hpprc/llmjp-kaken huggingface dataset:
非線形科学的手法による降水量の2+1次元ダウンスケーリング

スケーリング理論に基づく,フラクタル理論,特にモノフラクタルではなくマルチフラクタルを適用することを想定していた.だが,結果的には,時間降水量(解析雨量データ)を使って行った解析結果より,重要なパラメータが,時間方向と空間方向で異なることが分かった.こうなると,一つのモデルで2+1次元的にダウンスケーリングを行うことはできない.そこで,別の手法を検討することを考慮し,ある程度成功した.スケーリング理論に基づく,フラクタル理論,特にモノフラクタルではなくマルチフラクタルを適用することを想定していた.だが,結果的には,時間降水量(解析雨量データ)を使って行った解析結果より,重要なパラメータが,時間方向と空間方向で異なることが分かった.こうなると,一つのモデルで2+1次元的にダウンスケーリングを行うことはできない.そこで,別の手法を検討することを考慮し,ある程度成功した.まず,研究計画は以下の課題の解決であった.(課題1)2+1次元ダウンスケーリングのためのマルチフラクタル的手法を検討すること(課題2)モデルのパラメータ同定手法を確立すること研究実績として,以下のものが得られた.(1)検討の結果,基本的にLovejoy,Schertzerらの「マルチフラクタル・ユニバーサルモデル」を使用することにした.(2)課題2に関し,気象庁の解析雨量を用い,Lovejoyらの「マルチフラクタル・ユニバーサルモデル」で用いる3つのパラメータを的確に同定する手法を検討した.空間的なスケーリングに関しては,先行研究と同じようなパラメータが得られた.時間的なスケーリングについては,次年度も引き続き検討するが,現在までの検討の結果,空間的スケーリングと時間的スケーリングのパラメータが大きく異なることが分かってきた.(3)(2)の結果,2+1次元ダウンスケーリングは,時間方向と空間方向でその性質が大きく異なり,先行研究でその道筋が示されていない,非線形的な手法を開発する必要があることが分かってきた.空間的スケーリングと時間的スケーリングの構造がほぼ同じである場合,2次元(普通でいうことろの降水量分布)に1次元(時間方向)を(同じパラメータを使用して)加えるだけでモデルが構築できると考えていたが,検討の結果,モデル構築が,当初の予想のように簡単ではないことが分かってきた.次年度にさらに検討を行う.降水量の2+1次元ダウンスケーリングのうち,本年は空間的な2次元ダウンスケーリング部分について検討した.時間的なダウンスケーリングである"+1次元"部分については,最終年度に検討する.得られた成果は以下のとおりである.(1)地形性降雨を考慮するという観点から,「マルチフラクタルを用いた降水量のダウンスケーリング」には,地形(標高)のマルチフラクタル性の解析が不可欠と考え,日本全域にわたって,それを調査した.その結果,まず,スペクトル解析により,日本の地形(標高)がマルチフラクタル性を持っていることを確認した.さらに,マルチフラクタルを規定するパラメータを求めることにより,南北,東西方向のマルチフラクタル性が同じである,つまり,2次元的に等方的であることを示した.また,フォッサマグナや中央構造線を挟んで際立った性質の変化がないことも示した.ただし,この種の研究の先駆者であるGagnon etal.が示したパラメータの値とは,若干異なるものを得たので,それが,解析対象地の違いによるものなのか,解析手法の違いによるものなのかを,現在検討中である.(2)マルチフラクタル的ダウンスケーリングに不可欠な「確率分布」であるLevy分布(安定分布)については,explicitな確率分布関数や確率分布関数がないので,非常に扱い辛いが,これらを数値解析的に扱うルーチンと,さらに,母数を求める手法について,従来提案されているものを高度化した.当初,マルチフラクタル理論を用いて,2+1次元のシミュレーションモデルを開発しようとしていたが,最終年度の結果として得られたのは,以下のようなものである.1)モノフタラクタル(fBm,fLm)を高度化したものがマルチフラクタルで,一般にそちらの方が優れているとされている.特に,この分野の先駆者であるLovejoy and Schertzerはそう主張している.しかし,マルチフラクタルを用いる場合,パラメータを決める際に,いくつか重大な欠点がある.そこで,fBm, fLmのようなものフラクタルモデルを用いることも検討すべきである.2)マルチフラクタルで2+1次元のモデルを作成する場合,モデルのパラメータのうち,αというパラメータは,x,y方向(東西,南北方向)と,時間方向で同じでなければいけない.そうでないと,モデル化が非常に複雑になり,現実で気にはモデル化できない.ところが,降水量データを用いて検討した結果,空間方向と時間方向のαは異なることがわかってきた.そこで,このままでは,マルチフラクタル理論を用いて2+1次元モデルを開発するのは困難と思われる.そこで,この先は,科研費後の研究課題としたい.3)時間方向だけを取り出して降水量時系列データを生成するモデルは,非常にユニークなものでできた.e-modelと称しているが,fBm/fLmに類似で,ただしフラクタルではない,フィルターモデルである.これについては,AGUで発表もし,現在AGUの雑誌で発表するべく論文作成中である.このモデルは,E(ω)=ω**(-β)というようなフィルターを使わない.

このフィルターを使えることが,場がモノ/マルチフラクタルであることの必要条件であるが,調査の結果,日降水量データの時系列には,指数関数型の別のフィルターが適していることが分かった.今後この理論を発展させてゆく予定である.24年度が最終年度であるため、記入しない。24年度が最終年度であるため、記入しない。
トロポノイドのデイールス・アルダー付加体の不斉シントン化

トロポロンとエチレンの付加反応はヒドロキシル基の位置異性体が1/1で生成することが判った。トロポロンの代りにベンゾイルオキシトロポン,ベンジルオキシトロポンとの付加により、対応する異性体が2/1,4/1で生じベンジルオキシトロポンが望む付加物を生成比よく与えた。これをHIで処理してトロポロンとの付加体に誘導した。このものの不斉塩基接触不斉アシロイン転位を行った。ブルシンと平衡條件下に塩として沈澱させ、7%の化学收率で【[α]_D】-37゚の光学活性体を得た。このものはヘキサン過飽和溶液から接種法による優先晶出法を試みたがラセミ晶を与えるのみであった。一方トロポロンメチルエーテルのβ-シクロデキストリン包接体の光異性化を行った所、65%の不斉收率で7-メトキンビシクロ[3.2.0]ヘプタ-3,6-ジエン-2-オンを与えた。これを出発原料にして部分光学活性のビスデオキシキケントンジンを全合成した。これはザルコマイシン族の抗生物質である。又、既にトロポロンメチルエーテルの光付加物から誘導の完了しているイリドジアールから、二量化に引続く官能基変換によって菌代謝ジテルペンの一種、シクロアラネオセンの全合成を達成した。現在、5-メチルトロポロンとエチレンとの付加体、1-ヒドロキシ-5-メチルビシクロ[3.2.2]1+-3,6-ジエン-2-オンの生成條件の最適化とその光学活性4,4-ジ置換シクロヘキセノン類の酸化を行っている。今後は母体トロポロンで得られたE知見を基に、多くのセスキテルペノイドに見られるパーヒドロインダン,パーヒドロナフタレン骨格への誘導を達成し、ムジガジアール,イソバレンセニン酸などの生理活性天然有機化合物への誘導を行う。そのため、鋭意、優先晶出法の検討を行う予定であるが、当初、目標とした、トロポノイド付加体の不斉誘導は成功したので、今後行う研究によってこの方法の有用性を明かにすることができるであろう。
四極子核間の固体NMR交差分極法の研究

多次元固体NMR法を新規な機能性材料開発に役立つ評価技術とするために、その要素技術である四極子相互作用の存在下での核スピン間の磁化移動法を検討した。1)分解能が高い21.8Tの強磁場NMR装置(現有)で^<14>N-^<11>Bの二重共鳴測定が可能なプローブを作製し、磁化移動法のひとつである交差分極法(CP法)の適用を検討した。^<14>N-^<11>B間のCP条件を検討後メソポーラスな炭窒化ホウ素の^<14>N-^<11>B二次元相関スペクトルを測定し、^<11>B magic-angie spinning(MAS)NMRで観測された3種類のホウ素のうちひとつが窒素と結合していることを示した。2)四極子相互作用が大きい場合のCPの問題としてCPによる感度向上が小さいことが分かった。これは照射しているラジオ波強度が四極子よりも小さいためにスペクトル全体を励起できないためであると考えた。そこで、これらの問題点を克服するためにCPの間に照射磁場を掃引する手法を考案し、重水素化グリシンを用いて^1H-^2Hの系で評価を行い、有効性を確認した。3)^<11>B-^<11>B相関NMRを多孔性ガラスの製造過程であるホウケイ酸ガラスの相分離過程の研究に適用し、相分離過程におけるborate構造の生成の可能性を示した。さらに、ホウケイ酸ガラスの相分離が抑制されることが知られているアルミナの添加効果を解析することを目的として、^<11>B-^<27>Al間のCP法の適用を考えた。^<11>Bと^<27>Alは周波数が近く、二重共鳴実験には装置上の工夫が必要となる。適切なRFフィルタの作製や高周波数回路の調整を行うことにより^<11>B-^<27>Al間のCP測定を可能にした。これらの研究成果は無機非晶質固体の局所構造の解析における多次元NMRの有効性を示すとともに、四極子核のNMRの基礎研究としても新しい可能性を示すものである。
条虫より単離した新しい糖鎖構造をもつ糖脂質が寄生現象に果たす役割を解明する研究

我々は、宿主・寄生虫特異関係を決定する因子を解明するため、寄生現象と寄生虫糖脂質との関わりについて研究を行っている。既にマンソン裂頭条虫から単離した糖脂質(SEGLx、GalSEGLx)が新しい糖鎖構造をもつ糖脂質であることを報告し、これら一連の糖脂質をspirometosidesと命名した。さらに抗SEGLxモノクローナル抗体(AK97)を作製することにも成功した。続いてAK97を用いたTLC-immunostainingを行った結果、擬葉目条虫4種(マンソン裂頭条虫、日本海裂頭条虫、鯨複殖門条虫、堀田裂頭条虫)に共通してspirometosidesが存在することが明らかとなった。以上の成果を踏まえ、本年度はこのAK97を用いた免疫組織化学染色により虫体におけるspirometosidesの局在性を調べることを目的として実験を行った。実験に用いた成虫体は、日本海裂頭条虫、鯨複殖門条虫、堀田裂頭条虫である。日本海裂頭条虫では、卵黄腺、子宮内壁、排泄管が特に強い陽性反応を示し、精巣、外皮もやや強い反応を示した。また体肉組織、縦走筋繊維層、輪層筋繊維層もわずかに反応を示していた。排泄管の反応は有機溶媒による洗浄で消失しなかったことから糖タンパク質糖鎖による反応である可能性が示唆された。鯨複殖門条虫では、外皮、卵黄腺、精巣、子宮内部組織が特に強い陽性反応を示した。これらの反応は有機溶媒による洗浄で消失し、コントロールのlgMとして用いた抗H抗体では反応はみられなかったことから、spirometosidesの糖鎖に特異的な反応であることがわかった。堀田裂頭条虫では、外皮、基底膜、体肉組織、筋肉など虫体全体に反応がみられ、子宮内壁、卵黄腺に強い反応が観察された。以上の結果から擬葉目条虫に属する3種の条虫(日本海裂頭条虫、堀田裂頭条虫、鯨複殖門条虫)におけるspirometosidesの局在性は、条虫の種によって違いがあることがわかった。また、共通に生殖器官に強い反応が認められた。我々は、宿主・寄生虫特異関係を決定する因子解明への生化学的アプローチとして、寄生虫の糖脂質に着目し、その組成・構造解析を行い、寄生虫の寄生現象と寄生虫糖脂質との関わりについて研究を行っている。すでにマンソン裂頭条虫のプレロセルコイドより単離した糖脂質(SEGLx、GalSEGLx)が、新しい糖鎖構造をもつ糖脂質であることを報告し、これら一連の糖脂質をSpirometosidesと命名した。本年度はSpirometosidesの生合成経路を調べる目的で、プレロセルコイドおよび成虫から糖脂質を単離・精製し、化学構造解析を行った。さらに条虫の発育に伴う糖脂質の化学構造の変化についても合わせて検討を行った。SEGLxおよびGalSEGLxの前駆体物質であるCMH、CDH、CTHの化学構造はそれぞれ、Gal-CerとGlc-Cer、Glc1-3Gall-CerとGal1-6Gal1-Cer、Gal1-4Glc1-3Gal1-CerとGlc1-(Gal1-6)3Gal-Cerであることを決定し、ほぼ構成経路の推定ができた。また成虫ではCDはGlc1-3(Gal1-6)Gal-Cer、CTHはGal1-4Glc1-3Gal1-Celとプレロセルコイドでは存在しなかったGlc1-3(Gal1-6)Gal-Cerが確認された。次にプレロセルコイドおよび成虫から抽出した中性糖脂質を用いてTLCおよびTLC-immunostainingを行った。TLC上Oorcinol-硫酸試薬による発色では両者のパターンは異なっており、成虫ではSEGLxと同じ移動度にプレロセルコイドに比較して強く発色するバンドが観察された。またGalSEGLxのバンドは成虫では発色が弱かった。また抗SEGLxモノクローナル抗体(AK97)を用いたTLC-immunostainingを行った結果、プレロセルコイドの中性糖脂質画分ではSEGLx、GalSEGLxがAK97と反応したが、成虫の中性糖脂質画分はSEGLxの一番上のバンドと同じ移動度を示すバンドとGalSEGLxと同じ移動度を示すバンドが反応した。しかしながら、orcinol-硫酸試薬で強く発色していたバンドでも、AK97には反応を示さないものもあった。以上の結果からプレロセルコイドと成虫では異なった糖鎖構造をもつ糖脂質が存在することが示唆された。現在ラジオアイソトープを用いた取り込み実験を継続中である。

実験に用いた成虫体は、日本海裂頭条虫、鯨複殖門条虫、堀田裂頭条虫である。日本海裂頭条虫では、卵黄腺、子宮内壁、排泄管が特に強い陽性反応を示し、精巣、外皮もやや強い反応を示した。また体肉組織、縦走筋繊維層、輪層筋繊維層もわずかに反応を示していた。排泄管の反応は有機溶媒による洗浄で消失しなかったことから糖タンパク質糖鎖による反応である可能性が示唆された。鯨複殖門条虫では、外皮、卵黄腺、精巣、子宮内部組織が特に強い陽性反応を示した。これらの反応は有機溶媒による洗浄で消失し、コントロールのlgMとして用いた抗H抗体では反応はみられなかったことから、spirometosidesの糖鎖に特異的な反応であることがわかった。堀田裂頭条虫では、外皮、基底膜、体肉組織、筋肉など虫体全体に反応がみられ、子宮内壁、卵黄腺に強い反応が観察された。以上の結果から擬葉目条虫に属する3種の条虫(日本海裂頭条虫、堀田裂頭条虫、鯨複殖門条虫)におけるspirometosidesの局在性は、条虫の種によって違いがあることがわかった。また、共通に生殖器官に強い反応が認められた。
HER2異常肺癌に対する新しい治療法の開発

がん遺伝子HER2が活性化している乳がん・胃がんに対してHER2標的療法が保険収載されています。HER2異常を有する肺がんにおける頻度は5%程度であり、年間約8万人の肺がん死亡者数のうち4000人程度にHER2異常が存在する可能性があります。HER2異常肺がんへのHER2標的療法は、先行研究でその有効性が示唆されていますが、肺がんに対するHER2標的療法は適応外であり、対策が遅れています。本研究では、HER2異常肺がんへのHER2標的療法の効果とその獲得耐性の克服を検討することで、HER2異常肺がんに対するプレシジョン・メディシンの確立を目指した基礎的検討を実施します。
APC蛋白質のC末端特異的な新規機能の探索

癌抑制タンパク質として発見されたAPC(Adenomatous polyposis coli)のβカテニン結合部位以外の領域の機能を探索した。網羅的行動解析によって、APCのC末端が欠損したマウス(APC1638T)は統合失調症様行動異常を示した。APC1638Tマウスでは、海馬錐体ニューロンのスパインの形態異常があり、シナプス伝達機能に障害があった。また、脳内モノアミンの合成と分布に異常が認められた。シナプス機能の障害とモノアミン分布の異常が、APC1638Tマウスの行動異常の原因である可能性が示唆された。1.APC1638Tマウスの行動学的解析を実施し、次の結果を得た。(1)よく動く。(2)筋力が低下している。(3)不安を感じていない(4)オープンアームの先から落ちる。(5)2匹がくっついてもすぐ離れる。(6)hyperactiveなマウスはrotor rodの成績がいいのが普通だが、APC1638Tは差がない。(8)fear conditioningでもともとフリーズしない。Curedと15日後のいずれでもフリーズしない。(10)空間学習能(海馬、前頭葉)が低下している。(11)マウスにはspontaneous alternating(自分のきた道と違う道を選ぶ)がある。以上の結果より、APC1638Tマウスでは、作業記憶に重要な海馬歯状回と大脳皮質前頭葉に異常がある可能性が高い。2,培養細胞(COS7細胞、HeLa細胞等)を用いた発現実験の結果、APCはMAP2Cによって形成された微小管束の安定化を促進した。新生ニューロンの突起形成部位に局在するAPCは、突起内の微小管束の安定化を促進することによって、突起形成を促進している可能性が考えられる。1.APCI638Tマウスの異常を多角的に解析し、以下の結果を得た。(1)ゴルジ銀染色によって大脳皮質と海馬のニューロンの樹状突起棘の形態を観察したところ、APC1638Tマウスの棘は野生型に比べて、数が少なく、個々の棘は小さく、短く、凹凸が少なかった。(2)海馬の神経細胞の活動を神経興奮マーカーであるc-Fosの発現により調べた。マウスに電気刺激を与えた後、脳の切片を作製し、c-Fos抗体で蛍光免疫染色を行った。海馬のCA1,CA3,歯状回におけるc-Fos陽性細胞数を測定したところ、APC1638Tマウスでは野生型と比べて、CA1と歯状回におけるc-Fos陽性細胞数が有意に少なかった。このことから、APC1638Tマウスの海馬のCA1と歯状回における神経細胞の活動は低下している考えられる。(3)電気生理学的手法によって、海馬ニューロンのシナプス機能を解析したところ、APC1638Tマウスではシナプス促通(PPF)がやや低下し、post tetanic potentiation(PTP)は明らかに低下していた。LTPの低下も認められた。この結果から、APC1638Tマウスの海馬ニューロンは全体的に機能低下があり、マイルドではあるが、短期・長期可塑性の障害があると思われた。PTPの低下から、シナプス機能の異常がある可能性が高い。2.次に、APC1638Tマウスの成長遅延の原因を探る目的で、甲状腺の構造と機能を調べ、次の結果を得た。(2)APC1638Tマウスでは甲状腺が小さかったが、甲状腺濾胞の径は大きかった。(3)APC1638TマウスをTSHで刺激した際の血中T4の上昇は、野生型マウスよりも顕著であった。また、TSH刺激による甲状腺濾胞径の減少は、野生型よりも顕著であった。(4)APC1638Tマウス甲状腺濾胞上皮細胞では、粗面小胞体の顕著な拡大が見られた。(1)ドーパミンニューロンの主核(黒質、腹側被蓋野)でTH陽性細胞とGCH陽性細胞の減少と免疫活性低下が認められ、投射先(線条体、扁桃体)でTH陽性線維の減少と活性低下が見られた。(2)ノルアドレナリンニューロンの主核(青斑核)でTH陽性細胞の免疫活性低下とGCH陽性細胞の減少が認められ、投射先(大脳皮質、海馬)でTH陽性線維の減少と活性低下が見られた。(3) 5-HTの免疫活性に関しては、主核、投射先共、野生型APCマウスとの間に差がなかった。2. APC1638T

マウスと野生型APCマウスの脳の各部位(中脳、橋・延髄、大脳皮質前頭葉、海馬、線条体)におけるモノアミン(ドーパミン、ノルアドレナリン、セロトニン)の含量を測定した。(1)中脳では、ドーパミン、ノルアドレナリン、セロトニンが増加していた。(2)橋・延髄では、ノルアドレナリン、セロトニンが増加していた。(3)大脳皮質前頭葉では、ノルアドレナリン、セロトニンが減少していた。(4)海馬では、ドーパミン、ノルアドレナリン、セロトニンが減少していた。(5)線条体ではドーパミンが増加していた。
クェーサーの吸収線を用いた銀河進化の研究

クェーサーの吸収線系の物理状態とその進化を、ライマンアルファーの森、重元素吸収線について調べた。ライマンアルファーの森については、その重力レンズ効果、ミニハローの運動状態との関連、ハッブル宇宙望遠鏡によるz=01の間の観測と背景紫外光の強度変化、銀河風とミニハローとの相互作用などの問題をとりあげた。(1)背景紫外光強度は、z<2において急速に減少すること、z>2では一定叉は時間と共に増大すること、(2)これに応じてミニハローは、いったん膨張した後収縮に転じ、重力膨張して矮小銀河となること、(3)ミニハローは銀河風との動的な相互作用で破壊されやすく、集団系をとり得ないこと、などを明らかにした。重元素の吸収系につしては、原始銀河モデルを採用し、内部での星生成とそれによる紫外光放出、外部からの背景紫外光の照射の双方を考慮して。炭素・シリコン・マグネシウム・酸素及び水素原子の柱密度を計算した。その結果、観測されているCIV系、ライマン・リミット系の双方を説明しうる紫外光の強度及びスぺクトル指数、銀河ハローのガス分布、銀河内部の紫外光のスペクトルについての強い制限を得た。これら個々の吸収系の研究と共に、観測されている吸収線系の数及びその時間変化のデータより、宇宙定数についての制限が得られるかどうかの検討を行った。その結果、マグネシウム系については宇宙定数が有意な値である必要があるが、他の吸収系については上限値への条件が得られた。今後、特にハッブル宇宙望遠鏡によるz=01の重元素系の観測により、宇宙定数へのさらに厳しい制限が得られることを明らかにした。クェ-サ-の吸収線系のうち、ライマン・アルファ-の森と呼ばれる銀河間雲に起源を持つと考えられている吸収線の進化を調ベた。まず、銀河間ガスの圧力で閉じ込められ、背景紫外光によってイオン化されている雲のモデルを採用し、ハッブル宇宙望遠鏡(HST)によるz0.0の観測結果を再現することを試みた。HSTの結果は、地上からの観測がなされているz>1.7のライマン・アルファ-の森をz0.0へ延長したものの10倍以上存在することを示しており、銀河間雲の進化に大きな変化が生じたと考えられる。これを、背景紫外光がz>1.9の時代は時間的に一定のままであったのに対し、z<1.9では背景紫外光が(1+z)の3乗で減少しており、その結果、雲のイオン化率が減少し観測されやすくなったとするモデルを提出した。この背景紫外光の進化則は、クェ-サ-の光度関数の進化則ともよく一致しており、クェ-サ-の進化をライマン・アルファの森でよく追跡できることを明らかにした。一方、冷たい暗黒物質の重力でとじこめられた銀河間雲の進化を併せてシミュレ-ションした。このモデルでも、銀河間雲は背景紫外光によってイオン化されており、背景紫外光の変化に敏感に反応する。このモデルでは、z>2の時代には背景紫外光は時間と共にゆっくりと増大しz<2となると(1+z)の34乗で減少するとすれば、ライマン・アルファ-の森の数の変化をよく再現することが分かった。同時に、クェ-サ-の連続光の減少則、水素原子の吸収線系の柱密度分布、ライマン・リミット系の数変化もよく再現できる、このモデルでは、質量の大きい銀河雲はz<2の時期に、重力崩壊し矮銀河となることが予言される。このように銀河間雲と銀河形成の相互関連が示唆され、今後銀河形成論と結びつけた研究が必要である。クェーサーの吸収線系の物理状態とその進化を、ライマンアルファーの森、重元素吸収線につてい調べた。

ライマンアルファーの森については、その重力レンズ効果、ミニハローの運動状態との関連、ハッブル宇宙望遠鏡によるz=01の間の観測と背景紫外光の強度変化、銀河風とミニハローとの相互作用などの問題をとりあげた。(1)背景紫外光強度は、z<2において急速に減少とすること、z>2では一定又は時間と共に増大すること、(2)これに応じてミニハローは、いったん膨張した後収縮に転じ、重力膨張して矮小銀河となること、(3)ミニハローは銀河風との動的な相互作用で破壊されやすく、集団系をとり得ないこと、などを明らかにした。重元素の吸収系につしては、原始銀河モデルを採用し、内部での星生成とそれによる紫外光放出、外部からの背景紫外光の照射の双方を考慮して、炭素・シリコン・マグネシウム・酸素及び水素原子の柱密度を計算した。その結果、観測されているCIV系、ライマン・リミット系の双方を説明しうる紫外光の強度及びスペクトル指数、銀河ハローのガス分布、銀河内部の紫外光のスペクトルについての強い制限を得た。これら個々の吸収係の研究と共に、観測されている吸収線系の数及びその時間変化のデータより、宇宙定数についての製限が得られるかどうかの検討を行った。その結果、マグネシウム系については宇宙定数が有意な値である必要があるが、他の吸収系については上限値への条件が得られた。今後、特にハップル宇宙望遠鏡によるz=01の重元素系の観測により、宇宙定数へのさらに厳しい制限が得られることを明らかにした。
精神分裂病患者の社会技能訓練における能面テストの有効性の研究

精神分裂病患者の表現認知能力の障害は彼らの社会復帰の妨げになるといわれる。そのため、社会技能訓練として表情認知訓練が提案される。しかし、表情認知訓練の前提となる表情認知能力の客観的評価はほとんどなされておらず、表情認知特性と社会適応度の関係も明らかにされていない。そこで「能面を用いた表情認知テスト」(簔下、1999)を用い、精神分裂病患者の表情認知特性を数値化し社会適応度の諸尺度と比較した。被験者:精神分裂病(DSM-IV)患者15名(男性)方法:被験者に、能面テスト(CRT上に提示された上下方向に異なる傾き角度の能面面像を見て、12の表情項目と能面の表情が一致するかを判断)、BPRS、回復スケール(尾崎ら)、精神障害者社会生活評価尺度(岩崎ら)、精神分裂病患者の自己効力感(福井ら)、分裂病の主観的欠陥体験評価尺度(SEDS)日本語版(岩脇ら)を施行した(1994年実施)。回復スケールに関しては1998年の時点の評価も同時に行った。被験者は就労状況で2群に分けられた。4年間の間2年間以上就労できていた被験者を就労群とし、そうでない群を非就労群とした。能面テストスコア(健常者15名の70%以上の答えを正解とみなして採点した0点から102点までのスコア)と社会適応度を比較した。結果:能面テストスコアは社会適応度の尺度と相関し、4年後の社会適応状態の変化と相関していた。能面テストスコアが高い、つまり表情認知が健常者と近い患者の方が4年後の社会適応度状態は良好となっていた。精神科臨床では精神分裂病患者の社会復帰が、重視される。社会復帰のためのプログラムに社会技能訓練があり、社会技能訓練のひとつに表情認知訓練が挙げられる。社会技能訓練の成果や社会復帰の可能性、時期を考慮するために、社会適応度の尺度が様々に開発されている。社会適応度をはかる尺度は、精神分裂病の陽性・陰性症状と対応しており、そのうえに、生活能力の様な一般健常者の社会適応と比較可能な尺度が加えられている。そこで、本研究は、精神分裂病患者の社会適応度と先行研究で試みた能面を用いた表情認知テストの結果を比較した。精神分裂病患者15名について、能面を用いた表情認知テストを行い、精神分裂病の陰性症状尺度のbrief psychiatric rating scale(BPRS)と5種の社会適応度の尺度と4年後の就労状況を比較する。健常群は、精神疾患の既往歴がない健康な男性15名であった。健常群は能面を用いた表情認知テストのみを行った。結果として、能面テストスコアは分裂病の陰性症状や社会適応度と相関し、4年後の就労状況を予測できると考えられた。つまり、能面テストスコアは分裂病患者の予後診断に優れた指標であることが示唆された。これにより、能面テストを用いて社会技能訓練を行うことが有効であると考えられた。

しかし、表情認知訓練の前提となる表情認知能力の客観的評価はほとんどなされておらず、表情認知特性と社会適応度の関係も明らかにされていない。去年度の実績として、能面テストスコアは分裂病の陰性症状や社会適応度と相関し、4年後の就労状況を予測できると考えられた。つまり、能面テストスコアは分裂病患者の予後診断に優れた指標であることが示唆された。これにより、能面テストを用いて社会技能訓練を行うことが有効であると考えられた。本年度は、第2回目の実験を行い、デイケア患者の表情認知能力の変化を調査した。同時に各種社会適応度尺度で患者の適応能力を測り、比較検討を行っているところである。精神分裂病患者の表情認知能力の障害は彼らの社会復帰の妨げになるといわれる。そのため、社会技能訓練として表情認知訓練が提案される。そこで、「能面を用いた表情認知テスト」(簑下,1999)を用い、精神分裂病患者の表情認知特性を数値化し社会適応度の諸尺度と比較した。被験者:精神分裂病(DSM-IV)患者15名(男性)方法:被験者に、能面テスト(CRT上に提示された上下方向に異なる傾き角度の能面画像を見て、12の感情項目と能面の表情が一致するかを判断)、BPRS、回復スケール(尾崎ら)、精神障害者社会生活評価尺度(岩崎ら)、精神分裂病患者の自己効力感(福井ら)、分裂病の主観的欠陥体験評価尺度(SEDS)日本語版(岩脇ら)を施行した(1994年実施)。回復スケールに関しては1998年の時点の評価も同時に行った。被験者は就労状況で2群に分けられた。4年間の間2年間以上就労できていた被験者を就労群とし、そうでない群を非就労群とした。能面テストスコア(健常者15名の70%以上の答えを正解とみなして採点した0点から102点までのスコア)と社会適応度を比較した。結果:能面テストスコアは社会適応度の尺度と相関し、4年後の社会適応状態の変化と相関していた。能面テストスコアが高い、つまり表情認知が健常者と近い患者の方が4年後の社会適応状態は良好となっていた。今後の展開:現在継続してデイケア通所患者に能面テストを実施している。男女別の能面テストスコアの推移を探っている。
ヒト腎細胞癌の治療戦略

第1の目的は腎癌のmicroarray解析を行い増殖因子を探索することである。東京大学医科学研究所ヒトゲノム解析センターとの共同研究で、ヒト腎癌で高発現し血中に分泌している胎児性蛋白HIG2を発見した。HIG2はヒト腎癌で発現し、増殖因子としても働くが、分泌蛋白であり抗体でヒト腎癌の増殖を抑制できる。ヒト腎癌患者の血中で検出できるため、ヒト腎癌の腫瘍マーカーとして期待される。第2の目的はVHL遺伝子異常を持つ腎癌を用いて特異的にメチル化遺伝子を同定することである。メチル化遺伝子は多くが癌抑制遺伝子で何かの増殖因子を抑制している。本体は未解明でRASSF1Aのみが40%の腎癌でメチル化が判明している。今回、札幌医科大学豊田講師と共同研究で、ヒト腎癌DNAをスクリーニングしてMIRC-1、-2、-3、-4が腎癌のみでメチル化を受けていることを観察した。この中で機能解析した遺伝子MIRC-1はHomeobox遺伝子、HOXB13であり、これはヒトの腎臓尿細管のみに発現している。強発現でヒト腎癌にApoptosisを誘導し、将来これで遺伝子治療が可能と考えられる。ヒト腎細胞癌組織の30%でメチル化をうけている。このメチル化を受けた遺伝子群を用いて血液や尿中よりこれらのメチル化遺伝子群を同定することで腫瘍マーカー応用も可能である。第3の目的はVHL遺伝子異常を持つ腎癌を対象としてDNA comparative genomic hybridization(CGH)microarray(CGH microarray)を用いてゲノム上での微少レベルで遺伝子の増幅、欠失を明らかにすることである。東京医歯大難治疾患研究所稲澤譲治教授とCGH microarray解析を行い、ヒト腎癌においてDNA上で微少欠失領域の同定を試みた。30細胞株でも有意な遺伝子やDNAの欠失の同定は行えなかった。ヒト腎癌は手術以外には決定的な治療戦略がなくサイトカイン療法が軽度の効果を示すのみ、遠隔転移にも有効な治療法はない。ヒト腎細胞癌内ではclear cell renal carcinoma(clear cell RCC)の頻度が80%と最も多く、その70%はVon Hippel-Lindau(VHL)遺伝子の欠失と機能喪失が主な発症原因と考えられている。正常細胞でVHL蛋白はVCB複合体を形成しUbiquitin liagaseとして働き、低酸素時に転写因子Hypoxia Inducible Factor(HIF)を分解する。VHL蛋白が機能を喪失した癌化における状態ではHTFが過剰産生されて血管新生因子のVEGFやGlucosetransporter等が蓄積し、血管新生の亢進や細胞内へのGlucoseが蓄積し癌の進展に都合の好い環境を作る。しかしこの変化のみではヒト腎癌の増殖進展を説明できず増殖機構をターゲットとしたヒト腎癌の治療には根本的な限界がある。我々はVHL遺伝子と協調して不活化している遺伝子群を探索する目的で、ヒト腎癌で特異的にメチル化を受けている癌抑制遺伝子群をスクリーニングし日本人腎癌で特異的にメチル化を受けている遺伝子群を同定した。ヒト腎癌は手術以外には決定的な治療戦略がなくサイトカイン療法が軽度の効果を示すのみで遠隔転移にも有効な治療法はない。ヒト腎細胞癌内ではclear cell renal carcinoma (clear cell RCC)の頻度が80%と最も多く、その70%はVon Hippel-Lindau(VHL)遺伝子の欠失と機能喪失が主な発症原因と考えられている。しかしこの変化のみではヒト腎癌の増殖進展を説明できず、増殖機構をターゲットとしたヒト腎癌の治療には根本的な限界がある。

我々はVHL遺伝子と協調して不活化している遺伝子群を探索する目的で、ヒト腎癌で特異的にメチル化を受けている癌抑制遺伝子群をスクリーニングし、日本人の腎癌で特異的にメチル化を受けている遺伝子群を同定した。具体的にはRASSF1A, CHFR, CACNA1G, TMS1,COX2,DAPK, MINT1,MINT2,MRC9,MIRC37等の遺伝子が種々の頻度で、ヒト腎細胞癌組織でのメチル化をうけており、腎細胞癌の株細胞でも、同様の遺伝子のメチル化を受けていることが判明した。これらの遺伝子とVHL遺伝子は独立して不活化が起こりヒト腎細胞癌の発生進展がおこっていることが明らかとなった。我々はさらにMIRC9の遺伝子同定を進めてHOXB13遺伝子という尿路と脊椎の尾部の形成に関わっているホメオボックス遺伝子であることを明らかにした。また、HOXB13はヒト腎細胞癌の約30%で遺伝子のpromoter部位でメチル化を受けている。この遺伝子をHOXB13が発現していない腎細胞癌に導入すると癌細胞のApoptosisがみられる。そのためこの遺伝子はヒト腎細胞癌で主要な癌抑制電子の候補であり、主要な機能の1つは細胞へのApoptosisの誘導と考えられた。今後、腫瘍DNAのメチル化を用いた腫瘍マーカーとして利用が可能と考えられる。現在MIRC37についてもその遺伝子を同定しつつある。そのほか、共同研究でHIG2遺伝子蛋白がヒト腎細胞癌の血漿中で発現しおり、今後腫瘍マーカー,治療の標的として有用である可能性も示唆した。
芸術における伝達と時代性

本年度は当初の計画通り,前半期には引き続き調査及び資料収集を行った.6月13日に愛知県立芸術大学において,研究分担者による全体研究会議をもち,分担者のうち,遠藤と横川が各自のテーマ設定と研究の中間報告を行った.それをもとに総合テーマにそった意見交換が行われ,総合的見解の明確化と統一がはかられた.後半期には各自最終的な研究成果のとりまとめに入った.分担者のテーマは,時代,場所,表現ジャンル,主題など多岐にわたるが,芸術表現の果す伝達機能の諸様態と特質をふまえ,それらの意味を各時代性との関連において孝察した.宗教的意味など観念の伝達,芸術事象の伝達,芸術作品の伝承に認められる伝達,芸術の情報伝達,民衆教化の為の伝達,芸術の超時代的などに関する考察が主たる成果である.1.総論をかねて,久保は,キリスト教図像の代表的な主題「最後の晩餐」にみられる視覚的伝達の変遷と時代性との関連について,初期キリスト教時代からルネサンス期まで概括的に論考した.2.西洋の場合は,岡田は,古代ギリシアにおける詩的魅力とその伝達について,ホメーロス,ヘーシオドス,プラトーンの各テキストから,基礎的概念を抽出して考察し,近藤は,中世の「マリア・レジーナ」図像の解釈の時代的変遷について考察し,近代では横川が, J・ラスキンの建築論を取りあげ,装飾が建築において果す役割を「個」としての人間と「自然」との関係に引き寄せて論じた.遠藤は,スペイン17世紀後期のセビーリヤ・カリダー施療院礼拝堂の絵画彫刻が伝達する芸術的意義を,カリダー同志会の歴史,思想と照合し考察した.3.中国の場合は,服部が,自画題の問題を取りあげ,画者自らの思想・心情を伝達するのに,書画併存の形式によらざるをえない理由を考察した.4.日本の場合は,小礒は,朱色を,本朱,赤口洗朱,黄口洗朱に分類し,側色によって各標準値を設定し,朱色に関する情報伝達の正確性を提起した.小町谷は,絵画表現における地(背景)の問題を,水墨画と金地彩色画(シエナ派)を対照させて,視覚的メッセージという観点から比較検討した.武田は,南画が間々中国画譜によって描かれることを重要視し,その基礎的研究の方法を,池大雅の作品研究に即しつつ探った.5.比較芸術学的解明では,川上が,西欧15世紀なかばの世俗木版画が,大衆の教化や社会風刺などによる観念や理念の情報伝達をめざし,また実用的な情報も提供したこと等を考察した.6.体系的解明としては,五十嵐が,現代芸術の「芸術性」を批判し,芸術の言語性に基づく表現とコミュニケーションとしての本質や,芸術の時代性と超時代性の関連を考察した.本年度は当初の計画通り,前半期には引き続き調査及び資料収集を行った. 6月13日に愛知県立芸術大学において,研究分担者による全体研究会議をもち,分担者のうち,遠藤と横川が各自のテーマ設定と研究の中間報告を行った.それをもとに総合テーマにそった意見交換が行われ,総合的見解の明確化と統一がはかられた.後半期には各自最終的な研究成果のとりまとめに入った.分担者のテーマは,時代,場所,表現ジャンル,主題など多岐にわたるが,芸術表現の果す伝達機能の諸様態と特質をふまえ,それらの意味を各時代性との関連において孝察した.宗教的意味など観念の伝達,芸術事象の伝達,芸術作品の伝承に認められる伝達,芸術の情報伝達,民衆教化の為の伝達,芸術の超時代的などに関する考察が主たる成果である.芸術は、表現,作品,作品の享受の面から成り立っている。芸術表現の純粋性を保とうとして、作者が伝達を前提としない、あるいは拒否する立場をとったとしても、表現された作品は、作者の意図とは無関係に、メッセージを発信し始める。すなわち、表現と伝達は表裏一体で、不可分のものである。本研究は、芸術の自己完結性と伝達の問題を有機的総合的にとらえ、芸術の特質と文化的・社会的機能の関連を構造的に理解しようとしている。芸術における伝達は、あくまでも作品によってなされ、伝達の内容は、美的なものが中枢ではあるが、宗教,倫理,思想,教育面などとも関連してくる。すなわち、創る側も享受する側も、作品に注ぎこみ、また作品から感受するものは、時代,・地域によって、実に多様である。例えば本研究では、分坦研究の一つとして、西洋中世の宗教芸術の場合などが具体的に考察されている。ところで、ある一定の地域、同時代に作られ、享受される作品の場合には、共通の基盤の上に、表現の意図が比較的正確に伝達されると言えよう。しかし芸術における伝達には、時代地域を越えた伝達がある。伝統の形成,その継承と革新の問題は、芸術の最もオーソドックスで重要なテーマの一つであるが、本研究では、一般的な伝統の伝達、言わば学習や影響の問題とはやや異った、芸術的蓄積からの飛躍的な伝達についても考察しようとしている。例えば、ピカソがニグロ彫刻に啓示を受けるが如き類で、それは任意な摂取にみえるが、当然作者の主体性の問題があると同時に、元来芸術作品には、時代地域を超越して伝達されるべき力が内在しているからだと考えられる。以上のような、芸術における伝達と時代性の諸側面のそれぞれの考察と、その統合化に本研究は向っている。
シンチレーター蛍光封止機構を持つ高空間分解能X線イメージング素子の開発

20100 keVの高エネルギーX線領域のイメージングは医療・産業においてニーズが高い。しかし、高エネルギーX線像を高い解像度でイメージングする場合、X線の検出部を薄くしなければならないため、X線の検出効率が低下する。この課題を解決するため、本研究は、X線の検出効率を保持しつつ、高い解像度を得ることが出来るX線の検出素子を開発する。検出素子はX線を蛍光に変換するシンチレーターを材料とする。シンチレーター内に光の拡散を封止する機構を実装することで高解像度・高検出効率を同時に実現する。
人間の時間認識を決定する意識的・無意識的プロセスの解明

人間の時間認識を決定する意識的・無意識的プロセスの解明についての実験研究を行い,我々が感じる時間の長さが,様々な意識的・無意識的要因によって伸縮することを明らかにした。具体的には、特定のオブジェクトを意識的に無視することにより,知覚される時間が短縮した。また,標的イベントの直後の要因により,知覚される時間が無意識的に影響を受けることを明らかにした。本研究課題により,時間知覚プロセスに観察者の意識が大きく関わっていることを示唆する結果が得られた。私は,人間の時間認識を決定する意識的・無意識的プロセスを解明することを目的とし,これまで2つの観点で実験研究を行い,新たな知見を示す結果を残している。第1に,意識的プロセスの重要なファクターである,選択的注意を取り上げ,時間知覚に与える選択的注意の影響を調べた。具体的には,特定の視覚刺激に対して選択的注意を向けることによって,実際には同じ呈示時間であるにも関わらず,知覚される時間が伸縮するか否かを調べ,時間知覚に影響を与える選択的注意の要因を特定した。第2に,瞬き中の時間知覚を調べるために,視覚刺激が消えている時間(空白時間)の知覚に焦点を当て,空白時間の知覚に与える視覚的大きさの影響を調べた。具体的には,視覚刺激を一瞬消し,その空白時間の前後の視覚刺激の大きさを変えることによって,実際には同じ空白時間であるにも関わらず,知覚される空白時間が伸縮するか否かを調べ,空白時間の知覚に視覚的大きさが影響を与えることをはじめて明らかにした。これまでの研究成果をもとに,平成18年度は,海外の雑誌に3本の論文が採択された。学会等における研究発表に関しては,国際発表を1回,国内発表を5回(うち口頭発表2回)行い,日本基礎心理学会第25回大会(広島大学)で優秀発表賞,日本認知心理学会第4回大会(中京大学)で優秀発表賞(技術性評価部門)を受賞した。その他に,本年度は,人間の時間認識に与える速度知覚の影響を調べる研究を行った。この研究では,これまで異なった領域で研究されてきた時間認識と速度知覚の関係を調べ,我々が感じる時間が視覚刺激の運動によって伸縮することを明らかにした。この研究成果はVision Sciences Society,日本基礎心理学会,あるいは日本認知心理学会で発表するとともに,認知,知覚関係の専門誌に投稿する。私は,人間の時間認識を決定する意識的・無意識的プロセスを解明することを目的として実験研究を行ってきた。瞬目中の時間知覚プロセスを調べるために,視覚刺激が消えている時間(空白時間)の知覚に焦点を当て,空白時間の知覚に与える視覚的大きさの影響を調べた。その結果,空白時間の知覚に視覚的大きさが影響を与えることをはじめて明らかにした。さらに視覚刺激の接近・後退運動が時間知覚に与える影響を調べ,接近運動中には時間を短く知覚することを明らかにした。これらの研究成果をもとに,本年度は国際発表を3回,国内発表を4回行い,日本認知心理学会第5回大会(京都大学)で優秀発表賞(新規性評価部門)を受賞した。その他に,衝突する軌道の運動刺激が時間知覚に与える影響を調べる研究を行った。この研究では,これまで異なった領域で研究されてきた時間知覚と衝突認識の関係を調べ,我々が感じる時間が視覚刺激の衝突予期によって伸縮することを明らかにした。これらの研究成果は,国内外の学会で発表するとともに,認知,知覚関係の専門誌に投稿する。まず,時間知覚のメカニズムを時間的な側面から調べるために,視覚刺激が消えている時間(空白時間)の知覚に焦点を当て,空白時間の知覚に与える視覚的大きさの影響を調べた。この結果は,時間知覚プロセスが標的時間中に限定されないことを示している。また,時間知覚のメカニズムを生態学的な側面から調べるために,視覚刺激の接近・後退運動が時間知覚に与える影響を調べた。その結果,視覚刺激が観察者に接近してくる際に,主観的時間が短縮することを明らかした。これらの研究成果をもとに,平成20年度は,海外の雑誌に2本の論文が採択された。学会等における研究発表に関しては,招待講演を2回,国際発表を2回,国内発表を3回行った。その他に,時間知覚における事後予期的なプロセスを調べるために,時間知覚に与える後続刺激の影響を調べた。すなわち,課題となる標的時間の直後に課題とは無関係な視覚(又は聴覚)刺激を呈示することで直前の主観的時間が伸縮するか否か,を調べた。その結果,直後に頻回刺激を呈示することとで直前に起こったイベントの主観的時間が短縮されることが明らかになった。認知心理学
1細胞DNA複製タイミング解析による発生分化過程の核内コンパートメント動態予測

近年開発されたHi-C法は、染色体ドメインTADや核内コンパートメントといったMb単位のクロマチン構造をゲノムワイドに解析できる。これを個々の細胞で解析するには1細胞Hi-Cを行う必要があるが、1細胞Hi-Cは解像度が低くTADやコンパートメント分布の算出が難しい。一方、最近我々は、培養細胞を用いた1細胞全ゲノムDNA複製タイミング解析法scRepli-seqの開発に成功した。DNA複製タイミングはコンパートメント分布と強く相関するため、scRepli-seqは1細胞レベルでコンパートメント分布を推定できる強力な方法である。本研究では、マウスのES細胞分化及び初期胚発生過程でscRepli-seqの経時的解析を行い、発生・分化に伴う三次元ゲノム構造変化を推定することを計画した。本年度は、マウスES細胞分化後1週間、経時的(1日ごと)にscRepli-seqを行った。複製タイミングの全ゲノムプロファイルは分化に伴い徐々に変化し、SPRING解析(データ間ばらつきの解析手法)の結果、同じ日の細胞はほぼ全て1本の軌跡にきれいに乗ること、そしてその軌跡が分化に伴い一定方向に動く様子が観察された。即ち、分化細胞集団中の個々の細胞は、複製プロファイル、ひいては核内コンパートメントを徐々に変化させるが、変化の度合いはほぼ均一であることが示唆された(Miura et al, Nat Genet, in press)。次に、マウス初期胚のscRepli-seq解析に取り組んだ。初期胚は細胞数が少なく、フローサイトメーターによるS期細胞の同定ができない。そこで、顕微鏡下でEdU陽性のS期細胞の同定を試みた。この実験は成功したが、研究の過程で、EdU染色せず、事後にscRepli-seqデータからS期細胞を同定する方が効率的と判明した。次年度は着床前胚のscRepli-seqを行う。本研究では、(1)ES細胞分化誘導系におけるscRepli-seqと核内コンパートメント変化の推定、(2)顕微鏡観察によるMid-S細胞の同定方法の確立、(3)着床前胚のscRepli-seq、(4)着床後胚における三胚葉分化に伴うscRepli-seq、を順に行うことを計画している。現在までに(1)については達成しており、2報の論文にまとめることができた(Takahashi et al, Nat Genet 2019; Miura etal, Nat Genet, in press)。また、(2)については、(1)の研究の過程で、scRepli-seqを行う前にMid-S細胞の同定をしなくても、得られたシーケンスデータから細胞周期の時期を算出でき、どの細胞がMid-S細胞であるのかを事後に同定できることが分かったので、今後はこの事後同定法を採用する。現在は(3)に取り組んでおり、初期胚の割球1つずつからscRepli-seqを行う最適な実験条件を整えつつある。現時点では、非固定細胞の方が固定細胞に比べて高解像度scRepli-seqデータを得られること、細胞培養液の持ち込み量に応じてscRepli-seqの反応量を調整する必要があることなどが判明している。そのため、近いうちに胚発生に伴うscRepli-seq解析に本格的に移行できる見込みである。以上の通り、研究課題の進捗状況は、おおむね順調と考えている。次年度は、マウス着床前の初期胚(受精後3.5日目胚)を用いてscRepli-seqを行い、発生初期過程における複製プロファイルの動的変化を明らかにしたい。そのためには、まず、初期胚を用いたscRepli-seqを再現性よく行うプロトコールを確立する。実験プロトコールが確立できたら、初期胚の各割球を回収してscRepli-seqを行い、胚発生に伴う変化を観察する。着床前のこの時期には、受精後初めての分化、すなわち全能性細胞から胎仔系列(ICM/epiblast)と胎盤系列(TE)という2種類の細胞への枝分かれが起こるため、いつどのような複製プロファイルの変化が起こるのかを詳細に追跡する。研究計画では細胞種の同定は免疫染色により行うと提案したが、初期胚のscRepli-seqは非固定細胞で行いたいため、固定が必要な免疫染色ではなく、同一細胞からのscRepli-seqとsc(single-cell)RNA-seqの同時解析を行うことを検討している。scRNA-seqができれば、免疫染色よりも多くの遺伝子の発現情報を得られるという利点もある。また、今年度はES細胞分化前後の細胞を用いたscRepli-seq(in vitro)で複製ドメインの安定性やゆらぎが観察されたが、in vivoの初期胚ではそれがどのように観察されるのか、その共通点と差異を明らかにしたい。本年度は、マウスES細胞分化後1週間、経時的(1日ごと)にscRepli-

seqを行った。複製タイミングの全ゲノムプロファイルは分化に伴い徐々に変化し、SPRING解析(データ間ばらつきの解析手法)の結果、同じ日の細胞はほぼ全て1本の軌跡にきれいに乗ること、そしてその軌跡が分化に伴い一定方向に動く様子が観察された。即ち、分化細胞集団中の個々の細胞は、複製プロファイル、ひいては核内コンパートメントを徐々に変化させるが、変化の度合いはほぼ均一であることが示唆された(Miura et al, Nat Genet, in press)。次に、マウス初期胚のscRepli-seq解析に取り組んだ。初期胚は細胞数が少なく、フローサイトメーターによるS期細胞の同定ができない。そこで、顕微鏡下でEdU陽性のS期細胞の同定を試みた。この実験は成功したが、研究の過程で、EdU染色せず、事後にscRepli-seqデータからS期細胞を同定する方が効率的と判明した。次年度は着床前胚のscRepli-seqを行う。本研究では、(1)ES細胞分化誘導系におけるscRepli-seqと核内コンパートメント変化の推定、(2)顕微鏡観察によるMid-S細胞の同定方法の確立、(3)着床前胚のscRepli-seq、(4)着床後胚における三胚葉分化に伴うscRepli-seq、を順に行うことを計画している。現在までに(1)については達成しており、2報の論文にまとめることができた(Takahashi et al, Nat Genet 2019; Miura etal, Nat Genet, in press)。また、(2)については、(1)の研究の過程で、scRepli-seqを行う前にMid-S細胞の同定をしなくても、得られたシーケンスデータから細胞周期の時期を算出でき、どの細胞がMid-S細胞であるのかを事後に同定できることが分かったので、今後はこの事後同定法を採用する。現在は(3)に取り組んでおり、初期胚の割球1つずつからscRepli-seqを行う最適な実験条件を整えつつある。現時点では、非固定細胞の方が固定細胞に比べて高解像度scRepli-seqデータを得られること、細胞培養液の持ち込み量に応じてscRepli-seqの反応量を調整する必要があることなどが判明している。そのため、近いうちに胚発生に伴うscRepli-seq解析に本格的に移行できる見込みである。以上の通り、研究課題の進捗状況は、おおむね順調と考えている。次年度は、マウス着床前の初期胚(受精後3.5日目胚)を用いてscRepli-seqを行い、発生初期過程における複製プロファイルの動的変化を明らかにしたい。そのためには、まず、初期胚を用いたscRepli-seqを再現性よく行うプロトコールを確立する。実験プロトコールが確立できたら、初期胚の各割球を回収してscRepli-seqを行い、胚発生に伴う変化を観察する。