hpprc/llmjp-kaken huggingface dataset:
人工腫瘍幹細胞を用いた神経膠芽腫に対する抗血管ニッチ療法

上記課題の達成のために、主に二つの主題に対して研究を行った。一つは、脳腫瘍幹細胞(Glioma stem cells : GSC)とニッチがどのように治療抵抗性に関係するかの基礎的検討であり、もう一つはMRIを利用した脳内圧迫の程度を画像化する新規画像解析システムの構築であった。1.GSCに関しての基礎的検討腫瘍幹細胞の性質を再現した人工脳腫瘍幹細胞(induced glioma stem cell : iGSC)を作成し利用することで、今までの細胞株を利用した研究では解析が難しかったGSC・ニッチの特徴を検証した。当初は血管のニッチにターゲットをしぼっていたが、最終的にはニッチ全般での検討を行った。その結果、脳腫瘍で標準治療となっている放射線照射を行うと、GSCはIGF1-FoxO3a経路を介して、幹細胞特性(増殖遅延・自己複製能など)を上げて、新たな抵抗性を獲得していることを解明した。この機序に対してIGF1阻害剤を使用すると、反復放射線照射時の抵抗性細胞を有効に治療できることを報告した(Osuka, et al. Stem cells, 2013)。2.MRIを利用した新規病態解析システムの構築研究拡散現象を利用した圧迫病態評価法の確立を行うことによって、血管新生抑制療法の効果判定に利用し、最終的には脳腫瘍患者の正確な病態把握を行う目的で研究を行った。初年度に脳内の灰白質領域において、組織圧迫に比例して拡散異方性が上昇することを発見し報告した。さらに、この技術を多くの施設で利用可能とするために、簡便に可視化できるソフトウェア開発を行い、その特許出願を昨年度行った。この評価方法を利用することで、各種頭蓋内疾患(水頭症・慢性硬膜下血腫など)の病態を正確に評価可能なことを報告した(Osuka, et. al. J Neurosurg, 2012)。血管新生抑制療法の効果判定への応用は、現時点では十分な結果を得られずに、今後の検討課題となった。上記課題に対しての研究アプローチとして主に二つの主題で研究を行った。一つは脳腫瘍幹細胞に関しての基礎的検討であり、もう一つはMRIを利用した新規病態解析システムの構築研究であった。1.脳腫瘍幹細胞に関しての基礎的検討腫瘍幹細胞の性質を再現した人工がん幹細胞(induced cancer stem cell:iCSC)を作成し利用することで、今までの細胞株を利用した研究では解明されなかった幹細胞・血管ニッチの特徴を解明しようとしている。下記項目に関して研究を継続している。A)脳腫瘍幹細胞治療抵抗性モデル作成を完了した。B)脳腫瘍幹細胞治療抵抗性モデルの検証を行った。C)脳腫瘍幹細胞に対する新規治療開発の検討を行っている。D)抗血管ニッチ療法の確立にむけての検討を行っている。2.MRIを利用した新規病態解析システムの構築研究拡散現象を利用した圧迫病態評価法の確立を行うことによって、血管新生抑制療法の効果判定に利用し、最終的には脳腫瘍患者の正確な病態把握を行う目的で研究を行っている。A)組織圧迫変化を評価する新規方法の確立を行った。B)各種臨床病態においての有効性の評価を行った。C)脳内組織の圧迫程度を可視化する画像技術を開発し、特許出願を果たした。D)血管新生抑制療法の効果判定への応用の検討を行っている。1.脳腫瘍幹細胞に関しての基礎的検討腫瘍幹細胞の性質を再現した人工がん幹細胞(induced cancer stem cell: iCSC)を作成し利用することで、今までの細胞株を利用した研究では解明されなかった幹細胞・ニッチの特徴を解明しようとしている。A)脳腫瘍幹細胞治療抵抗性モデル作成(完了)B)モデル細胞の幹細胞性質の検証(完了)C)脳腫瘍幹細胞治療抵抗性に対するターゲット分子の選定(完了)D)脳腫瘍幹細胞に対する新規治療方法の確立(進行中)2. MRIを利用した新規病態解析システムの構築研究拡散現象を利用した圧迫病態評価法の確立を行うことによって、血管新生抑制療法の効果判定に利用し、最終的には脳腫瘍患者の正確な病態把握を行う目的で研究を行っている。A)組織圧迫変化を評価する新規方法の確立(完了)B)脳内組織の圧迫程度を可視化する画像技術を開発し、特許出願を果たす(完了)C)各種臨床病態においての有効性の評価(完了)D)血管新生抑制療法の効果判定への応用の検討(進行中)上記課題の達成のために、主に二つの主題に対して研究を行った。その結果、脳腫瘍で標準治療となっている放射線照射を行うと、GSCはIGF1-FoxO3a

経路を介して、幹細胞特性(増殖遅延・自己複製能など)を上げて、新たな抵抗性を獲得していることを解明した。この機序に対してIGF1阻害剤を使用すると、反復放射線照射時の抵抗性細胞を有効に治療できることを報告した(Osuka, et al. Stem cells, 2013)。2.MRIを利用した新規病態解析システムの構築研究拡散現象を利用した圧迫病態評価法の確立を行うことによって、血管新生抑制療法の効果判定に利用し、最終的には脳腫瘍患者の正確な病態把握を行う目的で研究を行った。初年度に脳内の灰白質領域において、組織圧迫に比例して拡散異方性が上昇することを発見し報告した。さらに、この技術を多くの施設で利用可能とするために、簡便に可視化できるソフトウェア開発を行い、その特許出願を昨年度行った。この評価方法を利用することで、各種頭蓋内疾患(水頭症・慢性硬膜下血腫など)の病態を正確に評価可能なことを報告した(Osuka, et. al. J Neurosurg, 2012)。血管新生抑制療法の効果判定への応用は、現時点では十分な結果を得られずに、今後の検討課題となった。我々が当初計画していた研究範疇にとらわれず、柔軟に対応することにより、従来想定していたよりも大きな成果を上げることができている。脳腫瘍基礎研究に関する分野では、重要な分子ターゲットの選定に成功している。画像分野では当初よりも広範な分野で利用可能な技術開発が行なえており、実際の臨床分野でも注目されうる結果をあげている。特に本年度は臨床例での有効性を示した論文が脳神経外科分野の一流誌に掲載されることが決定しているなど、実際の成果があがっている。脳腫瘍幹細胞に対する治療方策に関しては、重要な分子の同定がおこなえているので、次年度はこの機序の詳細な解明を行い、腫瘍幹細胞特異的な治療戦略を構築したいと考えている。画像分野における研究では、現在成功している方法をさらに発展させて、実臨床で使用可能な技術へと確立したいと考えている。また、血管新生分野への応用方法を模索したいと考えている。
電気パルス法による遺伝子導入は血液疾患の遺伝子治療に応用可能か?

1)我々は、ヒト株化血液細胞を用いて、電気パルス法による遺伝子導入効率の検討を行った。ネオマイシン耐性遺伝子、βーガラクトシダ-ゼ遺伝子のいずれを用いた検討でも、矩形波パルスが減衰波パルスに比し導入効率は良好で、細胞障害性も少ないことが判明した。2)ヒト株化血液細胞としてK562を用いた場合、aphidicolin,thymidine,hydroxyurea等により同調培養を行い、DNA合成期の細胞の割合を増加させることにより、βーガラクトシダ-ゼ遺伝子の導入効率を10%以上と高めることができた。3)GーCSF,GMーCSF,ILー3を加えて4日間液体培養することにより、顆粒球系、および赤血球系前駆細胞のうち、DNA合成期にある細胞の割合( ^3Hーthymidineを用いた障害試験による)を高めることができた。4)ヒトに骨髄前駆細胞の占める割合の高い骨髄低比重細胞(比重1.055ー1.065)に対する電気パルス法によるβーガラクトシダ-ゼ遺伝子の導入実験では、GーCSF,GMーCSF、ILー3を加えた4日間の液体培養を行うことにより、遺伝子が導入されたと考えられる青く染まるコロニ-の割合が多くなり、遺伝子導入効率の上昇が認められた。
都市基盤設備を支える土構造物の地震時残留変形量の定量的評価とその設計への応用

都市基盤設備を構成する各種構造物の地震災害防止に寄与することを目的に,砂質土及び粘性土地盤を対象に以下の研究を実施した。(1)地震に対する土構造物の安全率に関する解析的考察複雑な時刻歴を持つ繰り返し荷重である地震荷重の荷重履歴を考慮した土構造物の安定解析手法を開発し,代表的な土構造物として盛土を取り上げて数値実験により地震荷重に対する安定性に影響を及ぼす要因について検討・考察し,以下の点を明らかにした。(1)地震動として基盤の水平方向に正弦波加速度を入力した。盛土の安全率は加速度の周期と共に変化するが,長周期になると加速度方向の反転を考慮した震度法に基づく静的耐震安定解析結果に一致する。(2)慣用解析法である静的震度法と比較することで本解析手法による地震荷重に対する安全率の妥当性を明らかにした。また過去に実測された地震波に対して盛土の安定性を評価し,慣用解析の解析誤差を明らかにした。(2)土・水連成剛塑性変形解析の開発地震による地盤の残留変形量を予測するために,剛塑性仮定を用いた動的変形解析手法を開発した。剛体運動から,塑性流動,そして剛体運動と荷重履歴に応じて合理的に変形を評価できることを具体例を示して明らかにした。間隙水圧の蓄積による地盤強度の劣化と,強度劣化によって引き起こされる地盤の運動,間隙水圧の消散による強度回復とそれに伴う地盤運動の収束過程を表現した。地盤が完全に液状化に至っても,継続して解析できる点は従来にない解析上の特徴である。本研究地震時における土構造物の残留変形量の定性的な把握を目的としている。通常,土構造物の地震による残留変形量の予測には弾塑性構成式を用いた変形解析が行われるが,この場合にどのような構成式を用いるかが問題となる。しかし,構成式の妥当性や精度,必要な土質定数の決め方など構成式を用いた変形解析の課題は多い。本研究は,これらの研究に対して剛完全塑性仮定を用いて,どの程度地震による残留変形を表現することができるかを調べた。地震外力によって,構造物が剛体挙動から塑性挙動へと変わり,地震外力の消失と共に変形の落ち着く過程を解析した。また盛土を対象に基盤で正弦波加速度を与えた際の解析も行っており,盛土や地盤強度に応じた種々の破壊形態を得ている。現在,地震による間隙水圧の蓄積を考慮した間隙水圧モデルを与えて液状化過程の数値シミュレーションを実施している。
漢方医学における遺伝子解析を使った診断方法の確立

香蘇散と半夏厚朴湯の服用により発現変化する遺伝子の同定をFDD法とDNAチップ法を用いて行った。まず、解析をFDD法により施行した。被験者から調製したRNA(遺伝情報の伝令機能を有した核酸)を鋳型として蛍光色素を付与したオリゴdTプライマーを用いた逆転写反応によりcDNAを合成後、このプライマーをアンカープライマーとして任意の混成配列を持つプライマーと共にPCR反応(FDD法ではプライマーの数だけPCR反応を行う)を行い遺伝子増幅産物を得、この遺伝子増幅産物を電気泳動にかけ、発現量が漢方薬の服用前後で変化している遺伝子をスクリーニングした後、単離・クローニングし塩基配列を決定して、発現に変化が認められた遺伝子を同定した。次に、DNAチップ法を行った。これら遺伝子の発現変化を測定することの妥当性検証と特定の漢方薬に反応する人に特異的な遺伝子の発現パターンをそれぞれの漢方薬について同定した。特定の漢方薬の服用により特異的に発現変化する遺伝子をグループ分け、漢方薬の薬効に関連する遺伝子群の抽出を行った。これら2種類の漢方薬において、漢方薬に反応する群で特徴的な発現遺伝子が観察された。この2種類の漢方薬共に反応群に特徴的な遺伝子発現形の中で、服用後にも変化しない群が存在し、遺伝子発現の特徴と配列の両者の影響を示唆する結果となった。特に香蘇散では、薬効との関連を強く示唆する遺伝子が含まれていた。これらの結果から、漢方薬の効果が期待できる患者が、投与前に遺伝子の発現パターンで識別できる可能性が示唆された。本年度、助成金により日本で比較的頻用されている漢方薬である香蘇散の分析をまず施行し、その後、半夏厚朴の分析を行った。2004年7月より香蘇散で今回のメインテーマである証の分析を施行した。公募した被験者23人に対して漢方医学的な診察を行った。これと同じくして質問紙法によりまず被験者の状態を把握した。この時、採血を行い遺伝子の発現を観察するための試料とした。さらに、セロトニン、カテコラミン3分画、IgA,E,G,D IL6の量を抹消血から定量した。その後、翌日からこれらの被験者全員に香蘇散を1日2回の頻度で2週間連続で服用してもらった。服用してもらった漢方薬は一度、当所で煎じその液体をレトルトパック状に密封したものを用いた。また被験者が漢方薬を実際服用したかどうかを日記形式で書いてもらい観察した。また、日々の体調の変化、感情の変化また、日常生活上で起こった大きな出来事を記録してもらった。2週間後、同様に証の確認の為に漢方医学的な診察、質問紙法による症状の確認、服用前に行ったと同様の採血を施行した。2週間の服用で効果の有った被験者(Responder)と効果の無かった披験者(Non-Responder)を分け、服用前のそれぞれの遺伝子の発現の差異を観察した。初回はそれぞれの群の評価をFDD法を行ったが、明らかな層別化に関する遺伝子の発現を約60個発見した。その中には、服用後に発現量が変化する遺伝子の発現と変化しない遺伝子の発現が存在した。我々は、この中で変化する遺伝子を証の消長(漢方医学の中で薬が必要なくなれば消え必要となれば出てくるサイン)を代表する遺伝子と推測した。また、服用後、体調、症状が改善しても変化の無いものを、生まれ持った体質、変わりにくいものつまり配列に近い部分を代用する遺伝子群だと推測した。また、香蘇散反応群での、服用前と服用後での遺伝子の発現量の違いに着目すると免疫系をつかさどる遺伝子や未だ未知の役割をする遺伝子の発現が目立ち、今後これらを解析することで、不確かであった漢方薬(今回は香蘇散)の作用機序を解析できると思われる。さらに、DNAチップ法により同検体の遺伝子発現の差異を観察したが、同じ様に層別化し再現性を確認できた。

来年度は上記、半夏厚朴湯の分析などを行い、これらを元に証の解明に取り組む予定である。平成17年度は前年度の香蘇散の服用により発現変化する遺伝子の同定をおこなったものと同様に半夏厚朴湯についての検証を行なった。まず、解析をFDD法により施行した。被験者から調製したRNA(遺伝情報の伝令機能を有した核酸)を鋳型として蛍光色素を付与したオリゴdTプライマーを用いた逆転写反応によりcDNAを合成後、このプライマーをアンカープライマーとして任意の混成配列を持つプライマーと共にPCR反応(FDD法ではプライマーの数だけPCR反応を行う)を行い遺伝子増幅産物を得、この遺伝子増幅産物を電気泳動にかけ、発現量が漢方薬の服用前後で変化している遺伝子をスクリーニングした後、単離・クローニングし塩基配列を決定して、発現に変化が認められた遺伝子を同定した。次に、DNAチップ法を行った。これら遺伝子の発現変化を測定することの妥当性検証と特定の漢方薬に反応する人に特異的な遺伝子の発現パターンをそれぞれの漢方薬について同定した。特定の漢方薬の服用により特異的に発現変化する遺伝子をグループ分け、漢方薬の薬効に関連する遺伝子群の抽出をおこなった。本年度は、半夏厚朴湯の服用により発現変化する遺伝子の同定をFDD, DNAチップ法で行ったが、17年度までの2年間で2種類の漢方薬についてFDD法だけでなくDNAチップ法においても、漢方薬に反応する群について特徴的な遺伝子の発現形が観察された。この2種類の漢方薬共に反応群に特徴的な遺伝子発現形の中で、服用後にも変化しない群が存在し、遺伝子発現の特徴と配列の両者の影響を示唆する結果となった。これらを踏まえ、次の段階として、これら2種の漢方薬について遺伝子配列の特徴を観察し、層別化を確認する作業が必要だと思われる。この作業により、遺伝子発現の検証まで終了した、これらの漢方薬の反応群に特徴的な遺伝子を網羅的に解析することが可能である。この段階で特定の漢方薬に対する特定の遺伝子群の対応が証明できると予測される。
心筋細胞の発生分化における核内がん遺伝子産物の役割

Mybは従来未分化造血系細胞の増殖の制御に関与する転写因子と考えられてきた。しかし最近血液系以外の細胞でも発現していることが見出され、mitogen刺激による血管平滑筋細胞の増殖にはMybが機能していることが示されている。私達はMyb過剰発現トランスジェニックマウスでは心筋細胞のサイズが増大し、心肥大の症状を呈することをすでに報告した。しかし、c-myb遺伝子の完全欠損マウスは造血不全のため胎児13日目の段階で致死となり、心筋細胞の発生分化におけるMybの役割を解析できない。そこで、二段階相同組み換えを用いて、MybのDNA結合ドメインやインヒビター結合ドメイン内に点変異を導入した変異マウスの作製を試みた。これらのマウスではMyb活性が野生型の1/10または10倍になり、発展途上で致死とならず、心筋細胞等の増殖制御におけるMybの役割を検討できることが期待される。これまでにヘテロマウスを得ることができ、現在ホモ変異マウスを作製する目処をつけることができた。またMybの転写活性化に必要なコアクティベータ-を解析した結果、CBPがMybのコアクティベータ-として機能することが示された。CBPはCREB以外にもJum,Fos,MyoD,Stat2,核内受容体などのコアクティベータ-として機能することが最近明らかにされた。一連の解析の結果、CBPを取り合うことによりMyb活性がこれらの転写因子により阻害されることが示された。また私達は最近Mybに結合する制御因子をcDNAクローニングにより同定したが、この因子がCBPにも結合することを見い出した。したがって、この因子はMybとCBPの結合を制御することが推定された。一方別の核内がん遺伝子産物Skiおよびその関連遺伝子産物Snoは筋細胞の分化に関与することが培養細胞を用いた研究結果により示唆されている。snoの生理機能を理解するため、sno遺伝子欠損マウスを作製・解析した。sno欠損ホモマウスは胎児9.510.5日目で致死となり、sno遺伝子が発生に必須であることが示された。そして、ヘテロ欠損マウスは正常に生まれるが、体が小さく、そのうち約1/3は生後1週間以内に死亡した。しかし、sno変異マウスでは心臓、骨格筋などの筋組織での異常はまったく認められなかった。
占領期日本において接収された建築と都市に関する研究

本研究は,占領期日本で接収された土地と建物に着目し,施設の種類や機能,設計・施工や運営に関与した日本人の受容したものが,後の建築や都市にどのような影響を及ぼしたのか実空間という生きた情報として実証的に明らかにすることを目的とする.方法として,まず申請者らがこれまでの接収住宅研究で培った知見を,都市や地域という視点に敷衍する.また都市を構成する居住・労働・安息・交通という要素を踏まえ,居住施設と生活を補完する都市施設,余暇施設,医療施設,跡地利用,建築技術の5つの論点を設定する.そして占領軍の建設活動と都市生活者の実態を,国内外の地図,写真,文書の収集と分析を行ない,包括的に捉える.本研究は,占領期日本で接収された土地と建物に着目し,施設の種類や機能,設計・施工や運営に関与した日本人の受容したものが,後の建築や都市にどのような影響を及ぼしたのか実空間という生きた情報として実証的に明らかにすることを目的とする.方法として,まず申請者らがこれまでの接収住宅研究で培った知見を,都市や地域という視点に敷衍する.また都市を構成する居住・労働・安息・交通という要素を踏まえ,居住施設と生活を補完する都市施設,余暇施設,医療施設,跡地利用,建築技術の5つの論点を設定する.そして占領軍の建設活動と都市生活者の実態を,国内外の地図,写真,文書の収集と分析を行ない,包括的に捉える.
アミロイドβ産生酵素γセクレターゼの基質選択性に関与する糖鎖の同定

「6.N結合型糖鎖/O結合型糖鎖欠損Nicastrin発現細胞とNicastrin失欠細胞の作製」において、15カ所の予測される糖鎖付加部位について、個々にアラニン置換したNicastrinコンストラクトを作製した。しかし、これを細胞に発現させても内在性のNicastrinがあるため、変異導入の結果を反映できない。そこで、Nicastrinの欠失細胞の樹立を試みた。CRISPR/Cas9法によりNicastrin遺伝子にフレームシフトが導入されていることを確認できた。「7.γセクレターゼの基質選択に関するNicastrin糖鎖修飾部位の同定」において、上記Nicastrin欠失細胞に15種類の各糖鎖欠損Nicastrinを発現させた。その結果、2つの変異体でAb産生が低下し、3つの変異体でNotch切断が向上していた。現在、これらの変異体発現細胞からγセクレターゼを抽出し、酵素学的にも上記の再現性を検討している。今後は、「8.γセクレターゼの基質選択に関与する糖鎖同定」や「9.γセクレターゼのC99選択性に関与する糖鎖結合レクチンの探索」を実施する予定である。昨年度実施した糖鎖付加変異細胞(Lec-1)について、Ab産生とNotch切断の違いやγセクレターゼと各基質の相互作用について、BBRC誌で発表した。「1.C99結合γセクレターゼとNotch結合γセクレターゼの分離」C99基質とNotch基質をそれぞれ磁気ビーズに結合させて、これを可溶化膜に添加することでそれぞれの基質に結合するγセクレターゼ複合体の分離に成功した。「2.各基質結合γセクレターゼのNicastrin糖鎖修飾と基質選択性の検討」先行研究では、各基質に結合するγセクレターゼが、それぞれの基質に対して選択性を有する傾向を示していたが、詳細な検討によりいずれのγセクレターゼも基質選択性に差がないことがわかった。「3.各基質結合γセクレターゼのAβ分子種産生の検討」C99結合γセクレターゼとNotch結合γセクレターゼに対して、産生するAβ分子種を質量分析で検討したところ、分子種に大きな違いがないことが判明した。「4.糖鎖付加変異細胞によるγセクレターゼの基質選択性の変化の検討」CHO細胞の糖鎖付加変異細胞Lec-1とLec-2について、γセクレターゼの直接的な基質のC99とNotchを導入して、AβとNotchβ(Nβ)の産生を検討したところ、Lec-1においてNβよりもAβの産生が有意に低下していることがわかった。また、これらの細胞の膜フラクションをCHAPSOにより可溶化し可溶化γセクレターゼにおいて検討すると、細胞レベルと同様にLec-1においてNβよりもAβの産生が有意に低下していることがわかった。Lec-2ではこのような現象がみられなかったので、Lec-1にC99に選択性を欠く糖鎖が欠乏していると考えられる。いずれにせよ、この結果は糖鎖がγセクレターゼの基質選択性に何らかの影響を与えていることを示唆している。予定してすべての実験を行う事ができたため。実験1ー3は当初の予想とは異なった結果であったが事実確認することができ、実験4に円滑に移行できた。「4.糖鎖付加変異細胞によるγセクレターゼの基質選択性の変化の検討」Lec-1細胞において、生化学実験レベル・細胞実験レベルでともにAβの産生が有意に低下していた。Aβ産生低下の原因が、C99とγセクレターゼの相互作用の低下によるのか否か検討するために、C99-FLAG結合磁気ビーズを調製し、これをLec-1細胞の膜フラクションのCHAPSO可溶化で得られた可溶化γセクレターゼと混合し、C99に結合するγセクレターゼ構成因子(Nicastrin, Presenilin 1 CTF, Aph-1, Pen-2)量を検討した。その結果、いずれの構成因子も、野生型CHO細胞のγセクレターゼ構成因子と比較して、C99への結合量に変化は見られなかった。このことからLec-1のγセクレターゼは、基質への結合能ではなく切断活性そのものが低下していると考えられる。「5.グリコシダーゼ処理による糖鎖除去Nicastrin含有γセクレターゼの基質選択性の変化の検討」野生型CHO細胞からNicastrinのアフィニティー精製で得たγセクレターゼをPNGaseやEndoF処理し、基質選択性の比較検討を試みた。その結果、いずれの処理においてもγセクレターゼの活性を得ることができなかった。これらのグリコシダーゼ処理時に微量のSDSや還元剤を添加したことが原因と考えられる。そこで、糖鎖修飾阻害剤のKifunensineを細胞に処理してγセクレターゼの基質特異性を検討した。まず、Kifunensine処理によりNicastrinの糖鎖修飾の未成熟を確認した。そこで、C99からのAβ産生やNotch切断を検討すると、いずれの場合も減少していることがわかった。「6.Nicastrin欠失細胞の作製」現在作製準備中である。当初予定していたNicastrin欠失細胞の作製に至っていないため。それ以外は順調に進行した。

そこで、Nicastrinの欠失細胞の樹立を試みた。CRISPR/Cas9法によりNicastrin遺伝子にフレームシフトが導入されていることを確認できた。「7.γセクレターゼの基質選択に関するNicastrin糖鎖修飾部位の同定」において、上記Nicastrin欠失細胞に15種類の各糖鎖欠損Nicastrinを発現させた。その結果、2つの変異体でAb産生が低下し、3つの変異体でNotch切断が向上していた。現在、これらの変異体発現細胞からγセクレターゼを抽出し、酵素学的にも上記の再現性を検討している。今後は、「8.γセクレターゼの基質選択に関与する糖鎖同定」や「9.γセクレターゼのC99選択性に関与する糖鎖結合レクチンの探索」を実施する予定である。昨年度実施した糖鎖付加変異細胞(Lec-1)について、Ab産生とNotch切断の違いやγセクレターゼと各基質の相互作用について、BBRC誌で発表した。当初の計画通り、γセクレターゼの糖鎖修飾と基質選択性の関連を検討するために、グリコシダーゼによる糖鎖除去後のγセクレターゼ活性や基質選択性、分子種産生について検討する。糖鎖によるこれらの関与が確定できれば、NicastrinのN結合型糖鎖結合部位を変異させたγセクレターゼを構成させて、活性等の変化を検討する予定である。当初の計画通り、γセクレターゼの糖鎖修飾と基質選択性の関連を検討する。特にNicastrin欠失細胞を作製し、基質選択性に関与する糖鎖の同定に取りかかる予定である。
心筋の収縮とナトリウム利尿ペプチド分泌に対する濃度感受性ナトリウムチャネルの関与

マウスの心臓に対して行った実験より、「心房は伸展されるとANPを分泌する」という定説を補完する以下の機能が分かった。(1)心房からのANP分泌には、血漿中Na^+濃度を感知する「濃度感受性Na^+チャネル(Na_c)」が関与している。(2)高濃度Na^+に反応して分泌されたANPは、低下した心機能を元に戻そうとする働きを持つ。(3)Na_cとANPは、進化の過程で水生動物が陸生動物となるのを手助けしたと考えられる。体液を構成する主要イオンであるNa^+は細胞機能に不可欠だが、陸上動物にとっては摂取が困難なために体外への排出はできるだけ抑えたい。定説では、「心房の伸展によって分泌されるANP(Atrial natriuretic peptide;心房性ナトリウム利尿ペプチド)によってNa^+を体外に排出」ということになっており、大切なNa^+を濃度測定することなく捨ててしまう。2002年に新型Na^+チャネルである「濃度感受性Na^+チャネル(Na_cと略記;c=concentration)」の概念を確立した私は、このNa_cがANP分泌やNa^+の排出機構に関与していると想定して実験を行った。【1.細胞外Na^+濃度変動による培養心筋細胞の収縮と細胞内イオン濃度の変化】定説が挙げているい「心筋の伸展」を除去して調べるために、胎生後期および新生仔から得た単離培養心筋細胞を使って、細胞外Na^+濃度を変動させた時の筋収縮変化をビデオカメラで撮影し、[Na^+]iと[Ca^<2+>]iの変化をイオン感受性傾向色素を使用して画像解析装置で観察した。さらに、心筋細胞から分泌されるANP量をELISA法で測定した。高濃度Na^+(190mM)では、拍動のリズムが可逆的に乱れ、[Na^+]iと[Ca^<2+>]iの両者とも上昇し、ANP分泌も増大した。このような変化は、心筋細胞に代謝抑制剤(CCCP)を与えた場合とほぼ同様であった。【2.細胞外Na^+濃度変動による心収縮機能の変化】成熟マウスの右心房を溶液潅流し、自作の張力測定器で収縮力の変化を測定した。高濃度Na^+で収縮力が減少し、収縮のリズムも不整となった。以上の結果から、定説以外の要因である「細胞外Na^+濃度」が心臓の機能とANP分泌に影響を与えていることと、その変化の一因としてミトコンドリアの関与が考えられることが判明した。初年度は培養心筋細胞を使用して細胞レベルで課題を追求した。今年度は、心臓を用いて(特に右心房を使用)、臓器レベルでの研究を進めた。細胞外Na^+濃度([Na^+]。と略記)変動によるマウス心機能の変化細胞内記録法という電気生理学的手法でマウス右心房筋細胞の活動電位を記録し、高[Na^+]。で活動電位の振幅と電位変化速度(電流)が減弱する事を観察した。この活動電位減弱が心収縮機能低下の一因である。≪[Na^+]。上昇による心収縮細胞内ATP量の減少≫高[Na^+]。による心機能低下の原因は心筋細胞内Na^+濃度上昇によるミトコンドリア機能の低下ではないかと考え、高濃度Na^+溶液潅流後の心房を破砕してATP量を測定した。浸透圧亢進ではなくNa^+自体の上昇によって有意にATP量が低下することが判明した。≪[Na^+]。上昇による心機能低下のナトリウム利尿ペプチドによる回復作用≫ストレインゲージを使って、心臓収縮力を測定した。高[Na^+]。で出現した収縮力低下は、ナトリウム利尿ペプチド(ANPまたはBNP)によって回復したがCNPは無効であった。この心機能に対するナトリウム利尿ペプチドの作用は、生理的Na^+濃度下では僅かしか認められなかった。【結論】以上の実験結果から、細胞外Na^+濃度上昇は心筋細胞活動電位を抑制するだけでなく、心筋細胞内Na^+濃度の上昇を起こしてミトコンドリアの機能を低下させ、ATP産生量減少によって心臓の張力低下・心拍数減少・リズム不整が起こる。このような異常現象を補償するために、心臓はナトリウム利尿ペプチドを自ら分泌して機能を元に戻そうとする、と考えられる。
旧制高等学校と軍隊との関わりに関する研究

【研究の目的】昭和18年、第五高等学校において熊本師団山口少将の講演が行われた。この時、生徒たちが下駄を鳴らすなどして抗議し講演が中止となった。山口少将はその年査閲官として来校したが、その際もトラブルがおこり、五高の査閲は不合格となった。本研究はこの事件を中心として、第五高等学校と軍隊との関わりを検証し、第五高等学校への戦争の影響を明らかにすることを目的とする。【研究方法】卒業生に査閲や軍事教練などについてのアンケート調査、聞き取り調査を行い、五高等学校関係史料の中から関連史料を抽出した。また、他の旧制高等学校の事例についても調査を行った。【研究成果】アンケート調査では、戦時に五高に在学した卒業生224通の回答を得ることができた。これに基づいて事件に詳しい人物を特定し、聞き取り調査を行った。以上により次の事実が明らかになった。1、昭和17年頃から生徒の監督を行う生徒課が習学寮(五高の寮)の年中行事に介入するようになった。2、昭和18年、山口少将が熊本師団兵務部長として講演会に訪れた際、抗議行動の中心になったのは文科3年乙組であった。3、教練査閲では文科2年甲2組、文科3年文乙組でトラブルが起こり、さらに文科2年甲2組の生徒が山口少将へ抗議に行った。この日の査閲は不合格になった。この事件の中で、配属将校など軍の肩書を持つ教員は生徒の擁護に回り、生徒たちの行為に対して批判を行っていない。彼らは日頃から生徒に寛大に接し、監視・統制的な傾向は見られなかった。また、軍隊に関しては、反戦・反軍的な要素は強くなかったにしても、高等学校への介入に抵抗を示していたことが明らかになった。また、他の高等学校でも同様の傾向があることが認められた。以上の成果は報告書「戦前・戦後の第五高等学校に関する調査」報告にまとめている。
低次元トポロジーの代数的研究

3次元トポロジーのいくつかのトピックスについて研究を行った。G. Massuyeau氏と共同で、曲面のホモロジーシリンダーについての概説論文を完成させた。また、3次元多様体の中の枠付き絡み目に対するKirbyカルキュラス、結び目の簡約化された色つきJones多項式の「頭」と「尾」と呼ばれる冪級数展開、3次元多様体の量子基本群および量子表現多様体などについての研究を行った。今年度は、シンプレクティクジャコビ図と曲面のホモロジーシリンダーに付随するLie代数構造との関連についての論文(G. Massuyeauと共著)を出版した。また、G. Massuyeauと共同で、曲面のホモロジーシリンダーについての概説論文を完成させた。論文を準備中の研究としては、以下の事項について研究を行った。1.コボルディズムの圏のnerve(分類空間)とcyclic nerveのホモトピー型についての研究を行った。これらは位相的場の理論の観点からも、重要な研究対象と考えられる。2.FennとRourkeによる、有向閉3次元多様体の中の枠付き絡み目に対するKirbyカルキュラスについての結果を改良する結果について、研究した。当初はこれを証明でき、それによって、様々な応用も得られたのであるが、最近、証明にギャップがあることが、C. BlanchetとG. Masbaumによって指摘されたので、再証明に取り組んでいる。また、J.-B. Meilhanと共同の、3次元多様体のY-クラスパーに対するKirbyカルキュラスについての研究についても、引き続いて行っている。3.DasbachとLinによって存在が予想された、結び目の色つきJones多項式の「頭」および「尾」と呼ばれる形式的べき級数について研究した。特に、正結び目(交差がすべて正であるような図式をもつ結び目)について研究を行った。コンピュータを用いた実験により、正結び目の簡約された色つきJones多項式の「頭」のすべての係数は非負であろうという予想を得ることができた。この予想の証明について取り組んでいる。当該年度は結果を論文として発表することはできなかったが、以下の研究をおこない、研究集会などの場で発表を行った。1.当該年度の前の年度に引き続き、結び目の簡約化された色つきJones多項式の係数と次数についての研究を行った。交代結び目と正結び目の場合に、DasbachとLinによる色つきJones多項式の展開と同様の展開を交点数の小さな結び目の簡約色つきJones多項式に対して計算し、予想を立てたが、すべての正・交代結び目に対する証明はまだ得られていない。特に、計算できた範囲では、予想される展開の性質が、結び目が正であるか否かを決定するなど、顕著な性質を示している。また、これらの展開は、数論的あるいは組み合わせ論的に興味深いq級数になることが多く、これらの性質と結び目の位相的性質との間の関連を詳しく調べることは興味深い課題である。2.ハンドルボディ内の底タングルの圏Bについての研究に関連して、3次元多様体の基本群の精密化である量子基本群という不変量についての研究を行った。量子基本群は3次元多様体の中の底タングルのイソトピー類からなる集合の上の代数的な構造であり、各3次元多様体に対して、圏Bから集合の圏への関手として定義される。この理論は3次元多様体の基本群に関する種々の概念を「量子化」することを目指している。たとえば、3次元多様体の量子基本群の分類空間、余リボンHopf代数に付随する量子表現多様体が定義できる。また、量子基本群に対するvan Kampen型の定理により、量子表現多様体の張り合わせ公式が得られ、それにより、量子表現多様体の位相的場の理論的な定式化が得られる。これらは、古典的な基本群に対する対応物の自然な精密化になっている。当該年度は残念ながら、研究成果を論文の形で発表することはできなかったが、以下の研究を行い、その一部については研究集会などの場で発表を行った。これらの結果についての論文は準備中である。1.前年度に引き続き、量子基本群と呼ばれる3次元多様体の不変量についての研究を行った。量子基本群は、3次元多様体の基本群の精密化であり、3次元多様体と埋め込みのイソトピー類の圏Eから、ハンドルボディを対象とするEの充満部分圏H上の(集合値の)前層の圏Presheaf(H)への関手P:E→Presheaf(H)として定義される。量子基本群に対するvan Kampen定理を利用して、Pがmonoidal関手であること(ここでPresheaf(E)にはDay convolutionによるmonoidal構造を入れる)を証明した。また、圏Eの対象(つまり3次元多様体)を部分圏Hにおける射の対に対するcoequalizerとして表すことが、「ほぼ」できろことを証明した。この応用として、3次元多様体Mの量子表現空間をMのHeegaard分解から求める代数的な公式を得ることができる。2.多様体とその埋め込みの圏と、コボルディズムの圏は、多様体を圏論的な枠組みで研究するための基本的な道具であるといえるが、これらの概念をつぎのように統合した。

つまり、d次元多様体を対象、d次元多様体の埋め込みを垂直射、(d+1)次元コボルディズムを水平射、(d+1)次元コボルディズムの埋め込みのイソトピー類を2-射とする2重圏EC_dを定義した。この2重圏EC_dが、framed bicategory構造を持つことを証明した。d=2の場合に、量子表現空間を使って、2重圏ECから、代数/代数準同型/両側加群/両側加群準同型の2重圏への2重関手を構成した。
自然免疫支配下のT細胞の存在意義の追求‐なぜ肝障害を制御できるのか？‐

肝虚血再還流障害は肝移植において重要な克服すべき問題である。T細胞およびマクロファージの相互作用を受けることより、我々はT細胞上に発現するTim-3と糖鎖結合蛋白であるGalectin-9(Gal-9)経路の制御システムに着目した。マウス肝虚血再還流障害におけるGal-9の変動を明らかにし、外因性にGal-9投与すると虚血再還流による障害が改善した。またGal-9欠損マウスにおいてはその障害は増悪し、外因性Gal-9投与により改善することを確認した。生体内におけるGal-9のホメオスターシスを維持する保護作用を見出し、Gal-9投与が肝虚血再還流障害に対する新たな治療法になる可能性を示した。本研究は、自然免疫支配を受ける肝虚血再灌流障害におけるT細胞とマクロファージのcross-talkの調節機構を解明する研究である。実験モデルとしては、マウス70%肝部分虚血再灌流障害モデルを作成し、方法としては全身麻酔下に開腹、肝70%領域を支配する門脈・胆管・肝動脈を一括クランプして閉腹、90分後に再開腹しデクランプにより再灌流を行い、1,2.4,6,8,12,24時間に評価する。初年度の研究成果の一つは、wild type(black 6)におけるマウスモデルの作成が安定したことである。血中AST/ALT値を測定し再灌流6時間後に最高値になり、HE染色による組織学的検査で血清データに相関した肝組織障害を確認でき、実験手技の統一、室温など実験環境の整備を行い、コントロールモデルの完成に至った。さらに、Recombinant Galectin-9(Gal-9)製剤の投与群と非投与群において、このモデルを作成すると、再灌流6時間後においてRecombinant Gal-9投与群において、有意な肝機能障害の改善を認めた。Gal-9がTIM-3 ligandとして、T細胞とマクロファージの相互作用を制御し、肝障害を改善することが推察された結果であった。現在は、Gal-9ノックアウト(KO)マウスにおいて同モデルを作成し検討を行っている所である。また、当研究所の動物施設でTLR-4 KOマウスの繁殖開始に至った。本研究は、自然免疫支配を受ける肝虚血再灌流障害におけるT細胞とマクロファージのcross-talkの調整機構を解明する研究である。前年度には、マウス70%肝温虚血再灌流モデルを作成し、recombinant galectin-9投与が再灌流後6時間の血中AST/ALT値および肝組織像において、肝障害を改善することを見出した。今年度は、galectin-9ノックアウト(KO)マウスにおいて同様のモデルを作成し、galectin-9投与による実験を行った。galectin-9KOマウスにおいては、野生型マウスより肝障害が増悪し、recombinant galectin-9投与をすることで増悪した障害が改善するという結果を得た。一方で、肝虚血再灌流刺激による肝におけるgal-9の経時的発現量を定量すると、再灌流後6時間までは経過と共に発現が減少し、6時間以降は発現が上昇するという結果が得られた。さらに、galectin-9投与により、アポトーシスの抑制、炎症性サイトカイン/ケモカインの発現減少、T細胞・マクロファージ・好中球などの炎症性細胞浸潤が抑制された。今回の研究により、galectin-9の生体内での保護作用としての機能、またgalectin-9の外因性投与の有効性を確認しえた。以上の成果を、海外雑誌Liver Transplantationに投稿するに至った。自然免疫支配を受ける肝虚血再灌流障害(IRI)におけるT細胞とマクロファージのcross-talkの調整機構を解明すべく本研究に着手した。galectin-9(gal-9)の生体内での保護作用としての機能を、まず血中/組織内のgal-9発現の経時的変化を明らかにし、外因性gal-9投与の有効性につきvivoで実証することができた。この新しい知見を一旦まとめる方針として、前年度末に海外雑誌Liver transplantationへの投稿に至った。査読結果に基づき、再検討の上、再投稿したことで受理され、主に肝IRIにおけるgal-9にfocusを置いた成果を論文としてまとめることができた。gal-9はTim-3 ligandとして報告されており、さらなる機能解明を目的としてTim-3(T細胞上に発現)に着眼して検討予定としていた。Tim-3ノックアウト(KO)(正確にはmutant)マウスの入手(米国ジャクソン研究所より有償分与)に予想以上に時間を要した。無事チャールズリバー社を介して当研究所に搬送され、現在breedingを行っており、最終年度の年度末にようやく使用可能な状況になった。Tim-3KOマウスにおける研究が遅延する可能性が出てきたために、得られたデータをもとにしてまず論文化に踏み切ったのも理由の一つである。また、Tim-3発現を検証するために免疫染色を施行したが同定は困難でありFACS解析した。マウスIRIモデルを作成し末梢血を採取しTim-3発現を検討すると、CD4(+)細胞ではなくCD4(-)細胞にてTIM-3発現を認め、これらはCD11b陽性を示した。Tim-3発現がCD4(+)細胞のみならずマクロファージ、クッパー細胞においても発現していることを示唆しており、脾臓を分離して解析を行っている。

引き続きTIM-3KOマウスにおけるgal-9の作用解析を行っていく次第であり、FACS解析結果を踏まえて、得られた知見を次の論文として報告したい。肝虚血再還流障害は肝移植において重要な克服すべき問題である。T細胞およびマクロファージの相互作用を受けることより、我々はT細胞上に発現するTim-3と糖鎖結合蛋白であるGalectin-9(Gal-9)経路の制御システムに着目した。マウス肝虚血再還流障害におけるGal-9の変動を明らかにし、外因性にGal-9投与すると虚血再還流による障害が改善した。またGal-9欠損マウスにおいてはその障害は増悪し、外因性Gal-9投与により改善することを確認した。生体内におけるGal-9のホメオスターシスを維持する保護作用を見出し、Gal-9投与が肝虚血再還流障害に対する新たな治療法になる可能性を示した。前年度に、肝虚血再灌流障害におけるgalectin-9の生体内での保護作用としての機能、またgalectin-9の外因性投与の有効性について、論文として投稿できたことは大きな成果である。一方で、予定していたTIM-3(galectin-9はTIM-3のligand)などのin vitroにおける検討については、マウス脾細胞由来のT細胞などを用いてflowcytometry解析を行っているが、現在条件の再考を要する状態である。また、繁殖に時間を要していたTLR-4 KOマウスにおいてはコントロール群の検証中であり、TIM-3 KOマウスは繁殖用マウスの購入手続き中である。医歯薬学今後は、TLR-4 KOマウスおよびTIM-3 KOマウスを用いて、T細胞とマクロファージのcross-talk、特にgalectin-9の作用メカニズムの観点から解析を行う予定としている。TLR-4 KOマウスに関しては、2010年に報告した肝虚血再灌流障害におけるTIM-3とTLR-4のcross-talkの可能性に基づき、TIM-3 ligandであるgalectin-9の投与による実験を遂行する。前年度はTLR-4 KOマウスの繁殖が思わしくなかったが、現在順調に増加してきているため、速やかに進める予定である。また、TIM-3 KOマウスを用いての実験は、前年度までの成果に対する重要な検証であり、現在繁殖用マウスの手続き中の状態(搬入待ち)であり、入荷次第、繁殖させて実験を進めていく予定である。in vitro実験については、flowcytemetryを用いたTIM-3の解析を、TIM-3の誘導方法や抗体選択を再考しながら、引き続き進めていく予定である。肝虚血再灌流障害モデルは非常にシンプルではあるが、種々のパラメーターに依存するため、コントロールが安定するまでの習得と調整に時間を要した。しかしながらvivoにおいてGal-9投与による非常に興味深い結果が得られているため、投与タイミングや投与量などの詳細な検討が必要であった。また、TLR-4 KOマウスの繁殖には時間を要しているが、順調に増加していると思われる。TIM-3ノックアウトマウス(繁殖用)の入手が非常に困難であったが、米国ジャクソン研究所からチャールズリバー社を通して有償分与が可能となり手続きを進めている。
脊椎動物における顔認識機構とその進化：魚類の顔認識様式の解明から

本研究は、魚類の顔認識のあり方について1)顔認識の倒立効果、2)最初に相手を見る場合顔かどうか?、3)スズキ目以外の魚類での顔認識について検討することでありいずれも概ね成果が得られている。顔の倒立効果はすでに顔認識を証明したプルチャーを用いて実施した。ラミネートした見慣れた個体と未知の同種個体の顔の写真を成立と倒立で見せた場合にのみ区別がつかなくなった。同じような複雑さの風景写真ではこのような倒立効果は見られないことから、本種も顔認識にのみ倒立効果が認められた。このことから、ヒト、類人猿、他のほ乳類の「顔神経」に基づく顔認識基盤が、魚類の段階で存在することが示唆される。また、ヒトや類人猿で知られる、相手の顔、特に眼を見る探索行動に付いて、プルチャーでもほぼ同様に、出会った相手の体のうち、とくに顔をはじめに見、その後も顔を頻繁に見ることが明らかになった。顔にさまざまな個体情報が集中していることは、脊椎動物で共通して見られる現象であるが、それに呼応していると言える。さらに、スズキ目以外では、メダカ(ダツ目)、ゼブラフィッシュ(コイ目)、グッピー(カダヤシ目)で顔認識実験を行なったところ、方法論の困難さもあり、"決定的なことはいえないが、おおよそ、予想通り、顔特有に個体変異のある色彩模様で個体識別をしていると思われる。さらに、これらでは継続して実験中であり、近いうちに成果が出ると考えている。一方で、鏡像自己認知の研究成果も公表した。鏡像自己認知をする場合、ヒトや類人猿では、「自己の顔」を識別し、認識していることが考えられるが、対象魚のホンソメワケベラで調べたところ、顔の部分に個体特有の細かな模様があり、鏡像の自分の顔を模様で認識していることが明らかにされた。このことは高次の自己認識機構が魚類とヒトで共通神経基盤を持つことを占めしており、今後の展開が大きく期待される。共同繁殖魚プルチャーは、個体変異のある顔の模様でお互いに個体識別をしている。本課題研究では本種を対象に顔認識について、さらにいくつかの研究を進めることができた。まず、本種が複数の個体を個別に識別することができるのかどうかを検証し、「True Individual Recognition (TIR)」ができることが実証できた。TIRはヒトの他多くの霊長類や社会性ほ乳類で確認されている能力で、複雑な社会関係を維持して行く上で不可欠な能力といえる。しかしこれまで魚類での報告はなかった。我々は縄張りの「紳士協定」と呼ばれる現象を利用し、これを解明した。紳士協定はほとんどの動物で知られており、本成果はほとんどの動物でもTIRができることを示唆しているし、実際にそうだと我々は考えている。また、プルチャーの顔認知で「顔の倒立効果」が起こることがほぼ検証できた。顔の倒立効果はヒトで最初に発見され、その後霊長類現在では多くの社会性ほ乳類でも確認されている。これは、顔の認知に特化した顔神経の存在を意味しており、今回の発見は、魚類でも顔神経が存在することが示唆された。ほ乳類では顔認神経の存在が確認されており、今回の発見は魚類での顔神経の研究を促すものと言える。また同時に、顔の個体特異的な模様でTIRをしているなら、まず相手個体の顔を見るだろうとの仮説を考えそれを検証した。相手個体の顔や特に目を見ることは、ヒトや霊長類で確認されている。我々は独自に計測装置を考案し、それを用いて実験を行った。その結果、本種もまず同種他種個体の顔を見ることが検証できた。このような魚類の顔認知が一般的かどうかも検討課題である。これまでスズキ目魚類を対象に顔認識を検証してきたが、今回は、コイ目のゼブラフィッシュ、ダツ目のメダカ、カラシン目のグッピーを対象に顔認識に基づく個体認識が、ほぼ明らかにすることができた。我々が2015年に公表した顔認識ができるプルチャーを対象に、1)本種が顔の色彩模様を信号として「真の個体識別」をしていることを明らかにしたこと、2)本種を対象に魚類で初めて顔の倒立効果を実験的に実証できたこと、3)魚類が相手個体の顔を見ることを世界で初めて実証できたこと、4)スズキ目以外の、カラシン目、ダツ目、コイ目、さらにはおそらくサケ目でも社会性が発達した魚類であれば、顔に個体変異のある色彩模様があり、それを信号に個体識別をしていることが明らかにできた。これら4つの成果いずれも成功させることができたことは、いずれも世界でも初めての成果であり、これは予想以上の成果ということができる。特に、顔の倒立効果は、魚類における顔神経の存在を示唆しており、ほ乳類のそれとの進化的関係の検討にも発展しうる。すなわち、顔神経が相似的形質なのか相同的形質なのかという問題である。我々は、脊椎動物の体の構造の相似性と相同性のあり方から、顔神経にも魚類とほ乳類とで相同的な側面があるとの仮説を今回新たに提唱している。この仮説は脳神経科学や、動物心理学などの行動の神経基盤の解明に果たす役割は大きく、発展の意義は計り知れないと考えている。また、硬骨魚類の顔認知が、幅広い分類群で確認できつつあることの意義も大きい。つまり、硬骨魚類のかなり祖先の段階で顔認知が進化していた可能性を示唆するからである。

これは魚類の顔神経の進化における系統的古さの検討にも繋がって行く。さらに発展した仮説の検討も行っている。魚が相手個体の目を見ることで、相手がどこを見てるのかを認識できている可能性がある。これはヒトでの視線追従と同じことが起こっていることになる。魚の目も実は外側からみれば、視線の方向性は我々でもわかる。ほぼ同じことが魚類どうしても行っている可能性があると我々は考えはじめている。本研究は、魚類の顔認識のあり方について1)顔認識の倒立効果、2)最初に相手を見る場合顔かどうか?、3)スズキ目以外の魚類での顔認識について検討することでありいずれも概ね成果が得られている。顔の倒立効果はすでに顔認識を証明したプルチャーを用いて実施した。ラミネートした見慣れた個体と未知の同種個体の顔の写真を成立と倒立で見せた場合にのみ区別がつかなくなった。同じような複雑さの風景写真ではこのような倒立効果は見られないことから、本種も顔認識にのみ倒立効果が認められた。このことから、ヒト、類人猿、他のほ乳類の「顔神経」に基づく顔認識基盤が、魚類の段階で存在することが示唆される。また、ヒトや類人猿で知られる、相手の顔、特に眼を見る探索行動に付いて、プルチャーでもほぼ同様に、出会った相手の体のうち、とくに顔をはじめに見、その後も顔を頻繁に見ることが明らかになった。顔にさまざまな個体情報が集中していることは、脊椎動物で共通して見られる現象であるが、それに呼応していると言える。さらに、スズキ目以外では、メダカ(ダツ目)、ゼブラフィッシュ(コイ目)、グッピー(カダヤシ目)で顔認識実験を行なったところ、方法論の困難さもあり、"決定的なことはいえないが、おおよそ、予想通り、顔特有に個体変異のある色彩模様で個体識別をしていると思われる。さらに、これらでは継続して実験中であり、近いうちに成果が出ると考えている。一方で、鏡像自己認知の研究成果も公表した。鏡像自己認知をする場合、ヒトや類人猿では、「自己の顔」を識別し、認識していることが考えられるが、対象魚のホンソメワケベラで調べたところ、顔の部分に個体特有の細かな模様があり、鏡像の自分の顔を模様で認識していることが明らかにされた。このことは高次の自己認識機構が魚類とヒトで共通神経基盤を持つことを占めしており、今後の展開が大きく期待される。さらに魚類での顔認識や視線の追従を明らかにしていくために、研究を発展継続させる。はじめの課題は、相手個体の顔をはじめに見ることがわかったが、それは目かどうかを確認したい。ヒトや霊長類の場合顔の中でも目が最も重要な確認対象である。我々はプルチャーなど社会性魚類の場合も、目は特別な存在であると考えはじめている。予備的に顔を拡大し提示した実験では、モデルの目が正面を向いている場合プルチャーは目そのものを避け、目の周辺に注目していることが明らかになった。今後は、モデルの目が明らかに前方を向いている場合、対象個体はどう見るのかという実験を行う。我々はモデルの目を頻繁に見ると予想している。さらに、その視線の方向をも見ることも予想している。そうなると、ヒトの目の効果と極めて似たことが魚類でも起こっていることになる。さらに次の仮説は、ヒトの場合白目の存在が視線の方向性を際立たせているが、魚の目では、虹彩の周辺の黄金環(golden ring)が同じ役割を果たしている可能性があるというものである。