hpprc/llmjp-kaken huggingface dataset:
脳の時系列学習における対称および非対称STDP学習ルールの役割

嗅内皮質と海馬における時系列学習機構とそれに対する対称と非対称STDP学習ルールの役割を明らかにすることを目的とした。研究の結果、背景雑音の悪影響を受けず、時系列を表す嗅内皮質-海馬ループ回路の連鎖を学習で獲得するには、対称STDP学習ルールが適していることを明らかにした。それに対し、海馬歯状回で匂いなどの付加価値を伴う空間情報を選択するためのシナプス競合や海馬CA3神経回路網に秩序あるニューロン活動の一方向伝搬を起こすには、非対称STDP学習ルールが適していることを明らかにした。これらの結果は、各部位の神経回路構造とそれに適切に対応したSTDP学習ルールを考えて、嗅内皮質と海馬全体の時系列学習機構を明らかにしていくことの重要性を示している。1.ループ回路を有する嗅内皮質神経回路網の位相コーディング研究計画に従って、時系列学習の基礎であるθ位相コーディングの機構を説明できる嗅内皮質-海馬ループ回路を持つ嗅内皮質II層神経回路網モデルを示し、さらに、時系列学習に有効だと考えられている非対称STDPルールではなく、対称STDPルールを用いると位相コーディングがうまくできる原因が、対称STDPルールの正のスパイクタイミング領域に存在するLTDウインドウにあることを突き止めた。これにより、今まで良くわかっていなかった正のスパイクタイミング領域にあるLTDウインドウの役割を明確にすることができた。2.嗅内皮質→歯状回シナプスの学習ルールと感覚情報統合:モデルの構築研究計画に従って、歯状回顆粒細胞の4コンパートメントモデル(3樹状突起コンパートメント+1細胞体コンパートメント)を構築した。顆粒細胞の遠位樹状突起に付いている外側貫通路シナプスと中位樹状突起に付いている内側貫通路シナプスに非空間情報を担うランダムパルス列と空間情報を担う周期的パルス列をそれぞれ加えると、スパイクタイミングに従うシナプスであるにも関わらず、空間情報が通る内側貫通路シナプスだけが強化されることを明らかにした。これは、匂いなどに関する非空間情報が支援して場所などに関する空間情報の通路を選択的に強化する神経機構を示したものであり、非空間情報が入力されるシナプスより空間情報が入力されるシナプスの方が細胞体に近いという顆粒細胞の空間的構造が重要に関わっていることを強ぐ示唆するものである。1.ループ回路を有する嗅内皮質神経回路網の位相コーディング昨年度の研究成果に加え、本年度は、非対称と対称のSTDP学習ルールを用いて時系列学習の過程を詳しく調べ、ルールの正のスパイクタイミング領域にあるLTDウインドウが時系列学習の進行に伴って背景雑音による偽学習を消去する機構(雑音に対するロバスト性)を明らかにした。2.嗅内皮質→歯状回シナプスの学習ルールと感覚情報統合:異なる感覚モダリティの連合学習昨年度、歯状回顆粒細胞の近位と遠位のシナプスに周期信号とランダム信号を加えたとき、最終的に遠位シナプスは強化されず近位シナプスだけが強化されることを見出した。これは匂いなどの非空間情報で強い印象を受けた場所情報の経路が選択的に強化される機構として興味深い。今年度はその神経機構を明らかにした。まず、これらのシナプスと細胞体との距離の違いによりスパイク潜時がスパイクタイミングに関して非対称になっていることが大きな原因であることを突き止めた。また、STDP学習ルールのLTDとLTPウインドウの面積比(LTD/LTP)が1より大きければ上記の現象が安定に生じることを明らかにした。さらに、抑制性介在ニューロンMOPP細胞とバスケット細胞のモデルを作りフィードフォワードとフィードバックの抑制回路を構成すると、顆粒細胞の発火周波数を抑えることができ、高周波入力に対する遠位シナプスの過度の抑圧を防ぐのに有効であることが分かった。3.海馬CA3→CA1シナプスの学習ルールと時系列学習:モデル構築研究計画に従って、15個のコンパートメントから成る海馬CA1錐体細胞の精密なコンダクタンスベースモデルを構築し、このニューロンモデルを用いたCA3-CA1神経回路モデルを構築した。このモデルを用い、平成21年度に場所と時系列の同時学習の機構を明らかにする。1.嗅内皮質→歯状回シナプスの学習ルールと感覚情報統合:異なるモダリティの連合学習昨年度までに、樹状突起を有する歯状回顆粒細胞モデルを用い、内側貫通路(MPP)と外側貫通路(LPP)にそれぞれシータ周波数の周期パルス列とランダムパルス列を加えると、シナプス競合の結果、最終的にMPPシナプスだけが強化されることを明らかにした。解剖学的には、歯状回分子層における貫通路線維層の厚みは、歯状回上刃ではLPP線維層がMPP線維層より厚く、下刃では逆である。そこで今年度は、それらのシナプス結合強度の初期値がシナプス競合に及ぼす影響を調べた。

その結果、MPPシナプス結合強度の初期値がLPPシナプスのそれと等しいかあるいは大きければMPPシナプスだけが強化され、LPPシナプスの結合強度の初期値がMPPシナプスのそれより十分大きければLPPシナプス結合だけが強化されることが分かった。すなわち、歯状回上刃ではLPPシナプスだけが強化され、下刃では逆にMPPシナプスだけが強化されることを意味する。この結果は、空間情報と非空間情報が収束する歯状回が、非空間的な付加価値のある空間情報を選択し、選択された情報のそれぞれに対してゲートを開く機能を持っていることを強く示唆している。2.海馬CA3→CA1シナプスの学習ルールと時系列学習:各場所の学習とそれらの時系列学習3年前に立案した本研究計画では、シータ周期でニューロン活動の放射状伝搬を起こすCA3神経回路網モデルを用いて、場所の時系列をCA3-CA1シナプスで学習させることにしていた。しかし、昨年5月に、海馬のシータリズムは中隔側から側頭側へ一方向に伝搬していることがNature誌で報告されたため、我々のCA3神経回路網モデルの修正が必要となった。この修正を試みた結果、抑制性介在ニューロンの軸索の広がりが異方的になると、ニューロン活動の一方向伝搬が生じることが明らかになった。また、昨年度構築したCA1錐体細胞モデルの近位と遠位の樹状突起にシャファー側枝シナプスを付け、尖端部に貫通路シナプスを付けて、それらのシナプス間競合について調べた。その結果、入力が少し遅れるシナプスが強化されることが分かった。これらのシナプス競合とCA3の一方向伝搬を用いると、歯状回で選択された場所情報に基づいて、CA3→CA1シナプスで場所の時系列学習ができると考えられる。
西南日本内帯に点在する低温高圧型変成帯の復元に関する総合的研究

三郡変成帯は先ジュラ紀の一つの大きな藍閃変成域であり、低圧型の飛騨変成帯と対をなすものと、長い間考えられてきた。しかし、本総研の地球年代学的・地体構造論的研究によって、"三郡変成帯"は形成条件を異にする三つの地質単元からなることが、明らかにされてきた。以下に要約する。1)約300Ma(石炭紀)グループ=北部地域:この地域は"三郡変成帯"の最北端部(鳥取県若桜・長門構造帯・福岡県若宮)に限定され、飛騨外縁帯の西方延長に相当する。各分布域は断層や衝上断層によって周囲の地質体から隔離され、さらにデスメンバード・オフィオライトとしての蛇紋岩、変斑れい岩及び変花崗岩を多産する。これらのオフィオライト様岩石の放射年代は470380Maを示し、飛騨外縁帯の同種の岩石類の年代と符号する。2)約220Ma(トリアス紀)グループ=西部地域:このグループは"三郡変成帯"西部地域(北九州から山口県)に分布する。錦町地域では、弱変成古生層中の酸生疑灰岩のK-Ar全岩年代も約220Maを示し、"三郡泥質片岩"のRb-Sr年代に一致する。この酸性凝灰岩と周囲の珪質泥岩はペルム紀放散虫化石(約255Ma)を産する。以上のこのことから、220Maは西部地域の藍閃変成作用の終結年代を意味すると考えられる。これは"三郡変成岩類"が上部トリアス系美祢層群によって不整合に覆われるという証拠と予盾しない。。3)約180Ma(ジュラ紀)グループ=東部地域:若い年代値は"三郡変成帯"の東部地域(鳥取・岡山・島根県)に広がっている。西部地域に比べて当地域には、珪質変成岩が多産し、丹波層群相当層のフェンスターがしばしば認められる。最近、用瀬地域の珪質変成岩からトリアス紀コノドントとジュラ紀型放散虫化石が発見された。これらのことは、東部地域の"三群変成岩類"が堆積年代ばかりでなく変成年代においても、西部地域のものとは異なり、より若いことを示唆している。以下に要約する。。
キメラがん蛋白TLS-CHOPの新規がん化機構の解明と臨床応用を目指した基礎研究

染色体転座に起因するTLS-CHOP融合遺伝子は、粘液型脂肪肉腫特異的に発生するがん遺伝子であるが、その発がんメカニズムや腫瘍細胞における役割の詳細については不明である。本研究では、TLS-CHOPの機能として、癌抑制性サイトカインMDA-7/IL-24の抑制と、miR-486の抑制を介した腫瘍増殖転移促進因子PAI-1の発現誘導が明らかとなりまた、腫瘍化関連タンパクPRG4を発現誘導する分子経路の存在が示唆された染色体転座に起因するTLS-CHOP融合遺伝子は、粘液型脂肪肉腫特異的に発生するがん遺伝子であるが、その発がんメカニズムや腫瘍細胞における役割の詳細については不明である。本研究では、TLS-CHOPの機能として、癌抑制性サイトカインMDA-7/IL-24の抑制と、miR-486の抑制を介した腫瘍増殖転移促進因子PAI-1の発現誘導が明らかとなりまた、腫瘍化関連タンパクPRG4を発現誘導する分子経路の存在が示唆された粘液型脂肪肉腫では、染色体転座に起因するTLS-CHOPキメラがん遺伝子産物が腫瘍発生において重要な役割を担うと考えられているが、その具体的なメカニズムについてはまだ不明である。一方、TLS-CHOPの下流の分子として腫瘍化活性を有するPRG4が同定されており、また、申請者らはTLS-CHOPががん抑制遺伝子の発現を抑制することを示唆するデータを得ている。そこで本研究では、PRG4の腫瘍化における分子機能及び、TLS-CHOPのがん抑制遺伝子発現抑制のメカニズムを解明し、診断と治療への応用を目指す。1. TLS-CHOPによるがん抑制遺伝子MDA-7の発現抑制機構の解明。MDA-7発現抑制に介在すると予想されるmicroRNA群の選定を行い、それらに特異的な阻害作用を持つmicroRNA knockdown probeを用いて検討した。また、MDA-7発現ベクターを用いて、MDA-7が粘液型脂肪肉腫に対しても抗腫瘍効果を持つことを検証した。その結果、knockdown probeと発現ベクターで共に粘液型脂肪肉腫由来培養細胞に増殖抑制効果が見られたが、その際のMDA-7発現量の増加は抗体の感度の問題で未確認であり、引き続き検討中である。2. PRG4の腫瘍化機構の解明。ヒトPRG4には6種のvariantが知られているが、粘液型脂肪肉腫ではvariantCのみが強く発現していることを発見した。現在、各バリアントの機能の違いを検討するために、それらの発現ベクターを作成中である。PRG4のORFは約4200bpの長さで、内部に長い繰り返し配列の領域を持つためか、PCRを用いたクローニングが困難であったが、適切なPCR primerの選定と、PRG4の全長を分割してクローニングしその後再構成するという手法をとることで、その困難は克服しつつある。粘液型脂肪肉腫では、染色体転座に起因するTLS-CHOPキメラがん遺伝子産物が腫瘍発生において重要な役割を担っていると考えられている。しかし、その具体的なメカニズムはまだ不明である。本研究は、その腫瘍化機構においてTLS-CHOPとの関連が示唆される分子について検討を進め、TLS-CHOPの機能を明らかにするとともに、TLS-CHOP及び関連の分子を指標または標的とした新規の診断及び治療法の開発の可能性を探るものである。本研究は以下の2つの項目において研究を進めている。1.TLS-CHOPによるがん抑制遺伝子MOA-7の発現抑制機構の解明。既に申請者らの研究により、がん抑制遺伝子MDA-7の発現をTLS-CHOPが抑制する可能性が強く示唆されていたが、23年度の研究においてそれを確実に示すことが出来た(投稿中)。また、このMda-7発現抑制には、TLS-CHOPによる特異的microRNA群の発現誘導が介在することが示唆され、そこに関与するmicroRNAの候補も挙がってきている。しかし、まだ対応するmicroRNA群の完全同定には至っておらず、現在鋭意努力中である。一方、Mda-7の発現制御とは直接関係無いが、TLS-CHOPにより発現抑制されるmicroRNAの中で、粘液型脂肪肉腫細胞に導入すると細胞増殖を抑制するものを同定した(投稿準備中)。2.PRG4の腫瘍化機構の解明。PRG4は、TLS-CHOPに発現誘導され、トランスフォーム活性を持つ。ヒトPRG4には6種のvariantが存在するが、PRG4は正常細胞においても様々な機能を持つことが知られているため、個々のバリアントの機能的特異性を調べる必要から、全バリアントの発現ベクターの作成に着手している。しかし、PRG4の塩基配列の特異性のためか、未だに完成には至っておらず、さらなる技術的工夫が必要とされる。粘液型脂肪肉腫の腫瘍発生には、染色体転座に起因するTLS-CHOPキメラがんタンパクが重要な役割を担っていると考えられているが、その分子機構の詳細は未だ不明である。本研究は、TLS-CHOPの機能を明らかにするとともに、TLS-CHOP及びその関連分子を指標または標的とした新規の診断及び治療法の開発の可能性を探るものである。1. TLS-CHOPによる特異的microRNAの発現制御を介した癌抑制遺伝子MDA-7の発現抑制機構の解明24年度は、粘液型脂肪肉腫治療の分子標的としてTLS-CHOPの有望性を示すとともに、TLS-CHOPによるMDA-7発現抑制が腫瘍細胞維持に重要であることを報告する原著論文を発表した(Br J Cancer)。しかし、MDA-7発現抑制に介在するmicroRNA群については、その機能を強く示唆するものが選別されてきてはいるものの、まだその確定には至っていない。

一方、TLS-CHOPが腫瘍増殖・転移促進因子PAI-1をターゲットとするmiR-486の発現を抑制し、結果としてPAI-1の発現誘導をすることを明らかにした(Biochem Biophys Res Commun)。2. TLS-CHOPに発現誘導される腫瘍化関連タンパクPRG4のがん化促進機構の解明複数のsplicing variantを持つPRG4は、TLS-CHOPに発現誘導されトランスフォーム活性を持つ。そこで、各variantの機能的特性を調べるためにそれらの発現ベクターの作成を行なっているが、PRG4の長い繰り返し配列など特徴な遺伝子配列のせいかPCRがうまく行かず、未だ検討中である。一方、マイクロアレイ等の検討から、TLS-CHOPが数種の分子による分子カスケードを経てPRG4を発現誘導することを示唆する結果を得た。現在、この介在分子の確定を急いでいる。PRG4の発現ベクターの作成などには若干の遅れが見られるが、その反面、新たにTLS-CHOPに発現制御される、粘液型脂肪肉腫細胞の増殖に関わるmicroRNAの同定などに成功していることから、本研究テーマの大目標であるTLS-CHOPの腫瘍化機構の解明という点では、全体として概ね順調に進展していると考える。24年度が最終年度であるため、記入しない。Mda-7の発現を抑制するmicroRNAの同定とそのTLS-CHOPによる発現制御機構の検討などについては、程なく結果を出せると考えているので、今のペースで進めて問題ないと考える。一方、PRG4の発現ベクター作成の遅れについては、新しい方法や別の発現ベクター、様々なキット等の導入も検討して、色々工夫しながら進めていく必要がある。
大学における人権教育の現状と課題に関する研究

本研究は、大学における人権教育の全国的な実施状況を、その実施「体制」と実施「内容・手法」の観点から調査し、人権教育を推進させる要因を明らかにするものである。全国の大学への「質問紙調査」と先進的な取り組みを行っている大学への「インタビュー調査」等を行い、1大学の人権教育は、どの程度、どのような内容のものが推進されているのか、2先進的な事例にはどのようなものがあるか、3大学の人権教育を促進させるための要因は何かを明らかにする。
読解の認知メカニズムとその障害:音韻を介する理解と文字形態からの直接理解

文字言語は音声言語とならび我々の生活の中で重要な役割を果たすものであり、文字言語理解すなわち読解の認知過程、発達過程、障害機序を調べることが認知心理学・発達心理学・神経心理学で注目されている。例えば、小児は読解の際に文字言語を音読し音声言語として理解するが、次第に黙読が獲得され音声ではなく内言(頭の中で音韻化した言語)を通して理解するようになる(以下、文字→音韻→意味のように記す)。成人では音韻を介さず文字形態から意味を直接理解する過程が確立し(文字→意味)、速読者では文字→意味の効率が極めて良い。さらには日本語では漢字単語に同音語が多いことから、例えば、「こうえんにいってきた」という音声言語を聞いた場合、「こうえん」が「公園、公演、講演」のいずれかを判断する際には、文字単語を想起するとまで言われる(音韻→文字→意味)。このように、漢字のような形態素文字を持つ日本語の特性が考慮されるためか、一般的には、日本語の読解では(1)文字→音韻→意味(音韻を介する理解)に比して、(2)文字→意味(文字形態からの直接理解)の役割が極めて大きいと言われる場合がある。しかし、これを実験的に比較した研究は極めて少なく、我が国では(2)の役割が過小評価されている可能性が大きい。そこで本研究では、健常小児、若年成人、高齢成人、認知症(痴呆)、脳損傷例を対象とし、意味判断課題を用いて読解における(1)音韻を介する理解、(2)文字形態からの直接理解の役割を検討する。課題はコンピューター画面に関連語「教師」を提示した後、「先生、先制、専制、先鋭、専用」などの標的語を提示し、問題と標的語の関連性をキー押し反応によって問うもので、この例では「先生」にはYes反応が、それ以外の単語にはNo反応がある求められる。No反応をすべき単語に注目した場合、「先制・専制」のような同音語が「先鋭・専用」のような非同音語より誤ったYes反応が多いかNo反応の反応時間が長ければ(同音語効果)、(1)音韻を介する理解が機能していると位置づけられる。一方、「先制・先鋭」のような類似語が「専制・専用」のような非類似語より誤ったYes反応が多いかNo反応の反応時間が長ければ(類似性効果)、(2)文字形態からの直接理解が機能していると位置づけられる。同音語効果と類似性効果の交互作用があり、「先制」のような同音類似語で特に誤ったYes反応が多いかNo反応の反応時間が長ければ(1)と(2)の双方が機能していると考えられる。実験の成否は上記のような刺激リストの作成に依存する。今年度はリストのデータベースの検索によりリストの作成、関連語・正刺激・類似同音語・非類似同音語・類似非同音語・非類似非同音語の6語組を75組まで選び出すことができた。現在、これらを用いた第1実験を準備中で、年度明けから実施する予定である。

同音語効果と類似性効果の交互作用があり、「先制」のような同音類似語で特に誤ったYes反応が多いかNo反応の反応時間が長ければ(1)と(2)の双方が機能していると考えられる。実験の成否は上記のような刺激リストの作成に依存する。今年度はリストのデータベースの検索によりリストの作成、関連語・正刺激・類似同音語・非類似同音語・類似非同音語・非類似非同音語の6語組を75組まで選び出すことができた。現在、これらを用いた第1実験を準備中で、年度明けから実施する予定である。
周波数上昇変換を利用した赤外画像縮退4波混合分光法の開発

赤外画像分光計測難点の一つは、赤外領域ではイメージインテンシファィアに相当する素子がなく、高速パルス微弱画像の計測ができないことである。そこで、本研究グループでは、縮退四波混合法(DFWM)による赤外コヒーレントな分光画像信号を、非線形光結晶中でポンプ光と周波数混合して可視あるいは近紫外光に周波数上昇変化し、既存のイメージインテンシファア付CCDカメラで計測する方法を提案している。本研究の目的は、提案している周波数上昇変換を併用した縮退画像四波混合法(FUP-DFWM)による赤外画像分光計測を実証し、画像歪み・空間分解能・検知感度などの実用化に不可欠な基本特性を明らかにすることである。これまでに得られた主要な成果は以下の通りである。1.レーザーアプレーションで発生したCs蒸気を対象にTi:サファイアレーザーを光源としてFUP-DFWM実験を行ない、本システムによる赤外画像分光計測の可能性が実証した。2.開発したシステムでの空間分解能、周波数上昇変換にともなう画像歪などを評価するためのシミュレーションコードの開発を行った。3.テストパターンを用いたモデル実験によりFUP-DFWMの画像再現性を実験的に検証し、シミュレーションによる結果と比較検討した。4.以上により新しい画像計測法としてFUP-DFWMの基礎を確立した。赤外画像分光計測の難点の一つは、赤外領域ではイメージインテンシファイアに相当する素子がなく、高速パルス微弱画像の計測ができないことである。そこで、本研究グループでは、縮退四波混合法(DFWM)による赤外コヒーレントな分光画像信号を、非線形光結晶中でポンプ光と周波数混合して可視あるいは近紫外光に周波数上昇変化し、既存のイメージインテンシファイア付CCDカメラで計測する方法を提案している。本研究の目的は、提案している周波数上昇変換を併用した縮退面像四波混合法による赤外画像分光計測を実証し、画像歪み・空間分解能・検知感度などの実用化に不可欠な基本特性を明らかにすることである。平成10年度に得られた主要な成果は以下の通りである。1. Csを含有したガラスターゲットをXeClレーザーでアプレートしCs蒸気を発生し、このCs蒸気を対象にTi:サファイアレーザーを光源としてDFWMによる計測を行った。2. Ti:サファイアレーザー励起用のNd:YAGレーザー基本波光(波長1.06mm)とDFWM信号(波長852nm)をBBO結晶中で混合し、波長472nmの可視画像に変換し、ICCDカメラで撮影することに成功した。これにより、本システムによる赤外画像分光計測の可能性が実証された。3.開発したシステムでの空間分解能、周波数上昇変換にともなう画像歪などを評価するためのシミュレーションコードの開発を行った。赤外画像分光計測の難点の一つは、赤外領域ではイメージインテンシファィアに相当する素子がなく、高速パルス微弱画像の計測ができないことである。1.レーザーアブレーションで発生したCs蒸気を対象にTi:サファイアレーザーを光源としてFUP-DFWM実験を行ない、本システムによる赤外画像分光計測の可能性が実証した。
フランス近代詩とジャーナリズム

本研究は、19世紀中葉の第二帝政期から現代にいたるフランス近代詩の展開において、詩人の創造的営みにジャーナリズム(新聞・雑誌)およびその編集者たちがどのように関与したかを、歴史的文脈に即して解明することをめざした。(1)ボードレールに代表される第二帝政期、(2)マラルメに代表される第三共和政期、(3)同じ第三共和政下の1880年代後半に、マラルメよりも一世代若い詩人たちが、当時隆盛の自然主義文学に対抗して新たなポエジーを創造すべく結集した雑誌「ラ・ヴォーグ」をめぐる動き、(4)1920年代にシュルレアリスムの領袖の地位を確立したアンドレ・ブルトンが、第二次大戦中に亡命中のアメリカで行なった新たな活動の拠点作りの動き、(5)20世紀フランスの多面的詩人・作家を代表するミシェル・レリスをモデルに、雑誌が一作家の自己形成と作品生成に果たした作用、という五つの切り口から研究を進め、成果報告書には(1)(5)のそれぞれに関する研究が集められている。19世紀前半に出現した近代的な意味での「文学」に従事する「作家」は、否応なしに作品発表媒体としての新聞や雑誌と関わりをもたざるをえなかった。それに乗じて発達したのが新聞連載小説であるが、相対的に少数の読者しかもたない詩人の場合も、現実世界に生きる以上、また作品が読者を必要とする以上、純粋な美、孤高の精神にのみ拘泥して一般大衆に背を向けることは許されなかった。そこで、個人的資質と時代の状況に応じて、さまざまな「歴史的・戦略的な妥協」が試みられる。19世紀を扱った(1)(3)の研究で明らかになった共通項は、一般読者に近づきがたい韻文詩の厳格な規範や凝縮された叙情を緩和して自由詩や散文詩に向かう形式的妥協と、ジャーナリズムが好んで扱う三面記事的話題を詩に取り込む内容的妥協をともに受け入れながら、根本精神においてはジャーナリスムの説く浅薄で偽善的なモラルを転倒するという、苦渋を伴う迂回的な創造形態である。他方、20世紀を対象とする(4)(5)の研究においても、詩的創造とジャーナリズムとの関係は多少とも葛藤的な関係にあり、詩人・作家はそれをかいくぐって独自の可能性を見出していったことが具体的に明らかになった。本研究の対象とした作家・運動は限られているが、今後いっそう広範な研究を展開するための基盤作りができたと考える。本研究1年目の平成17年度は、現有設備に欠けている基本資料の収集・整理と併行して、19世紀中葉における詩人とジャーナリズムとのイデオロギー的・美学的関係の両義性を炙り出す実例として、とくに次のような研究を進めた。1.1850年代に、傾向を異にする「議会通信」紙、「パリ評論」誌、「両世界評論」誌にボードレールが発表した韻文詩と、これらの三つの発表媒体の一般的性格との齟齬に注目し、そこにこめられた挑発性、パロディ性、職業的偽善性の諸相を検討した。

2.第三共和政初期(1872-75年)にエミール・ブレモンが主宰した雑誌「文学と芸術のルネサンス」は、高踏派の重要詩人を結集しながらその実態については不明な部分が多かった。しかし1995年ソルボンヌに提出されたミカエル・パッケンナムの博士論文によってようやくその活動実態が明らかになってきた。これをマイクロフィルム資料として取り寄せ、同誌に一部が発表されたヴェルレーヌ『詞(ことば)なき恋歌』、ランボー「後期韻文詩」との関わりの分析を進めている。3.1886年に創刊された世紀末象徴主義の雑誌「ラ・ヴォーグ」の編集長ギュスタフ・カーンおよびその世代の詩人たちと、一世代前のマラルメ、ヴェルレーヌとの、雑誌を媒介としての両義的な関係を考察した。来年度は、6月に第二帝政期・第三共和政期のジャーナリズムと詩人との関係に詳しいレンヌ第二大学教授スティーヴ・マーフィー氏を招聘し、とくに1と2についていくつかの視点を提供してもらい、本研究の充実をめざす。そして成果を論集にまとめる予定である。本研究は、19世紀中葉の第二帝政期から現代にいたるフランス近代詩の展開において、詩人の創造的営みにジャーナリズム(新聞・雑誌)およびその編集者たちがどのように関与したかを、歴史的文脈に即して解明することをめざした。(1)ボードレールに代表される第二帝政期、(2)マラルメに代表される第三共和政期、(3)同じ第三共和政下の1880年代後半に、マラルメよりも一世代若い詩人たちが、当時隆盛の自然主義文学に対抗して新たなポエジーを創造すべく結集した雑誌「ラ・ヴォーグ」をめぐる動き、(4)1920年代にシュルレアリスムの領袖の地位を確立したアンドレ・ブルトンが、第二次大戦中に亡命中のアメリカで行なった新たな活動の拠点作りの動き、(5)20世紀フランスの多面的詩人・作家を代表するミシェル・レリスをモデルに、雑誌が一作家の自己形成と作品生成に果たした作用、という五つの切り口から研究を進め、成果報告書には(1)(5)のそれぞれに関する研究が集められている。19世紀前半に出現した近代的な意味での「文学」に従事する「作家」は、否応なしに作品発表媒体としての新聞や雑誌と関わりをもたざるをえなかった。それに乗じて発達したのが新聞連載小説であるが、相対的に少数の読者しかもたない詩人の場合も、現実世界に生きる以上、また作品が読者を必要とする以上、純粋な美、孤高の精神にのみ拘泥して一般大衆に背を向けることは許されなかった。そこで、個人的資質と時代の状況に応じて、さまざまな「歴史的・戦略的な妥協」が試みられる。19世紀を扱った(1)(3)の研究で明らかになった共通項は、一般読者に近づきがたい韻文詩の厳格な規範や凝縮された叙情を緩和して自由詩や散文詩に向かう形式的妥協と、ジャーナリズムが好んで扱う三面記事的話題を詩に取り込む内容的妥協をともに受け入れながら、根本精神においてはジャーナリスムの説く浅薄で偽善的なモラルを転倒するという、苦渋を伴う迂回的な創造形態である。他方、20世紀を対象とする(4)(5)の研究においても、詩的創造とジャーナリズムとの関係は多少とも葛藤的な関係にあり、詩人・作家はそれをかいくぐって独自の可能性を見出していったことが具体的に明らかになった。本研究の対象とした作家・運動は限られているが、今後いっそう広範な研究を展開するための基盤作りができたと考える。
動物モデルを用いたB型劇症肝炎発症機序の解析

平成5年度B型劇症肝炎患者由来のHBV DNAの全塩基配列を解析し、野生株と比較検討した。その結果、アミノ酸置換を伴う遺伝子変化は、HBV全体でカ所認められ、その内訳は、S領域に4カ所、コア領域に12カ所、Pol領域に15カ所、X領域に6カ所であった。平成6年度劇症肝炎患者由来のHBVの生物学的特性を調べる目的で,HBVの全長をPCR法により,3個のfragmentとして増幅し,それらをligationさせた後にベクターに挿入し,培養肝癌細胞に導入して,ウイルス蛋白の産生や,ウイルスの増殖能について調べたところ,劇症肝炎患者由来の変異HBVは,野性株と比較して,コア蛋白の産生と,増殖に関して亢進していることがわかった。平成7年度次に,この変異ウイルスの,in vivoにおける動態を調べる目的で,HBV DNAをin vivoにおいて発現させる系の作成を試みた。まずHBV DNAの全長の2コピー分をtandemにつないだものをベクターに挿入し,HBV DNA constractとlipofectinとの混合物をマウスの肝被膜下に局注した。局注後のマウスの血中と肝組織内にウイルス蛋白が発現していることを確認した。しかし,現在のところ,このシステムによりマウスに劇症肝炎を発症させるにはいたっておらず,ウイルスの,より効率良い発現や,CTLを強く誘導させる方法について検討中である。平成6年度には、まず、in vitroで劇症肝炎患者由来のHBVDNAの生物学的特性を調べた。イスラエルにおいて、院内感染した5例のB型劇症肝炎患者の血清より採取したHBVDNAの遺伝子配列を調べたところ、プレコアに終止コドンを生じる変異を認めたほか、S、X、C、Pそれぞれの領域に複数の変異を認めた。これまでに我々の研究を含め、いくつかの研究室から、劇症肝炎の発症とプレコアの終止コドンを生じる変異との関連が示唆されていたが、その後の研究では、劇症肝炎患者でも必ずしもプレコア変異を伴わない症例があることが解かった。そこで我々は、HBVの野生株、劇症肝炎患者由来の変異株、プレコアに終止コドンのみを人工的に導入した野生株の3種類のHBVを、in vitroで複製可能な形に再構成し、培養肝癌細胞にトランスフェクトして、それぞれのコンストラクトのHBV関連蛋白の産生、転写、複製についてそれぞれ調べた。その結果、劇症肝炎患者由来HBVは、蛋白、転写については野生株と同様の結果であったが、野生株と比較して非常に高い複製能を示した。しかしプレコアだけの変異株は、HBe抗原産生の欠如を除いては、全て野生株と同様の結果であった。このことから、劇症肝炎患者より採取したHBVは、高い複製能をもち、これが劇症肝炎の発症と関連していることが推察されたが、この特性は、プレコア以外の変異によって担われていることが解かった。劇症肝炎患者由来のHBVの全長をPCR法により3個のfragmentとして増幅し、これらをligateしたのちにベクターに挿入し、in vitroにて複製可能なconstractを作製した。このconstractは、ウイルスの複製のみならず、HBs抗原、HBe抗原として検出されるウイルス蛋白を産生し、肝細胞外に分泌する機能を有する。次に本研究の最終目的である、ヒトの肝炎のモデル動物を作製することを試みた。方法としては、変異ウイルスのin vivoにおける動態を調べる目的で、HBVDNAをin vivoにおいて発現させる系の作製を試みた。この実験において野性株と劇症肝炎患者由来変異株を同時に用い、比較検討した。作製したconstractとlipofectinとの混合物を、マウスの肝被膜下に局注し、局注後経時的にウイルスの転写産物とウイルス蛋白の検出を肝組織と血中で検出した。その結果、局注後のマウス肝組織内に、ウイルスの転写産物と蛋白が発現していることを確認した。さらにこの血中のウイルス蛋白のうち、HBs抗原が、遺伝子導入の直後に陽性となりその後にHBs抗体へと転じ、ヒトにおける急性感染の時のパターンに近似した状態を作ることができた。

しかし、現在のところ、このシステムによりマウスに劇症肝炎を発症させるにはいたって居らず、ウイルスのより効率良い発現や、CTLを強く誘導させる方法について、現在検討中である。
風力発電システムのエネルギー変換高率向上のための制御法に関する研究

風エネルギーはクリーンで無尽蔵な自然エネルギーである。しかし,風は李節や時間によって大きく変化する。したがって,風エネルギーを電気エネルギーに効率よく変換するためには時事刻々と変化する風に合わせてシステムを制御する必要がある。そこで,本研究では風車側の制御を行わずに発電機側のパラメータを電気的に変更することによって,効率よく風エネルギーを電気エネルギーに変換する制御法を開発する。このようなシステムを制御する方法には大きく分けて2つの方法がある。1つは風速を正確に測定でき,そして風車や発電機の機械的,電気的定数が全て既知の場合,シミュレーションによってシステムを制御することができる。これを最大出力制御と呼ぶことにする。もう1つはこれらの情報が得られない時,システムの出力と制御パラメータの変更情報のみによって出力を常に大きくするように制御パラメータを変更していく方法である。これを適応制御と呼ぶ。前者はフォーワード制御が可能なために計画的に運転することができ,他の発電システムとのハイブリッド化も簡単にできる。しかし,実際には風を正確に予測することができないことに加えてシステムの制御特性が非線形なために困難を極めている。後者はフィードバック制御のために制御に遅れが生じ,最大出力が得られない場合があり,おのずと運転効率は低下する。しかし,このような非線形なシステムを制御するのは向いている。そこで,フィードバック制御において制御の遅れを保証する方法を提案した。これは,前者の最大出力制御の利点であるフォーワード制御によりファジィルールを作成し,そのファジィルールを用いて制御を行うことによって,より効率の良い発電システムとなることが期待できる。風力発電は安全でクリーンなエネルギーとして,注目されている。しかし,エネルギー密度が希薄であることや,風向,風速が不規則であることから,発電コストが高くなってしまう。そこで少しでもコストダウンするために,エネルギーの変換効率を高める必要がある。本研究は,風エネルギーを電気エネルギーに変換する効率を発電機側からの出力制御を行うことによって,高めるための検討を行ったものでる。本研究で用いるモデルは,小型のプロペラ形風車に小型の直流発電機を接続したもので,負荷には充電用のバッテリ-または,熱源となる抵抗を用いる。このようなモデルを仮定したのは,実験室でも比較的簡単に運転可能なことと,基本的な特性は十分に検討できると考えたからである。将来的には,発電機を誘導機に変更し,負荷も系統に接続出来るように検討を加えて行く必要がある。本研究によって明らかになったことは,このようなシステムを制御する方法として,システムの線形近似を行い,微分方程式を解くことによってシステム効率を最大にする制御パラメータを求める方法と,適応制御法を用いて徐々に発電機の出力を最大にもっていく方法があることが分かった。前者のシステムを線形近似する方法では,風速や風車速度を正確に測定出来る場合には有効であるが,システムが持っている非線形特性のために,風速が激しく変動する場合には,エネルギー変換効率が悪くなることが分かった。後者は,非線形のシステムを制御するには最適な方法と考えられるが,制御パラメータの選択によっては,追従性能が低下する欠点があることが分かった。今後は,両者の特長を生かしつつ制御パラメータの数を減らすことと,最適なパラメータの決定方法について研究を進めていく予定である。風エネルギーはクリーンで無尽蔵なエネルギーである。しかし、風は季節や時間によって人きく変化する。そこで,本研究では風車側の制御を行わずに発電機側のパラメータを電気的に変更することによって,高率よく風エネルギーを電気エネルギーに変換する制御法を開発する。

これを最大出力制御と呼ぶことにする。もう1つはこれらの情報が得られない時,システムの出力と制御パラメータの変更情報のみによって出力を常に大きくするように制御パラメータを変更していく方法がある。これを適応制御と呼ぶ。前者はフォーワード制御が可能なために計画的に運転することができ、他の発電システムとのハイブリッド化も簡単にできる。しかし,実際には風を正確に予測することができないことに加えてシステムの制御特性が非線形なために困難を極めている。後者はフィードバック制御のために制御に遅れが生じ,最大出力が得られない場合があり,おのずと運転効率は低下する。しかし,このような非線形なシステムを制御するのは向いている。そこで,フィードバック制御において制御の遅れを保証する方法を提案した。これは,前者の最大出力制御の利点であるフォーワード制御によりファジィルールを作成し,そのファジィルールを用いて制御を行うことによって,より効率の良い発電システムとなることが期待できる。
膵発生・膵内/外分泌細胞分化における転写因子Ptf1aの発現制御機構とその意義

我々は、研究課題に対して、下記の内容までを明らかにしており、現在journalに投稿中の段階である。Ptf1aは胎生期内胚葉において膵の運命決定を担うマスター遺伝子であり、成体では膵内分泌細胞では発現せず、膵外分泌細胞に特異的に発現する。ヒトではPtf1a遺伝子のナンセンス変異は常劣性遺伝性の膵無形成と糖尿病をきたすことが報告されている。Ptf1a欠失マウスは生後致死のため細な解析ができなかった。我々はPtf1a低発現マウスを解析した結果、膵臓が低形成をきたし、膵外分泌機能異常・耐糖能異常がみとめられた。Ptf1a低発現マウスでは、lineage-tracingを組み合わせた解析から、膵前駆細胞が総胆管・十二指腸にも分化することが判明した。膵前駆細胞の増殖と分枝形成、その後の外分泌細胞への分化は遅延・減少していた。成体では未分化状態のままの膵上皮が多数みとめられた。膵内分泌の分化に関しては、インスリン細胞の総数の減少が認められた。また興味深いことに、生後の膵ラ氏島における非β細胞の比率が増え、α細胞の分布の異常がみとめられた。以上の結果から、Ptf1aの発現量は、膵の運命決定、成長、外分泌細胞分化、膵ラ氏島形成、膵内/外分泌機能において重要な働きをすることが明らかになった。このことはPtf1a遺伝子の突然変異やSNPsで低発現となることが原因で、ヒト新生児糖尿になりうる可能性を示唆する。
広島で被爆した朝鮮人女性に関する歴史的研究

2015年度の研究実績は次のとおりである。(1)李実根『プライド共生の道私とヒロシマ』の韓国語訳及び韓国の出版社から出版、2015年7月、ノンヒョン出版社)広島県朝鮮被爆者協議会(1975年結成)の初代会長である李実根の日本語の自叙伝(『プライド共生の道私とヒロシマ』汐文社、2006年)を韓国語訳したもの。李実根は日本敗戦後の在日朝鮮人解放闘争に参加し、1950年代の8年間は獄中にあった。その間、祖国と日本の政治状況は大きく変わり、朝鮮戦争は53年に停戦したが祖国は南北に分断された状態が固定化し、日本では55年に朝鮮総連が創立された。出獄後の李は朝鮮総連に依拠して民族運動に挺身し、やがて広島県朝鮮被爆者協議会を結成した。1978年には在日朝鮮人として初めて米国ビザを取り第1回「ニューヨーク国連軍縮総会」に参加し、世界に朝鮮人被爆者問題を発信した。さらに朝鮮人被爆者の証言採録や出版・教育運動を行い、1980年代にはジュネーブ、ニューヨーク、ドイツなどで高まる反核運動と連携した。また、1989年以後は朝鮮民主主義人民共和国在住の被爆者支援や日朝原爆被害者交流を進めた。さらに1979年から現在まで「被爆者代表から要望を聞く会」(毎年8月6日に開催)に参加し、在外被爆者問題全体の解決を日本政府に建議し続けている。(2)『広島朝鮮人被爆者協議会40年の歩み-資料集』1-40、2015.7.広島県朝鮮人被爆者協議会の創立40周年を記念する資料集である。2015年は広島朝鮮人被爆者協議会の結成40周年であった。本資料集は、広島朝鮮人被爆者協議会40年の歴史が込められた資料集である。広島朝鮮人被爆者協議会の活動が一目でわかるよう年表を作り、教育に活用できるようにしたもの。27年度が最終年度であるため、記入しない。研究成果は次のとおりである。1広島に於いて貴重な文献資料を発掘し、収集した。広島県'在日朝鮮人被爆者協議会'が1977年78年に実施した朝鮮人被爆者に関連する名簿資料、広島の朝鮮人・日本人の女性運動、広島朝鮮人強制労働の現場であるコボダム関連資料などである。収集した資料はリストを作ってDBにまとめた。2広島で在韓被爆者を支援する日本市民団体の活動家、広島に居住する朝鮮人被爆者、朝鮮人被爆女性たちの聞き取り調査と対話を重ねた。その結果、広島県'朝鮮人被爆者協議会'元会長であった李実根と現理事長である金鎭湖、民団系の被爆女性である朴南珠、総連系の被爆女性である朴玉順などからは特に貴重な証言と示唆を得た。そしてまた、李実根の自叙伝を広島に居住する朝鮮人たちと共同で翻訳することに決定した。3広島朝鮮人史の研究者・大阪在住の在日朝鮮人との交流を重ね、広島朝鮮人史に対する資料を韓国語の解題集の形式で出版する意義を確認するに至り、解題集を共に執筆、出版することに決定した。2015年12月まで出版することを目標としている。42015年に広島において被爆70周年を記念する全国女性史交流の集いの開催が提案されている。ひろしま女性学研究所において開催された全国女性史交流の集いの準備に関する女性史協議会に出席し、研究報告と提言を行った。2014年度の研究実績は、第一に、被爆朝鮮人に関する研究史と動向の調査をふまえて、三度にわたる研究会を大阪大学で行い、その成果を梁東淑氏が研究ノートにまとめ、大阪大学人間科学研究科グローバル人間学専攻紀要『グローバル人間学』に発表したことである。第二に、ひろしま女性学研究所の協力を得て、広島の被爆朝鮮人に関する資料の収集を行った。それらを整理・分析した成果の一部も、上記の研究ノートに紹介している。第三に、李実根氏と朴玉順氏を中心として広島在住の在日朝鮮人たちからの聞き取りを重ね、渡日、原爆被害、戦後の民族運動の高揚と民族運動に対する弾圧、朝鮮総連結成(1955年)以後の朝鮮人被爆者の生活、朝鮮人被爆者協議会の創立、現在の課題といった在日朝鮮人被爆者のライフ・ヒストリーを記録した。このような聞き取りと平行して李実根氏の自伝『プライド共生への道』(汐文社、2006)の韓国語訳を進め、全訳がほぼ完成しつつある。第四に、広島県・山口県における朝鮮総連・韓国民団の歴史と現在の諸活動について調査し、特にそれぞれの団体で活動する女性たちのライフ・ヒストリーを重視して、聞き取りを行った。

その間、祖国と日本の政治状況は大きく変わり、朝鮮戦争は53年に停戦したが祖国は南北に分断された状態が固定化し、日本では55年に朝鮮総連が創立された。出獄後の李は朝鮮総連に依拠して民族運動に挺身し、やがて広島県朝鮮被爆者協議会を結成した。1978年には在日朝鮮人として初めて米国ビザを取り第1回「ニューヨーク国連軍縮総会」に参加し、世界に朝鮮人被爆者問題を発信した。さらに朝鮮人被爆者の証言採録や出版・教育運動を行い、1980年代にはジュネーブ、ニューヨーク、ドイツなどで高まる反核運動と連携した。また、1989年以後は朝鮮民主主義人民共和国在住の被爆者支援や日朝原爆被害者交流を進めた。さらに1979年から現在まで「被爆者代表から要望を聞く会」(毎年8月6日に開催)に参加し、在外被爆者問題全体の解決を日本政府に建議し続けている。(2)『広島朝鮮人被爆者協議会40年の歩み-資料集』1-40、2015.7.広島県朝鮮人被爆者協議会の創立40周年を記念する資料集である。2015年は広島朝鮮人被爆者協議会の結成40周年であった。本資料集は、広島朝鮮人被爆者協議会40年の歴史が込められた資料集である。広島朝鮮人被爆者協議会の活動が一目でわかるよう年表を作り、教育に活用できるようにしたもの。27年度が最終年度であるため、記入しない。2015年度は被爆70周年の年にあたり、梁東淑氏の日本における研究にとっては最終年度にあたる。よって本年度の研究は次のように推進する。1これまでに実施した被爆朝鮮人・在日朝鮮人女性に関する聞き取りのフォローアップ調査を行い、それらの記録を文章化し、発表する。2日本の、また国際的な原水爆禁止運動・原爆被爆者援護法をはじめとする核被害者補償運動に関する調査を進め、それらの歴史の中に在日朝鮮人被爆者運動を位置づけ、在日朝鮮人被爆者がそのなかで果たした役割を考察する。研究交流や史料収集について当初に計画した目標は基本的に達成することができた。さらに、来日の時点では想定していなかった翻訳書や史料解題書の出版計画が具体化しており、当初の計画以上に進展した面もある。他方、朝鮮人被爆女性たちの大半が高齢化しているため、口述証言の収集が予期した以上に困難であることも判明し、計画の一部を変更せざるを得ない面もあった。全体としてはおおむね順調に進展していると言える。本研究課題を推進する目標は次のとおりである。1日韓被爆朝鮮人に関する研究の歴史と動向'に関する研究論文発表。2広島被爆朝鮮人史に関する収集された資料の整理と分析。3李実根'朝被協'元会長の自叙伝韓国語出版。5広島朝鮮人史に関する韓国語解題集出版。本研究課題が逢着した問題の第一は、朝鮮人被爆女性の高齢化に伴う口述証言の収集の困難性である。これに対しては、広島朝鮮人女性が過去に残した文書化された証言の資料の調査と収集を徹底化する。第二は、北朝鮮被爆者の問題に対する情報不足である。これに対しては、北朝鮮被爆者を直接会った日本の政治家や日本社会運動家、そして李実根と'朝被協'の証言や研究資料を補充する。
血管細胞における力学応答の分子バイオメカニクス

血管内皮細胞が血流に起因するshear stressを感知し、情報伝達する分子機構を解析した。内皮細胞にshear stressが作用すると即座に細胞膜カベオラの脂質の相状態が秩序液体相から無秩序液体相に変化し、膜流動性が上昇することを見出した。独自に開発した新規イメージング法によりshear stressによる膜の物理的性質の変化はATPの放出に繋がり、それがP2X4チャネルを活性化し、Ca2+の細胞内への流入と、それに続く細胞全体に伝搬するCa2+波を惹起することが示された。細胞膜自体がshear stressのセンサーとして働き、Ca2+を介した情報伝達が行われることが明らかになった。細胞や組織が力学的環境に由来するメカニカルストレスを感知して応答することは、その機能や生存にとって極めて重要な役割を果たしている。しかし、そうした力学応答の仕組みはまだ十分解明されていない。我々は血管細胞が血流に起因する流れ剪断応力(shear stress)を感知して細胞応答を起こす分子機構を解明する研究を行ってきた。平成21年度はshear stressが血管内皮細胞の細胞膜の流動性と膜リン脂質の相転移に与える影響について解析を加えた。その結果、shear stressが作用すると即座に膜の流動性が上昇し、膜リン脂質の結晶相からゲル相への転移が促進されることが分かった。また、我々のこれまでの検討でshear stressのセンシング機構の1つとしてカルシウム・シグナリングが働いていることを示してきた。すなわちshear stressが内皮細胞に作用するとATPが放出され、それがATP受容体であるP2X4チャネルを活性化することで細胞外カルシウムが流入し、結果的に細胞内カルシウム濃度が上昇することで細胞内へ情報が伝達される。今回、shear stressによるATP放出反応を高感度で実時間イメージングできるシステムを開発した。これは遺伝子工学的に作製したヒオチン化ルシフェラーゼ蛋白を細胞膜に結合させ、細胞から放出されたATPとルシフェリン・ルシフェラーゼ反応を起こすことで発生するフォトンを冷却CCDカメラで捉えるものである。その結果、ATPがshear stressに反応して内皮細胞の局所から放出されること、そこは細胞膜フラスコ状陥凹構造物であるカベオラの分布する細胞辺縁であることが示された。我々は血管細胞が血流に起因する流れ剪断応力(shear stress)を感知して細胞応答を起こす分子機構を解明する研究を行ってきたが、平成22年度は再生医療の細胞ソースとして期待されている胚性幹細胞(ES細胞)に及ぼすメカニカルストレスの作用について検討を加えた。マウスのES細胞から内皮細胞増殖因子(VEGF)の受容体を発現する血管前駆細胞を分離しshearstressとcyclic strainの定量的負荷を行った。その結果、血管前駆細胞がshear stressに反応して内皮細胞へ、一方、cyclic strainに反応すると平滑筋細胞へ分化することが示された。その作用機序としてshear stressは細胞膜に発現するVEGF受容体のリガンド非依存性の燐酸化を介して、また、cyclic strainは血小板由来増殖因子(PDGF)受容体のリガンド非依存性の燐酸化を介して細胞分化誘導効果を発揮することが分かった。さらに生理的な動脈レベルのshear stressはNotchシグナルを介して血管前駆細胞を動脈内皮細胞に、静脈レベルのshearstressは静脈内皮細胞へ分化させることが示された。これらの所見は胚における血管形成には遺伝子情報だけでなく環鏡要因の1つとしてメカニカルストレスが重要な役割を果たすことと、メカニカルストレスを細胞分化を誘導するツールとして再生医療に応用できる可能性を示唆している。細胞や組織が力学的環境に由来するメカニカルストレスを感知して応答することは、その機能や生存にとって極めて重要な役割を果たす。我々は血管細胞が血流に起因するshear stressを感知して応答する分子機構を研究してきたが、その中でカルシウム・シグナリングが働くことを明らかにした。すなわち内皮細胞にshear stressが作用するとATPが放出され、それがATP受容体であるP2X4チャネルを活性化することで細胞外カルシウムの流入が起こるのである。平成23年度はshear stressのカルシウム・シグナリングの分子機構を解析するため、同一細胞において我々が独自に開発したATPイメージングとFluor4を用いたカルシウム・イメージングを行った。shear stressが作用するとカベオラが集積する細胞膜から即座に高濃度(数十から数百mM)のATP放出が起こり、その直後に同じ場所から細胞内カルシウム濃度の上昇と細胞全体に伝搬するカルシウム波を画像として捉えることができた。

このことからshear stressのカルシウム・シグナリングにカベオラが重要な役割を果たすことが示された。遺伝子工学的に作製したヒオチン化ルシフェラーゼ蛋白を高密度に細胞表面に付着させる、今回、我々が開発した新規イメージング法は、これまで困難であった生細胞からのATP放出反応を高い空間分解能でかつリアルタイムで解析することを可能にした。血管内皮細胞に限らず生体の多くの組織の細胞がメカニカルストレスに応答してATP放出を起こし、それがATP受容体を介して組繊の機能調節に働くことが知られている。本イメージング法はATPが関わる様々な生命現象の研究に応用でき、有用性は高いと思われる。今年度は血管内皮細胞の形質膜が血流に起因するshear stressのセンサーとして働く可能性について検討した。培養内皮細胞に流れ負荷装置でshear stressを作用させると即座に形質膜のlipid orderがlipid-ordered phaseからlipid-disordered phaseに可逆的に変化することが環境感受性プローブLaurdanと2光子顕微鏡による画像解析で示された。同時に形質膜の流動性がshear stressで増加することがFRAP解析で示された。細胞にコレステロールを加えることでshear stressによる形質膜のlipid orderや流動性の変化を起こらなくすると、shear stressで惹起される内皮細胞からのATP放出と、それに続くATP受容体であるP2X4イオンチャネルを介したカルシウム・シグナリングが明らかに抑制された。このことは形質膜の物理的性質の変化がshear stressのメカノトランスダクションと結びついていることを示している。さらに、リン脂質とコレステロールで作製した巨大単一膜ベシクルにshear stressを作用させたところ、形質膜で見られたと同様のlipid phaseの遷移が人工脂質二重膜で起こることが確認された。従って、shear stressによる形質膜のlipid orderの変化は膜に存在するイオンチャネル、受容体、酵素や細胞骨格や生細胞の代謝活動とは関係しない物理現象であると考えられた。形質膜の物理的性質が変化すると膜に結合している様々な分子が活性化されることが知られているので、形質膜自体がshear stressのセンサーとして働き、その物理的性質を変えることで膜分子を活性化し細胞内へ情報伝達する機構が存在すると考えられる。これは形質膜のこれまで知られていない新しい機能の発見と言える。