hpprc/llmjp-kaken huggingface dataset:
光合成での光エネルギー変換システムの組織化とその機能解析

本計画の目標は、光合成での光エネルギー変換系でのタンパク質複合体の連動したシステムの構造とその機能について基礎的な研究を行うために広範囲の研究者と意見交換を行うことである。そして、社会的に要請の強いこの分野の研究に対して貴重な情報を提供することである。この分野の研究の進展が目覚ましく、したがって、基礎的な研究情報の交換を継続して行い、さらに、共同研究へと発展させることが必要である。本計画では、光合成での光エネルギー変換システムでの基礎的な研究に焦点を絞り、つぎの3点について研究情報の交換を行う。1)アンテナタンパク質複合体の動的構造と機能の関係、2)光エネルギー変換系での色素の構造と機能との関係3)光エネルギー変換機能をもつデバイスの開発。講演会を年間5回開催して情報交換を行った。講演会では光合成、光エネルギー変換、タンパク質複合体および色素の構造と機能、核酸、分子モーターのキーワードで互いの最先端の仕事内容を発表していただいた。この研究会に参加していただた方はそれぞれの分野でのスペシアリストなので講演会で情報交換を行うことが本研究の企画を進めることになった。ここで、主な研究費として、会議費、国内旅費、それに伴う消耗費が必要となった。また、必要に応じて研究会のメンバー以外の方に講演、事務処理などの手伝いを依頼した。ここで、謝金が必要となった。さらに、外国人研究者(Prof, Scheer(独)およびProf, Cogdell(英))に来日していただいて臨時セミナーで講演してもらった。ここで、この分野の先導的な欧州の第一線の研究者と交流をもつために外国旅費が必要となった。
義歯への微生物の付着抑制がフレイルの予防に与える効果についての前向き介入研究

フレイルは健康から要介護へ移行する段階であり,適切な介入を行うことにより要介護に陥ることを防ぐとされているが,具体的な予防法は明らかでない.近年,口腔内微生物とフレイルとの関連が報告されており,義歯への微生物付着抑制がフレイルの予防や進行抑制に有効となる可能性がある.申請者はC. aibicansの義歯への付着が義歯床用レジン表面の超親水性ポリマーコーティングにより抑制されることを証明した.本申請では,微生物付着抑制効果を持つ義歯による口腔内環境の改善がフレイルの症状に与える影響を調べることを目的とした.これによりフレイルの予防や進行抑制に口腔内からアプローチする手法の確立を目指す.フレイルは健康から要介護へ移行する段階であり,適切な介入を行うことにより要介護に陥ることを防ぐとされているが,具体的な予防法は明らかでない.近年,口腔内微生物とフレイルとの関連が報告されており,義歯への微生物付着抑制がフレイルの予防や進行抑制に有効となる可能性がある.申請者はC. aibicansの義歯への付着が義歯床用レジン表面の超親水性ポリマーコーティングにより抑制されることを証明した.本申請では,微生物付着抑制効果を持つ義歯による口腔内環境の改善がフレイルの症状に与える影響を調べることを目的とした.これによりフレイルの予防や進行抑制に口腔内からアプローチする手法の確立を目指す.
確率システムのロバストな最適フィルタおよびスムーザー

確率系の最適フィルタとしてカルマンフィルタが広く用いられてきたが、それはロバストではなく、モデリングにミスマッチがある場合には良い結果が得られないという重大な欠陥があった。そこで、ChenとPattonは状態空間モデルにミスマッチがある場合にも適用可能でロバストなアルゴリズムODDOを提案した。しかし、彼らの理論には誤りがあることを我々は数年前に指摘していたが、本研究においてその誤りを訂正することができ、ロバストで最適なフィルタリングの理論を正しく構築することができた。さらに、広く適応可能な汎用アルゴリズムの開発を完了することができた。また、ロバストな最適スムーザーを導出することもできた。一般の非定常時系列に対する真に実用的なフィルタリング理論は、Kalmanによって1960年代に提案された。それは、状態変数の最適な推定値を逐次的に(オンラインに)求める画期的なアルゴリズムとして提案された。しかし、状態空間モデルリングにミスマッチがある問題に対してはあまり良い結果が得られないという重大な欠点があった。その後Chen-Pattonはミスマッチ部分を外部入力項とし、この外部入力項を射影行列によりうまく分離し消去する簡明なアルゴリズムODDO(optimal disturbance decoupling observer)を提案した。そして彼らはODDOを飛行制御問題に適用し、ODDOのKalmanフィルタに対する優越性を示した。しかしながら、彼らのアルゴリズムは、いくつかの具体的な数値実験問題に対しては、あまり良い結果につながらないことが報告されていた。申請者らは、彼らがノイズの独立性が成り立たない場合にも、独立性に関する暗黙の仮定の下で間違った基本公式を導出し、それに基づいて誤った最適フィルタを導出していることを最近の研究において明らかにした。本研究においては、状態空間モデルを未知の外部入力項を含む動的システムとして捉え、それに対するChen-Pattonの研究の誤りを訂正し、真に正しいロバストで最適なフィルタリングの理論を構築することができた。また、代表的なサンプル問題に対し、我々の新しいアルゴリズムの正しさを確かめることができた。しかしながら、彼らのアルゴリズムは、いくつかの具体的な数値実験に関しては、あまり良い結果につながらないことが報告されていた。申請者らは、彼らがノイズの独立性が成り立たない場合にも、独立性に関する暗黙の仮定の下で誤った基本公式を導出し、それに基づいて最適フィルタを導出していることを最近の研究において明らかにした。そこで本研究では、状態空間モデルを未知の外部入力項を含む動的システムとして捉え、それに対するChen-Pattonの研究の誤りを訂正し、真に正しいロバストで最適なフィルタリングの理論を構築することを第一の目的としたが、これは概ね達成することができた。

Chen-Pattonは、状態空間(動的システム)モデルが未知の外部入力項を有するときに、その外部入力項を射影行列によりうまく分離し消去するアルゴリズムODDO(optimal disturbance decoupling observer)を提案した。そして、飛行制御問題のシミュレーションにおいて、ODDOを用いる方がKalmanフィルタを用いるよりも良い結果が得られることを示した。彼らは、Kalmanフィルタの重大な弱点を克服したこの新しいアルゴリズムの提案により、IEE学会賞を受賞した。しかし、彼らのアルゴリズムは、いくつかの具体的な数値実験問題に対しては、あまり上手く働かないことがしばしば報告されていた。本研究では、状態空間モデルを未知の外部入力項を含む動的システムとして捉え、それに対するChen-Pattonの独立性に関する誤った基本公式に基づくアルゴリズムを訂正し、真に正しいロバストで最適なフィルタリングの理論をほぼ完全に構築することができた。また、代表的なサンプル問題に対し、我々の新しいアルゴリズムの正しさを実際に確かめることができた。このように、研究の基礎部分はほぼ完成したので、あとは実際問題に適応できる汎用性が高いアルゴリズムの開発、観測雑音がホワイト雑音でない場合にも適用できる方法の開発、さらに最適なスムーザーの導出が残されているが、概ね6割以上は達成できたと言えます。数物系科学本研究では、状態空間モデルを未知の外部入力項を含む動的システムとして捉え、それに対するChen-Pattonの研究の誤りを訂正し、真に正しいロバストで最適なフィルタリングの理論を構築することができた。また、代表的なサンプル問題に対するシミュレーションにおいて、我々の新しいアルゴリズムの正しさを実際に確かめることができた。今後は、実際問題に適応できる汎用性が高いアルゴリズムを開発することを第一の目標とする。さらに数値実験を繰り返すことによりその正しさを確かめ、他の方法との比較を行う。そして、実用上重要である観測雑音がホワイト雑音でない場合にも適用できる方法を開発する予定である。また、この最適フィルタをスムージング問題に応用し、外部入力項を含む動的システムに対する最適なスムーザーを導出することを次の目標としている。こうしたロバストな最適フィルタやスムーザーの理論はその数学上の意義だけでなく、実際問題に応用する際のKalmanフィルタの大きな弱点を補完するという応用上の意義の方が大きいと思われる。従来やむを得ずKalmanフィルタが適用されてきた、状態空間モデルと現実のシステムとの間に無視できないミスマッチがある問題や非線形問題に対して、我々の最適フィルタおよびスムーザー用いることにより、従来の結果を大幅に改善できることが期待できる。
家政学的知見に基づいた生活支援教材の開発－ブータンでの協働を事例として－

ラオスでの研究蓄積およびブータンへの予備訪問調査を踏まえて、2018年10月19日10月25日にブータンに渡航し、現地調査を実施した。ブータンへの現地調査の前に、2018年9月25日にJICA東京を訪問し、ブータンに駐在していた専門員にブータンでのJICAの活動について、ヒアリング調査を行った。ブータンの都市部と農村部の生活実態を調査するため、首都ティンプー及び農村部・山間部はパロ、ハ等を候補地とし、事前のJICAでのヒアリング調査と調整等から、2018年度はティンプーを中心に、ブータン政府機関である保健省公衆保健局及び国立伝統織物博物館、NCWC事務所等、女性支援関係諸団体とコンタクトをとり、ヒヤリング調査を行った。JICAより紹介されたバスステーションで女性支援団体の講習を受け売店を経営する女性へのインタビュー調査や、有機野菜を栽培して道の駅に出している女性にインタビュー調査を行った。ブータンの女性の自立に関わる組織や家族関係等の実態をヒアリング調査を基に分析中である。また、ティンプー市内飲食店・サブジマーケット(センチュリーマーケット)王制100周年記念市場、中規模スーパーマーケットを見学し、そこで購買中の若者の行動調査を行った。一方、ティンプー・カサペのチョキアートスクール(伝統美術学校)を訪問し、栄養に関する講演を、公立ジムミロセル小学校(プライマリースクール)では、5年生教室で栄養に関する模擬授業を行い、今後の教材支援に向けての情報収集を行った。パロにあるブータン王立大学教育学部を訪問、生活習慣病予防教室担当ピグエン氏から、ブータンの大学における栄養・健康教育についてインタビュー調査を実施し、ブータン王立大学との今後の研究に関する協定について話し合いを行った。初年度の目的であるブータンの都市部の生活の実態を把握し、同国におけるニーズ分析とともに生活課題と女性や子どもの自立に向けた改善方法をある程度析出することはできたと評価する。一方、都市部での状況に適応できるような女性や子どもの生活の質の向上につながる方策を検討することができた。また、日本女子大学における国際貢献活動・研究の一環として、成果を2019年度アジア地区家政学会等を通じて、国内だけでなく広く世界に発信する予定である。2018年度にえられた情報および資料、訪問・ヒアリング調査の結果から、2019年度も追加調査等をおこない、ブータンにおける女性や子どものニーズ分析を行う。女性や若者の生活向上や収入を得るための技術や知識の伝達等の教育の場である職業訓練所等の位置づけを、ジェンダー視点から検討する。ブータンにおける食環境及び民族衣装が規定されている衣生活の問題点や、NPO、NGOによる女性支援を視野に入れた分析を行う。また、不足情報の収集と追加調査を現地調査で行う。そこから、ブータンの生活課題と女性の自立に向けた改善方法を析出する。本テーマに関するシンポジウム・講演会を2019年10月に、ブータンよりカサペのチョキアートスクールの校長及び校長の夫ソナム氏を招へいし、開催する予定である。また、アジア地区家政学会(2019年8月杭州で開催予定)に成果を発表し、関連領域の専門家との意見交換を行う予定である。

女性や若者の生活向上や収入を得るための技術や知識の伝達等の教育の場である職業訓練所等の位置づけを、ジェンダー視点から検討する。ブータンにおける食環境及び民族衣装が規定されている衣生活の問題点や、NPO、NGOによる女性支援を視野に入れた分析を行う。また、不足情報の収集と追加調査を現地調査で行う。そこから、ブータンの生活課題と女性の自立に向けた改善方法を析出する。本テーマに関するシンポジウム・講演会を2019年10月に、ブータンよりカサペのチョキアートスクールの校長及び校長の夫ソナム氏を招へいし、開催する予定である。また、アジア地区家政学会(2019年8月杭州で開催予定)に成果を発表し、関連領域の専門家との意見交換を行う予定である。
南西諸島におけるマングローブの消長と第四紀後氷期以降の気候変動

約2万年前(最終氷期の頃)の花粉組成からは、南西諸島における当時の乾燥した古気候が読みとれた。その頃生息していたと思われる哺乳類化石が、当時の河口域と考えられる地点からのみ発見されることや、樹幹や樹根の化石がほとんど発見されないなどの点から考えて、東シナ海の大陸棚の大半は、乾燥した低平な大地と化していたことが支持される。また、この時期には、九州・沖縄などに規模の大きな古砂丘が発達し、南西諸島においては、風生塵起源のマージとよばれる土壌が広域に発達することも、花粉分析結果から示された乾燥気候と調和的である。完新世において、汎世界的な海水準の低下をもたらした氷床の後退に伴って海水準も上昇に転じると、乾燥気候もやわらぎ、乾燥した最終氷期を耐えて、ほそぼそと自生してきた照葉樹林は急速に分布域を拡大して、現在の琉球列島の植生を特徴づけているマングローブ・照葉樹林が成立した。また、マングローブ沼生物群集に関する調査結果から、センニンガイの時空分布が明らかになった。センニンガイ属(Telescopium)は、インド洋-西大西洋動物区の熱帯のマングローブの軟体動物群集を代表するウミニナ科(Potamididae)の巻貝である。本属の化石の産生は熱帯気候下で成立したマングローブの存在を指示するものとして古生物学者や生態学者から特別な注意が払われてきている。今回、センニンガイが現生している可能性を探る目的で、保存状態の極めて良い死殻を選び炭素14年代を測定し、330±80y.B.P.(測定番号NUTA-3084)の年代値を得た。この結果は、マングローブの泥底表面のセンニンガイの死殻は現在生産されているものでは無いことを示しており、生貝が採集されない事実をあわせ考察すると、八重山諸島においてもセンニンガイは既に消滅したものと判断される。本年度、マングローブ林およびマングローブ沼生物群集に関する文献調査ならびに、本邦産マングローブの北限として、種子島のマングローブ(メヒルギ)林および南限としての西表島のマングローブ林沼池の2箇所を選定し、現地調査を実施した、そして、ハンドボーラー等により採取した堆積物に関する検討を行い、以下のことが明らかとなったので報告する。(1)データベースを作製するため、マングローブ関連文献情報の一部についてイメージスキャナーを利用したデータの入力方法に関する検討を行い、文献情報に関するデータ入力自動化の目処がついた。(2)種子島の南種子町塩屋地区における大浦川、阿嶽川および黒甲川河口においてメヒルギの生態調査を行い、その分布範囲、分布密度等を明らかにした。(3)種子島南種子町大浦川および阿嶽川河口域における連続した堆積物を採取(深度220 cm)し、底質分析を行った。(4)採取した堆積物の底質分析の結果、本地域に分布するメヒルギ群落は、縄文海浸末期以後からその分布域の拡大を開始したことが明らかになった。(5)西表島においてマングローブ林を構成する主要樹種(オヒルギ、メヒルギ、ヤマプシキ、サガリバナ等)に関する生態調査を行い、一部についてそれら樹種の花粉の採取を行った。(6)マグローブ林が広く分布する西表島仲間川河口域においても種子島同様、ハンドボーラーによる予備調査を実施し、層厚約800 cmにも及ぶマングローブ泥沼起源の泥質堆積物を確認した。

平成6年度においては,南西諸島における代表的なマングローブ林分布地2ケ所を選定して,ボーリング調査等を実施して試料の採取を行った.それら試料に関する^<14>C年代測定結果ならびに花粉分析結果が得られたので報告する.(1)南種町(種子島)大浦川河口コアー採取深度:ハンドボーラーを使用して地表から220cmの試料を採取主要木本花粉としては,マツ属,スギ属,イヌマキ属,アカガシ亜属,シイノキ属,ヤマモモ属,アカメガシワ属,メヒルギ属などが検出された.草本花粉としては,イネ科,ヨモギ属,カヤツリグサ科など,シダ胞子としては,コシダ属,イノモトソウ属,単溝型・三溝型シダ胞子などが比較的多く検出された.マングローブ林構成要素の1つであるメヒルギ属は全層準から検出された.花粉組成の大きな特徴は,深度180cmを境として,それ以深ではマツ属花粉の占める割合が著しく高くなる.深度180cm以浅では,アカガシ亜属,シイノキ属などの照葉樹林を構成する花粉種の占める割合が多い.(2)西表島浦内川河口コアー採取深度:動力機械ボーリングを使用して地表から15mの試料を採取主要木本花粉としては,マツ属,イヌマキ属,アカガシ亜属,シイノキ属,ヤマモモ属,ハイノキ属,アカメガシワ属,オヒルギ属,イボタノキ属,ハゼノキ属,ヤブコウジ属などが検出された.草本花粉としては,イネ科,ヨモギ属,カヤツリグサ科,ガマ属,アオウキクサ属など,シダ胞子としては,コシダ属,イノモトソウ属,単溝型・三溝型シダ胞子などが比較的多く検出された.マングローブ林構成要素の1つであるオヒルギ属は全層準から検出された.花粉組成から見た特徴として,全層準をとおしてアカガシ亜属,シイノキ属に代表される照葉樹林を構成する樹木花粉の頻度が高い.その中にあって,深度約200cm以浅ではマツ属の占める割合が比較的高い.つづいて深度200cmから深度約600cmの区間においては,イヌマキ属,ヤマモモ属の占める頻度が比較的高くなる.そして,深度約700cmを境として照葉樹林構成要素の中では,シイノキ属花粉の占める割合が圧倒的に多くなるのが1つの特徴である.平成7年度においては,西表島における代表的なマングローブ林が分布する仲間川,船浦,浦内川の3ケ所を選定して,マングローブの軟体動物群集の調査を行い,センニンガイ[Telescopium telescopium(Linne)]の死殻を数多く採集した。センニンガイ属(Telescopium)は,インド洋-西太平洋動物区の熱帯のマングローブの軟体動物群集を代表するウミニナ科(Potamididae)の巻貝である。本属の化石の産出は熱帯気候下で成立したマングローブの存在を指示するものとして古生物学者や生態学者から特別な注意が払われてきている。センニンガイは沖縄本島,八重山諸島の完新世の隆起海岸堆積物から,また,沖縄本島の貝塚時代前期の貝塚から産出する。ところが,現在のマングローブにおいては,八重山諸島で殻の色彩が残る保存良好の死殻が得られるものの生貝が発見されないため,南西諸島における本種の生息には疑問が投げかけられてきた。今回,センニンガイが現生している可能性を探る目的で,保存状態の極めてよい死殻を選び^<14>C年代を測定し,330±80yr.B.P.(NUTA-3048)の年代値を得た。この結果は,マングローブの泥底表面のセンニンガイの死殻は現在生産されているものでは無いことを示している。生貝が採集されない事実をあわせ考察すると,八重山諸島においてもセンニンガイは既に消滅したものと判断される。
低ホスファターゼ症モデルマウスの歯髄幹細胞の分析

低ホスファターゼ症(HPP)は、組織非特異型アルカリホスファターゼ(TNALP)の遺伝子変異によって起こる疾患である。TNALPは全身に発現しているにもかかわらず、症状は歯や骨に認められ、くる病や骨軟化症様の症状や歯の異常をきたす。歯の異常はHPPのどの病型にも認められるが、エナメル質の欠損について原因は明らかとなっていない。本研究では、HPPモデルマウスの歯髄幹細胞を含む細胞を用いて、マイクロアレイ解析および生後5日の歯胚を用いて遺伝子発現の定量を行った。HPPモデルマウスにおいて、野生型と比較しエナメルタンパク遺伝子の発現が低く、エナメル質形成に影響している可能性が示唆された。本研究は、低ホスファターゼ症モデルマウスの歯髄細胞由来の体性幹細胞を培養し分化能を評価、それらの分化した細胞をDNAマイクロアレイによる分析を行い、組織非特異型アルカリホスファターゼを取り巻く遺伝子や、石灰化に関与する遺伝子の発現レベルをDNAマイクロアレイに解析を行い、石灰化の機序を明らかにすることを目的としている。平成25年度においては、まず日本医科大学とSanford Burnham Medical Research Instituteより譲渡されたモデルマウスヘテロおよび野生型からコロニーを確立させた。モデルマウスは生後10日前後で死亡することから、ヘテロでコロニーを維持する必要がある。そこでモデルマウスを同定ため、PCR条件の検討を行いgenotypingを確立した。そして今回確立されたコロニーより得られたマウスの組織サンプルからモデルマウスの同定を行った。genotypeの同定されたマウスより幹細胞の存在する歯髄細胞を得るため、生後9日生後16日のマウスより歯髄細胞の採取を行った。当初の計画では、下顎臼歯を用いる事を予定していたが、今回の実験で上下顎の前歯、臼歯より歯髄細胞を採取する事が可能であった。そのため、今後前歯、臼歯で比較検討を行いながら実験を進めていく事とした。今現在、生後9日生後16日のどのマウスの歯髄細胞が培養実験により適しているか検討を行っている。また、今後の実験のコントロールとして用いるため、それらの歯髄細胞からRNAの抽出を行っている。本研究は、低ホスファターゼ症モデルマウスの歯髄細胞由来の体性幹細胞を培養し分化能を評価し、石灰化の機序を明らかにすることを目的としている。また、歯科領域において歯髄を用いた体細胞性幹細胞の再生医療への利用を試みられているが、細胞培養や分化誘導の条件など明らかとされていない。それらを明らかにし、歯髄由来幹細胞の医療応用を発展させることを目的としている。現在まで、低ホスファターゼ症モデルマウスのheteroマウスをかけ合わせ得られた仔マウスより組織片を採取しgenotypingを行い、低ホスファターゼ症モデルマウスを得る事が確認できた。genotypingで低ホスファターゼ症モデルマウスと確認できた5ー10日齢のマウスの歯胚から体性幹細胞を分離、培養した。その後、歯胚由来の幹細胞様の細胞からtotal RNA採取し幹細胞に発現している遺伝子をRTーPCRにて増幅したところ、バンドを得る事ができたことから今回得た細胞が体性幹細胞であると確認できた。それらの細胞を軟骨誘導培地にて培養し、トルイジンブルー染色を行い光学顕微鏡下にて観察したこところ、青く染色されたため軟骨細胞が誘導されていると考えられる。以上のことから低ホスファターゼ症モデルマウスの歯胚より得られた体性幹細胞が軟骨細胞への分化したことを認めた。これらの細胞を用いてマイクロアレイ、RTーqPCR等の更なる分析を行なう事で、低ホスファターゼ症の軟骨細胞の分析を行なう事が可能となり、低ホスファターゼ症の病態を明らかにすることが期待できる。また、低ホスファターゼ症モデルマウスの歯胚より採取した幹細胞と野生型マウスの歯胚から採取した幹細胞を比較したところ、低ホスファターゼ症モデルマウス由来の幹細胞は増殖が遅く、増加する細胞数も少ない傾向にある事が示唆された。その後、歯胚由来の幹細胞様の細胞からtotal RNA採取しマイクロアレイを行ったところ、エナメル質形成に関連する遺伝子が野生型マウスと比較し低ホスファターゼ症モデルマウスにおいて発現が著しく低いことが明らかとなった。そのため、歯髄幹細胞の増殖能をMTTアッセイで評価し野生型と低ホスファターゼ症モデルマウスの比較を行い更なる増殖能分析、また分化した軟骨細胞のRNAを用いてマイクロアレイ分析を行い低ホスファターゼ症モデルマウスにおける遺伝子発現を評価するため、RTーqPCRにて発現レベルを定量化する予定であったが、その予定を変更しエナメル質の形成に関与するエナメルマトリックスタンパクの分析を行った。今回アメロジェニンやアメロブラスチン、エナメリンをターゲットとしRTーPCRにて増幅したところ、低ホスファターゼ症モデルマウスにおいて野生型マウスに比べ、アメロブラスチン、エナメリンが有意に低下していることが明らかになった。この結果から、エナメル質形成不全をきたす低ホスファターゼ症モデルマウスにおいて、エナメルマトリックスタンパクの発現低下が関連していることが示唆された。

これらの結果を総合して、低ホスファターゼ症モデルマウスの歯胚由来体性幹細胞解析し、エナメル質の異常の原因とエナメルマトリックスタンパクの関連をアジア小児歯科学会にて発表を平成28年5月に行う予定である。また雑誌への投稿を予定している。低ホスファターゼ症(HPP)は、組織非特異型アルカリホスファターゼ(TNALP)の遺伝子変異によって起こる疾患である。TNALPは全身に発現しているにもかかわらず、症状は歯や骨に認められ、くる病や骨軟化症様の症状や歯の異常をきたす。歯の異常はHPPのどの病型にも認められるが、エナメル質の欠損について原因は明らかとなっていない。本研究では、HPPモデルマウスの歯髄幹細胞を含む細胞を用いて、マイクロアレイ解析および生後5日の歯胚を用いて遺伝子発現の定量を行った。HPPモデルマウスにおいて、野生型と比較しエナメルタンパク遺伝子の発現が低く、エナメル質形成に影響している可能性が示唆された。本研究は、第一の目的として低ホスファターゼ症モデルマウスの歯髄細胞由来の体性幹細胞を分離、培養し、それらの細胞を分化させ増殖能や分化能の分析を行う事を目的としている。得られた細胞の非組織特異型アルカリホスファターゼに関連する遺伝子や、石灰化に関与する遺伝子の発現レベルをDNAマイクロアレイ解析することで、石灰化の機序を明らかにすることを目的としている。また、もう一つの目的として、歯髄由来の幹細胞の培養条件や分化能、また分化した細胞の誘導条件を明らかにし、歯髄由来の幹細胞のより有効な医療への応用を発展させることを目的としている。これまでの研究において、低ホスファターゼ症モデルマウスの歯胚より細胞を採取、培養しRNAを抽出後、そのRNAを用い幹細胞マーカーにてRTーPCRを行なったところ、幹細胞マーカー発現を認めた。また、得られた低ホスファターゼ症モデルマウスの幹細胞は野生型マウスの幹細胞と比較し、増殖能に乏しい事が明らかとなった。この幹細胞を軟骨誘導培地にて培養したところ、軟骨様の細胞となった。誘導された細胞のトルイジンブルー染色を行ったところメタクロマジーを認めたため、軟骨細胞である事が確認できた。以上の事から低ホスファターゼ症モデルマウス由来の体性幹細胞の分離、培養し増殖能、分化能の分析を達成する事はほぼ可能であると考えられる。これらの経過から申請書記載の計画においてはH27年度における計画の中程度まで達成する事が出来ている。小児歯科学今後は、歯髄幹細胞の増殖能をMTTアッセイで評価し野生型と低ホスファターゼ症モデルマウスの比較を行い更なる増殖能の分析を行う。また分化した軟骨細胞のRNAを用いてマイクロアレイ分析を行い低ホスファターゼ症モデルマウスにおける遺伝子発現を評価し、そのデータから野生型と比較するためRTーqPCRにて発現レベルを定量化し比較を行っていく予定である。軟骨細胞の分析を行なった後に、骨細胞への分化誘導を行い骨細胞の分析を行なって行く事を予定している。これらの結果を総合して、低ホスファターゼ症モデルマウスの歯胚由来体性幹細胞の分化を解析し国内外の学会にて発表を行い、雑誌への投稿を予定している。H
中央海嶺系の総合地球科学的研究

研究成果は主として次の3つに分けられる。(1)中央海嶺を研究するための地球物理データベースを完成した。本地球物理学データベースは、重力異常、海底地形、ジオイド、海底年代の全地球5分メッシュ格子点データおよび、海洋磁気異常の北大西洋、南大西洋、北東太平洋、南東太平洋、東インド洋のデータを含む。また、全世界地球物理航海観測値データベースもコンパイルを行った。さらに、これらのデータベースにアクセスするためのソフトウェアシステム、および、インバージョン・フォーワードモデリング手法によるデータ解析システムを作成した。これらのソフトウェアシステムのうち、本研究グループに著作権が完全に帰属するもについては、パブリックドメインソフトウェアとして配布できる体制を整えた。(2)完成したシステムを使用して、中央海嶺とホットスポットの関係に関する集中的な研究を行った。その結果、従来考えられていたようにホットスポットが中央海嶺に影響を与えるだけでなく、逆に中央海嶺の存在がホットスポットの噴出形態に大きく影響を与えていることが明からになった。中央海嶺はホットスポットの噴出口として作用し、噴出活動を促進させ大規模な海嶺を形成させることが明らかになった。(3)観測システムの開発としては、中央海嶺系における岩石を迅速にサンプリングするロックコアシステムの開発および実験に成功した。本ロックコアシステムにより中央海嶺における岩石採取密度を飛躍的に向上させできるため、従来にない精度で、海底岩石の採取を行うことが可能になった。また、地震活動、地殻熱流量などの海底長時間モニタリング技術開発に係わる基礎研究も実施した。計画初年度である今年度は、地球物理・地質・化学デ-タの収集、コンパイル(本計画で使用するコンピュ-タ用のフォ-マット化)および、デ-タ処理基礎ソフトウェアの開発、海水化学組成分析装置の導入を行なった。コンパイルを完了した地球物理デ-タは、重力、地形、ジオイド,海底年代の全地球5分メッシュデ-タベ-ス、1960年代後期以降の全世界地球物理航海デ-タベ-ス(日時、緯度、経度、水深、地磁気、重力の実観測値を含む航海ファイルデ-タベ-ス)である。地磁気全地球5分メッシュデ-タベ-スは全世界の約3分の1のコンパイルを全世界地球物理航海デ-タベ-スを基に完了した。また,地質デ-タは、深海掘削デ-タベ-スのコンパイルを完了した。中央海嶺岩石試料デ-タベ-スに関しては米国の中央海嶺探査計画(RIDGE計画)の岩石試料デ-タベ-ス作成ワ-キンググル-プと連係をとり、日本側で背弧海盆の岩石試料デ-タベ-スを同一的フォ-マットで作成し、最終的デ-タベ-スを共有する方向で作業を行なっている。中央海嶺熱水噴出地域における海水組成分析デ-タベ-スに関しては文献形態でのデ-タ収集を完了した。デ-タ処理基礎ソフトウェアの開発に関しては、重力、地形、ジオイド、海底年代全地球5分メッシュデ-タベ-スから地図上へのコンタ-出力ソフトウェア、プロファイル出力ソフトウェアを完備し、事実上、全世界の任意の地域の重力、地形、ジオイド、海底年代の解析を迅速に行なえる環境を整えた。全世界地球物理航海デ-タベ-スに関してもコンタ-出力ソフトウェア、プロファイル出力ソフトウェアを完備した。今年度導入した海水化学組成分析装置は(分光光度計)、今年度実海域で使用しその使用環境を整備した。昨年度、作成したデータベース(地形、重力異常、地磁気異常、ジオイド、海底年代)とその処理・解析システムのユーザーインターフェースを作成し、コンピューターに習熟しない研究者でも容易にデータベースシステムにアクセスすることができるようにした。また、プレート運動モデルに基づき過去の中央海嶺の位置を復元できる機能をシステムに付加した。さらに、マルチナロービーム精密地形データのデータベース作成とその処理ソフトウェアシステムを完成させた。これらの機能追加により初期に目的としたデータベースおよび処理システムを完成させることに成功した。また、完成したソフトウェアをパブリックドメインソフトウェアとして配布できる準備も完了した。完成したシステムを使用して、中央海嶺とホットスポットの関係に関する集中的な研究を行った。

その結果、従来考えられていたようにホットスポットが中央海嶺に影響を与えるだけでなく、逆に中央海嶺の存在がホットスポットの噴出形態に大きく影響を与えていることが明かになった。中央海嶺はホットスポットの噴出口として作用し、噴出活動を促進させ大規模な海嶺を形成させることが明かになった。観測システムの開発としては、中央海嶺系における岩石を迅速にサンプリングするロックコアシステムの開発および実験に成功した。本ロックコアシステムにより中央海嶺における岩石採取密度を飛躍的に向上させできるため、従来にない精度で、海底岩石の採取を行うことが可能になった。
膵炎発症機序における膵腺房細胞内シグナルの役割に関する研究

A.膵腺房細胞内イノシトールリン脂質動態の解析-ラット遊離膵腺房小葉を用いた実験では膵酵素分泌刺激ホルモンであるコレチストキニン(CCK)は膵酵素分泌を刺激する濃度範囲でCa^<2+>結合蛍光物質であるQuin2を指標とした細胞内Ca^<2+>濃度の上昇を刺激しました。グアニンヌクレオチド制禦蛋白質(G蛋白)の活性化を刺激するF^-イオンも濃度依存性に膵酵素分泌を刺激し、同じ濃度範囲で細胞内Ca^<2+>濃度の上昇を刺激しました。CCKやF^-によるCa^<2+>濃度の上昇は細胞外液中にCa^<2+>イオンを添加しない状態でも観察され、CCKとF^-はともに細胞内Ca^<2+>プールよりCa^<2+>を動員すると思われました。CCKとF^-は^3[H]イノシトール標識膵腺房小葉において膵酵素分泌を刺激する濃度範囲でイノシトールリン酸の集積を刺激しました。更にこの標識膵腺房小葉より作製した細胞膜画分において、非水解性GTPアナログであるGpp(NH)pガイノシトールリン酸の集積を刺激し、GTPの存在下ではCCKがCCK単独刺激に比してより強くイノシトールリン酸の集積を刺激することから、膵腺房細胞においてCCK受容体はG蛋白に連関し、イノシトールリン脂質代謝回転を刺激するものと思われました。刺激性、抑制性G蛋白の情報伝達機能を修飾するコレラ毒素、百日咳毒素の処理によってもCCKやF^-によるイノシトールリン酸の集積には変化を認めず、CCK受容体が連関するG蛋白は刺激性や抑制性G蛋白とは異なるG蛋白である可能性が示唆されました。B.膵腺房細胞内cyclicAMP動態の解析-膵酵素分泌を刺激し、イノシトールリン酸の集積を刺激する濃度範囲のCCKやF^-は細胞内cyclicAMPの集積にはまったく影響を与えませんでした。
地震動の破壊特性評価と鉄筋コンクリート造建物の応答変形推定に関する実験・解析研究

現在,建築物の設計法が従来の仕様規定型から性能規定型に移行する動きの中にあり,この設計法においては,建築物に付与する耐震性能を明確にして,施主と設計者が性能を意識して設計を行っていくことを目指している。本研究では,地震時のエネルギー応答と建物の損傷との関係を検討することにより,性能規定型耐震設計法に寄与しうる鉄筋コンクリート造建物の損傷評価に関する手法を提案することを目的としている。これによって,以下の成果が得られた。1.地震時のエネルギー応答性状を検討することにより,地震動が及ぼす総エネルギー入力,瞬間的なエネルギー入力の激しさ,エネルギー入力の時間などについての地震動による特性の相違が明らかとなり,また,エネルギー応答は建物の損傷と密接な関係があることから,これに基づいて地震動の動的破壊力特性の評価・分類ができることを示した。2.建物の応答最大変形が生じる半サイクルの応答における地震動の入力エネルギーと構造物の消費エネルギーの対応に基づいて,建物の応答最大変形を地震動の弾性応答スペクトルから簡単に推定する手法を示した。この手法においては,入力エネルギーに地震動の破壊力特性を反映し,消費エネルギーに各種構造種別の減衰性状と履歴性状を考慮できるため,より一般的な評価が可能であるといえる。また,既往の応答変形推定手法との比較を行い,提案手法において概ね実用的な精度で推定できることを示した。3.破壊力特性の異なる地震動が構造物に与える影響の把握,及び提案した応答推定手法の妥当性の検証を目的とした鉄筋コンクリート試験体の擬似動的実験・振動台実験を行った。実験結果より,地震動特性と損傷の関連性について実験的に把握し,また,提案手法によって概ね精度良く応答最大変形を推定できることを確認した。現在,建築物の設計法が従来の使用規定型から性能規定型に移行する動きにあり,この設計法においては,建物に付与する耐震性能を明確にして,施主と設計者が性能を意識して設計を行っていくことを目指しており,地震に対する建物応答の損傷レベルを,設定する限界状態と比較することによって安全性を評価するため,地震に対する弾塑性応答変形を時刻歴応答によらずに精度良く推定する必要がある。本研究では,地震時のエネルギー応答と建物の損傷との関係を検討することにより,性能規定型耐震設計法に寄与しうる鉄筋コンクリート造建物の損傷評価に関する手法の提案を目的としている。1.地震時の瞬間入力エネルギーと応答変形には対応が見られ、大きなエネルギー入力の直後には変形も大きくなっていることが分かり,直下型地震や海洋型地震などの動特性の相違によるエネルギー入力の時系列的な性状の評価ができた。この入力エネルギーを建物の履歴特性と直接対応させることによって応答変形を簡便に推定できると考えられる。2.鉄筋コンクリートの縮小模型試験体を作成し,直下型地震と海洋型地震の特徴をそれぞれ持った模擬地震動を作成し,疑似動的実験及び予備的振動実験を実施し,エネルギー応答性状の検討,実験精度の評価を行った。3.地震動加速度記録を収集し,震源の特徴,観測地の地盤状況などとエネルギー的な破壊力特性の関連性につて検討し,地震動の特性によるエネルギースペクトルの特徴の抽出を行った。これは,海洋型,直下型のような地震特性,地盤特性などの影響を取り入れた設計用のエネルギースペクトルの作成を目的としている。平成11年度は,地震時の瞬間的なエネルギー応答の対応に基づき,与えられたエネルギースペクトルから構造物の最大応答変形を精度よく推定する手法の開発に重点をおいた検討を行い,その提案を行ったが,平成12年度はこの提案手法の精度を検証し,地震動の破壊特性を実験的に解明することを目的とした鉄筋コンクリート造縮小試験体の振動台実験を行った。

この試験体に対して,海洋型と直下型の特性を持つ2種類の模擬地震波を入力し,破壊に至るまでの振動実験を実施し,実験結果から得られる現象の解明,及び平成11年度に実施した擬似動的実験結果との比較検討を行った。得られた結果より,本研究で提案する方法によりどの程度精度よく最大応答変形を推定できるかを明らかにした。また,構造物の地震時弾塑性挙動を比較的簡便に評価する手法として等価線形化法があり,この手法においては履歴減衰の評価が応答に大きな影響を及ぼすため種々の解析的検討が行われてきたが,これを実験的に検証する報告例は少ない。本研究では,擬似動的実験及び振動台実験の結果に基づき,履歴ループ性状やエネルギー消費性状などから履歴減衰の評価を行い,地震動の動的破壊特性の相違による影響を明らかにし,適切な履歴減衰の評価法に関する提案を行った。本研究では,地震時のエネルギー応答と建物の損傷との関係を検討することにより,性能規定型耐震設計法に寄与しうる鉄筋コンクリート造建物の損傷評価に関する手法を提案することを目的としている。平成11年度の研究成果として,地震時のエネルギー応答と建物の損傷とに密接な関係があり,それに基づいて地震動の動的破壊特性を評価・分類できることを明らかにし,さらに,瞬間入力エネルギーを考慮することにより,エネルギースペクトルから最大応答変形を簡便に精度良く求められる手法の提案を行った。平成13年度はこの手法の他に,既往の等価線形化法,強度低減係数法などによる地震時弾塑性応答変形推定手法の比較・検討を行い,推定精度の確認と問題点の把握を行った。さらに,鉄筋コンクリート柱縮小試験体について行った平成11年度の擬似動的実験,平成11(8160)1612年度の振動台動的破壊実験より,得られた実験結果を整理し,実験結果から得られる現象を明らかにした。本研究では,この一連の実験における試験体は同一であり,入力地震動がパラメータとなっているので,地震動の動的破壊力の相違による破壊性状の相違に着目して性状を明らかにするとともに,本研究で提案する方法によりどの程度精度良く最大応答変形を推定できるかを明らかにした。また本年度,実大柱試験体に対して行ったサブストラクチュア擬似動的実験結果より,地震動の入力レベルと最大応答変形,損傷レベル(ひび割れ幅など)について検討を行い,その関連性を明らかにした。最後に,これらの成果を総合的に評価して,性能規定型耐震設計法に寄与しうる鉄筋コンクリート造建物の損傷評価に関する手法の構築を行った。
グローバル経済下の年金制度のパラダイムシフトとその影響に関する日独比較研究

1990年の再統一後のドイツにおける主要な年金改革の苦闘の歩みと、その到達点としての保険料負担主導のパラダイムへの転換の内容について明らかにするとともに、その背景となる少子高齢化、グローバル経済下での経済・雇用情勢の悪化、国際競争が激化する中での企業の社会保険料負担の重荷などの諸要因について、日本との比較を交えつつ、実証的に考察を行った。さらに、新たな年金制度のパラダイムの下で、保険料率上昇の抑制と給付水準低下の補完措置として、年金財政への公費投入の拡大、企業年金・私的年金の促進、低年金者への公費給付制度の拡充、支給開始年齢の引き上げの各施策について比較分析を行った。3年計画の研究の第2年度目に当たる平成24年度は、初年度の日独における基礎的な年金制度改正の動向の整理を踏まえ、ドイツの年金制度のパラダイムシフトをもたらしたと評価される2001年および2004年年金改革法を中心に、その社会経済的な背景や理念、具体的な改革内容とその評価の分析を行った。そのような準備作業の上で、夏にドイツへの訪問調査を予定通り実施し、希望した連邦労働社会省年金局をはじめとして、年金研究者、年金実務の専門家などの訪問、意見交換、資料入手を行うことができた。また、その際、折しもフォン・デア・ライアン連邦社会相が提案して賛否両論の議論を引き起こしていた、「老後の貧困」問題の解決に向けての支援年金をめぐる論議についても関係者との意見交換と資料入手を行うことができた。この時期、日本でも社会保障と税の一体改革の一環として年金制度改正が行われ、公費による年金生活者支援給付金法が成立するなど、同じような課題の解決に向けた政策決定が行われたため、このような新たな動向の分析にも着手した。これら平成24年度の研究作業を通じて、本研究の中心課題である年金制度のパラダイムシフトについては、おおむね次のような構成で全体の分析を構築する方向が固まってきた。1年金給付水準主導から保険料負担水準主導の制度設計への枠組み転換ーその手法としてのマクロ経済スライド(人口指標によるスライド率抑制)と支給開始年齢の引き上げ、2公的年金の給付抑制とこれを補完する企業年金・私的年金の促進、3拠出制年金と公的扶助・基礎保障のあり方の再検討ー老後の貧困対策の枠組み、である。さらにこれに加えて、4両国における年金分割の導入と年金による所得保障の個人単位化についても、次年度にさらに研究を進めて、枠組み再構築の視点に追加し、全体のまとめに結びつける方向で考察を深める。3年計画の最終年度に当たる本年度は、ドイツにおいては4年に1度の連邦議会総選挙が秋に実施され、年金政策についても各党間で活発な論議が交わされた。このため、各党の議論の動向が年金制度のパラダイム・シフトにどのような変化を及ぼすか、という視点で考察した。その結果、主要政党はいずれも2000年代に自ら政権担当した時期に打ち出し、そして確認してきた新たな指標、すなわち、将来の公的年金の保険料負担の上限設定とそれに対応する給付水準の抑制については堅持する方針と、その上で生じる年金水準の低下の影響をとりわけ強く受ける低年金層を中心に、それぞれの党の支持層と政策理念を背景に、底上げを図る政策を打ち出す方向性が確認できた。連邦議会総選挙の結果、政権与党にあった自由民主党(FDP)が歴史的な惨敗を喫し、戦後初めて5%の得票率の壁を超えられずに連邦議会の議席を失うという、政治の枠組みの大きな変化があった。このため、各党間で異例の長期に及ぶ連立交渉が進められた結果、戦後3度目のキリスト教民主/社会同盟(CDU/CSU)と社会民主党(SPD)の2大政党による大連立政権が成立し、年金政策については、双方の主張をそれぞれ取り入れた改正内容について合意された。この内容は、年金財政の負担増と将来の保険料率上限を睨みながら段階的に実施することとされ、議会で圧倒的な議席を有する政権は2014年夏までには第一段を実施する方針だが、その内容を巡っては早くも与党内でも強い異論が噴出しており、今後に大きな禍根を残すおそれも強い。このような新たな政策展開が年金政策のパラダイム・シフトの文脈にどう位置づけられるのか、その含意と将来展望を中心に考察を深めるとともに、四半世紀に及ぶ統一ドイツの年金政策の軌跡を踏まえつつ、日本における年金政策への示唆を念頭に、最終報告書の執筆作業を進めた。3年計画の初年度に当たる平成23年度は、日独両国における年金制度改革のパラダイムシフトの背景や必要性を考察するための基礎的な作業を行った。具体的には、まず、ドイツについては、現在に至るドイツの年金制度の特徴である、報酬比例保険料と報酬比例年金を基礎として賃金スライド制を導入し、貢献原則を徹底させた1957年の第一次年金改革の内容のレビューを行った。

その上で、72年の第二次年金改革、さらに90年代以降の新たな次元の改革の出発点となった89年の年金改革の内容を時系列的にその基本的な特徴と制度の内容、目指した改革の方向性などを検証し、明らかにした。日本については、同様に現在に至る被用者年金の給付と負担の基本構造を決定した1954年の新厚生年金保険法と、もう一つの柱であり日本の特徴である国民皆年金を実現した59年の国民年金法の制定時の経緯とそのあり方を巡る論争の検証を行い、その上で、この2つの制度を基礎として、両者の統合再編を実現した81年の基礎年金の導入の経緯とこれにより形成された日本の公的年金の2元的な基本枠組みの姿を明らかにした。以上の日独両国における戦後半世紀に及ぶ公的年金制度の変遷の時系列的な比較分析を出発点として、1990年前後から世界的に生じてきた経済のグローバル化と雇用の流動化、人口の少子高齢化という共通の経済社会基盤の変化の中で、相次いで実施された両国の年金制度改革について、それぞれの政治経済社会的な背景と理念、具体的内容などのレビューを行った。その結果、両国の間では、公的年金の基本的性格や原理・構造の違いにもかかわらず、90年代以降の相次ぐ改革の理念と具体的方向性においては、保険料負担の限界がリードする給付水準の抑制ルール、支給開始年齢の引上げ、補完的な企業年金等の促進など、高い共通性を有することが明らかになった。初年度では、近年の日独両国の年金改革の主要なものの背景、内容と方向性の検証作業を終え、平成24年度にはさらに年金制度のパラダイムシフトをもたらしたとされる両国の2004年改革の内容の検証を行った上で、ドイツ訪問調査が予定通り実施できた。訪独中には、希望していた連邦労働社会省年金局の訪問と資料入手もでき、担当総務課長との貴重な意見交換も実現できた。さらに他の年金研究者や年金実務の専門家とも、近年の年金改革に関する動向や背景、ドイツにおける国民や専門家の間でのその評価など、貴重な意見や視点を得ることができた。初年度では、戦後半世紀かけて日独両国が到達したそれぞれの公的年金制度の基本理念や構造、それを具体化する給付と負担のルールの共通点と相違点を確認できた。具体的には、強い貢献原則を貫く報酬比例保険料と報酬比例年金を特徴とするドイツの年金制度と、一方で、国民皆年金の下で国民間の平等原則をより強く反映した、再分配機能の強い日本の基礎年金の基本構造とそこにいたる経緯や議論の検証・確認を行うことができた。その上で、このような同じ公的年金とはいえ大きく異なる原理や仕組みを持つ両国の制度にもかかわらず、1990年前後以降に両国に共通して生じてきている経済社会環境の変化と、それを反映した新たな改革のパラダイムとその内容の概略の把握が予定通り実施できた。平成25年度は、3年計画の最終年度に当たるため、これまでの入手文献の分析や、訪独時のインタビュー内容の分析・検証を進める。また、これまでの研究でなお十分な分析ができていない、日独両国における年金分割とその効果について、年金による世帯単位の所得保障から個人単位の所得保障への制度設計の枠組み変更という視点に立って、さらに分析を深める。最終的にこれらの分析結果を総合し、日独両国における年金制度のパラダイムシフトを引き起こした経済社会環境の変化とその具体的な改革内容、そしてその今後の見通しについて、報告書にまとめることとしている。
PNAを応用した遺伝子工学ツールの拡張および二本鎖DNAを認識する新規分子の開発

人工DNAカッター(ARCUT)は、二本鎖DNAの望みの位置を化学的に加水分解する技術であり、次世代のバイオテクノロジーツールとして大いに貢献が期待されるものである。申請者はさらにそのARCUTの実用性を検証すべく、ヒトゲノム中のテロメア部位の位置選択的切断に関する研究に着手した。従来系では不可能であった1本の染色体のみのテロメア長を直接的に観察することを可能にするものである。実際にHeLa細胞およびHEK293細胞から抽出したヒトゲノム中のXp/Yp染色体のみ、あるいは11q染色体のみを所定の部位で切断することに成功した。こうして単一染色体を検出する系を構築することができ、遺伝子工学ツールとしての拡張を達成した。さらにPNAの特長を利用して、二本鎖DNA中の標的配列の両鎖を同時に認識する新規認識系の構築に関する研究にも着手した。標的配列としては二本鎖DNA中のガン関連遺伝子のプロモーター部位とし、その配列を高効率的に認識することを遂行した。ここで、標的としたプロモーター部位は、分子内でグアニン四重鎖構造を形成し、その下流の遺伝子の発現を制御している。そこで、PNAと標的配列中のDNAとの分子間でグアニン四重鎖構造を形成させ、その部位を位置選択的に認識することを目標とした。実際の検討では、設計通りに高効率的な認識を1種類の単純な8量体PNAで実現した。さらに本認識手法と当研究室で知見があるCe(IV)/EDTA錯体の加水分解能を併用することでプロモーター部位のみに対して容易に二本鎖切断を導入することにも成功した。こうして二本鎖DNA中の標的配列の両鎖を同時に認識することを新規な概念を導入することにより達成した。このことは、生体内の修復機構のひとつである相同組み換えを利用することで、ヒト細胞中での効率的な遺伝子編集を可能とすることが期待される。【研究課題1】PNAの認識能を利用した遺伝子工学ツールの拡張:当研究室で開発された人工DNAカッター(ARCUT)の実用性の検証である。ARCUTは、二本鎖DNAの望みの位置を化学的に加水分解する技術であり、次世代のバイオテクノロジーツールとして大いに貢献が期待されるものである。メダカのゲノムの一部のDNAを対象とし、その遺伝子操作について検討した。具体的には、2箇所の切断位置についてのpcPNAを設計・合成・精製を行い、4種類のpcPNAを得た。そして、メダカのゲノムDNAの一部を含む150kbp DNA vectorにそのpcPNAを作用させ、切断を確認したところ、様々な条件検討を行なっても目的断片は確認されなかった。ここまでの検討でARCUTの問題点である、切断効率の向上および非特異的切断の抑制という2つの問題点を解決しないことには、本研究の遂行は困難と判断し、新たな研究事項として、ARCUTを用いたヒトゲノムのテロメア部位の位置選択的切断に関する研究を着手することとした。これは、従来系では不可能であった1本の染色体のみのテロメア長を観察することを可能にするものである。この研究を検討すると同時に付随するテロメア関連事項に関しても研究を行なっている最中である。【研究課題2】二本鎖DNA中の標的配列の両鎖を同時に認識する新規分子の開発:この課題に関しては、本申請直後に、本研究と非常に酷似した結果を競合相手により報告された。内容はJanus-Wedgeと呼ばれる修飾核酸塩基を有する系である。そこで申請者は、汎用性のある修飾核酸塩基を含まない通常のPNAの1本のみを用いて、任意の配列を認識できる系の構築に研究をシフトした。不安定化の原因である一本鎖部位への一本鎖結合タンパク(SSB)の結合により、複合体を安定化し、簡便かつ迅速な位置選択的認識を達成するものである。実際に汎用性のあるPNAにより、100%の効率で望みの配列を認識することに成功した。

こうして二本鎖DNA中の標的配列の両鎖を同時に認識することを新規な概念を導入することにより達成した。このことは、生体内の修復機構のひとつである相同組み換えを利用することで、ヒト細胞中での効率的な遺伝子編集を可能とすることが期待される。