hpprc/llmjp-kaken huggingface dataset:
原子力発電の是非を題材とした意思決定支援のための環境教育手法の構築

第三に、こうした教育手法の教育効果を調査し、この内容をも論文として執筆予定である。他にも新たな研究の芽や論文としてとりまとめる要素の候補は少なくなくある。開発中であったYES/NOチャートを含む原発の是非判断の仕組みについて、学会発表を三度行った。以上、これまでの研究実績は、当初の予定を拡大した書籍化の原稿作成、付随する学会発表である。昨年度報告時以降、出版してくれる出版社を新たに見つけ、2017年春出版の約束をし、これまでその執筆を中心としてきた。まだ出版ができておらず、若干遅れてはいるが、現在、この5,6月頃の出版に向けた執筆の最終段階にある。2017年度は、これまでに行ってきた研究をとりまとめて発表することが主であった。後述する教材の出版にあたっては、内部被ばくの影響や経済効果についてこれまで以上にレビューを深めた。また、原発の是非を判断する判断力教育用教材の有効性を評価するため、アンケート調査とその分析を行った。同様に、判断力教育教材の枠組みの有効性を評価するためにも、アンケート調査とその分析を行った。本研究の成果には、題材とした原子力発電の是非判断用の教育に関するものと、意思決定支援のための環境教育手法の構築自体に関するものがある。前者では、既存の一つの学問領域からは不可能な学際的な教材をまとめ上げたこと自体が最大の成果である。後者に関し、国内外の環境教育分野に関するレビューで、意思決定支援ないし判断力を促すための教育の枠組みは見当たらなかった中で、そうした枠組みを構築し、有効性を検証できたことが大きな成果である。前者からは原発による経済効果や世代間倫理に関する研究等の芽が、後者からは他の題材による教育枠組みの普遍化に関する研究等の芽が多数ある。順調に進展しているため特筆すべき理由なし。第一に書籍化のための原稿執筆を進める。第二に既に完成した「簡易版のパンフレット」相当の教材開発に関する論文執筆を進め、第三に教育効果の検証に冠する論文執筆を進める。第一に書籍化のための原稿執筆を終える。第二に既に完成した「YES/NOチャートを含む原発の是非判断の仕組み」の開発に関する論文執筆を始める。第三に教育効果の検証に関する論文執筆もその後に始める。環境教育交付申請書に記した予定通りに研究を進める予定。本質的に、事前に利用見通しが確実にならない分のために、前倒し申請は多めに行った。結果、余裕をもって余ったという状況である。研究がH28年度中に終わらないことが明らかとなったため、想定外に必要になるかもしれない出費に備えたため。「仏語独語等資料翻訳」の必要なレビューだけは始めていない。予定した研究成果の達成に不都合はなかったが今後進める予定。旅費は、大学から受けた研究予算を先に使ったところ、26年度に関しては科研費をさほど使う必要がなかった。海外での国際学会発表と、毎月発生する細々とした書籍代や人件費に利用の予定。毎月発生する細々とした書籍代や人件費に利用の予定今年度は、逆に、大学から受ける研究予算は、本研究以外に主に使うために、本研究関連の旅費等は予定以上に使う可能性があり、その場合は26年度に残った予算も必要になる。
自己組織化によりビルドアップされる高次構造不斉触媒の機能開拓

錯体高次構造の設計を意図して合成した不斉配位子と希土類金属から構築される不斉触媒が、エノールシリルエーテルの不斉プロトン化反応を高いエナンチオ選択性で促進することを見出した。反応機構解析研究から、活性な不斉触媒はペンタメタリックの複核錯体であり、エノールシリルエーテルを金属交換を経て希土類エノラートとして活性化するとともに、触媒内に存在するプロトンが活性化されたエノラートと反応することにより反応が進行していることを明らかとした。この反応機構をもとに、シアノ共役付加反応を契機とする希土類エノラート生成を組み込んだ、連続的シアノ化-不斉プロトン化反応を開発した。本反応を用いることで、医薬合成のキラルビルディングブロックとして汎用性の高いコハク酸誘導体を一般性高く、容易に合成できるようになった。高次構造構築を意識して設計した多核不斉希土類触媒が、エノンに対する触媒的不斉共役シアノ化反応を促進することを見出した。完璧な共役付加選択性は、TBSCNを求核剤とすることで多核錯体がTBS化されている点と、たとえ1, 2付加が進行したとしても不斉触媒がレトロ反応を促進して原料エノンに戻す働き(proofreading ability)を兼ねそなえている点に起因することが分かった。本反応は、世界初かつ現在のところ唯一のエノンに対する触媒的不斉共役シアノ化反応である。また、同一の不斉配位子とバリウム金属からなる多核錯体が、シロキシジエンとフマル酸ジエステルとの間のDiels-Alder反応を高エナンチオ選択的に促進することを見出した。本不斉多核触媒は、ジェンを活性化するHOMO-raising機構で反応を進行させる。また触媒の構造論的研究から、活性触媒はバリウムと不斉配位子の3 : 3錯体であることを明らかとしている。本反応開発を基盤として、抗インフルエンザ薬タミフルの短工程不斉触媒合成ルートを確立した。本合成では、不斉Diels-Alder反応のほか、Curtius転位とパラジウム触媒によるエステル等価体によるアリル位置換反応を鍵工程として用いている。
体温，心拍，血圧の日内変動と健康関連尺度，不定愁訴発現の関連性に関する研究

覚醒中の舌下温の日内変動特性を客観的かつ定量的に評価する方法を考案し,若年者500名(平均年齢20歳)および中高齢者40名(平均年齢59歳)を対象に舌下温の日内変動特性と生活習慣および健康関連尺度指標との関連性を明らかにした.以下の知見を得た.1舌下温の日内変動特性は,生活習慣の乱れによって,位相が後退すること.2舌下温の日内変動特性と健康関連尺度の精神的要素と関連性が観察されたこと.3朝食摂取および午前の軽運動の実施が,舌下温の日内変動特性の形成・修復に寄与する可能性があること.以上のことは,基本的な生活習慣がサーカディアンリズムの獲得に寄与し,精神的健康度を高めることを示唆する.ヒトは,約24時間周期で変動するサーカディアンリズムを有する.サーカディアンリズムは,短期的あるいは長期的な要因によって,乱れを生じる.個人のサーカディアンリズムの把握は,健康管理のために重要である.我々は,覚醒中の舌下温の日内変動を客観的かつ定量的に評価する方法を考案した.平成25年度は,平成24年度と同様の調査を継続して実施し,若年者500名および中高齢者40名を対象に起床後から就寝までの2時間毎に1週間の舌下温測定を行った.また,生活習慣に関する質問紙調査および健康関連尺度指標調査を実施した.舌下温の日内変動特性(最高値が出現する時刻および最高値と起床時の舌下温の差)と健康関連尺度の下位尺度(心の健康,活力),生活習慣,不定愁訴発現頻度との間に関連性が観察された.つまり,舌下温の日内変動の位相および振幅が,生活習慣および精神的健康度の低下によって変動することが明らかになった.さらに,朝食摂取および午前の軽運動実施が仰臥位安静時の舌下温,心拍数,血圧および心臓自律神経系調節に及ぼす影響を検討した.健康成人男性10名を対象とした.対象者は,測定前日22時から測定翌日8時まで環境管理させた実験室で過ごした.睡眠時間は23時から7時までの8時間とした.実験条件は,7時30分に朝食を摂取し,8時30分に最大酸素摂取量の40%強度の自転車運動を15分間行う条件とした.対照条件は,朝食を欠食し,運動を実施しない条件とした.測定時刻は,起床後から就寝までの2時間毎とした.朝食摂取および軽運動の実施によって,心拍数,舌下温および拡張期血圧は,有意な変動を示した.さらに,朝食摂取および軽運動の実施は,舌下温の日内変動の最高値を有意に早く出現させた.このことは,朝食摂取および軽運動の実施がサーカディアンリズムの形成・修復に寄与する可能性を示す知見である.覚醒中の舌下温の日内変動特性を客観的かつ定量的に評価する方法を考案し,若年者500名(平均年齢20歳)および中高齢者40名(平均年齢59歳)を対象に舌下温の日内変動特性と生活習慣および健康関連尺度指標との関連性を明らかにした.以下の知見を得た.1舌下温の日内変動特性は,生活習慣の乱れによって,位相が後退すること.2舌下温の日内変動特性と健康関連尺度の精神的要素と関連性が観察されたこと.3朝食摂取および午前の軽運動の実施が,舌下温の日内変動特性の形成・修復に寄与する可能性があること.以上のことは,基本的な生活習慣がサーカディアンリズムの獲得に寄与し,精神的健康度を高めることを示唆する.ヒトは,約24時間周期で変動する概日リズムを有する.概日リズムは,短期的あるいは長期的な要因によって乱れを生じる.個人の概日リズム把握は,健康管理のために重要である.我々は,覚醒中の舌下温の日内変動を客観的かつ定量的に評価する方法を考案した.平成24年度は,その評価方法を用いて舌下温の日内変動と生活習慣および健康関連尺度指標との関連性を明らかにした.若年者220名(20歳代)および中高齢者20名(平均年齢59歳)を対象に起床から就寝までの2時間毎に1週間の舌下温測定を行った.生活習慣に関する調査は,住居形態,通学方法,朝食摂取,睡眠時間,運動習慣,不定愁訴,疲労感,自覚的健康度に関する質問で構成された.健康関連尺度指標は, SF-36v2(健康医療評価研究機構)を用いた.本研究の主な知見は,1朝食摂取習慣および運動習慣がない若年者の舌下温の日内変動のピーク値が出現する時刻が遅延し,舌下温のピーク値と起床時の差が低値を示す者の割合が高いこと.2起床時間,起床時間の一週間の変動係数と舌下温の日内変動のピーク値が出現する時刻との間に有意な正の相関関係が観察されること.3中高齢者は,若年者に比較して,舌下温のピーク値が早い時間帯で出現すること.である.本年度の知見から,舌下温の日内変動のリズムが食事,運動および睡眠習慣の影響を受けることが示唆された.

特に起床時刻との関連性が顕著であることから,起床時刻を一定にすることなどによって概日リズムの乱れは予防・改善できるものと考える.平成25年度は,同様の調査を実施し,舌下温の日内変動と生活習慣および健康関連尺度指標との関連性を更に検討する.また,一過性の朝食摂取および軽運動の実施が,概日リズムに及ぼす影響を明らかにする.平成24年度に実施を予定した研究課題について,概ね遂行できたものと考える.平成24年度は,若年者220名および中高齢者20名を対象に起床から就寝までの2時間毎に1週間の舌下温測定を行った.また,生活習慣に関する調査および健康関連尺度指標の測定を行った.主な知見は,1朝食摂取習慣および運動習慣がない若年者の舌下温の日内変動のピーク値が出現する時刻が遅延し,舌下温のピーク値と起床時の差が低値を示す者の割合が高いこと.2起床時間,起床時間の一週間の変動係数と舌下温の日内変動のピーク値が出現する時刻との間に有意な正の相関関係が観察されること.3中高齢者は,若年者に比較して,舌下温のピーク値が早い時間帯で出現すること.である.得られた知見は,地域の中高齢者を対象に本学が開催している健康づくり教室の対象者に健康づくり講話としてフィードバックを行った.さらに,国内外の学会(日本体力医学会,日本体力医学会中国四国地方会,ヨーロッパスポーツ科学学会)で発表し,学術的な評価を受けた.当初の予定よりも対象者数が少ないことから,平成25年度も同様の調査を実施する.若年者500名および中高齢者50名程度の対象者数を予定し,更なる検討を行う.平成25年度の研究課題は,研究協力者とすでに研究打合せを済ませている.また,対象者にも研究参加の同意を得ており,研究課題に取り組んでいる.このことから,計画通りに遂行できる予定である.平成25年度は,平成24年度と同様の調査を実施し,対象者数を増やし更なる検討を行う.また,一過性の朝食摂取および軽運動の実施が,体温,心拍,血圧応答の日内変動に及ぼす影響を検討し,朝食摂取および午前中の軽運動の実施が概日リズム形成に寄与するものとの研究仮説の検証を行う.健康成人男性15名を対象者(インフォームドコンセントを実施し,同意が得られた者)とする.測定条件は,1コントロール条件(朝食を欠食し,軽運動を実施しない対照条件),2朝食摂取(7時半)と軽運動(8時半に最大酸素摂取量の40%強度の自転車運動15分間)を実施する条件とする.すべての条件は,起床後から就寝までの2時間毎に口腔温(電子体温計),血圧(触診法),心拍数(胸部双極誘導法)および心臓自律神経系活動(MemCalc法)を測定する.各指標の測定値から最小二乗法を用いて近似式(二次回帰曲線)を求める.近似式から,振幅(最高値と最低値の差),位相(起床後から最高値までの出現時間)を算出する.得られたデータを2条件で比較し,朝食の摂取および軽運動の実施が生理指標の日内変動に及ぼす影響を検討する.得られたデータは,対象にフィードバックを行う.研究成果は,国際学会(ヨーロッパスポーツ科学学会),国内学会(日本体力医学会,日本体育学会,日本運動生理学会など)で公表し,評価を受ける.原著論文(査読あり)として学術雑誌に投稿する.パンフレット,ホームページ等を作成し,本研究の知見の普及に努める.本研究は,広島工業大学高本登教授,長﨑浩爾准教授,安田女子大学野瀬由佳助教,吉備国際大学山口英峰准教授,川崎医療福祉大学小野寺昇教授,並びに各研究室の大学院生,学部学生を研究協力者として,遂行する.平成25年度は,平成24年度と同様の調査を実施し,対象者数を増やし更なる検討を行う.また,一過性の朝食摂取および軽運動の実施が,体温,心拍,血圧応答の日内変動に及ぼす影響を検討する.心臓自律神経系調節の測定を行う心拍変動リアルタイム解析プログラム(MemCalc/Bonaly Light)を購入する.また,研究成果を第71回日本体力医学会中国四国地方会(徳島県),18th Annual Congress European College of Sport Science(ヨーロッパスポーツ科学学会,スペイン:バルセロナ)および第68回日本体力医学会(東京都)で発表を行い,学術的な評価を受ける.そのための学会参加の旅費並びに学会参加費を計上する.学術雑誌に投稿し,本研究の知見の公表を行う.論文投稿に必要な経費(英文校正費,論文投稿料,論文別刷代など)を計上する.
IX型コラーゲンのTrp遺伝子多型は椎間板マトリクスの変性に影響を及ぼすか?

1.腰部椎間板変性疾患の主要症状のひとつである坐骨神経痛と関連していることが報告されたIX型コラーゲンの遺伝子多型(本稿ではTrp多型と記載する)は、コラーゲンには通常存在しないトリプトファンが導入されるミスセンス変異である。日本人の健常な124名を調査したところ、26名(21%)にTrp多型を認めた(Clin Rheumatol in press)。2.腰椎手術を受けた107例を対象とし、症例を病歴、画像所見、手術所見から5群に分類し(骨折、椎間板変性、椎間板ヘルニア、腰椎すべりを伴わない脊柱管狭窄、腰椎すべりを伴う脊柱管狭窄)、各疾患群とIX型コラーゲンのTrp多型との相関を統計学的に解析したところ、腰椎すべりを伴う脊柱管狭窄と有意の相関があった。従って、Trp多型はすべりを伴う脊椎の変性と脊柱管狭窄が手術を要する程度にまで進展する増悪因子として働いている可能性があることが推察されたため、雑誌J Bone Joint Surgery Brに論文発表した。3.日本人84例の腰部椎間板ヘルニア手術症例を対象に、腰痛、下肢痛の重症度スコア、MRI上の椎間板変性スコアとTrp多型の相関を40歳未満および40歳以上の2群に分けて統計学的に解析した。Trp多型は40歳未満においてMRI上の椎間板変性スコアと有意の相関があった(未発表:投稿準備中)。40歳以上では相関がみられなかったことから、Trp多型は若年発症の腰部椎間板ヘルニア症例においてより重度の変性に関与し、重症化の増悪因子として働いている可能性があることが推察された。4.さきの腰部椎間板ヘルニア手術症例から得た摘出椎間板組織よりII型、IX型、XI型コラーゲンを分離精製し、ウェスタンブロットによる解析を行った。切断肢より得てコントロールに用いた軟骨組織と比較した場合、摘出椎間板組織から精製されるIX型コラーゲンはきわめて微量であった(未発表:投稿準備中)。このことは腰部椎間板変性過程において、コラーゲンマトリックスに含まれるIX型コラーゲンは早期に分解を受けていることを示唆する。5.3世代12名の多発性骨端異形成症家系において5名からIX型コラーゲンα2鎖遺伝子にエクソンスキップ変異を同定した(Clin Rheumatol in press)。変異を持つ高齢者は同年代の健常者と比較して腰椎変性とすべりが著明であった(未発表:投稿準備中)。1.IX型コラーゲンのコラーゲン性部分にトリプトファン(Trp)残基を導入する2種類の遺伝子多型は、腰部椎間板変性の遺伝的危険因子であることが知られている。そこで、腰椎の臨床病態を詳細に解析・分類しこれらの遺伝子多型の疾患特異性を検討した。

すなわち、腰椎手術を受けた107例を対象とし、症例を病歴、画像所見、手術所見から5群に分類し(骨折、椎間板変性、椎間板ヘルニア、腰椎すべりを伴わない脊柱管狭窄、腰椎すべりを伴う脊柱管狭窄)、各疾患群とIX型コラーゲンのトリプトファン多型との相関を統計学的に解析した。トリプトファン多型は11例に認められ、その内訳は8例が腰椎すべりを伴う脊柱管狭窄、3例が椎間板ヘルニアであった。トリプトファン多型の存在は、腰椎すべりを伴う脊柱管狭窄と有意の相関があった。従って、IX型コラーゲンのトリプトファン遺伝子多型は、すべりを伴う脊椎の変性と脊柱管狭窄が手術を要する程度にまで進展する増悪因子として働いている可能性があることが推察されたため、雑誌J Bone Joint Surgery Brに論文発表した。現在すべりを伴う脊柱管狭窄症を中心に症例を集め、研究計画に提示した手術検体の蛋白質解析を進めている。2.椎間板変性における血管進入の意義についてトリプトファン多型との関連を明らかにするための予備実験を行った。血管新生において主要な働きをする成長因子VEGFとその受容体は、様々な程度の血管新生を伴う軟骨性腫瘍において、mRNAスプライシングによる微調整を伴い複雑に制御されていた。特に、ある種のスプライシングアイソフォームとレセプターの発現は局所浸潤の著明な腫瘍にのみ発現誘導されていたことから、細胞外マトリックス分解酵素の発現を誘導しているものとも思われ、雑誌Anticancer Resに論文発表した。現在トリプトファン多型の有無による椎間板への血管進入についてのディファレンシャル解析を進めている。1.日本人におけるTrp多型の頻度腰部椎間板変性疾患の主要症状のひとつである坐骨神経痛と関連していることが報告されたIX型コラーゲンの遺伝子多型(本稿ではTrp多型と記載する)は、コラーゲンには通常存在しないトリプトファンが導入されるミスセンス変異である。日本人の健常な124名を調査したところ、26名(21%)にTrp多型を認めた(Clin Rheumatol in press)。Trp多型は3つの遺伝子でコードされるIX型コラーゲンα鎖のうちα2鎖とα3鎖でみつかっているが、興味深いことに、欧米では非常に頻度の低いα2鎖のTrp多型のみがわれわれの日本人症例では高い頻度で同定された反面、欧米では比較的高頻度でみつかるα3鎖のTrp多型は存在しなかった。2.椎間板ヘルニアの手術症例におけるTrp多型を有する症例の特徴臨床データが十分採取された日本人84例の腰部椎間板ヘルニア手術症例を対象に、肥満(BMI25以上)、喫煙歴、重労働、腰痛、下肢痛の重症度スコア(JOA分類を改変)、MRI上の椎間板変性スコア(Schneiderman分類を改変)とTrp多型の相関を40歳未満および40歳以上の2群に分けて統計学的に解析した。Trp多型は18例(21%)に認められ、40歳未満においてMRI上の椎間板変性スコアと有意の相関があった(未発表:投稿準備中)。40歳以上では相関がみられなかったことから、Trp多型は若年発症の腰部椎間板ヘルニア症例においてより重度の変性に関与し、重症化の増悪因子として働いている可能性があることが推察された。3.変性椎間板におけるコラーゲンネットワークに対するIX型コラーゲンTrp遺伝子多型の影響さきの腰部椎間板ヘルニア手術症例から得た摘出椎間板組織にペプシン消化、塩析を行ってII型、IX型、XI型コラーゲンを分離精製し、ウェスタンブロットによる解析を行った。切断肢より得てコントロールに用いた軟骨組織と比較した場合、摘出椎間板組織から精製されるIX型コラーゲンはきわめて微量であった(未発表:投稿準備中)。
新規接触部分酸化反応による天然ガスの化学原料への転換プロセスの開発

メタンとエタンの酸化的交差2量化について希土類酸化物を触媒成分として用い,固定床流通反応系により検討した。反応は反応性の低いメタンを過剰に用いて,メタン/エタン/酸素=45:7.5:4.5の割合の混合ガスをヘリウムで希釈して800-1000Kの温度範囲で行なった。用いた14種類の希土類酸化物のなかでは,La_2O_3,Sm_23_3,Eu_2O_3等が酸化的交差2量かに活性を示した。Eu_2O_3が最大で4.5%の収率でプロパンおよびプロペンを生成した。次いでSm_2O_3,La_2O_3の順に活性は低下した。副反応としてはエタンの脱水素によるエチレンの生成とエタンの完全酸化によるCO,CO_2の生成であった。エタンの脱水素は酸化的2量化の活性の高いSm,Eu触媒で著しく起こり,完全酸化は希土類全てで起こり,希土類間で差異は認められなかった。反応の諸条件を詳細に検討した。反応温度について検討したところSm,Euの酸化物では,900K付近で交差2量化によるプロパンおよびプロペンの生成量は最大となったが,La_2O_3触媒ではより高温で高い収率が得られた。トルエンとメタンの交差2量化において,触媒効果を向上させたアルカリ金属の臭化物を添加したが,促進効果はトルエンとメタンの反応の場合のように顕著な効果は認められなかった。メタンとエタンの供給比をさらに高く18:1として反応を行なうと,プロパンおよびプロペンの収率は7。7%までに向上した。メタン,エタンの光化学的酸化についても検討し,MoO_3-SiO_2触媒系を用いて,触媒層を420-470Kに加熱すると,高選択的にホルムアルデヒドが生成することを見いだした。またこのとき,触媒層に効果的に光を照射するため触媒層を反応ガスにより流動化させることが,光の利用効率を高め,生成物の収率を向上させることを明かにした。7%までに向上した。
パリティ移行核反応によるニュートリノレス二重ベータ崩壊の核行列要素の検証

ニュートリノ質量の絶対値を決める目的で、ニュートリノ放出を伴わないニュートリノレス二重ベータ崩壊の探索が世界各地で行われている。崩壊寿命からニュートリノ質量を導くためには核行列要素の理論計算が必須である。この理論計算の精度向上のため、48Caが48Tiに崩壊する二重ベータ崩壊について、中間核48Scのスピン双極子2-[SD(2-)]状態を経由する核行列要素成分を実験的に検証することが本研究の目的である。このために、新手法「パリティ移行核反応」を活用して、SD(2-)遷移強度分布を測定する。ベータプラス型の(16O,16F(0-))反応とベータマイナス型の(16O,16N(0-))反応を用いる。今年度は、これらの実験に向けた準備として、以下の研究・開発を行った。(1)東大CNSの新規プロジェクト(OEDO)のために、実験に使用するはずであった理研RIBFのSHARAQビームラインが大幅に改造された。新ビームラインは前年度整備されたが、このビームラインで本実験用のイオン光学設定が可能かを探る必要があった。そこで、イオン光学計算プログラムCOSYによるシミュレーションを行い、最適な設定を見つけ出した。(2)前年度に取得した実験データを用いて、SHARAQスペクトロメータのイオン光学特性を高次の効果まで含めて詳細に調べた。この結果、本実験に必要とされる分解能を達成した。(3) (16O,16N(0-)反応用のアクティブストッパーの仕様を検討した。16N(0-)からの遅延ガンマ線(120 keV)を検出するのに十分な信号を得るために、MPPCを複数用いてアレイを構築することにした。また、MPPCを複数まとめて一本の信号線で読み出す方法についても検討した。当初は平成30年度に理研RIBF施設で実験を遂行する予定だったが、ビームラインの改造によるビーム輸送の再検討などに時間を取られ、未だにビームタイムを獲得できていない。一方で、スペクトロメータのイオン光学特性の詳細な情報やアクティブストッパーの仕様を検討できたため、より詳細な実験計画を立てられるようになった。検討をさらに進め、実験計画を改良したい。まずは理研RIBF施設におけるビームタイムの獲得を目指す。本年度に検討した結果をさらに推し進め、改良した実験計画でもってビームタイム獲得に臨む。また、アクティブストッパーを実機投入し、16N(0-)アイソマーを同定する検証実験を放医研HIMACにて行う。48Caのニュートリノレス二重ベータ崩壊の核行列要素の検証のため、新手法「パリティ移行核反応」を用い、中間核48Scのスピン双極子2-状態を経由する核行列要素成分を実験的に検証することが本研究の目的である。このため、ベータプラス型の(16O,16F(0-))反応とベータマイナス型の(16O,16N(0-))反応を用いる。(16O,16F(0-))反応に関しては、既に2014年に12C標的を用いたテスト実験を行っており、今年度は、そのデータ解析を確定させた。解析の結果、測定手法の妥当性を確認し、パリティ移行核反応が2-状態に対して優れたプローブであることを実証した。(16O,16N(0-))反応に関しては、16N(0-)を効率よく測定するための検出器開発を放医研HIMACにて始動させた。16N(0-)は、半減期5.2usで120keVの遅延ガンマ線を放出するアイソマーであり、この遅延ガンマ線を検出することで16N(0-)を同定する。この効率的な測定のため、アイソマー粒子を埋め込むストッパーと遅延ガンマ線検出器を組み合わせた検出器、アクティブストッパーを考案した。これにより、ストッパーと検出器が独立した従来の方法と違って、全立体角で遅延ガンマ線を検出することができる。この際、アイソマー粒子埋め込みによる信号が、遅延ガンマ線信号を検出する上で巨大なバックグラウンドとなるが、HIMACでの実験の結果、CeBrシンチレータとMPPCを組み合わせることで、バックグラウンドを素早く減衰し、遅延ガンマ線を検出できることが分かった。これにより、アクティブストッパーのベースとなる素材が決まった。また、荷電時間変換回路(QTC)+マルチヒット用タイムデジタイザ(TDC)を読み出し系として採用することにした。今年度は、アクティブストッパーの検出器部分の開発を行う予定であったが、当初予定していた素材(GFAGシンチレータ)以外に新しい候補(CeBrシンチレータ)が見つかったので、素材を選定することから始まった。これにより、検出器部分の開発は遅れたが、その分、次年度に開発予定であった読み出し系の部分を進めることができた。全体的に見ると研究はおおむね順調に進展していると判断し、区分(2)とした。

今年度は、これらの実験に向けた準備として、以下の研究・開発を行った。(1)東大CNSの新規プロジェクト(OEDO)のために、実験に使用するはずであった理研RIBFのSHARAQビームラインが大幅に改造されることとなった。そのため、今年度はビームラインの改造および復旧を最優先事項とした。コミッショニング実験の結果、ビームラインがほぼ設計どおりの性能を持つことを確認した。また実験では、スペクトロメータにもビームを通し、イオン光学特性に関する詳細なデータも取得した。本実験のセットアップを考察する際の貴重な情報となると同時に、解析に使用するイオン光学パラメータを決めるための較正データにもなるので、このデータが取得できたのは有意義であった。(2)二重ベータ崩壊の核行列要素を検証するためには、得られた断面積の結果を遷移強度に変換する必要があり、反応機構をよく知っている必要がある。パリティ移行核反応の反応機構を調べるために、既に取得している12C(16O,16F(0-))反応測定のデータについて反応理論計算(DWBA)との比較を行った。その結果、理論計算が実験データを大幅に過少評価することが分かった。この原因の一つとして、計算に用いている相互作用パラメータの不定性が挙げられる。このパラメータを正しく評価するために、現在、反応機構がよく知られている12C(p,n)反応のデータとも比較しながら、解析を進めている。SHARAQビームラインの改造/復旧に大幅に時間を取られたために、研究計画で予定されていた(16O,16N(0-))反応用のアクティブストッパーの開発は進まなかった。一方で、ビームラインの復旧実験に合わせて、スペクトロメータの基礎データが取得できたことは大変有意義であった。また、パリティ移行核反応の理論的解析から反応機構、相互作用に関する知見も得られつつある。以上から全体的に判断して、区分(3)とした。ニュートリノ質量の絶対値を決める目的で、ニュートリノ放出を伴わないニュートリノレス二重ベータ崩壊の探索が世界各地で行われている。崩壊寿命からニュートリノ質量を導くためには核行列要素の理論計算が必須である。この理論計算の精度向上のため、48Caが48Tiに崩壊する二重ベータ崩壊について、中間核48Scのスピン双極子2-[SD(2-)]状態を経由する核行列要素成分を実験的に検証することが本研究の目的である。このために、新手法「パリティ移行核反応」を活用して、SD(2-)遷移強度分布を測定する。ベータプラス型の(16O,16F(0-))反応とベータマイナス型の(16O,16N(0-))反応を用いる。(1)東大CNSの新規プロジェクト(OEDO)のために、実験に使用するはずであった理研RIBFのSHARAQビームラインが大幅に改造された。新ビームラインは前年度整備されたが、このビームラインで本実験用のイオン光学設定が可能かを探る必要があった。そこで、イオン光学計算プログラムCOSYによるシミュレーションを行い、最適な設定を見つけ出した。(2)前年度に取得した実験データを用いて、SHARAQスペクトロメータのイオン光学特性を高次の効果まで含めて詳細に調べた。この結果、本実験に必要とされる分解能を達成した。
軟体動物の起源と系統に関する古生物学・発生学・分子生物学的アプローチ

1.比較解剖学・発生学的研究二枚貝類に関する研究:棚部は指導学生の早風と共同で、現在二枚貝ムラサキガイの幼生殻形態を走査型電子顕微鏡を用いて観察し、二枚の石灰質の殻の形成に先行してトロコファー幼生中期に楕円形の一枚の有機質の原殻Iが最初に形成されることを確認した。有機質でできた1枚の楕円形の殻は、他の軟体動物単の発生初期にも確認されることから、貝殻亜門の共有派生形質の一つと解釈される(Hayakaze & Tanabe,1999)。頭足類に関する研究:棚部は鳥羽水族館の内山公夫氏と共同で、原始的軟体動物頭足類オウムガイの初期胚殻の形態・構造が鞘形類やアンモナイト類のものと大きく異なり、むしろ原始的軟体動物の単板類と類似性があることを明らかにした(Tanabe & Uchiyama,1997)。また、棚部と伊佐治はオウムガイの中期胚の体管組織を透過型電子顕微鏡を用いて調べて、外套膜原基が原殻の内面に付着することにより体管が形成されることを明らかにした(Isaji & Tanabe,in prep.)。さらに、棚部・佐々木は内外研究者と共同で頭足類の口球部器官、アンモナイト類の筋肉痕および体管の比較解剖学的特徴を記載し、系統学的意識を考察した(Tanabe et al.,1998;Tanabe & Fukuda,1999;Tanabe et al.,in press.)。2.分子系統学的研究遠藤と上島は、腕足動物の系統上の位置を明らかにすべく、ホウズキチョウチンのミトコンドリアDNAのゲノム構造を明らかにするとともに、遺伝子マップの決定されている他の動物門との比較を行った。その結果、腕足動物は前口動物の中でも環形動物と遺伝構造の類似性が高いことがわかった。さらに、他の研究者の成果を含めて総合的に検討した結果、軟体動物、腕足動物、環形動物からなるクレードでは、まず軟体動物の祖先が分岐し、ついで腕足動物と環形動物の祖先が分岐したという系統仮説が推定された(Noguchi et al.,in press)。3.生鉱物学的研究軟体動物における殻体形成の機構と起源を明らかにするため,遠藤は大学院生の更科と共同で、二枚貝ホタテガイの殻に含まれる主要な水溶性タンパク質(MSP-1)をコードする相補的DNAをクローン化し,MSP-1の全アミノ酸一次配列を決定した.その結果,このタンパク質が主にアスパラギン酸,グリシン,セリンの組み合わせから成る3種類のドメインが規則的に繰り返した特徴的な構造を持つことがわかった(Sarashina & Endo,1998).さらに,ドメインにおけるアスパラギン酸の配置の規則性と保存性に基づき、このドメインが方解石の特定の結晶面と特異的に相互作用して葉状結晶が形成されるという仮説を提唱した(Sarashina & Ebdo,in prep.)。3.生鉱物学的研究軟体動物における殻体形成の機構と起源を明らかにするため,遠藤は大学院生の更科と共同で、二枚貝ホタテガイの殻に含まれる主要な水溶性タンパク質(MSP-1)をコードする相補的DNAをクローン化し,MSP-1の全アミノ酸一次配列を決定した.

その結果,このタンパク質が主にアスパラギン酸,グリシン,セリンの組み合わせから成る3種類のドメインが規則的に繰り返した特徴的な構造を持つことがわかった(Sarashina & Endo,1998).さらに,ドメインにおけるアスパラギン酸の配置の規則性と保存性に基づき、このドメインが方解石の特定の結晶面と特異的に相互作用して葉状結晶が形成されるという仮説を提唱した(Sarashina & Ebdo,in prep.)。1.形態形成に関する研究棚部は鳥羽水族館の内山公夫氏と共同で、原始的軟体動物頭足類のオウムガイについて、胚発生初期から中期にかけての胚殻微細構造の形成過程を走査型電子顕微鏡を用いて調べた.その結果、オウムガイの初期胚殻の形態・構造は鞘形類やアンモナイト類のものと大きく異なり、むしろ原始的軟体動物の単板類との類似性が明らかになった(Tanabe & Uchiyama,1997).また、棚部は伊佐治と共同で、現在、オウムガイの初期胚の外套膜および体管原基の微細構造を透過型電子顕微鏡を用いて調べ、他の軟体動物のものと比較検討中である.大路は原始的棘皮動物のウミシダ類(ウミユリ綱)の発生学的研究を行い、形態形成と石灰化の過程を明らかにしつつある.3.分子系統学的研究上島は、軟体動物に近縁と考えられている腕足動物のホウズキチョウチンとシャミセンガイのミトコンドリアmtDNAゲノム構造の解析を行った。ゲノム上の遺伝子配置は、両者とも既知の動物とは全く異なっており、互いに類似性が認められなかった。また、シャミセンガイでは分子進化速度が速くなっていることが示唆されたが、ホウズキチョウチンの各蛋白質遺伝子のアミノ酸配列は軟体動物に類似しており、腕足動物門と軟体動物門が近縁であることが示唆された。3.生鉱物学的研究軟体動物門を特徴づける石灰質殻体の形成構造について、遠藤は大学院生の更級と共同で、イタヤガイ科二枚貝3種の方解石からなる貝殻外層の結晶内タンパク質を精製分離し、N末端側のアミノ酸配列を決定した.また、cDNAを用いた一次構造の解析を行い、タンパク質に特異なアスパラギン酸の配列が認めた.得られたデータから、タンパク質のカルシウムイオン結合性と結晶構造の鋳型としての機能が推定された.1.比較解剖学・古生物学的研究棚部と伊佐治は原始的軟体動物頭足類のオウムガイの中期胚の体管策を透過型電子顕微鏡を用いて調べ、外套膜原基が原殻の内面に付着することにより体管策が形成されることを明らかにした。また、棚部は頭足類の口球部器官(歯舌および顎器)、アンモナイト類の筋肉痕および体管策の比較解剖学的特徴をまとめるとともに、系統学的意義を考察した(Tanabe et al.,1998;Tanabe and Fukuda,1999;Tanabe et al.,in prep.)。さらに、棚部は韓国江原道のカンブリア系中部から軟体動物群化石群を多数発見した。現在分類学的研究を行っているが、予察的には単板類や腹足類を含むことが判明した。今後の研究により、軟体動物の初期進化について大きな知見が期待できる。2.分子系統学的研究上島と遠藤は,軟体動物に近縁と考えられている腕足動物のシャミセンガイのミトコンドリアmtDNAゲノム構造の解析を行った。従来、イソ酵素の解析からはシャミセンガイの集団では遺伝的な均一性が保たれていると考えられていたが、mtDNAゲノム構造は集団間で驚くべき多様性を示し、分子進化速度が速くなっていることが示唆された(Endo and Ozawa,in prep.)。
病態環境モデルにおけるカルシウム拮抗薬の作用解析

Ca拮抗薬はベラパミル、ニフェジピン、ジルチアゼムを代表とするが、化学構造が著しく異なり、L型Caチャネルに独立した結合部位を持つ。各Ca拮抗薬群で臨床的な作用や組織選択性の違いが知られている。これらの違いは、病態環境と正常環境でのCa拮抗薬の作用が異なることによる可能性がある。この仮説のもとに、高血圧動物と虚血心筋のモデルを例にしてCa拮抗薬の作用の相違の解釈をめざした。1)高血圧ラットでの血管平滑筋の受容体数の違いについて:自然発症高血圧ラット(SHR)の大動脈のCaチャネル数を[^3H](+)PN200-110結合実験により求め、正常血圧ラット(WKY)と比較したところ、高血圧発症前(4週令)および後(13週令)のいずれのSHRにおいても結合部位数および親和性に同週令のWKYに比較して有意な差はなかった。2)Ca拮抗薬の作用がpH依存的か否かについて:虚血心筋は組織pHが低下することが知られている。Ca拮抗薬の電荷はpHに影響されるため、虚血心筋では選択的な結合部位への結合に影響するかも知れない。Whole cellパッチクランプ法によると、モルモット心筋単離細胞におけるジルチアゼムのCa電流作用にはpH依存性(6.8-9.0)は無かった。また、4級塩の作用もpHにより変化しなかった。4級塩は、リガンド結合実験からジルチアゼムと同一部位に結合し、パッチクランプ実験により細胞外から作用することを見出した。3)脱分極によるCa拮抗薬の収縮力とCa電流抑制作用の増強について:心筋は虚血時に細胞外K濃度が増加する。モデル実験として、モルモット乳頭筋の外液K濃度を2.7mMから12.7mMに上昇させると、3種のCa拮抗薬の中でジルチアゼムが収縮抑制曲線を最も強く移動させた。この電位依存性の違いは、単離心筋におけるCa電流抑制の電位依存性の違いで説明できた(パッチクランプ法)。代表的なカルシウム拮抗薬(Ca拮抗薬)は化学構造の異なる3つのグループに分類されており、L-タイプCaチャネル蛋白上の異なる部位に結合すると考えられている。しかし、これらのCa拮抗薬は組織選択的にまた病変部位へ選択的に作用することが知られている。このことは、病態環境における各Ca拮抗薬の作用が正常環境のものとは異なることを意味している。そこで本研究は、病態環境のモデルとなるin vitro系を用いて薬としてのCa拮抗薬の作用機序を明らかにする目的で実施し、以下に示す成果を得た。1.自然発症高血圧ラット(SHR)の大動脈のCaチャネル数を、[^3H](+)PN200-110結合実験により求め、正常血圧ラット(WKY)と比較したところ、高血圧発症前(4週齢)および後(13週齢)のいずれのSHRにおいても[^3H](+)PN-200-110結合部位密度および親和性に同週齢のWKYと比較して有意な差は観察されなかった。2.高K^+栄養液([K^+]out=12.7mM)中と正常K^+栄養液([K^+]out=2.7mM)中で各種Ca拮抗薬のモルモット摘出乳頭筋収縮抑制作用を比較検討した結果、正常K^+栄養液中に比較して高K^+栄養液中でdiltiazem、verapamilの抑制作用はそれぞれ100倍、10倍強くなったが、nifedipineでは変わらなかった。

この結果は正常時にはほとんど血管拡張作用を示さない濃度のdiltiazemやverapamilが心筋虚血時に細胞外のK^+濃度の上昇により心筋抑制作用を発現し虚血心筋を保護する可能性を示唆するものである。3.単離心筋細胞にパッチクランプ法を適用し、膜不透過型のdiltiazem4級アンモニウムイオン誘導体を用いてCaチェネル分子内のdiltiazem結合部位を検討したところ、細胞膜の外側および内側の2ヵ所に結合部位が存在する可能性が示された。カルシウム拮抗薬はベラパミル、ニフェジピン、ジルチアゼムを代表とするが、化学構造が著しく異なり、L型Caチャネルに独立した結合部位を持つ。各Ca拮抗薬群で臨床的な作用や組織選択性の違いが知られている。Ca拮抗薬は冠血管に対する作用が心筋に対する作用より強いにもかかわらず虚血心筋保護作用も報告されている。本研究は、一見矛盾する効果を薬物の電位依存性の違いで説明できるとの仮説のもとに計画された。1)ジルチアゼム作用のpH依存性および4級塩のCa電流抑制作用モルモット心筋単離細胞を用いたwhole cellパッチクランプ法により、ジルチアゼムのpH依存性を調べたところ、pH6.8-9.0の間で抑制作用は変わらなかった。一方、4級塩の作用もpHにより変化しなかった。4級塩は、リガンド結合実験からジルチアゼムと同一部位に結合すること、またパッチクランプ法で細胞外から作用することを見出した。これはほぼ同時期に独立に行われたGlossmannやSchwartzの研究結果と一致し、タイムリーな研究となった。2)脱分極によるCa拮抗薬の収縮力とCa電流抑制作用の増強外液K濃度を2.7mMから12.7mMに上昇させると、モルモット乳頭筋の収縮抑制は、ジルチアゼムで100倍、ベラパミルで20倍抑制が強くなったが、ニフェジピンでは変化しなかった。膜電位は-80mVから-60mVに変化しており、Ca拮抗薬の電位依存性に違いがあることが分った。これは、単離心筋のwhole cellパッチクランプ法で、各Ca拮抗薬のCa電流のuse-dependent blockの電位依存性が違うことで説明された。これまでin vivo虚血心筋モデルでCa拮抗薬間に作用の不一致があった。本研究の結果は部分的にこの違いを説明できるものであり、さらに各Ca拮抗薬の臨床効果の違いにもこの性質が関与している可能性が示された。
走査型液性状その場観察顕微鏡による液/液界面局所空間の電荷移動ダイナミクスの研究

1.本研究は物質⇔情報⇔エネルギーの電気化学的相互変換の設計・制御に重要な基礎的知見を与えたくれる液/液界面局所空間微細構造と電荷(イオン及び電子)移動ダイナミクスの関係解明を目的とする。液/液界面局所領域の構造・液性状の空間的変化を走査型液性状その場観察電気化学顕微鏡(SECM)により可視化し、電荷移動ダイナミクスの支配要因への影響について検討した。2.液/液界面にはニトロベンゼン(NB)/水界面を用い、i)テトラメチルアンモニウムイオン(TMA^+)移動系、ii)DB-18-crown-6及び、iii)トリトンX界面修飾系によるNa^+イオン促進移動系並びに電子移動系(NB(フェロセン)/水(Fe(CN)_6^<3-/4->)を検討対象とした。(1)液性状その場観察用の交流誘起モードSECMは、約数十nm以上の空間分解能をもち、10^<-10>mol・dm^<-3>のイオン移動検出感度をもつ。(2)TMA^+イオン移動系において移動サイトの局在化は見られない。(3)修飾剤は界面に局在化分布し、それに対応した領域でNa^+イオンの促進移動領域が観察された。DB-18-crown-6とNa^+の錯形成は水溶液側あるいはニトロベンゼン側に存在するDB-18-crown-6ではなく、NB/水界面で起こることも交流誘起SECMの結果より示唆された。このときDB-18-crown-6で、界面に垂直な方向にも局在化分布を示し、DB-18-crown-6/Na^+種吸着領域の界面局所性状がその移動過程および速度に重要な役割を果たすことがわかった。イオン移動の速い領域と遅い領域での速度比は、3.3であった。(4)トリトンX界面修飾Na^+イオン移動系は、(3)の系と同様、イオンの促進移動領域は局在化分布を示す。しかし、イオン移動の反応機構は(3)の系とは異なり、トリトンXとNa^+錯形成とそれの拡散の重要性が示唆され、平均移動速度比r_<(3)>/r_<(4)>は1/1.2であった。1.本研究は、油/水界面微小空間における電荷移動ダイナミクスと界面の化学的微細構造との関係を把握することを目的とし、新規に開発した交流誘起モード走査型電気化学顕微鏡法(SECM)によるイオノホア等で修飾された油水界面でのイオン移動速度分布および界面の三次元的微細構造について検討を行った。2.油水界面にはニトロベンゼン/水界面を用い、i)テトラメチルアンモニウムイオン(TMA^+)移動系、並びにii)DB-18-crown-6あるいはiii)トリトンXの界面修飾系によるNa^+イオン移動系を検討対象とした。3.(1)液性状"局部-その場"観察用として開発した交流誘起

SECMは、信号安定性及び探針作成の要素技術に多少問題はあるものの、界面局所空間の化学情報の三次元的可視化を可能にし、10nmの空間分解能及び10^<-10>mol・dm^<-3>のイオン移動検出感度を持つ。(2)未修飾ニトロベンゼン/水界面におけるTMA^+イオンの移動に対する移動サイトの局在化は見られない。(3)DB-18-crown-6で界面修飾したNa^+イオン移動系では、修飾剤は界面に局在化分布し、それに対応した領域でNa^+イオンの促進移動域が観察された。また、修飾剤は、界面に垂直な方向にも局在化分布を示し、DB-18-crown-6/Na^+種吸着領域の界面局所性状がその移動過程および速度に重要な役割を果たすことが示唆された。イオン移動の速い領域と遅い領域での速度比は、3.3であった。(4)トリトンX界面修飾Na^+イオン移動系は、(3)の系と同様、イオンの促進移動領域は局在化分布を示す。しかし、イオン移動の反応機作は(3)の系とは異なり、トリトンXとNa^+の錯形成とそれの拡散の重要性が示唆され、平均的移動速度比r_<(3)>/r_<(4)>は1/1.2であった。1.本年度は修飾された油/水界面微細構造の界面分極による空間的変化の電荷移動ダイナミクスに及ぼす影響に関する実証的知見を、走査型液性状その場観察電気化学顕微鏡法により得ることを目的とした。2.油水界面にはニトロベンゼン/水界面を主に用い、クラウンエーテルあるいはトリトンXによる界面修飾系ではNa^+イオン移動を、加えてニトロベンゼン(フェロセン)/水(Fe(CN)_6^<3-/4->)系による電子移動を検討対象とした。FFTサーボアナライザーをSECMに組み込み、界面局所領域の空間的構造変化を探針先端インピーダンスの変化としてとらえ、電荷移動ミクロ過程の状態についても可視化する。3.(1)探針上のインピーダンス測定をもつ行うことにより、より詳細な界面域の局所空間情報の三次元可視化が達成できた。(2)界面修飾での修飾層の局在化状態をその場測定しながら、イオン移動のPrecursorサイトの形成、イオン-イオノホア錯形成、吸着、拡散(界面でも表面拡散も含む)などの各過程が生起する局所空間領域の化学的状態を把握することを試みた。(3)修飾剤はどの系でも局在化分布を示すが、クラウンエーテル系では油相側界面内垂直方向における修飾剤の局在化分布の過程は、トリトンX系よりも顕著であった。これがNa^+イオンの平均移動速度のちがい(r_<クラウン>/r_<トリトン>=1/1.2)と移動機構のちがいをもたらすことが示唆された。(4)クラウンエーテルは水中側および油相側のどちらでもNa^+錯形成せず、油/水界面で錯形成することがわかった。このときNa^+種の吸着サイトにおける界面局所性状がその種の後の拡散に大きな影響を与えることが示唆された。
エピゲノム構造異常によって引き起こされるマウス亜種間の生殖隔離の解析

本研究課題では、(亜)種間雑種の生殖力の低下として観察される生殖隔離現象のメカニズムを理解することを目的としている。これまでの研究で、マウスMus musculus domesticus由来のC57BL/6J(B6)系統のX染色体を、M. m. molossinus由来MSM系統のX染色体と置換したコンソミック系統で、生殖隔離と同様の雄特異的生殖力の低下が観察された。そこで、本研究課題では、X染色体の全長と遠位部半分をそれぞれ置換したB6-ChrXMSM系統とB6-ChrXTMSMを用いて、転写活動に関連するヒストン修飾(H3K4me3,H3K4me1,H3K27me3)のChIP-seq解析、マイクロアレイ、RNA-seqによるトランスクリプトーム解析を行った。その結果、MSM系統由来のX染色体連鎖遺伝子で、顕著な発現変動が起こっており、エンハンサーやプロモーターなどのシス調節領域と転写因子などのトランス因子における亜種間多型が原因で、転写調節が影響を受けていることが明らかとなった。さらに、生殖関連遺伝子では、シス調節領域とトランス因子の間の不適合が顕著におこっていることが分かった。このシス調節領域とトランス因子間の不適合は、常染色体のコンソミック系統では殆ど観察されず、X染色体に特異的に起こる現象であることが分かった。このことは、生殖隔離にX染色体が強く関連していることと関係していると考えられた。これらの成果はオンラインジャーナルPLoS Genetics2014年4月号にて報告することができた。25年度が最終年度であるため、記入しない。本研究では、マウスMus musculus domesticus由来のC57BL/6J (B6)系統の遺伝的背景へ、異なる亜種(M. m. molossinus)のMSM系統の染色体を導入した亜種間染色体置換系統を用いて、生殖隔離の分子基盤の解明を進めている。特に、X染色体の遠位側約半分を置換したB6-XTMSM系統は雄特異的に繁殖力の低下を示し、精巣においてX染色体遠位部に存在する多数の遺伝子が発現異常を起こしていることが示されている。このことは、ゲノム・遺伝子間の相互作用の破綻が原因で、別亜種由来の染色体領域に通常とは異なるDNAメチル化やクロマチン修飾が引き起こされた可能性や、シス・トランス型の遺伝子発現調節機構において、亜種間多型による不適合が起こり、発現異常が引き起こされた可能性などを示すものである。昨年度は、B6-XTMSM系統のX染色体遠位部のエピゲノム構造を解析するために、転写調節に関わるいくつかのヒストン修飾(H3K27me3、H3K4me3、H3K4me1)についてChIP-seq法により解析を行った。解析の結果、B6-XTMSM系統のX染色体遠位部のヒストン修飾は、この領域の由来系統であるMSMに近いことが分かった。このことは、これらのヒストン修飾が核内環境よりも、染色体の塩基配列などの情報をもとに形成されていることを示すものである。本年度は引き続きChIP-seqデータの解析を行い、マイクロアレイによる発現データと対比させて、発現異常が起こっている遺伝子に特異的なヒストン修飾の有無などを調査する。また、既存のB6-MSM系統間の多型データと対比させ、発現異常のみられた遺伝子の調節領域に多型の有無を調べる。さらにRNA-seq法により、miRNAなどのノンコーディングRNAを介した発現調節の異常についても検討する。昨年度計画していたB6系統、MSM系統、B6-XTMSM系統、B6-XTMSM系統の表現型を回復した(B6-XTMSM x B6-Chr1MSM)

F1個体を用いた、H3K4me1、H3K4me3、H3K27me3のヒストン修飾を解析するためのChIP-seq実験はすべて完了することができ、現在はデータ解析を行っている段階である。具体的なデータの解析の進行状況については、すでにreadのマッピング作業は終了し、現在は発現データと対比させて異常な遺伝子発現と相関のあるヒストン修飾の検出を行ったり、遺伝子の発現調節領域(プロモーター、エンハンサーなど)の多型の有無を調べているところである。今後は、B6系統、MSM系統、B6-XTMSM系統、B6-XTMSM系統の表現型を回復した(B6-XTMSM x B6-Chr1MSM)F1個体を用いてRNA-seqを行うなどして、miRNAなどのノンコーディングRNAによる発現調節機構における異常がみられるかどうかを調査する。以上の結果より、miRNAを介した発現異常であることが示されればRNAi干渉実験により検証を行い、シス・トランス型の発現調節機構を介した発現異常であることが示されればルシフェラーゼアッセイを行うなどして、検証実験を行う予定である。25年度が最終年度であるため、記入しない。
スフィンゴシン1リン酸と肝再生の意義の解明

肝再生は様々な因子によって制御される複雑なメカニズムにより起こり,いまだ不明な点が多い,スフィンゴシン1リン酸(sphingosine 1-phosphate : S1P)は細胞増殖や運動,分化など様々な応答を引き起こす脂質メディエーターである.その受容体としてG蛋白質共役型受容体S1P_1_5が知られ,各組織や細胞での様々な作用が解明されてきている.過去の報告から,S1Pは肝再生において抑制的に作用し,肝再生の終止機構に関与することが示唆された.本研究では、肝再生のメカニズムにおけるS1Pとの関与・意義について詳細に解明することを目的とした.マウスで70%肝切除を行い,経時的に肝臓でのS1P_<13>mRNA発現をreal-time PCRにより調べた.またS1P_2発現解析のためにLacZレポーター遺伝子を導入したS1P_2/LacZノックインマウスで70%肝切除を行い,β-ガラクトシダーゼ染色により肝臓のS1P_2発現の亢進の時期を確認した.その結果,S1P_2mRNAおよびS1P_2/LacZ発現は肝切除後12日で亢進することがわかった.さらにS1P合成酵素(Sphingosinekinase 1,2 : Sphk1,Sphk2)のmRNA発現をreal-time PCRにより調べたところ,Sphk1mRNA発現が肝切除後1日で上昇する傾向がみとめられた.したがってS1Pはおそらく肝再生の早期段階で関与することが考えられた.肝再生は様々な因子によって制御される複雑なメカニズムにより起こり,いまだ不明な点が多い,スフィンゴシン1リン酸(sphingosine 1-phosphate : S1P)は細胞増殖や運動,分化など様々な応答を引き起こす脂質メディエーターである.その受容体としてG蛋白質共役型受容体S1P_1_5が知られ,各組織や細胞での様々な作用が解明されてきている.過去の報告から,S1Pは肝再生において抑制的に作用し,肝再生の終止機構に関与することが示唆された.本研究では、肝再生のメカニズムにおけるS1Pとの関与・意義について詳細に解明することを目的とした.マウスで70%肝切除を行い,経時的に肝臓でのS1P_<13>mRNA発現をreal-time PCRにより調べた.またS1P_2発現解析のためにLacZレポーター遺伝子を導入したS1P_2/LacZノックインマウスで70%肝切除を行い,β-ガラクトシダーゼ染色により肝臓のS1P_2発現の亢進の時期を確認した.その結果,S1P_2mRNAおよびS1P_2/LacZ発現は肝切除後12日で亢進することがわかった.さらにS1P合成酵素(Sphingosinekinase 1,2 : Sphk1,Sphk2)のmRNA発現をreal-time PCRにより調べたところ,Sphk1mRNA発現が肝切除後1日で上昇する傾向がみとめられた.したがってS1Pはおそらく肝再生の早期段階で関与することが考えられた.