hpprc/llmjp-kaken huggingface dataset:
植物マイコプラズマの形質転換系の確立

本研究は、形質転換系の確立していない植物マイコプラズマに対して、世界で始めて当研究室にて発見したRCR型植物マイコプラズマプラスミドを用いてベクターを開発し、植物マイコプラズマの形質転換系確立の技術基盤を構築することを目的としている。これまでの解析により、植物マイコプラズマのプラスミドに7つのORFが見いだされ、そのうち2つのみが既知の配列と相同性があることがわかっており(複製酵素:Rep、1本鎖DNA結合タンパク質:single-stranded DNA-binding protein)、さらに、複製酵素Repのタンパク質レベルでの発現が確認されたことにより、Repによりプラスミドの複製が行われている可能性が強く示唆された。また、他の微生物プラスミドとの構造比較により、複製酵素Repの周辺領域に複製起点が存在する可能性が示唆された。植物マイコプラズマのプラスミドにテトラサイクリン遺伝子を組み込み、感染昆虫より抽出したファイトプラズマ濃縮画分にエレクトロポレーション法によって導入した。導入した画分を媒介昆虫に注射して、続いて植物を吸汁させることによってファイトプラズマの形質転換を試みたが、陽性クローンは検出されなかったため、テトラサイクリン濃度や導入条件等のさらなる検討が必要であると考えられた。これらの条件は現在検討中である。また、感染昆虫より抽出したファイトプラズマ濃縮画分を、媒介昆虫に注射して戻し、続いて植物を吸汁させることによってファイトプラズマの継代接種を行うことが可能となった。これまでの解析により、植物マイコプラズマのプラスミドに7つのORFが見いだされ、そのうち2つのみが既知の配列と相同性があることがわかっており(複製酵素:Rep、1本鎖DNA結合タンパク質:single-stranded DNA-binding protein)、さらに、複製酵素Repのタンパク質レベルでの発現が確認されたことにより、Repによりプラスミドの複製が行われている可能性が強く示唆されていた。複製酵素Repと他の微生物プラスミド由来の複製酵素とを比較することで、複製酵素Repの周辺領域に複製起点が存在する可能性が示唆されたが、これについてはさらなる解析による検証が必要である。また、植物マイコプラズマのプラスミド全長にわたってプロモーター領域の解析を行ったところ、多数のプロモーター候補が認められた。したがってこのプラスミドは様々な領域から転写されているものと推測された。さらに、機能未知であるORF2の下流にヘアピン構造が認められたことから、これがターミネーターとして機能している可能性が示唆された。ORF2は、他の遺伝子とオペロン構造を形成しておらず、単独での転写調節が行われている可能性が考えられた。
江戸時代の東北画家における地域と階層に由来するアイデンティティの基礎的調査研究

江戸時代に活躍した東北の画家たちにおいて、出身地域や身分階層によって育まれた感性や嗜好などのアイデンティティが、いったいどのようなかたちで作画活動に反映しているのか。この問いに対し、それぞれの環境で育まれた感性や嗜好を知るため、その人と為りを理解し得る伝記資料を分析し、「略伝」として集約することで実証的に答える。資料とは、領主としての藩に伝来した関係文書、菩提寺に伝わった墓碑や文書、画家と交流のあった学者の漢詩文集や随筆という異なる性質を備えた3種を指す。ここから伝記に関する記述を抽出、さらに画家ごとに集積したうえで、地域や階層ごとの共通点を分析し、それぞれのアイデンティティを解明する。
特別支援教育において編成される多様な子どもの学習集団での授業実践の教授学的研究

本研究では、発達障害などの「特別な教育的ニーズ」のある子どもを含む学習集団を指導するための枠組みを理論と実践から明らかにした。「特別な教育的ニーズ」のある子どもへの指導は、個別支援が重視され、集団への指導が注目されていない。そのため、わが国とドイツの教育学の理論研究とともに小学校の実践分析から、(1)集団・グループへの指導の意義と指導方法、(2)学級指導と授業指導の両方の視点の重要性、(3)「学習形態の交互転換のある授業」モデルの構造を検討した。本研究は、特別支援教育において「特別な教育的ニーズ」をもつ子どもばかりではなく、そうした子どもを含んだ多様な子どもたちで編成される学習集団を指導する方法を明らかにすることを目的としている。平成20年度は、特別支援教育とともに、現代学習集団論の研究動向を考察しながら、理論的な枠組みに関する研究を行った。そのさい、国内外に関する関係図書・資料を収集、関連学会・研究会等への参加、ドイツ渡航によって文献収集及び研究者との意見交換を行った。また、西日本の小学校において授業分析や実践検討を行った。その結果を日本教育方法学会と中国四国教育学会で発表し、論文と分担執筆した図書にまとめた。具体的には以下の通りである。1、特別支援教育における通常学級の授業論の研究動向から、インクルーシブ教育の影響を受けた研究課題を次の3つに整理し、考察した。(1)学習活動への参加に関する研究課題から、多様な参加のあり方を問い直す必要性が浮き彫りになった。(2)集団への指導に関する研究課題からは、個別支援の必要性とともに、集団を指導する授業づくりが指摘された。(3)カリキュラムに関する研究課題からは、通常のカリキュラムにおいて支援のあり方を工夫する必要性が導かれた。2、わかりやすい授業という視点を中心に、特別な教育的ニーズをもつ子どものいる通常学級への授業方法を検討した。その結果、(1)通常学級の子どもたちが参加するわかりやすい授業、(2)一斉指導での教師の働きかけ、(3)授業における小集団の意義の3つが明らかになった。なお、平成20年度は、情報収集・資料収集を中心に行ったため、ドイツ渡航で得た情報及びわが国での実践分析の結果は、平成21年度においてまとめる予定である。平成21年度は、平成20年度に実施した国内外の研究者との意見交換や収集した文献に基づいた理論的な研究とともに、フィールドワークで得た実践分析との比較検討を行なった。1、一定期間継続してフィールドワークを行った小学校の通常学級におけるビデオと手書きのメモによる授業記録とその分析から、発達障害などの特別な教育的ニーズのある子どもを含む多様な学習集団における授業成立に必要な条件について、学級指導と授業指導の二つの視点から考察した。2、通常学級において特別な教育的ニーズのある子どもを含んだ多様な子どもたちで編成される学習集団において、特別な教育的ニーズのある子どもとその子どもを取り巻く子ども集団とがつながっていくための授業方法を検討した。そのさい、教師の教授活動に共通する一定の法則について、学習集団研究の中に見られる「学習形態の交互転換のある授業」モデルに焦点をあて、特別支援教育における「学習形態の交互転換のある授業」モデルの構造を検討した。3、インクルーシブな授業づくりの視点などから要請されるグループでの学びについて、ドイツで展開されている授業実践の形態に関する研究動向の-つである協同学習に焦点をあて、(1)グループパズルやグループラリーといったモデルを通した協同学習、(2)チームとしての協同のあり方、について検討した。4、平成20年度に実施したドイツ渡航での文献収集などをふまえ、ドイツ教育学における異質な学習グループに関する議論を整理し、教授=学習過程において強調されている「個別化」に着目して、異質性と個別化の関係を考察した。なお、成果報告については日本教育方法学会、中国四国教育学会、現場教師が集う各地の研究会などで、発表や意見交換を行うことにより知見を交流し、実践的な視点をふまえることが出来た。
段差昇降と滑り解消に有効な車輪を用いる車いすの機構と制御

不整地における四輪スキッドステア移動ロボット(4 WSSMR)の走行に関する機能と性能の向上を目的とし、足先を1つずつ順番に着地させるための車輪として6個の足関節を車輪外周に配備する車輪機構の設計と制御を新規な技術として明らかにした。前進時に限らず後退時も含めて障害物を乗り上げ、あるいは跨ぎ越えるための能力を踏破力として評価し、踏破力と踏破に必要なトルク最小化の2つの視点から移動に有効な制御法を見出した。車体と車輪をつなぐ唯一の軸を通して車輪自体の回転のみならず、爪の出し入れ制御用駆動力も伝達して車輪外周の必要な方向にのみ複数の短い爪を出し、車輪を段差や階段の上下に昇降させ、あるいは、路面方向に爪を出して車輪のグリップ力を高めて滑りを防止し、さらには、上方に待避させて通常の高速走行を可能にする車輪構造と爪の運動機構を考察した。また、複数爪の連動に必要な動力の高効率伝達法を明らかにし、車輪外径に依存する爪の適正数とリムへの軸支構造設計を最適化し、1車輪に6個の足を出入りさせる車いすの基本部を外注して製作した。後半では、車いす本体側の電動モータと車輪内部に配置したチェインによって軸支される複数の爪を指定する向きに出し、反対側で隠す動力伝達機構を完成させた。実際に、爪の回転軸に固定するスプロケットに半周以上噛みあわせて歯飛びを無くすチェイン経路を定め、かつ、その張力をアイドラーで調節し、複数爪が顔を出す方向を装置本体側の駆動力で制御可能なようにしか。車輪回転力を二重軸の内軸と外軸のいずれで駆動するかについては、爪に比べて車輪の駆動トルクが大であることから構造に応分の強度をもたせ、内軸を車輪用、外軸を爪用とし、中央軸上に重なる複数の円筒にラジアルベアリングとスラストベアリングを配置し、遊びのない運動になることを手動制御により確認した。さらに、前後車輪の全ての爪を連動させる実験を行い、干渉系にある車輪と足の全てがセレーション加工によって動力を効率よく伝え、回転角制御精度を向上できることを確認した。外側に突き出す爪を車輪の滑り防止用に使う場合、路面の傾斜角の変化によって爪は重力方向から外れる傾向を示し、爪の効果を期待できなくなる。そこで、路面斜角と車体の進行方向角をパラメータとして車体に対する爪の適正方向角の算出式を導出した。具体的に、電導液の抵抗変化を検出原理とする2軸傾斜角センサを車体に装着し、これにより車体のピッチ角とロール角を実時間で入力し、これら2つのセンサ情報から路面斜角と進行方向角を推定し、爪を指定する向きに補正するサーボ制御回路を組み、搭乗者の操縦面の負担軽減を可能にした。段差昇降に爪を水平にする場合と垂直にする場合の2通りあり、前者は、爪の回転トルクを大にする難点をもつが昇降時の着地面積を大にして昇降を確実にする利点をもつ。一方、後者は、着地面積を小にして動作を不安定にするが、椅子の足の様な支持姿勢をとるため回転トルクを小さくする。これらの長所短所を定量的に評価するため、PCカードからセンサ情報を直接読み込むインターフェースを組み込み、角度に関するソフトウェアサーボ回路を設計した。また、チェーンを使い1車輪につける六つの爪の奇数番組と偶数番組を独立させて回転させる機構を製作し、車輪回転にも干渉されない爪方向角の制御を実現した。さらに、これらの運動を屋外の実験で確認し、四輪車でも斜面や階段の昇降に有効なことを実証した。足つき四輪車の不整地移動を実現するため、車輪と足の同期制御プログラムを開発した。実際に、1)着地グリップ力を変える足の制御、2)車体の上下動を解消する足と車輪の協調制御、3)歩幅を制御する足と車輪の協調制御、4)段差乗り上げに有効な足の協調制御、5)路上に散在する瓦礫等を突き押し排除する機能を足にもたせる制御について考察し、それぞれの制御プログラムを開発した。また、実験によりいずれも有効に作用することを確認し、実用化の見通しを得た。1)では雪道、砂道、農道等で足を真下に向けて滑り易い路上や軟弱な路上での転倒防止を、2)では歩行中の車高を指定した値に保持し、かつ、上下の揺動を無くして搭乗者に与える不快感の低減を、3)では操舵歩行時の操縦性を向上させる歩幅制御を、4)では足の乗り上げ高さと跨ぎ越え長さの積として段差領域を定義し、降下時の足によって段差を押し動かす領域に大小があり、これと移動に必要な関節トルク和を総合した足制御の良否判別を、5)では足を手として使用することの重要性を、明らかにした。とくに、2)では左右の高さを違える歩行により車いすのローリングを抑制し、3)と4)では各車輪に付けた6足を奇数と偶数の二組に分けて制御し移動のパフォーマンスを向上できることを見出した。階段上昇時に足先着地点をつなぐ四辺形の水平面への投影面積は減少し、車いすの着地状態は不安定になる。また、大きな駆動力が車輪に必要になる。

しかし、足の向きを奇数組と偶数組で逆向きにすることで、前後車輪を駆動するモータに必要なトルクは相殺される効果が大なことを確認した。このことは、奇数組と偶数組で向きを逆にする足制御が階段昇降に有効なことを意味し、実験を通して得られた重要な成果の一つである。この他、フィールドで多くの走行実験を行い、車輪につける足方向を変えることが車いすの移動性能向上に如何に重要であるかを実証した。
知識を持った強化学習の実現と解析

本研究の成果は、知識を持った強化学習の実用化に関わる次の3つからなる。1)ベイジアンネットワーク上の強化学習の提案と応用設計時の知識埋め込みの基礎技術として、信念伝搬則から確率的傾斜法における傾斜伝搬則を導出し、実ロボットに近い応用として、ケペラロボットシミュレータによる迷路走行タスクにおける知識の埋め込みを試みた。ケペラのように感覚が極めて貧弱なロボットでは、通常迷路走行は非効率的な方法でしか実現できないが、地図のような知識を埋め込むことには絶大な効果があり、最適に近い行動政策を学習できることを確認した。2)習得済み知識の利用法の提案と応用実行時の知識利用の枠組みとして、ライフロング学習の考え方を導入し、簡単な迷路走行タスクにおいて学習のコントロールパラメータを経験から抽出するライフロング強化学習を実装しその効果を確かめた。また、特殊ケースとして、迷路走行タスクにおいて習得済みタスクを直接連結するタイプのライフロング強化学習を提案して、タスク連結が効果的であるための条件について理論解析し例示した。3)オープン環境に置かれたマルチエージェント強化学習への応用強化学習の新しい問題領域として、オープン環境に置かれたマルチエージェント強化学習の開拓を試た。そこでは、頻繁に環境変動が起こる上に、あるエージェントの学習が他のエージェントにとって予期せぬ環境変動となりうるため、通常の強化学習は困難である。交通システムにおける信号制御に分散強化学習を適用して、環境変動への追従の様子を調べた。また、分散強化学習の一種である双方向AntNetを用いて、従来手法より環境変動に頑健なネットワークの適応的経路制御を実現した。本研究の目的は、強化学習に知識を組み込むことによって、実用化の妨げとなっている試行錯誤回数の爆発を防ぐことにある。本年度は、次の3つの方向がら接近を試みた。1)ベイジアンネットワーク上の強化学習の提案と応用まず、信念の伝搬則から、確率的傾斜法に用いる傾斜の伝搬則を導出した[Yamamura 98]。つぎに、より実ロボットに近い応用として、ケペラロボットシミュレータを利用して、迷路走行タスクにおける知識の埋め込み技術の事例研究を試みた[Onozuka 99]。ケペラのように感覚が極めて貧弱なロボットでは、迷路走行はランダムウォークないしは壁伝いという非効率的な方法でしか実現できないが、地図のような知識を埋め込むことには絶大な効果があり、最適に近い行動政策を学習できることを確認した。2)習得済み知識の利用法の提案と応用まず、Lifelong learningの考え方を強化学習に導入した枠組みを提案し、簡単な迷路走行タスクにおいて、政策の初期値と学習率のような学習のコントロールパラメータを、以前の経験から抽出するタイプのLifelong強化学習を実装しその効果を確かめた[田中98]。また、これとは別に、迷路走行タスクにおいて、習得済みタスクを直接連結して行くことで、現在のタスクをより効率的に解くタイプのLifelong強化学習を提案して、タスク連結が効果的であるための条件について理論解析し、例示した[宮下99]。3)次年度は上記2つの要素技術の統合を予定しているが、そのための新しい問題領域として、マルチエージェント強化学習による交通システムの信号制御を取り上げ、知識を組み込まずに解かせた場合の基礎データを収集した[吉田99]。マルチエージェント強化学習は、あるエージェントの学習が、他のエージェントにとって予期せぬ環境変動となりうるため、通常の強化学習では困難で、知識の利用の効果がわかりやすいものと考えている。※文末にカッコ書きで記載の研究者名と数字は、裏面記載の論文で内容が呼応しているものを示す。(主著者名および発行年)本研究の成果は、知識を持った強化学習の実用化に関わる次の3つからなる。

ケペラのように感覚が極めて貧弱なロボットでは、通常迷路走行は非効率的な方法でしか実現できないが、地図のような知識を埋め込むことには絶大な効果があり、最適に近い行動政策を学習できることを確認した。2)習得済み知識の利用法の提案と応用実行時の知識利用の枠組みとして、ライフロング学習の考え方を導入し、簡単な迷路走行タスクにおいて学習のコントロールパラメータを経験から抽出するライフロング強化学習を実装しその効果を確かめた。また、特殊ケースとして、迷路走行タスクにおいて習得済みタスクを直接連結するタイプのライフロング強化学習を提案して、タスク連結が効果的であるための条件について理論解析し例示した。3)オープン環境に置かれたマルチエージェント強化学習への応用強化学習の新しい問題領域として、オープン環境に置かれたマルチエージェント強化学習の開拓を試た。そこでは、頻繁に環境変動が起こる上に、あるエージェントの学習が他のエージェントにとって予期せぬ環境変動となりうるため、通常の強化学習は困難である。交通システムにおける信号制御に分散強化学習を適用して、環境変動への追従の様子を調べた。また、分散強化学習の一種である双方向AntNetを用いて、従来手法より環境変動に頑健なネットワークの適応的経路制御を実現した。
蛍光ナノ粒子を用いた赤痢アメーバ症迅速診断法の開発

赤痢アメーバ症の迅速な血清診断を行うために、蛍光シリカナノ粒子を利用したイムノクロマトキットを開発した。赤痢アメーバの表面レクチン中間サブユニット(Igl)のC末端側断片を大腸菌で調製し、抗原に使用した。Iglに特異的なヒトモノクローナル抗体を用いた評価において、100 pgの抗体量まで検出可能であった。また、患者血清を用いた評価において、このイムノクロマトキットの高い感度と特異性が確認された。本研究では、赤痢アメーバ症の確定診断のために迅速で簡便に実施でき、しかも高感度で特異性の高い新規の検査法を確立することを目的としている。今年度は、蛍光イムノクロマト法による抗赤痢アメーバ抗体検出系の開発を行った。赤痢アメーバの表面抗原である150-kDaレクチンのC末端側(C-Igl)組換えタンパク質を大腸菌で作製し、蛍光シリカナノ粒子の表面に結合させた。今年度は、蛍光粒子上の抗原量とメンブレン上の補足抗原量のバランス、緩衝液やメンブレンの材質などについての様々な条件検討を行った。これまでに抗Iglヒトモノクローナル抗体を用いた評価系において、6ng/mlという低濃度の抗体でも検出できる系を確立できた。実際の患者血清を用いた評価を実施中である。今年度は、蛍光シリカナノ粒子を用いたイムノクロマト法による抗赤痢アメーバ抗体の検出系について、更に検討を進めた。蛍光物質を内包したシリカナノ粒子の表面に、大腸菌で作製した赤痢アメーバGal/GalNAclectin intermediate subunitのC末端側組換えタンパク質(C-Igl)を結合させ、緩衝液ともにチューブ内で凍結乾燥した。一方、メンブレン上にもC-Iglを線状に塗布し、裁断後にイムノクロマト用のハウジングを行った。検体をチューブ内のナノ粒子と混合した後、イムノクロマト法で反応させ、蛍光強度を専用機器によって測定した。間接蛍光抗体法において抗体価が強陽性から弱陽性を示す複数の赤痢アメーバ症患者血清を用い、適切な検体量と反応時間について検討した。その結果、血清20 μlを使用した場合は30分、40 μlを使用した場合は15分の反応時間が適切であった。更に、健常者血清30検体の蛍光強度平均値+3SDをカットオフ値とし、アメーバ性肝膿瘍患者、アメーバ性大腸炎患者、無症候性赤痢アメーバ嚢子排出者の各20検体について評価を行った。その結果、無症候性嚢子排出者の血清でも明瞭な陽性反応が認められるなど、感度の高い検出系であることを確認できた。病態の異なる赤痢アメーバ症患者血清を用いて評価を行い、蛍光ナノ粒子を用いたイムノクロマト法が高感度の抗体検出系であることを確認できた。赤痢アメーバ症はわが国では年々増加傾向にある。早期に診断を確定するためにも、有用な血清診断法の開発が求められている。本研究では、蛍光物質を内包したシリカナノ粒子の表面に赤痢アメーバ(Entamoeba histolytica)Gal/GalNAc lectin intermediate subunitのC末端側組換えタンパク質(C-Igl)を結合させ、一方、メンブレン上にもC-Iglを線状に塗布してイムノクロマトキットを作製した。今年度は、赤痢アメーバ症患者血清、健常人血清の検体数を増やすとともに、他の原虫感染症(ジアルジア症、ヒトブラストシスチス症、トキソプラズマ症、マラリア、リーシュマニア症、シャーガス病など)や細菌感染症(クロストリジウム・ディフィシル感染症)の患者血清を用いて評価を行った。血清は20μlを使用し、30分後に判定した。その結果、蛍光イムノクロマト法による抗体検出系の高い特異性と感度を確認することができた。中でも、同じEntamoeba属であるE. gingivalis感染者の血清は、間接蛍光抗体法では抗赤痢アメーバ抗体が陽性であったが、本イムノクロマト法では陰性と判定された。また、異なる時期に作製したイムノクロマトキットについて、ロット間の比較を行った。ロット間で蛍光のピーク出現位置が僅かに異なり、小型蛍光リーダーでの測定値に影響が見られるケースがあった。しかし、スキャンした蛍光強度の波形には大きな差がなかったことから、対応は可能であると考えられた。研究期間を通じて、赤痢アメーバ症の確定診断のために迅速で簡便に実施でき、しかも高感度で特異性の高い新規の血清診断法を開発することができた。抗赤痢アメーバ抗体検出系について、高感度の検出系を確立できた。更に多くの臨床検体を用いて評価を行う。また、赤痢アメーバ抗原検出系についても検討する。寄生原虫学臨床検体を用いて、特異性と感度について評価を行う。また、赤痢アメーバ抗原検出系の開発についても検討する。人件費や謝金に支出しなかったため、次年度使用額が生じた。

旅費や謝金の支出額が当初の予定より少なかったために次年度使用額が生じた。人件費と試作品の作製費用に充当する予定である。試作品の作製費用に充当する予定である。
家族同心球環境理論を用いたグローバルな介入研究と家族臨地推論による家族支援の確立

家族症候としては,“イベントに対する不適応反応を生じる家族ビリーフの存在"“家族レジリエンスの発達不足"“家族の社会規範からの逸脱"“家族の経済危機"“家族の役割構造の瑕疵"をとりあげた.国内外の文献から,それぞれの影響因子(危険・原因/促進因子,予防・阻止/抑制因子,状況依存性因子)と家族支援策に関するエビデンスを抽出した.倫理審査委員会の承認後,これらの結果にもとづいてインタビューガイドを作成し,半構造化面接を実施し,逐語録の内容分析から,家族症候への影響因子と家族支援策を明らかにした.例えば,“イベントに対する不適応反応を生じる家族ビリーフの存在"については,文献48本の内容分析,11家族と看護師8名への半構造化面接による結果を統合した.家族/家族員ビリーフは39カテゴリ,家族/家族員ビリーフにもとづく意思決定に作用する因子は57カテゴリ,看護職者による家族/家族員ビリーフへの支援は16カテゴリが明らかになった.家族同心球環境理論(Concentric Sphere Family Environment Theory:CSFET)にもとづき家族支援策を分類すると,ビリーフ顕在化は1カテゴリ,ビリーフ転換は3カテゴリ,ビリーフ強化は3カテゴリ,ビリーフ付与は6カテゴリ,ビリーフ統一は2カテゴリ,ビリーフ維持は1カテゴリであった.これをもとに,家族ビリーフシステム理論(Family Belief Systems Theory,FBST)を精緻化した.FBSTは,1)家族員ビリーフを認識基準として,家族員の感情,判断・行為,身体反応が生じるシステムを構造化し,2)家族員ビリーフから家族ビリーフが形成され,家族の意図的な判断・行為が生じる過程を説明する.これらの成果は,学会誌での公表,学術集会での演題発表・交流集会・基調講演を行い,国内外に発信した.引き続き,中国,インドネシア,フィリピンを研究フィールドとして,グローバルな家族看護学研究を行う.また,日本においては,都市部と地方部(島嶼部)を研究フィールドとする.これらにより,マクロ文化をもつ国・地域において,家族同心球環境理論(Concentric Sphere Family Environment Theory:CSFET)にもとづいた家族環境アセスメントモデル(Family Environment Assessment Model:FEAM)と家族環境ケア/ケアリングモデル(Family Environment Care/Caring Model:FECCM)が,研究と家族ケア/ケアリングに有効であることを確認する.さらに,世界最先端の家族支援を行うために開設した家族看護クリニックである“CSFET式ナースの家族お悩み相談室"において,研究成果のトランスレーションを行うことに力を注ぐ.また,家族同心球環境理論研究会において,オープンなセミナーやワークショップなどを常時開催しているので,この機会を最大限に活用する.doi:10.1177/1043659618755425"に短報が掲載された後,世界的に反響をよんでおり,とくに“イベントに対する不適応反応を生じる家族ビリーフの存在"に焦点をあて,治療的コミュニケーションの方法論をさらに確立する方針とする.家族症候としては,“イベントに対する不適応反応を生じる家族ビリーフの存在"“家族レジリエンスの発達不足"“家族の社会規範からの逸脱"“家族の経済危機"“家族の役割構造の瑕疵"をとりあげた.国内外の文献から,それぞれの影響因子(危険・原因/促進因子,予防・阻止/抑制因子,状況依存性因子)と家族支援策に関するエビデンスを抽出した.倫理審査委員会の承認後,これらの結果にもとづいてインタビューガイドを作成し,半構造化面接を実施し,逐語録の内容分析から,家族症候への影響因子と家族支援策を明らかにした.例えば,“イベントに対する不適応反応を生じる家族ビリーフの存在"については,文献48本の内容分析,11家族と看護師8名への半構造化面接による結果を統合した.家族/家族員ビリーフは39カテゴリ,家族/家族員ビリーフにもとづく意思決定に作用する因子は57カテゴリ,看護職者による家族/家族員ビリーフへの支援は16カテゴリが明らかになった.家族同心球環境理論(Concentric Sphere Family Environment Theory:CSFET)にもとづき家族支援策を分類すると,ビリーフ顕在化は1カテゴリ,ビリーフ転換は3カテゴリ,ビリーフ強化は3カテゴリ,ビリーフ付与は6カテゴリ,ビリーフ統一は2カテゴリ,ビリーフ維持は1カテゴリであった.これをもとに,家族ビリーフシステム理論(Family Belief Systems Theory,FBST)を精緻化した.FBSTは,1)家族員ビリーフを認識基準として,家族員の感情,判断・行為,身体反応が生じるシステムを構造化し,2)家族員ビリーフから家族ビリーフが形成され,家族の意図的な判断・行為が生じる過程を説明する.これらの成果は,学会誌での公表,学術集会での演題発表・交流集会・基調講演を行い,国内外に発信した.引き続き,中国,インドネシア,フィリピンを研究フィールドとして,グローバルな家族看護学研究を行う.また,日本においては,都市部と地方部(島嶼部)を研究フィールドとする.これらにより,マクロ文化をもつ国・地域において,家族同心球環境理論(Concentric Sphere Family Environment Theory:CSFET)にもとづいた家族環境アセスメントモデル(Family Environment Assessment Model:FEAM)と家族環境ケア/ケアリングモデル(Family Environment Care/Caring Model:FECCM)が,研究と家族ケア/ケアリングに有効であることを確認する.さらに,世界最先端の家族支援を行うために開設した家族看護クリニックである“CSFET式ナースの家族お悩み相談室"において,研究成果のトランスレーションを行うことに力を注ぐ.また,家族同心球環境理論研究会において,オープンなセミナーやワークショップなどを常時開催しているので,この機会を最大限に活用する.

doi:10.1177/1043659618755425"に短報が掲載された後,世界的に反響をよんでおり,とくに“イベントに対する不適応反応を生じる家族ビリーフの存在"に焦点をあて,治療的コミュニケーションの方法論をさらに確立する方針とする.
学内スマートメーター統合データベースの開発

富山高等専門学校では、教育研究用に太陽光パネルを屋上に設置し専用システムに発電量データを蓄積している。一方で、本校には他に電力メーターや温度・湿度センサーなどが存在し、それぞれのシステム・メーターが独自形式でデータを提供している。本研究・開発では、本校に散在する各種のシステム・メーター情報のフォーマットを統一データベースに集約することで、エネルギーマネージメントシステムを構築するために必要となる統合データベースシステムの開発を試みた。異なるシステム・メーターのデータのフォーマットを統一し、データベースに記録するために、統合データベースサーバーに、次の処理を行うプログラムをインストールし、定期的に自動実行させた。[太陽光パネル]Webページにリアルタイムの発電量を表示している。発電量が表示されているWebページ(HTML)を解析し、発電量を取得する。[温度・湿度センサー]XMLファイルにリアルタイムの数値が保存されている。XMLファイルを解析し、温度および湿度を取得する。[照度]A/Dコンバーターによって変換された電圧値が出力されている。小型コンピューターに電圧値を照度に変換しWebサーバーでさせた上で、Webページを解析し、照度を取得する。[電力使用量]FTPサーバー上にCSVファイルとして記録されている。FTPサーバーにログインしCSVファイルの最新行に記録されている最新データを解析し、電力使用量を取得する。本方式は、集約するデータの種類を追加することも容易な方式となっているため、今後は風向・風速なども取得したい。将来的には、統合データベースを、ビッグデータ等と連携させ、学校運営の効率化などに寄与できるシステムとなるよう機能追加・改善を計画している。
光励起状態における構造変化の制御を機軸とした機能性π電子系の創製

本研究では、π共役化合物の新規な機能性の発現を目的に,光励起状態における大きな構造変化を利用することに着目した.昨年度,プロペラ構造から平面な構造への変化による機能性の発現を期待し,テトラチアゾリルチオフェンを設計,合成し,その物性評価に取り組んだ.その際テトラチアゾリルチオフェンは,結晶状態において3次元水素結合ネットワークにより構築された2量体構造を形成し,エキシマー発光に由来する黄色蛍光を示すことを見出した.さらに,これをすり潰した場合,2量体構造に乱れが生じ,緑色蛍光へ変化するトリボクロミズムを示すことを明らかにした.本年度は,テトラチアゾリルチオフェンの結晶状態における構造を変化させることで特異な固体物性の発現を期待し,静水圧下における物性評価に取り組んだ.ダイヤモンドアンビルセルを用いた静水圧下での蛍光スペクトルの測定を行ったところ,圧力に応じて蛍光極大が次第に長波長シフトし,橙色蛍光を示すことを見出した.さらに,次第に圧力を除くことで元の黄色蛍光へ可逆に戻ることから,テトラチアゾリルチオフェンがピエゾクロミズムを示すことを見出した.常圧および加圧下におけるX線構造解析およびIRスペクトル,固体NMRスペクトル,DFT計算の結果から,すり潰しによる短波長シフトは水素結合ネットワークの崩壊に伴うエキシマー形成の阻害に起因し,静水圧下の長波長シフトは二量体構造におけるπ平面の近接化に起因することを明らかにした.この成果は,メカノクロミズムの発現における構造と物性の相関について重要な知見を与えるとともに,固体状態における電子構造の制御の可能性を示したという点で意義深い。最終年度最終年度本研究では、光励起状態での構造変化を精密に組み込んだ分子設計により、斬新な光機能性分子の創製を目指す。まず、光励起状態においてねじれた構造から平面な構造への構造変化に由来して特異な機能性を発現するヘテロール化合物の開発を目的とし、立体反発の小さなチアゾリル基もつテトラアリールチオフェンを設計、合成した。テトラアリールチオフェン誘導体は、励起状態における構造最適化の結果、励起状態では、4つのアリール基のうち3つが平面構造へ、1つがねじれ構造へと変化し、溶液状態の蛍光特性は周辺アリール基の種類に依存せず、期待した物性は発現しなかった。しかしながら、4つのチアゾリル基をもつ誘導体は、結晶状態と粉末状態において蛍光特性の顕著な変化が発現するメカノクロミズムを示すことを見出した。X線結晶構造解析、粉末X線回折および赤外分光の測定により、すりつぶすことで結晶状態における水素結合ネットワークが崩れ、水素結合によるπ共役骨格への電子的摂動が消失した結果、メカノクロミズムが発現することを明らかにした。この成果は、メカノクロミズム特性を発現する新たな分子の設計指針になるとともに、固体状態における電子構造の制御の可能性を示した。また、分子内配位構造を利用した4配位ホウ素を含むπ共役化合物は、大きな吸収特性の変化を伴うフォトクロミック特性を示すことが報告されている。今回、分子内配位構造をもつNHCボラン部位を導入したπ共役化合物を設計、合成した。光照射によりボラビシクロ[4,1,0]ヘプタ-2,4-ジエン骨格をもつ化合物への光異性化反応が進行することを見出した。励起状態での構造最適化の結果、励起状態においてホウ素上の置換基同士が立体的に近づくことから、転位反応が進行することが示唆された。この成果はNHCボラン誘導体としての新たな反応性を示すとともに、π共役骨格を修飾する新たな手法を示す結果である。当初の計画していたテトラアリールヘテロール誘導体の合成を達成し、結晶構造解析、光物性評価、励起状態分子軌道計算を行った。期待した物性の発現は得られなかったが、予期せずメカノクロミズムという特異な物性が発現することを見出すことができた。

また、新たに設計したNHCボラン誘導体において、合成、結晶構造解析および物性の評価を行い、NHCボラン誘導体としての新たな反応性、物性を見出した。最終年度テトラアリールヘテロール誘導体のメカノクロミズム特性についてより詳細な知見を得るため、高圧条件下における光物性測定を行う。また、結晶状態における水素結合の電子構造へ及ぼす効果を検討するためADFを用いたバンド計算を行う。また、NHCボラン誘導体において、光照射により吸収特性の顕著な変化を伴う異性が進行することを見出したため、加熱または光照射条件下での逆反応によりフォトクロミック特性の発現を試みる。また、NHCボラン誘導体が低い酸化電位を示すことから、TCNQなどとの電荷移動錯体の形成を試みる。最終年度
風系と連成させた都市火災伝搬のCFDシミュレーションと避難誘導システム開発

都市空間によって都市気候モデルの予測手法を利用して密度変化を伴う高温高浮力流れを対象としてCFDと実験により研究を行ってきた。今回CFDの予測精度の向上と、街区、地域スケールの火災による放射熱輸送をより的確に予測し、安全に非難するための住民避難誘導システムを構築してきた。(1)都市火災シミュレーションコードの開発と検証平成8年度の研究助成より開発を進めている(1)建物周辺及び(2)街区、(3)都市の4スケールの都市火災シミュレーションコードの検証を引き続いて行った。今年度は火の粉飛散による飛び火現象の物理モデルを作成し、建物周辺気流のCFD解析と火の粉飛散を連成させて、都市火災の伝搬を解析した。本来、火の粉の形状は多様であり、また延焼能力の大きい火の粉は寸法・重量ともに相当大きいと考えられ、正確に予測するために火の粉に対して働く重力、効力、揚力を考慮してその火の粉の輸送を運動方程式で考えるのが望ましい。そのための第一段階として、火の粉を重力沈降する通常の気中浮遊粉塵微粒子としてモデル化し、この移流・拡散性状をCFDを用いて解析した。(2)都市火災予測に必要な地形・都市データの整備都市火災シミュレーションに必要な全国主要都市の地形、建物の情報を入手した。これと、国土庁の国土情報磁気テープを組み合わせ、地形データ、土地利用データ、建物容積率、建蔽率等をシュミレーションにより利用可能なものにした。(3)風洞実験による火災伝搬データベースの作成と検証実験今後、都市火災シミュレーションコードの検証するためのデータベースを作成するための風洞実験を行う予定である。今年度は、上記実験を行うための予備検討として、(1)ヘリウムガスを用いた浮力の影響を受ける火災プリュームの再現(2)延焼実験を行うための都市火災を模擬した対象による予備実験を前年度に引き続き行った。
嗅覚受容体多重遺伝子の発現制御機構からみた脊椎動物の進化

マウス嗅覚系において、個々の嗅細胞は千種類以上存在する嗅覚受容体(odorant receptor : OR)遺伝子の中から一種類のみを選択的かつ相互排他的に発現する。当グループでは既に、トランスジェニックマウスを用いた発現系により、MOR28遺伝子クラスターにOR遺伝子の発現に必要なヒトとマウスの間で配列が保存されたホモロジー(H)領域を見出した。このH領域は、そこに形成されると思われるchromatin remodeling複合体が各OR遺伝子のプロモーターと相互作用することにより、OR遺伝子の選択と活性化の制御に関与していると考えられる。本研究では、OR遺伝子の単一発現に必要なLCRやエンハンサー、プロモーターなどの制御領域を効率良く同定し、それに含まれるシスエレメントを絞り込むために、ゼブラフィッシュにおけるトランスジーンの発現系を用いることにした。通常ゼブラフィッシュのOR遺伝子プロモーターにGFP遺伝子をつないでゼブラフィッシュ胚に導入し、一過的に嗅細胞における発現を見ても、GFPの発現頻度は極めて低い。そこで、このゼブラフィッシュのトランスジェニックコンストラクトにマウスMOR28クラスターのH領域を付加し、その効果を調べたところ、GFPを発現する魚の個体数および嗅細胞数が著しく増加した。一連の解析の結果、1)付加するH領域のORプロモーターに対する相対的方向はGFPの発現頻度の上昇に影響を与えないが、2)H領域をタンデムに繋いでコピー数を増やすとGFPの発現頻度はさらに上昇すること、3)当初2kbとされたH領域は様々な欠失変異の解析の結果、最小約200bpでも機能することなどが示された。ここで用いたゼブラフィッシュの発現系は、H領域に含まれるシス配列の特定、更にはそれら変異体の解析に極めて効果的である。今回得られた結果は、マウスのH領域がゼブラフィッシュのORプロモーターにも作用することを示すと共に、ゼブラフィッシュのOR遺伝子系にも同様のシス領域とそれを用いた制御機構のあることを示唆している。
十七〜十九世紀日韓における自他認識の変容に関する思想史的研究

本年度は、前年度につづき、科学研究費補助金による近世東アジアの思想史研究を開始するために、近世期の朝鮮思想史・日本史そして中国思想史の研究動向や資史料調査を行った。その上で、「山崎闇斎学派における中国夷狄論争」や「近世における日朝の外交と思想-『朝鮮通信使』再考」そして「朝鮮王朝後期思想史研究文献目録」と題する論文をまとめ、『日語日文学』(30号)や『東アジアの思想と文化』(1号)内の論考として投稿した。また、年間を通じて立命館大学における東アジアの思想と文化研究会や井上哲次郎研究会に参加し、「新井白石と朝鮮王朝」と題する報告を行い、さらに10月に麗澤大学で開催された韓国日本近代学会第14回秋季学術大会で「新井白石と日本国王」と題する研究報告を行い、東アジア及び近世日本における華夷思想(対外観)に関する研究の現状について理解を深めた。この他、「18世紀日韓の相互認識」「19世紀儒学の展開-ナショナリズムの誕生」「近世期日朝の学問と交流」と題する報告を華夷研究会で行い、かつ日本思想史学会幹事として研究活動に従事し、それぞれ日韓の研究者との意見交換を行った。これと並行して、近世思想史関係の史料の収集、及び最近の思想史関係の研究書、及び朝鮮王朝後期、日帝植民地時代、明清交代前後の時代における対外観についての史料・書籍の収集を行った。以上によって、本研究の目的は果たされたと考える。本年度は、科学研究費補助金による近世東アジアの思想史研究を開始するために、近世期の朝鮮思想史・日本史そして中国思想史の研究動向や資史料調査を徹底的にした。その上で、「近世における日朝の外交と思想」や「韓国における思想史研究の諸問題と日本思想史」と題する論文をまとめ、『東アジアの思想と文化』内の論考として投稿した(創刊号、二〇〇六年四月発刊予定)。また、年間を通じて立命館大学における東アジアの思想と文化研究会や井上哲次郎研究会に参加し、「雨森芳洲の誠信外交論再考」と題する報告を行い、さらに五月に韓国釜慶大学校で開催された韓国日本近代学会第11回春季学術大会で「闇斎学派における中国夷狄論について」と題する研究報告を行い、東アジア及び近世日本における華夷思想(対外観)に関する研究の現状について理解を深めた。この他、「18世紀東アジアの思想空間-儒学・国学・洋学」「国学への眼差しと伝統の創造」「近世京都の学問と東アジア」と題する華夷研究会に参加し、かつ日本思想史学会幹事として研究活動に従事し、それぞれ日韓の研究者との意見交換を行った。以上によって、本研究の本年度の目的は果たされたと考える。
高効率遺伝子導入のための次世代スーパーアグロバクテリウムの分子育種

モデル植物以外の植物でも高効率な形質転換系の構築を可能にすることを目的とし,アグロバクテリウムの改良に取り組んだ.アグロバクテリウムの感染時に植物はエチレン,GABAなどを合成し防御応答体制に入る.このため,これらの物質により,形質転換効率が下がると考えられた.本研究ではGABAを分解する酵素単独、エチレンを抑制する酵素,GABA分解酵素の2つをアグロバクテリウムへ付与し,形質転換効率が向上した.植物への形質転換は植物科学において重要な技術の一つとされている.この技術は,土壌微生物のアグロバクテリウムが,植物へ遺伝子を導入する能力を持つことが発見された1970年代から開発が進んでおり,最も広く用いられている技術である.しかしながら,すべての植物種へ効率的に形質転換が出来るわけではなく,植物の形質転換の効率化を目指した改良がさまざまに行なわれている.本研究では,植物の形質転換の効率化を目指し,アグロバクテリウムの改良を行う.アグロバクテリウムの感染時,エチレンやGABA,サリチル酸が発生することが知られている.申請者はこれまでにエチレン発生を抑制するアグロバクテリウムを作成した.本申請課題においては,GABA及びサリチル酸分解能を付与したアグロバクテリウムの作成を試みる.これらの遺伝子の単独付与や,複数付与による形質転換効率の向上を目指す.また,GABAは,GABAトランスポーター(遺伝子atu2422)により,アグロバクテリウムヘ取り込まれる.その後,attKLMオペロンの作用により,クォーラムセンシングシグナルを抑制し,感染に必要なTiプラスミドの水平伝達や複製に関連するrepA遺伝子の発現が低下することが知られている.そこで,本研究では,atu2422の改変や,attKLMの改変やrepA遺伝子の発現を構成的にすることによりGABAの影響を抑え,形質転換能力が向上したアグロバクテリウムの作成も試みる.また,アグロバクテリウムのゲノムへ変異を挿入し,形質転換効率が向上したアグロバクテリウムの選抜を行なう.研究目的形質転換技術は,ゲノム解読後の遺伝子機能解析や植物の機能強化に置いて重要な技術の一つである.イネやシロイヌナズナ,ミヤコグサ等モデル植物では高効率な形質転換系があり,遺伝子機能解析は加速度的に進んでいる.一方で,有用作物に置いては,未だ有効な形質転換系が無く,遺伝子機能解析や植物分子育種の律速となっている.この律速を解消するために,有用作物や植物への高効率な形質転換系を構築することを目的とした.申請者はこれまでに遺伝子導入時に植物から発生するエチレンを抑制し遺伝し導入効率を促進するスーパーアグロバクテリウムを作出した.本研究では,形質転換効率のさらなる向上と多様な植物種への適応を目指し次世代型スーパーアグロバクテリウムを分子育種する.具体的にはアグロバクテリウムの感染時植物から発生するGABA,エチレン,サリチル酸などの形質転換抑制物質に着目し,これらを抑制する能力をアグロバクテリウムヘ付与する.平成24年度までに,アグロバクテリウムによる遺伝し導入時に植物から発生するGABAやサリチル酸等の形質転換抑制物質の分解する酵素遺伝子GABA-T、NahGをアグロバクテリウムヘ導入した.GABA分解酵素(GABA-T)は大腸菌から単離した.サリチル酸分解酵素(NahG)は,シュードモナスから単離した,平成24年度は,GABA-T付与アグロバクテリウム、NahG付与アグロバクテリウムの遺伝子導入能力を評価した.さらに,申請者がこれまでに作出したエチレン分解酵素ACCデアミナーゼ活性を付与したアグロバクテリウムにGABA-T遺伝子を導入し二つの酵素活性を付与したアグロバクテリウムも作出し,アグロバクテリウムの遺伝子導入能力をトマト,エリアンサス等で検証した.エリアンサスにおいては,従来型のスーパーアグロバクテリウムよりも効果があることを示すことができた申請者は、これまでに形質転換効率の促進を目指し、形質転換時植物から発生するエチレンを抑制する能力をアグロバクテリウムへ付与した。具体的には,エチレン前駆物質であるACCを分解する酵素ACCデアイナーゼ活性をアグロバクテリウムヘ付与した.本研究では、双子葉・単子葉を含めた多様な実用植物への形質転換効率を向上させることと、アグロバクテリウムによる形質転換効率のさらなる向上のために、次世代型スーパーアグロバクテリウを分子育種する。具体的な戦略は、アグロバクテリウムの感染時に植物が生成し、形質転換を抑制する物質に着目した.アグロバクテリウムの感染時にγアミノ酪酸(GABA)が植物により生成され、これらが形質転換効率を低下することが報告されている(Wang et al., 2006 Molecular Microbiology 2006 62:45-56, Yuan et al., 2007 PNAS)。これらの物質は広い植物種で生合成されており、アグロバクテリウムの感染時に、これらの物質を減少する能力をアグロバクテリウムへ付与することは、多様な実用植物への形質転換効率を向上させることができる。形質転換抑制物質であるγアミノ酪酸(GABA))分解酵素の活性をアグロバクテリウムへ付与し植物が生産するこれらの物質を減少させ高効率に形質転換するアグロバクテリウムを作出した.具体的には、γアミノ酪酸分解酵素(GABA-T)活性をアグロバクテリウムへ付与した.

単一の酵素をアグロバクテリウムに付与し、効果を評価した後で、ACCデアミナーゼを保持したアグロバクテリウムへGABA-T活性をを付与し,形質転換効率を評価した.トマト似といて,ステイブルな形質転換効率を2-4倍向上させることに成功した.重要作物の一つであるメロン,高バイオマス生産植物として注目されているエリアンサスへ展開して行く.モデル植物以外の植物でも高効率な形質転換系の構築を可能にすることを目的とし,アグロバクテリウムの改良に取り組んだ.アグロバクテリウムの感染時に植物はエチレン,GABAなどを合成し防御応答体制に入る.このため,これらの物質により,形質転換効率が下がると考えられた.本研究ではGABAを分解する酵素単独、エチレンを抑制する酵素,GABA分解酵素の2つをアグロバクテリウムへ付与し,形質転換効率が向上した.植物育種昨年度末までに,GABA分解能力を持ったアグロバクテリウム,エチレン前駆物質のACCを分解しエチレン発生抑制能及びGABA分解を同時に行なうアグロバクテリウムの作出に成功している.これらのアグロバクテリウムの形質転換能力を評価した.トマト品種'Micro-Tom'を用いて,ステイブルな形質転換への効果を評価した.GABA分解能を付与したアグロバクテリウム、エチレン発生抑制及びGABA分解能を付与したアグロバクテリウムにおいて,これらの能力を持たないアグロバクテリウムよりも形質転換効率は3-4倍程度向上した.GABA分解能のみ付与したアグロバクテリウムと,GABA分解能エチレン発生抑制能を同時に付与したアグロバクテリウムを比較したところ,両方を付与した菌株の方が,ステイブルな形質転換効率は高かった.また,これらのアグロバクテリウム菌株を用いて形質転換を行なった場合の倍数性への影響,挿入される遺伝子数の影響なども調査した.倍数性に関しては,ACC分解能GABA分解能を持たない菌株と同程度であった.コピー数に関しては,1コピー挿入された形質転換体の出現頻度が上昇した.エリアンサスを用いて,一過的な形質転換(遺伝子導入)への影響を調べた.GABA分解能,ACC分解能の単独及び同時に付与したアグロバクテリウムは,それらの能力を持たないアグロバクテリウムと比較して,遺伝子導入効率は向上していた.ここまでの進捗に関して論文2報にまとめる予定である.エリアンサスについては,ステイブルな形質転換系がないため現在ステイブルな形質転換系を構築も進めており,これが確立次第,ステイブルな形質転換への影響も評価する.以上の結果をまとめて特許申請を行なった.平成24年度の当初目的は,形質転換抑制物質の分解能力をアグロバクテリウムヘ付与すること,形質転換抑制物質のアグロバクテリウムヘの取込みを阻害すること等アグロバクテリムの改変に注力することになっており,アグロバクテリウムの形質転換能力の評価は平成26年度以降の実施を予定していた.
中枢神経における細胞内Ｍ１ムスカリン受容体の発現メカニズムと記憶・学習との関係

代表的膜受容体であるムスカリン受容体(mAChR)の内、M1サブタイプは中枢神経細胞では細胞内にも存在し、記憶・学習と関係する海馬の長期増強に関与していることを発見した。細胞内M1サブタイプは、内在性アゴニスト・アセチルコリン(AC)がトランスポーターを介して取り込まれた後、刺激されると思われた。シナプス内ACh濃度はAChエステラーゼだけでなく、ACh transporterおよびシナプス前M2/M3オートレセプターによっても調節されていた。本研究は、中枢における新規コリン伝達機構を明らかにするもので、高次脳機能の解明に繋がる結果と思われた。1.ムスカリン受容体(mAChR)は、代表的膜受容体である。しかし、我々はM1-mAChRサブタイプが中枢神経細胞では細胞内にも存在し、機能していることを発見した。そこで、何故M1サブタイプはアゴニスト刺激なしでも構成的に細胞内に存在するのか、N1E 115細胞を用いて検討した。mAChRのうち、構成的細胞内分布を示すのはM1サブタイプのみで、他のサブタイプ(M2-M5)は細胞膜のみに局在した。しかし、M2-M5サブタイプのC末をM1サブタイプのC末に置換すると、M2-M5サブタイプも構成的に細胞内に分布するようになった。この結果は、M1サブタイプC末が細胞内分布に重要な役割を演じていることを示唆した。point mutationの研究から、M1サブタイプC末のトリプトファンを含むモチーフが細胞内分布に関与していることを明らかにした。抗体を用いて細胞膜のM1サブタイプを標識した後細胞を37°Cに戻すと、標識した膜のM1サブタイプはアゴニスト刺激なしでも急速に細胞内に移動し、細胞膜から消失した。この結果から、M1サブタイプの細胞内分布は、細胞膜と細胞内の平衡状態がインターナリゼーション側に優位に傾いている結果であると考えられた。さらに、M1サブタイプのインターナリゼーションは、dynamin、clathrinおよびadaptor protein 2に依存していることも明らかにした。2.細胞内M1サブタイプが活性化されるためには、親水性AChは細胞膜を通過しなければならない。そこで、AChエステラーゼを阻害して[3H]AChの取り込みを調べたところ、ラット大脳皮質切片は温度依存性、濃度依存性に積極的にAChの取り込みを示した。中枢においては、ムスカリン受容体特にM1サブタイプはシナプス後細胞の細胞膜だけでなく細胞内にも存在する機能的受容体である。しかし、この細胞内M1サブタイプが刺激されるためには、親水性の内在性アゴニスト・アセチルコリン(ACh)は細胞内に積極的に取り込まれなければならない。そこで実際にAChは細胞内に取り込まれるのか、3H-AChをトレーサーとして検討を加えた。ラット大脳皮質、線条体、海馬、小脳の切片はそのままでは3H-AChを全く取り込まない。これは、AChエステラーゼ(AChE)で3H-AChが瞬時に分解されてしまうためである。そこで脳切片をあらかじめ非可逆的AChE阻害薬で処置したところ、3H-AChの有意な取り込みが観察された。この3H-ACh取り込みは温度および時間依存性であり、非放射性のAChやcarbachol、tetraethylammoniumなどで抑制された。また、この取り込みは中枢特異的であり、心臓や肝臓、腸など末梢組織では観察されなかった。さらに、3H-ACh取り込み活性は、コリン作動性神経支配の豊富な線条体だけでなく、ほとんど支配のない小脳ででもほぼ同等に観察された。この結果から、3H-ACh取り込みはコリン神経終末への取り込みと関連しないことが示唆された。また、アルツハイマー病治療薬(ドネぺジル、ガランタミン、リバスチグミン)はAChE活性を阻害するだけでなく、3H-AChの取り込みも濃度依存的に抑制した。以上の結果から、中枢にはAChを特異的に取り込む機構(トランスポーター)の存在することが明らかとなり、アルツハイマー病治療薬はこの機構を抑制してシナプス内ACh濃度を上昇することことが示唆された。親水性のアセチルコリンが、シナプス後細胞に取り込まれることを明らかにし、特異的なトランスポーターが中枢に存在することを示唆した。この系を介して、細胞内ムスカリン受容体は活性化されると考えられた。1.代表的膜受容体であるムスカリン受容体(mAChR)の内、M1サブタイプは中枢神経細胞では細胞内にも存在し、機能していることを発見した。他のサブタイプ(M2-M5)は細胞膜のみに局在したが、M1サブタイプのC末に置換すると、M2-M5サブタイプも構成的に細胞内に分布するようになり、M1サブタイプC末が細胞内分布に重要な役割を演じていることが示唆された。