hpprc/llmjp-kaken huggingface dataset:
機能性ディスペプシアの飽食因子胃レプチンとコレシストキニンについての病因論的検討

1.大学内の倫理委員会の承認後、書面にて血液および内視鏡下の胃粘膜生検組織についての検体提供の同意書を取り検討を開始した。2.血中レプチン濃度および血中CCK濃度をradioimmunoassay法を用いて測定した3.胃粘膜生検組織について24時間ホルマリン固定後、パラフィン包埋し、50倍希釈ウサギポリクローナル抗レプチン抗体(A-20,Santa Cruz Biotechnology, California, USA)を室温にて1時間インキュベートした。100倍希釈のavidine-biotin複合体とdiaminobenzidineにて免疫染色を行った。染色強度を、陰性0から強陽性4までの5段階でスコア化した。4.血中レプチン濃度:機能性ディスペプシア患者群と正常対照群の血中レプチン濃度については両群間に有意な差異は認めなかった。5.血中CCK濃度:機能性ディスペプシア患者群と正常対照群の血中CCK濃度については両群間に有意な差異は認めなかった。6.レプチン免疫染色:体部胃腺上皮に陽性細胞を認め、特に胃腺の下部1/2に高頻度に陽性細胞を認めた。7.機能件ディスペプシア患者群と正常対慣群間には、レプチンの染色強度に有意差はなかった.8.ヘリコバクターピロリ陽性群と陰性群間には、レプチンの染色強度に有意差はなかった。9.高年齢(70歳以上)群と非高年齢(70歳未満)群間には、レプチンの染色強度に有意差はなかった。11.今後胃粘膜レプチンmRNA量および十二指腸粘膜CCK mRNA量について検討する必要がある。1.血中レプチンおよびCCK濃度の測定法の確立を行った。レプチンについては市販のradioimmunoassay kitが存在するため、これを用い測定を行ったが、測定系の信頼性等の検討を行うため、同一人物より採取した血液を標準検体とし、測定系のインターアッセイおよびイントラアッセイの検体間のばらつきを測定した。CCKについては現在、市販のassay kitが存在しないため新たにradioimmunoassay系の確立を行った。今回、理化学研究所の方法を一部変更し、2抗体法によるradioimmunoassay法により血中CCKの濃度測定方法を確立した。2.血中レプチンおよびCCKのradioimmunoassay系の検体間のばらつきの指標としてインターアッセイSEおよびイントラアッセイSEをみた。レプチンのradioimmunoassayのインターアッセイSEおよびイントラアッセイSEはそれぞれ7.85%および8.2%でCCKのradioimmunoassayのインターアッセイSEおよびイントラアッセイSEはそれぞれ8.86%および6.32%であり、測定系の信頼性については問題ないと考えられた。3.基礎的検討として患者対照群を設定し、血中レプチンおよびCCK濃度の測定を行った。血中レプチンおよびCCK濃度はそれぞれ2.39±0.14ng/ml、1.98±0.45pMであった。4.レプチンおよびCCKの組織含量測定のための生検検体は現在集めているところである。1、施設内の倫理委員会の承認後、書面にて血液および胃粘膜生検組織についての検体提供の同意書を取り検討を開始した。2、血中レプチンおよび血中CCK濃度の測定法:血中レプチンおよび血中CCKのradioimmunoassay系の検体間のばらつきの指標としてインターアッセイSEおよびイントラアッセイSEをみた。

レプチンのradioimmunoassayのインターアッセイSEおよびイントラアッセイSEはそれぞれ7.85%および8.2%で、CCKのradioimmunoassayのインターアッセイSEおよびイントラアッセイSEはそれぞれ8.86%および6.32%であり、測定系の信頼性については問題なかった。3、血中レプチン濃度:機能性ディスペプシア患者群と正常対照群の血中レプチン濃度については両群間に有意な差異は認めなかった。4、血中CCK濃度:機能性ディスペプシア患者群と正常対照群の血中CCK濃度については両群間に有意な差異は認めなかった。5、免疫組織化学:内視鏡下に体部大湾の粘膜を生検し、24時間ホルマリン固定後、パラフィン包埋し、ウサギポリクローナル抗レプチン抗体、100倍希釈のavedine-biotin複合体とdiaminobenzidineにて免疫染色を行った。体部胃腺上皮に陽性細胞を認め、特に胃腺の下部1/2に高頻度に陽性細胞を認めた。機能性ディスペプシア患者群と正常対照群間には、陽性細胞の分布および陽性細胞の比率に有意な差異は認められなかった。6、胃粘膜内レプチン含量:現在測定中である。血液、胃粘膜の検体数は少数に留まっており現在検体数を増やして検討を続けている。1)学内の倫理委員会より許可を得た方法に則り、内視鏡下に体部大弯の粘膜を生検採取し免疫組織学的検討を行った。3)染色強度を、陰性0から強陽性4までの5段階でスコア化した。4)機能性ディスペプシア患者群と正常対照群間には、レプチンの染色強度に有意差はなかった(2.3±2.0 vs 1.5±1.0 (mean±SD),p=0.30)。5)ヘリコバクターピロリ陽性群と陰性群間には、レプチンの染色強度に有意差はなかった(1.5±1.4 vs 2.3±1.1 (mean±SD),p=0.38)。6)高年齢(70歳以上)群と非高年齢(70歳未満)群間には、レプチンの染色強度に有意差はなかった(1.5±1.1 vs 2.0±1.8 (mean±SD),p=0.63)。
ヒトES/iPS細胞由来の内耳細胞を用いた薬剤スクリーニング系の構築

内耳は側頭骨の奥深くに位置しその採取は高度難聴を引き起こすため、ヒト内耳細胞を用いた研究は技術的困難からこれまで行われてこなかった。本研究では、hES/iPS細胞からの高効率的内耳耳胞様細胞誘導系を用いてヒト内耳細胞(感覚上皮前駆細胞、有毛細胞、支持細胞など)をin vitroで大量調整し、創薬に直結する薬剤スクリーニング系を構築した。その結果、新規有毛細胞分化誘導剤、外らせん溝細胞誘導液性因子、蝸牛感覚上皮の幹細胞性維持因子、有毛細胞の成熟化因子、Pendred症候群蝸牛外らせん溝細胞の細胞死を保護する薬剤の推定最小薬理量算出と薬剤の量反応効果の個人差の定量を行った。内耳は側頭骨の奥深くに位置し、その採取によって難聴を引き起こすため、ヒト内耳細胞を用いた研究は技術的困難からこれまで行われてきてこなかった。そのため試験管内でヒト内耳細胞を調整して用いる系の樹立とその応用には、過去にないさまざまなブレイクスルーをもたらすポテンシャルがあるものと考えられる。本研究では、ヒト胚性幹細胞(ES細胞)/人工多能幹細胞(iPS細胞)から効率的に誘導した内耳耳胞様細胞を用いてヒト内耳細胞(感覚上皮前駆細胞、有毛細胞、内リンパ嚢細胞)をin vitroで大量調整し、創薬に直結する薬剤スクリーニング系の樹立をめざし、その最初の試みとして有毛細胞分化誘導剤の薬剤スクリーニングを検討する。平成26年度の研究で、ヒトiPS細胞3系統、ES細胞2系統から極めて効率のよい内耳耳胞様細胞誘導系と、各種蝸牛細胞(外有毛細胞様細胞、神経節細胞様細胞、外らせん溝細胞様細胞、血管条辺縁細胞様細胞、血管条基底細胞様細胞、1型5型蝸牛外側壁線維細胞様細胞)を効率よく樹立する系を樹立した。また当初の計画ではコルチ器の感覚上皮細胞のみをレポーター遺伝子を用いて単離することを予定していたが、分化誘導系の詳細な検討により、ほぼ有毛細胞のみから構成されるotosphere(いわゆるhalo sphere)の作製系を確立した。薬剤スクリーニングについては分化誘導を調整する複数の因子と、細胞死や細胞内の現象を調節する複数の既存の化合物を用いて検討を行い、分化誘導効率や細胞死数の変化を確認している。今後この系を用いてさらに多くの薬剤の効果を検討する。そのため試験管内でヒト内耳細胞を調製して用いる系の樹立とその応用には、過去にないさまざまなブレイクスルーをもたらすポテンシャルがあるものと考えられる。本研究では、ヒト胚性幹細胞(ES細胞)/人工多能性幹細胞(hIPS細胞)から効率的に誘導した内耳耳胞様細胞を用いてヒト内耳細胞(感覚上皮前駆細胞、有毛細胞、支持細胞など)をin vitroで大量調整し、創薬に直結する薬剤スクリーニング系の樹立をめざした。平成26年度までの研究で、ヒトiPS細胞3系統およびES細胞2系統から極めて効率のよい内耳耳胞様細胞誘導系と各種蝸牛細胞(外有毛細胞様細胞、神経節細胞様細胞、外らせん溝細胞様細胞、血管条辺縁細胞様細胞、血管条基底細胞様細胞、1&#12316;5型蝸牛外側壁線維細胞様細胞)を効率よく得る系を樹立した。当初の計画ではレポーター遺伝子を用いて有毛細胞特異的分化誘導法を樹立する予定だったが、詳細な検討により遺伝子導入を行わずとも十分に汎用可能な系を得た。薬剤スクリーニングについては、分化誘導を調整する複数の因子と細胞死や細胞内の現象を調整する複数の既存の化合物を用いて検討を行った。平成27年度までの研究により強力な有毛細胞分化誘導剤として4種類の小分子化合物を、極めて強力な神経節細胞分化誘導剤として1種類の小分子化合物を得た。蝸牛感覚上皮の幹細胞性維持に必須の因子を同定した。外らせん溝細胞分化誘導効率を著しく上昇させる液性因子を同定した。今後の課題は、大量調整した内耳細胞により、分化誘導効率や細胞死数をはじめとしたさまざまなパラメータで薬剤を評価する、いわゆるフェノタイプスクリーニング系の構築と思われる。分化誘導法として当初の予想を凌駕する高効率かつシンプルなものを樹立できた。小分子化合物のみならず、特定の細胞を得るために必要な多数の因子を同定することに成功した。創薬スクリーニングへの有用性を示すことができた。当初は感覚上皮前駆細胞をレポーター遺伝子の導入でsortingすることを計画していたが、H26年度の分化誘導法のさらなる検討で、レポーターを用いずとも高効率に感覚上皮細胞、ないし有毛細胞を誘導する方法を確立することに成功した。

すでにリード化合物となり得る少数の化合物をこの実験系で検討し、有毛細胞、支持細胞、神経節細胞の誘導効率に変化が出ることを確認した。ハイスループット・スクリーニングを行うに耐える系の樹立と、評価に用いるパラメータの多様化が、iPS創薬研究としての応用範囲をより広げる鍵となるものと考えられる。感音難聴H27年度は上述の実験系に薬剤ライブラリを用い、創薬スクリーニングへの有用性を検討する予定である。レポーター遺伝子を用いた細胞ソートを当初予定していたが、分化誘導系の詳細な検討により、細胞ソートを行わないでも所与の目的が達せられたため。分化誘導に関する新規技術を樹立したことにより、当初予定したFACS sortingによる煩雑な実験系を回避することができた。そのため計上していた費用分を用いなかった更なる薬剤スクリーニングのための、パラメータの多様化のために、iPS研究、分化誘導、表現形検討試薬などに用いる。次年度の薬剤スクリーニングの規模を拡大し、予定よりもすぐれた結果を目指す
16世紀の社寺縁起絵巻の総合的研究

本研究は、16世紀に成立した社寺縁起絵巻のなかでも優品として名高い嵯峨清凉寺の本尊の縁起を描く『釈迦堂縁起』を研究対象とする。『釈迦堂縁起』は、狩野元信の手になる絵をともなうことから、美術史の方面からの研究が蓄積されているが、絵巻のもうひとつの重要な構成要素である詞書(テクスト)については、いまだに十分な検討がなされているとはいえない状況である。そこで、本研究では、日本文学の研究者と美術史の研究者との連携により、絵と詞書との双方向から精密な読みを積み上げ、当該作品を定位することを目指す。
森林における枯死材からの温暖化ガス放出に及ぼす穿孔性昆虫とその腸内微生物の影響

枯死材は森林における主要な炭素リザーバーであり,その分解過程の解明は森林の炭素収支の評価や予測においてきわめて重要である。枯死材の分解には,微生物による化学的分解(腐朽)と穿孔性昆虫による物理的な分解(穿孔・破砕)の双方が寄与しており、これらの相互作用によって枯死材の分解は促進されると考えられる。本研究では、腐朽材に穿孔するクワガタムシ科昆虫を材料として、枯死材分解における穿孔性昆虫-微生物の相互作用を明らかにすることを目的とした。これまで、腐朽材を食べる昆虫は微生物によって低分子化された木材成分を摂取していると考えられてきた。しかし本研究では、白色腐朽材を専食するコクワガタの幼虫は、腐朽材に含まれる白色腐朽菌菌糸を主な栄養源にしていることが明らかになった。このことは、枯死材の分解プロセスの初期中期段階において、菌類による腐朽とそれに続く昆虫による穿孔・摂食との間に密接な関係が存在することを示唆している。また、白色腐朽材食クワガタムシの雌成虫腹部から新規の微生物共生器官(マイカンギア)を発見し、その中に存在するキシロース資化性酵母の分離株と、その核DNAのITSおよびLSU領域の塩基配列を取得した。また、窒素固定遺伝子特異的なプライマーを用いたPCRにより、この共生器官には窒素固定細菌も存在することが明らかになった。これらの微生物は成虫の共生器官から子孫へと伝播され、クワガタムシ幼虫の栄養摂取を助けていると考えられる。枯死材は菌類によって分解を受け、穿孔性昆虫による摂食が促進される。昆虫の穿孔に伴ってキシロース資化性酵母や窒素固定細菌などの共生微生物が持ち込まれ、枯死材の分解はさらに促進される。このように、枯死材の分解は昆虫と複数の微生物による正のフィードバックを持つカスケードとして理解することができる。研究代表者は、枯死材からの温暖化ガス放出に関わる昆虫とその腸内共生微生物の生態的機能を解明するため、典型的な枯死材穿孔性昆虫であるクワガタムシ科昆虫に着目し、第一にその腸内微生物相を解明することを目的として研究を行った。クワガタムシ科昆虫は体サイズが大きく扱いが容易であり、また多様な腐朽状態の枯死材に穿孔するため、枯死材の分解過程とそれに穿孔する昆虫の腸内微生物との関係を調べるのに適した材料である。本年度の研究において研究代表者は、日本産クワガタムシ科のほぼ全ての種群を対象とし、解剖学的および分子生物学的手法を用いて枯死材の分解に関わる腸内微生物の探索を行った。その結果、全てのクワガタムシ科の雌成虫は体内に特異的な共生微生物の保持器官を持ち、その中にキシロースの分解能力を持つ酵母(キシロース発酵性酵母)を保持していることを初めて明らかにした。キシロースは木材を構成する糖の一種であり、一般的な生物は利用することが難しい物質である。この酵第母は母親の共生微生物保持器官から仔へと伝播され、幼虫の腸内において木材の分解に寄与している。枯死材穿孔性昆虫の多くがこのような共生酵母を持つと予想され、枯死材の分解とそれに伴う二酸化炭素の発生には昆虫の共生酵母が大きな役割を果たしていると考えられる。また研究代表者らは、枯死した竹に穿孔するコメツキモドキ科昆虫からもキシロース発酵性酵母を発見した。これらの結果は、自然界における難分解性バイオマスの分解に昆虫の共生酵母が広く関わっていることを示唆するものである。キシロース発酵性酵母は木質バイオマスからのバイオエタノール製造においても重要であり、現在その有効的利用方法について多くの研究が行われている。クワガタムシ科昆虫を始めとする枯死材穿孔性昆虫の共生酵母は、それらの応用的研究に対して新たな生物材料を提供する。またこれらの昆虫とキシロース発酵性酵母との共生メカニズムの解明は、キシロース発酵性酵母の有効利用に関しても重要な示唆を与えるであろう。

昆虫の穿孔に伴ってキシロース資化性酵母や窒素固定細菌などの共生微生物が持ち込まれ、枯死材の分解はさらに促進される。このように、枯死材の分解は昆虫と複数の微生物による正のフィードバックを持つカスケードとして理解することができる。
心房細動アブレーション後の心房リバースリモデリング機序解明

心房細動の発症と進展には心房の電気的リモデリング、構造的リモデリングが大きく関わっている。治療戦略として現行のガイドラインではカテーテルアブレーションによる肺動脈隔離術が推奨されており、アブレーション治療の成功により心房の構造的リモデリングからの改善(リバースリモデリング)が観察される。本研究では、心房細動に対するカテーテルアブレーション前後に、構造的リモデリングに関連する分子マーカー(microRNA,MMPsなど)を末梢採血にて得られた血中エクソソームより測定・解析し、心房の構造的リモデリングの可逆性について分子生物学的に明らかにすることを目的とする。
海水濃度差発電用新規高効率・高安定性エネルギー変換システムの開発

逆電気透析(RED)発電の高出力化のためにPVA系ナノファイバー(NF)シートを包埋した複合イオン交換膜(IEM)を作製し、膜の機械的強度向上と高い対イオン輸率、及び膜抵抗の低減を実現した。またイオン交換膜に凹凸構造を付与して特異形状を有するIEMを開発し、従来の平膜よりも流路部の電気抵抗を低減することで、RED出力を約3倍増加させた。実証化の初期段階としてREDスタックの大面積化(総膜面積180 m2)を行い、モデル濃縮海水(90 mS/cm, NaCl溶液)と実河川水を用いて出力性能を調査した結果、257.2 Wの高出力を達成した。大面積化時の性能推算モデルを構築するために水温の影響を詳細に解析した結果、膜抵抗は2.5%/°Cの水温依存性があることを示した。また流路部抵抗に関してはスペーサー形状と抵抗増加に繋がる遮蔽効果の関係を明らかにした。これらの結果を参考として新たに開発した計算手法は、各種条件(1供給条件(流量、濃度、水温)、2スタック構造(膜性能、膜間距離、膜形状、スペーサーの種類))における最大RED出力の実験結果を良好に予測できた。さらにRED出力からポンプ消費出力を差し引いた正味出力向上のための適した流量条件(淡水:海水=3:8)を明らかとした。淡水側前処理として、電解凝集/浮上-精密ろ過膜前処理プロセス(EC/EF-MF)を構築して溶存有機物の除去、そして除去に要するエネルギーを評価した。バイオポリマー・芳香族系有機物・カルシウムの選択的除去、溶存有機物の低分子化を観察した。RED発電時のスタック流路目詰まりは付着物の3次元蛍光分析より微生物由来の有機物(つまり生物由来汚染)であることを明確にし、この汚染による目詰まりは逆洗により90%以上回復できた。現在までに当初の計画以上に研究が進展している主な理由として、1PVAベースのイオン交換膜に関しては膜抵抗に依存する因子を新たに見出すことができたため、今後の膜抵抗低減の目途がついた。2膜の形状に関しても凹凸構造付与によりスタックの電気抵抗の低減が可能である結果が得られ、凹凸構造の最適化を進める方策が固まった。3開発した大面積スタック出力推算モデルにより、スタック寸法形状に関する検討を行うことが可能となった。4実証化を志向した実液を用いた試験を進め、二価イオンやファウラントに関する検討を進めており、膜詰まりの主な原因が生物汚染であることを見出した。このように、ラボスケールの開発から、大面積の実証化を志向した試験までの一連を包括的な研究を遂行することが出来ていることが挙げられる。PVA系イオン交換膜に関しては、膜抵抗低減と1価イオン選択性の付与の検討を継続し、凹凸構造の最適化の検討を実施する。また大面積スタックシミュレーションモデルを活用し、将来の実証化に向けたフィージビリティースタディー(FS調査)を行う。実用化時の障壁となるREDスタックの膜詰まり(ファウリング)に関してもメカニズムの検討を進めるとともに、ファウリングを防止・除去するための前処理方法、およびスタック洗浄方法に関しても検討を進めていく。平成28年度はチオール基末端を有するポリビニルアルコール(PVA)にカチオン性モノマーとアニオン性モノマーを共重合することでPVAベースのブロック共重合体カチオンとブロック共重合体アニオンを合成した。そしてこれらの共重合体を用いて低電気抵抗、かつ高対イオン選択性を有するPVA系陽イオン交換膜と陰イオン交換膜を作製した。また電解紡糸装置を用いてPVA溶液からナノファイバー(NF)シートを作製し、このシート上にPVA系カチオンとPVA系アニオンの水溶液をキャストすることで、NF包埋イオン交換膜を作製した。この膜の基礎特性(膜抵抗、対イオン輸率、機械的強度)を測定した結果、この膜は高い機械的強度と高いイオン輸送特性を示した。さらに市販の電気透析装置を改良して逆電気透析装置(200対の陽イオン交換膜と陰イオン交換膜:総膜面積40m2)を作製した。この装置の発電特性を模擬海水(0.5M NaCl)と模擬河川水(0.02M NaCl)を用いて評価した結果、グロス出力17.7W(グロス出力密度0.44 W/m2)が得られた。またこのときの装置内での圧損と供給流量からポンプ効率を85%として計算した送水エネルギーを差し引いた正味出力は16.7W(正味出力密度0.42 W/m2)が得られた。海水淡水化施設から排出される高濃度塩水(伝導度、約90mS/cm)と下水処理場から排出される下水処理水(伝導度、約1mS/cm)を逆電気透析装置に供給してその発電特性を調べた結果、グロス出力21.9W(グロス出力密度0.55 W/m2)が得られた。また正味出力は17.3W(正味出力密度0.43 W/m2)が得られた。PVAベースのブロック共重合体とPVAナノファイバー(NF)シートから作製したイオン交換膜は高い機械的強度と高いイオン輸送特性を示したこと、及び、市販の電気透析装置を改良して逆電気透析装置を模擬海水で運転した結果、正味出力は16.7W(正味出力密度0.42 W/m2)が得られたことから。

平成29年度は、平成28年度に作製したポリビニルアルコール(PVA)系イオン交換膜の膜表面に膜マトリクスと反対荷電ポリマーをコーティングした一価イオン選択膜を作製し、性能評価を行った結果、膜抵抗を向上させることなく一価選択性を付与できるコーティング条件を見出すことに成功した。また、昨年度に用いた逆電気透析装置(200対の陽イオン交換膜と陰イオン交換膜、40 m2)の出力を高めるべく、膜間距離について検討を行った結果、膜間距離を0.6 mmから0.2 mmに減少させた場合、模擬海水(0.5 M NaCl)と模擬河川水(0.02 M NaCl)を用いた条件のグロス出力が約1.6倍向上(17.7 Wから29.2 W)する結果が得られた。さらに溶液の水温が出力性能に与える影響についても調査を行い、結果として、水温が10°Cから35°Cに増加するに伴ってグロス出力が22.5 Wから38.6 Wと約1.7倍増加する結果が得られた。溶液水温が開回路電圧に与える影響は小さかったため、本出力増加は水温増加に伴うスタック内部抵抗の低減に起因するものだと考えられる。また水温増加は送液ポンプエネルギーの低減にも貢献するため、ポンプエネルギーを考慮した正味出力においても今回の最大水温条件(35°C)が最も高出力であることが明らかとなった。実際の海水や下水処理水などの原水中に含まれる2価イオンが、発電出力に与える影響について詳細に検討を行い、出力低下のメカニズムを明らかにすることができた。また溶液の種類にも依存するが一価イオン選択性を有するイオン交換膜を用いることで発電出力を向上できることが明らかとなった。PVAベースのイオン交換膜について、一価イオン選択性を付与できる条件を見出したこと、及び、逆電気透析装置の出力を向上させることができたこと、また実際の原水を用いた場合の課題となる2価イオンの影響のメカニズムを明らかにすることができたため。逆電気透析(RED)発電の高出力化のためにPVA系ナノファイバー(NF)シートを包埋した複合イオン交換膜(IEM)を作製し、膜の機械的強度向上と高い対イオン輸率、及び膜抵抗の低減を実現した。またイオン交換膜に凹凸構造を付与して特異形状を有するIEMを開発し、従来の平膜よりも流路部の電気抵抗を低減することで、RED出力を約3倍増加させた。実証化の初期段階としてREDスタックの大面積化(総膜面積180 m2)を行い、モデル濃縮海水(90 mS/cm, NaCl溶液)と実河川水を用いて出力性能を調査した結果、257.2 Wの高出力を達成した。大面積化時の性能推算モデルを構築するために水温の影響を詳細に解析した結果、膜抵抗は2.5%/°Cの水温依存性があることを示した。また流路部抵抗に関してはスペーサー形状と抵抗増加に繋がる遮蔽効果の関係を明らかにした。これらの結果を参考として新たに開発した計算手法は、各種条件(1供給条件(流量、濃度、水温)、2スタック構造(膜性能、膜間距離、膜形状、スペーサーの種類))における最大RED出力の実験結果を良好に予測できた。さらにRED出力からポンプ消費出力を差し引いた正味出力向上のための適した流量条件(淡水:海水=3:8)を明らかとした。淡水側前処理として、電解凝集/浮上-精密ろ過膜前処理プロセス(EC/EF-MF)を構築して溶存有機物の除去、そして除去に要するエネルギーを評価した。バイオポリマー・芳香族系有機物・カルシウムの選択的除去、溶存有機物の低分子化を観察した。RED発電時のスタック流路目詰まりは付着物の3次元蛍光分析より微生物由来の有機物(つまり生物由来汚染)であることを明確にし、この汚染による目詰まりは逆洗により90%以上回復できた。
汎用性の高いレセプトデータ・DPCデータを循環器疾患領域で利活用するための研究

厚生労働省が保有する医療に関するデータが、汎用性の高い集計表として、近年公開・提供されているが、循環器疾患領域において、これらのデータの利活用に関する知見は、十分ではない。本研究は、これらのデータを、循環器疾患領域において利活用するための手法や課題について明らかにする事を目的としている。近年公開されている「NDBオープンデータ」や「DPCデータの集計表情報」を利用した、循環器疾患に関する分析を行うと共に、日本循環器学会が構築しているデータベースを用いて分析結果を検証し、行政機関が保有するデータベースと学会が保有するデータベースを、循環器疾患領域で相乗的に利活用する手法についての検討も行う。
原子間力顕微鏡を用いた細胞内微細線量分布測定法の開発

本年度は重粒子線が生体細胞に及ぼす影響を調べるため確立した手法の特性評価およびその応用を行なった。手法はCR-39プラスチック飛跡検出器上に重粒子飛跡と細胞像を共に写し込み同時に観察するもので、飛跡位置測定の分解能及び細胞の軟X線透過イメージングの分解能はAFM観察により共に100nm以下であることが昨年度までに確認されている。本手法をがん硼素中性子補足療法における細胞内硼素分布測定のための高分解能αオートラジオグラフィ手法として考えた場合、要求されている細胞内構造レベルでの硼素分布測定を行なうのに十分な分解能を有しているといえる。本年度の研究でαトラック密度と硼素濃度との間には良好な線形性が確認され、バックグラウンドとして発生しうるプロトンの量及び弁別能なども評価を行ない、細胞内硼素分布を定量的に測定する準備が整った。そこでBSH, BPAという2種の薬剤について本手法を用いて細胞内硼素分布測定を行なったところ、(1)BPAはBSHの数倍多く取り込まれること、(2)BPAは細胞内に均一に、BSHは核膜や細胞膜上に特異的に分布していること等が明らかとなり、薬物輸送に関する知見を得ることができた。これらの結果は医学系一流紙に投稿中である。ところで軟X線細胞イメージングではこれまで軟X線源として大規模施設で放射光を利用したり、出力や安定性に不満の残るレーザプラズマなどを使用したりしなくてはならず、必ずしも扱い易くなかった。そこでより簡便な方法として紫外線を用いた細胞イメージング法を新たに開発した。紫外線源として市販の殺菌灯を用いることでX線顕微鏡同様の透過イメージングが可能で、細胞内の紫外線吸収コントラストがCR-39プラスチック上のレリーフとして現像後に現れることがわかった。分解能も200nmという値が得られており、簡便で広い応用が期待できる。こちらの成果は応物系一流紙に投稿中である。
拡張された制限つき探索理論の電流誘起系への適用

本研究では大きく分けて三つの互いに関連した研究項目を実行した。(1)動的CDFTの開発:内部電磁場をあらわに含んだハミルトニアンを基礎に、動的CDFTを開発した。得られた有効一電子方程式に含まれる動的交換相関エネルギー汎関数に関しても、断熱的近似であるAVEAを提案した。(2)磁場下固体の強束縛近似法の開発:磁場下固体の電子構造を計算する相対論的な強束縛近似法を開発した。本手法を磁場下シリコン結晶に適用した。(3)磁場下超伝導体のための静的CDFT:磁場下超伝導体に適用可能な静的CDFTを開発した。様々なスピン対称性に加え重心座標依存性を持つ超伝導秩序変数を再現できる理論である。24年度の研究実績を研究実施計画に挙げた項目ごとに述べる。(1)動的CDFTの構築:メタマテリアルにふさわしい「動的CDFT」を構築する際、スタートのハミルトニアンの中に、系内部で誘起された横場のエネルギーを入れなければならない。通常の「静的CDFT」ではこの効果は小さいので無視をするが、メタマテリアルでは内部の電磁場を精度良く予言せねばならないのであらわに扱わなければならない。この事情は、磁場下での超伝導状態(マイスナー状態)の場合と同じである。従来の静的CDFTではあらわには取り扱わなかった電流間の相互作用を扱うことで、メタマテリアルで重要な横場の効果が精度良く表せる。(2)dHvA効果の再考のための磁場下固体の強束縛近似法: 23年度考察済みの磁場下固体の対称性に加え、24年度はさらに相対論的効果も同時に考慮した強束縛近似法を開発した。相対論的な強束縛近似法の定式化は従来には無くさらに磁場印加の効果も同時に取り込んだ定式化はもちろん無かった。テスト計算としてシリコン(金属ではないがフェルミ準位近くのバンド構造のデータがたくさんある)の計算を行った。(3)磁場下超伝導体における静的CDFT:動的CDFTの構築や静的CDFTの整備を行う過程で、磁場下超伝導体も本研究課題「拡張された制限つき探索理論(ECS理論)の電流誘起系への適用」の範囲内で、十分手に届くことが分かり研究をスタートした。有限温度のECS理論も23年度構築済みであったことも大きい。まだ一重項超伝導体ではあるが、その定式化および交換相関エネルギー汎関数の結合定数積分表示が導出できた。25年度の研究実績を研究実施計画に挙げた項目ごとに述べる。(1)動的CDFTの構築: 24年度はメタマテリアルの電磁波応答現象の記述に不可欠な内部電磁場をハミルトニアンに取り込むことに成功した。25年度はそれを基礎に「動的CDFT」を完成させた。具体的には以下のことを行った:(a)動的CDFTにおける存在定理の証明と、ディラック・フレンケル変分原理の密度による変分原理への書き換え。(b)上記2つの基本定理を用いて電流密度と電荷密度を正しく予言する有効一電子方程式の導出。動的CDFTは微視的マクスウェル方程式と連立させることによって電磁波の応答現象が記述できる。メタマテリアルの新奇な物性を微視的かつ第一原理的に議論する理論的道具が整った。(2)dHvA効果の再考のための磁場下固体の強束縛近似の開発: 23、24年度では、相対論的効果に関しては波動関数の小さい成分を適宜無視した近似的な扱いをしていた。25年度は、小さい成分の効果も取り込んだディラック方程式による磁場下強束縛近似の定式化を行った。本手法を磁場下シリコンに適用したところ、磁場によりブリルアンゾーンが縮小(平成23年度の磁場下対称性の議論の成果)した全く新しいエネルギーバンド図が得られた。本手法と前年度開発した有限温度・静的CDFT-VEAを組み合わせれば、dHvA効果の再考が可能となる。(3)磁場下超伝導体における静的CDFT: 24年度より磁場下超伝導体の静的CDFTの開発を行っている(電流誘起系の典型例で当初は研究計画になかった課題)。24年度はスピン一重項のみの定式化であったが、25年度は、スピン三重項のみならず、一重項と三重項の混合した超伝導体や、さらには重心座標に依存したクーパー対を持つ超伝導体にも適用可能な理論を構築した。とくに後者の理論的拡張は、磁場下での超伝導状態、すなわち渦糸状態では重要である。本年度の研究実績を、研究実施計画に挙げた項目ごとに述べる。(1)静的

CDFT-VEAを有限温度の場合へ拡張:本研究課題がスタートする前にすでに開発済みであった静的CDFT-VEAは、絶対零度の系でのみ適用可能な理論である。これを、マーミンの理論を用いて有限温度の場合へ拡張した。この新しい理論は、常伝導相はもとより超伝導相にも適用できるような一般化されたものである。さらに、有限温度の場合にも必須となる交換相関エネルギー汎関数の結合定数積分表示も導いた。(2)外部磁場下のハミルトニアンの対称性の確認:外部磁場が印加されたときに成り立つ「磁気的ブロッホ定理」を考慮に入れたシリコン結晶の電子構造計算を行った。相対論的な効果も考慮に入れた強束縛近似法を用いてた。磁気的ブロッホ関数の影響で、エネルギー状態密度の磁場依存性にバタフライ型の周期構造が現れた。これは、磁場下二次元正方格子のエネルギー状態密度で有名なバタフライ構造と類似したものである。(3)動的CDFT-AVEAの理論的枠組みの構築:動的CDFT-AVEAでは、静的CDFT-VEAにおける交換相関ポテンシャルを借用する。静的CDFT-VEAでは交換相関エネルギー汎関数の具体的な表式はあるが、それに対応するポテンシャル表式は無かった。電子密度および常磁性電流密度による変分を実行し、交換相関ポテンシャルの具体的な表式を導いた。この表式は動的CDFT-AVEAの交換相関ポテンシャルとして使えるものである。(4)動的ECS理論の構築の準備:動的ECS理論の構築の準備として、本年度はまず、通常の密度汎関数理論の動的理論(td-DFT)の確認作業を行った。研究実績の概要でも述べたように、研究計画で挙げたテーマに関してはおおむね順調に進展している。さらに当初研究計画で挙げていなかったテーマで、本研究課題に関連のある超伝導のマイスナー状態(この系も研究課題の「電流の誘起した系」である)の研究も進展している。項目ごとに自己点検を行う。(1)動的CDFTの構築:研究計画で述べているように、本研究では、動的CDFTを適用する際にはその「実用スキーム」とも言うべき「動的CDFT-AVEA」を使用する予定である。すでに23年度AVEAの具体的なポテンシャル形は完成している。24年度はさらに、メタマテリアルで重要な横場の効果をあらわに扱って、本来AVEAに担わせていた効果を直接的に計算できる形式に改善した。これは当初研究計画では予定しなかった改善であり、その意味において当初の計画よりも進んだと言える。(2)磁場下固体の強束縛近似法: 24年度は数値計算を基礎にdHvA効果の再考を行う予定であったが、磁場下強束縛近似法のプログラム開発に手間取り計画が遅れている。当初研究計画に無かった相対論的効果の取り込みは完成したものの(24年度)、この項目は全体としてやや遅れている。(3)磁場下超伝導体の静的CDFT: 24年度は一重項超伝導体ではあるが、転移温度と臨界磁場を予言できる理論が出来上がった。この研究は当初研究計画には無かったものであり、その意味では本研究課題の予想以上の進展に貢献している。研究実績の概要でも述べたように、研究実施計画に挙げた項目はおおむね順調に進展している。研究実施計画に挙げた項目ごとに自己点検を行う。(1)静的CDFT-VEAを有限温度の場合へ拡張:本研究課題に限って言えば、常伝導相に適用できる理論で十分である。このことを考えると、この項目に関しては当初の計画以上に進んだと言える。
量子操作の情報論的可視化とそのエンタングルメントの分析への応用

1927年、ハイゼンベルグによって量子系の測定誤差と反作用による擾乱の間に不確定性関係が成り立つことが示唆された。私は、量子論が統計的な性質を内在していることから、量子測定における誤差や擾乱を定式化するためには、測定データからの推定プロセスが本質的であることに着目した。そこで、統計学、特に量子推定理論を用いることで、任意の量子測定の誤差と測定の反作用による擾乱が、統計学で最も重要な量の一つであるFisher情報量を用いて定式化できることを示した。そして、それらの誤差と擾乱の間に成り立つ不確定性関係を導出することに成功した。そこで導出された不確定性関係の下限は、これまでに予想されていた交換関係による下限よりも厳しいものであった。さらに、今回新しく導出された下限を達成する具体的な測定過程を構成することにも成功した。重力波検出など超精密測定が必要となる実験においては、測定過程における誤差や擾乱を最小にすることが不可欠である。誤差と擾乱の間の達成可能な限界を示した私の研究結果は、今後のそれらの実験技術の発展に大きく寄与すると見込まれる。本研究をまとめた博士論文によって平成23年度の東京大学の理学系研究科研究奨励賞を受賞した。また、KEK研究会「量子論の諸問題と今後の発展(QMKEK4)」や多くのセミナーで招待講演を行った。さらに、不確定性関係は物理学だけでなく人文・哲学分野にも大きな影響を与えたことから「Science of Philosophy of Science(旧:新しい科学哲学をつくる会)」の春合宿セミナーでも招待講演を行った。私の研究結果は、名古屋大学の小澤教授の主張とは完全に相反するものであることから、メディアからも注目され、日経サイエンス,東京新聞,朝日新聞などから取材を受け、日経サイエンス2012年4月号に私の研究内容が紹介された。量子操作の情報論的可視化を行うことによって、当初期待していなかった物理学の基礎的な問題である不確定性関係が解明できたため。本研究で明らかになった誤差と擾乱の達成可能な限界を、実際の実験系においてどのように実装するかを明らかにし、実験家へ実験方法を提案する。まずは量子光学系や冷却原子系などの実装しやすいと思われる系について提案を行い、その後、重力波検出などの超精密測定へと応用を行う。1.量子操作、特にノイズによる量子系の持つ情報量の変化、および、その情報を得るための最適な測定方法を求めた。量子系では外界との相互作用を完全に断ち切ることは出来ないため、それによる不可避なノイズが量子状態を破壊し、量子コンピュータや量子ネットワークの実現を妨げている。それらのノイズは原理的に不可避であるため、したがって、ノイズによって破壊された量子状態から如何にして元の量子状態についての情報を読み出すか、という問題を考えることが重要である。量子操作によるノイズの記述や、量子系から情報を取り出すための測定は無限の自由度があり、これらを効率的に解析するのは非常に困難であったが、Lie代数を用いて量子状態、物理量、量子測定、量子操作が統一的に表せることを発見し、それを用いることで情報量の変化や最適な測定を求めることができた。これらの結果は「Optimal Measurement on Noisy Quantum Systems」というタイトルでPhysical ReviewLettersに掲載された。また、4th FEYNMAN FESTIVAL/International conferenceや日本物理学会2009年秋季大会、第20回量子情報技術研究会など多くの会議・研究会で発表を行った。2.量子系に対して何らかの操作を行っている場合、その操作における入力系と出力系とでは物理系が異なる場合が多い。例えば、電子や原子の量子状態を光子へと転写して遠方へ転送したり、逆に光の状態を原子集団に転写して保存したり、といった実験が既に行われている。そこで、1の結果をそのような入力系と出力系とが異なる量子操作に一般化した。この結果は日本物理学会第65回年次大会で発表した。また、現在、論文を執筆中である。量子系では測定結果は確率的なふるまいを示すため、測定によって量子系についての情報を得るためには測定結果からの推定プロセスを考える必要がある。ある物理量の測定において、その量子測定がノイズを含まない場合は、推定プロセスは自明である(測定結果の平均値を計算すればよい)が、量子測定にノイズを含む場合はそのノイズが測定結果に与える影響を考慮する必要があるため、一般には推定プロセスは非自明になる。非可換な複数の物理量を測定する際には、それらの物理量の正確な測定は不確定性関係によって禁止される。したがって、非可換な物理量の同時測定は必ずノイズを含み、推定プロセスについての分析が不可欠である。私は上に述べた考察から、非可換な物理量の測定誤差についての不確定性関係を、推定プロセスを含めて分析した。それによって、これまでに知られていなかった、測定誤差が満たすより強いトレードオフ関係を求めることに成功した。そのトレードオフ関係を表す不等式は、任意の量子状態および物理量に対して、等号を達成する測定が必ず存在するという点でこれまでに知られていたものよりも優れている。さらに、そのような測定が現在の実験技術を用いて実現可能であることも示した。近年、スピンスクイージングなどの非可換な物理量を同時に制御する技術が発展してきており、非可換な物理量を測定する最適な方法を示した私の結果は、今後の実験技術の発展に大きく寄与すると見込まれる。現在、これらの結果を「Uncertainty Relation Revisited

from Quantum Estimation Theory」というタイトルで論文を執筆中である。さらに、下記の研究発表欄にあるように多くの会議や研究会で発表し、大きな反響を得ている。1927年、ハイゼンベルグによって量子系の測定誤差と反作用による擾乱の間に不確定性関係が成り立つことが示唆された。私は、量子論が統計的な性質を内在していることから、量子測定における誤差や擾乱を定式化するためには、測定データからの推定プロセスが本質的であることに着目した。そこで、統計学、特に量子推定理論を用いることで、任意の量子測定の誤差と測定の反作用による擾乱が、統計学で最も重要な量の一つであるFisher情報量を用いて定式化できることを示した。そして、それらの誤差と擾乱の間に成り立つ不確定性関係を導出することに成功した。そこで導出された不確定性関係の下限は、これまでに予想されていた交換関係による下限よりも厳しいものであった。さらに、今回新しく導出された下限を達成する具体的な測定過程を構成することにも成功した。重力波検出など超精密測定が必要となる実験においては、測定過程における誤差や擾乱を最小にすることが不可欠である。誤差と擾乱の間の達成可能な限界を示した私の研究結果は、今後のそれらの実験技術の発展に大きく寄与すると見込まれる。本研究をまとめた博士論文によって平成23年度の東京大学の理学系研究科研究奨励賞を受賞した。また、KEK研究会「量子論の諸問題と今後の発展(QMKEK4)」や多くのセミナーで招待講演を行った。さらに、不確定性関係は物理学だけでなく人文・哲学分野にも大きな影響を与えたことから「Science of Philosophy of Science(旧:新しい科学哲学をつくる会)」の春合宿セミナーでも招待講演を行った。私の研究結果は、名古屋大学の小澤教授の主張とは完全に相反するものであることから、メディアからも注目され、日経サイエンス,東京新聞,朝日新聞などから取材を受け、日経サイエンス2012年4月号に私の研究内容が紹介された。量子操作の情報論的可視化を行うことによって、当初期待していなかった物理学の基礎的な問題である不確定性関係が解明できたため。本研究で明らかになった誤差と擾乱の達成可能な限界を、実際の実験系においてどのように実装するかを明らかにし、実験家へ実験方法を提案する。まずは量子光学系や冷却原子系などの実装しやすいと思われる系について提案を行い、その後、重力波検出などの超精密測定へと応用を行う。
パーキン遺伝子異常による病態と放出機構の関係の検討

研究代表者江口は初代膵β細胞や初代培養皮質細胞を用いることで、parkin遺伝子が細胞膜直下の細胞骨格蛋白重合化を調整し、放出機構調整蛋白(syntaxin1)との結合を亢進、放出阻害を行う可能性を示唆した.また、parkin欠損マウスではインスリン分泌の有意な低下をOGTT検査にて認めた.以上よりparkin遺伝子異常は膵β細胞や神経細胞において細胞骨格蛋白の形態異常を引き起こし、分泌障害を来す可能性が考えられた.これによりパーキンソン病の病態解明しいては治療法の開発が期待される.また、PARK2患者は糖尿病を合併しやすい可能性が考えられた.研究代表者江口は初代膵β細胞や初代培養皮質細胞を用いることで、parkin遺伝子が細胞膜直下の細胞骨格蛋白重合化を調整し、放出機構調整蛋白(syntaxin1)との結合を亢進、放出阻害を行う可能性を示唆した.また、parkin欠損マウスではインスリン分泌の有意な低下をOGTT検査にて認めた.以上よりparkin遺伝子異常は膵β細胞や神経細胞において細胞骨格蛋白の形態異常を引き起こし、分泌障害を来す可能性が考えられた.これによりパーキンソン病の病態解明しいては治療法の開発が期待される.また、PARK2患者は糖尿病を合併しやすい可能性が考えられた.研究代表者江口は予備検討にてparkinをknockdownしたPC12細胞においてカテコラミン分泌能が低下していることを指摘している。また、全反射顕微鏡(以下TIRFM)を用いることで、parkin欠損マウスの膵β細胞においてseptin5のfilament形成に伴う放出の第一相の低下を発見した。平成22年度では、PC12細胞、MEF細胞において、parkin遺伝子の発現の有無により、細胞膜直下のseptin,またそれと結合するactinの形態、また、可溶性、不溶性化に有意な差を認めた。septin5と放出の第一相に重要な、SNARE蛋白の一つであるsyntaxin1との結合を免疫沈降で評価したところ、parkin欠損mouseのbrainにてseptin5とsyntaxin1Aの結合の亢進が認められた。また、初代神経培養細胞にて神経終末の形態、septinの局在を検討したところ、parkin欠損mouseの初代培養皮質細胞にて神経終末の形態に変化を認めた。parkin欠損マウスの膵β細胞にアデノ随伴ウイルス(AAV-parkin)を感染、強制発現させたところinsulin放出の第一相の低下、septin5のfilament形成がparkin遺伝子の発現によりrescueされた。parkin欠損マウスにOGTTを施行したところ、野生型と比べ有意に血糖の上昇を認めた。これらにより、septinの細胞膜直下におけるfilament形成、syntaxin1との結合による放出の阻害を、parkinは抑制していることが考えられた。この機序によりparkinの発現低下はdopamine、insulinの分泌阻害を来すと考えられる。また、parkin欠損マウスは耐糖能異常を来たすことが証明され、パーキンソン病と糖尿病の関係性が示唆された。本年度(平成24年3月31日)の研究実施計画本研究では耐糖能異常と若年性パーキンソン病(ARJP)の一つであるPARK2(parkin遺伝子異常)が膵臓β細胞からのinsulin分泌障害と神経細胞におけるdopamine分泌障害という類似する機構の障害から起因することより、insulin分泌、dopamine放出機構におけるparkinの機能を模索し、また、insulin分泌不全から起こる、PARK2と露尿病の合併の有無を検討した。研究代表者江口は平成22年度までに、PC12細胞、MEF細胞、初代膵β細胞において、全反射顕微鏡(以下TIRFM)を用いることで、parkin遺伝子の発現の有無により、細胞膜直下の細胞骨格蛋白であるseptin,actinの重合化を確認した。細胞骨格蛋白は放出機構に重要な蛋白であり、TIRFを用いた解析にてインスリン分泌能の低下を確認した.この変化はprakin欠損mouseのβ細胞に野生型parkinを再発現させることで回復された。Mouseのbrainにおいては、parkin遺伝子の発現の有無により放出機構調整蛋白であるSNARE蛋白(syntaxin1)とseptin,actinの結合に有意な差が認められ、放出が阻害されている可能性が示唆された。H23年度には、parkin遺伝子がseptinやactinなどの細胞骨格蛋白の重合化に与えるという結果から、parkin遺伝子の有無による細胞骨格蛋白の神経細胞の放出、形態、特に神経突起へ与える影響を検討した。parkin欠損mouseの初代培養皮質細胞を用いて神経細胞体や神経突起内のactinの凝集の亢進を認めた。OGTTによるparkin欠損マウスの耐糖能、insulin分泌能を検討したところ、parkin欠損マウスでは耐糖能の有意な低下が認められた。以上よりparkin遺伝子異常は膵臓β細胞や神経細胞において細胞骨格蛋白の形態異常を引き起こし、insulin分泌不全、神経伝達障害を来すことが考えられた。PARK2患者は糖尿病を合併しやすい可能性が考えられた。
過剰免疫反応による精神疾患発症機構のリアルタイムイメージング解析

これまでに我々は、インターフェロン誘導性膜タンパク質interferon-induced transmembrane protein 3(IFITM3)が周産期の自然免疫応答誘発性の神経発達障害に関与していることを明らかにしている。本研究では、IFITM3の新規結合タンパク質としてRabGDIを同定した。さらにIFITM3を過剰発現させると細胞内小胞サイズが大きくなり、IFITM3はRabGDIとの相互作用により、Rab5を活性化して小胞の融合とmulti-vesicular body (MVB)の形成を促進することが示唆された。うつ病や統合失調症などの精神疾患の発症原因の1つとして過剰免疫反応の関与が示唆されているが、その全容は未だ不明な点が多い。これまでに我々は、インターフェロンの抗ウイルス作用に重要な役割を果たしているインターフェロン誘導性膜タンパク質Interferon Induced Transmembrane Protein 3(IFITM3)が周産期の自然免疫応答誘発性の神経発達障害に関与していることを明らかにした。IFITM3が過剰免疫反応による精神疾患の発症に関与している可能性は高く、中枢神経系におけるIFITM3の機能を解明することで精神疾患の発症メカニズムの一端を明らかにできると思われる。エンドサイトーシスは様々な分子が時間空間的に複合体を形成することで制御されており、神経機能調節に重要な役割を果たしている。一方、IFITM3は直接または間接的にエンドサイトーシスに関与する分子と結合し、その機能を障害すると考えられる。そこで平成26年度は、IFITM3によるエンドサイトーシス制御機構を解明するための実験を行い、以下の結果を得た。(1) LC-MS/MS解析によりIFITM3の新規結合タンパク質候補としてRabGDIを同定した。(2) IFITM3とRabGDIの結合をGST pull down assayにより確認した。(3) IFITM3の変異体(非リン酸化、非パルミトイル化)を作製した。(4)イメージングの準備として、蛍光タンパク質とFstl1の融合タンパク質を発現するプラスミドを作製した。これまでに我々は、インターフェロンの抗ウイルス作用に重要な役割を果たすインターフェロン誘導性膜タンパク質Interferon Induced Transmembrane Protein 3(IFITM3)が周産期の自然免疫応答誘発性の神経発達障害に関与していることを明らかにした。IFITM3が過剰免疫反応による精神疾患発症に関与する可能性は極めて高く、中枢神経系におけるIFITM3の機能を解明することで過剰免疫反応による精神疾患発症のメカニズムの全容が明らかになることが考えられた。一方、IFITM3は直接または間接的にエンドサイトーシスに関与する分子に結合している可能性が高く、エンドサイトーシスは様々な分子が時間空間的に複合体を形成することで達成される。平成26年度は、IFITM3の新規結合タンパク質としてRabGDIを同定した。そこで平成27年度は、エンドサイトーシスにおけるIFITM3とRabGDIの相互作用の役割を解明するための実験を行い、以下の結果を得た。(1) IFITM3とRab5が細胞内で部分的に共局在している。(2) IFITM3を過剰発現させると、GTP結合型Rab5が増加し、IFITM3はRab5の活性を亢進する。(3)IFITM3を過剰発現させると細胞内小胞サイズが大きくなり、IFITM3はRab5を活性化して小胞の融合とMulti-vesicular body (MVB)の形成を促進することが示唆された。TIRF顕微鏡を用いたグリア細胞からのFstl1の分泌測定には至らなかったが、イメージングに必要な実験材料の作製は順調に進展した。また、最も困難が予想されたIFITM3と相互作用を示す分子が同定できたことから、平成26年度の研究計画は全体としては概ね順調に実施できたと評価した。神経精神薬理学1. IFITM3によるエンドサイトーシス制御機構の解明平成26年度に同定したIFITM3結合タンパク質がエンドサイトーシスに与える影響について検討する。また、IFITM3と結合しない変異体を作成し、結合タンパク質のノックダウンによるエンドサイトーシスの変化が変異体の導入でレスキューされないことを確認する。さらに、エンドサイトーシスにより取り込まれた分子(EGFRなど)の細胞内輸送経路の変化についても解析する予定である。Fstl1の分泌過程についてリアルタイムイメージングにより検討する。Fstl1を蛍光タンパク質との融合タンパク質として発現させ、TIRF顕微鏡を用いてFstl1の細胞内輸送過程を解析する。また、上記のIFITM3結合タンパク質のFstl1分泌増加への関与についても検討する。