hpprc/llmjp-kaken huggingface dataset:
世界最小サイズのミニブタであるマイクロミニピッグにおける体細胞核移植技術の確立

振動を与えながら成熟培養した卵子をレシピエント、胎児線維芽細胞をドナーとして使用することにより、マイクロミニピッグ体細胞クローン胚の体外発生が改善された。また、活性化後のバルプロ酸処理は、マイクロミニピッグ体細胞クローン胚の胚盤胞形成率を増加させた。そのような体細胞クローン胚から産子を得ることに成功した。さらに、α-1,3-ガラクトシルトランスフェラーゼ遺伝子ノックアウト細胞に由来する胚の体外発生も、バルプロ酸処理によって改善した。以上の結果から、マイクロミニピッグにおける効率的な体細胞核移植技術が確立された。また、この技術を応用して遺伝子改変マイクロミニピッグを作出し得る可能性が示された。最初に、成体のマイクロミニピッグ(3歳雄)から腎臓を採取し、それらに由来する細胞株を得た。また、5頭のマイクロミニピッグ新生児(雄3頭および雌2頭)の耳介に由来する細胞株も樹立した。これらの細胞を除核した食用ブタ成熟卵子に移植することにより体細胞クローン胚を作出し、それらの体外発生状況について調べた結果、いずれの細胞を用いた場合にも11.525.4%のクローン胚が胚盤胞にまで発生した。また、得られた胚盤胞の平均細胞数も35.653.8個であったので、胚盤胞形成能はクラウン系ミニブタ体細胞に由来するクローン胚に匹敵すると考えられた。成体腎臓由来細胞を用いて作出したクローン胚59個、雄新生児耳介由来細胞を用いて作出したクローン胚50個および雌新生児耳介由来細胞を用いて作出したクローン胚46個を1頭の発情同期化処理したマイクロミニピッグ仮親の卵管に外科的移植した結果、帝王切開により1頭の産子が得られた。この産子は産後間もなく死んでしまったので病理解剖を行ったが、奇形などの異常は見られなかった。この産子がどの体細胞に由来しているのかを明らかにするために、現在ドナー体細胞、クローン産子および仮親のマイクロサテライト解析を行っているところである。さらに人工授精したマイクロミニピッグから4頭の胎児を採取し、それらに由来する細胞株を樹立した。これらの胎児線維芽細胞を用いて作出したクローン胚を体外培養した結果、いずれの細胞を用いた場合にも21.429.0%の胚が胚盤胞にまで発生した。また、得られた胚盤胞の平均細胞数は35.242.9個であった。以上の結果から、マイクロミニピッグ体細胞クローン胚が胚盤胞にまで体外発生し得ることが明らかになった。また、それらのクローン胚が産子への発生能を維持していることが示された。平成25年度の研究において体細胞クローンマイクロミニピッグの作出に成功した核移植技術を改善した。まず、一部の卵丘卵子複合体を振動を与えながら成熟培養し、それらを用いて作出したクローン胚の発生状況を静置下で培養した場合と比較した。その結果、静置下で培養した区と比較して振動を与えながら培養した区で胚盤胞形成率が有意に高くなったことから、成熟培養中の振動はクローン胚の体外発生能を改善し得ることが示された。次に、ヒストン脱アセチル化酵素阻害剤であるバルプロ酸がクローン胚の体外発生能に及ぼす影響について検討するために、活性化処理後のクローン胚を0および8mMのバルプロ酸を添加した培地中で24時間培養後、バルプロ酸無添加の培地中へ移して培養を継続した。その結果、0mM区と比較して8mM区で胚盤胞形成率が有意に高くなったことから、活性化処理後に8mMのバルプロ酸で24時間処理することにより、クローン胚の体外発生能を改善し得ることが示された。最後に、ドナー細胞の種類がクローン胚の体外発生能に及ぼす影響について検討するために、成体(2頭)の腎臓に由来する細胞、新生児(5頭)の耳介に由来する細胞および胎児(4頭)に由来する細胞を用いて作出したクローン胚の発生状況を比較した。その結果、新生児耳介由来細胞を用いた場合には、融合率および胚盤胞細胞数がドナー細胞を採取した個体間で有意に異なった。一方、ドナー細胞の種類間で比較した場合、胎児由来細胞を用いて作出したクローン胚の胚盤胞形成率が新生児耳介由来細胞における値と比較して有意に高くなった。これらのことから、ドナー細胞の種類および採取した個体の違いはクローン胚の体外発生状況に影響を及ぼし、胎児由来細胞を用いることにより効率的に胚盤胞を作出し得ることが示された。3頭のマイクロミニピッグ(MMpig)胎児に由来する細胞(胎児線維芽細胞1、2および3)を用いて作製したクローン胚を8mMのバルプロ酸で24時間処理後、MMpig仮親の卵管に移植した。一部のクローン胚は、バルプロ酸処理を行わずに移植した。162個のクローン胚をバルプロ酸処理をしないで移植した場合には、仮親の妊娠は認められなかった。一方、152個のクローン胚をバルプロ酸処理後に移植した仮親は妊娠し、帝王切開によって5頭の産子が得られた。そのうち2頭は死産で奇形が認められたが、3頭は生存しており形態的な異常は見られなかった。マイクロサテライトマーカー解析の結果、死亡産子2頭および生存産子2頭は胎児線維芽細胞2に、生存産子1頭は胎児線維芽細胞1に由来するクローンであることが示された。

以上の結果から、活性化後にバルプロ酸処理をしたMMpig体細胞クローン胚は、産子にまで発生し得ることが明らかとなった。次に、異種移植抗原α-Galエピトープを合成する酵素であるα-1,3-ガラクトシルトランスフェラーゼ(α-GalT)遺伝子をノックアウトした胎児線維芽細胞3に由来するクローン胚を作製し、それらの体外発生に及ぼすバルプロ酸の影響について検討した。その結果、クローン胚をバルプロ酸で処理することにより、胚盤胞形成率が有意に増加した。また、α-Galエピトープを欠失した胚盤胞の割合は、バルプロ酸処理の影響を受けなかった。以上の結果から、α-GalT遺伝子をノックアウトしたMMpig体細胞に由来するクローン胚の体外発生も、バルプロ酸処理によって改善することが示された。本研究の結果から、MMpigにおける体細胞核移植技術が確立された。また、この技術を応用して遺伝子改変MMpigを作出し得る可能性が示された。振動を与えながら成熟培養した卵子をレシピエント、胎児線維芽細胞をドナーとして使用することにより、マイクロミニピッグ体細胞クローン胚の体外発生が改善された。また、活性化後のバルプロ酸処理は、マイクロミニピッグ体細胞クローン胚の胚盤胞形成率を増加させた。そのような体細胞クローン胚から産子を得ることに成功した。さらに、α-1,3-ガラクトシルトランスフェラーゼ遺伝子ノックアウト細胞に由来する胚の体外発生も、バルプロ酸処理によって改善した。以上の結果から、マイクロミニピッグにおける効率的な体細胞核移植技術が確立された。また、この技術を応用して遺伝子改変マイクロミニピッグを作出し得る可能性が示された。予定通り、体細胞核移植技術を改善することに成功したから。発生工学平成26年度の研究において改善された核移植技術を用いて作出したクローン胚を仮親に移植し、産子への発生状況を調べる。産子への発生が確認された場合には、遺伝子改変した体細胞をドナーとして用いることにより、世界初の遺伝子改変マイクロミニピッグの作出を目指す。予定通り、体細胞クローンマイクロミニピッグを得ることに成功したから。体細胞クローン胚の仮親用としてマイクロミニピッグを購入し、新しく建設される施設で飼育する予定であったが、当該施設の工事が遅れたため。平成25年度の研究において体細胞クローンマイクロミニピッグの作出に成功した核移植技術をより効率的なものに改善する。平成25年度の研究では使用されなかった体細胞(新生児耳介由来細胞および胎児線維芽細胞)を用いて作製したクローン胚を仮親に移植し、産子への発生能を比較することによって体細胞クローンマイクロミニピッグの作出に適したドナー細胞を明らかにする。また、クラウン系ミニブタにおける体細胞核移植の効率化に寄与した処理(レシピエント卵子の体外成熟培養時における振動の付与、超音波照射によるクローン胚の活性化、活性化処理後のクローン胚に対するバルプロ酸あるいはラトランキュリンA処理)がマイクロミニピッグ体細胞クローン胚の体外発生状況に及ぼす影響について調べ、必要に応じて各処理を最適化する。次年度に体細胞クローン胚の仮親として使用するマイクロミニピッグの購入に充てることにより、移植実験の回数を増やしたいと考えている。体細胞の採取用および体細胞クローン胚の仮親用として購入する予定であったマイクロミニピッグを鹿児島大学獣医学部および富士マイクラ株式会社から無料で提供して頂いたから。
デジタルコンテンツを利用した割合文章題の解決支援プログラム

近年ではデジタル教科書やデジタル教材が盛んに取りざたされているが,数学的思考力や問題解決力の向上に寄与できているのか,また向上に寄与できる能力はどんな能力なのか,明らかにされていない。先行研究の知見を基に,デジタルコンテンツをさらに有効に活用するための授業計画の作成,教室での提示効果を高めるための電子黒板の利用も含めた単元全体の計画,教育実験の実施,協力校での教育実験で得たデータを基に,デジタルコンテンツと授業計画の改善を行った。アニメーションの長所を有効に働かせるには,児童の数学的知識を活性化・再体制化させるような学習過程に組み込んでいく必要がある。本年度の研究計画の1番目は,割合文章題の難しさの要因の中から,主要因であろうと予測される比較・基準量の包含関係,文章中の比較・基準量の特定を明らかにすることであった。先行研究,文献調査から明らかとなったのは以下の事柄である。まず,数学教育学の数学教育学会を中心とした研究では,研究者よりも教師による実践的な研究が多く,様々な難しさが指摘されている。集約すれば,1割合の概念(AとBとpの関係,基準量を1と見ること)2割合の倍率(整数培,小数倍など),3比較量,基準量の包含関係,4比較量,基準量の特定,である。次に,日本数学教育学会を中心とする研究では,低学年より割合の見方やとらえ方の素地を養うことの重要性や,割合のよさを感じる指導内容にすることの重要性が多く指摘されている。次に,ドイツ,バーデン=ヴュルテンベルク州で使用されている算数教科書を入手し,現在分析を進めている。ドイツでは割合文章題は中学で学習する内容になっているということである。理解すること自体が難しく,日本における学年配当が妥当であるかどうか,今後研究していく必要がある。デジタル・コンテンツの制作に関して,現在はコンテンツ開発もHTML5+JavaScript,JavaApplet,EPUB3など様々なプラットホームがあり,今後の研究を進めていく上でどの環境で制作を進めていくのがより効率的であるかを検討する必要が生じてきている。本研究はデジタルコンテンツを使用した割合文章題の学習プログラムの開発に取り組むことであった。先行研究の知見を基に,デジタルコンテンツをさらに有効に活用するための授業計画の作成とデジタルコンテンツと授業計画の改善である。まず,デジタルコンテンツの有効性ついては,デジタル教材,デジタル教科書とも共通である事項として,動画などを単に見たり児童が1人で動画やアニメーションの解説場面をじっと見たりするような学習活動では,問題を解決するための知識を得ることはできなかった。指導者が児童にとって「理解しやすい」内容を取り入れたと考えてもほとんど効果はなかった。それには有効であると考えられる動画の他に,例えば,その動画は理解したり知識を得たりするためにどのように役立つのかなどを具体的に示し説明することが必要である。それによって児童は動画と説明をより効果的に結びつけ,概念を構成することができると考えられる。ただしその説明に当たる部分は教師の説明がよいのか,児童同士の話し合いなどによる教え合いからの方がよいかは今後の研究課題である。つまり,デジタルコンテンツは単独では機能せず,手続き的知識と結びつくことで初めて数学的概念の獲得に有効に働く。その両方を効果的に結びつける方法を明らかにする必要がある。デジタルコンテンツの開発状況は依然として混沌としているが,iPadを主流とするApple社の機器や開発OSの使用が優勢のようである。しかし,これまでの教育工学,情報教育の教訓からも言えるようにディバイスに依存しないプラットホームが必要である。一般の児童を対象にデジタル教科書,デジタルコンテンツを用いてその有効性を検討する計画であった。そのために購入し使用するタブレットPCのOperating Systemが移行時期と重なり再度機種検討しなければならず,購入が大幅に遅れた。そのために研究計画全体もずれてしまっている。25年度が最終年度であるため、記入しない。当初は1つの課題毎に実証的な研究を進めていく予定であったが,研究計画が遅れているため複数を並行して進めていくように再度計画を作り直す。また,実証実験を行ってもらう小学校を,複数にし研究を迅速に進めることができるようにする。
超高齢化山村における修正拡大家族の機能と地域福祉システム

まず、第一に"むら"に在住している老親と他出子との間に成立している修正拡大家族の機能、とりわけ双務的な援助関係(世話・介護、経済的援助、援農など)と精神的扶養関係、そして主として長子や跡取りとしての他出子の役割等について、その詳細を明らかにした。その中から、この家族形態は、不安定で過渡的な性格を内包していること、従って、それは常に消滅の危機にあること、それを拡大家族のメタモルフォーゼとしての、高齢者の「出ぐらし」や他出子の定年帰郷の調査によって、方向と分解起点を確認することができた。ただ、本研究では、修正拡大家族の機能をの限界を踏まえながら、それをいかに地域福祉システムに生かしていくかという事が焦点であったので、それを補完するものとしての、密度の高い、親族・近隣による高齢者へのインフォーマルな相互支援関係が存在することを前提に、その二つをリンクさせて行くことが可能であり、望ましいという結論に達した。第二に、こうした、家族、近隣による生活支援、相互援助関係を、さらにまち全体に広げて考えると、そこには、広範な、予的、共同・協同的な、住民の自立的で多様性と独創性に富んだ地域活動グループが存在しており、その自由な活動を、福祉活動に重ね合わせることによって、地域におけるインフォーマルな福祉システムの環としての機能を生み出し、全体を活性化していくきっかけになるとかんがられるということである。第三は規範意識の問題である。近隣や共同のインフォーマルサポートの場面では、伝統的規範意識が生きているが、それが福祉サービスの利用や、子供の老親扶養義務観などの場合には、新しい、人間の尊厳や人権観などと抵触することも多い、それを、住民の主体的な福祉実践を通して、新たに獲得して行くことが課題と言える。過去10年間にわたる高齢者を含む人口の動態分析を、住民基本台帳の原簿に基づき、集計、分析を行っている。この中で、明らかになったことの一つは、出生、死亡など自然増減口の他に、世帯員の町からの転出あるいは転入、世帯の移動などの社会的移動が高い割合で見られることである。詳細は、まだ集計中であるが、高齢者が取り残され堆積して行く中で、このような動きが見られることは驚きであり、山村家族の内実の大きな変化を示唆するものと言える。そして、拡大修正家族の中においては、老親の高齢化の一層の進行と虚弱化によって、老親への地域での援助への需要が強まって行く傾向が見られるが、老親はより強く子供に期待し、他出子はより強く,地域に期待すると言った特徴がみられる。高齢化山村における修正拡大家族の機能は、村に残った老親と他出子との罰の、「家」と家作の維持および家事、養育・養護のための双務的援助関係として成り立っており、それは老親の生活の一定の自立と健康を条件としていること、その条件が揺らいで来た時には、多くは、一時的な子世帯への寄留=出ぐらしを経て、他出=呼び寄せられるというプロセスを辿ることになるという仮説は、これまでの調査研究で実証できた。さらに、今回の調査研究では、老親がむらに踏みとどまる条件には、地域への依存と地域からの支えがあり、老親が村外に他出するに至るのにはもう少し複雑なプロセスがあることがわかった。また、この家族変動のプロセスを通して外部化される修正拡大家族の福祉ニーズを満たすのは、公的地域福祉システムとそれを支えるサブシステムとして地域=近隣による援助関係があり、この正副の二つの福祉システムは、地域住民と修正拡大家族の中の老親と他出子の、福祉ニーズをめぐる規範意識の対抗関係に強く規定されているという仮説の検討は今後の課題となっている。高齢者を含む人口の動態分析を行った。

この中で、明らかになったことの一つは、出生、死亡など自然増減口の他に、世帯員の町からの転出あるいは転入、世帯の移動などの社会的移動が高い割合で見られることである。高齢者が取り残され堆積して行く中で、このような動きが見られることは驚きであり、山村家族の内実の大きな変化を示唆するものと言える。そして、拡大修正家族の中においては、老親の高齢化の一層の進行と虚弱化によって、老親への地域での援助への需要が強まって行く傾向が見られるが、老親はより強く子供に期待し、他出子はより強く地域に期待すると言った特徴がみられる。高齢化山村における修正拡大家族の機能は、村に残った老親と他出子との間の、「家」と家作の維持および家事、養育・養護のための双務的援助関係として成り立っており、それは老親の生活の一定の自立と健康を条件としていること、その条件が揺らいで来た時には、多くは、一時的な子世帯への寄留=出ぐらしを経て、他出=呼び寄せられるというプロセスを辿ることになるという仮説は、これまでの調査研究で実証できた。そして、老親がむらに踏みとどまる条件には、地域への依存と地域からの支えがあり、老親が村外に他出するに至るのにはもう少し複雑なプロセスがあることがわかった。また、この家族変動のプロセスを通して外部化される修正拡大家族の福祉ニーズを満たすのは、公的地域福祉システムとそれを支えるサブシステムとして地域=近隣による援助関係があり、この正副の二つの福祉システムは、地域住民と修正拡大家族の中の老親と他出子の、福祉ニーズをめぐる規範意識の対抗関係に強く規定されているという仮説も証明された。
日本の「帝国」支配と政治参加-朝鮮・台湾をめぐる政治統合と相克-

本研究は、「国民国家」の基本要素の一つである「政治参加」に関する諸問題を、近代日本における植民地問題を含めて検証することによって)「国民国家」と「帝国」の両側面をもつ「大日本帝国」史像を構築することをめざすものである。これにより、従来は朝鮮・台湾そして日本本国(「内地」)と、個別に検証されてきた植民地支配政策の相互連関や、一枚岩ではない支配層内部の相互矛盾などを明らかし、日本史・朝鮮史・台湾史の架橋をめざそうとするものである。こうした観点にたちながら、今年度においては、昨年度に引き続き植民地統治を担っていた植民地官僚に関する研究と、植民地統治政策や植民地関係人事の重要なアクターとなっていた枢密院の動向について、研究を進めた。昨年度に引き続き進めてきた植民地官僚に関する研究として行った口頭報告では(「植民地在勤加俸削減問題と朝鮮統治体制」朝鮮史研究会関東部会、2002年4月例会)、本国在勤官僚には支給されず植民地官僚の特権であった「植民地在勤加俸」の削減を1930年代初頭に企図した政党内閣の方針と、本国政府の介入を排除しようとする朝鮮統治当局とその下級官僚たちの大規模な反対運動との対立の政治過程を検討することで、1930年代初頭の植民地統治体制について論じ、本国-植民地にまたがる政治史の構築を試みた。また、論文においては、主として近代日本史において「憲法の番人」「内閣の鬼門」と称された枢密院が、実質的に憲法が施行されず内閣制度とは異なる統治体制下にあった植民地の諸問題に関して、いかなる役割を果たしたのかを明らかにした。従来は国内政治や外交問題との関係から論じられてきた枢密院という存在が、植民地問題において関与した諸事実を発掘することで、植民地支配の担い手の重層的な構造を検証した。
超弦理論の非摂動的性質の研究

風間は、AdS/CFT対応で中心的な役割を果たす共形対称性のゲージ理論側における量子論的起源を明らかにすると共に、この概念が拡張された形でM理論の行列模型を含むより一般の場合にも存在することを示した。また行列模型の持つ超対称性がD0粒子の有効作用をどれほど規定するかについて、初めてoff-shellでの詳細な研究を行い、導関数展開の4次までの完全な有効作用と超対称変換を導くと共に、幾つかの重要な非繰り込み定理を厳密に証明した。加藤は行列模型のN→∞極限に由来する発散とゲージ理論における赤外・紫外発散の関係を調べ,スケーリング指数の不等式を議論した.また、SL(2,R)の離散系列に属する表現だけではモジュラー不変性が成立せず、AdS_3時空の弦理論ではlong/short stringの結合が不可避であることを示した。最近は有理楕円曲面の幾何学的構造と超対称ゲージ理論のダイナミカルな性質との関係を詳細に調べている。(粟田・斉藤・清水・土屋各氏との共同研究)鈴木は超対称性ゲージ理論および超弦理論における相転移構造の研究を、主として、その厳密に解けるモデルについて行なった。超対称ゲージ理論については、物理量の評価をその積分表示から直接求められることを示した。また、調弦理論においても定量的な解析する技術の開発を行った。特に共形不変な相転移を見せる場合について、超対称ゲージ理論、超弦理論双方での解析を行った。九後は超対称$E_6$大統一理論の模型を構成し、anomalous U(1)量子数を用いるFrogatt-Nielsen機構を用いて、クォーク・レプトン・ニュートリノ全てで、現在の実験と矛盾しない質量行列パターンが再現できることを示した。また、Brane worldシナリオにおいて、我々の4次元世界の膜のゆらぎモードの現象論的重要性を指摘した。さらに、5次元時空で1次元がオービフォルドS^1/Z_2にコンパクト化した場合の、超共形重力理論のテンソル計算則を与えた。風間は、超弦理論の非摂動的な性質を研究し、次の成果を得た。(i)IIB超弦理論のS-自己双対性の量子論的な理解を深めるため、S.Karと共にF弦とD弦の励起の相互作用を記述する頂点作用素を経路積分を用いる方法で構築し、その共形不変性を調べた。(ii)A.Jevicki及び米谷と共に、超重力理論とD-brane上の超対称Yang-Mills理論の双対性の予想を証明する鍵となると思われる両者の超共形対称性の対応がYang-Mills理論の量子効果を正しく取り入れることにより初めて成り立つことを示し、さらにM理論を記述すると思われる行列模型の場合も含めて、他のD-braneの場合にも「拡張された共形不変性」が存在して両理論を関係づけていることを明らかにした。鈴木は、超対称ゲージ理論を超弦理論からの見方を取り入れながら研究し次の成果を得た。(i)まず、一般のゲージ群に対しての物理量を、物質場のある場合を含めて、その積分表示を直接評価することにより求めることができることを示し、特に強結合領域の共形不変な点のまわりでの定量的解析を可能にした。(ii)つぎに、超弦理論の見方から、ヒッグス場による対称性の破れと解釈できる相転移点まわりでの解析を低エネルギー極限をとることにより行い、物理量を定量的に解析する技術の開発を行なった。

加藤は、弦双対性の予言する重力理論とゲージ理論の関係の研究を、行列模型の立場から行った。特にM.Douglas(Rutgers/IHES)、大栗(LBL)らと共同で、行列模型が満たすべき物理的に自然な最小限の公理系(D-geometry)を考察し、4個の超電荷を仮定したときの曲がった時空での量子重カモデル(U(N)gauged nonlinear sigma model)の作用を決定した。その結果、D-geometryの公理を満たすことが可能なのは、背景時空がRicci-平坦のときだけであることを見いだした。風間は引き続き、Matrix理論におけるD粒子の有効作用の決定に対する対称性の役割についての研究を行った。以前提唱した「拡張された共形対称性」のみでは一般の軌跡に対する有効作用を決定することができないことを明確にした後、超対称性の解析に取り組み、有効理論における超対称変換が直接導ける形で超対称Ward恒等式を導いた。この恒等式からの帰結の解析もほぼ終了しており、近日発表の予定である。加藤は、M理論の行列模型におけるN→∞極限に関して、弱結合領域における摂動展開の構造に注目し、N→∞極限に由来する発散とゲージ理論における紫外発散の関係を調べ、またスケーリング指数の不等式を議論した。また加藤は佐藤(筑波大)と共にAdS_3空間上の弦理論、特にSL(2,R)対称性に基づいてモジュラー不変な分配関数を構成する研究を行い、離散系列に属する表現だけではそのような分配関数を構成することができず、long/short stringの結合が不可避であることを示した。鈴木は、主に超弦理論における相転移構造の研究を、主として、その厳密に解けるモデルについて行なった。特に、ヒッグス場による対称性の破れと解釈できる相転移点に注目し、ゲージ対称性が回復する点のまわりでの物理量の計算について、定量的に解析する技術の開発を行なってきた。これは内部空間の幾何学の問題として定式化することができるが、まず第一に、それらに現れる場の量の侯補を系統的に導き出すことができることを示した。そして、最近の論文では、その物理量計算のための新しい手法を開発した。これはゲージ群としてSU(2)などのランクの低いゲージ群に対して実際にその手法を用いて解析することに成功した。九後は、我々の4次元世界が、より高次元時空中の3次元膜にあると考えるextradimensionのシナリオで、膜の揺らぎの南部-Goldstoneモードの重要性を指摘した。実際これを考慮すれば、bulkのゲージ場の無限個のKaluza-Kleinモードの交換により生ずる発散の困難が避けられることを指摘し、その現象論的帰結を研究した。風間はM理論の行列模型(Matrix Theory)における有効理論の対称性の構造の研究を行った。特に超対称性に関するWardの恒等式をゲージBRS対称性との本質的関係を用いながら導くと共に、有効理論の超対称変換を求め、それが有効作用をどのように規定するかを具体的に調べた。また、超弦理論の超ポアンカレ共形な定式化及びボゾン弦理論におけるタキオン凝縮について研究した。
大学数学教育コンテンツ情報提供データベースの開発とその運用に関する研究

大学生向けの数学教育に関する体系的なデータベースの構築と学習者と教育者の双方に有用な検索システムの開発を試行的に行い、大学数学教育コンテンツデータベースのあり方とその組織的運用についてのモデルを示すことを目指したが、大学レベルの数学教育に関するICTリソース自体が不足していることが判明し、ICTコンテンツ自体の開発と共有する仕組みを構築することとした。具体的成果としては大学教育学会のウェブサイトに教材の共有と再利用に適した形で1回の授業をベースとしたパッケージ化したコンテンツをMoodleを用いて試作し、データベースのプロトタイプを作成した。本研究では、大学生向けの数学教育に関するコンテンツの体系的なデータベースの構築と学習者・教員の双方に適した検索システムの開発を試行的に行い、この種のデータベースのあり方とその組織的運用についてのモデルを示すことを目指している。平成26年度においては、国内外のICTを用いて提供されている数学コンテンツの収集・分類を行った。特に、国内のコンテンツについては、日本数学会の教育委員会を通じて、国内の大学での数学教育におけるICTリソースについてのアンケート調査を実施した。83大学から回答があり、ICTリソースを有する大学は全体の約3分の1の28大学であり、全学で使えるものが20大学、部局で使えるものが10大学(2大学が両方に置かれていると回答)であった。本アンケート結果については、数学通信第19巻第4号(http://mathsoc.jp/publication/tushin/1904/kaiho194-ICT.pdf)に詳しい報告が掲載されている。本調査から多くの大学で利用されている状況が明らかになったが、これらのコンテンツを学会のウェブサイトで紹介することについては学会という組織が行うには信頼性の担保等の懸念が大きく困難であるという結論となった。今後、データベースの構築後の継続性について、来年度以降、別の方策を検討していく。また、ICTコンテンツを数学的リテラシー能力の達成度評価に活用可能かを検証するため、株式会社ベネッセホールディングスとの共同研究として数理活用力を測定するウェブでのテストを試行的に本学で実施した。本研究の結果については大学での他の調査データとも結合して分析し、今後ベネッセホールディングスと協議の上公表していく。本研究では、大学生向けの数学教育に関するコンテンツの体系的なデータベースの構築と学習者と教育者の双方に適した検索システムの開発を試行的に行い、大学数学教育コンテンツデータベースのあり方とその組織的運用についてのモデルを示すことを目指している。平成27年度においては平成26年度のICTリソースに関する調査を継続して行い、その結果として、国内にはごく一部の大学を除いて組織的に大学の数学教育で使えるICTコンテンツを広く公開しているサイトはなく、公開している場合もほとんどがOCW(Open Course Ware)として授業を公開しているものであった。そのため、海外のサイトも含めて調査を行ったが海外では会員向け(自大学の学生向け)有料のコンテンツが多く、無料で活用できるサイトはMOOCとして授業が公開されているものが殆どであった。この間の研究成果として、国内外の大学数学教育のeラーニングの状況については「eラーニングを活用しよう」と題して、数学セミナー増刊数学ガイダンス2016(日本評論社)にまとめている。本研究の当初の目的であったデータベースの組織的運用については、学会での運用が困難だと判明しており、データベースのあり方自体も個人が運用できる形に修正する必要が生じている。また、公開されているコンテンツの種類が当初想定していたものに比べて少なく、データベースの構造についても見直しが必要であることとコンテンツの例示としてコンテンツの開発も必要であることが判明した。国内外の調査については順調に進んでいるが当初の想定より汎用性のある無料で使えるコンテンツが少ないことと運用の責任組織の選定が困難であるため、データベースの設計が遅れている。本研究では大学生向けの数学教育に関する体系的なデータベースの構築と学習者と教育者の双方に有用な検索システムの開発を試行的に行い、大学数学教育コンテンツデータベースのあり方とその組織的運用についてのモデルを示すことを目指している。平成27年度までで国内の大学レベルの数学教育に関するICTリソース自体が非常に不足していることが判明し、28年度はICTコンテンツ自体の開発と共有する仕組みについて検討した。その結果、教材の共有と再利用に適した形でパッケージ化したコンテンツを作成することが適当との結論に至り、STEM教育のコンテンツについての共有を検討していた大学教育学会と連携しそのウェブサイトにおいて試行的に公開した。このコンテンツは、1回の授業をベースとしたもので、授業タイトル、作成者氏名、授業概要、現実的問題、キーワード、授業の特徴、キーワード、授業展開例、ポイント・工夫、といった項目からなり、授業を行う教員が実際の授業で部分的にも活用が可能なものとなっている。多くの大学で活用されているLMSであるMoodleを用いて作成されており、今後、多くの教員が自分のコンテンツをここで公開できる形にすることができれば多くの大学で活用可能となることが期待される。データベースについては大学教育学会で開発したコンテンツを含む形で国内外のICTコンテンツを対象者(レベル)、分野(代数、幾何、解析、統計・確率、融合分野、数学史等の教養的内容、その他)内容(問題演習、講義資料、授業公開(動画を含む))等のフィールドを作成し、それぞれの項目で検索可能なシステムとして構築する。元々、国内のICTコンテンツを収集し、それをデータベースとして公開する方向で研究計画を作成していたがICTコンテンツ自体が少ないことが判明したため、ICTコンテンツの作成段階から計画を練り直し、コンテンツ作成から取りかかったため。

平成27年度までで国内の大学レベルの数学教育に関するICTリソース自体が非常に不足していることが判明し、28年度はICTコンテンツ自体の開発と共有する仕組みについて検討した。その結果、教材の共有と再利用に適した形でパッケージ化したコンテンツを作成することが適当との結論に至り、28,29年度はSTEM教育のコンテンツについての共有を検討していた大学教育学会と連携しそのウェブサイトにおいて新たなコンテンツの開発と共有を行った。このコンテンツは1回の授業をベースとしたもので、授業タイトル、作成者氏名、授業概要、現実的問題、キーワード、授業の特徴、キーワード、授業展開例、ポイント・工夫、といった項目からなり、授業を行う教員が実際の授業で部分的にも活用が可能なものとなっている。多くの大学で活用されているLMSであるMoodleを用いて作成されており、今後、多くの教員が自分のコンテンツをここで公開できる形にすることができれば多くの大学で活用可能となることが期待される。データベースについては大学教育学会で開発したコンテンツを含む形で国内外のICTコンテンツを対象者(レベル)、分野(代数、幾何、解析、統計・確率、融合分野、数学史等の教養的内容、その他)内容(問題演習、講義資料、授業公開(動画を含む))等のフィールドを作成し、それぞれの項目で検索可能なシステムとして構築したが、コンテンツが十分に集まらなかったため、データベースの実際の運用にまでは至らなかった。大学生向けの数学教育に関する体系的なデータベースの構築と学習者と教育者の双方に有用な検索システムの開発を試行的に行い、大学数学教育コンテンツデータベースのあり方とその組織的運用についてのモデルを示すことを目指したが、大学レベルの数学教育に関するICTリソース自体が不足していることが判明し、ICTコンテンツ自体の開発と共有する仕組みを構築することとした。具体的成果としては大学教育学会のウェブサイトに教材の共有と再利用に適した形で1回の授業をベースとしたパッケージ化したコンテンツをMoodleを用いて試作し、データベースのプロトタイプを作成した。数学コンテンツの収集・分類、さらに独自の開発については順調に進展しているが、公開したあとの継続性の問題からデータベースの設計を見直す必要が生じたため、データベースの設計・構築の部分の進捗が予定より遅れているため。
近赤外光で励起する蛍光標識抗体を用いた赤外線蛍光内視鏡診断法の確立

われわれは既に、生体内で使用可能な蛍光標識物質として近赤外光(792nm)で励起し、蛍光(820nm)を発するインドシアニングリーン(ICG)誘導体(以下ICG誘導体)の合成に成功(特許申請;特願平7-223580、特願平7-223613)したが、昨年度に国際特許申請(国際公開番号WO96/23525、国際公開日1996年8月8日)した。さらに本標識物質を結合させた標識抗体の化合に成功し、この抗体が抗体活性を有し近赤外光で励起されることを証明した(Journal of Gastroenterology Vol.33,1998)。本標識物質を検知できる赤外線蛍光電子内視鏡の開発の前段階として本標識物質を結合させた各種の標識抗体およびそれらを検知可能な赤外線蛍光顕微鏡と撮像システムの試作に成功し、国内外の学会(第53回日本消化器内視鏡学会1997年4月19日名古屋、第15回日本消化器レーザー内視鏡研究会1997年7月4日東京、第17回腫瘍マーカー研究会1997年9月24日京都、11th World Congress of Gastroenterology1998年9月8日ウィーン)で報告誌上でも発表した(Digestive endoscopy Vol.9,278-82,1997)。またICG誘導体の蛍光増強物質を開発し蛍光強度を増幅させることに成功し、国内学会で発表し(第53回日本消化器内視鏡学会1996年4月20日名古屋)、誌上でも発表した(Bioorganic & Medicinal Chemistry Vol.6,1998)。切除標本のパラフィン切片をこの標識抗体で標識史蛍光増強物質を併用することにより、試作した撮像システムを用いプレパラート上で視覚化することに成功し、学会および誌上で発表した(6th United European Gastroenterology Week 1997年10月20日Birmingham,Endoscopy Vol.29,E17,1997)。さらに、赤外蛍光内視鏡の開発に続き、胃癌新鮮切除標本における赤外蛍光像の撮影に成功し、国内学会で発表した(第56回日本消化器内視鏡学会総会1998年11月20日岡山)。1)生体内で使用可能な標識物質の開発われわれは既に、生体内で使用可能な蛍光標識物質として近赤外光(792nm)で励起し、蛍光(820nm)を発するインドシアニングリーン(ICG)誘導体(以下ICG誘導体)の合成に成功(特許申請;特願平7-223580、特願平7-223613)したが、本年度に国際特許申請(国際公開番号WO96/23525、国際公開日1996年8月8日)した。さらに本標識物質を結合させた標識抗体の化合に成功し、この抗体が抗体活性を有し抗原物質と結合可能であることを証明し、本年度の国内学会(第51回日本消化器内視鏡学会総会1996年4月19、20日神戸)において報告した。特許申請中のため論文発表は次年度に予定している。2)標識物質を検知できる電子内視鏡の開発

本標識物質を検知できる電子内視鏡はまだ開発されていないが、本標識物質およびそれを結合させた標識抗体を顕微鏡レベルで検知可能な赤外線蛍光顕微鏡と撮像システムの試作に成功し国内学会(第93回日本内科学会1996年4月3日横浜51回日本消化器内視鏡学会総会1996年4月19、20日神戸)および国際学会(10th APCGE/7th APCDE Abstracts 499,1996)で報告し、現在論文投稿中である。またICG誘導体の蛍光増強物質を開発し蛍光強度を増幅させることに成功した。また標識物質と抗体との結合性を改良し、1抗体に対しICG誘導体20分子まで結合させることを可能にした。さらに切除標本のパラフィン切片をこの標識抗体で標識し蛍光増強物質を併用することにより、試作した撮像システムを用いプレパラート上で視覚化することに成功した。われわれは既に、生体内で使用可能な蛍光標識物質として近赤外光(792nm)で励起し、蛍光(820nm)を発するインドシアニングリーン(ICG)誘導体(以下ICG誘導体)の合成に成功(特許申請;特願平7-223580、特願平7-223613)したが、昨年度に国際特許申請(国際公開番号WO96/23525、国際公開日1996年8月8日)した。さらに本標識物質を結合させた標識抗体の化合に成功し、この抗体が抗体活性を有し近赤外光で励起されることを証明した(Journal of Gastroenterology inpress、Gastroenterology Vol.112,A620,1997)。本標識物質を検知できる赤外線蛍光電子内視鏡は開発されていないが、その前段階として本標識物質を結合させた各種の標識抗体およびそれらを検知可能な赤外線蛍光顕微鏡と撮像システムの試作に成功し、国内学会(第53回日本消化器内視鏡学会1997年4月19日名古屋、第15回日本消化器レーザー内視鏡研究会1997年7月4日東京、第17回腫瘍マーカー研究会1997年9月24日京都)で報告し、誌上でも発表した(Digestive endoscopy Vol.9,278-82,1997)。またICG誘導体の蛍光増強物質を開発し蛍光強度を増幅させることに成功し、国内学会で発表した。(第53回日本消化器内視鏡学会1996年4月20日名古屋)。さらに標識物質と抗体との結合性を改良し、1抗体に対しICG誘導体20分子まで結合させることを可能にした。切除標本のパラフィン切片をこの標識抗体で標識し蛍光増強物質を併用することにより、試作した撮像システムを用いプレパラート上で視覚化することに成功し、学会および誌上で発表した(6th United European Gastroenterology Week 1997年10月20日Birmingham、Endoscopy Vol.29,E17,1997)。さらに本標識物質を結合させた標識抗体の化合に成功し、この抗体が抗体活性を有し近赤外光で励起されることを証明した(journal of Gastroenterology Vol.33,1998)。
ヘムオキゲナーゼ研究の集大成

ヘム分解酵素の反応において重要なヘム取り込み及び生成物放出過程を詳細に検討した。Xー線結晶解析と分子動力学計算を組み合わせ、ヘム取り込み及び鉄・生成物ビリベルジン放出に伴う構造変化の解明に成功した。また、結核菌及び黄色ブドウ球菌ヘム分解酵素(MhuD及びIsdG)の反応生成物を決定し、これらのヘム分解酵素はCO放出を伴わずに新規分解反応でヘムを新規分解物に変換しその過程で病原性細菌が必要とする鉄を遊離することを明らかにした。本年度は主に新規IsdG型ヘム分解酵素の反応機構について検討した。これまでの予備的な研究において、結核菌由来のIsdG型ヘム分解酵素(MhuD)は特殊なヘム代謝産物(マイコビリン)を与えること見いだしていた。そこでまず、MhuD反応を高濃度かつ大容量で行うシステムを構築し、マイコビリンの効率的な抽出・精製法を確立することで、大量のマイコビリンを調製した。得られたマイコビリン(2種の異性体)の構造をNMRなどの測定により決定したところ、マイコビリン開環部の炭素はいずれの異性体でもアルデヒド基として保持されていることが示された。この構造はMhuDによるヘム分解ではCOが発生しないことを示唆しており、実際検出を試みたところ、ほとんど見られなかった。COを発生しない酵素的なヘム分解は初めての例で有り、IsdG型酵素の特徴である「ヘムの異常な歪み」がヘム分解機構を大きく変化させていると考えられる。MhuDに関しては活性型ヘム複合体の結晶構造は未だ明らかでないが、各種分光学的測定を行うにより、活性中心構造は黄色ブドウ球菌のIsdGおよびIsdIと類似しており、ヘムも同様に歪んでいることを示した。以上の結果は、やはりヘムが歪んでいるIsdG/IsdIの反応でCOが発生するという仮定に疑問を投げかけ、実際、従来の常識とは異なってIsdG/lsdIの反応でもCOが生成しないことを見いだした。今後、結核菌、黄色ブドウ球菌のIsdG型酵素の反応解析を進め、その特殊な機構の解明を目指す。黄色ブドウ球菌ヘム分解酵素IsdG及びIsdIのヘム分解代謝物解析を行い既報の2価鉄及びスタフィロビリンの他にメソ位の炭素原子がアルデヒドとして放出されることを見いだした。本研究で明らかになった結核菌MhuDのヘム代謝産物マイコビリンにおいては開裂部の炭素がアルデヒド基として保持されていることと考え合わせると、MhuD、IsdG及びIsdIによるヘム分解反応においては、メソ位がアルデヒド基となり、IsdG及びIsdIでは更にそのアルデヒド基が放出される事を確立した。MhuD, IsdG/Iヘム分解反応は既知のHO反応とは異なりCOを発生ぜずにアルデヒドと変換する新規ヘム分解反応であり、MhuD, IsdG/Iの構造的特徴である「ヘムの異常な歪み」が新規ヘム分解反応に深く関わっていると考えられる。また、MhuD酸素複合体の共鳴ラマン及び鉄3価型のEPRを測定し、ヘムの歪みが、鉄-酸素、酸素-酸素伸縮振動や、鉄の電子状態に及ぼす影響を解明した。HO研究においては、ヘムを結合していない酵素本体の結晶構造解析を行い、ヘム解離にともない近位へリックスが解けてコイル状になることを見いだし、その構造の妥当性を分子動力学により確定した。更にヘム代謝産物鉄3価ビリベルジン複合体、ビルベルジン複合体の結晶構造のみならずそれらの中間体の結晶構造解析にも成功した。これらによりHOによるヘム結合反応機序、鉄ビリベルジン錯体複合体からの鉄放出過程の解明を達成した。結核菌のIsdG型ヘム分解酵素(MhuD)について、その反応機構の解明に取り組んだ。MhuDは特殊なヘム代謝産物(マイコビリン)を与えるが、過酸化水素反応の発見により、従来反応との分岐点は"水酸化ヘム"中間体であると示唆された。実際、化学合成した水酸化ヘムとMhuDの複合体を嫌気的に調製し、酸素などとの反応を試みたところ、マイコビリンの生成が確認された。また、ヘム-MhuD複合体を小過剰の過酸化水素と反応させたところ、嫌気条件では水酸化ヘムの部分的な蓄積が吸収スペクトルによって確認された。以上の結果から、水酸化ヘムがMhuD反応中間体と同定された。しかし、マイコビリンを与えたのは開環部位に水酸基を持つ異性体(α-メソ-水酸化ヘム)ではなく、β-またはδ-メソ位に水酸基が存在する異性体であった。この結果は、従来は副次的な酸化と思われていたβ- /δ-メソ位の水酸化がMhuDの第一の反応であり、引き続く開環反応とは異なる部位で進行することを示している。この位置選択性の変化はMhuDの特殊な反応、特に一酸化炭素が遊離しないことを合理的に説明する。

水酸化段階のβ- /δ-メソ位選択性はヘムの歪みによる近接効果では説明できず、水酸化活性種(FeOOH)の配向を活性中心の極性残基(Asn7)が規定しているためと考えられる。また、開環反応の位置選択性はMhuDタンパク質による立体障害では説明がつかず、今後、水酸化ヘムの電子状態(特にラジカル構造)の解明などが重要となる。開環メカニズムには未だ不明な点が多いが、鉄-マイコビリン錯体と予想される中間体の検出に成功しており、その構造決定などを糸口に特殊なヘム分解機構の研究が大きく進展すると考えられる。26年度が最終年度であるため、記入しない。生物無機化学26年度が最終年度であるため、記入しない。本年度はベルドヘム関連の研究に目立った進展はないが、これはMhuD反応の研究で非常に大きな発見をし、その解明に集中して取り組んだ結果である。MhuD研究の成果の一部はJ.Biol.Cbem.誌への掲載が既に決定しており、"Papers of the Week"(掲載論文中、トップ約2%)に選ばれたことは、この成果の重要性を明確に示している。IsdG/I反応産物解析の成功は大きな成果であり、アルデヒド生成がMhuD反応isdG/I反応に見られたことから、ヘムに異常な歪みと新規ヘム分解反応の関連が明らかとなった。J. Biol. Chem.誌に掲載されたヘムを含まないHO、鉄ビリベル錯体複合体、ビリベルジン複合体の結晶構造解析及び分子動力学解析論文は掲載論文中トップ2%のPaper of the Weekに選ばれたことはこの成果の重要性を明確に示している。また前年度にJ. Biol. Chem.に発表したMhuDヘム分解反応論文はBest of JBC 2013 (2013年に掲載された論文3万報のトップ22報)に選ばれ、申請者らの研究が国際的に見て非常に高いレベルであることを示している。上記のMhuD研究の成果の重要性を鑑み、本研究の重点をMhuDを含むlsdG型酵素の反応研究に移す。次年度はまずIsdG型酵素における反応生成物の特定を進め、分光測定や合成化学的手法も合わせることで、具体的な反応中間体の解明に取り組む予定である。酸素結合型MhuD, IsdG/Iの酸素結合様式を共鳴ラマン散乱により決定し、さらに1電子還元によりパーオキソ種の生成を低温還元法により確定する。メソハイドロキシヘムMhuD複合体を作成し、MhuDヘム分解反応初期過程を決定する。HO研究では、ハイドロパーオキソ、メソハイドロキシヘム中間体の結晶構造解析を終了、迅速凍結よりハイドロパーオキソベルドヘム中間体の存在をメスバール分光学により決定する。これらによりHO反応の集大成を成し遂げる。今年度は予定していた中間体研究を行わなかったため研究費の次年度使用が必要となった。しかし、同様の実験は次年度にまとめて行う予定で有り、当該補助金を充てるように計画している。HOハイドロパーオキソ種結晶構造解析実験の一部を次年度に延長するために生じた。本年度は、当初より計画していた、酸素結合型MhuD, IsdG/Iの共鳴ラマン散乱解析、さらに1電子還元によりパーオキソ種の生成の確定に加えて、昨年度から繰り越して研究を進めているHOハイドロパーオキソ、メソハイドロキシヘム中間体の結晶構造解析を完結する計画である。
重症心身障がい児を養育する家族への地域ケアロードマップとケアモデルの開発

重症心身障がい児(以下,重症児)の家族が過度な負担を負うことなく養育を継続できることは、子どもと家族の双方のQOLと自立にとって重要である。先行研究において、重症児を養育する家族の理解、家族が直面する課題に関する知見が報告されている一方、重症児と家族が発達段階の変化の中で直面する課題を縦断的に捉え、家族が自らの力を発揮し課題を解決することへの支援の具体策は十分検討されてはいない。本研究は、地域で生活する重症児と家族への地域ケアロードマップおよびケアモデルの作成を行う。本研究の実施は、少子高齢化社会において山積かつ多様化する、重症児とその家族の課題への支援策を具体的に提示することに貢献する。
ショウジョウバエを用いた筋ジストロフィー病態モデル動物の開発と解析

これまで、dystroglycan低発現株(atsugari変異体)を用いて、筋ジストロフィーで観察される表現型の解析をおこなってきた。atsugari変異体においては低温選択性を示す他、CO_2産生量、ATP合成量ともに亢進しており、エネルギー代謝の亢進がみられた。通常ミトコンドリアの代謝はATP合成量等によって厳密にフィードバック阻害を受け、一定値に保たれているはずであるが、このatsugari変異体ではその制御が外れているものと思われた。そのような特殊な代謝状態になる原因として、ミトコンドリア内のカルシウムイオン濃度が上昇し、カルシウムイオン濃度に依存して活性化される代謝酵素が活性化していることが挙げられる。そこで、今年度、エネルギー代謝に密接に関わるfatbodyならびに腸における細胞内カルシウムイオン濃度および、カルシウムイオン濃度に依存して活性化されるTCA回路の代謝酵素(ピルビン酸脱水素酵素)の活性を測定したところ、atsugari変異体では両者ともに上昇しでいることが判明した。これらのことより、atsugari変異体ではミトコンドリアのエネルギー代謝が亢進していることが判明したが、さらに、ミトコンドリア代謝阻害剤を与えるとatsugari変異体の低温選択性は正常に戻ることより、このミトコンドリアのエネルギー代謝の完進が低温選択性を引き起こしていることが明らかとなった。さらに、atsugari変異体に十分量の酸素を与えても、低温選択性は正常に戻ることから、カルシウム濃度の上昇によるミトコンドリアのエネルギー代謝の亢進により、酸素需要が増大し酸素供給が追いつかなくなった結果、過剰なエネルギー消費を掬えるため、低温を選択していることが示唆された。以上の知見は筋ジストロフィーで見られるエネルギー代謝の異常を説明しうる重要な発見であると思われる。ショウジョウバエ(Drosophila/Melanogaster)は、ヒトの遺伝病の原因遺伝子の77%において相同性の高い遺伝子を保有するとともに、遺伝学、分子生物学、細胞生物学、行動学などさまざまな分野からのアプローチが可能であり、ポリグルタミン病、パーキンソン病、アルツハイマー病等において、ショウジョウバエモデル動物がきわめて重要な知見を与えた(Annu.Rev.Neurosci.2003.26:627-56)。本研究では先天型およびDuchenne型筋ジストロフィーの発症に重要な役割を担うジストログリカン分子に注目し、ジストログリカンの発現量を低下させたショウジョウバエを作製し、行動および組織学的知見を得た。ジストログリカンdsRNAをGAL4/UASシステムを用い、全身に発現させたところ、ジストログリカン分子は消失し顕著な運動機能障害が生じた。しかし、筋肉特異的に発現させた場合には、運動機能障害は生じなかったことより、ショウジョウバエにおけるジストログリカン分子の消失による運動機能障害は筋肉からジストログリカン分子が消失することとは直接的な関係はないことが示唆された。ジストログリカンは上皮細胞、神経系のグリア細胞、神経内分泌細胞に多く発現していることから、ショウジョウバエにおいてはこれらの細胞に発現するジストログリカンの消失が運動機能障害と関係していることが考えられた。また、ショウジョウバエジストログリカンは体温調節行動において重要な働きをすることよりも、特に神経系、内分泌系でのジストログリカンの機能に着目している。これまでの研究において、先天型およびDuchenne型筋ジストロフィーの発症に重要な役割を担うジストログリカン分子のショウジョウバエ低発現株を作製し、その個体が運動能力の減退、代謝異常、体温調節行動異常等を示すことを見出した。平成17年度は、ジストログリカン低発現株ショウジョウバエ(atsugari変異体)が示す低温選択性が、高酸素処理をすることで野生株のレベルまで回復することを見出した。このことはatsugari変異体は何らかの理由で、低酸素状態におかれているのと似たような状態になっていることが示唆された。すなわち、ミトコンドリアにおけるエネルギー産生系あるいはエネルギー代謝系に異常をきたしている可能性が強いと考えられた。これらの結果より、ジストログリカンの発現量の低下により見られる表現型の少なくとも体温調節に関わるものは、ATP量の調節に異常をきたした結果生じていることが推測された。今後、エネルギー産生や消費がどのようにジストログリカン低発現株の種々の表現型に関わっているかを明らかにする予定である。このことにより本研究はエネルギー調節系に関わる分子をターゲットとした治療薬の開発という、研究の最終段階に突入できるものと考えられる。

これらのことより、atsugari変異体ではミトコンドリアのエネルギー代謝が亢進していることが判明したが、さらに、ミトコンドリア代謝阻害剤を与えるとatsugari変異体の低温選択性は正常に戻ることより、このミトコンドリアのエネルギー代謝の完進が低温選択性を引き起こしていることが明らかとなった。さらに、atsugari変異体に十分量の酸素を与えても、低温選択性は正常に戻ることから、カルシウム濃度の上昇によるミトコンドリアのエネルギー代謝の亢進により、酸素需要が増大し酸素供給が追いつかなくなった結果、過剰なエネルギー消費を掬えるため、低温を選択していることが示唆された。以上の知見は筋ジストロフィーで見られるエネルギー代謝の異常を説明しうる重要な発見であると思われる。