hpprc/llmjp-kaken huggingface dataset:
免疫複合体による炎症における、細胞接着分子のin vivoでの役割

皮膚における免疫複合体形成4時間後の浮腫についてばL-selectin/ICAM-1ダブルノックアウトマウス、L-selectinノックアウトマウスおよびICAM-1ノックアウトマウスは、それぞれ野生型マウスに比較して有意に減弱していた。さらにICAM-1ノックアウトマウスおよびL-selectin/ICAM-1ダブルノックアウトマウスは、L-selectinノックアウトマウスに比較して有意に浮腫の減弱が認められた。8時間後の出血についても同様の結果であった。このような浮腫や出血の抑制は皮膚に浸潤する好中球や肥満細胞の減少や皮膚のTNF-αmRNAのレベルの低下と相関していた。とくに、肥満細胞数は野生型マウスで免疫複合体形成の4時間後をピークとして増加したが、ICAM-1ノックアウトマウス、ICAM-1ノックアウトマウスおよびL-selectin/ICAM-1ダブルノックアウトマウスでは、このピークは全く見られず、さらにL-selectin/ICAM-1ダブルノックアウトマウスでは8時間後も免疫複合体の形成以前と比べて肥満細胞数は増加しなかった。同様の白血球浸潤の減少は腹腔内のアルサス反応でも観察された。さらに、腹腔内の好中球や肥満細胞上のL-selectinおよびICAM-1のリガンドであるCD18の発現後検討したところ、これらの細胞では有意なL-selectinおよびCD18の発現が認められた。以上より、アルサス反応による炎症に対しては、ICAM-1とL-selectinは協調的に寄与していることが明らかとなり、これらの細胞接着分子はヒトの免疫複合体病の新たな治療のターゲットとなりうることが示された。皮膚における免疫複合体によるアルサス反応は、ニワトリ卵白アルブミンに対するウサギIgG型抗体および陰性コントロールとして精製ウサギIgGをマウスの背部皮膚に皮内注射し、その直後に抗原であるニワトリ卵白アルブミンをマウス尾静脈から静注し、皮膚で免疫複合体を形成させることによって惹起した。免疫複合体形成4時間後のエバンス・ブルー漏出によって測定した皮膚の浮腫については、L-selectin/ICAM-1ダブルノックアウトマウス、L-selectinノックアウトマウスおよびICAM-1ノックアウトマウスは、それぞれ野生型マウスに比較して有意に減弱していた。8時間後の出血についても同様にL-selectin/ICAM-1ダブルノックアウトマウス、L-selectinノックアウトマウスおよびICAM-1ノックアウトマウスはそれぞれ野生型マウスに比較して有意に抑制されていた。さらに、L-selectin/ICAM-1ダブルノックアウトマウス、L-selectinノックアウトマウスおよびICAM-1ノックアウトマウスに比べて有意な出血の抑制が観察された。このような浮腫や出血の抑制は皮膚に浸潤する好中球や肥満細胞の減少と相関していた。このように皮膚のアルサス反応による炎症は、各細胞接着分子の欠損によって有意に抑制されることが明らかとなった。腹膜における免疫複合体によるアルサス反応は、ニワトリ卵白アルブミンに対するウサギIgG型抗体および陰性コントロールとして精製ウサギIgGをマウスの腹腔内に注射し、その直後に抗原であるニワトリ卵白アルブミンをマウス尾静脈から静注し、腹腔内で免疫複合体を形成させることによって惹起した。免疫複合体形成4時間後に腹腔内へ浸潤した好中球数は、L-selectinノックアウトマウス、ICAM-1ノックアウトマウス、さらにL-selectin/ICAM-

1ダブルノックアウトマウスで野生型マウスと比較して有意に減少した。8時間後の好中球数については、L-selectinノックアウトマウスでは野生型マウスと差は認めなかったものの、ICAM-1ノックアウトマウス、さらにL-selectin/ICAM-1ダブルノックアウトでは有意に減少していた。腹腔内の肥満細胞数は4時間後、8時間後共に、L-selectinノックアウトマウス、ICAM-1ノックアウトマウス、L-selectin/ICAM-1ダブルノックアウトマウスで有意に減少していた。これらの結果はアルサス反応による好中球や肥満細胞の腹腔内への浸潤には、L-selectinやICAM-1が重要であることを示している。そこで、腹腔内の好中球や肥満細胞上のL-selectinおよびICAM-1のリガンドであるCD18の発現後検討しだところ、これらの細胞では有意なL-selectinおよびCD18の発現が認められた。以上より、このように腹腔内のアルサス反応による炎症は、各細胞接着分子の欠損によって有意に抑制されることが明らかとなった。
金属被覆復合管材の細線加工に関する研究

研究期間内に行い得た研究事項は次の通りである。(1)芯材(A)が硬く外套材(B)が軟らかい金属-金属複合管の線材加工に及ぼす強度比(Y_A/Y_B)、半径比(r_A/r_B)及び押し出し比の影響(2)粉末(アルミナおよび超電導粉)充填管の線材加工に及ぼす加工方法の効果(3)金属-金属復合管における塑性不安定に関するエネルギ-法を用いた解析方法の開発。以下各項別に簡単に結果を述べる。(1)金属-金属復合管の線材加工について:芯材としてA1合金と銅、外套材として鉛とアルミニウムとを用い(Y_A/Y_B=3-12)、r_A/r_B=0.3-0.9の範囲で静水圧押出しを行った。ダイス半角は20°とした。結果は次のようにまとめられる。(1)押し出し比Rが1.5より大きい場合はRの影響は顕著でない。1.5より小さい場合はr_A/r_Bが小さいところで健全な押出しが行なわれ易くなる。(2)r_A/r_B=0.6付近ではY_A/Y_B=10でも押し出し可能であり健全加工がなされやすい。(3)r_A/r_Bが小さい場合は芯材に周期的くびれが発生し破断にいたる。(4)r_A/r_B=0.9の場合はY_A/Y_B=7でま外套材に割れが生じ芯材が表面に現れる。(2)粉末充填管の線材加工について:約200meshの粉を金属管に封入して静水圧押し出し、スウゥ-ジング加工およびロ-ラ-ダイス引き抜き加工を行位、加工限界に及ぼす加工法、粉体と金属管の種類及び管の肉厚の影響を調べた。(3)金属-金属複合管の変形解析:最小エネルギ-を与える内外層の歪分布を変分法を用いて決定することによって微小押出しの際の芯材の形状変化を計算し、これを繰り返すことによって押し出された材料の形状を予測した。シミュレ-ションの結果は(1)に述べた実験事実とよい一致を示した。金属-金属複合管の加工について。1.実験:軟質の外套材と硬質の芯材からなる同心二相丸棒材の加工は外套材として鉛とアルミニウム、芯材としてアルミ合金と銅を用い(内相の外相に対する強度比YA/YB=312)、外套材外径に対する硬芯材の直径比r_A/r_B=0.30.9の範囲で静水圧押出実験を行った。ダイス半角は基本的には20°とし、ある場合は6°のものを使用した。(1)押出比Rの影響はR>1.5の場合は顕著ではなく、一概に言うこともできない。R<1.5の場合はr_A/Y_Bが小さい所で健全押出が行われ易くなる。(2)一般にr_A/r_B=0.5付近で健全押出がされ易くY_A/Y_B=10でも押出可能である。(3)r_A/r_Bが小さいと健全押出困難となる傾向があるが、まだデータが完全でない。

(4)r_A/r_B=0.9の場合Y_A/Y_B<3なら押出可能だが、Y_A/Y_B=7なら外套材が破断する。(5)破断の様相はr_A/r_Bが小さい時は芯材に発生する周期的くびれが押出進行と共に激化し破断に到る。γ_A/γ_Bが大きい時は外套材が薄化し芯材が外部に現れる。(6)ダイス角6°の場合は20°の場合より健全押出可能なY_A/Y_Bが高くなる。2.理論:硬相の速度をU_A(χ)とし(χは押出方向の座標)、変形の仕方にいくつかの制限を用いて微小要素(厚さδχの球殻)の変形エネルギーをU_A,U′_A、U′′_Aの函数として表現することによって(Kδχ)、全エネルギー〓^<出口>_<入口>Kdxを最小にする速度分布U_A(χ)を決定した(変分法を用いる)。こうして得られた数値解は健全押出可能条件としてのY_A/Y_B、γ_A/γ_B、押出比およびダイス角の影響に関して実験結果とよい一致を示すのみならず、(1)ダイス内での硬軟相界面の形、(2)ダイス外変形の可能性(軟相のふくらみ、座屈)、(3)破壊形式の変化についても有用な情報を与える。金属-粉末複合管の変形に関しては現在実験を遂行中である。本年度の研究成果は次の二項目である。(1)粉末充填金属管の線材加工におよぼす加工法の影響、(2)金属-金属複合管の塑性不安定に関するエネルギ-法を用いた解析方法の開発。以下各項目別に結果を述べる。(1)粉末充填管の線材加工について:粉体の塑性的性質を調べるため金属管にアルミナ粉を装入し、粉体部を圧縮してその塑性的挙動を調べた。その結果、σ_1-σ_2=p(ここでσ_1とσ_2はそれぞれ最大および最小主応力pは静水圧成分)なる関係がほぼ成立することが明らかになった。この関係から半径方向圧縮力によって加工される粉末充填管の場合、粉体部の軸方向応力は圧縮になることが示され、健全な加工が行いうると予測される。アルミナ(<1.3μm)粉を銀管に封入して静水圧押し出し、スウェ-ジング加工およびロ-ラ-ダイス引き抜き加工を行った。前二者では直径8mmから1mmまで健全加工可能であったが後者では外套管の割れが生じることがあった。ロ-ラ-ダイス加工における欠陥発生の原因は、銀管の断面形状が連続するダイスにおいて長軸と短軸が逆転した楕円形となることによるものであると思われる。(2)金属-金属複合管の変形解析:最小エネルギ-を与える内外層の歪分布を変分法を用いて決定することによって微小押出しの際の芯材の形状変化を計算し、これを繰り返すことによって押し出された材料の形状を予測した。シミュレ-ションの結果は前年度におこなった金属管の実験事実とよい一致を示した。現在、柔らかくて薄い外套材をもつ材料の場合のダイス前方での座屈の発生および出口ダイランド部での変形による軟相破断のシミュレ-ションを行いつつある。
アジア太平洋地域ネットワークの構築とINGO―その過去と現在、将来への展望

1、東京大学アメリカ太平洋地域研究センター高木八尺文庫収蔵のIPR資料目録の活字化(公表)日本において最大数量のIPR関係資料が収蔵される同研究センターの既存目録の活字化(公表)を行った。今後、同研究センターにおいてデータベース化される予定である。英国IPRの中心人物であったフレデリック・ホワイト日記(英国国立公文書館所蔵)のうち、著作権の関係から日記全体の3分の1を蒐集し、その翻刻と活字化(公表)を行った。同日記は、新たな史実に光を当てることとともに、戦間期の東アジア・太平洋地域の国際関係に新しい視角を提供するに価値をもつ資料である。IPR初代研究部長であったジョン・B・コンドリフの未発表原稿が、子息のピーター・G・コンドリフ(Peter G.Condliffe)氏より提供され、IPR関係資料として活字化(公表)した。【注:上記の活字化(公表)とは、『研究成果報告書』に掲載し、広く利用に供することを意味する】こうした成果は、アジア太平洋地域に必要とされるアイデンティティ、INGOや地域機構、地域ネットワーク、平和保障システムのあり方などの歴史的実証的研究をなし、アジア太平洋地域に関する学問的成果の充実に貢献するとともに、今後のあり方に対して示唆を与えるための重要な資料となることが期待できる。国内における太平洋問題調査会(IPR)関係資料の調査として、東京大学アメリカ太平洋地域研究センターの高木八尺文庫における悉皆調査を実施し資料の蒐集にあたった。また、研究代表者である山岡は、ハワイのイーストウエスト・センター内リンカン・ホール(教員宿舎)に12月から1月にかけて滞在し、ハワイ大学のシンクレア図書館、ハミルトン図書館においてIPR関係資料の調査を行った。特に、IPRが1925年から1958年まで13回にわたり開催した国際会議(太平洋会議)への参加者に関して調査し、各国別の参加者名簿を作成するための資料を蒐集した。不明な箇所については、IPR研究者であるハワイ大学ポール・フーパー教授に尋ね、さらに同教授を通じてIPR解散時(1961年)の事務総長であったウイリアム・ホランド氏(ブリティッシュ・コロンビア大学名誉教授)にも問い合わせを行った。また、IPRカナダ支部の関連資料に関しても論文作成に向けて資料を蒐集した。本調査の結果は、2001年度中に『太平洋問題調査会研究入門』(仮題)の一部として出版する予定である。本年度も継続して太平洋問題調査会(IPR)に関する資料蒐集とデータ管理を行った。研究代表者の山岡は、IPR国際事務局初代研究部長のジョン・B・コンドリフ(1891-1981)の未発表の原稿『世界の目: Eyes of the World』が,子息のピーター・G・コンドリフ博士の手元にあることが分かり,同博士の許可を得てPCに保存、プリントした。プリントした原稿はコンドリフ博士による校正が終了したので、次年度に同博士の序文・山岡の解説を付記して刊行する予定である。なお、コンドリフ博士は、本年の3月から4月にかけて早稲田大学の共同研究者として来日、4月1日にIPR研究部会おいて「ジョン・B・コンドリフと太平洋問題調査会」とのテーマで講演を行なう予定である。当該研究期間の最終年度、主として下記の活動を行って研究課題の達成に務めた。1、研究会の開催(1)ピーター・G・コンドリフ氏(太平洋問題調査会初代研究部長の嫡男)報告「ジョン・B・コンドリフと太平洋問題調査会」(2002.4.1開催)、(2)まさこ・ギャビン氏(オーストラリア・ボンド大学準教授)報告「排日問題に関する安部磯雄と志賀重昂の移民観比較」(2002.6.15開催)、(3)赤見友子氏(オーストラリア国立大学専任講師)「自由国際主義者の限界と可能性:自書(Internationalizing the Pacific : The United States, Japan, and the Institute of PacificRelations in Warand Peace,1919-45)の紹介とその提起する諸問題」(2002.7.27開催)、(4)後藤乾一氏(早稲田大学大学院アジア太平洋研究科教授)「世界教育会議(1937年・東京)とアジア諸国」(2002.9.21開催)

(5)黒田安昌氏(ハワイ大学名誉教授)報告「ハワイの日系人と日本人:その同質性と異質性」(2003.2.8開催)、以上の研究会を開催することによって、専門的知識の修得と今後の研究方向の検討を行った。2、研究成果報告書の作成すでに調査・蒐集を実施した(1)東京大学アメリカ太平洋地域研究センター蔵「高木八尺文庫内太平洋問題調査会(IPR)関係資料目録」、(2)British Library蔵"Frederick Whyte Diary"(Handwriting Unpublished Manual)の3分の1の翻刻、(3)John B. Condliffe(IPR初代研究部長)著"The Eyes of the Earth" (Unpublished Manual)、を徹底的に精査することによって、研究成果報告書(全3冊)を作成、提出した。今後、上記の資料をめぐる歴史的な意義をさらに考察していくとともに、本研究課題の将来にわたる資料の調査・蒐集・研究について、さらに検討していく予定である。なお、研究成果報告書には太平洋問題調査会に関して扱った邦語訳論文の李〓蓉「太平洋問題調査会(IPR)と中国IPR-1941年から1949年の中国報道を中心として-」をあわせて掲載した。
中学生への英語多読の効果について-語彙・読解・聞き取り・文法・学習動機への効果-

公立中学校で検定教科書を使用し英語を学習している中学1年生を対象に多読指導が語彙、読解、聞き取り、文法、学習動機に及ぼす効果の研究を行った。語彙が増え始めた11月から3月までの期間、授業の中で多読指導を行い、語彙、読解、聞き取り、文法の事前、事後テストと共にアンケートを実施した。特に語彙テストは、検定教科書では使われず、多読の題材にのみ出てくる語彙をテスト項目とした。結果として語彙、読解、聞き取り、文法の全てのテストにおいて有意差が認められた。特に読解と文法においては、多読回数の多かったグループと少なかったグループとでは点数の伸びに差が見られた。学習動機に関しては、「英語を読むこと」に関するアンケートを実施した。多読を終えての学習動機について見ると外的な動機が主たる動機となっていた。今回の研究で多読に取り組んだ生徒たちの中には、小学校の英語の授業で英語の読み聞かせを経験したことのある生徒たちもいた。その経験の有無によって今回の多読の読書量に差が出るということは見られなかったが、読書記録の中に、小学校で読んでもらった絵本を今回自分で読み、その時より理解ができるようになった旨の記述が見られた。多読指導では、題材として主にGraded ReadersやLeveled Readersを使用した。それぞれの本には総語数や読みやすさレベル(古川昭夫、神田みなみ編著『英語多読完全ブックガイド』コスモピア,2010.を参照)を表示し、本を選ぶときの参考になるようにした。英語学習のひとつの手段として多読を取り入れることは、外国語として英語を学ぶ我が国の中学生にとって、聞き取りとは違った形で英語のインプットを多く与えると共に、英語に触れる機会を多く与える方法であり、英語学習の有効な手段であることがわかった。
弱くりこみ群による相転移物理の新解析法

強い相互作用はQCDと呼ばれるSU(3)非可換ゲージ理論で記述される。この相互作用はエネルギーの低いところで強くなる性質があるために、クォークと反クォークの引力が強まり、ペア凝縮を起こす。この時カイラル対称性が自発的に破れて、クォークの力学的な質量が生じる。この現象は有限温度、有限密度においては、相転移となり、パラメタ領域によって2次転移あるいは1次転移となる。このカイラル対称性の自発的破れを非摂動くりこみ群で解く。くりこみ群方程式はエネルギースケールの高い(波長の短い)量子ゆらぎから先に足していくという物理的意味を持っているので、あるスケールで十分な量のゆらぎが足されて、自発的に対称性が破れることになる。つまり、くりこみ群方程式はあるスケールで特異点にぶつかり、通常の微分方程式の意味では、その先の解は存在しない。しかし、くりこみ群方程式を赤外の最後まで解かないことには、自発的に生成したクォークの力学的質量やカイラル凝縮という重要な物理量を計算することはできない。従来は裸の質量や補助場でカイラル対称性を陽にやぶってこの特異性を回避する方法がとられていたが、十分な精度で計算することはできない。そこで、くりこみ群方程式自体を弱くりこみ群に切り替え、弱解によってカイラル対称性が自発的に破れるスケールを乗り越え、赤外極限までくりこみ群方程式の大域解を定義し、それによって、クォークの力学的質量やカイラル凝縮を計算可能とする。これらの結果を学会で発表した。また、相転移現象についての全く新しい捉え方が深層学習で可能になるという最近のいくつかの研究に対して批判的に検証し、深層学習が捉えたものは相転移を記述する秩序変数ではなく、温度の関数としての自由エネルギーそのものであるということを新たに発見して、学会及び論文で発表した。弱くりこみ群は、通常のくりこみ群方程式(微分方程式)に弱解を導入するものである。くりこみ群方程式はミクロからマクロに向かってつぎつぎとスケールに応じた量子補正を加えていく効果を記述している。量子補正が原因となって自発的対称性の破れが起こったり相転移が発生したりする系においては、くりこみ群方程式の解は、特異性を持たざるを得ないので、微分方程式の解としては一定のスケールより先には進めない。つまり、くりこみ群方程式のターゲットであるマクロの物理量を計算することができないことになる。そこで、弱解を導入することによって、この特異点を突破して、マクロまでつながる大域解を得ることが目標となる。具体的な系として、QCDを考え、その有効理論としての南部・ジョナラシニオ模型を解析する。クォークは質量をもっていないが、相互作用によって、臨界結合定数以上ではカイラル対称性が自発的に破れて質量をもつ。この力学的質量はマクロの物理量でありこれを計算することが目的となる。通常のくりこみ群方程式は、量子補正が積み上がり臨界に達して力学的質量が発生するまでしか追えない。そこで、解は発散する。しかしこの発散自体は物理的に正しい振る舞いであり、2次転移点に近づいたときにその感受率が発散することに対応している。弱解に拡張すると感受率の発散自体は問題でなくなり、臨界点を超えた計算が可能になる。平成28年度の研究はこれまで計算を準備してきた有限密度・有限温度の場合のカイラル相構造解析を進めたこと、くりこみ群方程式をさらに一般化して、いわゆる平均場近似等の自己無撞着方程式を偏微分方程式化して弱解を定義して物理的な解を自動的に得る方法を検討したことである。平成29年度はこれらを論文としてまとめる予定である。有限密度・有限温度QCDのカイラル相構造を、弱くりこみ群方程式によって解析するプロジェクトは、平成28年度内に完了する予定であったが、一部の計算結果に疑義があり最終結果をまとめるのに再計算を行った。しかし、平成29年度初めには論文としてまとめられると考えており、大きな遅れではない。自己無撞着方程式の偏微分方程式化とその弱解適用のプロジェクトについては、順調に各種の系に適用を行った。特にイジングスピン系では当初の期待より極めて簡略に議論を展開することができたので、予想以上に順調と言える。合わせて、おおむね順調に進展していると判断する。弱くりこみ群は、代表者らのグループが創始したくりこみ群の新しい定式化である。くりこみ群は場の理論や統計系など多数の自由度がある系において、ミクロの小さなゆらぎ(量子あるいは統計ゆらぎ)から先に足しあげ、その結果をスケールに依存する有効相互作用の変化としてとらえ、マクロでの系の本質的な性質、特に相構造についての解析を行う普遍的な手法である。特に、素粒子の強い相互作用を記述するQCD(量子色力学)においては、ほとんど質量を持たないクォークが、QCDの相互作用によってクォークと反クォークペアとして凝縮を起こし、その結果、自発的に対称性が破れて大きな質量を生成することが期待されている。くりこみ群は、ミクロから量子効果を足しあげていく過程を記述するので、その途上で自発的に対称性が破れることになり、統計系においてその温度を徐々に下げていくとあるところで自発磁化が生じる現象に対応している。相転移温度では、統計系での各種の物理量は特異性をもつことが知られている。従って、くりこみ群方程式の解は、ある特別なスケール(相転移スケール)において特異性を持つことになり、それを越えた解は存在しない。マクロの物理量はその先まで届く大域解によってのみ得られるので、これは本質的問題である。

特異性を持つ解を扱えるようにシステムを拡張し、弱解として定式化するのが弱くりこみ群である。平成29年度は、この弱くりこみ群の方法論を、もっと一般的な種々の物理系における現象に適用する可能性をさぐり、その論文の作成を進めてきた。特に、3体イジング模型の計算結果も加えて論文準備の最終段階を進めている。また、弱くりこみ群を有限密度・温度のQCDに初めて適用し、温度と密度の2次元での相解析を行った。特に密度が比較的大きい領域では相転移が1次となるが、弱くりこみ群の方法は一次相転移にも適用できるので、全領域での相図が得られた。弱くりこみ群の手法は、カイラル対称性の自発的破れを南部・ジョナラシニオ模型をくりこみ群によって解析する途上で、代表者らによってあらたに導入・開発されたものである。その後、QCD等のゲージ理論における展開、イジングスピン系等の統計系における展開が可能であることがわかり、大部の論文を準備中である。更に、有限密度・温度のQCDにおけるカイラル対称性に関する相構造の解析を弱くりこみ群の手法で進め、温度・密度の2次元の相図を描くことに成功した。この計算結果は、論文として出版された。テーマとしてオリジナリティの高い研究課題を遂行しており、計算結果を論文にまとめる作業が遅れ気味であるが、全体としては概ね順調であり、来年度にいくつかの論文投稿を行う展望はできている。強い相互作用はQCDと呼ばれるSU(3)非可換ゲージ理論で記述される。この相互作用はエネルギーの低いところで強くなる性質があるために、クォークと反クォークの引力が強まり、ペア凝縮を起こす。この時カイラル対称性が自発的に破れて、クォークの力学的な質量が生じる。この現象は有限温度、有限密度においては、相転移となり、パラメタ領域によって2次転移あるいは1次転移となる。このカイラル対称性の自発的破れを非摂動くりこみ群で解く。くりこみ群方程式はエネルギースケールの高い(波長の短い)量子ゆらぎから先に足していくという物理的意味を持っているので、あるスケールで十分な量のゆらぎが足されて、自発的に対称性が破れることになる。つまり、くりこみ群方程式はあるスケールで特異点にぶつかり、通常の微分方程式の意味では、その先の解は存在しない。しかし、くりこみ群方程式を赤外の最後まで解かないことには、自発的に生成したクォークの力学的質量やカイラル凝縮という重要な物理量を計算することはできない。従来は裸の質量や補助場でカイラル対称性を陽にやぶってこの特異性を回避する方法がとられていたが、十分な精度で計算することはできない。そこで、くりこみ群方程式自体を弱くりこみ群に切り替え、弱解によってカイラル対称性が自発的に破れるスケールを乗り越え、赤外極限までくりこみ群方程式の大域解を定義し、それによって、クォークの力学的質量やカイラル凝縮を計算可能とする。これらの結果を学会で発表した。また、相転移現象についての全く新しい捉え方が深層学習で可能になるという最近のいくつかの研究に対して批判的に検証し、深層学習が捉えたものは相転移を記述する秩序変数ではなく、温度の関数としての自由エネルギーそのものであるということを新たに発見して、学会及び論文で発表した。
白亜紀軟体動物頭足類の進化古生物学的研究

白亜紀の海洋で繁栄と絶滅を繰り返した軟体動物頭足類を対象として、日本および海外の研究機関に収蔵されている化石標本と申請者が採集した化石標本を用いて比較形態学、発生学、古生態学的研究を行なった。その結果、白亜紀アンモノイド類やオウムガイ類の生息環境や生活史、アンモノイド類や鞘形類の顎器や歯舌形態の多様性・進化傾向や食性との関連性が明らかになった。また、白亜紀後期の北太平洋では、ベレムナイト類を除く現代型のツツイカ類やトグロコウイカ類を含む多様で大型の鞘形類が繁栄していたことがわかった。これらの研究成果は、国際学術誌に16編の論文として公表した。1.北太平洋域の白亜紀鞘形類の研究御前明洋博士(北九州市立いのちのたび博物館)と生形貴男博士(京都大学)と共同で、北海道羽幌地域に分布する上部白亜系から産出したきわめて大型の鞘形類頭足類(イカ・タコの類)と思われる下顎化石2標本を多数の現生イカ・タコ類の下顎データと比較しながら、分類学・幾何学的形態測定学的に調べた。その結果、それらは原始的タコ類のコウモリダコ目に属するNanaimoteuthis属の新種とイカ類のツツイカ目の新属新種であることが判明し、国際誌に公表した(Tanabe, Misaki and Ubukata, 2015)。現生種での顎サイズと体サイズの関係を参考にすると、これらの化石鞘形類はきわめて大型で、とくにツツイカ目の新属新種は現生ダイオウイカに匹敵する体長(約10 m)を持っていたことが推定された。鞘形類は進化の過程で石灰質の殻が退化・消失したために化石記録が乏しく、現生分類群の起源や系統関係が長らく不明であった。本研究の結果、白亜紀後期の北太平洋域には大型海棲爬虫類やアンモナイト類などとともに現生型の巨大なイカ類やコウモリダコ類が繁栄していたことが明らかになった。2.アンモナイト類の顎器に関する研究世界各地の研究機関に収蔵されている住房中で自生的産状を示す標本に基づき、デボン紀から白亜紀にわたり栄えたアンモナイト類、8亜目、30超科、109属の顎器の基本形態、内部構造、鉱物組成をまとめ、顎形態の分類学的多様性、食性との関係、進化傾向についてまとめ、Springer出版社から刊行予定のAmmonoidPaleobiologyの10章に発表した(Tanabe, Kruta and Landman, in press)。このほか、西南日本の上部白亜系和泉層群から産出した上下顎を伴う異常巻きアンモナイトPravitocerasを米国古生物学会誌に記載・報告した(Tanabe et al. in press)。1.アンモノイド類の比較形態学・古生態学的研究竹田裕介氏(東大大学院博士課程院生)らと共同で、北米内陸部上部白亜系産のスカフィテス科アンモノイド類の成熟殻に特徴的に認められる破壊痕を定量的に調べた。破壊痕は筋肉部位に相当する住房腹面部に集中することや修復の痕跡がないことから、それらは捕食者(魚類、オウムガイ類、小型爬虫類などが想定)による致命的な被食痕であると認定された。スカフィテス類の成熟殻は時代的に大型化するが、これに対応して時代的に致命的被食痕の大きさは大型化し、被食痕の出現頻度も増加する傾向が認められた。この成果は、国際誌Lethaiaに公表した(Takada et al. 2015)。さらに、申請者は、徳島県および兵庫県淡路島の上部白亜系和泉層群から産出したノストセラス科異常巻きアンモノイドPravitoceras sigmoidale 2標本の住房中に原位置で保存された顎器を見いだし、その形態学的特徴を記載した。本種の顎器の先端部は咀嚼に適した突出した形状を示すことから、肉食性の食性が示唆された。この成果は、国際誌Journal of Paleontologyに公表した(Tanabe et al. 2015)。2.同位体地球化学分析に基づく前期白亜紀アンモノイド類の生活史に関する研究ロシア科学アカデミーの研究者らと共同で、マダガスカル島産の初生的殻構造と鉱物組成を残した前期アルビアン(前期白亜紀)アンモノイド類について、殻の酸素・炭素同位体比とストロンチウム同位体比を分析し、各種の殻形成時の古水温を復元し、生息深度や生活史を推定した。この成果は、国際誌Cretaceous Researchに公表した(Zakharov et al. 2016)。前年度から引き続いて実施されたアンモノイド類の顎器に関する比較解剖学的研究に加えて、アンモノイド類の生活史や他の動物との捕食ー被食関係に関する研究が進展し、新しい重要な成果が得られたため。1.北太平洋域の後期白亜紀鞘形類動物群の研究日本各地の博物館に収蔵されている化石標本に基づき、北海道の上部白亜系蝦夷層群からコウモリダコ目1属2種、ヒゲダコ目1属1種、および所属不明鞘形類の上下顎化石を記載報告した(Tanabe et al., 2017)。さらに本研究および棚部が行った先行研究に基づいて、北海道の蝦夷層群とカナダ、バンクーバー島のNanaimo層群から産する鞘形類の顎器および殻体化石群の時空分布を検討した。北太平洋以外の海域では白亜紀末期まで存続したべレムナイト類が北太平洋域ではアルビアン期に消失したことが知られている。

本研究の結果、後期白亜紀の北太平洋域ではベレムナイト類を除く多様な鞘形類、すなわち現生トグロコウイカ目やツツイカ目に類縁の分類群およびコウモリダコ類、ヒゲダコ類などが繁栄し、コウモリダコ類の一部はカンパニアン期後期に北米内陸海にも分布を広げていたことが明らかになった。2.放射光X線解析装置を用いた現生・化石頭足類採餌器官の三次元構造の復元アンモナイト類などの絶滅頭足類の化石は緻密な岩石中に保存されているため、従来の手法では殻体内部に残された複雑な形状をした軟体部器官の三次元的な構造を非破壊で明らかにすることは困難であった。そこで棚部は共同研究者と北海道上部白亜系産アンモナイトPhyllopachycerasezoensisの住房内部に保存された顎器の形態と物質組成を、放射光X線マイクロCTを用いて解析した.その結果、多数のX線断層像および立体構築像の観察から、本種の上顎は大部分を石灰質に覆われていることが明らかになった。一方、下顎も先端部および外層に石灰質層が発達する。これらの事実から、本種は肉食または腐肉食に適した強い咀嚼機能を持っていたことが強く示唆された(Takeda et al., 2016)。白亜紀の海洋で繁栄と絶滅を繰り返した軟体動物頭足類を対象として、日本および海外の研究機関に収蔵されている化石標本と申請者が採集した化石標本を用いて比較形態学、発生学、古生態学的研究を行なった。その結果、白亜紀アンモノイド類やオウムガイ類の生息環境や生活史、アンモノイド類や鞘形類の顎器や歯舌形態の多様性・進化傾向や食性との関連性が明らかになった。また、白亜紀後期の北太平洋では、ベレムナイト類を除く現代型のツツイカ類やトグロコウイカ類を含む多様で大型の鞘形類が繁栄していたことがわかった。これらの研究成果は、国際学術誌に16編の論文として公表した。今年度実施予定の北太平洋域の白亜紀鞘形類動物相の研究成果に加えて、白亜紀アンモノイド類の顎器や致命的捕食痕に関する研究が進展し、一定の成果が得られたため。平成27年度には白亜紀アンモノイド類の殻に残された致命的被食痕の解析が進展し、白亜紀後期の海洋生態系の高次捕食者間の捕食ー被食関係の進化に関する研究への基盤が構築された。これらの研究を基礎として、今年度は古脊椎動物学者の協力を得て海生爬虫類と頭足類(アンモノイド類や大型鞘形類)との間の捕食ー被食関係を示す直接的な証拠の探索を進め、白亜紀海洋生態系の生物相の生態学的変遷の実態の解明を目指す。さらに、保存のよいアンモナイト化石試料の高分解能同位体比分析を行い、これまで不明であったアンモノイド類の初期生活史と生息環境を復元し、それらと海洋無酸素事変や大量絶滅事変などの大規模海洋環境変動との関連性を明らかにすることを目指す。進化古生物学今年度の研究成果と先行研究(Tanabe et al. 2006,2008;Tanabe & Hikida 2010)から、白亜紀後期の北太平洋域には白亜紀末に絶滅した大型海棲爬虫類(モササウルス類や長頸竜類)やアンモナイト類などのほかに、現生鞘形類に系統関係があると考えられる大型の鞘形類(ツツイカ類、コウモリダコ類、ヒゲダコ類)が繁栄していたことが明らかになった。これらの鞘形類と共存していた大型海棲爬虫類、アンモナイト類などとの捕食ー被食関係については不明な点が多く残されている。今後、アンモナイト類に残された致命的な捕食痕の観察、海生爬虫類化石の消化管内容物や糞内容物の解析により、白亜紀海洋生態系の高次捕食者間の捕食ー
細胞壁におけるリグニン生合成の酵素による反応シミュレーション

リグニンの生合成における酵素と基質の関係を明確にするため,ホーソラディッシュペルオキシダーゼによるリグニン前駆体であるp-ヒドロキシクマリルアルコール(HL),コニフェリルアルコール(GL),シナピルアルコール(SL)の反応性を追跡した。まず,反応の初期段階である酵素と基質の結合定数を測定したところ,HL>GL>SLであった。この順序はオクタノール/水の分配係数から求めた疎水性の順序と相関関係があり,反応の初期段階では基質の疎水性が関与していると推察した。また,メトキシル基をメチル基に変換し,分子サイズはほぼ等しいが疎水性が異なるものと比較したところ結合定数の差異が観察され,分子サイズが異なるが疎水性がほぼ等しいメチル基に変換したものと官能基が無い物を比較したところ差異は観察されなかった。反応の後期段階である基質の消失速度を測定したところ,HL≫GL≫SLであった。一方,通常の酸化剤である塩化第二鉄を用いた反応速度は,酵素での反応速度とは逆にHL<GL<SLであった。また,実際の細胞壁中の状況に近いと思われる希薄な基質濃度では,反応の律速段階が酵素と基質の結合速度になった。これらのことから,反応全体に対する基質特異性には基質の分子サイズの影響は小さく,前述の疎水性が大きく影響していると考えられる。酵素によるSLの反応性は低いものであるが,GLを一部添加した系ではSLの反応性は非常に上昇した。しかし,これは塩化第二鉄では見られなかったことから,酵素に特有の現象である。酵素とリグニン前駆体の結合定数から推察すると,初期にGLが酵素に結合してラジカルとなって解離したあとは,酵素のコンフォメーションがSLに反応しやすいものに変化したからだと考えられる。リグニンの生合成における酵素と基質の関係を明確にするため,酵素としてホ-ソラディッシュペルオキシダーゼ(HRP),基質としてリグニン前駆体であるp-ヒドロキシクマリルアルコール(HL),コニフェリルアルコール(GL),シナピルアルコール(SL)を用いて,反応を追跡した。これらのリグニン前駆体は,メトキシル基の数がそれぞれ0,1,2であり,メトキシル基の数の違いによる反応性の相違について詳しく検討した。これら3種のリグニン前駆体の疎水性をオクタノール/水の分配係数から求めたところ,酵素に対する結合定数と基質の疎水性には相関関係があり,反応の初期段階では基質の疎水性が関与していると推察した。また,メトキシル基をメチル基に変換し,分子サイズはほぼ等しいが疎水性が異なるものと比較したところ結合定数の差異が観察され,分子サイズが異なるが疎水性がほぼ等しいメチル基変換したものと官能基が無い物を比較したところ差異は観察されなかった。このことから,初期段階では分子サイズよりも基質の疎水性が反応に大きく影響を与えるものと推察した。反応の後期段階である基質の消失速度を測定したところ,HL>>GL>>SLであった。塩化第二鉄での反応速度は,基質の酸化還元電位から見積もった反応速度と一致し,酵素の基質特異性が明瞭に観察された。また,基質濃度が希薄になると,反応の律速段階が酵素と基質の結合速度になった。これらのことから,反応全体に対する基質特異性には基質の分子サイズが影響しているとも考えられるが,前述の疎水性が大きく影響していると考えられる。
自律分散システムに関する重点領域の総括的研究

自律分散システムとは、システムを構成する各要素が個々に自律性を保ちつつ行動しながらお互いに協調し、システム全体として秩序を生成するシステムのことである。本重点領域研究は、生物学、物理学、システム・制御・情報工学分野の研究者が学際的に協力し、(A)生物システムにおける自律分散機構を解明し、(B)自律分散システムに必要な機能(通信・情報処理・制御)を分析し、(C)これらの知見をもとに自律分散システムの理論を構築することを目的として出発したものである。本年度は、本研究で得られた成果の取りまとめを行い、研究成果報告書を刊行した。以下に研究成果報告書の主要目次を示す。はじめに-海図なき航海第1部生物界における自律・分散・協調第1章生物群-協調と競合のからくり第2章生体器官-巧妙に作り出される機能第3章生体組識-自律適応する素材第2部解明と構築への手がかり第1章自律分散システムの特徴の認識第2章システム制御における自律分散第3章自律分散システム構築の方法論第3部工学的分散協調システムの構築を目指して第1章装置群における協調動作第2章通信と連携第3章制御機能の創成第4章自己組織化自律分散システムとは、システムを構成する各要素が個々に自律性を保ちつつ行動しながらお互いに協調し、システム全体として秩序を生成するシステムのことである。本重点領域研究は、生物学、物理学、システム・制御・情報工学分野の研究者が学際的に協立し、(A)生物システムにおける自律分散機構を解明し、(B)自律分散システムに必要な機能(通信・情報処理・制御)を分析し、(C)これらの知見をもとに自律分散システムの理論を構築しようとするものである。本研究は、主に8つの計画研究班によって研究を推進しているが、本総括班では、各研究班の研究状況の把握と研究交流の促進を行い、その成果をふまえて「自律分散」の基本概念・理論の統一を図ることを主たる任務としている。本年度は、この任務を達成するため、総括班会議を4回、講演・討論会、全体講演会、全体会合、計画研究班代表発表会をそれぞれ1回を開催した。これらの成果は、中間成果概要、研究状況報告書、全体講演会論文集、Newsletter(4冊)などとして刊行された。本年度の研究成果の概要は次のようである。1.自律分散システム構成のための基本的要件に対して共通の認識が得られ、自律分散システムの特徴が明かにされた。2.人工の自律分散システムを構築するための手がかりとなる研究が様々な立場で行われ、種々のモデルが提案された。3.自律分散システムの理論構築を目指して、非線形ダイナミックス、ニューラルネット、遺伝アルゴリズム、セルオートマトン、ペトリネット、分散人工知能、プロトコル理論などの方法論が検討され、理論構築の可能性が示めされた。4.自律分散システムの機構解明の中心的課題である、自己組織化機能、適応・学習機能の解明に対して多くの知見が得られた。5.多方面で「自律分散システム」という言葉が使われるようになり、我々の意図が着実に浸透しつつある。はじめに-海図なき航海第1部生物界における自律・分散・協調第1章生物群-協調と競合のからくり第2章生体器官-巧妙に作り出される機能第3章生体組識-自律適応する素材第2部解明と構築への手がかり第1章自律分散システムの特徴の認識第2章システム制御における自律分散第3章自律分散システム構築の方法論第3部工学的分散協調システムの構築を目指して第1章装置群における協調動作第2章通信と連携第3章制御機能の創成第4章自己組織化
遺伝子導入による油糧種子のビタミンE合成能力の増強

本研究の目的は、油糧種子、とくにゴマ種子におけるビタミンE(α-トコフェロール)生合成能力を代謝工学的手法によって増強することにあった。1.ゴマにおけるビタミンE生合成経路に関わる酵素のうち、新たにHPT, MPBQMTおよびTCのcDNAクローンを単離し、それらの時間的空間的な発現様式を明らかにした。本研究の結果、すでに単離ずみのγ-TMTのcDNAと合わせて、ホモゲンチジン酸以降の反応ステップを触媒するすべての酵素のcDNAクローンを入手することができた。一方、γ-TMTのゲノミックDNAをクローン化し、その構造を解析した。2.ゴマ種子で特異的に高発現する遺伝子のうち、Δ9およびω-6の脂肪酸デサチュラーゼ遺伝子、2Sアルブミンおよびオレオシンの種子タンパク質遺伝子の5'上流調節領域をクローン化した。それらの構造解析を行ない、キャップサイト・マッピング法によって転写開始点を特定した。3.ゴマ種子特異的高発現遺伝子の5'上流領域あるいはダイズのG1グリシニン遺伝子のプロモーター領域の直下にそれぞれゴマγ-THT cDNAクローンを連結し、次に、それらのキメラ遺伝子をMATベクターに挿入し、アグロバクテリア感染を介して野生ゴマに導入した。感染後の再生植物体における導入γ-TMTの存在はPCRによって確認した。ダイズG1グリシニン::γ-TMTによる形質転換体では、生育が極めて悪く、種子の発芽能はほとんど失われていた。かろうじて得られた種子では、ビタミンEレベルは増大していなかった。一方、ゴマ2Sアルブミン::γ-TMTもしくはゴマオレオシン::γ-TMTの形質転換体は、現在、育成中である。また、ゴマのΔ9デサチュラーゼ::γ-TMTの場合は、アグロバクテリウム感染によるゴールが生じた段階である。1.ゴマからのビタミンE生合成酵素(γ-TMT)遺伝子のゲノミックDNAクローンの単離とその解析:既に単離済みのcDNAクローンを利用して、栽培ゴマ(系統4294)子葉の全DNAを鋳型としたPCRを行なった。単離できたクローンには、約1.1kbの5'上流領域が含まれ、γ-TMTの全コード領域がカバーされていた。ゴマγ-TMTのコード領域は、シロイヌナズナの場合より2個多い5個のイントロンで分断されていることが明らかになった。ノザン分析によって、ゴマγ-TMT遺伝子の発現レベルは、子葉・葉・花芽・花などの組織で高かったが、根や登熟過程の種子組織では、ごく低くおさえられていることが確認された。一方、ゲノミック・サザン解析の結果から、ゴマではγ-TMT遺伝子がゲノムあたり1-2コピーであると予想された。2.ゴマ種子組織で特異的に高発現する遺伝子の5'上流領域のクローン化と転写開始点のマッピング:Δ9およびω-6の脂肪酸不飽和化酵素の遺伝子は、油脂蓄積時にゴマ種子組織で高発現するので、それらの遺伝子の5'上流領域を栽培ゴマ由来のゲノミックDMAライブラリーのスクリーニングによって単離した。それぞれの転写開始点をCapSiteマッピング法によって解析した。得られた上流領域のサイズは1.8kb-3.2kbであったので、ゴマ種子での組織特異的な高発現に必須なシス配列とプロモーター領域を含んでいると考えられる。3.上で単離した5'上流領域をゴマγ-TMTのcDNAクローンと連結しキメラ遺伝子を作製した。今後、このキメラ遺伝子をMATベクターに挿入して、ゴマ植物へ導入し形質転換体を創出する予定である。

1.種子特異的な高発現プロモーター領域の単離と解析:ゴマ種子組織には、11Sグロブリン、7Sグロブリン、2Sアルブミンおよびオレオシンなどの種子タンパク質が高蓄積する。それらをコードする遺伝子のプロモーター領域を得るために、それぞれの遺伝子の5 ́上流領域の単離を試みた。その結果、2Sアルブミン遺伝子およびオレオシン遺伝子の5 ́上流領域をクローン化することができた。それぞれの転写開始点をキャップサイト法によって特定した。2.キメラγ-TMT遺伝子の作製とゴマへの導入:ゴマの2Sアルブミン遺伝子およびオレオシン遺伝子の上流領域もしくはイネのグルテリンB遺伝子およびダイズのG1グリシニン遺伝子のプロモーター領域にゴマγ-TMT(γ-トコフェロールメチル基転移酵素)のcDNAをそれぞれ連結した融合遺伝子を作製し、MATベクターに挿入して栽培ゴマと野生ゴマに導入した。その結果、ダイズG1グリシニン・プロモーターを用いたキメラ遺伝子を導入した野生ゴマの場合だけ植物体の再生が認められた。3.ビタミンE生合成系遺伝子群の単離と発現解析:ゴマにおけるビタミンE(α-トコフェロール)の生合成に関わる酵素群の遺伝子のうち、すでに単離済みのγ-TMTのcDNA以外に、新たに、HPT(ホモゲンチジン酸フィチル基転移酵素)、MPBQMT(2-メチル-6-フィチル-1,4-ベンゾキノールメチル基転移酵素)およびTC(トコフェロールサイクラーゼ)のcDNAをクローン化することによって、ホモゲンチジン酸以降の反応ステップを触媒する全酵素のcDNAクローンを入手した。それらの遺伝子の組織ごとの発現レベルおよび種子登熟過程における発現パターンを明らかにした。1.種子組織に特異的な高発現プロモーター領域の単離と解析:(1)ゴマ種子に蓄積するタンパク質をコードする遺伝子の発現調節領域のうち、まだ入手できていなかった11Sおよび7Sのグロブリン遺伝子の5'上流領域のクローニングを試みたが、成功しなかった。(2)ゴマ種子に蓄積する不飽和脂肪酸(オレイン酸およびリノール酸)の生合成酵素であるSACPDおよびω-6デサチュラーゼについて、それらの酵素遺伝子の5'上流領域をクローン化し、それぞれの遺伝子の転写開始点をキャップサイト法によって特定した。2.γ-トコフェロールメチル基転移酵素(γ-TMT)のキメラ遺伝子の作製と野生・栽培ゴマヘの導入:(1)昨年度、構築できたキメラγ-TMT遺伝子(ゴマの2Sアルブミンもしくはオレオシンの遺伝子の上流領域を含む)を導入した野生ゴマでは、どちらの上流領域の場合も再生植物体が得られた。(2)ゴマのSACPDあるいはω-6デサチュラーゼの遺伝子上流領域にゴマγ-THTのcDNAをそれぞれ連結したキメラ遺伝子を作製した。それらのキメラγ-TMT遺伝子をMATベクターに挿入し、アグロバクテリウムを介してゴマ芽生えに導入した結果、野生ゴマの場合だけ、アグロバクテリウム感染が成立しゴールが生じた。3.γ-TMT遺伝子導入ゴマの育成とその評価:(1)昨年度、ダイズG1グリシニンプロモーター::γ-TMT cDNAを導入した形質転換体は、生育が極めて悪く、種子の発芽能はほとんど失われていた。かろうじて得られた種子では、α-トコフェロール含量の増大は認められなかった。
シナプス形成過程と記憶情報統合過程との関連の分子遺伝学的解析

受容体のシナプス部位への集積は形成されたシナプスが機能を獲得するための重要なステップである。自発開口放出が起こらないsyntaxin (syx)変異体では受容体集積が殆ど起こらないことから、我々は受容体の集積が集積因子を含んだシナプス小胞の自発開口放出のみで起こるとの仮説を提唱している。本研究では先ずsyx変異体で稀に見られる受容体クラスターと我々の仮説の整合性を検証するためsyx変異体でシナプス形成を解析した。次いでシナプス形成を中心としたシナプス可塑性と学習記憶との関わりを遺伝学的に解明することを目的に、二つのアプローチをとって研究を進めた。一つはSyxタンパクと相互作用するタンパクを同定し、そのタンパクがシナプスの可塑性の発現、学習記憶にどのような役割を果たすか明らかにすること、もう一つは新たな学習記憶変異体を行動遺伝学的解析から検索し、変異遺伝子がシナプス可塑性の発現にどのような役割を果たしているか明らかにするというアプローチである。先ず我々の仮説の検証では、シナプス形成の初期にはsyx変異体でも極めて低い頻度ではあるが、母性Syxタンパクによると思われる自発開口放出が起こることを見出した。この母性Syxによる初期の自発開口放出が僅かな受容体クラスターの形成に寄与していることが伺えた。次いでシナプス可塑性と学習記憶との関わりについて、第一のアプローチでは活性化されたCaMKIIがSyxタンパクに結合するとの報告を参考に、CaMKIIとSyxタンパクの結合を阻害するため、SyxタンパクのCaMKII結合ドメインを過剰発現させたトランスジェニックフライを作成し、現在詳細な行動遺伝学的解析を行っている。第二のアプローチではランダムな変異体から学習記憶行動に異常のあるものを検索し、新規の記憶変異体ruslanを単離した。ruslanはグリア細胞にその発現が示唆された。我々が報告した自発開口放出のシナプス形成に対する役割(受容体クラスターの形成)に対して、反する結果がFeatherstoneらにより報告された(Featherstone et al. Nat. Neurosci,2002)。これは自発開口放出が起こらない変異体syxでも正常な受容体クラスターの形成が起こるというものである。彼らの主張と我々の仮説との整合性を見出すため、syxで、より詳細且つ定量的な解析を行った。その結果、syx発生胚でも母性syxによると思われる微小終板電流(即ち自発開口放出)がシナプス形成初期に見られること、また、いくつかのsyx変異体では彼らの主張どおり、受容体クラスターが形成されているが、シナプス部位に対してクラスターの占める総面積の比率はsyxでは野生型と比べて極めて小さいことなどが明らかとなった。これらの結果から、発生初期に母性syxタンパクにより引き起こされる自発開口放出により、syxでもある程度は受容体クラスターが形成されるが、シナプス部位で形成されるクラスターの数や面積は野生型と比べ、低いことが伺えた。現在、異なるsyxのalleleを用いて、発生初期に見られる自発開口放出の頻度とクラスター形成との相関を明らかにしているところである。他に、(1)syxタンパク質と相互作用するタンパクとして新潟大学の五十嵐教授らが報告したCaMKIIを中心とした解析を行うべく、CaMKIIが結合するsyx部位に対するトランスジェニックフライを作成した。また、(2)生後のシナプス形成が高頻度に起こっている変異体で特異的に発現変化をしている遺伝子の検索をGene Chipにより行い、神経活動、cAMPシグナリング依存的に発現変化する遺伝子約900を見出した。

自発開口放出が起こらない変異体syxでも正常なグルタミン酸受容体クラスターの形成が起こるというFeatherstoneらの報告(Featherstone et al.Nat.Neurosci,2002)に対する我々の反証実験を引き続き行った。その結果、syx発生胚でも母性Syxタンパクによると思われる微小終板電流(即ち自発開口放出)が極めて低い頻度でわあるがシナプス形成初期に見られた。このような場合、syx変異体でも彼らの主張どおり受容体クラスターが形成されていることが示唆された。しかし、シナプス部位に対してクラスターの占める総面積の比率(クラスター/シナプス)をシナプス形成に沿って詳細に調べると、自発開口放出が高い頻度で起こる野生型と比べsyxではその比率が極めて小さいことを見出した。グルタミン酸のシナプス部位への投与による反応を調べると小さい(クラスター/シナプス)比率に対応する形でsyx変異体では反応の有意な低下が確認され、受容体クラスターの集積密度にも有意な低下が見られた。加えてシナプス後部のみならずシナプス前終末の形態分化にも異常が見られることが明らかとなった。即ち野生型と比べてシナプス終末の分枝の数が減少し、シナプスボタンの形成が著しく阻害されていた。これらの結果から、受容体クラスターは発生初期の母性syxタンパクにより引き起こされる自発開口放出により、syxでもある程度は受容体クラスターが形成されること、syxはシナプス後部の受容体クラスター形成のみならずシナプス前終末の分化にも重要な役割を果たしていることが明らかとなった。
バーチャルリアリティを用いた強迫症短期集中治療プログラムの開発

強迫症(obsessive-compulsive disorder: OCD)は、排泄物やばい菌などの汚れを過剰に恐れるあまり手洗いがやめられなくなるなど、繰り返しの行動で特徴づけられる精神疾患であり、その生涯有病率は2-3%と高いだけでなく、日常生活への障害が大きい疾患として知られている。本研究では、洗浄強迫の症状を有するOCD患者を対象に、バーチャルリアリティ(VR)ソフトウェアを用いて曝露反応妨害法を行い、その治療効果ならびに脳構造・脳機能への影響を調べることを目的としている。2018年度には、トイレ掃除の場面を想定したVRソフトウェアの試作品を開発するとともに、VRを実施するための場所の確保や設備の準備を行った。実際に臨床応用するにあたっては、VRプログラムを体験することで利用者が自分からトイレ掃除をしたいという気持ちになれることが重要であり、これを内発的動機づけと呼ぶ。また、VRプログラムを使用することで、VR酔いと呼ばれる気分不良が生じることがあるが、こうした有害事象が起こらないことも重要である。そこで、VRを用いた治療プログラムを臨床応用していくための第一歩として、強迫症患者10名と、健常者10名を対象に、VR空間の中でトイレ掃除を行うプログラムを体験してもらい、その治療前後で内発的動機づけに変化が生じるかを質問紙を用いて評価することを主な目的とし(主要評価項目)、強迫症状が誘発されたどうかを含む使用感、VR酔いなどの有害事象の有無を副次評価項目とする研究計画を立てた。医学倫理審査委員会の承認、データ収集までは進んでおらず、2019年度以降に進めていく予定である。病棟移転の影響で本研究を実施する場所の確保に時間を要したため。上記の研究計画について、本学の医学倫理審査委員会の承認を得て、研究対象者のリクルートを進めていく。今年度は予定していた通りに研究対象者のリクルートが進まず、研究費の執行が少なく次年度使用額が生じた。次年度以降、研究対象者への謝金などにあてる。