hpprc/llmjp-kaken huggingface dataset:
2軸加速度及び1軸角速度の検出可能な高性能振動型センサの研究

4.振動型センサの試作及び実験:振動型センサの設計は完了し、複合化させた個々のセンサ部については一部実験的に検証したが、複合構造としての実験的検証は遅れており、今後引き続き実施してその成果を順次公表して行きたい。2軸加速度センサについては、これまで2軸間の信号漏れを著しく低減させる高性能化の手法を考案した。一方、角速度センサについては、横置き型の2種類の音さ構造を利用して、固定端となる底部の振動変位を低減させた設計が可能であることを明らかにした。これらの結果から、加速度センサ用振動子と角速度センサを同一基板上に作成しても、各振動子間の振動エネルギー漏れによる機械的結合が著しく低減化できることは容易に推測できる。最終年度では、当初計画通りこれらセンサから構成される複合型センサの実験的検証とその特性改善を実施する予定である。24年度が最終年度であるため、記入しない。本研究は、加速度と角速度の検出を一つのデバイスで著しく複雑な駆動検出回路を利用して実施する他の方式とは異なり、加速度と角速度の検出を別々の部分で分担する一つの新しいデバイスを開発していることに相当する。他の方式では、加速度と角速度の信号の分離などが難しく、さらにデバイスがダメージを受けると、加速度及び角速度の全てが検知不能となる場合が多い。これに対し、本デバイスでは両信号の分離が極めて良好であり、ダメージを受けても加速度或いは角速度何れかのセンサが継続して動作する可能性が大いに期待できる。残された課題としては、加速度センサ構造はマスプロに適した典型的構造と言えるが、角速度センサを複合化させた場合に生じる問題をさらにデバイスのマスプロ化の観点から解決し、製造法までも考慮した最終的構造を明らかにしたい。
HIF-1活性の光イメージングによる化学放射線療法プロトコールの最適化

腫瘍内のHIF-1活性を可視化する手法を利用して、"HIF-1活性に影響を及ぼす薬剤(血管新生阻害剤や低酸素標的薬)と放射線"との併用プロトコールを最適化すことを目指し、以下の成果を得た。1.抗VDGF中和抗体Bevacizumabを担がんマウスに投与した1日後、腫瘍血管正常化に伴って低酸素分画が劇的に減少することを確認した。逆にBevacizumab投与3日後には、腫瘍内低酸素分画の増加に伴ってHIF-1活性が亢進することを見出した。前者のタイミングで放射線治療を施すことで、放射線治療効果を劇的に増強させ得ることを見出した。2.放射線照射後に亢進するHIF-1活性をHIF-1阻害剤で抑制することにより、最も高い併用効果が得られることを見出した。"移植腫瘍内HIF-1活性の光イメージング技術"の基盤整備を行った。まず実験の精度を向上させるため、小型浸透圧ポンプ(カプセル)を用いて基質(ルシフェリン)投与量を安定化させ、定量性を向上させることに成功した。また、ルシフェラーゼの代わりに蛍光タンパク質を用いて空間分解能を向上させ、ミクロレベルのイメージング技術を確立した。腫瘍内のHIF-1α(HIF-1のαサブユニットでHIF-1活性を制御する因子)や下流遺伝子(VEGFなど)の発現量を、免疫染色法やELISA法にて解析し、イメージング実験の精度を確認した。これら高精度イメージング技術を用いて、放射線照射6時間後に腫瘍内HIF-1活性が著しく低下すること、そしてそれがVHLに依存することを明らかにした。逆に放射線照射24時間後には腫瘍内HIF-1活性が亢進すること、そしてそれがAkt/mTOR系に依存したHIF-1 alphaタンパク質の翻訳亢進によるものであることを明らかにした。当該イメージング実験を活用して、放射線とHIF-1阻害剤の最適な併用プロトコールを見出した。すなわち、放射線照射24時間後のHIF-1活性の亢進をHIF-1阻害剤で抑制することにより、最大の増殖抑制効果を得ることが可能であることを見出した。逆にHIF-1阻害剤を放射線照射に先駆けて投与した場合に、HIF-1阻害剤が放射線治療抵抗性の低酸素がん細胞の量を増大してしまうことで、放射線の治療効果をむしろ減弱化してしまうことを見出した。放射線照射を受けた腫瘍内では低酸素誘導性因子-1(HIF-1)が活性化し、がん細胞の放射線抵抗性が亢進することが知られている。その一方で我々らは、『HIF-1を阻害するタイミングを誤ると、放射線治療の効果が減弱される』という結果を近年得ている。この一見矛盾する結果は、HIF-1活性を指標として両者の併用プロトコールを最適化する必要性を示している。そこで私は腫瘍内HIF-1活性/低酸素領域を可視化する新たな手法を確立するとともに、"HIF-1活性に影響を及ぼす薬剤(血管新生阻害剤や低酸素標的薬)と放射線"との併用プロトコールを最適化すことを目指して研究を進め、以下の成果を得た。1.酸素分圧の低下を検出して強い蛍光を発するイメージングプローブのコンセプトを確立した。2.抗VDGF中和抗体Bevacizumabを担がんマウスに投与した後、腫瘍血管正常化の後に腫瘍内低酸素分画が増加することを見出した。また、腫瘍血管が正常化し腫瘍内低酸素領域が再酸素化されたタイミングで放射線治療を施すことで、放射線治療効果を劇的に増強させ得ることを見出した。3.HIF-1阻害剤と放射線の併用プロトコールを最適化することに成功した。具体的には、放射線照射後に亢進するHIF-1活性をHIF-1阻害剤で抑制することにより、最も高い併用効果が得られることを見出した。以上、移植腫瘍内HIF-1活性のリアルタイムイメージング法の利点を最大限に活かして、動物実験レベルで化学放射線療法プロトコールを最適化することに成功し、当初の目的を完遂した。
哺乳類ゲノム機能の発生遺伝学的解析

マウスT/t遺伝子複合体は第17番染色体に位置する遺伝領域で、胚発生、神経機能、生殖細胞機能等に関連する突然変異が多数マップされており、またマウスの主要組織適合性遺伝子複合体(MHC)であるH-2領域全域を含むことが知られている。我々は、マウスMHCのK領域のごく近傍に初期着床胚にて致死をおこすt^<w5>発生致死変異が位置することを遺伝学的に見出だし、コスミド、およびYACクローンにより約800kbのゲノム領域をクローニングした。マウスの交配実験によりt^<w5>変異はH-2K遺伝子に強く連鎖しており、最大でも1cM以内にあることがわかっていたが、マイクロサテライトプローブによる詳細なマッピングの結果、突然変異を含むゲノム領域がほぼカバーされていることが判明した。t^<w5>変異責任遺伝子単離を最終目標に、この領域の未知遺伝子を我々の開発した高効率液相スクリーニング法により探索し、これまで22の新規遺伝子を発見した。遺伝子機能を指標とした原因遺伝子クローニングの新しい手法として、YAC DNAを導入したトランスジェニックマウスの作製も試みており、H-2K領域約650kbをカバーするYAC DNAを損傷なく単離、精製しマイクロインジェクション法によりマウス受精卵に導入し3系統のトランスジェニックマウスを得ている。これらのマウスにおいて導入DNAがどのようにゲノムに組み込まれているかを解析中である。本研究ではp従来困難であったクローン化ゲノムDNA中の遺伝子の探索p対応するcDNAの単離を効率化するためのp新技術の開発を行ったz配列非特異的PCRを応用したp高効率液相スクリーニング法はpビオチン標識したプローブとpローンリンカーと呼ぶリンカーを結合したcDNA断片を液相中で会合させ,プローブと特異的に結合する配列を選択してくるものである.この方法により,通常の方法では単離できなかった希少な遺伝子cDNAの分離に成功しており,従来の方法に比べ飛躍的な高効率化が達成された,現在まで,マウスH-2K領域近傍のゲノムDNAをクローニングし、その中に含まれる転写単位を多数分離した.また,この方法でコスミドクローンをプローブとした場合も働くことが明らかとなり,応用範囲が拡がった.これら新しく発見された遺伝子,とくに初期発生過程への関与が示唆される物について,発現,構造解析を行なっている.高効率液相スクリーニング法に関しては,当初の計画どおり進行,応用範囲の広い,既存技術に比し,利点の多い技術が開発されたと思われる.これまでクローン化したゲノム領域を含む,インサート長約600kbのYACクローンを単離したので,この構造解析を行なう他に,マイクロインジェクション法,或はES細胞との融合法により,YACクローンを導入したトランスジェニックマウス作製も心みている.マウスT/t遺伝子複合体は第17番染色体に位置する遺伝領域で、胚発生、神経機能、生殖細胞機能等に関連する突然変異が多数マップされており、またマウスの主要組織適合性遺伝子複合体(MHC)であるH-2領域全域を含むことが知られている.我々は、マウスMHCのK領域のごく近傍に初期着床胚にて致死をおこすt^<w5>発生致死変異が位置することを遺伝学的に見出だし,コスミド、およびYACクローンにより約800kbのゲノム領域をクローニングした.マウスの交配実験によりt^<w5>変異はH-2K遺伝子に強く連鎖しており、最大でも1cM以内にあることがわかっていたが、マイクロサテライトプローブによる詳細なマッピングの結果、突然変異を含むゲノム領域がほぼカバーされていることが判明した.t^<w5>変異責任遺伝子単離を最終目標に、この領域の未知遺伝子を我々の開発した高効率液相スクリーニング法により探索し、これまで22の新規遺伝子を発見した.遺伝子機能を指標とした原因遺伝子クローニングの新しい手法として、YAC DNAを導入したトランスジェニックマウスの作製も試みており、H-2K領域約650kbをカバーするYAC DNAを損傷なく単離、精製しマイクロインジェクション法によりマウス受精卵に導入し3系統のトランスジェニックマウスを得ている.これらのマウスにおいて導入DNAがどのようにゲノムに組み込まれているかを解析中である.
ウイルスー宿主攻防の数理科学解析

ヒトの抗レトロウイルス蛋白質であるAPOBEC3G(A3G)と,それを拮抗阻害するHIV-1 Vifの共進化の数理モデル化を行い,Vif/A3G発現量の軍拡競争や共進化的振動の起こる条件を理論的に示した.また,宿主体内の複数部位で増殖するウイルスに対する最適な介入戦略をネットワーク動態の解析で明らかにした.cell-to-cell感染を排除したHIV-1の感染実験と通常の培養実験の時系列データ解析により,cell-free感染とcell-to-cell感染の寄与率を定量化した.また,HIV-1制御因子A3Hの多型とVif多型の進化的なダイナミズムを,感染実験により明らかにした.・本研究の目的は、ウイルスの複製と感染性ウイルス粒子産生機構の理論化と実証研究、そして感染個体におけるウイルス感染とそれによって動員される細胞内・個体内防御反応の数理モデル化と培養細胞および動物モデルを用いたウイルス感染実験による実証化を行い、ウイルス増殖と宿主個体内・細胞内防御系との攻防の動的平衡や遺伝的変異の蓄積の過程の解析を行うことである。・研究代表者の佐々木は、宿主とウイルスの攻防のもとでの宿主の利他行動の進化について、特に空間構造の重要性を研究した。ファージの感染を受けたバクテリアが自殺をすることで、集団の他のバクテリアを感染から守る「利他的な自殺」に着目し、その進化条件を理論及び実験の双方向から解明する研究を行った。λファージの感染に伴い自殺する型と自殺しない型のバクテリアを用い、液振環境(空間構造なし)と寒天培地上(空間構造あり)で実験を行い、寒天培地上でのみ自殺型が頻度を増やすこと、その増加の程度、培養中に出現するバクテリア、ファージ双方の抵抗性突然変異体の効果も合わせて、モデルと実験双方で利他的自殺の進化条件を明らかにした。成果はScientific Reports誌に掲載発表した。・研究分担者の小柳は、HIV-1に対するヒトの阻害タンパク質BST2が、HIV粒子の放出効率を低下させる効果を持ち、一方HIV-1のアクセサリータンパク質VpuがそのBST2を下方制御すること、BST2が阻害するのはウイルス粒子生産能であって、隣接細胞へのcell-to-cell感染には影響を与えないことなどを明らかにした。これらの結果はJournla of Virology誌に掲載発表した。・ヒトの対レトロウイルス防御タンパク質であるAPOBECK3Gと、それに対するHIVの抵抗タンパク質Vifの共進化動態がウイルス突然変異率とVif/A3G発現量の共進化サイクルをもたらすことを理論的に示した(ESMTB 2014, Gothenberg)・季節性インフルエンザの新系統について、出現時期と流行時期が1年遅れることが期待されることを理論的に明らかにした(J Theor Biol. 239:32-38, 2013)・新型インフルエンザなどの首都圏交通ネットワーク上での流行確率が、最初の感染者の居住地と勤務地の集団サイズでほぼ決まることなどを解明した(PLOS ONE, in press)・エンテロウイルス71の感染細胞の半減期(Log2/a)、ウイルスのバーストサイズ(k/a、1個の感染細胞が生存する間に放出するウイルス粒子数)、基本再生産数(R0 = βkq/ar、一つの感染細胞から次に新たに感染細胞となるその数)を表出するモデルを構築した(J Virol. 87:701-705, 2013)・HIV-1感染ヒト化マウスのウイルス学的時系列解析より、急性感染期においては制御性T細胞(Treg)がHIV-1の主たる増殖の場となっていること、ウイルスアクセサリ蛋白質であるVprはその細胞周期G2/M期停止とアポトーシス誘導作用によりTregへの感染とその枯渇を促進する役割を担っていることがわかった(PLoS Pathog, 10.1371, 2013)・HIVを抑制する宿主因子であるAPOBEC3GのHIV-1制御のなかでC-to-U mutationによるものは99.3%も達するが、同じHIVを抑制する宿主因子であるAPOBEC3FのC-to-U mutation活性以外よる抑制は30.2%もあることがそれぞれの変異体のデータを基にBliss independence解析モデルを用いた数理解析手法よりわかった(J Virol. 88:5881-5887, 2014)ヒトの対レトロウイルス防御タンパク質であるAPOBEC3Gと、それを阻害するHIVのタンパク質Vifの共進化の数理モデル化を行い、ウイルス突然変異率の最適化を巡る宿主とウイルスの攻防の進化動態モデルを構築した。APOBEC3によるウイルス突然変異率上昇とVifによる阻害による突然変異率の引き戻しの力のバランスにより、共進化過程がウイルス擬種分布の崩壊(エラーカタストロフ)に至るか、突然変異率の過度の抑制による抗原エスケープ能を失うに至るか、ウイルスが両者をうまくバランスさせて最適な突然変異を維持できるか等の様々な共進化動態の帰結が可能である中で、Vif/A3G発現量の共進化サイクルをもたらしうることを理論的に示した(ESMTB 2014, Gothenberg)。手足口病の原因ウイルスであるエンテロウイルス71(EV71)の感染細胞の半減期、ウイルスのバーストサイズ、基本再生産数(R0)を表出するモデルを構築し、ウイルス株間でのそのバーストサイズおよび基本再生産数が、感染細胞の半減期に比べて顕著に異なることを見出した(J Virol. 87:701-705, 2013)。HIV感染初期過程のウイルス分子と細胞成分の時系列解析から、ウイルス複製と標的細胞の定量的かつ動的理解を試みた。

HIV感染後4ー7日目に高ウイルス血症が検出され、感染後14日以降には制御性T細胞(Treg)が枯渇し、それまでの急性感染期ではTregはHIVの主たる増殖の場となること、ウイルスアクセサリタンパク質Vprが、その細胞周期G2/M期停止とアポトーシス誘導作用によりTregへの感染とその枯渇を促進し、他の主標的細胞であるメモリーT細胞の増殖活性化を促すことがわかった(PLoS Pathog, 10.1371, 2013)。ヒトの対レトロウイルス防御タンパク質であるAPOBEC3Gと、それを阻害するHIVのタンパク質Vifの共進化の数理モデル化を行い、ウイルス突然変異率の最適化を巡る宿主とウイルスの攻防の進化動態モデルを構築した。APOBEC3によるウイルス突然変異率上昇とVifによる阻害による突然変異率の引き戻しの力のバランスにより、共進化過程がウイルス擬種分布の崩壊(エラー・カタストロフ)に至るか、突然変異率の過度の抑制による抗原エスケープ能を失うに至るか、ウイルスが両者をうまくバランスさせて最適な突然変異を維持できるか等の様々な共進化動態の帰結が可能である中で、Vif/A3G発現量の共進化サイクルをもたらしうることを理論的に示した。これらの遺伝子発現量の共進化に着目したモデルでは、共進化動態の挙動の解析に集中するため、突然変異のノンランダムネスについては捨象してきた。しかしながら、A3Gによるhyper-mutationはランダムではなく、二連字GGをAGに変える変異が多いなどの部分配列特異性を持つ。また、この配列特異的な変異で特にトリプトファンコドンUGGが終始コドンUAGに変わるなど、ウイルスの複製に介入する。A3Gをもつ宿主集団に感染するウイルスは、この特定の部分配列の改変による強い自然淘汰を生き残ってきたゲノム配列を持っているはずである。ここではウイルスのゲノム配列に、特定の標的サイトへのhypermutationと自然淘汰が加わった場合の配列の進化を、擬種動態としてモデル化し、この淘汰のもとで維持されるゲノム中の部分配列(ワード)の分布に関する解析的な予測理論を構築した。ウイルス突然変異率の最適化を巡る宿主とウイルスの攻防の進化動態モデルについて解析がほぼ完成した。A3Gによるhyper-mutationがもたらすワード分布の予測理論の構築についても順調に進んでいる。研究計画では、ヒト集団のHIVサブタイプのゲノム配列のワード分布の解析、その分布から各サブタイプが過去にA3Gによる自然淘汰にさらされた程度の推定等の解析を行う予定であったが、A3Gによるhyper-mutationがもたらすワード分布の予測理論の構築がようやく軌道に乗った段階であり、配列データベースを用いた解析は2016年度に持ち越す。抗原進化ダイナミクスのモデル化に関しては宿主免疫をエスケープする突然変異体の流行と宿主免疫獲得の連鎖を確率過程で表すことにより、流行型の年次変化幅、抗原空間における進化軌道の直進性、進路の角度分布についての理論的な結果を得た。また、宿主内の複数の組織で増殖する能力をもつウイルスの動態を、それぞれの組織での増殖と、ウイルス粒子の組織間移動を取り入れたモデルとして解析した。
食事性リンの感知機構の解明と副甲状腺ホルモン初期分泌障害の病態概念の確立

副甲状腺ホルモン(PTH)は、カルシウムとともにリン代謝を調節するホルモンである。これまでに、ヒトにおいて、食後血清リン濃度の上昇に先行してPTH分泌が上昇することを示してきたが、そのメカニズムや意義は明らかではない。本研究では、このPTH初期分泌のメカニズムを解明し、その生理的・病態的意義を明らかにすることを目的に、モデル動物を用いたPTH初期分泌の評価系を確立し、そのメカニズムの解明を試みた。その結果、空腸下部においてリン酸輸送体を介して食事中のリンを感知し、迷走神経求心路を介した経路でPTH分泌が促進され、血清リン濃度上昇に対し速やかに腎臓でのリン再吸収抑制に働くことを明らかにした。副甲状腺ホルモン(PTH)は、血清リン濃度の上昇により分泌され、腎臓からのリン排泄を促進するリン代謝調節ホルモンである。これまでに、人において食事からのリン摂取が増加するとPTH分泌が増加するが、この時血清リン濃度上昇よりも早期にPTH分泌が亢進するというPTH初期分泌現象が見られることを明らかにしてきた。本研究では、このPTH初期分泌のメカニズムを解明しその病態における意義を明らかにする。本年度は、ラットを用い、PTH初期分泌の評価方法を確立することと、PTH初期分泌を引き起こす消化管部位を特定することを目的とした。SDラットに麻酔下で大腿静脈と消化管内にカテーテルを留置し、消化管内にリン酸を投与し、大腿静脈より経時的に採血し血清リン濃度とintact-PTH濃度を測定した。その結果、リン酸投与後510分で血清リン濃度の上昇がなくても静脈血中のPTH濃度の有意な上昇が見られることを見出した。また、消化管へのカテーテルを胃、空腸、回腸にそれぞれ留置し、リン酸を投与したところ、空腸で最も強いPTH初期分泌反応を認めたことから、空腸でリン酸が感知されていると考えられた。さらに、ナトリウム依存性リン酸トランスポーターの阻害剤であるphosphonoformic acidを投与すると、PTH初期分泌が阻害されることを見出した。従って、空腸に発現するナトリウム依存性リン酸トランスポーターがリン酸の感知に重要な役割をになっていることが示唆された。本研究は、食事性リン摂取による副甲状腺ホルモン初期分泌機構の解明を目的とした。これまでに、10週齢の雄性Sprague-Dawleyラットを用い、麻酔下で胃内に中性リン酸水溶液(1.3 mmol)を負荷し、大腿静脈に留置したカテーテルより投与前後で経時的に採血を行った。その結果、血漿PTH、リンともに昨年度の研究成果と同様に投与後5分で有意な上昇を認めたが、血漿リンの上昇ピークよりも早期に、PTHの上昇ピークすなわち、PTH初期分泌を確認してきた。本年度は、PTH初期分泌に及ぼす神経経路について検討を行ったところ、カプサイシンによる迷走神経求心路の遮断により抑制されることを見出した。また、副甲状腺を支配する神経の影響を検討するために、交感神経遮断および副交感神経遮断しPTH早期分泌を検討した。交感神経遮断群および副交感神経遮断群ともに、リン酸投与後5分で、0分値のベースラインと比較して血漿PTH濃度、血漿リン濃度ともに有意な上昇を認めたが遮断薬による影響は見られなかった。PTH初期分泌は腎臓尿細管細胞のリン酸再吸収を行うトランスポーターであるNaPi2aタンパク質発現量に影響していると考えられる。そこで、PTH初期分泌の腎臓への作用を検討した。その結果、リン酸投与により有意にNaPi2aタンパク質発現量が低下し、迷走神経求心路遮断によりNaPi2aタンパク質発現量の低下が消失したことから、PTH初期分泌は腎臓近位尿細管のNaPi2aタンパク質発現量に影響していると考えられた。本研究を通して、PTH初期分泌機構が、腸管でリンを感知して迷走神経求心路を介して中枢神経へシグナル伝達することにより、中枢神経からの副甲状腺支配により早期にPTHを分泌を促し、PTHが腎臓でのリン酸排泄を促し生体内のリン代謝恒常性を維持する病態生理学的意義を持つ現象であることを明らかにした。当初の目標であった、ラットを用いたPTH初期分泌評価方法の確立とリンを感知する消化管部位の同定のいずれも達成することができた。さらには、ナトリウム依存性リン酸トランスポーターの阻害剤によりPTH初期分泌を阻害できることを見出した。この発見は、リン感知機構の分子メカニズムの解明に役立つとともに、病態モデルにおけるPTH初期分泌の意義を明らかにする上で重要なツールとなる。従って、当初の計画以上に進展していると判断した。臨床栄養学PTH初期分泌のメカニズムには、リンを感知する機構とそれを伝達する神経経路あるいは液性因子が重要であると考えている。27年度の研究では、当初の計画どおり、PTH初期分泌を伝達する神経経路および液性因子の同定を試みる。

また、慢性腎臓病モデル動物を用い、PTH初期分泌が障害されているかどうかを明らかにし、PTH初期分泌の病態生理学的意義の解明を目指す。当初の見積額より安く納品された物品があったため。27年度の研究計画において動物実験に必要な消耗品の購入に使用する。
トランスジェニックコオロギの作製法の開発

完全変態類に属するショウジョウバエは,その遺伝学的解析から精力的に解析され,多くの情報が蓄積されている.それに比較し,不完全変態類に属する昆虫はほとんど解析されていない.そこで,われわれは発生生物学的および形態進化学的観点から,ショウジョウバエとは異なる不完全変態類に属するコオロギを実験対象として選び,その解析を行なうことにし,これまで実験系の確立を行なってきた.本研究においては,コオロギの系で遺伝子操作を可能にするための方法の確立を試みてきた.特にトランスポゾンの一つであるマリナーを用いて,遺伝子導入系を検討してきたが,これまでのところ良い結果はえられていない.一方,最近,昆虫の遺伝子機能を阻害する方法として,RNAiが着目されている.線虫で発見されたこの方法は,2重鎖RNAを卵にインジェクトすると,そのRNAに対応する遺伝子の機能が阻害されるのであるが,ショジョウバエにおいても使用できることが報告されている.そこでこの方法がコオロギにも使用できるかどうかを検討した.標的遺伝子としてアリスタレス(al)を用いた.ショウジョウバエのalのフェノタイプから予想して,脚の先端に変異が出現することが予想された.コオロギの卵のシンシチュウーム期に2重鎖RNAをインジェクトした結果,約8%の割合で,脚に変異が生じることがわかった.この結果は,効率はまだ悪いが,コオロギにおいて確実にRNAiが使用できることを示唆している.また,線虫において,餌の中に,2重鎖RNAを産生させた大腸菌を混ぜておくと,体内に2重鎖RNAが蓄積されるとの報告があることから,同様にコオロギにおいて調べたところ,まだ確率は悪いが有効であることが示唆された.今後,RNAi法を改良することにより,昆虫の研究に革命が生じる方法が得られる可能性がある.本研究では,ショウジョウバエとは異なり,不完全変態類に属する昆虫,特にコオロギに着目して,その発生過程を分子レベルで解析する.とくに,コオロギなどの昆虫の飽和突然変異体の作製,遺伝子操作はほとんどおこなわれおらず,コオロギ遺伝子の機能を解明するためには,突然変異体,トランスジェニックコオロギやノックアウトコオロギの作製が必要不可欠である.そこで,以下のような研究を今年度行った.(1)突然変異体の作製:コオロギの生殖細胞を点突然変異誘発物質ENUを用いて,確率的に総ての遺伝子に突然変異が生じるほどの飽和突然変異体を作製し,その形態を解析するための,準備として,飼育方法などを検討した.また,実際に,眼白の突然変異を用いて練習を行った.これから,実際に突然変異体の作製を行う.得られた突然変異体を保存するための方法を検討している.特に,精子保存法を検討する予定である.(2)遺伝子導入法の検討:コオロギの遺伝子導入法として,DNAのマイクロインジェクション法,電気穿孔法,レトロウイルス法,トランスポゾン法を考えている.これらの方法をできるだけ平行して検討する.コオロギ胚へのDNAインジェクションの条件決定を行った.その結果,DNAを導入できる条件を決定した.そこで,グリーン蛍光タンパク質(GFP)をレポターとして用い,DNAをインジェクションしたところ,GFPの蛍光を観察することができた.また,卵のステージをそろえるため,冷蔵庫で保存することにより,発生開始時期を調節できることが,わかった.完全変態類に属するショウジョウバエは,その遺伝学的解析から精力的に解析され,多くの情報が蓄積されている.それに比較し,不完全変態類に属する昆虫はほとんど解析されていない.そこで,われわれは発生生物学的および形態進化学的観点から,ショウジョウバエとは異なる不完全変態類に属するコオロギを実験対象として選び,その解析を行なうことにし,これまで実験系の確立を行なってきた.本研究においては,コオロギの系で遺伝子操作を可能にするための方法の確立を試みてきた.特にトランスポゾンの一つであるマリナーを用いて,遺伝子導入系を検討してきたが,これまでのところ良い結果はえられていない.一方,最近,昆虫の遺伝子機能を阻害する方法として,RNAiが着目されている.線虫で発見されたこの方法は,2重鎖RNAを卵にインジェクトすると,そのRNAに対応する遺伝子の機能が阻害されるのであるが,ショジョウバエにおいても使用できることが報告されている.そこでこの方法がコオロギにも使用できるかどうかを検討した.標的遺伝子としてアリスタレス(al)を用いた.ショウジョウバエのalのフェノタイプから予想して,脚の先端に変異が出現することが予想された.コオロギの卵のシンシチュウーム期に2重鎖RNAをインジェクトした結果,約8%の割合で,脚に変異が生じることがわかった.この結果は,効率はまだ悪いが,コオロギにおいて確実にRNAiが使用できることを示唆している.また,線虫において,餌の中に,2重鎖RNAを産生させた大腸菌を混ぜておくと,体内に2重鎖RNAが蓄積されるとの報告があることから,同様にコオロギにおいて調べたところ,まだ確率は悪いが有効であることが示唆された.今後,RNAi法を改良することにより,昆虫の研究に革命が生じる方法が得られる可能性がある.
言語進化のパターンとプロセス

平成27年度の実施した研究からは概ね三つの成果を得ることが出来た。一つ目は、朝鮮半島で話されている朝鮮語族は、その系統進化のシグナルが極めて弱く、系統樹が推定不可能であることを確認した結果である。これは、朝鮮半島の言葉においては系統進化という考え方が適用出来ないことを意味し、これまで報告がなされた数々の言語系統研究の中では系統推定に失敗した唯一の事例である。この研究は、分野の成熟のためには、言語系統進化という現象の「普遍性」を繰り返し検証し、反例の数とその原因を見極めていく作業が必要不可欠であることを示した点で、有意義な成果であると思われる。二つ目は、発表にまでは至らなかったものの、これまで蓄積してきた日本語族とアイヌ語のデータを拡張・強化したことである。当初予想していたフィールドワークからの成果は微弱だったものの、海外の学者達と互恵的な研究交流を行うことで、既存のデータの精度と密度を高めることが出来た。これは今後の研究において必ず役にたつものであり、今後の研究の発展のための基盤を確保した点で有意義な成果であると思われる。三つ目は、言語進化の研究を起点にし、文化進化全般に研究を展開するための材料を手に入れたことである。平成26年度から27年度にかけて、海外の共同研究者達の連携し、日本語族とマオリ語(ニュージーランド原住民の言語)から収集した民話のデータを確保した。現在も様々な角度から分析を行っている段階で、年度内に発表するまでは至らなかったものの、言語系統の研究を今後文化全般に展開していく際に役にたつ貴重なデータであることを考えると有意義な成果であると思われる。27年度が最終年度であるため、記入しない。平成26年度の実施した研究からは概ね二つの成果を得ることが出来た。一つ目は、日本列島の言葉、つまり日本語族が、地域によって近隣の言葉とお互いに理解し合えないほど異なっている原因の一つとして「海による地理的隔離」が影響している、という以前の研究結果に加え、同じような現象が日本列島北部のアイヌ語においても起きていることを確認したことである。この知見は更に、言語間の系統的な近似性を統制しても、物理的な距離の近似性を考慮しても、統計的に意味のある結果であることをも確認した。この研究成果は、言語進化における「異所的種分化」のような現象がより広い範囲に対して一般化できるものである可能性を示す。二つ目の成果は、朝鮮語族の言語を分析し、朝鮮半島における言語進化の歴史は「垂直伝達」より「水平伝達」の影響を強く受けていることを示す結果を見出したことである。朝鮮語族は、その話者達が遺伝的には中国大陸や日本列島の人々と非常に類似しているのにもかかわらず、言語的には両者とまったく異なっていることで知られているが、朝鮮語族の進化における多大な水平伝達の痕跡はこの言語的不一致の現象を説明できる一つの手がかりになり得ると思われる。また、これまで言語の進化における水平伝達を定量的に分析して報告した研究は極めて少ないため、朝鮮語族の研究結果は言語進化という大きな現象のある独特な一面を探求出来る興味深い事例研究になり得ると予測される。当初計画した語彙データの電子化は計画通りに進み、即時分析可能な状態にした上、その中から朝鮮語族に関しては更に複数の文献を用いてデータの補完を行い、分析を行った。ツングース語族、モンゴル語族、テュルク語族といったその他のアジア諸言語の言語データに関しても、語彙データに加え文法データを入手し、現在処理を行っている。従って、現在までの達成度は概ね順調に進展していると評価する。今後はアジア諸言語の語彙データに文法のデータを合わせ、それぞれの言語の話者の生物進化と照らし合わせながら、系統地理分析、クラスター分析、地理的障壁を調べる作業を行い、より精密かつ大規模な分析を行う。
カルボニル基が３つ以上連続した構造の特性を利用した新規機能性高分子の創製と応用

隣接するトリ・テトラカルボニル化合物が水およびアルコール類と可逆的に付加ー脱離反応を起こすことを利用して、これらを架橋剤として用いることで水酸基含有のポリマーであるエチレングリコールやポリビニルアルコール等の多価アルコールのネットワークポリマーを構築できた。さらに、ネットワーク化により得られたゲルに水を加えると解架橋が進行し、原料のポリマーを収率よく回収することができた。本研究では、カルボニル基の高い反応性に由来する様々な興味深い化学的特性を示す「隣接カルボニル化合物」を基盤とする機能性高分子の創製と応用を目的としている。研究一年目である本年度は、(1)隣接トリカルボニル化合物を利用した可逆な架橋ー解架橋システムの構築と(2)隣接テトラカルボニル化合物のネットワークポリマー構築への応用について検討し、以下のような結果を得た。(1)二官能性隣接トリケトンである1,4-フェニレンビス(フェニルプロパントリオン)1を合成し、1が無触媒下で水やアルコールが付加し、また減圧下で加熱すると水およびアルコールが定量的に脱離することを確認した。ポリ(2-ヒドロキシエチルメタクリレート)(PHEMA)のDMSO溶液に、1をPHEMAの水酸基に対してトリカルボニル部位が0.2等量になるように加え室温で撹拌すると、数時間で大きな粘度上昇が確認された。そのまま4日間撹拌し、生成した黄色ゲルをTHFで洗浄、減圧乾燥することで96%の収率でネットワークポリマーを得た。また、生成したゲルをメタノールに浸漬させ撹拌すると数時間で均一溶液となった。そのまま4日間撹拌した溶液をジエチルエーテルに再沈殿させ、不溶部を濾別することで原料PHEMAを94%の収率で回収した。同様にしてポリビニルアルコール(PVA)の1を用いることで、可逆的な架橋-解架橋も構築することが可能であった。(2)隣接テトラカルボニル化合物(DPBT)はMeOHと室温で速やかに反応し、一付加体を与えたが、過剰量のMeOHを加えると、さらにもう一分子のMeOHが付加したニ付加体が生成することが分かった。DPBTがアルコールニ分子付加体を形成することを利用して、PHEMAの架橋反応を試みた。PHEMA (Mw = 31,000)のDMF溶液(2 M)に、水酸基に対して1 eqとなるようにDPBTを添加し、室温で24時間撹拌を行なった。反応後、DMFを除去し、残った固体を無水DMF中で1日撹拌することで、膨潤した透明のゲルが得られた。本研究では、カルボニル基の高い反応性に由来する様々な興味深い化学的特性を示す「隣接ポリカルボニル化合物」を基盤とする機能性高分子の創製と応用を目的としている。昨年度までに、隣接トリカルボニル化合物を利用した可逆な架橋ー解架橋システムを構築するとともに隣接テトラカルボニル化合物のネットワークポリマー構築への応用について検討した。研究2年目である本年度は、隣接トリカルボニル化合物へのアルコール類の可逆的な付加・脱離反応を利用した可逆な架橋・解架橋システムを中心に研究を進め、以下のような結果を得た。4-ビニル安息香酸を出発原料として用い、数段階に渡る工程を経て、側鎖に隣接トリカルボニル基をもつポリスチレンを合成した。この側鎖に隣接トリカルボニル基をもつポリスチレンと種々の水酸基含有ポリマーを塩化メチレン(CH2Cl2)またはN-メチルピロリドン(NMP)中で混合し、室温で撹拌した。数時間から数日間でゲル化が進行し、対応するネットワークポリマーの生成が確認された。ゲル化を確認した後、溶媒を減圧留去し、赤外吸収スペクトル(IR)、熱重量分析(TGA)、示差走査熱量分析(DSC)の測定を行った。これらのネットワークポリマーのTGAによる熱物性評価では5%熱重量損失温度(Td5)の低下が見られ、ネットワークポリマー中で何らかの反応が起きていることが示唆された。また、溶媒を含むこれらのゲルに水を加えて撹拌したところ、数日後には溶媒に溶解し、ネットワークポリマーの解架橋が確認された。この溶液を貧溶媒中に滴下して再沈殿させることにより隣接トリカルボニルポリマーを回収することができた。昨年度までに隣接トリカルボニル化合物を利用した可逆な架橋-解架橋システムを構築するとともに隣接テトラカルボニル化合物のネットワークポリマー構築への応用について検討した。最終年度である本年度は、ポリカルボニル化合物の合成を中心に研究を進め、以下のような結果を得た。ニ官能性α-ケトアルデヒドのベンゾイン縮合を利用した重縮合による主鎖型テトラカルボニルポリマーの前駆体の合成を行なった。1,4-ジアセチルベンゼンを出発原料として過剰量の二酸化セレンで処理することにより、p-ジグリオキサリルベンゼンを得た。さらにDMF溶液にKCNを10 mol%添加して室温で3時間撹拌すると、ベンゾイン縮合が進行し、重合度は低いものの主鎖型隣接テトラカルボニルポリマーの前駆体が得られた。濃硝酸酸化によるポリカルボニル化合物の合成を検討したが副生成物が多くみられ、NMRおよびIRを用いた解析からはポリカルボニルに関する情報を得ることはできなかった。

隣接するトリ・テトラカルボニル化合物が水およびアルコール類と可逆的に付加ー脱離反応を起こすことを利用して、これらを架橋剤として用いることで水酸基含有のポリマーであるエチレングリコールやポリビニルアルコール等の多価アルコールのネットワークポリマーを構築できた。さらに、ネットワーク化により得られたゲルに水を加えると解架橋が進行し、原料のポリマーを収率よく回収することができた。初年度に予定していた隣接カルボニル化合物の光反応については、現在までのところ成功していない。一方で、当初は2年度以降に予定していた隣接カルボニル化合物を利用した可逆な架橋ー解架橋系の構築については想定以上の結果が得られているため、「2おおむね順調に進展している」と判断した。27年度が最終年度であるため、記入しない。高分子化学隣接するカルボニルの数を増やした隣接ペンタカルボニル化合物を合成し、水・アルコール類の可逆的付加反応や酸化還元反応を検討し、ネットワークポリマーの構築へと展開する。初年度に予定していた隣接カルボニル化合物の光反応については、現在までのところ、成功していない。一方で、当初は次年度に予定していた隣接カルボニル化合物を利用した可逆な架橋ー解架橋系の構築にまで到達したため「2おおむね順調に進展している」と判断した。隣接するカルボニルの数を増やした隣接ペンタカルボニル化合物を合成し、水・アルコール類の可逆的付加反応や酸化還元反応を検討し、ネットワークポリマーの構築へと展開する。
生活場面からみた病院・高齢者施設における空間構成に関する研究

本年度は、高齢者の長期滞在施設として、療養型病床群と特別養護老人ホームを取り上げ、調査・研究を行った。特に療養型病床群は比較的新しいタイプの病棟であり、建築的に研究が未だほとんど行われていないため、入院患者の属性・生活様態および看護・介護スタッフの作業内容などを明らかにすることによって、建築計画上の指針を導くことを目的としている。具体的には、療養型病床群では、新築型・移行型の4病院を選定し、医師、看護・介護スタッフへのインタビュー調査を行い、療養型病床群の現況把握を行った。さらにこの中の1病院では、年齢・性別・入院日数・痴呆度・病状などの基本属性、生活能力、医療依存度などを含んだ入院患者の属性把握、看護・介護スタッフの作業行為、病室内での入院患者の生活様態について詳細な調査を行った。特別養護老人ホームでは、都市型の施設を選定し、療養型病床群の調査と同様に入所高齢者の属性把握を行うとともに、施設の生活プログラムを把握した上で、居室・共用空間を含め施設全体を対象として、入所高齢者の生活様態、について調査を行った。さらに、介護スタッフの追跡調査を行うことで、生活単位と作業行為の関係を検討した。調査の結果、痴呆度・自立度・要介護度などの違いから、入院患者・入所高齢者の行動内容や範囲に差異がみられることがわたった。これは、看護単位や生活単位の規模や空間構成に影響を与えるものである。
ベンケイソウ科ベンケイソウクレードを中心とした系統分類体系の構築

1970年以来継続して行なってきたベンケイソウ科の系統分類学的研究の総決算として、研究の中心としたベンケイソウクレード全体を対象とした系統分類体系の構築に関る諸問題を中心に研究を進めた。また、このクレードに関連して十分な検討がこれまでなされていなかったアジア大陸中央部と北アメリカのベンケイソウ・フロラの分類学的検討をも行なった。系統分類体系の構築に関連しては、中国四川省に分布の中心があるイワレンゲ属(Orostachys)Schoenlandia節について分子遺伝学的解析を行なった。その結果から、この節がイワレンゲ属の他の節のすべてとは別のクレードをなすこと、またそのクレードがテンジクイワレンゲ(Sinocrassula)と姉妹関係になることが判明した。さらに比較形態学的な分析を行なった結果、Schoenlandia節は体系上イワレンゲ属とは独立して扱うのが妥当であるとの結論をえ、既存名中の合法名を探索し、Kungia属とした。この結果は目下論文にとりまとめ中であるが、Kubitzkiが編集するThe Families and Genera of Vascular Plants中のベンケイソウ科の体系(2007)に反映するため、unpublished dataとして先取りのかたちで発表された。アジア中央部のベンケイソウクレードに関する研究として、崑崙山脈でのイワベンケイ属の種多様性を研究し、その成果を論文に取りまとめ中である。また、若林三千男(元東京都立大学)と共同でイワベンケイ属の細胞遺伝学的研究を進めていたが、その成果を発表すべく取りまとめを行った。北アメリカ産のベンケイソウクレード・フロラをまとめ、明年中に出版予定の北アメリカ植物誌(Flora of the North America)の原稿として投稿した。1)最近の分子系統遺伝的解析によりベンケイソウ科ベンケイソウクレードに分類されることが支持されているベンケイソウ属(Hylotelephium)、イワレンゲ属(Orostachys)、チャボツメレンゲ属(Meterostachys)、キリンソウ属(Phedimus)、イワベンケイ属(Rhodiola)の系統分類体系について信頼性の高い系統樹を得る目的で、上記の諸属に分類される種を中心に約60種についての解析を進めた。得られた系統樹についてクラディスティックスの立場から検討を行った。2)上記の属の類縁性を示す共有派生形質のひとつとして有望視される種皮表面の形態について、より精度の高い情報を得る目的で、上記に属する種について種子の構造をその断面像にもとづいて観察し、また種皮の微細構造を走査型電子顕微鏡で観察した。3)2)と同様の理由で、ベンケイソウ属(Hylotelephium)、イワレンゲ属(Orostachys)、チャボツメレンゲ属(Meterostachys)、テンジクイワレンゲ属(Sinocrassula)の4属について、葉の先端部分の発生を光学顕微鏡および走査型電子顕微鏡を用いて観察した。4)1)に示した諸属のうち、分類学上問題のあるイワベンケイ属の5種について、分類学上の位置を正した。その結果を論文として発表した。また、キリンソウ属中最も原始的と推定されるヒメキリンソウの分布についての現状を明らかにした。5)イワベンケイ属(Rhodiola)の染色体数の異数性と形態分化の関係を解析結果をまとめるための準備を行った。1970年以来継続して行なってきたベンケイソウ科の系統分類学的研究の総決算とレて、研究の中心としたベンケイソウクレード全体を対象とした系統分類体系の構築に関る諸問題を中心に研究を進めた。

系統分類体系の構築に関連しては、中国四川省に分布の中心があるイワレンゲ属(Orostachys)Schoenlandia節について分子遺伝学的解析を行なった。その結果から、この節がイワレンゲ属の他の節のすべてとは別のクレードをなすこと、またそのクレードがテンジクイワレンゲ(Sinocrassula)と姉妹関係になることが判明した。さらに比較形態学的な分析を行なった結果、Schoelllandia節は体系上イワレンゲ属とは独立して扱うのが妥当であるとの結論をえ、既存名中の合法名を探索し、Kungia属とした。この結果は目下論文にとりまとめ中であるが、Kubitzkiが編集するThe Families and Genera of Vascular Plants中のベンケイソウ科の体系(2007)に反映するため、ullpublished dataとして先取りのかたちで発表された。アジア中央部のベンケイソウクレードに関する研究として、崑崙山脈でのイワベンケイ属の種多様性を研究し、その成果を論文に取りまとめ中である。また、若林三千男(元東京都立大学)と共同でイワベンケイ属の細胞遺伝学的研究を進めていたが、その成果を発表すべく取りまとめを行った。北アメリカ産のベンケイソウクレード・フロラをまとめ、明年中に出版予定の北アメリカ植物誌(Flora of the North America)の原稿として投稿した。
シュードウイルスシステムを用いた重症呼吸器感染症の病理解析

重症急性呼吸器症候群(SARS)の原因ウイルスであるSARSコロナウイルス(SARS-CoV)および高病原性トリインフルエンザウイルス(H5N1-Flu)は人類にとって最大の脅威である呼吸器感染症である。これらウイルスの遺伝子操作系は現在、世界でも限られた研究室でしか成功、実施されていないのが現状である。そこで本研究ではこれらのウイルスの病原性を解析し、有効な診断・治療法を開発することを主たる研究目的とした。これまでにインフルエンザウイルスの増殖機構について、ER・ゴルジ輸送におけるウイルス糖タンパク質の成熟化がその後のウイルス産生量に重要な役割を持つことを見出した(投稿中)。また、ブタ呼吸器上皮組織の初代培養細胞系を確立し、トリインフルエンザウイルスの細胞傷害活性についてニューカッスル病ウイルス(NDV)をベースとした組換えウイルスを用いて解析した。さらにSARS-CoVのウイルス(中空)粒子の再構成化にも成功し、Virionアッセンブリに重要な役割を果たすアミノ酸の同定を行い、そのメカニズムについて発表した。加えて、トリインフルエンザH5N1ウイルスに対するモノクローナル抗体を作製し、現在、特許出願を行った。これらウイルスの病原性を解析するためにはウイルス感染試験が可能な研究施設が必要であり、さらに実験動物を用いた感染試験は安全性の観点からも極めて大きな制限がある。また、これらウイルスの遺伝子操作系は現在、世界でも限られた研究室でしか成功、実施されていないのが現状である。そこで本研究ではこれらのウイルスの病原性を解析し、有効な診断・治療法を開発することを主たる研究目的とする。そのために、SARS-CoVおよびウイルス遺伝子の一部を発現させたニューカッスル病ウイルス(NDV)を基盤とした新しいタイプのシュードウイルスシステムを作製し、SARS-CoVおよびH5N1-Fluの動物感染モデルを開発する計画である。現在、NDV表面構造タンパク質(F・HN)遺伝子を欠損させたウイルス(RNAレプリコン)cDNAを細胞に導入することにより、このRNAレプリコンが持続的に複製・増殖し、非感染性ウイルス粒子(コア粒子)を産生する系を開発している。この系を基盤として、GFP遺伝子を導入したRNAレプリコンを用いて(感染性ウイルスを産生せずに)持続的にRNAレプリコンが複製・発現する細胞株の樹立を試みている。次年度はこうして得られた細胞株にSARS-CoVおよびH5N1-Fluの表面構造タンパク質をtransに組み込み、シュードウイルスの作製を試みる計画である。そのために、SARS-CoVおよびウイルス遺伝子の一部を発現させたニューカッスル病ウイルス(NDV)を基盤,としたシュードウイルスシステムを作製し、SARS-CoVおよびH5N1-Fluの動物感染モデルを開発した。これまでにインフルエンザウイルスの増殖機構について、ER・ゴルジ輸送におけるウイルス糖タンパク質の成熟化がその後のウイルス産生量に重要な役割を持つことを見出し、現在投稿のための最終準備を行っている。また、ブタ呼吸器上皮組織の初代培養細胞系を確立し、トリインフルエンザウイルスの細胞傷害活性についてNDVをベースとした組換えウイルスを用いて解析した。さらにSARS-CoVのウイルス(中空)粒子の再構成化にも成功し、Virionアッセンブリに重要な役割を果たすアミノ酸の同定を行い、そのメカニズムについて解析した。加えて、トリインフルエンザH5N1ウイルスに対するモノクローナル抗体を作製し、現在、特許出願を行っている。
細胞の複製:分裂シグナル伝達機構の研究

私達はこれまで、「分裂シグナル伝達」にタンパク質リン酸化が関わっていることを強く示唆する結果を得ている。タンパク質リン酸化の重要な候補としてミオシン軽鎖のリン酸化が考えられた。そこで、分裂に伴い、卵ミオシンのリン酸化状態が変動するかどうかを調べた。次いで、低分子量Gタンパク質の一つrhoが収縮環の形成に関与するかどうかを検討した。1.ウニ卵ミオシンをミオシン軽鎖キナーゼ(MLCK)でリン酸化すると、アクチンによってATPaseが活性化されるようになることを示した。また、in vitroでは卵ミオシン調節軽鎖はMLCKとCキナーゼ又は、MPF(中期促進因子)によってそれぞれの特定部位がリン酸化された。次に卵を〔^<32>P〕正リン酸でラベルし、受精後一定時間ごとに卵抽出液を調製し、そこから卵ミオシン抗体を用いてミオシンを免疫沈降して調節軽鎖のリン酸化状態をリン酸化部位とリン酸化量の両面から検討した。その結果、分裂時期にかかわらず常に20%程度の軽鎖がリン酸化されており、リン酸化部位はMLCKによる部位のみが検出された。2.細胞分裂におけるrhoの役割を研究する手段として、ボツリヌス菌の産生するC3酵素が、rhoをADP-リボシル化してこれを不活性化するという性質を利用した。分裂前のウニ卵にC3酵素を注入したところ細胞質分裂は全くおこらず、核分裂のみ正常に進行して多核の胚に発生した。また、分裂中の卵にC3酵素を注入すると分裂溝は元に戻ってしまった。これら注入卵では収縮環アクチン繊維が欠失していた。更にin vitro実験で、単離分裂溝中のC3酵素の標的はrhoAであることが確認された。これらのことからrhoが分裂シグナル伝達ならびに収縮環の構造維持に働いている可能性が強く示唆された。
ヒトリンパ球におけるFcεレセプター発現調節機構の解析

ヒト低親和性IgE受容体(FcεR2)の発現調節機構の解析およびアトピー疾患小児におけるリンパ球上のFcεR2発現と血清中soluble FcεR2量の測定を行った。小児の末梢血FcεR2陽性細胞数および血清soluble FcεR2は加齢と共に減少したが、アトピー疾患児では、血清IgE値急激に上昇して最高になる3歳までの時期に、非アトピー群に比して有意に増加しており、FcεR2発現増強機構とIgE産生機構の活性化が深く関連していることが示された。ヒト末梢血においてFcεR2は、PHA、Con A、LPFなどのマイトジェン刺激によりTリンパ球が産生する因子によリンパ球上に発現され、副腎皮質ステロイドはこれを抑制した。ヒト単球細胞株U937では、フォルボールエステル(PMA)、γーインターフェロン(IFN-γ)、IFN-α、2′,5′ーオリゴアデニル酸(2,5ーA)はFcεR2発現を増強し、副腎皮質ステロイドはこれを抑制した。PMAはプロテインキナーゼCの活性化を介して、IFN-αは2,5ーAを介して、その作用を発揮すると考えられたが、IFN-γの作用はそのいずれの機序によるものでもなかった。FcεR2 mRNAの解析により、PMA、IFN-γはFcεR2 mRNAの発現を増加させたが、IFN-α、2,5ーAではその増加は認められなかった。副腎皮質ステロイドはFcεR2の発現をそのmRNAレベルで抑制した。本研究により、小児アトピー疾患患児におけるFcεR2発現の特異性を明らかにし、その臨床的意義を明らかにすることが出来た。また、FcεR2の発現調節機構をリンパ球や単球細胞株を用いて詳細に検討したことにより、FcεR2を介する免疫応答を人為的に調節するという今後の研究の基礎となった。ヒトリンパ球細胞表面に存在するIgEレセプター(FcεR)に対するモノクローナル抗体H107を用いて,ヒトリンパ球のFcεR発現調節機構に関する研究を行ない,以下の研究成果を得た.(1)百日咳トキシン, ConcanavalinA, Phytohemaggulutinin, Pokeweed mitogenは,ヒト抹消血B細胞のFcεR発現を増強させ,副腎皮質ホルモンはこれを抑制する.(2)この反応は各種マイトジエンがT細胞に作用してFcεR発現増強因子を放出させ,この因子がB細胞に作用してFcεR発現が増加する.副腎皮質ホルモンはT細胞によるこの因子の産生を抑制すると同時に,この因子に対するB細胞の反応性を低下させることにより, FcεRの発現を抑制する.(3)ヒト単球細胞株U937はFcεRを発現しており,この発現はガンマインターフェロン(IFNγ),フォルボールエステル(PMA),モノクローナル抗体H107によって増強され,副腎皮質ホルモンによって減少する. (4)PMAによるU937細胞のFcεRの発現増強は, protein kinase C(PKC)の抑制物質H7により抑制されるが, IFNγによる発現増強は抑制されず, PMAによるFcεR発現増強にはPKCの活性化が関与するが, IFNγによる反応にはPKCはあまり関与していないと考えられた.これらの成果に基づいて,現在, IFNαとIFNにより細胞内に誘導される2 ́, 5 ́-オリゴアデニル酸もU937細胞のFcεR発現を増強することや, PMAとIFNγはU937細胞のFcεR mRNA

発現を増強させ,副腎皮質ホルモンはこのmRNA発現を減少させることなどの結果を得つつあり,ヒトにおけるFcεR発現調節機構の解析を深めつつある.低親和性IgE受容体(FcεR2)の発現調節機構の解析と、アトピー疾患小児におけるFcεR2陽性細胞および血清中soluble FcεR2の動態を研究し、FcεR2発現の臨床的意義とその調節機構を明らかにした。ヒト単球細胞株U937上のFcεR2発現は、γーインターフェロン(IFNーγ)、フォルボールエステル(PMA)のみならず、IFNーαおよびIFNにより細胞内に誘導される2′,5′,ーオリゴアデニル酸(2,5ーA)によっても増強され、副腎皮質ステロイドにより抑制された。IFNーαはU937細胞内に2,5ーA合成酵素活性を誘導することより、IFNーαによるFcεR2発現増強は2,5ーAを介していることが示唆されたが、IFNーγは2,5ーA合成酵素活性を誘導せず、IFNーαとは異なる機序でFcεR2発現を増強する考えられた。FcεR2 cDNAをプローべとしたNorthern blot hybridizationにより、FNーγ、PMAはFcεR2 mRNAを増量させることが示されたが、IFN-α,2,5-AではこのようなmRNAの増量は認められず、両者の作用機序の違いが示された。副腎皮質ステロイドはこのFcεR2 mRNA発現を抑制した。小児の末梢血FcεR2陽性細胞数およびsoluble FcεR2量は、いずれも加齢と共に減少したが、3歳までのアトピー疾患児において非アトピー対照に比して有意に増加していた。3歳以降では、アトピー疾患群と非アトピー対照群との間のこの有意差は認められなかった。この3歳までの時期は、アトピー疾患児において血清IgE値が急激に上昇して最高値になる時期と一致しており、IgE産生機構を活性化する機序とFcεR2発現を増強させる機序との強い関連性が示唆された。