hpprc/llmjp-kaken huggingface dataset:
境界要素法によるマイクロストリップ線路の特性解析

本研究課題の目的とするところは,誘電体基板の端付近にプリントされたストリップ線路の導波特性を境界要素法によって解析し,誘電体基板の端の影響を詳細に検討することであった.また,この種の数値解析法にはつきもののスプリアス解に関する検討も同時に行うことを目的としていた.この研究課題に対して,TEM波近似に基づく準静的解析と,厳密なハイブリッドモード解析の二通りのアプローチを試みることにした.すなわち,準静的近似解析に対しては導体上のポテンシャルを未知関数とする積分方程式を取り扱うことにし,そして,ハイブリッドモード解析では線路横断面内の不連続境界上での電磁界成分を未知関数とする積分方程式を取り上げ,それぞれ,境界要素法の標準的な離散化法に従って定式化した.準静的解析の方は,実際の数値計算でスプリアス解が現れることはなく,解析は当初の予定どおり順調に遂行することができた.そして,誘電体基板の端の影響や近接する線路間の相互作用が,固有モードの実効誘電率並びに特性インピーダンスに及ぼす効果について,近似的にではあるが,詳細に検討した.その比較の対象として,結合形線路の導波特性をスペクトル領域法で解析し,まとめたものを口頭で発表した.一方,ハイブリッドモード解析の方は,当初予想したとおり数値計算の段階で多数のスプリアス解が出現し,そのままでは真の解の特定が極めて困難な状況であることが判明した.以来,真の解の特定法を模索するとともに,スプリアス解の除去方法についても検討し続けているが,解決の糸口はまだ掴めていない.これを解決しない限り,より厳密な解析は不可能であり,現在引き続き検討している.本研究課題の目的とするところは,誘電体基板の端付近にプリントされたストリップ線路の導波特性を境界要素法によって解析し,誘電体基板の端の影響を詳細に検討することであった.また,この種の数値解析法にはつきもののスプリアス解に関する検討も同時に行うことを目的としていた.この研究課題に対して,TEM波近似に基づく準静的解析と,厳密なハイブリッドモード解析の二通りのアプローチを試みることにした.すなわち,準静的近似解析に対しては導体上のポテンシャルを未知関数とする積分方程式を取り扱うことにし,そして,ハイブリッドモード解析では線路横断面内の不連続境界上での電磁界成分を未知関数とする積分方程式を取り上げ,それぞれ,境界要素法の標準的な離散化法に従って定式化した.準静的解析の方は,実際の数値計算でスプリアス解が現れることはなく,解析は当初の予定どおり順調に遂行することができた.そして,誘電体基板の端の影響や近接する線路間の相互作用が,固有モードの実効誘電率並びに特性インピーダンスに及ぼす効果について,近似的にではあるが,詳細に検討した.その比較の対象として,結合形線路の導波特性をスペクトル領域法で解析し,まとめたものを口頭で発表した.一方,ハイブリッドモード解析の方は,当初予想したとおり数値計算の段階で多数のスプリアス解が出現し,そのままでは真の解の特定が極めて困難な状況であることが判明した.以来,真の解の特定法を模索するとともに,スプリアス解の除去方法についても検討し続けているが,解決の糸口はまだ掴めていない.これを解決しない限り,より厳密な解析は不可能であり,現在引き続き検討している.
戦後大学通信教育制度成立史の研究

本研究は、戦後、大学における通信教育が一つの「教育方法」としてではなく、「通信制」の大学という形で制度化されるに至った経緯とその背景、およびそれがもたらした結果について、文部省および大学基準協会を中心とする日本側資料、ネルソンおよびマッグレール文書を中心とするGHQ(CIE)側資料、大学通信教育を実施する私立大学側資料の収集および分析を通して明らかにしようとするものである。本研究は、戦後、大学における通信教育が一つの「教育方法」としてではなく、「通信制」の大学という形で制度化されるに至った経緯とその背景、そしてそれがもたらした結果を明らかにしようとするものである。具体的には、(1)『学校教育法』成立過程における通信教育、(2)『大学通信教育基準』(大学基準協会)成立過程における「正規の課程」としての通信教育、(3)私立大学における通信教育構想と通信教育課程の実態、の3点を明らかにするため、以下の関係資料の収集および分析を行った。(1)文部省および大学基準協会を中心とする日本側関係資料・名古屋大学教育学部教育行政及び制度研究室・技術教育学研究室『学校教育法成立史関係資料』・大学基準協会所蔵の大学通信教育関係資料、ほか(2)ネルソンおよびマッグレール文書を中心とするGHQ(CIE)側関係資料・棚橋正廣『GHQ(CIE)文書より見た通信教育の発足』(2001年)第1部「GHQ/CIE文書における通信教育関係文書(特に成人教育担当官ジョン.M.ネルソン文書を中心に)、ほか(3)大学通信教育を実施する私立大学側関係資料・法政、慶應義塾、中央、日本女子、日本の5大学の通信教育に関する『年史』、『入学案内書』、『機関誌』等の刊行物、学則等の規程、学生数等に関する調査データまた、明治期以来の講義録と戦後の大学通信教育の関係、そして「通信制」大学以外め選択肢としての大学エクステンションについて検討するため、その一事例として、酪農学園に関する文献調査および現地視察を実施した。学校教育法成立過程における通信教育、大学通信教育基準(大学基準協会)成立過程における「正規の課程」としての大学通信教育認可のプロセス、および私立大学における通信教育構想と通信教育課程の実態の3点を明らかにするため、文部省および大学基準協会を中心とする日本側関係資料、ネルソンおよびマッグレール文書を中心とするGHQ(CIE)側関係資料、大学通信教育を実施する私立大学側関係資料の収集、分析ならびに聞き取り調査等を行った。その結果、1.大学通信教育の法的根拠である学校教育法は、「正規の課程」としての大学通信教育を認めてはおらず、アメリカ流のエクステンションの一環としての通信教育を想定していたこと、2.大学通信教育基準(大学基準協会)は通学課程と並ぶ「正規の課程」としての大学通信教育を公認したが、審議過程で検討は一切行われておらず、一部の私立大学関係者の意志によるところがきわめて大きいこと、さらには、新制大学の発足前に社会教育(通信講座)としてスタートしたことによって、「特修生」という大学入学資格のない者を大量に入学させることによって、3.高等教育の機会均等を具体的な形で実現したこと(「入学資格の弾力化」という意味の機会均等)、4.政策的には、旧制から新制への教育制度の切り替えに際して、バイパスの役割を果たしたこと(旧制の中等教育出身者の受け皿)、5.学生については、「クーラー(冷却媒体)」、つまり「学歴/上昇移動の仮装をとりながら実は時間をかけながら漸次、勉強立身価値をクールアウトしていく」役割を果たしたこと、6.通信教育をいち早く実施した私立大学は、終戦直後の窮乏期にあってその経営に大きく寄与したこと、等を明らかにした。また、社会通信教育として位置づけられる大学エクステンションについて調査を行い、学校教育としての通信教育と社会教育としての通信教育との分岐点を明らかにした。戦後、大学における通信教育が一つの「教育方法」としてではなく、「通信制」の大学という形で制度化されるに至った経緯とその背景、そしてそれがもたらした結果を明らかにするため、主に以下の3点について調査・研究を行った。1.講義録に象徴される日本的通信教育の系譜に属しない通信教育の事例として、昭和初期の基督教伝道講座の一つ、近江兄弟社の「基督教通信学会」について、同社の機関誌「湖畔の声」「The Omi Mustard Seed」の検索ならびに関係者へのヒアリング等を通じて調査・研究を行った。その結果、アメリカ流の通信教育の手法が戦前期の日本においても実施されており、戦前期の通信教育と戦後の通信教育との間に連続性が存在することを明らかにした。2.学園紛争下の昭和40年代、慶應義塾大学の通信教育部長として「開放制」教育としての通信教育の意義を主張した教育学者・村井実の思想と行動について、村井の著作ならびに慶應義塾大学通信教育部の機関誌「慶応通信」「三色旗」等の調査を行った。その結果、「開放制」の教育体制の旗手として誕生した戦後の通信教育が、明治期以来の日本の教育全体を覆う「閉鎖制」教育体制の考え方によって、その発展がいかに阻まれてきたか、またその弊害が学園紛争下にどのような形で噴出したかを明らかにした。

3.1951年の第1回から60年間にわたって継続して実施・刊行されている日本通信教育学会研究協議会の『集録』のバックナンバーを調査し、通信教育研究の60年の動向を分析・検証した。その結果、戦後の通信教育制度成立期における高校、大学、社会通信教育の勢力図の一端が明らかになった。
氷期から間氷期への温暖化に伴う浅海環境と生物分布の変遷過程

本研究では,近未来の温暖化現象に伴う日本海陸棚環境の変化とそれが生物分布(主に貝類)に及ぼす影響を理解するため,過去の温暖化現象を詳細に分析した.具体的には対馬海流流入開始期の温暖化現象に注目し,それを記録した更新統大桑層と現世日本海陸棚堆積物を研究対象とした.大桑層の研究結果から,対馬海流流入に伴う温暖化による浅海環境と貝類の変遷過程は次のように復元される.まず温暖化の影響は海洋表層から始まり,その後,陸棚海底に達する.その結果,個体発生初期の死亡率が増加し,寒水系貝類が地域的に死滅した.この寒水系貝類が死滅する前から,暖水系貝類の幼生は浮遊運搬されていたが,それらは低い水温(特に冬期の底水温)のため個体発生初期に死亡した.この状態は寒水系貝類の地域的死滅後も続き,温暖化がさらに進んだ後,暖水系貝類がようやく定着した.注目すべきは,温暖化に伴って日本海陸棚で寒暖両水系貝類に適さない環境が一時的に生じたことである.このような状況は,寒水系貝類の分布南限の日本海北方海域で,近未来の温暖化で最高水温と最低水温の差が増大した場合,発生する可能性がある.この寒暖両水系貝類に適さない環境が,最新の対馬海流流入開始期(1万年前)の日本海北方陸棚で発生したかを調べるため,通産省工業技術院地質調査所が採取したコア試料を検討した.北海道天売島沖の陸棚から採取したコア試料が研究に最適と思われたが,^<14>C年代測定の結果,この試料では5千年前までしか遡れないことが分かった.よって,本研究を精密化するには,日本海北方陸棚から1万年前まで遡れるコア試料を得る必要がある.さらに,研究例がほとんどない同海域の現世貝類の地理的分布も調べる必要がある.これらを解決することで,本研究課題の温暖化に伴う浅海環境と海洋生物分布の変遷過程を理解でき,近未来に起こる温暖化現象への方策を画することも可能となる.本研究では,近未来の温暖化現象に伴う日本海陸棚環境の変化とそれが生物分布(主に貝類)に及ぼす影響を理解するため,過去の温暖化現象を詳細に分析した.具体的には対馬海流流入開始期の温暖化現象に注目し,それを記録した更新統大桑層と現世日本海陸棚堆積物を研究対象とした.大桑層の研究結果から,対馬海流流入に伴う温暖化による浅海環境と貝類の変遷過程は次のように復元される.まず温暖化の影響は海洋表層から始まり,その後,陸棚海底に達する.その結果,個体発生初期の死亡率が増加し,寒水系貝類が地域的に死滅した.この寒水系貝類が死滅する前から,暖水系貝類の幼生は浮遊運搬されていたが,それらは低い水温(特に冬期の底水温)のため個体発生初期に死亡した.この状態は寒水系貝類の地域的死滅後も続き,温暖化がさらに進んだ後,暖水系貝類がようやく定着した.注目すべきは,温暖化に伴って日本海陸棚で寒暖両水系貝類に適さない環境が一時的に生じたことである.このような状況は,寒水系貝類の分布南限の日本海北方海域で,近未来の温暖化で最高水温と最低水温の差が増大した場合,発生する可能性がある.この寒暖両水系貝類に適さない環境が,最新の対馬海流流入開始期(1万年前)の日本海北方陸棚で発生したかを調べるため,通産省工業技術院地質調査所が採取したコア試料を検討した.北海道天売島沖の陸棚から採取したコア試料が研究に最適と思われたが,^<14>C年代測定の結果,この試料では5千年前までしか遡れないことが分かった.よって,本研究を精密化するには,日本海北方陸棚から1万年前まで遡れるコア試料を得る必要がある.さらに,研究例がほとんどない同海域の現世貝類の地理的分布も調べる必要がある.これらを解決することで,本研究課題の温暖化に伴う浅海環境と海洋生物分布の変遷過程を理解でき,近未来に起こる温暖化現象への方策を画することも可能となる.これまでの研究によって,約150万年前以降の日本海では,氷期には外洋から孤立し深海底は還元的状態になり,一方,間氷期には対馬海流が流入し,海底は酸化状態に変化したことが分かった.これらの研究は,主に深海底コアの情報に基づく.これに対して,浅海堆積物や化石記録が入手困難なためで,特に最終氷期以降の記録はほとんど得られていないので,浅海の環境変動や生物の変遷についてはほとんど分かっていない.だが,日本海の環境変動のパターンが150万年前から変化していないのだから,150万年前より新しい浅海成層ならば,氷期から間氷期への温暖化に伴う浅海の底生生物群の変化を解明できる.そこで,本年度は約140万年前の地層,大桑層において寒水系貝化石から暖水系貝化石への移行層準の浮遊性有孔虫の層位分布を検討した.その結果,対馬海流の流入前後の環境は4つの異なった時代を経たことが分かった.第1の時代は,対馬海流流入直前で,海底には寒水系貝類が生息していた.

第2の時代は,対馬海流流入直後で,その厚さは恐らく50mよりも薄く(現在の厚さの1/3),海底まで影響を及ばず,寒水系貝類が生存しえた.第3の時代は寒水系貝類の生存を許さないまでに温暖化したが,暖水系貝類にとっても生存に不適な時代だった.第4の時代は十分に温暖化し,暖水系貝類が存在できるようになった.以上のことをまとめると,次のようになる.対馬海流の流入に伴う温暖化により寒水系貝類は死滅したが,彼らのニッチはすぐには置換されず,しばらく貝類に関しては貧困な環境となった.これは,冬の低水温が暖水系貝類の定着を阻害したためだろう.その後,対馬海流がパワーアップし,暖水系貝類の住める状態に変化した.本年度の研究によって,氷期から間氷期への温暖化に伴う浅海の底生生物群の変化の実態がかなりクリア-になった.本研究課題を遂行するため,最終氷期以降の日本海陸棚の環境変動とそれに対する貝類の変遷過程の解析を行った.具体的には,通産省工業技術院地質調査所保存の現世日本海のコア試料に関して,堆積物と貝化石の層位分布を調べた.その際,解析するコア試料の条件を,広域テフラを狭在しかつ最終氷期の深度が約200m以内とした.そのため,今回の解析に適したコア試料は鳥取沖(水深205m),若狭湾沖(水深283m),能登沖(水深335m)の3本しかないが,次のことが分かった.(1)現在の水深で205-335mの日本海海底は,最終氷期以降を通じて今の水深で200-2501000mの物理的環境(水温0.90.2°C,塩分34.0‰)を維持したことが分かった.つまり,同深度には最終氷期に起こった日本海表層水の低塩分化と400m以深の無酸素状態も,さらに9500年前から流入し始めた対馬海流による温暖化の影響も及ばなかったのだ.この安定した環境のため,そこは現在水深200m以深に生息する日本海に固有な生物の氷期の避難場所となった.(2)対馬海流の流入開始期9500年前の海水準は現在の海水準よりも50mほど低かった.そして,今回の解析によって最終氷期以降から現在までの間,現在の水深205m以降の海域には,暖水系種は生存しなかったことが判明したので,対馬海流の流入開始期の対馬海流の厚さは150mよりも薄かったことになる.今後は,水深200m以浅に住む底生生物が対馬海流の流入による温暖化にどのように応答したかを明らかにするため,コア試料中の貝化石の^<14>C年代を測定・検討する本研究では,近未来の温暖化現象に伴う日本海陸棚環境の変化とそれが生物分布(主に貝類)に及ぼす影響を理解するため,過去の温暖化現象を詳細に分析した.具体的には対馬海流流入開始期の温暖化現象に注目し,それを記録した更新統大桑層と現世日本海陸棚堆積物を研究対象とした.大桑層の研究結果から,対馬海流流入に伴う温暖化による浅海環境と貝類の変遷過程は次のように復元される.まず温暖化の影響は海洋表層から始まり,その後,陸棚海底に達する.その結果,個体発生初期の死亡率が増加し,寒水系貝類が地域的に死滅した.この寒水系貝類が死滅する前から,暖水系貝類の幼生は浮遊運搬されていたが,それらは低い水温(特に冬期の底水温)のため個体発生初期に死亡した.この状態は寒水系貝類の地域的死滅後も続き,温暖化がさらに進んだ後,暖水系貝類がようやく定着した.注目すべきは,温暖化に伴って日本海陸棚で寒暖両水系貝類に適さない環境が一時的に生じたことである.このような状況は,寒水系貝類の分布南限の日本海北方海域で,近未来の温暖化で最高水温と最低水温の差が増大した場合,発生する可能性がある.この寒暖両水系貝類に適さない環境が,最新の対馬海流流入開始期(1万年前)の日本海北方陸棚で発生したかを調べるため,通産省工業技術院地質調査所が採取したコア試料を検討した.
ストレス応答を惹起するプリン代謝中間体の遺伝生理学的解明

研究代表者らは,ストレス環境下で蓄積するプリン分解代謝中間体アラントインの蓄積がストレスホルモン応答に影響を与えることを見出した。そこで,ルシフェラーゼレポーターアッセイにより,アラントインの受容に必要な因子の単離を行い,その作用機序の解明を目指した。しかし,スクリーニングを行えるほどのルシフェラーゼの発光強度が得られず,実験系の構築には至らなかった。アラントインの作用機序を探索することが困難であったため,シロイヌナズナのプリン分解を窒素再利用機構の側面から調査した。プリン塩基の分解はその過程で4mol当量のアンモニウムイオンを放出するため,窒素リサイクル系の一つであるとされてきた。しかし,それを実験的に示した報告例はこれまでになかった。そこでプリン分解代謝の主要な代謝中間体であるウレイド(アラントインとアラントイン酸)の分解酵素を欠損した株の生育を調査した。その結果,早咲き,老化の促進,成長量・捻性の低下など,窒素欠乏条件下にある植物と酷似した表現型を示した。上記の解析からプリン塩基の分解が効率的な窒素の利用に関わっている可能性が考えられたため,次にプリン塩基がソースからシンクへ輸送されている可能性を検証した。その結果,アラントイン酸が生育後期にシンクで強く蓄積することがわかり,転流窒素源として利用されている可能性が示された。そこで,ウレイド膜輸送体を欠損した株の生育を調査した結果,ウレイド分解系の変異と同様,開花の促進と生育後期における成長量の低下が観察された。更に,これら輸送系の変異株ではシンクにおけるアラントイン酸の蓄積が抑えられており,ソース・シンク輸送に支障が及んでいることが示唆された。以上の結果から,ウレイドの分解・輸送の機能喪失によりプリン由来の窒素が効率的に利用されなくなると,植物の成長に甚大な影響が生じることが考えられた。28年度が最終年度であるため、記入しない。これまでに研究代表者らは,ストレス下で蓄積するプリン代謝中間体であるアラントインが,アブシジン酸の新生経路や再生経路を活性化し,シロイヌナズナのストレス適応に関与していることを見出している。しかし,アラントインがどのようにしてアブシジン酸の亢進などのストレス応答の初期過程を惹起しているのか,またその作用は他のストレスホルモンにも及ぶのか等の重要課題は未解明である。本年度は,遺伝子発現の観点からアラントインの蓄積に端を発するストレスシグナル伝達経路の解析を行い,以下の結果を得た。1.アラントインを過剰に蓄積するシロイヌナズナ変異株を対象に網羅的な遺伝子発現解析を行ったところ,アブシジン酸のみならずジャスモン酸関連遺伝子の発現量が亢進していた。そこで,植物ホルモン内生量を測定した結果,本変異株は,通常条件下にも関わらず,野生株と比べて,ジャスモン酸内生量が有意に増加していた。そこで,ジャスモン酸生合成に関連する遺伝子を対象に,定量的な発現解析を行ったところ,アラントインを蓄積する変異株では,野生株と比べて発現量が亢進していた。以上の結果から,アラントインの蓄積がアブシジン酸のみならずジャスモン酸生合成を活性化することが示唆された。2.ジャスモン酸の生合成は,その応答により正のフィードバックを受けることが知られている。すなわち,アラントインの蓄積によるジャスモン酸の生合成の亢進は,ジャスモン酸応答の惹起に起因することが考えられた。そこで,外因性ジャスモン酸の処理によって誘導される根の伸長抑制やアントシアニンの蓄積を指標に,アラントインを蓄積する変異株のジャスモン酸応答を評価した。その結果,本変異株では,野生株と比べて高いジャスモン酸応答が観察された。以上の結果から,アラントインの蓄積により,ジャスモン酸応答が惹起され,それが生合成経路を活性化する可能性が示された。研究代表者らは,単なる窒素代謝産物と考えられてきたアラントインがストレス下で蓄積し,アブシジン酸(ABA)の生合成を惹起することを報告した。さらに,マイクロアレイ解析により,アラントインを過剰に蓄積するシロイヌナズナ変異株では,ABA応答のみならず,ジャスモン酸(JA)に対する応答が亢進している可能性を見出した。昨年度までに,当該変異株では,野生株と比べてJA内生量が上昇し,外因性JAに対する応答が亢進していることを示した。しかし,アラントインの蓄積がJAに影響を受けるストレス適応に実質的な影響を与えるのか,また如何にしてJA応答を惹起するのかは未解明であった。本年度は病害抵抗性試験,およびストレスシグナル経路に関する遺伝学的な解析を中心に行い,以下のような結果を得た。1.マイクロアレイ解析により得られた発現プロファイルを再度詳細に解析した結果,アラントインの蓄積は,JA応答に関与するMYC2の転写制御を高めることが示唆された。一般的に,MYC2は病害抵抗性を抑制することが知られているため,アラントインを蓄積する株に対して病害摂取試験を行った。その結果,当該変異株では,野生株に比べて病害抵抗性遺伝子の発現量が低く,強い病徴が観察された。以上の結果から,アラントインの蓄積はMYC2依存的な応答を惹起し,生物ストレス耐性に影響を与えると考えられた。2. ABAがJAの上流でMYC2の発現を亢進させるという先行研究から,アラントインによるJA応答惹起は,ABA量の増加に端を発している可能性が考えられた。

そこで,ABA新生経路や再生経路に異常を来した株に外因性アラントイン処理を行った。その結果,アラントイン処理によるJA関連遺伝子の発現亢進が消失した。更に,ABA再生経路の変異株とアラントインを蓄積する株の交配により得られた二重変異株でも同様の現象が観察された。アラントインの新たなストレス生理作用として,MYC2依存的なJA応答の活性化,およびそれに伴う病害抵抗性の抑制を見出した。また,遺伝学的な解析から,アラントインによるJA応答惹起は,ABA量の亢進によって引き起こされることを示唆する結果が得られた。これらは,アラントインが植物ホルモンのクロストークに関与し,ストレス応答に多面的な影響を与えていることを示している。研究代表者は,これらの研究成果を筆頭著者として取り纏め,国際学術誌にて公表した。アラントインがどのような機構を介してABAの生合成を活性化しているのかは今後更なる解析が必要であるが,本研究は一定の成果をみせたことから,概ね順調に進展していると考える。研究代表者らは,ストレス環境下で蓄積するプリン分解代謝中間体アラントインの蓄積がストレスホルモン応答に影響を与えることを見出した。そこで,ルシフェラーゼレポーターアッセイにより,アラントインの受容に必要な因子の単離を行い,その作用機序の解明を目指した。しかし,スクリーニングを行えるほどのルシフェラーゼの発光強度が得られず,実験系の構築には至らなかった。アラントインの作用機序を探索することが困難であったため,シロイヌナズナのプリン分解を窒素再利用機構の側面から調査した。プリン塩基の分解はその過程で4mol当量のアンモニウムイオンを放出するため,窒素リサイクル系の一つであるとされてきた。しかし,それを実験的に示した報告例はこれまでになかった。そこでプリン分解代謝の主要な代謝中間体であるウレイド(アラントインとアラントイン酸)の分解酵素を欠損した株の生育を調査した。その結果,早咲き,老化の促進,成長量・捻性の低下など,窒素欠乏条件下にある植物と酷似した表現型を示した。上記の解析からプリン塩基の分解が効率的な窒素の利用に関わっている可能性が考えられたため,次にプリン塩基がソースからシンクへ輸送されている可能性を検証した。その結果,アラントイン酸が生育後期にシンクで強く蓄積することがわかり,転流窒素源として利用されている可能性が示された。そこで,ウレイド膜輸送体を欠損した株の生育を調査した結果,ウレイド分解系の変異と同様,開花の促進と生育後期における成長量の低下が観察された。更に,これら輸送系の変異株ではシンクにおけるアラントイン酸の蓄積が抑えられており,ソース・シンク輸送に支障が及んでいることが示唆された。以上の結果から,ウレイドの分解・輸送の機能喪失によりプリン由来の窒素が効率的に利用されなくなると,植物の成長に甚大な影響が生じることが考えられた。プリン代謝中間体によるストレス応答惹起に係る新知見として,アラントインの蓄積に端を発して,ジャスモン酸の生合成および応答が惹起されることを見出した。この発見は,アラントインがアブシジン酸のみならず,ジャスモン酸の内生量調節に関わる可能性を示すものであり,そのストレス生理作用の理解に重要な知見をもたらすものといえる。
免疫グロブリンG鎖鎖の病変に関する生化学的研究

リウマチ患者の血清IgGの糖鎖ではガラクトースの含量が異常に低下し、それはガラクトシル化機構の異常に起因しているが、IgG糖鎖のガラクトース量を高感度で検出する方法の開発に成功した。これはガラクトースが消失し新たに出現するN-アセチルグルコサミンに着目し、これと特異的に反応するムジナタケレクチンを利用した方法である。必要血清量は1μ1以下と微量である。従来の血清診断法であるリウマチ因子の検出法により高感度でかつ特異性が高いことが判明し、糖鎖変化を利用した新しいリウマチ診断法としても期待される。この方法で加齢に伴うIgGのガラクトースの減少や同一リウマチ患者で血清より滑液中のIgGの方がよりガラクトースが減っていることを明らかにした。次に、IgGの抗原結合部位におけるグリコシル化の生物学的意義について探った。アミノ酸部位指定変異法を用いて抗デキストラン抗体の3つある相補性決定領域のうち2番目の領域(CDR2)に遺伝子工学的に糖鎖を導入し、付加した糖鎖の構造及び抗原との親和性に対する影響を調べた。その結果、CDR2への糖鎖導入は、その導入位置によって形成される糖鎖構造及び抗原親和性に及ぼす影響は著しく異なることが判明した。ペプチド上でアミノ酸数残基異なるだけで糖鎖の成熟度が違ってくる現象は非常に興味深く、複雑な糖鎖のプロセッシッシング機序を解明してゆくうえで有効なモデルとなるであろう。本研究により糖鎖による抗体機能改変の可能性が示され、癌関連抗糖鎖抗体などの利用範囲が一段と広められることが期待される。さらに、医薬として応用され始めているIgG抗体の開発領域にも大いに貢献することになろう。ヒトIgGの糖鎖は他の血清糖蛋白質に類を見ない構造多様性を持ちながら、健常人血清IgGの糖鎖パターンは極めて高い恒常性を示すという特色がある。我々はリウマチ患者の血清IgGの糖鎖ではガラクトースの含量が異常に低下していることを発見し、100例以上の慢性関節リウマチ患者についてIgGの糖鎖パターンの分析を進めてこのガラクトース減少現象が同疾患と極めて高い相関を示すことを明らかにした。これは我々の研究室で開発した糖鎖微量分析法を駆使してえられた知見であるが、IgG糖鎖構造異常とリウマチ病態との関連性をより詳細に解明するためには、現在の方法では解析時間が長くかかり、より簡便な方法が必要とされていた。そこで本研究の初年度である今年度は、IgG糖鎖のガラクトース量を高感度で検出する方法の開発に着手した。IgG糖鎖変化でガラクトースが消失し新たに出現するN-アセチルグルコサミンに着目し、これと特異的に反応するムジナタケレクチンを利用した方法の開発に成功した。この方法で必要とする検体血清量は1μl以下と微量であり、従来の血清診断法であるリウマチ因子の検出法より高感度でかつ疾患特異性が高くリウマチ診断法として非常に有効であることが判明した。さらにこの方法は、微量の細胞培養上清中のIgGのガラクトース量を知ることが可能であり、外的刺激によるB細胞でのIgG糖鎖の特異的ガラクトシル化の調節機構を解明するうえで、強力な検出手段となることが期待される。一方、IgG糖鎖変化を伴うリウマチ疾患モデルの開発にも成功した。今後異常糖鎖高感度検出法に加えてリウマチ疾患モデルも使用し、リウマチ病態とIgG糖鎖変化の関連性についてより詳細な解析研究を実施してゆく。我々はリウマチ患者の血清IgGの糖鎖ではガラクトースの含量が異常に低下し、それはガラクトシル化機構の異常に起因することを発見し、昨年度から本研究を実施している。

昨年度開発に成功したレクチンを用いた高感度糖鎖異常IgG検出法を利用し、多数の血清について検索を進めその有効性を確認した。リウマチではIgGの抗原結合部位におけるグルコシル化がIgGの凝集を引き起こす可能性が指摘されている。そこで、まずアミノ酸部位指定変異法を用いて抗デキストラン抗体の3つある相補性決定領域のうち2番目の領域(CDR2)に遺伝子工学的に糖鎖を導入し、付加した糖鎖の構造及び抗原との親和性に対する影響を調べた。その結果、CDR2への糖鎖導入は、その導入位置によって形成される糖鎖構造及び抗原親和性に及ぼす影響は著しく異なることが判明した。このようなグルコシル化反応及び糖鎖変化とリウマチで広く観察されるIgGの自己凝集反応との関連性について現在検討している。一方、広く免疫グロブリンのガラクトシル化調節機構を解明するために、他の免疫グロブリンであるIgAについての研究も実施した。13例のミエローマIgAについてAsn型糖鎖を解析すると、IgGの場合と同様に非常に多様性に富んでいることが判明した。この研究過程で、大腸菌との凝集反応を調べてみると、その反応性に違いがみられ、その反応性の違いは、高マンノース型糖鎖の含有量の差によって生じており、感染防御にIgA糖鎖が役立っている新たな事実が明らかとなった。これらの知見を基に、今後IgG糖鎖で見られたガラクトース欠損という構造異常がリウマチ患者IgAで観察されるか否か引き続き検討を加える予定である。我々はリウマチ患者の血清IgGの糖鎖ではガラクトースの含量が異常に低下し、それはガラクトシル化機構の異常に起因することを発見し、平成5年度から本研究を実施している。リウマチ疾患ではIgGの抗原結合部位におけるグリコシル化がIgGの凝集を引き起こす可能性が指摘されている。そこで、アミノ酸部位指定変異法を用いて抗デキストラン抗体の3つある相補性決定領域のうち2番目の領域(CDR2)に糖鎖を導入し、付加した糖鎖の構造及び抗原との親和性に対する影響を調べた。その結果、CDR2への糖鎖導入は、その導入位置によって形成される糖鎖構造及び抗原親和性に及ぼす影響は著しく異なることを明らかにした。このようなグリコシル化反応及び糖鎖変化とリウマチで広く観察されるIgGの自己凝集反応との関連性について現在検討している。一方、広く免疫グロブリンのガラクトシル化調節機構を解明するために、他の免疫グロブリンであるIgAとIgMについても解析した。これらのAsn型糖鎖を解析すると、IgGの場合と同様に非常に多様性に富んでいることが判明した。これらの知見を基に、今後IgG糖鎖で見られたガラクトース欠損という構造異常がリウマチ患者のIgAやIgMで観察されるか否か引き続き検討を加える予定である。一方、ウシIgGのH鎖にはガラクトースの代わりにN-アセチルガラクトサミンを持つ分子種の存在を明らかにし、現在その果たす生理的役割の解明を急いでいる。以上の成果に基づき、「糖蛋白質と疾患」という表題の英文図書の分担執筆依頼があり、現在印刷中の運びとなっている。
ホログラフィ干渉による加熱面に衝突する液滴の固液接触過程の検討

1.レ-ザホログラフィ干渉法を用いて、合成石英加熱面上に衝突する液滴の固液接触過程、液滴内に発生する微小気泡の挙動、蒸気膜の広がり過程および蒸気膜の崩壊過程を、石英加熱物体の裏面から干渉縞としてリアルタイムでとらえ、固・気・液界面で生ずる沸騰・蒸発プロセスに対して、以下のような新しい知見を得た。(1)、サブク-ルされた液滴が加熱面に衝突した際、多数の微小な液粒と化して激しく飛散する液滴の微細化現象は、固液接触による瞬時の気化が微小気泡の生成となって現れ、この微小気泡の液滴内への射出・貫通によってもたらされることが、ホログラム干渉縞から判明した。(2)、液滴と加熱面間に安定した蒸気膜が形成されるよになるのは、(1)で述べた現象発生時より、加熱面温度が高温になってからであるが、(1)と同様に液滴衝突初期の固液接触時の微小気泡発生がトリガ-となるものの、この微小気泡は射出する以前に互いに合体連結し、蒸気膜と化し、それが加熱面の中央部から周辺部へと広がることが判明した。(3)、本実験で行ったような鏡面に近い状態の加熱面に自由落下で液滴を落とすと言った単純な場合では(2)の状態の蒸気膜が突如崩壊し、固液接触を起こし、(1)の状態に至るとい間欠的な固液接触は認められなかった。2.液滴が加熱面に衝突したときの加熱面で発する沸騰音をコンデンサ-マイクロホンで、またそれに伴って加熱物体内を伝播する弾性縦波を水晶を用いて圧電位として取りだし固液接触状態を調べた結果、(1)、1の(1)で述べた微細化現象発生時には、高い周波数の沸騰音とそれによる加熱物体の振動が検出された。(2)、沸騰音とホログラム干渉縞撮影との運動測定結果から、音と微小気泡の発生とはよく一致していることが判明した。3.上記1、2の知見に基づき、加熱面と液滴間に形成される蒸気膜厚さの変動解析を行い、本実験系での液滴蒸発効率および非ぬれ状態下での熱伝達特性を理論的に求めた。
主鎖型高分子強誘電スメクチック液晶のらせん構造による擬似位相整合に関する研究

ビフェニルジカルボン酸をメソゲンとする主鎖型液晶高分子を合成し、強誘電キラルスメクチックC液晶を発現させた。アキラル成分とのランダム共重合体を合成し、その相転移挙動をDSCおよび偏光顕微鏡観察で、強誘電キラルスメクチックC液晶のら戦費値を偏光顕微鏡観察及びCD測定により決定した。その結果、キラル成分のモル比CとピッチPとの関係は、1/P=aCで表せた。つまり、キラル成分のモル分率でキラルスメクチックC液晶のらせんピッチが正確に制御できることが示された。らせん分布帰還型キャビティー効果の報告を参考に、532nmのピッチを有するホメオトロピックモノドメイン試料にNd:YAGレーザー(波長1064nm)をらせん軸に平行に入射したところ、SHGが確認された。また、キラル液晶のらせん構造に着目し、キラルな光である円偏光の基本光を入射したところ、円偏光の掌性と液晶のらせんの掌性との関係とSHG発生の有無及びSHGの偏光特性に相関を認めた。アキラル成分とのランダム共重合を合成し、その相転移挙動をDSCおよび偏光顕微鏡観察で、強誘電キラルスメクチックC液晶のらせんピッチを偏光顕微鏡観察及びCD測定により決定した。らせん分布帰還型キャビティー効果の報告を参考に、532nmのピッチを有する配向試料にNd:YAGレーザー(波長1064nm)をらせん軸に平行に入射したところ、微弱ながらもSHGが確認できた。MOPAC計算の結果、このメソゲンの超分子分極率がきわめて小さいことがSHGが微弱であることの大きな要因になっている。以上のように、主鎖型高分子の強誘電キラルスメクチックC液晶にレーザー光を入射すると、SHGが得られることが確認された。しかし、先述のようにメソゲン部分の分子鎖に対し垂直方向の双極子モーメントあるいは分子超分極率が小さいためにその強度は非常に微弱である。今後ああ他らしいメソゲンの設計と合成を行い,より強いSHGが得られる試料を合成し、モノドメイン試料のSHG測定を行う予定である。
火山観測用自走式センサー「ほむら」の開発

火口内やごく近傍の機動的観測を行う実用的な無人陸上車両型ロボットのシステム「火山観測用自走式センサー『ほむら』」の開発を行った.ほむらは,携帯電話データ通信により,遠隔地よりリアルタイムで火口付近の画像やセンサーデータをリアルタイムで取得できる.本研究では,新たに火山ガスセンサーを搭載できるようにし,観測用のソフトウェアを改良し,また太陽電池の搭載により充電することなく長期運用を可能にした.実際の火山(霧島硫黄山)で1か月以上の運用試験を2回行い,動作の安定性と観測における有用性を確認した.ほむらは実用的に使用できる状態で,今後も火山観測における運用を続けていく.活火山の火口近傍における観測・リアルタイム監視は,火山噴火のメカニズム解明や災害対応活動のために必須であるが,観測装置の配備は十分でなく,いざ噴火が始まった場合には,危険な火口の近傍に新たに装置を備え付けることは難しい.この現状を打破すべく,本研究では,活動的火山の火口およびその近傍で,遠隔地より操縦され,機動的なリアルタイムの観測・監視を行う車両型小型無人ロボット「火山観測用自走式センサー『ほむら』」を開発・実用化することを目指している.本年度では,まず,一台しかなかったほむらの予備機体の作成を行った.ほむらのパーツ図面作成し,株式会社津島鉄工所に発注し,パーツを作成,機体として組み上げた.このことにより,ほむらの機体が2台となり,運用と開発が同時に進行できるようになった.また,本年度では,霧島火山の一つの火口である硫黄山にほむらを設置して,長期モニタリングの試験運用を行った.1回目は2015年2月19日より4月8日までの約7週間,2回目2016年3月7日より4月13日の5週間である.我々は,硫黄山山頂までほむらを運び,硫黄山火口(1回目),あるいは噴気(2回目)が見える場所にほむらを設置した.硫黄山山頂周辺では,FOMA電波状況が十分不安ではなく,電波状況が安定している場所にほむらを設置し,ほむらを移動させないことにした.設置の後,京都大学より遠隔操縦を行った.その後,一日に,10分2時間程度,毎日ほむらを起動し,センサー(カメラ,気温,CO2濃度)のデータをリアルタイムで取得した.試験運用中雨や霧などの悪天候の時もあったが,1回目は,電池がなくなるまで遠隔操縦に関するトラブルは起こらなかった.一方2回目は,4月8日まで快調に動いていたが,4月9日に突如ほむらとの通信ができなくなった.どのようなトラブルが起こったかは今後検討を行う.今年度の目標としては,(1)ガスセンサーの開発,(2)ほむらの操作性・信頼性の向上,(3)予備機体の作成,(4)実際の火山における運用を上げていた.このうち,(3)(4)については,研究実績の概要で述べたように,予定通りの成果を上げたということができる.(2)に関しても,野外運用における防水の改良や,制御コンピュータの改良,太陽電池の試験的使用など(残念ながら,ほむらのサイズでは大きな太陽電池を搭載することはできず,効果のある太陽電池使用は現状ではできていないが),着実に行った.一方,ガスセンサーに関する開発が遅れている.本年度の重要な目標として,ほむらの火山ガスセンサーを充実させることを挙げていた.現状では,CO2センサーのみであるが,それに加えてSO2センサー, H2Sセンサーをほむらに搭載できるようにするというものである.ほむらに搭載するセンサーは,小型でなくてはならないため,また,ほむらの制御コンピュータに接続する必要があり,すでにあるガス量計をそのまま接続することはできない.そのため,市販のガス量計をベースにほむらに搭載するように改造することを試みた.しかしながら,改造により温度などのガス量以外のファクターの補正がうまく行うことができず,現状で実用的なセンサーとして開発した状態には至っていない.活火山の火口近傍における観測・リアルタイム監視は,火山噴火のメカニズム解明や災害対応活動のために必須であるが,現状の観測装置の配備は十分でない.この現状を打破すべく,本研究では,活動的火山の火口およびその近傍で,遠隔地より操縦され,機動的なリアルタイムの観測・監視を行う車両型小型無人ロボット「火山観測用自走式センサー『ほむら』」を開発・実用化することを目指した.本年度では,それまで開発用1台,運用用1台のほむら機体に加え,もう1台の運用用機体を作成した.このことにより,運用用のほむら機体が2台となり,1台の故障に対するバックアップができるようになったとともに,2つの火山での同時観測運用も可能になった.また,ほむら用の小型のH2SおよびSO2ガスセンサーの開発を行った.小型のガスチャンバーを作成し,ほむらの機体に組み込んで運用の試験を行った.計測自体はできるようになった.一方,測定精度の検討は十分にできず,これは今後の課題である.さらに,ほむらに小型のソーラーパネルを組込み,より長期の運用ができるようにした.野外での運用試験を行った.前年度末から継続して霧島火山の一つの火口である硫黄山にほむらを設置して,長期モニタリングの試験運用を行った.前年度2016年3月7日より本年度4月13日の5週間,京都大学より遠隔操縦を行い,安定した運用ができることを確認した.その後も,京都大学の建物屋上で,ソーラーパネルを用いて,長期の野外試験を行った.

2016年10月10日より試験運用を開始し,2017年3月27日までの約半年間,メンテナンスすることなく,ほむらを運用できることを確認した.以上のように,ほむらは,長期にわたり火山をモニタリングできる簡易的な観測ステーションとして実用的運用のできるものになったと評価する.火口内やごく近傍の機動的観測を行う実用的な無人陸上車両型ロボットのシステム「火山観測用自走式センサー『ほむら』」の開発を行った.ほむらは,携帯電話データ通信により,遠隔地よりリアルタイムで火口付近の画像やセンサーデータをリアルタイムで取得できる.本研究では,新たに火山ガスセンサーを搭載できるようにし,観測用のソフトウェアを改良し,また太陽電池の搭載により充電することなく長期運用を可能にした.実際の火山(霧島硫黄山)で1か月以上の運用試験を2回行い,動作の安定性と観測における有用性を確認した.ほむらは実用的に使用できる状態で,今後も火山観測における運用を続けていく.基本的に,前年同様,野外の長期運用試験,機体信頼性の向上のための改良,システムプログラム改良,安定バージョン「ほむら」を運用可能な状態を保つこと,を継続する.特に野外運用においては,急な火山活動の活発化に対処できるように,すぐに設置できる状態にほむらを保つことを行っていく.なおガスセンサーに関して早急に,対処したい.現状で十分には小さいといえないもの,使用可能なガスセンサーを知ることができたので,これをベースにガスセンサーの開発を急ぎたい.火山学ガスセンサーの購入のための予算を計上したが,科研費交付前に別予算で購入したため,この予算を使わなかった.また,ほむら設置のための旅費予算を計上したが,これをすべて使用するだけの適切な機会に恵まれなかったため,使用しなかった.次年度に新たに,別のガスセンサーを購入するために使用する.また,予算に余裕のある場合,さらにほむら機体をもう一台製作するために使用する.
GAPジャンクションと介した多細胞間情報伝達による視床下部ホルモン分泌制御機構-神経内分泌系モデルを用いて-

我々がコネクシンの保存領域を用いたディジェネレイトプライマーを用いて採取したラットの新規コネクシンについて、Northcm hybridizationを行い各臓器での発現を観察すると中枢神経系で最も強い発現を認めた。この新規コネクシンはコネクシン26に高い相同性を持っていた。その後、この遺伝子はDahlらが新規にクローニングしたコネクシン(コネクシン30)と96%の相同性があることが明らかになり、我々が採取したのはラットの相同遺伝子であると考えられた。この、cDNA断片を用いてin situ hybridizationを行ったが視床下部での発現は多くはなかった。また、その他のコネクシンのmRNAの分布を、コネクシン26mRNA,コネクシン33mRNAに関しては、中枢神経系にて明らかな発現を認めなかった。その一方で、コネクシン32、および、コネクシン43mRNAに関しては神経系での広範な発現を認めた。これらのmRNAは中枢神経を傷害することによってその発現量が著明に増大することが明らかになり、神経系の修復過程に関与すると思われた。また、コネクシン32、コネクシン43は両者とも視床下部において発現し、なおかつ、in situ hybridizationによる分布より、コネクシン32はニューロンに、コネクシン43は、グリアに存在すると思われた。また、室傍核には、コネクシン32の発現を認めた。これらの結果を考慮して、コネクシンを過剰発現するトランスジェニックマウス作成のため、コネクシンcDNAを用いてconstructionを作成した。新たな神経系特に視床下部に発現するコネクシンを検索するために、ラット視床下部より、mRNAを採取し、逆転写酵素にてcDNAを作成した。すなわち、J-AHaefligerらの方法に新しいコネクシン分子のcDNA配列を加味してコネクシン分子においてその塩基配列がよく保存されている膜貫通領域にてdegenerateprimerを作成した。PCRにてP32-CTPの存在下において増幅されたフラグメントをポリアクリルアミドゲルに泳動してそこに現われたDNAのバンドを切り出した。切り出されたバンドから再びPCRをおこなってDNAを回収しプラスミドベクターにサブクローンして、おのおののバンドについてクローンを採取して塩基配列を解析した。我々は上記の実験によって新規のコネクシンを得たが、その新規コネクシンについて、in situ hybridization,Northern hybridizationを用いて、全身の臓器について検索した。すると中枢神経系に特に強い発現を認めた。この新規コネクシンはコネクシン26にもっとも高い相同性を持っていた。その後、Dahlらがマウスの新規コネクシン(コネクシン30)をクローニングしたが、我々のクローニングしたクローンと96%の相同性を持ち、マウスの相同遺伝子であると考えられた。このcDNA断片を用いてラット脳より作成したファージcDNAライブラリーをその後検索した。
システムバイオロジーを用いた腎肝クロストーク発症経路の解明

本研究の目的は、我々が確立してきたシステムバイオロジーの研究手法を用いてモデル動物を解析することにより、腎肝クロストークにおける肝障害形成機序を明らかにして、それに基づく治療薬シーズを提案することである。目的達成のために計画している研究項目は、(1)システムバイオロジー手法による腎肝クロストーク発症経路と治療薬シーズの抽出、そしてそれに基づく(2)治療薬シーズの実証研究の2つである。最終的には、これらの結果に基づいて総合的に考察し、腎肝クロストーク障害の分子理解を進展させ、治療薬を提案する。平成29年度までに、2つの治療薬シーズ候補を発見し、抽出した治療薬シーズについて、過去の報告などを参考に、in vivoにおける実証研究が可能かどうかなどを考慮しながら、1つのシーズについて研究を進めた。その結果、治療薬シーズに治療効果を発見した。この発見に基づいて、平成30年度では、治療効果について、in vitroの系での確認実験を行った。腎肝クロストーク障害をin vitroの系で再現し、その系を用いて治療薬シーズの効果を確認したところ、腎肝クロストーク障害を抑制する可能性を見出した。以上から、我々が見出した治療薬シーズは、in vivoにおいて二次的に作用しているのではなく、直接作用していること、そしてこのシーズが治療薬として妥当である可能性などが考えられた。今後は、これまでの成果を取りまとめて発表する。目的達成のために計画している研究項目は、(1)システムバイオロジー手法による腎肝クロストークにおける肝障害発症経路と治療薬シーズの抽出、そしてそれに基づく(2)治療薬シーズの実証研究の2つである。最終的には、これらの結果に基づいて総合的に考察し、腎肝クロストークにおける肝障害発症の分子理解を進展させ、治療薬シーズを提案する。平成28年度には、当初の計画通りに(1)の研究を行った。まず、モデル動物を腎虚血再灌流あるいは腎摘出により作製した。血液生化学検査によりモデルの成立を確認した後に、肝を採材し、遺伝子およびタンパク質を抽出した。次に抽出した遺伝子についてはアレイテクノロジーによるトランスクリプトーム解析を、タンパク質については、二次元電気泳動-MALDI-TOFMSによるプロテオーム解析を実施した。実施後、それぞれの解析結果を用いて、システムバイオロジーなどの手法により腎肝クロストーク発症の経路を想定し、その想定に基づいて治療薬シーズを抽出した。これまでのところ、2つの治療薬シーズを見出している。次年度においては、抽出した治療薬シーズについて、過去の報告などを参考に、in vivoにおける実証研究が可能かどうかなどを検討して、研究を進める。当初の計画通り平成28年度終了時点までに、治療薬シーズを見出すことができた。この成果を勘案して、「(2)おおむね順調に進展している」と判断した。まず、2種類のモデル動物を用いて、アレイテクノロジーによるトランスクリプトーム解析、プロテオーム解析を実施した。実施後、解析結果を用いて、システムバイオロジーなどの手法により腎肝クロストーク発症の経路を想定した。そして想定した経路から、治療薬シーズを抽出した。その結果2つの治療薬シーズ候補を発見した。この結果を踏まえて、次に、抽出した治療薬シーズについて、過去の報告などを参考に、in vivoにおける実証研究が可能かどうかなどを考慮しながら、1つのシーズについて絞って研究を進めた。その結果、治療薬シーズの治療効果について2種類のモデル動物を用いて確認できた。次年度では、確認した効果について、in vitroの系も併用しながら、治療薬シーズの妥当性をより明確にして行く。また、これまでのデータの取りまとめを行う。当初の計画通り平成29年度終了時点までに、in vivoの系で、治療薬シーズに治療効果を発見した。

腎肝クロストーク障害をin vitroの系で再現し、その系を用いて治療薬シーズの効果を確認したところ、腎肝クロストーク障害を抑制する可能性を見出した。以上から、我々が見出した治療薬シーズは、in vivoにおいて二次的に作用しているのではなく、直接作用していること、そしてこのシーズが治療薬として妥当である可能性などが考えられた。今後は、これまでの成果を取りまとめて発表する。順調に進捗しているので、今後も計画通りに研究を進める。研究が順調に進捗し、次年度以降の研究において確実に成果を上げるために90,000円を繰り越すこととした。
非荷重時の破骨細胞形成を調節するＰｄｋ４の新規基質の同定および機能解析

骨量は運動によって増加し、長期の臥床、神経損傷による不動、宇宙での微少重力状態環境下では減少し、いわゆる廃用性骨粗鬆症を呈する。メカニカルストレスは、骨内に埋め込まれた骨細胞ネットワークが感知し、骨表面の骨芽細胞・破骨細胞にシグナルを伝達し、骨量を調節している。Pdk4は、ミトコンドリアでのエネルギー産生を抑制する酵素であるが、非荷重時に成獣マウスの骨芽細胞・骨細胞に誘導された。Pdk4ノックアウトマウスでは、非荷重時の骨量減少が起こらず、成獣マウスの非荷重時の骨量減少に関与していることが明らかになった。廃用性骨粗鬆症は、高齢化に伴う長期臥床患者や脳血管障害による下肢の麻痺患者等の増加により、急激に増加している。骨細胞は、メカニカルストレスを感知し、骨量を制御していることを、骨細胞突起の著減により骨細胞死を起こし、骨細胞ネットワークが破綻する骨芽細胞特異的BCL2トランスジェニックマウスを解析するにより明らかにした。Pdk4は、糖代謝でのエネルギー産生を抑制する酵素であるが、不荷重時に、骨芽細胞と骨細胞に発現誘導された。Pdk4ノックアウトマウスでは、野生型マウスに見られる非荷重時の骨吸収亢進が、ノックアウトマウスでは見られなかった。これは、4ヶ月齢のマウスで観察されたが、若齢マウスでは有意ではなかった。Pdk4が、破骨細胞分化・活性化に関わる分子をリン酸化することにより活性化あるいは不活性化する可能性を追求した。Pdk4は、ミトコンドリアターゲティングシグナル配列を持っており、大部分はミトコンドリアに存在すると考えられる。しかし、ミトコンドリアターゲティングシグナル配列を持たないアイソフォームも存在し、これが破骨細胞分化・活性化に関わっている可能性がある。実際C末端にGFPを付加したPdk4を細胞に導入すると、Pdk4はミトコンドリアに局在した。ミトコンドリア移行配列に変異を導入したPdk4を用い、細胞質にPdk4を発現させる方法を試みたが、細胞質に高発現させることはできなかった。そこで、Pdk4ノックアウトマウスと野生型マウスの初代培養骨芽細胞を用いて、Pdk4でリン酸化される基質蛋白質の同定を試みることにした。iMAC法によりリン酸化ペプチドを濃縮、液体クロマトグラフィーにて分離後、TOF MS/MSによる質量分析を行い、Pdk4ノックアウトマウスと野生型マウスの初代培養骨芽細胞でリン酸化ペプチドの比較を行っているが、現在までのところ両者間で有意に異なるリン酸化タンパク質は得られていない。骨形成と骨吸収はカップリングし、バランスが保たれているが、非荷重状態では、骨形成は抑制され、骨吸収が亢進し、骨量が減少する。骨細胞ネットワークは、メカニカルストレスを感知、骨芽細胞・破骨細胞にシグナルを伝達し、骨量を調節していると考えられている。我々は、骨細胞ネットワークによる骨量調節に関わる分子を同定する目的で、骨細胞ネットワークが破綻した骨芽細胞特異的BCL2トランスジェニックマウスと野生型マウスで、非荷重時に誘導される遺伝子をマイクロアレイにて比較、野生型マウスで誘導され、骨細胞ネットワークが破綻したマウスでは誘導されない遺伝子を探索、Pdk4を同定した。Pdk4は、糖代謝でのエネルギー産生を抑制する酵素である。Pdk4ノックアウトマウスを作製したが、野生型マウスに見られる非荷重時の骨吸収亢進が、ノックアウトマウスでは見られなかった。最初に、Pdk4をベートとして酵母ツーハイブリッド法にて、Pdk4と結合する蛋白質の同定を試みた。しかし、同定された蛋白質には破骨細胞分化・活性化に関わる有望な蛋白質は含まれていなかった。Pdk4の新たな基質蛋白質を同定し、その破骨細胞分化における機能を明らかにすることが本研究目的である。最初に酵母ツーハイブリッド法にて、Pdk4と結合する蛋白質の同定を試みたが、破骨細胞分化・活性化に関わる有望な分子を得ることができなかった。次に、ミトコンドリア移行配列を持つPdk4アイソフォームおよびミトコンドリア移行配列を持たないPdk4アイソフォームをそれぞれ発現するアデノウィルスの作製に取りかかったが、高発現では細胞機能に影響するためか、高発現アデノウィルスの作製に時間がかかった。このため、二次元電気泳動(2-D Fluorescence Difference Gel Electrophoresis, 2D-DIGE)を用いてPdk4でリン酸化される基質蛋白質の同定に取りかかるのが、遅くなってしまった。