hpprc/llmjp-kaken huggingface dataset:
サルモネラの食細胞内寄生の分子機構

チフス性サルモネラは、マクロファージ内でファゴソームの成熟過程を変化させることによりリソソームとの融合を阻害し、特異的なvacuole (SCV : Salmonella-containing vacuole)に成熟させ、その中で増殖する。このようなSCVメンブラントラフィックスはサルモネラの細胞内寄生戦略上最も重要であるが、この機構はまだ解明されていない。そこで、サルモネラの細胞内寄生性を多面的に制御する因子を同定し、それらの機能解析により、細胞内寄生性を軸としたサルモネラの病原戦略解明を目的として研究を行い以下の事柄を明らかにした。(1)サルモネラの細胞内寄生性はAAA^+プロテアーゼLonにより厳密に制御されていることが明らかとなった。LonはSalmonella PathogenicityIsland(SPI)1レギュロンの最上位に位置する制御因子HilC, HilDのターンオーバーを介してレギュロン全体の負の制御因子として機能し、SPI1エフェクターによる感染マクロファージのアポトーシス誘導率を制御していた。サルモネラによるマクロファージアポトーシス誘導にはCaspase-1が関与し、中心的な実行因子であるCapase-3は関与しないと報告されているが、Lon欠損変異株感染によりCapase-3が誘導され過剰なアポトーシスが引き起こされたこと又、LonはSPI1サルモネラがマクロファージに貪食されると直ちにSPI1の発現を低下させたことから、Lonはマクロファージが過剰なアポトーシスに陥るのを防ぐことにより病原性制御に関わっていると考えられた。(2)AAA^+プロテアーゼClpXPがサルモネラの細胞内寄生性に必須な役割を果たすことが明らかとなった。ClpXPは病原性関連蛋白PagCを安定化するシャペロン様蛋白の産生を負に制御する因子であった。PagCは膜貫通蛋白質であるが、Outer membrane vesicle(OMV)として細胞外へ放出される仮説を立て、これを実証した。PagCは、SCV内のサルモネラからOMVによってマクロファージ細胞質に輸送されることが明らかとなった。(3)PagCはこれまでサルモネラ病原因子として報告されてきたが、本研究においてPagC過剰産生によりサルモネラが弱毒化すること、さらにClpXP変異弱毒株がPagCの欠損により強毒化することが明らかになったことから、PagCはサルモネラのマクロファージ内増殖を制御して病原性を抑制するattenuating virulence factorであるといえる。サルモネラは、マクロファージ内でファゴソームの成熟過程を変化させることにより特異的なvacuole (SCV)に成熟させ、その中で増殖する。本研究では、サルモネラの細胞内寄生性を多面的に制御する遺伝子を同定し、それらの遺伝子の破壊株を用いてSCV膜動輸送機構の解析を進め、細胞内寄生性を軸としたサルモネラの病原戦略を解明することを目的としている。本年度は以下の事柄を明らかにした。

ATP依存型プロテアーゼClpXP破壊株はマウスに対する病原性を失い、長期にわたり持続感染することを見出した。病原性の低下はマクロファージ内増殖能の低下に基づくものであった。破壊株ではSalmonella pathogeneicity Island 2にコードされるいくつかの蛋白質の産生量の低下に加え、最も顕著な変化として細胞表層画分にPagCが多量に含まれることを見出した。PagC増加の原因を明らかにするため、遺伝子発現ならびに蛋白の安定性の検討を行った。その結果、破壊株ではPagC蛋白の安定性が増加していることが明らかとなった。さらに、シグマ因子RpoSによりその転写が活性化される未知の蛋白質XがPagCの安定性を制御していることが明らかとなった。PagCがOMV(outer membrane vesicle)として細胞外へ放出される仮説を立て、検証を行った。電子顕微鏡観察の結果、ClpXP破壊株およびPagC過剰生産株の培養上清には野生株に比べ大量のOMVが産生されていることが明らかとなった。さらに、サルモネラのOMVの主要な構成成分はPagCであり、OMVを介して何らかの蛋白質を細胞外へ輸送していると考えられた。ClpXP破壊株を感染させたマクロファージは、感染16時間後に菌体の周囲に大量のsmall vesicleを産生することを見出した。従ってマクロファージ細胞質へ放出されたOMVがサルモネラの病原レベルをコントロールする可能性を考えられた。サルモネラ属細菌の病原性発現の主要な病原戦略の一つは、マクロファージ等の食菌作用からのエスケープと食細胞内増殖機構である。我々はこれまでに、サルモネラClpXPプロテアーゼ破壊株がマウス体内で長期間持続感染することを明らかにしており、持続感染性を維持するためには細胞内増殖が制御されていると考えた.この考えの基、昨年度の研究でマクロファージ環境下におけるClpXP破壊株の性状を検討した結果、ClpXP破壊株では外膜蛋白質PagCが過剰産生されることを見出した。このPagC過剰産生がClpXP破壊株の持続感染弱毒化の一因である可能性を考え、今年度はClpXP破壊株にPagC欠損を導入し、種々の病原性状を検討した。その結果、ClpXP破壊株はマクロファージ内増殖能が野生株よりも低下しているが、ClpXP・PagC二重欠損株では野生株レベルにまで回復した。また、マウスでのLD_<50>値は、野生株(<50)、ClpXP破壊株(4.9x10^4)、ClpXP・PagC欠損株(3.1x10^3)、PagC欠損株(<50)であった。以上の結果より、PagC過剰産生がClpXP破壊株の弱毒化の一因であること、さらにPagCはマクロファージ内増殖を制御して病原性を抑制するattenuating virulence factorであると考えられた。昨年度の結果から、PagCはOMVとして細胞外に放出されることを見出している。ClpXP破壊株およびPagC過剰産生株でOMVが増加することから、サルモネラのOMVの主要な構成成分はPagCであり、OMVを介して宿主細胞に輸送されると考えた。
映像による政治キャンペーンが受け手の投票意図におよぼす効果

今回の研究においては基礎的な作業として、政治広告研究の現状を把握するためにアメリカの政治広告研究のレビューをおこなった。アメリカにおける政治広告研究は主として1970年代以降に発達したが、これはテレビの普及により、広く政治広告が放映されるようになり、従来の選択接触の知見が否定されるようになったためである。このことはマスコミュニケーション効果研究における強力効果の復権と対応している。政治広告研究において研究対象となっており、かつ社会心理学的な視点からみて重要と考えられる変数群は次の3つである。(1)効果の尺度として、候補者の知名度、議題設定、候補者選好。(2)メッセージ要因として、内容がイメージ志向か争点志向か、ネガティブアピールを利用しているかどうか、また映像の構成要素(カット数、音楽の利用)、(3)受け手の要因としては関与、があげられる。中でも最近注目をあびているのが、ネガティブアピールであり、ネガティブアピールは候補者の想起については効果があるものの、候補者選好にはあまり効果がみられていない。また、党派心の強い人、選挙について高関与の人に効果がみられることが明らかになっている。日本において政治広告研究をおこなう場合は、まず制度的な問題として、広告の主体が候補者自身でなく政党であること、キャンペーン期間を告示から投票までと捉えるとアメリカに比べはるかに短い点が問題となると考えられ、これらの点を考慮した研究が進められる必要がある。
圧力誘起非晶質化を利用した高密度SiO2ガラスの合成とキャラクタリゼーション

高密度SiO_2ガラスのアナログ物質である高密度GEO_2ガラスの合成を岡山大学地球内部研究センター設置の高圧装置により圧力誘起非晶質化を利用して行った。石英型結晶GEO_2を出発物質とし1220GPaまで加圧したのち圧力を開放した。合成した高密度GEO_2ガラスの構造を知るため密度測定、X線吸収実験(XAFS)を行った。密度測定はバーマンバランス装置を用いて行い、合成圧力が高いほど密度が大きくなることがわかった。GeのK端XAFS測定は高エネルギー物理学研究所放射光施設BL-10Bにおいて行った。このとき参照物質としてGEO_2のいくつかの多型(石英・ルチル型結晶、溶融急冷ガラス)も同時に測定した。得られた結果は以下の通りである。(1)高密度GEO_2ガラスのGeK端吸収スペクトル(XANES)の最大吸収ピークのエネルギー値は合成圧力が高いほど高くなることがわかった。このエネルギー値は石英型結晶と溶融急冷ガラスがほぼ同じでもっとも低く、つぎに高密度GEO_2ガラス、ルチル型結晶の順である。XANESスペクトルは短距離秩序に敏感であることから高密度GEO_2ガラスは出発物質の短距離秩序を失っていることが考えられる。(2)吸収微細構造を解析し配位距離に関する情報を得た。その結果、高密度GEO_2ガラスのGe-Ge距離は大きく2つに分離すること、および合成圧力が大きいほどこれら2つのGe-Ge距離がルチル型結晶のそれに近づいていくことがわかった。なお、これらの結果はPhoton Factory Activity Report,12(1994)に報告している。
精原細胞の増殖に伴う減数分裂能の獲得機構の解明

哺乳類の精巣内では、精子の元となる精原細胞が自己複製をしつつ、減数分裂を起こす精母細胞へと分化することで、精子生産が継続的に維持される。この調節は、精巣の恒常性の維持や、次世代へ子孫を残すために必要不可欠である。現在、精原細胞がどのように減数分裂能を獲得するか、分子メカニズムは不明である。本研究ではマウスを用い、減数分裂能に必要な機能遺伝子の同定やメカニズム解明を目指す。本研究で得られる成果により、精原細胞の体外移植技術の改良や、それに伴う遺伝子資源の凍結保存や家畜生産への貢献、ヒト不妊症の理解や治療法開発など、社会への幅広い波及効果が期待される。
病態生理現象におけるmiRNA-lncRNA-mRNAのクロストークの解明

生体には非翻訳RNAが多量に存在し、各非翻訳RNAがクロストークしながらセントラルドグマ(DNA→RNA→タンパク質)に影響を及ぼし高次生命現象を引き起こしていると想定される。しかしながら、この現象が実験的に証明されている例は僅かである。本研究では、二本鎖RNA結合タンパク質であるNF90-NF45が結合するmiRNA前駆体、lncRNA、mRNAに着目し、NF90-NF45が引き起こす骨格筋萎縮の分子機構を明らかにする。これらの解析を通じて、筋萎縮といった病態生理現象を引き起こすmiRNA-lncRNA-mRNAのクロストークを見出す。
地域における協働形成のダイナミクス

(1)研究発表状況平成18年度は,前年の調査をもとに,詳細な分析を実施し,その結果を学会にて報告している.メインのリサーチサイトである鯖江の眼鏡枠企業へのインタビューは,関連団体を含めて17箇所となった.主として組合の中心的な役割を果たしている企業であり優良な企業が中心の調査となっているが,鯖江の産業集積を一定のレベルで概観し,そのなかで行われている企業の連携のありかたを描写可能であると考えている.研究発表は2006年6月に青山学院大学でおこなわれた組織学会の全国研究発表大会にて行った.テーマは鯖江の産業集積を場とネットワークの視点から分析したものである.結論から言えば,鯖江の企業間の協力関係は,長期的な関係をベースにしながら,トータルで利益を分け合う形になっており,一つ一つの研究開発のための行動は,その都度,取引関係を結ぶようなものではなかった.また興味深い発見事実としては,非常に狭い地域に集積しているにも関わらず,サプライヤーの詳細情報を誰もが持っている訳ではなく,どのサプライヤーをどのように育成し,使うか?ということが,その企業の製造能力に大きく影響を与えている点であった.また,理論研究の成果を北海道大学の相原基大助教授と共著で発表している.(2)調査実施状況平成18年度は,鯖江は大型倒産などいくつかの大きなトラブルを抱えていたため,追加の調査をスムーズに実施することが難しい状況にあったため,平行して進めていた.アニコムインターナショナルの調査を進行させた.これまではアニコム社内の人間を中心にしていた調査を,スタートアップ時に大きな役割を果たした,3人の面ターと接触し,当時の状況についてのインタビューを実施している.インタビューデータは現在,テキスト化され,順次分析されている.現時点での発見事実は,企業家を取り巻くメンターの認識している状況は多様であり,それぞれのメンターの主張を,いかにうまくコンセプトおよびビジネスモデルとして消化していくかが,スタートアップには大きく影響するということである.またもう一つは,アニコムのケースではメンターが,起業に関連してほとんど利益を得てもいなければ,期待もしていなかったことがあげられる.特に,2名のメンターはアニコムの社長の出資の申し出を両方とも拒否していた.このことはメンターを単なるアドバイザーとして認識し,弁護士や会計士などの提供する専門的アドバイスと同一視する傾向のあったメンターの議論に一定の分析視点を与えるものになる可能性が高い.(1)調査実施状況平成16年度は鯖江地域を中心に,浜松地域,札幌地域における調査を重点的に進める調査計画を立てていた.なかでも鯖江地域に中心をおいて予備調査と交渉をおこなってきたが,調査予定の直前に台風23号が鯖江地域を直撃し,平成16年度の夏期の調査予定が完全に白紙になってしまうというアクシデントに見舞われた.復旧にはかなりの時間を要したようである,そこで急遽,並行して予備調査を進めていた常滑地域の窯業産地における調査を企画し実施した.現在,窯業関係者を中心に,作家,小売,市会議員などにインタビューを実施し,データはテキスト化されている.その延長で,現在は,東海4産地である,瀬戸,万古,多治見.常滑のメンバーによって組織されている「陶の国」というグループに調査交渉をおこなっている.現在,札幌地域においては,平成14年度から継続的に調査を続けている企業へ数回の聞き取りを実施している.現在その企業は札幌において新規事業へ進出しようとしているが,情報の取得やネットワーキングに特徴的なプロセスが見られる.零細企業が規模を拡大し成長しようとする際に観察される典型的な組織的な状況も同時に発生している.継続的な参加観察が必要と思われる.(2)理論研究実施状況平成16年度は調査中心の計画であったが上記のように,台風23号によって調査期間が限定された.そのため一部の時間を理論レビューに振り向け,同じような問題意識をもっている研究者との研究会を複数回もち,ベースとなるネットワーク理論の理論的課題の整理と検討を実施した.基本的に,レビューを重ねても本研究のスタンスは変わらず,問題意識そのものの理論的可能性はより裏付けられたような形になったと考える.しかし,現時点に置いて想定されている構成概念の多くは仮説に過ぎず,来年度以降の調査によって実証的に裏付けられなくてはならない.(1)調査実施状況平成17年度は,前年度からの調査準備によって一気に進められた.調査実施企業は鯖江市の眼鏡関連企業で12社,関連団体で3カ所の計15カ所である.平成18年度にはテープリライトの実施とともに理論的な分析と論文化が予定されている.また産業集積のみならず,一般企業においても,協働形成のプロセスが認められる事例を収集している.株式会社アニコムインターナショナルおよび,医療法人社団良癒会の事例である.株式会社アニコムインターナショナルは,動物保険で高シェアをもつ企業であるが,その起業及び立ち上げプロセスに社内外の人間の濃密な相互作用と協働が認められる事例である.医療法人社団良癒会は医療法人という非営利組織かつ医療保険によってサービス価格を統制されている業界にありながらも,独特のシステムで高収益を実現している事例である.この良癒会の改革プロセスにもはっきりと社内外の協力者が介在することが事例から明らかになっている.さらにこの良癒会の事例は調査の結果,中小企業の改革プロセスとしても大きな示唆を持つことが明らかになっている.市民活動についての事例は一団体,3インタビューを実施することができている.これは北海道ない並びに全国に数百あるという踊りのチームの中でも傑出したチーム運営能力を持つ団体のマネジメントを明らかにするという意図が存在する.

短期間ではあるが複数回のインタビューを実施し,さらに関連の資料を提供してもらうことができている.(2)理論研究実施状況現在,理論的混乱状態にあるとおもわれるネットワーク理論についての論文をまとめている(提出済み,近日掲載予定)また調査に基づいた理論化のため,インタビューについては順次テープリライトが進められており,現在進行中である.上記の調査によって収集されたデータは計画通りグラウンデッドセオリーアプローチによって理論構築のために活用される.(1)研究発表状況平成18年度は,前年の調査をもとに,詳細な分析を実施し,その結果を学会にて報告している.メインのリサーチサイトである鯖江の眼鏡枠企業へのインタビューは,関連団体を含めて17箇所となった.主として組合の中心的な役割を果たしている企業であり優良な企業が中心の調査となっているが,鯖江の産業集積を一定のレベルで概観し,そのなかで行われている企業の連携のありかたを描写可能であると考えている.研究発表は2006年6月に青山学院大学でおこなわれた組織学会の全国研究発表大会にて行った.テーマは鯖江の産業集積を場とネットワークの視点から分析したものである.結論から言えば,鯖江の企業間の協力関係は,長期的な関係をベースにしながら,トータルで利益を分け合う形になっており,一つ一つの研究開発のための行動は,その都度,取引関係を結ぶようなものではなかった.また興味深い発見事実としては,非常に狭い地域に集積しているにも関わらず,サプライヤーの詳細情報を誰もが持っている訳ではなく,どのサプライヤーをどのように育成し,使うか?ということが,その企業の製造能力に大きく影響を与えている点であった.また,理論研究の成果を北海道大学の相原基大助教授と共著で発表している.(2)調査実施状況平成18年度は,鯖江は大型倒産などいくつかの大きなトラブルを抱えていたため,追加の調査をスムーズに実施することが難しい状況にあったため,平行して進めていた.アニコムインターナショナルの調査を進行させた.これまではアニコム社内の人間を中心にしていた調査を,スタートアップ時に大きな役割を果たした,3人の面ターと接触し,当時の状況についてのインタビューを実施している.インタビューデータは現在,テキスト化され,順次分析されている.現時点での発見事実は,企業家を取り巻くメンターの認識している状況は多様であり,それぞれのメンターの主張を,いかにうまくコンセプトおよびビジネスモデルとして消化していくかが,スタートアップには大きく影響するということである.またもう一つは,アニコムのケースではメンターが,起業に関連してほとんど利益を得てもいなければ,期待もしていなかったことがあげられる.特に,2名のメンターはアニコムの社長の出資の申し出を両方とも拒否していた.このことはメンターを単なるアドバイザーとして認識し,弁護士や会計士などの提供する専門的アドバイスと同一視する傾向のあったメンターの議論に一定の分析視点を与えるものになる可能性が高い.
コラ-ゲン特異的ストレス蛋白質HSP47の構造と機能

報告者らがニワトリ胎児繊維芽細胞より新しく発見した分子量47,000のストレス蛋白質HSP47は、小胞体に局在し、コラ-ゲンに結合能を有する。HSP47はコラ-ゲンとの挙動、細胞内の分布、増減の経時的変化、in vitroでの結合様式からコラ-ゲンが成熟する過程で、その特異的分子シャペロンとして機能しているものと考えられる。この分子がコラ-ゲン特異的分子シャペロンとして機能している事を証明する第一段階として、HSP47のコラ-ゲン結合部位の同定を試みた。マウス繊維芽細胞より得たcDNAを出発材料とし、大腸菌を用いた発現系を利用したin vitroアッセイ系を構築した。大腸菌の発現系には、強力な発現能を示すラムダファ-ジ由来のPLプロモ-タ-を有するpKS26を用いた。発現に供したcDNAは、全長及び欠損変異である。欠損変異は、アミノ末端を削ったもの、カルボキシル末端を削ったもの及び内部に欠損を有するものを作成した。大腸菌で発現させたところ多くの蛋白質は、inclusion bodyに取り込まれてしまった。これは、おそらく強力なプロモ-タ-のために蛋白質が過剰に発現してしまった事によるものと考えられる。発現の条件を少し悪くする事で可溶画分に多くの蛋白質を回収する事が可能となった。こうして得たHSP47およびその変異体をゼラチンセファロ-スカラムにかけゼラチンに対する結合能を調べた。ゼラチンは、コラ-ゲンの変性物であり、HSP47は、コラ-ゲンに対する結合能を同等の結合能を有する。現在までのところでは、カルボキシル末端側を削ったものでは、結合能に全く影響を及ぼさずアミノ末端側の欠損が結合能に影響を与えるらしい事までが明らかになった。今後さらに細かい欠損変異を作成し、詳細な解析を試みるつもりである。
間葉系幹細胞同種移植後の骨再生と移植幹細胞の運命

MSC同種異系移植にrhBMP-2を併用した骨再生ラットモデルにおいて、免疫抑制薬(FK506)の投与条件による骨形成の違い、また、移植細胞の骨形成における役割の検討を目的に本研究を行った。同種異系移植モデルとしてLewis雄ラットの間葉系幹細胞をコラーゲンtype 1による三次元培養を行い,移植可能な形態を作成した.雌の近交系ラット(Brown Norway、N=48)に大腿骨部分欠損(骨移植による通常の治療では治療困難な偽関節モデル)を作成し、細胞を移植した。移植時には骨形成因子(rhBMP-2)を同時投与した。免疫抑制剤としてはFK506(10mg/kg)を細胞移植時に1回だけ投与した群を作成した(N=20)。術後2,4,6,8週でエックス線による骨形成および組織評価を行った。いずれも十分な骨形成が得られ、欠損部は骨癒合した。術後2週では線維骨、術後6週では層状骨を認めた。軟X線像の6ポイントスケールによる骨形成の評価では、コントロールとした同種異系移植モデルでFK506(1mg/kg)を2週間投与した群(N=20)および同種同系移植群(N=8)とは統計学的有意差は認められなかった。FISHによる移植細胞の観察では、rhBMP-2併用ラットMSC同種異系移植では、FK506の単回投与により術後4-6週で移植生存細胞が少ないにも関わらず、2週間投与群と同程度の骨形成が得られた。このことより、移植細胞は術後早期の骨形成のみに関与しており、長期の免疫抑制は不要と考えられた。また同種異系移植であっても一度形成された骨は免疫抑制剤を中止しても吸収されないことが判った。研究の目的間葉系幹細胞の同種移植を行い,骨形成能と移植部位における幹細胞の免疫学的拒絶について検討し,幹細胞同種移植の臨床応用の可能性について明らかにする.平成15年度の目的:XY-FISHモデルの骨組織での評価法の確立メスのラット(近交系Brown Nroway)の大腿骨に骨欠損モデルを作成した.オス(近交系Fischer344)の骨髄細胞を採取し、継代培養で増殖させた間葉系幹細胞にコラーゲンタイプ1で3次元培養を加え,形状を整えた後に骨欠損部に同種移植を行った.免疫抑制剤としてはFK506を1mg/kgを3週間投与した。骨欠損部の新生骨は、免疫抑制剤投与後にも吸収されることはなかった。したがって短期間の免疫抑制を行うことで、免疫抑制剤中止後も新生骨は形態を維持した。術後8週で骨形成部位の組織の脱灰標本を作製し、Y染色体に特異的なDNA probeを用いて蛍光in situ hybridizationを行ったところ核内にRhodamine陽性の細胞が観察された.すなわちY染色体陽性であり、移植幹細胞(オス)が宿主(メス)の中で骨新生に関与したことを示していた.また陽性コントロールの骨脱灰標本ではオスの細胞に対して約68%の陽性率を得た.これは通常組織におけるFISH陽性率と遜色なく、評価に用いうる手技となった.すなわち今年度の目的を達成した.この結果をもとに、次年度も間葉系幹細胞の同種移植モデルの作成を進め、その経時的な骨形成過程についてX線、XY-FISHによる組織学的検討および免疫学的拒絶の検討を行い,幹細胞同種移植の臨床応用の可能性について明らかにする.【目的】ラット間葉系幹細胞を用いた同種移植を行い、骨形成能と移植部位における幹細胞の免疫学的拒絶について検討し、幹細胞同種移植の臨床応用の可能性について明らかにする。【方法】(1)材料:Lewis雄ラットをdonorとして用い、recipientは、Brown Norway雌ラット(同種異型)と、Lewis雌ラット(同種同型)を用いる。

Lewis雄ラットの大腿骨からflash out法により採取し、第2継代まで培養した間葉系幹細胞をコラーゲンで3次元培養する。(2)手術:Recipientラットにプレート、釘固定し、6mmの大腿骨骨欠損部を作成し移植する。免疫抑制剤の投与法により術後1週間連日投与後1週間隔日投与した群(1群)と手術当日に単回投与した群(2群)、さらに同種同型移植群(3群)とに分け検討する。【評価】(1)骨評価は、移植後2,4,6,8週で軟X線撮像、6ポイントスケールを用いて行っている。(2)組織学的評価は、雄の幹細胞を雌に移植するため雄にのみ存在するY染色体を検出するためにfluorescence in situ hubridizationを行い、移植細胞の生存期間、部位を評価している。【結果】現在3群とも骨形成、骨癒合がレントゲンで確認された。組織学的検査では、リンパ球浸潤などの炎症反応はみられない。fluorescence in situ hubridizationについて現在手技を確立した。この手技を用いて、移植幹細胞の推移の検討を行う予定である。MSC同種異系移植にrhBMP-2を併用した骨再生ラットモデルにおいて、免疫抑制薬(FK506)の投与条件による骨形成の違い、また、移植細胞の骨形成における役割の検討を目的に本研究を行った。同種異系移植モデルとしてLewis雄ラットの間葉系幹細胞をコラーゲンtype1による三次元培養を行い,移植可能な形態を作成した.雌の近交系ラット(Brown Norway、N=48)に大腿骨部分欠損(骨移植による通常の治療では治療困難な偽関節モデル)を作成し、細胞を移植した。移植時には骨形成因子(rhBMP-2)を同時投与した。免疫抑制剤としてはFK506(10mg/kg)を細胞移植時に1回だけ投与した群を作成した(N=20)。術後2,4,6,8週でエックス線による骨形成および組織評価を行った。いずれも十分な骨形成が得られ、欠損部は骨癒合した。術後2週では線維骨、術後6週では層状骨を認めた。軟X線像の6ポイントスケールによる骨形成の評価では、コントロールとした同種異系移植モデルでFK506(1mg/kg)を2週間投与した群(N=20)および同種同系移植群(N=8)とは統計学的有意差は認められなかった。FISHによる移植細胞の観察では、rhBMP-2併用ラットMSC同種異系移植では、FK506の単回投与により術後4-6週で移植生存細胞が少ないにも関わらず、2週間投与群と同程度の骨形成が得られた。このことより、移植細胞は術後早期の骨形成のみに関与しており、長期の免疫抑制は不要と考えられた。また同種異系移植であっても一度形成された骨は免疫抑制剤を中止しても吸収されないことが判った。
遺伝子転写制御ネットワーク解析で見出したマスター遺伝子による子宮内膜症細胞の誘導

iPS細胞やダイレクトリプログラミング研究で明らかにされているように、細胞の特異性は鍵となる少数のマスターレギュレータ遺伝子により規定されている。そこでマスターレギュレータ遺伝子が下流の遺伝子発現を変化させることで卵巣チョコレート嚢腫(OE)が発生するという仮説を立てて研究を行なった。OEの網羅的発現データと遺伝子転写制御ネットワークデータでネットワーク解析を行い、マスターレギュレータ遺伝子候補を抽出した。その遺伝子の機能を明らかにするため、子宮内膜間質細胞で過剰発現細胞を作成し、マイクロアレイによる網羅的発現解析を行った。更に、細胞増殖・遊走及び創傷治癒アッセイで細胞増殖能と遊走能を、また3次元コラーゲンゲルを用いた細胞収縮アッセイで癒着形成能を評価した。HOXC8が候補遺伝子として抽出された。過剰発現細胞において582遺伝子の発現が変化し、pathway解析にて10 pathwayが検出された。これらのpathwayをOEで実際に活性化されているpathwayと照合したところ、6 pathway(60%)が一致しており、OEに特徴的で細胞増殖と癒着形成に関与することが知られるTGFβ-、MAPK-、TNF-signaling pathwayが活性化された。各種アッセイにより過剰発現細胞株で細胞増殖・遊走能と癒着形成能が亢進した。HOXC8はOE細胞において発症要因とされるpathwayの上流に存在し、マスターレギュレータ遺伝子としてそれらのpathwayを活性化させ、細胞遊走や接着能の亢進に関与していると推察される。本研究では、異所性に子宮内膜が増殖する疾患である子宮内膜症の発症において中心的な役割を果たすと考えられるマスター遺伝子の候補を抽出し、実際にそれらの遺伝子が正常子宮内膜間質細胞に子宮内膜症で認めるのと同様の変化をきたすかについて検討を行っている。抽出されたマスター遺伝子候補9遺伝子のうち、HOXC8について研究を進めている。HOXC8が正常子宮内膜間質細胞と比較して子宮内膜症細胞でmRNAレベル、タンパクレベルで共に高発現であることを確認した。次に、HOXC8を強制発現するベクターを作成し、正常子宮内膜間質細胞に強制発現させた。HOXC8の強制発現が実際にmRNAレベル、タンパクレベルでも有効に作用していることを確認した後、強制発現細胞から抽出したmRNAを用いてマイクロアレイを用いた網羅的発現解析を行った。その結果、HOXC8を強制発現させた子宮内膜間質細胞では、TGF-beta、Ras、TNF-alphaのpathwayが有意に誘導されていることがわかった。我々は過去の検討で、子宮内膜症細胞でTGF-beta、Ras、TNF-alphaの経路が有意に活性化されていることを明らかにしており、今回の強制発現で活性化したpathwayの結果はこの事実と一致する。更に興味深いことに、これらのpathwayは、近年子宮内膜症の発症メカニズムの一つと考えられている上皮間葉転換(EMT)を引き起こすpathwayとされていることは極めて興味深い。現在、細胞の浸潤能、増殖能に与える影響について、MTT assay、MMP assayで検討中である。また、他のマスター遺伝子候補であるPPAR gamma、ESR1についてもそれぞれ発現ベクターによる強制発現、SiRNAによるノックダウン実験を施行中である。研究は個々のマスター遺伝子候補について、予定通りに強制発現ベクターの作成が進んでいる。また、着目したマスター遺伝子候補について(HOXC8、PPAR gamma、ESR1)順に、作成した強制発現ベクター、ノックダウンのためのsiRNAが目的細胞で作用することが確認されている。HOXC8については強制発現後の発現マイクロアレイ実験が終了し、解析も終了している。現在、HOXC8強制発現細胞の機能解析を進めている。PPAR gammaとESR1についても、現在transfectionを行っており、発現の確認後に発現マイクロアレイ実験に供する予定である。以上のことから、実験は順調に進展していると考えられる。抽出されたマスター遺伝子候補9遺伝子のうちHOXC8について研究を進めている。昨年度の検討においては、HOXC8を強制発現させた子宮内膜間質細胞ではTGF-beta、Ras、TNF-alphaのpathwayが誘導されていることかを明らかにした。これらのpathwayは、細胞増殖、細胞遊走・浸潤能を亢進させ、近年では子宮内膜症の発症メカニズムの一つと考えられている。これらの結果を踏まえ、昨年度は細胞の浸潤能、増殖能に与える影響について、細胞増殖アッセイ(細胞増殖)、Wound healingアッセイ(細胞増殖・遊走能)、細胞migrationアッセイ(遊走能)、Gel contraction(コラーゲン収縮能)を行った。その結果、HOXC8を強制発現させた子宮内膜間質細胞では、細胞増殖がモック(コントロール)と比較して有意に増加した。更に、細胞遊走能も有意に増加することも明らかとなった。また、コラーゲン収縮能も亢進しており、細胞増殖・遊走能の亢進に加え、癒着・収縮能も増強していることが明らかとなった。これらの結果は、周囲組織との癒着・収縮を特徴とする子宮内膜症の病態に類似した所見と考えられた。現在、HOXC8強制発現細胞での細胞浸潤能について検討するため、タンパク分解酵素の活性の亢進の有無(MMPアッセイ)、及び実際の浸潤能(Invasionアッセイ)の検討を行なっている。

研究はマスター遺伝子候補であるHOXC8について、予定通りに強制発現べクターの作成が進み、昨年度までにHOXC8の強制発現子宮内膜間質細胞の網羅的発現解析を行なって、子宮内膜症の病態に合致する結果を得ている。昨年度は各種のHOXC8強制発現子宮内膜間質細胞での機能解析が順調に進行している。現在、追加の機能解析としてMMPアッセイとInvasionアッセイを進めている。これらの解析は当研究室では過去に実績があり、特に問題なく進行している。これらの成果を元に、現在論文執筆準備中である。以上のことから、実験は順調に進展していると考えられる。iPS細胞やダイレクトリプログラミング研究で明らかにされているように、細胞の特異性は鍵となる少数のマスターレギュレータ遺伝子により規定されている。そこでマスターレギュレータ遺伝子が下流の遺伝子発現を変化させることで卵巣チョコレート嚢腫(OE)が発生するという仮説を立てて研究を行なった。OEの網羅的発現データと遺伝子転写制御ネットワークデータでネットワーク解析を行い、マスターレギュレータ遺伝子候補を抽出した。その遺伝子の機能を明らかにするため、子宮内膜間質細胞で過剰発現細胞を作成し、マイクロアレイによる網羅的発現解析を行った。更に、細胞増殖・遊走及び創傷治癒アッセイで細胞増殖能と遊走能を、また3次元コラーゲンゲルを用いた細胞収縮アッセイで癒着形成能を評価した。HOXC8が候補遺伝子として抽出された。過剰発現細胞において582遺伝子の発現が変化し、pathway解析にて10 pathwayが検出された。これらのpathwayをOEで実際に活性化されているpathwayと照合したところ、6 pathway(60%)が一致しており、OEに特徴的で細胞増殖と癒着形成に関与することが知られるTGFβ-、MAPK-、TNF-signaling pathwayが活性化された。各種アッセイにより過剰発現細胞株で細胞増殖・遊走能と癒着形成能が亢進した。HOXC8はOE細胞において発症要因とされるpathwayの上流に存在し、マスターレギュレータ遺伝子としてそれらのpathwayを活性化させ、細胞遊走や接着能の亢進に関与していると推察される。HOXC8の子宮内膜間質細胞での強制発現の影響についての実験が、強制発現ベクターの作成、細胞への導入、導入細胞の網羅的発現解析・機能解析、と順調に進んでいる。現在、同様の手法を用いて、PPAR gamma、ESR1の与える影響についての実験が進行しており、継続して進めていく予定である。今後は追加の機能解析としてMMPアッセイ、invasionアッセイを行なっていく予定である。また、最終年度のため、論文投稿準備を進めており、それを継続していく。
光合成反応中心における非対称な電子移動の発生機構の解明

本研究課題は、緑色硫黄細菌Chlorobaculum tepidumのホモダイマー型光合成反応中心(RC)を任意の部位特異的変異で人工的にヘテロダイマー化し、RCにおける非対称な電子移動反応の原理の解明を目的としている。前年までの研究から、「RCコアタンパク質遺伝子の偽二倍体化」によって人工ヘテロダイマー型RCを実際に創出できることがわかった。本年度は、人工ヘテロダイマー型RCの特異的な精製方法の確立を目指し、C.tepidumが元からもつpscA遺伝子をN末端にStrepタグをもつpscA遺伝子と組換えた変異株を作製した。偽二倍体化で新たに導入するpscA遺伝子にはHisタグが付加されているので、この変異株を偽二倍体化用のホストとして利用すれば、Hisタグ/Strepタグのタンデムアフィニティクロマトグラフィによって人工ヘテロダイマー型RCの特異的な精製が可能になると期待される。現在、その最適な精製条件を検討中である。また、PSIとのホモロジーモデルにより電子移動への影響が予想された24のアミノ酸残基のうち、19残基について部位特異的変異を導入したpscA遺伝子発現用DNAコンストラクトの作製を完了した。現在、pscA偽二倍体化変異株を単離中である。これらと並行して、Hisタグによって高純度のC.tepidum RCを大量に調製可能になったことを利用し、英国グラスゴー大学との共同研究でHisタグ付きRCの結晶化条件のスクリーニングを開始した。C.tepidum RCのX線構造解析を目指し、結晶化ロボットを利用した網羅的な条件探索を進めている。本研究課題は、緑色硫黄細菌Chlorobaculum tepidumのホモダイマー型光合成反応中心(RC)を任意の部位特異的変異で人工的にヘテロダイマー化し、RCにおける非対称な電子移動反応の原理の解明を日的としている。本年度は、この研究の中核である「RCコアタンパク質遺伝子の偽二倍体化」によってヘテロダイマー型RCが実際に創出可能であるかの検証を進めた。変異RCコアタンパク質遺伝子のモデルとして、RCコアタンパク質遺伝子(pscA遺伝子)のN末端にHisタグを付加したpscA遺伝子を導入したC.tepidum変異株を作製し、光合成反応中心のアフィニティ精製を試みたところ、高純度且つ高い光活性をもつ標品(Hisタグ付加RC標品)を簡便に得ることに成功した。極低温ESR測定の結果、この標品は電子伝達に必要な成分を全て保持していることがわかった。さらに、Hisタグ付加RC標品のtrypsin限定分解産物のLC-MS/MS解析から、この標品はHisタグ付きPscA(His-PscA)のホモダイマー型と、PscAIHis-PscAのヘテロダイマー型の約4:1の混合物であることがわかった。このことは、ホモダイマー型RCの任意の部位特異的変異の導入により、ヘテロダイマー型RCを人工的に創出可能であることを意味している。以上の研究成果から、pscA遺伝子の偽二倍体化は非対称性な電子移動反応の原理を解析するための極めて有効なツールであることが確かめられた。また、アフィニティ精製によって緑色硫黄細菌RCの質の良い標品を簡便に得られるようになり、結晶化条件の網羅的な探索が可能となった.本研究課題は、緑色硫黄細菌Chlorobaculum tepidumのホモダイマー型光合成反応中心(RC)を任意の部位特異的変異で人工的にヘテロダイマー化し、RCにおける非対称な電子移動反応の原理の解明を目的としている。
寒冷曝露時の熱産生反応からみた生理的多型性の検討

本研究は寒冷環境下での熱産生反応である非ふるえ熱産生及びふるえ熱産生の発現パターンから個人差およびその影響要因を検討することを目的として実施した。成人男性を対象に、気温28度から15度または5度まで低下する寒冷曝露実験を行い、直腸温、皮膚温、呼気ガス分析値、筋電図等を測定した。寒冷時の熱産生量は、筋電図を用いて非ふるえとふるえを分離し、酸素摂取量および二酸化炭素排出量から定量化した。その結果、非ふるえ産熱が見られた個人においても褐色脂肪によるタイプと褐色脂肪以外の効果器によるタイプに分けられ、ふるえ産熱タイプと合わせて3タイプが確認され、寒冷誘発産熱における生理的多型性を評価することができた。寒冷曝露時の非ふるえ熱産生及びふるえ熱産生の定量化手法を確立することを主目的とし、寒冷曝露実験と個人特性の測定を実施し、各熱産生反応と個人特性の関係から熱産生様式に影響を及ぼす要因の検討を行った。成人男性10名を対象に全身寒冷曝露実験を実施した。個人の特性として身体組成、血管機能、最大酸素摂取量、基礎代謝量(BMR)を測定し、影響要因として日常活動量、栄養摂取量、実生活環境における気温・湿度を測定した。全身寒冷曝露実験は、軽装で28°C、50%RHに制御した人工気候室において60分間の安静を保った後、90分間かけて気温を15°Cまたは5°Cに低下させた。その間、皮膚温12部位(前額、腹、前腕、手背、手指腹側、大腿、下腿、足背等)、核心温2部位(舌下、直腸)、血流量4部位(鎖骨上窩、前腕等)、表面筋電図2部位(胸、大腿)、心拍数、血圧、酸素摂取量、皮下組織温4部位(右鎖鎖骨上窩、大腿等)を測定した。寒冷曝露中のエネルギー消費量(REE)の増加開始時間を非ふるえ亢進開始時間、筋電図積分値の増加開始をふるえ開始時間とした。非ふるえ亢進からふるえ開始間のREEから基礎代謝量を減じて非ふるえ産熱量、ふるえ開始から寒冷曝露終了までのREEから基礎代謝量を減じてふるえ産熱量とした。15°C条件では、BMR/体重とREE/体重は非ふるえ産熱量と負の相関を、BMRと直腸温平均値で正相関を示した。除脂肪体重は総産熱量、非ふるえ亢進開始時間、BMRと正相関を示した。曝露中の鎖骨上窩皮下組織温最低値と非ふるえ産熱量の間で正相関を示した。5°C条件ではふるえ産熱量と直腸温に相関が得られた。以上から、寒冷時の産熱量を非ふるえとふるえに分割して定量でき、各産熱量の個人差や影響要因の検討が可能となった。また、皮下組織温により褐色脂肪での非ふるえ産熱、骨格筋でのふるえ産熱を評価することが出来る可能性が示唆された。寒冷曝露時の非ふるえ熱産生及びふるえ熱産生の定量化手法を確立することを主目的とし、寒冷曝露実験と個人特性の測定を実施し、各熱産生反応と個人特性との関係および各熱産生反応の季節差から熱産生様式に影響を及ぼす要因の検討を行った。成人男性10名を対象に夏期(78月)および冬期(12月)に全身寒冷曝露実験を実施した。個人の特性として身体組成、安静時代謝量を測定し、影響要因として日常活動量、栄養摂取量、実生活環境における気温・湿度を測定した。全身寒冷曝露実験は、軽装で28°C、50%RHに制御した人工気候室において60分間の安静を保った後、70分間かけて気温を5°Cに低下させ、その後20分間5°Cを保った。その間、皮膚温12部位(前額、腹、前腕、手背、手指腹側、大腿、下腿、足背、胸、背、鎖骨上窩、左側後頸)、核心温2部位(舌下、直腸)、血流量4部位(鎖骨上窩、前腕、手指、大腿)、表面筋電図2部位(胸、大腿)、心拍数、血圧、酸素摂取量、皮下組織温4部位(右鎖鎖骨上窩、左鎖骨上窩、胸、大腿)を測定した。寒冷曝露中の呼気ガスから算出したエネルギー消費量(REE)の増加開始時間を非ふるえ亢進開始時間、筋電図積分値の増加開始をふるえ開始時間とした。各々の季節において全身寒冷曝露実験から得られたデータから非ふるえ熱産生・ふるえ熱産生の開始時間やサンエツ両に及ぼす要因を回帰分析を用いて検討した。また、産熱反応の季節差の検討も実施し、個人における産熱パターンの季節差および影響要因の検討を行った。平成27年度当初の予定どおり、夏期および冬期に寒冷曝露実験を実施し、季節差の検討ができたことからおおむね順調に進展していると判断した。

本研究は寒冷環境下における熱産生反応をさまざまな生理データから非ふるえ熱産生とふるえ熱産生に分けて評価する方法を確立し、各個人の熱産生反応を非ふるえおよびふるえ熱産生の発現パターンから個人差およびその影響要因を検討することを目的としている。全身寒冷曝露に対する熱産生反応の個体間変動(個人差)を評価するために、本年度は成人男性約30名を対象に全身寒冷曝露実験、身体計測を実施した。また、個体間変動も併せて評価するために夏期および冬期に同様の全身寒冷曝露実験を実施した。寒冷曝露実験は、軽装で28°Cに制御された人工気候室において60分間の安静を保った後、70分間かけて5°Cまで低下し、その後20分間5°Cを維持した。気温の低下開始10分前から生理指標の測定を行った。測定項目は、前年度と同様であった。寒冷時の熱産生量は、呼気ガス分析より得られた酸素摂取量および二酸化炭素排出量の値から定量化し、前年度までに確立した手法を用いて非ふるえ熱産生およびふるえ熱産生に分割して検討した。その結果、ふるえ開始前に産熱亢進が生じるタイプ、ふるえ開始と同時に産熱亢進が生じるタイプが確認された。ふるえ開始前に産熱亢進が生じるタイプの被験者には、褐色脂肪が存在すると考えられている部位の皮下組織温の上昇(または低下の抑制)が見られた者と見られない者が確認された。以上のことから、寒冷誘発産熱亢進反応を少なくとも3つのタイプに分類することができた。骨研究によって確立した評価手法は、産熱反応における生理的多型性を検討するうえで非常に有用なものであると示唆された。研究代表者が平成27年4月に北海道大学から九州大学に移動した事に伴い、実験機材の調達や実験場所の確保に時間を要したため、実験開始がやや遅れ気味となった。最終的に当初計画よりもデータ解析や学会での発表や論文投稿がやや遅れている。本研究は寒冷環境下における熱産生反応を非ふるえ熱産生とふるえ熱産生に分けて評価する方法を確立し、各個人の熱産生反応を非ふるえおよびふるえ熱産生の発現パターンから個人差およびその影響要因を検討することを目的として実施した。本年度は、昨年度までに実施した全身寒冷曝露実験により得られたデータおよび身体計測データから、全身寒冷曝露に対する熱産生反応の個体間変動(個人差)の評価および反応パターン分類の分析を実施した。全身寒冷曝露実験は、Tシャツおよび短パン(約0.3クロ)を着用し、気温28°Cに制御した人工気候室にて60分間の安静を保った後、70分間かけて気温を5°Cまで低下し、その後20分間5°Cを維持した。その際の湿度は50%RHに制御した。ふるえ開始前に産熱亢進が生じるタイプの被験者において、褐色脂肪が存在すると考えられている部位の皮下組織温の低下抑制または上昇が観察された群とその部位の皮下組織温低下が褐色脂肪の存在しない部位の皮下組織温と同様であった群が確認され、それぞれ褐色脂肪による非ふるえ産熱タイプ、褐色脂肪以外の効果器による非ふるえ産熱タイプと分類できた。以上のことから、寒冷環境下での産熱反応における生理的多型性に関して、ふるえ開始と同時に産熱亢進が観察されたふるえ産熱タイプと合わせて少なくとも3つのタイプに分類可能であることが示唆された。本研究は寒冷環境下での熱産生反応である非ふるえ熱産生及びふるえ熱産生の発現パターンから個人差およびその影響要因を検討することを目的として実施した。成人男性を対象に、気温28度から15度または5度まで低下する寒冷曝露実験を行い、直腸温、皮膚温、呼気ガス分析値、筋電図等を測定した。寒冷時の熱産生量は、筋電図を用いて非ふるえとふるえを分離し、酸素摂取量および二酸化炭素排出量から定量化した。
バイオテクノロジーの発達を背景とした研究成果の法的保護のあり方の研究

1、研究は、日本法および主要諸外国の現在の法制度の下で、バイオテクノロジー成果物の保護がどのようになされているのかを、具体的事例をもとに見る。植物新品種については、改正後UPOV条約が、それまで認められていなかった特許法による保護を認めることから、今まで植物新品種保護法だけにより保護されていたものに対しても、保護し得ることになる。動物新品種については、植物のような特別法(条約)が制定されていないことから、特許法による保護が問題となるが、これを認めた例がある。しかし、伝統的育種方法に基づくため、植物新品種同様、限界が存している。ヒト遺伝子については、現在世界的規模で行われているヒトゲノム計画との関係から、特許法による保護に対してさまざまな議論を生じたが、特許要件を具備するものであれば、化学物質同様、保護を受け得る。2、次に、バイオテクノロジーの発達を受けて、新たな成果物の法的保護の可能性およびその限界を探る。植物、動物ともに、従来の育種方法による発明要件あるいは特許要件充足性の限界が、ニューバイオテクノロジーにより越えられようとしている。また、遺伝子関連においても、ニューバイオテクノロジーにより可能となる医薬品製造等における将来性から、より早期の保護が求められるに至っている。しかし、発明要件あるいは特許要件、特に産業上利用可能性および進歩性、を充足するか、従来の解釈からは疑問を生ずるものもある。また、保護のあり方について、植物と動物との不均衡を指摘し得る。3、現在の法制度のもとで限界となる成果物の保護のあり方を、立法論をも考慮して考察する。諸外国の学説には、発明性を満たさない新たな知見に対しても、特許法による保護を主張するものもあるが、産業政策のひとつたる特許法による保護が妥当であるのか疑問もある。そこで、新たな科学的知見を保護する制度の検討を提唱する。
色素含有膜を用いた2光束結合による画像の増幅

入力画像光(信号光)と強い励起光の2光束を非線形光学物質(色素膜)にあてることにより、信号光を増幅させるたに、実験および理論的な研究を行なってきた。どちらか一方の光波の周波数をおよそ非線形屈折率が形成される応答時間の逆数だけずらしておくと、その物質の屈折率や吸収係数はその周波数で変調され、干渉縞の移動に形成された屈折率格子は遅れて追従する。この遅れにより2入射光の間で位相変化が加わるので、形成された格子を介して2光束結合を生じ、一方から他方の光束へとエネルギ-は流入し、一方の光束の増幅を行なわせることができる。本研究で得た主な知見を以下に列挙する。1飽和吸収を示す色素膜では2光束の差周波数に関する反対称成分は光増幅にまた対称成分は光減衰に寄与することがわかった。2エリトロシンBなどのキサンテン系やアジン系の色素膜において、数%の2光結合による信号光の増幅を確認できた。しかし、試料の吸収のために正味の増幅が確認されるまでには至らなかった。3アゾ系の色素膜では信号光と励起光が互いに直交偏光している場合にも2光束結合によるエネルギ-の授受を観察した。これのメカニズムについては今後検討していくつもりである。4吸収の少ない波長領域でより高いパワ-のレ-ザ-光を使えば正味の増幅は可能であろう。これについても今後検討する。光情報処理の分野において画像の並列処理を行なうのに、2光束結合法は有望である。2光束結合とは、入力画像光と励起光の2光束を有機色素含有膜(ここでは主にエリトロシンB含有PVA膜使用)に交差させて照射して、2光束間にエネルギ-の授受を生じさせることである。ただし、2光束の形成する干渉縞と色素膜内に形成される格子(吸収型と屈折率型)に、干渉縞を移動させて横ずれを与える必要がある。1.研究の方法。PZTを用いて入力画像光の角周波数を励起光のそれから-Ω(-1.5KHz+1.5KHz)ずらす。1n[Ωの透過した画像光/Ω=0の透過した画像光]のΩに対する対称成分と反対称成分に分離して測定した。前者は吸収型格子からの、後者は屈折率型格子からの寄与であると考えられる。励起光の強さ、色素膜の吸収係数・膜厚積や使用する光の波長(色素の吸収中心波長からのずれが重要である)を変えて実験した。理論的には3エネルギ-準位による飽和吸収モデルを用いた。2.本研究で得た主な知見。(1)使用波長が色素の吸収中心波長に近く、励起光強度が低い場合には、実験と理論の一致は良い。(2)色素の吸収中心波長から外れるにつれて、対称成分は理論値(負の値)からはずれ、やがて正の値となる。これは本研究の目的には好ましい結果である。(3)(1)、(2)から使用波長が色素の吸収中心波長からはずれると、色素の三重項T_1T_2間の遷移が強く影響していると考えられている。3.今後の研究の展開。(1)三重項遷移の理論的検討。(2)光誘起異性化を示す色素の2光束結合による光増幅と減衰の検討。入力画像光(信号光)と強い励起光の2光束を非線形光学物質(色素膜)にあてることにより、信号光を増幅することを目的とする。

1w/cm^2のアルゴンイオンレ-ザ-を用いて、飽和吸収を示す色素膜では自己回折を示すことや、自己回折光のうち2光束の差周波数に関する反対称成分は光増幅にまた対称成分は光減衰に寄与することが分かった。新たに以下の知見を得た。1エリトロシンBなドのキサンテン系やアジン系の色素膜において、数%の2光結合による信号光の増幅を確認できた。しかし、試料の吸収のために正味の増幅が確認されるまでには至らなかった。2アゾ系の色素膜では信号光と励起光が互いに直交偏光している場合にも2光束結合によるエネルギ-の授受を観察した。これのメカニズムについては今後検討していくつもりである。3吸収の少ない波長領域でより高いパワ-のレ-ザ-光を使えば正味の増幅は可能であろう。これについても今後検討する。
ペプチドによる生体膜の融合

ペプチドによるリン脂質二重層小胞の融合の研究を、融合活性を示すウィルスタンパク質中の活性部位の検索、ペプチドのアミノ酸配列、融合活性を示したペプチドの二次構造の解明、の観点より行った。1)オルトミクソウィルス6種、レトロウィルス13種、パラミクソウィルス4種、トガウィルス2種、ラブドウィルス4種のそれぞれの構成タンパク質について、膜融合活性部位と思われるアミノ酸配列部位が想定された。2)アミノ酸配列の相同性を考慮し、インフルエンザウィルスHAタンパク質2種、ヒト免疫不全ウィルスgp41タンパク質について、それぞれ膜融合活性部位と想定された部分のアミノ酸配列を持つペプチド、およびその配列変異体である10種のペプチドを合成した。3)インフルエンザウィルスHA2関連のペプチドとして以前の研究で得られたものを含めて11種が揃い、それらの膜会合・融合活性を測定した結果、7種について融合活性が認められた。カルボキシル末端をアミド化したペプチドは融合活性に差がみられなかったが、アミノ末端をアセチル化(末端電荷消失)したペプチドでは融合活性が消失した。これはアセトイミジル化(末端電荷保存)、マレイル化(逸端電荷逆転)ペプチドでも同様で、この奇妙な現象は現在まだ解釈がつかない。4)膜融合活性のあるインフルエンザHAペプチドについて円偏光二色性と赤外線吸収スペクトルにより水溶液中およびリン脂質膜存在下での二次構造を決定したところ、これらペプチドは膜と結合してαーヘリックスを形成することが明かとなった。アミノ酸配列をごく僅か入れ換えてβー構造を作るようにしたペプチドでは融合活性は極めて僅かしか発現せず、αーヘリックスと膜融合との強い相関が示唆された。