hpprc/llmjp-kaken huggingface dataset:
膀胱ATPシグナルの上位中枢における調整メカニズムの解明

昨年度の実験により、膀胱の求心性神経が主に入力する脊髄L6での神経細胞の活性化について評価できたが、c-Fos陽性細胞が本当に膀胱求心性神経からの神経シグナルによって活性化していることを直接確認するために、神経トレーサーを用いた解析を行った。膀胱の求心性神経を可視化するために、膀胱の尿路上皮下層に神経トレーサーCTBを投与し、その1週間後にATPを膀胱還流させ頻尿状態とし、昨年度と同様に脊髄L6におけるc-Fosの免疫染色を行った。すると、c-Fos陽性細胞はCTB陽性の膀胱求心性神経に連続している所見が一部で確認できた。さらに詳細に調べるために、神経のシナプス結合に特異的なsynaptophysinの免疫染色をCTBを投与したマウスのcーFos免疫染色と同時に行った。その結果、synaptophysinとCTBが重なってc-Fos陽性細胞に連続している所見が確認できたことから、脊髄L6のc-Fos陽性細胞は膀胱求心性神経の神経シグナルによって活性化していることが示唆された。次にATP膀胱還流によって生じる頻尿のメカニズムを脊髄より上位の中枢神経で解析するために、ATP誘発頻尿モデルを用いて、まずは頻尿状態によって活性化される部位を網羅的に調べる方針とした。脊髄での解析と同様に、神経活動マーカーであるc-Fosを用いて免疫組織学的に解析しようとしたが、手技が安定せず時間を要しており、現在も継続中である。膀胱求心性神経の入力部である脊髄L6において、神経活動マーカーであるc-Fosを発現した神経細胞についての解析を行った。ウレタン麻酔下にマウス膀胱内圧測定を行い、LPSやATPを持続膀胱還流させることで頻尿状態を作成した。ウレタン麻酔の排尿へ与える影響が弱まった時点(残尿量が低下し、排尿閾値圧が低下し、1回排尿量が通常状態(free moving)とほぼ同等に至った時点)である麻酔10時間後に、頻尿評価を評価した。その2時間後に、パラホルムアルデヒドによる経心臓的還流固定を行い、脊髄L5-S1を採取した。スクロース置換後に脊髄の凍結切片を作成し、c-Fosの蛍光免疫組織化学染色を行った。生食膀胱還流と比較し、LPSやATP膀胱還流では有意に頻尿(排尿間隔の短縮)を来たし、かつ脊髄c-Fos陽性細胞数は有意に増加した。また、c-Fos陽性細胞の分布を解析するために、過去の報告を参考に(Birder and de Groat, 1992)、脊髄L6を4分割し(medial dorsal horn(MDH)、lateral dorsal horn(LDH)、dorsal commissure(DCM)、sacral parasympathetic nucleus(SPN))、それぞれの領域におけるc-Fos陽性細胞数の比較を行った。すると、DCMにおいてc-Fos陽性細胞数が有意に増加した。次にATP受容体であるP2X受容体のノックアウトマウスを用いて、LPS膀胱還流によるc-Fos陽性細胞数を解析したところ、脊髄L6全体でのc-Fos陽性細胞数の増加はワイルドタイプマウスと比較し優位に抑制された。脊髄L6領域別でのc-Fos陽性細胞の分布解析では、DCMにおけるc-Fos発現が有意に抑制されていた。順調に進んでいる昨年度の実験により、膀胱の求心性神経が主に入力する脊髄L6での神経細胞の活性化について評価できたが、c-Fos陽性細胞が本当に膀胱求心性神経からの神経シグナルによって活性化していることを直接確認するために、神経トレーサーを用いた解析を行った。予定通り実験を進める予定である。
地域における高齢者の歩行動作改善を目指した介入

歩行動作改善を目的とした歩き方の言語教示「かかとから着地して、足先で地面をけるように意識して歩いて下さい」は高齢者にとって理解、再現可能な内容であり、意識した歩行時は通常歩行と比較して、歩行速度、歩幅、踵接地時のつま先高が改善した。また、対象者は日常生活の中で歩行時に踵接地や蹴りだしを意識して歩くことを全員が継続することができ、6カ月継続した対象者は、握力が向上し通常歩行における踵接地時のつま先高が改善した。本研究では、高齢者の転倒予防の観点から高齢者にとって容易に実行できかつ継続可能な歩行動作改善を目指した介入を行いその効果を検証する。19年度は、地域に在住し自立して生活する(要介護認定を受けていない)男性高齢者を対象に3次元歩行動作解のための歩行テストを実施した。歩行テストは公募により協力者を募り、対象基準を満たした33名の協力を得て実施した。研究協力者は65歳から90歳の地域で自立して生活する男性高齢者で、歩行テストは(1)通常歩行(2)言語教示(踵から着地をして足先で地面を蹴りだすようにして歩いて下さい)に従った歩行の2種類を行った。研究協力者の各歩行の歩行要素(歩行速度、歩幅、歩隔、つま先高など)を計測するために歌詞を中心とした関節に赤外線反射マーカーを装着し3次元動作解析システムを用いて歩行動作を記録した。また歩行中の筋活動を計測するために歩行に関連の深い下肢筋群4か所の筋電図を記録した。言語教示に従った歩行動作について、ずべての歩行者が言語教示を意識して歩くことが可能であった。また、言語教示を意識した歩行をすると「歩行速度が速くなる」、「歩幅が広くなる」と自覚する高齢者が多かった。一方で「言語教示を意識しすぎるためぎこちない歩行になっている気がする」との声もあり、歩き方の言語教示の内容はすぐに理解できるものの、実践できない高齢者もいた。今後このような高齢者の主観的変化について、歩行動作解析を行い得られた客観的データとの比較によって、言語教示による歩行動作の変化について検討を行う。平成19年度に地域で自立して生活する男性高齢者31名を対象に歩行動作測定を行った。その後,20年度に対象者は6ヶ月間(1)日常生活の中で「踵から着地し足先で地面をけるように意識して歩く」(以下、意識した歩行)(2)「歩行記録をつける」の2つを継続した。意識した歩行の継続を支援するために月に1度保健師による電話フォローが行われ、6ヶ月後に介入後の歩行動作測定を行い介入前後で歩行動作を比較した。対象者の平均年齢は70.8歳(SD±4.62)、平均運動日数は5.2回/週(SD±2.53)、平均握力は34.0kg(SD±4.95)であり、対象者は運動習慣があり比較的体力のある高齢者であった。通常歩行時の歩行速度は1.17m/sec(SD±0.21)、歩幅は63.2cm(SD±7.87)、歩行時着地する際のつま先高は3.0cm(SD±0.99)であった。対象者は、全員が6カ月の間、意識した歩行と歩行記録を継続することができた。6ヶ月後の歩行動作測定時、対象者の平均運動日数は5.5回/週(SD±2.39)、平均握力は35.2kg(SD±5.30)であり、握力は介入前と比較して有意に高くなっていた(<.05)。また歩行動作は、通常歩行時の歩行速度1.2m/sec(SD±0.21)、歩幅64.8cm(SD±7.58)、つま先高8.2cm(SD±1.28)であった。歩行動作に関して歩行時かかとが着地する際のつま先の高さは介入前と比較して有意に高くなっていた(p<0.01)。「かかとから着地して、足先で地面をけるように意識して歩いて下さい」という言語教示は高齢者にとって理解、再現可能な内容であった。対象者はもともと運動習慣があり、その運動習慣を変えることなく、日常の通常歩行中に意識した歩行を実践していた。歩行動作に関して歩行速度や歩幅には変化はなかったが、つま先高は有意に改善していた。このことは、高齢者の転倒の一因と考えられている“すり足"改善の一助になるものと考えられる。
哺乳動物FoF1ATP合成酵素全体の高分解能及び動的構造解析

哺乳動物のミトコンドリアFoF1ATP合成酵素の全体構造を決定するため、本研究では、安定で無傷な状態で本酵素を精製するため、独自に開発してきたカラムフリー精製について精製純度をさらに高め、全体構造を解析する。構造解析には1三次元結晶に対するX線回折と2単粒子に対するクライオ電顕により、高分解能で構造を決定する、及び3自由に回転する状態にあるものについてクライオ電顕により立体構造変化を捉える、という三つの手段を用い、本酵素のエネルギー伝達メカニズムの解明を目指す。
雲仙・普賢岳の火山活動にともなう危機郵理に関する調査研究

(1)住民のパニック直前様状況,及びその防止について(松永,狩野,北村):1991年6月3日以降,特に11,12日にパニっク様状態が発生したが,それは一部の住民,関係者に限られた。また,デマ,うわさ等もそれにほど住民を惑わせるほどまでには至たらなかった。調査時点では,パニック発生の恐れはないようであった。パニックの発生を恐れることなく,より多くの情報を住民に提供し,心構えせさせておくことが,むしろ必要なことと思われた。(2)住民の避難行動を決定する要因について(松永,狩野,北村):警報を与えても,初めは,避難を開始しない住民が多く認められた。多くの経路を通して警報が与えられると,避難を開始する者も認められた。緊急,かつ,ある期間避難を要する場合は,警戒区域設定等による強制的避難借置が人命を守るためには必要と思われる。(3)長期の避難行動にともなう問題点について(松永,北村,狩野):長期の避難行動において,避難住宅の狭いことと遮音性に小ささが最も大きな問題となった。このため,危険であるにもかかわらず,帰宅願望を抱く住民も認められた。緊急な対応で広い住宅を確保することが困難な場合でも,遮音性を高くし,心休まる場所を提供する必要があろう。(4)組織の対応,情報郵理,情報伝達システム,危機管理の問題点について(平野,森山,松永):当初は,行政機関等に情報伝達,情報管理,対応に混舌がみられた。これは,関係行政官に危機管理の知織,経験がなかったことによって生じたしいえよう,しかし,数100年に一回しか発生しなしような事態に備えて,よ訓練と知識を保持し続れるのは,地方自治体に取って大変に負担が大きいことと思われる。国に危機管理の専門部門を設置し、緊急事態発静地があれば,現地に専門家を派遣し,助言を行うようなシステム構築が効率的と思われる。
魚類コア遺伝子の網羅的同定とＴＩＬＬＩＮＧ育種への活用

今年度は、これまでに構築したパイプラインを水産養殖対象魚種であるブリ類に適用するため、ブリゲノム配列の解読、アセンブル、遺伝子同定を行った。イルミナ社シーケンサーより得た配列データをアセンブルした後、コンティグ配列と、ブリBAC末端配列、近縁種であるヒラマサRNA-Seq配列とを用いて、スキャッフォールディングを行った。得られたスキャッフォールドと、CEGMAパイプラインとを用いて、真核生物において広く保存されている遺伝子を抽出した後、それらをトレーニングデータとして、AUGUSTUSによる遺伝子予測を行った。最後に、これまでに構築されているブリ連鎖地図上にスキャッフォールド配列をマップし、ブリゲノム配列を得た。以上で得られたゲノム配列は、性染色体がZ染色体の情報のみしか含まないため、W染色体のゲノム配列を決定すべく、ハイブリダイゼーションを基礎とする標的領域特異的塩基配列決定法の開発を試みた。既存のブリBACライブラリーより、性染色体状に整列化されたBACクローンを選別した。得られたBACクローンにビオチン化を施し、プローブとした。ブリWW個体より抽出した高分子ゲノムDNAを物理的に断片化し、末端にアダプターを付加したものをターゲットサンプルとし、ビオチン化プローブとのハイブリダイゼーションに供した。ハイブリダイゼーション産物を精製、増幅し、シーケンシングサンプルとした。シーケンシングはイルミナ社MiSeqとナノポア社MinIONシーケンサーにより行った。得られたシーケンスデータをアセンブリした結果、W染色体由来ゲノム配列を取得することに成功した。W染色体由来ゲノム配列と、Z染色体由来ゲノム配列との比較を行ったところ、大きな挿入・欠失・逆位は観察されなかった。28年度が最終年度であるため、記入しない。生物には広く共通して保存されている遺伝子が多数あり、そのような遺伝子は生物全般の恒常性維持において非常に重要な遺伝子であると考えられている。本研究の目的は真骨魚類で共通して存在し、その機能も良く保存されている遺伝子群を「魚類コア遺伝子」として網羅的に同定し、将来の水産育種、養殖技術開発の情報基盤としようとするものである。魚類コア遺伝子たる必要条件として、解析対象とする真骨魚類全てに存在し、かつアミノ酸配列レベルで多様化が進んでいないことが挙げられる。そこで今年度は、まず解析対象となる全9魚種のプロテオームデータを用いて、全遺伝子の1対1同祖(オルソログ)関係を推定し、アミノ酸をコードするコドン配列の分子進化速度ωを指標として多様化の程度を推定することとした。以上の全ての解析を半自動的に行ってくれるソフトウェアは今のところ存在しないので、まず解析パイプラインの構築を行った。解析毎の入力データのフォーマット変換や繰り返し処理等は自作のperlスクリプトにより行った。解析の結果、真骨魚類で1対1オルソログ関係にある約5,500の遺伝子群を同定した。全てのオルソログ遺伝子群のコドン配列を整列化し、それぞれについてωを推定したところ、501オルソログ遺伝子群で多様化が観察されなかった。これは進化学者の視点からすると明らかに少なすぎる数だった。また、多様化が観察されなかったオルソログ遺伝子群の中には細胞生物学的に重要な遺伝子が多く存在すると予想されたが、そのような結果は得られなかった。予想と大幅に異なる結果を得た主たる要因は解析手法にあることが疑われた。そこで、問題点の洗い出しと改善方法の検討を行った。現在までに大部分の問題点の洗い出しと改善策の策定は終了している。平成27年度は、in silico同定パイプラインの改善を目指して以下のことを行った。1.これまで複数のスプライスバリアントがあった場合、最長のものをその代表として用いる方法を採用していた。この方法はPositive Selectionの検出において偽陽性を増加させることが報告されている。そこで、配列長を指標としてスプライスバリアントを選択するソフトウェアを新たにパイプラインに組み込んだ。2.これまでは、各オルソログ遺伝子のマルチプルアライメントにMUSCLEソフトウェアを用いていた。しかし、MUSCLEはPositive Selectionの検出においては偽陽性を多く与えるソフトウェアであることが判明した。そこで平成27年度はPRANKソフトウェアをパイプラインに組み込むことで改善を図った。3.本研究の解析に於ける最終的な目的は、強い純化選択の下にあるオルソログ遺伝子を同定することであった。平成26年度に用いたPAMLは、元来Positive Selectionを検出することを目的とするものである。そのアリゴリズムは全ての枝、サイトでωが1以下であるとする帰無仮説と、その中の一部の枝、サイトでωが1以上であるとする対立仮説について尤度を算出し、尤度比検定によりモデル選択を行うものである。尤度比検定は手続き上、帰無仮説と対立仮説が入れ子の構造になっていることを要請している。よってPAMLによる尤度比検定では、Positive Selectionを検出することには問題がないのだが、純化選択が働いている遺伝子を直接検出することは出来なかった。よって尤度比検定によるモデル選択の代替手法として、赤池情報量基準(AIC)によりモデル選択を行うこととした。AICは尤度比検定と異なり、帰無仮説と対立仮説が入れ子構造になっている必要がなく、従って手続き上、純化選択を直接検出することが可能となる。現在AICによるモデル選択をパイプラインに組み込む作業を行っている。

研究計画ではコア遺伝子のin silico同定はすでに終了しているはずだが、未だ完全なパイプラインの構築に至っていないため。今年度は、これまでに構築したパイプラインを水産養殖対象魚種であるブリ類に適用するため、ブリゲノム配列の解読、アセンブル、遺伝子同定を行った。イルミナ社シーケンサーより得た配列データをアセンブルした後、コンティグ配列と、ブリBAC末端配列、近縁種であるヒラマサRNA-Seq配列とを用いて、スキャッフォールディングを行った。得られたスキャッフォールドと、CEGMAパイプラインとを用いて、真核生物において広く保存されている遺伝子を抽出した後、それらをトレーニングデータとして、AUGUSTUSによる遺伝子予測を行った。最後に、これまでに構築されているブリ連鎖地図上にスキャッフォールド配列をマップし、ブリゲノム配列を得た。以上で得られたゲノム配列は、性染色体がZ染色体の情報のみしか含まないため、W染色体のゲノム配列を決定すべく、ハイブリダイゼーションを基礎とする標的領域特異的塩基配列決定法の開発を試みた。既存のブリBACライブラリーより、性染色体状に整列化されたBACクローンを選別した。得られたBACクローンにビオチン化を施し、プローブとした。ブリWW個体より抽出した高分子ゲノムDNAを物理的に断片化し、末端にアダプターを付加したものをターゲットサンプルとし、ビオチン化プローブとのハイブリダイゼーションに供した。ハイブリダイゼーション産物を精製、増幅し、シーケンシングサンプルとした。シーケンシングはイルミナ社MiSeqとナノポア社MinIONシーケンサーにより行った。得られたシーケンスデータをアセンブリした結果、W染色体由来ゲノム配列を取得することに成功した。W染色体由来ゲノム配列と、Z染色体由来ゲノム配列との比較を行ったところ、大きな挿入・欠失・逆位は観察されなかった。平成26年度中にコンピューター解析による魚類コア遺伝子の同定を終了する予定だったが、予想外の問題により解析が終了出来なかったため。平成28年度はまず、AICによるモデル選択をパイプラインに組み込むことを目指す。その後、再度コア遺伝子の検出を行い、結果が生物学的に妥当かどうかを判断する。28年度が最終年度であるため、記入しない。平成26年度の解析の問題点を以下に列挙する。1.異なるスプライスバリアント選択による偽Positive Selection検出2.マルチプルアライメントの不確実性による偽Positive Selection検出3.多重検定による第一種の過誤の割合の増加平成27年度はまず以上4点について現在考えている改善策を実施し、結果を検討する。
人工レセプタ-を含む膜アセンブリ-による分子認識機能制御

1.プロトン化によりアニオンレセプタ-となる大環状ポリアミン1__,2__を感応素子とする高分子支持液膜型イオン選択性電極の種々の有機アニオンに対する電位応答を比較したところ,プロトン化によってより大きな正電荷を持ち,アニオン性ゲストとより強く相互作用するホスト2__の方が,高い選択性を示すことが明らかとなった。2.ポリアミン系ホスト1__3__のLB膜をグラシ-カ-ボン電極上に直接累積することにより,一連のアニオン応答性センサ-(Sensor13)を作製した。種々の有機アニオンとのホストーゲスト錯体形成に伴うマ-カ-イオン透過性の変化をサイクリックボルタンメトリ-により調べたところ,フタル酸の位置異性体に関してSensor1,2はホストーゲスト間の静電的相互作用を反映した選択性を示したのに対して,Sensor3はシクロデキストリンの内孔へのゲスト取り込みによる形状識別効果を反映した選択性を示した。3.水溶液上に展開した長鎮アルキル型シクロデキストリン4__の圧縮単分子膜について,ホストーゲスト錯体形成に伴うマ-カ-物質の透過性変化を,水槽中での直接的サイクリックボルタンメトリ-により調べた。その結果,ゲストとしてシクロヘキサノ-ルが下層水溶液中に存在すると,ゲストによる直接的なチャンネルブロックにより膜吹過性の制御が起こることが示された。
リサイフルウールによる住環境の断熱・環境調湿材の開発

本研究はリサイクルウールを建築用断熱壁材として用いるための熱特性、吸湿特性を測定してその有用性を検討し、リサイクルウールの用途拡大を目指すものである。熱特性測定では、回収スーツから再生された反毛を、熱融着ポリエステルで不織布状にまとめたリサイクルウール板500×500×50mmを利用した。繊維素材の内訳はウール2530%、ポリエステル5565%、綿その他1015%であった。測定装置は50×50mmのフィルムヒータを熱源として利用して自作した。ヒータを2枚のリサイクルウール板で挟み、さらにその両側を同じ大きさのジュラルミンで覆った。また、側面から熱が損失しないように四方の側面は断熱材で覆った。ウール板のヒータ側と外部側表面温度を銅-コンスタンタン熱電対で測定し、定常状態よりリサイクルウール板の熱伝導率は0.033W/mKとなった。一般に建築用断熱材として用いられているガラスウールやポリスチレンフォームはそれぞれ0.034、0.042W/mKであり、これらと同等の断熱効果をもつことが確認された。また、定常状態での熱特性だけでなく、実用的には非定常状態の性能を知ることが重要である。そこで熱拡散係数を算出した結果、リサイクルウールは0.34m^2/sとなり、この値も一般建築用断熱材と同じオーダであった。本リサイクルウール板は形態的には非常に安定であり、ウール含有量が約25%と低いにもかかわらず、ウールの吸湿特性を保持したまま、熱特性は建築用断熱材として用いられている従来の材料特性と同等の性能を示し、その有用性が確認された。地球環境保護と資源の有効活用のために、資源の再利用を目指して様々な研究や技術開発が進められている。ウールマークカンパニーらによるウールエコサイクル事業では、1998年には492,000着(スーツ換算)がリサイクルとして回収され、産業資材分野でのリサイクルウールの有効活用が検討されている。ウールはその物理構造特性のために独自の捲縮を生じ、含気率が高く、高断熱性能をもつ。また、その構造内に親水性基を含み吸湿性能が高く、環境条件によって吸・脱湿を繰り返すことができるために、環境調湿材としての機能を果たすことができる。さらにその構造特性からくる難燃性など建築資材として期待される特性であり、実際のリサイクルウールを用いて基礎的性能を測定した。ウール再生には伝統的な反毛と粉砕方式があるが、回収されたウール製品を裁断・反毛工程にかけ得られた繊維状製品を試料として、リサイクルウールの吸湿量を重量法により測定した。本試料は東亜紡織(株)から提供を受けたものである。壁材としてもちいられているウレタンフォーム、押し出し発泡ポリスチレンも比較のために用いた。20°C65%の環境条件での測定結果、発泡ポリスチレンに吸湿は認められなかったが、リサイクルウールの吸湿量は約7.8%、ウレタンフォーム約1.8%であった。比較測定した従来の断熱材と同様の形態にした場合にはリサイクルウール重量がはるかに増加して吸湿性が多くなり、環境調湿材としての機能を果たすことが確認された。また、建材壁材としての熱・水分特性を実験によって把握するために、数種類の試料で構成される仕様の異なる外壁の作成を検討しており、次年度にこれらの性能評価を行う予定である。
マウス膵ランゲルハンス島内β細胞におけるカオス的性質の生理的意義の解明

昨年度の研究により、マウス膵インスリン分泌(β)細胞を一つの細胞に単離した状態で10mMグルコース溶液で刺激した際には、カオスの性質である短期予測可能性、決定論的性質、非線形性をほとんどの細胞で見出だすことができたが、β細胞がランゲルハンス島内に存在するいわゆる組織状態においての活動電位にはカオスの諸性質をほとんど見出すことができなかった。そこで、組織状態でカオスの性質が見られない理由の一つとして、β細胞同士がgap junctionを介してお互いに電気的に結合していることに起因していると推定し研究を進めた。gap junctionのinhibitorである、carbenoxolonを組織状態のβ細胞に作用させたところカオスの特徴の一つである、決定論的性質が有意に上昇した。また、他の刺激でもカオスの発現を催起できないか検討したところATP感受性K^+チャネルブロッカーであるtolbutamideを投与すると、同様に決定論的性質が有意に上昇することがわかった。以上の結果より、単離β細胞の活動電位で見られたカオスの性質は、組織状態におけるβ細胞においてはgap junctionによる電気的結合により不明瞭になっていると考えられた。また、tolbutamideのような強い刺激を加えると、カオスの性質が明瞭になったことより、カオスは膵β細胞の活動電位においては、カオス的挙動は病態生理学的な状態を示していると考えられた。本年度の計画に基づき、まず、マウス膵インスリン分泌(β)細胞を一つの細胞に単離した状態とランゲルハンス島のままの組織状態において10mMグルコース溶液で刺激した際の活動電位を記録し、それらの時系列データのカオス的性質を非線形解析の手法を用いて検討した。活動電位はamphotericin Bを用いたperforated patch clamp法で記録した。また、これらの活動電位の記録と従来報告されているコンピュータシミュレイションによる数学的モデルとの定量的比較を行う目的で順列エントロピーという不変量を導入し、両者の複雑性の度合いを比較検討した。単離状態で記録された活動電位では、カオスの性質である短期予測可能性、決定論的性質、非線形性をほとんどの細胞で見出だすことができた。一方組織状態では、単離状態で見られた諸性質をほとんど見出すことができなかった。両状態の性質の違いは、組織状態でβ細胞同士がgap junctionを介してお互いに電気的に結合していることに起因していると推定している。また、順列エントロピーを検討した結果では、β細胞から記録した両状態の活動電位の発火パターンは、Shermanらによって提唱された数学的モデル(Am.J.Physol.271: E362-E372,1996)のパターンよりもはるかに複雑であることが明らかになった。今後、改良された数学的モデルが実際の生体データに近いモデルかどうか評価する上で、順列エントロピーは大変有用な指標となると思われる。これらの研究成果は、2編の論文として現在国際誌へ投稿中である。
学校コミュニティでの心理職活用を促進する学校マネジメントシステムの開発

本研究では,学校コミュニティの中での心理職の効果的活用を促す学校マネジメントシステムの開発を目的とした。そこで,学校の管理職(校長,副校長・教頭)及び市町村教育委員会の指導主事・職員を研究協力者として,研究を行った。その結果,心理職活用に関する現状,問題として,SC活用体制の整備などの課題が示唆された。また,管理職を対象とした質問紙調査から,心理職活用尺度(管理職用)が作成された。そして、マネジメント委員会が機能すると,心理職活用が促進されることが明らかとなった。さらに,生徒指導部委員会への心理的な介入により,教師の「心理職の有用性」が高まること,生徒の学校適応感が高まることが明らかとなった。本研究の目的は、現在の心理職活用の課題点を整理し、心理職を有効に活用していくための学校マネジメントシステムの開発の知見を得ることである。調査方法としては第一筆者によって、調査協力者に半構造化面接が実施され、分析方法は、修正版グラウンデット・セオリー・アプローチが用いられた。その結果28の概念が抽出され、10の下位カテゴリーに統合された。それらは更に4つの上位カテゴリー<児童生徒の変容>,<学校マネジメント>,<学校コミュニティの連携>,<心理職活用の現状と課題>にまとめられた。これらの上位カテゴリーにおいて<児童生徒の変容>は<学校コミュニティの連携>,<心理職活用の現状と課題>の[スクールカウンセラーの配置の現状と活動],<学校マネジメント>の[事例検討会の企画運営]から影響を受けていた。また、<学校コミュニティの連携>では[心理職と教員の情報共有]が<心理職活用の現状と課題>の[心理職活用の課題]から影響を受けており、<学校マネジメント>の[事例検討会の企画運営]と相互に影響し合っていることがわかった。上記研究の結果、心理職の活用を促進する要因としては、児童生徒の支援体制を整えたり、スクールカウンセラーをはじめとする心理職の活用を図ったり、事例検討会での児童生徒の理解を促したりすることが肝要であることが明らかになった。また、学校コミュニティ全体の連携が深く関係しており、心理職と教員の情報共有を行うことが重要であることが示唆された。本研究の目的は、主に学校組織の責任者である管理職及びミドルリーダーを調査対象者として、学校コミュニティにおける心理職の効果的な活用システムの開発に関する検討を行うことである。そこでまず、予備調査として、平成26年度の研究を参考に、学校組織における心理職の有効活用に関する項目及び児童生徒の問題行動への対応困難度に関する項目を収集・選定して、質問項目を作成し、作成した質問項目を用いて関東近郊の小・中・高等学校に在籍する教職員計63名を対象に質問紙調査を行った。その結果、学校コミュニティにおける心理職活用に関する質問項目計38項目が選定された。さらに、同様に児童生徒問題対応困難度に関する質問項目計8項目が選定された。次に、本調査として予備調査で作成した質問項目をもとに心理職活用尺度及び児童生徒問題対応困難度に関する尺度を作成し、管理職・ミドルリーダー926名を対象に質問紙調査を行い、性差、年齢差、所属、役職との関連および心理職活用と児童生徒問題対応困難度との関連について検討を行った。その結果、心理職活用尺度は「心理職の有用性」、「心理職への評価」、「心理職の活用体制」の3因子で構成されることが明らかとなった。また、児童生徒問題対応困難度尺度は、8項目1因子構造で構成されることが明らかとなった。さらに心理職活用尺度を所属校別にみると、3下位尺度において、小学校や高等学校、特別支援学校よりも中学校で有意に高かった。さらに、3下位尺度において各ミドルリーダー群と比べて校長群・教頭群における得点が高かった。さらに、児童生徒の問題行動に対して対応困難な場合、心理職の活用,特に心理職の活用体制がうまく機能していない可能性が示唆された。よって、学校コミュニティにおいて児童生徒の問題に対応するには、心理職の活用体制を整えることが重要であることが明らかになった。下記の理由から、平成27年度の研究計画であった「平成26年度の研究結果から、学校マネジメントシステムの項目を作り、アンケート調査からそのコンテンツを明らかにする」という目的は達成されたと考える。1平成26年度の研究で得られた概念を基に質問項目を作成し、教職員を対象とした質問紙調査を実施した。21の予備調査の結果、心理職活用に関する質問項目計38項目が選定された。さらに、本調査にて管理職・ミドルリーダーを対象とした質問紙調査を行った結果、22項目からなる心理職活用尺度が作成され、「心理職の有用性」、「心理職への評価」、「心理職の活用体制」の3つのコンテンツを含むことが明らかとなった。本研究では,中学校を対象として,学校コミュニティの中での心理職の効果的な活用を促す学校マネジメントシステムの開発を目的とした。言い換えれば,SC等の心理職を有効に活用するシステムの提示が本研究の目的である。心理職活用に深くかかわる学校の管理職及び市町村教育委員会の指導主事・職員を研究協力者として,以下の4つの研究を行った。第一に,心理職活用に関する現状,問題を明らかにするために質的研究法を用いて現状や問題点を検討した。その結果,SC活用体制の整備などの課題が示唆された。第二に,質的研究法のデータを基に心理職活用の学校マネジメントシステムに関する項目を作成した。その結果,72項目の質問項目が作成された。

第三に,管理職(校長,副校長・教頭)を対象とした心理職活用尺度の作成を行い,学校マネジメント尺度および問題対応困難尺度との関連を検討した。その結果,「SSWの活用」「教員と心理職の情報共有」「他職種との協働」「事例検討会の活用」「特別支援コーディネーターの活用」「相談室の活用」「心理職の評価」の7因子48項目の心理職活用尺度(管理職用)が作成された。また,性別,年齢,所属,役職,経験年数によって,マネジメント委員会機能,心理職活用,及び問題対応困難度に差が出ることが明らかとなった。さらに,マネジメント委員会が機能すると,心理職活用が促進されることが明らかとなった。第四に,心理職の効果的活用を目的として生徒指導部委員会(援助サービスのマネジメントを担う組織)への心理的な介入を行い,教師及び生徒に対してどのような影響を与えるかを検討した。その結果,教師においては「心理職の有用性」が高まることが示唆された。生徒においては,学校適応感が高まった。なお,今後は,調査対象校を増やすとともに,介入方法の工夫が求められる。本研究では,学校コミュニティの中での心理職の効果的活用を促す学校マネジメントシステムの開発を目的とした。そこで,学校の管理職(校長,副校長・教頭)及び市町村教育委員会の指導主事・職員を研究協力者として,研究を行った。その結果,心理職活用に関する現状,問題として,SC活用体制の整備などの課題が示唆された。また,管理職を対象とした質問紙調査から,心理職活用尺度(管理職用)が作成された。そして、マネジメント委員会が機能すると,心理職活用が促進されることが明らかとなった。さらに,生徒指導部委員会への心理的な介入により,教師の「心理職の有用性」が高まること,生徒の学校適応感が高まることが明らかとなった。下記の理由から平成26年度の研究計画であった[予備調査から現在の心理職活用の学校マネジメントの現状と課題について明らかにする]という目的は達成されたと考える。1予備調査として学校を中心とする学校コミュニティにおけるスクールカウンセラー等の心理職活用を促進する学校マネジメントに関する調査を小学校、中学校、高等学校、市町村教育委員会の各5つの学校及び市町村教育委員会を対象に実施した。21の予備調査の結果を修正版グラウンデット・セオリー・アプローチを用いて分析し、結果28の概念が抽出され、10の下位カテゴリーに統合された。それらは更に4つの上位カテゴリーにまとめることができた。平成28年度は、実践研究として、調査研究協力校、協力教育委員会の中から、実践研究協力校(小・中・高)、教育委員会、各一か所ずつに依頼する。研究代表者、研究分担者、連携研究者が協力校及び教育委員会の援助サービスのマネジメント委員会に参加し、援助サービスにおける心理職活用の学校マネジメントの実際と問題点、改善点に焦点を当てて観察し、検討する。その際、平成27年度で作成した「心理職活用尺度」を用いる。さらに、調査研究として、関東圏内、北海道、大阪、高知などの教職員(管理職)を対象とした調査を行い、学校マネジメントシステム(心理職活用)尺度を作成する。
コルビノディスク型温度勾配を用いた角度分解電能測定による強相関電子系の研究

本研究では、強相関電子系における電子系の異方性の重要性に着目し、「熱電能の準連続的角度分解測定」という新たな実験手法の構築を目指した。そこでは、まずはこの手法が最も適している有機導体に適用して技術開発研究を行った。さらに、フェルミ面研究の新たな方法、絶縁相近傍金属の異常輸送現象に対する新研究戦略、超伝導対称性の新決定法など、重要問題に対する新たな研究手法の構築を目指した。また、一部の物質においては、実際に、フェルミ面の面内異方性を反映した熱電能の角度依存を観測することに成功した。一般に、電子物性は異方的である。特に、現代固体物理学の重要な研究課題である強相関電子系では、異方性が、そこで発現する新奇な現象に対して重要な役割を演じている。したがって、このような物質においては、異方性の決定は極めて重要であり、何らかの物理量を測定する際には、その異方性も評価しなければ真の情報を得たことにはならない。また逆に、物理量の異方性を決定すれば、対象としている物理現象のメカニズムに迫れるわけである。以上の要求から、本研究では、熱電能の面内異方性測定という新たな角度分解測定手法を提案した。この手法では、円柱座標における動径方向に温度勾配を発生させ、動径方向に生じた熱起電力を決定する。このことにより、熱電能の角度依存性が準連続的に抽出できるわけである。現時点においてもすでに予備的成果が得られているが、さらに進んだ議論をするためには、解決しなければならない問題がいくつか存在する。まず、現状では、使用している結晶が真円ではなく、また、それとも関連し、電極配置が対称的ではない。このため、理想的な軸対称の温度勾配ではない可能性がある。この問題の対策として、パルスレーザー加工機により結晶を真円に加工するという方法を計画している。また、現状では室温でしか測定しておらず、当面は低温域への拡張が課題である。低温域では、途中の配線の熱起電力が大きくなるため、測定は、室温時より難しくなることが予想される。試行錯誤の末、この低温域への拡張を成功したいが、場合によっては、比熱の交流法のようにΔTを変動させることにより、試料からのシグナルを抽出することも計画している。まず、熱電能の特徴的な面内異方性を示すκ-(BEDT-TTF)_2Cu(NCS)_2にこの手法を適用した。この物質は方向によって、キャリアーの種類が電子からホールに変化するために、熱電能の大きな異方性を示す。本研究においては、この異方性を準連続的に測定することに成功した。また、室温と低温(窒素温度)で測定を行ったが、どちらもほぼ同一の異方性を観測することに成功した。また、この研究をさらに発展させるために、極めて薄い有機結晶の合成技術の確立もめざし、ある種の結晶については成功した。高温超伝導体や有機超伝導体は擬二次元電子系として知られる。この二次元性は超伝導発現に重要な役割を演じていると考えられている。さらに、二次元面内に目を向けても、物性は等方的ではなく、面内異方性がある。この異方性についても磁気揺らぎや、フェルミ面の異方性などと関連があり、重要な問題である。したがって、物理量の異方性を決定すれば、対象としている物理現象のメカニズムに迫れる可能性がある。この年度では、熱電能の特徴的な面内異方性を示す□-(BEDT-TTF)2Cu[N(CN)2]Brにこの手法を適用した。

本研究においては、この異方性を準連続的に測定することに成功した。また、室温と低温(窒素温度)で測定を行ったが、どちらもほぼ同一の異方性を観測することに成功した。
超好熱性古細菌の2-オキソ酸:フェレドキシン酸化還元酵素の分子解剖

2-オキソ酸:フェレドキシン酸化還元酵素(OFOR)は、フェレドキシンを電子受容体として2-オキソ酸を酸化的脱炭酸する酵素で、すべての古細菌、一部の真正細菌および一部の真核生物に分布する。その構造と機能については遺伝子発現を含めて十分には研究されていない。本研究では、好酸好熱性古細菌Sulfolobus sp.strain 7のOFOR(a,bヘテロダイマー)を材料として、遺伝子発現系の確立、変異体作成と解析を行った。a,bサブユニットの遺伝子を個別に持つプラスミド、さらにこの両者からa,bサブユニットの両方を持つプラスミドを作成し、大腸菌を形質転換して発現を調べた。a,bを同時発現させると、天然型とほぼ同一の性質(分子量・温度依存性・pH依存性・比活性・基質特異性)を持つ酵素が得られた。さらに、OFORファミリーにおいて機能がまだよくわからないaサブユニットの中にある保存配列YPITP(本酵素の第253257残基)に着目し、アミノ酸を一カ所ずつ置換させた変異体を作成して、同モチーフの機能を明らかにすることを試みた。a,bサブユニットの両方を持つプラスミドを作成し、大腸菌を形質転換してOFORの発現を調べたところ、天然型とほぼ同一の性質を持つ酵素を得ることができた。野生型酵素と比較した結果、Y253とP257の変異体は活性を失っていたが、それに対してP254、I255、T256の変異体は活性を保持していた。このことから、保存配列のうち、Y253とP257はOFOR活性に必須であることがわかった。2-オキソ酸:フェレドキシン酸化還元酵素は古細菌の代謝の鍵酵素であり、単純な構造ながら、ピルビン酸脱水素酵素超複合体のような複雑な酵素と同じく、CoAに依存した2-オキソ酸の酸化的脱炭酸反応を触媒する。我々が単離・塩基配列決定を行った好酸好熱性細菌Sulfolobusの2-オキソ酸:フェレドキシン酸化還元酵素の、構造機能相関を調べる目的で、平成9年度は、以下に述べるように、遺伝子の発現系を確立した。大腸菌を宿主とし、T7プロモーターをもつプラスミドに遺伝子を組み込んで発現ベクターとした。本酵素の二つのサブユニットα/βの遺伝子の間には26塩基の重複があるが、この配列のまま発現ベクターに組み込んだもの(ベクターAB)、サブユニットαの遺伝子を切り出して発現ベクターに組み込んだもの(ベクターA)、サブユニットβの遺伝子を切り出して発現ベクターに組み込んだもの(ベクターB)の三つを作成し、通常の方法で宿主に導入し培養中途で誘導をかけた。菌体粗抽出液のSDS-電気泳動により発現を調べた。いずれのベクターからも目的蛋白を著しく産生するものは得られなかった。そこで、宿主大腸菌に、groESLを組み込んだものを用いると、特にベクターA・ベクターBから、目的蛋白を著しく産生されることが分かった。しかし、これらの粗抽出蛋白を混合しても、酵素活性は再構成されなかった。さらに、培養や活性測定前の処理についての条件検討を行ったところ、酵素活性を再構成する事に成功した。今後は、再構成される酵素の性質を調べ、各種変異酵素の作成へと展開する予定である。古細菌の代謝の鍵酵素である2-オキソ酸:フェレドキシン酸化還元酵素(OFOR)の構造機能相関を調べる目的で、平成9年度にSulfolobus菌OFORの二種類のサブユニット遺伝子を単独に発現する系を検討したが、これにより再構成される組換酵素は、元の古細菌菌体から単離した酵素とは異なり、非常に弱い比活性しか示さなかった。そこで、新たに本酵素の二種類のサブユニットを宿主大腸菌内で同時に発現する系を構築した。

大腸菌熱処理上清から組換型酵素を精製したところ、天然型に近い比活性の酵素が、比較的良い収率で得られた。これは、従来世界中で数例報告されている2-オキソ酸:フェレドキシン酸化還元酵素の組換体が天然型酵素に比べて比活性が極端に低い(完全な酵素構造が形成されていない)のに比べて対照的である。しかし、保存中の失活などの問題を今後解決する必要がある。また、この酵素の大サブユニットは一次構造から二つのドメインから成ると推測されるので、それらの境界でサブユニットを分断した酵素を作成したが、タンパクとして発現されてはいるものの、活性は検出されなかった。複合体を構成していないことが原因と考えられた。二つのサブユニット、とくに大サブユニットの機能は未知であるので、その役割を調べるためにC末端側から部分的な欠失をもつ変異体を作成した。保存性のひくい十数残基を除去しただけで活性を失ったので、この部分は酵素の機能に重要であることが明らかになった。今後、保存配列に部位指定突然変異を行って、各残基の役割を詳細に検討する予定である。2-オキソ酸:フェレドキシン酸化還元酵素(OFOR)は、フェレドキシンを電子受容体として2-オキソ酸を酸化的脱炭酸する酵素で、すべての古細菌、一部の真正細菌および一部の真核生物に分布する。その構造と機能については遺伝子発現を含めて十分には研究されていない。本研究では、好酸好熱性古細菌Sulfolobus sp.strain 7のOFOR(a,bヘテロダイマー)を材料として、遺伝子発現系の確立、変異体作成と解析を行った。a,bサブユニットの遺伝子を個別に持つプラスミド、さらにこの両者からa,bサブユニットの両方を持つプラスミドを作成し、大腸菌を形質転換して発現を調べた。a,bを同時発現させると、天然型とほぼ同一の性質(分子量・温度依存性・pH依存性・比活性・基質特異性)を持つ酵素が得られた。さらに、OFORファミリーにおいて機能がまだよくわからないaサブユニットの中にある保存配列YPITP(本酵素の第253257残基)に着目し、アミノ酸を一カ所ずつ置換させた変異体を作成して、同モチーフの機能を明らかにすることを試みた。a,bサブユニットの両方を持つプラスミドを作成し、大腸菌を形質転換してOFORの発現を調べたところ、天然型とほぼ同一の性質を持つ酵素を得ることができた。野生型酵素と比較した結果、Y253とP257の変異体は活性を失っていたが、それに対してP254、I255、T256の変異体は活性を保持していた。このことから、保存配列のうち、Y253とP257はOFOR活性に必須であることがわかった。
マイクロサテライトDNAマーカーによる主要林木のジーンマッピング

本研究は2年計画で実施し、主として次の成果を得ることができた。(1)ゲノム中に散在するマイクロサテライトDNA(SSR;simple sequence repeats)領域を効率的に単離するため、TAC(triplex affinlty capture)法によるSSRマーカー開発法を確立した。(2)モデルDNA(rbcL遺伝子に、[CT]_10、[CT]_15、[CT]_20、[CT]_25を挿入したDNA分子)を用いて、三重らせんDNA形成時のpH、温度条件等について検討した結果、pH6470の条件下で、繰り返し数の大きい(20回以上)SSR領域が選択的に単離できた。(4)TAC法を用いて、スギ、クロマツ、ヒノキ、アカシアの4樹種のゲノムDNAを対象として、SSR領域のスクリーニングを実施し、スギで約300個のSSRの解析を行った。その塩基配列情報を基に、SCAR(sequence characterized amplified region)化し、PCRべースのSSRマーカーを開発した。(5)スギ(早良1号の単相胚乳家系)、ヒノキ(姶良32号×薩摩8号の人工交配家系)、クロマツ(志摩64号の単相胚乳家系)、カラマツ(グイマツ)(カラマツ×グイマツの種間雑種個体の単相胚乳家系)の4樹種において、連鎖地図作成のための研究材料を作成した。ゲノム中に散在しているマイクロサテライトDNA(SSR ; simple sequence repeats)領域を効率的に単離する目的で、TAC(triplex affinity capture)法を利用したSSRマーカーの開発法の確立を行った。ピリミジン-プリン-ピリミジン型三重らせんを形成する"CT"の繰り返し([CT]n)をもつSSR領域を対象として、単離条件についてモデルDNAを用いて検討した。rbcL遺伝子に、[CT]_<10>、[CT]_<15>、[CT]_<20>、[CT]_<25>の各DNA配列を挿入したDNA分子を作成し、これらの混合DNA溶液をモデルDNA溶液として使用した。このモデルDNAに、[CT]_<7>、[CT]_<12>、[CT]_<17>、[CT]_<22>の4種類のオリゴヌクレオチドを個別に加え、三重らせんを形成させ、固相単離法を用いてこれを回収した。三重らせん形成時のpH、温度条件等について詳細に検討した結果、,pH6.87.0の条件下で、繰り返し数の大きい(20回以上)SSR領域が選択的に単離できた。また、スギ、クロマツ、アカシアの3樹種のゲノムDNAの制限酵素による前処理条件についても検討を行った結果、Csp6I(GTAC)が適していることを明らかにした。さらに、単離されたSSR分子のクローニングとこれを保有するコロニーの効率的な判定法について検討し、PIMA(PCR-based isolation of microsate11ite arrays)法の改良を行った。以上の基礎実験をもとに、実際にアカシアゲノムを対象にスモールスケールでのSSR領域の単離を試みた結果、6個のSSRマーカーが開発され、今後のラージスケールでのSSRマーカー開発法が確立された。昨年度に開発したTAC(triplex affinity caputure)法を利用したマイクロサテライトDNA(SSR ; simple sequence repeats)領域の単離系を、実際のスギゲノムに適用し、SSR領域の単離を試みた。最初に、単離効率を評価するために、単離・クローニングした96DNAフラグメントのコロニーPCR産物の塩基配列を決定した。得られた配列情報から、単離フラグメントの90%以上(6/96)で、2塩基繰返配列((CT)n)が確認された。この数値は、従来のハイブリッド法に比べ著しく高く、TACによるSSR単離効率が極めて高いことを示している。本スクリーニング法を使用することにより、効率の良いSSRマーカー開発が可能になったことから、今後、このマーカーで構成される連鎖地図作成が様々な樹種で進むものと思われる。さらに、スギ、クロマツ、ヒノキ、アカシアの4樹種のゲノムDNAを対象として、大規模なSSR領域のスクリーニングを実施した。

これまでにスギで約300個のSSRの解析を行い、その塩基配列情報を基に、SCAR(sequence characterized amplified region)化し、PCRベースのSSRマーカーを開発した。一方、スギ(早良1号の単相胚乳家系)、ヒノキ(姶良32号×薩摩8号の人工交配家系)、クロマツ(志摩64号の単相胚乳家系)の3樹種において、連鎖地図作成のための研究材料の調整を行った。今回開発されたSSRマーカーを各樹種の家系DNAに適用することにより、他のDNA分子マーカーに比べ著しく大きな情報量を有する連鎖地図の作成が可能となった。
微惑星衝突による地球-月系の角運動量および小惑星自転の研究

本研究では、原始惑星から受ける重力作用によってまわりの微惑星の空間分布が非一様になった状況のもとで、惑星がこれらの微惑星を集積することによって獲得し得る自転角運動量について調べた。微惑星集団の離心率と軌道面傾斜角は、それぞれ独立にレイリー分布と呼ばれる分布を持つことが知られている。そこで、与えられた分散値をもつレイリー分布になるような40組の離心率および軌道面傾斜角を選び、それぞれの組について、100万から1000万の軌道を数値計算することにより、惑星に衝突する軌道を見つけ、惑星に与える角運動量を求めた。これら40組の結果をもとに、様々な非一様分布が惑星の周りに形成された場合について、惑星が獲得する自転角運動量を求めた。上のような計算を、離心率と軌道面傾斜角の分散値を何通りか変えて行った結果、次のことが明らかになった。1.非一様分布を考慮すると、一様であると仮定した場合に比べて、惑星が獲得する自転角運動量は10倍以上になりうる。2.しかし、現実的な分布を考える限り、高速自転不安定により月を分裂させるのに必要なほど大きな角運動量を原始地球に与えるのは不可能である。従って「月は原始地球からの分裂によって形成された」という説は、誤りである。3.また、現在の地球-月系の角運動量に相当する値を原始地球に与えるためには、微惑星の分布がかなり片寄った特別な分布になる必要がある。そのような分布が形成される可能性について、今後、詳しく調べる必要がある。4.さらに、同様の非一様分布を考慮することによって、火星の自転は説明できる。また、金星領域で原始太陽系星雲ガスが比較的早い段階で消失したと仮定すれば、金星の逆行自転も説明できる可能性がある。これらについても、さらに詳しい検討が必要である。
アストロサイトの分化制御と多様性を生み出す分子メカニズム

アストロサイトは哺乳動物の脳神経系において最も数の多い細胞種であり、神経伝達物質の取り込み、シナプス形成、血液脳関門の制御など、脳機能において重要な役割を果たす。哺乳類の中枢神経系の発生過程において、アストロサイトはニューロン産生後の発生後期に神経系前駆細胞から生み出される。近年の研究により、アストロサイトの発生は成長因子やサイトカインなどの外因性因子とエピジェネテック修飾などの細胞内在性プログラムの両方により制御されることが示唆されているが、アストロサイト分化の分子メカニズムについては未だ不明な点も多い。本研究では、脳の発生過程において、クロマチン制御因子であるHMGN (High mobility group nucleosome-binding)ファミリータンパク質が、アストロサイト分化を促進することを報告する。HMGN1、2、3は出生後あるいは成体の脳で、Sox9陽性のグリア前駆細胞とGFAP陽性のアストロサイトで発現がみられた。胎生期のマウス前脳由来の神経系前駆細胞で、HMGN1、2、3を過剰発現させたところ、HMGN1、2、3はアストロサイト分化を促進し、ニューロン分化を抑制した。逆に、神経系前駆細胞でHMGN1、2、3をノックダウンすると、アストロサイト分化の抑制とニューロン分化の促進が観察された。さらに、in uteroエレクトロポレーションによるマウス個体への遺伝子導入系を用いて発生後期の脳でHMGN1、2、3を過剰発現させ、出生後の脳を観察したところアストロサイト産生の促進がみられた。これらの結果より、HMGNは、アストロサイト分化促進において重要な役割を果たすクロマチン制御因子であることが示唆された。この成果により、アストロサイトの分化制御メカニズムの理解がさらに進んだと考えられる。24年度が最終年度であるため、記入しない。哺乳動物の脳神経系は、形態的、機能的に多様な細胞により構成されている。これらの細胞は、自己複製能と多分化能をもつ神経幹細胞から生み出される。この幹細胞は、先にニューロンへと分化し、引き続きグリアを生み出す。ニューロン産生期には、グリア分化は抑制され、グリア産生期にはニューロン分化が抑制されるという相互に排他的なメカニズムがはたらいていると考えられるが、その分子メカニズムに関しては未だ不明な点も多い。これまでに、原癌遺伝子Mycと癌抑制遺伝子p19ARFが拮抗的に働き、神経幹細胞のニューロン・グリアの運命決定の制御を行うことを報告している(Nagao et al. J. Cell Biol.2008)。本年度の研究により、Mycがp19ARFに加えて、グリア分化において重要な働きをする転写因子Olig2の発現制御によりグリア分化を抑制することを見出した。c-Mycのコンディショナルノックアウトマウスと過剰発現マウスを作製し、発生後期におけるOlig2陽性細胞の数を調べたところ、ノックアウトマウスではその数が上昇し、過剰発現マウスでは減少していた。神経幹細胞の培養系を用いても、同様の結果が得られた。さらに、MycはOlig2の転写開始点付近に結合し、そのプロモーター活性を抑制することも見出した。これらの結果より、Olig2はMycの標的分子の一つであり、MycはOlig2の発現を直接抑制することでグリア分化を抑制することが示唆された。以上より、Mycがなぜニューロン分化を促進しグリア分化を抑制するのか、その分子メカニズムの一端が明らかとなった。この成果により、再生医療において移植細胞のソースとして期待されている神経幹細胞の制御メカニズムの理解が進んだと考えられる。これまでMycがニューロン、グリアの系譜選択を制御していることは明らかであったが、その分子メカニズムが未解明であった。

しかし、本年度の研究で、Mycの新規標的分子としてOlig2を見出し、Mycがグリア分化を抑制する分子メカニズムの一つは、MycによるOlig2の発現抑制であることを明らかにすることができたため。24年度が最終年度であるため、記入しない。Mycがグリア分化を抑制する分子メカニズムを解析する過程で、逆に、グリア分化、特にアストロサイト分化を促進する新規因子を見出している。今後は、この新規分子の解析を中心に行い、アストロサイトの分化制御メカニズムを明らかにしていく予定である。