hpprc/llmjp-kaken huggingface dataset:
木造軸組系建物の地震時終局限界性能把握のための高精度大変位解析法の開発

強地震動を受けた近年の木造建物の被害は,これまで壁などの水平抵抗要素の壁率等による耐力換算評価にのみ頼ってきた木造建物においても、地震応答解析などによる合理的な設計法の必要性を示している。本研究では、在来構法木造住宅や社寺建築に代表される伝統構法木造などの木造軸組系建物の終局挙動を高精度に予測できる解析法の開発を行っている。木造骨組の挙動は,接合部の挙動特性の影響を受け,また,終局状態ではかなり大きな変位が生じ,いわゆる重力効果が無視できなくなる。それゆえ,本研究で提案した解析法では、接合部の挙動を評価するために実大実験から得られた弾塑性ばねモデルを採用している。一方,大変位を扱うために移動座標系を採用し,接合部ばねの履歴則を高精度に遵守するために,増分摂動法による定式化を行っている。なお、実大実験によって得られた接合部履歴挙動曲線から、解析プログラムに用いる弾塑性ばねモデルの履歴則を作成する手法についても提案している。近年の木造建物の地震被害は,これまで壁などの水平抵抗要素の耐力評価にのみ頼ってきた木造建物においても,地震時の応答予測などを背景とする,より力学的,合理的な構造性能の把握の必要性を認識させた。本研究では,在来構法木造住宅や社寺建築に代表される伝統構法木造などの木造軸組系建物が,強地震時にいかなる挙動過程を経て倒壊に至るかを予測できる高精度の解析法を開発し,提供することである。現時点までの研究経過ならびに成果を要約すると以下のようになる:1.これまで行ってきた繰り返し曲げ実験で得られた接合部履歴挙動曲線を関数近似する方法手順を示し,次の組み合わせの接合部曲げばねの履歴特性モデルを提案した。なお,木材は集成材,接合金物を使用した実験である。在来構法木造住宅については,(1)柱-土台接合部,(2)通柱-梁接合部,(3)管柱-土台接合部,であり,筋かい材がある場合とない場合についても行った。伝統構法木造については,(1)柱-貫接合部,(2)柱-大引接合部,である。2.接合部ばねの曲線履歴特性モデルを導入し、かつ大変位に対処するための移動座標系を用いた平面軸組解析法の定式化を,増分摂動法の手法も用いて行った。3.2.の式展開を基に,静的解析用数値プログラムを作成中である。4.2.の平面軸組解析法を立体軸組解析法の基礎式の展開中である。5.木造立体軸組の地震時解析法開発にもつながる,鋼立体骨組解析法の動的版の開発を行い,振動台実験との精度照合を行った。なお,この研究成果は現在投稿中である。本研究の目的は、在来構法木造住宅や社寺建築に代表される伝統構法木造などの木造軸組系建物が、強地震時にいかなる挙動過程を経て倒壊に至るかを予測できる高精度の解析法を開発し、提供することである。その解析法の特徴は、木造軸組系構造物の挙動特性を支配している木造接合部の特性を実大実験による接合部履歴挙動曲線から設定した履歴特性ばねモデルによって評価している点と、木造の層間変位が1/10程度になるような挙動も予測できるよう大変位問題を扱える点にある。昨年度までに、実大繰り返し曲げ実験で得られた接合部履歴挙動曲線を関数近似する方法および手順を示し、接合部曲げばねの履歴特性モデルの作成法を提案した。また、部材端にそれらの履歴特性ばねモデルをもつ部材によって構成される平面軸組解析法の定式化を、増分摂動法の手法を用いて行った。本年度の研究経過ならびに成果を要約すると、以下のようになる:1.いくつかの木造住宅系接合部の履歴特性モデルを作成した。2.1.の特性にしたがう接合部ばねを材の両端に有する立体軸組解析法の定式化を,これまで本研究者らが行ってきた鋼骨組大たわみ解析法の理論を応用して行った。その際、ばね接合要素に関する座標変換マトリクスの誘導と、摂動法に伴う剰余項の定式化を示した。3.2.の式展開を基に、立体木造軸組の静的解析用数値プログラムを作成している。現在、ほぼコンパイラバグを取り除き、例題解析の準備を行っている。

本研究の目的は,在来構法木造住宅や社寺建築に代表される伝統構法木造などの木造軸組系建物が,強地震時にいかなる挙動過程を経て倒壊に至るかを予測できる高精度の解析法を開発し,提供することである。提案する解析法は,木造接合部に実大実験から得られた弾塑性ばねモデルを採用する解析法であるが,高精度弾塑性解析を可能とする増分摂動法と大変位を扱える移動座標系を採用しており,上記の目的を十分に満たすものである。なお,実大実験によって得られた接合部履歴挙動曲線から,解析プログラムに用いる弾塑性ばねモデルの履歴則を作成する手法についても提案している。本年度の研究成果を要約すると以下のようになる:1.実大繰り返し曲げ実験の接合部履歴挙動曲線を基にした履歴特性モデルの作成法を提案し,その部材端ばねモデルを有する立体木造軸組解析法の定式化を、増分摂動法の手法を用いて行った。2.上記定式化に基づき,静的解析用数値プログラムを作成した。3.立体木造軸組の地震時挙動が予測できるよう上記解析法の動的問題への展開を行い,動的解析用数値プログラムの作成に着手した。4.本研究で得ちれた接合部ばね特性以外の接合部ばね履歴特性に関して,既往の研究サーヴェイを行い,いくつかの典型的部位に関して当面採用できる履歴モデルについて検討を行った。
Hyperscanning EEG-fMRIによる二者間運動同調の神経基盤の解明

本研究の目的は個人間の運動そして感情の同調現象の機序を神経科学的に解明することである。他者との視覚・聴覚的相互作用により個人間の運動同調が生じることが知られている。運動同調は行為の共有であり、行為に伴う意図や感情を共有する点において社会的相互作用に重要である。これまでに運動同調の1つとして、模倣課題を用いて模倣・被模倣に特異的な神経基盤、被模倣に伴う快感情には前部帯状回皮質が関連することを明らかにしてきた。しかし、模倣・被模倣における行為の共有に関連する神経基盤は不明であった。そこで本年度では、模倣による「行為の共有」に関わる神経基盤を明らかにするために、模倣の相互作用中に2者の行動と神経活動に見られる類似性を調べた。磁気共鳴画像装置2台を用いて、表情の模倣をする人と模倣される人の神経活動を同時記録した。16ペアの参加者は2台のMRI装置にそれぞれ入り、映像システムを通して、表情模倣課題を行った。ペア特異的な行動の類似性を評価するためにビデオデータから口角の時系列データを抽出し、大きさ・速さといった顔の動きの類似性について解析を行なった。その結果、顔の動きの大きさ・速さはペア特異的に類似していた。また、右下頭頂回の活動がペア特異的に2者間で同期し、同期が強いペアほど表情を作る動きの速さが類似していることを明らかにした。この結果は、右下頭頂回の活動の同期は自他の行為の共有を反映することを示している。運動同調に伴う行動と脳活動の類似性を評価するために、多様な行動の解析が可能である指ふり課題を用いることを予定していたが、顔の特徴点の時系列データの抽出に成功し、顔の動きから2者の運動の関係性を評価することができた。さらに、2者の運動の類似性と脳活動の類似性との関連をデータで示したことは、本研究を進める上で大きな飛躍であったと考えられる。一方で、脳波との同時記録については予定よりも遅れている。この理由は、予定していたMRIの撮像法では脳波アンプへの負担が大きく、また脳波セットアップにかなり時間がかかり被験者への負担が大きいため、実験デザインを組み直す必要があったためである。現在は、脳波単独で記録する実験も視野に予備実験を行っている。以上より、おおむね順調に進展していると考えられる。これまでの研究で運動の同調(模倣)に関わる右下頭頂小葉(IPL)の活動の同期を明らかにした。先行研究によって、非意図的な運動同調では下前頭回(IFG)と中側頭回(MTG)の経路が重要であることが示唆されており、模倣のような意図的な運動同調ではIPLを介したIFGとMTGの経路が重要であることが示唆されている。今後の研究の方針として、これら3領域の間で、意図的・非意図的な運動同調によって、機能的結合がどのように変容するかを明らかにする。実験概要として、二人一組の被験者はMRI装置内で右人差し指での指ふり課題を行う。モニターを通してお互いの運動を見ることができ、意図的に相手と指の運動の位相を合わせる意図条件と、相手の運動を見ながら自分の心地よい速さで指をふり続ける非意図条件で課題を行う。各条件におけるIFG、IPL、MTGの個体間と個体内での機能的結合を観察する。個人間の運動同調が、他者との視覚・聴覚的相互作用により非意図的に生じる。顔表情のように運動に感情が付加されている場合には、運動の同調を介して感情の同調が生じる。本研究全体の目的は、個人間の運動そして感情の同調現象の機序を神経科学的に解明することである。そこでまず本研究では、運動の同調および感情の同調に関与する神経基盤を二個体モデルで明らかにする。そのために、脳波図(EEG)と機能的磁気共鳴画像(fMRI)を二個体同時計測(Hyperscanning EEG-fMRI)し、個人内のみならず個人間の側面から神経活動の時間的特性と空間的特性を解析する。感情の共有は他者との精神的繋がりを強める上で重要である。非言語的な感情の共有は、感情が付加された運動協調の一つである表情模倣を介して行うことができる。本研究では、表情の被模倣と模倣に関わる神経基盤を調べた。16ペアの参加者は2台のMRI装置にそれぞれ入り、映像システムを通して、笑顔、かなしい顔の表情模倣課題を行った。各課題後には、ポジティブとネガティブを両端とした7件法で内省報告を行ってもらった。その結果、被模倣は表情の種類に関わらずポジティブな感情を誘引し、内側前頭前野、両側の側頭頭頂接合部や小脳、右側島皮質など、模倣の際とは異なる領域の活動を示すことを明らかにした。また、模倣された時にポジティブに感じる人ほど吻側前帯状回(rACC)の活動が高いことから、rACCは被模倣によるポジティブ感情を表象することが示唆された。脳波記録用アンプが故障し、脳波の記録はできなかったものの、高速撮像法を用いて表情模倣課題中の機能的磁気共鳴画像の二個体同時記録を実施した。研究成果について北米神経科学大会にて口頭発表を行い、これまでの研究成果を論文としてまとめており、夏頃には投稿予定である。また、二個体の機能的結合についても解析を進めているところである。脳波と機能的磁気共鳴画像の同時計測については脳波記録用アンプへの負担の少ない撮像条件を調整中であるが、おおむね順調に進展していると考えられる。

本研究の目的は個人間の運動そして感情の同調現象の機序を神経科学的に解明することである。他者との視覚・聴覚的相互作用により個人間の運動同調が生じることが知られている。運動同調は行為の共有であり、行為に伴う意図や感情を共有する点において社会的相互作用に重要である。これまでに運動同調の1つとして、模倣課題を用いて模倣・被模倣に特異的な神経基盤、被模倣に伴う快感情には前部帯状回皮質が関連することを明らかにしてきた。しかし、模倣・被模倣における行為の共有に関連する神経基盤は不明であった。そこで本年度では、模倣による「行為の共有」に関わる神経基盤を明らかにするために、模倣の相互作用中に2者の行動と神経活動に見られる類似性を調べた。磁気共鳴画像装置2台を用いて、表情の模倣をする人と模倣される人の神経活動を同時記録した。16ペアの参加者は2台のMRI装置にそれぞれ入り、映像システムを通して、表情模倣課題を行った。ペア特異的な行動の類似性を評価するためにビデオデータから口角の時系列データを抽出し、大きさ・速さといった顔の動きの類似性について解析を行なった。その結果、顔の動きの大きさ・速さはペア特異的に類似していた。また、右下頭頂回の活動がペア特異的に2者間で同期し、同期が強いペアほど表情を作る動きの速さが類似していることを明らかにした。この結果は、右下頭頂回の活動の同期は自他の行為の共有を反映することを示している。運動同調に伴う行動と脳活動の類似性を評価するために、多様な行動の解析が可能である指ふり課題を用いることを予定していたが、顔の特徴点の時系列データの抽出に成功し、顔の動きから2者の運動の関係性を評価することができた。さらに、2者の運動の類似性と脳活動の類似性との関連をデータで示したことは、本研究を進める上で大きな飛躍であったと考えられる。一方で、脳波との同時記録については予定よりも遅れている。この理由は、予定していたMRIの撮像法では脳波アンプへの負担が大きく、また脳波セットアップにかなり時間がかかり被験者への負担が大きいため、実験デザインを組み直す必要があったためである。現在は、脳波単独で記録する実験も視野に予備実験を行っている。以上より、おおむね順調に進展していると考えられる。今後はMotion同調に関与する神経基盤を明らかにするために、指ふり課題を用いて同調の頻度や位相関係などの同調の質に応じた二個体の神経活動、運動同調を引きおこす背景として行為表象に関わる神経基盤と相手から受ける影響度の関係性について調べる。運動データとして指関節の角度変位データを用いる。二人の指関節の角度変位データから運動同調の頻度・位相関係といった指標を算出し、二個体神経活動の時空間的パターンや機能的結合との関係性を調べる。二者の位相関係・同調頻度に依存して、相手への好感度が変化することから、位相や同調頻度を表象する二個体の神経活動が存在することが予想される。また、相手から受ける影響の程度は、赤池法による因果解析を用いることにより、Noise contribution ratio (NCR)として二人の運動の時系列データ(指関節の角度変位)から抽出できる。行為表象に関わる領域は、観察と運動両方で活動する領域であり、Localizer課題を取り入れることで該当領域を特定する。そして「観察中の行為表象に関わる神経活動レベルとNCRは相関する」という仮説を検証する。
次世代移動体通信基地局用最高性能超伝導トリバンド帯域通過フィルタの開発

次世代移動体通信基地局用超伝導トリバンド帯域通過フィルタ(TBPF)の開発を行った.TBPFはスタブ装荷メアンダライン共振器を用いたデュアルバンド帯域通過フィルタとステップインピーダンス共振器を用いたシングルバンド帯域通過フィルタを組み合わせて実現した.中心周波数は3.5 GHz,4.25GHz,5.0GHzとした.今回は基礎検討として4段TBPFの設計,作製,評価を行い,その発展として7段TBPFの設計を行った.フィルタの基板には超伝導体(YBa2Cu3O7 )が成膜されているサファイ基板を用いた.4段DBPFの測定結果は非常に良い結果が得られた.近年、スマートフォンやタブレットの普及により、映像などのデータ通信が爆発的に増大し、ネットワーク容量の逼迫と周波数資源の逼迫が世界的な問題となっている。これ対して、1、高速・大容量通信と2、周波数資源の効率的利用を同時に実現可能な移動体通信基地局用マイクロ波フィルタの開発が求められている。1、を実現する一つの方法として複数の帯域を同時に通過させるマルチバンド帯域通過フィルタ(MBPF)の実現が求められている。また、2、を実現する方法として超伝導体の利用が期待されている。超伝導体を用いたフィルタはその低損失である特性を生かして、共振器を多段化しても損失の増加を最小限にとどめることができることから急峻な遮断特性を実現することが可能となる。したがって、超伝導MBPFを実現できれば1と2を同時に実現することができる。そこで、研究代表者は平成26年度の課題として3.5/4.25/5.0 GHz帯を同時に通過する4段トリバンド帯域通過フィルタ(TBPF)の設計、製作、評価を行った。TBPFは3.5/5.0 GHz帯を構成するデュアルバンド帯域通過フィルタ(DBPF)と4.25 GHz帯を構成するシングルバンド帯域通過フィルタからなる。設計で最も重要になることが各帯域の設計条件を個別に調整できることであり、特にDBPFは一つの共振器で二つの帯域を実現するデュアルバンド共振器を用いているため設計が大変難しい。この問題に対して、研究代表者は独自のデュアルバンド共振器構造を提案し、また、二つの帯域の設計条件を個別に調整可能な新たなDBPFの設計方法を確立した。それによって、3つの帯域を個別に調整することが可能となり、良好な特性を有するTBPFの設計方法を確立した。最終的に、作製した超伝導TBPFは設計とほぼ同等の特性を示し、研究代表者が提案するTBPFの設計方法の有効性が確認された。近年,スマートフォンやタブレットの普及により,映像などのデータ通信が爆発的に増大し,ネットワーク容量の逼迫と周波数資源の逼迫が世界的な問題となっている.これに対して,光ファィバ通信並みの(1)高速・大容量通信と(2)周波数の効率的利用を同時に実現可能な移動体通信基地局用RF/マイクロ波フィルタの開発が急務となっており,さらに,そのフィルタ開発に当たっては高性能フィルタ(狭帯域,低損失,高度な周波数選択性)であることが要求されている.そこで,本研究は(1)と(2)を同時に実現することができる高性能基地局用フィルタを開発するために以下のことを目的として研究を進めてきた.「3.5/ 4.25/ 5.0 GHz帯を同時に通過する最高性能(狭帯域,低損失,急峻な遮断特性を有する)移動体通信基地局用超伝導8段トリバンド帯域通過フィルタ(TBPF)の開発.」最終年度には研究目的を達成するためにTBPFの多段化設計に取り組んだ.前年度に開発したTBPFの設計手法を拡張し,8段までの多段化を目指したが,従来の共振器構造では大きな不要な飛越結合が影響し,所望の設計値を満たすTBPFの最適化には至らなかった.そこで,共振器の配置,二つの帯域の共振器間の結合係数の取り方など多段化を実現するために必要な設計方法を再度検討しなおした.その結果,基板サイズの都合上,7段までしか多段化できなかったが,良好な特性を有するTBPFの実現に至った.当初の研究計画を完全には達成することができなかったが,今後,十分に研究目的を達成することができる研究の指針を得たので,引き続き研究の発展に努める.次世代移動体通信基地局用超伝導トリバンド帯域通過フィルタ(TBPF)の開発を行った.TBPFはスタブ装荷メアンダライン共振器を用いたデュアルバンド帯域通過フィルタとステップインピーダンス共振器を用いたシングルバンド帯域通過フィルタを組み合わせて実現した.中心周波数は3.5 GHz,4.25GHz,5.0GHzとした.今回は基礎検討として4段TBPFの設計,作製,評価を行い,その発展として7段TBPFの設計を行った.フィルタの基板には超伝導体(YBa2Cu3O7 )が成膜されているサファイ基板を用いた.4段DBPFの測定結果は非常に良い結果が得られた.当初予定した4段TBPFの設計、作製、評価は予定通り進行し、設計とほぼ同等の測定結果を得ることができた。一方、急峻な遮断特性を実現するための8段TBPFの設計では単純に段数を増やしても、共振器間に不要な飛越結合が発生しているため設計条件を満たす良好なフィルタ特性を実現することができていない。この問題を解決するためには飛越結合が小さい新たな共振器構造を考える必要があり当初予定よりやや遅れている。現在、新たな共振器構造の目途が立ったため、遅れを取り戻せるように努力したい。本研究に関する成果等を研究室のホームページで公開しています。

超伝導エレクトロニクストリバンド帯域通過フィルタ(TBPF)を構成するデュアルバンド帯域通過フィルタの共振器構造に問題があったが、その問題も解決の目途が立ったため、平成26年度に確立したTBPFの設計方法を用いて、低損失で急峻な遮断特性を有する8段TBPFの設計、作製、評価を行い、研究目的を達成できるように努める。当初購入を予定した超伝導薄膜基板であるR面サファイア基板は誘電率に異方性があるため、研究代表者が提案する共振器構造に対して、多段化した際に帯域内の特性に悪影響を及ぼすことが判明した。そのため、サファイアより高額のMgO基板に変更する必要が生じ、設計、作製を再度見直す必要が生じたため、助成金の使用を控えた。平成27年度はMgO基板を用いて設計、作製を進めるため、MgO基板を用いた超伝導薄膜基板を購入する。また、国際会議に出席するため、その旅費に助成金を使用する。さらに、可能であれば電磁界解析シミュレータのアップグレードに予算の残額を使用できるか検討する。
単項化定理と関連する諸題目の研究

類体論はア-ベル拡大論の理論であるが,その中心はアルチンの相互法則である。高木が類体論を完成し,アルチンが相互法則をその画竜点晴として加えた。現在類体論の証明は相互法則の証明を直接目指し,その系として高木の同型定理・分解定理などを証明する。筆者はこういう証明方法の不透明さ,非直観性を指摘し,歴史的段階に従って同型定理分解定理を証明して後,相互法則を証明する道筋をより直観性に富むと考え,その方針で証明を簡易化した。今迄の証明法の非直観性はアルチン写像4:Ck→Gal(J/k)を直接定義せず,その逆写像を定義することに由来すると思われる。そのような方法になる理由はコホモロジカルな証明を用いるからである。同型定理・分解法則の接接証明を目指するとき,ネックとなるのは存在定理を用いるところにある。その存在定理の証明ま大変困難で,相互法則を用いると大変簡単になるのが問題点である。筆者は,同型定理..分解法則の証明に用いられる存在定理は実は限定された種類のものであることを指摘し,限定された存在定理はごく簡単に証明できることを示した。かくして「高木の等式」⇒「高木の類体論」⇒「相互法則」⇒「存在定理」のル-トが確立し,見通しのよい証明法が得られたと確信する。なおこの証明構成は津田塾大学でひらかれた研究会で報告し,論文集も4月には発行されるが,その成度にのっとった類体論の証明を単行書として日本評論社から評行の予定である。
多光子顕微鏡を用いた細胞軌道計測による四肢発生再生時の組織伸長メカニズムの解明

(1)「脊椎動物の四肢発生・再生過程において組織が一方向的に伸長するメカニズムを解明する」ために、初年度において、ニワトリ四肢の発生過程において、細胞分裂方向の時空間パタンと分裂前後の細胞軌道解析を行い、分裂方向の非対称性や細胞間の再配置を確認した。本年度は、これらの非対称性を生み出す分子的メカニズムを調べるため、FGFやWNT等の代表的なモルフォゲンシグナルに対する応答、マイクロアレイ解析より得られた遠近軸方向に沿って発現の差のある遺伝子と細胞動態の非対称性の対応関係の解析を行ってきた。非対称性と関連する因子は少しずつ明らかになってきたが、形態そのものに決定的に影響を与えているかについては、今後より詳細な解析が必要とされる段階である。(2)本年度は、両生類における四肢再生メカニズムを理解するために、アフリカツメガエルを用いた四肢発生系・再生系における組織変形動態解析を行った。発生過程に関しては変形動態の定量解析は完了し、現在再生過程においてのデータ取得と解析を行っている。今後、得られた結果をもとに、発生過程と再生過程での変形動態の共通点と違いを解析することで、器官固有の形態決定メカニズムの解明を目指す。(3)ニワトリ四肢発生過程における組織変形動態の定量解析に関して、専門誌に採択された。この研究によって、変形特徴量の時空間パタンが定量的に明らかになった。また異方的な組織の伸長は細胞増殖に依存しないこと、四肢外形の決定の大きな因子になっていることが明らかとなった。26年度が最終年度であるため、記入しない。1.研究課題の一つである「脊椎動物の四肢発生・再生過程において組織が一方向的に伸長するメカニズムの解明」のために、ニワトリ四肢の発生過程において、細胞分裂の方向の時空間パタンと分裂前後の細胞軌道解析を行い、分裂方向の非対称性や細胞間の配置変え(インターカレーション)を確認した。今後は、これまで行ってきた組織レベルの変形動態解析結果と比較解析を行い、結果を論文にまとめ専門誌へ投稿する計画である。3.研究課題の一つである「発生・再生組織においていかにしてロバストな分化パタンのプロポーションを実現するのか」に対して、プラナリア尾部再生過程における分化のプローション制御に関する数理モデル・数値シミュレーションを行った。今後は、実験データとの対応関係を中心に研究を進め、結果を論文にまとめて投稿予定である。脊椎動物四肢発生における組織変形動態情報と細胞素過程の情報を集めることができた。この比較解析をすることで方向性を持った組織伸長メカニズムの一部を解明することが期待されるため。また、プロポーション制御に関しては理論解析パートが順調に進んでいるため、次年度は実験観察との対応に集中するで当初の研究計画を達成できると考えられるため。ニワトリ四肢に関して組織変形動態と細胞素過程の比較解析を行い論文にまとめる。ニワトリ四肢の研究で得られた一連の解析の流れをアフリカツメガエルの四肢発生・再生過程においても適用し、普遍的な組織伸長メカニズムの解明を目標に研究を進めて行く。プロポーション制御に関しては領域内の実験研究者との連携を中心に理論と実験の対応関係を明確にすることでコアメカニズム解明を目指す。
高性能SPECTおよびPETを用いた脳機能測定法の開発

本年度はH_2^<15>Oボーラス静注法とPETを用いた脳血流量(CBF)画像及び^<123>I-IMPや^<99m>Tc-HMPAOとSPECTによるCBF画像を標準日本人脳アトラスへ画像変換し、脳賦活試験をおこなった際の有意な賦活領域の検出や病変部を自動的に検出するためのシステムを構築するための研究をおこなった。既に開発したNeural netを用いて画像を非線形的に変換するソフトウエアを用いて正常被検者から得られたPET画像およびSPECT画像を画像変換し、正常例における脳準アトラス上での各CBF値の正常値を算出し、線形変換のみをおこなった場合と比較した。その結果、非線形変換をおこなった場合の方が、脳局所におけるCBF値の変動は、線形変換の場合に比し、小さいことがわかった。実際にMRIを用いて、線形変換と非線形変換を比較した場合、非線形変換の方がより正確に複雑な脳構造をより忠実に重な合わせられることが確かめられており、正常者の標準アトラス上でのPET、SPECTによるrCBF値の変動が線形変換より非線形変換の方で、より小さく安定している原因は、画像変換がより正確におこなわれていることが重要と思われた。また、両者の方法を用いて、聴覚的に有意味語を呈示したときの反応をPETで調べたところ、非線形変換を用いた時の方が、線形変換を用いた時より、両側Heschel回、左上側頭回(ウェルッケ領野)のt値および有意な賦活領域は大きく検出された。以上、脳賦活試験および正常者のデータベースを用いた自動的な病変検出のためには非線形変換がよりすぐれていると思われた。
ジャワ島サンブンマチャン出土人類脛骨の年代学的研究

インドネシア、ジャワ島中部のサンブンマチャンからは、1977年に著しく化石化したヒトの脛骨骨幹片が採集された。この骨は表面採集品であるため、その出土層位に関する記録がなかった。サンブンマチャンでは、2つの哺乳動物化石包含層(カブー層とセトリ層)が確認され、一方(カブー層)はジャワ原人の時代、他方(セトリ層)はソロ人(旧人)の時代に対比するものと考えられている。件の脛骨の古さについては、フッ素分析による予備的検討が試みられ、脛骨が化石人類のものであることは強く支持されたものの、出土層位を特定するまでは至らなかった。著者らは最近、フッ素の他、骨中に含有される種々の成分元素を指標とし、多変量判別分析を用いることにより、化石産出層準がより詳細に判別できることをインドネシアのサンギラン地域において確認したが、本研究は、この新たに開発された年代判定法をサンブンマチャン産の人類脛骨に応用し、その層序的年代を明らかにしようするものである。まず、サンブンマチャンの哺乳動物化石を産する2つの層準からin situで採集された動物骨約20点を比較資料とし、ICP発光分析法を用い、化石を構成する主要成分および少量・微量成分の多元素分析を行い、地球化学・年代学的考察を加えるとともに分析データの統計解析を行うことによって、サンブンマチャン人類化石の出土層準判定用基準データを作成した。次に、件のヒト脛骨を同様に分析し、基準データとの対照により、出土層準の検討を試みた。その結果、人類脛骨に関しては、カブー層に由来する可熊性が高いことが示唆された。本研究の成果は、1973年に当遺跡で発見された化石人類頭蓋の年代学的研究に将来資するものであり、また、Pithecanthropus(Homo) erectusの種小名の元となったジャワ島トリニール産ヒト大腿骨の地質年代に関する論争にも関与していくものと考えられる。サンブンマチャンでは、哺乳動物化石包含層が2層準確認され、一方はジャワ原人の時代、他方はソロ人(旧人)の時代に対比するものと考えられている。件の脛骨の古さについては、フッ素分析による予備的検討が試みられ、脛骨が化石人類のものであることは強く支持されたものの、出土層位を特定するまでには至らなかった(Matsu′ura et al.、1990、1992)。著者らは最近、フッ素の他、骨中に含有される種々の成分元素を指標とし、多変量判別分析を用いることにより、化石産出層準がより詳細に判別できることをインドネシアのサンギラン地域において確認したが(Kondo et al.、1995 ; Matsu′ura et al.、1996)、本研究は、この新たに開発された年代判定法(多元素法)をサンブンマチャン産の脛骨に応用し、その層序的年代を明らかにしようとするものである。本年度は、サンブンマチャンの哺乳動物化石を産出する2つの層準からin situで採集された動物骨資料約20点について、ICP発光分析法(試料の量が少ないものについては超音波ネブライザを導入)を用い、化石を構成する主要成分を分析するとともに、少量・微量成分の多元素分析を行い、地球化学・年代学的検討を行った。

その結果、サンブンマチャンにおける化石骨資料の出土層準判定には、個々の化石成分元素を単独に取り上げるだけでは実用性は低いものの、Na、Mg、Ba、Fなど複数の元素を組み合わせて用いることによって高い有用性が得られることが確認された。インドネシア、ジャワ島中部のサンブンマチャンからは、1977年に著しく化石化したヒトの脛骨骨幹片が採集された。この骨は表面採集品であるため、その出土層位に関する記録がなかった。サンブンマチャンでは、哺乳動物化石包含層が2層準確認され、一方(カブー層)はジャワ原人に時代、他方(セトリ層)はソロ人(旧人)の時代に対比するものと考えられている。件の脛骨の古さについては、フッ素分析による予備的検討が試みられ、脛骨が化石人類のものであることは強く支持されたものの、出土層位を特定するまでには至らなかった。本研究は、フッ素の他、骨中に含有される種々の元素を指標とする新たな年代判定法をこの脛骨に応用し、その層序的年代を明らかにしようとするものである。本年度は、まず平成9年度に引き続き、サンブンマチャン産脊椎動物化石について、ICP発光分析法による多元素分析を行い、化石を構成する成分に関する地球化学・年代学的検討を加えるとともに、分析データの多変量統計解析を行うことによって、サンブンマチャン人類化石の出土層準判定用基準データを作成した。次に、サンブンマチャン産ヒト脛骨を同様に多元素分析し、前述の基準データとの対照により、出土層準の検討を試みた。その結果、人類脛骨に関しては、カブー層に由来する可能性が高いことが示唆された。本研究の成果は1973年に当遺跡で発見された化石人類頭蓋の年代学的研究にも将来資するものと考えられる。
糖輸送担体へのインスリンシグナル伝達に関する研究

インスリンによるglucose transporter(Glut 4)のtranslocationに関与する蛋白キナ-ゼを3T3ーL1 adipocyteを用いて検討した。インスリンはGlut 4のtranslocationを促進し、細胞へのブドウ糖取り込みを増加させるが、これとほぼ平行してmyelin basic protein(MBP)に対するキナ-ゼ活性を増加させた。一方、MLー9(キナ-ゼ阻害剤)及びWー7(カルモジュリン阻害剤)はともにインスリンによるGlut 4のtranslocationを抑制した。MLー9はインスリン受容体による内因性基質のチロシンリン酸化、MAPキナ-ゼ(42及び44kDa)のインスリンによる活性化を阻害しなかったが、in vitroでのMAPキナ-ゼ活性、in vivoでインスリンによるS6キナ-ゼの活性化を阻害した。Wー7はインスリン受容体による内因性基質のチロシンリン酸化を阻害し、さらにMAPキナ-ゼのインスリンによる活性化を阻害した。MLー9及びWー7によるこれらの阻害効果の用量反応曲線は、MLー9あるいはWー7によるGlut 4のtranslocationの抑制の用量反応曲線とほぼ一致した。このようにインスリンのGlut 4へのシグナル伝達にはMAPキナ-ゼが関与していることが示唆された。digitoninでpermealizeした3T3ーLl adipocyte(DP cell)ではインスリンによるGlut 4のtranslocation,glucose uptakeの促進効果は消失していた。しかしvanadateとokadaic acidの両者の存在下では、インスリンは細胞内膜分画のGlut 4を増加させた(intact cellの場合と逆)。このようにGlut 4へのシグナル伝達にはチロシンのみならずセリン/スレオニンのリン酸化が必要であることが示唆された。さらに細胞からWGA分画を精製し、ATPを加えてチロシンリン酸化を行ったものをDP cellに加えるとインスリン無添加でGlut 4の細胞膜分画へのtranslocationが増加した。
茎頂分裂組織のサイズ調節に関わるCLVシグナル伝達系の解析

我々は、シロイヌナズナの茎頂分裂組織の活性を調節するペプチドホルモンの研究を行っている。特定領域研究では、CLV3シグナル伝達系の解明を行った。シロイヌナズナにおいて、CLV3ペプチドを実生に添加すると、茎長分裂組織が縮小し、致死性を示す。これに耐性を示す突然変異隊を多数単離した。今回、そのうち45突然変異隊において、次世代シーケンサーによりゲノムシーケンスを行った。そこから、突然変異が入っている遺伝子群を抽出し、原因遺伝子の推定を行った。次に、ストックセンターより、遺伝子破壊された種子を取り寄せ、ペプチド耐性を示すかを確認した。その結果、新たに3つの候補遺伝子を特定した。今後、二重突然変異隊の作成など、遺伝学的解析を進めるとともに、生化学的解析も行い、シグナル伝達系の全貌解明を目指したいと考えている。このCLV3はCLE遺伝子ファミリーに属し、シロイヌナズナには32の遺伝子が存在する。高等植物からこけ植物まで、陸上植物はすべてCLE遺伝子を保有しているが、動物界においては、植物に感染するセンチュウのみがCLE遺伝子を保有していることがわかっている。そこで、熊本に生育するネコブセンチュウを利用し、その培養系の確立とシロイヌナズナへの感染系の確立を行った。現在のところ、3日で20万頭のセンチュウを得ることができるようになっている。また、滅菌も可能となり、無菌状態でシロイヌナズナに感染できるようになっている。今後、様々なシロイヌナズナの突然変異隊やマーカーラインを用いて、センチュウ感染過程における分子メカニズムの解析を行いたいと考えている。1; CLV3ペプチドを用いたエンハンサースクリーニングにより、clv2表現型を促進する突然変異を持つ個体を約20単離し、5つの遺伝子座を同定した。さらに、次世代シーケンサーを用いて、突然変異体の全ゲノムを読むことによる、突然変異の原因遺伝子単離法の開発を行った。現在、一度に8つの植物ゲノム(シロイヌナズナ)を読むことに成功しており、今後、順遺伝学を用いた解析がより一層加速することが期待される。この方法では、バーコード配列を用い、各植物固体ゲノムに、各固体特有のバーコード配列を連結し、数種類のゲノムを混合し、一度にシーケンスを行う物である。シーケンス後、バーコード配列を参照し、ソートすることで、複数のゲノム配列を再構築する物である。この方法により、安価に、より迅速にゲノムシーケンスを行うことが可能となった。シーケンス後のゲノム再構築において、既存のソフトでは、突然変異を発見できない例が多かったため、新たなソフトの開発も行った。そのソフトを使うことで、全ての候補原因遺伝子を推定することが可能となった。この手法は、全ての生物に応用可能であり、今後、様々な研究者との共同研究も期待される。2;根端分裂組織の構造維持機構において、CLEペプチドがSOL2, CLV2, CLI1受容体を介して機能することを、生化学的、遺伝学的に示した。また、それらのCLEシグナルは、サイトカイニンシグナルには影響を与えないものの、オーキシンシグナルもしくは合成量を抑制することを明らかにした。
聴覚ニューロンの軸索起始部での新規可塑性

本研究では,哺乳類の蝸牛神経核に相当するトリの大細胞核を対象に聴覚入力が神経細胞の軸索起始部(AIS)に及ぼす効果を検討した結果,この神経核では聴神経活動の消失に伴ってAISの長さが延長し, Naチャネルの発現が増加することにより,細胞の興奮性が増すことを明らかにした.すなわち,活動電位の発生部位であるAISが可塑的な性質をもち,神経活動の入力依存的な調節に関わっていることを明らかにした.本研究では,哺乳類の蝸牛神経核に相当するトリの大細胞核を対象に聴覚入力が神経細胞の軸索起始部(AIS)に及ぼす効果を検討した結果,この神経核では聴神経活動の消失に伴ってAISの長さが延長し, Naチャネルの発現が増加することにより,細胞の興奮性が増すことを明らかにした.すなわち,活動電位の発生部位であるAISが可塑的な性質をもち,神経活動の入力依存的な調節に関わっていることを明らかにした.トリ脳幹の聴覚神経核では,軸索起始部(AIS)の位置や長さが音の周波数領域毎に異なる.このことは,AISの分布がシナプス入力に応じて変化するという新たな可塑性機構の存在を示唆する.特に,AISは活動電位の発生部位であることから,この可塑性機構は神経活動を調節する上で最も効果的なしくみだと考えられる.本研究では,哺乳類の蝸牛神経核に相当するトリの大細胞核(NM)を対象に,AISに生じる可塑性機構の存在を検証し,さらにその特性を明らかにする.本年度は,ヒヨコの内耳を機械的に取り除くことで聴覚入力遮断を行い,このことのNMにおけるAISのNaチャネル分布に及ぼす効果を検討した.まず,聴覚遮断を行った動物を用いて免疫染色を行い,波長405nmのレーザーを搭載した共焦点レーザー顕微鏡により解析を行った.その結果,NMにおけるAISのNaチャネル分布は,聴覚遮断により3-7日の時間経過で約1.5倍に延長することを明らかにした.このNaチャネル分布は膜の足場蛋白質であるankyrinGの分布と一致することから,聴覚遮断はAISの構造自体を変化させると考えられた.次に,聴覚遮断に伴うAISの機能変化を脳幹の急性切片標本を用いてパッチクランプ法により調べた.まず,電圧固定下にNM細胞からNa電流を記録したところ,軸索のNa電流は聴覚遮断により約1.5倍に増加するのに対して,細胞体のNa電流には変化を認めなかった.さらに,電流固定下に活動電位を記録したところ,聴覚遮断により活動電位の閾値は低下し,振幅は増加した.以上のことから,NM細胞では聴神経活動の消失に伴って,AISの長さが延長し,Na電流が増加することにより,細胞の興奮性が増すことを明らかにした.トリ脳幹の聴覚神経核では,軸索起始部(AIS)の位置や長さが音の周波数領域毎に異なる.このことは,AISの分布がシナプス入力に応じて変化するという新たな可塑性機構の存在を示唆する.特に,AISは活動電位の発生部位であることから,この可塑性機構は神経活動を調節する上で最も効果的なしくみだと考えられる.本研究では,哺乳類の蝸牛神経核に相当するトリの大細胞核(nm)を対象に,AISに生じる可塑性機構の存在を検証し,さらにその特性を明らかにする.昨年度は,内耳除去による聴覚遮断がNM細胞のAISを延長させることを報告した.しかしながら,これらの実験ではAISの変化が聴神経活動の変化でなく,内耳障害自体で生じた可能性も否定できない.従って,本年度は内耳が無傷な状態で入力を変化させ,このことがNM細胞のAIS分布に及ぼす効果を検証した.まず,鼓膜を破ることや,耳小骨を固定または除去することにより様々な伝音性難聴の動物を作製した.これらは,それぞれ20dBと50dBの聴力低下を生じることが知られている.鼓膜を破った場合には,NM細胞のAISには僅かな延長がみられるのみであったた.一方,耳小骨を固定または除去した場合には著明な延長が認められた.このことから,AISの変化には大きな聴覚入力の変化が必要だと考えられる.次に,動物を強い音環境に1週間暴露したところ,AISには軽度の短縮傾向が認められた.以上,内耳が無傷な状態でもNM細胞のAISの分布には変化が生じ,かつその程度は聴覚入力と相関することを明らかにした.これらの結果は,AISの変化には聴神経からのシナプス入力の変化が重要であることを示している.軸索起始部(AIS)は活動電位の発生部位であり,この部位における可塑性的な変化は神経活動を調節する上で最も効果的なしくみだと考えられる.本研究では,哺乳類の蝸牛神経核に相当するトリの大細胞核(NM)を対象に,AISに生じる可塑性機構の存在を検証し,さらにその特性を明らかにすることを目的としている.昨年度までに,内耳除去による感音性難聴,および鼓膜障害や耳小骨障害による伝音性難聴時には,NM細胞のAISが延長し,Naチャネル発現が増加する結果,細胞の興奮性が増すことを報告した.本年度は,このAISの可塑性におけるKチャネルの変化について検討した.

まず,様々なKチャネルに対する抗体を用いて免疫染色を行ったところ,内耳除去によりNM細胞のAISでは,Kv1の発現が減少し,Kv7の発現が増加することを観察した.Kv1は活性化が速く,閾値も低いため,Kv7に比べて膜興奮に対する抑制効果が強い.従って,これらのKチャネルの相補的な発現変化は,細胞が静止膜電位を保ちつつ,膜興奮性を増加させるしくみとして働いている可能性が考えられる.実際,脳スライス標本を用いたパッチクランプ記録により,内耳除去後のNM細胞では静止膜電位に大きな変化がなく,一方,活動電位の閾値は低下していることが確認された.そこでさらに,これらのKチャネルに対する選択的阻害剤(DTX,Kv1;XE991,Kv7)を用いて,各Kチャネル成分の活動電位の閾値に対する関与を検討したところ,Kv7阻害の効果は内耳除去側で大きいのに対して,Kv1阻害の効果は健常側で大きかった.以上,聴覚入力変化に伴うNM細胞のAIS可塑性においては,AISの空間分布とNaチャネルの発現量だけでなく,Kチャネルの発現量もサブタイプ特異的に変化することにより,細胞の興奮性と恒常性が精巧に調節されていることを明らかにした.昨年度までに,内耳除去と音環境変化による軸索起始部の変化の解析を行い,軸索起始部の可塑性の存在とその入力強度依存性を明らかにすることができた.24年度が最終年度であるため、記入しない。今後は,軸索起始部の可塑性の分子メカニズムを解明するために,薬理学的な解析をin vivoとin vitroの両面から行っていく予定である.24年度が最終年度であるため、記入しない。
寒冷湿潤気候適応ノントキシック・エンドファイト系統の探策と実用化技術開発

北日本の寒冷湿潤気候に適応したノントキシック・エンドファイト系統の探索と実用化を目的に、トールフェスクとペレニアルライグラスについて,平成14年から平成16年度までの3年間にわたりエンドファイト感染個体の組織的収集を行った。収集したエンドファイト感染個体を分析した結果、家畜に有害なアルカロイド成分(Ergovaline, Lolitrem B)が少ない個体として深浦から収集したエコタイプの有望性が認められた。深浦エコタイプの菌糸は他のペレニアルライグラスと形態的に差はなく、エンドファイトのリボゾームRNA遺伝子の部分配列決定による検討の結果、エンドファイトはN.loliiであることを確認した。深浦エンドファイト菌を分離し,エンドファイトフリーの他の牧草個体に接種して植物中のLolitrem B含量を分析したところ、同一エンドファイトでも接種個体間に大きな差がみられた。エンドファイト感染、非感染個体の根の伸長量を水耕培養で比較したところ、両草種とも感染個体は2次根の根長が長くなり、寒冷湿潤地帯においてもミネラル吸収促進の効果が得られると期待された。葉身部におけるミネラル割合は、トールフェスクでは感染個体のリンとイオウ含量が高く、ペレニアルライグラスでは感染個体のリン含有率が高かった。エンドファイト感染牧草を農業場面で利用する場合は,エンドファイトが産生するアルカロイドの家畜に対する毒性を確認する必要がある.家畜に有害なアルカロイド成分を含む牧草飼料を供試し、動物実験によるアルカロイドの種類と家畜毒性の関係の解明を行った。マウスを供試してペレニアルライグラスの野生型エンドファイト感染と非感染の牧草種子を給餌した場合の違いを調査した結果、エンドファイト感染種子の給餌によって体温の上昇が認められた。スタッガーなどの発作症状は認められなかったが、ロタロッド機能の低下が観察された。本年度は、北海道、東北、関東、東海、北陸の各地域の路傍からペレニアルライグラス、イタリアンライグラス、トールフェスクの個体を収集し、エンドファイト感染の有無を検定した。北陸と東海地方のライグラス自生集団のエンドファイト感染率はいずれもほぼ100%に近い高い値を示した。関東地方の栃木県、茨城県、群馬県の自生イタリアンライグラス集団のエンドファイト感染率は多くの集団で50%以上の高い値を示した。東北地方での地域的な偏りは小さく、ペレニアルライグラスでは25集団中3集団、トールフェスクでは26集団中6集団で感染個体が発見された。感染が確認された牧草個体について、種子中のErgovalineを分析したところ、トールフェスクでは717-4433ppbの大きな変化が認められた。現在、ペレニアルライグラスのErgovalineとLolitremBを分析中である。エンドファイト感染個体と非感染個体を免疫化学的に簡易に見分けるためのイムノブロットキットの応用研究を行った結果、感染、非感染個体の識別は可能であるが、検定法についてさらに改善の必要性があり、今後検討する予定である。エンドファイト感染個体の無機成分吸収特性を調べる目的で、水耕栽培とポット試験を行った結果水耕栽培ではエンドファイト感染個体は草丈が高く、水分含有率が低かった。Scion Imageによる画像解析で根の成長漁の評価を行ったところ1次根と2次根の量が多い結果が得られ、ポット試験の結果では感染個体は茎数、葉緑素含量、生産性が高く、要水量が低かった。エコタイプ間、リン水準間、土壌の種類間にも顕著な差が見られた。

エンドファイト毒性発現閾値の決定、Ergovalineによる体温上昇作用の検出法、LolitremBの毒性発現機構解明のため、エンドファイト感染、非感染牧草種子を供試してマウスによる試験を行ったところ、顕著な神経症状は発現しなかったが、体温上昇は認められており、確認試験を継続中である。イタリアンライグラスに感染するエンドファイト系統は特異な性質を持つことから、収集した自生集団についてのエンドファイトの分離と同定を、既報のマイクロサテライトマーカーを用いて行った。その結果、3集団からNeotyphodium属のゲノムに由来すると見られる増幅産物が数株から見い出された。これらは、ペレニアルライグラス及びトールフェスクのものとは異なっていた。本年度は、四国4県、北陸4県および長野県でライグラス類の種子を収集した。集団感染率は四国の種子集団で94%、北陸で86%、長野県で50%であった。静岡市内のイタリアンライグラス7集団の感染率は15-92%で集団間変異が認められ、現在、草丈等の形態的形質との関係を調査中である。アワヨトウ幼虫による耐虫性の予備試験を行ったが、これまでのところエンドファイト感染・非感染葉間での食害程度、幼虫生存率などでの差異は見られていない。西南日本で収集されたイタリアンライグラスに感染するエンドファイト系統は、形態的形質からNeotyphodium occultansと推定され、このことはDNA解析の結果からも裏付けられた。ペレニアルライグラスのN.Lolii感染個体からはErgovalineが検出されたが、西南日本で収集されたイタリアンライグラスからは検出されなかった。エンドファイト種子伝播の詳細を究明するために、小花と頴花を供試し、パラフィン連続切片をトルイジンブルーで染色して免疫科学的方法で感染菌糸を検索した結果、雌性器官の胚珠に陽性反応が認められたが、胚と雄性器官では認められなかった。エンドファイトは種皮と糊粉層の間に局在し、雌性器官の胚珠を通して種子伝播することが明らかになった。また、感染個体と非感染個体を免疫化学的に簡易に見分けるためのイムノブロットキットの応用研究を行った。エンドファイト感染個体の無機成分吸収特性を調べる目的で、2回目の水耕栽培とポット試験を行い、Scion Imageによる画像解析で根の生長量の評価を行ったところ、ペレニアルライグラスでは1回目と同様、エンドファイト感染個体の1次根と2次根の量が多い結果が得られたが、トールフェスクでは類似の結果が得られたものの1回目ほど顕著な差は得られなかった。圃場試験により葉中のミネラル構成割合を調べたところ、エンドファイト感染個体はKが低くトールフェスク、ペレニアルライグラスともMg,Siが高い傾向が見られた。エンドファイト毒性発現閾値の決定、Ergovalineによる体温上昇作用の検出法、Lolitrem Bの毒性発現機構解明のため、エンドファイト感染、非感染牧草種子を供試してマウスへの給与試験を行った。体温上昇は認められたが顕著な神経症状は発現しなかったため、中毒発現にはさらにLolitrem Bの血中濃度を増加させる必要がある。2004年は、沖縄を除く九州地方8県でライグラス類25集団、トールフェスク7集団の種子を収集した。
ＨＴＬＶ－１　Ｒｅｘによる宿主ＮＭＤハイジャックと細胞腫瘍化との関わり

HTLV-1(Human T cell Leukemia Virus Type-I)はヒトT細胞に感染し悪性度の高い末梢血T細胞腫瘍、成人T細胞白血病(ATL)を引き起こす。我々はこれまでウイルスRNAの核外輸送を司るHTLV-1 Rexが宿主細胞のmRNA品質管理機構(NMD)を抑制しウイルスRNAを安定化することを見出した。本研究ではRexタンパク質のN末領域(X)が、NMD抑制に深い関わりを持つこと、Rexにより約9000個の遺伝子発現パターンが有意に変化することが分かった。これらの結果より、RexがX領域を介してNMDを抑制しつつ、様々な細胞内経路に影響を与えている可能性が示唆された。<テーマ1. Rexの変異体を用いたNMD抑制機構の解明>これまでに作成したRexの欠損変異体に加え、2つの多量体化ドメインや安定化ドメイン、未だ機能の解明されていない二つの領域についても欠損変異体を作成し、NMD阻害効率との関係を網羅的に検討した。その結果二つの機能未知領域のうち、N末に近い領域がよりNMD抑制機能に深い関わりを持つ事が見出された。<テーマ2. Rexのレンチウィルス発現系の構築とT細胞株への導入>Rexの恒常的発現には、レンチウイルスによる発現よりもレトロウイルスによる発現のほうが、より効率的であることが分かった。そこで、T細胞株CEMにレトロウイルス発現系によりRexを発現させ、遺伝子発現プロファイルの変化を遺伝子発現マイクロアレイによって解析した。その結果、約9000個の遺伝子発現パターンが、コントロール細胞に比べ有意に変化していること、そのうち85%の遺伝子発現が低下していることが分かった。これにより、ウイルスのRNA輸送が主な機能と考えられていたRexが、宿主細胞の恒常性により広い範囲で影響を与えている可能性が示唆された。<テーマ3. HTLV-1の無細胞感染系の確立とヒトT細胞への感染実験>これまで、HTLV-1ウイルス粒子のドナーとして、HTLV-1感染細胞株MT-2を使用してきた。しかしながら、MT-2ゲノム内には、10コピーのHTLV-1が存在し、そのうちのほとんどがウイルスゲノムの一部を欠損しているため、そこから産生されるウイルス粒子も不完全なものが含まれるという欠点があった。そこで、Dr. Lee Ratner( Washington Univ.)よりHTLV-1感染プラスミドpACHを分与頂き、293FT細胞にこのプラスミドを導入することにより、単一かつ完全なHTLV-1ウイルス粒子の産生を可能にする実験系の構築を開始した。1. Rexの変異体を用いたNMD抑制機構の解明:NMD抑制に必須なRexのドメインを検討するため、各ドメイン(RNA binding/NLS、NES、またはmultimerization domain)欠損Rexの発現プラスミドを作成し、各々のNMD抑制効果をWT-Rexと比較した。これまで、RNA binding/NLS domainを欠損したRexはWT-Rexとほぼ同等のNMD阻害効果を示し、他のドメインの重要性が示唆された。2. Rexのレンチウィルス発現系の構築とT細胞株への導入:当初、T細胞株でのRexの強制発現系にレンチウィルス発現系を用いる計画であったが、発現効率の良いウイルスが得られなかったため、レトロウィルスベクター系に切り替え、Rexを安定的に発現するT細胞株を樹立することに成功した。これまで、Rexを過剰発現しているCEMとMolt4で、NMD活性が有意に抑制されており、HTLV-1の感染の場であるヒトT細胞においても、RexがNMD抑制機能を発揮することが確認できた。3. HTLV-1の無細胞感染系の確立とヒトT細胞への感染実験:HTLV-1感染細胞株の一つであるMT-2から、感染能力を保持したウイルス粒子を単離するため、様々な条件検討を行った。大別してMT-2の培養上清を集める方法と、MT-2を超音波破砕し、細胞表面のウイルス粒子塊のみを集める方法を試した結果、前者ではMT-2の混入を防ぐことが難しく、濾過などを行うとウイルスの感染効率が非常に低下してしまうことが分かった。一方、超音波破砕によって集めたウイルス粒子は、十分に感染能力を残しており、T-細胞株JurkatやヒトPBMCにHTLV-1を感染させることができた。HTLV-1(Human T cell Leukemia Virus Type-I)はヒトT細胞に感染し、極めて悪性度の高い末梢血T細胞腫瘍である成人T細胞白血病、ATL (Adult T cell Leukemia)を引き起こす。しかしHTLV-1の感染がどのように細胞を腫瘍化するのか未だ不明な点が多い。我々はこれまで、ウイルスRNAの安定化と核外輸送を司るHTLV-1 Rexが自己のゲノムRNAを安定化に適した細胞内環境を整備するため、宿主細胞のmRNA品質管理機構(NMD)を抑制することを見出した。