hpprc/llmjp-kaken huggingface dataset:
シストセンチュウ孵化促進物質の生合成の解明

本年度は、ジャガイモ根滲出液中に含まれるGlobodera rostochiensis (以下Gr)に対する孵化促進物質(Hatching factor,以下HF) (以下Gr-HF)とG. pallida (以下Gp)に対するHF (以下Gp-HF)について、Solanoeclepin Aとの比較解析を行うとともに、各HFの精製法を確立することを目的とした。ジャガイモ(Solanum tuberosum)のメークインを用いて毛状根を作成し実験材料として使用した。毛状根は無菌で扱えるだけでなく、生育が早く安定しているという利便性がある。毛状根培養液の孵化活性の評価は、GrやGpの卵に適宜希釈した培養液サンプルを投与するバイオアッセイ法で行った。毛状根を振とう培養した培養液を毛状根滲出液として孵化活性評価試験に供したところ、希釈した毛状根培養液はGrとGpの両方に80%以上の高孵化活性を示した。無菌毛状根の培養液中に高い孵化活性を検出できたことから、HFはジャガイモの根から分泌される物質であることが確認され、毛状根はHFを抽出精製する実験系として有効であることが明らかとなった。次に、毛状根から分泌されるHFを抽出精製するために、以下の実験を行った。(1)毛状根の培養液とSEA合成品の物理的性質(pHおよび温度安定性)を比較解析した。培養液は0.1N塩酸中で80°C1時間加熱後でも活性を維持していたことから、HFがタンパク質などではないということが推定された。また、培養液中のHFはSEAと類似した物性であることが明らかとなった。(2)有機溶媒を用いた液液抽出によりSEA標品と毛状根培養液を抽出した。SEAは酢酸エチルで抽出されたが、培養液中のGr-HFとGp-HFは水層に留まったため、これらが親水性の高い性質を持つことが明らかとなった。2Grに対するHFとGpに対するHFはそれぞれ異なる物質であると推定された。3HFを抽出精製するための有用な抽出精製条件を確立することができた。4ナス属植物により生産されるステロイドグリコアルカロイドが弱いHF活性を示すことが明らかとなった。ジャガイモ水耕液中のHFの分画精製:北海道種苗管理センターで水耕栽培しているジャガイモの水耕液(8万リットル)から合成樹脂3によりHFを大量に吸着回収する。この樹脂からHF画分を脱着濃縮し、固相カラムおよびHPLCにより抽出・精製する。精製法はH30年度に確立した方法を参考にして進める。トマト毛状根培養液中のHFの分画精製:トマト毛状根培養液を合成樹脂およびイオン交換カラムなどで吸着分画することでHFの分画精製を進める。HF生合成遺伝子のゲノム編集:トマト毛状根から分泌されるHFの生合成に関わると推定される候補遺伝子をゲノム編集により遺伝子破壊し、HF活性に影響を与える候補遺伝子を同定する。

精製法はH30年度に確立した方法を参考にして進める。トマト毛状根培養液中のHFの分画精製:トマト毛状根培養液を合成樹脂およびイオン交換カラムなどで吸着分画することでHFの分画精製を進める。HF生合成遺伝子のゲノム編集:トマト毛状根から分泌されるHFの生合成に関わると推定される候補遺伝子をゲノム編集により遺伝子破壊し、HF活性に影響を与える候補遺伝子を同定する。HFの大量精製に必要となる分取カラムをH30年度には購入せず、H31年度に最適なカラムを選定して購入する予定である。また、H30年度はインフォマティクスにより候補遺伝子を行い、H31年度には候補遺伝子の解析を進めるために様々な分子生物学試薬を購入する予定である。
組織特異的 NFkB 抑制による腎老化予防効果の検討

腎尿細管上皮細胞特異的にNFkB経路を阻害する遺伝子改変動物(gGT.Cre;IkBdNマウス)を作成した。20ヶ月齢の腎組織を評価したところ、野生型マウスにおいて3ヶ月齢に比較して尿細管周囲間質に線維化が出現しており、加齢による組織変化と考えられた。gGT.Cre;IkBdNマウスではこの腎間質線維化が有意に増悪していた。腎尿細管上皮細胞における長期にわたるNFkB経路の阻害は、間質線維化を増悪させる可能性が示唆された。高齢化社会を迎えつつあるわが国では、透析導入となる末期腎不全の原因疾患にも大きな変化が現れており、いわゆる慢性糸球体腎炎が減少する一方、加齢性変化を基礎とする腎硬化症萎縮腎が増加している。また近年、老化の分子メカニズムが徐々に明らかにされ、SIRTファミリー分子による細胞内情報伝達系転写因子であるNFkB経路の抑制が報告されている。老化腎ではNFkB経路が活性化されており、本研究では遺伝子改変動物を用いて腎組織特異的にIkBdN(安定化IkBα)を発現させてNFkBを持続的に抑制することで、NFkB経路の腎老化における関与を検討する。初年度の本年は、まずIkBdNマウス、gGT.Creマウス、FSP1.CreマウスおよびNeph. Creマウスを純系SJLマウスに10回以上の戻し交配を行い、遺伝的背景を均一化した。そしてこれらのマウス株を用いて、組織特異的にNFkBが抑制される遺伝子改変マウス3群(gGT. Cre ; IkBdNマウス(尿細管上皮細胞特異的)、FSP1. Cre ; IkBdNマウス(線維芽細胞特異的)およびNeph. Cre ; IkBdNマウス(糸球体上皮細胞特異的))とIkBdNコントロールマウスを得るために交配と作出を進めた。現在までにgGT. Cre ; IkBdNマウス(オス25匹)、FSP1. Cre ; IkBdN(オス9匹)、Neph. Cre ; IkBdNマウス(オス11匹)およびIkBdNコントロールマウス(オス20匹)が長期観察用にエントリーされている。各群25匹を長期観察用に準備し、その後は短期観察用マウスを準備する予定である。この間、交配とケージ管理および尾サンプリングは岡田と井上が、尾サンプルからのDNA抽出とPCR genotypingは船橋(実験助手)が担当した。高齢化社会を迎えつつあるわが国では、透析導入となる末期腎不全の原因疾患にも大きな変化が現れており、いわゆる慢性糸球体腎炎が減少する一方、加齢性変化を基礎とする腎硬化症(細小動脈硬化、糸球体硬化、腎線維化)萎縮腎が増加している。また近年、老化の分子メカニズムが徐々に明らかにされ、抗老化遺伝子であるSIRTファミリーの機能発現に、細胞内情報伝達系転写因子であるNFkB経路の抑制が関連することが報告されている。本研究の第2年度にあたる本年は、昨年より引き続いて組織特異的にNFkBが抑制される遺伝子改変マウス(gGT.Cre;IkBdNマウス(尿細管上皮細胞特異的)およびNeph.Cre;IkBdNマウス(糸球体上皮細胞特異的))とIkBdNコントロールマウスを得るために交配と作出を進めた。検討を予定し作出を進めていたFSP1.Cre;IkBdNマウス(線維芽細胞特異的)マウスでは、34カ月齢より皮膚病変が多発し、皮膚線維芽細胞におけるNFkB経路抑制の結果と考えられ、今回の検討対象からは除外することとした。現在までにgGT.Cre;IkBdNマウス(オス40匹)、Neph.Cre;IkBdNマウス(オス27匹)およびIkBdNコントロールマウス(オス47匹)を観察用にエントリーした。各群より3ヵ月齢のマウスを5匹抽出し、短期コントロール用マウスとしてサンプル(血清、腎・心・肝のPFA固定組織、凍結組織およびRNA)を採取した。また腎の低酸素状態を評価するために、一部のマウスにはピモニダゾールを投与後にサンプルを採取した。本研究の期間中、交配とケージ管理および検体サンプリングは岡田と井上が、尾サンプルからのDNA抽出とPCR genotypingは船橋(実験助手)が担当した。

また近年、老化の分子メカニズムが徐々に明らかにされ、SIRTファミリーの関与が注目されており、その作用機序のひとつとして細胞内情報伝達系転写因子であるNFkB経路の抑制が報告されている。老化腎ではNFkB経路が活性化されており、本研究では遺伝子改変動物を用いて腎尿細管上皮細胞および糸球体ポドサイト特異的にNFkBを持続的に抑制することで、NFkB経路の腎老化における関与を検討した。尿細管上皮細胞特異的にNFkB経路抑制因子であるIkBを発現させてマウスでは、20ヶ月齢時の腎組織において尿細管周囲間質の細胞外マトリックスの沈着領域がコントロールの野生型マウスより拡大していた。これはわれわれの仮説とは逆の結果であった。また20ヶ月齢での腎組織においては明らかな糸球体硬化の発症・進展は認められず、糸球体ポドサイト特異的なIkB発現の糸球体変化への効果は確認されなかった。現時点ですべてのサンプリングが終了して、腎パラフィン固定組織切片を用いた光学顕微鏡的な評価のみが終了している。今後凍結組織を用いたSA-bGal染色、パラフィン固定組織を用いた免疫組織化学、腎RNAサンプルを用いたqPCR、腎抽出タンパクを用いたウエスタンブロッティングを進めて、NFkB経路・老化・senescenceおよび線維化関連の遺伝子/分子の挙動を評価し、現時点までの知見では説明のつかない腎老化プロセスへの尿細管上皮細胞におけるNFkB経路活性化の新たな関与について検討していく。Neph.CreマウスのSJLマウスへの戻し交配に当初の予定より時間を要したため、Neph.Cre;IkBdNマウス群のエントリーが他の群に遅れており、より若年マウスが多い。24年度が最終年度であるため、記入しない。次年度中にIkBdNコントロールマウス群、gGT.Cre;IkBdNマウス群およびNeph.Cre;IkBdNマウス群における腎老化に対する組織特異的NFkB阻害作用を評価するために、5匹/群以上のサンプル数をそろえるとすると、20カ月齢での検討となる。まずはこの月齢での腎老化に対するNFkB経路の関与を検討する。もし有意な関与が認められなかった場合には、各群の残りのマウスを延長して継続観察とし、2430か月齢での評価とする予定である。
有機・無機ペロブスカイトナノ構造薄膜における光誘起による磁性と伝導に関する研究

1.錯体の合成,磁気特性,光学特性2.錯体の磁気特性M=Cu錯体のR=C18,1-NP(1),1-NPO(3)錯体は強磁性的であるのに対し,R=1-NPO(4)の錯体は常磁性的であった.M=Cu錯体の強磁性発現の起源は協同ヤーンテラー歪みによる軌道配列と関係し,より大きな分子体積をもつR=1-NP(1),1-NPO(3)の錯体ではヤーンテラー歪みが抑えられキュリー温度が低下した.M=Mn錯体のR=C18,1-NP(1),1-NPO(3)の錯体は反強磁性であるのに対し,R=1-NPO(4)の錯体は常磁性的な挙動を示した.M=Mn錯体の反強磁性発現の起源はハロゲン(Cl)を介する超交換相互作用と関係している.3.錯体の光学特性M=Cu錯体の光吸収スペクトルは無機層が協同ヤーンテラー効果で歪んでいることに基づく2つの吸収ピークを示した.ピーク位置は強磁性を示すR=C18,1-NP(1),1-NPO(3)錯体(およそ370nm)と明確な強磁性は示さないR=1-NPO(4)錯体(およそ400nm)で異なり,無機層の構造がそれぞれD_<4h>的,D_<2d>的と推定できた.つまり有機分子がかわることで無機層の構造が変化し,結果として磁気特性が変化したと考えられる.これによりフォトクロミック分子のような光照射により構造変化を起こす分子を有機層に導入することにより,磁性を光で制御できる見込みができた.1.錯体の合成,磁気特性,光学特性2.錯体の磁気特性M=Cu錯体のR=C18,1-NP(1),1-NPO(3)錯体は強磁性的であるのに対し,R=1-NPO(4)の錯体は常磁性的であった.M=Cu錯体の強磁性発現の起源は協同ヤーンテラー歪みによる軌道配列と関係し,より大きな分子体積をもつR=1-NP(1),1-NPO(3)の錯体ではヤーンテラー歪みが抑えられキュリー温度が低下した.M=Mn錯体のR=C18,1-NP(1),1-NPO(3)の錯体は反強磁性であるのに対し,R=1-NPO(4)の錯体は常磁性的な挙動を示した.M=Mn錯体の反強磁性発現の起源はハロゲン(Cl)を介する超交換相互作用と関係している.3.錯体の光学特性M=Cu錯体の光吸収スペクトルは無機層が協同ヤーンテラー効果で歪んでいることに基づく2つの吸収ピークを示した.ピーク位置は強磁性を示すR=C18,1-NP(1),1-NPO(3)錯体(およそ370nm)と明確な強磁性は示さないR=1-NPO(4)錯体(およそ400nm)で異なり,無機層の構造がそれぞれD_<4h>的,D_<2d>的と推定できた.つまり有機分子がかわることで無機層の構造が変化し,結果として磁気特性が変化したと考えられる.これによりフォトクロミック分子のような光照射により構造変化を起こす分子を有機層に導入することにより,磁性を光で制御できる見込みができた.1.光照射下での磁気特性測定装置の製作光照射時の磁気特性を測定するため,現有のSQUID磁束計に光ファイバーを組み込んだ.光源は200Wの水銀キセノンランプを用い,各種バンドパスフィルターを装着して所定の波長の光を導入できるようにした.また,赤外線カットフィルターを用い,光源の強度を50W以下に抑えることで,温度2Kおいても光照射時の温度コントロールが可能であることを確認した.2.錯体の合成,磁気特性有機層に長鎖アルキル基を用いたペロブスカイト錯体[CH_3(CH_2)_<17>NH_3]_2MCl_4,M=Cr,Mn,Fe,Co,Ni,Cu,Zn,およびナフチルアミンを用いたペロブスカイト錯体[C_<10>H_7CH_2NH_3]_2MCl_4,M=Cuを合成した.この粉末試料において以下のことがわかった.(2)長鎖アルキル錯体の磁気特性をSQUIDで測定し,M=Cr,Cuでは強磁性,M=Fe,Mnでは反強磁性,M=Coは常磁性であることがわかった.これらの結果はアルキル鎖の短い錯体の報告値とよく一致した.すなわちこれらの磁性は二次元性であることがわかった.M=Cuのナフタレン錯体も強磁性を示したが,その転移温度は長鎖アルキル錯体と比較して低下した.(3)M=Cuのナフタレン錯体において光照射下での磁気特性を測定したが,磁化,磁気転移温度の変化は確認されなかった.1.光照射下での磁気特性測定装置の製作光照射時の磁気特性を測定するために昨年度製作した装置に分光器を組み込んだ.これにより任意の波長の光を導入できるようにした.これを用いて温度2Kにおいて測定を行い,光照射時においても温度コントロールが可能であることを確認した.2.錯体の合成,磁気特性,光学特性(1)長鎖アルキル錯体の磁気特性をSQUIDで測定し,M=Cr,Cuでは強磁性,M=Fe,Mnでは反強磁性,M=Coは常磁性であることがわかった.

一方ナフタレン錯体においては,M=Cuは強磁性を示したが,その転移温度は長鎖アルキル錯体と比較して低下した.M=Mnは反強磁性,M=Coは常磁性を示した.これらのことから,磁気特性は有機分子にほとんど依存しないことが示された.(2) M=Mn,Co,Cuのナフタレン錯体において光照射下での磁気特性を測定したが,磁化,磁気転移温度の変化は確認されなかった.一方蛍光特性において,ナフタレンは350nmに発光を示すが,M=Cuのナフタレン錯体はその位置に4π→d_<x2-y2>吸収をもつため消光した.即ち有機層から無機層へのエネルギー移動を確認した.一方M=Mn,Co錯体は吸収を持たないため前駆体と同様の発光特性を示した.1.錯体の合成,磁気特性,光学特性2.錯体の磁気特性M=Cu錯体のR=C18,1-NP(1),1-NPO(3)錯体は強磁性的であるのに対し,R=1-NPO(4)の錯体は常磁性的であった.M=Cu錯体の強磁性発現の起源は協同ヤーンテラー歪みによる軌道配列と関係し,より大きな分子体積をもつR=1-NP(1),1-NPO(3)の錯体ではヤーンテラー歪みが抑えられキュリー温度が低下した.M=Mn錯体のR=C18,1-NP(1),1-NPO(3)の錯体は反強磁性であるのに対し,R=1-NPO(4)の錯体は常磁性的な挙動を示した.M=Mn錯体の反強磁性発現の起源はハロゲン(C1)を介する超交換相互作用と関係している.3.錯体の光学特性M=Cu錯体の光吸収スペクトルは無機層が協同ヤーンテラー効果で歪んでいることに基づく2つの吸収ピークを示した.ピーク位置は強磁性を示すR=C18,1-NP(1),1-NPO(3)錯体(およそ370nm)と明確な強磁性は示さないR=1-NPO(4)錯体(およそ400nm)で異なり,無機層の構造がそれぞれD_<4h>的,D_<2d>的と推定できた.つまり有機分子がかわることで無機層の構造が変化し,結果として磁気特性が変化したと考えられる.これによりフォトクロミック分子のような光照射により構造変化を起こす分子を有機層に導入することにより,磁性を光で制御できる見込みができた.有機分子Rとして光反応性を示すπ共役分子を導入した錯体(RNH_3)_2MX_4(M=Mn,Co,Cu,X=Cl,Br)を合成し,磁気特性,光学特性を調べた.有機分子RとしてBZ(1),BZ(2),1-NP(1),2-NP(1),1-NPO(3),1-AZO(3)および1-BPO(3)を有する,Cu-Cl錯体およびMn-Cl錯体はそれぞれ強磁性および反強磁性を示したが,転移温度はそれぞれの分子に依存して異なった.一方,有機分子Rとして1-NPO(4)を有するCu-Cl錯体は2Kでも明確な強磁性を示さなかった.これらの起因を確かめるために,それぞれの錯体の吸収スペクトルを測定した結果,BZ(1),BZ(2),1-NP(1),2-NP(1),1-NPO(3),1-AZO(3)および1-BPO(3)を有するCu-Cl錯体と,1-NPO(4)を有するCu-Cl錯体では無機層が局所的に異なった(それぞれ,D_<4h>,D_<2d>)構造を有すると結論された.この結果,無機層の電子状態が大きく異なり,結果的に面内相互作用が変わったと推察された.一方,転移温度の変化は共役するπ電子数に依存した.この変化は,吸収スペクトルにおけるπ電子を起因する吸収位置と相関してたため,π電子を介した無機層間相互作用の変化の結果であると結論された.さらに,有機層に光で電子状態が変わるアゾベンゼン誘導体および光により励起三重項が生成される分子(1-AZO(3)および1-BPO(3))を導入した錯体を合成し,光照射による磁性の制御を試みた.アゾベンゼン分子は溶液中で照射する光の波長に依存して構造が変化した.これらを導入した錯体の磁性はトランス体が強磁性,シス体が常磁性と異なった.
指尖容積脈波波高値(血液容積脈)を用いた自律神経調節機能の評価

本研究では、当初考えていた指尖容積脈波波高値〔以下では脈波容積(pulsevolume : PV)〕に代わり、規準化脈波容積(normakized pulse volume : NPV)をαアドレナリン作動性血管交感神経活動の指標として用いることの是非が検討された.NPVは,「ΔI/I」で評価され,無次元の絶対量として取り扱いが可能である.ここで,ΔIは,指尖容積脈波の交流成分ーつまり,PVに相当する.また,Iは,直流成分の当該心周期における平均値を表す.これらを記録する光電式指尖容積脈波計は,近赤外光(940nm)を被験指尖部位で透過する方式のものを,独自に試作した.このNPVは,被験指尖部位において,全血液の平均吸光係数εが大幅に変動しない限り,動脈血中の脈動成分(ΔV_a)と比例関係を成す,と証明された.一方,PVは,ΔV_aとの大雑把な比例関係でさえ,εの制約に加え,さらに二つの制約を必要とした.すなわち,被験指尖部位において,全血液量がさほど変化しないこと,および,指の形態(厚さ,皮膚の色,組成)がさほど異ならないこと,である.また,NPVの対ストレス鋭敏性は,PVを凌ぐものであることも,理論的に予想できた.こうした理論的検討を踏まえ,13名の男子大学生に対して,暗算および鏡映描写の負荷実験を試みた.その結果,NPVとPVは,ベースラインからストレス刺激負荷へと,いずれも有意な減少を示したが,その程度はNPVにおいていっそう大であった.また,αアドレナリン作動性血管交感神経活動のいま一つの指標と見なされる指皮膚血管抵抗(=血圧/指皮膚血流)を求め,これとNPVないしPVとの相関を計算したところ,いずれも高い値を示したが,やはり,NPVにおいていっそう高かった.最後に,今後検討すべき課題が何であるかにつき,詳細な分析を試みた.本研究では、当初考えていた指尖容積脈波波高値〔以下では脈波容積(pulsevolume : PV)〕に代わり、規準化脈波容積(normakized pulse volume : NPV)をαアドレナリン作動性血管交感神経活動の指標として用いることの是非が検討された.NPVは,「ΔI/I」で評価され,無次元の絶対量として取り扱いが可能である.ここで,ΔIは,指尖容積脈波の交流成分ーつまり,PVに相当する.また,Iは,直流成分の当該心周期における平均値を表す.これらを記録する光電式指尖容積脈波計は,近赤外光(940nm)を被験指尖部位で透過する方式のものを,独自に試作した.このNPVは,被験指尖部位において,全血液の平均吸光係数εが大幅に変動しない限り,動脈血中の脈動成分(ΔV_a)と比例関係を成す,と証明された.一方,PVは,ΔV_aとの大雑把な比例関係でさえ,εの制約に加え,さらに二つの制約を必要とした.すなわち,被験指尖部位において,全血液量がさほど変化しないこと,および,指の形態(厚さ,皮膚の色,組成)がさほど異ならないこと,である.また,NPVの対ストレス鋭敏性は,PVを凌ぐものであることも,理論的に予想できた.こうした理論的検討を踏まえ,13名の男子大学生に対して,暗算および鏡映描写の負荷実験を試みた.その結果,NPVとPVは,ベースラインからストレス刺激負荷へと,いずれも有意な減少を示したが,その程度はNPVにおいていっそう大であった.また,αアドレナリン作動性血管交感神経活動のいま一つの指標と見なされる指皮膚血管抵抗(=血圧/指皮膚血流)を求め,これとNPVないしPVとの相関を計算したところ,いずれも高い値を示したが,やはり,NPVにおいていっそう高かった.最後に,今後検討すべき課題が何であるかにつき,詳細な分析を試みた.本研究では,当初考えていた指尖容積脈波波高値よりも,ストレスに対していっそう鋭敏かつ理論的意味合いの明瞭な,規準化脈波容積(normalized pulse volume;NPV)を,血管交感神経浩動の指標として用いることに変更した(澤田,1999).NPVとは,゙ΔV_b/V_b=(ΔI/I)/ln(I_c/I)"で評価される,無次元の量である.ただし,式中の左辺にあるΔV_bは,被験指尖部位における全血液量V_bの脈動成分を表す.また,右辺にあるI,ΔI,I_tは,指尖部位における透過光量I(dc成分),その脈動成分(ac成分),および,虚血状態での透過光量(dc成分),をそれぞれ表す.なお,光電式指尖容積脈波計は.近赤外光(940nm)を被験指尖部位で透過する方式のものを,独自に試作した.また,指尖部位で虚血状態を得るため,専用の指カフも合わせて試作した.本年度は,第1に,光の透過に関する基本的原理とされるLambert-Beerの法則が,in vivoの生体に適用できるか否かを,理論的妥当性の問題として検討した(澤田他,1998;澤田,1999).次いて,第2に,NPVが,指尖部位における血管緊張度(vascular tone)の指標と見なせるか否かを,10名の男女を被験者とし,恒温水槽にて各種の水温を作成しながら(44°C→22°C→11°C),実験的に検討した.

その結果,水温の下降に従って,NPVは減少し,指皮膚血管抵抗は上昇するのが認められた.また,両者の間には,きわめて高い負の相関が見出された.さらに,反応性充血の手法によって,あらかじめNPVの最大値を推定しておき(NPV_<max>),゙NPVabj=(NPV_<adx>-NPV)/NPV_<max>^*100"でNPV_<adj>に換算してやったところ,結果はさらに良くなるーつまり,被験者間バラツキの減ることが判明した.本研究では,当初考えていた指尖容積脈波波高値[以下では脈波容積(pulse volume: PV)]に代わり,規準化脈波容積(normalized pulse volume:NPV)をαアドレナリン作動性血管交感神経活動の指標として用いることの是非が検討された.NPVは,「ΔI/I」で評価され,無次元の絶対量として取り扱いが可能である.ここで,ΔIは,指尖容積脈波の交流成分-つまり,PVに相当する。また,Iは,直流成分の当該心周期における平均値を表す.これらを記録する光電式指尖容積脈波計は,近赤外光(940nm)を被験指尖部位で透過する方式のものを,独自に試作した.このNPVは,被験指尖部位において,全血液の平均吸光係数εが大幅に変動しない限り,動脈血中の脈動成分(ΔV_a)と比例関係を成す,と証明された.一方,PVは,ΔV_aとの大雑把な比例関係でさえ,εの制約に加え,さらに二つの制約を必要とした.すなわち,被験指尖部位において,全血液量がさほど変化しないこと,および,指の形態(厚さ,皮膚の色,組成)がさほど異ならないこと,である.また,NPVの対ストレス鋭敏性は,PVを凌ぐものであることも,理論的に予想できた.こうした理論的検討を踏まえ,13名の男子大学生に対して,暗算および鏡映描写の負荷実験を試みた.その結果,NPVとPVは,ベースラインからストレス刺激負荷へと,いずれも有意な減少を示したが,その程度はNPVにおいていっそう大であった.また,αアドレナリン作動性血管交感神経活動のいま一つの指標と見なされる指皮膚血管抵抗(=血圧/指皮膚血流量)を求め,これとNPVないしPVとの相関を計算したところ,いずれも高い値を示したが,やはり,NPVにおいていっそう高かった.最後に,今後検討すべき課題が何であるかにつき,詳細な分析を試みた.
能格性と他動性の形態的研究とその統語論への影響

本研究では能格言語の格のシステムについて、他動性の形態素が能格言語の格システムの中でどの様な役割を果たすかということに注目し、他動性形態素が、格を直接ライセンスする、という仮説から出発した。当初念頭に置いていた言語の中で、最も成果の上がるものとして、本年度はオーストロネシア諸語、特にインドネシア語の受け身の研究を行っている。同語の受け身を形態論の立場から分析し、受け身は統語部門の後で起こると主張する。インドネシア語の受け身は命令形の時にも用いられ、外項の抑圧はない。また、目的語からの関係節抜き出しの際には受け身は義務的であり、格の要請による移動があるとも考えられない。こうした事実から、本研究では、インドネシア語の受け身は、統語部門で出来た目的語の痕跡により引き起こされると分析する。具体的には目的語の移動によりできた痕跡が、動詞にある抽象的な接辞位置を活性化すると考え、このライセンスに他動性形態素の1つである受け身形態素が係わるとする。また能格性の観点からは、同語の受け身では動作主は目的語の位置にあり、これはいわゆる深いレベルの能格性の一種であると主張する。この成果の発表のため、筆者は平成14年度国際研究集会派遣研究員(第I期)として平成14年4月26日から28日までアメリカ合衆国ニューヨーク州にて開催されるオーストロネシア形式言語学会に派遣されることになっている。同会議はオーストロネシア諸語の研究者の中で、特に形式言語学の手法をとる者が結成したもので、主にアメリカ合衆国やカナダで開催されてきた。過去の参加者は北米を始め、フィリピン、オーストラリア、インドネシア、日本、台湾などの環太平洋の国々から来ていて、インドネシア語をはじめその周辺語の専門家が多数出席する。そしてこの論文はこの会議の論文集として出版される予定である。能格言語の格のシステムについては、多くの研究が発表されてきたが、これらの中では、他動性の形態素は、文全体の他動性を単に反映するものと看過されてきた。そこで本研究では、他動性の形態素が能格言語の格システムの中でどの様な役割を果たすかということに注目し、他動性形態素が、格を直接ライセンスする、という仮説から出発した。初年度の研究計画の2つの柱は、能格言語の研究と、北米での資料収集、討論であり、対象言語としては、エスキモー諸語、アマゾン諸語、そしてオーストロネシア諸語(特にブギ語)等を取り上げた。具体的方法としては、記述文法書を購入、研究し、それらの言語での能格性の見識を深めた。北米での研究旅行では、複数の大学で同じ分野の研究者と会い、情報交換や討論を行った。また日本では手に入りにくい本や資料の購入、閲覧、コピーなどをした。また、未分析のブギ語のデータの再検討を行い、北米の研究者と議論を深めた。今年度当初ではさほど重要ではないと思われたが、現段階で、来年度の研究を行いにあたって重要と思われる視点は、他動性を一般的な項の増減の過程の1つと捉えることである。つまり、自他交替を語るには、語彙的使役形の他にも、形態的使役形、迂言的使役形も考慮にいれ、かつ、能格言語での反受け身の機能を、対格言語と能格言語での一般受け身と絡めて、議論をしていく必要がある。
軟岩斜面の風化劣化過程の再現と防災の研究

まず、岩石の物理的風化に伴う剛性喪失と強度劣化のプロセスを再現するため、特殊な実験装置を製作して浸水と凍結と過熱を繰り返し、剛性低下と強度劣化の相関関係を研究した。それに基づき風化岩盤からなる脆弱かつ不安定な斜面の危険度を実用的に評価することを目的として、国内およびパキスタンの斜面災害地で現場斜面で強度および剛性の調査を行った。これらをもとにして、年々進行する風化の状況を簡便に追跡し、強度が臨界状態に達することを検知して具体的な防災作業が開始できる方法を提案した。まず、三浦半島の第三紀層から採取した泥岩や砂岩系の軟岩サンプルおよびパキスタンのカシミール地方で2005年の大地震後に不安定化して崩壊し続けている泥岩や石灰岩系の軟岩サンプルを使用して、次に述べる実験を行った。その内容は、冷凍機とオーブンを使用して零下5度Cでの凍結と110度Cでの融解および水浸を繰り返すもので、このプロセスによって軟岩の中で物理的風化過程(亀裂の増加と分解)が進行する。そして、この過程の途中で一軸圧縮試験を繰り返し実施し、S波伝播速度、微小ひずみ時のせん断剛性、そして一軸圧縮強度の変化の相関を調べている。それによると、初期の剛性や強度はさまざまであるものの、S波速度の減少と強度の劣化の度合いは共通である。次に、上記の実験結果を補強するために、国内の実斜面でS波伝播速度の実測と現場貫入試験によるせん断強度の測定を行った。また別途パキスタンにおいて行った調査の結果も取り込んでいる。これらの研究の成果として、S波速度の現場簡便測定(物理探査)を定期的に行うことにより、実斜面における風化と劣化の進展を検定し、崩壊危険度の増大をモニターできる見通しを得た。この研究項目は次年度も継続する。第三に、圧力の作用下でサンプルに凍結融解をさせることができる三軸せん断装置を製作した。この装置は外部に冷却装置および加熱装置を持ち、さまざまな温度の流体を三軸圧力室に導入することにより、圧力室内の不凍液の温度を制御し、それによって試験用の軟岩に熱膨張と収縮を起こさせるものである。現在機能試験中であり、第二年度に実験が本格化する。本研究の目的は、1)山地の岩盤性の斜面が風化・劣化して強度を失い、豪雨などの自然災害をきっかけに崩落する現象を、実験室内で再現すること、2)実験結果を基にして、風化が進行している自然斜面の崩壊危険度を評価・警告できる方法を提案することである。そのような目的の下で、平成22年度は次のような研究を行なった。(1)前年度に製作した力学的風化再現型三軸せん断装置(冷凍と加温を繰り返す)を用い、国内外の岩石サンプルの実験を行なった。前年度の一軸圧縮試験と同様に、風化の進捗にともなって微小変形時の剛性が低下して強度喪失と整合することを期待していた。ところが風化の初期には逆に剛性が高まることが普遍的に見出された。多面多岐な実験と検討を行い、拘束圧力の作用下では亀裂の発生した岩石でもなお摩擦抵抗を発揮することができるので、剛性が高まることもありうる、という結論に至った。実際に崩壊する斜面では、すべり面がごく浅所にあるので、拘束圧の影響が顕著にはならない。(2)パキスタンや中国・四川省の風化不安定斜面で現場実験を行い、S波伝播速度とせん断強度の相関を調べた。これと実験室で得られた同種のデータとを併せ、S波伝播速度を簡易に計測することによって現場斜面のせん断強度や豪雨時の斜面安定度を評価するデータベースを形成している。現在までの成果では、データはサンプルが形状をなお維持しているせん断試験結果のグループと、すでに岩石がばらばらに崩壊した現場斜面データのグループに分かれている。風化の進展した斜面では後者のグループから実用的な相関関係を取得することが妥当である。(3)化学的な風化を再現するために、泥岩・花崗岩・石灰岩の破砕粒子に硫酸を作用させて分解を促進する実験を行なった。粒子表面を顕微鏡観察すると、表面の凹凸が激しくなり、粒子間の摩擦抵抗がむしろ増加する場合もあることがわかった。化学的な風化は斜面災害においてはあまり重要ではない、と考えている。加熱凍結の繰り返しが可能な三軸せん断装置を用いて、国内外から採取した岩の物理的風化再現実験を行った。風化の進展とともに微小変形時の剛性(せん断剛性)が減少していく様子を追跡し、かつ破壊実験も実施して、剛性と強度との相関関係が岩種によらずほぼ一定であることを見出した。これにより、現場の非破壊実験(S波伝播速度の測定)から、風化岩盤斜面の強度推定、崩壊危険性の評価が可能である。さらに、風化が進行して岩石に分解している斜面について、上記非破壊実験及び現場せん断破壊実験、現場貫入実験を行い、ふたたび剛性と強度の相関関係を得た。この関係は上述の岩盤におけるものとは異なっているものの、同じ用途に使用することができる。

三軸せん断実験では、やや大型の岩石サンプルを円柱型に整形する必要があり、研究が容易ではない。そこで短時間に多数の岩石サンプルの強度を決定できる方法として、ポイントローディング強度実験を導入した。国内の花崗岩地帯およびブータンで交通路の安全を脅かしている堆積岩地帯から多数の岩石を収集し、凍結融解後の強度を測定した。花崗岩は風化しやすい、という説があるが、その風化進展は、堆積岩よりはるかに遅いことを見出した。さらに、化学的風化プロセスを再現して詳細を研究するため、酸が作用したときの岩石表面の凹凸進行を、顕微鏡観察した。一般に凹凸の程度は酸によって増加、すなわち化学的な風化に脆弱な部分に酸の作用が集中し、表面の凹凸が甚だしくなることを見出した。したがって岩盤の中で脆弱化が進行することが予想される半面、岩石表面の凹凸が増せば、表面摩擦は増加することも考えられ、化学的風化が斜面安定に及ぼす影響は、簡単ではない。冒頭に述べた崩壊危険性の検討で、危険と判断された斜面では、ただちに高価な斜面補強に着手するのではなく、まず現場斜面の運動モニタリングを行い、崩壊につながると判断される運動が検知された場合に避難警報を出す、という防災体制を提案する。
惑星大気再突入体の通信ブラックアウト評価に関する研究

惑星大気再突入時に宇宙機に現れる通信ブラックアウト・プラズマ減衰予測のための数値解析ソフトウェアを開発した。本ソフトウェアは3次元非構造格子データに対応したもので、対象となる宇宙機の形状再現性および自由度の高い構成となっている。また、過去に再突入試験を実施し通信ブラックアウトや通信電磁波の減衰データが得られているミッションに対して、本ソフトウェアを適用することで解析モデルの検証が行われた。その比較から、本解析モデルが実際的な環境をよく再現することが確認された。本研究によって、宇宙機の通信視野角や通信時間の定量的評価および機体近傍のプラズマ流・電磁波分布を明らかにすることが可能になった。大気再突入時において、プラズマに包まれた宇宙機が、地上局やデータ中継衛星との通信途絶現象(通信ブラックアウト)に陥ることは大きな問題である。その一方で、再突入機近傍のプラズマ諸量分布や電磁波挙動の正確な予測が難しく、通信ブラックアウト低減に繋がる知見の探索が困難な状況である。ここでは再突入近傍のプラズマ流・電磁波分布を明らかにするための数値解析パッケージコードを開発するとともに、それを利用して通信ブラックアウトの低減化を図るための知見を見出すことを目的とする。本年度における計画は、突入機近傍のプラズマ流・電磁波挙動を解析するためのパッケージコード開発を行うことと、過去の実飛行試験によって取得された通信ブラックアウトやプラズマ減衰履歴と解析結果の比較を行うことで本解析モデルの検証を実施することとした。再突入機周りのプラズマ気流諸量と電磁波挙動を予測する数値解析モデルの開発を進めた。対象とする宇宙機が3次元的な形状、あるいは複雑な形状であっても柔軟に対応できるようなソルバーの開発方針とした。プラズマ流解析に関しては、ここではJAXAにおいて開発が進められている非構造格子対応・圧縮性流体解析ソルバーFaSTARをベースにし、これに実在気体効果を組み込むことで再突入環境の再現が可能になったRG-FaSTARを開発した。現在RG-FaSTARの性能評価や適用範囲探索を進めている。電磁波解析に関しては、FD2TD法を用いた電磁波ソルバーを開発した。これは比較的に低計算コストであるとともに、対象が複雑形状であっても取り回しが容易である。また、両ソルバーのデータ変換ツールを作成しパッケージとした。本課題において開発した解析モデルの検証としては、実飛行試験(NASA RAM-CやESA ARD)による通信電波の減衰ゲイン履歴や電子数密度分布などの計測データと解析結果の比較を実施した。大気再突入時において、プラズマに包まれた宇宙機が地上局やデータ中継衛星との通信途絶現象(通信ブラックアウト)に陥ることは大きな問題である。その一方で、再突入機近傍のプラズマ諸量分布や電磁波挙動の正確な予測が難しく、通信ブラックアウト低減に繋がる知見の探索が困難な状況であった。本研究は再突入近傍のプラズマ流・電磁波分布を明らかにするための数値解析ソフトウェアを開発するとともに、それを利用して通信ブラックアウトの低減化を図るための知見を見出すことを目的とした。研究期間は2年間とした。研究計画は、通信ブラックアウト予測ツールの開発を行うことと、実飛行試験やプラズマ風洞試験によって取得された実験データと解析結果の比較を行うことで本解析モデルの検証を実施することである。再突入機周りのプラズマ気流諸量と電磁波挙動を予測する数値解析モデル・ソフトウェアの開発を進めた。プラズマ流解析に関しては、JAXAにおいて開発が進められている非構造格子対応流体解析ソルバーFaSTARをベースにし、これに実在気体効果を組み込むことで再突入環境の再現が可能になったRG-FaSTARを新たに開発した。電磁波解析に関しても、FD2TD法を用いた電磁波解析ソルバーArcflow/Arcwaveを新たに開発した。加えて両ソルバーのデータ変換ツールを作成した。解析モデルの検証としては、実飛行試験(NASA RAM-CやESA ARD)による通信電波の減衰ゲイン履歴や電子数密度分布などの計測データと解析結果の比較を実施した。それらは良好な結果が示し、本解析ツールの有用性が確かめられた。今後の取組として、DLR(ドイツ航空宇宙センター)において取得されたアーク加熱風洞を用いたプラズマ気流中における通信実験データを利用して、本解析ソフトウェアのより精緻な検証を行う。十分な計算機環境によって、本年度の課題であったプラズマ流・電磁波解析パッケージコードの開発と検証がほぼ予定通りに進められている。高速流体・高温気体力学平成27年度の計画としては次の2つである。(1)前年度(平成26年度)の研究において開発されたプラズマ流・電磁波解析コードに対してより精緻な検証を行うこと;(2)通信ブラックアウト低減化に向けた知見を獲得すること。計画1の解析モデルの検証としては,アーク加熱風洞やICP風洞などのプラズマ風洞を利用して、プラズマ気流中における電磁波の通信特性の取得を行う。

さらに前年度において開発した解析コードを用いて風洞内部の環境を再現し、計測データと解析結果との比較を実行する。必要であれば前年度に行った解析モデル開発に立ち返り、その開発と検証を継続する。用いるプラズマ風洞としては、九州大学20kWアーク加熱風洞、JAXA 10kWICP風洞などとする。また計画2では、再突入機の通信ブラックアウト低減あるいは通信可能性増大を目標に再突入機形状や飛行特性の指針を見出す。本解析コードを用いて、様々な形状特性や再突入軌道特性もつ飛翔体に対してパラメトリック的に電磁波挙動を調べ上げ、通信ブラックアウト低減に繋がる知見を見出す。本年度の研究を進めるにあたって、当初予想していたよりも十分な計算機環境を利用することができたため、その計算機使用料の差額分を来年度の計算機使用料として利用することを目的に次年度使用額が生じた。次年度における計算機使用料の一部として使用する。
南北極冠域の地磁気・オーロラ観測による磁気圏境界現象の研究

磁気圏境界領域から流入する太陽風エネルギーと地球磁気圏の相互作用を解明する目的で、米国が南極大陸内陸高原部の6ヶ所に設置した無人観測所(AGO)でのサーチコイル磁力計による地磁気脈動観測とAGO観測所の共役点での全天イメージャーによるオーロラ観測を実施し、AGOによるオーロラ、地磁気、電離層吸収、VLF電波の各データ、および南極昭和基地大型短波レーダーのデータと、衛星による太陽風及び太陽活動データと併せた総合的解析を行い、以下の成果を得た。1)磁力計ネットワークを用いて3次元的な電流系を求める手法を新たに開発し、南北半球で共役に太陽方向へ移動するTCV(移動性対流渦)現象を発見し、その磁気圏物理学的な多面性を明らかにした。大振幅のTCV現象数例に関して起源となる太陽風構造の性質を詳細に調べた結果、通常よりも大きく傾き、かつ内向きの電場を持つ太陽風接線不連続(TD)が磁気圏を掃引する際にTCVが発生する様相を明らかにした。2)TCV通過に伴う過渡的な電離圏擾乱生成を発見し、3次元電流系とオーロラ降り込みによる電離圏F層プラズマ不安定の非線形成長が、その発生原因であることが示した。3)ウェーブレット変換を用いたMIEの自動検出と、圧力平衡を考慮したTDの自動検出手法を開発し、MIE(磁気インパルス現象)とTDの発生率が相関を持って季節変動することを発見した。4)TDの磁気圏到達時間を1つの太陽風モニターのみから正確に計算する手法を新たに開発し、TCVが本質的に太陽風起源であることを統計的に明らかにした。5)磁気圏電離圏の結合過程を伝送線回路モデルで表現し、南北半球の共役性を考慮した、定量的なTCV現象のモデル化に成功した。6)TCV現象に伴う電流発生の仕組みを定量的に理解するため、3次元MHDシミュレーションを行い、典型的なTCV現象を再現することに成功した。磁気緯度75度よりも高緯度領域は、磁気圏境界領域と太陽風との相互作用を理解する上で極めて重要な領域であるが、これまで、オーロラ観測の空白域となっていた。本研究では、国際共同研究により、南北両半球でオーロラ光学観測、地磁気観測を実施し、得られたデータをもとに、磁気圏境界領域で生じている現象を理解することを目指している。今年度は、1)ノルウェー(Longyearbyen(磁気緯度75.3N))でのオーロラ観測、2)南極無人観測所(AGO)で取得されたデータ解析を行ない、以下の成果が得られた。1)1999年からのLongyearbyenでの定常観測を引き続き行ない、磁気圏・惑星間空間衛星観測データと比較可能なオーロラデータを取得した。夕方側マグネトポーズに隣接するBPS領域の10keVプロトンが、太陽風動圧変動に応答する形で電離圏に降り込んだ結果発光したと考えられる強いプロトンオーロラのデータが得られた。BPS領域のプロトンを10keV程度まで加熱する機構としては、磁気圏の圧縮効果とSSCに伴うサブストーム効果の2つが考えられる。2)振幅100nTを超える磁気インパルス現象(MIE)11例を、AGOデータ、南北両半球レーダー観測網データ、衛星データを用いて調べた結果、以下のことが明らかとなった。MIEに伴う移動性電離圏対流(TCV)は南北両半球に出現する。朝側のMIEはTCVの中心位置がCGM座標の共役点で見られるが、磁気正午付近のMIEではTCVの中心位置が共役点からずれる。

朝側のMIEでは、太陽風不連続面とbow shock面が朝側で直交する。一方、磁気正午のMIEでは、太陽風不連続面が太陽地球方向に平行になるときに、MIEが発生している。このことから、太陽風不連続とbow shockの相互作用が、MIEの発生に重要な役割を果たしていることが示唆される。今年度、データセットの充実したMIEの詳細な事例解析を2列行い、MIEを引き起こす太陽風不連続構造自体の性質が、MIEを解明する上の重要な要素であることが新たに明らかとなった。まず、複数の太陽風モニター衛星データから太陽風不連続面の傾きを決定する手法を確立し、衛星から磁気圏までの正確な到達時間を求めることに成功した。更に、MIEの起源と同定した太陽風不連続構造は接続型不連続で内向きの電場を有し、bow shockと長時間相互作用するという特殊な性質を有することが明らかになった。磁気圏境界面上で相互作用する場所が特定できるため、太陽風データからMIEの発生位置を推定できる可能性も高く、今後これらの特徴を統計的に確認する予定である。また、これまでは主に定性的な説明によってMIE発生メカニズムの論議がなされてきたが、定量的に説明できるかどうかの検討は殆どなされていないことから、MIEを再現するモデル計算の開発を行った。モデル計算では、電流の連続の式から磁気圏電流につながる電離圏電流を求め、ビオサバール則から磁場変化を計算し、観測データと合わせ込むことで種々の物理量を得る。このモデル計算を用いて地上磁力計データから導出した電流量と静止軌道衛星磁場データから導出した電流量の比較、また、南北の磁力計ネットワークを用いた南北半球における等価対流パターンの解析方法と組み合わせることで、磁気圏電離圏間に流れる3次元的な電流系、電離圏へのエネルギー流入量、アルベン波の伝播過程等を調べることが可能となった。更に、カスプ領域にある北極圏スバールバルに設置されたプロトン全天イメージャーの改良および継続的光学観測を実施した。また、プロトンオーロラ解析プログラムを改善することにより時間空間変化を伴う発光強度の定量的な議論が可能となった。これより、夕方側高緯度領域において準周期的なプロトンオーロラ発光現象や、太陽風磁場変化によるプロトンオーロラ発光領域の低緯度側への移動などのローカルな現象をとらえること成功した。本年度は、磁気圏境界領域から流入する太陽風エネルギーと地球磁気圏の相互作用を解明する目的で、米国の南極無人観測所(AGO)による地磁気脈動観測の継続と、無人観測所網の拡大の検討、及び、AGOとその北半球共役点でのオーロラ・地磁気観測データを、大型短波レーダー網データと衛星による太陽風及び太陽活動データと併せ、総合的なデータ解析を実施した。特に、磁気インパルスイベント(MIE)と呼ぱれる、継続時間5-15分、振幅50-200nTほどの昼側高緯度地域で観測される磁場変動現象に注目した。7年間以上の南極点におけるフラックスゲート磁力計データの中から、ウエーブレット解析を応用してMIEを自動抽出し、太陽風起源のMIEについて統計的性質を調べた。WIND及びACE衛星の太陽風データから求めた惑星間空間不連続面の法線ベクトルを使うことで、衛星地上間の時間差を精密に補正することに成功した。それにより、異なるタイプの太陽風起源現象のMIE発生に対する影響だけでなく、MIE発生の季節や太陽周期変動への依存性を議論することが初めて可能となった。また、南北半球の磁場観測ネットワークデータを用いて、MIEに関連する磁気渦の移動(TCV)の磁気共役特性についても統計的に調べることができた。
心疾患における心筋ミオシン重鎖mRNA遺伝子発現の動態

心筋の収縮に関与する重要な蛋白の1つであるミオシン重鎖(MHC)遺伝子には,αおよびβの2種類が存在し,これに相当するアイソザイムとしてV1(αα),V2(αβ),V3(ββ)の3種類の存在が知られている.我々はこの遺伝子が,発達,ホルモン,薬物,心臓圧負荷等により変化することを動物実験にて確認してきた.また,これらの因子によるMHC遺伝子発現は,蛋白レベルに先行して起こることが確認されている.これらの成果に基づき,本研究ではヒト心筋MHC遺伝子発現ならびにアイソザイムの動態を知る方法を確立し,心臓疾患の病因ならびに病状の変化を早期に把握する道を開く目的で,SIヌクレア-ゼマッピング法(SIマッピング法)ならびにピロリン酸アクリルアミドゲル電気泳動法(ピロリン酸ゲル電気泳動法)の臨床応用への有用性について検討した.新しく作成したヒトの心筋MHCオリゴヌクレオチドをプロ-ブとし,ヒト心筋生検標本を用いてSIマッピング法によるmRNA遺伝子発現の検索を行ったところ,非常に正確な検索が行えることが確認され,また,心筋生検時に得られる約50mgという少量の標本から,mRNAの検索が十分に行えることも確認された.一方,ピロリン酸ゲル電気泳動法では,ゲルの組成を再検討することにより,ヒト本筋MHCアイソザイムの電気泳動による分離に初めて成功した.また,この方法はSIマッピング法よりさらに少量(5mg)の標本での検索が可能であることも確認された.これらの実験結果を臨床の場で活用することにより,心臓病の病態の程度,進行状況等を把握するための大きな指標とすることができる.即ち,SIマッピング法またはピロリン酸ゲル電気泳動法を臨床応用することにより,遺伝子または蛋白レベルでの検索が可能となる.特にピロリン酸ゲル電気泳動法による検索は,標本量が極めて少量(5mg)で検索できるため,臨床での活用が大いに期待される.心筋の収縮に関与する重要な蛋白の1つであるミオシン重鎖(MHC)遺伝子には,αおよびβの2種類が存在し,これに相当するアイソザイムとしてV1(αα),V2(αβ),V3(ββ)の3種類の存在が知られている.我々はこの遺伝子が,発達,ホルモン,薬物,心臓圧負荷等により変化することを動物実験にて確認してきた.また,これらの因子によるMHC遺伝子発現は,蛋白レベルに先行して起こることが確認されている.これらの成果に基づき,本研究ではヒト心筋MHC遺伝子発現ならびにアイソザイムの動態を知る方法を確立し,心臓疾患の病因ならびに病状の変化を早期に把握する道を開く目的で,SIヌクレア-ゼマッピング法(SIマッピング法)ならびにピロリン酸アクリルアミドゲル電気泳動法(ピロリン酸ゲル電気泳動法)の臨床応用への有用性について検討した.新しく作成したヒトの心筋MHCオリゴヌクレオチドをプロ-ブとし,ヒト心筋生検標本を用いてSIマッピング法によるmRNA遺伝子発現の検索を行ったところ,非常に正確な検索が行えることが確認され,また,心筋生検時に得られる約50mgという少量の標本から,mRNAの検索が十分に行えることも確認された.一方,ピロリン酸ゲル電気泳動法では,ゲルの組成を再検討することにより,ヒト本筋MHCアイソザイムの電気泳動による分離に初めて成功した.また,この方法はSIマッピング法よりさらに少量(5mg)の標本での検索が可能であることも確認された.これらの実験結果を臨床の場で活用することにより,心臓病の病態の程度,進行状況等を把握するための大きな指標とすることができる.即ち,SIマッピング法またはピロリン酸ゲル電気泳動法を臨床応用することにより,遺伝子または蛋白レベルでの検索が可能となる.特にピロリン酸ゲル電気泳動法による検索は,標本量が極めて少量(5mg)で検索できるため,臨床での活用が大いに期待される.心筋の収縮に関与する重要な収縮蛋白の1つであるミオシン重鎖(MHC)遺伝子はα、βの2種類が存在し、この発現は、ホルモンおよび血行動態により制御されている。またこれらの因子によるMHC遺伝子発現は、蛋白レベルに先行して起こることが確認されている。本研究では、ヒト心筋MHC遺伝子発現の動態を知る方法を確立し、病因ならびに病状の変化をより早期に把握する道を開くことを目的とする。従来、ピロリン酸ゲル電気泳動法ではヒト心筋MHCアイソザイムの分離がしがたく、またモノクロ-ナル抗体法ではその比が求めにくいことにより、ヒト心筋α、β-MHCを解析することは困難であった。本研究では、SIヌクレア-ゼマッピング法によりα、β-MHCmRNA遺伝子発現の比が正確に検出できることを確認した。このS1ヌクレア-ゼマッピング法を用いて、容量負荷、圧負荷を示す先天性心疾患における心筋のα、β-MHCmRNA遺伝子発現を調べ、この方法の臨床応用への有用性について検討した。チアノ-ゼ性(ファロ-四徴症、大血管転換症)、非チアノ-ゼ性(心房中隔欠損症、心内膜床欠損症、心室中隔欠損症)心疾患患者を、右室圧が左室圧より高い群と低い群に分け、手術時に採取されたこれらの心筋を直ちに-80°Cの液体窒素中で凍結保存し、フェノ-ル抽出法によりRNAを抽出した。

これらのRNAに(α-^<32>P)cordycepinを3'末端に標識したヒト心筋MHC-DNAをプロ-ブとしてS1ヌクレア-ゼマッピング法を行い、容量負荷、圧負荷の変化と、α、β-MHCmRNA遺伝子発現の変化を比較検討した。その結果、β-MHCmRNA遺伝子発現の増加と容量負荷、圧負荷の程度の増大とはよく相関することが確認できた。本法は従来困難とされていたヒト心筋α、β-MHCの解析を可能にする有効な一方法として、臨床に応用しうると考えられる。心筋の収縮に関与する重要な蛋白の1つであるミオシン重鎖(MHC)遺伝子には,αおよびβの2種類が存在し,これに相当するアイソザイムとしてV1(αα),V2(αβ),V3(ββ)の3種類の存在が知られている.我々はこの遺伝子発現が,発達,ホルモン,薬物,心臓圧負荷等により変化することを動物実験にて確認してきた.これらの成果に基づき,平成元年度はヒト心筋MHC mRNA遺伝子発現の動態を知る方法を確立する目的で,新しくヒト心筋MHCオリゴヌクレオチドを合成し,これをプロ-ブとして,S1ヌクレア-ゼマッピング法(S1マッピング法)が行いえることを確認した.平成2年度は,先天性心筋疾患患者の心筋生検標本を材料とし,S1マッピング法の臨床応用への有用性について検討した.さらに,従来不可能とされてきたヒト心筋MHCアイソザイムのピロリン酸アクリルアミドゲル電気泳動法(ピロリン酸ゲル電気泳動法)による分離について,ゲルの組成を再検討することにより分離可能なことが確認できたため,本方法の臨床応用への有用性についても併せて検討した.その結果,S1マッピング法によるmRNA遺伝子発現の検索は,心筋生検時に得られる約50mgという少量の標本から十分に行えることが確認された.一方,ピロリン酸ゲル電気泳動法では,ヒト心筋MHCアイソザイムの電気泳動による分離に初めて成功した.また,この方法はS1マッピング法よりさらに少量(5mg)の標本での検索が可能であり,両方法による結果はよく相関していた.これらの方法を臨床の場で活用することにより,心臓病の病態の程度,進行状況等を把握するための大きな指標を得ることができると考えられる.