hpprc/llmjp-kaken huggingface dataset:
定常状態にある在来遺伝子を標的とした新たな遺伝子治療―脳血管攣縮における試み―

脳血管攣縮は持続的な血管平滑筋の収縮により血管内腔の狭小化が生じ脳虚血がもたらされるものでクモ膜下出血後の重大な合併症である.多数の細胞内情報伝達系が複雑に関与していることから治療が困難であった.そこで平滑筋収縮の最終段階を構成する蛋白の一つであるαアクチンに焦点を当て遺伝子治療を施行した.つまり以下の3つに分け実験を施行した.1)正常ラットに対し,αアクチンmRNAのアンチセンスオリゴDNAをcationic liposomeと複合体とし髄腔内に注入し,経時的に脳底動脈を摘出し,αアクチンmRNA発現の変化をRT-PCR法と免役組織学的方法で検索した.注入48時間後まではαアクチンmRNA発現の有意な低下がみられた.2)ラットにクモ膜下出血を作成し,経時的に脳底動脈のαアクチンmRNA発現の変化を前述と同様の方法で,脳底動脈の脳血管攣縮の程度(血管内腔の狭小化)を定量的組織学的分析で検索した.αアクチンmRNA発現はクモ膜下出血4日目まで有意な変化は示さなかった.脳底動脈の内腔は2日目までは有意に低下していた.3)以上の結果をもとに脳血管攣縮に対するαアクチンmRNAのアンチセンスオリゴDNAの効果を,クモ膜下出血作成2日目を評価期間として検索した.クモ膜下出血作成直後にαアクチンmRNAのアンチセンスオリゴDNAをcationic liposomeと複合体とし髄腔内に注入し,2日目に脳底動脈を摘出しαアクチンmRNA発現の変化をRT-PCR法と免役粗織学的方法で,脳血管攣縮の改善効果を定量的組織学的分析で検索した.治療群では脳底動脈の内陸は有意に増大し,かつαアクチンmRNA発現の有意な減少がみられた.以上からαアクチンmRNAのアンチセンスオリゴDNAは脳血管攣縮に対する有力な治療法になり得ると思われる.クモ膜下出血後の脳血管攣縮においてαアクチンを標的とした遺伝子治療を施行した.αアクチンに対するアンチセンスオリゴヌクレオチドを3種類デザインしラット培養平滑筋を用いてその効果を比較検討した.アンチセンスオリゴヌクレオチドをホスホロチオエート修飾を施し,5および10μMの濃度となるように培養液に溶解し,ラット平滑筋細胞をインキュベーションした.24時間後に培養平滑筋細胞を収集し,tRNAを抽出し,これをreverse transcription-polymerase chain reaction(RT-PCR)法で検索した.結果として5'-TCCGGGCAGCGGAAGCGTTC-3'のアンチセンスオリゴヌクレオチドで,無処置群,および他のアンチセンスオリゴヌクレオチドに比し有意にαアクチンmRNAの低下が示された.濃度による差異は認めなかった.そこでこのアンチセンスオリゴヌクレオチドを用い,36時間,48時間のインキュベーションを行ったが,36,48時間後ともに24時間後と同様のαアクチンmRNAの低下がみられた.また,アンチセンスオリゴヌクレオチドをリポソーム(カチオニックリピッド)と混合しカチオニック・リピッドが40μMの濃度で同様のインキュベーション(24時間)を行ったところ,リポソーム併用ではアンチセンスオリゴヌクレオチド単独に比し,αアクチンmRNAは約70%に低下した.この知見をもとに,無処置正常ラットを用いアンチセンスオリゴヌクレオチド髄腔内投与の安全性の検討を行った.10nanomoleのアンチセンスオリゴヌクレオチドを単独またはリポソームと併用し大槽内へ注入し24時間後に脳および脳底動脈を摘出した.脳底動脈壁のαアクチンmRNAは無処置群に比し有意に低下していた.組織学的には脳および脳底動脈に明らかな変化はみられず傷害性は無いものと判断された.脳血管攣縮は持続的な血管平滑筋の収縮により血管内腔の狭小化が生じ脳虚血がもたらされるものでクモ膜下出血後の重大な合併症である.多数の細胞内情報伝達系が複雑に関与していることから治療が困難であった.そこで平滑筋収縮の最終段階を構成する蛋白の一つであるαアクチンに焦点を当て遺伝子治療を施行した.つまり以下の3つに分け実験を施行した.1)正常ラットに対し,αアクチンmRNAのアンチセンスオリゴDNAをcationic liposomeと複合体とし髄腔内に注入し,経時的に脳底動脈を摘出し,αアクチンmRNA発現の変化をRT-PCR法と免役組織学的方法で検索した.注入48時間後まではαアクチンmRNA発現の有意な低下がみられた.2)ラットにクモ膜下出血を作成し,経時的に脳底動脈のαアクチンmRNA発現の変化を前述と同様の方法で,脳底動脈の脳血管攣縮の程度(血管内腔の狭小化)を定量的組織学的分析で検索した.αアクチンmRNA発現はクモ膜下出血4日目まで有意な変化は示さなかった.脳底動脈の内腔は2日目までは有意に低下していた.3)以上の結果をもとに脳血管攣縮に対するαアクチンmRNAのアンチセンスオリゴDNAの効果を,クモ膜下出血作成2日目を評価期間として検索した.

クモ膜下出血作成直後にαアクチンmRNAのアンチセンスオリゴDNAをcationic liposomeと複合体とし髄腔内に注入し,2日目に脳底動脈を摘出しαアクチンmRNA発現の変化をRT-PCR法と免役粗織学的方法で,脳血管攣縮の改善効果を定量的組織学的分析で検索した.治療群では脳底動脈の内陸は有意に増大し,かつαアクチンmRNA発現の有意な減少がみられた.以上からαアクチンmRNAのアンチセンスオリゴDNAは脳血管攣縮に対する有力な治療法になり得ると思われる.
温度感受性組換え酵母培養プロセスにおけるオンライン状態認識・制御システムの開発

本研究では、温度感受性組換え酵母によるイネα-アミラーゼ生産プロセスにおいて、最適な培養計画に基づいて運転されているにも関わらず、種々の不確定要素のために、最適な状態からはずれてしまった異常な状態をプロセスデータからオンラインで検出するシステムの構築を目指した。対象とするプロセスの異常な原因としては、プラスミドの保持率の減少、温度センサ異常、などを考えた。まず、最近、時間軸と周波数域の両方の情報を詳細に解析できる方法として注目を浴びているウェーブレット理論を応用し、ノイズを含んだ時系列データからデータの持つ特徴を落とすことなく、ノイズを除去した。さらに、自己想起型ニューラルネットワークを非線形多変量解析法として用いることにより、微生物の状態をオンラインで認識し、認識した状態に適した操作を行うシステムの開発を行った。まず、蓄積された培養データをウェーブレット多重解像度解析により、どのような周波数成分がどのような時間に含まれているか解析した。この解析結果に基づいて、データの本質的な変動は落とすことなく、ノイズを効率的にカットできるフィルターシステムを構築した。次に、ノイズの除去されたデータを教師信号として用い、培養状態認識のための自己想起型ニューラルネットシステムを構築した。培養状態認識システムが構築された後、このシステムの有効性を検討するために新たに、いくつかの実験を行い、そのデータから的確に培養状態を認識できることが確認された。また、認識された微生物の状態に応じて制御方策を検討し、計画された最適生産量に近づけることのできるシステムを構築した。温度操作により導入した遺伝子の発現調節が可能な宿主・ベクター系を用いた物質生産は、その運転操作のし易さから注目されている。我々の研究グループではすでに、温度により発現調節可能な酵母Saccharomyces cerevisiaeの宿主・ベクター系を用いたイネα-アミラーゼ生産システムを構築しており、その最適温度政策を決定している。しかし、最適な培養計画に基づき運転しているにも関わらず、種々の不確定要素のために、最適な状態からはずれてしまうことが考えられる。本研究では、この様な異常な状態をプロセスデータからオンラインで検出するシステムの構築を目指した。回分培養系において、温度センサと、プラスミド保持率の異常を、自己想起型ニューラルネットワークを用いて検知できるシステムの構築を試みた。異常診断には、5層の自己想起型ニューラルネットワークシステムを用いた。自己想起型ニューラルネットワークは、入力した値が出力に現れるような恒等写像を学習するネットワークのことである。学習は入力ベクトルと出力ベクトルに同じプロセス変数を用い、バックプロパゲーション法により行った。信号のノイズ除去と、学習時間短縮を目的としてデータをウェーブレット変換を用いて圧縮した。状態診断の評価関数には、規格化した入出力値の差の二乗和を用いた。その結果、培養初期あるいは培養途中からの温度センサの故障、および、プラスミド保持率の異常を検出することができた。さらに、温度センサが故障していると検出された場合、修復作業を行うことにより培養終了時点での生産を理想状態に近づけることが可能となった。

この解析結果に基づいて、データの本質的な変動は落とすことなく、ノイズを効率的にカットできるフィルターシステムを構築した。次に、ノイズの除去されたデータを教師信号として用い、培養状態認識のための自己想起型ニューラルネットシステムを構築した。培養状態認識システムが構築された後、このシステムの有効性を検討するために新たに、いくつかの実験を行い、そのデータから的確に培養状態を認識できることが確認された。また、認識された微生物の状態に応じて制御方策を検討し、計画された最適生産量に近づけることのできるシステムを構築した。
ヒトマイナ-および主要組織適合抗原のT細胞による認識機構の分子免疫学的解析

1)アロ抗原特異的CTLクロ-ンを用いたクラスI抗原の認識HLAーB35とHLAーB51遺伝子間で作製したキメラ遺伝子を使った研究より、HLAーB35特異的CTLの認識に、HLAーB35のα3ドメインのαヘリックスおよびβシ-ト上のアミノ酸の置換が影響を与えることを昨年度明らかにした。本年度は、HLAーB35抗原のsingle amino acid mutantを作製して解析した。その結果、T細胞クロ-ンによってアロ抗原の認識に影響をうけるアミノ酸残基の部位はそれぞれのT細胞クロ-ンで異なっていることが明らかになった。このことは、1つのHLAクラスI抗原に対するアロ抗原反応性T細胞は単一でなく、レパ-トリ-が大きいことを意味している。おそらく内因性の様々なペプチドがアロ抗原認識に関与していると考えられた。2)T細胞クロ-ンを用いたヒトマイナ-組織適合抗原の認識HLAーB35に拘束するヒトマイナ-組織適合抗原特異的T細胞の認識に、HLAーB35抗原のsingle aminoacid mutanがどのように影響を与えるかを調べた。アミノ酸残基95,116,152および171の置換によってこのT細胞のマイナ-組織適合抗原の認識が障害をうけた。これらのアミノ酸残基はすべてペプチド結合部位であることから、T細胞はペプチドの形でこの抗原を認識していると考えられた。このことを証明するために酸処理法により、HLAーB35抗原に結合しているペプチドをHPLCを使って分離することを試みた。ドナ-由来のB細胞株より、HPLCで分離した分画に、T細胞が認識するペプチドを分離することができた。1 T細胞クロ-ンを用いたHLAクラスエアロ抗原の認識(1) HLAーB51およびBu52抗原のアロ抗原決定基の解析HLAーB51とBw52はきわめて類似した抗原で遺伝子の解析から63番目と67番目のアミノ酸の置換があることがわかっている。そこでこの2つの遺伝子間のキメラ遺伝子を作製し,この遺伝子をHmy2CIR細胞上に発現させた細胞を使い,HLAーB51およびBw52特異的CTLクロ-ンの反応を調べた。それぞれのCTLクロ-ンともこのキメラ抗原両方に反応するもの,あるいはどちらか一方しか反応しないものがあり,このことからいずれのアミノ酸残基もアロ抗原決定基に関与していることがまた1つのHLA抗原に対して多様なT細胞群がアロ抗原特異的に反応することが明らかになった。HLAーB35はαaドメイン上にB51と比べた場合8つのアミノ酸の置換(6つのβシ-トと2つのαヘリックス)がみられる。そこでαβそれぞれをB51にかえたB35mutant遺伝子を作製し,B35特異的クロ-ンを用いて解析した。T細胞クロ-ンはαヘリックスをかえた抗原に対しては全く反応しなかったが,βシ-トをかえた抗原に対しては反応するものとしないものがあった。このことから,αヘリックスはアロ抗原決定基に重要な役割を果していることそしてβシ-トも一部のT細胞の認識に関与していることが明らかになった。現在single amino acid mutantを作製して解析中である。2.マイナ-組織適合抗原特異的CTLクロ-ンによる解析B35mutant遺伝子抗原を用いて,B35拘束性,マイナ-組織適合抗原特異的CTLクロ-ン抗原認識を調べたところ,αヘリックス,βシ-トともに影響を与えることが明らかになった。1.アロ抗原特異的CTLクロ-ンを用いたHLAクラスI抗原の認識HLA-B35とHLA-B51

遺伝子間で作製したキメラ遺伝子を使った研究より、HLA-B35特異的CTLの認識に、HLA-B35のα_2ドメインのαヘリックスおよびβシ-ト上のアミノ酸の置換が影響を与えることを昨年度明らかにした。本年度は、HLA-B35抗原のsingle amino acid mutantを作製して解析した。その結果、T細胞クロ-ンによってアロ抗原の認識に影響をうけるアミノ酸残基の部位はそれぞれ異っていることが明らかになった。このことは、1つのHLAクラスI抗原に対するアロ抗原反応性T細胞は単一でなく、レパ-トリ-が大きいことを意味している。おそらく内因性の様々なペプチドがアロ抗原認識に関与していると考えられた。2.T細胞クロ-ンを用いたヒトマイナ-組織適合抗原の認識HLA-B35に拘束するヒトマイナ-組織適合抗原特異的T細胞の認識に、HLA-B35抗原のsingle amino acid mutantがどのように影響を与えるかを調べた。アミノ酸残基95,116,152および171の置換によってこのT細胞のマイナ-組織適合抗原の認識が障害をうけた。これらのアミノ残基はすべてペプチド結合部位であることから、T細胞はペプチドの形でこの抗原を認識していると考えられた。このことを証明するために酸処理法により、HLA-B35抗原に結合しているペプチドをHPLCを使って分離することを試みた。ドナ-由来のB細胞株より、HPLCで分離した分画に、T細胞が認識するペプチドを分離することができた。
コプラナーPCBの底質蓄積に関する歴史トレンド解析を発生源推定

本研究では海や湖の底質のコプラナーPCB蓄積状況を、実際に底質採取、年代特定した試料を分析し、歴史トレンドとして把握することを第一の目的とした。そして、コプラナーPCBに関する発生源情報の文献、資料収集を行い、底質試料の分析結果を合わせて、主成分分析を適用し、発生源寄与推定を行うことを第二の目的とした。まず日本の琵琶湖,大阪湾の底質を中心にPCDDs/DFs及びPCBsの歴史トレンド解析を行った。PCDDs/DFsについて、琵琶湖,大阪湾では1960年頃から底質中濃度の増加が見られた。同族体・異性体分布の検討から、琵琶湖,大阪湾では燃焼発生源及びPCP・CNPなど化学薬剤による複合汚染であると考えられた。PCBsの濃度トレンドは、琵琶湖南湖,淀川沖,神戸沖など工業地帯周辺では底質中濃度のピーク時期とPCBs製品の生産・使用時期の一致が見られた。PCBs同族体分布は総じて4塩素化合物が顕著であったが、地点間での差が大きく、バックグラウンド地域では3塩素化物の割合が、琵琶湖では5,6塩素化物の割合が、大阪湾では7,8塩素化物の割合が高かった。Co-PCBs異性体分布でも同様に、バックグラウンド地域では主として低塩素化の異性体(#77,105,118)が検出されているのに対し、琵琶湖ではより高塩素化の多くの異性体が、さらに大阪湾では#170,180がかなり高い割合で検出された。バックグラウンド地域については大気経由で離れた地域の発生源の影響を、他地域では周辺の発生源から水系、及び大気経由の影響を受けていると推測された。塩素化ダイオキシン類と類似の構造を有し、毒性発現機構が同様であることが分かってきたコプラナーPCB-3,3',4,4'-tetraCB(IUPAC#77),3,3',4,4',5-pentaCB(#126),3,3',4,4',5,5'-hexaCB(#169)の3種をはじめ12種類のPCB異性体-は、製品PCBに含有されるにとどまらず、ダイオキシン類と同様に燃焼副生成物として存在することも分かってきた。こうした状況になってくると、環境挙動に対して、製品PCBの水系溶出・移動が主か、燃焼副生成による気系排出・移動が主たる寄与を与えるか、といった課題が学術的にも、社会的にも重要となってくる。そこで、本申請研究では湖底質のコプラナーPCB蓄積状況を、実際に底質採取、年代特定した試料を分析し、歴史トレンドとして把握することを第一の目的としている。そして、コプラナーPCBに関する発生源情報の文献サーベイ、資料収集を行い、底質試料の分析結果を合わせて、統計学手法としての主成分分析を適用し、発生源寄与推定を行うことを第二の目的としている。平成11年度は、まず日本のバックグラウンド地域,琵琶湖,大阪湾の底質を対象にPCDDs/DFs及びPCBsの歴史トレンド解析を行った。また、阪神淡路大震災時の火災によるPCDDs/DFs発生量を推定し、神戸沖底質への大気経由および水系経由の負荷量を検討した結果、大気経由の移動は少なく、水系による移動が主であると推定された。PCBsの濃度トレンドは、バックグラウンド地域では、PCBs,Co-PCBsともにコア全体としてはほぼ一定の濃度を示したが、表層部においては濃度増加が認められた。琵琶湖南湖,淀川沖,ポートアイランド西など工業地帯周辺では底質中濃度のピーク時期とPCBs製品の生産・使用時期の一致が見られた。

本研究では海や湖の底質のコプラナーPCB蓄積状況を、実際に底質採取、年代特定した試料を分析し、歴史トレンドとして把握することを第一の目的とした。そして、コプラナーPCBに関する発生源情報の文献、資料収集を行い、底質試料の分析結果を合わせて、主成分分析を適用し、発生源寄与推定を行うことを第二の目的とした。まず日本の琵琶湖,大阪湾の底質を中心にPCDDs/DFs及びPCBsの歴史トレンド解析を行った。PCDDs/DFsについて、琵琶湖,大阪湾では1960年頃から底質中濃度の増加が見られた。同族体・異性体分布の検討から、琵琶湖,大阪湾では燃焼発生源及びPCP・CNPなど化学薬剤による複合汚染であると考えられた。PCBsの濃度トレンドは、琵琶湖南湖,淀川沖,神戸沖など工業地帯周辺では底質中濃度のピーク時期とPCBs製品の生産・使用時期の一致が見られた。PCBs同族体分布は総じて4塩素化合物が顕著であったが、地点間での差が大きく、バックグラウンド地域では3塩素化物の割合が、琵琶湖では5,6塩素化物の割合が、大阪湾では7,8塩素化物の割合が高かった。Co-PCBs異性体分布でも同様に、バックグラウンド地域では主として低塩素化の異性体(#77,105,118)が検出されているのに対し、琵琶湖ではより高塩素化の多くの異性体が、さらに大阪湾では#170,180がかなり高い割合で検出された。バックグラウンド地域については大気経由で離れた地域の発生源の影響を、他地域では周辺の発生源から水系、及び大気経由の影響を受けていると推測された。
東アジアにおける教育とＩＣＴの融合：国連ミレニアム開発目標達成のために

本研究では,情報技術(ICT)の導入がモンゴルの教育開発にどのように貢献できるかに焦点をおいた.具体的には,モンゴルの地方の小学校を中心にアンケート調査,聞き取り調査及び,ラウンドテーブルを通じて,1教育現場へのICT導入の現状分析,2現地の教員のニーズとインフラに関する調査,3インフラとコストを考慮した導入可能な情報技術に関する検討・考察,4ICTを利用した授業の形態と位置づけの分析,5現地政府,研究所との共同によるICTを活用した教材の試行とその評価実施,を実施した.分析結果は,モンゴル国立教育大学を通じて,今後の地方の小学校での教員研修の開発及び,実施に活用される予定である.本研究では,情報技術(ICT)の導入がモンゴルにおける教育開発分野の発展にどのように貢献できるかに焦点をおく.具体的には,モンゴルの地方の小学校を中心にアンケート調査,実際の使用者への聞き取り調査および,関係者間のラウンドテーブルを通じて,1教育現場へのコンピューターを含むICT導入の現状分析,2現地の学校および教員のニーズおよびインフラに関する調査,3インフラとコストを考慮した導入可能な情報技術に関する検討・考察,4ICTを利用した授業の形態と位置づけの分析,5現地政府,研究所との共同による,ICTを活用した教材の試行とその評価実施,6ICT導入後の持続可能性について技術面,文化面,人材面からフィージビリティー分析を実施することを目的とする.今年度の研究実績は、アジアにおける情報技術と教育の質に関する背景調査と分析として,UNESCOバンコク地域事務所,UNESCO本部教育局ICT課にて文献調査および聞き取り調査を実施し,教育開発が直面している問題,開発手法について整理した.更に,モンゴルでのアンケート調査およびアセスメントとして,モンゴルの5県において小学校教員および学校長130名を対象とし,教育現場におけるICTの導入の現状について調査した.現在データの分析を実施している.本研究では,情報技術(ICT)の導入がモンゴルの教育開発にどのように貢献できるかに焦点をおいた.具体的には,モンゴルの地方の小学校を中心にアンケート調査,聞き取り調査及び,ラウンドテーブルを通じて,1教育現場へのICT導入の現状分析,2現地の教員のニーズとインフラに関する調査,3インフラとコストを考慮した導入可能な情報技術に関する検討・考察,4ICTを利用した授業の形態と位置づけの分析,5現地政府,研究所との共同によるICTを活用した教材の試行とその評価実施,を実施した.分析結果は,モンゴル国立教育大学を通じて,今後の地方の小学校での教員研修の開発及び,実施に活用される予定である.本研究では,情報技術(ICT)の導入がモンゴルにおける教育開発分野の発展にどのように貢献できるかに焦点をおく.具体的には,モンゴルの地方の小学校を中心にアンケート調査,実際の使用者への聞き取り調査および,関係者間のラウンドテーブルを通じて,1教育現場へのコンピューターを含むICT導入の現状分析,2現地の学校および教員のニーズおよびインフラに関する調査,3インフラとコストを考慮した導入可能な情報技術に関する検討・考察,4ICTを利用した授業の形態と位置づけの分析,5現地政府,研究所との共同による,ICTを活用した教材の試行とその評価実施,6ICT導入後の持続可能性について技術面,文化面,人材面からフィージビリティー分析を実施することを目的とする.今年度の研究実績は、アジアにおける情報技術と教育の質に関する背景調査と分析として,UNESCOバンコク地域事務所,UNESCO本部教育局ICT課にて文献調査および聞き取り調査を実施し,教育開発が直面している問題,開発手法について整理した.更に,モンゴルでのアンケート調査およびアセスメントとして,モンゴルの5県において小学校教員および学校長130名を対象とし,教育現場におけるICTの導入の現状について調査した.現在データの分析を実施している.本研究では,情報技術(ICT)の導入がモンゴルにおける教育開発分野の発展にどのように貢献できるかに焦点をおいた.具体的には,モンゴルの地方の小学校を中心にアンケート調査,実際の使用者への聞き取り調査および,関係者間のラウンドテーブルを通じて,1教育現場へのコンピューターを含むICT導入の現状分析,2現地の学校および教員のニーズおよびインフラに関する調査,3インフラとコストを考慮した導入可能な情報技術に関する検討・考察,4ICTを利用した授業の形態と位置づけの分析,5現地政府,研究所との共同による,ICTを活用した教材の試行とその評価実施,を実施した.ICTを活用した教材の試行は,Scratchというオープンソースのプログラムを活用し,教員の教材開発用に応用しマニュアルを作成した.モンゴルでのアンケート調査およびアセスメントとして,モンゴルの5県において小学校教員および学校長130名に対し,教育現場におけるICTの導入の現状について調査した。回帰分析による結果からは,1教員のICTの活用は,主に1)教員間・地方政府教育専門家とのコミュニケ-ション,2)授業の準備に確認された;2コミュニケーションにICTを活用する際に影響している要因としては,学校のロケーション、学校と自宅におけるインターネット接続の有無,学校からのサポート,年齢,学校における地位,などが挙げられる;3授業の準備にICTを活用する際に影響している要因としては,学校のロケーション,学校からのサポート,情報技術に対する理解,研修参加の経験,コンピューターを使用している時間数,などが挙げられた。以上の結果は,モンゴル国立教育大学を通じて,今後の地方の小学校での教員研修の開発及び、実施に重要な分析結果として活用される予定である.教育と情報通信技術研究実績の概要に明記されているように,具体的な研究活動6項目中,3,4項目にあたるデータ分析を中心に研究を実施した.研究計画上二年目の活動は計画通り実施された。モンゴル初等教育におけるICT導入にかかるデータ分析は、1)都市vs.僻地,性別,年齢別による教育の質の向上に関する比較分析;2)基本インフラの状況;3)教材のデジタル化の現状;

及び4)研修制度の確立および運用について,の各方面から分析された.同時に、4か所の小学校の教員(569名)を対象とし,教員のICT活用の現状の調査も実施した.分析結果は日本開発学会(大阪, 2013 ),Comparative and International Education Society (Toronto, March 2014)にて発表された.研究実績の概要に明記されているように,具体的な研究活動6項目中,2項目については,調査が完了した.研究計画上初年度の活動は計画通り実施された.モンゴルにおいては,冬季の気候が厳しく地方における調査が困難な場合もあるが,本年度は地方の小学校における情報も多方面から入手し,有用なデータ収集が可能であったと評価する.二年間の調査結果を踏まえたうえで,モンゴル国の教育開発分野での情報技術導入の要件について整理を行い,導入の可能性について検討を行う.具体的には:1)現地における地域の既存のICT使用機関や,地方行政との協力体制等を把握する;2)教育開発の計画プロセス,実施において、情報技術の導入がどのような影響を与えるかの分析を行う;3)また、こうしたプロセスを通して,地域開発による負のインパクトの存在及び,また,それがどのように抑制されうるか現地での聞き取り調査通じた検証を行う.更に3年間の研究成果を整理し,教育開発と情報技術開発に関する国際会議・シンポジウム等において,本研究で開発したモデルを発表する.海外の諸事例との比較検討や,UNESCO関係者や研究者との討議を通じて,開発したモデルの実効性を検証し,更なるモデルの改善を行う.UNESCO,東工大共催の公開シンポジウムを行うと共に,研究成果の現地への還元を行う.次年度については主に地域教育開発における情報技術の導入の方向性,手法に関して研究を進めていく.まず,アンケート調査・アセスメントの調査結果を基に次の3項目に沿って情報分析を行う.1現状について,2問題点提起(技術面,人材面,文化的側面),3情報技術導入により期待される裨益効果について.更には,モンゴル初等教育におけるICT導入の分析を実施する.具体的な分析項目は,1)都市vs.僻地,性別,年齢別による教育の質の向上に関する比較分析,2)目的別のデータ収集および,デジタル化、3)研修制度の確立および運用,4)試行に伴う人材育成トレーニングなどが含まれる.同時に他国における事例のまとめからの教訓整理を行なう.該当なし
半極性ＧａＮ／Ｓｉ上へのＩｎＧａＮ高圧成長及び歪制御によるＬＤの作製

本研究では,窒化物半導体中で発光を抑制する内部電界(ピエゾ電界)を抑制可能な半極性面を成長面とし,InGaNを用いた青色緑色領域のLD作製を目指した.Siの加工基板を用いることで半極性面を得る手法を用いた.GaN結晶はストライプ状に作製している.Si基板から熱膨張係数に起因する大きな引っ張り応力を受るが,ストライプに沿った引っ張り歪となり,一方でストライプに垂直方向に対しては,圧縮歪となる.この歪が原因となり,InGaN発光の偏光方向がc軸と水平になることが分かった.レーザ構造を作製し,強励起で発光測定を行った結果,c軸と水平方向で大きなゲインを得られ,レーザ発振を確認した.本研究では,窒化物半導体中で発光を抑制する内部電界(ピエゾ電界)を抑制可能な半極性面を成長面とし,InGaNを用いた青色緑色領域のLD作製を目指した.Siの加工基板を用いることで半極性面を得る手法を用いた.GaN結晶はストライプ状に作製している.Si基板から熱膨張係数に起因する大きな引っ張り応力を受るが,ストライプに沿った引っ張り歪となり,一方でストライプに垂直方向に対しては,圧縮歪となる.この歪が原因となり,InGaN発光の偏光方向がc軸と水平になることが分かった.レーザ構造を作製し,強励起で発光測定を行った結果,c軸と水平方向で大きなゲインを得られ,レーザ発振を確認した.本研究では、InGaN発光層の偏光を制御および、高圧InGaN成長を用いた成長温度高温化によるInGaN結晶の高品質化により、長波長領域でのレーザーダイオードの高品質化を目指している。本年度はInGaN成長の高圧化により同条件でのIn取込効率の増大が明らかとなった。また、NH3分解効率の向上、熱伝導の向上により原料種の基板への到達が減少することが明らかとなった。それにともなう装置の改良、成長条件の改善を図り、高圧化で成長が可能な装置の作製を行った。今後改良した装置を用いることで、高品質InGaN結晶の作製を目指す。また、偏光制御にはInGaN層へかかる歪と量子準位を利用する。これは、熱膨張係数に起因する、Si基板上のGaNにかかる一軸性歪、InGaNとGaN格子不整合に起因する歪、InGaN/GaN量子井戸によるInGaN井戸内の量子準位が、In組成、膜厚による効果を全て考慮する必要がある。本年度は、InGaN井戸膜厚を2-9nmと変化し、In組成を変えることで、様々な井戸膜厚の試料について、420-530nmで発光する量子井戸層を作製した。得られた試料に対して偏光を測定することで、450m以上の長波長領域(高In組成領域)においては2nm以上のInGaN量子井戸を用いた場合、偏光方向が結晶のC軸方向に水平になることを明らかとなった。また短波長領域(低In組成領域)では、InGaN膜厚を5nm程度以上にすることで、同様の結果を得ることが可能である事を明らかにしてきた。また、光励起を行い端面からの発光を観察すると、数田/cm2程度の励起強度において、急激な発光強度の増加と半値幅の減少が見られた。このことから、In組成、InGaN膜厚により偏光を制御することで、LD作製が可能であることを示した。しかしながら、現在は閾値が数MW/cm2程度と非常に大きく、電流注入を見据えた場合においては現実的ではないため、今後InGaNの結晶性の改善、層構造の改善を図っていく。本研究では、Si基板上のストライプGaNアレイを用いたLD作製を目指す。加工Si基板へ成長したGaNストライプ上に、InGaN/AlGaN MQWを活性層とした縦方向電流注入によるLD構造を作製する。これまでに、Si基板上ストライプへInGaN/GaN MQWを作製し、偏光特性が量子井戸の膜厚、In組成によって変化することを見出した。量子井戸の膜厚が3nm程度以下と薄い場合には、460nm程度の発光波長を境に短波長側で偏光方向がE⊥c軸となるのに対し、長波長側ではE//cとなることが明らかとなった。また、この構造に対して、光励起によりストライプ状に励起した断面からのPLを測定すると、ある閾値を超えた場合に発光の急激な増加と、発光半値幅の細線化が観測された。このことから、この発光が誘導放出光である可能性が高いと考えており、本構造を用いることでSi基板上においてもレーザの作製が可能であること示すことが可能であった。また、この誘導放出は偏光特性と関連しており、E//cとなる条件での誘導放出が閾値的に優位であること明らかとしてきた。さらに、電流注入を目指し、低閾値化を目的とした構造検討を行った。クラッド層としてMQW層の上下に、Al0.2Ga0.8Nを100nm挿入し、光閉じ込めを改善した。また、上部のクラッドう層は、ストライプの中心を残す形で半分程度までエッチングを行い、リッジ構造の作製を行った。上記構造がない場合の閾値励起密度は3MW/cm2程度であったのに対して、上記構造を作製した場合、1MW/cm2程度と閾値を1/3程度に低減させることに成功した。この励起密度は、電流注入においても現実的な値である。また、横モード縦方向の閉じ込めによる近接パターンの明確なモードも観察された。

このモードから、わずかな光の漏れが確認されたことから更なる最適化が必要であると考えられる。加工Si基板上へGaN選択成長を行い,(1-101)GaNを成長した.その上のAlGaNクラッド層及びGaNガイド層を介して,InGaN/GaN MQW構造を作製し,GaNガイド層,AlGaNクラッド層で閉じ込め構造を作製した.これまでに,InGaN/GaN構造を用いた場合に,450nm程度よりも長波長領域では偏光方向がc軸と水平になることが分かっている.本手法によると,Si基板とGaNとの間の熱膨張係数に起因よる一軸性の伸張歪がInGaN/GaN層に加わるとともに,GaN層からInGaN層へ圧縮歪がかかっている.そのため,c軸方向に対しては圧縮歪,a軸方向に対してはストライプ方向には引っ張り,垂直方向に対しては圧縮歪となり,価電子帯のバンド状態が変わることで偏光方向が決まることが見いだされている.N2レーザを用いて,表面より強励起を行い,断面からの発光を観測することで,閾値励起強度を境に急激な発光強度の増加と半値幅の減少が観測された.このことから,誘導放出が得られていることが明らかとなった.しかしながら,FFPを観測したところ,横方向および積層方向の光の漏れが多いことが明らかとなった.これは,ストライプ構造に起因するエッジからの光の流出による.そこで,ICPエッチングによりリッジ構造を作製した結果,閉じ込めが促進され,閾値励起強度の低下と明確な縦モードが観測された.縦モード間隔に関しては,多モードで発振していることから,いくつかの反射のパスが混在していることが分かった.光伝搬のシミュレーションにより,光の伝搬と共に偏光が回転しているモードが視覚化出来ており,複屈折がこのような複雑な光の伝搬モードに対応していると考えられる.本研究では,Si基板上のレーザの作製を目的としており,偏光から光伝搬に至る基礎的な物性に関して知見を得た.今後,電流注入によるレーザ発振を目指す.26年度が最終年度であるため、記入しない。半導体工学26年度が最終年度であるため、記入しない。当初の計画では、InGaN加圧成長の条件出し、加工Si基板上(1-101)GaN/InGaN MQWの偏光特性の解析を計画していた。今年度は、加圧MOVPEによるMQWの作製において、青色緑色発光のInGaN/GaN MQWの作製が可能であった。さらに、In取込の増加が確認され高温成長が期待できることが明らかとなっている。また、MQWの偏光特性解析においては3nm以上膜厚では、450mn以上の波長域において、E//Cの偏光が得られることが明らかとなり、当初の計画通りにおおむね順調に進展している。レーザ作製において解決するべき課題は、高効率発光InGaN層の作製、導波路構造の作製、導波モードの制御、偏光の制御と多岐にわたっている。これまでに、(1-101)面でのInGaN層の作製において、In取り込み効率の高さから、高温成長が可能であることを見出している。その結果、特にCの不純物密度が減少し、InGaN発光の高効率化が可能であることが明らかとなった。更に導波路に関しては、偏光特性を制御することが可能であることを見出してた。具体的には電界Eがc軸に対して垂直になるようなモードを制御することが可能となった。これは、サファイア基板やGaN基板では実現がこれまで困難であったが、Si基板を用いることで実現したと考えている。偏光モードの制御が可能であり、導波モードとの整合は見ることが可能であった。
マウス始原生殖細胞の分化決定システムとその制御因子群の解明

前年度、始原生殖細胞特異的に発現する遺伝子のスクリーニングの結果、発現パターンの特異性、また構造上の特製から、2つの候補遺伝子に絞った。2年計画の最終年度である今年度は、先で示した2つの候補遺伝子について、機能解析を進めた。一つの候補遺伝子は、Zn fingerモチーフを有しており、転写抑制に働く事が示されている既知の遺伝子であるが、現在までに生殖細胞での機能は全く報告されていない。当該研究領域において、生殖細胞内での体細胞特異的な遺伝子発現の抑制が注目されており、その観点からも注目される候補遺伝子である。また最近、この遺伝子がES細胞内における未分化性の維持にも必須な機能を持つ事が報告され、生殖細胞の「全能性獲得」にも機能しうる可能性が期待出来る。もう一つの候補遺伝子は、RNA bindingモチーフを有しているが、現在までにマウス始原生殖細胞において、同構造を持った分子の機能的な関与は示されておらず、始原生殖細胞分化における、新しい機能分子として注目している。両遺伝子ともに、始原生殖細胞以外での発現も認められるため、機能解析の手段としては、Cre-loxPシステムを使った、分化決定期の始原生殖細胞特異的な遺伝子欠損胚の作製によって、その機能を解析する。現在までに、当該遺伝子に対するES細胞の相同組み替え体を作製する為に、ターゲティングベクターの作製を完了、複数の相同組み替え体を同定した。現在、キメラマウスを作製する前の品質確認作業を進めている。本年度、分化決定直後の始原生殖細胞とその前駆細胞での発現遺伝子の比較を行い、研究到達目標であった、始原生殖細胞特異的に発現する遺伝子のスクリーニングを完了し、複数個の候補遺伝子を同定した。最終的には、分化決定直後(7.25日胚)・移動期(9.25日胚)・生殖巣(12.5日胚)において、始原生殖細胞特異的な発現パターンを示すことをwhole-mount in situ hybridizationによって確認した。具体的に述べると、一つの候補遺伝子は、Zn fingerモチーフを有しており、転写抑制に働く事が示されている既知の遺伝子であるが、現在までに生殖細胞での機能は全く報告されていない。現在、発現パターンの特異性、また構造上の特性から、この二つの候補遺伝子に絞って、来年度の研究計画である機能解析に、本年度から既に着手している。両遺伝子ともに、始原生殖細胞以外の組織での発現も認められるため、機能解析の手段としては、Cre-loxPシステムを使った、分化決定期の始原生殖細胞特異的な遺伝子欠損胚の作製によって、その機能を解析する。現在までに、ES細胞の当該遺伝子に対する相同組み替え体を作製するための、ターゲティングベクターの作製を完了した。
ベータ分光法による質量数70領域の中性子過剰核における殻構造の研究

原子核を構成する陽子や中性子の数が魔法数と呼ばれる特定の値を取ると、まわりの原子核と比べて特に安定になり、形状も球形となる。安定線近傍では8,20,50が魔法数であり、これは強いスピン・軌道相互作用をもつポテンシャル模型から導かれる原子核の殻構造の帰結であるとしてよく説明できる。ところが、近年になって研究が急速に発展している中性子過剰核では、安定線近傍とは異なる殻構造をとることが分かってきた。例えば、^<32>Mgは中性子数が安定線近傍での魔法数N=20であるにもかかわらず大きく変形しており、中性子過剰領域では殻構造が変化しうることが分かっている。本課題は、中性子過剰領域でのN=50近傍の殻構造の振舞を調べることを目的とする。中性子数が50の中性子過剰核であるセレニウム84(^<84>Se)原子核のクーロン励起実験を行い、第一励起状態(2^+)への反応断面積から^<84>Se原子核の変形度を導出する。^<84>Seは理化学研究所加速器研究施設に付設されている2次ビームコースで、毎秒約1x10^3個の強度で得た。^<84>Se原子核は鉛標的で励起させ、脱励起する際に放出されるγ線と、散乱原子核の同時測定を行った。γ線検出器は66個のNaI検出器で構成され、γ線のエネルギースペクトルを測定した。^<84>Seビームは高速で運動しているため、放出されるγ線のエネルギーはドップラー効果をうけてシフトする。このドップラーシフトの量はγ線の放出角度によって変化するため、エネルギー分解能を著しく悪化させる。そこで、ドップラーシフトを、γ線を検出したNaIの位置から求めた放出角度に従って補正し、10%以下のエネルギー分解能を得た。一方、散乱された原子核は、標的下流に設置したシリコン検出器で検出し、ΔE-E法により粒子識別を行った。散乱された^<84>Seと同時測定したγ線のエネルギースペクトルから、^<84>Seの第一励起状態への換算遷移確率が導出できる。実験は既に終了しており、これまでの解析で、^<84>Seの2^+準位からのγ線(1455keV)が同定できている。本研究は質量数80領域の中性子過剰核における殻構造の振舞を調べることを目的としている。中性子過剰核では、N=50の魔法数をもつ核に於いても殻構造が抑制されているという理論的予測があることから、変形度に関連する物理量である第一励起状態への電気四重極遷移強度を測定することにより、殻構造の振舞を議論する。対象とする原子核は数秒から数分という短い半減期でβ崩壊する短寿命核であるため、不安定核ビームの形で供給する必要がある。今回は核子当たり66MeVに加速した^<86>Krによる入射核破砕反応を利用したいわゆるイン・フライト法を用いる。この方法による不安定核ビーム生成は質量数30以下の核に対しては確立した方法であるが、より困難であると予想される質量数80の領域に適用した例は少ない。性質の良い二次ビームを生成することは実験を行なう上で非常に重要であるため、本年度は二次ビームの質(強度、純度、運動量の分布の広がりなど)の最適化を行なった。その上で実験を行なう事が可能な核種を選定し、それに基づいて本測定の具体的な設計を行なった。理化学研究所の加速器施設で今年度行なったテスト実験で、66MeVの^<86>Krビームを0.2pnAの強度で安定して得られた。この条件のビームから生成する事の出来る不安定核ビームの強度及び同位体純度を半経験な生成断面積公式を用いた計算で予測したところ、^<84>Seが最も良質なビームとして得られる事が分かった。運動量アクセプタンスを狭くすることにより、同位体純度を向上を計るなど、生成条件を最適化したところ、純度70%、強度毎秒約10^3個のビームを得られるパラメータを見出した。ビーム強度が強い事、同位体純度が高い事から、クーロン励起実験が可能となり、物理的な議論が明解な電磁遷移強度を用いた議論ができる。現在までに^<84>Seに最適化された実験装置の設計がほぼ終了している。来年度前半に測定を行なう予定である。

^<84>Seは理化学研究所加速器研究施設に付設されている2次ビームコースで、毎秒約1x10^3個の強度で得た。^<84>Se原子核は鉛標的で励起させ、脱励起する際に放出されるγ線と、散乱原子核の同時測定を行った。γ線検出器は66個のNaI検出器で構成され、γ線のエネルギースペクトルを測定した。^<84>Seビームは高速で運動しているため、放出されるγ線のエネルギーはドップラー効果をうけてシフトする。このドップラーシフトの量はγ線の放出角度によって変化するため、エネルギー分解能を著しく悪化させる。そこで、ドップラーシフトを、γ線を検出したNaIの位置から求めた放出角度に従って補正し、10%以下のエネルギー分解能を得た。一方、散乱された原子核は、標的下流に設置したシリコン検出器で検出し、ΔE-E法により粒子識別を行った。散乱された^<84>Seと同時測定したγ線のエネルギースペクトルから、^<84>Seの第一励起状態への換算遷移確率が導出できる。実験は既に終了しており、これまでの解析で、^<84>Seの2^+準位からのγ線(1455keV)が同定できている。
オノマトペの言語処理促進作用の神経生理学的基盤の解明

失語症に対する言語リハビリテーションにおいて、日本語オノマトペによる発話促進効果が着目されつつある。しかし、オノマトペの神経作用としては音声と環境音の識別に関与する脳領域の関与が明らかにされているのみであり、オノマトペがなぜ言葉の回復を促進するかは未だ明らかではない。一方、オノマトペは心象やそれに付随した情動と強く結びついており、言葉と心象を架橋する役割を果たしていると推察されている。本研究は、背側前部帯状回(dACC)の情動・認知制御作用に着目し、オノマトペ刺激によるdACC活動度のダイナミクスを脳波から求め、オノマトペが心象にアクセスするのに有効な手段であることを検証することを目的とする。
インスリンによる近位尿細管V-ATPase活性化の意義

平成29年度は、インスリン(Ins)の近位尿細管(PT)におけるV-ATPase活性化のシグナル伝達経路の解明を行った。具体的には、マウスよりPT S2セグメントを単離し、その新鮮単離PTを用いて、生理的濃度(1nM)のIns刺激によるPI3K/Aktを介したPT管腔側V-ATPase活性化を確認した。管腔側酸分泌輸送機構の評価は、申請者らが開発し報告したopen-split法を用いた。まず、mTORC1特異的阻害剤であるRapamycinを用いて検討を行った。RapamycinはInsによるV-ATPase活性亢進作用を抑制しなかった。次に、mTORC1/2阻害剤であるPP242による検討を行った。PP242は、InsによるV-ATPase活性亢進作用をほぼ完全に抑制した。このことから、InsによるV-ATPase活性亢進作用がmTORC2を介していることが示唆された。次に、Insによる管腔側Na依存性酸分泌輸送機構について検討を行った。PT管腔側に発現しているNa/H交換輸送体(NHE)3はInsより活性亢進することを確認した。InsによるNHE3活性亢進作用はRapamycinでは抑制されず、PP242によりほぼ完全に抑制された。次に、Akt阻害剤を用いた検討を行った。AKt阻害剤VIIIによりInsによるV-ATPase活性亢進作用はほぼ完全に抑制され、NHE3活性亢進も同様にほぼ完全に抑制された。以上のことから、InsによるPT管腔側Na依存性および非依存性酸分泌輸送機構は、mTORC2/Aktを介していることが示された。次に、PT糖新生について検討を行った。PTの糖新生関連mRNA(PEPCK、G6Pase)は、マウス、ラットおよびヒトPTにおいて、cAMPで5-10倍に発現が亢進し、Insの添加によりほぼ完全に抑制された。si-RNA anti-Akt2およびsi-RNA anti-Raptor、si-RNA anti-Rictorにより特異的遺伝子抑制を行ったラットPTにおいて、Insによる糖新生関連遺伝子抑制効果が完全に抑制された。このことから、InsによるPT糖新生はAkt2、mTORC1およびmTORC2が関与していることが示唆された。InsによるV-ATPase活性亢進作用とNHE3活性亢進作用がmTORC2を介していることが示唆され、近位尿細管におけるInsによる管腔側酸輸送機構がmTORC2経路を介していることが明らかになった。平成30年度にはインスリン抵抗性モデルマウスを使用し、同様の検討を行う。つぎに、管腔側における主要なNa輸送体と考えられているNa/H交換輸送体NHE3のtrafickingを指標として評価を行う。管腔側輸送体調節機構におけるV-ATPase活性化の特異的役割については、基底側NBCe1活性に対するインスリン作用の変化を指標に確認する。次に、抗NHE3抗体を用いた免疫染色を行い、コンフォーカル顕微鏡(Leica TCS SP5)を用いてまずインスリンのPI3Kを介したNHE3 trafficking亢進作用を確認する。次に阻害剤またはsiRNAを用いて、このインスリン作用におけるV-ATPase活性化の意義について検証する。

si-RNA anti-Akt2およびsi-RNA anti-Raptor、si-RNA anti-Rictorにより特異的遺伝子抑制を行ったラットPTにおいて、Insによる糖新生関連遺伝子抑制効果が完全に抑制された。このことから、InsによるPT糖新生はAkt2、mTORC1およびmTORC2が関与していることが示唆された。InsによるV-ATPase活性亢進作用とNHE3活性亢進作用がmTORC2を介していることが示唆され、近位尿細管におけるInsによる管腔側酸輸送機構がmTORC2経路を介していることが明らかになった。平成30年度にはインスリン抵抗性モデルマウスを使用し、同様の検討を行う。つぎに、管腔側における主要なNa輸送体と考えられているNa/H交換輸送体NHE3のtrafickingを指標として評価を行う。管腔側輸送体調節機構におけるV-ATPase活性化の特異的役割については、基底側NBCe1活性に対するインスリン作用の変化を指標に確認する。次に、抗NHE3抗体を用いた免疫染色を行い、コンフォーカル顕微鏡(Leica TCS SP5)を用いてまずインスリンのPI3Kを介したNHE3 trafficking亢進作用を確認する。次に阻害剤またはsiRNAを用いて、このインスリン作用におけるV-ATPase活性化の意義について検証する。施設の動物実験環境整備のため、動物実験関連の物品費の支出が予定より少なかった。また、学会発表費用も学会奨励金が授与されたため、予定より支出が少なかった。次年度において動物実験が増える予定であり、学会発表および論文投稿関連に使用する見込みである。
ＲＮＡ修飾が支配する遺伝子発現調節機構の探究と高次生命現象

本プロジェクトは、RNAの転写後修飾による遺伝子発現調節機構の探究と様々な生命現象との関係について理解を深めることを目的とした。私たちはイノシン化部位を生化学的に検出するため、I特異的な化学修飾と逆転写反応を組み合わせたICE法を開発し、次世代シーケンサーを組み合わせる(ICE-seq)ことにより、ヒト成人脳において約2万箇所の新規I修飾部位を同定した。またイノシン修飾がAlu配列のエキソン化を防ぐ役割があることを明らかにした。また、tRNAから新規RNA修飾である2-アグマチニルシチジン(agm2C)およびサイクリックt6A(ct6A)を発見し、その機能及び生合成を明らかにした。本研究は転写後の遺伝子発現調節機構に着目し、ncRNAやmRNAが有する質的な側面、特にRNAの転写後修飾に着目し、RNAが関与する遺伝子発現調節機構の探究と高次生命現象との関係について理解を深めることを目的としている。ヒトおよびマウス脳由来RNAにおける新規A-to-Iエディティング部位を網羅的に探索するため、当研究室で開発されたICE法とdeep sequencingを組み合わせた新手法(ICE-Seq)を実施した。その結果、ヒトに関しては約3万か所のイノシン化部位を検出したが、既知部位の除去と検証作業の末、約2万か所を新規部位として同定することに成功した。mRNAのCDS内には81か所の新規部位を見出した。このうち54か所はアミノ酸の置換を伴うエディティングであった。またnon-coding領域内において、Alu配列以外に、DNAレトロポゾンなど他の反復配列中にイノシン化部位を見出した。現在投稿論文を準備中である。マウスにおいても、ICE-Seqのデータ解析が終了し、検証作業もほぼめどがついている。さらに当研究室が同定した新規修飾アグマチジンの生合成機構を詳細に解析した。アグマチジン修飾酵素TiaSはタンパク質とRNAの両方の基質をリン酸化する新規のキナーゼドメインを有するタンパク質であることが判明した。この成果は、Nature Structure & Molecular Biology誌に2報のarticleとして発表された(10/16付)。我々は出芽酵母において、tRNA前駆体の細胞質から核への逆行性の輸送がRNA修飾の生合成に関わることを明らかにした。tRNAPheの37位に存在する嵩高い修飾塩基であるWybutosine (yW)は正確な読み枠の維持に関与することが知られている。その生合成は、核に局在するTrm5pによる1-methylguanosine (m1G)の形成でスタートする。その後、我々が同定した4つのTYWタンパク群による連続的な反応により、細胞質においてyWが形成される。しかし、tRNAPhe前駆体はアンチコドンループにイントロンを持つため、tRNAPhe前駆体が細胞質でスプライシングされるまで、yW形成は進行しない。遺伝学的かつ生化学的な解析から、tRNAPhe前駆体はスプライシング後に、再び核に戻り、Trm5pによるm1G37形成が生じ、細胞質へ再輸送後にTYWタンパク群によりyWが形成されることが判明した(Ohira et al., PNAS, 2011)。我々はアーキア由来tRNAIleのアンチコドン1字目から2-アグマチニルシチジン(agm2C)を発見している(Nat Chem Biol., 2010)。agm2CはGとは対合できずAと対合することでAUAコドンを解読する。また、agm2C合成酵素TiaSを同定し、試験管内でのagm2C再構成に成功した。詳細な反応機構の解析(Terasaka et al, NSMB, 2011)およびtRNAIle-TiaS複合体の結晶構造解析(Osawa et al, NSMB, 2011)から、TiaSがagm2C修飾反応機構を解明した。さらに、TiaSは自身の活性サイトにあるThr残基をリン酸化する活性があることが判明し、RNAとタンパク質の両方を基質にする新規のキナーゼであることも明らかとなった。N6-スレオニルカルバモイルアデノシン(t6A)は、40年以上前に発見された最も有名な修飾塩基の1つで、ANNコドンを解読するtRNAの37位に存在する。ところが私たちは,t6Aは大腸菌や出芽酵母において,さらに脱水環化してオキサゾロン環をもつ活性エステルであるサイクリックt6A(ct6A)を形成していることを発見した(Miyauchi et al, Nature Chem Biol., 2013)。この新規の修飾塩基は加水分解をうけやすいため,これまでの解析手法では検出できなかったが,試料の調製法を最適化することにより、はじめてその検出が可能になった。とくに大腸菌にはt6Aはほとんど存在しないことが判明した。