hpprc/llmjp-kaken huggingface dataset:
悪臭計測エキスパートシステムの開発と環境教育への応用

匂いや味を計測・評価できる化学センサの研究開発が進められているが、いまだに実用化されていない。我々は、半導体ガスセンサを複合化した化学センサシステムを開発して、基礎的な研究を行ってきた。科学研究費助成によって、悪臭計測エキスパートシステムを設計して、実用機第一号を製作した。この第一号機を用いて、悪臭の原臭化合物の識別を検討した。まず、化学物質の匂い識別を試みる目的で、アンモニア、硫黄化合物およびアルコールに選択的に応答を示す半導体ガスセンサを複数種集合して、そのセンサ応答データをパターン認識法を用いて解析し、悪臭を発する混合ガス試料を識別するシステムを構築した。このシステムを実用化するために、悪臭計測エキスパートシステムを構築した。悪臭を発生する物質について、単一ガス物質、および二成分混合系のガス試料を識別できる悪臭計測システムとして、ほぼ実用化にめどをつけることができた。本研究は、従来の人間による官能試験とは異なり、この作業をコンピュータ支援のもとで代役できるシステムの可能性を示したことは意義深いものと思われる。本研究の成果を環境教育的な立場で、教育現場に適応して行きたい。複数種の半導体ガスセンサを集合させたシステムを作り,そのセンサ応答を計測し,それらのデータをパターン認識法を用いて解析することにより,化学物質の中でも悪臭の識別を試みる研究を進めている。本研究ポイントは,悪臭を発する化学物質のガスに対する識別をコンピュータ支援のもとでシステム的に実施しようとするものである。現在,悪臭の検出と識別は環境計量士等による官能試験に頼っており,機器測定は補助的な役割しか果していない。申請者らは,パターン認識法を用いた複合ガスセンサシステムによる化学物質の匂いの自動認識に関する研究を発表した。この報告では,開発した匂いセンサシステムの紹介,化学物質の匂いの記述,およびセンサデータのパターン認識法を用いたデータ解析に重きを置いた。サンプリング工程管理の立場から,センサ応答における同時計測データの精度管理の研究についても,基礎的でオリジナルな成果を報告した。さらに,本システムの試作機により,コンピュータ支援による悪臭化合物の多次元データの同時計測とパターン認識法(ポテンシャル関数法など)に関して、その元となる悪臭化合物のパターンベクトル(特性値)の再現性に関する基礎的研究を行なう一方,実用化第1号機の設計を完成し,設備費を投入して実用試作機を製作した。これを用いて,悪臭の原臭化合物の識別データを構築している。さらに,コンピュータ支援によるシステム化においてモデル構築を検討中である。まず、科学物質の匂い識別を試みる目的で、アンモニア、硫黄化合物およびアルコールに選択的に応答を示す半導体ガスセンサを複数種集合して、そのセンサ応答データをパターン認識法を用いて解析し、悪臭を発する混合ガス試料を識別するシステムを構築した。
骨粗鬆症を標的とする組織特異的プロトンポンプATPase阻害薬の探索

プロトン輸送ATPaseの駆動機構を明らかにすることを目的にF型ATPaseをモデルとして一分子観察を中心とした解析を行った。解析は回転子のサブユニットと固定子のサブユニットの相互作用、及び回転の途中に見られる秒単位の休止に着目し、熱力学的解析を行った。その結果、サブユニットの効率的な回転には、サブユニット間の適切な相互作用が重要であることが示唆された。また、休止状態は連続して回転するときとは異なるエネルギー状態にあることを明らかにした。本年度はプロトン輸送ATPaseの駆動機構を明らかにすることを目的にF-ATPaseをモテルとして一分子観察を中心とした解析を行った。F-ATPaseのF_1部分では、γサブユニットが触媒活性を持つβサブユニットと相互作用し、ATPの合成・分解と分子の回転を共役させている。本年度は、大腸菌F_1部分のγサブユニットの回転を観察し、熱力学的に解析した。さらに、γ-βサブユニット間の相互作用に重要な役割を果たしていると考えられるアミノ酸残基に変異を導入し、回転を観察した。γサブユニットは120°のステップを示しながら回転し、各ステップの間で野生型は平均0.2ms停止した。停止している間にATPが加水分解され、120°回転している部分で生成物の解離とATPの結合が起きると考えられる。熱力学的には、野生型の回転は停止部分と回転部分がほぼ同じ活性化エネルギーを持つことを明らかにした。この結果により、F_1の各反応段階では遷移状態へ移行する際の活性化エネルギーが低く一定に保たれており、γサブユニットは効率的に回転していることが示唆された。また、γサブユニットのMet23残基をLysに置換したF_1の回転は、野生型と比較して停止部分で活性化エネルギー、エンタルピー、エントロピーのいずれもが上昇した。さらに、第二の変異としてβサブユニットのGlu381をAspに置換すると、F_1の停止時間と回転速度は野生型と同等に回復した。すなわち、γMet23Lys変異により停止部分で遷移状態への移行を妨げる新たな結合がγ23LysとβE381の間で形成され、回転が阻害されたと推定された。したがって、γサブユニットの効率的な回転には、γ-βサブユニット間の適切な相互作用が重要と考えられる。研究成果はJournal of Biological Chemistry(2009,284,22401-22410)にて報告した。本年度はプロトン輸送ArPaseの駆動機構を明らかにすることを目的にF-ArPaseをモデルとして一分子観察を中心とした解析を行った。F-ArPaseのF_1部分はγサブユニットが触媒活性を持つβサブユニットと相互作用し、Arpの合成・分解と分子の回転を共役させている。これまでに、F_1部分の回転の途中には秒単位の休止が存在することが示唆されていた。本年度は休止状態を定量的に評価し、メカニズムを解析した。観察時間の延長により、F_1は約1秒ごとに回転と停止を繰り返すことを明らかにした。連続回転している時は毎秒約500回転の高速で回転した。休止時間を含めた平均速度は毎秒約160回転であり、ATPase活性から予想される回転速度と一致した。したがって、秒単位の休止によってATPの加水分解は60%以上阻害されることが明らかになった。さらに、内因性の阻害因子であるεサブユニットの添加により、連続回転時間は変化せず休止時間は3倍に増加した。また、連続回転している時の回転速度は約50%低下した。このことから、εサブユニットは回転速度を低下させるとともに、休止を延長させることによって、F1によるATPの加水分解を抑制することが示唆された。さらに、休止について熱力学的解析を行い、休止状態は連続して回転するときとは異なるエネルギー状態にあることを明らかにした。破骨細胞におけるプロトンポンプATPaseも共通するメカニズムを有する可能性が考えられる。研究成果はJournal of Biological Chemistry (2010, 285, 42058-42067)にて報告した。
磁気浮上型フィンの非線形共振を利用した振動式混合装置の開発

物質生産プロセスにおける液体-液体,液体-粉体の混合工程の高効率化をはかることを目的に,非線形共振を利用した振動式混合装置の開発を行った.本研究で開発した振動式混合装置は,円筒型槽拌槽内で,外部の周期変動磁場により磁気励振される磁気浮上攪拌フィンの往復運動を利用し,高効率に混合を行うものである.試作機の製作・実験,各種の数値解析を実施し,本研究で開発した振動型混合装置の有効性を確認することができた.物質生産プロセスにおける液体-液体,液体-粉体の混合工程の高効率化をはかることを目的に,非線形共振を利用した振動式混合装置の開発を行った.本研究で開発した振動式混合装置は,円筒型槽拌槽内で,外部の周期変動磁場により磁気励振される磁気浮上攪拌フィンの往復運動を利用し,高効率に混合を行うものである.試作機の製作・実験,各種の数値解析を実施し,本研究で開発した振動型混合装置の有効性を確認することができた.本研究は,液体と液体,あるいは液体と粉体の混合・攪拌工程の効率化をはかるため,攪拌槽内で往復運動する攪拌フィンを利用した振動型混合装置の開発を行うことを目的とする.本研究で使用する攪拌フィンは,磁気反発力により攪拌槽内で浮上し,外部からの周期変動する磁場を励振源として往復運動を行う.磁気浮上攪拌フィンの励振方法として,攪拌槽外に設置した永久磁石の周期運動を利用する簡単な機構を採用した.本年度の研究では,液体中で振動する攪拌フィンの減衰能を把握するため,位相法による減衰能同定実験を実施した.この結果,液中で振動する攪拌フィンの減衰能は振動数に依存して大きく変化することが確認できた.次に,振動型混合装置を設計・製作し,攪拌フィンの振動特性を確認するための基礎実験を行った.その結果,高振動数域では,フィン周囲の流体から作用する減衰力が急激に小さくなるため,攪拌フィンの大振幅振動が実現できた.さらに,基礎実験の結果を踏まえシューティング法による攪拌フィンの運動の数値解析を実施した.その結果,定性的に数値計算結果と実験結果は,定性的にほぼ一致することを確認した.実験及び解析の結果から,液中で振動する攪拌フィンは,共振振動数より高振動数域において大振幅の振動を容易に実現できることが確認できた.このフィンの振動特性は,高効率攪拌装置の開発及び実用化において有効に利用できるものである.さらに,本研究で試作した混合装置は,外部励振用磁石の駆動機構にスライダークランク機構を採用した.この駆動機構の不つり合い慣性力に起因した振動が混合装置フレーム部に発生する.その対策として,その有害振動を除去する振動低減方法を開発した.この振動低減装置の開発により振動式混合装置の高速運転が可能となった,本研究は,液体と液体,あるいは液体と粉体の混合・攪拌工程の効率化をはかるため,攪拌槽内で往復運動する攪拌フィンを利用した振動型混合装置の開発を行うことを目的とする.本研究で使用する攪拌フィンは,磁気反発力により攪拌槽内で浮上し,外部からの周期変動する磁場を励振源として往復運動を行うものである.本年度の研究では,混合装置の実用化を実現するため,磁気浮上攪拌フィンの励振方法として,攪拌槽外に設置した永久磁石の周期運動を利用する簡単な機構へと改良した.また,攪拌フィンの磁気浮上機構も改良を加え,実際に混合装置を試作し基礎実験を実施した.実験では,非線形共振を利用して,水中の攪拌フィンを大振幅で振動させることが可能となった.さらに,昨年度の研究に引き続いて,液体中で振動する攪拌フィンの減衰能を把握するため,位相法による減衰能同定実験を実施した.この結果,液中で振動する攪拌フィンの減衰能と攪拌フィンの振動数の関係を明らかにすることができた.また,本研究で採用している振動型混合装置における振動フィンによる攪拌メカニズムを明らかにするため粒子法(SPH法)の計算理論に基づくプログラムを開発した.また,開発途中であるが,攪拌槽内で振動するフィンによるフィン周辺流体の運動の数値シミュレーションを実施することができた.今後このプログラムを使用することにより,本振動型混合装置の振動フィンによる攪拌メカニズムを解明する見通しを得ることができた.さらに,本研究で試作した混合装置は,外部励振用磁石の駆動機構にスライダークランク機構を採用している.この駆動機構の不つり合い慣性力に起因した有害な振動に対する対策として,前年度試作した振動低減装置の改良を行った.この振動低減装置の開発により振動式混合装置の振動低減でき,次年度の研究では高振動域での攪拌装置の運転が可能となった.本研究は,液体と液体,あるいは液体と粉体の混合・攪拌の高効率化をはかるため,攪拌槽内で往復運動する攪拌フィンを利用した振動型混合装置の開発を行うことを目的とする.本研究で使用する攪拌フィンは,磁気反発力により攪拌槽内で浮上し,外部周期変動磁場により励振され往復運動を行う.昨年度までの研究で,攪拌フィンの励振機構,及びその励振機構の運動による有害なフレーム振動の低減法について有効な成果を得ることができた.本年度の研究では,本研究で開発する振動型混合装置の実用化をはかるための攪拌槽及び攪拌フィンの仕様の改良を試みた.

特に効率的に攪拌を実現のためには複数個の攪拌フィンを直列に連結することが有効である.しかしながら,このような構造の攪拌フィンを使用した場合,攪拌フィン質量の増加に伴う攪拌フィン振動系の固有振動数の低下,すなわち共振振動数の低下が問題となる.このため,本年度の研究では,高振動数域で攪拌フィンを共振させ,かつ効率的に攪拌を行うため,独立ユニット型の攪拌槽を使用し,それを複数個直列に連結した混合装置を新たに発案し,高振動数域で攪拌フィン共振を発生できるようにした.しかしながら,まだ多くの改良の必要があるため,今後研究を継続し,高効率な振動型混合装置を開発していく計画である.また,攪拌槽内で高速振動するフィンまわりの流体の挙動の把握のため,SPH法に基礎をおいた解析プログラムを開発し,数値シミュレーションを実施した.今後,本プログラムにより,より高効率な攪拌フィンの形状の最適化を検討できる解析方法を得ることができた.さらに,本研究に必要不可欠であったスライダ・クランク機構により発生するフレーム有害振動の除去方法について特許出願を行った.この振動低減装置の開発により振動式混合装置の有害な振動低減でき,高振動域での混合装置の運転が可能となった.
マイクロ電極アレイと光学マッピング計測を融合した再生心筋組織機能評価システム

近年、「再生医工学」が注目を集めており,遺伝子導入した心筋組織にペースメーカとしての機能を持たせようとする試みなどが進められている。研究の推進には心筋細胞や心筋組織、再生した組織も含めて総合的に機能評価を行う技術の確立が重要である。本研究では、光学計測系と電気刺激・信号計測系とを融合した心筋組織機能評価システムの確立を目標に光学計測系と電気刺激・信号計測系とを融合した以下の心筋組織機能評価システム開発を行った。(1)光学的膜電位計測とリアルタイムフィードバック電気刺激の組み合わせによる心臓興奮伝播制御システム(2)培養心筋細胞、幹細胞系に対する集積化電極基板・光学信号統合計測システム高時間/空間分解能を有する光学計測システムと、多点微小電極による電位マッピングシステムを組み合わせ、動物摘出心標本上において、画像として興奮現象を捉えつつ、興奮波面の進行に同期して任意の時相(脱分極相再分極相静止電位相)に電気刺激を印加、Make/Break興奮を誘発可能なシステムを開発した。細胞レベルの電気活動計測には集積化電極基板を導入した。フォトリソグラフィを利用して製作した.電極基板は64個のマイクロ電極(サイズ30x30μm,電極間距離180マイクロμm)を有し、各点での電気信号記録と刺激が可能である。この計測系を冷却CCDによる顕微鏡画像取得システムと結合することにより、電気・光信号融合計測システムとして構成した。心筋細胞は新生ラットからその心室筋を採取して単離培養を行った。培養開始後3日目から拍動現象が認められ、この活動が成長と共に広範囲に渡る同期拍動現象へと発展していくこと、拍動が活動電位の発生と同期していることを確認した。光学信号は、fluo-4染色による細胞内Ca濃度変動測定を試み、これについても基本的には活動電位発生との同期現象であることを確かめた。微小電極アレイによる細胞膜電位計測・電気刺激と光学的細胞興奮マッピングの統合により、培養心筋細胞の機能を多角的に評価する新たなシステムの開発を目指している。研究計画の初年度である平成16年度は、(1)光学計測系と電気刺激システムの統合、(2)微小電極アレイによる培養細胞計測システムの構築、の2つを平行して進めた。(1)光学計測系と電気刺激システムの統合:不整脈治療への応用の観点から「心臓の興奮可能な領域に興奮可能なタイミングで必要最小限の電気刺激を印加する」ことが理想である。ウサギのランゲンドルフ灌流心を用い、興奮伝播パターンの可視化と電気刺激によるその制御を試みた。電位感受性色素(Di-4-ANEPPS)を利用した光学計測により、興奮伝播の時空間パターンを可視化した。画像解析により興奮波面の進行方向を検出して電気刺激入力位置を選択し、興奮後再分極完了の時点から一定の時間遅れをもって刺激パルスを印加するフィードバックシステムを構築し、有効な電気刺激が可能であることを確認した。(2)微小電極アレイによる培養細胞計測システムの構築:フォトリソグラフィを利用して30μm角の電極64個が配置された電極アレイを製作し、培養細胞電気活動記録・刺激システムを構築した。入力アンプと複数のアナログスイッチとを集積化したモジュールの開発により、刺激入力点と刺激信号パターンの両者についてPCからのプログラム制御が可能なシステムを設計、製作した。心筋と同様興奮現象を示す神経細胞を利用して、電気刺激に対する誘発応答が観測可能であることが確認できた。微小電極アレイによる細胞膜電位計測・電気刺激と光学的細胞興奮マッピングの統合により、心筋細胞の機能を多角的に評価する新たなシステムの開発を目指している。平成17年度は、(1)培養心筋細胞の電気・光同時計測システムの構築、(2)フィードバック電気刺激による心臓興奮伝播制御技術の開発を進めた。

(1)培養心筋細胞の電気・光同時計測システムの構築:電気信号計測手法として電極アレイ法による活動電位の細胞外多点記録、光信号計測手法として冷却CCDによる細胞内カルシウムイオン濃度計測を利用し、両者を統合したシステムを構築した。新生ラットから摘出した心筋細胞が、培養開始後3日目から拍動を示し、この活動が成長と共に広範囲に渡る同期拍動現象へと発展していくこと、拍動が活動電位の発生と同期しており、さらに細胞内Caイオン濃度の上昇を伴う現象であることを確認した。活動電位の発生と細胞内Caイオン濃度変動との関係は、発達段階に依存して変化し、また疾患を含む細胞の内部状態を反映している可能性がある。この相関関係に焦点を当てた計測を今後重点的に進める。(2)フィードバック電気刺激による心臓興奮伝播制御技術の開発:昨年度に引き続き、ウサギのランゲンドルフ灌流心を用いた光学的細胞興奮マッピングと電気刺激システムとの統合を進めた。電位感受性色素(Di-4-ANEPPS)による蛍光像から興奮伝播の時空間パターンを可視化し、興奮後再分極完了の時点から一定の時間遅れをもって刺激パルスを印加する実験を行った。電気刺激により興奮伝播パターンを変化させられる場合があることが確認できた。本研究ではこのような視点から、光学計測系と電気刺激・信号計測系とを融合した心筋組織機能評価システムの確立を目標に研究を行った。具体的には以下の2つのシステム開発を課題として設定した。(1)光学的膜電位計測とリアルタイムフィードバック電気刺激の組み合わせによる心臓興奮伝播制御システム(2)培養心筋細胞、幹細胞系に対する集積化電極基板・光学信号統合計測システム高時間/空間分解能を有する光学計測システムと、多点微小電極による電位マッピングシステムを組み合わせ、動物摘出心標本上において、画像として興奮現象を捉えつつ、興奮波面の進行に同期して任意の時相(脱分極相再分極相静止電位相)に電気刺激を印加、Make/Break興奮を誘発可能なシステムを開発した。細胞レベルの電気活動計測には集積化電極基板を導入した。フォトリソグラフィを利用して製作した電極基板は64個のマイクロ電極(サイズ30×30μm、電極問距離180μm)を有し、各点での電気信号記録と刺激が可能である。この計測系を冷却CCDによる顕微鏡画像取得システムと結合することにより、電気・光信号融合計測システムとして構成した。心筋細胞は新生ラットからその心室筋を採取して単離培養を行った。培養開始後3日日から拍動現象が認められ、この活動が成長と共に広範囲に渡る同期拍動現象へと発展していくこと、拍動が活動電位の発生と同期していることを確認した。光学信号は、fluo-4染色による細胞内Ca濃度変動測定を試み、これについても基本的には活動電位発生との同期現象であることを確かめた。
語形成および意味的情報を付加した実践医療用語辞書の構築

本研究の目的は、医療記録で使われる実践医療用語の語構造を解明し、実践医療用語を構成する語構成要素表を作成すること、および語構成パターンに関する情報を付加した実践医療用語辞書を構築することである。そのために、(A)語構造を解明するための対象語彙となる実践医療用語を選定すること、(B)対象語彙を構成する語構成要素候補を選定すること、(C)「語構成要素」の定義を定めることが重要となる。そこで今年度は、上記(A)について実践医療用語(合成語)31,162語を選定した。また(B)については、1語構成要素候補の抽出規則を定め、2対象語彙より、語構成要素候補7,327語を選定し、3医療記録の分かち書きを支援するために作成した実践医療用語辞書ComeJisyoUtf8-1の登録語75,861語中に高頻度で出現する語構成要素候補768語を選定した。次いで4意味解析のために「分類語彙表増補改訂版(国立国語研究所編)」の分類項目と一致する231語を抽出し、付加された分類語彙表の妥当性の検証を行った。(C)については、先行研究の調査を行った。また、(B)の語構成要素候補の抽出方法については、1言語資源活用ワークショップ2018と2第62回計量国語学会で発表し、実践医療用語辞書ComeJisyoUtf8-1については、3第38回医療情報学連合大会で発表し、公開している(https://ja.osdn.net/projects/comedic/releases/70310)。進捗状況の詳細は「研究業績の概要」に示した通りである。なお、申請時の研究計画では、(1)複合語と臨時一語の定義と分類規則を策定した後、(2)定めた規則により実践医療用語(合成語)を複合語と臨時一語に分類し、別々に語構造解析を実施する予定であった。しかし検討の結果、本研究の目的である実践医療用語の語構造の解明において、複合語と臨時一語の分類は重要ではないと判断し、上記(1)と(2)はせずに、対象語彙となる実践医療用語(合成語)31,162語を選定した。語構造の解析については上記(B)に記載の通り着手している。『分類語彙表』の分類項目を活用した実践医療用語用の分類項目の決定、および実践医療用語(合成語)の語構造の解析とその記述方法の策定については、上記(A)で選定した対象語彙31,162語について(B)の4で抽出した語構成要素候補231語を基に解析を進めている。以上のことから、現在迄の進捗状況はおおむね順調に進展していると判断した。上記進捗状況で記載の通り、計画を変更し、1実践医療用語を複合語と臨時一語に分類せずに語構造の解析を進める。また、2当初、造語成分を一般的な語と同様に「語基」と「接辞」から成るものとし、「語基」についての意味分類を予定していたが、本年度の(B)の「語構成要素」の抽出規則を定める過程において、「語基」と「接辞」に分けることはせず、医療従事者が理解し易い語を「語構成要素」と定義し、意味的分類を行っている。従って、本年度は語構成要素候補を基に対象語彙(合成語)から、語構成要素を定め、語構成パターンを明らかにし、語構成要素表を作成する。

語構造の解析については上記(B)に記載の通り着手している。『分類語彙表』の分類項目を活用した実践医療用語用の分類項目の決定、および実践医療用語(合成語)の語構造の解析とその記述方法の策定については、上記(A)で選定した対象語彙31,162語について(B)の4で抽出した語構成要素候補231語を基に解析を進めている。以上のことから、現在迄の進捗状況はおおむね順調に進展していると判断した。上記進捗状況で記載の通り、計画を変更し、1実践医療用語を複合語と臨時一語に分類せずに語構造の解析を進める。また、2当初、造語成分を一般的な語と同様に「語基」と「接辞」から成るものとし、「語基」についての意味分類を予定していたが、本年度の(B)の「語構成要素」の抽出規則を定める過程において、「語基」と「接辞」に分けることはせず、医療従事者が理解し易い語を「語構成要素」と定義し、意味的分類を行っている。従って、本年度は語構成要素候補を基に対象語彙(合成語)から、語構成要素を定め、語構成パターンを明らかにし、語構成要素表を作成する。
社会的組織としての知識システムの構築

企業における技術的知識へのアクセスの調査結果によれば、調査した企業においては、現場の知識を吸い上げたり、逆に、トップダウンで現場に知識を伝えるということは組織的になされていることが明らかになった。それに対して、水平的に現場同士が、知識をやりとりするという形での知識へのアクセスのルートは、社会的にも、また、テクノロジー的にも構築されていなかった。こうしたことから、本研究では、携帯電話からアクセスし、また書き込み可能なweb on webというCGIシステムを構築し、こうしたことを通して現場同士の水平的な知識へのアクセスを可能にするようなシステムをデザインした。web on webのコンテンツ、フォーマットに関しては、現場の技術者の参加を含むデザインの手法を用いて、詳細化した。現場の技術者からは、このシステムは、出先からでも、直ちにアクセスできるため、現場で頻繁に用いられる知識、情報を載せることで、いちいち詳細マニュアルを参照する必要がなくなるというコメントが得られた。また、現場で緊急性があり、必要な情報を、自ら書き込めることで、現場同士の協同も可能になることも期待された。本研究では、このシステムおよび相互書き込み可能なその他のシステムを用いて、地域コミュニティにおける市民活動、および、学校教育にも用いることで、知識、情報へのアクセスが容易になることも予備的に確認されている。平成15年度は、企業における技術的な知識がどのような形で貯蔵され、集約され、共有されているかについてのフィールドワーク的な調査を行った。また、知識マネージメントシステムの構築と運用のあり方を調査した。また、モバイルを利用した知識システムのプロトタイプをデザインし、現場でこうしたものを用いるメンバーの参加のもと、知識システムにどのような情報を盛り込むべきかの方向性を明らかにした。フィールド調査の結果明らかになったことは以下のようなことである。第一に、企業における知識とは、辞書やデータベースのようなものとしてではなく、ある種のエコロジーのようなものとして存在している。例えば、知識エコロジーは社会的組織のネットワークといったものを含んでいる。また、こうしたネットワークは、ドキュメントをはじめとして、様々な人工物が関与しているハイブリッドなものである。このネットワークに含まれる人工物は多岐に渡ったものである。例えば、ここで見ていくコピー機の修理技術者の事例では、技術的知識に関する人工物としては、技術センターから発行されるニュースといったものである。第二に、知識マネージメントシステムの構築と運用は、それ自体としてなされた場合、現実には、あまり用いられることはない。むしろ、社会的ネットワーク、ドキュメントなど他の人工物と関連づけをどのように行うかが知識マネージメントシステム構築の際に重要であると考えられる。平成16年度は、企業における技術的な知識がどのような形で集約され、共有されているかについてのフィールドワーク的な調査を継続した。また、携帯やパソコンのウェブブラウザー上で直接情報を入力可能なWEB ON WEBと呼ばれるシステムを設計した。このシステム上に知識システムのプロトタイプをデザインし、現場でこのシステムを用いるメンバーも関与する参加デザインの手法を用い、知識システムのインタフェースおよびコンテンツを設計した。継続的なフィールド調査の結果、昨年度までの調査結果がさらに確証された。また、参加デザインによって、携帯によってアクセス可能な知識システムとしては、例えば、様々なエラーコードの簡単な解説情報、現場で日々蓄積されている技術情報のティップスなどのコンテンツが要求されていることが明らかになった。

こうしたことから、本研究では、携帯電話からアクセスし、また書き込み可能なweb on webというCGIシステムを構築し、こうしたことを通して現場同士の水平的な知識へのアクセスを可能にするようなシステムをデザインした。Web on webのコンテンツ、フォーマットに関しては、現場の技術者の参加を含む参加デザインの手法を用いて、詳細化した。現場の技術者からは、このシステムは、出先からでも、直ちにアクセスできるため、現場で頻繁に用いられる知識、情報を載せることで、いちいち詳細マニュアルを参照する必要がなくなるというコメントが得られた。また、現場で緊急性があり、必要な情報を、自ら書き込めることで、現場同士の協同も可能になることも期待された。本研究では、このシステムおよび相互書き込み可能なその他のシステムを用いて、地域コミュニティにおける市民活動、および、学校教育にも用いることで、知識、情報へのアクセスが容易になることも予備的に確認されている。
静止中心特異的に発現するイネホメオボックス遺伝子の単離と機能解析

前年度までのQHB遺伝子の解析の結果から、(1)幼根形成、冠根形成における静止中心の確立には異なるメカニズムが存在する。(2)QHB遺伝子が根端分裂組織において未分化な幹細胞の形成・維持に関与しており、QHB遺伝子が静止中心に局在することが根端分裂組織の形成において必須である。(3)茎頂、根端の両分裂組織における幹細胞の形成・維持にはWUSタイプのホメオドメインタンパク質を介した類似のメカニズムが存在する可能性が明らかとなった。本年度はこれらの結果を論文としてまとめ発表した。さらにイネの根端の構造を明らかとするために用いたOsSCR遺伝子の詳しい発現解折から、イネにおいてSCR遺伝子は根端の内皮のみでなく、地上部における気孔形成の過程においても発現していることが明らかとなった。OsSCRは気孔の発達と共に、気孔細胞列、孔辺細胞母細胞、副細胞母細胞と発現が移行する。これらの発現パターンからOsSCRが不等分裂を行う細胞に発現しており、さらに細胞内の極性を示すような発現をすることから、OsSCRが細胞内の極性の確立に関与することにより不等分裂を制御していることが示唆された。また、OsSCR遺伝子は胚発生過程において受精後3日目の胚からL2層にリング状に発現し始める。われわれの研究室で既に単離されているOSH1,Roc1,RAmy1A,O_SPNH1とともに初期胚におけるパターン形成や領域化の有無を可視化する分子マーカーとして利用し、胚発生突然変異体の解析に用いた。胚の器官が全く形成されないglobular embryo4(gle4)変異体の胚における発現を調べたところ、OSH1,OsSCRを除くマーカーは正常に発現していたが、OsSCRは胚の中心部で発現し、OSH1は発現していなかった。このことからgle4変異体においてはパターン形成(L2,L3の分化)が正常に行われておらず、その結果シュートの領域化が起こらなかったことが示唆された。このことからGLE4遺伝子がL2とL3の分化に関与していると考えられた。今年度はQHB (quiescent center specific homrobox gene)遺伝子の根端分裂組繊の形成・雄持における機能を解明するに当たり、Tos17挿入変異系統群のスクリーニング、及び各種形質転換体の作成を行ったが、QHB遺伝子にTos17が挿入した系統は得られず、形質転換体においてもアンチセンス、及びRNAi法を用いたがどちらも特異な表現型は得られなかった。しかしながら、イネアクチンプロモーター制御下でQHB遺伝子を過剰発現させた場合には非常に興味深い表現型が得られた。まず、根においては節から生じる冠根の形成が全く起こらなかった。組織切片を作成して確認したところ、これは冠根原基が全く形成されないことが原因であることが分かった。また地上部においてもbushyになり、葉序の乱れや形態異常を伴う葉が形成された。これらの形態異常を示した個体の茎頂付近の組織切片を観察したところ、腋芽の休眠が起こらず、これらの茎頂分裂組織の形態が異常になっていることが分かった。興味深いことにこのような形態異常はシロイヌナズナの茎頂分裂組織において幹細胞の形成・維持に関与しているWUS遺伝子をイネにおいて過剰発現させた場合にも観られる。このことから、これら2つの遺伝子は互いに茎頂分裂組織、根端分裂組織において同様に機能しうると考えられる。つまり、QHB遺伝子が根端分裂組織において未分化な幹細胞の形成・維持に関与しており、QHB遺伝子が静止中心に局在化することが根端分裂組織を形成する上で必須であると考えられる。さらに我々はシロイヌナズナにおいてQHBホモログを2つ単離しており、GFP融合タンパク質を発現する形質転換体の作成を行っている。その結果、一方が静止中心特異的に発現しており、もう一方がSCR遺伝子と同じように内皮と静止中心で発現していることが明らかとなった。すでに、これら2つの遺伝子がT-DNAによりタグされた系統を得ており、今後これらに関して解析を行う予定である。

われわれの研究室で既に単離されているOSH1,Roc1,RAmy1A,O_SPNH1とともに初期胚におけるパターン形成や領域化の有無を可視化する分子マーカーとして利用し、胚発生突然変異体の解析に用いた。胚の器官が全く形成されないglobular embryo4(gle4)変異体の胚における発現を調べたところ、OSH1,OsSCRを除くマーカーは正常に発現していたが、OsSCRは胚の中心部で発現し、OSH1は発現していなかった。このことからgle4変異体においてはパターン形成(L2,L3の分化)が正常に行われておらず、その結果シュートの領域化が起こらなかったことが示唆された。このことからGLE4遺伝子がL2とL3の分化に関与していると考えられた。
睡眠時無呼吸症の新たな口腔装置の開発と効果判定 -赤外線センサ-での非接触分析-

また近年,睡眠検査の精度向上に伴い,米国睡眠学会でもOSAの診断に簡易型の睡眠検査の導入を認める傾向にある.本研究では簡便で非接触の赤外線センサーを利用した計測装置を使って,無呼吸の状態を分析し,さらに下顎と舌の両者を突出する装置を考案し,その効果を判定することを目的とした.今年度はOSA症例に対し,下顎と舌の両者を前突するソフトタイプのOAを適用し,簡易睡眠検査を行い,OSAの状態を分析した.また非接触の赤外線センサーによる計測装置に改良を加え,センサーの設置位置に工夫を加え,水平位のヒトの睡眠状態,呼吸,脈動等を高い精度で計測できることを確認した.さらに下顎・舌前突型OA装着時の睡眠状態を新システムで計測し,測定精度を検証した.本研究では簡便で非接触の赤外線センサーを利用した計測装置を使って,無呼吸の状態を分析し,従来の下顎前突装置とは異なる,下顎と舌の両者を突出する装置を考案し,その効果を判定することを目的とする.今年度は前歯部歯列欠損を伴うOSASの被験者を選定し,簡易睡眠検査を行い,OSASの状態を分析した.また赤外線センサー(Kinect)を適用した非接触の計測器を用いて,健常者の睡眠時の呼吸のモニター,分析を行った.赤外線センサーは高精度でヒトの呼吸状態や脈動等を計測可能であるが,就寝中で水平位のヒトを自動認識するには,種々の設定,工夫が必要で現在改良中である.睡眠検査には計器を自宅に持ち帰る簡易検査と,一泊入院して脳波,心電図等も調べるポリグラフ(PSG)検査とがあり,特に中等度のOSASでは臨床検査技師の立ち会いの下,精密なPSG検査が必要となる.しかし,時間と経費がかかるため,複数回の検査の実施は難しく,OA装着後の判定は簡易検査で行うことが多い.簡易検査は脳波を計測しないため,正確な睡眠を分析できず,ばらつきが多いのが現状である.赤外線センサーでヒトの呼吸状態や脈動等を高精度で認識可能で,従来の指や鼻部にセンサーを付ける簡易装置と比較して睡眠時の拘束も無いため,より自然な睡眠状態の計測が可能となる.赤外線センサーは立位のヒトの動き,状態は自動認識可能であるが,就寝中で水平位のヒトを自動認識するのは難しく,今後の課題である.また近年,睡眠検査の精度向上に伴い,米国睡眠学会でもOSAの診断に簡易型の睡眠検査の導入を認める傾向にある.本研究では簡便で非接触の赤外線センサーを利用した計測装置を使って,無呼吸の状態を分析し,従来の下顎前突装置とは異なる,下顎と舌の両者を突出する装置を考案し,その効果を判定することを目的とする.今年度は前年度に続いて前歯部歯列欠損を伴うOSAの被験者を選定し,簡易睡眠検査を行い,OSAの状態を分析した.また赤外線センサー(Kinect)を適用した非接触の計測器を用いて,健常者の睡眠時の呼吸のモニター,分析を行ったが,従来の赤外線センサーでは就寝中の水平位のヒトの自動認識は難しいことが分かった.そこで赤外線センサーに改良を加え,またセンサーの設置位置を工夫することで,水平位のヒトの動き,状態が計測可能となった.本装置は汎用の電気製品を一部利用しており,低コストでの製作も可能なため,計測・分析プログラムが開発され,コンパクトな形状で実用化すれば,画期的な睡眠検査法になるものと期待される.睡眠検査には計器を自宅に持ち帰る簡易検査と,一泊入院して脳波,心電図等も調べるポリグラフ(PSG)検査とがあり,特に中等度のOSAでは臨床検査技師の立ち会いの下,精密なPSG検査が必要となる.しかし,時間と経費がかかるため,複数回の検査の実施は難しく,OA装着後の判定は簡易検査で行うことが多い.簡易検査は脳波を計測しないため,正確な睡眠を分析できず,ばらつきが多いのが現状である.赤外線センサーでヒトの呼吸状態や脈動等を高精度で認識可能で,従来の指や鼻部にセンサーを付ける簡易装置と比較して睡眠時の拘束も無いため,より自然な睡眠状態の計測が可能となる.赤外線センサーは立位のヒトの動き,状態は自動認識可能であるが,就寝中で水平位のヒトを自動認識するのは難しかった.そこで改良型の赤外線センサーを導入し,またセンサーの設置位置を工夫することで,水平位のヒトの動き,状態を計測可能となった.また近年,睡眠検査の精度向上に伴い,米国睡眠学会でもOSAの診断に簡易型の睡眠検査の導入を認める傾向にある.本研究では簡便で非接触の赤外線センサーを利用した計測装置を使って,無呼吸の状態を分析し,従来の下顎前突装置とは異なる,下顎と舌の両者を突出する装置を考案し,その効果を判定することを目的とする.今年度は前歯部歯列欠損を伴うOSAの被験者に対し,下顎と舌の両者を前突する装置を適用し,簡易睡眠検査を行い,OSAの状態を分析した.また非接触の赤外線センサーによる計測装置に改良を加え,汎用の電気製品を一部導入し,センサーの設置位置を工夫することで,水平位のヒトの動き,状態が計測可能となった.現在,計測・分析プログラムを作成中である.

睡眠検査には計器を自宅に持ち帰る簡易検査と,一泊入院して脳波,心電図等も調べるポリグラフ(PSG)検査とがあり,国際的な睡眠学分野の睡眠分析にはPSG検査が必須であったが,近年の国際基準では簡易検査も認可されるようになった.赤外線センサーでヒトの呼吸状態や脈動等を高精度で認識可能で,従来の指や鼻部にセンサーを付ける簡易装置と比較して,睡眠時の拘束も無いため,より自然な睡眠状態の計測が可能となる.赤外線センサーは立位のヒトの動き,状態は自動認識可能であるが,就寝中で水平位のヒトを自動認識するのは難しかった.そこで改良型の赤外線センサーを導入し,またセンサーの設置位置を工夫することで,水平位のヒトの動き,状態を計測可能となった.現在,その計測・分析プログラムを作成中で,予定よりやや進行が遅れている.また近年,睡眠検査の精度向上に伴い,米国睡眠学会でもOSAの診断に簡易型の睡眠検査の導入を認める傾向にある.本研究では簡便で非接触の赤外線センサーを利用した計測装置を使って,無呼吸の状態を分析し,さらに下顎と舌の両者を突出する装置を考案し,その効果を判定することを目的とした.今年度はOSA症例に対し,下顎と舌の両者を前突するソフトタイプのOAを適用し,簡易睡眠検査を行い,OSAの状態を分析した.また非接触の赤外線センサーによる計測装置に改良を加え,センサーの設置位置に工夫を加え,水平位のヒトの睡眠状態,呼吸,脈動等を高い精度で計測できることを確認した.さらに下顎・舌前突型OA装着時の睡眠状態を新システムで計測し,測定精度を検証した.・水平位のヒトの動き,状態を赤外線センサー(Kinect)で自動認識するための改良,プログラム作成を行う.・改良した赤外線センサー計測システムで,OSAS症例の呼吸状態,脈動を計測し,簡易睡眠検査,PSG精密睡眠検査による呼吸,血液酸素飽和度の計測と比較し,検討する.・前歯部欠損を伴うOSAS症例に下顎前突型OAと,下顎プレートに固定した舌前突型OAを装着し,その効果,違いをKinectと簡易検査で計測,分析する.・水平位のヒトの動き,状態を赤外線センサー(Kinect),改良型赤外線センサーで自動認識し,呼吸状態,脈動を分析するプログラムの作成を行う.・改良した赤外線センサー計測システムで,OSA症例の呼吸状態,脈動を計測し,簡易睡眠検査,PSG精密睡眠検査による呼吸,血液酸素飽和度の計測と比較し,検討する.・前歯部欠損を伴うOSAS症例に下顎前突型OAと,下顎プレートに固定した舌前突型OAを装着し,その効果,違いを赤外線センサーと簡易検査で計測,分析する.・水平位のヒトの動き,状態を赤外線センサー(Kinect),改良型赤外線センサーで自動認識し,呼吸状態,脈動を計測・分析するプログラムの作成を行う.・改良した赤外線センサー計測システムで,OSA症例の呼吸状態,脈動を計測し,簡易睡眠検査,PSG精密睡眠検査による呼吸,血液酸素飽和度の計測と比較し,検討する.・前歯部欠損を伴うOSA症例に下顎・舌前突型OAを装着し,その効果を開発した赤外線センサーによる装置と簡易検査で計測,分析する.次年度は分析プログラムの発注と,海外での研究経過報告,情報収集を予定しているため,今年度の予算の一部を次年度に補填した.前年度の予算の一部を繰り越して,今年度の海外での研究経過報告,情報収集に備えたが,余りが生じたため次年度に補填した.前年度の予算の一部を繰り越して,今年度の海外での研究経過報告,情報収集に備えたが,延期となったため次年度に補填した.次年度は分析プログラムの発注と,海外での研究経過報告,情報収集を予定しているため,今年度の予算の一部を次年度に補填した.次年度は水平位のヒトを,赤外線センサーで自動認識するプログラムを発注し,その途中経過を国内で開催の睡眠学会,睡眠歯科学会,ハバナで開催のキューバ日本科学技術交流会で発表,情報交換する予定である.
DABBファミリー酵素を素材とした新規ポリケタイド閉環酵素の創出

アサ由来オリベトール閉環酵素(OAC)の基質特異性はペンチル結合ポケットによって決定されている。従って、このペンチル結合ポケットの形状を変化させれば、OACの基質特異性を変換し、あらたな化合物を創出できる可能性がある。本年度は、昨年に引き続き、OACのペンチル結合ポケットを構成するアミノ酸に変異を導入することで新規機能を有するOAC機能改変酵素の創出を目指した。その結果、本ポケットの底部のアミノ酸を嵩の低いアミノ酸に変換し、そのOAC変異酵素をヘキサノイルCoAとマロニルCoAを基質としたアロエ由来のIII型ポリケタイド合成酵素(PKS)であるオクタケタイド合成酵素の反応液に共存させると、新規アロエソンアナログの生成量が増加することが確認された。その生成量の増加は僅かではあるが、変異を導入したことにより、基質特異性に変化が生じた可能性がある。現在、ブチリルCoAやオクタノイルCoAなどの他の脂肪酸CoAを基質を用いた場合の酵素反応生成物について解析を行っている。これらと並行して、昨年に引き続き、OACと同一のDABBファミリーに属する植物由来機能未知タンパク質、SP1とAt5g22580の大腸菌での異種発現系の構築を進めた。しかしながら、GST-tag等の様々なtagとの融合タンパク質としての発現や様々な大腸菌種での発現を試みたが,いずれにおいても、SP1とAt5g22580はその多くが封入体を形成し、少量の可溶性タンパク質が得られるのみであった。本研究課題を遂行するためには、不十分な量であるため、現在、さらなるタンパク質発現条件の最適化を行っている。ペンチル結合ポケットの底部に変異を導入したOAC変異酵素において、既知化合物ではあるが、その生産量の向上が見られている。他の基質に対しても機能が変換した可能性が高く、本研究の一つの目的であるOACの基質特異性の改変に繋がることが大いに期待されることから、総合的に考えて、概ね計画通りに進展していると考えている。OAC野生型の酵素反応において有望な結果の得られた変異酵素の基質特異性の変換について、酵素反応条件の最適下を進めつつ、詳細にその生成物を精査する。また、その結果次第では、その変異酵素にさらに変異を導入して、OAC変異酵素のみが生産可能な化合物の生産量の増加を狙う。また、大腸菌で発現したSP1とAt5g22580の多くは封入体を形成し、少量が可溶性タンパク質として得られるのみであったため、他の生物での発現を検討する。本年度は、OACのペンチル結合ポケットを構成するアミノ酸に変異を導入することで新規機能を有するOAC機能改変酵素の創出を目指した。まず、OACのペンチル結合ポケット構成アミノ酸残基を、より嵩高いアミノ酸や嵩低いアミノ酸に変換し、作成した変異酵素をHis-tag等との融合タンパク質として大腸菌に異種発現させ、アフィニティーカラムを用いて精製した。次に、ブチリルCoAやオクタノイルCoA等の脂肪酸CoAとマロニルCoAを基質とし、III型PKSとして申請者らが報告した中でも特に曖昧な基質特異性を示すトウゲシバ由来HsPKS1とOAC変異酵素との共反応を行い、それらの反応生成物とHsPKS1が単独で生成する生成物とをHPLCやLC-MSを用いて比較した。しかし、作成したOAC変異酵素の関与により、初めて生産されるあらたな化合物を見いだすことはできなかった。一方、ブチリルCoAやオクタノイルCoをマロニルCoAとともに作用させたHsPKS1単独の反応生成物とHsPKS1と野生型OACの共反応生成物を比較した結果、OACの共存によってのみ生成する未知化合物の存在を確認した。現在、酵素反応条件の最適化を行っている。さらに本年度は、これらと並行して、OACと同一のDABBファミリーに属する植物由来機能未知タンパク質、SP1とAt5g22580の大腸菌での異種発現系の構築に着手した。しかしながら、大腸菌で発現したSP1とAt5g22580の多くは封入体を形成し、少量が可溶性タンパク質として得られるのみであった。本研究課題を遂行するためには、不十分な量であるため、現在、タンパク質発現条件の最適化を行っている。本年度は、OAC変異酵素の作成と作成したOAC変異酵素の反応生成物の解析を目標にしていた。これらのOACに変異を導入したことによって生産するあらたな化合物を見いだすことはできなかったものの、OAC野生型がマロニルCoAとブチリルCoAやマロニルCoAとオクタノイルCoAから生産される直鎖状ポリケタイドCoAを基質とし、未知化合物を生産する可能性を見いだしていることから、総合的に考えて、概ね計画通りに進展していると考えている。

その結果、本ポケットの底部のアミノ酸を嵩の低いアミノ酸に変換し、そのOAC変異酵素をヘキサノイルCoAとマロニルCoAを基質としたアロエ由来のIII型ポリケタイド合成酵素(PKS)であるオクタケタイド合成酵素の反応液に共存させると、新規アロエソンアナログの生成量が増加することが確認された。その生成量の増加は僅かではあるが、変異を導入したことにより、基質特異性に変化が生じた可能性がある。現在、ブチリルCoAやオクタノイルCoAなどの他の脂肪酸CoAを基質を用いた場合の酵素反応生成物について解析を行っている。これらと並行して、昨年に引き続き、OACと同一のDABBファミリーに属する植物由来機能未知タンパク質、SP1とAt5g22580の大腸菌での異種発現系の構築を進めた。しかしながら、GST-tag等の様々なtagとの融合タンパク質としての発現や様々な大腸菌種での発現を試みたが,いずれにおいても、SP1とAt5g22580はその多くが封入体を形成し、少量の可溶性タンパク質が得られるのみであった。本研究課題を遂行するためには、不十分な量であるため、現在、さらなるタンパク質発現条件の最適化を行っている。ペンチル結合ポケットの底部に変異を導入したOAC変異酵素において、既知化合物ではあるが、その生産量の向上が見られている。他の基質に対しても機能が変換した可能性が高く、本研究の一つの目的であるOACの基質特異性の改変に繋がることが大いに期待されることから、総合的に考えて、概ね計画通りに進展していると考えている。OAC野生型の酵素反応において今年度に見いだした未知化合物の酵素反応条件の最適化、及びそれらの化学構造を決定することを目指す。また、大腸菌で発現したSP1とAt5g22580の多くは封入体を形成し、少量が可溶性タンパク質として得られるのみであったため、それらのタンパク質発現条件を最適化し、変異を導入して、ポリケタイド閉環酵素としての機能付加を試みる。OAC野生型の酵素反応において有望な結果の得られた変異酵素の基質特異性の変換について、酵素反応条件の最適下を進めつつ、詳細にその生成物を精査する。また、その結果次第では、その変異酵素にさらに変異を導入して、OAC変異酵素のみが生産可能な化合物の生産量の増加を狙う。また、大腸菌で発現したSP1とAt5g22580の多くは封入体を形成し、少量が可溶性タンパク質として得られるのみであったため、他の生物での発現を検討する。
肥満予防を目的とした肝転写因子の基礎的研究

本研究では、培養細胞において肝転写因子ChREBP活性化抑制効果が示唆された乳酸菌代謝生産物質PS-B1を摂取させることで、高スクロース食を与えた肥満モデルマウスの肥満抑制効果がみられるかを検討した。その結果、通常飼料群に比べて高スクロース飼料群では体重、腸管脂肪、精巣上体脂肪及び肝重量の増加、FASN、ACC、L-PK等の糖・脂質代謝関連酵素の発現増強がみられたが、PS-B1摂取群ではPS-B1含有量に比例してこれら全てが抑制傾向にあった。これらの成果により、PS-B1は主にChREBPの活性を阻害することで脂質合成を抑制し、かつマウスにおいて肥満解消効果を有することが示唆された。昨年度は、高スクロース含有資料により肥満モデルマウスを確立し、豆乳の乳酸菌代謝生産物質であるPS-B1摂取により内臓脂肪の増加が抑えられることを示した。今年度は同モデルマウスを用いて、脂肪重量以外のパラメーターの比較、および転写因子ChREBP等とこれらにより発現がコントロールされる各種遺伝子群の定量的解析により、PS-B1によるメタボリックシンドローム解消効果と、肝転写因子活性調節との関連を明らかにすることを試みた。飼育終了時に分離した血清を用いて生化学的検査を行ったところ、血中総コレステロール量およびインスリン量は高スクロース飼料対照群で高値を示し、PS-B1摂取量依存的な軽減がみられた。さらに肝臓より抽出した総RNAを鋳型としてcDNAを作成し、Real-time PCRを行った。β-アクチンを内部標準として、ΔΔCT法により各群のmRNA発現量を相対的に比較した結果、高スクロース飼料対照群では通常飼料群に比して、糖・脂質合成関連酵素のうちFASN、ACC1、ACC2およびL-PKの発現がmRNAレベルで1.84倍程度亢進していたが、PS-B1摂取により発現が抑制された。また、脂肪酸合成に関わるSREBP-1c、コレステロール合成の律速酵素であるHMGRの発現に関しても、同様に高スクロースによる亢進とPS-B1による抑制がみられた。一方、FASN、ACC、L-PKの主要な転写因子であるChREBPは、高グルコース摂取による発現の亢進はみられず、PS-B1摂取によるわずかな発現抑制がみられたのみであった。以上の研究結果により、PS-B1は高スクロース摂取肥満モデルマウスの脂肪蓄積と高コレステロール、高インスリン血症に対して改善効果を示し、脂質合成系遺伝子発現を抑制するが、その機序は少なくともChREBPの転写量抑制にはよらないことが示された。生活習慣病の最大原因である、肥満による内臓脂肪の蓄積を解消する目的で、肝臓における脂質生合成の約7割を担っているといわれる転写因子ChREBPの活性化メカニズムを解明すると同時に、これを阻害し、過剰な脂質の生合成を抑える物質の探索に取り組んでいる。今年度は特に後者に関して、ヒト常在乳酸菌(Bifidobacterium属及びLactobacillus属)を中心とした複合培養から調製した豆乳の乳酸菌発酵物PS-B1の有用性を示すデータが得られた。これまでにも、1)ヒトを対象としたPS-B1の服用試験から、脂質代謝に関する臨床試験パラメータに改善効果がみられたこと、2)マウス前駆脂肪細胞株3T3-L1の分化培養実験において、PS-B1は細胞内蓄積脂肪滴量を濃度依存的に抑制したこと、の2点によってPS-B1が脂質生合成経路を何らかの形で阻害することが示唆されている。今年度はさらに直接的な阻害効果をみる目的で、ラット初代培養肝細胞にPS-B1を添加したところ、高グルコース条件下でChREBPにより調節される脂質合成系酵素(LPK、ACC、FAS)の遺伝子発現がmRNAレベルで抑えられていた。そこでこの脂質生合成阻害効果をin vivoで実証するために、肥満モデルマウスを用いた実験を行った。【方法】4週齢のC57BL/6Jマウスに高ショ糖飼料を8週間摂取させた後、3%、5%PS-B1及び豆乳含有高ショ糖飼料により4週間飼育し、飼育終了後に全腸管、精巣及び肝臓を摘出し、腸管脂肪量、精巣上体脂肪量及び肝重量を測定した。【結果】体重増加率、肝重量、腸管・精巣上体脂肪全てにおいて、PS-B1摂取群では濃度依存的に有意な抑制がみられた。なお、豆乳含有飼料ではこれらの抑制効果はみられなかった。以上の結果より、PS-B1はChREBPによる脂質生合成の抑制剤として重要な候補になり得ると考えられた。これまでの研究で、豆乳の乳酸菌代謝生産物質PS-B1は、高スクロース摂取肥満モデルマウスの脂肪蓄積、高コレステロール及び高インスリン血症に対する改善効果を有し、これが脂質合成系遺伝子発現の抑制によるものであることが示唆された。今年度はさらに、非アルコール性脂肪肝炎(NASH)モデルマウスへのPS-B1の効果と、その機序に関する考察を行った。NASHのモデルであるSTAMマウスへPS-B1を混餌投与したところ、コントロール群に比べてPS-B1高用量投与では肝重量および血漿トリグリセリド値の減少傾向が認められ、またHE染色による病理組織学的解析でも、肝臓への脂肪滴の沈着が軽度な個体が認められた。この改善作用の機序として、一つには肝臓における脂質合成の抑制が考えられたため、肥満モデルマウスの場合と同様にChREBPや解答系・脂質合成系の各種酵素遺伝子の発現を、定量的RT-PCRにて比較した。その結果、コントロール群とPS-B1投与群でこれら遺伝子のmRNAレベルでの発現量に有意な差はみられなかった。