hpprc/llmjp-kaken huggingface dataset:
頭蓋骨早期癒合疾患の次世代遺伝子一括診断システムの確立と治療標的分子の探索

頭蓋骨に変化を来す疾患は多数あり、その診断や予後の判断に苦慮することも多い。そこで、現在までに知られている37疾患(種類)、遺伝子28種類について、ベンチトップ型次世代シーケンサを用いた、プロモーター領域を含む遺伝子解析が行える系を構築した。また、原因不明の疾患について全エクソーム解析を行った。結果、76例中、40例(52.6%)に病的バリアントを確認した。病的バリアントは、FGFR2, FGFR3, ASXL1, TWST1の他、ASXL3遺伝子に認めた。加えて、全エクソーム解析によりASXL2遺伝子、FOXG1遺伝子の病的バリアントを認める例を確認できた。当初の予定として、次世代ターゲットリシーケンス解析系の構築と解析の実践と既知の遺伝子変異が認められない原因が未知の疾患患児に対する原因解析を行うことであった。H26年度は、実績に記載したように、1)次世代シーケンサを利用したターゲットリシーケンス解析系、いわゆる遺伝子濃縮パネルの作製については、頭蓋骨に症状をきたす疾患の、H26時点で同定されている全遺伝子を網羅した領域濃縮パネルを作製し、その有効性の検証や実践が開始され、FGFR2, FGFR3遺伝子変異を同定したこと、2)未同定疾患患児のホールエクソーム解析については、三角頭蓋を呈する原因不明の疾患患児について、ホールエクソームキャプチャーによる全エクソンを解読し、データ解析に入っていることより、H26の予定をほぼ施行できたと思われる。よって、今年度の予定は概ね達成されたと考えられる。H28年度は、1)次世代シーケンサを利用したターゲットリシーケンス解析系に関しては、さらに解析を行い、精度の算出および、遺伝子変異の傾向を探り、効率の良い遺伝子解析システムについて考察する。また、遺伝子変異と症状との関連について検討する。さらに、2)原因未同定疾患患児の全エクソーム解析については、抽出された遺伝子変異の妥当性について、同じ地域集団での頻度確認、変異機能解析等による検証を行う。遺伝医学次年度は、1)次世代シーケンサを利用したターゲットリシーケンス解析系、いわゆる遺伝子濃縮パネルの作製と実践に関して、解析症例数を増やし(20例以上)、本遺伝子濃縮パネルの効率、精度について検証を加え、また、遺伝子変異の傾向について探る。加えて、遺伝子変異と症状との関連についても検討する。さらに、2)原因未同定疾患患児のホールエクソーム解析については、患児、両親の次世代データ解析により未知の新規原因遺伝子変異同定を目指す。さらに、頭蓋骨早期癒合に関する重要なシグナル伝達経路をin vitroで明らかにして行くために、前年度より遺伝子解析を行っている患児について、同意の得られた患児から疾患モデル細胞(幹細胞)の樹立を開始する予定である。H27年度に申請者は異動し、ラボのセットアップ後、実験を再開した。前年度からの準備もあり、進捗に大きな遅れは生じていないが、H26年度からの繰り越しおよび研究費施行開始がずれたため、使用額の繰り越しが生じた。
二元系遷移金属酸化物の強誘電性に関する研究

前年度までに,ZrO2の直方晶(O)相がHfO2と同様,正方晶(T)相と単斜晶(M)相の境界相として存在すると考え,これらの共存状態においてZrO2の強誘電性の発現に成功した.しかし,強誘電性の発現条件として,T相とM相の共存の必要性には議論の余地がある.本年度は,HfO2-ZrO2系の強誘電性発現条件に関して統一的見解を確立することを目的とし,ZrO2の誘電特性の,T→O→M変態による変化を調べた.昨年度はM相の核形成を成長時に仕込むという考えで基板温度の増大を利用した.T→O→M変態を起こすため,前年度で強誘電性を示した30 nmの厚さにまずは統一し,ZrO2製膜時や製膜後プロセスでの酸素導入効果を検討したが、いずれも相変態しなかった.次に,表面エネルギー効果を抑制するため,ZrO2の厚膜化を試みた.30 nmではT相が安定で反強誘電的特性を示したが,60 nm程度の厚さからM相への変態が生じ,反強誘電的特性から強誘電性へと変化した.更に不均質核形成を利用して相変態を促そうとPt基板上への成長を試みた所,15 nm程度の厚さでは反強誘電的特性を示し,30 nm程度の厚さで相変態が生じ,強誘電性が発現した.これらの結果と本研究で得られた実験事実を総合して考えると,ZrO2薄膜における最安定相はM相と考えられる.またHfO2-ZrO2系での強誘電性の発現原理は,T相からM相への熱力学的駆動力の存在下で,T→O変態を起こせるかが肝であると理解できる.つまり,T相とM相の共存とは必要条件ではなく,T→M変態の熱力学的駆動力が存在し,T→O変態が起きた状態の一つと考えられる.実際に,ある組成のHfZrO2が,X線回折で結晶構造に差異が無くても,熱処理によって反強誘電的特性から強誘電性へ変化することを確認した.このことから,T→O変態は局所的な構造変化であると考えられる.(1)今年度は、CeO2単体における強誘電性の発現が予想以上に難航したため、まずは当研究室でも既に強誘電性の発現が確認されているHfO2に対して、強誘電性の発現機構の理解を深めることを第一の目的とした。初めにHfO2に対して様々なドーパントをドーピングし、ドーピング濃度に対する構造相転移と残留分極との関係を調べた。その結果、ドーピングによるHfO2の相転移過程は、ドーパントに依存せず、単斜晶→斜方晶(強誘電相)→立方晶/正方晶というユニバーサルな関係を有することが分かった。また斜方晶は、単相として存在しているのではなく、単斜晶や立方晶/正方晶といった常誘電相との混相として存在している可能性が高いことも分かった。この事実は、ある斜方晶という準安定な相をドーピングによって安定化するという単純な熱力学的考えではなく、立方晶や正方晶から単斜晶への相変態過程を制御することが重要であり、これには結晶相変態の動的過程が関わっていることを示唆している。実際、同じアモルファスHfO2に対して、昇温速度を変えて、急速加熱したものと、準静的に加熱したものとでは、共に強誘電性を発現するものの、残留分極や形成される結晶相に違いがあることが分かった。(2)他の二元系遷移金属酸化膜の強誘電性を上部電極なしで評価する手法として、ピエゾ応答力顕微鏡(PFM)による強誘電性評価手法の確立を目指した。当初、強誘電性のHfO2において、強誘電性特有の表面変位信号を検知できていたが、この信号が常誘電体薄膜においても、検知されることが分かった。これはPFMという測定原理に由来する問題であり、PFMによる強誘電性評価の危険性を直接的に示す結果である。このことから、新材料が強誘電性を示し得るかどうかをPFMだけから判断することは極めて危険であることが分かった。今年度は、当初計画していた他の二元系酸化膜における強誘電性の発現に向けた研究が難航したため、まずは確実に強誘電性が発現すると分かっているHfO2に関する理解を深めることとした。結果的に、HfO2の強誘電性発現機構に関する理解において、大幅な進展が見られた。HfO2で見られたユニバーサルな相転移過程は、HfO2だけでなく、他の二元系酸化膜においても存在していると推測され、CeO2やPr2O3といった酸化膜における結晶相転移過程をどのように捉えるべきか?という一般論としての理解の仕方という点で、意味があると考えている。また今年度のもう一つの取り組みとして、ピエゾ応答力顕微鏡(PFM)を完全に立ち上げて、強誘電性評価の簡易化と、それによる実験の高速化を期待した。しかしながら、上述した通り、PFM測定における検出シグナルが、ピエゾ応答以外の表面変位シグナルを内包していることが分かった。当初の想定が外れてしまったのは大変残念ではあるが、PFMという測定方法そのものの危うさ気付き、それを基に強誘電性を議論し、間違った解釈を世に出すという事態は避けられた。

強誘電性発現機構の解明という本題とは逸れてしまっているが、未だに世界中でPFMを用いた強誘電性評価に関する論文が報告されている現状を考えると、PFMという測定方法そのものの危うさに早い段階で気付けたという点で、重要な知見が得られたと考えている。HfO2の強誘電性に対する理解、PFM測定に対する理解という点で、計画以上に進展していると考えている。しかし一方で、上述したように、申請書に記載したCeO2といった他の材料における強誘電性の発現は難航しており、まだ確認できていない。この点を差し引き、"おおむね順調に進展している"と評価した。昨年度は,HfO2の強誘電相は,Tetragonal(T)相とMonoclinic(M)相の境界相として,これらの共存条件下で発現しているという考え方を提案した.今年度は,我々の理解を更に進めるべく,この考え方に基づき,HfO2と類似した他の材料系において強誘電相を発現させることを目的として研究を進めた.ZrO2はHfO2と類似した相図を有するため,その相変態過程も類似していると考えられる.そこで,ZrO2においてもT相とM相の共存状態を実現すれば,強誘電相が発現すると考え,ZrO2における強誘電相発現過程を詳細に調べた.薄膜HfO2ではT相とM相の共存状態が実現され,強誘電性が発現するが,薄膜ZrO2ではT相のみが形成され,この時には反強誘電性を示す.ZrO2とHfO2では,バルクの相図から,ZrO2の方がT相が熱力学的により安定である.この事実に加えて,ZrO2もHfO2も,薄膜では表面エネルギー効果によってT相がM相よりも安定化される.ZrO2の場合は,T相が既に最安定相になっていると推測される.実際,ZrO2に対して1000度程度の熱処理や,3-5価のドーピングを行っても,M相の形成は起こらず,強誘電相も発現しなかった.本研究では,M相のZrO2を形成するため,膜堆積時の基板温度に着目した.高温堆積では平衡状態に近い結晶核形成が実現されやすいため,M相の核形成が期待できると考えた.想定通り,高温でのZrO2堆積によってT相とM相の共存状態が実現でき,強誘電特性を示すことが分かった.以上より,ZrO2の強誘電相は,HfO2と同様,T相とM相の境界相として発現していると考えられる.また本研究で得られた結果は,熱力学的な相図から読み取れる,相変態過程は同じであること,ZrO2とHfO2ではT相の熱力学的安定性が異なるという2点をベースに統一的に理解できることが分かった.本年度は,昨年度に得られたHfO2での強誘電相の発現過程の考え方を,ZrO2といった他材料にも適用出来るのではないかと考え,実際にZrO2でも強誘電相を発現出来ることを示した.また,ZrO2とHfO2の薄膜での相変態過程や,それらの違い,強誘電相の発現過程を熱力学的な相図をベースに理解できることを明らかにした.これらの材料の相変態が相図をベースに理解できるというのは,一見当たり前のようにも思えるが,相図をベースにHfO2-ZrO2という材料系の強誘電相発現過程を統一的に理解出来るという点は材料応用において非常に重要な指導原理であると言える.また本成果は,HfO2以外の材料系で強誘電相を発現させるという本提案の一つ目の課題に応えるものであることも考慮して,計画以上に進展したと考えている.前年度までに,ZrO2の直方晶(O)相がHfO2と同様,正方晶(T)相と単斜晶(M)相の境界相として存在すると考え,これらの共存状態においてZrO2の強誘電性の発現に成功した.しかし,強誘電性の発現条件として,T相とM相の共存の必要性には議論の余地がある.本年度は,HfO2-ZrO2系の強誘電性発現条件に関して統一的見解を確立することを目的とし,ZrO2の誘電特性の,T→O→M変態による変化を調べた.昨年度はM相の核形成を成長時に仕込むという考えで基板温度の増大を利用した.T→O→M変態を起こすため,前年度で強誘電性を示した30 nmの厚さにまずは統一し,ZrO2製膜時や製膜後プロセスでの酸素導入効果を検討したが、いずれも相変態しなかった.
グリア細胞特異的電位依存性ナトリウムチャンネルの遺伝子ターゲッティング

グリア細胞は従来、神経細胞の活動を支持、修飾するという補助細胞であるとされ、情報伝播を担う活動電位を生じることはない。ところが、近年アストロサイト、シュワン細胞といったグリア細胞においても電位依存性ナトリウムチャンネルが発現し、実際に機能していることが確認された。本実験の目的は、グリア細胞に発現している電位依存性ナトリウムチャンネル(NaG)が欠損したマウスを作製することにより、その生理機能を探り出すことにある。本年度はその遺伝子欠損マウスの作製、及び遺伝子発現分布解析を中心に研究を行った。遺伝子欠損型ターゲッティングベクターは、NaG遺伝子の開始コドンを含む第1エクソンにネオマイシン耐性遺伝子を挿入する形で、その構築をおこなった。また、NaG遺伝子の発現パターンを解析する目的で、1acZ遺伝子をリポーターとして導入した遺伝子ターゲッティングベクターの構築も同時におこなった。いずれのターゲッティングベクターと相同組み換えを起こしたES細胞からも高率キメラマウスを得て、これらマウスと野生型マウスとの交配からF1ヘテロマウスを樹立した。これらヘテロマウスのうち、1acZ遺伝子導入マウスによってNaG遺伝子の発現分布を検討した。その結果、胎生期においては、背根神経節及び肺に発現が見られた。生後直後まではほぼ同様の染色像が続くが、成熟するに従い、抹消神経系の神経束及び一部の中枢神経神経核にも染色の上昇が観察された。また心臓、腸、膀胱などの各種臓器の感覚神経束でも発現が見られるようになり、これは成熟に従って出現したグリア細胞が主因であると考えられる。次年度にはさらに詳しい発現分布解析を行うと共に、これらヘテロマウス同士の交配によって遺伝子が完全に欠損したホモマウスを得て、その生理機能解析に着手していく。
過剰光エネルギー散逸系としての呼吸系の機能解析

植物のミトコンドリアには、エネルギー生産と結び付かない呼吸経路が特有に存在する。これらの経路の生理的な意義については、長年にわたって議論されてきたが、未だに明らかにされていない。これまでの私の研究から、そのような経路の1つであるAOXが、光照射下の植物葉において、光合成系で生じる過剰還元力を効率よく散逸し、植物の光防御に寄与していることが分かっていた。平成20年度は、このAOXの機能を新たな測定システムの構築と変異株の利用によって、より詳細に調べた。光照射下の葉において、本当に光合成系を介して呼吸系へ還元力の輸送が起こっているのかを調べるためには、光合成系・呼吸系のそれぞれの電子キャリアであるPQ・UQレドックスを、同一サンプルを用いて同時に測定することが重要である。長岡高専・柴田勝准教授と共同で、各キノンを分離し、また高感度で分析するHPLCシステムを構築した。この系を用いて、暗処理後のシロイヌナズナに光ストレスを与えた際のPQ・UQのレドックスを分析したところ、PQの速やかな還元に続いてUQのゆるやかな還元が観測された。このことから、光合成系から呼吸系への還元力輸送は確かに起こっており、それがどのくらいの時間スケールで起こるのかも明らかとなった。次にシロイヌナズナAOX形質転換株(T-DNA挿入株、aoxla)を用い、AOXがPQ・UQのレドックスや光合成速度におよぼす影響について調べた。光ストレス直後のPQ・UQレドックスの変化パタンはWTとaoxlaで違いが見られなかったが、WTでは長時間の光ストレスによってAOXが誘導され、それに伴いUQが酸化された。一方aoxlaでは、UQは長時間の光ストレス後も還元された状態で存在しており、PQもわずかながらWTより還元されていた。これらの結果は、AOXは光照射下の葉において、光合成系を介して生成される過剰な細胞内還元力の散逸系として働くという、AOXの生理機能を強く示すものである。植物ミトコンドリア呼吸鎖には、ATP産生と共役しない複数の経路が存在する。それらの経路は、ストレス環境下において発現が誘導され、呼吸系の馴化に関与していると考えられている。しかし、経路間の発現誘導パタンの違いや、その詳細な制御機構については明らかでない。本年度は、それらの解明を目指し、強光ストレス下での呼吸系遺伝子発現の網羅的な解析を行った。シロイヌナズナに強光ストレスを与えると、AOX1aをはじめとするいくつかの呼吸系遺伝子の発現が顕著に誘導された。しかし、それらの誘導パタンは遺伝子間で必ずしも同一ではなかった。それぞれの遺伝子発現の制御機構を調べるため、光合成系や呼吸系を薬剤等により人為的に操作して発現を分析した。その結果、強光ストレスにより異なる発現パタンを示していた遺伝子は、それぞれその制御機構も異なっていることが示された。これらを統合すると、呼吸系遺伝子は、強光ストレス下における発現パタンと制御機構から、いくつかのクラスに分類できることが明らかになった。この結果は、植物ミトコンドリアの柔軟な環境適応を示すものであり、なぜ植物がATP産生と共役しない経路を重複して持っているのかという疑問を部分的に説明するものである。現在原著論文として準備中である。また、強光ストレス下におけるミトコンドリア呼吸特性については、国際会議において招待講演を行った。その他、総説の執筆を行った。
大規模組合せ最適化問題に対するハイブリッドメタ戦略アルゴリズムの開発と評価

携帯電話の普及,インターネットの整備,計算機性能の進化など,情報技術が急速に発展し,最新かつ大量の情報を高速に入手・処理することが可能になった.このような技術革命に伴って,これらの技術資源やそこから得られる情報を有効に利用する必要性が高まってきた.この目的において重要な問題として,スケジューリング問題やネットワーク設計問題などの情報学的・システム工学的問題が挙げちれるが,その多くは組合せ最適化問題として定式化できる.応用上重要な問題はますます大規模化・複雑化してきているが,NP困難性に代表されるように,多くの組合せ最適化問題に対し,問題の規模が大きい場合,厳密な最適解を求めることが困難であることが認知されている.このような問題に現実的に対処することを目標に,メタ戦略に種々の最適化手法を高度に組み合わせたハイブリッドメタ戦略と呼ばれる枠組みに基づくアルゴリズム設計の方法論構築が本研究の主な目的である.高い汎用を持ちつつアルゴリズムの性能向上に利用できる構造を有する問題として,本年度は配送計画問題において凸の時間枠ペナルティ関数が付随するものを中心に取り上げた.この問題は,複数の顧客に何台かの車両で配送を行う際,顧客の希望する時間枠をできるだけ満たしつつ配送に伴うコストを最小化する問題で,宅配などの直接的な応用のほかにも,スケジューリングなどの見かけの異なる問題も多数応用に持つ汎用性の高い問題である.この問題に対し,動的計画法などの厳密解法とメタ戦略のハイブリッドを試み,一定の成果をあげることができた.また,集配を伴うより一般的な問題に対して集合被覆に基づくメタ戦略アルゴリズムの開発も検討した.この他,汎用性の高い基礎的な問題として,グラフ彩色問題に関していくつかの基礎的な性質を解明した.インターネットの整備,携帯電話の普及,計算機性能の進化など,情報技術が急速に発展し,最新かつ大量の情報を高速に入手・処理することが可能になった.このような技術革命に伴って,これらの技術資源やそこから得られる情報を有効に利用する必要性が高まってきた.この目的において重要な問題として,スケジューリング問題やネットワーク設計問題などの情報学的・システム工学的問題が挙げられるが,その多くは組合せ最適化問題として定式化できる.応用上重要な問題はますます大規模化・複雑化してきているが,NP困難性に代表されるように,多くの組合せ最適化問題に対し,問題の規模が大きい場合,厳密な最適解を求めることが困難であることが認知されている.このような問題に現実的に対処することを目標に,メタ戦略に種々の最適化手法を高度に組み合わせたハイブリッドメタ戦略と呼ばれる枠組みに基づくアルゴリズム設計の方法論構築が本研究の主な目的である.高い汎用を持ちつつアルゴリズムの性能向上に利用できる構造を有する問題として,本年度は時間枠つき配送計画問題を中心に取り上げた.これは,複数の車両によって荷物や製品の集配を行うとき,集配に伴うコストを最小化する問題で,宅配やコンビニエンスストアへの配送をはじめとする実用的な応用のみでなく,巡回セールスマン問題や種々のスケジューリング問題などの基本問題を特殊ケースとして含む極めて汎用的な問題である.本研究では主に時間枠制約や移動時間など,時間のスケジュールにかかわる部分の最適化に焦点を当てた.とくに,移動時間について,移動を行う時刻によって所要時間が異なる場合や,有料道路の利用などによってコストと所要時間の間にトレードオフがある場合など,現実に現れる複雑な状況をモデルに取り入れた複雑な問題に対し,動的計画法などの手法との高度なハイブリッドに基づくメタ戦略アルゴリズムの開発を行った.携帯電話の普及,インターネットの整備,計算機性能の進化など,情報技術が急速に発展し,最新かつ大量の情報を高速に入手処理することが可能になった.このような技術革新に伴って,これらの技術資源やそこから得られる情報を有効に利用する必要性が高まってきた.この目的において重要な問題として,スケジューリング問題やネットワーク設計問題などの情報学的・システム工学的問題が挙げられるが,その多くは組合せ最適化問題として定式化できる.応用上重要な問題はますます大規模化複雑化してきているが,NP困難性に代表されるように多くの組合せ最適化問題に対し,問題の規模が大きい場合,厳密な最適解を求めることが困難であることが認知されている.このような問題に現実的に大書することを目標に,メタ戦略に種々の最適化手法を高度に組み合わせたハイブリッドメタ戦略と呼ばれる枠組みに基づくアルゴリズム設計の方法論構築が本研究の主な目的である.高い汎用性を持ちつつアルゴリズムの性能向上に利用できる構造を有する問題として,本年度は集合被覆問題を中心に取り上げた.これは,与えられた部分集合の中からいくつかを選んで全ての要素を被覆するとき,部分集合に付随するコストの総和を最小化する問題である.重要な基本問題であり,スケジューリングや配送計画など,幅広い応用に部分問題として現れる,汎用性の高い問題である.本研究では,主に,近傍検索を効率的に行うためのデータ構造の工夫に加え,ラグランジュ緩和に基づく緩和問題から得られる情報を探索に利用するなどの工夫を行い,緩和問題に対する種々の手法とメタ戦略のハイブリッドを図った.また,カッティングストック問題に対して,線形計画法との高度なハイブリッドに基づくメタ戦略アルゴリズムの開発も行った.携帯電話の普及,インターネットの整備,計算機性能の進化など,情報技術が急速に発展し,最新かつ大量の情報を高速に入手・処理することが可能になった.このような技術革命に伴って,これらの技術資源やそこから得られる情報を有効に利用する必要性が高まってきた.

この目的において重要な問題として,スケジューリング問題やネットワーク設計問題などの情報学的・システム工学的問題が挙げちれるが,その多くは組合せ最適化問題として定式化できる.応用上重要な問題はますます大規模化・複雑化してきているが,NP困難性に代表されるように,多くの組合せ最適化問題に対し,問題の規模が大きい場合,厳密な最適解を求めることが困難であることが認知されている.このような問題に現実的に対処することを目標に,メタ戦略に種々の最適化手法を高度に組み合わせたハイブリッドメタ戦略と呼ばれる枠組みに基づくアルゴリズム設計の方法論構築が本研究の主な目的である.高い汎用を持ちつつアルゴリズムの性能向上に利用できる構造を有する問題として,本年度は配送計画問題において凸の時間枠ペナルティ関数が付随するものを中心に取り上げた.この問題は,複数の顧客に何台かの車両で配送を行う際,顧客の希望する時間枠をできるだけ満たしつつ配送に伴うコストを最小化する問題で,宅配などの直接的な応用のほかにも,スケジューリングなどの見かけの異なる問題も多数応用に持つ汎用性の高い問題である.この問題に対し,動的計画法などの厳密解法とメタ戦略のハイブリッドを試み,一定の成果をあげることができた.また,集配を伴うより一般的な問題に対して集合被覆に基づくメタ戦略アルゴリズムの開発も検討した.この他,汎用性の高い基礎的な問題として,グラフ彩色問題に関していくつかの基礎的な性質を解明した.
高等植物の小胞輸送制御機構からみた維管束形成

昨年度シロイヌナズナRabll GTPase (RabA1A6サブグループに分類される)はいずれも細胞質及びドット状のオルガネラに局在していることを明らかにしたが,本年度は道管形成過程で発現が変動するRab11として見出したRabA1及びRabA6グループに属するメンバーに着目し,それらが局在するドット状のオルガネラの同定を行った.RabA1 (RabAlaAli)及びRabA6 (RabA6a, b)のグループメンバー間の局在パターンを調べた結果,RabA1グループのメンバーが局在しているドット状のオルガネラは同じコンパートメントであるが,RabA6の場合はRabA6aとA6bの局在するドット状のオルガネラは別々のコンパートメントに由来するものであることがわかった.次に,オルガネラマーカーを利用したtransient assayを行い,RabA1が局在しているコンパートメントはシスゴルジマーカーSYP31と,RabA6aはトランスゴルジネットワークマーカーSYP61と共局在することを明らかにした.以上の結果から,シロイヌナズナでは,Rab11コンパートメントが多種類にわたって存在しており,その機能においても多様に分化している可能性が考えられた.そこで,次に,RabA1グループの全メンバーについて変異体の収集及び解析を行った.その結果,確立した変異体のうち,atrabA1fとatrabAli変異体がそれぞれ単独で致死となることがわかった.atrabAli変異体の詳細な解析から,この変異体では,1)胚発生の過程で細胞分裂面に異常が生じ,そのほとんどが胚発生の後期で発生が停止すること,2)一部発芽できたatrabAli植物体では地上部の発達が抑制され,発芽後すぐに枯死してしまうことがわかった.このことから,AtRabAli遺伝子が地上部の形成に必須である可能性が示唆された.道管形成における極性の決定及び維持に関わるRab GTPaseの同定とその役割の解明を目的として,本年度はシロイヌナズナRab11 GTPaseの網羅的な解析に着手した.Rab11は動物の発生過程に見られる極性決定に関与するRab GTPaseであり,そのホモログは高等植物に非常に多く存在しているが,それらの局在や機能ははとんど解明されていない.シロイヌナズナゲノム中には57個のRab GTPase遺伝子がコードされており,そのうち25個が動物のRab11と高い相同性を示している.そこでまず,シロイヌナズナ全Rab11遺伝子の単離を行い,現在までに24種類のクローニングが完了している.クローニングが完了したRab11遺伝子をGFPを融合させた一過的発現用ベクターを用いてシロイヌナズナ培養細胞に一過的に発現させたところ,ドット状のオルガネラと細胞質に蛍光が観察された.現在,様々なオルガネラマーカーを利用してドット状のオルガネラの同定を進めている.今後,木部形成過程,とくに極性の確立におけるRab11の動態変化を共焦点レーザー顕微鏡観察により追跡していく.既にジーンチップ解析及び発現解析により道管要素分化に関与している可能性があるRab11遺伝子を複数見出している.そこで,それらの機能欠損が道管形成に与える影響について解析するため,各rab11ノックアウト変異体の収集及び戻し交雑を行った.今後,それらの変異が道管形成に与える影響を調べるとともに,他のRab11メンバー及びエンドサイトーシス経路で機能する他のRab GTPaseファミリーやSNAREとの遺伝学的相互作用についても解析を行う.昨年度シロイヌナズナRabll GTPase (RabA1A6サブグループに分類される)はいずれも細胞質及びドット状のオルガネラに局在していることを明らかにしたが,本年度は道管形成過程で発現が変動するRab11として見出したRabA1及びRabA6グループに属するメンバーに着目し,それらが局在するドット状のオルガネラの同定を行った.RabA1 (RabAlaAli)及びRabA6 (RabA6a, b)のグループメンバー間の局在パターンを調べた結果,RabA1グループのメンバーが局在しているドット状のオルガネラは同じコンパートメントであるが,RabA6の場合はRabA6aとA6bの局在するドット状のオルガネラは別々のコンパートメントに由来するものであることがわかった.次に,オルガネラマーカーを利用したtransient assayを行い,RabA1が局在しているコンパートメントはシスゴルジマーカーSYP31と,RabA6aはトランスゴルジネットワークマーカーSYP61と共局在することを明らかにした.以上の結果から,シロイヌナズナでは,Rab11コンパートメントが多種類にわたって存在しており,その機能においても多様に分化している可能性が考えられた.そこで,次に,RabA1グループの全メンバーについて変異体の収集及び解析を行った.その結果,確立した変異体のうち,atrabA1fとatrabAli変異体がそれぞれ単独で致死となることがわかった.atrabAli変異体の詳細な解析から,この変異体では,1)胚発生の過程で細胞分裂面に異常が生じ,そのほとんどが胚発生の後期で発生が停止すること,2)一部発芽できたatrabAli植物体では地上部の発達が抑制され,発芽後すぐに枯死してしまうことがわかった.このことから,AtRabAli遺伝子が地上部の形成に必須である可能性が示唆された.
CERN-SPSの陽子ビームを用いた宇宙線観測装置の研究開発

気球に搭載して宇宙線電子成分の観測を行なった装置を、スイス連邦ジュネーブ市にある欧州共同原子核研究所(CERN)に輸送して陽子ビームを用いて性能テストをおこなった。この装置はシンチレーションファイバーを用いたイメージング・カロリメータで、シャワーの3次元的発達の違いを用いて,陽子と電子の選別を行なうという新しい原理にもとずく装置である。平成8年度の電子ビームによるテストによって、電子に対する観測性能は明らかになったが、実際の観測では雑音となる陽子成分の除去性能を調べるのが今回の実験の目的である。このため、観測とほぼ同じエネルギー領域(30GeV250GeV)の陽子ビームを照射してテストを行なった。ビームテストはCERNのWest AreaにあるT1/X5のテストビームラインを用いて、9月9日から9月17日の9日間行なった。実験の実施にあたっては、特に250GeVの陽子のために2次ビームの利用が認められたほか、装置を載せる移動式架台や装置の搬入、移動作業にもCERN側の全面的協力がえられスケジュール通りの実験が行なわれた。このテストでは、できる限り実際の観測に近い状態でのデータを得るため、陽子ビームに対する装置の角度や入射位置を変えながら、約10万例のイベントを得た。このデータのすべてについて現在すでに基礎的解析を終えている。その内容については、すでの国内外の会議で一部を発表しているが、これまでの方法による陽子除去についてシミュレーションと矛盾しない結果が得られている。今後は、新しい陽子除去方法の開発のためにデータ解析を進める予定である。気球に搭載して宇宙線電子成分の観測を行なった装置を、スイス連邦ジュネ-ブ市にある欧州共同原子核研究所(CERN)に輸送して陽子ビームを用いて性能テストをおこなった。
福祉事務所を窓口にした禁煙支援プログラムの検証

研究の目的:本研究の目的は福祉事務所を窓口にした生活保護受給者に対する禁煙支援プログラムの有用性の検証である。そのため、以下のことを目標とする。1)福祉事務所を窓口に生活保護受給者に対する禁煙支援プログラムを実施し、有用性を評価する。2)福祉事務所に禁煙支援ツールを提供し、現業員の禁煙支援の自己効力感の向上と支援の円滑化を図る。研究実施計画:以下の順に調査と介入プログラムを実施し、評価する。1)生活保護受給者・福祉事務所現業員を対象にしたベースライン調査を実施する。2)福祉事務所への禁煙支援ツールの提供と福祉事務所における禁煙支援プログラムによる介入を実施する。3)禁煙支援プログラムの効果と禁煙支援ツールの有用性を評価するための追跡調査を実施する。2017年度までに実施した研究の成果:生活保護受給者の禁煙に関する国内外の文献検討とパイロットスタディの分析を実施した。これらの分析結果をもとに介入方法の検討を実施した。また、介入方法と介入ツールをより精選することを目的として、生活保護受給者の禁煙治療実績がある医療機関において禁煙外来の視察とプログラムの実行性について客観的評価を得る機会を設けた。また、先行調査の結果を再分析し、福祉事務所職員が生活保護受給者を支援する上での課題を明確化した。2018年度までに実施した研究の成果:禁煙支援プログラムの効果と禁煙支援ツールの有用性を評価するために、福祉事務所現業員を対象に半年間の介入を実施し介入効果を評価することを目的とした追跡調査を実施した。その調査結果を今後分析予定である。調査対象地域の検討と調査依頼に時間を要し、調査対象への介入時期、追跡調査の時期が遅れる結果となった。現在までに福祉事務所職員を対象に半年間の介入を実施している。また、介入効果を評価することを目的とした追跡調査を実施している。そのため以下のことを目標とする。研究実施計画:以下の順に調査と介入プログラムを実施し、評価する予定である。当該年度に実施した研究の成果:平成28年度は生活保護受給者の禁煙に関する国内外の文献検討とパイロットスタディの分析を実施した。具体的には、生活保護受給者の喫煙状況と禁煙の実態、関連因子を分析した。また、福祉事務所現業員の禁煙支援の実態と禁煙支援上の医療との連携状況、禁煙支援上の困難感を分析した。これらの分析結果をもとに調査用紙の作成を実施した。また、介入時に使用するツールとして福祉事務所職員が福祉事務所内で使用することを想定した禁煙支援用マニュアルと、生活保護受給者に配布することを想定した禁煙支援用パンフレットを作成した。これらの成果は、本調査実施の際に使用する予定である。調査対象地域の検討に時間を要した。また、調査依頼時期が年度末の時期となってしまったため、自治体からの協力を得るのが困難となった。当該年度に実施した研究の成果:生活保護受給者の禁煙に関する国内外の文献検討とパイロットスタディの分析を実施した。また、調査依頼時期が年度をまたいでしまったため、調査対象施設からの協力を得ることが難しくなった。

2)福祉事務所への禁煙支援ツールの提供と福祉事務所における禁煙支援プログラムによる介入を実施する。3)禁煙支援プログラムの効果と禁煙支援ツールの有用性を評価するための追跡調査を実施する。2017年度までに実施した研究の成果:生活保護受給者の禁煙に関する国内外の文献検討とパイロットスタディの分析を実施した。これらの分析結果をもとに介入方法の検討を実施した。また、介入方法と介入ツールをより精選することを目的として、生活保護受給者の禁煙治療実績がある医療機関において禁煙外来の視察とプログラムの実行性について客観的評価を得る機会を設けた。また、先行調査の結果を再分析し、福祉事務所職員が生活保護受給者を支援する上での課題を明確化した。2018年度までに実施した研究の成果:禁煙支援プログラムの効果と禁煙支援ツールの有用性を評価するために、福祉事務所現業員を対象に半年間の介入を実施し介入効果を評価することを目的とした追跡調査を実施した。その調査結果を今後分析予定である。調査対象地域の検討と調査依頼に時間を要し、調査対象への介入時期、追跡調査の時期が遅れる結果となった。現在までに生活保護受給者の喫煙の実態について調査を終了している。その調査結果と平成28年度に作成した調査用紙と、介入時に使用するツールを提示し、調査の意義を明確にすることで自治体から協力を得ることを目標とする。また、効率的に研究を進めるため、研究代表者が所属する研究会の研究者ならびに禁煙外来専門医にスーパーバイズを依頼している。今後は調査実施エリアの開拓を実施すると同時に協力が得られた地域から調査を開始予定である。その調査結果とこれまでに作成した調査用紙と、介入時に使用するツールを提示し、調査の意義を明確にすることで調査対象施設からの協力を得ることを目標とする。また、効率的に調査を遂行するために、研究代表者が所属する研究会の研究者ならびに禁煙外来専門医にスーパーバイズを依頼している。今後は調査エリアの開拓を実施することと並行して協力を得た施設から順に調査を開始する予定である。現在までに福祉事務所職員を対象に半年間の介入を実施している。また、介入効果を評価することを目的とした追跡調査を実施している。調査エリアの選定に時間を要したため、本調査に着手する時期が平成29年度に遅れたため。次年度使用額が生じた理由は、調査施設の選定に時間を要したためである。また、調査開始前に介入方法の再検討が必要となったため、本調査に着手する時期が遅れてしまったためである。今後の使用計画としては、実施予定だった調査を平成30年度に実施予定である。次年度使用額が生じた理由は、調査開始と介入に着手する時期が遅れてしまったためである。今後の使用計画としては、2018年度に実施予定だった追跡調査の分析を2019年度に実施予定である。
不育症と妊娠高血圧症候群の遺伝的背景に関する研究

不育症患者を対象に、日本人での静脈血栓塞栓症のリスク因子であるプロテインS K196E変異、及びプロテインS、プロテインC、アンチトロンビンの稀な変異を解析した。プロテインS K196E変異は不育症の遺伝的リスクとはならず、またその他の稀な変異も不育症の主な原因とはなりにくいと考えた。妊娠高血圧症候群と補体系因子の遺伝的背景を明らかにするため、補体関連6遺伝子を中心に候補115遺伝子の解析を施行。登録した6症例中、解析結果の出た4症例については、疾患に関連する遺伝子バリエーションは認めなかった。生理的な凝固制御因子であるアンチトロンビン(AT)、プロテインC (PC)、プロテインS(PS)の先天性の各欠乏症(先天性血栓性素因)は、静脈血栓塞栓症(VTE)の素因であることが広く知られている。これら先天性血栓性素因と妊娠合併症との関係は、海外ではその関連性が報告されているも、その後の研究では追試できておらず結論に至っていない。また、国内での報告は皆無である。私達は330人の不育症患者を対象に、日本人でのVTEのリスク因子であるPS K196E変異、及びその他のPS、PC、ATのまれな変異を解析し、それらが不育症のリスクになるかどうかを検討した。不育症患者を2群に分類し、妊娠22週未満の2回以上連続する流産歴のある女性233人(A群)、妊娠22週以降の胎児発育不全および/または子宮内胎児死亡の既往のある女性114人(B群)とした。17人が両群に重複した。PS、PC、ATの各遺伝子の蛋白質コード領域をシークエンスし変異を同定した。その結果、PS、PC、ATのアミノ酸置換を伴う変異をA群に6人、4人、3人、B群に3人、1人、0人をそれぞれ認めた。特にプロテインS K196E変異は、A群4/233人(0.017)、B群2/114人(0.018)に認めた。これは、一般住民における変異の割合77/4319人(0.018)と比べ、有意差は認めなかった(p値:A群0.94、B群0.98)。また、まれなPS、PC、ATの変異は不育症の3.3%(330人中11人)に認めた。これらの結果から、PS K196E変異は不育症の遺伝的リスクにはならないと考えられた。また、まれな変異は対照群の頻度がないため確定はできないが、不育症の3.3%しか認めないので、不育症の主な原因とはなりにくいと考えた。「不育症の遺伝子研究の実績概要」:生理的な凝固制御因子であるアンチトロンビン(AT)、プロテインC (PC)、プロテインS(PS)の先天性の各欠乏症(先天性血栓性素因)は、静脈血栓塞栓症の素因であることが広く知られている。これら先天性血栓性素因と妊娠合併症との関連が海外では報告されたものの、その後、否定的な意見もあり論争の的となっていた。最終的には2014年のメタアナリシスで、欧米人の先天性血栓性素因であるfactor V Leiden変異とプロトロンビンG20210A変異は、当初の報告に見られるほど妊娠合併症との関連性は強くないと考えられるようになった。2014年に私たちは、日本人に特有の先天性血栓性素因であるPS K196E変異は不育症の遺伝的リスクにはならない事を報告した。また、まれなPS、PC、ATの変異は対照群の頻度がないため確定はできないが、不育症の3.3%しか認めないので、不育症の主な原因とはなりにくいと考えた。これらを原著論文と2つの学会誌に総説として執筆した。「妊娠高血圧症候群の遺伝子研究の実績概要」:近年、妊娠高血圧症候群の一分類である妊娠高血圧腎症には、免疫系の障害、特に補体系の破綻が関与することが示唆されている(Salmon et al, PLoSMed, 2011)。しかし、国内での妊娠高血圧腎症の補体因子の遺伝子変異の研究は未だ行われていない。「妊娠高血圧症候群の補体系因子の研究」として、妊娠高血圧腎症を含む妊娠高血圧症候群の遺伝的背景を明らかにするため、補体系因子と凝固系因子の遺伝子解析を行う。そのため日本補体学会と打ち合わせを行い、自施設内の倫理委員会でも研究計画の承認を受けた。「不育症の遺伝子研究」については、日本人に特有の先天性血栓性素因であるPS K196E変異は、不育症の遺伝的リスクにはならない事、またまれなPS、PC、ATの変異は対照群の頻度がないため確定はできないが、不育症の3.3%しか認めないので、不育症の主な原因とはなりにくいと考えられた。この結果を原著論文にまとめて報告した(Neki et al, Thrombosis Research, 2014)。さらにこれらの成果を2つの学会誌に総説として執筆し、広く情報を発信した。「妊娠高血圧症候群の遺伝子研究」については、妊娠高血圧症候群の一分類である妊娠高血圧腎症には、免疫系の障害、特に補体系の破綻が関与することが海外で報告されているが、国内での妊娠高血圧腎症の補体因子の遺伝子変異の研究は未だ行われていない。

「妊娠高血圧症候群の補体系因子の研究」として、妊娠高血圧腎症を含む妊娠高血圧症候群の遺伝的背景を明らかにするため、補体系因子と凝固系因子の遺伝子解析を行うべく、日本補体学会との打ち合わせと、自施設内の倫理委員会での研究計画の承認を受けるに留まり、やや遅れている。「不育症の遺伝子研究の実績概要」:生理的な凝固制御因子であるアンチトロンビン(AT)、プロテインC (PC)、プロテインS(PS)の先天性の各欠乏症(先天性血栓性素因)は、静脈血栓塞栓症の素因であることが広く知られている。私たちは、日本人特有の先天性血栓性素因であるPS K196E変異は不育症の遺伝的リスクにはならない事、また稀なPS、PC、ATの変異は対照群の頻度がないため確定はできないが、不育症の3.3%しか認めないので、不育症の主な原因とはなりにくいと考えた。これらを原著論文(Neki et al, Thrombosis Research, 2014)と2つの学会誌(2015年、2016年)に総説として執筆した。「妊娠高血圧症候群の遺伝子研究の実績概要」:近年、妊娠高血圧症候群の一分類である妊娠高血圧腎症には、免疫系の障害、特に補体系の破綻が関与することが示唆されている(Salmon et al, PLoSMed, 2011)。しかし、国内での妊娠高血圧腎症の補体因子の遺伝子変異の研究は未だ行われていない。「妊娠高血圧症候群の補体系因子の研究」として、妊娠高血圧腎症を含む妊娠高血圧症候群の遺伝的背景を明らかにするため、補体系と凝固系因子の115遺伝子の解析、補体マーカーの測定を行い、補体遺伝子変異と妊娠高血圧症候群の関連性の解析を日本補体学会の協力の元に行った。最終年度の結果として、登録した6症例のうち、解析結果の出た4症例については、疾患に関連すると考えられるバリエーションは認めなかった。ただし115遺伝子の中に、アレル頻度の非常に低いバリエーションが見つかっており、今後さらに症例を集積し検討が必要であると考える。不育症患者を対象に、日本人での静脈血栓塞栓症のリスク因子であるプロテインS K196E変異、及びプロテインS、プロテインC、アンチトロンビンの稀な変異を解析した。プロテインS K196E変異は不育症の遺伝的リスクとはならず、またその他の稀な変異も不育症の主な原因とはなりにくいと考えた。妊娠高血圧症候群と補体系因子の遺伝的背景を明らかにするため、補体関連6遺伝子を中心に候補115遺伝子の解析を施行。登録した6症例中、解析結果の出た4症例については、疾患に関連する遺伝子バリエーションは認めなかった。研究代表者らは、これまでに、大阪府下4施設と共同で、妊娠合併症における血栓性素因の遺伝子研究を行ってきた。妊娠合併症患者350人を登録し、血栓性素因としてプロテインC、プロテインS、アンチトロンビンの各遺伝子の全エクソンを、登録患者全員を対象に遺伝子シークエンスを行った。2011年、本研究の一部として、静脈血栓症の患者18名の解析結果を発表した(Neki et al, Int J Hematol, 2011)。この研究で登録した患者には、流産(流産回数が2回の反復流産、および3回以上連続する習慣流産を含む。)、子宮内胎児死亡、胎児発育不全の症例が含まれているが、結果をまとめるに至っていなかった。妊娠合併症患者350人のプロテインC、プロテインS、アンチトロンビンの各遺伝子の遺伝子シークエンスを既に終了していたので、残りの登録者の中から、流産・子宮内胎児死亡などの不育症、胎児発育不全の症例を選び、遺伝子解析結果を突号して解析を行った。登録症例中、不育症、胎児発育不全に分類できる症例は330例である。
認知的特徴に着目した音楽構造の創発的設計に関する研究

人間の身体的・認知的特徴をもとに,既存の音楽に見られる調性や音階,旋律の周期性といった音楽的構造がどのように創発しうるか,という問題を計算機実験心理学実験,音楽理論との比較,作曲実験によって明らかにした.人間の身体的・認知的特徴をもとに,既存の音楽に見られる調性や音階,旋律の周期性といった音楽的構造がどのように創発しうるか,という問題を計算機実験心理学実験,音楽理論との比較,作曲実験によって明らかにした.本研究は,音楽を人間の認知的・身体的特徴に基づく創発現象と捉えることにより,作曲における人間の暗黙的な知識を明らかにし,新たな音楽の設計理論の構築を目指すものである.平成20年度は当初の研究計画のうち,(1)認知的特徴を考慮した旋律の創発的設計手法の構築と(2)音の時間的相互作用に着目した音楽的文脈の創発メカニズムの解明に関する研究を行った.前者に関しては,「わらべうた」における旋法音楽(5音階)を対象として,これまでに培った新しい旋律生成モデルを,西洋音階に対しても適用し,心理実験によってその有効性を確認するとともに,聴取者の印象を変化させ得る操作パラメータを検討した.後者に関しては,非線形振動子としての性質を持ったエージェント間の相互引き込みにより,発音タイミングと音高遷移タイミングを決定する旋律生成モデルを提案した.そこでは,この生成モデルにより,既存曲に見られるような音楽的周期性を実現するとともに,エージェント間の結合の強弱によって異なる印象を持つ楽曲を生成できることを確認した.さらに,音楽の時間的側面における人間のリズム生成過程を明らかにするために,指タッピング課題を用いた人間同士の時間的共創過程の観察とそのモデル化を行った.そこでは,自己の内的なテンポと外界や他者から得られる外的なテンポを統合することによって外界との協調的な時間生成を行っていることが示唆された.これらの結果は作曲における人間の暗黙的な生成ルールの解明につながると考えている.本研究の目的は,音楽を人間の認知的・身体的特徴に基づく創発現象と捉えることにより,作曲における人間の暗黙的な知識を明らかにし,新たな音楽の設計理論の構築を目指すものである.これまで,リズムの知覚や生成に,引き込み現象のような意識に上らない身体の物理的な特性が関わっていることが指摘されてきた.一方,協和や記憶の制約,ゲシュタルト性といった認知的特性が音高の認知に関わっていることが指摘されてきた.本研究では,これらの知見をもとに,旋律生成を,時間的側面としてのリズム生成と,空間的側面としての音高配置にわけ,それぞれについてモデルを構築するとともに,新たな旋律生成システムを構築した.リズム生成モデルの構築にあたっては,音符の発音タイミング(NoteOnset:NO)と音高遷移方向の変化のタイミング(ContourPivot:CP)が時間的秩序の知覚や構造分析に重要である点に着目し,それぞれのタイミングを決定する非線形振動子を構築した.一方,音高配置モデルの構築にあたっては,一定の音を中心(中心音)にして旋律を聴取するという音楽心理学の知見に着目した.平成21年度には,旋律生成システム"Emergent Melody Designer"を構築し,一般の参加者と作曲経験者を対象とした作曲実験において,ユーザが結合係数と近接性のゲインのパラメータの値による秩序や印象の違いを理解したうえで,旋律生成を行うことができることを確認した.また,ユーザが保存した旋律には,既存の音楽理論では説明できない特徴を持つものも見受けられた.本研究を通じて,身体的・認知的特性に基づいた制御パラメータを操作することによって,音楽理論を用いたトップダウンな構造形成とは異なり,ボトムアップな設計手法の有効性を確認した.本研究の成果をもとに,21年度にはオペレーションリサーチ誌において特集号「音楽とOR」を企画,実行した.
光周期と異なるウズラの鳴声刺激による生殖リズムの制御機構

本研究は動物の生殖リズムが社会的環境により如何に調節されるかを明らかにすることを目的とした。生殖リズムを調節する最も大きな要因は明暗の光サイクルであるが、生殖は本来社会的活動であるから同性や異性からの社会的刺激からも大きな影響を受ける。本研究では短日条件下にあるために非繁殖の状態にあるウズラに雄の鳴声を長日条件と同様に長時間聞かせると発現が著しく高まる遺伝子が同定された。その遺伝子産物の局在を調べたところ、中脳聴覚野に存在するニューロン群が同定された。雄ウズラの鳴声はこれらニューロン群で情報処理され、GnRHニューロンに伝えられ、明暗の光サイクルと無関係にLHの分泌を制御するものと考えられる。本研究は動物の生殖活動に関わる生体リズムが社会的環境により如何に調節されるかについて明らかにすることを目的とする。生体リズムを調節する最も大きな要因は明暗の光サイクルであるが、生殖活動は本来社会的活動であるから同性や異性からの社会的刺激からも大きな影響を受ける。本研究では短日条件下にあるために非繁殖期にあるウズラに雄の鳴声を長日条件下と同様に長時間聞かせ、ウズラが鳴声をどのように脳で情報処理し、生殖に関わるニューロンやホルモンを活性化するのかを調べる。本研究は動物の生殖活動に関わる生体リズムが社会的環境により如何に調節されるかについて明らかにすることを当初の目的とした。本研究では短日条件下にあるために非繁殖期にあるウズラに雄の鳴声を長日条件下と同様に長時間聞かせ、ウズラが鳴声をどのように脳で情報処理し、生殖に関わるニューロンやホルモンを活性化するのかを調べている。平成23年度からの研究により、録音した雄ウズラの鳴声を明期の始まりから20時間、短日条件(明期8時間:暗期16時間)の雄ウズラに聞かせると、その翌日にサンプリングした脳において生殖腺刺激ホルモン放出ホルモン(GnRH) mRNAの発現が、血液において生殖腺刺激ホルモンの濃度がコントロール群に比較し著しく増加することが解った。また、録音した雄の鳴声を明期の始まりから20時間短日条件のウズラに聞かせた翌日にサンプリングした脳と雄の鳴声を聞かせなかったコントロール群のウズラの脳において(それぞれ4例)、ウズラの聴覚野における発現が異なる遺伝子をマイクロアレイ法により解析した。その結果、録音した雄の鳴声を明期の始まりから20時間短日条件のウズラに聞かせると著しく発現の高まる遺伝子と発現の低下する遺伝子がそれぞれ20-30同定された。その内最も発現の高まる遺伝子と発現の低下する遺伝子の遺伝子産物の局在を免疫染色法により調べたところウズラの聴覚野に存在するニューロンが染色された。25年度はこれら遺伝子の発現変動を解析した。平成23年度においては以下の研究を行った。明期が12時間より長い長日に生殖腺を発達させる社会性の高い鳥類である雄の成熟したウズラを短日条件(明期8時間:暗期16時間)で3週間育て、生殖腺を退化させた。このウズラを3群に分け、長鳴声刺激群のウズラには録音した雄の鳴声を明期の始まりから20時間聞かせた。短鳴声刺激群のウズラには録音した雄の鳴声を明期の間だけ8時間聞かせた。コントロール群のウズラには鳴声刺激を与えなかった。その翌日脳と血液とをサンプリングして脳における生殖腺刺激ホルモン放出ホルモン(GnRH) mRNAの発現をReal time PCR法により、血液における生殖腺刺激ホルモン(LH)の濃度を高感度蛍光抗原抗体法により測定したところ、長鳴声刺激群ではコントロール群に比較し脳のGnRH mRNAの発現や血中LH濃度が著しく増加していた。一日の鳴声刺激により生殖に関わるニューロンやホルモンが活性化されることの発見は重要であり今後の研究の土台を築いた。