hpprc/llmjp-kaken huggingface dataset:
生活力育成における家庭科学習効果についての履修形態による追跡

家庭科教育で育成する力を生活力とし、実践し、課題意識を持ち、家庭科に期待するという3点からとらえた。その内容項目は既習事項及びこれから学ぶ必要があると考えた項目を日本の学習指導要領、アメリカの教科書(スキルズ・フォア・ライフ)およびカナダ、アルバータ州の「キャリアと生活設計」カリキュラムから82項目を設定した。履修形態によって4つのコーホートに分け対象とした。また同じ調査をカナダ、韓国において行い、コーホート比較、国内外の比較をした。そこから今後に家庭科に継承すべき「もの」に関する内容事項、今後に期待されている「消費・経済」「環境・資源」などの内容を充実させるとともに、「ひと」とのかかわり、「こと」とのかかわりを関係付けながらの学習指導の展望を得た。1.家庭科教育で育てる力を生活力とし学習効果を履修形態によって明らかにすることである。生活力を生活課題の問題解決力でとらえる調査票を設計した。生活課題を家庭科の既習事項およびアメリカの教科書で扱われている事項から15カテゴリーを設定した。問題解決力をとらえるために「生活実践」「学習の必要感、意欲」「家庭科教育への期待感」を軸にした。これらの枠組みでとらえようとする生活力の育成の状態を従属変数にし,家庭科の学習指導要領の改訂時期に合致する世代を説明変数にして調査を実施した。2.実施した調査は次のようである。学習指導要領告示時で対象者を抽出した。(1)1998・1999世代(当時高校生)を7月(回収数405),および10月、12月実施(回収数227)した。(2)1989世代(高校4単位男女必修)(当時大学3・4年生)を7月および10月実施(回収数207)した。(3)1977・78年世代および1969年世代、10月、11月実施(回収数53)でこの世代の回収数が少なかった。(4)1969年以前世代、10月、11月実施(回収数111した)。(5)カナダ、ブリティッシュ・コロンビア大学での調査が出来た。3.全データの入力を終了した。分析グラフ化を進めている。4.上記(1)と(2)世代を比較したところ生活実践では人間関係や衣生活,学習意欲では自己概念の向上,生活資源の活用,家庭科への期待感では消費者,家族関係,保育,食品の選択などにおいて男女必修世代に多く評価されていた。この結果を2008年6月日本家庭科教育学会にて発表するため登録した。家庭科で育てる力を生活力とし生活課題の解決力を意味するものとして調査を設計し実施してきた。生活課題の解決力を既習事項の実践力、学習意欲、家庭科への期待感ではかり生活課題を15分類82項目を設定している。学習指導要領の履修時期によって世代(コーホート)を設定し説明変数にしている。履修形態による比較のために世代及び韓国、カナダの比較ができるように準備してきた。2008年<平成20年>までに国内では大学生(1989年世代)、高校生(2002年世代)、社会人(1969年、1977年世代)の調査が終了した。高校生調査の分析結果を日本家庭科教育学会第51回大会(2008年6月28日、29日)にて発表した。高校生が実践できていると意識している生活力は「意思決定、問題解決、健康への害、家族人間関係、自己概念を高める」であった。もっと知りたいと意欲も持ったことは実践できている項目と重なりながら加えて「ハンディキャップのある子どもの世話、資源運用、食」を多くの生徒があげていた。家庭科への期待では社会保障サービスの有効利用、悪徳商法、食費品表示などが挙げられた。実践と学習意欲と家庭科への期待感の結びつきの視点から一致、不一致の問題を追求していく必要があった。2008年7月26-31日スイス・ルチェルンで開催された国際家政学会で上野顕子が発表した。大学生女子の2つのコーホート(1989年世代と2000年世代)の比較をした。被服や食物で道具を使った実践力の違いがみられた。また学習意欲においても違いがあった。一定の時間を費やして学び定着した生活力は学習意欲として持続していくことを示唆していた。また、家庭科として期待される学習内容は生活の質を問う項目になっていることが考察された。これらを踏まえると今後に準備されるべき家庭科内容の提案へと結びつけることができることを考えさせた。目的と方法:家族科で育てる力を生活力とし、実践の実態、課題意識、解決のための家庭科期待の3点で学習効果を把握してきた。

その際、学習項目との対応のために日本、アメリカ、カナダの学習指導要領や教育書から82項目の小カテゴリーを設定していた。履修形態(学習指導要領告示年度)の違いによる対象を4つのコーホート:調査時の高校生(1998,99年度告示)、大学生(1989年度告示)、成人(1977,78年度告示)、成人(1969,70年度告示)にした。さらに海外(カナダ、韓国)で国内と同様の調査を行った。結果の概要:実践の実態では「家族とのよい関係づくり」をはじめとする家族家庭、人間関係など「ひと」カテゴリーにおいて高く特徴的であった。加えて「自己概念」「意思決定」も高かった。成人女性では「衣生活」「食生活」カテゴリーが高く他のコーホート、男性との違いがあった。カナダの大学生では「自己や他者理解」、韓国では「家族の形の多様性」「資源の有限性」について高かった。課題意識について日本、カナダの大学生に共通する内容として「キャリア設計」「消費・経済」「保育」があげられ「環境・資源」「食生活」が続いた。これは日本の高校生にも共通していた。成人コーホートにはこれらは見られず「家族理解」「高齢者介護」などであった。家庭科への期待では、成人コーホートの低さが顕著であった。家庭科履修経験の無い世代・男性の家庭科の認識不足、機会があっても「生かされていない」学び方の問題が浮き彫りになった。家庭科を男女共学で学んできた大学生の生活力は「健康管理、家族・家庭、環境・資源、消費・経済、保育」と「もの、ひと、こと」に広がっていることがわかった。現代的な課題に対する能力育成を家庭科に期待しており、家庭科での学習の可能性を認めていることを示していた。日本家庭科教育学会大会、例会で発表し、冊子報告書を作成した。
暗黒海である海洋中・深層水中の微生物群集の増殖および代謝活性現場測定法の開発

本研究は、申請者が開発した水深4,000 mまでの耐圧性を持つ採水機ROCS(Rotary Clean Seawater Sampler)の時系列採水機能を活用した海洋中・深層で使用可能な現場微生物培養装置を用い、暗黒海(dark sea)である海洋有光層下(水深200 m以深)水中の微生物(細菌)群集の増殖速度や増殖特性について直接現場培養から定量評価することを目的に行った。特に、海洋中・深層の持つ特徴である、低温、高圧環境下で使用可能なROCS培養装置の更なる改良、ならびに現場培養実験を平行して行うことで、暗黒海水中の細菌群集の増殖および代謝特性を明らかにすることを目指した。平成30年度は北大西洋及び南・中大西洋での調査航海に乗船しそれぞれROCS現場培養装置を用いた実験を特に水深2,000 m以深の水中で実施した。また、平成29年度から発生していた培養装置の不具合の原因について解析し、原因と考えられた電源装置のコネクタ類等の交換作業を実施した。3年間の研究期間において、合計6回の調査研究航海に乗船し、各航海でROCS現場培養装置を用いた海洋中・深層での現場培養実験とニスキン採水器で同水深から採取した現場水の船上培養を実施した。その結果、船上培養と現場培養では水深が増加するにつれて細菌の増殖速度が異なっており、船上培養から得られる増殖速度は現場の細菌群集増殖速度よりも大きな値になることがほぼ間違いないという結果を得た。また、中・深層で活性の高い細菌群に関する情報も得ることができた。さらに、3年間を通してROCS現場培養装置のさらなる改良を継続して実施し、数種類の電源(電池)に対応し、調査船を用いた現場培養実験を速やかに行えるノウハウを蓄積することが出来た。本研究は、申請者が開発した水深4,000mまでの耐圧性を持つ採水機ROCS(Rotary Clean Seawater Sampler)の時系列採水機能を活用した海洋中・深層で使用可能な現場微生物培養装置を用い、暗黒海(dark sea)である海洋有光層下(水深200m以深)水中の微生物(細菌)群集の増殖速度や増殖特性について直接現場培養から定量評価することを目的に行う。そのために必要となる、低温、高圧下で使用可能なROCS培養装置の更なる改良、ならびに現場培養実験を平行して行うことで、目標とする暗黒海水中の細菌群集の増殖および代謝特性を明らかにする。H28年度は、これまで申請者が精力的に調査船や漁船を用い実施してきた海洋中・深層でのROCS現場培養装置を使用した微生物現場培養実験から判明しているROCS現場培養装置の不具合点を解消するための更なる装置の改良に着手した。具体的には、現場水深の海水試料を培養槽へ採水するのに要する時間短縮のための採水ラインの最適化、その後の培養用の基質添加ならびに培養開始までに要する時間の短縮のための配水ラインの最適化、および、調査船を利用した実験で要求される半日での実験完了に対応する数時間での現場培養実験終了を可能とする培養槽および採水筒の小型化、である。また、世界的なリチウム電池の供給難、ならびに空輸等の制限に対応するため、アルカリ電池型のバッテリーユニットの開発も必要と判断し実施した。改良途中ではあるが、ROCS現場培養装置を用いた海洋中・深層(水深10 - 3,200m)での現場培養実験を北大西洋および太平洋にて実施し、同一水深海水試料を船上に引き上げて現場水温・大気圧下環境で実施した船上培養とは異なる増殖特性を示す予察的な結果を得た。H28年度は、主にこれまで精力的に実施してきたROCSを用いた現場培養実験で浮かび上がった改良点について整理し、必要な改良(培養槽および採水筒の小型化)、ならびに世界情勢から必要度が急上昇したリチウム電池に頼らないバッテリーユニットの新規開発、を精力的に検討し具体的な設計および製作までこぎつけることができた。1年目で装置のハード面の改良がほぼ完了したことは、2年目、3年目の研究推進に大きな進展をもたらすものであり、また、予察的ではあるものの現場培養と船上培養での微生物増殖や代謝が異なる予察的結果が得られてきていることからも、本研究はおおむね順調に進展していると判断する。本研究は、申請者が開発した水深4,000 mまでの耐圧性を持つ採水機ROCS(Rotary Clean Seawater Sampler)の時系列採水機能を活用した海洋中・深層で使用可能な現場微生物培養装置を用い、暗黒海(dark sea)である海洋有光層下(水深200 m以深)水中の微生物(細菌)群集の増殖速度や増殖特性について直接現場培養から定量評価することを目的に行う。特に、海洋中・深層の持つ特徴である、低温、高圧下で使用可能なROCS培養装置の更なる改良、ならびに現場培養実験を平行して行うことで、暗黒海水中の細菌群集の増殖および代謝特性を明らかにする。H29年度は、H28年度に引き続き、これまでに判明しているROCS現場培養装置の不具合点を解消するため、装置改良、特に電源供給部分の多源化を行った。具体的には、まず電源供給の安定化に関する改良を実施した。本年は1航海で複数回の測定実験を行う場合を想定し、再充電可能な小型リチウムイオン電池バッテリーと世界中で使用可能な充電装置を作成した。さらに、これまでの実験から判明していた、培養槽となる採水ボトル内の添加基質の不均質混合を解消するためのボトル内の攪拌に関する改良、採水筒への培養試料導入時に発生が懸念されたリーク防止に関する改良、等を行った。

培養装置の改良と並行して、H29年度もROCS現場培養装置を用いた海洋中・深層(水深10 - 4,000m)での現場培養実験をカリブ海および南大洋にて実施した。カリブ海航海時に添加した基質が培養ボトル内でうまく混合していない可能性が判明し、南大洋航海までの期間を利用して、基質の攪拌に関する検討と改良を行った。H29年度もH28年度で得られた予察的結果と同様に、同一水深海水試料を船上に引き上げて現場水温・大気圧下環境で実施した船上培養とは異なる増殖特性を示す予察的な結果を得た。H29年度は、H28年度に引き続き、ROCS現場培養機を用いた調査船での現場培養実験を行った際に浮かび上がってきた問題点、改良点について整理し、必要な改良(培養槽内の基質の均質混合、採水ボトルを含めたリーク現象の解消、複数回再充電して使用可能、かつ航空機での運搬も可能な新型リチウムイオンバッテリーの新規作成)、を精力的に検討し具体的な装置改良や製作まで行うことができた。海洋中・深層というk低温・高圧の極限環境での装置の安定作動を実現するには調査航海毎に様々な問題点が浮上し、その対策と解決案の実施に時間がかかることになるが、本年度も具体的な問題に関して対応を行えたことは、今後の研究推進に大きな進展をもたらすものであると認識している。また、H28年度に引き続き、本年度の2回の調査航海で実施できた現場培養実験の結果からは、予察的ではあるがROCS現場培養機を使用した現場培養と船上ボトル培養では微生物増殖や代謝が異なる結果が得られてきており、微生物の本当の増殖や代謝活性を把握するには、現場培養の手法を間違いなく確立しなければならない、という認識を得るに至りつつある。以上のことから、本研究はおおむね順調に進展していると判断する。本研究は、申請者が開発した水深4,000 mまでの耐圧性を持つ採水機ROCS(Rotary Clean Seawater Sampler)の時系列採水機能を活用した海洋中・深層で使用可能な現場微生物培養装置を用い、暗黒海(dark sea)である海洋有光層下(水深200 m以深)水中の微生物(細菌)群集の増殖速度や増殖特性について直接現場培養から定量評価することを目的に行った。特に、海洋中・深層の持つ特徴である、低温、高圧環境下で使用可能なROCS培養装置の更なる改良、ならびに現場培養実験を平行して行うことで、暗黒海水中の細菌群集の増殖および代謝特性を明らかにすることを目指した。平成30年度は北大西洋及び南・中大西洋での調査航海に乗船しそれぞれROCS現場培養装置を用いた実験を特に水深2,000 m以深の水中で実施した。また、平成29年度から発生していた培養装置の不具合の原因について解析し、原因と考えられた電源装置のコネクタ類等の交換作業を実施した。3年間の研究期間において、合計6回の調査研究航海に乗船し、各航海でROCS現場培養装置を用いた海洋中・深層での現場培養実験とニスキン採水器で同水深から採取した現場水の船上培養を実施した。その結果、船上培養と現場培養では水深が増加するにつれて細菌の増殖速度が異なっており、船上培養から得られる増殖速度は現場の細菌群集増殖速度よりも大きな値になることがほぼ間違いないという結果を得た。また、中・深層で活性の高い細菌群に関する情報も得ることができた。
膵臓における異所性脂肪の臨床的意義の解明：脂肪膵は糖尿病や膵臓癌の危険因子か？

膵臓への異所性脂肪の蓄積である脂肪膵は、膵β細胞機能障害によって糖尿病、炎症性アディポカインによって膵臓癌を惹起すると推察されている。しかし先行研究では一致した見解が得られていない。脂肪膵が糖尿病や膵臓癌の危険因子であるかを明らかにすることを目的とする。健診施設のCT検診受診者において、CT画像を用いて測定した膵脂肪量のデータと、10年間の一般健診データを突合し、脂肪膵と糖尿病発症の関連を縦断的に解析する。また健診施設の関連病院で、10年間に診療した膵臓癌患者の膵脂肪量をCT画像から測定する。CT検診受診者と膵臓癌患者の膵脂肪量を比較し、脂肪膵と膵臓癌の関連を検討する。
血管炎の病態解明に向けたヒト多能性幹細胞を用いた血管側からの病態解析

血管炎症候群の病因の一つとして近年血管側の素因も疑われているが詳しい機序は分かっていない。本研究では、顕微鏡的多発血管炎(MPA)の患者3名からiPS細胞を樹立し、血管内皮細胞に分化誘導した。さらに、健常日本人3名から樹立したiPS細胞も血管内皮細胞に分化誘導し、遺伝子発現の違いをDNAマイクロアレイによって解析したところ、MPA患者由来血管内皮細胞で健常日本人に比べて2倍以上発現が増加する遺伝子が41個、2倍以上発現が低下する遺伝子が91個候補に挙がった。血管炎症候群の病因の一つとして近年血管側の素因も疑われている。本研究では、顕微鏡的多発血管炎(MPA)の患者から得た疾患iPS細胞から分化誘導した血管内皮細胞を用いて、血管側から血管炎の発症や進展のメカニズムを解明することを目的としている。平成23年度において、MPA患者3名からiPS細胞を樹立し、そのうち患者1名から樹立したiPS細胞は、樹立のため導入した遺伝子がサイレンシングされ、未分化状態が維持でき、三胚葉系への分化能があること、さらに核型異常がないことを確認した。さらに、この患者1名のiPS細胞と健常日本人1名から樹立したiPS細胞を血管内皮細胞に分化誘導し、遺伝子発現の違いをマイクロアレイによって解析し、健常人に比べて2倍以上発現が増加する遺伝子を約480個、2倍以上発現が低下する遺伝子を約1,600個見出した。平成24年度において、さらに残りのMPA患者2名からiPS細胞を樹立し、これらのiPS細胞は、樹立のため導入した遺伝子のサイレンシングに加え、未分化状態の維持、三胚葉系への分化が可能であること、さらに核型異常がないことを確認した。次に、このMPA患者3名と健常日本人3名から樹立したiPS細胞を血管内皮細胞に分化誘導し、マイクロアレイによって発現遺伝子の差異について解析したところ、健常人に比べて2倍以上発現が増加する遺伝子が41個、2倍以上発現が低下する遺伝子が91個候補に挙がった。現在、Real-time PCRを用いて候補遺伝子発現の差異の再現性を確認している。また、MPAは好中球と血管内皮細胞の相互作用によって病態を形成する可能性が考えられているため、患者iPS細胞由来血管内皮細胞と、患者iPS細胞由来好中球の共培養によるMPA試験管内疾患モデルの構築を継続して行っている。平成23年度において、MPA患者3名からiPS細胞を樹立した。そのうち患者1名から樹立したiPS細胞は、樹立のため導入した遺伝子がサイレンシングされ、未分化状態が維持でき、三胚葉系への分化能があること、さらに核型異常がないことを確認し、さらには血管内皮細胞に分化誘導可能であることも確認した。次に、このMPA患者1名と健常日本人1名から樹立したiPS細胞から分化誘導した血管内皮細胞をTNF-alphaによって刺激したところ、両者ともICMA-1、TNF-alpha、IL-6、IL-8の発現が増加することが分かった。さらに、マイクロアレイによる血管内皮細胞の発現遺伝子の差異について解析したところ、健常人に比べて2倍以上発現が増加する遺伝子が約480個、2倍以上発現が低下する遺伝子が約1,600個候補に挙がり、新規病態形成関与因子の同定に一歩近づいた。次に、MPAは好中球と血管内皮細胞の相互作用によって病態を形成する可能性が考えられているため、患者iPS細胞由来血管内皮細胞と患者iPS細胞由来好中球の共培養によるMPA試験管内疾患モデルの構築を開始した。まず、健常日本人から採取した好中球と健常日本人iPS細胞由来血管内皮細胞を共培養し、遺伝子の発現変化を確認する実験系を確立した。次に、好中球への分化誘導法(Niwa, A. et al., 2011)の再現性を健常日本人iPS細胞において確認ができた。平成23年度中に施行予定であったiPS細胞の樹立・品質の確認のうち、MPA患者由来iPS細胞の品質の確認が2名で遅れているものの、MPA患者1名、健常日本人3名から樹立したiPS細胞の品質確認は施行できた。またそれらのiPS細胞を使うことによって、平成24年度に施行予定だった健常日本人および患者iPS細胞由来血管内皮細胞における遺伝的な差異を、マイクロアレイを使って確認できた。さらに、ANCA関連血管炎発症の重要な外来因子の一つとして考えられるTNF-alphaによる刺激実験を行い、健常日本人および患者iPS細胞由来血管内皮細胞が共に免疫反応を示すことも見出した。また、好中球と血管内皮細胞の反応性を検証するための試験管内疾患モデルの構築のために、既報の分化誘導法を用いてiPS細胞から好中球を分化誘導することにも成功した。

したがって、平成24年度施行予定の実験の一部を前倒しで施行することができた点において、順調に実験がすすんでいると自己評価した。また、平成23年度に施行予定の分化誘導した血管内皮細胞の成熟化については、iPS細胞の樹立までに時間がかかるため、それまでの間に成熟化方法を見いだす予定であったが、予定よりも早くMPA患者及び健常日本人からiPS細胞の樹立を行うことができたため、成熟化方法の検討は順調には進んでいない。しかし、上述した通り健常日本人とMPA患者iPS細胞由来血管内皮細胞間に遺伝的差異を認めており、まずは、この差異を十分評価・解析することにより、試験管内疾患モデルの作製と新規病態形成関与因子の同定を試みる。また、同時に分化誘導した血管内皮細胞の成熟化方法の検討を行い、病態をより模倣する試験管内疾患モデルの作製と新規病態形成関与因子の同定を進めていく予定である。今後の研究の推進方策は、まだ品質評価の完了していないMPA患者2名から樹立したiPS細胞において、樹立のため導入した遺伝子(山中4因子)のサイレンシングの程度、未分化状態マーカー遺伝子の発現、三胚葉系への多分化能、さらに、核型異常の有無を評価する。確認後、他のiPS細胞株と同様に血管内皮細胞への分化誘導を行い、マイクロアレイによる遺伝的な差異、TNF-alphaに対する反応性の違いなどを検証する。さらに外来因子として、シリカやアスベストなどと共に、抗MPO抗体や、抗Lamp-2抗体などの自己抗体、さらにはIL-8による刺激も行い、新規病態形成関与因子の同定を進める。また、MPA患者iPS細胞から分化誘導した好中球と血管内皮細胞の共培養系を上記で同定する外来因子で刺激することによって、病態をより模倣する試験管内疾患モデルの構築を行う。上記の実験をすすめるとともに、分化誘導した血管内皮細胞の成熟化方法の検討も並行して行う予定である。MPA患者由来iPS細胞の品質確認のために、導入した遺伝子のサイレンシングの程度を定量的PCRで評価し、未分化状態の確認と三胚葉系への分化能の確認のために各種未分化状態マーカー抗体を使った免疫染色を行い、さらに、核型異常の有無の確認のための費用が必要である。また、iPS細胞を維持するための培地も高価(500 mlで20,000円程度)であることと、試験管内疾患モデルの作製と新規病態形成関与因子の同定のために、TNF-alphaをはじめとするサイトカインや、iPS細胞を血管内皮細胞や好中球に分化培養するために必要な各種の成長因子、さらには、遺伝的な差異、反応性の違いを確認するためにマイクロアレイを行うための試薬の購入が必要であるため、多くの研究費を必要とする。
圧力を知覚し機能発現する人工細胞型ロボットの構築

本研究では、単純なスイッチのON/OFFを超え、人工細胞内部・形状がダイナミックに変化し、それにともない機能ONや増強が生じるような反応の実装を目指した。28年度は、申請者らが開発した浸透圧を用いた人工細胞外部の圧力制御と高分子濃度上昇を駆動力としたタンパク質合成システムの機能発現を組み合わせ、浸透圧によって内部生化学装置がONとなる人工細胞の構築を行った。結果として、適切な外部溶液条件の発見により、浸透圧強度に応じて内部転写翻訳装置がONとなる人工細胞の構築に成功した。この外部制御による転写翻訳装置の活性化は、細胞の抽出液系を用いた場合も、精製要素からなるPUREsystemを用いた場合にも観察することができた。浸透圧によって変化する人工細胞の体積変化率は理論とほぼ一致しており、内部濃度の変化が機能のスイッチングをもたらしたと結論づけた。さらに、浸透圧による形状変化にともなった内部生化学反応の制御として、人工エタノール合成の効率化に成功した。人工細胞のようなコンパートメント内における生化学反応は、材料の流入速度と最終産物の流出速度、内部の酵素濃度に比例する。浸透圧による変形はこの条件を全て満たすことに着目し、人工細胞に内包された人工エタノール合成系が浸透圧によって機能増強されることを確認した。結果、数値シミュレーションによる予測とほぼ一致するように、浸透圧に応じたエタノール合成量速度の上昇が観察された。また、本系により、人工細胞を用いて100 mMレベルの物質変換が可能であることが示された。28年度が最終年度であるため、記入しない。本研究では、人工脂質二重膜小胞(リポソーム)に生化学反応溶液を内包した物質を人工細胞と捉え、外部浸透圧とリポソーム内部浸透圧の差による内部高分子濃度の変化をスイッチとして機能発現する分子ロボット創成を目指している。この目的のために、本年度は生化学反応における酵素濃度量依存性を利用し、高分子濃度変化による生化学反応のONスイッチの創出を目指した。高分子濃度を反応開始閾値とする無細胞タンパク質合成系をリポソームに内包し、GFP遺伝子の発現を試みたところ、反応開始の濃度依存性とリポソーム内におけるタンパク質合成がそれぞれ観察された。そこで、反応閾値以下の高分子濃度の無細胞タンパク質合成系を内包したリポソームを作製し、外部浸透圧が内部浸透圧より5倍高い条件で内部高分子を濃縮、その後GFPの発現を蛍光顕微鏡にて観察した。結果、GFPだけでなくmCherryタンパク質を発現させた場合も、外部高浸透圧条件下でのみ有意な蛍光上昇が観察された。しかし、この傾向がGFPやmCherry由来のものであるかはさらなる検証が必要な状態である。一方、次年度に行う予定であった浸透圧にともなう人工細胞変形の制御について進展があった。様々な内部高分子濃度を持つリポソームを外部高浸透圧条件に置いたところ、変形パターンに差が現れることが明らかになった。この現象を利用すれば、高浸透圧場によるONになる機能時に、同時に相応しい形状となる手法を開発できる可能性がある。外部高浸透圧条件による無細胞タンパク質合成系の活性化に関しては本年度で完成させる予定であったが、少し遅れが出ている。その代わりに、当初は次年度に行う予定であった内部高分子濃度による人工細胞変形運命の制御に対する興味深い知見を得ることができた。それゆえに、総合的に捉えると、研究は順調に進んでいるといえる。リポソームを浸透圧処理の前後でトラッキング観察することにより、高浸透圧場により内部生化学装置がONにシフトすることを確認する。また、より低濃度の内部条件からスタートし、大きな浸透圧差によって内部濃度を引き上げることでスイッチングを可能とする条件を見出す。この成果と変形を組み合わせ、よりロボットらしく外界に応答する人工細胞になるよう系を整える。
イネ全身抵抗性に関与するトレハロース認識とシグナル伝達機構に関する研究

今年度はトレハロース誘導抵抗性(Trehalose-induced-Systemic-Resistance: TSR)のシグナル伝達を明らかにするため,トレハロース認識機構およびホルモンシグナルの解析を行った.細胞内のトレハロース濃度上昇がTSRを誘起する可能性を検証するため,トレハロース高蓄積株を作出しTSR様の現象が観察されるか調べた.トレハロース高蓄積株では,根部での防御関連遺伝子の発現上昇および地上部での病害抵抗性獲得が観察されなかった.この結果より,細胞内のトレハロースがTSR様の現象を誘起しないことが明らかとなった.従ってTSRにおけるトレハロース認識は,細胞外で行われる可能性が支持された.またトレハロース受容体候補遺伝子TIRK2について過剰発現株を用いた解析を行った.TIRK2過剰発現株では,より低濃度のトレハロースでも防御関連遺伝子の発現が誘導されたことから,TIRK2がトレハロース認識に関与する可能性が示された.しかし計画していたTIRK2変異株を用いた解析は,変異株の作出に時間を要したため行えず,TIRK2が真のトレハロース受容体であることを証明するには至らなかった.次にTSRにおけるシグナル伝達を植物ホルモンに着目して解析した.ジャスモン酸シグナル依存的なトレハロース誘導性転写因子OsERF83の解析から,ジャスモン酸シグナルがOsERF83を介して根部での防御応答を制御することが明らかとなった.またトレハロース処理がサリチル酸内生量を増加させること,サリチル酸シグナルがTSRの全身抵抗性に関わることも明らかとなった.TSRはジャスモン酸シグナルおよびサリチル酸シグナルの両者に制御されると考えられた.平成30年度が最終年度であるため、記入しない。平成30年度が最終年度であるため、記入しない。イネ根部へのトレハロース処理は地上部での病害抵抗性を誘導する(Trehalose-induced-Systemic-Resistance: TSR).本研究ではTSRのシグナル伝達機構を明らかにするため,根部でのトレハロース認識とそれに続くリン酸化カスケード,及びトレハロース誘導性転写因子の解析を行った.発現様式から,トレハロース認識に関わると予想された受容体型キナーゼTIRK1およびTIRK2について,過剰発現株を作出しトレハロース応答性について遺伝子発現から解析した.TIRK1過剰発現株では野生型株と同等のトレハロース応答を示したのに対し,TIRK2過剰発現株ではトレハロース応答が迅速かつ増強されて観察され,TIRK2がトレハロース受容体あるいは受容複合体の構成因子である可能性が示唆された.またトレハロース処理根部におけるリン酸化プロテオミクス解析を行い,解糖系酵素群およびカルビン回路酵素群のリン酸化/脱リン酸化の変動を観察したが,これが防御応答にどのように関与しているかは不明である.トレハロース処理根部ではジャスモン酸類が速やかに蓄積する.そこでTSRにおけるジャスモン酸依存的経路の解析を実施した.トレハロース処理で早期に発現誘導される転写因子78遺伝子のうち,ジャスモン酸生合成変異株で誘導が消失する遺伝子としてERF83を見出した.ERF83過剰発現株を作出し,PRタンパク質およびファイトアレキシン生合成遺伝子の発現を観察した結果,トレハロース処理により誘導されるPRタンパク質の発現が複数上昇していた.従ってTSRにおけるジャスモン酸依存的経路では,ERF83が正の調節因子として機能することが示された.当初の計画に従い受容体型キナーゼの解析を実施し,TIRK2がトレハロースシグナルに深く関与する可能性を示した.今後の進捗に期待が持てる.またTSRにおけるジャスモン酸依存的な経路についても,ERF83をはじめとする複数の転写因子の関与を示す結果を得ており,経路の全容解明へ向けた足掛かりを得ることができた.リン酸化プロテオミクス解析では予想と異なる結果も得られたが,年度計画全体を通して期待通りの成果を上げたと判断できる.今年度はトレハロース誘導抵抗性(Trehalose-induced-Systemic-Resistance: TSR)のシグナル伝達を明らかにするため,トレハロース認識機構およびホルモンシグナルの解析を行った.細胞内のトレハロース濃度上昇がTSRを誘起する可能性を検証するため,トレハロース高蓄積株を作出しTSR様の現象が観察されるか調べた.トレハロース高蓄積株では,根部での防御関連遺伝子の発現上昇および地上部での病害抵抗性獲得が観察されなかった.この結果より,細胞内のトレハロースがTSR様の現象を誘起しないことが明らかとなった.従ってTSRにおけるトレハロース認識は,細胞外で行われる可能性が支持された.またトレハロース受容体候補遺伝子TIRK2について過剰発現株を用いた解析を行った.TIRK2過剰発現株では,より低濃度のトレハロースでも防御関連遺伝子の発現が誘導されたことから,TIRK2がトレハロース認識に関与する可能性が示された.しかし計画していたTIRK2変異株を用いた解析は,変異株の作出に時間を要したため行えず,TIRK2が真のトレハロース受容体であることを証明するには至らなかった.次にTSRにおけるシグナル伝達を植物ホルモンに着目して解析した.ジャスモン酸シグナル依存的なトレハロース誘導性転写因子OsERF83の解析から,ジャスモン酸シグナルがOsERF83を介して根部での防御応答を制御することが明らかとなった.

またトレハロース処理がサリチル酸内生量を増加させること,サリチル酸シグナルがTSRの全身抵抗性に関わることも明らかとなった.TSRはジャスモン酸シグナルおよびサリチル酸シグナルの両者に制御されると考えられた.根でのトレハロース認識機構を明らかにするため,引き続きTIRK2の解析を行う.CRISPR-Cas9を用いて変異株を作出し,トレハロース応答にどのような変化が生じるかを遺伝子発現解析や病害抵抗性試験を用いて多角的に観察する.30年度終了時までにTIRK2がトレハロース受容因子であるかを決定する.TSRにおける転写制御ネットワークについてさらなる解析を行う.本年度,ERF83とともに見出されたジャスモン酸依存型トレハロース誘導性転写因子について,形質転換体等を用いた解析を実施し,TSRにおけるジャスモン酸依存的経路のより詳細な解明を試みる.またジャスモン酸に依存しない転写因子については,その発現機構を解析する.この結果よりTSRを支配する新たなシグナル因子の検討を行う.平成30年度が最終年度であるため、記入しない。平成30年度が最終年度であるため、記入しない。
177Lu標識抗ROBO1抗体の放射免疫療法による小細胞肺がんの治療法の開発

小細胞肺がんモデルマウスに対するLu-177標識抗ROBO1抗体を用いた放射免疫療法(RIT)の治療実験を行ったが、治療効果は認められなかった。放射線抵抗性を示すがん幹細胞に対する治療薬として注目されているスルファサラジンとY-90標識抗ROBO1抗体の併用治療実験を行った。併用治療による有意な治療効果の増強は得られなかったが、RIT単独群、併用治療群双方で腫瘍の著明な縮小が得られた。また、RIT単独治療群では腫瘍が消失し、観察終了まで寛解状態を維持する一例が確認された。健常ヌードマウスおよび小細胞肺がんモデルマウスを用いて、Lu-177標識抗ROBO1抗体による放射免疫療法の治療実験を実施した。Lu-177標識抗ROBO1抗体を00.3mCiの範囲で投与量を振ってヌードマウスに投与し、体重および血球数の測定を行った。その結果、いずれのマウスにおいても体重、血球数の低下は認められず、全身状態も良好な状態を維持した。モデルマウスに対しLu-177標識抗ROBO1抗体0.2mCiを投与し、腫瘍体積の測定、survivalへの影響を評価した。生理食塩水を投与したコントロール群と比較して、Lu-177標識抗ROBO1抗体投与群では腫瘍の成長が抑制され、survivalが改善する効果が確認された。しかし、過去に行ったY-90標識抗ROBO1抗体を用いた同様の実験と比べて腫瘍の縮小効果は低く、投与量についてさらなる検討が必要であることが示唆された。Lu-177は、現在放射免疫療法の臨床で用いられているY-90と比べ、放射線のエネルギーが低い一方で長い半減期を有しており、抗腫瘍効果を長期間持続できることが期待されている。本研究でLu-177による放射免疫療法の有効性が示されれば、小細胞肺がんに対する有望な治療法の確率に繋がる可能性がある。研究計画書では2016年度に2度の治療実験を行い、投与条件を確立する予定であったが、1回あたり70万円程度を要する実験予算の都合上、1回の実施にとどまった。そのため、2017年度に予算を繰り越し、実験を行うこととした。ROBO1陽性小細胞肺がんに対する放射免疫療法(RIT)の研究を実施した。当初使用予定であったLu-177の調達が輸入元の販売終了により不可能となったため、核種をY-90に変更し、Y-90標識抗ROBO1抗体によるRITとがん幹細胞を標的とした治療の検討を行った。RITを行った腫瘍に対しは有効な治療効果を示すが、RITだけでは殺しきれない治療抵抗性を有する細胞の撲滅が課題とされていた。治療抵抗性細胞の一つとしてはがん幹細胞(CSC)が挙げられる。本研究では、CSC(CD44)への有効性が報告されているスルファサラジンとRITの併用治療を行い、CSCはスルファサラジンで、それ以外の腫瘍細胞はRITで治療する治療モデルの評価を行った。小細胞肺がんモデルマウスを4グループに分け、それぞれ生理食塩水(コントロール)、スルファサラジン単独、RIT単独、RITとスルファサラジン併用の治療を行い、治療効果を評価した。また、これまではRIT薬剤の合成に用いるキレート剤にはDOTAを用いていたが、より簡便かつ短時間で標識可能なDTPAを用いた。実験の結果、生理食塩水群、スルファサラジン単独群では腫瘍の縮小は認められなかった。なかった。RIT単独群、併用治療群の腫瘍体積は投与時と比較して全個体で10%以下まで縮小した。しかし、併用治療による治療効果の増強は確認できず、投与後30日頃からRIT単独群(4匹中3匹)、併用治療群(全個体)共に腫瘍の再増大が確認された。実験開始後40日時点で各群4匹中3匹を安楽死させ、再増大した腫瘍組織の分子生物学的解析を行っている。残った1匹ずつは当初設定した観察期間(投与後60日)まで生存した。特に、RIT単独群の個体は腫瘍が完全に消失し、観察終了まで寛解状態を維持した。同様の実験系を用いて、投与条件の検討と治療効果の評価を実施する。また、実験結果をふまえて、核種の選定や化学治療等との併用の可能性についても検討を行っていく。核医学当初計画では平成28年度に2度の動物実験を実施する予定だった。しかし、本研究の実験はマウスの購入および放射性標識外注費用等を含め1回あたり70万円程度を要するため、28年度予算では1回の実施が限度と考えられた。平成29年度に28年度分の残高を繰り越すことで、実験2回分の費用を確保した。平成29年度分と次年度使用額をあわせ、動物実験を2回実施することが可能と思われる。
脳発達における甲状腺ホルモン作用の臨界期形成機構と環境化学物質によるかく乱作用

本研究は甲状腺ホルモン(TH)による脳発達の調節機構とPCBなどの環境化学物質のTH系への作用解析を目的とした。そして動物実験と生化学的実験により,分子から個体レベルまでの解析を目指した。動物実験では, TH作用にはRORなどの他の核内受容体や転写共役因子の発現が必要である事,生化学的な実験で細胞内でTH受容体(TR)とそれらの物質が複合体を作っている事を明らかにした。また, PCBがTRに対し, "疑似ホルモン"ではなく,従来とは全く異なった機構で作用している事を明らかにした。(1)トランスジェニックマウスやミュータントマウス・ラットを用いた甲状腺ホルモン作用の解析a.先天性甲状腺機能低下ラット(rdw)において,一日の行動量が低下しているにもかかわらず,新奇性環境下では一過性の行動量上昇を示すことが明らかになった。(投稿準備中)b.RORα欠乏したミュータントマウス(staggerer)において神経栄養因子やその受容体の発現が低下しており,発現低下のパターンが先天性甲状腺機能低下動物と酷似していること(投稿準備中),一方,甲状腺ホルモン受容体(TR)ノックアウト動物ではRORαの発現が低下していることがわかった(論文発表済)(2)培養細胞を用いた甲状腺ホルモンによる転写レベルでの作用機構の解析。a.中枢神経系における新たな転写共役因子として,SYTおよびJMJD2Aを同定した(論文発表済)。また,コアクチベーターのSRC-1がリガンド非存在下では甲状腺ホルモン受容体のN-末端に結合しており,受容体にリガンドが結合した際の迅速な転写活性化に備えていることを明らかにした(論文発表済)。(3)PCBによるTRや他の核内受容体の転写制御,および神経細胞膜への作用機構の解析。a.TRを介する遺伝子発現系への影響:PCBの作用メカニズムを解析するため,TRの各機能ドメインに変異を加え,PCBとの結合を解析すると共に,TRの変異がどのようにPCBの作用に影響するのか,さらにはPCB作用の細胞選択性に影響するのかを解析している(研究継続中)。b.細胞膜レベルでのPCBの急性作用の解析:PCBは,L型カルシウムチャンネルを介して細胞内カルシウムを増加させる。また,このカルシウム増加を介し,c-Jun発現が増加することを明らかにした(論文発表済)。さらに,新規購入した顕微測光装置により細胞内カルシウムの経時的変化を測定中である(研究継続中)。(1)トランスジェニックマウスやミュータントマウス・ラットを用いた甲状腺ホルモン作用の解析b.インビトロ実験を組み合わせ,野生型RORαには甲状腺ホルモン受容体(TR)を介する転写を促進する作用があるが,sg型変異RORαにはその作用がないことを明らかにした。(2)培養細胞を用いた甲状腺ホルモンによる転写レベルでの作用機構の解析a.TRやその他の核内受容体の転写をヒストン脱アセチル化を介して抑制する転写共役因子を同定した(実験継続中)。b.TRやその他の核内受容体とDNAとの結合を簡便に測定できるシステムを開発した(論文投稿中)。a.TRとグルココルチコイド受容体(PCBに影響されない)のキメラタンパクを作成し,PCBのTR上での作用部位を同定した(投稿準備中)。b.細胞膜レベルでのPCBの急性作用の解析:新規購入した顕微測光装置により細胞内カルシウムの経時的変化を測定し,PCBにより脱分極が生じ細胞外からカルシウムが流入すること,その流入にはナトリウムチャネルとL型電位依存性カルシウムチャネルが関与することを明らかにした(投稿準備中)。本研究は,甲状腺ホルモン(TH)の中枢神経系での作用,特にTH作用臨界期形成機構解明と環境化学物質のTH系への作用機構の解析が目的である。(1)トランスジェニックマウスやミュータントマウス・ラットを用いたTH用の解析。小脳顆粒細胞に変異甲状腺ホルモン受容体を発言するマウスは,DNAレベルでの組み換えは確認できたが,実際に発言しているかどうかはPCRでも確認できなかった。そのため,昨年度から用いているstaggererマウスを用いて実験を継続し,TR-RORαの相互作用について更に解析を進めた。また,新たなモデルラットとして先天性甲状腺機能低下ラットrdwを用いて行動解析を実施し,rdwラットがを示すことを明らかにした。(2)培養細胞を用いたTHによる転写レベルおよび膜レベルでの作用機構の解析。転写レベルではTRとRORαとの相互作用をさらに詳細に解析した。そしてTRとRORαの結合はTRのDNA結合領域を介している可能性を明らかにした。PCBの転写機構における解析については,TRとグルココルチコイド受容体のキメラ受容体を用いてPCBの作用領域の同定を行った。

そして,PCBはTRのDNA結合領域に作用する可能性を明らかにした。また,細胞膜レベルではラット大脳皮質の初代培養細胞を用いてPCBによるカルシウムオシレーションについて解析を行った。その結果,PCBにより細胞外カルシウムが流入し,スパイク状のオシレーションが生ずること,mた,そのオシレーションは細胞により異なったカルシウム流入機構を介していることがわかった。。(1)新規甲状腺ホルモン(TH)受容体結合蛋白の同定と解析CoAA,CoAM,SYTなど我々が同定したTH受容体(TR)結合タンパクの機能解析をすすめ,他の転写因子やRNAとの結合能をインビトロで解析した。ま・た,免疫組織化学的に発達期のラット小脳における局在を解析した。(2)トランスジェニックマウスやミュータントマウス・ラットを用いたTH作用の解析プルキンエ細胞に変異TRを発言するトランスジェニックマウスを用いてNT-3やBDNFなど脳内の甲状腺ホルモこく感受性遺伝子の経時的な発現変化の詳細な解析と形態学的解析を実施した。並行し,新たな実験モデルとして先天性甲状腺機能低下となるrdwラットの繁殖を開始した。(3)培養細胞を用いたTHによる転写レベルおよび膜レベルでの作用機構の解析TRやグルココルチコイド受容体,さらには転写共役因子をGFPで標識し,細胞内に導入し、リガンド投与による細胞内での局在変化をリアルタイムで解析した。(4)PCBによるTRや他の核内受容体の転写制御,および神経細胞膜への作用機構の解析培養神経細胞を用いて,Fra2により,PCB投与による細胞内カルシウム変化を調べた。そしてPCBによりカルシウムオシレーションが生じる事、また,このオシレーションは電位依存性のカルシウムチャネルみならず,ほかのカルシウムチャネルも関与している事を明らかにした。
肥満モデルマウス脂肪組織の慢性炎症に対するDPP-4阻害薬の病態改善効果

ナチュラルキラーT(NKT)細胞の脂肪組織炎症への影響を調べるために、肥満およびやせ(対照群)のC57BL/6Jマウスの内臓脂肪組織のNKT細胞のサブセットについて解析した。やせマウスの脂肪組織のNKT細胞のリンパ球全体に対する割合は脾臓や末梢血よりも大きく、脂肪組織の一部のNKT細胞はCD69を高発現し、細胞内IFN-γの発現も高く、脂肪組織のNKT細胞は何らかのメカニズムにより活性化されていることが示唆された。3T3-L1細胞のinvitroでの脂肪細胞への分化系を用いて解析したところ、3T3-L1細胞のIFN-γ受容体は分化前と脂肪細胞成熟後に発現していた。IFN-γ刺激による3T3-L1細胞のPPARγの発現量は分化初期では有意に低下したが、脂肪細胞成熟後では上昇した。一方、3T3-L1細胞のCD1d1の発現は脂肪細胞の分化に伴って顕著に増加し、さらにIFN-γの刺激によってさらに増加した。NKT細胞と3T3-L1細胞の共培養を行ったところ、NKT細胞のIFN-γ産生の増加と3T3-L1細胞のCD1d1発現の上昇がみられ、NKT細胞と脂肪細胞は相互作用することが示唆された。前年度に、高脂肪食負荷肥満モデル(DIO)マウスでは慢性脂肪組織炎症が発症し、それに並行しグルコース耐性及びインスリン感受性が低下し、糖尿病が発症することを確認した。本研究計画は実験計画立案時にはDPP-4阻害薬のDIOに対する効果を評価することを予定していたが、Kimら(Life Sci 90:21-29, 2012)、Liuら(Acta Pharmacol Sin 33:1013-22, 2012)などにより、DPP-4阻害薬のDIOマウスの症状改善効果が相次いで報告されたため研究内容を少し修正し、脂肪脂肪組織内NKT細胞に焦点を当てて、脂肪組織炎症におけるNKT細胞の役割を検証した。まず、インターフェロン(IFN)-γと脂肪組織炎症の関連を検証するためにIFN-γ欠損マウスと野生型マウスを用いてDIOマウスを作製し、病態を比較した。IFN-γ欠損マウスでは高脂肪食負荷により肥満はするが、耐糖能の低下が野生型に比較し経度であった。また、脂肪組織内のT細胞、NKT細胞のサイトカイン産生能を調べたところ、IL-4産生T細胞及びIL-4産生NKT細胞の割合が増加していた。これらの結果から、IFN-γは脂肪組織炎症の増悪因子であることが示唆された。次に、野生型マウス及びインバリアントNKT(iNKT)細胞を欠くJα18欠損マウスの脂肪組織内のT細胞、NKT細胞のサイトカイン産生能を調べたところ、Jα18欠損マウスではIFN-γ産生T細胞及びIFN-γ産生NKT細胞の割合が野生型マウスよりも低く、iNKT細胞とIFN-γ産生細胞の関連が示唆された。最後にIFN-γと脂肪細胞の分化との関連を検討し、IFN-γは脂肪細胞の分化を抑制するとともに脂肪細胞のCD1d1の発現を誘導することを明らかにした。一方、脂肪細胞に発現したCD1d1はNKT細胞のIFN-γ産生を増強した。8週齢、雄のC57BL/6J(B6)マウスに高脂肪食(リサーチダイエット社、D12492)を12週間給餌し、高脂肪食誘導肥満モデルを作製した。対照として、通常食(オリエンタル酵母、CRF-1)を与えた20週齢、雄のB6マウスを用いた。精巣上体脂肪組織、腎周囲思想組織、大腿皮下脂肪組織、末梢血、脾臓を採材し、フローサイトメトリーあるいは共焦点レーザー顕微鏡によりリンパ球分画の細胞について解析した。特にNKT細胞に着目し、その特徴について解析した。また、脂肪組織の病理組織学的検索を行った。さらに、グルコース耐性試験、インスリン感受性試験などにより糖尿病の病態を評価した。12週間の高脂肪食給餌によりグルコース耐性およびインスリン感受性が低下することが確認された。

また、高脂肪食給餌のDIOマウスの脂肪組織にはリンパ球、マクロファージの浸潤が認められ、いわゆるcrown-like structureが見られ、慢性炎症を起こしいることが確認された。フローサイトメトリーにより、精巣上体脂肪組織中のNKT細胞の比率が炎症後期に有意に上昇し、CD4-CD8-NKT細胞/CD4+CD8-NKT細胞の比率も変化していた。しかしながら、NKT細胞のT細胞レセプターVβレパトワに顕著な差は認められなかった。これらの結果から8週齢、雄のB6マウスを用いてDIOモデルが作製できること、またその糖尿病の病態および脂肪組織炎症を評価することができることが確認できた。8週齢、雄のB6マウスを用いてDIOモデルが作製できること、また糖尿病の病態および脂肪組織炎症を評価することができることが確認できたため。8週齢、雄のB6マウスを用いたDIOモデルマウスを用いて、DPP-4阻害薬の効果を判定する。具体的には病理組織学的検索、共焦点レーザー顕微鏡による観察、フローサイトメトリーなどによる形態学的情報、ならびにグルコース耐性試験、インスリン感受性試験などの機能的試験により、その病態の変化を評価する。また、前年の研究で明らかになった特徴的なNKT細胞の役割について検討す、その生物学的意義を考察する。前年同様、マウス購入費、飼料購入費、薬品、抗体などの消耗品の購入に使用する。また、研究成果を学会で発表するため、旅費等として使用する。
カキの甘渋性に関する研究

カキ(Diospyros kaki)果実の渋味成分であるプロアントシアニジン(PA)蓄積制御機構の解明を目的とし,完全甘ガキ(PCNA)と非完全甘ガキ(non-PCNA)間の甘渋性形質の発現差異を決定する要因についての検討を行った。今年度はカキ果実内においてPA合成制御遺伝子群を総括的に統御する単一の転写因子であるDkMyb4の発現制御機構に関わる環境因子の特定を目指し、季節的な外気温シグナル、および外気温と連動したカキ果実のアブシシン酸(ABA)とそれに関与したシグナリング因子群によってカキ果実内部のDkMyb4の発現調節が行われる事を示唆した。また、そのシグナリング経路における律速因子となるbZIP転写因子DkbZIP5を同定し、この遺伝子がカキにおいてABAシグナル依存的にDkMyb4を制御する基礎的分子機構を解明した.これらの知見はこれまでに分子生物学的観点からの解析の少ない植物の特定器官におけるPA蓄積制御機構についても寄与するものであり、基礎生物学的にも価値の高いものである。また、本研究では順遺伝学的アプローチによりPCNA/non-PCNAのPA蓄積差異を遺伝的に決定するAST遺伝子座の同定を目指した。今年度はreal-time PCRを用いた量的遺伝子型決定法に基づき、六倍体であるカキのAST遺伝子座を含む染色体群の詳細な遺伝様式を明らかにするとともに、その知見を利用してカキと二倍体近縁種(Diospyros lotus)間における比較ゲノム解析によってAST遺伝子座の存在領域を特定し、候補遺伝子の同定に成功した。本年はreal-time PCR法を用いた倍数体植物でのジェノタイピングを開発し,また同時に二倍体近縁種を用いた種間比較ゲノミクスを適用する事で,六倍体であるカキの有用なゲノム解析を可能にした.品種および交雑後代における甘渋性決定遺伝子座(AST)周辺連鎖領域のジェノタイピングを行い,その最大の成果としてカキのAST遺伝子座の存在領域を特定して候補遺伝子の同定に成功した.現在は形質転換によってその機能の解明目指している.これによってカキという植物においてユニークかつ重要な甘渋性という形質の根本的な決定機構が決定される事が期待できる.また,カキの渋味性の原因となるプロアントシアニジン(PA)の蓄積については植物種を問わず未解明な部分が多く,その機能性からも注目を集めるトピックであるが,申請者は現在までにカキにおけるPA蓄積に関する基礎的分子機構の多くを解明してきた.その研究において,カキのPA生合成経路の発現を総括的に制御する転写因子DkMyb4を同定し,完全甘ガキにおいてはその季節的な発現低下によって下流PA生合成経路遺伝子の発現も同調的に停止して,結果としてPA蓄積機構を果実生育中に失う事が示唆された.また,その季節的発現制御が環境温度とAST遺伝子の両方に依存する事を示し,その調節にアブシシン酸(ABA)シグナルが関係する事を明らかにした.現在,ABAシグナルを介してカキの甘渋性に影響を与える分子機構の解明に挑んでおり,予備的なで結果ながらbZIP様転写因子が関係している事を示唆している.これらはカキのPA蓄積の基礎情報となるだけでなく,モデル植物を用いたPA蓄積研究にも大きく影響を与えるものである.カキ(Diospyros kaki)果実の渋味成分であるプロアントシアニジン(PA)蓄積制御機構の解明を目的とし,完全甘ガキ(PCNA)と非完全甘ガキ(non-PCNA)間の甘渋性形質の発現差異を決定する要因についての検討を行った。
光のレイシューティングシミュレーションを用いた重力レンズ起源の偏光ゆらぎの見積り

以下の2つの成果が得られた。それぞれについて以下で記述する。1.重力レンズを受けた宇宙背景輻射の疑似マップ(温度&偏光ゆらぎ)の作成まず、重力レンズを受けていない宇宙背景輻射の2次元マップを用意する。面積は4πの正方形(全天と同じ)、温度と偏光揺らぎの2次元マップである。宇宙背景輻射の揺らぎのパワースペクトルからガウス揺らぎを仮定し作成した。次に、N体シミュレーションを用いて、宇宙の大規模構造を作成した。最終散乱面から我々に届くまでの光の経路を、非一様宇宙を伝播する光の重力レンズシミュレーションを使って計算した。そこから10度×10度の領域を取ってきて、重力レンズを受けた宇宙背景輻射のマップ(温度&偏光ゆらぎ)を作成した。揺らぎのパワースペクトルを計算し、理論モデルと比較し、完全に一致していることを確かめた。現在、2次元マップから手前の構造形成の情報を引き出す計算も始めている。2.宇宙背景輻射の温度揺らぎに対する重力レンズの影響の再計算ダークマター(暗黒物質)による宇宙の大規模構造の揺らぎのパワースペクトルを最新のN体シミュレーションを用いて計算した。その結果、計算の分解能が上がった影響で、これまで考えられていたよりも小スケールで揺らぎが大きくなることを見出した。この結果を用いて温度揺らぎのパワースペクトルを計算すると、小スケール(約1分角以下)で10%程度これまでの計算よりパワーが上がることが示された。研究を始めるに当たり、本研究分野(宇宙背景輻射と重力レンズ)の専門家である高田昌広准教授(東大IPMU)と井上開輝准教授(近畿大)に弘前大に来て頂き、セミナーをして頂いた。その際、両名には数日滞在してもらい、有益な議論も行った。最先端の研究テーマや研究の現状を知ることが出来た。宇宙の大規模構造をN体数値シミュレーションを用いて用意した。計算コードはGadget2(Springel 2005)を用い、計算機は国立天文台天文シミュレーションプロジェクト(CfCA)の並列計算機(Cray XT4)を用いた。ボックス長は100Mpc/h、粒子数は512^3とした。平均粒子間隔は0.2Mpc/hとなり、これは角度分解能にすると約20秒角(赤方偏移z=1)となり、将来の偏光観測には十分な分解能がある。シミュレーションで用意した粒子データは科研費で購入したハードディスクに保存してある。宇宙の非一様密度分布を伝播する際の、レイトレーシングシミュレーションを現在行なっている。テスト計算は昨年秋に終わったので、現在本格的な計算を進めている。