hpprc/llmjp-kaken huggingface dataset:
地形境界による海洋小規模渦の生成と乱流場の発達、組織化に関する研究

伊豆諸島を撮影した水平解像度10m程度の情報を持つ合成開口レーダの画像には、黒潮が通過する島付近の流れ場の構造を反映していると考えられるパターンが確認できる。黒潮が伊豆諸島を通過することで生じる、島に代表される地形に依存するスケールの渦は、海洋物理学がこれまで対象としてきたメソスケールに比べて小さい。しかし、これら小規模渦に代表される島周りの微細な流れ構造を特定することは、海洋学、海洋工学双方にとって重要な課題である。昨年度までの研究成果により、地形境界による海洋小規模渦の生成と乱流場の発達を考察するには、複雑地形と海洋の成層構造が重要であると示唆された。そこで、伊豆諸島の現実的な地形を設定し、海洋再解析値JCOPE2を参照して仮想的な成層構造を設定し、黒潮を模擬する幅100kmの成層シア流の数値計算を行った。数値計算の主たる目的は、合成開口レーダに示唆される特徴的な構造、特に波長1km程度の内部波が再現されるかどうかを確認することであった。計算結果は、衛星観測に見られる顕著な定在内部波を再現した。そして、表層水平流速の収束発散場はSAR画像とのよい対応を示した。そのため、黒潮に起因するサブメゾスケール現象をSARが検知する潜在性を肯定したものと考えられる。これまでに黒潮と地形の影響により非線形内部波が励起されることは報告されておらず、海洋物理学的に新奇性のある結果を得られたと考えられる。また、既存の乱流モデルを用いても格子解像度が十分であれば、小規模渦スケールの現象が十分に解像できることが示唆された事が示唆され、海洋工学的にも重要な結果と考えられる。(抄録なし)計算機の持続的な性能向上を受け、数値計算による海洋や大気の再現性は飛躍的に向上している。そのため、海洋物理学が長らく対象としていた準地衡流近似が適用可能な時空間スケールに比べ、より細かな現象の再現性に重点が置かれ始めている。本研究では、これまで乱流モデルに組み込まれていた10km以下のスケールの現象と考えられる地形境界による渦の生成に着圏し、伊豆諸島を通過する黒潮に焦点を当て、衛星観測データ、現場観測データを踏まえながら主に数値シミュレーションを用いて流れと地形が生み出す現象に関する研究を行っている。海洋の流れを特徴づけるのは地球自転の効果と成層構造である。地形境界による渦の生成と組織化の代表例として、島後流に生成される渦列に着目し、剛体回転の影響を考察した。その結果、ロスビー変形半径と島の直径が同程度であれば、回転の影響が影響することが示された。ロスビー変形半径は成層構造が持つ固有モードに依存する。一方、受け入れ研究先にて2010年8月31日から9月2日までの期間行われた三宅島ADCP,CTD観測データはALOS/PALSARの合成開口レーダの三宅島付近撮影画像(2010/8/30,1:30付近にて撮影)と殆ど同時期に取得されている。CTD観測データの解析より、島付近の複雑地形は流れの水平方向の収束のみならず、鉛直方向の収束が示され、結果として強い流速が実現されていることが示唆された(小平翼、2012年度春期海洋学会)。つまり、島付近の流れ場を考える際には成層構造により着目する必要があり、数値計算により、想定すべきパラメタ空間と生成する物理現象の特定を行っている。なお、数値計算はこれまで非静水圧モデルMITgcmを利用しているが、複雑地形の再現性が期待される非構造格子を扱ったFVCOMの利用も検討している.地形境界による海洋小規模渦の発達と乱流場の発展の考察には、エネルギーソースとなる背景流の状況を把握することが必用不可欠である。地形境界の周辺は地形の急激な変化を伴う事が通常であり、その場合、背景流に大きな影響を及ぼす、海洋に特徴的な傾圧モードの励起が重要となる。今年度はこの傾圧モードの生成について、Hydraulicsという非線形現象を考察することが可能な理論の観点から考察した。理論の面からは、Hydraulicsと内部波ソリトンに密接な関連があるとして、衛星画像から示唆される内部波ソリトンに関する研究を進めた。その結果、内部波ソリトンは背景流の構造が変化するこ仮定で生じるエネルギーの放出に重要な役割を持つ事が示唆され、流速の鉛直構造の変化について考察するために必用な沿岸地形の影響に関する知見を拡充させた。一方、観測の点からは、ADCPという観測機器により取得した流速データの解析を進め、また、今後の考察に必要となる長期の係留観測の設置に携わり、来年度に解析するデータの準備を実施したという成果を得た。これらの成果は現在、論文の執筆を開始しており、今後数ヶ月の間に学術的な研究成果としてまとめられる。

そこで、伊豆諸島の現実的な地形を設定し、海洋再解析値JCOPE2を参照して仮想的な成層構造を設定し、黒潮を模擬する幅100kmの成層シア流の数値計算を行った。数値計算の主たる目的は、合成開口レーダに示唆される特徴的な構造、特に波長1km程度の内部波が再現されるかどうかを確認することであった。計算結果は、衛星観測に見られる顕著な定在内部波を再現した。そして、表層水平流速の収束発散場はSAR画像とのよい対応を示した。そのため、黒潮に起因するサブメゾスケール現象をSARが検知する潜在性を肯定したものと考えられる。これまでに黒潮と地形の影響により非線形内部波が励起されることは報告されておらず、海洋物理学的に新奇性のある結果を得られたと考えられる。また、既存の乱流モデルを用いても格子解像度が十分であれば、小規模渦スケールの現象が十分に解像できることが示唆された事が示唆され、海洋工学的にも重要な結果と考えられる。当初想定していた水槽実験に取りかかれていないが、対象とすべきパラメタ空間がレイノルズ数や流れの鉛直プロファイルのみでなく、地形と成層状態によっても流れ場が変化することが示唆され、より正確な研究結果を導くための準備を順調が行われていると考えられる。また、数値計算に関してはMPIを用いた並列の数値計算や、利用する海洋モデルに精通しており、実験や観測データの解析と並行して研究を進める基盤を整えたと考えられるため。地形境界による海洋小規模渦と乱流場の発展を考察する手法として、数値モデルと観測が挙げられる。数値モデルはMITgcmというモデルを東京大学のスーパーコンピュータFX10を利用して活用し、より現実的な状況の考察を行う準備を今年度で行えた。また、現象を理解するに必用な理論についても理解が深められたため、来年度、本課題の主目的の成果を挙げる事が着実に期待できる。よって、今年度の学術雑誌への投稿は叶わなかったが、来年度、数本の論文投稿が確実に期待できるため、おおむね順調に進展していると考える。数値計算については必要な計算設定を購入した計算機にて検討したため、今後は東京大学情報基盤センターの次期スーパーコンピュータシステムFX10に利用申請を行い、数値計算を加速する。これらを考慮して、東京大学柏キャンパスの環境棟1階の直径約3mの回転水槽を用いた水槽実験を行う。その際、二層流体に近い成層構造を再現し、物体を曳航することを考えているが、境界面変位の測定等については先行研究(Johnson et al 2006)を参考にする。来年度は本課題の最終年度であるため、成果を着実に挙げる事が必用と考えている。これまで、スーパーコンピュータの利用や理論の理解を進めており、加えて来年度は観測データもより充実するため、これらの着実な解析と研究遂行によって成果を挙げる。(抄録なし)
感覚運動学習の臨界期制御に関与する神経分子基盤の解明

音声発声学習は,聴覚フィードバックを介して発声出力を制御することで成立する感覚運動学習を根幹としている.この学習は学習臨界期と呼ばれる学習に適した期間を有し,その期間を過ぎると発声パターンは固定化し新たに学習が行われることはない.これまでに音声発声学習に関わる神経分子基盤はほとんど明らかにされていない.本研究はソングバードを用い,聴覚フィードバックの有無による発声学習臨界期中の脳内遺伝子発現への影響を検証することを目的としている.学習開始前の聴覚除去により聴覚入力を阻害した個体が、通常より遅延しながらも発声パターンを固定化することをこれまでの研究で明らかにした。この実験系を利用し,発声パターン固定化までの脳内遺伝子発現動態について、聴覚入力の有無による影響を調べるためDNAマイクロアレイを実施した。発声パターンの固定化に関わる2つの神経核HVC(時系列配列に関与)とRA(音響特性に関与)の領域特異的な発現変化を調べた。現在得られている解析結果から、脳内に発現している遺伝子群の約10%が発達過程で、発声制御に関わる神経核において発現制御を受けていることが示唆された。これら約10%の遺伝子群のうちの約15%が聴覚除去により聴覚フィードバックがなくなったにも関わらず、正常個体と同様の有意な発現変動を示した。このことは、発達過程で発現変動を示す遺伝子群の大部分が聴覚依存的な制御を受けており、残りの約15%の遺伝子群の発現変動が遺伝的にプログラムされている可能性を示唆する。聴覚除去により影響を受けた遺伝子群については発現変動の有意差はなくなったが、全体的な発現傾向は正常個体と類似していた。これは、発達過程における遺伝子発現制御の大枠は遺伝的にプログラムされているが、聴覚入力が発現量やタイミングなどの精緻な発現制御に関与していることを示唆する。動物は経験を通じて行動様式を獲得し発達させる。ソングバードの囀りはヒトの言語習得と同様に音声発声学習を通して獲得される。音声発声学習は感覚運動学習を根幹としており、聴覚フィードバックを介して発声出力を制御することで成立する。また、学習臨界期と呼ばれる学習に適した限定された期間を有し、この期間を過ぎると発声パターンを固定化させ新たに学習を行うことはない。本研究では、音声発声学習に関わる神経分子基盤を明らかにするため、次の3点に着目してソングバードを用いた研究を進めている。(i)学習開始前の聴覚除去により聴覚フィードバックを阻害した個体が、通常より遅延しながらも発声パターンを固定化することをこれまでの研究で明らかにした。このBehavioral manipulationを利用し、聴覚フィードバック依存的に制御される遺伝子群・発声パターン固定化に関与する遺伝子群の同定を行う。(ii)iで同定された遺伝子群について種特異的な学習臨界期をもつ別種との遺伝子発現パターンの比較を行う。これにより、それぞれの種の学習臨界期を通して発現制御される遺伝子群の中から共通する遺伝子群を同定する。(iii)iiで得られた遺伝子についてウィルス発現系を用いた遺伝子発現改変により、実際の学習臨界期への影響を検証する。今年度は、当初の年次計画通り(i)の遺伝子群同定のためにDNAマイクロアレイを実施した。発声パターンの固定化は、音素の時系列配列と音響特性という2つの行動表現型で検出することができる。これを踏まえ、2つの神経核HVC(時系列配列に関与)とRA(音響特性に関与)について発達過程での遺伝子発現変化を調べるため、正常個体と聴覚除去個体それぞれからサンプリングを行った。現在、マイクロアレイから得られたデータをもとに遺伝子発現変動についての統計学的解析、着目すべき標的遺伝子の抽出を進めている。

年次計画通りDNAマイクロアレイを実施し遺伝子発現解析に必要なデータを得て、解析に着手することができている。当初の計画との相違点は、投射神経細胞特異的な遺伝子発現解析を行う予定であったが、神経核特異的な解析へ変更した点である。神経核特異的な遺伝子発現解析から得られた結果をもとに、着目すべき遺伝子を抽出した上で発現細胞の同定を行うことは可能である。そのため、脳内神経回路の神経核とネットワークの特性を踏まえた音声発声学習に関わる神経分子基盤の検証、という目的からは外れておらずおおむね十分な進展と考える。現在進行中の歌神経核特異的な遺伝子発現解析結果を踏まえ、統計的解析により遺伝子発現パターン変動の傾向を調べ、標的遺伝子の抽出を行う。標的遺伝子について種特異的な学習臨界期をもつ別種と遺伝子発現パターンの種間比較を行う。これにより個体発達依存的でなく、ソングバード種に共通の音声発声学習に関わる遺伝子群を同定する。この後年次計画では、標的遺伝子について投射神経特異的かつ時期特異性をもつレンチウィルス発現計を用いて遺伝子過剰発現、発現抑制個体を作成することを予定していた。しかし、これに先立って標的遺伝子の発現細胞の同定を行う必要がある。また、より正確に標的遺伝子の遺伝子発現量を調べて比較するために定量PCRを行う予定である。
金属超格子を作る新しい試みのその場電顕法による研究

今年度は、蒸着装置の作製と、完成するまでの予備実験として我々の電顕に備えてある既存の蒸着装置を用いて下地単結晶上に金属をエピタクシャル成長させ、その上で異種金属の成長過程の電顕内その場観察を行った。蒸着して得たステップ構造を持つ(III)方位のPd上にAgを蒸着するとPdのステップの下段側にAgの成長が観察された。逆にステップ構造を持つ(lll)方位のAgの上にPdを0.5層蒸着するとPdは三角形状の2次元核を生成する。同時にAgとPdの格子常数の違いによる歪みによるコントラストが現れる。更にAgを0.5層ほど蒸着してもコントラストの変化はほとんど認められなかった。また、Agを厚く蒸着すると、AgとPdの相互拡散が無視できる程度の低温でもPdによるコントラストは消失し、PdがAgに埋め込まれてしまう事が分かった。これらは、AgとPdの表面拡散距離の大きな違いの為と考えられる。以上の事からこの系による金属超格子の作製は難しいと考えられる。今後、系を変えて実験を行う事を検討している。もう一つの試みとしてMoS_2結晶上のAuを(lll)方位でエピタクシャル成長させて表面超格子構造を持つAuの板状結晶を作る。その上にPbを蒸着すると表面が全面Pbで覆われてAuの表面構造は消失する。その上に再びAuを蒸着した時にAuの表面構造が現れない事からPbは常に表面最上層に浮く事が分かった。PbがAu蒸着後も表面最上層に浮くという事実は、PbがAuの表面活性物質(surfactant)の候補として有力な物質であることを示唆している。従って、Auを含む金属超格子の作製の見通しは明るいと考えられる。今後は完成した蒸着装置を電顕に取り付け、SurfactantとしてPbを用いたAuを含む金属超格子の作製を目指す予定である。
突然変異抑制作用を有する脂肪酸のヒト胆汁中の動態に関する疫学的研究

胆嚢がんの成因研究を進めるなかで、予防の立場から本症をとらえたのが本研究を開始した発端である。即ち、ある種の遊離脂肪酸が突然変異を抑制するとの報告に接し、同様のメカニズムが胆嚢がんでも関与しているのではないかのとの作業仮説に基づき、その検証を行った。胆汁中の脂肪酸分析の医学的必然性が無いためか、分析方法が確立されていなかった。そこで研究の前半は、高速液体クロマトグラフィーを用いた分析法の開発を行った。その成果はAnnals of Clinical Biochemistryに公表した。新潟県(多発県)で採取した胆嚢内胆汁(胆石症)、35例を用い、9種の脂肪酸(ラウリン酸、リノレン酸、ミリスチン酸、アラキドン酸、パルミトレイン酸、リノール酸、パルミチン酸、オレイン酸、ステアリン酸、内部標準はマ-ガリン酸)を分析した。その結果、総遊離脂肪酸量、突然変異を抑制する脂肪酸(ラウリン酸、リノレン酸、ミリスチン酸、アラキドン酸、パルミトレイン酸、リノール酸、オレイン酸)の総量、個々の脂肪酸量とも個人差が極めて大きいことが判明した(個々のデータは省略)。次に高知県(稀発県)の胆汁、35例を分析した結果、各脂肪酸分画の割合は新潟と差が無かったが総脂肪酸量及び突然変異抑制作用を有する脂肪酸の総量が極めて多い個体が存在した。以上の結果から、胆嚢がんの少ない地域では突然変異を抑制する脂肪酸量が胆汁に多いとの結果を得た。現在さらに分析を進めているが、現在判明した興味ある点は、いずれの県でも、突然変異抑制脂肪酸の総量が0.50mmol/L以下の場合、Ames法(TA98+s9mix)で復帰突然変異を誘発することが判明しており、メカニズム等の研究は今後の課題である。ヒト胆汁(Blue rayon処理)に突然変異原性があり、さらに胆汁中の遊離脂肪酸がその抑制作用を持つことが明らかになった。そこで胆汁中の脂肪酸組成及び量を知り、がん発生との関連性を見出すことが研究の目的である。今年度は分析方法の確立と予備的試料分析を行った。1.分析法無極性相カラムからジェチルエーテルで溶出される固相抽出法により胆汁中より遊離脂肪酸を抽出、これをアセトニトリル/水系の移動相で同じく無極性の逆相カラムにより分離する高速液体クロマトグラフィー法を工夫した。主な改良点は、(1)最少量の溶媒を用い短時間で複数の試料を同時抽出。(2)脂肪酸と同時に抽出される他の中性脂肪分画から特異的に脂肪酸を検出する為に現在最も簡便な誘導化であるADAM法の応用。(3)抽出条件(pH,胆汁酸の混入等)の検討を行い、全ての脂肪酸に関して胆汁中脂肪酸濃度レベルで約90100%の回収率を実現したことである。2.脂肪酸濃度胆石症の胆摘胆のう内胆汁10例を分析した。(1)脂肪酸濃度の平均【.+-。】S.D.はラウリン酸0.6【.+-。】0.7μg/ml、ミリスチン酸2.4【.+-。】5.4、パルミチン酸43.7(]S.。+-。[)24.6、パルミトレイン酸4.4【.+-。】5.0、ステアリン酸9.5【.+-。】3.8、オレイン酸27.6【.+-。】21.9、リノール酸52.9【.+-。】47.7、リノレン酸9.9【.+-。】8.5、アラキドン酸16.9【.+-。】

15.6で、脂肪酸による差と固体間の差が極めて大きかった。(2)脂肪酸のモル濃度の平均【.+-。】S.D.は0.61mmol/l(mM)【.+-。】0.41、各脂肪酸組成はそれぞれ0.9【.+-。】1.3%、1.7【.+-。】2.3、32.8【.+-。】12.5、2.6【.+-。】2.0、7.5【.+-。】4.5、15.2【.+-。】5.2、26.1【.+-。】10.5、5.4【.+-。】2.1%、7.8【.+-。】3.5であり、胆汁中に多く存在するリン脂質の構成脂肪酸と類似している。(3)変異原活性を抑制する脂肪酸はラウリン酸、ミリスチン酸、パルミトレイン酸、オレイン酸、リノール酸、リノレン酸、アラキドン酸である。これらの総モル濃度の平均【.+-。】S.D.は0.41【.+-。】0.33mmol/l(mM)、総脂肪酸に対する割合は59.6【.+-。】16.7%であった。胆嚢がんの成因研究を進めるなかで、予防の立場から本症をとらえたのが本研究を開始した発端である。即ち、ある種の遊離脂肪酸が突然変異を抑制するとの報告に接し、同様のメカニズムが胆嚢がんでも関与しているのではないかとの作業仮説に基づき、その検証を行った。胆汁中の脂肪酸分析の医学的必然性が無いためか、分析方法が確立されていなかった。そこで研究の前半は、高速液体クロマトグラフィーを用いた分析法の開発を行った。その成果はAnnals of Clinical Biochemistryに公表した。新潟県(多発県)で採取した胆嚢内胆汁(胆石症)、35例を用い、9種の脂肪酸(ラウリン酸、リノレン酸、ミリスチン酸、アラキドン酸、パルミトレイン酸、リノール酸、パルミチン酸、オレイン酸、ステアリン酸、内部標準はマ-ガリン酸)を分析した。その結果、総遊離脂肪酸量、突然変異を抑制する脂肪酸(ラウリン酸、リノレン酸、ミリスチン酸、アラキドン酸、パルミトレイン酸、リノール酸、オレイン酸)の総量、個々の脂肪酸量とも個人差が極めて大きいことが判明した(個々のデータは省略)。次に高知県(稀発県)の胆汁、35例を分析した結果、各脂肪酸分画の割合は新潟と差が無かったが総脂肪酸量及び突然変異抑制作用を有する脂肪酸の総量が極めて多い個体が存在した。以上の結果から、胆嚢がんの少ない地域では突然変異を抑制する脂肪酸量が胆汁に多いとの結果を得た。現在さらに分析を進めているが、現在判明した興味ある点は、いずれので県も、突然変異抑制脂肪酸の総量が0.50mmol/L以下の場合、Ames法(TA98+s9mix)で復帰突然変異を誘発することが判明しており、メカニズム等の研究は今後の課題である。
ペプチド性医薬品創製のための新概念の構築と検証

多数のN-メチルアミド結合を有するペプチド性天然物の効率的な合成法の確立を目指して検討を行った。まず、細胞増殖抑制活性を有するcoibamide Aの固相合成を試み、主鎖骨格を構築するための条件を最適化した。環化反応を経て得られた生成物は天然物の提唱構造のエピ体であったが、天然物よりもやや弱い細胞増殖抑制活性を維持していた。また、IB-01212の全メチル化反応を経た合成プロセスを確立し、複数の誘導体による構造活性相関からペプチド主鎖のコンフォメーションが生物活性に寄与していることを明らかにした。本研究は、微生物の二次代謝産物由来の各種生理活性ペプチドの効率的合成法を確立するとともに、抗腫瘍活性ペプチドの構造活性相関研究を通して生物活性や生体膜透過性に求められるペプチドの性質を理解することを目的としている。平成25年度は、抗腫瘍活性ペプチドcoibamide Aの立体配置の確定に向けた合成法の改良とN-メチル化反応に適用可能なアミド保護基の検討を行った。平成24年度までの検討により顕在化したcoibamide Aの合成プロセスにおける課題を解決すべく、ペプチドの環状部分における環化による骨格構築を行う新たなプロセスを立案し検討を行った。あらかじめ3つのユニットを固相法により調製後、各ユニットを固相樹脂上で組み上げることで主鎖骨格の構築が可能となった一方で、縮合時のエピ化が複数個所で認められることが示唆された。また、環状部分を構築するプロセスの収率が満足のいくものでないことから、今後縮合条件の精査が必要である。ペプチド結合のN-メチル化反応に適用可能な保護基の精査を進め、ペプチドの固相合成において利用されるSerやThrの保護体を活用できることを明らかにした。また、抗腫瘍活性を有するIB-01212の合成に本アプローチを適用し、IB-01212の合成上の課題の検証を行うとともに配列を変換した各種誘導体を作成し構造活性相関研究を実施した。IB-01212のいくつかの誘導体はIB-01212とほぼ同等の生物活性を示し、ペプチドの配列が生物活性と直接関連しないことを見出した。本研究は、微生物の二次代謝産物由来の各種生理活性ペプチドの効率的合成法を確立するとともに、抗腫瘍活性ペプチドの構造活性相関研究を通して、生物活性や生体膜透過性に求められるペプチドの性質を理解することを目的としている。平成24年度は、ペプチド性二次代謝産物の効率的化学合成法の確立に向けた検討と抗腫瘍活性ペプチドcoibamide Aの化学合成による立体配置の確定に向けた検討を行った。まず、ペプチド結合のN-メチル化反応について、反応剤・溶媒・温度等の条件を精査し、最適な反応条件を見出した。また、以前の研究によりアミノ酸からの合成経路を確立していたヒドロキシアミジン等について、N-メチル化反応を受けないペプチド結合への保護基としての応用可能性について、omphalotin Aを研究対象として検討を行った。固相合成におけるペプチド鎖の伸長プロセスにおいて、若干の反応条件の工夫が必要であったものの、概ね良好な収率で保護ペプチド鎖を構築する条件を見出した。また、coibamide Aの化学合成に向けた複数のアプローチについて検討を行った。まず、直鎖状ペプチドを構築後マクロラクトン化により目的のデプシペプチド構造を得るプロセスについて、固相合成工程およびマクロラクトン化の反応条件の最適化をそれぞれ行い、目的分子量に相当するペプチドを取得した。しかしながら、このプロセスでは環化収率が著しく低いことから、環状構造中のアミド結合で環化を行う新たな合成経路について検討を行った。本法では、マクロラクトン化を経るプロセスよりも、簡便かつ効率的に目的のペプチドを取得できることが判明したことから、今後各工程の最適化を経て、coibamide Aの立体配置の確定を目指す。本研究は、微生物の二次代謝産物由来の各種生物活性ペプチドの効率的合成法を確立するとともに、抗腫瘍活性ペプチドの構造活性相関研究を通して生物活性や生体膜透過性に求められるペプチドの性質を理解することを目的としている。平成26年度は、汎用性の高いN-メチルアミノ酸含有ペプチドの合成法の確立に向けた検討と抗腫瘍活性ペプチド誘導体の生物活性の評価を行った。[ペプチド性二次代謝産物の新規合成法の開発]平成25年度までに確立した合成プロセスでは、N-メチル化反応中に保護できるアミノ酸に制限があった。このため、合成可能なペプチドの適用範囲の拡大を目的として、利用可能なアミド保護基を精査し、新たに酸化処理により脱保護可能な保護基が利用可能であることを明らかにした。ペプチド鎖構築におけるカップリング効率の向上や一部適用できない側鎖官能基があるものの、今後の各種反応条件の最適化により多くのペプチド性天然物の合成に利用可能であることが示唆された。[抗腫瘍活性ペプチドの合成と生物活性評価]平成25年度までに化学合成を検討したcoibamide A誘導体について、共同研究により生成物の構造解析を進めたところ、分岐部分のアミノ酸の立体化学が異なるエピマーであることが判明した。

このエピマーはこれまでに報告された合成品にない強力な細胞増殖抑制活性を示したことから、標的分子探索等の機能評価研究に活用可能である。また、新たに環状構造を有するペプチド性天然物に含まれる複数の不斉中心を有する脂肪酸部分の立体化学の決定に向けて、その合成研究に着手した。創薬化学平成25年度の研究では、coibamide Aの分子骨格を構築する新たなアプローチを確立した。また、ペプチド結合のN-メチル化反応時に利用可能な保護基として、SerおよびThrのオキサゾリン保護誘導体が利用可能であることを明らかにし、IB-01212の合成に応用した。さらに、得られたIB-01212の誘導体の生物活性評価を行い、ペプチド性二次代謝産物のN-メチル基の重要性に関する知見と創薬展開の指針を得ることができた。全体を通して、3年計画の2年目までに予定していた計画通りの進捗が達成できたと考えられる。平成24年度の研究では、多数のN-メチルアミド結合を含むペプチドの簡便な合成に利用できる新しいプロセスの検討を行った。その結果、ヒドロキシアミジン構造を含む保護ペプチド鎖を固相樹脂上で構築可能であることをはじめとして、合成工程数を短縮するための複数の要素技術を確立することができた。また、coibamide Aの合成において、11残基からなる環状ペプチドの合成プロセスの課題を明確にし、複数のアプローチで合成の検討を行った。天然物の化学構造の決定には至っていないが、平成25年度中には天然型とその誘導体の合成を実現できるとともに、構造活性相関研究への展開を行うことが可能である。全体を通して、3年計画の1年目で予定していた実施計画通りの進捗が達成できたと考えられる。引き続き、ペプチド結合のN-メチル化反応時に利用可能な保護基を検討し、ペプチド性二次代謝産物の化学合成に有用なアプローチの確立に向けた検討を行う。平成25年度までに検討した修飾基以外に複数の前駆体や誘導体にも検討範囲を拡げ、目的物の有効な精製法と組み合わせた効率的な合成プロセスを確立する。また、新たなペプチド性天然有機化合物の合成にも取り組み、エピマーを含む各誘導体のNMR解析と生物活性評価による化学構造の決定を行う。引き続き、ペプチド性二次代謝産物の効率的化学合成法の確立と抗腫瘍活性ペプチドcoibamide Aの立体配置の確定に向けた検討を行う。まず、包括的N-メチル化反応においてメチル化を受けないペプチド結合への保護基の開発について、平成24年度までに検討した修飾基以外についても検討を拡げ、汎用性が高い合成プロセスを確立する。また、coibamide Aの立体配置の確定を目的として、環化反応を行う位置をさらに他のアミド結合にも拡張するとともに、各フラグメントを縮合する際のエピ化を最小限にする反応条件を精査する。得られたエピマーを含む各誘導体をNMR解析と細胞増殖抑制活性の評価に付し、天然物との同一性を確認する。さらに、N-メチル基の置換様式の異なる各種誘導体を合成し、構造活性相関研究へと展開する。
環境の予測可能性と不均一性を組み込んだモンゴルの野生動物保全上の重要地域検出

環境条件の年変動が大きいモンゴルの草原地域において、長距離移動哺乳類モウコガゼルの生息適地を衛星追跡データと環境情報データから解析した。複数の追跡個体が200-300 km離れた地域から特定の地域に春に直線的に戻った事例は、夏季の重要地域の存在を示唆した。夏季に好適度が高かった地域は、解析対象地域内において植生指数(NDVI)が中程度で、NDVIの年変動が夏季後期に小さい地域であり、植物現存量の予測可能性の高さ(年変動の小ささ)が夏季の生息地として重要な要因である可能性が示唆された。世界で最も保存状態の良い草原生態系であり、モウコガゼルなどの野生哺乳類の大移動がみられるモンゴル草原では開発による生息地分断化の影響が危惧されている。本研究は環境条件の地域差を考慮した保全対策の提言を目的とする。そのために、長距離移動動物の移動や生息地選択上重要である環境の不均一性や予測可能性を解析に組み込み、1)移動・生息地選択要因を明らかにし、2)生息適地地図や保全上の重要地域地図を作成する。モンゴル草原のモウコガゼル分布域のうち、環境条件の季節変化が比較的大きい北部で、2015年9月にモウコガゼルを捕獲し、ソーラーパネル付のGPS+衛星電話システム首輪およびGPS+携帯電話システム首輪を装着した。その後、死亡したとみられる個体も存在するが、初冬に北から南への短期間で約300kmの直線的な移動が複数個体で観察された。2016年3月までのそれ以外の時期には、これらの個体は比較的狭い範囲に滞在した。明確な移動期と滞在期が存在するこの移動データは、移動と環境条件の関係の解析に適した条件を備えている。環境情報のデータ整備・解析も進め、分布域南部で過去に追跡した個体の利用場所と地形、植生指数、積雪、村からの距離等との関係を解析した。冬季の積雪日数の空間分布は年変動が大きく、それに伴いモウコガゼルの冬季の生息確率の空間分布の年変動が大きいことを明らかにした。この結果は環境条件の予測可能性がモウコガゼルの生息地選択や移動パターンに重要であることを示唆する。予定した地域でのモウコガゼルの捕獲と追跡開始に成功し、その後も継続的にデータを取得できている。環境情報の整備・解析も進んでいる。モウコガゼルなどの野生哺乳類の大移動がみられるモンゴル草原は世界で最も広大で保存状態が良い草原生態系といわれているが、開発による生息地分断化の影響が危惧されている。そのために、長距離移動動物の移動や生息地選択において重要である環境の不均一性や予測可能性を解析に組み込み、1)移動・生息地選択要因明らかにし、2)生息適地地図や保全上の重要地域地図を作成する。2015年に分布域北部で追跡を開始したモウコガゼルは明確な移動期と滞在期をもち、秋と春に長距離直線移動をおこなった。この結果は、重要地域や移動開始要因、移動戦略とうさまざまな面で非常に興味深いため、2016年度9月にも同地域でモウコガゼルの捕獲を実施し、追跡個体を拡充した。11月からすべての個体が前年と同方角への直線的長距離移動をし、冬季は南部で滞在した。春の北上も観察されたが、移動時期は前年よりも早い傾向があった。2015年に追跡を開始した個体も含め、4時間ごとの位置データは現在も順調に蓄積されている。また、環境情報の整備も進めている。過去に追跡したモウコガゼルの行動圏データと、行動圏内の植生量・季節変化・不均一性との関係を解析し、年間行動圏の個体差・地域差が大きいことと、分布域の中では年間を通して植物量が小さい地域で年間行動圏が小さいことを示した論文が出版された(Imai et al. 2017. J. Zool.)。予定した地域でのモウコガゼルの捕獲と追跡に成功し、継続的にデータを取得できている。追跡個体の季節移動と複数年の同地域利用は、モウコガゼルの生息地選択にとっての環境条件の影響と重要地域の存在を示唆している。開発による野生動物の生息地分断化などが進行中のモンゴルの草原地帯において、長距離移動をおこなう野生草食獣の保全上重要地域を明らかにすることを目的に、長距離移動有蹄類モウコガゼルの衛星追跡と環境情報データの総合的な解析を実施した。モウコガゼル分布域の北部で2015年および2016年の9月に衛星追跡を開始した個体の多くが、初冬に最大約300 km南下し、翌春と翌々春に捕獲地点付近に戻った。秋と春の移動の多くが直線的であり、これまで遊動的とされてきたモウコガゼルに、夏季に特定の地域を利用する個体群が存在することが示唆された。2017年の9月にも同地域で追跡個体を補充した。環境情報として、正規化植生指数(NDVI)の衛星観測データを収集・整備し、16日間ごとの追跡当年および過去15年間の平均値と変動係数の地図を作成した。また、モウコガゼル追跡個体の夏季(6-8月)の利用地点とNDVIデータセットから、モウコガゼルの分布推定モデルと夏季の好適度地図を作成した。追跡期間

全体のモウコガゼル行動圏内において、追跡個体が夏季に戻った場所と同程度に夏季の好適度が高い地域は限定的であり、好適度が高い場所では夏季のNDVI値が中程度で、NDVIの変動係数は夏季の前半に高く後半に低かった。これらの手法・結果は、植物現存量の年次間の予測可能性が長距離移動動物の移動や生息地選択の解明に重要であることを示唆し、環境条件の年変動が大きい地域における具体的な保全上重要地域の提言を可能にした。また、モンゴルの長距離移動動物への鉄道の影響(Ito et al. 2017)やモンゴルの放牧生態系に生息する野生動物(Ito et al. 2018)に関する書籍、同所的に生息する野生および家畜の有蹄類の食性重複を糞DNA分析により明らかにした論文(Sugimoto et al. 2018)などを出版した。環境条件の年変動が大きいモンゴルの草原地域において、長距離移動哺乳類モウコガゼルの生息適地を衛星追跡データと環境情報データから解析した。複数の追跡個体が200-300 km離れた地域から特定の地域に春に直線的に戻った事例は、夏季の重要地域の存在を示唆した。夏季に好適度が高かった地域は、解析対象地域内において植生指数(NDVI)が中程度で、NDVIの年変動が夏季後期に小さい地域であり、植物現存量の予測可能性の高さ(年変動の小ささ)が夏季の生息地として重要な要因である可能性が示唆された。モウコガゼルの移動データの取得を継続し、移動期と滞在期や各時期の利用場所と環境条件の解析を進め、ガゼルの生息地選択や移動・滞在のタイミングに重要な環境条件を明らかにする。これらの環境条件と過去の環境データを用いて、各環境条件やモウコガゼルの生息確率の年変動を明らかし、生息確率の予測可能性地図を作成する。モウコガゼル分布域全体での環境条件の不均一性地図の作成も進め、地域による移動パターンの違いと環境条件の不均一性・予測可能性との関係を評価する。整備した環境情報データから、植生と積雪の予測可能性地図を作成し、予測可能性が高い地域の地理的条件を明らかにする。実際のモウコガゼルの利用地点と環境の予測可能性や人間活動の影響を解析し、保全上の重要地域を地図化する。生態学
冠動脈微小塞栓再潅流時の亜急性期心筋障害と心筋蛋白構成・接着因子の関与

本年度は心筋構成蛋白の定量として南らの方法により、心筋梗塞後では肥大を伴う非心筋梗塞部にdesminの増加が認められた。とくにdesminなかで脱リン酸化formが増加しており、これはdesmin重合の促進を明らかにした。心筋肥大にはdesminを増加させることでこの肥大に適応しているものと思われた。これを用いると心筋構成蛋白の定量が可能となり、冠動脈微小塞栓再灌流時の亜急性心筋障害の時期についての検討ならびに構成蛋白の測定を来年施行の予定である。心筋組織における細胞接着因子としてCaイオン依存性N-cadherinとCaイオン非依存性N-CAMがあるが、免疫組織化学的検討では主としてN-CANでなくN-cadherinが介在板に強く認められた。一方細胞骨格蛋白である中間系フィラメントのvimentinやdesminがある。心筋組織ではdesminが主体で、desminはZ帯だけなく介在板にも存在している。介在板の微細構造はadherens junctionとdesmosomeに分けられ、とくに我々のの免疫電子顕微鏡学的検討ではadherens junctionはcadherinが強く発現が認められ、desmosomeではdesminが強く発現が認められた。adherensjunctionは心筋細胞を統合し、心筋組織としての形態を維持し、desmosomeでは個々の心筋細胞自体の形態を維持しているものと考えた。また電子顕微鏡では、介在板の加齢による変化はinterdigitationの切れ込みが深くなりこれは心筋の負荷に対する適応の重要な点と思われた。
重機の遠隔操作高効率化に向けた認知心理学の知見に基づく映像提示手法の構築

災害現場には二次災害の危険があるため,遠隔地からカメラ映像を見ながら災害現場の重機を操縦する重機の遠隔操作が導入されている.しかし,操作者が現場を3次元的に把握することが困難であるため,遠隔操作の作業効率は搭乗操作の約50%程度まで低下する.操作者の現場把握が困難な要因として五感の欠落があげられるが,ヒトは情報の70%以上を視覚から得ており,かつ,視覚は作業の計画・判断に最も重要である.そのため,操作者への視覚支援手法の構築を行う.災害現場には二次災害の危険があるため,遠隔地からカメラ映像を見ながら災害現場の重機を操縦する重機の遠隔操作が導入されている.しかし,操作者が現場を3次元的に把握することが困難であるため,遠隔操作の作業効率は搭乗操作の約50%程度まで低下する.操作者の現場把握が困難な要因として五感の欠落があげられるが,ヒトは情報の70%以上を視覚から得ており,かつ,視覚は作業の計画・判断に最も重要である.そのため,操作者への視覚支援手法の構築を行う.
土壌の表面特性と微生物を活用した土壌・水・大気保全技術の確立

本年度は,次の研究を行った.窒素は,作物が多量に必要とする養分であると同時に,反応性の高い環境汚染物質でもある.無肥料無農薬水田における窒素の動態に及ぼす中耕除草の影響を明らかにするために,無肥料無農薬水田において,中耕除草0回区,2回区,5回区を設定すると共に,化学肥料と農薬を使用する慣行区を設定し,比較検討した.収穫量は,中耕除草区の中耕回数で相違はなく,560kg/10aと,北海道平均の495kg/10aより多く,慣行区は325kg/10aと低かった.作土土壌溶液中のアンモニア態窒素の推移を測定したところ,化学肥料施用の効果で,全般的に慣行区の濃度が高かったが,中耕除草区の濃度レベルでも十分収穫量が多くなることがわかった.リン酸についても,中耕除草研究において比較検討した.中耕除草区・慣行区の間で作土土壌溶液中のリン酸濃度に差は認められず,可給態リン酸濃度に差が認められなかった.リンは,肥料としてこれまで多量に施用されていたため,十分存在していることがわかった.還元条件では,リン酸はビビアナイトの結晶となる.ビビアナイトの存在量を肉眼で観察したところ,慣行区で多く見られた.肥料として施用されたリンは,ビビアナイトとして沈殿していることを確認した.水フラックスが界面活性剤の吸着移動に及ぼす影響について実験的に検討し,水フラックスが大きくなると流出が多くなるが,十分な時間で最大吸着量は一定になることを示した.水田から排出されるCH4の温室効果ガス発生量を調べたところ,無肥料無農薬中耕除草区は,慣行区と比較して,CH4の抑制効果が大きいことが明らかになった.無肥料無農薬中耕除草水田の調査が順調であり,界面活性剤の吸着移動実験も着実に進行している.無肥料無農薬中耕除草水田の物質動態調査を進めると共に,微生物活動の調査を精度良く進めて行く予定である.界面活性剤の土壌中における吸着移動の実験を充実させ,モデルシミュレーション等でメカニズムを明らかにして行く予定である.本年度は,次の研究を行った.窒素は,作物が多量に必要とする養分であると同時に,反応性の高い環境汚染物質でもある.無肥料無農薬水田における窒素の動態に及ぼす中耕除草の影響を明らかにするために,無肥料無農薬水田において,中耕除草0回区,2回区,5回区を設定すると共に,化学肥料と農薬を使用する慣行区を設定し,比較検討した.収穫量は,中耕除草区の中耕回数で相違はなく,560kg/10aと,北海道平均の495kg/10aより多く,慣行区は325kg/10aと低かった.作土土壌溶液中のアンモニア態窒素の推移を測定したところ,化学肥料施用の効果で,全般的に慣行区の濃度が高かったが,中耕除草区の濃度レベルでも十分収穫量が多くなることがわかった.リン酸についても,中耕除草研究において比較検討した.中耕除草区・慣行区の間で作土土壌溶液中のリン酸濃度に差は認められず,可給態リン酸濃度に差が認められなかった.リンは,肥料としてこれまで多量に施用されていたため,十分存在していることがわかった.還元条件では,リン酸はビビアナイトの結晶となる.ビビアナイトの存在量を肉眼で観察したところ,慣行区で多く見られた.肥料として施用されたリンは,ビビアナイトとして沈殿していることを確認した.水フラックスが界面活性剤の吸着移動に及ぼす影響について実験的に検討し,水フラックスが大きくなると流出が多くなるが,十分な時間で最大吸着量は一定になることを示した.水田から排出されるCH4の温室効果ガス発生量を調べたところ,無肥料無農薬中耕除草区は,慣行区と比較して,CH4の抑制効果が大きいことが明らかになった.無肥料無農薬中耕除草水田の調査が順調であり,界面活性剤の吸着移動実験も着実に進行している.無肥料無農薬中耕除草水田の物質動態調査を進めると共に,微生物活動の調査を精度良く進めて行く予定である.界面活性剤の土壌中における吸着移動の実験を充実させ,モデルシミュレーション等でメカニズムを明らかにして行く予定である.
人間的行為におけるrationalityの問題

(1)行為をめぐるrationalityの多様な側面を見据えつつ行為論としての統一性を提示する方途として、解釈ないしは理解という活動に即して行為をめぐる様々な問題を考察する、という方法がもっとも有効であるという結論を提示できたこと。(2)rationalityというものは一元的な体系をなしたそれ自体不変の静的かつ永遠なる本質のごときものではないこと、rationalityはむしろダイナミズムのうちにあるものであって、あらゆる時点ですでに完成されたものとして前提するような本質主義的なみかたは維持できないということ。(3)(2)のようにrationalityをダイナミズムのうちにあるものととらえることで、従来のrationalityの概念では内なるものとしてとらえきれなかった技術、意味といった場面での「創造性」の問題についてもその根源的な新しさをとらえる見通しをつけられたこと。(4)rationalityの外側として位置づけられる他者の問題については、他なるものをたんに語りえないものとして排除するのではなく、むしろそれがrationalityの地平にいかにしてあらわれ、迫りくるかを問題にしていること、また、その際にrationalityを放棄するのではなく、むしろrationalityのうちでダイナミズムが展開してゆくこと。さらには、他者性の問題は、(3)の創造性の問題とも通底するものであるという見通しをつけられたこと。(5)これらに加え、rationalityがダイナミズムのうちにあって発展・転回するものであるとすると、それは歴史性の問題と連関することが予想される。この観点から、歴史性の問題において、いかにしてrationalityのダイナミズムが機能しているかを検討し、歴史性がとりわけて他なるもの、ないしは多元性をめぐる問題に即してそこで機能しているrationalityを語りうるものであることを確認できた。しかしながら、歴史性が本質的にどこまで合理的なものであるかについては、むしろ問題の多様性を示すにとどまり、新たなる構想のもとに考究する必要を認識した。今年度は諸般の事情で全体としての研究活動の開始が遅れ、海外の研究者とのセッションが組めなかったなどの計画変更があったが、可能なかぎり来年度の研究にむけた問題の洗い出しに全力を注ぎ、次のような知見をえることができた。(1)カント倫理学における理性の自律について検討し、これが「普遍化可能性を基準とした理性のみによる自己決定」というもっとも強い合理性であることを確認した上で、それが感情や信念といった「非合理的なもの」と結びついている点に検討を加え、ある意味での暴力性を秘めている可能性を明らかにした。そのうえで、感情の地平での合理性のあらわれかたという検討課題が浮上した。(2)さらにはブラトン批判などでのデリダの思考にロゴスの暴力性の問題を探り、合理性と暴力とが不可分であることを確認した上で、歴史認識の場面で「証言」によってしか記憶、伝達できないものという「否定され忘却されるものの尊厳の回復」にかかる暴力性をつぐなうロゴスの可能性があることを指摘した。(3)行為の意図せぬ結果と記述の問題に即して、結果からみた行為の論理性を検討した。これは多分に記述の問題でもあるが、それが「基礎行為」「意図」などといった行為の本質をなすものの同一性認定、およびそれ以外の行為にとって非本質的なものを切り捨てるといった思考であることを解明し、かかる思考が合理性の問題においてどのような意味を持つかという問題点を明らかにした。(4) Walzerの思想などの検討を通じ、自己が多くの次元に分割されて(divided)成立しているとともに、それぞれの次元(特に、国民というレヴエル)が文化的・歴史的な伝統の強力な影響下に成立しているという図式が、経済社会という公共世界の問題を考える上でどのように活かされるべきかを考え、現代の日本に生きるわれわれの立場から公共世界の合理性を相対化する必要があるという認識に達した。

しかしながら、歴史性が本質的にどこまで合理的なものであるかについては、むしろ問題の多様性を示すにとどまり、新たなる構想のもとに考究する必要を認識した。本年度は、行為論としての統一性を、解釈ないしは理解という活動に即して行為をめぐる様々な問題を考察する、という方針のもと、この活動に即して合理性の問題を考察する、という方針で最終的な結論を提示することを試みた。その成果として得られたのが、以下のことがらである。(1)合理性というものは一元的な体系をなしたそれ自体不変の静的かつ永遠なる本質のごときものではないこと、合理性はむしろダイナミズムのうちにあるものであって、あらゆる時点ですでに完成されたものとして前提するような本質主義的なみかたは維持できないということ。(2)(1)のように合理性をダイナミズムのうちにあるものととらえることで、従来の合理性の概念ではとらえきれなかった技術、意味といった場面での「創造性」の問題などについてもその根源的な新しさをとらえる見通しをつけられたこと。(3)合理性の外側として位置づけられる他者の問題については、他なるものをたんに語りえないものとして排除するのではなく、むしろそれが合理性の地平にいかにしてあらわれ、迫りくるかを問題にしていること、また、その際に合理性を放棄するのではなく、むしろ合理性のうちでダイナミズムが展開してゆくこと。(4)これらに加え、合理性がダイナミズムのうちにあって発展・転回するものであるとすると、それは歴史性の間題と連関することが予想される。この観点から、歴史性の問題において、いかにして合理性のダイナミズムが機能しているかを検討し、歴史的記憶ないしは証言において他者を語るという課題、公と私の領域の問題と文化伝統の関係、さらには学の体系性と多元性(多様性)の展開と歴史性とを連関させる構想、といった諸問題を提示することができた。しかしながら、この間題の考究については、むしろ問題の多様性を示すにとどまり、新たなる構想のもとに考究する必要を認識した。
再生に向けたヒト人工多能性幹細胞を用いた網膜変性疾患の病態解明

再生に向けたヒト人工多能性幹細胞(induced-Pluiripotent Stem cell ; iPS細胞)を用いた網膜変性疾患の病態解析をするために、iPS細胞から分化誘導した網膜細胞を用いた実験を行った。山中研究室より供与された201B7細胞に加え、患者皮膚細胞に山中4因子をレトロウイルスで導入することで樹立した患者の遺伝子異常を持ったiPS細胞において、いくつかの液性因子を投与することで網膜細胞を分化誘導した。この分化誘導した培養細胞において、網膜細胞特異的マーカーを発現している細胞の死に関して解析している。本研究において、患者遺伝子異常を持つiPS細胞由来の網膜細胞を培養可能になることは、その遺伝子異常による病態の解析に必須であり、重要なステップであった。引き続き研究を進めることが今後の網膜変性疾患に対する新規治療法の開発に向けて重要である。再生に向けたヒト人工多能性幹(iPS)細胞を用いた網膜変性疾患の病態解析をするためには、iPS細胞からの網膜細胞への分化誘導系を、申請者の研究室で立ち上げる必要があった。これに対し、申請者は平成21年度にまず、既存のiPS細胞(山中研究室より供与された253G1細胞および201B7細胞)を用い、既報を元に網膜細胞を分化誘導することに成功した。浮遊培養と接着培養を組み合わせた方法である。分化誘導された細胞で、Pax6などの特徴的転写因子、ロドプシンなどの特異的マーカーを発現していることを確認した。さらに、患者皮膚細胞を採取し、皮膚細胞に山中4因子をレトロウイルスで導入することで、患者細胞由来iPS細胞を樹立した。iPS細胞では、遺伝子導入部位などにより、その性質に株間のばらつきがある可能性があった。そこで50ラインの患者由来iPS細胞を樹立した。そして、その一部を用いて、トランスジーン(4因子)の検定等、iPS細胞の性質を解析した。その方法は共同研究者の岡野栄之教授より伝授された。その結果、樹立した細胞株の少なくとも一部では、iPS細胞への適切な誘導がなされていることが明らかになった。患者遺伝子を有した皮膚由来のiPS細胞の樹立は、遺伝子異常疾患の病態解明のために重要な部分であり、この樹立に成功したことは意義深い。今後はこの細胞を用いて、患者由来iPS細胞から網膜細胞を誘導する研究に移行する予定である。再生に向けたヒト人工多能性幹(iPS)細胞を用いた網膜変性疾患の病態解析をするために、申請者の研究室でもiPS細胞からの網膜細胞への分化誘導系を立ち上げた。山中研究室より供与された201B7細胞に加え、患者皮膚細胞を採取し、皮膚細胞に山中4因子をレトロウイルスで導入することで樹立した患者の遺伝子異常を持ったiPS細胞でも、誘導を開始した。患者由来iPS細胞では、遺伝子導入部位などにより、その性質に株間のばらつきがある可能性があった。そこで樹立した患者由来細胞株50ラインのうちで、トランスジーン(4因子)の検定等の解析から、iPS細胞の性質を持つと判断された細胞株において、申請者の研究室で網膜細胞を誘導し、その性質を解析中である。分化誘導された細胞で、Pax6などの特徴的転写因子、ロドプシンなどの特異的マーカーを発現していることを確認している。また、網膜への分化誘導が可能で、研究に有用と判断された細胞株において、さらにiPS細胞の性質を確定するために、マウスへの移植を行い、テラトーマの作成による3胚葉への分化の可能性があることを実証した。本研究で、患者遺伝子異常を持つiPS細胞由来の網膜細胞を培養可能になることは、その遺伝子異常による病態の解析に必須であり、重要なステップである。本細胞を用いた病態解明を、引き続き進める予定である。再生に向けたヒト人工多能性幹細胞(induced-Pluiripotent Stem cell;iPS細胞)を用いた網膜変性疾患の病態解析をするために、申請者の研究室でも立ち上げた、iPS細胞からの網膜細胞への分化誘導法(浮遊培養と接着培養を組み合わせた方法)を用いて網膜細胞を分化誘導し解析する実験を行っている。山中研究室より供与された201B7細胞に加え、患者皮膚細胞を採取した皮膚細胞に山中4因子をレトロウイルスで導入することで樹立した患者の遺伝子異常を持ったiPS細胞でも、分化誘導をした。いくつかの液性因子を投与することで網膜細胞に分化誘導した培養において、ロドプシンなどの網膜の各細胞特異的マーカーを発現している細胞の生存を継時的に解析している。分化誘導の効率を上げるための条件検討を行いつつ、それぞれの条件下に繰り返し分化誘導を行い、再現性を取る実験も併せて行っている。

生存細胞数に関しては、ガラス上で培養され網膜細胞特異的マーカーを用いて免疫細胞染色された網膜細胞を顕微鏡下に計測する方法を主に用いている。本研究で、患者遺伝子異常を持つiPS細胞由来の網膜細胞を培養可能になることは、その遺伝子異常による病態の解析に必須であり、重要なステップである。遺伝子異常により、誘導された網膜細胞の生存に変化があるかどうか、どのようなメカニズムで細胞死がおこるのか、などについて、引き続き研究を進めることが今後の新規治療法の開発に向けて重要であり、それを遂行する予定である。