hpprc/llmjp-kaken huggingface dataset:
高血圧自然発症ラットの周波数解析(Wavelet解析)による腎微小循環の検討

周波数解析(最大エントロピー法;MEMとWavelet解析)を用い17週齢高血圧自然発症ラット(SHR)と脳卒中易発症高血圧自然発症ラット(SHRSP)をWistar Kyotoラット(WKY))対照としてαクロラロース麻酔下に腎皮質血流をレーザードプラー計で測定し以下の結果を得た。1.尿細管糸球体フィードバック(TGF)を抑制する利尿薬フロセマイドを投与し、腎血流波形を周波数解析し(MEM)30-50mHzの超低周波数帯域(VLF)のpowerはSHR, WKYともに抑制された、このVLFはTGFの指標と判断した。2.一酸化窒素(NO)阻害薬L-NAME低用量(0.5と1.0mg/kg,1.0ia)を腹部大動脈の腎動脈分岐部直上に留置したカテーテル(PE10)より動注し解析を行った。最大エントロピー法でWKY, SHRでは0.5mg/kg投与でVLFの増加を認めたが、続けて投与した1.0mg/kgではVLFの減弱を認めた。SHRSPではL-NAME投与前よりVLFは低下しており、L-NAME投与でVLFの増加を認めなかった。3.腎自動調節能の一つである筋原反応と関係が指摘されているVLFより高周波数帯域(HF:50-200mHz)で検討した。HFはL-NAME投与でWKY, SHRともに変化を認めなかったが、SHRSPでのみPowerの増大を認めた。SHRSPの高血圧維持にはTGFはあまり関与せず、NOの腎自動調節への作用は減弱していた。筋原反応は亢進している可能性が示唆された。17週齢SHRSPでは有意な蛋白尿と腎糸球体硬化がWKY, SHRと比べ出現しており、腎自動調節能の異常と腎障害の出現と関係しているものと考えられた。高血圧進展時のTGF機能へのNOの作用が低下している点で従来のmicropuncture法による報告と一致していた。4.SHRとWKYにAngiotensin II (AngII;5,15,50,100ng/kg/min,20-min infusion)を持続静注し、腎血流をWavelet法解析した、最大エントロピー法は3分間のdataが解析に必要であったが、Waveletでは5秒間隔で連続的な波形解析ができた。Ang IIはVLFの増加傾向を認めたが有意でなくWKYとSHRで差を認めなかった、LFは両群ともに腎血流減少と同様な変化を認めた。現在アンジオテンシンII受容体拮抗薬投与による検討を行っており、NOとAngIIの関係をWavelet解析により詳細な検討が可能と考えている。Wavelet解析非侵襲的連続的に腎自動調節の解析が可能であり今後無麻酔状態への応用を可能にし臨床の場への発展も考えている。周波数解析(最大エントロピー法;MEMとWavelet解析)を用い17週齢高血圧自然発症ラット(SHR)と脳卒中易発症高血圧自然発症ラット(SHRSP)をWistarKyotoラット(WKY))対照としてαクロラロース麻酔下に腎皮質血流をレーザードプラー計で測定し以下の結果を得た。

Wavelet解析非侵襲的連続的に腎自動調節の解析が可能であり今後無麻酔状態への応用を可能にし臨床の場への発展も考えている。本年度は腎微小循環解析として従来心電図R-R間隔解析に使用してきた最大エントロピー法で解析を行い、17週齢高血圧自然発症ラット(SHR)と脳卒中易発症高血圧自然発症ラットをWistar Kyotoラット(WKY))対照としてαクロラロース麻酔下に腎皮質血流をレーザードプラー計で測定し以下の結果を得た。1.尿細管糸球体フィードバック(TGF)を抑制する利尿薬フロセマイドを投与し、腎血流波形を周波数解析し30-50mHzの超周波成分(VLF)のpowerはSHR,WKYともに抑制された、このVLFはTGFの指標と判断した。2.NO阻害薬L-NAME低用量(0.5mg/kg ia)を腹部大動脈の腎動脈分岐部直上に留置したカテーテル(PE10)より動注し、腎血流周波数解析を行った。投与直後よりWKYでVLFは増加し、WKYではNO阻害によりTGFの反応性が増加するもとの考えられた。連続的観察ではVLFの低下を認めTGF反応性は経時的に変化しているものと考えられた。SHRでもVLFは増加した。3.SHRSPではVLFはL-NAME投与前より低値で,またNO阻害により増加を認めなかった。NO阻害によるTGFの反応性は減弱しているものと思われた。今回用いた17週齢SHR-SP臓器障害、特に有意な蛋白尿と腎糸球体硬化がWKY,SHRと比べ出現しており、これら腎障害の出現したSHRSPの高血圧維持にはTGFはあまり関与せず、NOの腎自動調節への作用も減弱していると考えられた。Wavelet解析は実験を継続しているが、血圧、心電図については解析アルゴリズムが確立して結果を得ているが、血流波形についてのプログラムは開発予定が遅れ現在開発進行中であり平成13年度前半には完成の予定であり研究終了時には報告したい。血流波形についてのプログラムが完成し腎微小循環解析にWavelet解析を用い17週齢高血圧自然発症ラット(SHR)と脳卒中易発症高血圧自然発症ラット(SHRSP)をWistar Kyotoラット(WKY))対照としてαクロラロース麻酔下に腎皮質血流をレーザードプラー計で測定し以下の結果を得た。1.従来の最大エントロピー法は3分間のdataが解析に必要であったが、Waveletでは1分単位で解析が可能となりより詳細な検討が可能となった。2.尿細管糸球体フィードバック(TGF)を抑制する利尿薬フロセマイドを投与し、腎血流波形を周波数解析し30-50mHzの超周波成分(VLF)のpowerはSHR,WKYともに抑制された、このVLFはTGFの指標と判断した。3.NO阻害薬L-NAME低用量(0.5と1.0mg/kg,1.0ia)を腹部大動脈の腎動脈分岐部直上に留置したカテーテル(PE10)より動注し解析を行った。WKY,SHRでは0.5mg/kg投与でVLFの増加を認めたが、続けて投与した1.0mg/kgではVLFの減弱を認めた。SHRSPではL-NAME投与でVLFの増加を認めなかった。4.腎自動調節能の一つである筋原反応と関係が指摘されているVLFより高周波数帯域(HF:50-200mHz)で検討した。HFはL-NAME投与でWKY,SHRともに変化を認めなかったが、SHRSPでのみPowerの増大を認めた。
カオスニューラルネットワークを用いた創造的思考モデルの構成

11年度(1)まず従来型のニューラルネットワークについて、カオスシステムを含め、教師付、教師なし、あるいはハイオーダー等すべてにわたって、十分な検討を行うためニューラルネットワーク研究の世界的中心の一つであるボストン大学の認知神経システム学科に長期出張し、各研究者との直接の情報交換と研究を行った。(2)(1)での検討をふまえて、基礎となる知識探索型のニューラルネットワークをコンピュータ上に構成し、シミュレーションを行ってその特性を検討した。(3)(2)で構成したシステムに、さらに、カオス的機構を組み込んでシミュレーションを行い、その特性を研究した。(4)問題解決のポテンシャル理論に従い、問題空間内で定義される心理的距離の単調関数を評価関数として用い、同理論の方法に準じて、その評価関数の値を最大化する方向にシステムを誘導するメカニズムを、(3)で構成したシステムに組み込んだモデルを構成した。(5)当該ニューラルネットワークが想定している、知識検索に相当する知識検索型の心理学実験を構成し、実際の人間の被験者で実験を行った。(6)(5)で用いた心理学実験と同じ実験材料、同じ実験方法を前提として、(4)のモデルでコンピュータシミュレーションを行い、(5)で行った人間での実験結果と比較検討した。12年度(1)11年度の結果を踏まえて、単なる知識探索のモデルではなく、より一般的な問題解決、特に洞察的問題解決のためのモデルとして利用可能な形にモデルを発展改良した。(2)当該ニューラルネットワークが想定している、洞察的問題解決に相当する、心理学実験を用いて、実際の人間の被験者で実験を行った。(3)(2)で用いた心理学実験と同じ実験材料、同じ実験方法を前提として、(1)のモデルでコンピュータシミュレーションを行い、(2)で行った人間での実験結果と比較検討する。(4)(3)の結果の考察をつうじて、モデルがより人間の問題解決における思考方法に近づくように改良し、当初の研究目的を十分満たすシステムが構成できた。(1)まず従来型のニューラルネットワークについて、カオスシステムを含め、教師付、教師なし、あるいはハイオーダー等すべてにわたって、十分な検討を行った。そのため、文献による検索だけではなく、海外(ボストン大学認知神経システム学科のグロスバーグ教授等)を含めた各研究者との直接の情報交換を行った。(2)(1)での検討をふまえて、基礎となる知識探索型のニューラルネットワークをコンピュータ上に構成し、シミュレーションを行ってその特性を研究した。(5)当該ニューラルネットワークが想定している、発見的記憶探索型の心理学実験(漢字探索課題)を構成し、実際の人間の被験者で実験を行った。(7)(6)の結果の考察をつうじて、モデルがより人間の知識探索における思考方法に近づくように改良する。
ウラン化合物における遍歴強磁性超伝導の微視的研究

f電子系化合物における超伝導と磁性の関連性を調べるため、強磁性超伝導体UCoGeにおいて核磁気共鳴法による研究を行った。合成条件の異なる複数の試料で測定を行った結果、いずれの試料でも強磁性転移温度付近で強磁性と常磁性との相分離が確認されること、また残留抵抗比の増加と共に強磁性相の割合が増加することがわかった。また強磁性相の増加には必ずしも単結晶試料である必要がないことも判明した。超伝導の体積率も残留抵抗比と共に増加しており、以上の結果はこの系の超伝導出現において、強磁性相の存在が本質的に重要であることを示唆している。本研究ではウランを含む新しい強磁性超伝導体UCoGeおよびURhGeにおいて核磁気共鳴(NMR)測定法による微視的研究を行っている。研究対象となるウラン化合物の強磁性超伝導は、遍歴電子が強磁性と超伝導を同時に担うという点において極めてユニークであり、強磁性揺らぎを媒介とした非BCS型の超伝導機構の存在を直感的に示唆している。またこのような遍歴電子の強磁性超伝導は現時点ではウラン化合物でのみ発見されており、複数5f電子系の特異性を示唆している。本研究は微視的観点からその電子状態を探り、最終的に新奇な強磁性と超伝導の微視的共存のメカニズムを明らかにすることを目標としている。研究の初年度となる平成21年度は複数のUCoGe試料においてゼロ磁場のCo核のNQR測定を行った。UCoGeでは低温で常磁性相と強磁性相が相分離して存在することが指摘されていたが、我々の試料においてもこの相分離が存在することが確認された。さらに試料を変えて測定を行った結果、両相の体積比は試料の合成方法やアニール条件に非常に敏感であり、試料の均一性が向上し、電気抵抗の残留抵抗比が上昇すると共に、強磁性相の割合が増えることがわかった。超伝導の体積率も残留抵抗比の上昇とともに増加することが分かっており、このことは超伝導の出現において強磁性相の存在が本質的に重要であることを示している。また今回得られた微視的情報は試料合成にフィードバックされ、現在さらに均一性の高い試料の合成が試みられている。本研究は、ウランを含む強磁性超伝導体において核磁気共鳴(NMR/NQR)測定法による微視的研究を行い、f電子系化合物における超伝導と磁性の関連性を調べることを目的としている。主な研究対象となるのはUCoGeで、この物質の示す強磁性超伝導は、遍歴電子が強磁性と超伝導を同時に担うという点において極めてユニークであり、強磁性揺らぎを媒介とした非BCS型の超伝導機構の存在を直感的に示している。またこのような遍歴電子の強磁性超伝導は複数5f電子系の特異性も示唆している。本研究では日本原子力研究開発機構の芳賀らによって合成された複数のUCoGe試料においてCo核のNQR測定を行った。この物質については強磁性転移温度以下で常磁性と強磁性の相分離が存在することが指摘されていたが、我々の試料においてもこの相分離が観測された。さらに合成方法やアニール条件の異なる複数の試料で測定した結果、両相の体積比は試料の質に非常に敏感であり、電気抵抗の残留抵抗比の上昇と共に、強磁性相の割合が増えることがわかった。また強磁性相の増加には必ずしも単結晶である必要がないこともわかった。さらに重要なのは、超伝導の体積率も残留抵抗比とともに増加することで、このことは超伝導の出現において強磁性相の存在が本質的に重要であることを明らかにしている。今回NQRで得られた微視的情報を試料合成にフィードバックすることで、転移温度の直下でほぼ相分離のない試料を得ることに成功した。
多職種専門家をつなぐ特別支援教育コーディネーターの役割および連携の本質について

本研究を実施する背景として、地域の通常学級への支援を期待された特別支援学校がしっかりとそのセンター的機能を発揮できているのか、という問題意識があった。この点では、特別支援学校における特別支援教育コーディネーターが重要なキーパーソンとなるのであるが、この任にあたる筆者は、本研究を通してメーリングリスト等によるネットワーク作りや具体的な支援ケース会の開催等を実施し、連携の質を上げていくための方策を検討、考察した。以下に2点ほど整理してみる。ひとつ目は、支援ネットワークはあくまで当事者主体であり、筆者のような教育分野が必ずしも中心的役割を担うわけではない点である.本研究におけるケース検討会は、主に通常学級からの相談に応える形であったが、通常学級と特別支援学校による教育分野主体で進めようとすると、互いの意見交換時にしなやかさが失われるような場面が見られた。プロ集団である多職種専門家が互いの職務職責を理解し、尊重しながら進めていくことが連携の質を高めていくの.ではないだろうか。ふたつ目は、多職種専門家によるネットワークの構築を通して、教育を除く領域では、福祉、心理、医療の順で当事者と関わる度合いが強いことが示唆されたが、ケースによっては看護や司法関係者であったり、地域保健福祉行政であったり多岐にわたる場合があることが明らかにされた点である。このことは、障害のある子どもだけでなく、言語や文化等の面で悩みを抱える外国籍の子どもや、災害や事故,虐待等により心理的な課題を持つ子どもなど、支援対象の多様化とともに支援ネットワークのあり方も柔軟性が求められていることが考えられる.たとえば、フェイスブックのようなソーシャルネットワークの活用も充分考えられるだろう。この点については、ICTの活用と関連させて、当事者と支援者を結ぶ双方向のコミュニケーションシステムとして検討を重ねていく必要があるだろう。
統合失調症の病因としてのゲノム不安定性とインプリンティングの解明

われわれは、転移因子によるゲノム不安定性が統合失調症の病因であるとの仮説を提唱した。転移因子の動態は完全に固定されたものではなく、インプリンティング過程あるいは発症後にも進行している可能性がある。そこでわれわれは、統合失調症トリオサンプルおよび患者と対照者の経時的サンプルを用い、統合失調症患者におけるLINE-1およびAluを介したde novo変異についてスクリーニングを試みた。その結果、患者特異的なde novo変異を同定することができた。本研究により、転移因子の動態が統合失調症のリスク因子の一つであることが推察された。今後、転移因子を介したさまざまなde novo変異を調査していくことで、統合失調症の病因がより明確になってゆくものと期待された。ヒト転移因子は、自身あるいはそのコピーをゲノム中へ挿入することによって、遺伝子の構造および発現に影響をもたらす内在性変異原である。われわれは「統合失調症や気分障害の遺伝的基盤は、メチル化の緩みによって、転移因子が遺伝子の構造および機能変化を起こしたことにある」との仮説を提唱し、これまでに統合失調症特異的な挿入変異を同定し、複数の変異遺伝子領域を選抜した。本研究では、異なる親由来にメチル化抑制を受ける転移因子のゲノムインプリンティングの性質に注目し、その性質ごとに、統合失調症トリオにおけるde novo挿入変異の同定を試み、統合失調症におけるゲノム不安定性をゲノムインプリンティングの観点から多角的に解明することを目的とした。本研究では、転移因子L1について、その挿入領域の網羅的探索を試みた。統合失調症トリオおよび対照トリオについて、それぞれのゲノムDNAを用い、inverse PCR用に設計したL1特異的プライマーを用いてPCRを行った。得られたPCR産物を精製し、2種類のサブトラクション法によって患者または対照(子)特異的挿入領域の探索を試みた。その結果、PCR産物のコロニーハイブリダイゼーション法による解析では明瞭な差異は得られなかったが、PCR産物のアレイCGH法による解析では、患者由来産物シグナルが両親由来産物シグナルの2倍以上の強度を示したスポットが1遺伝子、1.5倍以上のものが6遺伝子同定された。今後、これらの候補遺伝子について、分子細胞遺伝学的手法を用いた解析を行い、変異の全体像を明確にしていく予定である。統合失調症の分子細胞遺伝学的特徴のひとつとして、ゲノム不安定性が注目されている。これまでに、患者ゲノム内での染色体脆弱性、リピート多型、そしてコピー数多型などが報告されている。われわれは、転移因子によるゲノム不安定性が統合失調症の病因であるとの仮説のもとに、転移因子の患者特異的な変異を探索し、これまでに統合失調症特異的な挿入変異を同定してきた。これまでに、統合失調症トリオおよび対照トリオについて、それぞれのゲノムDNAを用い、L1特異的プライマーを用いたPCR-アレイCGH法による解析を行い、患者特異的シグナルを6遺伝子同定した。本年度は、分子細胞遺伝学的手法を用いた解析を行い、これらの候補遺伝子領域におけるL1変異の詳細な解析を試みた。解析にあたって、テンプレートとなる分子コーミング法について検討し、さらに、コーミングDNAを用いた多色FISH法の検討を行った。その結果、候補遺伝子領域におけるL1配列をドット上に検出することができた。今後、本手法を活用し、他の遺伝子領域におけるL1の動態について調査する予定である。統合失調症患者ゲノムの特徴として、染色体脆弱性、リピート多型、そしてコピー数多型などが報告されている。これらのゲノム不安定性を引き起こす要因として転移因子の活性化が考えられることから、われわれは、転移因子によるゲノム不安定性が統合失調症の病因であるとの仮説を提唱した。これまでに、転移因子の患者特異的な変異を探索し、統合失調症特異的な挿入変異領域を同定してきた。さらに、本研究では転移因子のゲノムインプリンティングの性質に注目し、メチル化抑制を受ける親が異なる転移因子ごとに、de novo挿入変異の同定を試み、統合失調症におけるゲノム不安定性をゲノムインプリンティングの観点から多角的に解明することを目的とした。これまでに、転移因子L1の挿入領域について、網羅的スクリーニング法の開発を試みた。統合失調症トリオおよび対照トリオについて、L1特異的プライマーを用いたPCR-アレイCGH法による解析を行い、患者特異的な変異領域、すなわち候補遺伝子領域を同定した。本年度は引き続き、コーミングDNAを用いた多色FISH法の最適化を試み、候補領域におけるL1を介した変異解析をおこなった。

さらに、L1に加え、既に候補遺伝子領域を同定しているAluについても検討した。FISH法による解析の結果、候補遺伝子領域におけるL1配列およびAlu配列をドット状のシグナルとしてそれぞれ検出することができた。また、L1とAluのシグナルは重なることがなかったことから、完全なDNAの1分子解析に成功した。さらに、L1およびAluともにde novo変異が確認された。以上のことから、本研究では2種類の解析法によって転移因子の患者特異的な変異が確認され、転移因子の動態が疾患へ寄与していることが推察された。さらに、転移因子ごとに異なる動態を示したことから、由来する親によって変異の傾向が異なる可能性も示唆された。
人工照明下における植物個体間の生態的相互作用の解明とその応用に関する基礎的研究

本研究では,キュウリ実生個体群をR/FR比1.2のメタルハライドランプ(ML)照射下または,R/FR比10の蛍光灯(FL)照射下で育成し,光獲得の過程とその後の成長を評価した.ML照射下に比べて,FL照射下では初期の光獲得の優位性がその後も変化しにくく,初期に有意な個体ほどその後の成長は大きくなった.このことは,R/FR比の高い光照射下では個体間の光獲得競争が起こりにくく,その結果として,初期の光獲得の優位性がその後の成長に影響しやすくなることを意味する.光質が個体間の相互作用を通して,成長に影響することは,人工光で植物を育成するときの光源を選択する際に考慮すべきであろう.照射光のR/FR比が個体間の光獲得競争を介して成長の均一性に及ぼす影響を調べるために,異なるR/FR比の光照射下で植物個体群を育成し,各個体における光獲得過程およびその後の成長を調べた.キュウリ実生を,子葉展開直後に育苗トレイに移植し,移植時に本葉の出葉方向および葉の重ね順をランダムにすることで初期受光量を不均一にした個体群を作製した.この植物個体群をメタルハライドランプ(R/FR=1.2)または3波長形白色蛍光灯照射(R/FR=11)下で育成した.初期平均受光量をランダムにした個体群における育成開始7日後の全乾物重の変動係数は,メタルハライドランプ下で蛍光灯下よりも小さくなり,蛍光灯下において成長がより不均一になった.メタルハライドランプ下では,初期平均受光量と育成終了時の全乾物重との間に相関がみられず,初期平均受光量は最終的な成長に影響しなかった.初期平均受光量が小さかった個体の受光量は,育成開始3日目において初期平均受光量が大きかった個体と差がなくなり,5日目では初期平均受光量が大きかった個体を上回った.メタルハライドランプ下では,初期平均受光量の小さかった個体は,育成初期にR/FR比が低下した光を受け,茎の伸長が促進されて受光量を大きくできたと考えられ,そのような光獲得競争の繰り返しによって成長の均一性が高くなったと推察された.一方,蛍光灯下では初期平均受光量と育成終了時の全乾物重との間に正の相関が見られ,初期平均受光量が最終的な成長に影響した.蛍光灯下では,初期平均受光量が小さかった個体の受光量は育成日数の経過と共に減少し,育成開始6日目にはキャノピーの受光量の約3%となった.蛍光灯下では,葉を透過した後の光のR/FR比は茎の伸長を促進しない範囲であるため,受光量の小さい個体は他の個体に覆われた状態が続いたと考えられ,光獲得競争が正常に行われなかった結果として成長の均一性が低くなったと考えられる.赤色/遠赤色光比(R/FR比)の異なる光源下で,植物個体群における各個体の光獲得の過程および,その結果としてもたらされる成長を評価した.子葉展開直後のキュウリ実生を8×8セルの育苗トレイに移植した.移植時の第1本葉の出葉方向と葉の重ね順をランダムにした.作製した個体群を,自然光に近いR/FR比を持つメタルハライドランプ(R/FR = 1.2;以下,MHL)またはR/FR比の高い3波長型白色蛍光灯(R/FR = 11;以下,FL)照射下で6日間育成した.育成期間中,全葉面積に対する照射光が直接当たっている葉面積の比率(以下,受光率)を個体ごとに目視で求め,20%ごとの5段階にクラス分けした.育成初期および育成終了時の葉面積を測定し,内挿によって毎日の各個体の葉面積を推定した.各個体の受光面積を,推定した葉面積に受光率を乗じることで求めた.各個体の受光面積,PPFDおよび明期時間から個体ごとに日積算受光量(以下,IPPF)を算出した.MHL照射下では,各個体のIPPFの序列は時間経過に伴い変化した.その結果として育成開始2日目以降において,IPPFに及ぼす初期受光率の影響はみられなくなった.一方,FL照射下では, IPPFに及ぼす初期受光率の影響は育成終了時まで続き,初期受光率が高いクラスの個体は育成終了時まで高いIPPFを維持する傾向がみられた.MHL照射下では初期の受光面積が育成終了時の全乾物重に影響を及ぼさなかったが,FL照射下において,初期受光面積が小さい個体ほど育成終了時の全乾物重は小さくなる傾向がみられた.これは,FL照射下では,光獲得の優位性が変化しにくく,育成初期に他の個体に覆われていた個体は,その後も弱光条件が続き,成長が抑制されたことを意味する.以上より,蛍光灯のようなR/FR比の高い光源下では,初期の光獲得の優位性がその後の植物の成長に大きく影響を及ぼすことが,植物の光獲得競争の優位性の評価にもとづいて明らかになった.気流速度は機械的なストレスを介して植物個体群における個体間相互作用に及ぼす影響を検討した.光獲得に優位な個体ほど強い気流を受けやすいことから,蛍光灯のような高いR/FR比における光獲得競争の阻害を緩和できると考えた.気流速度の異なる条件(1 m/sまたは4 m/s)で,個体の草高を2段階にした植物個体群を育成し,光獲得競争の動態を調べた.実験はメタルハライドランプ(R/FR比1.2)または白色蛍光灯(R/FR比10)の光照射下でおこなった.

その結果,気流速度を変化させても個体間の光獲得競争は変化せず,植物生育の均一性はメタルハライドランプ照射下では比較的高く,蛍光灯照射下では低くなるというこれまでと同じ結果になった.その原因として,蛍光灯照射下では光獲得の優位性に差が生じやすいものの,全体的に草高が低いために,葉面上における気流速度に個体間で大きな差が生じなかったことが考えられた.気流速度4 m/sは,植物生産においては大きい気流速度であることから,気流制御によって高R/FR比下における光獲得競争の阻害を緩和することは難しいかもしれない.次に,自然光下において遠赤色光吸収フィルターを用いた場合での植物個体群の動態を調べた.実験は自然光型温室のベンチで行い,初期光獲得をランダムにした植物個体群上に,遠赤色吸収フィルターを設置する試験区(R/FR比5)と,光質を変化させない遮光フィルターを設置する試験区(R/FR比1.2)を設けた.植物個体群の光獲得の動態には試験区間で大きな違いが見られず,これはこれまで人工光源を用いたときとは異なる結果であった.その原因として,光の入射角が時間的に変化したこと,あるいは遠赤色光吸収フィルターが光を散乱させたことで,個体群下層まで光が届いたことなどが考えられた.本研究では,キュウリ実生個体群をR/FR比1.2のメタルハライドランプ(ML)照射下または,R/FR比10の蛍光灯(FL)照射下で育成し,光獲得の過程とその後の成長を評価した.ML照射下に比べて,FL照射下では初期の光獲得の優位性がその後も変化しにくく,初期に有意な個体ほどその後の成長は大きくなった.このことは,R/FR比の高い光照射下では個体間の光獲得競争が起こりにくく,その結果として,初期の光獲得の優位性がその後の成長に影響しやすくなることを意味する.光質が個体間の相互作用を通して,成長に影響することは,人工光で植物を育成するときの光源を選択する際に考慮すべきであろう.光獲得の過程の定量化を効率的に行うことができるようになり,それにもとづいて想定した成果が着実に得られている.生物環境調節学光獲得の過程を光合成と同時に評価することで,光獲得競争と個体群単位での成長との関係をより明確にできる見通しである.当初計画通りの研究成果が得られている.次年度予定の気流影響を評価するためのシステムがほぼ完成していることから,当初の計画以上に進展していると評価する.国際学会での発表をH27年度に変更した(発表確定済み)こと,および論文作成のスケジュールが遅れ,英文校閲費用および投稿料がH27年度に生じる予定となり,それらの分の差額が生じた・当初計画通り研究が進んでおり,次年度以上も計画通り推進できる見込みである.H27年度の国際学会の旅費および論文投稿費用に用いる計画である.当初予定の人件費が必要なくなったこと,予定していた国際学会での発表,論文投稿が年度内に間に合わなかったことが主な原因である.平成25年度に生じた繰越金については,次年度以降における関連国際学会での発表(研究分担者・協力者含む),英文での論文投稿によって全て使用される見込みである.
バイオセンサモジュールを用いた小型塩分センサの開発

小型・軽量・高精度の塩分センサ開発に向け、バイオセンサとしての利用が進んでいる表面プラズモン共鳴技術(SPR)を応用したシステムを試作し、その評価と実用への検討を進めてきた。SPRモジュールは光の反射強度を計測し、それは容易に屈折率に変換できる。モジュール単体では屈折率単位で10^<-5>オーダーの計測精度で、これは気候変動に関わる表層塩分変動を計測可能と言える。設計の工夫と経験式の確立の結果、システム化後の精度も上記の精度を維持するに至った。本研究では現場観測ツールとしての小型・軽量・高精度の塩分センサの開発に向け,表面プラズモン共鳴技術を応用したシステムを試作し,その評価と実用への検討をすることが目的である.本年度は小型塩分センサのシステム設計と共に,センサモジュール単位の評価を中心に行ったが,机上でのシリンジを用いたモジュール単位の性能評価では屈折率単位で10^<-5>のオーダー(水温計測精度が0.01°Cの場合の塩分0.02程度の計測制度)の計測をすることの可能性が確認できた.しかしながら検定バスを用いた精度評価ではフローセルの形状に依存した流路の安定性とセンシング部の温度依存性の問題から,計測の安定性が保てないという状況が発生した.温度依存性に関してはシステムのデザインを変更することで影響を低減することができたが,フローセルの問題に関してはサンプルの導入方法に関する全面的な見直しが必要となり,現在も引き続きその対応を進めている所である.一方,計測した屈折率から塩分を導出するためのアルゴリズムに対してQuan and Fry(1995)の経験式を対象に検討を行ったところ,本センサモジュールの仕様である840nmの波長の光源への適用の際には誤差が大きく,新たな経験式の作成が必要であることが判明した.次年度はサンプルの導入方法に関するシステム改良をおこなった後に検定バスでの計測事例を増やすことで経験式の確立を進め,最終的には現場計測テストを実施する予定である.本研究では現場観測ツールとしての小型・軽量・高精度の塩分センサの開発に向け、表面プラズモン共鳴技術を応用したシステムを試作し、その評価と実用への検討を行った。本年度は昨年度に課題として残った現場計測時における計測の安定性に関する再検討を行い、検定バスを用いた計測安定性の評価と精度評価に重点を置いた実験を行った。実験は基本的に独立行政法人海洋研究開発機構のむつ研究所にある検定精度が既知のセンサ検定施設で実施し、屈折率から塩分を導出する経験式の作成も考慮した。結果として、フローセルの導入を廃止し、センシング部に直接海水を接触させる方式をとり、リファレンス計測のための暗室空間を確保するカバーを工夫することで、前年度明らかとなったモジュール単体の精度(水温計測精度が0.01°Cの場合の塩分0.02程度の計測精度)をユニットとして維持することが可能であることが確認できた。また、検定バスによる実験から本センサモジュールに対する、計測した屈折率から塩分を導出するための経験式を導出することができた。今回採用したセンサモジュールは小型・軽量・安価なものであるが、本研究から現場利用センサとしての利用が十分可能であることが確認できた。しかしながら前述のモジュール特性の維持に起因して、その強度にはあまり高くない。その結果、利用が水圧の低い表層に制限されるという欠点を併せ持つ。現在、同様な機能をもつ国内産モジュールを製作しているメーカーと協議を進めており、高強度のモジュール製作とその機能評価に向けた協議をはじめている。その開発の際には本研究の成果が有益となると言える。
好中球Ca^<++>依存性リン脂質結合39kDa蛋白:遺伝子発現によるその性質の解析

(1)39kDa蛋白質のcDNAを発現ベクタ-に組み込みCOS細胞やNIH3T3細胞、HLー60細胞で過剰に生産させ、その細胞の代謝応答の変化から39kDa蛋白の細胞内での機能を検討した。メタロチオネインプロモ-タ-を含むベクタ-は、どの細胞系においても39kDa蛋白を高発現するクロ-ンは得られなかった。そこで現在は、高発現プロモ-タ-であるSRαを含むベクタ-を構築し、高発現クロ-ンをスクリ-ニング中である。また、このベクタ-に39kDa蛋白のcDNAの5'末端のATGを含む100bpのアンチセンス鎖を挿入し、39kDa蛋白のアンチセンスベクタ-を構築し、HLー60細胞にtransformation後、この細胞の分化への39kDa蛋白の役割を検討している。(2)HLー60細胞は、発癌プロモ-タ-であるTPA刺激と同様にオカダ酸(セリン、スレオニンフォスファタ-ゼ抑制剤)によっても、マクロファ-ジ様細胞に分化し、同時に39kDa蛋白の蛋白及びmRNAが発現することが明らかとなった。またオカダ酸による分化はTPAに比較して培養皿に付着する時間が8時間遅く、その付着時間と並行して39kDa蛋白も発現することを明らかにした。(3)39kDa蛋白は、ヒスチジン残基を6ヶ所もち、ジエチルピロカ-ボネイト処理による修飾により膜結合、ホスホリパ-ゼA_2阻害活性の抑制が示され、さらにその抑制はヒスチジン残基の1個が修飾されるだけで起こることを明らかにした。現在、そのヒスチジン残基の位置を検討中である。(4)抗組み換え39kDa蛋白抗体により動物界における39kDa蛋白の分布を検討した結果、哺乳類、両生類、ハ虫類および魚類までは明らかにその存在が認められたが、下等な生物にはその存在が認められなかった。(5)Cーキナ-ゼによる39kDa蛋白のリン酸化膜結合に依存し、またこれを阻害する薬物によりリン酸化が抑制されることを明らかにした。好中球にはアネキシンタンパク質(39K)が極めて多いが、その機能についてはなお明らかでない。これを明らかにするため、アネキシンタンパク質を持たない細胞に39K cDNAを導入してその発展を試みることを企画し、次のような実験を行った。1.上流にメタロオネイン1のプロモ-タ-を持つ39K cDNAをネオマイシン耐性遺伝子を持つプラスミッドに組み込み、色々な細胞についてその発現を試みている。そかし尚、その発現による細胞機能の変化等を明らかにするに至っていない。2.HLー60細胞分化における39K合成の生物学的意義を明らかにするため、39KアンチセンスDNAの合成をした。現在その影響を検索しているが、39K合成の低下によっては細胞分化は変化せず、目下39K合成の完全阻害をするための実験を模索している。3.リコンビナント39K(r39K)をイ-ストに過剰生産させることに成功した。そして、このr39Kを使用し、その化学修飾によるPLA_2阻害活性、膜結合活性、リン酸化酵素の基質性等の変化について解析し、ヒスチジンの修飾がこれらの活性に大きく作用することを明らかにした。

4.前骨髄性白血病細胞HLー60は、発癌プロモ-タ(PMA)やDMSOでそれぞれマクロファ-ジや好中球様細胞に分化するが、その時39Kの遺伝子が発現することを明らかにした。5.セリン、スレオニンホスファタ-ゼを特異的に阻害するオカダ酸により、HLー60細胞がマクロファ-ジ様細胞に分化することを明らかにし、その時もこの細胞の分化に伴い39Kの遺伝子が発現されることを明らかにした。(1)本年度も昨年度に引き続き、まず好中球に特異的である39kDa蛋白質のcDNAを発現ベクタ-に組み込み、HLー60細胞で過剰に生産させ、その細胞の代謝応答の変化から39kDa蛋白の細胞内での機能を検討することを試みた。昨年に引き続きメタロチオネインプロモ-タ-を含むベクタ-を使用したが、39kDa蛋白を高発現するクロ-ンは得られなかった。さらに高発現プロモ-タであるSRαを含むベクタ-を構築し、現在、高発現クロ-ンをスクリ-ニング中である。同時に、このベクタ-に39kDa蛋白のcDNAの5'末端のATGを含む100bpのアンチセンスcDNAを挿入し39kDa蛋白のアンチセンスベクタ-を構築し、HLー60細胞にtransformationし、分化に対しどのような影響を与えるか検討中である。(2)HLー60細胞は、発癌プロモ-タ-であるTPA刺激と同様にオカダ酸(セリン、スレオニンフェスファタ-ゼ抑制剤)によってもマクロファ-ジ様細胞に分化し、同時に39kDa蛋白が、その分化に伴い蛋白及びmRNAの発現が誘導される事を昨年度に明らかにしたが、オカダ酸による分化はTPAに比較して培養皿に付着する時間が8時間遅く、その付着時間と並行して39kDa蛋白も発現することを明らかにした。(3)39kDa蛋白はヒスチジン残基を6ヶ所もつが、ジエチルビロカ-ボネイト処理による1個のヒスチジン残基の修飾により膜結合が抑制され、されに伴いホスホリパ-ゼA_2阻害活性も減少することが明らかとなった。なお現在、このヒスチジン残基の位置を検討中である。(4)抗組み換え39kDa蛋白抗体により動物界における39kDa蛋白の分布を検討した結果、哺乳類、両生類、ハ虫類および魚類までは明らかにその存在が認められたが、下等な生物にはその存在が認められなかった。(5)Cーキナ-ゼによる39kDa蛋白のリン酸化は膜結合に依存し、これを阻害する薬物によりリン酸化が抑制されることを明らかにした。
自然災害をめぐる知とメディアについての歴史社会学的研究

本研究は、災害をめぐる知とメディアについての検討から、日本社会における自然災害の集合的な認識を通時的・共時的に把握し、その背後の力学を解明しようとするものである。「知」については知識人、文化人、科学者らが書き残した資料を、「メディア」については新聞、雑誌、放送メディアといったマスメディアの検討を行う。また、このような文理横断的・メディア横断的な方法に加え、地域の特性・独自性を考慮する目的で、静岡県と沖縄県のメディアについても検討を行う。ローカルメディアの検討により、中央の議論で見落とされている問題を浮かび上がらせ、日本社会の災害認識を立体的に把握することを目指す。
間質性膀胱炎におけるゲノム解析を用いた膀胱内細菌叢の解明と新規治療法の開発

2018年度は間質性膀胱炎患者の尿・膀胱生検組織を用いたメタ16S細菌叢解析と拡大尿・組織細菌培養を施行した。現在までに、尿中16S細菌叢解析は対照群17例、間質性膀胱炎群23例、膀胱痛症候群18例に施行し、その中で統計学的に有意差のつく細菌(目レベル)を解析中である。また、拡大尿培養(通常尿を1000倍に濃縮)は対照群22例、間質性膀胱炎群22例、膀胱痛症候群12例に施行し、間質性膀胱炎群で多い菌をDNAシーケンスで同定中である。また、間質性膀胱炎患者より分離培養した細菌は保管し、来年度以降で無菌マウスへ接種し、間質性膀胱炎モデルの作成とD-マンノースの有用性に検討に用いる予定である。一方、少数例ではあるが、膀胱生検組織を用いた16S細菌叢解析においても膀胱内細菌叢を確認出来ている。膀胱生検組織を用いた拡大培養に関しても、現在進行中である。2018年度は来年度の予算より70万円を前倒しして、対照群、間質性膀胱炎、膀胱痛症候群の尿・膀胱生検組織を用いたメタ16S細菌叢解析と拡大尿・組織細菌培養を施行できた。その結果、尿中16S細菌叢解析は対照群17例、間質性膀胱炎群23例、膀胱痛症候群18例に施行した。また、拡大尿培養は対照群22例、間質性膀胱炎群22例、膀胱痛症候群12例に施行できた。症例数をさらに増やしていくと同時に、間質性膀胱炎患者より分離培養された細菌を無菌マウスの膀胱へ接種し、間質性膀胱炎モデルの作成と新規治療法としてD-マンノースの有用性を検討する。2018年度に70万円を前倒し請求し、その一部が2019年度へ繰り越しとなった。
小学校英語教育に資する音声指導マニュアルの開発

2020年度からの小学校新指導要領全面実施に向けて,2018年度からの移行期間に使用されている外国語活動の教材『Let's Try!1』(LT1)と『Let's Try!2』(LT2)(中学年用),及び『We Can!1』(WC1)と『We Can!2』(WC2)(高学年用)に出現する語彙と文について,分節音と超分節音の両面から分析を行った。分析結果に基づいて,各教材の単元に準拠した英語音声指導書(マニュアル)を作成した。特にアルファベットについては,その名称に出現する音素の数が英語の全音素の半数を占めており,音声面においても指導が重要であるとの観点から,アルファベットを初めて扱う単元(『LT1』,Unit 6)には丁寧な記述を施した。また,アルファベット発音時の英語母語話者の口元の映像(正面,サイド)を収録し,DVDを作成するとともにWeb上にアップし,指導書に記載されたQRコードから動画を再生できるようにした(利用者限定)。動画には,発音のコツと日本語音声で代用しがちな音について日本語での音声解説を入れて理解し易くした。日本語による解説入りの英語母語話者のアルファベット発音動画はほとんど無いため,発音指導の補助資料として意義深い。作成した指導書や動画についての小学校教員の意見を基に改良を行った。また,英語の母音,子音の全音素と各音を含んだ単語の発音についても英語母語話者の口元の映像を収録した。各音素について,日英語音の比較や英語音間の比較に関する日本語音声による説明を施した。指導書を試用した教員による指導を受けた児童が発音したアルファベット名称の音声を指導前と後に収録し,音響解析に基づいて発音状況を分析した。分析結果を,小学校教員のコメントとともに,音声指導マニュアル改良のための資料とした。小学校児童の英語音声の時系列のデータは少なく,貴重な資料である。2018年度の計画としては,小学校英語教育において移行期間に使用されている中学年,高学年用教材の分析に基づいて,教員用音声指導書(初版)を作成し,小学校教員の意見を取り入れて改良を行うこと,音声・動画DVDを作成すること,及び,児童の英語音声収録と分析により児童の発音の経過観察を行うことであった。移行期間に使用されている4種類の教材の分析は全て行い,当初の計画を達成した。音声指導マニュアル作成については全ての単元が対象とはならなかったが,マニュアルを試用した小学校の進度に合わせて,指導を行う単元に準拠した指導書を順次作成した。また,教員の意見を取り入れ,順次改良を行うことにより,1単元のマニュアルの構成をほぼ確定することができた。英語の全音素とアルファベット名称の発音の動画を収録し,アルファベット発音動画についてはDVDを作成するとともに,QRコード読み取りによりWebからダウンロードできる仕組みを構築したことは,当初の計画以上の成果であった。また,小学3年生の児童20人以上の英語音声を指導前と後に収録して分析し,経過観察を行うことにより,1学年のみではあったが,児童の発音の状況を把握することができ,初期の計画を実行できた。児童の音声分析結果からマニュアル作成と改善への示唆が得られたことは本研究成果の一つである。2019年度には,2018年度で対象としなかった単元を含めて,『LT1・2』,『WC1・2』の全単元に準拠した音声指導マニュアルを作成する。マニュアルについての小学校教員の意見を反映させて改良を行うとともに,新指導要領全面実施となる2020年度に向けて,特に高学年を指導対象とするマニュアルについては教科書の種類の別に依らない汎用性の高い内容について構想を練る。各単元の指導マニュアルに記載する単語と文については英語母語話者の音声を収録したCDを作成するとともに,Webサイトからダウンロードできるようにする。また,2018年度に収録した英語母語話者の全音素の発音時の動画を編集してDVDを作成するとともに,QRコードからWeb上の映像をダウンロードできるようにする。児童が発音した英語音声について,2019年度も引き続き収録して経過観察を行う。2018年度に収録対象となった児童と同一の児童の音声を収録する(2019年度は4年生)。また,協力が得られれば,他の学年の児童の音声や対象校を広げて収録を行う。児童の音声収録は時間的な制約があるため,一度に多くの児童の音声収録は困難であるが,一回の収録作業者の人数を複数で行うなどにより,できるだけ多くの児童を対象に収録を行う。2020年度には,外国語科(高学年対象)用に出版された教科書全種類について,音声面から分析し,2019年度に作成した音声指導マニュアルを汎用性が高い内容に改良する。外国語活動(中学年対象)については,教材の動向や内容を見ながら,単元別,学年別の段階的記載内容について検討し,汎用性のあるマニュアル作成を目指す。英語母語話者の音声や口元動画については必要であれば修正や追加収録を行う。昨年度に引き続き,研究協力者として三宅美鈴(広島国際大学客員教授)と戸井一宏(広島市教育委員会,前広島市立戸坂城山小学校教諭)が加わる。2020年度からの小学校新指導要領全面実施に向けて,2018年度からの移行期間に使用されている外国語活動の教材『Let's Try!1』(LT1)と『Let's Try!2』(LT2)(中学年用),及び『We Can!1』(WC1)と『We Can!2』(WC2)(高学年用)に

出現する語彙と文について,分節音と超分節音の両面から分析を行った。分析結果に基づいて,各教材の単元に準拠した英語音声指導書(マニュアル)を作成した。特にアルファベットについては,その名称に出現する音素の数が英語の全音素の半数を占めており,音声面においても指導が重要であるとの観点から,アルファベットを初めて扱う単元(『LT1』,Unit 6)には丁寧な記述を施した。また,アルファベット発音時の英語母語話者の口元の映像(正面,サイド)を収録し,DVDを作成するとともにWeb上にアップし,指導書に記載されたQRコードから動画を再生できるようにした(利用者限定)。動画には,発音のコツと日本語音声で代用しがちな音について日本語での音声解説を入れて理解し易くした。日本語による解説入りの英語母語話者のアルファベット発音動画はほとんど無いため,発音指導の補助資料として意義深い。作成した指導書や動画についての小学校教員の意見を基に改良を行った。また,英語の母音,子音の全音素と各音を含んだ単語の発音についても英語母語話者の口元の映像を収録した。各音素について,日英語音の比較や英語音間の比較に関する日本語音声による説明を施した。指導書を試用した教員による指導を受けた児童が発音したアルファベット名称の音声を指導前と後に収録し,音響解析に基づいて発音状況を分析した。分析結果を,小学校教員のコメントとともに,音声指導マニュアル改良のための資料とした。小学校児童の英語音声の時系列のデータは少なく,貴重な資料である。2018年度の計画としては,小学校英語教育において移行期間に使用されている中学年,高学年用教材の分析に基づいて,教員用音声指導書(初版)を作成し,小学校教員の意見を取り入れて改良を行うこと,音声・動画DVDを作成すること,及び,児童の英語音声収録と分析により児童の発音の経過観察を行うことであった。移行期間に使用されている4種類の教材の分析は全て行い,当初の計画を達成した。音声指導マニュアル作成については全ての単元が対象とはならなかったが,マニュアルを試用した小学校の進度に合わせて,指導を行う単元に準拠した指導書を順次作成した。また,教員の意見を取り入れ,順次改良を行うことにより,1単元のマニュアルの構成をほぼ確定することができた。英語の全音素とアルファベット名称の発音の動画を収録し,アルファベット発音動画についてはDVDを作成するとともに,QRコード読み取りによりWebからダウンロードできる仕組みを構築したことは,当初の計画以上の成果であった。また,小学3年生の児童20人以上の英語音声を指導前と後に収録して分析し,経過観察を行うことにより,1学年のみではあったが,児童の発音の状況を把握することができ,初期の計画を実行できた。児童の音声分析結果からマニュアル作成と改善への示唆が得られたことは本研究成果の一つである。2019年度には,2018年度で対象としなかった単元を含めて,『LT1・2』,『WC1・2』の全単元に準拠した音声指導マニュアルを作成する。
対向ノズル形流体ダイオードによる気体駆動ポンプに関する研究

1.ポンプ理論モデルの作成および数値計算(1)前年までの研究で得られた、渦流形ダイオードによる気体駆動ポンプの動作と性能に関する理論モデルを参考にして、本ポンプ系の理論モデルを作った。(2)本ポンプ系は、種々の要素を含み、かなり複雑な系であるため解析解は求めにくい。そこで、各管理における圧力、流量を未知数とする連立方程式を立て、科学研究費補助金により購入した卓上式電子計算算機で数値解を求めた。その結果は2項の実験結果と定性的には良く一致した。(3)この結果は、本ポンプ系の最適設計に役立つものと考えられる。2.模型ポンプ実験による理論モデル妥当性の検証(1)理論モデルの妥当性を検証し、また理論モデル改良の指針を得るために、主に透明アクリル樹脂を用いて模型ポンプを製作し、駆動気体に空気を、そして輸送液体に水を用いて実験を行った。(2)対向ノズル形流体ダイオードにおけるキャビテーションの発生が、ポンプ効率および平均吐出流量の限界を決定することなどの実験事実が明らかになり、1項の理論モデルの改良の指針を得た。3.対向ノズル形流体ダイオードの最適形状の検討(1)本ポンプの最重要要素である対向ノズル形流体ダイオードに関して、種々の形状、寸法のものを製作し、実験的に解析した結果、ダイオードとしての最適形状を決定できた。(2)ただし、相似則の問題およびキャビテーション対策などが今後の課題として残る。
シナプス機能および記憶学習を制御する細胞接着型GPCRの新しい活動機構

近年、記憶・学習を担う「シナプス」を制御する分子として、細胞接着型Gタンパク共役受容体(adhesion-GPCR; ADGR)が注目されている。ADGRは種々の機能ドメインを有する細胞外領域と、GPCRに共通な7回膜貫通部位およびGタンパクと結合する細胞内領域からなるユニークな分子であるが、シナプスでどのように働いているかは不明な点が多い。本研究では、ADGRメンバーのBAI3が、運動記憶を担う小脳のプルキンエ細胞に発現し、延髄下オリーブ核登上線維(climbing fiber; CF)間で形成されるCFシナプスの形態・機能に重要であることを明らかにし、その活動様式を追究した。近年、記憶・学習を担う「シナプス」を制御する分子として、細胞接着型Gタンパク共役受容体(Adhesion-GPCR, ADGR)が注目されている。私たちは最近、ADGRファミリーに属する脳特異的血管新生抑制因子3 (BAI3)が、運動記憶を担う小脳のプルキンエ細胞に発現し、延髄下オリーブ核登上線維(CF)間で形成されるCFシナプスの形態・機能に重要であることを明らかにした(Kakegawa et al., Neuron, '15)。そこで本研究では、ADGRによる普遍的かつ新しいシナプス形成・機能制御機構の理解をめざし、CFシナプスおよび運動記憶を制御するBAI3の活動様式を追究する。本年度は、成熟期小脳において完成されたCFシナプスでのBAI3の役割について解析を行った。具体的には、プルキンエ細胞選択的にBAI3発現を欠くコンディショナルKO (BAI3-cKO)マウスを用い、成熟期でのCFシナプス様式を観察すると、CF上に形成されるシナプスの数が野生型マウスに比べて激減し、それに伴って、CFの支配領域が顕著に退縮していることが分かった。次に、成熟した野生型マウスのプルキンエ細胞に発現するBA3をRNA干渉法により急性除去すると、BAI3-cKOマウスで観察された異常表現型が認められた。さらに、成熟BAI3-cKOマウスのプルキンエ細胞に外来的にBAI3遺伝子を導入すると、cKOマウスに見られた異常表現型が劇的に改善された。以上の所見は、成熟期において完成されたCFシナプスの維持および改変過程にBAI3が深く関与していることを示唆している。昨年度は、完成された小脳シナプス回路においてBAI3がどのように関与しているかを解析し、新たな所見を得ることができた。この事象は、他のADGRファミリーにおいても同様に観察される可能性が高く、本成果がADGRファミリーの普遍的動作原理を理解するための手掛かりになりうるものと考えている。そのため、本研究課題は、現時点で「おおむね順調に進展している」と言える。近年、シナプスの形態形成や機能をささえる分子として、細胞接着型Gタンパク共役受容体(Adhesion-GPCR, ADGR)が注目されている。ADGRは種々の機能ドメインを有する細胞外領域と、GPCRに共通な7回膜貫通部位およびGタンパクと結合する細胞内領域からなるユニークな分子であるが、その活動様式は不明な点が多い。私たちはADGRファミリーに属する脳特異的血管新生抑制因子3 (BAI3)が、運動記憶を担う小脳のプルキンエ細胞に発現し、延髄下オリーブ核登上線維(CF)間で形成されるCFシナプスの形態および機能制御に重要な役割を果たしていることを以前に報告した(Kakegawa et al., Neuron, '15)。そこで本研究では、CFシナプスおよび運動記憶を制御するBAI3の活動機構について追究した。本年度は、BAI3細胞内シグナルの重要性について解析を行った。具体的には、BAI3の細胞内領域に位置する様々な細胞内シグナル分子結合部位をつぶした変異型BAI3を設計し、BAI3発現を欠くBAI3-KOマウスプルキンエ細胞に導入すると、BAI3-KOに観察されたCFシナプス異常がほぼ完全に回復することが分かった。また、野生型成熟マウス小脳プルキンエ細胞にBAI3を過剰発現させると、CF投射領域の拡大が観察され、興味深いことに、このCF投射領域の拡大は、細胞内領域に変異を加えたBAI3においても同様に観察された。これらの結果から、BAI3は細胞内シグナル系とは独立してCFシナプス形成をもたらしている可能性が示唆された。一方、筋芽細胞の融合過程を制御するBAI3の活動過程には、細胞内のシグナル伝達系が必須であることを共同研究により明らかにした。そのため、今後もCFシナプスにおけるBAI3細胞内シグナルの必要性をより詳しく解析していきたい。

本研究では、ADGRメンバーのBAI3が、運動記憶を担う小脳のプルキンエ細胞に発現し、延髄下オリーブ核登上線維(climbing fiber; CF)間で形成されるCFシナプスの形態・機能に重要であることを明らかにし、その活動様式を追究した。今後は、シナプス形態や機能を制御する新規BAI3シグナリングの詳細について明らかにしていきたい。神経生理学本年度は、当該研究課題に加え、基盤Bからの予算を頂きつつ、研究を進めてきた。両課題ともに研究内容は大きく異なるが、いくつかの実験手法は共通している。そのため、本年度で終了する基盤Bからの予算を優先的に使用させて頂いた。本年度の残額については、次年度に計画している実験のための費用(おもに消耗品)に充てる予定でいる。それによって、より効率的かつ生産的に実験を進められるものと期待している。