hpprc/llmjp-kaken huggingface dataset:
横超格子内でのホットエレクトロンを用いる超高速電子波デバイスの基礎研究

以上のように初年度は横超格子による電子波回析現象観測の条件を理論的に明かにし、かつ半導体中に極微細周期構造を埋め込む技術を開発した。次年度はこれらを基に実験を進め、同時に電子波デバイスの探求を進める。本研究はホットエレクトロンの波動現象について、横超格子構造に焦点を絞って理論的、実験的に研究を行い、学問的知見を得ると共に新原理の超高速デバイス実現の基礎を築くことを目的として行ない、本年度は以下示す成果を得た。1.平成元年度に埋め込み再成長により70nmピッチ横超格子構造形成を達成したが、再成長界面の評価が課題として残された。そこで評価手段として再成長界面を含むnーGaInAs/iーInP/nーGaInAsヘテロバリアダイオ-ドを作製し電圧電流特性に界面特性が顕著に現れることを見いだした。この評価法を用いて、硫安及び熱による表面処理の最適化を行い、再成長界面でのキャリヤ蓄積を一桁以上も減少させることができた。これにより大気中での加工後に埋め込み再成長することで、極微細構造の形成が可能との見通しを得た。2.ホットエレクトロントランジスタ構造作製においてOMVPE結晶成長条件の改善により、非常に高いホットエレクトロン輸送効率を持つ(40nmを99.7%の電子がホットの状態で伝搬した。これは電流増幅率に換算して400以上)デバイスを得た。このデバイスを用い、新たに提案した測定法により、ホットエレクトロンの位相コヒ-レンスを求め、緩和時間が0.1psのオ-ダ-であることを初めて明らかにした。以上半導体中の人工構造により電子波回折を起こすために必要な、超微細ピッチ横超格子構造作製の方法を開発し、さらにGaInAs/InP中でのホットエレクトロン伝搬の位相コヒ-レンス時間を見積り、回折の可能性について見通しを得た。これらを基礎に電子波回折を達成することが今後の課題である。
旋律デ-タ・ベ-スを対象とした知的検索システムの開発

本年度は、デ-タ検索の試行と、既存デ-タを補い、また対照させるための民謡旋律デ-タの作成を中心に研究を進めた。既に作成してある「関東地方のわらべうた」デ-タベ-スは、約2000曲のわらべうた旋律が蓄積されており、検索の基本的な枠組みの試行が行えるようになっているが、このシステムの検索系に音楽的知識の利用を試みた物である。通常のドキュメント検索の場合には、そのドキュメントに付けられたキ-ワ-ドが検索時の手がかりとなる。本研究においては、旋律の有する情報の内、どれがこのキ-ワ-ドの役目を果たす事が出来るのかを検索試行を通じて求めようとした。具体的には、旋律情報を音高、音価の2情報に分割したデ-タを対象とし、音価に対しては、リズム・パタ-ンの分析を試み、その特徴分布を考察しようとした。音高に対しては、その相対変化に注目し、旋律の時間的変化に対応する、音高の上昇下降とその変化率の推移を考察した。このような考察から、検索指令を分解し、プリミティヴな検索コマンドとし、実行する検索システムの構築を試行した。検索実験を通じて、民族音楽研究者側がら、対象としたデ-タがわらべうたであるために、比較的、旋律の動きに類型がみられる様であるとの指摘がなされた。ただ、その感覚をデ-タベ-ス中のデ-タの統計的性質として抽出し得た、という段階にはいたらず、今後に引き続き考察されるべき課題となった。また、日本民謡大観(日本放送協会編)をもとにし、新たに、東北地方に伝わる民謡を、これまでと同様な方法によりデ-タ化をおこなった。この民謡旋律デ-タは、その成立過程からも、わらべうたと良い対応をなすと期待される物で、民族音楽的な共通性からの知識抽出の母体として、システム開発の用に供して行きたい。音楽を形づくる情報のうち、最も主要な情報は旋律情報である。この旋律情報は伝統的には、音高、音価、音量、音色が組み合され、時系列的に変化する対象ととらえられてきた。しかし、従来の五線譜に代表される記譜法では、このうち、音高、音価の変化が主要な要素として取り扱われていると言えよう。本年度においては、音楽システムの分析援用機能の実装との関係において、この音高、音価の変化が実際の曲において、どのようなふるまいをするのかを考察する事に主眼を置いた。音高の情報については、音の絶対的な高さよりも、相対的な変化に、心理的な影響力が存在するやに感ずる事が日常経験される。そこで、旋律冒頭部より、連続する二音の差分を計量する事により、変化量に写像された"旋律"をもとめた。このデータをもとに、頻度分布の視点から、旋律(音高)変化のパターンの分析を試みた。このパターン分析では、特に音高の変化が生じる時、その変化が加速的であるか減速的であるかの性質が興味深く、引き続き考察を加えている。以上の事は、一曲全体を通じてのグローバルな性質であるが、局所的な部分旋律においても同様な手法が適用され得た。例えば曲の冒頭部や終止部における数音の変化形は、その曲の印象に深い影響を持つと考えられる。その中でも特に、曲の終止感と音高変化のパターンとの間には相関関係が認められ、特徴的なパターンを抽出し得た。しかし、この差分にもとづいたパターンの分析の手法では、曲のマクロ的な構造の抽出には、必ずしも充分であるとは言えないと考える。音楽研究援用システムの側面からも、旋律構造を直接取り扱う機能が望ましい。この点につき、音楽学研究者との共同作業により、基礎的な検討を加えた。音価分析の機能に関しては、小節の認定を人間が行う方法でのリズムパターン抽出を試みたが、自動化への方向を考察している。

この民謡旋律デ-タは、その成立過程からも、わらべうたと良い対応をなすと期待される物で、民族音楽的な共通性からの知識抽出の母体として、システム開発の用に供して行きたい。
マイクロカプセル技術を使った建築仕上げ材の汚損防止メカニズムの解明

予備的検討の段階では、シリコンを主成分とした撥水剤の調合要因について検討してきた。ただし、単に調合を決めればよいのではなく、その塗布方法やオープンタイムなど、塗布剤そのものの性能以外にも、汚損防止性能に及ぼす周辺因子の影響も無視できないことが分かっていた。ただし、これら全てを考慮すると、本来の目的であるマイクロカプセル化に関する検討があまりに短くなることから、当初予定していた計画を少し前倒しとすることとし、マイクロカプセル化を同時進行させながら検討することにした。本年度の研究では、本来平成27年度から着手予定であったフッ素系の撥水材について、マイクロカプセル化を視野に検討することにした。フッ素系の材料は2種類を選定した。一つは無機系のものとし、もう一つは、高分子系のものとした。いずれも水に対して不溶性あるいは難溶性の素材で比重差から分離が激しい傾向が認められた。そこで、界面活性剤を用いてカプセルが均質に液相内に分散するよう工夫することにした。界面活性剤を幾つか用意し、シリコン系のベースに対して、マイクロカプセルを均質に混合するための妥当な範囲を実験的に検討するとともに、こうして出来上がった撥水材がどの程度の汚損防止性能を有するのかを実験的に検討した。実験の結果、無機系の材料の場合は、カプセルとして分散させて内在させることが有機系に比べて難しく、また、撥水能力もそれほど高いレベルにまでは至らないことが分かった。しかしながら、有機系に比べるとハンドリングは容易であり、建築工事・石工事の施工の程度から考えると、もう少し工夫することで実用レベルに近づけるのではないかと考えられた。一方、高分子材料の場合は高い性能が得られる組み合わせもあるものの、併用する界面活性剤の種類や温度などの影響を受けやすく、塗布条件によっては撥水能力が極端に低下する傾向が認められた。予備的検討の段階で使用してきたシリコン系に加え、今年度実施したフッ素系を併用する手法として界面活性剤を用いることは、有効な手法であることが分かった。ただし使用する素材が増えるほどに、ベストミックスのバランスする地点を求めることが難しくなり、実験により検討せねばならない作業量が増えている。十分に実験速度を上げるためには、ある程度の切捨てをどこかのタイミングで決断する必要があると考える。現在のところはいずれも室内実験での促進試験結果で評価している。フッ素系の耐久性が高いことは一般的に知られてはいるものの、カプセル化させたことで、どの程度の耐久性が得られているのかは定かではない。室内実験と平行して屋外での暴露実験も行い、具体的な耐久性の評価も行う必要があると考えている。また、高分子系はとくに界面活性剤の種類の影響を受けやすいので、もう少しハンドリングが容易となるような新しい界面活性剤を見つける必要がある。この相性を見つけるためには、もう少し室内実験で基礎的な実験を続ける必要がある。
戦後日本における政治家・財界人の教育観に関する教育社会学的研究

初年度にあたる本年度は、理論枠組・方法論について検討、共有することと、政治家・財界人に関するデータベース作成を主に行った。(1)第1回研究会において、理論枠組と仮説について検討・確認した。また、政治家・財界人の中で、戦後日本の教育に影響力を持った人物のデータベースを作成するため、戦後の教育審議会と構成メンバーのプロフィールを中心としたデータベース作成のための資料の選定作業を行った。(2)研究分担者が各担当部分について、データベースを作成しつつ、それらをもとにして、審議会メンバーの学歴・経歴などについて試行的に分析を行い、研究会で報告した。(3)データベース作成により、審議会などで影響力を持った人物を取り上げ、その経歴、教育観、学問観などについて事例分析を行い、研究会で報告・検討した。(4)教育審議会等についての専門研究者へのインタビュー、ディスカッションを通して、これまでの分析・考察について検討し、今後の研究方針の確認と修正を行った。本年度は、データベース作成を中心に研究を進めた。研究代表者、研究分担者で分担を決めて作業にとりかかったが、対象となる財界人の資料が数多く存在するため、資料収集に時間がかかり、繰り越すことになった。基本的なデータベースはおおむね作成できた。また、データベース作成と並行して、審議会メンバーの構成の特徴や時系列的な変化について検討し、当初の仮説について見直しと修正を行うと同時に、資料とデータベースの追加についても検討した。さらに、影響力を持った人物について何人か取り上げ、事例分析を行うことで、仮説の検討と今後の分析方針について議論することができた。以上のような進捗により、繰越分を含めて、おおむね順調に進展している。今年度(平成29年度)において作成したデータベースを土台として、政治家・財界人のプロフィールの全体的な分析、教育観とその形成過程についての分析・考察を進める。具体的には以下のような視点を軸とする。(1)データベースに基づいて、審議会における政治家・財界人についての全体的な特徴、時系列的な変化について分担して分析・考察を進める。(2)政治家・財界人それぞれの教育観の特徴とその形成過程について、特徴的な人物を選び出し、事例分析を進める。そのため、対象とする人物について個人資料の収集を行い、ハビトゥス形成およびポジション効果の視点から分析・考察を進める。(3)これらの分析・考察の結果については研究会で報告・検討するとともに公表できるものについては、関連の学会、シンポジウム、講演などの場で報告あるいは論文等の形で発表する。
知識工学を応用した最適設計システムの研究

機械システムの設計における上流過程(主として機能設計)を対象とした設計自動化(Design Automation)では、必ず何らかの設計最適化が必要になる。本研究では、従来の数理計画法に基づく設計最適化手法に加えて、設計者の有する経験知識や判断などの非数値的な取扱いを含めた、より柔軟な設計手法の開発を目ざしている。すなわち、このような手法として最近注目を集めている知識工学的手法を導入することによって、数理計画法とのハイブリッド化による新しい最適設計手法を立案・構築し、さらに事例への適用を通じてその有効性の確認を行った。主な成果は次のとおりである。1.まず、設計過程を一般的に分析することによって、その中で行われている情報処理の内容を明らかにした。このような内容は、「設計候補の選定」,「候補の評価」,「要目などの最適化」などに分けられる。2.本システムでは、上記の結果に基づき設計候補の選定過程について知識工学を応用し、選定された候補の要目の決定に数理計画法を応用するという構想のもとに、具体的な手法の適用事例として舶用動力プラントの最適設計システムを取りあげた。プラントの構成機器選定過程については、プロダクションルールを用いたシステム構成をとり、さらに要目の最適化過程には数理計画法の一つである混合離散変数計画法に基づく最適設計計算法を開発して使用した。3.本システムでは、知識処理の部分のLISP言語プログラムと、数理計画のFORTRANプログラムとの連けいや作画も可能になっている。これらの成果は、日本機械学会において既に講演あるいは講演予定であり、同論文集にも掲載が予定されている。さらに今後の予定として、実設計における試行や、より広い分野への適用を目途とした研究(6263年度科学研究費申請中)も計画している。
機能性酸化物高度プロセス研究

本研究班のミッションは、ボルテックス薄膜プロセスの高度化である。MOCVD、レーザーアブレーション(PLD)、スパッタなど多角的な方法で高品質酸化膜薄膜結晶成長に取り組んだ。MOCVD法は高い生産性が期待できる方法であるが、原料供給の再現性や表面析出物の形成などの問題点が多かった。超音波セルによる原料濃度モニターと分光エリプソメトリによる結晶成長その場観察を導入することにより、特性や組成の再現性は飛躍的に向上した。酸素拡散により表面・界面の超伝導特性が劣化する問題に対しては、Ga添加が有望であることが提案された。PLD成長酸化物薄膜中にトラップが10^<19>/cm^3を越える密度で発生していることが判明した。良質の高温超伝導積層薄膜を得るためにプルームを制御できる新しいPLD法(オーロラ法)を開発し、その機構解明と応用について検討した。オーロラ効果は磁界によるミラー現象に基づくことが判明した。エピの低温化に成果が得られた。レーザーアブレーション法を用いてBi-Sr-Ca-Cu-O系およびSr(Ca)-Cu-O系について薄膜として成長可能な相関係について検討し、Bi-2212、Bi-2201、無限層構造、梯子型構造を持つ単相かつ結晶性に優れたエピタキシャル薄膜を作製することに成功した。スパッタ法によれば、LSGO基板上にc軸が面内で一方向に揃ったa軸配向YBCO膜の成長が可能になり、その薄膜を加工した素子の特性から平面型固有ジョセフソン素子の可能性が示された。集積化や外部回路への結合が容易であり、高出力高周波デバイスやジョセフソンメーザへの応用が期待できる。さらに、サファイア基板にバッファ層を設けて高品質YBCO膜を形成する技術も確立し、大面積超伝導基板への道を開いた。1.酸化物超薄膜の結晶成長をその場観察することにより超薄膜形成を再現性良く行うことが可能になった。超音波式MO原料モニターを用いて新しいフィードバック制御法を開発した。分光エリプソメトリ信号と超伝導臨界温度、異相析出物の発生密度との相関を見いだした。2.反強磁性薄膜NiOのエピタキシャル成長に関する研究をおこない、プルームの電磁マニプレーションを可能にするエクリプス・オーロラPLD法を開発した。MgO基板の上に室温エピタキシーができるようになった。ステップエッジを使ったNiO/YBCOジョセフソン接合を試作して、77K動作を得ると共に接合の雑音特性評価を行った。3.サファイアバイクリスタル基板を用いて粒界接合を試作した結果良好なジョセフソン特性が得られ、94GHzのミリ波照射に対して15次までのステップ(1.4THz相当)が観測された。4. Bi2212相薄膜を単一ターゲットを用いたレーザーアブレーション(Kr-Fエキシマレーザー)により作製した。Bi-2212単相の薄膜の作製に成功したが、まだ、Tcが60K程度と低い。5. CeO2バッファ層を持つR面サファイア基板上でEBCO薄膜の配向制御を可能にし、それらの薄膜の面内方位関係を明らかにした。R面サファイア基板のみで、a,c,(110)配向薄膜が、CeO2膜厚と酸素分圧、基板温度で制御できることを明らかにした。各薄膜は、デバイス作製研究に十分耐え得るものである。1.分光エリプソメトリを用いてMOCVDによるYBCO薄膜の初期成長過程を精密にモニターし、異相不純物の析出を抑える方法を開発した。また、GaをYBCO中のCu-O鎖部分に選択的に置換して酸素拡散を低減させ、超伝導特性を安定化する方法を提案した。2.オーロラPLD法において磁界印加方向を変えた場合のプラズマプルームの挙動を調べた。さらに高温超伝導SQUIDによる心磁信号のウェーブレット解析を用いてノイズの除去を行う方法を開発した。4.活性化酸素プラズマを用いて、素子作製プロセス中で劣化した高温超伝導薄膜の特性回復に効果があることを見いだした。5.ジョセフソンプラズマを励起可能な高品質結晶Bi-2212系をレーザーアブレーション法で形成するために種々の方法で作製したターゲットと得られる薄膜の特性との関係を明らかにした。

レーザーアブレーション法を用いてBi-Sr-Ca-Cu-O系およびSr(Ca)-Cu-O系について薄膜として成長可能な相関係について検討し、Bi-2212、Bi-2201、無限層構造、梯子型構造を持つ単相かつ結晶性に優れたエピタキシャル薄膜を作製することに成功した。スパッタ法によれば、LSGO基板上にc軸が面内で一方向に揃ったa軸配向YBCO膜の成長が可能になり、その薄膜を加工した素子の特性から平面型固有ジョセフソン素子の可能性が示された。集積化や外部回路への結合が容易であり、高出力高周波デバイスやジョセフソンメーザへの応用が期待できる。さらに、サファイア基板にバッファ層を設けて高品質YBCO膜を形成する技術も確立し、大面積超伝導基板への道を開いた。
EBウイルス核蛋白EBNA3AのBリンパ球不死化における役割

Epstein-Barrウイルス(EBウイルス)は正常Bリンパ球をLCLと呼ばれる不死化細胞に変換する活性をもち、ウイルスの核蛋白質EBNA3AはBリンパ球不死化に必須である。Bリンパ球不死化におけるEBNA3Aの作用機序を明らかにするため、EBNA3Aの発現をオン・オフできるLCLを作製した。このコンディショナルEBNA3A LCLはEBNA3Aオンの状態では増殖することができるが、EBNA3AをオフにするとLCLの増殖は停止した。EBNA3AはDNA結合蛋白質RBP-Jκと結合することが知られている。免疫沈降法を用いた解析から、EBNA3Aのアミノ酸170240の領域がRBP-Jκとの結合に必須であることを明らかにした。また、EBNA3AはウイルスのCpプロモーターの活性をRBP-Jκ依存的に抑制することも知られている。レポーターアッセイを用いた解析から、EBNA3Aのアミノ酸300386の領域がCpプロモーターの抑制に重要であることも明らかにした。さらに、コンディショナルEBNA3A LCLを用いた相補アッセイを行い、RBP-Jκとの結合に必須の領域、RBP-Jκ依存的Cpプロモーター活性の抑制に必須の領域はどちらもLCLの増殖維持に必要であることを明らかにした。すなわち、EBNA3AはDNA結合蛋白質RBP-Jκと結合して転写調節因子として機能することによりLCLの増殖に寄与することが示唆された。続いて、EBNA3Aにより発現誘導あるいは発現抑制される宿主遺伝子の同定を行った。コンディショナルEBNA3A LCLをEBNA3Aオンあるいはオフの状態で培養してRNAを単離し、宿主遺伝子発現プロファイリングを比較解析した。その結果、EBNA3Aにより発現誘導される宿主遺伝子13個、EBNA3Aにより発現が抑制される宿主遺伝子を41個を同定した。Epstein-Barrウイルス(EBウイルス)は正常Bリンパ球をLCLと呼ばれる不死化細胞に変換する。ウイルスの核蛋白質EBNA3AはBリンパ球不死化に必須であることが明らかになっている。Bリンパ球不死化におけるEBNA3Aの作用機序を明らかにするため、EBNA3Aをオン・オフできる組換えEBウイルスを作製し、このウイルスを用いてBリンパ球を不死化してLCLを作製した。このコンディショナルEBNA3A LCLはEBNA3Aオンの状態では増殖したが、EBNA3AをオフにするとLCLの増殖は停止した。様々なEBNA3Aの欠失変異体を作製し、免疫沈降法を用いて解析を行うことにより、EBNA3Aのアミノ酸170240の領域がRBP-Jκとの結合に必須であることを明らかにした。レポーターアッセイを用いた解析から、Cpプロモーター抑制にはEBNA3Aのアミノ酸170240、および300386の2つの領域が重要であることも明らかにした。コンディショナルEBNA3A LCLとEBNA3A変異体を用いた相補アッセイを行うことにより、LCLの増殖に必須のEBNA3Aのアミノ酸領域を決定した。RBP-Jκとの結合に必須の領域(アミノ酸170240)、RBP-Jκ依存的Cpプロモーター活性の抑制に必須の領域(アミノ酸300386)はどちらもLCLの増殖に必要であった。Epstein-Barrウイルス(EBウイルス)は正常Bリンパ球を不死化してLCLと呼ばれる細胞に変換する。

ウイルスの核蛋白質EBNA3AはBリンパ球不死化に必須であることが明らかになっている。Bリンパ球不死化におけるEBNA3Aの作用機序を明らかにするため、EBNA3Aをオン・オフできるコンディショナル組換えEBウイルスを作製し、このウイルスを用いてBリンパ球を不死化してLCLを作製した。このコンディショナルEBNA3A LCLはEBNA3Aオンの状態では増殖したが、EBNA3AをオフにするとLCLの増殖は停止した。細胞周期の解析から、EBNA3AをオフにするとS期、G_2/M期の細胞が減少することが明らかになった。そこで、EBNA3Aオン・オフの状態で細胞周期の調節に関わる蛋白質の発現について比較検討を行った。cdkインヒビターであるp16^<INK4A>の発現を検討したところ、EBNA3Aオフによりp16^<INK4A>の発現が誘導されることが明らかになった。この結果から、EBNA3Aはp16^<INK4A>の発現を抑制することにより、LCLの持続的増殖に寄与していることが示唆された。EBNA3Aは、宿主のDNA結合蛋白質であるRBP-Jκと結合して転写調節因子として機能することにより、LCLの増殖に寄与することが明らかになっている。EBNA3Aにより発現誘導あるいは発現抑制される宿主遺伝子の同定を試みた。コンディショナルEBNA3A LCLをEBNA3Aオンあるいはオフの状態で培養してRNAを単離し、宿主遺伝子発現プロファイリングを比較解析した。その結果、EBNA3Aにより発現誘導される宿主遺伝子13個、EBNA3Aにより発現が抑制される宿主遺伝子を41個を同定した。
歯肉線維芽細胞の唾液タンパク質ヒスタチン受容体の解明

歯周疾患は歯周病原因菌の刺激により、歯・組織や歯槽骨の破壊を引起こす。これらは炎症細胞間の複雑な相互作用で惹起される。我々は、歯周病菌LPSやプロテアーゼによる歯肉線維芽細胞(HGF)の炎症性サイトカイン産生や組織破壊について報告した。一方、唾液ヒスタチン(Hst)の抗カンジダ作用、う蝕菌増殖抑制等やAIDSのHst発現量減少が示唆された。我々はHstが歯周病菌プロテアーゼ活性抑制やHGF増殖促進について明らかにした。そこで、口腔組織におけるHstの局在を調べてその機能を予想し、Hstと相互作用するHGF由来蛋白質の同定とその分子機能を調べた。抗Hst抗体により口腔組織を免疫染色すると、耳下腺、顎下腺、舌stratum granulosum、頬粘膜prickle-cell layerにHstが存在した。Hstは耳下腺、顎下腺で特異的に発現し、組織細胞間隙或いは細胞内に移行することが示唆された。カンジタ菌熱ショック蛋白質(HSP)SSA1/2pがHstと結合し抗菌作用を示す為、ヒトHSPとの相互作用を調べたところ、HSC70と結合した。HstのHSC70への結合はペプチド結合領域を介し、Hstは細胞内にエンドサイトーシスで取込まれ、HSC70と共に核内に移行した。これは細胞の熱処理で顕著だったことから、Hstの核内移行はHSC70に依存することが示唆された。HSPは、蛋白質構造形成、変性蛋白質リフォールディングや凝集阻害、分解排除といった機能を有し、DNA複製・転写と関連し、Toll様受容体リガンドとなる等、細胞恒常維持と関係する。今回の結果は、HGFの増殖・生存への関与が示唆された。Hstと細胞内因子との相互作用は現在報告されておらず、HstとHSP間の生理的意義を更に解明することで口腔疾患に応用でき、生体防御や再生機能を生かしたHstの創薬開発に結びつくと思われる。歯周疾患の原因として環境要因が挙げられ、歯周病原菌の刺激により歯と軟組織への付着破壊、結合組織や硬組織である歯槽骨の破壊を引起す。これらの現象は炎症歯周組織に存在する宿主細胞間の複雑な相互作用によって惹起されている。これまでに我々は、歯周組織の主たる構成要素である歯肉線維芽細胞の炎症時における歯周病原菌LPS、プロテアーゼによる炎症性サイトカイン産生、結合・硬組織の破壊機序について報告してきた。唾液タンパク質ヒスタチンは、カンジダ菌などの抗菌作用やう蝕原因菌増殖抑制、歯周病原菌由来コラゲナーゼ阻害活性を保持する。また、HIV感染者では、顕著なヒスタチン発現量の減少が示唆されている。我々はヒスタチンが歯周病原菌由来各種プロテアーゼの活性阻害物質であること、また最近、歯肉線維芽細胞の増殖を促進することについて明らかにした。これらの結果は、ヒスタチンが歯周病やその他の口腔疾患による炎症や歯槽骨吸収を軽減させ、歯肉の再生や治療に応用できる可能性を示唆している。そこで、ヒスタチンによる歯肉線維芽細胞の増殖促進効果を分子レベルで調べるために、ヒスタチン結合タンパク質を明らかにすることを試みた。カンジタ菌や酵母由来の熱ショックタンパク質SSA1p/2pがヒスタチンと結合し、抗菌作用を示すことから、ヒト(宿主)熱ショックタンパク質との結合性及びその機能解析を開始した。熱ショックタンパク質は細胞内

新生タンパク質の立体構造形成、変性タンパク質のリフォールディングや凝集阻害、分解排除に至るまでタンパク質の一生に関わり、DNA複製・転写に関与し、また自然免疫系のToll様受容体のリガンドでもあることから、非常に重要な機能を有する。現在、熱ショックタンパク質とヒスタチンが結合することを確認し、歯肉線維芽細胞の細胞増殖に与える影響について、これら宿主間因子の相互作用を中心に解析を行っている。歯周疾患の原因として歯と軟組織への歯周病原菌の付着、歯周病原菌由来毒素による歯周組織の破壊や歯槽骨の吸収を引き起す。これらの現象は、炎症歯周組織における宿主細胞間の複雑な相互作用による。我々は、歯周組織の主構成要素歯肉線維芽細胞(HGF)の炎症時における歯周病原菌由来LPS、プロテアーゼによる炎症性サイトカインの産生、結合・硬組織の破壊機序について明らかにした。唾液蛋白質ヒスタチンは、カンジダ菌などの抗菌作用やう蝕原因菌増殖抑制、歯周病原菌由来コラゲナーゼ活性阻害を有する。HIV感染者では、ヒスタチン発現量の顕著な減少が示唆されている。我々はヒスタチンが歯周病原菌由来各種プロテアーゼの活性阻害物質であること、また歯肉上皮細胞増殖促進効果について明らかにした。これらは、ヒスタチンが歯周病やその他の口腔疾患による炎症や損傷を軽減させ、歯肉の再生や治療、歯槽骨吸収の軽減に応用でき、薬剤としての開発の可能性がある。そこで、ヒスタチンと相互作用するHGF由来蛋白質の同定とその分子機構を調べることを開始した。カンジタ菌・酵母由来熱ショック蛋白質SSAlp/2pがヒスタチンと結合し、抗菌作用を示すことから、ヒト熱ショック蛋白質(HSP70、HSC70)との結合を調べたところ、HSC70と相互作用し、ヒスタチンのHSC70への結合はペプチド結合領域であった。また、ヒスタチンはHGF内にendocytosisにより取込まれ、HSC70と共に核内に移行した。ここで、熱ショック蛋白質は、細胞内新生蛋白質の立体構造形成、変性蛋白質のリフォールディングや凝集阻害、分解排除に至るまでの機能を有し、DNA複製・転写と関連性があり、自然免疫Toll様受容体のリガンドとなり得ることから、細胞の恒常性維持に重要である。現在、ヒスタチンと熱ショック蛋白質の相互作用による生理的意義について更に詳細に検討している。
エンタープライズセキュリティのためのシステム基盤ソフトウェアの研究

本研究では,認証系,GRIDコンピューティングセキュリティ,情報家電セキュリティ,無線LANを対象としたセキュリティ,環境内セキュリティなど,様々なセキュリティ領域における基盤ソフトウエアの研究を行った.特に,認証系におけるグラフィカルパスワードの実用化では,カメラ付き携帯電話を用いた皮膚画像診断システムにおいて適用され,数千人の化粧品販売員が利用している.さらに本研究成果は,平成15年8月にアカプルコ(メキシコ)で開催された国際人工知能学会において,論文賞を受賞するなど,国際的な高い評価を得ている.本研究に関しては,新聞記事としても掲載されている.また,世界中に広がりつつあるGRIDコンピューティングに対するセキュリティを実現するために.ネットワークレベルとタスクレベルの双方の異常検知を可能にするためのツールおよびグラフィカルユーザインタフェースを設計した.本研究は,ネットワークに接続されている計算機の稼働状況やネットワークの通信状況を監視することにより不正な利用を検出するとともに,その状況を,Java3Dを用いた3次元グラフィックスにより視覚的に表示可能である.本研究はGRIDのセキュリティシステム以外に,GRIDコンピューティングに対するタスクのスケジューリングを行う場合,ネットワークおよび計算機の稼働状況に応じた最適なタスク分散を行うことも可能である.本研究の成果の一部は,平成15年12月に学術総合センター(東京)で開催された本特定領域の公開シンポジウム「社会基盤を守るソフトウエアセキュリティ技術」の研究開発成果デモンストレーション会場にて展示を行った.その他,免疫系に基づく侵入検知システムを拡張した情報機器制御に対するセキュリティの研究に関して,平成15年11月に東京工業大学で開催された国際セキュリティシンポジウムにおいて発表を行っている.本プロジェクトの目的は,企業内,生産工場内,そして家庭内でのインターネット利用に関して,安全な運用を実施する枠組をエンタープライズセキュリティとして,本セキュリティを普及するためのシステム基盤ソフトウエアを研究・開発することである.この目的のもと,本プロジェクトでは,認証系4件,暗号系1件,情報家電セキュリティ2件,侵入検知5件,計算機利用者に対するセキュリティ教育1件など,様々なセキュリティ領域における基盤ソフトウエアの研究を邁進している.本年度の成果の中では、認証系における基盤ソフトウエア研究であるSPKIを用いた匿名アクセス制御システムの設計,および情報弱者のためのグラフィカル認証システムの設計について、特に研究の重点を置いている。また,不正侵入検知に関する研究は,「ネットワーク監視方法,ネットワーク監視システム及びそのプログラムを記録した記録媒体」として特許申請を行うとともに,日本経済新聞上でも報道されている.その他,認証系としてはパスワードの代わりに絵や写真を用いた個人認証や,筆跡照合における筆の傾きを考慮に入れた記証方式なども,特許申請を行い,日本経済新聞上で報道されるなど注目を集めている.さらに,研究代表者はメルボルン,スタンフォード大学,サイモンフレーザー大学などでスマートオフィスプロジェクトにおけるセキュリティの招待講演を計3件を行った他,コンピュータセキュリティシンポジウム(CSS)2000で実行委員長を勤め,本研究機関から10件以上の論文を発表し,研究の推進と公表とに実績を残している.本研究では,認証系,GRIDコンピューティングセキュリティ,情報家電セキュリティ,無線LANを対象としたセキュリティ,環境内セキュリティなど,様々なセキュリティ領域における基盤ソフトウエアの研究を行った.特に,認証系におけるグラフィカルパスワードの実用化では,カメラ付き携帯電話を用いた皮膚画像診断システムにおいて適用され,数千人の化粧品販売員が利用している.さらに本研究成果は,平成15年8月にアカプルコ(メキシコ)で開催された国際人工知能学会において,論文賞を受賞するなど,国際的な高い評価を得ている.本研究に関しては,新聞記事としても掲載されている.また,世界中に広がりつつあるGRIDコンピューティングに対するセキュリティを実現するために.ネットワークレベルとタスクレベルの双方の異常検知を可能にするためのツールおよびグラフィカルユーザインタフェースを設計した.本研究は,ネットワークに接続されている計算機の稼働状況やネットワークの通信状況を監視することにより不正な利用を検出するとともに,その状況を,Java3Dを用いた3次元グラフィックスにより視覚的に表示可能である.本研究はGRIDのセキュリティシステム以外に,GRIDコンピューティングに対するタスクのスケジューリングを行う場合,ネットワークおよび計算機の稼働状況に応じた最適なタスク分散を行うことも可能である.本研究の成果の一部は,平成15年12月に学術総合センター(東京)で開催された本特定領域の公開シンポジウム「社会基盤を守るソフトウエアセキュリティ技術」の研究開発成果デモンストレーション会場にて展示を行った.その他,免疫系に基づく侵入検知システムを拡張した情報機器制御に対するセキュリティの研究に関して,平成15年11月に東京工業大学で開催された国際セキュリティシンポジウムにおいて発表を行っている.本研究では企業内,生産工場内,そして家庭内でのインターネット利用に関して,安全な運用を実施する枠組をエンタープライズセキュリティとして,本セキュリティを普及するためのシステム基盤ソフトウエアを研究・開発することを目的とする.以上の目的を実現すべく,公開鍵を用いた認証プロトコルの開発,計算機の利用者を個別に監視し,不正者を検知・排除するためのネットワークセキュリティシステム,ネットワーク管理者が不正侵入者の振舞いを認識し易くするための視覚化ツール,情報家電機器の安全で無矛盾な制御を実現するための管理ツール,およびSPAMメールへの対策など,様々なセキュリティレベルに対する開発を実現した.特にSPAMメール対策においては、SPAMメールと判断されたメールの受信を拒否することなく、ある任意の時間内に受信するSPAMメールの量を制限する方法を提案そして実装するとともに、特許の出願も行っている。さらに、日本経済新聞などにも掲載されている。その他、侵入検知および情報家電セキュリティにおいては、米国のMITにて開催されたWETICEワークショップにて発表を行っている。さらに、このようなセキュリティシステムを設計するだけでなく、研究に得られた知識をネットワーク管理者はもちろん、ネットワークの初心者を中心とした一般ユーザを対象とした遠隔教育システムを開発した。

本システムは学部2年生80名に対して、夏休みを利用した遠隔教育実験を行うとともに、国内外のセキュリティ教育の現状と動向を調査した。これらの成果は山口大学で開催された情報処理学会にて発表を行うとともに、「セキュリティ教育のシラバスおよびコンテンツ」というタイトルにてパネル討論を開催した。なお、本パネル討論の司会者は本研究代表者が勤めている。本研究の目的は,企業内,生産工場内,そして家庭内でのインターネット利用に関して,安全な運用を実施する枠組を総称してエンタープライズセキュリティとして,本セキュリティを普及するためのシステム基盤ソフトウエアを研究・開発することである.この目的のもと,本プロジェクトでは平成14年度において,認証系,侵入検知,情報家電セキュリティ,環境内セキュリティなど様々なセキュリティ領域における基盤ソフトウエアの研究を邁進している.特に,昨年度の成果であるグラフィカルパスワードの技術は,携帯電話ビジネスにおける認証システムとして適用されるなど,研究成果を実世界のシステムとして導入が行われている.これは,本研究の目的である,企業や家庭内でのインターネット利用に関して,安全な運用を実施したことに成功した一例といえる.本認証システムを導入したビジネスは,携帯電話を用いた皮膚診断などの個人認証に用いられた,本研究に関し,平成14年7月にスコットランドのグラスコーで開催された"SUN HPC Glasgow Meeting & GGF5"において,本研究代表者が招待講演を行った他,雑誌や新聞記事としても掲載された.また,図書館などの公共施設における安全な24時間サービスを実現するために,様々なセンサ系やカメラロボット群を用いたスマートセキュリティシステムを実装した.本システムは,我々の持つマルチエージェント技術を中核としたものであり,各機器が互いに協調することで,環境内の利用者の状態をリアルタイムに把握する能力を有する.本システムは実際に東京理科大学の野田図書館に実装されており,利用者は深夜においても安全に施設を利用することができる.本研究の成果の一部は,平成14年9月に東京工業大学で開催されたFIT(Forum on Information Technology)の「情報系大型研究プロジェクト一挙紹介」のブースにてデモンストレーションを行った.
白血病細胞における顆粒球コロニ-形成刺激因子受容体の検索とコロニ-形成能との関連

急性骨髄性白血症に対する化学療法後に正常造血回復促進の目的で遺伝子組替え型ヒト顆粒球コロニ-形成刺激因子(GーCSF)を使用することが有効であろうと考えられるがin vitroでGーCSFは白血病細胞の増殖を刺激することが我々の報告を含め数篇報告されておりその臨床使用には異論がある。GーCSFの急性骨髄性白血病治療における臨床使用の安全性を見きわめるために白血病細胞のGーCSF受容体の有無と白血病コロニ-形成度との関連を検討した。(方法)白血病コロニ-法は白血病患者の末梢血または骨髄から分離した白血病細胞をウシ胎児血清,GーCSFと共に半固形培地の中で培養した。白血病細胞土のGーCSF受容体の測定は標識後も生物学的活性を保持したGーCSFを得るために一部アミノ酸を変換したGーCSFをglucose oxidaseーlactoperoxidase法で標識した。(結果)白血病細胞土のGーCSF受容体は高親和性でかつ一種類であることが判明した。急性白血病症例20例についてみると2例では受容体が検出されなかったが,残る18例でのKd値は15から130PM,平均79PMであり受容体の数は細胞あたり55から1200,平均278個であった。受容体の数を症型別にみるとM2で最も高い値を示したが,病型関に統計学的な差は認めなかった。GーCSF添加にあるコロニ-形成は20例中8例で認められたが,うち5例はM2であった。GーCSFに反応したグル-プの受容体と反応しないグル-プのそれとの間でWilcoxonrnkーsum testを行うと,GーCSFに反応したグル-プに受容体は統計学的に有意に多かった。つまり受容体数の多いものはGーCSFによる増殖度が大きいことを示すと考えられる。この結果からGーCSFの受容体数の多い病例ではGーCSF投与によって白血病細胞の増殖も刺激されやすいことが考えられ,白血病患者にGーCSFを使用する場合受容体数を予め測定し,少ない症例では使用しても白血病細胞増殖の可能性は少ないのではないかと考えられる。
胆管細胞融合樹状細胞移入によるPBCの免疫病態の解析

本研究の目的は、強力な抗原提示作用を有する樹状細胞(DC)を用いたヒト原発性胆汁性肝硬変(PBC)病態により類似した疾患モデルの作製を試み、PBCの疾患特異的抗原を明らかにするとともに、詳細な病態解明を行うことである。本年度はDCと胆管細胞の融合細胞の正常マウスへの移入により疾患モデルが作製できるか検討した。1)胆管細胞の分離正常C57BL/6マウスの肝臓をコラゲナーゼ処理し、比重密度遠心法とHEA125抗体を用いたイムノビーズ法により胆管細胞を分離する技術を確立した。また、抗PDCモノクローナル抗体を用いたFACS解析により、胆管細胞上にはPDC発現がみられないことを確認した。2)胆管細胞と樹状細胞の融合細胞の作成、融合細胞の移入によるモデル作製上述の方法で分離培養した樹状細胞と分離胆管細胞を50%ポリエチレングリコール存在下で融合させ移入したが、胆管病変は認められなかった。今後はPDC遺伝子パルス樹状細胞を用いて胆管病変を有するモデルが作製できないか試みる予定である。
瞬速生体分子ロボットのための分子ブースター創製

多くの分子ロボットはDNAが主構成成分である。これはDNAが配列の多様性、相補性を有しているためである。しかし、現在のDNA分子ロボットの動作は非常に遅い。これはDNA分子ロボットの駆動力であるDNA鎖交換反応が非常に遅いためである。本研究はDNA分子ロボットの動作を速めるべく、DNA鎖交換反応をブーストする分子ブースターの開発を目的とした。前年度までにDNA鎖交換反応をブーストさせるための高分子設計を行った。本年度はこの分子ブースターの鎖交換反応をブーストさせる機構の解明を行った。ある程度のカチオン基と尿素基さらには、水溶性の高分子から成っているが必要であり、さらに塩濃度変化に応答して鎖交換反応速度が変化したことから、カチオン基のイオン的相互作用と尿素基の水素結合が鎖交換反応のブーストに大きく関与していることが示された。さらに、側鎖の水溶性高分子はDNAとの複合体形成において、水溶性を保っていることも鎖交換反応の高速化に重要であることも明らかとした。本研究では、一件の学術論文発表、および一件の学会発表を行った。26年度が最終年度であるため、記入しない。DNAから構築されているDNAロボットの作働機構の多くはDNA鎖交換反応に基づいている。ロボットの高速化にはこのDNA鎖交換反応の促進が必須である。我々はカチオン性くし型高分子がDNA鎖交換反応を大きく加速することができることを示してきた。本年度は、さらにこの反応を加速させるために、様々な新規のカチオン性くし型高分子を設計合成した。具体的にはDNA鎖交換反応には本質的にDNA二重鎖の熱的安定性を低下させる官能基をカチオン性くし型共重合体に導入する必要があると考えた。カチオン性くし型高分子はポリアリルアミングラフトデキストラン(PAA-g-Dex)を選択した。PAA-g-DexにDNAの熱的安定性を低下させるであろういくつかの官能基を様々な導入率で修飾した高分子を合成した。透析により精製を行い、H-NMR等によって同定を行った。いずれの高分子も収率良く合成できた。これらの高分子がDNA鎖交換反応に与える影響を蛍光測定ならびにゲル電気泳動法を使って評価した結果、尿素基をある程度導入したポリアリルアミン-co-アリルウレアグラフトデキストランが鎖交換反応を大きく加速できることが示された。本年度は、分子ロボットの駆動部位に相当するDNAナノマシーンのための分子ブースターとして最適な分子構造を決定することが目的であった。当初の予定どおりいままでの高分子よりも分子ロボットを高速化できるであろう高分子構造を設計合成できた。よって本課題はおおむね順調に推移していると考えている。分子ロボットの構造部位に相当する複雑なDNAナノ構造体の形成には長時間のインキュベートが必要である。よって、構造形成を高速化させるための分子ブースターを、本年度に作成したカチオン性グラフト高分子から選定する。またペプチドの構造体形成をブーストすブースターの設計も行う
Rafに対するH-RasとR-Rasの作用の比較

RasとR-Rasは,ともにセリン・トレオニンキナーゼRaf-1と結合することが報告されているが,RasだけがRaf-1のキナーゼ活性を上昇させることができる.このような機能の差違を生じさせる原因を解明する目的で,2種類の実験を平行して進めた.第一の実験としては,RasによるRaf-1活性化の分子メカニズムの解明を試みた.RasによるRaf-1の活性化においてRasの膜局在が必須であることから,本年度は膜画分にRaf-1活性化因子が存在する可能性を検討した.その結果,細胞膜にRaf-1活性化因子が存在するのではなく,Rasが脂質二重膜上に存在することがRaf-1の活性化に必要であることが明らかになった.またRasが膜上で二量体を形成していることや,人工的に二量体化させたRasは,Raf-1の活性化において膜への局在を必要としないことを示した.これらの結果から,細胞膜上でのRasの二量体化がRaf-1の活性化に重要であると考えられた.第二の実験としては,RasおよびR-Rasに存在するRaf-1活性化を促進(もしくは抑制)する領域の検索を行った.種々のRasとR-Rasのキメラ分子を作製し,これらのキメラ変異体のRaf-1活性化能を測定した.その結果,R-RasのN末端26アミノ酸残基がR-RasによるRaf-1の活性化において負の制御ドメインとして機能している可能性が示唆された.さらにN末端26アミノ酸を用いてアフィニティーカラムを作製し,これにラット脳から調製した粗抽出液を添加したところ,この26アミノ酸に特異的に結合すると思われるバンドを見い出した.RasとR-Rasは,ともにセリン・トレオニンキナーゼRaf-1と結合することが報告されているが,RasだけがRaf-1のキナーゼ活性を上昇させることができる.このような機能の差違を生じさせる原因を解明する目的で,2種類の実験を平行して進めた.第一の実験としては,RasによるRaf-1活性化の分子メカニズムの解明を試みた.RasによるRaf-1の活性化においてRasの膜局在が必須であることから,本年度は膜画分にRaf-1活性化因子が存在する可能性を検討した.その結果,細胞膜にRaf-1活性化因子が存在するのではなく,Rasが脂質二重膜上に存在することがRaf-1の活性化に必要であることが明らかになった.またRasが膜上で二量体を形成していることや,人工的に二量体化させたRasは,Raf-1の活性化において膜への局在を必要としないことを示した.これらの結果から,細胞膜上でのRasの二量体化がRaf-1の活性化に重要であると考えられた.第二の実験としては,RasおよびR-Rasに存在するRaf-1活性化を促進(もしくは抑制)する領域の検索を行った.種々のRasとR-Rasのキメラ分子を作製し,これらのキメラ変異体のRaf-1活性化能を測定した.その結果,R-RasのN末端26アミノ酸残基がR-RasによるRaf-1の活性化において負の制御ドメインとして機能している可能性が示唆された.さらにN末端26アミノ酸を用いてアフィニティーカラムを作製し,これにラット脳から調製した粗抽出液を添加したところ,この26アミノ酸に特異的に結合すると思われるバンドを見い出した.
前立腺癌標的自殺遺伝子治療のための葉酸修飾脂質微粒子ベクターシステムの開発

多くの癌細胞においては、葉酸受容体が過剰発現し、葉酸の取り込みが高いことが報告されている。昨年度、3級アミンを有する正電荷コレステロール脂質3([N-(N',N'-dimethylaminoethane)-carbamoyl]cholesterol(DC-Chol)を主成分とした葉酸修飾脂質微粒子遺伝子ベクターを調製し、葉酸受容体を過剰発現している癌細胞へ選択的に遺伝子導入できることを明らかにした。今年度は、さらに癌細胞での高い遺伝子発現を誘導するために、2級アミンを有する正電荷コレステロール脂質cholesteryl-3β-carboxyamidoethylene-N-hydroxylamine(OH-Chol)を用いて葉酸修飾微粒子遺伝子ベクターを調製し、癌細胞への遺伝子導入効率を評価した。そして、OH-Cholを用いて調製した遺伝子ベクターは、前立腺癌細胞にDC-Cholを用いたものより10倍以上高い遺伝子導入効率を示すことを見出した。また前立腺癌特異的に遺伝子発現を誘導させる治療用遺伝子を調製するために、前立腺癌患者から抽出したRNAサンプルを用いて、前立腺癌特異的に発現する遺伝子を検索したところ、ミッドカイン(Mk)や前立腺特異的膜抗原(PSMA)の高い遺伝子発現が定量PCR法により確認できた。そこで、MkやPSMAのプロモーター配列の下流にヘルペスウイルス由来のチミジンキナーゼ(HSV-tk)遺伝子を挿入した治療用遺伝子を調製した。そして前立腺癌培養細胞(LNCaP、PC-3細胞)及び担癌マウスに、葉酸修飾脂質微粒子ベクターを用いて治療用遺伝子を送達させ、自殺遺伝子治療を行ったところ、前立腺癌特異的に高い細胞死を誘導させることが出来た。前立腺癌特異的プロモーターを利用した治療用遺伝子と葉酸修飾脂質微粒子遺伝子ベクターを用いた前立腺癌治療により、選択的且つ高効率に癌細胞を死滅させることに成功した。多くの癌細胞においては、葉酸結合蛋白質が過剰発現し、葉酸の取り込みが高いことが報告されている。このことから、葉酸修飾した製剤は、癌標的製剤として望ましいと考えられる。本研究では、非ウイルス性の前立腺癌標的遺伝子治療用ベクターとして、安全性の高い脂質成分からなる葉酸修飾した新規な遺伝子ベクターを開発し(特許出願中)、この葉酸修飾遺伝子ベクターが血清存在下においても癌細胞に高い遺伝子導入効率を示すことを明らかにした。さらに前立腺癌特異的に遺伝子発現を誘導するために、前立腺癌特異的遺伝子プロモーターを用いた前立腺癌治療用プラスミドも開発した。治療用プラスミドは、ヒトゲノムを鋳型としてPCR法により、前立腺特異的膜抗原(PSMA)のエンハンサー、プロモーター領域をクローニングし、その下流にヘルペスウイルス由来のチミジンキナーゼ(HSV-tk)遺伝子を挿入して調製した。またHSV-tk遺伝子との併用により、広範囲の癌細胞の細胞死を誘導する(バイスタンダー効果)ことが出来るコネキシンの遺伝子を挿入したプラスミドも調製した。そして前立腺癌培養細胞(LNCaP細胞、PC-3細胞)に、葉酸修飾遺伝子ベクターを用いて自殺遺伝子治療を行ったところ、前立腺癌特異的に高い細胞死を誘導することが出来た。さらに前立腺癌を移植した担癌マウスにおいても、葉酸修飾遺伝子ベクターを用いて治療用遺伝子を直接固形癌に投与することにより、固形癌の増殖抑制、延命率の増大が観察された。この葉酸修飾遺伝子ベクターは、前立腺癌以外にも扁平上皮癌細胞(KB細胞)等の癌細胞においても高い遺伝子導入効率を示し、自殺遺伝子治療において高い癌増殖抑制効果を示すことも明らかにした。
一年魚の休眠関連遺伝子の機能とその発現調節の解明

東アフリカの明瞭な雨期乾期がある地帯に生息し、乾期には発生休止して雨期に発生する一年魚(Nothobranchius Korthausae)を用いて、これまで地検が少ない脊椎動物の発生休止の分子メカニズムを解明し、それが通常の胚発生をする近縁種からどのように進化してきたか理解することを目指して研究を行なっている。平成30年度は、これまでの研究で見つかった発生休止に関わる可能性がある遺伝子の欠失突然変異体を、CRISPR/Cas9によるゲノム編集により作出して、突然変異体ホモ接合体において発生休止にどのような変化があるかを解析している。令和元年度も引き続き解析を続ける予定である。また、発生休止に伴う細胞周期の変化を解析するためにFucciトランスジェニック系統を樹立して発生休止に伴う細胞分裂周期の動態を観察している。FucciではG0期とG1期を区別できないため、G0期に発現し、G1期には分解されるmouse P27改変タンパク質とEGFPの融合タンパク質を発現するトランスジェニック系統を作成したが、G1期にも蛍光タンパク質の発現が生じ、G0/G1期を区別することはできなかったため、N.korthausaeの内在性のP27遺伝子をクローニングし、各種蛍光タンパク質に連結したcDNAを作成し、胚全体に発現するプロモーターに連結したレポーター遺伝子を作成し、N.korthausae胚に導入し、G0期が可視化できないかを試みている。【研究実績の概要】に述べたとおり、G0期の可視化は遅延しているが、突然変異体の樹立とその解析、Fucciトランスジェニック系統の観察は進行している。引き続き突然変異体の表現形解析とトランスジェニック系統のタイムラプス観察を行い、データをまとめて論文発表目指す。(理由)トランスジェニック系統および突然変異体を引き続き維持するための飼育維持費(使用計画)実験の終了までトランスジェニック/突然変異体系統を維持する。