hpprc/llmjp-kaken huggingface dataset:
湖南省民家の研究

湖南省寧遠県瑶族民家16棟、江華県の瑶族民家38棟を実測調査した。いずれも各民家の平面形式は正面3間を原則とし、中央を堂屋、両側を台所や寝屋としていた。堂屋の後方に部屋を設ける場合が多く、両側は各2室であるため、比較的正方形に近い長方形である。最も特徴的なことは壁体を土壁としている民家が比較的古く、その土壁がだんだん板壁に変化する過程をたどれることである。土壁内には壁と平行に丸太を何層にも入れ、その丸太が土壁間に渡した梁を支えている。梁は丸太で土壁の中に挿し込む。土壁の造り方は版築で、それらの道具も保存されている。敷地は狭く、キャントリバーで出し、その床梁の先端を柱で支え、地面より外へ出た部分を通路に使っていた。次に特徴的なことは、各民家が壁を共有して集住することである。同じ寧遠県の漢民族の民家も壁を共有して集住するが、必ず天井を設ける。しかし瑶族民家は天井を設けていない。漢民族の場合は縦横に集住の広がりがあるが、瑶族民家は奥行きの方の拡張はせず、縦方向つまり前面に沿って一列に並ぶ。その時に壁を共有する場合は前面道路と同様に室内を縦方向に通ることができる。堂屋内は通路になり両側の各部屋に廊下が設けられ、その廊下から堂に入り、堂から次の廊下へ道が通っている。廊下ができる前は堂屋内を通ると同様に両側の部屋内を通り、扉が側面に設けられ、その扉位置は見通しが効く。集住することによって、間取に変化の過程をたどることができた。以上の2つの特徴は実測調査による成果である。湖南省新晃県のトン族民家は正面3間(1間は柱と柱の間をいう)、奥行きに3部屋から4部屋を設けている。正面3間のうち1間は土間、両側は板敷で、その板敷を仕切って部屋とし、一部屋を穀物を入れる倉庫にしている。中央1間の奥の土間に床を50センチ程高くして、そこにいろりを設け、床板敷の敷き方には規則がある。つまり縦材を3本通し、それに横材を渡す。大きさは2畳程でいろりを端に寄せて、土間に立って木を燃やせるようにしている。このいろりは一家族に1個で、二家族が住んでいれば2個ある。このことは注目すべきことと言いえる。少数民族(土家族、苗族、トン族)の中では大規模で吹き放ちのつし2階を設け棟が高い。材は太く、欅を用いている。つし2階に倉庫や客人の部屋を設ける場合には板壁で仕切る。その他吹き放ち部分には芋を干したり、迎築材を乾燥させたりしている。次に集住形態についての調査結果を記す。山岳地帯に住居を構えるために等高線状に立つ。敷地の間口は確保しえても、側面は狭いために困難である。それでも側面を長くするために前方に独立柱を建てて、床板を支えて、平面の拡張をする。その床下の独立柱よりも更に前方に出して板敷の面積を広くする。そのために片持梁を用いる。このことが吊脚楼を成立させる要因であると推定できた。民家が点在することなく集住するために吊脚楼を造る必要があったといえる。以上のことは実測調査ベすることで知りえた成果である。
社会変容期キューバにおける生の政治としての芸術音楽：新たな民族誌的研究の構築

本研究は「文化(音楽)=民族=領土」という旧来の図式に当てはまらない、特異な「キューバ芸術音楽」を対象とした民族誌的研究である。とくに今日の社会変容期キューバにおける国際芸術音楽祭の実践に焦点を当て、音楽創造、観賞、政策などの行動様式がどのように変化するのか、その一端を明らかにした。この作業によって、旧来の音楽人類学および民族音楽学の分野においては未開社会の音楽を対象としてきたのに対し、本研究では今日の社会変容期を生き抜いていくための芸術音楽、すなわち生の政治としての音楽という新たな知見を得ることができた。本研究は、旧来の人類学・音楽学における「民族=領土=文化」の図式に当てはまらない特異なキューバの芸術音楽を対象として、とくに今日の社会変容期キューバにおける芸術音楽祭を焦点に、その音楽に関する創造、観賞、政策といった行動様式がいかに変化するのかを明らかにしようとする民族誌的研究である。具体的には、ハバナで開催される国際音楽祭「キューバ・ディスコ」での調査を実施し、実証的データに基づく微視的な分析と考察を行った。本研究で行った作業は質的観察とインタビューの手法を基軸とした。作業の内容は、1文献資料類の精査と分析、2調査先との折衝および第一次インタビュー調査、3現地フィールドワークおよび第二次インタビュー調査(約3週間)、4総括的民族誌の作成と成果還元、の四つに大別される。まずは調査先(音楽委員会、芸術家協会、鑑賞経験のあるハバナ市民、ハバナ在住の芸術家3名)に対し、重点対象を優先しつつ調査受入の折衝を行った。平成29年度内の調査対象については、この段階で可能な限り折衝を終えて予定を組むことができた。同時に現地の動向を把握するために関係者とメールでのやりとりを頻繁に行った。その対象者としては、音楽委員会、芸術家協会、高等音楽教育機関のメンバーを選択したが、これは先の折衝のなかで、彼らが今日の政策決定および実践の主体として主要な役割を担っていることが浮き彫りになったためである。上記の準備段階を経て、第一次インタビューを実施した。これは質的インタビュー調査を始める前の量的インタビュー調査に相当するものであり、行政機構に属する対象からの情報はメールでのやりとりにて摂取し、インターネット環境のよい場所に移動可能な音楽家からの情報はインターネット回線を利用した電話インタビューを実施した。これらの作業によって、芸術音楽祭をめぐる全体の俯瞰的構図を把握することに勤めた。なお折衝の結果、現地調査については平成29年度の実施としたことを付記しておく。本研究は、「民族=領土=文化」の図式に当てはまらない特異なキューバの芸術音楽を対象として、とくに今日の社会変容期キューバにおける芸術音楽祭を焦点に、その音楽に関する創造、観賞、政策といった行動様式がいかに変化するのかを明らかにしようとする民族誌的研究である。国際音楽祭に関わる政策・鑑賞・創造という3つのファクターを措定し、これらの相互行為的な実践のなかで「キューバ芸術音楽」がどのように捉えられていくのか、その概念の生成プロセス及び社会的な布置を文献資料調査および現地調査によって明らかにした。1政策的ファクター:音楽祭に関する政策と現場での実践とのせめぎ合いを検証し、キューバ芸術音楽の概念がどのように捉えられていくのかを探った。2鑑賞的ファクター:劇場での聴取経験を持つハバナ在住の人びとに対して聞き取り調査を実施し、音楽・音楽家が社会的にどのように位置づけられるのかを探った。3創造的ファクター:リハーサルから演奏会までの一連のプロセスをすべて映像で記録し、音楽家の表現の選択とその実践の変化のプロセスを探った。これまで音楽人類学および民族音楽学の分野は未開社会の音楽を主な研究対象としてきたが、本研究では社会変容期キューバの芸術音楽実践に焦点を当てることにより、今日をさまざまな角度から生き抜いていくための芸術音楽、すなわち「生の政治」としての音楽という新たな知見を得ることが可能となった。来年度は現地調査を予定しているが、具体的には、国際芸術音楽祭が行われる国立芸術劇場でのフィールドワークと音楽祭を経験した芸術家や聴衆への個別インタビューを実施する予定である。調査後は、研究期間を通じて連続的に行っている文献資料調査と併せてフィールドワークおよびインタビュー調査のデータを整理・分析した上で、今後に向けた民族誌の作成し、調査全体を総括する。民族誌の作成にあたっては、キューバ芸術音楽に関わる音楽家・研究者らとインターネットで連絡を取り合い、常にフィードバックを得ながら共同で執筆する。民族誌の完成後は、調査対象および関係者に配布し、今回の研究全体に関するフィードバックを図ると同時に、調査対象を将来的にネットワーク化する企画(ワークショップ、シンポジウム、研究会等)に向けた折衝を実施する。29年度が最終年度であるため、記入しない。文化人類学29年度が最終年度であるため、記入しない。
ク-ロン液体表面の理論および計算機シミュレ-ションによる研究

液体金属・合金や溶融塩など、いわゆるク-ロン液体の表面の理論的研究は、表面における異種電荷の分布のずれの効果など、ク-ロン相互作用の効果の適切な取扱いが困難であるため、その発展は遅れており、未解決の問題点も多く残されている。本研究は、モンテカルロ法および分子動力学法によるク-ロン液体表面のシミュレ-ションを行い、表面近傍の密度分布、相関関数、表面張力などの計算を行なうとともに、シミュレ-ションでしか得られない粒子配置のミクロ構造の情報に基づいて、上記の表面物性に関する物理量の解析を行なうことを第一の目的とした。また、シミュレ-ションの結果と近似理論とを比較検討し、これまで提案されてきた種々の近似の妥当性を検討し、より進んだ近似理論を展開するための指針を得ることを目指した。これらの目的は完全には達成されていないが、本研究で行なったシミュレ-ションにより、ク-ロン液体の典型である古典プラズマにおける表面結晶化(温度を下げると表面から結晶化が進行し始める現象)など、ク-ロン液体表面に特有の現象が見いだされるなど、重要な成果を得ることができた。また、現実のク-ロン液体である液体金属や溶融塩の表面の研究を行なう準備として、バルクにおけるこれらの系の構造のシミュレ-ションによる研究を行なった。さらに、イオン系と電子系を同時に取り扱う最新の第一原理シミュレ-ション(CarーParrinello法)の表面研究への適用を目指して、バルク系におけるこの方法による研究も発展させた。本研究の目的は、計算機シミュレ-ションによりク-ロン液体の表面について調べ、表面近傍での密度変化、相関関係、表面エネルギ-などについて正確な情報を得るとともに、シミュレ-ションで得られる粒子配置のミクロ構造の情報から上記の諸量の解釈を行なうことである。更に、シミュレ-ションの結果と近似理論との比較検討を行なうことにより、これまで提案されている種々の近似の妥当性を検証し、より進んだ近似理論を展開するための指針を得ることを目的としている。まず、ク-ロン液体の最も単純化されたモデルである一成分古典プラズマの表面についてモンテカルロ法によるシミュレ-ションを行なった。平面表面をシミュレ-トするためスラブ状の系を用い、スラブ面に沿う2次元方向には周期境界条件で基本セルを無限に拡張する方法を用いた。これまでの研究でク-ロン相関の増加とともに顕著になる密度分布の層状構造、表面結晶化の現象(温度を下げる(ク-ロン相関が強まる)と全系が結晶化するより前にまず表面層のみが六万格子状に結晶化する現象)など、ク-ロン系表面に特有な現象を見いだし、その解析を行なった。さらに、これらの現象が系のサイズやセルの形状にどのように依存するか調べている。同時に、一成分古典プラズマ表面の近似理論とシミュレ-ションの結果とその比較検討を行なっている。また、現実の液体金属表面のシミュレ-ションを行ない、伝導電子の遮蔽効果が一成分プラズマについての結果をどのように修正するかを調べるため、まず、イオン間の有効相互作用を擬ポテンシャル法で求め、イオン系の分布のみをシミュレ-ションで取り扱う方法で遮蔽効果の影響を調べた。現在、イオン系と電子系の状態を同時にシミュレ-ションで取り扱うCarーParrinelloの方法の適用について検討を進めている。本研究は、モンテカルロ法および分子動力学法によるク-ロン液体表面のシミュレ-ションを行い、表面近傍の密度分布、相関関数、表面張力などの計算を行なうとともに、シミュレ-ションでしか得られない粒子配置のミクロ構報に基づいて、上記の表面物性に関する物理量の解析を行なうことを第一の目的とした。

また、シミュレ-ションの結果と近似理論とを比較検討し、これまで提案されてきた種々の近似の妥当性を検討し、より進んだ近似理論を展開するための指針を得ることを目指した。これらの目的は完全には達成されていないが、本研究で行なったシミュレ-ションにより、ク-ロン液体の典型である古典プラズマにおける表面結晶化(温度を下げると表面から結晶化が進行し始める現象)など、ク-ロン液体表面に特有の現象が見いだされるなど、重要な成果を得ることができた。また、現実のク-ロン液体である液体金属や溶融塩の表面の研究を行なう準備として、バルクにおけるこれらの系の構造のシミュレ-ションによる研究を行なった。さらに、イオン系と電子系を同時に取り扱う最新の第一原理シミュレ-ション(CarーParrinello法)の表面研究への適用を目指して、バルク系におけるこの方法による研究も発展させた。
非熱平衡プラズマとナノカーボン触媒による大気中有害物質浄化と反応プロセス解析

大気圧マイクロプラズマによる模擬排ガス処理を行い、処理後の模擬排ガス中の成分を、排ガス分析装置により、定量化した。電極は、ステンレスパンチングメタル(φ40、厚さ0.5mm)の両面に誘電体を塗布し、対向させたものである。ガスは、これらの電極に対して垂直に供給するため、電極の開孔率によリプラズマの特性やガス処理効率に変化が生じる。ガスボンベから濃度を調整したガスを、電極を設置したリアクタに供給する。生成されるO_3及び分解対象であるNO_xは、化学発光分析型NO_x計、紫外線吸収型O_3モニタにて定量化した。プラズマ処理後の副生成物は、FTIR、GC-MSにより分析を行った。また、燃焼排ガスなども考慮し、高温条件でのプラズマの特性を検討するため、電極を設置した石英管を、管状電気炉に設置し、温度コントローラにより、電極表面の温度を25-500°Cまで変化させた。電極を直列に最大5組を接続したリアクタを用いて、模擬排ガスの処理・分析を行った結果、以下の知見が得られた。(1)排気ガス中のNO_x除去率は、温度の上昇、O_2濃度の増加と共に低下する。これは、温度の上昇やO_2濃度の増加によって、NO_x除去に寄与するN_2の解離が抑制されるためと考えられる。(2)排気ガス中のC_3H_8は、プラズマ処理により分解されることが確認された。分解されたC_3H_8は過去の実験からHCN、CH_4などに変換されていると考えられる。また、THCとして減少したCは、主にCOに変換されると考えられる。近年、室内空気で臭いやシックハウス症候群の原因と考えられているアンモニア、アルデヒド類を浄化するため大気圧プラズマを使用した排ガス浄化、室内浄化技術が研究され、実用化されつつある。実用化には低消費電力、低コストが重要な要素となる。本報告では(1)本質的に放電電圧・放電電力を低く抑えながらストリーマを発生させる(2)低オゾン濃度でありながら大気圧中で活性種等を生成する以上の2点を目的としたマイクロプラズマによる室内空気浄化技術を検討した結果、オゾン生成濃度はギャップ間隔に依存する傾向が見られ、特にギャップ間が10μm以下の場合は大気圧プラズマを生成するには比較的、低電圧といえる3001000V以下でも室内空間の有害成分を十分、浄化できる性能が得られた。表2に示すようにマイクロプラズマ・フィルタにより低電力(1W以下)でホルムアルデヒドの浄化を行うことが出来た。本報告では(1)マイクロプラズマによるオゾン濃度生成特性(2)マイクロプラズマによる低濃度有害物(タバコ煙)の浄化(3)マイクロプラズマによる高濃度窒素酸化物浄化以上の3点を目的とした研究を行い、実験的に検討した。特にギャップ間が10μm以下の場合は大気圧プラズマを生成するには比較的、低電圧といえる3001000V以下でも室内空間の有害成分を十分、浄化できる性能が得られた。たばこ煙、高濃度窒素酸化物浄化にも有効である事が認められた。
ＩＲ／ＭＡＲ遺伝子増幅法を核とした、革新的細胞工学技術の発展

代表者は、哺乳動物複製開始領域(IR)と、核マトリックス結合領域(MAR)を持つプラスミドが、動物細胞内で自発的に増幅し、染色体外因子であるDMや染色体内のHSRを形成することを見いだした。本研究では、この方法を革新的な細胞工学技術へと発展させることを行った。その結果、1)遺伝子増幅に必要最短の配列を同定し、複製開始との関連を明確にした。2)遺伝子増幅の機構を明確にした。3)増幅した配列からの遺伝子発現を高めるヒトゲノム配列を単離し、性状を明確にした。4)染色体の断片化により、がん遺伝子が増幅したDMが新たに形成されることを示した。5)DMの細胞内維持や、細胞外排出の機構について理解を得た。(課題A)遺伝子増幅誘導能を指標として、2.7kbp・のβ-globin IRを、最短で1.0kbpにまで絞り込むことができた。このような配列には、AT-rich領域や強力なMAR活性を持つ配列が含まれていた。この結果を、β-globin IRについて複製開始能力を測定した先行論文の結果と比較した結果、大部分は重複したが、明らかに相違する点があった。さらに、絞り込んだ必要最小限なIR配列が、タンパク質医薬品生産などに汎用されているハムスターCHO DG44細胞でも遺伝子増幅を誘導することを見いだした。(課題B)IR/MAR法により、適用する細胞種によって均質で長大なHSRが形成されたり、ladder状のHSRや、非常に細かいfine ladder状のHSRが形成されたり、殆どHSRが形成されなかったりするという現象について、明確に理解した。さらに、その原因と形成機構について、増幅過程を経時的にFISH解析で検討した。その結果、遺伝子増幅の機構について、新規で重要な理解が示唆された。さらに、IR/MAR配列の存在によって、従来から知られていたdhfr-Mtx遺伝子増幅法が加速することを見いだした。(課題C)増幅した遺伝子が受けるエピジェネティックなサイレンシングを回避するゲノム配列を、IR/MAR遺伝子増幅法を基盤として、効率的にスクリーニングを行った。その結果、当初目的とする配列とともに、遺伝子増幅を支配する配列に関しても、複数種類得られた。これは、極めて重要な配列である可能性が高い(課題D)DMを供与細胞から受容細胞へ水平伝播させる際に、それを安定に維持できる細胞とできない細胞があるととを明確にすることができ、DMの水平伝播を検討する実験系の基盤を固めることができた。(課題A;IR配列をもとに、遺伝子増幅を促進する最小・最強な配列を得て、活用する)前年度までに、目的とする最小・最強な配列を単離することが出来た。当該年度には、文献と比較して吟味することで、得られた配列は染色体内での複製開始に必要な配列とかなりの部分重複しながら、興味深い違いがあることを見いだした。このような議論を含めて、成果をPLosONE誌に公表した。さらに当該年度には、この最短配列を逆位反復配列にして細胞に導入すると、染色体外でエピソームとして維持されやすくなるという、極めて興味深い発見が得られた。(課題B;遺伝子増幅を支配する宿主細胞の遺伝的背景を理解し、活用する)HSRやDMの形成頻度が、細胞株ごとにどのように異なるのかについて、理解が得られた。さらに重要なことに、低酸素状態にすることで、染色体外遺伝因子が維持されやすくなる、という発見をした。これは、低酸素状態におかれている生体内のがん細胞ではDMで増幅しやすいことと良く対応しており、基礎医学的に重要である他に、エピソームベクターの創成や産業応用上極めて重要である。遺伝子増幅が細胞株によって違うのは、低酸素に対する応答の違いを反映しているのかも知れない。(課題C;増幅した遺伝子からの発現を高めるゲノム配列を単離し、活用する)当該年度には、ついに、念願であったそのような配列を単離することができた。この配列は、IR/MAR遺伝子増幅法で遺伝子増幅させた際に、5回の独立した実験で常に遺伝子発現を高めた。3.2 kbpからなる配列は、高度にAT-richであり、bent-構造を形成する配列を3箇所に含んでいた。(課題D;DMを細胞間で水平伝播する実験系を樹立し、活用する)当初計画通りに進行し、一部の細胞ではDMの細胞間転移に成功した。しかし、どのような細胞ででもうまく行くわけではなく、後述のように、低酸素培養と組みあわせて検討する必要がある。(課題A) Beta-globinIR配列(2.7 kbp)の中で、遺伝子増幅を指示する最短で592 bpの配列を同定することが出来た。

この配列は、AT-rich,潜在的MAR、及び機能未知の配列からなっていた。この配列は、導入プラスミドの染色体外での維持と増幅過程に必要であることが示唆された。染色体の異所的部位での複製開始をもとに解析した先行論文の結果と比較することで、共通する配列と共通しない配列があった。後者は、染色体外での複製に関係する配列要素と考えられた。(課題B1)COLO320細胞内で長大で均質なHSRが形成される機構はすでに明確にできた。CHO細胞内では染色体内の小さなリピート配列が出来るのみで、Mtx処理によりそれがfine ladderHSRへと伸長していく。今回、その機構について格段に理解を深めることが出来た。(課題B2)細胞によって染色体外遺伝因子の維持能力に違いがあることを、ヒトーマウス間の細胞融合実験、およびDMの移植実験により明確にすることが出来た。この過程で、予想外に、異種間融合により染色体が分断化する機構について、微小核への取り込みを介した興味深いモデルを得ることが出来た。(課題C)増幅した遺伝子からの発現を高める配列を、ヒトゲノム配列から引き続き探索を行った。しかし、再現性良く発現を高める配列はまだ得られていない。目的の配列が大腸菌内やPCRで増幅しにくい配列である可能性が高いため、この点を念頭に引き続き探索を行う。(課題D)DMを濃縮した微小核を供与細胞から精製する良好な方法が樹立できた。また、マウスの細胞であってヒト由来のDMを効率よく維持できる細胞が同定できた。さらにDMの細胞間伝搬はできた。しかし、そのような細胞は増殖しなかった。この理由として、受容細胞内でDMがPCCにより断片化してしまう可能性が考えられた。平成26年度には、申請時の課題ADをもとにして、年度初めの交付申請書に、研究実施計画として記載した内容に完全に準拠して行った。すなわち、当初研究計画の課題Aで「遺伝子増幅に必要充分な配列」としてbeta-globinのIRからG5配列(900 bp)を得て平成25年度に論文発表した。26年度には、この配列をInverted repeat、あるいはdirect repeatの形に試験管内でライゲーションし、それを、目的遺伝子を持つプラスミドとコトランスフェクションによりヒト大腸がんCOLO 320細胞やハムスターCHO DG44細胞へ導入した。その結果、目的遺伝子を持つプラスミドは、inverted repeatを用いた場合には染色体外で増幅した。染色体外は発現抑制を受けにくい環境である。またdirect repeatを用いた場合には染色体上で、G5が数十コピー連続した中に目的遺伝子が埋もれた状態となり、それを単位として増幅していた。そのため、遺伝子発現に最適な環境となり、遺伝子あたりの発現効率は極めて高くなった。さらに、当初研究計画の課題Cで得られた「増幅した配列からの発現を高めるゲノム配列(B-3-31配列;約3.2 kbp)を、同様にrepeatとして細胞に導入すると、極めて高い遺伝子発現が見られた。これらの成果は、特許出願するとともに、論文発表準備中である。一方、当初研究計画の課題
超音波組織性状診断の外科領域への応用

超音波信号の分析によって得られるParameterは減衰、散乱、音速の変化等がありUTCの方法論は研究施設によって若干異なる。我々はその中で組織からの垂直反射信号の周波数スペクトラム分析の手法を採用し、組織中の散乱体の物理的密度、微細形態の特徴等を測定している。1)データ採取、解析装置の組立設置受信した組織からの信号から増幅、デジタル化、コンピューター解析、診断を行うために1)linear amplifier and attenuator(米国Panametrics社製)、2)analog todigital converter(米国ReCroy社製)、3)microcomputer(米国Compaq社製)、4)computer interface(自作)、5)解析用プログラム(Riverside Research Instituteで開発)からなる装置を組み立てる予定であったが、データの解析に必要な部分、3)4)5)は組立を完了した。しかし、1)2)3)のデータ変換用装置は予算の関係上完成に至らなかった.2)データ採取超音波信号の発振および受信は市販の超音波診断装置を目的の臓器に合わせて用いる予定であった。
骨吸収窩糖タンパク質が誘導する新規骨形成制御機構の解明

発生・成長の過程であるモデリング期の骨形態形成機構を理解する上で、新しく形成される骨の場所がどのように制御されているかを明らかにすることは重要な課題である。本研究では、破骨細胞が形成した骨吸収窩内に豊富に存在する糖タンパク質の中でも、マトリックスプロテアーゼMMP-9に着目し、「糖鎖修飾型MMP-9が骨芽細胞に骨形成部位を認識させる役割を果たしている」可能性について検証することを目的とした。申請者は、「破骨細胞から分泌され、骨吸収窩に留まる糖タンパク質」として、シアル酸修飾を受けたマトリックスプロテアーゼMMP-9を同定した。骨片上で破骨細胞を培養することにより形成された骨吸収窩では、全ての吸収窩内にシアル酸修飾を受けたMMP-9が存在していた。一方、マウス長管骨の組織切片を観察したところ、ほぼ全ての破骨細胞内にシアル酸修飾を受けたMMP-9が存在しているにも関わらず、骨吸収窩にはシアル酸修飾を受けたMMP-9が豊富に存在している吸収窩とあまり存在していない吸収窩があることが分かった。以上の結果から、生体内の破骨細胞もシアル酸修飾型MMP-9を発現していること、骨吸収窩に存在するシアル酸修飾型MMP-9の量は一様ではないことが分かった。また、破骨細胞欠損マウスの耳小骨を解析したところ、骨形成を誘導する「骨形成性血管」の構築には破骨細胞が必須であることが分かった。骨形成性血管の形成過程では、血管周囲に破骨細胞が出現して骨を吸収し、血管が拡張する空間を作る。その際にも破骨細胞はシアル酸修飾型MMP-9を分泌することから、シアル酸修飾型MMP-9が存在する付近で骨芽細胞の分化誘導が促されることが強く示された。本研究では骨吸収窩に豊富に存在する糖タンパク質の中でも、マトリックスプロテアーゼであるMMP-9に着目し、「糖鎖修飾型MMP- 9が骨形成を促す部位を骨芽細胞に認識させる役割を果たしている」可能性について検証することを目的としている。申請者はこれまでに、シアル酸を認識するレクチンMaackia amurensis hemagglutinin(MAH)と抗MMP-9抗体との二重染色により、破骨細胞培養により形成された骨吸収窩では全ての吸収窩内にシアル酸修飾を受けたMMP-9が存在していること、マウス耳小骨(ツチ骨)の内軟骨性骨化進行過程では、軟骨が骨に置き換わる血管侵入部位ではシアル酸修飾されていないMMP-9が、骨基質上に存在する破骨細胞では修飾を受けたMMP-9が発現していることを明らかにした(未発表データ)。以上の結果から、軟骨・骨接合部に存在するシアル酸修飾されていないMMP-9は破骨細胞ではなく、血管内皮細胞、もしくは破軟骨細胞が分泌している可能性が示唆された。さらに興味深いことに、シアル酸修飾されていないMMP-9が存在する軟骨・骨接合部では一般的な骨芽細胞とは異なる細胞が骨形成を担っていることを見出した(未発表データ)。この新しい骨芽細胞は、一般的な骨芽細胞では発現が高いことで知られるI型コラーゲン(Col1a1)の発現が低い。骨形成性吸収窩における骨芽細胞動態観察系の確立のために用いようとしていた骨芽細胞様培養株MC3T3-E1は一般的な骨芽細胞と同様、Col1a1の発現が高いことから、「骨形成性吸収窩における糖鎖修飾型MMP-9の骨芽細胞に対する役割」を調べるために用いる細胞としては適していないと考えられた。そこで、本研究の目的に合う実験材料を揃えるため、現在は、この新しい骨芽細胞の性質を明らかにすることを最優先課題として研究に取り組んでいる。研究計画一年目である平成28年度は「骨形成性吸収窩における骨芽細胞動態観察系の確立」を目指したが、「MMP-9の糖鎖修飾が変化する軟骨・骨接合部では新しい性質を持った骨芽細胞が骨形成を担っている」という予想外の結果が出てきたために実験材料の見直しを考えざるを得ない状況となり、研究が当初の計画通りには進んでいない。しかしながら、この「新しい性質を持った骨芽細胞」を同定することは新規骨芽細胞の発見に繋がること、およびMMP-9の糖鎖修飾と骨形成の関係を明らかにするために必要な課題であることから、本研究を遂行する上で非常に重要な課題と考えている。そのため、まずは本研究遂行途中で発見した新しい骨芽細胞の性質を明らかにし、その後に当初の計画にあげた「骨形成性吸収窩における骨芽細胞動態観察系の確立」を行ないたいと考えている。骨形態形成機構を理解する上で骨形成と骨吸収の相互作用を制御する分子メカニズムを明らかにすることは重要な課題である。本研究では破骨細胞が形成した骨吸収窩に豊富に存在する糖タンパク質の中でも、マトリックスプロテアーゼMMP-9に着目し、「糖鎖修飾型MMP-9が骨芽細胞に骨形成部位を認識させる役割を果たしている」可能性について検証することを目的としている。申請者はこれまでに、破骨細胞から分泌され、骨吸収窩に留まる糖タンパク質として、シアル酸修飾を受けたマトリックスプロテアーゼMMP-9を同定した。

骨片上で破骨細胞を培養することで形成した骨吸収窩では、全ての吸収窩内にシアル酸修飾を受けたMMP-9が存在していたのに対し、マウス耳小骨の内軟骨性骨化進行過程では、軟骨が骨に置き換わる血管侵入部位ではシアル酸修飾されていないMMP-9が、骨基質上に存在する破骨細胞内ではシアル酸修飾を受けたMMP-9が発現していることが分かった。以上の結果から、シアル酸修飾は破骨細胞が骨吸収窩に分泌するMMP-9の特徴であることが示唆された。さらに興味深いことに、シアル酸修飾されていないMMP-9が存在する部位へ侵入した血管は、内腔を拡げると、その後は周囲で骨芽細胞の分化を誘導することが分かった。血管内腔を広げる際には血管周囲に破骨細胞が出現し、シアル酸修飾型MMP-9を分泌することから、シアル酸修飾型MMP-9が存在する付近で骨芽細胞の分化誘導が促されることが示された。また、耳小骨の骨芽細胞は一般的な骨芽細胞よりも石灰化能が高い特殊な骨芽細胞であることも明らかとなった。耳小骨は一度石灰化してしまうと破骨細胞による代謝があまり見られないことから、一般的な骨芽細胞と石灰化能の高い骨芽細胞の違いを生み出す機構にも破骨細胞から分泌されたシアル酸修飾型MMP-9が寄与している可能性が示唆された。マウス耳小骨の組織切片の解析から、シアル酸修飾型MMP-9が存在する付近で骨芽細胞の分化誘導が促されることが示された。しかし、耳小骨の骨芽細胞は一般的な骨芽細胞よりも石灰化能が高い特殊な骨芽細胞であることも明らかとなったため、研究計画当初に骨形成性吸収窩における骨芽細胞動態観察系に用いようとしていた骨芽細胞様培養株MC3T3-E1の見直しをすることにした。本研究の目的に合う実験材料を揃えるため、耳小骨の骨芽細胞の性質を明らかにすることを最優先課題として研究に取り組んだため、研究が当初の計画通りには進んでいない。しかしながら、耳小骨の骨芽細胞の特徴が明らかになりつつある。耳小骨の骨芽細胞でも、一般的な骨芽細胞マーカーであるCol1a1やOsterixの発現は一過性に上がるものの高い石灰化能を示す分化後期になると下がること、成熟骨芽細胞マーカーであるBglapの発現は常に高いことが分かった。また、マウス間葉系幹細胞株C3H10T1/2細胞を用いて耳小骨の骨芽細胞の特徴を持った骨芽細胞へ分化誘導する系を確立した。今後はMC3T3-E1ではなく、C3H10T1/2細胞を用いて「骨形成性吸収窩における糖鎖修飾型MMP-9の骨芽細胞に対する役割」を調べる予定である。発生・成長の過程であるモデリング期の骨形態形成機構を理解する上で、新しく形成される骨の場所がどのように制御されているかを明らかにすることは重要な課題である。本研究では、破骨細胞が形成した骨吸収窩内に豊富に存在する糖タンパク質の中でも、マトリックスプロテアーゼMMP-9に着目し、「糖鎖修飾型MMP-9が骨芽細胞に骨形成部位を認識させる役割を果たしている」可能性について検証することを目的とした。申請者は、「破骨細胞から分泌され、骨吸収窩に留まる糖タンパク質」として、シアル酸修飾を受けたマトリックスプロテアーゼMMP-9を同定した。骨片上で破骨細胞を培養することにより形成された骨吸収窩では、全ての吸収窩内にシアル酸修飾を受けたMMP-9が存在していた。一方、マウス長管骨の組織切片を観察したところ、ほぼ全ての破骨細胞内にシアル酸修飾を受けたMMP-9が存在しているにも関わらず、骨吸収窩にはシアル酸修飾を受けたMMP-9が豊富に存在している吸収窩とあまり存在していない吸収窩があることが分かった。以上の結果から、生体内の破骨細胞もシアル酸修飾型MMP-9を発現していること、骨吸収窩に存在するシアル酸修飾型MMP-9の量は一様ではないことが分かった。また、破骨細胞欠損マウスの耳小骨を解析したところ、骨形成を誘導する「骨形成性血管」の構築には破骨細胞が必須であることが分かった。
統合科学の創造と統一生命理論の構築

現存する人間現象の発展的側面として、芸術と科学の発展のみならず,精神や身体の病理が,それぞれの学問領域は異なが,同じようにメタ視点から捉え直してみると,新たな体験をそのつど繰り返し,そこに持続的価値を見いだしていることが示された.その根本には,対立する二者から第三者があらわれる弁証法が働いている.演繹の働きが,未知なる対象の発見に繋がる点で、統一生命理論が提唱可能となる.つまり、同一原理でありながら、精神の病理では投影の働きが,心の病の発現に繋がることと皮肉な相関性が見えてくるからである.哲学や科学では,演繹,帰納,分析,類推の組み合わせによって,様々な哲学や科学が発展することが示された.A.データ・現象の収集と統合科学の創造B.洋書単行書原稿執筆単行書の内容は、進化・老化・発生・起源・がん・精神・認識・教育と多岐にわたる。統合科学の創造と統一生命理論の構築という作業は、もちろん、個別の論文を執筆することを地道に積み重ねて行かなければならない。それに関して、上記の論文にて公表した。体として統一した理論構築に向けた統一性に向けて、3章分の執筆を終えた。本研究では、芸術、科学、精神病理に焦点を当てながら、それぞれのテーマの核心が驚くほど共通していることを論考した。その内容を、Journal of Quality Education Vol. 7、1-28(2015)において発表した。その中で、特に、多くの問題は驚くほど共通のメカニズムで発生している。成長・発達しているシステムは、その影響を受けている環境とともに、共進化しつづけてダイナミックなシステムを形作る。重要な洞察は、精神病理から得られた。それによると「成長そのものが、限界を強めたり、弱めたりする」という事実である。それは、私たちを取り囲む巨大なシステムにも応用できる洞察でもある。ただし、問題を起こすシステム構造の本質を理解するだけでは不十分である。なぜなら、そのシステム構造が変わらなければ、問題を創り続けるからである。この内容についは、未来創成学国際シンポジウム2016年2月12日京都大学基礎物理学研究所において、口頭発表を行った。さらに、私たちは単に、失敗を回避するのではなく、失敗から学ぶことを必要としている。異なる学問領域において、共通したシステムモデルを構築することができれば、異なる研究者が似たような問題にどう対処するかを比較できる。普遍的な枠組みができれば、ある分野で成功した方法を別の分野に応用することが可能となる。その内容について、未来創成学国際ワークショップ2016年3月14日ー16日コープイン京都(開催地:京都)において、口頭発表を行った。学際研究に必要な書籍・文献調査に時間が必要であったため、計画がやや遅れている。2014年度には、京都大学研究大学強化促進事業学際・国際・人際融合事業「知の越境」融合チーム研究プログラムーSPIRITSーにより、3つの学会シンポジウム(約400名参加)、23回の公開・研究集会を開催した(約1300名参加)。本申請者の論文6編が出版。京都新聞・朝刊第一面(2015年2月8日(日)第一面)で研究紹介がなされた。異分野交流を促進する電子ジャーナルJournal of Integrated Creative Studies(http://icis-kyoto.jp/)を創刊。2015年度には、京都大学研究連携基盤・未来創成学国際研究ユニットを立ち上げ、2編の論文を出版。日経新聞・朝刊(2015年12月16日、文化面)で研究紹介がなされた。3つの国際シンポジウムでの招待講演、2つの国内研究会での招待講演、2つの学会での口頭発表を実施。2016年度には、3つの国際学会での招待講演、2つの論文発表、1つの著書分担執筆を行った。また、東京新聞・5月29日・書評面にて脳科学研究の課題と展望を紹介した。研究内容:構造主義の観点から、芸術と科学,それに精神や身体の病理は,それぞれの学問領域は異なるにもかかわらず,どれもが同じようにメタ視点の構築を伴って,新たな体験をそのつど繰り返し,そこに持続的価値を見いだしている.その根本には,対立する二者から第三者があらわれる弁証法がある.演繹の働きが,未知なる対象の発見に繋がる.精神の病理では投影の働きが,心の病の発現に繋がることと皮肉な相関性が見えてくる.また,哲学や科学では,演繹,帰納,分析,類推(アナロジーやアブダクション)の組み合わせによって,様々な哲学や科学が発展した.精神の病理では,投影,取り入れ,分割,転移の組み合わせによって,多様な心的働きが創発する.現存する人間現象の発展的側面として、芸術と科学の発展のみならず,精神や身体の病理が,それぞれの学問領域は異なが,同じようにメタ視点から捉え直してみると,新たな体験をそのつど繰り返し,そこに持続的価値を見いだしていることが示された.その根本には,対立する二者から第三者があらわれる弁証法が働いている.演繹の働きが,未知なる対象の発見に繋がる点で、統一生命理論が提唱可能となる.つまり、同一原理でありながら、精神の病理では投影の働きが,心の病の発現に繋がることと皮肉な相関性が見えてくるからである.哲学や科学では,演繹,帰納,分析,類推の組み合わせによって,様々な哲学や科学が発展することが示された.おおむね順調に推移している。

研究内容を再構成しながら、英語論文の執筆・投稿を行い、研究成果を完成させる。統一生命基礎理論平成27年度以降の研究実施にあたっては、平成26年度の研究計画の着実な実施が必要である。そこで、次の2項目(データ・現象の収集と統合科学の創造、洋書出版計画)の研究実施状況を確認する体制が望まれる。申請者が理事を務める国際教育学会での、科学哲学・科学基礎論に関する公開シンポジウムの企画提案、あるいは自らの研究内容の発表という形で、進捗状況の客観的な確認に努める。さらに、洋書原稿の執筆は、テーマごとに行い、ある程度の原稿が執筆できた段階で、出版社の編集責任者と実質的な意見交換を行う。計画では200枚程度の図版を使用することも盛り込まれており、図版の選定、およびオリジナルな図版の作成も、適宜アートデザイナーの協力を受けながら、作業をすすめる。研究打ち合わせの回数が予定よりも少なかったため、旅費に余剰がでた。また、図書の納品が年度内に実施できない可能性がでたため、次年度への繰り越しとなった。学内競争的資金獲得により、一部の予算の執行をその資金に振り分けたため。研究打ち合わせ、図書購入を計画通りすすめる。図書費などに充当の予定。
ボンドオーダーポテンシャルによる状態図作成汎用コードの開発

単元素の温度圧力相図,2元系の状態図の自由エネルギーを精密に計算するために,・化学結合力によるエンタルピー変化の多体相互作用・振動エントロピーの非調和性を取り入れることが必要と考えた.これらの目標達成のために,具体的には・多体効果を精密に計算するボンドオーダーポテンシャルの並列計算コードの開発・高温での非調和振動エントロピーを正確に計算するFrenkel法の実装をおこなった.また,これらの計算コードをもちいて,1.希薄固溶極限の生成エンタルピーの系統的見積もりさらに研究を発展させて,状態図利用の重要課題の一つである析出核生成自由エネルギーを見積もるために,3.固溶限の各種近似による比較をおこなった.これらの手法を手軽に利用する計算コードは一部すでに公開しており,さらに利用しやすい形態への手直しを順次進めている.単元素の温度圧力相図,2元系の状態図の自由エネルギーを精密に計算するために,・化学結合力によるエンタルピー変化の多体相互作用・振動エントロピーの非調和性を取り入れることが必要と考えた.これらの目標達成のために,具体的には・多体効果を精密に計算するボンドオーダーポテンシャルの並列計算コードの開発・高温での非調和振動エントロピーを正確に計算するFrenkel法の実装をおこなった.また,これらの計算コードをもちいて,1.希薄固溶極限の生成エンタルピーの系統的見積もりさらに研究を発展させて,状態図利用の重要課題の一つである析出核生成自由エネルギーを見積もるために,3.固溶限の各種近似による比較をおこなった.これらの手法を手軽に利用する計算コードは一部すでに公開しており,さらに利用しやすい形態への手直しを順次進めている.状態図は材料開発の重要な道具である。全く新しい理論を新たに作りだすことではなく,既存の手法を専門でない研究者が手軽に使えるような汎用プログラムを提供することを目的としている。現場で日常的に使用する状態図が第一原理計算から作成できれば,開発研究における実験の方向を指し示す有力な道具として広く使われることが期待できる。本研究では,ボンドオーダーポテンシャルをもちいてモンテカルロシミュレーションをおこない,高速に精度よく自由エネルギーを計算するプログラムの開発する。本年度はこれらの基礎となる以下の作業を行った。1.計算アルゴリズムの並列化と実働試験2.モンテカルロシミュレーションのルーチンのテスト3.タイトバインディング計算による遷移金属希薄合金のエンタルピーの再現性の確認なかでも3によりタイトバインディング計算を詳しく解析した結果,遷移金属合金のエンタルピー変化は電子構造の3次モーメント以上の効果が必須であることが明らかとなった。本年度は有限温度の効果を取り入れる計算手法の確立とコードの開発,ならびに計算経験の蓄積をおこなった.本研究の最終目的が状態図作成のための汎用コードの開発であるため,おもに計算手法の確立に重きを置いて開発を進めている.現在までに終了したコードの開発は,1.ボンドオーダーポテンシャルの並列高速化2.モンテカルロ法による固体の自由エネルギーの高精度計算である.モンテカルロ法による固体の自由エネルギーの高精度計算ではEinstein結晶からの摂動により高精度に自由エネルギーを計算する手法のコーディングと計算手順の確立が終了した.現在,多元系の状態図作成に不可欠なグランドカノニカル集団でのモンテカルロ法のコーディングを急いでいる.一方,もう一つの柱となるタイトバインディング・パラメータの抽出では二種類の第一原理フルポテンシャルLMTO法を導入して評価を行った.マフィンティン球間領域を平面波で補完するSavrasovの方法が計算時間は数倍かかるものの,より優れた数値の収束性が得られることが判った.ただ,このポテンシャル計算からタイトバインディング・パラメータを抽出するには,ad hocなフィッティングに頼っており,この操作を自動化する手法の理論的な導出が目下の急務である.本研究では,第一原理計算の精度と原子間ポテンシャルの計算効率とを兼ね備えたボンドオーダーポテンシャルを用いて,遷移金属二元系,遷移金属-sp結合元素(Al,Si)二元系状態図を第一原理的に作成する汎用コードの開発をおこなうことが目的である.現在までに1.熱振動の効果を精確に求めるFrenkel法を用いたモンテカルロシミュレータの開発2.Quasi-Harmonic近似,高次統計モーメント法を用いた配置エントロピーの計算プログラムの開発が終了し,旧来の経験ポテンシャルおよび第一原理計算をもちいて,Ti系で計算と実験結果の比較をおこなっている.得られた知見をまとめると1.Tiの高温でのbcc安定性を再現することは,単純な経験ポテンシャルでは困難である.しかし,2.fcc系合金の生成エンタルピーの組成依存性は環境依存性を取り入れたポテンシャルが実験結果を良好に再現する.後者の成功の理由はいまだに判然としておらず,より詳細に原子間の相互作用を第一原理計算結果と比較する必要がある.さらに現在,より汎用性のある状態図作成プログラム開発へ向けて,すでに開発したコードを発展させて,格子模型に基づいたグランドカノニカルモンテカルロシミュレーターを開発している.単元素の温度圧力相図,2元系の状態図の自由エネルギーを精密に計算するために,・化学結合力によるエンタルピー変化の多体相互作用・振動エントロピーの非調和性を取り入れることが必要と考えた.これらの目標達成のために,具体的には・多体効果を精密に計算するボンドオーダーポテンシャルの並列計算コードの開発・高温での非調和振動エントロピーを正確に計算するFrenkel法の実装をおこなった.また,これらの計算コードをもちいて,1.希薄固溶極限の生成エンタルピーの系統的見積もり2.bcc-hcp変態の振動エントロピーに与える非調和効果の影響

さらに研究を発展させて,状態図利用の重要課題の一つである析出核生成自由エネルギーを見積もるために,3.固溶限の各種近似による比較をおこなった.これらの手法を手軽に利用する計算コードは一部すでに公開しており,さらに利用しやすい形態への手直しを順次進めている。
Asymmetric Crystallization of the Lunar Magma Ocean

本研究の目的は、月の地殻の非対称性の起源を明らかにすることである。Fe/Mg比(Mg#)は経度で異なる。鉄の原始マグマオーシャンの結晶時の液相分留が、月の地殻の非対称結晶化の原因であるかを検証した。非対称性は、月の軌道が近接していた時期の初期地球上のマグマオーシャンの影響による可能性があった。この影響を考慮にいれ、月の各半球の地殻成長速度を推計し、経度によるMg#を予測した。さらに、衛星観測データから得られる地殻上層部の混合を再現すべく、月の成長初期の地殻混合度を与える海盆影響モデルを構築した。本研究によりMg#の経度による多様性を説明できることを示した。
プロテオミクスを用いた神経極性形成分子群の同定と細胞内ネットワーク解析

神経細胞は、1本の軸索と複数の樹状突起を有し神経極性を形成する。本研究は、プロテオミクスを用いて神経細胞の極性や軸索形成に関わる分子群を網羅的に同定し機能解析を行うことにより、神経極性形成・維持の分子ネットワークを明らかとすることを目的としている。高感度2次元電気泳動を用いたこれまでの研究で、我々は200個の神経軸索に濃縮するタンパク質と277個の神経極性とともに発現が上昇するタンパク質を検出している。本研究で我々は92個の神経軸索に濃縮するタンパク質と94個の神経極性とともに発現が上昇するタンパク質を同定した。これらのうち、2つの新規タンパク質Shootin1とSingarに関して、重点的な機能解析を行った。Shootin1に関しては、RNAiによる発現抑制により、神経細胞の極性形成の遅延が引き起こされることを見出した。以上の結果からShootin1が神経極性形成の初期の段階において重要な役割を果たす可能性が示唆された。また、EGFP融合タンパク質を作成してShootin1の挙動をリアルタイムで観察したところ、Shootin1が神経軸索の先端部の成長円錐でダイナミックに移動することがわかった。また、Singarは極性形成に伴って発現量が上昇するが軸索にも樹状突起にも局在した。SingarをRNAiで発現抑制すると過剰な軸索が形成された。さらにこの分子はShootin1の過剰発現による過剰軸索の形成を抑制した。従ってSingarが正常な極性形成過程において過剰な軸索の形成を抑制する可能性が示唆された。さらに、Singarの発現抑制により軸索形成作用が認められたことから、Singarの発現を調節することにより神経軸索再生医療に利用できる可能性が示唆された。本研究で、神経極性形成に重要な役割を果たすと考えられるShootin1とSingarという新しいタンパク質を発見することができたのは、予想以上の成果と考えている。今後は再生医療への応用も含めて更なる解析を進めたい。神経極性は、神経細胞の基本的な機能であるシグナルの入出力や統合に重要な役割を果たすにも関わらず、その形成および維持の分子機構は未だよくわかっていない。本研究の目的は、プロテオミクスの手法を用いて神経細胞の極性形成に関わる分子群を網羅的に同定し、それらの機能解析を行うことにより、神経極性形成・維持の分子ネットワークを明らかとすることである。これまでの研究で、我々は高解像度2次元電気泳動法を用いて培養海馬神経細胞の軸索に濃縮する200個のタンパク質群と神経極性形成に伴って発現上昇する277個のタンパク質群を検出している。本研究ではこれらのうち、82個の神経軸索に濃縮するタンパク質群を質量分析装置を用いて同定した。また、92個の神経極性形成に伴って発現上昇するタンパク質群の同定にも成功した。同定されたタンパク質群の中には両方の分子群に共通する新規分子が含まれていた。すなわち、この分子は軸索に濃縮し、神経細胞の極性形成とともに発現量が上昇した。Mycタグを付加した遺伝子を発現させて細胞内局在を調べたところ、神経軸索の先端部の成長円錐に強く濃縮していた。またこの分子の過剰発現により過剰軸索の形成を誘導することがわかった。以上の結果から新規分子は神経極性形成において軸索形成に重要な役割を果たす可能性が示唆された。現在、この分子の細胞内分子ネットワークを明らかとするため相互作用する分子をアフィニティー精製中である。

また、同定されたタンパク質群にはシグナル分子やタンパク質の合成分解に関わる分子が含まれていた。これらの分子群は神経極性形成・維持に関与する可能性が高いと考え、次年度に培養神経細胞をもちいて網羅的な発現機能解析を行う予定である。神経細胞は、1本の軸索と複数の樹状突起を有し神経極性を形成する。本研究は、プロテオミクスを用いて神経細胞の極性や軸索形成に関わる分子群を網羅的に同定し機能解析を行うことにより、神経極性形成・維持の分子ネットワークを明らかとすることを目的としている。これまでの研究で、我々は82個の神経軸索に濃縮するタンパク質を同定している。本年度は、これらのうち2つの新規タンパク質の機能解析を重点的に行った。そのひとつshootin1の組織分布を調べたところ、shootin1は脳に特異的に発現しその発現量は軸索が形成される生後4日目にピークを迎えた。また、ラット海馬培養神経細胞では、shootin1が極性形成に伴って軸索の成長円錐に強く濃縮することが明らかとなった。さらに、shootin1の異所性の過剰発現は神経極性に乱れを惹き起こし過剰軸索を形成させた。以上の結果から、今回見出したshootin1は極性形成に関与する重要な分子であると結論された(論文投稿中)。もうひとつの新規分子(名前は未定)も脳特異的な組織分布を示し、ラット海馬培養神経細胞では神経細胞の極性形成とともにその発現量が上昇した。また、この分子は成長円錐内でアクチンフィラメントと共局在しており、極性形成に伴った神経突起成長を調節する重要な因子である可能性が示唆された。さらに本年度は、高感度2次元電気泳動法とタンパク質のメタボリックラベルを組み合わせることにより、神経軸索内で翻訳合成されるタンパク質の網羅的検出を試みた。その結果、驚くべきことに細胞体で翻訳合成されるタンパク質の大部分が軸索でも合成されることがわかった。またこれらの中から、軸索でより多く翻訳合成されるタンパク質15個を検出し、質量分析によりそのうちの12個の同定に成功した。これらの中にはニューロフィラメントやアクチン結合タンパク質など、神経軸索形成に重要な役割を担う可能性のある興味深い分子が含まれていた。本年度は、さらにタンパク質の同定を進めて、軸索に濃縮するタンパク質10個の同定に成功した。これらのうち、2つの新規タンパク質Shootin1とSingarに関しては、重点的な機能解析を行った。Shootin1に関しては、RNAiによる発現抑制により、神経細胞の極性形成の遅延が引き起こされることを見出した。以上の結果からShootin1が神経極性形成の初期の段階において重要な役割を果たす可能性が示唆された。