hpprc/llmjp-kaken huggingface dataset:
地殻内における物質移動と熱源‐副成分鉱物と微量元素からの洞察

地質データおよび変成岩類のサンプリングの空間密度を上げるために、初年度に続いて柳井地域と三河地域の地質調査を行った。特に、柳井地域では花崗岩類と変成岩類の接触部において、両者の構造的関係を精査した。また、ラマン石墨地質温度計を柳井地域の変成岩類に適用し、低中変成度部の最高到達温度分布図を作成した。さらに、柳井地域の花崗岩類・変成岩類のLA-ICPMSによるU-Pbジルコン年代測定を京都大学で、泥質変成岩中のモナズ石のCHIME年代測定を名古屋大学でそれぞれ行った。以上から得られたデータセットを用いて、領家変成帯のテクトニクス史および熱史の制約を試みた。花崗岩類のU-Pbジルコン年代により、柳井地域のマグマ活動が105Ma頃から94Ma頃まで続いていたことが明らかとなった。従来の知見とは異なり、最も浅所に貫入している花崗岩類が105Maの最も古い年代を与えた。より深部に向かって、花崗岩類は約100Maとやや若くなり、その分布は最高変成度の変成岩類とよく相関している。新しく得られた年代データは、高温変成作用が約100Maから94Maの間、最深部で変形を伴って起きていたことを示している。若い花崗岩体(約92Ma)は浅所にも貫入していることから、浅部も約92Ma頃まで中温の状態であり得たことがわかる。ジルコンの年代はモナズ石に比べ古く、マグマからの結晶化の年代を示しているようである。一方、モナズ石は中温の状態が終わるまで、深成岩類の貫入および変成岩類の部分溶融にともなう熱と水流体の影響を受け、再結晶化を続けていた可能性がある。26年度が最終年度であるため、記入しない。本研究は造山帯における変形・変成・火成活動の関係を明らかにし、造山帯の進化を理解する,ことを目的とする。高温低圧型変成帯である領家変成帯と中圧型変成帯であるバリスカン造山帯を主たる対象とし、造山作用の熱源を明らかにすることを特に重視している。本年度は、領家変成帯の柳井、三河、笠置地域の地質調査及びサンプリング、薄片作成(以上全地球)、SEM-EDSやWDSによる観察・分析(柳井地域)を行った。地質調査は特に、(i)変成岩の変形構造、(ii)変成岩と花崗岩類の貫入関係の精査、に重きを置いた。柳井地域の低度変成岩(黒雲母帯)から高度変成岩(ザクロ石-菫青石帯)にかけて、モナズ石の産状を記載し、低度変成岩中では、褐簾石が分解してモナズ石を生じている鉱物微細組織を見いだした。これはバリスカン造山帯など中圧型変成帯で見られる現象と類似している。これらの組織を含む岩石をCHIME年代測定するため、記載作業と試料選定を行い、成果を国内の学会で発表した。また、領家変成帯の年代学、岩石学に関する過去の文献調査を行い、柳井地域については花崗岩の年代学的情報が不足していることを確認した。また、領家変成帯から得られた結果の比較対象とすることを目的として、フランスやチェコ共和国から得られたバリスカン造山帯の岩石試料の研究も行った。バリスカジ造山帯から得た試料中のモナズ石年代測定を、LA-ICP-MSによる同位体年代測定法とEPMAによるCHIME年代測定法で行った結果を比較し、モナズ石の成長時期について明らかにした。また、バリスカン造山帯の造山運動史や熱源についての考察を行い、国際誌論文にまとめた。

一方、モナズ石は中温の状態が終わるまで、深成岩類の貫入および変成岩類の部分溶融にともなう熱と水流体の影響を受け、再結晶化を続けていた可能性がある。26年度が最終年度であるため、記入しない。予定していた領家変成帯の各地域、すなわち柳井・三河・笠置地域の野外調査を実施し、年代測定に必要な岩石試料の採取と薄片化、SEM-EDSやWDSを用いた観察・記載、必要な情報収集が終了しており、年代測定のマシンタイムを待っている状態である。マシンタイムを待つ間は、バリスカン造山帯の試料を用い、モナズ石年代の持つ意味についての研究を進め、領家変成帯からの結果に応用可能な考察を深めていることができているため、おおむね順調に進展していると言える。柳井地域においては変成岩だけでなく花崗岩の年代測定も必要となったことから、花崗岩・変成岩からのジルコン分離及びLA-ICP-MSを用いたジルコンU-Pb年代測定を極地研究所および京都大学で実施する。作業量の増大を考慮し、調査地域をこれ以上は増加させないようにする。低変成度におけるモナズ石の形成温度見積もりのため、ラマン分光光度計を用いた石墨温度計を活用する。モナズ石のCHIME年代測定は名古屋大学年代測定センターで行う。
ヒト抗体産生細胞における抗体軽鎖交換機構とその制御

これまでにヒト抗体産生細胞が植物レクチンの刺激により本来産生していた抗体軽鎖を消失し、代わりに新たな軽鎖を産生する細胞が高頻度に出現することを明らかにした。こうした軽鎖の産生パターンを変化させた細胞より産生された抗体は、いずれも本来の抗原結合性を大きく変化させていた。この現象はこれまで明らかにされている抗体の多様性獲得機構とは全く異なるものであり、この現象を軽鎖交換機構(Light chain shifting)と呼ぶこととし、その解析を行った。軽鎖が置き換わるには少なくとも2つの段階の介在が想定される。つまり、オリジナル軽鎖の消失過程と新しい軽鎖の発現過程である。まずオリジナル軽鎖の消失に関しては、転写レベルでその著しい低下が観察されたことから、軽鎖の発現阻害が転写レベルにおける何らかの障害によるものと示唆された。オリジナル軽鎖の消失とレクチン刺激との関係ではレクチンは細胞に対して様々な影響を与えることが知られていることから、レクチン以外に同様の効果を発揮し、且つ作用点がある程度はっきりした因子のスクリーニングを試みたところcaffeineにその活性があることが明らかとなった。新しい軽鎖の発現に関しては、抗体遺伝子のV(D)J組み換えの関与が予想されたため、最近同定されたV(D)J組み換え誘導遺伝子RAGの発現をRT-PCRによって解析したところ、軽鎖交換を生じる細胞ではRAG遺伝子の発現が観察された。RAG遺伝子の発現は抗体遺伝子の発現を完了した未熟B細胞において消失することが知られており、抗体産生細胞といった最終分化期にある細胞での発現の報告例は皆無である。今後、抗体産生細胞におけるRAG遺伝子の発現機構の解析がLight chainshiftingの解明にとって重要であると考えられる。
グラフの階層描画におけるSugiyama methodへの厳密アルゴリズムの適用

本研究ではグラフの階層描画の手法として知られるSugiyama methodに対して厳密アルゴリズムの適用を行った.Sugiyama methodに関してはいくつかのヒューリスティックアルゴリズムを用いた方法が知られているが,厳密アルゴリズムを適用する研究は知られていない.本研究の実験において,交差数を最小化する固定パラメータアルゴリズムが十分に有用であることを明らかにした.また,階層を2層に限定した場合について既存のアルゴリズムよりも高速なアルゴリズムの開発に成功した.2部グラフの2層描画を求めるアルゴリズムの開発を行った.このアルゴリズムは,与えられるグラフの頂点数がnのとき,交差数がk以下の2層描画が存在するかを2^{O(k)}n^{O(1)}時間で判定し,判定結果がYesであるとき,そのような描画を求めるアルゴリズムである.この結果は,申請者を含む研究グループによる2013年の結果2^{O(k log k)}n^{O(1)}時間アルゴリズムの実行時間の指数部を改善することに成功している.この2013年の結果は,与えられるグラフと等価な,つまり最少辺交差数が同じグラフが,そのグラフの辺数がパラメータに依存する関数で抑えられるようなものを求めるアルゴリズムを開発したが,さらに,本年度はこの結果のアルゴリズムの更なる改良に成功し,論文誌Theoretical Computer Scienceに採択された.また,グラフの階層描画とも関係のあるグラフパラメータである,パス幅を求めるアルゴリズムの理論的進展もあった.n頂点の有向グラフが与えられたとき,そのグラフの(有向)パス幅を求める3^kn^{O(1)}時間アルゴリズムの開発を行った.ここでkは与えられたグラフの点カバーの大きさであるとする.この結果は,Chapelleらの結果(WADS2013)を有向グラフに一般化しつつ,かつ大幅に単純化することに成功しており,論文誌Information Processing Lettersに採択されている.SeymourらのグループやPilipczukらがトーナメントやその一般化である準完全グラフに対して,グラフのパス幅やカット幅を用いて,topological containmentやimmersion containmentといった問題に対する固定パラメータアルゴリズムを与えたが,それらの結果をさらに一般的なグラフクラスに適用するべく,準完全グラフを一般化したグラフクラスに対して,パス幅を求める固定パラメータアルゴリズムを与えた.Sugiyama methodのコアとなる2部グラフの交差数最小化問題に関して,固定パラメータアルゴリズムの観点から高速な厳密アルゴリズムの開発に成功した.具体的には,n頂点の2部グラフが与えられた時に,交差数がk以下である2層描画を求めるアルゴリズムとして,exp(O(k log k)) + poly(n)時間アルゴリズムが与えられていたが,これをexp(O(k)) + poly(n)時間に改善した.この結果は,本研究の目的において,階層が2に限定された場合に関する理論的な進展である.また,グラフの階層描画と関わりの深いグラフのパス幅に関して,厳密アルゴリズムの観点から研究を行った.本研究ではグラフの階層描画の手法として知られるSugiyama methodに対して厳密アルゴリズムの適用を行った.Sugiyama methodに関してはいくつかのヒューリスティックアルゴリズムを用いた方法が知られているが,厳密アルゴリズムを適用する研究は知られていない.本研究の実験において,交差数を最小化する固定パラメータアルゴリズムが十分に有用であることを明らかにした.また,階層を2層に限定した場合について既存のアルゴリズムよりも高速なアルゴリズムの開発に成功した.グラフが2階層のときに対するアルゴリズムに関しての理論的な成果をあげることができた.多階層グラフに対する実用的な厳密アルゴリズムの設計および実装に関する進度は以下のようである.まず,Sugiyama methodのキーとなる辺交差数の削減アルゴリズム(One Sided Crossing Minimization)に関しては,本研究期間以前から部分的に実装を行っており,研究期間に入ってから,その実装を完成させ,十分に疎な(実用上で現れると思われるような)インスタンスに関して,高速に動作することを確認した.多階層のグラフに対して繰り返し適用可能であるように作り直した.その一方で,Sugiyama methodで必要な閉路の除去と頂点の階層割り当てに関しては,前者については素朴な厳密アルゴリズムとヒューリスティックアルゴリズムの実装のみ行っている状態であり,また後者に関してはどのような厳密アルゴリズムを設計すべきかを思案中である.これらを当初の研究計画と比較して,おおむね順調であると言える.27年度が最終年度であるため、記入しない。情報学基礎特に,閉路の除去(有向フィードバック辺集合問題)への厳密アルゴリズムの研究では,重要な問題がいくつか知られており,それらに対するなんらかの進展も視野に入れ研究を進める.27年度が最終年度であるため、記入しない。
肝疾患におけるエンドトキシンおよび関連サイトカインの病態生理学的意義に関する研究

多数の肝疾患患者血漿中のエンドトキシン(Et)濃度を改良法で測定した結果、肝硬変とりわけ重症例では過塩素酸処理沈殿中に高濃度のEt活性が存在することを明らかにした。さらに肝硬変食道静脈癌出血例では当初過塩素酸処理上清中につづいて沈殿中にEtが増加し、沈殿中のEt増加にともなって種々の急性相反応物質の血中濃度が増減することを認めた。また、アルブミンに強いEt不活性化能があることを希釈加熱法ならびに過塩素酸処理法の両Et抽出法で確かめた。肝硬変では健常人に比し、アルブミンのEt結合予備能が低下て、HDL、Transferrin、α1ーantitrypsinのEt結合予備能が増加傾向にあること、Et不活性化率はChild Cで総Bilirubin5mg/dl以上の末期肝硬変例で低下しており、これはアルブミンのEt結合予備能、血清HDLと正の相関関係、TransferrinのEt結合予備能と負の相関関係にあることを見いだした。さらに血清アルブミン低下例ではHDLのEt結合予備能の減少、Transferrin、α1ーantitrypsinのEt結合予備能の増加を認めたことを合わせ、肝硬変ではTe血症とともに種々の蛋白のEt結合能に変化が生じるが、血中Et不活性化にアルブミンが重要な因子をなす可能性があるとの結論を得た。肝硬変患者とくに有腹水例、末期昏睡例でILー1α、ILー1β、TNFーα、ILー6が上昇していることを明らかにした。さらに、血清アルブミン値とILー1β、TNFーα、ILーりの間には負の相関関係が存在すること、TNFーα、ILー6はEt著増例、AlbのEt結合率著減例で高値をとる傾向にあること、ILー1β、ILーりの上昇はEt不活性化率著減例にのみ認められることを合わせ、Et結合蛋白の減少、血中Et不活性化能低下の結果がEtの作用が増強され、これがサイトカイン上昇機序の一端をなす可能性があることを示した。また、アルコ-ル投与ラットではEtのクリアランスが低下するとともに、血清TNFが上昇し、これらが肝障害を導いている可能性を示した。平成2年度には多数の肝疾患患者血漿中のエンドトキシン濃度をわれわれの改良法で測定した結果、肝硬変とりわけ重症例では過塩素酸処理沈殿中に高濃度のエンドトキシン活性が存在することを明らかにし、成績の一部を報告した(肝臓31(5):536ー542)。臨床症状との関係では消化管出血例、有熱例でエンドトキシンが有意に高値を示すことを見いだし(第87回日本内科学会講演会発表)、さらに血中エンドトキシン不活性化能とエンドトキシン結合蛋白との関係についてはエンドトキシン不活性化能がHDLと正の相関、抗リピッドAと負の相関関係にあることを見いだし報告した(第25回日本肝臓学会西部会)。

さらに肝硬変食道静脈瘤出血例で経過を追ってエンドトキシンを測定すると当初過塩素酸処理上清中につづいて沈殿中にエンドトキシンが増加し、沈殿中のエンドトキシン増加にともなって種々の急性相反応物質の血中濃度が増減することを認めている。また、エンドトキシン不活性化能についてはとくにアルブミンについて研究を進め、アルブミンに強いエンドトキシン不活性化能があることを希釈加熱法ならびに過塩素酸処理法の両エンドトキシン抽出法で確めた。さらに血中エンドトキシンの存在様式と不活性化機構を知る目的でSalmonella anatum A1 epiを用いてH^3ーエンドトキシンを作製し、とくにアルブミンおよび急性相反応物質のエンドトキシン結合能を検討したところ、肝硬変においてはこれらが重要なエンドトキシン結合蛋白として働くとともに不活性化にかかわっている可能性が示唆された。また、アルコ-ル性肝障害におけるエンドトキシン血症の意義を明らかにする目的でアルコ-ル投与ラットにH^3ーエンドトキシンを静注したところアルコ-ル投与時には、エンドトキシンの肝への集積が減少し、脾への集積が増加する傾向を認めた。以上、エンドトキシン血症の病態生理を中心に研究を進めてきている。平成3年度は昨年に引き続き、肝硬変にける血中エンドトキシン結合蛋白と不活性化能との関係をまず検討した。その結果肝硬変では健常人に比し、アルブミンのエンドトキシン結合予備能が低下し、HDL、Transferrin、α1ーantitrypsinのエンドトキシン結合予備能が増加傾向にあること、エンドトキシン不活性化率はChild Cで総Bilirubin5mg/dl以上の末期肝硬変例で低下しており、これはアルブミンのエンドトキシン結合予備能、血清HDLと正の相関関係、Transferrinのエンドトキシン結合予備能と負の相関関係にあることを見いだした。さらに血清アルブミン低下例ではHDLのエンドトキシン結合予備能の減少、Transferrin、α1ーantitrypsinのエンドトキシン結合予備能の増加を認めたことを合わせ、肝硬変ではエンドトキシン血症とともに種々の蛋白のEt結合能に変化が生じるが、血中エンドトキシン不活性化にアルブミンが重要な因子をなす可能性があるとの結論を得た。次に、肝硬変患者の血漿サイトカイン(ILー1α、ILー1β、TNFーα、ILー6)レベルを測定し、臨床像と対比するとともに、エンドトキシンとの関係を中心にこれらサイトカインの上昇機序について検討した。その結果、肝硬変患者とくに有腹水例、末期昏睡例でILー1α、ILー1β、TNFーα、ILー6が上昇していること、食道静脈瘤出血例ではエンドトキシンとともにTNFーαが増加する例があることを明らかにした。さらに、血清アルブミン値とILー1β、TNFーα、ILー6の間には負の相関関係が存在すること、TNFーα、ILー6はEt著増例、AlbのEt結合率著減例で高値をとる傾向にあること、ILー1β、ILー6の上昇はEt不活性化率が50%以下の例にのみ認められることを合わせ、エンドトキシン結合蛋白の減少、血中エンドトキシン不活性化能低下の結果がエンドトキシンの作用が増強され、これがサイトカイン上昇機序の一端をなす可能性があることを示した。
高分解能電子顕微鏡による機能材料の界面構造の解析と界面機能の開発

本研究ではまず、キューリ-温度が150K(バルクの約2倍)の薄膜状酸素欠損型EuOを再現性よく合成する技術を確立した。そのためには、酸素を基板上に直接吹き付け、かつ基板温度を適切に選択することにより反応を速度論的に制御することが必須であることを示した。次にFe,Eu,そしてO_2を同時に蒸着、吹き付けすることにより、金属強磁性体,Fe,中にEuOを分散させたグラニュラー薄膜を合成することに成功した。この際も、基板温度等の生成条件が重要で、200°Cではアモロファス状のFe-EuO混合相が生成するが、基板温度を300°C以上とすることによりFe/EuO二相膜が安定生成することを示した。一方、磁気的挙動と構造との関係においては、EuOのキューリ-点以下で、鉄の原子の磁気モーメントとユーロピウムの磁気モーメントとが、非平行に配列していることを明らかにした。また、互いに非固溶のFeとEuを同時蒸着にすることにより非平衡合金薄膜を作成した。FeとEuは液体状態でも混ざらないがこの方法によれば過飽和固溶体ができることをX線回折および電子顕微鏡を用いて示した。この合金の磁気的性質に関してFe高濃度側ではフェリ磁性を示す一方、Eu高濃度側では、Eu本来のらせん構造がFeの存在によって乱され、磁化曲線にヒステリシスが現われることを示した。さらにこのように作られた薄膜の磁気抵抗のうち縦方向の磁気抵抗(L-MR)の不可逆部は正の値をとるが横方向の磁気抵抗(T-MR)の不可逆部は負であることを示した。今後、このような特異な磁気抵抗挙動がEu固有のらせん構造が遷移金属原子のモーメントによって直接、乱されたことに起因するのか、あるいは遷移金属を固溶させることにより、Euモーメント間の交換相互作用が弱まることに起因するのかを明らかにしていく予定である。また同時に、高分解能電子顕微鏡を用いてこれらの非平衡薄膜の構造と磁気抵抗の関連を調べている。鉄と鉄に対して非固溶のユーロピウム酸化物(EuO)とを同時蒸着し、二相混合薄膜を作成し、その構造と磁気特性との関係を調べることを目的に実験を開始した。始めに、蒸着法でユーロピウム酸化物(EuO)を安定に合成することを試みた。まず、Euを蒸着しながら酸素を吹き付けることによりEuOが生成することを確認した。次に基板温度と吹き付け酸素量を制御することにより、この物質本来のキューリ-温度、70Kを150Kまで上昇させることができた。さらにFe,Eu,そしてO_2を同時に蒸着、吹き付けすることにより、金属強磁性体,Fe,中にEuOを分散させたグラニュラー薄膜を合成した。この際も、基板温度等の生成条件が重要で、基板温度200度ではアモロファス状のFe-EuO混合相が生成するが、基板温度を300度以上とすることによりFe/EuO二相膜が安定生成することを確認した。磁気測定の結果、この二相混合膜中、EuOのキューリ-点以下で、鉄の原子の磁気モーメントとユーロピウムの磁気モーメントとが、非平行に配列していることを強く示唆する磁化挙動を見い出した。現在、その構造を高分解能電子顕微鏡を用いて詳細に調査中である。

また、互いに非固溶のFeとEuを同時蒸着にすることにより合金薄膜を作成した。FeとEuは液体状態でも混ざらないがこの方法によれば非平衡合金ができることをX線回析などで確認した。次にこの合金の磁気的性質をSQUID磁束計を用いて測定した。Fe高濃度側ではフェリ磁性を示し、一方、Eu高濃度側では、Euの磁気モーメントどうしが反強磁性的な相互作用を持つなかでFeのモーメントが強制的に入ることにより、合金全体としてアスペロ磁性を示すことがわかった。さらに、4.2Kにおける磁気抵抗を調べたところ、外部磁場の存在下で正の電気抵抗を示すが、約8T以上の磁場中では急激に減少し、14Tにおいては負の抵抗値を示すことがわかった。現在、この合金膜の構造とこのような特異な磁気特性との関係を調査中である。薄膜状の酸素欠損型ユーロピウム酸化物(EuO)の生成に関して、蒸着時の基板温度と酸素吹き付け量という二つの合成条件が薄膜の非化学量論的組成に与える影響を詳細に吟味した。その結果、酸素欠損型EuOは基板温度が200°C以下において安定に生成することを確認し、これまで不可能とされていた数μmの厚さのEuO薄膜を再現性よく合成することに成功した。そして磁気的性質をアロットプロットなどで詳細に調べ、アップスピンとダウンスピンバンドの電子の分布の差に起因する磁化曲線が現われていることなどを確認した。また、電子顕微鏡観察により基板温度と結晶粒径との関係などを明らかにした。一方、非固溶系の状態図を呈するEu-Fe系において、これまで行ってきた縦方向の磁気抵抗(L-MR)に加え、横方向の磁気抵抗(T-MR)測定を行った。この結果、L-MRは約8Tまでの外部磁場まで正の値を示し続けた後に急激に減少するのに対し、T-MRは約4T程度までわずかに上昇した後、減少を続け、14TではT-MRはL-MRの約5倍の値を示すことが判明した。さらにEu-Co系の非平衡合金を蒸着法によって合成した。この系についても同様にL-およびT-MRを測定した結果、本質的にはEu-Fe系にみられたのと同様のふるまいをすることが明らかになった。このような特異な磁気抵抗はEu固有のらせん構造が遷移金属原子のモーメントによって直接、乱されたことに起因するのか、あるいは遷移金属を固溶させることにより、Euモーメント間の交換相互作用が弱まることに起因するのかを立証する実験を現在進めている。一方、高分解能電子顕微鏡を用いてこれらの非平衡薄膜の構造を直接観察し、構造と磁気抵抗の関連を明らかにする実験を行っている。
細胞骨格および液胞による植物の成長軸のモデル解析

今年度の成果1)タバコBY-2細胞の細胞質分裂に伴う液胞膜系と小胞輸送系の解析本研究では液胞膜の観察系として、GFP-AtVam3pを恒常的に発現するタバコBY-2細胞の形質転換株BY-GV7を確立するとともに、連続光学切片から立体再構築を行なうプログラムSSR(stereo-structure reconstructor)を開発し、M期において分裂装置の周囲にチューブ状の液胞膜の構造TVM(tubular structure of vacuolar membrane)を見出した。スピニングディスクCLSMによる高速撮影より、このTVMは細胞板形成により切断された後、さらに細胞板近傍に集積することが分かった。蛍光色素FM4-64により液胞への膜輸送系を可視化したところ、FM4-64は細胞板に一過的に蓄積し、フラグモプラスト微小管の崩壊後に消失すること、これと並行して、TVMにおけるFM4-64の蛍光が増加することも明らかになった。これらの解析から、細胞板が成熟する過程で使用された液胞膜成分がTVMにより回収されている可能性を示唆した。2)シロイヌナズナ培養細胞の管状要素分化における微小管の機能の解析本研究では、二次壁形成時の微小管の動態を経時観察すべく、GFP-tubulinを恒常的に発現させたシロイヌナズナの懸濁培養細胞AC-GT13を作成し、この細胞を用いて分化率が約30%に達する管状要素の分化誘導系を独自に開発してきた。この実験系における二次壁形成に伴う微小管の経時観察より、二次壁形成に先立って微小管が束化し、形成された二次壁の直下に存在するようになること、二次壁肥厚に伴い、微小管の束は二分して二次壁を挟み込む様に二次壁の縁に沿った位置に移動し、プログラム細胞死が起こる前に微小管束が消失することなどが観察され、二次壁形成を通した微小管の動態が明らかになった。1)細胞周期の進行にともなう液胞構造の再構築過程の解析液胞は高等植物の多くの細胞で発達して大きな体積を占めている。このことから液胞は細胞分裂、形態形成、形態制御といった形の変化をともなう現象に深く関与すると考えられる。本研究では液胞膜の観察系として、AtVam3pとGFPの融合タンパク質を恒常的に発現するタバコBY-2細胞の形質転換株BY-GV7を確立するとともに、連続光学切片から立体再構築を行なうプログラムSSRを開発し、細胞周期の進行にともなう液胞の動態を解析した。その結果、M期において分裂装置の周囲にチューブ状の液胞膜の構造TVMが出現し、このTVMがM期の二分された巨大液胞をつなぎ、その内腔間を連絡していることなどが明らかになった。2)シロイヌナズナ培養細胞を用いた管状要素分化誘導系の確立と微小管の機能の解析管状要素の分化では、二次細胞壁が特徴的なパターンで形成される。この二次壁パターンの制御には微小管が関わっていることが知られている。本研究では、二次壁形成時の微小管の動態を経時観察すべく、tubulinとGFPの融合タンパク質を恒常的に発現させたシロイヌナズナの懸濁培養細胞AC-GT13を作成し、管状要素の分化誘導を試みた。また、微小管と二次壁の立体構造解析を行った。オーキシンを除去しブラシノステロイドを添加した培地で培養することで、AC-GT13を分化させる実験系の確立に成功した。この培養系では23日後から管状要素の分化が始まり、4日後には約30%もの細胞が管状要素に分化した。培養後3日目の細胞を観察したところ、微小管の束は当初は細い二次壁の直下に存在していたが、二次壁肥厚にともない、微小管の束は2つに別れて二次壁を挟み込むように二次壁の縁に沿った位置に変化した。二次壁が肥厚を続けている間、2つの微小管束が二次壁の縁に沿うように幅を広げていく様子が観察された。

この実験系における二次壁形成に伴う微小管の経時観察より、二次壁形成に先立って微小管が束化し、形成された二次壁の直下に存在するようになること、二次壁肥厚に伴い、微小管の束は二分して二次壁を挟み込む様に二次壁の縁に沿った位置に移動し、プログラム細胞死が起こる前に微小管束が消失することなどが観察され、二次壁形成を通した微小管の動態が明らかになった。
発癌におけるTGF-βシグナル伝達系関連遺伝子の役割

近年、TGF-βシグナル伝達系の異常と発癌との関係が注目されており、その関連遺伝子であるTGF-βII型レセプター(RII)やSmad(Smad2とSmad4)遺伝子の異常が遺伝性非腺腫症性大腸癌(HNPCC)や一部の散発性癌で検出されている。本研究では、大腸癌の発癌機構を明らかにするため、HNPCCおよび散発性大腸癌でTGF-βシグナル伝達系関連遺伝子を調べた。1) HNPCCにおけるTGF-βRIIの解析1家系のHNPCCでTGF-βRIIの生殖細胞変異を検出し、この遺伝子がHNPCCの原因遺伝子の一つであることを明らかにした。2) Smad3遺伝子の解析Smad3はSmad2およびSmad4と同様に、TGF-βシグナル伝達に強く関連しているが、その異常と発癌との関係は不明である。我々は、Smad3遺伝子のゲノム構造を解析し、9個のエクソンからなることを明らかにした。散発性大腸癌とHNPCC腫瘍について、Smad3遺伝子を解析したが、異常は検出されなかった。従って、大腸癌の発癌におけるSmad3の関与は低いと推測した。3)大腸癌の発生とTGF-βシグナル伝達系関連遺伝子との関係大腸癌発生は、腺腫から癌が発生する腺腫-癌説と正常粘膜上皮から直接癌が発生するdenovo説の2つに大別される。両者の代表的な例として、腺腫-癌型には腺腫内癌や隆起(ポリープ)型早期癌、de novo型には陥凹型早期癌が考えられている。そこで散発性の腺腫内癌、隆起型および陥凹型早期大腸癌についてTGF-βRII遺伝子を解析した。TGF-βRII遺伝子の異常はそれら3種類の癌ではほとんど見つからなかった。現在、それらの癌でSmad2およびSmad4の異常の有無を検討している。近年、大腸癌の発癌機構にTGF-βシグナル伝達系の異常が関与していることが明らかになった。遺伝子非腺腫症性大腸癌(HNPCC)や一部の散発性腫瘍ではTGF-β型レセプター(RII)遺伝子の変異が報告されている。またTGF-βシグナル伝達系ではTGF-βRIIの下流にSmad(Smad2、Smad3およびSmad4/DPC4)遺伝子が位置しており、既にSmad2とSmad4/DPC4遺伝子の異常が大腸癌で検出されている。そこで我々は、発癌におけるTGF-βシグナル伝達系関連遺伝子の役割を解明するため、HNPCCおよび散発性大腸癌についてTGF-βRIIとSmad遺伝子を解析した。更にこれら遺伝子の異常と大腸癌の臨床病理学的諸因子との関連性についても検討した。TGF-βRII遺伝子エクソン3中のアデニン10回の繰り返し部位を解析した結果、HNPCCの腺腫と癌で高率に変異が検出された。従って、TGF-βRII遺伝子の変異は腺腫発生の段階に関与している可能性が推測された。一方、散発性進行大腸癌69例中7例(10%)にこの部位での変異が検出され、それらは全て右側大腸癌であった(p<0.01)。従って、一部の右側大腸癌の発癌機構はHNPCCと同様であることが示唆された。しかし、組織型や深達度などの臨床病理学的諸因子との関連性は認められなかった。更に大腸腺腫内癌16例においてTGF-β/RII遺伝子の全7エクソンを解析し、2例の右側腺腫内癌の腺腫と癌の両者で変異を検出した。3種類のSmad遺伝子の中で、Smad3遺伝子の変異と発癌との関係は不明である。まず、Smad3遺伝子のゲノム構造が9個のエクソンからなることを明らかにし、大腸癌50例について変異の有無を解析した。全例とも突然変異は検出されなかったが、約10%の癌でのヘテロ接合性の消失が認められた。従って大腸癌におけるSmad3の関与は低いことが示唆された。両者の代表的な例として、腺腫-癌型には腺腫内癌や隆起(ポリープ)

型早期癌、de novo型には陥凹型早期癌が考えられている。そこで散発性の腺腫内癌、隆起型および陥凹型早期大腸癌についてTGF-βRII遺伝子を解析した。TGF-βRII遺伝子の異常はそれら3種類の癌ではほとんど見つからなかった。現在、それらの癌でSmad2およびSmad4の異常の有無を検討している。
自己評価システムを利用した技術科カリキュム開発に関する教育実践研究

本研究の主たる目的は,3つある。第1は,「学びの総合化」を検証し、カリキュラム改善するための手段として、生徒の自己評価に着目し、生徒の自己評価を考慮した技術カリキュラムを実践・開発する。第2は,自己評価データの収集及び分析活動を支援するための自己評価システムを開発することである。第3は,カリキュラム研究・開発を促進する視点から,生徒の自己評価を考慮した実践的な「カリキュラム開発モデル」を提案することである。平成14年度より16年度における研究成果の概要は,以下のように整理される。1.授業改善研究支援システム(自己評価システム)の開発上越教育大学学校教育学部附属中学校(以下,附属中学校)において,(1)無線LAN環境の構築,(2)携帯情報端末のセットアップ,(3)ソフトウエアの開発をおこなった。(1)及び(2)の無線LANの構築により,附属中学校のネットワーク環境の向上がはかられた。2.生徒の自己評価を考慮した技術カリキュラム開発モデルの解釈と本システムの有効性本システムを活用するとともに,授業者及び学習者の自己評価や内省を促す場面を授業中や授業後に設定することにより,カリキュラム評価を組織的かつ円滑に実施可能なカリキュラム開発モデルが構成できることが明らかにされた。3.小中高一貫した技術教育課程基準の開発実践研究及び比較技術教育課程研究の成果をふまえ,小学校・中学校・高等学校を一貫した「技術教育課程基準」の「学習事項」と「学習到達目標」を開発した。「学習事項」と「学習到達目標」のスコープは,「構想・設計学力」「表現・コミュニケーション学力」「総合的製品加工学力」「技術活動評価学力」「キャリア発達学力」の5つの学力とした。一方,学習事項のシーケンスは,4段階で構成した。そのうち,初年度は,自己評価システムの構築を目標とし,概ね計画調書通りの進捗が得られた。以下の3点から,研究成果の概要を述べる。(1)自己評価システムの構築上越教育大学学校教育学部附属中学校(以下,附属中学校)において,1)無線LAN環境の構築,2)携帯情報端末のセットアップ,3)ソフトウエアの開発をおこなった。1)及び2)の無線LANの構築により,附属中学校のネットワーク環境の向上がはかられた。また3)では,Microsoft Windows 2000ServerとMicrosoft Accessを使用し,Webベースのデータベース・システムを開発した。(2)システムの運用とカリキュラム研究附属中学校平成14年度研究公開と連携してカリキュラムを実践し,題材名は,2年次の「世界をつなぐ技術<情報伝達と生活>」とした。生徒は,授業終了後に構築した本システムを利用して,授業の振り返りをおこなった。収集した自己評価データは,「学習状況の把握・確認」を目的として,生徒・教師双方から活用され,学習のまとめやカリキュラムの改善に役立てられた。(3)本システムの課題データベースの構造が複雑で,柔軟性に欠けるため,技術科担当教師単独でのカスタマイズが困難であることが,本年度の課題として残された。現在,サーバのOS及びデーターベース・ソフトウエアの変更を考慮したシステム改善を進めている。

'第2は,自己評価データの収集及び分析活動を支援するための自己評価システムを開発することである。第3は,カリキュラム研究・開発を促進する視点から,生徒の自己評価を考慮した実践的な「カリキュラム開発モデル」を提案することである。そのうち,第2年次は,結果の分析・解釈及び構築したシステムの評価を目標とし,概ね計画調書通りの進捗が得られた。以下の2点から,研究成果の概要を述べる。(1)結果の分析・解釈平成14年度における上越教育大学学校教育学部附属中学校の実践研究から得られたデータをふまえて,技術科カリキュラムのデザイン過程について分析・解釈を試みた。その結果,1)カリキュラムを柔軟にとらえ,生徒の学びの事実から,カリキュラムを評価,修正し続けていること,2)授業検討会における討議からカリキュラムをデザインする情報を得ていることの実践的有用性を明らかにした。(2)システム及び事例研究に対する評価「教育研究入門セミナー」(1年次大学院生対象で全受講者は226名)において,自己評価システム構築の概要及びシステムを利用した研究事例について報告した。その結果,現職派遣院生を中心に,本システムに対する高い評価が得られたが,システムの活用については問題があり,自己評価の目的や意義を生徒教師間で再確認するとともに,効果的に自己評価や相互評価を実施し,自己評価能力を高めていくことが,今後の課題として指摘された。本研究の主たる目的は,3つある。第1は,「学びの総合化」を検証し、カリキュラム改善するための手段として、生徒の自己評価に着自し、生徒の自己評価を考慮した技術カリキュラムを実践・開発する。第2は,自己評価データの収集及び分析活動を支援するための自己評価システムを開発することである。そのうち,第3年次は,(1)生徒の自己評価を考慮した技術カリキュラム開発モデルの解釈を試みるとともに,(2)小中高一貫した技術教育課程基準を提案した。以下の2点から研究成果の概要を述べる。(1)生徒の自己評価を考慮した技術カリキュラム開発モデルの解釈平成1415年度の研究成果をふまえ,生徒の自己評価を考慮した技術カリキュラム開発モデルの解釈を試みた。その結果,授業改善研究支援システム(自己評価システム)を活用するとともに,授業者及び学習者の自己評価や内省を促す場面を授業中や授業後に設定することにより,カリキュラム評価を組織的かつ円滑に実施可能なカリキュラム開発モデルが構成できることが明らかにされた。(2)小中高一貫した技術教育課程基準の開発実践研究及び比較技術教育課程研究の成果をふまえ,小学校・中学校・高等学校を一貫した「技術教育課程基準」の「学習事項」と「学習到達目標」を開発した。
国立ハンセン病療養所における集合的実践―当事者運動とサークル活動を事例として

本研究は、インタヴュー調査と文献資料の収集・分析に基づいて、戦後日本のハンセン病療養所において生起した多様な集合的実践の生成・展開過程を明らかにするとともに、隔離政策下に置かれた人々にとっての集合的実践の意味や効果について考察することを目的とする。対象時期は、第二次世界大戦終戦(1945年)から現在までとする。申請者は、平成22年度は、博士論文を執筆していた。博士論文のタイトルは『国立ハンセン病療養所における集合的実践-政治的実践・文化的実践・生活実践を事例として』である。本論文は、2010年6月4日、調査委員3名が論文内容とそれに関連した事柄について試問した結果、合格と認められた。本論文は、平成24年度中に、著書として世界思想社より刊行される予定である。申請者は、平成23年度は、本著の刊行に向けて、博士論文で検討が不十分であった点について聴き取り調査と文字資料の収集を進めてきた。具体的には、他の隔離施設の集団との関係性を調べるため、東京の結核研究所や、国立国会図書館等で、資料収集を行った。また、著書執筆の途中で、データ的にやや手薄と思われる箇所があったので、各地の療養所(多摩全生園・長島愛生園など)で補充調査を実施した。さらに、北九州に在住の元ハンセン病療養所入所者(現・退所者)の自宅に数回訪問し、聴き取り調査を行った。療養所退所者を対象とする同様の調査を、関東・関西地区でも実施した。本年度は、組織的な形態をとった集合的実践(患者運動やサークル活動)を対象とした現地調査を行った。関東地方の療養所を拠点とする活動に関しては、刊行された資料集もあり、必要なデータはあるていど蓄積されている。しかし、その他の地域の療養所に関しては、聞き取り調査に基づく資料も、活動記録や議事録などの文字資料も、データの蓄積が少ない。従って本年度は、関東地方以外の療養所、および療養所出身者の自宅を訪ね、聞き取り調査と文字資料の収集を行った。具体的には、福岡県在住の元ハンセン病療養所入所者のネットワークを頼りに、調査許可を頂くことの出来た方の自宅を訪ね、聞き取り調査を行なった。また、各地域の図書館や公文書館で、関連資料の収集を行った。その結果、長島愛生園(岡山)、菊池恵楓園(熊本)、星塚敬愛園(鹿児島)、沖縄愛楽園(沖縄)などの療養所内で行われていた患者運動・サークル活動の内実が、少しずつ明らかになってきた。これらの療養所で営まれてきた活動の歴史と、それらの活動の特色が、かなりの程度明らかになった。また、元患者の自宅を訪ねたことにより、療養所の作業日誌や職員の手記など、未刊行のものを含めた資料をかなり入手することができた。上記のような調査を経て、関東以外の地域の運動と、関東地区の運動との関係性も、かなりの程度明らかになった。その結果、多摩生全園(東京)を拠点とする患者運動・サークル活動に関しても、これまでに知られていない新たな知見を得ることができた。申請者は、平成22年度の前半は、博士論文を執筆していた。執筆の途中で、データ的にやや手薄と思われる箇所があったので、各地の療養所(多摩全生園など)で補充調査を実施した。また、北九州に在住の元ハンセン病療養所入所者(現・退所者)の自宅に数回訪問し、聴き取り調査を行った。本論文は、平成23年度中に、著書として世界思想社より刊行される予定である。申請者は、平成22年度の後半は、本著の刊行に向けて、博士論文で検討が不十分であった点について調査と考察を進めてきた。また、引き続き北九州の退所者の協力を得て、福岡県内に在住の他の退所者に対して、聴き取り調査を実施し、療養所内の集団的な活動に関するデータを蓄積した。

本論文は、平成24年度中に、著書として世界思想社より刊行される予定である。申請者は、平成23年度は、本著の刊行に向けて、博士論文で検討が不十分であった点について聴き取り調査と文字資料の収集を進めてきた。具体的には、他の隔離施設の集団との関係性を調べるため、東京の結核研究所や、国立国会図書館等で、資料収集を行った。また、著書執筆の途中で、データ的にやや手薄と思われる箇所があったので、各地の療養所(多摩全生園・長島愛生園など)で補充調査を実施した。さらに、北九州に在住の元ハンセン病療養所入所者(現・退所者)の自宅に数回訪問し、聴き取り調査を行った。療養所退所者を対象とする同様の調査を、関東・関西地区でも実施した。
歪アクチュエータを利用した複合材料積層構造部材に関する研究

高性能な圧電素子などを歪アクチュエータとして積層板に組み込み,宇宙構造物などの振動制御や形状制御に利用しようとする試みが多い.この研究では薄板状のアクチュエータを貼り付けた積層板の正確な挙動を予測するための基礎研究として行われた.まず,レーザ・ホログラフィ干渉法による変形測定実験では,歪アクチュエータによって誘起された積層板の曲げやねじりに伴う面外変形を,高精度で定量的に測定できることを確認した.実験で得られるホログラフィ干渉画像は,パソコンを利用した画像処理によって数値化されて,2次元領域の変位分布として与えられ,その際の測定結果の再現性は極めて良かった.この測定法を利用することで積層板の層間破壊じん性試験片の変形の測定も行い,層間のき裂面における繊維架橋が変形の形状に与える影響を検討することができた.解析的な検討においては,ひずみアクチュエータによる局所的な誘起変形を知るために,一般化した準3次元有限要素法の定式化を行い,それに基づいて解析プログラムを製作した.その定式化は,解析対象が一方向に一様な変形をする場合に使えるもので,これにより3次元的な曲げやねじれ変形を伴う積層板の解析を,簡単な2次元のモデル化で行えるようになった.この解析プログラムを使って、実験での積層板の挙動を精度良く再現することができた.ここで開発した解析法は,積層板の挙動予測などを行う際の簡便な手法として有用であると考えられる.高性能な圧電素子などを歪アクチュエータとして積層板に組み込み,宇宙構造物などの振動制御や形状制御に利用しようとする試みが多い.この研究では薄板状のアクチュエータを貼り付けた積層板の正確な挙動を予測するための基礎研究として行われた.まず,レーザ・ホログラフィ干渉法による変形測定実験では,歪アクチュエータによって誘起された積層板の曲げやねじりに伴う面外変形を,高精度で定量的に測定できることを確認した.実験で得られるホログラフィ干渉画像は,パソコンを利用した画像処理によって数値化されて,2次元領域の変位分布として与えられ,その際の測定結果の再現性は極めて良かった.この測定法を利用することで積層板の層間破壊じん性試験片の変形の測定も行い,層間のき裂面における繊維架橋が変形の形状に与える影響を検討することができた.解析的な検討においては,ひずみアクチュエータによる局所的な誘起変形を知るために,一般化した準3次元有限要素法の定式化を行い,それに基づいて解析プログラムを製作した.その定式化は,解析対象が一方向に一様な変形をする場合に使えるもので,これにより3次元的な曲げやねじれ変形を伴う積層板の解析を,簡単な2次元のモデル化で行えるようになった.この解析プログラムを使って、実験での積層板の挙動を精度良く再現することができた.ここで開発した解析法は,積層板の挙動予測などを行う際の簡便な手法として有用であると考えられる.
歯周病の進行を予測できる唾液バイオマーカーの検索

近年、病気の進展の指標となるバイオマーカーについて、生化学的な所見や画像(イメージング)を用いた研究が盛んに行われている。なかでも、体液中のmicroRNA(遺伝子の転写後発現調節に関与する21-25塩基長のRNA分子)の存在が大きな注目を集めている。本研究の目的は、歯周病の発症前診断や重症化予測を可能とする唾液中のmicroRNAを、コホート研究で検索することである。本年度は、コホート研究の対象者の募集とベースライン時のデータ収集を行った。今回の募集期間において、120人の慢性歯周炎患者が集まった。すべての対象者から唾液を採取し、RNAを抽出した。そして、対象者を歯周病の重症度別に、軽度歯周病群、中程度歯周病群、および重度歯周病群の3群に分け、マイクロアレイを用いて、軽度歯周病群と重度歯周病群との唾液RNA中のmicroRNA発現を網羅的に比較した。その結果、4種類のmicroRNA(miR-381-3p、miR-543、miR-144-3p、miR-30b-5p)について、2倍以上の発現比の違いを認めた。さらに、miR-381-3pについては、軽度歯周病群と重度歯周病群との間で有意差を示した(p<0.05)。また、年齢、性別を調整した重回帰分析を行ったところ、歯周ポケットの深さとmiR-381-3pの発現比との間に、有意な正の相関を認めた(p<0.05)。これらの結果は、唾液中のmiR-381-3pが、歯周病の重症度を反映したバイオマーカー候補であることを示唆している。研究対象者について、予定の100人を超える120人の慢性歯周炎患者が集まった。また、パイロット研究において歯周病の重症度を区別できる唾液中のmicroRNAを発見できた。以上のことから、おおむね順調に進展している、と判断している。6ヶ月後、1年後、2年後、および3年後のフォローアップ時のデータ収集(問診、アンケート調査、歯周検査)を行う。ベースライン時と比べて、クリニカルアタッチメントレベルが3 mmを超えて大きくなる歯が1歯以上認める場合を、歯周病進行群と定義し、唾液のmicroRNAの発現の違いを、歯周病進行群と非進行群との間でマイクロアレイを用いて比較し、バイオマーカーとしての有用性を検討する。当初の計画と比べて、2018年度のマイクロアレイの解析数が少なったことが、次年度使用額が生じた理由である。この点は、2019年度のマイクロアレイの解析数を増やすことで調整する予定である。
NMDA受容体の調節因子D-セリンとD-アミノ酸酸化酵素の脳内分布は一致するか?

D-セリンは神経興奮性アミノ酸受容体の一つであるNMDA受容体の活性化剤である.脳内D-セリン含有量は鳥類以下の下等脊椎動物では低かったが,ヒトを含む哺乳類では前脳に400nmol/g湿重量(D/L比=0.4)も存在した.しかし後脳での含有量は低かった.D-セリンは無菌マウスでも同程度検出され,腸内細菌には由来しないことが判明した.ラット脳でのD-[^3H]セリンの結合量は前脳(特に海馬)で多く,NMDA受容体は前脳に多く分布することが示された.一方,D-セリンの分解酵素であるD-アミノ酸オキシダーゼは前脳にはなく,脳幹・脊髄・小脳に限局して分布していた.含有細胞は小脳でのベルクマングリア細胞を含め星状グリア細胞のみであり,他のタイプのグリア細胞・ニューロン・内皮細胞・上衣細胞には本酵素は全く存在しなかった.オキシダーゼ活性は各種シナプスを取り囲むグリア細胞の突起に特に強く認められたが,活性の分布はある一つの特別なタイプのニューロンやシナプスと関係があるわけではなかった.以上から,哺乳類の脳でのD-セリンやNMDA受容体の分布は,D-アミノ酸オキシダーゼの分布と逆相関していること,その結果,星状グリア細胞はall-or-none型に部位的に分化していることが明らかになった.さらに,オキシダーゼは中枢神経系においてD-セリンを含む遊離D-アミノ酸を生理的に分解していて,その活性の程度(比活性)はD-アミノ酸の脳の各部位における定常濃度を決定するために重要であると結論された.D-セリンは神経興奮性アミノ酸受容体の一つであるNMDA受容体の活性化剤である.脳内D-セリン含有量は鳥類以下の下等脊椎動物では低かったが,ヒトを含む哺乳類では前脳に400nmol/g湿重量(D/L比=0.4)も存在した.しかし後脳での含有量は低かった.D-セリンは無菌マウスでも同程度検出され,腸内細菌には由来しないことが判明した.ラット脳でのD-[^3H]セリンの結合量は前脳(特に海馬)で多く,NMDA受容体は前脳に多く分布することが示された.一方,D-セリンの分解酵素であるD-アミノ酸オキシダーゼは前脳にはなく,脳幹・脊髄・小脳に限局して分布していた.含有細胞は小脳でのベルクマングリア細胞を含め星状グリア細胞のみであり,他のタイプのグリア細胞・ニューロン・内皮細胞・上衣細胞には本酵素は全く存在しなかった.オキシダーゼ活性は各種シナプスを取り囲むグリア細胞の突起に特に強く認められたが,活性の分布はある一つの特別なタイプのニューロンやシナプスと関係があるわけではなかった.以上から,哺乳類の脳でのD-セリンやNMDA受容体の分布は,D-アミノ酸オキシダーゼの分布と逆相関していること,その結果,星状グリア細胞はall-or-none型に部位的に分化していることが明らかになった.さらに,オキシダーゼは中枢神経系においてD-セリンを含む遊離D-アミノ酸を生理的に分解していて,その活性の程度(比活性)はD-アミノ酸の脳の各部位における定常濃度を決定するために重要であると結論された.最近精密なD-アミノ酸の分析方法が開発され、哺乳類の脳・腎・血中に遊離D-アミノ酸が見い出されている。我々はこのうち神経興奮性アミノ酸受容体の1つであるN-methyl-D-aspartate(NMDA)受容体の活性化剤であるD-セリンに着目し、脊椎動物(魚類・両生類・鳥類・哺乳類)の脳内における遊離D-セリンの分布を調べた。脳内D-セリン含有量は鳥類以下の下等脊椎動物では低かったが、ヒトを含む哺乳類ではNMDA受容体が多く分布する前脳に400nmol/g wet weight(D/L比=0.4)も存在した。しかし後脳での含有量は低かった。D-セリンは無菌マウスでも同程度検出され、D-セリンは腸内細菌には由来しないことが判明した。ニッケルイオンを用いる高感度共役過酸化法によって、D-セリンの分解酵素であるD-アミノ酸オキシダーゼの中枢神経系での分布をラット全脳の連続固定切片を用いて調べた。本酵素は前脳にはなく、脳幹(中脳・橋・延髄)・脊髄・小脳に限局して分布していた。組織化学的方法による分布は、酸素電極を用いて測定した酵素活性の分布と一致した。上記のすべての部位で本酵素の含有細胞は小脳でのBergmannグリア細胞を含め星状グリア細胞のみであり、他のタイプのグリア細胞・ニューロン・内皮細胞・上衣細胞には本酵素は全く存在しない。これらの結果から、哺乳動物の中枢神経系では前脳に高濃度のD-セリンが存在することが判明し、その脳内分布は分解酵素であるD-アミノ酸オキシダーゼの分布と逆相関することが明らかになった。さらに本酵素の含有細胞は星状グリア細胞のみであることを確立した。この結果から中脳・菱脳・脊髄の星状グリア細胞はオキシダーゼを発現しているが、前脳(終脳・間脳)に存在する星状グリア細胞はオキシダーゼを発現していないということ、すなわち星状グリア細胞のall-or-none型の部位的分化を世界で初めて明らかにした。マウスの生後発達過程における脳内遊離セリン含有量の変化を調べた.L型の含有量は加齢とともに増加し,8週で成熟マウスのレベルに達した(1μmol/g湿重量).脳の部位における差異は認められなかった.

一方,D型の含有量は大脳では加齢とともに増大したが(D/L【planck's constant】.4),小脳と脳幹では生後2週目で最大となり,以後減少し,成熟マウスではD/L比は脳幹で0.12,小脳で0.03D-アミノ酸オキシダーゼ活性は各種シナプスを取り囲むグリア細胞の突起に特に強く認められた.これらのシナプスのタイプやニューロンの種類,あるいは伝達物質の種類には何の相関や規則性も見いだされず,オキシダーゼ活性の分布はある一つの特別なタイプのニューロンやシナプスと関係があるわけではなかった.ラット脳内におけるNMDA受容体の分布を,D-[^3H]セリンの結合によりオートラジオグラフィー法で検討した.D-セリンの結合量は前脳で多く,特に海馬で強かった.これら結合に対するNMDA受容体の非競合的アンタゴニストの影響等について目下検討中である.哺乳類の中枢神経系では,NMDA受容体が多く分布する前脳に遊離D-セリンが大量に存在し,そこではその分解酵素であるD-アミノ酸オキシダーゼは発現していない.なすわち哺乳類の脳でのD-セリンやNMDA受容体の分布は,D-アミノ酸オキシダーゼの分布と逆相関している.これらのことから,D-アミノ酸オキシダーゼは中枢神経系においてD-セリンを含む遊離D-アミノ酸を生理的に分解していて,その活性の程度(比活性)はD-アミノ酸の脳の各部位における定常濃度を決定するために重要であると結論された.
マラリア制圧の総合戦略

本調査企画研究の目的は、日本がマラリアの制圧に貢献するために今後のあるべきマラリア基礎研究の方向性、及び、研究体制の方策の立案を目指すものである。研究分野の異なる各班員の分担研究を基礎にした意見をもとに、班会議を5回開催した。まず、平成11年9月、バヌアツでマラリア対策に携わっている日本人WHO研究者も参加した全体班会議において、日本におけるマラリア基礎研究の現況を概括した。その中で特定領域研究(A)「マラリア制圧の分子論的展開」(H8-H11)が果たした役割と意義について評価し、寄生虫学・薬学・免疫学・分子生物学・昆虫学など多分野の研究者による組織的なマラリア研究の成果、特にマラリアワクチン及び新しい抗マラリア薬開発において、に大きな進展があったことを確認した。ワクチンと新薬開発の必要性が日増しに高まっている状況で、この面における研究の発展が今後も必要性となるが、ラリア原虫は高度な寄生適応戦略を示すことから、マラリア分子生物学の展開が重要となる。一方、マラリア流行は地域生態系における伝播の問題が深く関わるので、伝播と生態系の研究が新しいマラリア対策の開発に不可欠となる。こうした議論を踏まえてコア班員による集中的な議論を行い、次の5点、すなわちマラリアワクチン開発、新規抗マラリア薬の開発、寄生適応の分子生物学、宿主免疫応答と病態解析、マラリア伝播と生態系、に絞った研究を展開する方向性を打ち出し、次期特定領域研究として申請した。マラリア伝播と生態系に関する研究は日本においては立ち遅れているので、この分野の研究の重点化が認識された。そのため、過去、熱帯熱マラリア流行地のあった八重山におけるマラリア媒介蚊のフィールド調査を行い、現在も媒介蚊が生息することを確認した。さらに、マラリア基礎研究の成果を一般に還元するため、上述特定領域研究との共催による、「国際マラリアシンポジウム」を公開で開催した。