hpprc/llmjp-kaken huggingface dataset:
がん幹細胞の静止期維持機構の解明

近年、がん研究において「がん幹細胞」という細胞が注目されている。「がん幹細胞」自体は非常に数が少なく、ほとんど増殖しないが、その子孫である「がん細胞」は急速に増殖し、最終的に生命を脅かす。従来開発されてきた抗がん剤や放射線療法は急速に増殖する細胞を殺すため、がん幹細胞にはほとんど効果がなく、治療後に残存したがん幹細胞が再発や転移を引き起こす。つまり、がんを完全に治療するためには、このがん幹細胞を撲滅する方法の開発が必要となる。本研究では、乳がん幹細胞の静止期維持機構の解明を目指し、乳がんマウスモデルの作製、ならびに静止期維持に関わっていると推測された分子を有していない乳がん細胞の樹立を行った。申請者は当初の計画通り、まず乳腺特異的Fbxw7コンディショナルノックアウトマウス(CKOマウス)を作製した。現在、このマウスと、乳がんマウスモデルとして確立しているMMTV-Wnt-1トランスジェニックマウスを交配し、Fbxw7を欠損した乳がん細胞を得ようとしているところである。Fbxw7阻害剤のスクリーニングに関しても当初の計画通り、理化学研究所の渡邉博士らのグループによる、Skp2阻害剤のスクリーニング(Ooi et al., Cancer Sci., 2013)と同様のアプローチを採用して進めている。Skp2はFbxw7と同じくユビキチンリガーゼであるが、彼らはSkp2の基質であるp27をプレートに固定させ、そこに蛍光色素(monomeric Azami-Green; mAG)とSkp2の融合タンパク質および天然化合物ライブラリーを加え、蛍光強度の変化を調べることにより、Skp2とp27の結合を阻害する化合物のスクリーニングを行っている。申請者はこの方法を応用し、Fbxw7とc-Mycの結合をmAGの蛍光強度の変化により調べる実験系を確立した。さらに、この実験系に天然化合物を加え、mAGの蛍光強度を減弱させる(= Fbxw7とc-Mycの結合を阻害する)ような化合物のスクリーニングを行った。近年、がんの再発や転移の原因である「がん幹細胞」は静止期に留まることにより、従来のがん治療に抵抗性を示すことが明らかになった。最近申請者は、ユビキチンリガーゼFbxw7がc-Mycを分解して白血病幹細胞を静止期に維持していることを突き止め、さらにFbxw7の抑制と抗がん剤を併用することにより白血病幹細胞を根絶させ、治療後の再発を著明に減少させることに成功している[Takeishi et al., Cancer Cell (2013); Reavie et al., Cancer Cell (2013); Takeishi & Nakayama, Br. J. Cancer (2014)]。そこで今回申請者は、近年増加傾向にある乳がんに着目して、「Fbxw7は乳がん幹細胞の静止期維持にも重要なのではないか?」という仮説を提唱し、この仮説を実験的に証明し、乳がん根治療法を確立することを目指した。上記の仮説を検証するために、まずマウス乳がん由来のE0771細胞をマウス皮下に接種し、乳がんマウスモデルを作製した。このレシピエントマウスは移植部位に乳がんを発症するとともに、肺に遠隔転移を認め、移植後4-5週で死亡した。次に、乳がん幹細胞におけるFbxw7の役割を明らかにするために、CRISPR/Cas系を用いてE0771細胞においてFbxw7のノックアウトを試みた。そして、Fbxw7が欠損し、かつFbxw7の基質であるc-Mycが蓄積しているラインを複数樹立することに成功した。現在、このラインを用いて、Fbxw7欠損乳がん幹細胞の静止期の割合、および抗がん剤への感受性の有無を検証している。また、ヒト乳がん幹細胞におけるFbxw7の機能解析を目指して、ヒト乳がん細胞においてもFbxw7のノックアウトを試みているところである。腫瘍生物学平成25年度に施行予定であったFbxw7欠損乳がん幹細胞の機能解析に関しては、当初の予定よりやや遅れている。しかし、平成26年度に施行予定であったFbxw7阻害剤の開発にすでに着手し、当初の計画以上に進展している。したがって、研究計画全体としてはおおむね順調に進展していると言える。平成26年度は、Fbxw7を欠損した乳がん組織中の乳がん幹細胞の細胞周期解析を行い、Fbxw7欠損による静止期の割合の変化を調べる。さらに、このマウスに抗がん剤を投与し、Fbxw7の欠損により乳がん幹細胞が抗がん剤に感受性を示すかどうか、Fbxw7欠損+抗がん剤併用療法により乳がん幹細胞を根絶させ、治療後の再発や転移が抑えられるかどうかを調べる。さらに、ヒト乳がん細胞をNOD/SCIDマウス(免疫不全マウス)に異種移植し、このマウスに単離したFbxw7阻害剤を投与した後、抗がん剤と併用療法を行う。

そして、この併用療法によりヒト乳がん幹細胞を根絶できるかどうか、治療後の再発や転移が抑えられるかどうかを調べ、ヒト乳がんに対するFbxw7阻害剤の有効性を検討する。
高速載荷を受ける鋼構造圧縮部材の耐力に関する実験的研究

鋼構造架構特有の破壊形式である圧縮部材の曲げ座屈破壊に焦点を当て,載荷速度と座屈耐力との関連性を実験的に明らかにした.実験用の試験体は,鋼構造建築架構における筋かい材やトラスの個材などの圧縮部材を想定し,一般的に使用されている円形鋼管と,標準的な鋼材の材料特性を見るための充実矩形断面の2種類を対象断面に選定し,STK400鋼,SS400鋼を用いた試験体を作成した.円形鋼管では製造工程での加工硬化の影響を少なくするため,熱処理の効果を考えて溶融亜鉛めっき処理を行った.また部材細長比は非弾性座屈域,限界細長比周辺,弾性座屈域,の中から57通りを適宜選択した.載荷パラメータは載荷方法(単調圧、圧載荷,正負交番繰返し載荷)と,載荷速度(35mm/secの動的載荷および静的載荷)である.実験において,特に座屈部材の変形量測定には高精度・高速応答性が要求されるため,補助申請設備の非接触測定可能なレーザー式変位計を購入して用い,実験結果の精度確保に努めた.実験から得たデータに基づいて,載荷速度が部材の曲げ座屈体力および復元力特性に及ぼす影響を定量的に評価した結果以下の点が明らかとなった.すなわち,限界細長比を超える弾性座屈域ではオイラー座屈式により評価できる座屈耐力が示され,載荷速度の影響を受けないヤング係数により耐力が決まるため,速度の効果はほとんど見られなかった.また,限界細長比以下の非弾性座屈域では,動的載荷時のひずみ速度効果によって降伏耐力が上昇し,座屈耐力をこれと連動して変化することが確認できた.しかし,部材長さが載荷速度の大きさに比べて相対的に小さいため,特に顕著な変化は見られなかった.むしろ正負交番繰返し載荷における引張載荷時の降伏点上昇の影響が顕著に見られた.鋼構造架構特有の破壊形式である圧縮部材の曲げ座屈破壊に焦点を当て,載荷速度と座屈耐力との関連性を実験的に明らかにした.実験用の試験体は,鋼構造建築架構における筋かい材やトラスの個材などの圧縮部材を想定し,一般的に使用されている円形鋼管と,標準的な鋼材の材料特性を見るための充実矩形断面の2種類を対象断面に選定し,STK400鋼,SS400鋼を用いた試験体を作成した.円形鋼管では製造工程での加工硬化の影響を少なくするため,熱処理の効果を考えて溶融亜鉛めっき処理を行った.また部材細長比は非弾性座屈域,限界細長比周辺,弾性座屈域,の中から57通りを適宜選択した.載荷パラメータは載荷方法(単調圧、圧載荷,正負交番繰返し載荷)と,載荷速度(35mm/secの動的載荷および静的載荷)である.実験において,特に座屈部材の変形量測定には高精度・高速応答性が要求されるため,補助申請設備の非接触測定可能なレーザー式変位計を購入して用い,実験結果の精度確保に努めた.実験から得たデータに基づいて,載荷速度が部材の曲げ座屈体力および復元力特性に及ぼす影響を定量的に評価した結果以下の点が明らかとなった.すなわち,限界細長比を超える弾性座屈域ではオイラー座屈式により評価できる座屈耐力が示され,載荷速度の影響を受けないヤング係数により耐力が決まるため,速度の効果はほとんど見られなかった.また,限界細長比以下の非弾性座屈域では,動的載荷時のひずみ速度効果によって降伏耐力が上昇し,座屈耐力をこれと連動して変化することが確認できた.しかし,部材長さが載荷速度の大きさに比べて相対的に小さいため,特に顕著な変化は見られなかった.むしろ正負交番繰返し載荷における引張載荷時の降伏点上昇の影響が顕著に見られた.
巨核球による造血幹細胞運命制御の解明（国際共同研究強化）

恒常的な血球産生には造血幹細胞の維持・増殖・分化が不可欠である。造血幹細胞は異なった機能を有する複数のクローンから構成され(heterogeneity)、血小板に偏った分化能をもつ造血幹細胞の存在が指摘されている。一方、巨核球は造血幹細胞と多くの性質を共有するものの、その分化機構は不明瞭な点が多い。申請者は、科学研究費(若手研究A)の交付を受け、造血幹細胞のheterogeneityのーつである巨核球への特異的分化能を規定する新規因子の同定とそのメカニズムの解明を対象とする研究を行っている。幹細胞の多様性を解析するため、造血幹細胞のSingle cellレベルでの遺伝子・タンパク発現解析で多くの実績があるシンガポール国立大学Canc er Science Institute (CSI) (Dr. Toshio Suda) (Dr Touati Benoukraf)及びGenome Institute Singaporeと共同研究を実施している。本年度はサイトカイン刺激を負荷した造血幹細胞の単一細胞レベルでのRNAシークエンス解析をおこなった。また、シンガポール国立大学CSI (Dr. Toshio Suda)でThpo欠損マウス及びThpo floxed/floxed mouseを開発しており、これらマウスにおける造血幹細胞の特性を解析した。当研究の主たる目的であった、造血幹細胞の単一細胞レベルのRNAシークエンス解析を行うことができた。今後このデータの解析をシンガポールの共同研究者たちと行っていく予定である。得られたRNAシークエンスの統計学的解析を行う。また、引き続き、Thpo欠損マウスの造血幹細胞の解析を行っていく。内定年度:2015恒常的な血球産生には造血幹細胞の維持・増殖・分化が不可欠である。
アフリカツメガエル胚未分化細胞からの歯牙誘導

1)アニマルキャップサンドイッチ培養の長期培養のための培地の開発アフリカツメガエル胚サンドイッチ培養において、Steinberg氏緩衝液(SS)中もしくは、今回新たに開発した培養液RDX培地(RPMI1640とDMEMを1:1で混合したもの)中で、7、14、60日間培養し、組織誘導を検討した。その結果、14、60日間培養した外植体でSSで培養した外植体の場合、組織の壊死、融解を認めたものの、RDX培地中で培養した外植体では認めなかった。。2)RDX培地とSSで培養した外植体のDNA量の比較検討各培地中で5、14、30日間培養した外植体より抽出したDNA量を測定したところ、RDX培地中で培養した外植体の方がSSものと比較して多くのDNAを含み、特に培養30日間の外植体においては、両者の間に約2倍の差を認めた。これらのことから外植体の長期培養には、従来から使用されているSSよりもRDX培養液の方が適していることが示唆された。3)ニマルキャップサンドイッチ培養系の軟骨誘導の評価アニマルキャップサンドイッチ培養系を用いる軟骨誘導において、その誘導率は47.8%であった。今回、軟骨誘導率の向上を目指し、再集合培養法を用いて軟骨誘導に関して検討した。その結果、アクチビンA処理群:アクチビンA未処理群の混合率を1:5で混合した際に100%の確率で外植体に軟骨を誘導することが可能であった。4)再集合培養法で作成した外植体の遺伝子発現の評価アクチビンA処理群:アクチビンA未処理群の混合率を1:5で混合した外植体における遺伝子発現を検討した。顎顔面領域に発現するgsc、前脳、下顎、上顎原基、口腔上皮に発現するX-dll4、軟骨形成を制御しているSox9、軟骨分化のマーカーであるCol2の発現を検討した。その結果、gsc、X-dll4、mRNAは培養1日目から発現を認め、4日目で最も強く発現し、その後低下していた。Sox9、Col2は培養1日目から弱い発現を認め、4日目で最も強く発現し、その後低下していた。。1)アニマルキャップサンドイッチ培養の長期培養のための培地の開発アフリカツメガエル胚(St.9)より切り出したアニマルキャップを100ng/mlアクチビンAを含むSteinberg氏緩衝液中で1時間前培養した後に未処理アニマルキャップ2枚で挟み込み、Steinberg氏緩衝液中もしくは、今回新たに開発した培養液RDX培地(RPMI1640とDMEMを1:1で混合したもの)中で、7、14、60日間培養し、ホルマリン固定後、切片を作成し、PAS-アルシアンブルー染色を行った。その結果、7日間培養した外植体では、両培養液間で組織形成に関しては、特に大きな差は認めなかったものの、14、60日間培養した外植体では全体にSteinberg氏緩衝液中で培養した外植体の場合、組織の壊死、融解をみとめたものの、RDX培地中で培養した外植体では、これらの所見を認めなかった。

そこで各培養液中で14日間培養した外植体における表皮、セメント腺、神経組織、脊索、筋肉、軟骨の組織誘導率を比較検討したところ、Steinberg氏緩衝液中で培養した外植体では、筋肉、軟骨の組織誘導率の低下を認めた。その理由として細胞の壊死、融解による筋肉、軟骨組織の破壊が生じ組織誘導率に差が生じたものと考える。2)RDX培地とSteinberg氏緩衝液中で培養した外植体のDNA量の比較検討各培地中で5、14、30日間培養した外植体より抽出したDNA量を測定したところ、いずれの培養日数においてもRDX培地中で培養した外植体の方がSteinberg氏緩衝液中ものと比較して多くのDNAを含み、特に培養30日間の外植体においては、両者の間に約2倍の差を認めた。これらのことから外植体の長期培養には、従来から使用されているSteinberg氏緩衝液よりもRDX培養液の方が適していることが示唆された。(1)アニマルキャップサンドイッチ培養系の軟骨誘導の評価以前の研究において、アニマルキャップサンドイッチ培養系を用いる軟骨誘導において、アクチビンA100ng/mlで1時間前培養し、その後未処理アニマルキャップ2枚で挟み込む条件で培養を行った条件が最も軟骨の誘導率が高く、その誘導率は47.8%であった。今回、軟骨誘導率の向上を目指し、再集合培養法を用いて軟骨誘導に関して検討した。その結果、アクチビンA処理群:アクチビンA未処理群の混合率を1:5で混合した際に100%の確率でexplantに軟骨を誘導することが可能であった。誘導された組織は、サンドイッチ培養系で誘導した組織と比較し、均一な軟骨組織より構成され、顕微鏡下で摘出可能であった。(2)再集合培養法で作成したexplantの遺伝子発現の評価アクチビンA処理群:アクチビンA未処理群の混合率を1:5で混台したexplantにおける遺伝子発現を検討した。顎顔面領域に発現するgsc、前脳、下顎、上顎原基、口腔上皮に発現するX-dll4、軟骨形成を制御しているSox9、軟骨分化のマーカーであるCol2の発現を検討した。その結果、gsc、X-dll4、mRNAは培養1日目から発現を認め、4日目で最も強く発現し、その後低下していた。Sox9、Col2は培養1日目から弱い発現を認め、4日目で最も強く発現し、その後低下していた。また、in situ hybridization法によるexplantにおけるgsc、Col2の発現を検討したところ、正常胚と同様に軟骨組織にmRNAの局所的な発現を認めた。
多光子励起による長寿命励起状態材料の開発

大きな二光子吸収断面積を有し、かつ長い励起状態を達成するための材料設計指針は未だ確立されていない。我々は以下の4つの因子を抑制すると、室温でも長寿命のりん光が観察できることを初めて明らかにした。その4つの因子とは、(1)色素の周囲のマトリックスの熱運動および色素自身の熱運動(2)色素とマトリックス間の電子移動あるいはエネルギー移動(3)色素の凝集により生じる濃度消光(4)酸素によるクエンチングである。ビニル系高分子のようなマトリックスにりん光色素を分散させると、側鎖の熱的な局所運動によって、室温ではりん光が観察されないのに対して、水素結合性の強い、室温でも低運動性のマトリックス(β-estadiol)中にりん光色素を分散させると、3重項励起状態寿命が秒オーダーまで長くなることを見出した。この室温下での励起状態寿命は従来の有機材料と比較して1000倍以上長くなった。長寿命の室温りん光を観察するための、有機色素自体の構造としてはビフェニルやフルオラン等の芳香族炭化水素に電子供与性基を導入したものが有効であることを見出した。また、電子吸引性基、フッソ基を導入したものでは、りん光寿命は長寿命化できなかった。これらの材料の二光子吸収断面積を測定した所、最大で450GMであることが判明した。さらにπ電子共役系の長いビススチリルベンゼン等について検討したが、項間交差効率がほぼゼロであるため、りん光は得られなかった。室温で長寿命励起状態を有する有機材料の応用について検討した。常温での長い励起状態を始点とした光化学反応が可能であることを示唆するデータを得た。
非侵襲高度血管病診断を目指した脈波伝播の計算バイオメカニクス的解析

左心室の収縮によって生じる血管壁の振動(脈波)は,血管の末梢側へと伝播する過程で,反射・減衰を繰り返す.脈波伝播は,血管の幾何学形状や血管壁の力学特性に大きく影響されるため,脈波伝播現象の理解は,ヒト体循環を知る上で重要であり,また,動脈硬化症のような心血管系疾患を考察する上でも非常に重要である.ところが従来の計算解析では,血管壁が剛体であると仮定し,血液流れのみに注目する研究(流体解析)が主流であり,血管壁の変形運動を考慮に入れる研究(連成解析)はほとんどされてこなかった.そこで本研究では,脈波が伝播する際に生じる血管壁の変形運動が,壁面せん断応力に与える影響を流体-固体連成計算解析により定量的に調べ,動脈硬化症の発症・進展に与える影響を考察した.血管の入り口側に,単一の矩形波を与えることにより圧縮波を発生させ,血管壁を振動させた.血管壁の変形運動には,主に,互いに伝播速度の異なる血管の半径方向(横波)と長軸方向(縦波)とがあった.血管壁の縦波発生のメカニズムは,血管の入り口に与えた矩形波により血管壁が半径方向に拡張し,末梢側の血管壁が中枢側へと引張られたために発生したと考えられた.また,血管壁の横波は,血液流れのせん断力によって発生したと考えられた.この血管壁の変形運動に伴い,血管の壁面には0.51.0Pa程度のせん断応力が発生した.このことは,血管壁の変形運動を考慮に入れると,従来の流体解析の結果に対し,0.51.0Paの変動が加わることを示しており,また,この0.51.0Paという大きさは,動脈硬化症の発症・進展に深く関わっていることが知られていることから,血管壁の変形運動を考慮に入れた脈波伝播解析は,非侵襲高度血管病診断を目指す上で,非常に重要であることが分かった.左心室の収縮によって生じる血管壁の振動(脈波)は,血管の末梢側へと伝播する過程で,反射・減衰を繰り返す.脈波伝播は,血管の幾何学形状や血管壁の力学特性に大きく影響されるため,脈波伝播現象の理解は,ヒト体循環を知る上で重要であり,また,動脈硬化症のような心血管系疾患を考察する上でも非常に重要である.ところが従来の計算解析では,血管壁が剛体であると仮定し,血液流れのみに注目する研究(流体解析)が主流であり,血管壁の変形運動を考慮に入れる研究(連成解析)はほとんどされてこなかった.そこで本研究では,脈波が伝播する際に生じる血管壁の変形運動が,壁面せん断応力に与える影響を流体-固体連成計算解析により定量的に調べ,動脈硬化症の発症・進展に与える影響を考察した.血管の入り口側に,単一の矩形波を与えることにより圧縮波を発生させ,血管壁を振動させた.血管壁の変形運動には,主に,互いに伝播速度の異なる血管の半径方向(横波)と長軸方向(縦波)とがあった.血管壁の縦波発生のメカニズムは,血管の入り口に与えた矩形波により血管壁が半径方向に拡張し,末梢側の血管壁が中枢側へと引張られたために発生したと考えられた.また,血管壁の横波は,血液流れのせん断力によって発生したと考えられた.この血管壁の変形運動に伴い,血管の壁面には0.51.0Pa程度のせん断応力が発生した.このことは,血管壁の変形運動を考慮に入れると,従来の流体解析の結果に対し,0.51.0Paの変動が加わることを示しており,また,この0.51.0Paという大きさは,動脈硬化症の発症・進展に深く関わっていることが知られていることから,血管壁の変形運動を考慮に入れた脈波伝播解析は,非侵襲高度血管病診断を目指す上で,非常に重要であることが分かった.
植民地教員のネットワーク研究

本研究の目的は、戦前日本の「教員ネットワーク」の解明を通して、帝国日本を植民地と本国の両面から検討し、日本の教育がどのようにアジアと向き合ったのか考察することである。そして以下の三つの課題を設定した。第一に、中等教員を通して、植民地と本国との関係を分析することである。第二に、膠州湾租借地が中華民国に還付された後、現地人学校がどのように中華民国側に回収されたのか、ということである。第三に、植民地当局と教員との関係に注貝して、教員人事が具体的にどのようになされたのか、ということである。これらの課題意識はいずれもこれまでの研究状況では重視されてこなかった視点であり、「教員」という存在を通して、帝国日本の植民地一本国関係がいかなるものであったのか論じることは大きな意義があると考えられる。そして研究対象を第一次世界大戦期に日本軍が占領し、1922年に中華民国に還付した膠州湾租借地(青島)に絞り、この地域における教員人事を現地人教育は1918年から1927年という還付前後を中心とし、日本人教育は1918年から1938年にかけて研究した。第一の課題について、本年度は広島高等師範学校を中心として解明を試みた。広島高等師範学校と青島の中等教員における教員人事を具体的に展開したのが論文「帝国日本内を移動する教員」である。第二の課題について、論文執筆および学会発表を通じて以下のような見通しを得ることができた。まず、青島市档案館の史料を用いて前年度に発表した論文「山東省膠澳商埠における壬戌学制の定着過程」では、膠州湾租借地が北京政府に接収された際、日本統治時代に設立された中国人小学校が公立小学校に改組されて壬戌学制が適用される一方で、日本統治時代の学制が残っていたことを明らかにした。さらに引き続き同档案館史料を用いて中華民国側の教員人事を考察したのが発表報告「北京政府期膠澳商埠の公立学校一日本統治下膠州湾租借地との連続性を中心に一」である。現地人教員の中には還付後もそのまま採用となった教員がおり、還付前後の連続性が明らかとなった。第三の課題として、中等教員と初等教員の人事異動を分析した。第一の点について1930年代の居留民団立中等学校を事例として、教員人事の具体層を明らかにしたのが発表報告「山東省膠州湾租借地還付後の日本人学校に関する一考察-青島居留民団と教員人事の関係を中心に-」である。教員人事に現地の日本人学校長が関与したことを明らかにした。第二の点について、日本統治時代を中心に青島守備軍による初等教員の採用を日本人教員と現地人教員に分類した上で両者の人事構造を分析したのが論文「日本統治時代の青島における初等教員人事の構造に関する一考察」である。本研究の目的は、戦前日本の植民地教員の移動を「教員ネットワーク」という分析概念を用いることで以下の三つの課題を設定した。第一に、教員養成校と植民地の学校との関係を分析することである。第二に、教員の個人的なつながりや認識に着目して分析することである。第三に、植民地当局と教員との関係に注目して、植民地における教員社会の多様性を明らかにすることである。研究対象を第一次世界大戦期に日本軍が占領し、1922年に中華民国に還付した膠州湾租借地(青島)に絞り、教員人事を帝国日本内の人事異動の構造について研究している。第一の課題について、広島高等師範学校を中心として解明を展開したのが論文「帝国日本内を移動する教員」である。広島高師出身教員のその後の履歴を追ったところ、(1)「内地」に転出した者(2)他の「外地」に転出した者(3)長く同じ学校に勤めた者の3つの類型に分けられた。第二の課題について、教員の個人的つながりを明らかにする史料として青島中学校の教員の日記史料と書簡史料を新たに発掘した。そして教員採用が具体的にどのように行われていたのか、その一連の流れを展開した。第三の課題について以下の2報告で展開した。第一に「青島守備軍による青島の公学堂と中華民国中等学校との連絡問題について」で青島守備軍側はカリキュラム編成が同一であることを根拠に公学堂と中国側中等学校との直結を求めたが、中華民国側は修業年限の違いを理由に直結を拒否したことがわかった。第二に発表報告「日本統治時代の青島における初等教員人事の構造に関する一考察」では(1)小学校教員ネットワーク(2)小学校・公学堂・日語・支那語学校を兼職する日本人教員ネットワーク(3)公学堂および目語・支那語学校の中国人教員ネットワークという三層構造のネットワークが折り重なって青島の初等教育の人事が動いていたことが明らかとなった。

これらの課題意識はいずれもこれまでの研究状況では重視されてこなかった視点であり、「教員」という存在を通して、帝国日本の植民地一本国関係がいかなるものであったのか論じることは大きな意義があると考えられる。そして研究対象を第一次世界大戦期に日本軍が占領し、1922年に中華民国に還付した膠州湾租借地(青島)に絞り、この地域における教員人事を現地人教育は1918年から1927年という還付前後を中心とし、日本人教育は1918年から1938年にかけて研究した。第一の課題について、本年度は広島高等師範学校を中心として解明を試みた。広島高等師範学校と青島の中等教員における教員人事を具体的に展開したのが論文「帝国日本内を移動する教員」である。第二の課題について、論文執筆および学会発表を通じて以下のような見通しを得ることができた。まず、青島市档案館の史料を用いて前年度に発表した論文「山東省膠澳商埠における壬戌学制の定着過程」では、膠州湾租借地が北京政府に接収された際、日本統治時代に設立された中国人小学校が公立小学校に改組されて壬戌学制が適用される一方で、日本統治時代の学制が残っていたことを明らかにした。さらに引き続き同档案館史料を用いて中華民国側の教員人事を考察したのが発表報告「北京政府期膠澳商埠の公立学校一日本統治下膠州湾租借地との連続性を中心に一」である。現地人教員の中には還付後もそのまま採用となった教員がおり、還付前後の連続性が明らかとなった。第三の課題として、中等教員と初等教員の人事異動を分析した。第一の点について1930年代の居留民団立中等学校を事例として、教員人事の具体層を明らかにしたのが発表報告「山東省膠州湾租借地還付後の日本人学校に関する一考察-青島居留民団と教員人事の関係を中心に-」である。教員人事に現地の日本人学校長が関与したことを明らかにした。第二の点について、日本統治時代を中心に青島守備軍による初等教員の採用を日本人教員と現地人教員に分類した上で両者の人事構造を分析したのが論文「日本統治時代の青島における初等教員人事の構造に関する一考察」である。
カイロ・ゲニザ文書における医学実践と医学思想

まず論文「カイロ・ゲニザ文書に見られる非自然要素の調整とマイモニデスの医学思想」(『科学史研究』286, 84-99)では、先行研究では一切論じられていなかった非自然要素の調整(つまり養生法)の実態を明らかにした。中世アラビア医学において医者は、特定の時点における患者の気質を改善するだけではなく、長期的に患者の振る舞いを導き、倫理的に訓育することも求められた。本論文ではマイモニデスの医学文献やラビ文献も参照して、この医療実践の宗教的意義も論じた。論文「カイロ・ゲニザの医学書写本T-S K14.42について」(『西南アジア研究』88, 50-68)では、先行研究では十分に論じられていない写本T-S K14.42を用いて、前近代カイロにおける医学思想の発展について論じた。この写本では主に熱病について論じられているが、この主題に関連して、下剤に含まれると考えられた吸引作用の本性や人間のプネウマなどの自然学的対象も論じられている。本論文では、イブン・ルシュドを経由した自然学の新理論と、イブン・スィーナーの医学理論が融合することで、新たな医学理論が生成したことについて論じた。上述のゲニザ文書の研究と並行して、古典アラビア語文法学と論理学の研究も進めている。人間と薬品との間で作用する因果関係を記述する場合、ここで把握される因果関係は古典アラビア語の文法構造から何らかの影響を受けていると考えられる。そこで、口頭発表「古典期カラームの言語分析とイブン・スィーナーの論理学」(ギリシア・アラビア・ラテン哲学会第2回研究発表会,早稲田大学)で、古典アラビア語文法学とその影響を強く受けた古典期カラームという学問が、イブン・スィーナーの論理学に影響を与えたという事実を明らかにし、この論理学がアラビア医学という部門にどのように応用されたのかを示した。カイロ・ゲニザ文書の残存数は膨大であるが、医学関係の文書は1,500程度であり、これら全てに目を通すことは可能である。当該年度において、計画していたよりも早く全ての文書に目を通すことができた。これによって、カイロ・ゲニザの医学関連文書を用いて研究可能なテーマと、不可能なテーマの区別をつけることができた。現在、カイロ・ゲニザから発見された医学関連の書簡についての論文を執筆中である。この中で、中世カイロにおける医学実践とその実践を根拠づける医学理論について、豊富な具体的な事例を挙げつつ明らかにするつもりである。また、カイロ・ゲニザの医学書写本の特定という作業を、イスラエルやイギリスの研究者とともに進める。この作業の中で、現時点で未発見の医学書が発見できれば、それについて論文で紹介する。「現在までの進捗状況」でも述べた通り、研究は計画以上に進展している。そのため、当初の計画の発展として、古典アラビア語文法学とそれの影響を受けた古典期カラームの研究を並行して進める。カイロ・ゲニザの医学関連文書の研究と、古典期カラームの研究は、一見したところ無関係のように思える。しかし、カイロ・ゲニザからはカラームの学に関する多くの未発見の写本が発見されており、この学問が医学・自然学における因果関係の記述に影響を及ぼした可能性については「研究実績の概要」で述べた。今後は、この2つの対象を並行して研究することで、より広い視点からイスラームとユダヤの間、もしくはアラビア語とヘブライ語の間における学問交流の実態を明らかにすることができる。

当該年度において、計画していたよりも早く全ての文書に目を通すことができた。これによって、カイロ・ゲニザの医学関連文書を用いて研究可能なテーマと、不可能なテーマの区別をつけることができた。現在、カイロ・ゲニザから発見された医学関連の書簡についての論文を執筆中である。この中で、中世カイロにおける医学実践とその実践を根拠づける医学理論について、豊富な具体的な事例を挙げつつ明らかにするつもりである。また、カイロ・ゲニザの医学書写本の特定という作業を、イスラエルやイギリスの研究者とともに進める。この作業の中で、現時点で未発見の医学書が発見できれば、それについて論文で紹介する。「現在までの進捗状況」でも述べた通り、研究は計画以上に進展している。そのため、当初の計画の発展として、古典アラビア語文法学とそれの影響を受けた古典期カラームの研究を並行して進める。カイロ・ゲニザの医学関連文書の研究と、古典期カラームの研究は、一見したところ無関係のように思える。しかし、カイロ・ゲニザからはカラームの学に関する多くの未発見の写本が発見されており、この学問が医学・自然学における因果関係の記述に影響を及ぼした可能性については「研究実績の概要」で述べた。今後は、この2つの対象を並行して研究することで、より広い視点からイスラームとユダヤの間、もしくはアラビア語とヘブライ語の間における学問交流の実態を明らかにすることができる。
不純物をドープした半導体ナノ結晶の作製と光学的特性の解明に関する研究

本研究では、Si、GeのIV族半導体ナノ結晶への不純物ドーピング技術の確立及びその評価技術の確立を目的としています。また、ナノ結晶中の不純物のドーピングに由来する物性変化を明らかにすることを目的としています。前年度は、不純物としてBをドープしたSiナノ結晶の発光を詳細に調べ、BをドーピングするとAuger過程による非発光再結合の割合が増加し、発光効率が低下することを示しました。本年度は主に、Siナノ結晶中にn型の不純物であるPをドーピングすることを試みました。その結果、Pをドーピングすると、Siナノ結晶のバンド端発光の効率が改善されることが明らかになりました。発光スペクトルの温度依存性を詳細に調べた結果、Pをドーピングすることにより、Siナノ結晶表面(Siナノ結晶とSiO_2マトリックスの界面)のダングリングバンドに起因する発光の強度が非常に弱くなることから、ダングリングボンドが減少していることが明らかになりました。さらに、発光減衰特性の測定から、ダングリングボンドの減少がバンド端発光効率の改善の原因であることを明らかにしました。過去に発表されているSiナノ結晶の発光効率を改善する方法は、ほとんどがSiナノ結晶表面を水素で終端するものであり、Pドーピングによる発光効率の改善の報告例はありません。以上の結果は、Siナノ結晶の発光効率を改善するための全く新しい方法を提供するものであり、非常に重要な成果であると考えています。同時スパッタリング法により不純物をドープしたSiナノ結晶を作製することを試みた。電子顕微鏡観察から、Siナノ結晶がマトリックス中に分散して埋め込まれていることが確認できた。また、ラマンスペクトルを、励起波長を変えながら測定したところ、電子ラマン散乱とフォノンラマン散乱との間でFano型の干渉が起こっていることが観測された。このことから作製したSiナノ結晶には、Bが活性化された状態でドープされていることが明らかになった。また、ラマン散乱がp型Siナノ結晶中の不純物濃度の評価に有用であることが明らかになった。しかしながら、不純物濃度の決定などの定量的な議論には至らなかった。バルクSi結晶では、スペクトルの形状及び励起波長依存性からラマン散乱により不純物濃度を見積もることができる。ナノ結晶ではフォノン閉じ込め効果によりラマンピークの形状がサイズに依存して変化する。そのため、p型不純物をドープしたナノ結晶のスペクトル形状にはFano干渉効果とフォノン閉じ込め効果が反映される。両者の効果を考慮した理論でラマンスペクトルの励起波長依存性をフィティングすることにより、不純物濃度を決定できる可能性がある。次にBを高濃度にドープしたSiナノ結晶の発光特性を調べた。室温では、B濃度の増加に伴って発光強度が減少した。その原因として、BがドープされたSiナノ結晶では、オージェ過程による非輻射遷移の増加することが考えられる。さらに、発光ピークの温度依存性は、低温ほど、また、B濃度が高いほど、バルクSiのバンドギャップ変化から低エネルギー側にずれることがわかった。これは、中性Bに束縛された励起子の発光が関与していることにより生じるものであると考えられる。今回得られたデータは、これまで十分に解釈されていなかったポーラスSiの発光の温度依存性の特異性が、不純物の影響を考慮することによりうまく説明できることを示唆している。
アリル型ホウ素反応剤の開発

1.ジボロン反応剤を利用するアリル型求電子試薬の求核的ホウ素化反応(1)ビス(ピナコラート)ジボロンによるアリル型アセテートおよびハロゲン化物の求核的ホウ素化反応が、それぞれPd(dba)2/DMSOあるいはPd(dba)2-2AsPh3/KOAc/tolueneの条件下50°Cで位置および立体選択的に進行し、対応するアリル型ホウ素化合物を収率良く与えることを見出した。官能基選択性にも優れており、ケトンやエステル基を有するアリル型ホウ素化合物合成にも適用できる。反応は、アリル型求電子試薬のゼロ価パラジウムへの酸化付加、ボリル基のトランスメタル化およびアリル型ホウ素化合物の還元脱離を含む触媒サイクルで進行する。(2)ビス(ピナコラート)ジボロン、アリル型アセテートおよびアルデヒドの三成分系反応が、先に見い出したPd(dba)2/DMSO/50°Cの条件下で効率よく進行し、対応する鎖状ホモアリルアルコールをワンポットで収率良く与えることを見出した。また、分子内にカルボニル基を有するアリル型アセテートの求核的ホウ素化反応をPd(dba)2-2AsPh3/toluene/50°Cの条件下で行い、続いて分子内アリルホウ素化反応を100°Cで行うことにより、シスに環化した環状ホモアリルアルコールが収率良く得られることを見出した。2.遷移金属触媒による二重結合異性化反応を利用したアリル型ホウ素化合物の合成(1)3-アルコキシビニルボランの二重結合異性化反応が、[Ir(COD)(PPh2Me)2]PF6またはNiC12(PPh2Me)2触媒存在下で進行し、それぞれE体およびZ体のγ-アルコキシアリルボランを与えることを見出した。(2)分子内にカルボニル基を有する3-アルコキシビニルボランの二重結合異性化反応と、続く分子内アリルホウ素化反応により、環状エーテルがワンポットで収率良く得られることを見出した。ジボロン反応剤を利用するアリル型求電子試薬の求核的ホウ素化反応1,2.入手容易で取り扱いやすいビス(ピナコラート)ジボロンとアリル型ハロゲン化物およびアセテートとのクロスカップリング反応が、パラジウム触媒存在下で効率良く進行し、対応するアリル型ホウ素化合物を与えることを見いだした。ハロゲン化物の反応がPd(dba)_2-2AsPh_3/KOAc/tolueneの組み合わせで進行するのに対し、アセテートの反応は塩基の添加を必要とせずPd(dba)_2/DMSOの条件下で進行する。3.基質の適用範囲は広く、α-、β-、γ-置換型がいずれも利用可能である。反応は位置および立体選択的に進行し、E体およびZ体のシンナミル型またその位置異性体の反応はいずれもE体のシンナミルボランのみを与える。官能基選択性にも優れており、エステルやケトンを有するアリルボランの合成にも適用できる。4.反応は、アリル求電子試薬のPd(0)への酸化付加、ボリル基のトランスメタル化、アリルボランの還元脱離を経由すると考えられる。鍵段階はトランスメタル化である。トランスメタル化経由の妥当性は、本ホウ素化が立体化学の反転を伴って進行することより示唆された。

また、アセテートの反応が塩基を必要としないことから、アセトキソパラジウム経由のトランスメタル化が示唆された。遷移金属触媒による二重結合異性化反応によるアリル型ホウ素化合物の合成1.3-アルコキシビニルボランの二重結合異性化反応が、イリジウムあるいはニッケル触媒の存在下で立体選択的に進行し、対応するγ-アルコキシアリルボランを与えることを見いだした。[Ir(cod)(PPh_2Me)_2]PF_6などのIr触媒を用いた場合はE体が、NiCl_2(PPh_2Me)_2などのNi触媒を用いた場合はZ体が得られる。1.ジボロン反応剤を利用するアリル型求電子試薬の求核的ホウ素化反応(1)ビス(ピナコラート)ジボロン、アリル型アセテートおよびアルデヒドの混合物を、前年度の研究で見いだしたPd(dba)_2/DMSO/50°Cの条件下で攪拌することにより、アリル型アセテートの求核的ホウ素化と続くアルデヒドのアリルホウ素化がワンポットで進行し、対応する鎖状ホモアリルアルコールを収率よく与えることを見いだした。(2)ビス(ピナコラート)ジボロンによる分子内にカルボニル基を有するアリル型アセテートの求核的なホウ素化反応と続く分子内アリルホウ素化反応による、環状ホモアリルアルコールの立体選択的かつ効率的なワンポット合成を達成した。前年度の研究で見いだしたPd(dba)_2/DMSOの条件はホウ素化には有効であるが、DMSOのホウ素への配位によりアリルホウ素化が極めて遅くなる。また、配位性のないトルエン溶媒を用いた場合には、触媒の失活によりホウ素化段階が進行しない。触媒の安定化を目的とした配位子の検討により、ホウ素化がPd(dba)_2-2AsPh_3触媒存在下トルエン中50°Cで進行することを見いだした。これにより続く分子内アリルホウ素化は100°Cで完結する。アリルホウ素化段階は立体選択的に進行し、シス型の単環性および二環性ホモアリルアルコールを高い異性体純度で収率よく与える。2.遷移金属触媒による二重結合異性化反応によるアリル型ホウ素化合物の合成(1)前年度の研究で見いだした反応条件を適用した分子内にカルボニル基を有する3-アルコキシビニルボランの異性化と続く分子内アリルホウ素化の組み合わせによる、環状エーテルの効率的なワンポット合成を達成した。
キラルバナジウム酸化物ナノチューブ分子の構築

カーボンナノチューブに相当する新しいチューブ状構造をバナジウムと酸素原子から成るポリオキソバナデートを用いて構築する。酸化バナジウム(V), V2O5は、グラファイトと同様のシート状構造を有する。そこで、カーボンナノチューブが形成されるのと同様の発想で、酸化バナジウムシートを丸めた構造に相当する、チューブ状骨格を形成し、バナジウム酸化物ナノチューブを開発することに挑戦する。チューブ構造を分子として単離し、純物質としてのバナジウム酸化物ナノチューブ分子を実現することに本研究の特徴がある。チューブの巻き方によっては、カーボンナノチューブと同様にキラルなチューブを実現可能である。
構造変革期における中山間地域農業の予測・計画・戦略に関する研究

本研究では、中山間地域問題を「担い手の減少・活力の低下」=「農地の荒廃・耕境の後退」としてとらえるのではなく,中山間地域を,本来,多様性に富んだ多くの発展の可能性を秘めた地域としてとらえ,その発展の芽を探すことを共通認識として幅広い課題に取り組み、以下の点を明らかにした。1.雇用機会が不十分な中山間地域では、内発的な展開・発展が基本方策であり、そのための支援組織を作ることが重要である。また、その際には、農業だけでなく、それに関連する領域や他産業との交流、および地域内の連関を重視して、地域としての総合的な活力を高めることが臨まれる。なお、中山間地域農業を展開するうえで、中山間地域活性化資金は地域農業者の主体的な取り組みをサポートするための制度として捉える必要がある。2.第三セクターの事業体が中山間地域農業の担い手として本格的に活動するためには、農業生産法人の資格取得の容易化等、規制制度の検討が必要である。3.中山間地域の農産加工施設の立地特性の分析や経営分析を行ううえでは、ファジィ計画モデルが有効である。また、価値観が多様化した現代においては、ゲーム理論を適用したコンフリクト解析が中山間地域における意思決定問題を検討するうえで有効である。4.中山間地域での農業所得の向上にとっては、労働力利用度や土地利用度の向上が重要である。5.中山間地域の大規模水田作経営は平地地域と比較して、転作対応に違いがみられるが、これは圃場条件の差異に基づいている。以上のほかにも、作目別、問題対象別に有用な知見が多く得られた。本年度は、以下の諸点を明らかにした。(1)中山問地域での農協と森林組合の一体的事業展開が不可避であること、(2)中山問地域における農林地の維持・管理では、a積極的な営農展開を図る地域、b農地の管理主体の確保が難しく、将来荒廃化が予想される地域、c農地の荒廃化が極度に進み、修復が困難な地域、等、それぞれの地域において、その地域の置かれた条件に対応した対策をとることが重要であること、(3)(中山間地域における一つの重要作目である)施設型キノコ栽培では、価格低迷下で優良農家と負債農家への分化が明確になっており、負債農家が生産技術の向上を図れなければ、キノコ栽培からの撤退も考える必要があること、(4)中山間地域町村の農業がフードシステムの一端を担うためには、町村に求められているニーズを把握して条件整備を進める必要があると考えられること。また以上のほかにも、(5)農業者の定住(営農継続)意思を補償する所得(補償)額の多属性効用関数による計測方法の検討、(5)森林組合の農林地保全活動の実態調査、(7)中山間地域における個別経営の作物選択要因と技術構造の解析方法の検討、(7)中山間地域における食糧生産能力の維持・向上を図るうえで参考になるイギリスの食糧自給率向上要因の検討、(8)共同利用施設の導入過程の解析に対するコンフリクトのグラフモデルの適用と結果の考察、(3)統計資料による中山間地域における大規模水田作経営の実態把握、(9)中山間地域の構造改善事業がもたらす所得増加額の予測手法の検討、(10)逆需要体系による家計生鮮野菜需要のモデル化、等を行った。来年度は、より詳細な実態調査や分析モデルの適用等を行い、構造変革期における中山間地域農業の基本的な発展戦略や農業政策のあり方を検討していく。本研究では、中山間地域問題を「担い手の減少・活力の低下」=「農地の荒廃・耕境の後退」としてとらえるのではなく、中山間地域を,本来,多様性に富んだ多くの発展の可能性を秘めた地域としてとらえ、その発展の芽を探すことを共通認識として幅広い課題に取り組み、以下の点を明らかにした。

また、その際には、農業だけでなく、それに関連する領域や他産業との交流、および地域内の連関を重視して、地域としての総合的な活力を高めることが臨まれる。なお、中山間地域農業を展開するうえで、中山間地域活性化資金は地域農業者の主体的な取り組みをサポートするための制度として促える必要がある。2.第三セクターの事業体が中山間地域農業の担い手として本格的に活動するためには、農業生産法人の資格取得の容易化等、規制制度の検討が必要である。3.中山間地域の農産加工施設の立地特性の分析や経営分析を行ううえでは、ファジィ計画モデルが有効である。また、価値観が多様化した現代においては、ゲーム理論を適用したコンフリクト解析が中山間地域における意思決定問題を検討するうえで有効である。4.中山間地域での農業所得の向上にとっては、労働力利用度や土地利用度の向上が重要である。5.中山間地域の大規模水田作経営は平地地域と比較して、転作対応に違いがみられるが、これは圃場条件の差異に基づいている。以上のほかにも、作目別、問題対象別に有用な知見が多く得られた。
文脈依存型ニューラルネットワークの解析と生理実験データを用いた妥当性の検証

本研究課題では、発火率コーディングとテンポラルコーディングの間の中間的なコーディングと考えられる、数十msecオーダーの瞬間的発火率コーディングの枠組みで、前頭前野における選択的注意課題の理論モデルを構築した。具体的には、多層ニューラルネットワークのための生理学的に妥当な学習則として"forward propagatimg reinforcement learningを提案し、その妥当性を玉川大学坂上雅道先生らの選択的注意課題におけるサル前頭前野のニューロン活動を用いて検証した。多層ニューラルネットワークを効率的に学習させる学習則として、中脳ドーパミンニューロンのシナプス修飾を基本とする強化学習があげられるが、多層ニューラルネットワークにうまく適用する方法はなく、全層同時に学習させようとすると学習が収束しないことが知られている。そこで本研究では、構造的に二つの特徴を持たせたネットワークモデルを用いることにより、入力層から順に学習していくしくみを提案した。第一の特徴は、興奮性のフィードバック結合とともに抑制性のフィードバック結合を設けた点である。二つ目の特徴としては、最終層とは独立に出力ニューロンを設けて、中間層および最終層からの投射を仮定した点である。ここで出力層は前頭前野から運動系への投射先である補足運動野等に相当すると考えている。以上の順伝播強化学習のメカニズムを用いることにより、多層のニューラルネットワークモデルの学習を生理学的に妥当な形で行うことができた。また、このような学習則が実際に脳の中で使われている可能性を検証するために、坂上らのサルのための選択的注意課題をモデルに解かせてみて、実際のサル前頭前野のニューロン活動との比較を行った結果、学習終了後のモデルの特徴は、中間層ニューロンの活動が立ち上がった後にすぐ活動が抑制されるのに対して、最終層のニューロンの方は活動が持続的であり、坂上らの実験データを解析した結果、同じような特徴が実際のサル前頭前野ニューロンにもみられた。脳のコーディングを扱うモデル研究の多くは、モデルニューロンの減衰時定数等を決めた時点でコーディングを陽に指定してしまうという問題を内包している。この問題を克服するために、生理的に妥当なパラメータを持つHodgkin-Huxleyニューロンの発火前後の入力コンダクタンスに注目し、入力コンダクタンスの値とその4-5msec間の変化量にそれぞれ発火閾値を持つDual Thresholdニューロンモデルを提案した。このニューロンモデルは、Hodgkin-Huxleyニューロンと同様の発火特性を持ちながら、計算量はその数百分の1に過ぎない。次に計算量が少ないという特徴を生かして、ニューロンを数千オーダーで相互結合させた大規模なネットワークを構築した。その結果、文脈に依存してニューロンの実効的減衰時定数が変化し、発火率コーディングとテンポラルコーディングの両コーディングが同一のネットワーク上で共存可能であることが示された。これは、コーディングが単一ニューロンの特性によって決まるものではなく、ネットワークダイナミクスに依存した入力スパイク時系列の特性によって決まることを示唆している。また、発火時刻と入力スパイクの到着時刻の差でLTPとLTDが逆転する「時間ヘブ則」を適用することにより、繰り返し与えられる外部入力に対して自己組織化が起こり、「機能的結合による多層構造」が出現すると同時に、ニューロンの実効的減衰時定数が減少することが示された。さらに、ドーパミンによって実現される報酬による遅延強化を行うと、テンポラルコーディングから発火率コーディングに移行することが確認された。この研究の結果、モデル上でテンポラルコーディングと発火率コーディングが文脈に依存して切り替わるデュアルコーディングが示された。最近の生理実験の結果の多くは、感覚入力などを伴う外的イベントに関しては発火率コーディングが使われ、「予測」、「期待」などの内的過程においてはテンポラルコーディングが用いられる可能性を示唆している。

また、このような学習則が実際に脳の中で使われている可能性を検証するために、坂上らのサルのための選択的注意課題をモデルに解かせてみて、実際のサル前頭前野のニューロン活動との比較を行った結果、学習終了後のモデルの特徴は、中間層ニューロンの活動が立ち上がった後にすぐ活動が抑制されるのに対して、最終層のニューロンの方は活動が持続的であり、坂上らの実験データを解析した結果、同じような特徴が実際のサル前頭前野ニューロンにもみられた。
概日時計の発生メカニズムの解明

哺乳類の概日時計は発生過程を通して形成されることが知られている。しかし、その分子メカニズムは全く分かっていなかった。最近我々は、マウス胚性幹細胞(ES細胞)を用いて、ES細胞には概日時計のリズムが見られないこと、in vitro分化誘導によって細胞自律性に概日時計が形成されること、リプログラミングによって再消失すること、を発見した。さらに,このメカニズムを様々な遺伝子変異ES細胞を用いて解析したところ、細胞分化に伴うエピジェネティック・プログラムと転写ネットワーク構築が概日時計発生に必須であることを明らかにした。概日時計のリズム発振は受精卵や初期胚には見られず、胎生期に形成されることが知られているが、概日時計の発生メカニズムについては、現在までほとんど分かっていない。最近、我々は、ES細胞を用いた独自に開発した解析法により、概日時計の発生は、細胞ひとつひとつのレベルで自律的にプログラムされていることを、世界で初めて明らかにした(Yagita et al,PNAS,2010)。しかし、一方で胎生期の影響が、出生後の概日リズムの乱れなどにつながるという報告もあり、生体レベルでの概日時計の発生を理解するには、「細胞レベルの内在性プログラム」と「環境要因」の関係も含めた統合的研究が必須になる。本計画では、概日時計の発生メカニズムを、マウス胚を用いた発生工学とイメージング技術を駆使して、細胞レベルから個体レベルまで一貫した解析系を用いて、統合的に理解することを目的としている。23年度は、遺伝子変異ES細胞バンクを用いて、概日時計の周期決定メカニズムを担う鍵分子の探索を行った。まず、コントロール実験として,変異によって周期異常が出現することが分かっている遺伝子変異ES細胞をin vitroで分化誘導し,形成される概日時計の振動を解析した。その結果,これまでノックアウトマウスで報告されている周期異常と同様の変化を示すことが明らかになった。さらに、他の遺伝子変異ES細胞でも検討したところ,いくつかの遺伝子の変異でES細胞の分化誘導によって形成される概日リズム周期が異常になることを見いだした。最近、我々は、ES細胞を用いた独自に開発した解析法により、概日時計の発生は、細胞ひとつひとつのレベルで自律的にプログラムされていることを、世界で初めて明らかにした(Yagita et al, PNAS, 2010)。これまでに、遺伝子変異ES細胞バンクを用いて、概日時計の周期決定メカニズムを担う鍵分子の探索を行った。さらに、25年度は、概日時計形成が破綻する変異ES細胞株を取得することに成功し、RNA-seq等によるグローバル遺伝子発現解析などにより概日時計発生を担う鍵因子の同定に成功した。24年度は、遺伝子変異ES細胞バンクを用いた、概日時計の周期異常を来す遺伝子変異ES細胞株を2系統同定した。このうち既にノックアウトマウスの概日リズム周期異常が報告されている変異ES細胞株のin vitro分化誘導すると、ノックアウトマウスの表現型と同様の周期異常をin vitroで再現できた。