hpprc/llmjp-kaken huggingface dataset:
個体差の発現機序に関する行動遺伝学的・生理生化学的・生態学的研究

5.Tsukuba情動系ラットとその交雑からのF1,F2,B1,B2を用いてランウェイテストの移動活動量の日内・日間変動の遺伝構築について古典的遺伝分析を行った。結果は日内・日間とも時間経過につれて活動量が増大する方向への優性効果を示す遺伝構築を持つことがわかった。このことから場面に馴れるにつれ、より多く場面を探索する方向への選択が作用してきたことが示唆される。6.ランウェイ・テストをWister系に連続10日間実施し、ランウェイにおける活動性と情動性の関係を検討した。結果は活動量は1日目から2日目にかけて増大し、以降は10日目にかけてなだらかのU字型変化を示した。また主成分分析の結果、活動性と情動性の因子が抽出された。行動における個体差の発現機序を知るために、藤田が選択交配により作ってたきTsukuba高・低情動系ラット(いずれも近交系)とそれ以外の近交系またはクロ-ズド・コロニ-系である6系統のラット、および2系統の近交系マウスを用いて、実験室における行動遺伝目的・生理生化学的研究と野外フィ-ルドにおける生態学的研究を行なった。1.Tsukuba高・低情動、F344、Donryu、LongーEvans、SpragueーDawley、WistarーImamichi系ラットについて、嫌悪性の異なる3種類の新奇場面(ランウェイ、オ-プン・フィ-ルド、1迷路)における行動比較を行なった結果、遺伝に基づく明白な系統差が3場面に一貫して得られた。2.TsuKuba高・低情動、F344、LongーEvans、WistarーImamichi系ラットに、ランウェイ・テストを10日間連続して課すことで、活動性と情動性の関係を検討した。主成分分析の結果、活動性と情動性の因子が抽出され、さらにLongーEvans系はこの点で特異的であることが分かった。3.2系統のラット(WistarーImamichi、F344)と2系統のマウス(BALB、D57BL)の、オ-プン・フィ-ルド(強制場面)と、シェルタ-付オ-プン・フィ-ルド(自由場面)における行動を比較した結果、ラットではシェルタ-は不安を低下させたが、マウスではそれを回避する傾向(シェルタ-・フォビア)が見られた。4.Tsukuba高・低情動、WistarーImamichi、LongーEvans系ラットを、別の野外フィ-ルドに投入して、餌制限条件下で自然繁殖にまかせた。餌制限無しの場合と異なり、高情動系でも給餌時刻には地上に出て、しかも、金網に登って給餌者を持つという行動が見られるようになった。5.WistarーImamichi系ラットの採餌行動に及ぼす餌の大きさ・採餌距離の影響を、実験室場面と野外フィ-ルドにおいて検討した結果、採餌行動は少なくともこれらの要因によって規定されることが分かった。
IL-5トランスジェニックマウスの好酸球による広東住血線中と殺虫と宿主病態の解析

この研究により以下のような事実が明らかにされた。1.IL-5 transgenicmouse(IL-5Tg)では、脳蜘蛛膜下に寄生する広東住血線中は多数の好酸素球に脱累粒してライソソーム物質を放出して虫体を殺滅する。2.抗原特異的血清IgAはIL-5 Tg、C3H/HeNのいずれでも感染後5日以降、また、髄液中のIgAは7日以降陽性で、そのレバルはIL-5 Tgの方が高い。3.マウスを抗CD4抗体で処理すると、BALB/cマウスの虫体の殺滅を阻害するとともに、病態を改善できるが、抗体処理は病態に全く影響を与えない。4.tumor necrosis factor-αは感染マウスの病態に全く関与しない。5.抗IL-5 Tg抗体で処理すると虫体の殺滅は阻害できるが、病態を改善することはできない。6.IL-5 Tgマウス好酸球の粗製塩基性蛋白質は感染後20日の広東住血線虫に対してin vitroで傷害作用を示す。7.C.B-17+/+(+/+)やBALB/cnu/(nu/+)は感染により病態の悪化を示すが、C.B-17scid(SCID)やBALB/c nu/nu(nu/nu)では病態の悪化が見られない。8.脳内虫体の回収数は+/+、nu/nuではnu/+やC57BL/6よりも著しく多い。これら3系統のマウスはいずれも髄液の好酸球数が少なく、それは特にSCIDとnu/nuで顕著である。9.SCIDとnu/nuでは抗原特異的血清IgAやIgG1抗体のレベルが低い。10.感染SCIDにIL-5 Tgの腹腔滲出好酸球と感染したIL-5 Tgから回収したIgA抗体を移入しても、脳内虫体の回収数は好酸球と正常血清移入群と差が見られなかった。これはnu/nuとは異なり、SCIDでは移入された好酸球の髄液への集積が起こらないことに起因している。11.正常未感染IL-5 TgとC3H/HeNマウスの腹腔内へ第3期幼虫(L3)を封入したdiffusion chamder(DC)を移植しおくと、2μmのフィルター装置chamber内には細胞が侵入し、侵入細胞数はIL-5 Tgの方がC3H/HeNより圧倒的に多い。L3の生存は2μmのフィルターより0.1μmのフィルター装置DCの方が良好であった。1.IL-5 transgenic mouse(IL-5Tgマウス)に広東住血線虫を感染させると、対照のC3H/HeNマウスに比べて骨髄、末梢血ならびに髄液における好酸球応答が有意に高く、逆に脳内虫体の回収数は有意に少なく、また虫体は有意に小さい。

IL-5TgならびにC3H/HeNマウスの血清では感染後5日、また髄液では7日以降に抗原特異的IgA抗体が検出されたが、そのレベルはIL-5Tgマウスの方が高い。IL-5Tgマウスの蜘蛛膜下に寄生する虫体の周囲には著名な好酸球の浸潤が認められ、好酸球は虫体の表面で脱顆粒している。2.IL-5Tgマウスの腹腔内へ予めCdSO_4を投与して腹腔滲出好酸球を集め、コラーゲンをコートした培養プレートで培養することによりマクロファージを除去し、純度80%以上の好酸球を得た。この好酸球からAckermanら(1983)の方法により特殊顆粒を分離し、このものをPBSあるいは0.025M sodium acetate,0.15M NaCl(pH4.2)の液中で超音波破砕し、顆粒から塩基性蛋白質を溶出させた。この塩基性蛋白質はSephadex G50でゲル濾過し、eosinophil peroxidase,eosinophil cationic proteinとeosinophil-derived neurotoxin,ならびにmajor basic proteinの3つのピークを得た。3.ゲル濾過前の粗顆粒蛋白質を用いて、in vivtroにおける広東住血線虫幼若成虫に対する傷害作用を調べたところ、顆粒蛋白質の非存在下では全く傷害が認められないのに、顆粒蛋白質の存在下では18時間後に25%の虫体に虫体体表の破壊や消化管の突出などの傷害が認められ、42時間後では42%の虫体に傷害が認められた。この傷害効果はMTT法によっても確認された。以上のことから、好酸球がin vivoで広東住血線虫を傷害するばかりでなく、in vitroにおいても好酸球の塩基性顆粒蛋白質が虫体を傷害することが分かる。1.広東住血線虫感染マウスの病態に関する研究:(1)広東住血線虫感染C57BL/6ならびにBALB/cマウスを抗CD4単クローン抗体で処理すると、虫体の殺滅が阻害され、BALB/cマウスでは体重減少を指標とした病態が改善される。しかし、抗CD8抗体処理は効果がない。(2)tumornecrosis factor-αの産生は宿主の病態に影響しない。(3)抗IL-5抗体で処理すると抗CD4抗体の場合と同様に虫体の殺滅は阻害されるが、感染BALB/cマウスの病態には影響がみられない。つまり、BALB/cマウスの病態はCD4^+T細胞依存性の、未だ未知のメカニズムで制御されている。(4)C.B-17scid(SCID)マウスに広東住血線虫を感染させると、BALB/c nu/nu(nu/nu)の場合と同様に感染後の体重減少が抑制され、虫体回収数も多い。(5)C.B-17 +/+(C.B-17)は虫体回収数の点でSCIDと差が見られず、虫体の発育も良い。(6)C.B-17やSCIDでは髄液に好酸球が集積しない。(7)予め広東住血線虫を感染させておいたSCIDとnu/nuにIL-5transgenic mouse(IL-5 Tg)の腹腔好酸球を静脈移入し、同時に未感染IL-5 Tgや感染IL-5 Tgから採取された血清を腹腔内注射して殺虫効果を調べたところ、SCIDでは好酸球が髄液に集積せず、殺虫効果もみられなかったが、nu/nuでは好酸球が髄液に集積し、殺虫効果を示した。2.Diffusion chamber(DC)を用いたエフェクター細胞の検討:孔径0.1μmと2μmのフィルター膜を装着したDCに広東住血線虫の第3期幼虫(L3)を封入し、これを未感染のC3H/HeNとIL-5 Tgの腹腔内へ移植して経時的なDC内への細胞侵入やL3の生存状況を調べた。その結果、細胞のDC内への侵入は2μmのフィルターを装着したもののみに認められ、このことはC3HよりIL-5 Tgでより顕著であった。虫体の生存は予想に反して、いずれのマウスでも0.1μmより2μmのフィルターを装着したものの方が良好であった。
高次元時空の幾何学と宇宙論

昨年度は,任意の次元におけるブラックホールとドメーンウォール(=ブレーン)やストリングなどのとの相互作用を集中的に研究した。今年度もその研究を引き続き進めて,いくつかの新しい成果を得た。まず,ブレーン上にあるブラックホールがブレーンから引き離されていく過程を,これまでは数値的にのみ求めていたが,最後にブラックホールがブレーンから引き離される瞬間は記述できていなかった。この瞬間の前後に関してそれが準静的に起こるという仮定の下に解析的に調べる方法を編み出し,それによって,ブラックホールがブレーンから引き離されている様子の全体像を明らかにした。その結果,余剰次元が1の場合と2以上の場合では答えが大きく異なり,1の場合にはブラックホールはブレーン上に安定に存在できないのに対して,2以上の場合には,ある臨界運動量を超える運動量を与えられてはじめてブレーンから引き離されることが分かった。これは,今後のLHC等の高エネルギー加速器実験でブラックホールが生成され,余剰次元の存在の示唆が得られた場合に,その余剰次元の数に大きく依存する結果が得られることを示唆しており,非常に重要な結果である。これはPhysical Review D誌に発表された。その後,一般次元の反ドジッター時空の量子的安定性の問題に取り組んでいる。反ドジッター時空は,ブレーン宇宙モデルに頻繁に現れる余剰次元の時空である。この時空上に正の質量を持つスカラー場を考え,最も自然な真空を考えると,そのスカラー場の2点相関関数が空間的距離が無限大の極限で発散することが分かった。これは,高次元時空のコンパクト化によって反ドジッター時空が現れるとすると,その時空が赤外不安定であることを示唆している。現在,その物理的意味をさらに追求中である。今年度はブレーン宇宙のインフレーションモデルとして有望視されているバルク・インフラトンモデルを念頭に,ドジッタープレーン時空モデルにおける量子効果の研究を行った.このモデルは様々な人によって研究されているが,その量子効果については,いくつかの技術的困難のために,バルクスカラー場が重力と共形結合している場合のみ明確な解析がされているだけで,一般的の場合の取り扱いは為されていなかった.我々は,この問題に対して,高次元の反ドジッター時空中にドジッターブレーンが埋め込まれている状況を考え,その時空中に存在するスカラー場の有効作用をゼータ関数法によって,一般的に取り扱う新しい方法を与えた.そして,この一般的方法の有用性を明らかにするための第一歩として,共形結合場の場合に,以前の方法で計算された結果が再現されることを確認した.また,もうひとつの興味ある応用として,反ドジッター時空の半径無限大の極限を考えた.この場合は,平坦な空間が球面によって限られた場合,すなわちN次元ボールにおけるカシミア効果の計算に対応する.そして,我々の新しい方法は,この場合にも以前に得られている結果を正しく再現することを示した.さらに,一般に与えられた空間が部分空間として等曲率空間を持つ場合に関して,スカラー場の有効作用を与えるゼータ関数とその微分の一般的表式も与えた.このように,我々の方法は,様々なクラスのトポロジーを持つ空間における有効作用や有効ポテンシャルを求める上での,非常に強力な道具を与えることを示した.初期宇宙におけるドメーンウォールやブラックホール生成を理解することは,宇宙論の重要なテーマである。この問題に対して,近年注目されているブレーン世界説に基づいた理解を深めるため,今年度はブレーン世界説における,ブラックホールとブレーンの相互作用に関して,集中的に研究を進めた。これはまた,近い将来完成する高エネルギー加速器LHCにおいてミクロなブラックホール生成の可能性とも絡んで,緊急性を持った課題となっている。具体的には,我々の宇宙がブレーンである場合,加速器実験によって我々のブレーン上にブラックホールが生成される可能性が高いが,その際,ブラックホールはホーキング輻射によって消滅していくと考えられている。しかし,ホーキング輻射による反作用によって,ブラックホールが我々のブレーンから飛び出していく可能性がある。すると,ブレーン上に残ったままホーキング輻射によって消滅するか,ブレーンから飛び出してから消滅するか,を明確にすることによって,実験から余剰次元の存在を確認することが可能となる。今年度の研究では,このブレーンからブラックホールが飛び出す過程を詳しく解析し,その結果,余剰次元が1次元の場合,ホーキング輻射によって消滅する前に,ブラックホールはブレーンから飛び出すことが分かった。この成果は論文としてPhysical ReviewLetters誌に掲載された。しかし,この解析では,ブレーンは厚みのない特異面として扱ったため,実際にブラックホールがブレーンから完全に分離する過程を計算することができなかった。そこで,次にブレーンに厚みを持たせ,さらに,余剰次元も1次元だけでなく,2,3,4次元の場合に拡張して計算を行った。その結果,(1)余剰次元が1次元の場合は,ブラックホールはブレーンから自発的に飛び出すこと,(2)余剰次元が2次元以上の場合は,ブラックホールに,ある臨界初速度が与えられた場合にのみ,ブラックホールがブレーンから飛び出しえること,が分かった。よって,実際の実験において,ブラックホールの飛び出しが早いか,蒸発が早いか,確認できれば,余剰次元の次元数に関して非常に重要な情報が得られることになる。この成果は,論文として現在投稿中である。

まず,ブレーン上にあるブラックホールがブレーンから引き離されていく過程を,これまでは数値的にのみ求めていたが,最後にブラックホールがブレーンから引き離される瞬間は記述できていなかった。この瞬間の前後に関してそれが準静的に起こるという仮定の下に解析的に調べる方法を編み出し,それによって,ブラックホールがブレーンから引き離されている様子の全体像を明らかにした。その結果,余剰次元が1の場合と2以上の場合では答えが大きく異なり,1の場合にはブラックホールはブレーン上に安定に存在できないのに対して,2以上の場合には,ある臨界運動量を超える運動量を与えられてはじめてブレーンから引き離されることが分かった。これは,今後のLHC等の高エネルギー加速器実験でブラックホールが生成され,余剰次元の存在の示唆が得られた場合に,その余剰次元の数に大きく依存する結果が得られることを示唆しており,非常に重要な結果である。これはPhysical Review D誌に発表された。その後,一般次元の反ドジッター時空の量子的安定性の問題に取り組んでいる。反ドジッター時空は,ブレーン宇宙モデルに頻繁に現れる余剰次元の時空である。この時空上に正の質量を持つスカラー場を考え,最も自然な真空を考えると,そのスカラー場の2点相関関数が空間的距離が無限大の極限で発散することが分かった。これは,高次元時空のコンパクト化によって反ドジッター時空が現れるとすると,その時空が赤外不安定であることを示唆している。現在,その物理的意味をさらに追求中である。
多様な乳酸ポリエステルの合成に向けた乳酸特異型CoA転移酵素(LCT)の開発

本年度の研究成果の1点目として、乳酸(LA)、3-ヒドロキシブタン酸(3HB)、3-ヒドロキシヘキサン酸(3HHx)ユニットからなる新規乳酸ポリマーの生合成に成功した。3HHxユニットはポリマーの柔軟性を向上させる性質を持つ。したがって、3HHxユニットの導入は、これまで乳酸ポリマーの課題点であった低い柔軟性の改善に対し、大きく寄与する可能性がある。具体的には、当研究室において世界で初めて発見された乳酸重合酵素、およびモノマー前駆体である有機酸CoA体を供給可能なCoA転移酵素を組換え大腸菌で共発現し、さまざまな有機酸を炭素源としてポリマー合成を行なった。その結果、ブタン酸添加下でポリマーに3HHxユニットが導入できることを明らかにした。また、3HHxユニットの導入量はブタン酸の添加濃度によって制御可能であった。2点目として、96mol%のD-LAユニットからなる乳酸ポリマー(LA96)の生合成に成功した。LA96は、上記の組換え大腸菌を用い、ペンタン酸を炭素源として用いることで合成できた。LA96は、化学合成によって得られたポリL-乳酸(PLLA)とほぼ同等の熱的性質を示した。また、LA96中のモノマー光学純度は100%D体であり、PLLAとの混合によってステレオコンプレックスPLAを生成可能であることを明らかとした。これらの結果は、化学合成PLAと同等の機能を持つポリマーの生合成を可能にしたことを意味しており、非常に意義深い。本研究成果によって、バイオプロセスで合成可能なバイオプラスチックの構造的および物性の多様性を広げることができ、その応用範囲の拡大に貢献することができた。
オリゴデンドロサイト前駆細胞と神経回路の機能的相互作用

本研究プロジェクトでは、オリゴデンドロサイトの分化因子について解析を行い、そのオリゴデンドロサイト分化における役割について明らかにする。さらに、遺伝子改変マウスを作製してオリゴデンドロサイトの分化に異常をきたすような個体モデルを作製する。最終年度には、オリゴデンドロサイト分化因子のfloxマウスを用いて、成熟オリゴデンドロサイト、および、オリゴデンドロサイト前駆細胞にて遺伝子欠失を起こすコンディショナルノックアウトマウスを作成した。前者は成体まで生存してから致死となり、後者は出生後に致死となることが明らかになった。この因子は、オリゴデンドロサイト前駆細胞の維持、および、オリゴデンドロサイトの分化の際に働いている因子であることが示唆された。成熟オリゴデンドロサイトにおけるコンディショナルノックアウトマウスでは、マウス行動実験、組織学的解析、および電気生理学的な解析を行い、論文をまとめる予定である。オリゴデンドロサイト前駆細胞におけるコンディショナルノックアウトマウスでは、組織学的解析を中心に行い、論文報告する予定である。本研究プロジェクトを遂行することにより、新規のオリゴデンドロサイト分化に関わる因子を見出し、そのコンディショナルノックアウトマウスを作成した。さらに、オリゴデンドロサイトの複数の分化段階にて異常を示すマウスモデルの作製も行うことができ、当初の目的は達成することができたと言える。平成29年度が最終年度であるため、記入しない。常染色体劣性遺伝様式で不随意運動などの運動症状を示す遺伝子変異マウスにおけるニューロンおよびグリア細胞の表現型の解析を組織学的に行った。その結果、ニューロフィラメントの蓄積というニューロンの異常所見に加えて、グリア細胞の異常所見を観察した。特にグリア細胞の異常所見については、これまで報告がなされていないものである。今後は経時的な病態の進行について解析を行っていく計画である。我々の実験結果により、オリゴデンドロサイトの発生や分化に関わると考えられる遺伝子のコンディショナル・アリールの作成を行い、キメラマウスの作製に成功した。ES細胞の寄与率の高いキメラマウスであるので、設計したコンディショナル・アリールを持つ遺伝子組み換えマウスの確立が期待できる。この遺伝子組み換えマウスの確立ができれば、各種Creドライバーマウスと掛け合わせをして、オリゴデンドロサイトの発生・分化における本遺伝子の役割についての解析が可能となる。オリゴデンドロサイト前駆細胞の増殖が変化する遺伝子変異マウスの経時的な表現型解析を継続して行った。また、jimpy, shivererなどのオリゴデンドロサイトに異常のあることが知られている遺伝子変異マウスの掛け合わせを進め、脳組織の回収を行い組織学的解析を開始した。さらには、オリゴデンドロサイトの異常が観察されることが予想される遺伝子の新規コンディショナル・アリールの作成に成功した。本研究提案では、オリゴデンドロサイト系譜細胞が脳機能発現にどのような影響を与えるのか、という点に着目して研究を進めている。オリゴデンドロサイトは、中枢神経系のミエリン形成グリア細胞である。オリゴデンドロサイト前駆細胞は、胎仔期神経管の限局した場所で産生され、増殖しながら細胞移動をおこない、中枢神経系全体に広がる。そして、出生後に成熟オリゴデンドロサイトに最終分化してミエリンを形成する。オリゴデンドロサイトの発生に必須の因子であるOlig2転写因子に結合する因子のfloxマウスを作成し、その中枢神経系特異的なコンディショナル(cKO)マウスの作成を行った。cKOマウスは、出生後に致死になることが判明した。cKOマウスの組織学的解析を行い、脊髄のオリゴデンドロサイト系譜細胞に異常を見出した。本cKOマウスでは、オリゴデンドロサイト前駆細胞の細胞数が減少することが判明した。Olig2転写因子に結合する因子の遺伝子改変floxマウスを用いて、中枢神経系特異的コンディショナルノックアウト(cKO)マウスの解析を中心に行い、オリゴデンドロサイト系譜の異常を観察した。オリゴデンドロサイトの発生・増殖・分化に関わると考えられる因子を同定し、その遺伝子のfloxアリールを作製した。Creドライバーマウスの導入と掛け合わせに予定よりも時間を要したが、中枢神経系特異的Creドライバーマウスとミエリン形成細胞特異的なCreドライバーマウスを用いて掛け合わせを行い、コンディショナルノックアウトマウス作製を行った。組織学的な解析により、中枢神経系特異的なノックアウトマウスは、胎生致死になること、そして、オリゴデンドロサイト前駆細胞の数が低下することが明らかとなった。また、ミエリン形成細胞特異的なノックアウトマウスは、生後1ー2ヶ月齢で死亡することが明らかとなった。現在も継続して表現型解析を行っており、おおむね順調に進展している。上記のfloxマウスを用いることにより、当初目的としていた、生後マウス脳におけるオリゴデンドロサイト系譜細胞の発生・増殖・分化を制御する、という実験系を確立できたと考えられる。また、運動障害を示すDystonin遺伝子変異マウスの生後脳において、オリゴデンドロサイト前駆細胞の増殖が低下する、という新たな表現型を見出した。この表現型が、細胞自律的な影響によるものか、それとも、細胞非自律的な影響によるものなのかについては今後との課題であり、我々が作製したコンディショナルDystoninアリールを用いることにより、検証が可能であると考えている。当初の目的のオリゴデンドロサイトの分化・増殖に関わる因子を同定し、その遺伝子のfloxマウスを作成して条件付きノックアウトマウスの作製を行った。

Creマウスの選定と導入に予定よりも時間を要したが、おおむね順調に進展している。本研究プロジェクトでは、オリゴデンドロサイトの分化因子について解析を行い、そのオリゴデンドロサイト分化における役割について明らかにする。さらに、遺伝子改変マウスを作製してオリゴデンドロサイトの分化に異常をきたすような個体モデルを作製する。最終年度には、オリゴデンドロサイト分化因子のfloxマウスを用いて、成熟オリゴデンドロサイト、および、オリゴデンドロサイト前駆細胞にて遺伝子欠失を起こすコンディショナルノックアウトマウスを作成した。前者は成体まで生存してから致死となり、後者は出生後に致死となることが明らかになった。この因子は、オリゴデンドロサイト前駆細胞の維持、および、オリゴデンドロサイトの分化の際に働いている因子であることが示唆された。成熟オリゴデンドロサイトにおけるコンディショナルノックアウトマウスでは、マウス行動実験、組織学的解析、および電気生理学的な解析を行い、論文をまとめる予定である。オリゴデンドロサイト前駆細胞におけるコンディショナルノックアウトマウスでは、組織学的解析を中心に行い、論文報告する予定である。本研究プロジェクトを遂行することにより、新規のオリゴデンドロサイト分化に関わる因子を見出し、そのコンディショナルノックアウトマウスを作成した。さらに、オリゴデンドロサイトの複数の分化段階にて異常を示すマウスモデルの作製も行うことができ、当初の目的は達成することができたと言える。神経系に表現型を示す病態モデルマウスのニューロンおよびグリア細胞における表現型解析を進めており有望な表現型を見出した。現在、再現性の確認を行っている。また、オリゴデンドロサイトの発生に関わると考えられる遺伝子のコンディショナルアリールの作製が順調に進んでおり、今後の表現型の解析結果が待たれる。マウスの掛け合わせが順調に進んでいるため。今後は、中枢神経系特異的なコンディショナルノックアウト(cKO)マウス作成に加えて、成熟オリゴデンドロサイト特異的なcKOマウス、そして、オリゴデンドロサイト前駆細胞特異的cKOマウスを作成し、オリゴデンドロサイトの発生や分化のどの段階に作用する因子であるのかを明らかにする。これまでの研究により、オリゴデンドロサイト前駆細胞の増殖および分化に関わると考えられる因子を見出した。さらに、その遺伝子についてfloxアリールをもつ遺伝子改変マウスの作製を行った。中枢神経系特異的なノックアウトマウスとミエリン形成細胞特異的なノックアウトマウスを作成し、その表現型解析を行っている。これらの結果をまとめて論文報告を行う。平成29年度が最終年度であるため、記入しない。マウスの掛け合わせを進めて、オリゴデンドロサイトに異常を示すマウスの作製を行う。さらに、それらの表現型解析を行う。
無機ホウ素クラスター融合ＢＮＣＴデリバリーマテリアルの開発

BNCTとはエネルギーの低い人体に無害である中性子を用いるがん放射線療法の一種である。体内で発生する放射線の飛程は細胞一つに相当する約10 μm以下である。ホウ素10元素をがん細胞に選択的に送達出来れば、周囲の正常細胞に影響することなくがん細胞を一細胞ずつ殺傷することが理論上可能であり、副作用の無いがん治療法となる。しかし、現在臨床応用されているホウ素薬剤は、水溶性や腫瘍選択性・蓄積性が低いなどの欠点があり、また、BNCTの治療効果を向上させるためには腫瘍細胞内ホウ素10濃度を高めることが不可欠であり、そのため現在使用されている低分子ホウ素化合物と比較しよりホウ素10を高集積化した薬剤の登場が望まれている。本研究では、ホウ素含有無機化合物をホウ素源として用いることで、標的細胞内内でのホウ素高集積化を目指す。BNCT効率を高めるために、一粒子あたり多量の10Bを含む希土類金属酸化物ナノ粒子を調製し、さらに血中滞留性を高めるためにコンドロイチン硫酸によるアニオンコーティングした新規BNCT薬剤を開発し、担がんマウスに対するBNCT評価を行った。担がんマウスに対し、B含有Sm, Gd, Y酸化物ナノ粒子はいずれもカチオン表面電荷を有していた。血中安定性を高めるためにコンドロイチン硫酸でアニオンコーティングし担がんマウス腹腔内に投与し、京大原子炉にて約5 x 1012フルーエンスの中性子を照射し、腫瘍増殖を観察した。その結果、Y酸化物を投与した照射群で最も腫瘍増殖抑制効果を示し、延命効果が高いことが確認された。さらに、10B濃縮ホウ酸を用いて合成したY酸化物ナノ粒子でBNCT評価を行ったところ、より高い腫瘍増殖抑制能を有することがわかった。以上の結果より、含ホウ素希土類酸化物ナノ粒子特にY酸化物はBNCT用新規ホウ素薬剤として薬剤の投与量軽減や治療効果の向上が期待できる。24年度が最終年度であるため、記入しない。ホウ素中性子捕捉療法(BNCT)実現のためには、現在臨床研究で使用されているBSHやBPAと比較し、腫瘍選択性・中性子捕捉効率が高く、低濃度で作用可能かつ水溶性などに優れた新規^<10>B薬剤の開発が不可欠である。我々はH23年度において、有機・無機ハイブリッド化合物のナノ粒子化法として注目を集めているレーザーアブレーション法を用い、高密度のホウ素原子を効率的にガン細胞に送達可能な含ホウ素ナノ微粒子の新規作製法を検討した。また、生分解性ポリマーにBSHを修飾した高分子^<10>B薬剤と、悪性メラノーマに対して親和性が期待されるコウジ酸構造を有する新規^<10>B薬剤を合成しBNCT用ホウ素キャリアとしての評価を行った。ホウ酸・過ホウ酸カルシウムとも、レーザー波長、照射時間、分散剤の添加時期に関係なく約100nmのサイズを有する分散水溶液の調製に成功したが、そのホウ素濃度は数百ppbとBNCT薬剤として使用するには不充分であった。BSH修飾ポリアミンは担がんマウスに対するBNCT治療において、高い腫瘍抑制効果及び高い延命効果を示すことが判明した。一方、コウジ酸修飾o-カルボランをメラノーマ移植マウスに対して投与後BNCTを行った結果、未処理もしくはあるいは中性子照射のみに比べてコウジ酸修飾o-カルボランで延命効果が確認された。また、現在臨床に用いられているL-BPAと比較すると延命効果が低いが、今回用いたL-BPAは^<10>Bが高濃縮されたものであり、一方コウジ酸修飾o-カルボランは天然同位体比のものを用いており、腫瘍へのホウ素集積性が約5ppmで更に^<10>Bが実質20%であることを考慮すると、今後、^<10>B高濃縮型コウジ酸修飾o-カルボランを用いることでメラノーマに対する高いBNCT効果が期待できる。

その結果、Y酸化物を投与した照射群で最も腫瘍増殖抑制効果を示し、延命効果が高いことが確認された。さらに、10B濃縮ホウ酸を用いて合成したY酸化物ナノ粒子でBNCT評価を行ったところ、より高い腫瘍増殖抑制能を有することがわかった。以上の結果より、含ホウ素希土類酸化物ナノ粒子特にY酸化物はBNCT用新規ホウ素薬剤として薬剤の投与量軽減や治療効果の向上が期待できる。24年度が最終年度であるため、記入しない。含ホウ素無機塩のレーザーアブレーション法による高濃度ナノ微粒子分散液の調製はナノ微粒子化には成功したが、濃度を改善するために照射条件の更なる検討が必要である。一方、無機ホウ素クラスターであるo-カルボランとメラノーマ親和性が期待されるコウジ酸とのコンジュゲート化合物をBNCT薬剤として評価し、メラノーマ治療BNCT薬剤としての可能性を確認することが出来るなど、ホウ素無機クラスターの有効性を明らかにした。BNCTの治療効果を増強するためには、腫瘍細胞内^<10>B濃度をより高める必要があり、^<10>B高集積型ホウ素薬剤の開発が望まれる。今後は、^<10>B元素の割合が非常に高い窒化ホウ素無機クラスターの調製およびそのBNCT薬剤としての評価を行う。また、融合マテリアル研究領域の他の研究班と共同し、含ホウ素希土類金属酸化物ナノ微粒子を蛍光プローブ性を供えたBNCT薬剤としての評価を実施する。
多点同時蛍光相関分析法による神経細胞樹状突起内の分子動態の解析

新規に開発した2光子励起顕微鏡システムを用い多点で同時に蛍光相関分光法(FCS)を適用することにより神経細胞樹状突起の細胞質中を高速に移動するタンパク質分子の動態を捉えることを目的とした。GFP発現プラスミドあるいはGFP融合CamKIIタンパク質発現プラスミドをマウス由来初代培養神経細胞に発現させ細胞質の複数点から蛍光強度変化の記録を10kHz以上の時間解像度で取得しFCS解析することに成功した。本研究は申請者の開発したランダムアクセス型2光子励起顕微鏡システムを用いて、これまで困難だった遊離タンパク質の動態を直接計測することを目指す。多点で同時に蛍光相関分光法(FCS)を適用することにより樹状突起の細胞質中を高速に移動するタンパク質分子の動態を捉え、シナプスと核を連絡するシグナル系の実態を明らかにすることを目的とする。これまで細胞質内を拡散する遊離型タンパク質は拡散速度の桁違いの大きさのため直接的な動態の計測は困難だった。蛍光相関分光法(FCS)は溶液中での一分子の振る舞いを計測する手法で、これを細胞内に適応することにより細胞質内の遊離タンパク質の挙動を追跡できる。しかし従来のFCS装置は細胞内の一点からしか記録できず、細胞内の様々な部位における機能タンパク質の動態解析を行うには制約があった。特に神経細胞は細胞内の機能局在性が高く、同時多点からのFCS解析は非常に多くの情報をもたらすことが期待される。本研究では新規に開発した2光子励起顕微鏡システムを用いカルモジュリン、CamKII、Ca結合タンパク質(calbindin等)などシナプス機能に重大な機能分子のスパイン内外での動態を検出することを試みる。本年度は株細胞を用いて細胞質のタンパク質のFCS計測を実際に試みた。GFP発現プラスミドをHEK293細胞に発現させ細胞質の複数点から蛍光強度変化を10kHz以上の時解像度で取得することに成功した。また、自己相関を計算し表示し、自己相関関数にフィットさせるソフトウェアを完成させた。現在コントロールであるGFPの自己相関が理論通り得られるよう光学系の調整を行っている。蛍光相関分光法(FCS)は溶液中での.分子の振る舞いを計測する手法で、これを細胞内に適応することにより細胞質内の遊離タンパク質の挙動を追跡できる。しかし従来のFCS装置は細胞内の.点からしか記録できず、細胞内の様々な部位における機能タンパク質の動態解析を行うには制約があった。本研究では新規に開発した2光子励起顕微鏡システムを用いカルモジュリン、CamKII、Ca結合タンパク質(calbindin等)などシナプス機能に重大な機能分子のスパイン内外での動態を検出することを試みた。本年度は初代培養神経細胞を用いて樹状突起およびスパイン内のタンパク質のFCS計測を試みた。

GFP発現プラスミドあるいはGFP融合CamKIIタンパク質発現プラスミドをマウス由来初代培養神経細胞に発現させ細胞質の複数点から蛍光強度変化を10kHz以上の時解像度で取得することに成功した。自己相関関数よりタンパク質の細胞局所での拡散係数が異なることを見いだした。非常に複雑な光学系を用いており最適な条件を得るために多くの時間を要した。現在も感度を上げるべく努力している。24年度が最終年度であるため、記入しない。現在神経細胞内で蛍光タンパクを融合した機能タンパク質のFCS測定を施行している。その過程で、非拡散成分と拡散成分の抽出方法などを検討しつつ精度を上げている。研究計画の遂行において特に問題点はない。
磁性流体の汎用流動解析プログラムの開発と実験的検討

見掛け上強い磁性を有する流体として磁性流体が開発され,その特性を生かした新しい応用開発研究が各方面で活発化している.それに呼応して流体工学の新分野としての磁性流体工学の研究領域が確立されようとしているが,その包含する研究領域は広範で複雑であるため,磁性流体の流動現象を解明するには実験ならびに数値解析が不可欠となる.最近のコンピュータ演算能力の飛躍的発達に伴い,従来困難であった数値計算が可能になってきており,複雑な基礎方程式系を有する磁性流体の数値解析も可能となってきた.そこで,本研究では各種の数値解析手法を検討し,磁性流体の様々な流動解析を行い,実験によって数値解析の妥当性を確認することを見的としている.まず,ニュートン流体に対する安定かつ高速な有限要素法の新しい数値解析アルゴリズムを開発し,他の研究者による実験結果との比較・検討を行った.本手法を正方形キャビティ内の流れおよび円柱まわりの流れに適用した結果,計算スピードは従来の有限要素法に比較して十倍以上速く,計算時間と容量は差分法と同程度であった.また,計算精度も高精度であることが確められた.円柱まわりの高レイノルズ数流れにおいては,非常に安定な数値解法で,二次渦の変化やカルマン渦列の発達過程を調べることができた.つぎに正方形容器内に満たされた磁性流体の自然対流の数値解析を行った.その結果,外部磁場の印加方向,磁場勾配の磁性流体の自然対流におよぼす影響が明らかになった.また,数値解析の妥当性を確かめるべく,同じモデルを用いた実験を行った.感温液晶を用いて流れ場および温度場の可視化実験を行った.その結果,印加磁場方向を変化させることにより磁性流体の自然対流が逆転する様子が明らかとなった.内部の温度分布は数値解析結果と良好に一致した.見掛け上強い磁性を有する流体として磁性流体が開発され,その特性を生かした新しい応用開発研究が各方面で活発化している.それに呼応して流体工学の新分野としての磁性流体工学の研究領域が確立されようとしているが,その包含する研究領域は広範で複雑であるため,磁性流体の流動現象を解明するには実験ならびに数値解析が不可欠となる.最近のコンピュータ演算能力の飛躍的発達に伴い,従来困難であった数値計算が可能になってきており,複雑な基礎方程式系を有する磁性流体の数値解析も可能となってきた.そこで,本研究では各種の数値解析手法を検討し,磁性流体の様々な流動解析を行い,実験によって数値解析の妥当性を確認することを見的としている.まず,ニュートン流体に対する安定かつ高速な有限要素法の新しい数値解析アルゴリズムを開発し,他の研究者による実験結果との比較・検討を行った.本手法を正方形キャビティ内の流れおよび円柱まわりの流れに適用した結果,計算スピードは従来の有限要素法に比較して十倍以上速く,計算時間と容量は差分法と同程度であった.また,計算精度も高精度であることが確められた.円柱まわりの高レイノルズ数流れにおいては,非常に安定な数値解法で,二次渦の変化やカルマン渦列の発達過程を調べることができた.つぎに正方形容器内に満たされた磁性流体の自然対流の数値解析を行った.その結果,外部磁場の印加方向,磁場勾配の磁性流体の自然対流におよぼす影響が明らかになった.また,数値解析の妥当性を確かめるべく,同じモデルを用いた実験を行った.感温液晶を用いて流れ場および温度場の可視化実験を行った.その結果,印加磁場方向を変化させることにより磁性流体の自然対流が逆転する様子が明らかとなった.内部の温度分布は数値解析結果と良好に一致した.磁性流体は、「強磁性」という金属特有の性質と「流動性」という液体特有の性質を兼備し、外部磁場に対して興味深い挙動を示し、様々な工業的応用が考案されている。しかし、その非ニュートン性および磁気的応答の複雑さのため、従来の流動解析方法では磁性流体の流れを解明するには困難を伴う。そこで、我々は計算機による磁性流体の流動解析を将来の大きい目標において研究を遂行している。まず、ニュートン流体に対する安定かつ高速な有限要素法の新しい数値解析アルゴリズムを開発し、他の研究者による実験結果との比較・検討を行った。本手法を正方キャビティ内の流れおよび円柱まわりの流れに適用した結果、計算スピードは従来の有限要素法に比較して十数倍以上速く、計算時間と容量は差分法と同程度であった。また計算精度もGhiaの結果と極めて良く一致し、高精度であることが確かめられた。円柱まわりの高レイノルズ数流れにおいては、非常に安定な数値解析法で、二次渦の変化やカルマン渦列の発達過程を調べることができた。つぎに正方形容器内に満たされた磁性流体の自然対流の数値解析を行った。その結果、外部磁場の印加方向、磁場勾配の磁性流体の自然対流におよぼす影響が明らかになった。また、数値解析の妥当性を確かめるべく、実験装置の試作、予備実験を行った。円管および平行平板間流れを対象とした予備実験より、磁場の強さ、磁場の印加区間の長さに対する管摩擦係数、みかけの粘度の変化の様子が明らかとなった。磁性流体の自然対流に関する実験より、外部磁場によって自然対流が大きく制御されることがわかった。この効果は、数値解析の結果を大幅に上回っており、今後、詳細に検討していく予定である。
実践コミュニティによる看護教員の力量形成プログラムの開発

今年度は研究の初年度であるため、まず第一段階として「実践コミュニティ」の共通認識を行った。研究会議にて研究計画の確認、今後のスケジュールの確認を行い、今年度はまず、看護教員たちへのインタビュ調査をおこなうために、研究代表者の所属校の研究等倫理委員会への申請を行うこととした。さらに、諸外国の教員に対する力量形成プログラムの視察、実践コミュニティの視察の計画をしていたため、教育先進国であるフィンランドの教育事情の視察を行うこととした。2019年3月にフィンランドにて、看護教育の実情の視察を行った。看護教育の現状について説明を受け、実際に大学の施設及び授業風景の見学を行った。さらに、4名の看護教員に対して、教育実践に大事にしていること、自分の力量を高めるために実践していることについてインタビューを行った。その結果はテープに録音して現在分析中である。また、小中一貫校への視察も実施し、2名の教員たちの授業を見学した。3年生の英語の授業と7年生の国語の授業を見学することができた。教員が自由にしかも臨機応変に授業を展開し、生徒が伸び伸びと教室で参加している現状を知ることができ、看護教育は基礎教育の上に成り立っており、フィンランドの教育力の高さが世界から認められる理由について考える契機となった。これを日本の看護教員養成および看護教育に活用させていきたい。また教員の力量生成のポイントとして「協働」「コミュニケーション」「信頼」というキーワードを見出すことができたため、実践コミュニティプログラムに活用していきたいと考える。さらにプログラム開発の企画のための看護教員へのインタビュー調査に向けて、順天堂大学保健看護学部研究等倫理委員会の承認を得ることができたため、次年度に向けて調査計画を進める。研究初年度の計画である実践を語る会の実現はできなかった。初段階としてのフィンランドの教育事情の視察、看護教員へのインタビューが実現できた。また、研究を進めるために研究等倫理委員会より調査研究の承認を得ることができた。インタビュー調査に関する倫理委員会の申請手続きを済ませ、承認を得たことから、熟練看護教員と新任看護教員へのインタビューを開始する。その結果からトライアル「実践を語る会」を企画し、3月をめどに開催する。その評価を行い、次年度へのプログラム開発への示唆を得る。海外での視察調査が年度末であったため、看護教員へのインタビュー調査とデータ収集が3月末となった。したがってインタビューデータのテープ起こしの予算執行が次年度に繰り越してしまった。計画通りにデータ収集はできたので、2019年度は当初の計画通り、インタビュー調査と「実践を語る会」を企画し、実施評価をする計画通りの予算の使用となる。
受容体を介した平滑筋収縮におけるCa^<2+>感受性増強機構およびその調節物質の解明

家兎血管平滑筋を用いてalpha_<1->アドレナリン受容体サブタイプ(alpha_<1A>およびalpha_<1B>)を介した収縮におけるCa^<2+>感受性増加機構を明らかにした。ノルエピネフリン(NE;10muM)によるCa^<2+>収縮増強作用は、選択的ミオシン軽鎖キナーゼ阻害薬のKT5926(500nM)により抑制された。一方、クロロエチルクロニジン処理標本(alpha_<1A>-受容体のみが存在する標本)におけるNEのCa^<2+>収縮増強作用およびクロニジン(Clon;100muM)のCa^<2+>収縮増強作用はKT5926によって影響を受けなかった。また、KT5926存在下におけるNEのCa^<2+>収縮増強作用およびClonのCa^<2+>収縮増強作用との間には有意な差がなかった。さらに、これらのCa^<2+>収縮増強作用は非水解性GDPアナログのGDPbeta-Sおよび低分子量G-蛋白質(rho蛋白質)をADPリボシル化して不活性化するClostridium botulinumの菌外毒素であるC_35mug/ml処理により抑制された。また、プロテインキナーゼ阻害薬のH-7(20muM)によっても抑制された。2.プロテインキナーゼC活性の測定NEおよびClonによってプロテインキナーゼCは活性化(translocation)された。しかし、この活性の上昇はC_3処理によって影響を受けなかった。これらの結果より、NEはalpha_<1A>-およびalpha_<1B>-受容体サブタイプを介してミオシン軽鎖のリン酸化に依存しない経路とミオシン軽鎖のリン酸化に依存した経路の両方を活性化して収縮に対するCa^<2+>感受性増加を起こすのに対し、Clonは主にalpha_<1A>-受容体サブタイプを介してミオシン軽鎖のリン酸化に依存しない経路を活性化して収縮に対するCa^<2+>感受性増加を起こしていることを明らかにした。さらにこれらのCa^<2+>感受性増加の機序にCキナーゼ-低分子量G-蛋白質を介した経路が存在することを示唆した。
中緯度海洋の水温変動が大規模大気循環に与え得る影響に関する研究

本研究では,中緯度海洋の大規模大気循環への影響について,以下の視点から調査を行った.中緯度の海面水温異常に対する応答が明確になることにより,そこからの遠隔影響に基づく広範な地域の季節天気予報の精度向上にも役立つと考えられる.三陸沖の海洋前線帯で観測される,冬期の十年規模の海洋前線帯の変動に伴う水温異常への大気応答の検証を引き続き進めた.応答の維持・形成メカニズムを明らかにするとともに,大気応答が大気の卓越内部変動の位置に関係している可能性を示した.これらの結果は,米国学術誌に論文として投稿済みであり,現在査読中である.また,暖水・冷水異常に対する大気モデル応答の非対称性の調査を開始した.中高緯度には環状モードと呼ばれる東西帯状の卓越変動パターンが存在し,この変動に伴いジェット気流が北偏・南偏する位相では,ジェット気流の海洋前線の位置に対する感度に大きな差があり,それぞれが力学的に異なるレジームである事が先行研究で示されたが,この観点から,海洋前線帯の北偏・南偏に対する大気応答の非対称性の理解を目指している.まずは現実大気の北太平洋において,環状モードに対応する卓越変動モードの解析を開始した.本年2月には,ベルゲン大学(ノルウェー)に滞在し,本テーマに関して議論を行った.今後は共同研究として大気再解析及び大気モデルの実験結果の解析を進める.さらに,全球大気再解析データJRA-55及びそのサブプロダクトを用い,海面水温の細かな構造が大気に与える影響を調査した.具体的には,空間解像度の細かな海面水温を与えて作成したデータと,粗い水温を与えて作成したデータとの比較から,北太平洋中緯度の海洋前線帯における細かな海面水温構造が,直上大気への熱放出だけでなく,より上層においても降水や,それに伴う潜熱放出にも影響を与え得るという結果が示された.28年度が最終年度であるため、記入しない。28年度が最終年度であるため、記入しない。中緯度北太平洋の表層水温は,顕著な季節変化に加え,各季節において経年変動や十年規模変動を示す.この変動が持続的な大気循環異常を強制するならば,周辺地域の季節天候予報に対して科学的根拠を与え,経済・産業にとって有用な情報を事前に提供できる事になる.本研究の目的は,中緯度水温異常に対する大気循環応答に関する問題を解決し,中緯度海洋の大規模大気循環への影響について包括的な評価を行う事である.三陸沖の海洋前線帯で観測される,冬期の十年規模の海洋前線帯の変動に伴う水温異常への大気応答を検証するために行った,大気大循環モデルによるアンサンブル数値実験では,北太平洋において統計的に有意な大規模大気循環応答が得られた.この結果をさらに詳細に解析し,応答の維持・形成メカニズムの詳細な調査を行った.維持・形成過程として考えられる,移動性擾乱活動の変調による大規模大気循環異常へのフィードバック強制及び,気候平均場からの運動エネルギー・有効位置エネルギー変換,さらに非断熱加熱(降水等)に伴う有効位置エネルギー生成をそれぞれ評価し,相対的な重要性を比較した.その結果,気候平均場からの運動エネルギー・有効位置エネルギー変換が最も重要であるという結果が得られた.これは,大気応答が気候平均場によって規定され,地理的に固定された「力学モード」としての性質を有する事を示唆する.さらに,モデルにおける大気応答および大気再解析データにおける大気循環異常のシグナルの比較から,大気応答が大気の卓越する内部変動の位置に関係している可能性が示唆された.加えて,先行研究で指摘された大気応答の季節性(2月における応答の急激な減衰)に関しては,1月と比較して背景場からのエネルギー変換の効率が低下している事も見出された.これらの結果に関しては,米国学術誌に論文を投稿準備中である.27年度も中緯度北太平洋における水温異常が大規模大気循環に与えうる影響に関する調査を行うとともに,学位論文執筆へ向けた準備を着実に進めた.特に,昨年10・11月には本学の数理リーディング大学院所属学生として米国テキサス農工科大のPing Chang教授の元に滞在し,高解像度の領域大気モデル実験について手ほどきを受けた.一方,冬季の持続的な水温異常に対する大気応答についての全球大気モデル実験の結果の解析を進め,その成果を2015年6月のプラハや2016年2月のニューオーリンズでの国際会議で口頭発表した.なお,3月の2016年度日本海洋学会春季大会での発表は,若手優秀発表賞に選ばれており,近いうちに国際学術誌に成果を論文投稿できる見込みである.本研究では,中緯度海洋の大規模大気循環への影響について,以下の視点から調査を行った.中緯度の海面水温異常に対する応答が明確になることにより,そこからの遠隔影響に基づく広範な地域の季節天気予報の精度向上にも役立つと考えられる.三陸沖の海洋前線帯で観測される,冬期の十年規模の海洋前線帯の変動に伴う水温異常への大気応答の検証を引き続き進めた.応答の維持・形成メカニズムを明らかにするとともに,大気応答が大気の卓越内部変動の位置に関係している可能性を示した.これらの結果は,米国学術誌に論文として投稿済みであり,現在査読中である.また,暖水・冷水異常に対する大気モデル応答の非対称性の調査を開始した.中高緯度には環状モードと呼ばれる東西帯状の卓越変動パターンが存在し,この変動に伴いジェット気流が北偏・南偏する位相では,ジェット気流の海洋前線の位置に対する感度に大きな差があり,それぞれが力学的に異なるレジームである事が先行研究で示されたが,この観点から,海洋前線帯の北偏・南偏に対する大気応答の非対称性の理解を目指している.

まずは現実大気の北太平洋において,環状モードに対応する卓越変動モードの解析を開始した.本年2月には,ベルゲン大学(ノルウェー)に滞在し,本テーマに関して議論を行った.今後は共同研究として大気再解析及び大気モデルの実験結果の解析を進める.さらに,全球大気再解析データJRA-55及びそのサブプロダクトを用い,海面水温の細かな構造が大気に与える影響を調査した.具体的には,空間解像度の細かな海面水温を与えて作成したデータと,粗い水温を与えて作成したデータとの比較から,北太平洋中緯度の海洋前線帯における細かな海面水温構造が,直上大気への熱放出だけでなく,より上層においても降水や,それに伴う潜熱放出にも影響を与え得るという結果が示された.冬期の十年規模の海洋前線帯の変動に伴う水温異常への大気応答の詳細な解析を進めるとともに,モデルにおける気候平均場を人為的に変化させることで,異なる気候平均場によって規定される大気の卓越内部変動が中緯度水温異常に対する大気応答をどのように変化させ得るか,に関する調査を進める.具体的には,赤道太平洋域に水温異常を与えることで,北太平洋中緯度の気候平均場に相当する標準実験の平均場を変化させ,その上で感度実験を行う.この実験に関しては,北半球中緯度の気候平均場が変化する事を確認済みであり,今後北西太平洋の水温異常に関する感度実験を行う.また,2011年10月の顕著な暖水異常に伴って観測された大気循環異常および海洋の亜表層における水温異常が,海面水温異常の形成過に与える影響の調査を開始する.近年のArgoによる観測に基づく海洋の再解析データおよび,大気の再解析をモデルに与えて行った海洋大循環モデルOFESの標準実験の結果の解析を始めている.さらに,モデルの気候平均場の変化の影響を抑えて実験を行うために,領域大気モデルWRFを用いて水温異常に対する感度実験を行う.昨年度はテキサス農工科大のPing Chang教授のもとを1か月半訪れ,その際にWRFのモデルを用いて実験を行う方法について学んだ.現在WRFを申請者の研究室のサーバに移植し,実験を行う準備を進めている所である.これらの研究を進めることにより,中緯度海洋の大規模大気循環への影響について包括的な評価を目指す.28年度が最終年度であるため、記入しない。28年度が最終年度であるため、記入しない。
Hippo-NDRシグナルによる神経突起間競合メカニズムの解明

ショウジョウバエ幼虫の感覚ニューロンは体表全体を完全かつ重複することなくタイル状に覆う。我々は、樹状突起間に生じる競合運動(突起が接近すると互いに反発する動き)が樹状突起タイル構造の形成・維持を制御する主要細胞メカニズムであることを示し、その分子メカニズムを追求している。今年度は、我々がRNAiスクリーニングから候補因子として同定した受容体チロシンキナーゼPtp69、E3ユビキチンリガーゼAsap、アクチン骨格制御因子Enaに着目して研究を進めた。まず遺伝学的機能相関解析を行い、Ptp69とEnaは同じ径路で働くが、Asapは異なることが明らかとなった。さらに表現型解析から、Ptp69-Ena径路は神経突起の競合運動を制御するが、Asapは突起退縮(不安定化)に関わることが明らかになった。従って、樹状突起のタイル化は異なる2つの細胞内シグナル伝達系を介して制御されていることが新たに示唆された。28年度が最終年度であるため、記入しない。ショウジョウバエ感覚ニューロンの受容領域は、隣り合うニューロンの樹状突起同士が反発運動を行うことにより競合的に決定される。我々は、樹状突起間に生じる反発運動が、HippoキナーゼとNDRキナーゼをコア構成因子とするリン酸化シグナルカスケードにより制御されることを明らかにしている。本研究では、隣り合う樹状突起同士が互いを認識するメカニズムと、Hippo-NDRキナーゼ伝達径路がいかにして反発運動を誘導するのかを明らかにすることを目的としている。前者に関しては、候補因子として、あらたに受容体型チロシン脱リン酸化酵素ファミリー分子を同定し、この因子がHippo-NDRキナーゼ伝達径路と協調的に働く可能性を示した。後者に関しては、細胞骨格制御因子であるEnaファミリーを同定し、さらにEnaと相互作用する因子群を同定した。今後は、新たに同定した受容体型チロシン脱リン酸化酵素ファミリー分子が、具体的にどのようにしてHippo-NDRキナーゼ伝達径路と機能的に相互作用するのかを解明することである。ともにリン酸化カスケードに関与するので、基質の同定を含めて検討する予定である。また細胞骨格因子群についても、Hippo-NDRキナーゼ伝達径路との関係を追求する。