hpprc/llmjp-kaken huggingface dataset:
リン脂質代謝酵素の機能解析

シグナル脂質代謝酵素である,ジアシルグリセロールキナーゼ(DGK)は10個の独立した遺伝子によりコードされているが,今回は我々によりI型に分類されたアイソザイムの機能を検討した.DGKαは正常ヒト色素細胞では検出不能であるが,メラノーマ細胞には強く発現している.DGKαはメラノーマ細胞のTNFα依存性のアポトーシスを強く抑制し,この効果は核内DGKαによるNF-κB活性化によることを発見した.更に,DGKαとNF-KBの間にはプロテインキナーゼCζが介在する可能性が高いことが明らかになった.DGKγは既にRac1の上流に位置する抑制因子であることを報告している.細胞の上皮増殖因子及び過酸化水素/ホルボールエステル刺激時に,DGKγはRac-特異的GAPである,β2-chimaerinと一過性に速やかに結合し,活性化することにより,Rac1活性を阻害することが分かった.また,DGKγとβ2-chimaerinの結合部位(それぞれSH2/C1ドメインとC4aドメイン)を同定し,更に,その結合にはβ2-chimaerinのC1ドメインからの亜鉛の遊離が必要であることを明らかにした.一方,β2-chimaerinはSrc kinaseによりTyr-21がリン酸化され,この結果GAP活性が亢進して,インテグリン依存性の細胞伸展が阻止されることを発見した.先に我々によりクローン化されたLPP(Lipid phosphate phosphatase,Type IIボスファチジン酸ボスファターゼ)の細胞膜での存在様式を検討した.LPP-3はTritonX-100不溶性のラフトに存在するが,LPP-1もCHAPS-不溶性の性質の異なるラフトにLPP-3と分離して存在することを発見した.シグナル脂質代謝酵素である,ジアシルグリセロールキナーゼ(DGK)は10個の独立した遺伝子によりコードされているが,今回は我々によりI型に分類されたアイソザイムの機能を検討した.DGKαは正常ヒト色素細胞では検出不能であるが,メラノーマ細胞には強く発現している.DGKαはメラノーマ細胞のTNFα依存性のアポトーシスを強く抑制し,この効果は核内DGKαによるNF-κB活性化によることを発見した.更に,DGKαとNF-KBの間にはプロテインキナーゼCζが介在する可能性が高いことが明らかになった.DGKγは既にRac1の上流に位置する抑制因子であることを報告している.細胞の上皮増殖因子及び過酸化水素/ホルボールエステル刺激時に,DGKγはRac-特異的GAPである,β2-chimaerinと一過性に速やかに結合し,活性化することにより,Rac1活性を阻害することが分かった.また,DGKγとβ2-chimaerinの結合部位(それぞれSH2/C1ドメインとC4aドメイン)を同定し,更に,その結合にはβ2-chimaerinのC1ドメインからの亜鉛の遊離が必要であることを明らかにした.一方,β2-chimaerinはSrc kinaseによりTyr-21がリン酸化され,この結果GAP活性が亢進して,インテグリン依存性の細胞伸展が阻止されることを発見した.先に我々によりクローン化されたLPP(Lipid phosphate phosphatase,Type IIボスファチジン酸ボスファターゼ)の細胞膜での存在様式を検討した.LPP-3はTritonX-100不溶性のラフトに存在するが,LPP-1もCHAPS-不溶性の性質の異なるラフトにLPP-3と分離して存在することを発見した.シグナル脂質代謝酵素である、ジアシルグリセロールキナーゼ(DGK)は10個の独立した遺伝子によりコードされているが、今回は我々によりI型に分類されたアイソザイムの機能を検討した。DGKγは既にRac1の上流に位置する抑制因子であることを報告している。細胞のEGF刺激時に、DGKγはRac-特異的GAPである、β2-chimaerinと一過性に速やかに結合し、活性化することにより、Rac1活性を阻害することが分かった。一方、β2-chimaerinはSrckinaseによりTyr-21がリン酸化され、この結果GAP活性が亢進して、インテグリン依存性の細胞伸展が阻止されることを発見した。別の実験で、DGKγは細胞培養の時間経過によりcytoplasmから核に移行し、細胞のサイズや成長速度を制御することを発見した。DGKαは正常ヒト色素細胞では検出不能であるが、メラノーマ細胞には強く発現している。DGKαの活性型、不活性型の過剰発現実験、siRNAによるDGKのdown-regulationにより、このDGKアイソザイムはメラノーマ細胞のTNFα依存性のapoptosisを強く抑制し、この効果は核内DGKαによるNF-κB活性化によることを発見した。シグナル脂質代謝酵素である、ジアシルグリセロールキナーゼ(DGK)は10個の独立した遺伝子によりコードされているが,今回は我々によりI型に分類されたアイソザイム(DGKα, γ)の機能と複合体形成能を検討した.DGKαは正常ヒト色素細胞では検出不能であるが、メラノーマ細胞には強く発現していた.

更に,DGKαはメラノーマ細胞のアポトーシスを抑制的に制御すること,そして,その制御はnuclear factor (NF)-κBの活性化を介することを見出した.更に,DGKαとNF-κBの間にはプロテインキナーゼC(PKC)ζが介在する可能性が高いことが明らかになった.DGKγは既にRaclの抑制因子であることを報告している.また,昨年度,細胞の上皮増殖因子刺激時に、DGKγはRac-特異的GAP (GTPase-activating protein)であるβ2-カイメリンと一過性に速やかに結合し活性化することにより,Racl活性を阻害することも報告した.今回,細胞の過酸化水素/ホルボールエステル刺激時にも,DGKγはβ2-カイメリンと一過性に速やかに,且つ,強力に結合し活性化することにより,Racl活性を抑制することが明らかになった.また,その結合の亜鉛依存性や互いの結合部位を明らかにした.一方,β2-カイメリンはSrcキナーゼによりTyr-21がリン酸化され,この結果GAP活性が亢進して,インテグリン依存性の細胞伸展が阻止されることを見出した.
矯正力負荷における歯槽骨吸収の誘導と抑制(歯槽骨改造)を導く分子機構の解明

(1)OPGの破呂細胞形成抑制機構とOPG遺伝子のプロモーター解析:OPGマウスにBNPペレットを埋め込む実験を行って、破骨細胞形成を解析した。また、RANKL欠損マウスにBMPペレットを埋め込み、さらにRANKLを投与して破骨細胞形成を観察した。その結果、の発現部位には関わらず、骨芽細胞の存在が破骨細胞形成部位を決めることが示された。OPGは骨芽細胞が産生するRANKLの細胞膜からの遊離を抑制することが示された。OPGのプロモーターにはビタミンD受容体mRが結合する領域は見出されず、マウスに1,25(OH)_2D_3を投与してもOPGの発現は抑制されなかった。(2)pOCPの単離と解析:細胞周期が停止した破骨細胞前駆細胞(pOCP)の存在様式と破骨細胞への分化機構を解析した。正常マウスにプロモデオキシウリジン(BrdU)を投与し、同時に1,25(OH)_2D_3を4日間腹腔投与した。また、RANKL欠損マウスにRANKLとBrdUを2日間腹腔投与した。正常マウスへの1,25D3投与によっても、RANKL欠損マウスへのRへNKL投与によっても、OCが骨組織表面に誘導され、それらの核はBrdU陰性であった.以上より、1,25(OH)_2D_3投与およびRANKL投与により出現したOCは細胞周期が停止したpOCPから分化したことが示された。(3)圧迫側における歯槽骨吸収機構1:圧迫即位での骨吸収モデル実験として、MD2投与実験系を確立した。活性型ビタミンD類縁体MD2をマウスに投与すると、骨吸収を誘導できる。M-CSF欠損であるop/opマウスに投与すると多数の破骨細胞が誘導されることが示された。また、小動物用X線CTを用い、リゼドロネート投与が卵巣摘出ラットの極めて効率よく骨吸収を抑制することを明らかにした。歯の移動に伴う歯槽骨吸収におけるpOCPの動態を現在解析中である。1.OPGの破骨細胞形成抑制機構とOPG遺伝子のプロモーター解析:OPG欠損マウスの血中RANKL濃度は、きわめて高い。そこで、OPGマウスにBMPペレットを埋め込む実験を行って、破骨細胞形成を解析した。その結果、局所でRANKLが発現することが破骨細胞の誘導に重要であることが判明した。また、OPGは骨芽細胞が産生するRANKLの細胞膜からの遊離を抑制することが示された。OPGのプロモーターにはビタミンD受容体VDRが結合する領域は見出されず、マウスに活性型ビタミンDを投与してもOPGの発現は抑制されなかった。2.PGE2の骨吸収促進作用の解析:PGE_2はヒト破骨細胞前駆細胞CD14陽性細胞の破骨細胞への分化を抑制した。PGE_2は、CD14陽性細胞のEP2/EP4を介して、破骨細胞分化を抑制する液性因子を産生することを明らかにした。一方、また、PGE_2はEP2/EP4受容体を介してマウスの破骨細胞前駆細胞のTAK1のSer412のリン酸化を促進してRANKL誘導性の破骨細胞分化を促進した。マウスの破骨細胞にEP4受容体を強制発現させるとカルシトニン処理と同様な骨吸収抑制作用が誘導された。

一方、カルシトニンはヒト破骨細胞の骨吸収活性を抑制したが、その作用機構はマウスと異なり、PKCを介する可能性が示唆された。3.圧迫側における歯槽骨吸収機構:圧迫即位での骨吸収モデル実験は行えなかった。その前段階として、MD2投与実験系を確立した。活性を強力にした活性型ビタミンD類縁体MD2をマウスに投与すると、骨吸収を誘導できる。M-CSF欠損であるop/opマウスに投与すると多数の破骨細胞が誘導されることが示された。また、小動物用X線CTを用い、リゼドロネート投与が卵巣摘出ラットの極めて効率よく骨吸収を抑制することを明らかにした。歯の移動をMD2が促進するか、リゼドロネートが抑制するか現在解析中である。OPG欠損マウスの血中RANKL濃度は、きわめて高い。そこで、OPG欠損マウスにBMPペレットを埋め込む実験を行って、破骨細胞形成を解析した。その結果、局所でRANKLが発現することが破骨細胞の誘導に重要であることが判明した。また、OPGは骨芽細胞が産生するRANKLの細胞膜からの遊離を抑制することが示された。OPGのプロモーターにはビタミンD受容体VDRが結合する領域は見出されず、マウスに活性型ビタミンDを投与してもOPGの発現は抑制されなかった。一方、PGE_2はヒト破骨細胞前駆細胞CD14陽性細胞の破骨細胞への分化を抑制した。PGE_2は、CD14陽性細胞のEP2/EP4を介して、破骨細胞分化を抑制する液性因子を産生することを明らかにした。また、PGE_2はEP2/EP4受容体を介してマウスの破骨細胞前駆細胞のTAK1のSer412のリン酸化を促進してRANKL誘導性の破骨細胞分化を促進した。マウスの破骨細胞にEP4受容体を強制発現させるとカルシトニン処理と同様な骨吸収抑制作用が誘導された。以上より、PGE_2は、マウスとヒトでは作用機構が違うことが示唆された。圧迫即位での骨吸収モデル実験の前段階として、MD2投与実験系を確立した。また、小動物用X線CTを用い、リゼドロネート投与が卵巣摘出ラットの極めて効率よく骨吸収を抑制した。歯の移動をMD2が促進し、リゼドロネートはそれを抑制する可能性が示された。
金属クラスターの電子構造研究のための理論的方法の開拓と応用

1)金属クラスターの電子構造は、分子系とは異なる特異な構造を持つ場合がある。分子軌道の立場からこの金属原子を含む系の特異な電子構造を取り扱う理論の開発に取り組んだ。2)慶應義塾大学理工学部の茅研究室の実験を解析するために、Al_nS_m,Al_nNa,Si_nNa,Si_nC_m等の2成分混合クラスターの理論的研究を茅研と共同で進めた。非経験的分子軌道法により安定構造を決め、さらに陰イオンの光電子スペクトルのクラスターの大きさに対する依存性を解析することに成功した。3)2族、3族原子と水クラスターの錯体形成と反応を理論的に研究した。第3周期の原子(Mg,Al)については富宅助教授による実験的研究があり、その結果を解析することに成功した。第2周期の原子(Be,B)については実験的研究が殆どなく、理論的に、B^+イオンと水のクラスター内反応において特に特異な反応を予測した。4)フェノール分子と水のクラスターの安定構造を分子軌道法を駆使して決定した。多くの異性体の存在を予想することが出来たが、最も安定な環状異性体の理論スペクトルが東北大学の三上教授らの観測した赤外吸収スペクトルの特徴を再現することを示した。1)金属クラスターの電子構造は、分子系とは異なる特異な電子相関構造を持っている。分子軌道の立場から特異な電子相関を取扱う多電子理論の開発を行なった。2)慶應大学茅研究室の実験を解析するために、Al_nS,Al_nNa,Si_nNaのクラスターを分子軌道法によって研究した。各クラスターの中性状態とイオン状態の最安定構造を非経験的分子軌道法によって決定し、付着原子の付着位置の規則性を明らかにし、電子状態の特徴を調べた。特に、2原子分子AlS,AlNa,SiNaについては高精度の配置間相互用法によって中性・イオンの基底・励起状態のポテンシャルエネルギー曲線を描き、茅グループの分光実験と詳細な比較を行ない、実験と非常に良い一致をみることができた。3)2族と3族の原子とそのイオンの水クラスターの構造と反応性を系統的に調べ、富宅らの実験を解析した。1)金属スラスターの電子構造は、分子系とは異なる特異な構造を持つ場合がある。2)慶応義塾大学理工学部の茅研究室の実験を解析するために、Al_nS_m,Al_nNa,Si_nNa,Si_nC_m等の2成分混合クラスターの理論的研究を茅研と共同で進めた。
多変数多項式の近似代数演算の実用化とその検証

2006年6月に国際会議IMS2006(International Mathematica Symposium)で,Mathematicaに組み込まれている数値誤差評価の仕組みが実践的であるもののドキュメント通りに動作しない点について報告した結果,開発元の主要開発者から抜本的解決につながる解決策が得られた.本年度のパッケージ開発の中心は,この解決策への移行であり,年度末までにドキュメントを除いて内容を一新したものをウェブにて公開できる予定である.また,本年度で本研究課題の研究期間は終了するが,今後も同パッケージの改良及びメンテナンスを続けていきたいと考えている.一方,多項式の近似代数演算のアルゴリズムの研究については,昨年度から取り組んでいた新しいタイプの近似因数分解問題の解決が難しいことが様々な理論的,実験的な取り組みから判明したため,その内容を京都大学数理解析研究所の研究集会にて発表した.同内容は講究録に掲載されることになっている.本年度の実施計画で予定していたウェブサイト上での本研究課題で開発しているMathematicaのパッケージを利用できるようにする件は,利用ソフトウェアの納品遅れから作業が遅れ,十分な公開期間を設けられなかったが,研究開発内容のアウトリーチのひとつの方法として非常に優れていると考えている.この件に関しては,Risa/Asir Conference 2007にて発表予定である.2004年度の第13回日本数式処理学会大会ならびに国際会議ATCM2004(The Ninth Asian Technology Conference in Mathematics)にて発表・採択された論文では,係数部に誤差を含む一変数多項式を近傍から構成される集合と考えて演算する方法の実装を提案した.本方式での多項式は,代表元として取り扱われる一変数多項式から,指定されたノルムにおいて,指定された誤差の大きさの範囲に存在する,指定された次数の全ての多項式から構成される集合として表現される.本方式の実装により,The nearest singular polynomial(最近特異多項式)の本方式での実装方法,係数を使わずに誤差を測る方法における本方式での実装方法など,一変数多項式に関する実装における多くの研究すべき点が判明した(近似GCDについては,本来の定義がそのまま利用可能).当初計画では,SNAPパッケージの公開は来年度からであるが,試験的に,基本演算と一部の近似代数処理を実装したパッケージを,今年度既にバージョン0.1として公開している(一変数多項式に関しての未解決問題が想定よりも多かったため,逆にサブセットとしての公開を早めた).多変数多項式に関しては,厳密な代数処理で重要なだけでなく,近似代数処理への応用上も重要と考えられるComprehensive Groebner Basis関連の演算を行うパッケージの初期版を完成させており,現在SNAPパッケージへの統合を作業中である.多変数多項式に対する,本方式での絶対既約性判定法については,実装は済んでいるがパッケージとしての集約とSNAPパッケージへの統合が済んでいない.SNAPパッケージに,多変数多項式の絶対既約判定を行う機能を実装した.これは,二変数多項式の絶対既約判定を改善した方法で,平成17年度の第14回日本数式処理学会大会ならびに国際会議CASC2005(Computer Algebra in Scientific Computing : 8th International Workshop, CASC 2005).にて発表・採択されたものである(改善元の方法は,採録の連絡が遅れたため平成16年度の研究実績報告書には未記載かつ平成16年度のため本報告書にも未記載の論文で提案した方法).本年度当初の予定であった,包括的Groebner Basis関連のアルゴリズムの実装は実験により,実用段階ではないことを確認したため,統合作業は行わないこととした.並列アルゴリズムの実装は,数値計算部分が内部的に並列化されたため必要性が著しく低くなったため,他の改善を優先させている.2006年6月に国際会議IMS2006(International Mathematica Symposium)で,Mathematicaに組み込まれている数値誤差評価の仕組みが実践的であるもののドキュメント通りに動作しない点について報告した結果,開発元の主要開発者から抜本的解決につながる解決策が得られた.本年度のパッケージ開発の中心は,この解決策への移行であり,年度末までにドキュメントを除いて内容を一新したものをウェブにて公開できる予定である.また,本年度で本研究課題の研究期間は終了するが,今後も同パッケージの改良及びメンテナンスを続けていきたいと考えている.一方,多項式の近似代数演算のアルゴリズムの研究については,昨年度から取り組んでいた新しいタイプの近似因数分解問題の解決が難しいことが様々な理論的,実験的な取り組みから判明したため,その内容を京都大学数理解析研究所の研究集会にて発表した.同内容は講究録に掲載されることになっている.本年度の実施計画で予定していたウェブサイト上での本研究課題で開発しているMathematicaのパッケージを利用できるようにする件は,利用ソフトウェアの納品遅れから作業が遅れ,十分な公開期間を設けられなかったが,研究開発内容のアウトリーチのひとつの方法として非常に優れていると考えている.この件に関しては,Risa/Asir Conference 2007にて発表予定である.
病院情報システムのユーザインタフェイス性能の定量的ベンチマーク指標の開発研究

複数病院の病院情報システム間の操作性および操作時間の違いを明らかにし、より良いユーザインターフェイス(UI)構築のために利用可能な評価指標を検討した。国内外から5大学病院と2市民病院のオーダエントリの画面を収集した。また、国内の病院については、実操作時間の測定も行った。それらを操作ステップ、マウスポインタの移動量、Fitts' lawのT値などで評価した。その結果、同一オーダ種であっても、国内外ともに、病院間で操作ステップや実操作時間に大きな違いがあり、UI評価指標を用い、改善の余地があることが示唆された。平成23年度の研究実施目標は、1)検査オーダ、処方オーダについて、複数の病院情報システムの操作画面を収集し、操作時間を計測すること、2)収集した画面から各種操作情報を抽出し分析を行うこと、3)操作情報抽出を簡易化するためのソフトウェアを開発することであった。1)については、国内4病院(3大学病院、1市民病院)のオーダ画面を収集し、国外では、2病院(1大学病院、1市民病院)のオーダ画面を収集した。国内4病院については、それぞれ5人の評価者による操作時間の実測も実施した。2)については、撮影したビデオ情報を参照し、実際の操作手順および、1)で取得した操作画面からGOMSおよびFitts'Lawの2指標について算出した。3)については、収集した画面キャプチャーと、ビデオ録画した操作手順から、対象となる病院のシステムを疑似的に再現可能なシステムを開発した。次年度このソフトウェアの評価を実施することにより、ユーザインターフェイスの評価者が現地に行くことなく、キャプチャー画面と操作手順さえわかれば、このソフトウェア上で実際の操作時間を推計することが可能となる予定である。本研究の内容、進め方については、国内だけでなく、ドイツPLRI医療情報学研究所所長・国際医療情報学会会長のReinhold Haux教授およびPLRIの研究員、Hannover医科大学のMichael Marschollek教授とも意見交換をおこない、協力関係の確立を確認した。上記成果の一部については、第31回医療情報学連合大会において3つの論点からそれぞれ発表をおこない、また3編をその抄録としてまとめ、医療情報学会誌のsupplementに掲載した。平成25年度の研究実施目標は、1)病院情報システムの操作画面の追加収集、2)UI再現用仮想HISソフトウェアの評価、3)指標の評価と他病院・他システムでの適用可能性の検討、4)医療情報学関連学会での成果発表、であった。1)については、外来診療において使用頻度の高い、診療予約オーダについて、2病院で操作画面の収集をおこなった。2)については、本研究にて開発したUI操作再現用仮想HISソフトウェアについて、実操作時間を仮想HISソフトウェアの操作時間で評価できるかの検証を行い、両者の操作時間に強い相関があることが示唆された。この評価結果については、本研究の成果の一部として、第33回医療情報学連合大会にて発表している。3)については、UI再現用仮想HISソフトウェアの検証には、異なるベンダーによって開発された病院情報システムでの評価を行っており、開発した評価ソフトウェアが他病院、他システムでも利用可能なことが示唆された。4)に関わる本研究の成果発表であるが、前述の医療情報学連合大会での発表および、本研究に関連する一部の成果を、国際医療情報学会(MEDINFO 2013, Copenhagen)および米国医療情報学会(AMIA 2013)においても発表した。また、本研究期間中は、ドイツPLRI医療情報学研究所のReinhold Haux教授をはじめ、Hannover医科大学、Leiptig大学、Osnabrueck工科大学の医療情報学研究者とも意見交換をおこなった。本研究において多数の病院情報システムの様々な画面を収集したことで、実際の病院情報システムのユーザインターフェイスでは、その構成や画面遷移に、医療安全への配慮が影響していることが明確になった。安全性のために敢えて、使いにくい手順を挿入したり、離れた場所に操作ボタンを配置することもあり、利便性と安全性をの双方の視点からの評価手法の検討の必要性という今後の課題が明らかになった。平成24年度の研究実施目標は、1)検査オーダ、処方オーダ以外のオーダについて、複数の病院情報システムの操作画面を収集すること、2)操作情報の記録・再現ソフトウェアの実用化に向けた調査、3)収集したデータの分析、4)操作情報記録・再現ソフトウェアの機能強化であった。1)については、国内2病院(1大学病院、1市民病院)の放射線オーダ画面(胸部単純撮影)、および生理検査オーダ画面(心電図オーダ)を収集した。2)については、各種オーダを画面単位で、マウスのクリックエリアを含めて、順番に再現できるソフトを開発している。3)については、処方オーダおよび検査オーダについて、収集した画面キャプチャーから、それぞれの病院のユーザインターフェイスの特徴を抽出した。処方作成から発行までは、9-14ステップまでのばらつきがあり、マウスの移動距離も2,381pixelから4931pixelまでの大きなばらつきが見られた。

これらの結果については、国内共同研究者および、ドイツPLRI医療情報学研究所所長Reinhold Haux教授およびHannover医科大学のMichael Marschollek教授とも意見交換をおこなった。4)については、使いやすさを改善するためのさらなる改造を行っている。上記成果の一部については、様々な視点から、第32回医療情報学連合大会(新潟)および、AMIA2012(米国医療情報学会,シカゴ)、GMDS2012(ドイツ医療情報学会,ブラウンシュヴァイク)にて、報告した。計画した、オーダ画面の収集、指標の測定、ソフトウェアの開発等おおむね順調に進展している。オーダ画面の収集については、国外の病院情報システムについても収集することができ、これについては、計画以上に進展していると言える25年度が最終年度であるため、記入しない。計画したオーダ画面の収集およびソフトウェアの開発等おおむね順調に進展している。また、これまでの成果について、国内1学会、海外2学会で報告することができ、国内・海外の研究者と意見交換することができた。また、システム開発ベンダーからも、同一の指標で、複数施設のシステムを一律に評価することで、他社との比較ができ、より使いやすいシステム開発につながるとの評価も得ており、本研究の重要性が認識されつつある状況である。今後の研究は、1)処方・検査オーダ以外の操作画面の収集、2)海外の病院情報システムの操作画面の追加収集、3)捜査情報記録・再現ソフトウェアの評価の実施とそれに基づく改良とそれを利用した画面評価の実施、について、順次進めていく予定である。合わせて、これまでの成果について、学術雑誌への投稿および海外学会での報告を積極的に推進していく。25年度が最終年度であるため、記入しない。本年度は、本研究課題の最終年度にあたる。本年前半は、オーダ操作画面の追加収集、操作情報記録・再現ソフトウェアを利用したユーザインターフェイス評価を中心に実施する。年度後半は、研究成果のまとめを共同研究者、研究協力者とともに実施し、研究論文として報告する。また、医療者にとって使いやすいオーダエントリシステム、病院情報システムへとつながるユーザインターフェイスについて提言し、開発者へ広く情報提供を行う。
軍拡競走による適応的分化: 分子集団遺伝学による共進化過程の解明

本研究では、生物種間の共進化的軍拡競走によって生物の形質が急速に進化する過程を分子遺伝学の手法を用いて理解することを目的として、野外調査と分子生物学実験を行った。ツバキシギゾウムシ(Curculio camelliae)の幼虫はヤブツバキ(Camellia japonica)の種子を食べて育つ。このゾウムシの雌成虫は極端に長い口吻でツバキ果実の果皮を穿孔し、その穿孔に産卵管を挿し込むことで中の種子に産卵する。先行研究で行った室内実験の結果から、このゾウムシの口吻長とツバキの果皮の厚さの両方が、ゾウムシによる穿孔の成功率を左右することが明らかになり、この2つの形質の間で、軍拡競走が起こる可能性が示唆されている。このツバキシギゾウムシとヤブツバキの系において、軍拡競走の背後で自然選択受けている遺伝子を特定し、集団遺伝学的な解析を行うことで、過去に起こった進化的変化の過程を理解することができると考えられる。本研究ではまず、軍拡競走の進行程度の異なるヤブツバキの個体群のそれぞれにおいて、成長期におけるツバキ果実を採集し、RNA解析用の果皮のサンプルを採取した。果皮の成長期(56月)と成長完了期(56月)のそれぞれの時期に複数地点で採取されたサンプルをもとに、RNA抽出を行った。その上で、共同研究者の協力を得て、現在、Super SAGE法による発現遺伝子プロファイリング・データを得た。また、シギゾウムシ幼虫の頭部標本をもとに、RNA抽出を行い、ツバキと同様にSuper SAGE解析にかけた。このような遺伝子発現データをもとに、個体群間の比較を行うことで、ツバキの果皮の厚さの個体群差や、ゾウムシ口吻長の個体群差の基盤となっている遺伝子座を特定することができると期待される。
マイクロ波による鉛含有ガラスの加速浸出

近年、薄型テレビの出現により旧来のブラウン管は廃棄される傾向にある。ブラウン管用ファンネルガラスは鉛を含むため、廃棄には脱鉛が必要である。本研究はマイクロ波加熱を利用した鉛の迅速酸浸出を行い、ガラスの廃棄/再利用を可能にする事を目的とする。本研究ではマイクロ波印加鉛ガラスの酸浸出速度に関する基礎的研究と、大気系での大量処理の可能性を調べた。今年から地上デジタル放送が開始すると、廃棄は更に加速する。本研究はマイクロ波加熱を利用した鉛の迅速酸浸出を行い、ガラスの廃棄/再利用を可能にする。近年、プラズマ発光分析(ICP)試料の作成には、被分析物質を迅速溶解できるマイクロ波ダイジェスチョン装置が一般的に使用されている。これは密封系小容器で行われるバッチプロセスである。本研究ではこの原理を解明するとともに、溶液を循環させる方法により大気系で大量処理を行う方法を提案し、その可能性を調べることを目的とする。また浸出反応においては、溶液の誘電率変化がマイクロ波の浸透距離を決定するが、被溶解物質であるPbガラス自体がマイクロ波加熱されるか否かということが、浸出反応速度において重要な因子となる。このようなことから、両者の誘電率を測定する必要が有る。またマイクロ波加熱に伴い、試料温度の上昇が生じるが、これに伴って誘電率が温度によりどの程度変化するか測定する必要がある。この目的のため、高温(<700°C)までの誘電率を測定するための装置を自作し測定した。実験装置の準備を行うとともに種々の実験条件設定を行った。また侵出残渣の評価の目的のため残渣の観察を行ない、反応機構に関する検討を行った。この目的のため、高温(<700°C)までの誘電率を測定するための装置を自作している。この目的のため本助成金から材料費を使用した。マイクロ波高温誘電率の測定に関しては、技術的に困難な点が多く、高周波技術者からの情報収集の目的から旅費の支出も行った。このように平成23年度は、実験装置の準備を行うとともに種々の実験条件設定を行った。また侵出残渣の評価の目的のため、残渣の観察を行った。平成23年度においては、震災の影響のため、プレバブへの移動があり、実験の立ち上げ等に時間を要した。また研究のスタート時点では装置準備に関して予想していなかった不具合があった。このため、当初予定より研究の進行が遅れている。マイクロ波の浸透距離を考えると、そして溶液を循環するによりマイクロ波の印加を局所的に集中して行うのが効率が良い。これまでの実験結果より、温度が高すぎても浸出速度が減少するため、種々の実験方法によって、マイクロ波印加効果と温度上昇効果に及ぼす圧力や諸条件(酸濃度、Pbガラス粒径、浸出時間など)を見定め、大気圧でも可能な温度と浸出速度の条件の設定を行う。また、鉛ガラスや溶液のマイクロ波加熱特性を評価する目的から、誘電率の測定を行う予定である。更に、上に述べた理由から、4種類の浸出速度実験比較に関しても次年度執り行なう予定である。実験装置に関する備品に関しては、ほぼ設備が完了しているため、主に消耗品、薬品等の購入が必要となると考えられる。また、実験補助およびデータ整理の目的から学生に謝金を支払いたいと考えている。また、国内における学会(日本金属学会、日本鉄鋼協会、電磁波エネルギー応用学会)出の成果発表、および平成24年7月に米国ロングビーチで開催されるマイクロ波応用に関する国際会議GCMEA-2に出席し、成果発表および情報収集を行う予定である。

次年度使用額は、当初予定していた「4種類の浸出速度比較実験」を次年度に延期したことによって生じたものであり、次年度以降に実施する「4種類の浸出速度比較実験」に必要な経費として平成24年度請求額とあわせて使用する予定である。
匂い学習の分子機構

生後11日目の幼若ラットに匂いと電撃の対提示を30分間、1回行うだけで再現性の良い匂い嫌悪(忌避)学習が成立する。本研究の目的は、行動薬理学的手法、生化学的手法、電気生理学的手法等を駆使して匂いの嫌悪学習の分子カスケード機構を解明することであった。本研究により私共は、匂い学習の電気生理学的相関(シナプス伝達の長期増強lone-term potentiation : LTP)を捉えるとともに、このLTPを用いて匂いの嫌悪学習のメカニズムが理解できることを示した。嗅球スライス標本において、外側嗅索(LOT)に5回のテタヌス刺激(100Hz、1s、3分間隔で5回)を施すと、僧帽細胞から顆粒細胞への興奮性シナプス伝達を反映するフィールド電位の勾配にNMDA受容体依存性のLTPが誘導された。3回のテタヌス刺激ではLTPは成立しないが、この刺激とノルアドレナリン(NA)添加を対提示することにより安定したLTP(NA-paired LTP)が誘導された。NA-paired LTPはNMDA受容体アンタゴニストであるAP5では部分的にしか阻止されず、電位依存性L型Caチャネル阻害剤であるnifedipineで完全に阻止された。NA-paired LTPはβアドレナリン受容体アンタゴニストであるtimololで阻止され、またβアドレナリン受容体アゴニストであるisoproterenolによって再現された。これらの結果は、匂い学習とLTPとの関連を示唆している。匂いの嫌悪学習とNA-paired LTPの両者にPI-3キナーゼが関与することを証明した。これらの結果も、匂い学習とLTPとの関連を示唆している。
サンゴ年輪の1000年分析による海洋の10年〜100年スケール変動現象解析

今年度は主に以下の二項目を行った。1.宝島サンゴ試料の採取及び年輪解析:黒潮本流の東シナ海から太平洋への出口に当たる鹿児島県トカラ列島の南端に位置する宝島において、サンゴ群体の分布調査及び試料の採取を行った。試料は、宝島西岸の約100m沖の水深7m付近に存在する体高5mのハマサンゴ属のサンゴ群体で、頂部から3.5m深までを回収することができた。採取されたコアを研究室に持ち帰って、3mm厚に切り出し、軟X線撮影をしたところ、平均約7mm/年の成長速度であり、ほぼ500年の記録を保持していることがわかった。来年度以降、さらに残りの1.5mを回収することによって、全体で約.700年の海洋記録を復元できる可能性がある。また、頂部70cmについては、0.5mmごとに粉末試料の削り出し作業が終了した。2.与那国島サンゴ試料の同位体分析:2001年に与那国島北西岸沖100mの水深17mから採取された体高130cmのハマサンゴ群体について、90年分の炭素・酸素同位体比を分析した。本試料の平均成長速度は13mm/yであり、全体で90年の年輪を有していた。1999年から二年間サンゴ群体の隣に水温記録計を設置し、同期間の酸素同位体比結果から水温-酸素同位体比の関係式を構築したところ、これまでの研究とほぼ同じ傾き(酸素同位体比変化/水温変化)が得られた。この式を用いて、全90年分の酸素同位体比を水温に換算したところ、過去90年間で0.3°Cの水温上昇があったことがわかった。全球平均表面海水温の上昇は過去100年間で約0.5度とされている。この違いは地域的特性のほかに本試料の採取地点は水深17mであり、表面海水温(SST)ではなく、表層海水温(SLT)を反映していることも要因として考えられる。さらに、2003年6月に石垣島で採取した体高4mのハマサンゴ群体について、コアカットと軟X線撮影を行い、年輪解析をしたところ、470年の年輪、8.5mm/年の成長速度を有していることがわかった。すでに保有している700年前から1000年前までの石垣島サンゴ化石試料について、軟X線写真撮影による年輪解析を行い、古環境復元に適した試料であることを確認した。その上で、酸素同位体測定用の粉末試料約4000個体を採取した。これらのうち、最古部(最深部)について10年分の酸素同位体組成を測定し、現生試料と同様の季節変動を示していることが明らかとなった。石垣島において、体高約5mの現生サンゴ群体のボーリングを行い、軟X線写真撮影による年輪解析によって、古環境復元に適した約400年の年輪を有していることを確認した。一部について予察的に酸素同位体組成の分析を行い、これまで得られた石垣島の現生サンゴ群体と同様に、ほぼ水温変化と酸素同位体組成の変化が一致していることを確認した。2001年に採取された与那国島現生サンゴ試料の酸素同位体組成測定を行い、観測された水温変化とよい一致を得ていることを確認した。石垣島に1997年より継続的に採取している海水試料の酸素同位体組成の測定を行った。これによって、サンゴ骨格の酸素同位体組成の支配要因である水温と海水酸素同位体組成の両成分の分離を行った。石垣島サンゴ骨格はほぼ海水温の変動によって支配されているが、海水酸素同位体組成が夏季には降水の影響によって低くなり、冬季には蒸発の影響によって高くなる傾向が7年間の海水酸素同位体組成の測定結果から確実となり、この影響の補正が必要であることがわかった。現在から400年前まで及び700年前から10000年前までの古環境を記録している二つの石垣島サンゴ群体試料について、骨格の炭素・酸素安定同位体組成の分析を部分的に行った。現在から8年前までについては定点採取を継続してきた海水試料を所有しているため、海水の同位体組成と塩分を分析し、骨格の酸素同位体組成との比較を行い、塩分復元を行った。サンゴ骨格から抽出した塩分は、ほぼ観測塩分と同じ挙動を示すため、形成時期の水温がわかれば、サンゴ骨格が塩分復元に用いることができることを確認した。その後、現在から50年前までのサンゴ年輪の酸素同位体組成と、気象庁が継続観測している水温記録を用いて、過去50年間の塩分変動を復元した。この結果を、2000年までに採取されたパラオ諸島のサンゴ年輪から復元された塩分変動や、これまで研究が行われた同様の研究例を組み合わせることによって、西太平洋域の塩分変動の復元を行った。また、7年間の海水の水素及び酸素同位体組成の経時変化と気象データから、石垣島周辺海域の水収支を計算し、蒸発量変動を求めた。サンゴ骨格の炭素同位体組成が形成時のサンゴ体組織の炭素同位体組成とよく一致していることを確認し、体組織の炭素の回転速度から、過去30日間平均の光量変動を示していることがあきらかになった。

与那国島の現生サンゴについて、酸素同位体組成及び放射性炭素濃度分析を実施し、過去50年間の水温及び海洋放射性炭素濃度の復元を行った。琉球諸島の北部に位置するトカラ列島の宝島において、塊状造礁性サンゴ群体の生息分布調査を行い、予察的試料を採取した。今年度は主に以下の二項目を行った。1.宝島サンゴ試料の採取及び年輪解析:黒潮本流の東シナ海から太平洋への出口に当たる鹿児島県トカラ列島の南端に位置する宝島において、サンゴ群体の分布調査及び試料の採取を行った。試料は、宝島西岸の約100m沖の水深7m付近に存在する体高5mのハマサンゴ属のサンゴ群体で、頂部から3.5m深までを回収することができた。採取されたコアを研究室に持ち帰って、3mm厚に切り出し、軟X線撮影をしたところ、平均約7mm/年の成長速度であり、ほぼ500年の記録を保持していることがわかった。来年度以降、さらに残りの1.5mを回収することによって、全体で約.700年の海洋記録を復元できる可能性がある。また、頂部70cmについては、0.5mmごとに粉末試料の削り出し作業が終了した。2.与那国島サンゴ試料の同位体分析:2001年に与那国島北西岸沖100mの水深17mから採取された体高130cmのハマサンゴ群体について、90年分の炭素・酸素同位体比を分析した。本試料の平均成長速度は13mm/yであり、全体で90年の年輪を有していた。1999年から二年間サンゴ群体の隣に水温記録計を設置し、同期間の酸素同位体比結果から水温-酸素同位体比の関係式を構築したところ、これまでの研究とほぼ同じ傾き(酸素同位体比変化/水温変化)が得られた。この式を用いて、全90年分の酸素同位体比を水温に換算したところ、過去90年間で0.3°Cの水温上昇があったことがわかった。全球平均表面海水温の上昇は過去100年間で約0.5度とされている。この違いは地域的特性のほかに本試料の採取地点は水深17mであり、表面海水温(SST)ではなく、表層海水温(SLT)を反映していることも要因として考えられる。さらに、2003年6月に石垣島で採取した体高4mのハマサンゴ群体について、コアカットと軟X線撮影を行い、年輪解析をしたところ、470年の年輪、8.5mm/年の成長速度を有していることがわかった。
Lewis酸ーBroensted複合試剤を用いる有機合成反応

本研究は,1)新しい酸塩基複合試剤を用いる合成反応の開発,2)ポリケチド化合物を用いる合成反応,に関するものである。前者については,アミンーリチウム塩複合系を用いる活性メチレン化合物のマイケル付加反応,電解条件下でチオエステルの活性化法を開発した。また,後者に関しては,2,3の生物活性化合物の合成を行った。マロン酸エステル等の活性メチレン化合物の不飽和ケトン,アルデヒドへのマイケル付加反応は,有用な炭素ー炭素結合生成反応である。アミンを塩基として用いることができれば,新しい有用な方法になると考えて検討を行ったところ,反応系内にリチウム塩を共存させた複合系では,室温で容易に反応が進行することが分かった。リチウム塩が存在しないとこの反応は全く進行しない。この複合系の特徴の一つは,触媒系の組合せやモル比を変えることで,反応性の低い基質から高い基質まで幅広く適用できることにある。なお,マロン酸ジメチルを不飽後アルデヒドに作用させたところ,良好な収率で1,4ー付加物を与えることも分かったチオエステルを活性化しアルコ-ルと反応させてエステルを合成する方法は有用な手法であり,従来,Hg,Cu,Ag等の重金属塩が活性化剤として利用されてきた。しかし,これらは有毒であったり,吸湿性であるなどの不便さがあり,また,基質に対して当量以上必要であった。ところで我々は,電気化学的な活性化を行うと,重金族塩の活性化剤を用いずに,触媒的にこのエステル化反応が進行することを見いだした。ポリケチド化合物の化学的挙動に関する研究成果をもとに,生物活性化合物の合成を行った。抗菌性を有する<(+)>___ーsemiーvioxanthin,<(+)>___ーnanaomycin A,および抗腫性抗生物質(-)ーurdamycinone Bの全合成を完成した。
排泄障害を越えてアクティブエイジングを実現する実践的方法論の構築

超高齢社会を迎えた我が国において、排泄障害とともに生きる高齢者や障害者の数は増え続けている。排泄障害を持ちながら、心理的にも社会的にも活き活きとした生活を送るためにはどうすればよいのか?本研究は、排泄障害のある高齢者や障害者が心理社会的健康を増進させるための実践的方法論をアクティブエイジングの観点から構築することを目的とする。研究期間内に、先行文献のレビューと高齢者大規模コホート研究のデータ分析、排泄障害者を対象とした質的研究を行い、高齢者や障害者の排泄障害(尿失禁、頻尿、便秘等)が心理社会的健康に及ぼす影響と緩衝因子、そして排泄障害を抱えながら心理社会的健康を維持するプロセスを解明する。さらに、排泄障害を抱えながらアクティブエイジングを実現するための介入プログラムを専門家および排泄障害当事者とのディスカッションを通して開発し、その効果検証を行う。当該年度は、先行文献レビューと高齢者大規模コホート研究の横断分析に加え、高齢者大規模コホート研究の追加調査を新たに実施した。縦断分析用のデータセットが作成されたことにより、参加者の排泄や心理社会的健康の状態について経時的変化を含めて分析できるようになった。また、アクティブエイジングを促す介入プログラムについて、老年学や排泄の専門家とのディスカッションを開始した。排泄障害の啓発や早期発見、排泄障害改善に役立つ資源の整理・見える化等、ポピュレーションアプローチの観点を踏まえてプログラムを開発する必要性を確認した。本研究の成果は、排泄障害に苦しむ多くの人々の心理社会的健康に資するものであり、社会的意義は非常に高い。初年度に実施した先行文献レビューと既存データの横断分析の結果、排泄障害が心理社会的健康に及ぼす影響と緩衝因子を特定するためには、高齢者大規模コホート研究の縦断分析が不可欠であるとの結論に達した。コホート研究追加調査の準備、実施、データ入力に時間を要したため、排泄障害当事者を対象とした質的研究の実施を遅らせることにした。研究3年目以降に予定していたアクティブエイジングを促す介入プログラムの開発に向けた専門家とのディスカッションを前倒しして開始した。排泄障害による心理社会的健康への影響についてより深く検証し、緩衝因子を特定するために、先行文献レビューと高齢者大規模コホート研究の縦断解析を継続する。また、排泄障害当事者へのインタビュー、専門家とのディスカッションを実施し、介入プログラムの開発と効果検証を行う。排泄障害を持ちながら、心理的にも社会的にも活き活きとした生活を送るためにはどうすればよいのか?本研究は、排泄障害のある高齢者や障害者が心理社会的健康を増進させるための実践的方法論をアクティブエイジングの視点に基づいて構築することを目的とする。研究12年目に、排泄障害による心理社会的健康への影響と緩衝因子を特定するための定量的研究と、排泄障害を抱えながら心理社会的健康を維持するプロセスを解明するための質的研究を実施する。研究34年目は、排泄障害当事者のアクティブエイジングを促す介入プログラムの開発と効果検証を実施する。初年度は、先行文献のレビューと高齢者大規模コホート研究の2次データ分析を行い、高齢者や障害者の排泄障害(尿失禁、頻尿、便秘等)が心理社会的健康に及ぼす影響について検証した。先行文献のレビューから、排泄障害が不安感、鬱症状、社会参加制約、社会的孤立、閉じこもり等の心理社会的健康に関連していることを確認した。高齢者大規模コホート研究の2次データ分析からは、排泄障害とフレイル(虚弱)との関連を見出した。排泄障害による心理社会的健康への多様な影響と包括的アプローチの重要性が示唆される結果となった。初年度の主な活動は、先行文献レビューとコホート研究データの2次分析であった。既にある学術資源を活用したため、順調に研究を進めることができた。

初年度に実施した先行文献レビューと既存データの横断分析の結果、排泄障害が心理社会的健康に及ぼす影響と緩衝因子を特定するためには、高齢者大規模コホート研究の縦断分析が不可欠であるとの結論に達した。コホート研究追加調査の準備、実施、データ入力に時間を要したため、排泄障害当事者を対象とした質的研究の実施を遅らせることにした。研究3年目以降に予定していたアクティブエイジングを促す介入プログラムの開発に向けた専門家とのディスカッションを前倒しして開始した。排泄障害による心理社会的健康への影響についてより深く検証し、緩衝因子を特定するために、高齢者大規模コホート研究の縦断解析に着手する。また、排泄障害当事者へのインタビュー、専門家とのディスカッションを実施し、介入プログラムの開発と効果検証を行う。排泄障害による心理社会的健康への影響についてより深く検証し、緩衝因子を特定するために、先行文献レビューと高齢者大規模コホート研究の縦断解析を継続する。初年度は、研究の礎となる学術情報の収集と整理に注力したことから、論文投稿等の研究成果発表にかかる費用が未使用になった。次年度は、研究成果発表に加え、排泄障害当事者へのインタビュー等に研究費を使用する予定である。当該年度は高齢者大規模コホート研究の追加調査の準備及び実施に注力したことから、排泄障害当事者を対象とした質的研究や研究成果発表にかかる費用が未使用になった。次年度は、排泄障害当事者や専門家へのインタビュー、介入プログラムの開発、論文発表等の研究成果発表等に研究費を使用する予定である。
文化財の透過X線撮影における単色X線を用いた新しい撮影法の研究

本研究は、文化財の透過X線撮影に単色X線を用いることによって、撮影条件の体系化を目指すものである。金属フィルタを用いて、既存のX線照射装置に簡便に設置し、各文化財資料に適した単色X線について研究した結果、各文化財資料(絵画・彫刻等)に適したエネルギー帯を発生できる金属フィルタを検討できた。また、本成果を実物文化財へ用いるには、より詳細な臨床実験が必要であることが分かり、今後の研究課題が明確になった。透過撮影は文化財の研究に重要な調査方法の一つになっており、様々な研究機関で用いられているが撮影条件は体系化なされていない。今後このような状況が続くと撮影した画像を比較したり、画像情報から科学的な知見を求めることが困難になってしまう。そこで、照射X線にこれまでの連続X線に代わり単色X線を用いると、異なるX線照射装置を使用しても同じ照射スペクトルによっての撮影が可能になるため、撮影条件が体系化できることに加えこれまで透過率の差が小さく不明瞭だった部分の透過画像が明瞭になり、透過濃度の再現性も向上する。平成22年度は、単色X線スペクトルの発生に用いる金属フィルタのシミュレーションによる設計・製作を行う予定であったが、研究代表者の異動により研究環境が変化したため、22年度の交付金の大半を翌年に繰越とした。よって、22年度は研究によって顕著な成果が得られなかった。平成23年度は、CdZnTe半導体検出器を用いたX線スペクトル測定のシステム構築を行う予定であったが、より詳細な検討を行った結果、CdZnTe半導体を用いた検出器よりもSDDを用いた検出器が寄り高性能で安価であったため、予定ではなかったSDD検出器を研究に用いることにした。本検出器を用いて1.連続X線・単色X線の直接線スペクトルの測定。2.X線の光子数及び照射線量、線量当量の測定を行った結果、これまで文化財の透過撮影研究で検討されなかったX線が物質に及ぼす影響についての指標になる数値も得られる可能性が得られた。透過撮影は文化財の研究に重要な調査方法の一つになっており、様々な研究機関で用いられているが撮影条件は体系化がなされていない。平成24年度は、23年度にCdZnTe半導体検出器を用いたX線スペクトル測定のシステム構築を行う予定であったが、より詳細な検討を行った結果、CdZnTe半導体を用いた検出器よりもSDDを用いた検出器がより高性能で安価であったため、予定ではなかったSDD検出器を研究に用いることにした。2.X線の光子数及び照射線量、線量当量の測定を行った結果、これまで文化財の透過撮影研究で検討されなかったX線が物質に及ぼす影響についての指標になる数値も一部得られた。しかし、本研究中に、研究期間以上の実物文化財へのより詳細な臨床実験が必要なことが分かり、そうでなければ公に研究成果を発表することができないことと判断せざるを得なかった。よって、本研究で得られた結果は、研究代表者が調査対象とする文化財に用いることはあっても、研究題目である「新しい撮影方法の研究」の成果として発表することはなく、調査対象とした文化財資料研究の研究発表等の中で、付帯データとして扱い、本研究の成果を合わせて発表した。本研究で購入を予定していたCdZnTe半導体検出器よりも、より高性能で安定した分析結果が得られるSDD検出器を代替購入しことにより、分析装置の環境を再構築する必要性が出てきたため、研究に若干の遅れが生じている。24年度が最終年度であるため、記入しない。

今後、新しいX線分析の環境を整えると共に、単色X線を用いた透過撮影における効果の検証を行う研究計画を実行する。当初、本研究ではシミュレーションを用いて、短時間で金属フィルターの製作を行うと予定していたが、より実践的な実験を実際に行うことで、シミュレーションを行う以上の成果を得たい。また、実際の文化財の撮影で用いる機会をより多く持ちたいと考える。24年度が最終年度であるため、記入しない。
恒常的なNRF2の活性化がもたらす細胞老化誘導の意義とその分子機構の解明

(LSL-KRASG12D)とCdkn2a-/-(KCマウス), Keap1F/F(KKマウス), Keap1F/F:Cdkn2a-/-(KCKマウス),野生型(Kマウス)のマウス4種類との複合変異マウスを作製し、これらのマウスにおいて発がん実験を行なった所、腫瘍面積はKCKマウスがKKやKCマウスより大きい傾向が観察された。しかし、腫瘍形成後のサンプルで、細胞老化をSA-beta-galactosidase染色による老化細胞を遺伝子型ごとに比較したが、Keap1の欠損によって老化細胞が増加していることはなかった。また、老化細胞が増加していると仮定するとそれを駆除するための免疫細胞群が変化していると考えられたので、肺がんに浸潤している免疫細胞のプロファイルを比較するために、肺がん凍結切片で免疫染色を行い、T細胞やミエロイド系の細胞の浸潤を比較したが、大きな変化はなかった。我々が仮定している恒常的なNRF2の活性化が細胞老化を誘導する機構は、腫瘍が形成される初期段階もしくはそれ以前で作用している可能性が導かれた。そこで,野生型やKea1欠損型のマウス繊維芽細胞(MEF)をマウス胎児より取得し、細胞増殖および老化細胞の度合いを比較した所、Keap1欠損MEFは野生型と比較して、増殖が早くなるが、同時に老化が早めにおこる傾向が観察された。以上の実験結果より、このような老化誘導はがん細胞では観察されなかったことから、我々の仮説であるNRF2の恒常的な活性化がもたらす細胞老化誘導機構は発がん以前の細胞で起こると考えられ、がん細胞成立後は機能しないと考えられた。今後はさらに、Cdkn2aを含めた他の因子がどのようにNRF2依存性がんの成立母地となるかを詳細に検討する必要がある。肺胞上皮における細胞老化を検出するため、Keap1Flox/Flox(以下Keap1 F/F)マウスにCreリコンビナーゼ発現アデノウイルス(Adeno-Cre)を経鼻的に投与して、肺胞上皮細胞特異的にKeap1遺伝子を欠損させてNRF2を恒常的に活性化させたが、野生型マウスと比較して、肺胞上皮特異的にNRF2を活性化させたマウスにおいて、目立った細胞老化の上昇は観察されていない。引き続き、検討を行う。また肺胞上皮特異的にKeap1を欠損させたマウスにブレオマイシンを投与して、肺傷害を与えたものの短期間では発がんが観察されていない。この実験系においては、発がんに至るまでに極端に時間がかかるものと考えられるので、Adeno-Cre接種によりがん遺伝子KRASG12Dの発現を誘導して肺がんを発症させるマウスモデル(LSL-KRASG12D)とCdkn2a-/-, Keap1F/F, Keap1F/F:Cdkn2a-/-,野生型のマウス4種類との複合変異マウスを作製し、これらのマウスにおいて発がん実験を行う。高いdoseのもとでの発がん実験では、明確な差が見いだされなかったので、現在接種するウイルスの量を減らして、長期観察を行っている。KEAP1/Krasの二重変異マウスにおいてさらにCdkn2aを欠損させると肺がんが多く形成されるか、がんの悪性化が観察される事が予想される。さらに細胞レベルで恒常的なNRF2活性化による細胞老化誘導の一般性の検証を行うため、Keap1欠損マウスと野生型マウスからマウス繊維芽細胞を樹立できたので、今後の実験に利用する予定である。初年度の実験において、マウスの繁殖をスムーズに行う事ができマウスの発がん実験まで効率よく実験を進める事ができた。また、マウスに同種移植可能なNRF2依存性がんのモデル細胞を作製し、NRF2の下流で機能する因子を同定し、論文として報告する事ができた。このモデル細胞をもちいてcdkn2aの機能を解析する事も可能であり、次年度以降の実験に応用可能である。