hpprc/llmjp-kaken huggingface dataset:
リモートセンシングの基礎データとしての惑星物質の分光特性の研究

フーリエ変換赤外分光器(FTIR)を用いて、代表的なケイ酸塩鉱物試料や河川堆積物などについて分光スペクトルデータを取得した。固体試料では2方向性反射スペクトルと半球反射スペクトルは互いに類似しており、反射スペクトルと放射スペクトルとの間には明白な逆相関が認められた。また、反射スペクトル測定における試料の粒度や混合率の影響の検討を行い、最適な測定条件を明らかにした。河川堆積物の反射スペクトルでは、石英や粘土鉱物などに起因するSi-OおよびSiO-Hの伸縮振動による吸収が堆積岩地域において顕著に認められた。一方、FTIRにステップスキャンオプションを搭載し、化学的に不安定な星間物質の吸収および発光スペクトルの取得が可能な実験装置を開発しその性能を評価した。原始太陽系星雲で起こる、星間塵の非平衡な凝縮や蒸発の素過程をモニターするため、現有のマイクロ波熔融装置とこのFTIRとを結合させた。その結果、反応のその場観察に高分解能赤外分光法が十分な感度をもって応用できることが確認できた。現有の画像処理システムを用いて、リモートセンシングデータの解析手法を検討した。まず観測値を放射率に変換するため、雪原をターゲットとして用いた絶対校正法を提案するとともに、実験室でのスペクトルと航空機搭載センサで取得したスペクトルとの対応関係を明らかにした。また、代表的な鉱物の識別を行うためのスペクトル指標と、熱赤外域の多バンドデータからケイ酸塩岩のシリカ含有率を推定する方法を開発した。また、月探査衛星クレメンタインによる月表面の分光画像データの解析を行い、実験室で得られている代表的な鉱物の分光特性に対して、宇宙風化の影響を適切に評価してTiおよびFeの含有量を得る新しいアルゴリズムを検討し適用した。その結果、主としてSerenitatis地域の地質とその形成史に関する新たな知見を得ることかできた。今年度新たに購入したフーリエ変換赤外分光器(FTIR)を用いて、代表的なケイ酸塩鉱物試料についての分光スペクトルデータを取得した。まず固体試料についての透過スペクトルと2方向性反射スペクトルを測定し、同じ試料について別の測定装置で取得した放射スペクトルおよび半球反射スペクトルとの比較を行った。その結果、2方向性反射スペクトルと半球反射スペクトルのパターンは互いに良く類似していること、これら2種類の放射スペクトルと反射スペクトルとの間には明白な逆相関が認められ、透過のない場合はこれらのスペクトル間でキルヒホッフの法則が成立していることを確認した。鉱物の粉末試料については、臭化カリウムによる希釈法で測定を行ったが、クベルカ・ムンク補正を行っても固体の放射スペクトルとの関連性は弱いことがわかった。また、2方向性反射スペクトル測定における鉱物粉末試料の粒度や混合率の影響の検討を行い、最適な測定条件を明らかにすることができた。一方、現有の画像処理システムを用いて、地球および惑星の代表的なリモートセンシングデータの解析手法の検討を行った。すなわち、実験室で得た代表的な鉱物の分光特性データに基づき、鉱物鑑識を行うためのスペクトル指標を開発し、地球観測センサASTERのシミュレーションデータに対して適用したところ良好な結果を得た。しかし、空間分解能が約1590mと粗いため、ミクロおよびマクロなスケールでのな鉱物の混合の効果を考慮しなければならず、この点は今後の検討課題である。今後は、得られた分光特性と組成との間の理論的考察、鉱物混合試料のスペクトル測定とモデル化などを行い、惑星物質の分光特性についての組成、粒度、混合、観測スケールなどの効果を取りまとめる予定である。昨年度に購入したフーリエ変換赤外分光器(FTIR)を用いて、愛知県豊田市北部の河川堆積物計70試料の5006000cm^<-1>帯の拡散反射スペクトルを取得した。

その結果、石英に特徴的な波数800cm^<-1>(Si-O伸縮振動)の鋭い吸収が堆積岩地域に集中して見い出され、主要鉱物組成において石英が卓越することと調和的な傾向にあることがわかった。また、SiO-H伸縮振動に対応する3700cm^<-1>附近の吸収も堆積岩地域においてより顕著であり、粘土鉱物の生成、もしくは雲母の存在度がこの地域において高いことを反映していると考えられる。さらに、3400cm^<-1>附近の有機物(C-H伸縮振動)の吸収が多く認められ、試料採取地域の腐植土壌の形成状況を反映している可能性があることがわかった。一方、現有のFTIRにステップスキャンオプションを搭載し、化学的に不安定な星間物質の吸収および発光スペクトルの取得が可能な実験装置を開発しその性能を評価した。原始太陽系星雲で起こる、星間塵の非平衡な凝縮や蒸発の素過程をモニターするため、現有のマイクロ波熔融装置とこのFTIRとを結合させた。その結果、反応のその場観察に高分解能赤外分光法が十分な感度をもって応用できることが確認できた。さらに、現有の画像処理システムを用いて、月探査衛星クレメンタインによる月表面の分光画像データの解析を行った。実験室で得られている代表的な鉱物の分光特性にたいして、宇宙風化の影響を適切に評価してTiおよびFeの含有量を得る新しいアルゴリズムを検討し適用した。その結果、主としてSerenitatis地域の地質とその形成史に関する新たな知見を得ることができた。
健康食品の安心・安全確保のための全国ネットワークの構築とその実証に関する研究

本研究では健康食品の情報不足を解決するために、健康食品の有害事象や安全性情報を積極的に掘り起こし創製していくことを目的として、薬剤師間及び医師間健康食品情報収集・交換システムを構築した。昨年度に引き続き、医療従事者のニーズを考慮した健康食品情報(健康食品素材に関するモノグラフと医薬品と健康食品の相互作用に関する事例)を作成し、構築したシステムを介して登録者に向けて情報提供を行った。医師・薬剤師の知識・意識を高めるために、健康食品に関する定期的な情報提供、事例形式の情報、規格化された情報が有用であることを示した。システム内では、情報提供と並行して、医師・薬剤師から健康食品による健康被害情報を収集し、調査・評価したのち登録者間で情報共有するためのコーナーを設置した。簡易化した投稿機能も設けることで、医師・薬剤師からの類似事例の収集を促進させることにも成功した。さらに、本システムを介して収集された事例に基づき、グルコサミンサプリメント中のカリウム含有量の分析を行った。その結果、一部のグルコサミン硫酸塩含有サプリメントには高用量のカリウムが含まれていることが明らかになり、カリウム摂取制限が必要な患者は当該サプリメントの摂取に注意が必要であると考えられた。以上から、本システムを活用することで医療現場から健康食品情報を収集し、早期に共有・類似事例を蓄積することが可能となり、それらの情報に基づき、健康食品の科学的エビデンス作りにも寄与できる可能性を示した。本研究では、投薬に関するアクシデント・インシデント事例を大規模に収集し、医学・薬学的側面のみならず、人間科学的・社会科学的側面からも精細に分析し、それらを分類・整理した「薬物治療に関するアクシデント・インシデントライブラリー」を構築すること、加えて、ライブラリーを活用して、事例間の共通点やパターン、法則性を解析することを目的としている。今年度は、我々が構築・運用しているインターネットを介した全国薬剤師間情報交換・研修システムや地域薬剤師会等を活用し、医療現場からアクシデント・インシデント事例を大規模に収集した。なかでも、専門家が不在の中で行われる患者による服薬ミス・トラブル事例の積極的収集も行った。収集された服薬に関するアクシデント・インシデント事例を分析対象とし、各事例について、事象の整理、問題点の抽出、背後要因の探索の規格化を行った。まず「事象の整理」として関係者の認知・判断・行動を時系列で書き出した。続く「問題点の抽出」では、先に書き出した事項から問題のあるものを抽出した。最後に「背後要因の探索」として、問題点惹起の要因と考えられる事例を列挙し、要因分類を行った。要因分類は、階層構造として、「薬などによる要因」、「患者などによる要因」、「その他の要因」という大分類項目の下に、再分類項目を設けた。これまでに本手法を用いて約130事例の分析を適切に行い、規格化してデータベースに格納することができた。分析の結果、現時点でも医薬品の製剤・包装の改善によりトラブル減少が期待される事例が多く存在することが判明した。現在、これらの分析済みデータを格納するデータベース・ライブラリーの構築を進めている。
線維化肺における癌転移成立のメカニズムの解析

肺線維症の代表的疾病である特発性間質性肺炎(IPF)には肺癌が高率に併発するが、このメカニズムは未だ完全に理解されていない。申請者はGEOに公開されているIPF肺の遺伝子発現データを再解析することで、癌幹細胞マーカーとして報告されているDCLK1がIPF肺において発現上昇していることを見出した。さらに、DCLK1が細胞のDNA損傷修復機構を抑制すること、DCLK1タンパク質の発現量がマクロファージ様細胞培養上清の処理により増加することを示唆する結果を得た。以上より、IPF肺における肺癌高併発メカニズムの一つとして、「DCLK1の発現上昇による発癌の促進」の存在が示唆された。癌転移は癌死亡の主要原因であり、その克服は癌治療成績の向上に必須である。私は肺線維症に癌の併発が多い理由について、マクロファージの線維化肺への集積が癌の生存に好都合な環境を形成するという仮説を立てている。本研究ではこの仮説を検証し、マクロファージを標的とすることで癌転移を抑制できるか否かを検討する。平成26年度は主に、マウス肺から単離したマクロファージまたは線維芽細胞が癌細胞に与える影響について解析を行った。1)ブレオマイシン誘導性線維化肺またはコントロール処置肺のBAL洗浄液中に回収されるマクロファージを含む細胞集団を培養し、その培養上清を肺癌由来細胞株の培養液中に加え、細胞増殖・癌幹細胞性への影響を評価した。ブレオマイシン誘導性線維化肺由来マクロファージ培養上清添加条件において細胞増殖・癌幹細胞性の亢進が起こることを予想したが、検討を行った項目においてはコントロール処置肺由来マクロファージ培養上清添加条件との間で有意な差は見られなかった。2)ブレオマイシン誘導性線維化肺またはコントロール処置肺より肺線維芽細胞を単離し、その培養上清を肺癌由来細胞株の培養液中に加え、細胞増殖・癌幹細胞性・遊走能・浸潤能に対する影響を評価した。ブレオマイシン誘導性線維化肺由来線維芽細胞培養上清添加条件において何れかの性質の亢進が起こることを予想したが、何れの項目においてもコントロール処置肺由来線維芽細胞培養上清添加条件との間で有意な差は見られなかった。以上の解析に加え、ブレオマイシン誘導性線維化肺におけるHippo pathwayコンポーネント、EMTマーカー、病態に関与すると考えられる細胞外分泌タンパクの発現量変化をqRT-PCRやWBにより解析している。本年度は、特質性間質性肺炎(IPF)患者の線維化肺全体で起こる遺伝子発現変化に着目し、癌細胞の悪性化に寄与する遺伝子の発現量が変化しているか否かを検討する方針を採用した。結果、以下の知見を得た。1)公共の遺伝子発現情報データベースであるGEOに登録されているデータを用いて、IPF患者由来肺サンプルと健常者由来肺サンプル間の遺伝子発現パターンを比較した。結果、IPF患者由来サンプルにおいて2倍以上発現量が増大している遺伝子として61遺伝子を同定した。2)同定した61遺伝子の中に、これまでにがん幹細胞マーカーとして報告されていた遺伝子Dが含まれていた。遺伝子DとIPFの関係を解析した例はこれまでに存在しない。遺伝子Dをヒト乳腺上皮由来細胞株MCF10Aに発現させると、幹細胞性の指標となるMammosphere形成能がMCF10A細胞に付与された。この結果から、遺伝子Dは単なるがん幹細胞マーカーではなく、がん幹細胞性のドライバー遺伝子である可能性が考えられた。3)遺伝子Dにはキナーゼ活性を有するドメインが含まれているため、遺伝子Dによるがん幹細胞性誘導能にキナーゼ活性が必要であるか否かを検討した。結果、キナーゼ活性を欠損した変異体を用いてもがん幹細胞性が誘導されたため、遺伝子Dはそのキナーゼ活性に依存しない様式でがん幹細胞性を誘導していることが示唆された。以上より、IPF肺において肺癌の併発率が高くなる分子機構の一つとして、遺伝子Dの発現上昇によるがん幹細胞性誘導という機構の存在が示唆される。IPF肺における発現上昇遺伝子を探索することで、がん幹細胞性を誘導する遺伝子Dを同定することが出来た。また、遺伝子Dによるがん幹細胞性誘導のメカニズムの解析も順調に進んでいる。以上から、本年度はおおむね順調に進展していると判断した。本年度は、昨年度までの解析により特質性間質性肺炎(IPF)患者の線維化肺において発現亢進していることが見出された癌幹細胞マーカー遺伝子Dについて、肺癌発癌への関与をin vitro実験系を用いて検討した。1)発癌には癌遺伝子・癌抑制遺伝子の変異が必要であり、これはDNA損傷修復機構を含むゲノム安定性維持機構の不活性化に因る部分が大きい。そこで、遺伝子Dの発現が細胞のDNA損傷修復機構に影響を及ぼすか否かを検討した。結果、遺伝子Dの強制発現は非相同末端結合・相同組換えという代表的な二種のDNA修復機構をモニターするレポーター系においていずれの活性も抑制した。また、DNA損傷依存的なBRCA1・RAD51等DNA修復タンパク質の核内foci形成が遺伝子Dの強制発現により抑制された。以上の結果より、遺伝子DがDNA損傷修復機構を抑制的に制御する可能性が示唆される。2)マクロファージ様細胞株RAW264.7の培養上清を非小細胞肺癌

由来細胞株H1299に処理すると、遺伝子Dがコードするタンパク質(以下、遺伝子D産物)の発現量が上昇した。この時、遺伝子D由来mRNA量に変化は見られなかったため、この発現量上昇はタンパク質安定化を介していると考えられる。IPF肺にはM2マクロファージが集積していることが知られていることから、本結果は集積したマクロファージから分泌される物質が肺実質細胞における遺伝子D産物の発現量上昇に寄与する可能性を示している。昨年度までの解析結果も踏まえると、IPF肺において肺癌の併発率が高くなる分子機構の一つとして、「マクロファージ分泌物質等により肺実質細胞において遺伝子D産物の発現量上昇が起こり、その結果、癌幹細胞性誘導とDNA損傷修復機構抑制が引き起こされる」という機構の存在が示唆された。肺線維症の代表的疾病である特発性間質性肺炎(IPF)には肺癌が高率に併発するが、このメカニズムは未だ完全に理解されていない。申請者はGEOに公開されているIPF肺の遺伝子発現データを再解析することで、癌幹細胞マーカーとして報告されているDCLK1がIPF肺において発現上昇していることを見出した。さらに、DCLK1が細胞のDNA損傷修復機構を抑制すること、DCLK1タンパク質の発現量がマクロファージ様細胞培養上清の処理により増加することを示唆する結果を得た。以上より、IPF肺における肺癌高併発メカニズムの一つとして、「DCLK1の発現上昇による発癌の促進」の存在が示唆された。本学実験動物センターの施設改修のため動物実験が制限されたこともあり、ブレオマイシンによる肺線維化誘導実験系の条件最適化と安定的運用が予定よりも遅れた。以上より、研究全体の進行度としてやや遅れていると判断した。引き続き、遺伝子Dによるがん幹細胞性誘導のメカニズムの解析を継続する。IPF肺における遺伝子Dの発現誘導メカニズムについても注力して解析を行う。また、IPF肺にて発現が上昇している遺伝子として同定した遺伝子D以外の他60遺伝子についても、適切な実験系を選択して解析を行いたいと考えている。医歯薬学当初の計画では、マクロファージや線維芽細胞といった線維化肺に集積する個々の細胞に注目し、それらの癌悪性化に対する影響を検討する方針を採った。次年度以降では、個々の細胞に注目するのみならず線維化肺全体で起こる遺伝子発現変化に着目し、癌細胞の悪性化に寄与する遺伝子の発現量が変動しているか否か、変動している場合はどの細胞において変化が起きているのかといった方針も並行して採用し検討を行っていく予定である。
イネ酸素ストレス防御遺伝子の発現調節におけるレドックス制御

イネにおいて酸素ストレスの防御に関与している3つの酵素、細胞質型スーパーオキシドディスムターゼ(SOD)、細胞質型チオレドキシン、グルタレドキシンのそれぞれの遺伝子の5′-上流域には、非常に相同性の高い28bpの領域が存在している。本研究では、この共通配列が3つの遺伝子の発現調節に関与している可能性を検討している。前年度までに、細胞質型SOD遺伝子のプロモーター領域のうち、この28bpの配列がスーパーオキシドに応答するシス-エレメントであることを明らかにしている。今年度はさらにこの配列のシス-エレメントとしての特異性を検討した。この配列に変異を導入した配列をCaMV35Sプロモーターとルシフェラーゼの融合遺伝子の上流に連結したレポーターコンストラクトを作製した。これをイネ培養細胞に導入してトランジェントアッセイを行った。28bpの配列には、パリンドローム構造をもつ19bpの領域が存在している。パリンドローム領域に変異を導入した場合には、スーパーオキシドによるルシフェラーゼ活性の誘導は見られなかった。このことから、パリンドローム構造をもつ19bpの配列がスーパーオキシドに対する応答に関与することが示された。また上記のレポーターコンストラクトには、遺伝子発現を上昇させるためにイネ細胞質型SOD遺伝子の5′-non codingintronを組み込んでいる。このintronの効果を定量的に測定したところ、CaMV35Sプロモーターの下流に接続した場合、遺伝子の発現を最大で28.5倍まで上昇させることが明らかとなった。また上記シスーエレメントに結合する転写因子の単離を行うために、yeast one hybrid screeningによるDNA結合タンパク質のcDNAクローニングを試みたが、質のよいライブラリの作製に難航しクローンの単離に至っていない。イネにおいて酸素ストレスの防御に関与している3つの酵素、細胞質型スーパーオキシドディスムターゼ(SOD)、細胞質型チオレドキシン、グルタレドキシンのそれぞれの遺伝子の5-上流域には、非常に相同性の高い28bpの領域が存在している。これまでに筆者は、細胞質型SOD遺伝子のプロモーター領域のうち、この共通配列を含む77bpの配列がレドックス制御に関わるシス-エレメントであることを明らかにしている。本研究は、上記共通配列に結合するトランス因子の単離とキャラクタリゼーションを目的としているが、それに先立って平成11年度には次のような実験を行った。1上記細胞質型SOD遺伝子プロモーターの77bpの配列のうち、シス-エレメントとして機能する配列の特定を行った。チオレドキシン遺伝子、グルタレドキシン遺伝子においても保存されている28bpの共通配列を、CaMV35Sプロモーターとルシフェラーゼの融合遺伝子の上流に連結したレポーターコンストラクトを作製した。これをイネカルスに導入しトランジェントアッセイを行った結果、28bp共通配列がスーパーオキシドに応答するシス-エレメントであることが明らかとなった。2イネ核抽出物をSDS-PAGEで分画後Southwestern blotを行い、上記28bp共通配列をプローブとしてメンブレン上での結合アッセイを行った。その結果、この共通配列に結合する17kDaと24kDaの2種類の核タンパク質が検出された。
カルボン酸の触媒的脱水縮合による酸無水物合成プロセスの開拓

カルボン酸無水物は、DMAP触媒によるエステル化反応を始めとする様々な反応に用いられている有用なアシル化剤である。カルボン酸無水物は、カルボン酸の触媒的脱水縮合で合成されるのが最も理想的である。しかし,これまでのところカルボン酸の直接脱水縮合に有効な触媒は開発されておらず,カルボン酸塩化物やジシクロヘキシルカルボジイミドのような脱水縮合剤を用いるのが一般的である。これらの従来法では,副生成物として腐食性の塩化水素が発生したり,多量の副生成物が生成したりするという問題がある。そこで,本萌芽研究では直接脱水縮合によるカルボン酸無水物の合成に有効な触媒の開発を行った。カルボン酸の活性化に有効な触媒を中心に詳細な検討を行った結果,いくつかのアリールボロン酸がカルボン酸間の直接脱水縮合に対して良好な触媒活性を示すことを見出した。特に,2,6位にジアルキルアミノメチル基やトリアルキルアンモニウムメチル基を持つアリールボロン酸が優れた触媒活性を示し,炭化水素などの非極性溶媒中で脱水加熱還流させることにより,対応するカルボン酸無水物が良好な収率で得られた。例えば,2,6-ビス[(N,N-ジイソプロピルアミノ)メチル]フェニルボロン酸触媒(10 mol%)存在下,ピロメリット酸のオクタン溶液を12時間脱水加熱還流させることにより,耐熱性ポリイミド樹脂の原料であるピロメリット酸無水物をほぼ定量的に合成することに成功した。また,低収率ではあるがモノカルボン酸の分子間脱水縮合によるカルボン酸無水物の合成にも成功した。
転移性を獲得した細胞の軟寒天中の行動と細胞接着及び細胞骨格の関係

ヒト癌遺伝子導入で形質転換したras/mycSFME細胞からBalb/cマウスで肺への転移性のある新細胞r/mHM-SFME-1を作出した。そこで、両細胞を通常の平板培養した場合と軟寒天中で立体培養した場合について、細胞の接着性と細胞骨格およびそれらの関係を調べて相互に検討し、細胞行動をもとにして転移を解析した。結果は以下の様であった。1.平板培養では両細胞ともプラスチックへの接着部にadhesion plaque様のファロイジン可染部が観察され接着構造にはアクチン繊維が含まれることが解かった。3.両細胞それぞれの細胞間接着に関わるカドヘリンの発現は、どちらの細胞でもE、P、Nどの型とも培養の違いに関わらず微弱で違いは認められなかった。4.ファロイジン染色と共焦点レーザー走査顕微鏡による検討で、細胞骨格に関わるアクチン繊維は、ras/mycSFME細胞では細胞の周辺部とより深部に比較的長いアクチン繊維の束が観られたのに対して、r/mHM-SFME-1細胞では分布は細胞膜直下に限られ、薄いネットワークとして観察された。これらのことから、転移性獲得に伴い細胞間接着と細胞骨格が変化しており、これが癌病巣からの細胞の離脱を招き転移の第一ステップになっている可能性が示唆された。Balb/cマウス胚由来でヒト活性型Ha-ras遺伝子が導入されているras/mycSFME細胞からr/mHM-SFME-1細胞を作出した。両者とも同系マウスで腫瘍を造るが、後者は前者と異なり皮下に接種後肺への遠隔転移を示す。軟寒天中では、前者は境界のはっきりしたコロニーを形成するが、後者のコロニーは散在性の細胞集塊となる。軟寒天中での両細胞の細胞間相互作用の違いと転移性の獲得との関係を、コロニー中の細胞接種の様子は電子顕微鏡的観察により、また細胞骨格に関わるアクチンの存在状態はファロイジン染色により検討した。1.アクチン繊維の分布を比較すると、ras/mycSFME細胞では細胞の周辺部と、より深部に比較的長いアクチン繊維の束が観られたのに対してr/mHM-SFME-1細胞では、分布は細胞膜直下に限られ、また前者よりも少ないことが示唆された。3.また細胞接着とは直接は関係ないが、r/mHM-SFME-1細胞の表面にはアクチン繊維束を含むmicrovilli様の短い突起が多く観られた。以上より、軟寒天中のそれぞれのコロニーにおける細胞間接着の違いはアクチン繊維の分布様式の違いによると考えられ、関与する結合タンパクについて現在検討中である。
尿酸の嫌気的微生物分解機構の解明と腸内共生

窒素老廃物として尿酸を排泄する動物と嫌気的に尿酸を分解する細菌の共生は広く存在すると考えられるが、嫌気的分解に関与する酵素・遺伝子群をはじめ、分解細菌の生態や宿主動物との共生関係に関する研究はあまり進んでいない。シロアリとその腸内の嫌気的尿酸分解細菌による窒素源の再利用による共生は解明された数少ない例である。不溶性の尿酸を含む平板培地で嫌気的に尿酸を分解してハローを形成するCitrobacterr属などの腸内細菌群、Enterococcus属などの乳酸菌群、Clostridium属などグラム陽性嫌気性細菌などの細菌を様々なシロアリの腸内から分離して同定した。その過程で大腸菌も嫌気的に尿酸を分解することを見出した。そこで、分子生物学的研究に有利な大腸菌における嫌気的尿酸分解機構を解明することとし、トランスポゾン(Tn5)の挿入変異株を作成し、分解能欠損株を複数取得した。Arbitrary primed PCR法にてトランスポゾンの挿入周辺配列を決定して、挿入位置を調べたところ、大腸菌のゲノム上に3種存在するキサンチンデヒドロゲナーゼの相同遺伝子のひとつとその周辺の遺伝子クラスターに挿入が認められた。これらの遺伝子クラスターは機能未知のものが多く、推定上のpermeaseや転写制御因子も認められた。これら機能未知の遺伝子群が大腸菌における嫌気的尿酸分解に必須の役割を果たしていると考えられた。これらの遺伝子群を詳細に解析することにより、嫌気的尿酸分解に関わる新規の代謝・酵素の解明など学術上重要な発見につながるものと期待される。窒素老廃物として尿酸を排泄する動物と嫌気的に尿酸を分解する細菌の共生は広く存在すると考えられるが、嫌気い的分解に関与する酵素・遺伝子群をはじめ、分解細菌の生態や宿主動物との共生関係に関する研究はあまり進んでいない。平板培地で嫌気的に尿酸を分解してハローを形成する腸内細菌群、乳酸菌群、Clostridium属細菌などの細菌を分離し、その過程で大腸菌も尿酸を分解することを見出した。今後挿入遺伝子を同定して解析する予定である。また、イエシロアリ(Coptotermes formosanus)腸内のセルロース分解性原生生物Pseudotrichonympha grassiiの細胞内共生細菌(系統タイプCfPt1-2)において完全ゲノム解読を行なつた結果、窒素固定に働く遺伝子群、および、アンモニア・尿素を取り込んで利用するための遺伝子群が見られた。CfPt1-2細菌の属するBacteroidales目細菌ではこれらの機能ははじめて見出されたものである。この細胞内共生細菌は、新たな窒素源の獲得に加えて宿主原生生物の窒素老廃物を嫌気的に再利用して、宿主原生生物やシロアリに必須のアミノ酸やビタミン類に変換して提供する腸内の窒素代謝にきわめて重要な働きをすると考えられた。
第一原理計算による不定比酸化物の物性予測と超臨界水熱法を通じた新規ナノ材料の探索

本研究では、超臨界水熱法を用いたナノ粒子合成とその構造・物性解析および、第一原理計算を用いた不定比酸化物の研究を行った。BaZrO3とSrZrO3の固溶体のナノ粒子の合成を行った結果から、BaZrO3の場合にAサイト欠損が多く粒子サイズは小さいということが明らかになった。すなわち、Aサイトイオンの化学種の差異によって、結晶構造だけでなく、欠損の生じる量や粒子サイズも大きく影響を受けることが明らかになった。Aサイトイオンの固体内拡散については、Nudged Elastic Band (NEB)計算を行い、BaZrO3中のBaおよびSrZrO3中のSrの拡散エネルギー障壁を、バルクおよび表面の場合においてそれぞれ求めた。その結果、バルクおよび表面のいずれの場合においても、Baの拡散障壁はSrの拡散障壁より有意に高く、実験において見られた、BaZrO3においてAサイト欠損がSrZrO3より多くなる現象を拡散性の点から説明できることを明らかにした。加えて、バルクより高い物性を持つナノ粒子に着目し、その構造のバルクとの差異を明らかにする実験と計算を併用した検討を行った。計算においては、クラスター構造モデルを用いてナノ構造を得た。一方で、超臨界法で得られたナノ粒子に対して、XAFS(X線吸収分光微細構造)測定を行うことで局所構造を明らかにした。その結果、クラスターの計算で得られた構造は実験的に得られているナノ粒子の構造を一定程度正しく反映していることが考えられた。クラスター計算を用いることで、バルクではなくナノ粒子の表面エネルギーを得ることに成功した。また、この計算で得られる表面エネルギーを用いて、欠損の生成により存在すると考えられる表面の組成のばらつきを考慮したうえで、実験で見られている複合酸化物の粒子サイズの差異を統一的に説明・予測することを可能にした。翌年度、交付申請を辞退するため、記入しない。
アクセス距離と迂回距離のトレード・オフに着目した面的施設の配置

本研究では,面的施設の最適な配置,規模,形状を決定するためのモデルを構築した.利用者のアクセスの良さの指標としてのアクセス距離,および非利用者の迂回の大きさの指標としての迂回距離の両者を最小にする二目的の問題を考えた.まず,長方形都市における長方形施設を対象にアクセス距離分布と迂回距離分布を求め,施設の配置,規模,形状がアクセス距離と迂回距離に及ぼす影響を明らかにした.そして,両者のトレード・オフ曲線を描くことで,パレート最適となる施設の配置,規模,形状を求めた.平成27年度は,面的施設に対するアクセス距離分布と迂回距離分布を導出した.具体的な研究成果は以下の通りである.1.利用者から施設の最も近い点までの距離をアクセス距離と定義し,アクセス距離分布を求めた.アクセス距離分布は,アクセス距離が都市内でどのように分布しているのかを表し,面的施設配置モデルにおいて利用者のアクセスの良さを評価する基礎となる.アクセス距離分布を解析的に表現するため,施設の配置パターンとして格子状配置とランダム配置,施設の形状として円形と長方形を対象とした.これら仮想的な配置パターンに対する理論的な結果は,実際の配置パターンに対するベンチマークとなる.距離の計測には直線距離と直交距離を用いた.そして,施設の密度,配置,形状がアクセス距離に及ぼす影響を明らかにした.2.施設を迂回することによる移動距離の増分を迂回距離と定義し,迂回距離分布を求めた.迂回距離分布は,迂回距離が都市内でどのように分布しているのかを表し,面的施設配置モデルにおいて非利用者の迂回の大きさを評価する基礎となる.迂回距離分布を解析的に表現するため,都市内のあらゆる2点間で移動が一様に発生すると仮定した.一様な移動を仮定することで,交通の集中による影響を排除し,迂回距離の基本的な性質を解明することができる.また,一様な移動需要の下での結果は,距離減衰を考慮した場合など,より一般的な移動需要の下での分析にも見通しを与える.そして,施設の密度,配置,形状が迂回距離に及ぼす影響を明らかにした.以上の研究成果は,利用者のアクセスと非利用者の迂回の両方を考慮した面的施設配置モデルの基礎となる.国内および海外の学会で研究成果を発表するなど,研究は計画通り進展している.平成28年度は,平成27年度に導出した面的施設に対するアクセス距離分布と迂回距離分布を用いて,面的施設配置デルを構築した.具体的な研究成果は以下の通りである.1.アクセス距離と迂回距離のトレード・オフに着目して面的施設の配置,形状を分析するためのモデルを構築した.利用者が一様に分布する長方形都市に単一の長方形施設を配置する状況を対象とし,距離の計測には直交距離を用いた.そして,都市内で施設の総面積が一定であるという制約の下で,アクセス距離と迂回距離の両方を最小にする問題を考えた.多目的最適化の手法を用いることで,パレート最適となる施設の配置と形状を求めた.2.利用者のアクセスと非利用者の迂回を考慮して面的施設の数,形状を分析するためのモデルを構築した.利用者が一様に分布する円形都市に複数の円形施設を配置する状況を対象とし,距離の計測には直線距離を用いた.そして,都市内で施設の総面積が一定であるという制約の下で,利用者のアクセスの良さの指標としての平均アクセス距離,および非利用者の迂回の大きさの指標としてのランダムな直線が施設と交わる確率の両方を最小にする問題を考えた.両者のトレード・オフ曲線を描くことで,多数の小規模な施設を整備するか少数の大規模な施設を整備するかといった代替案の比較ができるようになった.さらに,大きさの異なる施設が存在する場合を考慮できるようにモデルを拡張した.以上の研究成果は,面的施設の効率的な整備に資することが期待できる.研究成果をまとめた論文が査読付き学術誌に掲載されたほか,国内外の学会で成果を発表するなど,研究は計画通り進展している.平成29年度は前年度までの研究成果を取りまとめ,面的施設配置モデルの高度化と整備方針の提案に取り組んだ.具体的な研究成果は以下の通りである.1.面的施設の形状に加えて,規模も決定できるように施設配置モデルを拡張した.これにより,施設の規模と形状を同時に決められるようになった.利用者が一様に分布する長方形都市において単一の長方形施設を配置する状況を対象とし,利用者のアクセスの良さの指標としてのアクセス距離,非利用者の迂回の大きさの指標としての迂回距離を求めた.距離の計測には直交距離を用いた.そして,施設の最適な形状が施設の規模と都市の形状に依存することを明らかにした.さらに,アクセス距離と迂回距離の両者を最小にする二目的の問題を考え,パレート最適となる施設の規模と形状を求めた.2.施設の配置,規模,形状がアクセス距離と迂回距離に及ぼす影響を整理し,両者のトレード・オフ構造を明らかにすることで,面的施設を効率的に整備するための示唆を得た.また,アクセス距離と迂回距離のトレード・オフ曲線を描き,計画者が目標とするサービスレベルを達成するために必要となる整備水準を見積もることができるようになった.以上の研究成果は,利用者のアクセスと非利用者の迂回の両方を考慮した面的施設の配置に関する意思決定に有用な情報を提供する.

また,実際の施設配置に役立つだけでなく,今後の施設配置モデルの発展にもつながることが期待できる.本研究では,面的施設の最適な配置,規模,形状を決定するためのモデルを構築した.利用者のアクセスの良さの指標としてのアクセス距離,および非利用者の迂回の大きさの指標としての迂回距離の両者を最小にする二目的の問題を考えた.まず,長方形都市における長方形施設を対象にアクセス距離分布と迂回距離分布を求め,施設の配置,規模,形状がアクセス距離と迂回距離に及ぼす影響を明らかにした.そして,両者のトレード・オフ曲線を描くことで,パレート最適となる施設の配置,規模,形状を求めた.平成27年度の研究実績を基に,平成28年度の研究計画を着実に遂行する.平成28年度の研究実績を基に,平成29年度の研究計画を遂行する.都市工学早期購入割引で航空券が安くなったため.学会の日程が重なり,出張を中止したため.資料収集・成果発表のための旅費として使用する.資料収集・成果発表のための旅費として使用する.
超臨界流体中での脂質修飾酵素を用いる物質生産プロセス

本研究は、脂質修飾グリコース(糖)加水分解酵素を用いて二酸化炭素超臨界流体中での位置選択的グリコース(糖)転移反応を行うことを目的として行い、以下の成果を得た。受容体としてのアルコール分子(R-OH)を変えて配糖化化合物を合成した。耐圧反応容器の窓部分にジンクセレン(ZnSe)板を用いることにより赤外吸収スペクトルが測定できるようになったので、超臨界流体中で温度や圧力を変えた時の酵素の構造変化をスペクトル的に調べた。酵素として、これまで脂質修飾法を用いて有機溶媒中で成功してきた、リパーゼ(エステル加水分解酵素)、キモトリプシン(ペプチダーゼ)、コレステロールオキシダーゼ、などについても超臨界二酸化炭素中での反応を試みた。超臨界流体として二酸化炭素よりも極性が高いフルオロホルムを用いた。フルオロホルムは26°C、87気圧で超臨界流体になり、圧力と温度を変化させることによりジオキサンからフロロホルム程度の極性を持ち、より酵素反応に適していることがわかった。β-D-ガラクトシダーゼの水溶液とカチオン性脂質の水溶液を混合することにより、沈殿として脂質修飾酵素を得た。炭酸ガス圧縮ポンプと耐圧容器を用いて31°C、73気圧以上で超臨界状態にしたのち、耐圧ガラス容器に脂質修飾β-D-ガラクトシダーゼ、糖供与体であるラクトース、受容体であるオクタノールを加えて反応を行った。所定時間後、減圧にして炭酸ガスとして反応媒体を気化した後、生成物の分析を液体クロマトグラフィーで行った。圧力と温度を変えることにより超臨界流体の密度と極性が自由に制御できるので、種々の反応条件下で酵素反応速度を検討した。またイソオクタンなどの有機溶媒中との反応速度や収率とも比較した。設備備品として購入した生体分子間相互作用定量QCM装置を用いて、超臨界流体中での基質と酵素の結合課程を追跡した。
ベンゼン誘導体のホット分子からの赤外発光の測定

ベンゼン誘導体の一例として、ヘキサフロロベンゼン分子をとりあげた。エキシマーレーザーで第二励起一重項状態に挙げると、この励起分子は、速やかに内部転換を起こし、分子内温度(振動温度)として、3050Kのホット分子を生成する。この振動温度は、分子が持つ30の振動モードに全て分配されていると思われる。従って、その振動に対応した周波数の赤外発光を出すと考えられるが、今年度はとりあえず、このホット分子の振動緩和をその吸収の減衰を調べることにより研究した。ヘキサフロロベンゼンのホット分子の吸収は、200nmから400nm位の範囲に観測されるが、200から300nm程度の波長範囲には基底状態の分子の吸収があるため、ホット分子の吸収の時間変化に、この吸収が妨害をするので、良いデータが取れない。そこで、ホット分子の吸収自身は、そんなに強くはないが、300と350nmで、吸収の時間変化を観測した。衝突して振動緩和を起こさせる分子として、窒素,酸素,アルゴン等を用いて、これらを一定の圧力加えてホット分子の吸収減衰曲線を測定した。次に、この吸光度の時間変化を内部エネルギー変化に換算するため、吸光度と内部エネルギーの関係を計算により求めた。この変換曲線を使って、実測した吸光度の時間変化から、ホット分子の内部エネルギーの時間変化を求めた。この内部エネルギーの時間変化を表わす曲線から、分子の一回衝突当たりのエネルギー移動量を見積ることができた。同時に、この内部エネルギーが時間に対してどのように変化するかを調べることにより、この振動緩和が、ホット分子の内部エネネルギーに依存することがわかった。
20世紀前半に日本人が収集した中国民具についての文化人類学的研究

日本各地の博物館に収蔵されている、20世紀前半に日本人が中国から持ち帰った中国の生活用品・民間工芸品について、共同調査を行った。その作業を通じて、どのような品物が現在残されているのかということがわかり、また多くの博物館が、それらの収蔵品について館内データベース等を通じて積極的に公開していることもわかった。その調査を踏まえ、研究代表者と研究分担者は個々の関心に基づき、対象を絞った事例研究を行った。本研究は、日本の文化人類学・民俗学にとって現在もっとも必要とされている基本的な作業を、考古学や博物館学を専門とする研究者の協力を得て行うものである。とくに現在の日本が外交上、もっとも重要な関心をもう中国に焦点を当て、民具の収集・研究の歴史をふりかえるなかで、民族誌資料の今後の活用について考える。平成19年度と20年度には、本研究に携わる研究代表者・研究分担者・研究饒力者の5名が協力して国内調査を行い、20世紀前半に日本人が収集した中国民具の収蔵状況と、その収集・研究の歴史的経緯について、データベースをつくる。そして、そのデータベースに即して、各人がケーススタディを行う。平成20年度には、日本において民俗・民具を研究している中国人の研究者等、外部の専門家も招いたワークショップを行い、日本人が収集し所蔵する資料の今後の国際的な活用について議論し、その討論の成果と目録を、平成21年度に報告書のかたちで発信する計画である。平成19年度は、まず5月に調査研究の指針を議論する会合を天理大学にて行い、調査を開始した。本年度に調査を行った主な施設は、天理大学附属天理参考館、南山大学人類学博物館、慶磨義塾大学民族学考古学研究室、日本民芸館、国立民族学博物館、東洋民俗博物館である。このほか、個人のコレクターに関する調査や、関連する文献資料の収集を行った。また、平成20年2月には、元興寺文化財研究所にて本年度の調査のまとめと本年度から来年度にかけて計画・準備中の研究成果の公表を主たる議題とした会合を行った。本研究の目的は、現在の文化人類学・民俗学の分野にとって貴重な遺産であるにもかかわらず今まで存在すら知られていなかった、20世紀前半に日本人が収集し現在研究機関、博物館や個人の収集家によって保管されている、中国の民具の所在と状態を明らかにすることにある。本年度は当初の研究実施計画に従い、前年度に引き続き、主要な博物館を訪問し、中国民具の収蔵品の調査を行い、各自の事例研究を進めた。訪問した主な博物館としては、日本郷土玩具博物館、倉敷民藝館、徳島県立博物館、鳥居龍蔵博物館、桃山学院大学図書館、原野農芸資料館、静岡市立芹沢鮭介美術館等がある。当該博物館では、収集された民具の現物を調査するだけではなく、可能な限り収蔵品の台帳など収集時の状況がわかる文書も閲覧し、現在の管理担当者から話を聞いた。また研究代表者と研究分担者5名が、各自の事例研究について研究発表を行うワークショップを、平成20年12月7日に奈良大学で開催した。そのワークショップでは、韓国研究を中心に、物質文化研究に関心をもつ隣接分野の研究者5名を招いて、それぞれの発表のコメンテータとなることを要請し、歴史的に日本人と関わりの深い韓国やベトナムの事例と、本研究の対象とする中国本土と台湾の事例とを比較するという視点から、今後の研究の展開についての議論を深めた。現在ソウル大学で調査が進められている満洲関係の民具等、20世紀前半の日本の学術界の動向に関わる本研究の対象は、現在の様々な国家・地域、様々な研究分野と結びついており、このワークショップを通じて、その対象の広がりを認識すると同時に、研究上のネットワークを広げることの重要性を再認識することにもなって大きな意義があった。本研究は、日本の文化人類学・民俗学にとって必要とされている基本的な作業を、考古学や博物館学を専門とする研究者の協力を得て行うものである。とくに中国に焦点を当て、民具の収集・研究の歴史をふりかえるなかで、現在日本各地の博物館等に収蔵されている民族誌資料について、今後の活用に役立つ基本的な情報を整理する。平成19年度と20年度には、本研究に携わる研究代表者・研究分担者・研究協力者の5名が協力して調査を行った。平成19年度には、その成果の一部を『日本人の中国民具収集-歴史的背景と今日的意義』(風響社刊)として公刊し、平成20年度には、韓国を主たる調査地とする文化人類学者・考古学者・地理学者をコメンテータとして招いたワークショップを開催した。
海洋性ビタミンEによる生体内酸化ストレスに対する防御機能解析

海洋生物に特徴的に存在するビタミンE(MDT)の効率的な抽出精製方法を確立し、1代謝特性、2脂肪細胞分化に対する影響、3炎症抑制効果を明らかにした。1MDTは全身に広く分布するが、特に脂肪組織へ多く蓄積されることが確認された。2前駆脂肪細胞3T3-L1に対して、分化を制御するPPARγ、C/EBPαの発現増加を介して分化を促進することが示された。3MDT処理した3T3-L1およびマクロファージ様細胞RAW264.7の炎症性サイトカイン産生量の低減効果が認められた。2および3の効果の一部は他のビタミンE同族体よりも強く、その作用機序や活性は化学構造に基づくMDTの特徴的なものであると考えられる。本研究は海洋生物由来ビタミンE (MDT)の生体における抗酸化効果を明らかにすることを目的とする。そのために、酸化ストレスが顕在化する肥満や炎症をターゲットにし、それらに対する防御・改善機能からMDTの生理機能を評価する。26年度では、始めにMDTの吸収性と組織への移行について調べ、経口投与したMDTの吸収性は主要な同族体であるαトコフェロール(αTP))には及ばないものの、その他の同族体と比較して有意に高く、MDTが各種臓器・器官へ移行することが確認された。この結果は27年度以降の生体内酸化ストレスに対する防御機能を検討する上で、ターゲットになる組織及び細胞を選定し、その作用機構を詳細に検討する上で重要な知見である。一方、本研究で用いるサケ卵中のMDT含有量が季節や生物種により大きく変動することが確認され、当初予定よりも安定的な供給が困難になる可能性が危惧された。そこで58種の海洋生物中のMDT含量を分析するとともに、抽出、精製方法の効率改善も検討した。その結果、MDTの供給源として有望な海洋生物を数種選抜するとともに、精製工程に還元剤を用いる化学反応を応用することで、従来の方法に比べ20倍以上高効率にMDTを精製することに成功した。今後の研究を円滑に進めるために有益であるとともに、MDTを含む未利用海洋資源の開発につながる貴重なデータであると考える。27年度に検討する肥満病態における酸化ストレスに対する機能評価は、脂肪細胞と単球系細胞それぞれに対する影響に加え、共培養系を用いる細胞間相互作用への影響も評価する必要がある。本年度はその評価系を既報に倣い構築した。脂肪細胞やマクロファージ細胞からそれぞれ分泌されるアディポサイトカインやケモカインの産生量および産生に関わる遺伝子発現量の測定は、MDTの作用特性を評価する上で重要な指標となる。そのために、酸化ストレスが顕在化する肥満や炎症に着目し、それらに対する防御・改善機能からMDTの生理機能を評価する。26年度には、MDTの抽出・精製方法を確立するとともに、実験マウスを用いてMDTの吸収性と組織への移行・蓄積性に関する知見を得ている。特に、MDTを用いた経口投与試験では腸管から吸収されたMDTはリポタンパク輸送を介して内臓脂肪および皮下脂肪、腎臓、精巣中に多く移行することが確認された。体内動態を調べた結果MDTが脂肪組織に多く蓄積することから、27年度は脂肪組織における生理活性に焦点を絞り、脂肪細胞および炎症性細胞への作用を検討した。その結果、MDTは濃度依存的に3T3-L1前駆脂肪細胞の成熟脂肪細胞への分化を促進するとともに、過剰な脂肪を蓄積した脂肪細胞から分泌されるMCP-1、インターロイキン6といった炎症性サイトカイン分泌を抑制した。さらにその作用の一部はこれまでに報告があった他のビタミンE同族体と比べて有意に強かった。また、マクロファージ様RAW264.7細胞に対しては、TNF-α分泌量の低減効果も認められた。以上の結果は、MDTが肥満病態において蔓延する炎症に対して有益に作用することを示唆するものである。他のビタミンE同族体では核内受容体を介した作用が報告されており、MDTについてもPPARγを介した脂質代謝関連遺伝子の発現調節作用や炎症性サイトカイン産生調節作用が期待できる。今後MDTを機能性素材として活用する上で重要な知見が得られた。27年度では肥満病態で認められる脂質代謝異常や慢性炎症に対するMDTの効果を明らかにすることができた。この結果は26年度に調べた体内動態の結果から、ターゲットを脂肪組織に集中させることで効率的に研究を進めた成果であると考える。また、MDTの効果が他のビタミンE同族体と比較して、より強いことを示唆する結果も一部得られており、今後の作用機序や新たな生理機能解析を展開する上で興味深いデータであると考える。以上より、当初の計画が予定通りに実行されていると評価した。本研究では海洋性ビタミンE (VE)であるMDTが持つ特徴的な抗酸化効果に着目し、MDTの生理機能を酸化ストレスが顕在化する肥満や炎症に対する防御・改善作用から評価した。既にMDTが前駆脂肪細胞3T3-L1に対して分化を促進する可能性を示唆していたが、本年度は新たに分化に関わる転写因子PPARγおよびC/EBPαの有意な発現増加を確認した。PPARγ活性化は脂肪細胞の肥大化を抑制し、インスリン抵抗性を引き起こすアディポサイトカインの産生異常を改善することが知られている。

そこでMDT処理した3T3-L1の培養上清を調べると、インスリン抵抗性改善作用を持つアディポネクチン量には影響がみられなかったが、MCP-1、IL-6といった炎症性サイトカイン量の有意な低下が認められた。さらに、マクロファージ様細胞RAW264.7に対する影響については、前年度にTNF-α分泌量の低減作用を明らかにしたが、それに加えてIL-6、NO産生量も有意に低下することを新たに認めた。これらの結果は、PPARγ発現増加を介した脂肪細胞の質的な改善と炎症性因子の産生抑制に加え、脂肪組織における細胞間の相互作用に対してもMDTが効果的に炎症抑制効果を発揮する可能性を示唆するものである。さらに、本研究で認められたMDTの作用の一部は他の主要なVE同族体よりも強く、細胞への取り込み量や作用機序に違いがあると推察された。これらの知見は生物学的、食品栄養学的に重要なであり、VEの化学構造の違いと生理機能性の関連性を明らかにする上でも重要である。本研究により、水産物に由来する新たな生理活性物質であるMDTの機能性に関する基礎的な知見が得られたと考える。海洋生物に特徴的に存在するビタミンE(MDT)の効率的な抽出精製方法を確立し、1代謝特性、2脂肪細胞分化に対する影響、3炎症抑制効果を明らかにした。1MDTは全身に広く分布するが、特に脂肪組織へ多く蓄積されることが確認された。2前駆脂肪細胞3T3-L1に対して、分化を制御するPPARγ、C/EBPαの発現増加を介して分化を促進することが示された。3MDT処理した3T3-L1およびマクロファージ様細胞RAW264.7の炎症性サイトカイン産生量の低減効果が認められた。2および3の効果の一部は他のビタミンE同族体よりも強く、その作用機序や活性は化学構造に基づくMDTの特徴的なものであると考えられる。26年度では当初予定していたMDTの体内動態に関する知見を得ることができた。また、26年度から27年度にかけて行う予定である肥満モデル動物を用いたMDTの機能解析については、現在実験に用いるMDTの調製を鋭意進めている。一方、MDTの供給源として優れる試料の選定、さらには精製工程における効率を従来の方法と比べて20倍以上改善ができたことにより、27年度以降に予定される機能解析研究をこれまで以上に効率よく着実に実施できる。さらには脂肪細胞およびマクロファージ様細胞を用いた評価系も構築できており、当初予定通りに進んでいる。以上より、当初の計画が予定通りに実行されていると評価した。本研究ではMDTの生体における抗酸化効果を全身に拡散する酸化ストレスに対する防御機能として、特に酸化ストレスが顕在化した肥満モデルに対する効果から総合的に評価することを目的とする。これまでに体内動態を調べた結果、脂肪組織においてMDTが特徴的に多く蓄積することが明らかになっているため、現在は肥満病態に認められる脂質代謝異常や炎症性サイトカインの産生異常による慢性炎症に対する影響を中心に研究を鋭意行っている。27年度にはMDT処理により前駆脂肪細胞の分化促進作用が認められたことから、脂肪細胞の分化に関わる核内転写因子PPARγの発現やそれを介した遺伝子発現制御機能について詳細な検討を進める。PPARγはインスリン抵抗性改善薬のターゲット分子として認識されていることから、MDTの生理機能を評価する上で重要な知見となる。
FKHRL1転写因子の機能解析と血液疾患モデルの樹立

Forkhead転写因子FKHRL1の造血における機能を明らかにするために、ヒト臍帯血由来CD34陽性細胞への活性型FKHRL1cDNA遺伝子導入実験を行った。その結果、形成される赤芽球コロニーおよび顆粒球・マクロファージコロニーの数が有意に減少した。さらにUT-7/EPO細胞株を用いてタモキシフェンで活性化FKHRL1を核内に誘導できる系を確立した。その結果、タモキシフェンを添加すると細胞周期はG0/G1期で停止した。以上の結果からFKHRL1が造血幹細胞の増殖や分化に、細胞周期の制御を介して、何らかの役割を果たしていることが示唆された。さらに赤芽球・巨核球系に特異的に発現する転写因子GATA-1の発現調節領域の下流に活性化FKHRL1を連結させたコンストラクトを作製し、トランスジェニックマウスを樹立した。血小板数、ヘモグロビン値、骨髄中の巨核球、赤芽球系前駆細胞数は共に正常範囲であった。今後はこれらの値をモニターしながら造血障害発症の有無について観察を続け、さらに放射線や抗癌剤による骨髄抑制後の赤血球や巨核球・血小板回復への影響を検討し、赤芽球や巨核球系前駆細胞の増幅におけるFKHRL1の役割を解析する予定である。DNAチップを用いて、タモキシフェン添加後の遺伝子発現パターンをタモキシフェン添加前と比較検討し、両者で発現の異なる遺伝子を検出したので、今後はreal-time PCRにて定量化を行い、FKHRL1の標的遺伝子の可能性を検討する予定である。
核マトリックスを介した長鎖ncRNA,UBE3A-ATSのクロマチン制御機構

15q11-q13領域はゲノム刷り込み遺伝子クラスターであり,PWS-ICを中心とした染色体ドメインレベルの転写制御の存在が明らかになっている。このPWS-IC近傍からは父方アレル特異的な長鎖ncRNA(UBE3A-ATS)が転写され,染色体ドメインレベルの転写制御の一役を担っていると考えられている。そこで,本研究ではヒト染色体工学技術を用いてPWS-ICのノックアウトを行い,UBE3A-ATSによる遺伝子発現制御機構を解析した。前年度,PWS-IC欠失染色体でUBE3A-ATSの発現を解析したところ,SNRPN,HBII-85を含めたUBE3A-ATS転写産物の消失を確認した。さらに,UBE3A,GABRB3,MAGEL2など,15q11-q13領域の遺伝子発現をRT-PCRにより解析したところ,興味深いことにMAGEL2遺伝子の発現が消失していることが明らかとなった。このことから,何らかのメカニズムで長鎖ncRNA,UBE3A ATSがMAGEL2遺伝子の発現を制御している可能性が示唆された。そこで,23年度はDNA-FISH法を用いてクロマチン脱凝集の状態や各々の遺伝子座の核内配置を詳細に検討した。その結果,15q11-q13領域のクロマチン脱凝集はUBE3A-ATSの転写の有無とは独立して維持されていること,逆に本来UBE3A-ATSの転写のないメチル化を受けたPWS-IC領域の欠失によってクロマチン脱凝集が誘導されることを見出した。また,MAGEL2遺伝子領域の核内配置をPWS-IC欠失染色体で解析したところ,MAGEL2遺伝子領域は,正常染色体と比べ核膜に近い位置に配置されていることを見出した。今後,長鎖ncRNA,UBE3A-ATSの細胞核内での局在を明らかにすることでUBE3A-ATSによる染色体核内配置の制御機構を明らかにしたい。本研究は,ヒト染色体改変システムを用いて,父性発現遺伝子である長鎖ncRNA UBE3A-ATSのノックアウトを行い,UBE3A-ATSによる遺伝子発現制御機構を明らかにしたいと考えた。そこで,マウスA9細胞中の父方ヒト15番染色体を微小核細胞融合法により,ニワトリDT40細胞に移入した。DT40細胞は高頻度に相同組み換えが誘導され,DT40細胞に移入したヒト染色体もこれに従う。従って,ヒト染色体をDT40に移入することで,ヒト染色体上の任意の領域を改変する事が可能となる。本年度は,UBE3A-ATSの転写開始点近傍のCpGアイランド(PWS-IC)を相同組み換え法により欠失させ,UBE3A-ATS欠失の影響を15q11-q13領域の遺伝子発現およびクロマチン構造の視点で解析した。PWS-IC欠失染色体でUBE3A-ATSの発現を解析したところ,SNRPN,HBII-85を含めたUBE3A-ATS転写産物の消失を確認した。このことから,何らかのメカニズムで長鎖ncRNA,UBE3A-ATSがMAGEL2遺伝子の発現を制御している可能性が示唆された。また,UBE3A-ATS遺伝子領域は,父方アレル特異的なクロマチン脱凝集が観察されることがすでに報告されている。そこで,PWS-IC欠失染色体におけるクロマチン脱凝集についてDNA-FISHで解析したところ,正常染色体と変わらず父方アレル特異的なクロマチン脱凝集を維持していた。今後,長鎖ncRNA,UBE3A-ATSの細胞核内での局在を明らかにすることでUBE3A-ATSによる遺伝子発現制御機構を明らかにしたい。また,MAGEL2遺伝子領域の核内配置をPWS-IC欠失染色体で解析したところ,MAGEL