hpprc/llmjp-kaken huggingface dataset:
脳内にｓｉＲＮＡを送達する高分子ミセルの創製とアルツハイマー病の標的治療への展開

siRNAを脳内へ送達しアルツハイマー病治療を検討した。具体的には脳実質部のニューロンのみに局在し、アルツハイマー病発症の原因物質の一つとして考えられるアミロイドβ(Aβ)産生に関わるβ-セクレターゼ(BACE)の発現を抑制するsiRNA (siBACE1)を用いた。また高分子ミセル(Gluc(6)/siBACE1/m)は、トリブロック共重合体のα末端にグルコースを導入した高分子を用いて調製し、直径30 nmで単分散であること動的光散乱測定および透過型電子顕微鏡観察より確認した。Gluc(6)/siBACE1/mはマウスの胎児より回収したPrimary Neuronに対してnaked siBACE1よち優位に取り込まれ、さらにBACE1の発現抑制効果においても最大で90%のノックダウン効率が認められた。またGluc(6)/siBACE1/mの体内動態を評価したところ、脳への優位な集積が確認された。特にグルコースリガンド密度25%については、投与量の約1.2%dose/gが脳へ集積した。続いて脳内でのGluc(6)/siBACE1/mの分布について二光子レーザーを搭載したIVRTCLSMおよび、脳切片の蛍光免疫染色を行いCLSMで観察を行ったところ、投与4時間後に脳深部の実質部における分布が多く確認され、BBBを通過した多くのGluc(6)/siBACE1/mが標的とするニューロンへ集積していることが明らかになった。そこで、in vivoの環境においてもsiBACE1が機能しているか内因性マウスBACE1のmRNAの抑制を定量的RT-PCRで評価したところ、単回投与で最大で約30%ノックダウンしていることが明らかになった。27年度が最終年度であるため、記入しない。脳は高度に発達した生体バリア(血液ー脳関門(BBB))に守られているため、生理活性物質の送達が困難な部位である。そのため高齢化社会では脳神経系疾患の有病率が極めて高い一方で、それらの多くに対しては効果的な治療アプローチが見出されていない。受け入れ研究者のグループは脳血管内皮細胞に多く発現する特定受容体を介して効率的にナノ医薬品を脳実質部に送達する新規ナノ材料・方法論を開発している。当該年度においては、上記の特定受容体を効率的に認識するリガンドを表層に有する直径80nmほどのsiRNA封入型高分子ミセルの構築に成功した。構築した高分子ミセルを精密持続静注にてマウスに投与し、特定受容体の生理学的特性を巧みに制御する事で、これまでの報告例と比べても格段に脳へ集積する事、さらに効率的にBBBを通過する事をIn vivo共焦点顕微鏡を用いてリアルタイムで観察する事に成功した。さらに脳の組織切片を作製し、免疫染色後に集積細胞を共焦点顕微鏡で観察した所、多くの高分子ミセルは脳血管内皮細胞に、一部はニューロンへの取り込みが確認された。さらに高分子ミセル表層のリガンド密度をコントロールすることで上記の取込まれる細胞をもコントロール可能である事を見出した。siRNAは脳血管内皮細胞(RAGE)、ニューロン(BACE1)で機能する構造は既に知られている為に、次年度以降は当該年度で得られた結果を基に、実際に治療用siRNAを封入した高分子ミセルを構築し、アルツハイマー病モデルマウスを用いて、治療評価の検討を行なう。脳は高度に発達した生体バリア(血液-脳関門(BBB))に守られているため、生理活性物質の送達が困難な部位である。昨年度までに上記の特定受容体を効率的に認識するリガンドを表層に有する直径70 nmほどのsiRNA封入型高分子ミセルの構築に成功した。本年度は、更に高分子ミセル構造体の創り込みを行った。具体的には温度応答性の三元系共重合体を調製し、ミセル形成時の温度を精密にコントロールすることで、既存のsiRNAキャリアよりもはるかに血中安定性の高い直径30 nmのミセル構築に成功した。この高分子ミセルの体内動態を評価したところ、高い脳への集積性が確認され、さらに脳神経系疾患を治療するにあたって、代表的なターゲットとなるニューロンへの取り込みにも成功した。そこでアルツハイマー病の病院タンパク質であるβ-セクレターゼをノックダウンする配列のsiRNAを封入した高分子ミセルを調製し、対象タンパク質の活性を評価したところ、全脳において30%ノックダウンすることに成功した。Gluc(6)/

siBACE1/mはマウスの胎児より回収したPrimary Neuronに対してnaked siBACE1よち優位に取り込まれ、さらにBACE1の発現抑制効果においても最大で90%のノックダウン効率が認められた。またGluc(6)/siBACE1/mの体内動態を評価したところ、脳への優位な集積が確認された。特にグルコースリガンド密度25%については、投与量の約1.2%dose/gが脳へ集積した。続いて脳内でのGluc(6)/siBACE1/mの分布について二光子レーザーを搭載したIVRTCLSMおよび、脳切片の蛍光免疫染色を行いCLSMで観察を行ったところ、投与4時間後に脳深部の実質部における分布が多く確認され、BBBを通過した多くのGluc(6)/siBACE1/mが標的とするニューロンへ集積していることが明らかになった。そこで、in vivoの環境においてもsiBACE1が機能しているか内因性マウスBACE1のmRNAの抑制を定量的RT-PCRで評価したところ、単回投与で最大で約30%ノックダウンしていることが明らかになった。従来、核酸医薬を脳にデリバリーし、脳内で機能させることは困難であった。一方で、本研究においては効率的にBBBを通過し、さらにアルツハイマー病の原因物質を30%近くノックダウンすることに成功した。これらの技術はアルツハイマー病に限らず、多種多様な脳神経系疾患に適応可能な汎用性の高い技術であり、多くの展開が期待できる。27年度が最終年度であるため、記入しない。脳内においてアルツハイマー病の病因タンパク質をノックダウンすることに成功したことから、今後はアルツハイマー病モデルマウス(APP PS1マウス)を用いて、行動試験評価など実際の治療効果に関連する検討を行う。当初は、ニューロンを標的としたsiRNAデリバリーシステムの構築を検討していたが、リガンド密度を精密に制御する事により、ニューロンはもちろん、脳血管内皮細胞(BCECs)など様々な細胞へ選択的にデリバリー可能となったため。デリバリーする標的細胞をコントロールできるシステムを開発することに成功したため、本年度はこれまでのニューロンを標的としたsiRNA (BACE1)のみでなく、脳血管内皮細胞で機能するsiRNA (RAGE)など応用範囲を拡大し、更にはモデルマウスを用いた治療実験の評価を試みる。
電子型誘電体における新奇な誘電性の探索と発現機構の解明

電子の電荷分布が空間の反転対称性を破ることで電気分極が発生する新しいタイプの強誘電体「電子型強誘電体」において、時間的・空間的に大きな分極揺らぎ、ならびに磁気双極子と電気双極子との相関に焦点を当て、通常の誘電体との異なる新しい物性を理論的に明らかにした。特に、幾何学的フラストレーションのある系における大きな電荷揺らぎ、分子ダイマー構造を持つ系における電気磁気効果、電気分極揺らぎに起因する磁気秩序の不安定性について明らかにした。電子強誘電体の候補であるダイマー分子構造を持つ有機導体において、ダイマー内電荷の自由度とスピンの自由度の相関効果として、以下の二つの事項について理論研究を行った。1)電荷自由度に起因する長距離磁気秩序の不安定性を、スピン波近似法ならびにスレーブ粒子法により調べた。電荷・スピン相互作用に起因した交換相互作用によりスピンスパイラル構造が出現するが、この近傍で磁気長距離秩序の磁気モーメントが著しく抑制されることが見い出された。2)電荷自由度の存在により、反強磁性・反強誘電相において対称性の議論ならびに微視的模型の解析から、線形電気磁気効果が出現することを見出した。この現象の背景に電荷とスピンの自由度の複合秩序パラメータが存在することを指摘した。異方的三角格子構造を持つbeta'-X[Pd(dmit)2]2に対して、スピン液体を示す物質も含めた一連のカチオンXの置換による電子状態の変化を第一原理計算とモデル計算を合わせ調べた。その結果、分子軌道間の混成による電荷揺らぎが従来信じられてきた値より大きいことが分かり、有効スピン間相互作用の異方性も影響を受けることが見いだされた。反強磁性相や電子格子秩序相を平均場近似の範囲内で解析し、実験と比較をした。マグネタイト(Fe3O4)の低温の強誘電歪みについて電子状態計算を行い、結晶の対称性で定義できる複数の歪みモードの不安定性を調べた。その結果、Xモードの歪みが全エネルギーを下げ、低温の電荷秩序構造を安定化させることが分かった。Xモードの歪みは高温金属相のフェルミ面のネスティングと関わっており、金属絶縁体転移の駆動力になっていることが確かめられた。電子強誘電体の一つの候補として注目を集めているkappa型BEDT-TTF有機導体において、ダイマー内の電荷の自由度に注目して以下の研究を行った。1)ダイマー内電荷自由度が作る電気分極とスピン自由度に強い相関があることを見出した。特に線形の電気磁気効果が生じることを空間反転対称性と時間反転対称性の議論から一般的に示した。この結果をもとに、拡張ハバード模型をもとにした有効模型を用いて、これを数値的に解析することから電気磁気定数を計算した。この現象には電荷とスピンの長距離秩序状態は必ずしも必要ではなく、不純物の存在により生じるグラス状態でも電気磁気効果が表れることを数値計算により見出した。この背景にはいわゆるトロイダルモーメントの存在とその長距離秩序が本質的に重要であることを明らかにした。2)ダイマー型有機導体において、スピンの入れ替えに対して符号を変える反対称スピン間相互作用が存在することを見出した。この相互作用は通常のハイゼンベルグ型交換相互作用と強く競合する。スピン波近似法とスレーブ粒子法という二つの相補的な計算手法を用いることで、二つの相互作用の競合により古典的な長距離磁気秩序状態が不安定となることを初めて明らかにした。更に新規性を有する有機電子誘電体に対する第一原理計算とモデル計算を組み合わせたアプローチにより、出発点となる電子状態からその物性の理解する上で重要となる因子を同定を行っている。酸化物電子強誘電体においては、第一原理電子状態計算を行い、磁性・誘電性の微視的機構を明らかにした。昨年度当初の計画に従って、電気磁気感受率の微視的な起源の解明ならびにその具体的な大きさの評価を数値計算により行った。この値が典型的な電気磁気効果を示す物質と同程度であり、実験により十分検証可能であることを示した。この結果については学術雑誌Scientific Reportにおいて発表を行った。更に昨年度の計画に従って、kappa型BEDT-TTF有機導体で見出されているスピン液体状態とダイマー内電荷自由度との関係を調べ、電荷揺らぎにより古典的な長距離磁気秩序状態が不安定となることを具体的な数値計算により示した。これについては現在Phys. Rev. Bに投稿中である。さらにダイマー内電荷自由度を検証するために、実験で見出されている特異な光応答について理論的に調べた。一次元ダイマーモット系の有効模型において、光照射効果による過渡的な実時間量子ダイナミクスをiTEBD法と呼ばれる数値計算法により調べた。これ先立ち、iTEBD法のプログラム・コードの開発とテストを行った。ダイマー内電気分極の間の相互作用が、二準位系の光照射ダイナミクス現象として知られるラビ振動の周波数を増大すること、またラビ振動の減衰をもたらすことを見出した。またPd(dmit)2系における電子相関と電子格子相互作用の協調によるモット絶縁体相と電荷秩序相の競合を調べ、さらに新しく合成された水素結合を含む新規スピン液体物質に対する第一原理計算を実施し電子構造を明らかにした。さらに、酸化物電子誘電体ではマグネタイトに関する電子状態計算をまとめつつ、BiNiO3に関する計算を開始した。(1)電子型誘電体の候補物質である有機物質kappa-H3(cat-EDT-TTF)の電子状態について調べた。この物質では分子ダイマー内の電子の電荷自由度に加えて、水素結合におけるプロトンの自由度が存在する。

これまでに導出した理論模型に基づいて、平均場近似と厳密対角化法を併用し電子状態の相図を完成させた。プロトンの揺らぎにより磁気秩序が抑制されること、ならびに電子間相互作用により強誘電的電荷秩序が生じることを見出した。(2)ダイマー分子構造を有するkappa型BEDT-TTF有機化合物を念頭において、電子相図における電子相関の役割を明らかにした。この系を記述する拡張ハバード模型においては、反強磁性秩序相とダイマー内の電荷分布の偏りによる電気分極相、ならびに金属相の3つの相が競合する。変分モンテカルロ法を用いた解析により電子相関効果を正しく取り扱った結果、相図の広い領域でスピン相関より電荷分極相関が大きいこと、金属絶縁体転移近傍では電荷相関は発達するのに対し、スピン相関はほとんど変化しないことを見出した。またこの系で見いだされている超伝導に対する電荷自由度の役割を明らかにした。(3)巨大負の熱膨張やサイト間電荷移動を生じることが知られているBiNiO3について第一原理電子状態計算を行い、構造不安定性とBi-6sローンペアとの相関を明らかにした。また、強誘電体BiCoO3やマルチフェロイック物質BiFeO3など他のビスマス遷移金属酸化物についてワニエ関数を用いた解析を行うことにより、強誘電歪みや磁性の微視的起源について包括的な理論研究を行った。格子自由度と結合した拡張ハバード模型の解析によりBiCoO3におけるスピン転移と強誘電手に取の相関について明らかにした。(4)有機電子誘電体に関するモデル計算を行い、中性イオン性転移系の相競合とドメイン励起について調べた。電子の電荷分布が空間の反転対称性を破ることで電気分極が発生する新しいタイプの強誘電体「電子型強誘電体」において、時間的・空間的に大きな分極揺らぎ、ならびに磁気双極子と電気双極子との相関に焦点を当て、通常の誘電体との異なる新しい物性を理論的に明らかにした。特に、幾何学的フラストレーションのある系における大きな電荷揺らぎ、分子ダイマー構造を持つ系における電気磁気効果、電気分極揺らぎに起因する磁気秩序の不安定性について明らかにした。ダイマー構造を有する有機導体における電荷自由度とスピンとの相互作用により、磁気秩序の著しい抑制についてスピン波近似法、スレーブ粒子法という二つの異なる計算手法により定性的に同様な結果を得られ、近似法に大きく依存しない結果が得られことは大きな成果である。これについては論文を執筆中である。また分子ダイマー構造に起因した線形電気磁気効果については、対称性の議論とミクロな模型に基づいた具体的な結果により、ともにコンシステントな結果が得られている。今後は電気磁気感受率の具体的な大きさの評価、電気と磁気の複合励起に焦点を当てる必要がある。BEDT-TTF系と同様の三角格子構造を持ちスピン液体を示す有機物質群を、第一原理計算とモデル計算を組み合わせることによりそれぞれの物質の個性と、実験で観測される特徴を比較することができつつある。一方、Fe3O4など酸化物電子強誘電体に関しては解析手法を慎重に選ぶ必要があると判断し、準備を進めている。
胚性腫瘍細胞におけるアクチビンの増殖・分化シグナル伝達機構の解析

アクチビンは、レチノイン酸(RA)による胚性腫瘍細胞P19の分化誘導作用を抑え、がん状態に止める。しかし、ホリスタチンは再び分化へと向かわせる。これらの知見はアクチビン-ホリスタチン系が、胚性腫瘍細胞のがん状態と分化状態の環移を制御していることを予想させる。本研究ではこの分子機構の解明にむけて、まずアクチビン受容体遺伝子群の発現様式を解析した。P19細胞をRA処理により神経細胞へ分化誘導し、その過程における各種アクチビン受容体遺伝子の発現を、ノーザン法およびRT-PCR法により解析した。その結果、既知の4種類の遺伝子(タイプIA,IB,IIA,IIB)のいずれもが、すべての時間で発現しているのに加え、分化に伴って新しいタイプの受容体も新たに発現することが判明した。この受容体は、cDNAクローンの解析からタイプIIA受容体の膜貫通領域直下の細胞内領域に、8個のアミノ酸をコードする挿入配列(24bp)を持つものであり、タイプIIA遺伝子からの選択的スプライシングにより生じるものと推定された。挿入されるアミノ酸配列は、カエル、マウスおよびヒトにおいて完全に保存されていた。タイプIIA-N(Neuron)と名付けたこの受容体の、生体内における発現様式を調べたところ、成体マウスでは脳、脊髄に、各発生段階のアフリカツメガエル胚では神経胚期以降の胚にのみ検出された。この結果から、IIA-Nは神経系に特異的に発現している可能性が示唆された。アクチビン受容体群は、複数のタイプが知られ、複雑な組み合わせが予想される。しかし、本研究により得られた、腫瘍細胞が分化に伴って発現する受容体遺伝子を変化させるという知見は、がん状態にはそれ特有の組合わせが存在する可能性をうかがわせるものである。
高等植物の減数分裂に特異的な遺伝子の解析

ユリの減数第一分裂前期特異的18この遺伝子LIM1からLIM18の機能解析中以下の点を解析し成果を得た。1。LIM15と、これに相同性をもつ出芽酵母のRAD51、DMC1の間で保存されている領域のアミノ酸配列を基にプライマーを合成しPCR法によりシロイヌナズナとイネからLIM15相同遺伝子を単離し、以上3種の植物での共通領域からプライマーを設定し他の植物ゲノムDNAに対してPCRを行い、コムギとトウモロコシよりLIM15に由来すると推定される増幅断片を得た。塩基配列解析より、これらはシロイヌナズナ、イネのゲノムクローンと同一箇所にイントロンがあり、エクソンから推定されるアミノ酸配列は90%の相同性を示した。LIM15遺伝子の普遍性と多様性を解析中。2。LIM9は推定アミノ酸配列からセリンプロテアーゼをコードしていると考えられる。大腸菌でヒスチジンタッグとLIM9の組み換え蛋白質を発現させ、単離精製したLIM9蛋白質の抗体を作製した。ウエスタン解析とノーザン解析とからLIM9は対合期に転写と翻訳が開始し、75kDaの蛋白質を生産する。対合期と厚糸期には75kDaに加えて78kDaの蛋白質も出現した。両者の関係はプロセシングに依るらしいが更に解析中。3。LIM10、11、12は低分子Heat Shock Proein(Hsp)と相同部分を持つ。LIM9の場合と同様に抗体を作製した。ウエスタン解析で、モノクローン抗体では18kDaに一本のバンドだけが、ポリクローン抗体では18kDaの他に複数のバンドがみられ、蛋白質は核内に存在した。幾つかのHspsファミリーの存在が示唆され、その各々について解析中。4。LIM18はHsp70遺伝子と相補性を示すがその機能、発現様式と調節は熱誘導型のHspsとは異なる。LIM9の場合と同様にして抗体を作製し、ウエスタン解析により蛋白質の出現を見ると転写時期との間に差が見られた。この理由を解明するためより特異性の高いモノクローン抗体を作製中。1。2。3。4。
歴史的ヨーロッパにおける主権概念の批判的再構築

本研究の2年度目にあたる平成30年度は、本研究に参画する研究分担者・連携研究者が各自の研究を進める一方、歴史的ヨーロッパにおける主権に関する研究動向を共有する目的にから3度の研究会を開催した。平成30年9月29日と平成31年2月2日に大阪で開催された研究会では、この研究に参画する研究者が、各自の研究対象とする地域での主権理解について報告がなされた。また、計画当初予定されていたヨーロッパからの研究者招聘については予定されていた研究者の都合から実現できなかったものの、その代わりとして平成31年3月27日ー29日には対馬にて研究合宿が開催され、ヨーロッパにおける主権概念を北西ユーラシアにおける権力概念として相対化する目的に立ち、東ユーラシアにおける権力概念と対比させる検討が進められた。平成30年度の研究会は、初年度以降の本研究の活動を試行的に公開した2018年度歴史学研究会大会合同シンポジウム「「主権国家」再考」の成果を踏まえて適宜開催されたものである。このシンポジウムでは、ヨーロッパにおける主権概念は、『礫岩のようなヨーロッパ』(山川出版社、2016年)でまとめられた同時代の政治的・文化的情況に即した複合的な政治編成の実態を背景としながら多元性をもって再検討されるべき点が披瀝されたが、このシンポジウムにおける外部の研究者との意見交換を踏まえながら進められた本年度の研究活動では、主権概念の批判的再構築をユーラシア大陸レベルで比較する際、当該地域内部における権力構造の実態を対外関係の変化と連動させながら検討する視座こそが、初年度に求められた比較の「補助線」とすることが有効であることが確認され、研究計画3年度目以降の比較研究に向けた具体的な指針が得られた。本研究の目的は、歴史的ヨーロッパにおいて政治的・文化的情況を背景に変動を繰り返した君主政の姿に着目し、「王と政治共同体の統治」と称される権力の共有状態を背景としながら、主権概念の批判的再構築を図ろうとするものである。平成29年度と平成30年度の研究分担者による活動から、権力の共有状態を踏まえてあらためて確認される主権概念の実態は、権力に関わった人間集団の多様性に応じて多元的であったことがヨーロッパ各地の事例をもって実証されつつあり、人口に膾炙している近代主義的な主権理解を鋭く批判する視座が築かれつつある。加えて、本研究は歴史的ヨーロッパを構成した各地域における主権理解の実態について再検討することを目標のひとつとしているが、それは単に個別事例の集積を目指すものではない。本研究は、ヨーロッパ中心主義に基づいた従来の主権理解を批判する目的から、平成29年度以来、ユーラシア規模での視線に立った比較研究に求められる「補助線」も追求している。2018年度歴史学研究会大会合同シンポジウム「「主権国家」再考」などの平成30年度の研究活動を通じて、「礫岩のような国家」論でまとめられた当該地域内部における権力構造の複合的な実態を踏まえた主権理解は、対外関係の変化と連動させつつ検討することが、そうした比較研究に求められるべき「補助線」として肝要である点が確認されている。こうした「補助線」に基づきながら、ヨーロッパにおける主権理解を、日本や中国など、東ユーラシアにおける権力理解と適宜比較し、北西ユーラシアにおける権力概念として相対化することで、ヨーロッパ中心主義に基づいた従来の主権理解を刷新する道筋は自ずと開かれるだろう。本研究の方向性を明確にすることができた平成30年度のこれらの成果に鑑み、本研究の進捗状況は「おおむね順調に進展している」と判断する。本研究は、平成29年度と平成30年度の研究成果を踏まえ、今後は以下の4点の方針に従って推進される。(1)本研究に参画する研究者は、平成29ー30年度と継続的に議論されてきた比較研究を成立させる「補助線」を意識しながら、各自が分担する地域を対象に主権概念の再検討を進める。(本研究に参画する研究者のなかで協議したうえで海外に派遣し、研究遂行上必要となる史料調査に加えて、令和元年度以降に開催する国際ワークショップにむけ関連する現地研究者と意見交換を行う。)(2)各々の研究者が進めている研究を持ち寄ることで、各々の研究の進捗を確認するとともに、そこから得られた新たな知見を本研究に参画する者が共有するために、令和元年夏と令和2年春に大阪ないし東京で研究会を開催する。(3)平成29ー30年度の活動で得られた知見を歴史学ならびに隣接する人文学・社会科学分野に披瀝して学界に総合的な議論を喚起する目的から、日本西洋史学会や歴史学研究会大会などの場でで随時公開することを念頭に置きながら、上記(1)と(2)は進められるが、令和元年には先んじて歴史学研究会大会での公開を、日本西洋史学会については令和2年度以降の公開を目指す。(4)(3)で得られた外部の研究者からの意見を本研究にフィードバックさせながら、最終年度における論集の刊行を念頭に、本研究の精緻化を目指す。本研究の初年度にあたる平成29年度は、本研究に参画する研究分担者・連携研究者が各自の研究を進める一方で、歴史的ヨーロッパにおける主権に関する研究動向を共有する目的にから三度の研究会を開催した。平成29年6月3日に大阪で開催された第一回研究会では、各自が研究対象とする地域での主権理解について報告がなされ、本研究の初年度の課題を各地域間で比較検討を可能とする「補助線」の模索に置くことが確認された。

これを受け、同年11月4日に京都で開催された第二回研究会では、本研究に先立つ「歴史的ヨーロッパにおける複合政体のダイナミズムに関する国際比較研究」以来、協力関係にあるJ.モリル氏らが刊行したMonarchy tranformed: Princes and their Elites in Early Modern Western Europe(Cambridge UP, 2017)を検討し、今日のヨーロッパ歴史学界における君主政への視座の一例を確認した。これを踏まえて2018年3月にはこのJ.モリル氏を招聘し、同年3月10日に東京で"Peoples and Revolutions: Rethinking Seventeenth-Century British History"と題したセミナーを、同年3月13-15日に長崎でモリル氏らとのワークショップを第3回研究会として開催した。各々の地域における主権の内実は、Monarchy tranformedや『礫岩のようなヨーロッパ』が示すように、各々の地域の政治社会でアクターとなった者たちの行動と理解によって多様である。ボダンが提起した主権の議論とイングランドの政治社会における主権の内実の異同を示したモリル氏らとの意見交換を通じ、本研究は、政治思想史研究と歴史学研究を架橋する総合的研究として「批判的再構築」を推進する視座を得た。本研究の目的は、歴史的ヨーロッパの情況性を背景に変動を繰り返した君主政の姿に着目し、「王と政治共同体の統治」と称される権力の共有状態を背景としながら、主権概念の批判的再構築を図ろうとするものである。平成29年度は本研究の初年度として、本研究に参画する研究者がそれぞれが分担する地域の研究動向を持ち寄りつつ、「主権概念をめぐる従来の研究動向のなかで問題点がどこにあるのか」、「比較研究を推進するための「補助線」はどのように設定されるべきなのか」など、本研究を共同研究として推進するための問題点が検討された。最新のヨーロッパ歴史学界における君主政研究の動向と今年度招聘したJ.モリル氏との意見交換を踏まえた、これらの検討事項は、近世ヨーロッパにおける君主政の実態に即して主権概念を再構築しようとする本研究の出発点にあたり重要な観点を含むものとなった。とりわけ、J.モリル氏らがMonarchy tranformed(Cambridge UP, 2017)において君主・エリート関係の再編を背景に君主政の変容を論じようとした際にキーワードとした「協働関係」は、『礫岩のようなヨーロッパ』(山川出版社、2016年)における「王と政治共同体の統治」という指摘と通底する視点である。これを一例として本研究の問題設定は国際的な共同研究として拡張しうる可能性が確認されるとともに、主権者たる君主権力の実現は各地域の政治的アクター間における「協働関係」の構築過程から再検討されるべきといった、本研究を主権概念の「批判的再構築」とするために必要な視座を得ている。これらの知見は次年度以降に各々の研究者が自らの分担する地域を検討する際において研究の方向性を与えるものともなろう。平成29年度に得られたこれらの成果に鑑みて、本研究の進捗状況は「おおむね順調に進展している」と判断する。本研究の2年度目にあたる平成30年度は、本研究に参画する研究分担者・連携研究者が各自の研究を進める一方、歴史的ヨーロッパにおける主権に関する研究動向を共有する目的にから3度の研究会を開催した。平成30年9月29日と平成31年2月2日に大阪で開催された研究会では、この研究に参画する研究者が、各自の研究対象とする地域での主権理解について報告がなされた。
遠隔虚血プレコンディショニングと運動療法の併用による神経保護効果獲得に関する研究

脳血管疾患は発症すると完全には回復できず、後遺症が残る疾患であり、予防が重要である。予防法を確立するためには、炎症や酸化ストレスから脳を保護する効果を獲得しなければならないが、脳保護薬の開発は難渋している。そこで、脳保護が効果のあるとされている運動療法と一時的に上肢や四肢を圧迫して脳保護効果を獲得できる遠隔虚血プレコンディショニング(RIPC)という新規の方法を組み合わせることで、新しい予防法を確立することができるのではないかと考え研究を行っている。
調音運動の発達と音韻知覚への影響

本研究は,乳幼児の発話の生成と知覚の発達を,調音運動の観点から解明することを目的とするものである.今まで,発話音に着目した研究が数多く報告されてたが,舌や顎の運動(調音運動)を実測した研究は存在しない.私は,音響だけではなく,調音運動の発達を明らかにすることで,発話の仕組みや発話の起源に迫ることができると考えた.こうした知見は,発話生成・知覚のリハビリテーションや教育への応用につながると考えられる.具体的には, (1)音響的特徴量から母音生成時の調音状態を逆推定することと, (2)調音器官の関係性に基づいた音韻列の解析を行った。先ず, (1)に関しての詳細を説明する.先行研究に基づいて調音モデルから音声を生成すること出来る.私は,モデルによって生成される音声と,実測された乳幼児の音声の誤差を小さくすることで,モデルのパラメタを推定し,調音運動の発達変化を解明することを考えた.その結果,母音生成の発達が3つの段階に分かれることを明らかにした.更に各段階を詳細に分析した結果,第一段階では,口唇の開きと舌体の協調によって母語に依存しない母音が生成されているが,続く2つの段階では,より多数の運動パタンが加わることで,母語を反映した調音運動を行っていることが明らかになった.また,第二段階から第三段階への遷移には,喉頭の下降が関わっている可能性が示唆され,器質-機能発達と発話の起源についての知見が得られた.次に(2)に関しての詳細を説明する.単語の多様性は異なる子音の組み合わせによって生じる.子音の組み合わせに基底する調音運動に関して,初期は同じ子音を反復するが,発達に伴って異なる子音を組み合わせるように発達することが報告されている.本研究は,この多様化の過程を,調音器官の関係性から詳細に調べた.その結果,身体性が発達の拘束条件となっていることを解明した.上記研究(1)に関しては,現在国際誌に投稿中であり,研究2に関しては昨年度国際誌に発表した.これまでの研究では,実測された音声や観測された音韻列から,それらを生み出している運動を推定することで発達を捉えてきた.別のアプローチとして,考えられるメカニズムを実装し,それによってどんな音声が生成されるのか,という方法で発達を捉えることが考えられる.今年度は,実際に測定・録音された乳幼児の発話音声から,調音運動の発達を捉えることを目的とした.具体的には,(1)母音生成時の音響的特徴量から乳幼児の調音運動を捉えること,〈2)乳幼児の発話順序における調音器官の働き,を解明するべく研究を行った.この2点について以降でその詳細について述べる.先ず,(1)に関して,多くの先行研究において,乳幼児が発声する音声の音響に関する分析が行われている.しかし,調音運動によって生成される音声に関しては多くの知見が得られているものの,調音運動自体に関しては未だに十分な知見が得られていない.これは,調音運動の測定が困難であることに起因する.特に,乳幼児に関しては,口唇・顎の測定は行われているものの,言語音の生成に関して最も重要な役割を占める舌の運動を,言語音発声時に測定した研究は存在しない.そこで本研究では,先行研究において提案されている発声モデルを利用し,乳幼児発話の音響的特徴量から,調音パラメタを推定することで,乳幼児の母音生成時の調音運動の発達を捉えることにした.その結果,生後1年未満においては舌の前後方向の動きと口唇の開き具合の2つの制御によって母音が生成されているが,その後,舌先,舌の上下方向の動き,顎の運動が加わることで,日本語母音の生成が実現されることを明らかにした.次に,(2)に関して,非常に複雑な運動である発話を実現するためには,様々な運動を順番に組み合わせることが必須であるが,この組み合わせについて,先行研究において,調音器官の関係性について十分な議論が成されていない.本研究では,子音-母音-子音の連鎖に着目し,隣接する子音の生成に寄与する調音器官の関係性について分析を行った.結果,発達初期においては反復が多いが,徐々に異なる子音を組み合わせることが可能になること,その組み合わせの発達に関して,同じ調音器官を使った運動は初期から観察されるが異なる調音器官を使った運動は比較的遅くから現れること,異なる調音器官を使った運動は同じ調音器官を使った運動よりも急速に発達すること,を示した.この発達傾向は,調音器官間の位相関係に起因している可能性があり,今後は,発話モデルを用いて,調音運動における相転移によって発達変化を捉えることができるのか,検討する予定である.本研究は,乳幼児の発話の生成と知覚の発達を,調音運動の観点から解明することを目的とするものである.今まで,発話音に着目した研究が数多く報告されてたが,舌や顎の運動(調音運動)を実測した研究は存在しない.私は,音響だけではなく,調音運動の発達を明らかにすることで,発話の仕組みや発話の起源に迫ることができると考えた.こうした知見は,発話生成・知覚のリハビリテーションや教育への応用につながると考えられる.具体的には, (1)音響的特徴量から母音生成時の調音状態を逆推定することと, (2)調音器官の関係性に基づいた音韻列の解析を行った。

先ず, (1)に関しての詳細を説明する.先行研究に基づいて調音モデルから音声を生成すること出来る.私は,モデルによって生成される音声と,実測された乳幼児の音声の誤差を小さくすることで,モデルのパラメタを推定し,調音運動の発達変化を解明することを考えた.その結果,母音生成の発達が3つの段階に分かれることを明らかにした.更に各段階を詳細に分析した結果,第一段階では,口唇の開きと舌体の協調によって母語に依存しない母音が生成されているが,続く2つの段階では,より多数の運動パタンが加わることで,母語を反映した調音運動を行っていることが明らかになった.また,第二段階から第三段階への遷移には,喉頭の下降が関わっている可能性が示唆され,器質-機能発達と発話の起源についての知見が得られた.次に(2)に関しての詳細を説明する.単語の多様性は異なる子音の組み合わせによって生じる.子音の組み合わせに基底する調音運動に関して,初期は同じ子音を反復するが,発達に伴って異なる子音を組み合わせるように発達することが報告されている.本研究は,この多様化の過程を,調音器官の関係性から詳細に調べた.その結果,身体性が発達の拘束条件となっていることを解明した.上記9において述べた2点は,申請書に記載した今年度における研究の目的に適っていると言える.その点において,今年度の進捗は予定通りである.上記研究(1)に関しては,現在国際誌に投稿中であり,研究2に関しては昨年度国際誌に発表した.上記9において述べたように,発達による発話の変化は,調音器官間の位相関係に起因する可能性が考えられる.今年度の研究では,実際に乳幼児が発声した音声から発達の傾向を捉えることを目的とした.今後は,発話モデルを用いることで,こうした発達の傾向と同様の変化を生み出すことができるのか,構成論的に検討することを考えている.これまでの研究では,実測された音声や観測された音韻列から,それらを生み出している運動を推定することで発達を捉えてきた.別のアプローチとして,考えられるメカニズムを実装し,それによってどんな音声が生成されるのか,という方法で発達を捉えることが考えられる.
水力式カプセル輸送における所要動力低減法

1.内径40mm、全長28mの水平直線管路で定水頭方式で実験を行った。カプセルは車輪付きで、外径36mm、全長180mmで、質量はおもりで585gまで調節可能とした。形状は前後端を球、円錐、又は平面の何れかとした。一回の実験で6個のカプセルを回転投入器で管路に一定時間間隔で投入した。管に沿う7点の壁圧の時間変化、管終端の水流量の時間変化及び15個のフォトセルで各カプセルの軌道を測定した。水流摩擦減少剤としてポリエチレンオキサイドを使い、その500ppm水溶液を投入器上流の管中心から注入した。2.特性曲線法によって平面伏カプセルの種々の実験条件に対応されて数値計算し、個々のカプセル軌道などについて良好な一致を得た。3.水流のみの場合、輸送管入口でカプセル投入周期に合わせて15秒の圧力変動を与えて、管摩擦係数を測定した。管レイノルズ数が3万程度で、周期が小さいとき、管摩擦係数は滑面管に対して増加傾向を示した。4.カプセル速度は水速度より大きく、一般に重いカプセルは軽いものより遅く、混合投入でもその影響が出た。形状では球、円錐、平面の順で若干遅くなったが、混合投入では形状によらず何れも同じ速度になった。5.カプセル投入による圧力変動は、投入周期が短いほど小さく、相対的な圧力変動は下流程大きい。また、重いカプセルほど大きく、質量の異なるカプセルを混合投入した場合、大きな変動を発生するものによって支配され、形伏については、平面形状のものが最も大きいことが分かった。6.球形の場合、水流量が大きいとき、全圧力損失は水のみの場合より減少した。所要動力の低減には水流の摩擦減少剤の使用が最も効果的で、平面形状の場合、同じ水頭で1.5倍程度の速度上昇を得た。1.内径40mm、全長28mの透明アクリル製水平直管路において定水頭方式の装置で実験を行った。カプセルは車輪付きで、外径36mm、全長180mmとした。カプセル形状は前端、後端が半球状、円錐状、及び平坦(円筒状)な場合の3つについて調べた。質量はおもりによって調節可能である。一回の実験で6個のカプセルが管入口から回転投入器で一定時間間隔で投入される。測定項目は管路に沿う7点での圧力の時間変化、輸送管終端での流量の時間変化及び8つのフォトセルによる各カプセルの運動軌道の追跡である。実験は入口水頭、カプセル形状、カプセル質量、カプセル投入周期をパラメタとして96通りの組合せについて行った。2.数値計算は特性曲線法によって行い、カプセル間隔が大きく、カプセル同士の衝突がない場合の円柱状カプセルについてのみ、種々の実験条件に対応させて行った。(1)輸送管入口でカプセル投入周期に合わせて15秒の変動を与えて水流のみの場合の圧力損失を測定し、実験範囲の管レイノルズ数3万6万で滑らかな管の定常流と同じであることを確認した。(2)カプセル速度一般に重いカプセルは軽いものより遅く、混合投入でもその影響が明確に出た。半球状、円錐状、円筒状の順で若干遅くなったが、混合投入では形状によらず何れも一定の速度になった。(3)圧力変動投入周期の影響は周期が短い場合ほど、カプセル投入時の圧力変動は小さく、相対的な圧力変動は一般に下流程大きいこと、カプセル質量については重いものほど圧力変動は大きく、質量の異なるカプセルを交互に投入する場合、圧力変動は大きな変動を発生するものによって支配されること、カプセル形状の影響については、円筒状カプセルによる圧力変動が最も大きいこと等が分かった。

所要動力の低減には水流の摩擦減少剤の使用が最も効果的で、平面形状の場合、同じ水頭で1.5倍程度の速度上昇を得た。実験は最大2mの定水頭方式によって、内径40mm、全長28mの水平直線管路で行われた。カプセルは車輪付きで、外径36mm、全長180mm、前後端形状は球、円錐、平面の何れかとし、質量はおもりで調節し、最大460gとした。6個のカプセルを回転投入器により周期(最小1秒)的に管路に投入した。管路に沿う7点で壁面静圧を、15個のフォトセルでカプセル軌道を、管路終端のロ-ドセルで水流量を測定した。水流摩擦減少剤としてポリエチレンオキサシドを使用し、その500ppm水溶液をヘッドタンクと回転投入器の中間位置で管中心から注入し、カプセル輸送に及ぼす影響を調べた。2.管レイノルズ数が小さく、変動周期が小さくなると、水流の管摩擦係数は若干増加する傾向が見られた。また、水流摩擦減少剤の注入により、管摩擦が大幅に減少することが確認された。このとき、減少剤の管内平均濃度は2030ppmと推定された。3.球形カプセルについて、大流量のとき水のみの場合より全圧水頭が減少する結果が得られた。車輪なしのカプセルについて同様の結果がカナダのRCAにより報告されている。4.平面状カプセルについて、2m水頭で投入周期を変えて、摩擦減少剤の効果を調べた。何れの場合も、1.5倍程度のカプセル速度の増加を得た。この方法によって、所要動力の大幅な低減が可能であることが示された。5.カプセル運動の解析より、車輪付きカプセルでは運動抵抗が小さいので、カプセル質量が特に大きくない限り、等速状態では、カプセル速度は水速度より大きくなることが示された。このことは実験によって、全くの形状のカプセルについて確認された。
麻酔薬ポストコンディショニングにおける心筋ミトコンドリア保護効果に関する研究

麻酔薬ポストコンディショニングにおいては、その作用発現に細胞質成分を必要とせず、ミトコンドリアの保護効果を有することが確認された。また周術期に頻用される狭心症治療薬ニコランジルにおいても、同薬剤が一酸化窒素ドナーとなることによって細胞内シグナリング機構を必要としない直接的な保護作用を持つことが確認された。このような細胞質に依存しない保護作用は、作用発現が迅速である薬理学的ポストコンディショニングに適応できることが示唆された。ラット左心室筋よりミトコンドリアを過去の報告と同様な方法により分離した。緩衝液にてミトコンドリアを希釈した後に酸素電極によりミトコンドリア溶液の酸素濃度の変化を測定した。ピルビン酸とリンゴ酸をミトコンドリア溶液中に加えることにより電子伝達系が賦活化され、酸素濃度は徐々に低下し、この期間を第2相呼吸という。次にADPを加えるとそれらがATPに変換され酸素濃度は急激に低下する(第3相)。その後投与したADPが全てATPに変換されると酸素濃度の低下は再び緩徐となる(第4相)。この第3相と第4相の酸素濃度低下速度の比をrespiratory control ratio(RCR)と言い、一般に値が大きいほどミトコンドリアの機能が保持されているとされる。分離したミトコンドリアを一定時間低酸素に暴露、その後再酸素化し低酸素・再酸素化(虚血再灌流)前後で上記RCRを比較した。低酸素暴露再酸素化直前に揮発性麻酔薬を投与することで麻酔薬ポストコンディショニング、低酸素暴露前に麻酔薬を投与することで麻酔薬プレコンディショニングとした。RCRはプレコンディショニング群において低酸素再酸素化後に低下したが、ポストコンディショニング群ではその値が保持された。In vivoで麻酔薬プレコンディショニングを適応した後単離したミトコンドリアでは再酸素化後RCRの保持が認められていることより、麻酔薬プレコンディショニングの発現は細胞質成分が必要であるが、ポストコンディショニングにおいてはミトコンドリア単独で作用が発現することが確認された。ミトコンドリアはコンディショニング作用において中心的な役割を担っており、心筋ミトコンドリアの保護は心筋の保護作用に直結する。細胞質の有無に依存しない保護効果は作用発現が迅速である麻酔薬用ポストコンディショニングの作用機所の一つであると考えられた。ラット左心室筋よりミトコンドリアを過去の報告と同様な方法により分離抽出した。ミトコンドリアは様々な機能を有しているが、その主たる機能の一つに細胞のエネルギー源となるATPの産生がある。ホタル発光色素であるルシフェリンを用いルミノメーターにてATP合成速度を測定し、分離ミトコンドリアのATP産生に与える麻酔薬ポストコンディショニングの作用を検討した。分離したミトコンドリアを一定時間低酸素に暴露、その後再酸素化し低酸素・再酸素化(虚血再灌流)前後でATP合成速度を測定し比較した。麻酔薬ポストコンディショニングは低酸素暴露再酸素化直前に揮発性麻酔薬を投与することで適応した。ATP合成速度は非ポストコンディショニング群においては低酸素再酸素化後に低下したが、ポストコンディショニング群ではその値が保持されていた。昨年度は同様の実験モデルにおいてミトコンドリアの呼吸能を測定したが、細胞質の存在しないミトコンドリア単独の状況において、ATP産生能もポストコンディショニングによって保持されている事が確認された。虚血再灌流後の心筋細胞障害は細胞内へのカルシウム過負荷が要因の一つとされている。ポストコンディショニングにおいてATP産生能が維持されたことにより、細胞膜や小胞体に存在するカルシウムATPaseなどのATPを用いる細胞内カルシウム濃度の恒常性を維持する機構が保持され細胞保護作用を発現すると考えられた。長時間の心筋虚血後の再灌流早期に麻酔薬を投与すると、引き続いて発生する虚血・再灌流障害が軽減されることは麻酔薬ポストコンディショニングとして広く知られている。プレコンディショニングにおいては麻酔薬のみならず他のさまざまな薬剤について同様の作用を持つことが報告されているが、このポストコンディショニング作用に関する報告は麻酔薬が中心であり、他の周術期使用薬剤についてはあまり検討されていない。今回狭心症治療薬として周術期に広く用いられているニコランジルのコンディショニング効果について分離ミトコンドリアを用いて検討した。ラット左室筋よりミトコンドリアを過去の報告と同様な方法にて抽出した。(1)コントロール、(2)45mMカルシウム存在下、(3)ニコランジル+45mMカルシウム存在下、の各条件でミトコンドリアの呼吸能(Respiratory Control Ratio)をピルビン酸・リンゴ酸・ADPにより電子伝達系を賦活化させ酸素電極を用いることにより測定した。カルシウム存在下でRCRは低下

(これはミトコンドリアのATP産性能低下を意味する)したが、ニコランジル存在下ではRCRの低下は軽度であり、ニコランジルには細胞質成分を必要としない直接的なミトコンドリア保護効果を持つことが確認された。さらに、この保護効果は一酸化窒素スカベンジャーの投与により消失した。以上よりニコランジルのミトコンドリア保護効果は、細胞質成分を必要とせず、ニコランジルが一酸化窒素ドナーとなることによって直接的に発現すると考えられた。この結果からニコランジルの保護効果の発現は迅速であると推測することができ、ポストコンディショニングのように虚血発生直後に投与を行っても心筋保護効果を期待できると考えられた。
制御性Ｔ細胞の発生、分化、維持における細胞核内分子ＳＡＴＢ１の機能

本研究では細胞核内因子Satb1を通して制御性T細胞(Treg)発生のエピジェネティック制御を明らかにした。Satb1はゲノムオーガナイザーとしてクロマチン構造変化を起こすことが知られており、これまでの我々の研究から胸腺Treg発生に必須であることがわかっている。そこで胸腺Treg発生時に起こるエピジェネティック修飾変化を次世代シーケンス技術により網羅的に解析した結果、Treg分化特異的に特定の領域で活性化したエンハンサーのマーカーであるH3K27ac修飾が起こることがわかった。中でも、Treg特異的なスーパーエンハンサー(強いエンハンサー活性をもつ領域の集まり)では、マスター転写因子Foxp3が発現する以前に活性化が始まることがわかった。この変化は近傍遺伝子の発現やプロモーターの活性化、Treg特異的なDNA脱メチル化よりも前に起こり始めており、さらにFoxp3をはじめとするTreg signature遺伝子の近傍に存在することから、Treg分化を制御している可能性が示唆された。次に、Satb1欠損の影響を調べたところ、Satb1欠損Treg前駆細胞では一部のTreg特異的スーパーエンハンサーでH3K27ac修飾の顕著な減少が認められた。さらに、これらの領域の近傍では、Treg分化時の遺伝子発現誘導に異常が見られた。Satb1欠損により影響を受ける領域はFoxp3などTreg発生に必須な分子の周りに存在しており、Satb1欠損Treg前駆細胞では、スーパーエンハンサーによる遺伝子発現誘導に障害が起こり、Treg分化が前駆細胞ステージで停止したと考えられる。これらの結果はTreg特異的なスーパーエンハンサーの活性化により胸腺Treg分化が誘導されることを示す。27年度が最終年度であるため、記入しない。本研究の目的は、制御性T細胞(Treg)の胸腺、末梢での発生において、細胞核内因子Satb1の役割を解明することである。一方で、Treg分化後の維持においてSatb1の必要性を明らかにするためTreg特異的Satb1欠損マウス(Foxp3Cre-Satb1flox/floxマウス)の解析も進めた。新生児、成熟マウス共にTregの割合、表現型に異常は見られず、少なくとも定常状態ではTregの分化後にSatb1が不必要であることが明らかになった。本年度はT細胞特異的Satb1欠損マウスで見られる自己免疫疾患がTreg移入により回避できることがわかり、さらにSatb1が胸腺でのTreg発生に必須であるということまで明らかになった。当初の計画では、Satb1欠損マウスの自己免疫疾患発症の原因を探るため、Tregの機能解析を進めるつもりであったが、解析の結果、機能に異常がないことがわかった。そこで、胸腺、末梢由来Tregの発生を分けて調べることでSatb1が胸腺由来Tregの発生に必要であることがわかり、Satb1欠損マウスの自己免疫疾患の原因を同定することができた。胸腺、末梢でのTreg発生においてSatb1の必要性が違うということは予想外の結果で、今後Treg発生の分子メカニズムを解明する糸口になると考える。また、Tregの維持におけるSatb1の機能についても計画通り解析が終わり、胸腺、末梢Tregの発生、維持におけるSatb1の必要性を明らかにすることができた。以上の結果から、当初の計画以上に進展していると考える。本年度の研究結果から、Satb1は胸腺でのTreg発生に必須である一方、末梢でのTreg分化には必要ないことが示唆された。当初はSatb1欠損Tregの機能に異常があることを考慮して遺伝子発現解析などを行う予定であったが、FACS解析によりその可能性が低くなったので取りやめることとする。

代わりに、Satb1が関わっている可能性が高い、胸腺Treg発生の分子機構に重点を置いて今後研究を進めていく。具体的には、胸腺Treg前駆細胞の割合、その遺伝子発現、Tregへの分化能などを調べる。分子レベルでは胸腺由来Treg発生時にSatb1が制御する遺伝子を見つけるため、Satb1のクロマチン免疫沈降を行いたい。また、末梢でのTreg分化におけるSatb1の役割を同定するつもりである。胸腺でのTreg発生に影響を与えずに末梢でのTreg分化時にSatb1を欠損させるため、成熟したCD4+T細胞特異的にCre recombinaseを発現するThpokCreとSatb1-floxマウスを交配し、解析を行う。以上の研究を通して胸腺、末梢でのTreg発生におけるSatb1の役割の違いを解明し、Treg発生の分子メカニズムのより深い理解に繋げたい。27年度が最終年度であるため、記入しない。
複眼視細胞における視物質の細胞内分布と視細胞の構造と機能の相関

節足動物の主要な光受容器である複眼の視細胞の光受容部位はラブド-ムといわれ、その細胞膜が管状に突き出した微絨毛(microvilli)が無数に規則正しく配列されたものである。この膜の中に光を最初に吸収する視物質が含まれており一連の視興奮系の初発反応の場である。カイ蛾(Bombyx mori)にラブド-ムが発生する蛹の時期に10、000luxという極端に強い光を連続照射すると、ラブド-ムの発生はあまり阻害されないが、ミエロイド小体が視細胞中に多数発生しているのが観察された。ミエロイド小体は板状の構造がぎっしりと平行に配列されたもので、その方向はラブド-ムと直角、即ち光の方向と平行に配列されている。これは正常な昆虫の複眼には発生の途中を含めて見られないものである。フリ-ズフラクチャ-法での観察によると、このミエロイド小体の膜内粒子の大きさや密度はラブド-ムのそれらとほぼ同じであることがわかった。またオ-トラジオグラフィ-法での観察によりラブド-ムと同じ程度、同じ蛹の時期(中期)にラベルされたアミノ酸(ロイシン)が取り込まれることが観察された。更にたとえ10、000luxで連続照射しつずけても成虫(蛾)になるとミエロイド小体は視細胞から消失してしまうことが分かった。これらのことから光照射により視細胞内の小胞体で作られる光受容膜の合成が異常に昂進し、この過剰に生産された光受容膜が一時的に貯蔵されている構造がミエロイド小体であると推測した。視細胞の光にたいする応答を電気生理学的にしらべたところ、ミエロイド小体を含んでいる視細胞は正常と変わり無い反応を示した。ショウジョウバエ(Drosophila melanograster)をカロチノイド欠乏で飼育し光照射によるラブド-ムの破壊と餌の関係を調べた。その結果、カロチノイドが欠乏するとラブド-ムの微細構造は破壊され易くなることが分かった。ナミアゲハ複眼における3ヒドロキシレチナ-ルの生合成近年、蝶などの一部の無脊椎物動の視物質発色団が3ヒドロキシレチナ-ル(ビタミンA3アルデヒド)である事が報告された。蝶の視物質には光を受けた後、退色するという他の無脊椎動物とは異なった特色があり、この分子機構を明かにするために、蝶の複眼内の3ヒドロキシレチノイドの代謝を明かにした。また蝶の複眼には多量の3ヒドロキシレチナ-ルが光受容膜以外の所に存在している事が示唆されている。今回の研究では、明順応または暗順応したナミアゲハ複眼のホモジナイズを遠心し(25,000xg 30min,100,000xg 60min)、上清(サイトゾ-ル分画)にある3ヒドロキシレチノイドを高速液体クロマトグラフィ-により測定した。その結果、サイトゾ-ル(膜分画を含まない)には、複眼全体の25ー30%の3ヒドロキシレチナ-ルと全体の72ー80%の3ヒドロキシレチノ-ル(ビタミンA3アルコ-ル)が含まれていた。次に明順応しているアゲハ複眼のサイトゾ-