hpprc/llmjp-kaken huggingface dataset:
神経軸索側枝誘導に関与する分子の探索と機能解析

機能的な神経回路形成の最終過程として、標的細胞から分泌される因子によって神経軸索に側枝が誘導され、次いでシナプスが形作られる興味深い過程がある。しかしながら、軸索側枝を誘導する分子の実体に関しては未だ不明である。本研究は、この軸索側枝誘導分子を同定し、その機能を解析する事を目的としている。昨年度までに、我々は皮質脊髄路の側枝形成に着目し、Gene Chip法を用いて、軸索側枝誘導活性を持つ事が知られている組織に特異的に発現している複数の遺伝子を単離し、脳内での発現パターンと発現時期について詳細な解析を行い、軸索側枝誘導分子の候補となる遺伝子を絞り込んだ。今年度は、マウス子宮内胎仔脳に対する電気穿孔法による遺伝子導入系を確立し、in vivoにおける機能解析を行なった。遺伝子導入条件を検討した結果、胎生12.5日目のマウス胎仔にこの方法を適用する事によって、目的の遺伝子を皮質脊髄路の周囲に異所的に強制発現させる事や、橋核で過剰発現させる事が可能となった。また異なる条件で電気穿孔法を行う事によって、大脳皮質第5層の皮質脊髄路起始細胞に目的の遺伝子を強制発現させる事も可能となった。前者により、軸索側枝誘導因子の候補遺伝子の機能を、後者により候補因子に対する受容体遺伝子の機能、あるいはその受容体のドミナントネガティブフォームの効果を調べる事が可能になった。そこでマウス子宮内胎仔脳に対する電気穿孔法を用いて、いくつかの候補遺伝子およびそれらに対する受容体遺伝子の機能解析を行った。その結果、現在までに、ある遺伝子の強制発現では軸索誘導の異常が、また別の遺伝子では細胞移動の異常が認められるなど、候補遺伝子の生体内での機能の一部が解明された。神経回路は、神経軸索が誘引・反発因子によってガイドされ、標的細胞と特異的なシナプスを形成する事で形成される。この最終段階において標的細胞から分泌される因子によって神経軸索に側枝が誘導され、次いで前シナプス構造へと変換される事が知られているが、軸索に側枝を誘導する分子の実体は不明である。本研究では、軸索側枝を誘導する分子を同定する事を目的としている。そこで本年度は軸索側枝を観察できる初代培養系の確立を目指した。具体的には、新生ラットの大脳皮質片と橋のコラーゲンゲル中での共培養を行った。その結果、大脳皮質片からコラーゲン中へ軸索が伸長する事、その一部に枝分かれが有るらしい事が明らかとなったが、軸索側枝を観察するには十分良い系とは思われなかった。現在、スライス培養系で軸索側枝が綺麗に観察できるかどうか検討している。また、目的遺伝子を濃縮してクローン化する手段として用いる予定のサブトラクション法についても検討を行った。その結果、遺伝子発現が非常に異なると思われる細胞間ではサブトラクションが上手くかかるが、近縁の細胞間では、この方法を用いて発現量に差のある遺伝子を同定する事が困難である事が明らかになった。今後、マイクロアレーの導入なども検討する必要があると考えれた。神経回路は、発生期に神経軸索が誘引分子と反発分子の相互作用によってガイドされ、正しい標的細胞と特異的なシナプスを形成する事により形成される。この回路形成の最終段階において、標的細胞から分泌される因子によって神経軸索に側枝が誘導され、次いでシナプスが形成される例が知られている。この過程はシナプス形成とも密接に関連しており、神経回路形成機構を理解する上で興味深いが、軸索側枝を誘導する分子の実体に関しては未だ不明である。本研究は、この活性分子を同定し、その機能を解析する事を目的としている。昨年度までは、軸索側枝誘導を観察できる初代培養系の確立を目指したが、その活性を確実に測定できる良い培養系を確立する事は技術的に困難であった。そこで、軸索側枝誘導活性を持つ事が知られている組織に特異的に発現していると予想される目的遺伝子を濃縮してクローン化する方法を採用した。従来は組織間で発現量に差のある遺伝子をクローン化する方法としてサブトラクション法やディファレンシャル・ディスプレイ法が使われていたが、我々が検討した限りでは、全ての候補遺伝子を網羅的に単離しているとは言えず、特に発現パターンの良く似た細胞間で発現の差のある遺伝子を同定する事は困難であると思われた。そこで、より系統的、網羅的に遺伝子を解析する為にGene Chip法を用いる事とした。実際には、軸索側枝誘導活性を持つ事が知られている生後1日の新生ラット橋腹側部と活性を持たないと考えられる橋背側部の間で発現に差のある遺伝子をスクリーニングした。約24,000遺伝子から、5倍以上発現量の差がある候補遺伝子22クローンを選択し、現在脳内での発現パターンと発現時期について詳細な解析を行っている。また、Dilを新生ラットの大脳皮質に注入したトレーサー実験により、皮質脊髄路の形成過程において、軸索側枝が何時、どこで起こっているかについて調べた。この回路形成の最終段階において、標的細胞から分泌される因子によって神経軸索に側枝が誘導され、次いでシナプスが形成される。この過程は機能的神経回路形成の基盤となるシナプス形成過程とも密接に関連しており、神経回路形成機構を理解する上で興味深いが、軸索側枝を誘導する分子の実体に関しては未だ不明である。

本研究は、この軸索側枝誘導分子を同定し、その機能を解析する事を目的としている。昨年度は、軸索側枝誘導活性を持つ事が知られている組織に特異的に発現していると予想される目的遺伝子を、Gene Chip法を用いて単離する事を試みた。即ち、軸索側枝誘導活性を持つ事が知られている生後1日の新生ラット橋腹側部と活性を持たないと考えられる橋背側部の間で発現に差のある遺伝子を系統的、網羅的にスクリーニングし、約24,000遺伝子から、5倍以上発現量の差がある候補遺伝子22クローンを選択した。本年度は、これらの遺伝子の脳内での発現パターンと発現時期について詳細な解析を行い、候補となる遺伝子を絞り込んだ。現在は、有力な候補遺伝子の発現時期、発現場所をin situハイブリダイゼーション法で決定する一方、遺伝子の機能解析へ向けて、発現コンストラクトの作成や遺伝子導入法の確立を行っている。また、エレクトロポレーション法により胎児脳にGreen Fluorescent Protein(GFP)を導入し、皮質脊髄路の形成過程において、大脳皮質ニューロンの軸索が何時、どこで側枝を形成するかについて詳細に調べた。その結果、この方法は、昨年度行ったDiI注入によるトレーシング法よりも、標識される軸索が多く、全体像をつかみやすい利点がある事が明らかとなった。機能的な神経回路形成の最終過程として、標的細胞から分泌される因子によって神経軸索に側枝が誘導され、次いでシナプスが形作られる興味深い過程がある。しかしながら、軸索側枝を誘導する分子の実体に関しては未だ不明である。昨年度までに、我々は皮質脊髄路の側枝形成に着目し、Gene Chip法を用いて、軸索側枝誘導活性を持つ事が知られている組織に特異的に発現している複数の遺伝子を単離した。今年度は、まずこれら候補遺伝子の脳内での発現パターンと発現時期について詳細な解析を行い、候補となる遺伝子を絞り込んだ。さらに、これら候補遺伝子のin vivoにおける機能を解析するため、マウス子宮内胎仔脳に対する電気穿孔法による遺伝子導入系の確立を試みた。条件検討の結果、胎生12.5日目のマウス胎仔にこの方法を用いる事によって、目的の遺伝子(軸索側枝誘導因子の候補遺伝子)を皮質脊髄路の周囲に異所的に強制発現させる事が可能となった。また異なる条件で電気穿孔法を行う事によって、大脳皮質第5層の皮質脊髄路起始細胞に目的の遺伝子(候補因子に対する受容体遺伝子、あるいはその受容体のドミナントネガティブフォーム)を強制発現させる事も可能となった。従ってこの2つの遺伝子導入実験系を用いることにより、候補遺伝子の側枝形成に対する影響をin vivoで調べる事が可能になった。現在、初代神経培養およびマウス子宮内胎仔脳に対する電気穿孔法を用いて、これらの候補遺伝子およびそれらに対する受容体遺伝子の機能解析を行っている。
立木密度がスギ人工林の光合成生産, 呼吸消費にあたる影響

東京大学千葉演習林仁ノ沢のスギ幼齢密度試験地(植裁密度本/ha, D区=13,333, M区=6,667, S区=3,333)を対象に,現存量,純生産量の調査を行なった.また,生理的過程にそった解析へ進む準備として,光合成速度,呼吸速度に関連した測定を試み,以下の結果をえた.現存量については,林冠が閉鎖する前後の,林齢1420年生の期間の資料をえた.葉量は,各区とも林冠の閉鎖前後に最大となり,以後減少する.最大時の葉量はD>M>S区で, D区は閉鎖後の自然間引きが,いちじるしい.こうした葉量変化の立木密度による差が,光合成生産にどう関係するかは,光環境の違いがあり,今後の研究課題である.幹,枝では,木質の蓄積によって,林齢にともなう現存量の増加がみられるが, D区にかぎり,葉量と平行しての枝量の減少がみられた.枝,葉の枯〓は,各区とも9月10月が多い.林齢20年生前後の枝,葉の生長量は, D区が他区よりも多少小さいが,幹の生長量と枝,葉の脱落量をくわえた純正生産量には,区間差,すなわち密度による差がみられない.密度試験地の総生産量を直接,推定する資料として,ほぼ同齢のスギ林の優勢木と劣勢木の樹冠に同化袋をがぶせ, CO_2代謝量を測定し,日剰余生産量の季節変化などを明らかにした.大小の試料木に,こうした数値を適用することで,将来,各区の総生産量がえられよう.幹の単位樹皮表面積あたりの呼吸速度は,最近の生長速度と密接な関係がある.したがって,幹呼吸速度を高さで比較すると,樹冠部分の肥大生長のさかんな位置で最大となる.ここでは,林冠の閉鎖前後の葉の現存量の経年変化について,興味ある結果をえた.これからは,それらと対応する純生産量,総生産量の資料がのぞまれる.東京大学千葉演習林仁ノ沢のスギ幼齢密度試験地(植裁密度本/ha, D区=13,333, M区=6,667, S区=3,333)を対象に,現存量,純生産量の調査を行なった.また,生理的過程にそった解析へ進む準備として,光合成速度,呼吸速度に関連した測定を試み,以下の結果をえた.現存量については,林冠が閉鎖する前後の,林齢1420年生の期間の資料をえた.葉量は,各区とも林冠の閉鎖前後に最大となり,以後減少する.最大時の葉量はD>M>S区で, D区は閉鎖後の自然間引きが,いちじるしい.こうした葉量変化の立木密度による差が,光合成生産にどう関係するかは,光環境の違いがあり,今後の研究課題である.幹,枝では,木質の蓄積によって,林齢にともなう現存量の増加がみられるが, D区にかぎり,葉量と平行しての枝量の減少がみられた.枝,葉の枯〓は,各区とも9月10月が多い.林齢20年生前後の枝,葉の生長量は, D区が他区よりも多少小さいが,幹の生長量と枝,葉の脱落量をくわえた純正生産量には,区間差,すなわち密度による差がみられない.密度試験地の総生産量を直接,推定する資料として,ほぼ同齢のスギ林の優勢木と劣勢木の樹冠に同化袋をがぶせ, CO_2代謝量を測定し,日剰余生産量の季節変化などを明らかにした.大小の試料木に,こうした数値を適用することで,将来,各区の総生産量がえられよう.幹の単位樹皮表面積あたりの呼吸速度は,最近の生長速度と密接な関係がある.したがって,幹呼吸速度を高さで比較すると,樹冠部分の肥大生長のさかんな位置で最大となる.ここでは,林冠の閉鎖前後の葉の現存量の経年変化について,興味ある結果をえた.これからは,それらと対応する純生産量,総生産量の資料がのぞまれる.1.目的と方法物質収支の面から立木密度が林木の生育におよぼす影響を検討し、育林保育における密度管理技術の基礎を充実する。主として東京大学農学部附属千葉演習林仁ノ沢(39林班【C_(2-1)】小班)のスギ幼齢密度試験地(植栽密度本/ha,D区=13,333,M区=6,667,S区=3,333)を対象に、現存量、純生産量の調査とともに、光合成速度,呼吸速度に関係した計測をおこない、生理的過程にそった立木密度の影響の分析をこころみる。2.結果と今後の計画(1)5月に各密度区の現存量調査をおこなった。(2)各区に設定したリタートラップの回収は継続中。生長がほぼ停止した11月に葉および枝の当年生長量の調査を実行。これらの資料の充実により、各区の純生産量の推定比較をおこなう予定である。(3)林内相対照度は後述の葉量減少に対応して増加した。林内植生の現存量は、林木にくらべれば0にちかい。(4)切断法による樹皮呼吸計測を、5月の現存量調査の幹試料についておこない、直径と呼吸速度の関係をえた。総生産量直接推定の基礎として、立木法による樹冠光合成速度の予備計測をこころみた。

(5)1986年にえた現存量を、80,81,82,84年の資料と比較した。葉量は各区とも林冠の閉鎖前後に最大となり、その後、低下しつつある。最大時の葉量はD>M>S区で、D区は最近、自然間引きによる本数の減少がいちじるしい。こうした葉量の変化と差が光合成生産にどうひびくかは、今後の研究課題である。幹、枝では、林齢にともなう木質の蓄積によって、現存量の増加がみられるが、D区にかぎり葉量と対応しての枝量の減少がみられた。
マトリライシンmRNA発現を利用した大腸癌リンパ節転移診断法の確立

大腸癌におけるマトリライシン(MTR)mRNA発現を利用した分子生物学的リンパ節微小転移診断に関して検討した。その精度はリンパ節1個あたり10^4個の癌細胞が含まれていれば検出可能と思われた。検出感度は従来法の一切片からのみのHE染色による病理組織学的診断よりも優れており、病理組織学的に陰性とされMTRで陽性であった症例で追加切片を作成したところ約60%で微小転移が確認された。同様の検討を病理、MTRの両者とも陰性であった症例に行ったところ、微小転移の検出は0であった。同様の遺伝子学的診断法であるmutated k-rasの検索よりも高感度であった。ただし血中の癌細胞の確認のためには、MTRよりもCEA mRNAを利用すべきである。予後との関係の検討では、MTRによる診断法でのみ陽性、病理組織学的にはn0と診断された症例を追跡検討しているが、いまだ特別な転移形式の表出は認められない。これらの症例中に追加の病理学的検討を行ったところ微小転移を捕捉できたものが3症例ありこれらに関しても再発は生じていない。当科の基本的手術方針は拡大郭清であるため、特に局所あるいは所属リンパ節転移の再発は起りにくいことが考えられる。またリンパ節転移診断の際のMTR mRNA発現に対するPCR法にもfalse positiveの可能性は残っており、これまでの定性的なRT-PCRから定量的な、RT-PCRの開発が必要であると考えられる。我々は、定量的PCR法であるTaqMan PCR法を用い、MTR mRNA定量法を開発中であり、これによりcut-off値を計算することで、これまでのfalse positiveを減少させることが出来るものと考えている。マトリライシン(以下MATと略す)は大腸癌の90%以上と高率な発現が認められる一方でリンパ節などの非上皮細胞の発現はほとんど認められない.目的:大腸癌所属リンパ節の転移診断にRT-PCRを用いたMAT発現検索を利用し,その感度を従来の病理組織学的検討と比較した.方法:大腸癌15ffE例の標本から癌近傍のリンパ節5個ずつを採取し,各々を半切した後,一方はホルマリン固定,他方は液体窒素中で凍結保存した.固定標本からは臨床病理学的検討と同様の条件である2枚の薄切切片を作製しヘマトキシリンエオジン染色による鏡検を行い転移巣の有無を診断した.凍結標本からはmRNA抽出の後RT-PCRによりMATの発現を検索した.結果:15症例中14例で局所のMAT発現が確認された.この14症例70個のリンパ節中,病理学的に転移陽性と診断された10個のリンパ節では全てMATが陽性であった.病理学的に転移陰性と診断されたリンパ節60個のうちには8個のMAT陽性リンパ節が含まれており.このうち5個のリンパ節に対し10枚の追加薄切を作製し病理学的検討を行ったところ3個で微小転移が確認された.一方局所でMATが発現していなかった1症例の転移リンパ節中ではMATの発現は認められなかった.考察:マトリライシンに対するRT-PCRは大腸癌転移リンパ節診断に高感度で有効な方法と考えられた.大腸癌におけるマトリライシンmRNA発現を利用した、分子生物学的リンパ節微小転移診断は従来の一切片からの診断による病理学的診断に比較して感度が高いことはこれまでの報告の通りである。マトリライシンmRNA RT-PCRで転移陽性、病理学的には陰性となった症例のうち、検索可能であったものに対し、追加切片を作成して、更に10切片の病理学的診断を行ったところ、63%で微小転移が確認されたことを見ても、分子生物学的診断法による微小転移診断は正確であるものと考えられる。

ただし微小転移診断のもう一つの方向性として重要視されている血中癌細胞の診断については、マトリライシンmRNAによる診断法は極めて悪く、これまでに対照として行ったCEA mRNA RT-PCRで陽性とでた症例10例のいずれからも検出は不能であった。これには、マトリライシン分泌の、周囲環境による影響が大きいと考えられた。即ちマトリライシン分泌はこれまでの報告では局所よりも、転移巣で強く、またcell line化した大腸癌細胞も、vitroでの培養状態よりも、nude mouseの肝臓中での発現が強く、一方でnude mouse内でも脾臓、あるいは皮下では発現が減弱している事を考えると、血中でのマトリライシン分泌は強く抑制されているものと考えられた。以上の内容は第4回神奈川癌転移外科研究会(1999.1.23)発表、および第94回米国癌学会(AACR)(2000.4.5)での発表予定が成されている。大腸癌におけるマトリライシンmRNA発現を利用した分子生物学的リンパ節微小転移診断が従来の一切片からのみの病理組織学的診断よりも優れていること、また同様の遺伝子学的診断法であるmutated k-rasの検索よりも高感度であることはこれまでの報告通りである。ただし血中の癌細胞の確認のためには、マトリライシンよりもCEA mRNAを利用すべきであることも、前回報告通りである。これに従い、マトリライシンmRNA RT-PCRを用いたリンパ節転移診断と、従来の病理組織学的診断の両者を行い、予後との関係を検討している。現在のところマトリライシンmRNAによる診断法でのみリンパ節転移が認められた症例中に、いまだ特別な転移形式の表出は認められない。リンパ節転移診断の際のマトリライシンmRNA発現に対するPCR法にもfalse positiveの可能性は残っており、これまでの定性的なRT-PCRから定量的な、RT-PCRの開発が必要であると考えられる。我々は、定量的PCR法であるTaq Man PCR法を用い、マトリライシンmRNA定量法を開発中であり、これによりcut-off値を計算することで、これまでのfalse positiveを減少させることが出来るものと考えている。現在のところマトリライシン高発現ヒト大腸癌細胞株Car1を用いてのspike testを終了しヒト検体を用いた研究を開始するところである。ただし血中の癌細胞の確認のためには、マトリライシンよりもCEAmRNAを利用すべきであることも、前回報告通りである。これに従い、マトリライシンmRNAに対するRT-PCRを用いたリンパ節転移診断と、従来の病理組織学的診断の両者を行った結果に関して、予後との関係を検討している。本年度も引き続きマトリライシンmRNAによる診断法でのみリンパ節転移が認められ、病理組織学的にはnOと診断された症例を追跡検討しているが、いまだ特別な転移形式の表出は認められない。これらの症例中に追加の病理学的検討を行ったところ微小転移を捕捉できたものが3症例あり、これらに関しても再発は生じていない。当科の基本的手術方針は拡大郭清であるため、特に局所あるいは所属リンパ節転移の再発は起りにくいことが考えられる。
細胞内情報伝達機構網の研究

細胞内情報伝達機構網の詳細の解明をめざし総括班および6研究班を組織した。総括班は研究計画の統合推進を担当し、全体会議および国際シンポジウムの開催により研究者間の円滑な交流をはかるとともに中枢神経におけるプロテインキナーゼC(PKC)の役割や植物の情報伝達機構の研究組織を強化することを検討した。6研究班は以下の成果を収めた。1.研究班1:情報伝達に関するリン脂質分解酵素として新たに、酸化リン脂質選択的ホスホリパーゼA2(PAF-AHイソフォームII型)、ホスファチジルセリン特異的ホスホリパーゼA1のクローニングを行い、また発生過程の脳に特異的に発現するPAF分解酵素(PAF-AHイソフォームI型)の高次構造が三量体G蛋白質と酷似していることを示した。ラットのホスホリパーゼD1,D2遺伝子のクローニングをほぼ完成し,HL-60細胞における膜結合性ホスホリパーゼDがRho、ARFとPKCによって相乗的に活性化される発見し、また、CD14を介するLPS刺激伝達にホスホリパーゼDが関与すること、およびクルクミンがホスホリパーゼD活性を阻害する事を見い出した。膜リン脂質、特にホスファチジルエタノールアミンの動態がアクチンフィラメントの再構築に関わることを発見した。情報伝達の末端にあるサイクロオキシゲナーゼの分化に伴う発現誘導を血小板前駆細胞について検討した。2.研究班2:非受容体型チロシンキナーゼSykが活性酸素によって強く活性化され、過酸化水素による細胞内カルシウム増加やJNKの活性化などの生理的応答はSykに依存することを明らかにした。核内にホスホリパーゼCδが存在することを見い出し、また、核内ではホスホリパーゼCの基質であるホスファチジルイノシトール4、5二リン酸(PIP2)がヒストンに結合しており、PIP2の結合はヒストンによる転写阻害を抑制し、ヒストンがPKCによりリン酸化を受けることによりPIP2とヒストンの結合が減少することから、核内にもイノシトールリン脂質情報伝達系が存在し転写制御に関与していることが示唆された。記憶などに関与するNMDA受容体はそのチャネル活性がチロシン燐酸化により制御されることが知られているが、NMDA受容体とFynの共発現系培養細胞とFyn欠損マウスの脳抽出液を用い、FynチロシンキナーゼがNMDA受容体のチロシンリン酸化を引き起こすことを強く示唆する結果を得た。低分子量G蛋白質Rhoの標的としてPKN、Rhoキナーゼ、ミオシンホスファターゼのミオシン結合サブユニット(MBS)を見い出し、Rhoキナーゼがミオシンを直接リン酸化すると共にMBSをリン酸化してホスファターゼの活性を抑制すること、およびRhoキナーゼがRhoの下流でアクチンストレスファイバーの形成と接着斑の形成を制御することを明らかにした。3.研究班3:ホスファチジルイノシトール3-キナーゼ(PI3キナーゼ)の下流の標的として細胞増殖因子により活性化されることが知られているRACプロテインキナーゼが、PI3キナーゼを介さずに熱ショックや高浸透圧といったストレスにより活性化を受けることを見い出した。PI3キナーゼ経路の代表的な下流因子、p70S6キナーゼの活性化機構にaPKCλが関与していることを明らかにし、また、aPKCλ結合蛋白質としてPDZドメインを有する新規蛋白質を見い出し、この結合蛋白質が線虫の卵不等分裂に関わる遺伝子のほ乳類ホモログであることを示した。PKNが中間径フィラメントであるニューロフィラメント、ビメンチンおよびαアクチニンと直接結合し、PKNはリン酸化により中間径フィラメントの重合、脱重合を制御していることを示した。また、PKNが熱などのストレスにより速やかに核に移行することを見い出し、PKNが遺伝子発現制御を含む核内機能に関与することが示唆された。大腸癌の癌抑制遺伝子APCの産物がショウジョウバエ癌抑制遺伝子DLGのヒトホモログ産物と複合体を形成していることを見い出し、これらの癌抑制遺伝子産物のリン酸化の検討により、DLG蛋白質はG2期からM期にかけてリン酸化が増大し、このリン酸化にはCDC2が関与していることが示唆された。4.研究班4:細胞の分化増殖に関わる情報伝達と転写因子の核移行について検討し、以下の成果を得た。PKCη分子種によるケラチノサイト分化についてトランスジェニックマウスを用いて検討し、皮膚、食道、角膜など扁平上皮に分化の異常を見い出し、η分子種の中心的役割を確認した。へパリン結合性EGF様増殖因子のジャックスタクリン活性とパラクリン活性をラット肝癌細胞株を用いて比較検討し、ジャクスタクリン活性はサバイバル因子として機能することを示した。また、活性型P13キナーゼを細胞に発現させることによりP13キナーゼの細胞骨格の組織化、小包輸送への関与を示唆した。転写因子JunとFosの核輸送を調べ、両者は二量体としてJunの核局在配列を利用して核輸送されることを明らかにし、核局在配列の強弱の組合わせが遺伝子発現に関与することを示唆し、また、インターフェロンγの刺激に依存したStat1分子の核内移行を解析し、低分子量G蛋白質Ran、核膜孔ターゲティング複合体構成因子であるimportinが必要であることを明らかにした。5.研究班5:微小管形成に関わるplk分子がM期開始よりリン酸化を受け、細胞分裂の調節に関わっていることを示し、GO期が維持できるプロB細胞でのみ発現が見られる遺伝子のクローニングを進行している。

抗Fasモノクローナル抗体で刺激後活性化される34kDのプロテインキナーゼを見い出し、さらにこのプロテインキナーゼと共精製されるチオレドキシン(TRX)様構造を持つ蛋白質を見い出した。TRX会合蛋白質の同定に成功し、TRXの核移行、還元物質REF-1との直接結合を明らかにし、TRXノックアウトマウスの解析を進め、TRX遺伝子の発現が胚の初期分化に必須であることを証明した。さらに、転写因子PEBP2/AML1のDNA結合能がレドックス制御下にあることを示した。前年度までに樹立したNKT細胞を用いて、これらを特異的に認識するモノクローナル抗体を作製し、自己免疫疾患モデルマウス、妊娠マウスでのNKT細胞の役割の解析を進めた。6.研究班6:ウシ大動脈内皮型-酸化窒素合成酵素(beNOS)のcDNAをエンドセリン-1プロモーター下流に組み込み、beNOS過剰発現トランスジェニックマウスの作成を行ない、beNOSのmRNAおよび蛋白質が大動脈をはじめ、心、肺等の主要臓器の血管内皮細胞に発現されていることを認めた。肺動脈平滑筋において、エンドセリン-1などによる[Ca2+]i非依存性収縮は持続性であり、PKC阻害薬で抑制されるがMLCK阻害薬では抑制されないことを示し、また血管平滑筋にはCa2+感受性に関与するRho associated kinaseが発現することを明らかにした。ウシ大動脈内皮細胞においてリゾPCにより130kD、190kDの蛋白質がチロシンリン酸化され、この130kDはRECAM-1であることことが判明した。またリゾPCにより内皮細胞膜表面のRECAM-1がチロシンリン酸化されることが明かになった。分裂酵母系を用いて、PP2Bと機能的に関連した新たなMAPキナーゼホモログであるPmk1を発見した。また、PP2Bが長期増強現象や血球系の分化に関与していることを明かにした。細胞内情報伝達機構網の詳細の解明をめざし総括班および6研究班を組織した。総括班は研究計画の統合推進を担当し、全体会議および国際シンポジウムの開催により研究者間の円滑な交流をはかるとともに中枢神経におけるプロテインキナーゼC(PKC)の役割や植物の情報伝達機構の研究組織を強化することを検討した。6研究班は以下の成果を収めた。1.研究班1:情報伝達に関するリン脂質分解酵素として新たに、酸化リン脂質選択的ホスホリパーゼA2(PAF-AHイソフォームII型)、ホスファチジルセリン特異的ホスホリパーゼA1のクローニングを行い、また発生過程の脳に特異的に発現するPAF分解酵素(PAF-AHイソフォームI型)の高次構造が三量体G蛋白質と酷似していることを示した。ラットのホスホリパーゼD1,D2遺伝子のクローニングをほぼ完成し,HL-60細胞における膜結合性ホスホリパーゼDがRho、ARFとPKCによって相乗的に活性化される発見し、また、CD14を介するLPS刺激伝達にホスホリパーゼDが関与すること、およびクルクミンがホスホリパーゼD活性を阻害する事を見い出した。膜リン脂質、特にホスファチジルエタノールアミンの動態がアクチンフィラメントの再構築に関わることを発見した。情報伝達の末端にあるサイクロオキシゲナーゼの分化に伴う発現誘導を血小板前駆細胞について検討した。2.研究班2:非受容体型
赤血球系細胞分化における転写因子およびヘムによる制御機構の解析

正常な赤血球分化機構の実体解明に資するため、赤血球分化に関与する特異的な遺伝情報発現制御機構やヘム生合成系酵素の発現調節機構の解析を行い、下記のような成果が得られた。1)転写因子NF-E2ヘテロ2量体を構成するMafKがp45以外の因子との複合体として働く可能性を探るため、マウスcDNAライブラリーのスクリーニングを行い、MafKとへテロ2量体を形成する新しいbZip型転写因子Bach1とBach2を同定し、それらの発現分布や機能を解析した。Bach2については、その細胞内局在性が塩基性領域、C末端領域およびBTB領域の3つにより制御されていることが知られた。2)遺伝子導入マウスによる解析から、卵黄嚢型造血と成人型造血では、赤血球分化に必須な転写因子GATA-1の遺伝子発現に必要な転写調節領域が異なることが知られた.3) 5-アミノレブリン酸合成酵素(ALAS)のミトコンドリア移行調節に関与するとされるヘム調節モチーフ(HRM)が細胞内で機能していることを実証した。赤血球型ALASと非特異型ALASとではHRMの作用に著しい差があり、イソ酵素間の生理的役割の違いを反映しているものと考えられた。4)マウス赤白血病細胞での解析から、NF-E2を構成するp45因子のN末端側領域に転写活性化領域が存在し、Rasからの情報伝達に重要であることが明らかにされた。5)赤血球型ALAS遺伝子の転写調節にはCCAATを含む調節配列に結合するNF-Y因子が、コプロポルフィリノーゲンオキシダーゼ遺伝子の非赤血球系細胞での発現には、新たに同定されたcis因子GGACTACAGが重要であることが示唆された。6) X染色体連鎖鉄芽球性貧血の1例において、赤血球型ALAS遺伝子変異が同定され、この変異は本酵素のミトコンドリアでのプロセシングに影響を与えることが知られた。赤血球分化に関与する特異的な遺伝情報発現制御機構を解明する目的で研究を進め、下記のような成果を得た。1)造血系で働く転写因子NF-E2ヘテロ2量体の構成成分の一つMafKがp45以外の蛋白質因子との複合体として働く可能性を探るため、GAL4-MafK融合タンパク質を用いた酵母two-hybrid systemでマウスcDNAライブラリーのスクリーニングを行い、MafKとヘテロ2量体を形成する2種類の新しいbZip型転写因子、Bach1とBach2、を同定した。Bach1は多くの組織に広く発現し、Bach2の発現は単球系および神経系細胞に限局していた。機能解析の結果、これらの因子はMafKによる転写の活性化と抑制を調製する上で重要な役割を果たしていることが示唆された。2)トランスジェニック・マウスによる解析から、primitive erythropoiesisとdefinitive erythropoiesisとでは、GATA-1発現に必要なGATA-1遺伝子転写調節領域が異なることを明らかにした。3)ヒト白血病由来サイトカイン依存性細胞株M-TAT細胞にトロンボポエチン(TPO)受容体(MPL)遺伝子を導入した細胞株(M-TAT/MPL細胞)を作成し、エリトロポエチン(EPO)とTPOの信号によって誘導される転写因子の解析を行った。

その結果、M-TAT/MPL細胞ではGATA-1、GATA-2、NF-E2p45、MafKなどの転写因子の発現レベルがTPO刺激以前から上昇しており、TPO刺激による巨核球への分化に際しては、これらの因子に明確な変動が見られず、ETSファミリー因子など別の因子の関与が推察された。4)5-アミノレブリン酸合成酵素(ALAS)のヘム調節モチーフと呼ばれる領域は、非特異型ALASでは細胞内でもヘムによるミトコンドリア(MT)移行調節に実際に機能していることを実証した。しかし、赤血球型ALASのMt移行はヘム添加の影響をほとんど受けず、ALASイソ酵素間の生理的役割の差異を反映したものと考えられた。赤血球系細胞分化に関与する特異的な遺伝情報発現制御についての理解を深める目的で研究を進め、下記のような成果を得た。1)マウス赤白血病細胞での解析から、転写因子NF-E2のサブユニットの一つp45因子のN末端83アミノ酸の領域内に転写活性化ドメインが存在し、Rasからの情報伝達に重要であることが知られたので、p45のこの領域に結合する補助活性化因子を単離するため、酵母tow-hybrid systemを用いてマウス17日胚cDNAライブラリーのスクリーニングを行った結果、陽性と確認されたクローン数個を得た。現在それらの塩基配列の決定を行っている。2)NF-E2のもう一つのサブユニットMafKは2量体を形成する相手の違いにより転写活性化にも抑制にも作用する。新たに同定したMafKとヘテロ2量体を形成し、NF-E2配列に結合する2種類のbZip型転写因子Bach1とBach2について、一過性遺伝子導入実験により機能解析を行った結果、Bach2の細胞内局在性が塩基性ドメイン、C末端領域およびBTBドメインの3つにより制御されていることを明らかにした。3)ヘム生合成系の酵素のうち、赤血球型5-アミノレブリン酸合成酵素(ALAS)遺伝子の転写調節にはCCAATを含む調節配列に結合するNF-Y因子が、コプロポルフィリノーゲンオキシダーゼ遺伝子の非赤血球系細胞における発現には、新たに同定したcis因子GGACTACAGが、重要な役割を果たしていることを明らかにした。4)ALASのミトコンドリア移行のヘムによる調節に関与するヘム調節モチーフの機能を、部位特異的変異導入実験により解析し、ALAS前駆体における2個のヘム調節モチーフの空間的配置が重要であることを明らかにした。
マイクロ古地磁気学と局所年代学による惑星磁場研究の地質学的アプローチ

今後の太陽系惑星探査は、過去45億年間の複雑な歴史に支配された物質を探る必要がある。そこで、現在開発中の局所段階レーザー加熱装置によるマイクロ古地磁気学をさらに進展させ、微小領域放射年代学とのコラボレーションによって、原始惑星系の太陽活動進化、原生代の地球ダイナモ進化やクレーター磁気異常に関して、時間軸を持つ地球・惑星磁気圏の復元をおこなった。また、非線形磁化緩和理論から、石垣島津波石が複数回の津波履歴とその定置機構を有する事を示した。本研究の目的は現在開発中の局所レーザー加熱装置によるマイクロ古地磁気学を確立させ、微小領域放射年代学とのコラボレーションによって地球惑星科学問題を時系列で解明してゆくことである。そこで、今年度の成果として、申請の倒立反射金属顕微鏡に明暗視野照明・透過光偏光ユニットを取り付け、各種磁性鉱物の反射率差による位置あわせを確立した。さらに、無磁場低真空下において、花崗岩試料にスポット加熱する実験を行い、50°C程度の温度調整を可能にした。しかし、3点マーカー刻印による座標系設定は、プログラムの修正中である。一方、地球の熱史を解明するために必要な数億年スケールの地球磁場強度の変遷に関する研究に関して、今年度は20億年前の南アフリカ・Vredefort隕石孔と、カナダ・オンタリオ州グレンビル岩脈の地質調査および試料採集調査を実施した。Vredefort隕石孔の野外調査の結果、高い残留磁化強度を持ついくつかの試料が落雷によることが判明した。それらの試料を除き、衝撃を受けた花崗岩試料23サンプル・シュードタキライト5サンプル・衝撃溶融脈試料14サンプルを採集した。また、カナダの野外調査により土壌をはぎ取ることで今回新たに岩脈と母岩の境界部分の変質を受けていない露頭を発見し、合計43試料を採集した。今後、これらの試料に対してテリエ法に基づく古地球磁場強度推定実験を実施し、地球の熱史に制約を与えてゆく。Tenham隕石中衝撃溶融脈の微細希ガス同位体年代測定は、今年度原子炉での放射化に向けた準備を整えたので、来年度に幅数百ミクロンの衝撃溶融脈中の微小領域アルゴン年代推定実験を実施する。まず今年度の技術開発として、ヤルキス社製スピナー磁力計を導入することで、残留磁化測定精度が一桁向上したため、これまで測定できなかった薄片試料や非線形磁化緩和理論の実験的検証で必要な単磁区磁鉄鉱を有するサンゴ礁炭酸塩岩の測定が可能になった。また、ランプ式レーザーの欠点であるレーザー出力の非線形性・不安定性のため、これまで実現できなかったスポット加熱時の温度管理を、高出力型レーザー出力調整器の導入することで、±5°Cを実現できた。さらに、コンピューター駆動式ADコンバーター・交流コイル・高容量コンデンサーを導入し、レーザー加熱装置に交流消磁機能を付加するための技術開発を実施中である。これらによって、マイクロスケールの古地球磁場強度推定を可能になる。一方、地球の熱史を解明するために必要な数億年スケールの地球磁場強度の変遷に関する研究に関して、今年度は20億年前の南アフリカ・Vredefort隕石孔の地質調査および試料採集調査を実施した。Vredefort隕石孔の野外調査の結果、世界で初めて隕石孔周辺の磁気異常を生成するグラノファイアー岩脈と母岩の境界部の発見と試料採集に成功した。それらの試料を除き、衝撃を受けた花崗岩試料13サンプル・衝撃溶融脈試料20サンプルを採集した。さらに、放射光施設SPring-8において衝撃を受けた磁鉄鉱の化学組成・磁区観察を継続し、マイクロ磁気による理論計算を進めている。Tenham隕石中衝撃溶融脈の微細希ガス同位体年代測定は、原子炉での放射化を終えて冷却中である。今年度に幅数百ミクロンの衝撃溶融脈中の微小領域アルゴン年代推定実験を実施する。また、月面磁気異常の地下構造解析を月探査衛星データから解明した。今年度はランプ式レーザーの利点である高出力域でのパワー安定性に着目し、安定した高出力レーザー光を偏光板回転式レーザー出力調整器に導入し、パソコンによる偏光板の極微小回転によって±5°Cを達成した。これによって、伝統的な古地磁気学の熱消磁実験(特に古地球磁場強度推定実験)で必要な数°C単位での温度調整が可能になった。また、加熱領域に安定な直流磁場を発生させるためのコイルを導入し、制御磁場環境下での熱消磁・着磁が行えるように改良した。現在はこの装置を利用して、野島断層岩中に発達する磁化しているケルビンヘルムホルツ型の褶曲帯形成時の最高到達温度の推定を実施している。

このケルビンヘルムホルツ型の褶曲帯は、断層運動によって母岩と断層との間のせん断速度の差によって形成されており、さらに褶曲帯は微細な磁性鉱物の生成により弱く磁化しているため、我々の走査型磁気顕微鏡による観察と局所レーザー加熱装置による微細磁性鉱物の再現実験をおこなうことによってのみ、磁性鉱物の形成環境が解明できる。さらに今後、この技術開発を推し進め、スポット古地球磁場推定実験に取り組んでゆく。また、非線形物理学の世界で問題になっている磁化の加熱温度とその加熱時間に関する関係式を理論的に解明してゆく過程で、まず線形な磁化の温度ー時間関係が天然で成り立っているかに着手した。そのため石垣島産のサンゴ礁起源の津波石を用いた。その結果、現在は天然記念物に指定されている津波大石が、1771年の明和津波以前の複数回の巨大津波によって運搬されたことを証明することができ、さらに線形の温度ー時間関係から求めた津波年代は、放射性炭素年代とも一致する結果を得た。さらに、この複数回の津波の影響は水理シミュレーションでも確認されている。しかし、いくつかの津波石では線形関係式が成り立たないケースが散見されたので、非線形温度時間関係式を適応してゆく。昨年度は震災により実験機器の再調整に時間が必要であったため、当初の目的実現のための研究開発に時間をさけられなかった。その結果、論文執筆活動が極端に少なくなってしまい、業績があがらなかったことが反省である。24年度が最終年度であるため、記入しない。昨年度末に主要開発機器の再調整作業にめどが付き、さらに新たな測定装置も導入されたため、今年度はやや遅れている研究計画遂行を意識的に加速させてゆく予定である。そのための方策として、測定機器の自動ルーチン化を推し進め、すでに取得済みの測定データの解釈および執筆活動にあてる。
脳室上衣細胞による脳脊髄液流の制御

1.培養上衣細胞を用いた解析:前年度に確立した上衣細胞培養を用いて、細胞内に極性が形成されるかを調べた。蛍光ビーズを繊毛に付着させ、ライブイメージングによって観察したところ、約半数の細胞において繊毛が細胞内で同方向に運動していることが明らかになった。さらに、極性形成との関与が示唆されるPCP遺伝子群について過剰発現・ドミナントネガティブ型を導入し、効果を解析した。その結果、Dvl2のドミナントネガティブ型の導入により、繊毛運動方向が乱れることを見いだした。このことは、PCPシグナルが繊毛の運動方向の決定に関与することを示唆している。2.上衣細胞分化過程の解析:前年度、上衣細胞の分化過程において繊毛の形態と運動機能が生後1週間で成熟することが繊毛の基部の局在が細胞内で変化することを見いだした。本年度は、繊毛の形成に先立って細胞膜に出現する繊毛基部に着目したところ、分化過程初期では細胞のアピカル面に広がって存在し、より遅い時期では細胞の前部に局在することを見いだした。細胞内で繊毛基部が移動するかを明らかにするために、繊毛基部がGFPによってラベルされたトランスジェニックマウス(Centrin2:GFPマウス)の脳室を用いてライブイメージングを行った。その結果、繊毛基部が細胞内を前部へ向かって移動することを見いだした。さらに、この過程に伴って繊毛の運動パターンが変化するかを調べるために、同トランスジェニックマウスを用いて繊毛を蛍光標識し、高速イメージングにより繊毛運動を観察した。その結果、繊毛基部が細胞全体に存在するときは繊毛がいろいろな方向に運動しているのが観察されたのに対し、繊毛基部が細胞前部に局在しているとき繊毛は一方向に協調的運動をしていることが明らかになった。この結果は、繊毛基部の細胞前部への移動が、上衣細胞の極性決定における重要なステップであることを示唆している。1.上衣細胞の極性形成過程の解析(1)走査型電子顕微鏡によって上衣細胞の分化過程における形態変化を観察し、上衣細胞は生後直後には繊毛を持たず、生後一週間の間に極性を示す繊毛を伸長させることを明らかにした。(2)繊毛基部およびゴルジ体マーカーによる脳室壁のホールマウント標本の染色を行い、繊毛の基部がまず上衣細胞表面全体に出現したのちに、前後極性を持つ分布へと変化することを見いだした。(3)繊毛の基部の分布の変化を生きた標本で観察するため、繊毛基部に局在する蛋白質Centrin2とGFPの融合蛋白質および細胞境界に局在するZO1とGFPの融合蛋白質を発現するDNAをエレクトロポレーションにより生後2日後の脳室壁に導入した。生後5日において脳スライスを作製し、蛍光蛋白質の局在をタイムラプス撮影により観察した。その結果、繊毛基部の分布が時間経過とともに変化して極性を獲得することを見いだした2.平面細胞極性コア遺伝子群の関与の解析:上衣細胞の極性を制御する因子として平面細胞極性コア遺伝子群が挙げられる。我々はこの遺伝子群のうちStrabismusが上衣細胞の分化過程において発現することをin situ hybridization法により見いだした。さらに抗Strabismus抗体によってStrabismusの細胞内局在を観察したところ、上衣細胞内で前後極性のある局在を示すことがわかった。この結果は、Strabismusが上衣細胞の前後極性形成に関与する可能性を示唆している。1.培養上衣細胞を用いた解析:培養下にて上衣細胞を高効率に分化させる方法を確立し、神経幹細胞からの上衣細胞の分化・成熟過程を解析した。各分化段階において形態を繊毛・基底小体・タイトジャンクションのマーカー染色によって調べたところ、分化から10日で成熟した繊毛を有する上衣細胞が生じることを見いだした。このことは、脳内では生後1週間までの間に上衣細胞が繊毛を成熟させることと類似しており、繊毛成熟過程を調べるための系として適していると考えられる。また、繊毛運動を可視化するために蛍光ビーズを繊毛に付着させ、ライブイメージングによって観察したところ、はじめは細胞内でランダムに運動していた繊毛が成熟に伴い同一方向に運動するようになることを明らかにした。2.平面内細胞極性コア遺伝子群の関与:上衣細胞の極性を制御する因子の候補としてPCPコア遺伝子群の発現を調べた結果、膜蛋白質Strabismus1、エフェクター分子Dishevelled2、受容体蛋白質Frizzled3が上衣細胞の分化過程において、強く発現することを見いだした。これらの遺伝子産物の機能を調べるためにドミナントネガティブ型変異体およびshRNAを発現する高効率レンチウイルスを作成した。これらのウイルスを生後1日のマウス脳室内に注入し生後20日で上衣細胞の形態を調べたところ、対照群に比べて差はみられなかった。この結果は、これらの遺伝子群の機能阻害が繊毛の形成自体には影響を及ぼさないことを示している。現在繊毛の極性への影響を透過型電子顕微鏡を用いた観察により詳細に解析中である。

その結果、Dvl2のドミナントネガティブ型の導入により、繊毛運動方向が乱れることを見いだした。このことは、PCPシグナルが繊毛の運動方向の決定に関与することを示唆している。2.上衣細胞分化過程の解析:前年度、上衣細胞の分化過程において繊毛の形態と運動機能が生後1週間で成熟することが繊毛の基部の局在が細胞内で変化することを見いだした。本年度は、繊毛の形成に先立って細胞膜に出現する繊毛基部に着目したところ、分化過程初期では細胞のアピカル面に広がって存在し、より遅い時期では細胞の前部に局在することを見いだした。細胞内で繊毛基部が移動するかを明らかにするために、繊毛基部がGFPによってラベルされたトランスジェニックマウス(Centrin2:GFPマウス)の脳室を用いてライブイメージングを行った。その結果、繊毛基部が細胞内を前部へ向かって移動することを見いだした。さらに、この過程に伴って繊毛の運動パターンが変化するかを調べるために、同トランスジェニックマウスを用いて繊毛を蛍光標識し、高速イメージングにより繊毛運動を観察した。その結果、繊毛基部が細胞全体に存在するときは繊毛がいろいろな方向に運動しているのが観察されたのに対し、繊毛基部が細胞前部に局在しているとき繊毛は一方向に協調的運動をしていることが明らかになった。この結果は、繊毛基部の細胞前部への移動が、上衣細胞の極性決定における重要なステップであることを示唆している。
格子QCD計算による現実的一般化核力の研究と軽いハイパー核の精密物理への展開

大体積かつ物理点に近いクォーク質量での格子QCD計算を行い、ラムダ核子、およびシグマ核子系のポテンシャルを、中心力、テンソル力を含む偶パリティ軌道について、その結合チャネルまで含めて、計算が進行中である。当該年度においては、統計数を当初計画からほぼ2倍に増加した統計数(当初計画に対して200 %)のデータを用いて解析を行うことができている。様々なバリオン間力の中で、クォーククラスター模型が強い斥力を予言しているチャネルがあるが、定性的に同じ傾向が格子QCD計算においても得られていることが明らかとなった。また一方で、フレーバSU(3)極限で核力のスピン一重項偶パリティチャネルと同じ表現に属するアイソスピンI=3/2チャネル・スピン一重項のシグマ核子相互作用が引力的傾向を示しており、クォークとグルーオンのダイナミクスを格子QCDの枠組みで第一原理的に扱い、ほぼクォーク質量が物理点の計算を行うことによって、ストレンジネスを含むバリオン間相互作用における斥力芯および引力相互作用の存在およびその起源をその基礎理論に立ち返って理解する上で非常に意義が大きい。さらに、ストレンジネス(S=0)の核子核子からストレンジネス(S=-4)のΞΞまで、アイソスピン対称性のもとでの八重項バリオン間相互作用全体を決定するための必要な格子QCD計算の効率のよいアルゴリズムを用いることにより、今後のさらに発展した研究への展開が得られつつある。今後は、格子QCD計算から得られたラムダ核子、およびシグマ核子系の、偶パリティ軌道についての中心力、テンソル力ポテンシャルを用いた、ハイパー核の少数多体系の計算を実行する予定である。大体積かつ物理点に近いクォーク質量での格子QCD計算を行い、ラムダ核子、およびシグマ核子系のポテンシャルを、中心力、テンソル力を含む偶パリティ軌道について、その結合チャネルまで含めて、大規模データの解析を含めた計算が進行中である。平成30年度は、格子QCD計算によるデータの統計数を当初計画からほぼ2倍に増加した統計数(当初計画に対して200 %)のデータを用いて解析を行うことができた。アイソスピン(I=1/2)、スピン(J=0)のシグマ核子相互作用、およびアイソスピン(I=3/2)、スピン(J=1)のシグマ核子相互作用について、強い斥力が働いている様子、およびアイソスピン(I=3/2)、スピン(J=0)のシグマ核子相互作用について、全体として引力的傾向を示すことが格子QCD計算においても得られている。この傾向はクォーククラスター模型が予言する傾向と定性的に一致しており、クォークとグルーオンのダイナミクスを格子QCDの枠組みで第一原理的に扱い、ほぼクォーク質量が物理点の計算を行うことによってこの様な結果が得られたことは、ストレンジネスを含むバリオン間相互作用における斥力芯および引力の存在およびその起源をその基礎理論に立ち返って理解する上で非常に意義が大きい。一方で、アイソスピン(I=1/2)、スピン(J=0)のシグマ核子相互作用では、強い斥力のために統計誤差が大きい。様々なバリオン間のチャネルについて、現在進行中の計算を含め、格子QCD計算から相互作用のいろいろな情報を同時に効率よく引き出すためのアルゴリズムについて、このアルゴリズムを用いることによって可能となる、より発展した研究の可能性が検討されつつある。引き続き、ストレンジネスS=-1のハイペロンポテンシャルとして、ラムダ核子、およびシグマ核子系のポテンシャルを、中心力、テンソル力を含む偶パリティ軌道について、その結合チャネルまで含めて、格子QCD計算によるデータの統計数をさらに増やしながら解析を進めていく。また、格子QCD計算から得られたラムダ核子、およびシグマ核子系の、偶パリティ軌道についての中心力、テンソル力ポテンシャルを用いた、ハイパー核の少数多体系の計算を実行する。具体的には、重陽子、三重陽子、ヘリウム原子核(4核子系)にラムダ粒子が一つ結合したs-殻ラムダハイパー核(粒子数A=3-5)についての確率論的変分法による計算を行う。その際核力ポテンシャルも必要となるので、同じ格子QCD計算において同時に得られている、ストレンジネス(S=0)チャネルの偶パリティ軌道についての(核力)中心力、テンソル力ポテンシャルが、ハイパー核の少数多体系の計算に利用可能な程度に高い統計で得られていれば、それを用いる。あるいは、数値実験的な意味合いとして、AV8'のような現象論的な核力ポテンシャルと格子QCDによるハイペロンポテンシャルという組み合わせによる計算を実行する。核力並びにハイペロン力の双方にテンソル力が含まれているので、rearrangementの大きさなど、ハイペロンがどのようにして原子核と結合し、ハイパー核として束縛状態を形成するかについてのより詳細な仕組みを明らかにしていく。大体積かつ物理点に近いクォーク質量での格子QCD計算を行い、ラムダ核子、およびシグマ核子系のポテンシャルを、中心力、テンソル力を含む偶パリティ軌道について、その結合チャネルまで含めて、計算が進行中であり、当該年度においては、統計数を前年度から2.7倍に増加した。クォーククラスター模型が強い斥力を予言しているチャネルについて、定性的に同じ傾向が格子QCD計算においても得られており、クォークとグルーオンのダイナミクスを格子QCDの枠組みで第一原理的に扱い、ほぼクォーク質量が物理点の計算を行うことによって、ストレンジネスを含むバリオン間相互作用における斥力芯の存在およびその起源をその基礎理論に立ち返って理解する上で非常に意義が大きい。

さらに、ストレンジネス(S=0)の核子核子からストレンジネス(S=-4)のΞΞまで、アイソスピン対称性のもとでの八重項バリオン間相互作用全体を決定するために必要な格子QCD計算の効率のよいアルゴリズムについてまとめた論文を発表した。その中では、いわゆるLuscher法とHAL QCD法の結果に関する違いを解消するための考察に関連して、時間依存型HAL QCD法において必要とされる虚時間方向の距離について、単純なLuscher法と比べたときの優位性を具体的な数値を示して指摘している。今後は、格子QCD計算から得られたラムダ核子、およびシグマ核子系の、偶パリティ軌道についての中心力、テンソル力ポテンシャルを用いた、ハイパー核の少数多体系の計算を実行する予定である。大体積かつ物理点に近いクォーク質量での格子QCD計算を行い、ラムダ核子、およびシグマ核子系のポテンシャルを、中心力、テンソル力を含む偶パリティ軌道について、その結合チャネルまで含めて、計算が進行中である。平成28年度は、格子QCD計算によるデータの統計数を平成27年度に報告していたものから2.7倍に増加した。これまでに、アイソスピン(I=1/2)、スピン(J=0)のシグマ核子相互作用、およびアイソスピン(I=3/2)、スピン(J=1)のシグマ核子相互作用について、強い斥力が働いている様子が格子QCD計算においても得られることが分かった。この傾向はクォーククラスター模型が予言する傾向と定性的に一致しており、クォークとグルーオンのダイナミクスを格子QCDの枠組みで第一原理的に扱い、ほぼクォーク質量が物理点の計算を行うことによってこの様な結果が得られたことは、ストレンジネスを含むバリオン間相互作用における斥力芯の存在およびその起源をその基礎理論に立ち返って理解する上で非常に意義が大きい。また、さまざまなバリオン間のチャネルについて、現在進行中の計算を含め、格子QCD計算から相互作用のいろいろな情報を同時に効率よく引き出すためのアルゴリズムについて、論文発表を行った。この論文では、ストレンジネス(S=0)の核子核子からストレンジネス(S=-4)のΞΞまで、アイソスピン対称性のもとでの八重項バリオン間相互作用全体を決定するために必要なチャネルを網羅的にまとめている。いわゆるLuscher法とHAL QCD法の結果に関する違いを解消するための考察を進めており、上述の論文では、時間依存型HAL QCD法において必要とされる虚時間方向の距離について、単純なLuscher法と比べたときの優位性を具体的な数値を示して指摘している。大体積かつ物理点に近いクォーク質量での格子QCD計算を行い、ラムダ核子、およびシグマ核子系のポテンシャルを、中心力、テンソル力を含む偶パリティ成分について、その結合チャネルまで含めて、計算が進行中である。当該年度においては、統計数を前年度からほぼ2倍に増加し計画されていた統計数のほぼ100 %のデータを得ることができた。