hpprc/llmjp-kaken huggingface dataset:
マイクロレンズ法による太陽系外惑星の探索

本研究は、銀河中心付近のマイクロレンズ法による太陽系外惑星の探索を実施し、惑星形成の解明を目指すものである。この手法は、視線速度法やトランジット法などと比べ、外側の軌道を回る惑星に感度が高く、地球質量程度まで発見可能であることが特長である。観測は、ニュージランド・マウントジョン天文台に設置した1.8m広視野望遠鏡によるサーベイ観測と、同天文台の61cm望遠鏡をはじめとする世界各地の望遠鏡による追観測によって、重力マイクロレンズ効果による増光現象の光度曲線(明るさの時間変化)を求めた。この光度曲線の詳細な解析を行うことにより、太陽系外惑星の発見を行う。この解析は、特異性のある重力レンズ効果のモデルによるフィッティングを行い、複数の局所解の中から最適解を求める複雑な解析を必要とし、通常1年以上かかる。計画された2018年の観測は、日本から派遣した観測員(多くは大学院生)と現地観測員の協力によりほぼ予定通り実施され、リアルタイム解析によりバルジ方向に413個のマイクロレンズ事象を発見し、メールおよびホームページによって世界中の研究者に通知を行った。また、惑星の可能性のあるアノーマリー(変位)が観測された事象や惑星発見の可能性の高い高増光率の事象は、61cm望遠鏡や世界中の多くの望遠鏡と協力して集中的な観測を行った。これらの事象に対するこれまでの解析は、国際協力で実施されており、これまでのところ、5、6個の惑星候補が発見されており、さらに詳細な解析が進行中である。これらの結果は、解析が終了したものから順に学術誌等で公表する。また、今年度は大マゼラン雲でのマイクロレンズ事象が各県され、トランジット観測衛星TESSなどによる追観測も行われた。今後、こうした事象が増えれば、銀河系外惑星の発見も期待できる。そのほか、惑星以外にも褐色矮星などの発見もなされた。観測に関しては、大きなトラブルも無く、日本から派遣した観測員と現地観測員との協力もうまく行った。また、アメリカやニュージーランドの研究者・学生による観測も行われ、観測における国際協力が有効に機能してきた。リアルタイムデータ処理によって、マイクロレンズ事象の発見・惑星などによるアノーマリー(変位)発見もうまく機能し、世界的な観測網による追観測も順調に進んだ。これらに加え、最近では衛星を使った宇宙からのマイクロレンズ観測が盛んになって来た。赤外線天文衛星Spitzerは、すでに冷却用のヘリウムを使いきっているが、マイクロレンズ観測にはまだ使える。残念ながら、Kepler衛星は運用を停止したが、今後も衛星を使った宇宙からのパララックス観測は行われると予想される。こうした宇宙からのパララックス観測により、従来距離が決まらないために不正確だった物理パラメーターも良く決まる様になってきた。国際協力によるデータ解析も順調に進行し、次々と学術誌に結果を公表している。その多くは、惑星発見のものである。発見された惑星の統計解析も行われ、惑星の頻度が海王星程度で頭打ちになることが判明した。同様の頻度分布の折れ曲がりは、トランジット法による内側の惑星に関しても確認されている。今後の理論的な研究に期待したい。この様に、研究は着実に進展している。今後、さらに発見数を増やすとともに、衛星による宇宙からの観測を実施し、様々な統計解析を実施することにより、2020年台に予定されているNASAのWFIRST, ESAのEuclidなどによる本格的な宇宙からのマイクロレンズサーベイに繋げられることが期待できる。こうした状況から、おおむね順調に進展していると判断した。ニュージーランドでの観測手法はすでにほぼ確立しており、今後は主として維持・運用が中心となる。予想される改善点としては、国際協力を推し進め外国の研究機関(ニュージーランドやアメリカの大学・NASAなどの研究機関)による観測などである。一方、世界的な観測網による追観測は、今後も増え続けることが予想される。韓国のKMTnet(チリ、南アフリカ、オーストラリア)も徐々に立ち上がって来たので、こうした観測網との協力も今後重要となる。Spitzer衛星との協力も今後さらに推進し、物理パラメーターのより良い決定を図るとともに、2020年代はじめに予定されている、Euclidや2030年代に打ち上げ予定のWFIRST衛星による本格的な宇宙からのマイクロレンズ観測に備える。データ解析に関しては、当面これまでの国際協力によるデータ解析体制を維持し、さらに成果を上げる。また、それと平行してこれまでの解析法の改良を試みる。マイクロレンズのデータ解析は、特異性のある重力レンズの増光を扱うため、モデルの計算自身も難しく、局所解が多数出てきてしまう。このため、多くの計算時間と事象ごとに多くの手作業を必要とする。また、惑星系の様な多重レンズの問題を解くことは非常に難しく、これまで実用的に解くことができたのは、3重レンズ(1主星+2惑星、2主星+1惑星など)までである。今後、宇宙からの観測が本格化して測光精度が高くなると、惑星系によるわずかな増光が多数発見される可能性がある。これらの問題は、いずれも解決が困難であるが、多重レンズに関しては繰り返し近似法に目処がたってきたので、その実用化を目指す。今後、さらに進めなければいけないのは、発見数を増やし統計解析をして、理論と比較することである。これまで、統計解析はある程度出来ているが、理論との比較は理論側の進展も重要となる。

この手法は、視線速度法やトランジット法などと比べ、外側の軌道を回る惑星に感度が高く、地球質量程度まで発見可能であることが特長である。観測は、ニュージランド・マウントジョン天文台に設置した1.8m広視野望遠鏡によるサーベイ観測と、同天文台の61cm望遠鏡をはじめとする世界各地の望遠鏡による個別追観測によって、重力マイクロレンズ効果による増光現象の光度曲線(明るさの時間変化)を求めた。この光度曲線の詳細な解析を行うことにより、太陽系外惑星の発見を行う。この解析は、特異性のある重力レンズ効果のモデルによるフィッティングを行い、複数の局所解の中から最適解を求める複雑な解析を必要とし、通常1年以上かかる。計画された2016年の観測は、日本から派遣した観測員(多くは大学院生)と現地観測員の協力によりほぼ予定通り実施され、リアルタイム解析により618個のマイクロレンズ事象を発見し、メールおよびホームページによって世界中の研究者に通知を行った。また、惑星の可能性のあるアノーマリー(変位)が観測された事象や惑星発見の可能性の高い高増光率の事象は、61cm望遠鏡や世界中の多くの望遠鏡と協力して集中的な観測を行った。これらの事象に対するこれまでの解析は、国際協力で実施されており、これまでのところ、5個の惑星候補が発見されており、さらに詳細な解析が進行中である。この中には、主星との質量比が非常に小さいと考えられる、MOA-2016-BLG-350事象が含まれている。また、過去の事象のデータ解析が進行し、発見された惑星の統計的な解析も進行している。この統計解析から、惑星の頻度は惑星質量が小さくなるほど増えるが、海王星質量程度で頭打ちになることが判明した。観測に関しては、大きなトラブルも無く、日本から派遣した観測員と現地観測員との協力もうまく行った。また、アメリカやニュージーランドの研究者・学生による観測も行われ、観測における国際協力が有効に機能してきた。リアルタイムデータ処理によって、マイクロレンズ事象の発見・惑星などによるアノーマリー(変位)発見もうまく機能し、世界的な観測網による追観測も順調に進んだ。これらに加え、最近では衛星を使った宇宙からのマイクロレンズ観測が盛んになって来た。赤外線天文衛星Spitzerは、すでに冷却用のヘリウムを使いきっているが、マイクロレンズ観測にはまだ使える。また、トランジット法による太陽系外惑星探索を行っていたKepler衛星は、姿勢制御ホイールが壊れて、当初予定していた観測ができなくなったが、銀河中心方向を向けることが可能であることがわかった。これらの衛星と地上の望遠鏡を使ったマイクロレンズ観測が盛んに行われ、視差を利用した距離の決定ができる様になってきた。従来、距離が決まらないために不正確だった物理パラメーターも良く決まる様になってきた。国際協力によるデータ解析も順調に進行し、次々と学術誌に結果を公表している。その多くは、惑星発見のものである。発見された惑星の統計解析も行われ、惑星の頻度が海王星程度で頭打ちになることが判明した。今後の理論的な研究に期待したい。この様に、研究は着実に進展している。
ドゥルーズの自然哲学を中心とした現代哲学における非人間主義の意義と射程の解明

本研究は、フランスの哲学者ジル・ドゥルーズの哲学を自然哲学として提示し、その内実を明らかにすることを目的としている。前年度は、後期の著作である『千のプラトー』(1980)におけるイェルムスレウの言理学および地質学の議論の分析を中心に、ドゥルーズ=ガタリの自然哲学における非人間主義的特性を明らかにした。今年度は、前年度の研究結果を踏まえ、1ドゥルーズの自然哲学に対する哲学史的影響、および、2その自然哲学がいかに現代の人文科学に継承されたのかを明らかにすることで、とりわけ英米圏の人文科学に対するドゥルーズおよびガタリの自然哲学の理論的影響を特定する作業を進めた。本研究はフランスの哲学者ジル・ドゥルーズの哲学を独自の自然哲学として提示することを目的としている。この目的を達成するべく、本年度はまず、ドゥルーズ哲学を三つの時期に分類し、その思想的変遷を分析することで、そこからドゥルーズの自然哲学の中心的特徴を取り出すことを試みた。すなわち、ドゥルーズ哲学において自然という主題は、1.『差異と反復』(1968)に代表されるカントの人間主義批判、2.精神分析家フェリックス・ガタリとの共著『千のプラトー』(1980)における自然科学の援用、3.晩年の著作である『哲学とは何か』(1991)における自然という主題の哲学への導入、という三つの時代区分を経て徐々に前景化される。とりわけ、本研究では、『千のプラトー』で援用される地質学の議論を分析し、1「地層」概念があらゆる経験を成立させる超越論的原理として提示されていること、2そこでの人間主体は、独立した認識主体ではなく、地層の運動の一部に組み込まれていること、3地質学の議論は、いかなる人間的特権性も含まない自然内部に諸概念の自律的運動性を見出す「非人間主義」(inhumanisme)であることを明らかにした。これにより、『千のプラトー』の地質学の援用は、超越論的原理(カテゴリー)の探求という『差異と反復』以来の哲学的企図に応えるものであるとともに、そこにおける地層化の議論に見出される自然内部における構成の問題は、『哲学とは何か』において哲学という固有の領域を確保し、哲学史を解体するとともに、哲学的思考に固有の時間性をもたらす「内在平面」の概念化を促すようドゥルーズ哲学を導いたと考えられる。これらの議論から、本研究は、カントの超越論哲学における人間主義批判、非人間主義的な超越論的原理の探求、自然内部における構成の問題がドゥルーズの自然哲学を構成する中心的特徴として理解されるべきであることを確認した。文献収集、分析等はおおむね順調に進展しているが、論文・発表などへの業績に未だ結びついていないため。本研究は、フランスの哲学者ジル・ドゥルーズの哲学を自然哲学として提示し、現代哲学に対するその影響を特定することを目的としている。前年度は、後期の著作『千のプラトー』(1980)におけるイェルムスレウの言理学の分析を中心に、ドゥルーズ=ガタリの自然哲学における非人間主義的特性を明らかにした。これについては、『フランス哲学・思想研究』(第22号)にて論文として公表されている。今年度は、前年の研究結果を踏まえ、1ドゥルーズの自然哲学への影響関係を哲学史的に特定すること、さらに、2その現代的意義を明らかにすることを目的とした。1では、ドゥルーズの自然哲学の理論的源泉としてドイツ観念論に着目し、とりわけ、シェリングやフィヒテをはじめとするポスト・カント派の影響を明らかにすべく、ドゥルーズが参照するマルシャル・ゲルー、ジャン・ヴァール、フェルディナン・アルキエの著作との関連を調査した。これについては50年代初期ドゥルーズの哲学に対するポスト・カント派の理論的影響を考察した論文として公表すべく準備を進めている。2については、英米圏の人文科学に与えたドゥルーズおよびガタリの理論的影響を特定する作業を進めた。注目したのは、90年代以降におけるフェミニズム関連分野におけるドゥルーズ=ガタリ哲学の継承と援用である。科学技術の進展を念頭に置き、近代的な人間像を批判するロジ・ブライドッティ、サイボーグや同伴種を論じるダナ・ハラウェイにおける「ポスト・ヒューマニズム」に対し、これを批判するクレア・コールブルックの非人間主義が、適切にドゥルーズ=ガタリの自然哲学を継承していることを明らかにした。こうした文脈が、新唯物論や思弁的実在論、さらには、地球環境に対する人間の影響力を問題とする人新世(anthropocene)といった2000年代以降の思想へと連なる経緯についての論文を現在準備中である。本研究が明らかにしたように、ドゥルーズの自然哲学は、カントの人間主義を批判し、非人間主義的な超越論的原理の探求を企図したものである。そして、哲学史的観点からすると、こうしたドゥルーズの自然哲学が、フィヒテやシェリングを代表とするカント哲学における直観の形式(時間・空間)とカテゴリーを批判するポスト・カント派の議論を踏襲していることは明らかである。

今後、ドゥルーズが直接・間接に言及する戦後フランスのポスト・カント派研究に加え、近年のドイツ観念論とドゥルーズ哲学の比較研究を参照し、ドイツ観念論における自然哲学とドゥルーズ自然哲学の異同を特定することを予定している。29年度が最終年度であるため、記入しない。フランス現代思想29年度が最終年度であるため、記入しない。
固体表面による金属クラスターの活性化と触媒反応制御

我々はこれまで、金属の有機錯体やカルボニル化合物をSiO_2などの無機酸化物担体上に担持分散した固定化触媒を調製し、その表面構造をEXAFSなどの分光法を用いて明かにしてきた。明確な構造と組成を持つ前駆体を用いことによって、表面構造を精緻に設計し、触媒作用を支配する基本的因子を原子・分子レベルで調べることが可能となる。さらに、表面での構造変換により、全く新しい触媒機能を生み出すことも期待できるからである。金は化学的に安定で触媒的には不活性な元素に分類されてきた。しかし、Pt(111)表面にAuを添加して表面合金を形成させるとシクロヘキセンの脱水素反応に高活性を示す。また、TiO_2、Fe_2O_3などに強固に担持されたAuの微粒子はCOなどの低温酸化反応に極めて高い活性を示す。これら顕著な例にもかかわらず、クラスター微粒子に取り込まれたAuの触媒作用は明らかでない。本研究ではこれらの観点から、アルカリ金属的電子状態のAuクラスター骨格に1個のPt原子を埋め込んだ[PtAu_6]クラスターをSiO_2表面に固定化した新しい金バイメタル触媒を調製し、その触媒特性を検討した。通常複数個のPt原子の存在により初めて活性化される水素の解離、エチレンの水素化反応、COの酸化反応を選び、Auクラスター骨格に埋め込まれたPt原子の反応性を調べた。これらの触媒反応、特にH_2-D_2交換反応においては、本新規触媒がかなり高い触媒活性を示すことを見いだした。反応中、バイメタルクラスター骨格が保たれているかどうかを、PtおよびAuのEXAFSスペクトルから解析したところ、447Kまでは完全にクラスター骨格が保たれていることが分かった。これらの結果は、Pt-Au結合のアシストによってPt原子1個が触媒作用を発揮しうることを示しており、不均一系金属触媒作用を考えるうえで重要な示唆を与える。
筋衛星細胞の恒常性を司る新規制御機構の解明

骨格筋分化は様々な遺伝子発現ネットワークや転写メカニズムにより制御されている。Klf5はES細胞や組織幹細胞などの増殖や分化に関与している転写因子である。しかしながら、骨格筋幹細胞である筋衛星細胞におけるKlf5の発現や機能については報告がない。そこで、本研究では骨格筋におけるKlf5の発現およびその機能を明らかにすることを目的とした。筋芽細胞株C2C12および筋衛星細胞特異的にKlf5を欠損させたマウスを用いた解析の結果、Klf5は筋分化と共に発現が上昇し、myogeninを含む筋特異的な遺伝子発現を直接制御していることが明らかとなった。運動や外傷による骨格筋損傷の修復と再生は、骨格筋幹細胞である筋衛星細胞によって行われる。筋衛星細胞は新たな筋線維の供給源となることから、骨格筋の恒常性を維持する上で質・数ともに重要であるが、その機能維持の分子機構は明らかではない。申請者はES細胞や癌幹細胞で幹細胞機能の維持に重要である転写因子、Klf5に着目した。Klfは、その幹細胞における重要性が数多く報告されているにも関わらず、筋衛星細胞での機能は全く不明である。そこで、申請者は筋衛星細胞の質と機能を制御する候補因子としてKlf5に着目し、骨格筋における発現とその機能および作用機序を解明することを試みた。まず、骨格筋におけるKlf5陽性細胞の同定を試みた。培養骨格筋細胞株であるC2C12を用いた解析により、Klf5は増殖期の筋細胞ではあまり発現しておらず、分化誘導によりその発現が上昇することを明らかにした。また、マウス骨格筋組織を用いたKlf5の発現解析の結果、Klf5は筋再生誘導後の活性化筋衛星細胞(Pax7(+) MyoD(+))で陽性反応を示した。次にC2C12を用いてin vitroにおけるKlf5の機能解析を行った。siKlf5処理によりC2C12の分化(筋管形成、筋特異的転写因子Myogeninの発現およびミオシン重鎖の発現)が抑制された。さらに、抗Klf5抗体を用いたChIP解析により、Klf5がMyogeninのプロモーター領域に結合し、直接Myogeninの発現を制御することが明らかとなった。私は、ES細胞や癌幹細胞で幹細胞機能の維持や増殖・分化に重要である因子、Klf5に着目した。Klf5は、その幹細胞における重要性が数多く報告されているにもかかわらず、筋衛星細胞での機能は全く不明である。そこで、私は筋衛星細胞の質と機能を制御する候補因子としてKlf5に着目し、骨格筋におけるKlf5の発現と、その機能および作用機序を解明することを試みた。他の組織において、Klf5は幹細胞で発現することが報告されているが、骨格筋においては休止期の筋衛星細胞ではKlf5はほとんど発現しておらず、活性化し、筋分化へと方向付けられた筋芽細胞や融合した筋管の核で陽性反応を示した。同様にマウス前頸骨筋にカルジオトキシンにより筋損傷を誘導したところ、Klf5はPax7陽性の筋衛星細胞では発現が弱く、筋分化マーカーであるmyogeninを発現した筋芽細胞や筋管の核で陽性反応を示した。筋衛星細胞特異的にKlf5をノックアウトしたマウスに筋損傷を誘導すると、コントロールマウスと比較して筋線維径が小さく、線維化などの筋再生不全が起こった。siControl細胞とsiKlf5処理筋細胞株を用いたRNA-seqによるトランスクリプトーム解析およびKlf5抗体を用いたゲノムワイドのクロマチン免疫沈降-sequencing法(ChIP-seq)を行った結果、Klf5が筋分化過程において筋関連遺伝子の発現を制御していることを明らかにした。申請時の計画通り、骨格筋におけるKlf5発現細胞を同定し、培養骨格筋細胞を用いてKlf5の機能を解明したことは評価できると考えられる。現在in vivoにおけるKlf5の機能解析に必要な遺伝子組換えマウスの繁殖を進めており、順調に準備が整いつつある。また、本年度実験予定である筋衛星細胞の自己複製に対するKlf5の機能解析に必要な実験手技も取得済であり、本年度実施予定の研究も問題なく遂行できると考えられる。27年度が最終年度であるため、記入しない。骨格筋生物学申請者のこれまでのin vitroにおける研究結果から、Klf5は骨格筋細胞において筋分化を正に制御していることが明らかとなった。今後は、in vivoでのKlf5の機能解析を進める。

まず、筋衛星細胞特異的にKlf5をノックアウトしたマウスを用いて、筋再生時におけるKlf5の機能を解析する。具体的には再生筋線維数や活性化筋衛星細胞数、線維化等で評価する。次に、Klf5の自己複製能に対する作用を解析する。筋再生時において、筋衛星細胞は活性化した後、増殖・分化すると同時に自己複製し、その数を一定に保つ。そこで、単一筋線維培養法を用いて、Klf5が筋衛星細胞の活性化・増殖・分化時にどのように発現するかを解析する。次にレトロウィルスベクターを持ちいてKlf5あるいはドミナントネガティブKlf5を筋衛星細胞に導入し、Klf5の自己複製に対する機能を解析する。一方、老化により筋衛星細胞の質が変化し、増殖能および自己複製能が低下することが報告されている。そこで老齢マウスを用いて、筋衛星細胞におけるKlf5の発現を解析し、老化による筋衛星細胞の質の変化とKlf5の発現様式の変化との関連性を明らかにする。27年度が最終年度であるため、記入しない。
ビオチンによるエピジェネティック制御を介した免疫調節機構の解明

1.ビオチン化ヒストン検出系の確立ビオチン化ヒストンの検出系の確立のため,マウスマクロファージ様細胞株であるJ774細胞より核画分を調整し,塩酸抽出法によりコアヒストンを抽出した。Western blotting法による解析から,ヒストンH2A, H2B, H3およびH4の分離・抽出を確認した.そこで,この塩酸抽出画分をペルオキシダーゼ標識アビジンによるwestern blotting法で解析し、ヒストンのビオチン化を解析した.その結果, H2A, H2B, H3およびH4のいずれのコアヒストンも検出され,これらのコアヒストンのビオチン化が確認された.2.ビオチン欠乏細胞におけるビオチン化ヒストンの解析次いで、ビオチン欠乏条件下で培養したJ774細胞からコアヒストンを抽出し,そのビオチン化状態について,正常(ビオチン充足)条件下で培養したJ774細胞由来コアヒストン抽出物と比較,解析した.その結果,ビオチン欠乏,充足,いずれの細胞株由来コアヒストンにおいても,同程度のビオチン化ヒストンが検出された.また,ビオチン欠乏および充足細胞を大腸菌由来lipopolysaccharide(LPS)で刺激し,ヒストンのビオチン化を解析した.しかしながら,ビオチン欠乏/充足, LPS刺激の有無に関わらず,ヒストンのビオチン化に違いは認められなかった.以上の結果から,ベルオキシダーゼ標識アビジンによるwestern blotting法ではヒストンのビオチン化を正確に検出,解析することが困難である可能性が示唆された.このため,既に報告されているビオチン化ヒストン特異的モノクローナル抗体を入手するなどして,より詳細に解析を継続する必要があると考えられる.1.ビオチン化ヒストン検出系の確立ビオチン化ヒストンの検出系の確立のため,マウスマクロファージ様細胞株であるJ774細胞より核画分を調整し,塩酸抽出法によりコアヒストンを抽出した。Western blotting法による解析から,ヒストンH2A, H2B, H3およびH4の分離・抽出を確認した.そこで,この塩酸抽出画分をペルオキシダーゼ標識アビジンによるwestern blotting法で解析し、ヒストンのビオチン化を解析した.その結果, H2A, H2B, H3およびH4のいずれのコアヒストンも検出され,これらのコアヒストンのビオチン化が確認された.2.ビオチン欠乏細胞におけるビオチン化ヒストンの解析次いで、ビオチン欠乏条件下で培養したJ774細胞からコアヒストンを抽出し,そのビオチン化状態について,正常(ビオチン充足)条件下で培養したJ774細胞由来コアヒストン抽出物と比較,解析した.その結果,ビオチン欠乏,充足,いずれの細胞株由来コアヒストンにおいても,同程度のビオチン化ヒストンが検出された.また,ビオチン欠乏および充足細胞を大腸菌由来lipopolysaccharide(LPS)で刺激し,ヒストンのビオチン化を解析した.しかしながら,ビオチン欠乏/充足, LPS刺激の有無に関わらず,ヒストンのビオチン化に違いは認められなかった.以上の結果から,ベルオキシダーゼ標識アビジンによるwestern blotting法ではヒストンのビオチン化を正確に検出,解析することが困難である可能性が示唆された.このため,既に報告されているビオチン化ヒストン特異的モノクローナル抗体を入手するなどして,より詳細に解析を継続する必要があると考えられる.
一方向連通気孔を持つ炭酸アパタイトによる顎骨再建と骨再生医療への応用

一方向連通気孔を有し骨置換性の炭酸アパタイト多孔体の骨再建材料および骨再生用スキャフォールドとしての有用性を評価することを本研究の目的とする。すなわち、1一方向連通気孔を有する炭酸アパタイト多孔体単独による骨再生能、2骨髄幹細胞などを注入、培養した一方向連通気孔を有する炭酸アパタイト多孔体をスキャフォールドとした異所性骨再生を検証する。本研究の成果により、従来のGBR法に代わるメンブレンが不要な新規骨造成法や、顎骨区域切除症例に対する再建用バイオマテリアルの開発に繋がる可能性が大いに期待できる。
hsc70を中心とした哺乳類分子シャペロン系の統合的解析

本研究では、hsc70と協調して働くDnaJホモログdj2、dj3の役割を個体レベルで解明するため、ノックアウトマウスの作成を行った。また、申請者らのグループが解析を進めているTom34についてもノックアウトマウスの作成を行った。Tom34ゲノムは非常に似通った2つのエクソンが近接し、共に第一エクソン(exon 1a、1bと呼ぶ)として機能していた。臓器特異性の検討から、exon 1aは普遍的に発現し、exon 1bは雄性生殖細胞特異的に発現していた。ホモ体ノックアウトマウスは予想通りの割合で出生し、みかけ上の異常は認められなかった。精巣における異常も認められず、雌雄ホモ体で系統維持が可能であった。さらに、ホモ体と野生型からミトコンドリアを単離し、オルニチントランスカルバミラーゼ前駆体の輸送実験を行ったが、有意差を見出すに至らなかった(Terada, K. et al., in press)。dj2はホモ体の割合が予想より若干低かったが、dj3は出生したホモ体の半数が24時間後までに死亡した。dj2の雄ホモ体、dj3の雌雄ホモ体は同腹のヘテロ体、野生型に対して体重が5-10%少なく、若干の成長遅延が認められた。交配実験からdj2、dj3の両雄ホモ体は生殖能異常が見出された。dj2のホモ体の精巣はヘテロ体、野生型に対して40-70%の重量であった。Dj3ホモ体の精巣はより大きな障害を受けており、重量は30-50%であった。組織学的所見から両ホモ体の精細胞に高頻度のアポトーシスが起きていた。RT-PCR法により精細胞の分化段階に固有の遺伝子発現に低下が見られた。これらの障害機構を検索するため、GFPトランスジェニックマウスの精原細胞の移植実験を行った。その結果、dj2は精子形成支持細胞の障害が、dj3は精細胞自身の障害が、精細胞の分化成熟に影響を与えていることが示唆された。本研究では、hsc70と協調して働くDnaJホモログdj2、dj3の役割を個体レベルで解明するため、ノックアウトマウスの作成を行っている。また、申請者らのグループが解析を進めているTom34についてもノックアウトマウスの作成を進めている。すでにdj2、dj3、Tom34のゲノム全長の解析を完了し、本学相沢研究室の協力を得てキメラマウスの作成を行った。マウスの維持管理については動物資源センター(CARD)を利用し、F2ホモマウスを得た。dj2の雄ホモ体、dj3の雌雄ホモ体は同腹のヘテロ体、野生型に対して体重が5-10%少なく,若干の成長遅延が認められた。交配実験からdj2、dj3の雄ホモ体は生殖能異常が見出された。dj2のホモ体の精巣はlittermateのヘテロ体、野生型に対して40-70%の体重であった。dj3ののホモ体の精巣はより大きな障害を受けており、重量は30-50%であった。

いずれのホモ体の場合も組織学的所見から精細胞に高頻度のアポトーシスが起きていることが見出され、現在その分子レベルにおける障害機構を検索している。Tom34ゲノムは非常に似通った2つのエクソンが、近接して存在していた。5'-RACE法からそれぞれの転写開始点を決定したところ、共に第一エクソン(E1とE1'と呼ぶ)として機能していることが明らかとなった。RT-PCR法により臓器特異性を検討したところ、E1は普遍的に発現しE1'は精母細胞期に特異的に発現していることが示唆された。一方、ノックアウトマウスのホモ体は予想通りの割合で出生し、みかけ上の異常は認められなかった。精巣の異常も認められず、雌雄ホモ体で系統維持が可能であった。本研究では、hsc70と協調して働くDnaJホモログdj2、dj3の役割を個体レベルで解明するため、ノックアウトマウスの作成を行っている。また、申請者らのグループが解析を進めているTom34についてもノックアウトマウスの作成を進めてきた。Tom34ゲノムは非常に似通った2つのエクソンが近接して存在し、共に第一エクソン(exon la、1bと呼ぶ)として機能していた。臓器特異性の検討から、exon laは普遍的に発現し、exon 1bは雄性生殖細胞特異的に発現していることが明らかとなった。ホモ体ノックアウトマウスは予想通りの割合で出生し、みかけ上の異常は認められなかった。精巣における異常も認められず、雌雄ホモ体で系統維持が可能であった。さらに、ホモ体と野生型からミトコンドリアを単離し、オルニチントランスカルバミラーゼ前駆体の輸送実験を行ったが、有意差を見出すに至らなかった(Terada, K.et al.,in press)。dj2はホモ体の割合が予想より若干低かったが、dj3は出生したホモ体の半数が24時間後までに死亡した。dj2の雄ホモ体、dj3の雌雄ホモ体は同腹のヘテロ体、野生型に対して体重が5-10%少なく、若干の成長遅延が認められた。交配実験からdj2、dj3の雄ホモ体は生殖能異常が見出された。dj2のホモ体の精巣はヘテロ体、野生型に対して40-70%の重量であった。dj3ホモ体の精巣はより大きな障害を受けており、重量は30-50%であった。いずれのホモ体の場合も組織学的所見から精細胞に高頻度のアポトーシスが起きていることが見出された。これらの障害機構を検索するため、GFPトランスジェニックマウスの精原細胞の移植実験を行った結果、dj2は精子形成支持細胞の障害が、dj3は精細胞自身の障害が、精細胞の分化成熟に影響を与えていることが示唆された。
インターネットで共有する臨床検査データベースの開発-MRSA症例データベースとその解析システム-

複数の施設がインターネット上で臨床検査情報を共有できるデータベースを構築し、データ解析のプログラムも共同開発したものが相互に利用できるシステムの開発を企画した.本研究の意義は、複数の施設がそれぞれに保有する細菌検査データベースを一定の書式に共通化することによって、他施設のデータを参照するだけでなく、他施設で開発した解析プログラムを自施設のデータにも適用できるような情報環境を実現することにある.そのためには、施設毎に異なっている検査データベースの書式、検査データの表記法、分析物や検査結果のコード体系、等を共通化を目的にして詳細に検討すること、日本臨床病理学会コードを基本にしてデータベースの標準フォーマットを作成すること、およびデータベース利用におけるプライバシィ保護、アクセス権、セキュリティ管理、等のコンセンサスを得るため、複数の研究機関と共同した企画調査を実施した.大学病院および基幹病院の検査部で管理する細菌検査データベースを対象にして、その構造、分析物の検体コード、検出された細菌の菌名コード、などのコード体系を調査した.各施設が使用する固有コードを臨床病理学会コードやMEDIS-DC細菌コードなどに変換する過程で、公認されたコード体系が微生物検査には十分対応できていないことが明らかになった.データベースにとりあげるべき項目は、入院日、転棟転科日、投薬開始日など入退院記録、手術記録、などの患者病歴データからの引用が不可欠であり、検査システム、病歴システムなどのシステム間データ転送の標準的手順に準拠することが必要になる.また、データベースをインターネット上に置いたときのプライバシー保護、セキュリティ管理の技術の調査により、広域データベースの安全な利用法は実用の域に達していることがわかった.複数の施設がインターネット上で臨床検査情報を共有できるデータベースを構築し、データ解析のプログラムも共同開発したものが相互に利用できるシステムの開発を企画した.本研究の意義は、複数の施設がそれぞれに保有する細菌検査データベースを一定の書式に共通化することによって、他施設のデータを参照するだけでなく、他施設で開発した解析プログラムを自施設のデータにも適用できるような情報環境を実現することにある.そのためには、施設毎に異なっている検査データベースの書式、検査データの表記法、分析物や検査結果のコード体系、等を共通化を目的にして詳細に検討すること、日本臨床病理学会コードを基本にしてデータベースの標準フォーマットを作成すること、およびデータベース利用におけるプライバシィ保護、アクセス権、セキュリティ管理、等のコンセンサスを得るため、複数の研究機関と共同した企画調査を実施した.大学病院および基幹病院の検査部で管理する細菌検査データベースを対象にして、その構造、分析物の検体コード、検出された細菌の菌名コード、などのコード体系を調査した.各施設が使用する固有コードを臨床病理学会コードやMEDIS-DC細菌コードなどに変換する過程で、公認されたコード体系が微生物検査には十分対応できていないことが明らかになった.データベースにとりあげるべき項目は、入院日、転棟転科日、投薬開始日など入退院記録、手術記録、などの患者病歴データからの引用が不可欠であり、検査システム、病歴システムなどのシステム間データ転送の標準的手順に準拠することが必要になる.また、データベースをインターネット上に置いたときのプライバシー保護、セキュリティ管理の技術の調査により、広域データベースの安全な利用法は実用の域に達していることがわかった.
擬リーマン多様体の部分多様体と調和写像の研究

1.与えられた平均曲率を持つユークリッド空間内の回転面を具体的に与える剱持の定理がある。同様の方法を用いて、ミンコフスキー空間内に与えられた平均曲率をもつ回転面を具体的に作った。2.ワイヤストラスの表現公式を用いて、ミークスとオリベイラは3次元ユークリッド空間内の完全な極小曲面で、向きづけ不可能で種数1のものの例が与えられている。そのような極小曲面で全曲率が有限で端が1つのものを完全に決定した。端が2つになると急に複雑になる。そのような曲面が存在する条件は得たが、具体的に構成するに至っていない。全曲率が-10πのとき、-14πのとき等簡単なときを調べてみたいと思う。端が3以上のときは一般的な条件が求められない程複雑である。しかし、全曲率-10のときでもそのような場合があるので、なんとか調べたい。3.向きづけ不可能で種数が2以上の極小曲面は例さえも与えられていない。種数が2で端点が1つのものはヤコビーの楕円関数を用いて一般的な型を決定した。端点が2つ以上のものは大変複雑になる構成の一般原理を確立した。さらに種数が3以上の場合も構成できるめどがついた。4.向きづけが不可能な極小曲面のグラフはほとんど描かれていない。特に、端点が2つ以上の場合、種数が2以上の場合非常に多種多様な極小曲面が構成できる。これらの曲面のグラフをコンピーター・グラフィクスを用いて描いている。グラフを調べることによって、この多種多様の曲面の分類の手ががりを得たいと思っている。5.上の2及び3で確立した極小曲面の構成法はもっと一般のリーマン面の極小そう入にも適用できる。今後はそれについても試みたい。
擬2次元遷移金属酸化物における異方的電荷・軌道物性の制御

擬2次元遷移金属酸化物結晶において斜方晶歪みと電荷軌道整列の方向秩序の結合を利用して、電荷・軌道秩序が引き起こすマクロな物性(伝導、誘電、光学、磁気物性)の異方性を調べた。単層(214構造)および2重層(327構造)マンガン酸化物の斜方晶歪みをもつ高ホールドープ(x=0. 5-0. 75)の系において、電荷軌道整列状態の単一マクロドメインを実現し、誘電率、光学特性、弾性率などの異方性および秩序に伴って生じる新奇な励起状態の観測に成功した。本年度で得られた主な結果を以下に挙げる。1.EuO.5Ca1.5MnO4,Pr(Ca,Sf)2Mn207は室温で電荷・軌道ストライプ秩序をもつ層状マンガン酸化物であり、電荷・軌道秩序の理解と制御を行う系としては非常に理想的である。結晶作製技術の向上により単一ドメインでのこれらの良質単結晶を得ることが出来たので、電荷・軌道ストライプ秩序におはる電荷・軌道の結合を明らかにし、それらの一軸圧による制御を試みた。圧力下での放射光を用いた構造解析によって、Eu0.5Ca1.5MnO4では軌道ストライプ方向への8.5MPa以下の弱い一軸圧により、ストブイフの可能なことが分かり、Pr(Ca,Sr)2Mn207においては圧力によってストライプの向きが変化した後、さらに斜方晶歪みの回転が起こることなどが分かった。また同様に光学伝導度も大きな異方性を示しており、光学異方性を劇的に変化可能な光学素子など応用的観点からも重要であると考えられる。2.ペロブスカイト型バナジウム酸化物Y1-xCaxVO3,La1-xSrxVO3は異方的な軌道・スピン秩序を持つモット絶縁体系として知られており、それらの軌道・スピン秩序の中に導入されたキャリアの異方的ダイナミクスに関する知見を得ることが出来る系として重要である。この系における光学伝導度、ラマン散乱スペクトルの異方性を測定した結果、斜方晶歪みが大きいY1-xCaxVO3ではドーピングされたホールのダイナミクスは等方的であり、歪みが小さなLa1-xSrxVO3では一次元的な軌道交換相互作用によって異方的なダイナミクスを示すことなど、斜方晶歪みの大きさの違いによるキャリアのダイナミクスの違いとともに軌道・スピン秩序の安定性に関する知見を得ることが出来た。これらは異方的光学応答の制御方法における一つの重要な結果である。本研究では、層状マンガン酸化物やニッケル酸化物など擬2次元遷移金属酸化物のスピン電荷軌道秩序における機能性を開拓することを目的としている。特に、スピン・電荷・軌道の自由度がもたらす秩序の"director"(方向性)としての性質に着目し、低対称歪みと電荷軌道の方向的秩序の結合などを利用しつつ、これらがもたらす誘電率、抵抗率、弾性率、磁化率などにおける巨大な異方性を探求する。本年度の成果の一例としては、層状ペロブスカイト型マンガン酸化物Pr(Sr1-yCay)2Mn2O7における反射率、ラマン散乱スペクトルの測定を取り上げる。この物質系は、CE型の電荷・軌道ストライプが温度、一軸圧によって回転するため、単一試料による電荷・軌道整列状態の詳細な情報を得るのに適している。また、室温近傍での電荷軌道整列に伴う強誘電転移など興味深い物性を示すことも知られている。昨年度得られた良質な単結晶試料を用い、反射率、ラマン散乱スペクトルを測定した結果、CE型の電荷・軌道秩序を示すy=0.9の試料においては強誘電転移温度以下で空間反転対称性の破れに伴うラマン活性な赤外光学フォノンが現れることを確認し、また、さらに低温での反強磁性秩序と共に現れる広帯域なピークを2ーマグノン励起によるものと結論づけることが出来た。さらに、A型の反強磁性体であるPrSr2Mn2O7(y=0)では、全温度領域で数百meVもの大きな擬ギャップ構造が観測され、この擬ギャップ構造と光学フォノンが縦方向の電荷ストライプ相関によって引き起こされたものだと分かった。本年度に得た成果の具体例を以下に述べる。まず、K2NiF4型層状

マンガン酸化物R_<1-x>Sr_<1+x>MnO_4(R=Nd,La)を対象とし、電荷・軌道密度波の形成によって生じる集団励起の観測をテラヘルツ領域の光学測定によって行った。テラヘルツ光の振動電場が層と平行の場合において10meV付近に集団励起による吸収構造が現れる事が分かった。xを変えてマンガンのeg電子濃度を系統的に変えた場合の集団励起を調べたところ、ハーフドープ(x=0.5)では吸収構造が消失する様子が見られた。このような顕著な電子濃度依存性は電子相関およびヤーンテラー相互作用によって生じているものと考えられる。また、層状ニッケル化合物における電荷ダイナミクスと電子構造について光学測定、角度分解光電子分光を用いて調べた。その結果、金属絶縁体転移近傍にあるEuO.1Srl.1NiO4においてx2-y2軌道のキャラクターを持つホールの大きなフェルミ面と擬ギャップが生じている事を見出した。このような電子構造は層状銅酸化物でも見られているが、本系の反強磁性相互作用が層状銅酸化物と比較して一桁小さい事を考慮すると、これは実空間での電荷秩序の相関に起因すると考えられる。
花形態進化を引き起こした遺伝子進化の解明

シロイヌナズナなどの真正被子植物における花器官形成遺伝子が基部被子植物でも同じように機能しているかどうかを花器官形成遺伝子ホモログの発現様式解析から推定した。その結果、真正双子葉類で広く見られる花器官形成のABC遺伝子群による分子機構が被子植物進化の初期段階ですでに確立していた可能性が高いことがわかった。そして、基部被子植物群に見られるガク片と花弁の中間的形態を示す花器官はAP3、P1、SEP遺伝子の発現時期の変化によって生じているのではないかという作業仮説を提唱した。次に、被子植物系統樹の基部に位置する分類群にしばしば見られる螺旋状に花器官を配置する花が形成される分子機構を推定した。数種の基部被子植物における解析から、真正双子葉類で第一、第二輪だけに発現が見られるAP1遺伝子が花原基全体で発現しており、このことが螺旋型の花形成と関係しているのではないかという作業仮説を提唱することができた。さらに、花弁的苞葉を持つ基部被子植物において花器官形成遺伝子の発現様式を解析し、花弁的苞葉では、花弁形成遺伝子系を流用して花弁様器官を行っている可能性が高いことを明らかにした。本研究により真正双子葉類が用いている花器官形成遺伝子系は、花形態の異なる基部被子植物群でも同じように機能しているらしいことがわかってきた。また、螺旋花、ドクダミなどでは花器官形成遺伝子の発現を変化させることによってこれらの形態を作り出しているという作業仮説を提唱することができた。Amborella、スイレン、ハゴロモモ、コブシ、ドクダミ(コショウ類)の若い花序から全RNAを抽出し、MADS-box特異的degenerateプライマーを用いてMADS-box遺伝子を単離し、塩基配列を決定し毛糸樹解析を行った。その結果、Amborella、からAP3,PI、SEPその他の材料からはAP1,PI、AP3、AGのオーソログが得られたことがわかった。来年度は花弁形成に重要なSEP遺伝子オーソログの単離を目指す。それぞれの材料について各遺伝子のin situハイブリダイゼーション実験を行っている。AmborellaではAP3とPIが最外部の花被から最内部の花被原基の全てで発現していることがわかった。現在SEP遺伝子の発現様式の解析中である。スイレン、ハゴロモモについては各遺伝子の発現様式はほぼABCモデルにあったものであるが、現在細かな点について実験を行っている。コブシは花弁状の内花被ではAP3、PIの発現が見られたが、ガク片状になった外花被ではAP3、PIの発現が見られなかった。一方、ガク片が花弁化した突然変異体ではAP3、PIの発現場所が外花被まで拡大していた。現在SEP遺伝子の単離を目指している。ドクダミは花弁状になった総苞でAP3、PI遺伝子が発現しているらしいことがRT-PCRによりわかった。現在、in situハイブリダイゼーションによるより詳細な発現解析、およびRNAi法を用いた機能喪失実験ができないかどうか検討中である。(1)AmborellaのSEP遺伝子、スイレンとハゴロモモについてはAP3,PI,SEP,AP1遺伝子について発現場所をin situ hybridization(ISH)により調べた。その結果、AP1遺伝子以外はシロイヌナズナと同様な発現を示すことがわかった。AP1遺伝子の発現様式の違いがスイレン科の花形態とどのように関係あるのかを調べるために、シロイヌナズナで過剰発現実験を行っている。(2)コブシのSEP遺伝子についてISHによって発現場所を調べた結果、螺旋型の花でもABCモデルが成立しているか可能性が高いことがわかった。(3)ドクダミの野生型、八重咲きでのAP1,AP3,PI,SEPのISHを行っているが、ハイブリダイゼーションの条件設定に手間取り、まだ十分な結果が得られていない。

(4)ドクダミにAP3,PI,SEPのRNAiコンストラクトを一番花序の咲いたドクダミの茎からすわせ、2番花序での変化を観察することにより、各遺伝子機能を推定する実験の予備段階として、シロイヌナズナGFP過剰発現体の花序にGFP-RNAiコンストラクトをすわせたが、GFPのシグナルは消えず今後、さらなる条件検討が必要である。(5)螺旋状から輪状の花の進化にはMADS-box遺伝子にくわえ、分裂組織を維持するような形容分裂組織関連遺伝子の進化が関与したと考えられる。シンプルな実験系であるヒメツリガネゴケを用いて分裂組織形成遺伝子であるSHOOTMERISTEMLESS遺伝子の生殖器官形成における役割を解析した。PpKNOX1,MKN4,MKN5の3つのSTM遺伝子ホモログの遺伝子破壊体、GUSとの融合遺伝子を作成した。その結果、これらの遺伝子は胞子体の柄形成に関わっている可能性が高いことが示唆された。
脂質胆汁排泄機構の解析

活習慣病の治療では脂質代謝が一つの標的となるが、生体内の恒常性維持においては、消化管吸収と胆汁排泄が重要な役割を果たす。リン脂質・コレステロール・胆汁酸は胆汁排泄を受け胆汁ミセルを形成するため、吸収・排出機構における三者の関連が想定されているが、未だ不明な点が多い。本研究課題は、小腸および肝臓に発現するリン脂質・コレステロール・胆汁酸トランスポーターの基質特異性・輸送機構を生解析し、胆汁脂質の消化管吸収・胆汁排泄機構を明らかにすることを目的としている。リン脂質の胆汁排泄に関しては、ヒトMDR3/ABCB4発現アデノウィルスを作製し、in vitro機能評価を行った。哺乳類由来細胞を用いた輸送実験の結果、高濃度の胆汁酸の添加によりMDR3発現に伴うリン脂質の排出亢進が見られた。さらに、PFIC3・ICPに見られるMDR3遺伝子変異に関して検討した結果、蛋白の成熟不全による局在異常が生じる変異体が認められ、病態発症メカニズムの一端が明らかとなった。コレステロール吸収に関わるトランスポーターであるNPCILIについては、ヒト消化管由来のCaco-2細胞に遺伝子導入した安定発現株を用いて種々の解析を行った。リン脂質・ステロール・胆汁酸からなる胆汁ミセルからの吸収を評価した結果、コレステロールは植物ステロールよりも輸送活性が強く、両ステロールの輸送とも新規高脂血症治療薬エゼチミブの添加で濃度依存的に阻害されることが明らかとなった。胆汁酸の胆汁排泄については、BSEP/ABCB11遺伝子発現系を用いた検討により、基質の輸送にはアクセプター分子が不要であること、二種の遺伝子変異に関しては細胞膜へのトラフィック異常によりPFIC2が発症すること、ラット・ヒトBSEP問には胆汁酸組成を反映した基質特異性の種差が存在することを示すことができた。生活習慣病の治療では脂質代謝がひとつの標的となるが、生体内脂質の恒常性維持においては、消化管吸収と胆汁排泄が重要な役割を果たす。リン脂質・コレステロール・胆汁酸はミセルを形成して胆汁排泄を受けることから、三者がリンクした排泄機構が存在していることが想定されているが、三者のリンクした排泄機構は未解明である。本研究では、小腸および肝臓に発現するリン脂質トランスポーター・胆汁酸トランスポーターの基質特異性・輸送機構についてcDNAを用いて解析し、さらにコレステロールトランスポーターを同定することにより、脂質の消化管吸収・胆汁排泄機構を明らかとすることを目的としている。リン脂質の胆汁排泄に関してはMDR3/ABCB4に焦点をあて、研究を進めている。ヒトMDR3を発現するアデノウィルスベクターの構築に成功し、各種哺乳類細胞に感染時、蛋白発現が見られることをウェスタンブロット・免疫染色により確認された。現在、輸送機構の解析とともに、MDR3遺伝子変異により引き起こされるPFIC3の病態発症機構に関する検討を進めている。胆汁酸の胆汁排泄についてはBSEP/ABCC11遺伝子発現系を用いた検討により、基質の輸送にはアクセプター分子が不要であること、二種の遺伝子変異に関しては細胞膜へのトラフィック異常によりPFIC2が発症すること、ラット・ヒトBSEP間には胆汁組成を反映した基質特異性の種差が存在することが明らかとなった。コレステロールトランスポーター候補分子としては、ABCG5・ABCG8およびニーマンピック様蛋白質(NPC1L1)に着目している。ABCG5/G8は哺乳類発現ベクターの構築に成功し、共発現系を作成中である。ニーマンピック様蛋白質に関しては、哺乳類細胞に安定発現させた場合にコレステロール吸収が増加することを見出しており、現在その輸送機構について詳細な解析を進めている。生活習慣病の治療では脂質代謝が一つの標的となるが、生体内の恒常性維持においては、消化管吸収と胆汁排泄が重要な役割を果たす。

リン脂質・コレステロール・胆汁酸は胆汁排泄を受け胆汁ミセルを形成するため、吸収・排出機構における三者の関連が想定されているが、未だ不明な点が多い。本研究課題は、小腸および肝臓に発現するリン脂質トランスポーター・コレステロールトランスポーター・胆汁酸トランスポーターの基質特異性・輸送機構について解析し、胆汁脂質の消化管吸収・胆汁排出機構を明らかにすることを目的としている。リン脂質の胆汁排泄に関しては、MDR3/ABCB4に焦点をあてた研究を行った。昨年度までに構築したヒトMDR3発現アデノウィルスベクターを用い、in vitro機能評価を行った。生理的発現と同じ頂端膜に発現する極性細胞を用いた輸送実験の結果、高濃度の胆汁酸の添加によりMDR3発現に伴うリン脂質の排出亢進が見られた。さらに、PFIC3・ICPに見られるMDR3遺伝子変異に関して検討した結果、蛋白の成熟不全による局在異常が生じる変異体が認められ、病態発症メカニズムの一端が明らかとなった。コレステロール吸収に関わるトランスポーターであるNPC1L1については、ヒト消化管由来のCaco-2細胞に遺伝子導入した安定発現株を用いて種々の解析を行った。リン脂質・ステロール・胆汁酸からなる胆汁ミセルからの吸収を評価した結果、コレステロールは植物ステロールよりも輸送活性が強く、どちらのステロールの輸送も新規高脂血症治療薬であるエゼチミブの添加により濃度依存的に阻害されることが明らかとなった。
矯正的歯の移動に伴う異所性疼痛に対するレスベラトロールの役割

本研究では、NiTiコイルスプリング矯正装置(15g荷重)を使用して、ラット上顎第一臼歯の近心移動実験を行った。動物モデルを用いた矯正学的な歯の移動処置においては、負荷される矯正力の性質(荷重量、作用方向、負荷頻度)を規定することにより、動物の麻酔導入からNiTiコイルスプリングの装着まで30分程度で完了できるプロトコールを確立できた。今回のNiTiコイルスプリング矯正装置を装着した動物実験例(15個体)では、最長5日間の観察期間に矯正装置の脱落・破損は3例にとどまり、相同な負荷条件下では臼歯移動様式の再現性も高いことが確かめられた。5日間持続負荷の条件においては、第一臼歯はすべて近心移動していることが確かめられた第一臼歯の近心移動にともなう疼痛(自発痛)の関連行動について、ビデオカメラ撮影による行動解析を行った結果、矯正力の負荷後1日でFace Groomig行動が最大値を示し、矯正力負荷後5日目には無処置群と同一レベルにまで回復した。また、歯の近心移動に伴う誘発痛の有無を検証する目的で、ラット口吻部におけるvon Frey hairによる逃避反射閾値を測定したところ、矯正力付与後13日目にvon Frey hairによる口ひげ部分への機械刺激による逃避反射閾値は、矯正群は対照群と比較して有意に低下し痛覚過敏を示した。また、この痛覚過敏については、レスベラトロールの慢性投与によって有意に抑制することがわかった。動物モデルを用いた矯正学的な歯の移動実験においては、ラット臼歯が実験系として頻用されてきたが,負荷される矯正力の性質(荷重量,作用方向,作用期間,負荷頻度など)が厳密に規定されていない例が多い。そのため、本年度においては、ラット上顎第一臼歯の近心移動モデルにおいて、矯正処置と歯の近心移動に伴う疼痛発現との関連を三叉神経節のニューロンとグリア細胞との相互作用を明確に理解することを目指して、矯正装置の装着操作に起因する疼痛を可能な限り排除し、第一臼歯の移動による疼痛のみを解析対象とできるよう、ラット矯正学的歯の移動モデルの規格化に注力してきた。これにより、所定の実験プロトコールを遂行するうえでは、麻酔の導入からNiTiコイルスプリングの装着まで30分程度で完了できるようになった。また、ラット口吻部におけるvon Frey hairによる逃避反射閾値を測定も可能となり、矯正群は対照群と比較して有意に低下し痛覚過敏を示すことが判明している。実験的歯の移動に伴う「炎症性・異所性痛覚過敏」に関わる「レスベラトロール」の緩和効果を以下のように系統的に解析する。(1)確立した矯正学的な歯の移動モデルを用いて、『矯正学的歯の移動に伴う異所性疼痛へのレスベラトロールの効果』について検証する。ラットの上顎第一臼歯に矯正装置を装着し、経日的に口吻部のvon Frey hairsに対する痛覚閾値の変化(痛覚過敏)がレスベラトロールにより緩和されるか否かを継続的に「行動学的」に解析する。(2)『CCL2/CCR2シグナルと歯の移動に対するレスベラトロールの効果』について検証する。ラットの上顎第一臼歯に矯正装置を装着後、歯の移動に伴って三叉神経節内ニューロンのCCL2/CCR2シグナル伝達系が、レスベラトロールにより緩和されるかを「免疫組織化学的」に解析する。また、矯正学的な歯の移動様式と移動距離をマイクロCT(μCT)法にて定量的解析して歯科矯正処置効果を評価する。

そのため、本年度においては、ラット上顎第一臼歯の近心移動モデルにおいて、矯正処置と歯の近心移動に伴う疼痛発現との関連を三叉神経節のニューロンとグリア細胞との相互作用を明確に理解することを目指して、矯正装置の装着操作に起因する疼痛を可能な限り排除し、第一臼歯の移動による疼痛のみを解析対象とできるよう、ラット矯正学的歯の移動モデルの規格化に注力してきた。これにより、所定の実験プロトコールを遂行するうえでは、麻酔の導入からNiTiコイルスプリングの装着まで30分程度で完了できるようになった。また、ラット口吻部におけるvon Frey hairによる逃避反射閾値を測定も可能となり、矯正群は対照群と比較して有意に低下し痛覚過敏を示すことが判明している。実験的歯の移動に伴う「炎症性・異所性痛覚過敏」に関わる「レスベラトロール」の緩和効果を以下のように系統的に解析する。(1)確立した矯正学的な歯の移動モデルを用いて、『矯正学的歯の移動に伴う異所性疼痛へのレスベラトロールの効果』について検証する。ラットの上顎第一臼歯に矯正装置を装着し、経日的に口吻部のvon Frey hairsに対する痛覚閾値の変化(痛覚過敏)がレスベラトロールにより緩和されるか否かを継続的に「行動学的」に解析する。(2)『CCL2/CCR2シグナルと歯の移動に対するレスベラトロールの効果』について検証する。ラットの上顎第一臼歯に矯正装置を装着後、歯の移動に伴って三叉神経節内ニューロンのCCL2/CCR2シグナル伝達系が、レスベラトロールにより緩和されるかを「免疫組織化学的」に解析する。また、矯正学的な歯の移動様式と移動距離をマイクロCT(μCT)法にて定量的解析して歯科矯正処置効果を評価する。当初の計画より実験動物の使用数が少なく済んだため。次年度の免疫組織化学消耗品に充当する予定である。