hpprc/llmjp-kaken huggingface dataset:
イネの転流を制御する分子機構の解明

次年度は、この手法を用いて上記のSPS1-NIL系統と対照系統の窒素代謝をする予定である。3.イネの篩部における遺伝子発現解析(担当:廣瀬)シンク組織およびソース組織で発現する遺伝子を探索するために、栄養成長期の未熟葉身(シンク)と成熟葉身(ソース)、また出穂9日前の葉鞘(シンク)と出穂後9日後の葉鞘(ソース)からRNAを抽出し、44k-イネ・マイクロアレイを用いて両組織間の遺伝子発現の違いを網羅的に解析した。その結果、シンク葉身/葉鞘での発現量がソース葉身/葉鞘の3倍以上すなわちシンク組織で発現の高い遺伝子(633個)、また逆に1/3以下すなわちソース組織で発現の高い遺伝子(369個)がリストアップされた。このような「葉身と葉鞘で共通する遺伝子リスト」には、組織の発達段階や代謝生理に関係なく、ソース組織およびシンク組織で特異的に発現している遺伝子が多く含まれると考えられる。特に、物質の輸送に関わると考えられる膜タンパク質の遺伝子は、ソース組織においてはローディング経路に、シンク組織においてはアンローディング経路に関与することが予想される。1.炭素・窒素分配の解析(担当:大杉)コシヒカリ/カサラスSPS1-NIL系統(SPS活性がコシヒカリより高い)および対照系統(コシヒカリ)を東京大学農学生命科学研究科附属生態調和農学機構の圃場にて栽培し、生育、乾物生産および収量厚生要素について両者を比較したところ、20年度および21年度の栽培試験と同様の結果が得られた。すなわち、SPS1-NILではコシヒカリに比べて、栄養成長期から幼穂形成期にかけての葉身SPS活性が高く、また、一穂籾数が多くなることが明らかとなった。このような複数年に渡る栽培試験の結果から、SPS1-NILの生産生理的特性が明らかになった。2.メタボローム解析(担当:青木)上記のSPS1-NIL系統と対照系統(コシヒカリ)をポット栽培し、穂孕み期に^<13>CO_2付与実験を行い、葉身から穂への^<13>Cの転流速度や分配率を両系統間で比較した。^<13>CO_2の付与は午前9時から3時間行い、付与終了直後、午後6時(6時間後)、および次の口の午前6時(18時間後)に各系統4個体ずつを穂、葉身および茎部に分けてサンプリングした。各サンプルは80°Cで乾燥後、粉砕し、含有^<13>C量を質量分析計によって測定した。その結果、SPS1-NILはコシヒカリに比べて、^<13>Cの穂への分配率が高く葉身から穂への同化産物の転流速度が高くなっている可能性が示唆された。以上の結果は、上記1の栽培試験の結果と合わせて原著論文として発表する予定である(投稿準備中)。3.イネの篩部における遺伝子発現解析(担当:廣瀬)標準品種(日本晴)を通常の栽培条件で生育させ、栄養成長期の成熟葉(ソース)と未熟葉(シンク)をサンプリングし、それぞれの組織サンプルについて、LMD法による維管束の切り出しおよびRNA抽出を行った。得られたRNAサンプルを用いてソース維管朿とシンク維管束の間の遺伝子発現における違いを、44k-イネ・マイクロアレイによって網羅的に解析した。その結果、シンク維管束での発現量がソース維管束の2倍以上すなわちシンクで発現の高い遺伝子(52個)、また逆に1/2以下すなわちソースで発現の高い遺伝子(89個)がリストアップされた。これらの遺伝子は、ソース組織においては同化産物のローディング経路に、シンク組織においてはアンローディング経路に関与することが予想される。
甲状腺ホルモンによるアフリカツメガエル肝細胞の分化機構

これまでに、アフリカツメカエル肝細胞のエストロゲン依存性ヴィテロジェニン合成能力は変能期に獲得され、甲状腺ホルモンが直接関与することを初代培養肝細胞を用いて明らかにした(Dev.Biol.1989)。さらに、甲状腺ホルモンはエストロゲンレセプタ-の核内濃度を高める働きを持つことも明らかにした(動物学会支部会報1989年)。一方、ヴィテロジェニン合成能力のある肝細胞は変能肝細胞の一部にすぎず、合成能力の増大は合成能のある細胞の増加と関係していると考えられた。そこで、in situハイブリダイゼ-ション法により、ヴィテロジェニン遺伝子の時間的、空間的発現パタ-ンについて調べた。その結果、変態最盛期の初期には極めて少数の肝細胞にのみヴィテロジェニンmRNAが認められるが、後期には急激にその数が増加することが明らかになった。その分布は肝臓中に散乱した状態であり、特に位置特異性は認められなかった。(日本動物学会第60回大会1989年)。一連の結果は、甲状腺ホルモンが直接的に肝細胞の成熟分化の最終段階に働き、成体型肝細胞に分化させていることを示唆している。そこで肝細胞分化の分子機構をさらに明らかにするため、成体期、変能期、幼生期のそれぞれの肝臓よりポリA^+RNAを調整し、それらのcDNAライブラリ-をλファ-ジベクタ-を用いて作製した。さらに、発生段階特異的cDNAクロ-ンを得るためライブラリ-相互の差cDNAライブラリ-を単鎖ファ-ジミドDNAライブラリ-間のハイブリダイゼ-ション法により作製した。このライブラリ-から、元のcDNAとのコロニ-ハイブリダイゼ-ションにより、幾つかの発生段階特異的クロ-ンを得ることが出来た。現在、これらのクロ-ンについて、対応するmRNAの時間的、空間的発現パタ-ンを解析中である。
アクチンを介したHIV-1RevによるウイルスmRNA核外輸送の分子機作の解析

イントロン陽性のHIV-1構造遺伝子mRNAの核外輸送に、Revの核外輸送シグナル依存的なRan-CRM1との複合体形成及び核内Fアクチンが関与する事を報告した。このgag mRNA-Rev-CRM1/Ran輸送複合体のアクチンを介した核外輸送分子機作の検討を目的とし、培養細胞核へのHIV-1レポーターDNAの顕微注入により、転写されたgag mRNAのRev依存性核外輸送が観察可能な系を確立した。本実験系を用いアクチンを介するgag mRNA核外輸送におけるエネルギー必要性の有無を検討する目的で、非加水分解性GTP analogueのGTPγSを注入したところ、gag mRNAの核外輸送抑制が観察された。FISH法を用い輸送抑制されたgag mRNAの核内局在を観察したところ、大部分は核膜孔(NPC)に到らず核質にび漫性に分布した。これらの結果は、GTPγSに対し感受性を示すのはNPC通過の過程ではなく、輸送複合体形成或いは輸送複合体がNPCに到る核質内輸送過程である事を強く示唆する。そこで両者を鑑別する目的で、レポーター発現プラスミドを導入した細胞核抽出液を用い、GTP或いはGTPγS存在下にRevを免疫沈降したところ、GTPの投与量依存性にCRM1と構造遺伝子mRNAの共沈が認められると共に、これらの共沈はGTPγS処理核抽出液において投与量依存性に阻害される事が観察された。以上の結果から、gag mRNAの核外輸送に際し輸送複合体の形成過程にGTPの加水分解を必要とするか或いはGTPγSが阻害する反応過程が存在し、この過程の阻害によりgag mRNA核外輸送抑制が生じる事が考えられた。Revによる細胞輸送因子の認識にRanを介してGTPが必要となる事はこれ迄報告されているが、上記の結果はmRNAとの複合体形成にあたってもGTPが肝要である事を示しており、RevによるmRNA核外輸送にあたってその認識過程にRanの新しい機能或いは他の核内G蛋白の関与の可能性が考えられた。その他、アクチンを介するウイルスmRNA核外輸送機構が、他のRNA分子の輸送に用いられる可能性を検討した。その結果、Revの共発現によりイントロンレスのFire fly luciferase mRNAの核外輸送が阻害される事を見い出し、Rev-gag mRNA複合体輸送の場合と同様、luciferase mRNAの核外輸送にあたってCRM1,GTP結合型Ran及び核内アクチンの関与を示した。これまで、mRNAの輸送にCRM1は機能しないと考えられており、この報告がその関与を認めた初めての例となる。
極低温環境での高分子材料の靭性とphysical agingとの相関に関する研究

1.ポリメチルメタクリレート(PMMA)、ポリエチルメタクリレート(PEMA)、p-ニトロアニリン、あるいはN-メチル-4-ニトロアニリンをPMMAの側鎖の一部にラベルしたPMMAのphysicalagingによる特性変化を示差走査熱量計と誘電測定から調べた。それぞれの試料のガラス転移温度より5から20度低い温度でphysical agingを1から168時間行った。何れの試料も熱処理時間の増加に伴って、吸熱ピーク面積の増加およびピーク位置の高温シフトが起こった。誘電測定では、physical agingにより緻密化していたポリマーが昇温過程で平衡状態に回復する時の変化を明瞭に捉えた。すなわち、周波数に依存しない変化が、誘電率の実部と虚部のいずれにも現れることを世界で初めて観測した。この変化は一次転移的でありphysical agingの過程で起こる現象について極めて示唆的である。2.ポリエチレンテレフタレート(PET)とポリエチレンナフタレート(PEN)共重合体(PET/PEN=90/10)を溶融圧縮後、氷水中に急冷してできたフィルム(試料1)を5倍に自由幅一軸延伸した(試料3)。試料1および3を347Kで24時間physicalagingを行った。これらをそれぞれ試料2および3とする。なお、延伸試料は緊張下で行った。誘電測定では、試料3が極低温γ緩和が顕著に観測されたが試料4では大きく減少した。このγ緩和はdefectの運動と考えられているのでagingによりdefectの減少かその運動が抑制されたためである。動的粘弾性測定では試料1に比べて試料2は弾性率において若干の上昇が見られた。77Kでの引っ張り試験では、試料2は試料1より弾性率と破断強度は増加したが、破断伸びの若干の低下が見られた。しかしながら延伸試料でのagingは何れの特性値も低下させた。1)ポリメチルメタクリレート(PMMA)、ポリエチルメタクリレート(PEMA)、p-ニトロアニリン、あるいはN-メチル-4-ニトロアニリンをPMMAの側鎖の一部にラベルしたPMMAのphysicalagingによる特性変化を示差走査熱量計と誘電測定から調べた。また、熱処理温度がガラス転移温度に近い程早い緩和が観測されたが、平衡エンタルピーが最大となったのは、ガラス転移温度より10度低い温度で行った時であった。PEMAは50K付近にエチル基の内部回転による損失ピークが存在するが、これがphysical agingの影響を受け、緩和強度の減少することが示された。主鎖のトランスからゴ-シュへの変化で、エチル基の回転ポテンシャルエネルギーに大きな変化が生ずることも計算の結果から分かった。何れの試料にも共通して、側鎖緩和(β緩和)の緩和時間の長いところがphysical agingによって変化が現れた他、agingにより緻密化していた試料が、測定の昇温過程で平衡状態に至る間に起こる構造変化を誘電測定で初めてとらえた。2)ポリエチレンテレフタレート(PET)とポリエチレンナフタレート(PEN)共重合体(PET/PEN=90/10)を溶融圧縮後、氷水中に急冷してできたフィルムを5倍に自由幅一軸延伸した。緊張下でphysical agingすると、分子鎖の平行配向化が進むが、無緊張下では未延伸試料をphysical agingした状態に近づくことが分かった。低温での力学的性質との関連は次年度の課題である。

1. p-ニトロアニリン、あるいはN-メチル-4-ニトロアニリンをポリメチルメタクリレート(PMMA)の側鎖の一部にラベルしたPMMAのphysicalagingによる特性変化を示差走査熱量計と誘電測定から調べた。それぞれの試料のガラス転移温度より5から20度低い温度でphysical agingを1から168時問行った。何れの試料も熱処理時間の増加に伴って、吸熱ピーク面積の増加およびピーク位置の高温シフトが起こった。誘電測定では、physical agingにより緻密化していたポリマーが昇温過程で平衡状態に回復する時の変化を明瞭に捉えた。すなわち、周波数に依存しない変化が、誘電率の実部と虚部のいずれにも現れることを世界で初めて観測した。この変化は一次転移的でありphysical agingの過程で起こる現象について極めて示唆的である。2.ポリエチレンテレフタレート(PET)とポリエチレンナフタレート(PEN)共重合体(PET/PEN=90/10)を溶融圧縮後、氷水中に急冷してできたフィルム(試料1)を5倍に自由幅一軸延伸した(試料3)。試料1および3を347Kで24時間physicalagingを行った。これらをそれぞれ試料2および3とする。なお、延伸試料は緊張下で行った。誘電測定では、試料3が極低温γ緩和が顕著に観測されたが試料4では大きく減少した。このγ緩和はdefectの運動と考えられているのでagingによりdefectの減少かその運動が抑制されたためである。動的粘弾性測定では試料1に比べて試料2は弾性率において若干の上昇が見られた。77Kでの引っ張り試験では、試料2は試料1より弾性率と破断強度は増加したが、破断伸びの若干の低下が見られた。しかしながら延伸試料でのagingは何れの特性値も低下させた。
膜における分子の動的挙動解析を行うための装置開発

細胞膜は内部の細胞小器官が外界への散逸を防ぎ、外界とエネルギー・情報の交換を行う重要な役割を果たす場である。細胞膜における分子の動的挙動解析は、膜付近でおこる分子の反応機構を解明するのに大変重要であるが、膜における分子を直接経時変化で計測する装置がない。そこで本研究の目的である、膜における分子の動的挙動を経時変化で計測する装置として、これまで我々が独自に開発し、液液界面の分子挙動で興味深い知見を得てきた準弾性レーザー散乱(QELS)法の細胞膜表面への応用に期待している。これまで、QELS法は代表的なリン脂質で構成された生体膜モデルにおいてリポフェクションと呼ばれる外界から細胞膜を通過し核内に組み込ませる分子(染色体DNA-リポソーム複合体)の動的挙動を追跡できた。またDNA複合体の動的挙動は異なるリン脂質組成比の膜モデルにおいて顕著な違いが得られた。このことは、QELS法が液液界面に形成したリン脂質膜モデルに適用可能であることを示す。現在、この結果を論文にまとめている。これをさらに発展させ、QELS法を生きた細胞表面へ応用しようとしている。以前アメリカでは生きた神経細胞のリン脂質組成を変えて、神経細胞1個に電極を当て神経伝達物質を測定し、リン脂質の組成がエキソ・エンドサイトーシス時の小胞体の膜融合にどのような影響を与えるか研究を行った。これをレーザーで行いたい。また神経細胞は環境ホルモンとの関わりがあることが近年わかってきているので、環境ホルモンと疑われている物質が神経細胞に与える影響も調べていきたい。細胞膜は内部の小器官を保護し、必要不可欠な物質が選択的に膜を通じて移動し、生命維持をする大変重要な場である。細胞膜における分子の動的挙動解析は、膜の役割を理解する上で大変重要であるが、膜における分子を直接経時変化で計測する装置がない。そこで本研究の目的である、膜における分子の動的挙動を経時変化で計測する装置として、これまで我々が独自に開発し、液液界面の分子挙動で興味深い知見を得てきた準弾性レーザー散乱(QELS)法の生体膜への応用に期待している。本年度の研究では、QELS法が実際に生きた細胞に入るDNA複合体の動的挙動を擬似的な生体膜において追跡可能か確認することを目的とする。また、生体膜の内側と外側の組成比の違いが外来物質に与える影響を調べるため、内側と外側の主要脂質の単分子膜モデルにおけるDNA複合体の動的挙動を調べることも目的とする。QELS法により液液界面に自然発生する界面張力波の周波数をin-situ計測し、界面張力を評価した。光源にはYAGレーザーを使用し、波長66μmの界面張力波の周波数を測定した。液液界面に生体膜の内側と外側を構成する主要脂質の単分子膜モデルをつくり、そこへDNA、DNA-リポソーム複合体を注入し経時変化で各々の分子挙動を追跡した。細胞に入りやすいDNA-リポソーム複合体の内側と外側の膜における吸着速度と吸着度がともに大きく違いが見られなかったが、細胞に入りにくいDNAでは違いが見られた。外側の膜におけるDNAの吸着速度と吸着度がともに内側よりも4倍小さかった。これは、外からDNAが入りにくくさせていることに関係すると今のところ考えている。QELS法により生きた細胞に取り込まれるDNA-リポソーム複合体の内側、外側モデル単分子膜における動的挙動を追跡できた。QELS法は生体膜への応用に期待がもたれる。
非核酸誘導体の抗HIV作用の検索とコンピュ-タ-による多剤併用効果の解析

我々はこれまで、色素法を用いた迅速かつ定量的な抗ウイルス剤のスクリ-ニングアッセイ法を開発し、それを用いて多くの薬剤の抗HIV効果の検討を行ってきた。今年度はその中で、特に将来の臨床応用が有望と考えられる薬剤を発見することが出来た。そのきっかけとなったのは、本研究の研究分担者である馬場が1987年にその抗HIVー1活性を発見したHEPTと呼ばれる核酸誘導体である。HEPTはアジドチミジン(AZT)を代表とする従来の核酸誘導体とは異なり、HIVの1型にのみ抗ウイルス効果を示し、HIVの2型を含む他のレトロウイルスには全く効果を示さないという、ユニックな薬剤である。我々はこの点に特に着目し、更に選択的抗ウイルス効果の高い物質を得るため、約200種類にのぼる種々のHEPT誘導体についてスクリ-ニングをおこなった。その結果、EーEPUとBーBPUと呼ばれる2種類の薬剤にきわめて高い抗HIVー1活性を認めた。EーEPUとEーBPUは従来のHEPTと比較して、抗ウイルス活性がそれぞれ約300倍、及び約1300倍増強しており、毒性に対する活性の比を示す選択的治療係数は両者ともに6000を越えた。また我々はこれらの薬剤の作用機序の検討を行い、これらはHIVー1の逆転写酵素に作用しその活性を阻害する事が判明した。しかし同時に、AZT等とは明らかに異なる様式で逆転写酵素を阻害し、従って現在臨床的に問題となっているAZTに耐性のウイルスにも有効である事がわかった。以上の事より、これらの薬剤は現在までに知られている抗AIDS剤とは異なった。新しいカテゴリ-に属するものとして、その内容を「米国立科学アカデミ-誌」に報告するとともに、現在さらに臨床応用が可能かどうか等、更にその詳細を検討中である。
Sinc数値計算法を超える高精度数値計算法の研究

Sinc数値計算法は,Sinc関数近似を用いた数値計算法の総称であり,解析関数に対して極めて有効であり,関数が特異性を持つ場合にも頑健であることが知られている.そして,このSinc関数近似は理論的には准最適であることが示されている.本研究では,このSinc関数近似を超える精度をもつ関数近似公式,より正確には,最適関数近似公式を開発し,さらには,そこで得られた知見をもとに,最適数値積分公式に関する理論を構築し,それに基づき,最適に近いと期待される数値積分公式を数値計算によって求めた.これらを統一的に扱うポテンシャル論に基づく方法論も開発した.Sinc関数近似が有効となる関数空間(Eye-shaped領域上のHardy空間)における最適近似公式に関して以下の基礎的研究を行った:(1)公式の最適性の証明は,一般化されたGaneliusの不等式に基づくもので,複雑で見通しの悪いものであった.そこで,一般化されたGaneliusの不等式を有限区間を無限区間に変換する変数変換によって見やすい形にし,その証明を比較的見通しの良いものとした.(2)一般化されたGaneliusの不等式の評価式は,標本点数が非常に大きい場合に対する評価であり,原点付近の標本点の配置に関しては自由度がある.この自由度の影響を比較的標本点が少ない場合に数値的に調べた.様々な配置を調べたが誤差に大きな影響はないという結果を得た.ただ,実際の関数に最適近似公式を適用した場合の誤差の振る舞いは,原点付近の標本点の取り方に大きく依存するという数値実験結果も,(かなり)以前に報告されており,この不整合を理解する必要がある.(3)最適近似公式においては,近似式(基底)が複雑な式であり,基底を計算する上での丸め誤差の影響が問題となる.(Sinc関数近似の場合,基底が単純な形であるため一重指数関数型変数変換を用いる前提では基底の計算に含まれる丸め誤差の影響は問題にはならなたった).そこで,様々な計算精度で,近似式を計算し,丸め誤差の影響を数値的に調べた.被近似関数による差があるものの,標本点数に関して指数関数的に精度が失われることが観測された.複素平面上の実軸に対称な帯状領域を考え,その領域上の,減衰度が指定されたHardy空間---この空間は,減衰度=1重指数関数型減衰の場合,SE-Sinc近似が有効となる関数空間であり,減衰度=2重指数関数型減衰の場合,DE-Sinc近似が有効となる関数空間である----における最適関数近似について,田中健一郎氏(2014年度まで公立はこだて未来大学,2015年度より武蔵野大学),岡山友昭氏(広島市立大学)とともに,つぎの基礎的研究を行った.基礎となる事実は,杉原(代表者)によって,Math. Comp. 72 (2003), 767-786において証明されたものであるが,考えているHardy空間における最適近似式の誤差は,近似式の標本点のある関数の最小値を探索すればよいこと,さらに,この最小値を与える標本点が求まれば,最適近似公式を具体的に構成できること,である.[1]減衰度=1重指数関数型減衰の場合,Haber-Jangによって不定積分の計算のために導入された近似式に基づいて,鵜島-杉原はこのHardy空間における最適近似公式を与えていた.今回の研究で,この最適近似公式が,先の基礎となる事実から構成される最適近似公式とは異なることが判明した.(現在,両者の数値的観点からの比較を実行中である)[2]先の基礎となる事実から,近似式の標本点のある関数の最小値の探索が問題となるが,標本点分布を連続化した分布を考えることによって,最小値探索問題が,近似的にではあるが,ある条件を満たすポテンシャルを求める問題として定式化されることが明らかとなった.後者の問題を数値的に解いた結果によれば,かなりよい標本点が得られることが分かっている.複素平面上の実軸に対称な帯状領域を考え,その領域上の,減衰度が指定されたHardy空間---この空間は,減衰度が1重指数関数型減衰の場合,SE-Sinc近似が有効となる関数空間であり,減衰度が2重指数関数型減衰の場合,DE-Sinc近似が有効となる関数空間である---における最適関数近似について,田中健一郎氏(武蔵野大学),岡山友昭氏(広島市立大学)とともに,つぎの研究を行った.[1]減衰度が1重指数関数型減衰の場合,GaneliusおよびHaber-Jangによって与えられた標本点を用いて,鵜島-杉原はこのHardy空間における最適近似公式を与えていた.今回の研究で,そこで用いられた議論に不十分な点が見つかったが,それを改訂し,さらに強い結果を与えた.[2]考えているHardy空間における最適近似式の誤差は,近似式の標本点のある関数の最小値を探索すればよいこと,さらに,この最小値を与える標本点が求まれば,最適近似公式を具体的に構成できることが知られている(Sugihara: Math. Comp. 72 (2003), 767-786).昨年,この,ある関数の最小値の探索問題は,標本点分布を連続化した分布を考えることによって,近似的にではあるが,ある条件を満たすポテンシャルを求める問題として定式化されることが明らかとなった.本年は,その議論の数学的基礎付けを行うと同時に,この議論の最適数値積分公式への応用を模索した(数値実験によれば,DE積分公式より良い積分公式が得られている)

.鵜島-杉原は1重指数関数型減衰の場合に最適近似公式を与えていたが,今回の研究でそこで用いられた議論に不十分な点が見つかった.その修復に時間を要した複素平面上の実軸に関して対称な帯状領域上で正則で,減衰度が指定された関数族---とくに,この関数族は,減衰度が1重指数関数型減衰の場合,SE-Sinc近似が有効となる関数族であり,減衰度が2重指数関数型減衰の場合,DE-Sinc近似が有効となる関数族である----に対する最適関数近似式,および最適数値積分公式について,田中健一郎氏(武蔵野大学,現東京大学),岡山友昭氏(広島市立大学),杉田幸亮氏(青山学院大学)とともに,つぎの研究を行った.[1]減衰度が1重指数関数型減衰の場合,Ganeliusによって与えられた標本点を用いた最適近似公式として,以前指摘したように2種類の公式(2003年に杉原が与えたもの,本研究で得られた鵜島-杉原によるものの拡張版)がある.本年度は,2つの公式を数値的に比較し,前者が一般に高精度であることを明らかにした.ただし,その理由に関しては,丸め誤差の影響等,様々な角度から調べたが,よく分からない状況である.[2]本研究で考えている関数族に対する最適関数近似公式の特徴づけはすでに論文(Sugihara: Math. Comp. 72 (2003), 767-786)で与えられているが,我々は,最適数値積分公式に対してその特徴づけを与え,最適数値積分公式を求めることは,近似的にではあるが,最適関数近似のときと同様に,ある種のポテンシャルを求める問題として定式化されることを明らかにした.そして,数値計算によって,減衰度が1重指数関数型減衰の場合,2重指数関数型減衰の場合に,最適数値積分公式に近い公式を得た.その結果,2重指数関数型減衰の場合,DE積分公式より精度の良い積分公式を得た.Sinc数値計算法は,Sinc関数近似を用いた数値計算法の総称であり,解析関数に対して極めて有効であり,関数が特異性を持つ場合にも頑健であることが知られている.そして,このSinc関数近似は理論的には准最適であることが示されている.本研究では,このSinc関数近似を超える精度をもつ関数近似公式,より正確には,最適関数近似公式を開発し,さらには,そこで得られた知見をもとに,最適数値積分公式に関する理論を構築し,それに基づき,最適に近いと期待される数値積分公式を数値計算によって求めた.これらを統一的に扱うポテンシャル論に基づく方法論も開発した.当初,丸め誤差の影響も調べる予定であったが,それを実行できなかった.研究実績の概要に書いた関数近似をポテンシャル問題に帰着させた方法は,数値積分にもかなり有効と思われるので,関数近似,数値積分に関してこの研究を,共同研究者の田中健一郎氏,岡山友昭氏とともに,推進する.数値解析学研究実績の概要に書いた関数近似をポテンシャル問題に帰着させた方法はかなり有効と思われるので,この研究を,共同研究者の田中健一郎氏,岡山友昭氏とともに,推進する.「研究実績の概要」の(1)一般化されたGaneliusの不等式を有限区間を無限区間に変換する変数変換によって見やすい形にし,その証明を比較的見通しの良いものとした,に思いのほか時間をとられ,その他の研究へ時間を割くことができなかった.多忙のため海外学会に出席できなかったため参加予定の海外で行われる予定の学会が2つも開催されず,そのため大幅な未使用額を生じた.
家系内SN P解析による斜視遺伝子座の絞込みと候補遺伝子の特定

55家系の斜視家系を対象として、今までに斜視関連遺伝子座位として絞り込んだ2箇所の染色体座位である4q28. 3と7q31. 2をさらに狭めるため、それらの座位のSNP計400個を使って、55家系を対象としてタイピングを行った。SNPの解析には、岡山大学医学部共同実験室に新規に導入された質量分析計を使った。家系内の斜視患者の群と正常者の群の2群に分けて、2群の間で関連解析を行い、両群の間で有意な偏りがみられるSNPを検出した。55家系の斜視家系を対象として、今までに斜視関連遺伝子座位として絞り込んだ2箇所の染色体座位である4q28.3と7q31.2をさらに狭めるため、それらの座位のSNP計300個を使って、55家系を対象としてタイピングを行った。家系内の斜視患者の群と正常者の群の2群に分けて、2群の間で関連解析を行い、両群の間で有意な偏りがみられるSNPを特定することを目的とした。SNP解析の具体的方法1)試料となるゲノムDNA2000年2月、岡山大学医学部倫理委員会で承認された「斜視の遺伝子座を解明する基礎研究」の方法、手順にしたがって、斜視家系の正常者および斜視患者、あるいは、対照としての正常者、斜視患者から収集したゲノムDNAを試料として用いた。具体的には、文書による説明と同意取得の後、末梢血10mlを採血し、密度勾配遠心法によって白血球を分離し、SDSを含むトリス緩衝液で白血球を溶解し、Proteinase K処理で蛋白を分解し、クロロホルム/フェノール分配法によってDNAを抽出し、エタノールによりDNAを析出させた。抽出DNAは、その濃度を測り、連続番号によって匿名化して、-30度冷凍庫に保存している。2)SNP全ゲノム解析55家系の斜視家系の斜視患者と正常者を対象として、染色体座位4q28.3と7q31.2の2箇所について、それぞれ100箇所および200箇所のtagSNPを選定して、SNPタイピングを行った。SNPタイピングは、岡山大学医学部共同実験室に新規に導入された質量分析法に基づくSNP解析装置(Sequenom社)を使った。3)遺伝統計解析ゲノム関連解析では、家系内で斜視の表現型を示す群と、斜視の表現型を示さない群に分けて遺伝子多型の頻度を比較する統計解析を行い、疾患感受性遺伝子座(斜視関連遺伝子座)を特定した。
流体の性質を利用した単一細胞を操作・解析するための新しいマイクロシステムの構築

本研究では,マイクロチップ上で単一の細胞を分離し,孤立させたまま効率よく捕獲・培養を可能とするデバイスと一連のシステムの開発を行った.システムの主要部にマイクロ流体デバイスを用いることにより,微小な流れの中での種々の細胞種について非侵襲的に単一細胞の分離・捕獲を可能とし,捕獲部位における微小培養を実現した.さらに,微小培養した細胞のオルガネラなど関連対象物のイメージングが可能となった.本研究では,マイクロチップ上で単一の細胞を分離し,孤立させたまま効率よく捕獲・培養を可能とするデバイスと一連のシステムの開発を行った.システムの主要部にマイクロ流体デバイスを用いることにより,微小な流れの中での種々の細胞種について非侵襲的に単一細胞の分離・捕獲を可能とし,捕獲部位における微小培養を実現した.さらに,微小培養した細胞のオルガネラなど関連対象物のイメージングが可能となった.本年度は、マイクロチップ上で単一の細胞を分離し、孤立させたまま効率よく捕獲・培養を可能とするデバイスと一連のシステムの開発を行った。システムの主要部にはマイクロ流体デバイスを用い、CCDカメラによる経時観察を行いながら操作可能なシステムを構築した。また、倒立顕微鏡上には簡易型インキュベーターを配し、検鏡下にて細胞培養を可能とした。デバイスのデザインは、単一細胞操作に適したものを考案した。具体的には、マイクロ流体デバイスに汎用されるpolydimethylsiloxaneにより作製したレプリカをガラスディッシュ(直径35mm)にマウントしたものを用い、デバイス内部の主要な部位には、二つの平行するメインチャネル(幅100um)とそれらを繋ぐドレインチャネル、直接細胞を取り扱う半円筒状のマイクロチャンバー(直径100um)を配した。単一細胞の分誰・捕獲は、細胞分散液および細胞培養液をメインチャネルに導入することで行った。メインチャネルを流れる溶液の流量を調節し、2液間のバランスを最適にすることによりマイクロチャンバーにおける単一細胞の孤立捕獲が可能となった。実際に使用したのは、PC12細胞、NIH3T3細胞など種々の株化細胞とアストロサイトの初代培養細胞であったが、その全てにおいて、単一細胞の孤立捕獲に成功した。また、捕獲チャンバー内での微小培養を試みたところ、細胞培養液を適宜交換することにより、比較的長期間の培養が可能であった。さらに、微小培養した細胞のイメージングを行った。生細胞の核染色にはHoechst33342を、ミトコンドリア染色にはMitotorackerを用い、また細胞骨格であるアクチンの染色には、固定化後にPhalloidin染色を行ったところ、これら細胞関連対象物のイメージングが可能となった。本年度は、単一細胞を分離・培養を可能とするデバイスと一連のシステムの最適化、それを用いた細胞生物学的・薬理学的展開を行った。システムの主要構成は変化させずに、マイクロ流体デバイスに汎用されるpolydimethylsiloxaneにより作製したレプリカをガラスディッシュにマウントしたものを用い、デバイス内部のデザインが直線状のメインチャネルと細胞を取り扱う半円筒状のマイクロチャンバーを配した構造のものとした。さらに、顕微鏡観察下の細胞培養と組み合わせることにより、捕獲後の培養細胞の挙動を経時観察した。デバイスのデザインと条件設定の最適化を行った結果、105個オーダーの細胞を含む細胞懸濁液から複数の単一細胞を効率よく分離・捕獲し、捕獲場所における少なくとも1週間の比較的長期の培養が実現するに至った。さらに、増殖性の細胞では、微小空間における細胞増殖により多世代の細胞コミュニティー形成も可能となった。さらに培養細胞のオルガネライメージングとして、生細胞の核染色にはHoechst33342、ミトコンドリア染色にはMitotorackerを用い、アクチン染色には固定化後にPhalloidin染色を行った。PC12細胞を用いた検討では、神経成長因子の刺激に伴って細胞突起を伸長することが可能であった。また、本システムは流体を用いての細胞操作を行うので細胞培養液の流れ方向に沿った物理的なストレスが突起伸長方向を規定することが予想されたが、デバイス内における培養細胞においても必ずしもストレス因子のみが伸長方向を規定する訳ではないことが示唆された。さらに、マイクロ流体デバイス内での層流を利用して、細胞もしくは形成させた細胞コミュニティーへの局所的な薬液投与システムの開発を試みた。
母胎を介した薬剤曝露による社会性行動障害メカニズムの解明

自閉スペクトラム症(自閉症)は神経発達障害の一つである。自閉症の中核症状は、社会性相互交流の障害であり、コミュニケーションや対人相互関係に困難を有するが病態や根本的な治療法は明らかではない。自閉症の発症メカニズムとして、遺伝的要因が中心に調べられているが、薬剤曝露などの後天的な要因も示されてきた。そこで本研究は、後天的要因によって生じる社会性行動障害の病態解明のために、妊娠12.5日のマウスにバルプロ酸あるいはエタノールを投与し、仔マウスの行動への影響を調べると共に、GABA阻害剤を同時投与した際の影響を検討し、2つのモデルの興奮性及び抑制性ニューロンを組織化学的、分子生物学的に解析することを目的とする。当該年度は、行動解析の検討を引き続き実施した。昨年度までに、バルプロ酸及びエタノール投与マウスは社会性行動の障害を示すことを示した。各薬剤胎生期投与マウスに対するピクロトキシン投与による社会性行動障害への影響は見られなかったので、再度、投与タイミングを検討し直したところ、両マウスとも社会性行動障害の改善が示された。このため、現在これらのマウスの脳を回収し、組織化学、分子生物学な解析に向けて準備を行っている。一方で、ピクロトキシン投与そのものによりマウスの社会性行動障害が示されることを新たに見出した。これらの結果は、薬剤曝露による胎生期の興奮/抑制のバランスの破綻が社会性行動障害の要因となることを示唆している。前年度に比べて、マウスの出産状況が安定し、行動解析の収束の目処がついてきた点は計画通りに進んでいるが、引き続き匹数の追加を行うことと、組織や分子解析のパイロット実験を開始する時期としては当初計画より遅れているので、やや遅れていると判断した。今後は、ピクロトキシン投与によるマウスの行動解析の再現性を確認するために個体の追加を行う。バルプロ酸及びエタノール投与マウスに関しては、組織や分子解析の実験を進めていく予定である。現在、抗体やプライマーの探索、検討などを順次進めている。自閉スペクトラム症(自閉症)は「社会性」に困難を抱える神経発達障害の一つである。自閉症の発症は遺伝的要因が強く示唆されているが母胎を介した薬剤曝露などの後天的要因も関与する。しかしながら、胎生期の薬剤曝露によって子の社会性行動障害が生じるメカニズムは明らかでない。本研究は、胎生期の曝露によって子の社会性行動障害を生じ、なおかつγ-アミノ酪酸(GABA)作用に影響するバルプロ酸とエタノールに着目し、胎生期の薬剤曝露動物を用いて、後天的要因によって生じる社会性行動障害の病態解明を目指す。当該年度は、主に胎生期におけるバルプロ酸及びエタノール曝露の行動への影響を比較・解析した。妊娠12.5日の母マウスにバルプロ酸あるいはエタノールを投与し、コントロールマウスには生理食塩水を投与した。胎生期バルプロ酸曝露マウス(バルプロ酸マウス)はコントロールマウスと比較して、幼若期における身体成熟の遅延(体重減少、開眼の遅延)や運動機能の障害(姿勢反射の遅延)が見られた。社会性行動においては、5-6週齢(若齢期)と10-11週齢(成熟期)の双方において、コントロールマウスと比較してバルプロ酸マウスは社会性行動時間の減少を示した。胎生期エタノール曝露マウス(エタノールマウス)はコントロールマウスと比較して、身体成熟の遅延や運動機能の障害は見られなかった。社会性行動においては、5-6週齢(若齢期)においては社会性行動時間が減少する傾向が見られ、10-11週齢(成熟期)においては社会性行動時間が減少していた。以上から、両マウスモデルにおいて社会性行動の障害は共通して見られるが、幼若期における身体成熟や運動機能の表現系が異なることを見いだした。本年度の成果より、エタノール曝露による新しい発達障害モデルマウスを作製することで薬剤曝露による社会性行動障害の解明に貢献できる可能性を示した。妊娠マウスの出産匹数や雌雄の比にばらつきがあり、当初の計画より匹数が揃うのに、時間を要した。現在の解析対象条件は、7-8匹生まれ、かつ雌雄の比がなるべく均等になっている家系(7匹生まれの場合は、3匹ー4匹(各匹数は雌雄いずれでも可),8匹生まれの場合は4匹ー4匹)に絞っている。行動解析に関しては、ピクロトキシン投与による行動への影響が見られなかったため、現在薬剤をビククリンに変更し解析中である。上記より、当初の予定よりやや遅れていると判断した。

各薬剤胎生期投与マウスに対するピクロトキシン投与による社会性行動障害への影響は見られなかったので、再度、投与タイミングを検討し直したところ、両マウスとも社会性行動障害の改善が示された。このため、現在これらのマウスの脳を回収し、組織化学、分子生物学な解析に向けて準備を行っている。一方で、ピクロトキシン投与そのものによりマウスの社会性行動障害が示されることを新たに見出した。これらの結果は、薬剤曝露による胎生期の興奮/抑制のバランスの破綻が社会性行動障害の要因となることを示唆している。前年度に比べて、マウスの出産状況が安定し、行動解析の収束の目処がついてきた点は計画通りに進んでいるが、引き続き匹数の追加を行うことと、組織や分子解析のパイロット実験を開始する時期としては当初計画より遅れているので、やや遅れていると判断した。今後は、両モデルマウスにおけるGABAA受容体阻害剤の行動解析における検討を行い、薬剤曝露による社会性行動への影響を解析する。さらに、バルプロ酸やエタノール曝露とGABAA受容体阻害剤による仔の興奮性、抑制性ニューロンへの影響を組織化学的に解析し、各ニューロンの関連遺伝子発現への影響を検討する。組織化学、及び分子解析においては、社会性行動の障害が明確に観察された10週齢のサンプルを主に使用する予定である。今後は、ピクロトキシン投与によるマウスの行動解析の再現性を確認するために個体の追加を行う。バルプロ酸及びエタノール投与マウスに関しては、組織や分子解析の実験を進めていく予定である。現在、抗体やプライマーの探索、検討などを順次進めている。得られた研究成果の一部を2018年度のCINP2018(国際神経精神薬理学会,ウィーンにて開催)にて発表するので、発表準備費、参加登録費、旅費、宿泊費、などが必要となったため。当初計画より計画がやや遅延したことにより、妊娠マウスの購入、抗体やプライマーの購入が必要なため、再計上した。また、得られた研究成果の一部を発表するための旅費、学会参加費として再計上した。
学校にカリキュラムマネジメントを定着・促進させる教員研修の開発

カリキュラムマネジメントを学校に定着・促進させることが求められている。その方法論のひとつとして、カリキュラムマネジメントを主題とする教員研修の内容・方法を開発した。開発・実施した教員研修については、受講者を対象として、研修直後の質問紙調査や一定期間後の追跡調査を行い、その効果を検討し、改善を加えた。その結果、理論と実践事例を往還する解説や、理論枠組みであるリキュラムマネジメント・モデルを用いた受講者の勤務校の実態分析および改善策の検討の有効性が確認された。本研究の目的は、カリキュラムマネジメント(以下、CM)を学校に定着・促進させる方法論のひとつとして、教員研修(行政主催の集合研修および校内研修)の内容・方法を開発し、その導入推進方法および条件について解明することである。最終的には、CM研修の手引きおよび研修パックを作成する予定である。まず、2つの県において、研修を主催する立場の指導主事を対象として、CM研修へのニーズ調査を実施した。その結果、研修の内容として、(1)概念および意義の理解の促進、(2)実践例の紹介、(3)スキルの提示の必要性が明らかになった。そこで(2)(3)に対応して、CMが活性化している学校の事例調査を、スクールリーダーのCM行動にも着目して、実施した(小学校、中学校、高等学校)。また、教育行政主催のCM研修の開発および実施を行った。研修での講義の内容、ワークショップ型による演習の内容・方法、演習で使用するワークシートを開発した。研修の対象は、教務主任対象、研究主任対象、主幹教諭対象、校長対象、CM指導者(指導主事、学校管理職等)といったスクールリーダーである。これらの研修では、研修効果測定の試みとして、(1)研修直後の評価票の作成と実施、結果の分析だけでなく、(2)研修後の追跡調査(質問紙調査、インタビュー調査)も実施した。それらの結果、(1)研修以前に研修内容を具体的に周知する必要性、(2)コンピテンシー・モデルの構築の必要性、(3)概念理解の促進とマネジメント・マインドの醸成が急がれること、(4)具体的な実践事例紹介の有効性、(5)カリキュラムマネジメント・モデル(田村2005)を援用した分析用ワークシートの有効性、(6)同一学校から複数名が研修に参加すると効果的であることなどが明らかになってきている。本研究の目的は、カリキュラムマネジメントを学校に定着・促進させる方法論のひとつとして、教員研修(行政主催の集合研修および校内研修)の内容・方法を開発し、その導入推進方法および条件について解明することである。最終的には、カリキュラムマネジメント研修の手引きおよび研修パックを作成する予定である。(1)集合研修や校内研修の実施機会を活用して、カリキュラムマネジメント研修の手引きおよび研修パックのためのワークシートやチェックリストを開発し、また研修内容・方法の有効性を検証している。特に学校での実践を分析するためのツールとしての「カリキュラムマネジメント・モデル(田村2009)」は、「実践の成果と課題が明らかになる」「今後必要名取り組みの方向性が明らかになる」「実践の要素間の関係性が明らかになる」「これまでの自己の実践の整理と価値付けができる」等の効果が、質問紙調査及び追跡調査によって確認された。(独)教員研修センター「カリキュラムマネジメント指導者養成研修」において、全国の指導主事、管理職、教諭を対象にした質問紙調査を実施し、対象別に必要な研修内容・方法および条件、集合研修が勤務校でのカリキュラムマネジメント実践に結びつくための条件について調査した。さらに、昨年度に実施した同研修の受講者の追跡調査も実施した。これらから明らかになった知見は研修受講者にフィードバックしている。(3)カリキュラムマネジメント実践の収集と分析を進めた。その成果として東村山市立大岱小学校の実践をカリキュラムマネジメント観点から分析・記述した書籍を出版した。また、15の特色ある実践事例を収集し、出版にむけ執筆・編集中である。これらの実践事例は、カリキュラムマネジメント・モデルに基づいて分析されており、取組の各要素についての関連的かつ総体的な把握、複数の事例の客観的な比較検討が可能である。従って、各学校の実態に応じた行われる個別的で、複雑で多様な要素からなる実践について、理解の促進や再現可能性の向上に資するものである。本研究の目的は、カリキュラムマネジメント(以下、CMと略)を学校に定着・促進させる方法論のひとつとして、教員研修(行政主催の集合型研修および校内研修)の内容・方法を開発し、その導入推進方法および条件について解明することである。1.平成20年改訂学習指導要領に基づいた15校のCM実践事例を収集・分析し、CMの具体的な方法論を明らかにし、これに理論的な解説を加え、編著書として出版した。研究1年目の調査において、CMの理解と実践化のためには、意義や方法についての理論的な解説とともに、具体的な実践事例の提供が求められることが明らかになっていたためである。しかし、CMは各学校の実態や重点課題に応じて多様に展開されるため、他校の実践をそのまま適応することは不可能である。そこで、本事例集においては、各事例を理論モデルによる分析という媒介を用いて、一般化や他校への適用についての可能性を開いた。

2.前年度に引き続き、集合研修や校内研修の実施機会を活用して、CM研修の内容・方法について、その有効性を検証しながら開発・改善した。CMの意義や概論、方法の提示、他校の実践事例の検討、勤務校の分析と改善策策定といった内容・方法が有効であることが明らかになった。特に学校での実践を分析するためのツールとしての「カリキュラムマネジメント・モデル(田村2009)」による分析については、他の学校の実践分析手法(学校評価アンケート、自由記述、SWOT分析等)との比較において、その特徴を析出した。また、研修場面におけるワークショップ型の活用の意義と方法、留意点、マネジメントの方法なども整理し、出版物やWebサイトで公開した。
顎関節CT撮影時の赤色骨髄線量のモンテカルロ法による推定

CTの被曝線量について最も良い表示方法は,患者への総付与エネルギーと特定の臓器の線量である(ICRP).この報告では,特定の臓器線量として研究課題のように放射線誘発白血病の原因となる平均赤色骨髄線量を,そして総付与エネルギーとしての積分線量を選んだ.第3世代のCTには当施設のYMS-9000を対象とし,その回転中心での強度分布半値幅をフィルム法で測定した.その結果,公称10mmが10.38mm, 5mmが5.64mm, 2mmが2.58mmであり,いずれも実測半値幅は公称スライス幅より大きくなっていた.スライス幅は成人ではMIRD,小児ではHwangの数学ファントムの頭部楕円の平均直径を乗じたものを照射野とした.モンテカルロ法に用いた50万個の光子スペクトルは,実測によるX線出力と総濾過,陽極角度, Bow-Tieフィルタの実データを基礎にコンピュータシミュレーションによって発生させた.モンテカルロ法によるシミュレーションの結果は, 1撮影あたり(120kV, 532.8mAs以下積分線量でも同じ)の赤色骨髄の平均骨髄線量は1cmスライス幅では成人の場合日本人(総赤色骨髄量765g)では110-208μGy,西欧人(総赤色骨髄量1500g)では173-376μGy,小児の場合日本人(総赤色骨髄量328.4g)で64.0-120μGy,西欧人(総赤色骨髄量401.3g)では67.0-136μGyとなった.数値に幅があるのは顎関節付近の位置による.スライス幅による影響は,同じ部位の10mm幅を10, 5, 2mm幅のスライスでそれぞれ1, 2, 5枚撮影すれば,それに応じて日本人成人の平均骨髄線量の合計は208.1, 226.7, 259.4μGyとなり,薄層マルチスライスの方が大きい値となった.総付与エネルギーは1cmスライス幅で,顎関節部付近の位置により成人が16.0-18.3mJ,小児が5.5-6.5mJであった.それぞれ同じファントム故日本人,西欧人の区別は無い.CTの被曝線量について最も良い表示方法は,患者への総付与エネルギーと特定の臓器の線量である(ICRP).この報告では,特定の臓器線量として研究課題のように放射線誘発白血病の原因となる平均赤色骨髄線量を,そして総付与エネルギーとしての積分線量を選んだ.第3世代のCTには当施設のYMS-9000を対象とし,その回転中心での強度分布半値幅をフィルム法で測定した.その結果,公称10mmが10.38mm, 5mmが5.64mm, 2mmが2.58mmであり,いずれも実測半値幅は公称スライス幅より大きくなっていた.スライス幅は成人ではMIRD,小児ではHwangの数学ファントムの頭部楕円の平均直径を乗じたものを照射野とした.モンテカルロ法に用いた50万個の光子スペクトルは,実測によるX線出力と総濾過,陽極角度, Bow-Tieフィルタの実データを基礎にコンピュータシミュレーションによって発生させた.モンテカルロ法によるシミュレーションの結果は, 1撮影あたり(120kV, 532.8mAs以下積分線量でも同じ)の赤色骨髄の平均骨髄線量は1cmスライス幅では成人の場合日本人(総赤色骨髄量765g)では110-208μGy,西欧人(総赤色骨髄量1500g)では173-376μGy,小児の場合日本人(総赤色骨髄量328.4g)で64.0-120μGy,西欧人(総赤色骨髄量401.3g)では67.0-136μGyとなった.数値に幅があるのは顎関節付近の位置による.スライス幅による影響は,同じ部位の10mm幅を10, 5, 2mm幅のスライスでそれぞれ1, 2, 5枚撮影すれば,それに応じて日本人成人の平均骨髄線量の合計は208.1, 226.7, 259.4μGyとなり,薄層マルチスライスの方が大きい値となった.総付与エネルギーは1cmスライス幅で,顎関節部付近の位置により成人が16.0-18.3mJ,小児が5.5-6.5mJであった.それぞれ同じファントム故日本人,西欧人の区別は無い.
シロアリのリゾチーム窒素代謝において果たす役割

土壌食シロアリのみから成るCubitermes属のシロアリを材料に用いて窒素の無機化に関する実験を行った。食物である土壌とシロアリの排泄物中で炭素と窒素の量を比較したところ、シロアリの摂食によりフルボ酸中の炭素がシロアリに消化されること、フミン酸中の窒素が減少し、低分子のフルボ酸中の窒素が増加することが分かった。土壌食のシロアリの消化管はたくさんの部屋に分かれており、それぞれの部分に含まれるアンモニアの量を測定した。その結果、食物が消化管のより後の部分に移動するにつれて、アンモニアの量が増加することが分かった。また、土壌食のシロアリの消化管の一部が強アルカリ性であると報告されているが、土壌やシロアリの排泄物中にはアルカリ条件で可溶となるタンパク質が多く含まれていることを示すデータが得られた。また、中腸でタンパク質分解酵素の活性が最大となることが分かった。さらに、液体クロマトグラフィーによる、消化管中のアミノ酸分析を行い、消化管の各部分に存在する遊離アミノ酸の種類と量を決定した。これらの結果から、土壌食のシロアリにとって窒素を含む化合物が栄養源として重要であることが示された。消化管に共生するバクテリアの機能を調べるために、アガロースに埋めた消化管に微量の放射性同位体標識した糖やアミノ酸を注射し、その物質が何に代謝されるかを調べるマイクロインジェクションという実験を行った。P1,P3、P4と呼ばれる後腸の各部分に400pmol前後の放射性グルコースを注射すると、約200pmol/hの速度で消費され、その多くは酢酸に転換されることが分かった。P3,およびP4部分ではグルコースの消費速度は700pmol/h前後で酢酸のほかにエタノールの生成が見られた。放射性のグルタミン酸およびアラニンを用いた同様の実験の結果からは、主にP3部分でアミノ酸が吸収されること、吸収速度はアミノ酸によって異なることを示す結果が得られた。本年度はまず、^<15>Nを利用したトレーサー実験を開始した。安定同位元素で標識した空中窒素のもとでシロアリを飼育し、一定時間経過後にシロアリの体を組織ごとに分け、体内のどこに標識された窒素が蓄積されるか追跡している。現在までのところ、消化管内の微生物が固定した空中窒素が、シロアリの巣仲間間で観察される栄養交換を介して交換され、シロアリの組織に同化されることを示す結果が得られている。また、消化管内の微生物による窒素固定の速度がコロニーごとに大きく異なっていることが判明した。この研究結果を以前の研究結果と合わせて国際社会性昆虫学会(札幌)で発表した。トレーサー実験に関しては、単独で飼育したシロアリが空中窒素を利用できないことを示す飼育実験の準備をしている他、窒素固定速度に影響する要因が複数あることより、安定した結果が得られるよう、実験条件の調整も進めている。シロアリのリゾチーム遺伝子に関する研究も進行中である。その成果の一部は今年度Insect Biochemistry and Molecular Biologyにおいて発表した。ヤマトシロアリのリゾチーム遺伝子のシークエンスを決定した結果、過去に報告のないユニークな特徴が発見された。また、これらのリゾチーム遺伝子が唾液腺で特異的に発現していることを示した。これらの結果を日本動物学会大会で報告した。現在は配列決定したシロアリリゾチームのcDNAをin vitroの系で発現させたタンパク質を用いて、リゾチーム活性の有無や分子量を調べる実験を進めている。リゾチーム遣伝子の研究は現在ヤマトシロアリ一種でのみしか行われていないが、土壌食のシロアリやキノコを栽培するシロアリのリゾチーム遺伝子の解析を行うためのサンプルを採集した。今後これらの遣伝子の解析を進める予定である。このほか、昆虫等の無脊椎動物がリゾチームを利用してバクテリアを節食することに関してのレビューを執筆し、現在国際誌に投稿中である。

放射性のグルタミン酸およびアラニンを用いた同様の実験の結果からは、主にP3部分でアミノ酸が吸収されること、吸収速度はアミノ酸によって異なることを示す結果が得られた。
化合物ライブラリーを利用した新規肺高血圧症治療薬の開発

我々は既に、東北大学化合物ライブラリー5562種類の化合物の中から、肺動脈性肺高血圧症(PAH)に有効な新しい化合物celsatramycin (CEL)を発見した。肺動脈平滑筋細胞(PASMC)の増殖を抑制するという全く新しい機序による治療薬として治療困難な肺動脈性肺高血圧症患者に有効であることが期待できる。細胞、肺高血圧モデル動物でのCEL実験を行い、より詳細な作用機序、血行動態を明らかにし、臨床応用を目指す。