hpprc/llmjp-kaken huggingface dataset:
インターセックスにおける遺伝子異常の解析と新生児診断・早期治療への試み

インターセックス患者(尿道下裂を伴うXX男性3名,真性半陰陽1名,混合型生殖腺不全症3名,男子小子宮を伴った尿道下裂10名,Reinfenstein症候群5名,精巣性女性化症候群4名)の外性器の培養皮膚線維芽細胞を用いこれらの患者のAR(andorogen receptor)が温度不安定性の異常をもつことを証明した.現在これらの症例の内,Reinfenstein症候群では兄弟,従兄弟例,両家系の母親,祖母にExon D,codon 709,GがAに点突然変異を引き起こしglutamineがlysineにアミノ酸置換を起こしていた.lysineはglutamineに比較して親水性が高くこれが本症例における温度不安定性の原因と考えられた.また他のReinfenstein症候群の1例ではExon G,Codon826のTからAに点突然変異が認められphenylalanineからtyrosineへのアミノ酸置換が生じていた.このアミノ酸置換も疎水性から親水性への置換であり現時点ではアミノ酸の疎水性から親水性への置換がReinfenstein症候群におけるARの温度不安定性の原因と推察している.混合型生殖腺不全症3名の内1名もAR遺伝子のエクソンB,C,D,E,F,G,Hの配列を決定し,Exon B,Codon539のGがA(GlycineからArginineへのアミノ酸置換)に点突然変異を起こしていた.Exon BはDNA結合領域であるためposttranscriptional processingに障害があると考えられる.全例のAR遺伝子解析終了後,上記インターセックス患者外性器の皮膚線維芽細胞のAR遺伝子解析を行なう.これによりARの温度不安性をもたらす遺伝子を同定する.これまでの実験結果からインターセックス患者での外性器の異常はARレベルの異常が関与していることは明確である.阪神大震災のために計画が大幅に遅れたが現時点では上記の症例の塩基配列の決定は進行しつつあるので,近い将来インターセックス患者の新生児期に遺伝子工学的手法を用いて患者のAR遺伝子に質的異常(温度不安定性)を起こす変異を確実に診断し,患児の両親の同意(informed consent)を得た後,早期(生後数カ月以内)に大量のアンドロゲンを投与し,将来起こる思春期における外性器発達の基礎作りをする可能性を探る.インターセックス患者(尿道下裂を伴うXX男性3名,真性半陰陽1名,混合型生殖腺不全症3名,男子小子宮を伴った尿道下裂10名,Reinfenstein症候群5名,精巣性女性化症候群4名)の外性器の培養皮膚線維芽細胞を用いこれらの患者のAR(andorogen receptor)が温度不安定性の異常をもつことを証明した.現在これらの症例の内,Reinfenstein症候群では兄弟,従兄弟例,両家系の母親,祖母にExon D,codon 709,GがAに点突然変異を引き起こしglutamineがlysineにアミノ酸置換を起こしていた.lysineはglutamineに比較して親水性が高くこれが本症例における温度不安定性の原因と考えられた.また他のReinfenstein症候群の1例ではExon G,Codon826のTからAに点突然変異が認められphenylalanineからtyrosineへのアミノ酸置換が生じていた.このアミノ酸置換も疎水性から親水性への置換であり現時点ではアミノ酸の疎水性から親水性への置換がReinfenstein症候群におけるARの温度不安定性の原因と推察している.混合型生殖腺不全症3名の内1名もAR遺伝子のエクソンB,C,D,E,F,G,Hの配列を決定し,Exon B,Codon539のGがA(GlycineからArginineへのアミノ酸置換)に点突然変異を起こしていた.Exon BはDNA結合領域であるためposttranscriptional processingに障害があると考えられる.全例のAR遺伝子解析終了後,上記インターセックス患者外性器の皮膚線維芽細胞のAR遺伝子解析を行なう.これによりARの温度不安性をもたらす遺伝子を同定する.これまでの実験結果からインターセックス患者での外性器の異常はARレベルの異常が関与していることは明確である.阪神大震災のために計画が大幅に遅れたが現時点では上記の症例の塩基配列の決定は進行しつつあるので,近い将来インターセックス患者の新生児期に遺伝子工学的手法を用いて患者のAR遺伝子に質的異常(温度不安定性)を起こす変異を確実に診断し,患児の両親の同意(informed consent)を得た後,早期(生後数カ月以内)に大量のアンドロゲンを投与し,将来起こる思春期における外性器発達の基礎作りをする可能性を探る.インターセックス患者(尿道下裂を伴うXX男性3名、真性半陰陽1名、混合型生殖腺不全症3名、男子小子宮を伴った尿道下裂10名、Reinfenstein症候群4名、精巣性女性化症候群4名)の外性器の培養皮膚線維芽細胞を用いこれらの患者のAR(andorogen receptor)が温度不安定性の異常をもつことを証明した。また培養皮膚線維芽細胞のSRY(Sex determining region Y)遺伝子を含むY染色体上の座位(PABY,SRY,DYZ3,DYS139,DYS132,DYS1,DYZ1)もポリメラーゼ遺伝子増幅法(PCR)により調べた(25名の内10名)。現在これらの症例の内、Reinfenstein症候群の1名についてAR遺伝子をriverse transcriptase-PCR法を用いて増幅し、PCR産物をベクターに組み込み当大学に設置されているABA373ADNAシークエンサー(Applied Biosystems社製)にてシークエンス解析を行い、AR遺伝子のエクソンB、C、Eの配列を決定した。

現時点では他のエクソン(A、D、F、G、H)の遺伝子配列とReinfenstein症候群の残りの3名のエクソン(B、C,D、E、F、G、H)の遺伝子配列を決定しつつある。現時点までの遺伝子解析ではエクソン内に突然変異は認めていない。Reinfenstein症候群全例のAR遺伝子解析終了後、上記インターセックス患者外性器の皮膚線維芽細胞のAR遺伝子解析を行なう。これによりARの温度不安性をもたらす遺伝子を同低する。これまでの実験結果からインターセックス患者での外性器の異常はARレベルの異常が関与していることは明確である。阪神大震災のために計画が遅れたが、この報告の時点( 1995年3月10日)では実験を再開することが出来ている。インターセックス患者(尿道下裂を伴うXX男性3名,真性半陰陽1名,混合型生殖腺不全症3名,男子小子宮を伴った尿道下裂10名,Reinfenstein症候群5名,精巣性女性化症候群4名)の外性器の培養皮膚線維芽細胞を用いこれらの患者のAR(andorogenreceptor)が温度不安定性の異常をもつことを証明した.現在これらの症例の内,Reinfenstein症候群では兄弟,従兄弟例,両家系の母親,祖母にExon D, codon 709, GがAに点突然変異を引き起こしglutamineがlysineにアミノ酸置換を起こしていた.lysineはglutamineに比較して親水性が高くこれが本症例における温度不安定性の原因と考えられた.また他のReinfenstein症候群の1例ではExon G, Codon 826のTからAに点突然変異が認められphenylalanineからtyrosineへのアミノ酸置換が生じていた.このアミノ酸置換も疎水性から親水性への置換であり現時点ではアミノ酸の疎水性から親水性への置換がReinfenstein症候群におけるARの温度不安定性の原因と推察している.混合型生殖腺不全症3名の内1名もAR遺伝子のエクソンB, C, D, E, F, G, Hの配列を決定し,Exon B, Codon 539のGがA(GlycineからArginineへのアミノ酸置換)に点突然変異を起こしていた.Exon BはDNA結合領域であるためposttranscriptional proccessingに障害があると考えられる.全例のAR遺伝子解析終了後,上記インターセックス患者外性器の皮膚線維芽細胞のAR遺伝子解析を行なう.これによりARの温度不安性をもたらす遺伝子を同定する.これまでの実験結果からインターセックス患者での外性器の異常はARレベルの異常が関与していることは明確である.
符号化開口法を用いたHMDの被写界深度拡大

本研究の目的は,HMDに対して符号化開口技術を用いて利用者が結像した像を見ることのできる範囲である被写界深度を拡大することである.具体的には,光学式透過型HMDを用いて眼球の前に符号化開口を設置し,この開口形状と注視点の奥行きに対応した点広がり関数により予め提示画像を鮮鋭化する手法を開発した.開発手法の有効性を確認するために,奥行きが一定の注視位置で提示像を視認可能なシステムを試作した.小規模な被験者実験では,光学透過型HMDにフィルムで作成した符号化開口を設置し,点光源を提示した上で,被験者がHMDの被写界深度外を注視した際に,開口形状が視認できることを確認した.平成27年度は,(1)眼前符号化開口を用いた提示像鮮鋭化法の開発,および(2)注視位置を固定した実証システムの試作,を順に実施した.(1)眼前符号化開口を用いた提示像鮮鋭化法の開発:(1-1)符号化開口形状の決定:Zhouらの手法を参考にして,眼前に設置し提示画像の鮮鋭化を行うために適切な符号化開口形状を検討した.HMDに適した開口径から幾つかの符号化開口形状に対して,その特性を調べた.符号化開口はプラネタリウム投影機用フィルムに印刷することで必要な制度と不透明性を達成し,鮮鋭化効果の確認ができた.具体的には,静止画,奥行きを固定した状態,平面対象という条件下で,符号化開口がある場合とない場合の比較を行い,小規模な被験者実験により有効性を確認した.(1-2)目のPSFを考慮した提示像の鮮鋭化:鮮鋭化はL. Zhang and S. Nayarの手法を参考にする.網膜上の像は,提示像に符号化開口形状のパターンが畳み込まれただけでなく,実際は目本来のPSFも影響しており,この検討が必要であったが目のPSFの近似方法として等方なガウスカーネルを用いて被験者実験を行ったところカーネルサイズと奥行きが理論値に近いことを確認した.実験では,複数の奥行きにおいて目の焦点ボケとガウスフィルタによりボカした像とを比較した.研究自体は概ね計画通り実施できたが,本予算で購入予定だったオートレフケラトメーターは,基盤Bの予算にて購入を予定していた視線検出器が大幅に安く必要な性能を満たす新機器の入手が可能であることが判明したので,予算枠の大きな基盤Bで購入することにし,より性能の高いものを入手した.そのため本予算は本年度その他の必要経費を執行するにとどめた.本研究の目的は,Head-Mounted Display (HMD)に対して符号化開口技術を用いて利用者が結像した像を見ることのできる範囲である被写界深度を拡大することである.上記目的に対して本年度は(2)注視位置を固定した実証システムの試作,(3)被験者実験による被写界深度拡大の効果を確認することが計画であった.以下,それぞれの実績概要を説明する.(2)注視位置を固定した実証システムの試作:被写界深度の拡大が観測できるシステムを構築した.利用者の視界内で注視方向および奥行きが大きく変化しないという簡単化された条件下において効果を確認できるシステムを構築した.具体的には、被験者が特定の奥行きを注視した上で,それとは異なる奥行きに表示面が配置されるようにディスプレイを設置した.眼前に、符号化開口の設置上で画像の鮮鋭化を行った場合にのみディスプレイに表示された何らかのパターンが焦点ボケせずに視認できる構造にした.(3)被験者実験による被写界深度拡大の確認:被写界深度が拡大されていることを確認できる評価法を検討し,提案法の有効性が確認できる実験法を設計した.本実験では、上記実証システムにおけるディスプレイ上と注視ターゲット上に異なるパターンを提示し,両パターンが同種のものであるか否かを被験者に回答させる方法とした.一方で,裸眼時の被写界深度の外に配置されたディスプレイの表示内容が視認できるかどうかを評価し,鮮鋭化画像を提示し符号化開口を設置する提案法の方が,それらを行わない従来法に比べて有意に高い確率で視認性が向上することは確認できなかった.研究実績で述べた通り,当初計画では本年度中に(2)注視位置を固定した実証システムの試作,および,(3)被験者実験による被写界深度拡大の確認を実施する予定であったが,本年度は実証システムの試作および被験者実験法の設計のみにとどまった.昨年度メキシコで開かれた国際会議で本研究成果の一部を展示する際に機器の輸出入でトラブルが生じ遅延したことと当該機器が故障したため,使用できない状態が半年近く続いたことによる.そのため本年度計画していた研究課題の実施が遅れた.本研究の目的は,光学シースルー型の個人用ディスプレイであるヘッドマウントディスプレイにおいて利用者が結像した像を見ることのできる範囲である被写界深度を拡大することである.具体的には,眼球の前に符号化開口を設置し,この開口形状と視線追跡器により検出した注視点の奥行きに対応した点広がり関数により予め提示画像を鮮鋭化しておくことで,ヘッドマウントディスプレイの被写界深度外を利用者が注視していても,目的とする像を視認することができることを確認する.本研究では,ヘッドマウントディスプレイに比較的簡易な加工を施すことで,利用者が注視する奥行きに応じて生じる焦点ボケを解消する画像を提示するディスプレイシステムを実現した.目的達成のための具体的な研究課題の1つとして,瞳孔の前に符号化開口を設置する手法の実装法を提案した.

本実装法では,光学式透過型ヘッドマウントディスプレイのCG画像の提示部分にプラネタリウム用のフィルムで作成した符号開口を設置する.符号化開口の形状は従来研究においてカメラの撮像素子上で最適性が保証されているものを用いた.開口形状と眼球との距離から網膜上での点広がり関数を算出し,これを用いて提示像を予め鮮鋭化する.実際の実験では符号化開口を設置する筐体を3Dプリンタで作成し,焦点を合わせることができないはずの奥行きにディスプレイを配置した上で提示像が視認できるかを確認した.小規模な被験者実験において,フィルムの設置の有無で提示像の視認性の向上を確認した.本研究の目的は,HMDに対して符号化開口技術を用いて利用者が結像した像を見ることのできる範囲である被写界深度を拡大することである.具体的には,光学式透過型HMDを用いて眼球の前に符号化開口を設置し,この開口形状と注視点の奥行きに対応した点広がり関数により予め提示画像を鮮鋭化する手法を開発した.開発手法の有効性を確認するために,奥行きが一定の注視位置で提示像を視認可能なシステムを試作した.小規模な被験者実験では,光学透過型HMDにフィルムで作成した符号化開口を設置し,点光源を提示した上で,被験者がHMDの被写界深度外を注視した際に,開口形状が視認できることを確認した.平成28年度は,(2)注視位置を固定した実証システムの試作,を継続して実施し,(3)被験者実験による被写界深度拡大の確認,を行う.(2)注視位置を固定した実証システムの試作:実証実験のためのシステムを試作する.本システムでは,被験者の片目の前に符号化開口を配置する.この符号化開口形状に合わせて先鋭化された画像をディスプレイに表示した上で,注視ターゲットに注視させる.注視ターゲットは,ハーフミラーで鏡像を生成し,ディスプレイよりも奥,もしくは手間に結像するよう構成する.この状態で符号化開口がなければ焦点ボケが生じて見えないはずのディスプレイの像が視認できるかどうかを研究課題(3)の被験者実験により検証する.ディスプレイとしては,画素密度が網膜上換算で網膜の中心窩の分解能を超えるか近い高密度ディスプレイ(スマートフォンのディスプレイなど)を使用する.(3)被験者実験による被写界深度拡大の確認:被験者実験では,上記実証システムにおけるディスプレイ上と注視ターゲット上に異なるパターンを提示し,両パターンが同種のものであるか否かを被験者に回答させる方法を検討している.パターンとしては様々な白布の表面のテクスチャを写真撮影し使用することを検討している.この理由は,カーテンのカタログなど生地の質感をサンプルと比較する類の作業に類似しており有用性を示しやすいこと,白い布であれば色による効果を今回の実験では無視できること,繊維の極めて細かいパターンが含まれており画像の鮮鋭化の効果が高いと予想されること,などである.他にも,人工パターン(チャープ信号),文書,顔,Hybrid Image3)などで試す予定である.
オラリティを核とする共在や共感の質の定量評価と介入応用

オラリティを核とする共在や共感の質を、実生活空間での脳活動計測データにより定量化し、ニューロフィードバック手法を応用してコミュニケーションや対面的社会関係の支援システムの構築を行うことが本研究の目的である。平成30年度は以下の脳活動計測実験を開始した。健康な右利きの大学生および大学院生を被験者とし、互いに同性で面識のない5名を1組として、大学の専攻に基づき学問上の興味の異なるグループと近似したグループを3組ずつ形成した。グループ毎に日常生活上の興味や関心と近い話題と遠い話題を3つずつ選定し、指定した話題に関して5分間×6セッションの集団会話をさせた。集団会話中の背外側前頭前野,背内側前頭前野の活動変化を超小型近赤外分光装置によって計測した。得られた脳血流データについて、被験者間の同一脳領域,被験者内の脳領域間の脳同調をGranger causality解析で評価した。各セッション後に直前の集団会話における会話満足度と集団雰囲気に関する内観評価を収集し、オラリティの質を反映する定性的評価指標とした。加えて、個人差解析の為に心理質問紙による性格指標(5因子性格,共感性,社交不安,全般性不安,社会的スキル)の収集および認知機能検査(実行機能,エピソード記憶,作業記憶,処理速度,注意)を実施した。現在までに取得済みの行動データを解析した結果、興味関心の高い話題について会話している時ほど会話満足度が高く、集団雰囲気が好意的に評価される傾向が示された。また、会話分析の結果から興味関心の高い話題ほどグループ内の平均発話時間が長い一方で平均発話回数には差がない傾向が観察された。引き続きデータの収集および解析を進め、会話満足度および集団雰囲気と脳同調指標との関係を明らかにし、脳活動計測データによるオラリティの質の定量化について妥当性を検証する予定である。倫理委員会の実験承認に時間がかかった。実験パラダイム設定の予備実験にも想定以上の時間を要した。引き続きデータの収集および解析を進め、会話満足度および集団雰囲気と脳同調指標との関係を明らかにし、脳活動計測データによるオラリティの質の定量化について妥当性を検証する。また、脳同調情報を可聴化し、集団のオラリティを高めるシステムを構築し、その効果を認知科学的に検証する。初年度である平成29年度は、オラリティを核とする共在や共感の質の定量評価法の開発を目指すため、以下の実験計画を策定し、東北大学大学院医学系研究科倫理委員会の承認を得た。健康な右利きの大学生を被験者とし、認知特性や学問上の興味の異なるグループと近似したグループを形成し、日常生活上の興味や関心と近い話題、遠い課題についてグループ討議をさせ、その間の背外側前頭前野、背内側前頭前野の活動変化を超小型近赤外分光装置によって計測する。得られた脳血流データを、被験者間の同一脳領域、同一被験者の脳領域間の活動の関係(同調)を、Granger causality解析で評価する。集団間での共感・共鳴に関する指標として背内側前頭前野の脳活動の有意な同期割合を、言語的思考パターンの同調の指標として、大脳左半球の背外側前頭前野の同期割合を計測し、定性的評価指標(共感や共鳴の内観等)との相関を評価する。また個人内での言語的思考と共感性の同調を背内側、背外側前頭前野の領域間の同期割合で評価することにより、コミュニケーション場面における個人の認知特性との相関、それがコミュニケーション場面におけるオラリティに与える相互的影響を検討する。また、計測に必要な超小型NIRS装置を購入し、脳領域間の活動の関係(同調)をGranger causality解析で評価するシステムを実装した。平成30年度に本実験を開始する予定である。倫理委員会承認に約4か月を要したが、無事に承認され、本実験を開始する準備はすべて整い、予定通りに研究は進行している。

また、会話分析の結果から興味関心の高い話題ほどグループ内の平均発話時間が長い一方で平均発話回数には差がない傾向が観察された。引き続きデータの収集および解析を進め、会話満足度および集団雰囲気と脳同調指標との関係を明らかにし、脳活動計測データによるオラリティの質の定量化について妥当性を検証する予定である。倫理委員会の実験承認に時間がかかった。実験パラダイム設定の予備実験にも想定以上の時間を要した。コミュニケーション場面における個人の認知特性との相関、それがコミュニケーション場面におけるオラリティに与える相互的影響を検討したのちに、平成31年度にはオラリティの質のニューロフィードバックシステムを試作し、コミュニケーション支援システムの開発を目指す。健常な右利き大学生を被験者とし、同様にグループ討議課題を遂行させる。グループ討議中に、それまでの研究で最適化した聴覚フィードバック情報を、実験室内のBGMとして流し、被験者には「より脳同期が強まるよう、会話中になんらかの努力を行うように」と指示をする。フィードバック効果の評価は、内観調査や脳同期確率の経時変化によって行う。引き続きデータの収集および解析を進め、会話満足度および集団雰囲気と脳同調指標との関係を明らかにし、脳活動計測データによるオラリティの質の定量化について妥当性を検証する。また、脳同調情報を可聴化し、集団のオラリティを高めるシステムを構築し、その効果を認知科学的に検証する。倫理委員会承認に時間をとられたため、本実験開始が平成30年度になってしまったため。今年度は実験に必要な機器購入は終えて、解析システム構築も終了したため、すぐに予定の実験を開始できる。実験計画の遅れにより謝金等の使用額が予定よりも少なくなった。しかし平成31年度は予定通り研究を遂行する準備を終えているため、研究費も予定の全額を使用する。
倍数化を伴う二型花柱性から雌雄同株性への進化過程の解明

本研究では二型花柱性を主とするアカネ科ボチョウジ属において、雌雄異花同株を含む特異な性表現を有する可能性が考えられたナガミボチョウジについて、その性表現と繁殖の実態を明らかにし、その進化的背景を解明することを目的として調査を進めた。その結果、ナガミボチョウジは雌雄異花同株や雌株等を集団内に含む雑居性という複雑な性表現を有し、主にハエ類やハチ類により送粉されていることが明らかになった。近縁種との系統関係にはなお不明な部分が残されたものの、最も近縁で側所的に生育するボチョウジが4倍体であることなどを考慮すると、8倍体に倍数化したことが現在見られる性表現の進化に関与した可能性が考えられた。本研究は、ナガミボチョウジに見られる雌雄同株性が二型花柱性の祖先種からどのように進化したのかについて、倍数性や送粉者との関係から解明することを目的としている。本年度は、下記4つの項目について研究を進めた。1)系統関係と性表現の進化経路を明らかにするために、日本と近隣国に分布する近縁種のDNAサンプルの採集と性表現の調査を実施した。2)近縁種の倍数性を明らかにするために、染色体調査用の挿し木、実生の収集、及びフローサイトメトリによるDNA含有量測定を実施した。3)倍数性起源を探るためのDNAマーカーの開発を実施した。4)ナガミボチョウジと推定母種であるボチョウジの種間関係を探るため、交雑現象と土壌による棲み分けを調査した。現在までに琉球列島全域の15集団から挿し木・実生とDNAサンプルを収集しており、順次DNA抽出と染色体の調査を進めている。現在のところ、これまで報告のあった染色体数がすべての集団で確認されている。また、近縁種であるオガサワラボチョウジ、コウトウボチョウジについては、機能的二型花柱性を有することを確認した。DNAマーカーとして、一般的に用いられる中立マーカーのほか、いくつかのシングルコピー遺伝子が解析に有効であることがわかってきた。いくつかの集団でナガミボチョウジとボチョウジの種間交雑が確認されたが、F1不稔であることが推測された。ナガミボチョウジはアルカリ土壌に、ボチョウジは酸性土壌に生育していることがわかってきた。本研究は祖先的に二型花柱性を有するボチョウジ属において、現在ナガミボチョウジ等にみられる雌雄同株性がどのように進化してきたのかについて、倍数性や送粉者との関係から解明することを目的としている。本年度は前年度に引き続き、日本と近隣国に分布する近縁種のサンプリングを進めるとともに、DNAマーカーの絞り込みを行った。さらに、いくつかの近縁種について、新たに性表現を明らかにし、雌雄同株性の進化的背景を探索した。またボチョウジとナガミボチョウジの種間関係、土壌適応の違いに関する実証的な試験を継続している。さらに採集したサンプルについてはDNA抽出を行い、系統解析及び、染色体の由来を明らかにする遺伝的解析の準備を進めた。DNAの解析については、マーカーの絞り込みが進んできたものの、本解析までまだ進んでおらず、やや進展が遅れている。また倍数性のテストについても、本来使用予定だったフローサイトメータの不調などがあり、若干遅れている。一方でサンプリング、および近縁種の生態的調査は順調に進んでいる。その中でもハワイ諸島の8倍体とみられるいくつかの種がleaky dioeciousであることがわかり、ナガミボチョウジの雌雄同株性進化と同様の現象が近縁種でも生じている可能性が示唆された。これらの結果の一部は論文、学会大会において順次発表している。本研究は祖先的に二型花柱性を有するボチョウジ属において、現在ナガミボチョウジ等に見られる雌雄同株性がどのように進化してきたかについて、倍数性や送粉者との関係から解明することを目的としている。本年度は、雌雄同株性の実態を明らかにする調査とデータのまとめを実施したのに加え、DNAマーカーの開発とDNA解析を実施した。また前年度に加え、新たに数種の近縁種の性表現を明らかにし、雌雄同株性の進化的背景を探索した。これらのうち、近縁種の性表現と、ナガミボチョウジの雌雄同株性の実態に関しては論文にまとめて投稿している。さらに、母親種と考えられる近縁種ボチョウジの土壌適応の関係、及び発芽・種子休眠特性の予備的実験を実施した。予定していた実験のうち、特に分子データの部分で実験の遅れが生じている。これは倍数性を解析するための分子マーカー開発に幾つかの問題がみつかり時間要していることと、年度前半の半年間海外に研究者代表者が在外研究員として派遣されていた事により実験を実施できなかったためである。しかし、近縁種の性表現とナガミボチョウジの性表現に関する実態のまとめや、近縁種ボチョウジとナガミボチョウジを簡易的に識別する分子マーカーの開発等着実に進んでいる部分もある。本研究は祖先的に二型花柱性を有するボチョウジ属において、現在ナガミボチョウジに見られる雌雄異花同株性がどのように進化してきたかについて、倍数性や送粉者との関係、近縁種の性表現と系統関係、さらには同所的に分布する近縁種との種間関係から解明することを目的としていた。本年度は、ナガミボチョウジの雌雄同株性の実態を明らかにする調査のデータ解析を実施し、論文を執筆し投稿した(査読中)。

またDNAマーカーを用いたナガミボチョウジと周辺種の系統解析・集団遺伝的解析を実施した。また母親種と考えられる近縁種ボチョウジとの系統関係と土壌適応の差など、種間関係について調査を進めた。さらに、昨年度に加え新たに数種の近縁種の性表現を調査して、雌雄同株性の進化的背景を探索した。そして琉球列島に分布するボチョウジ属3種(ナガミボチョウジ・ボチョウジ・シラタマカズラ)の種子休眠・発芽特性の実験を実施した。ナガミボチョウジは、多くの花が雄花か雌花という単性花をつけるが、稀に両性花を作ることもわかった。株としては雌株・雌雄異花同株を中心として、雄株や両全性株を同一集団に含む雑居性であることがわかった。DNAによる系統解析では、第一にナガミボチョウジとボチョウジの近縁性が示され、さらにそれらが中国大陸またはフィリピン等の東南アジアからやってきたことが示唆されたが、周辺種のサンプルが足りないためにその起源を特定するには至らなかった。ナガミボチョウジは、8倍体であるが、少なくとも4倍体であるボチョウジが片親であることが想定された。ナガミボチョウジの倍数性が、ボチョウジの単純倍数化による同質倍数体であるか、ボチョウジと第三種との交雑由来の異質倍数体である可能性があり、現在ゲノムデータを解析して、その起源の解明を試みている。本研究では二型花柱性を主とするアカネ科ボチョウジ属において、雌雄異花同株を含む特異な性表現を有する可能性が考えられたナガミボチョウジについて、その性表現と繁殖の実態を明らかにし、その進化的背景を解明することを目的として調査を進めた。その結果、ナガミボチョウジは雌雄異花同株や雌株等を集団内に含む雑居性という複雑な性表現を有し、主にハエ類やハチ類により送粉されていることが明らかになった。近縁種との系統関係にはなお不明な部分が残されたものの、最も近縁で側所的に生育するボチョウジが4倍体であることなどを考慮すると、8倍体に倍数化したことが現在見られる性表現の進化に関与した可能性が考えられた。初年度に進めるべき材料のサンプリングと解析用のDNAマーカーの開発が計画通り順調に進んでいる。また、ナガミボチョウジと推定母種であるボチョウジの種間関係を、交雑現象と土壌適応の違いという2点から調査している。ナガミボチョウジがどのように種分化したのかという問いについて、分子と生態の両面から迫りつつある。また不確定であった近縁数種の性表現についても明らかにすることができた。これらの結果の一部は論文、学会大会にて順次発表している。今後は絞り込んだマーカーを用いたDNA解析を精力的に進めるとともに、倍数性の実験も外注も含めて加速させる予定である。具体的には、DNAによる近縁種を含めた系統解析、集団ごとの倍数性の解析、新規開発マーカーを用いた染色体セットの由来の解明を進める。また、サンプリングできていない一部の集団について、サンプリングを進め、解析する。さらに、近縁種の性表現の解析も進めることで、系統内における雌雄同株性の進化経路に関する背景をより詳細に解明する。分子系統解析のデータ不足分を収集し、解析のまとめを行う。倍数性についても全体の情報を整理し、DNA含有量等の情報を順次論文として出版していく予定である。更に雑種が見られることが判明している沖縄島の2集団に於いて、雑種のスクリーニング、交雑の実態調査、送粉者と繁殖干渉の実験を予定している。
水素結合性強相関ゲル膜の創製と動的結合制御による生体膜類似物質輸送

本研究では,新たに水素結合性の強相関分子としてトリエトキシシランを有する新規な核酸塩基誘導体を合成し,それとポリビニルアルコール(PVA)とのゾルーゲル反応によって水素結合性キャリヤーを有する強相関ゲル膜を調製した。さらに,得られた水素結合性強相関ゲル膜と透過物質との水素結合形成能を動的制御することによって,生体膜の能動輸送を模倣した物質輸送(上り坂輸送)を試みた。その結果,以下のような成果が得られた。1.ゾルーゲル法を利用した水素結合性強相関ゲル膜の調製末端にトリエトキシシランを有するウラシル誘導体とポリビニルアルコール(PVA)とのゾルーゲル反応によって,従来よりも多量に水素結合性キャリヤーを有する強相関ゲル膜を調製することができた。また,その際に水素結合性キャリヤーを効率よく導入する膜調製条件も明らかにした。2.水素結合性強相関ゲル膜と核酸塩基類との水素結合形成能の検討得られたウラシル導入ゲル膜に対する核酸塩基類の吸着量測定を行った結果,中性付近のpHで最も高い吸着量を示し,酸性およびアルカリ性条件下では急激に吸着量が減少した。3.水素結合性強相関ゲル膜による核酸塩基の上り坂輸送外部溶液中のpH差を駆動力としてウラシル導入ゲル膜により核酸塩基類の上り坂輸送を行った結果,ウラシルと相補的水素結合を形成するアデニンは上り坂輸送されたが,水素結合を形成しないシトシンは上り坂輸送されなかった。4.核酸塩基類の上り坂輸送挙動に及ぼす輸送条件の影響膜を介したpH差によって核酸塩基類の上り坂輸送量は大きく変化し,酸性側pHを中性付近に近い条件で行うと最も効率よくアデニンの上り坂輸送が可能になった。したがって,膜を介して一方でアデニン吸着量の高い条件で,もう一方をアデニン吸着量の低い条件で輸送実験を行った場合に,最も大きな輸送量を示した。本研究では,新たに水素結合性の強相関分子を合成し,ゾル-ゲル法を利用することによって水素結合性強相関ゲル膜を創製した。さらに,得られた強相関ゲル膜と透過物質との水素結合形成能を外部刺激で動的制御することによって,生体膜の能動輸送を模倣した物質輸送(上り坂輸送)を試みた。1.ゾル-ゲル法を利用した水素結合性強相関ゲル膜の調製末端にトリエトキシシランを有するウラシル誘導体とポリビニルアルコール(PVA)とのゾル-ゲル反応によって,効率よくウラシルを導入した水素結合性強相関ゲル膜を調製することができた。2.水素結合性強相関ゲル膜と核酸塩基類との相互作用の検討得られたウラシル導入ゲル膜と核酸塩基類との相互作用を解明するため,様々な条件下で核酸塩基類の吸着量測定を行った。その結果,相補的水素結合によってアデニンはウラシル導入ゲル膜内に選択的に吸着されることがわかった。また,その吸着量はpHに大きく影響され,水素結合阻害剤である尿素を添加すると著しく吸着が阻害された。3.水素結合性強相関ゲル膜による核酸塩基の上り坂輸送外部溶液中のpHを変化させることによって輸送物質とキャリヤーとの相互作用を制御し,本研究で得られたウラシルが導入された水素結合性強相関ゲル膜を用いて核酸塩基類の上り坂輸送を行った。その結果,ウラシルと相補的水素結合を形成するアデニンのみが濃度勾配に逆らって上り坂輸送された。また,その導入したウラシルキャリアー濃度に応じてアデニン輸送量も変化した。しかし,水素結合を形成しない核酸塩基はウラシル導入ゲル膜によってほとんど輸送されなかった。

したがって,膜を介して一方でアデニン吸着量の高い条件で,もう一方をアデニン吸着量の低い条件で輸送実験を行った場合に,最も大きな輸送量を示した。
ウッドルフ鉱微結晶の微生物生成系を利用した坑廃水処理技術への挑戦

青森県内の旧鉱山坑道内の廃水路において、水質測定及び底質試料の採取を行った。調査した坑廃水の性状として、pH 6.66.7、水温1516°C、DO 3.15.8 mg/L、溶存Fe、Mn、Znをそれぞれ0.10.4 mg/L、2227 mg/L、6.48.2 mg/L含有していた。一般的に、これらの濃度レベルでMnおよびZnイオンが含まれる培養液ではマンガン酸化菌の活性は大きく阻害されるが、水路内では黒色のマンガン酸化物が堆積し、マンガン酸化が進行していた。マンガン酸化物はナノシート構造をもつバーネス鉱様または含亜鉛マンガン酸化物鉱物であるウッドルフ鉱様で、マンガン酸化物中には亜鉛がMnに対するモル比で1020%含まれていた。底質試料から全DNAを抽出し、16S rRNA遺伝子をPCR増幅後(515F/806Rプライマー)にアンプリコン解析を行い、微生物群集構造を調査した。その結果、鉄、硫黄、メタン、窒素化合物の循環に関与すると推察される多様な細菌および古細菌が検出された。また、以前に代表者が別の環境試料から分離したマンガン酸化細菌(U9-1i株)とよく一致する配列が検出された。さらに、マンガン酸化菌の分離を試みた結果、この配列を有するマンガン酸化細菌が分離され、坑廃水中のマンガン酸化に関与している可能性が示された。U9-1i株を用いた培養試験によって、本菌のマンガン酸化活性は高濃度Mnイオンおよび低濃度Znイオン等により強く抑制されることが示された。しかし、予め低濃度Mnイオンを含む培地で繰り返し培養しておくと馴養的な効果が現れ、高濃度MnイオンやZnイオンの存在下でもマンガン酸化が進行することが明らかになった。このため、坑廃水路内でも同様の効果により生物的なマンガン酸化反応が進行している可能性が考えられた。坑廃水路中で生成するマンガン酸化物の性状とマンガン酸化細菌の関与について明らかにした。さらにモデル微生物(U9-1i株)を用いた培養試験により、マンガン及び亜鉛の共存下でもマンガン酸化が進行し得るとの新しい知見を見出したことから、坑廃水内でのマンガン酸化物生成過程について、当初の目標を十分に達成する成果が得られている。微生物群集構造の解析では、坑廃水路内の微生物生態として、鉄、硫黄、メタン、窒素化合物の循環機能をもつこと、U9-1i近縁種がマンガン酸化細菌の一つとして働いていることが示唆され、坑廃水の元素循環に関与する微生物群集を特徴付けることができた。このことから研究は順調に進んでいると考えている。有機物の外部供給がほとんどない坑廃水路内において、従属栄養性のマンガン酸化細菌を含む微生物群集がどのような炭素フローをもつのかを明らかにすることは極めて重要な課題である。このため、微生物群集における炭素の供給源の解析を進める。また、ラボスケールの接触酸化型バイオリアクターを構築し、模擬坑廃水または実廃水を連続流入させて除マンガン処理に及ぼす運転条件(滞留時間、金属イオン濃度、炭素源添加の有無)の影響を解析する。槽内で生成するマンガン酸化物の構造特性を解析するとともに、微生物群集構造も調査する。最後に、坑廃水中におけるウッドルフ鉱微結晶の微生物生成系に関して研究総括するとともに、水処理への適用性を評価する。

さらにモデル微生物(U9-1i株)を用いた培養試験により、マンガン及び亜鉛の共存下でもマンガン酸化が進行し得るとの新しい知見を見出したことから、坑廃水内でのマンガン酸化物生成過程について、当初の目標を十分に達成する成果が得られている。微生物群集構造の解析では、坑廃水路内の微生物生態として、鉄、硫黄、メタン、窒素化合物の循環機能をもつこと、U9-1i近縁種がマンガン酸化細菌の一つとして働いていることが示唆され、坑廃水の元素循環に関与する微生物群集を特徴付けることができた。このことから研究は順調に進んでいると考えている。有機物の外部供給がほとんどない坑廃水路内において、従属栄養性のマンガン酸化細菌を含む微生物群集がどのような炭素フローをもつのかを明らかにすることは極めて重要な課題である。このため、微生物群集における炭素の供給源の解析を進める。また、ラボスケールの接触酸化型バイオリアクターを構築し、模擬坑廃水または実廃水を連続流入させて除マンガン処理に及ぼす運転条件(滞留時間、金属イオン濃度、炭素源添加の有無)の影響を解析する。槽内で生成するマンガン酸化物の構造特性を解析するとともに、微生物群集構造も調査する。最後に、坑廃水中におけるウッドルフ鉱微結晶の微生物生成系に関して研究総括するとともに、水処理への適用性を評価する。
歯原性上皮細胞および歯髄細胞を用いた歯質再建のための細胞療法の開発

歯髄の保存は歯のlongevityにとっても重要であり、失われた歯髄の再生は最も注目されている話題のひとつである。我々は歯髄組織のみならず、象牙質やエナメル質の再生も視野に入れた独創的な再生法の研究を行っている。すなわち、歯髄の幹細胞から歯髄細胞、象牙芽細胞、エナメル芽細胞を誘導し、断髄処置などで失われた歯髄だけでなく、歯質(エナメル質、象牙質)をも再建するという新しい発想の治療法の開発を目指している。今回、まずエナメル質の再建の基礎的研究として、ラット切歯を用いたアメロブラスト細胞株クローンの樹立を試みた。その結果、野生型ラット由来のクローン180種、そしてエナメル質形成不全ラット由来の細胞クローン70種を確立することができた。さらに、これらのクローンを用いてアメロブラストへの分化、誘導法を検討した。その結果、アデニンヌクレオチド誘導体6BAPで処理し、アメロジェニン産生を指標とする、「アメロブラスト分化誘導プロトコール」を確立することができた。また、歯髄組織における幹細胞を採取することを目標に、ラット歯髄細胞を分離し、FACSを用いてside population(幹細胞)分画の存在を確認した。なお、歯髄組織から分離した細胞株を、βグリセロホスフェイトとアスコルビン酸で石灰化させるプロトコールも確立しており、象牙質再建への足がかりを築いている。また、歯髄や歯質の再建に寄与する重要な細胞基質成分であるsyndecan分子群の分布状況も免疫組織学的に確認している。今後、歯髄組織から得られた幹細胞を分化誘導し、象牙芽細胞、エナメル芽細胞へと分化させる方法を確立するとともに、アメロブラストおよび歯髄幹細胞を細胞シート化し、これによるエナメル質と象牙質の再建法の確立を目指す。
複合材料の振動測定による物性計測および欠陥検出に関する研究

振動測定による欠陥検出に関して2つの研究を進めた。まず、繊維束破断、層間はくりなどの欠陥を含んだガラスロービング複合材料を成形し、その静的特性、振動特性を測定し、欠陥による機械的性質の変化との関係を調べた。とくに粘弾性特性、エネルギ損失係数の測定に重点を置き、これについては機械技術研究所との共同研究を行った。その結果、欠陥の存在によって弾性率は必ず低下するが、欠陥の種類によっては、損失係数の変化する場合と、変化しない場合のあることが明らかとなった。このことから逆に欠陥の種類を同定することが可能である。この研究結果の一部は第24回FRPシンポジウムに於いて発表した。二つ目の研究としてウィスカ/プラスチック系複合材料を取り上げ、界面破壊によって生じる欠陥を動的特性の変化から検出することを現在研究中である。
カルシニューリンとの拮抗的関係を利用したマップキナーゼ経路の分子遺伝学的解析

1.マップキナーゼ経路を制御する新規RNA結合蛋白質Rnc1の発見:カルシニューリンのKO表現型を相補する多コピー抑圧遺伝子の一つを単離し,配列決定をしたところ,酵母からヒトまで高度に保存されたKHドメインを持つ新規RNA結合蛋白質をコードしていた。Rnc1の遺伝子をノックアウトするとPmk1マップキナーゼの燐酸化が亢進している事が確認された。また、このRNA結合蛋白質は、Pmk1マップキナーゼを抑制すると思われるPmp1マップキナーゼホスファターゼのmRNAと結合する事が示された。Rnc1KO株ではPmp1mRNAが不安定である事も示された。さらに,Pmk1はRnc1を直接燐酸化し,燐酸化されたRnc1は燐酸化されていないRnc1よりも強くPmp1mRNAに結合し,安定化することが明らかになった。この結果,mRNAの増加は転写制御だけではなく,mRNAの安定性制御という別のメカニズムの存在が明らかになった。2.zincfinger型転写因子Prz1の同定:カルシニューリンの下流で働く転写因子Prz1を同定した。さらにカルシニューリンの下流にPrz1を介する経路と介さない経路があり,マップキナーゼと括抗するのはPrz1を介さない系であることも明らかにした。3.ユビキチンホメオスターシスとストレス応答に関与するLub1の発見:ストレス感受性を指標としたスクリーニングによりlub1遺伝子を発見したlub1遺伝子KO細胞は,細胞内ユビキチン量が著しく低下したことから,lub1遺伝子はユビキチン代謝に重要な役割を果たすことが示された。
左右反転立体音響を用いた人間の環境適応性の脳機能解析

本研究の目的は,左右の聴空間が反転した特殊環境をウェアラブルに創出し,その環境への持続的な接触下での脳活動を追うことで,人間がもつ環境適応機能のメカニズムに迫ることである.平成30年度には,平成29年度に行った左右反転立体音響の特性評価と段階的順応現象の追試の結果に基づいて,左右反転立体音響における視聴覚統合モデルの獲得と定着の検討を引き続き行った.具体的には,実験参加者がこの特殊環境に対して約1ヶ月間にわたって接触していた際に取得した脳計測データの解析を進めた.平成29年度と同様に脳計測は,左右いずれかに出現する視覚手掛かりと音の組み合わせに対して一致か不一致かを実験参加者が弁別する視聴覚照合課題,および積極的な弁別をしないように別課題を行う視聴覚サイモン課題下で行われた.両課題における左右の一致と不一致に対する脳活動を比較したところ,視聴覚照合課題でのみ,約1週目で生じる主観的な違和感の減少と相関する誤差伝播に固有な脳リズムの変容,約2週目で生じる手指の応答性の遅れと相関する意思決定に固有な脳リズムの増大などが観測された.よって,空間情報に関する明示的な視聴覚統合は約1週目から段階的に新たな統合モデルに従うようになるが,潜在的な視聴覚統合は通常の統合モデルに従い続け,遅れて新しい統合モデルの影響を受けるようになる可能性が支持された.また新しいモデルと通常のモデルの切り替えが必要な状況下における視聴覚統合モデルの選択と利用の検討から,約2週目でモデル選択を誤りやすくなることが分かりつつある.特殊環境から通常環境へと戻した際の還元過程やその後の再順応過程に注目することで,視聴覚統合モデルの消失と再獲得についての検討も始めており,平成31年度の研究に備えることができた.研究期間の2年目である平成30年度においては,当初の予定通り,ウェアラブルデバイスを用いて構築した左右反転立体音響への約1カ月にわたる接触過程を多角的に調べ,視聴覚統合モデルの獲得と定着の詳細な検討を行った.特に明示的な視聴覚統合が生じる視聴覚照合課題と潜在的な視聴覚統合が生じる視聴覚サイモン課題に対する脳計測データの解析を進め,行動と脳活動の双方の側面から両統合の相違を明らかにできた.また,新しい統合モデルと通常の統合モデルの切り替えが必要な状況を創出し,視聴覚統合モデルの選択と利用についても併せて検討を行うことができた.更には,左右反転立体音響の聴空間から通常の聴空間へと戻した際の還元過程や左右反転立体音響の聴空間へと再移行した際の再順応過程を調べることによって,視聴覚統合モデルの消失と再獲得についても検討を始めることができた.研究計画の通り,その詳細な検討は平成31年度に引き続き行う予定である.人間がもつ環境適応機能のメカニズムを解明する上で重要な知見が得られたことから,平成30年度の計画は概ね順調に実施できたと言える.平成31年度においては,平成30年度に得られた予備的な知見に基づいて,左右反転立体音響の聴空間から通常の聴空間へと戻した際の還元過程や左右反転立体音響の聴空間へと再移行した際の再順応過程を引き続き調べ,視聴覚統合モデルの消失と再獲得の詳細を明らかにする予定である.必要に応じて,視聴覚統合モデルの選択と利用についても併せて検討を行う.また,視聴覚統合モデルに関する知見の一般性を検証するために,手指に関する特殊触空間を実現し,この空間への接触過程における視触覚統合モデルの動態を調べて,視聴覚統合モデルの動態と比較する.ただし,この特殊触空間への接触期間や方法は,実験が可能な範囲で状況に応じて調整する.最後に,これまでに得られた全ての知見に基づいて,人間の環境適応機能のメカニズムを総合的に考察する.脳機能計測手法については,目的や使用機会に応じて適宜選定し,当初の研究計画通りに進める.本研究では,右側(左側)から来た音が左耳(右耳)で聞こえる音響のような自然には存在し得ない特殊な感覚空間を人工的に創り出し,その空間への順応過程の脳活動を追うことで,人間が有する環境適応機能のメカニズムに迫ることを目的としている.平成29年度においては,第1に左右反転立体音響の特性評価と段階的順応現象の確認を行った.具体的には,先行研究で作成した高精度の左右反転立体音響を実現するウェアラブルデバイスについて,音源定位の精度や遅延等の特性を精緻に評価し,その妥当性を示した.また先行研究と照らし合わせ,このデバイスを連続装着することで生じる主観的な違和感の減少や手指の応答性の変化の存在を確認し,同時に生起する視聴覚連合野における脳リズムのカップリングや聴覚野における誘発応答の強度変化が観測されることを確認した.第2に,左右反転立体音響における視聴覚統合モデルの獲得と定着の検討を行った.具体的には,左右反転立体音響への約1ヶ月間に亘る順応過程において,視聴覚照合課題と視聴覚サイモン課題に対する脳計測データを扱った.両課題共に,左耳または右耳に聴覚刺激を,左視野または右視野に視覚刺激をランダムに同時呈示し,視聴覚照合課題では,実験協力者に視聴覚刺激の左右の一致/不一致を弁別して貰うのに対して,視聴覚サイモン課題では,無関係な特徴の一致/不一致を弁別して貰うようにした.両課題の左右の一致/不一致に対する脳活動の比較によって,統合モデルの獲得と定着の段階においては,空間情報に関する明示的な視聴覚統合は新しいモデルに従い,潜在的な視聴覚統合は通常のモデルに従うことが分かりつつある.

この検討は平成30年度にも引き続き行う予定であり,今後の研究に備えることができた.研究期間の初年度である平成29年度においては,先行研究でウェアラブルデバイスを用いて構築した高精度の左右反転立体音響の特性評価とその音響への段階的順応現象の確認を行い,実験システムの妥当性と順応に伴う諸現象の再現性を当初の予定通りに検証することができた.また,左右反転立体音響への順応過程で行った視聴覚照合課題と視聴覚サイモン課題に対する脳計測データを解析することで,視聴覚統合モデルの獲得と定着について検討し,空間情報に関する明示的な視聴覚統合と潜在的な視聴覚統合の様相の違いを明らかにできた.研究計画の通り,この検討は平成30年度にも引き続き行う予定であり,順応時間に注目して詳細を明らかにしていく.得られた知見は,人間が有する環境適応機能のメカニズム解明の基礎となるものであり,平成29年度の計画は概ね順調に実施できたと言える.本研究の目的は,左右の聴空間が反転した特殊環境をウェアラブルに創出し,その環境への持続的な接触下での脳活動を追うことで,人間がもつ環境適応機能のメカニズムに迫ることである.平成30年度には,平成29年度に行った左右反転立体音響の特性評価と段階的順応現象の追試の結果に基づいて,左右反転立体音響における視聴覚統合モデルの獲得と定着の検討を引き続き行った.具体的には,実験参加者がこの特殊環境に対して約1ヶ月間にわたって接触していた際に取得した脳計測データの解析を進めた.平成29年度と同様に脳計測は,左右いずれかに出現する視覚手掛かりと音の組み合わせに対して一致か不一致かを実験参加者が弁別する視聴覚照合課題,および積極的な弁別をしないように別課題を行う視聴覚サイモン課題下で行われた.両課題における左右の一致と不一致に対する脳活動を比較したところ,視聴覚照合課題でのみ,約1週目で生じる主観的な違和感の減少と相関する誤差伝播に固有な脳リズムの変容,約2週目で生じる手指の応答性の遅れと相関する意思決定に固有な脳リズムの増大などが観測された.よって,空間情報に関する明示的な視聴覚統合は約1週目から段階的に新たな統合モデルに従うようになるが,潜在的な視聴覚統合は通常の統合モデルに従い続け,遅れて新しい統合モデルの影響を受けるようになる可能性が支持された.また新しいモデルと通常のモデルの切り替えが必要な状況下における視聴覚統合モデルの選択と利用の検討から,約2週目でモデル選択を誤りやすくなることが分かりつつある.特殊環境から通常環境へと戻した際の還元過程やその後の再順応過程に注目することで,視聴覚統合モデルの消失と再獲得についての検討も始めており,平成31年度の研究に備えることができた.研究期間の2年目である平成30年度においては,当初の予定通り,ウェアラブルデバイスを用いて構築した左右反転立体音響への約1カ月にわたる接触過程を多角的に調べ,視聴覚統合モデルの獲得と定着の詳細な検討を行った.特に明示的な視聴覚統合が生じる視聴覚照合課題と潜在的な視聴覚統合が生じる視聴覚サイモン課題に対する脳計測データの解析を進め,行動と脳活動の双方の側面から両統合の相違を明らかにできた.また,新しい統合モデルと通常の統合モデルの切り替えが必要な状況を創出し,視聴覚統合モデルの選択と利用についても併せて検討を行うことができた.
経口投与可能な腎排泄性薬剤の消化管吸収機構と変動性評価

薬物のバイオアベイラビリオティ(F)に個体間変動がある場合、薬物動態パラメーターである経口クリアランス(CL/F)と見かけの分布容積(V/F)の間には正の相関が観察される。本研究では、免疫抑制薬ミゾリビンとβ遮断薬ビソプロロールの臨床薬物動態試験を行い、母集団薬物動態解析の手法を用いて、CL/FとV/Fの相関の有無を評価した。その結果、小児腎移植患者においてミゾリビンのFに個体差があること、また循環器疾患患者においてビソプロロールのFに個体差があることが明らかとなった。医薬品を適正に使用するにあたっては、薬物血中濃度と薬効・副作用の関係を定量化するとともに、薬物動態変動機構を明らかにし、患者個々に投与設計を行うことが必要である。腎排泄性薬剤の腎クリアランスは、クレアチニンクリアランスを指標として簡便に計算可能であり、一般的に静脈内投与後の血中濃度予測性も比較的良好である。しかし申請者は、経口免疫抑制薬ミゾリビンの体内動態に極めて大きな個体差があることを明らかにし、その主要因は消化管吸収率(バイオアベイラビリティ)の個体差であることを解明した。そして申請者は、「経口投与が可能な少なくとも一部の腎排泄性薬剤は、消化管吸収過程が体内動態変動の主要因となっており、消化管吸収に係わるトランスポーター蛋白の発現・機能変動が薬物吸収の個体差に関与する」との作業仮説を立て、「経口投与可能な腎排泄性薬剤の消化管吸収機構と変動性評価」を進展させる。平成25年度は、治療のためにビソプロロールを服用中の患者を対象とした臨床試験を実施するとともに、培養ヒト腸上皮LS180細胞を用いてビソプロロールの消化管吸収機構を評価した。その結果、ビソプロロールの経口クリアランスと見かけの分布容積との間に強い正の相関があることを明らかにした。すなわち、ビソプロロールの体内動態の個体差には、患者の腎機能に加え、バイオアベイラビリティ(F)の個体差が関与していることを明らかにした。ビソプロロールは初回通過代謝をほとんど受けないことから、Fの個体差は消化管吸収の個体差を反映している。そこで、LS180細胞を用いて、ビソプロロールの消化管吸収機構を評価したところ、ビソプロロールの取り込みには、未同定ではあるもののH+/有機カチオン対向輸送系が関与することが明らかとなり、このトランスポーターの活性・発現の変動がビソプロロールの体内動態の個体差に関与していると考えられた。平成24年度は、concentravie nucleoside transporter (CNT) 1および2を強制発現させた細胞を用いて取り込み実験を行い、ミゾリビンは低親和性ながらもCNT1とCNT2の両方によって取り込まれることが明らかとなった。また、健常成人を対象とした臨床試験を実施し、ミゾリビンの消化管吸収率に及ぼす食塩摂取の影響を検討した。その結果、ミゾリビンの消化管吸収率は食塩摂取によって有意に増加し、CNT1およびCNT2の活性/発現変動によって消化管吸収が変化する可能性があると考えられた。免疫抑制薬ミゾリビンは、水溶性が高く脂質膜を透過し難いものの、小腸に発現する核酸トランスポーターで輸送されるため経口投与が可能であり、体内で殆ど代謝を受けずに尿中に排泄することが知られている。そのため従来より患者の腎機能が体内動態の変動要因とされてきた。一方近年、腎移植患者におけるミゾリビンの累積尿中排泄率(=消化管吸収率=バイオアベイラビリティ)に大きな個体差があることが報告され臨床的に注目されている。バイオアベイラビリティ(F)の大きな変動は、体内動態パラメーターである経口クリアランス(CL/F)と見かけの分布容積(V/F)に正の相関を生じさせる筈である。そこで本研究では、健常成人および小児腎疾患患者におけるミゾリビンの体内動態を母集団薬物速度論(NONMEM)の手法を用いて解析した。