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ダイズ根粒における根粒形成自己制御と硝酸阻害の代謝調節機構の解析

根粒形成の自己制御機構が低下又は欠損したダイズの変異株は、親株の数倍から10倍程度の数の根粒を形成し、根粒超着生形質を示す。昨年度は米国の品種Williamsより分離された根粒超着生変異株NOD系統の初期生育を親株と比較し、根粒菌接種の有無や培地中硝酸の有無に関わらず、NOD1-3とNOD3-7は葉身が親株よりも小さいままで展開を停止することを見いだした。本年度は、日本の品種エンレイとその根粒超着生変異株En6500の形質を比較した。根粒菌接種の有無と培地への硝酸供与の有無で水耕栽培し、両者の生長を比較した。播種18日後の主根長では、エンレイは、栽培条件に関わらず、約40-50cmと大きな差が見られなかったが、En6500では、根粒菌非接種、無窒素では、53cmとエンレイを凌駕したが、根粒菌接種や、硝酸供与条件では、主根の伸長が約30cmと抑制された。En6500の葉身の大きさはエンレイより小さく、NOD変異株と同様な結果を示した。第二の実験として、根粒超着生変異株の原因遺伝子NST1は、アラビドプシスの茎頂分裂組織の形態形成に関与するCLAVATA1と高いホモロジーがあることが示されていることから、CLAVATA1と結合すると予想されるペプチドを合成し、WilliamsとNOD1-3の葉柄から葉身に蒸散流で投与し、根粒形成への影響を調べた。結果的に、根粒形成への影響は認められなかった。これまで、培地に硝酸を与えると、根粒の生長が、急速かつ可逆的に阻害されることを報告してきた。根の生長に対する影響を、水耕栽培Williamsの根で観察した。主根の伸長については、根粒同様に、硝酸を投与するとすぐに伸長が抑制され、培地から硝酸を除去するとすぐに回復した。一方、側根の伸長は、硝酸を培地に与えた方が促進された。マメ科植物は過剰な根粒形成を抑制する「オートレギュレーション機構」をもつ。この機構は地上部の特に葉身が支配しているが、そのシグナル物質も含めて機構の全貌は未だに解明されていない。一方、硝酸を培養液に添加すると根粒の生長と、窒素固定活性の低下が起こるが、オートレギュレーションとの関係が示唆されている。オートレギュレーションにかかわる物質を検索するため、ダイズ初生葉の1枚を切除し、葉柄から目的物質を供与して根粒の形成と生長の差異、根と地上部の生長への影響を調査した。光合成産物であるスクロース、病原菌感染と関連するサリチル酸、窒素化合物であるグルタミン、アスパラギンを濃度段階を変えて供与した。その結果、スクロース、サリチル酸、アスパラギンでは根粒の着生数、粒径共に有意な差は見られなかったが、グルタミン供与については10μM、100μM濃度の処理区に置いて根粒着生数が有意に減少した。これにより窒素栄養状態を反映する化合物であるグルタミンが根粒着生にかかわる物質である可能性が示唆された。水耕ダイズの地下部を一時間ごとに撮影した画像から根粒面積の増加をPC上で測定する方法を開発した。硝酸0mM区と硝酸5mM区で、明期には処理開始から4時間後まではほぼ同様の肥大生長を観測したが、処理開始5時間後からは硝酸5mM区で肥大生長の阻害が見られた。根の伸長生長については、硝酸5mM区の主根では明期区、暗期区ともに処理開始13時間で硝酸添加による伸長成長の抑制が見られた。側根は主根、根粒とは逆に伸長成長の促進が見られ、硝酸添加13時間ほどで現れることが明らかになった。次に、硝酸阻害とオートレギュレーションの関係をしらべるために、水耕栽培したダイズに硝酸を与える区と与えない区を設けて、根粒の遺伝子発現量のマイクロアレイ解析を行なった。硝酸吸収、代謝関連遺伝子の変動等が確認された。
リンパ系コリン作動システムによる免疫活性制御メカニズムに関する分子薬理学的研究

本研究では,アセチルコリン(ACh)受容体を介する,(1)Tリンパ球におけるインターロイキン-2(IL-2)遺伝子発現,(2)リンパ球における一酸化窒素(NO)産生について検討した.実験材料としてヒトT細胞系白血病細胞株(CEMとMOLT-3)およびB細胞系白血病細胞株Daudiを用いた.以上の結果より,1)Tリンパ球のACh受容体刺激により,IL-2遺伝子発現が影響を受けること,2)Tリンパ球におけるM1サブタイプmAChRを介する細胞内NO産生が明らかとなった.Tリンパ球により合成および遊離されたアセチルコリンが,オートクライン的に,Tリンパ球機能調節に関与している可能性が示唆された.今後はBリンパ球機能に及ぽす作用を検討する予定である.本研究では,アセチルコリン(ACh)受容体を介する,1)インターロイキン-4(IL-4)遺伝子発現,2)一酸化窒素(NO)産生について検討した.実験材料としてヒトT細胞系白血病細胞株CEMおよびB細胞系白血病細胞株Daudiを用いた.2)リンパ球における一酸化窒素合成酵素(NOS)遺伝子発現の検討:NO合成酵素(NOS)のリンパ球における遺伝子発現を,RT-PCR法により解析した.また,ACh受容体刺激したリンパ球におけるNOS遺伝子発現の誘導についても検討した.CEMには神経型NOS(nNOS)および誘導型NOS(iNOS)が発現しており,内皮型NOSは発現していなかった.B細胞系細胞株DaudiにはいずれのNOS遺伝子とも発現していなかった.ムスカリン受容体作用薬oxotremorine-M(Oxo-M)は,CEMにおけるnNOSの遺伝子発現を増強した.この作用はムスカリン受容体拮抗薬atropineにより拮抗された.3)ACh受容体刺激の一酸化窒素(NO)産生に及ぼす影響の検討:NO感受性蛍光色素(DAF-2DA)をCEMに負荷した後,スライドグラス上に固定した.共焦点レーザー顕微鏡を用いて,Tリンパ球における基礎およびACh受容体刺激した際の細胞内NO産生の変化を測定した.Tリンパ球における基礎NO産生が確認された.さらに,Oxo-MはNO産生量を増大させた.この作用はatropineにより拮抗された.以上の結果より,1)Tリンパ球のACh受容体刺激により,IL遺伝子発現が影響を受けること,2)Tリンパ球におけるムスカリン受容体を介する細胞内NO産生が明らかとなった.Tリンパ球により合成および遊離されたアセチルコリンが,オートクラインあるいはパラクライン的に,TおよびBリンパ球の機能調節に関与している可能性が示唆された.本研究では,アセチルコリン(ACh)受容体を介する,(1)Tリンパ球におけるインターロイキン-2(IL-2)遺伝子発現,(2)リンパ球における一酸化窒素(NO)産生について検討した.実験材料としてヒトT細胞系白血病細胞株(CEMとMOLT-3)およびB細胞系白血病細胞株Daudiを用いた.以上の結果より,1)Tリンパ球のACh受容体刺激により,IL-2遺伝子発現が影響を受けること,2)Tリンパ球におけるM1サブタイプmAChRを介する細胞内NO産生が明らかとなった.Tリンパ球により合成および遊離されたアセチルコリンが,オートクライン的に,Tリンパ球機能調節に関与している可能性が示唆された.今後はBリンパ球機能に及ぽす作用を検討する予定である.
高温熱水または水蒸気による岩石の破壊メカニズム

岩石-熱水相互作用(Water Rock Interaction, WRI)の研究過程において,水のP-T状態図における気相領域中あるいは超臨界領域中の高温低圧条件で岩石にき裂が生じる現象(熱水誘起割れ,Hydrothermal Derived Fracture, HDF)が観察された.この現象は火山近傍や地殻深部での熱水-岩石相互作用の一部であると考えられる.また岩石周囲に水が存在しない状態では観察されない事から,水の関与した反応である事が強く示唆された.高温高圧熱水における水の構造は常温常圧における水のそれとは異なっている事が明らかにされてきており,特に水の特異な物性(他の同程度の分子量を持つ物質と比較して融点や沸点,臨界点が異常に高い)の原因である水素結合の状態や水分子のクラスター構造がHDFに大きく影響を与えているのではないかと考えられた.そこで,IRおよびラマン散乱による花崗岩表面近傍の水分子構造の直接観察を行うためのオートクレーブを開発し実験を行った.その結果,まず,熱水の温度圧力条件によって水のOH伸縮振動を示すIRピークに変化が生じる結果が得られた.次に,岩石表面近傍の水を測定した結果,岩石表面に存在する鉱物の種類によっても水のOH伸縮振動を示すIRピークに変化が生じる結果が得られた.これらは水の構造が変化している事を示しており,特に鉱物の種類によるIRピークの変化はき裂が生じる鉱物と生じない鉱物に対応していた事から,HDFは水分子の構造そのもの,あるいは構造の変化が鉱物の構造に影響を与えているものと考えられる.高温高圧環境下における熱水と花崗岩との相互作用によって、花崗岩に微小き裂が発生する熱水誘起割れ(HDF:Hydrothermally Derived Fracturing)と呼ばれる現象が起こることが認められた(Hirano et al.,2002)。また、HDF現象は主として石英に認められることから、花崗岩中の地下のき裂形成と進展の重要な要因と考えられる。この現象は高レベル放射性核廃棄物の地層処分など地下空間利用設備の安定評価や地熱エネルギー開発のための重要な設計・評価指針を与え、また、HDFが断層の固着域のずれを誘発し、地震の発生に重要な役割を果たしている可能性があることから、HDFが生じる具体的な条件を明らかにする必要がある。そこで、本研究では花崗岩を熱水環境下で加熱し、HDFが生じる温度・流体圧力の関係を検討した。実験試料には滝谷花崗閃緑岩(滝谷花崗岩)、領家花崗岩類の伊奈川花崗岩(領家花崗岩)を用いた。花崗岩には、3つの弱面が存在し、き裂の異方性を有する。滝谷花崗岩は定方位ブロックサンプルの各弱面より抽出した直径36mmのコアをそれぞれFace1,2,3とし、厚さ10mm円盤状に、花崗岩の弱面と試料の平面が平行になるよう成型し、領家花崗岩は15mm×15mm×10mmの直方体に成型した。それぞれをバッチ式オートクレーブ内に所定量の蒸留水と共に封入した後に所定温度まで昇温速度10°C/minにて昇温した。オートクレーブ内の所定温度および流体圧力はそれぞれ200°C600°C、0.1MPa40MPaの範囲である。実験後、蛍光剤を添加した低粘性樹脂を花崗岩に充填、固化させ、岩石薄片を作成することによりき裂の可視化と細線化をおこない、花崗岩全体のき裂密度と石英粒子内のき裂密度、および花崗岩の弱面と垂直方向の弾性波の伝播速度を測定した。実験結果によると、無水環境下で加熱した花崗岩よりも熱水環境下で加熱したもののほうが、き裂密度が上昇し、弾性波伝播速度が低下した。また、熱水環境下では高圧力条件よりも低圧力条件で加熱した花崗岩のほうがよりき裂が発生しやすい。花崗岩全体のき裂密度と石英粒子内のき裂密度の増加率が似た傾向を示していることから、石英粒子の破壊が花崗岩全体のき裂の増加に関与していると言える。また、各弱面より成型した試料で弾性波伝播速度の変化量に大きな違いがなかったため、HDFによるき裂の発生方向に異方性は無いと考えられる。岩石-熱水相互作用(Water Rock Interaction, WRI)の研究過程において,水のP-T状態図における気相領域中あるいは超臨界領域中の高温低圧条件で岩石にき裂が生じる現象(熱水誘起割れ,Hydrothermal Derived Fracture, HDF)が観察された.この現象は火山近傍や地殻深部での熱水-岩石相互作用の一部であると考えられる.また岩石周囲に水が存在しない状態では観察されない事から,水の関与した反応である事が強く示唆された.高温高圧熱水における水の構造は常温常圧における水のそれとは異なっている事が明らかにされてきており,特に水の特異な物性(他の同程度の分子量を持つ物質と比較して融点や沸点,臨界点が異常に高い)の原因である水素結合の状態や水分子のクラスター構造がHDFに大きく影響を与えているのではないかと考えられた.そこで,IRおよびラマン散乱による花崗岩表面近傍の水分子構造の直接観察を行うためのオートクレーブを開発し実験を行った.その結果,まず,熱水の温度圧力条件によって水のOH伸縮振動を示すIRピークに変化が生じる結果が得られた.

次に,岩石表面近傍の水を測定した結果,岩石表面に存在する鉱物の種類によっても水のOH伸縮振動を示すIRピークに変化が生じる結果が得られた.これらは水の構造が変化している事を示しており,特に鉱物の種類によるIRピークの変化はき裂が生じる鉱物と生じない鉱物に対応していた事から,HDFは水分子の構造そのもの,あるいは構造の変化が鉱物の構造に影響を与えているものと考えられる.
距離０ｍからの超近距離と対象物・マイクロホンの移動に対応した音響測距法

本研究の目的は、介護・福祉用ロボットのように人間に接するか接しないかの近距離の検出が必要な機器に対し、可聴音を用いて距離を検知する測距システムを実現することにある。(1)すでに提案されている可聴音域での定在波(位相干渉)を用いた距離推定に関して、様々な工夫を施し、性能の向上を図るとともに実際的な応用の可能性を検討した。(2)最小探知距離は送信波の帯域幅により定まるが、より近距離を測定するための方法を検討した。また、(3)従来の測距法は対象物の移動を考慮していないが、移動体の距離と速度の測定が可能な原理的手法を提案し、対象物とマイクロホンの両方が移動する場合に対する測距の可能性が示唆された。既に位相干渉に基づく音響測距法については、様々な見地から有用性を確認しており、今年度は以下の成果が得られた。3.位相干渉に基づく音響測距法は様々な応用が期待される。例えば、単一音源による測距だけでなく複数音源による対象物の位置推定(鈴木他、日本音響学会研究発表)、音響測距法用いた等価的な反射係数の推定(根木他、日本音響学会研究発表)などについて可能性を検討している。1.最小探知距離は送信波の帯域幅に依存しており、最小探知距離を短くするためには帯域幅を広げる必要があった。この問題点を改善するために、パワースペクトルの代わりに解析信号を導入した(N.Nakasako et al., Proc. of 2012 IEEE ICSPCC, pp.680-685,中迫他、電気学会論文誌C, 132巻, pp.1749-1755)。これにより、0mの超近距離からも原理的に測距可能と思われる。2.従来の測距法は対象物の移動を考慮していない。この問題点を改善するために、帯域分割した帯域インパルス音に対して時間遅延を与えた信号を送信波として導入した(中山他、電気学会論文誌C, 132巻, pp.1774-1775)。これにより、移動体の距離と速度の測定が原理的に可能と思われる。以上の成果を踏まえ平成25年度以降の測距システムの開発につなげたい。1.従来の測距法では測定系の影響のために偽の距離を検出する。この問題点を解決するために、1ch観測のパワースペクトルにおける隣接周波数成分に着目する(N. Nakasako et al., Proc of ICSV'21, 8ページ(CD-ROM収録))。これにより、測定系の影響の低減が実用的に可能と思われる。2.実際の測定環境を考えるとき、環境雑音の混入は避けることができないために何らかの対策が必要である。そのために、同期加算法を、クロススペクトルを用いた音響測距法(K. Suzuki et al., Proc of ICSV'21, 8ページ(CD-ROM収録))やリニアチャープ音を用いた音響測距法に導入することを試みた(中迫他、電気学会論文誌C, 134巻, pp.1626-1627)。これにより、雑音環境下においても測距の可能性が広がったと思われる。例えば、2chマイクロホン2組を用いた音響測距法による対象物位置推定(鈴木他、電子情報通信学会論文誌C, J97-A巻, pp.343-346)、マイクロコンピュータを用いた小型の音響測距システムの試作(中迫他、システム制御情報学会研究発表)、位相干渉に基づく音響測距法を用いた等価的な反射係数の推定(N. Nakasako et al., Proc. of Initernoise2014, 8ページ(CD-ROM収録))などについて可能性を検討している。

計測工学研究実績の概要でも述べたとおり、本研究の目的は、介護・福祉用ロボットのように人間に接するか接しないかのぎりぎりの距離の検出が必要な機器に対し、可聴音を用いて距離を検知する測距システムを実現することにある。距離を検知するための原理は、送信波と対象物からの反射波の重なりのために観測位置での位相干渉によって、観測信号のパワースペクトルは周期関数となり、その周期がマイクロホンと対象物に間の距離情報を含むため、もう一度フーリエ変換を施すと距離情報が得られるというものである。平成25年度の研究発表は、論文が5件(うち査読付論文が4件)、学会発表が9件である。1年間の成果としては十分であろうと判断する。内容的にも、従来の位相干渉に基づく音響測距法を発展させた0mの超近距離から測距可能な原理的手法について、マイコンによって実装が可能か検討した。測定系の影響を除去するために、2chマイクロホンの観測信号におけるクロススペクトルの揺らぎに着目した。また、1chマイクロホンによって測定系の影響を除去するために、対象物でなく測定機器が移動することによって対象物までの距離を測定する手法を提案した。これらの原理的手法は、平成26年度に完成を目指す測距システムの開発の礎になると確信する。位相干渉に基づく音響測距法は様々な応用が期待され、本年度は上記の成果以外に、単一音源による測距だけでなく複数音源による対象物の位置推定、音響測距法用いた等価的な反射係数の推定などについて可能性も検討することができた。以上のことから、本研究テーマは当初の計画に比べておおむね順調に進展していると判断する。研究実績の概要でも述べたとおり、本研究の目的は、介護・福祉用ロボットのように人間に接するか接しないかのぎりぎりの距離の検出が必要な機器に対し、可聴音を用いて距離を検知する測距システムを実現することにある。本研究テーマを開始する前に、基礎研究として多くの成果が得られており、これは2009年度2011年度科研費補助金基盤研究(C)「自動車の排気音を用いたリアソナーの開発」(研究代表者:中迫昇、研究課題番号:21560454)の賜物である。よって、本年度はその基礎研究をもとに助成金を活用してスタートダッシュを切ることができた。平成24年度の研究発表は、雑誌論文が5件(うち査読付論文が5件)、学会発表が12件である。内容的にも、従来の位相干渉に基づく音響測距法を発展させて0mの超近距離からも原理的に測距可能な手法を提案し、また、従来では対応できなかった移動物体に対して移動体の距離と速度の測定が原理的に可能な手法を提案した。これらの原理的手法は、平成25年度以降の測距システムの開発の礎になると確信する。位相干渉に基づく音響測距法は様々な応用が期待され、本年度は上記の成果以外に、音声を用いた測距、クロススペクトル法と音響測距法の組み合せによる複数死角制御型ビームフォーマ、パラメトリックスピーカを利用した音響測距に基づく立体音場再現などについて可能性も検討することができた。以上のことから、本研究テーマは当初の計画以上に進展していると判断する。平成24、25年度の成果と経験をもとに、提案手法を用いて本格的に近接距離に置かれた対象物までの測距の実験を始める。
がん骨転移治療におけるゾレドロン酸誘発腎障害回避に向けた薬学的介入の評価

【目的】進行がんに対する治療法の進歩により余命が延長し、長期間の骨転移治療を要する患者が増えている。ゾレドロン酸(ZA)は重要な骨転移治療薬であるが、腎障害が重篤な副作用であり、ときに積極的な治療を妨げる。一方、骨転移に対してZAと並んで頻用されるデノスマブ(Dmab)では、腎障害は稀だが重篤な低Ca血症に注意が必要である。これらのことから、より安全性の高い骨転移治療を可能にするため、ZAによる腎障害およびDmabによる低Ca血症発現リスクの正確な評価と、ZA誘発腎障害の回避に向けた処方支援策の評価を目的とした。【方法】九州大学でZAまたはDmabによる骨転移治療を受けた成人がん患者416名を対象に、レトロスペクティブにデータを収集し患者背景とZAによる腎障害、およびDmabによる低Ca血症の発現リスクについて検討し、薬学的観点から機序を検討した。また、ZAは患者の腎機能に応じ投与量が推奨されているため、処方監査の際に薬剤師からの疑義照会を強化した。なお本研究は、九州大学医系地区部局臨床研究倫理審査委員会の承認を得て実施した。【成果】ZAによる腎障害の発現リスクは、ZA開始時に腎機能が既に低下している患者、高血圧を合併している患者で有意に高かった。腎機能低下患者における薬学的介入策として、ZAからDmabへの変更が有用である可能性があるが、腎機能低下患者ではDmabによる低Ca血症の発現リスクも高く、血清Ca値の厳重なモニタリングが不可欠であると考えられた。また、ZAが使用された患者350例のうち、90%で腎機能に基づく厳密な投与量が処方された。これは従来の報告に比べ高い割合であり、薬剤師による処方支援の有用性が確認された。
バイオインフォマティクスによる蛋白質分子認知機序の解析と予測

前年度までに開発を行った蛋白質-蛋白質相互作用面の相補性解析手法を基に、蛋白質複合体の結晶構造を解析する上で問題となる「生物学的に意味のある複合体(生物学的相互作用面)と結晶中においてのみ観察される複合体(結晶学的接触)の区別」を自動的に行う方法の構築を行った。その結果、約90%の高精度で両相互作用面を正しく評価(分離)する手法の構築に成功し、従来よく行われていた最大接触面積を評価基準とする手法では判別できなかった例に対しても、正しく生物学的相互作用面を判別することが可能となった。さらにこの判別法を利用し、蛋白質結晶構造における生物学的相互作用面の予測を行うウェブサービスを構築した。次に、蛋白質-蛋白質ドッキングにおいて問題となる、生物学的に意味のある複合体(真複合体構造)と人工的に発生させた複合体(偽複合体構造)の区別、すなわち、生物学的に意味があると考えられる複合体の抽出を行う方法の開発を目指した。真構造と偽構造を区別する評価関数を作成するために、実験的に立体構造が決定された重複のない126蛋白質複合体(異なる2蛋白質間で形成されているヘテロ蛋白質複合体)からなる真複合体構造データセットと、各々の真複合体に対して最大100(平均約94)個の偽複合体を人工的に発生させた偽複合体構造データセット.(約12000偽複合体)を用意した。そして、両セットに対して、分子表面上の疎水性度・静電ポテンシャル・形状の相補性の解析を行い、この結果を基に、真構造と偽構造を最も精度よく分離できるような評価関数を決定した。この関数を用いて判別を行ったところ、真構造データセットに含まれる76%の実験構造を「最も生物学的に意味がある複合体である」と判定することができた。この評価関数を用いて、予測複合体構造の中から真構造を選び出す仕組みの構築を行っている。蛋白質の機能が発現する場である蛋白質の分子表面に着目し、分子表面上の物理化学的性質と表面形状から、蛋白質-蛋白質相互作用の解析を行った。今年度は特に、同じ分子からなる蛋白質複合体の相互作用面(ホモ相互作用面)に着目し、ホモ相互作用面形成に関わる相互作用の特徴抽出を行った。Protein Data Bankに登録されている全ての蛋白質複合体から抽出した、重複のない737ホモ相互作用面に関して、分子表面上の静電ポテンシャル・疎水性度・形状に関する相補性解析を行い、相互作用面の形成において各物性がどのくらい相補的であるかを定量的に表す「相補性度」を考案した。次に、ホモ相互作用面の特徴抽出を容易にするために、相互作用面の形状を基に構造的分類を行い、ホモ相互作用面が5タイプ(cyclic-oligomer, twisted-dimer, dimer-parallel, dimer-perpendicular, dimer-circular)に分類できることを見出した。そして、相互作用面の構造的タイプと各物性における相補性度の間の相関を調べることにより、次に示すようなホモ相互作用面形成に関わる相互作用の特徴を見出した。(1)twisted-dimer型相互作用面を形成するホモ複合体では、複雑な立体構造であるにも関わらず、全ての物性に関して相補的である。さらに、ほとんどの例において活性部位やDNA結合部位が相互作用面に存在することを確認した。以上のことから、twisted-dimer型相互作用面を持つホモ複合体は、機能を発揮するためによくデザインされた複雑な複合体を形成する、と考えられる。(2)dimer-parallel型相互作用面の形成には、静電相互作用はあまり用いられない。(3)cyclic-oligomer型相互作用面では、相互作用面の片側に正または負どちらかの静電ポテンシャルが分布しており、正負両方が同時に分布することは少ない。さらに、ホモ相互作用面の構造的分類・相互作用の相補性解析を行うサーバーを構築した。解析に用いたホモ相互作用面の結果も併せて公開している。

そして、両セットに対して、分子表面上の疎水性度・静電ポテンシャル・形状の相補性の解析を行い、この結果を基に、真構造と偽構造を最も精度よく分離できるような評価関数を決定した。この関数を用いて判別を行ったところ、真構造データセットに含まれる76%の実験構造を「最も生物学的に意味がある複合体である」と判定することができた。この評価関数を用いて、予測複合体構造の中から真構造を選び出す仕組みの構築を行っている。
富山県神通川流域カドミウム汚染地区住民の生命予後調査-特に尿異常所見との関連について-

カドミウム(Cd)による環境汚染が、住民の生命予後にどのように影響を与えているかを調査した。対象者は神通川流域に居住する、男3100人、女3376人である。そのうち1967年8月1日より1984年5月12日まで、生存調査が可能であったのは、Cd汚染地住民、男2309人、女2502人、非汚染地住民、男791人、女874人であった。調査開始時の男、女別の全対象者を標準人口として、調査終了時の標準化死亡比(SMR)を計算した。イタイイタイ病(イ病)発生状況により、汚染地区を4段階に区分して、各地区について求めたSMRは以下のようであった。イ病発生濃厚地区、男103、女110、軽度発生地区、男97、女92、神通水系非発生地、男100、女92、水系混合地、男80、女93、非神通水系、男104、女105。Cd汚染区分により、求めたSMRは以下のようであった。Cd強汚染地区、男100、女109、中等度汚染地区、男105、女88、境界地区、男88、女86、非汚染地区、男106、女107。部落平均米Cd濃度が判明している、男1361人、女1452人について、米中Cd濃度区分により求めたSMRは以下のようであった。米中Cd濃度0.9ppm以上、男108、女115、0.60-0.89ppm男106、女101、0.30-0.50ppm、男99、女103。イ病発生区分及び調査開始時の尿所見別に求めたSMRは以下のようであった。尿蛋白10mg/dl以上かつ糖1/32%以上、男101-141、女116-172、尿蛋白10mg/dl未満かつ糖1/32%未満、男81-95、女64-81。以上の結果は、Cd汚染地住民では、Cd汚染の強い程死亡率の高いこと、及びその原因は、尿所見陽性者での死亡率の高いためであることを示している。
シネミン陽性脳幹部大型ニューロンの機能解明

平成24年度は、シネミンの遺伝子及びタンパク質が発現している脳幹部背側の大型ニューロンの機能について検討することにしていた。このニューロンは少なくとも抗Tryptophan hydroxyrase-1(TPH-1)抗体に反応することは我々が確認していた。先ずはIn Situハイブリダイゼーション法を用いて、TPH-1及びTPH-2の遺伝子がマウス脳組織のどの部位に発現しているかについて検討した。(1)TPHの遺伝子がこの大型ニューロンに発現しているかどうか、(2)TPH-2の遺伝子がこの大型ニューロンに発現しているかどうか、(3)シネミン、TPH-1、TPH-2の三者がこの大型ニューロンに発現しているかどうか。これらのことが明らかにできればとシネミン陽性の大型ニューロンとセロトニン系ニューロンの関連が示唆され、シネミンもしくは大型ニューロンの機能解明に一歩前進するのではないかと考えていた。しかしながら、バックグラントがシグナルよりも高い状態となり、判定不可能であった。そのため染色条件(酵素濃度などのハイブリダイゼーション前処理、最適温度、バッファーの検討、プローブ濃度の検討、ハイブリダイゼーション後の洗浄条件、抗体反応条件など)の再検討を行う必要が生じてしまった。平成25年度はプローブの作成から再度挑戦し、In Situハイブリダイゼーションの染色が上手く機能することを目指していく。上記の予定でいたが、平成25年6月末で退職となったため研究は進まなかった。(1)TPH-1の遺伝子がこの大型ニューロンに発現しているかどうか、(2)TPH-2の遺伝子がこの大型ニューロンに発現しているかどうか、(3)シネミン、TPH-1、TPH-2の三者がこの大型ニューロンに発現しているかどうか。In Situハイブリダイゼーションの染色が上手くいかず前処理、最適温度バッファーの検討プローブ濃度の検討など染色条件の再検討をする必要が生じたため。私の研究課題はIn Situハイブリダイゼーションの可否に全てがかかっている。昨年度は、理由は不明だがその過程が機能せず、実験が先に進まなかった。平成25年度は、In Situハイブリダイゼーションの染色条件を検討し直し、再度試みる予定である。それが成功した後、抗体染色を実施したいと考えている。
ケッヒャー・マース級数によるモジュラー形式の研究

1.捻り2次対称L関数の正則核関数の公式を導き、L関数の特殊値を計算した。ある半整数アイゼンシュタイン級数ふたつから定まるL関数の特殊値を、いくつか明示的に決定した。2. 2次エルミート・カスプ形式の特徴付けを確立した。3.種の指標付き二次整環のゼータ関数を明示的に計算し、虚二次体の類数を連分数で記述する公式を一般化した。4.非正則ジーゲル・アイゼンシュタイン級数に付随するケッヒャー・マース級数の解析接続・関数等式の問題が解決し、2次A_3型ワイル群多重ディリクレ級数との接点が判明した。5.高次元双曲空間のアイゼンシュタイン級数に対するカトック・サルナック対応が得られた。ランキン・セルバーグ畳み込みの特殊値の研究を行った。素数導手をもつ指標による捻り2次対称L関数の正則核関数が、報告者のこれまでの成果により明示的に得られていた。本年度は、素数導手の指標による捻りを平方因子を含まない奇数導手をもつ指標による捻りへと一般化し、捻り2次対称L関数の正則核関数の公式を導いた。自明指標を扱ったザギエ・水本の公式、ルジャンドル指標を扱ったストップルの公式の一般化になっている。これらの利点は、導手が大きくなるにつれて考察すべき空間が複雑になるという困難が避けられる点にある。初等的な計算は増えてしまうのであるが、計算可能であるところに注目すべき点がある。素数導手の場合について、上越教育大学での研究集会「Workshop on Modular forms and Jacobi forms」、第2回京都保型形式研究集会、第8回福岡数論研究集会において、それぞれ口頭発表を行った。また、第8回福岡数論研究集会報告集の原稿を作成した。加えて、自明指標の場合を埼玉大学における集中講義で取り上げ、報告者のアプローチをフーリエ展開および解析的正当化に力を入れて解説した。以上の他に、フーリエ係数がヘッケ評価を満たす2次ジーゲル・モジュラー形式は自動的にカスプ形式になる、というカスプ形式特徴付けの研究論文"On characterizationofSiegelcusp forms of degree 2 by the Hecke bound"の改訂作業を行った。これは雑誌Mathematikaに受理され、掲載が決まった。3変数ディリクレ級数と非正則ジーゲル・アイゼンシュタイン級数に付随するケッヒャー・マース級数に関して成果が得られた。この3変数ディリクレ級数は、2次L関数2つの積をディリクレ係数にもつ。2次L関数2つから2変数が現れ、これらを係数にもつディリクレ級数を作ることで普通の意味での1変数が加わる。非正則ジーゲル・アイゼンシュタイン級数に付随するケッヒャー・マース級数の明示式が伊吹山・桂田により得られていた。その明示式の非自明因子として、この3変数ディリクレ級数の特殊化が現れる。これを動機として3変数ディリクレ級数の解析接続と関数等式を導くことに成功した。3変数の適当な特殊化により、報告者の以前の結果を直ちに導くことが出来、次数3以上・偶数重さ非正則ジーゲル・アイゼンシュタイン級数に付随するケッヒャー・マース級数の解析的性質が導ける。次数2・偶数重さの場合は例外的取り扱いを必要とするため部分的な結果を得るに留まっていたが、本年度の成果の応用として、3変数のうちのひとつの変数に関する極におけるローラン展開の定数項としてケッヒャー・マース級数の主要部を取り出し、この級数が解析接続・関数等式を持つような修正項を見出すことに成功した。非正則ジーゲル・アイゼンシュタイン級数に付随するケッヒャー・マース級数の解析接続・関数等式の問題が、明示式のアプローチからは完成したことになる。これらについて京都大学数理解析研究所集会「モジュラー形式と保型表現」および名古屋大学での「第8回ゼータ若手研究集会」において口頭発表を行い、さらに得られた結果の論文作成も実施した。1.フーリエ係数がヘッケ評価を満たす2次エルミート・モジュラー形式は自動的にカスプ形式になる、というカスプ形式の特徴付けを確立した。(Roland Matthesとの共同研究)2.3変数ディリクレ級数と非正則ジーゲル・アイゼンシュタイン級数に付随するケッヒャー・マース級数に関連して、2次A_3型ワイル群多重ディリクレ級数との接点が判明した。それぞれ異なる文脈に由来する対象であるが、Jun Wenの結果を利用すると概ね同じ級数表示を持つことが分かった。3.高次元双曲空間のアイゼンシュタイン級数に対するカトック・サルナック対応が得られた。高次元双曲空間の非正則アイゼンシュタイン級数のCM点平均からできる数列は、非正則・行列指数のヤコビ・アイゼンシュタイン級数から得られるマース形式のフーリエ係数である。ヘッケ評価によるカスプ形式特徴付けに関してはエルミート・モジュラー形式に拡張できたに留まった。非正則アイゼンシュタイン級数に付随するディリクレ級数に関して、前年度の課題に予想以上の進展があり、こちらを優先する必要があったため。1.ケッヒャー・マース級数を応用して、ある半整数アイゼンシュタイン級数ふたつから定まるランキン・セルバーグ畳み込みの特殊値を、いくつか明示的に決定することが出来た。どちらか一方がカスプ形式の場合には、志村氏の定性的結果が知られている。この結果と比較して、検討を要する興味有る成果であると思われる。

2.種の指標付き二次整環のゼータ関数を明示的に計算した。二次整環のゼータ関数の明示公式は金子昌信氏やZagierにより得られていたが、種の指標付きに拡張したのが新しい点である。GL(3)アイゼンシュタイン級数の周期の計算にChinta-Offenが用いた公式の一般化にもなっている。応用として、虚二次体の類数を連分数で記述するHirzebruch-Zagierの公式を一般化し、また金子昌信氏に教示頂いた関連する予想も解決した。さらに、K. Williams達による、固定した種の中の類をわたる二元二次形式の表現数のディリクレ級数の明示式を再導出することにもつながった。バイサウアーの逆定理及びGL(3)アイゼンシュタイン級数の周期と関連して考察するに至ったものであるが、予期しない進展であった。3.高次元双曲空間のアイゼンシュタイン級数に対するカトック・サルナック対応について、関連するこれまでの成果と併せ、九州大学における研究集会「School on Mock Modular Forms and Related Topics」において英語による口頭発表を行った。1.捻り2次対称L関数の正則核関数の公式を導き、L関数の特殊値を計算した。ある半整数アイゼンシュタイン級数ふたつから定まるL関数の特殊値を、いくつか明示的に決定した。2. 2次エルミート・カスプ形式の特徴付けを確立した。3.種の指標付き二次整環のゼータ関数を明示的に計算し、虚二次体の類数を連分数で記述する公式を一般化した。4.非正則ジーゲル・アイゼンシュタイン級数に付随するケッヒャー・マース級数の解析接続・関数等式の問題が解決し、2次A_3型ワイル群多重ディリクレ級数との接点が判明した。5.高次元双曲空間のアイゼンシュタイン級数に対するカトック・サルナック対応が得られた。次数2の例外的ケースを含め、非正則ジーゲル・アイゼンシュタイン級数に付随するケッヒャー・マース級数の解析接続・関数等式の問題が、明示式のアプローチからは完成した。報告者の計算は別の用途に適用範囲を広げられる可能性がある。予定していたとおり、ランキン・セルバーグ畳み込みの特殊値の性質について、これまでの成果をふまえて調べていく。これまでの成果の発展の可能性について、引き続き検討を行うこと、口頭発表すること及び論文にまとめることを行う。数学・代数学予定していたとおり、フーリエ係数のヘッケ評価によるカスプ形式の特徴付けについて、これまでの成果をふまえて調べていく。非正則ジーゲル・アイゼンシュタイン級数に付随するケッヒャー・マース級数に関して、極の構造の詳細を調べることや異なる文脈に由来する対象との接点の検討を引き続き行う。捻りに用いる指標の導手に関する一般化が達成できた。また、理論的・定性的な結論に留まらず、L関数の特殊値がいくつか正確に求まり、実際の計算に有用であることが確認できている。報告者のアプローチについて、対象を広げられる可能性が分かりつつある。当該年度において主に印刷機器整備費として予定していた36,891円が未使用になった。必ず必要となるものであり、次年度に必要となり次第、使用することにしたため。
摂食嚥下障害と音声言語障害に対するパラタルリフトによる同時治療法の開発

パラタルリフトpalatal lift prosthesis(PLP)は,軟口蓋を挙上して鼻咽腔閉鎖機能を改善する装置であるが, PLPによって音声言語障害が改善できても,嚥下時の鼻咽腔閉鎖不全症による嚥下障害が改善されていないことにより,「食べて,話す」日常生活機能の改善ができていない例も認められる.このようなPLPによる機能改善効果の乖離は,嚥下時と音声言語活動時での鼻咽腔閉鎖機能の調節様相の相違が考えられる.本研究では, PLPによる治療法の開発の先行研究として,嚥下時の鼻咽腔閉鎖機能の調節に,どのような因子が関与するかについて,とくに摂取食物の量,物性に焦点を当てて検討した.その結果、嚥下時の軟口蓋運動の調節様相は、嚥下された食物の摂取量と物性(とくに粘性)の影響を受け、その影響の発現の様相はニュートン性の有無によって大きく異なることが示された。このことから、PLP装置による嚥下機能の補完治療を行なうためには,まず食品の持つ種々の因子による口蓋帆咽頭閉鎖機能への影響を明らかにすることが必要であることが明らかとなり,今回の研究結果は嚥下補助食やトロミ食品の開発に大きく貢献することが示された.パラタルリフトpalatal lift prosthesis(PLP)は,軟口蓋を挙上して鼻咽腔閉鎖機能を改善する装置であるが, PLPによって音声言語障害が改善できても,嚥下時の鼻咽腔閉鎖不全症による嚥下障害が改善されていないことにより,「食べて,話す」日常生活機能の改善ができていない例も認められる.このようなPLPによる機能改善効果の乖離は,嚥下時と音声言語活動時での鼻咽腔閉鎖機能の調節様相の相違が考えられる.本研究では, PLPによる治療法の開発の先行研究として,嚥下時の鼻咽腔閉鎖機能の調節に,どのような因子が関与するかについて,とくに摂取食物の量,物性に焦点を当てて検討した.その結果、嚥下時の軟口蓋運動の調節様相は、嚥下された食物の摂取量と物性(とくに粘性)の影響を受け、その影響の発現の様相はニュートン性の有無によって大きく異なることが示された。このことから、PLP装置による嚥下機能の補完治療を行なうためには,まず食品の持つ種々の因子による口蓋帆咽頭閉鎖機能への影響を明らかにすることが必要であることが明らかとなり,今回の研究結果は嚥下補助食やトロミ食品の開発に大きく貢献することが示された.今年度は,実際の食物に近い粘度を有する被験食摂取時に口蓋帆挙筋,口蓋舌筋の活動がどのように調節されるかを検討した.すなわち,パラタルリフト装着時に軟口蓋が挙上され,口蓋舌筋が伸展された際の口蓋帆挙筋ならびに口蓋舌筋活動について調べる本研究に先立つ基本情報を得るための研究を行なった.1)「粘り」を付加した場合の至適嚥下量の測定「粘り」があると咽頭への送り込み圧が高くなることから,至適嚥下量も変化することが考えられる.そこで,スル-ソフトリキッドを用いて作成した3種の被験食(100ml緑茶,100ml緑茶にスル-ソフトリキッド12g,24gを溶解して作成したもの,計3種)を用いて,至適嚥下量について検討した.[結果]8名の被験者で多重比較検定により粘度が高くなると至適嚥下量は有意に減少した.2)「粘り」を付加した場合の口蓋帆挙筋ならびに口蓋舌筋活動の測定.実験1)により,至適嚥下量と「粘り」の間には負の相関関係に近似した関係があることが示されたことから,「粘り」と「嚥下量」の間には因子間相関がある可能性が伺われた.そこで,同様の方法により,口蓋帆挙筋と口蓋舌筋の活動を採取し,両筋の活動を目的変数として「粘り」と「嚥下量」を説明変数とする重相関式によって検定した.[結果]4名の被験者に共通して,口蓋帆挙筋活動は「粘度」と嚥下量を説明変数とする重相関式(重相関係数:0.795-0.869)で説明でき,また標準偏回帰係数は,各被験者とも粘度と嚥下量で近似した値となっていた.すなわち,移行段階での口蓋帆挙筋活動の変化は粘度と嚥下量で60%以上を説明できる(決定係数0.630.76)ことが示された.一方,口蓋舌筋活動は重相関式で説明できるものの,重相関係数は0.562-0.745(決定係数0.320.56)であり,偏回帰係数は,変数ごとに符号ならびに値も被験者により多様であった.すなわち,口蓋舌筋活動の調節には粘度と嚥下量以外の変数も関与する可能性が伺われた.

昨年度に,口蓋舌筋の活動が,嚥下量と粘性によって調整される可能性を示した.今年度は,昨年に明らかにした口蓋帆挙筋と口蓋舌筋活動の調節の詳細を検討するために,摂食する食品物性と嚥下量によってどのように変化するかについて検討した.至適嚥下量の変化と粘性との間には逆の相関があることが示されたが,嚥下量の変化は軟口蓋の挙上から舌との再閉鎖までの時間を変えて調節しているのか,口蓋帆挙筋の筋活動量を上昇させて軟口蓋の挙上量を大きくしているのかはわからなかった.本研究では,まず,軟口蓋挙上から舌と軟口蓋による再閉鎖までの時間が二つの変数の影響を受けるのか,筋活動が影響を受けるのかを検討した.1)嚥下量と粘度を変化させた場合の移行段階の時間嚥下量ならびに粘度を変化させ,口蓋帆挙筋活動のpeakと口蓋舌筋活動のpeakの間の時間を移行段階の時間として定義して計測したところ,平均値については被験者ごとに多様であったが,各被験者での標準偏差は一様であり,移行段階の時間は被験者ごとに一定の時間になるように調節されていることが示された.2)嚥下量と粘度を変化させた場合の口蓋帆挙筋嚥下量と粘度を変化させた際粘性も嚥下量も単独では口蓋帆挙筋活動の調節を,統計学的にうまく説明できなかったが,二つの変数を説明変数とする重相関係数とずる重相関式では,高い決定係数(0.6以上)によって説明できた.すなわち,嚥下時において,軟口蓋の挙上量が,嚥下量と粘性に依存して調節されることによって,良好な嚥下動作が行なわれていることが示された.健常者での嚥下活動と音声言語活動での鼻咽腔閉鎖機能の調節様相の相違と関係を,口蓋帆挙筋活動を指標にして食物物性の相違と舌-軟口蓋運動を検討した.物性の相違する試験食品として,ニュートン性を有する水とミルクを用いた.各々の試験食ごとの個人至適嚥下量を調べておき,平均至適嚥下量を個人ごとに算出し,それに基づいて試験食を10回嚥下させた,被験者10人を対象に調べた結果,全員において同量を嚥下しているにもかかわらず,ミルクでの嚥下時の口蓋帆挙筋活動量は,水での活動量よりも有意に小さかった.意義:今向の結果は,嚥下時の軟口蓋運動は,口腔に保持した食物の物性にもとづいて調節されることを示している.すなわち,嚥下時の口蓋帆挙筋活動は,speechでの活動と同様に,食物物性を指標に学習性に調節されることを示唆し,さらにこのことは,軟口蓋運動が,これまでの教科書や成書にあるようなon-offのbinary運動ではないことを示し,さらに既に学習した食物物性に照らし合わせて調節されていることを示している.重要性:本結果は,現在のX線ビデオや内視鏡検査における軟口蓋運動の評価基準に新たな見解を投じており,また嚥下リハビリテーションや嚥下食の開発に軟口蓋運動と食物物性の関連性を考慮する必要性を提示している.健常者での嚥下活動と音声言語活動での鼻咽腔閉鎖機能の調節様相の相違と関係を,口蓋帆挙筋活動を指標にして食物物性の相違と舌-軟口蓋運動を検討した.19年度に得られたニュートン性を有する水とミルクでの粘性の相違を口腔感覚が検出して,軟口蓋運動が調節されることを基礎にして,20年度には非ニュートン流体を用いて,物性の相違がどのように軟口蓋運動に影響するかを検討した.B型粘度計での粘度の数値が同じであるにもかかわらず,2/sec以上のずり速度では粘度が異なるように調節した3種のトロミ食を用いた.あらかじめ被験者ごとに個人至適嚥下量を調べ,平均至適嚥下量を個人ごとに算出し,それに基づいて各試験食を10回嚥下させた.被験者10人を対象に調べた結果,全員において同量を嚥下しているにもかかわらず,嚥下時の口蓋帆挙筋活動量は,ずり速度依存性粘度の高さの順に少なくなることが示された.意義と重要性:今回の結果は,非ニュートン流体嚥下時の軟口蓋運動は,口腔に保持した食物のずり速度依存性粘度にもとづいて調節されることを示している.すなわち,食品摂取時の口蓋帆挙筋活動は,B型粘度計での表示では不十分であり,ずり速度依存性粘度での表示が必要であり,誤嚥防止のために用いられるトロミ食品の開発に新たな指標を示した.本結果は,現在のX線ビデオや内視鏡検査における軟口蓋運動の評価基準に新たな見解を投じており,また嚥下リハビリテーションや嚥下食の開発に軟口蓋運動と食物物性の関連性を考慮する必要性を提示している.
青年期における対人過敏特性に関する研究

他者への気配りを重んじる文化の影響もあって、公的自己意識の高まりが意識化されやすい青年期は、対人過敏傾向の増大しやすい時期である。本研究では、臨床群だけではなく非患者群においても認められるこの対人過敏傾向に注目して、ロールシャッハ法のeyeサインを媒体にした検討を行った。とりわけ本研究では、対人過敏傾向をもちながらも日常生活を問題なく過ごしている多くの非患者群に焦点をあてることで、彼らの「適応」がどのように達成されているのか、臨床群における適応とどのように異なるのかについて見当することに重点をおいた。被検者は臨床群(神経症及び人格障害)と非患者群(大学生)の各40名であった。結果、非患者群と臨床群との間にeyeサインの出現頻度に有意な差を認めることはできなかった。しかしeyeサインとロールシャッハ変数との相関関係を見てみると、非患者群のeyeサインからは、この指標で高得点をとる対人過敏傾向の強い人たちが、他者と協力的な関係を築くことが苦手である可能性が示されたが(COPとの負の相関、PHRとの負の相関など)、「見られる」ことをめぐる緊張感は臨床群のそれに比べて和らいでいること(S-反応の少なさ、eyeサインが動物反応に多く登場すること)も明らかになった。一方で臨床群のeyeサインは、観念優位な傾向(M, Mpなど)との正の相関が認められ、ときにその主観傾向は論理の歪み(WSum6)や一次過程思考(Holtの一次過程思考指標)を伴うこと、怒りを発端とした統制不良の問題(S-)などと関連することが明らかになった。以上の結果に、eyeサインの観点から見た非患者群と臨床群の典型例による事例検討もあわせて考察すると、対人過敏傾向をもつ非患者群は、臨床群とは緊張感への身のおき方や距離のとり方に違いのあること、病的体験に巻き込まれすぎずに自我を保つ力をもっていることが示唆された。本研究では、ロールシャッハ・テストにおけるeyeサインの分析を通して、青年期の対人過敏特性に関する検証を行った。被検者は青年期健常群と臨床群(神経症/人格障害)で、各群40名だった。結果、eyeサインの出現頻度について群間での有意差は認められなかった。このことから、青年期の被検者にロールシャッハを実施した場合、その解釈に際してはeyeサインの扱いに慎重を期する必要があること、この時期の対人過敏傾向は必ずしも病的とは言えないことが明らかになった。一方、ロールシャッハ諸変数との相関関係からこのサインが意味する心理特性を探ってみると、いくつかの特徴が認められた。健常群におけるこのサインは、感情統制に意を汲む傾向(FC-(CF+C))等と正の相関関係にあるとともに、肯定的な対人関係を期待する傾向(COP)等と負の相関にあること等が明らかになった。一方の臨床群におけるeyeサインは、病的な思考(WSum6)、怒りを原因とした統制不良(S-)、心気症的傾向(An+Xy)等と正の相関にあることが明らかになった。また、健常群は臨床群に比べて、一次過程思考(Holt,1977)を伴わないeyeサインが有意に多く出現することも示された。以上の結果から、eyeサインに示される青年期健常群の対人過敏特性は、「周囲の目が気になる」などの神経症的な傾向や、対人関係における少しばかりのぎこちなさを示唆するものと考えられるが、臨床群とは思考や認知の崩れを伴っていない点で大きく異なることが明らかになった。特に健常群は臨床群とは異なり、対人緊張が刺激される場面においても原始的な欲動が発露されずに冷静な思考や感情の働きが維持される傾向にあることは、健常群の適応を鑑みる上で注目すべき結果であったと言える。

以上の結果に、eyeサインの観点から見た非患者群と臨床群の典型例による事例検討もあわせて考察すると、対人過敏傾向をもつ非患者群は、臨床群とは緊張感への身のおき方や距離のとり方に違いのあること、病的体験に巻き込まれすぎずに自我を保つ力をもっていることが示唆された。
ヒトを特徴づけるゲノム基盤解明のための脳比較トランスクリプトーム・エピゲノム研究

本研究では、ヒトを特徴づける最も大きな特徴である脳の発達・進化を「ヒトとは何か?」という問いに対するひとつの切り口として捉え、ヒトと非ヒト類人猿を対象とした死後脳複数領野における比較トランスクリプトーム解析を行った。ヒト、チンパンジー、ゴリラ、テナガザルの脳試料を用いて、合計101個のトランスクリプトーム用のライブラリ作製を行い、次世代シーケンサーによる発現解析を行った。その結果、ヒトとチンパンジーのそれぞれの系統において特異的に発現パターンを変化させた遺伝子数を解析した結果、海馬をのぞく領域において、ヒトの系統において発現パターンが変化した遺伝子数が有意に多くなっていることを明らかにした。ヒトの大きな特徴である脳、特に前頭前野の肥大化を含めた脳の機能進化をターゲットとし、ヒトと類人猿の複数個体の死後脳12領野における比較トランスクリプトーム解析を行うことにより、ゲノムにコードされた情報の時空間的な制御機構を、機能脳領野間・種間において解明し、その多様化に関与した遺伝子群を同定するとともに、それらの遺伝子群がいかにヒト化に寄与し得たかを解明することを目的とする。平成25年度はヒトと類人猿の死後脳のサンプルの収集に重点をおいた。すでに収集していた死後脳(ヒト2検体、チンパンジー5個体、ゴリラ1個体、テナガザル1個体)に加えて、ヒト4検体、チンパンジー1個体、オランウータン1個体の死後脳を新たに収集することができた。しかし、トランスクリプトーム解析には高純度のRNAを必要とし、死因や死後の経過時間などの様々な要因によりRNAの質にばらつきが生じるため、必ずしもすべての個体の死後脳から抽出したRNAが使えるわけではなかった。厳密なクオリティコントロールを行った後、現在までに、58のトランスクリプトームライブラリーの作製を行った後、イルミナ社のHiSeqによる配列決定を終えたところである。予備的な解析の結果、大脳新皮質領野においては、同種別領野における発現プロファイルが、別の種の同じ領野におけるそれよりも類似していることが明らかになった。また、ある種のある領野(例えば、ヒトの前頭前野背外側部など)に特異的な発現変化が見られる遺伝子の同定を試みた結果、そのような遺伝子が最も多く同定できた領野は第一次視覚野で、次いで前頭前野背外側部であった。前頭前野背外側部は高次認知機能の中枢であり、ヒトと、チンパンジーを含む類人猿とを構造的に区別する領野として知られているため、現在、それらの遺伝子がどのようなネットワーク関係を保持しているのか、またどのようなモジュール構造があるかを解析中である。ヒトの大きな特徴である脳、特に前頭前野の肥大化を含めた脳の機能進化をターゲットとし、ヒトと類人猿の複数個体の死後脳8領域における比較トランスクリプトーム解析を行うことにより、ゲノムにコードされた情報の時空間的な制御機構を、機能脳領野間・種間において解明し、その多様化に関与した遺伝子群を同定するとともに、それらの遺伝子群がいかにヒト化に寄与し得たかを解明することを目的とする。平成25年度までに収集したヒトと類人猿の死後脳サンプル(計9個体分)に加えて、平成26年度はヒトの死後脳を新潟大学脳研究所の共同研究として特に力をいれて収集を行った。また、動物園や研究施設において死亡したチンパンジーの死後脳の収集も合わせて行い、合計でヒトに6検体、チンパンジー6個体、ゴリラ1個体、テナガザル1個体からの死後脳を収集することができた。それらの死後脳から対象とする8領域を回収し、RNAの抽出、RNAの品質チェックを行ったのち、次世代シーケンサーによるトランスクリプトーム解析用のライブラリー(合計101)の作製を行い、イルミナ社のHiSeqによる配列決定を終えたところである。解析の結果、海馬以外の領域においてヒトの系統で特に発現プロファイルを変化させていることが明らかになった。また、ある種のある領野(例えば、ヒトの前頭前野背外側部など)に特異的な発現変化が見られる遺伝子の同定を試みた結果、そのような遺伝子には、精神・神経疾患関連遺伝子が多くふくまれている傾向を認めた。脳の肥大化、特に前頭前野の肥大化と、その結果としての言語の獲得による複雑なコミュニュケーション能力は、ヒトが他の霊長類と顕著に異なる特徴である。そこで、本研究では、ヒトを特徴付ける最も大きな特徴である脳の発達・進化を「ヒトとは何か?」という問いに対するひとつの切り口として捉え、ヒトと非ヒト類人猿(チンパンジー・ゴリラ・オランウータン・テナガザル)を対象とした死後脳(8領野:運動前野、前頭前野背外側部、前頭前野腹外側部、一次視覚野、前帯状皮質、線条体、視床、小脳)における比較トランスクリプトーム研究を行った。新潟大学脳研究所、京都大学霊長類研究所との共同研究において収集した、ヒト6献体、チンパンジー6個体、ゴリラ1個体、テナガザル1個体の脳試料を用いて、計101個のトランスクリプトーム用の作製を行い、次世代シーケンサーによる発現解析を行った。その結果、小脳も含め解析対象とした8脳領域において、ヒトとチンパンジーは種ごとにクラスターを形成することが明らかになった。また、アウトグループとしてゴリラとテナガザルを用い、ヒトとチンパンジーのそれぞれの系統において特異的に発現パターンを変化させた種特異的発現変動遺伝子(例:ヒト特異的に発現を上昇または減少させた遺伝子)の数と、脳領野ごとにヒトーチンパンジーのその割合の比較をした結果、海馬をのぞく脳領域において、ヒトが有意に遺伝子の発現パターンを変化させている割合が多いことを明らかにした。