hpprc/llmjp-kaken huggingface dataset:
非アポトーシス性プログラム細胞死の制御に関わる分子機構の解明

神経芽腫は自然退縮がしばしば見られる癌としてよく知られているが、その自然退縮のプロセスにアポトーシスとは異なったプログラム細胞死の関与が示唆されていること、Rasの発現が神経芽腫の予後良好因子であることなどに加え、最近の我々の研究からRasがヒトがん細胞に細胞特異的に非アポトーシス性プログラム細胞死を誘導することが明らかになってきた。これらの事実から我々は神経芽腫におけるRas蛋白質の高発現がアポトーシスとは異なったプログラム細胞死を誘導し、その結果腫瘍の自然退縮が起きているのではないかと考えた。この点を確認するために神経芽腫の腫瘍サンプルを用いた免疫染色を行ったところ、自然退縮を起こしやすい神経芽腫のサブグループにおいてRasの高発現部位に一致してアポトーシスとは異なる細胞変性(autophagicd degeneration)が高頻度に起きていることを認めた。また、in vitroにおいても、腫瘍サンプルで認められた所見に一致して、Rasの発現が神経芽腫細胞にアポトーシスとは異なった細胞死autophagic degenerationを誘導することを確認した。これらの結果はRasにより誘導される非アポトーシス性プログラム細胞死が神経芽腫の自然退縮に寄与している可能性を強く示唆していると同時にRasの発現により神経芽腫の細胞死が誘導されるin vitro実験系はより生理的な意義をもつモデルシステムとして有用である。このモデル実験系を用いてRasにより誘導される神経芽腫の細胞死の制御機構について解析を行ったところ、この細胞死はアポトーシスとは全く異なりカスパーゼの活性化を伴わずかつ必要とせず、Bcl-xLによっても抑制されないことなどが明らかになった。また、このような細胞死の制御に関わる分子についても明らかになりつつあり、現在詳細に検討を行っている。本年度はRasにより制御される非アポトーシス性プログラム細胞死の生理的意義の解明とこれに基づいたより生理的なモデル実験系の作成に重点をおいて研究を行った。この点を確認するためにまず神経芽腫の腫瘍サンプルを用いた免疫染色を行ったところ、自然退縮を起こしやすい神経芽腫のサブグループにおいてRasの高発現部位に一致してアポトーシスとは異なる細胞変性が高頻度に起きていることを認めた。また、in vitroにおいても、腫瘍サンプルで認められた所見に一致して、Rasの発現が神経芽腫細胞にアポトーシスとは異なった細胞死を誘導することを確認した。現在、このモデル実験系を用いてRasの下流で機能する細胞死シグナル伝達分子を同定しつつある。
ショウジョウバエの味覚受容における匂い物質結合タンパク質の機能解析

本研究は、キイロショウジョウバエ(D. melanogaster)のOBP57d及びOBP57eの味覚受容における機能解明を目的とした。昨年度までに、生化学的手法に用いる組み換えタンパク質の合成、およびIn vitroにおけるOBPの内在性蛍光を指標としたリガンドとの相互作用解析方法を確立した。本年度は2つの独立した相互作用解析を行った。1つは遺伝子重複によって生じたとされるDmelOBP57dとDmelOBP57eの機能分化を実験的に検証するため、祖先型に近いとされるD. pseudoobscuraOBP57deを基準として両者のリガンド選択性を比較した。調べた化合物について、OBPは炭素鎖の長さおよび官能基の違いでリガンドを認識しており、中でもトリデカン酸(C13)に対し最も高い親和性を示した。また、DmelOBP57dとDmelOBP57eはそれぞれ異なるリガンド選択性を持つように進化した可能性を明らかにした。もう1つの解析は、OBP57dとOBP57e間で高度に保存された11個アミノ酸の重要性を検証する目的で、改変型OBP57dを用いたリガンドとの相互作用解析を行った。11種のうち5種は野生型と同条件での巻き戻しが行えなかった。残る6種を用いて結合度解析を行うと、野生型と比べて大きな違いはなかった。よって保存されたアミノ酸はタンパク質のフォールディングに重要であることが示唆された。さらに、In vitroでの解析結果をIn vitroでも評価するため、ノックアウト系統を用いた行動解析を行った。それぞれのObpの欠損が行動に与える影響が異なったことから、OBP57dとOBP57eはリガンドの選択性だけでなく生体内における機能も異なる可能性が示唆された。本研究は、配列レベルから示唆されていた重複遺伝子の進化を実験的に検証したという点で意義のある研究である。本来計画予定であった生理学的手法を用いた実験は行えなかったが、本来計画になかったキイロショウジョウバエだけでなく他種のOBPを用いた解析も行った。また、特定のアミノ酸の重要性に対する評価もおこなった。さらに、In vitroにおける評価にとどまらず、行動解析を用いたIn vivoでの解析により、OBP57dとOBP57eの分子レベルでの機能を解明する上で重要な結果を得ることができた。今後の最も重要な課題は、生理学的アプローチによる2つの匂い物質結合タンパク質の機能的違いを明らかにすることである。このためには電気生理の手法を用いて、これらのタンパク質が作用する神経の同定やタンパク質の存在がどのように味覚受容へ影響を与えるのかを直接的に解析することが必要である。上記の手法はすでにキイロショウジョウバエにおいて確立されている方法であり、今後技術の習得並びに条件検討を行っていく必要がある。昆虫の匂い分子結合タンパク質(Odorant-binding protein : OBP,は化学感覚毛に存在し、疎水性化合物に結合してそれらを可溶化する働きがあると考えられている。本研究ではキイロショウジョウバエのOBP(OBP57dおよびOBP57e)に注目しており、本年度はこれらの結合する化合物の探索を結合実験によって探索することを目標とした。まず、結合実験に必要となる組み換えタンパク質を得るため、大腸菌発現システムによる合成を試みた。最初に、ペリプラズム発現用のベクターを用いてOBPの合成を行った。ペリプラズム発現は、目的のタンパク質をすでに折りたたまれた状態で回収できる点で優れており、他の昆虫のOBP合成にも用いられている。しかし、OBP57dおよびOBP57eは菌体内で合成は誘導されるものの、ペリプラズム分画へ送られず、可溶化のOBPを回収することができなかった。さらにOBPのペリプラズム発現を専門にやっている研究室(アメリカ・カルフォルニア大学)の協力も得て、さまざまな培養条件を検討したが改善がみられなかった。そこで発現ベクターを改変し、封入体から組み換えタンパク質を回収する方法に変更した。これまでに変性剤の組成や濃度、最適pH、再生バッファーの組成などの条件を検討し、OBPが可溶化する条件をつきとめた。また、陰イオン交換クロマトグラフィーとゲルろ過クロマトグラフィーによる精製の条件設定を行った。封入体からのタンパク質回収で最も問題となるのが、立体構造の評価である。OBPは保存された6つのシステイン残基が特定のペアで3つのジスルフィド結合を形成することが知られている。現在、この問題を解決するため、再生して得られたOBPが正しく折りたたまれているかを評価している段階である。これまでの行動解析により、キイロショウジョウバエの匂い物質結合タンパク質は脂肪酸の味覚受容に関わることを示した。本研究では、匂い物質結合タンパク質が生体内においてどのような機能を持ち、どのように行動へ影響を与えるのかを解析するため、in vitro結合実験によってこのタンパク質とリガンド間の相互作用を解析することを目指している。本年度は、昨年達成できなかった組換えタンパク質の合成に着手した。昨年度までの方法では安定した回収ができず、目的としていた3種類のうち1種類のみでしか組換えタンパク質を回収できていなかった。今年度は3種類すべてにおいて安定した回収方法の確立に成功した。これらの組換えタンパク質は封入体として合成し、可溶化・再生によって回収しているが、この方法の場合、得られたタンパク質が正しく巻き戻しされているか調べる必要がある。

そこで他研究室・他研究機関へ協力を要請し、液体クロマトグラフィー質量分析器およびマトリックス支援レーザー脱離イオン化法を用いた解析より、得られたタンパク質は予想される構造を持つことを確認した。最後に、本来の研究目的であるin vitro結合度解析の機械セットアップ、および測定条件の検討をおこなった。結合度解析には、相互作用を評価するための蛍光光度分光計を用いる方法と、結合度の定量を目的としたガスクロマトグラフィー質量分析器を用いる方法を計画している。本年度は、過去の文献をもとに、両者の方法について評価方法を確立した。今後はタンパク質と化合物間の結合度を測定し、匂い物質結合タンパク質の生体内における生化学的性質を明らかにしていく予定である。本研究は、キイロショウジョウバエ(D. melanogaster)のOBP57d及びOBP57eの味覚受容における機能解明を目的とした。昨年度までに、生化学的手法に用いる組み換えタンパク質の合成、およびIn vitroにおけるOBPの内在性蛍光を指標としたリガンドとの相互作用解析方法を確立した。本年度は2つの独立した相互作用解析を行った。1つは遺伝子重複によって生じたとされるDmelOBP57dとDmelOBP57eの機能分化を実験的に検証するため、祖先型に近いとされるD. pseudoobscuraOBP57deを基準として両者のリガンド選択性を比較した。調べた化合物について、OBPは炭素鎖の長さおよび官能基の違いでリガンドを認識しており、中でもトリデカン酸(C13)に対し最も高い親和性を示した。また、DmelOBP57dとDmelOBP57eはそれぞれ異なるリガンド選択性を持つように進化した可能性を明らかにした。もう1つの解析は、OBP57dとOBP57e間で高度に保存された11個アミノ酸の重要性を検証する目的で、改変型OBP57dを用いたリガンドとの相互作用解析を行った。11種のうち5種は野生型と同条件での巻き戻しが行えなかった。残る6種を用いて結合度解析を行うと、野生型と比べて大きな違いはなかった。よって保存されたアミノ酸はタンパク質のフォールディングに重要であることが示唆された。さらに、In vitroでの解析結果をIn vitroでも評価するため、ノックアウト系統を用いた行動解析を行った。それぞれのObpの欠損が行動に与える影響が異なったことから、OBP57dとOBP57eはリガンドの選択性だけでなく生体内における機能も異なる可能性が示唆された。本研究は、配列レベルから示唆されていた重複遺伝子の進化を実験的に検証したという点で意義のある研究である。本来計画予定であった生理学的手法を用いた実験は行えなかったが、本来計画になかったキイロショウジョウバエだけでなく他種のOBPを用いた解析も行った。また、特定のアミノ酸の重要性に対する評価もおこなった。さらに、In vitroにおける評価にとどまらず、行動解析を用いたIn vivoでの解析により、OBP57dとOBP57eの分子レベルでの機能を解明する上で重要な結果を得ることができた。今後の最も重要な課題は、生理学的アプローチによる2つの匂い物質結合タンパク質の機能的違いを明らかにすることである。
新薬グローバル開発戦略が日本人患者集団の健康アウトカムに与える影響に関する研究

最終年度(平成30年度)は、研究期間全体を通じて収集したデータを用いて新薬アクセスと健康アウトカムの関連に係る以下の分析を取りまとめ、結果を論文として公表した。市販後の安全性アウトカムの代表として薬剤による副作用死の報告数に注目した分析を実施した。近年上市された新薬の副作用死の報告数が、グローバル企業が選択する開発戦略上の地理的・評価データ構築的な経路(pathway)とどのように関係するかを分析した結果、日本(というローカル地域)での日本人向けの用量設定試験や第三相検証試験を実施していない新薬で日本での市販後の副作用死が多い傾向が見出された。また、国民レベルでの医薬品安全性アウトカムを評価する上で重要な市販後副作用報告システムのあり方についても研究を進めた。今後重要性を増すと考えられる消費者(患者)からの副作用報告について、先進的な報告システムを有する米国での状況を分析した。その結果、急増している消費者からの副作用報告は、医療従事者からの報告に比して、併用薬の記載数や主観的な症状の記載が多いことなどの特徴を有することが明らかになった。さらに、臨床試験での薬効評価の結果が、新薬アクセスの質・量と直接に関係する試験実施環境や企業の開発戦略等とどのように関係するかを前年度に引き続き分析した。糖尿病領域の薬剤を分析した結果、試験デザイン(試験期間、併用療法等)、日本人被験者の比率などが観察された効果量(有効性)と関係しており、新薬によりもたらされる健康アウトカムがグローバル新薬開発戦略の影響下にあることが示された。以上のとおり最終年度において、研究期間に蓄積した新薬開発・健康アウトカムに関するデータを網羅的に活用し、「グローバル新薬開発時代における日本(ローカル)の新薬アクセスと健康アウトカムの種々のトレードオフを探索する」という所期の研究目的を達成した。平成26年度は、企業による新薬グローバル開発状況を網羅的に分析するためのデータ構築といくつかのアウトカムに関する分析を実施した。世界の新薬アクセスに関して開発中のすべての新薬のグローバル開発状況に関するデータベースの構築に着手した。公的データベース、米国のClinicalTrial.gov等、商用データベース(Pharmaproject)を統合し、新薬のグローバルな開発履歴を網羅的に含む独自の分析データベースの作成を開始した。初年度の平成26年度は、日米欧の三地域において2000-2013年に上市に至った新薬を対象に、それらが臨床開発の上流においてどの国籍の企業によって開発着手されていたか、当該国籍が日本のドラッグラグ(米国からの上市の遅れ)とどう関係したかを探索的に分析した。その結果、日本のドラッグラグは依然として解消していないこと(中央値で32か月の遅れ)、新薬開発の上流に位置する臨床開発の着手企業が従来型企業か新興企業かでその後のグローバル開発の方針・経路が大きく異なること、ライセンシングや国際共同治験等の開発戦略がラグに大きな影響を与えていることなどの新たな知見を得た。採用された新薬開発戦略と健康アウトカムの関係について国民全体レベルでの検討に入る前に、特殊集団(小児)における新薬アクセスに影響する要因を探索した。成人からの小児適応取得ラグを用いた分析の結果、外資・内資企業の間でライセンスの移動等が小児の適応取得を遅らせること、米国での小児適応の先行取得や聖人でのエビデンスの蓄積が日本の小児適応の取得を早めることなど、各国固有の状況を活用したグローバル開発状況が明らかになった。承認された新薬の有効率をアウトカムの指標とした分析においては、企業・研究者が設定する試験デザインや企業の開発経験が有効率に実質的な影響を与えていることが示された。平成27年度は、平成26年度に引き続き、新薬グローバル開発状況をより正確に把握するためのデータベースの拡充を継続し、それを用いて世界全地域を視野に入れた製薬企業による臨床試験・開発の実施様態の分析に着手した。さらに健康アウトカムの評価のいくつかの側面について実証的な分析を行い、グローバル開発の進展と健康アウトカムの関係を今後分析するための基礎的な枠組みを提案・構築した。新薬グローバル開発状況についてClinicalTrial.gov等を用いた分析により、世界各国の治験の実施数が、より試験基盤が産業的に成熟した国で大きいこと、各国の疾患背景(DALYsなど)とは必ずしも関係しないこと等が明らかになった。健康アウトカムの安全性の指標に関しては、有害事象の因果関係評価が、臨床開発・試験の環境に依存して変化することが明らかになった。また、新薬の有効性と安全性のバランスを評価する目的で用いられる手法の一つ(MCDA法)が必ずしも直感的な評価と一致した評価を導かないことを実証的に明らかにした。さらに、新薬のうち抗がん剤に注目した分析で、米国と日本の添付文書の副作用の記載の実態が、臨床試験の結果をどのように反映しているか等の点において両国で大きく異なること等が示された。これらの結果から、グローバル開発される新薬の開発環境・条件が、各国での承認内容(添付文書等を含む)を介して、各国民の健康アウトカムと実質的に深く関係していることのエビデンスを得たと考えられた。本研究を支えるデータ収集については、ClinicalTrial.govをはじめとする公的データベースをフルに活用しており、それらデータベースの年々の充実もあって、順調に進行している。必ずしも公開されない製薬企業関係の情報については、商用データベース(pharmaprojects)を購入・活用して収集を行っており、平成27年度に最新の情報にアップデートした。収集されたデータを用いた分析については、複数のアプローチを同時並行的に実施し、得られた結果を関係学会に順次発表している。

以上から総合的に判断して、本研究はおおむね順調に進展しているものと考える。平成28年度は、前年度までの研究成果の蓄積を踏まえつつ、企業の新薬グローバル開発戦略とそれに対応する規制(承認審査の要件等)を視野に入れた分析を継続した。特に企業のグローバル開発戦略によって生み出されたエビデンスを、それぞれの国の健康アウトカムに責任を有する各国規制当局がどのように受け入れているか、そして何に配慮しているかを、医薬品の情報提供の実状、及び、承認された新薬の用量設定と市販後の安全性の観点などから検討した。近年承認された日米の抗がん剤の添付文書(labeling)の警告欄等に含まれる副作用等を比較した結果、両国の一致率は44%程度と低いこと、日本の添付文書は治験中に生じた重篤な副作用を米国のそれよりも強く反映していること、両国ともに後続製品は先行製品の内容を踏襲する傾向があること、日本の添付文書の内容は米国のラベルの影響を受けているが、その逆の影響はなく、開発国の優先順位(開発ラグ)を反映した情報ラグが実態として継続していることなどが明らかになった。近年の新薬の開発戦略と市販後の有害事象による死亡数を網羅的に解析した結果、日本で用量設定試験を行うこと、及び、最終的な用量の選択(日米で同じ用量が選択されたか否か)が市販後の重篤な副作用発現(死亡)というアウトカムで示されるリスクと関係していることが示された。また優先審査品目全般、用量設定試験が日本で実施されなかった通常審査品目でもリスクが高いことが示された。これらの結果は、グローバル開発される新薬の開発環境・条件が、各国での承認内容(添付文書等を含む)の実質に大きな影響を与えていること、すなわち各国民の健康アウトカムが製薬企業の開発戦略・行動、関連する規制と深く関係していることのエビデンスを与えていると考えられた。本研究においては、モデルを用いた定量分析の実施と、それを支えるデータの収集を実施している。後者については商用データベース(pharmaprojectsなど)、市販の文献等、ClinicalTrial.govをはじめとする公的データベースを活用して着実に進行している。前年度までのデータも十分に活用できる状況にある。前者(モデルを用いた定量分析)については、前年度までに行ったリスクベネフィット評価に関する分析、企業の新薬グローバル開発状況の分析に基づいて、さらに本年度は健康アウトカムに直接に近づいた分析を実施することができた。来年度以降、さらに市販後の新薬の安全性、臨床試験の実施様態・結果と有効性の関係等の探索を深めていくことができる状況にある。以上の実施状況に鑑み、本研究はおおむね順調に進展しているものと判断する。平成29年度は、平成28年度までに構築した新薬承認データベースをさらに拡充し、グローバル開発を含む多様化した現在の新薬開発様態と市販後の安全性アウトカム(重篤な副作用発現など)の関係を多変量解析等の手法で探索した。
環境適応推進を行う水陸両用ヘビ型ロボットの機構と制御の研究

本研究では、申請者のこの分野における30年以上にわたる研究の蓄積と近年の技術的革新を踏まえ、ヘビ型ロボットに関する研究の体系化と、実用に耐えるシステムの開発を目指した。結果として、形態学・力学の体系化をほぼ終了し、設計論と制御論の体系化は、基礎部分は終了した。また、実用システムの開発は果たせなかったが、新たな関節機構・センサーを複数開発し、実用に至る途上に位置する3体のロボットを完成させた。申請者1972年に世界で初めてヘビ型ロボットでほふく推進実験に成功してから現在に至るまで,多くの形態のヘビ型ロボットを試作研究し,地上のみならず水中移動も実現してきた.本研究は申請者らのヘビ型ロボットの研究をさらに発展させ,その運動機能性を最大限発揮する機構系,センサ系,そしてコントロール系の開発研究を集大成し,ヘビ型ロボットの設計論と制御理論を体系化する.そしてその成果を基に現実的な用途に利用可能な実用型ヘビロボットを実現することを目的とする.本研究では、申請者のこの分野における30年以上にわたる研究の蓄積と近年の技術的革新を踏まえ、ヘビ型ロボットに関する研究の体系化と、実用に耐えるシステムの開発を目指した。本研究では提案したローラスクリューを用いた能動関節タイプの水陸両用ヘビ型ロボットを実際に試作した。これは,2重反転回転運動機構を用いたもので,先端にローラを装備したスクリューを体側に沿ってスパイラル状に装着して、その2重反転回転運動によって直線状の体幹でも遊泳および地上走行を可能にする駆動系を使用するものである。防水性を実現するため、スクリューは隔壁の外側に取り付けて内部駆動系と機械的に連結せず、その代わりマグネットカップリングにより完全防水を実現するという新しい機構を導入した。実際に試作した機構によって平面上と配管内における走行実験を行い,十分回転力が伝達でき、またその運動で推進力が生成できることを確認した.また水中における推進実験にも成功した。しかし水中ではスクリューの翼断面が少なすぎるため推進力が不足することが分かった。そのため,まったく新しいコンセプトとして、各関節が曲げ・伸縮の3自由度運動をすることができるヘビ型ロボットの機構を開発した。これは、3つの弾性ロッドを小型スクリューで直動運動させ、関節の伸縮と2方向の屈曲を実現するものである。このような機構は、ベローズで完全密閉された関節の伸縮運動と屈曲運動を同期することで、全身を尺取虫のように運動させることができるため泥炭地や不整地などの悪環境でも推進ができ、また,水中ではヘビのように蛇行遊泳が可能となるという特性が期待できるためである。実際に全7節からなる試験機を試作して実験し移動運動が実現可能であることを確認した。しかし運動性能はまだ十分でなく、また環境適応運動を行うための運動制御法はまだ確立してないので引き続き開発研究を続ける予定である。ヘビ型ロボットに関する設計論と制御理論の体系化と,実用型ヘビ型ロボットの開発を目的とした研究に関し,以下の成果を得た.1.前年度に引き続いて弾性棒の曲げ変形を利用した伸縮・屈曲関節を連結したヘビ型ロボットの開発を行った.新たにワンウェイクラッチを備えたフィンを設計し,また移動様式に関する検討を進めた結果,以前より効率的な前進・後退運動と,旋回運動を検討した.2.小型ヘビ型ロボットの設計を検討して直径50mmオーダーの試作機を新たに開発し,従来の試作機よりも狭隘な環境下に適応したロボットを実現した.これにより,ヘビ型ロボットの小型化設計の方法論を得た.3.小型制御ユニットの開発を行い,20mm×40mmの基板に定電圧回路,演算・通信回路,モーター駆動機能を格納した制御基板を開発した.4.ヘビ型ロボットに組み込み可能な光学式力センサーを検討し,基礎設計を完了した.5.前年度に引き続いてヘビ型ロボットの3次元形態学を研究し,多様な関節構成を持つヘビ型ロボットを統一的に扱える運動学的方法を構築した.さらに,上記2に述べた小型ヘビ型ロボットにその方法を応用して有効性を確認した.これにより,ヘビ型ロボットの力学や制御理論を効率的に研究するための枠組みが得られた.6.ヘビ型ロボットの力学解析を進め,地上のヘビに特有の効率的移動方法であるサイナス・リフティング滑走の力学解析を初めて行い,その著しい効果を定量的に示した.また,力学解析の検証用にヘビ型ロボットの実験系を新たに構築し,蛇行推進中のトルク分布の計測結果から力学解析の妥当性を確認した.ヘビ型ロボットに関ずる設計論と制御理論の体系化と,実用型ヘビ型ロボットの開発を目的とした研究に関し,以下の成果を得た.1.地上においては尺取り虫型の推進を行い,水中に置いてはヘビ型の遊泳を行う水陸両用ヘビ型ロボットの有効性に注目し,これに適したロボットを新たに開発した.これまでに尺取り虫型の推進様式と,頭と尻尾を連結して車輪状になって推進する様式を実現した.防水性能も確認している.2.従来よりも可動範囲が大きく,且つモーターの出力を効率的に干渉させた2自由度の屈曲機構を新たに開発した.これを用いて直径40mmオーダーの小型ヘビ型ロボットを新たに開発した.この機構を用いたロボットは,従来のロボットよりも小回りがきくため,狭隘環境での活動に有利である.

3.軟弱な地盤において効果的な新しい移動様式「Center-lifting推進」を発見した.これまでにCenter-lifting推進による前進・後退・旋回を実験的に実現している.4.ロボットが外界から受ける力を測定するため,ロボットに組み込み可能な光学式力センサーを開発し,それを組み込んだロボットを開発した.5.能動車輪を備えた防水型ヘビ型ロボットの改良を行い,直径140mmの管路に収まる関節ユニットを開発した.これを使用すれば実用的なヘビ型ロボットが開発可能である.6.軟弱な地形において有効な推進方法であるサイドワインディング運動の方向転換を行う運動学的な計算方法を新たに提案し,実験によってその有効性を確認した.ヘビ型ロボットに関する設計論と制御理論の体系化と,実用型ヘビ型ロボットの開発を目的とした研究に関し,以下の成果を得た.1.高出力で防水性をも有する関節を9節接続したヘビ型ロボットを開発し,尺取り虫式の推進,ループ状になって自ら転がる推進などを屋外環境でも実現した.ループ式の推進では最大毎秒1mの移動速度を実現した.2.ループ式の推進におけるロボットの形態を研究し,成果として,関節角度の変動を滑らかに保つ推進形態を考案し,さらに重心位置の操作と水平方向の操舵を行う方法を発見した.これらをロボットの制御に応用し,有効性を実験的に確かめた.3.ヘビ型ロボットの形態に関する理論研究を行い,円弧状に屈曲する関節及び二つの回転軸を持つ関節によって任意の連続曲線を高精度に近似する方法を発見した.4.直感的に操作できる手持ち式のヘビ型マニピュレータを提案・開発し,人の手が入らない狭い経路を1m先まで進入させることに成功した.5.ロボットの関節駆動系に組み込み可能で,過度なトルクを遮断する機能をも有するトルク測定機構を考案し,試験機を開発した.さらに,これを使用した耐環境性を有するヘビ型ロボットの基礎設計を完了した.
偏微分方程式系と非可換解析学

Feynmanの経路積分は存在しない測度を用いているとする悪評もあるが、Schrodinger方程式の基本解の積分表示とみなすことができる(一つの数学的正当化が藤原によって与えられている)。ところで、Schrodinger方程式と同様の考察でDirac方程式の経路積分表示ができるか、というのがFeynmanの問題であった。Martinの試みがあったが、それとは独立にBerezinは光子と電子を同等に扱う基盤として新しい変数(Grassmann)を用いた解析の必要性を提唱した(これはFeynman自身の予測「Dirac方程式の経路積分表示には、例えば4元数を用いた解析が必要になろう」に対応する)。多くの人々のBanach-Grassmann代数を"基礎体"とする空間上の微積分ではなく、筆者は前田と共に10年程前に加算無限個の生成元を用いたFrechet-Grassmann代数を"基礎体"とする空間(スーパー空間といいR^<m|n>と書く)上の微積分、実解析を作り上げた。これを用いて、定数係数の偏微分方程式系のFeynman流の基本解の作り方、即ち、偏微分方程式系に対応するHamilton-Jacobi方程式を定義し、その解を相関数とするスーパー空間上のFourier積分作用素で偏微分方程式系の基本解を表示した(配位空間上の関数を要素とする行列を如何にしてHamilton関数とみなし、それから古典力学を構成するかが本質的問題。そのHamilton方程式の解の構成、評価にはFrechet-Grassmann代数を"基礎体"として用意したことが役立つ)。更に、最も簡単な変数係数偏微分方程式系の例として、電磁気ポテンシャルを付け加えたWeyl方程式のパラメトリックスを上で述べた方法で構成した。これらとは全く独立の問題であるランダム行列理論へのスーパー解析の応用が1983年Efetovによって見い出され、多くの結果が物理学者によって得られている。但し、彼等のスーパー行列を用いた積分表示、鞍点法を用いた計算の数学的な意味付けは不十分であった。野村裕司の協力を得て、有名なガウス型ランダム行列に対するWignerの半円則のスーパー解析を用いた物理学者による導出に対して厳密な数学的意味を与えた。ランダム行列理論と完全可積分系との関連はまだ手がつかないでいる。(線型)偏微分方程式の研究は、Heisenbergの関係がもたらす非可換性をFourier変換を用いて相空間での可換な対象物と捉えられる部分と、それ以外のおつりの処理という形で長らく続けられてきた(擬微分作用素論)。これに対し偏微分方程式系の研究には、行列構造から由来する非可換性がさらに追加されてくる。今までの多くの研究は、与えられた系が対角化できるように変形できるかという視点でなされてきた。一方、Feynman経路積分は1940年代にFeynmanによって導入されたが、経路積分にあらわれるFeynman測度はそのままでは存在しないことが証明されている。それ故、Feynmen経路積分とそれを用いた準古典近似は、素粒子論を始め理論物理の各方面で良く用いられ、物理的議論での有用性にもかかわらず、いかにして数学と整合させるかは大間題である。更に、Feynmanはその教科書の中で、スピンを持った方程式に関して彼の方法は適用できないが、例えば4元数を用いる解析学を作ればという提唱をしている。

4元数体上の解析学ではなく、無限加算個のGrassmann生成元を持つFrechet-Grassmann代数をあたかも基礎体とみなし、その上の解析学(微積分、線型代数、実解析)を用意する。これをスーパー解析といおう。これを用いると、行列構造をスーパー空間上の微分と掛け算作用素でおき代えることが可能で、これにより偏微分方程式系に対応する自然なHamiltonianを定義出来る。そこで、藤原大輔が用いたあるクラスのポテンシャルに対応するSchrodinger方程式の基本解の構成法を、スーパー空間上に表現されたWeylやDirac方程式に対して適用する。今年度に発刊されたのは、相互作用の無いWeylやDirac方程式をスーパー空間上の方程式と見なすことによって、Feynman-藤原流の解析ができる、すなわち、Feynmanの問題の最も易しい部分を解いたことになる。相互作用のあるWeylやDirac方程式についても同様の考察が出来るが、極めて面倒な評価をしなければならない。(線型)偏微分方程式の研究は、Heisenbergの関係がもたらす非可換性をFourier変換を用いて相空間での可換な対象物と捉えられる部分と、それ以外のおつりの処理という形で長らく続けられてきた(擬微分作用素論)。これに対し偏微分方程式系の研究には、行列構造から由来する非可換性がさらに追加されてくる。今までの多くの偏微分方程式系の研究は、与えられた系を対角化し擬微分作用素論を適用するという視点でなされてきた。この視点を全く新しくする試みを提供してきた。無限加算個のGrassmann生成元を持つFr\'echet-Grassmann代数をあたかも基礎体とみなし、その上の解析学(微積分、線型代数、実解析)を用意する。一方「全ての行列はClifford代数の元で展開され、Clifford代数はGrassmann代数に表現を持つ」に注意し、スーパー解析を用いると、行列構造をスーパー空間上の微分と掛け算作用素でおき代えることが可能になる。この言い換えを用いると、偏微分方程式系に対応する自然なHamiltonianを定義出来る。そこで、藤原大輔が用いたあるクラスのポテンシャルに対応するSchrodinger方程式の基本解の構成法を、スーパー空間上に表現されたWeylやDirac方程式に対して適用した。Feynmanの経路積分は存在しない測度を用いているとする悪評もあるが、Schrodinger方程式の基本解の積分表示とみなすことができる(一つの数学的正当化が藤原によって与えられている)。ところで、Schrodinger方程式と同様の考察でDirac方程式の経路積分表示ができるか、というのがFeynmanの問題であった。
ヒト骨髄間葉系幹細胞由来の不死化細胞とがん幹細胞

ヒト骨髄30検体から間葉系幹細胞(hMSC)を分離し、培養、分化抑制因子LIF、bFGF添加で未分化状態で増殖を行った。またhMSC由来の不死化クローンhMSC-3、-4,-5,-6と、さらにhTERT(human telomerase reverse transcriptase)導入でテロメラーゼを強制発現した株hMSC-3h,-4h,-5h,-6h,を作成した。網羅的遺伝子発現解析では、未分化細胞ではゲノムの10%程度の遺伝子のみ発現し、分化とともに多くの遺伝子が発現した。一方、不死化細胞株、がん幹細胞株で有意に発現した遺伝子を200程度抽出し、定量PCRで有意な遺伝子12種を選別した。また、hMSCのテロメアは、約40kbと伸長し、テロメラーゼ活性はなく、テロメラーゼ非依存伸長機構(ALT)を有していた。また、hTERTを導入したhMSC-株はテロメア長、増殖能、形態学的変化も顕著な差はなく、通常のhMSCと同様に、脂肪細胞、骨芽細胞、筋肉細胞へ分化誘導しえた。また、分化誘導とともに、テロメア長が短縮することも確認した。しかし、NOD/SCIDマウスにhMSC細胞株、hTERT導入hMSC細胞株を接種すると、いずれも腫瘍を形成し、hTERT導入細胞株4株中2株で、浸潤、遠隔転移を認め明らかにがん化していた。以上からhMSCから得られた不死化細胞株、がん幹細胞株の可塑性が確認され、未分化な増殖状態に保つシグナルとして、Wntシグナルなど3経路が明らかになり、hTERTを導入によってさらに活性化する遺伝子から、不死化獲得機構、がん化の機構の解明が可能であり、その候補遺伝子を8種見出した。これらからhMSCの長期培養法による悪性転換の指標を検討中である。また、作製したがん幹細胞株は、Cancer stem cellのモデルとして今後の研究ツールとなった。
デジタルホログラフィック計測と共焦点マイクロＰＩＶを用いた血球挙動の３次元計測

細動脈内の血液流動に大きな影響を及ぼしている、赤血球の変形や膜の回転運動、軸集中挙動を解明するために、新たに“デジタルホログラフィック顕微鏡(DHM)"を開発し、血球と周囲流動の3次元計測を試みた。まず、高倍率DHMを用いて血球の3次元形状を計測し、さらに周囲流体に混入したトレーサ粒子の3次元位置を追跡して流れ場の速度分布を計測するDHM-PTVを構築した。空間解像度および位置検出精度としてサブミクロンを達成している。また、血球計測の再現性を向上させるために、流れによって血球の位置制御が可能な流路を設計した。DHMを用いてその性能を検証した結果、約5umの範囲内に制御可能とした。マイクロスケールの細動脈を流れる血流は、血中の体積分率の高い赤血球の物性と挙動に大きく支配されており、高血圧や脳梗塞などの病変と密接に関係があると言われている。本研究では3次元的である赤血球の形状変化や軸集中挙動を計測するため、新たな3次元計測手法である、“デジタルホログラフィック計測"の開発を行う。本手法を従来の2次元共焦点マイクロPIV計測と併用することにより、血球の変形やタンクトレッド運動、軸集中挙動および周囲流動を3次元的かつ定量的に計測し、流動メカニズムの解明を目指す。以上より、本研究の目的は大きく分けて3つある。それらは(1)3次元デジタルホログラフィック計測の開発、(2)血流のマイクロ流動の解明、(3)新たな血液診断デバイスへの開発応用、である。3ヵ年計画の初年度である平成25年度は、Step 1の「流路設計とホログラフィックシステムの構築、および血球モデルの3次元位置制御」を行った。具体的にはまず、実験の再現性確保と血球の3次元挙動計測を実現するために、流路内を流れる粒子を同じ位置にコントロールできる流路を開発した。次に、粒子位置の確認のためには、流路の深さに対して十分な被写界深度を持つ3次元計測手法が必要になる。今回新たに、そのような計測を可能とするデジタルホログラフィック計測という光学計測手法を構築し、球形粒子を用いて位置制御を検証した。ホログラフィックシステムの構築には、光学設計と機器購入によるハードウェア面と、得られたホログラフィ画像から粒子の3次元位置を検出するアルゴリズム開発というソフトウェア面双方の構築が必要とされる。本年はハードウェア面の構築をほぼ完了し、アルゴリズム開発も単相流に適用できる基本的なプログラムが完成した。これを用いて球形粒子の3次元位置計測を行い、現段階ではその計測精度の検証に取り組んでいる。3ヵ年計画の2年目である平成26年度は、Step 1の最後にある血球位置制御流路のマイクロPIV計測および、Step 2の「血球の位置制御と3次元形状の計測」を行った。マイクロPIV計測については、流路の流速レンジが非常に高く、定量的な計測にまでは至らないものの、流路形状の変化によって2次流れが誘起されている様子が確認できている。Step 2については、実際の血球を用いたデジタルホログラフィ計測を行っている。従来の球形モデル粒子と異なる形状や柔軟性により、計測の難易度が格段に上がっており、位置制御および形状計測のどちらにおいても、解決しなければならない技術的課題が明らかになった。それらはハード的な光学設計や流路設計に依存するものと、得られた画像から定量的なデータを得るためのソフト的な画像解析アルゴリズムに依存するものに分けられる。どちらも、革新的な手法開発が必要と考えられ、これらが次年度に向けた目標となっている。初年度の主な研究テーマであるStep1「流路設計とホログラフィックシステムの構築、および血球モデルの3次元位置制御」に関しては全体的におおむね順調に進行し、その結果を受けて本年度のStep2「血球の位置制御と3次元形状の計測」に取り組んだ。この軸に沿って設定した具体的な研究項目について、それぞれの内容と達成度を検証する。初年度の血球モデルの3次元位置制御において、Dean flow流路、Sheath flow流路共に、粒子の半径サイズ(45ミクロン)内に集めることに成功したが、Dean flow流路では流速レンジが高すぎて赤血球に過大な負荷がかかってしまうこと、Sheath flow流路では流路の3次元性により、再現性の高い製作が困難であることと、流入口の数が多いためにシリンジポンプの流量バランスをとることが難しいことが判明した。そこで新たに、2次元段差流路による粒子位置制御の検討を並行して進めた。Step 2については、2ー1)赤血球の3次元位置計測において流路に実際に赤血球を流し、(1ー3)の球形粒子と同様の位置制御が行えるかどうかを確認した。

本計測では球形粒子用のアルゴリズムとは異なる、球形ではない血球の位置を正確に計測できる新たな解析アルゴリズムが必要であり、平面上に配置した赤血球や、流路の底面近傍を転がる赤血球などを対象として精度検証を行った。2ー2)赤血球の3次元形状計測については、ホログラフィ顕微鏡の2つ目の利点である3次元形状計測機能を用いて、血球の位置計測に比べて高倍率となる100倍の対物レンズを用いて行った。その結果、スライドガラス状に水平に置かれた赤血球の厚み分布の計測に成功した。ただし、透過光を用いるホログラフィック計測で3次元形状を取得するには、形状が面対称であることが求められるため、実際の流動時の非対称性に対する対策が必要である。マイクロスケールの細動脈を流れる血流は、血中の体積分率の高い赤血球の物性と挙動に大きく支配されており、高血圧や脳梗塞などの病変と密接に関係があると言われている。本研究では細動脈スケールにおける赤血球および周囲流体の流動メカニズムの解明を目指し、3次元的である赤血球の形状変化やタンクトレッド運動、軸集中挙動を計測できる“デジタルホログラフィック顕微鏡(DHM)"およびPTVをはじめとする画像解析アルゴリズムの開発を行ってきた。3ヵ年計画の3年目である平成27年度は、前2年間で定性的な計測可能性を示すことに成功したため、主に計測精度の向上に注力した。流動挙動の速度分布を計測するためのDHM-PTVにおいて、トレーサ粒子の3次元位置検出精度に用いるパターマッチング手法の改善を行い、φ2um粒子の検出位置のランダム誤差をサブミクロンオーダまで抑えることに成功した。この成果を用いて矩形流路のポアズイユ流を計測し、理論解との比較を行ったところ、流れ方向の流速は良い一致を示したが、深さ方向(DHMの光軸方向)にはスパイク的に大きな速度データが現れることがあり、これは粒子のペアリングミスであると考えられる。また、形状の計測についても、形状が自明なマイクロレンズを用いて検証し、定量的な精度と、計測できる角度や屈折率の限界に関するデータを理論値と比較した。血球に関する実験としては、昨年度設計した2次元段差流路の評価を行った。この流路の特長は流路形状が2次元であるため製作が容易で、かつ流入ポートの数が少ないため、流れの制御を非常にシンプルにできることである。血球サイズ粒子の位置制御性能を実験及び数値シミュレーションにより検証したところ、段差のサイズや流入条件を最適化する指針を得ることができた。購入した高速度カメラのバックグラウンドノイズ調整により、実験検証が若干遅れ気味ではあったが、その間にソフト面で粒子位置検出アルゴリズムの改善を進めたため、遅れを最小限に留めつつ、スムーズにポアズイユ流計測に移行することができた。その結果、初年度および2年目の目標であった「流路設計とホログラフィックシステムの構築、および血球モデルの3次元位置制御」および、「血球の位置制御と3次元形状の計測」に関しては、ハード、ソフト面の改善により、低倍率(20倍)での目標をほぼ達成できた。また、血球位置制御流路の設計・検証においても、数値シミュレーションを併用することにより流路作製やカメラ調整のリードタイムを無駄にすることなく、効率的な開発ができている。
ＲＮＡｉ非依存的ＤＮＡメチル化とゲノム防御機構：核内オルガネラ様配列を用いた解析

外来配列から核ゲノムを防御するエピジェネティックな機構としては、RNA依存的DNAメチル化(RdDM)が知られている一方、RNAi非依存的にDNAメチル化を引き起こす経路の存在も示唆されている。本研究は、植物の核ゲノム内に存在するオルガネラゲノム由来の塩基配列(核内オルガネラ様配列)がDNAメチル化される現象に着目し、RNAi非依存的にDNAをメチル化する機構の詳細を解明することを目的とした。また、このような外来DNAのメチル化によるゲノム防御機構とゲノム進化との関連性の解明を目指して研究を行った。平成29年度は、データについて解析と統計検定を行い、研究結果を国際誌へ投稿する準備を進めた。シロイヌナズナ、イネの両種において、特にNon-CGメチル化のメチル化レベルがオルガネラゲノムとの遺伝距離の増加に従って低下する傾向があった。遺伝距離により分けられたグループの間には、両種ともに有意な差がみられた。また、核内オルガネラ様配列は、核内に移行して最初の時期には周辺領域のDNAメチル化に関係なくDNAメチル化されるが、移行時期が古い配列は周辺領域により近いレベルのDNAメチル化状態になることが示された。解析結果は、移行時期が新しい配列と古い配列との間に、ゲノムに対する有害な効果の度合いに違いがあることを示唆している可能性がある。今年度に学術誌に発表したミトコンドリアゲノム由来の核内オルガネラ様配列の解析結果でも同様の傾向が示唆されている。これまでに行なったシロイヌナズナ自然系統間の交配実験により、DNAメチル化状態が交配後に変化し、それが次世代にさらに多様化する傾向を見出していたが、この現象について新しい解析を行うために、オーストラリア連邦科学産業研究機構のヘテローシス研究グループに短期滞在し、開花調節因子である遺伝子に挿入されたトランスポゾンを対象とした解析を行った。29年度が最終年度であるため、記入しない。生命情報はDNAとして細胞内に存在しており、ある生物のもつDNA情報すべてを合わせたものをゲノムという。ゲノムは永久不変の存在ではなく、進化の過程で大きく変わりうる。また、外来配列の挿入により破壊的な影響を受ける脅威にさらされている。破壊的な変化を抑制しつつゲノムが変化していく仕組みを解明することは、生命の進化を考える上で重要である。近年、外来配列から核ゲノムを防御するエピジェネティックな機構が注目されている。このような機構としてRNA依存的DNAメチル化が知られている一方、RNAi非依存的にDNAメチル化を引き起こす経路の存在も示唆されている。本研究は、植物の核ゲノム内に存在するオルガネラゲノム由来の塩基配列(核内オルガネラ様配列)がDNAメチル化される現象に着目し、RNAi非依存的にDNAをメチル化する機構、およびゲノム防御機構とゲノム進化との関連性の解明を目指している。平成27年度は、1.シロイヌナズナEMS変異体集団のスクリーニング、2.交配実験とDNAメチル化遺伝様式の観察、3.メチロームデータの解析、をおこなった。1において、核内オルガネラ様配列のDNAメチル化が低下する変異体の検出を試みたところ、クロマチンリモデリングに関与する事が示唆されるddm1変異体を検出した。2においては、オルガネラ様配列のDNAメチル化レベルが異なる系統同士の交配により、F1のメチル化状態が変化することが示唆された。オルガネラ様配列のDNAメチル化制御に加えて、より広義にエピジェネティクな変異の創出や遺伝のメカニズムを考える上で興味深い現象である。3においては、系統間に見られるメチル化レベルの異なる領域の情報を抽出した。今後オルガネラ様配列のメチル化状態の違いや他領域との比較等を定量的におこなっていく予定である。当初の計画に従い、1.シロイヌナズナEMS変異体集団のスクリーニング、2.シロイヌナズナ自然集団の系統を用いた交配実験とDNAメチル化遺伝様式の観察、3.公開されているシロイヌナズナ自然集団のメチロームデータ解析、をおこなった。予定した実験および解析については全てに着手しており、一部は既に終了した。1については4つの核内オルガネラ様配列を指標にしてスクリーニングをおこない、6つの変異体が検出された。予備実験によりオルガネラ様配列のDNAメチル化を低下させることが分かっている既知の遺伝子について塩基配列を確認したところ、すべてがクロマチンリモデリングに関与することが示唆されているDDM1の変異体であることが分かった。このため、スクリーニングを開始するにあたって期待した、オルガネラ様配列のDNAメチル化に関与する未知の遺伝子を検出することはできなかった。このことから、このようなスクリーニング実験によってオルガネラ様配列のDNAメチル化に関与する未知の遺伝子を検出することは困難である事が示唆された。2についてはCol系統とLer系統を相互交配し、F1、F2集団を作成した。また、それぞれの系統に戻し交配をおこなったBC1集団を作成した。これらの個体の葉から抽出したgDNAをバイサルファイト処理し、特定のオルガネラ様配列を増幅させるプライマーセットを複数用いてPCRした増幅産物を大規模シークエンサーにて解析した。現時点では結果を解析中であり、当初の予定よりやや解析が遅れている。予備解析の結果では、F1でのDNAメチル化状態について興味深い傾向が見られている。3については、系統間にみられるDNAメチル化レベルの異なる領域を探し、両系統のDNAメチル化情報を抽出した。計算機環境の整備に時間が掛かり、当初の計画よりやや進展が遅れている。今後解析に注力する必要がある。植物は、他の分類群と比較して核ゲノムのゲノムサイズや構造が著しく多様である。

ゲノムの多様性をもたらす変異のうち、破壊的な変化を抑制しつつゲノムが変化していく仕組みを解明することは、生命の進化を考える上で重要である。近年、外来配列から核ゲノムを防御するエピジェネティックな機構が注目されている。このような機構としてRNA依存的DNAメチル化が知られている一方、RNAi非依存的にDNAメチル化を引き起こす経路の存在も示唆されている。本研究は、植物の核ゲノム内に存在するオルガネラゲノム由来の塩基配列(核内オルガネラ様配列)がDNAメチル化される現象に着目し、RNAi非依存的にDNAをメチル化する機構、およびゲノム防御機構とゲノム進化との関連性の解明を目指している。平成28年度は、植物ゲノムにおけるミトコンドリアゲノムに由来するオルガネラ様配列を詳細に解析した。現在利用可能な植物ゲノム情報を用いて、ミトコンドリアゲノムに由来すると考えられる配列を同定し、その存在様式がどのような要因に影響を受けているのかについて推定するために各要素との相関関係を解析した。得られた結果についてまとめ、国際誌に論文を発表した。そのほかに、近年利用することができるようになったDNAシークエンス技術(ロングリードシークエンス)を用いて、シロイヌナズナ近縁種の新規ゲノム解析を行った。新規ゲノムアッセンブルの結果、これまでのショートリードを用いる場合と比較してより良好なドラフトゲノムを得ることができた。ドラフトゲノム中に存在するオルガネラ様配列の解析を行った。これまでに得られた研究結果について、2つの国際学会で発表を行った。また、筆頭著者として国際誌に1つの論文を発表した。(1)ミトコンドリアゲノム由来のオルガネラ様配列の解析ミトコンドリアゲノムは、プラスチドゲノムと比較してゲノムサイズや反復配列等の多様性が高く複雑な様態を示す。ミトコンドリアゲノム由来のオルガネラ様配列の解析を、植物9種のゲノム情報を用いておこなった。このような配列の合計長は、ミトコンドリア由来の方が多い傾向が見られた。また、ミトコンドリアゲノム中に見られる反復配列数を推定し、オルガネラ様配列との関連を調べたところ、外れ値を示す1種をのぞいた場合に両者に有意な正の相関が見られ、ミトコンドリアゲノム由来のオルガネラ様配列に特異的な特徴であると考えられた。age distributionはプラスチド由来のオルガネラ様配列と類似した特徴がみられ、配列の維持には共通した機構があることが示唆された。オルガネラ様配列を移行した時期ごとに分けて、ゲノムサイズとの関連を調べたところ、推定移行時期が古い配列の総量は核ゲノムサイズと正の相関が見られた。一方、比較的最近に移行した配列にはそのような相関関係が見られなかった。このことから、新しい配列と古い配列との間に、ゲノムへの有害度や核ゲノム側の許容量に何らかの違いがあることが示唆される。(2)アブラナ科植物ハタザオの新規ゲノム解析核内
尿路蓚酸カルシウム結石の腸内細菌による制御

尿路結石の約80%はシュウ酸カルシウムが成分であり、その傾向は沖縄でも同様であった。シュウ酸カルシウム結石の原因は特発性がほとんどで、過シュウ酸尿症は約1/3、過カルシウム尿症が1/3に認められた。尿中シュウ酸排泄が増加する原因は、食事性が多いとされ、シュウ酸含有食物摂取、脂肪の過剰摂取、シュウ酸分解菌の減少などでシュウ酸自体の吸収が増加する。ヒト腸管内のシュウ酸分解菌は、偏性嫌気性菌であり、Oxalobacter formigenesが結石形成の主たる阻害因子とされている。文献上で報告されているシュウ酸分解菌は、すべて偏性嫌気性菌であった。我々はヒトの腸内からシュウ酸分解菌、すなわちEnteococcus fecalis、Providencia rettgeriiを同定し報告した。これらの菌は、酸素の存在下でも発育できる通性嫌気性菌であり、ヒトの腸に常在させた場合、シュウ酸吸収を減らし、尿中シュウ酸排泄を減少させ、シュウ酸カルシウム結石形成予防効果が期待される。しかし、実際にこれらの菌をヒトに感染させるのは困難である。わが国で用いられている生菌製剤の25製剤のシュウ酸分解能について検討したが、現在のところシュウ酸分解能は確認できていない。また、シュウ酸吸収のラットでのモデルを考案し、上部消化管と結腸が重要な吸収部位であることを証明し、消化管内にカルシウムとマグネシウムがシュウ酸と同時に存在すると、その吸収を阻止することを示した。消化管内のシュウ酸吸収機構に関しては、脂肪酸と胆汁酸などの影響に関しは検討中である。さらに、ヒトの腎不全の際にシュウ酸は尿毒症物質であり、高シュウ酸血症が長期持続すると組織にシュウ酸カルシウムが沈着する。その腎不全の際のシュウ酸代謝では、アスコルビン酸が重要な役割を果たすことを発見したが、その機序が消化管内でシュウ酸に分解され、シュウ酸が吸収されるのであれば、シュウ酸分解菌が応用できる可能性も考えられ、これからの検討課題である。通性嫌気性菌にも蓚酸分解菌があることを世界に先駆けて報告してきたが、今回分離された菌を臨床応用は困難である。そこで市販されている生菌製剤を集め、その蓚酸分解能を検討した。生菌製剤を日本医薬製品集で確認したところ28製剤あり、それぞれの薬品会社に連絡して得られた25製剤についてその蓚酸分解能を測定した。培地はATCC medium 1352で嫌気条件下に5日間培養し、Barber改変培地に5日間、再度ATCC medium 1352で5日間培養した。培地中の蓚酸濃度を測定しその蓚酸分解菌を検討したが、現在のところ蓚酸分解能を確認できた製剤は見つけられなかった。今後培養条件などを変えてみて、蓚酸分解能を検討する予定である。ラットにおける消化管でのシュウ酸の吸収に関して研究し、上部消化管での遊離のシュウ酸が最も吸収され易く、カルシウムはこの吸収を抑制する。牛乳も同様に吸収を抑制することを示したが、カルシウムや牛乳の投与はシュウ酸投与前でないと効果が少ない.現在下部消化管でのシュウ酸吸収実験とシュウ酸長期投与の実験を実施している.ヒト腸管内のシュウ酸分解菌で偏性嫌気性菌であるOxalobactor formigenesは結石形成の阻害因子として注目され、研究がなされている。文献上ではこの菌の他にもいくつかの菌種がシュウ酸分解菌として報告されているが、すべて偏性嫌気性菌であった。