hpprc/llmjp-kaken huggingface dataset:
ＴＲＰＣ３／６複合体チャネル形成による心筋ホメオスタシス制御機構の解析

ヒトの生命活動は血液体肺循環によって維持されており、これを支えているのが心筋、血管平滑筋、骨格筋などの筋細胞である。我々は筋細胞に共通する恒常性維持機構として細胞の静止膜電位を規定するイオンチャネル(TRPC3/6)に着目し、ヒト心血管疾患モデルマウスを用いて、TRPC3/6チャネルの阻害が虚血や高血圧などのストレスに対する抵抗性獲得につながる新たな創薬戦略となることを見出した。受容体作動性チャネルの分子実体であるTransient Receptor Potential Canonical(TRPC)3とTRPC6蛋白質が心臓で複合体チャネル(TRPC3/C6)を形成し、心肥大誘導の仲介分子として働く可能性を示してきた。しかし、TRPC3/C6がヘテロ4量体を形成する意義については未だ不明な点が多い。本研究では、TRPC3/C6複合体形成が心筋間質マトリックス恒常性の維持に必要であり、TRPC3/C6複合体の変容・改造が心血管リモデリングの引き金となることを示すことを目的とする。TRPC3またはTRPC6欠損マウスに大動脈狭窄を行ったところ、圧負荷誘発性の代償性心肥大は全く抑制されなかったものの、間質の線維化ならびに心機能低下が有意に抑制されることを新たに見出した.この機構として、TRPC3がNADPH oxidaseの主サブユニット(NOX2)と複合体を形成することで、活性酸素の生成に寄与すること、およびこの活性酸素がRho GTP/GDP交換因子の一つを活性化することで線維化を誘導する可能性が示された。一方、TRPC6欠損マウスの大腿動脈を狭窄したところ、下肢虚血後の末梢血流回復が野生型のそれと比べて著しく高いことが示された。この機構として、末梢血管平滑筋細胞のTRPC6が血管成熟の際に必要とされる平滑筋細胞の筋分化に対して抑制的に働くことが明らかとなった。さらに、TRPC6欠損マウスの血管平滑筋細胞特異的にTRPC6をレスキューさせたマウスでは、下肢虚血後の血流回復が著しく低下することも確認された。TRPC3欠損マウスにおいて、心臓の圧負荷により誘発される心肥大は抑制されないものの、間質の線維化がほぼ完全に抑制されることを見出した。そこで、ラット新生児心筋細胞に機械的伸展刺激を与え、炎症メディエーターである活性酸素(Reactive Oxygen Species; ROS)生成を調べたところ、伸展誘発性のROS生成がTRPC3阻害により完全に抑制されることが分かった。このメカニズムとして、TRPC3がチャネル活性非依存的にROS生成酵素(NADPHオキシダーゼ)の発現をタンパクレベルで安定化させることを明らかにした。さらに、TRPC3を介した局所的なCa2+流入がNADPHオキシダーゼの活性化に必須となることも明らかにした。Ca2+流入からROS生成へのシグナル変換が、TRPC3が特異的に線維化を誘導する機序となる可能性が示された。一方、閉塞性動脈硬化症(PAD)の末梢循環障害における骨格筋TRPC3/6チャネルの役割解析を進めている。今年度は、TRPC3/6チャネルに対する選択的阻害化合物を新たに同定した。この化合物は多くのTRPCチャネル阻害薬に共通して見られるstore-operated Ca2+ channel (SOC)阻害作用は全く持たなかった。大腿動脈結紮1週間後からTRPC3/6阻害化合物を投与したところ、下肢虚血3週間以降の末梢血流量が有意に回復した。TRPC3/6阻害化合物は、末梢血管平滑筋細胞の成熟だけでなく、骨格筋細胞の再生・修復も促進し、運動能力を上げることで末梢循環を著しく改善することがわかった。TRPC6欠損マウスにおいても著しい末梢循環改善効果が観察されたことから、TRPC3/6阻害化合物はTRPC6を阻害することで抗PAD治療効果を示す可能性が示された。心筋細胞にメカニカルストレスを与えることで生じる活性酸素の生成機構を調べる過程で、transient receptor potential canonical (TRPC) 3チャネルがNADPH酸化酵素(NOX2)と結合し、タンパク安定化に寄与することを初めて明らかにした(Nature Commun. under revision)。TRPC3は大動脈狭窄による圧負荷で発現増加し、NOX2発現料を増加させた。TRPC3欠損マウスの心臓では、圧負荷によるNOX2発現増加および酸化ストレスが抑制されており、結果的に圧負荷による心臓の線維化(リモデリング)と心機能不全が有意に抑制されることがわかった。TRPC3はNOX2活性化に必要なプロテインキナーゼC(PKC)ともチャネル活性化依存的に相互作用し、PKCの膜移行および活性化を促進させることも明らかにした(Biochem. J., 2016)。一方、末梢の血管平滑筋細胞においては同じ脂質活性化TRPCチャネル群に属するTRPC6チャネルが平滑筋細胞の表現型発現に関わっており、特に下肢虚血後の副側血行路形成の過程で必要な平滑筋細胞の増殖時にTRPC6チャネル発現量が増加していること、一方でTRPC6チャネル発現増加に伴うチャネル活性増加が血管成熟に対して負に働くことがわかった。さらに、TRPC3/6チャネルを阻害する小分子化合物が下肢虚血後の末梢循環障害を有意に改善することも明らかにした。以上の結果から、TRPC3/6チャネルが心筋細胞や平滑筋細胞の恒常性維持に寄与する重要なチャネルであると同時に、末梢循環障害や慢性心不全の新たな創薬標的分子となる可能性が示された。

ヒトの生命活動は血液体肺循環によって維持されており、これを支えているのが心筋、血管平滑筋、骨格筋などの筋細胞である。我々は筋細胞に共通する恒常性維持機構として細胞の静止膜電位を規定するイオンチャネル(TRPC3/6)に着目し、ヒト心血管疾患モデルマウスを用いて、TRPC3/6チャネルの阻害が虚血や高血圧などのストレスに対する抵抗性獲得につながる新たな創薬戦略となることを見出した。基礎データはほぼ順調に出そろってきたので、平成27年度は論文発表に専念する。27年度が最終年度であるため、記入しない。薬理学心血管の病態形成にTRPC3/6チャネルが関わっているという知見は着実に蓄積してきたが、その一方でTRPC3/6欠損マウスで特に際立った表現型が見られず、生理的役割の解析が難航している。今後は病態メカニズム解析で明らかにしてきたTRPCチャネルの機能が運動負荷や交感神経刺激などの生理的刺激下でも働きうるかどうかに焦点を絞って解析する。これまで薬理学的ツール(TRPCチャネル阻害化合物)を用いて間接的にしか証明できなかった現象(心臓リモデリング抑制効果や末梢循環改善効果)が、TRPC遺伝子欠損マウスでも同様の効果が得られたことを示せた点ならびにその分子メカニズムの大筋を細胞および個体レベルで証明できた点は進展と認められる。しかし、TRPC3/6チャネルの生理的意義については、TRPC欠損マウスと野生型マウスとの間で顕著な心血管機能構造変化が見つかっておらず、今度より詳細に解析を続ける必要がある。平成26年度に下肢虚血後の腓腹筋で発現変動する遺伝子群のGene Chip解析を予定していたが、標的シグナル分子が偶然にも同定でき、実施実験内容を変更する必要が生じたため。TRPC3がNOX2と複合体を形成し、活性酸素を生成する機構、および生成された活性酸素がRho GTP/GDP交換因子を特異的に修飾し活性化する機構を初代培養心筋細胞を用いて明らかにする。また、TRPC3が普段のポンプ活動で起こる心筋収縮弛緩には反応せず、圧負荷にのみ反応する機構を、摘出灌流心臓標本の圧負荷および容量負荷モデル、培養心筋細胞の機械的伸展刺激系を用いて明らかにする。これにより、TRPC3がどのような圧ストレスを感知し、心臓線維化を誘導しているかの一連のシグナル経路を明らかにすることが可能となる。血管平滑筋細胞の筋分化応答におけるTRPC6チャネルの役割については、末梢循環改善薬として我が国で唯一使用されているシロスタゾールの薬理作用から末梢血管における内因性保護機構を明らかにする。すなわち、シロスタゾールはTRPC6のThr69残基をリン酸化することでTRPC6のチャネル活性を低下させることから、下肢虚血後において、末梢血管内皮由来弛緩因子によるTRPC6リン酸化が血管成熟を促進させる内因性保護機構となる可能性を示す。具体的には、下肢虚血後の末梢血管における一酸化窒素(NO)産生、TRPC6リン酸化、成熟血管数の測定などを行い、これらの正の相関にあることを明らかにする。さらに、TRPC6 (T69A)変異体を血管平滑筋細胞
リモートセンシングデータを駆使した人工林間伐支援画像処理システムの構築

林野庁ならびに国土地理院が撮影してきた過去の空中写真の時系列解析により,施業区画(小班)を抽出する手法の開発を試みた。輝度値及びDSM(Digital Surface Model)の2時期合成画像の主成分分析により得られた第2主成分画像を用いて伐採地ならびに植栽地の抽出を試みた。今回提案する手法によって,人工林のより正しい施業区画の描画の可能性が示された。単木梢端抽出法の一つである局所最大値フィルタ法に着目し,GeoEye-1パンクロマチック画像(分解能0.5m)においてスギ人工林の密度推定が可能かどうか検討した。今回,フィルタサイズ,ローパスフィルタ処理の有無について検討した。本研究では,空中写真を用いた時系列変化抽出により,人工林施業区画の抽出を試みた。先行研究と同様の手法が福島県内の対象地においても有効であるか検討した。対象地は福島県会津美里町旭無量地区と同町佐賀瀬川地区の県行造林地周辺である。使用データは林野庁撮影の空中写真36枚と米軍撮影の空中写真6枚の計42枚である。また,IKONOSデータ,Landsatデータ,DEM,福島県森林GISデータも使用した。まずLandsat画像を水平方向の参照画像としてIKONOS衛星画像の幾何補正を行い,次に幾何補正済みのIKONOS画像を水平方向の参照画像として空中写真の幾何補正を行った。CART法を用いて,オブジェクトベースでの変化抽出を行った。分類に使用した特徴量は,空中写真2時期合成画像の主成分分析の第2主成分における平均値と標準偏差である。区画抽出について,伐採地を正確に捉えていたところもあったが,一方で,伐採地であるにもかかわらず,変化なしと分類されてしまったところや陰影部を伐採地として分類した例も見受けられた。伐採地と変化なしの誤分類については,オブジェクトベースでの分類を行う際に取得するサンプルの質を上げることによりそれを減らすことが期待できる。画像分類抽出結果と森林GISデータの施業区画の精度比較を行った。2時期の空中写真とその合成画像から画像判読によって作成したポリゴンを真値として,それに対するOmission Error(OE),Commission Error(CE)をそれぞれ求めた。OEの値は画像分類による抽出結果の方が低かった。一方,CEの値は森林GISの方が低い結果であった。全体的に,区画によって精度のばらつきが大きかった。画像分類による抽出結果の方が区画を正確に捉えていたところもあったが,現状の抽出精度では本手法によって森林GISを補うのは困難であると考えられた。本研究の目的は,リモートセンシングデータ(空中写真データ,高分解能衛星データ)の記録性,客観性,広域性に着目し,これらを用いて人工林の境界情報,林齢情報と立木密度情報を得ることである。本年度は時系列空中写真を用いた人工林の境界情報,林齢情報の抽出と高分解能衛星データを用いた密度推定に取り組んだ。林野庁ならびに国土地理院が撮影してきた過去の空中写真の時系列解析により,林齢情報と施業区画(小班)を抽出する手法の開発を試みた。1963年から2002年の7時期の空中写真をオルソフォトに加工し,隣接する2時期をそれぞれ組み合わせ,2時期合成画像を使用して画像分類を行った。出力結果を既存の森林GISと比較したところ,既存の森林GISの区画線の不整合や林齢の誤差を指摘することができ,提案手法の妥当性が確認された。今回,フィルタサイズ,ローパスフィルタ処理の有無,ラジオメトリック分解能低減の有無について検討し,スギ人工林密度推定に及ぼす効果について考察した。3×3,5×5,7×7のフィルタサイズでそれぞれスギ樹冠の梢端を抽出し立木密度推定を行った。フィルタサイズと立木密度に負の相関関係が見られ,立木密度に応じて最適なフィルタサイズが変動することが確認された。最適なフィルタサイズを林分の状況に応じてどのように変動させるかが今後の課題である。目的のひとつとして掲げた「境界情報,林齢情報:戦後から現在に至る時系列空中写真を全てオルソフォトデータとして処理し,それらから多時期合成画像を作成する。この合成画像データから森林変化領域を効果的に抽出し,人工林境界とその林齢の推定手法を確立する。」について,7時期の空中写真を準備して解析を実行した。オルソフォトへの加工,多時期合成画像,その画像を主成分分析で処理すること,第2主成分画像へのオブジェクトベース画像分類,DSMの利用可能性について検討を加えることができた。

また,もうひとつの「立木密度情報:空中写真データや高分解能衛星データから立木密度を推定する先行研究を参考にしつつ,人工林内の単木樹冠抽出手法を開発する。高分解能衛星データを局所最大値フィルター法で処理する。」については,高分解能衛星データのひとつであるGeoEye-1パンクロマチック画像を準備して,局所最大値フィルタ法による解析を行った。今回特に,フィルタサイズの違いについて検討した。以上,当初掲げた目的に沿ったかたちで研究は遂行されており,順調に進展している。【境界情報の自動抽出の改良】前年に検討した時系列空中写真の合成画像から自動的に境界を抽出する方法をさらに改良する。これは,この手法の再現性を高め,解析者に左右されない結果を得るために必要な処理である。この画像処理にはオブジェクトベース画像分類の手法が好適と考えている。申請者はオブジェクトベース画像分類に精通しており,これを多時期合成画像に適用するための設備的問題,技術的問題は解消されている。具体的には,オブジェクトベースのアプローチで必要となるセグメンテーション(画像分割)に必要なパラメータの検討を行う。効果的なセグメンテーションを実現するため,現有設備であるオブジェクトベース画像分類ソフトeCognition 4を最新バージョンに更新してから作業を行う。【対象地の概況調査】前年と同様の現地調査を実施し,精度検証のための地点を増やす。林齢の信頼性を向上させる。造林履歴の明確な箇所(例えば,県行造林地)を多く含む箇所を検討する。【新しい高分解能衛星データを用いた立木密度の推定】前年度に取得した高分解能衛星データとは異なる衛星の観測データを取得し,衛星センサの違いが立木密度推定に及ぼす結果について調べる。この際に前年に取得した画像と撮影時期,観測角が類似したデータを選択するように注意する。また,局所最大値フィルタ法以外の方法を検討する。具体的にはICT(Individual Tree Crown)アルゴリズム(Gougeon, 1995)を参考にスギ人工林に適した手法開発を検討する。オブジェクトベース画像分類ソフト(eCognition Developer8)の購入。新しい対象地での空中写真ならびに高分解能衛星データの購入。現地調査のための旅費。得られた研究成果は,写真測量学会,第34回アジアリモートセンシング会議(バリ,インドネシア)での発表を計画しているのでその旅費の支出。投稿論文準備のための英文校閲。
日本列島周辺海洋乱気流場における組織的渦構造の研究

1.研究の成果(1)衛生NOAAのAPT信号を直接受信し、日本列島周辺海洋乱流場の組織的渦構造の流れ学的振る舞いのモニタリングを実施した。得られた結果は毎日約6時間ごとのNOAA/AVHRR映像データファイルとして文書化された。(2)NOAA/AVHRRのHRPTデータにSeaMark追跡法を適用して、サンプリング時間約6時間の瞬間乱流場計測を行った。得られた海面流速ベクトル分布はNOAAの原画像、K-Uダイヤグラム(串本-浦神潮位差時系列およびそのwavelet変換)および天気図・海洋速報と統合され、海洋乱流の定量的解析が行われた。(3)計測および解析結果は、各種強調処理後のNOAA/AVHRR画像、海面流速ベクトル分布図、海面鉛直渦度分布図、K-Uダイヤグラムの形態として画像表示及び文書化された。(4)実験室内の直径2mのターンテーブル上で回転系水理模型実験を行ない、閉じた容器の中の回転系乱流場における組織的渦構造の流れ学的性質が求められた。(5)NOAAによるモンタリングと瞬間乱流場計測、K-Uダイヤグラムによる時間周波数解析および実験室内の回転系水理模型実験からなる海洋乱流測定システムがデザインされ、その1部が稼働を開始した。2.今後の研究展開の見通し早急にNOAA/AVHRRの高解像度HRPT直接受信を実現し、リアルタイムの瞬間海洋乱流場計測を実現させる。1.高速度パソコンによる衛星データ解析設備を実現した。2.これを使って、NOAAデータのベースを構築している。1988年夏からのNOAA/APT直接受信データおよび19741987年のNOAA/HRPT印画紙データのディジタル化データが、光ディスク内に蓄積されている。3.これらのデータは随時呼び出され、その画像解析をもとに1974年以降の日本列島周辺海洋乱流場の組織的渦構造の時系列的振舞いが記述され始めている。4.日本海およびオホーツク海の閉鎖海域においては、組織的渦構造が周囲の海岸線の幾何形状によってlockされていること、したがって渦構造の出現形態の再現性が高いことが示された。5.海岸線幾何形状によるlockingには、いくつかの離散モードの存在することが示された。6.精密幾何補正された約6時間の時間差を有する2枚1組のNOAA/HRPTデータをもとに、シーマーク法の適用によって列島周辺海洋乱流場の海面流速場の定量的計測を行なった。7.これによって、従来はNOAA画像の定性的判読によって検出されていた渦のパターンが、たしかに流れ学にいうところの渦のプロセスであることが裏付けられた。8.黒潮に面した串本港および浦神港の潮位および潮位差時系列データのwavelet解析を開始した。9.得られたwaveletsはNOAAデータ、海上観測データおよび大気データと総合された。10.それをもとに、黒潮変動が回転系乱流境界層内の組織的渦構造によってもたらされることを明らかにした。11.地球自転を考慮した回転系乱流場の基礎実験によって、これらの組織的渦構造のプロセスの裏付けを得た。平成5年度の研究実績を列挙すると以下のようになる。(1)継続中のNOAA直接受信解析システムの能力強化を行なった。大容量光磁気ディスクを使って、1988年夏からの直接受信データおよび1975年以降のNOAAのCCTデータのベースをつくり、高速度パソコンによる画像処理を実現した。(2)海洋乱流場中の組織的渦構造の強調処理のためのハイパスフィルタ、渦度場および発散場の演算と表示および沿岸潮位時系列データのwavelet解析のプログラムが実用レベルで稼働した。(3)黒潮のシアーによって太平洋沿岸に発達する乱流境界層が観測された。

1988年23月における渦度の発生と乱流境界層の発達、4月中旬における遠州灘冷水塊への逆カスケードと黒潮の蛇行への変化、6月の低気圧通過を引き金とする冷水塊の減衰と黒潮の非蛇行への変化が検出された。(4)四国海盆中の膠州海山が右転暖水渦をlockすることが見出され、黒潮変動と四国海盆中にlockされた組織的渦構造との関連性への手掛かりが得られた。(5)格子乱流に関連する回転系水理模型実験によって、閉じた海域における3次元乱流場からの組織的渦構造への逆カスケード過程を調べた。(6)おなじく回転系水理模型実験によって、閉じた海域における乱流ジェットの組織的渦構造への変化のプロセスを調べた。(7)歪み率25の50万分の1大阪湾潮流乱流場Rossby/Froude相似水理模型実験を行ない、さきの歪み率50の実験との比較により模型実験のスケール効果を調べた。(8)得られつつある組織的渦構造の知識にもとづいて過去の衛星・海上データの解析を行ない、本研究の応用手法を確立した。本年度の研究実績の概要をまとめれば以下のとおりとなる。すなわち、(1)海洋気象衛星NOAAの可視赤外映像センサAVHRRからのAPT信号を直接受信し、日本列島周辺海洋乱流場の組織的渦構造の流れ学的振る舞いのリアルタイムモニタリングを実施した。得られた結果は、毎日約6時間ごとの海洋乱流場内組織的渦構造判読図およびNOAA/AVHRR映像データファイルとして文書化された。(2)NOAA/AVHRRのHRPTデータにSeaMark追跡法を適用して、サンプリング時間約6時間の瞬間乱流場計測を行なった。得られた海面流速ベクトル分布は、NOAAの原画像、K-Uダイヤグラム(串本-浦神潮位差時系列およびそのwavelet変換)および天気図・海洋速報と統合され、海洋乱流の定量的解析が行なわれた。(3)計測および解析結果は、各種強調処理後のNOAA/AVHRR画像、海面流速ベクトル分布図、海面鉛直渦度分布図、K-Uダイヤグラムの形態として図示および画像表示された。(4)NOAA/AVHRRによるモニタリングと瞬間乱流場計測、K-Uダイヤグラムによる時間周波数解析、天気図・海洋速報分析および実験室内の回転系水理模型実験からなる海洋乱流測定システムがデザインされ、その1部がパソコンをベースとした計測解析システムとして実現し、稼働を開始した。
アメーバ運動の兵站を制御する微小管の共同的構造多型変換

細胞内物質輸送のナビゲーション機構は、これまでほとんど判っていなかった。我々は、これまで、神経細胞の軸索輸送をモデル系として、軸索へと輸送される小胞が、どのような機構で軸索へと輸送され、樹状突起へ輸送されないのかを解析してきた。その結果、微小管がGTP結合状態とGDP結合状態で異なる構造をとることが示され、この構造状態の違いが細胞内物質輸送を担う分子モーターkinesinによって認識され、道標として機能するという仮説を提唱するに至った。本研究では、この仮説が、神経細胞に限らず、動物細胞全般に適用できるかを、動物培養細胞のアメーバ運動による細胞極性形成との関連から研究してきた。まず、細胞内で一本一本の微小管とkinesinの一分子が結合する反応速度定数を直接計測する新規顕微鏡システムを構築し、細胞内で微小管とkinesinの結合反応速度計測に成功した。その結果、動物培養細胞の中にkinesinへの結合速度が異なる4種類の微小管が存在することが示された。同じ方法でin vitroでの微小管とkinesinの結合反応速度計測を行った結果と比較することで、GTP結合状態とGDP結合状態による微小管構造状態の違いは、4種類の中の2つに相当することが示された。細胞内では、in vitroに比べて、更に結合を抑制する制御と促進する制御が存在することで、合計4種類の微小管へと機能分化することが示唆される。これは、いわば短期記憶と長期記憶に相当する二重のシステムで、外界の変化に対する柔軟な応答性と一定方向への運動を持続する恒常性を両立させるために有効な制御系であると考えられる。28年度が最終年度であるため、記入しない。細胞内物質輸送のナビゲーション機構はこれまでほとんど判っていなかった。我々は、微小管がGTP結合状態とGDP結合状態で異なる構造をとることを示し、この構造状態が細胞内物質輸送のナビゲーションを行うという作業仮説の下、本研究を行う。具体的には、まず、in vitro再構成系で、微小管とキネシンだけからなる系で微小管によるキネシンの運動制御を一分子レベルで解析した。その結果、キネシン濃度依存的に、キネシンと微小管の相互作用は協同性を示し、自己組織化現象が生じる条件を発見した。さらに、その機構を一分子計測とと構造解析を組み合わせることによって解明した。一方、細胞内での輸送制御の実態を明らかにするため、細胞内でキネシンと微小管の結合速度定数を直接計測する一分子顕微鏡システムを構築した。これにより、細胞内でキネシンと微小管の結合制御を微小管1本、キネシン1分子のレベルで明らかにした。その結果、細胞内には、キネシンとの親和性が異なる微小管が少なくとも4種類存在し、キネシンとの結合自体や微小管のダイナミクス、翻訳後修飾など様々な系によって複雑に制御されていることが示唆された。当初予定通り、微小管の構造多形とその制御の計測に成功している細胞内物質輸送のナビゲーション機構は、これまでほとんど判っていなかった。全般に、当初の予定通りに進展しているため、今年度も、当初の予定通りに研究を遂行する予定である。
類推プロセスに及ぼす基底領域に対する専門性の影響

本研究は,自己の専門領域を基底領域とした類推が,専門性の成長過程においてどのように変化していくのかという問題を検討することを目的としている.基底領域に関する専門性が異なる3つの被験者群を設定し,4項形式の類推文生成課題(aとbの関係はcとdのようだ.なぜならeだから.)を実施した.なおその際には,被験者の十分な仮説空間の探索プロセスを保証するために,制限時間などの実験的な制約を可能な限り軽減した。類推課題は,収束-拡散の次元を操作し,利用できる目標領域の知識の選択範囲が異なるタイプの問題を設定した.実験の結果得られた主な知見は次の通りである.まず,拡散的な課題(類推文の作成に利用できる目標領域となる知識の選択が被験者の自由に任されている課題)では,類推文の生成量と専門性のレベル間に明確な関連性は見いだされなかったが,目標領域を探索していくプロセスに専門性の差による違いが見られた.専門性が高い群は,知識の探索範囲を自己の専門領域に固定してしまい,ヒントを与えるなどの外部からのプロンプトを与えない限り自発的には他領域の知識を利用できないという特徴が見られる.また,基底領域と異なる領域の知識を利用できた場合においても,それらの知識を対応づける関係性が,特定の関係性に固定されるという現象も見られた.次に収束的課題(目標領域がある程度規定されている課題)では,類推文の意味的な正しさが専門性の高さと正相関の関係にあること,類推文の生成量や知識の探索プロセスには専門性の差による違いが見られないことが分かった.これらの結果より,基底領域に対する専門性は,知識の探索プロセスおよび基底-目標領域間の関係性の認識に対して影響を及ぼすことにより,類推のパフォーマンスを左右していることが示唆された.今後は,専門性を適応性と形式性という両側面からレベル分けし,類推との関係性を探っていく予定である.本研究は,自己の専門領域を基底領域とした類推が,専門性の成長過程においてどのように変化していくのかという問題を検討することを目的としている.基底領域に関する専門性が異なる3つの被験者群を設定し,4項形式の類推文生成課題(aとbの関係はcとdのようだ.なぜならeだから.)を実施した.なおその際には,被験者の十分な仮説空間の探索プロセスを保証するために,制限時間などの実験的な制約を可能な限り軽減した。類推課題は,収束-拡散の次元を操作し,利用できる目標領域の知識の選択範囲が異なるタイプの問題を設定した.実験の結果得られた主な知見は次の通りである.まず,拡散的な課題(類推文の作成に利用できる目標領域となる知識の選択が被験者の自由に任されている課題)では,類推文の生成量と専門性のレベル間に明確な関連性は見いだされなかったが,目標領域を探索していくプロセスに専門性の差による違いが見られた.専門性が高い群は,知識の探索範囲を自己の専門領域に固定してしまい,ヒントを与えるなどの外部からのプロンプトを与えない限り自発的には他領域の知識を利用できないという特徴が見られる.また,基底領域と異なる領域の知識を利用できた場合においても,それらの知識を対応づける関係性が,特定の関係性に固定されるという現象も見られた.次に収束的課題(目標領域がある程度規定されている課題)では,類推文の意味的な正しさが専門性の高さと正相関の関係にあること,類推文の生成量や知識の探索プロセスには専門性の差による違いが見られないことが分かった.これらの結果より,基底領域に対する専門性は,知識の探索プロセスおよび基底-目標領域間の関係性の認識に対して影響を及ぼすことにより,類推のパフォーマンスを左右していることが示唆された.今後は,専門性を適応性と形式性という両側面からレベル分けし,類推との関係性を探っていく予定である.
超精密加工用微小変位テーブルの開発

1.開発した微小変位テーブル本微小変位テーブルは、超精密加工用に開発されたものであり、高剛性、高位置決め精度の特徴を持つ。本テーブルは、垂直方向の切込み機構に圧電素子を、水平方向の送り機構にDCサーボモータとスチールベルトを用いている。セラミック製加工テーブル裏面がアルミコーティングされた超精密基準面(平面度λ/30)となっており、加工点垂下の基準面の切込み方向変位をレーザ測長器(分解能1.25nm)で測定する。その変位をフィードバックすることにより、工具と工作物の相対位置を高精度に制御する。本微小変位テーブルの特長を以下にまとめる。(1)加工点と測定点が同一直線上にあり、「アッベの原理」を満たしているため、切込み方向変位の測定誤差を小さくできる。(2)切込み機構上に送り機構を搭載するため、送り運動に伴う変位や振動を圧電素子で補正できる。2.微小変位テーブルの性能(得られた結果を以下にまとめる)(1)微小変位テーブルの切り込み方向変位ストロークは10μmである。(2)テーブルを水平方向に送りながら、切り込み方向変位分解能を調べた結果、送り速度が5mm/sまでは切り込み分解能は5nmといえる。(3)周波数応答特性を調べた結果、微小変位テーブルの制御帯域は85Hzであった。(4)静剛性は187N/μm(無性御時)であった。また制御を行うことにより静剛性の向上が図れる。少なくとも100Nの荷重までは制御により変位の補正ができ、静剛性は無限大になることが確かめられた。(5)テーブルの送り運動に伴う変位や振動を制御により補正できる。テーブルを水平方向に100mm送った時の真直度は無制御時に0.5μm以上あったが、制御により10mm以下に補正された。(6)インパルスハンマにより加工点であるテーブル中央を加振することにより、動コンプライアンス特性を得た。制御時と無制御時の特性を比較すると、80Hz以下の帯域では剛性の改善が認められた。3.微小押込試験による硬脆材料の延性/脆性遷移領域測定本微小変位テーブルを利用して、ダイヤモンド圧子による硬脆材料へのサブミクロンの押込試験および引掻試験ができる装置を試作した。シリコンへの微小押込試験を行い、その延性/脆性遷移領域の測定を試みた。
うつ病患者における電気けいれん療法の臨床効果とサイトカイン発現量変化に関する研究

我々はm-ECTを行った統合失調症とうつ病の患者群において、INF-gamma、TNF-alpha、IL-4、IL-6の4つの炎症性サイトカイン発現量を経時的に測定し、その変化と臨床効果を調べた。その結果、両疾患ともにm-ECT前後で有意にThサイトカインバランスが変化しており、統合失調症群ではTh1へ、うつ病群ではTh2へのシフトが認められ、m-ECTの効果発現機序の一部には炎症性サイトカインが関与することが示唆された。今回我々は電気けいれん療法(ECT)を受けるうつ病患者の経時的なうつ病症状の変化をうつ病評価スケールであるMADRASで評価し、同時にThサイトカインの血中mRNA発現量の変化を定量的RT-PCR法により検討する。Th1サイトカインとしてTNF-alphaとIFN-gamma、Th2サイトカインとしてIL-4とIL-6、また、Thサイトカインバランスを調節するTh3サイトカインであるTGF-beta 1の5つのサイトカインについて調査する。本年度はDSM-IVでうつ病と診断され、大阪医科大学にてうつ病治療のため、電気けいれん療法を受ける患者のうち研究への参加に同意が得られた患者から治療経過中の血液サンプルを収集し、血液中サイトカインmRNA発現量を定量的RT-PCR法にて定量した。次年度も引き続きサンプル収集を行い解析する予定であるが、本年度ですでに得られたサンプルについて予備的検討として解析を行った。その結果、Th1サイトカインのうちIFN-gammaとTh2サイトカインのうちIL-4を取り上げ、IFN-gamma/IL-4 ratioを解析したところ、IFN-gamma/IL-4 ratioが高く(Th1シフト)、ECTによる治療経過に伴いIFN-gamma/IL-4 ratioは低下し、Th1シフトの解除が認められた。また、他のTh1サイトカインであるTNF-alphaについてもやはりECT治療経過に伴い、TNF-alpha mRNA発現量の低下を認めた。DSM-IVの診断基準に基づいて大うつ病性障害、統合失調症と診断され、大阪医科大学精神神経科に入院しているもののうち、本人あるいは代諾者により研究への同意を得られた患者16名(男性8名、女性8名、平均年齢56.81歳)を対象とした。本研究は大阪医科大学倫理委員会の承諾受けており、研究に関する全ての過程は個人情報保護、人権に配慮して行った。電気けいれん療法は週2回で3週間連続で行い、原則として計6回の電気けいれん療法を1クールとした。初回電気けいれん療法の前日、3回目の翌日、6回目の翌日と1クール終了の1週間後に採血を行い、その際にうつ病患者に対してはMADRAS、統合失調症患者に対してはBPRSで臨床効果の推移を評価した。Th1 Cytokineとして、TNF-alphaとINF-gamma、Th2 CytokineとしてIL-4とIL-6の各mRNA発現量を定量的PCR法で測定した。その結果、個々のCytokineの発現量の変化では、明らかな臨床症状との関係は認めなかった。Th1 CytokineとTh2 Cytokineの比率でみると、大うつ病性障害ではTh2優位へ、統合失調症ではTh1優位へ臨床症状の改善と共に比率の変化がみられた。個々のCytokineの単純な発現量の変化が症状変化や臨床効果をもたらすのではなく、Th1 CytokineとTh2 Cytokineの比率の変化が重要である可能性が考えられた。
20世紀前半ソヴィエト政権下のサハ(ヤクーチア)における音楽実践と民族音楽

2012年は、ジルコフの生誕120周年にあたり、サバ共和国内ではジルコフをテーマとする研究会やコンクールなどの催しが多数開かれていた。筆者も11月15日に首都ヤクーツク市で開かれたサバ共和国学術実践会議ジルコフ記念講座Zhirkovskie chtenia Respublikanskaia nauchno-prakticheskaia konferentsiiaに出席し、ロシア語で口頭発表を行った。さらに翌12月には、ジルコフ記念講座の組織者であったタチアナ・パヴロヴァ氏の来日に合わせて、ロシア・ソヴィエト音楽研究連絡会での研究発表をコーディネートした。パヴロヴァ氏による講演「サバの現代作曲家による音楽作品についてO tvorchestve sovremennykh iakutskikh kompozitorov」の日本語翻訳・通訳を担当したほか、筆者も口頭発表を行った。研究会では、ジルコフや現代サバの作曲界に関するパヴロヴァ氏の意見を直接に聞くことができ、筆者の研究にも資するところが大きかった。参加者たちとも各自の研究テーマに応じて活発な議論・意見交換が行われた。サバ人の音楽学者が日本で講演の機会を持ったのはおそらく初めてのことであり、本年度の科研費補助金によってパヴロヴァ氏を都内へお招きし、研究交流の場を創り出せたことは大変有意義だったと思う。本年度は、計画に沿って研究を進め、サバ共和国学術会議での発表1件、日本での国内発表2件、論文発表1件の成果発表を行った。その過程で各方面から有意義なご意見・コメントを多数頂き、考察を深めることができた。調査地のネイティブの研究者たちとも学術交流の機会を得られ、全体を通しておおむね順調に研究が進展したといえる。本研究はサバの作曲家M.N.ジルコフ(1892-1951)を中心に据え、その生没年に連動させて20世紀前半のサバ音楽史を対象とするものであった。今後は20世紀後半からソ連解体およびその後のサバ音楽史に関する研究、旧ソ連圏諸国との比較・考察も進めていきたい。また、今後も広く研究成果を発信していくことで、旧ソ連地域だけでなく、欧米諸国、日本・中国・韓国・モンゴルなどアジア諸国などとも共時的視野から考察ができるよう、共同研究の可能性も探りつつ、さらに発展的な研究へとつなげていきたい。平成23年度は、6月初旬から8月にかけてロシア連邦サハ共和国に滞在した。北東連邦大学North-Eastern Federal Universityをホスト機関として現地語の研鎖を積みながら、滞在中に開催された第7回国際口琴大会および夏至祭り(ウスィアフ)で参与観察を行った。また人文科学研究所や国立プーシキン図書館をはじめとする主要な教育研究・機関を訪問し、現地研究者らと意見交換を行いながら、サハ民族音楽関連の諸資料や新聞・雑誌記事等の資料収集を行った。滞在中は、サハの民謡のレッスンを受けたほか、ウスィアフまでの練習風景、休日などに行われたコンサート、クラブ活動等の見学も行った。人文科学研究所民俗部部長のアンナ・ラリオーノヴァ氏からは、サハ民族音楽研究の近年の状況を伺い、筆者の研究へのアドバイスも頂いた。ラリオーノヴァ氏は、現在サハ民謡の研究に関する第一人者であるが、ヂエレティー様式の民謡で用いられる喉の技法クルサフについてはこれを喉歌的な現象として捉える独自の見解を示しており、氏との対話から新たな知見を多く得た。ラリオーノヴァ氏とは共同で論文を執筆し、『お茶の水音楽論集』へ投稿し、掲載が決定した。また193040年代にサハで初めて本格的な民族音楽研究を行った作曲家M.N.ジルコフ(1892-1951)による『Yakutskaya narodnaya muzyka(サハ民族音楽)』(1981)の講読を、サハ民謡に関する章を中心に進めた。サハの英雄叙事詩オロンホ演唱者の歌唱に関するジルコフの当時の見解を明らかにし、そこから着想を得たジルコフのオペラ作品《ニュルグン・ボートゥル》のスコアとの照合や、近年の研究者らによる見解との比較考察を行った。

本年度の研究計画の中核となるサハ共和国でのフィールド調査は、計画通りに遂行することができ、現地でレッスンや練習風景の観察など演奏実践の場に立ち会い、かつ音楽家や研究者らと意見交換の機会を持てたことで、サハの民謡やこれまでの民族音楽研究史について新たな知見を得ることができた。本年度は、計画に沿って研究を進め、サバ共和国学術会議での発表1件、日本での国内発表2件、論文発表1件の成果発表を行った。その過程で各方面から有意義なご意見・コメントを多数頂き、考察を深めることができた。調査地のネイティブの研究者たちとも学術交流の機会を得られ、全体を通しておおむね順調に研究が進展したといえる。今後は、これまでに得られた資料と、本年度新たに得られた資料の講読、整理・分析を引き続き行い、M.N.ジルコフによって193040年代に行われたサハ民族音楽研究の詳細、かれの行った音楽学校の設立、オペラの作曲といった諸事業を、その社会的背景と合わせて明らかにしていく。次年度に現地での追調査を実施し、それまでに得られた結果について、現地研究者とも再び意見交換を図りながら、自身の見解をまとめる。本研究はサバの作曲家M.N.ジルコフ(1892-1951)を中心に据え、その生没年に連動させて20世紀前半のサバ音楽史を対象とするものであった。今後は20世紀後半からソ連解体およびその後のサバ音楽史に関する研究、旧ソ連圏諸国との比較・考察も進めていきたい。また、今後も広く研究成果を発信していくことで、旧ソ連地域だけでなく、欧米諸国、日本・中国・韓国・モンゴルなどアジア諸国などとも共時的視野から考察ができるよう、共同研究の可能性も探りつつ、さらに発展的な研究へとつなげていきたい。
う蝕の遺伝子治療に関する基礎的研究

平成9年度は、E.COliにアルカリフォスファテース(PhoA)遺伝子を導入しその酵素活性を人為的に上昇させ、適切な条件下で培養すると菌体内に針状結晶の生じることを明らかにした。平成10年度は、このシステムをう蝕原性細菌に応用して以下の実験を行った。使用した菌種として、口腔常在性乳酸菌近縁の乳酸菌(Lactococcus lactis)を用いた。(1)乳酸菌の人為的石灰化の可能性E.coliより粗精製したPhoAと、グリセロリン酸カルシウムを培地中に添加しL.lactisを培養したところ、乳酸菌の産生する酸によって培地のpHが低下することが明らかとなった。そこで、種々検討した結果、炭水化物を含まない培地を用いることによって、この点を改善することができた。菌体を回収し凍結乾燥後、フーリエ変換赤外分光分析を試みたところ、既知のハイドロキシアパタイトのピークと一致する新たなスペクトルを証明できた。(2)乳酸菌のPhoA遺伝子のクローニング乳酸菌においては、いまだPhoAの存在および遺伝子配列に関する報告がない。そこで、E.coliのPhoA遺伝子をプローブとしてサザンハイブリダイゼーションを行ったが、明らかに反応するバンドは検出できなかった。そこで、PhoA活性を有する他の菌種において保存されている領域のアミノ酸配列をもとにプライマーを設計し、PCRを行った。その結果、期待される約140bpの位置にバンドを認めることができた。アルカリフォスファテ-ス(PhoA)は、石灰化の開始に深く関与するとされている。歯学部所有のE.coliおよびS.mutansのPhoA活性を測定したところ、検出できないほど低い値を示した。本年度は、細菌にphoA遺伝子を導入し、その酵素活性を人為的に上昇させた細菌において石灰化現象が観察できるか否かを検討するため、E.coliを用いて以下の実験を行った。(1) E.coliのデータベース登録配列をもとにPCRプライマーを設計し、phoA遺伝子を増幅した。得られた遺伝子断片を、分泌発現ベクターpET22bに挿入し、PhoA発現ベクターを作製した。(2)上記の発現ベクターをE.coliBL21(DE3)に導入した。得られた組換え菌のPhoA活性を測定したところ、非常に高い活性を確認できた。(3)培地中にカルシウムグリセロフォスフェイトを添加し、組換え菌を培養した。(4)この菌体を凍結乾燥しFT-IRを用いて解析したところ、コントロール群にはみられない新たなピークが観察できた。これらののピークは、既知のハイドロキシアパタイトと一致していた。(5)FT-IRにてハイドロキシアパタイトのピークを認めた凍結乾燥試料を電顕観察したところ、小板状結晶と電子線回折パターンを確認できた。これらの結果から、PhoAを大量に発現するE.coliを適当な条件下で培養すると、石灰化の生じることが明らかとなった。このシステムを齲蝕原性細菌に応用し、石灰化を人為的にコントロールすることにより、新しい齲蝕予防・管理法となる裂溝封鎖材開発の可能性が示唆できた。
脳損傷後機能代償機構の解明

言語優位側縁上回近傍の腫瘍症例で、術前の機能的MRI、PETで言語機能野を、DTI tractographyで上縦束を同定した。覚醒下手術にて、Cortico-cortical evokedpotentialを隣接・遠隔皮質から記録し、皮質間ネットワーク診断を行った。術後にも繰り返して、脳機能の評価・変化を比較・検討した。DTI tractography上で上縦束が途絶した症例では伝導性失語を生じ、縁上回近傍の上縦束の障害症状であると示唆された。高齢化が進む現代において、脳卒中・脳腫瘍といった脳神経疾患によって生じる脳機能障害を予測・予防する手法の確立が望まれる。脳機能解剖学的・生理学的ネットワークの検索と治療前後の比較を行い、それによる脳機能代償機構の解明を行うことを目的とした。具体的には、言語優位半球側の縁上回近傍に腫瘍を認めた症例を対象として、術前に高磁場MRI画像上に機能的MRI、脳磁図、PETの結果に基づく言語機能野を同定した。次に、DTI tractographyを行って、同側の上縦束を解剖学的に同定することで、皮質脳機能野のネットワークを解析した。脳機能部位の温存と必要な病変の最大摘出を目的とて覚醒下にて外科手術を行い、Cortico-cortical evoked potentlal(CCEP)を隣接・遠隔皮質から記録することにより、皮質領域間のネットワーク診断を行った。また、術前だけでなく、退院までの術後期間中と術後6ヶ月目を目標として、前述のtractographyを繰り返し行い、手術前後に行った脳機能の評価とともに、それらの変化を比較・検討することで解剖学的情報の意義を検証した。Tractographyで上縦束が切断された症例では伝導性失語を生じ、縁上回を通っている上縦束が障害された症状であることが示唆された。また、術後の画像データや臨床経過を比較する目的のためには、術前・術中に得られたデータを保管して、将来の解析やネットワーク機構解明につながるような網羅的なデータベースを、過去の症例も含めて作成・整備した。これらの症例の検討から、MR1の陽性所見と複数検査mdalityの有効な組み合わせで、より良好な結果が得られていることがわかった。次に、DTI tractographyを行って、同側の上縦束を解剖学的に同定することで、皮質機能野のネットワークを解析した。脳機能部位の温存と必要な病変の最大摘出を目的として覚醒下にて外科手術を行い、Cortico-cortical evoked potential (CCEP)を隣接・遠隔皮質から記録することにより、皮質領域間のネットワーク診断を行った。また、術前だけでなく、退院までの術後期間中と術後6ヶ月目を目標として、前述のtractographyを繰り返して行い、手術前後に行った脳機能の評価とともに、それらの変化を比較・検討することで解剖学的情報の意義を検証した。これらの症例の検討から、MRIの陽性所見と複数検査modalityの有効な組み合わせで、より良好な結果が得られていることがわかった。以上、てんかん症例と腫瘍症例において記録を行なって得られた結果から、下記の一群の学会発表を大学院生とともに行なって、現在、論文作成と投稿準備中である。
マクロファージ遊走阻止因子の皮膚組織における役割及び皮膚症患への関与

1.マクロファージの遊走阻止因子(MIF)は表皮基底細胞内に強く発現していることから、細胞増殖に関与している可能性が考えられた。そこで表皮細胞およびメラノサイトの細胞増殖能におけるMIFの役割を調べた結果、MIFはこれらの細胞の増殖を促進させた。また、皮膚組織の創傷治癒にMIFが重要な役割を果たしていることを明らかにした(Semin Thromb Hemost 1999;Biochim Biophys Acta 2000)。つまりMIFの生理機能の一つとして成長因子という重要な機能を新たに見出したのである。MIFが腫瘍増殖や転移に非常に重要な因子であるという知見が蓄積されているが、最近になりMIFがp53腫瘍抑制活性を抑制する働きがあることが報告されてから、MIFと腫瘍増殖との関連が大いに注目されている。我々はこれまでにG361等のメラノーマ細胞株においてMIFの発現が強く認められるという知見を得ている(Biochem Biophys Res Commun 1999)。さらに我々はメラノーマ細胞株にMIFのアンチセンスRNAを導入することにより細胞の増殖が顕著に抑制されることを示しており、本蛋白質は細胞の増殖に重要な役割を果たしている新たな細胞増殖因子であることを初めて明らかにした。2.紫外線照射による光発癌が起こることが知られているが、この発癌機構には紫外線による直接の細胞DNAへのダメージの他に紫外線照射による免疫抑制も大きく関与している。紫外線誘導の免疫抑制にはTNF-αを含む炎症性サイトカインが重要な役割を果たしており、同じく炎症性サイトカインであるMIFの皮膚免疫への関与について紫外線照射との関連性を含め検討した。我々の研究から紫外線の刺激によりヒト皮膚からのMIFの産生が増強されることが明らかになった(J Invest Dermatol 1999)。3.MIFはエンドトキシンショックの増悪因子であるため炎症反応において極めて重要な役割を果たしていることが示唆されていた。そしてMIFの炎症性皮膚疾患への関与について研究を進める過程で、アトピー性皮膚炎を代表とするアレルギー疾患におけるMIFの重要性が明らかになった(J Allergy Clin Immunol1 1999)。さらに血中MIFの値と尋常性乾癬や重症の円形脱毛症患者の病勢との相関がみられることが明らかとなった(J Invest Dermatol 2001;J Invest Dermatol 2001;J Invest Dermatol in press)。さらに自己免疫疾患を含めた多くの皮膚疾患とMIFとの関連が明らかとなることが予測される。マクロファージの遊走阻止因子(MIF)は25年前に、リンパ球から放出される炎症性サイトカインとして発見された蛋白質である。その作用はマクロファージを炎症部位に集める免疫機能を有すると考えられてきた。その後、1990年代にBucalaらのグループにより下垂体やマクロファージより分泌される蛋白質として再発見されクローニングされたという経緯があり、サイトカインでありホルモンでもあるという興味深い蛋白質である(Bernhagen et al.Nature,1993)。

彼らの報告によると、MIFはエンドトキシンショックの増悪因子であるため、MIFは炎症反応において極めて重要な役割を果たしていることが示唆されている。活性化されたTリンパ球やマクロファージによって産生されるMIFはマクロファージの遊走阻止因子である他、多機能因子でもあることが報告されているが、その生物学的作用の大部分は未だ不明である。我々は様々な組織、細胞においてMIFの発現を確認した。とりわけヒト皮膚に注目し、表皮の基底細胞におけるMIFの強い発現を報告してきた(Shimizu et al.FEBS lett 1996)。さらに我々は紫外線の刺激により皮膚からMIFが産生されることを明らかにした(J Invest Dermatol 112,210-215,1999)。またMIFの炎症性皮膚疾患への関与について研究を進める過程で、アトピー性皮膚炎患者、喘息患者の血清中でMIFの濃度が上昇することを確認し、さらにPBMCや好酸球などの細胞のMIFの産生を確認している(J Allergy Clin Immunol 104,659-664,1999 : Clin Exp Allergy in press)。最近我々は、組織の創傷治癒にMIFが重要な役割を果たしていることを明らかにした(Semin Thromb Hemost 25 : 569-73 1999 ; Biochim Biophys Acta 1500 : 1-9,2000)。これは、MIFの生理機能として成長因子という重要な機能を見出したのである。さらに我々はメラノーマ細胞株やがん組織でMIFの発現が強く認められることやMIFのアンチセンスRNAの導入によりがん細胞の増殖が顕著に抑制されることを確認しており、本タンパク質は細胞の増殖に重要であり新たな細胞増殖因子と考えている。固形腫瘍の増殖に必須な腫瘍血管に病的血管新生が認められることが知られている。最近我々はマウスを使った実験で、MIF抗体を投与することにより、メラノーマ細胞血管新生の抑制効果を確認した(Biochem Biophys Res Commun 260,751-758,1999)。これはメラノーマ細胞の増殖抑制に新たな展望が期待される研究内容である。マクロファージの遊走阻止因子(MIF)は25年前に、リンパ球から放出される炎症性サイトカインとして発見された蛋白質である。その作用はマクロファージを炎症部位に集める免疫機能を有すると考えらてきた。その後、1990年代にBucalaらのグループにより下垂体やマクロファージより分泌される蛋白質として再発見されクローニングされたという経緯があり、サイトカインでありホルモンでもあるという興味深い蛋白質である(Bernhagen et al.Nature,1993)。
ＤＩＳＣ１／Ｎｅｕｒｅｇｕｌｉｎ－１とシナプス形成

本研究では、有力な統合失調症発症脆弱性因子(DISC1、Neuregulin-1など)に焦点を当て、その分子間ネットワークを解明することにより、統合失調症の分子病態を理解することを目的とした。我々は、統合失調症様表現型を示すDISC1ノックアウトマウスにおいて、Neuregulin-1の分泌量が減少していることを発見した。DISC1が前駆体型Neuregulin-1の細胞内輸送と分泌の制御に関与していると考え、関連因子のスクリーニングおよび機能解析を行った。DISC1およびNeuregulin-1複合体に結合する分子の検索を、アフィニティークロマトグラフィー法と質量分析器を用いて試みたところ、アダプタータンパク質など細胞内輸送に関与する分子を複数同定することが出来た。さらに、我々は、分泌型Neuregulin-1を定量する方法を開発した。内在性のNeuregulin-1は発現量が非常に低く、現在定量解析に利用できる系は存在しない。分泌型Neuregulin-1の定量を可能にするプラスミドベクターを作成した。また、ゴルジ体を起点とする成長因子の出芽・輸送の同調を可能にする実験系の開発を試みた。その結果、ゴルジ体からの前駆体型Neuregulin-1の出芽を同調できる培養系の確立に成功した。その実験系を用いて、海馬培養神経細胞では、DISC1はNeuregulin-1の分泌量を直接制御することを厳密に証明した。さらに、この系に影響を与えるエフェクターの機能を解析することにより、分泌機構の一端を明らかにした。24年度が最終年度であるため、記入しない。DISC1依存的Neuregulin-1の細胞内輸送メカニズムおよびシナプス形成本年度に我々は、DISC1の新規抗体を作成し、細胞内および脳内での局在を再評価した(黒田ら、Human Molecular Genetics, 2011)。その結果、DISC1は神経細胞内でゴルジ体上に強く濃縮していた。DISC1と相互作用するNeuregulin-1も、前駆体型はゴルジ体に局在していることを明らかにした。我々は、Pro-Neuregulin-1は、ゴルジ体で修飾を受け、輸送小胞の形でゴルジ体からDISC1依存的に出芽し、細胞膜へと輸送されると仮説を立てた。Pro-Neuregulin-1の局在分布が、DISC1に依存的であるということを、DISC1ノックアウトマウス細胞を用いた解析によって明らかにした。DISC1およびNeuregulin-1の小胞輸送経路が、どのような分子群によって行われているかを推測するために、結合分子を網羅的プロテオミクスの手法によりスクリーニングした。その結果、Pro-Neuregulin-1の輸送には、DISC1だけではなく、他の小胞輸送に関与する蛋白質の存在が示唆される結果となった。DISC1結合分子の中には、AP-1、AP-3、ARFGEF2、PACS-1などの小胞輸送に関与する分子が存在していた。同様にPro-Neuregulin-1に結合する分子についても、DISC1と共通する、小胞輸送に関与する分子を多数同定できた。現在は、これらの分子間結合および局在変化をモニターしながら、DISC1依存的なNeuregulin-1輸送メカニズム、Neuregulin-1の輸送・分泌から生じるシグナル伝達とシナプス形成機構の解明を試みている。DISC1とNeuregulin-1の結合分子の探索により、小胞輸送における機能をある程度は明らかにすることが出来たものの、Neuregulin-1の輸送および分泌から生じるシグナル伝達とシナプス形成についてはまだ解析が不十分であるため。質量分析によってスクリーニングされたDISC1およびpro-Neuregulin-1に結合する小胞輸送調節分子に関して、有力なものから、分子間相互作用を分子生物学的手法で調べる。次にその分子群を含めた輸送経路の同定およびNeuregulin-1の分泌から生じるシグナル伝達とシナプス形成についてもより研究を推進する