hpprc/llmjp-kaken huggingface dataset:
脳卒中自然発症ラットを用いた回復促進の研究

脳卒中傷害の軽減をはかる目的で脳卒中自然発症ラット(SHRSP/Izm)を用いて実験した。脳卒中発症直後の動物の脳内で大脳皮質表層の神経細胞の異常な活動が現れた。一方脳梗塞部の中心とその周囲に限局される神経細胞の活動は抑制された。梗塞側の白質に神経細胞の軸索伸展抑制物質であるセマフォリン陽性細胞が多数出現した。このセマフォリン陽性細胞はグリア細胞の一種でオリゴデンドロサイトのマーカーでも同一細胞上で染色された。脳卒中発症早期には梗塞部とは離れた脳梁体内に浮腫か認められた。これらの浮腫の程度の大きい動物では梗塞側とともに反対側皮質の運動野の神経細胞の活動が抑制されていた。この浮腫の認められた脳梁体内にin vitroでやはり神経細胞の軸索突起伸展抑制の働きのあるNogoA免疫陽性構造が強く発現した。NogoA陽性細胞の一部がセマフォリン陽性を示した。後半は脳卒中発症後神経細胞の再生,軸索突起伸展を促進し,麻痺等の障害を軽減出来るかを検討した。NogoA抗体,セマフォリン抗体,NogoA受容体アゴニストを注入したラットでは,NogoA抗体と受容体アゴニストを注入したラットで多少体重の減少が少ないなどの効果があった。セマフォリン抗体を注入したラットでは,生食を注入したコントロールとあまり変わらなかった。しかしいずれの動物もトレッドミル運動での麻痺減弱効果はあまり見られなかった。顕微鏡的に観察した結果NogoA抗体と受容体アゴニストを注入したラットで注入側の脳梁の浮腫が激減した動物が一部ながら認められた。またNogoA抗体と受容体アゴニストを注入したラットで注入側の浮腫が激減した動物では梗塞部がやや小さい傾向が認められた。リハビリテーション医療にとって脳卒中は大きな課題である。我々はこれまで実験的に錐体路障害をおこし、その修復過程に積極的に関与する機構を研究したところ、障害側の脳の広い範囲でGFAP陽性反応性アストロサイトが多数出現し、その領域に一致して神経細胞の活動が抑制されていることを明らかにした。そこで脳卒中自然発症ラット(SHRSP/Izm)を用い、In vitroで軸索伸展抑制作用が知られている分泌型Semaphorin3Aと細胞膜型Semaphorin4DとNogo-Aについて発症後脳内で出現するか否かを免疫組織化学的に検討した。動物は脳卒中自然発症ラット(SHRSP/Izm)19周齢を飼育し、脳卒中の発症確認して10日後、3週間後の動物を使用し、各抗体を用いて免疫組織化学的に検討した。結果1.梗塞側大脳皮質と脳梁内、周囲、内包内、内包周囲にSema4D陽性細胞が出現した。3.梗塞側白質にNogo-A陽性構造が出現した。4.Nogo-A陽性細胞の殆どがSema4D陽性細胞であった。このことより梗塞側で一部のoligodendrocyteはSema4Dのみでなく、同時にNogo-Aも発現していることが示唆された。中枢神経損傷時にはNGF,BDNT,FGF,TGF等のさまざまな内因性の神経栄養因子が損傷部ならびにその周辺に増加し,損傷修復機転や,神経再生等に働く。一方、In vitroで神経細胞や軸索の再生または伸展を抑制する物質として、semaphorinやNogo-Aが報告されているが、脳卒中自然発症ラットを用いた本研究で、発症後の脳内にsemaphorin3Aやsemaphorin4D、ならびにNogo-Aも梗塞後の脳内に出現していることを明らかにした。またこれらの分布は卒中後10日では脳梁に認められ、3週間後は内包周囲に認められることより、前脳でも同様に再生軸索の伸展を阻害している可能性を示唆する。

次年度はこれらのアンタゴニスト等を用いて軸索伸展促進実験をおこなう予定である。リハビリテーション医療にとって脳卒中は大きな課題である。これまで実験的に錐体路障害をおこし,その修復過程に積極的に関与している機構を研究し,障害側の脳の広い範囲でGFAP陽性の反応性アストロサイトが多数出現し,その領域に一致して,神経活動の抑制を明らかにしてきた。事実NGF,BDNF,TGF等のさまざまな内因性神経栄養因子が傷害部やその周囲に増加する。しかしこれらは損傷部の修復や神経再生に働く物質であり,神経細胞の活動抑制には違う物質の関与が考えられる。そこで脳卒中自然発症ラット(SHRSP/Izm)を用い,他の物質の検索をしたところ,脳卒中発症後,神経軸索伸展抑制作用のあるSemaphorin3AやSemaphorin4D,Nogo-Aの出現が認められた。今年度はこれらの物質の出現と神経活動との関係をより的確にするためSHRSP/Izmラット19週齢を飼育し,脳卒中が発症した2日後から3週間後の動物を用いてZamboni液でかん流固定し,脳を取り出し,クリオスタットで薄切切片を作成した。神経活動のマーカーとしては動物を運動させると細胞核内に出現するc-fos蛋白の発現で検討した。結果は発症24日は両側大脳皮質の表層の神経細胞の活動が著しく促進された。発症後410日になると異常興奮はなくなり,主に梗塞側の大脳皮質運動野が抑制された。特にSemaphorin3AやSemaphorin4D,Nogo-Aの発現の多い動物では白質浮腫が増大し,健常側皮質も抑制された。このことより発症早期に出現するSemaphorin3AやSemaphorin4D,Nogo-Aが既存の神経細胞の軸索の部分に働き,神経活動を抑制していることが示唆された。現在さらにNogoA等のアンタゴニストを用いて神経活動抑制の軽減を検討している。
新興感染症菌ヘリコバクターシネディの感染病態と動脈硬化・心疾患との関連性の解析

Helicobacter cinaediは1984年に初めてヒトへの感染が確認された新興感染症菌である。これまでの報告の多くは、免疫能低下症例における日和見感染症であるが、我々は免疫異常のない術後患者における敗血症・蜂窩織炎の事例を報告した。本菌は培養効率が悪いため、我々は本菌の主要抗原組換え蛋白質を用いた本菌感染の血清診断法を確立した。近年、非消化器疾患、特に動脈硬化症や不整脈の病態に、H.pyloriなどの慢性感染の関与が示唆されている。H.cinaediはH.pyloriに比べ血管侵襲性が強く、様々な非消化器疾患に関連している可能性が示唆される。そこで本菌と動脈硬化症や不整脈との関連について臨床疫学的な解析を行った。まず、熊本大学附属病院にて2005年から2009年にかけて精査・加療した症例で、心房性不整脈を有する群(不整脈群:132症例)と、有しない群(非不整脈群:137症例)を対象に、抗H.cinedi抗体レベルをELISA法にて測定した。その結果、非不整脈群に比べ不整脈群において有意に高い抗体レベルを認めた。一方、これまで上室性不整脈との関連が示唆されてきたH.pyloriやChlamydophila pneumoniaeに対する抗体レベルは両群間で差を認めなかった。また多変量解析にて、H.cinaedi抗体が陽性であることは、心房性不整脈に対する有意な独立した危険因子であることがわかった。さらに、本菌に対する特異抗体を作成し、解離性大動脈瘤症例から得られた剖検組織(9例)を免疫組織染色した結果、全例にて粥状硬化巣のマクロファージに一致した陽性像を認めた。以上の知見は、H.cinaedi感染が動脈硬化症や不整脈といった心臓血管疾患の病因に関連していることを強く示唆しており、当該疾患の病態解明ならびに新たな診断・治療法の確立に大きく寄与できるものと期待される。Helicobacter cinaediは1984年にヒトへの感染が初めて確認された新興感染症菌で、動物の腸管や肝臓にも生息する人畜共通感染症菌である。これまでは日和見感染症としての報告例がほとんどであったが、我々は、本菌による術後敗血症のアウトブレイク事例を報告し、これに前後して、近年は文献的にも免疫能が正常な人への感染例が散見されるようになった。本菌は、院内感染症とくに敗血症の起因菌として近年注目されているが、その感染病態については不明な点が多い。さらに本菌は特殊な培養条件を必要とするため検出が難しく、多くの症例が見落とされている可能性も高い。そこで我々は本菌の主要抗原蛋白質遺伝子(HcMAP30)を同定し、その組換え蛋白質を用いたELISAによる血清診断法を確立した。最近、H. pyloriと、自己免疫性疾患や動脈硬化症などの非消化管疾患との関連が話題になっており、H. cinaediについても同様に様々な病態に関連している可能性がある。そこで、動脈硬化症・心臓疾患とH. cinaedi感染との関連に注目し、我々が確立した血清診断法による臨床疫学解析を行なった。まず、研究への同意が得られている上室性不整脈(心房細・粗動、心房性頻拍症)患者群(92症例)のH. cinaedi抗体レベルを測定し・非不整脈群(42例)と比較したところ、不整脈群において有意に高い傾向がみられた。多変量解析にて・上室性不整脈のみが、他の因子(性別、年齢、高血圧、糖尿病、高脂血症)と独立して有意に抗体レベルの上昇に寄与する要因であることが分かった。次に、抗H. cinaedi抗体を用いて、ヒトの動脈粥状硬化組織の免疫病理学的解析を行なったところ、CD68陽性マクロファージに強い陽性所見が得られた。以上の知見は、不整脈や動脈硬化症の病因に、H. cinaediの感染が関与していることを示唆しており、心臓血管疾患における新しい診断・治療法の開発への応用が期待できる。

また多変量解析にて、H.cinaedi抗体が陽性であることは、心房性不整脈に対する有意な独立した危険因子であることがわかった。さらに、本菌に対する特異抗体を作成し、解離性大動脈瘤症例から得られた剖検組織(9例)を免疫組織染色した結果、全例にて粥状硬化巣のマクロファージに一致した陽性像を認めた。以上の知見は、H.cinaedi感染が動脈硬化症や不整脈といった心臓血管疾患の病因に関連していることを強く示唆しており、当該疾患の病態解明ならびに新たな診断・治療法の確立に大きく寄与できるものと期待される。
形態形成のためのセルラ-オートマトンの一般化とその応用研究

力学的な刺激によって,その形態や組織を可変し,結果としてそれを取り巻く環境条件に適合するという骨のリモデリング現象を実験的に正確に分析し,その結果を,骨細胞の刺激応答問題としてとらえ,かつその理論モデルを従来から知られているセルラ-オートマトンモデルを一般化することで提案した.具体的には次のような研究を実施している.1.欠損部を有する兎脛骨が,繰返しの引張,圧縮刺激に対して,どのようにその欠損部が修復してゆくかを実験的に調べた.特にその力学的刺激の種類や大きさと,修復速度の関係を明らかにした.2.1の実験結果から,骨のリモデリング現象には,その原因となる力学的刺激にある閾値の存在すること,またミクロ的には骨細胞の挙動はそれらを囲む細胞群と連けいして行われていることが予測された.3.2の結論を基本に,骨のリモデリング現象からより一般的な形態形成の局所的モデルの導出できることを明らかにした.つまり目的とする形態は細胞群から成っていると考え,その任意の細胞の状態変化は時間的にはニューロモデルで,一方空間的にはセルラ-オートマトンモデルに対応していると考えた.4.3の理論を簡単な力学的刺激(負荷)を受ける「はり」や「連続体(平板)」に適用し,具体的な局所的ルール導出の方法論の開発を数値計算的に試みた.結果として,学習と大局的最適化の方法を利用することで局所的ルールの確立できることを明らかにした.力学的な刺激によって,その形態や組織を可変し,結果としてそれを取り巻く環境条件に適合するという骨のリモデリング現象を実験的に正確に分析し,その結果を,骨細胞の刺激応答問題としてとらえ,かつその理論モデルを従来から知られているセルラ-オートマトンモデルを一般化することで提案した.具体的には次のような研究を実施している.1.欠損部を有する兎脛骨が,繰返しの引張,圧縮刺激に対して,どのようにその欠損部が修復してゆくかを実験的に調べた.特にその力学的刺激の種類や大きさと,修復速度の関係を明らかにした.2.1の実験結果から,骨のリモデリング現象には,その原因となる力学的刺激にある閾値の存在すること,またミクロ的には骨細胞の挙動はそれらを囲む細胞群と連けいして行われていることが予測された.3.2の結論を基本に,骨のリモデリング現象からより一般的な形態形成の局所的モデルの導出できることを明らかにした.つまり目的とする形態は細胞群から成っていると考え,その任意の細胞の状態変化は時間的にはニューロモデルで,一方空間的にはセルラ-オートマトンモデルに対応していると考えた.4.3の理論を簡単な力学的刺激(負荷)を受ける「はり」や「連続体(平板)」に適用し,具体的な局所的ルール導出の方法論の開発を数値計算的に試みた.結果として,学習と大局的最適化の方法を利用することで局所的ルールの確立できることを明らかにした.
17〜19世紀における世界の物理学の概説書・啓蒙書・教科書の系譜

当初,この研究の最終目標として,16001870年の「英語による物理学の概説書・啓蒙書・教科書の詳細年表」を作成することを期した。このような年表は原理的にいって,いつまでたっても〈完成した〉とは言い得ないが,研究開始当初と比べるとはるかに見通しのいい年表を作成し得た。また,そこに収録されている事項を内容的に裏付ける多くの図書を収集できた。また、この研究では,それらの図書の「系譜」を探ることもその課題としていたのであったが,これについては,ほぼ三つの系譜があるということを確認することが出来た。その一つは,オックスフォ-ド大学・ケンブリッヂ大学の教授陣による講義録・教科書の類であるが、J.Keillのもの以外には,物理学の定評のある教科書・概説書として長いあいだ版を重ねたものはほとんどないことが分かった。第二の系譜は,ロンドンに定住したり,英国中を巡回して科学を教えた街の科学者の書いた啓蒙書・概説書の類である。その中には,上記のJ.Keillの講義を受け継いだJ.Desaguliers(16831744)をはじめ,B.Martin(170482)やJ.Ferguson(17101776),J.Priestley(17331804),A.Walker(17311821)などが入る。これらの人々の物理概説書は,大学の教授たちの教科書よりも長く読み継がれている。その後,18世紀末ごろになると,労働者教育や女子教育などもっと一般的な教育に関心をもつ人々が科学書を書きはじめる。J.Imison(?1788)やMargaret Bryan(1760頃),Jane Marcet(17691859),Mary Swift(生没年不明)といった人々である。とくにマルセ-の本は定評を得て長く読み継がれた。そのあと,J.Joyce(1763/1816)やE.C.Brewer(18171897)などの聖職者やR.G.Parker(17981869)などハイ・スク-ル関係者が易しい科学の本を書き始めて,明治初年の日本の科学教育にも影響を及ぼすようになるのである。ies(国際教育科学研究センタ-)の助けによって、欧米諸国の古書店のカタログが大量に入手できるようになったので、この研究に有用な古書の購入が容易になった。そこで、1718世紀に英国・米国・フランス・ドイツ・オランダで出版された物理学の概説書・啓蒙書・教科書を数十冊購入することができた。そのなかには、サントリオ・サントロの『静力学的医学』、アルガロッティの『女性のためのニュ-トン卿の理学』、ファ-ガソンの『特別主題講義ー力学・光学・天文学・日時計......』、ファン・デル・ブルグの『自然学』など、思わぬ貴重図書も含まれている。ファ-ガソンの著書の巻頭には、著者の自叙伝が挿入されていた。これは、科学者や科学啓蒙家の自叙伝としてもっとも初期のものであって、この研究の主題である「世界の物理学の概説書・啓蒙書・教科書の系譜」を明らかにする上で貴重な資料となることが分かった。そこで、その自叙伝部分の翻訳を進めた。

また、アルガロックティの『女性のためのニュ-トン卿の理学』は、欧米に於ける物理学の啓蒙運動が女性をも含むものになったもっとも初期の著作であり、貴重なものであった。これも主要部分の翻訳を進めている。サントリオ・サントロの『静力学的医学』は、英訳本であるが、物理学的な考え方を医学に広めた意義は少なくない。英訳本の購入によって、この本が長い間さまざまな形で出版され続けてきたことも明らかとなってきた。その他、多くの著書の蒐集によって、「1719世紀における世界の物理学の概説重・啓蒙書・教科書の系譜」を示す年表がかなり充実してきた。また、タ-ナ-の『イングランド科学教育史』、ビショップの『イングランドにおける物理学教育ー初期から1850年に至る』を翻訳作業も進めている。ies(国際教育科学研究センタ-)の助けによって,欧米諸国の古書店のカタログを大量に入手し,この研究に有用な古書の購入をすすめ,1718世紀に英国・米国・フランス・ドイツ・オランダで出版された物理学の概説書・啓蒙書・教科書を数十冊購入することができた。そのなかには,T.サリュスベリ-英訳の『数学集成,翻訳集』全2巻(1661年,1665年)の豪華復刻版(これにはガリレオの『天文対話』『新科学対話』『水の中に入れた物』,カステリの『流水の量の計測法』などの英語訳が収録されている),ポルタの『自然魔術』の英訳版などが含まれている。ファ-ガソン(171076)の『機械学その他の精選主題講』の巻頭のある著者の自叙伝は,科学者や科学啓蒙家の自叙伝としてもっとも初期のものであって,この研究の主題である「世界の物理学の概説書・啓蒙書・教科書の系譜」を明らかにする上で貴重な資料となることが分かった。そこで,その自叙伝部分の翻訳して,『仮説実験授業研究」第III期第3集(1991)に発表した。その他,多くの著書の蒐集によって,「1719世紀における世界の物理学の概説書・啓蒙書・教科書の系譜」を示す年表がかなり充実してきた。また,タ-ナ-の『イングランド科学教育史』,ビ・ショップの『イングランドにおける物理学教育ー初期から1850年に至る』を翻燿作業も進行中である。今年度は,星尾ブックシェルフの協力によって,欧米の古書の収集の範囲が増したので,これまで収集困難と思われていた物理学の概説書・啓蒙書等の調査・入手も実現するようになった。今年度に入手できた書物の中でとくに重要なものには,A.ウォ-カ-の『易しい理学の体系十二講』全2冊(1802),R.ワトソンの『化学論』全5冊(1781ー87),E.C.ブル-ワ-の『身近なものの科学知識』(1848)などがある。一方また,S.ピ-プスの『日記』に科学に関する事項が少なくないことを知って,その科学事項を抜き書きして,ピ-プスの『科学日記(166069)』としてまとめる作業をはじめた。この日記には,フックの『ミクログラフィア』(1665)やパワ-の『理学実験三部作』(1663)年が出版されると間もなく入手して読んでいることの記述もある。そこで,17世紀の英国で科学概説書・科学啓蒙書といった本がどのように読まれていたかを探ることができると考えたからである。この本は,世界における科学教育の源流を探るのに恰好の本となっている。また,それと関係して,ロンドン王認学会の創設過程と初期の歴史を明らかにする物業を進めた。王認学会の創設者たちと物理の概説書・啓蒙書との関係を探るためである。王認学会の創設開係者の悉皆調査も完了した。
発癌抑制に果たすDNA修復酵素の役割

ゲノムDNA中の8-オキソグアニンはG:C→T:Aトランスバージョン突然変異の原因として重要である。この異常塩基を修復する酵素の一つ,8-オキソグアニン-DNAグリコシラーゼをコードするOGG1遺伝子を欠損させたマウスを用いて発癌実験を行った。8-オキソグアニンは呼吸反応等,正常な生命活動のもとで生成すると考えられているので特に薬剤投与等の処理は行わず長期間の通常飼育の後,解剖を行った。また複数の遺伝子バックグラウンドで2系統独立したノックアウトマウスを用いた。各グループの個体数は多くないが予備実験としては十分な結果が得られた。OGG1^<+/+>とOGG1^<-/->マウスそれぞれ2030匹をセミクリーン環境下で飼育,6976週後に解剖して発生した腫瘍を観察した。両遺伝子型のマウスとも肺や肝臓の腫瘍をはじめとして種々の異常が観察された。この中でOGG1^<+/+>とOGG1^<-/->マウスの間で明らかな差が見られたのは肺の腫瘍であった。C57BL/6J×129Sv(ES細胞)のバックグラウンドを持つOGG1^<-/->マウスでは11匹中5匹(45%)に肺の腫瘍が観察されたが,OGG1^<+/+>マウスでは20匹中3匹(15%)だった。通常飼育状況下でOGG1遺伝子欠損マウスの肺に高頻度に腫瘍が発生したことは,OGG1遺伝子欠損が自然発癌(肺)の原因になること,DNA中の8-オキソグアニンが腫瘍の原因にもなることを強く示唆している。肺腫瘍は独立した2つのOGG1遺伝子欠損マウス系統の両方で観察され,また遺伝的背景の異なるマウスでも確認された。今後,C57BL/6JバックグラウンドのOGG1遺伝子欠損マウスを樹立し,50100匹のスケールで今回の結果の確認と正確な発癌頻度を出す実験を行なう必要がある。
急性白血病発症における小胞輸送脱制御の意義

ヒトの骨髄異型性症候群(MDS)は、老齢者に発症する血液難病のひとつであり、白血病を続発することで難治となる。本研究では、細胞の恒常性を維持するのに必須な小胞輸送機能と、MDSとの関連につき探索した。取り上げた遺伝子は、研究代表者の発見したSMAP1遺伝子である。SMAP1欠損マウスは生後1年を経た老齢になると、その半数がMDSを発症した。またSMAP1欠損細胞では、トランスフェリンとc-Kit分子の輸送異常がみられた。以上により、SMAP1欠損マウスをヒトMDSのモデル・マウスとして確立し、小胞輸送の脱制御と、細胞増殖や発がんとの関連を実証することができた。膜からの小胞形成過程は、small GTPaseであるArfと、その活性化タンパクであるArfGAPによって調節されている。SMAP1遺伝子は、研究代表者らが同定・発見した、ArfGAPファミリーの一員である。平成23年度にSMAP1(-/-)マウスを作出した所、ヒトの骨髄異形成症候群(MDS)に類似の表現型を示した。生後1年以上を経た老令マウスの半数がMDSを発症し、しかもさらにその半数が急性骨髄性白血病(AML)を続発した。平成24年度は、SMAP1欠損がどの様な分子機序により、血球細胞の分化異常と増殖亢進をもたらすのかについて解析した。先ず骨髄細胞の赤芽球分画では、トランスフェリン受容体の細胞膜から細胞質への取り込みが、SMAP1欠損細胞では野生型細胞に比べ、むしろ亢進していた。マウス胎仔線維芽細胞においても同様であった。次に、骨髄細胞を培養してマスト細胞を得、c-Kitの輸送について調べた。エンドサイトーシスについては、SMAP1(-/-)と野生型細胞の間で差は無かったが、SMAP1(-/-)細胞では取り込まれたc-Kitの分解が顕著に遅延していた。それに伴いSMAP1欠損下では、c-Kitのユビキチン化が持続したままであり、ERKのリン酸化レベルと細胞増殖能が亢進していた。取り込まれたc-Kitはmultivesicular body(MVB)に滞留し続け、ライソゾームへの運搬効率が低下していた。以上、SMAP1(-/-)の骨髄細胞では、活性化Arf量の増加により、トランスフェリンのエンドサイトーシス亢進と、取り込まれたc-Kitの分解遅延が起こっており、これらが血球分化の脱制御と増殖亢進をもたらすものと推測された。膜からの小胞形成過程は、small GTPaseであるArgと、その活性化タンパクであるArfGAPによって調節されている。SMAP1・2遺伝子は、研究代表者らが同定・発見した、ArfGAPファミリーの一員である。平成23・24年度において、SMAP1(-/-)マウスを作出した所、本マウスがヒトの骨髄異形成症候群(MDS)に類似の血液像を示し、さらに急性骨髄性白血病(AML)を続発することを観察した。さらにその分子病理学的メカニズムを探索し、SMAP1(-/-)の骨髄細胞では、活性化Arf量が増加し、トランスフェリンのエンドサイトーシス亢進と、取りこまれたc-kit分子のライソゾームにおける分解が遅延しており、これが血球分化の脱制御と増殖亢進をもたらすものと結論された。平成25年度は上記の、トランスフェリン・エンドサイトーシス亢進につきさらに解析を深めた。即ち、SMAP1(-/-)細胞における取りこみ亢進は、SMAP2が代償性に働くことによるものであることを、SMAP1,2の欠損MEF細胞、siRNAによるノックダウン等の手法を用いて証明した。従ってSMAP1は野生型細胞においては本来的には、トランスフェリン取りこみに対して正の作用を有するものである。また、内在性に発現しているSMAP1とSMAP2タンパクが、相互作用しうることも判明した。両タンパクはそのC末端部分を介して結合する。膜からの小胞形成過程は、smallGTPaseであるArfと、その活性化タンパクであるArfGAPによって調節されている。SMAP1遺伝子はArfGAPをコードするが、SMAP1(-/-)マウスを作出した所、ヒトの骨髄異形性症候群(MDS)に類似の表現型を示した。平成23年度は、本マウスの病理学的・血液学的解析を詳細に実施した。誕生後、1年以上を経過した老齢マウスの約半数がMDS所見を示した。即ち、末梢血は大球性の貧血像を示すと同時に、ハウエル・ジョリー小体を含め、様々の異型血球像を含んでいた。骨髄では赤芽球分画の割合が著名に増加していた。実際、骨髄細胞のコロニー・アッセイではBFUーE値が増大していた。

赤芽球系統の過形成は骨髄のみならず、脾臓でも観察された。しかし一方では、末梢血の貧血が見られる訳で、赤血球系統の分化異常による無効造血が本態であると考えられた。野生型マウスの骨髄細胞を、マーカーにより様々の分画に分けて分取し、定量的RT-PCRを行った。MEP分画、Ter119+分画に豊富にSMAP1転写産物が検出された。Tリンパ球以外の他の系統、前駆細胞に微量ではあるが検出はされている。MDSを発症したマウスのうち、さらに約半数は、急性骨髄性白血病(AML)を発症した。末梢血・骨髄・脾臓などの血液学所見から、白血病は赤芽球性であったり、単球性であったりした。肝・脾への白血病細胞の浸潤も認められた。ヒトMDSがAMLを好発することと、合致する所見である。以上によりSMAP1遺伝子ターゲティング・マウスを、ヒトMDSのモデル・マウスとして確立することが出来たと考えている。マウスの約半数でのみ、しかも1年以上経ってから初めて発症することから、SMAP1欠損はMDS発症の素因を与えていると考えられる。SMAP1欠損マウスの表現型であるMDSの発症機序を、トランスフェリンとc-Kitという細胞増殖因子(受容体)の輸送異常に関連づけることができた。そして、その結果を、高いIFの雑誌に発表することができた。SMAP1遺伝子のターゲティング・マウスにつき、その血液学的・病理学的解析を予定通り終了した。その結果、本マウスの病像がヒトMDSのそれに酷似することが明らかとなった。しかしながら本マウスをヒトのMDS・モデルとして確立するためには、ヒトMDSにおけるSMAP1の異常の有無についても何らかの知見を得る必要があるが、その面での研究進展は見られなかった。SMAP1(-/-)欠損細胞に見られた輸送異常は、一見、奇異に映るかもしれない。というのも、トランスフェリン受容体のエンドサイトーシスは亢進するのに対し、c-KitのMVBからの輸送は傷害され、正反対の効果をもたらすからである。この中でトランスフェリンについては、SMAP1(-/-)細胞で、さらにSMAP2(SMAP1とは独立した、しかし相同の遺伝子)を欠損させると(2重欠損)、取り込みが全く無くなるとの結果を得ている。従って、トランスフェリンであれc-Kitであれ、SMAP1は本来は、小胞形成・輸送に対してポジティブに作用するものと考えられる。また、少なくともトランスフェリン取り込みに関しては、SMAP1とSMAP2の間には、何らかの相互・協調作用が存在するのかもしれない。平成25年度はSMAP1とSMAP2の関連について、詳細に解析する予定である。本研究では、増殖因子受容体の細胞内挙動に関連して、下流のシグナル分子の活性化状態を経時的に追跡する。特に、SMAP1(-/-)細胞でのc-Kit分子の輸送異常が、どうシグナルに影響を与えるかを検討する。以上によりSMAP1(-/-)で誘発されるMDS発症の分子メカニズムを解明し、クラスリン小胞輸送と細胞増殖制御の関係をモデル化する。さらに、MDSから白血病続発へのメカニズムに迫る。SMAP1がトランスフェリン受容体のエンドサイトーシスを調節していることは、Cos7・HeLa細胞などを用いて既に報告した。
高性能・複合化機能材料の開発及びプロセス技術に関する研究

本研究は、本校と韓国啓明大学校工科大学の研究者がペアを組んで以下のテーマについて連携しながら共同研究を行った。1.高合金・炭化物系耐摩耗材料の凝固組織制御プロセスと耐摩耗性の研究耐摩耗性を支える重要な相は高硬度の特殊炭化物であり、それらは強い炭化物形成元素(Cr, Mo, W, Vなど)を複数かつ多量添加することにより凝固時に晶出制御できることが分かった。炭化物形成元素を総添加量が20%となるよう組合せを変えると、Cr-Mo-W系では(M_7C_3+M_6C)、V-Mo-W系では(MC+M_2C)、Cr-V系では(M_7C_3+MC)の炭化物が晶出する凝固組織が得られた。各材料のアブレージョン摩耗試験を行った結果、(MC+M_2C)の組合せの合金がもっとも耐摩耗性に優れていることが分かった。2.イオンビームによる表面改質薄膜の耐スパッタリング性の調査EB(イオンビーム)蒸着法で製膜した膜厚200-500nmのMgO薄膜(ガラス基盤)に対して、高速原子線(1.5kVで加速したAr原子)でスパッタを行い、短時間で薄膜のプラズマに対する耐スパッタ性を評価した。この方法は絶縁性の薄膜に対して利用できる点でイオンビームを利用する評価より有効である。膜の結晶性については薄膜X線回折装置で各試料のピークプロファイルを比較した。その結果、結晶性には差がないものの製膜条件により耐スパッタ性で20から30%の有意差が認められ、原子間力顕微鏡による表面状態観察や密着性試験を実施して分析を進めている途中である。3.ナイロン/酸化防止剤複合体の研究ポリアミド(ナイロン6)と無機顔料複合体(アルミニウムペースト)を二軸押し出し機で混練してペレットを製造した。その無機顔料/ナイロン複合体において、(1)無機顔料のナイロンへの分散を良くするために2種類の分散剤を検討したところ、アクリル酸系ワックスとアルミニウムカップリング剤が有効であることを見出し、その最適配合量を決定した。また、(2)機械的性質(引張強さ、伸び、衝撃強さ)を長期に保ち、黄色化を防ぐのにフェノール系酸化防止剤が有効であることを見出し、その最適配合量を決定した。4.多成分系合金の耐摩耗性の研究0,2,5及び10%Coを含有する他合金系白鋳鉄について熱処理特性を調査するとともに、スガ式摩耗試験及びピンオンディスクにより耐アブレ-ジョン摩耗性及び耐すべり摩耗特性を調査した。その結果,焼戻し後の最高硬さはCo含有量が増加するほど増加し,硬さが高いものほど耐アブレジョン摩耗性が優れたいることがわかった。また,耐すべり摩耗特性はすべり速度が34m/sの範囲でCo量が高いものほど良いことがわかった,これは摩耗時に形成される酸化皮膜の生成に関係すると考えられた。

その結果,焼戻し後の最高硬さはCo含有量が増加するほど増加し,硬さが高いものほど耐アブレジョン摩耗性が優れたいることがわかった。また,耐すべり摩耗特性はすべり速度が34m/sの範囲でCo量が高いものほど良いことがわかった,これは摩耗時に形成される酸化皮膜の生成に関係すると考えられた。本研究は,本校と韓国啓明大学校工科大学の研究者がペアを組んで以下のテーマについて連携しながら研究を行うものであり,初年度は両校の研究者が往来して研究内容や設備についてコンセンサスを得るとともに実験試料の作製と予備実験を行った.1.高機能耐摩耗材料の合金設計と製造プロセスの研究耐摩耗性を支える相として高硬度の炭化物を晶出させることを考え,Fe-C合金でC量を3%,強い特殊炭化物形成元素を合計で20%として,その中で晶出炭化物の種類の組み合せが(M_7C_3+M_6C),(MC+M_2C),及びM_7C_3となるように合金設計した.それに基づいた炭化物形成元素の組み合せはそれぞれ(10%Cr-5%Mo-5%W),(10%V-5%Mo-5%W),及び(17%Cr-3%V)となり,各試料を溶製した.2.イオンビームを用いた材料の表面改質の研究けい素(Si)基板の表面にCVD法で膜厚200-300nmのMgTiO_3とMg_2TiOを製膜するプロセス,及びGaOとSrOをドープしたガラス基板上にMgOを製膜するプロセスの研究を行い,それらの膜に対する耐スパッタリング特性評価が行える程度の試料を作製した.3.プラスチックと無機物質との複合化技術の研究プラスチックと無機化合物を種々組み合せて複合性を検討した結果,ポリアミド/無機顔料の組み合せに焦点を絞ることとした.問題点であるポリアミドと顔料の相溶性は,顔料を低分子量ポリアミドでコーティングして複合化した後高分子ポリアミドと混合するプロセスで改善される可能性が得られた4.接合による耐摩耗複合材料の開発耐摩耗合金としての多合金系白鋳鉄と鋼をブレーズ接合により複合化する前段階として,多合金系白鋳鉄の耐摩耗性を調査するための試料の溶製,熱処理及び試験片の作製を行い,815HVから925HVの範囲の硬さを有する試験片の準備をした.本校と韓国啓明大学校工科大学の研究者がペアを組んで以下のテーマについて連携しながら共同研究を行った.1.高機能耐摩耗材料の合金設計と製造プロセスの研究複数の高硬度特殊炭化物が晶出するように合金設計し溶製した合金1(Fe-10Cr-5Mo-5W-3C),合金2(Fe-10V-5Mo-5W-3Cr),及び合金3(Fe-17Cr-3V-3.5C)について,凝固過程及び耐摩耗性の調査を行った。合金1の凝固過程はL→γp→(γ+M7C3)E→(γ+M6C)E,合金2はL→(MC)p→(γ+MC)E→(γ+M2C)E,合金3はL→(M7C3)p→(γ+M7C3)Eとなることが明らかにされた。また,耐摩耗生はMCとM2C炭化物が共存する合金2がもっとも大きいことが判明した。2.イオンビーム(EB)を用いた材料の表面改質の研究EB蒸着法を用いてガラス基板上に膜厚が400-500nmのMgO,MgO+CaO,MgO+SrO,及びMgO+BaOの薄膜を作り,その評価をX線と高速原子線源を用いた分析法により行った。特にAr高速原子線源によると薄膜の耐スパッタリング特性を推測できることが判明した。3.プラスチックと無機物質との複合化技術の研究ナイロンへの無機顔料の分散には,低分子量ナイロンを顔料にコーティングすること及び分散剤を添加することが効果的であった。
テラスケール物理がもたらす新しい時空像

LHCで発見されたヒッグスボゾンの正体を探った。我々の世界の時空が5次元以上あるとすれば、その反映としてヒッグスボゾンは標準模型と全く違う形で出現する。ヒッグスボゾンはゲージ場の余剰次元成分であるとするゲージヒッグス統合理論を構成した。驚くべきことに、低エネルギーでは、標準理論とほぼ同じになるが、14TeVのLHC実験で、6TeV - 8TeV領域にZ'という新しい粒子が出現すると予言する。余剰次元の存在を確かめることは、新しい時空像を築くことを意味する。素粒子の力の統一は対称性の自発的破れと表裏一体であり、標準理論ではビッグスボゾンが対称性の自発的破れを引き起こす。このビッグスボゾンの発見が間近になってきた。驚くべきことに、我々の世界の時空が5次元以上あるとすれば、その反映としてビッグスボゾンが全く違う形で出現する。余剰次元の存在を確認することで、新しい時空像を打ち立てようというのがこの研究課題である。細谷、林、尾田(連携研究者)と研究支援員が中心になり、新しい時空構造、余剰次元理論の構築とテラスケールでの実験的検証に取り組んだ。細谷は、ビッグス場とゲージ場を統合するゲージ・ヒッグス統合理論の更なる解析をすすめ、ビッグスボゾン生成、KK粒子生成など直接Tevatron/LHCなどの実験観測で検証できる結果・予言を出した。また、超対称粒子の質量の評価し、gluonや軽いクォークの超対称粒子は重く(1TeV以上)、stop粒子(トップクォークの超対称粒子)が300GeV位だと暗黒物質と加速器実験の両方を説明できることを示した。林はゲージ・ビッグス統合理論におけるフレーバー対称性の破れ解析をすすめ、いかに、FCNCが小さくなりうるかを示した。また、ビッグス場はアハロノブ・ボーム位相と見なせるために、その相互作用はヒッグス場に関して周期性を持ち、湯川結合がKK粒子の間に非対角成分を持ち得ることを示した。尾田は、余剰次元UED模型において、KKトップ・クォークの寄与により、現在観測されているビッグス粒子候補の断面積の最適値が標準模型より大きくなることが説明できることを示した。ヒッグスボゾンが、LHCで発見されたが、その正体はまだ不明である。我々の世界の時空が5次元以上あるとすれば、その反映としてヒッグスボゾンが全く違う形で出現する。細谷と研究員の折笠は、昨年構成した、質量126GeVのヒッグス粒子を実現するSO(5)xU(1)ゲージ・ヒッグス統合理論から、来年度から始まるLHC14TeV実験にどのような予言を与えるか吟味した。5次元目のAB位相, KK質量, Zヒッグスボゾンの3点,4点結合定数, Zボゾン、光子のKK励起粒子の質量などの間に、理論の詳細によらない普遍的な関係があることを示し、LHC14TeV実験で、Z'ボソンとして観測可能であることを明らかにした。生成断面積を評価し、AB位相が0.08 0.12のとき、6 TeV 8 TeVの領域で、レプトン対のシグナルとして確実に観測可能であることを示した。林はゲージ・ヒッグス統合理論の総合的な展開を広げた。尾田は、標準模型のヒッグス場と重力場の曲率とのカップリングがあれば、プランクスケールでのインフレーションが可能となり、最近観測されたBICEPのデータを説明できる事を示した。細谷は、細谷機構をSU(3)格子ゲージ理論の数値シミュレーションで解析し、ゲージ対称性の自発的破れが、非摂動的に起ることを示した。Polyakovループの固有値分布を格子シミュレーションで求め、それが、摂動論から予想される分布と対応することを確認し、随伴表現のフェルミオンがあると、対称性の自発的破れがおこることを示した。細谷は、質量126GeVのヒッグス粒子を実現するSO(5)xU(1)ゲージ・ヒッグス統合理論から、LHC14TeV実験にどのような予言を与えるか吟味した。5次元目のAB位相, KK質量,ヒッグスボゾンの3点,4点結合定数, Zボゾン、光子のKK励起粒子の質量などの間に、理論の詳細によらない普遍的な関係があることを示し、LHC14TeV実験でのZ'ボソン生成断面積を評価し、AB位相が0.08 0.12のとき、6 TeV 8 TeVの領域で、レプトン対のシグナルとして確実に観測可能であることを示した。また、dark fermionが暗黒物質になること、現在の暗黒物質の残存量を説明するためには、dark fermionの質量は2TeV - 3TeV領域にあることを示した。林はゲージ・ヒッグス統合理論の一般論を展開し、ヒッグス粒子と他の粒子との結合定数が標準理論からずれることを示した。

尾田は、標準模型のヒッグス場と重力場の曲率とのカップリングがあれば、ヒッグスインフレーションが可能となり、今後、PlanckやBICEP観測によりヒッグスインフレーションの詳細が探索可能になることを示した。細谷は、細谷機構をSU(3)格子ゲージ理論の数値シミュレーションで解析し、ゲージ対称性の自発的破れが、非摂動的に起ることを示した。ヒッグスボゾンが、LHCで発見されたが、その正体はまだ不明である。我々の世界の時空が5次元以上あるとすれば、その反映としてヒッグスボゾンが全く違う形で出現する。余剰次元の存在を確認することで、新しい時空像を打ち立てる。さらに、仮にヒッグスボゾンが標準模型のものである場合、そこから高いエネルギースケールの物理を探る。SO(5)xU(1)ゲージ・ヒッグス統合理論においてヒッグスボゾンの2光子、光子+Zボソンへの崩壊過程は、1ループで起るため、無限の数のKaluza-Klein励起モードの寄与があり、全部足し合わせると発散してしまう危険性がある。細谷は、ゲージヒッグス統合模型では、各々のループ過程で驚くべき絶妙の相殺があり、無限和は有限になり、かつ、その大きさは微少であるこを示した。SO(5)xU(1)電弱ゲージヒッグス統合模型は,低エネルギーでほぼ標準理論と同じとなる。林はゲージ・ヒッグス統合理論で、ヒッグス質量と弱ゲージボソン質量の比が量子補正の下でも有限値として予言可能であること、低エネルギー有効理論が二つのヒッグス二重項を持つ理論においては、LHC実験から得られた125 GeVというヒッグス質量を古典レベルで再現可能な模型が存在することを弱混合角(ワインバーグ角)の予言とともに論じた。尾田は、超対称性が弦スケールで破れた超弦理論におけるプランクスケールを越えたヒッグス・ポテンシャルを調べた。ヒッグス場の値が大きな領域においては、ヒッグス・ポテンシャルは無エネルギーの逃避真空に繋がっていることを、非超対称SO(16)xSO(16)ヘテロティック弦理論のトーラス・コンパクト化において確認した。ヒッグス場が永遠のインフレーションの起源となり、現在の宇宙項の小さな値は、我々の真空の、逃避真空との縮退によって説明される可能性を指摘した。LHCで発見されたヒッグスボゾンの正体を探った。我々の世界の時空が5次元以上あるとすれば、その反映としてヒッグスボゾンは標準模型と全く違う形で出現する。ヒッグスボゾンはゲージ場の余剰次元成分であるとするゲージヒッグス統合理論を構成した。驚くべきことに、低エネルギーでは、標準理論とほぼ同じになるが、14TeVのLHC実験で、6TeV - 8TeV領域にZ'という新しい粒子が出現すると予言する。余剰次元の存在を確かめることは、新しい時空像を築くことを意味する。素粒子の力の統一は対称性の自発的破れと表裏一体であり、標準理論ではヒッグスボゾンが対称性の自発的破れを引き起こす。このヒッグスボゾンらしきものが、LHCで発見されたが、その正体は不明である。余剰次元の存在を確認することで、新しい時空像を打ち立てようというのがこの研究課題である。細谷と折笠は、質量126GeVのヒッグス粒子を実現するSO(5)xU(1)ゲージ・ヒッグス統合理論を構成した。5次元目のAB位相, KK質量,ヒッグスボゾンの3点,4点結合定数, ZボゾンのKK励起粒子の質量などの間に、理論の詳細によらない普遍的な関係があることを示した。AB位相が決まれば、他の量が予言され、今後の実験で検証できる。ヒッグス粒子の2光子への崩壊幅も評価し、KK粒子の寄与は非常に小さい事を示した。
がん抑制遺伝子RBによる脂質組成制御ががんの発生・進展に及ぼす影響の解明

RBがん抑制遺伝子の機能抑制が脂肪酸組成にインパクトを及ぼすことの発見をヒントに、脂肪酸伸長酵素ELOVL6と脂肪酸不飽和化酵素SCD1が、RBの重要な標的であることを見出した。本年度は、主にELOVL6ノックダウンのがん治療効果を検討し、ELOVL6ががん治療の標的として有効であることを示す証拠を得た。具体的には、1.ヒト乳がん細胞株および肺がん細胞株におけるELOVL6のノックダウンが、顕著な細胞周期抑制を誘導することを見出した。また、様々ながん細胞株を用いたshRNAスクリーニングのデータを解析した結果からも、肺がん、乳がん、肉腫、AMLなどにおいてELOVL6の遺伝子発現抑制により細胞生存率が顕著に低下することを予測した。2.この機序を解明するため、リピドミクス解析を実施し、ヒト乳がん細胞株および肺がん細胞株におけるELOVL6のノックダウンが脂肪酸およびその代謝物の組成に及ぼす影響を検討した。これまでのところ、脂肪酸については、ELOVL6の発現抑制により鎖長の短い脂肪酸が減少し、鎖長の長い脂肪酸が増加する傾向が認められた。また、スフィンゴ脂質代謝の変化は顕著であり、スフィンゴミエリンの減少、セラミドの増加などが認められた。今後、さらに詳細に脂質組成の変化を追跡し、このような脂質組成の変化がどのようにして細胞内シグナルや細胞周期制御機構の変化につながるのかを解明する。3. ELOVL6・SCD1のステータスがRBへテロ型変異マウスのがん表現型(下垂体腺がんを発症、寿命短縮)に及ぼす影響を検討するため、Rb+/-; Elovl6-/-あるいはScd1-/-マウス、およびこの適切なコントロール群を作製した。今後、さらにマウスの個体数を増やすとともに、腫瘍表現型の解析を行う。本研究は、脂質を標的としたがん治療法開発の先駆けとなる研究に発展すると考える。
リボスイッチmRNAのモデル化による細胞性粘菌の形態形成に関する研究

本研究の目的は,リボスイッチmRNAの働きの数理モデルを構築し,実際の細胞性粘菌の形態形成がいかに行われているのかをシミュレーションすることである.前年度は,RNA鎖を表現する配列から二次構造を一意に決定するために,RNAの2次構造形成に関する仕組みをルールとしたBoidを用いたモデルを提案した.RNA鎖を表す配列は,4種類のヌクレオチド,アデニン(A),グアシン(G),シトシン(C),ウラシル(U)を基本単位とする重複順列によって表現する.提案モデルでは,ヌクレオチドの性質や各ヌクレオチドに作用する結合力をルールとして採用したBoidの手法を用いて,二次構造の決定を行う.以下に採用したルールを示す.1.RNA鎖中の隣り合うヌクレオチドは一定の距離を保つ,2.ヌクレオチドの結合の角度に対する制限,3.ヌクレオチドの熱振動,4.水素結合による相補的なヌクレオチドの結合,5.疎水性による分子の凝集性.上記提案モデルを用いてRNAヌクレオチド鎖をモデル化し,2次元における形態形成シミュレーションを行った.塩基配列は実物のRNA配列のうち,二次構造が判明している部分の塩基配列(20塩基)を用いた.結果として、動的に形状変化する自己組織化の現象を得た。しかし、リボスイッチmRNAの鍵穴は、静的形態形成を行う必要がある。本提案モデルにおいて、静止状態を保つために、パラメータ調整を必要とする課題が残った.そこで、本年度は、自律的に静的形態形成を行う仕組みとして、遺伝的アルゴリズムを用いて解決をはかった.各ヌクレオチドは、疎水力、ランダム運動ベクトル、RNA鎖がなす角を遺伝子として持つ.本手法により,任意の形状に対して自己組織化が可能となる.シミュレーション実験により、5角形の形状を得ることに成功した.今後の課題として、発現性コントロールの数理モデルの構築があげられる.本研究の月的は,リボスイッチmRNAの働きの数理モデルを構築し,実際の細胞性粘菌の形態形成がいかに行われているのかをシミュレーションすることである.リボスイッチmRNAは,ターゲットを感知する受容体を持ち,遺伝子と遺伝子の間に存在しており,ターゲットを感知したときだけタンパク質を生成する.ここでは,ターゲットの化学物質を細胞性粘菌の形態形成に関与していると判明しているcAMPを採用した.リボスイッチmRNAの形状認識システムの自己組織化モデルの基礎研究として,RNA鎖を表現する配列から二次構造を一意に決定するために,RNAの2次構造形成に関する仕組みをルールとしたBoidを用いたモデルを提案した.RNA鎖を表す配列は,4種類のヌクレオチド,アデニン(A),グアシン(G),シトシン(C),ウラシル(U)を基本単位とする重複順列によって表現する.提案モデルでは,ヌクレオチドの性質や各ヌクレオチドに作用する結合力をルールとして採用したBoidの手法を用いて,二次構造の決定を行う.以下に採用したルールを示す.1.RNA鎖中の隣り合うヌクレオチドは一定の距離を保つ,2.ヌクレオチドの結合の角度に対する制限,3.ヌクレオチドの熱振動,4.水素結合による相補的なヌクレオチドの結合,5.疎水性による分子の凝集性.上記提案モデルを用いてRNAヌクレオチド鎖をモデル化し,2次元における形態形成シミュレーションを行った.塩基配列は実物のRNA配列のうち,二次構造が判明している部分の塩基配列(20塩基)を用いた.結果として,リボスイッチmRNAの鍵穴に相当する形態形成が自己組織化された.今後の課題として,モデルの3次元化,発現性コントロールの数理モデルの構築があげられる.本研究の目的は,リボスイッチmRNAの働きの数理モデルを構築し,実際の細胞性粘菌の形態形成がいかに行われているのかをシミュレーションすることである.前年度は,RNA鎖を表現する配列から二次構造を一意に決定するために,RNAの2次構造形成に関する仕組みをルールとしたBoidを用いたモデルを提案した.RNA鎖を表す配列は,4種類のヌクレオチド,アデニン(A),グアシン(G),シトシン(C),ウラシル(U)を基本単位とする重複順列によって表現する.提案モデルでは,ヌクレオチドの性質や各ヌクレオチドに作用する結合力をルールとして採用したBoidの手法を用いて,二次構造の決定を行う.以下に採用したルールを示す.1.RNA鎖中の隣り合うヌクレオチドは一定の距離を保つ,2.ヌクレオチドの結合の角度に対する制限,3.ヌクレオチドの熱振動,4.水素結合による相補的なヌクレオチドの結合,5.疎水性による分子の凝集性.上記提案モデルを用いてRNAヌクレオチド鎖をモデル化し,2次元における形態形成シミュレーションを行った.塩基配列は実物のRNA配列のうち,二次構造が判明している部分の塩基配列(20塩基)を用いた.結果として、動的に形状変化する自己組織化の現象を得た。本提案モデルにおいて、静止状態を保つために、パラメータ調整を必要とする課題が残った.そこで、本年度は、自律的に静的形態形成を行う仕組みとして、遺伝的アルゴリズムを用いて解決をはかった.各ヌクレオチドは、疎水力、ランダム運動ベクトル、RNA鎖がなす角を遺伝子として持つ.本手法により,任意の形状に対して自己組織化が可能となる.シミュレーション実験により、5角形の形状を得ることに成功した.今後の課題として、発現性コントロールの数理モデルの構築があげられる.
問題解決力を持つ家族システムの解明―統合情報理論の家族システム理論への応用―

本研究の目的は,家庭教育と家庭支援のための基礎研究として,家族成員間の差異(考え方の違い,能力の違い,行動様式の違い,価値観の違い)と家族内の相互作用の量を測り,それらが家族の問題解決とレジリエンスにどのような影響を及ばすかについて明らかにすることに重きを置いている。そのために今年度は,意識という立体的現象を説明する統合情報理論(Integrated information theory)のシェマを家族システムに応用し“高い問題解決力を持つ家族のシステムは,どのような性質を持っているのか"を検討することをおこなった。本研究における仮説は“夫婦の差異の得点が高く,相互作用の得点が高い群は,他の群よりも夫婦の問題解決力およびレジリエンスが高い"というものであった。研究1では夫婦111ペア(平均45.04歳)を対象に質問紙調査を実施し,研究2では大学生82名(平均20.14歳)を対象に,両親の関係についてたずねる質問紙調査を実施した。分析の結果,夫婦には“考え方の差異",“好みの差異",“能力の差異"の3つの差異が存在することが示された。本研究の仮説は支持されなかったが,夫婦の“考え方の差異"と“好みの差異"が少ないこと,夫婦がコミュニケーションを取ることが,問題解決力と家族レジリエンスに肯定的な関連を持つことが示唆された。以上の研究成果を投稿論文としてまとめ,さらには研究者間での意見交換を通して,統合情報理論の家族システムへの応用可能性について精緻化をはかった。今年度計画していた調査はすべて終了しており,その研究成果が学会誌に掲載された。以上のことから研究遂行および論文投稿ともに,おおむね順調に進展しているといえる。今後の研究を推進していく上で,夫婦における差異や相互作用量は,夫婦が日常の場面に置かれているのか,問題を抱えた場面に置かれているのかによって異なると考えられる。そのため,今後の研究では,夫婦の差異および相互作用量の要因に加えて,夫婦が置かれる状況の要因(日常状況/問題状況)を加えて、高い問題解決力を持つ家族システムの性質について検討していく。現在,研究1では夫婦視点からの検討を加えるため,既婚者312名(男性:156名,女性:156名,平均年齢=45.18歳,SD=11.71)を対象に質問紙調査を行い,現在分析を行っている。さらに今後の研究では,子ども視点からの検討を加えるため,大学生を対象に質問紙調査によるデータ収取を行っている。これらの結果は,来年度中に論文化する予定である。本研究の目的は,家庭教育と家族支援のための基礎研究として,家族成員間の差異(考え方の違い,能力の違い,行動様式の違い,価値観の違い)と相互作用の量を測り,それらが家族の問題解決とリジリエンスにどのような影響を及ぼしているかを明らかにすることである。当該年度では,意識という立体的現象を説明する統合情報理論(Integrated information theory)のシェマを家族システムに応用し“高い問題解決力を持つ家族のシステムは,どのような性質を持っているのか"を検討した。統合情報理論では,意識現象がニューロンの差異と相互作用によって生じると仮定する。そのうえで,当該年度における研究の仮説として,“夫婦の差異の得点が高く,相互作用の得点が高い群は,他の群よりも夫婦の問題解決力およびレジリエンスが高い"と想定した。研究1では夫婦111ペア(平均45.04歳)を対象に質問紙調査を実施した。また,想定した仮説は支持されなかったが,夫婦の“考え方の差異"と“好みの差異"が少ないこと,夫婦がコミュニケーションを取ることが,問題解決力と家族レジリエンスに肯定的な関連を持つことが示唆された。今年度計画した調査はすべて終了しており、その研究成果が学会誌に掲載される予定である。以上のことから研究の遂行および論文投稿ともに、おおむね順調に進展しているといえる。