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ゲージ理論の４次元トポロジーへの応用

この特性類は,Le-小野による族のGromov-Witten不変量を用いたシンプレクティックファイブレーションに対する特性類の,ゲージ理論における対応物とみなすことができる.まず,昨年度中に数学的内容の多くが得られていたとはいえ,族のSeiberg-Witten理論に基づく4次元多様体の不変量と正スカラー曲率計量に関する研究をプレプリントとしてまとめることができた.特に前者は,実現のために多くの技術的困難が生じたが,それを年度の前半で乗り越えることができた.加えて,本年度の中心的な成果であるゲージ理論を用いた特性類の構成は,前年度の時点では具体的にそれを実現する手立てが無いように思われた.しかし結果的には今年度中に,技術的な問題をクリアして構成を実行し,プレプリントとしてまとめることができた.以上は当初の計画を超えた進捗であった.本年度は,以下の内容に関する3本のプレプリントを執筆し公表した:(1)周期的な端を持つ4次元多様体上の10/8型不等式と正スカラー曲率計量の存在問題,(2)族に対するSeiberg-Witten不変量の貼り合わせ公式とその応用,(3)族に対するBauer-Furuta不変量とSeiberg-Witten不変量の間の関係および有限次元近似から得られる族への制約.以下それぞれについて述べる.(1)10/8不等式は4次元トポロジーの中心的な興味の対象である.一方,与えられた多様体が正スカラー曲率計量を許容するかは,Riemann幾何学における古典的問題である.本研究課題では両者を関係づけ,応用として,既存の方法が適用不能な4次元多様体に対して正スカラー曲率計量の非存在を証明した.(2)族に対するSeiberg-Witten不変量に対し,ファイバーごとの連結和に関する貼り合わせ公式を証明した.その応用として,例えば,群作用不変な正スカラー曲率計量の存在の障害を与え,いくつかの場合にその障害を計算して非自明なことを示した.(3)族に対するBauer-Furuta不変量とSeiberg-Witten不変量の間の関係を,族のSeiberg-Witten不変量の整除性定理として与えた.また,Seiberg-Witten方程式の族の有限次元近似にSteenrod平方作用素を作用させることで,4次元多様体の滑らかな族に対する制約を見いだした.Steenrod平方作用素がゲージ理論の研究において有効に用いられたのはこれが初めてであると思われる.この応用として,K3曲面の微分同相群による同相群のホモトピー商は非自明な基本群を持つことが示された.今年度に定式化された不変量のK理論版の構成をひとつの目標とする.また,Seiberg-Witten方程式の高次元の族の研究の新たな展開として,4次元多様体の微分同相の組に対する不変量の定式化およびその応用が現在進行中である.現時点で正スカラー曲率を持つ計量全体の空間のトポロジーへの応用が得られつつある.純粋にトポロジカルな応用をも得るために,この不変量の安定コホモトピー版の定式化を行い,期待される性質を持つことの証明およびこの不変量が非自明になる具体例の構成を行う.今年度構成した特性類の理論を基盤に,族のゲージ理論の考察をより押し進める.具体的には,特性類の計算の具体例を増やすこと,またSeiberg-Witten方程式に基づく特性類については,その安定コホモトピー版(Bauer-Furuta版)を考察することが挙げられる.後者も計算可能な具体例を増やす上で有効であると予想される.加えて,境界付き4次元多様体に対する随伴不等式の研究も,族のSeiberg-Witten理論の別の展開として興味ある問題であり,考察を進めたい.平成30年度が最終年度であるため、記入しない。
ヒトホスホリパーゼDのドメイン解剖学による細胞シグナル伝達機構の研究

本研究は、ヒトホスホリパーゼD(PLD)と代謝産物ホスファチジン酸(PA)のシグナル伝達機構を、構造生物学的に解明することが最終的な目的である。本課題では、(1)PLDの細胞内局在や活性を制御しているN末端領域から、単独でfoldingするドメインを単離し構造解析を行うドメイン解剖学的研究、(2)PLDシグナル経路下流に存在するエフェクターを同定する目的で新規PA結合ドメインの探索、(3)両者に共通するドメイン解剖学の基盤技術の開発を行った。その結果(1)PLDのN末端に存在するPLD1-PXの発現系・巻き戻し条件を確立しNMR測定に成功した。PLD1-PXは溶解度が低く、部分的に非特異的に会合し、6割強のNMRシグナルしか観測できなかった。生化学的実験には十分な試料を得る方法が確立できた。今後、脂質結合特異性を決定する。(2)2003年にJangらによりPLD2-PXとPLCγ1-SH3の相互作用のシグナル伝達における重要性が示された。類似のドメイン間相互作用系として、PLD2-PXよりも溶解度の高いp47PXとp47SH3Cを用いて、脂質結合の変化を調べた。PI(45)P_2との結合はSH3により阻害される一方、PAとの結合は阻害されなかった(論文1)(3)新規膜結合ドメインを探索するために、それに適した発現系構築法(PRESAT-vector法)を開発し、MITドメインとPXAドメイン計9種類の発現実験を行った(論文2)。いずれもエンドソーム因子SNX中でPXに隣接して現れるドメインであり、PLD下流因子である可能性がある。現在、MITの一つにPIP結合活性があることを見出し、立体構造解析中である。(4)ドメイン解剖学的手法の基盤として、溶解度の低い蛋白質ドメインのNMR解析法を開発した。GCMをモデル試料として実証実験を行い、その完全帰属に成功した(論文3)。1.ヒトホスホリパーゼD(PLD)の一次配列解析とドメイン解剖配列解析サーバ上のデータを利用して、種々の生物のPLDの配列および既知のPX/PHドメインの詳細な配列比較を行い、PLDのN末端部分の配列のPLD-N領域、PX、PH各領域のドメイン領域境界を予測した。このPLD-N/PX/PHの三領域にまたがる形でPLDの細胞内局在を制御する機能ドメインがあると予測した。2.ヒトPLD1/PLD2の局在制御ドメインの遺伝子クローニングと発現系作成市販ヒトcDNAおよび、全血から採取したヒトcDNA.から、PLD1およびPLD2のN末端約300残基をコードするcDNAを得た。それをN+PX、PX(short form)、PX(long form)、PH、PX+PHの各領域の組合わせで、GST融合タンパク質としての発現ベクターを構築した。3.ヒトPLD1のPXドメイン(Short form)の大量組換え生産条件検討及び精製系確立(1)ヒトPLD1/2のPXドメインを含むGST融合蛋白質は、いずれも、大陽菌宿主BL21(DE3)ではわずかしか発芽しない。この発現は大腸菌の希少codonを補う宿主を用いることで、劇的に改善した。大腸菌で発現するGST-PLD1/2融合蛋白は、いずれも不溶性画分に検出された。筆者はこれを5M GdnHClで可溶化して、2%Tween20溶液に希釈することでGST融合蛋白のまま効率よく巻き戻すことができることを発見した。その後トロンビン切断、陽イオン交換カラムを経ることで構造解析に十分量の試料を得る系を確立した。4.ヒトPLD1のPXドメイン(short form)の^<15>N NMRによる解析3の方法で15N標識PLD1-PX(short)を調製しNMRを測定した。PLD1-PX(short)は、そのシグナルから、PXドメインの40%程度が依然として正しいfoldingを取っていないことが予想された。上記を踏まえ、新たにドメイン境界を変更したPLD1-PX(long)の発現と巻き戻し条件を確立した。今回はsarcosylを利用した可溶化法が効果があった。人工シャペロンの利用も検討した。現在は精製法を改良している。6.PLDによる細胞内シグナル伝達の下流でのPXドメインの生化学的機能の解析九州大学生体防御センター住本教授らとの共同研究で、PLD産物ホスファチジン酸によって活性化されると考えられている、NADPH酸化酵素p47^<phox>のPXドメインの生化学的機能解析を行い、SH3ドメインやリン酸化による新たな脂質結合能の調節メカニズムを発見した。

今後、脂質結合特異性を決定する。(2)2003年にJangらによりPLD2-PXとPLCγ1-SH3の相互作用のシグナル伝達における重要性が示された。類似のドメイン間相互作用系として、PLD2-PXよりも溶解度の高いp47PXとp47SH3Cを用いて、脂質結合の変化を調べた。PI(45)P_2との結合はSH3により阻害される一方、PAとの結合は阻害されなかった(論文1)(3)新規膜結合ドメインを探索するために、それに適した発現系構築法(PRESAT-vector法)を開発し、MITドメインとPXAドメイン計9種類の発現実験を行った(論文2)。いずれもエンドソーム因子SNX中でPXに隣接して現れるドメインであり、PLD下流因子である可能性がある。現在、MITの一つにPIP結合活性があることを見出し、立体構造解析中である。(4)ドメイン解剖学的手法の基盤として、溶解度の低い蛋白質ドメインのNMR解析法を開発した。GCMをモデル試料として実証実験を行い、その完全帰属に成功した(論文3)。
東北地方に現存する野外舞台建築・芝居小屋の活用実態と地域における役割に関する研究

本研究は、東北6県に現存し歴史を持つ劇場建築のうち、その多くが野外で行なわれる地歌舞伎を行う舞台建築と舞台・客席が一体化している芝居小屋を対象の中心としている。前者は、地歌舞伎を行う舞台建築が密集して多く分布していた南会津地方を含み、かつ現在も特徴的な地歌舞伎が存続している福島県内、後者は、東北6県全体について、代表的な事例を中心にその変遷や運営の実態を明らかにした。また、芝居小屋に関しては、典型的な事例を対象に、地域住民への意識調査を行い地域における役割を明らかにした。さらに、地歌舞伎を行う舞台建築と芝居小屋の幾つかの公演時の観客への意識調査を通しても、それらの役割を分析した。本研究は、東北6県を対象として、野外舞台建築・芝居小屋といった伝統的舞台建築やそこで行われている芸能、また地域住民とそれらの建築との関わりも含めた実態を明らかにし、ハード・ソフト両面から伝統的舞台建築の地域資源としての役割・あり方を明らかにすることを目的とする。本年度は、まず文献調査を中心として、東北6県に現存する野外舞台建築・芝居小屋といった伝統的舞台建築の把握につとめた。それらの調査に当たっては、目的にある様に地域と広くかかわりを持つ歌舞伎や地芝居、また、比較対象として能楽、が行われている伝統的舞台建築を中心に扱うこととした。文献調査から、それらの芸能が行われる東北6県の主だった野外舞台建築・芝居小屋の整理が出来、具体的な調査対象や調査方法の検討が出来る体制が整った。さらに、本年度は東北6県のうち、研究代表者の拠点がある福島県内の芝居小屋並びに地歌舞伎が行われている舞台建築に関して、先行的に建築の実測調査や運営・保存団体へのヒアリング調査など詳細に調査し、ハード・ソフト両面からその実態を分析する準備が出来た。その内、特に福島県内の芝居小屋に関しては、その歴史的変遷も踏まえて現在まで明らかになっていない実態を把握することができた。上記の調査において大まかな状況を把握した上で、文献調査による野外舞台建築・芝居小屋といった伝統的舞台建築の把握の補完の意味からも、各自治体の教育委員会等へのアンケート調査を行うこととした。そのアンケート調査は、現在継続中である。本研究は、東北6県を対象として、地歌舞伎を行う舞台建築や芝居小屋といった伝統的舞台建築やそこで行われている芸能、また地域住民とそれらの建築との関わりも含めた実態を明らかにし、ハード・ソフト両面から伝統的舞台建築の地域資源としての役割・あり方を明らかにすることを目的としている。本年度は、前年度に引き続き文献調査並びに現地調査に加え、各自治体の教育委員会等へのアンケート調査も行い、東北6県に現存し地域と広くかかわりを持つ地歌舞伎を行う舞台建築や芝居小屋を中心に、比較対象としての能楽も含めて、それらの所在と活動内容が概ね把握できた。さらに、本年度は東北6県の中でも、特に研究代表者の拠点がある福島県内の現存する地歌舞伎並びにそれを行う舞台に関して、昨年度行った建築の実測調査や運営・保存団体へのヒアリング調査データを詳細に分析し、建築(ハード)や運営(ソフト)に関して、その変遷も踏まえて、従来十分に認識されていなかった実態を明らかにした。また、それらの地域における役割については、まず先行して東北6県の主要な芝居小屋に関して、それらが存在する地域住民を対象として当該建物に対する様々な意識調査を行い、詳細に分析する準備が整った。なお、地歌舞伎を行う舞台建築や芝居小屋における公演の有無や公演時の観客の意識調査に関しては、主要な舞台建築や芝居小屋における公演についてビデオ等による記録調査を行って、公演時の調査方法の具体的検討に入る準備が整った。東北6県の主たる地歌舞伎が行われている舞台建築や芝居小屋の整理と、特に福島県内における前者の、ハード・ソフト面の調査分析は十分に出来ている。それと比較すると、当該建築の地域における役割や公演時の調査分析の進度は少し遅いが、東北6県における分布等は把握できたことから、典型的かつ主要なものに絞って行うことで当初の研究目的は概ね達成できる。なお、能楽は事例数が少ないこともあり、地歌舞伎が行われている舞台建築や芝居小屋の比較対象として、余力に応じて調査分析を行っている。本研究は、東北6県を対象として、地歌舞伎を行う舞台建築や芝居小屋といった伝統的舞台建築やそこで行なわれている芸能、また地域住民とそれらの建築との関わりも含めた実態を明らかにし、ハード・ソフト両面から伝統的舞台建築の地域資源としての役割・あり方を明らかにすることを目的としている。本年度は、研究計画の最終年度であることから、前年度まで行なった文献調査・現地調査・ヒアリング調査・アンケート調査の補足とそれらの総合的な分析を行った。特に、東北6県に現存し地域と広く関わりを持つ芝居小屋と、東北6県の中でも、特に研究代表者の拠点がある福島県内の現存する地歌舞伎並びにそれを行う舞台に関しては、建築(ハード)や運営(ソフト)に関して、その変遷も踏まえて、従来十分に認識されていなかった実態のみならず、地域における役割を明らかに出来た。また、東北6県に現存し地域と関わりを持つ地歌舞伎を行う舞台建築や芝居小屋の代表例については、公演時についても観客や関係者を対象とした観察調査やアンケート調査を行い、その場やイベントが持つ特徴について分析し明らかに出来た。以上より、それらの地歌舞伎を行う舞台建築や芝居小屋は、県外など他地域からも参加者が来るイベントや見学等に利用される文化的価値が高い建築として機能していると云えよう。

それに加えて、文化・創造活動ができる施設が整備されている市街地から遠い地域に現存している芝居小屋もあり、それらは、立地する自治体の管理・運営面の支援などを受けることで、その地域の芸能や諸行事の練習など、様々な文化・創造活動を支える施設となる可能性があることが明らかとなった。本研究は、東北6県に現存し歴史を持つ劇場建築のうち、その多くが野外で行なわれる地歌舞伎を行う舞台建築と舞台・客席が一体化している芝居小屋を対象の中心としている。前者は、地歌舞伎を行う舞台建築が密集して多く分布していた南会津地方を含み、かつ現在も特徴的な地歌舞伎が存続している福島県内、後者は、東北6県全体について、代表的な事例を中心にその変遷や運営の実態を明らかにした。また、芝居小屋に関しては、典型的な事例を対象に、地域住民への意識調査を行い地域における役割を明らかにした。さらに、地歌舞伎を行う舞台建築と芝居小屋の幾つかの公演時の観客への意識調査を通しても、それらの役割を分析した。東北6県の主だった野外舞台建築・芝居小屋の整理は出来たが、アンケート調査による補完が現段階では少し不十分である。一方で、先行的に行った福島県内の事例に関しては、ハード・ソフトの活用実態がかなり詳細に把握できた。まず、先行して地歌舞伎が行われている舞台に関して建築(ハード)や運営(ソフト)の分析を行った福島県に関しては、芝居小屋についても同様の分析を行うと共に、それらの内で典型的かつ主要なものに絞りながら当該建築の地域における役割や公演時の調査分析を行うこととする。また、その福島県における分析結果と、東北6県の地歌舞伎が行われている舞台建築や芝居小屋の内容を鑑みながら、福島県外で調査分析を行うべき対象を絞り、地域における役割や公演時の調査分析を行うこととする。それらを合わせて考察することで、ハード・ソフト両面から伝統的舞台建築の地域資源としての役割・あり方を明らかにするという、当初の目的を達成する。なお、能楽は事例数が少ないこともあり、地歌舞伎が行われている舞台建築や芝居小屋の比較対象として、余力に応じて調査分析を行うこととする。建築計画・施設計画先行して行った福島県においては、能楽の事例も含めてハード・ソフトの実態を整理する一方で、他の東北地方の各県においても文献調査・アンケート調査を皮切りに、同様の調査を行ってその実態を把握し分析する。また、上記の中から代表的な幾つかの事例に絞り、野外舞台建築・芝居小屋といった伝統的舞台建築における上演時やそれに向けての活動を中心に、運営・保存団体・地域住民へのアンケート・ヒアリング・観察記録調査等を行い、地域住民とそれらの建築との関わりも含めた実態を明らかにし、ハード・ソフト両面から伝統的舞台建築の地域資源としての役割・あり方を明らかにする。芝居小屋において先行して行った地域における役割に関する調査研究において、地域住民へ配布する調査票数が想定より多く印刷トナー代金や郵便代金等が予想より高額になったことによる。平成26年度は、調査対象地域とする東北6県のうち、研究代表者の本拠地がある福島県内を先行的に詳細調査を行ったため、当初の予定より旅費並びに人件費・謝金が少なくなった。
集積型金属錯体を用いたモデル磁性体の構築と量子物性

低次元系において顕著に現われる量子スピン効果や相互作用の競合によるフラストレーション効果を実験的に究明するためには、理想に近いモデル物質を創出する必要がある。本研究においては金属錯体分子集合体を用いて理想的な低次元スピン系を実現し、多様な実験手段を駆使して量子効果と相転移に関する理論的予言を検証し、逆に、従来の枠組みでは理解出来ない新規な異常現象を発見して、理論的研究にインパクトを与えることを目的とした。研究計画にしたがってモデルとなる十分よく規定された多種多様な量子スピン系のモデル物質を数多く探索・合成し、あるいは合成化学者から試料の提供を受けて、磁化率、比熱、パルス強磁場磁化測定、高周波磁気共鳴、中性子回折、mSR実験を行った。具体的には酸素、窒素、ハロゲン原子を介した超交換相互作用を有する金属イオンCu2+(S=1/2)あるいはNi2+(S=1)から成る磁気鎖に環状有機分子を配位させて鎖間を遊離させることによって、S=1/2 Heisenberg反強性鎖、S=1/2交替結合鎖、S=1/2梯子鎖、S=1 Heisenberg反強磁性鎖、S=1/2とS=1から成る交互スピン反強磁性鎖等を合成し、系を特徴づける特異な磁場中挙動とくに量子スピン効果を反映したスピンギャップの存在と基底状態の性格を明らかにした。特筆すべき成果として、低温・高周波ESR測定によるS=1/2反強磁性ハイゼンベルグ鎖Cu-benzoateにおける磁場誘起ギャップと特徴的なbrether励起の直接観測、54Tに至る強磁場磁化測定による磁気リングFe12分子磁性体における量子エネルギー準位構造を反映した5段階磁化ステップの観測などがある。結果は既に学術論文や学会発表として部分的に公表した。
在宅療養高齢者に対する骨格筋電気刺激トレーニングの効果を引き出す新たな手法の開発

2018年度は足部背屈用の下肢固定用装具を作成し、装具による下肢固定群と下肢非固定群で背臥位姿勢での電気刺激最高出力を比較したところ、有意差を認めなかった。そのため、2017年度で得られた研究結果を踏まえ、tilt tableの傾斜角を0度、30度、80度の3肢位に加え、立位姿勢を含めた4肢位で下肢筋に加える電気刺激出力の差違および最大酸素摂取量等から運動効果が高い肢位を検討した。対象は健常者成人10名とした。電気刺激装置はホーマーイオン社製G-TESを使用し、周波数は20Hzとした。4肢位をランダムで実施した。結果、大腿部の電気刺激出力では傾斜角0度と80度、立位で有意な増加を認めた。80度と立位では有意差を認めなかった。傾斜角0度と比較し、80度では36.1%、立位では41.5%の増加であった。下腿部の電気刺激出力では大腿部と同様に傾斜角0度と80度、立位で有意な増加を認めた。傾斜角0度と比較し、80度では71.9%、立位では70.6%の増加であった。酸素摂取量では傾斜度0度と80度、立位の間で有意な増加を認めた。0度と30度、80度と立位では有差を認めなかった。これらのことから、電気刺激での刺激肢位では傾斜度80度または立位姿勢が電気刺激出力を高く設定でき、酸素消費量も高いことが明らかとなった。つまり、立位保持できない方にはtilt tableを用いて傾斜度を高くすること、立位保持できる方には立位姿勢で刺激することが効果的と考えられた。加えて、電気刺激におけるエネルギー代謝にBCAA摂取がエネルギー代謝に及ぼす影響を検証した。結果、BCAAの摂取は通常の運動時と同様に,電気刺激時においてもエネルギーの供給源となり,蛋白分解を抑制し,蛋白合成を促進することや遅発性筋痛の抑制等の効果を示す可能性が示唆された。電気刺激における最適な肢位の決定を2017年度で検証を終える予定であったが、下肢装具の作成の試行錯誤で遅延していた。2018年度で最適な刺激肢位が決定した。また、2018年度では2019年度からの電気刺激における介入研究で使用するBCAA服用の基礎的データを解析した。本来は介入試験を2018年度から開始し、3年間で検証する予定であったが、有効な肢位の検証が遅延したことから、介入試験を2019年度から2020年度末までの2年間で検証を終える予定である。2019年度は在宅療養中の高齢者であり、介護保険下の通所サービスを利用中である方で通常のリハビリ群(Con群)と通常のリハビリにEMSトレーニングを併用した群(EMS群)、通常のリハビリにEMSトレーニングを併用し、栄養補助を実施する群(EMS+NS)の3群に分け、無作為下比較対照試験の実施を進めている。本研究は年々増加している在宅療養高齢者の中で問題となっている加齢性筋肉減少症に伴う四肢機能の低下、活動性の低下、また介護量増加による要介護度進行を抑制することを目的としている。ベルト式電極を用いた電気刺激トレーニングにおけるこれまでの方法とは異なる効果的な刺激方法を開発し、その刺激方法を実施することで在宅高齢者の筋肉量減少を抑制、さらには増加させる可能性を検証する。平成29年度はEMSトレーニングにおいて、より高い電気刺激出力が得られる最適な刺激肢位を検討し、さらに電気刺激に最適な肢位を保持するための下肢姿勢保持補助具を作成し、その効果を検証することとした。研究計画の初年度にあたる平成29年度では、健常者12名を対象とし、刺激肢位は通常のbed上臥位とtilt table傾斜角80度で足関節背屈10度に設定した肢位の2肢位とした。結果、安静時乳酸濃度は有意差を認めず、電気刺激5分後ではbed上臥位と比較し、tilt tableで有意な増加を認めた。刺激設定した実行電流の大腿部および下腿部数値もともにtilt tableで有意な増加を認めた。本研究の結果、bed上での電気刺激に比べ、tilt tableでの実効電流がより高値に設定が可能であった。大腿部では6.5%、下腿部では41.3%の増加であった。また、乳酸濃度においてもtilt tableが有意に高値を示し、より筋収縮への負荷が強いことが考えられた。また、さらに平成29年度内には電気刺激に最適な肢位を保持するための下肢姿勢保持補助具を作成することを目標にしていたが、装具の完成がやや遅延している。平成30年度内には下肢装具の効果検証を終え、在宅療養高齢者に対する下肢姿勢保持用補助具を用いたEMSトレーニングの効果検証に取り組むように実施する予定である。平成29年度内には電気刺激に最適な肢位を保持するための下肢姿勢保持補助具を作成することを目標にしていたが、最適な装具のデザイン修正および採型を繰り返し実施しており、装具の完成がやや遅延しているため、下肢姿勢保持装具の効果検証が不十分である。

そのため、2017年度で得られた研究結果を踏まえ、tilt tableの傾斜角を0度、30度、80度の3肢位に加え、立位姿勢を含めた4肢位で下肢筋に加える電気刺激出力の差違および最大酸素摂取量等から運動効果が高い肢位を検討した。対象は健常者成人10名とした。電気刺激装置はホーマーイオン社製G-TESを使用し、周波数は20Hzとした。4肢位をランダムで実施した。結果、大腿部の電気刺激出力では傾斜角0度と80度、立位で有意な増加を認めた。80度と立位では有意差を認めなかった。傾斜角0度と比較し、80度では36.1%、立位では41.5%の増加であった。下腿部の電気刺激出力では大腿部と同様に傾斜角0度と80度、立位で有意な増加を認めた。傾斜角0度と比較し、80度では71.9%、立位では70.6%の増加であった。酸素摂取量では傾斜度0度と80度、立位の間で有意な増加を認めた。0度と30度、80度と立位では有差を認めなかった。これらのことから、電気刺激での刺激肢位では傾斜度80度または立位姿勢が電気刺激出力を高く設定でき、酸素消費量も高いことが明らかとなった。つまり、立位保持できない方にはtilt tableを用いて傾斜度を高くすること、立位保持できる方には立位姿勢で刺激することが効果的と考えられた。加えて、電気刺激におけるエネルギー代謝にBCAA摂取がエネルギー代謝に及ぼす影響を検証した。結果、BCAAの摂取は通常の運動時と同様に,電気刺激時においてもエネルギーの供給源となり,蛋白分解を抑制し,蛋白合成を促進することや遅発性筋痛の抑制等の効果を示す可能性が示唆された。電気刺激における最適な肢位の決定を2017年度で検証を終える予定であったが、下肢装具の作成の試行錯誤で遅延していた。2018年度で最適な刺激肢位が決定した。また、2018年度では2019年度からの電気刺激における介入研究で使用するBCAA服用の基礎的データを解析した。平成30年度内には電気刺激の際に使用する下肢姿勢保持装具の効果検証を終え、その後に在宅療養高齢者に対する下肢姿勢保持用補助具を用いたEMSトレーニングの効果検証に取り組めるように実施する。本来は介入試験を2018年度から開始し、3年間で検証する予定であったが、有効な肢位の検証が遅延したことから、介入試験を2019年度から2020年度末までの2年間で検証を終える予定である。2019年度は在宅療養中の高齢者であり、介護保険下の通所サービスを利用中である方で通常のリハビリ群(Con群)と通常のリハビリにEMSトレーニングを併用した群(EMS群)、通常のリハビリにEMSトレーニングを併用し、栄養補助を実施する群(EMS+NS)の3群に分け、無作為下比較対照試験の実施を進めている。下肢姿勢保持装具に使用する予算を計上していたが、装具が未完成のため残額が生じた。残予算は平成30年度に使用する。刺激肢位を決定する際に使用する物品費で残金が生じた。次年度の導入予定のBCAA補充の購入費等に当てる予定である。
高減衰を有する空気軸受スライダ-の開発

本研究は、静圧気体軸受の固有振動数近傍の減衰を最も高め得る軸受構造を明らかにし、高減衰を有する空気軸受スライダ-を実現することを目的とし、以下の成果を得た。(1)一次元静圧気体軸受モデルにおいては、減衰Bの最大値は軸受面内定常圧力P_0が高いほど大きくなり、σ→0における剛性K_<st>(静剛性)が低いほど大きくなる。また、軸受面中央部の領域を複数本の溝により分断することにより、局所スクィ-ズ数がほぼ10となるときBを極大とすることができる。(2)一次元静圧気体軸受モデルにおける解析結果に基づき、従来の外周溝付き給気孔紋り形軸受面の中央部を複数本の溝により分断することにより、軸受面の圧縮性効果を低減し減衰を高め得る「櫛形溝軸受面」を提案した。溝深さを深くするにつれ、σの高い領域におけるBは高くなるが、溝を深くし過ぎるとσの低い領域でBが負となるため、Bが極大となるσを固有振動数に対応するσに近づけ、σの低い領域においてB>0となる範囲で溝を深くすることにより、共振点における減衰比を高めることができる。そして、一定の静剛性を有し、かつ特定の共振点における減衰比を高め得る軸受面の設計手法を提示し、無次元剛性0.3を満足し、減衰比0.23を有する高減衰空気軸受スライダ-の設計諸元を提示した。(3)60×60mmの櫛形溝軸受面4面を有する試作スライダ-の軸受特性は、現在最も高い剛性を有する外周溝付き給気孔紋り形静圧気体軸受の1.2倍の剛性を有しながら、減衰比は2.2倍の0.065であり、当初の目的である減衰比0.3に比べ低いものの、従来に比べ高い減衰を有する空気軸受スライダ-を実現することができた。最後に、軸受すきま、給気孔径の寸法精度をより高めることにより空気膜の減衰を高めるとともに、軸受構造体の弾性変形の影響を小さくすることにより、空気軸受スライダ-の減衰比を0.2以上にし得ることを示した。当初の計画ではポ-ラス形軸受面についても軸受面構造の検討を行う予定であったが、加工が困難であり、現状では不安定になりやすいことがわかったので、溝付き給気孔絞り型軸受面構造についての研究を進め以下の結果を得た。(1)矩形スライダ-の静特性と剛性・減衰の周波数特性を数値解析するプログラムを開発した。(2)溝付き給気孔絞り形軸受構造を有する矩形スライダ-の動特性について研究した。そして、剛性・減衰の周波数特性を明らかにし、軸受面各部の寸法が及ぼす影響を数値解析により明らかにした。また最適な軸受設計諸元を示した。(3)減衰能の高い軸受面構造を検討し、その1例として軸受面に多数の溝を設けた場合について、溝が系の特性に及ぼす影響について研究した。その結果軸受面に給気溝の他に溝を設けることにより、実際に問題となる周波数の高い領域における軸受の減衰能をさらに高めることができることを明らかにした。またその場合の最適な設計諸元を示した。

その結果、100mm四方の矩形スライダ-において、給気圧0.49MPaの条件下で減衰比0.09を実現することができることがわかった。(4)購入したワ-クステ-ションとモ-ド解析システムによりエアスライダの動特性測定システムを構築し、試作したエアスライダの動特性の測定を行った。さらに、大型計算機で計算した空気膜の動剛性・減衰とワ-クステ-ション上で比較・検証するシステムを構築し、実験結果と理論解析結果との比較検討を行った。本年度は、前年度試作したアルミナセラミックス材を用いたエアスライダ-の平均軸受すきまを68μmに微小化し、購入したマイクロセンス非接触微小変位計を用いて軸受特性を測定するとともに、減衰能をさらに向上できる軸受面形状を明らかにし、設計試作した。1.試作したスライダ-は、溝深さの加工ばらつきのため、軸受4面のすきまが不均一となり、軸受特性が設計点からずれ剛性が設計値の約1/2に低下した。しかし、加工誤差を考慮すると理論値と実験値はほぼ一致する。2.試作スライダ-は給気圧の高い領域において、理論解析結果と異なり静剛性に比べ動剛性の方が低くなること、また減衰は理論解析結果に比べ低くなることが明らかになった。この傾向は同様な軸受面構造を有するステンレス製のエアスピンドルとは著しく異なっており、軸受面の多孔質性により、従来知られていない流動メカニズムが成立していると考えられる。3.軸受面を変化させて、減衰能をさらに高めることのできる軸受面形状を数値解析により求めた。その結果、軸受面周辺部に計4個の給気孔を設け、給気孔より櫛形に設けた溝により軸受面内に空気を供給する「櫛形溝軸受面」構造が有効であることを明らかにした。櫛形溝軸受面を有する60×60mmの矩形エアスライダ-では、15kHzの共振点において減衰比ξ=0.17以上の減衰能が実現できる。4.上記の数値解析に基づき、ξ=0.17以上が実現できる、60×60mmの「櫛形溝軸受面」4面からなるエアスライダ-を設計し、現在試作中である。なお上記2項のアルミナセラミックス製エアスライダ-の特性と比較するため軸受材料にステンレスを用いている。
セルロ-ス/合成ポリマ-新規複合体の調製とキャラクタリゼ-ション

1.セルロ-ス/合成ポリマ-ブレンド膜の調製と熱的・力学的特性について:ジメチルアセトアミドー塩化リチウム(DMAcーLiCl)を共通溶媒とした高分子均一混合溶液から,凝固再生法によって,セルロ-ス/ポリエチレンオキシド(CELL/PEO)ブレンドフィルムを作製した。ブレンド膜中でのPEO成分の溶融結晶化挙動をDSC測定により追跡し,非晶CELL成分との相互作用を考察して結晶化のkineticsを定量的に解析しえた。本ブレンドフィルムは良好な力学性能を有し,特に破断伸度が著しく高くなることが分かった。この他,ポリアミドや脂肪族ポリエステルをセルロ-スの対成分に用いたブレンド調製と相構造の解析を行った。2.IPN(相互侵入高分子網目)構造を有するセルロ-スコンポジットの作製と物性評価について:セルロ-スの均一溶液を2ーヒドロキシエチルメタクリレ-ト(HEMA)モノマ-中に凝固させてリオゲルフィルムとし,モノマ-の塊状重合によりセルロ-ス/PHEMAコンポジットを調製した。熱分析,粘弾性測定,力学試験等を行い,セルロ-スのゲル状態が固定化させたIPN様の構造をもつ複合体が得られていることを確認した。同様の方法により,セルロ-ス/ポリグリシジルメタクリレ-ト系IPNコンポジットの合成にも成功した。3.その他:(1)エチルセルロ-ス/ヒドロキシプロピルセルロ-ス/アクリル酸三成分系の光学的諸性質と相挙動を調べた。それと共に,アクリル酸モノマ-の重合等によって,セルロ-ス誘導体の液晶構造が固定化された相を含む多成分多相系コンポジットの作製が可能なことを示した。(2)ニトロセルロ-ス/ポリカプロラクトン及びポリビニルアルコ-ル/ポリビニルピロリドンブレンドについて,異種高分子間相互作用パラメ-タ-を評価すると共に,相溶ブレンド系におけるガラス転移温度の組成依存性について,理論と実験結果とを比較し考察した。未修飾セルロ-スの非水系溶剤の1つであるジメチルアセトアミド(DMAcーLiCl)を溶媒に用いて,セルロ-ス/ポリエチレンオキシド(CELL/PEO)及びセルロ-ス/ポリ(2ーヒドロキシエチルメタクリレ-ト(CELL/PHEMA)ブレンド膜を調製し,それらの相構造と熱的・力学的性質を調べた。得られた知見は次のようである。1.CELL/PEO系については,高分子均一混合溶液からメチルエチルケトンを凝固剤に用いて全組成域に渡るブレンド調製が可能であり,その非晶領域における相溶性も良好であった。CELL含有率の増加につれてPEO成分の結晶化度は著しく低下し,CELL分率70wt%でほぼ結晶性が消失した。また,PEOーrichブレンドについて,PEO成分の溶融一等温結晶化挙動をDSC法で追跡すると,PEOホモポリマ-の場合と比べて結晶化速度が大きく減少した。この際の結晶化のKineticsは,本系を結晶性高分子/希釈剤混合系とみなして合理的に定量解析された。一方,応力ーひずみ曲線の測定を行った結果,複合化によってフィルムの破断伸度が増大し,延性が付与されることが分った。2.セルロ-スのDMAcーLiCl溶液を2ーヒドロキシエチルメタクリレートモノマ-中に凝固させて生じる膨潤ゲルから,モノマ-の塊状重合によってCELL/PHEMA複合膜を調製しえた。

圧迫や乾燥を加えずに重合固化させた試料の動的粘弾性を測定すると,E"ピ-クがPHEMAホモポリマ-(Tg=75°C)の場合よりも高温側に位置し,ガラス転移領域以上の温度で弾性率E'の低下が著しく抑制された。また,E"曲線も高温領域で落ち込みが少なくブロ-ドな形状となった。TgのシフトはDSCによる熱分析においても確認した。これらの結果は,PHEMAマトリックス中にセルロ-スのゲル構造が一様に固定化されて,剛性の高いsemiーIPN様の複合体が得られたことを示唆している。1.ジメチルアセトアミド-塩化リチウムを共通溶媒とした高分子均一混合溶液から,凝固再生法によって,セルロ-ス/ポリエチレンオキシド(CELL/PEO)ブレンド膜を作製した。ブレンド膜中でのPEO成分の溶融結晶化挙動をDSC測定により追跡し,非晶CELL成分との相互作用を考察して結晶化のkineticsを定量的に解析した。CELL成分はPEOの結晶化に際して希釈剤として働き,結晶化速度を大きく減少させることが判った。また,本ブレンドフィルムは良好な力学性能を有し,特に破断伸度が著しく高くなることが判った。この他,ナイロンや脂肪族ポリエステルをセルロ-スの対成分に用いたブレンド製膜も可能なことを示した。2.セルロ-スの均一溶液を2ーヒドロキシエチルメタクリレ-ト(HEMA)モノマ-中に凝固させてリオゲルフィルムとし,モノマ-の塊状重合によりセルロ-ス/PHEMAコンポジットを作製した。熱分析,粘弾性測定,力学試験等を行い,セルロ-スのゲル状態が固定化されたIPN様の構造をもつ複合体が得られていることを確認した。同様の方法により,セルロ-ス/ポリグリシジルメタクリレ-ト系IPNコンポジットの合成にも成功した。これらのコンポジットの剛性率と引張強度が単純混合則から予測されるよりも著しく高くなること,等を見出した。3.その他:(1)エチルセルロ-ス/ヒドロキシプロピルセルロ-ス/アクリル酸三成分系の光学的諸性質を調べ相図を作成した。それと共に,アクリル酸の重合等によって,セルロ-ス誘導体の液晶構造が固定化された相を含む多成分多相系コンポジットの作製が可能なことを示した。(2)ニトロセルロ-ス/ポリカプロラクトン及びポリビニルアルコ-ル/ポリビニルピロリドンブレンドについて,融点降下法から高分子間相互作用パラメ-タ-(X_<12>)を求めた。また,これらの相溶ブレンド系におけるガラス転移温度の組成依存性を,Kovacs理論を用いて定式化した。
数論的保型形式とゼータ関数に関する研究

本研究では、ユニタリ群上の保型形式の理論(特にその数論性),および関連する局所体上の代数群の表現論を中心に考察を行った.平成9-11年度に得られた主要結果の概要は次の通りである.(6を除いて菅野孝史氏(金沢大・理)との共同研究である.)1.原始的テータ関数と関連するU(1)のmetaplectic表現の研究を行った.特に,U(1)のepsilon dichotomy現象を詳しく研究し,その簡明な別証および精密化を得た.2.1の理論を用いて,U(2,1)上の保型形式のShintaniによるFourier-Jacobi展開の理論をアデール的に再定式化し,精密化した.3.2の定式化の下で,U(2.1)のEisenstein級数のFourier-Jacobi展開をexplicitに計算し,係数がHecke L-関数の特殊値で表されることを示した.4.正則Eisenstein級数のFourier-Jacobi係数が消えないような原始的テータ関数は対応するHeckeL-関数のcritical central valueが0でないものに限られるというcriterionを(まだ証明されていない例外的な場合を除いて)示した.5.楕円モジュラー形式から3次ユニタリ群上の保型形式へのKudkaによるliftingの理論をアデール的に再定式化した.6.局所体のn次ユニタリのmetaplectic表現のsplittingを得た.また,lattice modelの上のtrace formulaを用いることにより,Howeによるmetaplectic表現の指標公式の簡明な別証を得た.本研究では、ユニタリ群上の保型形式の理論(特にその数論性),および関連する局所体上の代数群の表現論を中心に考察を行った.平成9-11年度に得られた主要結果の概要は次の通りである.(6を除いて菅野孝史氏(金沢大・理)との共同研究である.)1.原始的テータ関数と関連するU(1)のmetaplectic表現の研究を行った.特に,U(1)のepsilon dichotomy現象を詳しく研究し,その簡明な別証および精密化を得た.2.1の理論を用いて,U(2,1)上の保型形式のShintaniによるFourier-Jacobi展開の理論をアデール的に再定式化し,精密化した.3.2の定式化の下で,U(2.1)のEisenstein級数のFourier-Jacobi展開をexplicitに計算し,係数がHecke L-関数の特殊値で表されることを示した.4.正則Eisenstein級数のFourier-Jacobi係数が消えないような原始的テータ関数は対応するHeckeL-関数のcritical central valueが0でないものに限られるというcriterionを(まだ証明されていない例外的な場合を除いて)示した.5.楕円モジュラー形式から3次ユニタリ群上の保型形式へのKudkaによるliftingの理論をアデール的に再定式化した.6.局所体のn次ユニタリのmetaplectic表現のsplittingを得た.また,lattice modelの上のtrace formulaを用いることにより,Howeによるmetaplectic表現の指標公式の簡明な別証を得た.局所理論としては,原始的テ-タ関数をHeisenberg群の既約無限次表現の表現空間の元ととらえ,表現空間に作用する1次元ユニタリ群のWeil表現の既約分解を決定することにより,refined Fourier-Jacobi展開に現れうる原始的テ-タ関数を特徴づけた.これは,次に述べる大域的理論において重要になる.大域理論を完成するためには,大域的な原始的テ-タ関数(局所理論により,Weil表現に関する固有値で定数倍を除いて一意的に定まる)のcanonicalな指定をすることが不可欠である.このために,正則なEisenstein級数のrefined Fourier-Jacobi展開をexplicitに求めることを試みた.結果として,基礎体に関するある条件の下で,展開係数が本質的にはalgebraic Hecke characterのL-関数の特殊値で表されることが示された.この結果から,大域的な原始的テ-タ関数をどのようにcanonicalに指定したらよいかという問題に解決の糸口がついたと思われる.今年度は,昨年度に引き続いて,ユニタリ群上の保型形式のFourier-Jacobi展開の理論の展開と,それに関連する局所調和解析の研究を行った.得られた結果の概要は次の通りである.(1,2は,菅野孝史氏(金沢大・理)との共同研究である.)1. U(1)のmetaplectic表現の局所的理論をさらに詳細に研究した.これにより,dual reductive pair(U(1),U(1))のepsilon dichotomy現象の簡明な別証と,その精密化が得られた.すなわち,U(1)のmetaplectic表現Mの既約分解に現れるU(1)の1次元表現χをそのepsilon factorによって特徴付け(epsilon dichotomy),さらにχが現れるMのfiltrationをχのArtin conductorの言葉で決定した.2.昨年度行ったU(2,1)上の正則Eisenstein級数のFourier-Jacobi展開の研究を引き続いて行い,昨年度得られた正則Eisenstein級数のFourier-Jacobi展開係数に関する結果が基礎体に関する条件がない場合にも成立することを示した.3. 1の結果をU(n)の場合に拡張することを試み,U(n)のmetaplectic表現Mの新しいsplittingを与えた.

このsplittingは,これまでのものとちがってmetaplectic表現のmodelの取り方によらず,様々な具体的計算に強力な道具を提供する.特に,U(n)がquasi-splitの場合に,Mの指標公式を得た.この方法は,ほかの古典群の場合にも適用でき,metaplectic表現の理論を簡明なものにすることが期待される.今年度は,昨年度までの研究に引き続いて,3次ユニタリ群上の保型形式の理論と,それに関連する代数群の表現論の研究を行った.得られた結果の概要は次の通りである.(菅野孝史氏(金沢大・理)との共同研究である.)1.原始的テータ関数の周期と,Hecke L-関数のcritical central valueとの関係をT.Yangの研究に基づいて研究し,(まだ証明されていない例外的な場合を除いて)正則Eisen-stein級数のFourier-Jacobi展開に現れる原始的テータ関数が対応するHeckeL-関数のcritical central valueが0でないものに限られることが示された.これにより,3次ユニタリ群上の保型形式のFourier-Jacobi展開を行うときの原始的テータ関数のcaninicalな指定の仕方を求めるという所期の目標はほぼ達成されたと考える.2.楕円モジュラー形式から3次ユニタリ群上の保型形式へのKudkaによるliftingの理論を再定式化した.すなわち,Jacobi形式から3次ユニタリ群上の保型形式へテータリフトをアデール的に構成し,それが実際は正則な核関数で与えられることを示した.今後は,これを用いてKudla liftの研究,特にそのFourier-Jacobi展開の計算を行う予定である.
網膜の発生・維持・疾患におけるＯｃｔ－３／４遺伝子の役割

網膜の発生・維持・疾患に関わると考えられるOct3/4遺伝子の働きを明らかにすることによって、網膜変性疾患や網膜芽腫などの腫瘍の発症機構の一端を解明しようとした。マウス網膜で発現する転写産物タイプ、ヒト網膜芽腫やその他のがん細胞で発現する転写産物タイプを新規同定し、マウスとヒトではそのタイプの使われ方に違いがある事が判明した。この結果は網膜を含めた体性組織におけるOct3/4遺伝子の機能を解明する上で重要な手がかりとなる。網膜視細胞で特異的に過剰発現させるマウスを作製するためのコンストラクトを作製した。視細胞特異的転写調節因子であるCrx遺伝子およびRx遺伝子プロモーターを単離しOct3/4v遺伝子(B、C型)cDNAにつないだプラスミドを構築して、トランスジェニックマウスの作成を試みた。現在いくつかのF1ラインが単離されつつあり、これらのマウスの網膜組織の発生に及ぼす影響、腫瘍形成等の疾患の誘発などを組織学的に解析することで計画の一部が実施可能となる。予備的結果によると、C型遺伝子を視細胞で過剰発現させると、網膜組織の明確な異常が認められており興味深い結果を得つつある。網膜内Oct3/4v遺伝子発現細胞の性状解析を進める過程で、このトランスジェニックマウスに導入されているトランスジーン内のOct3/4遺伝子上流プロモーター配列の一部に組換が生じており本来のmother geneのゲノムDNA配列と一致しない領域があることが判明した。すでに発現細胞をEGFP蛍光を指標に分離・濃縮して培養下での挙動を解析しつつあるが、この組み換えによる人工的影響を完全に否定できないことから、今回、新たにゲノムからOct3/4 promoterの単離を開始することにした。この部分は想定範囲外の内容ではあるが、今後の解析上重要なポイントとなりえるため、今年度に優先して取り組んだ。その結果、目的の配列が単離できたため引き続きコンストラクト作成を進める予定である。昨年度明らかとなったOct-3/4遺伝子上流に位置するプロモーター領域の正しい配列を含むDNAをコンストラクトの構築を引き続き実施した。コンストラクト作成の一部は現在も尚進行中であるため、本年度は細胞、組織を用いた解析を中心に引き続き実施した。新生仔マウスの眼球で発現するOct-3/4ヴァリアントは転写、翻訳、翻訳後分解の各段階で複雑に制御されていることがこれまでに分かってきた。ヒトで癌に関連することが示唆されているB型遺伝子に相当するアイソフォーム蛋白質(マウスBlong型)レベルは翻訳レベルで非常に低く抑制されており、一方マウスのB型およびC型蛋白質に相当するヒトOct4アイソフォーム蛋白質は未だ明確にされていない。このようにマウスとヒトでvariant型、あるいはそれらがコードするアイソフォーム蛋白質の種類は明らかに異なる点があり、使い分けが違う可能性が我々の研究結果から高まってきた。この事実は、網膜におけるOct-3/4遺伝子の役割を解析する上で、ヒトの発生あるいは疾患モデルとしてすがマウスが必ずしも最適なモデル系とならない可能性を意味する。この結果を重要視し期間後半にはヒト網膜組織内で発現するOct4ヴァリアントの解析を加えることにより、ヒトとマウスにおける共通性および相違点についての検証を実施した。その結果、両者の発現様式における明確な差異を確認した。ヒト体性組織でのOct4遺伝子発現は、様々な癌や多能性組織幹細胞の指標となることが示唆され注目されてきているが、本結果はそのような研究分野においても非常に重要な知見となる。動物細胞の全能性に関わる転写調節因子OCT3/4遺伝子として全長型(A型)がよく知られているが、異なる転写産物であるvariant型遺伝子が存在し、癌幹細胞との関連性が最近示唆されている。しかしながら、ヒト癌組織や少数の組織細胞で発現が報告されている転写産物については、1992年Takedaら(Nucleic Acids Research)以降、正確な情報が集積されているとはいえない。特に転写開始点やsplicing様式についての情報が少なく、翻訳されるアイソフォームタンパク質についての情報も不明な点が多い。我々はマウスOCT3/4遺伝子のvariant型転写産物を眼組織内で同定し、その発現が眼組織内の細胞多能性に県連する可能性を得ており本研究ではそれらの機能を明らかにすることを主たる目的とする。H23年度においては、網膜においてOct3/4varitant遺伝子を過剰発現させる遺伝子改変マウス作成に必要なDNAコンストラクトを構築した。また網膜内OCT3/4 variant遺伝子を発現している細胞を単離、濃縮し性状解析を進め、siRNA法による発現抑制の効果をin vitroで確認した。また、ヒトで癌との関連が報告されているOct3/4B遺伝子に相同するマウスの転写産物を新たに同定しその発現制御機構について解析した結果、転写レベル、翻訳レベルでの調節が存在することが分かった。利用する予定のトランスジェニックマウスのトランスジーンの配列中の一部に組換が起こっていることが判明したことから、計画変更を余儀なくされたため。

動物飼育環境を早急に整備できなかったため、コンディショナルノックアウトマウスの繁殖・交配維持を開始できていない点が計画より遅れている。一方で、過剰発現系、発現抑制系の解析、新規variant1型遺伝子の同定とその発現制御機構の解析では、当初の計画以上の進展があり新規性の高い需要な情報が得られている。現在得られつつある強制発現系マウスの解析を進めながら、新たに必要となったトランスジェニックマウスの作成を中心に進める。発現細胞の培養系による多能性実証は現存マウスを用いた解析を継続するが、新規マウスが得られた時点でその個体を用いて再検証を行う予定である。それ以外は計画どおり推進する。遺伝子改変マウスを用いたvivoでの解析を重点的に進めると共に、variant型転写産物がコードするOCT3/4 isoformタンパク質の生化学的性状とその発現制御機構の解明を進める。予定していた実験動物のトランスジーンの配列に予期せぬ組み換えが生じており解析には新たなトランスジェニック系統の樹立が必要と考えられたため、今年度の計画に含まれていた動物を用いた解析を実施せず、次年度(最終年度)に新たな系統樹立とその解析にかかる費用を計上した。具体的には遺伝子解析用分子生物学試薬、細胞培養用試薬、プラスチック製品等の消耗品、および動物作成と維持費用に使用する。動物実験に関わる経費を次年度に一部繰り越し、cKOマウスと過剰発現系マウスを並行して作成し解析する。その他は、分子生物学的実験に必要となる薬品、消耗品類に使用する。必要に応じて実験補佐員の雇用を行う。
ノックアウトマウスを用いた副腎白質変性病の病態解明と遺伝子治療に関する研究

副腎白質ジストロフィー(adrenoleukodystrophy,ALD)における極長鎖脂肪酸(VLCFA)のβ酸化障害の機構を、ALD蛋白(ALDP)欠損マウスを用いて調べた。VLCFA-CoA合成酵素(VLACS)をALDP欠損マウス由来の線維芽細胞に強制発現させてもVLCFAのβ酸化障害は改善しなかったが、VLACSとALDPを同時に発現させると改善した。このことから、VLACSの機能発現にALDPが関与していることが分かった。ウエスタンブロット解析から、ALDP欠損はVLACSの組織り発現には影響を及ぼさないことが分かった。細胞画分のウエスタンブロット解析で、PMP70は両マウスのペルオキシソーム画分に同様に認められた。VLACSは対照マウスでは全画分およびペルオキシソーム画分に認められ、細胞質1画分には認められなかったが、ALDP欠損マウスでは全ての画分に認められた。ペルオキシソーム画分のVLACSとPMP70の量比は、ALDP欠損マウスは0.158で対照の1/4程度に低下していた。このことはALDPがVLACSのペルオキシソームへの局在に関与していることを示唆している。ただし、ALDP欠損のみではVLACSのペルオキシソームへの局在が完全に阻害されないことから、局在には他の蛋白も関与していると考えられる。ALDPにはPMP70,ALDRP,P70Rといった相同蛋白が知られており、これらを欠損させた場合にVLACSの局在がどのようになるかは今後の課題である。副腎白質変性症(ALD)遺伝子(ALDP)ノックアウトマウスの生化学的および病理学的解析を行った。ノックアウトマウスの脳、脊髄、肺、腎ではALDPは欠損しており、一方ALDPのhomologであるPMP70は肝、肺、腎では正常に発現しており、ノックアウトマウスでPMP70の発現が代償性に増加していることはなかった。極長鎖脂肪酸(VLCFA)の分析では、C26:0が脳、脊髄、肝、腎で正常マウスの1.73.2倍に増加していた。培養肝細胞および胎児線維芽細胞におけるVLCFAのβ酸化活性は正常の3550%に低下していた。光学および電子顕微鏡を用いた脳脊髄の病理学的検索を行ったが、生後1年までには脱髄などの病理学的変化を検出できなかった。したがってわれわれの作成したALDPノックアウトマウスは、ALDの生化学的モデルとして有用であると考えられる。またノックアウトマウスで病理学的変化が認められなかったことは、VLCFAの蓄積のみでは神経系の脱髄を引き起こすには不十分であり、他の因子が必要と考えられた。遺伝子治療法の開発のため、ALDPcDNAをMFGレトロウイルスベクターに組み込み、ψcre細胞を用いて組み換えウイルスを作成した。組み換えウイルスをNIH3T3細胞に感染させたところ、ALDPの発現が認められ、ALDP発現ベクターとして使用できることが確認された。現在、ψCLIP細胞を用いて、高力価組み換えウイルス産生細胞を作成中である。ウエスタンブロット解析から、ALDP欠損はVLACSの組織発現には影響を及ぼさないことが分かった。

ペルオキシソーム画分のVLACSとPMP70の量比は、ALDP欠損マウスは0.158で対照の1/4程度に低下していた。このことはALDPがVLACSのペルオキシソームへの局在に関与していることを示唆している。ただし、ALDP欠損のみではVLACSのペルオキシソームへの局在が完全に阻害されないことから、局在には他の蛋白も関与していると考えられる。ALDPにはPMP70,ALDRP,P70Rといった相同蛋白が知られており、これらを欠損させた場合にVLACSの局在がどのようになるかは今後の課題である。