hpprc/llmjp-kaken huggingface dataset:
カンキツにおけるアイソザイム対立遺伝子の構造および進化と系統発生に関する研究

カンキツ及び近緑種を多数供試し、グルタミン酸オキザロ酢酸アミノ転移酵素(GOT)をコードする遺伝子及びその対立遺伝子を解析し、さらにその他数種の酵素の遺伝子・対立遺伝子についても解析を行った。GOTは三遺伝子座(Got-1,2,3)に支配されており、それらの間連鎖はなかった。Got-1,2,3ではそれぞれ5,5,7対立遺伝子を確認した。Got-2とGot-3ではそれぞれ三つの対立遺伝子B、C、Iに支配されるアロザイムの泳動距離が完全に一致し、またこれらの対立遺伝子を持つ品種がかなり多く見られたことから、Got-3はGot-2遺伝子が重複して進化したものであると考えられた。しかし、Got-2アイソザイムはサイトゾルにGot-3アイソザイムはプラスチドに局在することから、重複の起源はかなり古いものと思われる。各遺伝子座における個々の対立遺伝子は特定の種又は種群に特異的に出現した。この結果をもとにカンキツの系統発生を以下の様に推察した。カンキツはまず原始シトロンと原始マンダリンが分派し、これらから原始ブンタンが出現した原始シトロンからはパペダ・ライム・レモンが雑種群として派生した。原始マンダリンからはタチバナが派生し雑種群を作った。マンダリンとパペダとの雑種からユズ類が出現し、ブンタン類とマンダリン類の雑種からサワーオレンジやスイートオレンジが出現した。雑柑類はさらにこれらり雑種から多数出現した。他の酵素では3遺伝子座で11の対立遺伝子を確認した。これらの対立遺伝子変異はGotアイソザイムにおける対立遺伝子変異を基に推測したカンキツの系続発生とよく符合した。一方、これら多数の対立遺伝子は品種の同定、珠心胚実生と交雑実生の識別及び雑種検定におけるマーカー遺伝子としても有用であることが示された。約300種類のカンキツおよび近縁属を供試し、葉に含まれるGOTアイソザイムの電気泳動パターンを調査した。その結果、これらのカンキツが多形であることを確認した。さらに特定のバンディングパターンを持つ親数品種を供試し、F_1を作成した。また複雑なバンディングパターンを示す数品種の花粉を採取した。これらのF_1と花粉のバンディングパターンを比較検討し、(1)GOTアイソザイムを支配する遺伝子座が2つ(Got-1とGot-2)あること、(2)Got-2では遺伝子重複があること確認した。以上の結果をもとに、特にGot-2における重複構造と対立遺伝子の対応関係を明らかにするために、さらに乗換えが想定される両親のF_1を作成した。6交配組合せにおけるF_1の解析の結果、重複していると見なされたGOT-2の遺伝子座(Got-2′とGot-2′′とする)間には連鎖がないものと推定された。但し、その一部は現在も解析中である。次にGot-2′とGot-2′′における対立遺伝子の対応関係を雑種実生における表現型の違いから解析した。遺伝子座Got-2′では一部B・I遺伝子も見られたがF遺伝子が圧倒的に多く、Got-2′′ではB・E・G・I及び欠失が見られた。特に後者の遺伝子座ではブンタン系を中心として多数の欠失が見られ、また両遺伝子座に共通する対立遺伝子B・Iが存在することから、後者が遺伝子重複によって新しくできた遺伝子座である可能性が示唆される。現在これらの解析結果をもとに、系統・品種あるいは種属間の関係(遺伝的距離)を系統発生学的側面から分析中である。

次年度はさらに他の酵素のアイソザイム分析を同様な手法を用いて行ない、さらに遺伝子や系統発生に関するとりまとめを行う予定である。カンキツ及び近縁属を多数供試し、グルタミン酸オキザロ酢酸アミノ転移酵素(GOT)をコードする遺伝子及びその対立遺伝子を解析し、さらにその多数種の酵素の遺伝子・対立遺伝子についても解析を行った。GOTは三遺伝子座(Got-1,2,3)に支配されており、それらの間に連鎖はなかった。Got-1,2,3ではそれぞれ5,5,7対立遺伝子を確認した。Got-2とGot-3ではそれぞれ三つの対立遺伝子B、C、Iに支配されるアロザイムの泳動距離が完全に一致し、またこれらの対立遺伝子をもつ品種がかなり多く見られたことから、Got-3はGot-2遺伝子が重複して進化したものであると考えられた。しかし、Got-2アイソザイムはサイトゾルに、GOT-3アイソザイムはプラスチドに局在することから、重複の起源はかなり古いものと思われる。各遺伝子座における個々の対立遺伝子は特定の種又は種群に特異的に出現した。この結果をもとにカンキツの系統発生を以下の様に推察した。カンキツはまず原始シトロンと原始マンダリンが分派し、これらから原始ブンタンが出現した。原始シトロンからパペダ・ライム・レモンが雑種群として派生した。原始マンダリンからタチバナが派生し雑種群を作った。マンダリンとパペダの雑種からユズ類は出現し、ブンタン類とマンダリン類との雑種からサワーオレンジやスイートオレンジが出現した。雑柑類はさらにこれらの雑種から多数出現した。他の酵素では3遺伝子座で11の対立遺伝子を確認した。これらの対立遺伝子変異はGOTアイソザイムにおける対立遺伝子変異を基に推測したアイソザイムの系統発生とよく符合した。一方、これら多数の対立遺伝子は品種の同定、珠心胚実生と交雑実生の識別及び雑種検定におけるマーカー遺伝子としても有用であることが示された。
超高圧反応を基軸とする高効率官能基変換プロセスの実現

本研究は、高効率な官能基変換プロセス実現のために、超高圧反応場の有用性を明らかにするとともに、そこから得られる情報を最大限に活用し、革新的な有機合成反応の開発に繋げることにある。その結果、以下の成果を得ることに成功した。1.アセタール類の無触媒的シアノ化反応の開発:アセタール類のシアノ化反応は、通常ルイス酸触媒存在下、アセタールとシアノ化剤との組み合わせで行われる。これに対し、Me_3SiCNをシアノ化剤とし、ニトロメタン溶媒中高圧反応を行うと、無触媒でも望むシアノ化反応がきれいに進行することを見つけた。2.アントラキノン類の高圧縮合反応を基軸とするステントリンの直接合成:我々は、ペリレンキノン系色素の構造と生理活性に興味をもちそれらの合成研究を行っている。今回、アントラキノン誘導体の二量化反応による直接的な合成を検討し、アルカリ条件下、過剰のヒドロキノンを加え高圧反応を行うと、目的とするジメチルステントリンCが好牧率で得られることを見つけた。3.尿素類の高圧縮合反応を基軸とするBiginelliタイプの多成分連結反応:Biginelli反応は尿素と活性メチレン化合物、アルデヒドとの3成分連結反応として、ジヒドロピリミジノン系化合物合成の重要な反応である。今回、低反応性ケトンを基質として、脱水剤となる(MeO)_4Si及び酸触媒存在下高圧縮合反応を行うと、期待する多成分連結生成物が牧率よく得られることを見つけた。4.新規屋根型キラルアリールプロリン触媒の開発:有機不斉触媒の開発と利用を目的とした合成研究の一環として、アントラセンのDiels-Alder反応を出発とする新規屋根型キラルアリールプロリン触媒を分子設計した。この計画を実行に移すため、アントラセンと無水マレイン酸とのDiels-Alder付加物を出発として、光学分割を経由する方法で不斉触媒の開発を行った。
配偶者選択における社会的伝達の検証

本研究課題は同性の他者から好ましい評価を受けた異性、および当該の異性と類似した特徴を備えた別の異性個体に魅力が知覚されるようになるという、配偶者選択における社会的伝達(Social Transmission)/配偶者選択の模倣(Mate Choice Copying)という現象に対する更なる証左を得ると共に、その適用範囲と限界を明らかにしようとするものである。具体的には、他者の選択行動の観察に基づく同一・類似対象に対する判断基準の変化(他者行動の観察と基準の学習・般化)がより一般的な学習のメカニズムを基盤としたものであり、同性やそれ以外の事物一般の判断にも適用されるか、それとも先行研究の指摘するように配偶者選択の失敗や試行錯誤のコストを低減する機能をもつ適応であり、異性選択の文脈において特定の条件下(配偶者選択の経験や知識の少ない年若の個体等)で生じるのか、後者の場合にはどのような条件下で生じるかを、先行研究の発展的追試を足掛かりとして検討している。進化心理学で指摘されている社会的伝達現象を、古典的なジェンダーの発達心理学が依拠してきた社会化の具体的なプロセスの1つとして位置づけ、対立的に論じられてきた両研究領域の統合を試みる点も新規性の一つである。本年度はまず社会的伝達の文献を収集し、主たる知見と課題を整理した。その結果、社会的伝達現象の直接の証左といえる研究は限られ方法論に課題も多く、更には必ずしも他の配偶者選択にまつわる進化理論と整合的に論じされていないことがわかった。具体的には社会的伝達は特に長期的パートナー選択において生じることが指摘されているが(例えばLittle et al., 2008)、他の女性の異性選好基準の参照は、配偶者選択に関する魅力的な息子仮説(Sexy Son Hypothesis)に依拠すれば短期的パートナーの方がむしろ重要であると考えられる。本年度は先行研究の文献整理と実験実施環境の構築に留まった。文献整理の段階において、社会的伝達を扱った先行研究の内部、および他の主要な配偶者選択理論と整合的でない点が多くあることや、方法論に課題がある研究が多いことがわかり、課題や矛盾点の把握と整理に時間を要した。例えば最新の知見の一つであるLittle et al.(2015)において、配偶者選択基準の社会的伝達は若年者において影響力が大きいと報告しているが、彼らの研究対象者においては年長者の人数が少ないため年長者データにはサンプリングバイアスが生じている可能性があること、データ上ではむしろ数少ない年長者においてむしろ他者の選好する特徴への魅力が下がる現象が生じている可能性を示唆している等が挙げられる。また、Little et al.(2015)やWaynforth (2007)の報告する同性の異性に対する魅力評価の参照による影響は、魅力の“上昇効果"と言うよりむしろ基準値の参照による魅力評価の“修正効果"として理解した方が適切であるように考えられる;Waynforthの研究では、魅力的な女性の顔と対呈示された魅力度の低い/中程度の男性顔に対する評価が上昇した一方で、元々魅力度の高い男性顔に魅力度の低い女性顔が対呈示された場合には魅力評価が低下した。他動物種における社会的伝達研究では、社会的伝達は選択基準が曖昧・不明である場合(異性個体間に明確な差異がない場合)に他の同性個体の選択の参照が生じるとしている(つまり魅力上昇を扱っていると考えられる)。しかし、ヒトの研究においては先に述べたように既に選択基準が明確である場合に(身体的魅力度の高い個体において)、魅力の低減・調整が生じていることが示されており、他動物種で報告されている社会的伝達(配偶者選択の模倣)のヒトへの適用可能性を原義に立ち返って議論する必要があると考えられる。まず、社会的伝達のヒトへの適用可能性について先行研究の問題点および課題を整理する(概説論文を執筆する)。その上で、課題申請書に記載したように、他者の選択の観察が異性だけでなく同性の魅力評価や人以外の対象にも適用されうるものかどうか、Little et al. (2015)のように対異性評価のみで生じるのであれば、生じやすい条件について年齢以外の要因(選択の観察を行った同性と評定者との類似性や評定者自身の魅力度など)の影響を検討する(申請書における研究1,2の実施)。その際、他者からの影響が、魅力上昇/低減のどちらあるいは両方の方向性で生じるかどうかも吟味する。

本年度はまず社会的伝達の文献を収集し、主たる知見と課題を整理した。その結果、社会的伝達現象の直接の証左といえる研究は限られ方法論に課題も多く、更には必ずしも他の配偶者選択にまつわる進化理論と整合的に論じされていないことがわかった。具体的には社会的伝達は特に長期的パートナー選択において生じることが指摘されているが(例えばLittle et al., 2008)、他の女性の異性選好基準の参照は、配偶者選択に関する魅力的な息子仮説(Sexy Son Hypothesis)に依拠すれば短期的パートナーの方がむしろ重要であると考えられる。本年度は先行研究の文献整理と実験実施環境の構築に留まった。文献整理の段階において、社会的伝達を扱った先行研究の内部、および他の主要な配偶者選択理論と整合的でない点が多くあることや、方法論に課題がある研究が多いことがわかり、課題や矛盾点の把握と整理に時間を要した。例えば最新の知見の一つであるLittle et al.(2015)において、配偶者選択基準の社会的伝達は若年者において影響力が大きいと報告しているが、彼らの研究対象者においては年長者の人数が少ないため年長者データにはサンプリングバイアスが生じている可能性があること、データ上ではむしろ数少ない年長者においてむしろ他者の選好する特徴への魅力が下がる現象が生じている可能性を示唆している等が挙げられる。また、Little et al.(2015)やWaynforth (2007)の報告する同性の異性に対する魅力評価の参照による影響は、魅力の“上昇効果"と言うよりむしろ基準値の参照による魅力評価の“修正効果"として理解した方が適切であるように考えられる;Waynforthの研究では、魅力的な女性の顔と対呈示された魅力度の低い/中程度の男性顔に対する評価が上昇した一方で、元々魅力度の高い男性顔に魅力度の低い女性顔が対呈示された場合には魅力評価が低下した。他動物種における社会的伝達研究では、社会的伝達は選択基準が曖昧・不明である場合(異性個体間に明確な差異がない場合)に他の同性個体の選択の参照が生じるとしている(つまり魅力上昇を扱っていると考えられる)。しかし、ヒトの研究においては先に述べたように既に選択基準が明確である場合に(身体的魅力度の高い個体において)、魅力の低減・調整が生じていることが示されており、他動物種で報告されている社会的伝達(配偶者選択の模倣)のヒトへの適用可能性を原義に立ち返って議論する必要があると考えられる。まず、社会的伝達のヒトへの適用可能性について先行研究の問題点および課題を整理する(概説論文を執筆する)。その上で、課題申請書に記載したように、他者の選択の観察が異性だけでなく同性の魅力評価や人以外の対象にも適用されうるものかどうか、Little et al. (2015)のように対異性評価のみで生じるのであれば、生じやすい条件について年齢以外の要因(選択の観察を行った同性と評定者との類似性や評定者自身の魅力度など)の影響を検討する(申請書における研究1,2の実施)。その際、他者からの影響が、魅力上昇/低減のどちらあるいは両方の方向性で生じるかどうかも吟味する。
金属錯体の階層的な組織化によるソフトな化学空間の配位プログラミング

個々の分子を思い通りに組織化することで分子間コミュニケーションを演出し、分子一つ一つには見られなかった新しい反応性、電子的特性、磁性などを生み出すための分子組織化学研究を行った。バイオインスパイアードな方法論、超分子化学的な方法論を用い、各種金属錯体を自在配列化し、特徴的な電子的相互作用を生み出すことに成功した。例えば、4重ロタキサン構造により自己組織的に会合することで、フタロシアニンとポルフィリンが面と面を合わせてスタッキングしたアレイを構築した。この超分子アレイを用いることで、金属イオン間の可逆的なスピン間相互作用のスイッチング現象を見出した。本研究は、ディスクリートな自己組織化による「数」、「組成」、「配列」、「方向」に分布を持たない精密分子の構築と、ポリメリックな自己組織化によるマクロスコピックな物性発現に通じる分子組織の構築を組み合おせることにより、金属錯体の自己組織化による階層的な分子集合構造のプログラミングを行い、三次元的な分子組織をもとに新しい化学空間を創製することを目的としている。(1) 3次元的な空間配置を目的に合わせてあらかじめプログラムし、他種類、多数の分子コンポーネントからなる機能的な精密分子組織を形成することや、(2)金属錯体をモチーフとした階層的分子集積を行い、新しい概念からなるナノ化学空間を組織することによって、個々の分子の化学ポテンシャルを操作することによる、メゾスコピックな分子組織内での分子間コミュニケーションの動的制御を行う。前者として、ポルフィリンやフタロシアニンの金属錯体アレイを「数」、「配列」、「空間配置」をプログラムしてペプチドテンプレート上に合成した。また後者として、金属配位子の分子構造に金属錯体組織をプログラムすることによる新たな化学空間の創出を行うことを目的とし、代官上金属錯体の設計・合成を行った。適切なサイズと角度構造を持つ多座配位子と金属イオンの間の可逆的な配位結合により、熱力学的な安定構造として、精密な大環状金属錯体を合成することに成功した。環状構造を一義的に形成するようにデザインした金属錯体をメソゲンとし、カラムナ相を形成することにより、ナノレベルのチャネルとなることが期待できる。本研究は、ディスクリートな自己組織化による「数」、「組成」、「配列」、「方向」に分布を持たない精密分子の構築と、ポリメリックな自己組織化によるマクロスコピックな物性発現に通じる分子組織の構築を組み合わせることにより、金属錯体の自己組織化による階層的な分子集合構造のプログラミングを行い、三次元的な分子組織をもとに新しい化学空間を創製することを目的としている。具体的には、(1)中心金属や官能基修飾などによる物性チューニングが可能な、ポルフィリンやフタロシアニンの金属錯体をペプチドや超分子モチーフの中に精密な組織化をし、分子間相互作用を利用した新規機能の創製や、(2)金属錯体をモチーフとした階層的分子集積を行い、新しい概念からなるナノ化学空間を組織することによって、個々の分子の化学ポテンシャルを操作することによる、メゾスコピックな分子組織内での分子間コミュニケーションの動的制御を行う。ペプチド鎖の構築は、アミノ酸同士の縮合反応と脱保護反応を逐次的に繰り返すことにより行うため、ペプチド鎖内でのアミノ酸の配列を自由にプログラムすることが可能である。我々は、ペプチド二重鎖をポルフィリンで架橋した、ラダー型ポルフィリンアレイを合成し、スタックしたポルフィリンアレイを構築する方法論を見出した。また、ロタキサン形成を駆動力とした、より柔軟な超分子的ポルフィリン/フタロシアニンの一次元組織の構築についても検討を行った。4本のアルキルアンモニウム側鎖を導入したポルフィリンをテンプレートとし、ロタキサン形成とスタッキング相互作用を介して、4つのクラウンエーテルを持つフタロシアニンとの会合体を高効率で形成した。本研究は、金属錯体の自己組織化による階層的な分子集合構造のプログラミングを行い、三次元的な分子組織をもとにした分子デバイスの創製および新しい化学ナノ空間を創製することを目的としている。具体的には、(1)3次元的な空間配置を目的に合わせてあらかじめプログラムし、他種類、多数の分子コンポーネントからなる機能的な精密分子組織を形成することや、(2)金属錯体をモチーフとした階層的分子集積を行い、新しい概念からなるナノ化学空間を組織することで、個々の分子の化学ポテンシャルを操作することによる、メゾスコピックな分子組織内での分子間コミュニケーションの動的制御を行う。これらをもとに、化学反応や分子間相互作用変換をトリガーとした、化学的および物理的デバイスへの展開を行うことを計画した。分子という最小の構成要素を基にした電子素子、反応素子を用い、幅広いデバイスへの展開が期待できる。研究計画に従い、分子デバイス作成への展開に向けた基盤となる、ポルフィリンやフタロシアニンなどの電子構造を制御しうるコンポーネントをプログラム組織化し、分子素子構築を行った。

逐次的なロタキサン形成を利用した金属錯体のプログラム合成を行い、外部刺激に応答して両者の電子的コミュニケーションが制御しうることを明らかとした。また、一義的なナノ空間を形成するように設計した、金属錯体をポリメリックに組織化することで、液晶性を示すソフト金属錯体マテリアルの開発を行った。分子レベルでの素子機能の集積化には、精密に空間配置を制御しながら多種・多数の分子を思い通りに組織化し、分子間コミュニケーションを自在に生み出すことが必要である。本研究では、ペプチドの逐次合成法や超分子的な分子会合法を用いて、異核種金属錯体分子組織を構築し、金属錯体間の電子的相互作用をもとにした、機能分子素子構築を行った。我々は、機能性分子ユニットとして、安定な酸化還元性、化学修飾による酸化還元電位の多様性の観点からポルフィリンやフタロシアニンを選び、その一次元組織化による分子素子構築を考えた。まずペプチド型金属錯体分子組織について、アミノ酸ユニットを1分子内に2つのアミノ酸を結合したポルフィリンを用い、2つの人工ペプチド鎖をポルフィリンのスタッキングアレイが架橋した構造をもつラダー型の分子組織を構築した。ポルフィリン環同士は互いに強く電子的にカップリングしていることが、電気化学測定により明らかになった。この合成法は、様々な金属ポルフィリンを配列化することに用いることができ、実際にCu2+, Ni2+, Pd2+, Zn2+といった金属イオンがプログラム通りに配列化可能であることを示した。次にロタキサン型金属錯体分子組織について、ジアルキルアンモニウムとクラウンエーテルとの間のロタキサン形成反応を利用して、4本のジアルキルアンモニウム側鎖をもつポルフィリン上に4つのクラウンエーテルユニットをもつフタロシアニンを集積化させることで、4重ロタキサン型ポルフィリンーフタロシアニンヘテロ二量体が収率よく合成できることを見出した。外部刺激に応答するスピン素子などを構築した。以上のように、金属錯体をプログラム配列化することで、異種金属間の相互作用制御をもとに、機能性分子組織を構築した。本研究は、金属錯体の自己組織化による階層的な分子集合構造のプログラミングを行い、三次元的な分子組織をもとにした分子デバイスの創製および新しい化学ナノ空間を創製することを目的としている。具体的には、(1)3次元的な空間配置を目的に合わせてあらかじめプログラムし、他種類、多数の分子コンポーネントからなる機能的な精密分子組織を形成することや、(2)金属錯体をモチーフとした階層的分子集積を行い、新しい概念からなるナノ化学空間を組織することで、個々の分子の化学ポテンシャルを操作することによる、メゾスコピックな分子組織内での分子間コミュニケーションの動的制御を行う。これらをもとに、化学反応や分子間相互作用変換をトリガーとした、化学的および物理的デバイスへの展開を行うことを計画した。分子という最小の構成要素を基にした電子素子、反応素子を用い、幅広いデバイスへの展開が期待できる。研究計画に従い、ポルフィリンやフタロシアニンなどヘテロな分子構成要素を超分子的な方法論、バイオインスパイアードな方法論を用いてプログラム組織化し、分子素子構築を行った。
在外教育施設の教育・運営の実態調査：学習指導要領改訂時の課題と遠隔討議による改善

平成30年度は,文献調査,聞き取り調査を進めつつ,遠隔講義の草案の検討を行った。文献調査では,在外ならではの教育を行うだけでなく,在外だからこそ気づく日本の特徴を考察させる授業実践があることもわかった。また,補習授業校だけでなく,日本人学校(特にアジア)においても,両親の一方が外国人である児童・生徒が増えてきていることがわかった。国内での元派遣教師(帰国済み)への聞き取り調査では,規模の相違による利点や課題について聞くことができた。大規模な学校は授業料などある程度の収入が見込め,施設の充実なども自己負担で行いやすいが,小規模校では地元日系企業の寄付などに依存し,予算の自由度が低い。逆に教育面では,小規模校では社会科見学など実施しやすい一方で,大規模校では児童・生徒の収容可能性なども含め障害が生じやすく,それぞれ一長一短があることが分かった。海外での聞き取り調査では,欧州の在外教育施設を訪問し,工夫や課題について聞き取った。いくつかの大都市では,日本人学校と補習授業校の双方が併設されている。その場合,いずれを選択するか悩む家庭も存在し,また経営の面からは両校が競合関係にもなりうる。いずれ,日本人学校からの巡回指導だけでなく,補習授業校での国際児への教育指導のノウハウの伝達も必要であり,両校の強みの共有が強化されなければならない。遠隔講義の草案の検討では,実施した内容(需要と供給に関する模擬取引)について,改めて物理的課題も含めて分析した。実施校との事前打ち合わせは不可欠であったが,講義実践の際に生じうる課題や内容のポイントについて事前に把握できるメモの作成があれば,これらの負担は軽減しうる。そのため,講師向けの資料などについて検討し,日本語を学びながら他教科も学べる工夫を凝らしつつ,次年度の遠隔講義に活用することにした。平成30年度には,研究協力者との打ち合わせが当初予定していたほど綿密にできなかったため,やや遅れた状況にある。遠隔講義で日本語を学びながら他教科も学習できる手法について,実践例を同時に見ながら議論することができなかった。令和元年度には対面での打ち合わせを予定しており,これらの遅れを取り戻す予定でいる。訪問調査については,海外での調査を継続して行う。補習校については,特に派遣教員の有無が教育面にも運営面にも影響してくる。児童・生徒総数が100人以上であっても派遣教員が不在の学校もあり,どのように運営を工夫しているか,どのように授業研究を実施しているかなど確認する。6月にはドイツで開催されるENJA第9回大会(欧州日本ネットワーク)においてこれまでの研究成果を発表する機会を得ている。欧州の複数の補習校が参集し,複数校間で同時に意見交換ができる貴重な機会となるため,これまでの単一校訪問ではできなかった情報交換・共有を進める予定である。遠隔講義については,実施しながら物理的な問題を把握していく。在外では,日本人学校,補習授業校,継承語学校とそれぞれ目的の異なる学校が存在する。各々の到達目標も勘案し,どのように日本語学習と他教科の学習を連結させるか検討する。また,研究協力者との打ち合わせの頻度を増やすほか,共同で国内の聞き取り調査も実施予定である。話し合うだけでなく,現場で一緒にインタビューする中で見つかる疑問点を解消し,令和2年度以降の各自単独の調査で内容や質の差異が生じないように努める。

訪問調査については,海外での調査を継続して行う。補習校については,特に派遣教員の有無が教育面にも運営面にも影響してくる。児童・生徒総数が100人以上であっても派遣教員が不在の学校もあり,どのように運営を工夫しているか,どのように授業研究を実施しているかなど確認する。6月にはドイツで開催されるENJA第9回大会(欧州日本ネットワーク)においてこれまでの研究成果を発表する機会を得ている。欧州の複数の補習校が参集し,複数校間で同時に意見交換ができる貴重な機会となるため,これまでの単一校訪問ではできなかった情報交換・共有を進める予定である。遠隔講義については,実施しながら物理的な問題を把握していく。在外では,日本人学校,補習授業校,継承語学校とそれぞれ目的の異なる学校が存在する。各々の到達目標も勘案し,どのように日本語学習と他教科の学習を連結させるか検討する。また,研究協力者との打ち合わせの頻度を増やすほか,共同で国内の聞き取り調査も実施予定である。話し合うだけでなく,現場で一緒にインタビューする中で見つかる疑問点を解消し,令和2年度以降の各自単独の調査で内容や質の差異が生じないように努める。研究協力者との対面での打ち合わせが当初予定より実施できなかった。また,国内での聞き取り調査も当初予定ほど多く実施できなかった。これらにより次年度使用額が生じたが,これらは令和元年度以降に旅費として利用していく。
単純ヘルペス脳炎の発症における免疫学的検討と炎症機転制御による神経組織保護の研究

単純ヘルペス脳炎の病態に炎症と酸化ストレスが影響し重症度に関与していると考えられることから,これらの機序を明らかにするため,また将来,炎症や酸化ストレスを緩和しコントロールすることによる組織保護を目的とした治療法を追加することを目的として,ヘルペス脳炎(HSE)6例,非ヘルペス性辺縁系脳炎(NHLE)9例,無菌性髄膜炎(AM)5例,急性散在性脳脊髄炎(ADEM)5例,非炎症性神経疾患(NIND)9例の髄液検体を用いて,IL-8,MIP-1α,RANTES,IP-10,MCP-1,sTNF-Rl,GM-CSFの7項目のケモカイン,サイトカインと酸化ストレスマーカー8-hydroxy-2'-deoxyguanosine(8-OHdG)をELISAにて測定した。検体はいずれも大阪医科大学第一内科入院中に患者の同意のもと髄液を採取して一般検査施行後に-80°C保存した検体を使用した。GM-CSFと8-OHdG以外の項目において,非ヘルペス性辺縁系脳炎,ヘルペス脳炎,無菌性髄膜炎,急性散在性脳脊髄炎の4群はいずれも測定可能で,中枢内の炎症,自己免疫機序による病態を反映していると考えられた。非ヘルペス性辺縁系脳炎,ヘルペス脳炎,無菌性髄膜炎の3群間では,MIP-1α,RANTESでは無菌性髄膜炎が高値を,IL-8では非ヘルペス性辺縁系脳炎で高くなる傾向が見られたが,ケモカインの上昇パターンに明らかな偏りは認められなかったが,急性散在性脳脊髄炎ではIP-10が最も高く,逆にMCP-1は最も低下し脱随疾患にみられるTh1優位パターンと考えられた。対象のうち9例で抗グルタミン受容体抗体(抗GluR抗体)が測定され5例で陽性(NHLE 3例,HSE 1例,ADEM 1例),4例で陰性(NHLE 3例,HSE 1例)であったので,抗GluR抗体陽性群と陰性群とでケモカイン値を比較し自己免疫機序の関与について検討した。その結果,抗GluR抗体陽性群では陰性群に比し全ての項目で高くなる傾向が認められた。このことは自己抗体産生に関連して中枢内でこれらケモカイン・サイトカインを介した炎症免疫反応が高まっていることが示唆された。ヘルペス脳炎ではウイルス直接侵襲だけでなく二次的免疫機序の関与により組織障害が増悪する。ヘルペス脳炎の髄液中ケモカイン,酸化ストレスマーカーとして8-OHdGを測定し他疾患と比較,重症度との相関,予後との関連について検討した。対象はヘルペス脳炎(HSE)4例,非ヘルペス性辺縁系脳炎(NHLE)4例,多発性硬化症(MS)16例,急性散在性脳脊髄炎(ADEM)4例,非炎症性神経疾患(NIND)10例。

-80°C保存髄液を用いてELISAキットでIL-8,MIP-1α,RANTES, MCP-1,IP-10,sTNF-R1,8-OHdGを測定した。IL-8とRANTESはNHLEとHSEが最も高値で,次いでMSとADEMとなりNIMDが最も低値であった(NHLE・HSE>MS・ADEM>NIND)。MIP-1αはNHLEとHSEがNINDより高値を示したがMS, ADEMと同等(NHLE・HSE=MS・ADEM>NIND)。MCP-1はNINDに比しNHLEとHSEで高値を示したが,MSとADEMではNINDより低下した(NHLE・HSE>NIND>MS・ADEM)。ヘルペス脳炎の経過との関連を検討したところ,IP-10,IL-8,MCP-1値は病態の改善とともに低下した。病態に関わる免疫機序(細胞性・液性免疫のバランスなど)により作用するケモカインが大きく異なると考えられた。ヘルペス脳炎(HSE)6例,非ヘルペス性辺縁系脳炎(NHLE)9例,無菌性髓膜炎(AM)5例,急性散在性脳脊髄炎(ADEM)5例,非炎症性神経疾患(NIND)9例の髄液検体を用いて,IL-8,MIP-1α,RANTES,IP-10,MCP-1,sTNF-R1,GM-CSFの7項目のケモカイン,サイトカインとこれらケモカインに影響を与える因子として酸化ストレスを考え,酸化ストレスマーカーの一つであるである8-hydroxy-2'-deoxyguanosine(8-OHdG)をELISAキットを用いて測定した。検体はいずれも大阪医科大学第一内科入院中に患者の同意のもと髄液を採取して一般検査施行後に-80°C保存した検体を使用した。GM-CSFと8-OHdG以外の項日において,非ヘルペス性辺縁系脳炎,ヘルペス脳炎,無菌性髄膜炎,急性散在性脳脊髄炎の4群はいずれも測定可能で,中枢内の炎症,自己免疫機序による病態を反映していると考えられた。ケモカインの上昇パターンとして急性散在性脳脊髓炎ではIP-10が最も高く,逆にMCP-1は最も低下した。これまで多発性硬化症の解析に於いてTH1関連ケモカイン(IP-10など)が上昇し,Th2関連ケモカイン(MCP-1)が低下することを報告しており,急性散在性脳脊髄炎と多発性硬化症には脱髄性疾患としてTh1に関連した共通の病態があると考えられた。非ヘルペス性辺縁系脳炎,ヘルペス脳炎,無菌性髄膜炎の3群間では,MIP-1α,RANTESでは無菌性髄膜炎が高値を,IL-8では非ヘルペス性辺縁系脳炎で高くなる傾向が見られたが,ケモカインの上昇パターンに明らかな偏りは認められなかった。本研究でケモカイン,サイトカインの測定が行われた各疾患群のうち9例で抗グルタミン受容体抗体(抗GluR抗体)が測定され,5例で陽性(NHLE3例,HSE1例,ADEM1例),4例で陰性(NHLE3例,HSE1例)であったので,抗GluR抗体陽性群と陰性群とでケモカイン値を比較し,自己免疫機序の関与について検討した。その結果,抗GluR抗体陽性群では陰性群に比し全ての項目で高くなる傾向が認められた。このことは自己抗体産生に関連して中枢内でこれらケモカイン・サイトカインを介した炎症免疫反応が高まっていること示唆していると考えられるが,症例数が少なくさらなる検討が必要である。
タキソ-ルのエナンチオ制御合成

研究の目的であるタキソ-ルのエナンチオ制御合成計画の基本となる2種の3環性キラル合成素子のエナンチオ選択的合成をまず検討し,それぞれ対応するメソ型前駆体について,1つはリパーゼを用いる不斉アシル化法を,1つはキラルリガンドを持つ遷移金属触媒を用いる不斉異性化反応を適用する手法の開発をはかり,それぞれ目的を達成した.すなわち,ビシクロ[2.2.1]ヘプタンおよびビシクロ[2.2.2]オクタン骨格を持つ2種の3環性メソ型ジオールに対してそれぞれアセトニトリル中リパーゼPSの存在下に酢酸ビニルを反応させるとそれぞれ対応する光学的に純粋なモノアセテート体が好収率で得られる事を見出した.さらにこれを両対掌体として活用し得る手法も確立した.さらに前例のないパラジウム触媒下の脱水反応を見出し,これらそれぞれを一挙に対応するα,β-不飽和エノン体とする手法も確立した.一方,キラルリガンドを持つ遷移金属触媒法によってもそれぞれのジオール体は定量的にそれぞれ対応するケトアルコール体に異性化することを見出したが,43%ee程度の不斉導入率であった.しかしながら,ジオール体をシリルエーテル体あるいはメチルエーテル体にすることによって劇的なエナンチオ選択性の向上が認められ98%eeに達するエナンチオ選択性を達成し,基本原料を大量に獲得する手法を確立することが出来,今後の計画の推進に資する成果を挙げた.研究の目的であるタキソ-ルのエナンチオ制御合成計画の基本となる2種の3環性キラル合成素子のエナンチオ選択的合成をまず検討し,それぞれ対応するメソ型前駆体について,1つはリパーゼを用いる不斉アシル化法を,1つはキラルリガンドを持つ遷移金属触媒を用いる不斉異性化反応を適用する手法の開発をはかり,それぞれ目的を達成した.すなわち,ビシクロ[2.2.1]ヘプタンおよびビシクロ[2.2.2]オクタン骨格を持つ2種の3環性メソ型ジオールに対してそれぞれアセトニトリル中リパーゼPSの存在下に酢酸ビニルを反応させるとそれぞれ対応する光学的に純粋なモノアセテート体が好収率で得られる事を見出した.さらにこれを両対掌体として活用し得る手法も確立した.さらに前例のないパラジウム触媒下の脱水反応を見出し,これらそれぞれを一挙に対応するα,β-不飽和エノン体とする手法も確立した.一方,キラルリガンドを持つ遷移金属触媒法によってもそれぞれのジオール体は定量的にそれぞれ対応するケトアルコール体に異性化することを見出したが,43%ee程度の不斉導入率であった.しかしながら,ジオール体をシリルエーテル体あるいはメチルエーテル体にすることによって劇的なエナンチオ選択性の向上が認められ98%eeに達するエナンチオ選択性を達成し,基本原料を大量に獲得する手法を確立することが出来,今後の計画の推進に資する成果を挙げた.
腫瘍内浸潤リンパ球の至適投与時期および宿主免疫能に対する影響

本研究の目的は化学療法終了後に投与する凍結保存TILを用いた養子免疫療法の臨床的な有効性について的確な評価を行なう事である。新潟大学医学部附属病院に入院した臨床進行期II期以上の上皮性卵巣がん症例の手術時剔出組織より腫瘍内浸潤リンパ球(Tumor Infiltrating Lymphocyte:以下TIL)の培養を行ない、細胞数が10^8前後に達した時点で凍結保存した。手術後、通常の化学療法を35コース行ない、その奏効率がPartial Response以上でかつPerformance Statusが0あるいは1のものを対象としてTILの投与を行なった。TIL投与群、非投与群両者は、1か月に1回当科外来を受診し、内診あるいは画像診断にて再発の有無を検索した。21名の上皮性卵巣がん患者にTIL投与を行ない、カプラン・メイヤー法でTIL投与、27名の非投与両群の生存率について解析を行なった。平成5年10月1日現在、観察期間1100日における投与群の生存率は85.7%、一方非投与群の生存率は観察期間1600日で32.0%を示し、ウイルソン・コクス検定でp<0.05の危険率でTIL投与群に有意の生存率の延長が認められた。化学療法終了時、寛解症例を対象としてTIL投与を行ない、投与群14例、非投与群11例について、無病生存率について検討を加えた。TIL投与群では1100日の観察期間で90%の無病生存率、非投与群では1600日の観察期間で45%の無病生存率を示し、ウイルソン・コクス検定でp<0.05の危険率でTIL投与による無病生存率の延長を観察した。21名の患者に凍結保存したTILの投与を行ない、化学療法単独群に比し、有意の生存率の延長を示し、さらに無病生存率の観察でTIL投与による再発遅延の効果が認められたことはTIL療法に希望を与えると同時に、将来の養子免疫療法実施時の至適条件を選択する点で注目に値すると思われる。
難治性尿路感染症対策としての抗バイオフィルム剤探索とその基盤技術の開発

難治性尿路バイオフィルム感染症の予防法および治療法の確立を主要な目的として研究を遂行した。本研究期間に、抗バイオフィルム剤探索のためのin vitroおよびin vivoの新規実験モデル系は、再現性のある実験系として格段の進化を遂げた。これらの実験モデル系を使用して阻害候補化合物を評価した結果、緑膿菌性尿路バイオフィルム感染症に対するクオラムセンシング阻害剤の有用性ならびに抗菌薬との併用による新規治療法の可能性を示唆する結果が得られた。難治性尿路バイオフィルム感染症の予防法および治療法の確立を主要な目的として研究を遂行している。岡山大学泌尿器病態学分野において使用しているin vitroバイオフィルム実験モデル系(キャピラリーフローセルシステム)は、GFP(green fluorescent protein)産生株・非産生株のいずれを用いても再現性のある実験系として、過去数年間に進化を遂げた。平成19年度、新たにオールインワン蛍光顕微鏡を導入し、バイオフィルム形成過程を経日的に観察するための新規in vitro実験モデル系を確立した。緑膿菌におけるクォーラムセンシング(菌密度依存的遺伝子発現機構)の阻害剤として見出された化合物を使用し、人工尿中、バイオフィルム形成を阻害する化合物のスクリーニングを行った。その結果、緑膿菌性バイオフィルムに対して濃度依存的に抑制効果を発揮する化合物を見出した。その化合物を用い、キャピラリーフローセルシステム(人工尿中)での評価を行った結果、顕著なバイオフィルム抑制効果を示さないものの抗バイオフィルム剤としての有用性が示唆される成績を得た。薬剤耐性菌(バンコマイシン耐性腸球菌[VRE]、メタロ-β-ラクタマーゼ[MBL]産生緑膿菌)に着目して、バイオフィルム形成能を検討した。その結果、非常に高いバイオフィルム形成能を有するVRE株の存在を確認した。また、MBL産生緑膿菌株のバイオフィルム形成能は、比較検討したMBL非産生株に比して有意に高かった。岡山大学泌尿器病態学分野において使用しているin vitroバイオフィルム実験モデル系(キャピラリーフローセルシステム)は、GFP (green fluorescent protein)産生株・非産生株のいずれを用いても再現性のある実験系として、過去数年問に進化を遂げた。平成20年度は画像解析ソフトをバージョンアップすることにより、容易に3次元構築像の確認が可能となった。平成20年度までに進化させたin vitroバイオフィルム実験系(共焦点レーザー走査型顕微鏡およびオールインワン蛍光顕微鏡での観察)において、人工尿中、緑膿菌性バイオフィルムに対して抑制効果を発揮する1種類の化合物(緑膿菌におけるクォーラムセンシング[菌密度依存的遺伝子発現機構]の阻害剤として見出された化含物)を見出した。新規in vivo実験モデル系として、IVIS Imaging System (Xenogen社)を使用した。発光標識バクテリア(緑膿菌:Pseudomonas aeruginosa Xen5&Xen41,大腸菌:Escherichia coli Xen14,黄色ブドウ球菌:Staphylococcus aureus Xen29)を用い、ラット尿路バイオフィルム感染症モデルの確立を目指して検討した。その結果、バイオフィルムを形成したバクテリアの発光強度の減衰およびIVISでの測定条件に課題があることが明確となった。薬剤耐性菌(メタロ-β-ラクタマーゼ産生緑膿菌、フルオロキノロン耐性大腸菌)に着目して、人工尿中、バイオフィルム形成能を検討した。その結果、極めて高いバイオフィルム形成能を有する菌株の存在を確認した。1.過去数年間の研究成果として進化を遂げたin vitro尿路バイオフィルム実験系(キャピラリーフローセルシステムにおける共焦点レーザー走査型顕微鏡およびオールインワン蛍光顕微鏡での観察)において、緑膿菌クオラムセンシング[菌密度依存的遺伝子発現機欄の阻害剤として見出された化合物を評価した結果、緑膿菌性バイオフィルムに対して形成阻害効果を明らかに示したのは1種類であった。その化合物を抗菌薬(レボフロキサシン単独、レボフロキサシンとホスホマイシンの併用)と併用すると阻害効果が増強した。これらの新知見から、緑膿菌性尿路バイオフィルム感染症に対するクオラムセンシング阻害剤の有用性ならびに抗菌薬との併用による新規治療法の可能性が示唆された。2.新規in vivo尿路バイオフィルム感染症モデルの確立を目指し、IVIS Imaging System (Xenogen社)での検討を行った。発光標識バクテリア(緑膿菌:Pseudomonas aeruginosa Xen 5 & Xen 41,大腸菌:Escherrchia coli Xen 14,黄色ブドウ球菌:Staphylococcus aurevs Xen 29)および蛍光標識バクテリア(GFP産生P. aeruginosa OP14-210)を用いた。

マウス・ラットを用いた尿路バイオフィルム感染症モデルは、P. aeruginosa OP14-210株を用いて再現性のある実験系として確立できた。しかし、IVISによるin vivo観察において、膀胱内留置ポリエチレンチューブ(PT)に形成されたバイオフィルムの発光蛍光強度に棟出限界以下であった。なお、PT付着バイオフィルムの数値化には、クリスタルバイオレットによる染色法(バイオフィルムアッセイ)が簡便であり、生菌数との相関性があった。
EDI法を原理とする連続イオン選択分離装置の開発

EDI (Electro De-Ionization:電気式脱塩装置)は、電気透析とイオン交換法を組み合わせた方法でイオン交換樹脂を連続的に再生することが可能である。本研究では、さらにイオンの選択分離能の付与を目的とし、EDI装置の製作、Na^+,Ni^<2+>イオンの分離特性について検討した。強酸性陽イオン交換膜(CMX:トクヤマ)、強塩基性陰イオン交換膜(AMX:トクヤマ)、陰イオン交換樹脂SA12A、陽イオン交換樹脂SK1Bまたはキレート樹脂CR-10を用いた系について検討した。NaCl,NiCl_2混合液(各濃度0.1M)の脱塩実験を行った結果以下の結論が得られた。(1)脱塩室の総イオン濃度は7ppmまで低下することができた、(2)Naイオンは濃縮室にてほぼ100%回収できたが、Niイオンの回収率は1%程度であり、Niイオンは脱塩室および濃縮室の濃度変化から物質収支がとれなかった、(3)キレート樹脂CR-10を用いた場合はNiの回収率はさらに1/3程度に下がった。続いて、Niの挙動に着目してEDIのイオン交換体再生装置としての利用可能性について検討した。Ni型陽イオン交換樹脂の再生挙動に及ぼす(1)脱塩室の厚さの影響、(2)電圧の影響、また装置内のpHがアルカリになる場合があったので、(3)Ni水酸化物生成に及ぼすpHの影響について検討した。その結果以下の結論得られた。(1)EDI法によりNi型陽イオン交換樹脂が一部再生できることが確認できた。(2)Ni再生に関する電流効率は最大でも12%程度であり、再生時間が長くなると低下する傾向があった。また電流効率は樹脂の充填状態に大きく依存した。(3)脱塩室内のアルカリ化によるNi不溶化により再生が制限されるため、脱塩室内のpHは8以下にする必要がある。EDI(Electro De-Ionization:電気式脱塩装置)は、電気透析とイオン交換法を組み合わせた方法でイオン交換樹脂を連続的に再生することが可能であり、超純水製造分野で使用されているが、イオンの選択分離への適応例はない。本研究では、EDIの持っ連続イオン交換能に加えてイオンの選択分離能の付与を目的とし、EDI装置の設計・製作、Na^+,Ni^<2+>イオンの分離特性について検討した。まず脱塩室内のイオン交換体充填量をコントロールできるよう脱塩室の幅を変えることができるEDIモジュールの設計・製作をおこなった。イオン交換膜として強酸性陽イオン交換膜(CMX:トクヤマ)および強塩基性陰イオン交換膜(AMX:トクヤマ)を使用した。イオン交換樹脂は、陰イオン交換樹脂SA12A、陽イオン交換樹脂SK1Bを用いた。陽イオン交換体の代わりとしてキレート樹脂CR-10を用いた場合についても検討した。作製したEDI装置によりNaC1, NiC1_2混合液(各濃度0.1M)の脱塩実験を行った。EDIによる脱塩では濃縮室の総イオン濃度は7ppmまで低下することができた。Naイオンは濃縮室にてほぼ100%回収できたが、Niイオンの回収率は1%程度であり、Niイオンは脱塩室および濃縮室の濃度変化から物質収支がとれなかった。キレート樹脂CR-10を用いた場合はNiの回収率はさらに1/3程度に下がった。濃縮室および脱塩室内のpHおよび濃度変化からNiイオンの回収率の低下は交換体への吸着、水酸化物化による不溶化が原因として考えられた。イオンの連続的な選択分離のためには目的イオンが析出しないようなpH条件にする必要があることがわかった。
意図の推論と応答の予測をもとにした会話理解システムの構築

コンピュータを使って会話システムを構築する試みは、自然言語理解の主要なテーマの一つである。一般に自然言語理解は、新聞記事や物語文、つまり、モノローグの理解を対象としている。これに対し、会話の理解はダイアローグの理解である。会話は、モノローグに比べ、それだけ文間にできるギャップが大きくなる。会話の理解(生成)システムをつくるときには、この文(発話)と文(応答)の間にあるギャップを埋める過程の解明が必要である。MODUSは、リアリスティックな会話を成立させるため、とくに話題を制御することと、通信販売員が客の意図を推論することに重点をおいた。会話では話題がシフトする。どういう条件が満たされたときにシフトするか。単にイエス、ノ-の応対をするのではなく、相手が何を求めているかを推し量って合意したり、説明したり、質問したりする。MODUSでは、この過程を述語論理による知識の表現、プロダクションルール、スキーマによる意図の推論によって実現し、限定された範囲ではあるが、流れのよい、より自然な会話を成立させるシステムの構築に成功した。
γ線バックグラウンド下で動作可能な遠隔αβ空気モニタリング装置の開発

プルトニウムやウラン等のα線放出核種やストロンチウム等のβ線放出核種は人体に取り込まれると内部被ばくをもたらすためそれらの空気汚染のモニタリングは極めて重要である。しかし既存のダストモニタは大型で容易に移動することができないため、汚染の可能性の高い場所に移動してのモニタリング、あるいは移動しながら広範囲のモニタリングは出来なかった。また市販のダストモニタはγ線バックグラウンド下ではβ線との弁別が困難という問題もあった。この問題を解決するため、本申請ではα線、β線、γ線を同時に弁別する小型の検出器を開発し、γ線バックグラウンド下で動作可能なα/β空気モニタリング装置へと応用する。
放射線応答の分子機構に関する研究

哺乳動物の細胞は微量の放射線に対しても鋭敏に応答し多様な生理活性を発現する。本研究は、この放射線応答の分子機構を明らかにし、放射線影響の新しい生物学的基盤を確立する目的で平成5年より出発した。昨年度までの研究から、微量放射線を受けた細胞はその後の放射線による染色体異常や突然変異の誘発および致死効果に対して耐性となるが癌化し易くなり、その至適線量域は0.1Gy以下にあり、酸化ラジカルを認識して初期応答遺伝子であるjunやfos遺伝子を発現していることが明らかとなった。本年度はこの初期応答に至る情報伝達の機構を明らかにする目的で関与する情報伝達系を検討した。その結果、X線刺激は細胞膜のリン脂質の分解に働くδ型フォスフォリパーゼを介してCキナーゼおよびp38キナーゼに情報が伝達され初期応答遺伝子が発現することが示唆された。紫外線照射によって誘導されるJNKキナーゼの活性化は見られず、細胞はX線刺激を紫外線刺激とは違ったシグナルとして受け止めて反応しており、放射線特有の情報伝達系があることが明らかとなった。初期応答遺伝子の発現は細胞を適応応答に導くと共に増殖刺激としても働き細胞増殖や癌化を促進する。低線量放射線に対する細胞応答に関するこれまで3年間の結果から、低線量放射線長期連続被曝(低線量率被曝)による放射線影響をコンピューターによりシミュレートした結果、線量率を下げると突然変異は一過性に低下するが、癌化はむしろ線量率の低下と共に上昇し、いわゆる逆線量率効果があることが示唆された。マウス培養細胞に低線量のX線および核分裂中性子を照射する方法で放射線に対する細胞応答の機構を調べ、以下のことが明らかとなった。細胞に低線量の放射線を前照射した細胞はその後の高線量の放射線に対して突然変異抵抗性となる。この適応応答は10cGy以下の線量で有効であり、細胞は10cGy以下の放射線と10cGy以上の放射線を別の刺激として受けとめているばかりでなく、10cGy以上の放射線は既に誘導されている適応応答を短時間に消去する。即ち、線量に対応した情報伝達路に相互干渉があることを示す。細胞は低濃度の過酸化水素に対しても同様に応答するので放射線応答の原因刺激に酸化ラジカルが関係していることを示唆する。さらに、この適応応答は低濃度のTPAでも誘導されることからCキナーゼを介する情報伝達であることが考えられる。事実、Cキナーゼ阻害剤は低線量のX線による適応応答を阻害することも分かった。低線量のX線ではc-jun遺伝子の発現誘導が起こるが、この発現誘導は高線量のX線照射で打ち消される。高線量放射線照射では逆にc-fos遺伝子の発現誘導が見られるので、初期応答遺伝子の1つであるAP-1複合体が放射線応答の情報伝達に関係している可能性が出てきた。引き続き低線量および高線量の放射線照射で誘導される蛋白質をの違いを二次元電気泳動法で検討中である。また、低線量放射線の前照射は細胞に突然変異抵抗性や致死抵抗性を誘導するが、細胞のがん化はむしろ促進されることが明らかとなった。一方、低線量放射線に対して適応応答を示さないマウスの変異株にヒトの単一染色体を導入した結果、11番染色体を導入したときにだけX線に対する適応応答現象が回復することが分かった。このことからヒト11番染色体に適応応答を支配する遺伝子の存在が示唆され、その遺伝子と機能の追求も今後の課題である。哺乳動物の細胞は放射線に対して鋭敏に応答し、多様な生理活性を発現する。本研究は、この放射線応答の分子機構を機構を明らかにする目的で平成5年度から出発した。昨年度の研究から、この放射線応答にはCキナーゼを介した情報伝達系が関与し、応答の結果、細胞は致死効果、染色体異常の形成、突然変異の生成に対して耐性を示すようになり、また癌化に関してはより感受性となることが明らかとなった。

本年度は、この放射線応答の分子機構に重点を置いて研究を進め、次のことが明らかとなった。(1)刺激分子種はOHラジカルであり、細胞は他の過酸化ラジカルと区別して認識し、情報伝達を行う。(2)シグナルはCキナーゼ(PKC)に伝達されるが、TPAの場合と異なった分子種、おそらくnPKCに伝えられ、即発応答遺伝子であるc-jun遺伝子の発現を高める。(3)紫外線がJNKキナーゼによってJUN蛋白を活性化するのに対してX線はJNKキナーゼを活性化せず、細胞は紫外線とX線を異なった刺激として応答している。(4)TPA刺激がMAPKキナーゼを活性化するのに対してX線はMAPKキナーゼを活性化しない。また、TPA長期処理ではPKC活性が抑制されるが、X線にはこのダウンレギュレーションが起こらない。即ち、別種のOKCが関与していることを示す。(5)低線量放射線照射を受けた接触阻止状態にある細胞は一過性にDNA合成をし、細胞数が増えるが、再び元の細胞数に復帰する。このことは、増殖刺激シグナルと細胞死シグナルのスイッチが行われることを示唆している。以上、本年度の研究から、これまで未知であった放射線に対する細胞応答に関し、放射線特有の情報伝達路が存在することを明らかにすることができた。哺乳動物の細胞は微量の放射線に対しても鋭敏に応答し多様な生理活性を発現する。本研究は、この放射線応答の分子機構を明らかにし、放射線影響の新しい生物学的基盤を確立する目的で平成5年より出発した。昨年度までの研究から、微量放射線を受けた細胞はその後の放射線による染色体異常や突然変異の誘発および致死効果に対して耐性となるが癌化し易くなり、その至適線量域は0.1Gy以下にあり、酸化ラジカルを認識して初期応答遺伝子であるjunやfos遺伝子を発現していることが明らかとなった。本年度はこの初期応答に至る情報伝達の機構を明らかにする目的で関与する情報伝達系を検討した。その結果、X線刺激は細胞膜のリンパ脂質の分解に働くδ型フォスフォリパーゼを介してCキナーゼおよびp38キナーゼに情報が伝達され初期応答遺伝子が発現することが示唆された。紫外線照射によって誘導されるJNKキナーゼの活性化は見られず、細胞はX線刺激を紫外線刺激とは違ったシグナルとして受け止めて反応しており、放射線特有の情報伝達系があることが明らかとなった。初期応答遺伝子の発現は細胞を適応応答に導くと共に増殖刺激としても働き細胞増殖や癌化を促進する。低線量放射線に対する細胞応答に関するこれまで3年間の結果から、低線量放射線長期連続被曝(低線量率被曝)による放射線影響をコンピューターによりシミュレートした結果、線量率を下げると突然変異は一過性に低下するが、癌化はむしろ線量率の低下と共に上昇し、いわゆる逆線量率効果があることが示唆された。