hpprc/llmjp-kaken huggingface dataset:
オオムギの春化機構に関与する因子の同定

本研究では、秋播性オオムギ品種のミノリムギを実験材料に用い、春化関連遺伝子の単離・同定を行った。まず、実験に用いたミノリムギの低温要求性を止め葉の展開を指標として調査すると共に、春化に伴う茎頂分裂組織の形態変化をパラフィン切片を作成して観察した。その結果、ミノリムギの春化には最低4週間の低温処理が必要であること、さらに、低温処理中の茎頂分裂組織には顕著な形態的変化が生じていないことが明らかとなった。また、春化処理中の茎頂分裂組織で発現しているタンパク質を二次元電気泳動法で解析した結果、春化の前後で発現タンパク質に変化が生じていることが明らかとなった。次に、この基礎データをもとに、春化時の茎頂分裂組織において特異的に発現上昇乃至は発現低下する遺伝子群の解析をcDNA-RDA法を用いておこなった。その結果、春化したミノリムギの茎頂分裂組織では、核タンパク質、細胞骨格系タンパク質、機能未知タンパク質をコードする遺伝子が特異的に発現上昇し、逆に基礎代謝に関与する遺伝子群の発現が特異的に低下していることが明らかとなった。この結果は、春化時の茎頂分裂組織において遺伝子発現に大きな変動が生じていることを示唆していた。よって、cDNA-RDA法で単離したクローンの中からヒストンH1遺伝子に着目してより詳細な解析を行った。結果は、春化したミノリムギ茎頂分裂組織には、少なくとも3種類のヒストンH1遺伝子が発現し、3種類のヒストンH1遺伝子は春化に連動して特異的に発現上昇していることを示していた。この結果から、春化時の茎頂分裂組織ではクロマチン構造に変化が生じていることが示唆されるが、その変化が春化時の茎頂分裂組織における遺伝子発現変動に関与している可能性もあり、春化機構を考える上で非常に興味深い結果が得られた。本研究では、低温処理に伴い低温を感知すると考えられている茎頂分裂組織周辺で特異的に発現変動するタンパク質および遺伝子の解析を行い、春化関連因子の同定を試みた。実験は、オオムギの中でも低温要求性が高い秋まき性品種(ミノリムギ)を中心に進めたが、一部の対照実験には、低温要求性が低い春まき性品種(ビジン)も用いた。発芽7日目のミノリムギのシードリングを低温室(5°C)に移し、2日おきにサンプリングを行いながら春化が完了する40日目まで低温処理を続け、各低温処理区の茎頂分裂組織からタンパク質とmRNAをそれぞれ抽出し、タンパク質は二次元電気泳動法で、mRNAはPCRを利用したサブトラクション(cDNA-RDA法)で比較検討を行った。その結果、タンパク質に関しては春化が完了したミノリムギの茎頂分裂組織では多くのタンパク質の発現が低下すること、さらに、特異的に発現誘導されるタンパク質(長期間の低温処理により初めて発現誘導される)も複数存在することが明らかとなり、アミノ酸シークエンサーを用いて一次構造を決定した結果、その中の一つはパーオキシダーゼであることがわかった。また、cDNA-RDA法による関連遺伝子の単離に関しては、数多くの興味深い遺伝子断片が単離できた。ホモロジー解析の結果、単離した遺伝子の多くが他の遺伝子との相同性が確認できない新規遺伝子である可能性の高いことがわかり、これらがコードするタンパク質の機能を推定するために、断片をプローブにcDNAライブラリーからORFをカバーするクローンの単離を行う予定である。また、同定できた遺伝子のグルーピングを行った結果、春化完了時にはタンパク質生合成に関与する因子の転写が低下し、細胞骨格に関与する因子の転写が上昇する傾向のあることも明らかとなった。今後、春化機構との関連性を含めた詳細な解析を行う予定である。
細胞内超分子機械の機能変調イメージング

本研究課題では、生きた細胞内で働くタンパク質分子機械の機能発現をコントロールできる新しい分析手法の開発に取り組んだ。高圧力技術を利用して、細胞内のタンパク質と水との相互作用を変えながら高解像度の実時間観察を行える新しい顕微鏡を構築した。開発した高圧力顕微鏡を用いて、生きた大腸菌内でトルク発生を行うべん毛モーターの回転方向を変化させることに成功した。本研究課題では、細胞内で働く分子機械の機能変調を目的として、高圧力技術によりタンパク質水和の変化と検出を行える新しい分析手法の開発に取り組んだ。バクテリアのべん毛モーターは、数十種類のタンパク質から構成される複雑な生物分子モーターであり、細胞内に位置する回転子と固定子の相互作用によりトルク発生を行っている。平成24年度では、研究代表者がこれまで開発してきた高圧力顕微鏡を用いて、大腸菌・べん毛モーターの回転方向を変化させる研究を行った。高圧チャンバーの観測窓にべん毛繊維を吸着させることで、モーターの動きを細胞本体の回転運動として観察できるテザードセルの実験を行った。圧力の増加に伴い、回転速度の低下がみられたものの、大腸菌が遊泳運動を停止する800気圧では回転方向は変化しなかった。しかしながら、1000気圧以上の条件下では、あるモーターは運動の方向性をなくし、両方向に回転し、また、別のモーターでは、逆向きに滑らかに回転しはじめた。こうした方向性の変調は、圧力の増加と共にシグモイド状に増加することが明らかになった。また低温条件下では、より低い圧力で逆に回り出したため、熱力学的にもつじつまがあうことになる。自然界では、べん毛モーターの回転方向は、リン酸化されたCheYの結合反応によりコントロールされている。高圧力下をかけることで、あたかもCheY.Pが結合したかのようにモーターの構造が変化したものと考えられる。本研究課題では、細胞内にある水分子を利用して、タンパク質分子機械の構造と機能をコントロールする新しい分析手法の開発に取り組んできた。研究代表者がこれまで開発してきた高圧力顕微鏡を利用して、生きた大腸菌内で駆動するべん毛モーターの回転運動の変調計測を行った。前年度までの取り組みにより、高圧力下ではべん毛モーターの回転方向が反時計方向から時計方向へと逆になることを明らかにしている。平成25年度は、モーターの回転方向の圧力依存性と温度依存性について詳細な解析を行った。実験結果から示された反時計方向と時計方向の2つの回転状態が平衡関係にあると仮定し、これらの状態間の自由エネルギー差を求めたところ、常温常圧力条件下(23 oC, 1気圧)では、標準自由エネルギーは23 kJ mol-1、反応体積は-320 Å3と算出された。なお、標準エンタルピーは-310 kJ mol-1、標準エントロピーは-1.1 kJ K-1 mol-1であった。モーター回転状態の自由エネルギーについて、圧力と温度に関する相図を作成したところ、概ね、40 MPaの圧力変化と8°Cの温度変化毎に、自由エネルギー値は10 kJ mol-1変化することが明らかになった。このように自由エネルギー差が温度変化や圧力変化に対してほぼ線形に変化することから、モーターの構造はきわめて複雑であるものの、熱力学的には簡単なモデルで記述できることを明らかにできた。大腸菌は、細胞外に長く伸びたべん毛繊維をスクリューのように回転させることで遊泳運動を行っている。本研究課題では、高圧力下において、大腸菌の遊泳運動がどのようにして阻害されるのか、そのメカニズムを明らかにする研究に取り組んだ。研究代表者らが開発した高圧力顕微鏡は、最大1500気圧の耐圧性能を有しており、圧力値にかかわらず、常圧力下と同じ解像度で明視野、暗視野、位相差、蛍光像の観察を可能にする。この高圧力顕微鏡を用いて、大腸菌の遊泳運動観察を行ったところ、圧力の増加と共に、遊泳運動を行う菌体の割合と、その速度が低下し、800気圧では全ての菌体が一方向性の並進運動を停止した。減圧後、菌体は再び、元の遊泳能を回復ししたため、高圧力による遊泳運動の阻害は可逆的であることが明らかになった。次に、テザードセルを用いた高い粘性抵抗下で低速で回転する条件下、さらに、直径250nmの金微粒子を用いた低い粘性抵抗下で高速回転できる条件、どちらにおいても、べん毛モーターは、800気圧で回転運動を持続しており、大腸菌が遊泳運動を行うのに十分なトルクを発生させていることが明らかになった。遊泳運動を行う大腸菌は、回転するべん毛繊維を束化することで、一方向性の推進力を発生させている。したがって、高圧力をかけることで、べん毛繊維の束化が阻害され、その結果、遊泳運動が阻害されると考えられる。今後は、高圧力下でべん毛繊維をひとつひとつ可視化することで、詳細な阻害機構を明らかにしていく。高圧力チャンバーの開発に際して、微細加工技術を応用することで技術的な問題をクリアできることが判明した。ただし、開発に時間を要するため計画を変更せざるを得なかった。それ以外の面では概ね順調に進展している。

H23年度では、べん毛モーターの高速回転運動を可視化するため、小さなビーズの暗視野像を結像させるレーザー光を用いた暗視野照明の光学系の開発を予定していた。しかしながら、当初の予定よりも若干大きな金ナノ粒子を用いることで、S/Nを著しく増加させることに成功した。そのため、新しい光学系を開発することなく、研究計画通りに低い粘性抵抗下にある高速回転運動を測定することに成功した。従来とは異なる新たな仕様で高圧力チャンバーを開発する。チャンバーと高圧ラインとの接続部分は自作する必要があるため、トライアンドエラーを繰りかえしながら、装置開発に取り組む。H23年度までの取り組みにより、高圧力下では大腸菌はべん毛モーターが遊泳運動に必要な十分なトルクを発生させながらも、遊泳できなくなる現象が判明した。このメカニズムとして、べん毛繊維の多形変換が考えられる。H24年度では、べん毛繊維に蛍光修飾を行い、高圧力下で個々のべん毛繊維の形状を可視化することで検証を行っていく。上述のチャンバーおよび、その他の部品、光学顕微鏡部品、研究補助員の雇用費用に利用する。H23年度に予定していた、レーザー暗視野照明の光学系の開発予算は、H24年度に繰り越した。H24年度では、高圧力下にあるべん毛繊維の可視化を目的として、開口数が高い高圧力容器の開発費用および、高開口数の対物レンズの購入等に使用し、研究を推進させる。
絡み目のバンド変形とデーン手術に関する研究

絡み目のバンド変形は3次元球面の2重分岐被覆空間のデーン手術に対応します.特に,鏡像を生むバンド変形や結び目の型を変えないバンド変形は,これまであまり成されていない両手型3次元多様体の研究や,低次元トポロジー分野の重要な未解決予想であるコスメティック手術予想に直結します.本研究では上述の事実に基づき,結び目のバンド変形とデーン手術を通して低次元トポロジー・結び目理論の研究を行います.絡み目のバンド変形は3次元球面の2重分岐被覆空間のデーン手術に対応します.特に,鏡像を生むバンド変形や結び目の型を変えないバンド変形は,これまであまり成されていない両手型3次元多様体の研究や,低次元トポロジー分野の重要な未解決予想であるコスメティック手術予想に直結します.本研究では上述の事実に基づき,結び目のバンド変形とデーン手術を通して低次元トポロジー・結び目理論の研究を行います.
骨再生過程におけるCCNファミリー分子の役割の解析と骨再生療法への応用

CCN3はCCNファミリーに属する分泌性タンパク質であり、申請者はこれまでにCCN3が骨再生過程で発現が上昇し、骨再生に対して抑制的に働くことを明らかにした。本研究では、CCN3以外のCCNファミリー遺伝子、BMPアンタゴニストとのクロストークに着目し、解析を行った。CCN3はCCNファミリー(CYR61, CTGF, NOVの頭文字に由来する)に属する分泌性タンパク質で、現在までに6種類のCCNファミリー分子(CCN1-CCN6)が知られている。本研究申請者はこれまでにCcn3 transgenic (Ccn3 Tg)、Ccn3 knockout (Ccn3 KO)mouseの骨再生過程を解析することにより、CCN3は骨再生過程の初期に発現が特異的に上昇することによりBMPのアンタゴニストとして働き、骨再生を抑制していることを明らかにした。それにもかかわらず、Ccn3 KOマウスと野生型マウスの表現型に差がないことから、CCN3の作用は他の因子で代償されている可能性が示唆された。そこで、本研究ではCCN3とそれに類似した構造を持つ他のCCNファミリー分子の骨再生過程における発現と機能を解析し、骨再生機構の統合的理解を深め、その結果を新たな骨再生療法へ応用することを目的とした。平成26年度はマウス大腿骨骨再生モデルを用いて、Ccn3 Tg、Ccn3 KO mouseの骨再生過程におけるCcn1, Ccn2, Ccn4, Ccn5, Ccn6などのCCNファミリーの発現とNoggin、ChordinなどのBMPアンタゴニストの発現を免疫染色で確認した。それにより、CCN3の過剰発現、欠失により、骨再生時のCCNファミリーやBMPアンタゴニストの発現が変動することをつきとめた。これらの研究成果をミシガン大学モイヤーズシンポジウムで発表した。CCN3はCCNファミリーに属する分泌性タンパク質で、現在までに6種類のCCNファミリー分子(CCN1-CCN6)が知られている。CCNファミリー分子は細胞の増殖、遊走、分化などを制御し、血管形成、創傷治癒、腫瘍形成などで重要な役割を担っている。申請者はこれまでに、CCN3が骨再生過程で発現が上昇し、抑制的に働くことを明らかにした。また、骨再生過程では、様々な遺伝子の発現変動あり、CCN3の機能を代償する因子が存在していることが示唆された。そのため本研究では、CCN3とその他のCCNファミリー遺伝子、BMPアンタゴニストとのクロストークに着目し解析した。具体的にはC57BL/6マウス(WT)、CCN3ノックアウト(KO)マウス、2.3kb-Col1a1 CCN3トランスジェニック(Tg)マウスに対して円形骨欠損を作製し、5、10、15日後にRNAを採取、組織切片を作製し、CCN1、CCN2、またBMPアンタゴニストであるNoggin、Chordin、Gremlinについて、その発現を解析した。CCN1、CCN2は免疫染色により骨再生時に発現が上昇することが明らかとなった。WTとCCN3 KOを比較したところ、有意差は認められなかったものの、WTでのCCN1、CCN2の発現強度がCCN3 KOに比べて強い傾向があった。CCN3 KOでは骨再生時にBMPアンタゴニストの発現が上昇していた。一方で、CCN3 TgマウスではWTに比べて有意差は認められなかった。CCN3はBMPアンタゴニストや他のCCNファミリーと相互作用を持つことが示唆され、現在さらにその詳細な検討を行っている。平成26年度は骨再生過程におけるCCN3とその他のCCNファミリーや、BMPアンタゴニストとの相互作用をin vivo実験で解析をすすめた。その結果、当初の目的であるCCN3とその他の因子との関連をつきとめることに成功した。当初の実験計画を考えると、おおむね順調に進展しているといえる。医歯薬学平成26年度の結果を踏まえて、平成27年度はさらにそのメカニズムを解析するためにin vivo、in vitroの実験を行う予定としている。当初CCN3抗体などの物品の購入を考えていたが、研究協力者から抗体の提供を受けることができたので、次年度使用額が生じた。CCN3とその他の因子との相互作用解明のために追加実験を行うことを予定しており、そのための物品購入に使用する。
一酸化炭素中毒における遅延性大脳基底核神経障害の発生機序

一酸化炭素中毒では昏睡状態から一度回復して、2から4週間後に多彩な精神症状が出現し、死に至る間欠型の経過をたどる事例がある。中毒時には大脳皮質や海馬等の神経脱落も見られるが、一過性の虚血に比べ、淡蒼球における壊死が顕著に観察される。また一酸化炭素はケミカルメディエーターとして働くことも近年見出されている。これらの知見から過剰の一酸化炭素が虚血と異なる機構で神経毒として働いている可能性があり、その機構解明は重要である。今回、我々はWister系雄性ラットの淡蒼球に透析プローブ挿入後、マイクロダイアリシス用のケージに1%一酸化炭素を含んだ空気を送り込み吸入実験を行った。一酸化炭素吸入1時間前から3時間後まで淡蒼球細胞外液から回収されるグルタミン酸濃度を定量した。一酸化炭素吸入時にはグルタミン酸の変化は観察されなかったが3時間後には約半数のラットにおいて基礎値の2倍以上となった(平均1.7倍)。病理学的検討では一酸化炭素吸入により、大脳皮質、海馬のsommer扇形部、淡蒼球の神経細胞は中大脳動脈閉塞術による一過性虚血モデルと同様の虚血性変化を示した。すなわちヘマトキシリン・エオジン染色では濃く青く染まり、縮小して観察された。しかし、白質の血管周囲の出血巣や脱髄は見られなかった。一方、対照の低酸素モデル動物においてはグルタミン酸の若干の上昇が見られたが、その上昇が2倍を超えるものはなかった(平均1.2倍)。中大脳動脈閉塞術による一過性虚血モデルやインスリン投与による代謝阻害モデルとも異なり、中毒モデルでは曝露とグルタミン酸細胞外液中濃度の上昇に時間的なずれが生じた。一酸化炭素がケミカルメディエーターとして働く可能性を支持する結果となった。一酸化炭素中毒の後遺症として、重篤で様々な精神障害が認められる。一酸化炭素中毒の器質的な遅延性障害として大脳皮質、基底核及び海馬の神経脱落が特徴的に認められる。一方、一過性の窒素などの虚値後の脳障害は、大脳皮質、海馬、小脳神経細胞の壊死が観察される。両者の中枢障害はかなり似通っているが、一酸化炭素中毒の場合、基底核、特に淡蒼球の両側性の神経細胞死が顕著に認められる。この相違が、一酸化炭素中毒特有の機構に基づくものか、あるいは低酸素状態に普遍的に認められる現象かは明らかでない。本年度は、淡蒼球における一酸化炭素の神経化学的変化に的を絞り研究を行った。ラットに、3%の一酸化炭素を含む空気を吸入させることにより一酸化炭素中毒モデルを作成した。一酸化炭素吸入中及び吸入後、淡蒼球のブレインマイクロダイアリシスを行った。プローブ膜長は、2mmとした。吸入開始直後より、細胞外液中のグルタミン酸の著明な増加が観察され、その後グルタミン酸は急速に低下した。ドーパミンの細胞外液への放出は、グルタミン酸に比べ軽度であった。一方、10%濃度の酸素を混合した窒素ガスを吸入させたラットを低酸素モデルとし同様な研究を行ったところ、淡蒼球におけるグルタミン酸の放出は、一酸化炭素ほど著明ではなかった。このことは、一酸化炭素が淡蒼球においてケミカルメディエーターとして働く可能性を示唆する。一酸化炭素中毒の淡蒼球における器質的な遅延性神経障害は、この一酸化炭素によって、放出されたグルタミン酸毒性によると推測された。一酸化炭素中毒の後遺症として、量篤で様々な精神障害が出現することがある。一酸化炭素中毒の基質的な遅延障害として大脳皮質、基底核および海馬の神経脱落が特徴的に認められる。

一方、一過性の窒息などの虚血後の脳障害は、大脳皮質、海馬、小脳神経細胞の壊死が観察される。両者の中枢障害はかなり似通っているが、一酸化炭素中毒の場合、基底核、特に淡蒼球の両側性の神経細胞死が顕著に認められる。この相違が、一酸化炭素中毒特有の機構に基づくものか、あるいは低酸素状態に普遍的に認められる現象かは明らかでない。昨年度に引き続き、ブレインマイクロダイアシス法を用い、淡蒼球における一酸化炭素の神経化学的変化についての研究を行った。本年度はラットに吸入させる一酸化炭素濃度を1%に低減した一酸化炭素中毒モデルを作成した。一酸化炭素吸入1時間前から3時間後まで淡蒼球細胞外液から回収されるグルタミン酸を定量した。一酸化炭素吸入時にはグルタミン酸の変化は観察されなかったが、3時間後には約半数のラットにおいて基礎値の2倍以上となった(平均1.7倍)。低酸素モデルラットにおいてはグルタミン酸の若干の上昇が見られたがその上昇が2倍を超えるものはなかった(平均1.2倍)。一酸化炭素中毒時に観察される淡蒼球における神経細胞死には、グルタミン酸濃度の上昇が関与している可能性が示唆された。病理学的検討では一酸化炭素吸入により、大脳皮質、海馬のsommer扇形部、淡蒼球の神経細胞は中大脳動脈閉塞術による一過性虚血モデルと同様の虚血性変化を示す。すなわち、ヘマトキシリン-エオジン染色では濃く青く染まり、縮小して観察された。しかし、白質の血管周囲の出血巣や脱髄は見られなかった。
ナノ粒子の選択的表面修飾法およびインテグレーション法の開発

ナノサイズ粒子はバルクと異なる性質を持つことから新規機能性材料への応用が期待されているが、その実現のためには粒子の配列・構造制御が重要である。まず本研究では、半面を炭化水素鎖、もう半面を炭化フッ素鎖の化合物で修飾した金粒子を溶媒中に分散させることによって金微粒子のオリゴマーの作製を試みた。異なる化合物で修飾した金粒子の作製は、シランカップリング剤で疎水化したガラス板にDioctadecyl dimethyl ammonium chloride (DODAC)のLB膜を一層転写した後、金微粒子分散溶液中に浸漬して金粒子を吸着させた。この粒子膜をフッ素系の界面活性剤(HFOTAI)水溶液中に浸漬させて、もう一方の半面を修飾した。分散溶媒として水、クロロホルム、酢酸エチルの3種類を用いてオリゴマー粒子を作製した結果、dimer、trimer、tetramerなどが確認された。オリゴマーの形成は炭化水素鎖同士と炭化フッ素鎖同士の相互作用だけでなく、DODACとHFOTAIの溶媒に対する親和性も重要であることが明らかとなった。次に、2面修飾した粒子を大量に合成するために、UV/オゾンクリーナを用いて金ナノ粒子表面の修飾分子を部分的に分解・除去し、そこに別の修飾剤を導入することを検討した。二次元粒子膜のUV/オゾン処理は、酸素雰囲気下で40Wフラット型低圧水銀ランプを用いて行った。赤外和周波と赤外吸収スペクトルから有機物の分解は、粒子の上部から優先的に始まり、約25分のオゾン処理で粒子表面のほぼ半分が分解することが明らかとなった。この粒子から作製した粒子を用いて、トルエン溶液中でオリゴマー粒子を作製したところ、2ー4量体が60%と高い収率で得られることがわかった。以上のことから、二次元粒子膜を別の粒子分散溶液に浸漬させる方法は、オリゴマー粒子の作製に大変有効であることを明らかとした。DODAC処理したガラス基板に金微粒子を吸着させる際、粒子が互いに凝集しない条件を検討した結果、最適条件はAu濃度が1.2×10^<-5>M,浸漬時間が3hであった。HFOTAI水溶液の濃度は10mM、浸漬時間は2hとした。金微粒子へのDODACとHFOTAIの吸着についてはFT-IR測定から調べた。金微粒子分散溶液に浸した系(b)では,DODACのアルキル鎖の吸収バンドが,展開単分子膜系(a)と比べて増大した。この強度増大は,金粒子がDODACに結合したことを示している。一方,HFOTAI浸漬系(C)ではCF_2の吸収バンドが現れたことから,HFOTAIが金粒子に吸着していることがわかった。分散溶媒としては水、クロロホルム、酢酸エチルの3種類を用い、温度は0°Cで行った。分散溶媒中にはdimer. trimer, tetramerなどの粒子のオリゴマーが確認された。またオリゴマーの形成が炭化水素鎖同士と炭化フッ素鎖同士の相互作用でのみ起こるのではなく、DODACとHFOTAIの溶媒に対する溶解性も重要な要素であることも解明できた。メソポーラス材料は、規則的に配列した均一サイズメソ孔を持つ多孔質材料であり、微小空孔とその広い内部面積から、吸着剤、触媒、新規反応場に利用され、現在盛んに研究が行われている。本研究では、二次元ポリスチレン(PS)粒子膜上に金属あるいは有機半導体化合物を蒸着してポーラス薄膜の作製を試みた。PS粒子膜は,乳化重合法によって合成した直径190nmの単分散性粒子をスピンコート法でガラス基板上に作製した。

この粒子膜上に金またはペンタセンを真空蒸着し,ポリビニルアルコール(PVA)をキャストした後,基板から剥離した。得られたPVA/蒸着膜/PS粒子膜のPS粒子をトルエンで溶解させ、ポーラス構造をもつ薄膜を作製した。PS粒子の二次元膜をスピンコートの回転数と粒子濃度を変えて作製した。その結果,回転数2500rpm、粒子濃度0.33(g/ml)では,PS粒子が最密充填した膜が得られた。回転数が小さい場合や粒子濃度が高い場合はPS粒子は多層構造となった。逆の条件の場合には,PS粒子の最密充填領域が狭くなった。この粒子膜上に金を500Å蒸着し、トルエン中で超音波照射した結果、Fig.2に示すような一次元に配列した金の半球面体蒸着膜が得られた。一次元配列する理由は,PS粒子のパッキングのひずみによることが明らかとなった。金およびペンタセンをPS粒子膜上に蒸着したPVA/蒸着膜/PS粒子膜を剥離した後,トルエンでPS粒子を取り除いたPVA/蒸着薄膜は,製法によってポーラスやハニカム構造となった。ポーラス膜の内部構造はPS粒子の抜けた空孔が存在しているが、ハニカム膜はポーラス膜が切断された構造になっていた。ハニカム膜の空孔の直径は約200nmでPS粒子の大きさと一致しているが,その深さが粒子の1/3程度であることがわかった。ナノ粒子をビルディングブロックとしてボトムアップ法によってナノ構造体を形成するためには、粒子表面の一部分を選択的に修飾・機能化したり、二種以上の物質で表面に方向特異性を持たせる必要があるが、これに関する報告はほとんどない。そこで本研究では,UV/オゾンクリーナを用いて金ナノ粒子の一部表面の修飾分子を分解・除去し、そこに別の修飾剤を導入することを検討した。さらに,二種類の化合物で修飾した金粒子を用いて、オリゴマー粒子の作製について試みた。UV/オゾン処理を行うと金粒子表面からDODACが徐々に分解することがわかった。さらに、赤外和周波スペクトルからDODACの分解は、粒子の上部から優先的に始まり、約25分のオゾン処理で粒子表面のほぼ半分のDODACが分解することが明らかとなった。20分のオゾン処理をした粒子膜をチオール化合物の水溶液(20mM)に浸漬させて、DODACが除去された部分に別の修飾剤を吸着させることにも成功した。AETで再修飾した粒子膜をMAAで再修飾した粒子の分散液に浸漬させて、オリゴマー粒子の作製を試みた。SEM観察から、AET再修飾粒子膜上にMAA再修飾粒子を分散して吸着できることを確認した。この系をDODACのトルエン溶液中でさせて、オリゴマー粒子の割合を調べた。その結果、単量体の割合が約30%と減少し、2-4量体の割合が60%に増加することがわかった。以上のことから、二次元粒子膜を別の粒子分散溶液に浸漬させる方法は、オリゴマー粒子の作製に有効であることを明らかとした。
実時間計測と動的パターン照明を用いた光学シースルー型複合現実感ディスプレイの研究

本年度は前年度に構築した複合現実感ディスプレイの表示品質の向上と表現能力の向上を目的とし、重点的に機能の実装を行った。具体的にはCG映像の表示を裸眼立体ディスプレイ装置を用いることで立体視を可能とし、実物体と仮装物体から構成される複合現実感空間中で、をより立体的に前後関係を把握できるようにすることができるようになった。また、このような環境になることで、照明や、物体に落ちる影の重要性が非常に高いことが判明したため、CGの表示映像に対してライティングと任意形状に影をリアルタイムで落とすことが可能なShadow Castアルゴリズムの実装を行った。これにより、CG映像ないに表示される任意物体に対して、その形状に応じた影をリアルタイムで生成することができるようになった。また、実物体に対してもそのアルゴリズムを動的パターン照明に対して作用させることで、実物体に対してもあたかもCG映像が実現しているがごとく自然な影を落とすことが可能となった。最終的には前年度に構築した複合現実感ディスプレイの表示内容から比べても、遥かに自然な映像提示が可能となった。このディスプレイを実応用を念頭に置いたアプリケーションについて検討を加えた。リアルタイム3次元計測をしている関係から、生成される複合現実感空間中における実物体の位置・形状を計算機内に取り込むことが可能なため、これを応用しCG物体とのインタラクションを行えるかという検討を行った。これの目的としては、博物館や科学館などの展示用ディスプレイとして本研究で構築したディスプレイが利用できるのではにかということの検討実験と捉えている。検討の結果、3次元形状計測に用いているセンサの分解能が現時点では不足しているもののこの問題が解決すれば、十分手や何らかの棒のようなものを用いて直感的なCG物体の操作が可能であるという知見を得ることができた。今後も基本部分が完成した本ディスプレイ装置の、さらなる改良を加えていきたいと考えている。光学シースルー方式ではハーフミラーを通して実世界を透過し目視するため、仮想像は実世界中に半透明体として映し出され、中に浮いているかの誤認識を誘導する。観察者の視点から実像と仮想像が重なって見える場合、一方が他方を隠蔽しなくては視覚的に矛盾が生じることになる。そこで、光学シースルー複合現実感ディスプレイの検証システムを実際に構築した。今回の予算により、画像生成用のPCと動的パターン照明のためのプロジェクタを入手し、ディスプレイ装置に組み込むことで実現可能となった。このディスプレイ装置は観察者の目前にハーフミラーを設置し、CGの表示画面と現実物体の見えている領域との光路を一致させて観察することで複合現実空間を実現している。実時間3次元計測装置を用いることで、この空間中の実物体形状の変化を随時計測し、そのデータを基にCGとの隠蔽関係の表現に必要な処理を行う。光学シースルー方式における実像と仮想像間の隠蔽関係の表現方法については、当初の計画通り、暗室の環境ではあるが予想していたとおりの結果を得ることができた。現在CGの表示がステレオ表示できていないため、CGのリアリティという観点では不足しているが、実時間でCGの映像と実物体の相互隠蔽環境を光学シースルー方式で実現できている。今回の構築と検討について、VSMM2000国際会議にて発表し、討論を行った。この討論を基に計画で残っている検討を行い、できればCGの映像をステレオ表示できるように改良を加え、このディスプレイ装置の表示品質を向上させたいと考えている。
近代神戸における元三田藩士の土地所有実態と都市形成に関する研究

本研究は、元三田藩士である小寺泰次郎に着目し、明治期の神戸内外人雑居地内における都市形成の一端を明らかにすることを目的とする。文献調査によって神戸移住後の小寺の動向を把握した。また、明治21年頃の地籍図と旧土地台帳を用いて、当時小寺が所有していた土地の分布図を作製し、土地所有の変遷を追った。以上により、小寺泰次郎が明治期神戸の都市形成に少なからず影響を与えていたことを明らかにした。本研究は、元三田藩士である小寺泰次郎に着目して、近代神戸の都市形成過程の一端を明らかにすることを目的としている。明治維新後に土地売買やその所有の自由が許可されたことを機に土地は不動産としての価値を持ちはじめ、投機目的で土地を買い占める新たな資産家が登場する。開港直後の神戸では、移住してきた多くの元三田藩士らが雑居地内の土地を取得し財を築いたことは良く知られているが、実際に彼らが取得した土地の分布やその変遷については明らかになっていないことが多い。明治6年、元三田藩主である九鬼隆義は家臣らと共に、神戸最初の輸入商社である「志摩三商会」を神戸栄町3丁目に設立する。志摩三商会は、外国の医薬品や食料品などの販売の傍ら多くの土地を買収し、その投資により巨額の資本を得ていた。その実質の経営を任されていたのが小寺泰次郎である。後に小寺泰次郎は九鬼隆義と共に神戸の最大の地主となる。今年度は昨年度に引き続き、小寺泰次郎に関する文献収集を行い、神戸移住後の小寺泰次郎の動向を把握した。また、神戸市立博物館や神戸市立図書館等に保管されている明治21、22年の地籍図を用いて当時の小寺泰次郎所有地の分布図を作成し、法務局保管の旧土地台帳に記載されている小寺泰次郎名義の土地情報との比較作業を行った。以上により、小寺泰次郎の所有地経営や政界での動きが、明治期の神戸の都市形成に少なからず影響を与えていたことが明らかになった。今後は引き続き、九鬼隆義や志摩三商会の社員であった他の三田藩士たちに着目して研究を進める予定である。本研究は、元三田藩士である小寺泰次郎が所有していた土地に着目して、近代神戸の都市形成過程の一端を明らかにすることを目的としている今年度は、主に1)近代神戸の都市に関する資料および三田藩や小寺家に関する資料収集、2)土地情報の入手をおこなった。1)明治・大正期に発行された新聞記事の中から三田藩、小寺家に関する記載のあるもの、小寺家や九鬼家に関する記載のある書籍及び近代神戸の歴史に関するものを中心に資料収集をおこない、三田藩・小寺家に関する年表を作成した。また、明治期以降の三田藩や小寺家の神戸での動きや評価などの整理をおこなった。2)神戸地方法務局に保管されている旧土地台帳のうち、雑居地山麓部にあたる神戸市中央区中山手通、下山手通、北長狭通の範囲を対象に九鬼家及び小寺家の所有記録が記載があるものを全て収集した。耕地整理などにより現在の地番と一致しないものが数多く見られるため、現在、その照会作業を進めているところである。次年度は土地情報のデータベース化を進め、得られたデータと作成中の地図情報を重ね合わせ分析していく予定である。2012年度は、1)近代神戸の都市に関する資料および三田藩や小寺家に関する資料収集、2)土地情報の入手、3)データベース作成、4)ベースマップの作成を予定していた。1)の資料収集は予定通りに収集できている。2)の土地情報については予定していた山麓部の中山手通、下山手通、北長狭通の範囲の土地台帳データを入手することができた。3)のデータベース作成及び4)のベースマップ作成についてはやや難航している。土地台帳の地番と現地番が一致しない箇所が多く見られ、当該地区において耕地整理等が行われていた可能性があることが分かった。現在その照会を進めているところである。2013年度は、今年度に引き続き三田藩および小寺家に関する資料の収集を進めるが、特にその資料の読み込みに重点をおく。また資料等から得られた情報を元に、三田藩や小寺家に関する年表を作成する予定である。2012年度に入手した旧土地台帳に記載されていた地番と現在の地番を比較し、一致していない箇所については適宜法務局の担当者と相談をして照会作業を進める。必要に応じて現地調査を行う予定である。現在の地番に置き換えたデータを用いて、データベースの作成を行う。データベースにより整理された土地情報とベースマップをGISにより重ね合わせる。年表等による時代背景を考慮し、小寺家を中心とする三田藩が近代神戸の都市形成に与えた影響についての分析・考察を進める。

物品費としては、今年度得られたデータをGISソフトを用いて解析を進めるために必要な基盤となるGIS地図データやそのデータ処理が可能なシステム等、消耗品としては、データバックアップ用のHDD・DVDR及び印刷用のインクや紙等に用いる予定である。旅費としては、8月に北海道にて開催される日本建築学会大会の報告を行うので、航空機代や宿泊費に用いる予定である。諸金は、データ入力補助者に支払う予定である。
有機π共役ビラジカルを触媒として用いる環状高分子の精密合成法の開拓

有機ビラジカルを前駆体とした環状の重合開始剤からのリビングラジカル重合によってオレフィン系の環状高分子を高い選択性で大量合成する汎用的な手法の開拓を目的とし、分子内に2つの重合反応点をもつ環状重合開始剤を設計・合成するとともにスチレンの重合を行った。その結果、ポリスチレンの生成が認められ、反応時間とともに分子量が増加する挙動がみられるとともに、目的とする環状高分子の生成がGPC及びマススペクトル分析から明らかになった。環状高分子は、直線分子とは異なる興味深い物性が見出されているものの、選択的かつ大量に合成する汎用性の高い手法が無いため、広く利用されるには至っていない。本研究では、π共役型有機ビラジカルを触媒としたリビングラジカル重合によって、環状高分子を高い選択性で大量合成する汎用的な手法を開拓し、高分子材料科学の新たな局面を切り開く事を目的としている。本年度は、モデルとなる有機ビラジカルを用いて、その基本的なアイディアの有効性を確認した。ビラジカルを原料として、環状の重合開始剤を合成し、スチレンモノマーを用いて重合反応性を検討した結果、実際に重合が進行することが確認された。しかしながら、GPCによる分子量分析の結果、非常にブロードな分子量分布が得られた。直鎖状の開始剤を用い、同じ反応条件で反応させた場合は狭い分子量分布が得られ、リビング重合であること明確に示されたことから、この結果は開始剤の持つ環状構造に起因すると考えられる。すなわち環状構造の中で結合が開裂した場合、スチレンと反応するのに比べて分子内で再結合する速度が圧倒的に高く、一方、スチレンと反応して環が拡大すると分子内の再結合速度が低下するため、分子量の大きい分子ほど反応性が高まり、結果として幅広い分子量分布が得られたものと考えられる。この問題は環状構造に本質的なものであるため、根本的な解決は難しいが、開始剤の環の直径をあらかじめ大きくしておくことで緩和できると考えられる。このように、問題点が見出されたものの、同時に解決方法も明らかになり、さらに、実際に環状高分子が得られるようになったことから,基本的なアイディアの有効性を確認するという当初の目的は果たされたといえる。環状高分子は、直線分子とは異なる興味深い物性が見出されているものの、選択的かつ大量に合成可能な気質汎用性の高い合成手法が無いため、広範な利用はおろか、その基礎的物性の検討に関しても道半ばであるといってよい。本研究では、有機ビラジカルを前駆体とした環状の重合開始剤からのリビングラジカル重合によって、ポリオレフィン系の環状高分子を高い選択性で大量合成する汎用的な手法を開拓し、高分子材料科学の新たな局面を切り開く事を目的としている。本年度は、前年度に見出されたモデル分子系における環状高分子の合成反応をさらに詳細にすることを目的とし、前年度まで高分子の生成の確認や分子量分布の測定に用いていたGPCに加え、飛行時間型の質量分析装置を用いて重合反応の解析を行った。その結果、分子量104のスチレンモノマー単位に相当するピーク群が観察された。この際、ピーク群はいくつかの集団に分かれおり、それらの同定を行ったところ、目的とする環状重合体、分子量が2倍の2倍体、ラジカルユニットの脱離した分子など、様々な誘導体が検出された。これらが反応中に生成したものか、レーザー支援イオン化の条件による分解反応によるものであるかは結論がでていないものの、主要なピーク群には全て環状重合開始剤の成分が含まれており、この開始剤由来の重合物であることが明確になった。さらに、反応活性点を持たない安定な環状ポリマーを生成するため、重合後のポリマーを精製し、加熱したところ、GPC分析から顕著な分子量の低下が認められ、ビラジカルユニットの脱離反応の進行が確認された。最終生成物の構造が実際に環状であるかどうかは未確認であるものの、分子量等からは矛盾無い値が得られており、重合反応や脱離反応など、基本的な反応性に関しては当初のアイディアを実施.確認することができた。
環境変化が駆動するシジミチョウ科共通の色模様変化と進化のメカニズム

夏の青森県深浦町で大発生したヤマトシジミの変化型(外流れ型、内流れ型、消失型)に対して、Otaki et al.(2010, BMC Evol Biol 10, 252)は、野外における遺伝的同化の可能性を実験的に示した。このヤマトシジミの変化型と同様の斑紋変異を示すチョウが他種においても報告されているが、その原因は明らかとなっていない。そこで、本研究では野外において遺伝的同化が機能するかだけでなく、他種でみられるヤマトシジミと同様の斑紋変化の原因にも迫った。また、チョウの斑紋形成機構や多様化機構に関しても調査した。以下3点が主な実験内容である。(1)外流れ型の配偶行動上の利点・欠点を総合的に検証するため、冷却処理により誘導した外流れ型を用いて「オスによるメス選択実験」と「メスによるオス選択実験」の両方を実施した。(2)シジミチョウ科に共通する斑紋変化機構を明らかにすることを主な目的として、ベニシジミ、ヒメシルビアシジミ、ウラナミシジミを用いて冷却処理実験を実施した。さらに、冷却処理による変化型の斑紋形成過程のインターバル撮影にも成功した。また、過去の斑紋形成過程の動画データを解析して論文発表しただけでなく、Zizeeria knysnaの飼育データをもとに論文発表等も行った。(3)2017年度にヤマトシジミの外流れ型と正常型の翅組織(蛹)からのTotal RNAの抽出と、ライブラリ作成とシーケンス(Hiseq 2500使用)まで実施したので、2018年度にはin silico解析を実施する予定であったが、大きな進展はなかった。しかし、2018年度にはこの種のオスとメスの翅組織(蛹)から抽出したTotal RNAを用いてシーケンスを実施した。研究実績の概要で記述した(3)に関しては、遺伝子発現解析を研究協力者に依頼しているが、諸事情により、正常型と外流れ型のin silico解析がほぼストップしている状態である。しかし、オスとメスの遺伝子発現データを得たとの報告を2018年度に受けており、現在はこれらのin silico解析も行ってもらっている。一方、(1)の行動実験に関しては基本的に順調に進んでおり、「オスによるメス選択実験」のデータだけでなく、「メスによるオス選択実験」のデータも得ており、過去に行った行動実験のデータと合わせることで、外流れ型の利点・欠点に関して総合的に検証することが可能となっている。ただし、データ数がまだ十分とはいえないので今後も追加データを取っていくことで、外流れ型における同類交配の有無が明らかになるものと思われる。(2)の生理学的実験に関しても順調に進んでおり、ヤマトシジミ以外のシジミチョウにおいても冷却ショックで変化型の誘導ができただけでなく、ベニシジミにおいて変化型の斑紋形成過程のインターバル撮影法を確立したため、2019年度から他のシジミチョウでも変化型の斑紋形成過程を捉えることができるようになった。また、進化生物学研究所のチョウの標本調査もさせてもらっており、多くのシジミチョウでヤマトシジミと同様の変化型も確認できているだけでなく、シジミチョウ以外のチョウにおいても斑紋が流れることが確認され、共通のルールのもと斑紋変化が生じる可能性がある程度支持された。研究成果に関しても論文3報、書籍(分担執筆)1点、学会発表2回となっており、以上を踏まえると、2018年度の研究もおおむね順調に進展したものと思われる。(1)の外流れ型における同類交配の検証に関しては、「現在までの進捗状況」で前述したように行動実験のデータが十分でないため、2019年度でも「オスによるメス選択実験」と「メスによるオス選択実験」を行い、追加データを取る予定である。また、これまで記録した配偶行動の動画データや、実験に用いたサンプルの翅サイズ等の形態情報も収集し、論文化に向けて解析作業を行う。(2)の生理学実験も軌道に乗っているが、サンプル数が十分にないため、ベニシジミ、ウラナミシジミ、ヒメシルビアシジミを用いてさらに冷却ショック実験を行うだけでなく、斑紋形成過程のインターバル撮影も追加で行う予定である。さらに、2018年度にうまく飼育することができず、生理学的実験や撮影などに使用することができなかったツバメシジミ、クロマダラソテツシジミに関しても2019年度に再挑戦する予定である。(3)に関しては、遺伝子発現解析を共同研究者に依頼しているが、長らくストップしている状況であるので、可能であれば申請者自身で解析を進めることも予定する。また、変化型のインターバル撮影時に、ラップフィルムを被せた斑紋(蛹の翅)が冷却処理によってあまり変化しない可能性が浮上した。遺伝子発現データがばらつく原因はこのラップによるものだと考えられる。そこで、今後の遺伝子発現解析に利用するサンプルの質を向上させるため、斑紋形成への影響が少ない基材を調べることにする。ヤマトシジミの生息北限域である青森県深浦町において、変化型(外流れ型、内流れ型、消失型)が夏に大発生した。これは、蛹に対する冷却ショックにより誘導された変化型が遺伝的に固定化されている最中の事象を観察した可能性がある(Otaki et al.,BMCEvol Biol 10:252,2010)。

このように、野外における遺伝的同化による斑紋進化が示唆されているヤマトシジミを中心に実験するとともに、他のシジミチョウにおいても同様の斑紋進化機構が適用可能かを検証することで、表現型可塑性がチョウの斑紋進化と多様性の創出に与える影響を明らかにすることが本研究の主な目的である。これを達成するために、(1)行動実験により同類交配の検証、(2)生理学的・薬理学的実験によりシジミチョウ共通の斑紋変化誘導要因と変化機構の検証、(3)遺伝子発現解析により変化型の原因遺伝子の探索と特定を行う必要がある。平成29年度では、(2)と(3)が行われた。(2)では、過去の実験データの解析を行った結果、ベニシジミとヤマトシジミの両種において、冷却処理だけでなく、タングステン酸ナトリウムの投与でも外流れ型の誘導を確認できた。(3)では、冷却処理後の正常型(正常の色模様)と外流れ型の蛹の翅組織からTotal RNAの抽出を行った。Total RNAは東京農業大学の内山博允博士に解析を依頼し、以下のことが行われた。Hiseq 2500により100bpのペアエンドが読まれ、得られたリードデータのトリミングが行われ、de novoアセンブリがTrinityにより行われた。その後、アセンブリにより得られた転写物の配列を使用してCLC Genomics Workbenchにより、マッピング及び発現量の計算、統計解析などの発現解析をし、翅を採取した蛹のステージごとに正常型と外流れ型の発現変動遺伝子が得られた。研究実績の概要で記述した(1)(3)に関しては、研究協力者の都合上実験が前後しており、(3)の次世代シーケンサーを用いる実験を平成29年度のうちに基本的に終わらせる必要ができたため、遺伝子発現解析に専念した。時間があまりなかったため、ベニシジミを用いた遺伝子発現解析と、タングステン酸ナトリウム投与個体を用いた遺伝子発現解析は中止し、その代わりヤマトシジミの冷却処理個体を用いて遺伝子発現解析に専念した。その結果、次世代シーケンサーに使用するTotal RNA抽出用の蛹の翅組織のストックが終了した。さらに、次世代シーケンサーから得たリードデータを用いてin silico解析を行い発現変動遺伝子まで得ることができた。(3)は、(1)(3)の実験の中で手間と時間が一番掛かり、うまくいく可能性も低かったため、平成29年度に順調に進んだことはかなり大きい。これにより、平成30年度以降からは(1)と(2)に専念できるようになった。また、(2)においても、冷却処理やタングステン酸ナトリウムの投与による外流れ型の誘導を確認できた。この結果は、(2)に関する研究をヤマトシジミとベニシジミ以外のシジミチョウにおいても試みていくことを考えているが、それらの実験が順調に進むことを示唆している。(1)においては、平成29年度中に実験を行うことはできなかったが、日本学術振興会特別研究員PD採用以前に事前実験をしており、実験方法はほぼ確立している。そのため、(1)も今後順調に進むものと思われる。以上のことより、現在までの実験は概ね順調に進んでいるといえるだろう。夏の青森県深浦町で大発生したヤマトシジミの変化型(外流れ型、内流れ型、消失型)に対して、Otaki et al.(2010, BMC Evol Biol 10, 252)は、野外における遺伝的同化の可能性を実験的に示した。このヤマトシジミの変化型と同様の斑紋変異を示すチョウが他種においても報告されているが、その原因は明らかとなっていない。
細胞系列特異的因子に依存しない血球産生機構の解明

ヒト末梢血、臍帯血よりnull細胞を分離し、CD34とIL-6Rに対するモノクローナル抗体で二重染色後、セルソーターを用いてCD34^+IL-6R^<+Or->分画を得た。これらの細胞を標的として、IL-6,IL-11,LIF,OSM,CNTF,CT-1などに共通なシグナル伝達分子であるgp130を介する造血シグナルの解明を行った。これまでの検討で、gp130を介するシグナル単独では幹細胞に対して有意な作用を示さないが、c-kitあるいはIL-3Rを介するシグナルを同時に活性化することにより、G-CSF,Epo,TPOなどの細胞系列特異的因子非依存性に3系統の成熟血球を誘導できることを見い出した。IL-3Rを介するシグナルは幹細胞の生存や初期の増殖に必須であり、一方、SCFはIL-3の存在下で幹細胞の増殖を促進した。gp130を介するシグナルは、主に成熟因子として作用した。このgp130のシグナルで誘導される赤血球、巨核球の成熟度に関して、GPAやCD41の発現レベルあるいは巨核球のploidyを指標として生理的成熟因子であるEpo,TPOと比較したところ、質的に明らかに劣っていた。現在、c-kit,IL-3R,gp130を介するシグナル間のクロストークについて詳細に検討するために、Jak-Stakシグナル伝達路やMAPキナーゼカスケードに存在するシグナル伝達分子に対するアンチセンスDNA分子(オリゴS)を合成し、キ-シグナルの検出を行っている。gp130を介するシグナルは、特に赤血球系幹細胞の増幅、増殖、分化に有用であることから、末梢血、臍帯血より得られたCD34^+IL-6R^<+or->細胞を標的細胞として幹細胞のex vivo増幅にも着手している。その結果、pg130を介するシグナルが、IL-3R,c-kit,fit3,c-Mplを介するシグナルと協調的に作用し、CFU-GM,BFU-E,CFU-Mix,CFU-Megを最高300倍程度まで増幅することも明らかにしている。今後は、自己再生能に重点を置いて骨髄ストローマ細胞との共培養系におけるLTC-ICを測定することにより、gp130を介するシグナル未分化幹細胞に対する作用についても検討を加えていく予定である。
多嚢胞化萎縮腎に発現する全長型エリスロポエチン受容体の機能解析

[目的]ACDKにおける全長型エリスロポエチン受容体(EPOR)の役割を解明する目的で、1)EPOおよびEPO受容体のACDKにおける発現細胞の同定、2)ACDKのEPO産生細胞およびEPOR発現細胞におけるアポトーシス関連遣伝子群の発現、および3)ヒト初代培養近位尿細管細胞におけるEPOの増殖能に及ぼす影響とEPOの細胞内シグナル伝達の3項目について研究を行った。[対象と方法]ACDKを有する慢性腎不全患者12症例、13腎を対象とし、抗EPO抗体、抗EPOR抗体、抗Bcl-2抗体および抗Ki-67抗体を用いて免疫染色を行った。アポトーシス細胞はTUNEL法で検出した。またRT-PCRによってEPOおよびEPORのmRNA発現の有無を検討した。さらにヒト初代培養近位尿細管細胞をEPOで刺激し、細胞増殖能をWST-1 assayで測定し、Immunoblot法でシグナル伝達経路を検討した。[結果]1)EPOはACDKの間質細胞,尿細管上皮細胞,嚢胞内腔上皮細胞および腎癌細胞に陽性であったが,EPORでは嚢胞内腔上皮細胞と腎癌細胞は高頻度に陽性であった。2)EPOおよびEPORのmRNA発現は嚢胞内腔上皮と腎癌組織のいずれにも認められた。3)Bcl-2は尿細管上皮細胞、嚢胞内腔上皮細胞および腎癌細胞の一部に陽性を示した。正常腎組織と比較しACDKは尿細管上皮細胞、嚢胞内腔上皮細胞の増殖能は有意に高値を示した。5)アポトーシス陽性細胞は、尿細管上皮細胞の一部、腎癌細胞で認められた。6)EPO刺激によってヒト近位尿細管細胞は増殖を促進されたが、1κBのリン酸化やSTAT5のリン酸化に変化はなかった。[結論]長期透析腎においてEPOはオートクリン的な作用により、尿細管上皮細胞のアポトーシスや増殖に影響をおよぼし、ACDKの嚢胞形成に関与している可能性が考えられた。[緒言]これまでにわれわれは多嚢胞化萎縮腎(ACDK)において尿細管上皮、間質細胞および嚢胞内腔上皮にエリスロポエチン(EPO)が発現しているのに対し、EPO受容体は尿細管上皮と嚢胞内腔上皮のみに発現していること、そしてこれらEPO受容体発現細胞で増殖能が高いことを明らかにしてきた。今回はヒト初代培養近位尿細管細胞を用いてEPOおよびEPO受容体の発現、さらにEPO刺激の細胞内シグナル伝達経路と増殖能に対する影響について検討した。[方法]1)ヒト初代培養近位尿細管細胞よりtotal RNAを抽出しRT-PCR法にてEPO及びEPO受容体の発現を検討した。2)細胞増殖能をWST-1 assayで検討した。3)EPO刺激後にImmunoblot法でIκBのリン酸化について検討した。[考察]ヒト近位尿細管細胞ではEPOによってIκBのリン酸化とNFκBの活性化が起こり、細胞増殖が促進されることが明らかになった。EPOはACDKにおいてautocrineまたはparacrine作用によって近位尿細管細胞の増殖を促進し、嚢胞形成に関与していることが示唆される。