標高1500mの山)にある大気観測所にてエアロゾルとその前駆体の観測実験を実施した。時期は、5月25日から7月3日までの6週間であった。エアロゾル試料は、ハイボリュームエアサンプラー(1台)、PM2.5インパクターサンプラー(2台)を用いて採取した。ハイボリュームエアサンプラーと石英フィルターにより、1日または昼・夜の試料を採取し、低分子ジカルボン酸、炭化水素、多環芳香族炭化水素(PAH)、脂肪酸、アルコール、レボグルコサンなど糖、その他を測定するための試料を採取した。また、インパクターサンプラーを用いて、半揮発性アルデヒド類及び有機酸を気相と粒子相に分けて採取した。前者は石英含浸フィルター(BHAまたはKOH)にて、後者は石英フィルターにて採取した。光化学的生成と分解に関する詳細な情報を入手するために、3時間毎の試料採取を3日間にわたって連続に行った。観測終了後、試料は日本に送りガスクロマトグラフ、質量分析計を用いて有機物の組成分析を行った。低分子ジカルボン酸にっいては、測定を終了した。その結果、全ての試料でシュウ酸が最大濃度を示し、200-4000ng/m3の範囲で変動した。この値は、東京での報告値にくらべて数倍から10倍高く、有機物汚染が深刻に進んでいることがわかった。また、バイオマス燃焼で発生するレボグルコサンが高い濃度で検出され、小麦の藁の燃焼が重要な汚染源の1つであることが示唆された。一方、n-アルカンは奇数優位性を示し、化石燃料の汚染よりもバイオマス燃焼の寄与が大きいことと一致した。
自己骨髄間葉系幹細胞を用いた糖尿病腎症に対する新規治療戦略

糖尿病性腎症(DN)は、糸球体構成細胞や尿細管上皮、間質に多彩な異常を生じる慢性難治性疾患である。間葉系幹細胞(MSC)は、多彩な液性因子・分泌小胞によるパラクライン作用を介して、組織再生能や免疫制御能を発揮し、腎組織構成細胞の障害に対する有効性が期待される。一方で糖尿病患者骨髄由来MSCは、その細胞機能異常により自家移植において十分な治療効果が期待できない。そこで異常化したMSCを調整し治療効果を高めるために、臍帯由来抽出物を用いた新しい細胞賦活化法を開発した。賦活化したMSCは、in vitroにおける細胞機能が回復し、DNモデル動物に対する治療効果も改善した。平成26年度は、糖尿病骨髄由来MSC(DM-MSC)と非糖尿病骨髄由来MSC(control-MSC)を比較検討し、DM-MSCの異常性を解析した。はじめに、糖尿病モデル動物の骨髄由来MSC(DM-MSC)と非糖尿病モデル動物の骨髄由来MSC(control-MSC)を比較検討した。ストレプトゾトシン誘導I型糖尿病モデルラットおよびOLETF-II型糖尿病モデルラットから各々MSCを単離培養し、形態学的解析および形質解析を行った。DM-MSCはcontrol-MSCに比較して、増殖能、液性因子産生能が低下しており、老化・アポトーシス等に関連する遺伝子の発現変化、細胞内小器官の変性、小胞体ストレス、アポトーシス関連因子の発現増強を認めた。さらに、次年度以降に計画していた異常なDM-MSCの機能を改善する方法についても、開発に着手し、ヒト生体由来材料を用いた新しい細胞調整法を見出し、特許申請するに至った。またヒト骨髄由来MSCについては、非糖尿病症例においても培養効率が低く、自己血清添加の有無等培養法の検討から施行し、培養法を確立した。増殖能については症例間の差が大きく、次年度以降で症例数を増やした非糖尿病患者および糖尿病患者由来骨髄MSCの比較を行う予定である。一方、各細胞の糖尿病マウスモデルの腎機能障害に対する治療効果を比較検討した。尿中アルブミン・クレアチニン比を指標に腎機能評価を行ったが、同一群内における個体差のみならず同一個体における日差も大きいことが判明し、反復採尿、採尿量の増加等の評価法の再検討を要した。I型、II型糖尿病モデル動物由来の骨髄MSCともにDM-MSCはcontrol-MSCに比較して細胞投与によるDM-MSCは腎機能障害を改善しないか、むしろ増悪させる可能性が明らかとなった。さらに安定的な薬理効果の評価を目的に、マウスモデルに加えてラットモデルも作製し、評価を開始した。平成27年度は、ラット糖尿病モデルを用いた糖尿病骨髄由来MSC(DM-MSC)と非糖尿病骨髄由来MSC(control-MSC)を比較検討し、骨髄由来MSCの異常性を追加解析した。ストレプトゾトシン誘導I型糖尿病モデルラットおよびOLETF-II型糖尿病モデルラットにおいて、DM-MSCはcontrol-MSCに比較して、増殖能、遊走能、増殖因子の発現が低下し、細胞内小器官の変性が著明で、細胞障害性サイトカイン発現やアポトーシス関連因子、小胞体ストレス、ストレスファイバーの発現が亢進していた。さらに、これらの異常なDM-MSCは、ラット糖尿病性腎症モデル動物に投与した際の腎機能の改善効果が低下していた。すなわち、自家移植を想定した場合に、糖尿病患者由来BM-MSCは、糖尿病性腎症に対する治療効果が十分でないことが示唆された。そこで、昨年度着手したヒト生体由来材料である臍帯・胎盤組織を用いた新しい細胞賦活剤ならびに賦活剤を用いた細胞調整法のさらなる開発を進めた。本賦活剤には、多彩な生理活性物質が含有され、これらの一部を同定した。また、賦活剤の添加方法、タイミング、濃度等の検討を行い、DM-MSCの賦活化効果を解析した。さらに、賦活化したDM-MSCを用いたラット糖尿病性腎症モデル動物に対する治療効果の評価を行った。賦活化DM-MSCは、非賦活化DM-MSCに比較して、アルブミン・クレアチニンで評価した腎機能が改善し、組織学的には糸球体のメサンギウム基質の増加や基底膜の肥厚、結節性硬化の改善効果、尿細管上皮細胞の変性や間質の線維化抑制効果を認めた。複数の糖尿病動物モデル由来の骨髄由来DM-MSCの解析を進め、これらの異常性を明らかにした。さらに、異常なDM-MSCに対する細胞賦活剤の作製、および細胞賦活化法の最適化を進め、in vitroの賦活化効果のみならず、賦活化したDM-MSCによるin vivoにおける腎症モデル動物の治療効果も明らかにした。また、本研究において開発し、国際特許申請した「賦活剤」と「賦活化法」について、国際予備審査において新規性・進歩性を認められ、各国移行の手続きを進める段階に至った。本年度はこれらの一定の成果をあげた。平成28年度は、異常化した糖尿病骨髄由来MSC(DM-MSC)に対する独自に開発した細胞賦活剤の賦活化効果の機序、賦活化因子群の同定、および賦活化したDM-MSCの糖尿病性腎症(Diabetic nephropathy,以下DN)に対する治療効果を検討・解析した。ストレプトゾトシン誘導I型糖尿病モデルラットおよびOLETF-II型糖尿病モデルラットの両者において、DM-MSCは小胞体ストレスが著増し、増殖能や尿細管上皮細胞の修復に作用する各種増殖因子の発現が低下し、細胞障害性サイトカインの発現が亢進していた。

異常なDM-MSCは、in vivoにおいてDNモデルに対する治療効果を喪失していた。そこで、独自に開発した胎児付属物由来抽出物を用いた賦活化剤(特許申請、各国移行手続済)でDM-MSCを培養したところ、in vitroにおいてDM-MSCの増殖能・遊走能が著明に改善し、腎組織の修復に寄与する各種増殖因子の発現上昇、小胞体ストレスやストレスファイバーの減少が見られた。この効果は濃度・時間依存性が見られたほか、添加濃度が一定値を超えると増殖やタンパク産生能がむしろ阻害されたことから、賦活剤にはリスク因子も含有する可能性が示された。賦活剤には、各種増殖因子、細胞外基質、エクソソーム等の核酸成分を含有したことから、これらの個別の賦活化効果を検討した。単離したエクソソームは賦活剤自身と同等の効果を示し、賦活化機序の主たる因子の一つであると考えられた。また、賦活剤の小胞体ストレス阻害効果が著明であったことから、小胞体ストレス阻害剤と賦活剤の効果を比較したところ、類似した反応が得られ、賦活剤の小胞体に対する直接的作用が考えられた。賦活化したDM-MSCは、DNラットの尿中アルブミン排出を減少し、組織学的には尿細管上皮細胞の変性や間質の炎症細胞浸潤・線維化を抑制し、OLETFでは糸球体のメサンギウム基質の増加や基底膜の肥厚の改善効果も認めた。糖尿病性腎症に対するBM-MSCの治療効果とその有効性機序について、論文発表した。一方で、糖尿病由来DM-MSCの異常性を改善するための賦活剤について、賦活剤の含有因子群を個別に解析し、その賦活化効果やリスク因子含有の可能性を明らかにした。また、臍帯と胎盤を分けた賦活化効果を検証し、抽出方法の検討や原材料のより効率的な選択や抽出方法の検討にも着手した。本成果は、今後糖尿病性腎症に対する細胞療法の臨床応用・実用化における賦活剤の製造方法や規格化において重要な情報を提供すると考えられ、本年度はこれらの一定の成果をあげた。平成29年度は、独自に開発した胎児付属物由来抽出物による細胞賦活剤を用いて、異常化した糖尿病モデル骨髄由来MSC(DM-MSC)を賦活化し、糖尿病性腎症(Diabetic nephropathy,以下DN)に対する治療効果を検討した。ストレプトゾトシン(STZ)誘導I型糖尿病モデルラットおよびOLETF-II型糖尿病モデルラットの両モデルから各々病期の異なるDM-MSCを単離した。STZ由来MSC (STZ-MSC)は、STZ投与後早期から細胞形態の異常を認め、週齢の進行に伴い小胞体ストレス、増殖能、尿細管上皮の再生・修復に関連する各種増殖因子の発現異常が増加した。賦活剤添加により、各病期のDM-MSCの増殖能、ストレスファイバーの過剰発現が改善したが、過剰に添加するとむしろ細胞質が減少し増殖能も低下したことから、賦活剤には阻害因子も含有すると考えられた。一方、OLETF由来MSC (OLETF-MSC)は、STZ-MSCと比較して不均一性が高く、また腎機能障害が未だ軽度な月齢の動物において既に各種の異常を認めた。賦活剤に対しては、より機能低下した細胞の方が細胞形態・増殖能の改善効果が大きかった。賦活化したDM-MSCは、IGF-1の産生やエクソソームの分泌能が上昇した。
キュウリ及びトマトの灰色かび病とホウレンソウ立枯病の防除に関する新しいアプローチ

本研究では、ガラス室内で栽培したトマト及びキュウリ苗をビニールハウスへ移した後の病害発生に及ぼす赤色蛍光灯の付加照射の影響を調査した。キュウリ褐斑病:自然光区では、苗を移して約2週間後にフィルムの違いに関係なくキュウリ褐斑病の発病が認められ(発病指数0.5)、その後発病指数は急速に増加した。27日後には葉のほとんどが黄褐色となり、枯れた(発病指数4)。一方、赤色光区の2つのビニールハウスでは自然光区のキュウリが枯死に至る27日後にようやく僅かな発生が見られた。その後、発生は徐々に拡大したが、いずれの株も健全な状態を保っていた。トマト疫病:自然光区では、苗を移して28日後にフィルムの違いに関係なく疫病の発病が認められ、その後発病指数は急速に増加した。40日後には病斑は複葉の約50%を占める(指数4)ところまで拡大し、その後も病斑は拡大してゆき、調査を終了時には主茎を残して複葉全てが枯れ落ちる、指数6を示した。しかし、赤色光区の2つのビニールハウスでは調査開始して40日を経過しても発病は見られなかった。46日後に発病が認められ、その後徐々に発病は増加したが、複葉での発生は自然光区の約1/2にまで抑制され、株も枯死することはなかった。トマト葉かび病:自然光区では、苗を移して約3週間後にトマトの下位葉で葉かび病も発生した。葉の裏に灰色のカビができ、多数の胞子を形成していた。その後、病斑は拡大し、葉の表に黄色の病斑が現れた。トマトの下位の複葉を選び、枝に付いている約10枚の葉について感染葉数(感染率)と、感染した葉に発生した病斑の数を調べた。感染率、病斑数ともに赤色光を付加照射した2つのビニールハウスで抑制がみられた。以上のことは、ビニールハウスでのトマトとキュウリの栽培期間中の病害防除に赤色光の付加照射による抵抗性誘導効果が非常に有効であり、今後新しい防除法としての有用性が示唆された。
節足動物をモニタリングすることによる放射性セシウムの環境動態と生物影響の解明

東京電力福島第一原子力発電所事故により放出された放射性核種の長期的な環境動態の予測と生態系影響評価に資するため、本研究は、節足動物及び環形動物を対象として、放射性セシウムの食物網を介した移行を明らかにするとともに、低線量・低線量率被ばくの生物影響の解明を目的とする。平成30年度は、9-10月に計12日間のフィールド調査を行ない、対象とする節足動物と表層性のミミズの目標サンプル数を確保した。また、今年度は造網性のクモ類の餌資源として重要な飛翔性昆虫のサンプリングに成功した。飛翔性昆虫の放射性セシウム濃度は、川岸より森林内で高い傾向にあった。一方、腐食性のハエ類においては、森林と川岸の双方から高濃度の放射性セシウムが検出された。このことから、飛翔性昆虫を餌資源とする造網性のクモ類にとって、腐食連鎖を介した放射性セシウム移行の寄与が大きい可能性が示唆された。また、腐食連鎖の指標として重要な表層性のミミズにおける放射性セシウムの体内滞留時間を実験的に求めた結果、体内滞留曲線は二相性を示し、生物学的半減期は、早い成分が約0.1日(95%)、遅い成分が約27日(5%)と算出された。この結果からミミズにおける放射性セシウムの代謝は速く、体組織への吸収は少ないことが示唆された。昨年度構築したカイコに対する低線量率被ばくの実験系を用いて、発生初期段階から孵化までの間、低線量率被ばくの状態を維持した卵の孵化率を観察した。その結果、低線量率被ばく群では、孵化率への影響は認められなかった。また、ガンマ線照射装置を用いて、発生初期の卵に対して、0.01-30 Gyまでの段階的な照射を実施し、孵化率を観察した。その結果、30 Gyの照射群では、孵化率が有意に低下したが、0.01-20 Gyの照射群では、孵化率への影響は認められなかった。平成30年度が最終年度であるため、記入しない。平成28年度は、8-9月に計10日間のフィールド調査を行ない、対象とする節足・環形動物の目標サンプル数(各50-100頭)を確保した。継続調査による放射性セシウム量の年次変動の結果から、コバネイナゴとエンマコオロギでは、放射性セシウム量の減少が認められた一方で、ジョロウグモは各年度のばらつきが大きく、減少は認められなかった。ジョロウグモは、捕食者として多様な餌資源を利用しており、特に放射性セシウムが蓄積する土壌有機物層などの腐食連鎖由来の餌への依存が大きいことが、放射性セシウム量の減少しなかった要因として挙げられる。また、土壌有機物層を餌資源とする腐食性のミミズの放射性セシウム量が、ジョロウグモと比較して1桁程度高いものであったことからも腐食連鎖が移行経路として重要であることが示唆された。環境中で想定される低線量・低線量率の放射線影響を解明する目的で、カイコをモデル生物とした内部被ばく実験の検討を進めた。放射性セシウムを使用した実験を行なう前段階として、塩化セシウム(CsCl)を人工飼料に添加することで、摂食を介したCsClの毒性影響の評価を実施した。この結果からCsClを含む人工飼料を摂食することによる致死、摂食性、蛹化率、及び羽化率等の致死以外の影響に関する閾値データを取得した。この閾値データから、実験で使用する放射性セシウム溶液(137CsCl)に担体として含まれるCsCl濃度(0.05mg/g)は、致死以外の影響が現れる閾値以下であることを確認し、来年度から開始する実験の基礎的なデータを取得した。本年度は、目標としていた節足・環形動物の採集数(各50-100頭)を確保することができた。これらのサンプルは、ゲルマニウム半導体検出器によるガンマ線スペクトロメトリによって放射性セシウムを定量した。ミミズについては、オートラジオグラフィーによって、放射性セシウムの体内分布を可視化した。また、放射線影響評価のため、カイコを用いた摂食実験を開始し、塩化セシウム(CsCl)の毒性データを取得した。上記の研究成果は、国内及び国際学会で公表した。さらに、2012年から継続している調査から、節足動物の食性によって、放射性セシウム濃度の年次変動が異なることを明らかにした。この成果は、国際誌にオープンアクセスとして公表した。平成29年度は、9-10月に計9日間のフィールド調査を行ない、対象とする節足・環形動物の目標

サンプル数(各50-100頭)を確保することができた。コバネイナゴとエンマコオロギは、放射性セシウム量の減少が認められた一方で、これまで減少が認められなかったジョロウグモでは、前年度から7割以上の減少を示した。この減少の要因として、ジョロウグモの餌資源の放射性セシウム量の減少及び、利用する餌資源が変化した可能性が挙げられる。これらの要因を明らかにするため、トラップを用いて、飛翔性の昆虫類のサンプリングを試みたが、放射能測定が可能となる十分なサンプル量は確保できなかった。今後、トラップの設置場所や設置数を増やす等の改善をし、再度サンプリングを試みる。また、腐食連鎖の指標として重要な表層性のミミズの放射性セシウムの体内分布を明らかにするため、部位ごとに放射能測定を行なった結果、放射性セシウムの約95%が腸管に存在しており、体組織への移行は極めて少ないことが明らかとなった。放射線の生物影響を明らかにするため、放射性セシウム溶液(137CsCl)を滴下した人工飼料でカイコを飼育することにより、環境中で想定される内部被ばくを含む低線量・低線量率被ばくを模擬する実験系を構築した。この実験系における被ばく線量の評価は、外部被ばく線量はガラス素子を用い、内部被ばく線量は、モンテカルロ計算コードPHITSを用いて推定した。また、この実験系と並行してガンマ線照射装置を用いたカイコに対する照射実験を開始した。本年度は、目標としていた節足・環形動物の採集数(各50-100頭)を確保することができた。これらのサンプルは、ゲルマニウム半導体検出器によるガンマ線スペクトロメトリによって放射性セシウムを定量した。腐食性のミミズについては、部位ごとに放射能測定をすることで、体内の放射性セシウム量を定量的に明らかにした。本年度から放射性セシウムを使用した被ばく実験を開始し、低線量・低線量率の内部被ばく実験系を構築した。この実験系の被ばく線量評価については、ガラス線量計やモンテカルロコードを用いて、高精度の線量評価に取り組んでいる。これらの研究成果については、国内、国際学会、及びProceedingsとして公表した。東京電力福島第一原子力発電所事故により放出された放射性核種の長期的な環境動態の予測と生態系影響評価に資するため、本研究は、節足動物及び環形動物を対象として、放射性セシウムの食物網を介した移行を明らかにするとともに、低線量・低線量率被ばくの生物影響の解明を目的とする。平成30年度は、9-10月に計12日間のフィールド調査を行ない、対象とする節足動物と表層性のミミズの目標サンプル数を確保した。また、今年度は造網性のクモ類の餌資源として重要な飛翔性昆虫のサンプリングに成功した。飛翔性昆虫の放射性セシウム濃度は、川岸より森林内で高い傾向にあった。一方、腐食性のハエ類においては、森林と川岸の双方から高濃度の放射性セシウムが検出された。このことから、飛翔性昆虫を餌資源とする造網性のクモ類にとって、腐食連鎖を介した放射性セシウム移行の寄与が大きい可能性が示唆された。また、腐食連鎖の指標として重要な表層性のミミズにおける放射性セシウムの体内滞留時間を実験的に求めた結果、体内滞留曲線は二相性を示し、生物学的半減期は、早い成分が約0.1日(95%)、遅い成分が約27日(5%)と算出された。この結果からミミズにおける放射性セシウムの代謝は速く、体組織への吸収は少ないことが示唆された。昨年度構築したカイコに対する低線量率被ばくの実験系を用いて、発生初期段階から孵化までの間、低線量率被ばくの状態を維持した卵の孵化率を観察した。その結果、低線量率被ばく群では、孵化率への影響は認められなかった。
ウイルス性肝炎関連肝発癌における遺伝子変異と遺伝子発現制御機構の解析

本研究は、ウイルス性肝炎(B型肝炎ウイルス(HBV)やC型肝炎ウイルス(HCV))を背景とした肝細胞癌(HCC)症例におけるHCC遺伝子変異、特にTERT遺伝子変異に注目し、(1)TERT遺伝子発現を調節するプロモーター領域の変異によるTERT遺伝子活性化への影響の解析、プロモーター転写活性制御に寄与する(2)HBV蛋白及び(3)HCV蛋白の探索を行うこと、(4)さらに、転写活性を制御するウイルス蛋白とプロモーター配列結合因子との相互作用の解析も行うことによって、ウイルス性肝炎症例からの発癌や癌進展の特異性を明らかとし、癌悪性度を診断する因子を同定し、肝癌予後決定因子として臨床応用するための学術基盤を形成することを目的とし、下記のことを行った。肝癌手術症例検体から次世代シークエンサーを用いて、肝癌病変部および非癌部の遺伝子を網羅的に解析した。その結果、HBV感染者はTERTプロモーター領域変異と相互排他的にHBVゲノムの組み込みがTERTプロモーター領域近傍にみられること、HBV既往感染HCC患者では、HBVゲノムの組み込みは稀であることが示された。また、既報に示される変異の他にも、様々な変異を認めたため、これらの変異の癌細胞形質における意義について解析中である。次に、TERTプロモーター領域およびTERTプロモーター領域の変異配列を組み込んだレポータープラスミドの作成とレポーターアッセイを行い、変異配列を有する場合にはTERTプロモーター活性が上昇することが示された。HBx蛋白質発現プラスミドの作成とTERTプロモーターレポータープラスミドへの影響をレポーターアッセイを行い、HBx蛋白存在下でTERTプロモーター活性が亢進することが示され、これらの結果よりTERTプロモーターとHBx蛋白の双方がHCC病態に重要な機能を示すことが示唆された。
腸内細菌が有する腸内環境定着因子の網羅的解析

ヒトの腸管内には多種多様な腸内細菌が生息しており(この集団を腸内細菌叢と呼ぶ)、それらが宿主腸管細胞と密接に相互作用することで、複雑な腸内微生物社会が形成されている。メタゲノム解析やメタボローム解析データを組み合わせたメタボロゲノミクスアプローチなどにより、腸内細菌叢由来代謝物質が、宿主の腸管のみならず全身の恒常性維持や疾患発症に大きく関与することが明らかとなりつつある。しかし、この複雑で洗練された腸内微生物社会がどのようなメカニズムで形成・維持されているのかの詳細については不明な点が数多く残されている。そこで本研究では、大腸菌をモデル細菌として用い、無菌マウスや超並列シーケンサー、質量分析計といったツールを駆使することで、腸内細菌が有する腸管内への定着因子の探索を行う。本年度は、昨年度実施した大腸菌ミューテーター株定着ノトバイオートマウス便のメタゲノム解析およびメタボローム解析を実施した。その結果、マウス腸管内への定着に有利と考えられる大腸菌遺伝子変異候補を複数同定した。そこでそれら候補遺伝子の変異株を用いて、野生型大腸菌株とのマウス腸内における競合定着試験を実施したところ、野生型大腸菌よりも遺伝子変異株の方が腸管内への定着に有利になることを明らかにした。今後はその大腸菌遺伝子変異がもたらすマウス腸管内への定着機構の分子メカニズムについて、オミクスアプローチによる詳細な解析を実施する。平成30年度が最終年度であるため、記入しない。海洋や土壌など、地球上のあらゆる環境中には多種多様な微生物共生社会が形成されており、環境生態系を維持している。われわれヒトを含む哺乳類全般も例外ではなく、その消化管内には数百種類以上でおよそ100兆個にもおよぶ細菌群が生息しており、これらが複雑に相互作用しながら腸内微生物社会を形成している。バランスのとれた腸内微生物社会はヒトの健康維持・増進に有用であることが知られているが、加齢やストレスなどの外的環境要因によりそのバランスが崩れると、大腸炎や大腸がんといった腸管関連疾患のみならず、糖尿病や動脈硬化などの代謝疾患、さらにはアレルギーや自己免疫疾患などの全身性疾患にもつながることが報告されている。このように腸内微生物社会はわれわれの健康と密接にかかわっているが、個々の腸内細菌がどのように相互作用することで腸管内における複雑な共生微生物社会を形成しているのか、すなわち腸内微生物社会形成機構の分子基盤は不明な点が多い。そこで本研究では、無菌マウスや次世代シーケンサーといった解析ツールを駆使することで、腸内微生物社会の最小単位である宿主と2種の腸内細菌間相互作用の詳細について解析した。本年度は、腸内微生物社会形成過程における初期状態を模倣するため、新生児が生まれた直後に腸管内で最初に定着する大腸菌と、その後のミルク摂取により増加してくるビフィズス菌を無菌マウス腸内に定着させたノトバイオートマウスを作製した。次にこれらのマウスを用いて、腸内ミニマム生態系における腸内変動のダイナミズムについて解析したところ、大腸菌およびビフィズス菌各々の細菌数が時間経過と共に変動することが明らかとなった。この時、腸内細菌の定着により宿主生体応答の結果として、腸内細菌数の制御のために免疫細胞が腸管内に分泌する免疫グロブリンAの分泌量が変化することで、腸内ミニマム生態系を制御していることも明らかにした。本年度は研究計画書のスケジュール通り、腸内ミニマム生態系を模倣したノトバイオートマウスを作製し、その宿主ー腸内細菌間相互作用に基づく腸内変動について解析を実施した。ヒトの腸管内には多種多様な腸内細菌が棲息しており(この集団を腸内細菌叢と呼ぶ)、それらが宿主腸管細胞と密接に相互作用することで、複雑な腸内微生物社会が形成されている。メタゲノム解析やメタボローム解析などの近年のオミクス解析技術により、腸内細菌叢由来代謝物質が、宿主の腸管のみならず全身の恒常性維持や疾患発症に大きく関与することが明らかとなりつつある。そこで本研究では、大腸菌をモデル細菌として用い、無菌マウスや次世代シーケンサー、質量分析計といったツールを駆使することで、腸内細菌が有する腸管内への定着因子の探索を行う。本年度は無菌マウスに大腸菌ミューテーター株を定着させたノトバイオートマウスを作製し、定着後0, 2, 4, 8 ,12週後にマウス糞便を採取した。便中に含まれる大腸菌ミューテーター株のゲノムDNAを酵素処理により抽出し、メタゲノム解析を行うことで腸管内への定着に有利な大腸菌遺伝子変異を網羅的に探索した。その結果、異なるノトバイオートマウス個体由来の大腸菌ミューテーター株ゲノムDNAにおいて、複数の共通した遺伝子変異が認められた。今後は検出された大腸菌ゲノムDNAの遺伝子変異について個々に変異株を作製し、腸管内への定着におけるその機能について詳細な解析を実施する。本年度は研究計画書のスケジュール通り、大腸菌ミューテーター株定着ノトバイオートマウスのメタゲノム解析より得られたデータから、腸内定着に重要な因子の特定を行った。

メタゲノム解析やメタボローム解析データを組み合わせたメタボロゲノミクスアプローチなどにより、腸内細菌叢由来代謝物質が、宿主の腸管のみならず全身の恒常性維持や疾患発症に大きく関与することが明らかとなりつつある。しかし、この複雑で洗練された腸内微生物社会がどのようなメカニズムで形成・維持されているのかの詳細については不明な点が数多く残されている。そこで本研究では、大腸菌をモデル細菌として用い、無菌マウスや超並列シーケンサー、質量分析計といったツールを駆使することで、腸内細菌が有する腸管内への定着因子の探索を行う。本年度は、昨年度実施した大腸菌ミューテーター株定着ノトバイオートマウス便のメタゲノム解析およびメタボローム解析を実施した。その結果、マウス腸管内への定着に有利と考えられる大腸菌遺伝子変異候補を複数同定した。そこでそれら候補遺伝子の変異株を用いて、野生型大腸菌株とのマウス腸内における競合定着試験を実施したところ、野生型大腸菌よりも遺伝子変異株の方が腸管内への定着に有利になることを明らかにした。今後はその大腸菌遺伝子変異がもたらすマウス腸管内への定着機構の分子メカニズムについて、オミクスアプローチによる詳細な解析を実施する。本研究課題の今後の方針は、腸内ミニマム生態系における各種腸内細菌が有する腸内環境定着因子について解析を実施する。今後は、特定した腸内環境定着因子がもたらす分子機構の解明を行う。平成30年度が最終年度であるため、記入しない。
硫化水素由来ポリサルファイドによるTRPA1チャネル活性化機構の解明

申請者らは世界で初めて硫化水素(H2S)とポリサルファイド(H2Sn、n≧2)が内在性シグナル分子であることを報告した。本研究ではH2Snによるtransient receptor potential ankyrin1(TRPA1)チャネルの活性化機構を検討した。H2SnはTRPA1のシステイン残基を過硫化してジスルフィド結合を形成させて、構造変化を誘発してチャネルを活性化すること、H2Snは3ーメルカプトピルビン酸硫黄転移酵素(3MST)により産生されること、生成したH2Snは細胞内抗酸化物質システインとGSHと反応して、酸化還元調節物質Cys-SSHやGSSHを産生すること等を報告した。本年度はまずアストロサイトにおけるカルシウム応答を指標として、ポリサルファイド(PS)によるTRPA1活性化の特徴づけを行った。PSによるTRPA1の活性化は、未成熟細胞で弱く、成熟細胞で強く、分化させたreactive細胞や老齢細胞では成熟細胞と比べて弱かった。TRPA1のRNAレベルは、未熟細胞では低く、成熟細胞では約8倍、reactive細胞や老齢細胞では成熟細胞の0.39倍に低下と、応答性の変化と一致した。これより、カルシウム応答性がTRPA1の発現に強く依存することが明らかとなった。次に、他組織でTRPA1との共局在が報告されているTRPV4がカルシウム応答に関与するかを検討した。TRPV4はアストロサイトに発現しカルシウム応答を惹起すること、PSによるカルシウム応答の一部はTRPV4阻害剤で低下することが判明したが、TRPA1のようなRNA発現量と応答性との対応がみられず、カルシウム応答への関与が低いことが明らかとなった。PS(H2Sn,n=2-7)は水溶液中では長さの異なるポリマーの混合物として存在し、イオウの結合/解離を繰り返す。これまで行ってきたHPLC法では長さの異なるPSが分離できなかったが、LC/MS/MSで分離することに成功した(明治薬科大学、小笠原先生との共同研究)。この手法は、脳内でのPSの分布とその種類の解明に今後応用する予定である。我々は、イオウが複数直鎖状に結合したポリサルファイド(H2Sn、n≧2)が脳内に存在することを見出した。またH2Snには様々な生理作用があり今まで硫化水素(H2S)に起因するとされていた細胞応答の中にはH2Snにより惹起されるものがあり、しかもその作用はH2Sよりはるかに強力であることを最近報告した(Kimura Y et al, FASEB J、2013)。しかし、各種あるH2Snの中でnがいくつの物質が細胞応答を引き起こすか、またH2Snは酵素により産生されるかについてはわかっていなかった。そのため本年度までにその点を解明した(Kimura Y et al、Scientific Reports 2015)。以下の実験からH2Snの中では特にH2S3が重要であり、3-mercaptopyruvate sulfurtransferase(3MST)と3MST類似のイオウ転移酵素であるRhodaneseにより脳内で酵素的に産生されることを発見した。1)HPLCおよびLC-MS/MS解析より、H2S3とH2Sが野生型マウス脳から調製した細胞で産生されるが、3MSTノックアウト(KO)マウス脳細胞では産生されない、2)精製した組換え3MSTおよび野生型3MSTを発現させたCOS細胞ライセートでは3-mercaptopyruvate(3MP)からH2S3が産生されるが、3MSTの活性が低下した変異体ではH2S3の産生が低減する、3)H2Sn特異的な蛍光試薬より、H2S3が細胞質に局在する、4)H2S3は3MSTとRhodaneseによりH2Sからも産生される、5)H2S2は脳内にわずかに存在する、H2S5レベルは3MPの有無で変化しない。以上より生体内にはH2S3、H2S、H2S2、H2S5が存在し、それらが酵素的に産生されることが判明した。このうち特にH2S3が重要で、H2Sとともに生体内シグナル分子として働くことが明らかとなった。我々はH2Snが今まで見つかっていなかったTRPA1チャネルの内在性agonist候補であることを発見しており(Kimura Y etal, FASEB J、2013)、本研究からH2SnおよびTRPA1チャネルが関与する疾患に対して新規治療標的を提供することができた。本研究室では1996年からH2Sの生理作用について多くの研究を重ねてきたが、その後H2Sから生じるH2Snに着目し、H2Sの細胞応答の中には、H2Snにより誘発されるものがあり、その作用はH2Sよりはるかに強力であることを示し、シグナル分子としてのH2Snの重要性を明らかにした(Kimura Y et al, FASEB J、2013)。本年度はさらに研究を進めてH2Snの中で、H2S、H2S2、H2S3、H2S5が脳細胞に存在し、このうち特にH2S3が重要であることを発見した。また、H2Snが酵素により産生することを見出し、H2Snが内在性のシグナル分子であることを明らかとし、H2Snが関わる疾患に対して新規治療標的を提案した。研究成果は、日本薬理学会、日本神経科学大会、日本生化学大会において連携研究者木村英雄と合わせて計10件の口演、ポスター発表を行った。

連携研究者木村英雄は、このほか招待講演(海外2件、国内1件)、シンポジウムで発表、ワークショップ開催などを行った。このように全体としておおむね順調に研究が進展している。我々は世界に先駆けて硫化水素(H2S)が生理活性物質であることを発見し、多くの組織で様々な生理作用を持つことを報告してきた。アストロサイトではH2Sにより細胞内Ca2+が上昇するが、イオウが複数直鎖状に結合したポリサルファイド(H2Sn、n≧2)ではH2Sの300分の1以下の濃度で細胞内Ca2+が上昇すること、H2Snが脳内に存在することから新規シグナル分子として働くことが予想された(Nagai Y etal 2006, Oosumi etal 2010, Kimura Y etal, FASEB J、2013)。またH2SnがTRPA1チャネルを活性化することも見出し、内在性TRPA1リガンド候補としてのH2Snを提案した。このような背景のもと、本研究はH2SnによるTRPA1の作用機構の解明を目的とした。平成27年度は各種あるH2Snの内H2S3、H2S、H2S2、H2S5が生体内に存在し、それらがメルカプトビルビン酸から酵素により産生することを報告した(Kimura Y etal、Scientific Reports 2015)。我々はH2Sの血管平滑筋弛緩作用が一酸化窒素(NO)存在下では相乗的に増強することを報告していたが(Hosoki et al,1997)、その機構は不明であった。H2SとNOは化学的に相互作用し、H2Sn、HNO、SSNO-などの化合物が産生する。本年度の研究から生理的な条件下では、H2SとNOの相互作用により主としてH2Snが産生し、それがTRPA1チャネルを活性化させることが明らかとなった(Miyamoto et al, Scientific Reports 2017)。このようにシグナル分子としてのH2Snの重要性が蓄積しつつあり、今後この分野の益々の発展が期待できる。新規シグナル分子H2SnによるTRPA1の作用機構の解明を目的として本研究を開始した。前年度はH2Snの中で、H2S、H2S2、H2S3、H2S5が脳細胞に存在すること、酵素により産生することを見出し、H2Snが内在性のシグナル分子であることが明らかとなった。本年度の研究により、生理的な条件下ではH2SとNOの相互作用により主としてH2Snが産生し、それがTRPA1チャネルを活性化させることが明らかとなりさらに研究が発展した。研究成果は論文(5件)にまとめ、日本薬理学会、日本神経科学大会、日本生化学大会において口演、ポスター発表(計15件)を行った。このうち、連携研究者木村英雄は招待講演(6件うち国際学会4件)を行なった。この他熊本大学、東京薬科大学、徳島文理大学にて口演を行った。本年度これらの研究が今後飛躍的発展が期待される先端研究領域に特定され、世界をリードする科学者として木村英雄が、トムソンロイター第4回リサーチフロントアワードを受賞した。硫化水素(H2S)は我々が世界に先駆けて報告した生理活性物質であり、アストロサイトでは細胞内へのCa2+流入を誘発する。H2Sにイオウが複数直鎖状に結合したポリサルファイド(H2Sn、n≧2)はH2Sの300分の1以下の濃度で細胞内Ca2+上昇を誘発し、TRPA