hpprc/llmjp-kaken huggingface dataset:
重症筋無力症における抗ＭｕＳＫ抗体の認識分子同定

(ii)hMuSKect-mycから各Igを欠失させた4つのコンストラクト(⊿Ig1, ⊿Ig2, ⊿Ig3, ⊿Ig4 )を作成し、それぞれタンパクを精製した。MuSK抗体の各欠失hMuSKectへの結合能をin vitroplate binding assayにより定量した。その結果、3名のMuSK抗体で⊿Ig1への結合が有意に減少し、5名全てのMuSK抗体で⊿Ig4への結合が有意に減少した。つまり、MuSK抗体はIg1とIg4を認識している。LRP4はMuSKのIg1と結合することが報告されているが、Patients 4, 5の結果より、LRP4はIg4とも結合することが示唆された。重症筋無力症(Myasthenia Gravis: MG)はneuromuscular junction (NMJ)への自己抗体に起因する自己免疫疾患である。その約15%は抗MuSK抗体陽性のMuSK-MGであるが、その発症機序は不明である。MuSKはNMJの筋肉側に存在する膜貫通タンパクであり、細胞外領域に4つのimmunoglobulin-like-domain (Ig1, Ig2, Ig3, Ig4)と1つのC6 boxをもつ。本年度はMuSK抗体の機能をさらに詳しく解析するため(i) 5名のMuSK抗体のMuSK-LRP4結合への影響を解析し、(ii)MuSK抗体のMuSKエピトープ解析を行った。(i)MuSK抗体のMuSK-LRP4結合への影響をin vitroplate binding assayにて解析した。その結果、5名の患者のMuSK抗体は量依存的にMuSK-LRP4結合を阻害した。つまりMuSK抗体はMuSK-ColQ結合を阻害するのみならずMuSK-LRP4結合も阻害することが証明された。重症筋無力症(MG)にはアセチルコリン受容体(AChR)抗体によるものと筋特異的チロシンキナーゼ(MuSK)抗体によるものが、抗MuSK抗体による分子病態機序は十分に解明されていない。CollagenQ (ColQ)のC末端は神経筋接合部のMuSKと結合し、N末端はアセチルコリンエステラーゼ(AChE)と複合体を形成している。現在までにMuSKとColQの結合についての病態への関与に関する報告はない。本研究では、AChEをシナプス基底膜に係留するColQとの結合を抗MuSK抗体が阻害する可能性を検証した。抗MuSK抗体陽性患者及びコントロールとして抗AChR抗体陽性患者の血清から、IgGを精製し、抗MuSK抗体のColQとの結合の影響を調べる3種の実験を行った。(1)マウス筋切片に対するin vitrooverlay assayにて、抗MuSK抗体存在下ではColq-/-マウス筋組織上のMuSKに対してColQの結合を阻害した。(2)in vitroplate-binding assayを用いて抗MuSK抗体のMuSK-ColQ結合が阻害された。(3)患者抗MuSK抗体を用いて受動免疫マウスモデルを作成し、その筋組織切片の神経筋接合部ではAChE活性、及びColQの量が減少していた。以上から、患者抗MuSK抗体がMuSKとColQの結合を阻害することで、シナプス間隙のAChEの減少やシナプス後膜のシグナル変化をもたらし、MGが発症すると考えられる。MuSKはLRP4とも結合しており、AChRのクラスタリングに関与しているため、今後、抗MuSK抗体のagrin-LRP4-MuSKシグナル伝達系に与える影響を明らかにする。実験計画に記した(1) Colq-/-マウス骨格筋切片上にColQ-AChE複合体をアンカリングさせるin vitro transplantation実験での抗MuSK抗体の影響(2)プレートに固層化したMuSKに対し、抗MuSK抗体のMuSK-ColQ、MuSK-LRP4阻害を定量化するin vitroplate binding assay(3)抗MuSK抗体受動免疫モデルの骨格筋のAChE-ColQ複合体の定量、の3項目について実験を行い、それぞれの結果を得ることができた。さらに、研究を進める中で、MG患者抗体がMuSK-LRP4の結合を阻害していることを新たに突き止め、MuSK抗体の認識エピトープの決定についても調査を行った。抗MuSK抗体による重症筋無力症の分子病態機序を解明するため、抗MuSK抗体がAChEをシナプス基底膜に係留するCollagen Qとの結合を阻害するのではないか、という仮説を立て、実験を行った。まず抗AChR抗体陽性患者の血清からIgGを精製し、マウス筋切片に対するin vitro overlay assayを行い、抗MuSK抗体存在下においてはマウス筋組織上のMuSKに対してColQの結合を阻害した。

次に、in vitroplate-binding assayを用いて抗MuSK抗体はMuSK-ColQ結合を阻害した。さらに、患者抗MuSK抗体を用いて受動免疫マウスモデルを作成し、その筋組織切片の神経筋接合部ではAChE活性とColQの量が減少していた。以上の結果から、抗MuSK抗体は、シナプス後膜のMuSKとそれに係留するCollagen Qとの結合を阻害し、シナプス間隙のアセチルコリンエステラーゼが減少して、シグナル伝達障害が引き起こされることを実証した。ColQノックアウトマウスの生産が確保できたため、ColQノックアウトマウスを用いた受動免疫モデルでの神経筋接合部各分子の影響、マウス初代培養筋細胞における抗MuSK抗体存在下でのLRP4、MuSK、AChRのシグナル伝達のアッセイを行う予定である。また、MuSKとColQのinteraction domainを決定するため、MuSKの4つのimmunoglobulin-like-domain (Ig1, Ig2, Ig3, Ig4)にTagを付け、immuno-precipitation法によりColQと結合するdomainを決定する。そのことにより、MuSK MG患者抗体がMuSKとColQもしくはLRP4どちらのinteractionを強く阻害し、MG症状を発症しているのかを解明することができる。アセチルコリンレセプター(AChR)のクラスタリングはagrin-LRP4-MuSKのシグナル伝達により行われる。本年度は抗MuSK抗体の存在により起こるAChRのクラスタリングの影響を、ColQとの結合阻害による作用と、抗体の直接的なMuSKの作用について明らかにする。ColQはAChR β-subunitやRapsynの発現を調節しており、ColQ-MuSKの結合が阻害されると、それらの分子の発現変化や、MuSKの活性及びAChRのクラスタリングが不十分になることが予想される。ColQがMuSKと結合することによる、MuSKシグナル伝達系の変化を調査し、抗MuSK抗体によりColQとの結合阻害時の分子変化を明らかにする。また、抗MuSK抗体によりMuSKとAChRβ-subunitのリン酸化は上昇するが、クラスタリングは逆に減少する。抗MuSK抗体はagrin刺激により起こるMuSKリン酸化とは別の作用を及ぼすと考えられる為、抗MuSK抗体によるリン酸化部位の特定を行い、エンドサイトーシス誘導分子Nsfへのシグナル伝達やAChRのクラスタリングを誘導する分子の変化を調べ、抗MuSK抗体による神経筋接合部のシグナル変化とAChRのクラスタリングの関係を明らかにすることを目指す。また、抗MuSK抗体によるMuSKのリン酸化部位と活性化を特定する為、agrin刺激によりリン酸化されるY553のリン酸化状態を調査し、チロシン各部位のmutant MuSKを発現させ、抗MuSK抗体によるカイネース活性能を調べる。
悪性グリオーマ浸潤リンパ球に於けるT細胞抗原レセプターの分子生物学的解析

申請者は悪性グリオーマに於けるTIL TCR repertoireをRT-PCR法により検索し、limited heterogenityとVα7,とVβ13.1のpredominant usageを立証した(Nitta T,Science:249:672,'90,Ebato M,Immunol Lett 39:53'94)。本実験ではこれらのサブクローンのV-J-D-Cの塩基配列を検索することでTILの抗原特異性を検討した。悪性グリオーマ12症例より抽出、合成したcDNAをVDJC領域のPCR増幅を行い、酸素処理後、Bluescriptvector、TG1,XL1-bluをcompetentcellとしてtransformationを施行した。得られたコロニーからアルカリ法によりplasmidを抽出、dideoxy法によりシークエンスを行った。Vβ13.1+TILのNDβ領域で、YRLPWGTSDSの共通配列が見られた。PBL由来Vβ13.1+T細胞に於けるTCRではTILで認められた共通配列を示す例は少なかった。Vβ3,Vβ5.1ではJC領域のみに共通配列があるもTILのVβ13.1のJC領域とも異なっていた。以上の所見よりグリオーマ特異的T細胞であることが強く示唆された。異なる悪性グリオーマ患者間に、共通塩基構造を有するT細胞が存在することは、腫瘍内におけるTILのclonalityが明かになるとともにグリオーマ特異抗原の存在が考えられる。特異抗原に対するキラーT細胞を誘導するか、もしくはこの共通塩基部のcDNA各グリオーマ患者の非刺激Tリンパ球に遺伝子導入して自己腫瘍細胞に特異的キラー活性を誘導することで、悪性グリオーマに対する特異的免疫遺伝子治療が可能となると思われる。
超高温タービン翼材用NbSi_2基方向制御複相シリサイドの開発

C40型NbSi_2基シリサイドは優れた高温強度を示すと共に、1500°C近傍において降伏応力のピークを持つ異常強化現象を示す。このシリサイドにC11_b型構造を安定化するMoおよびWを添加すると、高温強度を著しく増加させるとともに、異常強化のピーク温度を高温側にシフトさせることができる。一方、C11_b型構造を有するMoSi_2は、NbSi_2に比べれば高温強度は劣るが、多数のすべり系が活動するとともに、低温においてもある程度の加工性を示す。この両者の利点を生かすため、両相からなる複相シリサイドを用いた。通常の溶解、鋳造法においてもC40相とC11_b相は層状組織を形成するが、その方向を制御することは困難であった。また、この複相シリサイドは包晶反応を有するため通常の方法では単結晶を得ることは困難であった。しかし、帯溶融法を用い、結晶成長速度を遅くするとともに、固液界面温度を厳密に制御することにより、単結晶の作製が可能となった。この単結晶を1500°C近傍で長時間焼鈍すると、C40母相中にC11_b相が析出し、その際層状組織の方向を制御することが可能であった。このC40相とC11_b相の界面は、極めて良好な整合界面を形成するとともに、良好な熱的安定性を示した。このような方向制御層状組織を有する複相シリサイドの機械的性質は、層界面と応力軸とのなす角、すなわちφに強く依存した。例えばφ=45°の場合、変形は層界面に平行に起こり、比較的良好な変形能を示した。一方、φ=0の場合、高温においても極めて高い強度を示し、例えば1500°Cにおいて900MPaもの降伏強度を示した。このようなシリサイドの層状方向をタービン翼材の長手方向になるよう制御するば、1500°C近傍で操業可能なタービン翼材の開発が可能であることが明らかとなった。1500°C近傍で稼動可能な超高温タービン材料として、NbSi_2基方向制御複相シリサイドを候補材料とし、その高温強度改善のための状態図的な検討、その力学特性評価と高強度化のための適正添加元素の探索を行った。NbSi_2/CrSi_2系、NbSi_2/TaSi_2系、NbSi_2/MoSi_2系、NbSi_2/ZrSi_2系等、各種擬二元系のC40型相ならびにC11_b型相の相安定性ならびに固溶元素量を調べた。いずれの擬二元系も、C40型相ならびにC11_b型相中に互いの元素が大量に固溶し、しかも二相混合状態で安定に存在した。特にNbSi_2/MoSi_2系擬二元系について、その鋳造組織ならびに帯溶融法による結晶成長方向の制御を行った。NbSi_2/MoSi_2は包晶反応を示し、通常の凝固では二相の組織制御は困難である。しかし、帯溶融法を用いて、結晶成長速度1020mm/hが極めて遅い場合には、方向制御層状組織の作製が可能であった。しかも、このNbSi_2、MoSi_2両相は極めて良好な整合界面を形成した。この層状組織は、初晶のC40型相から固相変態によってC11_b型相が晶出する際に形成され、その結晶成長速度を制御することでその層間隔の制御も可能である。

この層状組織は極めて良好な熱的安定性を示し、1500°C、100時間の焼鈍においても、乱れることなく、超高温耐熱材料にふさわしい特性を示した。この方向制御材の圧縮試験を行った結果、1500°Cにおいて400MPa程度の通常の金属材料から.は想像だにできない、高強度を示した。この高温強度は、C40型NbSi_2相中へのMoの固溶体強化と共に、転位芯近傍へのMo原子の固着による異常強化現象に由来し、かつNbSi_2/MeSi_2相界面が転位運動の障害物として、有効に働くためであることが判明した。NbSi_2は1500°C近傍で異常強化現象を示すため、超高温耐熱材料としての可能性を秘めている。しかし、活動すべり系が限定されているため、多結晶の変形能は期待できない。また、クリープ特性にも問題がある。この欠点を克服するため、MoSi_2との複相合金とし、高温強度、変形能を改善し、新たな超高温耐熱材料の開発を図った。得られた主要な研究成果は次の通りである。(2)層状組織は、冷却の際の包晶反応によって形成された。この際、C40およびC11_b相は(0001)_<C40>//(110)_<C11_b>、[112^^-0]_<C40>//[111]_<C11_b>なる結晶方位関係を満足し、界面での格子不整合は3%以下であった。(3)層界面は転位運動の障害物として働き、高強度化をもたらす。特に層状組織を有する(Mo_<0.85> Nb_<0.15> )Si_2合金は1600°C近傍において180MPaとMoSi_< 2>に比べ2倍以上の高強度を示した。(4)擬二元系の層状組織はNbSi_2の(0001)面とMoSi_2の(110)面が重なる形で形成され、極めて良好な格子整合性を有するため、高温で優れた熱安定性を示し高強度を維持する。(5)帯溶融法による種々の結晶成長速度を選択することにより、層状組織の層間隔を変化させることが可能である。層状組織の微細化は強度上昇をもたらすのみならず、破壊靱性の改善に極めて有効であった。(6)NiSi_2にMoを添加すると底面すべり以外のすべり系が活性化され、変形能改善をもたらす。C40型構造を有するNbSi_2は1500°C近傍の超高温で異常強化のピークを示し、優れた高温強度を有する。さらに、これにC11_b型構造を安定化するMoならびにWを添加すると、ピーク温度が上昇すると共に、強度も増加した。一方、C11_b型構造を有するMoSi_2は高温強度はNbSi_2には劣るが、多数のすべり系が活動し、比較的良好な変形能を示す。この両者の利点を生かし、複相化すれば強度、変形能に優れた超高温耐熱材料の開発が可能である。この複相シリサイドを通常の溶解、鋳造すると、両相は層状組織を形成するが、その方向は制御出来ず、また相界面の整合性も悪く、そのため結晶粒界及び界面においてクラックが発生し、強度、変形能共に改善することは出来なかった。この擬二元系複相シリサイドは、包晶反応を有し、そのため通常の方法では単結晶を得ることは出来ない。しかし、帯溶融法を用い、結晶成長速度、溶融温度を厳密に制御することによりC40型単結晶を得ることが可能となった。この単結晶を1500°C近傍で長時間保持することにより、C40相中にC11_b相を析出させ、方向制御層状組織を得ることに成功した。この層状シリサイドを形成するC11_b相とC40相はその界面において極めて良好な整合性を示した。また,強度ならびに変形能は層状組織に負荷される応力軸に著しく依存し,層界面に45°方向に応力を負荷した場合、優れた変形能を示した。一方、層界面に平行に応力を負荷すると、1400°Cにおいても900MPa以上の優れた高温強度を示した。
熱ルミネッセンス、カソードルミネッセンスによる衝撃を受けたコンドライトの研究

大きく分けて、3つの研究をおこなっている。(1)衝撃を受けた斜長石の研究斜長石は普通コンドライトの中の熱ルミネッセンス、カソードルミネッセンスを担っている鉱物である。大阪大学の土山明教授から「人工的に衝撃を与えた斜長石の薄片試料」を借用し、40GPaの衝撃を受けた斜長石(An_<40>)にmicrodefomationsを見出した。その結果は南極隕石シンポジウムで口頭発表した。その後、同じ斜長石(An_<40>)のCLスペクトルが衝撃によって、Mn^<2+>の570nmピークが長波長側へシフトしているのを観測した。Mini-CL、Mono-CL、Raman測定を更におこない、マスケリナイトの形成メカニズムをしらべ、EPSLに今年度中に投稿予定である。(2)御池山石英中のmicrodeformationsの研究長野県の坂本正夫氏から御池山の砂岩、チャート試料を借用した。Dr.Gucsik Arnoldは、薄片試料の石英中にPlanar Microdeformationsを確認し、御池山は本邦初のインパクトクレータである可能性が強いことを示唆した。更にラマン分光のマップ測定をおこない、対応するラマンマッピングが得られた。これ等の結果を南極隕石シンポジウムで坂本正夫氏ともに発表した。この発表はNHKのニュース等で報道された。その後、御池山薄片試料のHFによるエッチング効果、CLを調べている。これらは、"Mt.Oikeyama, Nagano Prefecture, Japan; impact vs. tectonic origin"の題目でGeochemical Journalに投稿予定である。また、オーストラリア、ウィーン大学のProf.C.Koeberl研究室を訪ね、御池山クレータのデータについて討論するとともに、衝撃を受けた標準試料としてRiesクレータの試料を貰い受けた。(3)レーザー駆動フライヤーによる石英の衝撃実験御池山からの石英の衝撃効果をより詳しく検討するために、ケンブリッジ大学で、レーザー駆動フライヤーにより5-30GPaの圧力下の非破壊衝撃実験をおこなってきた。回収した試料は岡山理科大学でCLスペクトル、ラマン測定等をおこない御池山の衝撃変成と比較検討する予定である。
農業における「鉄の三角同盟」形成過程の構成主義的分析

農政研究において定説とされてきた「鉄の三角同盟論」は、政・官・業の利益誘導関係に注目した説明を展開するが、こうした説明においては各アクターの政策選好がどのように形成されたといった点については全く説明されてこなかった。また各アクター内での意見対立や選好の変化といったファクターは無視されてきた。こうした問題意識から、本研究ではアクターの政策アイディアやその社会構築に注目する構成主義的制度論の観点から戦後農政の形成過程を分析し、定説とは異なる新しい農政論を展開する。
昆虫由来休眠ペプチドを用いた新規臓器保存液開発へ向けての基礎研究

昆虫由来休眠ペプチドであるC16-Yamamarinを細胞内液および外液組成の既存の臓器保存液に添加し猫腎細胞を低温保存および再加温すると、猫腎細胞の休眠傾向が示唆され、またそれは可逆的であることが示唆された。今回の研究ではC16-Yamamarinを用いたことによる臓器保存効果の上昇の確証は得られなかったが、C16-Yamamarinの臓器保存液への応用の可能性を示唆していると考えられる。本年度では、ヤママリンを添加する前段階として高分子ポリエチレングリコール(PEG)を既存の臓器保存液(リン酸緩衝ショ糖液:PBS)に添加し、細胞レベルにおけるPEGの有用性を検討した。測定項目には細胞生存率を評価するための乳酸脱水素酵素(LDH)活性および細胞内代謝を評価する目的でアデノシン三リン酸(ATP)活性を用いた。培養細胞をPBSと1g/LのPEGを添加したPBSで保存した場合のLDH活性と細胞内ATP量を比較した時、24時間後において1g/LのPEGを添加したPBSで保存した場合の方が良好な結果を示すことが判明した。そこで、添加するPEGの量を0.5g/L、20g/L、40g/Lと変化させた場合におけるLDH活性と細胞内ATP量をPBSと比較検討した。臓器保存液に添加するPEGの容量を増加させることによって細胞からのLDHの放出量は容量依存性に減少し、また細胞内ATP量は容量依存性に増加した。PEGの効果は0.5g/Lの濃度では認められず、1g/L以上の濃度で認められた。さらに、1g/Lよりも20g/L、40g/Lの濃度においてその効果はより強く認められた。上記の結果より、最も細胞保護効果が認められた1、20、40g/LのPEGを加えたPBSとUW溶液について、保存開始から24時間後におけるLDH活性と細胞内ATP量を比較検討した。1g/LのPEGを加えたPBSとUW溶液の間には有意差が存在したが、20g/L、40g/LのPEGを加えたPBSとUW溶液の間には有意差は存在しなかった。したがって、20g/L、40g/LのPEGを加えたPBSは標準的臓器保存液であるUW溶液と細胞レベルでは同等の臓器保存効果を示すことが示唆された。次年度はヤママリンを追加し最良の保存効果を示す組み合わせを検討する予定である。本年度は、実際にYamamarin誘導体の一つであるC16-Yamamarinの猫の腎細胞に対する細胞増殖抑制活性の有無とその可逆性、Wisconsin of University solution(以下UW液)とリン酸緩衝ショ糖液(Phosphate buffred sucrose、以下PBS)にC16-Yamamarinを添加することによりC16-Yamamarinの細胞保護効果、さらに再還流モデルにおける細胞増殖率について検討した。Feline kidney distal tubular cells(以下FKD細胞)を1.0×10^4cells/mlで接種し、24時間、37°C、5%CO_2の存在下で前培養した。前培養後、培地をコントロール培地とC16-Yamamarin添加培地に換え24,48時間培養後WST-8アッセイにて生細胞数を測定した。48時間培養後、コントロール培地群とC16-Yamamarin添加培地群の培地を通常培地に換え24時間培養しWST-8アッセイにて生細胞数を測定した。FKD細胞を37°C、5%CO_2の存在下で24-25時間、コンフルエント状態になるまで培養した。そして37°Cに加温したリン酸緩衝生理食塩水で2回洗浄後、UW液、PBS、C16-Yamamarinを25μMになるよう添加したUW液、PBSに浸し4°Cで冷保存した。そして、保存開始から3,6,9,12,15,24時間後にLDH活性とWST-8アッセイにより生細胞数を測定した。上記の方法で12時間冷保存したFKD細胞を、通常の培地に戻し37°C、5%CO_2の存在下で再培養した。そして、再培養開始から24,48,72時間後にWST-8アッセイにより生細胞数を測定した。FKD細胞に対しても、C16-Yamamarinの細胞増殖抑制活性が認められ、それは可逆的であることが示唆された。FKD細胞をC16-Yamamarin添加臓器保存液で保存すると、LDH活性が上昇し、生細胞数が減少しているように見える結果がみられた。しかし、この結果は、細胞が休眠状態にあるためWST-8が還元されにくくなってしまったためであり、生細胞数が減少したわけではないのではないかと考えられた。12時間冷保存後の再灌流モデルでは、C16-Yamamarin添加臓器保存液で冷保存した群で、24-48時間の細胞増殖率がコントロール群を上回る傾向がみられた。その後の48-72時間の細胞増殖率で2つの群に差はほとんどみられなかった。

これらは、C16-Yamamarinの臓器保存液への応用の可能性を探る第一歩であり、次年度さらなる検討が必要であると考えられた。昨年度はN末端部にパルミチン酸を加えたYamamarin誘導体の一つであるC16-Yamamarinを用いて実験を行なったが、本年度は他のYamamarin誘導体より最も低濃度で増殖制御作用が確認されているC16-NIPRL-NH2を用いた。本研究ではWisconsin of University solution(以下UW液)にC16- NIPRL-NH2を異なる濃度で添加することによりC16-NIPRL-NH2の猫腎細胞に対する細胞保護効果について検討した。Feline kidney distal tubular cells(以下FKD細胞)を1.0×104cells/mlで接種し、24時間、37°C、5%CO2の存在下でコンフルエント状態になるまで前培養した。そして37°Cに加温したリン酸緩衝生理食塩水で2回洗浄した後、UW液単独、そしてC16- NIPRL-NH2を2.5μMあるいは5.0μMの異なる濃度になるよう添加したUW液に浸し4°Cで冷保存を開始した。そして、保存開始から3,6, 9, 12, 15, 24時間後にMTTアッセイの変法であるWST-8アッセイにより生細胞数を測定することで、細胞の細胞増殖抑制活性を経時的に評価した。今回の研究ではC16- NIPRL-NH2はUW液に添加した場合、FKD細胞に対しては有意な細胞増殖抑制活性は認められず、またC16- NIPRL-NH2の濃度依存性は確認されなかったが、24時間後では細胞増殖抑制活性がUW液単独群を上回る傾向がみられた。Yamamarinの臓器保存液への応用に関しては、Yamamarinの細胞浸透性、細胞毒性、適切な誘導体の選択など今度更なる検討が望まれる。本研究でも用いたヤママリン試薬は水溶性度が低いため、細胞内に取り込まれやすいようにパルミチン酸処理されており、試薬粉末を融解する際にDMSOが用いられている.正常細胞では、良好な保存効果が得られている腫瘍細胞とは本ヤママリン試薬の細胞内浸透度もしくは細胞毒性に違いがあると考えられるため、生体に用いる前に細胞レベルで本試薬の有用性を再検討する必要がある.24年度が最終年度であるため、記入しない。最終年度では、水溶性度の高いヤママリン試薬を用いるあるいは細胞保護効果のある高分子ポリエチレングリコールを併用することで、本試薬の細胞浸透度や細胞毒性の問題点に対応していこうと考えている.24年度が最終年度であるため、記入しない。
グリオ-マにおける変性構造(Rosenthal線維)の細胞

本研究では、グリオ-マの生物学的特性を解析する基礎的研究の対象としてRosenthal fiber(RF)をとりあげた。RFはグリオ-マのなかでも分化度の高い星細胞腫に出現し変性構造物と考えられている。新生物に生じる変性過程と考えられるもの(RF)の本体を解析することを目的とした。手術摘出標本(小脳星細胞腫、視神経膠腫、背髄星細胞腫)による検討から、RFは星細胞腫細胞内の構造物で、エオジン好性、PTAH及び鉄ヘマトキシリン陽性、PAS陰性であった。免疫組織学的検討では、抗GFAP抗体によりRFが強陽性を示したがRF中心部は陰性であった。抗PHFモノクロ-ナル抗体(DF2:ユビキチンを認識する)と抗ユビキチンポリクロ-ナル抗体(Dr,Haasより供与)による染色では、いずれもRF辺縁部が陽性、中心部が陰性を示した。連続切片による観察では、HEでエオジン染色の薄いRF辺縁部が、GFAP、ユビキチンともに陽性所見を示した。RF形成過程におけるGFAPとユビキチンの関与が想定された。その頃、T.IwakiらがAlexander病脳に出現するRFを精製しRF本体の構成成分としてαβクラスタリンを同定した。市販のαクリスタリンをαA,αBに分離し、家兎に免疫して抗体作成を試みているが、末だαBクリスタリンに特異的な抗体が得られていない。αβクリスタリンのC末ペプチドを用いて特異的な抗体を得たとの報告があり、現在、鋭意抗体作成にとり組んでいる。グリア・グリオ-マ細胞においてクリスタリンが果たす役割を検討して行きたいと考えている。なお、上記神経膠腫標本の検討から、星細胞腫細胞内にgranular body(Gb)を認めた。GbはRFと同様星細胞腫細胞内に認められ変性構造物と考えられている。病理染色ではGbはPTAHで濃紺に染色され、Gb全体がGFAP陽性、ユビキチン陽性であった。また、小脳血管芽腫剖検例で、血管芽腫裏胞周囲のグリオ-ンスにRFを認め、RF辺縁部がGFAP、ユビキチンともに陽性所見を示した。グリオ-マの生物学的特性を明らかにするため、悪性度の低いpilocytic astrocytomaに60ー90%の頻度で出現するRosenthal fiber(RF)をとりあげた。過去6年間に摘出術により得られたすべての神経膠腫HE染色標本(東京大学脳神経外科症例)を検索し、9症例21検体のRFを認める標本(ホルマリン固定パラフィン包埋切片)を研究対象とした。内訳は、小脳星細胞腫3例、視神経膠腫3例、背髄星細胞腫2例(病理組織診断はpilocyticまたはfibrillary astrocytomaである)、と背髄神経節膠腫1例である。RFは、星細胞腫細胞内構造物で、エオジン好性、PTAH及び鉄ヘマトキシリン陽性、PAS陰性であった。免疫組織化学的検討では、抗GFAP抗体によりRF辺縁部が強陽性に染色されたが、RF中心部は陰性であった。

抗PHFモノクロ-ナル抗体(DF_2:ユビキチンを認識する)と抗ユビキチンポリクロ-ナル抗体(Dr.Haasより供与)による染色では、いずれもRF辺縁部が陽性、中心部が陰性を示した。連続切片による観察では、HEでエジオン染色の薄いRF辺縁部がGFAP、ユビキチンともに陽性所見を示した。RF形成過程におけるGFAPとユビキチンの関与が想定された。(脳と神経42:59ー64,1990)その他、65歳男性で広範な大脳出血により死亡した小脳血管芽腫別例で、反応性星細胞中に出現するRFを認めた。倍検脳の検索により、血管芽腫裏胞周囲のグリオ-シスに存在するRFの辺縁部が、抗GFAP抗体と抗ユビキチン抗体により陽性に染色された。また、上記神経膠腫9症例中数例の標本で、星細胞腫細胞内にgranulated body(Gb)を認めた。(GbはRFと同様に星細胞腫細胞内に認められた変性構造物と考えられている。)PTAHでGbは濃紺に染色され、Gb全体がGFAP陽性を示した。抗ユビキチン抗体による染色では、Gb全体が顆粒状の強い陽性像を示すことが観察された。悪性度の低いグリオ-マの生物学的特性を明らかにするため,pilocytic astrocytomaに6090%の頻度で出現するRosenthal fiber(RF)をとりあげた。昨年度は,9症例21検体の神経膠腫標本の病理組織学的検討から,RFはエオジン好性、PTAHおよび鉄ヘマトキシリン陽性、PAS陰性であった。抗GFAP抗体でRF辺縁部が強陽性,抗ユビキチン抗体で辺縁部が陽性に染色されるが、RF中心部はいずれも陰性であることを報告した。上記数症例の検体では、星細胞腫細胞内にgranularbody(Gb)を認めた。GbはRFと同様星細胞腫細胞内に認められ変性構造物と考えられている。病理染色では、GbはPTAHで濃紺に染色され、Gb合体がGFAP陽性、ユビキチン陽性を示した。また、小脳血管芽腫剖検例で、血管芽腫震胞周辺のグリオ-シスにRFを認めその辺縁部のみがGFAP、ユビキチンともに陽性であった。ついで、RFの構成成分の分析に着手した。T.Iwakiらが、Alexander病脳に出現するRFを精製しRF本体の構成成分としてαβクリスタリンを同定した。そこで,我々は市販のαクリスタリンをαA,αBに分離し家兎に免疫してαβクリスタリンに対する抗体作成を試みたが、特異的なものが得られなかった。最近、加藤らが、αβクリスタリンのC末ペプチドで免疫しαβクリスタリンに特異的な抗体を得たと報告した。現在、αβクリスタリン抗体の作成を続けており、グリア・グリオ-マ細胞においてαβクリスタリンが果たす役割を検討して行きたいと考えている。また、c.Abrahamらが、Alzheimer病脳に出現するアミロイドの構成成分としてα_1アンチキモトリプシンを同定し、そのmRNAが灰白質の星細胞に発現していることを報告した。上記9症例で、α_1アンチキモトリプシン抗体による免疫組織化学的検討を行ったところ4例に陽性所見が得られたが、神経膠腫に特異的な所見は得られなかった。
ジャガイモの品種による物理化学的特性と食味におよぼす要因に関する研究

北海道産5品種,長崎県産5品種2系統を用いて,化学成分分析,テクスチャー測定,官能検査を行い,品種による調理適性を明らかにすることを試みた。官能検査の総合評価から,北海道産ジャガイモの収穫直後では,「ピルカ」が揚げ加熱,「はるか」がゆで加熱に,貯蔵6ヵ月では「ピルカ」が電子レンジ加熱,「はるか」が揚げ,蒸し,電子レンジ加熱に,長崎県産春作の「西海31号」は電子レンジ加熱,「西海37号」は蒸し加熱,ゆで加熱,秋作では「アイユタカ」は揚げ加熱,「さんじゅう丸」は揚げ加熱,「西海31号」は電子レンジ加熱,「西海40号」は揚げ,電子レンジ,ゆで,焼き加熱に適していると考えられた。北海道産ジャガイモ5品種(男爵薯,メークイン,トヨシロ,はるか,ピルカ)および長崎県産ジャガイモ5品種(ニシユタカ,デジマ,アイユタカ,サンジュウマル,西海31号)および品種登録前の育成系統(西海37号、西海40号)2種合計7品種・系統を試料として用いた。それぞれの試料は「蒸す」,「ゆでる」,「電子レンジ」,「焼く」,「揚げる」の5種の方法で加熱調理した。産地ごとの加熱試料について北海道産は「男爵薯」,長崎県産は「ニシユタカ」を基準試料とし,色,香り,口あたり,甘み,苦み,おいしさ,総合評価の7項目について両極二点法による官能検査を行った。パネルは本学女子学生20名程度とした。また,加熱前および加熱後試料の還元糖含量をソモギネルソン法,アミノ酸含量をニンヒドリン法,フェノール物質含量をフォーリン・チオカルト法によって求めるとともに加熱後試料のテクスチャーの測定をレオロメーター(山電,RE2-3305B)で行った。官能検査では,北海道産「メークイン」および「はるか」では加熱法による差はみられなかった。「トヨシロ」は揚げ加熱の評価が高かった。「ピルカ」は黄肉のため色の評価が高かった。長崎県産「アイユタカ」は蒸し加熱で他の品種に比べ色の評価、総合評価が高かった。「サンジュウマル」は加熱法による差はみられなかった。「西海31号」は赤肉で全ての加熱法で色の評価が低かった。「西海37号」は「電子レンジ加熱」で色の評価が高かった。「西海40号」は「電子レンジ加熱を」除くと標準試料に比べ、口当たりの評価が高かった。化学成分では,「デジマ」,「西海37号」の揚げ加熱で還元糖含量が高かった。研究に用いるジャガイモは産地,品種,収穫期等が明らかなものを用いる必要があることから,平成24年8月に北海道農業研究センター(芽室町)を訪問し,試験場で栽培されているジャガイモの供与を受け,共同で研究を進めることとした。10月11月に10品種のジャガイモの提供を受け,食味評価法や調理に関する予備試験を実施した。平成24年11月と平成25年4月に同研究センターで収穫された男爵薯,メークイン,トヨシロ,はるか,ピルカを入手した。これらの品種のジャガイモを用いて蒸す(スチームコンベクションオーブン),ゆでる,揚げる(小型フライヤー),電子レンジの4種の加熱を行い,加熱法ごとに官能検査を行った。官能検査は,外観,色,甘さ,香り,硬さ,おいしさ等の項目について,本学学生や教職員をパネルとして評点法及び順位法などの手法により実施した。なお,官能検査は神戸女子大学ヒト研究倫理委員会の承認の元に実施した。また,ジャガイモの化学成分のうち味に関連すると考えられる遊離糖及びアミノ酸含量,食感に関連すると考えられるペクチン物質含量についての調査を行うため,加熱前と加熱後のジャガイモについて分析用試料の抽出を行った。現在は,官能検査結果の集計処理と蒸発型光散乱検出器を備えた高速液体クロマトグラフ(申請備品)を用いた遊離糖測定の予備実験を実施中である。北海道産ジャガイモ5品種(男爵薯,トヨシロ,ピルカ,メークイン,はるか)の収穫直後及び冷蔵6カ月のものおよび長崎県産ジャガイモ5品種・2系統(ニシユタカ,デジマ,アイユタカ,さんじゅう丸,西海31号,西海37号,西海40号)の春作,秋作を試料とした。加熱方法は蒸し加熱(マルチスチーマー,95°C,60分),ゆで加熱(直径35cm,深さ15cmの鍋,沸騰水中45分),電子レンジ加熱(500W,500g,15分),焼き加熱(スチームコンベクションオーブン,200°C,35分),揚げ加熱(クリーンフライヤー,170°C,3分)とした。官能検査は,色,香り,口当たり,甘味,苦味,おいしさ,総合評価の項目について北海道産は男爵薯,長崎県産はニシユタカを標準試料として,両極二点法により行った。パネルは神戸女子大学学生であった。なお,官能検査は神戸女子大学人間を対象とする研究倫理委員会の承認を受けて実施した。北海道産の貯蔵による食味の変化は,トヨシロのゆで,レンジ加熱,メークインの揚げ加熱において,すべての評価項目で差が認められなかった。メークインの蒸し,焼き,レンジ加熱,トヨシロの蒸し加熱,はるかの揚げ,レンジ加熱,ピルカのゆで,焼き,レンジ加熱の総合評価で差が認められた。長崎県産春作(2月入手)において,標準試料に対し,総合評価が揚げ加熱では,さんじゅう丸,ゆで加熱では,デジマ,西海37号が高かった。

秋作(7月入手)において,レンジ加熱とゆで加熱では,さんじゅう丸,焼き加熱及び蒸し加熱では,さんじゅう丸,西海37号,西海40号が高かった。また,総合評価は味と正の相関がみられるものが多かった。【方法】北海道産ジャガイモ5品種(男爵薯,メークイン,ピルカ,トヨシロ,はるか)を収穫直後(11月入手)と貯蔵6ヵ月に,長崎県産ジャガイモ6品種(ニシユタカ,アイユタカ,デジマ,さんじゅう丸,西海31号,西海37号),1系統(西海40号)の春作(7月入手)と秋作(1月入手)を用いて,それぞれを前年度と同じ条件で揚げ,蒸し,電子レンジ,ゆで,焼き加熱で調理した。調理前後の試料中の遊離還元糖,遊離アミノ酸,全フェノール物質含量,色,物性についての測定と官能検査(評点法)を行い,これら化学的,物理的性質と官能検査の関係を調べた。また,前年度,前々年度の結果との比較を行った。【結果】官能検査の総合評価において,北海道産の収穫直後では,ゆで加熱で,はるかの評価が高かった。貯蔵6ヵ月では,揚げ加熱でメークイン,はるかが高かった。蒸し加熱では,はるかが高く,トヨシロで低かった。焼き加熱では,メークインが高く,トヨシロで低かった。ゆで加熱では,メークインが高かった。長崎県産秋作では,揚げ加熱のさんじゅう丸が高く,春作では蒸し加熱及びゆで加熱の西海37号が高く,前々年度と同じ傾向が見られた。その他の加熱法,品種間においては特徴的な関係性は見られなかった。これらの官能評価結果は,前年度,前々年度とほぼ同様の傾向を示した。その他の品種及び加熱法においては化学的性質や物性において特徴的な関係は見られなかった。北海道産5品種,長崎県産5品種2系統を用いて,化学成分分析,テクスチャー測定,官能検査を行い,品種による調理適性を明らかにすることを試みた。官能検査の総合評価から,北海道産ジャガイモの収穫直後では,「ピルカ」が揚げ加熱,「はるか」がゆで加熱に,貯蔵6ヵ月では「ピルカ」が電子レンジ加熱,「はるか」が揚げ,蒸し,電子レンジ加熱に,長崎県産春作の「西海31号」は電子レンジ加熱,「西海37号」は蒸し加熱,ゆで加熱,秋作では「アイユタカ」は揚げ加熱,「さんじゅう丸」は揚げ加熱,「西海31号」は電子レンジ加熱,「西海40号」は揚げ,電子レンジ,ゆで,焼き加熱に適していると考えられた。当初の計画に応じた試料が入手でき,官能検査や成分分析が行えた。また,官能検査による食味評価と成分との関係についても調査することができた。調理科学計画に基づき2015年産試料を入手し,2013年産,2014年産のデータと併せて,年次による食味評価や成分に違いがないかを比較確認する。これらの結果の多変量解析を行い,食味に係わる要因について解析を行う計画である。官能検査に関しては概ね予定どおり進んでいるが,化学成分の分析が,測定項目が多く,時間がかかるいことと試料数が多いためやや遅れ気味である。導入した高速液体クロマトグラフの分析条件の設定などの調整に時間を要してしまい,予備実験の開始が当初の予定よりやや遅れたこと,ならびに北海道産ジャガイモの収穫期は10から11月であるため、本実験開始そのものが遅くなった。さらに,官能検査のパネルとなる学生が就職活動や学外実習で時間があわず,当初の計画と比べ一度に十分な数が確保できずに時間をあけて繰り返したため時間がかかったことなど計画よりもやや遅れていると考えられる。前年度と同様に,北海道産及び長崎県産ジャガイモを入手し,官能検査および成分分析を実施し,これらの変化の年度による異なりを調査する予定である。
選択的注意のメカニズムに関する比較認知科学的検討

本研究では,視覚における選択的注意の適応進化を明らかにするために,霊長類(ヒト)と鳥類(ハト)の持つ選択的注意機能のメカニズムを比較した。その結果,(1)ハトでは網膜と直接連絡する向網膜系が選択的注意の神経基盤であること,(2)ハトではヒトと同じように特徴ベースと空間ベースの注意が独立に機能すること,(3)ヒトとハトは同じように選択的注意によって物体の複数の特徴(色・形)を統合するが統合の仕方は種によって異なること,が示された。本年度は,当初計画したこれらの研究に加えて,ハトの両眼統合機能を検討した研究を行った。霊長類視覚系は視神経が脳に入る前に半分だけ交叉する半交叉構造をなしており,左右の脳半球が両眼の入力を受け取る。この半交叉構造によって左右眼の情報を統合している。一方で鳥類視覚系は全交叉構造をなしている。全交叉構造を持つハトの両眼情報が統合されうるか,行動実験によって検討した。ハトにアナグリフ眼鏡を装着し,左右の眼に投影する画像に人為的にずれを生じさせた。結果,ハトは両眼の情報を統合しているようにふるまった。上記4つの研究から,ヒトとハトは同じように両眼の情報を統合し,統合した情報をもとに相似な選択的注意機能を実現していることが明らかとなった。ヒトが半交叉構造によって両眼情報を統合し,高次視覚野が選択的注意機能を担う(e. g., Maunsell & Treue, 2006)のに対して,ハトは全交叉構造と向網膜系によってこれらを実現していた。選択的注意機能が霊長類と鳥類で独立に進化し,収斂した機能であることが明らかとなった。選択的注意は,環境中の重要な情報を選択的に処理する機能であり,生態学的に重要な認知機能の一つである。鳥類と霊長類は視覚を主な感覚モダリティとする種であり,視覚に関して類似の選択的注意機能を持つと考えられてきた。本研究では,両種が持つ選択的注意機能を,神経基盤と知覚過程の両側面から比較することで,この機能が進化的に収斂されたものであるか明らかにする。実験1では,その構造的な特性から鳥類の選択的注意機能の基盤であると考えられる向網膜神経核(ION)の破壊が,ハトの視覚探索成績に及ぼす影響を検討した。ハトに特定の標的刺激を複数の妨害刺激の中から検出する課題を訓練し,その成績をION損傷前後で比較した。IONを完全に破壊できた個体は,損傷前に比べて損傷後の成績が有意に低下した。この結果は,鳥類の選択的注意機能が,霊長類と異なり視覚情報処理の比較的早い段階で実現されていることを示している。実験2では,鳥類と霊長類の特徴結合過程にどのような違いがあるかを検討した。視覚刺激を構成する複数の特徴は,選択的に注意を向けることによって結合されることが,多くの先行研究により示唆されている。線分の色や傾きといった複数の特徴の組み合わせで標的および妨害刺激を構成し,ハトとヒトになるべく等質な条件のもと視覚探索課題を課した。標的検出のために複数の特徴を正しい空間配置で結合しなくてはならない結合条件と,特定の特徴の有無によって検出が可能な特徴条件の探索効率を比較した。結合条件の探索効率が特徴条件に比して有意に悪いという結果は両種に一致していた。しかし,特徴間の空間的な近接性が探索効率に影響したのはハトだけであった。この結果により,鳥類と霊長類の選択的注意機能は類似していても,その後の特徴結合過程に違いがあることが明らかとなった。選択的注意は,環境中の重要な情報を選択的に処理する認知機能である。霊長類の場合,選択的注意の機能は,高次視覚野が担っていることが示唆されている(Maunsell & Treue, 2006)。一方鳥類の場合,この機能は視覚処理の低次段階にあたる,網膜と連絡する神経核(ION)が担っていることが昨年度の研究で明らかとなった。本年度は,鳥類の選択的注意のメカニズムを詳細に分析することで,鳥類の選択的注意機能が霊長類と相似であるのか検討した。ハトの視覚探索に反復プライミングが及ぼす効果を分析した。特に,霊長類を対象とした実験で示唆された特徴ベースの注意と空間ベースの注意について,その交互作用を含めて分析した。3種類の標的を複数個呈示された妨害刺激の中から検出する視覚探索課題をハトに訓練した。同じ標的が異なる位置に連続呈示される条件(特徴反復条件),異なる標的が同じ位置に連続呈示される条件(位置反復条件),同じ標的が同じ位置に連続呈示される条件(複合反復条件)の反応時間を,標的と出現位置がランダムな条件の反応時間と比較した。その結果,いずれの条件の反応時間もランダム条件に比して短かった。また,この効果は加算的であり,連続呈示後にどちらか一方の手がかりが変化しなければ効果は維持された。この結果は,ハトの特徴ベースと空間ベースの注意が独立したメカニズムであることを示している。以上の実験結果から,鳥類と霊長類が全く異なる機構によって,相似の選択的注意機能を実現していることが明らかとなった。これは,選択的注意が進化的に収敏した機能であることを示唆している。

その結果,(1)ハトでは網膜と直接連絡する向網膜系が選択的注意の神経基盤であること,(2)ハトではヒトと同じように特徴ベースと空間ベースの注意が独立に機能すること,(3)ヒトとハトは同じように選択的注意によって物体の複数の特徴(色・形)を統合するが統合の仕方は種によって異なること,が示された。本年度は,当初計画したこれらの研究に加えて,ハトの両眼統合機能を検討した研究を行った。霊長類視覚系は視神経が脳に入る前に半分だけ交叉する半交叉構造をなしており,左右の脳半球が両眼の入力を受け取る。この半交叉構造によって左右眼の情報を統合している。一方で鳥類視覚系は全交叉構造をなしている。全交叉構造を持つハトの両眼情報が統合されうるか,行動実験によって検討した。ハトにアナグリフ眼鏡を装着し,左右の眼に投影する画像に人為的にずれを生じさせた。結果,ハトは両眼の情報を統合しているようにふるまった。上記4つの研究から,ヒトとハトは同じように両眼の情報を統合し,統合した情報をもとに相似な選択的注意機能を実現していることが明らかとなった。ヒトが半交叉構造によって両眼情報を統合し,高次視覚野が選択的注意機能を担う(e. g., Maunsell & Treue, 2006)のに対して,ハトは全交叉構造と向網膜系によってこれらを実現していた。選択的注意機能が霊長類と鳥類で独立に進化し,収斂した機能であることが明らかとなった。全3カ年の研究計画のうち,第2年度である本年度において,当初の実験計画のほぼすべてを終了した。この点において,当初の計画以上の進展をみたが,これらの成果を学術誌に発表する作業が未だ途上段階である。よって,第3年度においては,これら実験結果の分析,及び学術誌への発表に向けた作業にあてる。
励振とトンネル検出用のナノ位置決めアクチュエータを組み込んだRFナノ電気機械システム

本研究は、近年急速な発展を遂げているマイクロマシーニング技術を用いて10100ナノメートル級寸法のシリコン振動子を作り、高性能無線送信機に必要なGHz帯の共振周波数の実現を目的に行った。(1)マイクロマシーニング技術は、10nmを切る立体微細加工ができるため、高い共振周波数を持つ微小共振子を作ることができる。また、静電駆動用のギャップを数10nm程度に縮めることで、高周波回路の低電圧を加えただけで励振を行えるようにできる。刃形の共振子を作り、静電駆動とヘテロダイン検出を用いて、基本共振周波数1.1GHz、第2次共振周波数2.5GHzを実測した。(2)一方、振動子を小型化すると振動振幅も小さくなり、検出方法が問題となる。まず、非接触モードのAFM(原子間力顕微鏡)を用いた振動検出を試みた。やや低い共振周波数(6.35MHz)を持つ共振子を用い、振動振幅対周波数特性や、振動振幅対駆動電圧特性を感度良く評価できることを示した。(3)次に、真空トンネル電流が0.1nm程度のギャップ変化に応じて一桁増減する現象に着目し、既に実証済みのマイクロマシン応用トンネル電流センサを適用することで、超高感度の振動検出の実現を試みた。SOI基板に電子ビーム露光と光露光を組み合わせたパターニングを行い、振動子構造、静電駆動電極、トンネル電流検出用探針およびトンネルギャップ制御用マイクロアクチュエータを1チップに集積したデバイスを作製した。本デバイスを超高真空の透過電子顕微鏡に入れ、動作をビデオ画像として捕えて解析したところ、nm級の変位制御が可能であることが分かった。本研究の目的は、半導体技術を援用したマイクロ・ナノ加工によりGHz帯の振動子を作り、無線情報通信に用いる送受信機の格段の性能向上と、小型1チップ化を図るものである。このため本研究では、近年急速な発展を遂げているマイクロマシーニング技術に着目し、これを用いて10100ナノメートル級寸法のシリコン振動子を作り、高性能無線送信機に必要なGHz帯の共同周波数の実現を目指す。10nmを切る立体微細加工ができるだけでなく、CMOSチップの製造プロセスと適合性がよいマイクロマシーニング技術を用いて、1チップの集積化を目指す。1.GHz振動子の製作GHzの機械的振動子が実現可能かを確かめるため、シリコン基板上に刃形の振動子および静電駆動と検出用電極を作った。静電ギャップ間隔を100nm以下にすることにより、静電結合による1.1GHzの振動の励振と検出に成功し、真空中で180のQ値を得た。2.原子間の顕微鏡(AFM)による微小振動検出AFMのノンコンタクトモードを利用して、マイクロ振動子の共振検出に成功した。共振周波数6.35MHz、空気中のQ値が8という結果を得た。3.トンネル電流に基づく振動検出デバイスの製作振動子を小型化すると振動振幅も小さくなり、検出方法が問題となる。本研究では、真空トンネル電流が0.1nm程度のギャップ変化に応じて一桁増減する現象に着目し、マイクロマシン応用トンネル電流センサを適用することで、超高感度の振動検出を検討した。両持ち梁構造で16MHzから1GHzの共振周波数を持つ振動子および、約1GHzで体積振動する四角形の共振子を、励振用電極、トンネル電流検出用の針、トンネルギャップ調節用アクチュエータなどと一体化したデバイスを作製した。
認知行動と精神神経疾患病態における大脳基底核神経回路機構とその破綻

本課題は、研究代表者が開発した大脳基底核神経回路の直接路と間接路のそれぞれに特異的な可逆的神経伝達阻止法と、大脳基底核への入力回路の制御を組み合わせて、タッチスクリーン認知課題における大脳基底核神経回路の制御機構を解明することを目的とした。また精神・神経疾患モデルマウスの認知行動障害と関連する大脳基底核での分子変化を解析することによって、各精神・神経疾患に特異的な大脳基底核神経回路異常の同定を目指した。さらに神経活動のイメージングにより精神神経疾患モデルマウスの神経回路特異的な活動性変化を同定し、精神・神経疾患の神経回路制御異常を明らかにすることを目的とした。本年度も引き続き、大脳基底核神経回路の直接路と間接路のそれぞれに特異的な可逆的神経伝達阻止法により、認知課題における大脳基底核神経回路の制御機構を解析した。マウスにおけるタッチスクリーン認知学習課題を開発し、認知学習において側坐核の間接路の神経伝達が重要であること、一方条件付け学習において条件付け関連行動は側坐核の直接路の神経伝達が重要であることを示した。また精神疾患モデルマウスの認知行動障害と関連する神経活動と分子の変化を解析し、精神疾患に特異的な神経回路異常を調べた。精神疾患モデルマウスの神経回路異常の解析から、場所学習行動に相関する海馬における報酬関連神経活動の消失という新たな神経回路病態を見いだした。場所学習行動中の海馬神経活動のイメージングのための装置を開発した。29年度が最終年度であるため、記入しない。多くの精神神経疾患には認知行動障害が基礎症状として存在するが、その神経基盤は解明されていない。これまでに可逆的神経伝達阻止法などの新規に開発した神経回路制御法を用いて、報酬・忌避に基づく意思決定行動や薬物依存症などの精神障害の病態に関与する大脳基底核神経回路機構を同定してきた。そこで本研究においては、精神神経疾患の認知行動障害の神経基盤は神経回路制御異常であるとの仮説のもと、精神神経疾患モデルマウスの認知行動障害を分類し、その認知行動の神経回路制御機構を同定することで、認知行動障害の背景にある神経回路制御異常を明らかにすることを目的にしている。これにより、精神神経疾患の病態を神経回路という新しい視点から解明することで、精神神経疾患の治療法開発につなげることを目指している。精神疾患モデルマウスとして変異型DISC1トランスジェニックマウスに対して、場所選好試験を行ったところ、報酬学習に障害を認めた。そこで、場所記憶を司る海馬CA1の場所細胞の神経活動記録を行ったところ、場所細胞の特性については変異型DISC1トランスジェニックマウスで変化は無かったが、場所選好試験中において報酬と関連づけたゴールにおいて野生型マウスで観察される報酬関連活動が、変異型DISC1トランスジェニックマウスでは消失していることを見いだした。このことは報酬学習に関連する神経回路の異常を示唆しており、今後の大脳基底核神経回路異常の探索につなげていく。精神神経疾患モデルマウスにおいて報酬学習の低下と、関連する海馬場所細胞の神経活動の変化を見いだした。一方、忌避行動を観察するための装置の故障により、研究費の一部を繰越し、翌年度にかけて研究を行った。ひきつづき、精神神経疾患モデルマウスの報酬・忌避活動の観察を続ける。そこで本研究においては、精神神経疾患の認知行動障害の神経基盤は神経回路制御異常であるとの仮説のもと、精神神経疾患モデルマウスの認知行動障害を分類し、その認知行動の神経回路制御機構を同定することで、認知行動障害の背景にある神経回路制御異常を解明することを目的にしている。大脳基底核神経回路の直接路と間接路にそれぞれ特異的な可逆的神経伝達阻止法を用いて、インテリケージ内での集団飼育下における場所識別課題と連続逆転課題において、行動柔軟性に間接路が重要であることを示した(Macpherson et al., Learn Mem, 2016)。さらにD2L受容体ノックアウトマウスを用いて、その行動柔軟性がドーパミンとD2L受容体シグナルにより制御されていることを示した。D2L受容体はタッチスクリーン認知学習装置を用いた図形識別課題と逆転課題に必須である事も示した(Morita et al., Mol Neuropsychiatry)。これらの結果から、認知行動における神経回路制御機構を明らかにした。インテリケージ内での集団飼育下における場所識別課題とタッチスクリーン認知学習装置を用いた図形識別課題の2種類の異なる認知学習課題と逆転課題において、大脳基底核の間接路とドーパミンD2L受容体の関与を示し、認知行動における神経回路制御機構を明らかにすることができた。