hpprc/llmjp-kaken huggingface dataset:
ファンの直接制御により自然風の風速と風向の変動を模擬する新しい風洞の試作

この結果を踏まえ,2本の吹き出し式風洞を放射状に配置して風向変動を模擬する方式について引き続き研究を推進している.第2年度に当たる本年度では,まず,前年度末に製作したACサーボ・モーターでファンを駆動する小型風洞の基本性能と生成される風速変動の特性を調べる実験を行った.風洞は,口径20cm,長さ1.1mの円筒の押し込み型である.最大風速は当初は6m/sであったが,生成される気流の乱れが大きかったので吹き出し口の口径10cmの縮流洞を追加して乱れを除去することにした結果,最大風速は13m/sになった.この風洞にステップ波と正弦波を入力電圧変動として与え,吹き出し口近くでの風速変動を熱線流速計で測定とたところ,前年度に最初に使用したインバータ-・モーターでファンを駆動する風洞に比べてはるかに応答がよく,ACサーボ・モーターが所期の制御性能を有していることが明らかになった.ステップ波に対しては風速差の大きさによらず瞬時に変動する風が生成されること,正弦波に対しては周期1秒以上であれば極めて正確に変動を再現することを確認した.また,変動風速がゼロを目指すときには,ファンが停止した後にも慣性で空気が運動を続けるため,応答が比較的悪くなる特性があることも見い出された.さらにカルマンスペクトルに従う人工的な自然風変動を入力波として与える実験を行った.乱れ強さを10%とし,平均風速を4m/sから9m/sの間で与え,さらに乱れスケールを10mおよび100mとした.その結果,インバータ・モーターの風洞では再現できなかった微細な変動まで忠実に再現すること,平均風速が高い場合でも良好な再現性をゆうしていることを確認できた.以上の検討を踏まえ,同規格の風洞をさらに2本製作した.3本の風洞を組み合わせて,風速変動の再現性をさらに向上すること,および風向変動を模擬すること,の2点について引き続き検討を続けている.
顔・視線による注意捕捉効果推定ソフトウエアの開発

本研究では,顔そのもの及び視線による注意捕捉と観察者の構えの関連について検証した。顔は注意を捕捉するといわれてきたが,従来の研究は顔と構えとの交絡があった。そこで本研究では観察者の構えと顔刺激を非関連にしてもなお,顔は注意を捕捉するか検証した。実験の結果,周辺に呈示された顔刺激は知覚負荷の高低に関わらず注意を捕捉した。倒立顔刺激を用いたり,生体にとって意味のある画像を用いたが,妨害刺激の干渉効果は生じなかった。また時間の構えも統制しても,知覚負荷の高低に関わらず顔特有の注意捕捉が生じた。したがって,顔刺激は観察者の構えにかかわらず,知覚負荷が高くても刺激駆動的に注意を捕捉することが示唆さた。顔や他者の視線方向を知覚することによって,反射的に注意の移動が生じる。今年度は,顔や視線によって誘発される注意の効果について,注意捕捉課題を用いて,顔による課題非関連な注意捕捉が引き起こす認識不全の水準を調べた。課題非関連な顔画像であっても注意捕捉が起こること,意識的には顔であることが報告できなくても注意捕捉効果は頑健に起こることがわかった。さらに,空間手がかり課題を用いて,次の6つの課題に取り組んだ。(a)視線によって誘発される注意の効果の追試。(b)矢印によって誘発される注意の効果との比較。(c)視線刺激の数や視線刺激の大きさによる注意の効果の変化の記述。(d)矢印刺激の数や矢印刺激の大きさによる注意の効果の変化の記述。(e)指向性を持つ物体によって無自覚的に注意捕捉が生じるかの検証,(f)およびこの効果が生じる水準(検出,同定,定位,対象へのリーチング行動)の特定。実験の結果,視線によって誘発される注意の効果が再現され,矢印による効果と時間的特性が異なること,視線刺激の数に依存して注意の効果が変化すること,矢印刺激の数によっても注意の効果が変化することが明らかになった。また,顔パターンではなくても,指向性を持つ物体でも同様の注意捕捉効果を持つことがわかった。さらに,この効果はリーチング行動に限らず,検出,同定課題でも生じることがわかった。その他,次の萌芽的成果も得ることができた。我々はしばしば雲の模様や壁の染みをヒトの顔として知覚する。この日常的な物体にヒトの顔を知覚する現象の心理的メカニズムを探索的に検証し,いくつかの心理特性の個人差と関連することが示された。産業界では“顔は注意を引きつける"と信じられており,広告やパッケージングデザイン業界では顔や目の画像が多用される。実際には,この素朴心理学的な水準を超えて,顔や目は注意を捕捉するだろうか。この点は未だに認知心理学の分野でも決着がついていない。本研究は,顔・視線による注意捕捉効果の測定を行うことを目的とした。第1に,従来の研究では統制されていなかった知覚的な構えについて,本研究では完全に課題非関連な事態を設定した。従来は探索画面の呈示とともに顔が対峙される場合があった。これは出現することが課題関連の情報になるため,顔への注意捕捉が起こりやすいことへのバイアスとなる。そこで本研究では,顔は出現,探索対象は消失という事態を設け,標的への構えが重複しないようにした。その結果,それでも顔による注意捕捉効果が認められた。研究2では,顔による注意捕捉効果のアウェアネスを測定した。興味深いことに,注意捕捉の程度が大きくても,顔妨害刺激へのアウェアネスとは無関係であった。すなわち,注意捕捉を生じていても,妨害刺激の顕在的な同定はされていないことを意味する。本研究の事態では,刺激の色といった表面的な特徴のみへのアウェアネスに留まっていた。表面的な特徴が一時的に覚醒度を上昇させ,作業記憶への固定化を損ない,結果として標的の検出が阻害されることを示唆する。顔に対する注意捕捉実験を実施する上で,顔画像の取得と実験刺激として使用可能な画像データベースを作成することができた。これらは魅力,支配性,大きさ,知性,見た目の運動能力の評定値を含む。横方向の画像についても取得が完了しており,方向に伴う注意捕捉効果の測定が可能となった。2016年度の研究によって,視線や矢印によって誘発される注意の効果が,視線刺激の数や矢印刺激の数で変化することが示された。この効果をさらに検証するための追加実験を計画中である。指向性をもつ物体による注意捕捉・定位効果は本研究の結果,偶然発見されたものである。この効果が運動反応固有のものか,視覚認識全体に関わるものかなど,展開の可能性がある。

この点を調べるためには,現在は手指によるポインティングを使った空間的定位課題としているが,指向する先に弁別すべき視対象をおいた弁別課題で実施すするか,単純検出課題の中に組み込む実験が必要だろう。その他の萌芽的成果から,日常的な物体にヒトの顔を知覚する現象に認知スタイルの個人差が関係している可能性が示された。この点について,個人間の現象の生起の程度と認知スタイルの個人差の相関研究をオンラインで実施する。それと並行して,実験室にて,実験手続きで認知スタイルを操作することで,本現象がどのような影響を受けるか検証する。認知心理学当該助成金が生じた状況は,物品費,旅費,人件費,謝金が想定したよりも多くかからなかったため。物品には,昨今の環境への配慮,消費電力の抑制を鑑みて装置の新規調達を見合わせたことによる。人件費のうち謝金が少なかったのは被験者の応募が少なかったことによる。一昨年とほぼ同規模で募集することで,一昨年度と同程度の被験者応募数があることを見込んだが,今年度は応募が少なかった。掲示する募集要項の様式を変えたことによるものかもしれない。翌年度分として請求した助成金と合わせた使用計画としては,被験者実験の実施要員を早めに雇用し,募集期間を前倒しすることで被験者数を確保する計画である。旅費は日本心理学会第81回大会(久留米大学),Psychonomic Society Annual Meeting (Vancouver, BC, Canada)への参加費用とする予定である。
オビキンバエの系統進化

1998年までに記載されたオビキンバエ亜科のタクサは2族14属87種であることが確認され,約3000頭に及ぶキンバエ類の標本を検査した.国内外の研究機関所蔵の標本検査から各国のオビキンバエを含むクロバエ相の解明と記載分類学の再検討が出来た.同時に各種(タクサ)の比較形態学的分析と系統解析に必要な形質状態のデータが得られた.比較的多くのデータの得られたChrysomyaオビキンバエ属のオビキンバエ種群8種の成虫の比較形態学から系統解析を試みた.16個の特徴を拾い出し,それぞれの特徴の祖先形質状態(基本形質)と子孫形質状態(派生形質)を決定し,類似性分析(SCD)と系統分析(SRR)の手法を用いて解析した.その結果,熱帯アジアを分布の中心とし,東アジア,オーストラリア,オセアニアに広く分布するこの種群は3つのクラスターに分岐し,第1の枝はムカシオビキンバエChrysomya phaonis Seguyよりなる祖先群であり,これからスンダオビキンバエ・サブグループとオビキンバエ・サブグループの2つが派生したことが判明した.ムカシオビキンバエは多くの祖先形質を保有し,ヒマラヤ山地帯をベルト状にパキスタンから中国にかけて分布していることがわかった.これから南下した,スンダランドでスンダオビキンバエが,ウオレス線を越えたパプアランドでオビキンバエ・サブグループが進化したことが、系統解析と種の地理的分布から判明した.1998年までに記載されたオビキンバエ亜科のタクサは2族14属87種であることが確認され,約3000頭に及ぶキンバエ類の標本を検査した.国内外の研究機関所蔵の標本検査から各国のオビキンバエを含むクロバエ相の解明と記載分類学の再検討が出来た.同時に各種(タクサ)の比較形態学的分析と系統解析に必要な形質状態のデータが得られた.比較的多くのデータの得られたChrysomyaオビキンバエ属のオビキンバエ種群8種の成虫の比較形態学から系統解析を試みた.16個の特徴を拾い出し,それぞれの特徴の祖先形質状態(基本形質)と子孫形質状態(派生形質)を決定し,類似性分析(SCD)と系統分析(SRR)の手法を用いて解析した.その結果,熱帯アジアを分布の中心とし,東アジア,オーストラリア,オセアニアに広く分布するこの種群は3つのクラスターに分岐し,第1の枝はムカシオビキンバエChrysomya phaonis Seguyよりなる祖先群であり,これからスンダオビキンバエ・サブグループとオビキンバエ・サブグループの2つが派生したことが判明した.ムカシオビキンバエは多くの祖先形質を保有し,ヒマラヤ山地帯をベルト状にパキスタンから中国にかけて分布していることがわかった.これから南下した,スンダランドでスンダオビキンバエが,ウオレス線を越えたパプアランドでオビキンバエ・サブグループが進化したことが、系統解析と種の地理的分布から判明した.1998年までに記載された各タクサについて文献上の整理検討を行いオビキンバエ亜科のキンバエ2族14属87種が確認された。一方、国立科学博物館、九州大学、北海道大学、愛媛大学をはじめとする国内の各大学・研究機関所蔵の標本を整理検討し同定する作業を行った。約3000頭に及ぶキンバエ類の標本を検査することができたが、国内研究機関の資料はほとんどが日本産のキンバエに限られオビキンバエChrysomyaは3種と少ないことがわかった。しかし、東京医科歯科大学医動物学教室と国立科学博物館動物研究部、国立感染症研究所昆虫医科学部レフアレンス・ミユージアムには海外学術調査の際に集められた国外の貴重な標本があり研究を進展させることができた。また、アメリカ合衆国のカーネギー自然史博物館と台湾予防医学研究所から借用した標本からはこれまで記載されていなかった新種と思われるトリキンバエProtocalliphora属の2種が発見された。アフリカのナミビア国立博物館から借用したBrandberg山の学術調査標本の中には国内で入手困難なアフリ力産のオビキンバエChrysomya属の液浸標本が多数あり、アフリカ産のオビキンバエの種を比較することができ、将来分子系統学的解析を行う際の材料としても利用できるようになった。1998年までに記載された各タクサはオビキンバエ亜科の2族14属87種が確認され、約3000頭に及ぶキンバエ類の標本を検査することができた。この標本検査から記載分類学を再検討することができたほか、各種(タクソン)の比較形態学的分析と考察を行うことができた。本年度は比較的多く材料が得られたオビキンバエ属Chrysomyaのオビキンバエ種群8種について成虫の比較形態学から系統解析を試みた。16個の特徴を拾い出し、それぞれの特徴の祖先形質状態(基本形質)と子孫形質状態を決定し、類似性分析(SCD)と系統分析(SRR)の手法を用いて解析した。その結果、熱帯アジアを分布の中心とし、東アジア、オーストラリア、オセアニアに広く分布するこの種群は3つの枝に分岐し、第一の枝はムカシオビキンバエChysomya phaonisSeguyよりなる祖先群であり、これからスンダオビキンバエ・サブグループとオビキンバエ・サブグループの2つが派生したことが考えられた。

ムカシオビキンバエは多くの祖先形質を保有し、ヒマラヤ山地帯をベルト状にパキスタンから中国にかげて分布していることがわかった。これから南下した、スンダランドでスンダオビキンバエ・サブグループの分布の中心があり、ウオレス線を越えたパプアランドにオビキンバエ・サブグループの分布の中心が存在することが、系統解析と種の地理的分布から判明した。本年度はオビキンバエ亜科全体の系統解析を実施するため,カナダ農務食糧省中央実験農場昆虫部CNICとオーストラリアCSIRO、ANICに所蔵されている標本検査のため現地に赴いた.カナダCNICでは主に新北区,新熱帯区の42タクサの標本を比較解剖し,41の形態的特徴を分析し,祖先形質(0)中間(1)子孫形質(2)の三つの形質状態にスコアして,PAUP法により系統解析を行った.同様の解析をオーストラリアANICに所蔵されているオーストラリア・オセアニア区のオビキンバエ28タクサについて解析した.また,東洋区産オビキンバエ属の5種について,ミトコンドリアDNAのCOIからCOIIにいたる約2,300の全塩基配列を決定し,これまで判っている8種を加えた13種について分子系統樹を作製した.その結果,新大陸には3つの種群があり,一つはクロキンバエ族Phormiiniに相当し,これよりHmilucilia+Chloroproctaが分岐し,これにParalucilia+Cochliomyia+Compsomyiopsが結びつくことが判明した.後者2群はそれぞれ独立した族に分類されるべきものであると考えられる.オーストラリア・オセアニアのオビキンバエはこれまで1属とされてきたが,外部形態による系統解析でもミトコンドリアPNAによる分子系統解析でも少なくとも4つの種群に分けられべきものであることが示唆された.
回転式粘度測定装置の開発

本研究課題では,高温高圧下での粘度測定を複数回可能にするための装置開発を行った.具体的には,上下反転ができる回転ステージに小型高圧発生装置を取り付けた.このことにより,一度落球粘度測定を行って容器底部に白金球が達しても,装置ごと上下を反転させれば,再び落球を観察できるようになった.この装置を用い,今年度はDaphne7373オイルなどを試料に用い,温度・圧力を変えて粘度測定を行った.その結果,粘度の温度依存性と圧力依存性を求めることが出来た.本研究課題では,高温高圧下での粘度測定を複数回可能にするための装置開発を行った.具体的には,上下反転ができる回転ステージに小型高圧発生装置を取り付けた.このことにより,一度落球粘度測定を行って容器底部に白金球が達しても,装置ごと上下を反転させれば,再び落球を観察できるようになった.この装置を用い,今年度はDaphne7373オイルなどを試料に用い,温度・圧力を変えて粘度測定を行った.その結果,粘度の温度依存性と圧力依存性を求めることが出来た.マグマやフルイドは地球内部での元素移動に重要な役割を担っている。このため、地球内部環境でのこれらの物性を知ることは、分化過程を理解する上で不可欠である。我々は地球内部の流体の物性測定に従事してきたが、本研究では粘度を対象とする。地球内部環境である高温高圧力下での粘度測定には幾つかの方法があるが、広く用いられているのは落球法である。落球法は流体の中を落下する球の終速度を測定して粘度を求める方法である。特にマグマのような高温流体では、マルチアンビル型高圧発生装置と放射光を使ったX線イメージング落球法が主流である。しかしながら、一般に落球粘度測定は1回の高圧実験につき1回しか行うことができないため、様々な温度圧力での粘度を調べるには多数回の実験が必要となり非常に時間がかかる。そこで本研究では、高圧発生装置を上下反転できるように回転ステージに取り付け、X線イメージング落球法で粘度測定を繰り返し行える装置を開発することを目的としている。ところが、交付額の都合により、計画していた装置の作成はできないことが分かった。このため、サイズを大幅に縮小して作成することにした。サイズダウンにより、発生圧力および試料容積が減ることとなった。また、高圧セル内部にヒーターを組み込むことができなくなったため、内熱式ではなく、高圧発生装置にリボンヒーターを巻いた外熱式で加熱することにした。今年度は回転ステージへの搭載重量の制約から、小型の高圧発生装置を導入し、圧力発生試験および放射光を使った粘度測定実験を行った。実験は高エネルギー加速器研究機構の放射光実験施設であるPF-ARのNE7Aステーションで行った。その結果、シリコーンオイルなど数種類の液体について、条件を変えながら繰り返し測定が可能であることが示された。高温高圧下での液体の粘度測定には,落球法が用いられてきた.試料急冷法での落球実験では,まず,容器上部に白金などの高密度球を装填しておく.続いて融点以上の温度での保持時間を変えた複数の高温高圧実験を行い,それぞれの持続時間でどの位置まで球が落下しているかを回収試料で調べる.このため,一つの温度・圧力条件で粘度を得るためには,複数回の実験が必要である.一方,放射光を用いるX線イメージング落球法では,球の落下をX線ラジオグラフィーでその場観察する.このため,試料急冷法とは異なり,一度の実験で粘度を測定できる.また,急冷法よりも低粘度の液体で測定が可能である.しかしながら,一度の実験で粘度を測定できるとはいえ,高温高圧下での測定には,加圧・減圧にそれぞれ数時間以上を要する.すなわち,充分な成果を得るには何日ものビームタイムを要することになる.昨今,放射光の運転時間が大幅に削減されている中で,益々ビームタイムは貴重になっており,一度の高温高圧実験において複数の温度・圧力条件での粘度測定値を得られるように技術開発を行うことは極めて重要である.そこで本研究課題では,高温高圧下での粘度測定を複数回可能にするための装置開発を行った.具体的には,上下反転ができる回転ステージに小型高圧発生装置を取り付けた.このことにより,一度落球粘度測定を行って容器底部に白金球が達しても,装置ごと上下を反転させれば,再び落球を観察できるようになった.この装置を用い,今年度はDaphne7373オイルなどを試料に用い,温度・圧力を変えて粘度測定を行った.その結果,粘度の温度依存性と圧力依存性を求めることが出来た.実験岩石学配分額の都合上、当初想定していた耐荷重の回転装置は作成できないこととなったが、大幅にサイズダウンしたとはいえ想定していたものと同様の仕組みの装置を用意できた。高圧発生装置についても、当初予定していたサイズのものが搭載できないことになり、非常に小型のものを用意することになった。以上のような変更の必要は生じたものの、高エネルギー加速器研究機構の共同利用課題申請は年度後半から採択され、放射光X線を用いたイメージング落球法による粘度測定を行うことができた。また、装置の動作試験は予定通りに行われ、放射光を用いたX線イメージング装置との組み合わせでも想定通りの稼働状況であった。X線イメージ撮影用のカメラは、回転装置を作動させたときに試料付近が常に撮像範囲に納まっている必要がある。

一方で落球速度の測定には十分な解像度と撮影速度が必要となる。ビームラインにあったカメラは、テスト撮影の結果本研究で必要とされる性能を満たしていないことが分かったが、年度内に代替品を用意できたため実験を行うことができた。26年度は様々な試料を用意し、高温高圧力下で本格的に粘度測定を行う。シリコーンオイル、Daphne7373、グリセリンなどを試料として1-10GPaの圧力範囲で0.5GPa毎に実験する。高圧発生装置の大きさの都合上、加熱には当初予定していた内熱式のヒーターを用いることはできなくなった。このため、高圧装置の中心部を外熱式で加熱することになる。上限温度は500K程度が限界と思われるが、内熱式と比べて安定した加熱制御および均質な温度場が実現できるため、これらについてはむしろ外熱式の利点といえ、温度に敏感な粘度の測定には好都合であろう。高エネルギー加速器研究機構の年間運転時間が大幅に減少することになったことは懸念されるものの、取得できたビームタイムの範囲で可能な限り測定点を増やすつもりである。また、本研究で得られた成果をもとに、高温流体であるマグマの粘度測定ができるような実用的な装置の導入を目指すべく、次の科学研究費補助金の申請を行う。申請時の計画では、高エネルギー加速器研究機構が所有するパリ-エジンバラ型高圧発生装置(約50kg)を搭載する回転ステージを試作するつもりであった。ところが配分額ではそのような重量の物品が搭載可能なステージを作成するのに不十分であった。このため、本予算で超小型の圧力発生装置(約1 kg)を購入し、それを搭載できるステージを用意した。このため、連動して購入物品も変更を余儀なくされ、たとえば小型圧力発生装置用の周辺機器が必要となった。一方、ステージ耐荷重を大幅に下げたため、費用に差が生じた。差額分は主に実験用消耗品の購入に充てる。たとえば、実験試料を入れるための高圧セルは、セラミックを加工する。また、セルの中央に仕込む試料容器は樹脂やアルミニウムなどを加工する。これらの加工には、ドリルやエンドミルなどの工具を用いる。さらに、セルを加熱するためにリボンヒーターを用意する。試料そのものについても購入して補充する。以上のような当初予定していなかった消耗品の購入などに使用する。
情動に関連する脳神経核の体性ー自律神経反射におよぼす影響

皮膚や骨格筋への刺激(体性感覚刺激)により,各種内臓機能は反射性に調節される(体性ー自律神経反射).自律神経機能は情動の影響を受けやすいことが知られており,体性ー自律神経反射も体性感覚刺激によっておこる情動の影響を大きく受けるが,そのメカニズムは明らかにされていない.本年度も引き続き,体性ー自律神経反射におよぼす陰性情動並びに陽性情動の影響の神経機構を検討した.不安や恐怖などの陰性情動発生にかかわるとされる「腕傍核ー扁桃体路」に着目し,痛み刺激(侵害性刺激)時の昇圧反応における外側腕傍核(以下,LPBN)の関与を麻酔下ラットで検討した.本年は,刺激の側性とLPBNの関与を調べた.LPBNはGAABA受容体作動薬のムシモールの微量投与によって抑制した.その結果,抑制したLPBNとは反対側の後肢を刺激した際の昇圧反応は有意に減弱したのに対し,抑制したLPBNと同側の後肢を刺激した際の昇圧反応には,有意な影響が認められなかった.すなわち,LPBNは刺激の側性に応じて昇圧反応を調整していることが明らかとなった.心拍数においても検討したところ,動脈圧で認めた結果と同様となった.また,「快情動」については,触刺激によって,快情動の指標とされる超音波発声がおこること,さらにその超音波発声が側坐核へのドーパミン受容体遮断薬の投与により,減弱することをラットを用いた動物実験により明らかにした.ヒトにおいては,触刺激単独より温熱を加えた触刺激により,快感のスコアが上がることを見出した.体性ー昇圧反射における外側腕傍核の関与には側性のあることが明らかになった.情動が自律機能におよぼす影響においては側性がないと考えられるため,その中枢機序を探る必要性が生じたが,現在,外側腕傍核からの投射先である扁桃体中心核の関与を検討中であり,おおむね順調に進んでいる.一方,快情動についても触刺激によって側坐核ドーパミンを介した超音波発声が起こることが明らかとなり,自律機能との関連性を検討する指標が見いだせた.外側腕傍核からの投射先である「扁桃体中心核」をムシモールの微量投与により抑制し,体性ー昇圧反射におよぼす影響を麻酔下のラットで検討する.これまでの検討の結果,刺激の側性により外側腕傍核の関与が異なっていたので,扁桃体中心核についても同様に刺激の側性の影響を検討する.さらに意識下のヒトにおいて触刺激時の循環反応を検討し,その反応における情動と自律神経の関与を明らかにする.これらの結果を論文にまとめ,投稿する.皮膚や骨格筋からの体性感覚入力により,各種内臓機能は反射性に調節される(体性ー自律神経反射)。体性ー自律神経反射は内臓機能におよぼす各種リハビリテーションの効果を裏付ける機序の一つと考えられる。一方、これらの反射性調節は体性感覚刺激の結果起こる情動の影響を大きく受ける。つまり、患者の情動変化により、リハビリテーションによる本来の反射性効果が得られないこともあると考えられる。本研究は体性ー自律神経反射に対する情動の修飾とその脳神経機構を解明することにより、リハビリテーションによる内臓機能変化とその個人差あるいは多様性のメカニズムに迫ろうとするものである.本年度は不安の発生に関わる神経ペプチドであるコルチコトロピン放出因子(CRF)に着目し,体性ー自律反射として「侵害刺激時の動脈圧・心拍数反応」,情動に関わる反応として「扁桃体中心核のセロトニン放出反応(不安発生を起こすことが知られている)」を指標とし,これらの反応におよぼすCRF脳室内投与の影響を麻酔下ラットで検討した.その結果,CRF脳室内投与により,侵害刺激時の扁桃体中心核のセロトニン放出反応は完全に消失し,動脈圧と心拍数の増加反応の時間経過が短縮した.すなわち,脳内CRFを介する機構によって,情動反応のみではなく,自律反射にも影響が起こることが明らかとなった.さらに本年度は,触刺激時の情動反応を直接的に明らかにする目的で,快感の指標である50kHz超音波発声の測定を開始した.その結果,触刺激により50kHz超音波発声が起こることが明らかとなった.さらに,意識下での無拘束状態での動脈圧測定のために,テレメトリー装置を導入し,動脈圧測定を開始した.動脈圧測定については,購入した新品の送信機に不具合があることがわかり,アメリカの本社に修理のため戻すなどしたため,動脈圧測定実験の研究計画に遅れが生じたが,その代わり,触刺激時の情動の指標として50kHz超音波発声(情動反応)を測定する実験が当初の予定より進んだ.皮膚や骨格筋への刺激(体性感覚刺激)により,各種内臓機能は反射性に調節される(体性ー自律神経反射).自律神経機能は情動の影響を受けやすいことが知られており,体性ー自律神経反射も体性感覚刺激によっておこる情動の影響を大きく受けるが,そのメカニズムは明らかにされていない.本年度も引き続き,体性ー自律神経反射におよぼす陰性情動並びに陽性情動の影響の神経機構を検討した.まず,不安や恐怖などの情動発生にかかわるとされる「腕傍核ー扁桃体路」に着目し,痛み刺激(侵害性刺激)時の扁桃体セロトニン放出と動脈圧・心拍数反応を検討した.その結果,扁桃体セロトニン放出と動脈圧・心拍数反応のいずれもが,外側腕傍核の抑制(GAABA受容体作動薬の投与)によって,減弱することが明らかになった.

本研究結果より,外側腕傍核を通る経路が情動発生にかかわる神経伝達機能に影響を及ぼすほか,動脈圧反応にも影響を及ぼすことが示された.一方,触刺激による扁桃体セロトニン放出反応に対しては,外側腕傍核の関与は明確ではなかった.次いで,体性ー自律神経反射における陽性情動の影響を検討した.本年度は,快感の発生に関わることが知られているオピオイドと側坐核のドーパミン放出に着目した.結果,側坐核ドーパミン放出が触刺激によって増加すること,並びにその増加反応がオピオイド受容体遮断薬のナロキソン投与の全身投与並びに側坐核局所投与によって,消失することが明らかとなった.触刺激によって陽性情動が起きることは,陽性情動の指標とされる超音波発声により,確認した.当初,意識下の動物での動脈圧測定に予定していた装置が触刺激に反応してしまう(刺激の圧を拾ってしまう)ため,使用できないことがわかった.そのため,麻酔した動物において検討することにした.結果,麻酔下の状態でも,情動に関連する神経経路を抑制することにより,体性感覚刺激時の動脈圧反応に,明確な影響が現れることがわかった.このように実験条件は異なるが当初の予定通り進行している.触刺激が陽性情動を起こすことに関しては,意識下の動物において超音波発声を記録することにより,確認できた.皮膚や骨格筋への刺激(体性感覚刺激)により,各種内臓機能は反射性に調節される(体性ー自律神経反射).自律神経機能は情動の影響を受けやすいことが知られており,体性ー自律神経反射も体性感覚刺激によっておこる情動の影響を大きく受けるが,そのメカニズムは明らかにされていない.本年度も引き続き,体性ー自律神経反射におよぼす陰性情動並びに陽性情動の影響の神経機構を検討した.不安や恐怖などの陰性情動発生にかかわるとされる「腕傍核ー扁桃体路」に着目し,痛み刺激(侵害性刺激)時の昇圧反応における外側腕傍核(以下,LPBN)の関与を麻酔下ラットで検討した.本年は,刺激の側性とLPBNの関与を調べた.LPBNはGAABA受容体作動薬のムシモールの微量投与によって抑制した.その結果,抑制したLPBNとは反対側の後肢を刺激した際の昇圧反応は有意に減弱したのに対し,抑制したLPBNと同側の後肢を刺激した際の昇圧反応には,有意な影響が認められなかった.すなわち,LPBNは刺激の側性に応じて昇圧反応を調整していることが明らかとなった.心拍数においても検討したところ,動脈圧で認めた結果と同様となった.また,「快情動」については,触刺激によって,快情動の指標とされる超音波発声がおこること,さらにその超音波発声が側坐核へのドーパミン受容体遮断薬の投与により,減弱することをラットを用いた動物実験により明らかにした.ヒトにおいては,触刺激単独より温熱を加えた触刺激により,快感のスコアが上がることを見出した.体性ー昇圧反射における外側腕傍核の関与には側性のあることが明らかになった.情動が自律機能におよぼす影響においては側性がないと考えられるため,その中枢機序を探る必要性が生じたが,現在,外側腕傍核からの投射先である扁桃体中心核の関与を検討中であり,おおむね順調に進んでいる.
非認知能力，数学力の両方を高める幼小連携に基づいた新たな幼・小遊びプログラム開発

本研究では,非認知能力および数学力の両方を同時に高めることのできる教育プログラムの開発のために,幼児・児童の認識,及び数学の系統性を基盤とした幼稚園・保育園,小学校低学年に関する幼・小数学遊びプログラムについて開発を行う予定とする。方法としては,(1)幼児・児童の系統的な「数学」に関する認識を明らかにする,(2)系統的な数学に関する認識をベースとした幼・小(低学年)遊びプログラムを開発する,(3)妥当性の検証を行う,とする。
慢性皮膚粘膜カンジダ症の新規責任遺伝子の同定とSTAT1異常に伴う分子病態の解析

慢性皮膚粘膜カンジダ感染(CMC)を呈した免疫不全症患者を対象にexome配列解析を行い、常染色体劣性遺伝を呈するRORγT機能欠損症(RORγT欠損症)を発見した。さらにRORγTが、Th17細胞の分化、IL-17産生を介した宿主のカンジダに対する粘膜免疫と、IFN-γ産生を介した抗酸菌に対する全身応答に重要であることを発見した(Okada S, et al. Science 349: 606-13, 2015)。網羅的アラニン変異体を用いた機能解析を行い、STAT1変異の機能障害を予想するデータベースを作製するとともに、STAT1変異が機能障害を起こすメカニズムを解明した(投稿作業中)1)本邦におけるCMCD患者の遺伝的背景の検討本邦のSTAT1異常によるCMCD患者10人の解析を行い、フローサイトメトリーにを用いたリン酸化STAT1の検出による迅速診断が有効であることを示し、論文報告を行った。さらに、Casanova教授(海外共同研究者)との共同研究で、次世代シークエンサーを用いたエクソーム配列解析により、CMCDの新規責任遺伝子の同定に成功した。同定した遺伝子は転写因子であり、今年度に詳細な機能解析を行う予定である。2) STAT1変異がシグナル伝達に及ぼす影響とその機序について検討STAT1の過剰なリン酸化のメカニズムを解析するため、STAT1リコンビナント蛋白を精製したのち活性化JAK2とin vitroで反応させ、STAT1リン酸化の速度を検討した。その結果、変異STAT1は野生型STAT1と同等の速度でリン酸化を受けることが明らかとなり、過剰なリン酸化は脱リン酸化障害に由来することが証明された。次に、脱リン酸化障害を証明するため、STAT1の核内脱リン酸化酵素であるTCP45の精製を行った。精製したTCP45をリン酸化されたSTAT1と反応させることで脱リン酸化を検討したが、STAT1の脱リン酸化は検討できなかった。原因は、STAT1リン酸化後もJAK2が持続的に結合しているためであり、様々な実験の条件設定を行ったもののJAK2を外すことができず、検討を断念した。慢性皮膚粘膜カンジダ症(CMCD)患者の半数で、STAT1機能獲得性変異が同定される。我々はSTAT1正常のCMCD患者を対象に次世代シークエンサーを用いたエクソーム解析を行い、常染色体劣性遺伝を呈するRORγT異常症(責任遺伝子RORC)の3家系6例の同定に成功した。RORγTは、IL-17を産生するTh17細胞におけるマスター転写因子として知られている。興味深いことにRORγT異常症患者は、慢性のカンジダ感染症を呈するだけでなく、BCGに対する易感染性を示した。患者で同定された変異RORγTは機能喪失性変異であった。患者末梢血ではTh17細胞の減少が認められ、この所見がCMCD発症の分子基盤になっていると考えた。患者におけるTh17細胞の減少は、過去に報告されているRORγTノックアウトマウスで認める所見と一致していた。一方、RORγTノックアウトマウスでは、マイコバクテリアに対する易感染性は検討されておらず、患者で認めた所見は、RORγTの未知の機能を示す所見と考え研究を進めた。宿主のマイコバクテリア排除において、IFN-γが重要な役割を果たすことが知られていたため、我々はIFN-γに着目して研究を行った。その結果、患者末梢血由来単核球は、BCG、結核菌刺激で誘導されるIFN-γ分泌が障害されていることが明らかとなった。一方で、PMA, Ionomycin刺激に対するIFN-γ分泌能は正常に保たれていた。これらの結果からRORγTの異常により、マイコバクテリアに対する抗原特異的なIFN-γ産生障害に至り、臨床的にBCGに対する易感染を示したと考えた。現在、これらの研究成果を論文発表するために投稿作業を行っている。慢性の皮膚粘膜カンジダ感染(CMC)を呈しSTAT1正常の患者を対象にエクソーム配列解析を行い、常染色体劣性遺伝を呈するRORγT機能欠損症(RORγT欠損症)を発見した。さらにRORγT欠損症の患者が、カンジダに易感染性を呈するのみならず、抗酸菌による重症感染症を発症することを明らかとした。患者では、Th17分化障害に基づくIL-17産生障害を認め、CMC発症原因となっていた。患者T細胞は、抗酸菌感染で誘導されるIFN-γの産生能が障害されており、抗原特異的なIFN-γ産生障害が抗酸菌に対する易感染性の背景に存在することが明らかとなった。一連の研究成果は高く評価され、Science誌に掲載された(Okada S, et al. Science 349: 606-13, 2015)。RORγT欠損症の機能解析と並行し、STAT1変異により発症する原発性免疫不全症の分子基盤の解明を行った。STAT1機能喪失型変異(LOF変異)は、メンデル遺伝性マイコバクテリア易感染症(MSMD)を発症し、STAT1機能獲得型変異(GOF変異)は、慢性皮膚粘膜カンジダ症(CMCD)を引き起こす。STAT1のcoiled-coidドメイン(CCD)、DNA結合ドメイン(DBD)にはGOF変異、LOF変異が混在しており、患者で認めた変異の病的意義の検証には機能解析が必須であった。そこでSTAT

1のCCD、DBDに存在するアミノ酸を網羅的にアラニンに置換し、網羅的に機能解析をすることで、STAT1変異ライブラリーを作製した。作製した変異ライブラリーにより、既知のGOF変異、LOF変異で評価したところ、GOF変異の75%、LOF変異の100%が適切に評価された。そのため、STAT1変異ライブラリーの作製が、患者で同定される未知の変異の質的評価に有用と判断した。一連の研究成果は、現在投稿作業中である。慢性皮膚粘膜カンジダ感染(CMC)を呈した免疫不全症患者を対象にexome配列解析を行い、常染色体劣性遺伝を呈するRORγT機能欠損症(RORγT欠損症)を発見した。さらにRORγTが、Th17細胞の分化、IL-17産生を介した宿主のカンジダに対する粘膜免疫と、IFN-γ産生を介した抗酸菌に対する全身応答に重要であることを発見した(Okada S, et al. Science 349: 606-13, 2015)。網羅的アラニン変異体を用いた機能解析を行い、STAT1変異の機能障害を予想するデータベースを作製するとともに、STAT1変異が機能障害を起こすメカニズムを解明した(投稿作業中)本研究はCMCDの新規責任遺伝子の同定を目標に行われている。現在までに、常染色体劣性遺伝を呈するRORγT異常症の同定に成功しており、当初の見込み以上の成果が出たと考えている。機能解析の大部分が終了し、現在投稿作業が進んでいる状況であり、当初の計画以上の順調な進展といえる。27年度が最終年度であるため、記入しない。小児免疫学本研究内容の論文化に努める。同定したRORγT異常症について広報し、さらなるCMCD症例の蓄積を行う。それらの患者を対象に、STAT1異常の有無を最初に検討する。STAT1正常のCMCD患者ではエクソーム解析を行い、新たな新規責任遺伝子の同定に努める。新たな新規責任遺伝子の同定に成功した場合、RORγT異常症と同様に機能解析を行うことで病態解析を行う。1)次世代シークエンサーを用いたエクソーム配列解析により、CMCDの新規責任遺伝子の同定に成功した。2)STAT1機能獲得性変異のスクリーニング法を確立し、論文発表を行った。3)野生型STAT1と変異STAT1のリン酸化速度をin vitroで測定して、STAT1の過剰なリン酸化が脱リン酸化障害に起因することを明らかとした。残念ながら、STAT1の核内脱リン酸化酵素を用いた脱リン酸化障害のメカニズムの解明には至らなかったが、充分以上の成果と考えた。1) CMCD患者の遺伝的背景の検討前年度と同様に、フローサイトメトリーを用いた迅速診断と遺伝子解析を組み合わせることにより、STAT1変異のスクリーニングを継続する。同定されたSTAT1新規遺伝子変異は、STAT1欠損細胞株を用いたレポーターアッセイによりGAS転写活性を検討することで評価を行う。
兵隊アブラムシのゴール修復行動に伴い進化したチロシン合成・蓄積メカニズムの解明

モンゼンイスアブラムシ兵隊における顕著なチロシン蓄積に関わる分子基盤を明らかにするため、本年度は、兵隊幼虫および成虫の菌細胞RNAseq解析をおこない、アブラムシおよび共生細菌ブフネラのゲノムにコードされるチロシン合成遺伝子の発現量について解析した。ブフネラ側のチロシン合成遺伝子については、他のアミノ酸合成遺伝子よりも顕著に高発現しているという傾向は検出されず、発現変動していない可能性が示唆された。一方、チロシン合成の最終反応を担うアブラムシ側のフェニルアラニン-4-モノオキシゲナーゼ遺伝子は、菌細胞において顕著に発現が亢進していた。この結果は、アブラムシがチロシン合成を制御している可能性を示唆するものであったが、一方これまでの先行研究から、非社会性種のエンドウヒゲナカアブラムシにおいても、この遺伝子は菌細胞で発現亢進していたことから(Hansen & Moran, 2011)、それ以外の要因が本種のチロシン大量蓄積現象に関与している可能性が示唆された。そこで次に、チロシン合成に必要な基質に着目し、エリトロース-4-リン酸(E4P)およびホスホエノールピルビン酸(PEP)の合成に関わる酵素の遺伝子発現を調べたところ、E4Pを合成するトランスアルドラーゼ遺伝子、およびPEPを合成するホスホエノールピルビン酸カルボキシキナーゼ(PEPCK)遺伝子が、兵隊の菌細胞や巨大顆粒細胞において顕著に発現亢進していることがわかった。これらの結果から、兵隊体内でチロシン合成に必要な基質が大量に生産され、菌細胞に輸送されることにより、高レベルでチロシンが合成されているものと考えられた。本年度計画していた菌細胞RNAseq解析を滞りなく終了させ、ゴール修復兵隊において特殊化したアミノ酸合成に関わる分子基盤について明らかにすることができた。さらに、チロシンの運搬に関わることが予想されるトランスポーター遺伝子を同定するとともに、遺伝子発現に関する多数の知見を得ることができた。これらの結果を用いて、来年度も着実に研究を進展させる予定である。チロシンの運搬に関わるアミノ酸トランスポーターの機能解析を進めるとともに、チロシンを高濃度に蓄積するためのメカニズムについて、特にUDP-グルコース転移酵素に着目した解析を進めていく。今年度の予算はほぼ計画通りに執行することができたが、2万円強の余りが生じたため、次年度に繰り越すことにした。
樹枝状形態における横枝群の競合成長と構造の研究

近年、拡散場が造る樹枝状形態に関する研究は横枝群の競合成長に焦点が当てられ、その成長ダイナミクスが理解され始めている。一方、樹枝状形態の大部分を特徴付ける横枝群が造る構造や全体形の形成機構などについてはいまだ十分に理解されていない。我々は樹枝状形態の横枝群の統計的性質に注目し、これまで議論されていなかった横枝群の競合成長と横枝群の構造の統計的性質との関係や、主幹を持つ樹枝状形態の全体形の性質と横枝群の競合成長との関係を明らかにした。本研究ではNH_4Cl結晶の水溶液成長で観察した樹枝状結晶の横枝群の高さの時間発展を実験的に詳細に調べ、それをもとに横枝群の高さ分布、数密度分布を求め、その時間発展について解析を行った。そして以下の結果を得た。(1)ρ(h,t)は荒く動的スケーリング則ρ(h,t)=h・^βf(h/t_<0.8>)に従う。(2)周アクティブな横枝の平均の高さ<h_<ag>>の時間発展はベキ乗則<h_<ag>>t^δに従い、その指数δは0.86である。また、tを主幹先端からの距離Z=V_<stem>t(V^<stem>:主幹の成長速度)で置き換えると包絡界面の形と一致し、δと包絡界面の指数κは一致する。(3)アクティブな横枝がδ<1で減速成長している領域では、その平均の枝間隔はベキ乗則<d>z^εに従い、その指数εは1.22である。(4)横枝群の競合成長がスケール不変であると考えた場合、成長の止まった横枝群の高さ分布の指数α(〓2.2)は、アクティブな横枝の成長指数δ(=κ)とその枝間隔の指数εを用いてα=ε/δ+1と表すことができる。以上の結果から、競合成長による横枝群の振る舞いと横枝構造の統計的性質との関係を示すことができた。
ポリトピック型膜蛋白質、バンド3蛋白質、の構造解析

本研究では典型的なポリトピック型膜蛋白質であるバンド3蛋白質を素材として、1)赤血球膜上に存在するバンド3蛋白質のin situでの構造解析、並びに、2)イヌ小胞体分画と網状赤血球の細胞質分画を用いたCell-Free系での生合成機序、について研究を行い2年間で次のような成果を得た.ポリトピック型膜蛋白質のドメインについて、「疎水性膜貫通領域」と「親水性膜外領域」という概念はHydropathy Predictionでは既存の概念である.しかしながら、バンド3蛋白質の構造と機能の研究をin situで行っている間に、この二つの概念では分類できないドメインがあることに気づいた.バンド3蛋白質のin situでの構造解析を蛋白質分解酵素や化学修飾剤を用いて行った結果、第13番目の膜貫通ペプチド領域(TMl-3)と第6番目(TM6)、第10番目(TM10)の膜貫通ペプチド領域とが、残りの膜貫通ペプチドと違って脂質二重層の脂質部分と直接に接触しない状態で細胞膜に埋もれていることを実験的に証明することができた.この結果を踏まえて、我々はバンド3タンパク質の各膜貫通ペプチド領域について、小胞体膜における生合成過程でのトポロジー形成シグナルを検討した.その結果、TM2はTM1からある一定の近距離にある時のみ膜透過停止機能(stop-transfer activity)を発揮した.さらに、TM3とTM10は膜内トポロジー形成シグナル活性を全く持っていなかった.一方、TM4、TM6、TM8はNexo/Ccytトポロジー形成活性が強く、これら膜貫通ペプチド領域の一本前の領域を親水性のペプチドに変えても親水性ペプチド領域を膜内へ引き込むことが示された.このように、各膜貫通ペプチド領域は生合成過程でのトポロジー形成シグナル活性でも等価でないことが判明した.以上の結果に基づいて、ポリトピック型膜蛋白質の膜内生合成機序、ならびに、膜内存在様式に関する新しい概念を発表した.ポリトピック型膜蛋白質の生合成機序および膜内存在様式小胞体膜にポリトピック型膜蛋白質埋め込まれて行く機序は、Blobelが提唱したSA-11配列とSt配列とが交互に出現して膜内に埋め込まれてゆく説が一般的に広く信じられており、膜内トポロジーもSA-11配列とSt配列の経み合わせで規定されていると考えられている.しかしながら、我々が行ったバンド3蛋白質のin situでの構造解析の結果は、Blobelが提唱した生合成モデルではないintemal SA-1 Modelを提唱した.バンド3蛋白質で見られたこのような現象が特殊なのか、他のいろんなポリトピック型膜蛋白質で評価する必要がある.膜貫通ペプチド領域は必ずしも疎水性である必要はない.一回しか膜を貫通しないバイトピック型膜蛋白質とは違い、複数の膜貫通ペプチド領域を持つポリトピック型膜蛋白質では親水性ペプチド領域でも他の膜貫通ペプチド領域によって取り囲まれ脂質に接触することなくペプチド間相互作用で膜内に安定して存在することが可能になる.即ち、複数の膜貫通ペプチド領域を持つポリトピック型膜蛋白質では疎水性が膜貫通ペプチド領域の必要条件とは必ずしもならない、と考えられる.以上の結果はポリトピック型膜タンパク質の生合成機構や構造と機能解析に重要な知見を加えるものと考えられ,今後の発展が期待される。本研究では典型的なポリトピック型膜蛋白質であるバンド3蛋白質を素材として、1)赤血球膜上に存在するバンド3蛋白質のin situでの構造解析、並びに、2)イヌ小胞体分画と網状赤血球の細胞質分画を用いたCell-Free系での生合成機序、について研究を行い2年間で次のような成果を得た.ポリトピック型膜蛋白質のドメインについて、「疎水性膜貫通領域」と「親水性膜外領域」という概念はHydropathy Predictionでは既存の概念である.しかしながら、バンド3蛋白質の構造と機能の研究をin situで行っている間に、この二つの概念では分類できないドメインがあることに気づいた.バンド3蛋白質のin situでの構造解析を蛋白質分解酵素や化学修飾剤を用いて行った結果、第13番目の膜貫通ペプチド領域(TMl-3)と第6番目(TM6)、第10番目(TM10)の膜貫通ペプチド領域とが、残りの膜貫通ペプチドと違って脂質二重層の脂質部分と直接に接触しない状態で細胞膜に埋もれていることを実験的に証明することができた.この結果を踏まえて、我々はバンド3タンパク質の各膜貫通ペプチド領域について、小胞体膜における生合成過程でのトポロジー形成シグナルを検討した.その結果、TM2はTM1からある一定の近距離にある時のみ膜透過停止機能(stop-transfer activity)を発揮した.さらに、TM3とTM10は膜内トポロジー形成シグナル活性を全く持っていなかった.一方、TM4、TM6、TM8はNexo/Ccytトポロジー形成活性が強く、これら膜貫通ペプチド領域の一本前の領域を親水性のペプチドに変えても親水性ペプチド領域を膜内へ引き込むことが示された.このように、各膜貫通ペプチド領域は生合成過程でのトポロジー形成シグナル活性でも等価でないことが判明した.以上の結果に基づいて、ポリトピック型膜蛋白質の膜内生合成機序、ならびに、膜内存在様式に関する新しい概念を発表した.ポリトピック型膜蛋白質の生合成機序および膜内存在様式小胞体膜にポリトピック型膜蛋白質

埋め込まれて行く機序は、Blobelが提唱したSA-11配列とSt配列とが交互に出現して膜内に埋め込まれてゆく説が一般的に広く信じられており、膜内トポロジーもSA-11配列とSt配列の経み合わせで規定されていると考えられている.しかしながら、我々が行ったバンド3蛋白質のin situでの構造解析の結果は、Blobelが提唱した生合成モデルではないintemal SA-1 Modelを提唱した.バンド3蛋白質で見られたこのような現象が特殊なのか、他のいろんなポリトピック型膜蛋白質で評価する必要がある.膜貫通ペプチド領域は必ずしも疎水性である必要はない.一回しか膜を貫通しないバイトピック型膜蛋白質とは違い、複数の膜貫通ペプチド領域を持つポリトピック型膜蛋白質では親水性ペプチド領域でも他の膜貫通ペプチド領域によって取り囲まれ脂質に接触することなくペプチド間相互作用で膜内に安定して存在することが可能になる.即ち、複数の膜貫通ペプチド領域を持つポリトピック型膜蛋白質では疎水性が膜貫通ペプチド領域の必要条件とは必ずしもならない、と考えられる.以上の結果はポリトピック型膜タンパク質の生合成機構や構造と機能解析に重要な知見を加えるものと考えられ,今後の発展が期待される。本研究は膜蛋白質の構造と機能協関の研究を通して、膜蛋白質作用の分子機序を明らかにし、生命現象理解の一助にすべく、Michael JA Tanner教授(ブリストル大学・連合王国)グループとHiroaki Harasaki教授(クリーブランドクリニック・アメリカ合衆国)グループと国際的な学術協力研究を行っている。今年度はTanner教授グループから二人の主任研究員が来学し、それぞれ二週間滞在して典型的なポリトピック型膜蛋白質であるバンド3蛋白質の膜内構造解析に関する研究を共同で行い、成果の蓄積ができた。また、Harasaki教授も来学しバンド3蛋白質の機能を人工赤血球へ応用できないかについて討論をし、来年度へ向けての共同研究への具体的な打ち合わせを行った。我々の研究室からもHarasaki教授の下へ赴きクリーブランドクリニックでしかできない研究を行ってきた。これら共同研究の結果、バンド3蛋白質分子内Tyr390Leu460部分は、上記いずれの方法でもカテゴリー2に属する最も典型的なペプチド領域と考えられた。この他に、Pro563Phe584およびTrp723Lys743がカテゴリー2に属するペプチド領域であることが証明された。また、Met833からカルボキシ末端(Val911)までは非常に特殊な構造を膜内でとっている可能性が示唆された。(1)我々は、ブリストル大学Michael J.A.Tannerグループと協力して、赤血球膜内におけるバンド3蛋白質の膜内構造の解析をCD.FTIR,NMRや蛋白質分解酵素分析法を用いて解析した。これを補う形として合成ぺプチド/リポゾーム系での解析も行った。一方で、我々はバンド3蛋白質の生合成過程での研究からもバンド3蛋白質の構造解析を行った。それらの成果をもとに、我々は、膜蛋白質のドメインについて、「疎水性膜貫通領域」と「親水性膜外領域」には分類できない新しいカテゴリーに属するドメインがあること、機能発現に重要なアミノ酸残基がこのカテゴリーに属するドメインに局在していることを主張している。この新しい概念(ニューコンセプト)はバンド3蛋白質に限らずポリトピック型膜蛋白質に普遍的に適応されるもので、ポリトピック型膜蛋白質の構造と機能解析に新しい視点を加えるものと考えている。
高精度位置情報データを活用したスポーツツーリズムの動態調査研究

日本はゴールデンスポーツイヤーズを迎えるが、メガスポーツイベントの動態調査においては従来のアナログ形式の調査しかしていないのが現状である。メガスポーツイベント調査もデジタル調査に移行すべきだ。高精度位置情報(GPS)データというデジタルな動態調査手法を活用することできる。そこで、本研究では、メガスポーツイベントの観客を対象にGPSデータを用いた動態調査を実施し、偶発的・無形・ネガティブなデータをより精緻に把握する。ゴールデンスポーツイヤーズの先駆けとなる2019年にラグビーワールドカップ大会における花園ラグビー場(東大阪市)の観客のツーリズム状況を把握する。
化学療法前後における^<201>TlClの集積能の検討-アポトーシスとの関連について-

我々は、核医学的手法(Tl-201 scintigraphy)を用いて、悪性腫瘍における化学療法の効果判定における有用性を実験腫瘍を用いて検討した。悪性腫瘍であるWalker-256腫瘍をWistar系ラットに移植し抗癌剤であるAdriamycin(ADR)による治療前後に本法を試み、腫瘍への集積能と病理組織学的変化について比較検討した。Tl-201の集積が腫瘍の増殖性を反映するとすれば治療後の腫瘍においては集積が低下すると考えられるが、今回の実験ではTl-201 scintigraphyにおいては治療前後で集積の低下は認められなかった。治療後の腫瘍の病理学的変化としては治療直後の腫瘍細胞は治療前と比べ形態的に明らかな変化が見られなかったが、免疫染色によりアポトーシス小体の出現が確認できた。しかし治療前にも同様の変化が見られ、明らかな差が見られなかった。治療後縮小過程にある腫瘍組織においては腫瘍細胞は著明に減少し、リンパ球の著しい浸潤を認めた。これは腫瘍免疫に起因する反応と考えられ、治療後もTl-201の集積が低下が認められないのはこれらの細胞へのTl-201の集積に起因したものと推測され、活性化されたリンパ球にも腫瘍細胞と同程度のTl-201が集積し得ると考えられた。このためTl-201 scintigraphy上は腫瘍免疫により浸潤したリンパ球を腫瘍細胞の残存と鑑別できないと考えられた。実験腫瘍での化学療法による治癒過程は臨床例とは違いがあると考えられるが、化学療法の治療効果判定にTl-201 scintigraphyを用いると、治療効果を過小評価する可能性があることが示唆された。本研究の結果は現在投稿準備中である。