hpprc/llmjp-kaken huggingface dataset:
乳腺微小環境から見た低線量・低線量率放射線による乳がんリスク解明

線量については、1 Gy被ばくをポジティブコントロールと位置づけ、100 mGyならびに50 mGy被ばくによる微小環境への影響を検討した。現時点では病理組織学的等の詳細な解析はできていないが、腫瘍らしき新生物の発生を確認し、その腫瘍から病理組織学的検討ならびに分子生物学的検討に用いるための試料を採取した。当初予定していたRadiation Chimera Modelと呼ばれる、乳腺微小環境のみの被ばくによる乳がん発生への影響を観察できる発がん実験を行うことができたため。原爆被爆者の疫学調査などから乳腺は放射線発がんリスクの高い臓器として知られている。しかしながら被ばくによる乳がん発生の分子メカニズムは明らかになっていない。さらに2011年3月に発生した東京電力福島第一原子力発電所事故により、低線量被ばくや低線量長期被ばくによる発がんリスクについて、国民の関心が集まっている。乳腺は管腔細胞と基底細胞の二種類の上皮細胞が構成する乳管とともに、線維芽細胞、脂肪細胞、免疫細胞などからなる間質と呼ばれる微小環境で構成される。この乳腺の組織恒常性を保つ乳腺幹細胞は、分化した細胞に比べ長期間存在し続けるため、放射線や活性酸素腫などによる損傷を保持したまま、とどまっていることが考えられる。そのため、乳腺幹細胞は、乳腺発がんの重要な起源細胞である。そして、微小環境はサイトカイン放出などを介し、乳腺幹細胞に作用しているが、被ばくした微小環境がどのように影響を及ぼしているのか明らかとなっていない。そこで本研究では乳腺微小環境への放射線被ばくの影響を包括的に解析することを目的としている。本年度は低線量被ばくによる乳腺幹細胞への影響について、これまで報告されている幼若期被ばくによる乳腺幹細胞の増加が50 mGy被ばくでは引き起こされないこと、線量率を下げると本現象が観察されなくなること、さらに系統差が存在することを見出した。これらの現象には幾つかの幹細胞性に関する遺伝子発現の変化が関与していることが示唆された。さらに、昨年度までに実施したRadiation Chimera Modelについて、1 Gy被ばく群はコントロール群と比べて、がんの増殖速度が高まることを見出した。一方で100 mGy以下ではコントロール群と有意な違いは見いだされなかった。病理学的にはSolidタイプの乳がんなどいくつかの種類の乳がんが発生していた。放射線発がんリスクの高い乳腺においても、低線量・低線量率の被ばくによる乳がん発生の分子メカニズムは明らかになっていない。本研究では乳がんの起源となる乳腺幹細胞とその周囲を取り巻く乳腺微小環境への放射線被ばくの影響を包括的に解析することを目的としている。低線量被ばくによる乳腺幹細胞への影響について、幼若期被ばくによる乳腺幹細胞の増加に閾値の存在が示唆されること、線量率効果が存在する事、さらに系統差が存在することを見出した。微小環境のみの被ばくによる乳腺発がんを検出できる実験系を導入した結果、高線量被ばく群はコントロール群と比べて、がんの増殖速度が高まることを見出した。当初予定していたp53-/-マウスの繁殖も順調に行え、得られた乳腺組織片が乳腺を再構築することを確認することができたため。
単一分子発光トランジスタの創製

ナノギャップ電極とホストーゲスト分子間のエネルギー移動を利用した新規単一分子発光素子を提案した。発光性ポリマーにイオン液体を混合した電気化学発光セル(LEC)構造を利用することにより、同種電極(金)からホスト材料への高効率な両極性電荷注入特性を実現した。また、ナノギャップ電極間以外からの発光を抑制するため、SiO2基板に表面処理を施し、電極上およびナノギャップ電極間のみに活性層を成膜することに成功した。作製したナノギャップLECより、電流励起発光を得ることに成功した。単一分子発光トランジスタの実現に向け、発光性ポリマーF8BTを用いた横型発光デバイスの作製条件を検討した。本年度は、ナノギャップ電極系への応用を念頭に、ボトムゲート・ボトムコンタクト型の電界効果トランジスタ(FET)およびイオン液体を添加した電気化学発光セル(LEC)を作製した。当初、FET構造ではソース・ドレイン電極からの電荷注入効率が不十分で、良好なFET特性が得られなかったが、自己組織化単分子膜PFBTで電極表面を修飾することにより電子・正孔ともに電荷注入特性が改善し、両極輸送特性を得ることに成功した。一方、F8BTとイオン液体を混合した活性層を用いて作製した横型LECでは、低電圧駆動によりチャネル部からのF8BT由来の緑色発光を得た。また、同様の活性層を用いて縦型LECを作製し、電極間隔の短い素子構造でも良好な発光が得られることを確認した。変位電流評価法を用いて縦型LECの動作機構を解析し、電気化学ドーピングの進行過程と発光特性との関係を検討した。無電解メッキ法を用いたナノギャップ電極の作製も平行して行っており、ギャップ幅10 nm以下の良好な電極を得ることに成功している。大きな問題はなく、ナノギャップ電極および素子作製条件の検討はおおむね順調に進んでいる。LECでは既に横型構造で良好な発光を得られており、近々ナノギャップ電極系に移行する予定である。また、FETでも両極輸送特性が得られてきており、チャネル部の表面処理等で移動度を向上させれば電流量が増加し十分な発光が得られると期待される。全体として当初の計画に沿い順調に進展している。昨年度までにF8BTを用いた両極性トランジスタを得ることに成功していたが、良好な発光特性は得られていなかった。本年度は電流特性を改善し、発光強度を向上させること、ホスト分子の励起子をエネルギー移動によりゲスト分子の発光に変換することを目指した。電極の表面修飾による電荷注入特性の改善に加え、ゲート絶縁層表面に自己組織化単分子膜を設けることで輸送特性の改善を図ったが、目立った改善が得られなかったため、既に発光が得られていた横型電気化学発光セル(LEC)を中心に検討を進めた。まずエネルギー移動を経た発光を得るためF8BTをホスト分子として、ゲスト分子を探索した。赤色蛍光材料であるDCJTBとの混合膜において、電流励起発光特性を測定し、F8BTからのエネルギー移動を介したDCJTB由来の赤色発光が得られることを見出した。この混合膜にさらにイオン液体を加えたLECにおいても同様の発光特性が得られることを確認した。並行して単一光子測定系の整備を進めた。一方、LECの特性改善に向け、変位電流評価法(DCM)を用いた素子特性解析手法を提案した。これまで、電解質の再分布により素子特性が過渡的に変化するLECでは有効な解析手法が少なく研究開発の障害となっていた。我々はDCMにより、LECのドープ状態と発光効率の相関が解析できること、特に過渡特性の解析に有効であることを示した。これによりLEC動作特性の解明が進み、今後の素子作製条件や材料選択の最適化につながることが期待される。FET構造では大きな進展は見られなかったが、LECではほぼ目的の特性を達成した。単一光子測定系の整備、ナノギャップ電極の作製も順調である。一方、DCM法の適用による過渡特性解析など当初の予定外の成果も得られた。本研究では、ナノギャップ電極およびホスト-ゲスト間のエネルギー移動を利用した新規電流励起単一分子発光トランジスタの実現を目指した。昨年度まで、主にマイクロメートルスケールの電極を用いて、素子構造の検討を行ってきた。今年度は検討結果に基づき、電気化学発光セル(LEC)をナノギャップ電極中に作製した。活性層には、昨年度から検討を続けてきた発光性ポリマーとイオン液体の混合膜を用いた。LECをナノギャップ電極基板に作製した場合、パッド電極やリード線などナノギャップ以外からの発光が支配的になる可能性が懸念される。これを抑制するためには、ナノギャップ間のみに有機層が成膜されることが望ましい。そこで、電極パターンを蒸着したSiO2基板表面をOTS処理することで、基板上への有機層の成膜を抑制することを試みた。その結果、電極上および電極間のみに有機層を成膜することができた。作製したLECの電流-発光強度-時間特性を測定したところ、室温大気中で、わずか3 Vの印加により電流励起発光が観測された。LEC構造を利用することにより、ナノギャップ電極からの電流励起発光を得た初めての例と考えられる。本成果により、単一分子架橋構造を必要としない単一分子発光素子の実現に大きく近づいた。一方、変位電流評価法(DCM)を用いたLECの動作機構解析に関しても進展があった。実電流、変位電流、発光強度の同時測定を実現し、LECにおける電気化学ドーピングの進行と発光効率の相関関係を解析することが可能になった。

その結果、発光層中の電気伝導が空間電荷制限電流として記述できること、発光効率低下の主な要因が電気化学ドーピングによる自己吸収であることが示唆された。ナノギャップ電極とホストーゲスト分子間のエネルギー移動を利用した新規単一分子発光素子を提案した。発光性ポリマーにイオン液体を混合した電気化学発光セル(LEC)構造を利用することにより、同種電極(金)からホスト材料への高効率な両極性電荷注入特性を実現した。また、ナノギャップ電極間以外からの発光を抑制するため、SiO2基板に表面処理を施し、電極上およびナノギャップ電極間のみに活性層を成膜することに成功した。作製したナノギャップLECより、電流励起発光を得ることに成功した。F8BTとイオン液体を用いた横型LECの作製が可能であることがわかったため、これらを応用してナノギャップLECの作製を目指す。本研究では、単分子発光を得るためホスト-ゲスト間のエネルギー移動を利用するが、ゲスト分子としてF8BTからの高効率なエネルギー移動が期待できる赤色蛍光材料を使用する。ナノギャップLECの作製と平行して、ホスト-ゲスト材料の混合条件を最適化する。また、単一光子検出系の構築を前倒しして行い、ナノギャップLECからの単一光子検出に挑む。一方、FET構造でもゲート絶縁層の表面処理など作製条件の最適化を進め、発光特性の改善を目指す。既にエネルギー移動による発光が得られているF8BT-DCJTB系を中心に検討を進める。F8BT-DCJTB混合膜をギャップ幅10数十nmのナノギャップ電極上に作製し発光特性を解析する。結果に基づき、イオン濃度、ドーパント濃度を調整し単一分子発光を得る。必要であればナノギャップ電極のデザインに変更を加える。一方、F8BTの発光スペクトルはブロードなため、その背景光が単一光子検出の問題となる可能性がある。その対策としてホストを青色発光材料(F8など)に変更し背景光を抑制することも検討する。LECでは印加電圧波形は発光特性制御の重要な要素となる。DCM法を用いて電気二重層、電気化学ドーピング形成・緩和過程等を解析し、素子構造および印加電圧波形を最適化する。以上の検討よりナノギャップLECからの単一光子検出に挑む。有機分子エレクトロニクス申請時に予定していた機器の購入を断念し、消耗品の購入や機器の修理費に充てたため差額が生じた。素子作製に使用する有機半導体ポリマーとイオン液体の一部を企業より提供していただくことができたこと、および材料の検討が予想以上に順調に進んだことから、当初計画より物品費(消耗品)を節約できたため。購入を断念した機器を補填するため既設の光学系を拡充し測定環境を整備する。また、有機半導体材料など不足している消耗品の購入に充てる。その他は当初計画通り執行する。材料費で余裕ができた分は、当初計画で断念した光学系の拡充に充てる。その他は、当初計画通り進める。
光音響顕微鏡による高分子材料内部の画像化

研究実績の概要は以下の通りである。・高分子材料であるエポキシ樹脂を使用し、光音響顕微鏡により、光音響(PA)信号の計測,その解析を行い、エポキシ樹脂材料の内部の画像化を検討した結果次のことが明らかになった。1.試料内部の画像化は次の手順で処理を行い実現した。a)エポキシ樹脂の内部の状態を確認するため、その試料に内部傷をつけた。b)試料内部の情報検出には光音響顕微鏡を使用した。その検出には、顕微鏡にセットした試料上にレーザ光を走査しながら照射させ、発生したPA信号を使用した。c)PA信号の画像化にはこの信号の振幅値を使用した。画像表示はその信号をコンピュータ処理し2次元データとして画面に表示することで行った。2.エポキシ樹脂内部の画像化は試料の2次元分布情報を計測することから測定時間が長くなる問題点がある。次にこの計測時間の短縮について検討した結果次のことが明らかになった。a)PA信号は波形としてマイクから検出できるため、計測装置として波形計測可能なBoxcar積分器を光音響顕微鏡に使用した。b)この測定装置から得たPA信号波形をスペクトル分析することで、計測時間は、従来のLock-in増幅器を使用する計測に比べ半分以下にすることが可能になった。・今年度の論文及び講演件数a)論文3件b)講演5件研究実績の概要は以下の通りである。・今年度の論文及び講演件数a)論文3件b)講演5件
喘息増悪因子としてのアディポサイトカインと新たなる治療標的の設定

肥満喘息(BMI≧25、5名)、非肥満喘息(BMI<25、16名)の2群において、気管支喘息重症度指標(%FEV1、気道過敏性、呼気一酸化窒素濃度等)、末梢血中、誘発喀痰上清中Adiponectin、Leptin等を測定し、これらアディポサイトカインと喘息重症度との相関を検討した。アディポサイトカインは、BMI、体脂肪量等の肥満指標と有意な相関を示したが、気管支喘息重症度指標とは有意な相関は示さず、アディポサイトカインの気管支喘息病態への関与は示されなかった。平成21年度における本研究では、るいそう正常体重肥満の気管支喘息患者及び健常人を症例登録し、肺機能検査、気道過敏性検査、呼気一酸化窒素濃度測定、誘発喀痰採取等の包括的気道炎症プロファイルを評価し、末梢血採血を行い、末梢血好酸球比率、総IgE、MASTにてアトピー状況を評価して、アディポサイトカイン測定用血漿の集積を行った。肥満プロファイル評価として、BMI(Body Mass Index)、バイオスペース社製InBody(非侵襲的体成分分析計)を用いた四肢・体幹別の精密体脂肪量定量を行った。末梢血中アディポサイトカインとしては、レプチン、アディポネクチンの測定を行い、既報の健常人における相関と同様に、気管支喘息患者においてもこれらアディポサイトカイン濃度とBMIとの間に有意な相関を認めることを確認した。このことより、気管支喘息における気道炎症は、末梢血中、すなわち全身性アディポサイトカイン濃度へ有意な影響を及ぼしていないと考えられた。現在、誘発喀痰中アディポサイトカイン濃度を測定し、末梢血中アディポサイトカイン濃度との関連、包括的気道炎症プロファイルとの関連を検討し、アディポサイトカインの気管支喘息気道病態への関与を検討している。アレルギー疾患である気管支喘息は、生活スタイルの欧米化に伴い本邦にても増加傾向にある。また、生活スタイルの欧米化と共に肥満も増加しており、肥満の気管支喘息病態への影響が想定される。肥満では、アディポサイトカインと言われる主に脂肪組織から産生されるサイトカインにより、慢性炎症が惹起、持続されることが知られている。代表的アディポサイトカインであるアディポネクチンは抗炎症作用を、レプチンは炎症促進作用を持つことが報告されているが、これらの喘息病態への関与は知られていない。本研究では、肥満喘息患者(BMI≧25、5名)、非肥満喘息患者(BMI<25、16名)を組み入れ、気管支喘息重症度指標(1秒率(%FEV1)、気道過敏性(PC20)、呼気一酸化窒素濃度(FeNO))を測定し、誘発喀痰採取を行った。また、末梢血中アディポネクチン、レプチン濃度、加えて、誘発喀痰上清中アディポネクチン、レプチン濃度を測定し、これらアディポサイトカインと喘息重症度との相関を検討した。末梢血中アディポネクチン、レプチン濃度は、BMI、体脂肪量等の肥満指標と有意な相関を示したが、気管支喘息重症度指標とは有意な相関は示さなかった。誘発喀痰上清中アディポネクチン、レプチン濃度は、肥満指標及び気管支喘息重症度指標と有意な相関は示さず、今回の検討では、アディポネクチン、レプチンの気管支喘息病態への関与は示されなかった。しかしながら、誘発喀痰上清中アディポネクチン、レプチン濃度は、末梢血中アディポネクチン、レプチン濃度とも相関を示さず、気道独自の分泌制御がなされている可能性があり、今後検討するべき課題と考えられた。
異体類の左右非対称性形成の分子制御機構の解明

異体類は、変態期に片方の眼が体の反対側に移動し、眼のある側に色素を形成することにより、体の左右非対称性を形成する。また左ヒラメと右カレイと言われるように、ヒラメとカレイ類では非対称性が左右逆である。本課題では、異体類の非対称性を制御する発生システムを研究し、以下の結果を得た。前脳が捻れを発生することにより顔面が非対称に変形し、それに伴って眼が移動する。内臓の左右非対称性を制御するノダル経路の最終的な左右決定実行遺伝子(pitx2)が、間脳上部左側で発現し非対称性を制御する。発現に異常が起こると、どちらの眼が移動するかランダムとなり、一部稚魚で正常と眼位が逆転する。左ヒラメと右カレイに分かれるのは、胚発生で視交叉の順がヒラメとカレイで左右逆に固定されていることが原因だと考えられる。ヒラメ・カレイは、左右対称に誕生した後、変態期にヒラメは右眼、カレイは左眼を体の反対側に移動させ、次に有眼側に成体型色素胞を形成することにより、左右対称な体から左右非対称に変形する。本課題は、片側眼球の移動と有眼側での色素形成を誘導する分子機序を解明することを目的とする。脊椎動物に共通な内臓と間脳上部(松果体・副松果体、左右一対の手綱核)の左右非対称性は、胚期に腸管原基と間脳上部の左側に発現する左右決定遺伝子pitx2により制御されることが分かっている。ヒラメ・カレイでは、眼球移動の直前に左手綱核内側でpitx2が再発現することを発見した。ウアバイン(Na^+,K^+-ATPase阻害剤)でpitx2発現を抑制したヒラメ胚を変態期まで飼育すると、手綱核でのpitx2の再発現が起こらず、眼位逆位や両眼球が移動する左右性異常が発生した。またpitx2の再発現後、手綱核自体、さらに終脳や視蓋が左右非対称性を形成し、その後に眼球移動が始まること、眼位逆位個体では、脳の非対称性は正常に対して逆転していることが分かった。これらの結果から、左手綱核で発現するpitx2が、脳の非対称性形成の左右差を一方向に固定し、この時点で左右どちらの眼球が移動するかが決定されていることが示唆された。色素形成については、変態期に成体型色素胞に分化する前駆細胞が仔魚体内の何処に分布しているかを解析した。GCH1遺伝子(黄色素胞、黒色素胞の前駆細胞に発現する)をプローブに用いたin situハイブリダイゼーションでは、GCH1陽性細胞は仔魚背鰭膜ヒレ基部に観察された。次に仔魚膜ヒレ基部の細胞を蛍光色素DiIで標識し、変態まで飼育したところ、有眼側からDiIで標識された成体型色素が検出された。これらの結果から、色素前駆細胞は仔魚の背鰭膜ヒレ基部に分布することが示唆された。異体類は左右対称に誕生した後、変態期にヒラメは右眼、カレイは左眼を体の反対側に移動させ、次に有眼側に成体型色素胞を形成することにより左右非対称な体に変形する。本課題は、異体類の左右非対称性形成の制御機構を解明することを日的とする。前年度、異体類では胚期に発現した左右決定遺伝子pitx2が孵化数日後に一旦停止した後、眼球移動が始まる直前に左手綱核内側で再発現し、このpitx2の再発現により左右どちらの眼球が移動するかが固定されることを示唆した。本年度は、pitx2再発現の誘導機構を解明することを目的として、pitx2遺伝子の第2イントロンに存在する左異的エンハンサーの構造と機能を解析した。ヒラメ、ホシガレイ、ササウシノシタを含む6種類の異体類のpitx2第2イントロンの塩基配列を解読した結果、マウスで同定されているNoda1経路の応答配列、Foxh1結合配列(AATACACA)が6種類全ての異体類のpitx2第2イントロンに保存されており、異伝類でもやはり第2イントロンがpitx2の左特異的エンハンサーとして機能していることが確認された。興味深いことに全ての魚種において、核受容体であるグルココルチコイド受容体・9-cis-レチノイン酸受容体の2量体が結合する応答配列がFoxh1結合配列の近傍に存在することが分かった。

ゲルシフトアッセイにより、実際にグルココルチコイド受容体とレチノイドX受容体がヒラメの応答配列に結合することが確認された。従って、胚期にpitx2を発現した間脳の一部の細胞が何らかの形でpitx2を再発現するポテンシャルを胚発生後も維持しており、変態前期に内分泌シグナルにより再発現が誘導される可能性が示唆された。再発現に関与する内分泌ホルモンは、コルチコイドである可能性が高いと推定される。前年度までに、異体類の眼球移動は、変態期に前脳がヒラメでは右に、カレイ類では左に傾いて非対称性を形成することから始まることを報告し。神経前駆細胞の非対称な増殖域を探ることにより、このような脳の非対称性形成がどこから始まるのかを検証した。その結果、魚類では視交叉が完全交叉であるため、視交叉直上には体の非対称性を形成しないトラフグ仔魚でも非対称な細胞増殖域が存在すること、ヒラメとホシガレイではこの領域を利用するようにして間脳が非対称性を形成し、さらに前脳が傾くことを明らかにした。視交叉は、ヒラメでは左眼由来の視神経束が右眼由来の視神経束の前を、カレイ類では右眼由来の視神経束が前を通るように固定されているため、ヒラメとカレイ類では最初に非対称性が左右逆に発生することが分かった。左手綱核で発現するpitx2が非対称性の方向を一定に調整する役割を果たすと、このトポロジーに従ってヒラメとカレイの脳は左右逆方向に非対称性を形成し、ヒラメは右眼を移動し、カレイは左眼を移動すると考之られた。ホシガレイはpitx2の発現が極女て弱く、かつ発現する個体の比率が50%以下であるため、脳の非対称性の方向が定まらずに眼位異常が発生すると考えられた。ヒラメとホシガレイ仔魚を変態前から変態完了まで全日照明で飼育したところ、15-30%の稚魚で有眼側の白化が起こり、これらの個体では成体型色素胞が完全に欠損することが分かった。全日照明区でも成体型色素胞の前駆細胞は正常に分化するこヒから、色素細胞の増殖あるいは最終的な成熟過程が全日照明により影響を受ける可能性が考えられた。松果体のメラトニン合成系とセロトニンーメラノサイト刺激ホルモン(MSH)系の酵素の発現を調べた結果、セロトニン合成が全日照明により活性化され、視床下部でのMSH発現が抑制されていることが示された。
在宅看護支援システムの構築

本研究では入院日数が減じられ,在宅での治療・療養を余儀なくされている患しゃの治療援助として患者の「安心感を増大」させるため,さらに,「訪問看護師にも時間のゆとり」が持てるように,「病状観察・情報収集」を,訪問看護施設側から遠隔模擬対面看護可能な在宅看護支援実験システムを構築し,転送実験を行った.本構築実験システムは患者宅と施設側とを想定した両システムで構成した。患者宅システムと施設側システムとの情報伝送にはISDNを用いた.施設側に伝送された患しゃの体温や血圧など,日々のバイタル情報を施設内に保管されている当該患者の医用画像などの医療情報に自動連結し,チャート表示できるようにし,経時的な変化を一見できるシステムとした。また,訪問看護師や主治医と患者との対面診断を模擬するために,双方のシステムにカメラを設備した。また,双方向カメラを通じ,在宅患者の表情や顔色などの観察や話し方などから患者の様子が施設側からリアルタイムに把握できた。患者宅で測定されたバイタル数値情報(体温,脈拍,血圧値等)は入力によるため,入力ミスや入力困難が生じるため,測定器具と本システムが連動できることが望ましい.施設側から患者の様子が直接把握できることから,「病状観察・情報収集」や療養指導・相談(本人・家族)」に時間を費やさず,「訪問看護者にも時間のゆとり」が生じると考えられる。また,患者や家族は緊急時も含めていつでも施設に連絡する事ができるため,患者の「安心感の増大」が図れると考えられる。今後,本構築実験システムをフィールドにて試行する必要がある。戦後,日本は世界で最も健康に長生きできる国と位置づけられている。しかし,高齢期の生活に対する不安内容は『自分や配偶者が虚弱・病気がちになること(49.4%)』が多く,高齢者の約半数が高齢期の体に不安を持って生活している。これに対し,訪問看護の看護内容は,「病状観察・情報収集」が98.8%と最も多く,「療養指導・相談(本人・家族)88.6%」,「生活のリズム・仕方の把握63.3%」と続き,訪問1回当たりの平均滞在時間は62.2分(6月第1週の例)となっている(厚生省平成11年訪問看護統計調査結果)。本研究では入院日数が減じられ,在宅での治療・療養を余儀なくされている患者の治療援助を行うとともに,患者の「安心感を増大」させるため,さらに,「病状観察・情報収集」や「療養指導・相談(本人・家族)」に62.2分もの平均滞在時間を費やさず,「訪問看護者にも時間のゆとり」が持てるように,「病状観察・情報収集」を遠隔地から行える在宅看護支援システムの構築を目指した。構築システムは家族や患者自身が収集した毎日の患者のバイタルデータをあらかじめ施設のナースステーションに伝送しておき,訪問看護婦は施設ででも,患者宅への移動中でも,そのデータを閲覧できるシステムとした。また,伝送されたバイタルデータをグラフ化して経時的な変化が一見できるシステムとした。さらに,患者や看護者が必要とすれば,遠隔可動操作式のカメラを通じて患者の観察が行えるシステムとした。これらにより,入院日数が減じられ,在宅での治療・療養を余儀なくされている患者の治療援助を行うとともに,患者の「安心感を増大」させ,さらに,「病状観察・情報収集」や「療養指導・相談(本人・家族)」に62.2分もの平均滞在時間を費やさず,「訪問看護者にも時間のゆとり」が持てるように,「病状観察・情報収集」を遠隔地から行える在宅看護支援システムとなりうると考えられる。
新奇な塩輸送体の機能改変を通した植物の耐塩性の改善

植物の耐塩性を向上させるために、ナトリウムやカリウム、塩素の共輸送を担っているNKCC遺伝子の機能解析を行った。AtNKCC遺伝子は根の先端部位で強く発現しており、カリウム欠乏によってさらにその発現量が増加することが分かった。イネにおけるホモログであるOsNKCC1はカリウム取り込み能を有していることや、塩ストレス下でもナトリウムをあまり蓄積しないイネ品種においては塩ストレスによってOsNKCC1遺伝子の発現量が増加していたことから、OsNKCC1はカリウム取り込みに重要であることが分かった。AtNKCC遺伝子内へのランダム変異の導入を行ったが、輸送能が変化した変異体の単離には至っていない。植物の生産性は様々な環境要因によって制限される。乾燥地や塩類蓄積土壌で発生する塩ストレスは世界の農作物生産を制限する主要因となっており、その解決手法の一つとして耐塩性植物の分子育種が有望視されている。塩ストレス下で植物の生産性が低下する原因としては、植物が過剰量のナトリウム(Na)を体内に蓄積することが挙げられる。よって植物が土壌中のNaをどのように吸収するのか、を明らかにすることは植物の耐塩性機構を理解する上で重要である。本研究では、植物細胞においてNaやカリウム(K)、塩素(Cl)を細胞内に取り込むNa-K-Cl cotransporter(NKCC)に着目する。まずシロイヌナズナやイネにおけるNKCC遺伝子の発現解析を行った。シロイヌナズナのNKCC遺伝子のプロモーターGUSラインを用いて組織特異的発現パターンを解析したところ、特に根の先端部の細胞分裂が活発な部位での強い発現が確認された。この発現誘導はK欠乏下で強く誘導されることから、K欠乏下ではNKCCによるK取り込みが根の先端部で活発になることが示唆された。さらにNKCC機能の欠損がもたらす影響を調べるために、シロイヌナズナの野生株とNKCC変異株を用いた比較トランスクリプトーム解析を行った。その結果、K輸送や細胞壁合成に関わるタンパク質をコードする遺伝子群の発現パターンに変動が見られた。さらにNa蓄積能に着目してイネ在来品種群選抜を行い、他品種と比較して、塩ストレス下でNaをあまり蓄積せず、K保持能が高い品種を選抜した。このような低Na蓄積型品種と一般的な高Na蓄積型品種におけるNKCC遺伝子の発現量の比較解析を行ったところ、イネゲノムが有する2つのNKCC遺伝子(OsNKCC1, OsNKCC2)のうち、OsNKCC1遺伝子の発現パターンが低Na蓄積型品種において塩ストレス誘導性であることが明らかとなった。塩分が蓄積された土壌では植物の生産性は著しく低下する。その理由の1つとして、塩害環境下では植物は過剰量のナトリウムを体内に蓄積することが挙げられる。よって植物の耐塩性を向上させるためには、植物が土壌からどのようにしてナトリウムを吸収するのかを理解し、ナトリウム吸収機能を抑制することが重要であると考えられる。本研究では植物細胞にナトリウム、カリウム、塩素を取り込むナトリウムーカリウムー塩素共輸送体であるNKCC(Na-K-Cl Cotransporter)に着目する。昨年度行ったシロイヌナズナの野生株とnkcc変異株と用いたマイクロアレイ解析の再現性を確認するために、発現量が変動した遺伝子についての定量的発現解析を行った。その結果、野生株と比較して変異株ではAtCNGC8やAtPGP1の発現量が増加し、AtHAK5やAtCHX1の発現量が減少していることが確認されたが、これらの結果はマイクロアレイ解析と同様の傾向であった。AtNKCCタンパク質はC末端側に長い親水性領域を有しており、AtNKCCのイオン輸送活性を制御している可能性がある。そこでAtNKCC遺伝子を過剰発現させた形質転換体とともにC末端側の親水性領域を欠損させた変異型AtNKCC遺伝子の過剰発現株も作成した。ランダム変異の導入によるAtNKCCのイオン輸送活性に影響を及ぼすアミノ酸残基の同定については現在進行中である。土壌中に高濃度の塩分(主としてナトリウム)が蓄積されると塩ストレス(塩害)が発生する。多くの植物は塩ストレスに感受性であるため、植物の耐塩性を向上させる試みは重要である。塩ストレス下では、植物体内に高濃度のナトリウムが蓄積されるために植物の生育が阻害されるとともに、必須元素であるカリウムの吸収阻害が起こる。よって、植物体内へのナトリウムやカリウムの流入経路の解明は植物の耐塩性向上に寄与すると考えられる。本研究では、植物細胞内へのナトリウム、カリウム、塩素の共輸送を担う輸送体であるNKCC(Na-K-Cl Cotransporter)の機能解析およびその機能改変を行うことを目的とした。AtNKCCの基質特異性を理解するとともに、AtNKCC内のどのアミノ酸残基が輸送する物質の認識に関わっているのかを調べるために酵母発現系を用いた。AtNKCC遺伝子内にランダム変異を挿入し、そのミュータントライブラリーを探索したが、基質特異性が異なった変異型AtNKCCの獲得にはいまだ至っていない。イネのOsNKCC1について酵母発現系を用いて解析をおこなったところ、カリウムの取り込み能を有していることが明らかとなったことから、カリウムの取り込みは植物のNKCCファミリーにとって保存された機能であることが示唆された。シロイヌナズナのAtNKCC変異株は耐塩性を示すとともに、カリウム欠乏に感受性となっていたが、AtNKCC遺伝子を導入することでこれらの表現型の回復が見られた。植物の耐塩性を向上させるために、ナトリウムやカリウム、塩素の共

輸送を担っているNKCC遺伝子の機能解析を行った。AtNKCC遺伝子は根の先端部位で強く発現しており、カリウム欠乏によってさらにその発現量が増加することが分かった。イネにおけるホモログであるOsNKCC1はカリウム取り込み能を有していることや、塩ストレス下でもナトリウムをあまり蓄積しないイネ品種においては塩ストレスによってOsNKCC1遺伝子の発現量が増加していたことから、OsNKCC1はカリウム取り込みに重要であることが分かった。AtNKCC遺伝子内へのランダム変異の導入を行ったが、輸送能が変化した変異体の単離には至っていない。昨年度の発現解析の再現性が確認でき、また形質転換体の作出にも成功している。引き続き実験計画を遂行する。植物分子生理学作成された形質転換体の表現型の解析を行うとともに、NKCC輸送に関わるアミノ酸残基の同定にさらに力を入れる。NKCC遺伝子の発現について、モデル植物であるシロイヌナズナやイネにおいて興味深い知見を得ることができた。引き続き、実験計画を遂行する。実験に使用予定の消耗品について、節約を行うことで予定していたよりも費用がかからなかったため。NKCCのイオン輸送活性を測定するために、シロイヌナズナNKCCの酵母変異体を用いたアッセイ系は構築済みである。さらに、イネの2つのNKCC遺伝子のクローニングを行い、酵母発現系を用いたイオン輸送活性の測定系を構築するとともに、NKCC輸送体内のイオン輸送に重要なアミノ酸残基の同定を行う。最終年度の消耗品費として使用予定である。遺伝子発現解析が予定していたものよりもスムーズに進行したため、消耗品費に余剰が生じた。次年度にも発現解析等の分子生物学実験を予定しているため、余剰分は同実験の消耗品費として充てる予定である。
LHC加速器とATLAS検出器を用いた標準理論を超えるモノジェット事象の探索

ヒッグス粒子が発見され、遂に標準理論は完成した。しかし、標準理論の枠組みではヒッグス粒子の質量は輻射補正を受け2次発散するため、この発見自体がヒッグス質量を安定化する新しい物理の存在を強く示唆している。超対称性理論はこれを説明する最も有望な理論であり、申請者は、LHC-ATLAS実験に参加し、特に、超対称性の破れが超共形不変性の量子異常の効果により起こる模型(AMSB模型)の検証を行った。AMSB模型では、最軽量ニュートラリーノとチャージーノの質量が非常に縮退し、チャージーノは長寿命(0.2ns, cτ6cm)となる。チャージーノは、運動量の低い荷電パイオンと検出器と相互作用しないニュートラリーノに崩壊するため、ATLAS実験の内部飛跡検出器では途中からヒットが無く、消失したかの様な飛跡として観測され、非常に特徴的な信号を形成する。申請者は、チャージーノの発見に向けて二つの大きな改善を行った。一つ目は、チャージーノ事象のトリガー効率の向上、二つ目は、チャージーノの飛跡再構成効率の向上である。ジェットと消失運動量の角度相関を用いたトポロジカルなトリガーの開発を行い、オンラインでのQCD事象の選択的な排除に成功し、約3倍高いトリガー効率を達成することに成功した。飛跡再構成効率の改善のためには、よりビーム衝突点に近い検出器を用いた、ヒット数の少ない新しい飛跡再構成方法の開発を行った。その結果、チャージーノの飛跡再構成効率として、従来よりも約0 (10-100)倍高い効率を達成する事に成功した。これら二つの改善点により、従来よりも約100倍高いのシグナル効率を達成する事が可能となり、LHCにおけるチャージーノ探索の基盤を形成した。残念ながら、チャージーノの発見には至らなかったが、AMSB模型に対する制限を計算した結果、95%の信頼度で質量が270GeV以下のチャージーノを棄却し、これまでの加速器実験の制限を約200GeV超えた、世界で最も厳しい制限を与えることに成功した。当初の予定通り、チャージーノの飛跡再構成方法として、新しい方法の開発をすることに成功した。その結果、チャージーノの質量に対して、これまでの加速器実験の制限を約200GeV超えた世界で最も厳しい制限を与えることに成功したため。ATLAS実験は重心系エネルギー14TeVでの実験開始に向けて、新しいピクセル検出器をさらにもう一層導入する予定である。この検出器と現在使用されている三層のピクセル検出器を用いることで、現在よりもビーム衝突点に近い検出器のみを用いた新しい飛跡再構成方法の確立が可能であると期待される。この方法を用いることで、積分ルミノシティー約100fb^<-1>の実験データで質量約500GeVのチャージーノの発見を行う。申請者は、LHC-ATLAS実験においてモノジェット事象というイベントトホロジーを軸に、1.大きな余剰次元や2.長寿命荷電超対称性粒子など、様々な標準理論を超えた物理の探索を行った。1.大きな余剰次元の探索新物理の確実な発見のためには、標準理論から予言される背景事象を精密に評価する事が重要であり、モノジェット事象探索においては、Zボソンの不可視崩壊事象の精密評価が鍵となる。これまでの解析では、この背景事象の評価は主にモンテカルロシミュレーションを用いて行われており、ジェットエネルギースケールの不定性やルミノシティーの不定性などから、約20%という高い系統誤差が課せられていた。2012年度の研究においては、Zボソンのレプトン対崩壊事象の実験データを用いて評価する事が可能となり、系統誤差として約10%という高い精度で評価することが可能となった。2.長寿命荷電超対称性粒子の探索超対称性理論は、標準理論を超える理論として最も有望であるが、LHC加速器の2012年度までの結果において、最も期待されていた超重力を介した超対称性の破れ模型は大きく否定された。そのため、アノマリーを介した超対称性の破れ模型等に対する期待が高まっており、申請者はこの模型から自然に予言される長寿命荷電超対称性粒子(チャージーノ)の探索を行った。このチャージーノの寿命は約0.1ns程度であり、ATLAS検出器においては、あたかも途中で消失したかの様な特徴的な信号を残す。標準理論にはこの様な信号を予言する過程はなく、さらには、モンテカルロシミュレーションでこのような信号を精密に評価する事は難しいため、全ての背景事象は実験データをベースにして評価を行った。その結果、チャージーノの質量下限値に対して、これまでの実験結果(LEPの実験結果)を超えた新しい制限を課すことに成功した。

チャージーノは、運動量の低い荷電パイオンと検出器と相互作用しないニュートラリーノに崩壊するため、ATLAS実験の内部飛跡検出器では途中からヒットが無く、消失したかの様な飛跡として観測され、非常に特徴的な信号を形成する。申請者は、チャージーノの発見に向けて二つの大きな改善を行った。一つ目は、チャージーノ事象のトリガー効率の向上、二つ目は、チャージーノの飛跡再構成効率の向上である。ジェットと消失運動量の角度相関を用いたトポロジカルなトリガーの開発を行い、オンラインでのQCD事象の選択的な排除に成功し、約3倍高いトリガー効率を達成することに成功した。飛跡再構成効率の改善のためには、よりビーム衝突点に近い検出器を用いた、ヒット数の少ない新しい飛跡再構成方法の開発を行った。その結果、チャージーノの飛跡再構成効率として、従来よりも約0 (10-100)倍高い効率を達成する事に成功した。これら二つの改善点により、従来よりも約100倍高いのシグナル効率を達成する事が可能となり、LHCにおけるチャージーノ探索の基盤を形成した。残念ながら、チャージーノの発見には至らなかったが、AMSB模型に対する制限を計算した結果、95%の信頼度で質量が270GeV以下のチャージーノを棄却し、これまでの加速器実験の制限を約200GeV超えた、世界で最も厳しい制限を与えることに成功した。大型陽子・陽子衝突型加速器LHCは、2012年度において安定して稼働を続け、積分ルミノシティーとして約20fb^<-1>という高い統計量の実験データの取得に成功したことが大きな理由である。これに加えて、ATLAS検出器もほぼ100%の稼働率で運転が行われ、上記データをロスすることなく物理解析において使えるようになったのも、順調に研究が進んだことの理由の一つである。当初の予定通り、チャージーノの飛跡再構成方法として、新しい方法の開発をすることに成功した。その結果、チャージーノの質量に対して、これまでの加速器実験の制限を約200GeV超えた世界で最も厳しい制限を与えることに成功したため。アノマリーを介した超対称性の破れ模型(Anomaly mediated SUSY breaking model)が予言する長寿命荷電超対称性粒子の寿命は、約0.1ns程度と非常に短く、これまでのATLAS実験のトラッキング手法を用いた解析では感度が低かった。今後の解析では、より寿命の短い超対称性粒子の探索を目標に、まずトラッキングアルゴリズムの改良を行い、0.1nsの粒子に対しても感度がある解析手法を確立させる。ATLAS実験は重心系エネルギー14TeVでの実験開始に向けて、新しいピクセル検出器をさらにもう一層導入する予定である。この検出器と現在使用されている三層のピクセル検出器を用いることで、現在よりもビーム衝突点に近い検出器のみを用いた新しい飛跡再構成方法の確立が可能であると期待される。この方法を用いることで、積分ルミノシティー約100fb^<-1>の実験データで質量約500GeVのチャージーノの発見を行う。
新しい熱ショック転写因子HSF3のストレス応答における役割

申請者は新しい熱ショック転写因子HSF3の解析を行った1。HSF3を活性化するストレスの同定。トリ赤芽球系細胞HD6を用いて様々なストレスを加えてそのDNA結合能を調べた。その結果、HSF1同様に熱ショック、重金属、過酸化水素などで結合能を獲得することが分かった。このとき、HSF3は細胞質の二量体から核へ移行し三量体となる。つまり、HSF3は。、HSF1と挙動を同じくしており、それらの役割分担に興味がもたれる。HSF1とHSF3が同じ局在であり、ロイシンジッパーを介して三量体を形成することから、heterotrimer形成の有無について調べた。生化学的には有意にheterotrimer形成はないことが分かった。しかし、in vitroのHSF1活性化の系においてHSF3が共存したときの効果を調べたが、HSF1活性化は正に働いた。逆に、DNA結合ドメインのないHSF3を共存させるとHSF1の活性化は抑さえられる。以上の結果は、HSF1とHSF3が一過性の結合により互いに相互作用を行っていることを示したものである。これらの相互作用が、ストレス応答に必須であるかを知るために、現在ノックアウト細胞を作製中である。つまり、HSF3は。
夜盲などの光感受性が低下した学生のための暗視カメラを用いた支援システムの開発

視覚障害支援は視力障害、視野障害の分野において行われているが、夜盲障害支援は行われていない。夜盲者は、夕方から物体を見つけにくくなる。そのため夜盲者たちは何かよい方法がないかと思案している。夜の外出ができないからである。今回、我々は暗視カメラで夜盲学生支援の研究を行った。夜盲体験メガネを製作し、そのめがねを装着した擬似夜盲学生を被験者とした実験を行った。暗視カメラとして赤外線カメラと高感度カメラを用いた実験を行った。場所は学校内の教室や校庭などである。また我々は夜盲者を被験者とした実験も行った。高感度カメラを用いた場合が一番よく見え、夜盲者からも好評であった。平成26年度は、まず、聞き取り調査と光量実験を行った。眼科医、視能訓練士、盲学校教諭、石川県視覚障害者協会副理事長、視覚障害者情報文化センター長などに依頼し、夜盲者に聞き取り調査を行った。夜盲者たちは高齢であったが、しっかり見えており、聞き取り調査や実験では支障がなかった。本人の属性も含めて、夜盲になった原因、夜盲の開始時期、開始年齢、何が問題で不便なのかを聞き取った。調査は下村が中心で連携研究者の南保・川邊と協力者の瀬戸教授、学生2人で行った。光量実験は夜盲者がどのくらいの暗さで何が見えるのかを実験した。検査は視力検査のランドルト環を用いて行い、照度計と距離計で計測した。場所は暗さが必要なため、福祉プラザの倉庫内で行った。夜盲学生が見つからないために、夜盲者に対して行った。実験結果は、暗いところだけではなく、明るいところも見えないことがあることが分かった。また、さまざまな4種類のカメラ、WEBカメラ2種類(通常のWEBカメラ、赤外線フィルタを外したWEBカメラ)と暗視カメラ2種類(最低被写体照度が0.001Lxのカメラ、0.0001Lxのカメラ)で、夜盲者に実験をしながら調査した。今回は表示装置としてHMDを用いずに、ディスプレイに映したランドルト環が見えるのかを実験した。その結果、2種類のWEBカメラよりも想定通り暗視カメラが良好であった。最低被写体照度が0.001Lxのカメラと、0.0001Lxのカメラを用いたが変化はなかった。結果的に、0.001Lxの被写体照度があればよいということが分かった。平成27年度は、夜盲体験メガネを製作した。これは夜盲者の適時の協力が得ることができなかったためである。体験メガネは真っ暗なテントの中に夜盲者に入ってもらい、そこで夜盲者の視力検査の実験をし、その時に見えた度合いの体験めがねを製作した。体験メガネを構築することで常時実験が行えることになった。このめがねを用いて、教室内の何が見えて、なにが見えないのかを判明した。教室内はプロジェクタを点灯した状態で、照明を半分落とした明るさで行った。この時のカメラはEPSONのHMDに付加されているカメラと26年度購入の暗視カメラを用いた。両方のカメラとも結果は白板と手元が良く見えないことが分かった。EPSONのHMDに付加されているカメラを使用したわけはHMDのシステムでは他のカメラの接続が不可能だったためである。2つのカメラを比べた結果、はるかにEPSONのHMDに付加されているカメラよりも暗視カメラのほうが見やすいことが分かった。画像処理として、カラー・モノクロ切り替え、コントラストの変更、明暗の変更システム構築を行った。システムのアルゴリズム構築担当は南保である。HMDの制御装置はAndroid4.0のOSだったために、ソフトとしてOpen CV for Androidを用いた。このシステムの実験は夜盲の被験者3名で行った。結果は「モノクロが見やすい」「コントラストを上げた方が見やすい」「明暗は普通が良い」であった。平成27年度の実施予定であった実験機の構築、システムのアルゴリズムと構築は滞りなく行った。被験者として依頼できる夜盲者が少ないために、急遽、夜盲体験メガネを製作することとした。このために時間を費やしたが、夜盲体験メガネを製作したために、順調に実験が行えるようになった。実験は主にPCのディスプレイを出力装置としている。HMDは次々と発表されるが、夜盲者に適するものは少ない。平成27年度は何度も実験が行え、結果が出たために、国内学会2回、国際学会1回の発表を行っている。平成28年度は、夜盲支援カメラとして、遠赤外線カメラと高感度カメラを用いて実験を行った。また、QDレーザー社からお借りしたEyewearでも実験を行った。レーザー光を用いたEyewearのめがねは夜盲対策としては少し効果があったが、決定的な効果は出なかった。それに対し、遠赤外線カメラは暗いところでも温度がある物体(人間や生き物、車など)は発見でき、屋外でも効果が実証された。高感度カメラは、屋内でも屋外でも1Luxであっても、物体が確認できた。実際の夜盲を持つ人で実験をしたところ、たいへんよいカメラとの評価を受けた。実用化に向けての問題は、カメラが大きいことである。このカメラが小さくなれば、夜盲支援のカメラは実用化に向かうと思われる。

視覚障害支援は視力障害、視野障害の分野において行われているが、夜盲障害支援は行われていない。夜盲者は、夕方から物体を見つけにくくなる。そのため夜盲者たちは何かよい方法がないかと思案している。夜の外出ができないからである。今回、我々は暗視カメラで夜盲学生支援の研究を行った。夜盲体験メガネを製作し、そのめがねを装着した擬似夜盲学生を被験者とした実験を行った。暗視カメラとして赤外線カメラと高感度カメラを用いた実験を行った。場所は学校内の教室や校庭などである。また我々は夜盲者を被験者とした実験も行った。高感度カメラを用いた場合が一番よく見え、夜盲者からも好評であった。平成26年度の実施予定であった夜盲学生の聞き取り調査と必要光量の実験を行った。夜盲者は少なかったが、多くの情報が入手できた。最終形の出力装置はHMDであるが、今回は出力装置にディスプレイ装置を用いて実験などを行った。支援システムの設計もだいたい行えたが、国際学会で発表までは至らず、国際学会の発表のための予算は消化できなかった。また試作機の製作にも至らなかった。これはカメラやHMDの選定に時間がかかったこと、新機種の販売が遅れていること、などがある。新機種の発表があったため購入を予定していたが、販売開始予定が遅れており、まだ購入ができていない。この予算も消化できなかった。平成27年度にできなかったことは、暗視めがねで入力したデータをシステムで調整し、HMDまたはディスプレイに出力することである。平成28年度は解像度の高い暗視カメラを購入し、ワークステーションでのシステム構築を行うことである。そのための機器類を購入・検討を行う。暗視カメラには遠赤外線カメラや近赤外線カメラがあり、どちらが夜盲者に適しているのかも検討する。すでに企業の研究所より遠赤外線暗視カメラのデモ機の依頼をかけている。あとは実験を繰り返し、より良い調整を行ってシステムの改良を行っていく。情報福祉工学平成26年度にできなかったことは、試作機の製作である。平成27年度はシステム構築のための機器類を購入・検討を行う。新機種の販売が遅れていたカメラやHMDは、今年度には販売開始予定となっている。この部品機器も購入する。これらの機器を取り付け、試作を繰り返しながら、試作機の製作を行う。平成27年度は支援システムの構築である。本格的に装着実験に入る。また、システム構築のみでなく、システムのアルゴリズムの製作にも入る。7種類の手法を挿入予定であるが、まずはシステムの見やすさを考慮し、可能な手法から取り掛かっていく。また、平成26年度は夜盲学生が見当たらず、夜盲者で実験を行っている。夜盲は病気の症状で変化していくので、協力者が見つかっても、実験の時には見えなくなっていることもある。実験に協力してくれる夜盲者も少ない。そのため、平成27年度は夜盲体験めがねの製作も考慮に入れ、健常者でも夜盲実験ができるようにする。これらのことを遂行することにより、国内、国外に対しても情報発信を積極的に行っていく。特に平成26年度行えなかった国際学会での発表はもとより、海外での情報収集にも努め、より良いシステムとなるように考案する。
耐塩性ラン藻の遺伝子破壊株を用いたCa2+/H+アンチポーターの機能解析

耐塩性ラン藻(Aphanothec halophytica)は、死海から単離された光合成細菌で、幅広い塩濃度(0.25M3.0MNaCl存在下)で生育可能であり、多くの環境適応メカニズムに関与する極めて特徴的な遺伝子を持つことを明らかにしてきた。また、A. halophyticaは、通常のラン藻とは大きく異なり、非常に高濃度のCa^(2+)存在下で生育し、同時に生育に伴い細胞外のpHが極めて高くなるという特徴を示す。このことは、Ca^(2+)イオンの取り込み・排出、それに伴なうH^+イオンの取り込み・排出が極めて効率よく機能して外部環境に適応していると推測される。現在、Ca^(2+)イオンの取り込み・排出に関与するApCAX遺伝子(Ca^(2+)/H^+アンチポーター)をクローニングを行い、アンチポーター遺伝子欠損した大腸菌を用いた発現システムでその機能解析を行った。また、淡水性ラン藻を用いてApCAX遺伝子過剰発現も試みた。一方、特定の遺伝子・蛋白質の重要性を明らかにするうえで、遺伝子導入による過剰発現あるいは遺伝子破壊した植物の解析は、非常に一般的であり、有益な結果が多く得られている。塩生植物の有する特有の耐塩性メカニズムを明らかにするうえで、遺伝子導入の手法は不可欠である。しかし、塩生植物への遺伝子導入は極めて困難である。そこで、耐塩性モデル光合成細菌としてA. halophyticaへの遺伝子導入法を確立し、積極的に耐塩性メカニズムに関与すると思われる遺伝子・蛋白質の解析、さらに、相互作用している遺伝子・蛋白質の解明を計画した。現在、前述したApCAX遺伝子を抗生物質耐性遺伝子挿入による遺伝子破壊したプラスミドを構築し、A. halophyticaへの遺伝子導入法を試みている。染色体DNAの相同組み換えを行った。現在のところ、完全に破壊された株は得られていないが、一部DNAが破壊された株が得られているので、完全破壊株作出のための条件検討をする一方、予備的な研究を行っている。耐塩性ラン藻(Aphanothec halophytica)は、死海から単離された光合成細菌で、幅広い塩濃度(0.25M3.0M NaCl存在下)で生育可能であり、多くの環境適応メカニズムに関与する極めて特徴的な遺伝子を持つことを明らかにしてきた。また、A. halophyticaは、通常のラン藻とは大きく異なり、非常に高濃度のCa^<2+>存在下で生育し、同時に生育に伴い細胞外のpHが極めて高くなるという特徴を示す。このことは、Ca^<2+>イオンの取り込み・排出、それに伴なうH^+イオンの取り込み・排出に関与する2種類の遺伝子(Ca^<2+>/H^+アンチポーター、Ca^<2+>/Na^+アンチポーター)をクローニングを行い、大腸菌を用いた発現システムを用いてその機能解析を進めている。一方、特定の遺伝子・蛋白質の重要性を明らかにするうえで、遺伝子導入による過剰発現あるい遺伝子破壊した植物の解析は、非常に一般的であり、有益な結果が多く得られている。

現在、前述した2種類の遺伝子を抗生物質耐性遺伝子挿入による遺伝子破壊したプラスミドを構築し、A. halophyticaへの遺伝子導入法を試みている。染色体DNAの相同組み換えを行うため、完全に破壊された株は得られていないが、一部DNAが破壊された株が得られているので、予備的な研究を進めていく予定である。耐塩性ラン藻(Aphaothec halophytica)は、死海から単離された光合成細菌で、幅広い塩濃度(0.25M3.0M NaCl存在下)で生育可能であり、多くの環境適応メカニズムに関与する極めて特徴的な遺伝子を持つことを明らかにしてきた。また、A.halophyticaは、通常のラン藻とは大きく異なり、非常に高濃度のCa<2+>存在下で生育し、同時に生育に伴い細胞外のpHが極めて高くなるという特徴を示す。このことは、Ca<2+>イオンの取り込み・排出、それに伴なうH_+イオンの取り込み・排出が極めて効率よく機能して外部環境に適応していると推測される。現在、Ca<2+>イオンの取り込み・排出に関与する2種類の遺伝子(Ca<2+>/H_+アンチポーター、Ca<2+>/Na_+アンチポーター)をクローニングを行い、大腸菌を用いた発現システムを用いてその機能解析を進めている。一方、特定の遺伝子・蛋白質の重要性を明らかにするうえで、遺伝子導入による過剰発現あるいは遺伝子破壊した植物の解析は、非常に一般的であり、有益な結果が多く得られている。塩生植物の有する特有の耐塩性メカニズムを明らかにするうえで、遺伝子導入の手法は不可欠である。しかし、塩生植物への遺伝子導入は極めて困難である。そこで、耐塩性モデル光合成細菌としてA.halophyticaへの遺伝子導入法を確立し、積極的に耐塩性メカニズムに関与すると思われる遺伝子・蛋白質の解析、さらに、相互作用している遺伝子・蛋白質の解明を計画した。現在、前述した2種類の遺伝子を抗生物質耐性遺伝子挿入による遺伝子破壊したプラスミドを構築し、A.halophyticaへの遺伝子導入法を試みている。