hpprc/llmjp-kaken huggingface dataset:
造血幹細胞移植の獣医学領域への適応に向けた基礎研究

全身放射線照射(TBI:5Gy)、busulfan (BU:10mg/Kg×2 days)、fludarabin (Flu:25mg/m^2×4 days)およびcyclophosphamide(CY:50mg/Kg×2 days)を組み合わせてコンディショニングを行い、その後、3×10^8/Kg以上の骨髄細胞を静脈内注射して移植骨髄の性着を検討したところ、BU+CY+TBIのコンディショニングを受けたレシピエントにドナー骨髄細胞の生着が認められた。1.イヌ骨髄中の造血幹細胞のisolationおよびcharacterizationパーコール(percol:比重1.139/ml)の等張的不連続比重勾配遠心により、イヌ骨髄細胞を比重によっていくつかに分け、各比重分画における細胞の造血能および分化抗原の発現について検討した。イヌ骨髄細胞を異なった比重を持つ80%、70%、60%、50%および40%パーコール溶液によって分取して、メチルセルロース培地における造血コロニーの形成を検討したところ、50%パーコール溶液中に分取される低比重細胞(全骨髄細胞数の75%)中に全骨髄細胞における8590%の造血コロニー形成細胞(多能性コロニー、顆粒球コロニー、赤血球コロニー)が含まれていた。また、ヒトの造血幹細胞の細胞表面抗原であるCD34を発現する細胞の割合が、1017%であった(全骨髄細胞中での割合は、23%)。さらに、50%パーコール分画の細胞を小麦胚芽凝集素(Wheat germ agglutinine : WGA)の細胞表面の糖鎖への親和性により、2つの細胞集団(WGA^<high>およびWGA^<low>)にCell Sorterを用いて分別すると、WGA^<high>細胞集団にのみ造血コロニー形成細胞が含まれていた。2.イヌの骨髄移植における前処置法および生着促進法の検討2)生着促進法の検討:移植骨髄細胞の生着促進効果が報告されているドナーリンパ球輸注(Donor-Lymphocyte-transfusion : DLI)を試みたところ、骨髄移植後、早期(10日以前)に行った場合、その後の末梢血白血球数の増加が認められた。輸注したドナーのリンパ球数が多ければ、末梢血白血球数の増加率は、より高まったが、その後移植片対宿主反応などの障害が認められた。今後、輸注リンパ球に低線量の放射線照射を行うなどの移植片対宿主反応予防のための処置を検討していく予定である。イヌ骨髄中の造血幹細胞の分離精製および特性の解析目的:イヌにおける白血病の診断や治療などの臨床応用をめざし、イヌ骨髄中の造血幹細胞の分離精製を試み、得られた細胞の特性解析を行った。材料および方法:ビーグル種成犬を用いて、全身麻酔下で大腿骨または腸骨から骨髄細胞を吸引採取した。骨髄細胞はPercollの比重液を用いた不連続比重勾配遠心によって、比重の異なる細胞集団に分画し、さらに小麦胚芽凝集素(Wheat Germ Agglutinin : WGA)の結合性やRhodamine123 (Rh)の染色性に基づきセルソーターを用いて分画した。分画した細胞の造血能は、メチルセルロースゲル培地での多能性造血コロニー形成細胞(CFU-GEMM)の数によって評価した。結果:骨髄細胞を比重によって分離したところ、低比重分画(Fr.2)に高い造血能が認められた。このFr.2細胞をセルソーティングによりさらに分離したところ、WGAが高い結合性を示す細胞(WGA^<high>)は、低結合性細胞(WGA^<low>)に比べ、より多くのCFU-GEMM形成細胞が集積していた(p<0.002)。さらにWGA^<high>Fr.2細胞のうち、Rhに対して低染色性を示す細胞(Rh^<low>WGA^<high>)中にさらに多くのCFU-GEMM形成細胞が集積していた(p<0.02;30細胞に1細胞がCFU-GEMM形成細胞)。
中央アフリカにおける抗マラリア伝承薬用植物の調査研究

ガーナ共和国には平成14年度に調査に渡航し、南部の沿岸地域についてヒーラー(西洋薬は全く使用せず、薬用植物のみで病気の治療を行う医師の現地での呼称)および海外共同研究者随行のもと抗マラリア伝承薬用植物の調査を行い、最もマラリア治療に有望と推察される6種の薬用植物を入手した。また、コンゴ民主共和国には平成15年度に渡航し、コンゴ共和国との国境沿いの部族の集落の調査研究を海外共同研究者とヒーラーの随行のもとに実施し、有望と推察される抗マラリア伝承薬用植物を7種を入手した。また、コンゴ民主共和国ではマラリアと類似した原虫類であるアメーバー感染症の治療に利用されている伝承薬用植物5種も入手した。そして、これら18種の薬用植物についてin vitroでのマラリア原虫増殖阻害活性を検定したところ、15種に活性が確認された。さらに、マウスを用いたin vivo実験を行い、本実験で顕著な有効性が確認され、毒性が観測されなかった3種の薬用植物Euphorbia hirta, Hymenocardia acida, Morinda morindoidesについ活性成分の解明を行い、上記3薬用植物から活性本体として、フラボノールモノグライコサイド、フラボノイドC-グライコサイド、フェニルプロパノイド縮合型イリドイド類を単離した。これら3種の化合物は、従来の抗マラリア薬とは全く化学構造上の特徴が異なっており、しかも薬剤耐性マラリア原虫に対しても有効であることから、極めて有意義な知見であると考えられる。中央アフリカに位置するコンゴ民主共和国の現地市場より、土着民族の間で古来よりマラリアの予防および治療に伝承薬として用いられている薬用植物を、キンシャサ大学・Kubata博士の協力により、20種類ほど入手した。入手した20種類の抗マラリア伝承薬用植物全てについて、少量ずつをメタノールによって室温で2回抽出後(冷浸)、さらに加熱還流下メタノールで2回抽出した(温浸)。冷浸および温浸によって得られたエキスを混合して、その薬用植物のメタノール抽出エキスとした。作成した各メタノールエキスについて、抗マラリア活性試験行ったところ、いずれのエキスについても比較的強力な抗マラリア活性が認められた。また、宿主であるヒトに対する毒性を評価する指標として、ヒト扁平上皮腫瘍細胞KB3-1 cellに対する細胞毒性活性試験も行った。その結果から、著効な抗マラリア活性が認められ且つ細胞毒性活性の低い、すなわち選択毒性の高いエキスについて、抗マラリア活性成分の探索を開始した。まず、液-液分配操作によってメタノール抽出エキスから、酢酸エチルエキス、n-ブタノールエキス、水エキスを作成し、抗マラリア活性を評価したところ、酢酸エチルエキスに強力な活性が確認されたため、本エキスを、シリカゲルカラムクロマトグラフィーによって分画した。続いて、ODSカラムを用いた高速液体クロマトグラフィーによって化合物を精製し、2種のC-フラボノイド配糖体を単離、同定することに成功した。今回単離したC-フラボノイド配糖体は糖の結合位置のみが異なる異性体であったにも関わらず、抗マラリア活性に約20倍の開きがあり、非常に興味深い知見が得られた。

さらに、マウスを用いたin vivo実験を行い、本実験で顕著な有効性が確認され、毒性が観測されなかった3種の薬用植物Euphorbia hirta, Hymenocardia acida, Morinda morindoidesについて活性成分の解明を行い、上記3薬用植物から活性本体として、フラボノールモノグライコサイド、フラボノイドC-グライコサイド、フェニルプロパノイド縮合型イリドイド類を単離した。これら3種の化合物は、従来の抗マラリア薬とは全く化学構造上の特徴が異なっており、しかも薬剤耐性マラリア原虫に対しても有効であることから、極めて有意義な知見であると考えられる。
社会科公民教育における英国シチズンシップ教育の批判的摂取に関する研究

本研究が3ケ年の研究期間にめざしたものは以下の3点である.1)英国における新教科「シティズンシップ」の目的や理念がテキストや学習プラン,教材にどのように具体化されているかの理論的分析を行う.2)授業としての「シティズンシップ」がどのように行われているか,上記のテキストや教材にどのように活用されているかの現状を調査する.3)上記の結果を批判的に摂取することを通して,モデルカリキュラムの開発を行う.3年間の研究を通して以下の成果を得た.(1)理論研究を通して・シティズンシップ教育の基本となる理念は,自由主義/個人主義から共同体主義/市民共和主義へという大きな政治的な流れの中にある.・シティズンシップ教育の理念は「活動的シティズンシップ」として具体化されているが,「活動」の質は多様であり,そのとらえ方によっては評価も大きく異なるものとなる.(2)実地調査を通して.・英国の新教科シティズンシップは「適切な教材」「訓練された教師」「評価方法」等,不足不備をかかえながら2002年秋学期より導入されたが,技術的な部分については急速に整備されつつある.・しかし,本質的な内容や方法をどのように構成するかについては,いまだに議論が続いている.(3)教材分析,教材開発を通して・実地調査,理論研究に基づいて,公共性,メディア,国際理解,環境の視点から主なテキストや教材を批判的に分析するとともに,グローバルシティズンシップ,環境シティズンシップを育成するための授業モデルを開発した.本研究が3ケ年の研究期間にめざしたものは以下の3点である.1)英国における新教科「シティズンシップ」の目的や理念がテキストや学習プラン,教材にどのように具体化されているかの理論的分析を行う.2)授業としての「シティズンシップ」がどのように行われているか,上記のテキストや教材にどのように活用されているかの現状を調査する.3)上記の結果を批判的に摂取することを通して,モデルカリキュラムの開発を行う.3年間の研究を通して以下の成果を得た.(1)理論研究を通して・シティズンシップ教育の基本となる理念は,自由主義/個人主義から共同体主義/市民共和主義へという大きな政治的な流れの中にある.・シティズンシップ教育の理念は「活動的シティズンシップ」として具体化されているが,「活動」の質は多様であり,そのとらえ方によっては評価も大きく異なるものとなる.(2)実地調査を通して.・英国の新教科シティズンシップは「適切な教材」「訓練された教師」「評価方法」等,不足不備をかかえながら2002年秋学期より導入されたが,技術的な部分については急速に整備されつつある.・しかし,本質的な内容や方法をどのように構成するかについては,いまだに議論が続いている.(3)教材分析,教材開発を通して・実地調査,理論研究に基づいて,公共性,メディア,国際理解,環境の視点から主なテキストや教材を批判的に分析するとともに,グローバルシティズンシップ,環境シティズンシップを育成するための授業モデルを開発した.本研究が与えられた研究期間の3年間で目ざしているのは以下の3点である.(1)英国における新教科「シティズンシップ」の目的や理念がテキストや学習プラン,教材にどのように具体化されているかを理論的に分析する.(2)授業としての「シティズンシップ」がどのように行われているか,上記のテキストや教材がどのように活用されているか,現況を調査する.(3)上述の結果を批判的に摂取することを通して,わが国の社会科公民的分野においてシティズンシップの育成をめざすモデルテキストを開発する.そのために,本年度は以下のことを行った.1)英国における教科「シティズンシップ」の実施状況および実施上の課題を把握するために,現地調査,授業者・専門家へのインタビューを行う.2)海外共同研究者を日本に招聰して国際シンポジウムを開催する.3)代表的なテキスト,教材を分析する.その結果,以下のような成果を得た.<1>現地地調査を通して,教科「シティズンシップ」は独立教科としてよりも,学校全体のカリキュラムのなかで,たとえば「学級活動の時間」などを読み替えて行われている場合が多いこと.資格カリキュラム機関(QCA)が発行するスキームオブワークや各種テキストを教材として活用しているものの,シティズンシップを専門に担当できる教員が不足していることなど,その実施にはかなりの困難が見られることが明らかとなった.<2>現地共同研究者を日本に招いてのシンポジウムを通して,シティズンシップ教育の歴史的背景や理念としてのアクティブシティズンシップについて,国内の教育関係者,研究者と研究交流することができた.<3>スキームオブワークやテキストの分析を通して,シティズンシップ教育の理念としての「批判的思考」の重要さが明らかとなった.本研究が与えられた研究期間の3年間で目ざしているのは以下の3点である.(1)英国における新教科「シティズンシップ」の目的や理念がテキストや学習プラン,教材にどのように具体化されているかを理論的に分析する.(2)授業としての「シティズンシップ」がどのように行われているか,上記のテキストや教材がどのように活用されているか,現況を調査する.(3)上述の結果を批判的に摂取することを通して,わが国の社会科公民的分野においてシティズンシップの育成をめざすモデルテキストを開発する.そのために,本年度は以下のことを行った.1)英国における教科「シティズンシップ」の実施状況および実施上の課題を把握するための現地調査,授業者・専門家へのインタビュー

.2)海外の専門家を日本に招聘しての国際シンポジウムの開催.3)代表的なテキスト,教材を分析する.その結果,以下のような成果を得た.(1)現地地調査を通して大きく次の3点が明らかになった.・教科「シティズンシップ」は学校全体のカリキュラムのなかに着実に根づき,独立教科として発展しつつあること,・シティズンシップの実施においては,学校全体の理念や生徒会活動との関わりが極めて重視されていること・新しい教科にとってはどのように評価するかが大きな問題となるが,評価は学校,LEA,全国レベルでシステム的に行われ,保護者からも特に問題点の指摘がないこと.<2>現地研究者(Margot Brown氏:ナショナル・コーディネーター)を日本に招いて,グローバル・シティズンシップの視点からシティズンシップ教育の現状と課題について検討した.<3>「Citizen and Society」の分析を通して,シティズンシップ教育の理念としての「批判的思考」の重要さが明らかとなった.本研究が3年の研究期間にめざしたものは以下の3点である.・英国における新教科「シティズンシップ」の目的や理念がテキストや学習プラン,教材にどのように具体されているかの理論的分析.・授業としての「シティズンシップ」がどのように行われているか,上記のテキストや教材にどのように活用されているかの現状調査.・上記の結果を批判的に摂取することを通したモデルカリキュラムの開発.本年度は計画の最終年度(3年目)として以下のことを行った.・これまでに収集したインタビュー記録,教材等の整理,・理論研究のまとめと教材開発その結果,以下の成果を得た.(1)理論研究を通して・シティズンシップ教育の基本となる政治理念は自由主義/個人主義・共同体主義・市民共和主義の3つであるが.英国におけるシティズンシップ教育は,自由主義/個人主義から共同体主義/市民共和主義へという大きな政治的な流れの中にある.・シティズンシップ教育の理念は「活動的シティズンシップ」(active citizenship)として具体化されているが,「活動」の質は多様であり,そのとらえ方によってはその評価も大きく異なるものとなる.(2)教材分析,教材開発を通して・理論研究に基づいて,公共性,メディア,国際理解,環境の視点から,「Scheme of Work」「This is Citizenship」のテキストを批判的に分析するとともに,グローバルシティズンシップ,環境シティズンシップを育成するための教材を開発した.
新奇性への動機付けを担う神経機序の解明

多くの動物にとって、今までに見たことのない新しいものに対してどう反応するかは、生死を分けるほど重要な問題です。新しいものを常に避けていると、環境の変化についていくことはできませんが、新しいものに何でも不用意に近づけば、時に命の危険に晒される可能性もあります。進化の過程でほとんどの動物は、新しいものに対して多くの場合に適切な結果をもたらすような行動パターンを獲得してきたと考えられます。それがどのような行動なのかを明らかにし、その行動の脳内機序を明らかにすることがこの研究の大まかな目的です。第一の具体的目標は、動物が新しい物体を見た時に好奇心を持ってその物体に近づくのか、それとも用心深くその物体を避けるのかが、新しさの程度にどのように依存するかを、明らかにすることでした。第二の目標は、報酬を獲得する意欲(動機づけ)に関与するとされている、動物の脳内の側坐核という部位におけるドーパミンという神経伝達物質の放出が、動物が新しい物体に近づいたり遠ざかったりする意欲(動機づけ)にどのような影響を与えるかを明らかにすることでした。今年度、私は昨年度確立した実験・分析手法を用いて、新しい物体を与えられた時にマウスが物体に近づいている時間を数理モデル化することに成功しました。また、実験を行う中で、マウスが実験者に慣れるにつれて新しい物体に近づいている時間が長くなることに気づきました。そこで、(ラットを用いた先行研究で不安を惹起する効果が示された)ノルアドレナリン作動性の薬を投与して同じ実験を行った結果、生理食塩水を投与した対照実験に比べてマウスが新しい物体に近づいている時間が短くなることが判りました。このように新しいものを避ける行動は、当初私が側坐核におけるドーパミンの増加によって引き起こされると考えていたものです。本研究の根底にある問いは、動物はどのようにして新奇刺激に対して回避行動と接近行動を使い分けているのか、というものです。私の仮説は当初、動物は「ほどよい」中程度の新奇性には近づくが、非常に新奇な刺激は避ける、というものでした。そして、そのメカニズムとして、刺激の新奇性に応じて側坐核内に放出されるドーパミンが非線形的に動物の動機づけを制御している(つまり、中程度のドーパミン放出は接近を動機づけるが、それ以上の放出は回避を動機づける、という)可能性を想定していました。しかし、行動データを集める中で、マウスが新奇物体を避ける程度は、物体そのものの新奇性ではなく、実験者への馴化の程度に依存することに気がつきました。マウスにとっては実験者も新しい刺激ではありますが、新奇性の度合いを新奇物体と定量的に比較することが困難です。一方、実験者への馴化によってマウスの不安行動が減少することは比較的容易に定量化できます。そのため、刺激の新奇性が回避行動を亢進するという仮説ではなく、不安が新奇刺激の回避行動を亢進するという仮説を検証することにしました。そこで、不安行動を亢進する薬を用いた実験など、新たな実験が必要となりました。一方、自由行動課題を採用したことで、マウスの新奇物体に対する接近・回避行動を詳細に記録することができ、新奇物体への接近時間の分布から、不安をパラメータとした新奇性接近・回避の数理モデルを作成することができました。今年度予定していた記録実験は行えませんでしたが、結果的に、記録実験を終えてから最終年度に着手しようと考えていた数理モデル化の作業を先に行った形となりました。したがって、総合的な進捗状況としては、軽度の遅れであると判断し(3)を選択しました。今後一年間は、今年度作成した新奇物体に対するマウスの接近・回避行動モデルの検証を中心に研究を進めていきます。今年度に引き続き、不安に対応するパラメータを薬理学的に変化させた時にマウスがモデルの予測通りに行動するかどうかについて、より多くのデータを集めて検証します。まずは今年度に引き続き、ノルアドレナリン作動性の抗不安薬の全身投与でノルアドレナリンの関与を調べます。本研究の中心となる仮説において新奇性回避行動を調節するパラメータを、新奇性そのものから不安に切り替えたことで、調節の神経機序として側坐核内のドーパミン濃度を想定する必然性は薄れましたが、関与していないとは限りません。探索的に、ドーパミン阻害薬を全身投与して同じ実験を行い、接近・回避行動への影響を調べます。全身投与で接近・回避行動を有意に変化させた薬については、側坐核に局所的に拮抗薬を投与するレスキュー実験を行い、側坐核におけるノルアドレナリン(あるいはドーパミン)伝達が接近・回避行動の調節に関与しているかどうかを調べます。残り時間の中で記録実験をも終わらせるのは困難な可能性がありますが、所属研究室の他の研究者の記録装置を使わせてもらうことで準備時間を短縮する方策を検討しています。

第一の具体的目標は、動物が新しい物体を見た時に好奇心を持ってその物体に近づくのか、それとも用心深くその物体を避けるのかが、新しさの程度にどのように依存するかを、明らかにすることです。第二の目標は、報酬を獲得する意欲(動機づけ)に関与するとされている、動物の脳内の側坐核という部位におけるドーパミンという神経伝達物質の放出が、動物が新しい物体に近づいたり遠ざかったりする意欲(動機づけ)にどのような影響を与えるかを明らかにすることです。今年の私の研究実績は、マウスをモデル動物として、動物が新しい物体を見た時の行動を定量化し、分析する方法を確立したことです。今後二年間で、側坐核でのドーパミン放出を測る実験や、薬剤を用いて側坐核内のドーパミンによる伝達量をコントロールする実験を行い、新しいものに対する行動と側坐核ドーパミンの関係を調べる予定です。新しい音を報酬として、その報酬のためにマウスに課題を行わせる、オペラント条件づけという行動課題(実験方法)から、マウスに新しい物体を与えて自由に行動させ、その行動を計測する自由行動課題に変更したので、行動課題の確立に少し時間がかかりました。また、ドーパミンの濃度を変える薬剤が思ったように使えなかったため、薬剤を用いた実験の準備にも手間取りました。しかし、初年度に実験手法の確立に時間がかかることは予期していたので、おおむね研究計画通りに進展しています。多くの動物にとって、今までに見たことのない新しいものに対してどう反応するかは、生死を分けるほど重要な問題です。新しいものを常に避けていると、環境の変化についていくことはできませんが、新しいものに何でも不用意に近づけば、時に命の危険に晒される可能性もあります。進化の過程でほとんどの動物は、新しいものに対して多くの場合に適切な結果をもたらすような行動パターンを獲得してきたと考えられます。それがどのような行動なのかを明らかにし、その行動の脳内機序を明らかにすることがこの研究の大まかな目的です。第一の具体的目標は、動物が新しい物体を見た時に好奇心を持ってその物体に近づくのか、それとも用心深くその物体を避けるのかが、新しさの程度にどのように依存するかを、明らかにすることでした。第二の目標は、報酬を獲得する意欲(動機づけ)に関与するとされている、動物の脳内の側坐核という部位におけるドーパミンという神経伝達物質の放出が、動物が新しい物体に近づいたり遠ざかったりする意欲(動機づけ)にどのような影響を与えるかを明らかにすることでした。今年度、私は昨年度確立した実験・分析手法を用いて、新しい物体を与えられた時にマウスが物体に近づいている時間を数理モデル化することに成功しました。また、実験を行う中で、マウスが実験者に慣れるにつれて新しい物体に近づいている時間が長くなることに気づきました。そこで、(ラットを用いた先行研究で不安を惹起する効果が示された)ノルアドレナリン作動性の薬を投与して同じ実験を行った結果、生理食塩水を投与した対照実験に比べてマウスが新しい物体に近づいている時間が短くなることが判りました。このように新しいものを避ける行動は、当初私が側坐核におけるドーパミンの増加によって引き起こされると考えていたものです。本研究の根底にある問いは、動物はどのようにして新奇刺激に対して回避行動と接近行動を使い分けているのか、というものです。
磁性流体の誘導形MHD機器への応用に関する研究

申請者は,ここ数年来、導電性のベース液体に酸化鉄や合金などの強磁性微粒子の表面をコーティングすることにより安定に懸濁させた導電性磁性流体を作動流体とするファラデー形気泡ポンプ駆動方式液体金属MHD発電システムの研究と,進行磁場下での非導電性磁性流体の駆動の問題についての検討を行ってきたが,これらの研究成果を踏まえ,本研究の目的は液体金属を作動流体とする誘導形MHD機器の作動流体に,強磁性微粒子を懸濁させ導電性と磁化特性を合わせもたせた場合の内部流動特性の解明と性能評価を行うことにある.まず,基礎実験として,高い磁化特性を有する磁性流体の交流進行磁場下での流動特性を精度良く測定するための開きょ型ループにより,申請者らが従来行ってきた実験手法を利用して,内部流動特性を調べた.次に磁性流体力学の基礎方程式を用いて,現有のワークステーションまたはスーパーコンピュータにより誘導形電磁ポンプとしての内部流動の数値解析を行った.以上の結果から、電磁ポンプとしての応用を考えた場合,進行磁場により磁性流体を駆動させるためには,密閉型の管を流路として使用するよりも,自由表面を有する開きょを利用するほうが大きい流量が得られ,効果的であることが確認された.これは磁性微粒子のスピンにより,自由表面で比較的大きなせん断力が発生するためである.以上の研究から磁性流体を誘導形MHD機器への応用するに際してのいくつかの重要な知見を得た.申請者は,ここ数年来、導電性のベース液体に酸化鉄や合金などの強磁性微粒子の表面をコーティングすることにより安定に懸濁させた導電性磁性流体を作動流体とするファラデー形気泡ポンプ駆動方式液体金属MHD発電システムの研究と,進行磁場下での非導電性磁性流体の駆動の問題についての検討を行ってきたが,これらの研究成果を踏まえ,本研究の目的は液体金属を作動流体とする誘導形MHD機器の作動流体に,強磁性微粒子を懸濁させ導電性と磁化特性を合わせもたせた場合の内部流動特性の解明と性能評価を行うことにある.まず,基礎実験として,高い磁化特性を有する磁性流体の交流進行磁場下での流動特性を精度良く測定するための開きょ型ループにより,申請者らが従来行ってきた実験手法を利用して,内部流動特性を調べた.次に磁性流体力学の基礎方程式を用いて,現有のワークステーションまたはスーパーコンピュータにより誘導形電磁ポンプとしての内部流動の数値解析を行った.以上の結果から、電磁ポンプとしての応用を考えた場合,進行磁場により磁性流体を駆動させるためには,密閉型の管を流路として使用するよりも,自由表面を有する開きょを利用するほうが大きい流量が得られ,効果的であることが確認された.これは磁性微粒子のスピンにより,自由表面で比較的大きなせん断力が発生するためである.以上の研究から磁性流体を誘導形MHD機器への応用するに際してのいくつかの重要な知見を得た.
DNA切断活性を持つ新規ビチアゾール・アミノ酸複合体の設計と合成研究

1.2,2′-(2-aminoethyl)-4,4′-bithiazole(A)に対する2,3-diaminopropanoic acid、arginine、又はhistidineなどα-アミノ酸の一置換体13種、二置換体6種、及びDNA認識部位として2,4′-bithiazole環を持つ誘導体2種を新規ビチアゾール・アミノ酸複合体として合成することができた。2.新規ビチアゾール・アミノ酸複合体のDNA切断活性(1)切断反応はCo(II)イオン選択的に進行し、pH依存性があることが分かった。(2)切断反応機構は酸素活性種による酸化分解ではないことが示唆された。(3)一置換体では2つのアミノ基を持つ複合体が、又、2つのアミノ基を持つ複合体では23DAが最も強力な切断活性を示した。(5)一置換体と二置換体間では、2,3-diaminopropanoic acid残基を持つ複合体ではほぼ同等だが、他の複合体では一置換体が二置換体より強力な切断活性を示した。3.一置換体では23DAを除き2つのアミノ基を持つ複合体で、又、二置換体ではlysine残基を持つ複合体でDNAとの親和性が大きいことが分かった。新規ビチアゾール・アミノ酸複合体のDNA切断活性とDNAとの相互作用にはα位アミノ基の数と電荷の有無が重要な役割を果たしていることが示唆された。4.DNAに対する親和性の高いアミノ基を持つ2,4′-bithiazole誘導体を5種合成することができた。荷電したアミノ基の数や置換位置だけではなく2,4′-bithiazole環の存在がDNAに対する親和性を増大させていることが分かった。本年度は、新規ビチアゾール・アミノ酸複合体の設計と合成を行うと共に得られる複合体の特性を評価し、構造とDNA切断活性との関連性を明らかにすることを目的に実験を行い、以下の成果が得られた。1基本骨格である2,2'-bis(2-aminoethyl)-4,4'-bithiazoleの側鎖アミノ基へ導入する塩基性α-アミノ酸として2,3-diaminopropanoic acid、2,4-diaminobutanoic acid、オルニチン、リジン、アルギニン、及びヒスチジンを選択し、それぞれのアミノ酸が1、2分子置換した新規ビチアゾール・アミノ酸複合体を12種、複合体の部分構造を持つ関連化合物6種と共に合成し、現有の各種分析機器により構造を決定した。2得られた新規ビチアゾール・アミノ酸複合体のDNA切断活性を、各種金属イオン存在下pBR322 plasmid DNAを用いるDNA切断活性測定系で評価したところ、以下の結果が得られた。1)DNA切断活性の発現にはコバルト(II)イオンの存在が必須であること。2)DNA切断活性が中性から弱塩基性領域で強力であるというpH依存性があること。4)ビチアゾール・ジアミノアルカン酸複合体では、リジン複合体を除き一置換体より二置換体でDNA切断活性が強いこと。5)関連化合物にはDNA切断活性が認められないことから、DNA切断活性にはビチアゾール・アミノ酸複合体構造が必須であること。3得られた新規ビチアゾール・アミノ酸複合体のコバルト錯体の構造を主要設備として申請した紫外可視分光光度計を用いて解析したところ、1:1錯体を生成していることが分かった。本年度は、ブレオマイシンのDNA認識部位の一部である2,4'-ビチアゾール残基を持つ4,4'-ビチアゾール誘導体を合成し、DNA切断活性を検討すると共に、前年度合成したビチアゾール・アミノ酸複合体のDNAとの親和性を評価し、その親和性とDNA切断活性との相関性を明らかにした。1 2,4'-ビチアゾール残基を持つ4,4'-ビチアゾール誘導体の合成とDNA切断活性

1)2,4'-ビチアゾールのカルボン酸誘導体が4,4'-ビチアゾール環側鎖アミノ基に結合した誘導体(1)、及びスペーサーとしてグリシン残基を持つ誘導体(2)を合成し、各種分析機器により構造を決定した。2)1と2は、濃度50μM、37°C、1時間の反応で強力なDNA切断活性を示すことが分かった。2ビチアゾール・アミノ酸複合体のDNAとの親和性の評価とDNA切断活性との相関性合成したビチアゾール・アミノ酸複合体のDNAとの親和性は蛍光スペクトルにより算出できるC50値を指標として評価した。1)末端アミノ基を持つ複合体は大きいC50値を示し、DNAとの親和性が低く、オルニチンやリジン残基を持つ塩基性アミノ酸誘導体で最小のC50値を示し、DNAとの親和性が高いが、いづれもDNA切断活性はそれほど強く無いことが分かった。2)末端アミノ基を持つ複合体と同等で、塩基性アミノ酸誘導体の中ではDNAとの親和性が最も低い2,3-diaminopropanoic acid残基を持つ複合体が最も強力なDNA切断活性を持つことが分かった。3)今回合成したビチアゾール・塩基性アミノ酸複合体では、DNAとの親和性がそれほど高くはない2,3-diaminopropanoic acid残基を持つ複合体が最も強力なDNA切断活性を持つことから、DNAとの親和性と切断活性は負の相関性を示すことが分かった。
昆虫の長距離移動の生理・生態学的研究

1.フイリツピン産2系統、インドネシア3系統、タイ産2系統、マレーシア3系統と、石垣島、鹿児島、八丈島産の各系統のトビイロウンカを用いて、飼育密度ー翅型率関係を比較した。フイリツピン、マニラ産系統では飼育密度ー1試験管当り1020の高密度でもオス、メスともに短翅型が100%に近かった。一方、石垣島、鹿児島、八丈島産のものはメス、オスともに長翅型が100%に近かった。そのほかの熱帯産のものはその中間で、ばらつきを示した。熱帯各地における稲高収量性品種導入年次の早い地帯ほど短翅型率が高い傾向が見られた。一方、密度1では大低の系統で、メスでは100%短翅型、オスでは高率で長翅型となったが、マニラ産系統では21%が短翅型となった。このマニラ系統をオスの長翅型について選抜飼育を13世代継続しているが、メスに長翅型が出現することはなかった。マニラ系統と石垣系統を交雑した第1世代では各密度下で両系統の中間の値を示した。2.東シナ海における移動性昆虫の採集調査結果を気象条件との対比で解析した。梅雨末期から梅雨あけ期の気象条件はいくつかの型に分けることが出来、調査船の位置をもとに考えると、前線帯型、前線南側型、太平洋高気圧周辺型、大陸気団東進型では昆虫の移動が見られるが、前線北方型、前線よりずっと南方にある型では飛来は見られなかった。これらの気象型は地上2001000mあたりの風向と風速に特長が見られ、とくにWSWでは飛来が見られたが、SWSSWでは見られず、この差は飛来源を推定する上で示唆にとむものである。3.フライトチヤンバーを試作し、目下飛翔実験を行っている。
質量分析計によるトキソプラズマ症の再活性化検出法及び重症度の評価法の確立

細胞内寄生体トキソプラズマの人体内における発育ステージとしては急増虫体のタキゾイトとシストを形成する緩増虫体のブラディゾイトの2種類がある。それらは病原性や再発に密接に関係しているため虫体の発育分化に影響を与える因子や機構を解析することはトキソプラズマ症の制圧に非常に重要である。昨年度は、in vitroにおけるタキゾイトからシスト形成、及び逆方向であるシストからタキゾイトへの活性化について培養条件を変化させて観察した。今年度は、培養上清中のタンパク質の変化を質量分析で解析する予定であったが、当初GKOマウスの繁殖に問題があり、胎児繊維芽細胞が得にくかったため、in vitroの実験が遅れていたが、秋以降GKOマウスの繁殖に成功したため、実験を再開している。臨床検体は今年度は39検体受け入れ、トキソプラズマのPCR診断を行った。それらの臨床経過より重症度を分類化した。さらに、過去PCR陽性であった症例の重症度を分類化し、現在、それらの血清タンパク質の質量分析に向けて準備段階にある。GKOマウスの維持に問題があり、野生型マウスと交配させることにより、新たにGKOマウス株を樹立させている。そのため、一時期,胎児繊維芽細胞を得ることが困難になっていた。2019年度は、様々な条件下での培養上清中のタンパク質の変化を質量分析法を用いたプロテオーム解析により同定する。また、臨床検体の血清のプロテオーム解析を行い、重症度の分類と照らし合わせて、再活性化の検出法を確立する。トキソプラズマの人体内における発育ステージとしては急増虫体のタキゾイトとシストを形成する緩増虫体のブラディゾイトがある。それらは病原性や再発に密接に関係しているため虫体の発育分化に影響を与える因子や機構を理解することは非常に重要である。今回、我々は、in vitroにおけるタキゾイトからのシスト形成と、シスト(ブラディゾイト)からタキゾイトへの活性化について、関与する因子を検討するために、インターフェロンガンマノックアウト(GKO)マウスの胎児繊維芽細胞を用いたトキソプラズマ感染実験を行い、培養条件を様々に変化させてステージの動向を観察した。まず、GKOマウスの胎児皮膚より繊維芽細胞を得、細胞培養プレートで培養し、プレート全面に細胞が生着・増殖するのを確認後、次の2つの実験を行った。1シスト形成能を有するトキソプラズマの深谷株をGKOマウスに感染させ、その腸管リンパ節から得たタキゾイトをGKOマウス胎児繊維芽細胞に感染させたところ、約一か月でシストを形成した。特に培養液のPHを酸性にした場合にシスト形成能が早い傾向がみられた。2野生型マウスに感染させて得た深谷株の脳内シスト(ブラディゾイト)を比重遠心法で得、GKOマウス胎児繊維芽細胞に感染させたところ、約2週間でタキゾイトが繊維芽細胞から遊出してきた。さらに培養液のPHを酸性にすると再度シストを形成した。これらの結果より、トキソプラズマをin vitroでステージ変化させる条件・環境が明らかになり、次年度には培養液中のタンパク質の変化を解析できる素地が整った。GKOマウスの維持に問題があり、マウス数が足りず、胎児繊維芽細胞の培養が遅れたため。GKOマウスの維持を確実にするために野生型マウスと交配させF1マウスを得、それらをさらに交配させ、遺伝子チェックを行い、再度GKOマウスを樹立させる。GKOマウス胎児繊維芽細胞を確実かつ十分に確保できれば、in vitroの感染実験がさらに条件を変化させて施行でき、stage変化に伴うタンパク質を質量分析法を用いたプロテオーム解析により、同定できる。
大学生における、抑うつ状態に及ぼす自己注目の影響に関する臨床社会心理学的研究

本年度は昨年度の成果をもとに、抑うつ的な自己注目のあり方と適応的な自己注目のあり方をモデル化した(この成果については、本年度の日本心理臨床学会および日本心理学会にて発表した)。そして、適応的な自己注目のあり方の指導を取り入れた、抑うつ予防のためのプログラムを作成し、女子大学生(1年生、社会心理学専攻)21名を対象に実施した。実施期間は平成13年4月から7月であった。本研究で1年生前期において実施としたのは、大学における適応・不適応を考える上で、入学直後から1年次前半が特に重要な時期だからである。この時期、生活リズムの変化、新しい人間関係づくり、勉学の問題など様々な変化に新入生はさらされている。自分について振り返る時間が増えた分、不適応的な自己注目のために抑うつなどの問題を発生させる可能性も高いと考えられる。申請者らは、本年度前期に週1回の割合で心理教育予防プログラムを実施した。実施は授業の単位とは全く関係のない「自主ゼミ」という形で行い、ボランティアで参加者を募った。前半では、参加者同士知り合うためのグループワークを積極的に取り入れた。また、自分を知るために様々な心理テストを実施した。実施した心理テストについては実施の翌週に申請者が解説した。これによって客観的に自己をとらえるようにした。また、ホームワークを課して、事態に対する認知の仕方を明確にした。後半では、認知療法的なパースペクティブから、自己に関するネガティブに歪んだ認知の修正、自己のポジティブな側面に対する注目などについて指導した。10月に実施した事後アンケートから、この予防プログラムは一定の成果を収めていることがわかった。都内の某大学に通う大学1、2年生40名を対象に、日常生活において自己注目を高める操作を行い、個々の学生を追跡調査することで、学生の抑うつ状態の変化を調べ、自己注目と抑うつとの関係について検討した。すなわち、ベースラインの測定→自己注目を高める操作→操作後の変化という流れにより(各期間はそれぞれ3週間程度)、自己注目の影響を調べた。自己注目を高める操作においては、現在の自己の性格やその形成に及ぼした生育環境の影響について日々考えて自由に記載してもらった。すべての人に自己注目がネガティブに作用するわけではなく、人によってはポジティブに作用しうる。そこでその記載内容を詳細に検討し、抑うつ性との関係について検討した。その結果、抑うつ的な人は、自分を否定したり、ネガティブな自己に注意を向け続けたり(自己没入)することがわかった。さらに客観的な視点から、多面的に自分を眺めることができないという特徴も見られた。それらの背後にある要因として、他者への信頼性の低さや他者への開放性の低さなどが見られた。また、思春期に他者から受容されたという経験が乏しいことも関連する要因として見いだされた。反対に、抑うつ傾向が低い人は、自己否定に偏ることなく自己受容的な自己注目をしていた。そして客観的な視点から自分を眺めることができ、受容的に過去の自分を位置づけていた。他者への信頼感があり、自分の気持ちを打ち明けたり他者から学ぶこともできていた。これらの背景には、幼少期・学童期、および思春期に他者に受け入れられたという経験があった。これらの結果については、平成13年度の日本心理臨床学会および日本心理学会で発表する予定である。また現在、これらの結果に基づいて、来年度行う自己注目のあり方と抑うつとの関係についての啓蒙セミナーについてのプログラムを作成中である。
脳血管攣縮における一酸化炭素(CO)/cGMPシグナリングの治療的役割

クモ膜下出血(SAH)後の遅発性脳血管攣縮は患者の予後を左右する病態である。我々は、Heme Oxygenase-1(HO-1)が、脳血管攣縮に対する内因性の抗攣縮分子であることを見出した。そこで、HO-1を介するシグナリング伝達機構の研究は、脳血管攣縮における新たな治療法の開発につながると考えた。我々はラット脳血管攣縮モデルにおける自家血注入量を変え、経時的に脳血管造影を行った。注入量により早期攣縮の程度に変化はなかったが、臨床的に問題となる遅発性攣縮では、自家血注入量依存性に攣縮が悪化した。これは、血腫成分が遅発性攣縮の原因であるためと考えられる。次にHO-1は生体における唯一のCO産生機構であり、グアニル酸シクラーゼ活性化を介しcGMP上昇させると考えられるため、脳血管攣縮におけるCO/cGMPシグナル解析を行った。COはNOに比べ長期存在し、作用を発揮すると考えられるが、NOは、脳血管攣縮という特殊な病態では血腫成分が存在するため強力に吸着されその効果を発揮できないと考えられる。そこで、COによるcGMP上昇が、抗脳血管攣縮効果に関与する可能性がある。そこで、heminの腹腔内投与によりHO-1を脳血管に誘導し、HO-1誘導後の脳血管にクモ膜下出血を起こさせ、cGMPレベルをEIA法にて定量した。生食投与の対照の群に比べ、hemin投与群では、脳動脈にHO-1が誘導され、hemin前投与によりSAH後の遅発性攣縮の改善が認められた。同時にhemin前投与では、生食投与群に比べ、クモ膜下出血後にcGMPの上昇を認めた。この上昇は、Antisense HO-1 oligo大槽内投与により抑制されるとともに、hemin投与により改善した攣縮は再び増悪した。さらに、遅発性攣縮の遅延が認められた。このことから、HO-1の抗血管攣縮効果にCO/cGMPの関与が示唆された。
報活用のフロンティアの拡大の総括的研究(取りまとめ研究)

統計データの公表形態は、欧米諸国に於いて1980年代に大きな変化がおき、ミクロ・データとして統計調査結果を解析することが可能になってきた。このような研究状況に対応するために、理論的検討と、実際のミクロ・データの使用実験を行うことと社会制度面の検討を行うことが、本研究の過去3ヶ年の課題であった。日本における統計法の制約下で、平成10年度迄に総括班は、13研究班の要請を集約して5省庁17調査について、総務庁長官に「目的外使用申請」を行い、データ処理センターとして活動し、処理結果を各班にフィードバックした。これは、いわゆるオーダー・メイド集計に相当する。平成11年度は、とりまとめのため総括班のみが補助金を受けて残っているので平成10年度申請の目的外の利用期間内は、旧各班の要求に対応して、計算結果の還元サービスを行った。平成11年度は、より柔軟な使用を可能にする1/2抽出のリサンプリングデータを全国消費実態調査と就業構造基本調査について編成し公募した研究者全18人に対して、目的外使用を申請し、その許可を受けてデータを提供し総括班では、リサンプリングデータと原データとの対比実験を行っている。このデータ処理の結果および処理要求に関しては、データの秘密保持を保ったうえで各研究班相互を計算機ネットワーク化して計算結果等の情報を流通させることが必要であり、そのためのシステムを開発し、実用化した。各国でのミクロデータの相互利用状況と、そのため社会的機構整備の検討を、さらに追加的な海外の状況調査により実現し、最新のミクロ・データ公開方法を調査した。また(A01)理論的検討、計算技法の検討、(A02)ミクロ・データ利用の社会制度上の問題、(A03)社会経済ミクロ・データの分析実験という三つの研究主題の下に、最終の全体研究集会を開催し、平成10年度から継続の目的外使用の研究成果の相互交流を行った。また、目的外使用を許可された省庁に対して平成11年7月2日、5日の両日を使用して成果の総合報告会を開催した。過去3ヶ年の和文・英文の報告書を含めて再編成し、中途参入・中途退出の班を含めて、プロジェクト全体の研究成果報告書を作成し、さらに統計情報研究開発センターの厚意により市販本として刊行した。また研究成果を全5巻のミクロ統計講座としてとりまとめ、成果刊行費の助成を受けてその第1-3巻を刊行した。統計データの公表形態は、欧米諸国に於いて1980年代に大きな変化がおき、ミクロ・データとして統計調査結果を解析することが可能となってきた。このような研究状況に対応するために、理論的検討と、実際のミクロ・データの使用実験を行うことと社会制度面の検討を行うことが、本研究の課題である。日本における統計法の制約下で、総括班は、10研究班の要請を集約して4省庁11調査について、総務庁長官に「目的外使用申請」を行い、データ処理センターとして活動し、処理結果を各班にフィードバックした。このデータ処理の結果および処理要求に関しては、データの秘密保持を保ったうえで各研究班相互を計算機ネットワーク化して情報を流通させることが必要であり、そのためのシステムを開発し、実用化している。

国際ワークショップを開催し、各国とのデータの相互交換の状況と、そのためにファイルの書誌記述の標準化の検討を行った。また海外の状況調査に行き、公開ミクロ・データを収集している。また(A01)理論的検討、計算技法の検討、(A02)ミクロ・データ利用の社会制度上の問題、(A03)社会経済ミクロ・データの分析実験という三つの研究主題の下に、各2回の全体集会を開き研究成果を交換したうえで、年2回の全体研究集会を開催し、研究成果の相互交流を行った。統計データの公表形態は、欧米諸国に於いて1980年代に大きな変化がおき、ミクロ・データとして統計調査結果を解析することが可能になってきた。このような研究状況に対応するために、理論的検討と、実際のミクロ・データの使用実験を行うことと社会制度面の検討を行うことが、本研究の課題である。日本における統計法の制約下で、総括班は、13研究班の要請を集約して5省庁17調査について、総務庁長官に「目的外使用申請」を行い、データ処理センターとして活動し、処理結果を各班にフィードバックした。このデータ処理の結果および処理要求に関しては、データの秘密保持を保ったうえで各研究班相互を計算機ネットワーク化して情報を流通させることが必要であり、そのためのシステムを開発し、実用化している。国際ワークショップを開催し、各国でのミクロデータの相互利用状況と、そのため社会的機構整備の検討を行った。このような研究状況に対応するために、理論的検討と、実際のミクロ・データの使用実験を行うことを社会制度面の検討を行うことと、本研究の課題である。また(AO1)理論的検討、計算技法の検討、(AO2)ミクロ・データ利用の社会制上の問題、(AO3)社会経済ミクロ・データの分析実験という三つの研究主題の下に、各2回の全体集会を開き研究成果を交換したうえで、全体研究集会を開催し、研究成果の相互交流を行った。また、マニラのアジア地域計算機統計学会で特別なワークショップを開催した。学術会議経済統計研連と情報学研連の共催で、ミクロデータの公開利用のシンポジウムを開催した。
新規なZhフィンガー型DNA結合ドメインを有する転写因子群の構造と機能

Dofタンパク質は新しいDNA結合ドメイン(Dofドメイン)を共有する植物に特異的な転写因子のファミリーである。このタンパク質は広く植物界に存在し、何らかの重要な生理的役割を担っている可能性を示唆してきた。実際、トウモロコシのDof1は光に応答した転写促進活性を有し、C4光合成回路で初期炭酸固定の役割を担うC4型ホスホエノールビルビン酸カルボキシラーゼ(C4PEPC)遺伝子のプロモーターにin vitroでもin vivoでも結合しプロモーター活性を促進することを明らかにしている。これに対して、もう一つのトウモロコシのDofタンパク質、Dof2は転写抑制因子として機能できることも明らかにしている。Dofタンパク質はAAAGをコア認識配列として持つが、今回、この配列の近傍の配列が認識に影響するかどうか、既にクローン化されているトウモロコシの4つのDOfタンパク質を用いて検討した。AAAG配列とランダムな近傍配列をもつ合成DNAを用いて結合する配列を検討したところ,各Dofタンパク質が選択した近傍配列には類似性と相違性の両方が確認された。一方で、トウモロコシのプロトプラストを用いた一時的発現の系による解析から、Dof1は幾つかの植物に特有な炭素代謝を担う酵素(非光合成型PEPCと細胞質型PPDK)の遺伝子のプロモーターの活性も制御している可能性が示唆された。DOf1を強制発現させるとこれらのプロモーター活性は促進され、一方、Dof1のanti-sense RNAを強制発現させると抑制された。さらに、Dof1の光に応答した転写促進活性はこれらのプロモーター活性と一致した。これらのことから、Doflは植物に固有の炭素代謝系全体を制御している可能性が考えられた。Dofタンパク質はZnフィンガーモチーフを一つだけ形成する新しいDNA結合ドメインを共有する植物を転写因子のファミリーである。このタンパク質は広く植物界に存在し、何らかの重要な役割を担っている可能性を示唆してきた。既に、トウモロコシのDofタンパク質,Dof1とDof2は、葉組織での光に応答した遺伝子の発現抑制に関する転写因子であることも示唆している。実際、Dof1は、in vivoでもin vitroでもC4光合成における初期炭酸固定酵素であるホスホエノールピルビン酸カルボキシラーゼ(C4型PEPC)遺伝子のプロモーター領域に結合することができた。一方で、米国UCSDのグループは、Dofドメインの保存配列を用いて、トウモロコシの種子特異的発現に必要なDNA配列に結合する種子特異的なDofタンパク質PBFのtDNAをクローン化している。今回、トウモロコシのプロトプラストを用いて、Dof1とDof2のC4型PEPC遺伝子のプロモーターの活性に対する効果を調べたところ、Dof1は光に応答したこのプロモーターの活性を促進し、Dof2はこのプロモーター活性を抑制する事を明らかにした。また、ランダムに合成したDNAから結合能の高いDNAを選択する方法によって、Dof1、Dof2、Dof3及びPBFの認識する配列を比較したところ、いずれもAAAGをコア配列として認識するが、認識配列は若干異なっており、この配列の近傍の配列も結合に影響をあたえる事を明らかとした。Dof1とDof2の認識配列には有為な差が確認されず、Dofタンパク質の認識配列の相違は、異なる生理的機能を反映していることを示唆した。
環境適応因子“ホモキラルポリγグルタミン酸”のレアアース依存増産機構の解明と応用

堆肥から深海底までの地球環境に高度の適応した土壌細菌“巨大菌"にレアアース(特にジスプロシウム)を与えつつ培養すると、優位に増殖速度が増加することに加え、ポリγグルタミン酸(PGA)と呼ばれる有用バイオポリマーの生細胞当たりの生産能まで増大するという画期的な応答現象を発見した。レアメタル(レアアース)は、いわゆる重金属であることから、生物応答に関しては毒性や代謝抑制ありきの解析に焦点が絞られる中、本件は生物と重金属の新たな接点に焦点を当てる千載一遇の機会と判断した。技術的な部分ではその分子レベルでのエビデンスを得るための方法論確立を急ぐ必要があった。まずPGA増産現象に着目し、巨大菌と(レアアース応答性に乏しい)納豆菌のPGA合成遺伝子オペロン、特に発現制御を担う非翻訳領域を計算化学分析(二次構造形成による自由エネルギー変動など)に供した。今回、GC含量や構造遺伝子群の配置構成など、一般的な比較遺伝生化学上の類似性を示すが故に見落とされてきた実像が浮き彫りになった。具体的には、巨大菌においてのみ、バシラス属細菌の(多様な外因性ストレスや環境因子への応答を指揮する)グローバルレギュレータの中でも最上位に位置するDegU認識部位が複数個所見つかった。詳細分析を続けた。結果、推定転写開始点の約200塩基対上流には金属応答性リボスイッチ様の特殊塩基配列が見つかった。興味深いことに、ここにはDegU認識部位と重複する領域も存在した。PGA合成の環境因子制御に迫る"ホットスポット"の同定等、画期的な発見に繋がる。事実、巨大菌は高C/N比の富栄養下で炭素ベースのバイオプラスチックポリマーを蓄積するが、低C/N比かつ高塩条件に曝すと、一転してPGAを作りはじめる。外部刺激に応じて環境適応因子の代謝経路を転換する等、超広域環境微生物が備えるべき高度な適応戦略に、初めて分子解析のメスが入った。PGA生産菌として最も有名な“納豆菌"にレアアース応答性が見つからないことが、当該研究の特殊性をさらに高めている。すなわち、もはや飼い慣らされた食品発酵微生物にとって環境の変化に対する鋭敏応答はそれほど必要ではないのであろう(育種という人為操作の中で脱落したと考えてもよい)。実際、納豆菌におけるPGAの生理学的意義は全く分かっていない(納豆PGAの場合、菌の生存戦略ではなく食品嗜好の観点から残されただけの存在)。このような状況はPGAを環境適応因子として捉えることを難しくしてきた。今回、超広域環境微生物“巨大菌"に焦点を当てたことがブレークスルーとなり、さらに分子レベルでのエビデンスの発見にも繋がった。かかる新知見を背景に、これまでなかった分析ツール(標的タンパク質や一塩基置換型のプライマーセットなど)やバイオツールの作製戦略(遺伝子組み換えやゲノム編集技術の応用など)が初年次の段階でほぼ整い、また一部は学会発表可能なレベルでの情報収集も進んだ。基礎研究レベルで順調な進展が見られる中、複数年にわたる計画の中でも最終段階としてきた応用研究(出口を意識した展開型研究)に至っては予想を超える進展が認められ、その学術レベルは国際的にも高い評価(本研究代表者ら(2018) Sci. Rep. 8, 4645:極限環境微生物ポリマーから実用機能材料を開発した先駆的研究との評価)を得た。以上の状況を鑑み、本件初年次に関しては「当初の計画以上に進展している」との評価に値する成果を得ることができたとの結論に達した。初年次の成果は“起承転結"でいうところの「起」に相当する。当該年度は、地球土壌環境中にごく微量ながら広く存在しているとされる希土類(レアアース)のメタル(レアアース)バイオロジーの発展と充実に繋がる「承」の研究に取り組みながら、次年度以降の「転」に繋がる展開型研究も推進する。本件を“レアアースバイオエンジニアリング"とでもいうべき、産業応用を意識した新境界研究の幕開けにしたい。そのため、以下二つの中課題を設定した。1PGA合成機能発現を司るレアアース依存誘導機構の分子解析:該応答因子の有力候補「DegU」のX線結晶構造解析等に係る基盤研究に取り組み、かかる構造生物学を前進させる。DegU:ジスプロシウム(Dy):推定調節DNA配列(Cap/5'-UTR)の分子間相互作用による遺伝子発現制御システムの存在について調査する(Dy存在時のDNA/RNAフットプリンティングやShiらのリボスイッチ解析法など)。遺伝子発現制御を司る新たな構造モチーフを探索するとともに、かかる調節機構の核心に迫る。2PGA合成機能発現を司るレアアース依存誘導機構の応用展開:レアメタル産業分野で求められる環境調和指向の効率回収技術や高感度検出技術の創出を目指す。具体的には、巨大菌表層PGAのDyに対する協同吸着能が最大に達する温度域で発生するものと予想される“生菌体レベルでの急激な凝集反応"を利用し、ジスプロシウム選択的回収技術の確立等、より実践的な応用研究に取り組む。あわせて、前年度からの継続課題“レアアース全元素を対象にPGAの識別性能(協同吸着能)と温度依存性に関する化学分析"を急ぐ。バイオツールを利用した“画期的なレアアース識別法の開発"に繋がる化学根拠の抽出精査、これらを活かした新戦略・ブレークスルーについても追求する。