hpprc/llmjp-kaken huggingface dataset:
腫瘍組織におけるがん遺伝子の構造変化と発現異常

本年度において、我々はプロトオンコジンの構造的特徴の解明とそれらの腫瘍における活性化機構、新しいプロトオンコジンの発見、さらに単細胞真核生物におけるプロトオンコジンの役割、に重点を置いて研究した。1.ヒト腫瘍におけるがん遺伝子の活性化種々のプローブによる検索から、ヒト脳腫瘍におけるEGF受容体遺伝子(c-erb B)の部分的欠失変異による活性化の例を見出した。すなわち、多形膠芽腫の複数例において、c-erbB遺伝子はEGF結合ドメイン内部に短い欠失を生じた上で増幅していることが明らかにされた。この変異c-erbB遺伝子はEGFなしにテロシンキナーゼ活性を構成的に発現する異常なEGF受容体を合成する。これはプロトオンコジンの質的・量的な二重の活性化という点でv-erbBの例とよく一致する。2.チロシンキナーゼ型遺伝子の構造解析ヒトおよびトリのc-ros-l遺伝子の単離と構造解析をおこない、それが受容体型チロシンキナーゼであること、および細胞外ドメインの除去と活性化との密接な関係を明らかにした。さらに、まだ報告されていない新しいチロシンキナーゼ(c-ros-2)を見出し、ヒト染色体13番に位置付けた。この遺伝子のCDNAクローニングと予備的解析から、c-ros-2もまた細胞外ドメインとトランスメンブランドメインをもつ受容体型であることが明らかとなった。3.分裂酵母のras関連遺伝子の解析分裂酵母のras【1^-】株と同様の表現型を示す変異株を検索し、ral1,ral2,ral3遺伝子を同定した。相補性試験から、ral2はras1の上流に位置することが示唆された。
高木の水分生理学的適応様式の解明：貯水・通水組織の機能と役割

本研究は、高木や高齢木の特徴ある樹種グループを対象に、高所への新規給水システムの実態把握や枝葉の貯水・通水機能の基盤となる組織構造とその役割の発見を通して、森林生態系を構築する樹木の水分生理学的適応様式を解明することを目標としている。本年度は、昨年度に引き続き半島マレーシアパソ森林保護区内で隣接して生育する樹高40 mほどのDipterocarpus sablamellatus(DIPTSU)および樹高35 mほどのPtychopyxis caput-medusae(PTYCCA)について、水分生理特性や解剖特性等を測定した。また、幹下部および上部にデンドロメータを設置して、幹直径の放射方向の日変化の観測を始めた。さらに、タイムラプスカメラを樹冠に設置し、展葉・落葉のフェノロジー観測を始めた。また、特徴ある樹種グループの対象として日本の森林限界域に生育する樹木の水分生理学的適応様式を明らかにするために、長野県の標高2500 m地点に生育する落葉広葉樹(ナナカマド、ダケカンバ)および常緑針葉樹(オオシラビソ、ハイマツ)4樹種について、夏季の水利用特性を評価した。その結果、各樹種ごとの光合成特性や水分生理特性が明らかとなった。なかでも森林限界以上の標高でも生育できるハイマツは、失水に強い葉を持ち、また高い通水コンダクタンスや水ポテンシャルによる駆動力から蒸散が維持されていた。各種の水利用特性は、山岳域における高ストレス環境下でも生育できる適応様式の一つと考えられた。また、高木種ヒノキを対象に、滋賀県の桐生試験地に生育する60年生および100年生のヒノキ個体の幹の下部と梢端付近に、樹液流センサーおよびサイクロメーターを設置し、幹の貯留水に着目した通水特性の評価をおこなった。その結果、両樹齢ともに、日中の幹貯留水の利用が示唆された。樹齢間比較を行うべく、継続して観測を続けている。今年度は当初の計画通りの調査に並行して、発展的なテーマにも意欲的に取り組むことができた。また、学会での口頭およびポスター発表の他、学術誌への投稿、国際ワークショップの開催、講演会やセミナーでの発表などの活動を通して、研究成果を公表できた。これまでに得られてきた結果を踏まえて、計画に沿った継続的な調査を遂行していくとともに、発展的な課題についても意欲的に取り組んでいく。継続観測している調査の整理、これまでの結果をまとめる作業を進める。本年度は、半島マレーシアパソ森林保護区内で隣接して生育する樹高40 mほどのDipterocarpus sablamellatus(DIPTSU)および樹高35 mほどのPtychopyxis caput-medusae(PTYCCA)について、水分生理特性や解剖特性等を測定した。その結果、DIPTSUでは貯水性が高く、PTYCCAでは浸透調節能が高く、両種で高所での水分生理特性は異なっていた。一方で、樹液流速の連続測定から予測される幹の木部貯留水の寄与は両樹種ともにみられなかった。また、DIPTSUとPTYCCAでは葉柄の組織構造に顕著な違いがみられた。また、本年度は、高木種ヒノキの樹体内貯留水量とその蒸散への寄与についての実験をおこなった。滋賀県の桐生試験地に生育する樹高7 mほどのヒノキについて、単木のpressure-volume曲線を作成するとともに樹皮の伸縮量や葉のpressure-volume曲線を求めて器官別の樹体内貯留水の日変動について算出し、蒸散量の日変動とあわせて評価した。その結果、樹体内貯留水の日積算蒸散量に対する寄与率が評価され、日スケールの単木の水利用においては特に葉の貯水が重要であることが示唆された。さらに、特徴ある樹種グループの対象として日本の森林限界域に生育する樹木の水分生理学的適応様式を明らかにするために、長野県の標高2500 m地点に生育する4樹種の調査をおこない予備的な結果が得られた。また、学会および国際ワークショップでの口頭およびポスター発表の他、学術誌への投稿、一般向けの書籍の共同執筆において、研究成果を公表することが出来た。また、特徴ある樹種グループの対象として日本の森林限界域に生育する樹木の水分生理学的適応様式を明らかにするために、長野県の標高2500 m地点に生育する落葉広葉樹(ナナカマド、ダケカンバ)および常緑針葉樹(オオシラビソ、ハイマツ)

4樹種について、夏季の水利用特性を評価した。その結果、各樹種ごとの光合成特性や水分生理特性が明らかとなった。なかでも森林限界以上の標高でも生育できるハイマツは、失水に強い葉を持ち、また高い通水コンダクタンスや水ポテンシャルによる駆動力から蒸散が維持されていた。各種の水利用特性は、山岳域における高ストレス環境下でも生育できる適応様式の一つと考えられた。また、高木種ヒノキを対象に、滋賀県の桐生試験地に生育する60年生および100年生のヒノキ個体の幹の下部と梢端付近に、樹液流センサーおよびサイクロメーターを設置し、幹の貯留水に着目した通水特性の評価をおこなった。その結果、両樹齢ともに、日中の幹貯留水の利用が示唆された。樹齢間比較を行うべく、継続して観測を続けている。今年度は当初の計画通りの調査に並行して、発展的なテーマにも意欲的に取り組むことができた。また、学会での口頭およびポスター発表の他、学術誌への投稿、国際ワークショップの開催、講演会やセミナーでの発表などの活動を通して、研究成果を公表できた。これまでに得られてきた結果を踏まえて、計画に沿った継続的な調査を遂行していくとともに、発展的な課題についても意欲的に取り組んでいく。継続観測している調査の整理、これまでの結果をまとめる作業を進める。
ケミカルゲノミクスのためのパスウェイ解析法の開発

ポストゲノム時代と呼ばれる今日、ゲノムとタンパク質を中心とした莫大な生物学データが報告されるようになり、これら網羅的データを扱うバイオインフォマティクスが注目されている。しかしながら、今日私たちが目にする網羅的生物学研究はとかく遺伝子・タンパク質を中心に考えられがちであり、生体関連化学物質を網羅的に扱ったバイオインフォマティクス研究は未だ皆無に等しい。実際、エネルギー産生、代謝、生体系構成成分の合成・分解、生体反応系の調節・制御といった様々な生命活動には化学物質が重要な役割を果たしており、化学物質とゲノム・プロテオームとの関わり(ネットワーク)に焦点をしぼった研究の推進が、これからのポストゲノム時代のバイオインフォマティクスの一翼を担い、生命科学のさらなる発展と創薬・医療への深い貢献につながるものと予想される。そこで本研究では、ケミカルゲノミクスで集積される膨大な化合物とタンパク質との相互作用関係を情報科学的アプローチ(機械学習やパターン認識)により解析することにより、分子間相互作用ルールの包括的抽出とそれに基づく新たな分子設計手法の開発を目指してきた。具体的には、我々の独自開発手法である化合物探索計算法(相互作用マシンラーニング法)をKinaseファミリーに適用しその性能評価を行った。その結果、従来手法であるドッキング計算法や類似化合物探索手法とは比べ物にならないほどの驚異的な予測性能を示すことが証明された。近年、"ケミカルゲノミクス"と呼ばれる新しい学問分野の進展に伴い、大量の化合物-タンパク質相互作用情報が蓄積されてきており、この中から有用な情報を抽出する情報科学的手法の開発が重要性を増してきている。そこで、初年度である本年は、タンパク質-化学物質間相互作用の予測手法として、これらケミカルゲノミクス情報から統計的に保存された相互作用パターンの抽出と予測を行う新しい方法を開発し、既存のin silicoスクリーニング法との比較検討を行った。具体的には、化合物-タンパク質相互作用をそれぞれの特徴ベクトルの結合ベクトルで表現し、機械学習アルゴリズムであるサポートベクターマシン(SVM)を用いて相互作用パターンの抽出を行った。また、この研究では、創薬標的として注目されているGタンパク質共役型受容体(GPCR)と化合物の相互作用予測に、今回開発した手法を適用して性能評価を行った。5-fold cross-validationにより評価した結果、化合物構造に基づく従来の方法では約82%、相互作用情報に基づく新規手法では約91%の相互作用を正しく予測した。さらに、化合物ライブラリーに対して、新規手法を用いてヒトβ2アドレナリン受容体(β2AR)に結合するリガンドの探索を行い、in vitro実験等で検証を行ったところ、予測されたリガンドの81%(17/21)が実際に結合することが確認され、さらに、従来法では見つからないような新規骨格を持つβ2ARリガンドの検出に成功した。以上から、ケミカルゲノミクス情報がリガンド予測精度の向上のみならず、新規骨格を持つリガンドの検出にも有用であることが示唆された。
遺伝子工学に有用な二酸化炭素固定遺伝子の探索

紅色非硫黄細菌におけるCO2固定への関与が推定される遺伝子の、実際のCO2固定への影響を明らかにするために、アセチルCoAカルボキシラーゼ(4遺伝子)、プロピオニルCoAカルボキシラーゼ(2遺伝子)、ピルビン酸カルボキシラーゼ(1遺伝子)、ホスホエノールピルビン酸カルボキシラーゼ(1遺伝子)、イソクエン酸脱水素酵素(2遺伝子)、重炭酸イオン輸送体遺伝子(3および4遺伝子)をそれぞれまたは複数発現させたRhodobacter sphaeroides HJ株を計8株構築した。その後、これらの株を20 mMの重炭酸ナトリウムを唯一の炭素源として、H2を存在下で嫌気的かつ光合成的に培養した。その結果8株中6株において、有意な増殖の増加が認められ、最大で約1.4倍増加した。当初予定していたギ酸脱水素酵素遺伝子発現株の構築に手間取り、平成30年度には実施が間に合わなかった。また、当初はCO2とH2の混合ガスを炭素源かつ電子供与体として使用する予定であったが、研究機関の規定により、上記の混合ガスが使用できなくなってしまったため、炭素源を重炭酸ナトリウムに変更した。そのため、培地pHをアルカリ性にすることによってCO2の液層への溶解を促進することを前提とした、宿主へアルカリ耐性を付与する計画を遂行することができなくなってしまった。まずはギ酸脱水素酵素発現株を構築し、CO2固定を評価する。また、前記の様にCO2とH2の混合ガスを使用できなくなってしまったため、重炭酸イオン濃度や気層の体積などの基礎的な培養条件の検討が若干不十分なため、こちらも併せて検討する。その後CO2固定に有用と判断された各遺伝子の組み合わせを検討していく。年度末に論文の投稿を予定しており、論文の校閲費用として若干残しておいたが、校閲費用が想定より低く済んだため、若干残ってしまった。2年目では研究機関を異動することになったため、こまごまとした試薬や備品などを購入する必要が出てくると考えられるため、次年度使用額はこれらの購入費用に充てる。
完全自動化線状加熱システムの開発

任意位置・任意長さの加熱線を対象とした線状加熱問題に対し、FEM熱弾塑性解析を適用する際には、解析自由度数が1000万を超える場合があり、解析は困難を極める。この問題を解決するために、柴原・生島らが開発した理想化陽解法FEMに対しGPGPUを用いた超並列計算を導入した新しい理想化陽解法FEMを提案した。船体を構成する曲面部材のうち、加熱方案の作成が特に難しいとされる船首部・船尾部における曲率が大きい部材に対し提案システムを適用することで、実構造物への適用性について検討した。さらに、AIを導入することにより、より効率的に任意形状を作成できるシステムに仕上げた。具体的には、加熱位置・長さと変形の関係をAIに学習させ、その逆問題をBack Propagationを用いて解くことにより、目的形状を得るための加熱方案をAIに作成させる方法を新たに提案した。すなわち、AIの学習機能により、AIに加熱位置・長さと変形の関係を学習させることができることを明らかにした。さらに、種々のニューラルネットワークを用いることで、加熱位置・加熱長さ・入熱量から変形を瞬時に求めることができるようにし、また、その逆問題である任意形状から加熱位置・加熱長さおよびその入熱量を求めることができるようにした。以上により、例えば、ガストーチを複数本用いた場合や加熱を一方向のみに限定した場合においても任意形状が作成できるなど、熟練技能者以上の加熱方案の作成が可能になった。最後に、本システムの実機適用に向けた取り組みとして、実機5mクラス平板の任意形状作成に対し、AIを導入した提案手法を適用することにより、本手法の適用性について検討した。その結果、基本形状である鞍型、椀型、ねじれ型、さらには、それらの複合形状、およびこれまで造船現場において作成が困難であった大曲率の任意形状に対し、本手法が有効であることが確認された。平成30年度が最終年度であるため、記入しない。加熱条件算出システム、固有ひずみデータベース、および、加熱方案および修正加熱方案作成システムを開発し、これらを統合することで任意形状が作成可能な線状加熱シミュレータを開発した。さらに、目的形状(設計曲面)と本システム適用後の曲面形状(線状加熱後曲面)との不足変形量を測定するための、デジタルカメラを用いた画像相関法による高精度三次元形状検証システムを別途開発した。1加熱方案(離散領域ごとの加熱条件)の作成方法の確立・固有変形データベースの作成:ここでは、本申請研究のコアとなる線状加熱システムの一連の基盤技術群の開発を行った。具体的には、固有変形データベースの作成、線状加熱時の加熱条件の算出、および、実施工時の形状検証を行うモジュールを開発した。2基盤技術の統合による完全自動任意形状作成システムの構築:1で開発された基盤技術を基に、完全自動で任意形状が作成可能な加熱方案および修正加熱方案を作成できるシステムについて検討した。本システムにおいては、上記の基盤技術群を相互に結合およびループさせる方法とした。3ステレオ画像法に基づく画像相関法による三次元形状検証システムの高精度化とプログラム整備:提案システムにおいては、線状加熱後に形成された曲面と目的形状(設計曲面)との間に、差が生じる場合が想定される。その場合、その差を短時間かつ定量的に把握する必要がある。そこで、本項目においては、申請者らが開発したステレオ画像法に基づく変形計測法を基に三次元形状検証システムを構築した。現在までのところ、申請時の内容から外れることなく予定通り順調に研究を進めることが出来ている。まず、1トーチを用いた任意形状完全自動作成シミュレーションについて検討した。本研究で開発された完全自動で任意形状が作成可能な線状加熱シミュレーションシステムを使用し、基礎形状である鞍型、椀型、ねじれ型の各曲面に対し、まずは計算上で、これらの形状が完全自動作成できるかどうか検討した。その際、線状加熱後の形状と目的形状(設計曲面)との差を算出し、それを基に本システムにより修正加熱方案を作成し、再度線状加熱を行うことで、目的形状に近づくシステムを構築した。次に、残留応力および板内に溶接線がある場合について検討した。材料内に大きな残留応力場が存在する場合、それを無視して本システムを使用すると、その後の形状検証システムの結果と解析で得られた形状との間に大きな差が生じることになる。そこで、それぞれが本システムによる加熱条件選定に与える影響について検討することで、修正加熱回数が少なくなるような方策について検討した。さらに、材料内にある溶接線については、理想化陽解法FEM(熱弾塑性解析)を実施すると、その残留応力分布を容易に得ることができるため検討対象とした。さらに、1トーチを用いた任意形状完全自動作成シミュレーションによる提案システムについて、妥当性検証を行った。ここでは、1トーチを用いたシミュレーション結果および実施工間に発生する作成誤差について明らかにした。その上で、その作成誤差を低減するための提案システムの改良を行った。その際、修正加熱方案を自動作成した上で、修正加熱を行い、作成された曲面と目的形状(設計曲面)を比べることにより、作成精度について再評価を行うシステムを構築した。現在までのところ、申請時の内容に加えて、近年の発展が著しいAIを用いた任意形状作成方法についても成果を挙げつつ有るため、当初の計画以上に進展していると考えられる。

この問題を解決するために、柴原・生島らが開発した理想化陽解法FEMに対しGPGPUを用いた超並列計算を導入した新しい理想化陽解法FEMを提案した。船体を構成する曲面部材のうち、加熱方案の作成が特に難しいとされる船首部・船尾部における曲率が大きい部材に対し提案システムを適用することで、実構造物への適用性について検討した。さらに、AIを導入することにより、より効率的に任意形状を作成できるシステムに仕上げた。具体的には、加熱位置・長さと変形の関係をAIに学習させ、その逆問題をBack Propagationを用いて解くことにより、目的形状を得るための加熱方案をAIに作成させる方法を新たに提案した。すなわち、AIの学習機能により、AIに加熱位置・長さと変形の関係を学習させることができることを明らかにした。さらに、種々のニューラルネットワークを用いることで、加熱位置・加熱長さ・入熱量から変形を瞬時に求めることができるようにし、また、その逆問題である任意形状から加熱位置・加熱長さおよびその入熱量を求めることができるようにした。以上により、例えば、ガストーチを複数本用いた場合や加熱を一方向のみに限定した場合においても任意形状が作成できるなど、熟練技能者以上の加熱方案の作成が可能になった。最後に、本システムの実機適用に向けた取り組みとして、実機5mクラス平板の任意形状作成に対し、AIを導入した提案手法を適用することにより、本手法の適用性について検討した。その結果、基本形状である鞍型、椀型、ねじれ型、さらには、それらの複合形状、およびこれまで造船現場において作成が困難であった大曲率の任意形状に対し、本手法が有効であることが確認された。今後は、線状加熱により任意形状を自動的に作成するためのスキームについて検討する。その際に、本申請研究内容に加えて、AI技術などを取り入れることにより、より高度で高性能な解析手法を構築することも視野に入れ、進めていきたい。今後は、申請内容に加え、近年急速に発展しているAI技術によって線状加熱において任意形状を得るための加熱方案を自動的に決定することを目的に,AIと非線形FEMを統合した発展システムの構築についても試みる.具体的には加熱位置と変形の関係をAIに学習させ,目的形状を得るための加熱方案を作成させる.そのため本研究では,AIの学習能力および学習方法について検討し,まずは、AIに熱と変形の関係を学習させることができることを明らかにする.また、AIの種類についても検討する。すなわち、全結合型ニューラルネットワークのみならず、畳み込みニューラルネットワークを用いることで,加熱位置と変形の関係についても検討する予定である。平成30年度が最終年度であるため、記入しない。
Si系希薄磁性半導体中で新規に発見された磁気輸送異常の電子論的アプローチ

Siにf電子系金属、Ceを希薄にドーピングした系で、磁性・超常磁性・スピングラス、巨大磁気抵抗、近藤効果等の現象が確認された。これまでの検討では、高キャリア濃度では強磁性カップリングが安定化し、低キャリア濃度では強相関的物性が安定化している。しかしながら、Ceがアクセプターとして働くためキャリア濃度依存性の詳細な検討には至っておらず、それらの現象がキャリアの運動エネルギーの利得によって生じるものか、またはf軌道を介して生じるものか明らかではない。今年度、Si:Ce MOS構造を作成し、外部電界を用いてSi:Ceと絶縁体界面のキャリアを独立制御することによる磁気秩序の変化を調べた。本年度得られた結果を研究実施計画に沿って報告する。(1)超平坦Si:Ce薄膜上へのSiO_2絶縁膜の作成表面凹凸5nmの超平坦膜上に酸素雰囲気下でのRapid Thermal Annealing法(RTA)及びSputtering法によるSiO_2絶縁膜形成を試みた。RTAを用いた方法では、熱処理に伴うCeの酸化により均質な絶縁膜が形成されなかった。一方Sputtering法を用いて作成した50nmのSiO_2絶縁膜は、リーク電流が1x10^<-9>A/cm^2(15V)と比較的良好であることを確認した。また、C-V測定により外部電界によって半導体一絶縁体界面に蓄積層と反転層の形成を確認し、Si:Ceと絶縁体界面のキャリアを独立制御することができた。上記(1)において作成された試料の異なるゲート電圧におけるHall測定を行った。P型キャリアが蓄積される-10Vのゲート電圧にて異常Hall効果を確認し、外部電界によって誘起されたキャリアによって磁気秩序が制御できることを明らかにした。また、これはSi:Ceの磁気特性にキャリア濃度・タイプが大きな役割を果たしているとも言える。Siにf電子系金属、Ceを希薄にドーピングした系で、磁性・超常磁性・スピングラス、巨大磁気抵抗、近藤効果等の様々な現象が確認された。本研究は、Si:Ceにおいて、代表者によって見出された強磁性、スピングラス、巨大磁気抵抗等の量子現象をキャリア数・バンド構造を制御した試料により電子論的に説明できる現象であるか否かを解明することである。(1)現有成長装置(MBE)によるSi:CeへのB,Nのドーピングの検討B、Nの第三元素ドーピングによりキャリア数・キャリアタイプを独立に変化させたSi:Ce薄膜を作製するために成長プロセスを検討した。Bドーピングセルの昇温時の残留ガスのモニタリングと抑制、また成長時の膜厚計のモニタリングによる成長速度の最適化により、0.5at.%のCeを有する試料において3.0x10^<17>cm^<-3>のキャリア密度を有する試料を作製することが出来た。従来は、Ce濃度に依存せず2.0x10^<16>cm^<-3>程度であったので大きな改善である。また、表面平坦性やキャリアモビリティーは第三元素をドーピングしない従来の試料と同程度有していることが確認された。Nドーピングによる結晶性が高くかつ絶縁性の高い試料は現在のところ得られていない。Ceの高濃度ドーピングによる成長温度の低温化によりNがドナーとしてドーピングされていないことが原因であると考えられる。成長条件の再検討が必要である。

P型キャリアが蓄積される-10Vのゲート電圧にて異常Hall効果を確認し、外部電界によって誘起されたキャリアによって磁気秩序が制御できることを明らかにした。また、これはSi:Ceの磁気特性にキャリア濃度・タイプが大きな役割を果たしているとも言える。
「新興国型国際価値連鎖」の研究：中国企業主導のグローバルバリューチェーンの分析

本研究は、中国企業が主導企業としての役割を担い、他の開発途上国企業を巻き込んで形成されている国際価値連鎖(GVC)を「新興国型GVC」の一例としてとりあげ、そうしたGVCの統御の実態とGVCを通じた知識・情報・技能の伝播の実態を重点的に解明する。そうした分析を通じて、資本移動に重点を置いた既存研究とは異なる、知識伝播という角度から、中国が他の開発途上国に与える影響力を考察する。なお本研究で行う調査は、調査対象となった企業や個人に影響を与えないように、情報の取扱に細心の注意を払って実施する。
東海地方における国府型ナイフ形石器の形態学的研究

1研究目的東海地方の国府型ナイフ形石器と近畿地方の国府型ナイフ形石器の形態差を検討し、東海地方への国府型ナイフ形石器の流入による石器群多様化の原因を解明する。2研究方法(1)静岡・岐阜両県出土の国府型ナイフ形石器と、奈良県出土の国府型ナイフ形石器の器体角度を比較した。また、参考資料として岡山県恩原遺跡、及び三重県出土の国府型ナイフ形石器の器体角度も測定した。(2)静岡・岐阜両県で、在地形態のナイフ形石器と国府型ナイフ形石器の中間形態を示すナイフ形石器を抽出し、中間形態を示す石器が生まれた技術的要因を検討した。(3)静岡・岐阜両県で、国府型ナイフ形石器の流入に伴い、形態が多様化した石器群を整理して理解する方法を検討した。3研究成果(1)東海地方では、国府型と呼べるナイフ形石器は少なく、代わりに在地形態と国府型の中間形態を示すナイフ形石器を多く抽出できた。また、角錐状石器とナイフ形石器の中間形態を示す石器も認められた。(2)国府型ナイフ形石器の流入に伴う石器群多様化の原因は、上記の中間形態を示す石器の出現にあると理解した。(3)中間形態を示す石器は、製作途中で、対立する属性の変換によって発生することを突き止めた。(4)石器群の多様性は、在地形態のナイフ形石器、国府型ナイフ形石器、角錐状石器の三者が、それぞれ中間形態の石器を経由して形態が循環する構造を作っていると考えることで、整理できるとした。
構造変換をする活性中心を持つフェレドキシンのX線結晶構造解析

構造変換をする活性中心を有するフェレドキシンの代表的なものを大別すると、-Cys××Cys××Cys-Cys Pro-のアミノ酸配列を有する典型的な[4Fe4S]活性中心を形成するものと、4つのCysのうちの1つがAspなどで置換されて、これが鉄原子に配位すれば[4Fe-4S]活性中心ができると思われるものがある。前者の代表的なものとして、中等度好熱菌Bacillus thermoproteolyticusのフェレドキシンの結晶構造解析を行った。構造解析はNative結晶中にある鉄原子の異常分散効果を利用して進めた。現在2,3【A!°】分解能での解析が進行中であり、R値(R=ΣlFo-Fcl/ΣlFol)は0.33である。分子構造のうち主鎖の折れたたみのトポロジーは[8Fe-8S]フェレドキシンであるPeptococus aerogenesのものと同一である。[8Fe-8S]フェレドキシンの一方の[4Fe-4S]クラスターは中等度好熱菌のフェレドキシンでは欠落しており、この部分はα-ヘリックスになっている。中等度好熱菌以外の[4Fe-4S]フェレドキシンにおいても、このα-ヘリックスに対応する部分のアミノ酸配列はα-ヘリックスを形成しやすくなっている。一連の[4Fe-4S]フェルドキシンの一次構造比較を行い、これらのフェルドキシンの主鎖の折れたたみ様式を一般化することもできた。後者を代表するものとしてはAzotoboctor Vinelandiiのフェルドキシンがあるが、この結晶構造は様々な観点から疑問視されている。そこでこれと一次構造が似ているMyrobacteriuir SmegmatioのフェレドキシンのX線解析を行っている。この場合もNative結晶の異常分散効果を利用して構造解析を進め、現在のところ結晶中での分子のパッキングを決めることができた段階である。
果実成熟に伴うACC合成酵素遺伝子の発現調節の解析

平成11年度から平成12年度までの2年間にわたり,メロン果実とキュウリ果実の成熟様相の相違について,ACC合成酵素遺伝子の発現調節とエチレンレセプター遺伝子発現の解析を試みた。1)メロンとキュウリのACS遺伝子は,cDNAの塩基配列のみならずゲノムレベルでの構造的特徴や塩基配列においても,それぞれ対応するキュウリのACS遺伝子どうしで非常によく似ていた。シスエレメント解析の結果,CS-ACS1とCMe-ACS1に共通のエレメントが多く存在していた。サザンブロット解析の結果,各ACS遺伝子はシングルコピーとして存在すると考えられた。2)両果実のACS遺伝子のプロモーター活性をβ-グルクロニダーゼ(GUS)をレポーター遺伝子とするGUSトランジェントアッセイで調べたところ,メロン成熟果肉切片でキュウリのACS1遺伝子(CS-ACS1)のプロモーターが十分に活性をもっていた。さらに,メロン・キュウリの未熟果・成熟果肉切片を用いてACS1遺伝子のプロモーター活性を同じ方法で調べた結果,約2kbのプロモーター活性には両遺伝子で大差がなかった。3)両果実におけるエチレンレセプター遺伝子のサザンブロット解析の結果,各レセプター遺伝子はシングルコピーとして存在こと,メロンおよびキュウリの品種間でよく保存されていることが考えられた。ノーザンブロット分析を行ったところ,キュウリ果実でETR・ERS両遺伝子がエチレンに依存した発現パターンを示し,すでに報告されているメロン果実での発現パターンと基本的に類似していた。以上より,メロンとキュウリの成熟様相の相違は,エチレンシグナル伝達系のエチレンレセプター遺伝子発現より後の過程で,しかもACS1遺伝子の転写調節までの過程の何れかの段階で生じているものと推察された。クライマックテリック型果実のメロンとノンクライマックテリック型果実のキュウリの果実追熟に伴う1-アミノシクロプロパン-1-カルボン酸(ACC)合成酵素(ACS)遺伝子の発現調節機構の相違を明らかにするために、それぞれ2種類のACSのゲノムDNA配列(約2kb)をインバースPCR(IPCR)法によって決定した。メロンのACS遺伝子(CMe-ACS1とCMe-ACS2)は、エキソンとイントロンのサイズおよび位置、制限酵素地図、エキソン・イントロン・転写開始部位近位の5'上流域・スプライシング部位の塩基配列において、それぞれ対応するキュウリのACS遺伝子(CS-ACS1とCS-ACS2)とよく似た構造をしていた。サザンブロッド解析の結果、各ACS遺伝子はシングルコピーとして存在すると考えられた。CMe-ACS1とCS-ACS1の一過的プロモーター活性をβ-グルクロニダーゼ(GUS)をレポーター遺伝子として両果実の成熟果肉を用いて調べた。メロン切片では、CS-ACS1(-2098+42)ならびにCMe-ACS1(-2187+67)のプロモーター発現によるGUS活性が検出され、強力なエチレン作用阻害剤である1-メチルシクロプロペン(MCP)処理によって減少した。しかし、キュウリ切片においては、CS-ACS1:GUSのみでGUSが発現し、活性はMCP処理で減少し、プロピレン処理ではコントロールと同レベルであった。以上の結果から、CS-ACS1のプロモーターがメロン成熟果肉組織で発現する潜在能力をもつこと、メロンとキュウリの成熟に伴うエチレン生合成の相違はACS1プロモーター活性によるものではなく、両者のトランス因子合成能の相違によることが示唆された。平成11年度から平成12年度までの2年間にわたり,メロン果実とキュウリ果実の成熟様相の相違について,ACC合成酵素の遺伝子の発現調節とエチレンレセプター遺伝子の発現の解析を試みた。

2)両果実のACS遺伝子のプロモーター活性をβ-グルクロニダーゼ(GUS)をレポーター遺伝子とするGUSトランジェントアッセイで調べたところ,メロン成熟果肉切片でキュウリのACS1遺伝子(CS-ACS1)のプロモーターが十分に活性をもっていた。さらに,メロン・キュウリの未熟果・成熟果肉切片を用いてACS1遺伝子のプロモーター活性を同じ方法で調べた結果,約2kbのプロモーター活性には両遺伝子で大差がなかった。3)両果実におけるエチレンレセプター遺伝子のサザンブロット解析の結果,各レセプター遺伝子はシングルコピーとして存在こと,メロンおよびキュウリの品種間でよく保存されていることが考えられた。ノーザンブロット分析を行ったところ,キュウリ果実でETR・ERS両遺伝子がエチレンに依存した発現パターンを示し,すでに報告されているメロン果実での発現パターンと基本的に類似していた。以上より,メロンとキュウリの成熟様相の相違は,エチレンシグナル伝達系のエチレンレセプター遺伝子発現より後の過程で,しかもACS1遺伝子の転写調節までの過程の何れかの段階で生じているものと推察された。
蛍光相関分光法を用いたミトコンドリアDNA異常検出システムの開発

過酸化水素処理した細胞からミトコンドリアDNAを精製して、そのPCR産物の拡散係数から酸化的ストレスによる損傷の程度を推定できることを指摘した。さらにミトコンドリア遺伝子変異のホットスポットに注目して、制限酵素処理による断片長分布を蛍光相関分光の多成分解析によって簡便に推定できるようにした。序)酸化的ストレスによるミトコンドリアDNA(mtDNA)損傷とミトコンドリア機能不全との関連が指摘されている。本研究では、集団検診など多サンプルの解析に適した蛍光相関分光法(FCS)と長鎖PCR法を組み合わて、ヒトmtDNA損傷の検出を試みた。長鎖PCR法は酸化ストレスによりmtDNAが修飾されると、PCR産物が減少する。FCSは、蛍光分子がブラウン運動により観察領域を出入りして観察される蛍光揺らぎを自己相関分析する方法であり、電気泳動せずに高感度にPCR産物の量と鎖長を評価できるという長所を持つ。実験)293細胞のmtDNAゲノム全体を長鎖PCRで増幅した。YOYO-1は蛍光をほとんど発しないが、PCR反応液中では強い蛍光が観察され、プライマーだけでも弱い蛍光が観察された。染色したPCR反応液をFCS測定した。PCR産物(17kbp)に由来する拡散速度の遅い成分とプライマーに由来する早い成分からなる2成分モデルで解析した。結果とまとめ)遅い成分の拡散時間は20ms、早い成分は0.2msであった。鋳型濃度依存性ついては、0.4ngから遅い成分が検出され、鋳型濃度とともに増加し、40ng以上では飽和した。過酸化水素処理した細胞から精製した全DNAを20ngにしてPCR-FCS測定した。mtDNAでは過酸化水素濃度増加とともに遅い成分は減少する傾向があり、0.4mMでは有意に減少した。核にコードされたベータグロビン遺伝子はこの濃度の範囲では遅い成分の比率は変わらなかった。mtDNAが核遺伝子よりも酸化的ストレスに対して脆弱であることが示され、PCR-FCSは酸化的ストレスによるmtDNA損傷を検出できた。ミトコンドリアゲノムの変異はさまざまな病気の原因になると考えられており、50以上の変異が確認されている。その検査には制限酵素断片多型(RFLP)を用いることが多いが、その結果を数値化することは容易でない。蛍光相関分光法(FCS)はDNAの鎖長を評価できるので、断片化パターンの定量化に適している。本研究ではミトコンドリアDNA (mtDNA)の制限酵素処理断片の特異的な分布の定量化をめざした。mtDNAの全長PCR産物の自己相関関数の切片はHga I処理により1から0,27へ減少した。Hga Iより断片数が多いHae IIIで処理したサンプルでは、切片が0,1へさらに減少した。ベータグロビンも断片数の増加に伴い、自己相関関数の切片は減少した。ゲル電気泳動の結果はデータベースから期待される断片化パターンと一致した。mtDNAとベータグロビンの断片化パターンの違いを反映して、自己相関関数の切片は異なっていた。Hae IIIの認識部位は、疾病に関連したPolymorphic MtDNA Restriction SitesがヒトmtDNA genomeでいくつも知られている。酸化的ストレスによるmtDNA損傷を無傷の鋳型量の減少をPCR産物の量から評価する方法はすでに報告した。その方法では1塩基置換を検出することは検出困難であったが、本研究で提案した方法では検出できた。FCSを使ってmtDNAのRFLPを電気泳動なしに評価できることが示された。今回のデータは標準の数値とし捉えて、ここからずれれば、点変異の可能性を疑って詳細に検討すればよい。酸化的リン酸化という重要な機能とミトコンドリアの形態が関連していると考えられており、実際にミトコンドリア機能不全の患者から得られた初代培養細胞ではミトコンドリアの形や数が健常とは異なることが報告されている。これらの知見はローダミン123を使って得られたが、この色素はミトコンドリア膜電位によりミトコンドリアが染まることが知られている。近年、ミトコンドリア膜電位が一つの細胞の中でも変わりやすいことが指摘されたため、この色素を使って、形態変化だけを評価することは難しいかもしれない。本研究ではミトコンドリア移行シグナルを融合させた緑色蛍光タンパク(mtGFP)の遺伝子を含むプラスミドを用いて、ミトコンドリアを染色した。ウエスタンブロットからミトコンドリアに緑色蛍光タンパクが局在することを確かめた。mtGFPは脱共役剤CCCPの影響を受けなかった。蛍光画像を解析し、ミトコンドリアの形態を、断片化を見るためにミトコンドリア数、膨潤を見るためにミトコンドリア一つの平均面積によって評価した。ミトコンドリアDNAが損傷され、細胞増殖が抑制される条件の0.4mM過酸化水素に暴露すると、ミトコンドリア数は変わらないが、面積は増加した。まず素処理した細胞からミトコンドリアDNAを精製して、そのPCR産物の拡散係数から酸化的ストレスによる損傷の程度を推定できることを指摘した(Nomura et.al., Anal Biochem 2006)。

さらにミトコンドリア遺伝子変異のホットスポットに注目して、制限酵素処理による断片長分布を蛍光相関分光の多成分解析によって簡便に推定できるようにした(Nomura et al., Exp Mol Pathol 2006)。またミトコンドリアそのものを緑色蛍光タンパクでラベルして観察すると、酸化的ストレスはミトコンドリアDNAだけでなく、ミトコンドリアの形態に影響を与えているように見えた。しかしミトコンドリアは大変複雑な形態であり、その変化を客観的に評価することは困難であった。そこで画像処理によるミトコンドリアの形態の定量解析法を提案した。さらにミトコンドリア病の新たな診断法を確立するために、ミトコンドリア自身の複雑な形態変化とミトコンドリアDNAのダイナミックな移動を蛍光波長の異なる色素でラベルして同時に観察し、画像相関分光解析を行っている。
藻類におけるアブシジン酸シグナル伝達機構の解明

植物ホルモンであるアブシジン酸(ABA)の藻類における機能やシグナル伝達機構における知見は少ない。申請者は、単細胞紅藻シゾンにもABAが存在し、機能していることを明らかにしている。しかし、ABAシグナル伝達機構は不明である。藻類には陸上植物のABA受容体は存在しないが、下流の制御因子であるPP2CとSnRK2は存在しており、これらを用いたシグナル伝達系が藻類でも存在していることが予測され検証を行った。その結果、PP2CとSnRK2共にシゾンでもABAシグナル伝達因子として機能していた。さらに下流の転写因子やプロモーターについても明らかにした。植物ホルモン・アブシジン酸(ABA)の藻類における機能やシグナル伝達機構における知見は少ない。そのため、進化的なABA獲得の背景は謎である。申請者は、最も原始的な植物である紅藻Cyanidioshyzon merolae(シゾン)にもABAが存在し、細胞周期を停止させることで高塩濃度環境での生存性を高めていることを明らかにしている。本研究ではシゾンにおけるABAシグナル伝達機構を明らかにすることを目的とし研究を行った。申請者はシゾンゲノム解析の結果から、シゾンでも高等植物と類似したABAシグナル伝達機構を持っているのではないかと、仮説を立て証明を行った。本研究では1)高等植物でABAシグナル伝達の中心的役割を果たすPP2C・SnRK2によるABA伝達機構の生化学的な証明、2)ABA受容体の探索、3)転写因子の特定、4)プロモーターの同定と機能解析、5)モデルの検証、の5つの小目標を置き研究遂行を目指している。上記5つの内、1, 3, 4について、27年度で一定の成果を得ることが出来た。1)シゾンには4種のPP2Cと1種のSnRK2が存在している。これらのアンチセンス株と過剰発現株を作製しABA応答する遺伝子を指標に、ABA応答が不全になったものを選別した。その結果、PP2C2, PP2C3とSnRK2がABAシグナル伝達に関わっていることが明らかになった。3)ABA応答型転写因子候補遺伝子に対して、アンチセンス株を作製したところ、bZIP2のアンチセンス株でABA応答が阻害された。このことからbZIP2がABA応答型転写因子であることが示唆された。4)bZIP型転写因子はヘテロダイマーを形成して転写制御を行っていることが知られている。そこで4種すべての組換えbZIPタンパク質を精製し、ABA応答しているTSPO遺伝子プロモーターへの結合を確かめた。bZIP1とbZIP2の組み合わせでのみTSPOプロモーターへの結合が確認できた。また、同様の方法で結合領域を特定した。本研究では1) PP2C・SnRK2によるABA伝達機構の生化学的な証明、2)ABAレセプターの探索、3)転写因子の特定、4)プロモーターの同定と機能解析、5)モデルの検証、の5つの小目標を置き研究遂行を目指している。これらの成果は、藻類でも高等植物と非常に類似した機構によってABAシグナル伝達が制御されている事を示している。27年度の成果によって、ABAシグナル伝達に必要なコア因子の内、受容体以外の因子は同定できたと考えられる。さらに成果の一部を論文化し発表することも出来た。上記の理由から目的の達成度は6割以上と考えられ、研究目的に対する本年度の進捗状況は概ね順調に進展している。植物ホルモン・アブシジン酸(ABA)の藻類での機能やシグナル伝達機構の知見は少なく、進化的なABA獲得の背景は謎である。申請者は、最も原始的な植物である紅藻シゾンにもABAが存在し、細胞周期を停止させることで高塩濃度環境での生存性を高めていることを明らかにしている。シゾンゲノム解析の結果から、シゾンでも陸上植物と類似したABAシグナル伝達機構を持っているのではないかと、仮説を立て証明を行った。本研究では1)高等植物でABAシグナル伝達の中心的役割を果たすPP2C・SnRK2によるABA伝達機構の生化学的な証明、2)ABA受容体の探索、3)転写因子の特定、4)プロモーターの同定と機能解析の4つの小目標を置き研究遂行を目指している。これら小目標について研究期間を通じて、一定の成果を得ることが出来た。1) PP2C2, PP2C3とSnRK2がABAシグナル伝達に関与していることを明らかにした。2)については明確なABA受容体候補を得ることが出来なかった。しかし、本研究で用いた方法の問題点を明らかにし、それを解消するための基礎データが得られた。3)bZIP型転写因子bZIP1,2がABA応答することを明らかにした。4)bZIP1,2が結合するプロモーター領域を明らかにした。本研究にて得られた結果から、最も原始的な植物である紅藻でも種子植物と受容体以外は非常に類似した機構で、ABAシグナル伝達が行われていることが明らかになった。これは細胞内共生によって植物細胞が生まれた当初からバクテリアでは利用されていなかったABAを植物ホルモンとして利用していたことを示しており、植物ホルモンの進化における重要な知見となった。

しかし、ABAシグナル伝達機構は不明である。藻類には陸上植物のABA受容体は存在しないが、下流の制御因子であるPP2CとSnRK2は存在しており、これらを用いたシグナル伝達系が藻類でも存在していることが予測され検証を行った。その結果、PP2CとSnRK2共にシゾンでもABAシグナル伝達因子として機能していた。さらに下流の転写因子やプロモーターについても明らかにした。27年度の成果によりABA受容体以外のコア因子は特定することが出来た。28年度はABA受容体の探索を中心に、ABAシグナル伝達に関わる各因子の相互作用を詳しく検証していく。ABA受容体の探索に関しては、質量分析による探索を行ってきたが、細胞内で発現量の多い特定のタンパクがノイズになり良好な結果が得られなかった。これを打開するため、ノイズになるタンパクの抗体を作製し、抽出液から除くことで検出感度を高め同定を行う予定である。また、モデルの検証として特定した因子に関してはtagを付加した形質転換体を作製した。タンパクレベルでの発現量の測定や免疫沈降のために抗体を作製したが力価や特異性の面で良好な抗体が得られていなかった。そこでゲノム上の遺伝そのものをtagとの融合遺伝子に置き換えた形質転換体を作製した。従来はゲノムに新たに挿入することでtag融合タンパク質を細胞内で発現させていたが、遺伝子ごと置き換えることが可能になった。これにより、特異的な抗体を作製しなくてもタンパク量の定量が行えるようになった。また、内在性タンパクとの競合もなくなり、より正確な実験を行える。tagによる免疫沈降やリン酸化の検証を行い、生化学的な各因子の性質を詳しく解析する予定である。細胞生物学
高齢がん患者に対する分子標的抗がん剤の投与設計法の確立

本年度はボスチニブ、ダサチニブ、ニロチニブ、レンバチニブの各治療薬において、最小規格投与量から開始し、投与開始後、定期的に血中濃度をモニタリングし、マーカー血中濃度を指標に投与量を増量する(DE群)のエントリーを行った。平成29年度は、ボスチニブのLD群10名、DE群15名の解析を論文として報告し、LD群、DE群共に血中濃度は63ng/mLでの推移が重要と報告したが(Exp Hematol Oncol (2018) 7:9)、平成30年度は血中濃度と遺伝子多型の関係を論文として報告した(Med Oncol. 2018 May 7;35(6):90)。ここではNR1I2 (7635A>G, 8055C>T)遺伝子多型が、ボスチニブの血中濃度に影響を及ぼすことが明らかになった。さらにレンバチニブ標準投与量から開始し、血中濃度を指標あるいは毒性発現により減量する群(LD群)が目的症例数に達したために、結果を論文にまとめた。血中濃度と副作用の関係をMed Oncol. 2019 Mar 27;36(5):39に報告し、血中濃度と遺伝子多型の関係をSci Rep. 2019Apr 1;9(1):5404に報告した。レンバチニブはUGT1A1を阻害することで高ビリルビン血症を起こすことが示され、CYP3A4遺伝子多型解析が重要であることが示唆された。レンバチニブのLD群に関して論文として報告したことで、計画通りに対象薬剤すべてのLD群のターゲット血中濃度について論文としてまとめることができている。加えて血中濃度と遺伝子多型の関係について対象薬剤すべてで論文とすることができている。各薬剤に対してDE群の症例を蓄積し、研究成果を論文にまとめる。本年度はボスチニブ、ダサチニブ、ニロチニブ、レンバチニブの各治療薬において、標準投与量から開始し、血中濃度を指標あるいは早期毒性発現により減量する(LD群)を中心にエントリーを行うと同時に最小規格投与量から開始し、投与開始後、定期的に血中濃度をモニタリングし、マーカー血中濃度を指標に投与量を増量する(DE群)のエントリーも行った。この中でボスチニブは少数ではあるがLD群10名、DE群15名の解析を論文として報告した(Exp Hematol Oncol (2018) 7:9)。ボスチニブの本研究から得られた知見は、LD群、DE群共に血中濃度は63ng/mLで推移されることが重要と考えられ、LD群の高血中濃度を示した患者(91ng/mL以上)において、投与開始1ヵ月での肝機能障害の発現が多かった。抗がん剤による治療を継続的に実施するためには、血中濃度をモニタリングした治療が重要と考えられる。また各薬剤について随時DNAを抽出し、計画に記載されている各遺伝子多型を解析した。ボスチニブに関しては論文として投稿中である。ボスチニブ以外の他の薬剤も症例数を蓄積している。ボスチニブ、ダサチニブ、ニロチニブ、レンバチニブについて症例数を蓄積している。30年度はDE群へのエントリー数を増やしていく予定である。またレンバチニブに関して遺伝子多型を解析し本年度内に論文にする予定である。ボスチニブに関しては4月に論文投稿をしている。
桑実胚organoidを用いたin vitro着床モデルの開発

ヒトやマウスにおいて胚と母体を繋げる胎盤の形成は、胚が発生していくためには非常に重要な過程である。しかし、着床後から胎盤を形成するまでの胚ー子宮間の相互作用やその形成メカニズムなど明らかにされていないことが多く残されている。その原因の一つとして、母体内で生きたまま観察することが難しいことにある。本計画ではこの問題を解決するため母体外(試験管や培養器の中)で着床や胎盤形成が再現できる細胞モデルの開発を試みる。また色々な細胞に分化することのできる幹細胞を用いて、着床後胚を再現できる細胞モデルを構築することで受精卵を必要としない実験系を開発し、胎盤形成のメカニズムの解明を目指す。
高周波摂動磁場コイルを用いたMHD平衡同定と安定性制御

磁場閉じ込め装置において、プラズマの高ベータ化は経済的な炉の実現にとって重要な要素の一つである。ベータ値を制限する最も重要となるのがMHD平衡・安定性であり、その特性理解及び制御法確立が重要となる。平成17年度は主に安定性制御に着目し、外部より与えた静的摂動磁場と理想・抵抗性モードとの関係について調べた。ここでは主に空間的に大きな構造を持つm/n=1/1モードに着目した。磁気丘で強磁気シアに共鳴面が存在する時(理想安定領域)、本モードは圧力勾配、磁気レイノルズ数に依存した形で現れ、数kHzの回転を伴う。このような環境に同一空間構造を持つ静的摂動磁場を加えると、回転周波数の低下を伴って本モードは消滅し、ある閾値以上で完全に安定化された。このことは回転による安定化効果(壁との相互作用)を消失させた場合でもモードが成長しないことを示唆している。また、モードが消滅した時、共鳴面近傍の電子温度分布に平坦化構造が現れていることから、圧力勾配の低下による効果が考えられる。今後本現象に対するパラメータ依存性について研究を進める予定である。一方、磁気シアを徐々に低下した場合、理想不安定領域にてコアの閉じ込めを劣化させる大きなm/n=1/1モードが発生する。本モードは回転周波数を持たず、静的摂動磁場の位置に留まったまま成長を行う。この飽和強度は摂動磁場強度に依存し、ある強度にて完全に安定化できることを確認した。これらの知見は高周波摂動磁場のみならず、静的磁場でも安定化の可能性があることを示している。プラズマ中が平衡状態にある場合、これを維持するために自発的な平衡電流が発生し、外部、内部により与えられる閉じ込め磁場構造を変化させるが、これらの電流がベータ値の上昇に伴い磁気面を崩壊させる危険性が示唆されている。平衡電流やプラズマ電流の存在により容易に変化しうる回転変換分布を同定することは、低次有理面に局在化するMHD不安定性の理解に対しても極めて重要である。本研究では、ヘリカル型装置であるLHDを題材に、摂動磁場コイルを用いた回転変換分布の同定、およびMHD挙動の安定化を目的としている。平衡の観点からは真空容器内部に設置した摂動コイルを用いて低次のモード数を持つ高周波磁場をプラズマ中に印加し、マイクロ反射計等の内部計測を通じて共鳴面位置を同定するものである。本年度は、摂動磁場コイルの仕様策定として、計算機を用いたコイル電流及び設置位置の最適化、使用周波数帯域の特定などについて検討を進めた。また、プラズマ周辺部、コア部のMHDモードの内部構造、発生領域などについて調べ、磁場揺動計測と反射計計測との対比を通じてその妥当性、計測可能領域についてデータ収集を行った。
急性小脳性運動失調症における免疫学的異常の解明

急性小脳性運動失調症(Acute cerebellar ataxia : ACA)患者血清中の自己抗体の検索と抗原分子の同定、抗体の反応特性の解析を行った。小脳のSDS抽出蛋白を抗原として用いたACA患者血清のウェスタンブロットによるスクリーニングにおいて、約26kDaの蛋白と強く反応するIgM抗体を認め、反応バンドのN末端アミノ酸配列分析により抗原蛋白がトリオースリン酸イソメラーゼ(triosephosphate isomerase : TPI)であると同定した。多数例の検討では、ACA患者23例中8例で急性期にIgM抗TPI抗体の上昇を認め、いずれもEpstein-Barrウイルス(EBV)感染後のACA患者であった。抗体価の経時的推移の検討では、抗体価は神経症状の出現前より既に上昇しており、発症の頃にピークに達しその後漸減した。精製されたTPIをウサギに免疫することにより血清IgG抗TPI抗体の速やかな上昇を認めたが、神経症状の出現は見られなかった。各種組織抽出蛋白をとの反応性の検討では、ACA患者の抗TPI抗体は免疫動物の抗TPI抗体に比して、小脳のTPIとより強く反応する傾向が見られた。また患者と免疫動物ではTPIの蛋白分解酵素処理による部分分解産物との反応パターンが異なっていた。これらのことからは、EBV感染後ACA患者で上昇する抗TPI抗体は、免疫動物の抗TPI抗体と認識するエピトープが異なると考えられた。分解産物を二次元電気泳動により分離し、反応および非反応スポットのN末端アミノ酸配列解析の結果からは、EBV感染後ACA患者の抗TPI抗体の主たるエピトープはTPIのC末端側の約80-100アミノ酸残基中に存在すると考えられた。急性小脳性運動失調症(Acute cerebellar ataxia : ACA)患者血清中の自己抗体の検索と抗原分子の同定と解析を行った.小脳皮質SDS抽出蛋白を抗原として用いたACA患者血清のウェスタンブロットによるスクリーニングにおいて約26kDaの蛋白と強く反応するIgM classのbandを認めた.各種組織抽出蛋白での検討では認識される抗原は,小脳皮質での単位蛋白量当たりの抗原性が最も強かった.小脳組織細胞分画での検討では,細胞質を含む分画に最も強く反応を認め、二次元電気泳動による解析では,26kDa, pI 7-8付近に患者血清と反応するスポットが検出され、そのスポットのN末端アミノ酸配列分析により抗原蛋白がトリオースリン酸イソメラーゼ(triosephosphate isomerase : TPI)であると同定した.患者血清はウサギ筋肉より精製されたTPIと強く反応した。精製TPIを用いELISA法で抗TPI IgM抗体価の推移を検討したところ,抗体価は小脳性失調症状の出現後最初に採取された血清で最も抗体価が高く,その後漸減した.ACA患者多数例の検討では,ウェスタンブロットで23例中8例で同様のbandを認めた.ELISA法による定量的比較では,健常者血清での抗体価の平均+3SDをcut-off値とした場合,ACA患者ではウェスタンブロット法で陽性の8例が陽性であり,健常対照(n=45),他患者対照と比較し,ACA患者では有意な抗体価の高値を示した.抗体陽性の8例はいずれもEBウイルス感染後のACA症例であった。ACA患者急性期血清において抗TPI抗体価の有意な上昇を認めた事,小脳性失調症状の改善に伴い抗TPI抗体も経時的に低下を認めた事,また,ウエスタンブロットによる検討で小脳組織において高い抗原性を認めた事からは,本抗体がACAの病態に関与をしている可能性が示唆された.今回の我々の発見は抗TPI抗体とEBウイルス感染後のACAとの関連を初めて示したものである。