hpprc/llmjp-kaken huggingface dataset:
化学的手法を用いた極薄SiO_2/Si構造の低温創製とリーク電流密度の低減

我々は、これまで共沸硝酸を用いるとシリコン基板上に良質な極薄SiO_2膜(1.4nm)を形成できることを見いだしてきた。本共同研究では、この硝酸酸化法を用いることによって、シリコン基板上に10nm以上の厚いSiO_2膜を約120°Cの低温で形成することに成功した。形成直後の酸化膜には界面準位などの欠陥準位の存在が確認されたが、これらは水素雰囲気中250°CでPMA(Post-Metallization Anneal)処理を施すことによって除去されることがわかった。これによってリーク電流密度が約一桁以上低減し、良質なSiO_2膜になることが確認できた。X線光電子分光法、フーリェ変換赤外吸収分光法などの手法を用いて酸化膜の形成メカニズムを調べた結果、界面での反応が律速であることを明らかになり、硝酸が分解した結果生成する酸素原子のSiO_2/Si界面への拡散がスムーズに進行することがわかった。この研究成果は学問的には勿論のこと、工業的応用面からも大きな意義があり、大規模集積回路(LSI)の基本構造であるMOSトランジスターなどのMOS界面を有するデバイス全般に広く応用できる。特に、高温プロセスを用いることができない多結晶シリコン薄膜トランジスター(TFT)などの半導体デバイスに大いに期待される。現在TFT用のゲート絶縁膜の形成には、化学的堆積法(CVD)が用いられているが、この手法により良質なSiO_2膜を形成することが困難である。したがって、CVD法に代わる低温酸化膜形成法が求められており、本研究で開発した硝酸酸化法はこのような半導体デバイスに応用される可能性は極めて高い。
新血管拡張薬(Kチャンネル開口薬)の狭心症治療薬応用への基礎的研究

本年度の大きな研究実績はポタシウムチャンネルオ-プナ-(K^+-channel opener)と一括して呼ばれている薬物(nicorandil,pinacidil,cromakalim)の作用様態が、作用する血管の部位によって異なるということが、特異的なK^+-channel openerの薬理学的拮抗薬であるglibenclamideによって明らかになったことである。すなわち、実験はイヌの摘出冠動脈の太い部分(左回旋枝)のリング標本を栄養液中に懸垂して、その張力の変化を測定した。トロンボキサン様物算U46619、Kclで収縮させた冠動脈をNicorandil、pinacidil、cromakalimは拡張させた。glibenclamideの処置によって、Cromakalimの濃度作用曲線は、平行に右方に移動した。schildplotからpA_2は7.47で傾きは1であり、薬理学的拮抗を示した。pinacidilの拡張作用もglibenclamideによって抑制され、PA_2値は7.93であったが傾きは0.59であった。一方、K^+-channel openerであるnicorandilの血管拡張作用は、glibenclamideによって全く、抑制されなかった。この点において、K-Channel openerといわれる薬の作用様態に大きな違いがあることが判明した。nicorandilの血管作用のメカニズムは、guanylate cyclaseの阻害薬であるmethyleneblreによって抑制されることから、C-GMPの上昇を介するNitroglycerin様のメカニズムであることが明らかとなった。一方、冠動脈血管床のcromakalim、nicorandilによる血流増加作用は、glibenclamideによって同程度に明確に抑制された。このことは血管の部位、太い動脈、細い動脈において、血管拡張作用が異なることを示唆する。今後の課題は細い血管、心筋等で明確にK-channel openerとして作用するのに、太い冠動脈ではK^+-Channel openerとして、なぜnicorandilが作用しないのかを解明する課題が残された。
金融の国際化および東アジア地域と主要先進国間の金融リンケージ

1.関係論文・資料等の検索・収集することで、東アジア諸国の金融の自由化・国際化の進捗状況を調査した。1970年代中頃にシンガポール、末頃に日本とマレーシア、1980年代始めにフィリピンとインドネシア、中頃にはタイと韓国がそれぞれ金融の自由化と国際化を、開始した。開始時点や進捗状況は各国で異なるものの、外国の金融市場の影響を無視できない程に自由化が進んでいる。2.東アジア諸国の為替レートや金利などのデータファイルを作成した。他方、それらのデータを分析する手段であるJohansen&Juseliusの方法に対する理解を深め、また、その方法にもとづいて計算するプログラムを作成した。3.計測結果。3.1.韓国・インドネシア・マレーシア・フィリピン・シンガポールと日本の2国間で、名目為替レートは2国間の名目金利差に依存し、価格差には依存していない。また、実質為替レートは実質金利差と共和分の関係にあることが予想される。3.2上記の東アジア諸国と米国の間で、実質為替レートと実質金利差の間には共和分の関係が存在しない、または、存在しても自国実質金利が相対的に上昇すると実質為替ルートを切り下げる結果となり為替理論の命題に反する。しかし、生産性格差との間には共和分の関係が存在し、生産性が上昇すると実質為替レートを切り上げて為替理論の命題を支持する。3.3日米間の為替レートについては、名目為替レートは両国の価格比に一致して伝統的な購買力平価説を支持する。4.研究成果の発表。3.1の計測結果は97年4月の生活経済学会で、3.2の計測結果は佃良彦氏と共同で97年9月の理論・計量経済学会で、3.3の計測結果は98年1月のPacific Rim Conferenceでそれぞれ報告された。1. 1997年度に発生したアジア金融危機の教訓から、対外債務とくに短期債務に関するデータを再収集し、さらには、南アジア諸国と比較検討することで、東アジアの金融自由化・国際化の進展を比較調査した。急進的な金融自由化政策が金融危機の要因に深く関与しているとの帰結を得た。3.異なる国の間で金利・為替レートのグレンジャー因果を検定することは本年度の研究目的の1つである。しかし、因果性をVARモデルを使って検定する場合に、トレンドの屈折を考慮すべきであるという指摘が今日では強くなされている。Tsukuda&Miyakoshiの方法は屈折を考慮しているが、そのより厳密な取り扱いは議論されていない。今日、この方面の研究は未解決であり、本研究もそれを解明すべく積極的に取り組んでいる。前年度までに、主要先進国から東アジア諸国への金融リンケージの強さが東アジア諸国の為替レート決定メカニズムの解明から確認された。今年度は、1997年度に発生したアジア金融危機の原因を検証する中で、金融危機が東アジア諸国間で伝染する経路を分析する中で、東アジア諸国間の金融リンケージの強さが確認された。さらに、主要先進国間の為替レート決定メカニズムの解明から、それらの間での金融リンケージの強さも確認された。こうして、世界全体で金融の国際化の進展により金融リンケージが強まっている。そのことは、各種の撹乱やショックが急激な資本移動や為替レート変動を引き起こして、金融不安定性を国際的に伝播する危険性をはらむことを意味する。こうして、このリンケージの強化は、東アジア地域と主要先進国間との間において、また、東アジア地域内において、株価・金利・為替レート安定のための協調的枠組みの必要性を示唆するものである。これらは、次の題目で以下の学会で報告された。「アジア金融危機の要因:当事国と非当事国との比較分析」『生活経済学会』(1999.4),「Testing PPP Hypotheses between Japan and the Six G7 Countries」『JAFEE 1999 International Conference』(1999.8),「The Causes of Asian CurrencyCrisis: Empirical Observation」『統計研究会第2回金融班コンファレンス』(1999.8),「アジアの金融危機」『東北経済学会』(1999.9),「An Empirical Studies of Testing PPP Hypotheses in the Five-dimensional VAR model」『金融学会』(1999.10),「アジア金融危機:原因発生時点の特定化と発生理由」『アジア経済研究合同学会』(1999.11)。
人工環礁を利用した海洋環境浄化と浮体構造による海洋空間利用システムの構築

人工環礁を利用した海洋環境浄化と浮体構造による環境に優しい海洋空間利用システムの構築を目的とし,平成7年度から2年間にわたり,1)海洋の空(人工環礁)の機能とその利用に関する調査研究2)浮体構造による海洋空間利用システムに関する研究3)人工環礁(海洋の空)を用いた水質浄化システムに関する基礎研究などの題目について研究を実施し,その成果を以下のようにとりまとめた.すなわち,1)浄化防波堤の設計においては,(1)波浪を砕波させる,(2)曝気させる,(3)波浪や潮汐などの水位差により接触酸化が促進されるなどの機能を具備させる必要がある.2)空(うつろ)と浮体構造を組合わせた海洋空間の利用においては,浮体構造のみを利用した場合の問題点が全て解消され,建設コストや工期を推算すると人工島立地に比べ浮体立地の方が有利であると結論した.さらに,水質浄化機能によって海洋の機能を保持しながら海洋空間を多目的に利用できる可能性がある.3)空(うつろ)の海象,水質および底質の実地調査研究より,(1)外海からの波浪,特に低周波数の波浪は,空(うつろ)の堤体により著しく減少させられる.(2)この調査から得られた消波効率は水理模型実験により得られた結果とほぼ一致し,空(うつろ)内の波浪状況は実験値を用いてほぼ推定可能である.(3)空(うつろ)はSS(浮遊懸濁物)の除去に対し特に効果がある.(4)水質浄化効果は季節により大きく変化する.4)空(うつろ)の水質浄化機能には,物理的な過程だけでなく,生物的,化学的な過程が主要因として含まれるため,その効果を定量的に評価するためには生態系モデルを含む複雑な数学モデルの導入が必要となる.また,そのモデルに必要なパラメタの確定のためには,定期的な水質および生態の調査が必要である.人工環礁を利用した海洋環境浄化と浮体構造による環境に優しい海洋空間利用システムの構築を目的とし,平成7年度から2年間にわたり,1)海洋の空(人工環礁)の機能とその利用に関する調査研究2)浮体構造による海洋空間利用システムに関する研究3)人工環礁(海洋の空)を用いた水質浄化システムに関する基礎研究などの題目について研究を実施し,その成果を以下のようにとりまとめた.すなわち,1)浄化防波堤の設計においては,(1)波浪を砕波させる,(2)曝気させる,(3)波浪や潮汐などの水位差により接触酸化が促進されるなどの機能を具備させる必要がある.2)空(うつろ)と浮体構造を組合わせた海洋空間の利用においては,浮体構造のみを利用した場合の問題点が全て解消され,建設コストや工期を推算すると人工島立地に比べ浮体立地の方が有利であると結論した.さらに,水質浄化機能によって海洋の機能を保持しながら海洋空間を多目的に利用できる可能性がある.3)空(うつろ)の海象,水質および底質の実地調査研究より,(1)外海からの波浪,特に低周波数の波浪は,空(うつろ)の堤体により著しく減少させられる.(2)この調査から得られた消波効率は水理模型実験により得られた結果とほぼ一致し,空(うつろ)内の波浪状況は実験値を用いてほぼ推定可能である.(3)空(うつろ)はSS(浮遊懸濁物)の除去に対し特に効果がある.(4)水質浄化効果は季節により大きく変化する.4)空(うつろ)の水質浄化機能には,物理的な過程だけでなく,生物的,化学的な過程が主要因として含まれるため,その効果を定量的に評価するためには生態系モデルを含む複雑な数学モデルの導入が必要となる.また,そのモデルに必要なパラメタの確定のためには,定期的な水質および生態の調査が必要である.本研究では,静穏浄化水域の創造として提案されている人工環礁(透過堤)と浮体構造物を組合わせた海洋空間利用システムを計画・設計する場合に必要な設計指針を作成することを目的としている.そのために,人工環礁の大きさが海象特性,静穏性,浄化度に及ぼす影響を調査研究するとともに,浮体構造物と組合わせた場合の問題点をとりまとめる.そのために,本年度は次の研究を実施した.すなわち,1)人工環礁(透過堤)と浮体構造物を組合わせた海洋空間利用システムを設計する場合に必要な諸規則について調査した.2)将来のエネルギー需要を調査し,例えば,大阪湾にLNG基地を新たに浮体構造物により実現する場合の問題点を埋め立て方式など他の工法と比較しながら検討した.3)大阪湾にある,人工環礁(透過堤)の静穏性,浄化性を調査検討した.4)風と波の海象条件の合理的設定について文献により調査した.本研究では,静穏浄化水域を創造,利用する方法として提案されている人工環礁(透過堤)で囲まれた水域(以下,海洋の空(うつろ)又は単に空(うつろ)と言う)と浮体構造物を組合わせた海洋空間利用システムを計画・設計する場合に必要な設計指針を作成することを目的としている.本年度は,本研究の最終年度に当たるので,空(うつろ)の研究と利用技術の現状並びに今後の研究課題について調査研究を行い,報告書として纒めた.その内容は以下の通りである.第1章海洋の空(人工環礁)の定義と機能1)空(うつろ)の定義,2)空(うつろ)の機能,3)空(うつろ)の応用第2章海洋の空(人工環礁)を利用したシステム

1)空(うつろ)設計手順の概要,2)空(うつろ)による水質浄化機能の利用3)空(うつろ)による静穏浄化機能の利用,4)空(うつろ)と浮体構造を組合わせた海洋空間の利用第3章海洋の空(人工環礁)の機能に関する実地調査1)箱作の事例,2)樽井の事例,3)三河湾の事例,4)二色の浜の事例第4章海洋の空(人工環礁)に関する今後の研究課題1)水質浄化機能の評価,2)河口堆積制御機能の評価
ホルモンによる前立腺血流制御機構の解明

1.去勢ラット前立腺局所に薬剤を投与し、レーザー血流計により前立腺の血流を評価する動物実験モデルを確立した。放射能マイクロスフィアーを用いる血流評価法を比較すると2つの測定法による前立腺血流測定結果に大きな相違はなく、レーザー血流計は、生体でのリアルタイム血流測定が可能であること、放射能汚染がなく組織を他のアッセイに用いることが可能であることなどの利点があった。2.去勢ラット前立腺に対して血管内皮増殖因子(VEGF)はDihydrotestosterone(DHT)と同等の血流増加作用を示した。VEGFの作用は投与後30分と早期に認められた。またDHTによる前立腺血流増加作用はVEGFの中和抗体により完全に抑制された。さらに前立腺におけるVEGF遺伝子の発現はアンドロゲン刺激により増加し、中和抗体の同時投与により減少した。以上より、VEGFはアンドロゲンによる前立腺血流調節に関与していることが示された。3.ラット前立腺局所にアンジオテンシンII(AT2)、エンドセリン(EC)を投与すると、AT2の投与後30分では、前立腺血流は前値に比し容量依存的に23-40%抑制された。EC1,2,3いずれの投与でも前立腺血流は抑制され、投与後30分では前値に比し59-73%抑制された。AT2およびECは前立腺血流に対し抑制的に作用することが明らかとなった。アドレノメデュリン(ADM)、プロスタグランジンE2(PGE2)は前立腺血流増加作用をもつことを確認した。両者とも投与後10-30分の早期に前立腺血流を増加させ、容量依存性の作用を示した。前立腺のADM、PGE2遺伝子発現量はアンドロゲンの刺激により増加し、またアンドロゲンの前立腺血流増加作用は、ADM、PGE2の拮抗剤の同時投与により阻害され、これらの因子がアンドロゲンによる前立腺血流調節機構に関与していることが明らかとなった。去勢ラットの前立腺局所に薬剤を投与し、レーザー血流計により前立腺の血流を評価する動物実験モデルを確立した。この血流評価法と従来用いられていた放射能ラベルマイクロスフィアーを用いる血流評価法との比較検討を去勢ラットにアンドロゲンを投与したモデルを用いて行った。その結果2つの測定法による前立腺血流測定結果に相違はなく、レーザー血流計を用いる方法では、生体でのリアルタイム血流測定が可能であること、放射能物質を用いないため簡便で、放射能汚染がないため組織を他のアッセイに用いることが可能であることなど、多くの利点があった。確立した動物モデルを用いてアンドロゲンによる前立腺血流調節における血管内皮増殖因子(VEGF)の関与を明らかにした。その結果、去勢ラット前立腺に対してVEGFはDihydrotestosterone(DHT)と同等の血流増加作用を有することが明らかになった。VEGF投与による血流増加作用は投与後30分と早期に認められ、アンドロゲン投与による前立腺血流増加作用よりも早期であった。またDHTによる前立腺血流増加作用はVEGFの中和抗体を同時投与することにより完全に抑制された。さらに前立腺におけるVEGF遺伝子の発現はアンドロゲン刺激により増加し、中和抗体の同時投与により発現が減少した。またVEGFはアンドロゲンによる前立腺血流調節シグナル伝達においてアンドロゲンより末梢で作用することが明らかになった。1.血流制御因子の前立腺血流に対する影響成熟雄性ウイスターラットの前立腺にアンジオテンシンII(AT2)、エンドセリン(EC)を投与し、血流に対する影響をレーザー血流計で測定した。

AT2の投与後30分では、前立腺血流は前値に比し容量依存的に23-40%抑制された。EC 1,2,3いずれの投与でも前立腺血流は抑制され、投与後30分では前値に比し59-73%抑制された。AT2およびECは前立腺血流に対し抑制的に作用することが明らかとなった。また、前年度の検討で前立腺血流増加作用をもつことが確認された、アドレノメデュリン(ADM)、プロスタグランジンE2(PGE2)について詳細に検討を行った。両者とも投与後10-30分の早期に前立腺血流を増加させ、また容量依存性の作用を示すことを確認した。2.アンドロゲンによる前立腺血流調節機構におけるADM、PGE2の関与前立腺のADM、PGE2遺伝子発現量はアンドロゲンの刺激により増加し、またアンドロゲンの前立腺血流増加作用は、ADM、PGE2の拮抗剤の同時投与により阻害された。これらの因子がアンドロゲンによる前立腺血流調節機構に関与していることが明らかとなった。3.前立腺血流制御機構におけるADMと血管内皮増殖因子(VEGF)との関係ADMとVEGFはともにアンドロゲンによる前立腺血流調節機構に関与し、前立腺血流増加作用を有するが、血流増加作用はVEGFと抗ADMの同時投与で阻害され、ADMと抗VEGF抗体(中和抗体)の同時投与では阻害されなかった。アンドロゲンによる前立腺血流調節機構のシグナル伝達においてADMはVEGFの下流で作用することが示された。今後は前立腺血流調節に関与することが明らかとなった因子を標的とした前立腺癌治療の有用性を検討するため、ヒト前立腺癌細胞株を用いたin vitro, in vivoの検討を行う予定である。
心-肺腎連関に与えるミッドカインの役割の解明

腎臓病において、心臓リモデリングが観察されることが知られているが、我々はその肥大に先立って腎臓と血中のミッドカイン濃度が亢進することを見出した。その上昇はGPCR依存性に細胞内シグナルの活性を促、MAPK活性の亢進、ANPなどような胎児型遺伝子発現の亢進と心肥大に関与していた。さらにミッドカインノックアウトマウスで腎臓病モデルを作成すると、これらの細胞内シグナルや心臓肥大が野生型マウスと比べて抑制されており、心不全の進展が抑制されていることを超音波心臓図で確認した。これらのことから、腎臓から発現するミッドカインが心臓リモデリングの進展に関与していることを明らかにした。ミッドカインは胎生期に中胚葉で主として発現する増殖因子である。がん患者の予後とミッドカイン血中濃度との関連が明らかとなってきている。加えて、がん組織ではミッドカインの発現が亢進しており、血管新生、腫瘍増殖などに関与する可能性があり着目されている。ミッドカイン刺激による細胞内シグナル伝達経路に関しては腫瘍細胞ではあきらかにされつつあるものの、心血管病では明らかでない。そこで、心筋肥大に与えるミッドカイン刺激の意義を検討するために培養心筋細胞を用いて検討を行った。ミッドカイン刺激により心筋細胞においてERK1/2がリン酸化することを見出した。このリン酸化は、ミッドカイン濃度、時間依存性にリン酸化が起こることを明らかにした。同様に、ミッドカイン刺激によって、JAK/STAT,AKTが引き起こされることを見出した。ミッドカイン刺激と心筋細胞肥大の関連を明らかにするために、培養心筋細胞にANPルシフェラーゼをトランスフェクションしミッドカイン刺激によるプルモーター活性の検討を行った。ミッドカイン刺激によって、優位にANPプロモーター活性が亢進していた。加えて、ミッドカイン刺激による心筋細胞サイズを検討したところ、想定通りミッドカイン刺激後、心筋細胞は肥大することを確認した。ミッドカインが作用するメカニズムを明らかにするために、刺激後の心臓でのチロシンキナーゼ活性の検討を行った。ミッドカイン刺激後、EGFRのリン酸化が亢進していることを明らかにした。ミッドカインによる心筋肥大シグナルの亢進が、EGFR阻害薬前処置やEGFR-SiRNAによって抑制されることを確認した。ミッドカインは胎生期に中胚葉で発現する増殖因子であるが、腫瘍細胞、障害を受けた臓器などからの発現が亢進している事が明らかとなって以降、出生後の生体内でも血管新生や細胞増殖など様々な病態に関与していることが推測されている。そこで、慢性腎不全でのミッドカインの役割を明らかにするために腎臓部分切除モデルを作成した。腎不全の進行に従い腎臓からのミッドカインの発現が亢進し、その後心肥大が出現した。ミッドカインの心臓への作用をみるために、ミッドカインノックアウトマウスを用いて同様の実験を行ったところ、心肥大が抑制されていることが明らかとなった。このことから、腎臓由来のミッドカインが心臓に作用することで心腎連関に関与することが明らかとなった。腎臓のデータが蓄積しているため。腎臓5/6摘出術を行い、腎不全を呈するモデル動物Nxマウスを作成した。Nxマウスはシャム群に比べて、経時的に腎機能が低下し、血圧の上昇を認めた。腎機能障害モデルでは組織および血中のミッドカイン濃度の亢進を時間依存性に認めた。ミッドカインの濃度上昇は、組織学的検討、心エコー所見、心重量などで得られる心肥大に先立って出現していた。ミッドカインノックアウトマウスを用いてNxモデルを作成すると、同様に腎機能障害と血圧上昇を野生型マウスと同様に認めた。しかしながら、組織学的、超音波心臓図で得られる心肥大に関しては、野生型マウスに比べて優位に抑制されていた。ミッドカインの心臓肥大に与える効果を検討するために、新生仔ラットを用いて培養心筋での検討を行った。培養心筋ではミッドカイン刺激により心肥大シグナルの亢進、すなわち、MAPK活性の亢進、BNP遺伝子発現の亢進、心筋細胞肥大を確認した。興味深いことに、これらのミッドカインによる心肥大シグナルは、EGFR依存性に認めた。SiRNAを用いてEGFRの発現を抑制したり、EGFR阻害薬で前処置するとミッドカイン刺激によるMAPK活性の上昇やBNP遺伝子発現、心筋細胞肥大が有意に抑制されていた。これらのことから、腎不全状態で血中で上昇するミッドカインは、心臓に作用しEGFRシグナルを介して心筋細胞肥大に関与している可能性を見出した。一方、腎機能や血圧上昇に関しては、ミッドカインノックアウトと野生型マウスでは、有意差を認めておらず、RAS系以外にミッドカインが心肥大に直接関与している可能性が得られた。さらに、NxモデルでEGFR抑制を行うと、心肥大シグナルが抑制されていた。以上から、腎臓由来のミッドカインがEGFRを介して心肥大シグナルに関与している可能性が示唆された。

以下の2点において、予想以上に進行している。動物モデルでの検討準備が完了し、野生型マウスとノックアウトマウスの実験を開始することができていること。MKによる心肥大肥大に関するシグナルを同定したこと。一方で、ミッドカインによるチロシンキナーゼ活性亢進の詳細な機序がまだ明らかとなっていないところが課題である。心肺連関を明らかにするために、低酸素飼育モデルを使用し検討を行う。循環器内科学腎臓由来のMDKを介した心機能障害メカニズムの解明のために、8-12週齡のMDK-KOマウスと野生型マウスで慢性腎不全モデルを作成し、胎児型遺伝子発現、病理組織、心エコー検査による心機能等の検討を行う。ラット血管平滑筋細胞とヒト遠位尿細管細胞に酸素濃度調節機能付インキュベーターを用いた低酸素刺激やH 2 O 2刺激を行い、MDKの発現の変化を確認する。低酸素刺激とH 2 O 2刺激下での腎尿細管細胞におけるHIF1活性をHIF1 Reporter assayで検討を行った後に、HIF1-SiRNAを用いてMDKの発現変化量の変化を定量PCRとWestern blotting法で検討を行う。予定されていた予算はほぼ使用したが、4,477円とわずかに残金が生じた。親マウスの増産が遅れたため、使用可能なマウスの繁殖が予想より少なかった。その分、飼育費用と実験材料購入費が少し残った。来年度に消耗品購入に使用する予定である。次年度分として動物実験の遅れを取り戻すために親マウスの数を増やしており、昨年度分で減少した分を上回るマウスを繁殖する予定であり、その維持費用に充てる。
視線随伴パラダイムを用いたAgency調整システムの発達過程の解明

自らが行為をしているという感覚(行為主体感:Sense of agency)は我々の自己意識の根幹である。行為主体感には,感覚運動情報から導かれるボトムアップの主体感と文脈・信念等から導かれるトップダウンの主体感とが存在する。近年の研究において、トップダウンの主体感は、ボトムアップの主体感とは独立に働き、社会適応的な側面を持つこと、また発達上生後1年目の後半で獲得されることが指摘され始めてきたが(Miyazaki et al.,2014;Wang et al., 2012)、そのメカニズムは明らかにされていない。本計画では、我々がこれまで行為主体感の発達評価のために開発してきた視線随伴課題を用いて、トップダウンの行為主体感の発達過程と社会適応的上の意義について明らかにする。平成29年度に始めた検討により、8か月の乳児が文脈に応じた柔軟な合目的操作を行っている可能性が出てきた。具体的には、社会的な相互作用(攻撃行動)が観察されるアニメーションを見せ、その文脈に応じて視線の操作(合目的視線)を柔軟に変化させるのかどうかを、8ヶ月児を対象に実施したところ、自分の視線の操作が悪役キャラクターを懲らしめられるような文脈では、懲らしめるような目の動きが観察された。このことから、平成30年度は、引き続きこの傾向が頑健に観察されるかどうかについて統制条件の検討を進めた。具体的には、相互作用のアニメーションから生物的な要素を取り去ることで、単純な物体どうしの衝突場面を見せ、乳児がアニメーションから物理的なインパクトだけではなく、いじめ・いじめられる文脈を読み取っていたのかを確認する統制条件である。その結果、乳児の注視には攻撃者に対する弱い選好が見られたが、統計上有意になる程度の選好は見られなかった。このことは、先の実験条件で乳児がいじめ・いじめられる文脈を読み取ったうえで攻撃者に対して視線を向けていたことを示唆する。先行研究から、トップダウンの主体感の萌芽は生後8カ月頃であることが示されているが、この主体感が、自己感の投射といった、成人同様の社会適応的な機能を持つかについてはまだ分かっていない。そこで我々は、従来のイメージ・スクラッチ課題を改良し、注視行動が直接結果をもたらすのではなく、注視行動により画面上のagentが動いて結果をもたらすという自他判断を伴う課題を作成した。この新たな視線随伴課題を用いて、1乳児が合目的な視線の操作をするか(ボトムアップな主体感を示すか)、2視線随伴性を伴うagentとそうでないagentの動きを区別し、いずれかに選好を示すか(トップダウンの主体感を示すか)、という点について検討を行った。その結果、1新たな視線随伴課題でも乳児は合目的な視線の操作をすること、視線の操作は8ヶ月児の方が長けていること、が示された。また、2乳児は視線随伴性を伴うagentとそうでないagentの動きを区別し、特に8ヶ月児において、自己agentに手伸ばし反応をするという選好を示した。平成28年度は、従来のイメージ・スクラッチ課題を改良し、注視行動が直接結果をもたらすのではなく注視行動により画面上のagentが動いて結果をもたらすという自他判断を伴う課題を作成した。この課題を5ヶ月・8ヶ月児に実施したところ、乳児は視線随伴性を伴うagentとそうでないagentの動きを区別し、8ヶ月児は5ヶ月児に比べて、自己agentに手伸ばし反応をする傾向を示すことが分かった。8ヶ月児におけるトップダウンの主体感の様相を一つ明らかにすることができたため、進捗状況はおおむね順調と判断した。しかし、予測と異なる結果が得られた側面も持つ。この選好は月齢間比較に基づく有意差である。自己agentに対する手伸ばし反応は、チャンスレベルに比して有意に多く見られたわけではないため、8ヶ月児で自己agentに対する自他判断が成立しているとは言い切れないことも分かった。

平成28年度の検討により、トップダウンの主体感の様相をより精査する必要が生じたため、計画を変更し、平成29年度は、乳児のとる合目的な視線の操作が、habitのような収束的な行為であるのか、あるいは文脈に応じた柔軟な操作なのかを明らかにするための実験を実施した。具体的には、社会的な相互作用(道徳的態度)が観察されるアニメーションを見せ、その文脈に応じて視線の操作(合目的視線)を柔軟に変化させるのかどうかを、8ヶ月児を対象に実施した。その結果、自分の視線の操作が悪役キャラクターを懲らしめられるような文脈では、懲らしめるような目の動きが観察された。その一方、視線でアニメーションを変化させられるが、懲らしめられないような文脈では、懲らしめるような目の動きが減少した。このことは、乳児の視線の操作が文脈に応じた柔軟な合目的操作であることを示唆している。平成29年度は、トップダウンの主体感の様相を探るという方向転換はあったものの、実験被験者の協力も無事に得られて、実験を進めることができた。実験計画としては統制条件の実施を残すのみとなっている。自らが行為をしているという感覚(行為主体感:Sense of agency)は我々の自己意識の根幹である。行為主体感には,感覚運動情報から導かれるボトムアップの主体感と文脈・信念等から導かれるトップダウンの主体感とが存在する。近年の研究において、トップダウンの主体感は、ボトムアップの主体感とは独立に働き、社会適応的な側面を持つこと、また発達上生後1年目の後半で獲得されることが指摘され始めてきたが(Miyazaki et al.,2014;Wang et al., 2012)、そのメカニズムは明らかにされていない。本計画では、我々がこれまで行為主体感の発達評価のために開発してきた視線随伴課題を用いて、トップダウンの行為主体感の発達過程と社会適応的上の意義について明らかにする。平成29年度に始めた検討により、8か月の乳児が文脈に応じた柔軟な合目的操作を行っている可能性が出てきた。具体的には、社会的な相互作用(攻撃行動)が観察されるアニメーションを見せ、その文脈に応じて視線の操作(合目的視線)を柔軟に変化させるのかどうかを、8ヶ月児を対象に実施したところ、自分の視線の操作が悪役キャラクターを懲らしめられるような文脈では、懲らしめるような目の動きが観察された。このことから、平成30年度は、引き続きこの傾向が頑健に観察されるかどうかについて統制条件の検討を進めた。具体的には、相互作用のアニメーションから生物的な要素を取り去ることで、単純な物体どうしの衝突場面を見せ、乳児がアニメーションから物理的なインパクトだけではなく、いじめ・いじめられる文脈を読み取っていたのかを確認する統制条件である。その結果、乳児の注視には攻撃者に対する弱い選好が見られたが、統計上有意になる程度の選好は見られなかった。このことは、先の実験条件で乳児がいじめ・いじめられる文脈を読み取ったうえで攻撃者に対して視線を向けていたことを示唆する。これまでの検討により、8ヶ月児は合目的な視線の操作をするが、その行為は顕在的な自他判断には立脚していない可能性が示された。
アルツハイマー病連関神経細胞死に拮抗する新規分子ヒューマニンの活性構造解析

ヒューマニン(HN)は、種々のアルツハイマー病関連傷害による神経細胞死から神経を保護することが見い出された24アミノ酸残基からなる分泌ペプチド因子である。本研究は、計画通りHNの構造機能分析などHN分子の基礎的解析を実施した。その成果を以下に報告する。CD(円偏光二色性)解析と沈降法によるHN及びその変異体S14G-HN(HNG)の溶媒中での構造HNもHNGも水中で二次構造を有し、生理食塩水中ではその構造が水中におけるものと全く異なり、HNとHNGの間でもその構造は違っていた。それらは、anti-pararell beta sheet構造をとっている様である。沈降法解析の結果、HNとHNGは、生理食塩水中で3量体以上のオリゴマーを形成するが、水中では主にモノマーである事が判明した。HNの構造とその機能HNの各アミノ酸残基のAla置換(Alaスキャン)は、HN分泌作用に影響はなかった。Argスキャンによって、Leu9-Leu11ドメインとPro19-Val20はHNの分泌に必須であることが判明した。Leu9のArg置換は、HNの細胞外への分泌機能を消失させた。Aspスキャンにより、L10Dは、HNを分泌させなくなりLeu10は必須アミノ酸残基であることがわかった。Alaスキャンにより、Ser7とLeu9はHNの二量体化に必須であることが判明した。また、HNの二量体化が神経細胞死抑制機能の本質的な過程であることが示唆された。HNの活性化機構の解析HNG(S14G)は、天然ライブラリーから単離されたHNの約1000倍の活性をもちHNが翻訳後修飾により活性体に変換される可能性が示唆されていたが、Ser14をD体化すると、その活性が約1000倍上がった。この結果は、HNの神経細胞保護作用はSer14のラセミ化によって調整されている事が示された。これは、特異的なラセメースの存在を示唆した。ヒューマニン(HN)が神経や神経系において他の分子と相互作用を起こす時、どのような構造をとっているか、また溶液中でのHNの構造と活性の強さの間に、相関関係があるか等を追跡する目的でHNとその変異体の水及びバッファー(10mMリン酸ナトリウム、0.1MNaCl)中での構造解析を行ってきた。HNの活性を約千倍上げる変異体HNGを見い出していたので、このふたつのペプチドについて、CD(円偏光二色性)及び沈降法により、それらのキャラクタライゼーションをおこなった。CDによる解析の結果、HNとHNGは、水中で二次構造を有するペプチドであり、バッファー中ではそれらの構造が、水中におけるものとは全く異なり、HNとHNGの間でもその構造は異なるものであった。それらは、anti-parallel beta-sheet構造を取っているようである。HNを同じバッファーで十倍希釈しても、そのCDスペクトラムに変化はなく、構造に変化のない事を示唆している。これらの結果は、HNの14番目のセリンがグリシンにかわることがCDスペクトラムの変化に反映している事を示している。すなわち、一次構造の変化のみならず、その二次構造の変化が活性に大きく影響している事を示唆する結果である。沈降法による解析の結果、HNがバッファー中では、トライマー以上の会合体が多いのに対して、水中においては、おもに、モノマーとして存在するようである。HNとHNGは、そのバッファー中では、濃度が低くなると、会合体の大きさは減少する。脳に関連した分子、例えばアミロイドやリーレン等は、会合しやすくリーレンは、会合した状態でそのリセプターと結合する事が知られており、今後、HN及びHNGのダイメライゼーションやオリゴメライゼーションが、その生物活性にどのように関連しているかを確かめてゆく。

HNの活性化機構の解析HNG(S14G)は、天然ライブラリーから単離されたHNの約1000倍の活性をもちHNが翻訳後修飾により活性体に変換される可能性が示唆されていたが、Ser14をD体化すると、その活性が約1000倍上がった。この結果は、HNの神経細胞保護作用はSer14のラセミ化によって調整されている事が示された。これは、特異的なラセメースの存在を示唆した。HNの構造機能分析(1)HNのAlaスキャンによる分泌活性の測定HNペプチドの各アミノ酸残基のAla置換は、HN分泌作用に全く影響しなかった。(2)HNのArgスキャンによる分泌活性の測定Arg置換においては、Leu9-Leu11ドメインとPro19-Va120はHNの分泌に必須である事が判明した。(3)HNのAspスキャンによる分泌活性の測定Asp置換において、L10Dは、HNを分泌させなくなりLeu10は、必須アミノ酸残基であった。ただし、Leu9及びLeu11は、必須ではなかった。(4)HNのAlaスキャンによる二量体化の解析Ala置換により、Ser7とLeu9はHNの二量体化に必須アミノ酸残基であった。以上の結果から、Leu10は中心的役割を果たす事が解った。また、HNの二量体化が神経細胞死抑制機能の本質的な過程であることが示唆された。(5)HNシグナルペプチドとしての機能解析HNそのものがシグナルペプチドと同様の活性を有し、Leu9-Leu11はその活性ドメインであることが示めされた。HNの活性化機構の解析HNは天然のライブラリーから単離された遺伝子でありながらS14G体(HNG)はHNの約1000倍の活性を有した。これはHNが翻訳後の修飾により活性体に変換されている可能性を示しているが、Ser14をD体化するとその活性が約1000倍上がった。この結果は、セリンラセメースの存在を強く示唆するものである。
小川原湖の塩分循環に関する現地研究

汽水湖は海水性と淡水性の生物が入り混じった豊かな生態系を有しており、その環境保全が近年注目を集めている。しかし汽水湖の様態は地理的、水文的、海象的条件により強い個性を持っていることから、汽水湖全般を論じる前に、特徴的な汽水湖についての実態把握と解析が不可欠である。本研究では、青森県小川原湖をフィールドとして、河口部からの塩水遡上、湖内での密度流、塩溜りからの連行と塩分排出といった一連の塩分移動を現地観測し、塩分循環総体を表現する数値解析モデルの作成の基礎資料を得るとともに、主要な水産資源であるヤマトシジミの生息状況に対して水理学的環境がどのように作用するかを明らかにした。平成9年度は、小川原湖の塩分成層状態の形成過程で特徴的である傾斜プルームの力学特性を明らかにするとともに、ヤマトシジミの生息環境を研究する基礎的段階として成長速度推定法を確立した。平成10年度は、排水河川である高瀬川の塩水遡上と河道内混合過程を現地観測より明らかにした。また、シジミの稚貝の湖内分布状況を現地調査するとともに、シジミ成長の主たる因子と考えられる植物プランクトンの分布及び繁殖に必要な栄養塩の分布と輸送経路を観測と数値計算により明らかにした。平成11年度は、まず小川原湖の塩分循環に関わる水文データを整理し、欠測データの補完や誤差修正を行った後、塩分侵入現象の確率的モデルを構築し、塩分侵入量及び湖内塩分状態を確率統計的に評価した。また湖心部において現地観測を行い、強風による内部セイシュやそれに伴う内部シェア分布及び鉛直混合特性を定量的に評価した。さらに、湖口部でのヤマトシジミの産卵環境の形成過程を現地観測と数値シミュレーションにより明らかにするとともに、前年度までの結果と合わせて小川原湖のシジミ生息状態と湖の水理現象との関わりを明らかにした。7月、8月及び11月に1回づつ塩水流動観測を実施した。精密音響測深器、塩分水温計(以下、STDという)及びディファレンシャルGPSを漁船に取り付けて観測水域を走行し、音響画像データとSTDデータの対応を調ベたところ、音響画像から塩水流の形状を詳細に捉えられることがわかった。その結果によれば、淡塩境界面が湖底の地形に合わせて波状を呈していた。そこで、比エネルギー保存の仮定にもとづき界面振幅から平均流速とリチャードソン数を導き、STDデータから求まる連行速度との関係を調べたところ、過去に求められている連行則とよく一致する結果が得られた。以上のことから、音響画像を用いて塩水流の分布と水理諸元を求められることが確認された。なお、当初予定していたADCPによる流速観測は、観測船の都合で今年度は行わなかった。塩水傾斜プルームの発生頻度を検討するために、過去の水文データ及び潮位データ及び気圧データを調べ、高瀬橋地点で計測されている塩分データとの対応を検討した。また、高瀬川河口と湖口に新たに水位計を設置して観測を開始した。その結果、高瀬川河口と小川原湖水位の差をもとにした一次元強混合型流動モデルにより塩水遡上を表現できる可能性が示された。以上の結果と、西田が以前に行った鉛直混合観測の結果を合わせて、小川原湖の塩分循環物理モデルの構築に向けて予備検討を行った。本年度は、以下の項目について検討した。1.高瀬川塩分遡上について小川原湖の排水河川である高瀬川に水位計を設置し、水位変化と塩分遡上の関係について考察した。

また、高瀬川を模擬した狭窄部を有する複断面水路での塩分遡上の形態について実験的に検討した。その結果、狭窄部に生じる渦が塩水混合を促進させていることがわかった。2.小川原湖の湖上風分布について小川原湖の湖流の主たる外力である湖上風の分布を現地観測し、その結果を用いて三次元流動計算を行い、湖上風の非一様性が湖流に及ぼす影響を調べた。その結果、周囲地形の影響によって歪められた風の場が湖水に平面的トルクを与え、縦断的な環流を発生させる可能性が示唆された。3.小川原湖のシジミの特性について小川原湖にはヤマトシジミが広く生息しているが、その色や成長速度は流域ごとに異なっている。そこで、湖内の十数地点においてシジミを採取し、その色と成長速度を調べるとともに、各地点の環境因子を計測し、両者の相関を調べた。4.小川原湖の成層状況及び乱流混合2週間に一度の頻度で、小川原湖湖心部の水温・塩分成層を計測した。また、夏季の約1ヶ月間に、湖心部に超音波ドップラー流速計と水温塩分計を設置し、湖水の流動と成層変化を観測した。その結果、吹風にともなって躍層付近に高シアー域が形成され、混合が促進されることがわかった。また、混合のエネルギーと風の供給エネルギーには良好な相関関係が認められた。1高瀬川の塩分遡上現象の確立統計的検討:小川原湖の塩分状態は高瀬川の塩水遡上に規定される。その確立統計的解析は以前に実施しているが、その時点では流量データの精度があまり高くなかった。幸い1997年からADPによる精度の高い流量観測が行われるようになったので、まず高瀬橋での断面観測結果とADPデータとをつき合わせ、2年間にわたる精度の高い流量時系列を求めた。続いて、水位データと流量データの相関解析をもとに、水位データから流量時系列を推定する方法を確立し、1982年から17年間にたる流量時系列を復元した。合わせて、高瀬川河口での潮位偏差と上流淡水流入量の時系列を同じ期間について復元した後、小川原湖への塩分侵入現象の確立統計的解析を再度実施した。2高瀬川干潟における現地観測と考察:高瀬川の塩水遡上の形態は、中流部にある干潟の影響を強く受けていると考えられることから、干潟上に多数の水温計、塩分計を配置して、塩水の運動を捉えた。その結果を、昨年度に実施した水路実験の結果と比較し考察した。3小川原湖面の風応力の推定と湖流計算: ADCP、GPS及び風向風速計を漁船に搭載し、風下方向に走行して、吹送流速分布データと風データを動じに取得した。三次元湖流計算モデルを用いて、両者が整合するように風応力係数を推定した。4塩分循環シミュレーション:以上の準備のもとに、、高瀬川からの塩分侵入、湖内での成層の形成及び湖水の流出をシミュレーションし、小川原湖の塩分循環の概要を明らかにした。また、海面が上昇した場合を想定し、1で開発した塩水遡上モデルを運転し、地球温暖化が小川原湖の塩分状態に及ぼす影響を調べた。
系譜追跡と特異的破壊によるcementogenesisの理解

本研究課題は、1セメント芽細胞のマーカー遺伝子を同定し、同細胞の分化誘導条件を決定するとともに、master regulatorを探索する、2セメント芽細胞特異的Cre driverマウスを作製し、細胞系譜解析によりセメント質の恒常性維持および組織損傷時の再生機構を明らかにすることにより、cementogenesisを正しく理解し、新規歯周組織再生治療法の開発につながる基盤情報を得ることを目的としている。本年度は主に以下の3つの成果を得た。(1)セメント芽細胞マーカーを同定するためにマウス上顎骨のパラフィン切片よりレーザーマイクロダイセクションを実施し、歯根膜全体、歯根膜中の歯槽骨に沿った一層の細胞群(骨芽細胞)、歯根膜中の歯根に沿った一層の細胞群(セメント芽細胞)をそれぞれ分取し、RNA-seq解析およびLC-MS/MSによるショットガン解析を行った。同定された遺伝子/タンパク質のうち、骨芽細胞およびセメント芽細胞間で発現差のある18分子を見出した。(2)石灰化誘導培地で培養した際に石灰化ノジュールを形成しやすい歯根膜細胞クローンと形成しにくい歯根膜細胞クローンの遺伝子発現を検討したRNA-seq解析(前年度に実施)により見出した、歯根膜細胞のセメント芽細胞へのcommitmentを制御する因子候補であるZbp1、Osr1遺伝子の歯根膜細胞における機能解析を行った。CRISPR/Cas9を用いたゲノム編集とシングルセルソーティングにより同遺伝子のノックアウト歯根膜細胞株を作製し、石灰化誘導培地で培養した際の分化能を検討したところ、Zbp1ノックアウト細胞では高組織形成細胞への分化が遅延することが明らかとなった。3.新規ノックインマウスターゲティングベクター導入ES細胞のPCRおよびサザンブロットによる相同組換えES細胞の選別が完了し、キメラマウスの作出が完了した。以上の得られた結果を取りまとめ、国内外の学会で発表を行った。平成30年度が最終年度であるため、記入しない。本研究は、1セメント芽細胞のマーカー遺伝子を同定し、同細胞の分化誘導条件を決定するとともに、master regulatorを探索する、2セメント芽細胞特異的Cre driverマウスを作製し、細胞系譜解析によりセメント質の恒常性維持および組織損傷時の再生機構を明らかにする、ことにより、cementogenesisを正しく理解し、新規歯周組織再生治療法の開発につながる基盤情報を得ることを目的としている。(2)セメント芽細胞特異的Cre driverマウスの作製に関する成果:HiFi assemblyを用いた分子クローニングを行い、上記セメント芽細胞マーカー候補遺伝子のプロモーター下に蛍光タンパク質を挿入したプラスミドを作製した。(3)セメント芽細胞のmaster regulator探索に関する成果:培養歯根膜細胞中の上記セメント芽細胞マーカー候補遺伝子をcrispr/cas9を用いてゲノム編集によりノックアウトを行った。設計したgRNAを蛍光レポーターおよびCas9一体型のベクターにクローニングを行い、Neonエレクトロポレーションシステムを用いて細胞中に導入し、蛍光レポーターを発現した細胞をセルソーターSH800Zを用いて単離した。セメント芽細胞マーカーの同定にはRNA-seq法を用いる予定であったが、得られたRNAをバイオアナライザーを用いて解析した結果、分解度が高く、ライブラリー作製に必要な品質を満たしていなかったため。トラブルシューティングに時間を要しているが、並行してすでに代替実験手法を用いて解析を進めている。1.歯根膜細胞のセメント芽細胞へのcommitmentを制御する因子を探索するため、1マウス歯根膜組織由来細胞の初代培養プロトコルを確立し、2得られた細胞集団をシングルセルソート法にてクローン化した上で、3石灰化誘導培地で培養した際に石灰化ノジュールを形成しやすいクローンと形成しにくいクローンを選別し、4両者の遺伝子発現についてRNA-seq法で検討したところ、石灰化能が高いクローンで有意に発現が増加している遺伝子82個を見出した。2.樹立した歯根膜細胞クローンにおいて、CRISPR/Cas9を用いたゲノム編集技術により上記の遺伝子群をノックアウトし、再度シングルセルソート法を用いてクローン化することで遺伝子機能の解析を行った。さらにRNAscope HD 2.5システムを用いて、歯周組織における発現局在を検討した。3.新規ノックインマウスのターゲティングベクターの作製、ES細胞への導入および、PCRおよびサザンブロットによる相同組換えES細胞の選別が完了した。以上の得られた結果を取りまとめ、国内学会で発表を行った。セメント芽細胞へのcommitment関連遺伝子の探索が進んだが、セメント芽細胞マーカーの同定が遅れている。凍結切片からは品質の良いRNAが得られず、パラフィン切片を用いる変更を行ったため。

本年度は主に以下の3つの成果を得た。(1)セメント芽細胞マーカーを同定するためにマウス上顎骨のパラフィン切片よりレーザーマイクロダイセクションを実施し、歯根膜全体、歯根膜中の歯槽骨に沿った一層の細胞群(骨芽細胞)、歯根膜中の歯根に沿った一層の細胞群(セメント芽細胞)をそれぞれ分取し、RNA-seq解析およびLC-MS/MSによるショットガン解析を行った。同定された遺伝子/タンパク質のうち、骨芽細胞およびセメント芽細胞間で発現差のある18分子を見出した。(2)石灰化誘導培地で培養した際に石灰化ノジュールを形成しやすい歯根膜細胞クローンと形成しにくい歯根膜細胞クローンの遺伝子発現を検討したRNA-seq解析(前年度に実施)により見出した、歯根膜細胞のセメント芽細胞へのcommitmentを制御する因子候補であるZbp1、Osr1遺伝子の歯根膜細胞における機能解析を行った。CRISPR/Cas9を用いたゲノム編集とシングルセルソーティングにより同遺伝子のノックアウト歯根膜細胞株を作製し、石灰化誘導培地で培養した際の分化能を検討したところ、Zbp1ノックアウト細胞では高組織形成細胞への分化が遅延することが明らかとなった。3.新規ノックインマウスターゲティングベクター導入ES細胞のPCRおよびサザンブロットによる相同組換えES細胞の選別が完了し、キメラマウスの作出が完了した。以上の得られた結果を取りまとめ、国内外の学会で発表を行った。計画通り、1セメント芽細胞のマーカー遺伝子の同定と同細胞の分化誘導条件決定、2セメント芽細胞特異的Cre driverマウスの作製を遂行する。計画通り、新規ノックインマウス作製および同マウスを用いた系譜解析、ablation実験を進める。パラフィン切片由来のRNAによるセメント芽細胞マーカーの同定を行う。平成30年度が最終年度であるため、記入しない。
多核巨細胞の形成を担う細胞融合メカニズムの解明

細胞融合は生体内において様々な現象に関与しているが、細胞融合を担う融合タンパクおよび細胞融合の分子制御メカニズムの全貌はいまだ明らかではない。本研究では破骨細胞をマクロファージ系細胞の細胞融合モデルとし、細胞融合を担う分子の同定、ひいては細胞融合を制御する分子メカニズムの解明を目的とする。本年度、細胞周期がG1期でDNA量が2倍の細胞(G1x4N細胞)を細胞融合能力を獲得した細胞融合コンピテント細胞として同定した。さらにこのコンピテント細胞を用いてクローニングした細胞膜分子Iの遺伝子欠損マウスを作成し、破骨細胞分化過程における細胞膜分子Iの機能解析を行った。その結果、細胞膜分子I欠損細胞は野生型細胞に比べて多核破骨細胞の形成が顕著に障害されていた一方、細胞膜分子Iを強制発現させると、遺伝子欠損細胞の多核化が回復することが明らかとなった。また、EGFP標識した細胞膜分子Iを発現させた293細胞と親株293細胞を共培養すると、EGFP発現細胞同士の接着面にEGFPのシグナルの凝集が認められた一方、親株細胞との接着面には認められず、細胞膜分子Iは同種親和性であることが明らかとなった。さらに、野生型および細胞膜分子I遺伝子欠損破骨細胞を用いてトランスクリプトーム解析をした結果、遺伝子欠損細胞ではインテグリンのシグナル制御が障害されていることを示唆する知見が得られた。これらの結果から、細胞膜分子Iはインテグリンの活性化を制御することにより、破骨細胞の多核化を担っていることが示唆された。