hpprc/llmjp-kaken huggingface dataset:
固体基板上における集積型人工生体膜の作製

生体膜は、脂質膜と膜タンパク質、裏打ちタンパク質などが組織化された構造を持ち、細胞内における情報伝達・エネルギー変換などの重要な機能を担っている。我々は、新しいモデル生体膜として、光リソグラフィー技術により光重合したポリマー脂質二分子膜と流動性脂質二分子膜をハイブリッド化するパターン化モデル生体膜作製手法を世界に先駆けて独自に開発した。「集積型人工生体膜」は、この独自技術を発展させることで膜タンパク質を含むパターン化モデル生体膜を構築し、生体膜機能を高精度に再現することを目指している。平成19年度には、集積型人工生体膜の実現に向けて、ポリマー脂質二分子膜の作製技術の改善、および界面活性剤を用いた流動性脂質膜組み込み技術の開発が行われた。ポリマー脂質二分子膜の作製技術については、光重合性ジアセチレン脂質のモノマーを基板に成膜する際、水面上に低温で脂質単分子膜を展開することが有効であることが確認された。一方、生体膜と同等の機能を発現する流動性脂質二分子膜の組み込みについては、これまで主にベシクル融合法によって基板表面に堆積されてきたが、脂質組成や膜タンパク質の存在によって基板表面への膜吸着が著しく阻害されるという問題があった。この問題を克服するために、炭素鎖の短いリン脂質(例:DHPC)を界面活性剤として加えることによって、ベシクルの二分子膜を部分的に可溶化した構造(バイセル)を形成し、基板表面への膜吸着を検討した。短鎖リン脂質存在下では基板表面への膜吸着がベシクルのみの場合に較べて著しく促進されることが分かった。さらに、この現象を利用してウサギ筋肉より得られた筋小胞体由来の脂質膜をパターン化された人工生体膜内に組み込むことに成功した。これらの技術は、集積型人工生体膜の作製において重要な役割を果たすものと期待される。平成18年度には、集積型人工生体膜の実現に向けて、界面活性剤を用いた流動性脂質膜組み込み技術の開発が行われた。集積型人工生体膜において生体膜と同等の機能を発現する流動性脂質二分子膜は、これまで主にベシクル融合法によって基板表面に堆積されてきた。しかし、この手法では脂質組成や膜タンパク質の存在によって基板表面への膜吸着が著しく阻害されるという問題があった。この間題を克服するために、二分子膜を形成する、炭素鎖の長いリン脂質(例:POPC)に、界面活性剤である、炭素鎖の短いリン脂質(例:DHPC)を加えることによって、ベシクルの二分子膜を部分的に可溶化した構造(バイセル)を形成し、基板表面への膜吸着挙動を検討した。この技術は、膜タンパク質を含む多様な生体膜の基板表面への均一な堆積を可能にするものであり、集積型人工生体膜の作製において重要な役割を果たすものと期待される。生体膜は、脂質膜と膜タンパク質、裏打ちタンパク質などが組織化された構造を持ち、細胞内における情報伝達

・エネルギー変換などの重要な機能を担っている。我々は、新しいモデル生体膜として、光リソグラフィー技術により光重合したポリマー脂質二分子膜と流動性脂質二分子膜をハイブリッド化するパターン化モデル生体膜作製手法を世界に先駆けて独自に開発した。「集積型人工生体膜」は、この独自技術を発展させることで膜タンパク質を含むパターン化モデル生体膜を構築し、生体膜機能を高精度に再現することを目指している。平成19年度には、集積型人工生体膜の実現に向けて、ポリマー脂質二分子膜の作製技術の改善、および界面活性剤を用いた流動性脂質膜組み込み技術の開発が行われた。ポリマー脂質二分子膜の作製技術については、光重合性ジアセチレン脂質のモノマーを基板に成膜する際、水面上に低温で脂質単分子膜を展開することが有効であることが確認された。一方、生体膜と同等の機能を発現する流動性脂質二分子膜の組み込みについては、これまで主にベシクル融合法によって基板表面に堆積されてきたが、脂質組成や膜タンパク質の存在によって基板表面への膜吸着が著しく阻害される.という問題があった。この問題を克服するために、炭素鎖の短いリン脂質(例:DHPC)を界面活性剤として加えることによって、ベシクルの二分子膜を部分的に可溶化した構造(バイセル)を形成し、基板表面への膜吸着を検討した。短鎖リン脂質存在下では基板表面への膜吸着がベシクルのみの場合に較べて著しく促進されることが分かった。さらに、この現象を利用してウサギ筋肉より得られた筋小胞体由来の脂質膜をパターン化された人工生体膜内に組み込むことに成功した。これらの技術は、集積型人工生体膜の作製において重要な役割を果たすものと期待される。
中国における日本への新華僑の送出システムに関する研究

本研究は,中国から日本へ大量に送出される新華僑の送出システムを解明することを目的とした。予備調査にもとづいて,福建省福州市管轄下の福清市,浙江省温州市近郊の麗水市青田県,および黒竜江省ハルビン市方正(ほうまさ)県を研究対象地域として選択し,インテンシブな人文地理学的な調査を実施した。その結果,中国の「僑郷」(華僑の故郷)から新華僑がいかにして日本へ送出されるのかが明らかになった。1980年代後半以降,日本に来住する中国人人口が急速に増加している。このような状況を受けて,本研究は,中国から日本へ送出される新華僑が,どのような送出システムによって来日するのかを,中国国内におけるインテンシブなフィールドワークに基づいて解明することを目的とした。初年度である本年度は,まず,日本における新華僑の人口・出身地・分布の推移に関する文献,統計,地図などの資料収集を広範に行った。特に,中国語文献,インターネット上の中国語情報の収集・分析に重点を置いた。また同時に,日本に滞在中の新華僑から,来日の経緯,滞日生活の実態,出身地とのネットワークなどについて聞き取り調査を行った。7月には,全メンバーが集まり,愛媛大学において研究報告・打合せ会を開催し,今後の具体的な研究計画を確認し,共同調査の内容・スケジュールなどについて決定した。夏季休暇中には,各メンバーが四川省・雲南省・山東省などにおいて予備調査を行い,これを受けて,12月に山東省および浙江省において,日本語学校,日本への留学生派遣機関,華僑関係機関,日本留学関係者などから,聞き取り調査,資料収集などの予備的調査を実施した。この結果,本研究の主要調査地域の一つとして,浙江省麗水市青田県を選定し,来年度の調査に向けて,研究協力者へ協力依頼を行い,関連資料を収集した。本研究は,中国から日本へ大量に送出される新華僑が,どのような送出システムによって来日するのかを,中国国内におけるインテンシブなフィールドワークに基づいて解明することを目的とした。4年間の計画で本研究を進めているが,第2年目にあたる本年度は,前年度に続き,日本における新華僑の人口・出身地・分布に関する文献,統計,地図,インターネット情報(特に中国語)などの資料収集を行なった。また併せて,日本に滞在中の新華僑から,来日の経緯,滞日生活の実態などを聞き出し,それらの情報をもとに,今後の中国でのフィールドワークの準備を進めた。2010年6月には,これまでの研究成果の一部をまとめて,福建省福清市の調査事例の論文を,「地理空間」(地理空間学会機関誌)に掲載した。2010年8月から9月にかけて,研究メンバー全員で,伝統的に日本へ多くの華僑を送出して来た浙江省温州市西郊,麗水市青田県において,僑郷(華僑の故郷)としての特色背景,要因,日本への送出経緯などについてインテンシブな調査を実施した。その結果,在日の青田県出身の老華僑が僑郷に対して,学校建設をはじめとする社会経済的な大きな貢献をしてきたこと,近年,海外渡航先が日本からヨーロッパへ大きく変更してきたことなどが明らかになった。これらの中間的な研究成果は,2011年3月の日本地理学会において発表した。また,2010年8月には,次年度の調査予定地域である黒竜江省ハルビン市方正県で予備的調査を実施し,現地関係者への協力依頼を行い,関連資料を収集した。本研究は,中国から日本へ大量に送出される新華僑が,どのような送出システムによって中国から来日するのかを,中国国内におけるインテンシブなフィールドワークに基づいて解明することを目的としている。本研究計画は4年間の計画で進めているが,第3年目にあたる本年度は,各研究メンバーが日本および世界各地における新華僑に関する資料収集を行なうとともに,日本在留の新華僑に対して聞き取り調査を実施した。特に研究代表者である山下は,日本における新華僑の最大の集積地である池袋チャイナタウンにおいて,新華僑の出身地,来日過程,経済活動などについて詳細な調査を継続している。中国における現地調査は,本年度は,近年,新華僑を多く送出している黒竜江省のハルビン,牡丹江,鶏西において実施した。とりわけ鶏西は,中国国内においても日本語学習が非常に盛んな地域であり,日本留学者を多く送出している地域である。鶏西における日本語学習の発達過程や日本への新華僑の送出に関する多くの資料を収集することができ,今後,さらに新華僑の送出と日本語教育との関係について考察していくことにした。これまでの調査で得られた資料から,中国から日本への新華僑の送出において,黒竜江省ハルビン市方正(ほうまさ)県が重要な調査対象地域であることが明らかになってきた。

そこで,研究計画の最終年度である次年度(平成24年度)は,第二次世界大戦中,日本の満州開拓団の本部が置かれ,中国残留孤児が多く存在した方正県において,インテンシブな調査を実施する予定である。本研究は,中国から日本へ大量に送出される新華僑が,どのような送出システムによって中国から来日するのかを,中国国内におけるインテンシブなフィールドワークに基づいて解明することを目的としている。本研究計画は平成21年度から4年間の計画で進めてきたが,これまで僑郷(華僑の故郷)である福建省福清市,浙江省青田県で現地調査を行い,それらの成果はすでに論文として公刊してきた。本年度は最終年度であり,平成22年度に予備調査を行なった黒竜江省ハルビン市方正(ほうまさ)県においてインテンシブな調査を実施した。海外在留の老華僑の主要な僑郷は,浙江省,福建省,広東省,海南省など中国南部に多く位置している。しかし,改革開放後,中国各地から海外へ出ていく者が増加した。このような中で,方正県は,数少ない「中国北方」の僑郷であり,在日新華僑の主要な僑郷の一つである。今年度の研究では,方正県がいかにして在日新華僑の僑郷になっていったのか,また僑郷としての方正県はいかなる地域性を有しているのかについて考察した。その結果,次のようなことが明らかになった。1972年の日中国交回復後,日中両国間の交流が活発化し,1981年から中国残留孤児・訪日肉親捜しが開始された。その結果,方正県在住者で,中国残留日本人として認められた者が,家族を連れて日本に帰国した。その後,方正県から日本へのチェーン・マイグレーションにより,方正県出身者が日本に多く居住するようになり,方正県は在日新華僑の僑郷に発展していった。これらの研究成果は,平成25年3月の日本地理学会大会において報告した。今後は,方正県の研究成果を論文にまとめ,学会誌に投稿するとともに,本科学研究費の成果を集大成した学術図書を刊行する予定である。本研究メンバーの勤務地は各地に分散しているが,日頃から頻繁に電子メールで連絡を取り合っているために,研究は順調に遂行していると言える。中国における現地調査では,研究協力者を得るのが容易ではないものの,多くの関係者に聞き取り調査を行なうことができ,研究データは徐々に蓄積されつつある。24年度が最終年度であるため、記入しない。次年度(平成24年度)は,本研究計画の最終年度であるために,これまでの3年間で得られた研究成果を整理検討するとともに,最終的な調査を黒竜江省ハルビン市方正県において突施する準備を進めている。本研究計画ですでに実施した福建省福清市,浙江省温州市郊外の青田県,そしてハルビン市方正県のインテンシプなフィールドワークの成果を詳細に記述・分析し,総合的に考察することにより,本研究の当初の目的は十分達成されるものと思われる。
微細化ＳＲＡＭにおける消費電力１桁改善技術及びＳＥＲ導出ツールの開発

本年度の成果として,国内学会では,10月に相模原のソフトエラー研究会において遠隔口頭発表を行った.また9月発行の電子情報通信学会IEICEの論文誌において1件の英文論文を報告した.まず,当該年度では,画像処理応用のための低電力メモリ技術を開発し,低電力化を実現するとともに,実際に画像処理応用ベンチマークを用いて実応用上において低消費電力化が実現できることを示した.具体的には,昨年度開発した選択的ディスチャージ型SRAMに対して,次サイクルのアドレスを先渡しすることにより,アクセス遅延なく読出し電力を削減可能な技術を用いる.Caltech 101のうち19のカテゴリに対して,40ー800の画像の読み書きバッファに用いることを想定した.提案技術を用いることにより,11.12%-78.50%の電力削減を達成し,全画像平均で43.60%の読出し電力を削減出来る事を示した.また,読み書きの比率を50:50とした場合,全体の動作電力を18.20%削減出来る事を確認した.ソフトエラー対策技術においては,微細化プロセスにおいてPMOSの電流値がNMOSと同等になるトレンドを活用したNMOS-PMOS反転SRAMセルを提案し,動作マージンとソフトエラー率改善を同時に達成出来る事を示した.90nmプロセスではNMOSの方が3倍の電流値が稼げるが,20nmプロセスでは電流値はほぼ同等となる.提案SRAMセルを用いることで,22nm世代において読出しマージンを2倍,動作電流を2.8倍確保出来,シングルビットのソフトエラー率を11-51%削減できることを確認した.また,マルチビットソフトエラー率を評価した所,提案SRAMセルを用いることで34-70%のソフトエラー率を削減可能であることを示した.26年度が最終年度であるため、記入しない。26年度が最終年度であるため、記入しない。本年度の成果として,国内学会では,四月に茨木のメモリ研究会において口頭発表,五月に北九州のLSIワークショップにおいてポスター発表を行い,国際学会では,六月に大阪(IMFEDK)・七月にサンフランシスコ(NSREC)・九月にサンノゼ(CICC)にて3件のポスター発表を行った.メモリ研究会・LSIワークショップ・IMFEDK・NSRECにおいては,ソフトエラー導出ツールフロー技術及びソフトエラー耐性を高めたレイアウト技術に着いて報告を行った.提案技術では,日本原子力研究開発機構が開発した粒子・重イオン汎用モンテカルロコードPHITSを利用した.PHITSでは中性子衝突による放射線エネルギの計算を1秒間に10,000イベント以上計算することができ,電磁界シミュレータより8桁以上高速にモンテカルロシミュレーションを行うことができる.上記の発表では,提案技術を用いて,提案セル構造の評価について報告を行った.CICCにおいては,部分デイスチャージ技術を用いたSRAMの低電力化回路技術について提案と報告を行った従来,アクセスされた同一行のビット線は,アクセス対象か非対象かに関わらず充放電が行われていた提案技術では,必要なアドレスパスでのみ,読出しポートのソース線をグランドレベルに接続することで,不要な充放電電力を削滅できた.提案する部分ディスチャージ技術を, 40nm17Kb8TSRAMとしてチップ試作を行い実測評価を行った.提案技術を用いる事により, 63%の読出しエネルギ削減(50MHz動作時), 52%の読出しエネルギ削減(5MHz動作時)を達成した.本年度の成果として,国内学会では,10月に相模原のソフトエラー研究会において遠隔口頭発表を行った.また9月発行の電子情報通信学会IEICEの論文誌において1件の英文論文を報告した.まず,当該年度では,画像処理応用のための低電力メモリ技術を開発し,低電力化を実現するとともに,実際に画像処理応用ベンチマークを用いて実応用上において低消費電力化が実現できることを示した.具体的には,昨年度開発した選択的ディスチャージ型SRAMに対して,次サイクルのアドレスを先渡しすることにより,アクセス遅延なく読出し電力を削減可能な技術を用いる.Caltech 101のうち19のカテゴリに対して,40ー800の画像の読み書きバッファに用いることを想定した.提案技術を用いることにより,11.12%-78.50%の電力削減を達成し,全画像平均で43.60%の読出し電力を削減出来る事を示した.また,読み書きの比率を50:50とした場合,全体の動作電力を18.20%削減出来る事を確認した.ソフトエラー対策技術においては,微細化プロセスにおいてPMOSの電流値がNMOSと同等になるトレンドを活用したNMOS-PMOS反転SRAMセルを提案し,動作マージンとソフトエラー率改善を同時に達成出来る事を示した.90nmプロセスではNMOSの方が3倍の電流値が稼げるが,20nmプロセスでは電流値はほぼ同等となる.提案SRAMセルを用いることで,22nm世代において読出しマージンを2倍,動作電流を2.8倍確保出来,シングルビットのソフトエラー率を11-51%削減できることを確認した.また,マルチビットソフトエラー率を評価した所,提案SRAMセルを用いることで34-70%のソフトエラー率を削減可能であることを示した.26年度が最終年度であるため、記入しない。本年度は, SRAMの消費電力を削減するアドレス先渡し技術の実装と評価を行い,実測にて改善効果が示された.また,ソフトエラー評価技術を確立し,提案セル構造の効果も示された.おおむね当初の計画通りに順調に進展していると考えている.

今後,提案SRAM技術を画像処理技術へ応用した場合の効果の実証と,ソフトエラー導出ツールの高性能化及びソフトエラー対策セル構造の提案などを行っていく.本年度に提案した部分ディスチャージ技術は,画像処理アプリケーションへの適応が有力と考えられ,アプリケーション応用を行った場合の改善効果について来年度に実証する.ソフトエラー導出ツールの高性能化についても,実測結果とのフィッティングを行なうなど,実環境のデータを用いた精度向上も目的の1つとする.
熱帯地域における大気波動に伴う成層圏-対流圏大気交換過程

1.京都大学とインドネシア航空宇宙庁によりインドネシア共和国スマトラ島コトタバンに設置された赤道大気レーダー(Equatorial Atmosphere Radar)のデータ解析を行い、対流圏界面領域の物質輸送に重要な役割を果たしているはずである乱流強度の変動の様子を世界で初めて明らかにし、さらにそれを引き起こしている大気擾乱の特定を行った。その結果は、論文リストに示すように2本の論文として発表した。2.ラジオゾンデ搭載用で安価で操作が容易でありながら、鏡面冷却方式という高精度な測定原理を持つ商用水蒸気センサーSnow Whiteについて、これまで2年間の熱帯地域における試験運用の結果を2本の論文にまとめ、Joumal of Atmospheric and Oceanic Technology誌に投稿した(2003年3月現在、2回目の査読中)。また、6月にはキリバス共和国クリスマス島、10月にはスリナム共和国、1月にはインドネシア共和国にてSnow Whiteやオゾンゾンデ等の同時集中観測を行い、成層圏対流圏大気交換過程に関する観測的研究を実施した。現在データ解析を行っている。3.東京大学気候システム研究センター・国立環境研究所所有の大気大循環モデルに使用されている放射コードと、熱帯での大気観測プロファイルデータとを用いて、放射加熱・冷却率プロファイルの算出を行い、熱帯上部対流圏対流圏界面領域の放射の観点からの特徴を明らかにした。現在2本の論文を共同で準備しており、1本目は、熱帯上部対流圏の気温微細構造が水蒸気の放射過程によって形成されており、さらにこのことが同領域の東風ジェットの成因となっていることを論じたものであり、2本目は英米の研究者とともに異なる放射コードを持ち寄り放射計算結果の相違を議論したものである。4.論文リストに示すように、前年度までに実施したいくつかの研究を、共同研究者とともにまとめて発表した。
幼児保育における「遊びの課業化」カリキュラム編成体制とその指導方法に関する研究

(1)子どもにとっての遊びは、心身ともに健全に発達するために必要なさまざまな体験活動であり、あらゆる面で人格形成に大きな影響を与え、その発達的価値の高いことがわかった。(2)運動機能は成熟や学習によって発達するものであり、そのためには、幼児の自発性を大切にし、環境や機会を十分に用意することが必要である。特に年齢が低い程、情緒や知性、社会性の発達に関係が深いことから、運動遊びへの指導に対する配慮の大切さがわかった。(3)知能と運動能力との関係を社会的背景からみると、かなりの関係がみられた。知能、運動能力ともに高い子どもの親の養育態度は、両親ともに、「保護型」の傾向であった。総じて、活発児は、兄弟、姉妹があり、食事の好き嫌いもなく、何事にも興味を持ち積極的である。対して不活発児は、弟、妹があり、食事の量も少なく消極的で性格が遊びにも影響し、動作にも制限がみられ、集団遊びに移行しない。(4)幼児の遊びを多面的に考察した結果、各園の環境、遊具や種類、敷地面積、保育者の配慮、親の養育態度、カリキュラム、保育形態の特色が遊びの種類や活動量、男女差に顕著な違いをもたらし、特定の遊びに集中する傾向も伺われた。(5)教育内容として、カリキュラムに導入されるべき遊びは、いずれも教育目的先導型や、教育効果主導型の遊びであって、遊びの形態はとってはいるが、実質的には所定の活動、あるいは課業の性質をもつものである。遊びの教育的利用や、教育的遊びについて重要なことは、本来の遊びと、教育的遊びないし、遊びの教育的利用との間には、本質的な差異が存在することを認識し、両者を明確に区別することにおいて、それぞれの機能と価値について正当に評価し、教育上妥当な取り扱いをすることではないだろうか。子どもの発達を総合的に見直し,「遊びの課業化」のカリキュラムを編成する準備として1,教育要領を運動遊びの視点から,子どもの発達に即して六領域の内容(ねらい,活動)を検討,2,幼稚園の実体把握のため,幼稚園のカリキュラムを収集し内容(ねらい,活動)を検討.3,運動遊び,リズム遊びを先行研究,文献研究によって分析.4,幼児の実態を把握する方法として(1)身体的側面から運動能力テストを実施. (姫路,神戸,宇都宮,狭山,浦和)の研究協力園で5種目測定,園児数1000名.(2)精神的側面からアンケート調査を実施.同園で保育者自身,保護者,保護者からみた子どもについて, (性格,社会性,適応力,心理面,六領域,親の養育態度や配慮,指導面での配慮等についての質問項目145,フエイスシート!!)1, 2の結果から教育要領は各領域が構造的にとらえにくく,「ねらい」と経験,活動の関係や指導法が理解しにくい.3からは,平衡性,体支持持続時間の低下がみられ, 3歳児は固定遊具を中心に, 4歳児は走,跳を中心, 5歳児はボール運動を基礎とした運動遊びの発達が顕著であった.リズム遊びは,リズムそのもののとらえ方が一様でなく,保育者の年齢層の問題,保育目標,保育形態,カリキュラム作成上の方法も園による格差が大きい. 4-(1), (2)の資料を分析中であるが,来年度は上記の結果を考慮し,幼児の発達状況とその背景にある因子分析結果から問題点を整理,カリキュラムを作成し,それに基づいた活動,指導方法での保育を研究協力園にて実施する予定.「遊びの課業化」カリキュラム編成体制とその指導方法に関する研究を目的とし、(1)遊びの構造を分析。(2)先行研究から年齢に即した運動遊びについて文献研究。

(3)幼児の遊びを総合的に見直すために運動遊びの視点から、前年度研究協力園で実施した運動能力測定と、アンケート調査(保育者、保護者、幼児自身に関して、領域別、性格、保育への配慮等)につてい約180項目を検討した。(4)運動能力測定の結果を園別、年齢別、男女別、種目別に比較考察、各園のカリキュラム内容との関連から問題点を洗い出した。(5)発達段階の著しい幼児とそうでない幼児について要因分析中である。(1)の結果から、遊びの本質、遊びの価値、遊びの分類、遊びの指導等幼児にとっての遊びとは何であるか。たんなる時間の浪費ではなく、心身ともに健全に発達するために必要なさまざまな体験活動であり、あらゆる面で人格形成に大きな影響を与え、その発達的価値は非常に高いことが分った。(2)の結果から、運動機能は、成熟や学習によって発達するものであり、そのためには、幼児の自発性を大切にし、環境や機会をじゅ分に用意することが必要である。特に年齢が低い程、情緒や知性、社会性の発達に関係が深いことから、運動遊びの指導に対する配慮の大切さが分った。(3)、(4)の結果から、各園における環境、設備、用具等の種類、量、カリキュラムの内容、指導方法、課外活動の影響、保育者、保護者の意識や配慮等が就園児の運動遊び、活動量に影響をおよぼし、特定の運動能力に傾よる傾向もみられ、男女差にも関連していることが問題点としてあげられた。研究協力園において「遊べない」、「遊ばない」、幼児の背景を整理、分析することにより、発達課題にそくした遊びの教材、指導方法等、新しい課業のあり方を検討中である。本年度の研究内容は1.4園の幼児の運動能力上下位者について、環境、性格、社会性、養育者、保育者との関連(180項目)を分析2.知能と運動能との関係を社会的背景(母親と保育者からのコメント)から考察、知能は田中B式検査、運動量は歩度計による園内外での歩数測定。3.3園の自由遊びにおける活発児、不活発児の遊戯行動をビデオ撮影し、動作分析(動きの型として平衡系、移動系、操作系に分類、内在的特性と外在的特性の3側面)から分析以上の結果から、上下位者に有意差のみられた項目は、発育、性格、社会成熟度、養育態度で男児30項目、女児37項目である。知能との関係は、知能と運動能にかなり関わりがあると思われ、両方ともに高い幼児の親の養育態度は、父親は「保護型」母親は「保護型」「甘やかし型」の傾向である。総じて、活発児は兄弟姉妹があり、食事の好き嫌いもなく、何事にも興味を持ち積極的である。対して、不活発児は弟〓妹がおり、食事の量も少なく、消極的で性格が遊びにも影響し、動作にも制限がみられ、集団遊びに移行しない。幼児の遊びを多面的に考察した結果、各園の環境、遊具や種類、敷地面積、教師の配慮、親の養育態度、カリキュラム、保育形式の特色が遊びの種類や活動量、男女差に顕著な違いをもたらし、特定の遊びに集中する傾向も伺われた。そして4園のそれぞれの特色から、遊びは幼児の自発性にも関連することが確認されたことから、今後、幼児の視点からカリキュラム編成と指導方法の重要性と、保育者の遊びに関する認識が改めて強く望まれる。
主鎖に異種の無機または金属元素を含むハイブリット型の高分子の合成

本研究は主鎖に異種の無機または金属元素を含むハイブリット型の高分子の合成方法の確立を目的としたものである。始めに、モデル反応として、触媒にテトラブチルアンモニウムブロミド(TBAB)を用いて、フェニルグリシジルエーテル(PGE)とジクロロジフェニルシラン(CPS)およびフェノキシジクロロリン酸(PDCP)との付加反応について検討を行なった。その結果、PGEとCPSとの反応はトルエン中40°C、90分では100%進行し、0°C、240分でも約80%とよく進行した。一方、トルエン中PGEとPDCPとの反応は0°Cでは全く進行しないことが判明した。次に、これらのモデル反応の結果に基づいて、反応溶媒にトルエンを用い、ビスフェノールAジグリシジルエーテル(BPGE)とCPSおよびPDCPとの重付加反応によるハイブルット型の共重合体の合成について検討を行なった。この反応は、1)始めに2当量のBPGEとCPSを反応させ、その後PDCPを加えて反応させる方法、2)始めに2当量のBPGEとPDCPを反応させ、その後でCPSを加えて反応させる方法、3)2当量のBPGEとCPSおよびPDCPを同時に仕込んで反応させる方法があり、いずれの方法においても高収率で数平均分子量3000程度の共重合体が得られた。これらに共重合において、CPSとPDCPの顕著な反応性の相違から、1)および3)に方法では、重合温度をコントロールする事により交互共重合体を得ることが期待されたが、各々の方法により得られたポリマーのIRおよび^1H-NMRスペクトルから、その顕著な相違は識別できなかった。
強磁性材料の粒界磁性と粒界性格および粒界に関する諸現象との関連

強磁性材料における粒界磁気モーメントと粒界微細組織および粒界における諸現象、特に粒界偏析との関連についてTEM/EELS法を用いて実験的に調査を行った。使用した強磁性材料は、Niであり、典型的な偏析元素であるSを粒界に偏析させ、粒界磁気モーメントの測定を行った。その結果、偏析量の多いランダム粒界では、粒界局所磁気モーメントが、純Niの約0.6mBから約0.2mB程度まで減少していた。一方、偏析量の少ない低角粒界や対応粒界では粒界局所磁気モーメントの変化は見られなかった。これは、粒界近傍でのNi原子とS原子の電子軌道の混成による、磁気モーメントの減少効果が、偏析の多いランダム粒界において大きいことが原因である。また、第一原理計算による理論計算によって、NiのΣ5対応粒界にSを添加させ、磁気モーメントの計算を行った。これより、磁気モーメントは、純Niの0.6mBから0.2mB程度まで減少していた。これは、対応粒界ではあるが、粒界の偏析量が50%と大きくなっていることから、実験で測定した対応粒界の偏析量より大きくなっていることから、磁気モーメントの減少が大きくなっていると考えられる。磁気特性と粒界微細組織との相関関係を明らかにすれば,磁性材料についての理解が深まり,高機能磁性材料の開発がますます進展していくと期待される。今回、研究では偏析によって磁気モーメントのがほぼ0になるdead layerを確認できたことから、このような層を利用するような磁気材料の開発に貢献できる考えられる。
進化生物学、発生生物学、ゲノム情報による複合的な形態形成研究

指の個性の決定4本の指をもつニワトリ脚において、Tbx2は第4指、Tbx3は第3指から後方に発現している。指の個性は、各指の後方の中胚葉組織が決定することが知られており、この時BMPシグナルが重要であると報告されている。Tbx2、Tbx3遺伝子とBMPシグナルがどのように連関して指の個性を決めているのかを実験によつて確認した。まず、Tbx2を肢芽に強制発現させると、第3指は第4指の形態に変化することが確認された。また、Tbx3の強制発現は第2指から第3指への形態転換を誘導した。この時、Bmp2遺伝子の発現変化も起こることがわかった。逆に、dominant negativeなTbx2、Tbx3、遺伝子はこれと正反対の形態変換を引き起こす。このことは脚の後方の指の個性はTbx2、Tbx3遺伝子がBMPシグナルと密接に連携しながら決められていくことを意味している。また、本研究では、ニワトリ第2指の形成を制御すると思われるTbx遺伝子を見いだすことができた。また、第1指は、BMP、Shh等のシグナルが積極的に抑制されることによって決定される可能性が見いだされ、前後軸に沿って並び、異なる形態を示すさまざまな指の形成メカニズムの全貌に近付くことができた。BMPシグナルの修飾因子肢芽の形成には、さまざまなシグナル因子が関与しているが、BMPはその主要なものの一つである。BMPのシグナル伝達のメカニズムを知るため、ショウジョウバエCV2遺伝子のマウス、ニワトリホモログを単離して検討した。その結果、脊椎動物にも、CV2遺伝子が存在し、Chrodin様のCR-rich domainを有する分泌蛋白であることが判明した。この蛋白は、BMPシグナルが活発な部位で発現していた。また、生化学的な解析を行うことによって、ニワトリCV2蛋白が、BMP4シグナルを正に制御している可能性が出てきた。これまでに同定されたCR-rich domainをもつ蛋白は、BMPシグナルに対して負に働くが、CV2はこれと対称的な制御を行う。このことは、BMPシグナルが多様な分泌因子によって巧妙に制御されていることを意味しており、細胞外シグナルの調節機構に関して、新しい知見を加えることができたと考えられる。
鼻副鼻腔乳頭腫の再発、悪性化と予後に関しての各種因子の解析と癌化モデルの検討

まず、病理所見において乳頭状の増殖の程度、核の異型性、基底膜への浸潤、断裂の程度、腫瘍細胞の形態(columnar cell, transitional cell squamous cell)、Keratosisの程度、炎症細胞の浸潤と程度を、電顕を併用して詳細に検索する。病理所見をもとに、各癌化の程度をクラス分類する。各々のクラスでの細胞周期関連蛋白の発現、アポトーシス、アポトーシス関連蛋白の発現、新生血管が増殖、各種成長因子やその受容体の産生に関して検討する。また、癌化に関連したウイルスとして、ヒトパピローマウイルス(HPV)との関連が示唆されているが乳頭腫においても関連性があるか、遺伝子異常との相関関係がある検索する。上記の結果をもとにして、次の段階として乳頭腫細胞を組織培養し、in vitroにて癌化モデルを作成する。各種の刺激を細胞に加え、癌化を促進させていき、乳頭腫の癌化を起こすモデルをつくる。また、癌化する際に、癌遺伝子、各種成長因子、サイトカインの分泌、受容体などに関して検討し、癌化の指標となる因子を検索する。また、in vivoにてマウスに乳頭腫培養細胞を移植、もしくは外部刺激を加え乳頭腫を発生させる。そこにさらに、各種の刺激を細胞に加え、癌化を促進させえていき、乳頭腫の癌化を起こすモデルをつくる。また、癌化した後に手術、放射線治療、化学療法を施行するが、それらの治療に対する抵抗性、耐性に関して各種の遺伝子発現と比較検討する。各種因子と再発、癌化と治療法(手術術式)との相関関係などを検討し、術式の指標となるような因子がないか検討する。
褐色脂肪と自律神経を繋げたOrgan-on-a-chip の開発

本研究では患者個々人の細胞から分化誘導した組織細胞を用い,生体内メタボリズム制御を担う組織間ネットワーク機構をin vitroにて再構築するOrgan-on-a-chipの開発を目指している。米国Salk研究所との共同研究として樹立した家族性自律神経失調症(Familial dysautonomia, FD)患者由来のiPS(FD-iPS)細胞株,ゲノム編集技術により疾患原因とされる遺伝子変異を修復したiPS(FDGE-iPS)細胞株を用い,自律神経への分化誘導の検討および評価を行った。健常者由来のiPS細胞株とともに、分化誘導過程での遺伝子発現変化や誘導した自律神経による組織細胞の制御を比較することでOrgan-on-a-chipの開発に向けた基礎的知見を蓄積した。本研究は生体メタボリズム機構に関わる組織間ネットワークをin vitroにて再構成する生体工学の融合的な研究に挑戦するものであり,褐色脂肪細胞と自律神経(交感・副交感神経)を繋げたOrgan-on-a-chipの開発を目指す。自律神経による褐色脂肪細胞の制御を評価するにあたり,まずは各細胞種の分化誘導条件を最適化するための実験を行った。褐色脂肪細胞の誘導は直接分化法とともにiPS細胞からの誘導法についても検討を行っている。さらに,本研究では患者個々人の細胞を再現したOrgan-on-a-chipによる創薬研究(薬剤試験)への応用を視野に入れているため,本研究室で確立した自律神経の分化誘導法を家族性自律神経失調症(Familial dysautonomia, FD)患者由来の細胞に適用した。この実験は米国Salk研究所との共同研究として行い,FD患者由来の線維芽細胞株からiPS細胞を樹立し,自律神経の分化誘導を試みた。さらに,ゲノム編集技術により疾患原因とされる遺伝子変異を修復することで,自律神経の機能回復を評価する実験を進めている。また,Organ-on-a-chipの基盤となるデバイスの試作も進めており,交感・副交感神経による褐色脂肪細胞の熱産生制御の解析に適した設計を検討している。初年度では,褐色脂肪細胞の分化誘導法の検討とともに次年度に計画していたFD患者由来の細胞を用いた実験を米国Salk研究所との共同研究として進めることができ,有意義な研究を行うことができた。また,同時にデバイスの設計・試作にも着手することができたため,研究全体として順調に進展している。本研究では患者個々人の細胞を再現したOrgan-on-a-chipによる創薬研究(薬剤試験)への応用を視野に入れているため,家族性自律神経失調症(Familial dysautonomia, FD)に着目した研究を進めている。我々は米国Salk研究所との共同研究としてFD患者由来のiPS細胞(FD-iPS細胞),ゲノム編集技術により疾患原因とされる遺伝子変異を修復したiPS細胞(FDGE-iPS細胞)を樹立した。これらの細胞株から自律神経を分化誘導したところ,FD-iPS細胞由来の自律神経は健常者iPS細胞およびFDGE-iPS細胞由来のものと比較して接着性や分化効率が低いと考えられた。さらに,当研究室が確立した自律神経の分化誘導法を用いることで,誘導過程において異なる遺伝子発現の変遷がみられたため,詳細な解析を進めている。また,誘導した自律神経の機能解析も進めており,交感・副交感神経による褐色脂肪細胞の熱産生制御の解析に適したOrgan-on-a-chipの開発に向けて検討を行なっている。米国Salk研究所との共同研究で疾患iPS細胞やゲノム編集技術で遺伝子変異を修復したiPS細胞を樹立することができ,自律神経の誘導過程における遺伝子発現の変遷や神経機能の解析を進めることができているため,おおむね順調に進展している。次年度においても引き続き褐色脂肪細胞の誘導法,FD患者由来の細胞を用いた自律神経の誘導法の検討を進める。健常者とFD患者由来の自律神経で褐色脂肪細胞の熱産生制御にどのような差異があるか,遺伝子変異の修復により機能回復がみられるかについての検討を行う予定である。また,デバイス内でこれらの細胞の接続実験を行うことでOrgan-on-a-chipの開発へ向けたデバイスの構築を目指していく。次年度においては,各種のiPS細胞株から分化誘導した自律神経の機能解析や褐色脂肪細胞との接続実験を進めるとともに,デバイス上での解析を行っていく。今年度は主に分化誘導実験や遺伝子発現解析を進めていたため,デバイス上での解析費用等を次年度に繰り越した。
物理的刺激による植物体サイズの変化が光合成機能に及ぼす影響：そのメカニズムと意義

植物は、踏み付けなどの物理的ストレスの有無に応じて速やかに体サイズを変化させる。その際、比較的多くの植物種において体サイズの縮小・拡大に連動して植物体内窒素の濃縮・希釈と光合成能力の増大・低下が起こる。特に匍匐茎・地下茎をもつ多年生クローナル植物で連動的変化が成立しやすく、逆に、物理的ストレス耐性が低い植物では、連動的変化の成立範囲が極めて狭い、あるいは結果が不安定、などの傾向があった。物理的ストレス下では小型化即ち葉面積の減少により個体・群落全体としての光合成生産量は低下する。一方で、小型化には植物体の生存可能性の向上、単位面積当たりの光合成速度の向上というメリットもあることが分かった。平成25年度はノシバを主要な材料として用い、栄養環境を様々に変えて踏圧処理の有無に応じた植物体サイズ、窒素含量、光合成能力の変化を調査し、想定した「機械的刺激>小型化>窒素含量の増大>光合成能力の増大」という連鎖的反応が起こるか検討した。その結果、ノシバでは貧栄養から冨栄養まで幅広い栄養環境下において連鎖的反応がおこることを確認した。また、前年度は連鎖的反応が見られなかったバヒアグラスにおいて踏圧処理に応じた光合成能力の向上が認められた。また、シロイヌナズナを用いて機械的刺激の頻度を変更した結果、やはり極めて低い頻度範囲でのみ連鎖的反応が成立する可能性が示された。機械的刺激に対する耐性が比較的低い植物種においては、連鎖的反応が成立するか否かは極めて微妙であると考えられる。さらに、非栽培環境下において機械的刺激の有無・強度に応じたサイズ変化を生じていると思われる植物材料を探索し8種について調査を行った結果、5種(チドメグサ、シロツメクサ、ギョウギシバ、ドクダミ、ヤブヘビイチゴ)については連鎖的反応が成立し3種類(オッタチカタバミ、コウマゴヤシ、カラスノエンドウ)については成立しないことが判明した。ギョウギシバとシロツメクサを用いた栽培実験では、小型化と大型化の両方向について連鎖的反応の成立が認められた。これまでの結果を見る限り、多年生で匍匐茎または地下茎で広がるタイプの植物において連鎖的反応が顕著にみられる傾向が強く、機械的刺激耐性の高低とともに生活型の違いも連鎖的反応成立の有無に大きく影響する可能性がある。一・越年生で機械的刺激に対する耐性の低い植物種では、連鎖的反応が成立しないか、成立しても極めて狭い条件範囲に限定されるようである。今後、より多くの植物種について、生活型、ストレス耐性の程度と連鎖的反応成立の条件を検討し、その理由を考察する必要があるだろう。平成24年度はシバ類4種とアラビドプシスを主要な材料として用い、踏圧処理の有無/強度をさまざまに変えて植物体のサイズ、窒素含量、光合成能力の変化を調査し、想定した「機械的刺激>小型化>窒素含量の増大>光合成能力の増大」という連鎖的反応が起こるか検討した。シバ類4種のうち3種(ギョウギシバ、ノシバ、ムカデシバ)については想定通り、踏圧処理回数が多いほど小型化し、窒素含量および光合成能力が増大するという結果が得られた。残る1種(バヒアグラス)については、踏圧処理回数の増加に応じた小型化と窒素含量の増大は起きたものの、光合成能力の向上は認められなかった。アラビドプシスについては、全体として踏圧強度に応じて小型化はしたものの、窒素含量と光合成能力は増大せず、むしろ減少した。しかしながら極めて低い踏圧強度範囲に注目すると、機械的刺激に応じた小型化と窒素含量および光合成能力の増大が認められ、連鎖的反応は成立していた。以上の結果は、「機械的刺激>小型化>窒素含量の増大>光合成能力の増大」という連鎖的反応の成立は、植物種および刺激強度に依存することを示している。これまでに調査した植物種の中で、バヒアグラスおよびアラビドプシスは比較的踏圧耐性が低い。小型化の原因となる機械的刺激は本来ストレスであり、植物がそれに打ち勝って体サイズの縮小に応じた窒素含量の増加や光合成能力の増大を示すためには、当該ストレスに対しある程度十分な耐性を保持している必要性があるのかもしれない。一方、アラビドプシスのケースは、当該植物の耐性の範囲内であれば、「機械的刺激>小型化>窒素含量の増大>光合成能力の増大」という連鎖的反応は広い範囲の植物で起こる可能性を示唆している。今後、より多くの植物種について、ストレス耐性の程度と連鎖的反応が成立する刺激強度の範囲を検討する必要があるだろう。本研究の目的は、「接触形態形成に伴う植物体サイズの変化(接触刺激>小型化、刺激解除>大型化)は、窒素需給のバランス変化(小型化>窒素濃度増大、大型化>窒素濃度低下)を通じて光合成能力に影響を及ぼす(窒素濃度増大

>光合成能力増大、窒素濃度低下>光合成能力低下)」という仮説の妥当性・普遍性を検討し、植物の環境応答における形態的変化と生理的変化の関連を統合的に理解することであった。そのため、各種の植物が機械的刺激の負荷・解除の過程で示す窒素含量や光合成能力の変化を測定するとともに環境要因あるいは遺伝的要因の影響についても検討し、上記連動的変化の一般性・普遍性を検討することを目指した。さらに、一連の変化が植物の個体・群落レベルでの生産性や適応度に及ぼす影響についても検討し、その適応的意義についても考察することとした。各種の自生植物11種を材料に、機械的ストレスの有無によりサイズに大小の違いを生じていると推定される個体間で窒素含量と光合成能力の比較を行ったところ、小型化に伴い11種中5種で完全に、また3種で部分的に、仮説と合致する変化が認められた。それらの多くは匍匐型または叢出型の多年生植物であった。また、シバ類およびシロツメクサを用いた栽培実験から、想定したようなサイズ・窒素濃度・光合成能力の連動的変化は小型化方向と大型化方向の両方について、幅広い栄養環境・光環境下で成立することが分かった。さらに、サイズ変化のメカニズムとしては細胞数の調節が重要であること、小型化はストレス下での植物体の傷害・喪失を避けるうえで極めて重要であること、小型化に伴う光合成能力の増大は生産量の現象を部分的に補償することが明らかになった。以上の結果から、機械的刺激による体サイズ・窒素濃度・光合成の連動的変化は一定の普遍性を備えた現象であり、全体としてストレス下での生存に寄与していると考えられる。植物生理学当初、環境要因が連鎖反応に及ぼす影響についてはシロイヌナズナを用いる予定であったが、連鎖的反応が成立する範囲が極めて限定的であるため、安定して連鎖的反応を観察できるノシバを主材料に用いている。ノシバの育成には時間とスペースが必要なため、平成25年度には栄養環境の違いが連鎖的反応に及ぼす影響に絞って調査を行った。その他はほぼ予定通りに進んでいる。光環境の違いが及ぼす影響については同じくノシバを使い、平成26年度に実施予定である。小型化メカニズムに関する遺伝学的解析については予定通りシロイヌナズナを用いて、平成26年度に実施予定である。当初計画していた調査対象植物のうち、オオバコ、エンバク、セイタカアワダチソウなどに関する調査が未着手であり、力学的強度に関する評価もできていないが、その他はほぼ予定通りに進んでいる。また、これらの未着手項目については平成25年度に実施可能である。当初、環境要因が連鎖反応に及ぼす影響についてはシロイヌナズナを用いる予定であったが、連鎖的反応が成立する範囲が極めて限定的であるため、安定して連鎖的反応を観察できるノシバを主材料に用いている。概ね、当初計画通りに推進する。
仮想変わり点の定めるリーマン面上のストークス幾何の研究

本研究課題の目的は,完全WKB解析における仮想変わり点の幾何を解明することである。研究代表者は、仮想変わり点のなすリーマン面を構成し、それ上に深さ関数と呼ばれる、ストークス曲線の依存関係を表す指標を構成した。深さ関数は、互いに複雑に依存しているストークス曲線と仮想変わり点の関係を表す量であり、この関数を用いることにより様々な性質を帰納的に証明することが出来るようになる。そのような深さ関数の応用として、ストークス曲線上の接続係数を与えるアルゴリズムの正当性を示した。大きなパラメーターを持つ常微分方程式の接続問題を考える上で、仮想変わり点とそれから派生するストークス曲線は、重要な意義を持つ。仮想変わり点は一般に無限個存在し、また、それから派生するストークス曲線も無限個ある事となる。この困難を解決するために、青木-河合-竹井らにより、本質的に意味のあるストークス曲線を特定するアルゴリズムが導入された。本研究代表者は、このアルゴリズムを満たすストークス幾何が必ず存在しまた唯一である事を既に示している。この結果を踏まえ、本研究課題の主要な目的は、線形方程式のストークス幾何の性質を更に理解し、また、その性質を非線形方程式のストークス幾何に拡張する事である。線形の場合の重要な解決すべき問題として、意味のある仮想変わり点が有限個である事を示す事がある。この問題についてストークス幾何の無限点の近傍での振る舞いに関する良い条件を仮定する事により、この問題を解決した。これは、理論約な意義の他に、数値計算によってストークス幾何を決定する事が有限個の変わり点のみで可能である事を示しており、応用上も重要な結果といえる。本研究課題の目的は完全WKB解析におけるストークス幾何の性質を研究する事である。特に、縮退したストークス幾何に対して深さ関数と呼ばれる複雑さを表わす指標を構成する事を目的としている。当該年度において研究代表者は、縮退したストークス幾何を縮退していない場合の幾何の微小変形の極限としてとらえる事で、縮退した場合のストークス幾何を具体的に記述するリーマン多様体を構成した。この多様体とその上で定義されるある種の積分量を用いる事で、縮退した場合の深さ関数の構成が可能であると考えられる。具体的に深さ関数を構成する為には、この多様体の持つ構造を調べる必要があり、この点を集中的に研究した。実際、この研究課程で、縮退した場合の多様体は縮退していない場合のそれとは様々な面で異なる構造を持つ事が判明した。特に、変り点の周りに無限分岐が現れる。これは、この多様体が縮退している場合の構造を的確に表わしている事の査証であり極めて興味深いものである。この無限分岐と大域的な構造の関係をある程度調べる事に成功した。以上の結果は、幾つかの国際研究集会等で発表を行なった。本研究課題の目的は完全WEB解析におけるストークス幾何の性質を研究することで、さまざまな重要な問題、例えばストークス曲線上のストークス接続係数の決定等の解決を行うことである。研究代表者は、前年度に、ストークス幾何をリーマン面上にもちあげることで深さ関数というストークス曲線の複雑さと依存関係を表わす指標を導入した。この深さ関数は、ストークス幾何を帰納的に扱うことを可能とする有用な道具である。実際、この深さ関数を用いることで、実線破線条件を満すストークス幾何が唯一存在することを示すことが出来る。本年度は、新しいストークス曲線も含む全ての曲線に対してそれ上のストークス接続係数を求めるアルゴリズムを構成した。また、実際にそのアルゴリズムを用いることで全てのストークス接続係数が求まることを、前年度構成した深さ関数を用いることで示した。この場合、深さ関数はストークス接続係数を求める順番も示しており、可能性の証明のみならず具体的な計算においても重要な役割を果すことに注意したい。本研究課題と関連する他の結果として、パドバ大学のLuca Prelliとの共同研究で、漸近解析において重要な強漸近展開の理論を、正規交差とは限らない多様体に沿っての漸近展開の理論に拡張した。この仕事は、多変数における完全WKB解析の理論に於ても役立つと考えられる。以上の結果は学会等や研究集会等で発表し、また、論文として出版する予定である。
破骨細胞の骨吸収を制御するSNARE蛋白の役割の解明

破骨細胞は骨組織を認識すると、蛋白分解酵素と酸を骨組織側(波状縁側)へと輸送し、さらに骨面へ分泌することにより骨吸収を行う。この蛋白質分泌はエキソサイトーシス機構により行われ、輸送小胞と細胞膜の融合が波状縁で起こる。さらに、この融合過程は、受容体の細胞膜表面への提示にも関与する。この融合の初期段階には、輸送小胞側および細胞膜側に存在するSNARE (soluble NSF-attachment protein (SNAP)-receptor)蛋白同士の結合が必要不可欠と考えられている。平成16年度の研究より、1.骨髄マクロファージの破骨細胞への分化にはSNAP23が必要であること、2.SNAP23はRANKLの下流の細胞周期関連蛋白質の発現を制御していることがわかった。平成16平成17年度の科学研究補助金により、さらに破骨細胞分化過程におけるSNAP23の作用点の詳細な解析を進め、以下の知見を得た。1.破骨細胞分化過程の細分化破骨細胞の分化過程と細胞周期の関係を詳細に解析した。その結果、(1)前駆細胞はRANKL刺激により細胞周期が進行し、pOCP (post-mitotic osteoclast precursors、増殖後破骨細胞前駆細胞)に分化すること、(2)pOCPはRANKL刺激により細胞周期の停止と共に、破骨細胞へと分化すること、(3)破骨細胞前駆細胞からpOCPへの分化には、p38MAPKとNFATc1が必要であることがわかった。(第23回日本骨代謝学会抄録、p194、演題番号:O-079)以上より、骨髄マクロファージは、細胞周期の進行と停止を境に、pOCPを介して破骨細胞へ分化することが示唆された。2.破骨細胞の分化過程におけるSNAP23の作用点破骨細胞分化過程におけるSNAP23の作用点を詳細に解析した。その結果、(1)M-CSFおよびRANKLによるラット骨髄マクロファージから破骨細胞への分化過程をボツリヌス毒素(SNAP23阻害剤)は抑制した。(2)M-CSFおよびRANKLによるラット骨髄マクロファージからpOCPへの分化過程をボツリヌス毒素は抑制しなかった。以上より、SNAP23は、pOCPから成熟破骨細胞への分化に必要であることが示唆された。この融合の初期段階には、輸送小胞側および細胞膜側に存在するSNARE(Soluble NSF-attachment protein(SNAP)-receptor)蛋白同士の結合が必要不可欠と考えられている。我々は、SNARE蛋白質のひとつであるSNAP23に着目し、以下の研究を科学研究費補助金により行った。1.破骨細胞の分化におけるSNAP23の関与破骨細胞の分化にSNAP23が関与するか否かを検討した。その結果、1.骨髄マクロファージおよび破骨細胞はSNAP23を蛋白質レベルで顕著に発現していた。2.M-CSFおよびRANKLによる骨髄マクロファージから破骨細胞への分化過程をボツリヌス毒素(SNAP23阻害剤)は顕著に抑制した。以上より、骨髄マクロファージの破骨細胞への分化にはSNAP23が必要であることがわかった。2.RANKLの下流におけるSNAP23の役割骨髄マクロファージから破骨細胞に分化する際、細胞周期が停止することが知られている。ボツリヌス毒素による破骨細胞分化抑制は、細胞周期の停止に影響するか否かを解析した。その結果、1.M-CSFおよびRANKLによる破骨細胞分化により、cyclinD、cyclinE、cdk2、cdk4、cdk6の発現量が減少した。2.ボツリヌス毒素により破骨細胞分化を抑制すると、全ての細胞周期関連蛋白質の発現量の減少は認められなかった。以上より、SNAP23はRANKLの下流の細胞周期関連蛋白質の発現を制御していることがわかった。

その結果、(1)前駆細胞はRANKL刺激により細胞周期が進行し、pOCP (post-mitotic osteoclast precursors、増殖後破骨細胞前駆細胞)に分化すること、(2)pOCPはRANKL刺激により細胞周期の停止と共に、破骨細胞へと分化すること、(3)破骨細胞前駆細胞からpOCPへの分化には、p38MAPKとNFATc1が必要であることがわかった。(第23回日本骨代謝学会抄録、p194、演題番号:O-079)以上より、骨髄マクロファージは、細胞周期の進行と停止を境に、pOCPを介して破骨細胞へ分化することが示唆された。2.破骨細胞の分化過程におけるSNAP23の作用点破骨細胞分化過程におけるSNAP23の作用点を詳細に解析した。その結果、(1)M-CSFおよびRANKLによるラット骨髄マクロファージから破骨細胞への分化過程をボツリヌス毒素(SNAP23阻害剤)は抑制した。(2)M-CSFおよびRANKLによるラット骨髄マクロファージからpOCPへの分化過程をボツリヌス毒素は抑制しなかった。以上より、SNAP23は、pOCPから成熟破骨細胞への分化に必要であることが示唆された。