hpprc/llmjp-kaken huggingface dataset:
タンデムマスと培養細胞を用いる小児薬剤の安全性検証法の開発

成人には無害でも小児に対して健康被害を起こす薬剤が知られている。そこで、培養細胞とタンデムマス質量分析計を用いるin vitro probe acylcarnitine(IVP) assayという方法を応用して、小児に対する薬物等の脂肪酸β酸化に対する毒性を評価するシステムを確立した。アスピリン、バルプロ酸などは、脂肪酸代謝の脆弱な細胞でβ酸化障害が増強された。ベザフィブレートはβ酸化異常症の代謝を改善した。成人では目立った障害の起こらない薬剤でも小児には毒性を持つ薬剤あるいは細菌毒素等がある。急性脳症様の経過で発症するものがあるが、この機序を解明するために、脂肪酸代謝異常症の代謝障害を同定するために用いられるin vitro probe acylcarnitine (AC) assayがある。この方法を用いて種々の薬剤等の脂肪酸代謝に及ぼす影響を調べる実験系を検討し、以下の結果を得た。1)培養条件の検討:培養液をブドウ糖フリー、遊離脂肪酸フリーとして、これに薬剤等の添加量を検討した。バルプロ酸、アスピリンともに0.5-1.0mMの濃度であれば、37°Cでも41°Cでも細胞は生存できることがわかった。培養時間は48-96時間で評価できるだけのアシルカルニチンが検出できることがわかった。2)先天代謝異常の患者細胞を用いた実験系の検証:中鎖脂肪酸代謝異常(MCAD欠損症)と長鎖脂肪酸代謝異常(VLCAD欠損症)の細胞で検証した。3)アスピリンの存在下では、長鎖脂肪酸代謝の脆弱な細胞(VLCAD欠損症)では、長鎖脂肪酸の代謝がより障害されることがわかった。4)バルプロ酸存在下において、37°Cではβ酸化に障害を及ボスエビデンスは得られなかった。41°Cでは、中鎖脂肪酸代謝の脆弱な細胞(MCAD欠損症)では、中鎖脂肪酸代謝障害が増強され、長鎖脂肪酸の脆弱な細胞(VLCAD欠損症)では、長鎖脂肪酸代謝障害がより増強される傾向がみられた。次年度は、他の薬剤の影響や培養液のカルニチン濃度を変えて検討を進める。1)アスピリンの影響:ライ症候群の原因となりうる代表的な薬剤である。IVP assayによると、正常細胞ではβ酸化へQ影響はみられなかった。アスピリンは、脂肪酸代謝異常患者の細胞で(VLCAD欠損症とMCAD欠損症)検討した。VLCAD欠損症においてアスピリン存在下では長鎖脂肪酸の抑制される所見が観察された。2)バルプロ酸の影響:37°Cでは明らかなβ酸化系への影響はみられなかったが、41°Cの高温化において、MCAD欠損症でもVLCAD欠損症でもそれぞれの代謝障害が増強されることが観察された。3)ベザフィブレートのβ酸化への影響:β酸化異常症の細胞をもちいて(MCAD欠損症、VLCAD欠損症、TFP欠損症、グルタル酸血症2型GA2)IVP assayによって薬理効果を調べた。検査した全例で、ベザフィブレートがβ酸化障害を改善することがわかった。4)ベザフィブレートの濃度依存性:β酸化全体が障害されるGA2に対する効果を調べた。GA2は新生児期発症型(重症型)と遅発型がある。遅発型では低濃度のベザフィブレートで代謝改善効果がみられた。重症型ではその濃度を46倍にあげたところ効果がみられるようになった。臨床的重症型ではより大量のベザフィブレートの投与によって改善することがわかった。本症の重症型は乳児期早期に死亡することが多いが、治療の道が開けた。また遅発型でもQOLのよい治療法が開発される可能性が高い。
類洞内皮細胞における細胞接着分子作用調節を介した移植肝拒絶の制御

移植肝拒絶における接着分子とケモカインの役割りを移植後早期の虚血-再灌流障害と、移植後1週間前後の拒絶反応の2つの時期で検討し、以下の成績を得た。I.虚血-再灌流障害ラット肝にクランプを用いて、虚血-再潅流を行うと、好中球の活性化・走化作用のあるCINC(ラットIL-8)は血中で6時間をピーク値27±5ng/mlとする上昇が見られた。GdCl_3(Kupffer細胞活性抑制物質)前投与でその上昇は完全にブロックされたことと、これらの系より分離したKupffer細胞のCINC-mRNAの変動は血中レベルと平行していたことより、CINCの由来はKupffer細胞であると考えられた。今後、CINC抗体投与による好中球接着や肝障害の抑制を検討する予定である。冷保存肝の再潅流で、血小板が肝障害成立に重要であることが既に知られている。我々は、HUVECの培養系で、血小板が膜糖蛋白GpIIb/IIIaを介して内皮細胞に接着し、その後、血小板よりPセレクチンが発現し、さらに、それを介して好中球が活性化され接着することを見い出した。また、低酸素条件下でこれらの接着が増強することも明らかになった。現在、肝類洞内皮細胞を用いて同様の検討を行っている。II.ラット肝allograftの拒絶過程における血中および肝でのHGFの動態我々は、in vitroでHGFはCD4(+)Tリンパ球の強力な走化作用を有することをすでに発表している。そこでHGFが生体内で免疫調節作用を有していることを想定し、これを検討するためin vivoの系として肝allograftの拒絶過程で血中・肝でのHGFを検討した。対照として、拒絶反応がほぼ完全に抑制されたDST(donor specific tolerant)群をおき、比較した。血中HGFレベルは、DST群で拒絶群の約2倍と有意に高値であった。肝のHGFを抗体を用いた免疫染色で検討すると、DST群では7日目に門脈域の浸潤細胞に強く発現していた。一方、拒絶群では、小葉内に散在性に発現しており、一部、胆管周囲に強く発現するものも観察された。またDST群では721日目に、肝内にCD4(+)Tリンパ球の浸潤が認められた。以上の成績からHGFの作用は(1)CD4(+)Tリンパ球を走化させる2)肝再生に積極的役割を演ず3)胆管上皮の再生を促進すの可能性が示され、今後の解析が必要であろう。肝臓移植の際の早期nonfunction liverの原因として、種々の要因が議論されている。なかでも虚血に伴う肝障害は重要な原因の一つとして認識されている。

虚血に伴う臓器障害は、虚血中および血流再開時の再灌流障害が関係するとされ、その原因としての好中球の役割が注目されている。好中球は虚血再灌流時に類洞内皮細胞に接着し組織へ浸潤し、severeな細胞障害を生じる。好中球の炎症部位への集積は(1)tethering(2)triggering(3)adhesion(4)migrationから構成される一連のシークエンスにより成立する。これまでの研究では、このうちadhesionにおいて重要な働きをする好中球上のインテグリンファミリーに属するMac-1等の接着分子に対する抗体を用いて虚血再灌流障害を抑制することが報告されてきた。しかし、これらのインテグリンを介するadhesionは、まずインテグリンが活性化されるtriggeringが必須であり、IL-8等の好中球走化性因子がインテグリンをtriggeringし、血管内皮細胞への接着を誘導することが報告されている。我々は、ラット肝温虚血再灌流モデルにおいて、再灌流後の肝組織中のIL-8等の好中球走化性因子の肝組織中の発現を酵素抗体法で観察した。また、同時にin vitroで分離された肝類洞内皮細胞のHypoxia暴露実験におけるIL-8等の発現をELISA法で観察した。さらに、ラット冷保存肝再灌流モデルを作成し再灌流の際に灌流液中に好中球を添加し、肝組織中のIL-8等の発現、灌流液中へのtransuaminaseの放出、trapされた好中球の数を経時的に観察しそれらの関係について考察した。(※H5年度の実験は、現在進行中で、まだ最終データは得られていないため、実験終了後にまとめてデータを報告したい。)尚、H6年度はこのデータを用いて、IL-8等の抗体を用いた虚血再灌流障害の制御を試みる予定である。
不斉単座ホスフィン配位子の分子設計と不斉合成法への応用

近年リン原子を含む不斉二座配位子が広範に利用され、高い立体選択性を持つ種々の有機合成反応が見いだされている。我々は不斉単座ホスフィン配位子に注目し、これまで多くの合成がなされているが実際の不斉合成反応において効率の良いものが少ないことから新規骨格の不斉単座配位子の設計、合成に着手した。本研究では新しい立体制御因子を取り入れた立体制御能の高い不斉単座ホスフィン配位子の設計合成を行い、遷移金属との組み合わせで効率の良い触媒的不斉合成法の開発を目指して研究を行った。そして,6員環上の1,3-ジアクシャル相互作用を立体制御因子として利用することを考え、(1R,2S,5R,6S)-2,6-ジメチル-9-フェニル-9-ホスホビシクロ[3.3.1]ノナン((-)-9-PBN)とこれの対掌体を設計し、これの合成に成功した。この不斉単座配位子を用いる不斉合成として、パラジウムと(-)-9-PBNを触媒とするアリルエステルとマロン酸エステルとの間の不斉炭素ー炭素結合形成反応を検討したところ、反応は定量的にそして94%の鏡像異性体過剰率で進行することが認められた。この反応をさらに不斉炭素ー窒素結合,炭素ー酸素結合形成反応に拡大し,窒素求核剤との反応で高い立体選択性が得られることを見つけた。さらに酸素求核剤としてトリメチルボレートを用いた場合に96%eeと高い不斉収率が得られた。また環状アリルエステルにこの反応を適用したところ6員環の基質では12%eeと期待外れの結果であった。9-PBNの骨格を考慮すると基質の2位に置換基が存在すると好結果を得られると推測された。実際に予想どうり2-メチル基の存在は中程度の不斉誘起を示し、またより嵩高いフェニル基、アセチレン基の存在ではそれぞれ95%ee、90%eeと高いエナンチオ選択性が得られることが明らかになった。触媒量の不斉源から無限個の光学活性化合物が合成可能な触媒的不斉合成法は現在の有機合成化学における最重要課題の一つである。我々は不斉単座ホスフィン配位子に注目し、全く新規骨格の不斉単座配位子の設計、合成を企画研究した。不斉単座ホスフィン配位子の分子設計の方針として6員環上の1,3-ジアクシャル相互作用を立体制御因子として分子に導入することを考えた.この相互作用を強固なのもとすると同時に合成し易さを考慮し,強固なアダマンタンの骨格の一部を有する(1R,2S,5R,6S)-2,6-ジメチル-9-フェニル9-ホスホビシクロ[3.3.1]ノナン((-)-9-PBN)とこれの対掌体を設計した。そして、この不斉単座ホスフィン配位子の合成に最近成功した。実際に9-PBNは市販の1,5-ジメチル-1,5-シクロオクタジエンから(-)体は4工程,(+)体は5工程で光学活性体として合成される。得られた不斉単座ホスフィン配位子の不斉配位子としての有用性をみる目的でまず初めに不斉アリル化反応へ応用したところ、Pd(0)との組み合わせで不斉アリル化反応を効率よく触媒することが分かった.環状構造のアリルエステルヘ適用を検討したところ、2位の置換基の嵩高さが不斉合成に大きく影響することが判明した。

2-フェニルシクロヘキシルメチルカーボネートの反応では95%eeの不斉収率が得られた。この反応の応用として現在パンクラチスタチンの合成研究を検討している。一つの不斉配位子が全ての反応で有効に働く例は少なく、多種多様な不斉配位子の登場が待たれている。我々の開発した9-PBNは特徴ある配位子であり、これが入手容易になれば、この分野の研究の発展に貢献するものと思っている。近年リン原子を含む不斉二座配位子が広範に利用され、高い立体選択性を持つ種々の有機合成反応が見いだされている。我々は不斉単座ホスフィン配位子に注目し、これまで多くの合成がなされているが実際の不斉合成反応において効率の良いものが少ないことから新規骨格の不斉単座配位子の設計、合成に着手した。本研究では新しい立体制御因子を取り入れた立体制御能の高い不斉単座ホスフィン配位子の設計合成を行い、遷移金属との組み合わせで効率の良い触媒的不斉合成法の開発を目指して研究を行った。そして,6員環上の1,3-ジアクシャル相互作用を立体制御因子として利用することを考え、(1R,2S,5R,6S)-2,6-ジメチル-9-フェニル-9-ホスホビシクロ[3.3.1]ノナン((-)-9-PBN)とこれの対掌体を設計し、これの合成に成功した。この不斉単座配位子を用いる不斉合成として、パラジウムと(-)-9-PBNを触媒とするアリルエステルとマロン酸エステルとの間の不斉炭素-炭素結合形成反応を検討したところ、反応は定量的にそして94%の鏡像異性体過剰率で進行することが認められた。この反応をさらに不斉炭素-窒素結合,炭素-酸素結合形成反応に拡大し,窒素求核剤との反応で高い立体選択性が得られることを見つけた。さらに酸素求核剤としてトリメチルボレートを用いた場合に96%eeと高い不斉収率が得られた。また環状アリルエステルにこの反応を適用したところ6員環の基質では12%eeと期待外れの結果であった。9-PBNの骨格を考慮すると基質の2位に置換基が存在すると好結果を得られると推測された。実際に予想どうり2-メチル基の存在は中程度の不斉誘起を示し、またより嵩高いフェニル基、アセチレン基の存在ではそれぞれ95%ee、90%eeと高いエナンチオ選択性が得られることが明らかになった。
広域避難した高齢被災者に対する継続支援の実態と生活再建支援モデルの構築

被災者支援センターでパーソナルサポート支援チーム会議に定期的に参加し、継続支援が必要となる広域避難者への支援の在り方について多職種と協議を重ね現状把握に努めた。また、広域避難者を対象とした健康相談会に参加し、高齢被災者特有の苦悩や健康生活上の課題等に直面している実態が把握できた。高齢被災者に対して継続的に関わりのある支援者は看護職種のみならず、被災者支援センタースタッフ、ボランティアが主軸となり高齢被災者の“今"を支える重要な役割として機能していた。2018年度は高齢被災者を取り巻く被災者支援センタースタッフ、ボランティアの4名を対象にインタビュー調査を実施した。国・県からの経済的支援がいつ打ち切られるのか分からない不安定な状況のなか、これまで築き上げてきた関係性を破綻させない仕組みを思案しているのが現状である。今後、継続支援の主体は行政、社会福祉協議会等にシフトする予定ではあるが、其々の職員の立場では賄えない独自の役割(職域間の隙間を埋めるメッセンジャー)を被災者支援センタースタッフ、ボランティアが担っていた。さらに勤務時間の範疇を超えた、きめ細やかなサポートが成されており、高齢被災者を一生活者として捉え、半ば家族のような関わりが安心の一助を形成しているのではないかと考えられた。今後、生活再建を継続していくために行政・社会福祉協議会等の担当者と被災者支援センタースタッフ、ボランティアが有する独自の情報を共有していく方略を模索していくことが課題となる。パーソナルサポート支援チーム会議の参加、広域避難者を対象とした健康相談会の参加を継続している。高齢被災者に対する継続支援は看護職者だけでなく、被災者支援センタースタッフ、ボランティアの存在が継続支援を構成する重要な要素を担っており、4名の対象者にインタビュー調査を実施することができた。震災による広域避難後、この地で生活再建を継続していくためには、行政・社会福祉協議会等の担当者と被災者支援センタースタッフ、ボランティアが有する独自の情報を共有する場や時間が必要となる。これまで実施されてきた支援の実態を可視化することや、専門機関に繋ぐまでのプロセス、その後の関係性の追跡等をケースごとに分析を加え明らかにしていく。その後、フォーカスグループディスカッションの手法を交え、多職種との連携・協働に必要な構成要素を抽出し、生活再建支援モデルを作成していく。平成29年度は,広域避難した高齢被災者に対する継続支援の実態を把握することを第一段階とした。愛知県被災者支援センターでパーソナルサポート支援チーム会議に定期的に参加し,継続支援が必要となる広域避難者への支援の在り方について多職種と協議を重ねた。また,広域避難者を対象とした健康相談会に観察者としての参加者として参加できた。健康相談会では,健康に関する相談だけではなく,仕事や社会的役割の喪失体験などの語りがあった。震災後,加齢に伴う身体的な衰退,身内・家族の喪失も加わり,生きる意欲そのものに影響を与え兼ねない症例など,今後の生活に関わる不安の実態が把握できた。調査としては健康相談会に参加している看護職者(看護師,保健師)5名にインタビュー調査を実施した。看護職者と広域避難した高齢被災者は,健康相談会そのものが不定期開催であるため信頼関係の構築には時間を要し,今後の生活や帰還後の生活に関する意思決定支援の在り方が難しいこと,また多職種間の支援情報の共有方法や支援を終える時期が不明確であること等,日々変化している複雑な課題に直面していることが明らかとなった。健康生活に関する問題の場合,看護職者は具体的な対策が提示可能である。しかし,広域避難した高齢被災者には福祉や経済支援などの方略についての専門的な知識は乏しく,多職種との連携・協働には調整が不可欠となる。それらを包含するような多職種連携・協働のチーム作りが必要といえる。今後の取り組みとしては,広域避難した高齢被災者に関わる看護職者だけではなく継続支援に関わっている職種からもインタビュー調査を行い,連携・協働の強化に向けて必要な構成要素を抽出し,3年目の生活再建支援モデルを構築していく必要がある。当初の計画通り,広域避難者を対象とした健康相談会に観察者としての参加者として参加し,今後の生活に関わる不安の実態が把握できた。また,広域避難した高齢者に継続支援をしている看護職者が実践のなかで抱く困難について,5名の対象者にインタビュー調査を実施することができた。

今後、生活再建を継続していくために行政・社会福祉協議会等の担当者と被災者支援センタースタッフ、ボランティアが有する独自の情報を共有していく方略を模索していくことが課題となる。パーソナルサポート支援チーム会議の参加、広域避難者を対象とした健康相談会の参加を継続している。高齢被災者に対する継続支援は看護職者だけでなく、被災者支援センタースタッフ、ボランティアの存在が継続支援を構成する重要な要素を担っており、4名の対象者にインタビュー調査を実施することができた。広域避難した高齢被災者と継続的に関わりのある看護職者は,健康に視点をあて,さらに生活(福祉,経済支援など)を支える問題そのものを解決していくために多職種との連携・協働や調整が不可欠となる。それらを包含するような多職種連携・協働のチーム作りが必要であるため,今後は,看護職者だけではなく継続支援に関わっている様々な職種からもインタビュー調査を行い,連携・協働の強化に向けて必要な構成要素を抽出し,生活再建支援モデルを構築していく必要がある。震災による広域避難後、この地で生活再建を継続していくためには、行政・社会福祉協議会等の担当者と被災者支援センタースタッフ、ボランティアが有する独自の情報を共有する場や時間が必要となる。これまで実施されてきた支援の実態を可視化することや、専門機関に繋ぐまでのプロセス、その後の関係性の追跡等をケースごとに分析を加え明らかにしていく。その後、フォーカスグループディスカッションの手法を交え、多職種との連携・協働に必要な構成要素を抽出し、生活再建支援モデルを作成していく。研究推進のために必要経費であるため。
超伝導トランスの直流動作による高安定磁界の発生に関する研究

平成16年度では500Aクラスの超伝導トランスを用いて直流通電を試みたが、もともと大電流を得るために設計されていた交流トランスであったために、十分長い時間にわたっては直流を保つことができなかった。平成17年度では電流はそれほど大きくないが、十分な時間にわたって直流の制御ができる超伝導トランスを新たに設計し、試験をすることとした。二次側の通電電流は低抵抗のシャントを挿入してその両端に発生する電流から測定した。この電流値を一定にするために、一次側に流す電流をPID制御する。その結果制御時間は10秒程度の時間となった。また制御の精度は0.4%であり、1PPMというレベルからはかなり離れている。平成18年度においてはこれらの知見を生かしてより精度を上げる工夫をした。精度を上げるためには、二次側の電流を精度良く測定する必要がある。そこで、二次側に発生する磁界をホール素子とピックアップコイルにより測定し、その測定値を元に一次側の電流を制御する。この結果、ホール素子よりもピックアップコイルの方が精度よく電流を観測することができ、二次側の電流をより一定にすることができた。今回の研究を通じて超伝導トランスの直流動作を行うことができることを実証することができた。また高安定磁界の発生については、いくつかの方法を提案し、実際に実施した。今後、これらの結果をさまざまな超伝導機器に応用することができると考えられる。たとえばNMRやMRIなどの高精度な磁界安定を求められる機器において、今回の知見が生かされる可能性がある。これまで酸化物超伝導体の交流通電損失測定を目的としていくつかの酸化物超伝導トランスを製作してきた。これらのトランスは変圧比が極端であるにも拘らず、二次側が酸化物超伝導テープで作られており抵抗が低いため結合がよく、1Hzというかなり低周波数でも動作することが確認できている。したがって直流四端子法に相当する臨界電流密度測定をすることが可能であると考えられる。そこで、本研究ではこのトランスを使って、さらに低周波での動作や、ある程度の時間内での直流動作ができないかどうか検討を行うことにした。つまり一次側の電流をコントロールして、二次側での電流が一定になるようにする。こうした動作が長時間可能になれば、たとえばNMR用超伝導マグネットの最も内側に取りつけられている酸化物超伝導マグネットで発生する磁界を一定にするといったアプリケーションが実現できると期待される。実験には設計値で二次側に500Aまで通電できるトランスを用いた。二次側は銅板と超伝導テープにより短絡した。一次側の電流はシャント抵抗を用い、また二次側の電流はあらかじめロゴスキーコイルにより較正したホール素子からの電圧と、二次側の銅板の両端の電圧を用いて評価を行った。トランスは液体窒素中で冷却して実験を行った。二次側の電流をADコンバータを通じてコンピュータに取り込み、次の一次側の電流値の計算をおこなったあとに、DAコンバータを通じて一次側の電流源に送り、電流を制御した。その結果、二次電流の最大値、精度やその維持時間はかなり制限されるものの、一定値にすることができた。またその様子は簡単な回路方程式により説明することができたが、完全ではなかった。この理由は、超伝導トランスの結合係数が電流値により変化するためではないかと考えられる。前年度に500Aクラスの超伝導トランスを用いて直流通電を試みたが、もともと大電流を得るために設計されていた交流トランスであったために、十分長い時間にわたっては直流を保つことができなかった。そこで、今年度では電流はそれほど大きくないが、十分な時間にわたって直流の制御ができる超伝導トランスを新たに設計し、試験をすることとした。一次側は0.2mmφの銅線であり、200回巻き線をした。二次側にはB_l-2223銀シース多芯テープ材を用いた。このテープ材の77K、自己磁界における臨界電流は80A以上である。

テープ材は巻き線による劣化のない巻き線径で18回巻いた。今回の超伝導トランスでは巻き数比を極端にしておらずまた臨界電流も小さいの、二次側に流れる最大電流はあまり大きくないが、結合係数はよくなると期待できる。二次側の通電電流は低抵抗のシャントを挿入してその両端に発生する電流から測定した。この電流値を一定にするために、一次側に流す電流を制御する。制御にはPID制御を用いた。その結果、80Aの電流を10秒程度維持することができた。制御は全体で4つの状態に分けることができる。最初は目標の80Aを達成するために急速に一次側の電流が増えている段階である。次に10秒程度の電流を一定にできる時間がある。この間では一次側の電流は徐々に上昇していく。一次側の電流には限度があるので、やがて80Aを保てなくなり、やや二次側の電流は減少する。さらに一次側の電流が12Aに達したところでそれ以上電流値を上げないので、二次側の電流は急激に小さくなる。この結果制御時間は10秒程度の時間となった。また制御の精度は0.4%であり、1ppmというレベルからはかなり離れている。精度を上げるためには、二次側の電流を精度良く測定する必要がある。次年度はより長時間より高精度に直流電流を得るための工夫を行い、それを実証することを目標とする。平成16年度では500Aクラスの超伝導トランスを用いて直流通電を試みたが、もともと大電流を得るために設計されていた交流トランスであったために、十分長い時間にわたっては直流を保つことができなかった。平成17年度では電流はそれほど大きくないが、十分な時間にわたって直流の制御ができる超伝導トランスを新たに設計し、試験をすることとした。この電流値を一定にするために、一次側に流す電流をPID制御する。その結果制御時間は10秒程度の時間となった。平成18年度においてはこれらの知見を生かしてより精度を上げる工夫をした。そこで、二次側に発生する磁界をホール素子とピックアップコイルにより測定し、その測定値を元に一次側の電流を制御する。この結果、ホール素子よりもピックアップコイルの方が精度よく電流を観測することができ、二次側の電流をより一定にすることができた。今回の研究を通じて超伝導トランスの直流動作を行うことができることを実証することができた。また高安定磁界の発生については、いくつかの方法を提案し、実際に実施した。今後、これらの結果をさまざまな超伝導機器に応用することができると考えられる。たとえばNMRやMRIなどの高精度な磁界安定を求められる機器において、今回の知見が生かされる可能性がある。
異材境界における界面化合物の形成メカニズムとその力学特性

50at%前後のAlを含むTiAl/Ti_3Al二相合金を通常の溶解鋳造法によって製造すれば、TiAlとTi_3Alのラメラからなる二相ラメラ構造を持ったインゴットが得られる。このようにして得られるラメラ構造に含まれるTi_3Alラメラは、一般に非常に薄く、両側のTiAlラメラを含めたTiAl/Ti_3Al/TiAlサンドイッチ構造は、界面化合物形成を伴う界面の好例である。そこで本研究では、まずこのサンドイッチ構造について研究した。Ti_3Al相はTiAl相に比してはるかに高強度であり、それが故にTi_3Al相とTiAl相の間に大きな塑性不適合が発生し、TiAl/Ti_3Al/TiAlサンドイッチ構造の脆さ、特に、サンドイッチ界面に垂直に応力が負荷されたときの脆さの原因となっている。我々は、さまざまな第三元素を添加し、そのTiAl、Ti_3Al両相への分配挙動を明らかにして、すでに述べたTi_3Al相とTiAl相の間の塑性不適合を軽減し得る合金元素の探索を行った。スズはそのような要請を満たし得る元素の一つであることが明らかになったので、スズを含む数種のTiAl/Ti_3Al二相合金を溶製し、その界面の状態の観察と合金の機械的性質の測定を行った。しかし、スズ添加によっても、TiAl/Ti_3Al二相合金のサンドイッチ界面に垂直に応力が負荷されたときの脆さを有効に改善するには至らなかった。スズを含むTi_3Al相の降伏応力は二元系のTi_3Al相のそれより低下するが、Ti_3Al相自体がまだ脆いことがその原因である。この合金元素の探索は現在も続行中である。ついで、MoSi_2とSiC界面を取り上げ、その微視的構造と力学特性の研究を行った。MoSi_2とSiC界面における両相の結晶方位関係についてすでに報告があるが、両相はそれ以外の結晶方位関係をもって隣接する場合もあり得ることを明らかにした。本研究ではTi-Al系のアルミナイド,Mo-Si-Al系のシリサイドをモデル系として取り上げ,メゾスコピックな界面化合物がどのようにして形成され,どのように系全体の力学的特性に影響を及ぼすかについての解明を試みた。約50at%Alを含むTi-Al合金を一方向性凝固すれば,主相である層状のTiAl(L1_0型構造を持つ金属間化合物)の間に薄い層状のTi_3Al(D0_<19>型構造を持つ金属間化合物)が挟まれた組織が形成される。この2相は(111)_<TiAl>//(0001)_<Ti3Al>,〈11^^-0〉_<TiAl>//〈112^^-0〉_<Ti3Al>のように最密面,最密方向同志が平行となり比較的,整合性が良い。界面ではミスフィット転位が観察され,レッヂ構造をもつが,高分解能電顕法による原子尺度での観察でもかなり平担である。このようなTiAl/Ti_3Al層状組織を有する試料を荷重軸と層状組織境界のなす角度の関数として引張変形を行うと30-50°の角度では10-20%の引張伸びが得られる。単相TiAl化合物では殆ど引張伸びが得られないことを考慮すると,界面化合物Ti_3Alの存在によりTi-Al合金が延性化されたということができる。

MoSi_2(C11b型構造を持つ金属間化合物)のSi原子をAl原子で置換していくと,MoSi_2の間に薄いMo(Si,Al)_2(C40型構造を持つ金属間化合物)が挟まれた層状組織が形成される。これは,包晶反応で形成されたもので(110)_<C11b>//(0001)_<C40>のような最密面同志が互いに平行となる方位関係をもつ。これら2相の最密面上の原子配列は酷似しており,積層順序が異なるだけである。しかし,この界面はTiAl/Ti_3Al界面に比べるとあまり平坦ではなく光学顕微鏡尺度でも波打っている。C40型構造には大きな塑性異方性が予測され,MoSi_2の力学的特性に及ぼすこの界面化合物Mo(Si,Al)_2の影響については,その界面構造の詳細とともに今後明らかにしたい。約50at%Alを含むTi-Al合金を一方向性凝固すれば、主相である層状のTiAl(LI_0型構造を持つ金属間化合物)の間に薄い層状のTi_3Al相(DO_<19>型構造を持つ金属間化合物)が挟まれた組織が形成される。この系は薄い界面化合物を含むモデル系として大変興味深く、かつ実用的な立場からも新しい軽量高温材料として注目されている。我々は本系の熱的安定性、力学特性の解明、さらに高分解能電子顕微鏡による界面構造と界面上の欠陥構造の解析に予想以上の成果をあげることに成功した。さらに、高分解能電子顕微鏡観察と極微小領域分析を同時に行ったところ、TiAl層に存在するインタバリアント境界に第3添加元素が濃縮することを発見した。インタバリアント境界における第3添加元素の濃度はインタバリアント境界のタイプと密接に相関しており、特に高エネルギー境界に激しく濃縮することが判明した。TiAlにおけるインタバリアント境界は、境界に垂直応力がかかると、時に激しい脆性破壊を起こし、ラメラ組織を有するTiAlの常温における延性の欠如と密接に関連している。インタバリアント境界にCr等が濃縮すると、常温延性にかなりの改善が認められることから、インタバリアント境界の構造と力学物性がCrの濃縮により変化することが考えられ、本研究成果は、TiAlの常温延性の改善のための有効な指針を与えるものである。
褐毛和種牛における矮小体躯症に関する研究

褐毛和種牛に四肢長骨の短縮を主な特徴とする遺伝性矮小体躯症における、骨端軟骨板の変化、特に骨端軟骨板の局所的な消失過程について解析した。使用した動物は、臨床的に矮小体躯症と診断された褐毛和種牛3頭(症例1、2、3)および対照とした同種の健康牛1頭である。これらを岩手大学家畜病院に搬入後、経時的な臨床観察や血液生化学検査、四肢関節部のX線検査を行った。各症例と対照例は5-Br omo-2'-deoxyuridine(Br dU;40mg/kg)を静脈内投与後、剖検に供し、大腿骨、脛骨、上腕骨等を採取した。大腿骨遠位端部分を4%パラホルムアルデヒドで固定、蟻酸またはEDTA脱灰後パラフィン切片を作製し、II型、X型コラーゲン、およびBr dUに対する免疫染色を行った。石灰化の同定には反射電子(BSE)像を用いた。組織学的観察では、全症例において、骨端軟骨板の骨膜に近い部位では比較的正常な軟骨細胞の柱状配列を有し、Br dU陽性細胞が認められ、TB染色のメタクロマジーも保たれていた。しかし、骨端軟骨板の中央部では、幅の不整と縮小化、軟骨細胞の柱状配列の乱れや壊死、局所的な骨端軟骨板の消失が認められた。また、高度に石灰化した軟骨基質が骨端軟骨板内部に島状に散在しており、この部位にはX型コラーゲン陽性の肥大細胞が存在していた。さらに、この石灰化部位への骨組織と骨髄の浸潤によって骨端軟骨板が消失している部位も認められた。II型コラーゲンは骨端軟骨板の全域において陽性であった。今回の検索の結果、本疾患では通常の骨端から骨幹へ向かう軟骨細胞の規則的な分化の方向性が部分的に消失し、骨端軟骨板内部において肥大細胞への分化、軟骨基質の石灰化が生じているものと考えられた。さらに、同部位における骨組織への置換、骨髄の浸潤の結果、骨端軟骨板の局所的な消失へと進展していく可能性が示唆された。軟骨異形成性矮小体躯症の四肢骨端軟骨板軟骨細胞における増殖活性を解析するために、秋田県北部の褐毛和種牛に認められた8症例(812ヶ月齢)について、上腕骨近位端、大腿骨遠位端および脛骨近位端の骨端軟骨板軟骨細胞におけるBrdUの取り込みを免疫組織化学的に検索した。この結果、BrdU陽性軟骨細胞は骨端軟骨板の周縁部にのみ少数認められ、中央部では全く認められなかった。このことから、骨端軟骨板における増殖軟骨細胞の分布の偏りによって、骨端部の長軸方向の成長が不均一となり、骨端部の変形が生じたものと考えられた。また、骨端軟骨板内部に不規則に分布する肥大軟骨細胞の周囲にも増殖軟骨細胞が認められないことから、増殖軟骨細胞からこれらの肥大軟骨細胞への分化は生後8ヶ月以降は生じておらず、骨端軟骨板内部の不規則な肥大軟骨細胞は比較的若齢時に形成されたものと考えられた。また、本疾患の組織学的変化が四肢長管骨以外に生じているかどうかを確認するため、椎骨、胸骨および助軟骨接合部における骨端軟骨板の変化を組識化学的検索を行った。

この結果、軟骨基質におけるアルシアンブルー染色陽性の粗大顆粒の沈着、トルイジンブルー染色によるメタクロマジーの部分的消失が認められ、軟骨基質の異常が生じているものと考えられた。しかし、骨端軟骨板内部における肥大軟骨細胞の分布等、四肢長管骨骨端軟骨板に特徴的に認められた変化は明らかではなかった。今後さらに詳細な検討を行う予定である。本疾患の骨端軟骨板における初期変化の組織学的変化については、現在、胎生期や新生子期における症例を収集、検索中である。また、骨端軟骨板軟骨細胞の分化に関連するオステオカルシン、オステオネクチン、オステオポンチンおよびアルカリフォスファターゼの発現に関して、in situ hybridization法を実施中である。褐毛和種牛における軟骨異形成性矮小体躯症の四肢骨骨端軟骨板において認められる変化が、椎骨、胸骨および助軟骨接合部の骨端軟骨板において認められるかどうかを確認する目的で、X型コラーゲンに対する免疫組織化学を行った。この結果、骨端軟骨板内部に明らかなX型コラーゲン陽性軟骨細胞は認められなかった。このことから、四肢長管骨骨端軟骨板以外の軟骨組織においては、軟骨異型性は生じていない可能性が強く示唆された。また、軟骨異形成性矮小体躯症の軟骨細胞の分化をin vitroで検索する目的で、対照として正常な牛の肋骨、大腿骨遠位端および脛骨近位端の軟骨細胞の初代培養を行った。この結果、胎齢約4ヶ月および8ヶ月の牛胎子の肋骨、大腿骨および脛骨の予備軟骨細胞層は肥大軟骨細胞へと分化させることが可能であったが、成熟した牛の軟骨細胞はin vitroでは全く肥大軟骨細胞へと分化させることができなかった。今後、矮小体躯症との比較において、成熟した正常牛の軟骨細胞を対照とする必要があるため、さらに培養条件の検討を行っていく予定である。骨端軟骨板軟骨細胞の分化に関連するオステオカルシン、オステオネクチン、オステオポンチン、アルカリフォスファターゼおよびKrox-20の発現をin situ hybridization法にて検索するためのcRNA probeを作製し、いくつかの分子に関しては牛に対して特異的に反応することが確認された。1.GH分泌能の検索褐毛和種牛における矮小体躯症の発症に成長ホルモン(GH)の関与があるかどうかを確認する目的で、キシラジン(0.3mg/kg)の静脈内投与によるGH分泌刺激試験を行った(症例1:8ヶ月齢、症例2:5ヶ月齢、症例3:12ヶ月齢、対照例:10ヶ月齢3例)。キシラジン投与前30、15、0分および投与後15、30、45、60、80、100、120分にヘパリン添加真空採血管を用いて採血し、血漿を分離後、Johkeの方法に準じた2抗体法によるラジオイムノアッセイで血妓中のGH濃度を測定した。標準曲線作成のための標準ホルモンと標識ホルモンにはウシGH(USDA-bGH-B-1,USDA, USA)を、またl次抗体にはサル抗bGH血清を、2次抗体にはヤギ抗サルイムノダロブリン血清を用いた。この結果、血漿中GH濃度は全症例および対照例でキシラジン投与後速やかに増加し、投与30分後に最高値を示し、以降速やかに減少した。以上のことから、褐毛和種牛における矮小体躯症の発症にGHの分泌異常は関与していないものと考えられた。2.骨端軟骨板における石灰化軟骨基質の解析前回までの検索で、本矮小体躯症において骨端軟骨板内部に不規則な石灰化軟骨基質の分布が認められることを明らかにした。今回はこの石灰化軟骨基質を反射電子像にて観察を行った。この結果、対照例の肥大軟骨細胞層における石灰化軟骨基質と異なり、症例の骨端軟骨板内部のものは粗大な石灰化顆粒によって構成されていた。以上のことから、症例の骨端軟骨板内部で、不規則な肥大軟骨細胞への分化が生じた後、その周辺の軟骨基質で急激な石灰化が生じたものと考えられた。
次世代型アルツハイマー病モデルマウスの作製及びその応用

我々は、新規アルツハイマー病(AD)モデルマウスとして、2種類のノックインマウスの作製に成功した。これらマウスは、既存のADモデルマウスの問題点を精査して作製しており、既存のADモデルマウスでは得られなかった、実際のAD病理により忠実表現型が認められており、さらなる解析が望まれている。今後は、本研究で作製したADモデルマウスを用いて、ADの予防・治療・創薬のための研究基盤を再構築する研究へ発展すると考えられる。アルツハイマー病(AD)研究を遂行する上で早心に解決すべき最大の問題点は、AD病理を忠実に再現したモデル動物が存在していないことだと考えられる。これまでの研究結果から、現在までに作製されたADモデルマウスには、様々な問題点を内包していることが露呈され始めてきた。そこで我々は、それら問題点をクリアにし、アミロイド仮説に即したノックインマウス(APP^<sw+Bey/h>-KI)を作製することに成功した。この佃APP^<sw+Bey/h>-KIマウスは、これまでのtransgenicマウスのようにAβの産生時における過剰な副産物の産生は認められずに、その脳内で産生されるAβのほとんどがAβ42であった。この比率は、これまでに報告されたADモデルマウスの中でも群を抜いて大きく、homozygoutの1.5ケ月齢においてすらAβ42/Aβ40比が10倍を超えていた。現在までに18ヶ月齢までの解析を行ったが、未だに病理像(老人斑の形成)は検出できてはいないものの、さらなる老齢マウスの解析を行うことの期待が非常に大きい。さらにAPP^<sw+Bey/h>-KIマウスとこれまでに報告されている様々なモデルマウスとの交配を進めており、病理がより早く検出できることが期待できる。また、現在共同研究において行動学的解析も進めており、この結果と病理との関連についても評価できるのではないかと考えている。アルツハイマー病のような老化疾患研究では、「時間」の因子が大きく影響するが、系統だった解析を行うためにも着実にデータを積み重ねて行く必要がある。アルツハイマー病(AD)研究を効率良く、最短距離で進めるために重要となるのは、AD病理を忠実に再現したモデル動物を得ることが必要十分条件である。我々は、これまでに報告されたADモデルマウスの問題点を精査し、アミロイド仮説に則したノックインマウス(APP^<sw+Bey/h>-KI)を作製することに成功した。また同様に家族性ADの原因遺伝子として知られるプレセニリンー1の新たに見つかった変異(R278I)を導入したノックインマウス(R278I-PS1-KI)の作製にも成功した。これらのマウスは、これまで報告されているtransgenicマウスのようなAβの産生時に伴う過剰な副産物は認められずに、脳内においてアミロイドβペプチド42. (Aβ42)さらにAβ43の存在比率を増加させることが明らかとなった。APP^<sw+Bey/h>-KIに関しては30ヶ月齢までの生化学的・組織化学的解析が終了したが、老人斑の形成までは至っていないものの、オリゴマーAβの増加が認められた。現在、共同研究において、APP^<sw+Bey/h>-KIの行動実験が進行中である。一方でR278I一PS1-KIに関しては、これまで存在は知られていたものの解析が全く不十分であったAβ43の解析を行うに当たって、非常に有用なモデルマウスであることが国際学会で認められつつあり、今後さらにデータを積み重ねて行く必要がある。これらAβ42, Aβ43の脳内での蓄積が、ADの病因と考えられており、今後これらマウスを用いた解析がクローズアップされると期待される。アルツハイマー病(AD)研究を効率的に進めるために最も重要なツールは、ADモデル動物である。しかし、現在最も広く使用されているADモデルマウスは、AD病理の主因の一つアミロイドβペプチド(Aβ)の前駆体蛋白(APP)のトランスジェニック(Tg)マウスである。APP-Tgマウスでは、AD病理を忠実に再現できておらず、それがAD研究において臨床と基礎を結ぶトランスレーショナルリサーチとして完全に機能できていない理由の一つとなっている。そこで我々は、これまでに報告されたADモデルマウスの問題点を精査し、アミロイド仮説に則した2種類のノックインマウス(APP^<sw+Bey/h>-KIマウスとプレセニリン(PS)-1-R278I-KIマウス)の作製を行った。APP^<sw+Bey/h>-KIマウスに関しては、さらに変異の導入方法を2種類(CDNA型とgenomic型)で行っており、最終的には、非常に困難であったgenomic型APPP^<sw+Bey/h>-KIマウスの作製に成功し、現在詳細な解析を進めている。

一方でPSI-R278I-KIマウスに関しては、AD脳で検出されているにも関わらずこれまでほとんど着目されてこなかった「Aβ43」の産生を促す事が明らかとなった。Aβ43は、これまでAPP-Tgマウスの研究で着目されていたAβ40やAβ42よりも遙かに凝集性が高く、また、加齢依存的に脳内で産生されることも明らかとなり、しかもそれがアミロイド斑形成に先行して起こることから、AD病理形成のためのinitiation factorである可能性が示唆された。今後、Aβ43がAD早期診断のためのバイオマーカー候補にもなりえることから、さらなる解析が望まれている。本研究課題を全うすることができたため、本研究結果を投稿し、現在Nature Neuroscience誌のrevision中である。
維管束植物の篩管の中空化におけるオルガネラ・リロケーションの制御機構

維管束植物では、篩要素細胞の細胞内で光合成産物などが輸送される。そのため、篩要素細胞は効率的な輸送のために、細胞分化過程で核消失や細胞質基質の希釈を経て中空化する。また、若い篩要素細胞では細胞質に散在していたミトコンドリアや細胞内膜系などのオルガネラが、篩要素の最終分化に伴って核近傍または細胞膜周辺部に集められる、オルガネラ・リロケーションが起こる。本研究期間のこれまでの研究により、オルガネラ・リロケーション時に、微小管が細胞内膜系に囲まれているという新規性の高い構造体が一過的に形成されることが観察されていた。本年度、微小管と小胞体(ER)の同時可視化を行った結果、この微小管構造がERのシグナルと共局在する様子が観察された。これにより、篩要素の最終分化前に見出していた微小管と細胞内膜系からなる新規構造体は、微小管とERを含む構造体であることが明らかになった。また、昨年までに、篩要素特異的に微小管形成を阻害すると核消失や細胞質基質の希釈を伴う細胞分化に異常が現れることを複数の系によって確かめていたが、本年度は、昨年度までの系を検証する、さらに別のコンストラクトを用いても同様の異常が出ることを明らかにした。このことから、微小管形成が正常な篩要素の細胞分化に必要であることが強く示唆された。また本年度は、昨年度までの定性的な解析に加え、篩要素特異的に微小管形成を阻害する系において見られる篩要素の核消失や細胞質基質の希釈の遅延を定量的に検証した。これには核消失が起こる篩要素細胞の長軸方向の長さや近隣の皮層細胞の長軸方向の長さを測定し、篩要素特異的に微小管形成を阻害すると、野生型に比べて篩要素の細胞分化が遅延する様子が確かめられた。平成30年度が最終年度であるため、記入しない。維管束植物では、篩要素が光合成産物の輸送を行う。そのため篩要素は物質輸送に特化した細胞分化をする。具体的には、核などのオルガネラおよび細胞質基質が分解される。これまでに申請者は、この篩要素の細胞内消化を制御するシロイヌナズナNAC45/86(ADF1/2)転写因子を同定し、詳細な核消失機構を明らかにした。本研究課題において、申請者は、微小管構築の阻害因子を篩要素特異的に発現させると、篩要素の細胞内消化が抑制されることを見出した。さらに、篩要素の細胞内消化の制御機構を特定するために、突然変異体スクリーニングを行った。その結果、篩要素の細胞内消化に異常がある突然変異体を単離した。この突然変異体ではNAC45/86は正常に発現しているが、NAC45/86の下流因子の一部が発現抑制されている可能性を明らかにした。この結果は、篩要素の細胞内消化に適切な微小管構造の構築が関与しているという、新規の微小管制御機構の可能性を示唆している。また、篩要素の細胞内消化に関わる新規の突然変異体を単離することができた。平成27年度では、細胞内消化における核近傍のオルガネラ集合体形成の意義を調べるために、光変換蛍光タンパク質を用い、集合体のオルガネラの運命を可視化する系を立ち上げるという計画をたてていた。これについて、すでに篩要素細胞特異的にミトコンドリアに光変換蛍光タンパク質を局在させるマーカーラインを作出した。次に、オルガネラ集合体付近に形成される微小管の生物学的意義を調べるために、篩要素特異的に微小管重合を阻害する系を確立する計画をたてていた。これについても、微小管重合を阻害することが知られている因子を篩要素特異的に発現させる株を作出した。この株については、複数ラインで篩要素分化に異常がある様子が観察された。また篩要素分化における特殊な微小管構造の形成機構を明らかにするために、微小管のプラス/マイナス端マーカーを発現する植物を作製する計画をたてていた。しかしこれについては、現在主に使われている微小管のプラス/マイナス端マーカーは、篩要素では、細胞質と微小管のコントラストが低く、観察できるレベルで微小管をマークしない事がわかった。さらに、NAC45/86がどのように、篩要素の選択的オルガネラ消化や微小管形成を制御しているかを明らかにするために、下流因子候補について過剰発現ベクターを作製する計画をたてていた。これについては、いくつかの下流因子と思われる遺伝子についてクローニングをすすめ、篩要素での発現や局在などを観察した。また、過剰発現により篩要素分化に異常が出る遺伝子も見出した。しかし現在のところ、これらの候補遺伝子については突然変異体で篩要素分化における表現型が見られなかった。そこで、逆遺伝学的スクリーニングだけではなく、順遺伝学的スクリーニングも導入した。順遺伝学的スクリーニングにより、篩要素分化に異常がある突然変異体を単離することができた。維管束植物において、光合成産物などを細胞内で輸送する篩要素細胞は、細胞分化過程において、核消失や細胞質基質の希釈を伴い中空化する。

これまでに、この篩要素の最終分化プロセスにおいて、細胞内に散在していたミトコンドリアなどのオルガネラが細胞内で再配置される、オルガネラ・リロケーションが起こることを見出していた。また、このオルガネラ・リロケーション時に一過的に特殊な微小管構造が形成されることを見出していた。本年度は、3次元走査型電子顕微鏡を用い、篩要素の最終分化プロセスにおけるオルガネラ変化を解析した。その結果、まず篩要素の最終分化プロセスにおいて形成される微小管構造が、細胞内膜系に囲まれている可能性を見出した。また、篩要素特異的に微小管を阻害すると、この構造体形成や、オルガネラ・リロケーションが見られなくなる様子を明らかにした。また、このように篩要素の細胞分化に異常がある場合、篩部の輸送機能に異常があることを、蛍光マーカーを用いて明らかにした。また、NAC45とNAC86転写因子がどのように篩要素の選択的オルガネラ消化や微小管形成を制御しているかを明らかにするために、順遺伝学的スクリーニングを行った。これにより、篩要素の細胞分化に特異的に異常がある突然変異体が単離された。しかし、この突然変異体の原因遺伝子の転写レポーターは、NAC45とNAC86の二重変異体でも発現していることが確認され、NAC45とNAC86に非依存的であることがわかった。篩要素分化における新規微小管構造のオルガネラ・リロケーションに関する機能を調べる目的で、篩要素特異的に微小管機能を阻害したときの篩要素分化の異常を解析することを計画していた。これについては、申請時に計画していた蛍光分子マーカーを用いたライブイメージングだけではなく、より解像度の高い3次元走査型電子顕微鏡解析を行った。また、NAC45とNAC86転写因子がどのように篩要素の選択的オルガネラ消化や微小管形成を制御しているかを明らかにするために、下流因子を探索する計画を立てていた。本年度は順遺伝学的スクリーニングにより、篩要素分化に異常がある突然変異体を単離した。残念ながら、この突然変異体の原因遺伝子はNAC45とNAC86転写因子により制御されていなかったが、篩要素特異的な微小管形成に関与する因子を探索する目的で、この突然変異体や、その他篩要素特異的な微小管関連遺伝子や細胞内膜系関連遺伝子を見出し解析している。本研究の申請時に、「篩要素の細胞内消化に伴うオルガネラ・リロケーションが、その後のオルガネラの運命に寄与するのではないか」という仮説を立てていたが、これを明らかにするために光変換蛍光タンパク質を用いて、オルガネラクラスターのミトコンドリアが分解されるかどうかを可視化するマーカーラインを作成している。維管束植物において、光合成産物などを細胞内で輸送する篩要素細胞は、細胞分化の最終過程でオルガネラ・リロケーションや核消失、細胞質基質の希釈という一連の細胞分化プロセスを経て中空化する。本研究では、篩要素最終分化におけるオルガネラ・リロケーションと、このオルガネラ・リロケーション時に一過的に形成される微小管構造の分子実体と生物学的意義を明らかにする研究である。本年度までの研究により、このオルガネラ・リロケーション時に一過的に形成される微小管構造が、細胞内膜系に囲まれた珍しい構造体であることを明らかにした。この構造体形成の篩要素細胞分化過程におけるタイミングや全体像を明らかにするのは本研究が初めてである。また、本年度までの研究により、篩要素特異的に微小管形成を阻害すると、この新規構造体の形成が見られなくなり、オルガネラ・リロケーションや核消失、細胞質基質の希釈が正常に起こらなくなることを示した。このことから、この新規構造体は、篩要素の細胞分化プロセスに機能する構造体であることがわかった。