hpprc/llmjp-kaken huggingface dataset:
次世代シーケンサーを用いた重症心不全における左室逆リモデリング予測因子の探索

臨床的な心機能の評価やRNAの抽出、RNA-sequenceの実施、遺伝子発現データの解析については、概ね順調に行うことができている。拡張型心筋症に代表される非虚血性の重症心不全の症例のうち、一部は適切な心筋保護薬や心臓再同期療法(CRT)による治療、また補助人工心臓による新負荷の軽減などにより、左室逆リモデリングと呼ばれる心機能の改善を認めることがある。左室逆リモデリングの機序や、その予測については詳細に解明されていない。本研究では、千葉大学医学部附属病院に入院した非虚血性の重症心不全患者から、経カテーテル的心筋生検あるいは左室補助人工心臓装着手術時に採取される左室心筋組織からRNAを抽出し、次世代シーケンサーを用いたRNA-sequenceにより組織内に発現する遺伝子を定量的に解析する。一方で患者には最大限の内科的治療、外科的治療を行い、左室逆リモデリングと呼ばれる心機能の改善を認めるか否かにより2群に分類する。2群間の発現変動遺伝子と左室逆リモデリングの有無との相関関係を解析することにより、左室逆リモデリング予測因子を探索するものである。当初目標としていた20症例はすでに達成され、臨床的に左室逆リモデリングの評価と同時にRNA-sequenceによる遺伝子発現解析を行った。左室逆リモデリングと関連性が示唆される複数の因子の同定に至り、特に2因子に関しては相関性が高いと考えられるため、現在論文投稿中である。また、今年度は、研究の精度を高めるために症例数を増やすこととしており、現在合計35症例の登録が完了した。このうち、1症例は登録から6ヶ月以内に心臓移植実施のため、1症例は6ヶ月以内に死亡したため除外された。それ以外の症例について継続的に心機能や臨床経過の評価を行っている。また正常コントロールとの比較を行うため、正常左室心筋由来のRNAを入手し、比較検討を行う方針としている。当初20症例を目標としていたが、症例の登録が順調に進んだこと、またRNA-sequenceの実施に関わるコストが当初の予定よりも少ない額で実施できていることから、より精度を向上させるために、期間を延長し症例登録を引き続き行うこととした。一方で遺伝子発現解析では左室逆リモデリングと相関が認められる因子を複数同定することができ、論文投稿や学会での成果の発表を行っているところである。拡張型心筋症に代表される非虚血性の重症心不全の症例のうち、一部は適切な心筋保護薬や心臓再同期療法(CRT)による治療、また補助人工心臓による心負荷の軽減などにより、左室逆リモデリングと呼ばれる心機能の改善を認めることがある。本研究では、千葉大学医学部附属病院に入院した非虚血性の重症心不全患者から、経カテーテル的心筋生検あるいは左室補助人工心臓装着手術を始めとする開心術時に採取される左室心筋組織からRNAを抽出し、次世代シーケンサーを用いたRNA-sequenceにより組織内に発現する遺伝子を定量的に解析する。2群間の発現変動
結膜下組織への遺伝子導入法の確立と治療への応用

1)結膜下組織における遺伝子発現の確認これまでの研究により、センダイウイルス(SeV)ベクターやサル由来レンチウイルス(SIV)ベクターなどのウイルスベクターを用いた方法では、結膜下組織に対する遺伝子導入効率が低いことが明らかとなった。一方、超音波遺伝子導入法を用いることで、効率的に結膜下組織にレポーター遺伝子を導入することが可能であった。本年度は、GFP遺伝子、lacZ遺伝子、luciferase遺伝子などのレポーター遺伝子により、遺伝子導入効率、遺伝子導入部位、さらには遺伝子導入局所における炎症反応を始めとする生体反応について病理組織学的な検討を加えた。その結果、遺伝子は結膜下の線維芽細胞に発現しており、遺伝子導入による明らかな炎症細胞浸潤は認められなかった。2)角膜血管新生に対する超音波遺伝子導入法を用いた抗血管新生療法の検討角膜ポケット法において、それぞれの刺激(VEGF, FGF-2,炎症性サイトカイン、など)により生じる血管新生のメカニズムを分子生物学的ならびに病理組織学的に検討した。いずれの刺激においても、角膜に浸潤するマクロファージが血管新生の中心的な役割を担っていることが明らかとなった。この結果を基づき、血管新生抑制因子だけでなく、抗炎症作用を有する因子、ならびにその両者を結膜下に遺伝子導入することにより、角膜血管新生抑制効果を比較検討した。3)結膜リンパ管の役割の検討結膜、もしくは角膜において疾患が生じている際の結膜リンパ管の形態学的変化(リンパ管新生など)を臨床サンプルを用いて検討する。現在、結膜腫瘍ならびに眼瞼腫瘍摘出標本におけるリンパ管の免疫組織化学的染色の条件が決定した。1)組換えウイルスベクターの構築緑内障に対する遺伝子治療を考慮し、血管拡張作用を有する遺伝子(eNOS:内皮型一酸化窒素合成酵素、CNP:C型ナトリウム利尿ペプチド)を搭載した組換えセンダイウイルス(SeV)ベクターを作製した。in vitroでの遺伝子産物の確認を行っている。2)遺伝子発現の確認(1)SeVベクター、(2)サル由来レンチウイルス(SIV)ベクター、(3)超音波遺伝子導入法、を用いて、結膜下組織にレポーター遺伝子を導入した。眼内組織をはじめとするin vivoでの高い導入効率を示すSeVベクターならびにSIVベクターでは、予想に反し遺伝子発現を殆ど確認することができなかった。メカニズムについては、現在解析中である。超音波を用いた方法では、網膜下組織における遺伝子発現が確認できた。luciferase遺伝子を用いた遺伝子発現量の解析において、投与するplasmid濃度は100ug/mlが最も遺伝子導入効率が高いことが明らかとなった。現在、GFP遺伝子導入個体における遺伝子導入細胞同定を常温硬化樹脂であるtechnovitを用いて解析を進めている。3)遺伝子導入局所の病理組織学的検討遺伝子導入による結膜の形態学的な変化の評価を行うために、経時的に眼球を摘出し、光学顕微鏡を用いて遺伝子導入部位の病理組織学的に検討した結果、超音波を用いた遺伝子導入法では、炎症細胞浸潤などの明らかな病理組織学的な変化は認めなかった。4)全身への影響の検討SeVベクターならびにSIVベクターにて明らかな遺伝子発現が得られなかったため、全身臓器へのベクター伝播状況の検討は行っていない。
線虫神経回路網の集積回路化

集積回路は微細化による実装密度の増加により進歩してきたが,その加工技術が分子サイズに近づいている.ことから新たな技術開発の方向を必要としている.多くの試みがあるなかで,生物機能に範を求めた研究は魅力のある題材の一つである.本研究は,線虫という生物の神経回路網に注目し,その機能をシリコン基板上に実装ずる設計および回路技術の研究を目指した.線虫の神経回路網は,生物学的にその結線情報が明らかになっていることや制御理論的な動作の解析も進められていることから,集積回路技術を用いてシリコン基板上へ実装する対象としてうってつけの題材である.CMOS回路技術を用いて神経回路網をシリコン基板上に実装する方式として,おおまかにデジタル方式とアナログ方式の2種類がある.これら2つの方式で集積回路を設計・試作した.デジタル方式は,ニューロンの重みをメモリに蓄えることで汎用性の高い回路網を構築することが可能であったが,回路規模と消費電力が大きくなる傾向があった.一方,アナログ方式では,素子バラツキの影響から汎用性を持った回路の試作は困難であった.しかし,機能を限定し素子バラツキの影響が少ない機能と回路方式を選択してシリコン基板上に実装した.アナログ方式では,デジタル方式と比較すると機能は限定されるが,実装面積と消費電力の面で有利である.分散処理を行う制御システムにおいて末端部分の信号処理を自律的に行う場合,今回開発した神経回路網の応用が開けると考えている.これは,生物において神経節が中枢神経から自律して制御や情報処理を行うことに類似している.本研究は,線虫の神経回路網を模したCMOS集積回路システムの設計・試作・評価を3年計画で行うものである.初年度に当たる本年度は,集積回路設計を行うための環境の整備と線虫の神経回路網の結合情報をデータベースにまとめることにある.集積回路設計のための環境として,VDEC(大規模集積システム設計教育研究センター)が提供しているシステムをワークステーション上に搭載した.また,集積回路の試作ルーチンを立ち上げ確立するために,小規模の試作チップを作成した.これにより集積回路の,設計・試作のラインが完成し,神経回路自体をモデルとする集積回路チップを試作する準備が整った.現在は,評価体制の確立を目指して基礎検討を行っている段階である.集積回路システムに搭載する機能を決定するために,線虫の神経回路をモデル化しデータベースにまとめる作業を行った.線虫に関するデータベースとして既存のものが存在するが,集積回路への実装を意識したものなのでデータの処理方法にCMOS回路との整合性を持たす工夫を行っている.データベース化が完成したことで,線虫の神経回路が行う処理を検討することが可能になった.現在,線虫の典型的な反応経路に関する解析を進行している.次の段階として,集積回路システムの具体的な設計作業を進め,プロトタイプの試作を行うことを目標として研究を進めている.本研究は,線虫の神経回路網を模したCMOS集積回路システムの設計・試作・評価を3年計画で行うものである.中間年度に当たる本年度の目的は,神経回路網を集積回路に実装するためにプロトタイプチップの設計と試作を行うこと,さらに,集積回路を評価のための計測環境を整備することにある.試作する集積回路としてアナログおよびデジタルの双方を検討しているが,基礎検討が先行しているデジタル方式を優先して設計と試作を行った.神経細胞であるニューロンは,シナプスを介して互いに連結しており,これらの信号を総和して一種の閾値処理を行っている.シナプスの機能は,SRAMにその重みを蓄えることで,ニューロン本体が持つ閾値処理の機能は加算器を利用することでデジタル回路として実現した.設計環境は昨年に整備したシステムを利用し,試作はVDEC(大規模集積システム設計教育研究センター)が提供しているサービスを利用した.試作を依頼した集積回路チップは既に入荷済みで,現在その評価を実行している最中である.プロトタイプの試作としてはデジタル方式が先行しているが,基礎検討としてアナログ方式の検討も進行している.これは,昨年度に作成した線虫神経回路のデータベースをもとにその機能を解析しより自然に近い形で神経回路をエミュレートするチップを検討することに目的がある.現在,線虫の特徴的な動作であるタッチ反応系の動作を模倣できるアナログ回路方式の検討を行っている.次の段階として,試作した集積回路チップの詳細な特性評価を進め,これをもとに設計の最適化を行うことを目標として研究を進めている.集積回路は微細化による実装密度の増加により進歩してきたが,その加工技術が分子サイズに近づいている.ことから新たな技術開発の方向を必要としている.多くの試みがあるなかで,生物機能に範を求めた研究は魅力のある題材の一つである.本研究は,線虫という生物の神経回路網に注目し,その機能をシリコン基板上に実装ずる設計および回路技術の研究を目指した.線虫の神経回路網は,生物学的にその結線情報が明らかになっていることや制御理論的な動作の解析も進められていることから,集積回路技術を用いてシリコン基板上へ実装する対象としてうってつけの題材である.CMOS回路技術を用いて神経回路網をシリコン基板上に実装する方式として,おおまかにデジタル方式とアナログ方式の2種類がある.これら2つの方式で集積回路を設計・試作した.デジタル方式は,ニューロンの重みをメモリに蓄えることで汎用性の高い回路網を構築することが可能であったが,回路規模と消費電力が大きくなる傾向があった.

一方,アナログ方式では,素子バラツキの影響から汎用性を持った回路の試作は困難であった.しかし,機能を限定し素子バラツキの影響が少ない機能と回路方式を選択してシリコン基板上に実装した.アナログ方式では,デジタル方式と比較すると機能は限定されるが,実装面積と消費電力の面で有利である.分散処理を行う制御システムにおいて末端部分の信号処理を自律的に行う場合,今回開発した神経回路網の応用が開けると考えている.これは,生物において神経節が中枢神経から自律して制御や情報処理を行うことに類似している.
極性と組成を変調した面内周期構造を持つＺｎＯ薄膜の創製とその物性

本研究では、申請者らが見出した不純物添加によるZnO薄膜の極性反転現象を応用して、極性と組成が変調した面内周期構造を持つ(Al、Mg、Zn)O薄膜をパルス・レーザー・デポジション法により作製した。この薄膜の移動度は、おなじ組成で周期反転構造を持たない薄膜よりも約1.5倍大きかった。また、フォトルミネッセンス測定による新たなZnO薄膜の極性判定法も開発した。本研究は、極性と組成が変調した面内周期構造を持つZnO薄膜を作製し、レアメタル元素を使用しない低抵抗透明ZnO薄膜を実現することを目的としている。本年度は、Al添加ZnO薄膜中のAl濃度を変調させることにより、電子キャリア濃度の変調が可能であるかを調査した。また、Mg濃度とAl濃度が変調した面内周期構造を持つZnO薄膜を作製し、その電気特性を評価した。まず、1mol%Al添加ZnOターゲットを用いたPLD法で、c(+)極性およびc(-)極性を持つAl添加ZnO薄膜を作製し、その電子キャリア濃度をHall測定により評価した。同じAl濃度のターゲットを使用して作製したにもかかわらず、c(-)極性を持つ薄膜の電子キャリア濃度は、c(+)極性を持つ薄膜の約1.3倍であった。これは、c(-)極性を有する薄膜のAl濃度が、c(+)極性の薄膜の濃度よりも高いことを示唆しており、(Mg,Zn)O薄膜中のMg濃度が極性に対して示す傾向と同じである。このことは、極性が周期的に反転した構造を作ることによって、バンドギャップとキャリア濃度が変調した薄膜を作製できることを意味する。次に、4mol%Mgおよび0.5mol%Alを添加したZnOターゲットを用いたPLD法で、極性とMg、およびAl濃度が変調された面内周期構造を作製した。比較のために、同じターゲットを用いて、極性と組成が変調されていない薄膜も作製した。周期構造を持つ薄膜の抵抗値は2.6×10-3Ωcmで、周期構造を持たない薄膜の抵抗値、3.6×10-3Ωcmよりも若干低い値が得られた。これは、周期構造を持つ薄膜の移動度が、周期構造を持たない薄膜よりも移動度が高いためであった。このことは、周期構造が薄膜の低抵抗化に有効であることを示唆している。次年度はさらなる低抵抗化を試みる。本研究は、研究代表者らが見出した不純物添加による酸化亜鉛(ZnO)薄膜の極性反転現象を応用して極性と組成が変調した面内周期構造を持つZnO薄膜を作製し、低抵抗透明ZnO薄膜を実現することを目的として行われた。前年度までに、ZnO薄膜の極性を制御するためのAl添加ZnO薄膜バッファー層の作製条件の最適化を行い、マスクを用いたパルスレーザー蒸着(PLD)法による面内周期極性反転構造を持つZnO薄膜の作製法を確立してきた。また、作製した薄膜の組成と極性が周期的に反転しているかを確認する手法として、フォトルミネッセンスによるZnOの極性判定法も開発してきた。これら研究の過程で、マグネシウム(Mg)だけではなく、アルミニウム(Al)のZnO薄膜中への取り込み効率も極性によって大きく異なることが明らかになった。最終年度である本年は、組成と極性が面内周期構造をもつZnO薄膜の極性反転界面の特性を調査した。Mg濃度と極性が面内周期構造を持つ(Mg,Zn)O薄膜の移動度は、面内周期構造を持たない(Mg,Zn)O薄膜の移動度の約9分の1であった。このことは、極性反転界面は電子を散乱して移動度の低下をもたらしていることを示唆している。一方、ドナーであるAlを添加した(Al,Mg.Zn)O薄膜の場合、面内周期構造を持つ薄膜の移動度は、面内周期構造を持たない薄膜よりも約1.5倍大きかった。Al添加により、面内周期構造を持つ薄膜の移動度が向上した理由は現段階では明らかではない。Al濃度の空間的変調が移動度向上をもたらしているのか、それともその他の要因があるのかについて、今後も研究を継続して明らかにしていく予定である。本研究は、研究代表者らが見出した不純物添加によるZnO薄膜の極性反転現象を応用して極性と組成が変調した面内周期構造を持つZnO薄膜を作製し、低抵抗透明ZnO薄膜を実現することを目的としている。本年度は、極性と組成が変調した面内周期構造を持つZnO薄膜を作製した。まず、マスクを用いたパルスレーザー蒸着(PLD)法でAl添加ZnO薄膜をサファイヤ基板上の一部に蒸着した。これをテンプレートとし、この上に(Mg,Zn)Oターゲットを用いたPLD法で薄膜を作製した。

得られた薄膜をフォトルミネッセンス・マッピングで測定すると、Al添加ZnO薄膜が蒸着している部分はMg濃度が低く、Al添加ZnO薄膜が蒸着していない部分はMg濃度が高い組成の(Mg,Zn)O薄膜が成長していることがわかった。Al添加ZnO薄膜が蒸着している部分はc(+)極性であるため、Mg取り込み効率がc(-)極性で成長している部分よりも低いことが予想され、そのためにMg濃度が低くなっていると考えられる。一方、Al添加ZnO薄膜が蒸着していない部分はc(-)極性で成長しているためMg濃度が高くなり、このような組成の変調が生じたと考えられる。この結果から、極性制御されたAl添加ZnO薄膜を、マスクを用いたPLD法でパターニングし、それをテンプレートとして用いることにより極性と組成が変調した面内周期構造を持つZnO薄膜が当初の計画どおりに作製できることが確認された。また、研究代表者の所属するグループでは、放射光を用いた硬X線光電子分光でZnO薄膜の極性が判定できることを報告していたが、本年度、検出器とサンプル表面の角度を調整することにより通常のX線光電子分光装置でも極性が判定できることを明らかにした。この結果は、放射光施設を利用しなくても簡便に極性が判定できることを示しており、本研究の推進にとって重要な結果である。本研究の目的は、不純物添加による酸化亜鉛(ZnO)薄膜の極性反転現象を応用して極性と組成が変調した面内周期構造を持つZnO薄膜を作製し、レアメタル元素を使用しない低抵抗透明ZnO薄膜を実現することである。現在までに、極性とAlおよびMg濃度が面内変調したZnO薄膜の作製に成功しており、組成変調に伴うバンドギャップと電子キャリア濃度の面内変調も確認済みである。この点については当初の計画通りであり、研究はおおむね順調に進展していると評価できる。変調構造の電気特性も測定されており、今後の低抵抗化を期待できる結果となっている。一方、極性・組成の分布と薄膜の抵抗率などの電気特性との関係については、まだ十分なデータが得られていないため、当初の計画以上に研究が進展しているとは評価することはできない。最終的な目的である、従来よりも低抵抗な透明導電膜の実現を目指すために、最終年度では極性・組成の分布と薄膜の電気特性の関係についての調査を重点的に行う予定である。本研究の目的は、不純物添加によるZnO薄膜の極性反転現象を応用して極性と組成が変調した面内周期構造を持つZnO薄膜を作製し、レアメタル元素を使用しない低抵抗透明ZnO薄膜を実現することであり、本研究の目的を達成するための重要な手段である、極性と組成が変調した面内周期構造を持つZnO薄膜の作製手法が計画どおりに確立できたためである。極性と組成が変調した面内周期構造を持つZnO薄膜の極性・組成分布と薄膜の電気特性との関係を明らかにすることにより、従来よりも低抵抗な透明導電膜の実現を目指す。また、分極方向が反転している粒子同士の界面での散乱が、分極方向が揃っている粒子同士の界面での散乱よりも、抵抗増大に寄与する割合が本当に多いかを確認することは、透明導電性薄膜の低抵抗化には非常に重要である。これを確認するため、ScAlMgO4などZnOと格子マッチングのよい絶縁性単結晶薄膜上にサイズの大きいc(+)極性グレインとc(-)極性グレインとのモデル界面を形成し、界面のIーV特性、CーV特性測定、透過電子顕微鏡(TEM)観察などを行い、界面構造・特性のキャラクタリゼーションを試みる。作製した薄膜の面内不純物濃度分布をエネルギー分散型X線分析および光電子分光法で、その濃度分布に対応する光学特性をフォトルミネッセンス・マッピングで評価する。その結果とHall効果測定により得られた電気特性から、より低抵抗となる組成・周期条件を探索する。
意識内容の形成における脳領野間情報統合の役割の解明

本研究の目的は、脳領域間の情報の統合が、意識の内容生成へどのような影響を持つのかを明らかにすることであった。左右脳半球を接続する神経線維束を切断され半球間の情報統合が失われると、各脳半球が別個の意識の主体を宿すような行動をとる。これは、半球間の情報統合が失われると、脳全体で一つの統合された意識を持てなくなることを示唆している。もしこれが正しければ、脳を物理的に切断せずとも、情報的に二分することができれば、二つの意識の主体が一つの脳に共存するような状況が、健常者にも起こせる可能性がある。そこで2018年度までに、聞き取りテストを行いながら車の運転をするという、聴覚と視覚情報の統合が困難な課題を用い、機能的磁気共鳴画像法(fMRI)により課題遂行中の脳活動を計測した。そのデータを用いて聴覚情報を処理する領域と視覚情報を処理する領域の間の情報統合を検討し、課題下で情報統合が失われていることを示唆する結果を得た。情報統合は統合情報量と呼ばれる尺度を計算して検討される。過去に統合情報量として複数の尺度が提案されているが、それらは全て意識の内在性という性質を反映できないという問題があった。上述の結果も従来の尺度を用いて検討されている。この問題を克服するため、2018年度は意識の内在性を反映できる統合情報量の計算方法の確立に取り組んだ。統合情報量は、システムが特定の状態にあるときの未来および過去の状態の確率分布が、システムを構成する要素間の因果関係を切断することでどのくらい変化するか、を定量する。問題は、この確率分布の変化の定量を、カルバックライブラー情報量やワッサースタイン計量という、情報の内在性を反映できない尺度を使用して行うことにあった。そのためこの内在性を反映する尺度を新たに模索し、この尺度を用いて統合情報量を高次元データから推定する方法を構築した。平成30年度が最終年度であるため、記入しない。本研究は、ヒトの意識内容の形成において、脳の異なる領域間の情報統合がどのように寄与しているのかを明らかにすることが目標である。「意識が脳からどのように生まれるのか」という問いに対する有望なアプローチの一つに、脳の異なる領域間で統合された情報が意識であるとする、意識の統合情報理論(IIT)がある。例えは音声ガイドに従って車を運転するとき、視聴覚の入力は異なる脳領域に到達するが、意識の上ではそれらが統合されて、一つになったものを経験する。IITではこれを「視聴覚領野間で情報が統合された」からであると説明する。一方、電話をしながら運転するといった二重課題を行う際は、視聴覚の入力が同時にあるにも拘らず一方の内容しか意識に上らないことがある。この際領野間の統合は失われていると予想される。本研究では、これらの条件間で脳領域間の情報統合の有無を定量的に比較し、意識の「統合されている」という側面が、それを生み出す「脳内の情報統合」に対応する特徴であることを示す。IITによれば、意識の座は統合されている情報の量が空間的に極大になるような領域群と予想される。もしIITが正しく、上記の二重課題のような状況で二つの意識が一つの脳内に共存する場合は、統合される情報の量が極大になるような領域群が、空間的にオーバーラップせずに2つ見つかるはずである。そこで2017年度は、統合される情報の量が極大になるような領域群を同定する手法の構築をTononi教授と共同で取り組んだ。この方法はまだ未完成であるが、そのプロトタイプとなる方法の構築には成功しており、それを脳活動のデータへ使用することで、実際に情報の量か極大になるような領域群が存在することを支持する結果を得ている。申請書作成時点では、3つの研究を提案したが、そのうちの1つ目は極めて順調に進行し、すでに結果をまとめて論文を発表している。一方、研究を進行させていくなかで、統合情報量の定義を根本的に見直さなければいけないことに気がつき、その改善と、あらたな計算方法の構築に時間がかかっている。そのため、研究計画全体としての進行状況は、概ね順調である。この計算方法が構築できた暁には、申請書内で予想した結果以上の影響力のある結果が見込まれるため、今後見込まれる研究成果としては当初の計画以上のものとなることを期待している。

そのデータを用いて聴覚情報を処理する領域と視覚情報を処理する領域の間の情報統合を検討し、課題下で情報統合が失われていることを示唆する結果を得た。情報統合は統合情報量と呼ばれる尺度を計算して検討される。過去に統合情報量として複数の尺度が提案されているが、それらは全て意識の内在性という性質を反映できないという問題があった。上述の結果も従来の尺度を用いて検討されている。この問題を克服するため、2018年度は意識の内在性を反映できる統合情報量の計算方法の確立に取り組んだ。統合情報量は、システムが特定の状態にあるときの未来および過去の状態の確率分布が、システムを構成する要素間の因果関係を切断することでどのくらい変化するか、を定量する。問題は、この確率分布の変化の定量を、カルバックライブラー情報量やワッサースタイン計量という、情報の内在性を反映できない尺度を使用して行うことにあった。そのためこの内在性を反映する尺度を新たに模索し、この尺度を用いて統合情報量を高次元データから推定する方法を構築した。申請書では、2018年度は受入先研究室に滞在し研究を行う予定であった。しかし計画を変更し、本年度の前半は、米国University of Wisconsin-MadisonのTononi研究室に滞在する。引き続き滞在する理由は、Tononi研究室にて行う予定にしていた、統合情報量の計算手法に関する研究が予想外の方向に発展し、その研究を完遂させてから帰国する必要性が出たためである。IITの予想を正しく検証するためには、(1)統合情報量を情報理論的に正しく定義し、(2)それをデータから正確に推定する方法を構築し、(3)これを用いて脳内の神経素子すべての組み合わせについて統合情報量を計算し、最大となる素子の組を同定する手法を構築する、というステップが必要である。2017年は主に(1),(2)に取り組んで一定の成功を収めたが、(3)に関してはまだ完全に満足のいく方法を構築できていない。この方法を構築するために、2018年度の前半はTononi研究室に滞在して、Tononi教授と直接議論しながら進めて構築を目指し、後半は構築した手法を実際にデータへ適用する。平成30年度が最終年度であるため、記入しない。
上気道感染症予防ワクチンの開発とその粘膜免疫応答に関する基礎的研究

1インフルエンザ菌外膜蛋白ワクチンの作成インフルエンザ菌に共通な外膜蛋白抗原であるP6を精製し、さらにそのアミノ酸解析を行い組み換えP6(rP6)を作成した。また、粘膜アジュバント作用を有するミュータントコレラトキシンのAサブユニットのアミノ酸解析により組み換えコレラトキシンを作成し、これにrP6を融合させ、結合組み換え蛋白を作成した(mCT-rP6)。2.組み換え蛋白抗原に対する粘膜免疫応答上記のワクチンをマウスに経鼻投与し、その粘膜免疫応答を観察した。その結果、rP6は単独では全くIgA応答が認められず、コレラトキシンなどの粘膜アジュバントの使用が必要と考えられた.しかし、mCT-rP6においても免疫応答は認められず、新たなドラッグ・デリバリーシステムの開発が必要と考えられた。そこで、現在HIVワクチンへの応用が期待されているナノスフィアを用いることを計画した。3.ナノスフィア結合卵白アルブミンに対する粘膜免疫応答ナノスフィアの粘膜免疫に及ぼす効果を検討するために、卵白アルブミンにナノスフィアを結合させ、これをマウスに経鼻投与し、その粘膜免疫応答を観察した。その結果、ナノスフィア結合卵白アルブミンで鼻腔洗浄液中のIgA応答が誘導できるものの、その反応はコレラトキシンよりも弱かった。したがって、粘膜ワクチンのヒトへの応用には、粘膜免疫応答を賦活するための新たなシステムの開発が必要と考えられた。4.上気道粘膜免疫担当細胞のエンドトキシンに対する免疫応答ヒト口蓋扁桃、鼻粘膜から分離された単核球をインフルエンザ菌から精製したエンドトキシンで刺激し、その免疫応答を比較した。その結果、上気道のリンバ組織あるいは粘膜の単核球の細菌抗原に対する低応答性が示され、こうした免疫学的トレランスの機序の解明そして解除も上気道感染予防ワクチンの開発に重要なことが示唆された。ヒト鼻・副鼻腔粘膜のインフルエンザ菌に対する免疫応答鼻・副鼻腔粘膜には多くの免疫担当細胞が存在し、IgA産生細胞も高頻度に認められることから、上気道における粘膜免疫応答に何らかの関与があると推測される。そこで、慢性副鼻腔炎患者の上顎洞貯留液を採取し、そのインフルエンザ菌外膜蛋白P6に対する免疫応答を観察した。その結果、貯留液からの細菌検出の有無に関わらずP6特異的IgAおよびIgG抗体が検出され、好中球浸潤が多い検体で高値を示した。さらに治療経過と抗P6抗体の有無を比較すると、抗体産生を認めたもののほうが良好な経過を得ていることが示された。以上の結果から、慢性副鼻腔炎の病態にインフルエンザ菌の関与が少なくないこと、そしてP6に対する免疫応答が病態の経過に関与することが示唆された。マウスにおけるインフルエンザ菌に対する粘膜免疫応答インフルエンザ菌外膜蛋白(CM-Hi)をマウスに経鼻、経口、経気管、そして腹腔内投与し、それぞれの粘膜免疫応答を比較し、ワクチンとしての有用性について検討した。その結果、CM-Hiの経鼻、経口、経気管投与のいずれも鼻粘膜に抗原特異的IgA応答が誘導されたが、経鼻免疫で最も顕著であった。また、経鼻免疫では脾臓CD4^+T細胞からのそのIgA応答に比例したTh1型ならびにTh2型のサイトカイン産生が認められた。以上の結果から、鼻腔は腸管や気管など他の粘膜免疫関連組織と比較してより強力な粘膜免疫の誘導組織であると同時に実効組織でもあることが示唆された。1)インフルエンザ菌外膜蛋白抗原の作成インフルエンザ菌に共通な外膜蛋白抗原であるP6を精製し、さらにそのアミノ酸解析を行い組み換えP6(rP6)を作成した。このrP6はインフルエンザ菌から精製されたP6と全く同一の電気泳動パターンを示した。

また、強い粘膜アジュバント作用を有するミュータントコレラトキシンのAサブユニットのアミノ酸解析により同様に組み換えコレラトキシンを作成し、これに先に得られたrP6を融合させ、結合組み換え蛋白を作成した(mCT-rP6)。2)組み換え蛋白抗原に対する粘膜免疫応答rP6にコレラトキシンを混合したもの(A群)とmCT-rP6(B群)でマウスを週1回計3回経鼻免疫を行い、唾液、鼻腔洗浄液中の特異的抗体活性および唾液腺、鼻粘膜の特異的抗体産生細胞数を測定した。その結果、A群、B群ともに有意な特異的粘膜免疫応答そして全身免疫応答の誘導が観察された。しかし、B群では精製コレラトキシンそしてrP6に対する免疫応答はみとめられなかった。さらに両群のマウスから得られた唾液そして血清のインフルエンザ菌に対する凝集抗体価を測定したところ、有意な活性は観察されなかった。したがって、これらの組み換え蛋白抗原をインフルエンザ菌感染の予防ワクチンとして応用するにはさらなる基礎的検討が必要なことが示唆された。3)上気道感染症におけるインフルエンザ菌の関与上気道の粘膜免疫応答を知るために、中耳、副鼻腔、扁桃の上皮細胞そして単核球のエンドトキシンに対する反応を観察した。その結果、いずれの臓器においても、エンドトキシンに対する生体の過剰あるいは低反応が炎症の遷延化に関与していることが明らかにされ、エンドトキシンの主たる産生源となるインフルエンザ菌に対する対策がこれら疾患の治療そして予防に重要なことが示された。1)粘膜免疫のためのドラッグ・デリバリーシステムとしてのナノスフィアの応用前年度の研究結果から、組み換えP6(rP6)、そしてこれにミュータントコレラトキシンAサブユニットを融合させたmCT-rP6単独では、十分な粘膜免疫応答が得られないことが判明した。そこで、新たなかつヒトに応用可能な粘膜免疫アジュバントもしくはドラッグ・デリバリーシステムの開発が必要と考え、現在HIVワクチンへの応用が期待されているナノスフィアを用いることを計画した。2)ナノスフィア結合卵白アルブミンに対する粘膜免疫応答卵白アルブミンにナノスフィアを結合させ、これをマウスに週1回、3回経鼻投与し、その粘膜免疫応答を観察した。その結果、ナノスフィア結合卵白アルブミンで鼻腔洗浄液中のIgA応答が誘導できるものの、その反応はコレラトキシンを粘膜アジュバントとして用いたものよりも弱かった。したがって、さらに高濃度の卵白アルブミンを結合したナノスフィアを用いることが必要と考えられた。3)扁桃リンパ球のエンドトキシンに対する免疫応答ヒト口蓋扁桃から分離された単核球をインフルエンザ菌から精製したエンドトキシンで刺激し、その免疫応答を末梢血単核球と比較した。その結果、扁桃単核球からの炎症性サイトカイン産生は末梢血単核球よりも有意に低下していた。すなわち、上気道反復感染に、免疫担当細胞の細菌抗原に対する低応答が関与していることが示唆され、この免疫学的賦活化がワクチン療法の応用に必要と考えられた。
学習成果の厳正な評価判定は、筆記式一斉試験以外で果たして可能なのか

学習成果の厳正な評価判定は、筆記式一斉試験以外で果たして可能なのか。そのイギリス国内での先進的取り組みとその成立基盤について、分権化が進むイングランド・スコットランド・ウェールズの3地域を比較検討することで知見獲得を目指した。そして、先進的取り組みは、特にウェールズ・バカロレア方式を通じて、大学等高等教育機関の入学者選考においてもウェールズばかりでなく、イギリス全体へも波及して実質的に機能し始めていることが、本研究を通じて確認できた。資料研究としては、インターネット公開の政策文書および実践記録、および連合王国4地域義務教育後能力認証型学校教育課程悉皆データベースCoursediscoverをも駆使して、全体動向の把握に努めた。現地訪問調査は、以上の資料研究による準備のもと、平成17(2005)年度にスコットランド(成人対象の高等教育入学準備特設課程を中心に)、平成18(2006)年度にイングランド(成人基礎教育および労働組合学習を中心に)、平成19(2007)年度にウェールズとイングランド(非伝統的評価判定を公的認証に通じて大学等入試に積極的に取り込む新方式であるウェールズ・バカロレアを中心に)において実施し、現場にて訪問視察と聴き取りを実施し、現地関係研究者にも聴き取りと意見交換を継続的に実施した。学会発表は、日本カリキュラム学会、日本生涯教育学会および教育目標、評価学会で計5回行い、『産業教育学研究』『日本生涯教育学会論集』『生涯学習研究e事典』にて研究成果を公にした。そしてさらに、国立大学協会「高大接続ワークショップ」(2008年3月28日、会場:神戸大学)でイギリス高等教育入試制度の事例紹介者として登壇することによって、早速社会に対して具体的に還元できた。<資料研究>筆記式一斉試験以外による厳正な評価判定に関して、イギリスにおける先進的取り組みとその可能性について全体像を捉えるため、まず資料に基づく研究として文献および電子化資料の検討を行った。文献検討は、書籍(洋書・和書)の更新と新規購入をしつつ進めた。電子化資料検討に関しては、インターネット公開の政策文書および実践記録等を検索・閲覧するとともに、連合王国4地域の義務教育後の能力認証型学校教育課程を悉皆するインターネット連動型公開データベースである『コースディスカバー』を購入して、統計的傾向を含めての動向について正確な把握に努めた。<現地訪問調査>以上の準備のもと、平成18(2006)年3月18日から25日にかけて、スコットランド現地調査を、以下を訪問することにより実施した。なお、同年3月9日・10日には、訪日調査中のグラスゴー大学Andy Furlong教授から、現地訪問調査に関する事前教示を受けている。前年度に引き続き、イギリスにおける先進的取り組みとその成立基盤に関して検討を進めた。学術発表は日本カリキュラム学会と日本生涯教育学会で実施した。また『産業教育学研究』と『生涯学習e事典』にて研究成果の一部を公にできた。<資料研究>文献および電子化資料の検討を継続した。電子化資料検討に関しては、インターネット公開の政策文書および実践記録等、および連合王国4地域義務教育後能力認証型学校教育課程悉皆データベースであるCoursediscoverにて、全体動向について正確な把握に努めた。<現地訪問調査>以上の準備のもと、平成19(2006)年3月3日から3月10日にかけて、イングランドにおいて以下を訪問し、見学と聴き取りを実施した。Sutton Trust(経済的に不利な立場に置かれた若年者への奨学・研究篤志家財団の活動)City Lit(成人教育専門機関として名高い。今回正規の学習機会が不十分であった成人に対する保証学習機会であるReturn to Studyプログラムを授業見学し,学生にも聴き取りを実施。)最終年度となる本年度は、前々年・前年度に引き続き「学習成果の厳正な評価判定は、筆記式一斉試験以外で果たして可能なのか」に関して、イギリスでの先進的取り組みとその成立基盤に関して検討探求を進めた。

そして、それはウェールズ・バカロレア方式を通じて、大学等高等教育機関の入学者選考においてもウェールズばかりでなく、イギリス全体へも波及して実質的に機能し始めていることが確認できた。資料研究としては、学術的な書籍・論文等に加え、インターネット公開の政策文書および実践記録等、および連合王国4地域における義務教育後能力認証型学校教育課程悉皆データベースであるCoursediscover等電子化資料を駆使して、全体動向について正確な把握に努めた。以上の資料研究を基盤にして、現地訪問調査は、平成20(2008)年1月13日から1月20日に、後期中等教育段階において、非伝統的評価判定を公的認証によって通じて大学等入試に積極的に取り込む新方式であるウェールズ・バカロレアを中心対象に、ウェールズとイングランドにおいて以下を訪問し、聴き取り(および実践視察)を実施した。カーディフ大学John Fitz教授、ウェールズ合同教育委員会本部、Bryntirion Comprehensive School、Ysgol Tre-Gib、ウェールズ合同教育委員会教員研修会(列席)ならびにバース大学Jeff Thompson教授とMary Hayden博士以上遂行に際しては、現地研究者と情報交流を密にし、上記各学会および現代イギリス教育研究会等で国内研究者と大いに意見交換した。日本生涯教育学会と教育目標評価学会では、自由研究発表をした。さらに『日本生涯教育学会論集』と『生涯学習研究e事典』にて研究成果が公にできた。
Transcriptional controlによる進行肝細胞癌の遺伝子治療

αフェトプロテイン(AFP)産生肝細胞癌に特異的な癌の遺伝子治療法としてAFPプロモーターを用いたシステムが有効であることを報告してきた。しかしこのプロモーターは特異性はあるものの発現が弱いという問題があった。我々はAFP産生癌細胞特異的プロモーターから部位特異的組換え酵素Creを発現する組換えアデノウイルスを癌特異的発現のスイッチとして用いることにより,強力なプロモーターから癌細胞特異的に遺伝子を発現させる方法を検討した。AFPプロモーターからCreを発現する「制御ウイルス」と、Cre酵素による特異的組換えにより強力なCAGプロモーターから目的遺伝子(β-gal)の発現がONになる「標的発現ウイルス」を作製した。この2種のウイルスをAFP産生細胞および非AFP産生細胞に感染しその発現を検討した。ヌードマウスに移植皮下肝癌を作製し、2種のウイルスのAFP産生肝細胞癌における発現を検討した。また肝内および肝外に転移腫瘍を有する腫瘍モデルを作製し、尾静脈から2種のウイルスを投与した際の発現も検討した。上記の二重感染法は、AFPプロモーターから直接β-gal遺伝子を発現する方法と比較して約50倍高い発現が観察された。AFPプロモーターの高い発現特異性は二重感染法でも維持されていた。この高い発現と特異性は移植肝細胞癌に直接ウイルス感染を行った際にも維持されていた。また尾静脈投与を行った際にも肝内外の腫瘍に発現が認められた。これらの結果をもとにヘルペスチミジンキナーゼ(HSV-TK)遺伝子を発現させるため、「制御ウイルス」「標的発現ウイルス」を作成した。これらを用いて各種培養細胞株における発現を検討しており、ヌードマウス移植肝癌モデルにおける実験を準備した.αフェトプロテイン(AFP)産生肝細胞癌に特異的な癌の遺伝子治療法としてAFPプロモーターを用いたシステムが有効であることを報告してきた。これらを用いて各種培養細胞株における発現を検討しており、ヌードマウス移植肝癌モデルにおける実験を準備した.RSVプロモーターの下流にヘルペスシンプレックスウイルスのチミジンカイネース(HSV-TK)遺伝子をつなぎ発現するベクター(AdTK)およびαフェトプロテイン(αFP)産生肝細胞癌において特異的に発現するようαFPプロモーターの下流にHSV-TK遺伝子をつないだアデノウイルスベクター(AdAFPTK)を作製した。これらのベクターは肝細胞癌培養細胞株においてHSV-TK遺伝子を発現し、引き続くガンシクロビル(GCV)の投与によって細胞死がえられること、およびAdAFPTKベクターはαFP陽性培養細胞株にのみ、細胞死を引き起こすことが示された。また、ヌードマウス移植肝細胞癌を用いた実験から、AdAFPTKはαFP陽性肝癌を特異的に完全退縮させ、αFP陰性肝癌の完全退縮を来さないことが示された。このようにAdAFPTKのαFP陽性肝癌にたいする高い特異性は示されたものの、AdAFPTKのHSV-TK産生量はAdTKに比して低いため、担癌患者への投与で充分な効果が得られるか否かが問題となった。そこでαFP陽性細胞に対するTranscriptional controlの利用をさらに発展させ、HSV-TK活性の高いベクター開発が必要と思われた。現在、cre-loxの系を用いて、LacZをマーカーとして新しいベクターの開発を着手した。この2種のウイルスをAFP産生細胞および非AFP

産生細胞に感染しその発現を検討した。ヌードマウスに移植皮下肝癌を作製し、2種のウイルスのAFP産生肝細胞癌における発現を検討した。また肝内および肝外に転移腫瘍を有する腫瘍モデルを作製し、尾静脈から2種のウイルスを投与した際の発現も検討した。上記の二重感染法は、AFPプロモーターから直接β-gal遺伝子を発現する方法と比較して約50倍高い発現が観察された。AFPプロモーターの高い発現特異性は二重感染法でも維持されていた。この高い発現と特異性は移植肝細胞癌に直接ウイルス感染を行った際にも維持されていた。また尾静脈投与を行った際にも肝内外の腫瘍に発現が認められた。これらの結果をもとにヘルペスチミジンキナーゼ(HSV-TK)遺伝子を発現させるため、「制御ウイルス」「標的発現ウイルス」を作成した。これらを用いて各種培養細胞株における発現を検討しており、ヌードマウス移植肝癌モデルにおける実験を準備した。
イネの籾数増加に関する新規対立遺伝子の創出と相互作用の解明

本研究は、以下の3つの研究目的から構成されている。(1)SPIKE遺伝子座の原因変異の特定と機能解析を行う為に、栽培イネ内(日本型、インド型、熱帯日本型)のSPIKE遺伝子座の変異を明らかにし、機能に関与する原因変異を推定した。(2)複数のSPIKE遺伝子がIR64へ導入された形質転換が、籾数増加を示す傾向があり、コピー数と籾数や葉の幅の間には正の相関がみられた。(3)SPIKE遺伝子座と他の籾数増加に関する遺伝子座との相互作用を解明するため、IR24-SPIKEの個体の選抜を行った。(1)籾数増加に関わるSPIKEの原因変異の特定と機能解明を行う。(2)自然変異を超える新規対立遺伝子の創出を目指す(3)他の籾数増加に関わる遺伝子とSPIKEの相互作用を解明する(1)SPIKE遺伝子座の原因変異の特定と機能解析を行う為に、85品種のSPIKE遺伝子座の領域をPCRで増幅し、シークエンサーにより塩基配列を解読した。栽培イネ内(日本型、インド型、熱帯日本型)のSPIKE遺伝子座の変異を明らかにし、機能に関与する原因変異を推定した。推定した原因変異の領域は、アミノ酸置換に関わっており、このアミノ酸置換は葉の幅との間に相関がみられた。SPIKEは、葉の大きさを制御するNAL1と同座であり、遺伝子の多面的な効果の一部であると考えられる。また、3000品種の塩基配列と表現型のデータベースを用いて、SPIKEの塩基配列を確認したところ、同様の傾向がみられた。このことから、アミノ酸置換が有力な原因変異であると考えられた。また、レトロトランスポゾンの有無による表現型への効果を推定するために最適な材料が、IRRIのジーンバンクにおいて保存されており、今後解析を進めていく予定である。(2)複数のSPIKE遺伝子がIR64へ導入された形質転換が、籾数増加を示す傾向があることから、それらの作出された個体に関する農業形質の調査と解析を網羅的に行った。半定量的PCRの結果、コピー数が増加するにつれて、遺伝子の発現量は増加する傾向にあり、コピー数と籾数や葉の幅の間には正の相関がみられた。また、プロモーター領域の塩基配列を比較した結果、複数の変異箇所がみられた。(3)SPIKE遺伝子座と他の籾数増加に関する遺伝子座との相互作用を解明するため、まずIR24-SPIKEの農業形質への効果を評価した。2015年度から、九州大学から佐賀大学へ異動したため、一部の研究計画を変更せざる得なくなった。また、異動先には、実験に必要な解析器具がなかったため、研究に必要かつ優先順位の高い実験器具や試薬を揃えるのに時間と労力を要した。さらに、異動先の研究室には、形質転換体作出のための設備が無かったため、ゲノム編集による変異創出を行うことは難しいと想定された。そのため、準備することができた器具・試薬を用いて、(1)に関する内容を優先的に進めていき、実験計画以上に進めることができたが、(2)に関する内容は、設備不足が原因のため、計画変更せざるをえなかった。そのため、研究全体としては、計画に沿った最善の試みを行ってきたので、「おおむね順調に進展している」を選択した。(2)自然変異を超える新規対立遺伝子の創出を目指す(3)他の籾数増加に関わる遺伝子とSPIKEの相互作用を解明する3つの研究目的に対する研究進捗は以下になる。(1)3000品種の塩基配列と表現型のデータを用いて、SPIKEの塩基配列を確認し原因変異部分や他のアミノ酸置換ごとにハプロタイプを分類したところ、大きく2つのグループに分類された。大きく分けてインド型品種と、日本型・熱帯日本型の品種群に分けられた。近年発表された論文において、形質転換体を用いて、NAL1の同じアミノ酸置換が原因変異であることを証明しており、それらの研究結果と同様の結果が得られた。レトロトランスポゾンとプロモーター領域に関しては、関連性が低いと推定された。(2)SPIKE以上に籾数が増加した個体を創出する為に、既存の形質転換体に関して、籾数増加の効果を検証した。複数の遺伝子が導入された形質転換体を用いて、農業形質が向上する原因について解析を行った。複数のSPIKE遺伝子が導入された植物体では、植物体あたりの籾重がコントロールの植物体と比較して増加していた。これらは、SPIKEにより通常は穂数が減少するが、穂数があまり減少せず、籾数の増加が顕著にみられたためであると推定された。また、半定量的PCRの結果、これらの遺伝子の発現量は、コピー数が増加するにつれて遺伝子の発現量が増加しており、SPIKEの遺伝子の発現量を調整することにより、さらに籾数増加する個体の作出できる可能性があることがわかった。(3)用いた実験材料において、SSRマーカーを用いて遺伝子型の調査を行った所、SPIKE遺伝子の領域に、日本型品種あそみのりの染色体断片が導入されていないことが確認されたため、交雑集団の作出を進めた。

(1)SPIKE遺伝子座の原因変異の特定と機能解析を行う為に、栽培イネ内(日本型、インド型、熱帯日本型)のSPIKE遺伝子座の変異を明らかにし、機能に関与する原因変異を推定した。(2)複数のSPIKE遺伝子がIR64へ導入された形質転換が、籾数増加を示す傾向があり、コピー数と籾数や葉の幅の間には正の相関がみられた。(3)SPIKE遺伝子座と他の籾数増加に関する遺伝子座との相互作用を解明するため、IR24-SPIKEの個体の選抜を行った。3つの研究目的に対する今後の研究推進方策は以下になる。(1)SPIKE遺伝子座の原因変異の特定と機能解析を行うために、また、異なる遺伝的背景をもつSPIKEの近似同質遺伝子系統であるBR11-SPIKEを用いて、次世代シークエンサーまたは、マイクロアレイによるトランスクリプトーム解析を行う。トランスクリプトーム解析において検出された相互作用のある遺伝子に関する定量的RT-PCRを行い、遺伝子機能を推定する。(2)新規SPIKE対立遺伝子の創出する為に、形質転換により作出した形質転換体に関して、籾数増加の効果を検証する。ゲノム編集による変異創出を行うことは難しいと想定された。そのため、既存の形質転換帯を用いて、それらの再評価を行うことにより、より籾数が増加した植物体を作出する方向性で研究を進めている。複数の遺伝子が導入された形質転換体を用いて、農業形質が向上する原因について解析を行う。具体的には、SPIKEと相互作用のある遺伝子の定量的RT-PCRを行う。(3)SPIKE遺伝子座と他の籾数増加に関する遺伝子座との相互作用を解明する為、得られたF2集団において、マーカー選抜により集積系統を選抜し、選抜個体を圃場に移植し、農業形質を評価する。植物育種学
加齢によるbeta-defensin発現についての検討

【研究目的】β-defensinは、哺乳類の代表的な抗菌ペプチドであり、細菌の細胞膜に孔を形成して殺菌することが知られている。私は、ヒトおよびマウスのゲノム情報を利用して、複数の新規・-defensinを同定し、その組織分布と抗菌活性を明らかにしてきた。従来、・-defensinは、気道系や皮膚、腸管に発現することが知られていたが、私の同定した・-defensinも含めて、一部の・-defensinが精巣、精巣上体、胎盤のような生殖器に強く発現することが明らかとなった。これらの臓器での感染防御は、生殖のために極めて重要であるが、・-defensinを含む抗菌ペプチドの役割は、全く解明されていない。human・-defensin-3(hBD-3)も、最初、ヒトの皮膚から単離されたが、その後、男性生殖器や胎盤で、むしろ最も強く発現していることが明らかとなった。私は、最近、マウスのゲノム情報を利用して、hBD-3のマウスホモローグmouse・-defensin-14(mBD-14)をクローニングし、mBD-14遺伝子全体をlacZ遺伝子に置換した遺伝子改変マウスmdefb14^<+/->-LacZマウスの作製に成功した。本研究は、このマウスを利用して、各組織でのmBD-14の発現を細胞レベルで調べ、さらに、mBD-14の欠損が及ぼす発生、生殖能力、感染防御能への影響を調べた【研究結果】mdefb14^<+/->-LacZマウスの、男性生殖器を含む諸臓器や胎盤を摘出し、する、各臓器のどのような細胞がmBD-14を発現しているかを顕微鏡にて観察した。複数のmdefb14^<+/->-LacZマウスやmdefb14^<-/->-LacZマウスを交配させ、妊娠の様々な時期で胎仔のDNAを抽出し、PCR法により遺伝子型を決定した。胎盤は、母体由来の部分と胎仔由来の部分があるため、それぞれの遺伝子型を分析することにより、mBD-14の欠損により、着床や胎仔の発生が阻害されるかを統計的に解析することができた。