hpprc/llmjp-kaken huggingface dataset:
高圧力で拓く多極子と伝導電子の混成効果による新奇物性

近年、多極子自由度が関与した多彩な相転移や伝導現象が実験的に見出され、その中でも四極子自由度を持つ非磁性Pr系化合物における四極子秩序と超伝導の相関が注目を集めている。本研究では、PrTi2Al20における強四極子秩序の量子相転移近傍における圧力誘起重い電子超伝導を基軸とし、局在四極子が伝導電子との強い混成により遍歴性を獲得していく過程で発現する四極子自由度が関与した近藤効果や量子臨界現象、超伝導の熱力学的な特性を高圧下での精密物性測定によって明らかにすることを目的としている。具体的には、複合極限環境下(高圧・高磁場・極低温)における比熱および熱電能測定法の開発を行うことで上記の研究目的の達成を目指す。初年度は、高圧耐性を有するチップ抵抗器(高感度・低バックグラウンドも兼ね備えている)を用いた交流比熱測定法を確立させるべく、その開発に集中的に取り組んだ。様々な試行錯誤の結果、チップ抵抗器をエポキシ樹脂でコーティングすることにより、高圧環境下でも安定的にチップ抵抗を動作させることに成功した。また、チップ抵抗器と試料の熱接触や熱容量の大きさの比率などの条件について最適化を図ることで、高圧力下においても比熱の絶対値も含めた高精度の測定が可能であることがわかった。また、比熱測定の開発で得られた知見をもとに、同じチップ抵抗器を用いた極低温・高圧下での熱電能測定システムの立ち上げについてもその見通しが得られた。従来の高圧環境下における比熱測定では主として温度計に熱電対が用いられてきたため、極低温域における感度低下や磁場依存性の議論に精度を欠いていた。本研究では、高圧耐性を付加したチップ抵抗器を用いることで、上記の問題点を克服した比熱測定法の開発が順調に進展した。また、比熱測定法の開発で培われた技術を用いることで、極低温・高圧下での熱電能測定への応用が可能となったことについても、当初の計画通りの進捗状況にあると言える。これらの開発によって、多極子と伝導電子の混成効果がフェルミ面に与える影響や、四極子揺らぎが関与した超伝導や四極子近藤効果などの熱力学的な特性を実験的に明らかにできると期待される。初年度に取り組んだ高圧下における比熱および熱電能測定の開発に関して、10万気圧級の高圧下においても高い精度のでの実験が可能となるように、測定システムの改良に取り組む。これと並行して、強四極子秩序と超伝導を示すPrTi2Al20の測定に取り組むが、研究が順調に進展した場合は反四極子秩序と超伝導を示すPrV2Al20についても高圧下比熱測定を行う。ただし、PrV2Al20の極低温物性には試料依存性があるため、試料の質と高圧物性との相関も明らかにしたい。これらの物質に対する系統的な比熱の温度・磁場依存性を精密測定から、超伝導ギャップに加えて、四極子近藤格子の特徴的なエネルギースケールを評価する。

これと並行して、強四極子秩序と超伝導を示すPrTi2Al20の測定に取り組むが、研究が順調に進展した場合は反四極子秩序と超伝導を示すPrV2Al20についても高圧下比熱測定を行う。ただし、PrV2Al20の極低温物性には試料依存性があるため、試料の質と高圧物性との相関も明らかにしたい。これらの物質に対する系統的な比熱の温度・磁場依存性を精密測定から、超伝導ギャップに加えて、四極子近藤格子の特徴的なエネルギースケールを評価する。
地盤環境への長期的影響に配慮した非着底地盤改良技術の開発

本研究では,軟弱地盤上に盛土構造物を建設する際に,今後利用拡大が期待される非着底地盤改良技術の確立に向けて,主に以下の点に取り組んだ.1)セメント固化処理による非着底改良体の周面摩擦抵抗が改良地盤の荷重分担特性に及ぼす影響を明らかにした.2)透水性の異なる材料を非着底型改良体に適用し,荷重分担特性および圧密挙動の経時変化の違いを明確にした.3)改良体の剛性や透水性といった材料特性が経時的に変化する地盤材料を用いた非着底改良地盤について,沈下特性や荷重分担特性の把握を試みた.非着底地盤改良技術は,施工機械の改良深度限界を超えるような軟弱地盤層が厚い地域に適用できる有効な地盤改良技術として期待されている.本研究では,非着底型改良体の材料特性の違いを考慮した荷重分担特性を定量化し,改良体に求められる設計基準強度を明確にすること,また,材料特性の異なる改良体を用いた非着底改良地盤の圧密挙動を,画像解析を用いて視覚的に把握することによって,改良地盤の沈下予測に役立てるための基礎的特性を得ることを目的としている.平成27年度は,実際の地盤改良体に用いられるセメント固化処理土および砂杭を用いた模型実験を実施し,改良地盤の圧密沈下特性の違いを考察した.模型地盤内の挙動を画像解析によって可視化し,応力分担特性の傾向と比較した.改良体の剛性が大きなセメント固化処理土では,改良体先端に荷重が伝達され,改良部分での圧密沈下が抑制されるのに対して,砂杭を用いた場合は,改良体先端への荷重伝達は,固化処理土に比べて小さく,改良部分内部にも圧縮ひずみが一様に生じる傾向が示された.また,実施工時された深層改良体の周面摩擦抵抗を評価するため,表面粗さの異なる改良体と粘土を用いたリングせん断試験を実施し,粘土の粒度分布と表面粗さおよびせん断強度の関係をモデル化した.また,改良体と粘土の相互作用を考慮するため,両者間に強度特性が異なるジョイント要素を設けたFEM解析を実施し,圧密中に深層改良体に作用する周面摩擦抵抗と改良地盤の沈下特性の考察を行った.摩擦特性が大きくなるほど,改良地盤の沈下が抑制されることを解析結果により示した.平成27年度は,セメント固化処理土および砂杭を改良体に選定し,排水条件や剛性の違いが改良地盤の圧密沈下量,沈下速度,荷重分担特性に及ぼす影響について,実験的に比較を行っている.画像解析を用いることで,両者の沈下メカニズムや荷重分担特性の違いに関する貴重なデータが得られており,当該研究はおおむね順調に進展している.また,当該技術が適用された現場データを新たに取得できており,解析結果との比較から,本研究の目的を達成するための貴重な知見が追加で得られている.非着底地盤改良技術は,施工機械の改良深度限界を超えるような軟弱地盤層が厚い地域に適用できる有効な地盤改良技術として期待されている.また,従来技術と比較して,改良体積を小さく抑えられることから,コスト縮減を図れるだけでなく,原地盤をより自然に近い状態で残せるなど,地盤環境に配慮できる技術である.本研究では,非着底型改良体に用いる地盤材料として,セメント固化処理土,砂材,透水性や強度が経時的に変化する水砕スラグなどの,多様な材料を適用するため,材料特性が異なる改良体を用いた場合の沈下特性の違いを明らかにし,改良体の設計基準強度を明確にすることを目的としている.また,軟弱層が非常に厚い地域での改良地盤の沈下量推定方法を提案することも目的である.平成28年度は主に,以下の内容を実施した.1セメント固化処理した非着底地盤改良体を対象とし,周面摩擦抵抗のモデル化を行った.具体的には,実改良杭の表面粗さと母材粘土の粒子径との関係およびリングせん断試験を用いた改良体の表面粗さとせん断強度の関係を明らかにした.2改良体の表面粗さ,透水性の異なる材料(砂材,未硬化時の水砕スラグ)を用いた模型実験を継続して実施し,沈下量や応力分担比等の違いを比較した.また,画像解析から,材料特性の違いが圧密沈下に及ぼす影響を観察した.さらに,改良体の表面粗さや透水係数の違いを考慮した模型実験スケールでの数値解析を実施し,実験結果との比較を行った.3非着底壁式改良地盤の動態観測結果から,軟弱地盤層が厚い地域での改良地盤の沈下予測に関する知見を整理した.平成28年度は,研究期間に明らかにすべき3項目のうち,主に2項目について検討を行っている.セメント固化処理による非着底型改良体の周面摩擦抵抗が改良地盤の荷重分担特性に及ぼす影響の評価については,改良体の表面粗さと改良体と粘土間の摩擦抵抗との関係を明らかにするための実験データを蓄積し,モデル化を行っている.透水性の異なる材料を非着底型改良体に用いた場合の圧密挙動の経時変化の違いについては,非着底型改良体に,セメント改良体,アルミ,砂材,高炉水砕スラグなどの材料を用いた模型実験を継続的に実施している.画像解析や含水比分布等の違いから,杭材の種類による圧密挙動の違いを考察できており,当該研究はおおむね順調に進展している.

本研究では,軟弱地盤上に盛土等を建設する際に今後利用拡大が期待される非着底地盤改良技術について,軟弱地盤層が厚い地域への適用性や,材料特性の異なる改良体の適用について検討した.最終年度は主に,改良体として砂材や水砕スラグを用いた非着底改良地盤の圧密沈下挙動について模型実験およびFEM解析を用いた考察を行い,改良体としての適用性を検討した.1平面ひずみ載荷模型実験により,透水係数の低いセメント固化処理土等を用いた改良地盤の一次圧密終了時間の比較から,砂材や水砕スラグを用いた改良地盤の圧密促進効果を確認した.2画像解析により得られた改良地盤内の鉛直・水平ひずみ分布から,剛性の高いセメント固化処理土と剛性の低い砂材や水砕スラグを用いた改良地盤の沈下メカニズムの違いを明確にした.3水砕スラグの現場打設データに基づき,剛性や透水性が時間とともに変化する水砕スラグを用いた実規模スケールの非着底改良地盤に対する数値解析を実施した.改良地盤は,硬化前にドレーン材としての機能を発揮し,硬化後には改良体への荷重分担が大きくなり,杭としての機能を示すことを解析的に明らかにした.研究機関全体を通して実施した研究の主な成果は以下である.1リングせん断試験等により粘性土と改良体との界面強度について,改良体の表面粗さと粘土粒子径との関係からモデル化した.また,模型地盤内の圧密挙動を可視化し,改良地盤の圧密沈下挙動を観察した.以上の結果を参考に,軟弱地盤層が厚い場合を想定した沈下予測モデルを試案し,現場動態観測結果との比較も行った.2模型実験により砂杭や水砕スラグの非着底改良地盤への適用性を検証した.数値解析では,水砕スラグを改良体に適用した場合,硬化スラグについては,杭頭応力が想定される一軸圧縮強度と比較して小さく,破壊の可能性は低いことを確認した.本研究では,軟弱地盤上に盛土構造物を建設する際に,今後利用拡大が期待される非着底地盤改良技術の確立に向けて,主に以下の点に取り組んだ.1)セメント固化処理による非着底改良体の周面摩擦抵抗が改良地盤の荷重分担特性に及ぼす影響を明らかにした.2)透水性の異なる材料を非着底型改良体に適用し,荷重分担特性および圧密挙動の経時変化の違いを明確にした.3)改良体の剛性や透水性といった材料特性が経時的に変化する地盤材料を用いた非着底改良地盤について,沈下特性や荷重分担特性の把握を試みた.平成27年度は,作製予定であった改良型平面ひずみ模型装置の試作が遅れたため,これまで使用している試験装置を準用することで研究を実施した.平成28年度は,改良型模型装置を完成させ,高炉水砕スラグを改良体として用いた条件でも試験を実施する予定である.改良型模型実験装置には,平成27年度の成果を踏まえ,模型土槽の高さ,各種圧力計の深さ方向の分布,改良体の表面粗さを変化させて周面摩擦抵抗を計測できる装置を付加することを予定している.剛性や透水性といった材料特性が経時的に変化する材料(高炉水砕スラグ)を用いた改良地盤に対する模型実験を実施し,荷重分担特性を実験的に把握する.また,剛性と透水性が経時的に変化する杭のモデルを使用した実規模スケールでの解析に展開し,改良体の設計基準強度を明確化する.また,軟弱地盤層が厚い場合を想定した非着底型改良地盤の模型実験を実施し,改良体の材料特性の違いが圧密沈下挙動に及ぼす影響について可視化を行い比較する.動態観測結果の知見整理と合わせて,軟弱地盤層が厚い地域での改良地盤の沈下予測手法の提案を目指す.地盤工学平成27年度は,模型実験装置を試作する予定であったが,試験装置細部の作製等に時間を要していることから,既存の装置を準用して,研究を実施した.平成27年度の直接経費の大半は,模型実験装置の試作費用であったため,物品費の大半が使用されておらず,次年度使用額が生じている.
新しいトモグラフィ法で明らかにするオーロラ波状構造形成における非一様電離圏の役割

・波長428nm、558nm、630nm、カラーの全天並列高感度カメラシステムをノルウェー・シーボトン天文台に設置し、2018年102019年3月の期間に安定して、フィンランド気象研究所、ソダンキュラ地球物理観測所が運用するEMCCD全天イメージャ等とオーロラ多点同時観測を行うことに成功した。2017年度の観測と合わせ、約20個のトモグラフィ解析可能なオーロライベントを抽出した。取得した画像データについて、恒星を利用した座標合わせ、フォーマット変換を実施し、公開作業を進めた。・2019年1月69日の4日間、ノルウェートロムソの欧州非干渉散乱(EISCAT)レーダーとスウェーデン宇宙物理研究所の高感度CCDイメージャ群「ALIS」、フィンランドのEMCCDイメージャ群「MIRACLE」、極地研の全天並列カメラシステムによるオーロラトモグラフィ国際共同キャンペーン観測を実施した。・2018年2月14-18日に観測されオーロラ渦イベントについて優先的にオーロラトモグラフィ解析を進めた。特に、2月16日22:45UTのWestward Traveling Surges(WTS)イベントについてトモグラフィ解析を実施し、世界初となるWTSの立体構造、及び、降下電子のエネルギー分布の再構成結果を得た。この解析の初期結果についてまとめ、学会、研究集会等で講演を行った。・全天並列高感度カメラシステム、及び、それらのデータを用いたオーロラトモグラフィ解析例について論文にまとめ、国際誌Polar Scienceに投稿した。・2018年度以降、ノルウェー・シーボトン天文台の全天並列カメラシステム(波長:428nm、558nm、630nm)による冬季(2018年10月2019年3月)連続観測を安定して実施しており、トモグラフィ解析可能なオーロライベントを順調に取得している。得られた画像データは、恒星を使った座標合わせ、CDFフォーマット変換を行い、トモグラフィ解析に利用可能にすると共に、ウェブによる公開作業を随時進めている。・2019年1月6-9日にEISCATレーダー、及び、多点イメージャ群による2回目の一般化オーロラトモグラフィ国際共同キャンペーン観測を実施した。しかし、天候に恵まれず、レーダーとの同時観測データは得られなかった。一方、多点全天イメージャによるオーロラトモグラフィ長期連続観測に成功し、約20個のトモグラフィ可能なオーロラ渦イベントを抽出できた。・昨年度に整備したオーロラトモグラフィ解析ツールを2018年2月16日に観測されたWestward Traveling Surge(WTS)イベントに適用し、世界で初めてWTSの立体構造、及び、降下電子のエネルギー分布を導出し、学会、研究集会で発表した。一方で、信頼性の高い再構成結果を得るために数値シミュレーションによる検証を行う必要があったため、現時点では複数イベントの解析には至っていない。・ノルウェー・シーボトンで取得した多波長の全天イメージャ画像のウェブ公開を進め、大学間連携プロジェクト「IUGONET」の超高層大気データベースに登録することにより、データの利活用を促進させる。・2018年2月16日22:45UTに観測されたWTSイベントのオーロラ立体構造の再構成結果について論文執筆を進め、国際誌に投稿する。・極めて良質のデータが得られた2018年2月14-18日のオーロラトモグラフィ国際共同キャンペーン観測期間中のWTS、EEAS、オメガバンド等の渦構造イベントに対し、トモグラフィ解析をさらに進める。・これまでに整備した解析ツールを駆使して、電離圏の電気伝導度、電流、電場、及び、沿磁力線電流を導出し、これまで変動の速い現象について捉えられなかった電離圏のカウリング効果を抽出する。・2018年度にオーロラ長期連続観測で多点同時取得された複数のオーロラ渦イベントについても、トモグラフィ解析を適用する。特に、WTSについて電離圏カウリング効果の大きさを統計的に明らかにする。得られた結果をまとめ、国際誌に投稿する。・高感度CCDカメラやフィルター等を購入し、波長428nm、558nm、630nm、及び、カラー画像を同時撮影可能な全天並列カメラシステムを構築し、国立極地研究所の光学校正室で感度校正を行った。このカメラシステムをノルウェー・シーボトン天文台に設置し、2018年2月上旬から3月下旬までオーロラ連続観測を実施した。・複数の研究集会で、上記の観測結果について報告を行った。・代表者が開発したオーロラトモグラフィ解析ツールに加えて、入射電子から複数波長のオーロラ発光強度高度分布を計算するツール、及び、電離圏の等価電流と電気伝導度から電離圏電場と沿磁力線電流を計算するツールを研究協力者から提供してもらい、効率的な解析が進められるように整備した。・精度の高いトモグラフィ解析結果を得るため、多波長(428nm、558nm、630nm)のフィルターから成る全天並列カメラシステムを構築し、2月上旬から3月下旬までノルウェー・シーボトン天文台においてオーロラ連続観測を行うことができた。得られた画像データは、まだ一般公開には至っていないが、極地研のデータサーバにアーカイブされている。・2月14-18日に実施したEISCATレーダー、及び、多点イメージャ群によるオーロラトモグラフィ国際共同キャンペーン観測では、この期間中に太陽風擾乱が到来し、また、多地点で好天に恵まれ、サブストーム時のWestward Traveling Surge (WTS)、Eastward Expanding Auroral Surge (EEAS)、オメガバンド等のオーロラ渦構造に関する良質なデータを多点で取得することができた。

・代表者が開発したオーロラトモグラフィ解析ツールに加えて、研究協力者が開発した入射電子から複数波長のオーロラ発光強度高度分布を計算するツール、及び、電離圏の等価電流と電気伝導度から電離圏電場、沿磁力線電流を導出するツールを提供してもらうことで、高精度・高効率の解析フローを構築できたと考えている。・波長428nm、558nm、630nm、カラーの全天並列高感度カメラシステムをノルウェー・シーボトン天文台に設置し、2018年102019年3月の期間に安定して、フィンランド気象研究所、ソダンキュラ地球物理観測所が運用するEMCCD全天イメージャ等とオーロラ多点同時観測を行うことに成功した。2017年度の観測と合わせ、約20個のトモグラフィ解析可能なオーロライベントを抽出した。取得した画像データについて、恒星を利用した座標合わせ、フォーマット変換を実施し、公開作業を進めた。・2019年1月69日の4日間、ノルウェートロムソの欧州非干渉散乱(EISCAT)レーダーとスウェーデン宇宙物理研究所の高感度CCDイメージャ群「ALIS」、フィンランドのEMCCDイメージャ群「MIRACLE」、極地研の全天並列カメラシステムによるオーロラトモグラフィ国際共同キャンペーン観測を実施した。・2018年2月14-18日に観測されオーロラ渦イベントについて優先的にオーロラトモグラフィ解析を進めた。特に、2月16日22:45UTのWestward Traveling Surges(WTS)イベントについてトモグラフィ解析を実施し、世界初となるWTSの立体構造、及び、降下電子のエネルギー分布の再構成結果を得た。この解析の初期結果についてまとめ、学会、研究集会等で講演を行った。・全天並列高感度カメラシステム、及び、それらのデータを用いたオーロラトモグラフィ解析例について論文にまとめ、国際誌Polar Scienceに投稿した。・2018年度以降、ノルウェー・シーボトン天文台の全天並列カメラシステム(波長:428nm、558nm、630nm)による冬季(2018年10月2019年3月)連続観測を安定して実施しており、トモグラフィ解析可能なオーロライベントを順調に取得している。得られた画像データは、恒星を使った座標合わせ、CDFフォーマット変換を行い、トモグラフィ解析に利用可能にすると共に、ウェブによる公開作業を随時進めている。・2019年1月6-9日にEISCATレーダー、及び、多点イメージャ群による2回目の一般化オーロラトモグラフィ国際共同キャンペーン観測を実施した。しかし、天候に恵まれず、レーダーとの同時観測データは得られなかった。一方、多点全天イメージャによるオーロラトモグラフィ長期連続観測に成功し、約20個のトモグラフィ可能なオーロラ渦イベントを抽出できた。・昨年度に整備したオーロラトモグラフィ解析ツールを2018年2月16日に観測されたWestward Traveling Surge(WTS)イベントに適用し、世界で初めてWTSの立体構造、及び、降下電子のエネルギー分布を導出し、学会、研究集会で発表した。
抗ヒト第VIII因子抗体の第VIII因子活性に及ぼす影響に関する研究

1.第VIII因子(FVIII)に対するインヒビターIgGの精製、抗体価測定及び抗体エピトープの決定(1)IgGの精製:インヒビター患者12例(血友病A 9例、自己免疫疾患3例)の血糖3mlを5mlのプロテインGセファロースによりIgGを精製した。得られたIgGの濃度は1.236.7mg/ml,抗体価(ベセスダ単位)は6.514400Bu/mlであった。(2)SDS-PAGE及びWestern blottingによる抗体エピトープの解折:純化FVIIIを20uFVIII:c/laneでSDS-PAGEにより展開後、Western blottingによる転写を行ない.上記12例のIgGを反応させエピトープ解折した結果、FVIII重鎖45KD鎖のみに反応するものが3例(血友病A)、軽鎖(C未)のみ反応するものが5例(血友病A2例、自己免疫疾患3例)、重鎖45KD鎖と軽鎖共に反応するものが3例(血友病A)、重鎖55KD鎖と軽鎖共に反応するものが1例(血友病A)であった。2.トロンビンによるFVIII分子切断阻害の解折純化トロンビンによるFVIII分子切断部位は既に報告され決定されているが、上記12例のIgGがその切断を阻害するかについてSDS-PAGE及びWestern blotting法により解折した結果、いずれのIgGもトロンビン解製部位を阻害することはなかった。VWF含有量の異なる血液製剤3種と上記の12例のIgGを37°Cで1時間反応された後、残存FVIII:Cを測定したところ、軽鎖のみ反応するインヒビター群5例では、VWF含有量の多いFVIII製剤と反応させたに場合にはVWFを全く含まない製剤と反応された場合と比較してFVIII:Cが高値をとる傾向がみられた。このことはFVIII軽鎖C末端側にVWFとの結合に関与する部位の存在が示唆され、この点については今後更に検討する予定である。
各種造血因子に関する基礎的研究並びに治療的応用

GーCSFは顆粒球系の前駆細胞に働いてその増殖・分化を促進なるばかりでなく、骨髄からの成熟好中球の流出、末梢毛細胞血管壁への付着、血管から組織への移動、さらに成熟好中球に有している様々な機能に対して促進的に働くことが明らかになった。したがってGーCSFはin vivoではin vitroの培養系で示されたよりもはるかに多彩な影響を好中球系の細胞に及ぼし、好中球の感染に対する防御機能を亢進させるように働くと予想された。臨床的には様々な場合にGーCSFの有用性が確認された。抗癌剤の副作用の中で最も頻度が高い好中球減少症、さらにその結果起こる感染症をGーCSFの投与によって、予防ならびに治療し得ることが明らかになった。GーCSFの臨床への導入によって抗癌剤を従来よりも大量にかつ安全に使用し得ると結論された。この場合に問題となるのがGーCSFやGMーCSFが癌細胞を増殖させないかという点であるが、我々の検討によって、少なくともGーCSFは固形腫瘍の悪性細胞の増殖を促進させる可能性は低いと考えられた。骨髄移植後の骨髄減少症に対しGーCSFを用いた場合にも、GーCSFは好中球数の回復を促進し、感染症に対する発症頻度を減少させることが証明された。再生可良性貧血や骨髄異形成症の患者でも好中球減少は必発の所見であり、これらの患者に対してもGーCSFの投与が有効である症例が多く観察された。一方、難治性の白血病においてはGーCSFと抗白血病薬を同時に投与し、白血病細胞の薬剤感受性を高めて白血病を治療する試みを行った結果、約半数例に完全寛解が得られた。また、GMーCSFやMーCSFについても臨床的有用性を検討し、一部の症例においてこれらの効果を認めた。これらのCSFでは抗腫瘍作用も認められ、今後の活用が期待される。エリスロポエチン(EPO),コロニー刺激因子(CSF),ILー3などの造血因子の各種造血細胞への作用機序の解明,ラジオイムノアッセイの確立,臨床応用の可能性の追求を目的として以下の研究を行った.1, EPOについて(1)産生細胞の検討ヒトおよびマウスの腎臓組織を用いて,in situ hybidi zation法により,産生細胞の同定を試み,近位尿細管を示唆するデータが得られたので,確認しつつある.(2)腎性貧血に対する臨床応用リコンビナント・ヒトEPOを腎性貧血透析患者に投与し,著明な貧血改善効果を認めた.副作用は認めなかった.2, CSFについて(1) GーCSFの顆粒球機能促進作用リコンビナント・ヒトGーCSFの顆粒球機能促進作用をin vitroの実験系において確認した.(2) GーCSFの顆粒球産生促進作用マウスを用いるin vivoの実験系において,抗癌剤投与後と放射線照射後の顆副球減少をGーCSFが有意に回復させることを確認した.本年度は、エリスロポエチン(EPO)、GーCSF、GMーCSFを中心に基礎的及び臨床的研究を行なった。1.Epoを貧血を有する慢性腎不全患者に投与し、全例で貧血の改善を認めた。さらにこれらの患者の骨髄細胞に対するEpoの効果をin vitroで測定し、EpoがCFU-Eやさらに未熟な幹細胞に作用すると思われる所見を得た。2.GーCSFの臨床投与を行ない、いくつかの血液疾患で有効であることを認めた。GーCSFをMDSや再生

不良性貧血などの白血球の減少している症例に投与すると、白血球、特に好中球の増加が見られ、臨床症状の改善を認めた。白血病症例では、GーCSFを化学療法剤と併用して投与し、特に難治性再発性の白血病症例において臨床的に有効であると思われた。また、GーCSFを重症感染症やAIDSの症例に投与し、臨床的に著明な効果があることを見出した。GーCSFは抗生物質の投与のみでは治癒が困難な症例において併用すると、極めて有効であると思われた。3.GーCSF、GMーCSFのin vitroにおける白血病細胞増殖促進作用を検討した。これらの造血因子は、急性非リンパ性白血病症例の一部でその増殖を促進することが明らかとなった。4.GーCSF、GMーCSF、ILー3などの造血因子受容体の解析を行なった。これらの造血因子は、各々が特異的な受容体を有することが明らかとなり、その構造や分子量などが判明した。またGーCSFやGMーCSFでは血球細胞以外にも受容体が見出され、その作用がこれまで考えられていた以上に広汎にわたることが明らかとなった。造血因子の基礎研究として本年度は(1)新しいヒト赤白血病細胞株TFー1の樹立、(2)ヒトILー3、GMーCSF、GーCSF受容体の生化学的解析、(3)固形癌におけるCSF受容体の発現の検索を行った。TFー1はヒトILー3、エリスロポエチン、GMーCSFなどに依存性に増殖する細胞株である。この細胞株を用いてヒトILー3受容体を同定することができた。ヒトGMーCSFやGーCSFについてもその受容体を種々の細胞を用いて同定した。GMーCSF受容体についてはその構造は単一の分子ではなく少なくとも2つのサブユニットから成ることは我々がはじめて明らかにした。固形癌におけるCSFの作用についてはGMーCSFが約30%の癌細胞で受容体が見られることを明らかにした。これに対しGーCSF受容体は絨毛上皮癌など胎盤由来の細胞にしか見られなかった。またILー3受容体は肺癌などにごくまれに見られるのみであった。GMーCSFに関しては固形癌に見られるのは2つのサブユニットのうちの一方のみであり、これらの細胞に対するGMーCSFの作用が血球細胞とは異なる経路によるものであることが明らかとなった。造血因子の臨床応用については、本年度はGーCSF、GMーCSF、MーCSF、ILー1の臨床応用を中心に行った。とくにGーCSFについては化学療法後の顆粒球減少症、骨髄移植後の顆粒球減少症、再生不良性貧血や不応性貧血、AIDS、白血病治療後の顆球球減少症に有効であることが多施設での共同研究で明らかとなった。一方、MーCSFは高コレステロ-ル血症に有効であることを見出した。今後はさらにGMーCSFやILー1の臨床応用の推進、これらの造血因子の併用療法による効果を明らかにすべく、研究を開始した。GーCSFは顆粒球系の前駆細胞に働いてその増殖・分化を促進するばかりでなく、骨髄からの成熟好中球の流出、末梢毛細胞血管壁への付着、血管から組織への移動、さらに成熟好中球に有している様々な機能に対して促進的に働くことが明らかになった。したがってGーCSFはin vivoではin vitroの培養系で示されたよりもはるかに多彩な影響を好中球系の細胞に及ぼし、好中球の感染に対する防御機能を亢進させるように働くと予想された。臨床的には様々な場合にGーCSFの有用性が確認された。
キラルブレンステッド酸触媒を用いた不斉合成反応の開発

我々は既に(R)-BINOLより合成した環状リン酸ジエステルが,キラルブレンステッド酸触媒として高い不斉触媒能を有していることを見いだしている。今回この環状リン酸ジエステルを触媒として用いて,イミンに対するエナンチオ選択的な求核付加反応,付加環化反応による含窒素化合物の不斉合成について検討した。イミンに対する亜リン酸ジエステルの求核付加反応において,リン酸ジエステルを不斉触媒として用いることにより,α-アミノホスホン酸エステルが良好な不斉収率で得られた。また,電子豊富なジエンであるDanishefsky's diene, Brassard's dieneなどとイミンとのアザDiels-Alder反応においても,それぞれ,2,4,6-トリイソプロピルフェニル基,9-アントリル基の置換したリン酸ジエステルを不斉触媒として用いることにより,対応する含チッ素6員環化合物が高い光学純度で得られた。さらに,電子豊富アルケンと,2-アザジエンとの逆電子要請型アザDiels-Alder反応について検討した。キラルブレンステッド酸触媒として,3,3'位に9-アントリル基の置換したリン酸ジエステルを10mol%用いることにより,対応するテトラヒドロキノリン誘導体が高いシス選択性かつ高い光学純度で得られることを見いだした。以上,リン酸ジエステルが,イミンに対する様々な不斉触媒反応において,高い不斉触媒能を有することを明らかにした。これまで,(R)-BINOLより合成したキラルリン酸ジエステルが,キラルブレンステッド酸として高い不斉触媒能を有することを初めて見いだした。本研究においては,Mannich型反応以外の反応への展開を目指して,ビナフチル基の3,3'位に様々な置換基を有する触媒を合成し,他の触媒反応での触媒活性を検討した。1,ヒドロホスホニル化反応イミンに対する亜リン酸ジアルキルの付加反応により,α-アミノホスホン酸エステルが最高90%eeで得られることを見いだした。この反応の遷移状態についても考察した。イミンとDanishefsky'sジエンとのaza Diels-Alder反応が,効率良く進行し,ジヒドロピリドン誘導体が高いエナンチオ選択性で得られることをあきらかにした。添加剤として,酢酸を添加することにより,化学収率および不斉収率が大きく向上することを見いだした。3,TADDOL由来のリン酸の開発これまで,(R)-BINOLを不斉源として用いてリン酸を合成してきた。Mannich型反応において,高い触媒活性を示すことを見いだした。すなわち,5mol%の触媒を用いることにより,Mannich型反応が効率良く進行し,対応するβアミノエステルが,最高91%eeで得られた。以上,「キラルブレンステッド酸を用いる不斉合成反応」という新規な領域が大きく広がる可能性を秘めていることを明らかにすることができた。さらに,他の不斉反応への応用も検討中である。今回この環状リン酸ジエステルを触媒として用いて,エナンチオ選択的な付加環化反応による含窒素6員環化合物の不斉合成について検討した。これまで,電子豊富なジエンとイミンとの不斉付加環化反応を報告したが,本研究では,電子豊富アルケンと,2-アザジエンとの逆電子要請型アザDiels-Alder反応について検討した。こうして得られたテトラヒドロキノリン誘導体は,容易に官能基変換が可能であり,生理活性を有する様々なピペリジンアルカロイド等の不斉合成に適用できる可能性を秘めている。これまで,電子豊富アルケンと2-アザジエンとの逆電子要請型アザDiels-Alder反応は,金属触媒を用いたエナンチオ選択的な不斉合成反応の報告例が2例あるが,不斉収率は必ずしも高くなく,また基質の適用範囲も低い。

今回,リン酸ジエステルをキラルブレンステッド酸触媒として用いることにより,汎用性の高い効率的なエナンチオ選択的アザDiels-Alder反応を見いだすことができた。
日本人学習者の英文読解における意味処理の深さと定型表現の理解

本研究では,日本人英語学習者の英文読解において,意味処理の深さがどのように変化するかを調べる。文章中に場違いな語を含め,読み手がその不適切な語を見つけることができるか否かを調べる「意味的逸脱検出課題」を実施する。その課題文には,複数語がまとまって一つの意味を成す「定型表現(イディオム)」を含める。最初の実験では,このイディオムが慣用句として処理されるのが適切な場合と,一語一語の意味をそのまま文字通りに解釈すべき場合では,どちらが文章中の不適切な語(逸脱語)を見つけやすいか比較する。後続の実験では,イディオムの解釈と文脈,日本語のイディオム特性のいずれが最も強く影響するかを調べる。
高感度走査プローブ法による生体分子間相互作用の1分子検出

本研究では、1分子レベルで生体分子間に働く力を計測し、分子認識・機能発現のメカニズムに迫ることを目的としている。今年度は、ナトリウム駆動型べん毛モーター1個の力学特性を計測することを目的とした。べん毛モーターの回転を調べるため、べん毛繊維にプローブとして微小なビーズを結合させ、その回転運動を高感度計測した。次に、ビーズとべん毛繊維の粘性抵抗を計算することで発生トルクを見積もり、モーターの基本特性であるトルク-スピードの関係を計測することができた。モーターには複数個の分子が関与していることが予想されている。阻害剤を加えることで関与する分子群を変化させたときの出力特性の変化を計測し、相互作用している分子の数を特定した。これらのデータは、大腸菌などが持つプロトン駆動型べん毛モーターの特性と良く一致し、基本的な回転メカニズムが共通であることを明らかにした。また、外液のナトリウム濃度を変化させることで入力エネルギーを変調し、出力特性を計測した。この結果は、絶対的なイオンの濃度が回転速度に影響すると仮定したモデルで良く再現することができた。つまり、イオンはイオン駆動力の一部(濃度勾配がエネルギーに変換されている)として使われるのではなく、イオンとモーター分子が相互作用する過程が回転の素過程の一つになっていることを明らかにしたと言える。今後は、べん毛モーターの回転運動の精密な解析や、様々な条件での出力特性を計測することで、タンパク質間やタンパク質-イオン間の分子認識、エネルギー変換のメカニズムについて考察することが必要となるであろう。
染色体複製開始を促進する機能性DNA配列とその活性化因子の探索及び解析

本研究では、複製開始タイミングを制御するメカニズムの解明するため、大腸菌の複製開始蛋白質DnaAを活性化する特異的なDNA領域に注目した。既に、我々の解析結果から、複製開始タイミングを制御しうる因子として、このDNA領域の活性を促進する因子の存在が示唆されていた。そこで、このDNA領域の促進因子を探索した結果、2つのDNA結合蛋白質が同時に機能している事を見出した。本研究は、複製開始のタイミングを制御するメカニズムの解明を目指している。大腸菌の複製開始蛋白質DnaAの活性は、ヌクレオチド結合によって調節されており、ATP結合型が活性型で、ADP結合型は不活性型である。申請者は、特異的なDNA配列(DARS,DnaA-Reactivating Sequence)が、ADP結合型DnaAをATP結合型DnaAへ変換することを見出している。このDARS活性は、大腸菌の蛋白粗画分によって促進される。そのため、蛋白粗画分中に、DARS促進因子(DAF,DARS-Activating Factor)の存在が示唆される。そこで、本研究では(1)DAFの単離、同定及び機能解析、(2)DAF存在下でDnaA再活性化能を持つ染色体領域の網羅的探索、以上2項目を指針として計画を立案、遂行中である。(1)DAFの単離、同定、及び機能解析DARS領域を用いたプルダウン法で、蛋白粗画分中からDARSと特異的に相互作用する複数の蛋白質を単離、同定した。今後、同定された蛋白質をヒスチジンタグ融合型で大量発現、精製後、精製蛋白質がDARSの活性を促進するか検討する予定である。プルダウン法と並行し、粗画分をカラムクロマトグラフィーで分画し、DAFの精製を試みている。現在、2種類のカラムを用いて、DAFの比活性が約8倍に上昇した画分を得ている。さらに精製を進め、DAFの同定を目指す。(2)DAF存在下でDnaA再活性化能を持つ染色体領域の網羅的探索λファージ上に大腸菌のゲノム配列断片がクローン化されたDNAライブラリーを用いて、DAF存在下でDnaA再活性化能を持つ染色体領域を網羅的に探索している。現在、既知のDARS領域をクローン化したファージDNAを用い、DnaA再活性化能を評価するためのin vitro反応系を構築中である。申請者は、特異的なDNA配列(DARS, DnaA-Reactivating Sequence)が、ADP結合型DnaAをATP結合型DnaAへ変換することを見出している。そのため、蛋白粗画分中に、DARS促進因子(DAF, DARS-Activating Factor)の存在が示唆される。そこで、本研究では、DAFの単離、同定及び機能解析を遂行中である。平成20年度の研究では、ある遺伝子破壊株から調製した蛋白粗画分は、DARS促進活性を失っている事が分かった。さらに、遺伝子にコードされている蛋白質を精製し、破壊株の蛋白粗画分に加えると、DARS促進活性が回復した。これら結果から、この蛋白質がDARS促進に必須であると示唆される(DAF1, DARS-activating factor 1と命名)。興味深い事に、精製DAF1のみでは、DARSを促進できなかった。以上の結果は、このDAF1と協同して機能する因子(DAF2)の存在を示唆する。現在は、DAF2の同定を目指し、DAF1存在下で、DARSを促進する因子の探索を行っている。平成20年度の研究で、DAFが複数の因子によって構成されている事を明らかにし、その構成因子の一つを同定した(DAF1, DARS-activating factor 1)。平成20年度の研究では、さらなるDAF構成因子の同定を目指し、DAF1存在下で、DARSを促進する因子の探索を行った。その結果、新たにDAF2を同定し、精製DAF1、DAF2を用いてDARS2促進活性を再構成する事に成功した。さらに解析を進めた結果、DAF1、DAF2は共にDNA結合蛋白質であり、それぞれがDARS内の特異的な配列を認識している事が分かった。また、染色体DARS上のDAF1、またはDAF2結合領域に変異を導入すると、染色体複製開始能が低下した。この結果は、DAF1/2両者が細胞内で機能している事を示唆している。以上のように、本研究目的であったDAFの単離、同定に成功した。今後の課題として、DAF1、DAF2を介した複製開始制御メカニズムの解明が上げられる。
ロバスト最適化とそれに関連する諸問題に対する手法

所与の制約条件のもとで,ある評価規範を最大化あるいは最小化する問題を数理的に表現した最適化モデルにおいて,データの予測が困難であるなど,様々な不確実さをどのように取り扱うか非常に重要な課題である.本研究では,確率的あるいは非確率的な不確実性を含む最適化問題とそれに関連する諸問題に対して,ロバスト(頑健な)最適化を達成するための,堅固な理論的基盤に立脚した実用的な手法を開発した.所与の制約条件のもとで,ある評価規範を最大化あるいは最小化する問題を数理的に表現した最適化モデルにおいて,データの予測が困難であるなど,様々な不確実さをどのように取り扱うか非常に重要な課題である.本研究では,確率的あるいは非確率的な不確実性を含む最適化問題とそれに関連する諸問題に対して,ロバスト(頑健な)最適化を達成するための,堅固な理論的基盤に立脚した実用的な手法を開発した.近年,最適化問題に対する内点法や一般化ニュートン法など効率的解法の目覚しい発展に平行して,それらの新しい応用領域が次々と開拓されている.一方,モデリング的観点から見れば,現実には様々な不確実性が存在するため,そのような不確実性の要因をどのように取り扱い,望ましい解を見出すかということは極めて重要である.ロバスト最適化とはそのような状況に対応するための方法論の総称であり,特にある種の特殊な不確実性の仮定のもとで線形計画問題が2次錐計画問題と呼ばれる凸最適化問題として定式化できることなど,多くの興味深い結果が示されたことにより,改めて注目を集めている研究対象である.本研究の目的は,ロバスト最適化を,不確実性を適切に取り扱うための確率的あるいは非確率的最適化と位置付け,凸最適化および相補性に関連する諸問題に対して堅固な理論的基盤に立脚した実用的な手法を開発することにより,工学における応用領域の拡大に寄与することである.本年度は「不確実性下のロバスト均衡と2次錐相補性問題に関する研究」および「確率的相補性問題に関する研究」を重点的に実施した.前者のテーマについては,不確実性のもとでの非協力ゲームにおけるロバストNash均衡を2次錐相補性問題として定式化し,その解を計算する手法の研究を推し進めるとともに,2次錐相補性問題に対する効率的なアルゴリズムの開発を行った.後者のテーマについては,確率的相補性問題に対する期待残差最小化法をさらに拡張する試みを遂行するとともに,一般化半無限最適化問題および不確実性のもとでの均衡制約つき数理計画問題に対するアルゴリズムの開発を行った.近年,最適化問題に対する内点法や一般化ニュートン法など効率的解法の目覚しい発展に平行して,それらの新しい応用領域が次々と開拓されている.一方,モデリング的観点から見れば,現実には様々な不確実性が存在するため,そのような不確実性の要因をどのように取り扱い,望ましい解を見出すかということは極めて重要である.ロバスト最適化とはそのような状況に対応するための方法論の総称である.本研究の目的は,ロバスト最適化を,不確実性を適切に取り扱うための確率的あるいは非確率的最適化と位置付け,凸最適化および相補性に関連する諸問題に対して堅固な理論的基盤に立脚した実用的な手法を開発することにより,工学における応用領域の拡大に寄与することである.本年度は,前年度に実施した「確率的相補性問題に関する研究」をさらに発展させるとともに,新たに「確率的最適化問題に関する研究とポートフォリオ選択問題に対する応用」および「データマイニングの新しいモデリングとアルゴリズムの開発」を重点的に実施した.第一のテーマについては,本申請者らが近年提案した期待残差最小化法に対する理論的基盤を確立する研究を行い,いくつかの重要な成果を得た.また,密接に関連する問題である不確実性のもとでの均衡制約つき数理計画問題に対するアルゴリズムの開発を行った.第二のテーマについては,一般的な確率的最適化問題の解法を開発するとともに,金融工学の分野に現れるいくつかの問題に対して新しいモデル化の考え方を提示し,その有効性を確認した.第三のテーマについては,サポートベクターマシンの新しい定式化,特にデータに不確実性が含まれる場合において有効と期待されるロバスト分類のモデル化提案し,それを2次錐計画問題に定式化することにより効率的に解けることを明らかにした.近年,最適化問題に対する内点法や一般化ニュートン法など効率的解法の目覚しい発展に平行して,それらの新しい応用領域が次々と開拓されている.一方,モデリング的観点から見れば,現実には様々な不確実性が存在するため,そのような不確実性の要因をどのように取り扱い,望ましい解を見出すかということは極めて重要である.ロバスト最適化とはそのような状況に対応するための方法論の総称であり,特にある種の特殊な不確実性の仮定のもとで線形計画問題が2次錐計画問題と呼ばれる凸最適化問題として定式化できることなど,多くの興味深い結果が示されたことにより,改めて注目を集めている研究対象である.本研究の目的は,ロバスト最適化を,不確実性を適切に取り扱うための確率的あるいは非確率的最適化と位置付け,凸最適化および相補性に関連する諸問題に対して堅固な理論的基盤に立脚した実用的な手法を開発することにより,工学における応用領域の拡大に寄与することである.本年度は,前年度に引き続いて「確率的相補性問題に関する研究」および「不確実性の下での均衡制約数理計画問題の効率的アルゴリズムの開発」の研究を遂行するとともに,その基礎となる変分

不等式問題や相補性問題に対するアルゴリズムを開発し,その有効性を様々な条件のもとで明らかにした.さらに,ロバスト最適化の基礎的テーマである確率線形計画問題に対するアルゴリズムや,ロバスト最適化の重要な応用として,不確実性のもとでの意思決定問題や交通流均衡問題に関する研究を行い,興味深い結果を得た.近年,最適化問題に対する内点法や一般化ニュートン法など効率的解法の目覚しい発展に平行して,それらの新しい応用領域が次々と開拓されている.一方,モデリング的観点から見れば,現実には様々な不確実性が存在するため,そのような不確実性の要因をどのように取り扱い,望ましい解を見出すかということは極めて重要である.ロバスト最適化とはそのような状況に対応するための方法論の総称である.本研究の目的は,ロバスト最適化を,不確実性を適切に取り扱うための確率的あるいは非確率的最適化と位置付け,凸最適化および相補性に関連する諸問題に対して堅固な理論的基盤に立脚した実用的な手法を開発することにより,工学における応用領域の拡大に寄与することである.本年度は「不確実性下の均衡問題および均衡制約付き最適化問題(MPEC)に関する研究」と「確率的最適化問題に関する研究」を重点的に実施した.前者のテーマについては,不確実性下のMPECに対するモンテカルロ法に基づく解法の開発や非協力ゲームにおけるロバストNash均衡を計算する手法の開発を行った.また,後者のテーマについては,現実の問題に対する応用として,ロバストCVaRの概念に基づくポートフォリオ選択問題の新しいモデル化やエネルギー需要の不確実性を考慮したコージェネレーションシステムの運用最適化手法の開発などを行った.
マウスの性フェロモンを介する性的二形な神経回路の機能と形成メカニズムの解析

生物は、外界から様々な情報を感知し、それに応じた適切な行動反応を判断する。特に、マウスを含む多くの齧歯類では、匂いや、フェロモンと呼ばれる化学物質を、行動の制御に役立てていることが知られている。一方で、フェロモンによって、どのように特定の行動反応が制御されるのか、その神経基盤は不明な点が多かった。本研究は、ウイルス光学やマウス遺伝学を用いて、マウスの性フェロモンの情報が伝達される神経回路を明らかにすることを試みた。初めに、メスマウスの性行動を促進するESP1というペプチドフェロモンに着目した。結果として、この物質の情報を伝達する神経回路を、末梢の感覚器官から脳の中枢領域まで明らかにすることができた。興味深いことに、ESP1の情報を伝達する神経回路は雌雄で異なることが示唆された。この性的二形性は、同じフェロモンが雌雄で異なる行動反応を制御するための神経基盤であると考えられる。この内容をまとめた原著論文は、国際誌Neuronに掲載された。次に、メスマウスの性行動を抑制するESP22というペプチドフェロモンに着目した。結果として、ESP22は扁桃体領域から分界条床核への回路を活性化すること、さらに、この回路を人為的に活性化するとメスマウスの性行動が抑制されることがわかった。この結果をまとめた原著論文は、国際誌Nature Communicationsに掲載された。以上の二つの結果は、フェロモンによって、特定の行動反応が制御されるための神経基盤を明らかにした数少ない事例であり、フェロモンが“なぜ作用するのか?"という基礎的な問いに重要な知見を与えたと言える。加えて、どちらの結果も、メスマウスの性行動を制御する神経基盤について新たな知見を与えており、ヒトにおける性機能障害の治療・創薬の基盤になることが期待される。平成30年度が最終年度であるため、記入しない。本研究は、マウスの性フェロモンが作用する基盤となるの性的二型な神経回路の機能と形成メカニズムを明らかにすることを目的としている。当該年度においては、性フェロモンが伝達される神経回路を同定することを目指し、ウイルス工学やマウス遺伝学を用いた行動実験を計画していた。具体的には、マウスのメスの性行動を促進させるフェロモンESP1の効果に関わることが推測されていた視床下部と扁桃体の脳領域の機能解析を試みた。結果として2つの脳領域について、その必要性と十分性を示すことができ、当該年度に予定していた研究計画を上回る成果を得た。また、その内容をもとに二度の国際学会におけるポスター発表を行った("Gordon Research Conferences :Optogenetic Approaches to Understanding Neural Circuits & Behavior"と"17th International Symposium on Olfaction and Taste")。さらに成果をまとめた原著論文を国際誌Neuronに投稿している。論文は、現在リバイス中であり本年度中の受諾が期待される。この成果は、性フェロモンの研究に初めて最先端の遺伝学的なツールを導入し、その効果に関わる神経基盤を明らかにしたという点で重要である。これまでの性フェロモン研究の多くは、フェロモン物質の同定に重点を置いていた一方で、本研究は「なぜフェロモンが効くのか?」という問いに新しい知見を与えたと考えている。さらに、本研究は「なぜ行動の雌雄差が生じるのか?」という問いにも新たな示唆を与えている。感覚入力を伝達する神経回路の上流領域で、雌雄で異なる下流領域へ情報を“分配"する機構を発見することができた。これは、性機能障害の理解にもつながりうる知見であると考えている。本研究は、申請書に示した2つの計画のうち、既に1つを終えている。具体的には、「ESP1による性行動の制御メカニズムの解明」である。さらに、その内容を発展させ得られた結果をまとめた原著論文を国際誌Neuronに投稿している。このような理由で、本研究の現在までの進捗状況は当初の計画以上に進展していると言える。本研究は、性フェロモンの情報が伝達される神経回路の機能と、その形成メカニズムを明らかにすることを目的としている。昨年度から本年度にかけては、ESP1というメスマウスの性行動を正に制御するフェロモン物質をモデルに、この物質の情報が伝達される神経回路を同定することを目指した。その結果、メスマウスの脳内には、扁桃体から視床下部にかけて、性的二型なESP1専用の神経回路が存在することが示唆された。この結果は、原著論文にまとめられ、国際誌Neuronに掲載された。加えて、本年は、所属研究室にて、新たに見出された、ESP22というメスマウスの性行動を抑制するフェロモンに着目し、ESP22の情報が伝達される神経回路を同定してくことに注力した。ESP22とは、ESP1と同じ遺伝子ファミリーに属するペプチドである。ESP1が成熟オスマウス特異的に分泌されるのに対し、ESP22は幼若時特異的に分泌される特徴がある。近年、ESP22がオスマウスのマウント行動を抑制するフェロモンであることがわかった。さらに、当研究室において、このフェロモンがメスマウスの性行動を抑制することが新たにわかった(未発表データ)。

申請者は、扁桃体から視床下部の中で、ESP22の情報がESP1とは異なる回路で伝達されることを見出した。これらの結果をまとめた論文はNature Communications誌に投稿され、現在リバイス段階にある。本研究は、申請書に示した2つの計画のうち、既に1つを終えている。具体的には、「ESP1による性行動の制御メカニズムの解明」である。さらに、その内容を発展させ得られた結果をまとめた原著論文が国際誌Neuronに掲載された。加えて、本研究は計画段階では想定していなかった展開も見せている。ESP1とは対となるフェロモン物質について、その情報を伝達される神経回路を見出している。これは、計画とは一見それているようで、研究計画の根幹にある「なぜフェロモンはきくのか?」という問いに、新たな知見を与えるという点で重要である。このような理由で、本年度の研究は順調に進展したと言える。生物は、外界から様々な情報を感知し、それに応じた適切な行動反応を判断する。特に、マウスを含む多くの齧歯類では、匂いや、フェロモンと呼ばれる化学物質を、行動の制御に役立てていることが知られている。一方で、フェロモンによって、どのように特定の行動反応が制御されるのか、その神経基盤は不明な点が多かった。本研究は、ウイルス光学やマウス遺伝学を用いて、マウスの性フェロモンの情報が伝達される神経回路を明らかにすることを試みた。初めに、メスマウスの性行動を促進するESP1というペプチドフェロモンに着目した。結果として、この物質の情報を伝達する神経回路を、末梢の感覚器官から脳の中枢領域まで明らかにすることができた。興味深いことに、ESP1の情報を伝達する神経回路は雌雄で異なることが示唆された。この性的二形性は、同じフェロモンが雌雄で異なる行動反応を制御するための神経基盤であると考えられる。この内容をまとめた原著論文は、国際誌Neuronに掲載された。次に、メスマウスの性行動を抑制するESP22というペプチドフェロモンに着目した。結果として、ESP22は扁桃体領域から分界条床核への回路を活性化すること、さらに、この回路を人為的に活性化するとメスマウスの性行動が抑制されることがわかった。この結果をまとめた原著論文は、国際誌Nature Communicationsに掲載された。以上の二つの結果は、フェロモンによって、特定の行動反応が制御されるための神経基盤を明らかにした数少ない事例であり、フェロモンが“なぜ作用するのか?"という基礎的な問いに重要な知見を与えたと言える。加えて、どちらの結果も、メスマウスの性行動を制御する神経基盤について新たな知見を与えており、ヒトにおける性機能障害の治療・創薬の基盤になることが期待される。今後は、申請書に示した2つの計画のうち、未完了の一つを推進していきたいと考えている。具体的には、「フェロモンを介する性的二形な神経回路の形成を制御する遺伝子の同定」である。これまでに明らかにしていた、内側扁桃体の性的二型な神経回路を構成するニューロンから単一細胞レベルでのトランスクリプトーム解析を行い、この回路の成分化の鍵となるような遺伝子の同定を目指す。また、本研究では当初、メスの性行動を促進させる神経回路に着目していた。