hpprc/llmjp-kaken huggingface dataset:
レーザー分光と多変量解析の融合による質量選別クラスターの赤外吸収断面積の観測

・光イオン化飛行時間型質量分析真空チャンバーの移設と付設装置の点検作業を行った。当初の研究計画(2018年4月時点)では、現有のクラスター生成真空槽を骨格として差動排気型のチャンバーを設計・製作する予定であった。ところが、2018年5月に分子科学研究所の機器センターより上記真空チャンバーの譲渡が打診され、これを受け入れて翌6月に本学へ移設した。不足している装置(真空計測系、検出系、電源など)の購入手続きを行うとともに、付設の電極類、真空ポンプ類、クラスター生成源などの動作確認を行った。・超音速ジェット中に生成するピロールクラスターの二次元相関赤外分光を行った。クラスター生成条件をパラメータとしてNH伸縮振動の強度変化を観測し、ヒルベルト変換に基づく二次元相関解析を行うことで、異なるクラスター種に由来するバンドを分離した。数多くのクラスター種が混在する赤外スペクトルを、観測者の任意性を排除して精密に解析できることを示した。(論文投稿中)・ピロール2量体カチオンの赤外光解離分光を行い、NH伸縮振動の観測による電荷共鳴相互作用の研究を行った。ピロールへの置換基導入や溶媒和により2量体の対称性を低下させると、二つのπ平面に挟まれた正電荷分布の偏りが誘起され、それがNH伸縮振動数のシフトとして見出された。π電子系の電荷共鳴相互作用を実験的に高分解能で解明できることを示した。(論文受理済)・アリルアルコール2量体のOH伸縮振動を赤外分光で観測した。実測と理論の比較により、最安定構造はOH-OとOH-πの二つの水素結合による環状型であることがわかった。同炭素数の1-プロパノール2量体よりも結合エネルギーが5kJ/molだけ大きく、2量体のような微視的分子集団では、凝集系で両者が同じ沸点であることを説明することができないことを示した。(論文執筆中)・研究実績の概要でも記したように、2018年6月に光イオン化飛行時間型質量分析真空チャンバーを分子科学研究所の機器センターより移設した。これにより、質量分析真空装置の改良開発のための期間と予算を省くことができた。しかし当初の研究計画では、真空紫外光イオン化によりクラスターの質量スペクトルを測定することが目標であったが、真空装置の立ち上げ、昨年度に移設したYAGレーザーの立ち上げと第4高調波発生、真空紫外光発生のための希ガスセルの装着作業を年度内に行うことができず、進捗状況はやや遅れていると言わざるを得ない。・上記の真空チャンバー移設により装置開発のための予算が省かれたので、余剰分をもって液体窒素冷却型の赤外線検出器の購入に充てた。本研究課題の中心となる赤外キャビティリングダウン分光を高感度なものとするには、低ノイズで赤外光を検出する必要がある。従来品と比較して、新規のものは検出窓サイズが直径1/5だけ減少しており、その結果として約1/10倍にノイズが抑えられ、赤外スペクトルのS/Nは約35倍も向上した。今後、微弱光吸収のクラスターにも十分適応できるものと期待される。・本研究課題で取り扱うアセチレン巨大クラスターについて、1000量体のナノサイズクラスターは斜方晶類似構造であることが先行研究で解明された。今年度は、より小さいサブナノサイズクラスターについて二次元相関赤外分光を行った。その結果、クラスターサイズの増加とCH伸縮振動数の低波数シフトがよい相関を示すことがわかった。密度汎関数理論により斜方晶微視的クラスターの振動数を計算すると、実測の様子を大まかに再現できた。しかし、ここでは計算機容量が十分でないため40量体が上限であった。詳細な構造解明のためには外部機関のマシンを使用するなどして100量体ほどの計算を行うことが必要不可欠である。・光イオン化飛行時間型質量分析真空チャンバーとYAGレーザーの第4高調波を用いたベンゼンクラスターの質量スペクトルの測定を第1目標とする。昨年度に譲り受けた真空装置の性能を確認するために、改良などは一切せずに従来通りに組み上げる。超音速ジェット法により生成される分子クラスターの光イオン化とその検出が本装置で問題なく行えるか否かを確認するために、YAGレーザーの第4高調波である266nmによりベンゼンクラスターをイオン化し、飛行時間型質量分析部の電極電圧やパルス遅延などの最適化を2019年12月までに行う。それに先駆けて、YAGレーザーの立ち上げと光学系調整を2019年7月までに終える。・118nmの真空紫外(VUV)レーザーを発生させるための装置改良を行い、このVUVレーザーを用いた質量スペクトルの測定を第2目標とする。VUVを発生させるための希ガスセルは既に所有しているため、これを上記の真空装置に装着するための部品を設計製作する。YAGレーザーの第3高調波である355nmの出力とセル内のAr/Xe分圧比をパラメータとし、アンモニア分子およびクラスターのイオン信号強度をプローブとしてVUV発生を最適化する。これを2020年3月までに終える。・分子クラスターの質量分析と並行させて、巨大溶媒和クラスターの二次元相関赤外分光の研究を進める。ピロール-アセトン2成分クラスターの溶媒和サイズを増加させながらNH伸縮振動を観測し、振動バンドの強度変化を二次元相関スペクトルで解析することで複雑なスペクトルの分離を行う。

密度汎関数理論との融合により、第2溶媒和圏を含めた溶媒和構造を詳細に解明し、23分子による小クラスターともマクロな凝集系とも異なる特異な分子間相互作用の発見を目指す。今年度中の論文受理が目標である。・光イオン化飛行時間型質量分析真空チャンバーの移設と付設装置の点検作業を行った。当初の研究計画(2018年4月時点)では、現有のクラスター生成真空槽を骨格として差動排気型のチャンバーを設計・製作する予定であった。ところが、2018年5月に分子科学研究所の機器センターより上記真空チャンバーの譲渡が打診され、これを受け入れて翌6月に本学へ移設した。不足している装置(真空計測系、検出系、電源など)の購入手続きを行うとともに、付設の電極類、真空ポンプ類、クラスター生成源などの動作確認を行った。・超音速ジェット中に生成するピロールクラスターの二次元相関赤外分光を行った。クラスター生成条件をパラメータとしてNH伸縮振動の強度変化を観測し、ヒルベルト変換に基づく二次元相関解析を行うことで、異なるクラスター種に由来するバンドを分離した。数多くのクラスター種が混在する赤外スペクトルを、観測者の任意性を排除して精密に解析できることを示した。(論文投稿中)・ピロール2量体カチオンの赤外光解離分光を行い、NH伸縮振動の観測による電荷共鳴相互作用の研究を行った。ピロールへの置換基導入や溶媒和により2量体の対称性を低下させると、二つのπ平面に挟まれた正電荷分布の偏りが誘起され、それがNH伸縮振動数のシフトとして見出された。π電子系の電荷共鳴相互作用を実験的に高分解能で解明できることを示した。(論文受理済)・アリルアルコール2量体のOH伸縮振動を赤外分光で観測した。実測と理論の比較により、最安定構造はOH-OとOH-πの二つの水素結合による環状型であることがわかった。同炭素数の1-プロパノール2量体よりも結合エネルギーが5kJ/molだけ大きく、2量体のような微視的分子集団では、凝集系で両者が同じ沸点であることを説明することができないことを示した。(論文執筆中)・研究実績の概要でも記したように、2018年6月に光イオン化飛行時間型質量分析真空チャンバーを分子科学研究所の機器センターより移設した。これにより、質量分析真空装置の改良開発のための期間と予算を省くことができた。しかし当初の研究計画では、真空紫外光イオン化によりクラスターの質量スペクトルを測定することが目標であったが、真空装置の立ち上げ、昨年度に移設したYAGレーザーの立ち上げと第4高調波発生、真空紫外光発生のための希ガスセルの装着作業を年度内に行うことができず、進捗状況はやや遅れていると言わざるを得ない。・上記の真空チャンバー移設により装置開発のための予算が省かれたので、余剰分をもって液体窒素冷却型の赤外線検出器の購入に充てた。本研究課題の中心となる赤外キャビティリングダウン分光を高感度なものとするには、低ノイズで赤外光を検出する必要がある。従来品と比較して、新規のものは検出窓サイズが直径1/5だけ減少しており、その結果として約1/10倍にノイズが抑えられ、赤外スペクトルのS/Nは約35倍も向上した。今後、微弱光吸収のクラスターにも十分適応できるものと期待される。
多系統変性症(MSA)において発現が増加している新奇遺伝子のクローニング

オリーブ橋小脳萎縮症、線条体黒質変性症、シャイ・ドレーガ-症候群は小脳性運動失調、パーキンソン症候群、自立神経障害を呈し、臨床的に互いにオーバーラプップする原因不明の進行性の神経変性疾患で、多系統変性(萎縮)症(MSA)と総称される。MSAの病因ないし病態解明のため、MSA剖検脳と正常脳とでの遺伝子発現を比較し、発現に差のみられる遺伝子を同定した。MBPやGFAPなどの既知遺伝子以外に新奇な遺伝子クローン1248の発現に差のあることを見いだした。1248の発現はGFAPなどとともにMSA脳においてその発現が増加している。1248遺伝子の全容を明らかにする目的で、本研究を進め、これまでに以下の点を明らかにした。(1)1248クローンを出発点としてヒト小脳由来のcDNAライブラリーをスクリーニングし、計12.6kbにおよぶcDNAクローンのコンティーグを得た。塩基配列の解析の結果、8607bpのORFが同定され、タンパク産物の分子量は304kDと推定される。アミノ酸配列は親水性で、Ca結合タンパク、核移行シグナルおよびDNAポリメラーゼIIのC末端の反復配列との相同性が弱いながら認められた。(2)MappingpanelおよびFISH法により、3番染色体長腕先端部に染色体座位を決定した。(3)1248の転写産物はノーザンブロット解析より約14kbと推定される。また肝臓、腎臓などの脳以外の臓器での発現認めず、脳に特異的に発現している。脳内での発現分布などより詳細な発現に関する知見を得るため、in situ hybridization法などよる発現の解析を検討中である。(4)MSAの病態との対比から、遺伝性脊髄小脳変性症に関して、MJD1遺伝子の発現分布の解析(Nishiyame et al.1996)、トリプレットリピートの体細胞モザイシズムの検討(Hashida et al.,in press)を行った。
電弱理論のCP対称性を破る古典解とバリオン数生成

電弱理論に基づくバリオン数生成はこれまで電弱相転移が1次であることを前提としたメカニズムが用いられてきたが、最近では1次相転移による非平衡状態の実現を必要としない新しいシナリオが提案されている。本研究では、Lindeらが解析したインフレーション後の予加熱(preheating)がパラメータ共鳴により起こる場合に指数関数的な粒子生成が起こる現象を、スカラー場(インフラトン場)の崩壊過程にCPのごく小さな破れがある場合に拡張し、ある種のチャージも粒子とともに生成されることを示した。(投稿中の論文)インフレーション直後は急激な宇宙膨張のために粒子密度は殆どゼロであり、インフラトン場の真空エネルギーが再加熱により解放されて現在の宇宙を満たす粒子や輻射が生成されたと考えられている。インフラトン・ポテンシャルがある条件を満たす場合には再加熱の前駆現象として予加熱が起こり粒子が生成されるが、ここでバリオン数やその種となるチャージが生成されると考えるのは自然であろう。インフラトン・ポテンシャルに現れるCPの破れは、我々が前年度の研究で示したように、超対称標準模型のヒッグス場のポテンシャルのCPの破れと同様に輻射補正や有限温度効果によって生じるものである。インフレーションを電弱スケールに近い温度で実現したと考える場合、このCPの破れは実験的制限を課せられるが、それでも十分なバリオン数を生成できることが示された。
固型腫瘍における血管透過性亢進とキニン産生系の活性化

本年度の成果の第一は次の8点に要約できる。(1)ヒトおよび動物の癌性腹水中には高濃度のキニンが存在する。(2)そのキニンは在来から知られているブラジキニンに加えて、新型の^3ヒドロキシプロリルブラジキニン(3位のプロリンが水酸化されたもの)を発見した。(3)このヒドロキシプロリルブラジキニンの生理活性はブラジキニンとほぼ同じであった。(4)キニン合成を抑える大豆トリプシンインヒビターは癌性腹水の貯留を抑えた。(5)腫瘍局所(腹水中)でのキニンはキニナーゼにより分解される。(6)キニナーゼ阻害剤のカプトプリルやレニベース(エナラペリル)は腫瘍局所の血管透過性を上昇させ、高分子(^<51>Cr標識アルブミン)のその局所への集積を約50%上昇させた。このことはキニナーゼ投与下の高分子制癌剤の腫瘍集積性を上昇させ、副作用の少ないより効果的な癌化学療法の道を拓くと考えられた。(7)キニン産生にもとずく腫瘍血管透過性亢進の機構を明らかになった。(8)ブラジキニンの3位のプロリンの水酸化は、キニノーゲンにおいて既に生じていた。
近代日本における政官関係の基礎的考察

近代日本における政官関係を概観した場合、何といっても特筆されるのは明治後期、と言うよりは日露戦後において、衆議院第一党の座を占め続けた立憲政友会と、桂太郎率いる官僚閥とが交互に政権を担当する、いわゆる桂園時代と呼ばれる安定した政権交代方式の定着をみたことである。その間、両勢力の間には微妙な対立が孕まれながらも、基本的には強調が維持されていたのであった。このような状況の定着をみたのは、ただ単に官僚閥(あるいはその前進である藩閥)が政党を、国家的利害を担い得る存在として認知した、という事情が考えられる。それの制度的裏付けとなったのは、明治33(1900)年に断行された衆議院議員選挙法の大改正であり、それが「国民政党」の創設を目ざす伊藤博文の構想にそったものであることを論証した論文「選挙法改正問題と伊藤新党」を発表した。本年度は専ら基礎的データの集積に努めた。まず、政党が権力内部に参入してきた帝国議会開設当時、つまり明治20年代に焦点を定め、「都筑馨六関係文書」(国会図書館憲政資料室所蔵)等を閲覧・調査し、まだ官僚制形成途上にあったと思われる時期の官僚たちの意識、特に内務官僚のそれを探った。その結果として、従来は政党を原理的に否定し、それと一切関係を持たないという態度(所謂「超然主義」)で一貫していたと見られる彼らが、議会開設から比較的間も無い辞典で親政府党結成計画に積極的姿勢を見せており、そこに既に後年の立憲政友会に連なる萌芽が表われている点が明らかとなった。さらに、官僚制と政党との接点をなすものとして選挙制度にも関心を広げ、明治33年に第二次山県有朋内閣の下で断行された衆議院議員選挙法改正をめぐり、それが伊藤博文博文率いる政友会と山県率いる官僚閥とが権力を分有していく過程で重要な意味を持っていたとの視角から現在論文作成中である。また、「伊藤大八関係文書」(飯田市立図書館所蔵)や、「野田卯太郎関係文書」、「永江純一関係文書」(共に福岡県地域史研究所所蔵)を閲覧・調査し、鉄道敷設や炭鉱・製鉄所等実業を通じて代議士及び政党と官僚機構との関係が明治30年代から緊密化するとの感触を得ている。他方、昭和期についても官僚の政党別の系列化について調査中である。本年度も昨年度に引き続き、基礎的データの蓄積に主眼を置いた。その結果、大正中期、少なくとも原敬内閣あたりまで政党側の官僚機構に対する働きかけ、特に人的交流を通じてのそれは抑制的で、官僚を代議士予備軍としてリクルートすることも殆ど無かったし、俗にいう「党色人事」も、それほど露骨なかたちで行われることもなかったこと、それが表面化したのは原敬内閣以後のことで、それと同時に内務省を権力基盤にしようとする床次竹二郎と鈴木喜三郎との暗闘が展開され始めたこと等の知見が得られた。今後はさらに、情報面での政官の結びつきや、具体的な政策過程を素材として政官関係の断面を解明する作業を進めていきたいと考えている。なお、政官関係の原点を明治中期に求める観点から『日本歴史』に「明治二五年初頭の政府党計画をめぐる若干の問題」を発表し、また官僚閥と立憲政友会の権力分有体制形成の契機としての選挙法改正に着目し、分析を加えた「第二次山県内閣期の選挙法改正問題」を『史学雑誌』に投稿中であり、順調にいけば来年度中に掲載される見通しである。また、本年度中新たに得られた知見を基礎として、原敬内閣と内務官僚との関係に検討を加え、政友会内部の派閥対立と内務省内の動向を関連づける別稿を準備中であり、これもうまくいけば来年度完成させる予定である。本研究においては、当初考えていた目標を達成することは残念ながらできなかった。いくつかの角度から、近代日本における官僚を政党との関係の歴史的展開について見通しを開くというのが本研究の趣旨であったが、政党の官僚に対する評価が当初から相当に高かったこと、官僚の政党入りについては、明治の末期まではあまり顕著ではなかったが、大正に入って結成された立憲同志会が官僚出身者を多くメンバーとし、それに対抗して立憲政友会も官僚出身者の吸引に積極的になったこと、政党は官僚から多くの情報を吸収し、議員立法に際しては相当程度官僚の協力を仰いだが、現在のように大臣答弁、さらには議員の質問まで官僚が作成するような状況ではなかったこと等の諸点を明らかにし得たにとどまった。唯一発表できた成果は『史学雑誌』第百八編第十一号に掲載された「選挙法改正問題と伊藤新党」である。

同論文において、日清戦争後の明治三十三年に立憲政友会が結成されて官僚閥との協調体制をつくり上げる上で、選挙制度改革が重要な意味を持ったことを明らかにした。同年第二次山県内閣によって断行された衆議院議員選挙法改正は、通説とは異なり、当時「国民政党」をつくろうと考えていた伊藤博文が、その準備のために山県内閣に実行を迫ったものであった。伊藤は、単記無記名投票採用等により選挙区を一新し、そこから選出されてくる代議士によって、国家的利害を担いうる、真の国民政党をつくり官僚との協調体制を構築しようとしたのであった。
視線検出とＮＩＲＳ、Ｐ３００を利用した重複肢体不自由者移動支援システムの研究開発

画像センサ、ステレオセンサ、測距センサ、音センサを有し、発話不可能な重複肢体不自由者の目的地までの安全な移動を支援する「絶対にぶつからない」電動車いすのプロトタイプの研究開発を行った。肢体不自由者とシステムのインターフェースには、障害の程度に応じて、視線、NIRS、P300(脳波)を利用した。支援学校の屋内・屋外環境下で評価を行い、その有効性を検証した。これまでの科研費の補助のもとSLAMとSIFTを利用して屋内・屋外環境の2.5次元地図を作成し、視覚障害者の白杖に装着したマルチスポットレーザ光を画像認識し、白杖周辺の3次元情報を取得、視覚障害者を目的地まで安全に誘導するシステムを構築・評価し、その有効性を確認した。さらに三菱財団の補助(H22H23)のもと、視線とNIRS(光トポグラフィ)による重複肢体不自由者コミュニケーションシステムを実現した。本研究課題は、両者の発展的な融合研究であり、画像センサ、ステレオセンサ、測距センサ、音センサを有し、発話不可能な重複肢体不自由者の目的地までの安全な移動を支援する「絶対にぶつからない」電動車いすを研究開発する。肢体不自由者とシステムのインターフェース(BMI)には、障害の程度に応じて、視線、NIRS、P300(脳波)を利用する。支援学校の屋内・屋外環境下で評価を行い、その有効性を検証する。平成25年度は要素研究、基礎研究である。被験者は、安全性を考慮して、すべて健常者で行った。平成26年度へ向けてプロトタイプシステムを構築した。平成2224年度科研費で研究開発した2.5次元経路地図作成システムを電動車いす用にカスタマイズした。全方位カメラ、前方向計測用の測域センサ(範囲30m)、後方向計測用の測域センサ(範囲8m)、ステレオカメラセンサ、音センサ(マイクロホンアレイ)を搭載した。単純な移動支援から段階的に一般的な移動支援(環境の一時的変化、他者とのインターラクション)の状況での取り組みを行う。現在の脳性マヒの被験者3名の他に、重度ALS患者の方に協力を依頼し、本研究の一般性と有効性を明らかにすることは非常に意義が高い。平成25年度は要素研究、基礎研究を行った。平成26年度は、単純な移動支援から段階的に一般的な移動支援(環境の一時的変化、他者とのインターラクション)の状況での取り組みを行った。脳波による電動車いすの操縦、NIRS(光トポフラフィー)を利用した電動車イスの操縦、視線による電動車いすの操縦を実現し、それらの比較を行った。現在の脳性マヒの被験者3名の方に協力を依頼し、簡易的な移動ロボットの操縦の取組みを行い、3つの利用手段の比較を行った。不随意運動が顕著な脳性マヒの被験者の方では、筋肉電位が影響して脳波による操縦がかなり難しいことが判明した。本研究課題は、画像センサ、ステレオセンサ、測距センサ、音センサを有し、発話不可能な重複肢体不自由者の目的地までの安全な移動を支援する「絶対にぶつからない」電動車いすを研究開発することを目的とする。平成25年度、平成26年度は、平成2224年度科研費での2.5次元経路地図作成システムを電動車いす用にカスタマイズし、平成26年度へ向けたプロトタイプシステムを構築した。単純な移動支援から段階的に一般的な移動支援(環境の一時的変化、他者とのインターラクション)の状況での取り組みを行った。平成27年度は、応用研究である。山梨大学内で地図の自動作成実験とナビゲーション実験を重ね、その有効性を検証した。支援学校の屋内・屋外環境下で地図の自動作成実験を行った。ナビゲーション実験に関しては、肢体不自由者のNIRS(光トポグラフィー)、P300 (脳波)を良好に取得することが難しくシステムの有効性を検証する段階には至らなかった。

その原因として、P300(脳波)では、脳性マヒの被験者3名の方の不随意運動が顕著であり、筋肉電位が影響してP300(脳波)の取得が難しかったことが挙げられる。NIRS(光トポグラフィー)に関しては、健常者とは異なり、行動の想起に至る適切な課題の提示が難しかった。視線を利用したロボットの誘導は良好な結果を得た。発話不可能な重複肢体不自由者がコミュニケーション能力を獲得し、自分の意思で移動を実現出来たことから本課題は大きな成果を得た。画像センサ、ステレオセンサ、測距センサ、音センサを有し、発話不可能な重複肢体不自由者の目的地までの安全な移動を支援する「絶対にぶつからない」電動車いすのプロトタイプの研究開発を行った。肢体不自由者とシステムのインターフェースには、障害の程度に応じて、視線、NIRS、P300(脳波)を利用した。支援学校の屋内・屋外環境下で評価を行い、その有効性を検証した。平成25年度は要素研究、基礎研究を行った。被験者は、安全性を考慮して、すべて健常者で行った。平成26年度の研究へ向けてプロトタイプシステムを構築した。平成2224年度科研費で研究開発した2.5次元経路地図作成システムを電動車いす用にカスタマイズした。全方位カメラ、前方向計測用の測域センサ(範囲30m)、後方向計測用の測域センサ(範囲8m)、ステレオカメラセンサ、音センサ(マイクロホンアレイ)を搭載した。なお、当初研究分担者の予定であった研究者が一年間の育児休暇を申請し、本研究課題の役割を果たすことが困難となり、分担者から外れたため、ヒューマンマシンインターフェースの部分には、若干の遅れが生じている。平成26年度は、単純な移動支援から段階的に一般的な移動支援(環境の一時的変化、他者とのインターラクション)の状況での取り組みを行った。脳波による電動車いすの操縦、NIRS(光トポフラフィー)を利用した電動車イスの操縦、視線による電動車いすの操縦を実現し、それらの比較を行った。現在の脳性マヒの被験者3名の方に協力を依頼し、簡易的な移動ロボットの操縦の取組みを行い、3つの利用手段の比較を行った。不随意運動が顕著な脳性マヒの被験者の方では、筋肉電位が影響して脳波による操縦がかなり難しいことが判明した。27年度が最終年度であるため、記入しない。ロボティックス平成27年度は、平成26年度にテストの終了した部分のシステムを実際の施設の屋内環境、屋外環境で評価する。環境の設定に関しては、支援学校の教諭、施設の医師、看護師の意見を最大限に取り入れ、安全・安心な実験が行える最大限の配慮をする。教室から食堂への移動、玄関から体育館への移動など複数のコースを設定し、他者とのインターラクションが発生するシナリオを複数設定する。被験者は健常者と重複肢体不自由者で行う。不具合などが発生した場合、健常者の被験者で正しく修正されたことを確認後、重複肢体不自由者で行う。ユーザの指示通りにロボットが移動・行動した場合、危険が発生する場合がある。この状況に対しては盲導犬が行っている「賢い不服従」(ロボット工学三原則の二:ロボットは人間の命令に従わなくてはならない。ただし第一原則に反する命令はその限りではない)の機能を実装することで対応する。
動脈硬化における小胞体ストレス応答・酸化ストレス応答の役割

小胞体(ER)ストレス応答蛋白CHOPは動脈硬化病変に発現していることから、CHOP欠損マウス(KO)を用いて動脈硬化におけるERストレス・酸化ストレス応答の役割を検討した。CHOP KOではカフ傷害による動脈内膜肥厚と高脂血症による粥状動脈硬化進展が抑制されており、血管の酸化ストレス、炎症そしてERストレスの抑制が認められた。CHOPはERストレスで誘導されるのみならず、酸化ストレスや炎症反応を増強し、さらにERストレス応答自体も調節し、動脈硬化形成に促進的に働いていると考えられた。我々は、CHOP欠損マウスを中心とした解析から、動脈硬化の発症・進展における小胞体ストレスと酸化ストレスの役割や相互作用を明らかにし、生体内のストレス応答を調節することによる動脈硬化に対する新規予防・治療法の可能性を探ることを目的に研究を進めてきた。CHOP(C/EBP homologous protein)はERストレスによって誘導され、細胞をアポトーシスへと導く。我々はMφのアポトーシスに関わっているCHOPに着目し、ERストレスが動脈硬化の発症・進展にいかなる役割を果たしているのかを検討するために、CHOP欠損マウス(KO)を用いていくつかの解析を行った。8週齢のC57BL/6JマウスとCHOP KOの後下肢動脈にカフ傷害を施した後、3週間後に動脈内膜肥厚を検討したところ、野生型とCHOP KOの間に空腹時血糖や血清コレステロール値に差を認めなかったものの、CHOP KOは野生型マウスに比ベカフ傷害後の内膜肥厚が41%抑制されていた。CHOP KOとapoE KOを掛け合わせたダブルKOを作成し、高コレステロール食を56週齢まで負荷した後、大動脈内腔をオイルレッドで染色しその面積を定量したところ、apoE単独KOに比べ、CHOP・apoE KOの動脈硬化面積は46%抑制されることを見出した。CHOP欠損によって、カフ傷害によって惹起された炎症による動脈硬化発症と長期間にわたる高コレステロール血症によって形成される粥状動脈硬化の進展が抑制された。これらのことから、CHOP欠損は抗動脈硬化的に働くことが示され、ERストレスからCHOPにつながる経路が動脈硬化発症・進展に重要な役割を果たしていると考えられた。これらの知見をもとに、小胞体ストレスがいかに動脈硬化に関わっているか、CHOPを中心にさらに詳細な解析をおこなっていきたい。8週齢のC57BL/6JマウスとCHOP KOの後下肢動脈にカフ傷害を施した後、1週間後に動脈壁の遺伝子発現を検討したところ、CHOP KOにおいて炎症反応や平滑筋増殖因子の抑制を認めた。CHOP KOとapoE KOを掛け合わせたダブルKOを作成し、高コレステロール食を負荷した後、粥状動脈硬化が形成された24週齢の大動脈では、CHOP KOにおいて炎症反応の強い抑制を認めた。一方でまだ動脈硬化の形成されていない14週齢においてもすでに、CHOP KOにおいて炎症反応や内皮接着因子の発現が抑制されていることを見出した。CHOP KOにみられた反応性内膜肥厚や粥状動脈硬化の抑制は、内皮機能障害や炎症反応の抑制がその機序をなしていると考えられた。これらのことから、CHOPは内皮機能障害や炎症反応を調節することで動脈硬化促進的に働くことが示唆された。これらの知見をもとに、血管壁構成細胞と血球細胞の小胞体ストレスがいかに動脈硬化に関わっているか、骨髄移植の手技を用いて詳細な解析をおこなっていきたい。我々は、ERストレス関連蛋白CHOP(C/EBP homologous protein)欠損マウス(KO)を中心とした解析から、動脈硬化の発症・進展における小胞体ストレスと酸化ストレスの役割や相互作用を明らかにし、生体内のストレス応答を調節することによる動脈硬化に対する新規予防・治療法の可能性を探ることを目的に研究を進めてきた。H22年度まで、CHOP欠損が個体の動脈硬化発症・進展を抑制することを明らかにしてきた。これまでの研究を基盤として、H23年度には骨髄移植を用いて、ドナーとレシピエントの組み合わせることで、全身にCHOPを有する、骨髄のみCHOPを有する、骨髄のみCHOPを欠損する、全身にCHOPを欠損する、の4群のマウスを作成した。これらのモデルにおいて、カフ傷害や高コレステロール負荷を行ったところ、動脈硬化発症には動脈壁におけるCHOPの存在が重要な役割を果たしていることが明らかとなった。

また野生型マウス(WT)とCHOP KOの腹腔マクロファージを用いて、小胞体ストレス負荷に対する応答を検討したところ、CHOP KOマクロファージでは炎症反応や酸化ストレス応答が抑制されていることが明らかとなった。また血管内皮と血管平滑筋の培養細胞において、siRNAを用いてCHOPをノックダウンしたところ、やはりCHOPの発現抑制によってERストレス応答、酸化ストレス反応、炎症反応が減弱していることが明らかとなった。以上の結果から、CHOPはERストレス応答の結果、アポトーシスを導くというこれまで知られていた働きの他に、炎症反応や酸化ストレス反応を増幅するという役割を担っていることが明らかとなった。本研究で用いられたモデルは高コレステロール血症による動脈硬化性疾患やステント治療後の血管狭窄など、直接死因につながりうる疾患に相当することから、本研究で明らかになったCHOPを中心とした生体反応のクロストークの調節が、動脈硬化性疾患の新たな予防法・治療法の開発につながるものと期待される。本研究成果は2011年に米学術誌Circulationに報告された。
アミノ配糖体性難聴発生機序の分子生物学的研究

アミノ配糖体耳毒性の研究において、長年にわたり使用されてきた実験動物はモルモットである。外科的手技の容易さに加え、アミノ配糖体や音響外傷に対して感受性が高いこともその理由である。ただ近年の分子生物学のめざましい発展により、遺伝的なバックグラウンドが良く分かっていないモルモットの使用はデータ解析の段階での障害が多くなっている。例えば遺伝子組み換え動物はマウスが良く用いられる。アミノ配糖体の内耳障害はイオン輸送障害との関連すると言われている。このため今回まず予備的な実験として、ナトリウムチャンネル異常とNHE(ナトリウム・プロトンエクスチェンジャー)異常のマウスを検討した。光学顕微鏡レベルで正常と遺伝子異常動物の蝸牛構造を比較したが、明らかな差異は認められなかった。2番目の実験として、サンプル間での遺伝子発現の差異を検出する有力な方法として最近開発されたマイクロアレイ法を用いた。これは一種の遺伝子発現プロファイリングである。成熟マウスはアミノ配糖体に対する感受性がモルモットなどに比べて低いことが知られている。このため今回実験動物として比較的感受性が高いと言われるBALB系マウスを使用し、薬剤投与を1日2回とした。このマウスに1日2回600mg kanamycin/kgを15日間連続皮下投与した。生理的食塩水を同期間投与したものをコントロールとした。投与後1週間後、断頭し蝸牛を採取した。それぞれの蝸牛(実験群、対照群)を10匹分凍結し、セシウム超遠心法にてRNAを精製した。RNAよりcDNAプローブを作成、ナイロン膜上にブロットした1000個程度の遺伝子とハイブリダイズさせ発色の程度を比較検討した。また一部の動物は形態的に検討した。結果として、アミノ配糖体投与後、蝸牛において発現量の増す遺伝子としてBasic helix-loop-helix構造を持つ中枢神経において特異的に発現している転写制御因子Neuronal PAS 2ならびにEGFが見いだされた。前者は記憶や体内時計と関連がある転写制御因子で、後者は正常組織や癌の生育に関係のある因子であり興味深い結果と思われる。また、形態学的検討でも有毛細胞傷害が確認できた。本年度においては、課題のための予備実験を行った。現在、ラットの蝸牛における遺伝子発現を、DNAチップ法を用いて解析を進めている。ラットは出生直後は聾であり、生後2週間ほどで聴覚が完成する。この生後2週間が聴覚が機能的に完成する時期であることから、この直前に発現量の増える遺伝子は蝸牛の聴覚機能に直接関与していることが考えられる。今回用いたDNAチップ法は、多くの遺伝子が一度に分析可能な点が最大の利点である。まず出生直後、ならびに生後8日目のラット蝸牛をそれぞれ10匹分摘出し、液体窒素にて凍結した。凍結した臓器から常法に従ってmRNAを抽出・精製した。このmRNAを用いて放射線標識のcDNAプローブを作成した。あらかじめ千種類程度以上の遺伝子cDNAをブロットしてあるメンブレンを用いて、これと先に述べた放射線標識のcDNAとハイブリダイゼーションを行った。それぞれのスポットにおける放射線の量をスキャンし、それぞれの遺伝子の出生直後ならびに生後8日における発現量の変化を定量的に判定した。

詳細な検討は現在進行中であるが、イオンチャンネル、神経伝達物質、レセプターなどを含めた多くの遺伝子が、この期間中に発現量を増していた。これらは蝸牛の成熟に必須の遺伝子である可能性が高い。今後はin situハイブリダイゼーション法や、定量的なRT-PCRを用いて蝸牛における遺伝子発現様式を詳細に検討する予定である。実験動物としてウィスター系ラットを用いた。ラットにアミノ配糖体系抗生剤を投与し、内耳(特に蝸牛)における遺伝子発現の変化を検討した。カナマイシンを15日間連続腹腔内投与を行い、難聴動物とした。コントロールとして投与を行っていない動物を使用した。それぞれの蝸牛を取り出し、まずDNAアレイ法にて遺伝子の消長をスクリーニングした。それぞれの蝸牛(実験群、対照群)を10匹分凍結し、セシウム超遠心法にてRNAを精製した。RNAによりcDNAプローブを作成、ナイロン膜上にブットした1000個程度の遺伝子とハイブリダイズさせ、発色の程度を比較検討したまだプレリミナリーな段階だが、アミノ配糖体投与によって発現量の変化する興味深い遺伝子(候補)をいくつか得ている。現在蝸牛におけるこれら遺伝子発現をin situハイブリダイゼーションにて確認する実験を進めている。また形態学的検討として、パラフィン切片などを作成し、有毛細胞障害の程度も併せて行っている。同時に、イオンチャンネルなどの遺伝子ノックアウトマウスを用いて、内耳の液性制御異常の有無を検討した。今回検討したのは、ナトリウムチャンネル異常と、NHE(ナトリウム・プロトンエクスチェンジャー)異常のマウスである現在のところはっきりとした陽性所見は得られていないが、アミノ配糖体の内耳障害はイオン輸送障害と関連すると言われている。今後これらの関係につきさらに検討を行う予定である。アミノ配糖体耳毒性の研究において長年にわたり使用されてきた実験動物はモルモットである。外科的手技の容易さに加え、アミノ配糖体や音響外傷に対して感受性が高いこともその理由である。ただ近年の分子生物学のめざましい発展により、より望ましい実験動物はマウスであると考えられる。一方、サンプル間での遺伝子発現の差異を検出する有力な方法として最近マイクロアレイ法が開発されている。これは一種の遺伝子発現プロファイリングで2つのサンプル(例:正常VS病的状態)における遺伝子発現を検討出来る。成熟マウスはアミノ配糖体に対する感受性がモルモットなどに比べて低いことが知られている。このため今回実験動物として比較的感受性が高いと言われるBALB系マウスを使用し、薬剤投与を1日2回とした。このマウスに1日2回600mg kanamycin/kgを15日間連続皮下投与した。投与後1週間後、断頭し蝸牛を採取した。生理的食塩水を同期間投与したものをコントロールとした。これらサンプルをクロンテック社のグラスアレイを用いて検討した。また一部の動物は形態的に検討した。
細菌由来免疫調節性CpG-DNAによる発現が誘導される遺伝子の解析

細菌由来免疫調節性CpG-DNAにより特異的に発現が誘導される遺伝子を同定するとともに、その発現誘導機構を解析し、CpG-DNAによる免疫調節機構を明らかにしていくことが本研究の目的である。CpG-DNAまたはnon-CpG-DNAで刺激したBALB/cマウスの脾細胞より調製したmRNAを用いて、Suppression Subtraction Hybridization(SSH)法により作製したサブトラクションライブラリーの解析をすすめた。ほとんどのクローンがマウス遺伝子のデータベースに一致したが、そのうちの約4割が遺伝子産物(タンパク質)の機能が不明なものであった。RT-PCR法により、転写因子であるNFκB-p105(p50前駆体)、IRF-1、免疫プロテアソームの構成成分であるPA28β、Toll様レセプターのアダプター分子であるMyD88、インターフェロン誘導遺伝子であるIRG2などがCpG-DNAにより発現誘導されることを新たに確認した。さらに脾臓細胞、マウスマクロファージ用細胞株、骨髄由来マクロファージ(BMDM)、樹状細胞を用いて、CpG-DNA刺激によるこれらの遺伝子の発現を比較した結果、BMDMが最も応答性が高かった。また、経時的な遺伝子発現を解析した結果、p105などの転写因子はCpG-DNA刺激後1時間で発現誘導されたが、IRG2などは3時間後位から発現が誘導された。細菌由来免疫調節性CpG-DNAにより特異的に発現が誘導される遺伝子を同定し、CpG-DNAによる免疫調節機構を明らかにしていくことが本研究の目的である。BALB/cマウスの脾細胞を調製し、これをCpG-DNAまたはnon-CpG-DNAで刺激し、一定時間後にmRNAを回収して、サブトラクションライブラリー作製のための材料とした。Suppression Subtraction Hybridization(SSH)法を用いてCpG-DNA刺激による差次的発現cDNAの増幅を行なった。CpG-DNAにより発現誘導されることが知られているIL-6と、house keeping遺伝子のG3PDHのプライマーを用いてSSH前後のcDNAを鋳型にPCRをおこない、cDNAを検定した。IL-6が増加した一方G3PDHが検出できなかったことから、サブトラクション効率が高いことが確認された。そこで、このcDNAをプラスミドベクターに組み込み、ライブラリーを作製した。約100クローンについて塩基配列を決定し、BLASTで検索した結果、約50%がマウスのデータベースと一致した。10%強がヒトまたはラットのものと高い相同性をもっていた。残りの40%はデータベースと一致しない未知のものであった。マウスと一致したものについてプライマーを作製し、RT-PCR法によりCpG-DNAによるこれらの遺伝子の発現誘導を確認した。その結果、CpG-DNAによりIRF-1、NFκB(p105)、PA28βなどが骨髄由来マクロファージにおいて発現誘導されることが明らかになった。現在、さらにほかのクローンの塩基配列決定をすすめるとともに、データベースに一致しない遺伝子についてもRT-PCR法による発現誘導の再確認をすすめている。細菌由来免疫調節性CpG-DNAにより特異的に発現が誘導される遺伝子を同定するとともに、その発現誘導機構を解析する。これらの結果からCpG-DNAによる免疫調節機構を明らかにしていくことが本研究の目的である。RT-PCR法により、転写因子であるNFκB-p105(p50前駆体)、IRF-1、免疫プロテアソームの構成成分であるPA28β、Toll様レセプターのアダプター分子であるMyD88、インターフェロン誘導遺伝子であるIRG2などがCbG-DNAにより発現誘導されることを確認した。

さらに脾臓細胞、マウスマクロファージ用細胞株、骨髄由来マクロファージ(BMDM)、樹状細胞を用いて、CpG-DNA刺激によるこれらの遺伝子の発現を比較した結果、BMDMが最も応答性が高かった。また、経時的な遺伝子発現を解析した結果、p105などの転写因子はCpG-DNA刺激後1時間で発現誘導されたが、IRG2などは3時間後位から発現が誘導された。遺伝子産物の機能が不明なものについては、発現の確認とともにその機能解析が今後の課題である。CpG-DNA刺激により遺伝子発現誘導される誘導型一酸化窒素合成酵素(iNOS)の転写調節領域の解析を行なった。転写開始点より500塩基上流のAP-1様配列が、強いCpG-DNA応答性を示すことが明らかになった。
経済新興国インドにおけるギグ・エコノミーと新しい信頼関係の可能性

経済新興国インドは、雇用なき発展といわれる現状が指摘される一方で、情報技術を用いた不安定な大量の「雇用」が生み出されている。本研究では配車サービス・アプリによって出現した150万人ともいわれるドライバーに着目し、彼らが、それまで生活をそれまで守っていた様々なトラスト関係(親族、カースト、宗教団体、ユニオンなど)が新しい状況にどう対応し、変化しているのかを明らかにする。刻々と変化する労働者とプラットフォーム技術との関係を追いながら、より人間的な経済関係の可能性を考察する。
粗放施業が森林生態系の構造と機能に与える影響

ヒノキ一斉人工林で、ほぼ同齢同一立地条件にある粗放施業林分と集約施業林分を、立地条件別に複数箇所選定して、林分構造・形質の調査、林床植生・堆積腐植・地表被覆状況・土壌侵食状況の調査、表層土壌の理化学性の調査を行って両者を比較した。1.林分の階層構造は、高齢林では集約施業林分で2層構造、粗放施業林分では単層構造で、前者では亜高木層に広葉樹の侵入がみられた。一方、若齢林では全ての調査地で集約・粗放を問わず単一の葉層であった。粗放施業林分では枝下高が高く、林分材積、単木材積ともに粗放施業林分が多い。林床植生は林内光環境を反映して集約施業林分の方が陽性のものが多い。2.急傾斜地のヒノキ若齢林では、Ao層被度、コケ被度などの地表面の状態と土壌侵食の強度との間に密接な関係が認められた。土壌侵食の強度を直接反映すると考えられる根系被度、土柱個数、段差面積を指数化したものの合計値として侵食強度を算出した。土壌侵食強度の大小に基づいて、土壌侵食防止の観点からみた粗放施業の許容限度について次のことが指摘できる。(1)急傾斜地のヒノキ若齢林での粗放施業は望ましくない。(2)スギ林はヒノキ林に比べて粗放施策に対する許容度が高い。(3)ヒノキ林でもスギ林とのモザイク状の林分造成により、粗放施業への許容度を高めることができる。高知県香美郡香北町高場山の、相隣接するスギ、ヒノキの粗放施業林(98年生)と、集約施業林(80年生)を対比して、研究計画に則り(1)林分構造・形質の調査、(2)林床植生、堆積腐植、地表被覆状況、土壌侵食状況の調査、(3)表層土壌の物理性、化学性の分析、調査を実施した。(1)林分構造・形質の調査:粗放施業林と集約施業林の中のスギ、ヒノキ1箇所づつ計4箇所で毎木調査を行い、立木本数、直径、樹高、形状比、材積を調べた。粗放、集約の施業の違いで、直径、樹高、形状比の度数分布に明瞭な差がみられた。粗放施業林では単一の葉層であるが、集約施業林では間伐の影響で亞高木層が発達し二層構造が認められた。立木密度、収量比数ともに粗放施業林の方が高く、また劣勢木に形質不良木を含む割合が高くなる。しかし、粗放施業林であつても優勢木をとれば比較的形質の揃つた良質材が多く含まれることが明かになつた。(2)林床植生、堆積腐植、地表被覆状況、土壌侵食状況の調査:毎木調査をした4つの調査対象林分について調査を行つた結果、林床植生被度については粗放施業林<集約施業林の関係がスギ林、ヒノキ林に共通して明らかに認められた。一方、施業種と堆積腐植被度、土壌侵食状況の関係は明らかでなかつた。(3)表層土壌の物理性、化学性の分析、調査:毎木調査をした4つの対象林分について、土壌調査を行い、各土壌層位の試料について物理性、化学性の分析を行つた。スギ林、ヒノキ林ともに孔隙組成で粗放施業林が集約施業林にくらべて劣り、これを反映して最表層の透水性も粗放施業林でやや劣る。ヒノキ林では粗放施業林の堆積腐植層の欠如を反映して、炭素、窒素、塩基の含量に差が認められたが、スギ林では施業による差がなかつた。次年度は調査対象林分を変えて同様の調査、解析を実施し、粗放施業林と集約施業林の違いを明らかにする。

高知県香美群香北町川ノ内、同南国市中ノ川、同高岡群東津野村の3地区の、近接するヒノキ若齢林について粗放施業林と集約施業林を対比して、研究計画に則り(1)林分構造・形質の調査、(2)林床植生、堆積腐植、地表被覆状況、土壌侵食状況の調査、(3)表層土壌の物理性、化学性の分析、調査を実施した。(1)林分構造・形質の調査:粗放施業林と集約施業林の毎水調査を行い、立木本数、直径、樹高、形状比、材積を調べた。粗放、集約の施業の違いで、直径、樹高、形状比の度数分布に明瞭な差がみられた。立木密度、収量比数ともに粗放施業林の方が高く、また劣勢木に形質不良木を含む割合が高くなるなど、前年度に調査した高齢林分の傾向と同様の結果が得られた。(2)林床植生、堆積腐植、地表被覆状況、土壌侵食状況の調査:傾斜のほぼ等しい林分の間に、施業の違いによる明かな相違が認められた。すなわち、林床植生被度と堆積腐植被度は粗放施業<集約施業、土壌侵食状況は粗放施業>集約施業であった。(3)表層土壌の物理性、化学性の分析、調査:各調査林分について土壌調査を行い、各土壌層位の試料について物理性、化学性の分析をを行った。孔隙組成で粗放施業林が集約施業林に比べて劣り、これを反映して最表層の透水性も粗放施業林がやや劣る。また粗放施業林では堆積腐植層の欠如を反映して、表層土壌の炭素、窒素、塩基の含量が集約施業林にくらべて少ない。これらの結果も昨年度調査した高齢林分の結果と同様の傾向であった。次年度は補足調査、分析を実施したあととりまとめ、報告書を作成する。ヒノキ一斉人工林で、ほぼ同齢同一立地条件にある粗放施業林分と集約施業林分を、立地条件別に複数箇所選定して、林分構造・形質の調査、林床植生・堆積腐植・地表被覆状況・土壌侵食状況の調査、表層土壌の理化学性の調査を行って両者を比較した。1、林分の階層構造は、高齢林では集約施業林分で2層構造、粗放施業林分では単層構造で、前者では亜高木層に広葉樹の侵入がみられた。一方、若齢林では全ての調査地で集約・粗放を問わず単一の葉層であった。粗放施業林分では枝下が高く、林分材積、単木材積ともに粗放施業林分が多い。林床植生は林内光環境を反映して集約施業林分の方が陽性のものが多い。2、急傾斜地のヒノキ若齢林では、Ao層被度、コケ被度などの地表面の状態と土壌侵食の強度との間に密接な関係が認められた。土壌侵食の強度を直接反映すると考えられる根系被度、土柱個数、段差面積を指数化したものの合計値として侵食強度を算出した。土壌侵食強度の大小に基づいて、土壌侵食防止の観点からみた粗放施業の許容限度について次のことが指摘できる。(1)急傾斜地のヒノキ若齢林での粗放施業は望ましくない。(2)スギ林はヒノキ林に比べて粗放施業に対する許容度が高い。(3)ヒノキ林でもスギ林とのモザイク状の林分造成により、粗放施業への許容度を高めることができる。
ミトコンドリアDNA量の制御因子の探索と生理的機能の解明

哺乳類ミトコンドリアDNA(mtDNA)は細胞内に複数コピーとして存在し、その数は遺伝的、環境的要因による影響を受けるとされる。本研究では、これらの因子の探索を行った。また遺伝的因子としてmtDNA量制御に関与する遺伝子の一つを過剰発現させたときの効果をマウスモデルにより検討した結果、欠失型mtDNA変異によるミトコンドリア機能低下や症状を抑制・防止する一定の効果が示された。高等動物にはミトコンドリアゲノム(mtDNA)が存在し、核ゲノムとは大きく異なる遺伝的特徴および遺伝様式である。mtDNAは、約16kbpの環状二本鎖DNAであり、細胞1個あたり1000-10000コピーもの多数のmtDNA分子を持つ。このため、ミトコンドリアゲノム遺伝には"量"の概念を前提とする必要がある。本研究では、"mtDNA量"に着目し、細胞あたりのmtDNAコピー数を制御している遺伝的・生理的・環境要因について、マウス個体を用いて探索・同定することを第一の目的とし、さらにこれらの遺伝子量がミトコンドリア活性、さらに生体に与える生理的影響を理解し、これらが関わる疾患ヘアプローチすることを第二の目的としている。本年度は、mtDNA量の相対定量法について条件検討を行った。またこの相対定量を用いて、mtDNA量についてマウス組織におけるmtDNA量を測定し基礎的なデータの取得を行った。さらにmtDNA量を制御する遺伝的因子を過剰発現するトランスジェニックマウスを用いて、ミトコンドリア活性に与える影響について個体レベルで解析を行った。その結果、このトランスジェニックマウスではmtDNA量が増加している様子が観察された。この系統では、変異型mtDNAをもつ個体で観察されるミトコンドリア活性低下や様々なミトコンドリア病の症状を改善する効果があることが示された。現在、mtDNA量を制御しうる他のトランスジェニックマウス系統の開発を試みている。ミトコンドリアDNA(mtDNA)量を制御するメカニズムについて解析するために、系統間における組織mtDNA量の測定をリアルタイムPCR法によって行なった。現在のところ、調べた組織において系統間でのmtDNA量に有意な差は観察されていない。一方で、条件によってはmtDNA量が変動する可能性を示す結果が得られており、現時点ですでに報告のあるmtDNA複製・転写に関わる遺伝子群の発現を中心に解析を試みている。また、組織間においてもmtDNA量に大きな差が認められたため、これらの変動の要因を検討するために網羅的な遺伝子発現の解析と、mtDNA量の変化とミトコンドリア生理機能の関係を調べるためにミトコンドリア活性測定を行なっている。さらに、mtDNA量を制御する遺伝子について、条件的発現が可能となるような遺伝子改変マウスの作製を実施し、現在のところ複数のラインが得られている。これらのマウスについては発現パターンを確認中で、同時に凍結胚等による系統保存も開始した。さらに一部ラインについてはミトコンドリア可視化マウスとの交雑を行い、ミトコンドリア形態について画像解析を行なっている。前年度に引き続き、mtDNA量を制御しうるトランスジェニックマウス(Tg)マウスの開発も継続中で、皿tDNA量の増加が認められるTgマウスを用いて、変異型mtDNAをもつ個体においてその割合やミトコンドリア活性・動態に与える影響を調べている。哺乳類におけるミトコンドリアDNA(mtDNA)は、体細胞では1000-10000コピーが存在し、その数はほぼ一定に保たれていると考えられている。本課題ではこのmtDNA量に着目し、細胞あたりのミトコンドリアDNAコピー数を制御する遺伝的または環境的要因について、マウス個体を用いて探索・同定し、その生理的な影響について解析することを目的とした。環境要因について解析行う過程で、その基本情報となる1日の時間変化における組織mtDNA量の検討をリアルタイム定量PCR法による相対定量解析によって行った。その結果、組織によってはmtDNA量が変動する可能性が示唆された。これまでにエネルギー代謝や遺伝的因子が概日リズムを制御することが報告されており、得られた結果はこれを反映している可能性が予想された。また遺伝的要因について、すでに樹立したmtDNA量を制御する遺伝子の一つを過剰発現させたトランスジェニックマウス由来の細胞を用いて、単一細胞におけるmtDNA存在様式について解析を行った。その結果、野生型マウス由来の細胞とは異なるmtDNA存在様式が観察され、mtDNA量を制御する遺伝的因子がmtDNA分離にも影響を与える可能性が示唆された。また、このことからmtDNAの量と分離様式の制御機構には密接な関連性が存在することが想定された。現在までに他遺伝子についても機能改変マウスを樹立しており、新たな遺伝的要因の解明に向けても取組むこととしている。計画に沿って、mtDNA量を制御する可能性のある要因を幾つか特定し、またそれに関わる遺伝子については遺伝子改変マウスを樹立し、一部については個体レベルでの解析を行なっている。24年度が最終年度であるため、記入しない。引き続き、mtDNA量を制御する可能性のある遺伝子についての遺伝子改変マウスの作製を行う。また必要に応じて、より多くの要因について検証を行なうために、すでに樹立されている遺伝子改変マウス等を他機関より導入する。

これらのマウスにより、mtDNA量を制御するメカニズムについてオルガネラや細胞、組織、生体の様々なレベルにおける解析を行ない、遺伝的・生理的影響について検討する。24年度が最終年度であるため、記入しない。
団地コミュニティーのレジリエンス向上を目指すプログラムモデルの開発

平常時も災害時も健康的な生活を送ることを可能にする個々の団地住民のレジリエンス向上プログラムとソーシャルキャピタル醸成のプログラムを組み合わせて、団地コミュニティーレジリエンス向上のプログラムモデルを開発することにある。プログラムの効果は、介入の前後にソーシャルキャピタル測定尺度等の調査により測定する。介入は、健康相談や防災教育という個々の団地住民のレジリエンス向上の介入と、住民の集う場の運営支援というソーシャルキャピタル向上の介入をアクションリサーチで実施する。
有限温度における量子もつれ状態を用いたセンシング

医療現場や材料科学などで広く使われる、磁気センサーの感度を向上させることは重要である。量子的な重ね合わせ状態を用いると感度が大きく向上しうることが知られている。中でも、マクロに異なった状態が重ねあわされた状態は、いくつかの具体例をもってしてセンサーの感度向上に役立つと目されている。しかし従来は実験的に生成が難しい一握りの具体例しか知られていなかった。本研究では、それらの具体例を一般化したクラスに着目し、そのクラスに入るすべての状態についてセンサーとしての感度を調べ、高感度磁気センサ実現への道を広げる。
スクアレン合成酵素阻害物質ザラゴジン酸の合成研究

ザラゴジン酸のコア構造に存在する連続した第四級不斉炭素の構築にα-ケトエステルとD-酒石酸誘導体の立体選択的アルドール反応を適用することにした。本反応の成否が、全合成達成の鍵を握るものと考え、モデル化合物を用いてその可能性を検証することにした。その結果、D-酒石酸誘導体の金属エノラートとモデル化合物との縮合反応は、カルボニルα位の脱プロトン化により進行しないことが判明した。そこで、ルイス酸触媒によるシリルケテンアセタールとのアルドール反応を検討した。その結果、0,0-シリルケテンアセタールではα-ケトエステルへの付加が全く進行しせず、スズ(II)トリフルオロメタンスルホナ-トを促進剤としOS-シリルケテンアセタール3を用いたときのみアルドール付加体を91%で得ることができた。しかし、C5位の立体化学が逆配意のジアステルオマ-が主成績体(6:1)であった。そこで、選択性の向上を目指し反応基質を種々検討した結果、ペンチリデン保護したα-ケトη-ブチルエステル2を用いることにより、望みの立体化学を有するジアステルオマ-の生成比を向上させることができた(1:1)。また、この化合物は数工程を経て、ザラゴジン酸のコア構造である2,8-ジオキサビシクロ[4.2.1]オクタン環を有する化合物4へ誘導することができた。現在、ザラゴジン酸C(1)のアルキル鎖を有する基質を用いて、その全合成を進めている。