hpprc/llmjp-kaken huggingface dataset:
放射線高感受性トランスジェニックマウスを用いた鋭敏な突然変異検出系の開発

本研究の目的は,勝木らによって開発された突然変異モニター遺伝子rpsLを有するトランスジェニックマウス(HITECマウス)と放射線高感受性のscidマウスを交配することにより,放射線に対して鋭敏かつ簡便なin vivo突然変異検出系を確立することである。昨年度報告したように,受精卵移植法では健常なscid-HITEC(F1)マウスが得られなかったので,自然交配によって得られたF1マスウをさらに交配してscidヘテロおよびscidホモのHITECマウスの作成を行った。まず最初に得られた130匹のF2マウスを調べたところ,scidホモの状態でrpsL遺伝子を有しているマウスは7匹と極めて少ないことがわかった。そこで,ここで得られたF2マウス(HITEC/scidヘテロマウス)をさらに交配して充分な数のF3マウスを作成することにした。その結果230匹のF3マウスが得られ,PCRによりrpsL遺伝子の存在やDNA-PKcs遺伝子における変異の有無を調べたところ,そのうち19匹がscidホモのHITECマウス(雄12匹と雌7匹)の遺伝子型を示した。残り100匹のF3マウスについては,引き続き遺伝子型の解析を進めているところである。そこで,これら19匹のscidホモHITECマウスと1214匹のscidヘテロHITECマウスに3あるいは5GyのX線を照射し,照射後一週間目に解剖して脳,胸腺,肝臓,脾臓,精巣を分離した。しかし5Gy照射したscidホモHITECマウスのほとんどは死滅してしまい,結局は雄,雌それぞれ一匹の臓器試料しか得られず,X線照射線量と解剖時期についてはさらに検討する必要があることがわかった。現在,3Gy照射したマウスより臓器を収集するとともに,肝臓などの大きな臓器試料についてはDNAを描出し,rpsL遺伝子に生じた突然変異率を算定しているところである。重症複合免疫不全症(scid)マウスは,電離放射線(以下、放射線と記す。)に対して高い感受性を示すが,最近の研究により,DNA損傷修復欠損がその原因であることが明かとなった。一方,我が国で開発されたHITECマウスは突然変異モニター遺伝子rpsLを有し,各臓器から回収したシャトルプラスミドを宿主大腸菌に導入することにより容易に体細胞突然変異が検出できるトランスジェニックマウスである。そこで本研究では,放射線高感受性の突然変異検出系を開発するため,両マウスを交配することによりscidマウスにrpsL遺伝子を組み込んだ新規のトランスジェニックマウス(HITEC/scidマウス)の樹立を計画した。まず,受精卵移植により直接scid-HITECマウスの作成を試みたが,出産数が少なく,しかもその後の成長も悪く健常な個体を得ることができなかった。そこで,両者を自然交配することによりscid-HITEC(F1)マウスの作成を行うことにした。グループに分けて交配したが、そのうち一つのグループで雄5匹と雌4匹が得られ,PCRでモニター遺伝子の存在を調べたところ,それぞれ2匹がHITEC由来であることがわかった。現在,これらのF1マウスをさらに交配することにより,HITEC/scidマウスの樹立を試みているところである。一方,トランスジェニックマウスを用いた体細胞突然変異解析と並行して,細胞レベルでも放射線による突然変異誘発動態を調べるため,HITECマウス胎児より細胞を分離した。長期間培養するとrpsL遺伝子が欠損する傾向が見られたが,分離直後の細胞は増殖能が活発であり突然変異モニター遺伝子も保持していることから,胎児由来初代培養細胞を用いたrpsL遺伝子に対する突然変異の検出が可能となった。

現在,3Gy照射したマウスより臓器を収集するとともに,肝臓などの大きな臓器試料についてはDNAを描出し,rpsL遺伝子に生じた突然変異率を算定しているところである。
殺菌やレドックスシグナルに関わる活性酸素生成型NADPHオキシダーゼ成熟機構解明

NADPHオキシダーゼ(Nox, NADPH oxidase)から生成される活性酸素は、殺菌や甲状腺ホルモンの合成、平衡感覚に必須の耳石の形成、さらにはレドックスシグナルにおけるシグナル分子(血圧調節や細胞増殖制御)として利用される。一方、Noxによる活性酸素が無秩序に生成されるとタンパク質や脂質を酸化し、DNAを損傷するため、様々な疾患を引き起こすことが知られている。そのためNoxは、適切な時間と空間に活性酸素を生成しなくてはならない。本研究では、Noxの「細胞膜への輸送」、「酵素の活性化」、「細胞外への活性酸素生成」すなわち成熟化機構の全容解明を目指すものである。平成30年度は、特に細胞へのNoxの膜輸送経路の解明を目指した。一般に膜タンパク質は、小胞体で糖鎖を付加される(糖鎖修飾)。輸送の過程で、付加された糖鎖はゴルジ体で成熟化され、目的地である細胞膜に局在する膜タンパク質は、複合型の糖鎖を持つことになる(典型的な膜タンパク質輸送経路)。興味深いことに、Noxファミリーの中でもNox1やNox5が小胞体からゴルジ体への輸送をブロックしても細胞膜に局在し(“非"典型的な膜タンパク質輸送経路)、活性酸素を生成することを見出した。さらに本来糖鎖修飾を受けないNox5に糖鎖修飾付加のアミノ酸配列を導入したところ、Nox5の一部は典型的な膜タンパク質輸送経路を経て細胞膜に輸送されることを見出した。また、糖鎖修飾を受けられないNox2変異体は、わずかではあるが非典型的な膜タンパク質輸送経路を介して細胞膜に局在した。これらの結果は、Noxファミリーの輸送経路が翻訳後修飾の一種である糖鎖修飾の有無により選択されている可能性を示す。本成果は、Genes to Cells誌(Genes Cells. 2018 Jun;23(6):480-493)に報告した。本研究では、まず成熟化の各ステップにおける分子メカニズムを明らかにしつつ、最終的にはNoxファミリーの活性酸素生成に至る成熟化過程の全容解明を目指すことを目標としている。研究計画の2年目である平成30年度では、これまでまったく知られていなかったNox5の細胞膜局在メカニズムについて明らかにした。Nox5は、糖鎖修飾を受ける他のNox(Nox1やNox2)や膜タンパク質(VSVGやCFTR)と異なり、小胞体からゴルジ体への輸送をブロックしても細胞膜に局在し、活性酸素を生成することを報告した(“非"典型的な膜タンパク質輸送経路を経る)。興味深いことに、本来糖鎖修飾を受けないNox5に糖鎖修飾付加のアミノ酸配列を導入したところ、一般的な膜タンパク質や他のNoxファミリーと同様に典型的な輸送経路を介して細胞膜に局在した。これは、膜タンパク質の輸送経路が翻訳後修飾の一種である糖鎖修飾により制御されている可能性を示唆する。この成果は、Noxファミリーの成熟化機構の全容の解明に寄与するだけでなく、糖鎖修飾を受けない他の膜タンパク質の細胞膜局在機構の理解にも繋がると考えられる。昨年度までに得られた成果をもとに、さらにNoxの成熟化の各ステップである(1)「細胞膜への輸送」、(2)「酵素の活性化」、(3)「細胞外への活性酸素生成」における分子メカニズムの基盤を明らかにすることを目指す。具体的には、(1) Noxの細胞膜への輸送について、Nox1Nox4の輸送のキープレイヤーであるp22phoxの役割やN-glycosylationを含めた翻訳後修飾の役割、Nox5のp22phox非依存性の積極的な細胞膜局在メカニズムの解明を目指す。一方、他のNoxファミリーと異なりNox4が積極的に小胞体に留まることを見出しており、そのメカニズムや生理的な役割を明らかにする。(2)細胞膜局在Noxの活性化について、特異的な活性化タンパク質がNox1Nox3の構造変化も含めてどのように作用するのか、また恒常的なNox4活性が生じるメカニズムを明らかにすることを目指す。特に、Nox2とNox1の活性化に必須のactivatorタンパク質の作用機序について、詳細な解析を進める。(3) NoxによるROSの生成について、Noxファミリー間で異なるROSを生成するシステムについて、ROS生成に必要な電子伝達系に関わるアミノ酸残基の同定や活性化状態のNox構造情報の取得を行い、それらを基盤として明らかにすることを目指す。生体は活性酸素(ROS, reactive oxygen species)の反応性を利用して、殺菌や甲状腺ホルモンの合成、耳石の形成、さらにはレドックスシグナルにおけるシグナル分子として利用している。この活性酸素を真の産物として積極的に生成するのが膜タンパク質NADPHオキシダーゼ(Nox, NADPH oxidase)である。この生成系の破綻は、様々な疾患を引き起こすことが知られている。例えば、食細胞のNox(Nox2)の遺伝的欠損は、好中球が殺菌に用いる活性酸素を生成することができなくなり、幼少期より重篤な感染症を引き起こす慢性肉芽種症を引き起こす。一方、過剰な活性酸素の生成は、タンパク質や脂質の酸化、DNAの損傷を引き起こす恐れがある。本研究では、Noxの「細胞膜への輸送」、「酵素の活性化」、「細胞外へのROS生成」すなわち成熟化機構の全容解明を目指す。初年度は、Noxファミリーの適切な膜ソーティングまでに必要なプロセスを明らかにすることを目標とした。

多くの膜タンパク質は、小胞体で糖鎖を付加される(糖鎖修飾)。輸送の過程で、付加された糖鎖はGolgi体で成熟化され、目的地である細胞膜に局在する膜タンパク質は、complex型の糖鎖を持つことになる(conventionalな膜タンパク質輸送経路)。糖鎖修飾を受ける他のNox(Nox1やNox2)や膜タンパク質(VSVGやCFTR)と異なり、糖鎖修飾付加のアミノ酸配列を持たないNox5は、小胞体からGolgi体への輸送をブロックしても細胞膜に局在し、活性酸素を生成することを見出した。この結果は、Nox5が糖鎖修飾非依存性にconventional経路を介さずに、細胞膜へ到達する可能性を示す。本成果は、学術誌に投稿中である。本研究では、まず成熟化の各ステップにおける分子メカニズムを明らかにしつつ、最終的にはNoxファミリーのROS生成に至る成熟化過程の全容解明を目指すことを目標としている。初年度では、これまでまったく知られていなかったNox5の細胞膜局在メカニズムについて明らかにした。この成果は、Noxファミリーの成熟化機構の全容の解明に寄与するだけでなく、糖鎖修飾を受けない他の膜タンパク質の細胞膜局在機構の理解にも繋がると考えられる。NADPHオキシダーゼ(Nox, NADPH oxidase)から生成される活性酸素は、殺菌や甲状腺ホルモンの合成、平衡感覚に必須の耳石の形成、さらにはレドックスシグナルにおけるシグナル分子(血圧調節や細胞増殖制御)として利用される。一方、Noxによる活性酸素が無秩序に生成されるとタンパク質や脂質を酸化し、DNAを損傷するため、様々な疾患を引き起こすことが知られている。そのためNoxは、適切な時間と空間に活性酸素を生成しなくてはならない。本研究では、Noxの「細胞膜への輸送」、「酵素の活性化」、「細胞外への活性酸素生成」すなわち成熟化機構の全容解明を目指すものである。平成30年度は、特に細胞へのNoxの膜輸送経路の解明を目指した。一般に膜タンパク質は、小胞体で糖鎖を付加される(糖鎖修飾)。輸送の過程で、付加された糖鎖はゴルジ体で成熟化され、目的地である細胞膜に局在する膜タンパク質は、複合型の糖鎖を持つことになる(典型的な膜タンパク質輸送経路)。興味深いことに、Noxファミリーの中でもNox1やNox5が小胞体からゴルジ体への輸送をブロックしても細胞膜に局在し(“非"典型的な膜タンパク質輸送経路)、活性酸素を生成することを見出した。さらに本来糖鎖修飾を受けないNox5に糖鎖修飾付加のアミノ酸配列を導入したところ、Nox5の一部は典型的な膜タンパク質輸送経路を経て細胞膜に輸送されることを見出した。また、糖鎖修飾を受けられないNox2変異体は、わずかではあるが非典型的な膜タンパク質輸送経路を介して細胞膜に局在した。これらの結果は、Noxファミリーの輸送経路が翻訳後修飾の一種である糖鎖修飾の有無により選択されている可能性を示す。本成果は、Genes to Cells誌(Genes Cells. 2018 Jun;23(6):480-493)に報告した。本研究では、まず成熟化の各ステップにおける分子メカニズムを明らかにしつつ、最終的にはNoxファミリーの活性酸素生成に至る成熟化過程の全容解明を目指すことを目標としている。
神経細胞の軸索終末においてエンドソームに由来する小胞の役割

神経細胞の軸索終末(プレシナプス)に存在するシナプス小胞は、活動電位によるカルシウムの流入に応じてプレシナプスと膜融合することで神経伝達物質を開口放出し、その後小胞膜の構成成分は回収され新たなシナプス小胞が再び作られて次の開口放出に備える。これら一連の過程をリサイクリングと呼ぶ。プレシナプスにはシナプス小胞以外にエンドソームと呼ばれるオルガネラが存在しているが、シナプス小胞のリサイクリングとの関係はほとんど明らかになっていない。本研究課題ではエンドソームSNAREタンパク質ファミリーに注目してエンドソーム由来のシナプス小胞の活動刺激依存的な動態、神経伝達物質放出への寄与およびプレシナプス内での分布を調べることにより、プレシナプスにおいてエンドソームに由来する小胞の役割を明らかにすることを目的として研究を行った。本年度はマウス海馬由来の神経細胞を用いてライブイメージングおよび電子顕微鏡により、プレシナプスにおいて幾つかのエンドソームSNAREタンパク質を含む小胞の動態および局在について検討を行った。その結果シナプス小胞群の一部の領域にエンドソームSNAREタンパク質の1つであるSyntaxin-7が存在しており、またSyntaxin-7を含む小胞は通常のシナプス小胞と比べてリサイクリングに高濃度のカルシウムおよびアクチン骨格が必要であることが判明した。これらの結果から、活動刺激依存的なリサイクリングに関与しているシナプス小胞群は均一な小胞の集まりではなく分子組成の異なるシナプス小胞がいくつか存在しており、活動刺激の種類に応じて異なるシナプス小胞がリサイクリングに用いられている可能性が示唆された。本年度は主にライブイメージングの手法でエンドソームSNAREタンパク質を含むシナプス小胞の動態解析を明らかにすることを目的に研究を行い、その結果当初の計画通りエンドソームSNAREタンパクを含む小胞の特性を明らかにすることができた。また電子顕微鏡によりプレシナプスのシナプス小胞群の一部の領域でエンドソームSNAREタンパクを観察することに成功した。現在、これらの結果をまとめて論文投稿の準備に取り掛かっている段階である。また他の研究項目も概ね順調に進行しており、本研究計画は順調に進展していると言える。研究の進捗状況は上記の通り順調である。引き続き当初の計画通りに研究を推進していくことに注力する。
酸化物高温超伝導体の臨界電流密度と動的安定性

超伝導体を超伝導線材として実用化するには、充分に高い臨界電流密度と共に安定性を確保する事が必要不可欠である。安定性の悪い線材では臨界電流値よりずっと低い電流値でクエンチして常伝導状態に転移してしまう、線材の安定性には断熱的安定性と動的安定性とがいり、前者は線材の比熱に関係し、後者は熱伝導度に関係する。酸化物高温伝導体は一般に大きな比熱を持つので、断熱的安定性は充分に高いと思われる。しかしながら我々のこれまでの研究によれば、酸化物高温超伝導体ペレットの熱伝導度は大変に小さいために、動的安定性が悪く、臨界電流よりかなり低い電流値でクエンチする。従ってこれらを実用化するためには、多芯化又はテ-プ化等の安定化が必須であると思われる。即ち高温超伝導体の線材としての実用化のためには、臨界電流密度の向上への努力と共に、動的安定化に関する研究・評価も非常に重要である。また、MPZが小さい場合のクエンチ電流密度J_qを見積もり、このJ_qのモデルの実証実験も行った。
イディッシュ語と英語の相豆作用にみるユダヤ的表現表象の特性

昭和62開始年度末には、研究課題について400字詰め原稿用紙75枚の紀要論文を発表することができた。この論文は、インディッシュ語の歴史的・分化的背景、音韻・形態・統語の三面で英語との間に生じた相互作用、さらにユダヤ形アメリカ人の言語生活を特徴づけている語用論的側面(とくにユーモアとアイロニー)を扱ったもので、昭和63終了年度始めに、その抜刷およそ100部を先輩・同僚諸氏に配付して批判をあといだことろ、幸い好意的なコメントと激励が寄せられた。(終了年度研究実績報告書参照)本研究を進めながら新たに得た知見として、次の4点をあげて置きたい。1上記論文の第一章「インディッシュ語の発達」を書きながら、新融合言語成立の諸必要条件を確認するとともに、10世紀以降ラインラントで急激に進行したが方言分裂が、触媒として作用したことを知った。2階級闘争を重視するブンディズムと民族的・宗教的独立を標榜するシオーズムの拮抗が、言語面ではインディシズム対ヘブライズムの葛藤につながった、という常識に反して、労働運動を母体としたアメリカン・シオニズムは、むしろイディッシュ文化の振興を図った。その歴史的意味は大きい。3英語の文型にイディッシュ語やヘブライ語をはめこむ所謂「アシュケナジー英語」の実例に接し、英語を骨格とするユダヤ系新融合言語の可能性を考えさせられた。4英語に乗り移ったイディッシュ的諸要素を、統語法と語用論の側面から概括した。本研究関連の第二論文では、アイロニー表現を中心にこの試みをさらに拡大深化させて行きたい。本研究と並行に、ユダヤ学関連の論考3編をまとめ、イディッシュ文化関連の翻訳を仕上げることができた。(研究成果報告書はしがき参照)二年間の研究補助に改めて謝意を表したい。本年度の研究実施計画に沿って,まずイディッシュ語の歴史,文法,社会言語学を参照しつつ,音声,語義,形態,統語の諸面におけるイディッシュ語と英語の相関を把握しようと努めました.7月中旬から10月下旬まで3ヶ月余りをかけて,「イディッシュ語と英語の相互作用-予備的概観」を執筆, 400字詰75枚の本稿は,法大教養部紀要第65号(昭和63年2月刊)に掲載されました.同論文の構成は次のとおりです.(1)イディッシュ語の発達1.1定義と現況, 1.2系譜, 1.3ラーズ語要素, 1.4イディッシュ語の成立, 1.5ヘブライ語要素, 1.6スラブ語要素, 1.7キャリバン的言語, 1.8民族語としての地位, 1.9政争の道具(2)アメリカへ渡ったイディッシュ語2.1「貧乏ないこと」と「金持の伯父さん」, 2.2イディッシュ語ジャーナリズムと文化変容, 2.3イディッシュ語演劇の功罪, 2.4イディッシュ語の衰退, 2.5エスニック・ブームとイディッシュ語の蘇生, 2.6ユダヤ系アメリカ文学の隆盛とイディッシュ語ブーム, 2.7イディッシュ語出版の現況, 2.8イディッシュ語の将来, 2.9まとめ(3)イディッシュ語の英語化3.1相互作用の順序, 3.2英語語彙の流入, 3.3借用語の転訛, 3.4イディッシュ語形態の保存, 3.5混成語, 3.6統語法, 3.7まとめ(4)イディッシュ語が英語に及ぼした影響4.1外来要素に対する米語の寛容性, 4.2語彙, 4.3音韻, 4.4形態, 4.5統語法, 4.6語用論的側面

(5)統語63年度は,先輩同僚の批判をふまえつつ,さらに上記内容の討究を進めて行く所存です.昭和63終了年度の初めには、本研究課題の基礎的・全般的な概要として執筆した「イディッシュ語と英語の相互作用」(『法政大学教養部紀要第65号外国語学・外国文学編』)の抜刷およそ100部を先輩同僚諸氏に配付し、批判を乞うことができた。イディッシュ語を解する方からも、解しない方からも、幸い好意的なコメントと激励が寄せられた。とくに「イディッシュ語が、アメリカン・シオニズムや、ユダヤ系アメリカ文学とどうつながっているのか、具体例をあげての説明に得るところがあった」(アメリカ文学専門の稲田武彦氏)、また「言語学上の諸例をこえて、文化交渉の面白さをも物語っている」(ユダヤ史専門の宮沢正典氏)などの反響には力づけられた。1988年5月「イディッシュ研究会」が都立大学独文研究室を本部として結成され、これを機に終了年度一杯かけて、研究課題の語用論的側面をさらに堀り下げようとしていた矢先、昨年度に引き続きアジア経済研究所の中東問題研究委員として、「ユダヤ系アメリカ人諸グループのイスラエル対策」をまとめるように委嘱された。勢い研究課題関連の作業は思うに任せず、購入した書籍・資料類の整理と閲読に限られた。しかし8月から翻訳を開始したNat Hentoff著Boston Boyは、ユダヤ系アメリカ人の間で未だに根強いリベラリズムが、イディッシュ文化から吸い取った養分の豊かさを示す好著で、イディッシュ語派生の語句・文体も頻出し、今後の研究に資するところ大であった。本書は、木島始氏との共訳で近く晶文社から刊行される。上記アジ研関連の論考(来夏刊行予定)においても、ユダヤ系アメリカ人のリベラリズムを吸う際には、本研究で得られたイディッシュ文化に関する知見が活用されよう。終了年度中に取りかかれなかった第二論文では、英語に乗り移ったイディッシュ的アイロニーの研究を拡大深化させて行きたい。
咬合異常による社会心理学的影響と矯正治療必要度の調査

【目的】わが国を含む東アジア地域では、一般集団を対象とした矯正治療必要性についての疫学調査は少なく、国際的に用いられている矯正治療必要度(Index of Orthodontic Treatment Need : IOTN)を用いた報告はほとんどなされてない。今回我々は、はじめてIOTN原法に準じて、直接法によりわが国の小学6年生と中学1年生を対象とした多地域調査を行った。また、学童と保護者に対して、学童の、歯並びと咬合状態に対する満足度や矯正治療必要性ならびに咬合異常に対する価値観等についての質問票による調査を行った【資料】新潟県農村地域のA,B,C小学校193名、新潟市中心部のD小学校141名、首都圏近郊の埼玉県E小学校140名、東京都心のF小学校131名、福岡県郡部にあるG中学校1年生82名のうち、承諾の得られた487名を対象とした。【結果と考察】矯正治療経験者は14.5%であったが、地域によって7.025.6%と異なっていた。矯正治療未経験者について検討したところ、推奨されているDHCによる判定で「矯正治療必要性あり」は34.1%であった。しかし、ボーダーラインとされるDHC3は、41.4%と高い数値を示した。また、DHCとACを合わせた判定では、35.5%が「矯正治療必要性あり」とされた。DHCの咬合異常(不正咬合)の内容は、叢生17.4%、過蓋咬合13.9%、萌出余地不足13.2%、過度のover jet 10.1%、交叉咬合2.6%であった。また、質問票から、41.7%の学童が歯並びや咬合状態に不満であり、47.1%が歯科矯正治療を希望していた。【結論】原法に準じて、IOTNの多地域疫学調査を実施し、同時に学童、保護者の意見を調査した。これらは、わが国における歯科矯正治療のニーズとデマンドを考える上で、諸外国のデータとも比較可能な客観的および主観的矯正治療必要性のベースラインデータとなるものである。平成16年度は、研究計画に基づいて、次のような研究内容を実施した。1,研究打ち合わせ(東京医科歯科大学、鶴見大学、九州歯科大学)を行い、矯正治療必要度の疫学手法については、臨床疫学の専門の分担者に具体的手法についてのレビューを依頼し詳細を決定した。最も妥当性の高いIOTNの疫学手法については、唯一、わが国における調査の経験を有する施設からの分担者に、実際のキャリブレーションについての指導を受けた(九州歯科大学、九州大学、他)。2,研究班会議および研究中間報告会(代表者、分担者全員参加、新潟市)を召集し、今回実施する疫学調査に関する実際の調査内容についての詳細を検討し、今後の研究の方向性と来年度におけるとりまとめの概案を提示した。また社会心理学的研究方法についても検討した。具体的調査地域は、わが国実情を代表すると考えられるような報告とするために、地域設定については研究代表者および研究協力者のサポートの得られる地域である、埼玉県上尾市富士見小学校、ならびに新潟県の弥彦小学校、東京都お茶大付属小を設定し、他に神奈川県横浜市と福岡県の小学校について、具体的な小学校を決定することとした。3,調査方法については、アンケート調査による社会心理学的な調査方法としては、オスロ大学における研究で用いられたものを同大歯学部のStenvik教授のアドバイスに基づいて、改良、翻訳して用いることとした。4,生命倫理・安全対策等に関する留意事項としては、人権及び利益の保護の取扱いについては慎重に配慮する必要があるので、新潟大学倫理委員会に詳細な研究計画を提出し、許可を得た。5,予備調査における新潟大学生のIOTN調査結果について、第63回日本矯正歯科学会大会(福岡)にて、研究結果報告を行った。6,小学6年生を対象とした第一回の疫学調査として、埼玉県上尾市富士見小学校6年生(130名)に対して今年度1月に疫学調査を実施した。

DHCの咬合異常(不正咬合)の内容は、叢生17.4%、過蓋咬合13.9%、萌出余地不足13.2%、過度のover jet 10.1%、交叉咬合2.6%であった。また、質問票から、41.7%の学童が歯並びや咬合状態に不満であり、47.1%が歯科矯正治療を希望していた。【結論】原法に準じて、IOTNの多地域疫学調査を実施し、同時に学童、保護者の意見を調査した。これらは、わが国における歯科矯正治療のニーズとデマンドを考える上で、諸外国のデータとも比較可能な客観的および主観的矯正治療必要性のベースラインデータとなるものである。
量子スピン系の多重極限環境下における新奇な基底状態と素励起

スピンダイマー系の混晶Tl_<1-x>K_xCuCl_3において,磁場中比熱測定と電子スピン共鳴(ESR)によって,3重項励起トリプロンの局在による新しいボースグラス相の存在とボースグラス-ボース凝縮転移に特徴的な臨界現象を観測した.外部磁場を加えると量子sine-Gordon模型で記述される1次元反強磁性体KCuGaF_6の素励起をESRで観測し,それが量子sine-Gordon場理論で定量的に理解できる事を示した.スピンの大きさが1/2の籠目格子反強磁性体Rb_2Cu_3SnF_<12>とCs_2Cu_3SnF_<12>を開拓した.また,基底状態が非磁性のRb_2Cu_3SnF_<12>ついて中性子非弾性散乱を行いシングレットが風車のように配置した構造を明らかにした.我々が開拓したスピンギャップ磁性体TlCuCl_3とKCuCl_3の混晶Tl_<1-x>K_xCuCl_3の純良単結晶を育成した。この混晶系では,磁気励起マグノンが局所ポテンシャルの不規則性によって局在し,ボースグラス(BG)相という新しい基底状態になることが理論的に予想される。我々は磁化測定と電子スピン共鳴(ESR)を行い,低磁場領域でマグノンが局在すること,及び励起ギャップが存在しないことを確かめ,低磁場領域の基底状態がBG相と矛盾しないことを示した。磁場を更に増加すると磁場誘起反強磁性相転移が起こる。この秩序相はマグノンのボース凝縮(BEC)として記述される。我々は磁場中比熱測定で,磁場と相転移温度の関係を0.36K迄の低温で詳細に調べた。磁場-温度相図上の相境界は低温で冪乗則T(H)∝(H-H_c)^<1/φ>で表されるが,その冪φは不規則性のない純粋な系ではφ=3/2であるが,2K以下でφ<1になること,温度範囲を狭めるとφは更に小さくなることを見出した。これはFisher達の理論で予言されているBG-超流動転移の臨界現象に一致する。この成果は現在投稿準備中である。我々が発掘したS=1/2の1次元反強磁性体KCuGaF_6は, gテンソルの交替と交替するジャロシンスキー・守谷相互作用のために,外部磁場を加えると,外部磁場に垂直な交替磁場が発生する。そのような系は量子sine-Gordon模型で記述できる。今年度はKCuGaF_6のESR測定を^3He温度で,様々な磁場方向について行い,いずれの磁場方向についても量子sine-Gordon模型が予言するsoliton励起,3次迄のbreather励起,及びbreather間の遷移を全て観測することに成功した。また, breatherを同時に2つ励起する遷移の観測した。そしてこれらの素励起が定量的に量子sine-Gordon場理論で矛盾なく説明できることを示した。この成果はPhys. Rev. B誌に投稿し,掲載可となっている。我々は新たにS=1/2籠目格子反強磁性体Cs_2Cu_3SnF_<12>とRb_2Cu_3SnF_<12>を合成し,その磁性を磁化測定で詳細に調べた。そしてにRb_2Cu_3SnF_<12>の基底状態が,理論が予言するスピンギャップをもつスピン1重項状態になることを実験的に初めて示した。この成果はJ. Phys. Soc. Jpn.に発表した。また,4種類のS=1/2籠目格子反強磁性体A_2Cu_3MF_<12>の単結晶磁化率を詳細に調べ,これを厳密対角化(12 siteと24 site)の結果を用いて解析した。A=Rb以外の物質は低温で構造相転移を起こすが,構造相転移以上の温度では正規の籠目格子をもつ。我々は正規の籠目格子をもつ相の磁化率がS=1/2籠目格子反強磁性体についての理論計算と極めて良く一致することを確認した。これはS=1/2籠目格子反強磁性体についての初めての実験結果である。スピンダイマー系の混晶Tl_<1-x>K_xCuCl_3において,磁場中比熱測定と電子スピン共鳴(ESR)によって,3重項励起トリプロンの局在による新しいボースグラス相の存在とボースグラス-ボース凝縮転移に特徴的な臨界現象を観測した.外部磁場を加えると量子sine-Gordon模型で記述される1次元反強磁性体KCuGaF_6の素励起をESRで観測し,それが量子sine-Gordon場理論で定量的に理解できる事を示した.スピンの大きさが1/2の籠目格子反強磁性体Rb_2Cu_3SnF_<12>とCs_2Cu_3SnF_<12>を開拓した.また,基底状態が非磁性のRb_2Cu_3SnF_<12>

ついて中性子非弾性散乱を行いシングレットが風車のように配置した構造を明らかにした.KCuGaF_6は我々が発掘したS=1/2の1次元反強磁性体で,外部磁場を加えると,gテンソルの交替と交替するDzyaloshinsky-Moriya相互作用のために,外部磁場に垂直な交替磁場が発生する。そのような系は量子sine-Gordon模型で記述できる。今年度は量子sine-Gordon模型が予言するsoliton励起,breather励起の熱力学特性への効果を検証する目的で,KCuGaF_6の磁場中比熱測定を^3He冷凍機を用いて0.35Kまで温度範囲で行った。そして,有限の磁場誘起ギャップの存在を確認した。また,SU(2)対称性を仮定した量子sine-Gordon場理論による比熱の計算結果を実験結果と比べ,実験結果が見事に再現できる事を示した。更に,この解析からsoliton励起のエネルギーが,量子sine-Gordon場理論が予言する磁場の2/3乗に比例する事を確認した。これらの結果から,KCuGaF_6の熱力学特性が量子sine-Gordon場理論で矛盾なく美しく記述できる事を示した。Cs_2Cu_3SnF_<12>とRb_2Cu_3SnF_<12>は我々が初めて合成したS=1/2籠目格子反強磁性体であり,また現在迄知られているS=1/2籠目格子反強磁性体の中で,唯一大型純良単結晶が得られる物質である。昨年度には磁気測定によって,交換相互作用の大きさと評価した。本年度はまず12gの大型単結晶育成を試み,成功した。次に基底状態がシングレット状態のRb_2Cu_3SnF_<12>について中性子非弾性散乱実験を行い,明瞭な磁気励起を観測した。これはS=1/2籠目格子反強磁性体の磁気励起を観測した最初の実験例である。本実験によって,基底状態のスピン状態(風車状のValence-bond-solid)が検証でき,相互作用が強くても磁気励起の分散が大きくない事,反対称相互作用であるDzyaloshinsky-Moriya相互作用の効果などが明らかになった。S=1/2籠目格子反強磁性体の基底状態と励起状態は強い幾何学的フラストレーションと量子揺らぎの為に,従来の磁性体には見られない大変エキゾチックなものである事が理論的に予言されているが,統一的な見解は依然として無い。実験的には純良な単結晶が得られる物質が無く,研究は遅々として進んではいなかった。本研究成果はその突破口を与える成果と云えよう。本成果はNature Physicsに投稿し,閲読者から大変positiveな意見を頂いている。出版は近いと思われる。Cs_2Cu_3SnF_<12>とRb_2Cu_3SnF_<12>は我々が初めて合成したS=1/2籠目格子反強磁性体である。昨年度は基底状態がシングレット状態のRb_2Cu_3SnF_<12>について中性子非弾性散乱実験を行い,基底状態のスピン状態(風車状のValence-bond-solid)を検証した。また,相互作用が強くても磁気励起の分散が大きくない事,反対称相互作用であるDzyaloshinsky-Moriya相互作用の効果などを明らかにした。今年度は,この成果を論文にまとめ,Nature Physics誌に発表し,プレスリリースを発表した。また,基底状態が秩序状態のCs_2Cu_3SnF_<12>について中性子非弾性散乱実験を行い,磁気励起の分散関係を測定した。
運動性高尿酸現象の発現機序の解明

本研究の目的は、運動性高尿酸現象の機序を動物モデルを用いて解明することである。本研究では、雄ラットにallopurinolを運動2時間前に投与し、トレッドミルを用いてexhaustive runninngを負荷した。速筋(足底筋)、遅筋(ヒラメ筋)、賢臓および血漿中のプリン代謝物質の分析はHPLC法により行った。その結果は以下の通りである。1.血漿hypoxanthineおよびはxanthineは、運動後著しい上昇を示し、xanthineは3時間後においても有意な高値を示した。2.足低筋中のATPは、5分後に底下したが、有意ではなかった。Inosineおよびhypoxanthineは5分後に最高値を示し、その後低下したが、inosineは1時間後におていも高値傾向を、hypoxanthineは2時間後においても有意な高値を示した。3.ヒラメ筋中のATPは、運動終了直後に有意に低下した。Inosineおよびhypoxanthineは、運動終了直後に最高値を示し、その後低下したが、hypoxanthineは、1時間後においても有意な高値を示した。これらのデ-タは、骨格筋中で、持続的なinosineからhypoxanthineの生成とこれに伴う持続的な血中へのhypoxanthine放出が行われていることを示唆する。従って、運動性高尿酸現象の原因は、hypoxanthineの持続的な生成と放出にあると考えられる。また、本研究の結果、遅筋におけるアデニンヌクレオチド分解も運動性高尿酸現象に関与していることが示唆された。運動性高尿酸現象の発現機序を解明することを目的として、雄ラットに尿酸生成阻害剤を投与した状態で運動負荷し、足底筋及び血漿中のプリン代謝を検討した。その結果、血漿尿酸値は尿酸生成阻害剤により抑制され、ヒポキサンチン値が著しく上昇し回復が遅延した。また、血漿キサンチン値も同様に回復が遅延した。一方、足底筋のATP値は、運動終了5分後に低下し、IMP値は増加傾向を示した。足底筋のイノシン値は、1時間後まで高値を示し、足底筋のヒポキサンチン値は2時間後まで高値のままであった。以上の結果より、運動後の血漿ヒポキサンチン値の回復の遅延は、速筋中でのアデニンヌクレオチドの分解高進により生成されたイノシンが運動後になってから、徐々に代謝され、血中へのヒポキサンチン放出が持続的に起きているためと考えられる。短時間の激運動後に、血清尿酸値が遅延して上昇し、高尿酸現象が持続する機序は、上記のごとく筋中のイノシンプールが続き、それが運動終了後になってから、徐々に代謝され、尿酸という最終産物となるためと考えられる。示唆これらについては、今後2年間にさらに検討を重ねる所存である。運動性高尿酸現象の発現機序を解明することを目的として、雄ラットに尿酸生成抑制剤であるallopurinolを投与した状態でexhaustive runningを負荷し、遅筋(ヒラメ筋)および血漿中のプリン代謝動態を運動5時間後まで検討した。その結果は、以下の通りである。1.血漿中のhypoxanthineは運動終了直後に最高値を示し、その後低下したが、1時間後においても有意な高値を示した。Xanthineは、1時間後に最高値を示し、その後低下したが、5時間後においても有意な高値を示した。2.遅筋(ヒラメ筋)中のATPは、運動終了直後に有意な低値を示した。IMPは、変化しなかった。Inosineは、運動終了直後に有意な高値を示し、その後低下した。Hypoxanthineは、運動終了直後に最高値を示し、その後低下したが、1時間後においても有意な高値を示した。

今まで、ヒトにおいて激運動後の血清尿酸値の回復が遅延するのは、主に速筋からの持続的なhypoxanthineの放出に伴い、肝での尿酸生成が長時間にわたり亢進するためと考えられてきた。しかし、ラットを用いた本研究において、激運動時のアデニンヌクレオチド分解の亢進は遅筋でも起こり、運動終了後のhypoxanthineの増加が観察され、その回復は遅延した。これらの結果は、激運動時の尿酸生成には、遅筋のアデニンヌクレオチド分解の亢進も関与していることを示唆するものである。短時間の激運動後、血清尿酸値が遅延して上昇し、高尿酸現象が持続する機序は、尿酸前駆物質であるhypoxanthineが運動後にも持続的に筋から放出され、肝および腎などで尿酸へと代謝されるためと考えられる。これらのことについては、引き続き検討を加える必要がある。腎臓の運動性高尿酸現象への関与の可能性について検討を行うため、雄ラットに尿酸生成抑制剤であるallopurinolを投与した状態でexhaustive runningを負荷し、腎臓および血漿中のプリン代謝物質を運動後5時間まで追跡した。その結果は以下の通りである。1.血漿中のhypoxanthineは運動終了直後に最高値を示し、その後徐々に低下した。Xanthineは運動30分後に最高値を示し、その後低下したが、運動3時間後においてもなお有意な高値を示した。2.腎組織中のtotal adenine nuecleotides(ATP+ADP+AMP)は、運動5分後に有意な低値を示し、その後徐々に回復傾向を示したが、運動5時間後においてもなお有意な低値を示した。Hypoxanthineは、運動30分後に最高値を示し、その後低下したが、運動5時間後においても有意な高値を示した。Xanthineは、運動1時間から3時間にかけて著しい上昇を示し、その後急速に低下した。本研究でのプリン最終代謝産作であるxanthineは、血漿および腎組織中で運動後著しく上昇した。しかし、両者の代謝動態は一致しておらず、腎組織中のプリン分解物質が、血漿中のhypoxanthine、xanthine濃度の上昇に寄与したとしても、その量は僅かであることが示唆された。従って、腎臓の運動性高尿酸現象への関与の可能性は低いと考えられる。また、激運動後、腎組織中のアデニンヌクレオチドの回復が長時間にわたり遅延することが示され、運動に伴うプリン代謝の活性化が示唆された。しかし、この遅延現象が、何に起因しているかは明かでなく、今後さらに検討を行う必要がある。
炭素質コンドライトの最初期母天体プロセスの解明

炭素質コンドライト(C隕石)は,原始太陽系星雲の粒子が直接集積して形成されたと広く考えられている。しかし代表者らは,電子顕微鏡を用いて,幾つかのC隕石からそのようなプロセスでは説明できない岩石鉱物学的事実を見出した。特にあるC隕石の岩相を詳しく調べた結果,この隕石はその母天体内で前駆岩が細かく破砕され,その結果生成した岩片と微粒子が流動状態で運搬,混合され,集積することによって形成されたというモデルを提出した。もしこのモデルが一般的に成り立つとすると,今後C隕石の成因を根本的に見直す必要があるかもしれない。コンドリュール・リムの形成過程:コンドライト隕石のコンドリュールの多くは細粒のリムに囲まれている。リムは,原始星雲においてコンドリュールの表面に塵が付着して形成されたという説と,隕石母天体内のプロセスで形成されたという説の間で長い間論争が続いてきた。我々はこの問題を明らかにする目的で,電子顕微鏡を用いて様々な隕石の詳細な研究を行いつつある。モコイアCV3隕石のオリビンに富むリムを詳細に調べた結果,リムはコンドリュールを交代変成して形成されていることを明らかにした。コンドリュールとリムは,水質変成だけでなく熱変成の痕跡も示す。これらの結果は,リムは隕石母天体中で変成作用を受けて形成されたことを示しており,コンドリュールとそれを囲むリムは,角礫岩化によって形成されたクラスト(岩片)であるという我々が最近提出したモデル(Tomeoka and Ohnishi, 2010; GCA)と整合的である。隕石マトリックス中の微細ネフェリン粒子の形成:ニンチャン隕石のマトリックスは特にNa,K,Alに異常に富むことが知られているが,それらの元素がどのような物質に含まれているかは不明であった。我々は,ニンチャン隕石マトリックスを透過型電子顕微鏡および放射光X線回折を用いて調べた結果,それらの元素の大部分はネフェリンとソーダライトとして存在することがわかった。一方,マトリックス以外のコンドリュールやCAIのNa,K,Al含有量は非常に低い。今回の研究結果は,マトリックスのネフェリンとソーダライトは,元はコンドリュール,CAIを交代して生成したものであり,それらはその後,細かい粒子に崩壊し,マトリックス中に分散して行ったことを示唆している。我々は,そのような崩壊・分散のプロセスは現在の隕石の設定で起こったのではなく,隕石が最終的に岩石化する以前に起こったというモデルを提出した。炭素質コンドライトは,主にコンドリュールと難揮発性包有物,そしてそれらの間を埋める細粒のマトリックスからなる。この組織は,基本的には原始太陽系星雲物質が直接集積して形成されたと,過去半世紀以上にわたって考えられてきた。我々は電子顕微鏡を用いて,モコイア隕石の直径400 μm以上の全てのコンドリュールと包有物,そしてそれらを囲むリム(以下コンドリュール/リムと総称)を詳しく調べた(Tomeoka and Ohnishi, 2010, 2014, GCA)。その結果,コンドリュール/リムは様々な程度の水質変成,熱変成を受けていることがわかった。我々の観察結果は,これらの変成は隕石母天体内で起こったことを示している。一方,驚くべきことに,コンドリュール/リムの間を埋めるマトリックスは,それらの変成が及んだ痕跡を示さない。これらの結果は,コンドリュール/リムの変成が現在の隕石の設定で起こったのではないことを意味している。以上の結果にもとづいて,我々は,コンドリュール/リムは,実は隕石母天体内のホスト隕石があった場所とは異なる領域からやってきた破片(クラスト)だというモデルを提出した。この結果と解釈は,モコイア隕石全体の岩相形成に関して次のような重要な問題を提起している。それは,この隕石の岩相形成が原始太陽系星雲物質の直接集積でも,隕石母天体上の衝突による角礫岩化作用でも説明できないということである。我々は,モコイア隕石の岩相は,母天体内の異なる領域で破砕作用により分離したコンドリュール/リムとマトリックス粒子が,流動状態で運搬され,混合し,集積し,岩石化することによって形成されたというモデルを提出した(Tomeoka and Ohnishi, 2015, GCA)。おそらくこのプロセスは,母天体内の複数の異なる領域で,循環的に何度も繰り返されたのではないかと思われる。本研究の目的は,コンドライト隕石の詳細な観察・分析に基づいて,従来のコンドライト岩相の原始星雲集積モデルが正しいかどうかを徹底的に検証し,コンドライト岩相の真の形成過程を明らかにすることである。「研究実績の概要」に記したモデルは,代表者らのコンドライト隕石に関するこれまでの一連の研究の集大成と位置づけられるものであり,従来の「原始星雲集積説」に根本的な再検討を迫るものである。このモデルは,学術誌Geochimica et Cosmochimica Actaに論文として発表し,また国際隕石学会,鉱物科学会,惑星科学会において口頭発表した。さらに,本研究に関連する研究成果を,国際隕石学会(2件),地球惑星科学連合大会(4件)において発表した。本研究の目的の重要な部分がこれによって達成されたと言える。1.2014年度に我々は,ニンチアン隕石のマトリックスにネフェリン/ソーダライト(Nph/Sdl)粒子が高密度で含まれていることを明らかにした(Matsumoto et al., 2014)。

本年度は,ニンチアン隕石のコンドリュールの電子顕微鏡観察によって,Nph/Sdlがコンドリュールメソスタシスの変成によって生成したこと,さらにそれらNph/Sdlがマトリックス中に広く分布しているものと鉱物学的にほとんど同一であることを明らかにした(Matsumoto et al., 2017)。これらの結果は,ニンチャン隕石マトリックスのNph/Sdlは元々コンドリュールメソスタシスの変成によって生成したものであり,その後,隕石母天体内のプロセスでマトリックスに分散したことを示唆している。そのプロセスは,Tomeoka and Ohnishi (2015)が提出した隕石母天体内における構成物の流動化モデルで矛盾なく説明できることが明らかになった。2.ネフェリンが隕石母天体内における水熱変成,それに続く熱変成よって生成し得るかを検証する目的で,隕石中のネフェリンの前駆物質であるゲーレナイトと斜長石の水熱・加熱実験,そして変成の反応速度論的解析を行った。その結果,ネフェリンは隕石母天体内における以下の2段階の変成を経て生成した可能性が高いことが明らかになった(Ichimura et al., 2017)。(1)低温下(<300°C)における,ゲーレナイトと斜長石の水熱変成によるNaゼオライトの生成,(2)高温下(300-700°C)における長時間の加熱によるNaゼオライトのネフェリンへの相転移。本研究で得られた定量的データは,今後コンドライトの水熱変成,熱変成の解明に重要な制約を与えることが予想される。昨年度,CV隕石の一つが,母天体内の破砕作用により分離したコンドリュール/リムとマトリックス粒子が流動状態で運搬され,混合・集積することによって形成されたというモデル(母天体内流動化モデル)を提出した(Tomeoka and Ohnishi, 2015)。我々の次なる目標は,このモデルが他の多くの隕石においても成り立つかどうかを検証し,コンドライトに普遍的に成り立つかどうかを明らかにすることである。本年度は,「研究実績の概要」の1.に記したように,ニンチャン隕石のコンドリュールおよびマトリックスのNph/Sdlの産状(Matsumoto et al., 2014)が,上述の母天体内流動化モデルで説明できることを明らかにした。この成果はGeochimica et Cosmochimica Actaに論文として発表した(Matsumoto et al., 2017)。さらに「研究実績の概要」の2.に記したように,ネフェリンの生成に関する実験的研究で大きな進展が見られた。「ネフェリンが強い加熱を受けていない炭素質コンドライト母天体内で本当に生成するのか」は,隕石学における過去40年に及ぶ大問題であった。我々は,水熱・加熱実験,反応速度論的解析にもとづいて,炭素質コンドライト母天体内で想定される温度・圧力条件における水熱変成,熱変成によってネフェリンが十分生成し得ることを明らかにした。この成果はGeochimica et Cosmochimica Actaに論文として発表した(Ichimura et al., 2017)。上記の成果に加え,本研究に関連する他の研究成果について地球惑星科学連合大会,鉱物科学会で発表を行った。COタイプの炭素質コンドライト(C隕石)は角礫岩化をほとんど受けておらず,その母天体は物質的攪乱のない,静的な天体と考えられてきた。
コンディショナルターゲッティングを用いた脳高次機能の分子解析

遺伝子ノックアウト法は神経系の機能解析に非常に有用な方法であるが、従来のノックアウト法には、いくつかの問題があった。すなわち、1)分子欠損による発生停止・致死、2)分子欠損に由来する形態形成異常(神経ネットワーク等の形成異常)、3)他分子による機能代償などにより、成体でのその分子が持つ正しい機能が解析できなかった。さらに、一般的なノックアウトマウスの作成には129系統マウス由来ES細胞が用いられてきたが、このマウスは脳に奇形があり、脳機能解析には全く向かない。本研究の目的は、これらの問題を解決する方法を開発し、実際にシナプス可塑性に関与する分子の機能を解析することである。我々はC57BL/6系マウス由来のES細胞株を樹立し、この細胞を用いて高効率に生殖系列遺伝するキメラ作成法を実用化することに成功した。この成果は特許申請をおこなった。また、Cre/loxP組換え系を用いてNMDA受容体GluRε2サブユニットおよび細胞接着分子βカテニンのコンディショナルターゲッティングマウスの作成をおこなった。NMDA型グルタミン酸受容体GluRε2サブユニットを海馬CA3領域で欠損したマウスの海馬CA3錐体細胞でのNMDA受容体を介する電流応答を解析した結果、歯状回からの苔状線維、対側のCA3錐体細胞、同側の錐体細胞からそれぞれのシナプスでNMDA受容体を介する電流応答が消失していた。これは、この領域でのNMDA型受容体を介するシナプス伝達にはGluRε2サブユニットが必須であり、GluRε1サブユニットでは代償できない事を示唆する。一方、細胞接着分子βカテニンを海馬CA3領域で欠損したマウスは、正常に成長し交配も可能であったが、文脈依存学習の亢進など行動学的な異常が認められた。今後これら表現型とシナプス伝達効率との関係検証を進める必要がある。本研究の目的は、シナプス形成、維持、精緻化などに関与が示唆されてきたシナプス機能分子群がシナプス可塑性発現と、記憶・学習を始めとした脳高次機能に果たす役割を明らかにすることである。上記の目的を達成するために、我々が開発を進めてきたCre-loxP組換え系を用いたコンディショナルノックアウトマウスのシステムを用いて研究をおこなった。まず、単純なノックアウトでは致死であり、シナプス結合の精緻化に関与することが示唆されているNMDA型グルタミン酸受容体ε2サブユットに着目し、この遺伝子にloxP配列を組み込んだ標的マウスε2loxPを樹立した。一方、記憶の形成や学習に関与すると考えられる海馬で部位特異的にCre組換え酵素による遺伝子組換えを起こすために、海馬CA3錐体細胞に優位に発現するカイニン酸受容体γ1サブユニット遺伝子に着目し、このプロモーター制御下にCreを発現するγ1CreNマウスをC57BL/6のES細胞より作成した。このマウスの遺伝子組換え能を調べるために、Cre活性によりlacZが発現するCAG-CAT-Z11トランスジェニックマウスと交配し、Cre発現部位、組換え効率を同定した。その結果、海馬CA3錐体細胞で効率よく組換えが誘導されることが明らかになった。そこで、このγ1CreNマウスとε2loxPマウスを交配させ、loxP配列遺伝子をホモに持ちCre遺伝子をヘテロに持つ固体を選別した。このマウスのε2サブユニットの発現を免疫組織科学的に調べた結果、海馬CA3領域で選択的にε2サブユニットが欠損していることが明らかになった。

現在このマウスとの表現型を形態学的、電気生理学的および行動解析学的手法により解析を進めており、シナプス機能タンパクと脳高次機能の関連を明らかにしていく。本研究の目的は、シナプス可塑性発現に関わる分子が、脳高次機能にどのように関与するかを個体レベルで解明することである。我々はこれまでの研究から、シナプス形成の分子機構がシナプス可塑性の成立に必要であり、記憶・学習などの脳高次機能に利用されるという作業仮説を立てた。本研究では、この仮説に基づき、シナプス形成、維持、精緻化などに関与が示唆されてきた2つの分子、NMDA型グルタミン酸受容体ε2サブユニットと接着分子カドヘリンの裏打ちタンパクであるβカテニンに着目した。βカテニンは、一般的なノックアウトでは胎生14日で発生が停止するために成体での機能が不明である。また、NMDA型グルタミン酸受容体ε2サブユニットも単純な欠損では致死であり成体での解析は不可能である。そこで、これらの分子をコンディショナルにノックアウトするために、それぞれの遺伝子にloxP配列を挿入した標的マウスを作成した。また、海馬CA3錐体細胞にCreリコンビネースを優位に発現するマウスγ1CreN+を作成した。これらのマウスを交配させ、loxPをホモに持ちCre遺伝子を持つ個体を選択した。これらのマウスでは、海馬CA3領域でε2サブユニットとβカテニンそれぞれが欠損していることを免疫組織学的に検証した。本研究で作成した2種類のコンディショナルノックアウトマウスは、正常に産まれ成長するために、成体においてそれぞれの分子が果たす機能を解析することが可能である。これらマウスを形態学、行動学、電気生理学等の手法を用いて解析することで、発達時期のシナプス形成と保持に関与する分子が成体におけるシナプス可塑性や高次脳機能へ果たす役割を検証することが可能になった。いずれの分子も単純なノックアウトでは致死であり、成体での機能解析はおこなえなかった。そこでCre/loxP組換えを利用したコンディショナルターゲッティングにより、この2種類の遺伝子を海馬CA3錐体細胞で特異性高くノックアウトできるマウスを作成した。それぞれのマウスは免疫組織学的に分子欠損を検証した。βカテニン海馬CA3錐体細胞欠損マウスは、正常に産まれ成長し交配も可能であった。このマウスを行動学的に解析した結果、文脈依存学習成績が野生型のものより優れていることが明らかになった。この機序は、今後電気生理学的な解析と電顕レベルでの形態解析により検証する必要がある。一方、NMDA型グルタミン酸受容体ε
DNAメチル化の外因性撹乱に対する修復分子機構の解明

本研究は、「DNAメチル化の外因性撹乱に対する修復分子機構を明らかにすること」、具体的には、DNAメチル化の程度が高く神経細胞にしか分化しないことが知られているマウス妊娠中期(妊娠1012日目)胎児神経幹細胞の初代培養系を用い、5-Azacytidine(AzaC)によってDNA脱メチル化を促進した際の細胞反応がDNAメチル化状態安定化といかに関わっているかを明らかにすること、を目的とした。マウス個体を用いた検討により、妊娠10日目ではAzaCの投与量に依存して胎児神経幹細胞がグリア細胞分化能を獲得することが分かったが、その際、より低い投与量でインターフェロン応答遺伝子群の発現上昇が認められた。一方で、神経幹細胞の成熟が進みグリア細胞分化能をすでに獲得している妊娠14日目では発現上昇は見られなかった。そこで、「インターフェロン応答遺伝子群がDNAメチル化状態安定化に関わっている」という仮説を立て、RNAi法によってそれらの発現上昇を抑制し調べることとした。まず、胎児神経幹細胞初代培養系にRNAi法を適用するために、グリア細胞分化シグナルの受容体であるgp130の発現抑制を例に調べ、適用可能な条件を見出した。次に、妊娠11日目と妊娠14日目の胎児神経幹細胞の反応を比較するために、神経幹細胞を純化した初代培養系においてAzaC処理したところ、個体レベルでの検討と同様、インターフェロン応答遺伝子群、特にStatl,Irf7の発現上昇が妊娠11日目の神経幹細胞でのみ確認された。RNAi法による検討の結論を得ることが先決であるが、純化した神経幹細胞を用いて得られたこの結果は、インターフェロン応答が、化学物質によるDNA脱メチル化促進という外因性撹乱に対してDNAメチル化程度の高い神経幹細胞のみが起こす反応であることを示唆するものであり注目される。