hpprc/llmjp-kaken huggingface dataset:
モノクロ-ナル抗体ライブラリ-による神経細胞表面抗原分子の構造と機能の研究

細胞表面抗原に対するモノクロ-ナル抗体ライブラリ-は、未知のシナプス機能分子の発見に用いることができるばかりでなく、ガン抗原の研究をはじめ、他の細胞表面機能分子の研究にも有用である。我々のモノクロ-ナル抗体ライブラリ-は、最近その神経系における機能が注目されている細胞表面に存在するガングリオシド類やextracellular matrix(ECM)構成分子群を抗原とするものが含まれているので、臨床研などとの共同研究により、それらの抗原分子の同定を行っている。昨年度は、1つのモノクロ-ナル抗体がフコ-スを含む、今まで知られていなかったガングリオシド分子を認識することが見いだされ、新しい分子の発見につながったが、本年度はこの新しい分子をはじめとするPCー12細胞のガングリオシド分子の機能と構造を研究するために、まず、特殊な系統のラットにPCー12細胞を注入し、増殖させた腫瘍を材料に、マス・スペクトルで構造を決定した。最近ようやく神経系でもその機能が注目されている分子に、extracellular matrix(ECM)構成分子群がある。培養海馬ニュ-ロンをPC12細胞表面抗原に対するモノクロ-ナル抗体で順次染色してみたところ、いくつかのモノクロ-ナル抗体は海馬ニュ-ロン細胞表面を認識したが、別のいくつかのモノクロ-ナル抗体は一見、ECMを染めているような蛍光顕微鏡像を得た。そこで、お茶の水女子大、林正男先生と共同研究を行い、これらの抗体でラット脳からとったECM画分のwestern blotを行ったところ、特異的に免疫染色されるバンドが得られ、大まかな分子量が算出された。この分子がどんな分子であるか同定中である。このように、従来からある生化学的手法で、これらの分子群を同定、精製することは、ガングリオシドやECMの神経系の発生・分化をはじめとする諸機能の研究の土台となるものであり、今後も種々の専門の研究者との共同研究を行い、我々のモノクロ-ナル抗体の抗原分子を順次明らかにしていく予定である。1.PC-12細胞そのものを抗原として細胞表面分子に対するモノクローナル抗体ライブラリーを得て、そのいくつかのモノクローナル抗体について、その性質を検討した。2.神経成長因子(NGF)で分化させたPC-12細胞を用いた抗体群では、培養ラット海馬ニューロンを認識するモノクローナル抗体がいくつか得られた。また別のモノクローナル抗体は、培養海馬細胞の細胞外マトリックス(ECM)を認識した。3.ECMを認識すると考えられるモノクローナル抗体を更に解析したところ、(2)この抗原はラットの海馬、大脳皮質、嗅脳などに分布すること、などが判明した。4.一方、脂溶性画分を抗原にしたELISA法により、ガングリオシドなど脂溶性画分に含まれるエピトープを認識するモノクローナル抗体群が得られた。これらのモノクローナル抗体の1つは、フコースを含む新しいタイプのガレグリオシド成分と反応することがわかり、新しい分子の発見につながった。5.この抗原の構造をさらに詳細に明らかにするために、PC-12細胞を特殊なラット体内で増殖させ、大きくなった腫瘍を材料に、多量の抗原を精製し、マススペクトルや2次元WMRで解析した。その構造はGal(α1-3)Gal(α1-4)Gal(β1-4)Gle(β1-1^1)Cevのglobosyl残基をもつことが決定された。6.これらのモノクローナル抗体ライブラリーを用いて、培養ラット海馬シナプス形成系におけるシナプス形成阻害のスクリーニングを行ない、いくつかのモノクローナル抗体がシナプス形成を阻害することが判明した。

細胞表面抗原に対するモノクロ-ナル抗体ライブラリ-は、未知のシナプス機能分子の発見に用いることができるばかりなく、ガン抗原の研究をはじめ、他の細胞表面機能分子の研究にも有用である。我々のモノクロ-ナル抗体ライブラリ-は、最近その神経系における機能が注目されている細胞表面に存在するガングリオシド類やextracellular matrix(ECM)構成分子群を抗原とするものが含まれているので、臨床研などとの共同研究により、それらの抗原分子の同定を行っている。昨年度は、1つのモノクロ-ナル抗体がフコ-スを含む、今まで知られていなかったガングリオシド分子を認識することが見いだされ、新しい分子の発見につながったが、本年度はこの新しい分子をはじめとするPCー12細胞のガングリオシド分子の機能と構造を研究するために、まず、特殊な系統のラットにPCー12細胞を注入し、増殖させた腫瘍を材料に、マス・スペクトルで構造を決定した。最近ようやく神経系でもその機能が注目されている分子に、extracellular matrix(ECM)構成分子群がある。培養海馬ニュ-ロンをPC12細胞表面抗原に対するモノクロ-ナル抗体で順次染色してみたところ、いくつかのモノクロ-ナル抗体は海馬ニュ-ロン細胞表面を認識したが、別のいくつかのモノクロ-ナル抗体は一見、ECMを染めているような蛍光顕微鏡像を得た。そこで、お茶の水女子大、林正男先生と共同研究を行い、これらの抗体でラット脳からとったECM画分のwestern blotを行ったところ、特異的に免疫染色されるバンドが得られ、大まかな分子量が算出された。この分子がどんな分子であるか同定中である。このように、従来からある生化学的手法で、これらの分子群を同定、精製することは、ガングリオシドやECMの神経系の発生・分化をはじめとする諸機能の研究の土台となるものであり、今後も種々の専門の研究者との共同研究を行い、我々のモノクロ-ナル抗体の抗原分子を順次明らかにしていく予定である。
タンパク質中のリン酸化部位およびO配糖体結合部位決定法の開発

標題の目的を達成するための、基礎研究として、β-脱離求核付加反応による修飾セリン、トレオニン残基の特異的な変換実験を、合成ホスホペプチド、サケ卵のシアログリコプロティン、リン酸化タンパク等に対して行ない、下記の知見を得た。1.β-脱離付加反応速度は、リン酸化セリン、O-グリコシル化セリン、O-グリコシル化セリン、Oーグリコシルトレンニン、リン酸化トレオニンの順に減少した。2.この反応速度は、修飾されたセリンあるいはトレオニン残基に隣接するアミノ酸により強く影響される。又これらが、カルボキシル末端あるいは、アミノ末端に位置するときは、全く反応しない。4.約7分子のホスホセリン残基を含む219残基のアミノ酸からなるリボフラビン結合蛋白にβ脱離、メチルメルカプタン付加反応を行った所、7-8分子のセリンの減少と同程度のS-メチルシステインの生成が認められた。5.対照として用いた修飾セリンを含まないリゾチ-ムも一部セリンが減少すること、シスチン残基も反応する等の問題点が生じた。6.シスチン残基以外の副反応としては、アルカリによるペプチドの切断(通常の条件では全ペプチド結合の0.3-0.5%)、リジンのε-アミノ基の付加によるリジノアラニンの生成、ホスホチロシンのリン酸エステルの一部切断、等が生じるが、位置決定には重要な問題ではない。以上の結果より、上記の事を考慮して実験条件を設定すれば、β-脱離付加反応を、リン酸やO-グリコシル糖の結合位置の決定に利用できることが明らかとなった。β-脱離反応を利用して、ペプチド中のリン酸化の位置、O-グリコシル化の位置を決定するための基礎実験として、脱離反応速度、求核付加速度について詳しく調べた。今回、この反応を調べる材料として、リン酸化セリンおよびスレオニンを含む蛍光性ペプチド、Gly-AA(PO_4)-Glu-NHCH_2・CH_2NH・Pyrを合成した。また、O-グリコシル糖タンパクとして、サケの卵より、ポリシアログリコプロテイン(PSGP)を精製した。試薬としては、1MNaBH_4-0.1MNaOH、1MCH_3SH-a43MNaOH、1MNa_2SO_3-0.12MNaOH、1MCH_3NH_2-0.1MNaOHの四種類を用いた。反応はすべて37°Cで行い、生成物をアミノ酸分析計とHPLCで追析した結果、リン酸化スレオニンは、セリンに比べ反応が起こりにくく約1/20であった。Oグリコシルスレオニンとセリンの差はごくわずかで、ホスホセリンより少し遅いだけ、約1/2であった。また、上記リン酸化ペプチドのカルボキシル側のアミノ酸、グルタミン酸をグリシン、セリンに換えると、脱離速度が大きく影響された。付加速度は、セリンからの中間体、アミノアクリル酸への付加は、CH_3SH>Na_2SO_3>CH_3NH_2>H_2、スレオニンからの中間性、アミノクロトン酸への付加は、Na_2SO_3>CH_3NH_2>CH_3SH>H_2であることを見つけた。このことは、置換セリン及び置換スレオニン残基を他のアミノ酸に誘導する場合、システィン酸の誘導体に導きやすいこと、今まで最もよく用いられているNaBH_4によるアラニンやα-アミノ酪酸への還元反応は、他の求核剤の付加に比べ遅い反応であること等を意味している。それ故、未知サンプルの分析に用いる場合、Na_2SO_3の付加が最適であり、この付加をNaBH_4存在下でO-グリコシル糖鎖に対して行えば、糖鎖は糖アルコールとして、糖が付加していたアミノ酸はスルホアミノ酸に誘導できること等を明らかにした。今まで、合成ホスホペプチドとサケ卵ポリシアログリコプロテインを用いて、修飾されたセリン、トレオニンを、他のアミノ酸に誘導する条件を調べて来た。

今年度は、この変換反応をタンパク質に行った場合、反応がうまく進行するかどうか、また、どのような副反応が生じるか等を明らかにした。また、これたの副反応が、リン酸基や糖鎖の結合位置の決定において、重大な問題となるかどうかも検討した。これらについて以下に記す。約7分子のホスホセリン残基を含む219残基のアミノ酸からなる卵白リボフラビン結合蛋白をそのまま、あるいは、還元カルボキシメチル化した後、あるいは過ギ酸酸化した後、βー脱離、メチルメルカプタン付加反応を行った所、3種類のサンプル共、約7ー8分子のセリンが減少した。Sーメチルシステインの生成量は、それぞれ、7.1,25,0.1となり、カルボキシメチルシステインもβー脱離付加反応が起こることが解った。対照実験として用いた卵白リゾチ-ム、卵白アルブミン(ホスホセリンを2分子含む)もSーメチルシステインが生成し、その量は反応条件を強くするに従い増加した。一部シスチン由来であり、シスチンのβ脱離付加反応をどうするかが問題となった。今の所、完全な解決法は見い出していない。ただ、アミノ酸配列が先に解っている場合には問題ではない。他の副反応としては、アルカリによるペプチド結合の切断(全ペプチド結合の約0.3ー0.5%)、リジンのΣーアミノ基の付加(リジノアラニンの生成により確認加納)、ホスホチロシンからのリン酸エステルの一部切断(大部分切断されない)、等が生じるが、これらの反応は、結合位置の決定には大きな妨害にはならない。以上より、これらの副反応が起ることを知っていれば、βー脱離付加反応は、リン酸やOーグリコシル糖の結合位置の決定に使用可能である。
各種サイトカインの段階的・連続的徐放による象牙質-歯髄複合体再生療法の検討

歯髄は進行した齲蝕や歯の破折により強い刺激を受けることがあり,それらの刺激が重篤であれば歯髄除去療法を受けることとなる.歯髄を除去された歯は感染や破折の危険性が著しく高まるため,本研究では重篤な炎症に陥った歯髄における歯髄組織や象牙質の再生療法を確立することを目的として研究を行った.その結果,象牙質及び歯髄の再生療法における成長因子(FGF-2およびBMP-2)や,ヒアルロン酸の有用性が示された.歯髄は進行した齲蝕や歯の破折により強い刺激を受けることがあり,それらの刺激が重篤であれば歯髄除去療法を受けることとなる.歯髄を除去された歯は感染や破折の危険性が著しく高まるため,本研究では重篤な炎症に陥った歯髄における歯髄組織や象牙質の再生療法を確立することを目的として研究を行った.その結果,象牙質及び歯髄の再生療法における成長因子(FGF-2およびBMP-2)や,ヒアルロン酸の有用性が示された.本年度は研究計画に基づき、1)in vitroおよび2)in vivoの両実験を行った。1.1断髄時の歯髄組織への熱刺激は歯髄に障害を与えることが報告されており、本研究の目的とする断髄後の象牙質-歯髄複合体再生療法確立のために必要な残存歯髄組織を壊死させる可能性がある。よって、浸潤麻酔下の虚血状態を想定した低栄養条件下での象牙芽細胞様細胞の熱耐性について研究した。象牙芽細胞様細胞は耐熱性を有し、熱刺激によりapoptosisに陥るものの生存細胞は象牙芽細胞の特徴を有すること、低栄養条件下では熱刺激の影響が増強することを報告した(Morotomi et al. : IADR, Miami, Florida,諸冨ら:日歯保存学会春季大会,札幌、他2報)。2.1これまでに我々はFGF-2徐放性ゼラチンハイドロゲル粒子により断髄部に象牙質-歯髄複合体様構造が誘導されることを報告しているが、断髄部全体にわたり硬組織が形成され理想的な形態ではなかった。よってゼラチンハイドロゲル粒子に含浸させるFGF-2の濃度を調整し、断髄部上面のみに硬組織を誘導させるためのFGF-2の至適濃度について報告した(Ishimatsu et al. : J Endod. 35, 858-865, 2009)。2.2これまでの研究でスキャホールドとして使用しているコラーゲンスポンジでは炎症細胞の浸潤が強く、これに変わりヒアルロン酸スポンジがスキャホールドとして適していることを発見し、報告した(Inuyama et al. : J Biomed Mater Res B Appl Biomater. 92B, 120-128, 2010)。本年度は,昨年度に行った研究をさらに発展させるための研究として,1)BMPsの石灰化組織形成誘導機構に関する研究,2)臨床応用を前提とした断髄時の刺激による歯髄組織への影響についての研究を遂行し,多くの知見を得ることができた.2.1)断髄の際には浸潤麻酔を用いるが,広く一般的に使用される局所麻酔薬には血管収縮剤が添加されており,歯髄が虚血状態に陥ることが報告されている.また,断髄時の回転切削器具使用により生じる発熱は,歯質切削時の歯髄への大きな刺激となることも報告されている.虚血状態と熱刺激が歯髄組織へ与える影響を調べるため,虚血状態を想定した低栄養条件下における熱刺激の,歯髄由来象牙芽細胞様細胞株(KN-3細胞)への影響を確認し,虚血状態においては熱刺激の影響が増大すること報告した(諸冨ら:第133回日本歯科保存学会学術大会,岐阜.Morotomi T et al.: J Endod, accepted in 2011).2.2)断髄時の熱刺激により歯髄が壊死すると,本研究により実現を目指す断髄後の残存歯髄組織より象牙質-歯髄複合体再生を誘導することが不可能となる.そのため,歯髄細胞の熱耐性を向上させ歯髄壊死を防ぐことを目的として,KN-3細胞に熱耐性を誘導するメカニズムについて研究し,熱ショック蛋白質の発現と細胞周期の停止を誘導することによる耐性向上誘導機構について報告した(諸冨ら:第132回日本歯科保存学会学術大会,熊本.福岡歯科大学学会総会,福岡.).
癌原遺伝子c-maf導入による自己免疫疾患の治療法の開発

自己免疫疾の発症にはT細胞サブセットのバランスが重要であるということが明らかにされつつある.その一方で,Maf群転写因子の一つc-Mafが,IL-4遺伝子の活性化を通じてT細胞サブセットをTh2細胞の誘導しているという報告がなされた.そこで,c-MafおよびMaf関連遺伝子(MafKなと)を利用してTh1/Th2の比を変化させ,自己免疫病モデルマウスの治療実験を行い,以下のような結果を得た.CD2,あるいはLCKの制御領域を利用して,c-MafをT細胞特異的に発現させるための構築を作成し,マウス受精卵に導入して,トランスジェニックマウスを作成した.このマウスにおいて,T細胞サブセットがTh2優位になっていることを示唆する血清学的な解析結果が得られている.また,このマウスは,8-10ヶ月以上の加齢によりリンパ腫を好発することも明らかになった.一方,転写活性化領域を欠失するMaf群転写因子であるMafKをc-Mafに対するドミナントネガティヴな分子として利用し,マウス個体においてc-Mafと同様にT細胞特異的に過剰発現させたところ,このマウスにおいてはT細胞の分化が抑制されるという結果が得られた.今後は,これらのトランスジーンを自己免疫疾患自然発症マウスへ導入して,疾患感受性の変化が起こりえるかを検討する.2)マウスにおけるc-maf遺伝子破壊実験.ジーンターゲッティングの手法を用いて,マウスにおけるc-maf遺伝子の破壊を行った.c-Maf欠損マウスは,多くが胎生後期で致死であり,レンズの形成異常を示した.T細胞の異常について今後解析を行う予定である.自己免疫疾の発症にはT細胞サブセットのバランスが重要であるということが明らかにされつつある.その一方で,Maf群転写因子の一つc-Mafが,IL-4遺伝子の活性化を通じてT細胞サブセットをTh2細胞の誘導しているという報告がなされた.そこで,c-MafおよびMaf関連遺伝子(MafKなと)を利用してTh1/Th2の比を変化させ,自己免疫病モデルマウスの治療実験を行い,以下のような結果を得た.CD2,あるいはLCKの制御領域を利用して,c-MafをT細胞特異的に発現させるための構築を作成し,マウス受精卵に導入して,トランスジェニックマウスを作成した.このマウスにおいて,T細胞サブセットがTh2優位になっていることを示唆する血清学的な解析結果が得られている.また,このマウスは,8-10ヶ月以上の加齢によりリンパ腫を好発することも明らかになった.一方,転写活性化領域を欠失するMaf群転写因子であるMafKをc-Mafに対するドミナントネガティヴな分子として利用し,マウス個体においてc-Mafと同様にT細胞特異的に過剰発現させたところ,このマウスにおいてはT細胞の分化が抑制されるという結果が得られた.今後は,これらのトランスジーンを自己免疫疾患自然発症マウスへ導入して,疾患感受性の変化が起こりえるかを検討する.2)マウスにおけるc-maf遺伝子破壊実験.ジーンターゲッティングの手法を用いて,マウスにおけるc-maf遺伝子の破壊を行った.c-Maf欠損マウスは,多くが胎生後期で致死であり,レンズの形成異常を示した.T細胞の異常について今後解析を行う予定である.(1)c-MafをT細胞特異的に発現するトランスジェニックマウスの作製:T細胞で特異的にc-Mafを発現させるために、下記の2種類の特異的プロモーターを用いたトランスジェニックマウスを作成した。1)T細胞分化の初期段階でc-mafトランスジーンを発現するマウスの作製2)T細胞の分化段階全体にわたってc-mafトランスジーンを発現するマウスの作製これらのマウスでは、導入されたトランスジーンが発現していることを確認した。(2)c-MafトランスジェニックマウスにおけるT細胞サブセット(Th1/Th2のサブセット比)の測定:申請者らは以前に、T細胞サブセット(Th1/Th2のサブセット比)はIFN-γ/IL-4のmRNA比率により測定できることを明らかにした。そこで、IFN-γおよびIL-4に対する特異的なプライマーを用いて、RT-PCR法によりそれらのmRNAの比率を定量した。また、免疫グロブリンのサブタイプ量をELISA法にて測定する事により、Th1/Th2のサブセット比を同様に推定できることが知られているので、トランスジーンを有するマウスと有さないマウスについて、IgG2aとIgG1の量を比較することによってサブセット比を測定した。その結果、トランスジェニックマウスでは、Th2のサブセットが優勢である傾向が見られた。自己免疫疾の発症にはT細胞サブセットのバランスが重要であるということが明らかにされつつある.その一方で,Maf群転写因子の一つc-Mafが,IL-4遺伝子の活性化を通じてT細胞サブセットをTh2細胞の誘導しているという報告がなされた.そこで,c-MafおよびMaf関連遺伝子(MafKなど)を利用してTh1/Th2の比を変化させ,自己免疫病モデルマウスの治療実験を行い,以下のような結果を得た.CD2.あるいはLCKの制御領域を利用して,c-MafをT細胞特異的に発現させるための構築を作成し,マウス受精卵に導入して,トランスジェニックマウスを作成した.このマウスにおいて,T細胞サブセットがTh2優位になっていることを示唆する血清学的な解析結果が得られている.

また,このマウスは,8-10ケ月以上の加齢によりリンパ腫を好発することも明らかになった.一方,転写活性化領域を欠失するMaf群転写因子であるMafKをc-Mafに対するドミナントネガティヴな分子として利用し,マウス個体においてc-Mafと同様にT細胞特異的に過剰発現させたところ,このマウスにおいてはT細胞の分化が抑制されるという結果が得られた.今後は,これらのトランスジーンを自己免疫疾患自然発症マウスへ導入して,疾患感受性の変化が起こりえるかを検討する.2)マウスにおけるc-maf遺伝子破壊実験.ジーンターゲッティングの手法を用いて,マウスにおけるc-maf遺伝子の破壊を行った.c-Maf欠損マウスは,多くが胎生後期で致死であり,レンズの形成異常を示した.T細胞の異常について今後解析を行う予定である.
行動ファイナンスに関する理論と実証

平成19年度におきましては、今回の研究課題であります「行動ファイナンスに関する理論と実証」に関し、研究最終年度としてとりまとめを行うべく、米国での理論と定型的事実を踏まえつつ、経済主体の行動様式や市場参加者の心理状態等が、我が国の金融市場においてどのように表出するのか、また標準ファイナンスのモデルが日本で米国と同様に機能するのかを焦点に、我が国のデータを用いて実証分析を丹念に行い、その結果を成果として発表すべく努力して参りました。本年度の主な成果といたしましては、マクロ経済変数と日本の株式市場を扱った研究を英国の学術誌に1本、また国内の学術誌に1本との形で、さらに日本の先物市場を題材とした研究を英国の学術誌に1本、それぞれ論文として発表いたしました。そのほか、関連する研究といたしまして、アセット・プライシング・モデルに関する研究結果も国内の雑誌に論文として公刊いたしましたが、そこでは、我が国における現実のデータを用いて、日本の状況を米国の状況と比較し、モデルの説明力の両国間での差異を明らかにいたしました。その他にも洋書の分担執筆を行うなど、その結果、平成19年度には論文として計5本、全研究期間3年間では関連研究も含め、計17本の論文公刊を行うことができました。中には、今後さらに深掘りしていく必要がある新たな視点を提供するものもあり、これらについては、今回の研究期間終了後も関連する研究テーマを設定し、さらに体系立った研究を行うべく、今後もより一層精進して参りたく考えております。平成17年度におきましては,米国での理論と定型的事実を踏まえつつ,我が国のデータを用いて,研究課題であります行動ファイナンスに関する実証分析を丹念に行って参りました。主な成果と致しましては,まず日本を含む米国,カナダ,英国他計7カ国の債券市場を対象に投資家の合理性を実証的に検証し,ほぼ全ての国で投資家が完全に合理的とはいえないとの結果を得ました。この研究は,論文としてTsuji(2005,AFL)で公表致しました。また,日本のオプション市場における投資家の反応を実証分析により調査したところ,Stein(1989)等による米国での先行研究と同様に,概して投資家の情報に対する過剰反応が,日本の市場でも検出されるといった結果も得ております。さらには,日本の投資家による予想データを分析し,短期においては,米国での先行研究であるSolt/Statman(1988)などとは異なり,投資家の予測が必ずしも単純な外挿によるものではないこと,また複合的に予想情報を用いれば,株式市場の方向性の予測にある程度有用であるといった結果を得ました。後2者については,現在論文の形にとりまとめているところであり,来年度以降に発表できればと考えております。その他関連研究や今後の予備的研究として,Tsuji(2005,JIMF他4本ほど学内外に論文としてとりまとめ発表いたしており,次年度以降もより興味深い成果が得られるよう鋭意努力して参りたく考えております。平成18年度におきましては,平成17年度に引き続き,米国での理論と定型的事実を踏まえつつ,経済主体の行動様式や市場参加者の心理状態等が,我が国の金融市場において,どのように表出するのかを解明すべく,我が国のデータを用いて,研究課題であります行動ファイナンスに関する実証分析を丹念に行って参りました。主な成果といたしましては,まず,日本のオプション市場における投資家の反応を実証分析により調査・吟味いたしましたところ,Stein(1989)等による米国での先行研究と同様に,概して投資家の情報に対する過剰反応が,日本の市場でも検出されるとの結果が得られました。本実証結果は,わが国で初めて提示されるものでありましたため,Tsuji(2006,AFL)にて論文として発表いたしました。また,日本の投資家による予想データを分析し,統計的に検証いたしましたところ,短期においては,米国での先行研究であるSolt/Statman(1988)などとは異なり,投資家の予測が必ずしも単純な外挿によるものではないこと,また複合的に予想情報を用いれば,株式市場の方向性の予測にとって,ある程度有用となりうるといった興味深い結果が得られましたため,これにつきましても,Tsuji(2006,AFL)にて論文として発表いたしました。その他にも論文発表を行い,平成18年度には論文として計6本の研究成果をあげることができました。また,関連研究にも順次着手いたしており,研究期間の最終年度であります次年度も,より興味深い成果を出すことができますよう,また最終年度としての効果的なとりまとめが行えますよう,より一層精進して参りたく考えております。

そのほか、関連する研究といたしまして、アセット・プライシング・モデルに関する研究結果も国内の雑誌に論文として公刊いたしましたが、そこでは、我が国における現実のデータを用いて、日本の状況を米国の状況と比較し、モデルの説明力の両国間での差異を明らかにいたしました。その他にも洋書の分担執筆を行うなど、その結果、平成19年度には論文として計5本、全研究期間3年間では関連研究も含め、計17本の論文公刊を行うことができました。中には、今後さらに深掘りしていく必要がある新たな視点を提供するものもあり、これらについては、今回の研究期間終了後も関連する研究テーマを設定し、さらに体系立った研究を行うべく、今後もより一層精進して参りたく考えております。
能動的触受容機構に基づいた電気刺激性ゲルアクチュエータによる仮想触感ディスプレイ

布地を撫でたときの手触りのような「質的情報」まで含めた触感を仮想現実としてディスプレイすることを目的とする。平成15年度は,能動的な触運動に応じたテクスチャ感・凹凸感・弾性感の触感呈示手法について研究を行った。研究実績の概要は次のようにまとめられる。1.時間周波数刺激合成によるテクスチャ感の呈示手法の開発前年度開発した高分子ゲルアクチュエータを用いた微小分布型振動子を用いて,触運動の速度,加速度に応じて,数十Hzの低周波成分と200Hz程度の高周波成分によって,それぞれ受容単位のFA I, FA IIを刺激し,布を撫でたときのような「ざらざら・さらさら・ふわふわ」などのテクスチャ感を合成することに成功した。2.超低周波振動による圧覚呈示手法の開発高分子ゲルアクチュエータを用いた微小分布型振動子を用いて,5Hz以下の超低周波成分によって,受容単位のSAIを刺激し,圧覚を惹起させる手法を提案し,その有効性を確認した。3.圧覚呈示を利用した凹凸感・弾性感の呈示手法の開発超低周波振動による圧覚呈示を利用して,2次元平面上に振動振幅を静的に定義した圧覚マップにより,触運動に応じた凹凸感の呈示に成功した。また,押し付け方向の触運動に対して,動的に圧覚を変化させることにより,素材の圧縮特性によって設定した弾性感を呈示することに成功した。4.触運動の能動性の認知的効果の検証全く同じ皮膚感覚刺激に対して,触運動の方向を変化させることによって,認知される触感を評価し,触運動の能動性が触感認知に大きな影響を及ぼすことを確認した。これにより,本研究の装着型デバイスおよび,触運動に応じた刺激生成手法の有効性を確認した。以上のように,2年間の研究により,本研究の目的である人の能動的な触運動に応じた触感ディスプレイを実現することができた。本研究ではこの問題の最大のボトルネックである手指への新しい機械インターフェースを開発し,能動的な触運動に応じた触感を呈示する手法を開発することをめざしている。平成14年度は,触運動可能な装着型繊毛ハードウェアの開発および触運動に応じた触感呈示手法について研究を行った。具体的には, 1.触運動可能な触感呈示機構の開発高分子ゲルアクチュエータを用いて手先に装着可能な軽量小型刺激発生デバイスを試作し,手先位置を測定して触運動に応じた刺激を呈示するシステムを開発した。このデバイスを用いて,駆動周波数による感覚応答特性を実験し,受容器の応答特性とのマッチングを行った。2.触運動に応じた刺激の呈示手法の提案と実験機械受容単位の応答特性を考慮し,速度・加速度に応答する受容器を効果的に刺激することで,触運動の速度,加速度に応じた触感を呈示する手法を提案し,触感評価実験により,自然な手触りを呈示できることを確認した。3.繊毛機構と共配置可能な触運動センサの開発アクチュエータの高分子ゲルをセンサとして利用するための要素研究を行い,分布配置したゲル膜から速度ベクトルを推定する触覚センサを開発し,触運動センサへの基盤を作った。4.触運動の観測実験と意図の抽出衣服を触る際の触運動の観察システムを構築し,素材や目的を変化させたときの触運動の違いを解析した。感覚・運動・環境・意図の特徴ネットワークモデルをファジィ推論を用いて構築し,意図の違いを抽出した。以上のように,平成15年度に研究を継続し,所期の研究目的を果たすための基盤を作ることができた。
液晶NMR法におけるキラル液晶系の利用と天然分子の絶対構造決定の開発

本研究では、キラル液晶NMR法について、実際の適用からその問題点の整理を行い汎用性を高めると共に、絶対構造決定法の提案を行うことが目的である。光学異性体で活性が異なるトリアゾール系化合物として、ウニコナゾール(I)およびジニコナゾール(II)が知られている。植物生長調節剤としてはS体が、殺菌剤としてはR体の方がはるかに強い作用を示す。これらについて、構造および配向の違いを明らかとし活性相関を調べる目的でキラル液晶NMR法の適用を行った。これらの光学異性体は、化学シフト異方性の差によって分離観測が可能であった(第40回NMR討論会(2001))。さらに、二次元NMRを利用して直接結合定数の測定を行い、異性体の構造や配向の違いを考察し、絶対構造決定の可能性を探った。得られた分子の配向は、I-SとII-Rでわずかながら9C-9Hと7C-7H結合に差が見られ、これらは配向主軸であるz'軸から見た場合、対称に位置していた。これは、7C-7Hの直接結合定数の符号が逆であることからも予想された結果であるが、IとIIの立体構造の違いに起因する配向性の差異を反映していると思われた。結論的には、著者らの提唱するMAS/NMAS液晶NMR法を適用することにより、絶対構造決定の可能性が期待できた。最後に、直接結合定数の測定により光学異性体の分離が可能となる例がいくつか認められたが、α-ピネンについて、絶対構造決定の可能性が高いことを確認し、現在絶対構造決定法として提案すべく準備を進めている(平成15年3月米国ENC学会発表予定)。トリアゾール系化合物であるウニコナゾールおよびジニコナゾールは矮小化活性および殺菌活性を有するが光学異性体で活性が異なり、植物生長調節剤としてはS体、また、殺菌剤としてはR体の方がはるかに強い作用を示すことが知られている。これらの光学異性体のNMRによる分離を行うため、キラル液晶溶媒系としてPBLG(Poly-γ-ben-zyl-L-glutamate)のリオトロピック液晶を利用してNMR測定を行なった。その結果、ウニコナゾール(R体/S体比=21/79)およびジニコナゾール(R/S比=85/15)について、C-13NMR信号の分離が観察されそれらの面積比は光学活性体の濃度比と一致した。これより、キラル液晶を用いることにより試料を化学変換することなく、簡便に光学純度(ee)の定量が行えることが確認できた。この他、PBLG液晶系であまり検討されていない直接結合定数の光学異性体による違いの検出を試みた。Het2DJ二次元測定の結果、両化合物とも、いくつかのC-13信号について、直接結合定数(D_<CH>)の違いを観測出来た。この観測値から配向パラメーターを求めると0.02程度とかなり小さいことが分かり、光学異性体間の差違も非常に小さかった。このような小さな配向パラメーターは用いたPBLG液晶の特徴と思われるので、別種の液晶系として光学活性なネマティック液晶系を検討した。市販のこの系統の液晶は、溶解度の点や溶質を溶かした際の相変化の程度が大きいことが問題であることが分かったが、現在、濃度条件や測定条件を種々検討して信号分離の実験を遂行中である。
変分量子モンテカルロ法による電子状態計算の応用

密度汎関数法をこえて電子相関をきちんと取り扱う第一原理的電子状態計算法の一つに、変分モンテカルロ法がある。固体への応用を考えた場合計算規模が大きくなりすぎるという間題はあるが、昨今の超並列計算機の進歩なども考えるとこれからの発展が期待される方法である。本研究ではこの変分モンテカルロ法の応用をめざし、具体的な方法論の開発を行った。変分モンテカルロ法で収束に要する計算時間は、擬ポテンシャルを使わない場合、原子番号の6乗程度でふえると言われるが、その原因となる数値誤差の多くは電子の1体エネルギー部分からくる。この一体部分は電子の運動エネルギーと電子一核間のクーロン・エネルギーから成り、電子相関には本来関係のない量である。そこで半ば解析的な計算によって非常に精密に求められるハートリー・フォック法のエネルギーを用い、そこからの偏差の形で変分モンテカルロ法エネルギーを求める表式を安式化した。この方法は原子番号が大きいほど有効である。メタン分子についての計算では、おなじステップ数の計算で統計誤差が従来の方法の20分の1程度に小さくなることが確かめられた。注目すべきことは、上の式を使ってエネルギーを評価してもプログラミングの手間や1ステップあたりの計算時間はまったく増えないという点である。このの方法はハートリー・フォック・エネルギーが精密に計算できるならば試行関数の形を選ばない。したがって交換相互作用項の総和の打ち切り誤差を無視するならば、周期系についても適用可能である。
高エストロゲンマウス内膜発癌過程におけるfos/jun遺伝子発現の経時的解析-ヒト若年性内膜癌モデルとして-

高エストロゲン状態に起因するマウス子宮内膜癌モデルを用いて、これまで、発癌過程や細胞増殖能の面から研究してきた。最近、PCR-SSCP法を用いて、ヒト内膜癌でしばしば認められるras遺伝子の活性化や癌抑制遺伝子p53の不活化に関して、上記マウス子宮内膜癌モデルで検討したところ、それらras群のやp53の関与が乏しいことが判明した。この結果は我々がヒト内膜癌材料を用いて検討した、癌抑制遺伝子p53の不活化の結果、即ち、ヒト内膜癌のうちp53の異常が関与しているのはER/PRが欠如あるいは乏しいものが多かった。したがって、p53の異常があるヒト内膜癌はエストロゲンの関与がなく癌化したか、または、癌化した後ホルモン依存性が喪失した、という結果に矛盾しないものと考えられた。また、発癌剤投与後、天然型エストロゲンであるE_1,E_2,E_3,の長期投与実験をしたところ、その発癌増強性はE_2>E_1>E_3の順であると考えられた。そこで、エストロゲン誘導遺伝子であるfos/junの解析では、去勢マウスにおいて、天然型エストロゲンであるE_1,E_2,E_3投与した。投与後1時間後で既にmRNA過剰発現が見られ、Fos/Jun蛋白合成も開始されていた。持続投与2週間でもfos/jun mRNA過剰発現が見られ、Fos/Jun蛋白合成も亢進していた。RT-PCR法による半定量解析ではfos/junともにE_2>E_1>E_3の順であった。以上の結果から、高エストロゲン状態に起因するマウス子宮内膜癌はヒトにおける比較的若干発生の子宮体癌に形態的にも遺伝子レベルでも類似するものと考えられる。現在、日本でも食餌や生活様式の欧米化に伴い、増加している若年発生の子宮体癌の発生過程の解明や発生予防に今回の結果が寄与できるものと考えている。
Ｓｃｈｕｂｅｒｔ加群の構造の研究

Schubert多項式の性質について、Kraskiewicz-Pragacz加群を用いた表現論的なアプローチによる研究を行った。本年度は、skew divided difference operatorとSchubert多項式についてのKirillovによる正値性の予想を主な目標として、Kraskiewicz-Pragacz加群やSamによるこれのdouble Schubert多項式での類似物などを使って研究を行ったが、よい成果が得られなかった。昨年度までの研究で得られた成果について、国内外の学会やセミナーに幅広く参加し、研究発表を行った。28年度が最終年度であるため、記入しない。申請書にも記した通り、Schubert多項式とKraskiewicz-Pragacz加群についての研究を行ってきた(申請書に記した課題名では「Schubert加群の研究」を行うとなっているが、これはKraskiewicz-Pragacz加群と同じものである:Schubert加群という用語はすでに関連分野で他の概念を指す言葉として使われていることがわかったので、加群を定義した2人の名前をとってKraskiewicz-Pragacz加群という用語をあてることにした)。得られた結果の1つは、KP加群に関連するある最高ウエイト圏がRingel双対性についてよい性質をもつというものである。大雑把にいえば、KP加群に「分解」できるような加群全体の圏を考えると。その上にある種の対称性がある、ということである。また、KP加群のテンソル積のうち特殊な場合について、その加群のKP filtration(KP加群への「分解」)を具体的に構成することもできた。これらの結果が、Schubert多項式の組合せ論についていままでわかっていなかった新しい結果を導くのではないかと期待される。また、韓国のKAISTで開催された国際学会International Conference on Formal Power Series and Algebraic Combinatorics (FPSAC 2016)や、海外の大学でのセミナーなどで、このテーマについて今までわかっていたことを発表し、海外の研究者と意見交換をして研究対象に対する見識を深めることができた。申請時に目標としていた問題の1つである、KP加群のテンソル積がKP加群によるfiltrationを持つかという問題は、当初は幾何的な道具に頼らないと解決できないであろうと思われた(問題の肯定的な解決はSchubert多項式の積の正値性を導き、一方この正値性の証明は今まで幾何的な道具を使うものしか知られていなかったため)が、最高ウエイト圏の理論を用いることにより代数的に解決することができた。また、KP加群とそれに関連して定義された最高ウエイト圏について新たな良い性質(Ringel双対の計算、Pieri公式に対応するfiltrationの構成)も得ることができた。目標としていたもう1つの問題である、Schubert多項式の積の構造定数(一般化Littlewood-Richardson係数)の組合せ論的表示を求める問題については、Kashiwara crystalの理論を用いたアプローチを考えている。量子群の場合でのKP加群のq-類似が作れることが今年度の研究でわかったので、それと結晶基底の理論(の類似?)を用いることでKP加群のテンソル積と組合せ的な対象が結びつくのではないかと考えている。いままでの研究で得られたKP加群に関する結果が、Schubert多項式の組合せ論における新たな結果を導くのか、という問題は興味深い問題である。また、上述の通り、一般化LR係数の問題についても新たな観察が得られているので、この問題にもアプローチしてゆく。2年目も国内や国外の研究集会に積極的に参加し、自身の研究発表、および関連分野の研究者との意見交換をすすめてゆく。
軟質口蓋義歯は摂食・嚥下に快適か?

口蓋粘膜には、多くの感覚受容器が存在する。口蓋粘膜の機械的感覚は、摂食・嚥下において、舌と協調して食塊の大きさや性状のセンサーとして重要な役割を担っている。そこで、我々は、口蓋を被覆しても義歯装着者がより快適に摂食・嚥下を行える義歯を探求することを目的に研究を行った。義歯により口蓋の感覚受容器を遮断することで摂食・嚥下機能に及ぼす影響を明らかにするため、口蓋被覆による嚥下時の舌圧の影響、口蓋被覆と飲み難さの関係、被覆の有無と食品認知の関係および義歯床の口蓋部表面形態と食品認知の関係について研究し分析を行った。また、口腔内環境の変化がそれに影響を及ぼすかを明らかにするため、口蓋形態や口腔粘膜の粘弾性につても検討した。これらの結果より、嚥下時の舌圧においては被覆の有無で変化は認めないこと、口蓋の被覆によって飲み難さを感じるがその度合いには個人差があること、義歯床の口蓋部表面形態は食品認知能に影響を及ぼすこと、加齢により粘膜の性質が異なること、口蓋形態には影響を受けないことが解明された。研究結果を論文にまとめ紙上発表した。このような観点から、以前は顎堤の状態が良好で口蓋部を開放した義歯の設計が可能な患者には無口蓋義歯を製作することもあった。しかし、近年の無歯顎者は、歯周病で歯を喪失した者が多く、顎堤が劣型で無口蓋義歯の設計が難しいことが多い。よって、今日では義歯の支持や維持の観点から義歯による口蓋粘膜の広範囲の被覆が避けられない場合が多いのが現状である。そこで、我々は、口蓋を被覆しても義歯装着者がより快適に摂食・嚥下を行える義歯を探求することを目的に、研究を行っている。今年度は、口蓋を被覆し機械的感覚を遮断した状態が摂食・嚥下に及ぼす影響を把握するため、「被覆の有無と食品認知の関係」「義歯床の口蓋部表面形態と食品認知の関係」「口蓋被覆による嚥下時の舌圧の影響」「口蓋被覆と飲み難さの関係」を明らかにした。これらの結果より、口蓋粘膜を被覆し機械的感覚を遮断することで、食品認知に対しては、主観的・客観的評価のどちらにおいても低下すること、義歯床の口蓋部表面形態は食品認知能に影響を及ぼすこと、嚥下時の舌圧においては被覆の有無で変化は認めないこと、口蓋の被覆によって飲み難さを感じるがその度合いには個人差があることが分かった。これらは、専門学会にて発表し報告した。来年度は、これらの研究結果を紙上発表し、さらに研究を発展させる所存である。
３Dプリンタを用いたシンチレーション式放射線検出器製造の検討

光造形方式の3Dプリンタで放射線計測用シンチレータを造形する手法の開発を行った。この方式の3Dプリンタでは造形材としてUV硬化樹脂が用いられる。シンチレータとして動作させるために必要な素材の選定と最適な配合比を決定した。また、試作したシンチレータを用いた線源測定の結果、市販のプラスチックシンチレータと比較しても十分な性能があることを確認した。さらに、実際に3Dプリンタで開発したUV硬化樹脂を造形し、造形したものがシンチレータとして動作することも確認した。市販品との比較の結果、同等の性能を示すこともわかった。3Dプリンタを用いた放射線検出用シンチレータ作成を目標として、以下の開発を行った。まず、3Dプリンタに用いられる造形剤はUV硬化樹脂である。本年度は3DプリンタMiiCraftを導入し、純正のUV硬化樹脂に発光剤と波長変換剤を溶解させ、それを用いた造形物がシンチレータとして動作するか確認を行った。使用した発光剤および波長変換剤は液体シンチレータによく用いられる、PPOおよびDMPOPOPを採用した。MiiCraft純正のUV硬化樹脂は高めの粘度に調整されているため、PPOおよびDMPOPOPを均一に混合する方法を検討した。UV硬化樹脂およびPPOの両方はエタノールによく溶けるため、一度PPOをエタノールに溶解させた後に、UV硬化樹脂と混合し、よく撹拌することで上記を達成した。この改良UV硬化樹脂を用いて、MiiCraftによる造形を行い、シンチレータを作成した。作成したシンチレータは、光電子増倍管とオプティカルグリスで接続し、ベータ線およびガンマ線で照射することで得られる波高スペクトルを測定し、性能を評価した。その結果、線源の有無によって、明らかに発光している事が確認された。しかし、DMPOPOPはエタノール、UV硬化樹脂にも微量しか溶解しなかったためか、波長変換剤の有無による性能の差は限定的であった。また、ガンマ線源にはCo-60およびCs-137の2種類を用いたが、ガンマ線エネルギーの高いCo-60の方が高い波高が得られており、エネルギーに依存した発光量となっていることも確認した。ただし、いずれも明確なコンプトン端は観測されなかった。これは、作成したシンチレータの減衰長が約2cmと短いためと考えられる。次年度は、純正のUV硬化樹脂ではなく、透明度が高く、放射線のエネルギーを効率的に受けられるパイ電子の多いUV硬化樹脂を新たに開発することを目標とする。放射線計測分野においては、しばしば独自の形状や構造の検出器が必要となることがあり、加工が容易なプラスチックシンチレータが広く用いられている。近年3Dプリンタの普及に伴い、複雑な形状の造形物を高精度に作成できるようになってきた。もし3Dプリンタの造形物としてシンチレータが得られれば、放射線計測分野において非常に有用である。そこで我々は、市販の3Dプリンタで造形可能な、シンチレーション光を発するUV硬化樹脂の開発を目的とした。放射線との相互作用によって励起されやすいベース樹脂として、試行錯誤の上、M-211B(東亞合成)を選択した。また、シンチレーション光を発する薬剤およびその光を光検出器の感度の良い領域に波長変換する薬剤として、それぞれPPOとbis-MSBを採用した。これらは伝統的にシンチレータに用いられるものである。最後に光重合開始剤として、PPOおよびbis-MSBの発光スペクトルと吸収波長の重複しないIrgacure TPO(チバ・ジャパン)を選択した。次に、ベータ線源を用いた発光量テストを通して、上記の配合比の決定を行った。その結果、PPOおよびbis-MSBは飽和濃度近くまで溶解させ、Irgacure TPOは0.05wt%以下に保つ必要があることがわかった。これらの配合比で得られた樹脂を、3DプリンタARM10で造形した容器に注ぎ、市販シンチレータと同じ形状のシンチレータを作成して、両者の比較を行った。実験では、ガンマ線、ベータ線源を用いた計測を行った。その結果から、両者はほぼ同等の性能を示す事が明らかとなった。最後に、これらの配合比で作成したUV硬化樹脂を光造形式3Dプリンタ(MiiCraft:システムクリエイト)で造形したところ、自由な形状のシンチレータが作成できることもわかった。良い成果を迅速に出すため、初年度から3Dプリンタを購入する方針に変更した。そのため、3Dプリンタによるシンチレータの造形まで達成することができた。しかしながら、純正のUV硬化樹脂を用いることの限界も認識できたため、次年度以降はゼロから独自にUV硬化樹脂を開発する方向に研究を展開する。これらを総合的に考えると、予定より早く進んだ部分と抽出された問題を解決する部分で相殺され、おおむね当初計画通り、2年間で研究が完了するペースになっていると言える。放射線計測、原子核物理先述の通り、純正のUV硬化樹脂を用いた場合、減衰長が短く、シンチレータとして用いるのには限界があることがわかった。

今後は、東亞合成株式会社のアロニックスなどのうち透明度が高い物をベースにゼロから3Dプリンタ用のUV硬化樹脂を開発する。また、純正のUV硬化樹脂はアクリル系であり、パイ電子の少ない構造であった。シンチレータとして用いる場合、パイ電子が多く含まれる溶媒が有利である。アロニックスシリーズの中には、ベンゼン環を多く含むUV硬化樹脂も存在しており、昨年度までの結果を大きく改善できる可能性もある。光開始剤や粘度調整剤の組み合わせも最適化し、研究期間終了までにシンチレータとして用いることのできるUV硬化樹脂の開発を行う予定である。概ね研究計画に従った研究費の執行を行った。3Dプリンタを前倒しして購入したが、液体シンチレータの容器を作成する計画を削除することで対応ができた。また、削除した研究は補助的な内容であったため、これによって想定される成果に大きな影響が生じることはない。次年度は、ゼロからUV硬化樹脂を開発する方針に変更したため、様々な種類の樹脂や光開始剤、粘度調整剤を選別する必要がある。その購入に充てる。学会発表前なので、詳しい情報は未記載。発表後に追記予定。
運動による腸管免疫の変化：抗菌ペプチドdefensinと腸内細菌叢の関係

本研究の目的は、どのような運動が抗菌ペプチドα-defensin(マウスにおけるcryptdin)と腸内細菌叢を変化させるか、腸内細菌叢の変化がα-defensinの変化に関与するかを検討することである.16週間の自発運動において、小腸のcryptdin-4の発現の低下が認められた.一方で、食物繊維負荷では、cryptdin-4の発現に影響は認められなかった。腸内細菌叢の変化は、運動や食物繊維の両方で、差異が認められた。しかしながら、その変化はcryptdin-4の発現に、関係性は認められなかった。近年,腸内細菌叢の変化は代謝や内分泌,免疫など全身に影響を与えることが知られてきた。本研究の目的は、運動によって、腸内細菌叢・抗菌ペプチドであるdefensinが変動するかについて検討することである。今年度は、低強度運動でありストレスが少ないとされる自発性運動を用い、マウス(Balb/c雄性)糞便中の腸内細菌叢が変化しうるかを検討するために、経時的にサンプルを採取した。実験は個別飼育を行い運動群の自発運動にはランニングホイールを用いた。これらの運動量は全て回転数で記録した。その結果、実験開始から16週間後の運動群の糞便は、非運動群と比較して全菌種に対するLactobacillales目群の割合が高かった。また運動群の16週間後のBacteroides群の割合は4週間後のものと比較して有意に低下していた。運動群と非運動群の比較においても、12週間後と16週間後の運動群のBacteroides群は非運動群のものの割合よりも少なかった。以上のことから自発性運動はマウス糞便における腸内細菌叢を変化させるということが確認された。本研究は、運動による腸内細菌叢の変化と抗菌ペプチドであるdefensinの変化について検討することである。今年度は、昨年度に腸内細菌叢の変化を検出したモデル(対象:Balb/c雄性マウス介入方法:自発性運動16週間)を用いて、大腸のdefensinの発現を検討した。その結果、defensinの一種であるcryptdinの大腸における発現が運動群で有意に増加していた。一方でcryptdinは炎症性マーカーに影響を与えることから、TNF-αの発現を検討したが、両群間に有意な差は認められなかった。以上のことから、自発性運動によって腸内細菌叢の変化とcryptdinの増加が生じることが確認された。研究の目的である腸内細菌叢の変化とdefensinの変化について検討することができた。当初計画の詳細とは、異なる点はあるものの、研究の目的から考えれば有用な結果が得られていると考えている。本研究結果をもとにして、次年度に両者の関係性を明らかにする実験を行う予定である。近年、腸内細菌の状態が身体の健康に影響することはよく知られている。しかし、身体活動(運動)が腸内細菌叢にどのような影響を与えるかは明らかではない。また、抗菌ペプチドは外来菌の除菌メカニズムの中心的役割や腸内の恒常性を保つ役割を持つ。腸内環境と腸内細菌の変化は密接に関係しているため、運動時の腸内環境は健康(=コンディション)を左右すると言える。本研究の目的は、自発運動による腸内細菌叢の変化と抗菌ペプチドであるdefensinの変化について検討することである。今年度は、これまでに行った腸内細菌叢のサンプルを次世代シークエンサーの結果による菌叢解析とKEGG pathwayの予測を行うことが出来、腸内細菌叢の変化を更に詳細に調査することが出来た。運動量とある菌種に正の相関関係が認められたことから、運動量が多いほどこの菌種が増加する可能性を示唆した。また、代謝においては運動によるエネルギー消費がTCAサイクルで増加することなどが、腸内細菌そのものの代謝機構からも明らかになり、宿主である生体の代謝に運動による腸内細菌の変化が関与することが示唆された。一方で、食物繊維の投与による検討を行った。その結果、運動による腸内細菌の変化には再現性があることが確認された。また、食物繊維の投与によって腸内細菌叢そのものに大きな影響は及ぼさないものの、腸内環境を整えることによって、運動による種々の効果を助ける働きをすることを示唆した。所属先の変更に伴い、実験環境が大きく変わり当初の予定通りには進まなかった。しかし、長期間の自発運動における腸内細菌叢の変化を確認することができた。これは平成27年度の当初計画の一部を遂行することとなった。また、DSS(Dextran Sulfate Sodium Salt)腸炎改善を報告している先行研究と同様の運動プロトコルにて、腸内細菌叢の変化及びDSS腸炎の改善度を検討したが、DSS腸炎の改善が認められなかった。よって、DSS腸炎改善指標とした免疫パラメータと腸内細菌叢の関連性を検討するには難しいことが確認されたため、異なる方法を検討したい。

また、次年度は腸内のdefensinの発現について検討を行うことで、腸内細菌叢との関連の考察を深めたい。次年度は、当初計画にもあった抗菌剤を使用した実験を行う。抗菌剤を利用することによって、腸内細菌叢の変化なしにはdefensinも変化しないという仮説の検証を行う。同時に、運動による腸内細菌叢の変化という点では、先行研究も少ないため菌種の特定ができるような方法も考えたい。運動免疫学本研究の目的である、運動による腸内細菌叢の変化は確認できたものの、期間・強度についてはまだ検討の余地が残る。また、defensinを含めた免疫パラメータとの関連については考察されていない。腸内細菌叢についても、菌種の同定や、菌の存在そのものについても検討していきたい。次年度は、上記のことを中心にした2点について検討を行う。1既存のサンプルを用いて、運動によって変動した菌種の同定を行う。2運動によって腸内細菌叢が変化した個体の腸において、既存の免疫パラメータを測定し、defensinと腸内細菌叢の関係について探る。腸内細菌叢の解析において、T-RELP解析に予定金額よりも多額の予算を使用しなければならない。交付金額内で本科研費課題を遂行するためには、実験条件の精査やサンプル数について吟味する必要があった。以上のことから、今年度の支出はできるだけ抑えることで次年度の研究予算として使用することとした。本研究では、所属先に実験施設がないことから、実験を行ったサンプル解析を委託した。また、実際に実験を行うにあたり、以前の所属先にて作業を行う必要があったため、実験計画が当初予定していたものと違うことが大きく影響している。それに伴い、研究計画も平成27年度に行うものを前倒しで行うことにした。よって、次年度使用額が生じた。次年度の交付金と合わせて、サンプル解析費として使用する予定である。翌年度との助成金と合わせて、サンプル解析にかかる消耗品・委託費の一部として使用する予定である。