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自由確率論と非従順フォン・ノイマン環の研究

昨年度プレプリントアーカイブに公表した自由確率論における相互情報量の研究でやり残した問題を解決すべく努力した.具体的には相互情報量の自由確率論版に基づいて定義したエントロピー次元と元々の自由エントロピーに基づいて定義されたエントロピー次元の間に期待される恒等式を証明することに力を注いだ.紆余曲折はしたが最終的に期待通りの恒等式を証明することに成功し,紆余曲折した過程で得た発見も合わせて自由エントロピー次元に対する下半連続性を弱い形ながら証明することに成功した.この下半連続性の問題は有名な自由群因子環の同型問題に密接に関わっており多くの専門家に注目されていた問題ではあるが,以前に知られた肯定的な結果は1変数(=可換の場合)の場合だけであり,我々の得た結果は弱い形でかつ上述の同型問題を解くには不十分なものではあるが本質的に非可換な初めての肯定的結果である.これらの成果を既にプレプリントアーカイブにおいて発表済みでかつ投稿中であった論文に新たに加え大幅に書き直すことができた.書き直して再投稿の後,すぐに論文はアクセプトされた.これまでとは本質的に違う方向の研究として非可換ハーディー空間の研究を行った.ハーディー空間に対する興味は元々本研究課題の柱である自由確率論の研究から来ているが,問題としては完全に独立である.具体的な研究成果としては円盤上で有界正則関数のなすハナッハ環が一意的な前共役をもつという安藤の定理の非可換版を証明した.これは特別な場合として安藤の定理はもちろん,安藤の定理の一般化として知られるいくつかの抽象ハーディー空間に対する結果をすべて含む.また,バナッハ空間論の興味からは関数空間に対するグロタンディエクの結果,フォンノイマン環に対するディクシミェ,境の結果,そして安藤の結果に続く新たな一意的な前共役をもつクラスの提出という観点から興味が持たれることと思う.この結果は極最近プレプリントアーカイブに発表することで公表済みではあるがまだ投稿はしていない.本年度の研究は以下の通りです.1)研究代表者が導入・解析した群に対するHNN拡大の作用素環類似の研究をさらに進展させた.以前に与えた構成法をほんの少し簡単化することが可能であることに気がついたことがその突破口となった.この発見自体はほとんど自明に類することであるが,結果として,融合積とHNN拡大の間に明快かつ強固の関係があり,HNN拡大から融合積,またその逆に行き来できることがわかった.応用として,以前の仕事で与えたHNN拡大として与えられるフォン・ノイマン環が因子環になるための十分条件を改良し,さらに,HNN拡大として得られるC*-環が単純になるための十分条件を得ることができた.また,融合積C*-環のK-理論公式からHNN-拡大のそれがほとんど自明に導くことができることも指摘した.融合積・HNN拡大共に群論にその源を有しているが,今回発見した相互関係は作用素環において初めて現れる現象で興味深い.これらの結果は既に,インターネット上のプレプリント・アーカイブを利用して発表し,現在,雑誌に投稿中である.2)自由エントロピーの射影作用素版を研究した.射影作用素版を考えることは通常の確率論の枠組みでいうとスピン系のような確率変数たちの取りうる値がちょうど0と1とか+1と-1のような場合に対応する.今年度の研究成果としは,Voiculescu氏が非可換確率論(作用素還)ならではの手法で定義した自由相互情報量(の「微分」)と自由エントロピーの間に成り立つ不等式を発見した.さらに,自由エントロピーの射影作用素版の基礎理論を整備した.これらの仕事は日合文雄氏との共同研究としてまとめる予定だが,部分的には(1)同様にインターネットを通して発表し,また雑誌に投稿中である.(3)自由確率論の枠組みの確率過程を自由エントロピーへの応用を念頭に研究した.研究課題初年度の今年は先行する研究や手法のの調査・習得などに専念した.自由確率論の枠組みにおける正しい相互情報量が何であるかを調べた.これは以前に日合氏と研究した射影に対する自由エントロピーの自然な発展形であり,また,Voiculescuが1999年頃に発表した仕事を補完するものである.具体的にはランダム行列および自由エントロピーの取り扱いにおいて基本的な自己共役行列の空間とそのユークリッド測度を行列の対角化による写像により固有値の空間とユニタリ行列の空間(正確にはそれの適当な商空間)の直積上の測度空間に変換するテクニックに着目した.1つのランダム行列を考える際は対角化変換より問題は固有値空間上の問題に完全に翻訳されるが(すなわちユニタリ部分の問題への寄与はなくなる複数個のランダム行列を考える場合は実はユニタリの部分がそれらの相互関係の情報の真の担い手になり,またそのユニタリ部分から通常の自由エントロピーの定義と同じ方法で「自由相互情報量」と呼ぶにふさわしい量を得ることができることが分かった.この研究は日合氏らと以前の仕事の自然な延長として行った.研究成果はプレプリントアーカイブに最近発表した.HNN拡大の作用素環版の研究を以前に引き続き行った.今年度は最近,プレプリントアーカイブに発表された融合積に対する自由エントロピーの研究に示唆を受けてそのHNN拡大版を調べるとともに逆にHNN拡大を通して融合積に貢献しえるかを調べた.具体的な成果として2つの異なる方法で定義された自由エントロピー次元が一致する離散群のクラスがHNN拡大を取る操作で閉じていることを示すとともにその計算公式というべきものを与えた.また,一見異なる融合積の自由エントロピー次元公式を得た.

これから,融合積に対する自由エントロピー次元公式を現時点で期待される限りの一般的状況にまで拡張するにはある簡単な場合に考察すれば良いことが分かった.この方向の更なる考察は今後の課題である.部分的には作用素環日米セミナーの講演で報告した.また昨年度書いた論文を改訂し一部分を加える予定である.また,今年度後半は数回海外出張し,関連分野の専門化との情報交換および研究発表を積極的に行った.昨年度プレプリントアーカイブに公表した自由確率論における相互情報量の研究でやり残した問題を解決すべく努力した.具体的には相互情報量の自由確率論版に基づいて定義したエントロピー次元と元々の自由エントロピーに基づいて定義されたエントロピー次元の間に期待される恒等式を証明することに力を注いだ.紆余曲折はしたが最終的に期待通りの恒等式を証明することに成功し,紆余曲折した過程で得た発見も合わせて自由エントロピー次元に対する下半連続性を弱い形ながら証明することに成功した.この下半連続性の問題は有名な自由群因子環の同型問題に密接に関わっており多くの専門家に注目されていた問題ではあるが,以前に知られた肯定的な結果は1変数(=可換の場合)の場合だけであり,我々の得た結果は弱い形でかつ上述の同型問題を解くには不十分なものではあるが本質的に非可換な初めての肯定的結果である.これらの成果を既にプレプリントアーカイブにおいて発表済みでかつ投稿中であった論文に新たに加え大幅に書き直すことができた.書き直して再投稿の後,すぐに論文はアクセプトされた.これまでとは本質的に違う方向の研究として非可換ハーディー空間の研究を行った.ハーディー空間に対する興味は元々本研究課題の柱である自由確率論の研究から来ているが,問題としては完全に独立である.具体的な研究成果としては円盤上で有界正則関数のなすハナッハ環が一意的な前共役をもつという安藤の定理の非可換版を証明した.これは特別な場合として安藤の定理はもちろん,安藤の定理の一般化として知られるいくつかの抽象ハーディー空間に対する結果をすべて含む.また,バナッハ空間論の興味からは関数空間に対するグロタンディエクの結果,フォンノイマン環に対するディクシミェ,境の結果,そして安藤の結果に続く新たな一意的な前共役をもつクラスの提出という観点から興味が持たれることと思う.この結果は極最近プレプリントアーカイブに発表することで公表済みではあるがまだ投稿はしていない.
長期の異なった食餌がグリコーゲンローディングに及ぼす影響

【目的】持久的運動選手の間では持久力を高めるため,あらかじめ筋グリコーゲンを高めておくグリコーゲンローディングという食事法が盛んに行なわれている.本研究では異なった脂肪酸組成からなる高脂肪食を長期に摂取した場合,グリコーゲンローディングにどのような影響を及ぼすかについて検討した.いずれの年度も実験動物としてWistar系雄ラットを用いた.【平成13年度】初年度は動物性高脂肪食の影響について検討した.その結果,骨格筋の酸化系酵素活性は高脂肪食摂取により増大したが,グリコーゲンローディング後の筋グリコーゲン含量の増加は高脂肪食群で低かった.また,体脂肪量の増加や血中脂質の増加が認められた。【平成14年度】動物性高脂肪食摂取は肥満や高脂血症を発現するため,植物性高脂肪食及び魚油系高脂肪食摂取の影響について検討した.骨格筋の酸化系酵素活性は高脂肪食摂取により増大したが,グリコーゲンローディング後の筋グリコーゲン含量に食餌による違いが見られなかった.筋グリコーゲン含量の増加にはGLUT4が関与するが,GLUT4含量に食餌による違いが見られなかったためと考えられる.魚油系高脂肪食では肥満や高脂血症が発現しなかった.【平成15年度】摂取後速やかに酸化されると考えられている中鎖脂肪酸による高脂肪食摂取の影響について検討した.骨格筋の酸化系酵素活性は増大したが,グリコーゲンローディング後のグリコーゲン含量に差が見られなかった.体重は低下したものの,血中中性脂肪が著しく増加した.【まとめ】長期の高脂肪食摂取は骨格筋の酸化系酵素活性を増大するものの,グリコーゲンローディング後のグリコーゲンに違いが見られず,高脂血症を発現するなど,スポーツ選手の食事として好ましいものではないと考えられる.【目的】持久的運動選手の間では持久力を高めるため,あらかじめ筋グリコーゲンを高めておくグリコーゲンローディングという食事法が盛んに行なわれている.本研究では異なった脂肪酸組成からなる高脂肪食を長期に摂取した場合,グリコーゲンローディングにどのような影響を及ぼすかについて検討した.いずれの年度も実験動物としてWistar系雄ラットを用いた.【平成13年度】初年度は動物性高脂肪食の影響について検討した.その結果,骨格筋の酸化系酵素活性は高脂肪食摂取により増大したが,グリコーゲンローディング後の筋グリコーゲン含量の増加は高脂肪食群で低かった.また,体脂肪量の増加や血中脂質の増加が認められた。【平成14年度】動物性高脂肪食摂取は肥満や高脂血症を発現するため,植物性高脂肪食及び魚油系高脂肪食摂取の影響について検討した.骨格筋の酸化系酵素活性は高脂肪食摂取により増大したが,グリコーゲンローディング後の筋グリコーゲン含量に食餌による違いが見られなかった.筋グリコーゲン含量の増加にはGLUT4が関与するが,GLUT4含量に食餌による違いが見られなかったためと考えられる.魚油系高脂肪食では肥満や高脂血症が発現しなかった.【平成15年度】摂取後速やかに酸化されると考えられている中鎖脂肪酸による高脂肪食摂取の影響について検討した.骨格筋の酸化系酵素活性は増大したが,グリコーゲンローディング後のグリコーゲン含量に差が見られなかった.体重は低下したものの,血中中性脂肪が著しく増加した.【まとめ】長期の高脂肪食摂取は骨格筋の酸化系酵素活性を増大するものの,グリコーゲンローディング後のグリコーゲンに違いが見られず,高脂血症を発現するなど,スポーツ選手の食事として好ましいものではないと考えられる.【目的】ラットを対象に,持久的トレーニングと長期の高脂肪食摂取がグリコーゲンローディングによる骨格筋グリコーゲン含量の増加にどのような影響を及ぼすかについて検討した.【方法】実験動物として4週令のWistar系雄ラットを用い,これを普通食群(カロリー比で脂質が13.6%)と高脂肪食群(カロリー比60.2%)に分け,さらに両群を非トレーニング群とトレーニング群に分け計4群とした.トレーニング群には水泳運動を負荷した.5週間の飼育後,全ての群に一過性の2時間の水泳運動を負荷し,運動後直ちに普通食及び5%ショ糖液を与えた.外側広筋の摘出は,一過性の運動前,運動直後,運動4時間後及び24時間後にpentobarbital sodium麻酔下行い,グリコーゲン含量及びグリコーゲン合成酵素活性を測定した.【結果及び考察】食餌の違いによる体重の違いは認められなかったが,トレーニング群が有意に低かった.運動前の筋グリコーゲン含量は食餌やトレーニングによる違いが見られなかった.運動直後においては,高脂肪食群より普通食群のグリコーゲン含量が低く,普通食群においては運動時により多くのグリコーゲンが利用されたものと考えられる.運動4時間後及び24時間後においては,各群それぞれ運動前値より著しく高い値を示した.24時間後のグリコーゲン含量は,非トレーニングにおいては,普通食群より高脂肪食群で約30%低く,また,各食餌群においてはトレーニング群が有意に高い値を示した.グリコーゲン合成酵素活性は,運動直後に高くなったが,運動4時間後及び24時間後には運動前より低い値となった.また,食餌やトレーニングによる違いは認められなかった.以上のことから,持久的トレーニングはグリコーゲンローディングの効果を増大するが,長期の高脂肪食摂取は効果を低下させることが分かった.【目的】

ラットを対象に,脂肪酸組成の異なった高脂肪食を長期に摂取した場合に,グリコーゲンローディングによる骨格筋のグリコーゲン含量の変化にどのような影響を及ぼすかについて検討した.【方法】実験動物として4週令のWistar系ラットを用い,これを普通食群(脂質カロリー比が約12%)と主に飽和脂肪酸からなる動物性高脂肪食群(脂質カロリー比約60%),主にn-6不飽和脂肪酸からなる植物性高脂肪食群及び主にn-3不飽和脂肪酸からなる魚油系高脂肪食群の4群に分け,5週間飼育した.飼育期間中飼料及び水は自由に摂取させた.飼育期間終了後,全ての群に2時間の水泳運動を負荷し,運動後普通食及び5%ショ糖溶液を与えた.運動前,運動直後,運動4時間後及び運動24時間後にペントバルビタール麻酔下,骨格筋を摘出するとともに,血液を採取した.血中脂質及び骨格筋グリコーゲン含量,GLUT4含量を測定した.【結果及び考察】体重及び副睾丸脂肪組織重量は食餌による違いが見られなかった.血糖値及びインスリン濃度においても食餌による違いが認められなかった.血中総コレステロールは動物性高脂肪食群でやや高く,逆に植物性や魚油系高脂肪食群では有意に低かった.血中遊離脂肪酸及び中性脂肪量は普通食群に比較し,動物性高脂肪食群で有意に高く,逆に植物性及び魚油系高脂肪食群では著しく低かった.従って,不飽和脂肪酸では高脂血症が予防できるものと考えられる.上腕三頭筋におけるグリコーゲン含量はいずれの食餌群も運動直後に有意な低下がみられ,運動24時間には正常以上にグリコーゲンが上昇した.しかし,食餌の違いによる差は認められなかった.各食餌群のGLUT4含量に差が認められず,このことがグリコーゲンローディングに違いをもたらさなかったものと考えられる.【目的】ラットを対象に脂肪酸組成の異なる高脂肪食を長期に摂取した場合,グリコーゲンローディングによる骨格筋のグリコーゲン含量の変化にどのような影響を及ぼすのかについて検討した.特に,本年度は中鎖脂肪酸からなる高脂肪食摂取の影響について検討した.【方法】実験動物として4週令のWistar系雄ラットを用い,これを普通食群(脂質カロリー比が約12%)と中鎖脂肪酸からなる高脂肪食群(脂質カロリー比が約60%)の2群に分け,5週間飼育した.飼育期間中,飼料及び水は自由に摂取させた.飼育期間終了後,両群に2時間の水泳運動を負荷し,運動後普通食及び5%ショ糖液を与えた.運動前,運動直後,運動4時間後及び24時間後にPentobarbitalSodium麻酔下,上腕三頭筋を摘出するとともに,血液を採取した.【結果及び考察】体重は普通食群で238±2gに対し中鎖脂肪食群では200±24gと中鎖脂肪食群が有意に低い値を示したが,副睾丸脂肪組織重量は中鎖脂肪食群でやや高い値を示した.血中TGは普通食群で96.4±36.7mg/dlに対し,中鎖脂肪食群では200.4±58.5mg/dlと有意に高かった.安静時の筋グリコーゲン含量は普通食群24.1±9.7μmol/gに対し中鎖脂肪食群では9.7±5.3μmol/gと有意に低い値を示した.2時間の水泳運動後には普通食群4.8±3.0μmol/g,中鎖脂肪食群4.0±5.8μmol/gと低下したが,運動4時間後にはやや増加し,運動24時間後には両群とも運動前の値に回復した.
「和漢軍書」出版の思想史的研究-日本近世の出版環境と社会変容-

近世人はいかに思想形成してきたのか。その契機として注目されるのは書物である。なぜなら17世紀は、この列島で初めて商業出版が成立・発展し、版本・写本が流通した時代、「書物の時代」の開幕を告げた時代であった。もちろん我々の思想形成を考えれば、それが書物知だけで行われるわけではないことは留意する必要はあるが、書物を抜きにはそれがあり得ないのも事実である。書物が思想形成・主体形成にどのような役割を担ったのかを解明することは意義があろう。くわえて近年の、書物を史料とした近世史研究の新動向が、この研究を行い得る環境を準備してくれたことも指摘しておく必要があろう。文書史料に加えて書物をも組み入れて歴史を叙述できるレベルにまで、近世史研究は到達している。本研究では、これをさらに一歩進め、書物の内容を分析し書物がもつ思想性・政治性を明らかにすることによって、書物が個々人の思想形成にどのような意義を有したのか、追究した。、具体的には、軍書、医薬・天文暦書を取りあげた。なぜならこれらは全国各地のどこの蔵書にも見ることができるものであり、さらに言えば民衆だけでなく領主層の蔵書にも見ることができる、最もありふれたものであるからである。いったい軍書や医薬・天文暦書とは、読者にとって何だったのか。こういった書物の読書は思想形成・主体形成といかに関わるのか。軍書と医薬・天文暦書を考察対象とすることによって、領主層から民衆までの広い層の教養形成・主体形成をも視野にいれることができるのである。結論的に言えば、私は、軍書である『太平記評判秘伝理尽鈔』の受容を通じて、その政治思想・理念が領主層から民衆までに共有されることによって近世社会の「政治常識」が形成されたという仮説を提起した。また、軍書に加えて、医薬書・天文暦書も、政治常識の形成に関与するとともに、近世人の思想形成に大きな役割を果たしたことを明らかにした。日本の近世の社会と政治を語る上で、書物の果たした役割を外すことはできないであろう。日本列島で、はじめて商業出版が成立したのは、一七世紀初頭である。書物は、一七世紀を通じて、支配者層だけでなく民衆の上層、村落指導者層までを受容層として急速に普及した。書物の種類も増加し、版本だけでなく写本も流通していった。書物の登場とその普及は、現代まで続く「書物の時代」の始まりであり、大きな変革であった。農業技術について言えば、初の刊行農書『農業全書』(宮崎安貞著、一六九七年刊行)の登場は、農業史上の画期的な事件であった。これまで村の老農の知恵として語り継がれてきたものが、農書を読むこと、書物による知として学ばれるようになった。医薬についても、子弟の教育についても、同様なことが起きた。また本来は書物とは関わらなかった口誦による知(知恵・知識)、村落指導者層が担うオーラルな知も、書物による知を受けたものへと変質していった。そして、さらに興味深いのは、たとえば貝原益軒が著した書物(益軒本)が上は将軍徳川吉宗から下は在々の百姓まで愛読されたのが示すように、支配層から民衆までが同じ書物を受容し、いわば同一の知を共有することになったことである。

このように書物の登場によりもたらされた社会と文化の変容という状況を踏まえて、将軍吉宗は、教訓書『六諭衍義』の和解を刊行し頒布したり、あるいは医薬書『普救類方』を刊行し頒布したりというように、書物を利用した政治を執り行ったのである。書物による仁政は、吉宗の個性にのみ起因するのではなく、まさに時代の要請として施されたものだといえよう。民間に書物を読みその知識を使いこなす力量が蓄えられてきたから、政策として実行に移すことができたのである。近世人はいかに思想形成してきたのか。その契機として注目されるのは書物である。なぜなら17世紀は、この列島で初めて商業出版が成立・発展し、版本・写本が流通した時代、「書物の時代」の開幕を告げた時代であった。もちろん我々の思想形成を考えれば、それが書物知だけで行われるわけではないことは留意する必要はあるが、書物を抜きにはそれがあり得ないのも事実である。書物が思想形成・主体形成にどのような役割を担ったのかを解明することは意義があろう。くわえて近年の、書物を史料とした近世史研究の新動向が、この研究を行い得る環境を準備してくれたことも指摘しておく必要があろう。文書史料に加えて書物をも組み入れて歴史を叙述できるレベルにまで、近世史研究は到達している。本研究では、これをさらに一歩進め、書物の内容を分析し書物がもつ思想性・政治性を明らかにすることによって、書物が個々人の思想形成にどのような意義を有したのか、追究した。具体的には、軍書、医薬・天文暦書を取りあげた。なぜならこれらは全国各地のどこの蔵書にも見ることができるものであり、さらに言えば民衆だけでなく領主層の蔵書にも見ることができる、最もありふれたものであるからである。いったい軍書や医薬・天文暦書とは、読者にとって何だったのか。こういった書物の読書は思想形成・主体形成といかに関わるのか。軍書と医薬・天文暦書を考察対象とすることによって、領主層から民衆までの広い層の教養形成・主体形成をも視野にいれることができるのである。結論的に言えば、私は、軍書である『太平記評判秘伝理尽鈔』の受容を通じて、その政治思想・理念が領主層から民衆までに共有されることによって近世社会の「政治常識」が形成されたという仮説を提起した。また、軍書に加えて、医薬書・天文暦書も、政治常識の形成に関与するとともに、近世人の思想形成に大きな役割を果たしたことを明らかにした。
相関電子系に対する時間分解共鳴非弾性X線散乱の理論

共鳴非弾性X線散乱(RIXS)は運動量とエネルギーの両方を分解して電荷・スピン・軌道励起の全体像を明らかにすることができる。そのRIXSに時間分解機能を付加しようという実験が、自由電子レーザーの発展と歩調を合わせて世界各地で始まっている。本研究では、今後大きな発展が期待される相関電子系に対する時間分解RIXSに着目し、実験に先立って理論からの提案を行う。
東アジア産昆虫の種情報の体系化及びネットワーク化に関する基盤研究

1.昆虫学データベース(KONCHU)の再構築とインターネットでの公開:昆虫の種情報データベース「昆虫学データベース(KONCHU)」を、ワークステーションに移築し、データベース管理システムSIGMAを改訂して、検索をより容易にした。1999年6月からインターネットで公開し、和文、英文のホームページがある。ファイルは一雑誌ごとに作成しており、2000年3月までに16ファイルを公開する。2.日本産昆虫総目録(MOKUROKU)の再構築とインターネットでの公開:昆虫総目録データベース(MOKUROKU、1990)を、国外研究者にも対応できるように統一改訂し、検索をより容易にした。1999年9月からインターネットで公開し、和文、英文のホームページがある。3.昆虫名称辞書の作成:日本産昆虫について、和名から学名を、逆に学名から和名を引ける昆虫名称辞書を作成して、インターネットで公開した。4.昆虫各分類群の種情報データベース及びタイプ標本データベースの構築:研究代表者、研究分担者、研究協力者が研究対象としている分類群について、計8個の種情報のデータベースと九大昆虫学教室所蔵タイプ標本データベース2個を構築した。5.東アジア産昆虫の各群の分類学的研究:研究代表者、研究分担者、研究協力者が研究対象としている分類群について、東アジア産の材料を用いた分類学的研究を行い、計12編の論文を発表した。1.研究室内にワークステーションを新規購入し、現在九大大型計算機センターから公開している種情報の昆虫学データベース(KONCHU)を移築し、あわせてデータベース検索システムSIGMAの改訂を行った。現在公開準備中で、来年度前半にはINTERNETを通じて、これまで構築してきた既存のファイルを国外研究者、国内一般研究者、昆虫愛好家へ公開する。2.ハチ目ハナバチ類の2つの大属ヒメハナバチ、コハナバチ属について、旧北区の全既知種(合計4455種)について、学名、書誌情報、タイプ標本の所在地、分布を含む種情報のデータベースを構築した。3.九大昆虫学教室所蔵のタイプ標本(旧シリーズ、新シリーズ)について、現有の実体顕微鏡、生物顕微鏡等から画像のデイスクへの取り込みを開始した。4.九大昆虫学教室に寄贈予定のコウチュウ目タイプ標本のデータベース構築を行った。5.1997年11月に台湾で開催された第3回アジア太平洋国際昆虫学会議に出席し、東アジア産昆虫の画像を含む種情報の昆虫学データベース(KONCHU)と、東アジア産のヒメハナバチ属について成果発表を行うとともに、アジア諸国への種情報蓄積とネットワーク参加の呼びかけを行った。6.研究代表者、各分担者の専門とする昆虫群について、分類学的研究を実施し、ハチ目ハナバチ類、ハチ目アリ類、コウチュウ目、カメムシ目についてそれぞれ論文を投稿中である。1. 9年度に新規購入したワークステーションに、現在九大大型計算機センターから公開している種情報の昆虫学データベース(KONCHU)を移築させ、データベース検索システムSIGMAを用い、INTERNETを通じて、国外研究者、国内一般研究者、昆虫愛好家に一般公開した。ファイルは、日本昆虫学会誌、九大農学部昆虫学論文集エサキアほか10ファイルである。2.九大昆虫学教室所蔵のタイプ標本(旧シリーズ、新シリーズ)について、現有の実体顕微鏡、生物顕微鏡等から画像のディスクへの取り込みを継続し、あわせて文字情報を入力し、画像データベース化を継続した。3.研究代表者、分担者の専門とするハナバチ、アリ等の昆虫群について、上記と同様に、実体顕微鏡、生物顕微鏡等から画像のディスクへの取り込みを行った。あわせて文字情報を入力し、画像データベース化を継続した。4.平成9年度に九大昆虫学教室に寄贈されたコウチュウ目タイプ標本のデータベース化を完了し、リストを印刷公表した。5.研究代表者、各分担者の専門とする東アジア産の各昆虫群について、分類学的研究を実施し、結果を日本昆虫学会誌、九大農学部昆虫学論文集エサキア等に印刷発表した。1.昆虫学データベース(KONCHU)の再構築とインターネットでの公開:昆虫の種情報データベース「昆虫学データベース(KONCHU)」を、ワークステーションに移築し、データベース管理システムSIGMAを改訂して、検索をより安易にした。

ファイルは一雑誌ごとに作成しており、2000年3月までに16ファイルを公開する。2.日本産昆虫総目録(MOKUROKU)の再構築とインターネットでの公開:昆虫総目録データベース(MOKUROKU、1990)を、国外研究者にも対応できるように統一改訂し、検索をより容易にした。1999年9月からインターネットで公開し、和文、英文のホームページがある。3.昆虫名称辞書の作成:日本産昆虫について、和名から学名を、逆に学名から和名を引ける昆虫名称辞書を作成して、インターネットで公開した。4.昆虫各分類群の種情報データベース及びタイプ標本データベースの構築:研究代表者、研究分担者、研究協力者が研究対象としている分類群について、計8個の種情報のデータベースと九大昆虫学教室所蔵タイプ標本データベース2個を構築した。5.東アジア産昆虫の各群の分類学的研究:研究代表者、研究分担者、研究協力者が研究対象としている分類群について、東アジア産の材料を用いた分類学的研究を行い、計12編の論文を発表した。
フランスにおける教育優先地域政策が定住移民の学業達成にもたらした影響

フランスの教育社会学の先行研究より、学業不振の主な理由は、その生徒の文化資本、家庭環境によるところが大きいとされてきた。そのため、1981年に教育優先地域「ZEP」政策が実施されるに至る。低学力児童生徒の底上げ対策として、イギリスのプラウデン報告に学んだとされている。その当時(1960年代後半)のパイオニアであったアラン・ブルガレル氏へのインタビューを再度行い、政策の実施に至る背景をより詳細に分析することができた。当時の教育雑誌や教職員組合関係誌などをさらに収集し、解読しながら、今日まで日本では明らかとされてこなかった政策実施過程を明らかにした。これについては、本年度のフランス教育学会のシンポジウムにて報告。また、2年度目の実態調査として、パリおよびリヨン市近郊の郊外問題として名声のある地区のZEP校区の学校をそれぞれ視察した。なかでも、現在フランス国内で争点となっている超エリート校と呼ばれるグラン・ゼコールへのZEP高校からの特別入試枠の導入による積極的差別是正政策の是非について論文にした。これらの高校を参与観察し、学校、教師および生徒文化について考察をした。また、受け入れ側の高等教育機関も視察し、担当者やすでに特別選抜によって入学した学生とのインタビューを行った。この問題は、いわゆるフランスのエリート層の民族的、文化的、経済的、社会的背景の多様化を試みた、ZEP政策のなかでも奇異な取り組みとして今後も追跡調査をしていきたい。この調査報告については、学会誌に掲載されている。その当時(1960年代後半)のパイオニアであったアラン・ブルガレル氏へのインタビューを昨年末に行い、政策の実施に至る背景を分析することができた。また、初年度の実態調査として、パリおよびリヨン市近郊の郊外問題として名声のある地区のZEP校区の学校をそれぞれ視察した。なかでも、現在フランス国内で争点となっている超エリート校と呼ばれるグラン・ゼコールへのZEP高校からの特別入試枠の導入による積極的差別是正政策の是非について調べた。これらの高校を1週間参与観察し、学校、教師および生徒文化について考察をした。なお、この調査報告については、現在学会誌に投稿中である。
分子ひずみをもつ抗腫瘍活性トリテルペンの短工程合成

生物活性ステロイドならびにテルペンの創製研究:独自に開発した触媒的多連続反応や環化付加反応を利用し、特異な活性を示す生物活性天然物(エキノシジンD,シナンスレノールA,クレプトプレウリンなど)、ならびにステロイド類縁体の合成に成功した。また、それらの生物活性を評価し、中分子としての利用価値を明らかにした。特にビタミンD3受容体アンタゴニストでは小員環を導入することで副作用の乖離に成功した(Bioorg. Med. Chem. Lett. 2017)。分子骨格の構築には光フロー反応を活用し、物質生産性を向上することに成功した。連続反応による新奇ナノグラフェンの合成と機能評価:当初計画遂行中に見出した新規ドミノ反応を利用し、非ベンゼノイド型多環芳香族炭化水素の合成を行った。フルオランテンやアズレンを構造中に含む新規中分子芳香族炭化水素の合成法を明確にし、外部刺激に応答し色調変化や蛍光を示すことを見出した(Org. Lett. 2017)。また、含窒素基質を用い、トリベンゾカルバゾールの新規合成法を明らかにするとともに、合成品の溶液蛍光、固体蛍光を評価した。さらに、これらの構造をモチーフとした中分子化合物に拡張することに成功し、新規ナノグラフェンの合成基盤を確立した。イナミドを利用したアルカロイド骨格の合成:分子内にイナミドと求核性複素環を有する基質に酸触媒を添加することで、種々の骨格を有する複素環の合成に成功した。29年度が最終年度であるため、記入しない。分子ひずみをもつ中分子生物活性天然物の短工程合成を目指して、基本反応開発の開発、フロー反応への代替、合成工程の検討を行った。1.プロトイルダン型骨格をもつメレオリドの合成研究では、ケテンシリルアセタールとプロピオン酸エステルの触媒的[2+2]環化付加反応を開発し、基本骨格および必要官能基の導入を達成した。特に、この合成法ではきわめてひずんだシクロブテンを簡便に構築できるだけでなく、酸素官能基をあらかじめ基質に導入することができるため有用であった。特に四員環上への酸素官能基の導入法としてCurtius転位と水和を利用する方法が有効であることを明らかにした。2.海洋ステロイド・シナンスレノールAの合成研究では、光照射6π電子環状反応において光フロー装置を利用することで生産性の向上を達成した。電子環状反応ではヨウ素を酸化剤として用いているが、溶媒の溶存酸素を巧妙に使うことで触媒量での添加で反応が進行し、光効率も広報した。数工程後ののスピロシクロプロパン環導入では収率の向上とジアステレオ選択制の向上を達成できたが、不斉中心のラセミ化が抑制できないとの問題点を明らかにした。現在フロー反応の適用を検討している。3.ガノシネンス酸の合成では、基本となる[4+2]環化付加と[2+2]環化付加をモデル基質で行い一定程度の成功をおさめたが、収率や立体選択性、基質一般性に大きな課題が残っている。4.中分子ナノグラフェンの合成を実施した。抗腫瘍活性アルカロイドの合成の過程で見出した特徴的な反応を活用することで、未来材料として期待できる5員環や7員環を含む多環芳香族炭化水素の合成に成功した。ガノシネンス酸の合成を担当している学生の指導が行き届かなかったため、思うように進行していない。また、年度途中に准教授の栄転があり、学生のうち数人を指導委託として彼に同行させた。その余波で研究室人員が減り、計画通りに実験が進まなかった。ガノシネンス酸合成の検討について増員をし、計画の実行に注力する。ガノシネンス酸の骨格合成には、フロー反応もしくはワンポット反応による反応集積を検討する。その際に加圧条件もしくは光反応条件といったこれまでと異なる反応活性化を用い、課題の解決に向かう。また、その他の標的天然物の合成については順調に進んでいるものの、大量合成という点では課題が残る。
アスコルビン酸ペルオキシダーゼの分子的性質の解明

アスコルビン酸ペルオキシダーゼ(APX)は植物および真核藻類に特異的に存在し,過酸化水素やそれらから生じるヒドロキシルラジカルによる障害から葉緑分その他の細胞内成分を防御する。この酵素がなければ光合成にとって最適な条件下でも不可避手に生成する過酸化水素によって炭酸固定活性は数秒のうちに失活する。APXはプロトポルフィリンIXを含み,アスコルビン酸(Asa)に対する基質特異性が高い。チオール修飾試薬で阻害され,p-アミノフェノール,ヒドロキシ尿素,チオール類を自殺基質とする。アミノ酸配列の相同性は酵母のシトクロムペルオキシダーゼとは高いが,植物のグアヤコールペルオキシダーゼとはより低い。AsA非存在条件下でのAPXの失活は痕跡量のAsAの自動酸化により生じる過酸化水素と酵素との反応で形成されるCompoundlが極端に不安定であり,すみやかに分解することによる。APXは葉緑分ストロマ型(sAPX)と細胞質型(cAPX)の2種が知られていたが,我々はさらに葉緑体のチラコイド膜に結合したAPX(tAPX)を確認し,単離精製した。3種のAPXはAPXの一般的性質を共通してそなえていたが,N末端アミノ酸配列はsAPXとtAPXとで高い相同性を示したのに対して,この2つとcAPXとの相同性は低かった。生体内での過酸化水素消去にはAPX反応の生成物であるモノデヒドロアスコルビン酸ラジカル(MDA)がAsAに再生されなければならない。ストロマではフラビン酵素であるMDA還元酵素がNAD(P)Hの還元力を用いて,またチラコイド膜でも光化学系1において還元型フェレドキシンによりMDAから還元・再生されることが明らかとなった。このように,スーパーオキシドラジカルが生成する部位であるストロマチラコイドに局在するチラコイド結合性APXとフェレドキシン依在性のAsA再生系とは葉緑体で生成する過酸化水素の一次的消去系グ構成している。
神経系における自律分散制御システムの学際的研究:腸神経系の機能構築の解析

本研究は神経系における自律分散制御システムの作動論理にアプローチすることを目的とするものである。このために、腸管壁内に存在するニューラルネットである腸神経系の生理学的、薬理学的研究を実施し、同時に腸神経や中枢神経から分離した神経組織を培養することによりニューラルネットを構築していく素過程を解析した。以下、本研究における成果の概要を述べる。モルモット小腸の粘膜、粘膜下組織および粘膜下神経叢を除去した標本でも筋層間神経叢と輪走・縦走平滑筋層が健在ならば動運動を発現できることが証明された(Tsuji)。小腸の興奮性シナプスは肛門側へ向かうシステムの方が優勢であることが電気生理学的に示された(片山)。ホルモンであるカルシトニンが鎮痛効果を示す事が知られており、このカルシトニンはオピオイド・システムによる鎮痛機構に作用することが腸神経系標本を用いて証明された(Martin)。生体エネルギーに関連するATPや伝達物質前駆体と考えられているL-DOPAは腸神経系における神経伝達に対して多彩な作用を発現することが明らかにされ(片山、平井、North)、タヒキニンによるカリウムチャネルの抑制には百日咳毒素(PTX)-抵抗性のGTP結合蛋白が関与することが判明した(三原、西)。低あるいは無酸素状態に対する腸神経ニューロンの感受性は一様ではなく、腸管を虚血状態にしても特有(classical)な傷害が見られる例はごく少数で、一般的に粘膜下神経叢では抵抗性の強いニューロンが見られた。腸神経系のコリン性シナプス伝達は低酸素状態の対して抵抗性を示す事が多い(Lees、西、三原、平井)。ニューロペプチドY(NPY、1-100nM)がモルモット盲腸の粘膜下神経叢のslow IPSPを抑制する事が今回明らかにされた。NPYはニューロンの興奮性やslow IPSPの伝達物質であるノルアドレナリンに対する反応性を変化させず、またfast EPSPやslow EPSPにも影響しないので、NPYはシナプス前性に作用してノルアドレナリンの放出を選択的に抑制すると考えられる(三原、Lees)。同様の実験を下行結腸の粘膜下神経叢で試みたところ、slow IPSPと思われるものは極めて稀にしか観察されなかった(平井、Lees)。このことは腸神経系の機能構築の部位差を示す重要な例である。またNPY含有ニューロンの数が結腸を下行するにつれて多くなるという知見を併せて考えると、slow IPSPの抑制以外にもNPYの機能的意義があると考えられる。また血管作動性腸ペプチド(VIP)は回腸ではS細胞だけに存在するが、十二指腸ではS細胞とAH細胞の両者に存在し、かつVIPを含有する細胞の数も多い(Lees)。培養したニューロンの神経突起に形成される成長円錐の膜にある糖蛋白にコンカナバリンAをコートした微細金粒子を付着させ、ビデオ強化型高倍率微分干渉顕微鏡システムを用いて金粒子の運動を解析した。こうして金粒子によって可視化された成長円錐の膜蛋白の動態を推測できる。一定の条件下で金粒子は特定の領域の中ではブラウン運動を示した。成長円錐に高濃度カリウムを局所的に作用させると、成長円錐の変形が起こりフィロポデイアが形成され約1μm/sの速さで伸展し、その先端部もブラウン運動を示した。またレーザ光を集光して金粒子に作用させるとその金粒子の運動をコントロールする事ができた(辰己、片山)。アセチルコリンを伝達物質として持つ前脳部ブローカの対角帯核のコリン作動性細胞を分離・培養し、培養細胞に形成された神経突起成長円錐部の組織化学的検討を光学顕微鏡を用いて実施し、1)ACh-Eが存在すること、2)ACh-like cationが成長円錐にある小胞様構造物の中に見られること、3)免疫組織化学的にChATが成長円錐に存在することなどが明らかにされた。さらにラジオオートグラフィによる^3H-cholineの取り込みの測定から、成長円錐部における高レベルのコリン代謝が認められた。以上より、シナプスを形成していない状態の成長円錐においても、すでにアセチルコリンの取り込み、合成、貯蔵が行われていると考えられる(辰己、Tsuji、片山)。

低あるいは無酸素状態に対する腸神経ニューロンの感受性は一様ではなく、腸管を虚血状態にしても特有(classical)な傷害が見られる例はごく少数で、一般的に粘膜下神経叢では抵抗性の強いニューロンが見られた。腸神経系のコリン性シナプス伝達は低酸素状態の対して抵抗性を示す事が多い(Lees、西、三原、平井)。ニューロペプチドY(NPY、1-100nM)がモルモット盲腸の粘膜下神経叢のslow IPSPを抑制する事が今回明らかにされた。NPYはニューロンの興奮性やslow IPSPの伝達物質であるノルアドレナリンに対する反応性を変化させず、またfast EPSPやslow EPSPにも影響しないので、NPYはシナプス前性に作用してノルアドレナリンの放出を選択的に抑制すると考えられる(三原、Lees)。同様の実験を下行結腸の粘膜下神経叢で試みたところ、slow IPSPと思われるものは極めて稀にしか観察されなかった(平井、Lees)。このことは腸神経系の機能構築の部位差を示す重要な例である。またNPY含有ニューロンの数が結腸を下行するにつれて多くなるという知見を併せて考えると、slow IPSPの抑制以外にもNPYの機能的意義があると考えられる。また血管作動性腸ペプチド(VIP)は回腸ではS細胞だけに存在するが、十二指腸ではS細胞とAH細胞の両者に存在し、かつVIPを含有する細胞の数も多い(Lees)。培養したニューロンの神経突起に形成される成長円錐の膜にある糖蛋白にコンカナバリンAをコートした微細金粒子を付着させ、ビデオ強化型高倍率微分干渉顕微鏡システムを用いて金粒子の運動を解析した。こうして金粒子によって可視化された成長円錐の膜蛋白の動態を推測できる。一定の条件下で金粒子は特定の領域の中ではブラウン運動を示した。成長円錐に高濃度カリウムを局所的に作用させると、成長円錐の変形が起こりフィロポデイアが形成され約1μm/sの速さで伸展し、その先端部もブラウン運動を示した。またレーザ光を集光して金粒子に作用させるとその金粒子の運動をコントロールする事ができた(辰己、片山)。アセチルコリンを伝達物質として持つ前脳部ブローカの対角帯核のコリン作動性細胞を分離・培養し、培養細胞に形成された神経突起成長円錐部の組織化学的検討を光学顕微鏡を用いて実施し、1)ACh-Eが存在すること、2)ACh-like cationが成長円錐にある小胞様構造物の中に見られること、3)免疫組織化学的にChATが成長円錐に存在することなどが明らかにされた。さらにラジオオートグラフィによる^3H-cholineの取り込みの測定から、成長円錐部における高レベルのコリン代謝が認められた。以上より、シナプスを形成していない状態の成長円錐においても、すでにアセチルコリンの取り込み、合成、貯蔵が行われていると考えられる(辰己、Tsuji、片山)。交付申請書に記載した本年度の研究実施計画に基づいて研究を行った。研究の概要1.腸神経系における生理学的研究モルモット小腸の粘膜と粘膜下組織およびマイスナー神経叢を除去した標本でも、アウエルバッハ神経叢と内外二層の平滑筋層が健常であれば蠕動運動を発現出来る。小腸の興奮性シナプスは肛門側に向かう方が優勢である。
上気道粘膜免疫におけるNKT細胞の機能解析と経鼻ワクチンへの応用

NKT細胞のリガンドであるα-ガラクトシルセラミド(α-G)をアジュバントとしてマウスに対し、3回経鼻投与を行い、NKT細胞を活性化し、上気道免疫応答を誘導してそのメカニズムについて検討した。・α-G経鼻投与したマウスから鼻粘膜(NP)およびnasal associated lymphoid tissue (NALT)より単核球を分離し、フローサイトメトリーにてNKT細胞と樹状細胞(DC)サブセットについて解析した結果、NALTにおいてα-G群でNKT細胞およびDCの増加を認めた。α-G群で成熟DCの頻度が高い傾向が示された。B細胞系の変化として、NPにおいてB2細胞優位となる傾向を認めた。・鼻粘膜CD4+ T細胞を分離精製し、IL-17、IL-22の発現について細胞サブセットの変化をフローサイトメトリーにて解析した結果、NPにおいてα-G群でIL-17産生細胞およびIL-22産生細胞の増加を認めた。NPにおけるTh17産生サイトカインmRNAの発現に関して、PCRではControl群と比して発現に有意差を認めなかった。・抗体産生細胞数をELISPOT法にて検討した結果、NPにおいてα-G群でIgA産生細胞の増加を認めた。・α-経鼻投与群は、control群に比してインフルエンザ菌、肺炎球菌のクリアランスが高かった。また肺炎球菌において、α-Gに加えてanti IL-17投与した群、anti IL-17とanti IL-22投与した群ではα-G単独投与群に比してクリアランスの低下を認めた。以上より、NKT細胞は直接的に免疫担当細胞と協調し、上気道粘膜においても生体防御に重要な役割を果たしていることが示唆され、α-Gの経鼻免疫アジュバントとしての有用性が示唆された。また上気道粘膜防御に関してTh17産生サイトカインであるIL-17, IL-22の関与が示唆された。
慢性上気道感染症に対するマクロライド系薬剤の効果とその作用機序

近年、慢性気管支炎や慢性副鼻腔炎などの慢性気道感染症に対するエリスロマイシン少量長期投与療法(EM療法)の有効性が指摘されている。また最近はニューマクロライド製剤も慢性気道感染症に使用されており、その有効性が論議されている。本研究の目的は、これらマクロライド療法の慢性上気道感染症に対する効果とこの機序を解明するために行われた。以下に私どもの現在までの臨床的、基礎的研究結果を述べる。1)下気道疾患の有無には関係なく慢性副鼻腔炎に対しての有効性は高い。特に自覚症状の改善が得られる。2)滲出性中耳炎にたいしては、成人、小児をとわず、副鼻腔炎を合併しているものに、効果が期待できる。3)副鼻腔粘膜の上皮下浸潤細胞がリンパ球優位のものではマクロライド療法の有効性が高いが、好酸球優位なものの有効性は低い。4)マクロライド療法後の副鼻腔粘膜上皮下層では、IgA陽性細胞の減少、CD4_+細胞の減少がみられ、炎症の消腿、粘膜の正常化が示唆される。しかしIgE陽性細胞の減少はみられない。以上から、マクロライドはI型アレルギー以外の炎症を制御する可能性が考えられる。作用機序として、種々のサイトカインネットワークのマクロライドに対するレスポンスの差がある可能性がある。本研究の目的は、この機序を解明するために行われた。1)臨床的研究:慢性副鼻腔炎の患者にエリスロマイシン又はニューマクロライド製剤を投与し、その有効性を検討した。投与量は常用量の半量とし、また投与期間は3カ月以上とした。投与前後の臨床症状の変化並びに細菌学的検討、さらに組織学的検討もあわせて行った。EM療法の難治性慢性副鼻腔炎に対する臨床的有効性は約7割を占めた。しかし喘息合併症例などアレルギーの要因の強いものの有効性は低かった。更に投与前後の鼻腔細菌〓には感受性の有無にかかわらず病原菌の消失をみる症例が多かった。副鼻腔粘膜下組織の細胞浸潤調べると,組織学的にはリンパ球,好中級優位の症例の有効性が高く,好酸球優位の症例の有効性は低かった。15EA03:2)基礎的研究:EM療法を施行した患者の副鼻腔粘膜や鼻茸を摘出しmRNAを抽出しPCRにて増幅しサイトカインの発現を調べている。またヒト末梢血の単核球を細胞培養し、LPSで刺激してサイトカインの培養液中の産生にエリスロマイシンがいかに影響をあたえるか調べた。その結果TNF-alphaの産生を臨床量にて有意に抑制した。現在mRNAの発現にあたえる影響もin vitroにて検討中である。慢性上気道感染症に対するマクロライド療法の効果とその機序を解明するために臨床的、あるいは基礎的に研究をすすめた。1)臨床的研究:慢性副鼻腔炎および滲出性中耳炎の患者にニューマクロライド製剤を投与し、従来のエリスロマイシンの効果と比較検討した。慢性副鼻腔炎にたいしては、ロキシスロマイシン、クラリスロマイシンとも、エリスロマイシンと同等もしくはそれ以上の自覚症状、他覚所見の改善がみられ、約70%の有効率をもたらした。X線学的にもかなりの改善が認められ、とくに小児の副鼻腔炎症例に有効例が多かった。滲出性中耳炎にたいしては、成人、小児をとわず、副鼻腔炎を合併しているものに効果がみられた。2)基礎的研究:EM療法を施行した患者の副鼻腔粘膜や鼻茸を摘出し免疫組織学的に検討した。マクロライド療法後の副鼻腔粘膜上皮下層では、IgA陽性細胞の減少、CD_<4+>細胞、CD_<25>+細胞の減少がみられ、炎症の消腿、粘膜の正常化が示唆された。しかしIgE陽性細胞の減少はみられなかった。以上から、マクロライドはI型アレルギー以外の炎症を制御する可能性が考えられた。
哺乳動物胚の割球分化に関する機能形態学的研究

1.マウス、ハムスターおよびウサキの胚について、胚盤胞形成過程をビデオカメラで連続的に撮影して観察したところ、ハムスターでは8細胞期、マウスでは8および16細胞期、ウサギでは32細胞期に外側の割球が扁平に変形するとともに、胚は小型化した。肺の小型化の程度はハムスターで著しく、次いでウサギ、マウスの順であった。小型化した胚の割球は分裂を繰り返し、胚は内部に腔を生じて胚盤胞に移行した。2.マウス2細胞胚をカルシウムを除いた培養液(Ca-FM)および抗Le^X抗体を含む培養液(Le^X-CM)で培養したところ、胚は8および16細胞期まで発生し、Ca-FMでは胚は小型化しなかったが、Le^X-CMでは胚は小型化した。しかし、Le^X-CMで小型化した胚は、この状態を維持できずにすべての割球は球形に戻るとともに、割球は離散する傾向にあった(デコンパクション)。3.胚盤胞形成過程のマウス胚において、接着帯あるいはデスモソームの構成要素であるアクチンおよびサイトケラチンは、すべての時期の胚の割球と細胞の細胞質に存在していた。なおアクチンは、小型化した胚と胚盤胞では割球あるいは細胞同士が接する部位の細胞膜直下に多く分布していた。一方、ウサギ抗ケラチン抗血清に反応性のサイトケラチンは、小型化していない胚の割球では顆粒状であったが、小型化した胚の扁平割球と胚盤胞の細胞では線維状を呈していた。また、マウス抗サイトケラチンペプチド14に反応性サイトケラチンは、胚盤胞の細胞にのみ線維状を呈して存在していた。なお、Ca-FMおよびLe^X-CMで発生した小型化していない8および16細胞胚では、アクチンとサイトケラチンの状態は上述のものと相違なかったが、Le^X-CMで小型化した胚では、アクチンは割球の細胞膜直下に局在しており、サイトケラチンは顆粒状のままであった。また、デコンパクションを起こした胚では、これらの細胞骨格系フィラメントは著しく少なかった。
視床下部摂食代謝中枢におけるN6-メチルアデノシンの制御と役割

N6-メチルアデノシン(m6A)修飾の脱メチル化酵素であるFTOタンパクの、視床下部摂食代謝中枢における役割を調べている。昨年度までの研究により、摂食代謝中枢の特定のニューロン群に存在するFTOが、体重の調節に重要な働きをしていることをコンディショナルFto欠損マウスを用いて明らかにした。また、FTOは、そのニューロン群において、特に、特定のカテゴリーに属する遺伝子のpre-mRNAのm6A修飾を脱メチル化していることを、m6A免疫沈降とそれに続く次世代シーケンサー解析(m6A-seq)により明らかにした。今年度は、FTOによるpre-mRNAのm6A脱メチル化が、直接的には、如何なる変化につながるかを検討した。m6A修飾は、一般的に、選択的スプライシングや、翻訳効率、RNAの安定性などのRNAが関わる様々な現象に影響することが知られている。昨年度に行った網羅的なFTO標的の解析結果によると、選択的スプライシングに関わる遺伝子群がFTOの有力な標的になっている。また、FTOは、視床下部においては、特に、エクソンやイントロン領域のm6A修飾を脱メチル化をしていた。これらのことから、視床下部においては、FTOによるm6Aの脱メチル化が選択的スプライシングに影響していることが疑われた。そこでFTOの標的遺伝子の選択的スプライシングについて調べたところ、FTOが特に大きく脱メチル化する複数のm6A修飾領域の近傍にスプライシングバリアントが存在しており、さらに、エクソン・スキッピングやエクソン・インクルージョンがFTO欠損マウスにおいて変化していることが見いだされた。したがって、視床下部のFTOによるm6Aの脱メチル化の少なくとも一部は、選択的スプライシングに影響していることが明らかとなった。FTOによるm6A修飾の脱メチル化が引き起こす、直接作用の少なくとも一部が、選択的スプライシングへの影響であることを明らかにできたため、順調に進展していると考えている。また、内的要因(ホルモンなど)や外的要因(食事の栄養素バランスなど)による、FTOの発現レベルやm6A修飾パターンへの影響についても検討を行っており、一部、興味深い結果が出てきている。FTOによるm6A修飾の脱メチル化が引き起こす、直接作用の少なくとも一部が、選択的スプライシングへの影響であることを明らかになったため、今後は、選択的スプライシングの変化が、如何なる生体機能の変化を介して体重の調節につながるかを明らかにしたい。また、既報では、全身性のFtoの欠損マウスで痩せになることに加えて、全身性のFto過剰発現マウスで肥満になることが報告されている。したがって、FTOの増加も機能に影響すると考えられる。我々の現在まで研究は、Ftoのコンディショナル欠損マウスを用いた検討のみであった。最終年度では、AAVウィルスベクターとCreマウスを用いて、Ftoを視床下部の特定のニューロンで過剰発現させることを計画している。Ftoコンディショナル欠損マウスと反対の表現型が現れるかを調べたい。N6-メチルアデノシン修飾は、mRNAに豊富にあるメチル化修飾であり、RNAの安定性などを介して、タンパク発現に影響を与えていることが知られている。N6-メチルアデノシン修飾の脱メチル化酵素として、FTOタンパクがある。FTOは、マウスで欠損させると痩せになり、過剰発現させると肥満になることが報告されている。したがって、FTOや、それにより脱メチル化させるN6-メチルアデノシン修飾は、体重調節に重要な働きをしていると考えられる。一方で、FTOやN6-メチルアデノシン修飾が、体の中のどこで働き、どのようなメカニズムで体重調節を行っているかについては不明である。そこで本研究では、食欲や熱産生の制御に重要な働きをしている領域である、視床下部摂食代謝中枢に注目した。摂食代謝中枢は、視床下部の複数種類の神経細胞群から構成されているため、それぞれの細胞群特異的なFTO欠損マウスを作成し、体重の変化を調べた。その結果、ある一つの神経細胞群特異的FTO欠損マウスでのみ、コントロールと比較して有意な体重減少が観察された。そこで、このマウスの視床下部のRNAを用いて、N6-メチルアデノシン修飾の変化を免疫沈降とそれに続く次世代シーケンサー解析により網羅的に検討したところ、特定のカテゴリーの遺伝子群がFTOによる脱メチル化の直接的な標的となっていることが明らかになった。また、そのカテゴリーと一致した細胞構造の変化が起こっていることも確認できた。今後は、摂食代謝中枢のN6-メチルアデノシン修飾の制御機序の詳細を明らかにしていきたい。視床下部におけるFTOの発現部位の詳細な解析を終え、視床下部の特定のニューロン群においてFTOが、特に、豊富に発現していることを明らかにした。さらに、摂食代謝中枢を構成するそれぞれの神経細胞群におけるFTOの役割の解析を、細胞群特異的FTO欠損マウスを用いて行い、摂食代謝中枢の特定の神経細胞群のFTOが、体重の調節に重要な役割を担っていることを見出した。そこで体重変化の表現を呈したFTO欠損マウスのRNAをサンプルとして用いて、N6-メチルアデノシン修飾に対する抗体を用いたRNAの免疫沈降と、それに続く次世代シーケンサーによる網羅的解析を行った。その結果、特定のカテゴリーのRNAのN6-メチルアデノシン修飾が、FTOにより脱メチル化されることが明らかになった。