hpprc/llmjp-kaken huggingface dataset:
ボツリヌス感染症の予防法の確立を目的とした"M細胞標的型食べるワクチン"開発

以上の背景を踏まえ、コメ型ワクチンの実用化に向けた研究を加速するためにも、申請者は昨年7月よりヒト化マウス研究の権威であるノースカロライナ大学チャペルヒル校のJ.Victor Garcia-Martinez博士の研究室で、トランスレーショナルリサーチを開始している。Garcia研究室で開発に成功したヒト化マウスは、免疫不全マウスにヒト胎児由来の胸腺組織を移植した後、CD34陽性の造血幹細胞を移植して作製する。そのため、ヒトのMHCに拘束性を有したT細胞を分化成熟させることが可能であることから、特にワクチン開発を進める上で、とても重要な研究ツールとして昨今非常に注目されている。現在申請者は、特にヒト化マウスの腸管免疫に焦点を当て、経口ワクチン開発の観点から分子細胞生物学的解析を展開している。研究最終年度に当たる今年度は、申請課題であるコメ型ワクチンを完成させるべく、トランスレーショナルリサーチを組み合わせた研究を実施した。具体的には、コメ型ワクチンのヒトでの免疫原性を評価すべく、日本学術振興会特別研究員の規定の下、ヒト化マウス研究の権威である、米国ノースカロライナ大学のJ.Victor Garcia-Martinez博士の研究室に研究留学し、ヒト化マウスの腸管組織におけるヒトの粘膜免疫学の発達に関する評価を行った。その結果、これまで多数報告されているヒト化マウスの中で、Garcia研究室で作成するヒト化マウス(BLTマウス)は、腸管免疫システムが最も発達しているモデル動物であること、そして粘膜免疫システムで最も重要であるIgA産生が、このBLTマウスのみに高頻度で認められることを明らかにし、粘膜ワクチン研究に最も適したモデル動物であることを明らかにすることに成功した(論文準備中)。一方で、2007年度に申請者が開発し報告したコメ型コレラワクチンが、コレラ毒素に対する防御免疫誘導能に加えて、コレラ菌や病原性大腸菌(生菌)に対する防御免疫も誘導可能であることも、実証することに成功した(PNAS,107:8794-8789,2010)。その他、今年度は、安全性に優れた経鼻ワクチン開発にも力を注ぎ、ナノメートルサイズの粒子(ナノゲル)をワクチンデリバリーとして応用したナノゲル型経鼻ワクチンの開発にも成功し、論文として発表した(Nature Materials、9:572-578,2010)。以上の通り、今年度は、計5報の原著論文を発表し、また本研究期間である平成20-22年の3年間を通して、計18報の論文を発表することができた。3年間の本研究により、粘膜ワクチンを実用化するための、研究基盤を構築することができたと考える。
睡眠障害は夜間頻尿の原因になるか?:簡易脳波睡眠診断を用いた検討

夜間頻尿は加齢とともに有病率が増加し、高齢者の睡眠を妨げている。また、夜間頻尿は生活の質低下および死亡率上昇にも関連している。従来、高齢者睡眠の詳細については充分には検討されていない。睡眠障害は主に質問票を用いて評価されてきたが、簡易型脳波計により夜間頻尿を有する高齢者の在宅での睡眠状態を評価できた。我々の研究は、夜間頻尿に伴う睡眠障害研究に新たな展開をもたらした。平成22年度は、本学の医の倫理委員会の承認を得て、夜間頻尿を訴える患者における簡易脳波睡眠診断の意義に関する研究と、より快適な簡易脳波睡眠診断機器の開発への課題抽出作業を行った。現行の簡易睡眠脳波診断機器は、前頭部の2カ所に電極を内蔵した鉢巻状電極と耳柴電極を有線で中継器を介してノートパソコン(nPC)にデータを転送するもので、被験者に十分な使用説明を行った後に在宅での測定を行った。しかし、在宅の就寝環境ではnPC設置のスペースの確保が困難であり、改良ソフトを搭載したミニnPCに変更したが、パソコンの使用自体が高齢者には困難であることが多いこと、夜間排尿動作毎に電極を脱着する必要があることなどの測定系の課題が抽出された。生体計測専用のLSIが開発途上であることから、電極と有線接続した中継器自体にSDメモリ(SD)と携帯電話用リチウム電池を搭載し、SDを媒体としてnPCで解析するシステムを考案し、ポケット収納型中継・記録器を開発した。また夜間排尿覚醒時の排尿動作の確認のため、体動計を用いて排尿動作を記録し、脳波と併せて解析するソフトを開発して、現在、高齢者の夜間排尿と睡眠脳波の関連を評価している。簡易睡眠脳波による高齢者の睡眠の質的診断では、開発時に対象となった被験者の大半が若年者であり、高齢者の睡眠に関する基礎データが全くない状態で、高齢者特有の睡眠の質的評価ならびに夜間排尿覚醒との関連を評価するに至っていない。現時点では夜間排尿覚醒は非REM期の深睡眠からREM睡眠への移行期に生じており、就眠後第1 REM移行期で排尿覚醒しなければ、被験者の睡眠自己評価は高い傾向が確認されている。夜間頻尿を有する高齢者17人(平均72.6歳)および成人ボランティア10人において、簡易型脳波睡眠診断を前者に43回および後者に12回施行した。高齢者においいて検査期間中に認められた夜間排尿回数は90回平均2.6回であった。成人例ならびに高齢者において睡眠変数を比較したところ高齢者では、総就眠時間・睡眠時間の延長を認めたが、総睡眠時間に差は認めらなかった。これは中途覚醒時間の延長によるもので、中途覚醒時間の較差は76分であった。高齢者において、就眠後第一排尿までの時間が睡眠周期2周期以内および、夜間排尿回数が2回以上のものでは、深睡眠時間の短縮ならびに、中途覚醒時間の延長、睡眠効率の低下が認められた。すなわち早期に覚醒することにより、深睡眠の出現の抑制ならびに排尿回数増大による中途覚醒時間の延長ならびに睡眠効率の低下を来たしたものと考えられた。排尿のために覚醒する直前の睡眠段階は、REM期が77%であり、浅睡眠期が23%であった。小児夜尿症例に認められるような深睡眠期から覚醒する症例は認められなかった。今回の検討では高齢者が覚醒したために排尿したものか、尿意により覚醒し排尿したものかは不明であった。排尿関連の覚醒時間の平均は67.7分であり、一回あたり33.7分であった。6例35%の症例が1回の夜間排尿に1時間以上の覚醒していた。今回の検討において、就眠後第一排尿までの時間が短い症例、夜間排尿回数が多い症例では有意に深睡眠時間の減少、中途覚醒時間の延長が認められ、また再入眠困難を呈する症例が認められた。今後は、治療介入により十分の睡眠が得られるかどうか検証する必要がある。【脳波計の改良】平成24年度は、脳波計を従来よりも小型・軽量化、操作を簡易化したことに加え、頭部にディスポ電極を用いて接続する送信器と、電波で送られる脳波情報を受信・記録する受信器に分離した。この無線化により被験者の行動が制限されることがほとんどなくなり、在宅での睡眠脳波測定が容易となった。【在宅睡眠脳波測定を用いた研究成果】[目的]夜間頻尿により睡眠が障害されるが、客観的に睡眠状態を評価した報告はない。そこで無線型簡易脳波計を用いて夜間頻尿症例の睡眠状態を評価した。[対象と方法]高齢夜間頻尿症例17名と若年健常者10名を対象とし、2夜以上連続で在宅睡眠脳波測定を行った。[結果]年齢は、夜間頻尿群72.6±0.6歳、健常者群37.7±11.3歳であった。

睡眠脳波測定は、夜間頻尿群でのべ43回、健常者群でのべ12回行った。夜間頻尿群の夜間排尿回数はのべ90回で1夜あたり2.1±1.2回であった。夜間頻尿群では、総就床時間、睡眠時間、中途覚醒時間がより長く、深睡眠時間がより短く、睡眠効率が低下していた。また、入眠から初回覚醒までの時間が2睡眠周期より短い群では、中途覚醒時間が長く、深睡眠時間が短く、睡眠効率が低下していた。[結語]夜間頻尿症例においては夜間排尿回数のみならず中途覚醒時間の長さが睡眠の質を低下させていることを、無線型簡易脳波計を用いて客観的に証明した。高齢者夜間頻尿に対する診療では、夜間排尿回数を減少させることに加えて中途覚醒時間を短縮させることも重要であると考えられる。【研究の意義】夜間頻尿による睡眠障害の診療において下部尿路症状への治療のみで効果が得られない場合、他覚的所見に基いた睡眠そのものへの治療介入の可能性が示され、新たな治療戦略開発の第1歩を踏み出したと考える。今回の研究の目的は、在宅で日常生活を反映した睡眠の質を測定するテレメトリー睡眠診断システムの確立および、高齢者の睡眠の質を質的診断することであり、この面においては検討がなされたものと思われる。24年度が最終年度であるため、記入しない。簡易型睡眠脳波計により非拘束で従来の睡眠と同等の睡眠が得られていることが明らかとなった。今後は従来の治療介入が、高齢者の睡眠の質を如何に改善しているかどうかを検証し、新しい治療法の確立をしていかなければならない。
アクティブタッチの脳内機構を統合的に解析する

本申請課題は三つのテーマを打ち立てて研究を遂行している。テーマ1について:運動制御に関連して、皮質運動野のニューロンの発火特性と回路構造の関係を明らかにした。皮質運動野ニューロンの活動をヒゲ運動との関連性において解析したところ、ヒゲ運動が大きいときに優位に活動が活発になるニューロンと、小さなヒゲ運動に連動して発火するニューロンが存在することがわかった。これらのニューロンの軸索投射パターンを単一ニューロンレベルで解析したところ、脳幹や脊髄へ同側性に投射するニューロンは両側の線条体に投射するタイプのニューロンに比べ大きい運動時を好んで発火する性質があることがわかった。こうした、運動制御に関わる回路の構造と活動特性の直接的な関係を示すデータを記載することは、今後その他の運動制御に関わる研究にために重要な基盤となる。論文発表行った(Shibata et al., 2018)。テーマ2について:触覚情報処理系の抹消神経システムにおいて、機械刺激が神経活動に変換されるメカニズムについて、形態学的所見と生理学的所見の関係性を説明するモデルを確立した。視覚系や聴覚系に比べ、理解が遅れていた触覚系の抹消神経情報符号化メカニズムについて、考察を深める重要な所見が提供できた。論文はリバイズ中である。テーマ3について:大脳皮質から視床への投射が、感覚入力に対する中継ニューロンの応答特性に影響を与えることを明らかにした。皮質の内的状態が、上行性の感覚情報中継ニュロンの活動を調整し、結果として皮質に到達する神経活動信号がダイナミックに変化することが示唆された。感覚情報処理において皮質視床連関の果たす役割について理解が進んだ。論文発表行った(Hirai et al., 2018)。平成30年度が最終年度であるため、記入しない。本申請課題における平成27年度の研究では、ラットヒゲ触覚系末梢の一次求心性線維について、反応活動特性と形態学的特性の関係性を単一軸索レベルで解析した。さらに、そのようにして明らかにした末梢触覚受容器の情報符号化メカニズムについて、理論的モデルを構築し、シミュレーションで再現することによりその信憑性を高めた。これまで、視覚系や聴覚系の末梢に比べ、触覚系の末梢受容器においては、その情報符号化メカニズムについて理解が不足していた。これは、視覚系や聴覚系に比べ、触覚系では末梢のin vitro実験が困難であることや、機械的触覚入力を実験的にコントロールすることが難しいことに起因する。しかし、末梢の情報符号化メカニズムを知ることは、中枢神経系における感覚情報処理機構を理解するためには大変重要なことであり、触覚系末梢の研究は待ち望まれていた。今回明らかになった触覚情報符号化メカニズムの理解は今後の触覚情報処理研究において大変大きな貢献をするであろう。さらに、別のテーマとしてヒゲの運動制御メカニズムを調べている。高速ビデオカメラを用いてヒゲの運動をリアルタイムで数値化し、単一の大脳皮質運動野ニューロンの活動特性を運動パターンとの関連性で明らかにした。そのように調べたニューロンの形態を可視化する方法も組み合わせ、回路構造とニューロンの活動特性の相関を調べている。この運動制御の研究結果は、上記の触覚末梢符号化メカニズムの研究と統合的に考察することにより、アクティブタッチ(能動的触覚)の意義を合理的に説明出来る事が期待される。本研究課題の主要な目的の一つである、触覚末梢における情報符号化機構について、生理学的データと形態学的データの統合と理論的モデルによる裏付けが完成し、論文投稿まで至った。また、運動制御に関して、ヒゲ運動と大脳皮質ニューロン活動の関係性を明らかにし、その軸索投射パターンをも解明する実験についてもおおよそデータが蓄積して来ている。さらに、視床における下降性投射の機能に関する研究もデータ解析が進み、一つ目の論文の作成がほぼ完成している。本研究課題は三つのテーマから成り立っているので、それぞれのテーマについて研究実績を説明する。<テーマ1:ヒゲ運動の解析と運動皮質ニューロン活動および軸索投射パターン>ヒゲの動きを記録し、同時に運動皮質第5層の神経活動記録行った。ヒゲ運動の振幅パラメーターと発火頻度の相関を調べたところ、運動野第5層のニューロンには振幅が大きいときに好んで発火するタイプと振幅が小さいときに好んで発火するタイプが多く存在することがわかった。それらのニューロンの形態を可視化し、その軸索投射パターンと活動特性との間にある関連を調べている。<テーマ2:ヒゲ毛包内における機械受容器の反応特性と解剖学的構築>ヒゲに加わる触覚情報を中枢神経系に伝える眼窩下神経において、ガラス電極による軸索内記録を実施し、ヒゲを人工的に押す試験によって反応特性を調べた。その後、記録した軸索に標識物質を注入することにより、末梢受容器における神経終末の形態を可視化し解析した。形態学的分類における4つの終末タイプについて研究した。活動の時系列変化を調べると、刺激期間に活動が持続するタイプとすぐに活動が消失するタイプがあり、その特性と形態学的分類との間に相関があった。また、円筒状の構築を持つ毛包構造において、一つ一つの終末が存在する場所と反応の方向選択性に関係があることがわかった。<テーマ3:視床ニューロンの周期的活動を修飾する下降性回路>覚醒ラットにおいて触覚刺激に対する視床ニューロンの反応を調べた。感覚皮質を破壊することにより、皮質から視床への影響を除去した状態では、視床ニューロンの活動が亢進しているように見えた。

しかし、バースト活動が増えていることから、むしろ膜電位は下がっていると推測された。皮質6層では皮質から視床に投射するニューロンが触覚刺激に早い潜時で反応することがわかった。<テーマ1:ヒゲ運動の解析と運動皮質ニューロン活動および軸索投射パターン>覚醒動物においてヒゲの運動をリアルタイムで解析すると同時に神経活動を記録することに成功した。記録を行ったニューロンに対し、プラスミドを注入し、形態を可視化することに成功した。<テーマ2:ヒゲ毛包内における機械受容器の反応特性と解剖学的構築>ここまでの実験結果を説明する理論モデルを構築し、シミュレーションに成功した。このモデルによって毛包受容器において機械刺激が神経活動に変換される仕組みの一端が明らかになった。これらの内容をまとめた論文を現在投稿中である。<テーマ3:視床ニューロンの周期的活動を修飾する下降性回路>ここまでの結果は皮質から視床までの下降性投射が視床中継ニューロンの情報処理に大きな就職を行っていることを示している。これらのデータを論文にまとめ、現在投稿中である。本申請課題は三つのテーマを打ち立てて研究を遂行している。テーマ1について:運動制御に関連して、皮質運動野のニューロンの発火特性と回路構造の関係を明らかにした。皮質運動野ニューロンの活動をヒゲ運動との関連性において解析したところ、ヒゲ運動が大きいときに優位に活動が活発になるニューロンと、小さなヒゲ運動に連動して発火するニューロンが存在することがわかった。これらのニューロンの軸索投射パターンを単一ニューロンレベルで解析したところ、脳幹や脊髄へ同側性に投射するニューロンは両側の線条体に投射するタイプのニューロンに比べ大きい運動時を好んで発火する性質があることがわかった。こうした、運動制御に関わる回路の構造と活動特性の直接的な関係を示すデータを記載することは、今後その他の運動制御に関わる研究にために重要な基盤となる。論文の製作は完了し、投稿中である。テーマ2について:触覚情報処理系の抹消神経システムにおいて、機械刺激が神経活動に変換されるメカニズムについて、形態学的所見と生理学的所見の関係性を説明するモデルを確立した。視覚系や聴覚系に比べ、理解が遅れていた触覚系の抹消神経情報符号化メカニズムについて、考察を深める重要な所見が提供できた。論文はすでにまとめて投稿中である。テーマ3について:大脳皮質から視床への投射が、感覚入力に対する中継ニューロンの応答特性に影響を与えることを明らかにした。皮質の内的状態が、上行性の感覚情報中継ニュロンの活動を調整し、結果として皮質に到達する神経活動信号がダイナミックに変化することが示唆された。感覚情報処理において皮質視床連関の果たす役割について理解が進んだ。三つのテーマを掲げて研究計画を構築したが、それぞれのテーマについて、十分データが集積した。データ解析と論文作成をすでに終え、1テーマについては論文が公表された。残りのテーマについても論文投稿中である。
薬師寺最勝会の形成過程の研究-儀礼・音楽における伝承・創造の視座から

『金光明最勝王経』(以下『最勝王経』)を講論する法会である薬師寺最勝会は830年に勅命により始修された。中世には戦禍のため、廃絶し、近世には最勝講として形を変えて細々と行われていたものの、明治の廃仏毀釈により途絶えた。薬師寺の史料は大半が焼失しており、薬師寺や他寺蔵の最勝会および最勝王経に関連する法会および経疏等の史料(第二次史料を含む)を併せて比較分析を行った。本研究にあたって、まず以下の4点を精査した。(1)維摩会、御斎会、その他『最勝王経』を所依の経典とする諸儀礼の史料、および薬師寺蔵の最勝会関係の史料に基づく最勝会の成立と変遷の過程。(2)『最勝王経』の概要と特徴。(3)雅楽付法会における音楽(声明・論義・雅楽)の実態。(4)最勝会のテキストおよび遡及の上限(江戸期)における声明の旋律。また以上の結果から、次の2点を考察した。(1)中世以降その経典としての必要性が希薄になった『最勝王経』に依拠する儀礼の存在意義。(2)教義の追求が音楽やパフォーマンス等の表現の追求に凌駕されていく儀礼の特質。以上の成果から導かれた、宗教が本有する審美性、あるいは伝統に内在する創造性という二重構造の原理を、薬師寺大講堂における最勝会の復興に反映させた。すなわち、かつて護国経典として日本に受容された『最勝王経』を今日的視点から見直し、この結果を復興する最勝会の基本的理念に反映させた。さらに復元した声明・論義を軸に、新たな伝統に内在する創造性の面を強調し、かつ『最勝王経』の経説に基づき、新たに雅楽と打楽器による音楽を創作し、最勝会の平成での具体像を提言した。今年度は1)最勝会関連現行儀礼の調査、2)薬師寺経蔵文書等の調査3)最勝会の儀礼次第の仮説4)最勝会復興の骨格作り、の各側面について研究を行った。詳細は以下の通り。1)最勝会関連現行儀礼の調査:金光明最勝王経に関連する現行儀礼として、高野山勧学院御最勝講、東大寺天皇殿講問答、法隆寺吉祥悔過,東寺御修法等の儀礼を調査した。始修当時の姿を残すものはなく、それぞれの宗学に応じて変形し伝承されていることが実証された。なお、勅使の下向は現在、東寺と延暦寺は慣例として継承されている。2)薬師寺経蔵文書等の調査:勅会としての最勝会に関わる資料は薬師寺には蔵されていない。16世紀以降に行われた略問答に関する資料は残され、最勝会の講問論義についての手がかりは得られたが、豎義関係の資料は皆無であった。興福寺や法隆寺など近隣の寺院に保存されている可能性があるため、次年度に文献調査を行う予定。3)最勝会の儀礼次第の推定:最勝会関連の資料がなく、当面は興福寺維摩会の儀礼に依拠して最勝会の儀礼次第を推定するものとした。今後の資料の出現により、これを修正していく必要がある。4)最勝会復興の骨格作り:上記の作業から得られた最勝会の儀礼の構造から、平成の最勝会として厳修しうる儀礼の骨格を作った。

復元した声明の旋律については、平成の声明として器楽伴奏を新たに作り、演奏を予定している。また列立や行香の場面での音楽、及び法楽での音楽をあらたな視点から構成していく構想を立てた。1)最勝会関連現行儀礼の調査:千年有余間における最勝会の変形の様相解明のため、高野山勧学院御最勝講、同金剛峰寺内談義、東大寺天皇殿講問答、同最勝十講、同大仏開眼1250年記念東大寺大仏殿最勝王経講讃法要、法隆寺吉祥悔過,東寺御修法を調査した。2)最勝会および御齋会関連文書の調査:第一次史料としては薬師寺経蔵最勝会関連文書の悉皆調査、興福寺国宝館蔵・東大寺図書館蔵最勝会関連文書の調査、その外金剛峰寺および東大寺の最勝講次第の複写を直接入手した。第二次史料については『大日本仏教全書』収載の薬師寺・興福寺関係文書、『日本書紀』『大乗院寺社雑事記』『中右記』『延書式』『貞観儀式』『江家次第』『教訓抄』『続教訓抄』『體源抄』『楽家録』『貞観儀式』等にみられる記述を抽出し、データベースを作成した。3)声明旋律復元び演奏:五線譜および雅楽譜による復元譜作成、および復元演奏とその録音を行った。4)最勝会の儀礼構造の解明:各時代における御齋会・維摩会・最勝講・慈恩会の次第比較から儀礼の骨格を類推し、再構成を試みた。5)最勝会の表白・問答等の内容:薬師寺蔵の『略問答』、貞慶撰『最勝問答抄』、慧沼撰『金光明最勝王経疏』等から分析、および再構成を試みた。6)『金光明最勝王経』の分析および解釈論義法会には饗応・芸能などの部分があり、様々な音楽・芸能が発展し、音楽史・芸能史上、その果たした役割は大きいが、最勝会については史料の限界からその点は解明不可能であった。このことから、今日的な視座から、まず所依の経典たる『金光明最勝王経』を再評価し、芸能(芸術)性を組み込んだ最勝会の再構成を試み、さらに次年度に実際に厳修を行う計画を立案した。1)現行勅会の調査:現行の儀礼のうち、古式による勅会の形態を保持しているのは比叡山法華大会であり、この調査を10月4日を薬師寺僧侶と共に実施し、比叡山の僧侶との意見交換を行った。2)最勝会の再構成および厳修:最勝会関連の法会の分析から最勝会の次第を再構成し、さらに表白、経釈、各種論義等の文言を再構成し、4月26日薬師寺大講堂にて最勝会を復興厳修した。3)宗教芸術としての最勝会の舞台上演:儀礼を総合的な芸術とみなし、その本有的な創造的側面を強調して、研究分担者の猿谷紀郎が作曲・音楽監督となり、11月1日に東京紀尾井ホールにて復興最勝会の舞台上演を行った。本来7日間13座にわたって行われた最勝会を2時間弱の内容に凝縮し、その音楽性、芸能性が十分表現できるように構成し、音楽化を行った。なおこの上演は平成15年度芸術祭参加としたが、「伝統と創造の調和を目指すという企画の意図」と「宗教、音楽、美術、演劇などの融合した時空間と言える法会の魅力を見事に伝えた」との理由で芸術祭音楽部門大賞を受賞した。薬師寺は中古の度重なる災禍により史料そのものが少なく、最勝会関連の直接的史料は極めて限られていることは当初より予想された上での研究であったが、周辺的な史料の解明から、その姿を描き出し、実際に法会として勤修することができた。本研究は「成立過程」の研究であるが、最勝会等、儀礼は時代や宗派の要請に応じて様々にその姿を変えてきており、単に天長7年(830)の最勝会の始修に至るまでの経緯のみが成立過程ではなく、その時代時代において適応させていく、そのすべてが成立過程といえる。本研究課題の一つである最勝会の復興については、その実現に至る全過程がまさに「平成の最勝会」の成立過程でもあった。薬師寺では最勝会を年中行事として実施するが、今後、年中行事の儀礼として定着し、大衆に受容されていく過程の観察を計画している。
新規ミトコンドリア膜透過装置Tam41の複合体解析

本研究では、Tam41の機能に関する新たな知見を得るために,酵母Tam41の温度感受性変異株を作成し、そのマルチコピーサプレッサーとなる因子,Art5を同定した。Art5はTam41の温度感受性変異株および欠失株の増殖欠損を相補し,TIM23複合体のアセンブリーおよび機能欠損を抑圧した。またArt5とTam41の二重欠損株は合成増殖阻害を示した。また,Art5の過剰発現はcrd1欠損株の増殖阻害を抑圧した。Art5はサイトゾルに局在するとの報告があるが,細胞分画実験から,一部は小胞体/ミトコンドリアを含む膜画分にも存在することが分かった。次にtam41欠損株でArt5を過剰発現し,脂質組成の変化を調べたところ,意外にも低下したCLレベルは回復していなかった。そのかわりに,カルジオリピン以外の脂質であるホスファチヂルイノシトールが減少し,酸性リン脂質CDP-ジアシルグリセロールが増加していた。Art5は、近年同定されたART(Arrestin-Related Trafficking adaptor)タンパク質ファミリーの構成因子のひとつである。ARTタンパク質は,細胞膜上の各種トランスポーターとユビキチンリガーゼ(Rsp5)との結合を仲介するアダプターとして機能し、トランスポーターのエンドサイトーシスによる取り込みと液胞での分解に関与するというモデルが提案されている。実際Art5はイノシトールのトランスポーター(Itr1)に特異的なアダプター因子であり、過剰量のイノシトヤール存在下で、Itr1の分解を促進することが報告されている。したがって,Art5の過剰発現により、イノシトールトランスポーターが分解され、細胞内のイノシトールの量が低下し、ホスファチジルイノシトールの合成が抑制され、結果として、前駆物質であるCDP-ジアシルグリセロールが蓄積したことが考えられる。以上の結果は,CLだけではなく,その他の脂質の構成比率の変化も、ミトコンドリア内膜のタンパク質複合体の構造と機能の維持に重要であることを示唆している。本研究では、tam41温度感受性変異株を作製し、そのマルチコピーサプレッサー遺伝子STA65(Suppressor of TAm41 65)を単離し、その機能解析を通して、Tam41の機能に迫ろうと計画した。まず、Tam41の一次構造に注目し、菌類からヒトに至るまで保存されているアミノ酸残基約50箇所を、網羅的にアラニンに置換した変異体を作製し、tam41温度感受性株をスクリーニングした。次に、Tam41と遺伝学的に相互作用する遺伝子を同定するために、tam41温度感受性株の増殖阻害を相補するマルチコピーサプレッサー遺伝子STA65を同定した。以上より、Sta65は脂質代謝の調節に関わる因子であると考えられる。今後、Sta65による脂質代謝の調節メカニズムを明らかにしたい。Sta65の発見は、細胞全体の脂質組成の恒常性維持というこれまで知られていなかった新しい分野に切り込むブレークスルーとなるものと考える。
PAHsの大気、水環境中の動態とリスク評価

筑波大学陸域環境研究センターの圃場,気象観測用鉄塔などを利用して浮遊粉塵,PAHsの沈降フラックス測定方法を数種類(bucket法,water vessel法,downward surface plate法,upward surface plate法,最後の2法の差であるnet flux法),比較した.この結果,浮遊粉塵ではその差が少ないものの,PAHsではdownward surface plate法はbucket法の1/2以下となった.また,downward surface plateとupward surface plateの差し引きから計算されるnet値はさらに小さくなった.これは小さい粒子に多く付着しているPAHsの動態が原因であり,bucket法では地表面堆積フラックスを過剰評してしまうことを意味している.また,0.5,1.5,12.5mに設置したbucket法,downward surface plate法,upward surface plate法を比較したところ,高度が上がるほど堆積フラックスは減少した.高度が下がると地表面での再巻き上げの影響を受けていることがわかった。次に,国立環境研究所のディーゼルエンジン排気排出装置を用いて,排気中のPAHsと排気希釈率の関係を調べた.希釈率により,PAHs排出量に差があることがわかった.すなわち,PAHs排出量は現実の希釈率を考慮して測定すべきことがわかった.最後に,特別研究員のインドにおける実験・観測・シミュレーション結巣と上述の実験結果をもとに数報の論文を作成し,そのいくつかは受理,出版され,いくつかはreview段階である.筑波大学陸域環境研究センター内のタワーならびに実験フィールドに(地表面からの高さ;0.5m,1.5m,12.5m),降下粉塵を採取する3種類のサンプラーを設置して,それぞれ数日間,10回弱の期間に降下粉塵を採取し,その乾燥重量,PAHs(多環芳香族炭化水素類)を測定した.その3種類とは,バケット法,水容器法,シリコングリースを吹き付けた面を上向きと下向き置き,鉛直下向きならびに鉛直上向きのフラックスを測定するボード法である.なお,鉛直上向きと下向きのフラックスの差をネットフラックス(以下ボード法)と呼ぶ.また,同じ場所でハイボリュームエアサンプラーを用いて浮遊粉塵を採取すると同時に,独立行政法人国立環境研究所でアンダーセンサンプラーを用いて粒径を13区分して浮遊粉塵を採取し,それらの乾燥重量とPAHsを測定した.得られた結果をまとめると以下のようになる.1)乾燥重量に関しては,バケット法,ボード法,水容器法の順に小さくなったが,その差は少ない.2)PAHsに関しては水容器法,バケット法と比べ,ボード法の堆積フラックスが1/51/3程度と小さい.3)どの方法とも,0.5m,1.5m,12.5mと高度が大きくなると堆積フラックスが減少する.4)乾燥重量と比べPAHsでは沈降速度が1桁以上小さい.5)バケット法では乾燥重量,PAHsの堆積フラックスは風速と有意の相関を有するが,ボード法ではそうした関係が見られない.6)堆積粉塵と比べ浮遊粉塵では高分子のPAHsに富み,特に0.1μm以下の微小粒子で高濃度である.特に,各方法による堆積フラックスの違いと高度による堆積フラックスの違いを理論的に考察した.筑波大学陸域環境研究センターの圃場,気象観測用鉄塔などを利用して浮遊粉塵,PAHsの沈降フラックス測定方法を数種類(bucket法,water vessel法,downward surface plate法,upward surface plate法,最後の2法の差であるnet flux法),比較した.この結果,浮遊粉塵ではその差が少ないものの,PAHsではdownward surface plate法はbucket法の1/2以下となった.また,downward surface plateとupward surface plateの差し引きから計算されるnet値はさらに小さくなった.これは小さい粒子に多く付着しているPAHsの動態が原因であり,bucket法では地表面堆積フラックスを過剰評してしまうことを意味している.また,0.5,1.5,12.5mに設置したbucket法,downward surface plate法,upward surface plate法を比較したところ,高度が上がるほど堆積フラックスは減少した.高度が下がると地表面での再巻き上げの影響を受けていることがわかった。次に,国立環境研究所のディーゼルエンジン排気排出装置を用いて,排気中のPAHsと排気希釈率の関係を調べた.希釈率により,PAHs排出量に差があることがわかった.すなわち,PAHs排出量は現実の希釈率を考慮して測定すべきことがわかった.最後に,特別研究員のインドにおける実験・観測・シミュレーション結巣と上述の実験結果をもとに数報の論文を作成し,そのいくつかは受理,出版され,いくつかはreview段階である.
世界自然遺産における環境資産保続のための指標策定に関する研究―森林資産について―

経済発展と環境保全を両立させることは,1992年「地球サミット」における「リオ宣言」を引用するまでもなく,地球環境政策の基本目標として世界共通に認識されている.各国でこの目標に従い,具体的にどのような目標を設定し,どのような方法でこの目標に到達するかについて緊急な課題となっている.現在,日本国内では,この環境計画を推進していく上で,森林環境資産についての目標設定とその実現可能性について総合的にシミュレーションできる部分もあると考えられる.また,環境資産について総合評価をおこなう指標の分析ツールが未整備の状態である.そこで,この森林資産のモデル作成を構築していくことで,日本の国土をおおう各種の環境資産としての自然遺産を経済学的に評価していくための日本独自のモデル作成を進めていくことで環境への総合的評価が可能となる.本研究は,「世界自然遺産」を環境政策の一形態として見なし,わが国においては世界自然遺産の指定地域を対象としながら,経済理論を含みながら不可逆性が成立する環境資産の経済モデルの構築と最適評価負担についての分析を行うことである.そこで,本研究は,国際公共財としての環境,主に森林資源の社会的最適利用政策と公共部門における森林政策の役割についての分析を行った.今日,国際公共財としての範囲に含まれる森林資産の扱われている現状から,分析に至るまで論じた.また,国際公共財としての森林資産の環境・経済資源統合における資産勘定策定の歴史的経過について述べた.環境資産の産出から,環境・経済統合勘定の基本構造の中では,主に森林資産の算出方法について検討をおこなった.本成果報告書では,森林資産の基本的理論分析を行ったが,地域限定の具体的な,数値情報に基づく森林資産分析の部分が達成できなかった.今後のこの研究の方針としては,将来において地域毎の森林資産理論構築に基づく実証分析が重要となってくる.従って,本研究を基礎として,環境政策に結びつくための実証分析を基盤とした具体的な森林循環モデル(水資源などの流域管理を含めた)を作成する研究を継続してすすめていく.経済発展と環境保全を両立させることは,1992年「地球サミット」における「リオ宣言」を引用するまでもなく,地球環境政策の基本目標として世界共通に認識されている.各国でこの目標に従い,具体的にどのような目標を設定し,どのような方法でこの目標に到達するかについて緊急な課題となっている.現在,日本国内では,この環境計画を推進していく上で,森林環境資産についての目標設定とその実現可能性について総合的にシミュレーションできる部分もあると考えられる.また,環境資産について総合評価をおこなう指標の分析ツールが未整備の状態である.そこで,この森林資産のモデル作成を構築していくことで,日本の国土をおおう各種の環境資産としての自然遺産を経済学的に評価していくための日本独自のモデル作成を進めていくことで環境への総合的評価が可能となる.本研究は,「世界自然遺産」を環境政策の一形態として見なし,わが国においては世界自然遺産の指定地域を対象としながら,経済理論を含みながら不可逆性が成立する環境資産の経済モデルの構築と最適評価負担についての分析を行うことである.そこで,本研究は,国際公共財としての環境,主に森林資源の社会的最適利用政策と公共部門における森林政策の役割についての分析を行った.今日,国際公共財としての範囲に含まれる森林資産の扱われている現状から,分析に至るまで論じた.また,国際公共財としての森林資産の環境・経済資源統合における資産勘定策定の歴史的経過について述べた.環境資産の産出から,環境・経済統合勘定の基本構造の中では,主に森林資産の算出方法について検討をおこなった.本成果報告書では,森林資産の基本的理論分析を行ったが,地域限定の具体的な,数値情報に基づく森林資産分析の部分が達成できなかった.今後のこの研究の方針としては,将来において地域毎の森林資産理論構築に基づく実証分析が重要となってくる.従って,本研究を基礎として,環境政策に結びつくための実証分析を基盤とした具体的な森林循環モデル(水資源などの流域管理を含めた)を作成する研究を継続してすすめていく.環境保全と経済発展を両立させることは,1992年「地球サミット」における「リオ宣言」を引用するまでもなく,地球環境政策の基本目標として世界共通に認識されており,具体的にどのような目標を設定し,どのような方法でこの目標に到達するかについて緊急な課題となっている。現在,日本国内ては,この環境基本計画の中で,森林資産についての目標設定とその実現可能性について総合的にシミュレーションできる。また,総合評価をする指標の分析ツールが未整備の状態である。そこで,この森林資産の経済モデルを構築することで,日本の国土をおおう各種の環境資産としての自然遺産を経済学的に評価するための日本独自の経済モデルの作成・総合的評価が可能となる。この研究は「世界自然遺産」を環境政策の一形態として見なし,わが国においては世界自然遺産の指定地域を対象にし,経済理論,特に,帰属環境費用の推計方法をも含みながら不可逆性が成立する環境試算の経済モデルの構築・評価と最適費用負担についての分析を行うことである。この研究の目的に従って,海外での森林環境資産推定の事例研究,主に既存の森林資産モデルの分析をおこなった。今年度においてはこの国際比較の分析より,日本における最適森林資産モデルについては部分的にしか適合しないこととなり,現地調査を伴ったモデルの構築が重要となる。ディンツリー国立公園の森林資産保全のための最適費用試算の経緯を分析し,部分的に日本の森林資産モデルに適用することとした。

環境保全と経済発展を両立させることは,1992年「地球サミット」における「リオ宣言」を引用するまでもなく,地球環境政策の基本目標として世界共通に認識されており,具体的にどのような目標を設定し,どのような方法でこの目標に到達するかについて緊急な課題となっている。現在,日本国内では,この環境基本計画の中で,森林資産についての目標設定とその実現可能性について総合的にシミュレーションできる。また,総合評価をする指標の分析ツールが未整備の状態である。そこで,この森林資産の経済モデルを構築することで,日本の国土をおおう各種の環境資産としての自然遺産を経済学的に評価するための日本独自の経済モデルの作成・総合的評価が可能となる。この研究は「世界自然遺産」を環境政策の一形態として見なし,わが国においては世界自然遺産の指定地域を対象にし,経済理論,特に,帰属環境費用の推計方法をも含みながら不可逆性が成立する環境試算の経済モデルの構築・評価と最適費用負担についての分析を行うことである。この研究の目的に従って,海外での森林環境資産推定の事例研究,主に既存の森林資産モデルの分析をおこなった。今年度はこの国際比較の分析を中心として研究を進めた。国際比較の対象として,オーストラリアのディンツリー国立公園の資料・データを収集した。日本においては,理論的最適森林資産モデルについては構築されていないため,日本のモデル作成前に,海外のデータを利用して新規の構築おこなった。経済発展と環境保全を両立させることは,1992年「地球サミット」における「リオ宣言」を引用するまでもなく,地球環境政策の基本目標として世界共通に認識されている.この目標に従い,具体的にどのような目標を設定し,どのような方法でこの目標に到達するかについて緊急な課題となっている.現在,日本国内では,この環境計画の中で,森林環境資産についての目標設定とその実現可能性について総合的にシミュレーションできる部分もあると指摘できる.また,総合評価をする指標の分析ツールが未整備の状態である.そこで,この森林資産のモデル作成を構築していくことで,日本の国土をおおう各種の環境資産としての自然遺産を経済学的に評価していくための日本独自のモデル作成を進めていくことで環境への総合的評価が可能となる.本研究は,「世界自然遺産」を環境政策の一形態として見なし,わが国においては世界自然遺産の指定地域を対象として,経済理論を含みながら不可逆性が成立する環境資産の経済モデルの構築と最適評負担についての分析を行うことである.今年度は研究の最終年度となるため成果報告書の作成をした.この成果報告書の内容については下記のとおりである.【I】理論編と【II】応用編の2部構成【I】理論編国際環境と森林資源の社会的最適利用と公共部門の役割IはじめにII公共財としての森林環境資産III森林資源の社会的最適利用と公共部門の役割IV森林ストックV公共機関の役割【II】応用編国際公共財としての森林環境・経済資源統合IはじめにII「環境資源勘定」についての研究III「環境」と「経済」からの環境資産勘定体系づくりIV環境
津波・地震波データの同時インバージョンによる震源過程の推定

昨年度、開発した地震波・津波ジョイントインバージョン法を,2006年千島沖地震に適用しその有効性を検証した。まず,地震波形と津波波形を別々に用いて震源過程を推定した。地震波形から推定した震源過程についてはGSNで取得された遠地地震波形データを使用し,津波波形にっいてはNOAAやJAMSTECなどで得られた海底水圧計データを使用した。その結果,地震波に由来する震源過程モデルと津波に由来する震源過程モデルには違いが見られた。次に地震波,津波のすべてのデータを同時に使用して統合震源モデルの推定を行った。得られた統合モデルは,上記の津波のみの震源モデルとは非整合的,地震波のみの震源モデルに整合的なものだった。しかし,その統合モデルに由来する計算津波波形と理論津波波形の残差は小さいままであった。これにより,今回使用した津波データのみの解析では解を拘束するには不十分であるが,地震波と合わせて使用することによって,それが解決できることが確認された。特に記録が少ない古い地震に対して,性質の異なるデータを同時に扱えるというのは,解の信頼性のために有効であるといえる。また,統合解析において,津波データは破壊伝播速度を拘束するのに有効であることがわかった。基本的には津波伝播速度は破壊伝播速度に比べて有意に遅いので,津波データは破壊伝播速度に対して分解能はない。しかし,地震波形データを合わせて使用することによって,津波データの好む最終的な破壊域になる適切な破壊伝播速度を見っけられる。東南海・南海・日向灘地震の津波・地震波同時インバージョン解析の実施に向けて、本年度は(1)日向灘沖地震の津波単独解析、(2)南海地震の紙記録(地震波形)のデジタル化、(3)同時インバージョンスキームの開発を行った。(1)1968年日向灘地震の震源過程のための津波インバージョン解析はこれまでに実施されていなかった。そこで本年度は津波・地震波の同時インバージョンの前段階として日向灘地震の津波インバージョン解析を行った。その結果、津波から推定した地震の破壊域は地震波から推定されたそれと明らかに異なった。しかし、データが不十分であるという理由から、それぞれのデータセットを独立に用いた解析では分解能が不十分であると考えられる。今後実施する津波・地震波の同時インバージョンによってどのような解が得られるか非常に興味深い。(2)ジオサイエンスオーストラリアのCummins博士を訪問し、1946年南海地震の地震波形記録を入手した。その記録は紙記録であったので、その後デジタル化作業を行い、最終的に7観測点12成分のデジタルデータを準備した。津波データはすでに入手済みなので、この作業によって同時インバージョン解析に必要なすべてのデータがそろったことになる。(3)さらに、これまである地震波のインバージョンプログラムに津波コンポーネントを追加する方針で、同時インバージョンスキームの開発をCummins博士と共同で行った。開発はすでに終了し、現在、津波・地震波データともに豊富な2006年千島地震を用いてプログラムの検証を行っている。また、これまで得た知見では、遠地実体波のみを用いた解析は基本的に不安定であり、観測点数にかかわらず、津波などの周期が長いデータが同時に必要であることである。この事実は古い地震だけでなく、最近発生した地震においても同時インバージョン解析が必要不可欠であるとことを示している。
時空特異的白血病幹細胞発生モデルと病態特性

本研究は当研究室で独自に樹立した遺伝子改変マウスを用いて造血細胞において特定の時期にMLL-ENLキメラ遺伝子を誘導発現することによって白血病幹細胞を発生させ、白血病発症の分子機構を探ることを目的とする。MLL-ENLの発現だけでは、胎仔肝細胞から白血病はできにくく、成獣骨髄細胞の方ができやすかった。さらに、白血病細胞が生じる際には、胚性幹細胞の自己複製において重要な役割を担うTet1と呼ばれる遺伝子が、がん化には抑制的に働いているらしい所見が得られた。本研究は当教室で樹立された、Creリコンビナーゼによる誘導発現が可能なMLL-ENLトランスジェニックマウスを用いて造血細胞において時空特異的にMLL-ENLを誘導発現させ、in vitroおよびin vivoでがん化能の特性を解析することによって白血病発生母地の差異が病態の多様性に与える影響を検討することが目的である。前年度は、胎仔肝細胞は成獣骨髄細胞に比べて不死化しにくいことを明らかにしたが、平成25年度は発生学・エピジェネティクス的見地から、胚性幹細胞の自己複製において重要な役割を担い、造血幹細胞に高発現するTet1遺伝子に着目し、以下の解析を行った。Tet1遺伝子のコンディショナルノックアウトマウスを独自に作製し、そのFloxedホモマウスと上記MLL-ENL誘導発現型トランスジェニックマウスを交配し、そのマウス骨髄造血幹細胞(5FU処理細胞)にCre-ERを発現させることによってTet1非存在下でMLL-ENLを誘導発現したが、コロニー植え継ぎアッセイでの不死化は起こらなかった。Tet1存在下ではMLL-ENLによる造血幹細胞の不死化が見られるので、Tet1が造血幹細胞の腫瘍化に必須であることが明らかになった。白血病発生母地という観点からみると未分化細胞におけるエピジェネティクス制御の重要性が示唆されたわけであるが、造血幹細胞においてTet1の有無で発現が変動する遺伝子はMLL-ENLの重要な標的遺伝子である可能性が高いと考えられた。本研究は、MLL-ENLキメラ蛋白による白血病発症をモデル系とし、発症年齢に応じて、細胞系統、予後の異なる病態を呈する分子機構を明らかにすることによって、細胞運命制御の謎に迫ることを目的とする。そのために、白血病の発生時期をコントロールできる独自の遺伝子改変マウスを用いて、時空の異なる組織から同一条件で白血病幹細胞を発生させ、発生学・エピジェネティクス的観点から病態を解析する。具体的には、Cre-loxPを用いた誘導発現型MLL-ENLトランスジェニック(Tg)マウス(Ono R et al., Blood、revise中)由来の造血幹細胞分画(c-kit+、Sca1+、Lineage-;KSL細胞)を用いて、コロニー継代実験を行った。誘導に関しては、Creが供給されるとloxP部位でEGFPカセットが切断され、後方に位置するMLLキメラ遺伝子が発現する仕組みである。結果は、骨髄KSL/骨髄系培養は不死化したが、骨髄KSL/リンパ系培養、骨髄CLP/骨髄系培養、骨髄CLP/リンパ系培養では不死化は見られず、FL KSL/骨髄系培養では弱い不死化が見られた(FL KSL/リンパ系培養は未施行)。FL細胞は成獣骨髄細胞より不死化しにくい傾向が見られた。本研究は当教室で樹立された、Creリコンビナーゼによる誘導発現が可能なMLL-ENLトランスジェニックマウスを用いて白血病発生母地の差異が病態の多様性に与える影響を探ることが目的である。初年度は胎仔肝細胞は成獣骨髄細胞に比べて不死化しにくいこと、次年度は発生学・エピジェネティクス的見地から、Tet1遺伝子に着目し、Tet1が造血幹細胞の腫瘍化に必須であることを見出した(未発表データ)。この結果は最近報告された論文(Huang H et al., PNAS, 110, 11994-9, 2013)の結果とも矛盾しない。しかし、本年度、Tet1の機能をさらに詳細に解析したところ、前年度の知見に関しては、より慎重な解釈が必要であることが新たに判明した。即ち、Cre-ERの発現目的でレトロウイルスを用いたのであるが、造血細胞が不死化しなかったのはTet1の欠損によるものではなく、Cre自身の細胞毒性が影響していた可能性が高いことが判明したのである(未発表データ)。実際、Tet1コンディショナルノックアウトマウス(Floxedホモ)とMLL-ENL誘導発現型トランスジェニックマウスを交配したマウスをMx-Creマウスと交配したところ、polyICを投与しなくても、基底水準のMxプロモーター活性によってCreがわずかに発現し、Tet1欠損細胞が生じ、その細胞が優勢に増えるという、前年度と逆の結果が得られた。即ち、造血幹細胞の癌化に対してTet1はむしろ負に働く可能性が高いことが示唆された。これは正常造血にもある程度当てはまり、骨髄移植モデルではTet1欠損細胞の方が優勢に増殖する傾向が認められた(未発表データ)。

現在、正常造血・異常造血におけるTet1の機能をさらに詳細に解析している。ホームページ血液学Tet1コンディショナルノックアウトマウスが完成したことにより、エピゲネティクス制御と白血病幹細胞の関係を生体内でダイナミックに解析出来る準備が整い、研究はおおむね順調に進展している。細胞の発生時期や存在場所が異なると、同じような表面形質を持っていても、白血病発症へ至る過程での不死化/増殖力が異なる可能性が示唆されるという興味深い結果が得られ、当初の目的に見合った実験系と結果であると思われた。一方、リンパ系細胞の培養条件はサイトカインの組み合わせを変えるだけでは不十分で、ストローマ細胞との共培養系の開発などの工夫が必要と考えられた。Cre-loxPを用いた誘導発現型トランスジェニックマウスとMx-Creマウスを交配したマウスの母体にpoly ICを投与することによる胎仔期発症白血病モデルを作製し、Tet1コンディショナルノックアウトマウスと交配することにより、胎児期発症白血病のエピジェネティック制御を解析する。ヒトの急性リンパ性白血病細胞では免疫グロブリン遺伝子やT細胞抗原受容体遺伝子がモノクローナルに再構成している事実を考えると、未熟なリンパ系前駆細胞であるCLPだけでなく、分化したリンパ球を用いた実験も行う必要がある。また、FL細胞において不死化が十分には見られない場合は、例えばFLT3変異体等を用いた多段階発がん実験も要検討課題である。実験環境としては、修士の大学院生が平成24年度で卒業し、今後、マウスの骨髄移植実験などを大規模で行うにはやや厳しい状況にあり、in vitroの実験系を重点的に行うなどの方針転換も必要と思われた。該当なし