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アジアにおけるエキノコックス症、嚢虫症流行拡大に関する免疫・分子疫学調査

活動の中心は調査国の共同研究者の研究グループが自国政府から許可された疫学調査地域で、疫学調査に参加し、(a)共同研究者による疫学調査(ヒト)、(b)これらの寄生虫疾患の伝播に関する生態学的調査(合同調査)、(c)共同研究者による血清、遺伝子解析の指導である。本年度の調査地域は昨年同様、中国、インドネシアの2カ国で、下記の成果が得られた。1.中国における成果チベット高地におけるヤク、ウサギ、ナキウサギの肝病変、イヌ、アカギツネ、チベットギツネから採取されたエキノコックス条虫について、病理、形態学的、遺伝子解析を行った結果、(i)ヤク(Bos gruniens)の多包虫類似の肝病変は単包虫病変、遺伝子タイプはG1であること(Xiao et al.2003.Am J Trop Med Hyg 69,445-446)、(ii)ウサギ(Lepus oiostolus)の肝病変は多包虫病変であること(Xiao et al.2004.Parasitol Res 92,in press)、(iii)ナキウサギ(Ochotona curzoniae)の肝病変は多包虫病変と、これまで知られていない病変であることが判明した。イヌ、アカギツネ、チベットギツネから採取されたエキノコックス条虫の解析結果から、(iv)犬からは単包条虫、多包条虫、(v)アカギツネからは多包条虫、(vi)チベットギツネからは新種のエキノコックス条虫が確認された(Xiao et al. submitted)。2.インドネシアにおける成果(i)イリアン・ジャヤの住民の40%近くが嚢虫症特異抗体陽性であり、皮下病変の遺伝子解析結果から病原体は有鉤条虫であることが確認された(Wandra et al.2003.Emerging Infect Dis 9,884-885;Margono eta1.2003.J Helminthol 77,39-42)。(ii)バリ島におけるインドネシア厚生省研究班の調査から、バリ島で伝統的に流行してきた有鉤嚢虫症が激減し、牛肉から感染する無鉤条虫症が地元住民に蔓延していることが判明した(Ito et al.2003.Lancet 362,1918-1920)。3.疫学調査に必要な血清検査、遺伝子検査法に関する基礎研究成果が得られた(論文参照)。4.平成16年度は中国、インドネシア、それにモンゴルを中心に調査する予定である。本年度の調査地域は昨年同様、インドネシア、中国が中心で、キルギスタン、モンゴル、ベトナム、タイも含まれた。1.エキノコックス症ならびに嚢虫症に関する血清診断法、遺伝子診断法の研究では分子レベルでの検査法を確立することができた。2.これらの検査法を導入して中国の流行地における疫学調査、ならびに日本国内で確認された多包虫症患者血清についての再検討を進めることができた。3.中国四川省から青海省にかけたチベット高地に分布するチベットギツネとナキウサギから世界で最も原始的なエキノコックス属条虫、Echinococcus shiquicus(新種)を発見し、新種記載をした。すなわち同一地域に3種のエキノコックス条虫(単包条虫、多包条虫、新種)が分布することが判明した。今後、新種による人体寄生の有無の確認、病態、画像、血清診断法の再検討が必要になった。4.国内では北方4島のひとつ、国後島における多包条虫の分布を確認できた。
日米における公的扶助の諸条件とその正当性に関する研究

近年経済先進諸国で貧困が再発見され、最低限生活保障の見直しが求められている。本研究の目的は、日米の公的扶助の支給に関する様々な条件(コンディショナリティ)の特徴を明らかにし、かかる条件をもつ公的扶助の正統性について考察することである。公的扶助の条件は、利用者の自由や自律に制約を設け、スティグマ付与など貧困の質的側面に否定的な影響を与えている。この条件を構成する各要素や要素の組み合わせは日米で異なるが、十分に議論して計画されてはおらず正統化することが難しい。また、自助や義務に関する規範の反映は、より広い貧困対策全般のなかでとらえ直す必要がある。(1)公的扶助の賭条件(コンディショナリティ)について公的扶助のコンディショナリティは、経済市場を通さずに所得=給付を得ることに対して、資本主義の経済的秩序を維持するための装置として正当性を与えられている。この他にも、政府化された帰属、つまり特定の行政区への所属証明やそれに連なる納税証明の根拠として、また私的扶養の義務を貫徹させる論理から正当化されている。コンディショナリティには量的側面と質的側面があるが、質的側面(給付形態、就労条件、私的生活への介入など)の組み合わせによって、貧困の関係/象徴的側面に対する負の影響を与えるものとして理解できることがわかった。この貧困の関係/象徴的側面は、物質的側面とは異なる貧困の内部要素として理解されており、スティグマや市民権の剥奪、意見表明の欠如などを指す(Lister2004)。旧来の貧困概念では物質的側面に焦点化され、これに対する公的扶助の物質的な(事後的)改善が企図されていた。しかし、この物質的改善は、コンディショナリティによる関係/象徴的側面への悪影響も伴っていることがわかった。(2)地域福祉の位置このような公的扶助の基本的課題を緩和するためには、貧困解決において、公的扶助とは別の制度からアプローチすることが求められる。社会扶助の強化など(例:基本所得)はその一法であるが、当事者の集合的な主体性を発揮した取組みとしては、日本では地域福祉の意義を仮定できた。この意義を検討するためには、地域福祉の在宅福祉論や計画論などと貧困との関連をより精査していくことが求められる。(3)アメリカの状況アメリカでは、特に単身の稼働年齢層に対する一般扶助については、制度自体の存在自体が州ごとの裁量によって左右され、かつ存在している事業のコンディショナリティは他の公的扶助と同様かそれ以上に強化されていることがわかった。ただし、この事業では給付の量的水準が他の事業よりも低く設定されていた。公的扶助は、何らかの貧困証明を要件として給付を支給する政策である。公的扶助の給付には利用負担がない反面、給付の条件(コンディショナリティ)として様々な制約を課して利用者の自由や自律に否定的な影響を与える側面がある。日本の公的扶助を代表する生活保護制度は、アメリカ公的扶助のように断片化されておらず、単一省庁の実施による一体型の制度設計である。また、有期制でなく、在宅保護での給付形態は現金を原則としており比較的に寛容な側面がある。他方で、複数の種類の財物が生活扶助、医療扶助、住宅扶助等としてひとまとめになっていることは制度内の整合性という点で優れているものの、一つの資源の利用を拒否すると他の資源の利用が認められない場合もあり、給付を選択する自由という点では制約が比較的に強い。なお、就労が社会的に強く求められない世帯への扶助は、アメリカの場合は条件の緩い別建ての制度が応じているが、日本の場合は同一制度が応じ運用レベルによって条件の寛厳を調整している違いがある。しかし、公的扶助の範囲を2008年金融危機前後に増加した「第二のセーフティネット」にまで広げると事態はやや異なる。いくつかの先行研究がすでに指摘しているように、第二のセーフティネットに該当する一連の事業は、給付の内容や要件等が整合的でなく、利用窓口も異なり、公的扶助の中心となる生活保護との関連についても曖昧になっている。この状況は断片化の形相を呈している。ただし、これらの新興事業は省庁レベルでみれば厚生労働省を中心としており、法律レベルで成立してないものも少なくなく、かつ、生活保護の上(利用前)に位置づく政策内の特徴にとどまる。このため、より複雑なアメリカ公的扶助の断片化とは同一視できない。このような条件をもつ公的扶助の正統性は、資本主義社会における自助原則との関連で消極的に認められる場合と、自立・自律した個人とする目的でより積極的に付与される場合がある。
3-イソプロピルリンゴ酸脱水素酵素活性複合体の形成機構と機能制御

必須アミノ酸生合成の特異的阻害剤を基盤とする医農薬開発の観点から、補酵素NAD^+の存在下3-イソプロピルリンゴ酸(IPM)から2-オキソイソカプロン酸への酸化・脱炭酸を触媒するロイシン生合成における律速酵素3-イソプロピルリンゴ酸脱水素酵素(IPMDH,E.C.1.1.1.85)の超分子形成機構や機能制御について、高度好熱菌Thermusthermophilus HB-8由来のIPMDHを対象として検討した。IPMDHと基質・補酵素との超分子形成をX線回折やNMRにて精密に解析すべく、強力な超分子形成能を持つ基質類縁体ないしは阻害剤の開発を有機合成化学的に検討してきた。強力な競争阻害剤である3-ビニルリンゴ酸の阻害機構を明らかにすべくMALDI-TOFMSによる超分子の検出を試みた。反応生成物-補酵素-酵素からなる超分子に相当する分子量付近にシグナルを認めたが、明確な質量数の測定に至っていない。反応用緩衝液等の超分子形成の条件及び測定条件をさらに検討している。一方、3-ビニルリンゴ酸の阻害機構の一つとして、IPMDHによる酸化の後二重結合が共役系に異性化したエチリデンオキザロ酢酸の生成が考えられ、そうであるなら基質類縁体の3-エチリデンリンゴ酸や3-イソプロピリデンリンゴ酸は機構依存的阻害剤となる可能性がある。それぞれRーリンゴ酸及びracーリンゴ酸からアルキル化、セレニニル化及び酸化的脱離反応を経て合成した。IPMに対し前者はKi48μM、後者はKi39μMの強い競争阻害を示した。これらは新規な阻害剤であり、阻害剤-補酵素-酵素複合体超分子の質量分析による検出およびその結晶化の研究に有用と考えられる。さらにそれらの生物活性に興味が持たれる。
膜構造物の張力簡易測定装置の開発

ここで新たに提案する膜張力測定の原理は、膜面を可聴域の振動数を持つ音波で加振し、膜面の持つ固有振動数近傍で起こる共振現象の振動数と波長を測定することで、間接的に膜内に作用している二軸方向の張力を同時に測定するものである。理論的検討によれば、膜面に生じる直交二方向の張力をそれぞれ別々に特定できる可能性は非常に大きく、これが実現できれば世界で初めてのものとなる。この考え方による測定の結果と理論的予測が一致するのか否か、どのような条件の時に一致するのかなどが確認できれば、実用的な精度で膜張力を測定する手法の新たな開発への基礎となり、これに基づいた測定装置が実現すれば、膜構造物の設計施工の技術分野に対する貢献は非常に大きい。本研究は平成12年度科学研究助成(萌芽的研究)の助成を受けて行われた予備的検討によって得られた成果を受けて、膜張力の簡易測定装置開発の実用化に向けての検討事項を逐一明らかにし、実際に試作器を製作してその性能の検討を行うことを目的として行った。まず、第一年目にA種膜材が可聴領域の音波により測定可能な大きさの共振現象を起こすことを確認し、試作器の製作を2回行った。第一世代の試作器として、アクリル製の箱に音源と非接触変位計測装置を組み込んだ試作装置を製作し、膜張力の計測実験を行った。その結果、張力レベルの低い部分での精度が非常に悪く、その原因が箱内の空気の振動であると考えられたため、第一世代の改良機として、箱上部の蓋を取った試作器を製作し、これによる実験を行った。その結果実際の膜構造で用いられる張力の範囲(1kgf/cm10kgf/cm)で精度の大幅な向上が見られた。引き続き第二年目には、アクリル製の箱内部の空気の影響を完全に除去するため、フレームで構成された第二世代の試作器を製作し、(株)太陽工業空間構造研究所の二軸引張装置を借用して計測実験を行った。その結果、側面は音源エネルギーを膜面に集中させる効果があることが判明した。以上の結果から、張力測定装置の効果的な形式がほぼ解明されたので、今後は実用化に向けた研究を目指す予定である。膜構造物の張力測定装置の開発を行うために、2種類の試作器を製作し、その性能について調査検討を行った。音源としてファンクションジェネレータと小型スピーカー、変位測定部には非接触レーザー変位計を用い、これらをアクリル製の箱形容器内に取り付けた第一世代試作器を箱のアスペクト比を変化させて3種類、3体製作した。膜材料の二方向に異なる張力を導入する必要があるため、(株)太陽工業空間技術研究所の二軸引張装置を借用して上記の試作装置の性能の検討を行った。振動数を0Hzから300Hzまで連続的に変化させることにより膜面をスイープ加振し、非接触レーザー変位計を用いて膜面の共振挙動を測定した。結果の検討は理論的に予測される張力と実際に膜に導入されている張力を直接比較することにより行った。

その結果、箱の内部に閉じこめられた空気が膜の振動に大きく影響し、特に低振動数領域で理論値と測定値に大きな差異が生じることがわかったので、この影響をできるだけ排除するためにアクリル製の箱上部を開放した第二世代試作器を新たに製作し、これについて上記と同じような実験を行った。その結果、低振動数領域における理論値と実験値の差異はなくなったが、やや高振動数領域で両者にまだ最大で40%程度の差異が見られることがわかった。この差異は従来のものに比べればかなりの改良であるが、さらに精度を上げることを目指して、今後は音源と非接触変位測定部分を取り囲む箱の部分をフレームに置き換えて、内部の空気の影響を取り除いた第三世代の試作器を製作し、測定精度の向上をはかる予定である。ここで新たに提案する膜張力測定の原理は、膜面を可聴域の振動数を持つ音波で加振し、膜面の持つ固有振動数近傍で起こる共振現象の振動数と波長を測定することで、間接的に膜内に作用している二軸方向の張力を同時に測定するものである。理論的検討によれば、膜面に生じる直交二方向の張力をそれぞれ別々に特定できる可能性は非常に大きく、これが実現できれば世界で初めてのものとなる。この考え方による測定の結果と理論的予測が一致するのか否か、どのような条件の時に一致するのかなどが確認できれば、実用的な精度で膜張力を測定する手法の新たな開発への基礎となり、これに基づいた測定装置が実現すれば、膜構造物の設計施工の技術分野に対する貢献は非常に大きい。本研究は平成12年度科学研究助成(萌芽的研究)の助成を受けて行われた予備的検討によって得られた成果を受けて、膜張力の簡易測定装置開発の実用化に向けての検討事項を逐一明らかにし、実際に試作器を製作してその性能の検討を行うことを目的として行った。まず、第一年目にA種膜材が可聴領域の音波により測定可能な大きさの共振現象を起こすことを確認し、試作器の製作を2回行った。第一世代の試作器として、アクリル製の箱に音源と非接触変位計測装置を組み込んだ試作装置を製作し、膜張力の計測実験を行った。その結果、張力レベルの低い部分での精度が非常に悪く、その原因が箱内の空気の振動であると考えられたため、第一世代の改良機として、箱上部の蓋を取った試作器を製作し、これによる実験を行った。その結果、実際の膜構造で用いられる張力の範囲(1kgf/cm10kgf/cm)で精度の大幅な向上が見られた。引き続き第二年目には、アクリル製の箱内部の空気の影響を完全に除去するため、フレームで構成された第二世代の試作器を製作し、(株)太陽工業空間構造研究所の二軸引張装置を借用して計測実験を行った。その結果、側面は音源エネルギーを膜面に集中させる効果があることが判明した。以上の結果から、張力測定装置の効果的な形式がほぼ解明されたので、今後は実用化に向けた研究を目指す予定である。
負イオンならびにラジカル生成を伴う分子の電子付着過程

解離性電子付着により負イオンと中性ラジカル種を生成する過程を対象とし、パルスラジオリシス・マイクロ波加熱空洞法を適用して、平均電子エネルギーを熱エネルギーから約2電子ボルトまで変化させたときの反応速度定数を測定し、それを反応断面積の電子エネルギー依存のデータに変換した。前年度に引き続いて、塩素や臭素を同時に含む化合物、およびヨウ素を含むエタン・プロパン化合物に拡張して調べた。塩素と臭素を同時に含む化合物CHBr_2Cl,CBrCl_3,CH_2BrClにおいては、いずれも断面積は0 eVにピークをもつが、その絶対値はかなり異なり、上記の順に一桁程度ずつ小さくなる。ただし、高電子エネルギー部(>0.2eV)ではCBrCl_3が最も大きい。構造が類似する塩素のみを含む化合物あるいは臭素のみを含む化合物との定性的な相関は見られなかった。ヨウ化エタンのC_2H_5IとC_2F_5Iとでは、後者の法が前者よりも速度定数、断面積共に低電子エネルギー領域で2桁程度大きいが、高電子エネルギー(>0.2eV)領域で逆転する。ヨウ化プロパンの1-C_3H_7I,1-C_3F_7I,2-C_3H_7I,2-C_3F_7Iでは、速度定数はいずれもパフルオロ化された方が大きい。しかし断面積には著しい相違がみられ、パ-フルオロ化されたものはいずれも0.4付近と1.5eV付近に大きなピークを示し、それぞれF^,C_3F^_7生成に対応すると考えられる。パ-フルオロ化されていない方は全体として緩やかなピークしか示さず、F^生成のみに対応すると考えられる。本年度に新しく電子エネルギーのみならず、媒体温度も同時に可変な実験法の開発を試みた。マイクロ波空洞の構造を工夫し、媒体温度を室温から700Kまで連続に変化できる手法を確立した。いくつかの臭素化合物とヨウ素化合物について予備的データは得ているが、まだ若干感度の向上が要求される。
相対論的輻射媒介衝撃波の定常解に基づいた衝撃波ブレイクアウトの理論研究

超新星やガンマ線バーストといった星の爆発現象における最初期の放射は、衝撃波が星の表面やそれを取り囲む物質を突き破る(衝撃波ブレイクアウト)際に生じている。本研究はその衝撃波がほぼ光の速度で伝搬している場合の物理、およびそれに伴う放射の性質の解明を目的としている。研究の手法としては、独自に開発して数値コードを使用した数値シミュレーションを行うことによって衝撃波の構造の詳細を明らかにし、衝撃波ブレイクアウトの放射を評価する。
「1996年プラズマ理工学国際会議」開催準備のための総合研究

日本におけるプラズマ理工学の代表的研究者による全体会議を3回、インフォーマルな会合を数回もち、プラズマ理工学の今後の在り方についての研究討論を重ねた。1950年代から1970年代にかけ、一つの学問分野として発展したプラズマ物理学は、1980年代より急速に核融合科学、宇宙空間科学、プラズマ・プロセッシングという大きな固有の理工学分野に分散して行った。その結果、線形概念を基礎とする従来のプラズマ物理は、もはや、これらの大きく発展した分野を束ねていくだけの吸引力を持ち得なくなってきた。この分化・発展は、プラズマを対象とする研究者にとっては、学問の進化としてとらえることができる。ところが、宇宙プラズマにおいても、核融合プラズマにおいても、その最も基本的なプロセスである物質及びエネルギーの輸送機構すら解決されているとは言い難い。その理由はプラズマの強い非線形性、すなわち、複雑性にあるといえる。一方で、生物学、化学、情報科学などの分野で、“複雑性"を対象とする新しい学問のパラダイムに向けた大きなうねりが高まりつつある。プラズマ分野においても、40年のコンピュータ・シミュレーションの歴史をもち、プラズマの複雑な非線形相互作用を解明する手法が次々と開発されてきた。それを支えるコンピュータ環境も急速に発展している。このような環境から、プラズマを対象とした“複雑性"研究の芽が大きく膨らもうとしている。以上のような調査・分析から、“複雑性"を一つの共通コンセプトとして、それぞれに巨大に発達したプラズマ理工学各分野の研究を包括する共通的視野、すなわち、複雑な非線形相互作用系を対象とする複雑プラズマ科学を発展させ、新しい吸引力を産み出すことの必要性が結論された。これらの議論を踏まえて、本年日本で開催されるプラズマ理工学国際会議のプログラムの原案が練り上げられた。
自己集合性光機能分子による電極修飾とその光電変換特性

光合成が超分子構造を有して光により効率よく電荷分離を行うシステムであることに着目し、人工光合成素子を電極上に分子レベルで集合化・機能発現させることを試みた。具体的には自己組織化単分子膜法を用いて、ポルフィリンおよびフラーレンを金基板上に集合化させ、その膜構造と光電気化学特性の相関を検討した。まずポルフィリンと金電極間のスペーサー部分の長さを種々変化させた修飾金電極を作製した。その結果、スペーサー長が十分に長いと高配向・高密度膜が形成されること、ならびにスペーサーのメチレン鎖数に関して偶奇依存性があることがわかった。また修飾金電極を用いて光電気化学セルを構築し、量子収率を系統的に決定したところ、スペーサーの長さが増加するにつれ量子収率は増加し極大値に達した後徐々に減少することがわかった。このことから量子収率の最適化には適切な長さのスペーサーが必要で明らかとなった。以上を踏まえて、十分な長さのメチレン鎖長を持つC_<60>の自己組織化単分子膜を作製し、光電気化学特性を検討した。その結果、量子収率は7-10%程度とポルフィリン系に比べて1-2桁改善された。このことはC_<60>が優れた電子移動特性を持っていることを示唆している。さらにフェロセン-ポルフィリン-C_<60>から構成される光合成型光電池を自己組織化単分子膜法を用いて同様に構築した。その量子収率はフリーベースポルフィリン系で25%、亜鉛ポルフィリン系で20%と、今までに報告されている金属電極上の単分子膜で光合成型の多段階電子移動をまねたものの中で最高値となった。以上のことから、自己組織化単分子膜法、多段階電子移動、小さな再配向エネルギーを持つフラーレンの利用が人工光合成を構築するにあたり極めて有効であることが明らかになった。
米国におけるリウマチコホートの調査による診断・予後予測システムの開発

リウマチは多くの患者がいるにもかかわらず診断は経験に頼る部分が多くウマチの正確な病勢や治療効果を判定するマーカーが求められていた。我々はtRNAの変性が体内の酸化ストレスを示すこと、tNRAに対する抗体を作製して各種虚血障害モデルやヒトで検討したところtRNA抗体は臓器障害のマーカーになること、さらにそこで本研究は米国ハーバード大学リウマチ科Paul Anderson教授と共同で申請者が開発した高感度tRNA検出系を用いて同病院で行われている世界最大規模のリウマチ患者前向き観察研究であるBRASS研究の血液・組織サンプルを調べリウマチ患者の尿や組織で陽性になることを見いだした。リウマチは多くの患者がいるにもかかわらず診断は経験に頼る部分が多く、また現在リウマチの診断に使用されている血清CCP抗体は診断はできても病気の病勢や治療効果・関節の状態を反映する事が出来ず、リウマチの正確な病勢や治療効果を判定するマーカーが求められていた。我々はtRNAの変性が体内の酸化ストレスを示すこと、tNRAに対する抗体を作製して各種虚血障害モデルやヒトで検討したところtRNA抗体は臓器障害のマーカーになること、さらにリウマチ患者の尿や組織で陽性になることを見つけた(特願2011-184506、2009-205033PCT出願P20090059WO)。そこで本研究は米国ハーバード大学リウマチ科PaulAnderson教授と共同で申請者が開発した高感度tRNA検出系を用いて同病院で行われている世界最大規模のリウマチ患者前向き観察研究であるBRASS研究の血液・組織サンプルを調べその臨床データとの関連を明らかにする事を目的とした。本年度は米国にELISA測定検査機器、申請者の開発したm1Aモノクローナル抗体による間接法ELISAキット1,000人分をアメリカに運び、共同研究者がアメリカに赴き検体を100人分測定した。その結果tRNAの濃度とリウマチマーカーとの関連性が示唆された。今後は更に症例数を増やして検討を続けて行くとともに、その他の関連疾患での測定も行う予定である。そこで本研究は米国ハーバード大学リウマチ科Paul Anderson教授と共同で申請者が開発した高感度tRNA検出系を用いて同病院で行われている世界最大規模のリウマチ患者前向き観察研究であるBRASS研究の血液100名分をの1-メチルアデノシン修飾核酸濃度測定を行なった。今後統計解析を逐次行う予定。世界最大規模のリウマチ患者前向き観察研究であるBRASS研究の血液100名分をの1-メチルアデノシン修飾核酸濃度測定を行なった事は特筆に値する。そこで本研究は米国ハーバード大学リウマチ科Paul Anderson教授と共同で申請者が開発した高感度tRNA検出系を用いて同病院で行われている世界最大規模のリウマチ患者前向き観察研究であるBRASS研究の血液・組織サンプルを調べその臨床データとの関連を明らかにするため日米で新たな診断系を作る事を目的とした。まずtRNAの構成成である1-metyl Adenosine抗体を作製するとともに用いたELISAキットを抗体メーカーと作製した。作製したELISAキットを米国に輸送してBRASS研究の血液での1-metyl Adenosineの濃度変化を検討した。その結果1-metyl Adenosineはリウマチ患者の関節滑膜に強く発現していることが明らかとなった。また血中1-metyl Adenosineは病勢とともに上昇する事が明らかとなった。従ってtRNAの変化がリウマチ性疾患の新たなマーカーとなり得ることを明らかにした。申請者の開発したm1Aモノクローナル抗体による間接法ELISA

キット1,000人分をアメリカに運び、共同研究者がアメリカに赴き測定体制を立ち上げ100検体を検体を測定した。最終年度は1-メチルアデノシン以外の修飾核酸濃度測定も行い、ハーバードのBRASS研究のデータベースを用いて統計解析を逐次行う予定である。腎臓内科28年度が最終年度であるため、記入しない。次年度は米国のBRASS研究で集められた血液サンプルの測定をさらに継続し400例を目標として検討すると共に、エキソソームの解析を行いなぜ血中にtRNAが循環しているのかを明らかにする。28年度が最終年度であるため、記入しない。
朱の産地推定から見た古代国家成立過程に関する総合的研究

古代中国では,紀元前5世紀頃にはすでに墳墓の埋葬物に朱を使用されており,その風習が古代日本に伝わったと思われる.風習が伝達された当初は「魏志倭人伝」に記載があるように,朱そのものも中国王朝より下賜された貴重な赤色顔料であったと思われる.しかしながら朱は,我国が豊富に産出する鉱石の一つであり,北海道と東北地方北部を除くとほとんどの辰砂鉱床は西日本の主に外帯に分布し,これらの産地は鉱山として稼業されたものも含め約100箇所に達している.その中でも縄文時代から採取されていたと思われる三重県丹生鉱山や弥生時代に稼業していたと思われる徳島県水井鉱山など,紀元前後にはすでにいくつかの辰砂鉱山の存在が知られていた.貴重な赤色顔料として埋葬儀式に朱が用いられた経緯から,我々は遺跡出土朱の産地推定をイオウ同位体比分析より試みている.その結果,紀元前後の北九州から山陰・丹後にかけた遺跡からは中国産と思われる朱の存在を,2世紀から6世紀の大和地方の古墳からは三重県丹生鉱山産あるいは奈良県大和水銀鉱山産と思われる朱の存在を報告した.しかしながら朱を埋葬儀式に用いたと思われる遺跡は日本国中に存在しており,当時の権力者の繋がりや流通を知る上で朱の産地を知ることは有意義である。以上の観点から、本研究では日本全国の辰砂鉱山のイオウ同位体比と遺跡出土朱のイオウ同位体比を比較した。その結果、中国鉱山の辰砂のイオウ同位体比と日本の鉱山の辰砂のイオウ同位体比には著しい違いがあることが判明した。この結果をもとに、遺跡出土の朱(辰砂)のイオウ同位体比を測定したところ、弥生時代は中国産の辰砂が使用され古墳時代の前夜には、中国産から日本産の辰砂に大きく変化していることが明らかとなった。中国の辰砂鉱石の産地である貴酬省を中心に鉱山資料を採取して硫黄同位体比を測定した。また、国内の鉱山から採取した辰砂と遺跡から出土した朱について、硫黄同位体比を測定した。その結果、中国の辰砂の多くはプラスの値をとり、+20‰に近い値を示すものもあった。また、日本の主要な産地から採取した辰砂の硫黄同位体比を測定したところ、-2-7の値を示した。中国の辰砂は基盤に広く分布する石灰岩に微量含まれている硫酸根起源の^<34>Sに富んだ重い硫黄同位体の寄与が指摘できる。また、日本産の主要な辰砂は西南日本外帯の基盤の岩石に含まれる硫化物起源の^<32>Sに富む軽い硫黄同位体の寄与が指摘できる。このことから、中国産と日本産の辰砂の区別は可能であると判断できる。一方、遺跡出土の朱の硫黄同位体比を測定したところ、弥生時代中期から後期の西日本の王墓にプラスの値を示す朱が発見された。また、大和を中心とする古墳時代の前方後円墳の埋葬施設から発見された朱の硫黄同位体比は、いずれもマイナスの値を示した。このことから、弥生時代中・後期の西日本の王墓の中に、中国産の辰砂を微粉末にして作った朱を使用した可能性のあることが指摘できる。朱は弥生時代の末から古墳時代の前期にかけて(2世紀4世紀)、有力な王の墓から真っ赤な朱が大量に発見される。特に3世紀後半以降、大和を中心に築かれた巨大古墳の埋葬施設は、朱で真っ赤に塗られ、鏡などの豪華な副葬品が納められる。さらに4世紀になると、各地への古墳の広がりと共に、埋葬施設への朱の大量使用も急速に全国へ広がってゆく。

このように朱の大量使用の時代は卑弥呼が登場する邪馬台国の時代とも重なり、我が国の古代国家が統一される激動の時代である。本研究では、朱が大量使用された時代(1世紀4世紀)に焦点をあて、朱はどこからもたらされたのか、朱は古代国家の統一事業にどのように利用されたのかを解明することを目的とする。本年度は地質標本館から堤供を受けた朱鉱石のサンプル約700点の中から360点についてイオウ同位対比分析を行った。また、日本各地の弥生時代から古墳時代にかけて、墳墓の埋葬施設から発見された朱、約100点についてもイオウ同位対比分析を行った。さらに、中国大陸の辰砂鉱石の産地である貴酬省、雲南省の辰砂鉱石を採取して、イオウ同位対比分析を行い、日本国内の辰砂鉱石、および遺跡出土朱のイオウ同位体比と比較検討した。その結果、弥生時代後期末の西日本各地の有力な墳墓から発見された朱のイオウ同位体と中国貴酬省、雲南省の辰砂鉱石のイオウ同位体に類似性が認められた。また、古墳時代の遺跡出土朱のイオウ同位体は日本の辰砂鉱石、特に三重県丹生産の辰砂のイオウ同位体と類似性が認められた。朱は弥生時代の末から古墳時代の前期にかけて(2世紀4世紀)、有力な王の墓から真っ赤な朱が大量に発見される。特に3世紀後半以降、大和を中心に築かれた巨大古墳の埋葬施設は、朱で真っ赤に塗られ、鏡などの豪華な副葬品が納められる。さらに4世紀になると、各地への古墳の広がりと共に、埋葬施設への朱の大量使用も急速に全国へ広がってゆく。本年度は西日本各地の弥生時代から古墳時代にかけて、墳墓の埋葬施設から発見された朱、約100点についてイオウ同位対比分析および、微量元素分析を行った。また、主要な辰砂鉱石の産地である北海道の鉱山採取辰砂と遺跡出土朱のイオウ同位対比を比較した。
内的なゆらぎを駆動力とする効率的な学習システムの構築

まず研究分担者によって記録された海馬CA1領域の錐体細胞に関する自由行動下での自発神経活動データの解析を進めることで、学習前後や恐怖記憶消去前後を含む多様な文脈での、多数の神経細胞の活動の特徴を明らかにすることに成功した。特にいくつかの神経細胞について、場所依存的な発火活動が示されることを確認し、その空間依存性が、学習前後やケージの差異など様々なコンテキストに応じて変化することの確認に成功した。さらに、神経活動の内的なゆらぎに立脚して進行する学習則の検討を進め、既存の学習アルゴリズムと比べて、生物学的な妥当性が極めて高く、さらに効率的でもある新たな学習則を発見することに成功した。この学習アルゴリズムは、脳内で観測されるシナプス可塑性の特徴を極めてよく説明するほか、脳内で実験的に報告されてきた様々な現象を整合的に説明することができる。また神経細胞の特性について実験的に検証可能な予言も提供するため、今後その妥当性を実験的に検証することも可能になると期待できる。さらに近年主に利用されている既存の学習アルゴリズムである誤差逆伝播法などと比較して、極めて簡易に実装することが可能であり、機械学習への応用を含む展開の可能性も極めて高いと考えられる。特に、画像認識等の機械学習をチップやデバイス上で実行させる際には、今回発見した学習アルゴリズムが既存のアルゴリズムに比較して、実装上極めて有利に働くと期待できる。脳内で実際に観測される強いゆらぎを駆動力として用いる学習則の探求において、想定以上に高い生物学的妥当性を持ち、また効率的に動作する新たなアルゴリズムの発見に成功したため当初の計画以上に進展していると言える。発見された学習アルゴリズムは脳内で観測されるシナプス可塑性を含む複数の現象を整合的に説明することができ、また機械学習への応用など展開の可能性も極めて高いと期待できる。まず今年度発見した新たな学習アルゴリズムの特性や理論的背景の解明を引き続き実施する。さらにこの枠組によって解明が期待できる脳内の様々な現象や、既存の機械学習アルゴリズムの問題点の解消を目指して研究を進める。同時に、脳内での自発活動の性質と学習との関係を実験的に明らかにするために、研究分担者との共同研究による実験データ解析を進める。とくに場所依存性とコンテキスト依存性の関係や、記録された神経活動によって動物の行動がどこまで説明できるか、またそれが学習の進展とともにどのように変化していくかに重点を置いて研究を進める。研究分担者は、マウスの背側海馬CA1領域へのウイルスベクターの局所微量注入により、カルシウムセンサータンパク質であるGCaMP6fを海馬CA1錐体細胞に発現させることに成功し、標的脳領域部位にグリンレンズを埋め込み、超小型内視型蛍光顕微鏡を頭部に設置することで、自由行動下での恐怖条件付け学習の前後の自発神経活動のデータを5匹のマウス個体より得ることに成功した。このデータは、現在、研究代表者が予備的な解析を実施中である。また研究代表者は、大脳皮質の自発活動の基盤となるシナプス結合の詳細な構造について理論解析を行い、強いシナプス結合を介して互いに結合するネットワークモチーフと呼ばれる特徴的な神経細胞間の結合が、近年注目されている機械学習の一種であるdenoising autoencoderによって説明できることを発見した。denoising autoencoderはノイズを受けた入力信号を、ノイズがない状態に再構成することを目的とする機械学習の一種である。この研究では、このdenoising autoencoderと同様に、入力刺激に対する神経細胞応答のノイズに対する頑健性を増すように大脳皮質神経細胞間のシナプス結合を学習させることで、実験的に報告されている大脳皮質局所回路の結合特性の多くが整合的に説明できることを示した。特に、ネットワークモチーフの詳細な分布の説明に成功し、強いシナプス結合が作る特徴的なスモールワールド・ネットワーク結合の存在を理論的に示唆する結果を得た。さらに、実際のシナプス可塑性に近い学習則の検討を行い、多様なネットワーク構造に適用可能な新たな学習則の提案にも成功した。本研究計画全体の研究目的である自発活動を適応的に変化させそれを利用して効率的な脳型情報処理を実現するメカニズムを解明するためには、脳型のシナプス可塑性に近い学習則と、実際の脳のシナプス結合特性と何らかの機械学習の学習則の関連を明らかにする必要があると考えられる。また実験的には、動物の経験に依存した神経活動の安定した計測を可能にする実験技術を確立する必要がある。今年度の研究成果は、いずれもこれらの研究目的に必要な各課題に極めてよく合致するものであり、研究開始初年度の研究成果としては、極めて順調な研究成果を得ているといえる。

また神経細胞の特性について実験的に検証可能な予言も提供するため、今後その妥当性を実験的に検証することも可能になると期待できる。さらに近年主に利用されている既存の学習アルゴリズムである誤差逆伝播法などと比較して、極めて簡易に実装することが可能であり、機械学習への応用を含む展開の可能性も極めて高いと考えられる。特に、画像認識等の機械学習をチップやデバイス上で実行させる際には、今回発見した学習アルゴリズムが既存のアルゴリズムに比較して、実装上極めて有利に働くと期待できる。脳内で実際に観測される強いゆらぎを駆動力として用いる学習則の探求において、想定以上に高い生物学的妥当性を持ち、また効率的に動作する新たなアルゴリズムの発見に成功したため当初の計画以上に進展していると言える。発見された学習アルゴリズムは脳内で観測されるシナプス可塑性を含む複数の現象を整合的に説明することができ、また機械学習への応用など展開の可能性も極めて高いと期待できる。今年度までの研究成果に基づき、以下の研究課題に優先的に取り組むことを計画している。まず研究分担者によって計測された実験データの数理的な解析を実施する。特に、記憶形成前、記憶形成時、記憶想起時、記憶非想起時などの神経活動を定量的に比較することで、記憶形成前の自発的な神経活動が、動物の経験に依存してどのように変化し、さらにそれが神経回路のどのような変化に起因すると推定できるのかを検討する。同時に、実際のシナプス可塑性に近い脳型の学習アルゴリズムのさらなる検討を行い、実験データからの知見と合わせることで、脳内で自発活動がどのように制御され、記憶形成や学習に利用されているのかを明らかにすることを試みる。また、今後得られると想定される自発的なゆらぎを利用する学習則の理論解析や性能評価への寄与を想定し、当初の研究計画で予定していたように、学習時に探索すべき状態空間や目的関数の構造の数理的な研究実施も試みる。まず今年度発見した新たな学習アルゴリズムの特性や理論的背景の解明を引き続き実施する。さらにこの枠組によって解明が期待できる脳内の様々な現象や、既存の機械学習アルゴリズムの問題点の解消を目指して研究を進める。同時に、脳内での自発活動の性質と学習との関係を実験的に明らかにするために、研究分担者との共同研究による実験データ解析を進める。とくに場所依存性とコンテキスト依存性の関係や、記録された神経活動によって動物の行動がどこまで説明できるか、またそれが学習の進展とともにどのように変化していくかに重点を置いて研究を進める。平成29年度の研究において、実験技術開発とシナプス結合の特性に関する理論研究が順調に進んだため、神経ネットワークや機械学習における大規模な数値計算よりも、理論解析と実験技術開発を優先して行うことができた。このため、当初計画で初年度での購入を予定していた計算機および計算機ソフトウェアの購入を平成29年度に実施しなかったことが次年度使用額が生じた主たる理由である。平成30年度の計画では、データ解析や数値シミュレーションに当初計画通り、大規模な数値計算が必要になると期待できるため、平成30年度請求分と合わせて必要な計算機等の購入と行う予定である。
内皮・平滑筋細胞構築による試験管内血管壁モデル作製への新しい試み

高齢化社会が進むにしたがって、循環器系疾患は、近年、ますます重要な課題となりつつある。血管壁は、内皮細胞、平滑筋細胞、ならびに細胞間物質と他の組織と比べると、比較的単純な構成成分により構成されており、試験管内で構築するためには、最も適した組織と考えられる。本研究は内皮細胞と平滑筋細胞の相互作用を解析することにより、培養系で血管壁を作製し、その突破口を開こうとする試験的な研究である。また、本研究は冠動脈バイパスをはじめとする4mm以下の小口径人工血管開発への道を開くことを期待している。血管壁モデルを培養系で作製するためには、まず、支持体の上に内皮細胞と平滑筋細胞を構築することから始めなければならない。支持体としては、従来用いられてきた人工血管の素材であるダクロンやテフロンに代わり、蟻酸により細胞成分等の可溶性タンパク質を抽出したイヌ大動脈を用いることにした(高野)。この支持体には、細胞との親和性を上げるためにcollagen,fibronectin,fibrinogenなどのゲル化をコ-トした。支持体内には平滑筋を培養し、その上に基底膜に相当するcollagen層を作製し、さらに内皮細胞を培養した(峰尾)。また、試験管内で作製したこの生体類似の人工血管をイヌ大動脈に移植したところ(古川)、従来の小口径人工血管より回存率がよく、抗血栓性効果も高いという知見が得られた。今後、より生体に近い人工血管の作製に挑戦したい。本研究は、生体類似の小口径人工血管への試薬的な試みとして充実した研究であったと考えている。血管壁モデルを培養系で作製するために、従来用いられてきた人工血管の素材であるダクロン、テフロン布を支持体として用いる代わりに、蟻酸、酢酸処理により、細胞等の可溶性タンパク質を抽出したブタ、イヌ、ウサギ大動脈を用いることにした。このようにして調製した支持体に、collagen、fibronectinなどをゲル化し、支持体の中に平滑筋細胞を生着させた。さらに、平滑筋層の上に基底膜に相当するcollagen層を作製し、その上に内皮細胞を培養したところ、不完全ながら血管壁類似の構造を構築することができた。具体的には、(1)ブタ、イヌ、ウサギなどの小口径大動脈を、蟻酸、酢酸処理により、細胞成分、可溶性分などを抽出除去し、血管壁構造体であるelastin層を残し、これを平滑筋細胞、内皮細胞培養のための支持体とした。(2)collagen、fibronectin等の細胞間物質を(1)により調製した支持体に浸潤し、ゲル化した。(3)(2)で調製した構造体に平滑筋細胞を培養構築した。(5)培養した平滑筋の上に作製した基底膜に内皮細胞を培養した。以上の結果、まだ動脈片であり、不十分ではあるが、平滑筋細胞層としての中膜を持つ血管壁構造を培養系で作製することができた。血管壁は、内皮細胞と平滑筋細胞の二種類の細胞により構成されており、他の組織と比較すると、比較的単純な系であり、培養系での細胞構築を考えるためには都合のよい材料であると考えている。本研究では、内皮細胞と平滑筋細胞の相互作用を解析することによって、培養系で血管壁を作製するための試験的な試みであり、細胞と細胞、細胞と細胞間物質との相互作用を解析する基礎的な研究の手段としてばかりではなく、血管という器官を培養系で作製することにより、器官形成機構解析のための突破口を開くことに目的がある。細胞の親和性を維持しながら、異種細胞に対する抗原性を減弱させ、しかも、断裂強度の高い血管素材を調製することを目的として、ブタ大動脈血管壁を、(1)蒸留水、(2)formic acid、(3)guanidine hydrochloride、(4)triton xー100、

(5)Denacol、(6)glutaraldehydeなどの処理を行なった。これらの処理血管壁に対する平滑筋細胞の親和性を検討するために、ウサギ平滑筋細胞をこれらの血管壁に培養した。培養2日後、formic acid処理群では細胞の接着性は良好であり、1週間後にはconfluentになるほど平滑筋細胞は増殖した。さらに、2週間後では12層の平滑筋細胞層が形成されていた。さらに積極的に、血管壁深層に平滑筋細胞を培養構築させるために、formic acid処理血管壁内に平滑筋細胞を注入し培養した。12週間後、弾性板間に不均一ではあるが、平滑筋細胞が血管壁内に構築されていた。また、これらの処理血管壁に対するブタ内皮細胞の親和性、増殖性に観察したところ、内皮細胞もformic acid処理群では比較的よく接着し、培養1週間後にはほぼConfluntになっていた。我々は、培養系で血管壁を作製するための試験的な試みとして、蟻酸処理をしたイヌ大動脈血管壁にcollagen,fibronectin,fibrinogenをコ-トし、平滑筋細胞、内皮細胞を培養した。その結果、平滑筋細胞培養12週間後には、中膜弾性板間に平滑筋細胞が不均一ではあるが構築されていた。また、この処理血管壁に対する内皮細胞の親和性、増殖性につき観察したところ、内皮細胞も蟻酸処理群で比較的よく生着し、培養1週間後にはほぼconfluentな状態に培養されていた。さらに、本血管に対する血小板の粘着性について検討したところ、内波細胞が蟻酸処理血管壁の構築されるにしたがって、血小板の粘着は抑制されるという知見が得られた。したがって、内皮細胞構築を亢進することが血小板の粘着を抑制するためには重要な課題であることがわかった。また、内皮細胞の構築を血管壁で促進するためには、細胞間接着物質であるcollagen,fibronectin,fibrinogenであらかじめコ-トしておくことが必要であるという知見も得られた。現在、本人工血管を用いてバイパス手術をイヌ動脈に対して試みたこころ、小口径人工血管時に特に問題になる血小板の粘着がある程度改善された。また、吻合部でのhyperplasiaも抑制される傾向にあった。しかし、本人工血管を生体に移植する際には、本血管の脆弱性に一部問題が残るようである。今後、Denacole処理などにより本人工血管の強度を増強させるような方法を検討する必要がありそうだ。
改質CFC材を用いたダイバータ板の熱・粒子の制御に関する基礎実験および解析

本研究では、ダイバータ部の熱負荷および粒子負荷によるダイバータ板の損耗とそれに対するプラズマへの影響について解析を行い、実機において適用可能なダイバータの構造および性能についての考察を行うことを目的としている。第一年目として、ダイバータ板の冷却構造および除熱特性について考察した。銅のヒートシンク材と炭素繊維複合材(CFC材)を冶金的に接合したダイバータモックアップを作成した。CFC材の表面をボロン化およびシリコン化した転化CFC材、シリコン転化CFC材を用いたモックアップも作製した。まず、これらの熱特性を評価した。同じ熱負荷に対して、ボロン転化CFC材を用いたダイバータ接合体の表面温度が最も高く、改質を行わないCFC材を用いた接合体のものが最も低かった。これは、CFC材の熱伝導率に対応している。また、照射促進昇華を抑制するという観点からCFC材の表面温度が1000°Cに達する熱流速を評価すると、ボロン転化CFC接合体が約8MW/m^2、シリコン転化CFC接合体が約10MW/m^2、改質を行っていないCFC接合体が約11MW/m^2であった。熱負荷にさらされたダイバータ接合体の改質CFC材の表面近傍のボロンあるいはシリコン濃度は、各々約600°C、800°C以上に表面温度が上昇した場合に減少傾向が見られた。しかしながら、ごく表面層にとどまり、接合体全体の熱伝導特性に劣化は見られなかった。また、既存の熱伝達率相関式を用いて、有限要素法解析をおこなった。実験を行った接合体の熱伝達率は、荒木(JAERI)等によって提唱されている片面加熱条件下での相関式が適していることを見いだした。
2倍体イチゴを利用したバラ科成長相制御遺伝子の抑制機構の解明とその応用

これまでの研究で制御機構の詳細が不明であったFragaria属TFL1について,上流遺伝子SOC1の組み換えタンパク質を用いた結合配列の探索,および薬剤処理による花成制御遺伝子の発現変動解析を通じて,SOC1とTFL1は直接的な制御関係では無く,未知の遺伝子が関与している可能性を得た.また,次世代シーケンサのデータ解析手法の比較を通じて,全ゲノム配列が公開されているFragaria属の解析においても,モデル植物において通常用いられている手法ではなく,ゲノム配列が不明である生物種と同様の解析手法を用いること有効であることを明らかとした.バラ科植物のモデルであるイチゴにおける花成は,抑制遺伝子であるFvTFL1の制御を通じで行われているとされる.以前の研究からFvSOC1の過剰発現がFvTFL1の発現量上昇をもたらすことが明らかとなり,FvSOC1がFvTFL1の上流に位置していることが示唆されたが,FvTFL1がFvSOC1によって直接的に制御されているのか,FvSOC1とFvTFL1の間に別の遺伝子が存在しているのかは不明であった.そこでモデル植物であるシロイヌナズナ(Arabaidopsis thaliana)を用い,2倍体イチゴF. vescaから単離されたFvSOC1と,FvTFL1の(推定)制御領域を組み込んだリポーターアッセイ系を構築した.これによりルシフェラーゼの発光を利用してFvTFL1制御領域に対するFvSOC1タンパク質の結合を検出することを可能とした.現在は,構築された系を用いて解析を行うと共に,FvTFL1の発現制御に異常が見られる野生系統由来のアッセイ系を用いることにより,同野生系統のFvTFL1発現異常の原因を解明することを試みている.また,FvSOC1による,下流遺伝子の制御をより直接的に検出するため,これまで2倍体イチゴで報告例のない,クロマチン免疫沈降法(ChIP)による転写因子結合領域の特定の為の手法の最適化を試みた.これまでに報告のあったA. thalianaを用いたChIPの手法ををそのまま適応した場合,タンパク質核酸複合体の抽出が困難であることが判明したため,原因と思われる多糖類の混入を減らす手法を検討中である.バラ科モデル植物である2倍体イチゴF. vescaの花成は抑制遺伝子であるFvTFL1の制御を通じて行われており,その上流遺伝子としてFvSOC1があるとされているが,FvSOC1がどのようにFvTFL1を制御しているかは不明である.そこで前年度作成したFvTFL1推定制御領域レポーター系シロイヌナズナに加え,同じ系を組み込んだF. vescaの作成を試み,組換え個体を得た.現在は双方の系を用いてアッセイを行っている.昨年度に引き続き,より直接的にFvSOC1の結合領域を特定するためクロマチン免疫沈降(ChIP)法の改良を試み,また同手法の栽培種イチゴ(F. x ananassa)への応用を試みている国外(スペイン)の研究者との討議も行ったが,双方とも同様の問題を抱えており有効な解決策が見出せなかった為,手法の改良は今後の検討課題とし,原理の異なる別の手法への切り替えを検討し,その為の予備実験を開始した.また,果樹において用いられている休眠打破薬剤の処理により,FvSOC1の発現量を変化させることなくFvTFL1の発現量を低下させることができることを見出し,同薬剤の処理が花成を早めることを確認した.一方で,別種の植物を研究している国内の研究者との討議を通じて,FvSOC1と相互作用する可能性がある因子の情報がもたらされたため,F.vescaにおける相同遺伝子の単離を試みると共に,相互作用を検出する系の構築を行った.当初計画にあったChIP法の改良が不調に終わったため,別の手法への切り替えの必要性が生じ,計画に若干の遅延を生じている.バラ科モデル植物である2倍体イチゴF. vescaの花成は他の植物種では促進遺伝子とされている転写因子FvSOC1と,その下流にある抑制遺伝子であるFvTFL1を通じて行われており,FvSOC1がどのようにFvTFL1を制御しているか,特にFvSOC1によるFvTFL1の制御が直接的な機構によるものかは不明である.そこでFvSOC1タンパク質と,そのターゲット領域の同定を試みた.昨年までの手法検討の結果を踏まえ,ChIPによる手法ではなく,in vitro系を利用した検出系に切り替えることにより,候補領域の絞り込みを行い,これにより,今後実際の生体内での同タンパク質の機能解析を行うための基礎的データを得た.一方で,FvSOC1と相互作用する可能性がある因子の情報がもたらされたため,F.vescaにおける相同遺伝子の単離を試みると共に,相互作用を検出する系の構築を行った.その結果,他のバラ科果樹では休眠に関わっているとされるDAM相同遺伝子がF. vescaにおいてもFvSOC1と直接相互作用していることを示すデータが得られたため,上記の結果と合わせて,FvSOC1によるFvTFL1の制御には別の因子が関与していることが示唆された.

これらの成果により,FvSOC1とDAMのタンパク質複合体が結合する領域の単離・解析を通じて花成制御のみならず,休眠制御に関与する因子のさらなる特定が考えられるほか,今回明らかとなった因子の解析を行うことにより,一部の系統で見られる,異常性休眠機構の解明をすることで,実用上より効率的な花成制御手法の開発に向けた基礎的情報も得られた.これまでの研究で制御機構の詳細が不明であったFragaria属TFL1について,上流遺伝子SOC1の組み換えタンパク質を用いた結合配列の探索,および薬剤処理による花成制御遺伝子の発現変動解析を通じて,SOC1とTFL1は直接的な制御関係では無く,未知の遺伝子が関与している可能性を得た.また,次世代シーケンサのデータ解析手法の比較を通じて,全ゲノム配列が公開されているFragaria属の解析においても,モデル植物において通常用いられている手法ではなく,ゲノム配列が不明である生物種と同様の解析手法を用いること有効であることを明らかとした.当初計画していたChIP法によるFvSOC1結合DNA配列の検出について,モデル植物において報告のあった既存の手法ではFragariaからのタンパク質核酸複合体の抽出が困難であることが判明した.そこでFragariaに対して最適化された手法の開発を行っているため,当初の計画に対して若干の遅延を生じている.FvSOC1の結合領域の検出について,組換え系を用いたアッセイを行うと共に,ChIP法ではなく,合成核酸を用いたin vitro系による検出を行い,またFvSOC1の相互作用因子の解析を行う.今回発見した薬剤処理系を用い,同薬剤によって発現変動する遺伝子を網羅的に解析することでFvSOC1の下流因子の探索を行う.園芸学ChIP法について,同じくバラ科植物であるモモにおいて報告のある手法を参考とし,Fragariaに最適化された手法の開発を行う.同手法の開発においてはヘルシンキ大学農学部イチゴ研究チームの協力を得ながら遂行する.また,同時に酵母ワンハイブリッド法を用いた結合配列のスクリーニング系も現在構築中である.ChIP法による結合領域検出が困難であり,in vitro系による検出に切り替えることを判断したのが年度末付近であったため,実験の実行を翌年度とし,予備実験に留めた.そのため使用額に計画との差額が生じた.ChIP法の開発に遅延を生じ,同手法で用いる試薬の一部の購入がなされなかったため.ChIP法の開発を完了させ,予定されている全ての試薬を当該年度中に購入使用する.ChIP法の開発を断念した場合には代替手法として予定している酵母ワンハイブリッド法に用いる検出試薬に使用する.