hpprc/llmjp-kaken huggingface dataset:
太陽系氷天体の熱水反応実験と物質進化モデル：太陽系形成過程とハビタビリティの解明

本研究では、太陽系に存在する氷天体の内部海の環境(酸化還元状態、pH、温度)やその形成条件、そこでの生命生存可能性を、探査機による観測データを室内実験に基づいて解釈することで明らかにすることを目的とする。土星衛星エンセラダスでは、内部海の海底に、始原的な岩石成分で水素など、生命利用可能エネルギーが豊富に存在する熱水環境が存在することを示した。また、準惑星セレスや冥王星の表面物質から、太陽系初期に広範囲に渡って、天体がダイナミックに移動・衝突合体するステージが存在したことを実証的に明らかにした。このように、氷天体内部海の化学的多様性や生命存在可能性の理解に迫る研究を世界に先駆けて展開した。太陽系の氷天体は、原始太陽系円盤の温度分布や惑星移動の検証、生命につながる化学進化やハビタビリティの理解という、現在の惑星科学にとっての大問題に対して重要なヒントを与えうる天体である。しかし、その表面や内部の物質は現在までの熱進化によって変成を受けており、それらから材料物質を知ることは容易ではなく、内部海のpHや酸化還元状態、温度を推定することも不確定性が大きい。本課題では、氷天体内部の熱水反応のキネティクッスを室内実験により明らかにする。得られた実験結果を内部海物質進化モデルに組み込み、観測される表面や内部の物質から、天体の材料物質や熱進化、内部海の温度・組成を明らかにすることを目指す。当該年度では、太陽系氷天体内部を模擬した熱水反応実験を行い、温度、鉱物、溶存種といったパラメタを変化させて、内部海の化学的特性を決定する鍵となる素反応過程の特定を行った。特に、内部海物質を宇宙に放出していることが知られる土星の氷衛星エンセラダスに着目し、探査機カッシーニによる内部から噴出するプリュームの観測データを解釈した。具体的には、観測結果であるプリューム中のナノシリカの存在を説明するためには、内部海の海底に温度90°C以上の熱水環境が現存することを明らかにした。本成果は、エンセラダスに液体の水、有機物、エネルギーという、生命に必須の3大要素が、現在でも存在することを示すものである。この結果は、原始的な微生物を育みうる環境が、地球以外の太陽系天体に現在も存在することを初めて実証したものであり、地球外生命の発見に向けた大きな前進である。当初予測していなかった探査機カッシーニからのデータ(エンセラダスからのプリュームにナノシリカが存在していること)に対して、独自の熱水反応実験によって世界に先駆けてこれを解釈し、地球以外で生命を育みうる環境が現存することが実証したことは極めて大きな成果である。このような環境が現存することが実証されたのはエンセラダスが初めてあり、今回の成果は“生きた地球外生命の発見"という自然科学における究極のゴールに迫る大きな飛躍である。成果はNature誌に掲載された他、各種マスコミにも大々的に報道された。平成27年度では、前年度に実証した氷衛星エンセラダス内部の熱水環境について、探査データに基づき岩石組成を明らかにした。具体的には、探査機カッシーニが発見したエンセラダスから噴出するプリューム中のナノシリカが形成するための内部岩石コアの岩石組成を制約した。その結果、エンセラダスの岩石コアは、地球マントルのように分化してはおらず、未分化のコンドライト的組成であることがわかった。エンセラダスの岩石成分が過去に一度も溶融していないことを示し、原始的な微生物の食料である水素を豊富に発生する独自の熱水環境が存在することを示唆する。エンセラダスに存在するかもしれない生命の生息環境や食料となりうるガス種、さらには形成初期の温度条件を初めて具体的に制約するものである。前年度明らかにした氷衛星内部の熱水環境のさらなる化学的特徴を明らかにすることができた。今回の成果は、エンセラダスに地球と異なる独自の熱水環境が存在することを明らかにし、生命の食料となりうるガス種を初めて具体的な形で示したものである。これらの知見は今後の太陽系生命探査においても重要となる。成果は、Nature Communicatins誌に掲載され、広くマスコミにも取り上げられた。当該年度では、この知見を他天体へと展開し、内部海の化学特徴の形成要因を明らかにする研究を行った。まず、準惑星セレスの表面に存在するアンモニウムを含む層状ケイ酸塩鉱物から、内部海のpHを推定した(Sekine et al., 2016,Goldschmidt Conference;投稿準備中)。この表面物質を説明するためには、セレスの内部海のpHが中性であることが必要であることを実験的に示した。そして、中性の海が形成するためには、原始太陽系円盤において、始原的な硫黄が酸化される現在の軌道よりも外側の低温領域(50-100 K)でセレスが形成したことを示した。この結果は、太陽系初期に天体のダイナミックな移動があったことを示唆する。

また、冥王星の表面に見つかった赤道領域(クトゥルフ領域)に広がる褐色の有機物の起源が、衛星カロンを形成した巨大天体の衝突であることを示した(Sekine et al., 2017, Nature Astronomy)。この研究は、内側太陽系同様、カイパーベルトにおいても巨大衝突頻繁に起新たな描像を提案するものであり、やはり初期太陽系における天体のダイナミックな移動を強く支持する。両者を統合すると、内部海の形成進化において、初期の物質移動と熱進化が極めて重要であったことが実証的に確かめられたといえる。本研究では、太陽系に存在する氷天体の内部海の環境(酸化還元状態、pH、温度)やその形成条件、そこでの生命生存可能性を、探査機による観測データを室内実験に基づいて解釈することで明らかにすることを目的とする。土星衛星エンセラダスでは、内部海の海底に、始原的な岩石成分で水素など、生命利用可能エネルギーが豊富に存在する熱水環境が存在することを示した。また、準惑星セレスや冥王星の表面物質から、太陽系初期に広範囲に渡って、天体がダイナミックに移動・衝突合体するステージが存在したことを実証的に明らかにした。このように、氷天体内部海の化学的多様性や生命存在可能性の理解に迫る研究を世界に先駆けて展開した。氷衛星エンセラダスについては、温度環境だけでなく、内部の岩石組成や溶存種の制約を行うため、引き続き熱水実験を継続する。さらに、他の太陽系氷天体へと知見や実験技術を拡張し、ドーン探査機による準惑星セレスの観測結果の解釈を行っていく。これまでは氷衛星エンセラダスに着目して研究を行ってきたが、より広いパラメタ空間での実験を行うことで、他の氷衛星エウロパやガニメデ、タイタン、準惑星セレスに成果や知見を拡張する。また、セレスについては現在探査機ドーンが到着し、初期結果を送ってきており、世界に先駆けてこれらを解釈する。28年度が最終年度であるため、記入しない。惑星科学平成26年10月、熱水予備実験の結果、当初の熱力学平衡計算の結果に反して、反応の圧力依存性が極めて大きいことが分かった。本研究の遂行上、特に衛星内部環境を特定する上で、圧力依存性に特化することが本質的に重要になることから、実験装置であるオートクレーブの圧力性能を向上させる必要が生じた。平成27年度3月を目途として、圧力性能を向上させたオートクレーブを作成し、実験を実施する。このための改良型オートクレーブの購入資金として、繰越金を使用する。
レクチンを使った細胞表面糖鎖のプロファイリング

糖鎖は複合糖質(糖タンパク質、糖脂質、プロテオグリカン)として脂質やタンパク質に結合した形で細胞表面に糖衣を形成している。また、細胞間隙に存在する細胞外マトリックスに豊富に分布している。これまでの研究で、細胞や組織の生理的と病理的の両方の状態において、糖鎖構造が変化することが明らかにされており、細胞表面の糖鎖は細胞状態を測る指標となる可能性が高い。実際、発生や分化段階で現れる特定糖鎖構造が同定されており、また細胞のがん化において出現する特異的な糖鎖が見いだされている。本研究では、細胞の状態を捉える新しい手法の開発の一環として、糖鎖結合タンパク質(レクチン)を使って細胞表面糖鎖のプロファイリングを行うことを目的にとしている。これまでにレクチンは糖鎖検出プローブとして汎用されてきたが、マンノース/グルコース、ガラクトース/N-アセチルガラクトサミンに特性を持つレクチンがほとんどである。そこで、本課題では硫酸化糖鎖を認識するレクチンを対象にとして研究を進めた。硫酸化糖鎖を認識するアネキシンレクチン(ヒトアネキシン2(hANXA2、hANXA5)、β-プリズムレクチン(ヒトZG16p)について、大腸菌の発現系でリコンビナントタンパク質を作成し、部位特的変異体の解析を行い、糖鎖認識ドメインを明らかにした。ZG16pについてループを挿入した構造改変体では、天然型より活性が上昇した。さらにZG16pについては結合する糖鎖の硫酸基の位置など、分子認識に関する詳しい情報を得ることが出来た。アネキシンレクチンについては蛍光標識を行い、プローブとして用いてがん細胞表面のリガンドの検出に成功し、アネキシンレクチンが細胞表面糖鎖のプロファイリングに使用することができる可能性を示すことができた。(1)アネキシンレクチンを使ったプローブの調製と細胞表面糖鎖検出の検討グリコサミノグリカン結合性のアネキシンレクチン(ANX1、ANX4、ANX5)について、Alexa蛍光色素を結合させ、蛍光標識レクチンを作成し、細胞表面への結合性を細胞染色やフローサイトメトリーにより検討した。細胞染色の結果、いずれのアネキシンでも細胞表面がドット状に染色されたが、ANX5とANX5のリガンドは類似した局在を示し、一方ANX1のリガンド分布は異なっていた。これらの結果から、アネキシンを用いて細胞表面の特徴付けができることが確認され、今後は各アネキシンの認識するリガンドの同定を進める。(2)新規レクチン(ZG16p、GLTP)の特異性解析ZG16p、GLTPの2種類のレクチン様タンパク質について、糖鎖結合特異性を調べたところ、ZG16pは硫酸化オリゴ糖鎖に、GLTPはβ-グルコースに対する結合性があることが明らかになった。特にGLTPは、コンガナバリンAと比較してグルコース単糖に対する結合性が強く、グルコースの特異的な検出ツールとして有望である。(3)癌細胞表面糖鎖のプロファイリング種々の植物レクチン(UEA-1、WGA、ConA、RCA-1)および抗糖鎖抗体を用いて、婦人科癌由来癌細胞について、細胞表面糖鎖の特徴付けを行ったところ、レクチンおよび抗体により認識される糖鎖は、細胞表面に均一に分布しているのではなく、特定の領域に局在していることが明らかになった。また、抗体が認識する糖鎖を持つ糖タンパク質を同定したところ、癌の転移や接着性に関わることが報告されているタンパク質であることがわかり、癌化における糖鎖構造変化が、癌の特性にも関わることが推定された。
淋菌薬剤感受性サーベイランスによる薬剤耐性淋菌検出および耐性機序、分子型別の検討

1研究参加施設の追加これまでの参加施設(北海道、宮城県、埼玉県、岐阜県、愛知県、滋賀県、石川県、香川県、福岡県)に加え、東京都、千葉県、熊本県および鹿児島県の研究協力医療機関を追加した。2淋菌臨床分離株の収集研究協力医療機関より検体を収集した。最終的に992検体が岐阜大学に送付された。3淋菌の分離培養および同定992検体から625株が分離培養された。このうちGonochek-II Reagent Tubes、NH-20 Rapid “Nissui" ID testあるいはin house PCRや16S rRNAのシークエンスを用いて淋菌と確認された菌株は609株であった。培養された609株は10%グリセオール加TSB保存培地に懸濁後、冷凍し岐阜大学研究推進・社会連携機構微生物遺伝資源保存センター実験室の超低温フリーザー内で保存した。4淋菌臨床分離菌株に対する抗菌薬感受性試験保存された淋菌臨床分離菌株609株に対する各種抗菌薬の最小発育阻止濃度をClinical and Laboratory Standards Institute(CLSI)の方法に準じて薬剤寒天平板希釈法を用いて測定した。PCGに対しては1株、0.16%のみが感受性であった。TCに対しては130株、21.3%が感受性であった。CPFXに対しては172株(測定株数524株)、32.8%が感受性であった。AZMに対しては236株、38.8%が感受性であった。MIC>512mg/Lを示す1株が分離された。CFIXに対しては535株、87.8%が感受性であった。CTRXに対しては605株、99.3%が感受性であった。非感受性株の内訳は0.5mg/L 3株、1mg/L 1株であった。SPCMに対しては603株、99.0%が感受性であった。研究計画1-4は実施中である。5キノロン耐性機序の解析, 6セファロスポリン耐性機序の解析, 7Azithromycin耐性機序の解析, 8Clonalityの解析に関しては順次実施予定である。9淋菌薬剤感受性情報および薬剤耐性菌情報の発信は1-8の結果が出次第実施する予定である。研究計画1-4を引き続き実施する。5-8に関しては順次実施する。9は1-8の結果が出次第実施する予定である。
津波洪水等の緊急ＣＡＴＶ放送用ＯＦＤＭ地デジ信号多チャネル一括変換法の提案と実証

研究代表者が新規に提案している「地デジOFDM多チャネル一括変換」の実験系については,作成中であり,平成31年度も継続して作成する。研究代表者が新規に提案している「遠隔操作によるCATV可変分割画面システム」については,ほぼ,実験系が完成した。実験により,プロトコルとしてL2TPv3/IPsecをVPNに用いて,セキュリティを保って,遠隔からの動画映像の画面分割制御ができた。さらに,研究代表者が新規に提案している「災害データ集約学習システム」は,災害が発生するたびに避難情報伝達の有効性や,送るべき情報を学習し,避難するためにより良い情報を放送するシステム,つまり,人工知能を用いた災害データ集約学習システムである。全国にこれまで起きた災害情報を集約して,これから起きる災害をさらには学習していく人工知能システムである。人は,昔起きた災害などの悪いできごとは,出来る限り忘れて前を向いて生きていくが,すぐ目の前に災害が起きようとしているときには,過去の災害を思い出し,これを教訓にして,被災しないよう避難しなければならない。これを人工知能によって,実現するのである。これまで,研究代表者は,災害の発生を模擬するために,実験室でセンサシステムを構築した。災害の発生の有無と予知を可能にするために,センサシステムからの信号を人工知能により解析する初期の実験系が完成した。現在,この実験系を用いて,「災害データ集約学習システム」の実験を進めているところである。「地デジOFDM多チャネル一括変換」の実験系については,作成中であり,まだ完成していないが,「遠隔操作によるCATV可変分割画面システム」についてと,「災害データ集約学習システム」については,実験が進んでいるため,トータルでは,おおむね順調に進展していると考えられる。地デジOFDM多チャネル一括変換」の実験系については,作成中であり,今後も継続して作成する。「遠隔操作によるCATV可変分割画面システム」については実験をさらに進める。さらに,「災害データ集約学習システム」の実験も進める。研究代表者が新規に提案している「地デジOFDM多チャネル一括変換」の実験系については,作成中であり,平成30年度も継続して作成する。研究代表者が新規に提案している「遠隔操作によるCATV可変分割画面システム」については,セキュリティを確保するために,ネットワークをVPNで結ぶ実験を実施した。具体的には,プロトコルとしてL2TPv3/IPsecをVPNに用いた。これにより,遠隔地の監視カメラを想定したにあるIPカメラからの映像(動画)を,セキュリティを確保して,TVディスプレイの分割画面のうちのひとつに映し出すことができた。また,分割画面の制御を遠隔から操作する実験を実施した。遠隔地から,画面分割数を4分割から9分割に変更することができた。これにより,緊急避難情報などを担当する情報発信者が避難しなければならない状況であっても,次々と,遠隔地の安全地域の別の担当者からさまざまな避難指示が出せることが確認できた。分割画面に表示されるものとしては,IPカメラ映像による被害状況,IPカメラ映像による避難場所の状況,避難場所への避難経路,注意勧告に関する表示,ハザードマップ,SNSなどを想定している。さらに,「災害データ集約学習システム」を提案した。このシステムは,災害が発生するたびに避難情報伝達の有効性や,送るべき情報を学習し,避難するためにより良い情報を放送するシステム,つまり,人工知能を用いた災害データ集約学習システムである。「地デジOFDM多チャネル一括変換」の実験系については,作成中であり,まだ完成していないが,「遠隔操作によるCATV可変分割画面システム」については実験が進んでいるため,トータルでは,おおむね順調に進展していると考えられる。

「地デジOFDM多チャネル一括変換」の実験系については,作成中であり,まだ完成していないが,「遠隔操作によるCATV可変分割画面システム」についてと,「災害データ集約学習システム」については,実験が進んでいるため,トータルでは,おおむね順調に進展していると考えられる。地デジOFDM多チャネル一括変換」の実験系については,作成中であり,平成30年度も継続して作成する。「遠隔操作によるCATV可変分割画面システム」についいては実験をさらに進める。さらに,「災害データ集約学習システム」の実験も進める。地デジOFDM多チャネル一括変換」の実験系については,作成中であり,今後も継続して作成する。「遠隔操作によるCATV可変分割画面システム」については実験をさらに進める。研究代表者が新規に提案している「地デジOFDM多チャネル一括変調」の実験系がまだ完成していないため,次年度使用額が生じました。平成30年度に継続して,この実験系を作成します。この際に必要となる光部品や電子部品を購入します。次年度に継続して,この実験系を作成します。
価値に基づく意思決定における視覚的注意の役割

本プロジェクトでは、九州大学で2人、福島県立医科大学で3人のパーキンソン病患者を対象に3つの行動実験を実施した。ドーパミン細胞の研究からは、予測と結果のずれが大きいほどドーパミン活動は大きくなる。主観的な報酬評価についても予測とのずれに影響される「ドーパミン仮説」が考えられる。一方、ミクロ経済学のフレーミング現象からは、報酬が高く予告されるほ実現した報酬の評価が上昇する「伝染仮説」が考えられる。予測情報がどのように主観評価に影響するかを調べるため、我々は予測的手がかり呈示の後に自然な食品画像を呈示し好悪を採点評価する意思決定パラダイムを作成した。報酬手がかりの色は予測の妥当性(50%または100%の信頼性)を示し、形状は報酬の価値(嗜好的または嫌悪的のいずれか)を予告した。また、予測的手がかりから食品画像が呈示されるまでの遅延時間も予告した(1秒または9秒)。参加者はレバーを使用して-10から10までの連続的なスケールでターゲットの食品画像を評価するように求められた。予測的手がかりの妥当性は主観評価と反応時間の両方に有意に影響し、画像が嗜好的か嫌悪的によって対称的であった。食品画像の平均評価値は、100%の予測妥当性を示す手がかりの後で最も高く、50%の手がかりの後で最小であった。一方、反応時間は100%の予測妥当性を示す手がかりの後で最も速く、50%の手がかりの後で最も遅かった。結果の傾向は「伝染仮説」を支持するものであったが「ドーパミン仮説」からは予測できないものであった。結果は期待されるよりも小さなサンプルサイズで、二つの代替仮説を分離するうえで非常に決定的なものであることが明らかにされた。さらに、視線の追跡および瞳孔の拡張についてのデータは予想以上に有益なものであった。評価の意思決定に対する期待の影響を分離することに加えて、競合か非競合かの条件による影響を調べるための第二の研究が可能であった。先行研究は選好形成における視線のバイアスの役割を明らかにしている。これは選好の表現だけでなく、因果関係があると解釈することも可能である。この仮説によれば、参加者が対象物を見ている時間が長いほど、その対象物への評価を高める可能性が高くなる。しかし、これまで視線と選好との関係は、自分のペースで対象物を選択する条件下で主に検討されてきた。そこで、時間制御の条件下では視線と選好の関係が成立しなくなるという仮説を立てた。刺激の呈示時間の影響を調べるため、我々は自分のペースで刺激を視聴できる「自己」条件、刺激の視聴時間に制限がある「コンピュータ」条件を用いて、自然な食品画像の評価プロセスを検討した。コンピュータ条件では、画像の視聴時間は18秒の間でランダムに制御され、参加者は画像の視聴後にのみ評価を行うことができた。自己条件では、参加者は望む限り制限なく自由に画像を視聴することができた。画像の視聴時間、評価および反応時間が記録された。自己条件は、視聴時間と評価との間に有意な相関がみられた。一方、コンピュータ条件では、視聴時間の評価への有意な影響はみられなかった。さらに、視聴時間の増加に伴い反応時間が有意に減少しており、参加者が視聴中に評価を形成していたことが示された。プロジェクトの二年目からは、初年度におけるローレンス研究室の空間手がかり研究の結果に基づき、同課題をfMRIおよびパーキンソン病患者の研究に適応する予定である。小林研究室では、注意と意思決定の神経基盤を疾患モデルで検証するため、確立された行動課題のパーキンソン病症例における検討が終了した後に、他の疾患にも対象を広げて検討する予定である。アルツハイマー型認知症における注意障害や記憶能力の障害が、価値に基づいた意思決定にどのような影響を与えるかは、過去に検討されておらず重要なテーマである。その他、前頭葉損傷に伴う遂行障害や頭頂葉損傷に伴う空間性注意障害などを患う症例も、注意と価値判断の関係性を検討するうえで興味深いものである。さらにプロジェクトの二年目は、注意の配分が記憶に与える影響を検討するため、空間手がかりと時間制御を利用した新しい行動課題を開発することを目指す。情報統合仮説から派生する重要事項の一つとして、注意と連合学習および記憶の問題が挙げられる。例えば、ある対象物について意思決定をする場合、その対象物への注意が大きいほど質的、量的ともにより豊なエピソード記憶が想起され、それが意思決定に影響すると考えられる。喚起される記憶を介して注意が意思決定に影響を与える場合、その効果は記憶を媒介するため間接的で時間的に遅延を伴う。記憶が意思決定に及ぼす影響を次の二つの方法で検討する。1参加者に再度実験へ参加してもらい、過去の視覚刺激をどのくらい覚えているか記憶テストを行い、以前の実験での選択行動、定位行動との関連を検討する。2参加者に以前用いた対象物と新しい対象物からなる新しい選択肢を呈示することにより、選択行動と注視のパターンに対して記憶が間接的に及ぼす影響を検討する。
ロボット技術を用いた新たな向精神薬ｉｎ　ｖｉｖｏスクリーニング系の開発

本研究は,ロボット技術と工学的数値解析技術を融合させた新たな向精神薬のin vivoスクリーニング系の開発を目的とする.ロボットによる攻撃によって作成される精神疾患モデル・ラットに対してイミプラミンと生理食塩水の投与を行い,各種の行動試験によってその特性を評価した.またそれらの結果を多次元的に解析する手法として,2次元ユークリッド空間描画,ベクトル解析,主成分分析等の手法を提案した.精神疾患患者の増加に伴い,より効果的な向精神薬の開発がいっそう求められている.一方で,向精神薬の開発過程で用いられるin vivoスクリーニング系の妥当性を疑問視する声も少なからず存在し,その妥当性の低さが向精神薬開発のボトルネックになっているとの指摘もある.そこで,本研究では,申請者らが開発した精神疾患モデル動物作成技術をベースに,ロボット技術と工学的数値解析技術を融合させた新たな向精神薬のin vivoスクリーニング系の開発を目的とする.具体的には,作成したモデル動物に対して複数の行動試験を行い,その結果をベクトルとして多次元的に解析することで,より多角的に向精神薬の評価を行う方法論の構築を目指した.平成25年度は新たな小型移動ロボットの開発とそれを用いたストレス曝露実験系の構築に取り組んだ.ロボットの開発においては,可動脊椎を有し,立ち上がりや乗りかかりが可能な小型移動ロボットを開発した.開発したロボットを用いてラットに対して立ち上がりや乗りかかりを行う事で,ラットの活動性を操作可能な事を確認した.また,ロボットからラットに対して攻撃的な働きかけを行う事で,ラットの鬱的行動の発現頻度が高まることが事が確認された.一方,ロボットからラットに対して友好的な働きかけを行うと,ラットの鬱的行動の発現頻度が抑制されることを確認した.本研究は,ロボット技術と工学的数値解析技術を融合させた新たな向精神薬のin vivoスクリーニング系の開発を目的とする.ロボットによる攻撃によって作成される精神疾患モデル・ラットに対してイミプラミンと生理食塩水の投与を行い,各種の行動試験によってその特性を評価した.またそれらの結果を多次元的に解析する手法として,2次元ユークリッド空間描画,ベクトル解析,主成分分析等の手法を提案した.本研究は,申請者らが開発した精神疾患モデル動物作成技術をベースに,ロボット技術と工学的数値解析技術を融合させた新たな向精神薬のin vivoスクリーニング系の開発を目的としている.申請者らが開発した精神疾患モデル動物製作手法では,幼若期と成熟後の2度にわたってロボットを用いてストレスを暴露することで,極度に低い活動性を示すラットを作成することが可能である.ストレスによって精神疾患モデル動物を作成する手法は既にいくつか提案されているが,申請者らが開発した手法では,ラットはロボットという明確な対象からストレスを受けるため,ヒトが社会的ストレスによって精神疾患を発症するモデルとして妥当であると考えている.平成24年度は,三環系抗うつ薬(TCA)の1種であるイミプラミン,ノルアドレナリン作動性・特異的セロトニン作動性抗うつ薬(NaSSA)の1種であるミルタザピンを投与した際の精神疾患モデル動物の行動の変化を,工学的数値解析技術を用いて解析した.具体的には,因子分析,クラスター分析,判別分析を適用して,設定された実験条件とそれに起因して生じる結果のモデル化を試みた.また,実験結果のユークリッド空間への投射を行い,各解析の結果と比較した.これにより,クラスター分析が向精神薬の効果の判定に有効であることが示唆された.また,解析の結果,ストレス曝露や向精神薬の効果が発現しにくいラットがいることが示唆され,それは幼若個体よりも成熟個体に多く見られることがわかった.平成24年度の研究により,申請者らが提案する手法の有効性が示唆された.また,提案書に記載していた方法だけでなく,クラスター分析や判別分析などの数値解析法の利用は本研究をより発展させうるとの知見を得た.これは平成25年度以降の研究を実施する上で,極めて重要である.平成24年度に行った実験の結果にもとづき,各向精神薬の効果を多次元ユークリッド空間上での各個体の変化ベクトルとして解析する.まず,ベクトルを大きさと向きに分割し,同一条件の個体間で大きさと向きの分散を調査する.向きに関する分散が小さければ,その向精神薬の効果の性質は個体によらず一様と考えることができ,分散が大きければ,効果の性質が個体ごとに異なると言える.例えば,向きの分散が大きい抗うつ薬は,個体によっては抗うつとは異なる作用が生じる可能性を示唆することになり,向きの分散が小さい場合は,程度の差はあれどもいずれの個体に対しても抗うつ作用を持つことになる.さらに,回帰直線からの距離と効果ベクトルの関係についても調査する.向精神薬を投与されていない状態で,回帰直線から一定以上の距離にある個体で効果ベクトルが著しく小さくなるような傾向が確認されれば,その個体を難治性うつのモデルとみなすことができる.これは工学におけるポテンシャル場の考え方でモデル化が可能であると考えている.平成25年度は,実験のためのラットおよび飼料の調達に研究費を使用する.加えて,実験装置の改良や保守も実施する予定である.平成25年度は最終年度に相当するため,成果発表や成果の展開のための出張も計画している.
胎児型腎臓幹細胞の成体腎での再活性化

後腎間葉は、Wnt4の刺激を受けて糸球体足細胞(ポドサイト)、近位及び遠位尿細管に分化していく。我々は、後腎間葉に発現するSall1が腎臓発生に必須であること、さらに間葉中のSall1を高発現する集団に多能性の前駆細胞が存在することを明らかにした。しかしこの後腎間葉は、生後には完全に分化して消失してしまい、これが成体腎臓が再生しない一因である可能性がある。よって本計画は、胎児型腎前駆細胞である後腎間葉で働く分子ネットワークの情報を使ってこの前駆細胞を自己複製させ、さらに成体腎で胎児型前駆細胞を再活性化することを目的とした。まずCre存在下にSall1を過剰発現するマウスをノックインの手法で作成し、後腎間葉でCreを発現するSix2Creマウスと交配した。しかし腎臓には異常が認められず、Sall1の過剰発現のみでは胎児型前駆細胞の自己複製を促進するには不十分であることが判明した。次いでWnt4の下流で尿細管への分化を制御するNotch2の活性型変異体を過剰発現するマウスを作成し、同様にSix2creマウスと交配した。しかし後腎間葉でのNotch2の活性化によって、予想外に前駆細胞が枯渇とWnt4の増加による早熟な上皮化がおこり、腎臓の顕著な低形成を示した。よってNotch2は分化の方向性を決定しないこと、Notch2からWnt4に働く負のフィードバック機構が存在することが示唆された。今後は複数の遺伝子を導入することによって、成体腎での前駆細胞の再活性化を図りたい。我々は、世界に先駆けて、後腎間葉に発現するSalllが腎臓発生に必須であること、さらに間葉中のSalllを高発現する集団に多能性の前駆細胞が存在することを明らかにした。よって本計画は、胎児型腎前駆細胞である後腎間葉で働く分子ネットワークを解明し、その情報を使ってこの前駆細胞を自己複製させ、さらに成体腎で胎児型前駆細胞を再活性化することを目的とする。その第一段階として、Cre-loxPの技術を使って、後腎間葉でSalllをさらに強発現するマウスを作成した。しかし腎臓には全く異常が認められず、胎児型前駆細胞の自己複製を促進するにはSalllの過剰発現のみでは不十分であることが判明した。逆方向の実験、つまり前駆細胞でSalllを欠損するするマウスも完成しており、これを使ってSalll下流の遺伝子カスケードを明らかにする計画である。そして複数の遺伝子を導入することによって、成体腎での前駆細胞の再活性化を図りたい。
科学的方法が身につく実験教材の開発

平成24年度から導入される新指導要領に新設された基礎生物では、最初に(1)生物と遺伝子としてDNAを学ぶ。分子生物学の領域はますます重要視されている。分子生物学の特徴は、個々の生命現象を物質のレベルで明らかにすることである。難しいと言われる分子生物学の領域で、適切な実験系を開発することは、生徒の好奇心・興味を喚起することになる。そこで、「生物」の立場から、「科学的に調べる方法は勿論、調べる能力や態度を養うことができるようになる。」実験系を、Glom遺伝子を題材にした実験系を構築することにより、開発してきた。名古屋大学大学院生殖分子情報学研究室において、実験の方法他を研修させていただき、勤務校にて予備実験の後、生徒実験として実施した。開発した実験は以下のように構成されている。(1)Glom遺伝子を大腸菌に導入し、形質転換させる実験(2)形質転換した大腸菌のコロニーPCRにより、Glom遺伝子の存在を検出する実験(3)形質転換した大腸菌中に、Glomタンパク質が発現していることをSDS-PAGEにより検出する実験(4)Glom遺伝子を同定した真正粘菌の変形体においてGlomの分布をin situハイブリダイゼーションにより確認する実験実験(1)においては、形質転換菌の核が凝縮している様子の蛍光顕微鏡観察が可能であり、生命現象を目で確認できる。実験(2)においては、菌からDNAを精製し、DNAの塩基配列を調べる実験も実施した。これらの実験により、生命現象を自分の目で確認できるので、生徒の好奇心を十分に満足させることが可能である。また、実験を経験しながら、未知の遺伝子のはたらきを研究する場合の実験の組み方を学ぶことも可能である。
アフリカにおける住民参加型の開発実践下の地域社会と住民組織に関する総合的研究

本研究は,途上国における住民参加型の開発実践について,地元の住民が,外部から導入される知識や技能をどのように受け止めてこれに反応し,在来の知識や技術,社会組織をいかに再編しながら地域社会を発展させようとしているか,その社会動態を総合的に分析する.開発実践の現場で長期にわたるフィールドワークを行い,在来知・技術の伝達,在来の社会組織の再編,外部環境の変化について参与観察と聞き取りを通して調査する.本研究は,途上国における住民参加型の開発実践について,地元の住民が,外部から導入される知識や技能をどのように受け止めてこれに反応し,在来の知識や技術,社会組織をいかに再編しながら地域社会を発展させようとしているか,その社会動態を総合的に分析する.開発実践の現場で長期にわたるフィールドワークを行い,在来知・技術の伝達,在来の社会組織の再編,外部環境の変化について参与観察と聞き取りを通して調査する.
新規実験動物スンクスを用いた硬口蓋形成過程に関わるTGFβ遺伝子群の機能解析

ヒトの実験モデル動物として、マウスやラットなどの齧歯類が広く用いられている。しかし、ヒトの口蓋裂などの疾患の病因解析を行う際に、特に口蓋の骨の形態が大きくヒトと異なる齧歯類は、モデル動物として適当でないと考えられる。一方、スンクスの口蓋の骨の形態は、ヒトの口蓋の骨と形態が類似していると考えられる事より、ヒトの硬口蓋の発生過程を、新規実験動物であるスンクスを用いて解析を行っている。これまでの研究で、スンクスの胎児の口蓋骨の形成・伸長過程(口蓋突起)では骨の代謝マーカーであるアルカリフォスターゼ(ALP)、細胞外マトリックスを加水分解するマトリックスメタルプロテアーゼ13(MMP13)の発現が見られた。ALP、MMP13は比較したマウスの口蓋形成過程でも発現がみられ、口蓋の骨の形態形成に直接関係する発現でない可能性が示唆された。また、口蓋突起の間葉組織細胞のapoptosisが観祭された。マウスの口蓋突起の間葉組織ではこの現象は見られないことより、このapoptosisが、スンクスの口蓋の骨の形態形成に関わっている可能性が示唆された。さらに、口蓋突起の骨細胞にはTGFβのレセプターの一つであるTGFβRIIが発現しているのが確認された。このことはスンクスの口蓋の骨の形成に、TGFβシグナル糸が関わっている可能性が示唆された。また器官培養実験ではTGFβシグナル糸をブロックすると口蓋骨の正常な形成が阻害される事より、スンクスの口蓋の骨の形成過程にはTGFβシグナル系が重要であると考えられた。スンクスの胎生19.5日齢以降の胎児サンプリングを行い、パラフィン切片を作製し、抗体染色法を用いてタンパクの発現解析を行った。胎生19.5日齢は上顎突起の伸張過程であるが、上皮マーカーであるサイトケラチン抗体(AE1/AE3)を用いた染色では口蓋突起先端部の上皮はサイトケラチンの発現は見られなかった。また細胞増殖のマーカーであるKi67抗体を用いた染色でも、同部の上皮での細胞増殖は見られなかった。この発現パターンはげっ歯類であるマウスでも同様のパターンを示す。このことは、口蓋突起の伸張過程の分化・増殖パターンはマウスースンクスの動物種間にて大きな違いはない事が示唆された。また、胎生20.5日齢は口蓋突起が接合し、上皮接合部の消失が見られる時期である。この時期でのAE1/AE3の発現は、接合部上皮でのみ認められ、同部でのKi67の発現は見られなかった。またTUNEL法を用いたアポトーシス細胞の検索を行ったが、接合部上皮でのみ発現が見られた。このことは口蓋突起の融合は少なくとも上皮細胞のアポトーシスが関与していることが示され、この過程においても動物種を越え同様の形態形成メカニズムがあることが示唆された。さらに胎生23.5日齢における口蓋骨伸張先端部間葉細胞においてアポトーシス細胞が確認された。また骨増殖マーカーであるALPの発現が伸張過程の口蓋骨先端に強く発現していることが確認され、TGFβRIIタンパクも口蓋骨伸張部先端に発現していることが認められた。この骨の形成はヒトやスンクスで特徴的なものであり、このタンパク機能は現時点では明らかではないが、TGFβタンパクがヒトやスンクスにおいて種特異的に口蓋骨の伸張や形成に関わっている可能性が示唆された。
液液界面におけるデンドリマーの反応特異性と電気化学的分離・検出系の構築

イオン性分子とデンドリマーとの相互作用を利用した液液分配反応の電気化学的制御と光機能化デンドリマーの分光検出試薬としての応用について分光電気化学的に研究した。界面電荷移動反応の解析により、イオン性分子のデンドリマーへの包接は、デンドリマーのサイズと荷電状態の変化に依存することが明らかとなった。さらに、対称性や電荷数が同じ条件でも、被包接分子の中心金属への配位などが包接安定性に強く影響することを見いだした。また、金ナノドットとの複合化や化学処理を通じてデンドリマーを光機能化し、液液分配系における金属イオンの分離・検出試薬としての適応性を確認した。溶液内および分極された液液界面におけるデンドリマーのアニオン性ポルフィリン包接挙動について詳細な分光電気化学解析を行い、デンドリマーポルフィリン会合体の界面挙動を解明した。また、ペルオキソ二硫酸による化学処理によって強い蛍光性を付与したデンドリマーについて、金属イオンに対する検出試薬としての応答性を検討した。デンドリマーポルフィリン会合体の形成により、ポルフィリンとプロトンの反応を抑制することができ、デンドリマーがポルフィリンの安定剤として機能していることを前年度までに見いだしている。種々の条件を詳細に検討した結果、相互作用しているポルフィリン分子はデンドリマーの内殻に包接されており、金属ポルフィリンに対しては中心金属への軸配位が会合体生成に強く寄与していることを確認した。このため、ポルフィリンの金属解離やプロトン付加が生じるpH 2程度の酸性条件においても、金属ポルフィリンと高い世代のデンドリマー間で形成された会合体は安定に存在することを確認した。それに対して、フリーベースと低い世代のデンドリマーの会合体は、相互作用したポルフィリン分子のプロトン付加が進行し、プロトン付加体のJ会合体の生成が促進されることを確認した。いずれのデンドリマーポルフィリン会合体も、アニオンの水相から有機相への移動が生じる負電位を印加すると、ポルフィリンが放出されてデンドリマーと解離し、相間移動を生じることを確認した。化学処理で作成した蛍光性デンドリマーについて、各種の金属イオン共存下での蛍光強度変化を測定した。Ni(II)やZn(II)を添加してもデンドリマーの蛍光強度が変化しなかったのに対して、銅(II)イオン共存下では蛍光強度が明らかに減衰し、蛍光性デンドリマーが金属イオンと相互作用することを確認した。溶液内および分極された液液界面におけるデンドリマーのアニオン性ポルフィリン包接挙動と界面反応機構の分光学電気化学解析、およびデンドリマーの化学処理や金ナノドットの包接を組み合わせた光機能性デンドリマーの合成と物性評価を行った。デンドリマーの界面挙動はpHやデンドリマーの世代に依存して変化し、アニオン性ポルフィリンとの相互作用および包接・放出過程を含む界面反応機構を明らかにした。金属ポルフィリンは酸性条件下で金属脱離とプロトン付加反応を生じるが、デンドリマー共存下では包接・安定化され、プロトン付加体の生成が抑制されることを見いだした。また、中心金属のないポルフィリンは、デンドリマーの保護剤としての効果が弱くなるとともに、プロトン付加体の会合体形成を促進することを明らかにした。デンドリマーとアニオン性ポルフィリンの相互作用と界面反応機構を電位変調ボルトフルオロメトリーで分光電気化学解析した。デンドリマーはポルフィリンと会合体を形成したまま吸着過程を伴って相間移動していることを確認し、包接安定性にはポルフィリンの中心金属が強い影響を与えることが明らかとなった。デンドリマーとポルフィリンの会合体形成による安定化エネルギーを見積もり、中心金属を有するポルフィリンが高い世代のデンドリマーと安定な会合体を形成することを明らかにした。デンドリマーの光機能化に関する研究では、ペルオキソ二硫酸による化学処理によって無蛍光性のデンドリマーに強い蛍光特性を付与し、界面反応機構を分光電気化学的に解析した。また、金ナノドットをin situ合成することによってデンドリマー保護金ナノドットを合成し、発光特性を評価した。いずれの場合もデンドリマーの界面反応挙動は光機能化によって影響を受けなかった。溶液内および分極された液液界面におけるポリアミドアミンデンドリマーとイオン性薬剤分子の会合挙動についてイオン移動ボルタンメトリーおよび電位変調蛍光分光法を用いて検討した。カチオン性の薬剤分子であるプロプラノールおよびジピリダモールの水溶液の吸収・蛍光スペクトルはpHに依存して変化したが、デンドリマーの共存による明瞭なスペクトル変化は観測されなかった。一方、プロプラノールとアミノ末端のG4 PAMAMデンドリマー共存下の液液界面におけるイオン移動ボルタモグラムは、塩基性条件においてプロプラノールのイオン移動応答の電位シフトが観測された。また、酸性条件下では界面吸着に起因する電気化学応答が得られた。カルボキシ末端のG3.5PAMAM

デンドリマー共存系ではこれらの変化は観測されなかったため、デンドリマーの末端官能基に依存してプロプラノールとの静電的および疎水性相互作用が変化し、界面反応機構に影響していることが示唆された。一方、ジピリダモールはプロトン付加により、水相および有機相への溶解度が著しく変化する。酸性条件では、ジピリダモールのプロトン付加体のイオン移動に加えて界面吸着過程が生じていることが明らかになった。G3.5PAMAMデンドリマーの共存下では、デンドリマーが正に帯電する酸性条件下では静電反発、負に帯電する中性条件では静電相互作用により、ジピリダモールの界面反応機構が変化することが示唆された。分光電気化学デンドリマーによる分子包接機能の評価については、デンドリマーと被包接分子の静電相互作用だけではなく、金属に対する配位が強く影響していることを確認した。また、化学処理によって作成した蛍光性デンドリマーについて、金属イオンによる蛍光消光が生じることを見いだし、金属イオンの検出試薬として応用できる可能性が示唆された。これらの反応性は、最終年度に実施予定のデンドリマーによる電気化学分離・検出反応への応用や環境感応型蛍光プローブの開発を進める上で非常に重要な機能であり、反応条件を最適化する上での指針となる。本年度実施した研究内容と成果は、概ね当初計画に沿ったものである。デンドリマーの包接機能の評価については、アニオン性ポルフィリンとその亜鉛(II)錯体をモデル系として用いて界面反応機構の解明と包接安定性の定量的評価を行った。また、デンドリマーのペルオキソ二硫酸処理による蛍光性の付与とデンドリマー保護金ナノドットのin situ合成にも成功し、光機能性の基礎的検討と界面反応性の分光電気化学解析を実施した。これらの結果は、次年度以降に実施予定のデンドリマーによる電気化学分離・検出反応への応用や環境感応型蛍光プローブの開発に向けた基礎的かつ必須の知見として大変重要である。(デンドリマーによる電気化学分離・検出反応への応用)種々の官能基を有する水溶性薬剤分子とデンドリマーの相互作用について、液液界面における分配特性(イオン移動電位のシフト量)から定量的な評価を行う。薬剤分子の電荷に応じて、カチオン性のアミノ末端および水酸基末端デンドリマーとアニオン性のカルボキシ末端デンドリマーを使い分け、分子間相互作用の強さを評価する。生体内の薬物動態は細胞膜の膜電位に強く影響されるため、生体膜のモデル反応場である液液界面におけるイオン移動電位の変化を解析することで、ドラッグデリバリーシステムへの応用について検討する。また、デンドリマーの内殻にキレート試薬を包接させ、金属イオンの錯形成効率の向上と電位による相間分配制御を行う。キレート試薬には、デンドリマーとの構造類似性による包接安定性が期待でき、多様な金属イオンと錯形成するエチレンジアミン四酢酸を用いる。各種金属イオンに対する反応挙動を評価するとともに、水への溶解度が低い疎水性キレート試薬にも展開し、微量金属イオンの電気化学的分離に応用する。(光機能化デンドリマーの高感度分光光度試薬としての機能評価)光機能化
運動部活動における生徒のライフスキル獲得に関する研究上級生の行動に注目して

運動部活動への参加による生徒のライフスキル獲得について,まず,生徒のライフスキル獲得程度を測定する尺度の作成を試みた.さらに作成された尺度を利用して,運動部活動における下級生のライフスキル獲得程度と指導者や上級生の行動との関係,及び運動部活動へのコミットメント程度とライフスキル獲得の関係について調査を行った.1)ライフスキル尺度の作成13年生までの高等専門学校生464名に24項目からなる調査を実施し分析した結果,20項目からなるライフスキル尺度(コミュニケーション,計画遂行,情緒コントロール,協調性の各スキル)が作成された.さらにその内40名を対象に再テスト法による信頼性の調査を,また同4年生110名を対象に妥当性に関する調査を行い,それぞれ十分な値を得た.2)下級生のライフスキル獲得程度と指導者及び上級生の行動との関係運動部活動に参加している323名,及び全く部活動に参加していない361名の高校生を対象に調査を実した.その結果各スキルの獲得に関して,コミュニケーションスキルは指導者の主効果,計画遂行スキルは両者の交互作用,情緒コントロールスキルは上級生の主効果,協調性スキルは両者の主効果が認められた.3)運動部活動へのコミットメント程度とライフスキル獲得の関係部活動に参加している514名,及び全く部活動に参加していない569名の高校生を対象に調査を実施した.その結果,部活動にコミットメントしている生徒はコミットメントしていない生徒や全く部活動に参加していない生徒よりも,ライフスキルを獲得していることが明らかになった.本年度はライフスキル尺度の作成に加え,来年度調査に向けデータ収集を目的とした調査を併せて実施した.各調査の結果,運動部活動への参加とライフスキル獲得の因果関係,及びライフスキル獲得に及ぼす指導者や上級生の影響を推測するに足る情報が得られた.運動部活動への参加による生徒のライフスキル獲得について,まず,生徒のライフスキル獲得程度を測定する尺度の作成を試みた.さらに作成された尺度を利用して,運動部活動における下級生のライフスキル獲得程度と指導者や上級生の行動との関係,及び運動部活動へのコミットメント程度とライフスキル獲得の関係について調査を行った.1)ライフスキル尺度の作成13年生までの高等専門学校生464名に24項目からなる調査を実施し分析した結果,20項目からなるライフスキル尺度(コミュニケーション,計画遂行,情緒コントロール,協調性の各スキル)が作成された.さらにその内40名を対象に再テスト法による信頼性の調査を,また同4年生110名を対象に妥当性に関する調査を行い,それぞれ十分な値を得た.2)下級生のライフスキル獲得程度と指導者及び上級生の行動との関係運動部活動に参加している323名,及び全く部活動に参加していない361名の高校生を対象に調査を実した.その結果各スキルの獲得に関して,コミュニケーションスキルは指導者の主効果,計画遂行スキルは両者の交互作用,情緒コントロールスキルは上級生の主効果,協調性スキルは両者の主効果が認められた.3)運動部活動へのコミットメント程度とライフスキル獲得の関係部活動に参加している514名,及び全く部活動に参加していない569名の高校生を対象に調査を実施した.その結果,部活動にコミットメントしている生徒はコミットメントしていない生徒や全く部活動に参加していない生徒よりも,ライフスキルを獲得していることが明らかになった.本年度はライフスキル尺度の作成に加え,来年度調査に向けデータ収集を目的とした調査を併せて実施した.各調査の結果,運動部活動への参加とライフスキル獲得の因果関係,及びライフスキル獲得に及ぼす指導者や上級生の影響を推測するに足る情報が得られた.
埋葬のあり方による弥生社会の年齢階梯に関する研究

弥生社会の年齢階梯を埋葬のあり方で考えるためには、まず基礎資料の収集の徹底が第一である。そこで奈良国立文化財研究所が収蔵する報告書等の検索をすべてに優先させた。関東地方から中国・四国地方におよぶ地域において、【.encircled1.】土器棺・木棺、【.encircled2.】人骨の遺存する墓、【.encircled3.】副葬品のある墓、【.encircled4.】武器を共伴する墓、【.encircled5.】墓一般、【.encircled6.】墓に限らず装身具一般、の各項目について検索を終了した。そしてそれぞれ遺跡名、報告書名、分類番号、該当項目、解説ページ、実測図、写真図版番号を調べた。こうして私が以前に資料化していたものの他に、新たに茨城県から山口県までの32都府県で約570遺跡を加えることができた。さらにこのうちの幾つかについては、実際に遺物を観察した。1994年3月現在、まだ資料の整理を完了していないので、結論はだせない。が、しかし中期後半には、この地域で、かなりの斉一性が認められる。そしてこれは、基本的に前期・中期前半の西日本に広まったあり方にあたる。つまり胎・乳幼児は土器棺、小児は小型木棺、若年以上は大型木棺に葬る。土器棺には、集落内埋葬と集落外墓地埋葬とで、月齢に差がある。ところで埋葬の仕方は棺に収納したまま墓地まで運んで埋めるのではなく、棺はすべて墓地で組み立てるのが大原則である。土器棺にしても入れ口を遺体の大きさに合わせて打ち欠くのは、墓地においてである。さてこの年齢差に対応した埋葬法の違いを、石〓や剣を打ち込まれた墓葬についてみると、すべて大型木棺墓に限られている。これは弥生時代の戦闘が、集落外で行われたこと、さらに戦士には年齢に重大な制約があったことを示しているとみることができる。すなわち考古学的に弥生社会の年齢階梯制を考えることが可能であることがわかった。
長鎖非翻訳RNA遺伝子のゲノムワイドな変異探索によるPONVに対する新しい創薬

2018年度前半は,in silico解析を行った.前年度までに同定したMIR4300HG遺伝子のrs11232965-SNPに関して,同部位を含む塩基配列をRegulomeデータベースで検索し,転写因子結合部位を予測した.10塩基配列がHIF1転写因子のmotifであることが明らかになった.さらにHIF1についてその表現型をHuman Phenotype Ontologyデータベースで,検索したところ,HIF1A遺伝子は15種類の表現型と関連してり,HIF1B遺伝子は113種類の表現型と関連していることが明らかになった.そのうちの1つに異食(パイカ)があった.パイカはラットやマウスで嘔吐の代替行動として広く知られ,長鎖非翻訳RNA遺伝子の多型とPONVとの関連を示唆する証左と思われた.この知見からわれわれはさらに研究を発展させるため,2018年度後半はラットを用いてパイカを観察することにした.実験には合計13匹のラットを用いた.様々な実験条件でパイカ行動を惹起してみたが,あまり有意な結果を見いだせなかった.パイカ行動実験の研究戦略をさらに検討するために東北大学病院で新たに購入したdroplet digital PCRでラット脳の遺伝子発現実験を行った.しかしながらやはり有意な結果を見いだせなかった.そこでパイカを嘔吐の代替とする仮定が術後悪心嘔吐については無理があるかもしれないと考え,次年度は嘔吐するモデル動物スンクスを用いて研究を進めることにした.モデル動物化されたスンクスは本邦では和歌山県の(株)紀和実験動物研究所でのみ飼育・維持されているので,東北大学で購入・維持のために環境の整備を進めた.当初の予定より1年早く研究が遂行できている.現在,国際誌への投稿論文を準備中である.2019年度はスンクスを購入・飼育して術後悪心嘔吐モデルを作成の上,スンクスのゲノム上の長鎖非翻訳RNA遺伝子候補配列の中でMIR4300HGと似た配列があるか検索してゆきたい.256名の手術患者のゲノムDNAを用いて検討した.まず静脈内PCAを用いた乳房手術と硬膜外麻酔を用いた婦人科手術で,PONVを発症した患者12名と発症しなかった患者12名のゲノムDNAを,DNAマイクロアレイを用いて,日本人に特有なSNPsを含む659,636ヶ所の変異に関して遺伝子型を決定した.次にスーパーコンピュータを用いて,連鎖不平衡にある24,330,529ヶ所のSNPsの遺伝子型を補完した.すべてのSNPsについてFisherの検定でPONV発症と関連を検討し,P値が0.0001以下であった78SNPsを同定した.さらにVariant Annotation Integrator(UCSC Genome)を用いて,エクソンやシス調節領域にある4SNPsを抽出した.2SNPsは各々,PTPRD遺伝子の転写因子結合部位とTNRC18遺伝子のDNase高感受性部位に存在した.他の2SNPsは長鎖非翻訳RNAを転写するCARMN遺伝子とMIR4300HG遺伝子のエクソンに存在した.最後にこれらの4SNPsについて256名のすべての患者でリアルタイムPCRを用いて遺伝子型を決定し,PONV発症との関連を検証した.MIR4300HG遺伝子のrs11232965-SNPがPONVの発症と関連があることが明らかになった(カイ2乗検定,3遺伝子型間:p=0.01;2アリル間:p=0.007).近年,長鎖非翻訳RNAはその結合タンパクとともに多岐に渡り生体内で機能していることが明らかになりつつある.本研究ではMIR4300HG遺伝子のSNPsが,術式や術後鎮痛法によらずにPONV発症と関連していた.この知見は長鎖非翻訳RNAがPONV発症の機序に普遍的に関与している可能性を示唆している.ゲノムワイド関連分析は順調に進み,結果を論文投稿予定である.2018年度前半は,in silico解析を行った.前年度までに同定したMIR4300HG遺伝子のrs11232965-SNPに関して,同部位を含む塩基配列をRegulomeデータベースで検索し,転写因子結合部位を予測した.10塩基配列がHIF1転写因子のmotifであることが明らかになった.さらにHIF1についてその表現型をHuman Phenotype Ontologyデータベースで,検索したところ,HIF1A遺伝子は15種類の表現型と関連してり,HIF1B遺伝子は113種類の表現型と関連していることが明らかになった.そのうちの1つに異食(パイカ)があった.パイカはラットやマウスで嘔吐の代替行動として広く知られ,長鎖非翻訳RNA遺伝子の多型とPONVとの関連を示唆する証左と思われた.この知見からわれわれはさらに研究を発展させるため,2018年度後半はラットを用いてパイカを観察することにした.実験には合計13匹のラットを用いた.様々な実験条件でパイカ行動を惹起してみたが,あまり有意な結果を見いだせなかった.パイカ行動実験の研究戦略をさらに検討するために東北大学病院で新たに購入したdroplet digital PCRでラット脳の遺伝子発現実験を行った.しかしながらやはり有意な結果を見いだせなかった.